(57)【要約】【課題】充電完了時の電池の電圧を精度よく調整することができる電池制御装置、電池システム、および車両を提供することである。【解決手段】実施形態の電池制御装置は、電圧検出部と、電流検出部と、充放電制御部と、バランス充放電部と、バランス調整制御部とを持つ。前記バランス調整制御部は、前記電池モジュールが充電される過程において前記電圧検出部により検出された前記複数の電池のそれぞれの電圧に基づいて、前記複数の電池の充電時におけるそれぞれの電圧の差を小さくするためのバランス放電量を決定し、前記決定されたバランス放電量に基づいて前記バランス充放電部を制御する。前記バランス調整制御部は、充電完了時において最も電圧の高い電池の電圧である第１の電圧を、充電完了時における前記第１の電圧よりも低い第２の電圧以下に下げるように、前記バランス放電量を決定する。【選択図】図１
2017034931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池が直列に接続された電池モジュールにおける、前記複数の電池のそれぞれの電圧を検出する電圧検出部と、
前記電池モジュールに流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電池モジュールの充電中において、前記電圧検出部により検出された前記複数の電池のそれぞれの電圧と上限値との比較に基づき、前記電池モジュールの充電を停止、あるいは、充電電流または充電電圧のうちの少なくとも一つを制限する充放電制御部と、
前記複数の電池を個別に充放電するバランス充放電部と、
前記電池モジュールが充電される過程において前記電圧検出部により検出された前記複数の電池のそれぞれの電圧に基づいて、前記複数の電池の充電時におけるそれぞれの電圧の差を小さくするためのバランス放電量を決定し、前記決定されたバランス放電量に基づいて前記バランス充放電部を制御するバランス調整制御部と、を備え、
前記バランス調整制御部は、充電完了時において最も電圧の高い電池の電圧である第１の電圧を、充電完了時における前記第１の電圧よりも低い第２の電圧以下に下げるように、前記バランス放電量を決定する、電池制御装置。
【請求項２】
前記バランス調整制御部は、次回の充電に先立って、前記複数の電池のうちの少なくとも１つの電池を、前記決定されたバランス放電量に基づいて放電するよう前記バランス充放電部を制御する
請求項１記載の電池制御装置。
【請求項３】
前記第２の電圧は、前記複数の電池の平均電圧である
請求項１または２記載の電池制御装置。
【請求項４】
前記バランス調整制御部は、
前記第１の電圧と前記第２の電圧との差分を補正するための充電時間方向のシフト量を導出し、導出した前記充電時間方向のシフト量に基づき、前記バランス放電量を決定する
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電池制御装置。
【請求項５】
それぞれの充電電流における充電時間と電圧との関係を示すテーブルを記憶する記憶部と、
前記電池モジュールの温度を検出する温度検出部と、を更に備え、
前記バランス調整制御部は、前記温度検出部によって検出された温度と、放電対象である電池の充電率と、充電電流に基づいて、現在の条件に該当するテーブルを前記記憶部から読み出し、読み出したテーブルに基づいて前記充電時間方向のシフト量を導出する
請求項４記載の電池制御装置。
【請求項６】
前記バランス調整制御部は、前記電池モジュールの充電電流値を前記バランス充放電部における放電電流値で除算した値を、前記シフト量に乗算することで、充電完了時において最も電圧の高い電池の放電時間を算出する
請求項５記載の電池制御装置。
【請求項７】
複数の電池が直列に接続された電池モジュールにおける、前記複数の電池のそれぞれの電圧を検出する電圧検出部と、
前記電池モジュールに流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電池モジュールの充電中において、前記電圧検出部により検出された前記複数の電池のそれぞれの電圧と上限値との比較に基づき、前記電池モジュールの充電を停止、あるいは、充電電流または充電電圧のうちの少なくとも一つを制限する充放電制御部と、
前記複数の電池を個別に充放電するバランス充放電部と、
前記電池モジュールが充電される過程において前記電圧検出部により検出された前記複数の電池のそれぞれの電圧に基づいて、前記複数の電池の充電時におけるそれぞれの電圧の差を小さくするためのバランス放電量を決定し、前記決定されたバランス放電量に基づいて前記バランス充放電部を制御するバランス調整制御部と、を備え、
前記バランス調整制御部は、充電完了時において最も電圧の高い電池の電圧の変化曲線である第１の曲線を、充電完了時における電圧が前記最も電圧の高い電池の電圧よりも低い第２の曲線に合致させるためのバランス放電量を決定する、電池制御装置。
【請求項８】
前記第２の曲線は、前記複数の電池の平均電圧の変化曲線である
請求項７記載の電池制御装置。
【請求項９】
前記バランス調整制御部は、
充電時間方向のシフト量を変えながら、充電完了までのあらかじめ設定された区間における前記第１の曲線と前記第２の曲線の電圧差が最小になる充電時間方向のシフト量を導出し、導出した前記充電時間方向のシフト量に基づき、前記バランス放電量を決定する
請求項７記載の電池制御装置。
【請求項１０】
前記バランス調整制御部は、
前記第１の曲線に対する電圧方向のシフト量である第１のシフト量を変えて第３の曲線を算出し、更に前記第３の曲線に対する充電時間方向のシフト量である第２のシフト量を変えて第４の曲線を算出し、充電完了までのあらかじめ設定された区間において、前記第４の曲線と前記第２の曲線と間の乖離を最小とする、前記第１のシフト量と前記第２のシフト量を導出し、導出された前記第１のシフト量に基づき、前記バランス放電量を決定する
請求項７記載の電池制御装置。
【請求項１１】
前記複数の電池のそれぞれの抵抗値を記憶する記憶部を更に備え、
前記バランス調整制御部は、
前記記憶部に記憶された前記複数の電池のそれぞれの前記抵抗値に基づいて、前記第１のシフト量を決定する
請求項１０記載の電池制御装置。
【請求項１２】
前記バランス調整制御部は、充電完了時において最も電圧の高い電池の抵抗値と、前記複数の電池の平均抵抗値との差分に、前記電池モジュールの充電電流値を乗算することで、前記第１のシフト量を算出する
請求項１０または１１記載の電池制御装置。
【請求項１３】
前記バランス調整制御部は、前記電池モジュールの充電電流値を前記バランス充放電部における放電電流値で除算した値を、前記第２のシフト量に乗算することで、充電完了時において最も電圧の高い電池の放電時間を算出する
請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の電池制御装置。
【請求項１４】
前記充放電制御部は、充電完了時において最も電圧の低い電池の電圧である第３の電圧を、充電完了時における前記第３の電圧よりも高い第４の電圧以上に上げるように、前記最も電圧の低い電池を予め充電する
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の電池制御装置。
【請求項１５】
前記第４の電圧は、前記複数の電池の平均電圧である
請求項１４記載の電池制御装置。
【請求項１６】
複数の電池が直列に接続された電池モジュールと、
前記電池モジュールにおける、前記複数の電池のそれぞれの電圧を検出する電圧検出部と、
前記電池モジュールに流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電池モジュールの充電中において、前記電圧検出部により検出された前記複数の電池のそれぞれの電圧と上限値との比較に基づき、前記電池モジュールの充電を停止、あるいは、充電電流または充電電圧のうちの少なくとも一つを制限する充放電制御部と、
前記複数の電池を個別に充放電するバランス充放電部と、
前記電池モジュールが充電される過程において前記電圧検出部により検出された前記複数の電池のそれぞれの電圧に基づいて、前記複数の電池の充電時におけるそれぞれの電圧の差を小さくするためのバランス放電量を決定し、前記決定されたバランス放電量に基づいて前記バランス充放電部を制御するバランス調整制御部と、を備え、
前記バランス調整制御部は、充電完了時において最も電圧の高い電池の電圧である第１の電圧を、充電完了時における前記第１の電圧よりも低い第２の電圧以下に下げるように、前記バランス放電量を決定する、電池システム。
【請求項１７】
複数の電池が直列に接続された電池モジュールと、
前記電池モジュールにおける、前記複数の電池のそれぞれの電圧を検出する電圧検出部と、
前記電池モジュールに流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電池モジュールの充電中において、前記電圧検出部により検出された前記複数の電池のそれぞれの電圧と上限値との比較に基づき、前記電池モジュールの充電を停止、あるいは、充電電流または充電電圧のうちの少なくとも一つを制限する充放電制御部と、
前記複数の電池を個別に充放電するバランス充放電部と、
前記電池モジュールが充電される過程において前記電圧検出部により検出された前記複数の電池のそれぞれの電圧に基づいて、前記複数の電池の充電時におけるそれぞれの電圧の差を小さくするためのバランス放電量を決定し、前記決定されたバランス放電量に基づいて前記バランス充放電部を制御するバランス調整制御部と、を備え、
前記バランス調整制御部は、充電完了時において最も電圧の高い電池の電圧の変化曲線である第１の曲線を、充電完了時における電圧が前記最も電圧の高い電池の電圧よりも低い第２の曲線に合致させるためのバランス放電量を決定する、電池システム。
【請求項１８】
請求項１６または請求項１７に記載の電池システムと、
走行のための動力を出力するエンジンと、
前記エンジンの出力を用いて前記電池モジュールを充電する充電部と、
を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電池制御装置、電池システム、および車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池が直列に接続された電池モジュールが充電される場合、各電池の電圧は均等に上昇するとは限らず、その電圧にばらつきが生じる場合がある。そして、電圧のばらつきは、満充電付近（充電完了時）で大きくなる。上記のような態様の電池モジュールにおいて、各電池に上限電圧が設定されている場合、充電時に一つの電池が上限電圧に達してしまうと、それ以上の充電を行うことができない。このため、電池の上限電圧に電池の数を乗算した電圧まで電池モジュールの電圧を高めることができない場合がある。
【０００３】
電池の電圧のばらつきを調整するために、各電池のＯＣＶ（Open  Circuit  Voltage）を検出し、検出されたＯＣＶに基づいて電池のバランス放電量を制御する方法が知られている。ＯＣＶとは、電池モジュールに電流を流していない状態における、各電池の電圧である。
【０００４】
しかしながら、充電や放電のタイミングが外部環境に応じて到来するような運用場面では、一回一回充放電を停止して電池のＯＣＶを測定することが現実的でない。このため、ＯＣＶに基づく調整方法は、運用場面によっては電池の電圧を精度よく調整することができない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１８７８５０号公報
【特許文献２】特開２０１４−１３２２４３号公報
【特許文献３】特開２０１４−５４１４８号公報
【特許文献４】特開２０１５−７６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、充電完了時の電池の電圧を精度よく調整することができる電池制御装置、電池システム、および車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の電池制御装置は、電圧検出部と、電流検出部と、充放電制御部と、バランス充放電部と、バランス調整制御部とを持つ。前記バランス調整制御部は、前記電池モジュールが充電される過程において前記電圧検出部により検出された前記複数の電池のそれぞれの電圧に基づいて、前記複数の電池の充電時におけるそれぞれの電圧の差を小さくするためのバランス放電量を決定し、前記決定されたバランス放電量に基づいて前記バランス充放電部を制御する。前記バランス調整制御部は、充電完了時において最も電圧の高い電池の電圧である第１の電圧を、充電完了時における前記第１の電圧よりも低い第２の電圧以下に下げるように、前記バランス放電量を決定する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態における、電池システム６０を示す図。
【図２】第１の実施形態における、電池モジュール６５およびバランス充放電部６６の構成を示す図。
【図３】電池モジュール６５内の各電池の充電特性を例示した図。
【図４】電池モジュール６５の充電特性を例示した図。
【図５】電池モジュール６５における、電圧が最も高い電池の充電特性と、各電池の充電特性の平均値とを例示した図。
【図６】充電電流、充電時間、および電池の電圧との関係を示すグラフの一例である。
【図７】第１の実施形態における、放電動作および充電動作を示すフローチャート。
【図８】第１の実施形態による効果を示す図。
【図９】第１の実施形態による効果を示す図。
【図１０】第２の実施形態における、電池モジュール６５およびバランス充放電部６６の詳細構成を示す図。
【図１１】電池モジュール６５の充電特性を例示した図。
【図１２】第２の実施形態における、電圧の変化曲線を縦方向（電圧方向）にシフトする処理を示す図。
【図１３】第２の実施形態における、電圧の変化曲線を横方向（充電時間方向）にシフトする処理を示す図。
【図１４】第２の実施形態における、放電動作および充電動作を示すフローチャート。
【図１５】第２の実施形態における、バランス放電量（放電時間）の決定動作を示すフローチャート。
【図１６】第３の実施形態における、電池システム６０が搭載された車両１の機能構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態の電池制御装置、電池システム、および車両を、図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における、電池システム６０を示す図である。電池システム６０は、電池制御部６１、電圧検出部６４、電池モジュール６５、バランス充放電部６６、電流検出部６７、記憶部６８、および温度検出部６９を備える。
【００１１】
電池モジュール６５は、複数の電池が直列に接続された電池モジュールである。「電池」とは、例えば電池セルであるが、複数の電池セルが直列あるいは並列に接続されたものであってもよい。電池モジュール６５は、例えば、リチウムイオン電池である。電池モジュール６５は、外部の充電部７０と接続されている。充電部７０は、電池モジュール６５に電力を供給することによって、電池モジュール６５を充電する。また、電池モジュール６５は、バランス充放電部６６と接続されている。バランス充放電部６６は、電池モジュール６５内の各電池の電圧を個別に調整する。
【００１２】
電池制御部６１は、電池モジュール６５の充電および放電を直接的または間接的に制御する。「間接的に」とは、例えば、直接的に充電部７０のオン／オフを制御するのではなく、充電部７０が自発的に充電を行うのに対し、充電停止、あるいは、充電電流または充電電圧の値が所定の値以下となるよう（所定以上の値とならないよう）充電電流または充電電圧のうちの少なくとも一つを制限するステータスを充電部７０に通知すること等を意味する。ここで、「所定の値」とは、電池セルの安全使用範囲を守るために、電池モジュール６５（充電部７０側）の電流または電圧を制限するときに使用される閾値である。
【００１３】
例えば、２００［Ａ］で充電部７０が電池モジュール６５を充電中に、電池モジュール６５内のある電池が上限電圧（安全に動作させるためのセル上限電圧）に到達した場合に、充電電流を１００［Ａ］に下げる。これによって、充電を継続しつつ電池モジュール６５を安全な状態で使用することができる。また、１４．５［Ｖ］で充電部７０が電池モジュール６５を充電中に、電池モジュール６５内のある電池が上限電圧（安全に動作させるためのセル上限電圧）に到達した場合に、充電電圧を１４［Ｖ］に下げる。これによっても、充電を継続しつつ電池モジュール６５を安全な状態で使用することができる。
【００１４】
電池制御部６１は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等のプロセッサが、プログラムメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現される。なお、電池制御部６１は、ＬＳＩ（Large  Scale  Integration）やＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）等のハードウェアにより実現されてもよい。
【００１５】
電池制御部６１には、電圧検出部６４と電流検出部６７が接続されている。電圧検出部６４は、電池モジュール６５内の各電池の電圧を検出し、検出した電圧のデータを電池制御部６１に出力する。電流検出部６７は、電池モジュールに流れる電流を検出し、検出した電流のデータを電池制御部６１に出力する。
【００１６】
電池制御部６１は、電池モジュール６５の充電を制御する充放電制御部６２を備える。充放電制御部６２は、電池モジュール６５の充電を開始する前に、充電部７０に充電開始可能ステータスを出力する。充電部７０は、充放電制御部６２から充電開始可能ステータスが入力されると、電池モジュール６５に対して電力を供給する。これによって、電池モジュール６５に対する充電が行われる。
【００１７】
一方、充放電制御部６２は、電池モジュール６５の充電を停止するときに、充電部７０に充電停止ステータスを出力する。充電部７０は、充放電制御部６２から充電停止ステータスが入力されると、電池モジュール６５に対して電力の供給を停止あるいは制限する。
【００１８】
充放電制御部６２は、電池モジュール６５の充電中において、電圧検出部６４によって検出された各電池の電圧値に基づき、電池モジュール６５内のいずれかの電池の電圧が予め設定された上限値ＶＬに達したかどうかを判断する。上限値ＶＬは、安全性の観点から予め設定されている値である。本実施形態において、上限値ＶＬは４．１０［Ｖ］に設定されているものとする。電池モジュール６５内のいずれかの電池の電圧が上限値ＶＬに達した場合、充放電制御部６２は、充電部７０に充電停止ステータスを出力する。
【００１９】
また、電池制御部６１は、電池モジュール６５の各電池間の電圧を均等化するバランス調整制御部６３を備える。バランス調整制御部６３は、電池モジュール６５内のいずれかの電池の放電を開始するときに、バランス充放電部６６に放電開始ステータスを出力する。放電開始ステータスは、放電を開始する電池を特定する情報を含む。バランス充放電部６６は、バランス調整制御部６３から放電開始ステータスが入力されると、放電開始ステータスによって特定された電池の放電を開始する。
【００２０】
一方、バランス調整制御部６３は、電池モジュール６５の各電池の電圧の均等化を停止するときに、バランス充放電部６６に放電停止ステータスを出力する。放電停止ステータスは、放電を停止する電池を特定する情報を含む。バランス充放電部６６は、バランス調整制御部６３から放電停止ステータスが入力されると、放電停止ステータスによって特定された電池の放電を停止する。
【００２１】
記憶部６８は、電池モジュール６５の充電および放電を制御する際に必要となる各種の情報を記憶する。電池制御部６１は、記憶部６８に対して情報の読み書きを行う。温度検出部６９は、電池モジュール６５の温度を検出する。例えば、温度検出部６９は、検出した温度データを電池制御部６１に出力し、必要に応じて、温度データは記憶部６８に保存される。
【００２２】
図２は、第１の実施形態における、電池モジュール６５およびバランス充放電部６６の構成を示す図である。電池モジュール６５は、直列に接続された複数の電池Ｂ１からＢｎを備える。図２においては、一例として、ｎ個の電池を備える電池モジュール６５が示されている。
【００２３】
バランス充放電部６６は、例えば、各電池に対応したｎ個の放電抵抗Ｒａ−１からＲａ−ｎ、およびｎ個のスイッチＳ−１からＳ−ｎを備える。バランス充放電部６６は、バランス調整制御部６３から放電開始ステータスが入力されると、放電開始ステータスによって特定された電池のスイッチをオン状態（導通状態）にする。
【００２４】
例えば、バランス充放電部６６は、電池モジュール６５内の電池Ｂ１に対する放電開始ステータスがバランス調整制御部６３から入力されると、電池Ｂ１に対応して設けられたスイッチＳ−１をオン状態にする。これによって、電池Ｂ１から放電抵抗Ｒａ−１に電流が流れ、電池Ｂ１の電力が消費される。これによって、電池Ｂ１を放電させることができる。
【００２５】
なお、バランス調整制御部６３は、放電時間を調節することにより、バランス放電量を制御することができる。具体的には、バランス調整制御部６３は、バランス充放電部６６に放電開始ステータスを出力してから、バランス充放電部６６に放電停止ステータスを出力するまでの時間を調節することにより、バランス放電量を制御することができる。
【００２６】
図３は、電池モジュール６５内の各電池の充電特性を例示した図である。図３は、５つの電池を備える電池モジュール６５を例として示している。電圧Ｖ１からＶ５は、それぞれ電池Ｂ１からＢ５の電圧である。なお、図３から図６における「時間」とは、充電開始時からの経過時間を示している。
【００２７】
図３に示される例において、充電開始から約１４［ｓｅｃ］で電池Ｂ１の電圧Ｖ１が上限値ＶＬ（４．１０［Ｖ］）に到達している。このため、充放電制御部６２は、充電開始から約１４［ｓｅｃ］経過した時点で、電池モジュール６５の充電を停止する。ここで、図３に示されるように、充電完了時における電池Ｂ１からＢ５の電圧は均一ではなく、ばらついている。
【００２８】
図４は、電池モジュール６５の充電特性を例示した図である。電池モジュール６５内の電池Ｂ１からＢ５は、それぞれ上限値ＶＬ（４．１０［Ｖ］）まで充電可能である。仮に電池Ｂ１からＢ５の充電時の電圧にばらつきがなく、全てが上限値ＶＬ（４．１０［Ｖ］）まで充電されるものとすると、電池モジュール６５の充電特性は、最大電圧Ｖｍａｘによって示される充電特性となる。この場合、電池モジュール６５の充電完了時において、電池モジュール６５の電圧は２０．５０［Ｖ］（４．１０×５［Ｖ］）となる。
【００２９】
しかしながら、電池Ｂ１からＢ５の充電特性は、実際にはばらつくことがある。図３に示される例では、充電完了時において、電池Ｂ１は上限値ＶＬ（４．１０［Ｖ］）まで充電されているものの、他の電池Ｂ２からＢ５の電圧は上限値ＶＬ（４．１０［Ｖ］）未満となっている。このため、電池モジュール６５の充電完了時において、電池モジュール６５の実際の電圧（モジュール電圧）Ｖｔｏｔａｌ（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４＋Ｖ５）は、Ｖｍａｘ（２０．５０［Ｖ］）に満たないことになる。
【００３０】
このように、電池Ｂ１からＢ５の充電特性がばらついていると、電池モジュール６５を最大まで充電することができず、電池モジュール６５の回生性能を十分に確保することができない場合がある。そこで、本実施形態においては、バランス調整制御部６３は、ある回の充電が行われた際の電池Ｂ１からＢ５の電圧に基づいて、次回の充電に先立って電池Ｂ１を放電するようバランス充放電部６６を制御する。これによって、次回の充電完了時の電池モジュール６５の各電池Ｂ１からＢ５のばらつきを抑制し、結果として充電時のモジュール電圧を高めることができる。以下、これを実現するための本実施形態におけるバランス調整制御部６３の制御について述べる。
【００３１】
図５は、電池モジュール６５における、電圧が最も高い電池の充電特性と、各電池の充電特性の平均値とを例示した図である。なお、図５に示すような特性は、電池モジュール６５の充電電流値、温度、および充電開始時の充電率（SOC：State  Of  Charge）によって変動する。図５に示される例は、充電電流値が１００［Ａ］、電池モジュール６５の温度が２５［℃］、および充電開始時の電池モジュール６５の各電池の充電率が５０［％］といった特定の条件下における特性の例である。
【００３２】
図５において、変化曲線Ｖ１は、最も電圧の高い電池Ｂ１の電圧変化を示す曲線であり、変化曲線Ｖａｖｅは、複数の電池Ｂ１からＢ５の平均電圧の変化を示す曲線である。電圧Ｖａは、充電完了時における電池Ｂ１の電圧である。電圧Ｖａは、特許請求の範囲における「第１の電圧」の一例である。電圧Ｖｂは、充電完了時における複数の電池Ｂ１からＢ５の平均電圧である。電圧Ｖｂは、特許請求の範囲における「第２の電圧」の一例である。
【００３３】
時間Ｔａは、電池モジュール６５の充電を開始してから、電圧Ｖ１が上限値ＶＬに到達することで充電が完了するまでに経過する時間である。時間Ｔｂは、電池モジュール６５の充電を開始してから、充電完了時の平均電圧Ｖｂに電池Ｂ１の電圧Ｖ１が到達するまでの時間である。
【００３４】
本実施形態において、バランス調整制御部６３は、例えば、充電完了時における電池Ｂ１の電圧Ｖａと、充電完了時における複数の電池Ｂ１からＢ５の平均電圧Ｖｂとに基づいて、充電完了時における電池Ｂ１の電圧Ｖａを平均電圧Ｖｂに一致させるための時間的シフト量ΔＴを導出する。その後、バランス調整制御部６３は、導出したシフト量ΔＴに基づき、電圧が最も高い電池Ｂ１のバランス放電量（放電時間）を決定する。
【００３５】
ΔＴの導出方法として、電池Ｂ１の充電電圧曲線（履歴）を記憶し、充電完了時における電池Ｂ１の電圧Ｖａと、充電完了時における複数の電池Ｂ１からＢ５の平均電圧Ｖｂに到達した時間ＴａあるいはＴｂを記録することで、ΔＴを求めることは可能となる。
【００３６】
また、以下のような方法でΔＴを導出することも可能である。図６は、充電電流、充電時間、および電池の電圧の関係を示すグラフの一例である。図６における各推移線は、それぞれが示す電圧に到達するまでの時間と、充電電流との関係を示す推移線である。また、図６に示される電圧毎の推移線は、電池モジュール６５の温度および充電開始時の電池のＳＯＣ毎に用意されている。なお、図６に示される例は、電池モジュール６５の温度が２５［℃］、充電開始時の電池のＳＯＣが５０［％］といった特定の条件下における特性の例である。
【００３７】
バランス調整制御部６３は、温度検出部６９によって検出された温度と、電池の充電率（ＳＯＣ）と、充電電流に基づいて、図６に例示される、それぞれの充電電流における充電時間と電圧との関係を示すテーブルを記憶部６８から読み出し参照して、調整対象となる電池電圧Ｖａと、一致させる電圧Ｖｂに該当するポイントを抽出し、抽出したポイント間の時間をシフト量ΔＴとして決定する。
【００３８】
例えば、図６に示される例において、充電電流値が１００［Ａ］の場合、電池の充電を開始してから電池が４．００［Ｖ］（平均電圧Ｖｂ）まで充電されるのに必要な時間は１２．８［ｓｅｃ］である。また、電池の充電を開始してから電池が４．１０［Ｖ］（電圧Ｖａ）まで充電されるのに必要な時間は１４．０［ｓｅｃ］である。したがって、シフト量ΔＴは、１．２［ｓｅｃ］（１４［ｓｅｃ］−１２．８［ｓｅｃ］）となる。
【００３９】
次に、バランス調整制御部６３は、導出したシフト量ΔＴに基づき、電圧が最も高い電池Ｂ１のバランス放電量（例えば、放電時間）を決定する。電池モジュール６５の充電電流値をＩｃとし、バランス充放電部６６における放電電流値をＩｄとすると、バランス調整制御部６３は、例えば式（１）に基づいて、電圧が最も高い電池Ｂ１の放電時間Ｔｄを算出する。すなわち、バランス調整制御部６３は、電池モジュール６５の充電電流値Ｉｃをバランス充放電部６６における放電電流値Ｉｄで除算した値を、シフト量ΔＴに乗算することで、電圧が最も高い電池Ｂ１の放電時間Ｔｄを算出する。
【００４０】
【数１】
2017034931.tif 000003
【００４１】
このように、バランス調整制御部６３は、シフト量ΔＴと、充電電流値Ｉｃおよび放電電流値Ｉｄの比とに基づいて電池Ｂ１の放電時間Ｔｄを求めることができる。バランス調整制御部６３は、充電に先立って、算出した放電時間Ｔｄの間、電圧が最も高い電池Ｂ１をバランス充放電によって放電し、均等化することで、充電完了時の電池の電圧を精度よく調整することができるとともに、電池モジュール６５の充電時のモジュール電圧を高くまで使用することができる。
【００４２】
図７は、第１の実施形態における、放電動作および充電動作を示すフローチャートである。まず、電池制御部６１内の充放電制御部６２は、充電部７０に充電開始ステータスを出力する（ステップＳ１０）。充電部７０は、充放電制御部６２から充電開始ステータスが入力されると、電池モジュール６５に対して電力を供給する。これによって、電池モジュール６５に対する充電が開始される。
【００４３】
次に、充放電制御部６２は、電圧検出部６４を用いて複数の電池Ｂ１からＢｎの電圧を検出する（ステップＳ１１）。充放電制御部６２は、検出した複数の電池Ｂ１からＢｎの電圧を記憶部６８に記憶する。その後、充放電制御部６２は、複数の電池Ｂ１からＢｎのいずれかの電圧が上限値ＶＬに到達したかどうかを判断する（ステップＳ１２）。充放電制御部６２は、複数の電池Ｂ１からＢｎの電圧がいずれも上限値ＶＬに到達していないと判断した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、ステップＳ１１に処理を戻す。
【００４４】
一方、充放電制御部６２は、複数の電池Ｂ１からＢｎのいずれかの電圧が上限値ＶＬに到達したと判断した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、充電部７０に充電停止ステータスを出力する（ステップＳ１３）。充電部７０は、充放電制御部６２から充電停止ステータスが入力されると、電池モジュール６５に対して電力の供給を停止あるいは充電電圧、充電電流を制限する。
【００４５】
次に、電池制御部６１内のバランス調整制御部６３は、複数の電池Ｂ１からＢｎの平均電圧Ｖｂを算出する（ステップＳ１４）。具体的に、バランス調整制御部６３は、複数の電池Ｂ１からＢｎの電圧を記憶部６８から読み出し、複数の電池Ｂ１からＢｎのそれぞれの電圧の和を電池の数であるｎで除算することにより、平均電圧Ｖｂを算出する。また、バランス調整制御部６３は、電圧が最も高い電池の電圧Ｖａを取得する（ステップＳ１５）。
【００４６】
次に、バランス調整制御部６３は、電圧が最も高い電池の電圧Ｖａおよび平均電圧Ｖｂを用いて、電圧が最も高い電池のバランス放電量（放電時間）を決定する（ステップＳ１６）。前述したように、バランス調整制御部６３は、セル電圧Ｂ１の充電電圧曲線（履歴）からシフト量ΔＴを算出するか、テーブルを参照してシフト量ΔＴを算出し、算出したシフト量ΔＴに基づき、式（１）を用いて放電時間Ｔｄを算出する。
【００４７】
その後、バランス調整制御部６３は、算出した放電時間Ｔｄの間、電圧が最も高い電池を放電する（ステップＳ１７）。放電が完了すると、バランス調整制御部６３は、本フローチャートによる処理を終了する。
【００４８】
図８および図９は、第１の実施形態による効果を示す図である。電池制御部６１が図７に示されるフローチャートを実行することで、図８に示される複数の電池Ｂ１からＢ５の充電特性、および図９に示される電池モジュール６５の充電特性が得られる。
【００４９】
図８に示されるように、電圧が最も高い電池Ｂ１が放電されることにより、電圧Ｖ１を下げることができる。充電完了時において、図８に示される電圧Ｖ２からＶ５は、図３に示される電圧Ｖ２からＶ５よりも高い値となっている。これにより、図９に示される電池モジュール６５の実際の電圧Ｖｔｏｔａｌ（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４＋Ｖ５）は、図４に示される電池モジュール６５の実際の電圧Ｖｔｏｔａｌよりも高い値となっている。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態において、バランス調整制御部６３は、電池モジュール６５が充電される過程において電圧検出部６４により検出された複数の電池のそれぞれの電圧に基づいて、複数の電池の充電時におけるそれぞれの電圧の差を小さくするための放電時間Ｔｄを決定する。また、バランス調整制御部６３は、決定した放電時間Ｔｄに基づいてバランス充放電部６６を制御する。これによって、充電完了時の電池の電圧を精度よく調整することができるとともに、電池モジュール６５の充電時のモジュール電圧を高くまで使用することができる。
【００５１】
なお、本実施形態においては、バランス調整制御部６３は、充電完了時において最も電圧の高い電池Ｂ１の電圧Ｖ１（Ｖａ）を、複数の電池Ｂ１からＢ５の平均電圧Ｖｂに一致させるように、電池Ｂ１の放電時間Ｔｄを決定するものとした。しかしながら、バランス調整制御部６３は、充電完了時の電池Ｂ１の電圧Ｖａを、複数の電池Ｂ１からＢ５の電圧の平均電圧Ｖｂ以下となるように、電池Ｂ１の放電時間Ｔｄを決定してもよい。
【００５２】
また、バランス調整制御部６３は、充電完了時において最も電圧の高い電池Ｂ１の電圧Ｖ１を、充電完了時において最も電圧の低い電池Ｂ５の電圧Ｖ５（図３参照）に一致させるように、電池Ｂ１のバランス放電量を決定してもよい。
【００５３】
また、バランス調整制御部６３は、充電完了時において平均電圧Ｖｂよりも電圧の高い電池（Ｂ１およびＢ２）の電圧（Ｖ１およびＶ２）を平均電圧Ｖｂ以下となるように、電池Ｂ１および電池Ｂ２のバランス放電量を決定してもよい。
【００５４】
また、バランス調整制御部６３は、充電完了時において平均電圧Ｖｂよりも電圧の高い電池（Ｂ１およびＢ２）の電圧（Ｖ１およびＶ２）を、充電完了時において最も電圧の低い電池Ｂ５の電圧Ｖ５に一致させるように、電池Ｂ１および電池Ｂ２のバランス放電量を決定してもよい。
【００５５】
また、バランス調整制御部６３は、充電完了時において最も電圧の低い電池Ｂ５の電圧Ｖ５に、他の複数の電池Ｂ１からＢ４の電圧Ｖ１からＶ４を一致させるように、電池Ｂ１からＢ４のバランス放電量を決定してもよい。これらによって、充電完了時における複数の電池の電圧をより精度よく調整することができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と比較して、バスバーやハーネス等の抵抗値に起因する電圧の誤差を補正する点が異なる。また、第２の実施形態は、第１の実施形態と比較して、最も電圧の高い電池の電圧の変化曲線を、基準となる変化曲線（例えば、複数の電池の平均電圧の変化曲線）にフィッティングさせる点が異なる。以下では、この相違点を中心に説明する。
【００５７】
図１０は、第２の実施形態における、電池モジュール６５およびバランス充放電部６６の構成を示す図である。図１０において、第１の実施形態との間で共通する構成要素については、図２と同一の符号を付し、共通する機能については説明を省略する。図１０に示されるように、電池モジュール６５内の電池Ｂ１からＢｎは、それぞれバスバーやハーネス等の抵抗値Ｒｂ−１からＲｂ−ｎおよびＲｃ−１からＲｃ−ｎを有する。これらの抵抗値によって、電圧検出部６４によって検出される電圧と、電池Ｂ１からＢ５の実際の電圧との間で誤差が生じる。
【００５８】
例えば、電圧検出部６４が電池Ｂ１の電圧を検出する場合、電圧検出部６４は、実際の電池Ｂ１の電圧に加えて、充電時や放電時にはバスバーやハーネス等の抵抗値Ｒｂ−１およびＲｃ−１に応じた電圧を余分に検出することとなる。したがって、本実施形態において、バランス調整制御部６３は、バスバーやハーネス等の抵抗値Ｒｂ−１およびＲｃ−１に応じた電圧の誤差を補正することで、充電完了時の電池の電圧をより精度よく調整する。
【００５９】
また、本実施形態において、バランス調整制御部６３は、充電完了時において最も電圧の高い電池の電圧の変化曲線と、複数の電池の平均電圧の変化曲線との間の乖離を最小にするバランス放電量を決定する。つまり、バランス調整制御部６３は、これらの曲線のフィッティングを行うことによりバランス放電量を決定する。これにより、電池モジュール６５に充電時に電池以外のバスバー、ハーネス等による電圧上昇が生じた場合であっても、充電完了時の電池の電圧を精度よく調整することができる。以下、第２の実施形態について詳細に説明する。
【００６０】
図１１は、電池モジュール６５の充電特性を例示した図である。図１１には、充電完了時において最も電圧の高い電池の電圧の変化曲線Ｖ１、および複数の電池Ｂ１からＢｎの平均電圧の変化曲線Ｖａｖｅが示されている。なお、変化曲線Ｖ１は、特許請求の範囲における「第１の曲線」の一例である。変化曲線Ｖａｖｅは、特許請求の範囲における「第２の曲線」の一例である。図１１に示されるように、電池モジュール６５の充電完了時において、電圧が最も高い電池の電圧Ｖａは４．１０［Ｖ］である。一方、複数の電池の平均電圧Ｖｂは３．９３［Ｖ］である。
【００６１】
しかしながら、前述したように、電圧検出部６４によって検出された電圧Ｖａには、バスバーやハーネス等の抵抗値に応じた誤差が含まれている。特に大電流で充電した場合にはこの誤差が大きくなる。このため、バランス調整制御部６３は、この誤差を補正した上で、最も電圧の高い電池の電圧の変化曲線Ｖ１に対する時間的シフト量を算出する。以下、この誤差の補正方法について説明する。
【００６２】
複数の電池Ｂ１からＢｎのそれぞれに対応する抵抗値Ｒｄ−１からＲｄ−ｎが、予め測定されている。これらの測定された抵抗値Ｒｄ−１からＲｄ−ｎは、記憶部６８（図１参照）に記憶されている。なお、抵抗値Ｒｄ−ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）は、電池Ｂｉ自身の抵抗値に、バスバーやハーネス等の抵抗値Ｒｂ−ｉおよびＲｃ−ｉを加えた値である。
【００６３】
図１２は、第２の実施形態における、電圧の変化曲線を縦方向（電圧方向）にシフトする処理を示す図である。電池制御部６１内のバランス調整制御部６３は、記憶部６８から抵抗値Ｒｄ−１からＲｄ−ｎを読み出し、これらの抵抗値Ｒｄ−１からＲｄ−ｎの平均抵抗値Ｒａｖｅを算出する。最も電圧の高い電池の抵抗値をＲｍａｘとし、充電電流値をＩｃとすると、バランス調整制御部６３は、例えば式（２）に基づいて変化曲線Ｖ１のシフト量Ｓ１を算出する。すなわち、バランス調整制御部６３は、抵抗値Ｒｍａｘと平均抵抗値Ｒａｖｅとの差分に、電池モジュール６５の充電電流値Ｉｃを乗算することで、シフト量Ｓ１を算出する。シフト量Ｓ１は、特許請求の範囲における「第１のシフト量」の一例である。
【００６４】
【数２】
2017034931.tif 000004
【００６５】
バランス調整制御部６３は、算出したシフト量Ｓ１に基づいて、最も電圧の高い電池の電圧の変化曲線Ｖ１を縦方向（電圧方向）にシフトする。変化曲線Ｖｓ１は、変化曲線Ｖ１をシフトすることによって得られた曲線であり、特許請求の範囲における「第３の曲線」の一例である。これによって、バランス調整制御部６３は、電圧の変化曲線Ｖ１に対して、バスバーやハーネス等の抵抗値に起因する電圧誤差を補正することができる。
【００６６】
図１３は、第２の実施形態における、電圧の変化曲線を横方向（充電時間方向）にシフトする処理を示す図である。バランス調整制御部６３は、変化曲線Ｖｓ１に対する横方向（充電時間方向）のシフト量Ｓ２を変えながら、電池モジュール６５の充電完了までの期間Ｐにおいて、変化曲線Ｖ１と変化曲線Ｖａｖｅとの間の乖離を最小とする変化曲線Ｖｓｓ１を探索する。なお、シフト量Ｓ２は、特許請求の範囲における「第２のシフト量」の一例である。また、変化曲線Ｖｓｓ１は、特許請求の範囲における「第４の曲線」の一例である。
【００６７】
より具体的には、バランス調整制御部６３は、横方向（充電時間方向）のシフト量Ｓ２を変化させつつ、期間Ｐ内の各点における変化曲線Ｖｓｓ１と変化曲線Ｖａｖｅとの間の誤差の２乗和を算出し、２乗和が最小となるシフト量Ｓ２を決定する。ここで決定されたシフト量Ｓ２は、変化曲線Ｖ１と変化曲線Ｖａｖｅとの間の乖離を最小にするための、横方向（充電時間方向）のシフト量である。
【００６８】
次に、バランス調整制御部６３は、算出したシフト量Ｓ２に基づき、電圧が最も高い電池Ｂ１のバランス放電量（放電時間）を決定する。電池モジュール６５の充電電流値をＩｃとし、バランス充放電部６６における放電電流値をＩｄとすると、バランス調整制御部６３は、例えば式（３）に基づいて放電時間Ｔｄを算出する。すなわち、バランス調整制御部６３は、電池モジュール６５の充電電流値Ｉｃをバランス充放電部６６における放電電流値Ｉｄで除算した値を、シフト量Ｓ２に乗算することで、電圧が最も高い電池Ｂ１の放電時間Ｔｄを算出する。
【００６９】
【数３】
2017034931.tif 000005
【００７０】
このように、バランス調整制御部６３は、シフト量Ｓ２と、充電電流値Ｉｃおよび放電電流値Ｉｄの比とに基づいて電池Ｂ１の放電時間Ｔｄを求めることができる。バランス調整制御部６３は、算出した放電時間Ｔｄの間、電圧が最も高い電池Ｂ１を放電しておくことで、充電完了時の電池の電圧を精度よく調整することができるとともに、電池モジュール６５の充電時のモジュール電圧を高くまで使用することができる。
【００７１】
図１４は、第２の実施形態における、放電動作および充電動作を示すフローチャートである。まず、電池制御部６１内の充放電制御部６２は、充電部７０に充電開始ステータスを出力する（ステップＳ２０）。充電部７０は、充放電制御部６２から充電開始ステータスが入力されると、電池モジュール６５に対して電力を供給する。これによって、電池モジュール６５に対する充電が開始される。
【００７２】
次に、充放電制御部６２は、電圧検出部６４を用いて複数の電池Ｂ１からＢｎの電圧を検出する（ステップＳ２１）。充放電制御部６２は、検出した複数の電池Ｂ１からＢｎの電圧を記憶部６８に記憶する。その後、充放電制御部６２は、複数の電池Ｂ１からＢｎのいずれかの電圧が上限値ＶＬに到達したかどうかを判断する（ステップＳ２２）。充放電制御部６２は、複数の電池Ｂ１からＢｎの電圧がいずれも上限値ＶＬに到達していないと判断した場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、ステップＳ２０に処理を戻す。
【００７３】
一方、充放電制御部６２は、複数の電池Ｂ１からＢｎのいずれかの電圧が上限値ＶＬに到達したと判断した場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、充電部７０に充電停止ステータスを出力する（ステップＳ２３）。充電部７０は、充放電制御部６２から充電停止ステータスが入力されると、電池モジュール６５に対して電力の供給を停止あるいは充電電圧、充電電流を制限する。
【００７４】
次に、バランス調整制御部６３は、電圧が最も高い電池のバランス放電量（放電時間Ｔｄ）を決定する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４の具体的な処理フローは、図１５を用いて後述する。その後、バランス調整制御部６３は、決定した放電時間Ｔｄの間、電圧が最も高い電池を放電させる（ステップＳ２５）。放電が完了すると、バランス調整制御部６３は、本フローチャートによる処理を終了する。
【００７５】
図１５は、第２の実施形態における、バランス放電量（放電時間）の決定動作を示すフローチャートである。図１５のフローチャートは、図１４のステップＳ２４の処理を具体的に示すサブルーチンである。まず、バランス調整制御部６３は、複数の電池Ｂ１からＢｎのそれぞれに対応する抵抗値Ｒｄ−１からＲｄ−ｎを取得する（ステップＳ３０）。具体的には、バランス調整制御部６３は、複数の電池Ｂ１からＢｎのそれぞれに対応する抵抗値Ｒｄ−１からＲｄ−ｎを、記憶部６８から読み出す。記憶部の抵抗値は、あらかじめ、モジュールを製造時に検査装置によって計測された値が記憶されたものでも良く、あるいは、電池モジュールが独自に、所定の充電電流に対する電圧変化を各セルに対して記録し、電圧変化を電流で割り算した値を抵抗値として記憶させたものでも良い。
【００７６】
次に、バランス調整制御部６３は、抵抗値Ｒｄ−１からＲｄ−ｎの平均抵抗値Ｒａｖｅを算出する。そして、バランス調整制御部６３は、算出した平均抵抗値Ｒａｖｅと、最も電圧の高い電池の抵抗値Ｒｍａｘとに基づき、式（２）を用いてシフト量Ｓ１を算出する（ステップＳ３１）。
【００７７】
次に、バランス調整制御部６３は、複数の電池Ｂ１からＢｎの平均電圧の変化曲線Ｖａｖｅを算出する（ステップＳ３２）。ステップＳ３２において、バランス調整制御部６３は、複数の電池Ｂ１からＢｎの電圧の時系列データを、複数の電池Ｂ１からＢｎの電圧の変化曲線として記憶部６８から読み出す。そして、バランス調整制御部６３は、複数の電池Ｂ１からＢｎのそれぞれの電圧の変化曲線の和を電池の数であるｎで除算することにより、変化曲線Ｖａｖｅを算出する。また、バランス調整制御部６３は、電圧が最も高い電池の電圧の時系列データを、変化曲線Ｖ１として取得する（ステップＳ３３）。
【００７８】
次に、バランス調整制御部６３は、シフト量Ｓ２を０に初期化する（ステップＳ３４）。そして、バランス調整制御部６３は、シフト量Ｓ１およびシフト量Ｓ２に基づき、図１３に示される変化曲線Ｖｓｓ１を算出する（ステップＳ３５）。その後、バランス調整制御部６３は、変化曲線Ｖｓｓ１と変化曲線Ｖａｖｅとの間の誤差の２乗和を算出する（ステップＳ３６）。
【００７９】
次に、バランス調整制御部６３は、シフト量Ｓ２が最大値Ｓｍａｘを超えたかどうかを判断する（ステップＳ３７）。最大値Ｓｍａｘは、予め設定されたシフト量Ｓ２の最大値であり、例えば５．０［ｓｅｃ］に設定されている。シフト量Ｓ２が最大値Ｓｍａｘを超えていない場合（ステップＳ３７：ＮＯ）、バランス調整制御部６３は、シフト量Ｓ２にΔＳを加算する（ステップＳ３８）。ΔＳは予め設定された値であり、例えば０．１［ｓｅｃ］に設定されている。その後、バランス調整制御部６３は、ステップＳ３５に処理を戻す。
【００８０】
シフト量Ｓ２が最大値Ｓｍａｘを超えている場合（ステップＳ３７：ＹＥＳ）、バランス調整制御部６３は、ステップＳ３６で算出された誤差の２乗和が最小となるシフト量Ｓ２を取得する（ステップＳ３９）。そして、バランス調整制御部６３は、取得したシフト量Ｓ２に基づき、式（３）を用いて放電時間Ｔｄを算出する（ステップＳ４０）。その後、バランス調整制御部６３は、図１４のステップＳ２５に処理を進める。シフト量Ｓ１は、前記の通り、あらかじめ測定された各電池の抵抗値に基づき計算（式（２））することも可能であるが、誤差の最小２乗和がＳ１とＳ２に対して、最小となるような条件を計算することによって計算される場合も、本提案の実施例である。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態において、バランス調整制御部６３は、電池モジュール６５が充電される過程において電圧検出部６４により検出された複数の電池のそれぞれの電圧に基づいて、複数の電池の充電時におけるそれぞれの電圧の差を小さくするための放電時間Ｔｄを決定する。また、バランス調整制御部６３は、決定した放電時間Ｔｄに基づいてバランス充放電部６６を制御する。これによって、充電完了時の電池の電圧を精度よく調整することができるとともに、電池モジュール６５の充電時のモジュール電圧を高くまで使用することができる。
【００８２】
また、本実施形態において、バランス調整制御部６３は、バスバーやハーネス等の抵抗値に応じた電圧の誤差を補正する。これにより、充電完了時の電池の電圧をより精度よく調整することができる。
【００８３】
また、本実施形態において、バランス調整制御部６３は、充電完了時において最も電圧の高い電池の電圧の変化曲線と、複数の電池の平均電圧の変化曲線との乖離を最小にするバランス放電量を決定する。これにより、電池モジュール６５に充電時に電池以外のバスバー、ハーネス等による電圧上昇が生じた場合であっても、充電完了時の電池の電圧を精度よく調整することができる。
【００８４】
（第３の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態及び第２の実施形態に記載の電池システム６０を、ＩＳＳ（Idling  Stop  System）を搭載した車両１に適用するものである。以下、本実施形態の車両１について詳細に説明する。
【００８５】
図１６は、第３の実施形態における、電池システム６０が搭載された車両１の機能構成例を示す図である。車両１は、例えば、エンジン１０と、スタータモータ１４と、変速機１８と、エンジンＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）２０と、アクセル開度センサ２２と、ブレーキセンサ２４と、シフト位置センサ２６と、車速センサ２８と、車軸３０と、補機４０と、鉛蓄電池５０と、スイッチ５５aおよび５５ｂと、電池制御部６１と、リチウムイオン電池（電池モジュール）６５と、オルタネータ（充電部）７０と、を備える。
【００８６】
エンジン１０は、ガソリン等の炭化水素系の燃料を内部で燃焼させることによって動力を出力する。エンジン１０の出力する動力は、変速機１８や図示しないクラッチ、デファレンシャルギヤ等を介して車軸３０に出力される。オルタネータ７０は、エンジン１０の出力する動力を用いて発電したり、車両１の減速時に車軸３０から入力される動力を用いて発電（回生）したりする。オルタネータ７０の発電した電力は、鉛蓄電池５０やリチウムイオン電池６５を充電するのに用いられる。スタータモータ１４は、エンジン１０が停止している状態においてエンジンＥＣＵ２０により駆動されてクランキング動作を行い、エンジン１０を始動させる。また、スタータモータ１４は、車両１の発進時や加速時に、走行用の駆動力を出力する機能を有していてもよい。この場合、スタータモータ１４は、車両１の制動時に回生によって発電することも可能になる。
【００８７】
なお、エンジン１０、オルタネータ７０、およびスタータモータ１４は、入出力軸が直接または間接的に連結されていればよい。また、図１６に示されるエンジン１０、オルタネータ７０、およびスタータモータ１４の並び順は、これらの連結態様を特定するものではない。
【００８８】
エンジンＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ２２、ブレーキセンサ２４、シフト位置センサ２６、車速センサ２８等から入力される値に基づいて、エンジン１０、オルタネータ７０、およびスタータモータ１４の制御を行う。エンジンＥＣＵ２０は、例えば、アクセル開度センサ２２、シフト位置センサ２６、および車速センサ２８から入力される値に基づいて、エンジン１０のスロットル開度を調整したり、点火時期を適切に調整する。また、エンジンＥＣＵ２０は、車両１の走行状態や鉛蓄電池５０の充電率に基づいて、オルタネータ７０のオン／オフ制御を行う。オルタネータ７０は、第１の実施形態及び第２の実施形態における充電部７０に対応する。エンジンＥＣＵ２０は、例えば、車両１が加速する場合にはオルタネータ７０をオフ状態にする。それ以外の場合、エンジンＥＣＵ２０は、電池制御部６１から入力される、鉛蓄電池５０やリチウムイオン電池６５のＳＯＣ（充電率）が予め設定された下限値を下回ったときに、オルタネータ７０をオン状態にする。
【００８９】
また、エンジンＥＣＵ２０は、例えば、車速センサ２８から入力される値と、アクセル開度センサ２２から入力される値が共に微小値未満（ゼロとみなされる値）であり、且つ、ブレーキセンサ２４から入力される値または信号がブレーキ中であることを示す場合に、エンジン１０を停止させる制御（アイドリングストップ制御）を行う。
【００９０】
鉛蓄電池５０は、リチウムイオン電池６５と並列に接続される。鉛蓄電池５０およびリチウムイオン電池６５は、スタータモータ１４やエンジンＥＣＵ２０、電池制御部６１等の各種ＥＣＵ、補機４０等に電力を供給する。鉛蓄電池５０には、電圧センサ５２や図示しない電流センサ、温度センサ等が取り付けられている。また、鉛蓄電池５０とオルタネータ７０との間には、スイッチ５５aおよび５５ｂが設けられている。スイッチ５５aおよび５５ｂは、鉛蓄電池５０、リチウムイオン電池６５とオルタネータ７０、補機４０とを接続状態または遮断状態にすることができる。
【００９１】
リチウムイオン電池６５は、第１の実施形態及び第２の実施形態における電池モジュール６５に対応する。本実施形態において、リチウムイオン電池６５は、例えば、正極側にニッケル、コバルト、マンガン系のいずれかあるいは混合された材料用い、負極側に炭素、チタン酸リチウムあるいはニオブ系酸化物を、それぞれ用いた電池を複数、直列に接続し、筐体に収容した電池モジュールである。
【００９２】
電池制御部６１は、第１の実施形態及び第２の実施形態における電池制御部６１に対応する。電池制御部６１は、エンジンＥＣＵ２０と類似する回路構成であってよい。例えば、電池制御部６１は、鉛蓄電池５０やリチウムイオン電池６５の充放電電流を積算することにより、これらのＳＯＣを算出する。
【００９３】
電池制御部６１は、リチウムイオン電池（電池モジュール）６５に対して、第１の実施形態の放電動作および充電動作（図７参照）、または第２の実施形態の放電動作および充電動作（図１４参照）を実行する。これにより、車両１に搭載されるリチウムイオン電池６５に対しても、充電完了時の電池の電圧を精度よく調整することができるとともに、リチウムイオン電池６５の充電時のモジュール電圧を高くまで使用することができる。
【００９４】
なお、上記第１〜第３の実施形態において、バランス充放電部６６は電池モジュール６５内の複数の電池を個別に充電できる構成としてもよい。この場合、充放電制御部６２は、充電完了時において最も電圧の低い電池の電圧を、複数の電池の平均電圧まで上げるように予め充電してもよい。これによって、充電完了時の電池の電圧を精度よく調整することができるとともに、リチウムイオン電池６５の電圧を更に高めることができる。
【００９５】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、電池モジュール６５が充電される過程において電圧検出部６４により検出された複数の電池Ｂ１からＢｎのそれぞれの電圧に基づいて、複数の電池Ｂ１からＢｎの充電時におけるそれぞれの電圧の差を小さくするための放電時間Ｔｄを決定し、決定した放電時間Ｔｄに基づいてバランス充放電部６６を制御するバランス調整制御部６３を持つことにより、充電完了時の電池の電圧を精度よく調整することができる。
【００９６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９７】
１…車両、１０…エンジン、６０…電池システム、６１…電池制御部、６２…充放電制御部、６３…バランス調整制御部、６４…電圧検出部、６５…電池モジュール（リチウムイオン電池）、６６…バランス充放電部、６７…電流検出部、６８…記憶部、６９…温度検出部、７０…充電部。
【図１】
2017034931.tif 000006
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2017034931.tif 000018
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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