特許 5975169 充放電装置、充放電制御方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5975169

(24)【登録日】2016年7月29日

(45)【発行日】2016年8月23日

(54)【発明の名称】充放電装置、充放電制御方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/02 20160101AFI20160809BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20160809BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/02 H

   H02J7/00 302C

   H02J7/00 302D

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-508653(P2015-508653)

(86)(22)【出願日】2014年3月27日

(86)【国際出願番号】JP2014058738

(87)【国際公開番号】WO2014157449

(87)【国際公開日】20141002

【審査請求日】2015年5月26日

(31)【優先権主張番号】特願2013-71046(P2013-71046)

(32)【優先日】2013年3月29日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110928

【弁理士】

【氏名又は名称】速水 進治

(72)【発明者】

【氏名】宮本 潤一

(72)【発明者】

【氏名】高橋 真吾

(72)【発明者】

【氏名】駱 園

(72)【発明者】

【氏名】吉田 信秀

【審査官】 田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２７０４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３１２１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３３００２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７８７０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／００− ７／１２

７／３４− ７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直列に接続されたｍ個（ｍは３以上の整数）の電池が、連続するｎ個（ｎは２以上ｍ未満の整数）の前記電池で構成される複数のグループによってグループ分けされており、前記グループに属する前記電池の一部が他のグループと共通化されている電池部と、
前記グループ毎に設けられ、対応する前記グループに属する前記電池の電圧差が所定値以内となるように、当該グループに属する前記電池の中から放電電池と充電電池を選択し、当該放電電池と充電電池との間で電荷を移動させるセルバランス部と、
各々の前記セルバランス部の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
任意の前記グループにおいて、当該グループに属する前記電池の電圧差が前記所定値以内になり、かつ、前記電池全体における全体平均電圧と当該グループに属する前記電池の平均電圧である部分平均電圧とが特定の条件を満たしている場合に、当該グループに対応する前記セルバランス部の動作を停止させる、
充放電装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記部分平均電圧が前記全体平均電圧以下であることを、前記特定の条件とする、
請求項１に記載の充放電装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記全体平均電圧の数値を補正値に基づいて補正し、当該補正後の全体平均電圧の数値を用いて前記特定の条件を判定する、
請求項１又は２に記載の充放電装置。

【請求項4】

前記制御部は、
前記セルバランス部に、前記グループの中で最大電圧の前記電池を含む直列ｎ'個（ｎ'は１以上ｎ未満の整数）の前記電池の組み合わせのうち、合計電圧が最も高い直列ｎ'個の前記電池を前記放電電池として選択させ、前記グループの中で最小電圧の前記電池を前記充電電池として選択させる、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の充放電装置。

【請求項5】

前記セルバランス部は、キャパシタを有しており、当該キャパシタを用いて前記放電及び充電電池の電荷を移動させる、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の充放電装置。

【請求項6】

前記セルバランス部は、ＤＣ−ＤＣコンバータを有しており、当該ＤＣ−ＤＣコンバータを用いて前記放電及び充電電池の電荷を移動させる、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の充放電装置。

【請求項7】

直列に接続されたｍ個（ｍは３以上の整数）の電池が、連続するｎ個（ｎは２以上ｍ未満の整数）の前記電池によりそれぞれ構成される複数のグループでグループ分けされており、前記グループに属する前記電池の一部は他のグループと共通化されている電池部と、
前記グループ毎に設けられ、対応する前記グループに属する前記電池の電圧差が所定値以内となるように、当該グループに属する前記電池の中から放電電池と充電電池を選択し、当該放電電池と充電電池との間で電荷を移動させるセルバランス部と、
の動作を制御する制御装置によって実行される制御方法であって、
前記制御装置が、
任意の前記グループにおいて、当該グループに属する前記電池の電圧差が前記所定値以内になり、かつ、前記電池全体における全体平均電圧及び当該グループに属する前記電池の平均電圧である部分平均電圧が特定の条件を満たしている場合に、当該グループに対応する前記セルバランス部の動作を停止させる、
ことを含む制御方法。

【請求項8】

直列に接続されたｍ個（ｍは３以上の整数）の電池が、連続するｎ個（ｎは２以上ｍ未満の整数）の前記電池によりそれぞれ構成される複数のグループでグループ分けされており、前記グループに属する前記電池の一部は他のグループと共通化されている電池部と、
前記グループ毎に設けられ、対応する前記グループに属する前記電池の電圧差が所定値以内となるように、当該グループに属する前記電池の中から放電電池と充電電池を選択し、当該放電電池と充電電池との間で電荷を移動させるセルバランス部と、
の動作を制御する制御装置に、
任意の前記グループにおいて、当該グループに属する前記電池の電圧差が前記所定値以内になり、かつ、前記電池全体における全体平均電圧及び当該グループに属する前記電池の平均電圧である部分平均電圧が特定の条件を満たしている場合に、当該グループに対応する前記セルバランス部の動作を停止させる機能、
を実現させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直列に接続された複数の蓄電池の電圧（容量）を揃える充放電装置、充放電制御方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

直列に接続された複数の電池を使用していくと、電池毎の特性、使用環境等によって電圧（容量）にばらつきが発生する。そして、この電圧のばらつきは、過充電や過放電を引き起こす要因となり得る。また、直列に接続された複数の電池を使用する場合、充電時には電圧が最も高い電池が過充電とならないような電圧で充電を停止し、放電時には電圧が最も低い電池が過放電とならないような電圧で放電を停止する。そのため、直列の全電圧の使用範囲が狭くなり、電池の使用可能な容量が少なくなってしまう。

【0003】

このような問題を解決する技術の一例として、特許文献１に記載される組電池の充電状態制御装置がある。この特許文献１に記載される組電池の充電状態制御装置は、直列に接続された複数の単電池より構成される複数のグループ電池と、複数のコンデンサと、複数の電圧計と、各々複数のスイッチより構成される複数のスイッチング回路と、制御回路とを備え、上記単電池の一部を隣接する二つのグループ電池の両方に属させている。この構成により、特許文献１に記載の充電状態制御装置は、グループ電池内の充電状態の均一化と、各グループ電池間の充電状態の均一化を同時に行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−２７０４８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載される充電状態制御装置では、単電池全体の電圧の均一化が不十分となる可能性がある。例えば、特許文献１に記載される充電状態制御装置において、各々のグループ電池内で単電池の最大電圧と最小電圧の差が一定の範囲ΔＶ_ｄ以内となるように均一化が実行され、２つのグループ電池の両方に属する電池の電圧がＶになったと仮定する。ここで、特許文献１に記載される充電状態制御装置はグループ電池毎に充電状態を均一化するため、２つのグループ電池の両方に属する単電池が、一方のグループ電池では最小電圧を示し、他方のグループで最大電圧を示すことも起こり得る。すなわち、一方のグループ電池では、２つのグループ電池の両方に属する単電池は最小電圧を示すため、一方のグループ電池における電圧のばらつきの範囲はＶ＋ΔＶ_ｄ〜Ｖとなり得る。また、他方のグループ電池では、２つのグループ電池の両方に属する単電池は最大電圧を示すため、他方のグループ電池における電圧のばらつきの範囲はＶ〜Ｖ−ΔＶ_ｄの範囲となり得る。よって、両グループ電池で均一化が完了した際に、単電池全体では２×ΔＶ_ｄの電圧差が生じ得る。すなわち、特許文献１に記載される充電状態制御装置においてｍ（ｍは２以上の整数）グループのグループ電池が存在した場合、単電池全体において、最大ｍ×ΔＶ_ｄの範囲で電圧がばらつく可能性がある。

【0006】

本発明の目的は、直列に接続された複数の電池の電圧を精度よく揃える、充放電装置、充放電制御方法、及びプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明によれば、
直列に接続されたｍ個（ｍは３以上の整数）の電池が、連続するｎ個（ｎは２以上ｍ未満の整数）の前記電池で構成される複数のグループによってグループ分けされており、前記グループに属する前記電池の一部が他のグループと共通化されている電池部と、
前記グループ毎に設けられ、対応する前記グループに属する前記電池の電圧差が所定値以内となるように、当該グループに属する前記電池の中から放電電池と充電電池を選択し、当該放電電池と充電電池との間で電荷を移動させるセルバランス部と、
各々の前記セルバランス部の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
任意の前記グループにおいて、当該グループに属する前記電池の電圧差が前記所定値以内になり、かつ、前記電池全体における全体平均電圧と当該グループに属する前記電池の平均電圧である部分平均電圧とが特定の条件を満たしている場合に、当該グループに対応する前記セルバランス部の動作を停止させる、
充放電装置が提供される。

【0008】

本発明によれば、
直列に接続されたｍ個（ｍは３以上の整数）の電池が、連続するｎ個（ｎは２以上ｍ未満の整数）の前記電池によりそれぞれ構成される複数のグループでグループ分けされており、前記グループに属する前記電池の一部は他のグループと共通化されている電池部と、
前記グループ毎に設けられ、対応する前記グループに属する前記電池の電圧差が所定値以内となるように、当該グループに属する前記電池の中から放電電池と充電電池を選択し、当該放電電池と充電電池との間で電荷を移動させるセルバランス部と、
の動作を制御する制御装置によって実行される制御方法であって、
前記制御装置が、
任意の前記グループにおいて、当該グループに属する前記電池の電圧差が前記所定値以内になり、かつ、前記電池全体における全体平均電圧及び当該グループに属する前記電池の平均電圧である部分平均電圧が特定の条件を満たしている場合に、当該グループに対応する前記セルバランス部の動作を停止させる、
ことを含む制御方法が提供される。

【0009】

本発明によれば、
直列に接続されたｍ個（ｍは３以上の整数）の電池が、連続するｎ個（ｎは２以上ｍ未満の整数）の前記電池によりそれぞれ構成される複数のグループでグループ分けされており、前記グループに属する前記電池の一部は他のグループと共通化されている電池部と、
前記グループ毎に設けられ、対応する前記グループに属する前記電池の電圧差が所定値以内となるように、当該グループに属する前記電池の中から放電電池と充電電池を選択し、当該放電電池と充電電池との間で電荷を移動させるセルバランス部と、
の動作を制御する制御装置に、
任意の前記グループにおいて、当該グループに属する前記電池の電圧差が前記所定値以内になり、かつ、前記電池全体における全体平均電圧及び当該グループに属する前記電池の平均電圧である部分平均電圧が特定の条件を満たしている場合に、当該グループに対応する前記セルバランス部の動作を停止させる機能、
を実現させるためのプログラムが提供される。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、直列に接続された複数の電池の電圧を精度よく揃えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。

【0012】

【図1】第１実施形態における充放電装置の処理構成例を示す図である。

【図2】第１実施形態の充放電装置の処理の流れを示すフローチャートである。

【図3】従来技術によるセルバランス動作を実行した結果の一例を示す図である。

【図4】本発明によるセルバランス動作を実行した結果の一例を示す図である。

【図5】第２実施形態における制御部の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

【0014】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における充放電装置１０の処理構成例を示す図である。図１において、充放電装置１０は、電池部１１０、セルバランス部１２０、及び制御部１３０を有する。

【0015】

電池部１１０は、直列に接続されたｍ個（ｍは３以上の整数）の電池１１２を有する。このｍ個の電池１１２は、連続するｎ個（ｎは２以上ｍ未満の整数）の電池１１２で構成される複数のグループ１１４（図１中の１１４ａ〜１１４ｃ）によってグループ分けされる。また、図１に示されるように、あるグループ１１４に属する電池１１２の一部は、他のグループ１１４と共通化されている。以下、このように共通化された電池１１２を共通電池１１６と称する。なお、共通電池１１６の数や位置は、図１に示されるものに限定されない。また、この電池部１１０は、例えばリチウムイオン電池等である。図１に示すように、電池部１１０は、外部負極端子２００及び外部正極端子３００に接続されている。この外部負極端子２００及び外部正極端子３００が電源（不図示）に接続されると、電池部１１０は当該電源の電力によって充電される。また、外部負極端子２００及び外部正極端子３００が負荷（不図示）に接続されると、電池部１１０は接続された負荷に対して電力を放電する。

【0016】

セルバランス部１２０は、図１中で１２０ａ〜１２０ｃとして示されるように、グループ１１４毎に設けられる。また、セルバランス部１２０は、対応するグループ１１４に属する電池１１２の中から、放電電池及び充電電池を選択し、当該放電電池と充電電池との間で電荷を移動させる。セルバランス部１２０は、放電電池と充電電池との間の電荷の移動を繰り返すことにより、グループ１１４に属する電池１１２の電圧のばらつきを所定値以内に抑える。以下、セルバランス部１２０で実行される動作をセルバランス動作と記載する。なお、セルバランス動作は、後述する制御部１３０によって制御される。

【0017】

また、本実施形態では、セルバランス部１２０は、図１に示されるように、複数のスイッチ素子１２２と、バス１２４及び１２６と、キャパシタ１２８とを有する。ここで、スイッチ素子１２２は、例えば、ＦＥＴ（Field effect transistor）やフォトカプラ等である。また、キャパシタ１２８は、例えば、コンデンサ、電気２重層キャパシタ、又はリチウムイオンキャパシタ等である。

【0018】

図１に示されるように、複数のスイッチ素子１２２の一端は、対応するグループ１１４に属する電池１１２と接続されている。また、複数のスイッチ素子１２２の他端は、それぞれ１つおきに交互にバス１２４及び１２６と接続されている。また、バス１２４は、キャパシタ１２８の正極端子に接続されている。また、バス１２６は、キャパシタ１２８の負極端子に接続されている。ここで、バス１２４に接続されているスイッチ素子１２２と、バス１２６に接続されているスイッチ素子１２２が、それぞれ１つずつＯＮ状態になることにより、電池１１２とキャパシタ１２８とが並列に接続される。これにより、電池１１２とキャパシタ１２８との間で電荷のやりとりが行われる。

【0019】

詳細には、まず、２つのスイッチ素子１２２の組み合わせによって選択された電池１１２（放電電池）がキャパシタ１２８に接続される。これにより、当該電池１１２（放電電池）からキャパシタ１２８へ電荷が移動する。次に、２つのスイッチ素子１２２の異なる組み合わせによって選択された別の電池１１２（充電電池）が、キャパシタ１２８に接続される。これにより、キャパシタ１２８から当該電池１１２（充電電池）へ電荷が移動する。以上により、ある電池１１２から他の電池１１２へ電荷を移動させて、グループ１１４内の電圧を揃えることができる。

【0020】

また、セルバランス部１２０は、グループ１１４内で最大電圧の電池１１２を含む直列ｎ'（ｎ'は１以上ｎ未満の整数）の電池１１２の組み合わせのうち、合計電圧が最も高い組み合わせを放電電池として選択し、グループ１１４内に属する電池１１２のうち、最小電圧の電池１１２を充電電池として選択してもよい。このようにすることで、キャパシタ１２８に充電される電荷を増やし、セルバランス動作の時間を短縮することができる。

【0021】

なお、図１において、セルバランス部１２０がキャパシタ１２８を有する構成を例示したが、セルバランス部１２０の構成はこれに限定されない。例えば、セルバランス部１２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータを用いて電池１１２の電圧を揃える構成であってもよい。また、セルバランス部１２０は、インダクタを用いて電池１１２の電圧を揃える構成であってもよい。また、セルバランス部１２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ、キャパシタ、及びインダクタが混在するような構成であってもよい。セルバランス部１２０として採用される構成は、電荷の移動効率、製品の規模、又は製造コスト等に鑑みて、適宜決定すればよい。また、ＤＣ−ＤＣコンバータやインダクタを用いたセルバランス部１２０の構成には、既知の構成を用いることができる。

【0022】

制御部１３０は、セルバランス部１２０の動作を制御する。詳細には、まず、制御部１３０は、電池部１１０に含まれる全ての電池１１２の電圧を測定する。制御部１３０は、電圧測定部（不図示）を有し、電池１１２毎の電圧を測定する。なお、この電圧測定部は、制御部１３０の外部に位置していてもよい。この場合、制御部１３０は、電圧測定部で測定された電池１１２毎の電圧を取得して使用する。そして、制御部１３０は、測定された電圧から、電池部１１０に含まれる全ての電池１１２の平均電圧（全体平均電圧Ｖ_ａｌｌ）と、各グループ１１４に属する電池１１２の平均電圧（部分平均電圧Ｖ_ｇｒ）を算出する。また、制御部１３０は、測定された電池１１２毎の電圧に基づいて、最大電圧の電池１１２及び最小電圧の電池１１２をグループ毎に特定する。そして、制御部１３０は、最大電圧と最小電圧との差分が所定値ΔＶ_ｄ以内にあり、かつ、全体平均電圧Ｖ_ａｌｌと部分平均電圧Ｖ_ｇｒとが特定の条件を満たすか否かをグループ１１４毎に判定する。そして、制御部１３０は当該判定の結果に基づいて、各グループ１１４のセルバランス動作を停止するか否かを決定する。なお、所定値ΔＶ_ｄは、予め制御部１３０に設定されている。また、所定値ΔＶ_ｄは図示しない記憶部に保持されており、制御部１３０は当該記憶部から所定値ΔＶ_ｄを読み出して使用してもよい。制御部１３０は、セルバランス動作の終了条件を満たした場合、各セルバランス部で実行されているセルバランス動作を終了させる。この"終了条件"は、例えば、"電池部１１０に属する電池１１２の最大電圧と最小電圧の差分が所定値以内"、又は、"セルバランス動作を開始して一定の時間が経過"等とすることができる。

【0023】

ここで、セルバランス動作が実行されている電池部１１０では、部分平均電圧Ｖ_ｇｒが全体平均電圧Ｖ_ａｌｌよりも高いグループ１１４と、部分平均電圧Ｖ_ｇｒが全体平均電圧Ｖ_ａｌｌよりも低いグループ１１４とが存在する。そして、この"特定の条件"は、全体平均電圧Ｖ_ａｌｌを境界として、部分平均電圧Ｖ_ｇｒが全体平均電圧Ｖ_ａｌｌよりも高いグループ１１４、及び部分平均電圧Ｖ_ｇｒが全体平均電圧Ｖ_ａｌｌよりも低いグループ１１４のうちのいずれか一方のグループについて、セルバランス動作を停止させるような条件である。詳細には、"特定の条件"は、"部分平均電圧Ｖ_ｇｒ≦全体平均電圧Ｖ_ａｌｌ"や、"部分平均電圧Ｖ_ｇｒ≧全体平均電圧Ｖ_ａｌｌ"である。

【0024】

ここで、"特定の条件"は、"部分平均電圧Ｖ_ｇｒ≦全体平均電圧Ｖ_ａｌｌ"とすることが好ましい。その理由は、次のとおりである。セルバランス動作においては、少ならず損失が発生し得る。例えば、図１に示すようにキャパシタを用いる場合は、蓄えられる電気エネルギーがＵ＝１／２ＣＶ^２となるため、放電電池からのエネルギーの半分が失われてしまう。すなわち、部分平均電圧Ｖ_ｇｒは、セルバランス動作を行う度に下降していく。そこで、"特定の条件"を"部分平均電圧Ｖ_ｇｒ≦全体平均電圧Ｖ_ａｌｌ"とすることにより、部分平均電圧Ｖ_ｇｒが全体平均電圧Ｖ_ａｌｌ以下のグループ１１４では、当該グループ１１４内の電圧を揃える場合を除き、セルバランス動作の回数が低減される。すべての電池１１２から放電する時には、部分平均電圧Ｖ_ｇｒが全体平均電圧Ｖ_ａｌｌ以下のグループ１１４で過放電が発生することを抑制することができる。また、このようにすることにより、部分平均電圧Ｖ_ｇｒが全体平均電圧Ｖ_ａｌｌよりも高いグループ１１４では、当該グループ１１４内の電圧が所定値ΔＶ_ｄの範囲に収まっていても、セルバランス動作が継続される。すべての電池１１２へ充電する時には、部分平均電圧Ｖ_ｇｒが全体平均電圧Ｖ_ａｌｌよりも高いグループ１１４で過充電が発生することを抑制することができる。

【0025】

なお、図１に示した制御部１３０は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。制御部１３０は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされた本図の構成要素を実現するプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。

【0026】

第１実施形態の充放電装置１０の処理の流れについて、図２を用いて説明する。図２は、第１実施形態の充放電装置１０の処理の流れを示すフローチャートである。

【0027】

制御部１３０は、まず、電池部１１０に属する全ての電池１１２の電圧を測定して取得する（Ｓ１０２）。なお、セルバランス部１２０がセルバランス動作を行っている場合、電池１１２がキャパシタ１２８に接続されて電流が流れており、キャパシタ１２８と未接続の電池１１２と比較して電圧がシフトする。このため、キャパシタ１２８と接続されて電荷が移動している最中の電池１１２の電圧が測定された場合、制御部１３０は、測定された電池１１２の電圧に対して移動平均フィルタを適用するなど補正処理を行い、補正後の電圧値を使用する。そして、制御部１３０は、Ｓ１０２で取得された全ての電池１１２の電圧から、全体平均電圧Ｖ_ａｌｌを算出する（Ｓ１０４）。

【0028】

そして、制御部１３０は、電池部１１０全体に対するセルバランス動作の終了条件を満たしているか判定する（Ｓ１０６）。ここで、終了条件を満たしている場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、制御部１３０は、電池部１１０に対するセルバランス動作を終了する。一方、終了条件を満たしていない場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、制御部１３０は、電池部１１０に対するセルバランス動作を実行する。

【0029】

詳細には、制御部１３０は、まず、Ｓ１０２で取得された各電池１１２の電圧を用いて、各セルバランス部１２０に接続されている複数の電池１１２の平均電圧である部分平均電圧Ｖ_ｇｒを、グループ１１４毎に算出する（Ｓ１０８）。そして、制御部１３０は、各セルバランス部１２０に接続されている電池１１２の中から最大電圧及び最小電圧の電池１１２を特定し（Ｓ１１０）、その差分電圧ΔＶ_ｄを算出する。このとき、制御部１３０は、例えばセル番号など、当該グループ１１４内で最大電圧の電池１１２及び最小電圧の電池１１２を識別する情報を保持する。

【0030】

そして、制御部１３０は、セルバランス部１２０の動作停止条件を満たしているか、グループ１１４毎に判定する（Ｓ１１２）。ここで、"動作停止条件"は、"最大電圧−最小電圧≦所定値ΔＶ_ｄ、かつ、部分平均電圧Ｖ_ｇｒ≦全体平均電圧Ｖ_ａｌｌ"であるとする。あるグループ１１４が動作停止条件を満たしている場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、制御部１３０は、当該グループ１１４のセルバランス動作を停止させる。

【0031】

一方、あるグループ１１４が動作停止条件を満たしていない場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、制御部１３０は、当該グループ１１４に対応するセルバランス部１２０にセルバランス動作を実行させる。詳細には、制御部１３０は、まず、放電電池及び充電電池を特定する（Ｓ１１４）。そして、制御部１３０は、Ｓ１１４で特定された放電電池及び充電電池と、キャパシタ１２８とを接続して電荷を移動させるような指示をセルバランス部１２０に送信する。セルバランス部１２０は、当該指示に従って、まず、スイッチ素子１２２のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り替え、放電電池とキャパシタ１２８とを接続する（Ｓ１１６）。放電電池とキャパシタ１２８とを一定時間接続することにより、放電電池からキャパシタ１２８へ電荷が移動する。そして、一定時間が経過した後、セルバランス部１２０は、当該指示に従って、スイッチ素子１２２のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り替え、充電電池とキャパシタ１２８とを接続する（Ｓ１１８）。これにより、Ｓ１１６でキャパシタ１２８に蓄えられた電荷が、充電電池へ移動する。なお、Ｓ１０８〜Ｓ１１８の処理は、セルバランス部１２０毎に独立して実行される。そして、セルバランス部１２０でセルバランス動作が実行される度に、Ｓ１０２〜Ｓ１０４で算出される全体平均電圧Ｖ_ａｌｌが更新される。

【0032】

最終的に、制御部１３０は、Ｓ１０２〜Ｓ１１８の処理を、Ｓ１０６の終了条件を満たすまで繰り返す。

【0033】

ここで、図３に従来技術によるセルバランス動作を実行した結果の一例を示す。ここでは、電池部１１０に含まれる全ての電池（電池セル）の数は４０セルであり、各セルバランス部１２０には電池セルが１６セルずつ接続されていて、当該１６セルのうち４セルが他のセルバランス部１２０にも接続されている条件下で、セルバランス部１２０毎独立に所定値ΔＶ_ｄ＝０．０１［Ｖ］以内になるようにセルバランス動作を実行した。結果として、各セルバランス部１２０ではΔＶ_ｄ＝０．０１［Ｖ］以内のばらつきとなったが、電池部１１０全体では電圧が０．０３［Ｖ］程度のばらつきとなり、ΔＶ_ｄ＝０．０１［Ｖ］以内に収まらなかった。

【0034】

また、図４に本発明によるセルバランス動作を実行した結果の一例を示す。ここでは、従来技術と同じ条件でセルバランス動作を実行している。図４に示されるように、本発明によれば、電池部１１０全体の電圧のばらつきがΔＶ_ｄ＝０．０１［Ｖ］以内に収まった。

【0035】

以上、本実施形態では、グループ１１４毎の部分平均電圧Ｖ_ｇｒと電池部１１０の全体平均電圧Ｖ_ａｌｌとが特定条件を満たすか否かに応じて、あるグループ１１４内の電池１１２の最大電圧と最小電圧との差分が所定値ΔＶ_ｄ以内である場合（すなわち、当該グループ１１４に属する電池１１２の電圧が揃っている場合）であっても、セルバランス動作が継続される。これにより、本実施形態によれば、グループ１１４間の電圧のばらつきを抑制し、直列に接続された複数の電池の電圧を精度よく揃えることができる。

【0036】

（第２実施形態）
本実施形態は、以下の点を除いて第１実施形態と同様である。

【0037】

図５は、第２実施形態における制御部１３０の構成を示す図である。本実施形態の制御部１３０は、補正部１３２を更に有する。

【0038】

補正部１３２は、補正値αを用いて、制御部１３０で算出された全体平均電圧Ｖ_ａｌｌの数値を補正する。そして、制御部１３０は、補正部１３２で補正された全体平均電圧Ｖ_ａｌｌの数値を用いて、第１実施形態で説明した特定の条件を判定する。この補正値αについては、以下で説明する。なお、以下では、電池１１２の電圧が、電池１１２の容量に比例して増減するものと仮定する。

【0039】

まず、１回目のセルバランス動作を実行した前後で、全体平均電圧Ｖ_ａｌｌは、下記の式１のように変動する。下記の式１において、Ｖ_０はバランス動作を行う前の全体平均電圧Ｖ_ａｌｌを表す。また、Ｖ_ｍはバランス動作をｍ回実行した後の全体平均電圧Ｖ_ａｌｌ（予想）を表す。また、ΔＶ_ｄｏｗｎはバランス動作による放電電池の電圧降下量（＞０）を表す。また、ΔＶ_ｕｐはバランス動作による充電電池の電圧上昇量（＞０）を表す。また、ｎは全ての電池の数を表す。また、ｓは放電電池の数を表す。また、ｔは充電電池の数を表す。

【数1】

【0040】

そして、放電電池の電圧降下量ΔＶ_ｄｏｗｎと、充電電池の電圧上昇量ΔＶ_ｕｐとには、下記の式２に示す関係が成り立つ。ここで、ηは電荷の移動効率（０＜η≦１）を表す。

【数2】

【0041】

そして、上記の式１及び式２により、下記の式３が導き出される。

【数3】

【0042】

上記の式３から、一般的に、バランス動作をｍ回実行した後の全体平均電圧Ｖ_ａｌｌは下記の式４で表される。

【数4】

【0043】

上記の式４において、右辺第２項が補正値αに対応する。また、補正値αは"全ての電池１１２の電圧の最小電圧≦（全体平均電圧Ｖ_ａｌｌ＋α）≦全ての電池１１２の電圧の最大電圧"を満たすような値として設定される。ここで、前記（段落００２９に記載の）動作停止条件を、"最大電圧−最小電圧≦所定値ΔＶ_ｄ、かつ、部分平均電圧Ｖ_ｇｒ≦全体平均電圧Ｖ_ａｌｌ＋α"とした場合、補正値αが小さいほど、"最大電圧−最小電圧≦所定値ΔＶ_ｄ"を満たしても、セルバランス動作を継続するセルバランス部１２０が増加する。逆に、補正値αが大きいほど、"最大電圧−最小電圧≦所定値ΔＶ_ｄ"を満たしても、セルバランス動作を継続するセルバランス部１２０が減少する。

【0044】

一方、前記（段落００３０に記載の）動作停止条件を、"最大電圧−最小電圧≦所定値ΔＶ_ｄ、かつ、部分平均電圧Ｖ_ｇｒ≧全体平均電圧Ｖ_ａｌｌ＋α"とした場合、補正値αが大きいほど、"最大電圧−最小電圧≦所定値ΔＶ_ｄ"を満たしても、セルバランス動作を継続するセルバランス部１２０が増加する。逆に、補正値αが小さいほど、"最大電圧−最小電圧≦所定値ΔＶ_ｄ"を満たしても、セルバランス動作を継続するセルバランス部１２０が減少する。

【0045】

このように、本実施形態では、補正部１３２が補正値αを用いて全体平均電圧Ｖ_ａｌｌを補正することにより、セルバランス動作を継続するセルバランス部１２０の数が制御される。これにより、本実施形態によれば、セルバランス動作を継続するセルバランス部１２０の数を適切な値に調整して、より迅速に電池部１１０全体のセルバランス動作を完了させることができる。

【0046】

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

【0047】

また、上述の説明で用いたフローチャートでは、複数の工程（処理）が順番に記載されているが、各実施形態で実行される工程の実行順序は、その記載の順番に制限されない。各実施形態では、図示される工程の順番を内容的に支障のない範囲で変更することができる。

【0048】

以下に、参考形態の例を付記する。
１．直列に接続されたｍ個（ｍは３以上の整数）の電池が、連続するｎ個（ｎは２以上ｍ未満の整数）の前記電池で構成される複数のグループによってグループ分けされており、前記グループに属する前記電池の一部が他のグループと共通化されている電池部と、
前記グループ毎に設けられ、対応する前記グループに属する前記電池の電圧差が所定値以内となるように、当該グループに属する前記電池の中から放電電池と充電電池を選択し、当該放電電池と充電電池との間で電荷を移動させるセルバランス部と、
各々の前記セルバランス部の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
任意の前記グループにおいて、当該グループに属する前記電池の電圧差が前記所定値以内になり、かつ、前記電池全体における全体平均電圧と当該グループに属する前記電池の平均電圧である部分平均電圧とが特定の条件を満たしている場合に、当該グループに対応する前記セルバランス部の動作を停止させる、
充放電装置。
２．前記制御部は、前記部分平均電圧が前記全体平均電圧以下であることを、前記特定の条件とする、
１．に記載の充放電装置。
３．前記制御部は、前記全体平均電圧の数値を補正値に基づいて補正し、当該補正後の全体平均電圧の数値を用いて前記特定の条件を判定する、
１．又は２．に記載の充放電装置。
４．前記制御部は、
前記セルバランス部に、前記グループの中で最大電圧の前記電池を含む直列ｎ'個（ｎ'は１以上ｎ未満の整数）の前記電池の組み合わせのうち、合計電圧が最も高い直列ｎ'個の前記電池を前記放電電池として選択させ、前記グループの中で最小電圧の前記電池を前記充電電池として選択させる、
１．乃至３．のいずれか１つに記載の充放電装置。
５．前記セルバランス部は、キャパシタを有しており、当該キャパシタを用いて前記放電及び充電電池の電荷を移動させる、
１．乃至４．のいずれか１つに記載の充放電装置。
６．前記セルバランス部は、ＤＣ−ＤＣコンバータを有しており、当該ＤＣ−ＤＣコンバータを用いて前記放電及び充電電池の電荷を移動させる、
１．乃至４．のいずれか１つに記載の充放電装置。
７．直列に接続されたｍ個（ｍは３以上の整数）の電池が、連続するｎ個（ｎは２以上ｍ未満の整数）の前記電池によりそれぞれ構成される複数のグループでグループ分けされており、前記グループに属する前記電池の一部は他のグループと共通化されている電池部と、
前記グループ毎に設けられ、対応する前記グループに属する前記電池の電圧差が所定値以内となるように、当該グループに属する前記電池の中から放電電池と充電電池を選択し、当該放電電池と充電電池との間で電荷を移動させるセルバランス部と、
の動作を制御する制御装置によって実行される制御方法であって、
前記制御装置が、
任意の前記グループにおいて、当該グループに属する前記電池の電圧差が前記所定値以内になり、かつ、前記電池全体における全体平均電圧及び当該グループに属する前記電池の平均電圧である部分平均電圧が特定の条件を満たしている場合に、当該グループに対応する前記セルバランス部の動作を停止させる、
ことを含む制御方法。
８．直列に接続されたｍ個（ｍは３以上の整数）の電池が、連続するｎ個（ｎは２以上ｍ未満の整数）の前記電池によりそれぞれ構成される複数のグループでグループ分けされており、前記グループに属する前記電池の一部は他のグループと共通化されている電池部と、
前記グループ毎に設けられ、対応する前記グループに属する前記電池の電圧差が所定値以内となるように、当該グループに属する前記電池の中から放電電池と充電電池を選択し、当該放電電池と充電電池との間で電荷を移動させるセルバランス部と、
の動作を制御する制御装置に、
任意の前記グループにおいて、当該グループに属する前記電池の電圧差が前記所定値以内になり、かつ、前記電池全体における全体平均電圧及び当該グループに属する前記電池の平均電圧である部分平均電圧が特定の条件を満たしている場合に、当該グループに対応する前記セルバランス部の動作を停止させる機能、
を実現させるためのプログラム。
９．前記制御装置が、前記部分平均電圧が前記全体平均電圧以下であることを、前記特定の条件とする、
ことを含む７．に記載の制御方法。
１０．前記制御装置が、前記全体平均電圧の数値を補正値に基づいて補正し、当該補正後の全体平均電圧の数値を用いて前記特定の条件を判定する、
ことを含む７．又は９．に記載の制御方法。
１１．前記制御装置が、
前記セルバランス部に、前記グループの中で最大電圧の前記電池を含む直列ｎ'個（ｎ'は１以上ｎ未満の整数）の前記電池の組み合わせのうち、合計電圧が最も高い直列ｎ'個の前記電池を前記放電電池として選択させ、前記グループの中で最小電圧の前記電池を前記充電電池として選択させる、
ことを含む７．、９．、及び１０．のいずれか１つに記載の制御方法。
１２．前記セルバランス部は、キャパシタを有しており、当該キャパシタを用いて前記放電及び充電電池の電荷を移動させる、
ことを含む７．、及び９．乃至１１．のいずれか１つに記載の制御方法。
１３．前記セルバランス部は、ＤＣ−ＤＣコンバータを有しており、当該ＤＣ−ＤＣコンバータを用いて前記放電及び充電電池の電荷を移動させる、
ことを含む７．、及び９．乃至１１．のいずれか１つに記載の制御方法。
１４．前記制御装置に、前記部分平均電圧が前記全体平均電圧以下であることを、前記特定の条件として判定させる機能、
を実現させるための８．に記載のプログラム。
１５．前記制御装置に、前記全体平均電圧の数値を補正値に基づいて補正し、当該補正後の全体平均電圧の数値を用いて前記特定の条件を判定する機能、
を実現させるための８．又は１４．に記載のプログラム。
１６．前記制御装置に、
前記セルバランス部に、前記グループの中で最大電圧の前記電池を含む直列ｎ'個（ｎ'は１以上ｎ未満の整数）の前記電池の組み合わせのうち、合計電圧が最も高い直列ｎ'個の前記電池を前記放電電池として選択させ、前記グループの中で最小電圧の前記電池を前記充電電池として選択させる機能、
を実現させるための８．、１４．、及び１５．のいずれか１つに記載のプログラム。
１７．直列に接続されたｍ個（ｍは３以上の整数）の電池が、連続するｎ個（ｎは２以上ｍ未満の整数）の前記電池で構成される複数のグループによってグループ分けされており、前記グループに属する前記電池の一部が他のグループと共通化されている電池部の電圧を揃えるセルバランス装置であって、
前記グループ毎に設けられ、対応する前記グループに属する前記電池の電圧差が所定値以内となるように、当該グループに属する前記電池の中から放電電池と充電電池を選択し、当該放電電池と充電電池との間で電荷を移動させるセルバランス部と、
各々の前記セルバランス部の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
任意の前記グループにおいて、当該グループに属する前記電池の電圧差が前記所定値以内になり、かつ、前記電池全体における全体平均電圧と当該グループに属する前記電池の平均電圧である部分平均電圧とが特定の条件を満たしている場合に、当該グループに対応する前記セルバランス部の動作を停止させる、
セルバランス装置。
１８．前記制御部は、前記部分平均電圧が前記全体平均電圧以下であることを、前記特定の条件とする、
１７．に記載のセルバランス装置。
１９．直列に接続されたｍ個（ｍは３以上の整数）の電池が、連続するｎ個（ｎは２以上ｍ未満の整数）の前記電池で構成される複数のグループによってグループ分けされており、前記グループに属する前記電池の一部が他のグループと共通化されている電池部の電圧を揃えるセルバランス装置であって、
前記グループ毎に設けられ、対応する前記グループに属する前記電池の電圧差が所定値以内となるように、当該グループに属する前記電池の中から放電電池と充電電池を選択し、当該放電電池と充電電池との間で電荷を移動させるセルバランス部と、
各々の前記セルバランス部の動作を制御する制御部と、
を有する前記セルバランス装置が、
任意の前記グループにおいて、当該グループに属する前記電池の電圧差が前記所定値以内になり、かつ、前記電池全体における全体平均電圧と当該グループに属する前記電池の平均電圧である部分平均電圧とが特定の条件を満たしている場合に、当該グループに対応する前記セルバランス部の動作を停止させる、
ことを含むセルバランス制御方法。
２０．前記制御部が、前記部分平均電圧が前記全体平均電圧以下であることを、前記特定の条件とする、
ことを含む１９．に記載のセルバランス制御方法。

【0049】

この出願は、２０１３年３月２９日に出願された日本出願特願２０１３−０７１０４６号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】