(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池を２セル以上直列に構成した組電池と、該組電池を直列に充放電する第１の充放電手段と、少なくとも１つの電池の電圧を逐次切り替えて検出する電圧検出手段と、少なくとも１つの電池の充放電を逐次切り替えて行う第２の充放電手段とを有し、電圧検出手段の逐次切り替え機能と第２の充放電手段の逐次切り替え機能を共用し、第２の充放電手段が、組電池容量に対し１／１００Ｃ〜１／１００００Ｃの充放電電流を有し、少なくとも１つの電池を充電または放電する期間の終了判定条件が、予め決められた充電電気量もしくは放電電気量を超えた電池に対する充電もしくは放電処理の完了であり、次の少なくとも１つの電池を充電または放電する期間の再開が少なくとも１つの電池のｓ．ｏ．ｃ.の偏差が予め定めた値より大で有ることの判定であり、少なくとも１つの電池の充電または放電の完了から再開までの時間、もしくは組電池システム全体の充放電電気量が予め定めた値より減少したことにより劣化を検出することを特徴とする組電池システム。
【請求項２】
組電池の総電圧検出手段を有し、検出された総電圧値が予め設定された値以下になった場合に、第１の充放電手段、電圧検出手段もしくは第２の充放電手段による処理を中断することを特徴とする請求項１に記載の組電池システム。
【請求項３】
電圧検出手段を動作させる期間が、第１の充放電手段が停止している期間に設けることを特徴とする請求項１に記載の組電池システム。
【請求項４】
予め求めておいた電池電圧とｓ．ｏ．ｃ.の関係より少なくとも１つの電池のｓ．ｏ．ｃ.を求め、前記少なくとも１つの電池のｓ．ｏ．ｃ.に基づき、少なくとも１つの電池の充電電気量及び放電電気量を求めることを特徴とする請求項１に記載の組電池システム。
【請求項５】
少なくとも１つの電池を充放電する際、電池ｓ．ｏ．ｃ.の偏差の大きいものから順に、ｓ．ｏ．ｃ.が低い場合充電を行い、ｓ．ｏ．ｃ.が高い場合放電を行うことを特徴とする請求項１に記載の組電池システム。
【請求項６】
ｓ．ｏ．ｃ.の偏差を、組電池を構成する全ての単電池の中央値に対する偏差を用いることを特徴とする請求項１に記載の組電池システム。
【請求項７】
電圧検出手段より得た検出電圧と、少なくとも１つの電池の充電電気量及び放電電気量を求める期間と、求めた充電電気量及び放電電気量に基づき少なくとも１つの電池を充放電する期間を逐次繰り返し実行することを特徴とする請求項１に記載の組電池システム。
【請求項８】
電圧検出手段より得た検出電圧と、少なくとも１つの電池の充電電気量及び放電電気量を求める期間と、求めた充電電気量及び放電電気量に基づき少なくとも１つの電池を充放電する期間と、充電もしくは放電後電池電圧からその影響を解消する休止期間を逐次繰り返し実行することを特徴とする請求項１に記載の組電池システム。
【請求項９】
求めた少なくとも１つの電池のｓ．ｏ．ｃ.の偏差が予め定めた値より大であることを判定し、電池を充電または放電する期間を開始することを特徴とする請求項７または８に記載の組電池システム。
【請求項１０】
少なくとも１つの電池を充電または放電する期間の終了判定条件が、予め決められた充電電気量もしくは放電電気量を超えた電池に対する充電もしくは放電処理の完了であることを特徴とする請求項７〜９に記載の組電池システム。
【請求項１１】
少なくとも１つの電池に対する累積の放電電気量もしくは充電電気量を保持する機能を有し、その値が予め決められた値を超えた場合電池劣化を検出することを特徴とする請求項１に記載の組電池システム。
【請求項１２】
少なくとも１つの電池の充電電気量及び放電電気量を求める期間に少なくとも１つの電池の電圧を検出する電圧検出手段と、充放電電流を検出する手段と、第２の充放電手段を用い、充放電電流の変化が数％以内の時間内に少なくとも１つの電池の電圧と充放電電流を計測し、これらのデータの集まりを逐次時系列的に数十組測定し、少なくとも１つの電池ごとに電池電圧と充放電電流の数十対のデータの回帰分析を行い、充放電電流が０の時の電池電圧を算出し、これら少なくとも１つの電池の該算出電圧より個々の電池の放電電気量及び充電電気量を決定し、それらに基づき少なくとも１つの電池の充電または放電を行うことを特徴とする請求項１に記載の組電池システム。
【請求項１３】
蓄電池を２セル以上直列に構成した組電池と、第１の充放電手段と、電圧検出手段と、充放電電流を検出する手段と、電池温度を検出する手段と、第２の充放電手段を有する組電池システムで、充放電電流の変化が５％以内の時間内に少なくとも１つの電池の電圧と充放電電流を計測し、これらのデータの集まりを逐次時系列的に数十組測定し、電池温度を測定し、少なくとも１つの電池ごとに電池電圧と充放電電流の数十対のデータの回帰分析を行い、充放電電流が０の時の電池電圧、少なくとも１つの電池の内部抵抗を算出し、これら少なくとも１つの電池の該算出電圧、電池温度および個々の電池の内部抵抗値より、少なくとも１つの電池の放電電気量及び充電電気量を決定し、それらに基づき少なくとも１つの電池の充電または放電を行うことを特徴とする請求項１に記載の組電池システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンを主たる動力源とし、モーターおよび組電池システムによってエンジンの駆動力をサポートする電動車両用の組電池システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
単電池を複数直列にして構成される組電池を使用するに当たり、電池の容量を有効に利用するため、個々の電池の端子電圧を監視しｓ．ｏ．ｃ.（ｓｔａｔｅｏｆ  ｃｈａｒｇｅ）のバラツキを圧縮することは従来から行われているが、こうした従来の技術では個々の電池に１つずつ放電回路を設けｓ．ｏ．ｃ.の高い電池を放電して低い電池に合わせる作業を行っていた。
【０００３】
例えば、充電末期電圧に到達したら充電電流をバイパスするツェナダイオードを個々の電池に設ける方法（特開昭６１−２０６１７９号公報）や個々の電池の電圧を測定し上限電圧を超えたらバイパス回路に電流を流す方法（特開平０８−２１３０５５号公報）や個々の電池の開路電圧を統計処理しｓ．ｏ．ｃ.のズレを検出して個々の電池ごとに設けた放電器で放電し最もｓ．ｏ．ｃ.の小さい電池にｓ．ｏ．ｃ.を合わせる方法（平１０−３２２９２５号公報）などが行われていた。また、電池の異常判定も個々の電池の電圧バラツキ等から判断する方法が行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
こうした従来の方法では個々の電池ごとに放電器を設けているため、回路が複雑になり、また容積的にも大きなものなのでコストアップにつながっていた。
【０００５】
また、ｓ．ｏ．ｃ.の均等化もｓ．ｏ．ｃ.の高い電池を低い電池と同じｓ．ｏ．ｃ.になるように放電していたため、組電池全体としては大きな電気量を放電する必要があり、エネルギーロスが大きかった。
【０００６】
また、充電中に充電電流をバイパスする方式のため放電器を稼動できる期間が限られており、放電器も大型のものにならざるを得なかった。このため、通常１／５０Ｃ相当以上の放電電流を流すことができる放電器が用いられている。また、通常このような用途に用いられる電池は容量１０Ａｈ前後であり、この場合放電電流も０.５Ａ以上の電流となり、その結果放電回路は大きなものになり、大きな電流をＯＮ／ｏｆｆするために大型の電流素子を使う必要があった。
【０００７】
また、多くのｓ．ｏ．ｃ.の補正方式は単に電圧の高い電池に抵抗を接続し、同じ電圧になったら開放していたので、同じｓ．ｏ．ｃ.になるまでに何度も放電のＯＮ／ｏｆｆを繰り返し、ｓ．ｏ．ｃ.を揃えるのに長時間を要していた。
【０００８】
また、従来の構成では車両を長期駐車していた場合、一部の自己放電の大きな電池が存在するため、ｓ．ｏ．ｃ.の均等化処理を実施するのは困難であった。なぜならば、ｓ．ｏ．ｃ.が低下していく電池に合わせて他の電池を放電すると、全ての電池が深い放電を受けるためである。
【０００９】
また、短絡モードの劣化電池はｓ．ｏ．ｃ.バラツキを拡大させる原因の１つであり、劣化が進むとｓ．ｏ．ｃ.均等化回路の能力を上回った速度でｓ．ｏ．ｃ.のバラツキが拡大する。従来は電池電圧のバラツキにより劣化電池を検出する方法も提案されているが、こうした電流バイパス回路により電圧バラツキが縮小されるため、劣化がかなり進んだ状態でしか検出できず、組電池システムの保全の点で課題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するために以下に示すような特徴を有するものである。
【００１１】
本発明は、充放電器の小型化を図るものであって、組電池を直列に充放電する第１の充放電手段と、少なくとも１つの電池の電圧を逐次切り替えて検出する電圧検出手段と、少なくとも１つの電池の充放電を逐次切り替えて行う第２の充放電手段を有することを特徴とするものである。
【００１２】
また、極めて長時間放置した場合は全体として過放電に至るが、これを防止するために組電池総電圧が予め決められた値以下になると第１の充放電手段、電圧検出手段、第２の充放電手段による処理を一旦中断する。
【００１３】
さらに、電池電圧のバラツキを計測するのに適した時期は、走行が終了して一定時間以上駐車している状態が望ましいが走行頻度が高い場合、静止状態での電池電圧バラツキの取得が困難となる。このような一定期間駐車状態でのＯＣＶの取得が困難な場合、電池電圧のバラツキを把握するため走行中も計測を行う。その方法は電池電圧と充放電電流を同時に計測し、電流と電圧の相関関係より電池のｓ．ｏ．ｃ.のバラツキを検出する。
【００１４】
また、電圧検出手段の逐次切り替え機能と、第２の電池の充放電手段の逐次切り替え機能を共用する。
【００１５】
さらに、切り替え素子を小型化するために充放電電流を１／１００Ｃ以下にする。
【００１６】
また、ｓ．ｏ．ｃ均等化能力を向上させるために以下のような特徴を有するものである。
【００１７】
まず電池電圧のバラツキで少なくとも１つの電池のｓ．ｏ．ｃ.のバラツキを推定し、少なくとも１つの電池の充電電気量および放電電気量を決定する。
【００１８】
また少なくとも１つの電池のｓ．ｏ．ｃ.の均等化に当たり、ｓ．ｏ．ｃ.の低い電池に対しては充電を、高い電池に対しては放電を行う。
【００１９】
ここで、少なくとも１つの電池のｓ．ｏ．ｃ.均等化処理も走行中及び駐停車中も実施する。
【００２０】
さらに、電池電圧の偏差に着目し、大きな偏差を有する電池から優先的に均等化処理を実施する。
【００２１】
また、均等化の為に第２の充放電手段を稼動している期間は放電ないし充電の影響が電池電圧に現れるので、ｓ．ｏ．ｃ.バラツキの把握は実施しない。
【００２２】
また、あらかじめ決められた時間が均等化処理後経過した時点でｓ．ｏ．ｃ.バラツキの把握を実施する。均等化が完了した後は電圧バラツキの監視を行い、予め決められた巾にバラツキが拡大するまで均等化動作を停止する。
【００２３】
ここで長期停車中（駐車中）にｓ．ｏ．ｃ.均等動作を継続し続けるため組電池の電力を消耗しつづける結果となるが、ｓ．ｏ．ｃ.の低い電池は充電されるため最も低いｓ．ｏ．ｃ.値は上昇する。
【００２４】
また、求めた電池のｓ．ｏ．ｃ．の偏差が予め定めた値より大であることを判定し、電池を充電または放電する期間を開始する。
【００２５】
さらに、少なくとも１つの電池を充電または放電する期間の終了判定条件の１つが、予め決められた充電電気量もしくは放電電気量を超えた電池に対する充電もしくは放電処理の完了である。
【００２６】
また、電池の劣化判定法としては、均等化時間間隔が予め決められた値より短くなった場合もしくは均等化頻度が高くなった場合、電池が劣化したと判断しその旨を組電池ユーザーに警告する。
【００２７】
より高度な電池の劣化検出方法としては、少なくとも１つの電池に対する累積の充電電気量、放電電気量の増大を検出する。これにより短絡電池の検出と共にその電池の特定も可能となる。
【００２８】
こうした短絡モード劣化電池を検出することはｓ．ｏ．ｃ.の均等化をする上で重要なことである。この判定は予め充電電気量の上限値、もしくは充放電収支の充電側への偏り量の上限を決めておき、これを超えた電池を検出し、劣化電池とする。
【００２９】
また、充放電電流の変化が数％以内の時間内に少なくとも１つの電池の電圧と充放電電流を計測し、これらのデータの集まりを逐次時系列的に数十組測定し、少なくとも１つの電池ごとに電池電圧と充放電電流が０の時の電池電圧を算出し、これら少なくとも１つの電池の該算出電圧より少なくとも１つの電池の放電電気量及び充電電気量を決定し、それらに基づき少なくとも１つの電池の充電もしくは放電を行う。
【００３０】
さらに、充放電電流の変化が５％以内の時間内に少なくとも１つの電池の電圧と充放電電流と計測し、これらのデータの集まりを逐次時系列的に数十組測定し、電池温度を測定し、少なくとも１つの電池ごとに電池電圧と充放電電流の数十対のデータの回帰分析を行い、充放電電流が０の時の電池電圧、少なくとも１つの電池の内部抵抗を算出し、これら少なくとも１つの電池の該算出電圧、電池温度および少なくとも１つの電池の内部抵抗値より、少なくとも１つの電池の放電電気量及び充電電気量を決定し、それらに基づき少なくとも１つの電池の充電もしくは放電を行う。
【００３１】
こうしたシステム稼働時間の延長により、均等化する少なくとも１つの電池の充電手段、放電手段の必要とされる能力を低く押さえることが可能となり、電圧検出回路のマルチプレクサを第２の充放電手段が共用することが可能となる。
【００３２】
さらに、ｓ．ｏ．ｃ.均等化に充電器を用いたので均等化での放電電気量を少なくすることができ、エネルギー効率の改善を達成できた。さらに短絡モードの劣化電池を正確に検出することによりｓ．ｏ．ｃ.均等化が困難な状態を事前に予測することが可能となり、組電池の利便性を向上することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
まず一般的なハイブリッド電気自動車の構成を図１に示す。動作としてはガソリンエンジンを主たる動力源とし、モーター６と組電池システム２によりエンジン出力のアシストや回生制動のエネルギー回収を行う。エンジン４は変速機５を介してモーター６に接続され、さらにデファレンシャルギヤ８を介して車輪７に動力を伝達する。加速時は組電池システム２よりインバーター３を介してモーター６に電力が供給され、エンジン出力をアシストする。減速時は逆にモーター６で制動力を発生しながら発電を行い、発電した電力をインバーター３を介して組電池システム２に戻す。
【００３４】
制御ＥＣＵ１は、アクセル開度情報やその他車両情報、エンジン４からの情報、組電池システム２からの情報に基づき、エンジン４及びインバータ３を制御し、最適な燃料効率でエンジン４の稼動を計ると共にバッテリーの過充電や過放電、過負荷等を防止する。
【００３５】
組電池システム２は、制御ＥＣＵ１より信号を受け車両が走行中、駐車中あるいは停車中かを判断する。走行中、制御ＥＣＵ１は組電池システム２からの情報に基づき電池ｓ．ｏ．ｃ.を約２０％〜８０％の範囲になるようにエンジン４やインバータ３、モーター６を制御する。これは電池を過充電や過放電から守るためである。
【００３６】
図２は従来例Ａを、図３は本発明による実施例Ｂの組電池システムを示す。
【００３７】
まず従来の組電池システムの構成及び動作について説明する。図２に示した従来例Ａは、ｎ個のＬｉイオン二次電池Ｃ１〜Ｃｎ（標準容量１０Ａｈ）、抵抗放電器１０（７Ω）、電圧検出手段１２、マルチプレクサ９、電流検出手段１３、電池ＥＣＵ１１から構成される。電池ＥＣＵ１１は制御ＥＣＵからの情報に基づきハイブリッド電気自動車が走行状態か否かを判断する。
【００３８】
走行状態でない場合は、組電池システムはスリープ状態に入る。これは外部から電力が供給されない状態で組電池システムの電力消費を最小限に押さえるためである。
【００３９】
一方走行状態である場合は、電池ＥＣＵ１１はマルチプレクサ９を高速（数ｍｓｅｃ／ＣＨ以下）で切り替えて電圧検出手段により電池Ｃ１〜Ｃｎの個々の電圧を取得する。電池電圧は負荷の影響を受けやすいので、負荷変動の少ない短時間の間に完了する。もしくは車両が停車している時間に完了する。また適当な周期で温度センサＴＨ１〜ＴＨ３及び温度検出手段により電池温度を計測し、これらに基づき制御ＥＣＵに充電要求や放電要求、充電許可や放電許可を出力する。この際の電池ＥＣＵ１１の駆動電力は組電池システム２から供給される。
【００４０】
充電許可や放電許可を出力する際、重要なことは最も低い電池電圧の電池、すなわちｓ．ｏ．ｃ.の最も低い電池により放電許可が制限され、最も高い電圧の電池、すなわちｓ．ｏ．ｃ.の高い電池により充電許可が制限される点である。
【００４１】
組電池を構成する個々の電池のｓ．ｏ．ｃ.のズレが拡大してきた場合、充電許可の状態と放電許可の状態のｓ．ｏ．ｃ.の間隔が減少し、組電池システムとして利用できる容量が低下する。即ち充放電が可能な状態領域が減少する。これを図４に示す。
【００４２】
このような状況を回避するために、従来例Ａでは電圧検出手段１２で測定した電池電圧バラツキに基づき、抵抗放電器１０のスイッチを制御し、電池電圧の均等化を実施する。これによりｓ．ｏ．ｃ.も均等化される。その結果組電池として利用可能な容量も回復する。
【００４３】
一例としてｓ．ｏ．ｃ.の分布が５０％±２０％の正規分布の場合を示す。
【００４４】
電池ＥＣＵ１１は電池Ｃ１〜Ｃｎの電圧を測定し、抵抗Ｒ１〜Ｒｎを適宜ＯＮする。この際最低電圧の電池に対応した抵抗はＯＮされない。電池電圧の監視を続行し最低電圧の電池と同じ電圧になった電池は放電を停止する。放電を停止すると放電による分極が解消し電圧が上昇する。そして再び抵抗がＯＮになる。こうした動作を繰り返す。そして、最終的には電池電圧を揃えることにより均一な電圧に各電池は収束する。ｓ．ｏ．ｃ.の変化を図５（ａ）均等化前及び（ｂ）均等化後に示す。
【００４５】
本従来例の場合、放電電流を１／５０Ｃ程度に設定している。これは１週間で１時間走行する場合でも、１年で電池容量分のずれを補正する能力を有する。従来の市場実績からこの程度の均等化能力が必要である。こうした均等化回路のスイッチ素子は、漏れ電流が数１０μＡ以下で制御電流が数１００ｍＡレベルのものが必要であり、素子としても高価なものとなる。またスイッチ素子、電池、放電期間の配線の容量も必要である。
【００４６】
図３に本発明による実施例Ｂを示す。単一の電圧検出手段１２と単一の充放電手段１５はマルチプレクサ９を共有している。個々の電池に一対一で対応する抵抗放電回路は無く、制御ＥＣＵと交換する情報は従来例Ａと同じ内容である。
【００４７】
次に本組電池システムの動作について述べる。
【００４８】
電池ＥＣＵ１１は、従来例Ａと同様に制御ＥＣＵからの情報に基づき、ハイブリッド電気自動車が走行状態か否かを判断する。従来例と異なり走行中か否かに関わらず、組電池システム２は稼動する。次に電池ＥＣＵ１１の動作シーケンスを示す。まず個々の電池の充電電気量、放電電気量を求める期間を開始する。
【００４９】
走行状態の場合、電池ＥＣＵ１１はマルチプレクサ９を高速（数ｍｓｅｃ／ＣＨ以下）で切り替えて、電圧検出手段により電池Ｃ１〜Ｃｎの個々の電圧及び電流値を取得する。電池電圧は負荷の影響を受けやすいので、負荷変動の少ない短時間の間に完了する。概ね５％以下の変動に収まるレベルが望ましい。また適当な周期で温度センサＴＨ１〜ＴＨ３及び温度検出手段により電池温度を計測し、これらに基づき制御ＥＣＵに充電要求や放電要求、充電許可や放電許可を出力する。
【００５０】
こうした動作と平行して電池各々の回路電圧の算出を行う。この方法は電池Ｃ１〜Ｃｎに対する電圧Ｖｃ１〜Ｖｃｎと電流値Iを一組とし、６０組のデータを集める。一組のデータは先に述べたように負荷変動が５％以下の短い時間に取得されたものである。
【００５１】
これらのデータを用いて、電池Ｃ１〜Ｃｎ各々についてＶ＝（開路電圧）−（負荷電流）×（電池内部抵抗）の関係式に基づき開路電圧を算出する。これらの開路電圧を、数１に示す開路電圧とｓ．ｏ．ｃ.の関係式に当てはめてｓ．ｏ．ｃ.を求める。なお数１の式は図６より求められるものである。
【００５２】
【数１】
0003867581.tif 000002
【００５３】
こうして求めた個々の電池のｓ．ｏ．ｃ.より偏差を求め、これを充放電電気量とする。偏差の求め方は、全ての電池のｓ．ｏ．ｃ.の平均値に対する偏差でも、ｓ．ｏ．ｃ.の中央値に対する偏差でも良い。但し実際の電池のｓ．ｏ．ｃ.分布形状の（正規分布をしていない）場合は、中央値の方が好ましい。
【００５４】
また、電池電圧からｓ．ｏ．ｃ.を求める場合、電池温度によって電池容量が変化するため電池温度による補正を実施することが望ましい。
【００５５】
停車中や駐車中は電池に負荷電流がほとんど流れないため電池電圧、温度を測定し、数１から容易にｓ．ｏ．ｃ.を求めることができる。この場合走行中と異なり短時間内に電圧や電流を測定する必要はない。通常はこうした期間内に測定を行うことが望ましいが、走行頻度の高い車両の場合は先に述べた方法で走行中に求める。これより走行中と同様に充放電電気量を求める。こうすることによりｓ．ｏ．ｃ.を均等化する機能の稼働率を向上できる。
【００５６】
充放電電気量を求めた後、その偏差の最大値を予め定めた値５％と比較し、小さな場合は充電電気量と放電電気量を求める期間を続行する。
【００５７】
これは偏差が小さな場合、均等化を実施しても求めた偏差自体の精度が不充分なためｓ．ｏ．ｃ.バラツキ圧縮の効果が薄いことと、ｓ．ｏ．ｃ.均等化による個々の電池の放電をエネルギーロスの観点から回避するためである。また、ｓ．ｏ．ｃ.５％以下であれば、電池の利用可能なｓ．ｏ．ｃ.範囲の減少も問題とならない範囲である。
【００５８】
偏差が５％を超えた場合、ｓ．ｏ．ｃ.均等化期間に入る。ｓ．ｏ．ｃ.均等化期間では走行時、駐停車時に限らず充放電手段を用いて負側に偏差している電池を充電し正に偏差している電池を放電する。但し走行時は電池電圧の監視も重要であるからマルチプレクサを適宜切り替えながら行う。
【００５９】
ｓ．ｏ．ｃ.の偏差が５％を超えた場合、各々の電池のｓ．ｏ．ｃ.の偏差を電池ＥＣＵは記憶し、マルチプレクサを切り替えて電池と充放電手段を直結しｓ．ｏ．ｃ.の修正を実施する。駐車中など電圧測定の必要性がない場合は、ｓ．ｏ．ｃ.偏差の大きい電池から逐次マルチプレクサを切り替えてｓ．ｏ．ｃ.の補正を実施する。予め定められた偏差の電池までｓ．ｏ．ｃ.の補正が実施されたらＯＣＶの安定時間として数時間休止した後に、ｓ．ｏ．ｃ.バラツキの推定モードに入り以上を繰り返す。
【００６０】
本発明では車両の状況によらずこのプロセスを実施しつづけ、充放電機能の稼働時間を長時間にすることにより充放電手段の能力を少なくする。本実施例では充放電手段の能力は１／２００Ｃ程度であるが、通年で１／２００×２４時間×３６５日＝４３Ｃ相当の補正が可能である。通常本実施例のようなハイブリッド電気自動車のシステム電圧は、２４０Ｖ前後、リチウムイオン電池の直列数が８０個程度であるので、４３Ｃの補正能力は従来例Ａの通年で１セル当たり１Ｃ、組電池当たり８０セル×１Ｃ=８０Ｃのほぼ半分である。
【００６１】
しかし図５に示した従来例の様に、放電のみでｓ．ｏ．ｃ.を均等化した場合と図７に示したように充放電でｓ．ｏ．ｃ.の均等化を行った場合、充放電電気量は約１／３になる。したがって本実施例Ｂは従来例Ａと比較して同等以上の均等化能力を確保できた。
【００６２】
さらに、電池のｓ．ｏ．ｃ.バラツキは特定の電池に顕著に表れること（劣化モードが微短絡の電池の出現）を考慮すれば、特定の電池を選択して充電もしくは放電可能な本発明の方がｓ．ｏ．ｃ.均等化能力が高いことが判る。また放電によるロスの一例を挙げると、従来の方式はｓ．ｏ．ｃ.５０％を中心に偏差±２０％でばらついていた場合、単電池で見ると最大４０％放電しなければならないが、充電機能を有する本発明の場合、ｓ．ｏ．ｃ.５０％で合わせることが可能であり、半分の２０％の放電でｓ．ｏ．ｃ.の均等化が可能である。図７にそれを示す。
【００６３】
図７と同じｓ．ｏ．ｃ.の分布、５０％±２０％の正規分布の場合、組電池全体では無駄に放電される電気量は１／６程度に削減され、エネルギー効率的にも有効であることが判る。更に、一般的組電池のｓ．ｏ．ｃ.の分布を図８に示す。この様に、一部にｓ．ｏ．ｃ.の極端に低下した電池が表れる場合が多い。これは組電池を構成する電池の一部に、微少な内部短絡を有する電池が発生した場合見かけられる。図８に示した様な分布の場合は、均等化で放電する電気量は本発明の充電で補う方法では著しく少なくなる。
【００６４】
本発明の場合、組電池システムの構成電池数が増えるに連れ均等化に要する時間が長くなるが、これを抑制するためにマルチプレクサを一系統から数系統に増やすことも可能である。
【００６５】
本発明では、電圧検出及び均等化を車両が駐車中も実施する。これは通常このような車両は駐車している時間のほうが走行している時間より長いためである。また従来の場合、ｓ．ｏ．ｃ.を最も低い電池に合わせるため駐車中にｓ．ｏ．ｃ.均等化処理を行った場合、組電池全体のｓ．ｏ．ｃ.が大きく低下するが、本発明の場合ほぼ中心のｓ．ｏ．ｃ.に合わせられるため、駐車中のｓ．ｏ．ｃ.均等化も安全に且効率的にできる。更に、駐車中に組電池総電圧監視を行うので、組電池全体が限界以上に低いｓ．ｏ．ｃ.に移行することを防止できる。
【００６６】
本実施例では充放電電流値を１／２００Ｃとし、これは従来例と比較すると約１／４の電流である。実際には前述したように、電池のｓ．ｏ．ｃ.のズレの原因は微短絡電池が多く、こうした局所的に発生するズレに対しては本発明の方が特定の電池を集中して充電できるため有利であり、より低い充放電電流でも組電池システムは成立する。また、ｓ．ｏ．ｃ.の低下の大きい電池（微短絡電池）を優先的に充電することにより、より短時間にｓ．ｏ．ｃ.のバラツキを圧縮できる。
【００６７】
更に、電池ごとに充放電した電気量を記録しておけば劣化電池の検出が可能となる。この場合、本発明のように充放電手段を搭載する数が少ないので定電流回路を採用することも容易であり、充放電電気量の管理も容易となる。
【００６８】
また、本方式のように電池の電圧を検出し、充放電によりｓ．ｏ．ｃ.を均等化し、休止時間を設けて再度電池電圧を検出する方法によると、従来のように分極によって放電をＯＮ／ｏｆｆを繰り返すことが無いのでより短時間に均等化ができる。
【００６９】
また、ｓ．ｏ．ｃ.バラツキが５％を超える時間を記録し、その時間が減少することにより劣化判定を行うことが可能である。同様に充放電電気量、走行距離などの数値を判定基準に用いても良い。その状況を表１に示す。従来例Ａであれば走行で不具合が発生するまで（均等化回数：２６回）ユーザは気が付かないが、本発明Ｂでは不具合発生の約３ヶ月前（均等化回数：２３回）から劣化を検出できる。
【００７０】
【表１】
0003867581.tif 000003
【００７１】
また本実施例のように充放電電流を５０ｍＡ程度にした場合、電池の電圧検出線や電圧検出用のマルチプレクサと回路を共用できるので、少ない回路構成でシステムを構成できる。
【００７２】
【発明の効果】
以上の様に本発明によれば、簡単な回路構成で組電池のｓ．ｏ．ｃ.の均等化が達成でき、電池を有効利用できると共に、均等化によるエネルギーロスを低減することができ、更に精度の高い劣化判定機能を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例で用いた一般的なハイブリッド電気自動車の構成図
【図２】従来例Ａとして引用した組電池システムの構成図
【図３】本発明での実施例の組電池システムの構成図
【図４】ｓ．ｏ．ｃ.バラツキと利用可能なｓ．ｏ．ｃ.範囲の関係を示す図
【図５】従来例Ａ案、Ｂ案におけるｓ．ｏ．ｃ.均等化を示す図
【図６】電池開路電圧よりｓ．ｏ．ｃ.を推定する方法を示す図
【図７】本発明によるｓ．ｏ．ｃ.均等化を示す図
【図８】一般的なハイブリッド電気自動車の組電池で均等化を実施する前のｓ．ｏ．ｃ.分布図
【符号の説明】
１    制御ＥＣＵ
２    組電池システム
３    インバーター
４    エンジン
５    変速機
６    モーター
７    車輪
８    デファレンシャルギア
９    マルチプレクサ
１１  電池ＥＣＵ
１２  電圧検出手段
１３  電流検出手段
１４  温度検出手段
１５  充放電手段
Ｃ１〜Ｃｎ  電池
Ｒ１〜Ｒｎ  抵抗
ＴＨ１〜ＴＨ４    電池温度センサ
ＳＨ１            電流センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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