JP2021129487A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直列接続される複数の電池を備える蓄電装置において、電池の開回路電圧による電池の充電率の推定精度が良くない場合であっても、電池の充電率を均等化する。【解決手段】電池Ｂ１、Ｂ２と、電池Ｂ１、Ｂ２をそれぞれ放電するセルバランス回路ＣＶと、電池Ｂ１、Ｂ２に流れる電流の積算値を用いる電流積算法により電池Ｂ１、Ｂ２の充電率を推定する充電率推定部５２１と、充電率の推定精度が良いか否かを判定する精度判定部５２２と、充電率の推定精度が良いと判定された場合、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率が均等化するようにセルバランス回路ＣＶの動作を制御し、充電率の推定精度が良くないと判定された場合、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率を均等化しないセルバランス制御部５２３とを備えて蓄電装置１を構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、直列接続される複数の電池を備える蓄電装置に関する。

蓄電装置として、直列接続される複数の電池のうちのいずれかの電池の充電率の単位変化量に対する電池の開回路電圧の変化量が所定量よりも小さい場合からその変化量が所定量よりも大きくなる場合に移行すると、充電率と開回路電圧との対応関係を用いて各電池の充電率を均等化するものがある。関連する技術として、特許文献１がある。

ところで、各電池の充電率が均等化されていない場合、電池全体で使用可能な容量が制限されて、蓄電装置を搭載する車両の走行可能距離が短くなるおそれがある。

そのため、上記蓄電装置では、電池の充電率の単位変化量に対する電池の開回路電圧の変化量が所定量よりも小さい場合など、充電率と開回路電圧との対応関係を用いて推定される電池の充電率の推定精度が良くない場合、各電池の充電率が均等化されず、車両の走行可能距離が短くなるおそれがある。

特開２０１５−１３６２６８号公報

本発明の一側面に係る目的は、直列接続される複数の電池を備える蓄電装置において、充電率と開回路電圧との対応関係を用いて推定される電池の充電率の推定精度が良くない場合であっても、各電池の充電率を均等化することである。

本発明に係る一つの形態である蓄電装置は、直列接続された複数の電池と、各電池をそれぞれ放電するセルバランス回路と、各電池に流れる電流の積算値を用いる電流積算法により各電池の充電率を推定する充電率推定部と、充電率の推定精度が良いか否かを判定する精度判定部と、充電率の推定精度が良いと判定された場合、各電池の充電率が均等化するようにセルバランス回路の動作を制御し、充電率の推定精度が良くないと判定された場合、各電池の充電率を均等化しないセルバランス制御部とを備える。

これにより、充電率と開回路電圧との対応関係を用いて推定される電池の充電率の推定精度が良くない場合であっても、電池に流れる電流の積算値を用いて推定される電池の充電率の推定精度が良い場合、各電池の充電率を均等化することができる。

充電率推定部は、推定タイミングになると、前回の推定タイミングで推定した充電率、前回の推定タイミングから今回の推定タイミングまでの間に各電池に流れる電流の積算値、及び各電池の満充電容量を用いる電流積算法により各電池の充電率を推定し、または、各電池の開回路電圧を用いる電圧法により前記各電池の充電率を推定し、精度判定部は、開回路電圧の検出精度を示す第１の指標、電流の積算値の算出精度を示す第２の指標、及び満充電容量の推定精度を示す第３の指標のうちの少なくとも１つに基づく指標が、閾値よりも高い場合、充電率の推定精度が良いと判定するように構成してもよい。

これにより、使用する指標の数が多くなるほど、充電率の推定精度が良いか否かを判定する際の判定精度を高くすることができる。また、精度判定部の処理能力に応じて、第１〜第３の指標のうち、使用する指標を選択することができるため、精度判定部の処理能力の自由度を上げることができる。

本発明によれば、直列接続される複数の電池を備える蓄電装置において、充電率と開回路電圧との対応関係を用いて推定される電池の充電率の推定精度が良くない場合であっても、各電池の充電率を均等化することができる。

実施形態の蓄電装置の一例を示す図である。 記憶部に記憶されている情報の一例を示す図である。 記憶部に記憶されている情報の他の例を示す図である。 セルバランス処理の一例を示すフローチャートである。

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。

図１は、実施形態の蓄電装置の一例を示す図である。

図１に示す蓄電装置１は、電動フォークリフトなどの産業車両や電気自動車などの車両Ｖｅに搭載され、電池Ｂ１、Ｂ２と、電流計２と、温度計３と、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３と、監視ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４と、セルバランス回路ＣＶと、電池ＥＣＵ５とを備える。

車両Ｖｅは、蓄電装置１の他に、車両Ｖｅの走行用のモータＭと、モータＭを駆動するインバータ回路Ｉｎｖと、インバータ回路Ｉｎｖの動作を制御するとともに車両Ｖｅの外部に設けられる充電器Ｃｈと通信を行う車両ＥＣＵ６とを備える。

インバータ回路Ｉｎｖは、スイッチを備え、そのスイッチが繰り返しオン、オフすることにより、電池Ｂ１、Ｂ２から供給される直流電力を交流電力に変換してモータＭに供給する。また、インバータ回路Ｉｎｖは、スイッチが繰り返しオン、オフすることにより、モータＭから供給される交流電力（回生電力）を直流電力に変換して電池Ｂ１、Ｂ２に供給する。

車両ＥＣＵ６は、プロセッサや記憶部などを備えて構成され、インバータ回路Ｉｎｖのスイッチのオン、オフを制御する制御信号のデューティ比を変化させることにより、インバータ回路Ｉｎｖから電池Ｂ１、Ｂ２に供給される電力または電池Ｂ１、Ｂ２からインバータ回路Ｉｎｖに供給される電力を変化させる。車両ＥＣＵ６の機能を電池ＥＣＵ５の機能に含ませて電池ＥＣＵ５と車両ＥＣＵ６とを統合し、その統合後の電池ＥＣＵ５を蓄電装置１または車両Ｖｅに設けてもよい。

電池Ｂ１、Ｂ２は、それぞれ、１つ以上のリチウムイオン電池またはニッケル水素電池などの二次電池により構成される。電池Ｂ１のマイナス端子は電池Ｂ２のプラス端子に接続されている。すなわち、電池Ｂ１、Ｂ２は互いに直列接続されている。電池Ｂ１のプラス端子はインバータ回路Ｉｎｖのプラス入力端子に接続されている。電池Ｂ２のマイナス端子は、電流計２及びスイッチＳＷ１、ＳＷ２を介してインバータ回路Ｉｎｖのマイナス入力端子に接続されている。また、充電器Ｃｈが充電ケーブルなどを介して車両Ｖｅに接続されているとき、電池Ｂ１のプラス端子が充電器Ｃｈのプラス端子に接続され、電池Ｂ２のマイナス端子が電流計２及びスイッチＳＷ１、ＳＷ３を介して充電器Ｃｈのマイナス端子に接続される。また、電池Ｂ１のプラス端子は監視ＥＣＵ４の入力端子Ｉｎ１に接続され、電池Ｂ１のマイナス端子と電池Ｂ２のプラス端子との接続点は監視ＥＣＵ４の入力端子Ｉｎ２に接続され、電池Ｂ２のマイナス端子は監視ＥＣＵ４の入力端子Ｉｎ３に接続されている。なお、電池Ｂ１、Ｂ２を特に区別しない場合、単に、電池Ｂとする。また、互いに直列接続される電池Ｂの数は３つ以上でもよい。

電流計２は、シャント抵抗などにより構成され、電池Ｂ１、Ｂ２に流れる電流を検出し、その検出した電流を監視ＥＣＵ４に送る。

温度計３は、サーミスタなどにより構成され、電池Ｂ１、Ｂ２の温度を検出し、その検出した温度を監視ＥＣＵ４に送る。

監視ＥＣＵ４は、プロセッサや記憶部などを備えて構成され、電池Ｂ１、Ｂ２のそれぞれの電圧を検出する。すなわち、監視ＥＣＵ４は、入力端子Ｉｎ２と入力端子Ｉｎ３との間にかかる電圧を、電池Ｂ２の電圧として検出し、入力端子Ｉｎ１と入力端子Ｉｎ３との間にかかる電圧から電池Ｂ２の電圧を減算した電圧を、電池Ｂ１の電圧として検出する。また、監視ＥＣＵ４は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信などを用いて、検出した電圧、電流計２により検出された電流、及び温度計３により検出された温度を電池ＥＣＵ５に送信する。

スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、それぞれ、半導体スイッチ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor））または電磁式リレーなどにより構成される。なお、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、電池Ｂ１のプラス端子側に接続されていてもよい。

スイッチＳＷ１、ＳＷ２が導通し、スイッチＳＷ３が遮断すると、インバータ回路Ｉｎｖから電池Ｂ１、Ｂ２に電力を供給することが可能な状態になるとともに、電池Ｂ１、Ｂ２からインバータ回路Ｉｎｖに電力を供給することが可能な状態になる。また、充電器Ｃｈが車両Ｖｅに接続されているとき、スイッチＳＷ１、ＳＷ３が導通し、スイッチＳＷ２が遮断すると、充電器Ｃｈから電池Ｂ１、Ｂ２に電力が供給することが可能な状態になる。インバータ回路Ｉｎｖまたは充電器Ｃｈから電池Ｂ１、Ｂ２に電力が供給されると、電池Ｂ１、Ｂ２が充電され電池Ｂ１、Ｂ２の充電率（電池Ｂの満充電容量に対する電池Ｂの容量の割合）及び電圧が増加し、電池Ｂ１、Ｂ２からインバータ回路Ｉｎｖに電力が供給されると、電池Ｂ１、Ｂ２が放電され電池Ｂ１、Ｂ２の充電率及び電圧が減少する。

セルバランス回路ＣＶは、抵抗Ｒ１、Ｒ２と、スイッチＳ１、Ｓ２とを備える。

抵抗Ｒ１及びスイッチＳ１は、互いに直列接続されているとともに、電池Ｂ１に並列接続されている。すなわち、抵抗Ｒ１の一方端子が電池Ｂ１のプラス端子に接続され、抵抗Ｒ１の他方端子がスイッチＳ１の一方端子に接続され、スイッチＳ１の他方端子が電池Ｂ１のマイナス端子に接続されている。スイッチＳ１が遮断状態から導通状態に切り替わると、抵抗Ｒ１により電池Ｂ１が放電して、電池Ｂ１の充電率及び電圧が減少する。

抵抗Ｒ２及びスイッチＳ２は、互いに直列接続されているとともに、電池Ｂ２に並列接続されている。すなわち、抵抗Ｒ２の一方端子が電池Ｂ２のプラス端子に接続され、抵抗Ｒ２の他方端子がスイッチＳ２の一方端子に接続され、スイッチＳ２の他方端子が電池Ｂ２のマイナス端子に接続されている。スイッチＳ２が遮断状態から導通状態に切り替わると、抵抗Ｒ２により電池Ｂ２が放電して、電池Ｂ２の充電率及び電圧が減少する。

なお、抵抗Ｒ１、Ｒ２を特に区別しない場合、単に、抵抗Ｒとする。また、スイッチＳ１、Ｓ２を特に区別しない場合、単に、スイッチＳとする。また、３つ以上の電池Ｂを蓄電装置１に備える場合、互いに直列接続される抵抗Ｒ及びスイッチＳが各電池Ｂにそれぞれ並列接続され、何れかのスイッチＳが遮断状態から導通状態に切り替わることにより各電池Ｂが選択的に放電する。

電池ＥＣＵ５は、記憶部５１と、プロセッサ５２とを備える。

記憶部５１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read Only Memory）などにより構成される。また、記憶部５１は、後述する、分極解消時間と指標Ｐ１（第１の指標）との対応関係を示す情報Ｄ１、電流積算継続時間と指標Ｐ２（第２の指標）との対応関係を示す情報Ｄ２、装置製造後経過時間と指標Ｐ３（第３の指標）との対応関係を示す情報Ｄ３、及び、電池Ｂの充電率と電池Ｂの開回路電圧とが対応付けられている情報Ｄ４（ＳＯＣ−ＯＣＶ特性）などを記憶している。開回路電圧は、電流計２により検出される電流がゼロまたは略ゼロであるときに監視ＥＣＵ４により検出される電圧とする。

なお、指標Ｐ１は、開回路電圧の検出精度を示している。後述する電流積算法では、開回路電圧を取得し、該開回路電圧に対応する充電率を基に電池Ｂに電流が流れた後の充電率推定を行う。電池Ｂ１、Ｂ２の充電または放電が終了した後の経過時間（分極解消時間）が増加するほど、監視ＥＣＵ４により検出される開回路電圧が、電池Ｂの分極が解消された後の真の電池電圧に近づく場合、電池Ｂ１、Ｂ２の充電または放電が終了した後の経過時間が増加するほど、電流積算法で用いる開回路電圧が真の電池電圧に近づいて検出精度が高くなり、指標Ｐ１が高くなるものとする。

また、指標Ｐ２は、電池Ｂ１、Ｂ２に流れる電流の積算値の算出精度を示している。電流計２により検出される電流に誤差が含まれる場合、電流計２により検出される電流を積算し続けている時間（電流積算継続時間）が増加するほど、電流の積算値の算出精度が低くなり、指標Ｐ２が低くなるものとする。

また、指標Ｐ３は、満充電容量の推定精度を示している。電池Ｂ１、Ｂ２の経年劣化に伴って満充電容量が減少する。満充電容量推定が行われない場合において、満充電容量の推定値が実際の満充電容量から離れていくため、蓄電装置１の製造後の経過時間（装置製造後経過時間）が増加するほど、満充電容量の推定精度が低くなり、指標Ｐ３が低くなるものとする。満充電容量推定が行われた場合、満充電容量の推定値が実際の満充電容量に近づくため、満充電容量の推定精度が高くなり、指標Ｐ３が高くなるものとする。

図２（ａ）は、情報Ｄ１の一例を示す図である。なお、図２（ａ）に示す２次元座標の横軸は分極解消時間を示し、縦軸は指標Ｐ１を示している。また、図２（ａ）に示す実線は電池Ｂの温度が温度Ｔ１であるときの情報Ｄ１（情報Ｄ１１）を示し、図２（ａ）に示す破線は電池Ｂの温度が温度Ｔ１より小さい温度Ｔ２であるときの情報Ｄ１（情報Ｄ１２）を示している。

図２（ａ）に示す情報Ｄ１１、Ｄ１２では、上述したように、分極解消時間が増加するほど、監視ＥＣＵ４により検出される開回路電圧が真の電池電圧に近づいていくため、分極解消時間が増加するほど、指標Ｐ１が最大値Ｐ１ｍａｘに近づいていく。すなわち、後述する電流積算法において、基となる充電率を開回路電圧から求める際に、該開回路電圧の分極解消時間が長いほど、電流積算法による充電率の推定精度が高くなる。なお、電池Ｂ１、Ｂ２の分極が解消されると、情報Ｄ１１、Ｄ１２の指標Ｐ１が最大値Ｐ１ｍａｘと同じになるものとする。

また、電池Ｂ１、Ｂ２が充分分極解消されるまでの時間が温度が低いほど長くなる場合、電池Ｂ１、Ｂ２の充電または放電が終了してから所定時間経過後の時刻ｔにおける情報Ｄ１１の指標Ｐ１は情報Ｄ１２の指標Ｐ１より大きいものとする。このように、電池Ｂ１、Ｂ２の温度に応じて指標Ｐ１が変化するため、温度計３により検出される温度に応じて情報Ｄ１１と情報Ｄ１２を使い分けることで、開回路電圧の検出精度に関する指標Ｐ１をより正確にすることができる。

図２（ｂ）は、情報Ｄ２の一例を示す図である。なお、図２（ｂ）に示す２次元座標の横軸は電流積算継続時間を示し、縦軸は指標Ｐ２を示している。また、図２（ｂ）に示す実線は情報Ｄ２を示している。また、開回路電圧を用いて電池Ｂ１、Ｂ２の充電率が推定されると、情報Ｄ２において、電流積算継続時間がゼロにリセットされ、指標Ｐ２が最大値Ｐ２ｍａｘにリセットされるものとする。

図２（ｂ）に示す情報Ｄ２では、上述したように、電流積算継続時間が増加するほど、電流積算値に含まれる誤差が大きくなるため、電流積算継続時間が増加するほど、指標Ｐ２が小さくなるものとする。すなわち、後述する電流積算法において、電流積算継続時間が増加するほど、電流積算値に含まれる誤差が増加するため、電流積算法による充電率の推定精度が低くなる。

図２（ｃ）は、情報Ｄ３の一例を示す図である。なお、図２（ｃ）に示す２次元座標の横軸は製品製造後経過時間を示し、縦軸は指標Ｐ３を示している。また、図２（ｃ）に示す実線は情報Ｄ３を示している。また、時刻ｔ１、ｔ２において、充電前後の電池Ｂ１、Ｂ２の充電率と、充電中の電池Ｂ１、Ｂ２に流れる電流の積算値とを用いて満充電容量が更新されることで情報Ｄ３の指標Ｐ３が少しだけ上昇しているものとする。

図２（ｃ）に示す情報Ｄ３では、上述したように、満充電容量推定が行われない場合において、満充電容量の推定値が実際の満充電容量から離れるため、装置製造後経過時間が増加するほど、指標Ｐ３が小さくなるものとする。すなわち、後述する電流積算法において用いられる満充電容量の誤差が増加するため、電流積算法による充電率の推定精度が低くなる。

図３（ａ）は、情報Ｄ４の一例を示す図である。なお、図３（ａ）に示す２次元座標の横軸は電池Ｂの充電率［％］を示し、縦軸は電池Ｂの開回路電圧（真の電池電圧）［Ｖ］を示している。また、図３（ａ）に示す実線は充電率と開回路電圧との対応関係においてフラット領域を有する電池Ｂ１、Ｂ２（例えば、正極材にリン酸鉄リチウム（LiFePO4）、負極材に黒鉛を用いた電池）を用いた場合の情報Ｄ４を示している。なお、電池Ｂの充電率の全領域（０〜１００［％］）のうち、充電率の単位変化量に対する開回路電圧の変化量の割合（図３（ａ）に示す実線の傾き）が所定値以下である場合に対応する領域をフラット領域とし、フラット領域以外の領域を非フラット領域とする。または、電池Ｂの充電率の全領域のうち、充電率の単位変化量に対する開回路電圧の変化量が監視ＥＣＵ４の検出誤差より小さい場合に対応する領域をフラット領域とし、フラット領域以外の領域を非フラット領域とする。

フラット領域では、充電率の単位変化量に対する開回路電圧の変化量の割合が比較的小さくなるため、電池Ｂの充電率がフラット領域に含まれる場合、分極による開回路電圧の誤差などにより、開回路電圧から充電率を一意に求めることが難しくなるおそれがある。そのため、電池Ｂの充電率がフラット領域に含まれる場合、電池Ｂ１、Ｂ２の開回路電圧を均等化させても、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率が均等化しないおそれがある。そこで、電池Ｂの充電率が非フラット領域に含まれる場合、電池Ｂ１、Ｂ２の開回路電圧を均等化させて、電池Ｂの充電率がフラット領域に含まれる場合、電池Ｂ１、Ｂ２の開回路電圧を均等化させないようにすることが考えられるが、電池Ｂ１、Ｂ２のフラット領域が比較的大きい場合、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率を均等化させる機会が減少するおそれがある。

また、図３（ｂ）は、充電時における充電率と開回路電圧との対応関係と放電時における充電率と開回路電圧との対応関係とが互いに異なる電池Ｂ１、Ｂ２（例えば、負極材にシリコン（SiO）を用いた電池）の場合の充電率と開回路電圧との対応関係の一例を示す図である。なお、図３（ｂ）に示す２次元座標の横軸は電池Ｂの充電率［％］を示し、縦軸は電池Ｂの開回路電圧［Ｖ］を示している。また、図３（ｂ）に示す実線は充電後の電池Ｂ１、Ｂ２の充電率と開回路電圧との対応関係を示し、図３（ｂ）に示す破線は放電後の電池Ｂ１、Ｂ２の充電率と開回路電圧との対応関係を示している。

例えば、実線における開回路電圧ＯＣＶに対応する充電率ＳＯＣ１は、破線における開回路電圧ＯＣＶに対応する充電率ＳＯＣ２より小さい。

そのため、例えば、電池Ｂ１に別の電池Ｂ１を並列接続するとともに電池Ｂ２に別の電池Ｂ２を並列接続する場合で、かつ、各電池Ｂ１の間に還流電流が流れるとともに各電池Ｂ２の間に還流電流が流れる場合、電池Ｂ１、Ｂ２がそれぞれ充電状態であるか、放電状態であるかが分からず、開回路電圧から充電率を一意に求めることができないおそれがある。このような場合において、電池Ｂ１、Ｂ２の開回路電圧を均等化させても、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率が均等化しないおそれがある。

そこで、実施形態の蓄電装置１では、後述するように、各電池Ｂの開回路電圧を均等化させることで各電池Ｂの充電率を均等化させるのではなく、電池Ｂ１、Ｂ２に流れる電流の積算値を用いて推定した電池Ｂ１、Ｂ２の充電率の推定精度が良いと判定した場合に、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率を直接均等化させる。

図１に示すプロセッサ５２は、充電率推定部５２１と、精度判定部５２２と、セルバランス制御部５２３とを備える。なお、プロセッサ５２が記憶部５１に記憶されているプログラムを実行することにより、充電率推定部５２１、精度判定部５２２、及びセルバランス制御部５２３が実現される。

充電率推定部５２１は、推定タイミングになると、後述する電圧法または電流積算法により、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率を推定する。例えば、充電率推定部５２１は、車両Ｖｅのイグニッションのオフ時や充電器Ｃｈによる電池Ｂ１、Ｂ２の充電終了時など、電池Ｂ１、Ｂ２に電流が流れなくなったタイミングを推定タイミングとして、電圧法により、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率を推定する。また、充電率推定部５２１は、車両Ｖｅのイグニッションのオン時や充電器Ｃｈによる電池Ｂ１、Ｂ２の充電時など、電池Ｂ１、Ｂ２に電流が流れているとき、一定時間が繰り返し経過するタイミングを推定タイミングとして、電流積算法により、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率を推定する。

＜電圧法＞
充電率推定部５２１は、記憶部５１に記憶されている情報Ｄ４を参照して、監視ＥＣＵ４から送信される電流がゼロまたは略ゼロであるときに監視ＥＣＵ４から送信される電圧と同じ開回路電圧に対応する充電率を、今回の推定タイミングにおける電池Ｂの充電率とする。

＜電流積算法＞
充電率推定部５２１は、「充電率［％］＝前回の推定タイミングで推定した充電率［％］＋（前回の推定タイミングから今回の推定タイミングまでの間に電池Ｂに流れた電流の積算値［Ａｈ］／電池Ｂの満充電容量［Ａｈ］）×１００」の計算結果を、今回の推定タイミングにおける電池Ｂの充電率とする。

精度判定部５２２は、電流積算法により推定される充電率の推定精度が良いか否かを判定する。すなわち、精度判定部５２２は、指標Ｐ１〜Ｐ３のうちの少なくとも１つに基づく指標Ｐが閾値Ｐｔｈよりも高い場合、電流積算法により推定される充電率の推定精度が良いと判定し、指標Ｐが閾値Ｐｔｈ以下である場合、電流積算法により推定される充電率の推定精度が良くないと判定する。例えば、指標Ｐ＝指標Ｐ１＋指標Ｐ２＋指標Ｐ３とする。

このように、電流積算法で用いられるパラメータとして、「前回の推定タイミングで推定した充電率」があるため、前回の推定タイミングにおいて電圧法により充電率が推定された場合で、かつ、前回の推定タイミングにおいて指標Ｐ１が比較的大きい場合、今回の推定タイミングにおいて、電流積算法により推定される充電率の推定精度が比較的高くなる。

また、電流積算法で用いられるパラメータとして、「前回の推定タイミングから今回の推定タイミングまでの間に電池Ｂに流れた電流の電流積算値」があるため、指標Ｐ２が比較的小さい場合、今回の推定タイミングにおいて、電流積算法により推定される充電率の推定精度が比較的低くなる。

また、電流積算法で用いられるパラメータとして、「電池Ｂの満充電容量」があるため、指標Ｐ３が比較的小さい場合、今回の推定タイミングにおいて、電流積算法により推定される充電率の推定精度が比較的低くなる。

セルバランス制御部５２３は、電流積算法により推定される充電率の推定精度が良いと精度判定部５２２により判定される場合、電流積算法により推定される充電率を均等化するセルバランスを実施し、電流積算法により推定される充電率の推定精度が良くないと精度判定部５２２により判定される場合、電流積算法により推定される充電率を均等化するセルバランスを実施しない。

例えば、セルバランス制御部５２３は、電流積算法により推定される充電率の推定精度が良いと判定された場合で、かつ、電流積算法により推定される電池Ｂ１の充電率と電池Ｂ２の充電率と差の絶対値である充電率差ΔＳＯＣが閾値ＳＯＣｔｈ以上である場合で、かつ、電池Ｂ１の充電率が電池Ｂ２の充電率より大きい場合、電池Ｂ１の電圧を抵抗Ｒ１で除算した電流の積算値を、電池Ｂ１の満充電容量で除算することで求められる電池Ｂ１の充電率の減少量が、充電率差ΔＳＯＣと同じになるまで、スイッチＳ１を導通状態にするとともにスイッチＳ２を遮断状態にする。

また、セルバランス制御部５２３は、電流積算法により推定される充電率の推定精度が良いと判定された場合で、かつ、充電率差ΔＳＯＣが閾値ＳＯＣｔｈ以上である場合で、かつ、電池Ｂ２の充電率が電池Ｂ１の充電率より大きい場合、電池Ｂ２の電圧を抵抗Ｒ２で除算した電流の積算値を、電池Ｂ２の満充電容量で除算することで求められる電池Ｂ２の充電率の減少量が、充電率差ΔＳＯＣと同じになるまで、スイッチＳ２を導通状態にするとともにスイッチＳ１を遮断状態にする。

なお、セルバランス制御部５２３は、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率が非フラット領域に含まれる場合、電池Ｂ１、Ｂ２の開回路電圧を均等化させることにより、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率を均等化させるように構成してもよい。

また、充電率推定部５２１、精度判定部５２２、及びセルバランス制御部５２３は、セルバランス処理を実行する。

図４は、セルバランス処理の一例を示すフローチャートである。なお、車両Ｖｅのイグニッションがオンしている状態とする。

まず、充電率推定部５２１は、車両Ｖｅのイグニッションがオフした旨を車両ＥＣＵ６から受信すると（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、電池ＥＣＵ５を通常状態からスリープ状態に切り替える（ステップＳ２）。なお、電池ＥＣＵ５が通常状態であるとき、全ての機能（充電率推定部５２１、精度判定部５２２、及びセルバランス制御部５２３など）が動作し、電池ＥＣＵ５がスリープ状態であるとき、充電率推定部５２１以外の機能（精度判定部５２２及びセルバランス制御部５２３など）が停止する。

次に、充電率推定部５２１は、電池ＥＣＵ５がスリープ状態に切り替わってから一定時間が経過すると（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、電池ＥＣＵ５を起動することで電池ＥＣＵ５をスリープ状態から通常状態に切り替え（ステップＳ４）、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率を補正することが可能であるか否かを判断する（ステップＳ５）。例えば、充電率推定部５２１は、電圧法により推定される電池Ｂ１、Ｂ２の充電率が非フラット領域に含まれる場合で、かつ、電流計２により検出される電流がゼロになり電池Ｂ１、Ｂ２の分極が解消し始めてから所定時間経過後に監視ＥＣＵ４により真の電池電圧に近い開回路電圧が検出されるまでの時間（分極解消時間）が閾値Ｔｔｈ以上である場合、充電率を補正することが可能であると判断し、電圧法により推定される電池Ｂ１、Ｂ２の充電率がフラット領域に含まれる場合、または、分極解消時間が閾値Ｔｔｈより短い場合、充電率を補正することが可能でないと判断する。なお、閾値Ｔｔｈは、電流計２により検出される電流がゼロになってから電池Ｂ１、Ｂ２の分極が充分に解消するまでにかかる時間とする。

次に、充電率推定部５２１は、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率を補正することが可能であると判断すると（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、電圧法により電池Ｂ１、Ｂ２の充電率を推定することで電池Ｂ１、Ｂ２の充電率を補正し（ステップＳ６）、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率を補正することが可能でないと判断すると（ステップＳ５：Ｎｏ）、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率を補正しない。

次に、精度判定部５２２は、電流積算法により推定される充電率の推定精度が良いか否かを判定する（ステップＳ７）。

次に、セルバランス制御部５２３は、電流積算法により推定される充電率の推定精度が良いと判定される場合で（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、かつ、充電率差ΔＳＯＣが閾値ＳＯＣｔｈ以上である場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率が均等化するようにセルバランス回路ＣＶの動作を制御する（ステップＳ９）。なお、閾値ＳＯＣｔｈは、充電率差ΔＳＯＣと車両Ｖｅの走行可能距離との関係に基づいて求められてもよい。

一方、セルバランス制御部５２３は、電流積算法により推定される充電率の推定精度が良くないと判定される場合（ステップＳ７：Ｎｏ）、または、充電率差ΔＳＯＣが閾値ＳＯＣｔｈより小さい場合（ステップＳ８：Ｎｏ）、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率を均等化しない。

このように、実施形態の蓄電装置１では、電流積算法により推定される充電率の推定精度が良いと判定された場合、電流積算法により推定される電池Ｂ１、Ｂ２の充電率を均等化させるセルバランスを実施し、電流積算法による充電率の推定精度が良くないと判定された場合、電流積算法により推定される電池Ｂ１、Ｂ２の充電率を均等化させるセルバランスを実施しない構成である。これにより、電圧法により推定される充電率の推定精度が良くない場合であっても、電流積算法により推定される充電率の推定精度が良い場合、電流積算法により推定される電池Ｂ１、Ｂ２の充電率を均等化することができる。

また、実施形態の蓄電装置１では、開回路電圧の検出精度を示す指標Ｐ１、電流の積算値の算出精度を示す指標Ｐ２、及び満充電容量の推定精度を示す指標Ｐ３のうちの少なくとも１つに基づく指標Ｐが、閾値Ｐｔｈよりも高い場合、充電率の推定精度が良いと判定する構成である。これにより、使用する指標の数が多くなるほど、充電率の推定精度が良いか否かを判定する際の判定精度を高くすることができる。また、精度判定部５２２の処理能力に応じて、指標Ｐ１〜Ｐ３のうち、使用する指標を選択することができるため、精度判定部５２２の処理能力の自由度を上げることができる。

＜プロセッサ５２の他の動作＞
図１に示すプロセッサ５２は、ユーザによるイグニッションスイッチの操作によりイグニッションオフからイグニッションオンに切り替わった旨を車両ＥＣＵ６から受信すると、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を遮断状態から導通状態に切り替えるとともにスイッチＳＷ３を遮断状態のままにし、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率に応じた入力電力指令値Ｗｉｎまたは出力電力指令値Ｗｏｕｔを車両ＥＣＵ６に送信する。

また、プロセッサ５２は、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率のうちの少なくとも１つの充電率が第１の下限閾値以下になると、制限後の出力電力指令値Ｗｏｕｔを車両ＥＣＵ６に送信し、その充電率が第１の上限閾値以上になると、制限後の入力電力指令値Ｗｉｎを車両ＥＣＵ６に送信する。車両ＥＣＵ６は、出力電力指令値Ｗｏｕｔに応じた電力が電池Ｂ１、Ｂ２からインバータ回路Ｉｎｖに供給されるようにインバータ回路Ｉｎｖの動作を制御するとともに、入力電力指令値Ｗｉｎに応じた電力がインバータ回路Ｉｎｖから電池Ｂ１、Ｂ２に供給されるようにインバータ回路Ｉｎｖの動作を制御する。車両ＥＣＵ６は、出力電力指令値Ｗｏｕｔまたは入力電力指令値Ｗｉｎが制限されると、インバータ回路Ｉｎｖのスイッチのオン、オフを制御する制御信号のデューティ比を小さくすることにより、電池Ｂ１、Ｂ２からインバータ回路Ｉｎｖに供給される電力またはインバータ回路Ｉｎｖから電池Ｂ１、Ｂ２に供給される電力を制限する。

また、プロセッサ５２は、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率のうちの少なくとも１つの充電率が第１の下限閾値より小さい第２の下限閾値以下になると、または、その充電率が第１の上限閾値より大きい第２の上限閾値以上になると、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を遮断することにより、電池Ｂ１、Ｂ２からインバータ回路Ｉｎｖに電力が供給されること、インバータ回路Ｉｎｖから電池Ｂ１、Ｂ２に電力が供給されること、及び充電器Ｃｈから電池Ｂ１、Ｂ２に電力が供給されることを禁止する。なお、第２の下限閾値は、電池Ｂ１、Ｂ２が過放電状態になる直前の電池Ｂ１、Ｂ２の充電率とし、第２の上限閾値は、電池Ｂ１、Ｂ２が過充電状態になる直前の電池Ｂ１、Ｂ２の充電率とする。これにより、電池Ｂ１、Ｂ２が過充電状態または過放電状態になることを防止することができる。

また、プロセッサ５２は、スイッチＳＷ１を導通させているとき、監視ＥＣＵ４から送信される電圧が過電圧閾値以上になると、または、監視ＥＣＵ４から送信される電流が過電流閾値以上になると、または、監視ＥＵＣ４から送信される温度が過温度閾値以上になると、電池Ｂ１、Ｂ２に異常が発生したと判断し、その旨を車両ＥＣＵ６に送信する。車両ＥＣＵ６は、電池Ｂ１、Ｂ２に異常が発生した旨を受信すると、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を遮断することにより、電池Ｂ１、Ｂ２からインバータ回路Ｉｎｖに電力が供給されること、インバータ回路Ｉｎｖから電池Ｂ１、Ｂ２に電力が供給されること、及び充電器Ｃｈから電池Ｂ１、Ｂ２に電力が供給されることを禁止する。

また、プロセッサ５２は、ユーザによるイグニッションスイッチの操作によりイグニッションオンからイグニッションオフに切り替わった旨を車両ＥＣＵ６から受信すると、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を導通状態から遮断状態に切り替えるとともにスイッチＳＷ３を遮断状態のままにする。

また、プロセッサ５２は、充電器Ｃｈと車両Ｖｅとが充電ケーブルを介して接続された後、電池Ｂ１、Ｂ２の充電開始指示を車両ＥＣＵ６から受信すると、スイッチＳＷ１、ＳＷ３を導通させるとともにスイッチＳＷ２を遮断状態にし、電池Ｂ１、Ｂ２の充電率に応じた電流指令値を車両ＥＣＵ６に送信する。車両ＥＣＵ６は、電流指令値に応じた電流が充電器Ｃｈから電池Ｂ１、Ｂ２に供給されるように電流指令値を充電器Ｃｈに送信する。

本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

１ 蓄電装置
２ 電流計
３ 温度計
４ 監視ＥＣＵ
５ 電池ＥＣＵ
６ 車両ＥＣＵ
５１ 記憶部
５２ プロセッサ
５２１ 充電率推定部
５２２ 充放電制御部
５２３ 精度判定部
５２４ セルバランス制御部
Ｖｅ 車両
Ｉｎｖ インバータ回路
Ｍ モータ
Ｃｈ 充電器
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３ スイッチ
Ｂ１、Ｂ２ 電池
ＣＶ セルバランス回路

Claims (2)

1. 直列接続された複数の電池と、
   前記各電池をそれぞれ放電するセルバランス回路と、
   前記各電池に流れる電流の積算値を用いる電流積算法により前記各電池の充電率を推定する充電率推定部と、
   前記充電率の推定精度が良いか否かを判定する精度判定部と、
   前記充電率の推定精度が良いと判定された場合、前記各電池の充電率が均等化するように前記セルバランス回路の動作を制御し、前記充電率の推定精度が良くないと判定された場合、前記各電池の充電率を均等化しないセルバランス制御部と、
   を備える蓄電装置。
2. 請求項１に記載の蓄電装置であって、
   前記充電率推定部は、推定タイミングになると、前回の推定タイミングで推定した充電率、前回の推定タイミングから今回の推定タイミングまでの間に前記各電池に流れる電流の積算値、及び前記各電池の満充電容量を用いる前記電流積算法により前記各電池の充電率を推定し、または、前記各電池の開回路電圧を用いる電圧法により前記各電池の充電率を推定し、
   前記精度判定部は、前記開回路電圧の検出精度を示す第１の指標、前記電流の積算値の算出精度を示す第２の指標、及び前記満充電容量の推定精度を示す第３の指標のうちの少なくとも１つに基づく指標が、閾値よりも高い場合、前記充電率の推定精度が良いと判定する
   ことを特徴とする蓄電装置。
   

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