バッテリモジュール状態検出装置、バッテリモジュール状態制御装置、バッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置
【課題】充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出するバッテリモジュール状態検出装置、バッテリモジュール状態制御装置、バッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置を提供する。
【解決手段】バッテリモジュール１０を構成するバッテリセル１０ａ〜１０ｃは、直列に接続される。バッテリモジュール状態検出装置２００において、電流測定部２１０により電源線５０１を流れる電流が測定される。電流値に基づいて電流積算部２７３により電流積算値が算出される。電圧比較ユニット２９０によりバッテリセル１０ａ〜１０ｃと中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍとが比較される。各バッテリセル１０ａ〜１０ｃの電圧と中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍとが等しくなった時点で電流積算値が求められ、それぞれ求められた電流積算値の差がバッテリモジュール状態として算出される。
【解決手段】バッテリモジュール１０を構成するバッテリセル１０ａ〜１０ｃは、直列に接続される。バッテリモジュール状態検出装置２００において、電流測定部２１０により電源線５０１を流れる電流が測定される。電流値に基づいて電流積算部２７３により電流積算値が算出される。電圧比較ユニット２９０によりバッテリセル１０ａ〜１０ｃと中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍとが比較される。各バッテリセル１０ａ〜１０ｃの電圧と中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍとが等しくなった時点で電流積算値が求められ、それぞれ求められた電流積算値の差がバッテリモジュール状態として算出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールの状態を検出するバッテリモジュール状態検出装置、バッテリモジュール状態制御装置、バッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動自動車等の移動体の駆動源または蓄電装置として、充放電が可能なバッテリモジュールが用いられる。このようなバッテリモジュールは、例えば複数のバッテリセル（単電池）が直列に接続された構成を有する。
【０００３】
バッテリモジュールを備えるバッテリシステムにおいては、複数のバッテリセルの容量にばらつきが生じることがある。このようなばらつきを防止するために、各バッテリセルの充放電により複数のバッテリセルの容量を個別に制御することが望ましい。
【０００４】
そこで、複数のバッテリセルの開放電圧値を取得し、取得された開放電圧値に基づいて各バッテリセルの容量を調整する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１の電池モジュールにおいて、直列接続された複数のバッテリセル（単電池）を均等化する場合には、まず、電圧測定回路により複数のバッテリセルの開放電圧値が取得される。次に、全てのバッテリセルの開放電圧値のうちの最大値および最小値が取得され、取得された最大値および最小値の平均値が目標電圧値として算出される。算出された目標電圧値と複数のバッテリセルの開放電圧値との差が偏差として算出される。
【０００６】
その後、複数のバッテリセルの容量をほぼ均一にするために、複数のバッテリセルに関して、算出された偏差に基づいて容量を調整する必要があるか否かが判定される。容量を調整する必要があると判断されたバッテリセルについて、容量の調整量が算出される。この調整量に基づいてそのバッテリセルが放電され、複数のバッテリセルの容量が調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２８４２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
複数のバッテリセルの容量をより均一に調整するために、各バッテリセルの容量の調整量は正確に算出されることが好ましい。しかしながら、特許文献１の電池モジュールにおいては、容量の調整量を算出するためにバッテリセルの開放電圧値が取得され、取得された開放電圧値に基づいて容量の調整量が算出される。上記の電圧測定回路は、複数のバッテリセルの開放電圧値を測定するための複雑な回路構成を有し、高価である。
【０００９】
また、特許文献１の電池モジュールにおいては、バッテリセルの開放電圧値が取得されるので、バッテリセルの充電時および放電時に各バッテリセルの容量の調整量を算出することはできない。
【００１０】
本発明の目的は、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出するバッテリモジュール状態検出装置、バッテリモジュール状態制御装置、バッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るバッテリモジュール状態検出装置は、直列接続された複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールの状態を検出するバッテリモジュール状態検出装置であって、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定する電流測定部と、電流測定部により測定された電流値に基づいて電流積算値を算出する電流積算部と、各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値とを比較する比較部と、比較部の比較結果および電流積算部により算出される電流積算値に基づいて、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値を求め、複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差をバッテリモジュール状態として算出する算出部とを備えるものである。
【００１２】
そのバッテリモジュール状態検出装置においては、電流測定部により複数のバッテリセルに流れる電流値が測定され、測定された電流値に基づいて電流積算部により電流積算値が算出される。また、比較部により各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値とが比較される。さらに、その比較結果および算出される電流積算値に基づいて、算出部により各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値が求められ、複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差がバッテリモジュール状態として算出される。
【００１３】
この場合、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値は、複数のバッテリセルの充電または放電を同時に開始した後、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値になるまでに充電または放電により移動した電荷の総量に相当する。そのため、複数のバッテリセルについての電流積算値の差は、複数のバッテリセルの残存容量の差に相当する。したがって、各バッテリセルの電圧値を測定することなく、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定することにより、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出することができる。
【００１４】
算出部は、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点で電流測定部により測定される電流値を取得し、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値のうち、取得された電流値の絶対値が予め定められた第１の電流しきい値以下となる場合における電流積算値を選択し、複数のバッテリセルについてそれぞれ選択された電流積算値の差をバッテリモジュール状態として算出してもよい。
【００１５】
各バッテリセルの端子電圧は、バッテリセルの内部抵抗に起因する電圧降下により変化する。内部抵抗に起因する電圧降下は、バッテリセルに流れる電流が少ないほど小さくなる。そこで、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値のうち、取得された電流値の絶対値が予め定められた第１の電流しきい値以下となる場合における電流積算値が選択され、複数のバッテリセルについてそれぞれ選択された電流積算値の差がバッテリモジュール状態として算出される。それにより、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなる時点をより正確に判定することができる。その結果、複数のバッテリセルの残存容量の差をより正確に検出することができる。
【００１６】
算出部は、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点で電流測定部により測定される電流値を取得し、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値から複数のバッテリセルについての電流積算値の組み合わせを求め、取得された最大および最小の電流値の差の絶対値が予め定められた第２の電流しきい値以下である組み合わせを選択し、選択された組み合わせにおける電流積算値の差をバッテリモジュール状態として算出してもよい。
【００１７】
各バッテリセルの端子電圧は、バッテリセルの内部抵抗に起因する電圧降下により変化する。内部抵抗に起因する電圧降下は、バッテリセルに流れる電流により異なる。そこで、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値から複数のバッテリセルについての電流積算値の組み合わせが求められ、取得された最大および最小の電流値の差の絶対値が予め定められた第２の電流しきい値以下である組み合わせが選択される。さらに、選択された組み合わせにおける電流積算値の差がバッテリモジュール状態として算出される。それにより、各バッテリセルの電圧が一定の電圧になる時点をより正確に判定することができる。その結果、複数のバッテリセルの残存容量の差をより正確に検出することができる。
【００１８】
バッテリモジュール状態検出装置は、複数のバッテリモジュールの温度を測定する温度測定部をさらに備え、算出部は、各バッテリセルの電圧がしきい値と実質的に等しくなった時点で温度測定部により測定される温度を取得し、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値のうち、取得された温度が予め定められた温度以上である場合における電流積算値を選択し、複数のバッテリセルについてそれぞれ選択された電流積算値の差をバッテリモジュール状態として算出してもよい。
【００１９】
バッテリセルの内部抵抗は、温度が低くなると増加しやすい傾向がある。そのため、各バッテリセルの端子電圧は、温度が低くなると、複数のバッテリセルに流れる電流値の変化に伴ってより大きく変化する。そこで、各バッテリセルの電圧がしきい値と実質的に等しくなった時点で温度測定部により測定される温度が取得され、各バッテリセルの電圧がしきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値のうち、取得された温度が予め定められた温度以上である場合における電流積算値が選択される。さらに、複数のバッテリセルについてそれぞれ選択された電流積算値の差がバッテリモジュール状態として算出される。それにより、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなる時点をより正確に判定することができる。その結果、複数のバッテリセルの残存容量の差をより正確に検出することができる。
【００２０】
電圧しきい値は、３．６Ｖ以上３．８Ｖ以下または３．９Ｖ以上４．１Ｖ以下に設定されてもよい。
【００２１】
満充電容量に対する残存容量の比率（以下、ＳＯＣと呼ぶ）が１００％である場合のバッテリセルの開放電圧が約４．２Ｖであるバッテリセルにおいては、ＳＯＣが５０％である場合のバッテリセルの開放電圧が約３．７Ｖであり、ＳＯＣが９０％である場合のバッテリセルの開放電圧が約４．０Ｖである。
【００２２】
この場合、バッテリセルをＳＯＣが５０％を基準として変動するように用いる場合、バッテリセルの開放電圧が約３．７Ｖを中心として変動する。これにより、各バッテリセルの電圧が約３．７Ｖに等しくなる時点を多くすることができるので、電圧しきい値を３．６Ｖ以上３．８Ｖ以下に設定することにより、バッテリモジュール状態を算出するための電流積算値を容易に取得することができる。
【００２３】
また、バッテリセルを満充電状態となるように繰り返し充電して用いる場合、ＳＯＣが９０％を超えるまたは９０％以下になる頻度が多くなる。これにより、各バッテリセルの電圧が約４．０Ｖに等しくなる時点を多くすることができるので、電圧しきい値を３．９Ｖ以上４．１Ｖ以下に設定することにより、バッテリモジュール状態を算出するための電流積算値を容易に取得することができる。
【００２４】
本発明に係るバッテリモジュール状態制御装置は、上記の発明に係るバッテリモジュール状態検出装置と、バッテリモジュール状態検出装置により検出される複数のバッテリセルの積算電流値の差に基づいて複数のバッテリセルの充電状態を均一に調整する充電状態調整装置とを備えるものである。
【００２５】
このバッテリモジュール状態制御装置においては、複数のバッテリセルの積算電流値の差が上記の発明に係るバッテリモジュール状態検出装置によりバッテリモジュール状態として検出される。検出されたバッテリモジュール状態に基づいて複数のバッテリセルの充電状態が充電状態調整装置により調整される。
【００２６】
これにより、各バッテリセルの電圧値を測定することなく、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定することにより、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出し、複数のバッテリセルの充電状態を調整することができる。また、バッテリモジュール状態制御装置の構成の単純化および低コスト化が実現される。
【００２７】
本発明に係るバッテリシステムは、直列接続された複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールと、バッテリモジュールの状態を検出し、検出されたバッテリモジュール状態に基づいて複数のバッテリセルの充電状態を均一に調整する上記の発明に係るバッテリモジュール状態制御装置とを備えるものである。
【００２８】
このバッテリシステムにおいては、複数のバッテリセルの積算電流値の差が上記の発明に係るバッテリモジュール状態検出装置によりバッテリモジュール状態として検出される。検出されたバッテリモジュール状態に基づいて複数のバッテリセルの充電状態が充電状態調整装置により調整される。
【００２９】
これにより、各バッテリセルの電圧値を測定することなく、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定することにより、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出し、複数のバッテリセルの充電状態を調整することができる。
【００３０】
本発明に係るバッテリシステムは、直列接続された複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールと、バッテリモジュールの状態を検出する上記の発明に係るバッテリモジュール状態検出装置とを備えるものである。
【００３１】
このバッテリシステムにおいては、複数のバッテリセルの積算電流値の差が上記の発明に係るバッテリモジュール状態検出装置によりバッテリモジュール状態として検出される。これにより、バッテリシステムの構成の単純化および低コスト化を実現するとともに、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を検出することができる。
【００３２】
本発明に係る電動車両は、バッテリモジュールの状態を検出し、検出されたバッテリモジュール状態に基づいて複数のバッテリセルの充電状態を均一に調整する上記の発明に係るバッテリシステムと、バッテリモジュールの電力により駆動されるモータと、モータの回転力により回転する駆動輪とを備えるものである。
【００３３】
この電動車両においては、バッテリモジュールからの電力によりモータが駆動される。そのモータの回転力によって駆動輪が回転することにより、電動車両が移動する。
【００３４】
また、この電動車両においては、複数のバッテリセルの積算電流値の差が上記の発明に係るバッテリモジュール状態検出装置によりバッテリモジュール状態として検出される。これにより、電動車両の構成の単純化および低コスト化を実現するとともに、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を検出することができる。
【００３５】
本発明に係る移動体は、バッテリモジュールの状態を検出し、検出されたバッテリモジュール状態に基づいて複数のバッテリセルの充電状態を均一に調整する上記の発明に係るバッテリシステムと、移動本体部と、複数のバッテリセルからの電力を移動本体部を移動させるための動力に変換する動力源と、動力源により変換された動力により移動本体部を移動させる駆動部とを備えるものである。
【００３６】
この移動体においては、上記のバッテリシステムからの電力が動力源により動力に変換され、その動力により移動本体部が移動する。この移動体には、上記のバッテリシステムが用いられる。したがって、複数のバッテリセルの積算電流値の差が、上記の発明に係るバッテリモジュール状態検出装置によりバッテリモジュール状態として検出される。これにより、移動体の構成の単純化および低コスト化を実現するとともに、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を検出することができる。
【００３７】
本発明に係る電力貯蔵装置は、直列接続された複数のバッテリセルと、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定する電流測定部と、複数のバッテリセルの充電または放電に関する制御を行う充放電制御部と、各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値とを比較する比較部と、比較部の比較結果を充放電制御部に出力する通信部とを備え、充放電制御部は、電流測定部により測定された電流値に基づいて電流積算値を算出し、通信部から入力される比較部の比較結果および算出された電流積算値に基づいて、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値を求め、複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差を算出するものである。
【００３８】
その電力貯蔵装置においては、電流測定部により複数のバッテリセルに流れる電流値が測定され、測定された電流値に基づいて充放電制御部により電流積算値が算出される。また、比較部により各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値とが比較される。さらに、充放電制御部により、その比較結果および算出される電流積算値に基づいて、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値が求められ、複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差が算出される。
【００３９】
この場合、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値は、複数のバッテリセルの充電または放電を同時に開始した後、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値になるまでに充電または放電により移動した電荷の総量に相当する。そのため、複数のバッテリセルについての電流積算値の差は、複数のバッテリセルの残存容量の差に相当する。したがって、各バッテリセルの電圧値を測定することなく、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定することにより、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出することができる。
【００４０】
また、その電力貯蔵装置においては、充放電制御部により、複数のバッテリセルの充電または放電に関する制御が行われる。それにより、複数のバッテリセルの劣化、過放電および過充電を防止することができる。
【００４１】
充放電制御部は、複数のバッテリセルの充電時に、外部から複数のバッテリセルに流れる電流値が予め定められた第３の電流しきい値以下となるように複数のバッテリセルの充電に関する制御を行ってもよい。
【００４２】
各バッテリセルの端子電圧は、バッテリセルの内部抵抗に起因する電圧降下により変化する。内部抵抗に起因する電圧降下は、バッテリセルに流れる電流が少ないほど小さくなる。
【００４３】
この電力貯蔵装置においては、複数のバッテリセルの充電時に、外部から複数のバッテリセルに流れる電流値が予め定められた第３の電流しきい値以下となるように制御される。
【００４４】
それにより、複数のバッテリセルの充電時には、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなる時点を正確に判定することができる。その結果、複数のバッテリセルの残存容量の差を正確に検出することができる。
【００４５】
充放電制御部は、複数のバッテリセルの充電時に、外部から複数のバッテリセルに流れる電流値が予め定められた範囲を超えて変動しないように複数のバッテリセルの充電に関する制御を行ってもよい。
【００４６】
各バッテリセルの端子電圧は、バッテリセルの内部抵抗に起因する電圧降下により変化する。内部抵抗に起因する電圧降下は、バッテリセルに流れる電流の大きさに応じて変化する。そのため、バッテリセルに流れる電流値が大きく変動すると、内部抵抗に起因する電圧降下も大きく変動する。
【００４７】
この電力貯蔵装置においては、複数のバッテリセルの充電時に、外部から複数のバッテリセルに流れる電流値が予め定められた範囲を超えて変動しないように制御される。
【００４８】
それにより、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなる時点を正確に判定することができる。その結果、複数のバッテリセルの残存容量の差を正確に検出することができる。
【００４９】
本発明に係る電源装置は、外部に接続可能な電源装置であって、上記の発明に係る電力貯蔵装置と、電力貯蔵装置の充放電制御部により制御され、電力貯蔵装置の複数のバッテリセルと外部との間で電力変換を行う電力変換装置とを備えるものである。
【００５０】
その電源装置においては、複数のバッテリセルと外部との間で電力変換装置により電力変換が行われる。電力変換装置が上記の電力貯蔵装置の充放電制御部により制御されることにより、複数のバッテリセルの充電または放電に関する制御が行われる。それにより、複数のバッテリセルの劣化、過放電および過充電を防止することができる。
【００５１】
また、上記の電力貯蔵装置が用いられることにより、各バッテリセルの電圧値を測定することなく、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定することにより、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出することができる。
【００５２】
本発明に係るバッテリモジュール状態検出プログラムは、直列接続された複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールの状態を検出するバッテリモジュール状態検出装置が備えるコンピュータにより実行可能なバッテリモジュール状態検出プログラムであって、複数のバッテリセルに流れる電流値を取得する処理と、取得された電流値に基づいて電流積算値を算出する処理と、各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値との比較結果を取得する処理と、比較結果および算出される電流積算値に基づいて、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値を求め、複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差をバッテリモジュール状態として算出する処理とを、コンピュータに実行させるものである。
【００５３】
このバッテリモジュール状態検出プログラムにおいては、複数のバッテリセルに流れる電流値が取得され、取得された電流値に基づいて電流積算値が算出される。また、各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値とが比較される。さらに、その比較結果および算出される電流積算値に基づいて、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値が求められ、複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差がバッテリモジュール状態として算出される。
【００５４】
この場合、複数のバッテリセルについての電流積算値の差は、複数のバッテリセルの残存容量の差に相当する。したがって、各バッテリセルの電圧値を測定することなく、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定することにより、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出することができる。
【００５５】
本発明に係るバッテリモジュール状態検出方法は、直列接続された複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールの状態を検出するバッテリモジュール状態検出方法であって、複数のバッテリセルに流れる電流値を取得するステップと、取得された電流値に基づいて電流積算値を算出するステップと、各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値との比較結果を取得するステップと、比較結果および算出される電流積算値に基づいて、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値を求め、複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差をバッテリモジュール状態として算出するステップとを備えるものである。
【００５６】
このバッテリモジュール状態検出方法においては、複数のバッテリセルに流れる電流値が取得され、取得された電流値に基づいて電流積算値が算出される。また、各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値とが比較される。さらに、その比較結果および算出される電流積算値に基づいて、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値が求められ、複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差がバッテリモジュール状態として算出される。
【００５７】
この場合、複数のバッテリセルについての電流積算値の差は、複数のバッテリセルの残存容量の差に相当する。したがって、各バッテリセルの電圧値を測定することなく、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定することにより、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出することができる。
【発明の効果】
【００５８】
本発明によれば、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１の実施の形態に係るバッテリシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】バッテリシステムの動作を説明するためのタイムチャートである。
【図３】バッテリシステムの動作を説明するためのタイムチャートである。
【図４】図２および図３で示されるバッテリシステムの動作時に図１の記憶部により記憶されるセル状態情報の一例を示す図である。
【図５】第１の実施の形態に係るバッテリシステムにおけるバッテリモジュール状態検出処理を示すフローチャートである。
【図６】セル状態情報記憶処理を示すフローチャートである。
【図７】セル状態情報抽出処理を示すフローチャートである。
【図８】充電状態調整処理を示すフローチャートである。
【図９】第２の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置に用いられる調整ユニットの一構成例を示す図である。
【図１０】第３の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置に用いられる調整ユニットの一構成例を示す図である。
【図１１】第３の実施の形態における充電状態調整処理を示すフローチャートである。
【図１２】第４の実施の形態に係る電動自動車の構成を示すブロック図である。
【図１３】第５の実施の形態に係るモジュール装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】第５の実施の形態に係る電源装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
［１］第１の実施の形態
以下、第１の実施の形態に係るバッテリモジュール状態検出装置、バッテリモジュール状態制御装置およびバッテリシステムについて図面を参照しながら説明する。
【００６１】
バッテリモジュール状態検出装置は、バッテリモジュール状態制御装置の構成要素の一部として用いられる。バッテリモジュール状態制御装置は、電力を駆動源とする電動車両に搭載されるバッテリシステムの構成要素の一部として用いられる。
【００６２】
電動車両には、ハイブリッド電動車両、バッテリ電動車両およびプラグインハイブリッド電動車両等が含まれる。本実施の形態においては、電動車両はハイブリッド電動車両である。
【００６３】
以下の説明では、満充電状態でのバッテリセルに蓄積される電荷量を満充電容量と呼ぶ。また、任意の状態でバッテリセルに蓄積されている電荷量を残存容量と呼ぶ。また、バッテリモジュールに含まれる複数のバッテリセルの残存容量の差をバッテリモジュール状態と呼ぶ。さらに、バッテリセルの満充電容量に対する残存容量の比率をＳＯＣ（充電率）と呼ぶ。本実施の形態においては、バッテリセルの充電状態の一例としてバッテリセルの残存容量を用いる。
【００６４】
（１）バッテリシステムの構成
図１は、第１の実施の形態に係るバッテリシステムの構成を示すブロック図である。本実施の形態において、バッテリシステム５００は、バッテリモジュール１０およびバッテリモジュール状態制御装置３００を含む。バッテリモジュール１０は、複数（図１の例では３個）のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃからなる。バッテリセル１０ａ〜１０ｃは、電源線５０１を介して直列に接続されるとともに、電動車両の負荷５１０に接続されている。負荷５１０は例えばモータ等の動力発生装置である。バッテリセル１０ａ〜１０ｃは二次電池である。本例では、二次電池として所定の定格容量（例えば、５Ａｈ）を有するリチウムイオン電池が用いられる。電源線５０１には、メインスイッチ５０２が設けられる。
【００６５】
メインスイッチ５０２がオン状態（閉状態）である場合に、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃと負荷５１０とが電気的に接続され、バッテリセル１０ａ〜１０ｃから負荷５１０に電力が供給される。一方、メインスイッチ５０２がオフ状態（開状態）である場合に、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃと負荷５１０との電気的な接続が遮断され、バッテリセル１０ａ〜１０ｃから負荷５１０に電力が供給されない。メインスイッチ５０２のオン状態およびオフ状態の切り替えは、バッテリ電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵと呼ぶ。）２７０により制御される。バッテリＥＣＵ２７０の詳細は後述する。
【００６６】
バッテリモジュール状態制御装置３００は、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃにそれぞれ対応する複数（図１の例では３個）の調整ユニット３１０、および複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃに共通のバッテリモジュール状態検出装置２００を含む。
【００６７】
複数の調整ユニット３１０の各々は、放電部ＤＳおよびスイッチング素子ＳＷを含む直列回路により構成され、対応するバッテリセル１０ａ〜１０ｃに並列に接続される。
【００６８】
調整ユニット３１０の放電部ＤＳは、定電流ダイオードである。スイッチング素子ＳＷのオンおよびオフは、後述するバッテリＥＣＵ２７０により制御される。
【００６９】
バッテリモジュール状態検出装置２００は、電流測定部２１０、バッテリＥＣＵ２７０、および電圧比較ユニット２９０を含む。
【００７０】
電流測定部２１０は、バッテリＥＣＵ２７０に接続される。電流測定部２１０においては、電源線５０１の一部がシャント抵抗２１１として用いられる。メインスイッチ５０２がオン状態である場合に電源線５０１に電流が流れる。このとき、電流測定部２１０においては、シャント抵抗２１１による電圧降下量が差動増幅器２１２により増幅される。増幅された電圧降下量がバッテリＥＣＵ２７０に与えられる。
【００７１】
バッテリＥＣＵ２７０においては、与えられた電圧降下量およびシャント抵抗２１１の抵抗値に基づいて電源線５０１に流れる電流が算出される。
【００７２】
複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃにそれぞれ近接して複数（図１の例では３個）のサーミスタ１２が設けられる。複数のサーミスタ１２はバッテリＥＣＵ２７０に接続されている。複数のサーミスタ１２は、それぞれ複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの温度を検出するとともに、その検出結果をバッテリＥＣＵ２７０に与える。
【００７３】
電圧比較ユニット２９０は、第１のマルチプレクサＭＰ１、第２のマルチプレクサＭＰ２、第３のマルチプレクサＭＰ３、コンパレータ２３０、基準電圧出力ユニット２４０、判定回路２５０、および比較結果保持回路２６０を含む。基準電圧出力ユニット２４０は、複数（図１の例では３個）の電圧出力部２４１，２４２，２４３を含む。電圧出力部２４１，２４２，２４３は、それぞれグランド端子および電源端子を有し、それぞれ上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏ、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍおよび下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕを電源端子に出力する。電圧出力部２４１，２４２，２４３のグランド端子は、共通のノードＮに接続される。
【００７４】
第１〜第３のマルチプレクサＭＰ１〜ＭＰ３の各々は、複数の端子ＣＰ０，ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３を有する。
【００７５】
第１のマルチプレクサＭＰ１においては、端子ＣＰ０がコンパレータ２３０の一方の入力端子に接続され、端子ＣＰ１がバッテリセル１０ａの正極端子に接続され、端子ＣＰ２がバッテリセル１０ｂの正極端子に接続され、端子ＣＰ３がバッテリセル１０ｃの正極端子に接続される。第１のマルチプレクサＭＰ１は、一定周期で端子ＣＰ０が順次複数の端子ＣＰ１〜ＣＰ３に接続されるように切り替わる。これにより、コンパレータ２３０の一方の入力端子は、バッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの正極端子に順次接続される。
【００７６】
第２のマルチプレクサＭＰ２においては、端子ＣＰ０がノードＮに接続され、端子ＣＰ１がバッテリセル１０ａの負極端子に接続され、端子ＣＰ２がバッテリセル１０ｂの負極端子に接続され、端子ＣＰ３がバッテリセル１０ｃの負極端子に接続される。第２のマルチプレクサＭＰ２は、一定周期で端子ＣＰ０が順次複数の端子ＣＰ１〜ＣＰ３に接続されるように切り替わる。これにより、ノードＮは、バッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの負極端子に順次接続される。
【００７７】
第３のマルチプレクサＭＰ３においては、端子ＣＰ０がコンパレータ２３０の他方の入力端子に接続され、端子ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３がそれぞれ基準電圧出力ユニット２４０の電圧出力部２４１，２４２，２４３の電源端子に接続される。
【００７８】
電圧出力部２４１により上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏが第３のマルチプレクサＭＰ３の端子ＣＰ１に与えられる。電圧出力部２４２により中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍが第３のマルチプレクサＭＰ３の端子ＣＰ２に与えられる。電圧出力部２４３により下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕが第３のマルチプレクサＭＰ３の端子ＣＰ３に与えられる。
【００７９】
第３のマルチプレクサＭＰ３は、一定周期で端子ＣＰ０が複数の端子ＣＰ１〜ＣＰ３に順次接続されるように切り替わる。これにより、コンパレータ２３０の他方の入力端子には、上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏ、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍおよび下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕが順次与えられる。第３のマルチプレクサＭＰ３の切り替わりの周期は、第１のおよび第２のマルチプレクサＭＰ１，ＭＰ２の３倍である。
【００８０】
本実施の形態においては、各バッテリセル１０ａ〜１０ｃの安全性を確保するために、各バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧の上限値および下限値が定められている。上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏおよび下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕは、それぞれ各バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧の上限値および下限値に基づいて定められる。
【００８１】
バッテリセルのＳＯＣとバッテリセルの開放電圧との間には一定の関係がある。ＳＯＣ１００％に対応する開放電圧が約４．２Ｖであるバッテリセルにおいては、例えば上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏが約４．２Ｖ（４．１９Ｖ以上４．２１Ｖ以下）に設定され、下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕが約２．０Ｖ（１．９９Ｖ以上２．０１Ｖ以下）に設定される。
【００８２】
この場合、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍは、ＳＯＣ５０％に対応する開放電圧として約３．７Ｖ（３．６Ｖ以上３．８Ｖ以下）に設定され、またはＳＯＣ９０％に対応する開放電圧として約４．０Ｖ（３．９Ｖ以上４．１Ｖ以下）に設定される。
【００８３】
第１のマルチプレクサＭＰ１および第２のマルチプレクサＭＰ２の切り替え動作は互いに同期している。したがって、コンパレータ２３０の一方の入力端子に、バッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの端子電圧が順に与えられる。一方、第３のマルチプレクサＭＰ３の切り替わりにより、コンパレータ２３０の他方の入力端子に、上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏ、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍおよび下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕが順に与えられる。
【００８４】
この場合、第３のマルチプレクサＭＰ３の切り替わりの周期は、第１のマルチプレクサＭＰ１および第２のマルチプレクサＭＰ２の切り替わりの周期の３倍に設定されている。したがって、コンパレータ２３０は、バッテリセル１０ａの端子電圧を上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏ、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍおよび下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕと順に比較し、バッテリセル１０ｂの端子電圧を上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏ、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍおよび下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕと順に比較し、バッテリセル１０ｃの端子電圧を上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏ、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍおよび下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕと順に比較する。
【００８５】
判定回路２５０は、コンパレータ２３０の出力信号に基づいて、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃのうちの少なくとも１つの端子電圧が上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏを超えたか否かを判定するとともに、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃのうちの少なくとも１つの端子電圧が下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕ以下になったか否かを判定する。
【００８６】
複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃのうちの少なくとも１つの端子電圧が上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏを超えたかまたは下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕ以下になった場合に、判定回路２５０は、メインスイッチ５０２をオフする。それにより、各バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が予め定められた上限値を超えることおよび下限値以下になることが防止される。その結果、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの安全性が確保される。
【００８７】
比較結果保持回路２６０は、コンパレータ２３０の出力信号に基づいて各バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍを超えたか否かを示す比較結果を保持するとともに、その比較結果をバッテリＥＣＵ２７０に与える。
【００８８】
バッテリＥＣＵ２７０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、タイマおよびメモリ等のハードウェア、およびコンピュータプログラム等のソフトウェアにより構成される。本実施の形態においては、ＣＰＵがメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、制御部２７１、記憶部２７２および電流積算部２７３の機能が実現される。この場合、制御部２７１、記憶部２７２および電流積算部２７３は、コンピュータプログラムのモジュールに相当する。なお、制御部２７１、記憶部２７２および電流積算部２７３の一部または全てがハードウェアにより実現されてもよい。
【００８９】
バッテリＥＣＵ２７０においては、制御部２７１がバッテリモジュール状態検出プログラムを実行する。これにより、制御部２７１は、比較結果保持回路２６０から与えられる比較結果に基づいて後述するバッテリモジュール状態検出処理を行う。
【００９０】
バッテリＥＣＵ２７０は、電動車両の主制御部４００およびメインスイッチ５０２に接続されている。主制御部４００は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）およびメモリ、またはマイクロコンピュータからなり、バッテリシステム５００および電動車両が備える種々の構成要素を制御する。
【００９１】
主制御部４００には図示しない始動停止指示部が接続されている。始動停止指示部は電動車両の始動および停止を指示するスタートキーを含む。運転者によりスタートキーがオンされると、主制御部４００は、メインスイッチ５０２をオンすべき指令信号をバッテリＥＣＵ２７０の制御部２７１に与える。
【００９２】
バッテリＥＣＵ２７０の制御部２７１は、メインスイッチ５０２をオンすべき指令信号に応答してメインスイッチ５０２をオンする。これにより、バッテリモジュール１０の電力を負荷５１０に供給することが可能となり、電動車両の走行が可能となる。
【００９３】
一方、運転者によりスタートキーがオフされると、主制御部４００は、メインスイッチ５０２をオフすべき指令信号をバッテリＥＣＵ２７０の制御部２７１に与える。
【００９４】
バッテリＥＣＵ２７０の制御部２７１は、メインスイッチ５０２をオフすべき指令信号に応答してメインスイッチ５０２をオフする。これにより、バッテリモジュール１０から負荷５１０への電力の供給が停止される。
【００９５】
メインスイッチ５０２がオン状態である場合に、電流積算部２７３は、電源線５０１に流れる電流の値に基づいて電流積算値を算出する。
【００９６】
制御部２７１は、比較結果保持回路２６０から与えられる比較結果、電流積算部２７３により算出される電流積算値、およびバッテリセル１０ａ〜１０ｃの温度に基づいて、後述するセル状態情報を生成する。記憶部２７２は、制御部２７１により作成されたセル状態情報をメモリに記憶する。
【００９７】
制御部２７１は、メモリに記憶された複数のセル状態情報に基づいてバッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出する。
【００９８】
本実施の形態では、バッテリモジュール状態は、各バッテリセル１０ａ〜１０ｃが上述の中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍに等しくなった時点で、電流積算部２７３により算出される電流積算値の差で表される。
【００９９】
各バッテリセル１０ａ〜１０ｃの電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍと等しくなった時点での電流積算値は、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの充電または放電を同時に開始した後、各バッテリセル１０ａ〜１０ｃの電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍになるまでに充電または放電により移動した電荷の総量に相当する。そのため、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃについての電流積算値の差は、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの残存容量の差に相当する。
【０１００】
バッテリモジュール状態が検出された後、メインスイッチ５０２がオン状態からオフ状態に切り替わることにより、制御部２７１は、検出されたバッテリモジュール状態に基づいて複数の調整ユニット３１０を制御し、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの充電状態の調整を行う。
【０１０１】
（２）バッテリシステムの動作
バッテリシステム５００の一連の動作について具体例を説明する。図２および図３は、バッテリシステム５００の動作を説明するためのタイムチャートである。図２においては、上段に図１の電源線５０１に流れる電流の時間的変化が示され、下段に電流積算値の時間的変化が示されている。複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃが充電される場合に電源線５０１を流れる電流の値を正の値で表し、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃが放電される場合に電源線５０１を流れる電流の値を負の値で表す。
【０１０２】
以下の説明では、初期状態でメインスイッチ５０２がオフ状態（開状態）であり、初期状態で複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧は互いに異なるものとする。また、メインスイッチ５０２がオン状態である間、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏを超えることおよび下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕ以下になることはないとする。したがって、メインスイッチ５０２が判定回路２５０によりオフされることはない。
【０１０３】
ここで、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍを超えたか否かを示す比較結果をそれぞれ第１〜第３の比較結果と呼ぶ。第１〜第３の比較結果は、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍを超える場合にハイレベルで表され、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍ以下である場合にローレベルで表される。
【０１０４】
図３においては、１段目（最上段）にバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの端子電圧の時間的変化がそれぞれ曲線ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３で表され、２段目に第１の比較結果が示され、３段目に第２の比較結果が示され、４段目（最下段）に第３の比較結果が示されている。
【０１０５】
図４は、図２および図３で示されるバッテリシステム５００の動作時に図１の記憶部２７２により記憶されるセル状態情報の一例を示す図である。図４においては、図１の記憶部２７２により記憶されるセル状態情報が１段目から５段目にかけて経時的に示されている。
【０１０６】
図４のセル状態情報は、レコード番号、セル識別情報、電流積算値および電流値からなる。本例では、各セル状態情報は、第１〜第３の比較結果が切り替わるごとに追加される。
【０１０７】
レコード番号は、当該セル状態情報を識別するための番号である。セル識別情報は、バッテリセル１０ａ〜１０ｃを識別するための情報である。バッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃには、それぞれセル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３が予め割り当てられる。
【０１０８】
電流積算値は、比較結果の切り替わり時点で図１の電流積算部２７３により算出される電流積算値である。図４の例では、後述する時点ｔ０〜ｔ１０における電流積算値をそれぞれＩＣ（ｔ０）〜ＩＣ（ｔ１０）で表す。電流値は、第１〜第３の比較結果の切り替わり時点で図１の電流測定部２１０の出力（電圧降下量）により算出される電流の値である。
【０１０９】
時点ｔ０において、図１のメインスイッチ５０２がオフ状態からオン状態に切り替えられる。図２に示すように、時点ｔ０から時点ｔ２にかけて、電源線５０１に７Ａの電流が流れ、バッテリセル１０ａ〜１０ｃが充電される。この場合、電流積算値が時点ｔ０から時点ｔ２にかけて上昇し、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が上昇する（図３参照）。
【０１１０】
上述のように、初期状態でバッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧は互いに異なるが、バッテリセル１０ａ〜１０ｃには等しい電流が流れる。そのため、メインスイッチ５０２がオン状態の間、バッテリセル１０ａ〜１０ｃ間の端子電圧の差（ばらつき）は維持される。
【０１１１】
図３に示すように、時点ｔ０から時点ｔ１にかけて、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧は中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍ以下である。これにより、第１〜第３の比較結果は、時点ｔ０から時点ｔ１にかけてローレベルで維持される。
【０１１２】
時点ｔ１において、バッテリセル１０ａの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍに達する。これにより、第１の比較結果がローレベルからハイレベルに切り替わる（図３参照）。
【０１１３】
この場合、制御部２７１は、図４に示すように、時点ｔ１で、レコード番号「１」、セル識別情報「ＣＥＬＬ１」、電流積算値「ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」および電流値「７Ａ」からなるセル状態情報を作成し、記憶部２７２は作成されたセル状態情報をメモリに記憶する。
【０１１４】
図３に示すように、時点ｔ１から時点ｔ２にかけて、バッテリセル１０ａの端子電圧は中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍよりも高く、バッテリセル１０ａ，１０ｂの端子電圧は中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍ以下である。このとき、第１〜第３の比較結果は変化しない。したがって、時点ｔ１から時点ｔ２の間では、セル状態情報は記憶されない。
【０１１５】
続いて、図２に示すように、時点ｔ２から時点ｔ３にかけて、電源線５０１に−３Ａの電流が流れ、バッテリセル１０ａ〜１０ｃが放電される。この場合、電流積算値が時点ｔ２から時点ｔ３にかけて低下し、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が低下する（図３参照）。このとき、第１〜第３の比較結果は変化しない（図３参照）。したがって、時点ｔ２から時点ｔ３の間でも、セル状態情報は記憶されない。
【０１１６】
次に、図２に示すように、時点ｔ３から時点ｔ５にかけて、電源線５０１に５Ａの電流が流れ、バッテリセル１０ａ〜１０ｃが充電される。この場合、電流積算値が時点ｔ３から時点ｔ５にかけて上昇し、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が上昇する（図３参照）。
【０１１７】
時点ｔ４でバッテリセル１０ｂの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍに達する。これにより、第２の比較結果がローレベルからハイレベルに切り替わる（図３参照）。
【０１１８】
この場合、制御部２７１は、図４に示すように、時点ｔ４で、レコード番号「２」、セル識別情報「ＣＥＬＬ２」、電流積算値「ＩＣ（ｔ４）Ａｓ」、電流値「５Ａ」からなる新たなセル状態情報を作成し、記憶部２７２は作成されたセル状態情報をメモリに記憶する。それにより、時点ｔ４では、記憶部２７２により２つのセル状態情報がメモリに記憶される。
【０１１９】
続いて、図２に示すように、時点ｔ５から時点ｔ７にかけて、電源線５０１に１１Ａの電流が流れ、バッテリセル１０ａ〜１０ｃが充電される。この場合、電流積算値が時点ｔ５から時点ｔ７にかけて上昇し、第１〜第３のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が上昇する（図３参照）。
【０１２０】
時点ｔ６で第３のバッテリセル１０ｃの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍに達する。これにより、第３の比較結果がローレベルからハイレベルに切り替わる（図３参照）。
【０１２１】
この場合、制御部２７１は、図４に示すように、時点ｔ６で、レコード番号「３」、セル識別情報「ＣＥＬＬ３」、電流積算値「ＩＣ（ｔ６）Ａｓ」および電流値「１１Ａ」からなる新たなセル状態情報を作成し、記憶部２７２は作成されたセル状態情報をメモリに記憶する。それにより、時点ｔ６では、記憶部２７２により３つのセル状態情報がメモリに記憶される。
【０１２２】
このとき、記憶部２７２により記憶された複数のセル状態情報に全てのバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃのセル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３が含まれる。
【０１２３】
この場合、制御部２７１は、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出することが可能であるか否かを判定するために、以下の動作を行う。
【０１２４】
まず、制御部２７１は、互いに異なるセル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３を含む３つのセル状態情報から最小電流値および最大電流値を抽出する。本例では、３つのセル状態情報に含まれる電流値は、「７Ａ」、「５Ａ」および「１１Ａ」である。したがって、制御部２７１は、最小電流値として「５Ａ」を抽出し、最大電流値として「１１Ａ」を抽出する。
【０１２５】
次に、制御部２７１は、抽出した最大電流値「１１Ａ」から最小電流値「５Ａ」を減算する。この場合、減算値は「６Ａ」である。
【０１２６】
さらに、制御部２７１は、算出された減算値が予め定められた電流しきい値以下であるか否かを判定する。電流しきい値としては、例えば定格電流が用いられる。定格電流は、定格容量が１時間で完全に放電されるときの電流値であり、１Ｃで表記される。
【０１２７】
例えば、５Ａｈの定格容量を有するバッテリセルが用いられる場合、電流しきい値として定格電流５Ａ（１Ｃ）が用いられる。２０Ａｈの定格容量を有するバッテリセルが用いられる場合、電流しきい値として定格電流２０Ａ（１Ｃ）が用いられる。
【０１２８】
本例では、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの定格容量は５Ａｈであり、定格電流は５Ａである。算出された減算値「６Ａ」は電流しきい値「５Ａ」よりも大きい。このように、制御部２７１は、算出された減算値が電流しきい値よりも大きい場合にバッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出することが不可能であると判定し、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出するための動作を行わない。
【０１２９】
一方、制御部２７１は、算出された減算値が電流しきい値以下である場合に、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出することが可能であると判定し、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出するための動作を行う。この例については後述する。
【０１３０】
セル状態情報は、バッテリセルの端子電圧と中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍとの比較結果に基づいて作成される。バッテリセルの端子電圧は、その内部抵抗に起因する電圧降下により変化する。内部抵抗に起因する電圧降下は、バッテリセルに流れる電流が少ないほど小さくなる。
【０１３１】
そこで、上記のように、算出された減算値が電流しきい値以下である場合に、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出するための動作を行う。これにより、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態をより正確に検出することが可能となる。
【０１３２】
続いて、図２に示すように、時点ｔ７から時点ｔ９にかけて、電源線５０１に−４Ａの電流が流れ、バッテリセル１０ａ〜１０ｃが放電される。この場合、電流積算値が時点ｔ７から時点ｔ９にかけて低下し、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が低下する（図３参照）。
【０１３３】
時点ｔ８でバッテリセル１０ｃの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍに達する。これにより、第３の比較結果がハイレベルからローレベルに切り替わる（図３参照）。
【０１３４】
この場合、制御部２７１は、図４に示すように、時点ｔ８で、レコード番号「４」、セル識別情報「ＣＥＬＬ３」、電流積算値「ＩＣ（ｔ８）Ａｓ」および電流値「−４Ａ」からなる新たなセル状態情報を作成し、記憶部２７２は作成されたセル状態情報をメモリに記憶する。それにより、時点ｔ８では、記憶部２７２により４つのセル状態情報が記憶される。
【０１３５】
このとき、記憶部２７２により記憶された複数のセル状態情報に全てのバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃのセル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３が含まれる。
【０１３６】
時点ｔ８ではセル識別情報「ＣＥＬＬ３」を含む複数（本例では２つ）のセル状態情報が存在する。この場合、制御部２７１は、４つのセル状態情報の中から、互いに異なるセル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３を含む３つのセル状態情報を選択する。
【０１３７】
具体的には、制御部２７１は、互いに異なるセル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３を含む３つのセル状態情報の電流値の組み合わせのうち、最大電流値と最小電流値との差が最も小さくなる組み合わせ（ばらつきが最も小さい組み合わせ）を判定し、その組み合わせに基づいて３つのセル状態情報を選択する。
【０１３８】
本例では、セル識別情報「ＣＥＬＬ３」を含む２つのセル状態情報（レコード番号「３」および「４」のセル状態情報）に、それぞれ電流値「１１Ａ」および「−４Ａ」が含まれる。したがって、セル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３を含む３つのセル状態情報の電流値の組み合わせは、「７Ａ，５Ａ，１１Ａ」および「７Ａ，５Ａ，−４Ａ」となる。これらの組み合わせのうち最大電流値と最小電流値との差が最も小さくなる組み合わせは、「７Ａ，５Ａ，１１Ａ」である。
【０１３９】
したがって、制御部２７１は、この組み合わせ「７Ａ，５Ａ，１１Ａ」に基づいて３つのセル状態情報（レコード番号「１」，「２」および「３」のセル状態情報）を選択する。
【０１４０】
次に、制御部２７１は、３つのセル状態情報から最小電流値「５Ａ」および最大電流値「１１Ａ」を取得し、最大電流値「１１Ａ」から最小電流値「５Ａ」を減算する。この場合、時点ｔ６の場合と同様に減算値は「６Ａ」となる。そのため、時点ｔ８においても、減算値「６Ａ」は電流しきい値「５Ａ」よりも大きい。したがって、制御部２７１は、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出するための動作を行わない。
【０１４１】
続いて、図２に示すように、時点ｔ９から時点ｔ１１にかけて、電源線５０１に３Ａの電流が流れ、バッテリセル１０ａ〜１０ｃが充電される。この場合、電流積算値が時点ｔ９から時点ｔ１１にかけて上昇し、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が上昇する（図３参照）。
【０１４２】
時点ｔ１０でバッテリセル１０ｂの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍに達する。これにより、第３の比較結果がローレベルからハイレベルに切り替わる（図３参照）。
【０１４３】
この場合、制御部２７１は、図４に示すように、時点ｔ１０で、レコード番号「５」、セル識別情報「ＣＥＬＬ３」、電流積算値「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ」および電流値「３Ａ」からなる新たなセル状態情報を作成し、記憶部２７２は作成されたセル状態情報をメモリに記憶する。それにより、時点ｔ８では、記憶部２７２により５つのセル状態情報が記憶される。
【０１４４】
このとき、記憶部２７２により記憶された複数のセル状態情報に全てのバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃのセル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３が含まれる。
【０１４５】
時点ｔ１０ではセル識別情報「ＣＥＬＬ３」を含む複数（本例では３つ）のセル状態情報が存在する。この場合、制御部２７１は、上記と同様に、５つのセル状態情報の中から、互いに異なるセル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３を含む３つのセル状態情報を選択する。
【０１４６】
具体的には、制御部２７１は、互いに異なるセル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３を含む３つのセル状態情報の電流値の組み合わせのうち、最大電流値と最小電流値との差が最も小さくなる組み合わせ（ばらつきが最も小さい組み合わせ）を判定し、その組み合わせに基づいて３つのセル状態情報を選択する。
【０１４７】
本例では、セル識別情報「ＣＥＬＬ３」を含む３つのセル状態情報（レコード番号「３」、「４」および「５」のセル状態情報）に、それぞれ電流値「１１Ａ」、「−４Ａ」および「３Ａ」が含まれる。したがって、セル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３を含む３つのセル状態情報の電流値の組み合わせは、「７Ａ，５Ａ，１１Ａ」、「７Ａ，５Ａ，−４Ａ」および「７Ａ，５Ａ，３Ａ」となる。これらの組み合わせのうち最大電流値と最小電流値との差が最も小さくなる組み合わせは、「７Ａ，５Ａ，３Ａ」である。
【０１４８】
したがって、制御部２７１は、この組み合わせ「７Ａ，５Ａ，３Ａ」に基づいて３つのセル状態情報（レコード番号「１」，「２」および「５」のセル状態情報）を選択する（図４の星印参照）。
【０１４９】
次に、制御部２７１は、３つのセル状態情報から最小電流値「３Ａ」および最大電流値「７Ａ」を取得し、最大電流値「７Ａ」から最小電流値「３Ａ」を減算する。この場合、減算値は「４Ａ」となる。減算値「４Ａ」は電流しきい値「５Ａ」以下である。これにより、制御部２７１は、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出することが可能であると判定し、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出するために以下の動作を行う。
【０１５０】
まず、制御部２７１は、選択された３つのセル状態情報のうちレコード番号が最小のセル状態情報の電流積算値を基準積算値として取得する。
【０１５１】
本例では、選択された３つのセル状態情報のレコード番号は、「１」、「２」および「５」である。したがって、制御部２７１は、最小のレコード番号「１」のセル状態情報の電流積算値「ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」を基準積算値として取得する。
【０１５２】
次に、制御部２７１は、レコード番号が最小でない２つのセル状態情報（抽出されなかった２つのセル状態情報）からそれぞれ電流積算値を取得し、取得した２つの電流積算値からそれぞれ基準積算値を減算する。算出された２つの減算値は、各バッテリセルの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍである場合において、レコード番号が最小のセル状態情報のバッテリセルと、他の２つのセル状態情報のバッテリセルとの間の残存容量の差に相当する。
【０１５３】
本例では、レコード番号が最小でない２つのセル状態情報は、レコード番号「２」および「５」のセル状態情報である。したがって、制御部２７１は、レコード番号「２」のセル状態情報から電流積算値「ＩＣ（ｔ４）Ａｓ」を取得し、取得した電流積算値「ＩＣ（ｔ４）Ａｓ」から基準積算値「ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」を減算する。この減算値「ＩＣ（ｔ４）Ａｓ−ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」がバッテリセル１０ａとバッテリセル１０ｂとの間の残存容量の差に相当する。
【０１５４】
また、制御部２７１は、レコード番号「５」のセル状態情報から電流積算値「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ」を取得し、取得した電流積算値「ＩＣ（ｔ１０）」から基準積算値「ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」を減算する。この減算値「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ−ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」が、バッテリセル１０ａとバッテリセル１０ｃとの間の残存容量の差に相当する。
【０１５５】
本実施の形態では、上記のように、各バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍに達した時点の電流積算値の差が、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃ間の残存容量の差に相当する。
【０１５６】
上記の検出結果によれば、バッテリセル１０ｂの残存容量は、バッテリセル１０ａの残存容量に対して減算値「ＩＣ（ｔ４）Ａｓ−ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」分小さい。また、バッテリセル１０ｃの残存容量は、バッテリセル１０ａの残存容量に対して減算値「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ−ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」分小さい。
【０１５７】
図３の例では、電流積算値ＩＣ（ｔ４）Ａｓが電流積算値ＩＣ（ｔ１）Ａｓよりも大きく、電流積算値ＩＣ（ｔ１０）Ａｓが電流積算値ＩＣ（ｔ４）Ａｓよりも大きい。この場合、バッテリセル１０ａの残存容量はバッテリセル１０ｂ，１０ｃの残存容量よりも大きく、バッテリセル１０ｂの残存容量はバッテリセル１０ｃの残存容量よりも大きい。したがって、残存容量が最も小さいバッテリセルは、バッテリセル１０ｃである。
【０１５８】
上記のようにして、制御部２７１は、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出する。その後、図１のメインスイッチ５０２がオン状態からオフ状態に切り替えられることにより、制御部２７１は、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの残存容量を調整するために以下の動作を行う。
【０１５９】
まず、制御部２７１は、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態の検出結果から、バッテリセル１０ａの残存容量をバッテリセル１０ｃの残存容量（最も小さい残存容量）に等しくするための放電量（以下、第１の必要放電量と呼ぶ。）を算出する。
【０１６０】
上記のように、バッテリセル１０ｃの残存容量は、バッテリセル１０ａの残存容量に対して減算値「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ−ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」分小さい。したがって、第１の必要放電量は、減算値「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ−ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」となる。
【０１６１】
また、制御部２７１は、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態の検出結果から、バッテリセル１０ｂの残存容量をバッテリセル１０ｃの残存容量（最も小さい残存容量）に等しくするための放電量（以下、第２の必要放電量と呼ぶ。）を算出する。
【０１６２】
上記のように、バッテリセル１０ｃの残存容量は、バッテリセル１０ａの残存容量に対して減算値「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ−ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」分小さく、バッテリセル１０ｂの残存容量は、バッテリセル１０ａの残存容量に対して減算値「ＩＣ（ｔ４）Ａｓ−ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」分小さい。この場合、第２の必要放電量は、減算値「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ−ＩＣ（ｔ４）Ａｓ」となる。
【０１６３】
続いて、制御部２７１は、バッテリセル１０ａ，１０ｃの残存容量をバッテリセル１０ｃの残存容量に等しくするために、調整ユニット３１０（図１）のスイッチング素子ＳＷをオン状態に維持すべき時間（放電時間）を算出する。
【０１６４】
上述のように、調整ユニット３１０の放電部ＤＳは、定電流ダイオードである。本例では、この定電流ダイオードが、接続されたバッテリセルの充電容量を５０ｍＡ／ｓの速度（１秒間当り５０ｍＡの速度）で減少させることができる。
【０１６５】
この場合、制御部２７１は、第１の必要放電量「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ−ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」を０．０５Ａ／ｓで除算することにより、バッテリセル１０ａの放電時間（ｓ）を算出する。
【０１６６】
また、制御部２７１は、第２の必要放電量「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ−ＩＣ（ｔ４）Ａｓ」を０．０５Ａ／ｓで除算することにより、バッテリセル１０ｂの放電時間（ｓ）を算出する。
【０１６７】
最後に、制御部２７１は、算出された放電時間に基づいて図１の複数の調整ユニット３１０のスイッチング素子ＳＷをオンする。これにより、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの残存容量が調整される。
【０１６８】
上記の一連の動作時において、制御部２７１は、バッテリセルの温度に基づいて、そのバッテリセルに関するセル状態情報を記憶するか否かを判定することが好ましい。
【０１６９】
例えば、制御部２７１は、第１〜第３の比較結果の切り替わりに応答して、比較結果が切り替わったバッテリセルの温度が所定温度以上であるか否かを判定する。
【０１７０】
記憶部２７２は、バッテリセルの温度が所定温度以上である場合にセル状態情報をメモリに記憶する。一方、記憶部２７２は、第１のバッテリセル１０ａの温度が所定温度よりも低い場合にセル状態情報をメモリに記憶しない。所定温度は例えば常温である。常温としては、例えば２５℃を用いる。
【０１７１】
バッテリセルの内部抵抗は温度依存性を有し、温度が低くなると増加しやすい傾向がある。例えばリチウムイオン電池の温度が常温以上である場合、そのリチウムイオン電池の内部抵抗はほぼ一定でかつ低い。一方、リチウムイオン電池の温度が０℃以下である場合、リチウムイオン電池の内部抵抗は、そのリチウムイオン電池が常温以上であるときの内部抵抗の値に比べて高くなる。
【０１７２】
そこで、記憶部２７２は、バッテリセルの温度が所定温度以上である場合にセル状態情報をメモリに記憶する。これにより、内部抵抗の影響を抑制しつつ複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの残存容量の差をより正確に検出することが可能となる。
【０１７３】
（３）バッテリモジュール状態検出処理
（３−１）バッテリモジュール状態検出処理の全体
上述のように、本実施の形態に係るバッテリシステム５００においては、バッテリＥＣＵ２７０のＣＰＵがメモリに記憶されたバッテリモジュール状態検出プログラムを実行することによりバッテリモジュール状態検出処理が行われる。
【０１７４】
図５は、第１の実施の形態に係るバッテリシステム５００におけるバッテリモジュール状態検出処理を示すフローチャートである。初期状態では、バッテリシステム５００の電源がオンされている（バッテリシステム５００の起動）。
【０１７５】
図５に示すように、制御部２７１は、図１の主制御部４００からメインスイッチ５０２をオンすべき指令信号を受けたか否かを判定する（ステップＳ１）。
【０１７６】
メインスイッチ５０２をオンすべき指令信号を受けた場合、制御部２７１はメインスイッチ５０２をオンし、電流積算部２７３は電流積算値を０にリセットする（ステップＳ２）。
【０１７７】
続いて、制御部２７１は、図１のサーミスタ１２から与えられる複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの温度を取得するとともに、図１の電流測定部２１０からの出力に基づいて電源線５０１を流れる電流値を取得する（ステップＳ３）。電流積算部２７３は、制御部２７１により、取得された電流値に基づいて電流積算値を算出する（ステップＳ４）。ステップＳ３，Ｓ４の処理は、メインスイッチ５０２がオン状態の間、一定周期（例えば、１０ｍｓ）で繰り返して行われる。
【０１７８】
次に、制御部２７１は、バッテリモジュール状態が既に検出されているか否かを判別する（ステップＳ５）。
【０１７９】
バッテリモジュール状態が既に検出されている場合、制御部２７１は、後述するステップＳ８の処理に進む。一方、バッテリモジュール状態が検出されていない場合、制御部２７１は、後述するセル状態情報記憶処理を実行した後（ステップＳ６）、後述するセル状態情報抽出処理を実行する（ステップＳ７）。
【０１８０】
その後、制御部２７１は、図１の主制御部４００からメインスイッチ５０２をオフすべき指令信号を受けたか否かを判定する（ステップＳ８）。メインスイッチ５０２をオフすべき指令信号を受けていない場合、制御部２７１は、上記のステップＳ３の処理に戻る。一方、メインスイッチ５０２をオフすべき指令信号を受けた場合、制御部２７１は、メインスイッチ５０２をオフし、後述する充電状態調整処理に進む（ステップＳ９）。充電状態調整処理後、バッテリシステム５００の処理が終了する。
【０１８１】
（３−２）セル状態情報記憶処理
図５のステップＳ６のセル状態情報記憶処理について説明する。図６は、セル状態情報記憶処理を示すフローチャートである。
【０１８２】
以下の説明において、変数ｉは自然数であり、バッテリシステム５００を構成する複数のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの番号を表す。定数ｎはバッテリシステム５００を構成する複数のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの最大個数（本例では３）を表す。
【０１８３】
まず、制御部２７１は、図１の比較結果保持回路２６０から全てのバッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍを超えたか否かを示す比較結果ＣＯＭＰ［１］，［２］，［３］をそれぞれ取得し（ステップＳ２１）、変数ｉの値を１に設定する（ステップＳ２２）。
【０１８４】
次に、制御部２７１は、ｉ番目のバッテリセルについての今回の比較結果ＣＯＭＰ［ｉ］と予めメモリに記憶されているｉ番目のバッテリセルについての前回比較結果ＣＯＭＰ＿ＰＲＥＶ［ｉ］とが等しいか否かを判定する（ステップＳ２３）。初期状態では、今回の比較結果ＣＯＭＰ［ｉ］が前回比較結果ＣＯＭＰ＿ＰＲＥＶ［ｉ］となる。
【０１８５】
前回比較結果ＣＯＭＰ＿ＰＲＥＶ［ｉ］は、セル状態情報記憶処理が複数回繰り返して行われる場合に、直前のセル状態情報記憶処理時に記憶部２７２によりメモリに記憶される（後述のステップＳ２６参照）。
【０１８６】
ｉ番目のバッテリセルの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍに達することにより、比較結果がハイレベルとローレベルとの間で切り替わった場合に、比較結果ＣＯＭＰ［ｉ］と前回比較結果ＣＯＭＰ＿ＰＲＥＶ［ｉ］とが異なる。
【０１８７】
比較結果ＣＯＭＰ［ｉ］と前回比較結果ＣＯＭＰ＿ＰＲＥＶ［ｉ］とが等しい場合、制御部２７１は、後述するステップＳ２６の処理に進む。一方、比較結果ＣＯＭＰ［ｉ］と前回比較結果ＣＯＭＰ＿ＰＲＥＶ［ｉ］とが異なる場合、制御部２７１は、ｉ番目のバッテリセルの温度が２５℃以上であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。
【０１８８】
ｉ番目のバッテリセルの温度が２５℃よりも低い場合、制御部２７１は、後述するステップＳ２６の処理に進む。一方、ｉ番目のバッテリセルの温度が２５℃以上である場合、制御部２７１は、レコード番号、セル識別情報、電流積算値および電流値からなるセル状態情報を作成する。記憶部２７２は、制御部２７１により作成されたセル状態情報をメモリに記憶する（ステップＳ２５）。
【０１８９】
次に、記憶部２７２は、ｉ番目のバッテリセルについてステップＳ２１で取得された比較結果ＣＯＭＰ［ｉ］を前回比較結果ＣＯＭＰ＿ＰＲＥＶ［ｉ］としてメモリに記憶する（ステップＳ２６）。
【０１９０】
続いて、制御部２７１は、変数ｉに１を加算する（ステップＳ２７）。その後、制御部２７１は、変数ｉが定数ｎよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２８）。変数ｉが定数ｎ以下である場合、制御部２７１は、ステップＳ２３の処理に戻る。一方、変数ｉが定数ｎよりも大きい場合、すなわち変数ｉが定数Ｎを超えた場合、制御部２７１は、セル状態情報記憶処理を終了する。
【０１９１】
（３−３）セル状態情報抽出処理
図５のステップＳ７のセル状態情報抽出処理について説明する。図７は、セル状態情報抽出処理を示すフローチャートである。
【０１９２】
制御部２７１は、メモリに全てのバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃのセル状態情報が記憶されているか否かを判定する（ステップＳ３１）。
【０１９３】
メモリに全てのバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃのセル状態情報が記憶されていない場合、制御部２７１は、セル状態情報抽出処理を終了する。
【０１９４】
一方、メモリに全てのバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃのセル状態情報が記憶されている場合、制御部２７１は、互いに異なるバッテリセルのセル状態情報の組み合わせのうち電流値の条件を満たす組み合わせを抽出する（ステップＳ３２）。
【０１９５】
ここで、電流値の条件とは、異なるバッテリセルのセル状態情報の組み合わせのうち最大電流値と最小電流値との差の絶対値が上述の電流しきい値以下となること、または異なるバッテリセルのセル状態情報の組み合わせのうちすべての電流値の絶対値が上述の電流しきい値以下となることである。
【０１９６】
電流しきい値は予め２つ定められてもよい。この場合、例えば電流値の条件とは、異なるバッテリセルのセル状態情報の組み合わせのうち最大電流値と最小電流値との差の絶対値が一方の電流しきい値以下となり、かつ異なるバッテリセルのセル状態情報の組み合わせのうちすべての電流値の絶対値が他方の電流しきい値以下となることであってもよい。
【０１９７】
続いて、制御部２７１は、ステップＳ３２の処理により複数のバッテリセルのセル状態情報の組み合わせが抽出できたか否かを判定する（ステップＳ３３）。ステップＳ３２の処理により組み合わせが抽出できなかった場合、制御部２７１は、セル状態情報抽出処理を終了する。
【０１９８】
一方、ステップＳ３２の処理により組み合わせが抽出できた場合、制御部２７１は、抽出された電流値の組み合わせに基づいて複数のセル状態情報を選択し（ステップＳ３４）、選択したセル状態情報に含まれる複数の電流積算値の差をバッテリモジュール状態として算出する（ステップＳ３５）。検出結果はメモリに記憶される。これにより、セル状態情報抽出処理が終了する。
【０１９９】
（３−４）充電状態調整処理
充電状態調整処理について説明する。図８は、充電状態調整処理を示すフローチャートである。
【０２００】
制御部２７１は、セル状態情報抽出処理によりバッテリモジュール状態が検出されたか否かを判定する（ステップＳ４１）。バッテリモジュール状態が検出されていない場合、制御部２７１は、複数のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの充電状態（本例では残存容量）の調整を行うことなく充電状態調整処理を終了する。
【０２０１】
一方、バッテリモジュール状態が検出されている場合、制御部２７１は、バッテリセルごとに放電時間を算出する（ステップＳ４２）。
【０２０２】
例えば、制御部２７１は、例えばバッテリモジュール状態に基づいて残存容量が最も小さいバッテリセルを選択し、他のバッテリセルの残存容量を選択したバッテリセルの充電状態と等しくするために必要な放電時間を算出する。
【０２０３】
次に、制御部２７１は、タイマをセットする（ステップＳ４３）。それにより、タイマにより経過時間の計測が開始される。タイマのセットにより計測値が０となる。
【０２０４】
続いて、制御部２７１は、放電時間が算出されたバッテリセルの放電を開始する（ステップＳ４４）。具体的には、制御部２７１は、放電時間が算出されたバッテリセルに対応する調整ユニット３１０のスイッチング素子ＳＷをオンする。
【０２０５】
続いて、制御部２７１は、放電時間が経過したか否かを判別する（ステップＳ４５）。
【０２０６】
これにより、制御部２７１は、放電時間が経過することにより経過した放電時間に対応するバッテリセルの放電を停止する（ステップＳ４６）。具体的には、制御部２７１は、放電時間が経過したバッテリセルに対応する調整ユニット３１０のスイッチング素子ＳＷをオフする。
【０２０７】
その後、制御部２７１は、全てのバッテリセル１０ａ〜１０ｃが放電していないか否かを判別する（ステップＳ４７）。具体的には、制御部２７１は、全ての調整ユニット３１０のスイッチング素子ＳＷがオフしているか否かを判定する。
【０２０８】
全てのバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃのうち少なくとも１つのバッテリセルが放電している場合、制御部２７１は、ステップＳ４５の処理に戻る。
【０２０９】
一方、全てのバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃが放電していない場合、すなわち全ての調整ユニット３１０のスイッチング素子ＳＷがオフしている場合、制御部２７１は、充電状態調整処理を終了する。
【０２１０】
（４）効果
（４−１）このバッテリモジュール状態検出装置２００においては、電源線５０１を流れる電流により電流積算値が算出され、電圧比較ユニット２９０における各バッテリセルの端子電圧と中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍとの比較結果に基づいて複数のバッテリセルについての電流積算値の差がバッテリモジュール状態として算出される。この場合、電流積算値の差は複数のバッテリセルの残存容量の差に相当する。したがって、各バッテリセルの電圧値を測定することなく、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定することにより、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出することができる。
【０２１１】
（４−２）電圧比較ユニット２９０の一連の動作は、メインスイッチ５０２がオフ状態からオン状態となることにより開始され、メインスイッチ５０２がオフ状態となるまで所定の周期で繰り返されるように予め設定されている。このように、電圧比較ユニット２９０の一連の動作は、バッテリＥＣＵ２７０の動作とは独立して行われる。
【０２１２】
そのため、例えばバッテリＥＣＵ２７０および主制御部４００が正常に機能しない場合でも、判定回路２５０の動作により複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が確実に上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏを超えない。また、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が確実に下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕを超える。これにより、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの安全性が確保される。
【０２１３】
（４−３）複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕよりも大きく上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏ以下であるか否かを判定するための構成が既存である場合、例えば中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍを出力する電圧出力部２４２および比較結果保持回路２６０を除いて上記の電圧比較ユニット２９０と同様の構成を有する電圧比較ユニットが存在する場合を想定する。
【０２１４】
この場合、その既存の電圧比較ユニットに電圧出力部２４２および比較結果保持回路２６０を設けることにより簡単に電圧比較ユニット２９０を作製することができる。これにより、既存の機器を有効に利用しつつ、簡単に電圧比較ユニット２９０を作製することができる。その結果、バッテリシステム５００の低コスト化が実現される。
【０２１５】
（４−４）満充電容量に対する残存容量の比率（以下、ＳＯＣと呼ぶ）が１００％である場合のバッテリセルの開放電圧が約４．２Ｖであるバッテリセルにおいては、ＳＯＣが５０％である場合のバッテリセルの開放電圧が約３．７Ｖである。バッテリセルをＳＯＣが５０％を基準として変動するように用いる場合、バッテリセルの開放電圧が約３．７Ｖを中心として変動する。
【０２１６】
この場合、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍは、ＳＯＣ５０％に対応する開放電圧として約３．７Ｖ（３．６Ｖ以上３．８Ｖ以下）に設定されることが好ましい。これにより、各バッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの端子電圧が約３．７Ｖに等しくなる時点を多くすることができるので、バッテリモジュール状態を算出するための電流積算値を容易に取得することができる。
【０２１７】
また、満充電容量に対する残存容量の比率（以下、ＳＯＣと呼ぶ）が１００％である場合のバッテリセルの開放電圧が約４．２Ｖであるバッテリセルにおいては、ＳＯＣが９０％である場合のバッテリセルの開放電圧が約４．０Ｖである。バッテリセルを満充電状態となるように繰り返し充電して用いる場合、ＳＯＣが９０％を超えるまたは９０％以下になる頻度が多くなる。
【０２１８】
この場合、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍは、ＳＯＣ９０％に対応する開放電圧として約４．０Ｖ（３．９Ｖ以上４．１Ｖ以下）に設定されることが好ましい。これにより、各バッテリセルの電圧が約４．０Ｖに等しくなる時点を多くすることができるので、バッテリモジュール状態を算出するための電流積算値を容易に取得することができる。
【０２１９】
［２］第２の実施の形態
（１）調整ユニットの構成および動作
第２の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置について説明する。第２の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置について第１の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置と異なる点を説明する。以下に説明する以外の本実施の形態に係る構成および動作は、第１の実施の形態の構成および動作と同じである。
【０２２０】
図９は、第２の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置に用いられる調整ユニットの一構成例を示す図である。図９に示すように、第２の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置においては、調整ユニット３１０に第１の実施の形態で設けられる放電部ＤＳに代えて抵抗Ｒが設けられる。
【０２２１】
充電状態調整処理時には、制御部２７１によりスイッチング素子ＳＷがオンされることにより抵抗Ｒとバッテリセルとが接続される。これにより、バッテリセルが抵抗Ｒにより放電する。
【０２２２】
上述のように、充電状態調整処理時には放電時間が算出される。抵抗Ｒによる単位時間当たりの放電量は、バッテリセルの端子電圧が高いほど大きくなり、バッテリセルの端子電圧が低いほど小さくなる。
【０２２３】
そこで、本実施の形態では、下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕを抵抗Ｒの抵抗値で除算することにより抵抗Ｒの単位時間当たりの放電量、すなわち放電速度を算出する。
【０２２４】
この場合、放電時間が、バッテリセルの端子電圧が下限値（下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕ）であるときの放電速度により算出される。したがって、充電状態調整処理時に過剰な放電が行われることが確実に防止される。
【０２２５】
（２）効果
上記のように、本実施の形態では、バッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの放電を行うための構成として、調整ユニット３１０に抵抗Ｒが設けられる。抵抗Ｒは定電流ダイオードに比べて安価である。したがって、調整ユニット３１０を含むバッテリモジュール状態制御装置およびバッテリシステムの低コスト化が実現される。
【０２２６】
［３］第３の実施の形態
（１）調整ユニットの構成および動作
第３の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置について説明する。第３の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置について第１の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置と異なる点を説明する。本実施の形態の他の構成および動作は、第１の実施の形態の構成および動作と同じである。
【０２２７】
図１０は、第３の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置に用いられる調整ユニットの一構成例を示す図である。図１０に示すように、第３の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置においては、調整ユニット３１０の構成が第１の実施の形態で設けられる図１の調整ユニット３１０の構成と異なる。
【０２２８】
この調整ユニット３１０は、２つのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２および充電器３１１を備える。２つのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の各々は、複数の端子ＣＰ０，ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３を有する。充電器３１１は、出力端子および入力端子を有する。
【０２２９】
一方のスイッチング素子ＳＷ１においては、端子ＣＰ０が充電器３１１の出力端子に接続され、端子ＣＰ１がバッテリセル１０ａの正極端子に接続され、端子ＣＰ２がバッテリセル１０ｂの正極端子に接続され、端子ＣＰ３がバッテリセル１０ｃの正極端子に接続される。
【０２３０】
他方のスイッチング素子ＳＷ２においては、端子ＣＰ０が充電器３１１の入力端子に接続され、端子ＣＰ１がバッテリセル１０ａの負極端子に接続され、端子ＣＰ２がバッテリセル１０ｂの負極端子に接続され、端子ＣＰ３がバッテリセル１０ｃの負極端子に接続される。
【０２３１】
２つのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の各々は、図１のバッテリＥＣＵ２７０の制御部２７１により制御され、端子ＣＰ０が複数の端子ＣＰ１〜ＣＰ３のいずれかに選択的に接続される。これにより、バッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの各々の正極端子および負極端子と充電器３１１とが選択的に接続される。充電器３１１は、接続されたバッテリセルに一定の電流（例えば、５０ｍＡ／ｓ）を流すことによりそのバッテリセルを充電する。
【０２３２】
図１０の構成を有する調整ユニット３１０を用いた場合の充電状態調整処理について説明する。図１１は、第３の実施の形態における充電状態調整処理を示すフローチャートである。
【０２３３】
図１１に示すように、制御部２７１は、セル状態情報抽出処理によりバッテリモジュール状態が検出されたか否かを判定する（ステップＳ５１）。バッテリモジュール状態が検出されていない場合、制御部２７１は、複数のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの充電状態（本例では残存容量）の調整を行うことなく充電状態調整処理を終了する。
【０２３４】
一方、バッテリモジュール状態が検出されている場合、制御部２７１は、バッテリセルごとに充電時間を算出する（ステップＳ５２）。
【０２３５】
例えば、制御部２７１は、例えば充電状態が最も大きいバッテリセルを選択し、他のバッテリセルの充電状態を選択したバッテリセルの充電状態と等しくするために必要な充電時間を算出する。
【０２３６】
次に、制御部２７１は、タイマをセットする（ステップＳ５３）。それにより、タイマにより経過時間の計測が開始される。タイマのセットにより計測値が０となる。
【０２３７】
続いて、制御部２７１は、充電時間が算出されかつ充電されていないバッテリセルの充電を開始する（ステップＳ５４）。具体的には、制御部２７１は、充電時間が算出されたバッテリセルのうち、充電が行われていないバッテリセルが充電器３１１に接続されるように、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を制御する。
【０２３８】
続いて、制御部２７１は、充電時間が経過したか否かを判別する（ステップＳ５５）。これにより、制御部２７１は、充電時間が経過することにより経過した充電時間に対応するバッテリセルの充電を停止する（ステップＳ５６）。
【０２３９】
具体的には、制御部２７１は、充電時間が経過したバッテリセルと充電器３１１との接続が遮断されるように、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を制御する。
【０２４０】
その後、制御部２７１は、充電時間が算出された全てのバッテリセルの充電が完了しているか否かを判定する（ステップＳ５７）。
【０２４１】
充電時間が算出された全てのバッテリセルの充電が完了していない場合、制御部２７１は、ステップＳ５３の処理に戻る。一方、充電時間が算出された全てのバッテリセルの充電が完了している場合、制御部２７１は、充電状態調整処理を終了する。
【０２４２】
（２）効果
上記のように、本実施の形態では、充電器３１１を用いて複数のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの充電状態調整処理が行われる。充電器３１１によれば、放電を行うことなく複数のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの充電状態調整処理を行うことができる。すなわち、エネルギーを消費することなく各バッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの充電状態を調整することができる。したがって、各バッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃに蓄積されたエネルギーを有効に活用することができる。
【０２４３】
［４］第４の実施の形態
以下、第４の実施の形態に係る電動車両について説明する。本実施の形態に係る電動車両は、第１〜第３のいずれかの実施の形態に係るバッテリシステム５００を備える。なお、以下では、電動車両の一例として電動自動車を説明する。
【０２４４】
（１）構成および動作
図１２は、第４の実施の形態に係る電動自動車の構成を示すブロック図である。図１２に示すように、本実施の形態に係る電動自動車６００は、車体６１０を備える。車体６１０に、図１の主制御部４００、始動停止指示部４０１、図１のバッテリシステム５００、電力変換部６０１、モータ６０２、駆動輪６０３、アクセル装置６０４、ブレーキ装置６０５、ならびに回転速度センサ６０６が設けられる。モータ６０２が交流（ＡＣ）モータである場合には、電力変換部６０１はインバータ回路を含む。バッテリシステム５００にはバッテリモジュール状態制御装置３００が設けられ、バッテリモジュール状態制御装置３００にはバッテリモジュール状態検出装置２００が設けられている。
【０２４５】
バッテリシステム５００は、電力変換部６０１を介してモータ６０２に接続されるとともに、主制御部４００に接続される。
【０２４６】
主制御部４００には、バッテリシステム５００を構成するバッテリＥＣＵ２７０（図１）からバッテリモジュール状態（バッテリモジュール１０に含まれる複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃ間の残存容量の差）が与えられる。また、主制御部４００には、バッテリＥＣＵ２７０（図１）からバッテリモジュール１０に流れる電流値が与えられる。さらに、主制御部４００には、アクセル装置６０４、ブレーキ装置６０５および回転速度センサ６０６が接続される。主制御部４００は、例えばＣＰＵおよびメモリ、またはマイクロコンピュータからなる。さらに、主制御部４００には始動停止指示部４０１が接続されている。
【０２４７】
アクセル装置６０４は、電動自動車６００が備えるアクセルペダル６０４ａと、アクセルペダル６０４ａの操作量（踏み込み量）を検出するアクセル検出部６０４ｂとを含む。
【０２４８】
始動指示部４０１のスタートキーがオンの状態で、運転者によりアクセルペダル６０４ａが操作されると、アクセル検出部６０４ｂは、運転者により操作されていない状態を基準としてアクセルペダル６０４ａの操作量を検出する。検出されたアクセルペダル６０４ａの操作量が主制御部４００に与えられる。
【０２４９】
ブレーキ装置６０５は、電動自動車６００が備えるブレーキペダル６０５ａと、運転者によるブレーキペダル６０５ａの操作量（踏み込み量）を検出するブレーキ検出部６０５ｂとを含む。スタートキーがオンの状態で、運転者によりブレーキペダル６０５ａが操作されると、ブレーキ検出部６０５ｂによりその操作量が検出される。検出されたブレーキペダル６０５ａの操作量が主制御部４００に与えられる。回転速度センサ６０６は、モータ６０２の回転速度を検出する。検出された回転速度は、主制御部４００に与えられる。
【０２５０】
上記のように、主制御部４００には、バッテリモジュール状態、始動指示部４０１のスタートキーの状態（オン状態またはオフ状態）を示す情報、バッテリモジュール１０を流れる電流値、アクセルペダル６０４ａの操作量、ブレーキペダル６０５ａの操作量、およびモータ６０２の回転速度が与えられる。主制御部４００は、これらの情報に基づいてバッテリモジュール１０の充放電制御および電力変換部６０１の電力変換制御を行う。例えば、アクセル操作に基づく電動自動車６００の発進時および加速時には、バッテリシステム５００から電力変換部６０１にバッテリモジュール１０の電力が供給される。
【０２５１】
さらに、スタートキーがオンの状態で、主制御部４００は、与えられたアクセルペダル６０４ａの操作量に基づいて、駆動輪６０３に伝達すべき回転力（指令トルク）を算出し、その指令トルクに基づく制御信号を電力変換部６０１に与える。
【０２５２】
上記の制御信号を受けた電力変換部６０１は、バッテリシステム５００から供給された電力を、駆動輪６０３を駆動するために必要な電力（駆動電力）に変換する。これにより、電力変換部６０１により変換された駆動電力がモータ６０２に供給され、その駆動電力に基づくモータ６０２の回転力が駆動輪６０３に伝達される。
【０２５３】
一方、ブレーキ操作に基づく電動自動車６００の減速時には、モータ６０２は発電装置として機能する。この場合、電力変換部６０１は、モータ６０２により発生された回生電力をバッテリモジュール１０の充電に適した電力に変換し、バッテリモジュール１０に与える。それにより、バッテリモジュール１０を構成するバッテリセル１０ａ〜１０ｃが充電される。
【０２５４】
（２）効果
上記のように、本実施の形態に係る電動自動車６００には、第１〜第３のいずれかのバッテリシステム５００が設けられる。このバッテリシステム５００には、第１〜第３の実施の形態に係るバッテリモジュール状態検出装置２００が設けられる。これにより、バッテリシステム５００の構成の単純化および小型化が可能となる。その結果、電動自動車６００の構成の単純化、小型化および低コスト化が実現される。
【０２５５】
（３）他の移動体
上記では、図１のバッテリシステム５００が電動車両に搭載される例について説明したが、バッテリシステム５００が船、航空機、エレベータまたは歩行ロボット等の他の移動体に搭載されてもよい。
【０２５６】
バッテリシステム５００が搭載された船は、例えば、図１２の車体６１０の代わりに船体を備え、駆動輪６０３の代わりにスクリューを備え、アクセル装置６０４の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置６０５の代わりに減速入力部を備える。運転者は、船体を加速させる際にアクセル装置６０４の代わりに加速入力部を操作し、船体を減速させる際にブレーキ装置６０５の代わりに減速入力部を操作する。この場合、船体が移動本体部に相当し、モータ６０２が動力源に相当し、スクリューが駆動部に相当する。このような構成において、モータ６０２がバッテリシステム５００からの電力を受けてその電力を動力に変換し、その動力によってスクリューが回転されることにより船体が移動する。
【０２５７】
同様に、バッテリシステム５００が搭載された航空機は、例えば、図１２の車体６１０の代わりに機体を備え、駆動輪６０３の代わりにプロペラを備え、アクセル装置６０４の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置６０５の代わりに減速入力部を備える。この場合、機体が移動本体部に相当し、モータが動力源に相当し、プロペラが駆動部に相当する。このような構成において、モータがバッテリシステム５００からの電力を受けてその電力を動力に変換し、その動力によってプロペラが回転されることにより機体が移動する。
【０２５８】
バッテリシステム５００が搭載されたエレベータは、例えば、図１２の車体６１０の代わりに籠を備え、駆動輪６０３の代わりに籠に取り付けられる昇降用ロープを備え、アクセル装置６０４の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置６０５の代わりに減速入力部を備える。この場合、籠が移動本体部に相当し、モータ６０２が動力源に相当し、昇降用ロープが駆動部に相当する。このような構成において、モータ６０２がバッテリシステム５００からの電力を受けてその電力を動力に変換し、その動力によって昇降用ロープが巻き上げられることにより籠が昇降する。
【０２５９】
バッテリシステム５００が搭載された歩行ロボットは、例えば、図１２の車体６１０の代わりに胴体を備え、駆動輪６０３の代わりに足を備え、アクセル装置６０４の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置６０５の代わりに減速入力部を備える。この場合、胴体が移動本体部に相当し、モータ６０２が動力源に相当し、足が駆動部に相当する。このような構成において、モータ６０２がバッテリシステム５００からの電力を受けてその電力を動力に変換し、その動力によって足が駆動されることにより胴体が移動する。
【０２６０】
このように、バッテリシステム５００が搭載された移動体においては、動力源がバッテリシステム５００からの電力を受けてその電力を動力に変換し、駆動部が動力源により変換された動力により移動本体部を移動させる。
【０２６１】
［５］第５の実施の形態
以下、第５の実施の形態に係る電源装置について説明する。本実施の形態に係る電源装置は、複数のモジュール装置を含む。まず、モジュール装置の構成について説明する。
【０２６２】
図１３は、第５の実施の形態に係るモジュール装置の構成を示すブロック図である。図１３に示すように、このモジュール装置５９０は、図１の電流測定部２１０が設けられない点、および図１のバッテリＥＣＵ２７０に代えて通信部２００ｘが設けられる点を除いて、図１のバッテリシステム５００と同じ構成を有する。
【０２６３】
図１３の例では、モジュール装置５９０の通信部２００ｘは、複数のサーミスタ１２、複数の調整ユニット３１０、電圧比較ユニット２９０およびコントローラ７１２に接続されている。
【０２６４】
コントローラ７１２は、モジュール装置５９０の外部に設けられ、例えばＣＰＵおよびメモリ、またはマイクロコンピュータからなる。コントローラ７１２は、図１のバッテリＥＣＵ２７０の制御部２７１、記憶部２７２および電流積算部２７３を含む。
【０２６５】
モジュール装置５９０のバッテリモジュール１０は、例えば後述する電力変換装置７２０（図１４）に電源線５０１を介して接続される。
【０２６６】
通信部２００ｘには、複数のサーミスタ１２から複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの温度の検出結果が与えられる。図１３の通信部２００ｘは、与えられた検出結果をコントローラ７１２に与える。
【０２６７】
通信部２００ｘには、電圧比較ユニット２９０の比較結果保持回路２６０から各バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍを超えたか否かを示す比較結果が与えられる。通信部２００ｘは、与えられた比較結果をコントローラ７１２に与える。
【０２６８】
次に、電源装置について説明する。図１４は、第５の実施の形態に係る電源装置の構成を示すブロック図である。図１４に示すように、この電源装置７００は、電力貯蔵装置７１０および電力変換装置７２０を備える。電力貯蔵装置７１０は、電流測定部２１０、モジュール装置群７１１およびコントローラ７１２を備える。モジュール装置群７１１は複数のモジュール装置５９０を含む。
【０２６９】
複数のモジュール装置５９０の各々は、図１３のモジュール装置５９０と同じ構成を有する。複数のモジュール装置５９０のバッテリモジュール１０は、互いに並列に接続されてもよく、または互いに直列に接続されてもよい。本例では、複数のモジュール装置５９０のバッテリモジュール１０が直列に接続される。
【０２７０】
複数のバッテリモジュール１０の複数のバッテリセルのうち最低電位を有するバッテリセルのマイナス電極および最高電位を有するバッテリセルのプラス電極がそれぞれ図１３の電源線５０１を介して電力変換装置７２０に接続される。なお、図１４では電源線５０１の図示を省略する。
【０２７１】
モジュール装置群７１１の各モジュール装置５９０の通信部２００ｘ（図１３）がコントローラ７１２に接続される。コントローラ７１２には、モジュール装置群７１１の複数のモジュール装置５９０から各バッテリセルの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍを超えたか否かを示す比較結果が与えられる。
【０２７２】
モジュール装置５９０と電力変換装置７２０とを繋ぐ電源線５０１（図１３）の一部に電流測定部２１０が設けられる。この電流測定部２１０は、図１の電流測定部２１０と同じ構成を有し、コントローラ７１２に接続される。これにより、コントローラ７１２においては、電源線５０１の一部のシャント抵抗２１１（図１）による電圧降下量およびシャント抵抗２１１（図１）の抵抗値に基づいてモジュール装置群７１１に流れる電流の値が算出される。
【０２７３】
コントローラ７１２は、各モジュール装置５９０から与えられる比較結果およびモジュール装置群７１１に流れる電流の値に基づいて上述のバッテリモジュール状態検出処理を実行する。
【０２７４】
これにより、コントローラ７１２は、複数のモジュール装置５９０の全てのバッテリセルの残存容量の差を検出する。バッテリモジュール状態検出処理において、コントローラ７１２は、検出された全てのバッテリセルの残存容量の差に基づいて、充電状態調整処理を行う。この場合、コントローラ７１２は、通信部２００ｘ（図１３）を介して複数の調整ユニット３１０（図１３）のスイッチング素子ＳＷ（図１３）のオンおよびオフを制御する。このようにして、複数のバッテリセルの充電状態が調整される。
【０２７５】
さらに、本実施の形態では、コントローラ７１２は、電力変換装置７２０を制御する。コントローラ７１２は、モジュール装置５９０のバッテリモジュール１０の放電または充電に関する制御として、後述する制御を行う。
【０２７６】
電力変換装置７２０は、ＤＣ／ＤＣ（直流／直流）コンバータ７２１およびＤＣ／ＡＣ（直流／交流）インバータ７２２を含む。ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１は入出力端子７２１ａ，７２１ｂを有し、ＤＣ／ＡＣインバータ７２２は入出力端子７２２ａ，７２２ｂを有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１の入出力端子７２１ａは図示しない電源線５０１（図１３）を介して電力貯蔵装置７１０のモジュール装置群７１１に接続される。
【０２７７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１の入出力端子７２１ｂおよびＤＣ／ＡＣインバータ７２２の入出力端子７２２ａは互いに接続されるとともに電力出力部ＰＵ１に接続される。ＤＣ／ＡＣインバータ７２２の入出力端子７２２ｂは電力出力部ＰＵ２に接続されるとともに他の電力系統に接続される。
【０２７８】
電力出力部ＰＵ１，ＰＵ２は例えばコンセントを含む。電力出力部ＰＵ１，ＰＵ２には、例えば種々の負荷が接続される。他の電力系統は、例えば商用電源または太陽電池を含む。電力出力部ＰＵ１，ＰＵ２および他の電力系統が電源装置に接続される外部の例である。なお、電力系統として太陽電池を用いる場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１の入出力端子７２１ｂに太陽電池が接続される。一方、電力系統として太陽電池を含む太陽光発電システムを用いる場合、ＤＣ／ＡＣインバータ７２２の入出力端子７２２ｂに太陽光発電システムのパワーコンディショナのＡＣ出力部が接続される。
【０２７９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１およびＤＣ／ＡＣインバータ７２２がコントローラ７１２によって制御されることにより、モジュール装置群７１１の放電および充電が行われる。モジュール装置群７１１の放電時には、モジュール装置群７１１から与えられる電力がＤＣ／ＤＣコンバータ７２１によりＤＣ／ＤＣ（直流／直流）変換され、さらにＤＣ／ＡＣインバータ７２２によりＤＣ／ＡＣ（直流／交流）変換される。
【０２８０】
電源装置７００が直流電源として用いられる場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１によりＤＣ／ＤＣ変換された電力が電力出力部ＰＵ１に供給される。電源装置７００が交流電源として用いられる場合、ＤＣ／ＡＣインバータ７２２によりＤＣ／ＡＣ変換された電力が電力出力部ＰＵ２に供給される。また、ＤＣ／ＡＣインバータ７２２により交流に変換された電力を他の電力系統に供給することもできる。
【０２８１】
コントローラ７１２は、モジュール装置群７１１の放電時に、各モジュール装置５９０から与えられる比較結果（各バッテリセルの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍを超えたか否かを示す比較結果）およびモジュール装置群７１１を流れる電流の値に基づいて、モジュール装置群７１１の放電を停止するか否かまたは放電電流（または放電電力）を制限するか否かを判定し、判定結果に基づいて電力変換装置７２０を制御してもよい。
【０２８２】
一方、モジュール装置群７１１の充電時には、他の電力系統から与えられる交流の電力がＤＣ／ＡＣインバータ７２２によりＡＣ／ＤＣ（交流／直流）変換され、さらにＤＣ／ＤＣコンバータ７２１によりＤＣ／ＤＣ（直流／直流）変換される。ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１からモジュール装置群７１１に電力が与えられることにより、モジュール装置群７１１に含まれる複数のバッテリセルが充電される。
【０２８３】
コントローラ７１２は、モジュール装置群７１１のバッテリモジュール１０の充電に関する制御の一例として、次の制御を行ってもよい。
【０２８４】
上述のように、バッテリセルの端子電圧は、その内部抵抗に起因する電圧降下により変化する。内部抵抗に起因する電圧降下は、バッテリセルに流れる電流が少ないほど小さくなる。そこで、モジュール装置群７１１の充電時に、コントローラ７１２は、モジュール装置群７１１に流れる電流の値が予め定められた上述の電流しきい値（例えばバッテリセルの定格電流）以下となるように電力変換装置７２０を制御してもよい。
【０２８５】
この場合、モジュール装置群７１１の充電中でかつバッテリモジュール状態検出処理が行われる場合に、複数のモジュール装置５９０の全てのバッテリセルの残存容量の差を正確に検出することが可能となる。
【０２８６】
バッテリセルに流れる電流値が大きく変動すると、内部抵抗に起因する電圧降下も大きく変動する。そこで、モジュール装置群７１１の充電開始時点から充電終了時点までの間、コントローラ７１２は、モジュール装置群７１１に流れる電流の値が予め定められた範囲を超えて変動しないように電力変換装置７２０を制御してもよい。
【０２８７】
例えば、バッテリセルの定格電流が５Ａ（１Ｃ）である場合に、コントローラ７１２は、モジュール装置群７１１に流れる電流の値が３Ａ以上５Ａ以下の範囲を超えて変動しないように電力変換装置７２０を制御する。この場合、モジュール装置群７１１に流れる電流の値が０Ａから５Ａに渡って大きく変動する場合に比べて、内部抵抗に起因する電圧降下の変動を小さくすることができる。したがって、モジュール装置群７１１の充電中でかつバッテリモジュール状態検出処理が行われる場合に、複数のモジュール装置５９０の全てのバッテリセルの残存容量の差を正確に検出することが可能となる。
【０２８８】
なお、上記の予め定められる電流値の範囲は、上述の電流しきい値以下の範囲内で設定されることが好ましい。この場合、複数のモジュール装置５９０の全てのバッテリセルの残存容量の差をより正確に検出することが可能となる。
【０２８９】
さらに、モジュール装置群７１１の充電時に、コントローラ７１２は、モジュール装置群７１１に流れる電流の値が一定となるように電力変換装置７２０を制御してもよい。
【０２９０】
例えば、バッテリセルの定格電流が５Ａ（１Ｃ）である場合に、コントローラ７１２は、モジュール装置群７１１に流れる電流の値が定格電流以下の所定の値（例えば、１Ａ、２Ａまたは３Ａ等）で一定となるように電力変換装置７２０を制御する。この場合、モジュール装置群７１１の充電時に内部抵抗に起因する電圧降下の大きさに変動が生じない。したがって、モジュール装置群７１１の充電中でかつバッテリモジュール状態検出処理が行われる場合に、複数のモジュール装置５９０の全てのバッテリセルの残存容量の差をさらに正確に検出することが可能となる。
【０２９１】
上記のように、モジュール装置群７１１の充電時において、モジュール装置群７１１に流れる電流の値が予め定められた上述の電流しきい値以下となるように、あるいはモジュール装置群７１１に流れる電流の値が予め定められた範囲を超えて変動しないように、電力変換装置７２０が制御される。この場合、バッテリモジュール状態検出処理中の図７のステップＳ３２において、電流値の条件を満たすセル状態情報の組み合わせが選択されやすくなる。これにより、バッテリモジュール状態検出処理を短時間で円滑に行うことが可能となる。
【０２９２】
商用電源から供給される夜間電力を用いてモジュール装置群７１１の充電を行う場合には、電力変換装置７２０を制御することによりモジュール装置群７１１に流れる電流の値を容易に制御することができる。したがって、バッテリモジュール状態検出処理を短時間で円滑に行うことが可能になるとともに、容易かつ正確に全てのバッテリセルの残存容量の差を検出することが可能となる。
【０２９３】
満充電容量に対する残存容量の比率（以下、ＳＯＣと呼ぶ）が１００％である場合のバッテリセルの開放電圧が約４．２Ｖであるバッテリセルにおいては、ＳＯＣが９０％である場合のバッテリセルの開放電圧が約４．０Ｖである。バッテリセルを満充電状態となるように繰り返し充電して用いる場合、ＳＯＣが９０％を超えるまたは９０％以下になる頻度が多くなる。
【０２９４】
したがって、上記のように、例えば夜間電力を用いてモジュール装置群７１１を充電する場合には、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍは、ＳＯＣ９０％に対応する開放電圧として約４．０Ｖ（３．９Ｖ以上３．１Ｖ以下）に設定されることが好ましい。これにより、各バッテリセルの端子電圧が約４．０Ｖに等しくなる時点を多くすることができるので、複数のバッテリセルの残存容量の差を算出するための電流積算値を容易に取得することができる。
【０２９５】
なお、電源装置７００と外部との間で互いに電力を供給可能であれば、電力変換装置７２０がＤＣ／ＤＣコンバータ７２１およびＤＣ／ＡＣインバータ７２２のうちいずれか一方のみを有してもよい。また、電源装置７００と外部との間で互いに電力を供給可能であれば、電力変換装置７２０が設けられなくてもよい。
【０２９６】
本実施の形態において、コントローラ７１２は、モジュール装置群７１１の複数のバッテリセルの残存容量の差の大きさに基づいて電力変換装置７２０を制御してもよい。例えば、コントローラ７１２は、複数のバッテリセルの残存容量の差が予め定められたしきい値を超える場合に、電力変換装置７２０を制御することによりモジュール装置群７１１の充電または放電を停止させてもよい。これにより、複数のバッテリセルの残存容量が大きくばらついている状態で、複数のバッテリセルの充電および放電が行われることが防止される。したがって、各バッテリセルの過放電および過充電の発生を十分に低減することができる。
【０２９７】
図１３および図１４のモジュール装置５９０には、図１の電流測定部２１０が設けられないが、図１３および図１４のモジュール装置５９０に電流測定部２１０が設けられてもよい。この場合、コントローラ７１２においては、各モジュール装置５９０に流れる電流の値が算出される。したがって、複数のモジュール装置５９０のバッテリモジュール１０が並列に接続されている場合でも、各モジュール装置５９０から与えられる比較結果および各モジュール装置５９０に流れる電流の値に基づいて、バッテリモジュール状態検出処理が行われる。
【０２９８】
（２）効果
電源装置７００においては、コントローラ７１２によりモジュール装置群７１１と外部との間の電力の供給が制御される。それにより、モジュール装置群７１１に含まれる各バッテリセルの過放電および過充電が防止される。
【０２９９】
電源装置７００においては、コントローラ７１２により、複数のモジュール装置５９０の全てのバッテリセルについての電流積算値の差が算出される。この場合、電流積算値の差は複数のバッテリセルの残存容量の差に相当する。したがって、各バッテリセルの電圧値を測定することなく、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定することにより、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出することができる。その結果、電源装置７００の低コスト化が実現される。
【０３００】
［６］他の実施の形態
（１）上記の実施の形態では、図５のフローチャートに示すように、一度バッテリモジュール状態が検出されると、メインスイッチ５０２がオフするまでの間再びバッテリモジュール状態が検出されることはない（図５のステップＳ５およびＳ８参照）。
【０３０１】
これに代えて、バッテリモジュール状態は、メインスイッチ５０２がオンしてからメインスイッチ５０２がオフするまでの間繰り返し検出されてもよい。
【０３０２】
この場合、例えば制御部２７１は、セル状態情報抽出処理によりバッテリモジュール状態が算出されることにより、記憶部２７２に記憶されたセル状態情報を全て消去するとともに電流積算部２７３により算出される電流積算値をリセットする。続いて、制御部２７１は、図５のステップＳ３，Ｓ４，Ｓ６およびＳ７の処理により再びバッテリモジュール状態を検出する。さらに、制御部２７１は、バッテリモジュール状態を検出するごとに、記憶部２７２によりメモリに既に記憶されているバッテリモジュール状態を消去する。
【０３０３】
このようにして、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃのバッテリモジュール状態が繰り返し検出されるとともに、最新の検出結果が記憶部２７２に記憶される。これにより、メインスイッチ５０２がオンしてからメインスイッチ５０２がオフするまでの間に複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの残存容量が変動する場合でも、記憶部２７２に記憶されるバッテリモジュール状態の検出結果に大きな誤差が生じることが十分に防止される。
【０３０４】
また、メインスイッチ５０２がオンしてからメインスイッチ５０２がオフするまでの時間が著しく長い場合でも、メインスイッチ５０２がオフする直前の検出結果を用いて充電状態調整処理を行うことができる。これにより、複数のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの充電状態を精度よく調整することができる。
【０３０５】
（２）上記の実施の形態では、図５のフローチャートに示すように、一度バッテリモジュール状態が検出されると、メインスイッチ５０２がオフするまでの間再びバッテリモジュール状態が検出されることはない（図５のステップＳ５およびＳ８参照）。
【０３０６】
これに代えて、制御部２７１は、以下のようにバッテリモジュール状態を検出してもよい。例えば、制御部２７１は、レコード番号、セル識別情報、電流積算値、電流値および記憶時刻からなるセル状態情報を作成する。
【０３０７】
この場合、例えば図３および図４の時点ｔ１では、レコード番号「１」、セル識別情報「ＣＥＬＬ１」、電流積算値「ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」、電流値「７Ａ」および記憶時刻「ｔ１」からなるセル状態情報が作成される。例えば、図３および図４の時点ｔ１０では、レコード番号「５」、セル識別情報「ＣＥＬＬ３」、電流積算値「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ」、電流値「３Ａ」および記憶時刻「ｔ１０」からなるセル状態情報が作成される。
【０３０８】
また、制御部２７１は、一度バッテリモジュール状態が検出された後も、メインスイッチ５０２がオフするまでの間、電流積算部２７３により算出される電流積算値をリセットすることなくセル状態情報記憶処理およびセル状態情報抽出処理を繰り返す。この場合、繰り返しセル状態情報抽出処理が行われることにより、図７のステップＳ３２で複数の電流値の組み合わせが抽出される場合がある。
【０３０９】
ここで、電源線５０１に流れる電流の検出結果には誤差が生じる。この場合、電流積算部２７３による電流積算値の算出誤差は、時間の経過とともに大きくなる。そのため、バッテリモジュール状態を検出するために用いることができるセル状態情報の組み合わせが複数存在する場合には、記録時刻が互いに近いセル状態情報の組み合わせを用いて複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの残存容量の差を検出することが好ましい。
【０３１０】
そこで、制御部２７１は、互いに異なるバッテリセルのセル状態情報の組み合わせのうち電流値の条件を満たす組み合わせを複数抽出した場合には、抽出した複数の組み合わせから最先の記憶時刻と最後の記憶時刻との差（ばらつき）が最も短い組み合わせを充電状態の差の検出に用いる。これにより、電流値の測定誤差の影響を低減しつつ、精度よく充電状態の差を検出することが可能となる。
【０３１１】
（３）制御部２７１は、上記のステップＳ３５（図７）で算出されたバッテリモジュール状態を用いて、残存容量以外のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの充電状態の差を検出してもよい。残存容量以外の充電状態としては、例えばＳＯＣ、開放電圧、および放電深度（ＤＯＤ）がある。
【０３１２】
残存容量と、ＳＯＣ、開放電圧、および放電深度（ＤＯＤ）との間には一定の関係がある。そこで、例えば残存容量と、ＳＯＣ、開放電圧、および放電深度（ＤＯＤ）のいずれかまたは全部との関係を示すテーブルを、バッテリＥＣＵ２７０のメモリに記憶しておく。これにより、メモリに記憶されたテーブルと検出されたバッテリモジュール状態とを用いて、残存容量以外の充電状態（ＳＯＣ、開放電圧、および放電深度（ＤＯＤ）の差を検出することが可能となる。
【０３１３】
放電深度とは、例えばバッテリセルの満充電容量に対する充電可能容量（バッテリセルの満充電容量から残存容量を減算した容量）の比率であり、（１００−ＳＯＣ）％で表すことができる。
【０３１４】
（４）上記の実施の形態では、バッテリモジュール状態検出装置、バッテリモジュール状態制御装置およびバッテリシステムを電動車両に用いる例を説明したが、バッテリモジュール状態検出装置、バッテリモジュール状態制御装置およびバッテリシステムは、充放電が可能な複数のバッテリセルを備える民生機器に用いることもできる。
【０３１５】
（５）上記の実施の形態では、バッテリシステム５００が１または複数の調整ユニット３１０を含む例を説明したが、バッテリシステム５００は必ずしも調整ユニット３１０を含まなくてもよい。例えば、バッテリシステム５００は、図１のバッテリモジュール１０および図１のバッテリモジュール状態検出装置２００から構成されてもよい。
【０３１６】
この場合においても、複数のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃに流れる電流の積算値（積算電流値）の差がバッテリモジュール状態検出装置２００によりバッテリモジュール状態として検出される。
【０３１７】
そこで、例えば図１の例と同様に、バッテリシステム５００の外部装置として調整ユニット３１０を複数のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃに接続する。これにより、検出されたバッテリモジュール状態に基づいて複数のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの充電状態を調整することができる。
【０３１８】
［７］請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【０３１９】
上記実施の形態においては、バッテリモジュール状態検出装置２００がバッテリモジュール状態検出装置の例であり、バッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃが複数のバッテリセルの例であり、バッテリモジュール１０がバッテリモジュールの例であり、電流測定部２１０が電流測定部の例であり、電流積算部２７３が電流積算部の例であり、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍが電圧しきい値の例であり、電圧比較ユニット２９０が比較部の例であり、制御部２７１が算出部の例である。
【０３２０】
また、バッテリモジュール状態制御装置３００がバッテリモジュール状態制御装置の例であり、調整ユニット３１０が充電状態調整装置の例であり、バッテリシステム５００がバッテリシステムの例であり、電動自動車６００が電動車両の例であり、モータ６０２がモータの例であり、駆動輪６０３が駆動輪の例である。
【０３２１】
車体６１０、船の船体、航空機の機体、エレベータの籠および歩行ロボットの胴体が移動本体部の例であり、モータ６０２が動力源の例であり、スクリュー、プロペラ、昇降用ロープ、および足が駆動部の例であり、電動自動車６００、船、航空機、エレベータおよび歩行ロボットが移動体の例である。
【０３２２】
さらに、コントローラ７１２が充放電制御部の例であり、通信部２００ｘが通信部の例であり、電力貯蔵装置７１０が電力貯蔵装置の例であり、電源装置７００が電源装置の例であり、電力出力部ＰＵ１，ＰＵ２および他の電力系統（商用電源または太陽電池を含む電力系統）が電源装置に接続される外部の例であり、電力変換装置７２０が電力変換装置の例である。
【０３２３】
請求項の各構成要素として、上記実施の形態に記載された構成要素の他、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の構成要素を用いることもできる。
【０３２４】
なお、図５のステップＳ３が課題を解決するための手段における複数のバッテリセルに流れる電流値を取得する処理またはステップの例であり、図５のステップＳ４が課題を解決するための手段における取得された電流値に基づいて電流積算値を算出する処理またはステップの例であり、図６のステップＳ２３が課題を解決するための手段における各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値との比較結果を取得する処理またはステップの例であり、図７のステップＳ３５が課題を解決するための手段における比較結果および算出される電流積算値に基づいて、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値を求め、複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差をバッテリモジュール状態として算出する処理またはステップの例である。
【産業上の利用可能性】
【０３２５】
本発明は、電力を駆動源とする種々の移動体、電力の貯蔵装置またはモバイル機器等に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【０３２６】
１０ バッテリモジュール
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ バッテリセル
１０ バッテリモジュール
２００ バッテリモジュール状態検出装置
２００ｘ 通信部
２１０ 電流測定部
２１１ シャント抵抗
２１２ 差動増幅器
２３０ コンパレータ
２４０ 基準電圧出力ユニット
２４１，２４２，２４３ 電圧出力部
２５０ 判定回路
２６０ 比較結果保持回路
２７０ バッテリＥＣＵ
２７１ 制御部
２７２ 記憶部
２７３ 電流積算部
２９０ 電圧比較ユニット
３００ バッテリモジュール状態制御装置
３１０ 調整ユニット
３１１ 充電器
４００ 主制御部
４０１ 始動停止指示部
５００ バッテリシステム
５０１ 電源線
５０２ メインスイッチ
５１０ 負荷
５９０ モジュール装置
６００ 電動自動車
６０１ 電力変換部
６０２ モータ
６０３ 駆動輪
６０４ アクセル装置
６０４ａ アクセルペダル
６０４ｂ アクセル検出部
６０５ ブレーキ装置
６０５ａ ブレーキペダル
６０５ｂ ブレーキ検出部
６０６ 回転速度センサ
６１０ 車体
７１０ 電力貯蔵装置
７１２ コントローラ
７２０ 電力変換装置
７２１ ＤＣ／ＤＣコンバータ
７２２ ＤＣ／ＡＣインバータ
７２１ａ，７２１ｂ，７２２ａ，７２２ｂ 入出力端子
ＤＳ 放電部
ＭＰ１ 第１のマルチプレクサ
ＭＰ２ 第２のマルチプレクサ
ＭＰ３ 第３のマルチプレクサ
Ｎ ノード
ＰＵ１，ＰＵ２ 電力出力部
Ｒ 抵抗
ＳＷ，ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチング素子
Ｖｔｈ＿Ｏ 上限電圧
Ｖｔｈ＿Ｍ 中間電圧
Ｖｔｈ＿Ｕ 下限電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールの状態を検出するバッテリモジュール状態検出装置、バッテリモジュール状態制御装置、バッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動自動車等の移動体の駆動源または蓄電装置として、充放電が可能なバッテリモジュールが用いられる。このようなバッテリモジュールは、例えば複数のバッテリセル（単電池）が直列に接続された構成を有する。
【０００３】
バッテリモジュールを備えるバッテリシステムにおいては、複数のバッテリセルの容量にばらつきが生じることがある。このようなばらつきを防止するために、各バッテリセルの充放電により複数のバッテリセルの容量を個別に制御することが望ましい。
【０００４】
そこで、複数のバッテリセルの開放電圧値を取得し、取得された開放電圧値に基づいて各バッテリセルの容量を調整する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１の電池モジュールにおいて、直列接続された複数のバッテリセル（単電池）を均等化する場合には、まず、電圧測定回路により複数のバッテリセルの開放電圧値が取得される。次に、全てのバッテリセルの開放電圧値のうちの最大値および最小値が取得され、取得された最大値および最小値の平均値が目標電圧値として算出される。算出された目標電圧値と複数のバッテリセルの開放電圧値との差が偏差として算出される。
【０００６】
その後、複数のバッテリセルの容量をほぼ均一にするために、複数のバッテリセルに関して、算出された偏差に基づいて容量を調整する必要があるか否かが判定される。容量を調整する必要があると判断されたバッテリセルについて、容量の調整量が算出される。この調整量に基づいてそのバッテリセルが放電され、複数のバッテリセルの容量が調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２８４２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
複数のバッテリセルの容量をより均一に調整するために、各バッテリセルの容量の調整量は正確に算出されることが好ましい。しかしながら、特許文献１の電池モジュールにおいては、容量の調整量を算出するためにバッテリセルの開放電圧値が取得され、取得された開放電圧値に基づいて容量の調整量が算出される。上記の電圧測定回路は、複数のバッテリセルの開放電圧値を測定するための複雑な回路構成を有し、高価である。
【０００９】
また、特許文献１の電池モジュールにおいては、バッテリセルの開放電圧値が取得されるので、バッテリセルの充電時および放電時に各バッテリセルの容量の調整量を算出することはできない。
【００１０】
本発明の目的は、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出するバッテリモジュール状態検出装置、バッテリモジュール状態制御装置、バッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るバッテリモジュール状態検出装置は、直列接続された複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールの状態を検出するバッテリモジュール状態検出装置であって、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定する電流測定部と、電流測定部により測定された電流値に基づいて電流積算値を算出する電流積算部と、各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値とを比較する比較部と、比較部の比較結果および電流積算部により算出される電流積算値に基づいて、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値を求め、複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差をバッテリモジュール状態として算出する算出部とを備えるものである。
【００１２】
そのバッテリモジュール状態検出装置においては、電流測定部により複数のバッテリセルに流れる電流値が測定され、測定された電流値に基づいて電流積算部により電流積算値が算出される。また、比較部により各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値とが比較される。さらに、その比較結果および算出される電流積算値に基づいて、算出部により各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値が求められ、複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差がバッテリモジュール状態として算出される。
【００１３】
この場合、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値は、複数のバッテリセルの充電または放電を同時に開始した後、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値になるまでに充電または放電により移動した電荷の総量に相当する。そのため、複数のバッテリセルについての電流積算値の差は、複数のバッテリセルの残存容量の差に相当する。したがって、各バッテリセルの電圧値を測定することなく、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定することにより、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出することができる。
【００１４】
算出部は、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点で電流測定部により測定される電流値を取得し、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値のうち、取得された電流値の絶対値が予め定められた第１の電流しきい値以下となる場合における電流積算値を選択し、複数のバッテリセルについてそれぞれ選択された電流積算値の差をバッテリモジュール状態として算出してもよい。
【００１５】
各バッテリセルの端子電圧は、バッテリセルの内部抵抗に起因する電圧降下により変化する。内部抵抗に起因する電圧降下は、バッテリセルに流れる電流が少ないほど小さくなる。そこで、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値のうち、取得された電流値の絶対値が予め定められた第１の電流しきい値以下となる場合における電流積算値が選択され、複数のバッテリセルについてそれぞれ選択された電流積算値の差がバッテリモジュール状態として算出される。それにより、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなる時点をより正確に判定することができる。その結果、複数のバッテリセルの残存容量の差をより正確に検出することができる。
【００１６】
算出部は、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点で電流測定部により測定される電流値を取得し、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値から複数のバッテリセルについての電流積算値の組み合わせを求め、取得された最大および最小の電流値の差の絶対値が予め定められた第２の電流しきい値以下である組み合わせを選択し、選択された組み合わせにおける電流積算値の差をバッテリモジュール状態として算出してもよい。
【００１７】
各バッテリセルの端子電圧は、バッテリセルの内部抵抗に起因する電圧降下により変化する。内部抵抗に起因する電圧降下は、バッテリセルに流れる電流により異なる。そこで、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値から複数のバッテリセルについての電流積算値の組み合わせが求められ、取得された最大および最小の電流値の差の絶対値が予め定められた第２の電流しきい値以下である組み合わせが選択される。さらに、選択された組み合わせにおける電流積算値の差がバッテリモジュール状態として算出される。それにより、各バッテリセルの電圧が一定の電圧になる時点をより正確に判定することができる。その結果、複数のバッテリセルの残存容量の差をより正確に検出することができる。
【００１８】
バッテリモジュール状態検出装置は、複数のバッテリモジュールの温度を測定する温度測定部をさらに備え、算出部は、各バッテリセルの電圧がしきい値と実質的に等しくなった時点で温度測定部により測定される温度を取得し、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値のうち、取得された温度が予め定められた温度以上である場合における電流積算値を選択し、複数のバッテリセルについてそれぞれ選択された電流積算値の差をバッテリモジュール状態として算出してもよい。
【００１９】
バッテリセルの内部抵抗は、温度が低くなると増加しやすい傾向がある。そのため、各バッテリセルの端子電圧は、温度が低くなると、複数のバッテリセルに流れる電流値の変化に伴ってより大きく変化する。そこで、各バッテリセルの電圧がしきい値と実質的に等しくなった時点で温度測定部により測定される温度が取得され、各バッテリセルの電圧がしきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値のうち、取得された温度が予め定められた温度以上である場合における電流積算値が選択される。さらに、複数のバッテリセルについてそれぞれ選択された電流積算値の差がバッテリモジュール状態として算出される。それにより、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなる時点をより正確に判定することができる。その結果、複数のバッテリセルの残存容量の差をより正確に検出することができる。
【００２０】
電圧しきい値は、３．６Ｖ以上３．８Ｖ以下または３．９Ｖ以上４．１Ｖ以下に設定されてもよい。
【００２１】
満充電容量に対する残存容量の比率（以下、ＳＯＣと呼ぶ）が１００％である場合のバッテリセルの開放電圧が約４．２Ｖであるバッテリセルにおいては、ＳＯＣが５０％である場合のバッテリセルの開放電圧が約３．７Ｖであり、ＳＯＣが９０％である場合のバッテリセルの開放電圧が約４．０Ｖである。
【００２２】
この場合、バッテリセルをＳＯＣが５０％を基準として変動するように用いる場合、バッテリセルの開放電圧が約３．７Ｖを中心として変動する。これにより、各バッテリセルの電圧が約３．７Ｖに等しくなる時点を多くすることができるので、電圧しきい値を３．６Ｖ以上３．８Ｖ以下に設定することにより、バッテリモジュール状態を算出するための電流積算値を容易に取得することができる。
【００２３】
また、バッテリセルを満充電状態となるように繰り返し充電して用いる場合、ＳＯＣが９０％を超えるまたは９０％以下になる頻度が多くなる。これにより、各バッテリセルの電圧が約４．０Ｖに等しくなる時点を多くすることができるので、電圧しきい値を３．９Ｖ以上４．１Ｖ以下に設定することにより、バッテリモジュール状態を算出するための電流積算値を容易に取得することができる。
【００２４】
本発明に係るバッテリモジュール状態制御装置は、上記の発明に係るバッテリモジュール状態検出装置と、バッテリモジュール状態検出装置により検出される複数のバッテリセルの積算電流値の差に基づいて複数のバッテリセルの充電状態を均一に調整する充電状態調整装置とを備えるものである。
【００２５】
このバッテリモジュール状態制御装置においては、複数のバッテリセルの積算電流値の差が上記の発明に係るバッテリモジュール状態検出装置によりバッテリモジュール状態として検出される。検出されたバッテリモジュール状態に基づいて複数のバッテリセルの充電状態が充電状態調整装置により調整される。
【００２６】
これにより、各バッテリセルの電圧値を測定することなく、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定することにより、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出し、複数のバッテリセルの充電状態を調整することができる。また、バッテリモジュール状態制御装置の構成の単純化および低コスト化が実現される。
【００２７】
本発明に係るバッテリシステムは、直列接続された複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールと、バッテリモジュールの状態を検出し、検出されたバッテリモジュール状態に基づいて複数のバッテリセルの充電状態を均一に調整する上記の発明に係るバッテリモジュール状態制御装置とを備えるものである。
【００２８】
このバッテリシステムにおいては、複数のバッテリセルの積算電流値の差が上記の発明に係るバッテリモジュール状態検出装置によりバッテリモジュール状態として検出される。検出されたバッテリモジュール状態に基づいて複数のバッテリセルの充電状態が充電状態調整装置により調整される。
【００２９】
これにより、各バッテリセルの電圧値を測定することなく、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定することにより、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出し、複数のバッテリセルの充電状態を調整することができる。
【００３０】
本発明に係るバッテリシステムは、直列接続された複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールと、バッテリモジュールの状態を検出する上記の発明に係るバッテリモジュール状態検出装置とを備えるものである。
【００３１】
このバッテリシステムにおいては、複数のバッテリセルの積算電流値の差が上記の発明に係るバッテリモジュール状態検出装置によりバッテリモジュール状態として検出される。これにより、バッテリシステムの構成の単純化および低コスト化を実現するとともに、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を検出することができる。
【００３２】
本発明に係る電動車両は、バッテリモジュールの状態を検出し、検出されたバッテリモジュール状態に基づいて複数のバッテリセルの充電状態を均一に調整する上記の発明に係るバッテリシステムと、バッテリモジュールの電力により駆動されるモータと、モータの回転力により回転する駆動輪とを備えるものである。
【００３３】
この電動車両においては、バッテリモジュールからの電力によりモータが駆動される。そのモータの回転力によって駆動輪が回転することにより、電動車両が移動する。
【００３４】
また、この電動車両においては、複数のバッテリセルの積算電流値の差が上記の発明に係るバッテリモジュール状態検出装置によりバッテリモジュール状態として検出される。これにより、電動車両の構成の単純化および低コスト化を実現するとともに、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を検出することができる。
【００３５】
本発明に係る移動体は、バッテリモジュールの状態を検出し、検出されたバッテリモジュール状態に基づいて複数のバッテリセルの充電状態を均一に調整する上記の発明に係るバッテリシステムと、移動本体部と、複数のバッテリセルからの電力を移動本体部を移動させるための動力に変換する動力源と、動力源により変換された動力により移動本体部を移動させる駆動部とを備えるものである。
【００３６】
この移動体においては、上記のバッテリシステムからの電力が動力源により動力に変換され、その動力により移動本体部が移動する。この移動体には、上記のバッテリシステムが用いられる。したがって、複数のバッテリセルの積算電流値の差が、上記の発明に係るバッテリモジュール状態検出装置によりバッテリモジュール状態として検出される。これにより、移動体の構成の単純化および低コスト化を実現するとともに、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を検出することができる。
【００３７】
本発明に係る電力貯蔵装置は、直列接続された複数のバッテリセルと、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定する電流測定部と、複数のバッテリセルの充電または放電に関する制御を行う充放電制御部と、各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値とを比較する比較部と、比較部の比較結果を充放電制御部に出力する通信部とを備え、充放電制御部は、電流測定部により測定された電流値に基づいて電流積算値を算出し、通信部から入力される比較部の比較結果および算出された電流積算値に基づいて、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値を求め、複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差を算出するものである。
【００３８】
その電力貯蔵装置においては、電流測定部により複数のバッテリセルに流れる電流値が測定され、測定された電流値に基づいて充放電制御部により電流積算値が算出される。また、比較部により各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値とが比較される。さらに、充放電制御部により、その比較結果および算出される電流積算値に基づいて、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値が求められ、複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差が算出される。
【００３９】
この場合、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値は、複数のバッテリセルの充電または放電を同時に開始した後、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値になるまでに充電または放電により移動した電荷の総量に相当する。そのため、複数のバッテリセルについての電流積算値の差は、複数のバッテリセルの残存容量の差に相当する。したがって、各バッテリセルの電圧値を測定することなく、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定することにより、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出することができる。
【００４０】
また、その電力貯蔵装置においては、充放電制御部により、複数のバッテリセルの充電または放電に関する制御が行われる。それにより、複数のバッテリセルの劣化、過放電および過充電を防止することができる。
【００４１】
充放電制御部は、複数のバッテリセルの充電時に、外部から複数のバッテリセルに流れる電流値が予め定められた第３の電流しきい値以下となるように複数のバッテリセルの充電に関する制御を行ってもよい。
【００４２】
各バッテリセルの端子電圧は、バッテリセルの内部抵抗に起因する電圧降下により変化する。内部抵抗に起因する電圧降下は、バッテリセルに流れる電流が少ないほど小さくなる。
【００４３】
この電力貯蔵装置においては、複数のバッテリセルの充電時に、外部から複数のバッテリセルに流れる電流値が予め定められた第３の電流しきい値以下となるように制御される。
【００４４】
それにより、複数のバッテリセルの充電時には、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなる時点を正確に判定することができる。その結果、複数のバッテリセルの残存容量の差を正確に検出することができる。
【００４５】
充放電制御部は、複数のバッテリセルの充電時に、外部から複数のバッテリセルに流れる電流値が予め定められた範囲を超えて変動しないように複数のバッテリセルの充電に関する制御を行ってもよい。
【００４６】
各バッテリセルの端子電圧は、バッテリセルの内部抵抗に起因する電圧降下により変化する。内部抵抗に起因する電圧降下は、バッテリセルに流れる電流の大きさに応じて変化する。そのため、バッテリセルに流れる電流値が大きく変動すると、内部抵抗に起因する電圧降下も大きく変動する。
【００４７】
この電力貯蔵装置においては、複数のバッテリセルの充電時に、外部から複数のバッテリセルに流れる電流値が予め定められた範囲を超えて変動しないように制御される。
【００４８】
それにより、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなる時点を正確に判定することができる。その結果、複数のバッテリセルの残存容量の差を正確に検出することができる。
【００４９】
本発明に係る電源装置は、外部に接続可能な電源装置であって、上記の発明に係る電力貯蔵装置と、電力貯蔵装置の充放電制御部により制御され、電力貯蔵装置の複数のバッテリセルと外部との間で電力変換を行う電力変換装置とを備えるものである。
【００５０】
その電源装置においては、複数のバッテリセルと外部との間で電力変換装置により電力変換が行われる。電力変換装置が上記の電力貯蔵装置の充放電制御部により制御されることにより、複数のバッテリセルの充電または放電に関する制御が行われる。それにより、複数のバッテリセルの劣化、過放電および過充電を防止することができる。
【００５１】
また、上記の電力貯蔵装置が用いられることにより、各バッテリセルの電圧値を測定することなく、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定することにより、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出することができる。
【００５２】
本発明に係るバッテリモジュール状態検出プログラムは、直列接続された複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールの状態を検出するバッテリモジュール状態検出装置が備えるコンピュータにより実行可能なバッテリモジュール状態検出プログラムであって、複数のバッテリセルに流れる電流値を取得する処理と、取得された電流値に基づいて電流積算値を算出する処理と、各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値との比較結果を取得する処理と、比較結果および算出される電流積算値に基づいて、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値を求め、複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差をバッテリモジュール状態として算出する処理とを、コンピュータに実行させるものである。
【００５３】
このバッテリモジュール状態検出プログラムにおいては、複数のバッテリセルに流れる電流値が取得され、取得された電流値に基づいて電流積算値が算出される。また、各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値とが比較される。さらに、その比較結果および算出される電流積算値に基づいて、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値が求められ、複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差がバッテリモジュール状態として算出される。
【００５４】
この場合、複数のバッテリセルについての電流積算値の差は、複数のバッテリセルの残存容量の差に相当する。したがって、各バッテリセルの電圧値を測定することなく、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定することにより、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出することができる。
【００５５】
本発明に係るバッテリモジュール状態検出方法は、直列接続された複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールの状態を検出するバッテリモジュール状態検出方法であって、複数のバッテリセルに流れる電流値を取得するステップと、取得された電流値に基づいて電流積算値を算出するステップと、各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値との比較結果を取得するステップと、比較結果および算出される電流積算値に基づいて、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値を求め、複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差をバッテリモジュール状態として算出するステップとを備えるものである。
【００５６】
このバッテリモジュール状態検出方法においては、複数のバッテリセルに流れる電流値が取得され、取得された電流値に基づいて電流積算値が算出される。また、各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値とが比較される。さらに、その比較結果および算出される電流積算値に基づいて、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値が求められ、複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差がバッテリモジュール状態として算出される。
【００５７】
この場合、複数のバッテリセルについての電流積算値の差は、複数のバッテリセルの残存容量の差に相当する。したがって、各バッテリセルの電圧値を測定することなく、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定することにより、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出することができる。
【発明の効果】
【００５８】
本発明によれば、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１の実施の形態に係るバッテリシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】バッテリシステムの動作を説明するためのタイムチャートである。
【図３】バッテリシステムの動作を説明するためのタイムチャートである。
【図４】図２および図３で示されるバッテリシステムの動作時に図１の記憶部により記憶されるセル状態情報の一例を示す図である。
【図５】第１の実施の形態に係るバッテリシステムにおけるバッテリモジュール状態検出処理を示すフローチャートである。
【図６】セル状態情報記憶処理を示すフローチャートである。
【図７】セル状態情報抽出処理を示すフローチャートである。
【図８】充電状態調整処理を示すフローチャートである。
【図９】第２の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置に用いられる調整ユニットの一構成例を示す図である。
【図１０】第３の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置に用いられる調整ユニットの一構成例を示す図である。
【図１１】第３の実施の形態における充電状態調整処理を示すフローチャートである。
【図１２】第４の実施の形態に係る電動自動車の構成を示すブロック図である。
【図１３】第５の実施の形態に係るモジュール装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】第５の実施の形態に係る電源装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
［１］第１の実施の形態
以下、第１の実施の形態に係るバッテリモジュール状態検出装置、バッテリモジュール状態制御装置およびバッテリシステムについて図面を参照しながら説明する。
【００６１】
バッテリモジュール状態検出装置は、バッテリモジュール状態制御装置の構成要素の一部として用いられる。バッテリモジュール状態制御装置は、電力を駆動源とする電動車両に搭載されるバッテリシステムの構成要素の一部として用いられる。
【００６２】
電動車両には、ハイブリッド電動車両、バッテリ電動車両およびプラグインハイブリッド電動車両等が含まれる。本実施の形態においては、電動車両はハイブリッド電動車両である。
【００６３】
以下の説明では、満充電状態でのバッテリセルに蓄積される電荷量を満充電容量と呼ぶ。また、任意の状態でバッテリセルに蓄積されている電荷量を残存容量と呼ぶ。また、バッテリモジュールに含まれる複数のバッテリセルの残存容量の差をバッテリモジュール状態と呼ぶ。さらに、バッテリセルの満充電容量に対する残存容量の比率をＳＯＣ（充電率）と呼ぶ。本実施の形態においては、バッテリセルの充電状態の一例としてバッテリセルの残存容量を用いる。
【００６４】
（１）バッテリシステムの構成
図１は、第１の実施の形態に係るバッテリシステムの構成を示すブロック図である。本実施の形態において、バッテリシステム５００は、バッテリモジュール１０およびバッテリモジュール状態制御装置３００を含む。バッテリモジュール１０は、複数（図１の例では３個）のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃからなる。バッテリセル１０ａ〜１０ｃは、電源線５０１を介して直列に接続されるとともに、電動車両の負荷５１０に接続されている。負荷５１０は例えばモータ等の動力発生装置である。バッテリセル１０ａ〜１０ｃは二次電池である。本例では、二次電池として所定の定格容量（例えば、５Ａｈ）を有するリチウムイオン電池が用いられる。電源線５０１には、メインスイッチ５０２が設けられる。
【００６５】
メインスイッチ５０２がオン状態（閉状態）である場合に、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃと負荷５１０とが電気的に接続され、バッテリセル１０ａ〜１０ｃから負荷５１０に電力が供給される。一方、メインスイッチ５０２がオフ状態（開状態）である場合に、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃと負荷５１０との電気的な接続が遮断され、バッテリセル１０ａ〜１０ｃから負荷５１０に電力が供給されない。メインスイッチ５０２のオン状態およびオフ状態の切り替えは、バッテリ電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵと呼ぶ。）２７０により制御される。バッテリＥＣＵ２７０の詳細は後述する。
【００６６】
バッテリモジュール状態制御装置３００は、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃにそれぞれ対応する複数（図１の例では３個）の調整ユニット３１０、および複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃに共通のバッテリモジュール状態検出装置２００を含む。
【００６７】
複数の調整ユニット３１０の各々は、放電部ＤＳおよびスイッチング素子ＳＷを含む直列回路により構成され、対応するバッテリセル１０ａ〜１０ｃに並列に接続される。
【００６８】
調整ユニット３１０の放電部ＤＳは、定電流ダイオードである。スイッチング素子ＳＷのオンおよびオフは、後述するバッテリＥＣＵ２７０により制御される。
【００６９】
バッテリモジュール状態検出装置２００は、電流測定部２１０、バッテリＥＣＵ２７０、および電圧比較ユニット２９０を含む。
【００７０】
電流測定部２１０は、バッテリＥＣＵ２７０に接続される。電流測定部２１０においては、電源線５０１の一部がシャント抵抗２１１として用いられる。メインスイッチ５０２がオン状態である場合に電源線５０１に電流が流れる。このとき、電流測定部２１０においては、シャント抵抗２１１による電圧降下量が差動増幅器２１２により増幅される。増幅された電圧降下量がバッテリＥＣＵ２７０に与えられる。
【００７１】
バッテリＥＣＵ２７０においては、与えられた電圧降下量およびシャント抵抗２１１の抵抗値に基づいて電源線５０１に流れる電流が算出される。
【００７２】
複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃにそれぞれ近接して複数（図１の例では３個）のサーミスタ１２が設けられる。複数のサーミスタ１２はバッテリＥＣＵ２７０に接続されている。複数のサーミスタ１２は、それぞれ複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの温度を検出するとともに、その検出結果をバッテリＥＣＵ２７０に与える。
【００７３】
電圧比較ユニット２９０は、第１のマルチプレクサＭＰ１、第２のマルチプレクサＭＰ２、第３のマルチプレクサＭＰ３、コンパレータ２３０、基準電圧出力ユニット２４０、判定回路２５０、および比較結果保持回路２６０を含む。基準電圧出力ユニット２４０は、複数（図１の例では３個）の電圧出力部２４１，２４２，２４３を含む。電圧出力部２４１，２４２，２４３は、それぞれグランド端子および電源端子を有し、それぞれ上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏ、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍおよび下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕを電源端子に出力する。電圧出力部２４１，２４２，２４３のグランド端子は、共通のノードＮに接続される。
【００７４】
第１〜第３のマルチプレクサＭＰ１〜ＭＰ３の各々は、複数の端子ＣＰ０，ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３を有する。
【００７５】
第１のマルチプレクサＭＰ１においては、端子ＣＰ０がコンパレータ２３０の一方の入力端子に接続され、端子ＣＰ１がバッテリセル１０ａの正極端子に接続され、端子ＣＰ２がバッテリセル１０ｂの正極端子に接続され、端子ＣＰ３がバッテリセル１０ｃの正極端子に接続される。第１のマルチプレクサＭＰ１は、一定周期で端子ＣＰ０が順次複数の端子ＣＰ１〜ＣＰ３に接続されるように切り替わる。これにより、コンパレータ２３０の一方の入力端子は、バッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの正極端子に順次接続される。
【００７６】
第２のマルチプレクサＭＰ２においては、端子ＣＰ０がノードＮに接続され、端子ＣＰ１がバッテリセル１０ａの負極端子に接続され、端子ＣＰ２がバッテリセル１０ｂの負極端子に接続され、端子ＣＰ３がバッテリセル１０ｃの負極端子に接続される。第２のマルチプレクサＭＰ２は、一定周期で端子ＣＰ０が順次複数の端子ＣＰ１〜ＣＰ３に接続されるように切り替わる。これにより、ノードＮは、バッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの負極端子に順次接続される。
【００７７】
第３のマルチプレクサＭＰ３においては、端子ＣＰ０がコンパレータ２３０の他方の入力端子に接続され、端子ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３がそれぞれ基準電圧出力ユニット２４０の電圧出力部２４１，２４２，２４３の電源端子に接続される。
【００７８】
電圧出力部２４１により上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏが第３のマルチプレクサＭＰ３の端子ＣＰ１に与えられる。電圧出力部２４２により中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍが第３のマルチプレクサＭＰ３の端子ＣＰ２に与えられる。電圧出力部２４３により下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕが第３のマルチプレクサＭＰ３の端子ＣＰ３に与えられる。
【００７９】
第３のマルチプレクサＭＰ３は、一定周期で端子ＣＰ０が複数の端子ＣＰ１〜ＣＰ３に順次接続されるように切り替わる。これにより、コンパレータ２３０の他方の入力端子には、上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏ、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍおよび下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕが順次与えられる。第３のマルチプレクサＭＰ３の切り替わりの周期は、第１のおよび第２のマルチプレクサＭＰ１，ＭＰ２の３倍である。
【００８０】
本実施の形態においては、各バッテリセル１０ａ〜１０ｃの安全性を確保するために、各バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧の上限値および下限値が定められている。上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏおよび下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕは、それぞれ各バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧の上限値および下限値に基づいて定められる。
【００８１】
バッテリセルのＳＯＣとバッテリセルの開放電圧との間には一定の関係がある。ＳＯＣ１００％に対応する開放電圧が約４．２Ｖであるバッテリセルにおいては、例えば上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏが約４．２Ｖ（４．１９Ｖ以上４．２１Ｖ以下）に設定され、下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕが約２．０Ｖ（１．９９Ｖ以上２．０１Ｖ以下）に設定される。
【００８２】
この場合、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍは、ＳＯＣ５０％に対応する開放電圧として約３．７Ｖ（３．６Ｖ以上３．８Ｖ以下）に設定され、またはＳＯＣ９０％に対応する開放電圧として約４．０Ｖ（３．９Ｖ以上４．１Ｖ以下）に設定される。
【００８３】
第１のマルチプレクサＭＰ１および第２のマルチプレクサＭＰ２の切り替え動作は互いに同期している。したがって、コンパレータ２３０の一方の入力端子に、バッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの端子電圧が順に与えられる。一方、第３のマルチプレクサＭＰ３の切り替わりにより、コンパレータ２３０の他方の入力端子に、上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏ、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍおよび下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕが順に与えられる。
【００８４】
この場合、第３のマルチプレクサＭＰ３の切り替わりの周期は、第１のマルチプレクサＭＰ１および第２のマルチプレクサＭＰ２の切り替わりの周期の３倍に設定されている。したがって、コンパレータ２３０は、バッテリセル１０ａの端子電圧を上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏ、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍおよび下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕと順に比較し、バッテリセル１０ｂの端子電圧を上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏ、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍおよび下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕと順に比較し、バッテリセル１０ｃの端子電圧を上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏ、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍおよび下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕと順に比較する。
【００８５】
判定回路２５０は、コンパレータ２３０の出力信号に基づいて、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃのうちの少なくとも１つの端子電圧が上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏを超えたか否かを判定するとともに、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃのうちの少なくとも１つの端子電圧が下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕ以下になったか否かを判定する。
【００８６】
複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃのうちの少なくとも１つの端子電圧が上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏを超えたかまたは下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕ以下になった場合に、判定回路２５０は、メインスイッチ５０２をオフする。それにより、各バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が予め定められた上限値を超えることおよび下限値以下になることが防止される。その結果、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの安全性が確保される。
【００８７】
比較結果保持回路２６０は、コンパレータ２３０の出力信号に基づいて各バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍを超えたか否かを示す比較結果を保持するとともに、その比較結果をバッテリＥＣＵ２７０に与える。
【００８８】
バッテリＥＣＵ２７０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、タイマおよびメモリ等のハードウェア、およびコンピュータプログラム等のソフトウェアにより構成される。本実施の形態においては、ＣＰＵがメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、制御部２７１、記憶部２７２および電流積算部２７３の機能が実現される。この場合、制御部２７１、記憶部２７２および電流積算部２７３は、コンピュータプログラムのモジュールに相当する。なお、制御部２７１、記憶部２７２および電流積算部２７３の一部または全てがハードウェアにより実現されてもよい。
【００８９】
バッテリＥＣＵ２７０においては、制御部２７１がバッテリモジュール状態検出プログラムを実行する。これにより、制御部２７１は、比較結果保持回路２６０から与えられる比較結果に基づいて後述するバッテリモジュール状態検出処理を行う。
【００９０】
バッテリＥＣＵ２７０は、電動車両の主制御部４００およびメインスイッチ５０２に接続されている。主制御部４００は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）およびメモリ、またはマイクロコンピュータからなり、バッテリシステム５００および電動車両が備える種々の構成要素を制御する。
【００９１】
主制御部４００には図示しない始動停止指示部が接続されている。始動停止指示部は電動車両の始動および停止を指示するスタートキーを含む。運転者によりスタートキーがオンされると、主制御部４００は、メインスイッチ５０２をオンすべき指令信号をバッテリＥＣＵ２７０の制御部２７１に与える。
【００９２】
バッテリＥＣＵ２７０の制御部２７１は、メインスイッチ５０２をオンすべき指令信号に応答してメインスイッチ５０２をオンする。これにより、バッテリモジュール１０の電力を負荷５１０に供給することが可能となり、電動車両の走行が可能となる。
【００９３】
一方、運転者によりスタートキーがオフされると、主制御部４００は、メインスイッチ５０２をオフすべき指令信号をバッテリＥＣＵ２７０の制御部２７１に与える。
【００９４】
バッテリＥＣＵ２７０の制御部２７１は、メインスイッチ５０２をオフすべき指令信号に応答してメインスイッチ５０２をオフする。これにより、バッテリモジュール１０から負荷５１０への電力の供給が停止される。
【００９５】
メインスイッチ５０２がオン状態である場合に、電流積算部２７３は、電源線５０１に流れる電流の値に基づいて電流積算値を算出する。
【００９６】
制御部２７１は、比較結果保持回路２６０から与えられる比較結果、電流積算部２７３により算出される電流積算値、およびバッテリセル１０ａ〜１０ｃの温度に基づいて、後述するセル状態情報を生成する。記憶部２７２は、制御部２７１により作成されたセル状態情報をメモリに記憶する。
【００９７】
制御部２７１は、メモリに記憶された複数のセル状態情報に基づいてバッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出する。
【００９８】
本実施の形態では、バッテリモジュール状態は、各バッテリセル１０ａ〜１０ｃが上述の中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍに等しくなった時点で、電流積算部２７３により算出される電流積算値の差で表される。
【００９９】
各バッテリセル１０ａ〜１０ｃの電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍと等しくなった時点での電流積算値は、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの充電または放電を同時に開始した後、各バッテリセル１０ａ〜１０ｃの電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍになるまでに充電または放電により移動した電荷の総量に相当する。そのため、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃについての電流積算値の差は、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの残存容量の差に相当する。
【０１００】
バッテリモジュール状態が検出された後、メインスイッチ５０２がオン状態からオフ状態に切り替わることにより、制御部２７１は、検出されたバッテリモジュール状態に基づいて複数の調整ユニット３１０を制御し、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの充電状態の調整を行う。
【０１０１】
（２）バッテリシステムの動作
バッテリシステム５００の一連の動作について具体例を説明する。図２および図３は、バッテリシステム５００の動作を説明するためのタイムチャートである。図２においては、上段に図１の電源線５０１に流れる電流の時間的変化が示され、下段に電流積算値の時間的変化が示されている。複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃが充電される場合に電源線５０１を流れる電流の値を正の値で表し、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃが放電される場合に電源線５０１を流れる電流の値を負の値で表す。
【０１０２】
以下の説明では、初期状態でメインスイッチ５０２がオフ状態（開状態）であり、初期状態で複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧は互いに異なるものとする。また、メインスイッチ５０２がオン状態である間、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏを超えることおよび下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕ以下になることはないとする。したがって、メインスイッチ５０２が判定回路２５０によりオフされることはない。
【０１０３】
ここで、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍを超えたか否かを示す比較結果をそれぞれ第１〜第３の比較結果と呼ぶ。第１〜第３の比較結果は、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍを超える場合にハイレベルで表され、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍ以下である場合にローレベルで表される。
【０１０４】
図３においては、１段目（最上段）にバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの端子電圧の時間的変化がそれぞれ曲線ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３で表され、２段目に第１の比較結果が示され、３段目に第２の比較結果が示され、４段目（最下段）に第３の比較結果が示されている。
【０１０５】
図４は、図２および図３で示されるバッテリシステム５００の動作時に図１の記憶部２７２により記憶されるセル状態情報の一例を示す図である。図４においては、図１の記憶部２７２により記憶されるセル状態情報が１段目から５段目にかけて経時的に示されている。
【０１０６】
図４のセル状態情報は、レコード番号、セル識別情報、電流積算値および電流値からなる。本例では、各セル状態情報は、第１〜第３の比較結果が切り替わるごとに追加される。
【０１０７】
レコード番号は、当該セル状態情報を識別するための番号である。セル識別情報は、バッテリセル１０ａ〜１０ｃを識別するための情報である。バッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃには、それぞれセル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３が予め割り当てられる。
【０１０８】
電流積算値は、比較結果の切り替わり時点で図１の電流積算部２７３により算出される電流積算値である。図４の例では、後述する時点ｔ０〜ｔ１０における電流積算値をそれぞれＩＣ（ｔ０）〜ＩＣ（ｔ１０）で表す。電流値は、第１〜第３の比較結果の切り替わり時点で図１の電流測定部２１０の出力（電圧降下量）により算出される電流の値である。
【０１０９】
時点ｔ０において、図１のメインスイッチ５０２がオフ状態からオン状態に切り替えられる。図２に示すように、時点ｔ０から時点ｔ２にかけて、電源線５０１に７Ａの電流が流れ、バッテリセル１０ａ〜１０ｃが充電される。この場合、電流積算値が時点ｔ０から時点ｔ２にかけて上昇し、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が上昇する（図３参照）。
【０１１０】
上述のように、初期状態でバッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧は互いに異なるが、バッテリセル１０ａ〜１０ｃには等しい電流が流れる。そのため、メインスイッチ５０２がオン状態の間、バッテリセル１０ａ〜１０ｃ間の端子電圧の差（ばらつき）は維持される。
【０１１１】
図３に示すように、時点ｔ０から時点ｔ１にかけて、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧は中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍ以下である。これにより、第１〜第３の比較結果は、時点ｔ０から時点ｔ１にかけてローレベルで維持される。
【０１１２】
時点ｔ１において、バッテリセル１０ａの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍに達する。これにより、第１の比較結果がローレベルからハイレベルに切り替わる（図３参照）。
【０１１３】
この場合、制御部２７１は、図４に示すように、時点ｔ１で、レコード番号「１」、セル識別情報「ＣＥＬＬ１」、電流積算値「ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」および電流値「７Ａ」からなるセル状態情報を作成し、記憶部２７２は作成されたセル状態情報をメモリに記憶する。
【０１１４】
図３に示すように、時点ｔ１から時点ｔ２にかけて、バッテリセル１０ａの端子電圧は中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍよりも高く、バッテリセル１０ａ，１０ｂの端子電圧は中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍ以下である。このとき、第１〜第３の比較結果は変化しない。したがって、時点ｔ１から時点ｔ２の間では、セル状態情報は記憶されない。
【０１１５】
続いて、図２に示すように、時点ｔ２から時点ｔ３にかけて、電源線５０１に−３Ａの電流が流れ、バッテリセル１０ａ〜１０ｃが放電される。この場合、電流積算値が時点ｔ２から時点ｔ３にかけて低下し、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が低下する（図３参照）。このとき、第１〜第３の比較結果は変化しない（図３参照）。したがって、時点ｔ２から時点ｔ３の間でも、セル状態情報は記憶されない。
【０１１６】
次に、図２に示すように、時点ｔ３から時点ｔ５にかけて、電源線５０１に５Ａの電流が流れ、バッテリセル１０ａ〜１０ｃが充電される。この場合、電流積算値が時点ｔ３から時点ｔ５にかけて上昇し、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が上昇する（図３参照）。
【０１１７】
時点ｔ４でバッテリセル１０ｂの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍに達する。これにより、第２の比較結果がローレベルからハイレベルに切り替わる（図３参照）。
【０１１８】
この場合、制御部２７１は、図４に示すように、時点ｔ４で、レコード番号「２」、セル識別情報「ＣＥＬＬ２」、電流積算値「ＩＣ（ｔ４）Ａｓ」、電流値「５Ａ」からなる新たなセル状態情報を作成し、記憶部２７２は作成されたセル状態情報をメモリに記憶する。それにより、時点ｔ４では、記憶部２７２により２つのセル状態情報がメモリに記憶される。
【０１１９】
続いて、図２に示すように、時点ｔ５から時点ｔ７にかけて、電源線５０１に１１Ａの電流が流れ、バッテリセル１０ａ〜１０ｃが充電される。この場合、電流積算値が時点ｔ５から時点ｔ７にかけて上昇し、第１〜第３のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が上昇する（図３参照）。
【０１２０】
時点ｔ６で第３のバッテリセル１０ｃの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍに達する。これにより、第３の比較結果がローレベルからハイレベルに切り替わる（図３参照）。
【０１２１】
この場合、制御部２７１は、図４に示すように、時点ｔ６で、レコード番号「３」、セル識別情報「ＣＥＬＬ３」、電流積算値「ＩＣ（ｔ６）Ａｓ」および電流値「１１Ａ」からなる新たなセル状態情報を作成し、記憶部２７２は作成されたセル状態情報をメモリに記憶する。それにより、時点ｔ６では、記憶部２７２により３つのセル状態情報がメモリに記憶される。
【０１２２】
このとき、記憶部２７２により記憶された複数のセル状態情報に全てのバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃのセル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３が含まれる。
【０１２３】
この場合、制御部２７１は、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出することが可能であるか否かを判定するために、以下の動作を行う。
【０１２４】
まず、制御部２７１は、互いに異なるセル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３を含む３つのセル状態情報から最小電流値および最大電流値を抽出する。本例では、３つのセル状態情報に含まれる電流値は、「７Ａ」、「５Ａ」および「１１Ａ」である。したがって、制御部２７１は、最小電流値として「５Ａ」を抽出し、最大電流値として「１１Ａ」を抽出する。
【０１２５】
次に、制御部２７１は、抽出した最大電流値「１１Ａ」から最小電流値「５Ａ」を減算する。この場合、減算値は「６Ａ」である。
【０１２６】
さらに、制御部２７１は、算出された減算値が予め定められた電流しきい値以下であるか否かを判定する。電流しきい値としては、例えば定格電流が用いられる。定格電流は、定格容量が１時間で完全に放電されるときの電流値であり、１Ｃで表記される。
【０１２７】
例えば、５Ａｈの定格容量を有するバッテリセルが用いられる場合、電流しきい値として定格電流５Ａ（１Ｃ）が用いられる。２０Ａｈの定格容量を有するバッテリセルが用いられる場合、電流しきい値として定格電流２０Ａ（１Ｃ）が用いられる。
【０１２８】
本例では、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの定格容量は５Ａｈであり、定格電流は５Ａである。算出された減算値「６Ａ」は電流しきい値「５Ａ」よりも大きい。このように、制御部２７１は、算出された減算値が電流しきい値よりも大きい場合にバッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出することが不可能であると判定し、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出するための動作を行わない。
【０１２９】
一方、制御部２７１は、算出された減算値が電流しきい値以下である場合に、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出することが可能であると判定し、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出するための動作を行う。この例については後述する。
【０１３０】
セル状態情報は、バッテリセルの端子電圧と中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍとの比較結果に基づいて作成される。バッテリセルの端子電圧は、その内部抵抗に起因する電圧降下により変化する。内部抵抗に起因する電圧降下は、バッテリセルに流れる電流が少ないほど小さくなる。
【０１３１】
そこで、上記のように、算出された減算値が電流しきい値以下である場合に、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出するための動作を行う。これにより、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態をより正確に検出することが可能となる。
【０１３２】
続いて、図２に示すように、時点ｔ７から時点ｔ９にかけて、電源線５０１に−４Ａの電流が流れ、バッテリセル１０ａ〜１０ｃが放電される。この場合、電流積算値が時点ｔ７から時点ｔ９にかけて低下し、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が低下する（図３参照）。
【０１３３】
時点ｔ８でバッテリセル１０ｃの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍに達する。これにより、第３の比較結果がハイレベルからローレベルに切り替わる（図３参照）。
【０１３４】
この場合、制御部２７１は、図４に示すように、時点ｔ８で、レコード番号「４」、セル識別情報「ＣＥＬＬ３」、電流積算値「ＩＣ（ｔ８）Ａｓ」および電流値「−４Ａ」からなる新たなセル状態情報を作成し、記憶部２７２は作成されたセル状態情報をメモリに記憶する。それにより、時点ｔ８では、記憶部２７２により４つのセル状態情報が記憶される。
【０１３５】
このとき、記憶部２７２により記憶された複数のセル状態情報に全てのバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃのセル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３が含まれる。
【０１３６】
時点ｔ８ではセル識別情報「ＣＥＬＬ３」を含む複数（本例では２つ）のセル状態情報が存在する。この場合、制御部２７１は、４つのセル状態情報の中から、互いに異なるセル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３を含む３つのセル状態情報を選択する。
【０１３７】
具体的には、制御部２７１は、互いに異なるセル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３を含む３つのセル状態情報の電流値の組み合わせのうち、最大電流値と最小電流値との差が最も小さくなる組み合わせ（ばらつきが最も小さい組み合わせ）を判定し、その組み合わせに基づいて３つのセル状態情報を選択する。
【０１３８】
本例では、セル識別情報「ＣＥＬＬ３」を含む２つのセル状態情報（レコード番号「３」および「４」のセル状態情報）に、それぞれ電流値「１１Ａ」および「−４Ａ」が含まれる。したがって、セル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３を含む３つのセル状態情報の電流値の組み合わせは、「７Ａ，５Ａ，１１Ａ」および「７Ａ，５Ａ，−４Ａ」となる。これらの組み合わせのうち最大電流値と最小電流値との差が最も小さくなる組み合わせは、「７Ａ，５Ａ，１１Ａ」である。
【０１３９】
したがって、制御部２７１は、この組み合わせ「７Ａ，５Ａ，１１Ａ」に基づいて３つのセル状態情報（レコード番号「１」，「２」および「３」のセル状態情報）を選択する。
【０１４０】
次に、制御部２７１は、３つのセル状態情報から最小電流値「５Ａ」および最大電流値「１１Ａ」を取得し、最大電流値「１１Ａ」から最小電流値「５Ａ」を減算する。この場合、時点ｔ６の場合と同様に減算値は「６Ａ」となる。そのため、時点ｔ８においても、減算値「６Ａ」は電流しきい値「５Ａ」よりも大きい。したがって、制御部２７１は、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出するための動作を行わない。
【０１４１】
続いて、図２に示すように、時点ｔ９から時点ｔ１１にかけて、電源線５０１に３Ａの電流が流れ、バッテリセル１０ａ〜１０ｃが充電される。この場合、電流積算値が時点ｔ９から時点ｔ１１にかけて上昇し、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が上昇する（図３参照）。
【０１４２】
時点ｔ１０でバッテリセル１０ｂの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍに達する。これにより、第３の比較結果がローレベルからハイレベルに切り替わる（図３参照）。
【０１４３】
この場合、制御部２７１は、図４に示すように、時点ｔ１０で、レコード番号「５」、セル識別情報「ＣＥＬＬ３」、電流積算値「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ」および電流値「３Ａ」からなる新たなセル状態情報を作成し、記憶部２７２は作成されたセル状態情報をメモリに記憶する。それにより、時点ｔ８では、記憶部２７２により５つのセル状態情報が記憶される。
【０１４４】
このとき、記憶部２７２により記憶された複数のセル状態情報に全てのバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃのセル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３が含まれる。
【０１４５】
時点ｔ１０ではセル識別情報「ＣＥＬＬ３」を含む複数（本例では３つ）のセル状態情報が存在する。この場合、制御部２７１は、上記と同様に、５つのセル状態情報の中から、互いに異なるセル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３を含む３つのセル状態情報を選択する。
【０１４６】
具体的には、制御部２７１は、互いに異なるセル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３を含む３つのセル状態情報の電流値の組み合わせのうち、最大電流値と最小電流値との差が最も小さくなる組み合わせ（ばらつきが最も小さい組み合わせ）を判定し、その組み合わせに基づいて３つのセル状態情報を選択する。
【０１４７】
本例では、セル識別情報「ＣＥＬＬ３」を含む３つのセル状態情報（レコード番号「３」、「４」および「５」のセル状態情報）に、それぞれ電流値「１１Ａ」、「−４Ａ」および「３Ａ」が含まれる。したがって、セル識別情報ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２，ＣＥＬＬ３を含む３つのセル状態情報の電流値の組み合わせは、「７Ａ，５Ａ，１１Ａ」、「７Ａ，５Ａ，−４Ａ」および「７Ａ，５Ａ，３Ａ」となる。これらの組み合わせのうち最大電流値と最小電流値との差が最も小さくなる組み合わせは、「７Ａ，５Ａ，３Ａ」である。
【０１４８】
したがって、制御部２７１は、この組み合わせ「７Ａ，５Ａ，３Ａ」に基づいて３つのセル状態情報（レコード番号「１」，「２」および「５」のセル状態情報）を選択する（図４の星印参照）。
【０１４９】
次に、制御部２７１は、３つのセル状態情報から最小電流値「３Ａ」および最大電流値「７Ａ」を取得し、最大電流値「７Ａ」から最小電流値「３Ａ」を減算する。この場合、減算値は「４Ａ」となる。減算値「４Ａ」は電流しきい値「５Ａ」以下である。これにより、制御部２７１は、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出することが可能であると判定し、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出するために以下の動作を行う。
【０１５０】
まず、制御部２７１は、選択された３つのセル状態情報のうちレコード番号が最小のセル状態情報の電流積算値を基準積算値として取得する。
【０１５１】
本例では、選択された３つのセル状態情報のレコード番号は、「１」、「２」および「５」である。したがって、制御部２７１は、最小のレコード番号「１」のセル状態情報の電流積算値「ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」を基準積算値として取得する。
【０１５２】
次に、制御部２７１は、レコード番号が最小でない２つのセル状態情報（抽出されなかった２つのセル状態情報）からそれぞれ電流積算値を取得し、取得した２つの電流積算値からそれぞれ基準積算値を減算する。算出された２つの減算値は、各バッテリセルの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍである場合において、レコード番号が最小のセル状態情報のバッテリセルと、他の２つのセル状態情報のバッテリセルとの間の残存容量の差に相当する。
【０１５３】
本例では、レコード番号が最小でない２つのセル状態情報は、レコード番号「２」および「５」のセル状態情報である。したがって、制御部２７１は、レコード番号「２」のセル状態情報から電流積算値「ＩＣ（ｔ４）Ａｓ」を取得し、取得した電流積算値「ＩＣ（ｔ４）Ａｓ」から基準積算値「ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」を減算する。この減算値「ＩＣ（ｔ４）Ａｓ−ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」がバッテリセル１０ａとバッテリセル１０ｂとの間の残存容量の差に相当する。
【０１５４】
また、制御部２７１は、レコード番号「５」のセル状態情報から電流積算値「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ」を取得し、取得した電流積算値「ＩＣ（ｔ１０）」から基準積算値「ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」を減算する。この減算値「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ−ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」が、バッテリセル１０ａとバッテリセル１０ｃとの間の残存容量の差に相当する。
【０１５５】
本実施の形態では、上記のように、各バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍに達した時点の電流積算値の差が、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃ間の残存容量の差に相当する。
【０１５６】
上記の検出結果によれば、バッテリセル１０ｂの残存容量は、バッテリセル１０ａの残存容量に対して減算値「ＩＣ（ｔ４）Ａｓ−ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」分小さい。また、バッテリセル１０ｃの残存容量は、バッテリセル１０ａの残存容量に対して減算値「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ−ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」分小さい。
【０１５７】
図３の例では、電流積算値ＩＣ（ｔ４）Ａｓが電流積算値ＩＣ（ｔ１）Ａｓよりも大きく、電流積算値ＩＣ（ｔ１０）Ａｓが電流積算値ＩＣ（ｔ４）Ａｓよりも大きい。この場合、バッテリセル１０ａの残存容量はバッテリセル１０ｂ，１０ｃの残存容量よりも大きく、バッテリセル１０ｂの残存容量はバッテリセル１０ｃの残存容量よりも大きい。したがって、残存容量が最も小さいバッテリセルは、バッテリセル１０ｃである。
【０１５８】
上記のようにして、制御部２７１は、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態を検出する。その後、図１のメインスイッチ５０２がオン状態からオフ状態に切り替えられることにより、制御部２７１は、バッテリセル１０ａ〜１０ｃの残存容量を調整するために以下の動作を行う。
【０１５９】
まず、制御部２７１は、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態の検出結果から、バッテリセル１０ａの残存容量をバッテリセル１０ｃの残存容量（最も小さい残存容量）に等しくするための放電量（以下、第１の必要放電量と呼ぶ。）を算出する。
【０１６０】
上記のように、バッテリセル１０ｃの残存容量は、バッテリセル１０ａの残存容量に対して減算値「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ−ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」分小さい。したがって、第１の必要放電量は、減算値「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ−ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」となる。
【０１６１】
また、制御部２７１は、バッテリモジュール１０のバッテリモジュール状態の検出結果から、バッテリセル１０ｂの残存容量をバッテリセル１０ｃの残存容量（最も小さい残存容量）に等しくするための放電量（以下、第２の必要放電量と呼ぶ。）を算出する。
【０１６２】
上記のように、バッテリセル１０ｃの残存容量は、バッテリセル１０ａの残存容量に対して減算値「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ−ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」分小さく、バッテリセル１０ｂの残存容量は、バッテリセル１０ａの残存容量に対して減算値「ＩＣ（ｔ４）Ａｓ−ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」分小さい。この場合、第２の必要放電量は、減算値「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ−ＩＣ（ｔ４）Ａｓ」となる。
【０１６３】
続いて、制御部２７１は、バッテリセル１０ａ，１０ｃの残存容量をバッテリセル１０ｃの残存容量に等しくするために、調整ユニット３１０（図１）のスイッチング素子ＳＷをオン状態に維持すべき時間（放電時間）を算出する。
【０１６４】
上述のように、調整ユニット３１０の放電部ＤＳは、定電流ダイオードである。本例では、この定電流ダイオードが、接続されたバッテリセルの充電容量を５０ｍＡ／ｓの速度（１秒間当り５０ｍＡの速度）で減少させることができる。
【０１６５】
この場合、制御部２７１は、第１の必要放電量「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ−ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」を０．０５Ａ／ｓで除算することにより、バッテリセル１０ａの放電時間（ｓ）を算出する。
【０１６６】
また、制御部２７１は、第２の必要放電量「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ−ＩＣ（ｔ４）Ａｓ」を０．０５Ａ／ｓで除算することにより、バッテリセル１０ｂの放電時間（ｓ）を算出する。
【０１６７】
最後に、制御部２７１は、算出された放電時間に基づいて図１の複数の調整ユニット３１０のスイッチング素子ＳＷをオンする。これにより、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの残存容量が調整される。
【０１６８】
上記の一連の動作時において、制御部２７１は、バッテリセルの温度に基づいて、そのバッテリセルに関するセル状態情報を記憶するか否かを判定することが好ましい。
【０１６９】
例えば、制御部２７１は、第１〜第３の比較結果の切り替わりに応答して、比較結果が切り替わったバッテリセルの温度が所定温度以上であるか否かを判定する。
【０１７０】
記憶部２７２は、バッテリセルの温度が所定温度以上である場合にセル状態情報をメモリに記憶する。一方、記憶部２７２は、第１のバッテリセル１０ａの温度が所定温度よりも低い場合にセル状態情報をメモリに記憶しない。所定温度は例えば常温である。常温としては、例えば２５℃を用いる。
【０１７１】
バッテリセルの内部抵抗は温度依存性を有し、温度が低くなると増加しやすい傾向がある。例えばリチウムイオン電池の温度が常温以上である場合、そのリチウムイオン電池の内部抵抗はほぼ一定でかつ低い。一方、リチウムイオン電池の温度が０℃以下である場合、リチウムイオン電池の内部抵抗は、そのリチウムイオン電池が常温以上であるときの内部抵抗の値に比べて高くなる。
【０１７２】
そこで、記憶部２７２は、バッテリセルの温度が所定温度以上である場合にセル状態情報をメモリに記憶する。これにより、内部抵抗の影響を抑制しつつ複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの残存容量の差をより正確に検出することが可能となる。
【０１７３】
（３）バッテリモジュール状態検出処理
（３−１）バッテリモジュール状態検出処理の全体
上述のように、本実施の形態に係るバッテリシステム５００においては、バッテリＥＣＵ２７０のＣＰＵがメモリに記憶されたバッテリモジュール状態検出プログラムを実行することによりバッテリモジュール状態検出処理が行われる。
【０１７４】
図５は、第１の実施の形態に係るバッテリシステム５００におけるバッテリモジュール状態検出処理を示すフローチャートである。初期状態では、バッテリシステム５００の電源がオンされている（バッテリシステム５００の起動）。
【０１７５】
図５に示すように、制御部２７１は、図１の主制御部４００からメインスイッチ５０２をオンすべき指令信号を受けたか否かを判定する（ステップＳ１）。
【０１７６】
メインスイッチ５０２をオンすべき指令信号を受けた場合、制御部２７１はメインスイッチ５０２をオンし、電流積算部２７３は電流積算値を０にリセットする（ステップＳ２）。
【０１７７】
続いて、制御部２７１は、図１のサーミスタ１２から与えられる複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの温度を取得するとともに、図１の電流測定部２１０からの出力に基づいて電源線５０１を流れる電流値を取得する（ステップＳ３）。電流積算部２７３は、制御部２７１により、取得された電流値に基づいて電流積算値を算出する（ステップＳ４）。ステップＳ３，Ｓ４の処理は、メインスイッチ５０２がオン状態の間、一定周期（例えば、１０ｍｓ）で繰り返して行われる。
【０１７８】
次に、制御部２７１は、バッテリモジュール状態が既に検出されているか否かを判別する（ステップＳ５）。
【０１７９】
バッテリモジュール状態が既に検出されている場合、制御部２７１は、後述するステップＳ８の処理に進む。一方、バッテリモジュール状態が検出されていない場合、制御部２７１は、後述するセル状態情報記憶処理を実行した後（ステップＳ６）、後述するセル状態情報抽出処理を実行する（ステップＳ７）。
【０１８０】
その後、制御部２７１は、図１の主制御部４００からメインスイッチ５０２をオフすべき指令信号を受けたか否かを判定する（ステップＳ８）。メインスイッチ５０２をオフすべき指令信号を受けていない場合、制御部２７１は、上記のステップＳ３の処理に戻る。一方、メインスイッチ５０２をオフすべき指令信号を受けた場合、制御部２７１は、メインスイッチ５０２をオフし、後述する充電状態調整処理に進む（ステップＳ９）。充電状態調整処理後、バッテリシステム５００の処理が終了する。
【０１８１】
（３−２）セル状態情報記憶処理
図５のステップＳ６のセル状態情報記憶処理について説明する。図６は、セル状態情報記憶処理を示すフローチャートである。
【０１８２】
以下の説明において、変数ｉは自然数であり、バッテリシステム５００を構成する複数のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの番号を表す。定数ｎはバッテリシステム５００を構成する複数のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの最大個数（本例では３）を表す。
【０１８３】
まず、制御部２７１は、図１の比較結果保持回路２６０から全てのバッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍを超えたか否かを示す比較結果ＣＯＭＰ［１］，［２］，［３］をそれぞれ取得し（ステップＳ２１）、変数ｉの値を１に設定する（ステップＳ２２）。
【０１８４】
次に、制御部２７１は、ｉ番目のバッテリセルについての今回の比較結果ＣＯＭＰ［ｉ］と予めメモリに記憶されているｉ番目のバッテリセルについての前回比較結果ＣＯＭＰ＿ＰＲＥＶ［ｉ］とが等しいか否かを判定する（ステップＳ２３）。初期状態では、今回の比較結果ＣＯＭＰ［ｉ］が前回比較結果ＣＯＭＰ＿ＰＲＥＶ［ｉ］となる。
【０１８５】
前回比較結果ＣＯＭＰ＿ＰＲＥＶ［ｉ］は、セル状態情報記憶処理が複数回繰り返して行われる場合に、直前のセル状態情報記憶処理時に記憶部２７２によりメモリに記憶される（後述のステップＳ２６参照）。
【０１８６】
ｉ番目のバッテリセルの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍに達することにより、比較結果がハイレベルとローレベルとの間で切り替わった場合に、比較結果ＣＯＭＰ［ｉ］と前回比較結果ＣＯＭＰ＿ＰＲＥＶ［ｉ］とが異なる。
【０１８７】
比較結果ＣＯＭＰ［ｉ］と前回比較結果ＣＯＭＰ＿ＰＲＥＶ［ｉ］とが等しい場合、制御部２７１は、後述するステップＳ２６の処理に進む。一方、比較結果ＣＯＭＰ［ｉ］と前回比較結果ＣＯＭＰ＿ＰＲＥＶ［ｉ］とが異なる場合、制御部２７１は、ｉ番目のバッテリセルの温度が２５℃以上であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。
【０１８８】
ｉ番目のバッテリセルの温度が２５℃よりも低い場合、制御部２７１は、後述するステップＳ２６の処理に進む。一方、ｉ番目のバッテリセルの温度が２５℃以上である場合、制御部２７１は、レコード番号、セル識別情報、電流積算値および電流値からなるセル状態情報を作成する。記憶部２７２は、制御部２７１により作成されたセル状態情報をメモリに記憶する（ステップＳ２５）。
【０１８９】
次に、記憶部２７２は、ｉ番目のバッテリセルについてステップＳ２１で取得された比較結果ＣＯＭＰ［ｉ］を前回比較結果ＣＯＭＰ＿ＰＲＥＶ［ｉ］としてメモリに記憶する（ステップＳ２６）。
【０１９０】
続いて、制御部２７１は、変数ｉに１を加算する（ステップＳ２７）。その後、制御部２７１は、変数ｉが定数ｎよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２８）。変数ｉが定数ｎ以下である場合、制御部２７１は、ステップＳ２３の処理に戻る。一方、変数ｉが定数ｎよりも大きい場合、すなわち変数ｉが定数Ｎを超えた場合、制御部２７１は、セル状態情報記憶処理を終了する。
【０１９１】
（３−３）セル状態情報抽出処理
図５のステップＳ７のセル状態情報抽出処理について説明する。図７は、セル状態情報抽出処理を示すフローチャートである。
【０１９２】
制御部２７１は、メモリに全てのバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃのセル状態情報が記憶されているか否かを判定する（ステップＳ３１）。
【０１９３】
メモリに全てのバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃのセル状態情報が記憶されていない場合、制御部２７１は、セル状態情報抽出処理を終了する。
【０１９４】
一方、メモリに全てのバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃのセル状態情報が記憶されている場合、制御部２７１は、互いに異なるバッテリセルのセル状態情報の組み合わせのうち電流値の条件を満たす組み合わせを抽出する（ステップＳ３２）。
【０１９５】
ここで、電流値の条件とは、異なるバッテリセルのセル状態情報の組み合わせのうち最大電流値と最小電流値との差の絶対値が上述の電流しきい値以下となること、または異なるバッテリセルのセル状態情報の組み合わせのうちすべての電流値の絶対値が上述の電流しきい値以下となることである。
【０１９６】
電流しきい値は予め２つ定められてもよい。この場合、例えば電流値の条件とは、異なるバッテリセルのセル状態情報の組み合わせのうち最大電流値と最小電流値との差の絶対値が一方の電流しきい値以下となり、かつ異なるバッテリセルのセル状態情報の組み合わせのうちすべての電流値の絶対値が他方の電流しきい値以下となることであってもよい。
【０１９７】
続いて、制御部２７１は、ステップＳ３２の処理により複数のバッテリセルのセル状態情報の組み合わせが抽出できたか否かを判定する（ステップＳ３３）。ステップＳ３２の処理により組み合わせが抽出できなかった場合、制御部２７１は、セル状態情報抽出処理を終了する。
【０１９８】
一方、ステップＳ３２の処理により組み合わせが抽出できた場合、制御部２７１は、抽出された電流値の組み合わせに基づいて複数のセル状態情報を選択し（ステップＳ３４）、選択したセル状態情報に含まれる複数の電流積算値の差をバッテリモジュール状態として算出する（ステップＳ３５）。検出結果はメモリに記憶される。これにより、セル状態情報抽出処理が終了する。
【０１９９】
（３−４）充電状態調整処理
充電状態調整処理について説明する。図８は、充電状態調整処理を示すフローチャートである。
【０２００】
制御部２７１は、セル状態情報抽出処理によりバッテリモジュール状態が検出されたか否かを判定する（ステップＳ４１）。バッテリモジュール状態が検出されていない場合、制御部２７１は、複数のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの充電状態（本例では残存容量）の調整を行うことなく充電状態調整処理を終了する。
【０２０１】
一方、バッテリモジュール状態が検出されている場合、制御部２７１は、バッテリセルごとに放電時間を算出する（ステップＳ４２）。
【０２０２】
例えば、制御部２７１は、例えばバッテリモジュール状態に基づいて残存容量が最も小さいバッテリセルを選択し、他のバッテリセルの残存容量を選択したバッテリセルの充電状態と等しくするために必要な放電時間を算出する。
【０２０３】
次に、制御部２７１は、タイマをセットする（ステップＳ４３）。それにより、タイマにより経過時間の計測が開始される。タイマのセットにより計測値が０となる。
【０２０４】
続いて、制御部２７１は、放電時間が算出されたバッテリセルの放電を開始する（ステップＳ４４）。具体的には、制御部２７１は、放電時間が算出されたバッテリセルに対応する調整ユニット３１０のスイッチング素子ＳＷをオンする。
【０２０５】
続いて、制御部２７１は、放電時間が経過したか否かを判別する（ステップＳ４５）。
【０２０６】
これにより、制御部２７１は、放電時間が経過することにより経過した放電時間に対応するバッテリセルの放電を停止する（ステップＳ４６）。具体的には、制御部２７１は、放電時間が経過したバッテリセルに対応する調整ユニット３１０のスイッチング素子ＳＷをオフする。
【０２０７】
その後、制御部２７１は、全てのバッテリセル１０ａ〜１０ｃが放電していないか否かを判別する（ステップＳ４７）。具体的には、制御部２７１は、全ての調整ユニット３１０のスイッチング素子ＳＷがオフしているか否かを判定する。
【０２０８】
全てのバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃのうち少なくとも１つのバッテリセルが放電している場合、制御部２７１は、ステップＳ４５の処理に戻る。
【０２０９】
一方、全てのバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃが放電していない場合、すなわち全ての調整ユニット３１０のスイッチング素子ＳＷがオフしている場合、制御部２７１は、充電状態調整処理を終了する。
【０２１０】
（４）効果
（４−１）このバッテリモジュール状態検出装置２００においては、電源線５０１を流れる電流により電流積算値が算出され、電圧比較ユニット２９０における各バッテリセルの端子電圧と中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍとの比較結果に基づいて複数のバッテリセルについての電流積算値の差がバッテリモジュール状態として算出される。この場合、電流積算値の差は複数のバッテリセルの残存容量の差に相当する。したがって、各バッテリセルの電圧値を測定することなく、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定することにより、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出することができる。
【０２１１】
（４−２）電圧比較ユニット２９０の一連の動作は、メインスイッチ５０２がオフ状態からオン状態となることにより開始され、メインスイッチ５０２がオフ状態となるまで所定の周期で繰り返されるように予め設定されている。このように、電圧比較ユニット２９０の一連の動作は、バッテリＥＣＵ２７０の動作とは独立して行われる。
【０２１２】
そのため、例えばバッテリＥＣＵ２７０および主制御部４００が正常に機能しない場合でも、判定回路２５０の動作により複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が確実に上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏを超えない。また、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が確実に下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕを超える。これにより、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの安全性が確保される。
【０２１３】
（４−３）複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕよりも大きく上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏ以下であるか否かを判定するための構成が既存である場合、例えば中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍを出力する電圧出力部２４２および比較結果保持回路２６０を除いて上記の電圧比較ユニット２９０と同様の構成を有する電圧比較ユニットが存在する場合を想定する。
【０２１４】
この場合、その既存の電圧比較ユニットに電圧出力部２４２および比較結果保持回路２６０を設けることにより簡単に電圧比較ユニット２９０を作製することができる。これにより、既存の機器を有効に利用しつつ、簡単に電圧比較ユニット２９０を作製することができる。その結果、バッテリシステム５００の低コスト化が実現される。
【０２１５】
（４−４）満充電容量に対する残存容量の比率（以下、ＳＯＣと呼ぶ）が１００％である場合のバッテリセルの開放電圧が約４．２Ｖであるバッテリセルにおいては、ＳＯＣが５０％である場合のバッテリセルの開放電圧が約３．７Ｖである。バッテリセルをＳＯＣが５０％を基準として変動するように用いる場合、バッテリセルの開放電圧が約３．７Ｖを中心として変動する。
【０２１６】
この場合、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍは、ＳＯＣ５０％に対応する開放電圧として約３．７Ｖ（３．６Ｖ以上３．８Ｖ以下）に設定されることが好ましい。これにより、各バッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの端子電圧が約３．７Ｖに等しくなる時点を多くすることができるので、バッテリモジュール状態を算出するための電流積算値を容易に取得することができる。
【０２１７】
また、満充電容量に対する残存容量の比率（以下、ＳＯＣと呼ぶ）が１００％である場合のバッテリセルの開放電圧が約４．２Ｖであるバッテリセルにおいては、ＳＯＣが９０％である場合のバッテリセルの開放電圧が約４．０Ｖである。バッテリセルを満充電状態となるように繰り返し充電して用いる場合、ＳＯＣが９０％を超えるまたは９０％以下になる頻度が多くなる。
【０２１８】
この場合、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍは、ＳＯＣ９０％に対応する開放電圧として約４．０Ｖ（３．９Ｖ以上４．１Ｖ以下）に設定されることが好ましい。これにより、各バッテリセルの電圧が約４．０Ｖに等しくなる時点を多くすることができるので、バッテリモジュール状態を算出するための電流積算値を容易に取得することができる。
【０２１９】
［２］第２の実施の形態
（１）調整ユニットの構成および動作
第２の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置について説明する。第２の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置について第１の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置と異なる点を説明する。以下に説明する以外の本実施の形態に係る構成および動作は、第１の実施の形態の構成および動作と同じである。
【０２２０】
図９は、第２の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置に用いられる調整ユニットの一構成例を示す図である。図９に示すように、第２の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置においては、調整ユニット３１０に第１の実施の形態で設けられる放電部ＤＳに代えて抵抗Ｒが設けられる。
【０２２１】
充電状態調整処理時には、制御部２７１によりスイッチング素子ＳＷがオンされることにより抵抗Ｒとバッテリセルとが接続される。これにより、バッテリセルが抵抗Ｒにより放電する。
【０２２２】
上述のように、充電状態調整処理時には放電時間が算出される。抵抗Ｒによる単位時間当たりの放電量は、バッテリセルの端子電圧が高いほど大きくなり、バッテリセルの端子電圧が低いほど小さくなる。
【０２２３】
そこで、本実施の形態では、下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕを抵抗Ｒの抵抗値で除算することにより抵抗Ｒの単位時間当たりの放電量、すなわち放電速度を算出する。
【０２２４】
この場合、放電時間が、バッテリセルの端子電圧が下限値（下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕ）であるときの放電速度により算出される。したがって、充電状態調整処理時に過剰な放電が行われることが確実に防止される。
【０２２５】
（２）効果
上記のように、本実施の形態では、バッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの放電を行うための構成として、調整ユニット３１０に抵抗Ｒが設けられる。抵抗Ｒは定電流ダイオードに比べて安価である。したがって、調整ユニット３１０を含むバッテリモジュール状態制御装置およびバッテリシステムの低コスト化が実現される。
【０２２６】
［３］第３の実施の形態
（１）調整ユニットの構成および動作
第３の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置について説明する。第３の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置について第１の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置と異なる点を説明する。本実施の形態の他の構成および動作は、第１の実施の形態の構成および動作と同じである。
【０２２７】
図１０は、第３の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置に用いられる調整ユニットの一構成例を示す図である。図１０に示すように、第３の実施の形態に係るバッテリモジュール状態制御装置においては、調整ユニット３１０の構成が第１の実施の形態で設けられる図１の調整ユニット３１０の構成と異なる。
【０２２８】
この調整ユニット３１０は、２つのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２および充電器３１１を備える。２つのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の各々は、複数の端子ＣＰ０，ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３を有する。充電器３１１は、出力端子および入力端子を有する。
【０２２９】
一方のスイッチング素子ＳＷ１においては、端子ＣＰ０が充電器３１１の出力端子に接続され、端子ＣＰ１がバッテリセル１０ａの正極端子に接続され、端子ＣＰ２がバッテリセル１０ｂの正極端子に接続され、端子ＣＰ３がバッテリセル１０ｃの正極端子に接続される。
【０２３０】
他方のスイッチング素子ＳＷ２においては、端子ＣＰ０が充電器３１１の入力端子に接続され、端子ＣＰ１がバッテリセル１０ａの負極端子に接続され、端子ＣＰ２がバッテリセル１０ｂの負極端子に接続され、端子ＣＰ３がバッテリセル１０ｃの負極端子に接続される。
【０２３１】
２つのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の各々は、図１のバッテリＥＣＵ２７０の制御部２７１により制御され、端子ＣＰ０が複数の端子ＣＰ１〜ＣＰ３のいずれかに選択的に接続される。これにより、バッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの各々の正極端子および負極端子と充電器３１１とが選択的に接続される。充電器３１１は、接続されたバッテリセルに一定の電流（例えば、５０ｍＡ／ｓ）を流すことによりそのバッテリセルを充電する。
【０２３２】
図１０の構成を有する調整ユニット３１０を用いた場合の充電状態調整処理について説明する。図１１は、第３の実施の形態における充電状態調整処理を示すフローチャートである。
【０２３３】
図１１に示すように、制御部２７１は、セル状態情報抽出処理によりバッテリモジュール状態が検出されたか否かを判定する（ステップＳ５１）。バッテリモジュール状態が検出されていない場合、制御部２７１は、複数のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの充電状態（本例では残存容量）の調整を行うことなく充電状態調整処理を終了する。
【０２３４】
一方、バッテリモジュール状態が検出されている場合、制御部２７１は、バッテリセルごとに充電時間を算出する（ステップＳ５２）。
【０２３５】
例えば、制御部２７１は、例えば充電状態が最も大きいバッテリセルを選択し、他のバッテリセルの充電状態を選択したバッテリセルの充電状態と等しくするために必要な充電時間を算出する。
【０２３６】
次に、制御部２７１は、タイマをセットする（ステップＳ５３）。それにより、タイマにより経過時間の計測が開始される。タイマのセットにより計測値が０となる。
【０２３７】
続いて、制御部２７１は、充電時間が算出されかつ充電されていないバッテリセルの充電を開始する（ステップＳ５４）。具体的には、制御部２７１は、充電時間が算出されたバッテリセルのうち、充電が行われていないバッテリセルが充電器３１１に接続されるように、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を制御する。
【０２３８】
続いて、制御部２７１は、充電時間が経過したか否かを判別する（ステップＳ５５）。これにより、制御部２７１は、充電時間が経過することにより経過した充電時間に対応するバッテリセルの充電を停止する（ステップＳ５６）。
【０２３９】
具体的には、制御部２７１は、充電時間が経過したバッテリセルと充電器３１１との接続が遮断されるように、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を制御する。
【０２４０】
その後、制御部２７１は、充電時間が算出された全てのバッテリセルの充電が完了しているか否かを判定する（ステップＳ５７）。
【０２４１】
充電時間が算出された全てのバッテリセルの充電が完了していない場合、制御部２７１は、ステップＳ５３の処理に戻る。一方、充電時間が算出された全てのバッテリセルの充電が完了している場合、制御部２７１は、充電状態調整処理を終了する。
【０２４２】
（２）効果
上記のように、本実施の形態では、充電器３１１を用いて複数のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの充電状態調整処理が行われる。充電器３１１によれば、放電を行うことなく複数のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの充電状態調整処理を行うことができる。すなわち、エネルギーを消費することなく各バッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの充電状態を調整することができる。したがって、各バッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃに蓄積されたエネルギーを有効に活用することができる。
【０２４３】
［４］第４の実施の形態
以下、第４の実施の形態に係る電動車両について説明する。本実施の形態に係る電動車両は、第１〜第３のいずれかの実施の形態に係るバッテリシステム５００を備える。なお、以下では、電動車両の一例として電動自動車を説明する。
【０２４４】
（１）構成および動作
図１２は、第４の実施の形態に係る電動自動車の構成を示すブロック図である。図１２に示すように、本実施の形態に係る電動自動車６００は、車体６１０を備える。車体６１０に、図１の主制御部４００、始動停止指示部４０１、図１のバッテリシステム５００、電力変換部６０１、モータ６０２、駆動輪６０３、アクセル装置６０４、ブレーキ装置６０５、ならびに回転速度センサ６０６が設けられる。モータ６０２が交流（ＡＣ）モータである場合には、電力変換部６０１はインバータ回路を含む。バッテリシステム５００にはバッテリモジュール状態制御装置３００が設けられ、バッテリモジュール状態制御装置３００にはバッテリモジュール状態検出装置２００が設けられている。
【０２４５】
バッテリシステム５００は、電力変換部６０１を介してモータ６０２に接続されるとともに、主制御部４００に接続される。
【０２４６】
主制御部４００には、バッテリシステム５００を構成するバッテリＥＣＵ２７０（図１）からバッテリモジュール状態（バッテリモジュール１０に含まれる複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃ間の残存容量の差）が与えられる。また、主制御部４００には、バッテリＥＣＵ２７０（図１）からバッテリモジュール１０に流れる電流値が与えられる。さらに、主制御部４００には、アクセル装置６０４、ブレーキ装置６０５および回転速度センサ６０６が接続される。主制御部４００は、例えばＣＰＵおよびメモリ、またはマイクロコンピュータからなる。さらに、主制御部４００には始動停止指示部４０１が接続されている。
【０２４７】
アクセル装置６０４は、電動自動車６００が備えるアクセルペダル６０４ａと、アクセルペダル６０４ａの操作量（踏み込み量）を検出するアクセル検出部６０４ｂとを含む。
【０２４８】
始動指示部４０１のスタートキーがオンの状態で、運転者によりアクセルペダル６０４ａが操作されると、アクセル検出部６０４ｂは、運転者により操作されていない状態を基準としてアクセルペダル６０４ａの操作量を検出する。検出されたアクセルペダル６０４ａの操作量が主制御部４００に与えられる。
【０２４９】
ブレーキ装置６０５は、電動自動車６００が備えるブレーキペダル６０５ａと、運転者によるブレーキペダル６０５ａの操作量（踏み込み量）を検出するブレーキ検出部６０５ｂとを含む。スタートキーがオンの状態で、運転者によりブレーキペダル６０５ａが操作されると、ブレーキ検出部６０５ｂによりその操作量が検出される。検出されたブレーキペダル６０５ａの操作量が主制御部４００に与えられる。回転速度センサ６０６は、モータ６０２の回転速度を検出する。検出された回転速度は、主制御部４００に与えられる。
【０２５０】
上記のように、主制御部４００には、バッテリモジュール状態、始動指示部４０１のスタートキーの状態（オン状態またはオフ状態）を示す情報、バッテリモジュール１０を流れる電流値、アクセルペダル６０４ａの操作量、ブレーキペダル６０５ａの操作量、およびモータ６０２の回転速度が与えられる。主制御部４００は、これらの情報に基づいてバッテリモジュール１０の充放電制御および電力変換部６０１の電力変換制御を行う。例えば、アクセル操作に基づく電動自動車６００の発進時および加速時には、バッテリシステム５００から電力変換部６０１にバッテリモジュール１０の電力が供給される。
【０２５１】
さらに、スタートキーがオンの状態で、主制御部４００は、与えられたアクセルペダル６０４ａの操作量に基づいて、駆動輪６０３に伝達すべき回転力（指令トルク）を算出し、その指令トルクに基づく制御信号を電力変換部６０１に与える。
【０２５２】
上記の制御信号を受けた電力変換部６０１は、バッテリシステム５００から供給された電力を、駆動輪６０３を駆動するために必要な電力（駆動電力）に変換する。これにより、電力変換部６０１により変換された駆動電力がモータ６０２に供給され、その駆動電力に基づくモータ６０２の回転力が駆動輪６０３に伝達される。
【０２５３】
一方、ブレーキ操作に基づく電動自動車６００の減速時には、モータ６０２は発電装置として機能する。この場合、電力変換部６０１は、モータ６０２により発生された回生電力をバッテリモジュール１０の充電に適した電力に変換し、バッテリモジュール１０に与える。それにより、バッテリモジュール１０を構成するバッテリセル１０ａ〜１０ｃが充電される。
【０２５４】
（２）効果
上記のように、本実施の形態に係る電動自動車６００には、第１〜第３のいずれかのバッテリシステム５００が設けられる。このバッテリシステム５００には、第１〜第３の実施の形態に係るバッテリモジュール状態検出装置２００が設けられる。これにより、バッテリシステム５００の構成の単純化および小型化が可能となる。その結果、電動自動車６００の構成の単純化、小型化および低コスト化が実現される。
【０２５５】
（３）他の移動体
上記では、図１のバッテリシステム５００が電動車両に搭載される例について説明したが、バッテリシステム５００が船、航空機、エレベータまたは歩行ロボット等の他の移動体に搭載されてもよい。
【０２５６】
バッテリシステム５００が搭載された船は、例えば、図１２の車体６１０の代わりに船体を備え、駆動輪６０３の代わりにスクリューを備え、アクセル装置６０４の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置６０５の代わりに減速入力部を備える。運転者は、船体を加速させる際にアクセル装置６０４の代わりに加速入力部を操作し、船体を減速させる際にブレーキ装置６０５の代わりに減速入力部を操作する。この場合、船体が移動本体部に相当し、モータ６０２が動力源に相当し、スクリューが駆動部に相当する。このような構成において、モータ６０２がバッテリシステム５００からの電力を受けてその電力を動力に変換し、その動力によってスクリューが回転されることにより船体が移動する。
【０２５７】
同様に、バッテリシステム５００が搭載された航空機は、例えば、図１２の車体６１０の代わりに機体を備え、駆動輪６０３の代わりにプロペラを備え、アクセル装置６０４の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置６０５の代わりに減速入力部を備える。この場合、機体が移動本体部に相当し、モータが動力源に相当し、プロペラが駆動部に相当する。このような構成において、モータがバッテリシステム５００からの電力を受けてその電力を動力に変換し、その動力によってプロペラが回転されることにより機体が移動する。
【０２５８】
バッテリシステム５００が搭載されたエレベータは、例えば、図１２の車体６１０の代わりに籠を備え、駆動輪６０３の代わりに籠に取り付けられる昇降用ロープを備え、アクセル装置６０４の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置６０５の代わりに減速入力部を備える。この場合、籠が移動本体部に相当し、モータ６０２が動力源に相当し、昇降用ロープが駆動部に相当する。このような構成において、モータ６０２がバッテリシステム５００からの電力を受けてその電力を動力に変換し、その動力によって昇降用ロープが巻き上げられることにより籠が昇降する。
【０２５９】
バッテリシステム５００が搭載された歩行ロボットは、例えば、図１２の車体６１０の代わりに胴体を備え、駆動輪６０３の代わりに足を備え、アクセル装置６０４の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置６０５の代わりに減速入力部を備える。この場合、胴体が移動本体部に相当し、モータ６０２が動力源に相当し、足が駆動部に相当する。このような構成において、モータ６０２がバッテリシステム５００からの電力を受けてその電力を動力に変換し、その動力によって足が駆動されることにより胴体が移動する。
【０２６０】
このように、バッテリシステム５００が搭載された移動体においては、動力源がバッテリシステム５００からの電力を受けてその電力を動力に変換し、駆動部が動力源により変換された動力により移動本体部を移動させる。
【０２６１】
［５］第５の実施の形態
以下、第５の実施の形態に係る電源装置について説明する。本実施の形態に係る電源装置は、複数のモジュール装置を含む。まず、モジュール装置の構成について説明する。
【０２６２】
図１３は、第５の実施の形態に係るモジュール装置の構成を示すブロック図である。図１３に示すように、このモジュール装置５９０は、図１の電流測定部２１０が設けられない点、および図１のバッテリＥＣＵ２７０に代えて通信部２００ｘが設けられる点を除いて、図１のバッテリシステム５００と同じ構成を有する。
【０２６３】
図１３の例では、モジュール装置５９０の通信部２００ｘは、複数のサーミスタ１２、複数の調整ユニット３１０、電圧比較ユニット２９０およびコントローラ７１２に接続されている。
【０２６４】
コントローラ７１２は、モジュール装置５９０の外部に設けられ、例えばＣＰＵおよびメモリ、またはマイクロコンピュータからなる。コントローラ７１２は、図１のバッテリＥＣＵ２７０の制御部２７１、記憶部２７２および電流積算部２７３を含む。
【０２６５】
モジュール装置５９０のバッテリモジュール１０は、例えば後述する電力変換装置７２０（図１４）に電源線５０１を介して接続される。
【０２６６】
通信部２００ｘには、複数のサーミスタ１２から複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの温度の検出結果が与えられる。図１３の通信部２００ｘは、与えられた検出結果をコントローラ７１２に与える。
【０２６７】
通信部２００ｘには、電圧比較ユニット２９０の比較結果保持回路２６０から各バッテリセル１０ａ〜１０ｃの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍを超えたか否かを示す比較結果が与えられる。通信部２００ｘは、与えられた比較結果をコントローラ７１２に与える。
【０２６８】
次に、電源装置について説明する。図１４は、第５の実施の形態に係る電源装置の構成を示すブロック図である。図１４に示すように、この電源装置７００は、電力貯蔵装置７１０および電力変換装置７２０を備える。電力貯蔵装置７１０は、電流測定部２１０、モジュール装置群７１１およびコントローラ７１２を備える。モジュール装置群７１１は複数のモジュール装置５９０を含む。
【０２６９】
複数のモジュール装置５９０の各々は、図１３のモジュール装置５９０と同じ構成を有する。複数のモジュール装置５９０のバッテリモジュール１０は、互いに並列に接続されてもよく、または互いに直列に接続されてもよい。本例では、複数のモジュール装置５９０のバッテリモジュール１０が直列に接続される。
【０２７０】
複数のバッテリモジュール１０の複数のバッテリセルのうち最低電位を有するバッテリセルのマイナス電極および最高電位を有するバッテリセルのプラス電極がそれぞれ図１３の電源線５０１を介して電力変換装置７２０に接続される。なお、図１４では電源線５０１の図示を省略する。
【０２７１】
モジュール装置群７１１の各モジュール装置５９０の通信部２００ｘ（図１３）がコントローラ７１２に接続される。コントローラ７１２には、モジュール装置群７１１の複数のモジュール装置５９０から各バッテリセルの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍを超えたか否かを示す比較結果が与えられる。
【０２７２】
モジュール装置５９０と電力変換装置７２０とを繋ぐ電源線５０１（図１３）の一部に電流測定部２１０が設けられる。この電流測定部２１０は、図１の電流測定部２１０と同じ構成を有し、コントローラ７１２に接続される。これにより、コントローラ７１２においては、電源線５０１の一部のシャント抵抗２１１（図１）による電圧降下量およびシャント抵抗２１１（図１）の抵抗値に基づいてモジュール装置群７１１に流れる電流の値が算出される。
【０２７３】
コントローラ７１２は、各モジュール装置５９０から与えられる比較結果およびモジュール装置群７１１に流れる電流の値に基づいて上述のバッテリモジュール状態検出処理を実行する。
【０２７４】
これにより、コントローラ７１２は、複数のモジュール装置５９０の全てのバッテリセルの残存容量の差を検出する。バッテリモジュール状態検出処理において、コントローラ７１２は、検出された全てのバッテリセルの残存容量の差に基づいて、充電状態調整処理を行う。この場合、コントローラ７１２は、通信部２００ｘ（図１３）を介して複数の調整ユニット３１０（図１３）のスイッチング素子ＳＷ（図１３）のオンおよびオフを制御する。このようにして、複数のバッテリセルの充電状態が調整される。
【０２７５】
さらに、本実施の形態では、コントローラ７１２は、電力変換装置７２０を制御する。コントローラ７１２は、モジュール装置５９０のバッテリモジュール１０の放電または充電に関する制御として、後述する制御を行う。
【０２７６】
電力変換装置７２０は、ＤＣ／ＤＣ（直流／直流）コンバータ７２１およびＤＣ／ＡＣ（直流／交流）インバータ７２２を含む。ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１は入出力端子７２１ａ，７２１ｂを有し、ＤＣ／ＡＣインバータ７２２は入出力端子７２２ａ，７２２ｂを有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１の入出力端子７２１ａは図示しない電源線５０１（図１３）を介して電力貯蔵装置７１０のモジュール装置群７１１に接続される。
【０２７７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１の入出力端子７２１ｂおよびＤＣ／ＡＣインバータ７２２の入出力端子７２２ａは互いに接続されるとともに電力出力部ＰＵ１に接続される。ＤＣ／ＡＣインバータ７２２の入出力端子７２２ｂは電力出力部ＰＵ２に接続されるとともに他の電力系統に接続される。
【０２７８】
電力出力部ＰＵ１，ＰＵ２は例えばコンセントを含む。電力出力部ＰＵ１，ＰＵ２には、例えば種々の負荷が接続される。他の電力系統は、例えば商用電源または太陽電池を含む。電力出力部ＰＵ１，ＰＵ２および他の電力系統が電源装置に接続される外部の例である。なお、電力系統として太陽電池を用いる場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１の入出力端子７２１ｂに太陽電池が接続される。一方、電力系統として太陽電池を含む太陽光発電システムを用いる場合、ＤＣ／ＡＣインバータ７２２の入出力端子７２２ｂに太陽光発電システムのパワーコンディショナのＡＣ出力部が接続される。
【０２７９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１およびＤＣ／ＡＣインバータ７２２がコントローラ７１２によって制御されることにより、モジュール装置群７１１の放電および充電が行われる。モジュール装置群７１１の放電時には、モジュール装置群７１１から与えられる電力がＤＣ／ＤＣコンバータ７２１によりＤＣ／ＤＣ（直流／直流）変換され、さらにＤＣ／ＡＣインバータ７２２によりＤＣ／ＡＣ（直流／交流）変換される。
【０２８０】
電源装置７００が直流電源として用いられる場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１によりＤＣ／ＤＣ変換された電力が電力出力部ＰＵ１に供給される。電源装置７００が交流電源として用いられる場合、ＤＣ／ＡＣインバータ７２２によりＤＣ／ＡＣ変換された電力が電力出力部ＰＵ２に供給される。また、ＤＣ／ＡＣインバータ７２２により交流に変換された電力を他の電力系統に供給することもできる。
【０２８１】
コントローラ７１２は、モジュール装置群７１１の放電時に、各モジュール装置５９０から与えられる比較結果（各バッテリセルの端子電圧が中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍを超えたか否かを示す比較結果）およびモジュール装置群７１１を流れる電流の値に基づいて、モジュール装置群７１１の放電を停止するか否かまたは放電電流（または放電電力）を制限するか否かを判定し、判定結果に基づいて電力変換装置７２０を制御してもよい。
【０２８２】
一方、モジュール装置群７１１の充電時には、他の電力系統から与えられる交流の電力がＤＣ／ＡＣインバータ７２２によりＡＣ／ＤＣ（交流／直流）変換され、さらにＤＣ／ＤＣコンバータ７２１によりＤＣ／ＤＣ（直流／直流）変換される。ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１からモジュール装置群７１１に電力が与えられることにより、モジュール装置群７１１に含まれる複数のバッテリセルが充電される。
【０２８３】
コントローラ７１２は、モジュール装置群７１１のバッテリモジュール１０の充電に関する制御の一例として、次の制御を行ってもよい。
【０２８４】
上述のように、バッテリセルの端子電圧は、その内部抵抗に起因する電圧降下により変化する。内部抵抗に起因する電圧降下は、バッテリセルに流れる電流が少ないほど小さくなる。そこで、モジュール装置群７１１の充電時に、コントローラ７１２は、モジュール装置群７１１に流れる電流の値が予め定められた上述の電流しきい値（例えばバッテリセルの定格電流）以下となるように電力変換装置７２０を制御してもよい。
【０２８５】
この場合、モジュール装置群７１１の充電中でかつバッテリモジュール状態検出処理が行われる場合に、複数のモジュール装置５９０の全てのバッテリセルの残存容量の差を正確に検出することが可能となる。
【０２８６】
バッテリセルに流れる電流値が大きく変動すると、内部抵抗に起因する電圧降下も大きく変動する。そこで、モジュール装置群７１１の充電開始時点から充電終了時点までの間、コントローラ７１２は、モジュール装置群７１１に流れる電流の値が予め定められた範囲を超えて変動しないように電力変換装置７２０を制御してもよい。
【０２８７】
例えば、バッテリセルの定格電流が５Ａ（１Ｃ）である場合に、コントローラ７１２は、モジュール装置群７１１に流れる電流の値が３Ａ以上５Ａ以下の範囲を超えて変動しないように電力変換装置７２０を制御する。この場合、モジュール装置群７１１に流れる電流の値が０Ａから５Ａに渡って大きく変動する場合に比べて、内部抵抗に起因する電圧降下の変動を小さくすることができる。したがって、モジュール装置群７１１の充電中でかつバッテリモジュール状態検出処理が行われる場合に、複数のモジュール装置５９０の全てのバッテリセルの残存容量の差を正確に検出することが可能となる。
【０２８８】
なお、上記の予め定められる電流値の範囲は、上述の電流しきい値以下の範囲内で設定されることが好ましい。この場合、複数のモジュール装置５９０の全てのバッテリセルの残存容量の差をより正確に検出することが可能となる。
【０２８９】
さらに、モジュール装置群７１１の充電時に、コントローラ７１２は、モジュール装置群７１１に流れる電流の値が一定となるように電力変換装置７２０を制御してもよい。
【０２９０】
例えば、バッテリセルの定格電流が５Ａ（１Ｃ）である場合に、コントローラ７１２は、モジュール装置群７１１に流れる電流の値が定格電流以下の所定の値（例えば、１Ａ、２Ａまたは３Ａ等）で一定となるように電力変換装置７２０を制御する。この場合、モジュール装置群７１１の充電時に内部抵抗に起因する電圧降下の大きさに変動が生じない。したがって、モジュール装置群７１１の充電中でかつバッテリモジュール状態検出処理が行われる場合に、複数のモジュール装置５９０の全てのバッテリセルの残存容量の差をさらに正確に検出することが可能となる。
【０２９１】
上記のように、モジュール装置群７１１の充電時において、モジュール装置群７１１に流れる電流の値が予め定められた上述の電流しきい値以下となるように、あるいはモジュール装置群７１１に流れる電流の値が予め定められた範囲を超えて変動しないように、電力変換装置７２０が制御される。この場合、バッテリモジュール状態検出処理中の図７のステップＳ３２において、電流値の条件を満たすセル状態情報の組み合わせが選択されやすくなる。これにより、バッテリモジュール状態検出処理を短時間で円滑に行うことが可能となる。
【０２９２】
商用電源から供給される夜間電力を用いてモジュール装置群７１１の充電を行う場合には、電力変換装置７２０を制御することによりモジュール装置群７１１に流れる電流の値を容易に制御することができる。したがって、バッテリモジュール状態検出処理を短時間で円滑に行うことが可能になるとともに、容易かつ正確に全てのバッテリセルの残存容量の差を検出することが可能となる。
【０２９３】
満充電容量に対する残存容量の比率（以下、ＳＯＣと呼ぶ）が１００％である場合のバッテリセルの開放電圧が約４．２Ｖであるバッテリセルにおいては、ＳＯＣが９０％である場合のバッテリセルの開放電圧が約４．０Ｖである。バッテリセルを満充電状態となるように繰り返し充電して用いる場合、ＳＯＣが９０％を超えるまたは９０％以下になる頻度が多くなる。
【０２９４】
したがって、上記のように、例えば夜間電力を用いてモジュール装置群７１１を充電する場合には、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍは、ＳＯＣ９０％に対応する開放電圧として約４．０Ｖ（３．９Ｖ以上３．１Ｖ以下）に設定されることが好ましい。これにより、各バッテリセルの端子電圧が約４．０Ｖに等しくなる時点を多くすることができるので、複数のバッテリセルの残存容量の差を算出するための電流積算値を容易に取得することができる。
【０２９５】
なお、電源装置７００と外部との間で互いに電力を供給可能であれば、電力変換装置７２０がＤＣ／ＤＣコンバータ７２１およびＤＣ／ＡＣインバータ７２２のうちいずれか一方のみを有してもよい。また、電源装置７００と外部との間で互いに電力を供給可能であれば、電力変換装置７２０が設けられなくてもよい。
【０２９６】
本実施の形態において、コントローラ７１２は、モジュール装置群７１１の複数のバッテリセルの残存容量の差の大きさに基づいて電力変換装置７２０を制御してもよい。例えば、コントローラ７１２は、複数のバッテリセルの残存容量の差が予め定められたしきい値を超える場合に、電力変換装置７２０を制御することによりモジュール装置群７１１の充電または放電を停止させてもよい。これにより、複数のバッテリセルの残存容量が大きくばらついている状態で、複数のバッテリセルの充電および放電が行われることが防止される。したがって、各バッテリセルの過放電および過充電の発生を十分に低減することができる。
【０２９７】
図１３および図１４のモジュール装置５９０には、図１の電流測定部２１０が設けられないが、図１３および図１４のモジュール装置５９０に電流測定部２１０が設けられてもよい。この場合、コントローラ７１２においては、各モジュール装置５９０に流れる電流の値が算出される。したがって、複数のモジュール装置５９０のバッテリモジュール１０が並列に接続されている場合でも、各モジュール装置５９０から与えられる比較結果および各モジュール装置５９０に流れる電流の値に基づいて、バッテリモジュール状態検出処理が行われる。
【０２９８】
（２）効果
電源装置７００においては、コントローラ７１２によりモジュール装置群７１１と外部との間の電力の供給が制御される。それにより、モジュール装置群７１１に含まれる各バッテリセルの過放電および過充電が防止される。
【０２９９】
電源装置７００においては、コントローラ７１２により、複数のモジュール装置５９０の全てのバッテリセルについての電流積算値の差が算出される。この場合、電流積算値の差は複数のバッテリセルの残存容量の差に相当する。したがって、各バッテリセルの電圧値を測定することなく、複数のバッテリセルに流れる電流値を測定することにより、充電および放電を行いつつ複数のバッテリセルの残存容量の差を簡単な構成および低コストで検出することができる。その結果、電源装置７００の低コスト化が実現される。
【０３００】
［６］他の実施の形態
（１）上記の実施の形態では、図５のフローチャートに示すように、一度バッテリモジュール状態が検出されると、メインスイッチ５０２がオフするまでの間再びバッテリモジュール状態が検出されることはない（図５のステップＳ５およびＳ８参照）。
【０３０１】
これに代えて、バッテリモジュール状態は、メインスイッチ５０２がオンしてからメインスイッチ５０２がオフするまでの間繰り返し検出されてもよい。
【０３０２】
この場合、例えば制御部２７１は、セル状態情報抽出処理によりバッテリモジュール状態が算出されることにより、記憶部２７２に記憶されたセル状態情報を全て消去するとともに電流積算部２７３により算出される電流積算値をリセットする。続いて、制御部２７１は、図５のステップＳ３，Ｓ４，Ｓ６およびＳ７の処理により再びバッテリモジュール状態を検出する。さらに、制御部２７１は、バッテリモジュール状態を検出するごとに、記憶部２７２によりメモリに既に記憶されているバッテリモジュール状態を消去する。
【０３０３】
このようにして、複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃのバッテリモジュール状態が繰り返し検出されるとともに、最新の検出結果が記憶部２７２に記憶される。これにより、メインスイッチ５０２がオンしてからメインスイッチ５０２がオフするまでの間に複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの残存容量が変動する場合でも、記憶部２７２に記憶されるバッテリモジュール状態の検出結果に大きな誤差が生じることが十分に防止される。
【０３０４】
また、メインスイッチ５０２がオンしてからメインスイッチ５０２がオフするまでの時間が著しく長い場合でも、メインスイッチ５０２がオフする直前の検出結果を用いて充電状態調整処理を行うことができる。これにより、複数のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの充電状態を精度よく調整することができる。
【０３０５】
（２）上記の実施の形態では、図５のフローチャートに示すように、一度バッテリモジュール状態が検出されると、メインスイッチ５０２がオフするまでの間再びバッテリモジュール状態が検出されることはない（図５のステップＳ５およびＳ８参照）。
【０３０６】
これに代えて、制御部２７１は、以下のようにバッテリモジュール状態を検出してもよい。例えば、制御部２７１は、レコード番号、セル識別情報、電流積算値、電流値および記憶時刻からなるセル状態情報を作成する。
【０３０７】
この場合、例えば図３および図４の時点ｔ１では、レコード番号「１」、セル識別情報「ＣＥＬＬ１」、電流積算値「ＩＣ（ｔ１）Ａｓ」、電流値「７Ａ」および記憶時刻「ｔ１」からなるセル状態情報が作成される。例えば、図３および図４の時点ｔ１０では、レコード番号「５」、セル識別情報「ＣＥＬＬ３」、電流積算値「ＩＣ（ｔ１０）Ａｓ」、電流値「３Ａ」および記憶時刻「ｔ１０」からなるセル状態情報が作成される。
【０３０８】
また、制御部２７１は、一度バッテリモジュール状態が検出された後も、メインスイッチ５０２がオフするまでの間、電流積算部２７３により算出される電流積算値をリセットすることなくセル状態情報記憶処理およびセル状態情報抽出処理を繰り返す。この場合、繰り返しセル状態情報抽出処理が行われることにより、図７のステップＳ３２で複数の電流値の組み合わせが抽出される場合がある。
【０３０９】
ここで、電源線５０１に流れる電流の検出結果には誤差が生じる。この場合、電流積算部２７３による電流積算値の算出誤差は、時間の経過とともに大きくなる。そのため、バッテリモジュール状態を検出するために用いることができるセル状態情報の組み合わせが複数存在する場合には、記録時刻が互いに近いセル状態情報の組み合わせを用いて複数のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの残存容量の差を検出することが好ましい。
【０３１０】
そこで、制御部２７１は、互いに異なるバッテリセルのセル状態情報の組み合わせのうち電流値の条件を満たす組み合わせを複数抽出した場合には、抽出した複数の組み合わせから最先の記憶時刻と最後の記憶時刻との差（ばらつき）が最も短い組み合わせを充電状態の差の検出に用いる。これにより、電流値の測定誤差の影響を低減しつつ、精度よく充電状態の差を検出することが可能となる。
【０３１１】
（３）制御部２７１は、上記のステップＳ３５（図７）で算出されたバッテリモジュール状態を用いて、残存容量以外のバッテリセル１０ａ〜１０ｃの充電状態の差を検出してもよい。残存容量以外の充電状態としては、例えばＳＯＣ、開放電圧、および放電深度（ＤＯＤ）がある。
【０３１２】
残存容量と、ＳＯＣ、開放電圧、および放電深度（ＤＯＤ）との間には一定の関係がある。そこで、例えば残存容量と、ＳＯＣ、開放電圧、および放電深度（ＤＯＤ）のいずれかまたは全部との関係を示すテーブルを、バッテリＥＣＵ２７０のメモリに記憶しておく。これにより、メモリに記憶されたテーブルと検出されたバッテリモジュール状態とを用いて、残存容量以外の充電状態（ＳＯＣ、開放電圧、および放電深度（ＤＯＤ）の差を検出することが可能となる。
【０３１３】
放電深度とは、例えばバッテリセルの満充電容量に対する充電可能容量（バッテリセルの満充電容量から残存容量を減算した容量）の比率であり、（１００−ＳＯＣ）％で表すことができる。
【０３１４】
（４）上記の実施の形態では、バッテリモジュール状態検出装置、バッテリモジュール状態制御装置およびバッテリシステムを電動車両に用いる例を説明したが、バッテリモジュール状態検出装置、バッテリモジュール状態制御装置およびバッテリシステムは、充放電が可能な複数のバッテリセルを備える民生機器に用いることもできる。
【０３１５】
（５）上記の実施の形態では、バッテリシステム５００が１または複数の調整ユニット３１０を含む例を説明したが、バッテリシステム５００は必ずしも調整ユニット３１０を含まなくてもよい。例えば、バッテリシステム５００は、図１のバッテリモジュール１０および図１のバッテリモジュール状態検出装置２００から構成されてもよい。
【０３１６】
この場合においても、複数のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃに流れる電流の積算値（積算電流値）の差がバッテリモジュール状態検出装置２００によりバッテリモジュール状態として検出される。
【０３１７】
そこで、例えば図１の例と同様に、バッテリシステム５００の外部装置として調整ユニット３１０を複数のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃに接続する。これにより、検出されたバッテリモジュール状態に基づいて複数のバッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの充電状態を調整することができる。
【０３１８】
［７］請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【０３１９】
上記実施の形態においては、バッテリモジュール状態検出装置２００がバッテリモジュール状態検出装置の例であり、バッテリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃが複数のバッテリセルの例であり、バッテリモジュール１０がバッテリモジュールの例であり、電流測定部２１０が電流測定部の例であり、電流積算部２７３が電流積算部の例であり、中間電圧Ｖｔｈ＿Ｍが電圧しきい値の例であり、電圧比較ユニット２９０が比較部の例であり、制御部２７１が算出部の例である。
【０３２０】
また、バッテリモジュール状態制御装置３００がバッテリモジュール状態制御装置の例であり、調整ユニット３１０が充電状態調整装置の例であり、バッテリシステム５００がバッテリシステムの例であり、電動自動車６００が電動車両の例であり、モータ６０２がモータの例であり、駆動輪６０３が駆動輪の例である。
【０３２１】
車体６１０、船の船体、航空機の機体、エレベータの籠および歩行ロボットの胴体が移動本体部の例であり、モータ６０２が動力源の例であり、スクリュー、プロペラ、昇降用ロープ、および足が駆動部の例であり、電動自動車６００、船、航空機、エレベータおよび歩行ロボットが移動体の例である。
【０３２２】
さらに、コントローラ７１２が充放電制御部の例であり、通信部２００ｘが通信部の例であり、電力貯蔵装置７１０が電力貯蔵装置の例であり、電源装置７００が電源装置の例であり、電力出力部ＰＵ１，ＰＵ２および他の電力系統（商用電源または太陽電池を含む電力系統）が電源装置に接続される外部の例であり、電力変換装置７２０が電力変換装置の例である。
【０３２３】
請求項の各構成要素として、上記実施の形態に記載された構成要素の他、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の構成要素を用いることもできる。
【０３２４】
なお、図５のステップＳ３が課題を解決するための手段における複数のバッテリセルに流れる電流値を取得する処理またはステップの例であり、図５のステップＳ４が課題を解決するための手段における取得された電流値に基づいて電流積算値を算出する処理またはステップの例であり、図６のステップＳ２３が課題を解決するための手段における各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値との比較結果を取得する処理またはステップの例であり、図７のステップＳ３５が課題を解決するための手段における比較結果および算出される電流積算値に基づいて、各バッテリセルの電圧が電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値を求め、複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差をバッテリモジュール状態として算出する処理またはステップの例である。
【産業上の利用可能性】
【０３２５】
本発明は、電力を駆動源とする種々の移動体、電力の貯蔵装置またはモバイル機器等に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【０３２６】
１０ バッテリモジュール
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ バッテリセル
１０ バッテリモジュール
２００ バッテリモジュール状態検出装置
２００ｘ 通信部
２１０ 電流測定部
２１１ シャント抵抗
２１２ 差動増幅器
２３０ コンパレータ
２４０ 基準電圧出力ユニット
２４１，２４２，２４３ 電圧出力部
２５０ 判定回路
２６０ 比較結果保持回路
２７０ バッテリＥＣＵ
２７１ 制御部
２７２ 記憶部
２７３ 電流積算部
２９０ 電圧比較ユニット
３００ バッテリモジュール状態制御装置
３１０ 調整ユニット
３１１ 充電器
４００ 主制御部
４０１ 始動停止指示部
５００ バッテリシステム
５０１ 電源線
５０２ メインスイッチ
５１０ 負荷
５９０ モジュール装置
６００ 電動自動車
６０１ 電力変換部
６０２ モータ
６０３ 駆動輪
６０４ アクセル装置
６０４ａ アクセルペダル
６０４ｂ アクセル検出部
６０５ ブレーキ装置
６０５ａ ブレーキペダル
６０５ｂ ブレーキ検出部
６０６ 回転速度センサ
６１０ 車体
７１０ 電力貯蔵装置
７１２ コントローラ
７２０ 電力変換装置
７２１ ＤＣ／ＤＣコンバータ
７２２ ＤＣ／ＡＣインバータ
７２１ａ，７２１ｂ，７２２ａ，７２２ｂ 入出力端子
ＤＳ 放電部
ＭＰ１ 第１のマルチプレクサ
ＭＰ２ 第２のマルチプレクサ
ＭＰ３ 第３のマルチプレクサ
Ｎ ノード
ＰＵ１，ＰＵ２ 電力出力部
Ｒ 抵抗
ＳＷ，ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチング素子
Ｖｔｈ＿Ｏ 上限電圧
Ｖｔｈ＿Ｍ 中間電圧
Ｖｔｈ＿Ｕ 下限電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールの状態を検出するバッテリモジュール状態検出装置であって、
前記複数のバッテリセルに流れる電流値を測定する電流測定部と、
前記電流測定部により測定された電流値に基づいて電流積算値を算出する電流積算部と、
各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値とを比較する比較部と、
前記比較部の比較結果および前記電流積算部により算出される電流積算値に基づいて、各バッテリセルの電圧が前記電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値を求め、前記複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差を前記バッテリモジュール状態として算出する算出部とを備えることを特徴とするバッテリモジュール状態検出装置。
【請求項２】
前記算出部は、各バッテリセルの電圧が前記電圧しきい値と実質的に等しくなった時点で前記電流測定部により測定される電流値を取得し、各バッテリセルの電圧が前記電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値のうち、前記取得された電流値の絶対値が予め定められた第１の電流しきい値以下となる場合における電流積算値を選択し、前記複数のバッテリセルについてそれぞれ選択された電流積算値の差を前記バッテリモジュール状態として算出することを特徴とする請求項１記載のバッテリモジュール状態検出装置。
【請求項３】
前記算出部は、各バッテリセルの電圧が前記電圧しきい値と実質的に等しくなった時点で前記電流測定部により測定される電流値を取得し、各バッテリセルの電圧が前記電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値から前記複数のバッテリセルについての前記電流積算値の組み合わせを求め、前記取得された最大および最小の電流値の差の絶対値が予め定められた第２の電流しきい値以下である組み合わせを選択し、選択された組み合わせにおける前記電流積算値の差を前記バッテリモジュール状態として算出することを特徴とする請求項１または２記載のバッテリモジュール状態検出装置。
【請求項４】
前記複数のバッテリモジュールの温度を測定する温度測定部をさらに備え、
前記算出部は、各バッテリセルの電圧がしきい値と実質的に等しくなった時点で前記温度測定部により測定される温度を取得し、各バッテリセルの電圧が前記電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値のうち、前記取得された温度が予め定められた温度以上である場合における電流積算値を選択し、前記複数のバッテリセルについてそれぞれ選択された電流積算値の差を前記バッテリモジュール状態として算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバッテリモジュール状態検出装置。
【請求項５】
前記電圧しきい値は、３．６Ｖ以上３．８Ｖ以下または３．９Ｖ以上４．１Ｖ以下に設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバッテリモジュール状態検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のバッテリモジュール状態検出装置と、
前記バッテリモジュール状態検出装置により検出される前記バッテリモジュール状態に基づいて前記複数のバッテリセルの充電状態を均一に調整する充電状態調整装置とを備えるバッテリモジュール状態制御装置。
【請求項７】
直列接続された複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールと、
前記バッテリモジュールの状態を検出し、検出されたバッテリモジュール状態に基づいて前記複数のバッテリセルの充電状態を均一に調整する請求項６記載のバッテリモジュール状態制御装置とを備えることを特徴とするバッテリシステム。
【請求項８】
前記バッテリモジュールの状態を検出し、検出されたバッテリモジュール状態に基づいて前記複数のバッテリセルの充電状態を均一に調整する請求項７記載のバッテリシステムと、
前記バッテリモジュールの電力により駆動されるモータと、
前記モータの回転力により回転する駆動輪とを備えることを特徴とする電動車両。
【請求項９】
前記バッテリモジュールの状態を検出し、検出されたバッテリモジュール状態に基づいて前記複数のバッテリセルの充電状態を均一に調整する請求項７記載のバッテリシステムと、
移動本体部と、
前記複数のバッテリセルからの電力を前記移動本体部を移動させるための動力に変換する動力源と、
前記動力源により変換された動力により前記移動本体部を移動させる駆動部とを備えることを特徴とする移動体。
【請求項１０】
直列接続された複数のバッテリセルと、
前記複数のバッテリセルに流れる電流値を測定する電流測定部と、
前記複数のバッテリセルの充電または放電に関する制御を行う充放電制御部と、
各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値とを比較する比較部と、
前記比較部の比較結果を前記充放電制御部に出力する通信部とを備え、
前記充放電制御部は、前記電流測定部により測定された電流値に基づいて電流積算値を算出し、前記通信部から入力される前記比較部の比較結果および前記算出された電流積算値に基づいて、各バッテリセルの電圧が前記電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値を求め、前記複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差を算出することを特徴とする電力貯蔵装置。
【請求項１１】
前記充放電制御部は、前記複数のバッテリセルの充電時に、前記外部から前記複数のバッテリセルに流れる電流値が予め定められた第３の電流しきい値以下となるように前記複数のバッテリセルの充電に関する制御を行うことを特徴とする請求項１０記載の電力貯蔵装置。
【請求項１２】
前記充放電制御部は、前記複数のバッテリセルの充電時に、前記外部から前記複数のバッテリセルに流れる電流値が予め定められた範囲を超えて変動しないように前記複数のバッテリセルの充電に関する制御を行うことを特徴とする請求項１０または１１記載の電力貯蔵装置。
【請求項１３】
外部に接続可能な電源装置であって、
請求項１０〜１２のいずれかに記載の電力貯蔵装置と、
前記電力貯蔵装置の前記充放電制御部により制御され、前記電力貯蔵装置の前記複数のバッテリセルと前記外部との間で電力変換を行う電力変換装置とを備えることを特徴とする電源装置。
【請求項１】
直列接続された複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールの状態を検出するバッテリモジュール状態検出装置であって、
前記複数のバッテリセルに流れる電流値を測定する電流測定部と、
前記電流測定部により測定された電流値に基づいて電流積算値を算出する電流積算部と、
各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値とを比較する比較部と、
前記比較部の比較結果および前記電流積算部により算出される電流積算値に基づいて、各バッテリセルの電圧が前記電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値を求め、前記複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差を前記バッテリモジュール状態として算出する算出部とを備えることを特徴とするバッテリモジュール状態検出装置。
【請求項２】
前記算出部は、各バッテリセルの電圧が前記電圧しきい値と実質的に等しくなった時点で前記電流測定部により測定される電流値を取得し、各バッテリセルの電圧が前記電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値のうち、前記取得された電流値の絶対値が予め定められた第１の電流しきい値以下となる場合における電流積算値を選択し、前記複数のバッテリセルについてそれぞれ選択された電流積算値の差を前記バッテリモジュール状態として算出することを特徴とする請求項１記載のバッテリモジュール状態検出装置。
【請求項３】
前記算出部は、各バッテリセルの電圧が前記電圧しきい値と実質的に等しくなった時点で前記電流測定部により測定される電流値を取得し、各バッテリセルの電圧が前記電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値から前記複数のバッテリセルについての前記電流積算値の組み合わせを求め、前記取得された最大および最小の電流値の差の絶対値が予め定められた第２の電流しきい値以下である組み合わせを選択し、選択された組み合わせにおける前記電流積算値の差を前記バッテリモジュール状態として算出することを特徴とする請求項１または２記載のバッテリモジュール状態検出装置。
【請求項４】
前記複数のバッテリモジュールの温度を測定する温度測定部をさらに備え、
前記算出部は、各バッテリセルの電圧がしきい値と実質的に等しくなった時点で前記温度測定部により測定される温度を取得し、各バッテリセルの電圧が前記電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値のうち、前記取得された温度が予め定められた温度以上である場合における電流積算値を選択し、前記複数のバッテリセルについてそれぞれ選択された電流積算値の差を前記バッテリモジュール状態として算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバッテリモジュール状態検出装置。
【請求項５】
前記電圧しきい値は、３．６Ｖ以上３．８Ｖ以下または３．９Ｖ以上４．１Ｖ以下に設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバッテリモジュール状態検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のバッテリモジュール状態検出装置と、
前記バッテリモジュール状態検出装置により検出される前記バッテリモジュール状態に基づいて前記複数のバッテリセルの充電状態を均一に調整する充電状態調整装置とを備えるバッテリモジュール状態制御装置。
【請求項７】
直列接続された複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールと、
前記バッテリモジュールの状態を検出し、検出されたバッテリモジュール状態に基づいて前記複数のバッテリセルの充電状態を均一に調整する請求項６記載のバッテリモジュール状態制御装置とを備えることを特徴とするバッテリシステム。
【請求項８】
前記バッテリモジュールの状態を検出し、検出されたバッテリモジュール状態に基づいて前記複数のバッテリセルの充電状態を均一に調整する請求項７記載のバッテリシステムと、
前記バッテリモジュールの電力により駆動されるモータと、
前記モータの回転力により回転する駆動輪とを備えることを特徴とする電動車両。
【請求項９】
前記バッテリモジュールの状態を検出し、検出されたバッテリモジュール状態に基づいて前記複数のバッテリセルの充電状態を均一に調整する請求項７記載のバッテリシステムと、
移動本体部と、
前記複数のバッテリセルからの電力を前記移動本体部を移動させるための動力に変換する動力源と、
前記動力源により変換された動力により前記移動本体部を移動させる駆動部とを備えることを特徴とする移動体。
【請求項１０】
直列接続された複数のバッテリセルと、
前記複数のバッテリセルに流れる電流値を測定する電流測定部と、
前記複数のバッテリセルの充電または放電に関する制御を行う充放電制御部と、
各バッテリセルの電圧と予め定められた電圧しきい値とを比較する比較部と、
前記比較部の比較結果を前記充放電制御部に出力する通信部とを備え、
前記充放電制御部は、前記電流測定部により測定された電流値に基づいて電流積算値を算出し、前記通信部から入力される前記比較部の比較結果および前記算出された電流積算値に基づいて、各バッテリセルの電圧が前記電圧しきい値と実質的に等しくなった時点での電流積算値を求め、前記複数のバッテリセルについてそれぞれ求められた電流積算値の差を算出することを特徴とする電力貯蔵装置。
【請求項１１】
前記充放電制御部は、前記複数のバッテリセルの充電時に、前記外部から前記複数のバッテリセルに流れる電流値が予め定められた第３の電流しきい値以下となるように前記複数のバッテリセルの充電に関する制御を行うことを特徴とする請求項１０記載の電力貯蔵装置。
【請求項１２】
前記充放電制御部は、前記複数のバッテリセルの充電時に、前記外部から前記複数のバッテリセルに流れる電流値が予め定められた範囲を超えて変動しないように前記複数のバッテリセルの充電に関する制御を行うことを特徴とする請求項１０または１１記載の電力貯蔵装置。
【請求項１３】
外部に接続可能な電源装置であって、
請求項１０〜１２のいずれかに記載の電力貯蔵装置と、
前記電力貯蔵装置の前記充放電制御部により制御され、前記電力貯蔵装置の前記複数のバッテリセルと前記外部との間で電力変換を行う電力変換装置とを備えることを特徴とする電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−２２１０１２（Ｐ２０１１−２２１０１２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６５３７４（Ｐ２０１１−６５３７４）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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