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(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】
(24)【登録日】2025-01-14
(45)【発行日】2025-01-22
(54)【発明の名称】バッテリ管理装置および方法
(51)【国際特許分類】
H02J 7/02 20160101AFI20250115BHJP
B60L 58/12 20190101ALI20250115BHJP
G01R 31/387 20190101ALI20250115BHJP
H01M 10/44 20060101ALI20250115BHJP
H01M 10/48 20060101ALI20250115BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20250115BHJP
【ＦＩ】
H02J7/02 H
B60L58/12
G01R31/387
H01M10/44 P
H01M10/48 P
H02J7/00 P
H02J7/00 X
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2021130377
(22)【出願日】2021-08-06
(65)【公開番号】P2023024201
(43)【公開日】2023-02-16
【審査請求日】2024-01-25
(73)【特許権者】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000017
【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】田中 宏昌
【審査官】宮本 秀一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－２８３９２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／１９０６１０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２０／０２６５０９（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６０Ｌ１／００－３／１２
Ｂ６０Ｌ７／００－１３／００
Ｂ６０Ｌ１５／００－５８／４０
Ｇ０１Ｒ３１／３６－３１／３９６
Ｈ０１Ｍ１０／４２－１０／４８
Ｈ０２Ｊ７／００－７／１２
Ｈ０２Ｊ７／３４－７／３６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が小さくなると共に第２のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が大きくなる複数の電池セルを含むバッテリを管理するバッテリ管理装置であって、少なくとも何れか１つの前記電池セルからの放電電力で他の少なくとも何れか１つの前記電池セルを充電する複数のセルバランス回路と、
前記電池セルに流れる電流を積算して前記複数の電池セルの各々のＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部と、
前記ＳＯＣ算出部により算出されるＳＯＣの前記第１のＳＯＣ範囲への滞留時間が所定期間以上になったときに、前記複数の電池セルの何れか１つである対象電池セルのＳＯＣが前記第２のＳＯＣ範囲に含まれるように前記複数のセルバランス回路を制御するセルバランス制御部と、
前記第２のＳＯＣ範囲におけるＳＯＣとＯＣＶとの関係に基づいて前記対象電池セルのＳＯＣを導出すると共に、導出したＳＯＣに基づいて補正量を算出し、前記補正量により前記複数の電池セルの各々のＳＯＣを補正するＳＯＣ補正部と、
を備えるバッテリ管理装置。
【請求項2】
請求項１に記載のバッテリ管理装置において、前記セルバランス制御部は、前記ＳＯＣ補正部により前記ＳＯＣとＯＣＶとの関係に基づく前記対象電池セルのＳＯＣが導出された後に、前記対象電池セルと他の前記電池セルとの間で授受された電気エネルギを元に戻すように前記複数のセルバランス回路を制御するバッテリ管理装置。
【請求項3】
請求項１または２に記載のバッテリ管理装置において、前記セルバランス制御部は、同一の前記電池セルが連続して前記対象電池セルにならないように、前記複数の電池セルの中から前記対象電池セルとなる前記電池セルを選択するバッテリ管理装置。
【請求項4】
請求項１から３の何れか一項に記載のバッテリ管理装置において、前記ＳＯＣ補正部は、前記複数のセルバランス回路により前記対象電池セルが充電または放電される間に前記ＳＯＣ算出部により算出されたＳＯＣと、前記ＳＯＣとＯＣＶとの関係に基づくＳＯＣとの差に基づいて前記複数の電池セルの各々の前記補正量を算出するバッテリ管理装置。
【請求項5】
請求項１から４の何れか一項に記載のバッテリ管理装置において、前記ＳＯＣ算出部は、前記滞留時間が前記所定期間よりも短い第１期間以上かつ前記所定期間未満であるときに、前記滞留時間が前記第１期間未満であるときに比べて前記複数の電池セルの各々のＳＯＣを低く見積もるバッテリ管理装置。
【請求項6】
請求項１から５の何れか一項に記載のバッテリ管理装置において、前記電池セルは、リン酸鉄リチウムイオン二次電池であるバッテリ管理装置。
【請求項7】
請求項１から６の何れか一項に記載のバッテリ管理装置において、前記バッテリは、エンジンおよび前記エンジンにより駆動される発電機を含まない電気自動車に搭載されるバッテリ管理装置。
【請求項8】
第１のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が小さくなると共に第２のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が大きくなる複数の電池セルと、少なくとも何れか１つの前記電池セルからの放電電力で他の少なくとも何れか１つの前記電池セルを充電する複数のセルバランス回路とを含むバッテリを管理するバッテリ管理方法であって、前記電池セルに流れる電流を積算して前記複数の電池セルの各々のＳＯＣを算出し、
前記電流を積算して算出されるＳＯＣの前記第１のＳＯＣ範囲への滞留時間が所定期間以上になったときに、前記複数の電池セルの何れか１つである対象電池セルのＳＯＣが前記第２のＳＯＣ範囲に含まれるように前記複数のセルバランス回路を制御し、
前記第２のＳＯＣ範囲におけるＳＯＣとＯＣＶとの関係に基づいて前記対象電池セルのＳＯＣを導出すると共に、導出したＳＯＣに基づいて補正量を算出し、前記補正量により前記複数の電池セルの各々のＳＯＣを補正する、
バッテリ管理方法。
【請求項9】
第１のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が小さくなると共に第２のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が大きくなる複数の電池セルを含むバッテリを管理するバッテリ管理方法であって、それぞれ少なくとも１つの前記電池セルを含む複数の電池ブロックの少なくとも何れか１つからの放電電力で他の少なくとも何れか１つの前記電池ブロックを充電する複数のセルバランス回路と、
前記電池ブロックに流れる電流を積算して前記複数の電池ブロックの各々のＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部と、
前記ＳＯＣ算出部により算出されるＳＯＣの前記第１のＳＯＣ範囲への滞留時間が所定期間以上になったときに、前記複数の電池ブロックの何れか１つである対象電池ブロックのＳＯＣが前記第２のＳＯＣ範囲に含まれるように前記複数のセルバランス回路を制御するセルバランス制御部と、
前記第２のＳＯＣ範囲におけるＳＯＣとＯＣＶとの関係に基づいて前記対象電池ブロックのＳＯＣを導出すると共に、導出したＳＯＣに基づいて補正量を算出し、前記補正量により前記複数の電池ブロックの各々のＳＯＣを補正するＳＯＣ補正部と、
を備えるバッテリ管理方法。
【請求項10】
第１のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が小さくなると共に第２のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が大きくなる複数の電池セルと、それぞれ少なくとも１つの前記電池セルを含む複数の電池ブロックの少なくとも何れか１つからの放電電力で他の少なくとも何れか１つの前記電池ブロックを充電する複数のセルバランス回路とを含むバッテリを管理するバッテリ管理方法であって、前記電池ブロックに流れる電流を積算して前記複数の電池ブロックの各々のＳＯＣを算出し、
前記電流を積算して算出されるＳＯＣの前記第１のＳＯＣ範囲への滞留時間が所定期間以上になったときに、前記複数の電池ブロックの何れか１つである対象電池ブロックのＳＯＣが前記第２のＳＯＣ範囲に含まれるように前記複数のセルバランス回路を制御し、
前記第２のＳＯＣ範囲におけるＳＯＣとＯＣＶとの関係に基づいて前記対象電池ブロックのＳＯＣを導出すると共に、導出したＳＯＣに基づいて補正量を算出し、前記補正量により前記複数の電池ブロックの各々のＳＯＣを補正する、
バッテリ管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、複数の電池セルを含むバッテリを管理するバッテリ管理装置および方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、直列に接続された複数の電池ユニットおよび残容量が相対的に高い電池ユニットを選択的に放電させることで各電池ユニットのＳＯＣのばらつきを低減させる均等化回路を含むバッテリと、当該バッテリを管理する制御装置とを有するハイブリッド車両（ＨＥＶ，ＰＨＥＶ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車両の各電池ユニットは、オリビン鉄系リチウムイオン二次電池である電池セルを１つまたは複数含む。かかるオリビン鉄系リチウムイオン二次電池では、バッテリのＳＯＣに対するＯＣＶ（開路電圧）の変化特性が、ＳＯＣの変化量に対してＯＣＶの変化量が閾値を超える第１の領域と、ＳＯＣの変化量に対してＯＣＶの変化量が当該閾値を超えない第２の領域（プラトー領域）とを有する。また、バッテリを管理する制御装置は、当該バッテリのＳＯＣの推定値が第２の領域に属する場合、バッテリに入出力される電流を積算してＳＯＣを推定する。更に、当該制御装置は、バッテリのＳＯＣの推定値が第２の領域に属する期間が所定期間を超えた場合、一時的にバッテリのＳＯＣが第１の領域に属するようにモータによる電力消費量とエンジンにより駆動される発電機の発電量とを変化させる。そして、制御装置は、内部反応モデルによる推定方法を用いてバッテリ電圧からＯＣＶを求めると共に、当該ＯＣＶに対応するＳＯＣを導出する。これにより、電流を検出する電流センサの誤差に起因したＳＯＣの推定値の誤差を低減させて当該推定値を真のＳＯＣの値に近づけることができる。また、上記制御装置は、均等化回路を作動させて複数の電池ユニットのＳＯＣを均等化させる前にも、一時的にバッテリのＳＯＣが第１の領域に属するようにして内部反応モデルによる推定方法によりＳＯＣを推定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１０－２８３９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述のようなエンジンおよび発電機を含むハイブリッド車両では、モータによる電力消費量とエンジンにより駆動される発電機の発電量とを変化させることで、バッテリのＳＯＣ（推定値）を第２の領域から強制的に第１の領域へと移行させることができる。しかしながら、バッテリのＳＯＣを変化させるべくモータによる電力消費量と発電機の発電量とを変化させた場合、車両全体の効率が低下してしまうおそれがある。また、エンジンにより駆動される発電機を含まない電気自動車では、上記制御装置を用いても、バッテリのＳＯＣを第２の領域から強制的に第１の領域へと移行させることが実質的に不可能である。従って、上記従来の制御装置は、適用対象が限定される点でなお課題を有している。
【0005】
そこで、本開示は、効率の悪化や適用対象が限定されるのを抑制しつつ、第１のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が小さくなると共に第２のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が大きくなる複数の電池セルを含むバッテリのＳＯＣの推定精度を向上させることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示のバッテリ管理装置は、第１のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が小さくなると共に第２のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が大きくなる複数の電池セルを含むバッテリを管理するバッテリ管理装置であって、少なくとも何れか１つの前記電池セルからの放電電力で他の少なくとも何れか１つの前記電池セルを充電する複数のセルバランス回路と、前記電池セルに流れる電流を積算して前記複数の電池セルの各々のＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部と、前記ＳＯＣ算出部により算出されるＳＯＣの前記第１のＳＯＣ範囲への滞留時間が所定期間以上になったときに、前記複数の電池セルの何れか１つである対象電池セルのＳＯＣが前記第２のＳＯＣ範囲に含まれるように前記複数のセルバランス回路を制御するセルバランス制御部と、前記第２のＳＯＣ範囲におけるＳＯＣとＯＣＶとの関係に基づいて前記対象電池セルのＳＯＣを導出すると共に、導出したＳＯＣに基づいて補正量を算出し、前記補正量により前記複数の電池セルの各々のＳＯＣを補正するＳＯＣ補正部とを含むものである。
【0007】
本開示のバッテリ管理装置は、第１のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が小さくなると共に第２のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が大きくなる複数の電池セルを含むバッテリを管理するものである。また、バッテリ管理装置は、少なくとも何れか１つの電池セルからの放電電力で他の少なくとも何れか１つの電池セルを充電する複数のセルバランス回路を含む。更に、バッテリ管理装置は、電池セルに流れる電流を積算して複数の電池セルの各々のＳＯＣを算出し、算出したＳＯＣの第１のＳＯＣ範囲への滞留時間が所定期間以上になったときに、複数の電池セルの何れか１つである対象電池セルのＳＯＣが第２のＳＯＣ範囲に含まれるように複数のセルバランス回路を制御する。そして、バッテリ管理装置は、第２のＳＯＣ範囲におけるＳＯＣとＯＣＶとの関係に基づいて対象電池セルのＳＯＣを導出すると共に、導出したＳＯＣに基づいて補正量を算出し、当該補正量により複数の電池セルの各々のＳＯＣを補正する。これにより、バッテリ（複数の電池セル）における電気エネルギの損失を大幅低減しながら複数のセルバランス回路を用いて対象電池セルのＳＯＣを第２のＳＯＣ範囲へと移行させることができる。また、第２のＳＯＣ範囲におけるＳＯＣとＯＣＶとの関係に基づいて対象電池セルのＳＯＣを精度よく導出すると共に、対象電池セルのＳＯＣから各電池セルのＳＯＣ補正量を適正に算出することが可能となる。更に、対象電池セルのＳＯＣを第２のＳＯＣ範囲へと移行させるのに、バッテリの電力を消費する電力機器および電力を生成する発電機を用いる必要がなくなる。従って、バッテリ管理装置の適用対象における効率の悪化を抑制すると共に、バッテリ管理装置の適用範囲を拡大することができる。この結果、本開示のバッテリ管理装置によれば、効率の悪化や適用対象が限定されるのを抑制しつつ、第１のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が小さくなると共に第２のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が大きくなる複数の電池セルを含むバッテリのＳＯＣの推定精度を向上させることが可能となる。
【0008】
また、前記セルバランス制御部は、前記ＳＯＣ補正部により前記ＳＯＣとＯＣＶとの関係に基づく前記対象電池セルのＳＯＣが導出された後に、前記対象電池セルと他の前記電池セルとの間で授受された電気エネルギを元に戻すように前記複数のセルバランス回路を制御するものであってよい。これにより、対象電池セルのＳＯＣを第２のＳＯＣ範囲へと移行させた後に、対象電池セルのＳＯＣが別途設定される上限ＳＯＣまたは下限ＳＯＣに達したと判定されるのを抑制することが可能となる。
【0009】
更に、前記セルバランス制御部は、同一の前記電池セルが連続して前記対象電池セルにならないように、前記複数の電池セルの中から前記対象電池セルとなる前記電池セルを選択するものであってもよい。これにより、特定の電池セルが対象電池セルとして常時選択されることで劣化するのを抑制することが可能となる。
【0010】
また、前記ＳＯＣ補正部は、前記複数のセルバランス回路により前記対象電池セルが充電または放電される間に前記ＳＯＣ算出部により算出されたＳＯＣと、前記ＳＯＣとＯＣＶとの関係に基づくＳＯＣとの差に基づいて前記複数の電池セルの各々の前記補正量を算出するものであってもよい。これにより、複数の電池セルの各々の補正量を適正に算出することが可能となる。
【0011】
更に、前記ＳＯＣ算出部は、前記滞留時間が前記所定期間よりも短い第１期間以上かつ前記所定期間未満であるときに、前記滞留時間が前記第１期間未満であるときに比べて前記複数の電池セルの各々のＳＯＣを低く見積もるものであってもよい。これにより、対象電池セルのＳＯＣを第１のＳＯＣ範囲よりも低ＳＯＣ側の第２のＳＯＣ範囲に移行させる場合、その直前に複数の電池セルのＳＯＣの最小値が見た目上ある程度低下していることになる。この結果、第２のＳＯＣ範囲に移行させた対象電池セルのＳＯＣがユーザに報知されても、バッテリのＳＯＣが想定よりも急速に低下したという違和感をユーザに与えてしまうのを抑制することが可能となる。
【0012】
また、前記電池セルは、リン酸鉄リチウムイオン二次電池であってもよい。ただし、本開示のバッテリ管理装置により管理されるバッテリの電池セルは、第１のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が小さくなると共に第２のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が大きくなるものであれば、リン酸鉄リチウムイオン二次電池以外のものであってもよい。
【0013】
更に、前記バッテリは、エンジンおよび前記エンジンにより駆動される発電機を含まない電気自動車に搭載されてもよい。すなわち、本開示のバッテリ管理装置は、バッテリの電力を消費する電力機器および電力を生成する発電機を用いることなく、バッテリのＳＯＣの推定精度を向上させ得るものであることから、電気自動車に搭載されるバッテリを管理するのに極めて有用である。
【0014】
本開示のバッテリ管理方法は、第１のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が小さくなると共に第２のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が大きくなる複数の電池セルと、少なくとも何れか１つの前記電池セルからの放電電力で他の少なくとも何れか１つの前記電池セルを充電する複数のセルバランス回路とを含むバッテリを管理するバッテリ管理方法であって、前記電池セルに流れる電流を積算して前記複数の電池セルの各々のＳＯＣを算出し、前記電流を積算して算出されるＳＯＣの前記第１のＳＯＣ範囲への滞留時間が所定期間以上になったときに、前記複数の電池セルの何れか１つである対象電池セルのＳＯＣが前記第２のＳＯＣ範囲に含まれるように前記複数のセルバランス回路を制御し、前記第２のＳＯＣ範囲におけるＳＯＣとＯＣＶとの関係に基づいて前記対象電池セルのＳＯＣを導出すると共に、導出したＳＯＣに基づいて補正量を算出し、前記補正量により前記複数の電池セルの各々のＳＯＣを補正するものである。
【0015】
かかる方法によれば、効率の悪化や適用対象が限定されるのを抑制しつつ、第１のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が小さくなると共に第２のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が大きくなる複数の電池セルを含むバッテリのＳＯＣの推定精度を向上させることが可能となる。
【0016】
本開示の他のバッテリ管理装置は、第１のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が小さくなると共に第２のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が大きくなる複数の電池セルを含むバッテリを管理するバッテリ管理装置であって、それぞれ少なくとも１つの前記電池セルを含む複数の電池ブロックの少なくとも何れか１つからの放電電力で他の少なくとも何れか１つの前記電池ブロックを充電する複数のセルバランス回路と、前記電池ブロックに流れる電流を積算して前記複数の電池ブロックの各々のＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部と、前記ＳＯＣ算出部により算出されるＳＯＣの前記第１のＳＯＣ範囲への滞留時間が所定期間以上になったときに、前記複数の電池ブロックの何れか１つである対象電池ブロックのＳＯＣが前記第２のＳＯＣ範囲に含まれるように前記複数のセルバランス回路を制御するセルバランス制御部と、前記第２のＳＯＣ範囲におけるＳＯＣとＯＣＶとの関係に基づいて前記対象電池ブロックのＳＯＣを導出すると共に、導出したＳＯＣに基づいて補正量を算出し、前記補正量により前記複数の電池ブロックの各々のＳＯＣを補正するＳＯＣ補正部とを含むものである。
【0017】
かかるバッテリ管理装置によっても、効率の悪化や適用対象が限定されるのを抑制しつつ、第１のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が小さくなると共に第２のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が大きくなる複数の電池セルを含むバッテリのＳＯＣの推定精度を向上させることが可能となる。
【0018】
本開示の他のバッテリ管理方法は、第１のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が小さくなると共に第２のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が大きくなる複数の電池セルと、それぞれ少なくとも１つの前記電池セルを含む複数の電池ブロックの少なくとも何れか１つからの放電電力で他の少なくとも何れか１つの前記電池ブロックを充電する複数のセルバランス回路とを含むバッテリを管理するバッテリ管理方法であって、前記電池ブロックに流れる電流を積算して前記複数の電池ブロックの各々のＳＯＣを算出し、前記電流を積算して算出されるＳＯＣの前記第１のＳＯＣ範囲への滞留時間が所定期間以上になったときに、前記複数の電池ブロックの何れか１つである対象電池ブロックのＳＯＣが前記第２のＳＯＣ範囲に含まれるように前記複数のセルバランス回路を制御し、前記第２のＳＯＣ範囲におけるＳＯＣとＯＣＶとの関係に基づいて前記対象電池ブロックのＳＯＣを導出すると共に、導出したＳＯＣに基づいて補正量を算出し、前記補正量により前記複数の電池ブロックの各々のＳＯＣを補正するものである。
【0019】
かかる方法によっても、効率の悪化や適用対象が限定されるのを抑制しつつ、第１のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が小さくなると共に第２のＳＯＣ範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が大きくなる複数の電池セルを含むバッテリのＳＯＣの推定精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本開示のバッテリ管理装置を搭載した車両を示す概略構成図である。
【図2】本開示のバッテリ管理装置により管理されるバッテリの電池セルの特性を示す図表である。
【図3】本開示のバッテリ管理装置を示す概略構成図である。
【図4】本開示のバッテリ管理装置により複数の電池セルのＳＯＣを算出するために実行されるルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図5】本開示のバッテリ管理装置により複数の電池セルのＳＯＣを補正するために実行されるルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図6】ＳＯＣ強制変動セルのＳＯＣを変化させる手順を説明するための説明図である。
【図7】ＳＯＣ強制変動セルのＳＯＣを変化させる手順を説明するための説明図である。
【図8】本開示の他のバッテリ管理装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。
【0022】
図１は、本開示のバッテリ管理装置１０を搭載した車両１００を示す概略構成図である。同図に示す車両１００は、バッテリ管理装置１０により管理されるバッテリ１と、システムメインリレーや、インバータ等を含む電力制御装置（何れも図示省略）を介してバッテリ１に接続されると共に当該バッテリ１と電力をやり取りして走行用の動力や回生制動力を出力可能なモータジェネレータ（三相交流電動機）ＭＧを含む電気自動車（ＢＥＶ）である。また、車両１００では、図示しない外部充電装置からの電力によりバッテリ１を充電することができる。
【0023】
バッテリ１は、図示するように、例えば直列に接続される複数の電池セル２を含む、いわゆる高電圧バッテリである。複数の電池セル２は、図示しない複数の電池モジュールのモジュールケース内に分散して収容されてもよく、当該複数の電池モジュールは、例えば直列に接続されてもよい。電池モジュールを構成する電池セル２は、例えばLiFePO4であるオリビン型の結晶構造を有するリン酸鉄リチウムにより形成された正極（ＬｉＦｅＰＯ正極）と、黒鉛系炭素材料等により形成された負極とを含むリン酸鉄リチウムイオン電池である。電池セル２の正極および負極は、セパレータや有機溶媒等である電解液と共に外装体の内部に収容される。
【0024】
図２は、電池セル２のＳＯＣ（充電率）とＯＣＶ（開路電圧）との関係を示す図表である。同図において、実線は、電池セル２の放電時におけるＳＯＣとＯＣＶとの関係を示し、破線は、電池セル２の充電時におけるＳＯＣとＯＣＶとの関係を示す。図示するように、リン酸鉄リチウムにより形成された正極を有する電池セル２では、広いＳＯＣ範囲においてＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が非常に小さくなる。すなわち、図２における範囲ｒ２と当該範囲ｒ２よりも高ＳＯＣ側の範囲ｒ４とでは、ＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が概ねゼロになる。以下、範囲ｒ２およびｒ４を総称して「プラトー範囲（第１のＳＯＣ範囲）」という。これに対して、範囲ｒ２の低ＳＯＣ側の範囲ｒ１、範囲ｒ２の高ＳＯＣ側かつ範囲ｒ４の低ＳＯＣ側（範囲ｒ２およびｒ４の間）の範囲ｒ３、および範囲ｒ４の高ＳＯＣ側の範囲ｒ５では、ＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が大きくなる（傾きが急峻になる）。以下、範囲ｒ１，ｒ３およびｒ５を総称して「非プラトー範囲（第２のＳＯＣ範囲）」という。
【0025】
車両１００のバッテリ管理装置１０は、図３に示すように、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という。）１１と、バッテリ１の電池セル２の総数と同数（複数）のセルバランス回路１５と、複数の管理ＩＣ１７とを含む。各セルバランス回路１５は、１つのフライバックトランスＴｆと、例えばＦＥＴ等である２つのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２と、２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２とを含み、複数の電池セル２の各々に対して１つのセルバランス回路１５が接続される。
【0026】
図３に示すように、各フライバックトランスＴｆの一次側コイルＬ１は、スイッチング素子ＳＷ１および抵抗Ｒ１を介して対応する電池セル２に並列に接続される。また、各フライバックトランスＴｆの二次側コイルＬ２は、ＳＯＣ（電圧）が均等化される１つのグループを形成する複数（図３の例では、４個）の電池セル２に対して並列に接続される。すなわち、各フライバックトランスＴｆの二次側コイルＬ２の一端は、電力線を介して当該複数の電池セル２の一端（例えば正極）に接続される。更に、各フライバックトランスＴｆの二次側コイルＬ２の他端は、スイッチング素子ＳＷ２、抵抗Ｒ２および電力線を介して当該複数の電池セル２の他端（例えば負極）に接続される。
【0027】
これにより、１つのグループに対応した複数のセルバランス回路１５のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２をオンオフ制御することにより、当該グループ内の少なくとも何れか１つの電池セル２からの放電電力で他の少なくとも何れか１つの電池セル２を充電することが可能となる。例えば１つのグループにおいて何れか１つの電池セル２からの放電電力により残余の電池セル２を充電する場合には、当該何れか１つの電池セル２に対応したセルバランス回路１５のスイッチング素子ＳＷ１をオンする。次いで、当該スイッチング素子ＳＷ１をオフすると共に当該グループの全セルバランス回路１５のスイッチング素子ＳＷ２をオンする。更に、全セルバランス回路１５のスイッチング素子ＳＷ２をオフすると共に上記何れか１つの電池セル２以外の電池セル２に対応したセルバランス回路１５のスイッチング素子ＳＷ１をオンし、以後、これらの処理を繰り返し実行する。
【0028】
また、１つのグループにおいて、何れか１つの電池セル２を残余の電池セル２の放電電力により充電する場合には、当該何れか１つの電池セル２以外の電池セル２に対応したセルバランス回路１５のスイッチング素子ＳＷ１をオンする。次いで、これらのスイッチング素子ＳＷ１をオフすると共に当該グループの全セルバランス回路１５のスイッチング素子ＳＷ２をオンする。更に、全セルバランス回路１５のスイッチング素子ＳＷ２をオフすると共に上記何れか１つの電池セル２に対応したセルバランス回路１５のスイッチング素子ＳＷ１をオンし、以後、これらの処理を繰り返し実行する。
【0029】
複数の管理ＩＣ１７は、それぞれマイコン１１と情報をやり取りすると共に対応するセルバランス回路１５を制御するものである。本実施形態では、ＳＯＣ（電圧）が均等化される複数（４個）の電池セル２により形成される１つのグループに対して１つの管理ＩＣ１７が設けられる。各管理ＩＣ１７は、マイコン１１からの指令信号に従って該当する複数（４個）のセルバランス回路１５のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２をオンオフ制御する。更に、各管理ＩＣ１７は、対応する複数（４個）の電池セル２の各々の電圧を検出する複数（４個）の電圧センサ（図示省略）を有しており、各電圧センサに予め定められた周期で対応する電池セル２の電圧を検出させ、各電圧センサの検出値をマイコン１１に送信する。また、各管理ＩＣ１７は、対応する複数（４個）の電池セル２の各々を流れる電流を検出する複数（４個）の電流センサ（図示省略）を有しており、各電流センサに予め定められた周期で対応する電池セル２を流れる電流を検出させ、各電流センサの検出値をマイコン１１に送信する。
【0030】
マイコン１１は、管理ＩＣ１７の各電流センサにより検出された各電池セル２を流れる電流を積算して各電池セル２のＳＯＣを算出する。また、マイコン１１は、各電池セル２のＳＯＣが非プラトー範囲すなわち上述の範囲ｒ１，ｒ３またはｒ５内にあることを含む所定の実行条件が成立したときに、管理ＩＣ１７の各電圧センサの検出値に基づいて各電池セル２のＯＣＶを算出すると共に、非プラトー範囲におけるＳＯＣとＯＣＶとの関係（図２参照）から当該ＯＣＶに対応した各電池セル２のＳＯＣを導出する。そして、ＯＣＶに基づいて導出された各電池セル２のＳＯＣを用いて、電流に基づいて算出された各電池セル２のＳＯＣを補正する。更に、マイコン１１は、予め定められたセルバランス制御の実行条件が成立したときに、複数の電池セル２のＳＯＣ（電圧）を均等化するように管理ＩＣ１７との協働により複数のセルバランス回路１５を制御する。また、車両１００では、図示しないインストルメントパネルにバッテリ１のＳＯＣを表示させるＳＯＣ表示部が設けられており、車両１００の図示しない表示制御部は、バッテリ管理装置１０のマイコン１１により算出された各電池セル２のＳＯＣのうちの最小値である最小ＳＯＣをＳＯＣ表示部に表示させる。
【0031】
続いて、図４から図６等を参照しながら、バッテリ管理装置１０による各電池セル２のＳＯＣの算出手順について説明する。図４は、図示しない車両１００のスタートスイッチ（ＩＧスイッチ）がオンされて当該車両１００がシステム起動されている間に、各電池セル２のＳＯＣを算出するためにバッテリ管理装置１０のマイコン１１（ＣＰＵ）により所定時間（微少時間）おきに繰り返し実行されるルーチンの一例を示すフローチャートである。
【0032】
図４のルーチンの開始に際して、マイコン１１は、フラグＦ１の値を取得し（ステップＳ１００）、フラグＦ１の値がゼロであるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。フラグＦ１の値がゼロであると判定した場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、マイコン１１は、ＳＯＣの算出に用いられる係数ｋに“１”を設定する（ステップＳ１２０）。これに対して、フラグＦ１の値が“１”であると判定した場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、マイコン１１は、ＳＯＣの算出に用いられる係数ｋに予め定められた“１”よりも小さい正の値αを設定する（ステップＳ１２５）。値αは、電流センサの誤差（１～５％程度）を考慮した、例えば０．９５－０．９９程度の値とされる。ステップＳ１２０またはＳ１２５の処理の後、マイコン１１は、各管理ＩＣ１７の各電流センサにより検出される複数の電池セル２の各々を流れる電流Ｉn（ただし、“ｎ”は、電池セル２の番号を示し、“Ｎ”を電池セル２の総数としたときに、ｎ＝１，２，…，Ｎ－１，Ｎである。）を取得する（ステップＳ１３０）。
【0033】
次いで、マイコン１１は、変数ｎ（電池セル２の番号）に“１”を設定し（ステップＳ１４０）、ｎ番目の電池セル２のＳＯＣを算出する（ステップＳ１５０）。ステップＳ１５０において、マイコン１１は、係数ｋとステップＳ１３０にて取得したｎ番目の電池セル２の電流Ｉnとの積値を別途算出されるｎ番目の電池セル２の満充電容量で除した値を図４のルーチンの前回実行時に算出されたｎ番目の電池セル２のＳＯＣ（前回値）に加算して当該ｎ番目の電池セル２の今回のＳＯＣを算出する。なお、各電池セル２の満充電容量は、各電池セル２のＳＯＣが非プラトー範囲に含まれるときに算出された値を温度頻度情報に基づいて補正することにより算出される。更に、マイコン１１は、変数ｎをインクリメントし（ステップＳ１６０）、変数ｎが上述の電池セル２の総数Ｎを上回っているか否かを判定する（ステップＳ１７０）。変数ｎが総数Ｎ以下であると判定した場合（ステップＳ１７０：ＮＯ）、マイコン１１は、上述のステップＳ１５０以降の処理を繰り返し実行する。
【0034】
すべて（Ｎ個）の電池セル２についてステップＳ１５０にてＳＯＣが算出されると、ステップＳ１７０にて、変数ｎが総数Ｎを上回っていると判定される。マイコン１１は、変数ｎが総数Ｎを上回っていると判定した場合（ステップＳ１７０：ＹＥＳ）、全電池セル２のＳＯＣの中の最大値である最大ＳＯＣおよび最小ＳＯＣを取得する（ステップＳ１８０）。更に、マイコン１１は、最大ＳＯＣおよび最小ＳＯＣの両方が上記プラトー範囲すなわち範囲ｒ２またはｒ４に含まれているか否かを判定する（ステップＳ１９０）。最大ＳＯＣおよび最小ＳＯＣの両方がプラトー範囲に含まれていないと判定した場合（ステップＳ１９０：ＮＯ）、マイコン１１は、カウンタＣをリセットした上で（ステップＳ１９５）、図４のルーチンを一旦終了させる。カウンタＣがリセットされており、予め定められた他の実行条件が成立している場合、マイコン１１は、各電池セル２の電圧に応じたＯＣＶに基づいて各電池セル２のＳＯＣを導出し、導出したＯＣＶに基づくＳＯＣで電流Ｉnに基づいて算出された各電池セル２のＳＯＣを補正する。
【0035】
また、最大ＳＯＣおよび最小ＳＯＣの両方がプラトー範囲に含まれていると判定した場合（ステップＳ１９０：ＹＥＳ）、マイコン１１は、カウンタＣをインクリメントした上で（ステップＳ２００）、カウンタＣが予め定められた第１閾値Ｃｒｅｆ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。本実施形態において、ステップＳ２１０にて用いられる第１閾値Ｃｒｅｆ１は、当該第１閾値Ｃｒｅｆ１と図４のルーチンの実行周期との積値が例えば１週間（１６８時間）になるように定められる。すなわち、カウンタＣは、各電池セル２のＳＯＣのプラトー範囲（範囲ｒ２またはｒ４）への滞留時間を示す。カウンタＣが第１閾値Ｃｒｅｆ１未満であると判定した場合（ステップＳ２１０：ＮＯ）、マイコン１１は、その時点で図４のルーチンを一旦終了させる。
【0036】
一方、カウンタＣが第１閾値Ｃｒｅｆ１以上であると判定した場合（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、マイコン１１は、カウンタＣが予め定められた第２閾値Ｃｒｅｆ２未満であるか否かを判定する（ステップＳ２２０）。本実施形態において、ステップＳ２２０にて用いられる第２閾値Ｃｒｅｆ２は、当該第２閾値Ｃｒｅｆ２と図４のルーチンの実行周期との積値が例えば１ヶ月（７２０時間）になるように定められる。カウンタＣが第２閾値Ｃｒｅｆ２未満であると判定した場合（ステップＳ２２０：ＹＥＳ）、マイコン１１は、フラグＦ１に“１”を設定し（ステップＳ２３０）。その時点で図４のルーチンを一旦終了させる。
【0037】
カウンタＣが第２閾値Ｃｒｅｆ２未満である場合には、各電池セル２のＳＯＣのプラトー範囲（範囲ｒ２またはｒ４）への滞留時間が１週間以上であり、かつ１ヶ月未満であることになる。この場合、ステップＳ２３０にてフラグＦ１に“１”が設定されることで、図４のルーチンの実行時にステップＳ１２５にて係数ｋに“１”よりも小さい値αが設定され、ステップＳ１５０では、複数の電池セル２の各々のＳＯＣがステップＳ１４０にてＳＯＣが算出されるときに比べて低く見積もられることになる。
【0038】
また、カウンタＣが第２閾値Ｃｒｅｆ２以上であると判定した場合（ステップＳ２２０：ＮＯ）、マイコン１１は、フラグＦ１にゼロを設定すると共にフラグＦ２に“１”を設定し（ステップＳ２３５）。その時点で図４のルーチンを一旦終了させる。ここで、カウンタＣが第２閾値Ｃｒｅｆ２以上である場合には、各電池セル２のＳＯＣのプラトー範囲（範囲ｒ２またはｒ４）への滞留時間が１ヶ月以上であることになる。すなわち、車両１００の使用パターンが、例えば、ユーザの自宅での外部充電装置を用いたバッテリ１の充電と、自宅から比較的近い職場への通勤とを日々繰り返すようなものである場合、バッテリ１の各電池セル２のＳＯＣがプラトー範囲（例えば、範囲ｒ４）に１ヶ月以上滞留してしまうことがある。そして、各電池セル２のＳＯＣがプラトー範囲に長期に亘って滞留してしまうと、電流センサによる各電池セル２を流れる電流Ｉnの検出誤差が積算され続けることで各電池セル２のＳＯＣの算出精度が低下し、車両１００のＳＯＣ表示部に表示されるバッテリ１のＳＯＣと複数の電池セル２における最小ＳＯＣとが乖離してしまう。
【0039】
これを踏まえて、バッテリ管理装置１０のマイコン１１は、ステップＳ２３５にてフラグＦ２に“１”を設定して図４のルーチンを終了させた後、複数の電池セル２のＳＯＣを補正すべく、図５のルーチンを実行する。図５のルーチンの開始に際して、マイコン１１は、複数の電池セル２の中の１つをＳＯＣ強制変更セル２ｘ（対象電池セル、図６参照）として選択する（ステップＳ３００）。ＳＯＣ強制変更セル２ｘは、ＳＯＣをプラトー範囲から非プラトー範囲へと強制的に移行させる電池セル２であり、基本的に、複数の電池セル２のＳＯＣが含まれているプラトー範囲に隣り合う非プラトー範囲におけるＳＯＣの最大値または最小値に最も近いＳＯＣ（図２における丸印参照）をもった電池セル２である。
【0040】
また、ステップＳ３００において、当該非プラトー範囲におけるＳＯＣの最大値または最小値に最も近いＳＯＣをもった電池セル２が図５のルーチンの前回実行時にＳＯＣ強制変更セル２ｘとして選択されている場合、当該電池セル２は、今回のＳＯＣ強制変更セル２ｘとして選択されない。この場合、例えば、非プラトー範囲におけるＳＯＣの最大値または最小値に２番目に近いＳＯＣをもった電池セル２がＳＯＣ強制変更セル２ｘとして選択される。すなわち、ステップＳ３００では、同一の電池セル２が連続してＳＯＣ強制変更セル２ｘとして選択されることはない。
【0041】
ステップＳ３００の処理の後、マイコン１１は、ＳＯＣ強制変更セル２ｘのＳＯＣが該当する非プラトー範囲に含まれるように（図２における三角印参照）、管理ＩＣ１７と協働してＳＯＣ強制変更セル２ｘを含むグループに対応した複数のセルバランス回路１５のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を制御する（ステップＳ３１０）。例えば、図６に示すように、１つのグループを形成する電池セル２1，２2，２3および２4のうちの電池セル２2がＳＯＣ強制変更セル２ｘとして選択され、かつ当該電池セル２2のＳＯＣを範囲ｒ４から高ＳＯＣ側の範囲ｒ５へと移行させる場合には、電池セル２2以外の電池セル２1，２3および２4からの放電電力によりＳＯＣ強制変更セル２ｘである電池セル２3が充電されるように複数のセルバランス回路１５のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２が制御される。また、例えば、図７に示すように、１つのグループを形成する電池セル２1，２2，２3および２4のうちの電池セル２2がＳＯＣ強制変更セル２ｘとして選択され、かつ当該電池セル２2のＳＯＣを範囲ｒ４から低ＳＯＣ側の範囲ｒ３へと移行させる場合には、ＳＯＣ強制変更セル２ｘである電池セル２2からの放電電力により当該電池セル２2以外の電池セル２1，２3および２4が充電されるように複数のセルバランス回路１５のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２が制御される。
【0042】
ステップＳ３１０の処理が実行される間、マイコン１１は、図４のステップＳ１５０と同様にして、ＳＯＣ強制変更セル２ｘを流れる電流を積算して当該ＳＯＣ強制変更セル２ｘのＳＯＣを算出する（ステップＳ３２０）。更に、マイコン１１は、ステップＳ３２０にて算出したＳＯＣが非プラトー範囲に含まれるか否かを判定する（ステップＳ３３０）。マイコン１１は、ステップＳ３２０にて算出したＳＯＣが非プラトー範囲に含まれていないと判定した場合（ステップＳ３３０：ＮＯ）、上記ステップＳ３１０－Ｓ３３０の処理を再度実行する。
【0043】
ステップＳ３２０にて算出したＳＯＣが非プラトー範囲に含まれていると判定した場合（ステップＳ３３０：ＹＥＳ）、マイコン１１は、管理ＩＣ１７の電圧センサにより検出されたＳＯＣ強制変更セル２ｘの電圧に基づいてＯＣＶを算出すると共に、ＳＯＣとＯＣＶとの関係（図２参照）に基づいて作成された図示しないマップから当該ＯＣＶに対応したＳＯＣ強制変更セル２ｘのＳＯＣを導出する（ステップＳ３４０）。次いで、マイコン１１は、ステップＳ３４０の処理の直前にステップＳ３２０にて算出されたＳＯＣ強制変更セル２ｘのＳＯＣと、ステップＳ３４０にて導出したＳＯＣ強制変更セル２ｘのＳＯＣとの差に基づいて各電池セル２のＳＯＣ補正量を算出する（ステップＳ３５０）。ステップＳ３５０において、マイコン１１は、ステップＳ３２０にて算出されたＳＯＣとステップＳ３４０にて導出されたＳＯＣとの差に、ＳＯＣ強制変更セル２ｘの満充電容量と各電池セル２の満充電容量との比の基づく係数を乗じることにより、各電池セル２のＳＯＣ補正量を算出する。そして、マイコン１１は、図５のルーチンの実行直前に図４のステップＳ１５０にて算出された各電池セル２のＳＯＣをステップＳ３５０にて算出したＳＯＣ補正量で補正する（ステップＳ３６０）。
【0044】
ステップＳ３６０の処理の後、マイコン１１は、ＳＯＣ強制変更セル２ｘと該当する他の電池セル２との間で授受された電気エネルギを元に戻すように、管理ＩＣ１７と協働してＳＯＣ強制変更セル２ｘを含むグループに対応した複数のセルバランス回路１５のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を制御する（ステップＳ３７０）。また、ステップＳ３７０の処理が実行される間、マイコン１１は、図４のステップＳ１５０と同様にして、ＳＯＣ強制変更セル２ｘを流れる電流を積算して当該ＳＯＣ強制変更セル２ｘのＳＯＣを算出する（ステップＳ３８０）。
【0045】
更に、マイコン１１は、ステップＳ３８０にて算出したＳＯＣが図５のルーチンの実行直前に図４のステップＳ１５０にて算出されたＳＯＣ強制変更セル２ｘの強制変更前のＳＯＣに概ね一致したか否かを判定する（ステップＳ３９０）。マイコン１１は、ステップＳ３８０にて算出したＳＯＣ強制変更セル２ｘのＳＯＣが強制変更前のＳＯＣに概ね一致していないと判定した場合（ステップＳ３９０：ＮＯ）、上記ステップＳ３７０－Ｓ３９０の処理を再度実行する。また、ステップＳ３８０にて算出したＳＯＣ強制変更セル２ｘのＳＯＣが強制変更前のＳＯＣに概ね一致したと判定した場合（ステップＳ３９０：ＹＥＳ）、マイコン１１は、フラグＦ２にゼロを設定し（ステップＳ４００）、図５のルーチンを終了させる。
【0046】
以上説明したように、車両１００のバッテリ管理装置１０は、それぞれプラトー範囲（第１のＳＯＣ範囲）でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が小さくなると共に非プラトー範囲（第２のＳＯＣ範囲）でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が大きくなる複数の電池セル２を含むバッテリ１を管理する。また、バッテリ管理装置１０は、複数のセルバランス回路１５を含み、複数のセルバランス回路１５は、対応するグループ内の少なくとも何れか１つの電池セル２からの放電電力で他の少なくとも何れか１つの電池セル２を充電可能である。
【0047】
更に、ＳＯＣ算出部としてのマイコン１１は、電池セル２に流れる電流Ｉnを積算して複数の電池セル２の各々のＳＯＣを算出する（図４のステップＳ１５０）。また、セルバランス制御部としてのマイコン１１は、算出されたＳＯＣのプラトー範囲（第１のＳＯＣ範囲）への滞留時間が例えば１ヶ月（所定期間）以上になったときに、複数の電池セル２の何れか１つであるＳＯＣ強制変更セル２ｘ（対象電池セル）のＳＯＣが非プラトー範囲（第２のＳＯＣ範囲）に含まれるように該当する複数のセルバランス回路１５を制御する（図５のステップＳ３１０－Ｓ３３０）。そして、ＳＯＣ補正部としてのマイコン１１は、非プラトー範囲におけるＳＯＣとＯＣＶとの関係に基づいてＳＯＣ強制変更セル２ｘのＳＯＣを導出すると共に、導出したＳＯＣに基づいてＳＯＣ補正量を算出し、当該ＳＯＣ補正量により複数の電池セル２の各々のＳＯＣを補正する（図５のステップＳ３４０－Ｓ３６０）。
【0048】
これにより、バッテリ管理装置１０によれば、バッテリ１（複数の電池セル２）における電気エネルギの損失を大幅低減しながら複数のセルバランス回路１５を用いてＳＯＣ強制変更セル２ｘのＳＯＣを非プラトー範囲と移行させることができる。また、非プラトー範囲におけるＳＯＣとＯＣＶとの関係に基づいてＳＯＣ強制変更セル２ｘのＳＯＣを精度よく導出すると共に、当該ＳＯＣ強制変更セル２ｘのＳＯＣから各電池セル２のＳＯＣ補正量を適正に算出することが可能となる。更に、ＳＯＣ強制変更セル２ｘのＳＯＣを非プラトー範囲へと移行させるのに、バッテリ１の電力を消費するモータジェネレータＭＧ等の電力機器および電力を生成する発電機を用いる必要がなくなる。従って、バッテリ管理装置１０の適用対象における効率の悪化を抑制すると共に、バッテリ管理装置１０の適用範囲を電気自動車（ＢＥＶ）等の発電機等を含まないものまで拡大することができる。この結果、バッテリ管理装置１０によれば、エンジンにより駆動される発電機を含まない車両１００の効率の悪化を抑制しつつ、プラトー範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が小さくなると共に非プラトー範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が大きくなる複数の電池セル２を含むバッテリ１のＳＯＣの推定精度を向上させることが可能となる。
【0049】
また、上記実施形態において、セルバランス制御部としてのマイコン１１は、ステップＳ３４０にて非プラトー範囲におけるＳＯＣとＯＣＶとの関係に基づくＳＯＣが導出された後に、ＳＯＣ強制変更セル２ｘと他の電池セル２との間で授受された電気エネルギを元に戻すように該当する複数のセルバランス回路１５を制御する（図５のステップＳ３７０－Ｓ３９０）。これにより、ＳＯＣ強制変更セル２ｘのＳＯＣを非プラトー範囲へと移行させた後に、当該ＳＯＣ強制変更セル２ｘのＳＯＣが別途設定される上限ＳＯＣまたは下限ＳＯＣに達したと判定されるのを抑制することが可能となる。
【0050】
更に、セルバランス制御部としてのマイコン１１は、同一の電池セル２が連続してＳＯＣ強制変更セル２ｘにならないように、複数の電池セル２の中から予め定められた制約（例えば、非プラトー範囲におけるＳＯＣの最大値または最小値に近い順）に従ってＳＯＣ強制変更セル２ｘとなる電池セル２を選択する（図５のステップＳ３００）。これにより、特定の電池セル２がＳＯＣ強制変更セル２ｘとして常時選択されることで劣化するのを抑制することが可能となる。また、複数の電池セル２に複数の交換済み電池セルが含まれる場合、図５のステップＳ３００では、当該複数の交換済み電池セルの中からのみＳＯＣ強制変更セル２ｘが選択されてもよい。更に、図５のステップＳ３００において、複数の電池セル２の温度頻度情報に基づいて、劣化が促進しているおそれのある高温側の頻度が多い電池セル２をＳＯＣ強制変更セル２ｘの選択対象から除外してもよい。
【0051】
また、上記実施形態において、ＳＯＣ補正部としてのマイコン１１は、複数のセルバランス回路１５によりＳＯＣ強制変更セル２ｘが充電または放電される間に、ステップＳ３２０にて算出されたＳＯＣと、ステップＳ３４０にて導出されたＳＯＣとＯＣＶとの関係に基づくＳＯＣとの差と、各電池セル２の満充電容量とに基づいて複数の電池セル２の各々のＳＯＣ補正量を算出する（図５のステップＳ３５０）。これにより、複数の電池セル２の各々のＳＯＣ補正量を適正に算出することが可能となる。
【0052】
更に、ＳＯＣ算出部としてのマイコン１１は、電池セル２のＳＯＣのプラトー範囲（範囲ｒ２またはｒ４）への滞留時間が所定期間としての１ヶ月よりも短い第１期間としての１週間以上かつ１ヶ月未満であるときに、滞留時間が１週間未満であるときに比べて複数の電池セル２の各々のＳＯＣを低く見積もる（図４のステップＳ１２５，Ｓ１３０－Ｓ１７０）。これにより、ＳＯＣ強制変更セル２ｘのＳＯＣをプラトー範囲（範囲ｒ２またはｒ４）よりも低ＳＯＣ側の非プラトー範囲（範囲ｒ１またはｒ３）に移行させる場合、その直前に複数の電池セル２の最小ＳＯＣが見た目上ある程度低下していることになる。この結果、非プラトー範囲に移行させたＳＯＣ強制変更セル２ｘのＳＯＣがＳＯＣ表示部を介してユーザに報知されても、バッテリ１のＳＯＣが想定よりも急速に低下したという違和感をユーザに与えてしまうのを抑制することが可能となる。加えて、上記滞留時間が１週間以上かつ１ヶ月未満であるときに複数の電池セル２のＳＯＣを低く見積もることで、図４のステップＳ１５０にて算出されるＳＯＣを非プラトー範囲（範囲ｒ１またはｒ３）に近づけて、図５の処理におけるＳＯＣ強制変更セル２ｘのＳＯＣの変化量が大きくなるのを抑制することができる。
【0053】
また、バッテリ管理装置１０は、エンジンおよびエンジンにより駆動される発電機を含まない電気自動車である車両１００に搭載され、バッテリ１の電力を消費するモータジェネレータＭＧ等の電力機器および電力を生成する発電機を用いることなく、バッテリ１のＳＯＣの推定精度を向上させ得るものである。従って、バッテリ管理装置１０は、電気自動車である車両１００に搭載されるバッテリ１を管理するのに極めて有用である。ただし、バッテリ１およびバッテリ管理装置１０がエンジンおよびエンジンにより駆動される発電機を含むハイブリッド車両（ＨＥＶ，ＰＨＥＶ）に搭載されてもよいことはいうまでもない。
【0054】
なお、上記実施形態において、バッテリ１の各電池セル２は、リン酸鉄リチウムイオン二次電池であるが、これに限られるものではない。すなわち、バッテリ管理装置１０により管理されるバッテリ１の電池セル２は、プラトー範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が小さくなると共に非プラトー範囲でＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が大きくなるものであれば、リン酸鉄リチウムイオン二次電池以外のものであってもよい。
【0055】
また、バッテリ管理装置１０では、複数の電池セル２ごとにセルバランス回路１５が１つずつ設けられるが、これに限られるものではなく、図８に示すバッテリ管理装置１０Ｂでは、それぞれ複数の電池セル２を含む複数の電池ブロックＢごとにセルバランス回路１５が１つずつ設けられる。すなわち、バッテリ管理装置１０Ｂは、電池セル２の総数よりも少ない電池ブロックＢの総数と同数（複数）のセルバランス回路１５とを含み、当該バッテリ管理装置１０Ｂでは、セルバランス回路１５の数を減らしてコストアップを抑制することが可能となる。そして、バッテリ管理装置１０Ｂでは、例えば４つの電池ブロックＢにより形成される１つのグループに対応した４つのセルバランス回路１５のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２をオンオフ制御することで、当該グループの少なくとも何れか１つの電池ブロックＢ（複数の電池セル２）からの放電電力で他の少なくとも何れか１つの電池ブロックＢ（複数の電池セル２）を充電することができる。
【0056】
更に、図８のバッテリ管理装置１０Ｂにおいて、ＳＯＣ算出部としてのマイコン１１は、管理ＩＣ１７の図示しない電流センサにより検出される電池ブロックＢに流れる電流を積算して複数の電池ブロックＢの各々のＳＯＣを算出する。また、セルバランス制御部としてのマイコン１１は、例えば複数の電池ブロックＢの最大ＳＯＣおよび最小ＳＯＣのプラトー範囲への滞留時間が所定期間（例えば、１ヶ月）以上になったときに、複数の電池ブロックＢの何れか１つであるＳＯＣ強制変更電池ブロック（対象電池ブロック）のＳＯＣが非プラトー範囲に含まれるように該当する複数のセルバランス回路１５のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を制御する、更に、ＳＯＣ補正部としてのマイコン１１は、非プラトー範囲におけるＳＯＣとＯＣＶとの関係に基づいてＳＯＣ強制変更電池ブロックのＳＯＣを導出すると共に、導出したＳＯＣに基づいてＳＯＣ補正量を算出し、当該ＳＯＣ補正量により複数の電池ブロックＢの各々のＳＯＣを補正する。これにより、バッテリ管理装置１０Ｂによっても、適用対象の効率の悪化や適用対象が限定されるのを抑制しつつ、複数の電池セル２を含むバッテリ１ＢのＳＯＣの推定精度を向上させることが可能となる。
【0057】
また、バッテリ管理装置１０，１０Ｂにおいて、セルバランス回路１５の構成は、図３に示すものに限られない。すなわち、セルバランス回路１５は、例えば双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを含むものであってもよい。
【0058】
そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【0059】
本開示の発明は、複数の電池セルを含むバッテリを管理するバッテリ管理装置の製造分野等において利用可能である。
【符号の説明】
【0060】
１，１Ｂ バッテリ、２，２1，２2，２3，２4 電池セル、２ｘ ＳＯＣ強制変更セル、１０，１０Ｂ バッテリ管理装置、１１ マイコン、１５ セルバランス回路、１７ 管理ＩＣ、１００ 車両、Ｂ 電池ブロック、Ｌ１ 一次側コイル、Ｌ２ 二次側コイル、Ｒ１，Ｒ２ 抵抗、ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４，ｒ５ 範囲、ＳＷ１，ＳＷ１ スイッチング素子、Ｔｆ フライバックトランス。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】