JP4548289B2 - 組電池の容量調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のセルから構成される組電池の容量調整装置に関する。

組電池を構成する複数のセル間の電圧バラツキを求め、求めた電圧バラツキに応じて、各セルの放電必要容量を演算して、セル間の容量調整を行う装置が知られている（特許文献１参照）。

特開平１０−３２２９２５号公報

しかしながら、従来の装置では、セルの電圧を検出する際の誤差等に起因して、求めた電圧バラツキに誤差が含まれるため、容量調整が必要な時に容量調整が行われなかったり、容量調整が必要で無い時に容量調整が行われてしまうという問題があった。

本発明による組電池の容量調整装置は、異なるタイミングで検出された複数のセル電圧バラツキ量を記憶しておき、複数の電圧バラツキ量の差に基づいて、組電池の目標ＳＯＣを決定して、組電池の充放電を制御することを特徴とする。

本発明による組電池の容量調整装置によれば、複数の電圧バラツキ量の差に基づいて、組電池の目標ＳＯＣを決定するので、電圧バラツキ量の検出精度を向上させることができ、セル間の容量調整を適切に行うことができる。

−第１の実施の形態−
図１は、第１の実施の形態における組電池の容量調整装置をハイブリッド自動車に適用した場合のシステム構成を示す図である。組電池（バッテリ）１は、ｎ（ｎは自然数）個のセルＣ１〜Ｃｎを直列に接続して構成される。組電池１の直流電圧は、インバータ４にて交流電圧に変換されて、車両の走行駆動源である交流モータ５に印加される。

交流モータ５は、電動機として機能するとともに、図示しないエンジンを動力源として、発電機としても機能する。交流モータ５によって発電された電力は、組電池１の充電に用いられる。コントローラ３は、ＣＰＵ３ａ、ＲＯＭ３ｂ、ＲＡＭ３ｃ、タイマ３ｄを備え、インバータ４を制御することにより、組電池１の充電および放電を制御する。コントローラ３は、特に、セル間の電圧バラツキ、車両の走行頻度、および、セルの容量調整頻度を求め、求めたセル間の電圧バラツキ、車両の走行頻度、および、セルの容量調整頻度に応じて、組電池１の目標ＳＯＣを制御する。

図２は、組電池１の充放電制御領域を示す図である。コントローラ３は、組電池１のＳＯＣが３０％から８５％の範囲に収まるように、組電池１の充放電を制御する。ＳＯＣが３０％から６５％の範囲は、組電池１の充電に際し、図示しないエンジンを動力源として交流モータ５による発電を行う制御領域であり、ＳＯＣが６５％を越えると、エンジンを動力源として交流モータ５を駆動させて発電を行うことが禁止される。ＳＯＣが６５％から８５％の範囲では、車両の減速時等において、交流モータ５の回生運転による発電が許容される。この場合、ＳＯＣが大きくなるほど、組電池１の入力可能パワーが制限される。また、ＳＯＣが４０％以下になると、組電池１の出力可能パワーが制限される。

容量調整回路Ａ１〜Ａｎは、各セルＣ１〜Ｃｎごとに設けられ、対応するセルの電圧が所定のバイパス作動電圧Ｖbpsを超えると、対応するセルの放電を行うことにより、セル間の容量調整を行う。電圧比較回路Ｂ１〜Ｂｎは、各セルＣ１〜Ｃｎごとに設けられ、対応するセルの電圧が所定のしきい値電圧ＶLmを下回ると、電圧低下信号をコントローラ３に出力する。所定のしきい値電圧ＶLmは、セルの電圧バラツキを検知したい値に設定しておく。

電圧センサ６は、組電池１の総電圧Ｖbatを検出して、コントローラ３に出力する。電流センサ７は、組電池１の充放電電流Ｉbatを検出して、コントローラ３に出力する。

図３は、第１の実施の形態における組電池の容量調整装置によって行われる処理内容を示すフローチャートである。コントローラ３は、車両が起動すると、ステップＳ１０の処理を開始する。ステップＳ１０では、セル電圧のバラツキ変動量ΔＶcdを求める。ＲＡＭ３ｃには、後述するセル電圧バラツキ量ΔＶcのデータが所定数であるｋ個、格納されている。図４は、ＲＡＭ３ｃに格納されているセル電圧バラツキ量ΔＶcの一例を示す図である。ここでは、ｋ個のセル電圧バラツキ量ΔＶcのデータのうち、最小の値を示すデータΔＶcLと、最大の値を示すデータΔＶcMとの差をセル電圧のバラツキ変動量ΔＶcdとする。セル電圧のバラツキ変動量ΔＶcdを求めると、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、車両の放置時間を求める。車両の放置時間は、車両が起動した時刻、すなわち、図示しない車両のキースイッチがオンされた時刻から、前回、車両のキースイッチ（不図示）がオフされた時刻の差を算出することにより求める。具体的には、車両のキースイッチがオフされると、タイマ３ｄによる時間計測を開始して、キースイッチがオンされるまでの時間を車両の放置時間とする。車両の放置時間を求めると、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０では、次式（１）より、車両の走行頻度を求める。なお、式（１）中の放置時間は、ステップＳ２０で求めた車両の放置時間であり、走行時間は、前回の車両走行時に、タイマ３ｄによって計測された走行時間であり、ＲＡＭ３ｃに格納されている時間を用いる。車両の走行頻度を求めると、ステップＳ４０に進む。
走行頻度＝（走行時間）／（走行時間＋放置時間） （１）

ステップＳ４０では、電流センサ７によって検出される充放電電流Ｉbatの絶対値が所定の電流しきい値以下であるか否かを判定する。充放電電流Ｉbatの絶対値が所定の電流しきい値より大きいと判定すると、ステップＳ４０で待機し、充放電電流Ｉbatの絶対値が所定の電流しきい値以下であると判定すると、ステップＳ５０に進む。なお、所定の電流しきい値は、組電池１がほとんど充放電を行っていないとみなせる値に設定しておく。

ステップＳ５０では、全ての電圧比較回路Ｂ１〜Ｂｎのうち、少なくとも１つの電圧比較回路から電圧低下信号が入力されたか否かを判定する。電圧低下信号が入力されていないと判定するとステップＳ４０に戻り、電圧低下信号が入力されたと判定すると、ステップＳ６０に進む。

ステップＳ６０では、電圧バラツキ量ΔＶcを求める。ここでは、次式（２）に示すように、コントローラ３に電圧低下信号が入力された時のセルの平均電圧と、上述した所定のしきい値電圧ＶLmとの差を電圧バラツキ量ΔＶcとする。なお、セルの平均電圧は、電圧センサ６によって検出される組電池１の総電圧Ｖbatをセル数ｎで除算することにより求める。
ΔＶc＝セルの平均電圧（Ｖbat／ｎ）−しきい値電圧ＶLm （２）

ステップＳ６０に続くステップＳ７０では、単位走行時間あたりの容量調整時間Ｔonを求める。ここでは、セルの平均電圧がバイパス作動電圧Ｖbpsを越えている間は、セル電圧がバイパス作動電圧Ｖbpsを越えているセルの放電が行われることによって、セル間の容量調整が行われていると判断し、セルの平均電圧がバイパス作動電圧Ｖbpsを越えている時間を車両の走行時間で除算した時間を、単位走行時間あたりの容量調整時間Ｔonとする。より具体的には、次式（３）により、単位走行時間あたりの容量調整時間Ｔonを求める。
Ｔon＝∫（セルの平均電圧がバイパス作動電圧Ｖbpsを越えた回数）ｄｔ／∫（演算回数）ｄｔ （３）

上式（３）では、車両の走行中に、所定の演算周期ごとに、セルの平均電圧（Ｖbat／ｎ）とバイパス作動電圧Ｖbpsとを比較し、セルの平均電圧がバイパス作動電圧Ｖbpsを越えた回数Ｃ１をカウントする。この回数Ｃ１を、セルの平均電圧とバイパス作動電圧Ｖbpsとを比較した回数Ｃ２で除算することによって、単位走行時間あたりの容量調整時間Ｔonを求めている。この単位走行時間あたりの容量調整時間Ｔonは、容量調整が行われた頻度を表している。

ステップＳ７０に続くステップＳ８０では、ステップＳ１０で求めたセル電圧のバラツキ変動量ΔＶcd、ステップＳ３０で求めた車両の走行頻度、および、ステップＳ７０で求めた単位走行時間あたりの容量調整時間Ｔonに基づいて、組電池１の充放電を制御する際のＳＯＣ制御中心を変更する。ＳＯＣ制御中心とは、組電池１の充放電を制御する際の目標ＳＯＣ（基準ＳＯＣ）であり、通常制御時のＳＯＣ制御中心は、５０％である。

ＳＯＣ制御中心の変更方法について説明する。セル電圧のバラツキ変動量ΔＶcdが大きい場合には、セル間の容量調整が不足していると判断して、ＳＯＣ制御中心の値を大きくする。すなわち、組電池１の目標ＳＯＣを高くすることにより、各セルの電圧が上昇するので、セル電圧がバイパス作動電圧Ｖbpsを越えるセルの数が多くなり、容量調整が行われる頻度を増やすことができる。逆に、セル電圧のバラツキ変動量ΔＶcdが小さい場合には、セル間の容量調整が頻繁に行われていると判断して、ＳＯＣ制御中心の値を小さくする。すなわち、容量調整が頻繁に行われることによって、セルに蓄えられている電力が無駄に放電されている可能性があるので、組電池１の目標ＳＯＣを低くすることによって、各セルの電圧を低下させて、無駄な放電が行われるのを防ぐ。

また、車両の走行頻度が少ない場合には、セル間の容量調整を行う機会が少なくなるため、ＳＯＣ制御中心の値を大きくする。さらに、単位走行時間あたりの容量調整時間Ｔonが少ない場合にも、セル間の容量調整時間が不足していると判断して、ＳＯＣ制御中心の値を大きくする。ＳＯＣ制御中心を大きくする、すなわち、組電池１の目標ＳＯＣを高くすることにより、各セルの電圧が上昇するので、セル間の容量調整が行われる頻度を増やすことができる。

図５は、セル電圧のバラツキ変動量ΔＶcd、車両の走行頻度、および、単位走行時間あたりの容量調整時間Ｔonと、ＳＯＣ制御中心との関係を示すテーブルである。図５において、容量調整不足とは、セル電圧のバラツキ変動量ΔＶcdが所定量ΔＶ１以上であることを意味し、容量調整過多とは、セル電圧のバラツキ変動量ΔＶcdが所定量ΔＶ２未満であることを意味している。

例えば、車両の走行頻度が所定頻度未満であり、単位走行時間あたりの容量調整時間Ｔonが所定時間Ｔ１未満であって、かつ、セル電圧のバラツキ変動量ΔＶcdが所定量ΔＶ１以上の場合には、ＳＯＣ制御中心を１０％大きくする。この場合、全てのセルの電圧がバイパス作動電圧Ｖbpsを越えた状態で維持される可能性があり、車両の走行中に、容量調整回路Ａ１〜Ａｎによる容量調整を行っても、全セルの電圧がバイパス作動電圧Ｖbpsの大きさにそろわない可能性がある。ここで、容量調整回路Ａ１〜Ａｎは、図示しないキースイッチがオフしている間も、セル電圧がバイパス作動電圧Ｖbpsより高いセルに対して放電を行うことにより、セル間の容量調整を行う。車両の走行頻度が所定頻度未満の場合には、キースイッチをオフにしている時間が長いため、車両の走行中に、セル電圧をバイパス作動電圧Ｖbpsの大きさにそろえることができなくても、キーオフ時に、容量調整を行うことによって、電圧バラツキを抑制することができる。

また、セル電圧のバラツキ変動量ΔＶcdが所定量ΔＶ１未満であり、かつ、車両の走行頻度が所定頻度以上の場合には、車両の走行中に十分な容量調整が行われていると判断できるため、ＳＯＣ制御中心を小さくする。これにより、無駄な放電が行われるのを防ぐことができる。

図５に示すテーブルは、実験等によって予め求めておいて、ＲＡＭ３ｃに格納しておく。コントローラ３は、ステップＳ１０で求めたセル電圧のバラツキ変動量ΔＶcd、ステップＳ３０で求めた車両の走行頻度、および、ステップＳ７０で求めた単位走行時間あたりの容量調整時間Ｔonと、ＲＡＭ３ｃに格納されているテーブルとに基づいて、ＳＯＣ制御中心を決定する。

図６（ａ）〜図６（ｃ）は、ＳＯＣ制御中心について説明するための図である。図６（ａ）は、通常制御時におけるＳＯＣ頻度を示しており、ＳＯＣ制御中心は５０％である。すなわち、ＳＯＣが５０％の位置を中心として、組電池１の充放電が行われる。図６（ｂ）は、ＳＯＣ制御中心を５％高くした場合のＳＯＣ頻度を示しており、図６（ｃ）は、ＳＯＣ制御中心を５％低くした場合のＳＯＣ頻度を示している。

図６（ｂ）に示すように、ＳＯＣ制御中心を高くすることにより、各セルの電圧は上昇するので、セル電圧がバイパス作動電圧Ｖbpsを越えるセルが多くなる。これにより、セル間の容量調整を行う頻度を多くすることができる。逆に、ＳＯＣ制御中心を低くすることにより、セル電圧がバイパス作動電圧Ｖbpsを越えるセルが少なくなるので、セル間の容量調整を行う頻度を少なくして、無駄な放電を抑制することができる。

図３に示すフローチャートのステップＳ８０において、ＳＯＣ制御中心を変更すると、ステップＳ９０に進む。ステップＳ９０では、図示しない車両のキースイッチがオフされたか否かを判定する。キースイッチがオフされていないと判定するとステップＳ４０に戻り、オフされたと判定すると、ステップＳ１００に進む。

ステップＳ１００では、ステップＳ６０で求めた電圧バラツキ量ΔＶcをＲＡＭ３ｃに記憶させる。上述したように、ＲＡＭ３ｃには、ｋ個の電圧バラツキ量ΔＶcのデータを記憶させておくので、ＲＡＭ３ｃにｋ個のデータが格納されている場合には、古いデータを消去するとともに、新しいデータを記憶させていく。電圧バラツキ量ΔＶcをＲＡＭ３ｃに記憶させると、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、ステップＳ７０で求めたバラツキ調整時間ＴonをＲＡＭ３ｃに記憶させて、ステップＳ１２０に進む。ステップＳ１２０では、キースイッチがオンされている間に、タイマ３ｄで計測された車両の走行時間、および、キースイッチがオフされた時のシャットダウン時刻をＲＡＭ３ｃに記憶させて、図３に示すフローチャートの処理を終了する。

第１の実施の形態における組電池の容量調整装置によれば、セルの電圧が所定のしきい値電圧以下になったことを示す電圧低下信号が出力された時のセルの平均電圧から、所定のしきい値電圧を減算した値を電圧バラツキ量ΔＶcとして複数記憶しておき、複数の電圧バラツキ量ΔＶcに基づいて、組電池の目標ＳＯＣを決定して、組電池の充放電を制御するので、セル間の容量調整を適切に行うことができる。

図７は、セルの平均電圧と所定のしきい値電圧ＶLmとの関係を示す図である。電圧センサ６によって検出される総電圧Ｖbatをセル数ｎで除算して得られる平均電圧Ｖaveには、電圧センサ６の検出誤差Δｘ１が含まれる。また、セルの電圧が所定のしきい値電圧ＶLmを下回ると、電圧比較回路Ｂ１〜Ｂｎから電圧低下信号が出力される際にも、電圧比較回路Ｂ１〜Ｂｎの電圧比較誤差Δｘ２が含まれる。従って、電圧比較回路から電圧低下信号が出力された時のセルの平均電圧と、所定のしきい値電圧ＶLmとの差を意味する電圧バラツキ量ΔＶcの理論値は、Ｖave−ＶLmであるが、上述した誤差を考慮すると、その最大値は、図７に示すように、ΔＶc＋Δｘ１／２＋Δｘ２／２であり、最小値は、ΔＶc−Δｘ１／２−Δｘ２／２となる。従って、電圧比較回路から電圧低下信号が出力された時のセルの平均電圧から、所定のしきい値電圧ＶLmを減算して得られる１つの電圧バラツキ量ΔＶcに基づいて、組電池１の目標ＳＯＣを変更する従来の方法では、容量調整が必要な時に容量調整が行われなかったり、容量調整が必要で無い時に容量調整が行われてしまう可能性がある。

これに対して、第１の実施の形態における組電池の容量調整装置によれば、複数の電圧バラツキ量ΔＶcに基づいて、組電池の目標ＳＯＣを決定する。特に、複数の電圧バラツキ量ΔＶcのうち、値が最大の電圧バラツキ量と、値が最小の電圧バラツキ量との差を求め、求めた差が大きいほど、目標ＳＯＣを大きくする。これにより、電圧バラツキ量に誤差が含まれている場合でも、電圧バラツキ量の最大値と最小値との差が拡大すれば、セルの電圧バラツキが拡大していると判断することによって、組電池１の目標ＳＯＣを高くして、セル間の容量調整を行うことができる。また、複数の電圧バラツキ量ΔＶcのうち、値が最大の電圧バラツキ量と、値が最小の電圧バラツキ量との差が小さい場合には、セルの容量調整が頻繁に行われて、セルの電圧バラツキが小さくなっていると判断できるので、目標ＳＯＣを小さくして、セルの無駄な放電が行われるのを防ぐことができる。

また、第１の実施の形態における組電池の容量調整装置によれば、複数の電圧バラツキ量ΔＶc、車両の走行頻度、および、車両の走行中に容量調整が行われた頻度に基づいて、組電池１の目標ＳＯＣを決定するので、より適切にセル間の容量調整を行うことができる。例えば、車両の走行頻度が少ないほど、目標ＳＯＣを高くするので、各セルの電圧を高くして、容量調整を行う頻度を多くすることができる。また、容量調整が行われた頻度が少ないほど、目標ＳＯＣを高くすることにより、容量調整を行う頻度を多くすることができる。

−第２の実施の形態−
第２の実施の形態における組電池の容量調整装置では、第１の実施の形態における組電池の容量調整装置と同様に、複数の電圧バラツキ量ΔＶc、車両の走行頻度、および、車両の走行中に容量調整が行われた頻度に基づいて、組電池１の目標ＳＯＣを決定するとともに、セル電圧のバラツキ変動量ΔＶcd、および、ＳＯＣ制御中心に基づいて、組電池１の入力可能パワー（入力可能電力）および出力可能パワー（出力可能電力）を制限する。

図８は、第２の実施の形態における組電池の容量調整装置によって行われる処理内容を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートの処理と同一の処理を行うステップについては、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

コントローラ３は、車両が起動すると、ステップＳ１０の処理を開始する。ステップＳ１０からステップＳ３０の処理は、図３に示すフローチャートのステップＳ１０からステップＳ３０の処理と同一である。ステップＳ３０に続くステップＳ２００では、電圧センサ６によって検出される組電池１の総電圧、および、電流センサ７によって検出される組電池１の充放電電流を検出して、ステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０では、組電池１のＳＯＣを求める。例えば、組電池１の電圧とＳＯＣとの関係を示すテーブルを予め用意しておき、このテーブルと、電圧センサ６により検出された電圧値とに基づいて、ＳＯＣを算出することができる。組電池１のＳＯＣを求めると、ステップＳ２２０に進む。ステップＳ２２０では、ステップＳ２１０で求めたＳＯＣに基づいて、組電池１の入力可能パワーおよび出力可能パワーを求める。ここでは、組電池１のＳＯＣと入力可能パワーとの対応関係を示すテーブル、および、組電池１のＳＯＣと出力可能パワーとの対応関係を示すテーブルを予め用意しておき、このテーブルと、ステップＳ２１０で求めたＳＯＣとに基づいて、入力可能パワーおよび出力可能パワーを求める。入力可能パワーおよび出力可能パワーを求めると、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０からステップＳ８０の処理は、図３に示すフローチャートのステップＳ４０からステップＳ８０の処理と同一である。ステップＳ８０に続くステップＳ２３０では、ステップＳ８０で変更したＳＯＣ制御中心、および、ステップＳ１０で求めたセル電圧のバラツキ変動量ΔＶcdに基づいて、組電池１の入力可能パワーおよび出力可能パワーを変更する。

図９は、ＳＯＣ制御中心およびセル電圧のバラツキ変動量ΔＶcdと、入力可能パワーおよび出力可能パワーとの関係を示す図であり、ステップＳ２２０で求めた入力可能パワーおよび出力可能パワーに対する値を示している。例えば、図９において、８０％という数字は、ステップＳ２２０で求めた入力可能パワー（出力可能パワー）に対して、８０％の値に制限することを示しており、１００％という数字は、ステップＳ２２０で求めた入力可能パワー（出力可能パワー）と同値であり、制限量が０であることを示している。

上述したように、セル電圧のバラツキ変動量ΔＶcdが大きくなるほど、ＳＯＣ制御中心を高くしている。従って、バラツキ変動量ΔＶcdが大きいほど、また、ＳＯＣ制御中心が高いほど、入力可能パワー（入力電力量の制限値）を小さくして、過充電状態となるセルが発生するのを防ぐ。逆に、バラツキ変動量ΔＶcdが小さいほど、また、ＳＯＣ制御中心が低いほど、出力可能パワー（出力電力量の制限値）を小さくすることにより、過放電状態となるセルが発生するのを防ぐ。

ステップＳ２３０において、ＳＯＣ制御中心およびセル電圧のバラツキ変動量ΔＶcdに基づいて、入力可能パワーおよび出力可能パワーを変更すると、ステップＳ９０に進む。ステップＳ９０からステップＳ１２０までの処理は、図３に示すフローチャートのステップＳ９０からステップＳ１２０までの処理と同一である。

第２の実施の形態における組電池の容量調整装置によれば、組電池１の目標ＳＯＣおよびセル電圧のバラツキ変動量ΔＶcdに基づいて、組電池１の入力可能パワーおよび出力可能パワーを変更するので、組電池１の目標ＳＯＣ（ＳＯＣ制御中心）が変更されても、セルが過充電状態または過放電状態となるのを防ぐことができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されることはない。例えば、第１の実施の形態における組電池の容量調整装置では、セル電圧のバラツキ変動量ΔＶcd、車両の走行頻度、および、単位走行時間あたりの容量調整時間Ｔonと、ＳＯＣ制御中心との関係を示すテーブルを予め用意しておいて、セル電圧のバラツキ変動量ΔＶcd、車両の走行頻度、および、単位走行時間あたりの容量調整時間Ｔonに基づいて、組電池１の目標ＳＯＣを決定した。しかし、セル電圧のバラツキ変動量ΔＶcd、すなわち、複数の電圧バラツキ量ΔＶcにのみ基づいて、目標ＳＯＣを決定するようにしてもよい。

上述した第１および第２の実施の形態では、複数のセル電圧バラツキ量ΔＶcのうち、最小の値を示すデータΔＶcLと、最大の値を示すデータΔＶcMとの差をセル電圧のバラツキ変動量ΔＶcdとしたが、別の方法により、バラツキ変動量ΔＶcdを設定してもよい。例えば、ＲＡＭ３ｃに格納されているｋ個のセル電圧バラツキ量ΔＶcのうち、あるタイミングで検出されたセル電圧バラツキ量ΔＶci-1と、その次のタイミングで検出されたセル電圧バラツキ量ΔＶciとの差を求め、その差が最大のものをバラツキ変動量ΔＶcdとすることもできる。図１０は、この方法を図示したものである。

複数のセル電圧バラツキ量ΔＶcのうち、最小の値を示すデータΔＶcLと、最大の値を示すデータΔＶcMとの差をセル電圧のバラツキ変動量ΔＶcdとする方法では、車両の走行中に行われるセル間の容量調整によって、電圧バラツキが小さくなっているにも関わらず、求めたバラツキ変動量ΔＶcdが大きければ、目標ＳＯＣが高めに設定されてしまう。しかし、あるタイミングで検出されたセル電圧バラツキ量ΔＶci-1と、その次のタイミングで検出されたセル電圧バラツキ量ΔＶciとの差の最大値をバラツキ変動量ΔＶcdに設定する方法によれば、電圧バラツキが小さくなっているにも関わらず、目標ＳＯＣが高めに設定されてしまうという問題が生じるのを防ぐことができる。

通常制御時のＳＯＣ制御中心の値を５０％として説明したが、５０％より低くてもよいし、高くてもよい。また、セル電圧のバラツキ変動量ΔＶcd、車両の走行頻度、および、単位走行時間あたりの容量調整時間Ｔonと、ＳＯＣ制御中心との関係を示すテーブルの一例を図５に示したが、ＳＯＣ制御中心を変更する大きさは、図５に示す値に限定されることはない。例えば、図５では、バラツキ変動量ΔＶcdの項目として、セル電圧のバラツキ変動量ΔＶcdが所定量ΔＶ１以上の状態を示す容量調整不足の場合と、セル電圧のバラツキ変動量ΔＶcdが所定量ΔＶ２未満の状態を示す容量調整過多の場合の２つしか示していないが、上述したように、バラツキ変動量ΔＶcdの値が大きいほど、ＳＯＣ制御中心が大きくなるように設定し、バラツキ変動量ΔＶcdの値が小さいほど、ＳＯＣ制御中心が小さくなるように設定されればよい。

上述した第１および第２の実施の形態では、電圧比較回路Ｂ１〜Ｂｎから、セルの電圧が所定のしきい値電圧ＶLm以下であることを示す電圧低下信号が出力された時のセルの平均電圧と、所定のしきい値電圧ＶLmとの差を電圧バラツキ量ΔＶcとして記憶したが、電圧バラツキ量ΔＶcの求め方は、この方法に限定されることはない。

上述した第１および第２の実施の形態では、組電池の容量調整装置をハイブリッド自動車に適用した例を挙げて説明したが、電気自動車に適用することもできる。

特許請求の範囲の構成要素と第１および第２の実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、電圧センサ６およびコントローラ３が平均電圧算出手段を、電圧比較回路Ｂ１〜Ｂｎが電圧比較手段を、容量調整回路Ａ１〜Ａｎが容量調整手段を、コントローラ３が電圧バラツキ量検出手段、電圧バラツキ量記憶手段、目標ＳＯＣ決定手段、充放電制御手段、走行頻度検出手段、容量調整頻度検出手段、入力可能電力設定手段、および、出力可能電力設定手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。

第１の実施の形態における組電池の容量調整装置をハイブリッド自動車に適用した場合のシステム構成を示す図 組電池の充放電制御領域を示す図 第１の実施の形態における組電池の容量調整装置によって行われる処理内容を示すフローチャート 複数のセル電圧バラツキΔＶcの一例を示す図 セル電圧のバラツキ変動量ΔＶcd、車両の走行頻度、および、単位走行時間あたりの容量調整時間Ｔonと、ＳＯＣ制御中心との関係を示す図 図６（ａ）〜図６（ｃ）は、ＳＯＣ制御中心について説明するための図 セルの平均電圧と所定のしきい値電圧ＶLmとの関係を示す図 第２の実施の形態における組電池の容量調整装置によって行われる処理内容を示すフローチャート ＳＯＣ制御中心およびセル電圧のバラツキ変動量ΔＶcdと、入力可能パワーおよび出力可能パワーとの関係を示す図 あるタイミングで検出されたセル電圧バラツキ量と、その次のタイミングで検出されたセル電圧バラツキ量との差をバラツキ変動量ΔＶcdとして設定する方法を説明するための図

符号の説明

１…組電池、３…コントローラ、３ａ…ＣＰＵ、３ｂ…ＲＯＭ、３ｃ…ＲＡＭ、３ｄ…タイマ、４…インバータ、５…交流モータ、６…電圧センサ、７…電流センサ

Claims (15)

1. 組電池を構成する各セルに設けられ、セルの電圧が所定のバイパス作動電圧を超えた場合に当該セルの放電を行う容量調整を行う容量調整手段と、
   複数のセル間で生じている電圧バラツキの量（以下、電圧バラツキ量）を検出する電圧バラツキ量検出手段と、
   前記電圧バラツキ量検出手段によって、異なるタイミングで検出された複数の電圧バラツキ量を記憶する電圧バラツキ量記憶手段と、
   前記電圧バラツキ量記憶手段に記憶されている複数の電圧バラツキ量の差に基づいて、組電池の目標ＳＯＣを決定する目標ＳＯＣ決定手段と、
   前記目標ＳＯＣ決定手段によって決定された目標ＳＯＣに基づいて、組電池の充放電を制御する充放電制御手段とを備えることを特徴とする組電池の容量調整装置。
2. 請求項１に記載の組電池の容量調整装置において、
   前記目標ＳＯＣ決定手段は、前記電圧バラツキ量記憶手段に記憶されている複数の電圧バラツキ量のうち、値が最大の電圧バラツキ量と、値が最小の電圧バラツキ量との差が大きいほど、前記目標ＳＯＣを大きくすることを特徴とする組電池の容量調整装置。
3. 請求項１または２に記載の組電池の容量調整装置において、
   前記目標ＳＯＣ決定手段は、前記電圧バラツキ量記憶手段に記憶されている複数の電圧バラツキ量のうち、値が最大の電圧バラツキ量と、値が最小の電圧バラツキ量との差が小さいほど、前記目標ＳＯＣを小さくすることを特徴とする組電池の容量調整装置。
4. 請求項１に記載の組電池の容量調整装置において、
   前記目標ＳＯＣ決定手段は、前記電圧バラツキ量記憶手段に記憶されている複数の電圧バラツキ量のうち、あるタイミングで検出された電圧バラツキ量と、その次のタイミングで検出された電圧バラツキ量との差が最大となるものを抽出し、抽出した電圧バラツキ量の差が大きいほど、前記目標ＳＯＣを大きくすることを特徴とする組電池の容量調整装置。
5. 請求項１または４に記載の組電池の容量調整装置において、
   前記目標ＳＯＣ決定手段は、前記電圧バラツキ量記憶手段に記憶されている複数の電圧バラツキ量のうち、あるタイミングで検出された電圧バラツキ量と、その次のタイミングで検出された電圧バラツキ量との差が最大となるものを抽出し、抽出した電圧バラツキ量の差が小さいほど、前記目標ＳＯＣを小さくすることを特徴とする組電池の容量調整装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の組電池の容量調整装置において、
   組電池の容量調整装置が搭載された車両の走行頻度を検出する走行頻度検出手段をさらに備え、
   前記目標ＳＯＣ決定手段は、前記電圧バラツキ量記憶手段に記憶されている複数の電圧バラツキ量の差、および、前記走行頻度検出手段によって検出された走行頻度に基づいて、組電池の目標ＳＯＣを決定することを特徴とする組電池の容量調整装置。
7. 請求項６に記載の組電池の容量調整装置において、
   前記目標ＳＯＣ決定手段は、前記走行頻度検出手段によって検出された走行頻度が少ないほど、組電池の目標ＳＯＣを大きくすることを特徴とする組電池の容量調整装置。
8. 請求項６または７に記載の組電池の容量調整装置において、
   前記目標ＳＯＣ決定手段は、前記走行頻度検出手段によって検出された走行頻度が多いほど、組電池の目標ＳＯＣを小さくすることを特徴とする組電池の容量調整装置。
9. 請求項１〜５のいずれかに記載の組電池の容量調整装置において、
   組電池の容量調整装置が搭載された車両の走行中に、前記容量調整手段によって容量調整が行われた頻度を検出する容量調整頻度検出手段をさらに備え、
   前記目標ＳＯＣ決定手段は、前記電圧バラツキ量記憶手段に記憶されている複数の電圧バラツキ量の差、および、前記容量調整手段によって容量調整が行われた頻度に基づいて、組電池の目標ＳＯＣを決定することを特徴とする組電池の容量調整装置。
10. 請求項６〜８のいずれかに記載の組電池の容量調整装置において、
    組電池の容量調整装置が搭載された車両の走行中に、前記容量調整手段によって容量調整が行われた頻度を検出する容量調整頻度検出手段をさらに備え、
    前記目標ＳＯＣ決定手段は、前記電圧バラツキ量記憶手段に記憶されている複数の電圧バラツキ量の差、前記走行頻度検出手段によって検出された走行頻度、および、前記容量調整手段によって容量調整が行われた頻度に基づいて、組電池の目標ＳＯＣを決定することを特徴とする組電池の容量調整装置。
11. 請求項９または１０に記載の組電池の容量調整装置において、
    前記目標ＳＯＣ決定手段は、前記容量調整手段によって容量調整が行われた頻度が少ないほど、組電池の目標ＳＯＣを大きくすることを特徴とする組電池の容量調整装置。
12. 請求項９〜１１のいずれかに記載の組電池の容量調整装置において、
    前記目標ＳＯＣ決定手段は、前記容量調整手段によって容量調整が行われた頻度が多いほど、組電池の目標ＳＯＣを小さくすることを特徴とする組電池の容量調整装置。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載の組電池の容量調整装置において、
    前記目標ＳＯＣ決定手段によって決定された目標ＳＯＣに基づいて、組電池の入力可能電力を設定する入力可能電力設定手段をさらに備えることを特徴とする組電池の容量調整装置。
14. 請求項１〜１３のいずれかに記載の組電池の容量調整装置において、
    前記目標ＳＯＣ決定手段によって決定された目標ＳＯＣに基づいて、組電池の出力可能電力を設定する出力可能電力設定手段をさらに備えることを特徴とする組電池の容量調整装置。
15. 請求項１〜１４のいずれかに記載の組電池の容量調整装置において、
    組電池を構成する複数のセルの平均電圧を求める平均電圧算出手段と、
    各セルの電圧と、所定のしきい値電圧とを比較し、セルの電圧が前記所定のしきい値電圧以下になると、電圧低下信号を出力する電圧比較手段とをさらに備え、
    前記電圧バラツキ量検出手段は、前記電圧比較手段から前記電圧低下信号が出力された時に前記平均電圧算出手段によって求められた平均電圧から、前記所定のしきい値電圧を減算した値を電圧バラツキ量として検出することを特徴とする組電池の容量調整装置。

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