状態管理装置、蓄電素子の均等化方法
【課題】複数の２次電池を均等に充電する技術を提供する。
【解決手段】ＢＭＳ２０は、直列に接続された複数の２次電池５０の状態を管理する装置であって、２次電池５０の電圧値Ｖを個別に測定する電圧計２４と、いずれか一つの２次電池５０の電圧値Ｖの時間変化率が基準値Ｋに到達してから、他の２次電池５０の電圧値Ｖの時間変化率が基準値Ｋに到達するまでの時間差を計時する計時部４２と、２次電池５０を個別に放電する放電回路２６と、当該時間差を用いて放電回路２６を制御する均等化制御部４４と、を備えている。このＢＭＳ２０によれば、蓄電素子の電圧値により蓄電素子に充電されるＳＯＣを均等化することができない場合でも、蓄電素子の電圧の時間変化率に基づいて蓄電素子に充電されるＳＯＣを均等化することができる。
【解決手段】ＢＭＳ２０は、直列に接続された複数の２次電池５０の状態を管理する装置であって、２次電池５０の電圧値Ｖを個別に測定する電圧計２４と、いずれか一つの２次電池５０の電圧値Ｖの時間変化率が基準値Ｋに到達してから、他の２次電池５０の電圧値Ｖの時間変化率が基準値Ｋに到達するまでの時間差を計時する計時部４２と、２次電池５０を個別に放電する放電回路２６と、当該時間差を用いて放電回路２６を制御する均等化制御部４４と、を備えている。このＢＭＳ２０によれば、蓄電素子の電圧値により蓄電素子に充電されるＳＯＣを均等化することができない場合でも、蓄電素子の電圧の時間変化率に基づいて蓄電素子に充電されるＳＯＣを均等化することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される発明は、複数の蓄電素子に充放電される容量を均等化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、繰り返し使用可能な蓄電素子が用いられている。蓄電素子は、充電と放電を繰り返すことで何度も使用することができ、充放電不能な電池に比べて環境に優しく、電気自動車など現在その使用分野を広げている。
【０００３】
複数の蓄電素子が使用される装置では、各蓄電素子の初期容量や劣化速度のバラツキ等により、蓄電素子の容量が不均等となることがある。蓄電素子の容量が不均等となると、充電時において、１個や数個の蓄電素子の電圧が他の蓄電素子に先だって又は遅れて満充電電圧に到達して充電が終了してしまい、全ての蓄電素子を十分に充電することができないことがある。また、放電時において、１個や数個の蓄電素子の電圧が他の蓄電素子に先だって又は遅れて放電終了電圧に到達して放電が終了してしまい、全ての蓄電素子に充電された電力を使いきることができないことがある。このように、蓄電素子の容量が不均等となると、蓄電素子の容量を最大限に引き出すことができない。従来から、容量が不均等となった２次電池を抵抗等の放電回路を用いて放電し、２次電池の容量を均等化させる技術が知られている（例えば、引用文献１）。この技術では、無電流状態にて得られた２次電池の電圧情報から２次電池の残エネルギー容量を求め、その容量差に基づいて各２次電池を放電することで、２次電池の容量を均等化するという。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１９３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、電気自動車等の２次電池として、オリビン鉄系リチウムイオン二次電池（以下、オリビン鉄系電池）が注目を集めている。オリビン鉄系電池は、リチウムイオン電池の一種であり、正極にオリビン型リン酸鉄が用いられ、負極には、例えばグラファイト系材料などが用いられる。そのため、オリビン鉄系電池では、電極としてコバルト系の電極材料を用いる必要がなく、コバルト系の電極材料を用いる２次電池と比べてコストが安く安全性が高い長所を有している。
【０００６】
オリビン鉄系電池は、残存容量の増加に対して電圧が急激に増加する領域（以下、変化領域という）を持ち、例えば負極としてグラファイト系材料を用いた場合、２次電池の残存容量を示すＳＯＣが１０％未満の領域、及び９０％以上の領域において変化領域となることが知られている。変化領域がＳＯＣの比較的高い、あるいはＳＯＣの比較的低い領域に存在すると、変化領域における蓄電素子の電圧情報から蓄電素子の容量を均等化しようとしても、蓄電素子の容量を均等化する前に蓄電素子のＳＯＣが略１００％、あるいは略０％に到達してしまい、蓄電素子の充放電が終了してしまう。蓄電素子の充放電が終了してしまうと、蓄電素子の容量の均等化も終了してしまうことから、蓄電素子の容量を十分に均等化することが難しい。そのため、変化領域以外の領域を用いて、蓄電素子の容量を均等化する技術が望まれる。
【０００７】
その一方、オリビン鉄系電池は、負極との組合せでプラトー領域を持ち、例えば負極としてグラファイト系材料を用いた場合、２次電池の残存容量を示すＳＯＣが１０％から９０％に亘って広がるプラトー領域を持つことが知られている。ここで、プラトー領域とは、２次電池のＳＯＣが変化しても２次電池の電圧が略一定である領域を意味する。そのため、プラトー領域を有する２次電池などの蓄電素子では、充電中において、このプラトー領域において取得された蓄電素子の電圧情報から蓄電素子の容量を推定することが難しく、蓄電素子の容量を均等化することが難しい。
【０００８】
本明細書では、複数の蓄電素子に充電される容量を均等化する技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書で開示する状態管理装置は、直列に接続された複数の蓄電素子の状態を管理する状態管理装置であって、各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定部と、いずれか一つの蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達してから、他の蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達するまでの時間差を計時する計時部と、前記各蓄電素子を個別に放電する放電部と、前記時間差を用いて前記放電部を制御する均等化制御部と、を備える。
【００１０】
この状態管理装置では、各蓄電素子の電圧を測定し、当該電圧の時間変化率が基準値に到達するまでの時間差を用いて各蓄電素子の放電を制御する。この状態管理装置によれば、蓄電素子がプラトー領域を有しており、電圧に基づいて均等化を制御することが難しい場合でも、蓄電素子の電圧の時間変化率に基づいて放電を制御することができ、蓄電素子に充放電される容量を均等化することができる。
【００１１】
上記の状態管理装置では、前記複数の蓄電素子は、第１の蓄電素子と第２の蓄電素子を含み、前記均等化制御部は、前記第１の蓄電素子の時間変化率が基準値に到達してから、前記第２の蓄電素子の時間変化率が基準値に到達するまでの第１時間差を取得するとともに基準時間を有する構成としても良い。そして、前記複数の蓄電素子が充電中であって、前記第１時間差が前記基準時間以上である場合、前記第１時間差を用いて前記第１の蓄電素子を放電させ、前記第１時間差が前記基準時間未満である場合、前記第１の蓄電素子及び前記第２の蓄電素子を放電させない構成としても良ければ、前記複数の蓄電素子が放電中であって、前記第１時間差が前記基準時間以上である場合、前記第１時間差を用いて前記第２の蓄電素子を放電させ、前記第１時間差が前記基準時間未満である場合、前記第１の蓄電素子及び前記第２の蓄電素子を放電させない構成としても良い。
【００１２】
この状態管理装置では、第１時間差が基準時間以上である場合に第１の蓄電素子又は第２の蓄電素子を放電させる。一般に、蓄電素子が電又は放電を開始してから一定状態に到達するまでの時間を示す到達時間の差は、劣化による蓄電素子の容量の差を示している。この状態管理装置によれば、到達時間の差である第１時間差が基準時間以上である場合に第１の蓄電素子又は第２の蓄電素子を放電させることで、第１の蓄電素子と第２の蓄電素子とに充放電される容量の差を基準時間に対応する一定の容量差以内に保つことができる。
【００１３】
上記の状態管理装置では、前記蓄電素子の劣化を判断する劣化判断部をさらに備え、前記劣化判断部は、前記複数の蓄電素子が充電中であって、前記第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する前に前記複数の蓄電素子の充電が完了して前記第２の蓄電素子の充電が終了した場合、前記第２の蓄電素子が劣化していると判断する構成としても良ければ、前記複数の蓄電素子が放電中であって、前記第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する前に前記複数の蓄電素子の放電が完了して前記第２の蓄電素子の放電が終了した場合、前記第１の蓄電素子が劣化していると判断する構成としても良い。
【００１４】
蓄電素子の充電時において、第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値を超えて変化する前に第１の蓄電素子の充電が終了した場合、劣化によって第１の蓄電素子と第２の蓄電素子との容量差が基準時間に対応する一定の容量差以上に異なっていることが解かる。また、蓄電素子の放電時において、第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値を超えて変化する前に第１の蓄電素子の放電が終了した場合、劣化によって第１の蓄電素子と第２の蓄電素子との容量差が基準時間に対応する一定の容量差以上に異なっていることが解かる。この状態管理装置によれば、上記の場合に第１の蓄電素子又は第２の蓄電素子が劣化していると判断することで、蓄電素子の容量の均等化や当該複数の蓄電素子の使用禁止など、これら複数の蓄電素子に対して必要な措置を取ることができる。
【００１５】
上記の状態管理装置では、前記蓄電素子の劣化を判断する劣化判断部をさらに備え、前記劣化判断部は、前記複数の蓄電素子が充電中であって、前記第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する前に前記第１の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達してからの経過時間が規定時間に到達した場合、前記第２の蓄電素子が劣化していると判断する構成としても良ければ、前記複数の蓄電素子が放電中であって、前記第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する前に前記第１の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達してからの経過時間が規定時間に到達した場合、前記第１の蓄電素子が劣化していると判断する構成としても良い。
【００１６】
第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値を超えて変化する前に第１の蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達してからの経過時間が規定時間に到達した場合、劣化によって第２の蓄電素子の充電時間が長期化し、又は第１の蓄電素子の放電時間が短期化し、規定時間内に第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達しなかったことが解かる。この状態管理装置によれば、上記の場合に第１の蓄電素子又は第２の蓄電素子が劣化していると判断することで、蓄電素子の容量の均等化や当該複数の蓄電素子の使用禁止など、これら複数の蓄電素子に対して必要な措置を取ることができる。
【００１７】
上記の状態管理装置では、前記均等化制御部は、前記第１時間差を用いて前記第１の蓄電素子又は第２の蓄電素子を放電させる放電時間を設定する構成としても良い。この状態管理装置によれば、第１時間差に対応する第１の２次電池に充放電された容量と第２の２次電池に充放電された容量の容量差を用いて第１の蓄電素子又は第２の蓄電素子を放電させる放電時間を設定するので、第１の蓄電素子と第２の蓄電素子に充放電される容量を均等化することができる。
【００１８】
上記の状態管理装置では、前記計時部は、前記蓄電素子の電圧が基準電圧に到達しており、かつ前記蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達した場合に、前記蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達したと判断する構成としても良い。この状態管理装置によれば、蓄電素子の電圧の時間変化率に加えて、蓄電素子の電圧に基づいて放電を制御するので、例えば時間変化率が基準値に到達することが複数回存在する場合には、その複数回の中から特定の１つを選出することができ、複数のの蓄電素子に充放電される容量を精度良く均等化することができる。
【００１９】
上記の状態管理装置では、前記蓄電素子は、定電流充電又は定電流放電される構成としても良い。この状態管理装置によれば、蓄電素子が定電流で充放電されるので、時間差と蓄電素子の容量差を対応させやすく、蓄電素子に充放電される容量を均等化させやすい。
【００２０】
上記の状態管理装置では、前記蓄電素子の充放電レートは、１Ｃ以下に設定されている構成としても良く、更に好ましくは、０．９Ｃ未満に設定されている構成としても良い。蓄電素子が定電流で充放電される場合、充放電レートが低いほど、充放電中の蓄電素子の電圧に大きな時間変化率が生じる。この状態管理装置によれば、充放電レートが比較的低く設定されていることから、蓄電素子の時間変化率を検出しやすく、時間差を取得しやすい。
【００２１】
上記の状態管理装置では、前記蓄電素子の負極は、グラファイト系材料で形成される構成としても良い。負極がグラファイト系材料で形成される蓄電素子は、蓄電素子の時間変化率が他の領域に比べて大きくなる変化点が含まれる。この状態管理装置によれば、当該変曲点を用いて、蓄電素子の時間変化率を検出しやすく、時間差を取得しやすい。
【００２２】
上記の状態管理装置では、前記各蓄電素子は、オリビン鉄系リチウムイオン二次電池としても良い。オリビン鉄系リチウムイオン二次電池では、ＳＯＣが１０％から９０％に亘って広がるプラトー領域を有しており、当該プラトー領域では蓄電素子の電圧値に基づいて蓄電素子のＳＯＣの値を推定することが難しい。この状態管理装置では、蓄電素子の電圧の時間変化率に基づいて蓄電素子のＳＯＣの値を推定するので、当該プラトー領域においても蓄電素子に充放電される容量を均等化することができる。
【００２３】
本明細書で開示する状態管理装置は、また、直列に接続された複数の蓄電素子の状態を管理する状態管理装置であって、各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定部と、前記各蓄電素子を個別に放電する放電部と、前記各蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達する順位に対応付けて放電時間が記憶された記憶部と、前記放電部を制御する均等化制御部と、を備え、前記均等化制御部は、前記各蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する順位に対応付けて記憶された前記放電時間に亘って当該蓄電素子を放電させる構成としても良い。
【００２４】
この状態管理装置では、各蓄電素子の電圧を測定し、当該電圧の時間変化率が基準値に到達する順位を用いて各蓄電素子の放電を制御する。この状態管理装置によれば、蓄電素子がプラトー領域を有しており、電圧に基づいて均等化を制御することが難しい場合でも、蓄電素子の電圧の時間変化率に基づいて放電を制御することができ、蓄電素子に充放電される容量を均等化することができる。また、放電時間を設定する際に、予め記憶部に記憶された放電時間を用いて放電時間を設定することができ、放電時間を早期に設定することができる。
【００２５】
本明細書で開示する状態管理装置は、また、直列に接続された複数の蓄電素子の状態を管理する状態管理装置であって、各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定部と、前記各蓄電素子を個別に放電する放電部と、前記放電部を制御する均等化制御部と、を備え、前記均等化制御部は、前記各蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達すると、当該蓄電素子の放電を開始させる構成としても良い。
【００２６】
この状態管理装置では、各蓄電素子の電圧を測定し、当該電圧の時間変化率が基準値に到達すると当該蓄電素子を放電する。この状態管理装置によれば、蓄電素子がプラトー領域を有しており、電圧に基づいて均等化を制御することが難しい場合でも、蓄電素子の電圧の時間変化率に基づいて放電を制御することができ、蓄電素子に充放電される容量を均等化することができる。また、蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達すると当該蓄電素子の放電を開始させるので、当該蓄電素子の放電開始時期を早めることができる。
【００２７】
本発明は、上記の状態管理装置を用いて実現される蓄電素子の均等化方法にも具現化される。本明細書で開示する蓄電素子の均等化方法は、直列に接続された複数の蓄電素子の状態を均等化する蓄電素子の均等化方法であって、充放電中の各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定工程と、いずれか一つの蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達してから、他の蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達するまでの時間差を計時する計時工程と、前記時間差を用いて前記各蓄電素子を個別に放電する放電工程と、を備える。
【００２８】
また、本明細書で開示する蓄電素子の均等化方法は、直列に接続された複数の蓄電素子の状態を均等化する蓄電素子の均等化方法であって、充放電中の各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定工程と、前記各蓄電素子を個別に放電する放電工程と、を備え、前記放電工程では、前記各蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する順位に対応付けて予め設定された放電時間に亘って当該蓄電素子を放電させる構成としても良い。
【００２９】
また、本明細書で開示する蓄電素子の均等化方法は、直列に接続された複数の蓄電素子の状態を均等化する蓄電素子の均等化方法であって、充放電中の各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定工程と、前記各蓄電素子を個別に放電する放電工程と、を備え、前記放電工程では、前記各蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達すると、当該蓄電素子の放電を開始させる構成としても良い。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、複数の蓄電素子に充放電される容量を均等化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】充電システム（放電システム）のブロック図
【図２】放電回路の概略図
【図３】第１実施形態の均等化処理を示すフローチャート
【図４】２次電池の充放電特性を示す図
【図５】２次電池の充放電特性を示す図
【図６】２次電池の充放電特性を示す図
【図７】第２実施形態の均等化処理を示すフローチャート
【図８】第３実施形態の均等化処理を示すフローチャート
【図９】第４実施形態の均等化処理を示すフローチャート
【図１０】その他の実施形態の均等化処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００３２】
＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１について、図１ないし図６を用いて説明する。
１．状態判定装置の構成
図１は、本実施形態の充電システム（放電システム）１０の構成を示す図である。充電システム（放電システム）１０は、電池群１２と状態管理装置（以下、ＢＭＳ）２０と充電器（負荷）１８とによって構成される。電池群１２は、電気自動車に搭載されており、
内部に直列に接続された複数の２次電池５０（蓄電素子の一例）を含む。電池群１２は、電気自動車等の内部または外部に設けられた充電器１８に接続されることで定電流充電され、電気自動車等の内部に設けられた動力源等の負荷１８に接続されることで定電流放電される。ＢＭＳ２０は、充電中の電池群１２の各２次電池５０の電圧値Ｖや電流値Ｉ等を監視して２次電池５０の充放電状態を示す残存容量（ＳＯＣ）を管理し、ＳＯＣを均等化する。
【００３３】
本実施形態では、２次電池５０として、オリビン鉄系リチウムイオン二次電池（以下、オリビン鉄系電池）を用いた例を示す。この２次電池５０は、リチウムイオン電池の一種であり、正極にオリビン型リン酸鉄が用いられ、負極にグラファイト系材料が用いられている。この２次電池５０は、図４に示すように、ＳＯＣが１０％未満である充電初期（放電末期）、及びＳＯＣが９０％以上である充電末期（放電初期）においてＳＯＣの増加に対して電池電圧が急激に上昇する領域を有する。また、ＳＯＣが１０％以上９０％未満である充電中期（放電中期）においてＳＯＣの増加に対して電池電圧が略一定である領域（以後、プラトー領域）を有する。
【００３４】
ＢＭＳ２０は、中央処理装置（以下、ＣＰＵ）３０とアナログ−デジタル変換機（以下、ＡＤＣ）３４と電流計２２と電圧計（電圧測定部の一例）２４と放電回路（放電部の一例）２６と温度計２８を含む。
ＣＰＵ３０は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ（記憶部の一例）３２を内在しており、メモリ３２には、ＢＭＳ２０の各構成の動作を制御するための各種のプログラムが記憶されている。ＣＰＵ３０は、メモリ３２から読み出したプログラムに従って、計時部４２、均等化制御部４４、劣化判断部４６等として機能し、放電回路２６を含むＢＭＳ２０内の各部の制御を行う。
【００３５】
温度計２８は、接触式あるいは非接触式で電池群１２の温度を測定し、測定した温度をメモリ３２に記憶する。電圧計２４は、図２に示すように、配線５４を介して各２次電池５０の両端に直接的に接続され、充放電中の２次電池５０の電圧値Ｖを所定期間毎に個別に測定する。電池群１２にはＮ個（Ｎ：２以上）の２次電池５０Ａ、５０Ｂ、・・・５０Ｎが含まれており、電圧計２４は、各２次電池５０の電圧ＶＡ、ＶＢ、・・・ＶＮの電圧値を各々測定する。電圧計２４は、測定したこれらの電圧値ＶをＡＤＣ３４に送信する。
【００３６】
２次電池５０と電圧計２４を接続する配線５４には、２次電池５０を個別に放電する放電回路２６が設けられている。図２に示すように、放電回路２６には、各２次電池５０の両端に接続される配線５４の間に、各２次電池５０を放電するための放電回路２６Ａ、２６Ｂ、・・・２６Ｎが設けられている。各放電回路２６は、抵抗ＲとスイッチＱによって構成されている。放電回路２６のスイッチＱは、均等化制御部４４として機能するＣＰＵ３０によって開閉が制御されており、ＣＰＵ３０によってスイッチＱが閉状態とされると、配線５４及び抵抗Ｒを介して２次電池５０から電流が流れ、対応する２次電池５０が放電する。また、ＣＰＵ３０によってスイッチＱが開状態とされると、対応する２次電池５０からの放電が停止する。
【００３７】
電流計２２は、電池群１２と充電器１８とを接続する配線５２を流れる電流を計測し、２次電池５０に共通して流れる充放電電流ＺＩの電流値を測定する。また、電流計２２は、配線５４を介して各２次電池５０から個別に放電される電流（以下、均等化放電電流）ＨＩの電流値ＩＡ、ＩＢ、・・・ＩＮを測定する。電流計２２は、測定したこれらの電流値ＩをＡＤＣ３４に送信する。
【００３８】
ＡＤＣ３４は、電流計２２と電圧計２４とＣＰＵ３０に接続されており、電流計２２及び電圧計２４から送信されるアナログデータである電流値Ｉ及び電圧値Ｖを、デジタルデータに変換し、変換した電流値Ｉ及び電圧値Ｖをメモリ３２に記憶する。計時部４２及び劣化判断部４６等として機能するＣＰＵ３０は、メモリ３２に記憶された当該電流値Ｉ及び電圧値Ｖを用いて後述する均等化処理を実行する。
【００３９】
２．均等化処理
図３または図６を用いて、電池群１２を充電する際に、ＢＭＳ２０で行われる均等化処理を説明する。本実施形態において、電池群１２は０．５Ｃ充電の低速充電で定電流充電される。そして、均等化処理は、電池群１２への充電制御処理に付随して実行される。図３は、ＣＰＵ３０で実行される電池群１２への充電制御処理のフローチャートを示す。
【００４０】
ＣＰＵ３０は、ユーザによって電池群１２が充電器１８に接続され、充電器１８から電池群１２への電力供給が開始されると、充電制御処理を実行するとともに均等化処理を実行する。ＣＰＵ３０は、均等化処理を開始すると、各２次電池５０の電圧値Ｖを一定時間ΔＸ毎に繰り返し測定し、連続して測定された電圧値Ｖの差分値ΔＶの絶対値を当該一定時間ΔＸで割った電圧値Ｖの時間変化率ＤＶを算出する。ＣＰＵ３０は、算出された時間変化率ＤＶが基準値Ｋ（Ｋ＞０）に到達するのを検出する（Ｓ２：ＮＯ）。
【００４１】
上述したように、プラトー領域では、ＳＯＣの増加に対して２次電池５０の電圧値Ｖが略一定であるので、２次電池５０の電圧値Ｖが基準電圧値に到達するのを検出したとしても、２次電池５０のＳＯＣを精度良く推定することができない。
【００４２】
本実施形態では、図５に示すように、負極にグラファイト系材料を用いたオリビン鉄系電池のプラトー領域において、充電中の２次電池５０の電圧値Ｖの時間変化率が他の領域に比べて大きくなる変化点が存在することに注目した。負極にグラファイト系材料を用いた電池では、時間変化率が他の範囲に比べて大きく変化する変化点が存在する。そして、負極にグラファイト系材料を用いたオリビン鉄系電池では、その変化点がプラトー領域に位置することに注目した。つまり、オリビン鉄系電池では、プラトー領域において時間変化率が基準値Ｋを超えて大きくなる変化点が２つ（ＫＳ１、ＫＳ２）存在する。以下の説明では、これらの変化点ＫＳ１、ＫＳ２のうち、変化点に対応する電圧値が大きい側の変化点ＫＳ２に到達する場合について説明する。つまり、ＣＰＵ３０は、電圧値Ｖが変化点ＫＳ２に対応する電圧値（基準電圧の一例）ＫＶ２まで上昇し、時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達するのを検出する。なお、変化点ＫＳ１に到達する場合に同様の処理を行っても良い。
【００４３】
ＣＰＵ３０は、いずれかひとつの２次電池５０の時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達したのを検出すると（Ｓ２：ＹＥＳ）、当該到達してからの時間の計測を開始する（Ｓ４）。計時部４２として機能するＣＰＵ３０は、上記ひとつの２次電池５０の時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達してから他の２次電池５０の時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達するまでの経過時間（時間差の一例）ΔＴを計時するとともに、当該経過時間ΔＴをメモリ３２に記憶されている基準時間ＫＴと比較する（Ｓ６）。
【００４４】
以下の説明では、理解のため、最も早く時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達した２次電池５０を第１の２次電池５０とし、他の２次電池５０のひとつを第２の２次電池５０とし、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０における均等化処理を説明する。つまり、第１の２次電池５０は、複数の２次電池５０の中で最も早く変化点ＫＳ２にまで電圧値Ｖが上昇する（すなわち、ＳＯＣが大きい）ものとし、第２の２次電池５０は、複数の２次電池５０の中で最も遅く変化点ＫＳ２にまで電圧値Ｖが上昇する（すなわち、ＳＯＣが小さい）ものとする。
【００４５】
図６に示すように、第１の２次電池５０の時間変化率を時間変化率ＤＶ１とし、第２の２次電池５０の時間変化率を時間変化率ＤＶ２とし、時間変化率ＤＶ１が基準値Ｋに到達してから時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達するまでの経過時間を経過時間（第１時間差の一例）ΔＴ１とする。なお、以下の説明において、第１の２次電池５０を第２の２次電池５０以外の各２次電池５０に適用させることで、複数存在する全ての２次電池５０に対して説明を行うことができる。
【００４６】
ＣＰＵ３０は、基準時間ＫＴが経過する前に時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達し、経過時間ΔＴ１が基準時間ＫＴ未満となる場合（Ｓ６：ＮＯ）、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０は均等に充電されていると判断する。この場合、ＣＰＵ３０は、いずれの２次電池５０をも放電させることなく、均等化処理を終了する。
【００４７】
その一方、ＣＰＵ３０は、基準時間ＫＴが経過する前に時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達せず、経過時間ΔＴ１が基準時間ＫＴ以上となる場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達するのを監視するとともに、２次電池５０の電圧値Ｖの総和である総電圧が増加して充電終止電圧に到達するのを監視する（Ｓ８、Ｓ１０）。
【００４８】
ＣＰＵ３０は、総電圧が充電終止電圧に到達する前に時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達し、経過時間ΔＴ１が計時された場合（Ｓ８：ＹＥＳ、Ｓ１０：ＮＯ）、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０は、不均等に充電されていると判断する。ＣＰＵ３０は、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０のＳＯＣを均等化するために、第１の２次電池５０を放電する放電時間ＨＴを設定する。放電時間ＨＴは、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０のＳＯＣを均一化するための均一化制御時間ということもできる。
【００４９】
ＣＰＵ３０のメモリ３２には、経過時間ΔＴ１と放電時間ＨＴが関連付けられた対応表が予め記憶されている。均等化制御部４４として機能するＣＰＵ３０は、経過時間ΔＴ１と当該対応表に基づいて放電時間ＨＴを設定する（Ｓ１２）。放電時間ＨＴの設定後、ＣＰＵ３０は、第１の２次電池５０の放電を開始する（Ｓ１４）。具体的には、ＣＰＵ３０は、第１の２次電池５０に対応する放電回路２６のスイッチＱを閉状態とするとともに、当該スイッチＱを閉状態としてからの経過時間ΔＴ２を計時する（Ｓ１６）。ＣＰＵ３０は、経過時間ΔＴ２が放電時間ＨＴに到達するまで（Ｓ１６：ＮＯ）、第１の２次電池５０を放電し、経過時間ΔＴ２が放電時間ＨＴに到達すると（Ｓ１６：ＹＥＳ）、第１の２次電池５０の放電を終了し（Ｓ１８）、均等化処理を終了する。
【００５０】
一方、劣化判断部４６として機能するＣＰＵ３０は、時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達する前に総電圧が充電終止電圧に到達した場合（Ｓ８：ＮＯ、Ｓ１０：ＹＥＳ）、第１の２次電池５０に比べて第２の２次電池５０の劣化が進んでいることを検出するとともに、電池群１２が寿命であると判断する（Ｓ２０）。ＣＰＵ３０は、ディスプレイ等の表示部等を介して電池群１２が劣化していること、及び電池群１２の交換が必要なことをユーザに報知し、均等化処理を終了する。
【００５１】
３．本実施形態の効果
（１）本実施形態のＢＭＳ２０では、ＢＭＳ２０が充電中の２次電池５０の電圧値Ｖを測定し、その電圧値Ｖから算出される時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達した時間差である経過時間ΔＴ１を用いて２次電池５０の均等化を制御する。このＢＭＳ２０によれば、電圧値Ｖに基づいて２次電池５０を均等化制御することが難しいプラトー領域においても、充電中の複数の２次電池５０のＳＯＣを均等化して充電することができる。
【００５２】
特に、本実施形態では、２次電池５０としてオリビン鉄系リチウムイオン二次電池を用いており、ＳＯＣが１０％以上９０％未満の範囲に広がるプラトー領域を有している。その一方、オリビン鉄系リチウムイオン二次電池では、ＳＯＣが９０％以上である充電末期においてＳＯＣの増加に対して電池電圧が急激に上昇する。そのため、充電末期における２次電池５０の電圧値Ｖを用いて複数の２次電池５０を均等化しようとしても、ＳＯＣの僅かな増加によりＳＯＣが略１００％にまで到達してしまい、複数の２次電池５０の均等化処理を完了させることができない。従って、充電末期よりもＳＯＣが小さい範囲に存在するプラトー領域を用いて複数の２次電池５０を均等化することが望まれる。
【００５３】
このＢＭＳ２０では、時間変化率ＤＶを用いて２次電池５０の放電を制御する。更に、本実施形態では、２次電池５０として負極にグラファイト系材料を用いたオリビン鉄系リチウムイオン二次電池を用いており、プラトー領域に時間変化率が基準値Ｋを超えて大きくなる変化点ＫＳ１、ＫＳ２が存在する。そのため、当該変化点ＫＳ１、ＫＳ２を用いて時間変化率ＤＶから２次電池５０のＳＯＣを推定することができ、プラトー領域を用いて複数の２次電池５０のＳＯＣの均等化を１回の均等化処理において完了させて、２次電池５０を充電することができる。
【００５４】
（２）本実施形態のＢＭＳ２０では、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０の間の時間差である経過時間ΔＴ１が基準時間ＫＴ以上である場合に、ＢＭＳ２０が第１の２次電池５０を放電させる。一般に、経過時間ΔＴ１はこれらの２次電池５０のＳＯＣの差を示している。このＢＭＳ２０によれば、経過時間ΔＴ１が基準時間ＫＴ以上である場合に第１の２次電池５０を放電させることで、電池群１２を充電する際の第１の２次電池５０と第２の２次電池５０とのＳＯＣの差を基準時間ＫＴに対応する一定の容量差以内に保つことができる。
【００５５】
（３）本実施形態のＢＭＳ２０では、経過時間ΔＴ１、つまり第１の２次電池５０のＳＯＣと第２の２次電池５０のＳＯＣの差に対応する時間差を用いて第１の２次電池５０を均等化させる放電時間ＨＴを設定するので、放電時間ＨＴを精度よく設定することができ、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０に充電されるＳＯＣを均等化することができる。
【００５６】
（４）本実施形態のＢＭＳ２０では、経過時間ΔＴ１、つまり第１の２次電池５０の時間変化率ＤＶ１が基準値Ｋに到達してから第２の２次電池５０の時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達するまでの時間が基準時間ＫＴ以上である場合、これらの２次電池５０は不均等に充電されていると判断する。このＢＭＳ２０では、上記の場合に第１の２次電池５０を放電することで、電池群１２を充電する際に、電池群１２に含まれるこれらの２次電池５０を均等化して充電することができる。
【００５７】
（５）本実施形態のＢＭＳ２０では、第２の２次電池５０の時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達する前に、複数の２次電池５０の総電圧が充電終止電圧に到達して充電が終了した場合、第２の２次電池５０が劣化しており、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０とのＳＯＣを均等化することができないと判断する。このＢＭＳ２０では、上記の場合に第２の２次電池５０が劣化していると判断することで、劣化により均等化することができない２次電池５０を含む電池群１２が使用され続けることを抑制することができる。
【００５８】
（６）本実施形態のＢＭＳ２０では、充放電中の２次電池５０が変化点に到達したか否かを検出する際に、時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達したことを検出するとともに、電圧値Ｖが電圧値ＫＶ２にまで上昇したかを確認する。そのため、例えば、第１の２次電池５０が変化点ＫＳ２に到達した後に第２の２次電池５０が変化点ＫＳ１に到達した場合に、その間の時間差が計測されるなど、異なる変化点に到達した時間差が測定され、２次電池５０が不正確に均等化されることを防止することができる。
【００５９】
（７）本実施形態のＢＭＳ２０では、電池群１２は０．５Ｃ充電で定電流充電されるので、１Ｃ充電より大きく、更には０．９Ｃ充電以上の比較的高速で充電される場合に比べて、大きな時間変化率を生じさせることができる。２次電池５０では、劣化により発生する時間変化率ＤＶが減少し、時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達したか否かを検出することが難しくなる。このＢＭＳ２０では、２次電池５０を比較的低速で充電するので、２次電池５０が劣化した場合でも、時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達したか否かを検出しやすい。
【００６０】
＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を、図７を用いて説明する。本実施形態では、実施形態１において充電システム１０を用いて説明した内容について、放電システム１０を用いて説明を行う。つまり、放電システム１０を用いた放電制御処理に付随して実行される均等化処理について説明する。
【００６１】
本実施形態において、電池群１２は定電流放電される。また、本実施形態では、プラトー領域に存在する変化点ＫＳ１、ＫＳ２のうち、変化点に対応する電圧値が小さい側の変化点ＫＳ１に到達する場合について説明する。つまり、ＣＰＵ３０は、電圧値Ｖが変化点ＫＳ１に対応する電圧値ＫＶ１まで下降し、時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達するのを検出する。また、本実施形態でも、最も早く時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達した２次電池５０を第１の２次電池５０とし、最も遅く時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達した２次電池５０を第２の２次電池５０とする。つまり、第１の２次電池５０は、複数の２次電池５０の中で最も早く電圧値Ｖが下降する（すなわち、ＳＯＣが小さい）ものとし、第２の２次電池５０は、複数の２次電池５０の中で最も遅く電圧値Ｖが下降する（すなわち、ＳＯＣが大きい）ものとする。以下の説明では、実施形態１と同一の内容については重複した記載を省略する。
【００６２】
１．均等化処理
図７は、ＣＰＵ３０で実行される本実施形態の均等化処理のフローチャートを示す。
計時部４２として機能するＣＰＵ３０は、第２の２次電池５０の時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達するのを監視するとともに、２次電池５０の電圧値Ｖの総和である総電圧が減少して放電終止電圧に到達するのを監視する（Ｓ８、Ｓ２２）。均等化制御部４４として機能するＣＰＵ３０は、総電圧が放電終止電圧に到達する前に時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達し、経過時間ΔＴ１が計時された場合（Ｓ８：ＹＥＳ、Ｓ２２：ＮＯ）、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０は、不均等に放電されていると判断する。ＣＰＵ３０は、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０のＳＯＣを均等化するために、第２の２次電池５０を放電する放電時間ＨＴを設定し（Ｓ１２）、当該放電時間ＨＴに亘って第２の２次電池５０を放電する（Ｓ２４、Ｓ１６、Ｓ２６）。
【００６３】
一方、劣化判断部４６として機能するＣＰＵ３０は、時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達する前に総電圧が放電終止電圧に到達した場合（Ｓ８：ＮＯ、Ｓ２２：ＹＥＳ）、第２の２次電池５０に比べて第１の２次電池５０の劣化が進んでいることを検出するとともに、電池群１２が寿命であると判断する（Ｓ２８）。ＣＰＵ３０は、ディスプレイ等の表示部等を介して電池群１２が劣化していること、及び電池群１２の交換が必要なことをユーザに報知し、均等化処理を終了する。
【００６４】
２．本実施形態の効果
（１）本実施形態のＢＭＳ２０では、ＢＭＳ２０が放電中の２次電池５０の時間変化率ＤＶを検出し、その時間変化率ＤＶから算出される経過時間ΔＴ１を用いて２次電池５０の均等化を制御する。このＢＭＳ２０によれば、プラトー領域においても、放電中の複数の２次電池５０のＳＯＣを均等化して放電することができる。
【００６５】
（２）本実施形態では、２次電池５０としてオリビン鉄系リチウムイオン二次電池を用いており、ＳＯＣが１０％以上９０％未満の範囲に広がるプラトー領域を有している。その一方、オリビン鉄系リチウムイオン二次電池では、ＳＯＣが１０％未満である放電末期においてＳＯＣの減少に対して電池電圧が急激に下降する。そのため、放電末期における２次電池５０の電圧値Ｖを用いて複数の２次電池５０を均等化しようとしても、ＳＯＣの僅かな減少によりＳＯＣが略０％にまで到達してしまい、複数の２次電池５０の均等化処理を完了させることができない。従って、放電末期よりもＳＯＣが大きい範囲に存在するプラトー領域を用いて複数の２次電池５０を均等化することが望まれる。
【００６６】
このＢＭＳ２０では、２次電池５０の電圧値Ｖではなく時間変化率ＤＶを用いて２次電池５０の放電を制御する。そのため、プラトー領域を用いて複数の２次電池５０のＳＯＣの均等化を１回の均等化処理において完了させて、２次電池５０を放電することができる。
【００６７】
（３）本実施形態のＢＭＳ２０では、経過時間ΔＴ１が基準時間ＫＴ以上である場合に第２の２次電池５０を放電させることで、電池群１２を放電する際の第１の２次電池５０と第２の２次電池５０とのＳＯＣの差を基準時間ＫＴに対応する一定の容量差以内に保つことができる。
【００６８】
（４）本実施形態のＢＭＳ２０では、経過時間ΔＴ１が基準時間ＫＴ以上である場合に、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０とが不均等に放電されていると判断し、第２の２次電池５０を放電することで、電池群１２を放電する際に、電池群１２に含まれるこれらの２次電池５０を均等化して放電することができる。
【００６９】
（５）本実施形態のＢＭＳ２０では、第２の２次電池５０の時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達する前に、複数の２次電池５０の総電圧が放電終止電圧に到達して放電が終了した場合に、第１の２次電池５０が劣化していると判断することで、劣化により均等化することができない２次電池５０を含む電池群１２が使用され続けることを抑制することができる。
【００７０】
＜実施形態３＞
本発明の実施形態３を、図８を用いて説明する。本実施形態の充電システム１０では、メモリ３２に予め記憶された放電時間ＨＴに基づいて放電時間ＨＴを設定する点で、均等化処理中に放電時間ＨＴを設定する実施形態１の充電システム１０と異なる。以下の説明では、実施形態１と同一の内容については重複した記載を省略する。
【００７１】
１．均等化処理
図８は、ＣＰＵ３０で実行される本実施形態の均等化処理のフローチャートを示す。
計時部４２として機能するＣＰＵ３０は、第１の２次電池５０の時間変化率ＤＶ１が基準値Ｋに到達したのを検出すると（Ｓ２：ＹＥＳ）、当該到達してからの時間の計測を開始する（Ｓ４）とともに、第１の２次電池５０の放電を開始する（Ｓ１４）。また、ＣＰＵ３０は、第１、第２の２次電池５０を含めた全ての２次電池５０に対して、時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達した２次電池５０の順位を検出し、メモリ３２に一時的に記憶する。
【００７２】
次に、均等化制御部４４として機能するＣＰＵ３０は、各２次電池５０の放電時間ＨＴを設定する（Ｓ３２）。図１に点線で示すように、ＣＰＵ３０のメモリ３２には、時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達した２次電池５０の順位に対応付けられて放電時間ＨＴが記憶されており、２次電池５０の順位が高くなるに従って、放電時間ＨＴが長くなるように設定されている。ＣＰＵ３０は、メモリ３２において各２次電池５０の順位に対応して記憶された放電時間ＨＴを、各２次電池５０の放電時間ＨＴとして設定し、設定された放電時間ＨＴに亘って第１の２次電池５０を放電して（Ｓ３４、Ｓ１８）、均等化処理を終了する。
【００７３】
充電システム１０では、電池群１２に対して充電を複数回に亘って繰り返しており、ＣＰＵ３０は、電池群１２の充電の度に充電制御処理を繰り返し、均等化処理を繰り返す。ＣＰＵ３０は、均等化処理を繰り返す場合に、メモリ３２に記憶された放電時間ＨＴを用いて均等化処理を繰り返す。
【００７４】
２．本実施形態の効果
（１）本実施形態のＢＭＳ２０では、充電中に第１の２次電池５０の時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達すると、第１の２次電池５０の放電を開始する。そのため、他の２次電池５０の時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達する前から第１の２次電池５０の放電を開始させることができ、電池群１２を充電する際の均等化処理において、第１の２次電池５０の放電開始時期を早めることができる。
【００７５】
（２）本実施形態のＢＭＳ２０では、充電中において時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達する順位と、予めメモリ３２に記憶されている放電時間ＨＴから各２次電池５０の放電時間ＨＴを設定するので、各２次電池５０の放電時間ＨＴを容易かつ早期に設定することができる。
【００７６】
＜実施形態４＞
本発明の実施形態４を、図９を用いて説明する。本実施形態では、実施形態３において充電システム１０を用いて説明した内容について、放電システム１０を用いて説明を行う。つまり、放電システム１０を用いた放電制御処理に付随して実行される均等化処理について説明する。
【００７７】
本実施形態では、変化点ＫＳ１に到達する場合について説明する。また、本実施形態でも、最も早く電圧変化率ＤＶが基準値Ｋに到達した２次電池５０を第１の２次電池５０とし、最も遅く電圧変化率ＤＶが基準値Ｋに到達した２次電池５０を第２の２次電池５０とする。以下の説明では、実施形態１及び実施形態３と同一の内容については重複した記載を省略する。
【００７８】
１．均等化処理
図９は、ＣＰＵ３０で実行される本実施形態の均等化処理のフローチャートを示す。
計時部４２として機能するＣＰＵ３０は、第２の２次電池５０の時間変化率ＤＶ１が基準値Ｋに到達したのを検出すると（Ｓ４２：ＹＥＳ）、当該到達してからの時間の計測を開始する（Ｓ４）とともに、第２の２次電池５０の放電を開始する（Ｓ２４）。次に、均等化制御部４４として機能するＣＰＵ３０は、メモリ３２において各２次電池５０の順位に対応して記憶された放電時間ＨＴを、各２次電池５０の放電時間ＨＴとして設定し（Ｓ３２）、設定された放電時間ＨＴに亘って第２の２次電池５０を放電し（Ｓ３４、Ｓ２６）、均等化処理を終了する。放電時間ＨＴは、ＣＰＵ３０のメモリ３２に時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達した２次電池５０の順位に対応付けられて記憶されており、２次電池５０の順位が低くなるに従って、放電時間ＨＴが長くなるように設定されている。
【００７９】
２．本実施形態の効果
本実施形態のＢＭＳ２０では、放電中に各２次電池５０の放電開始時期を早めることができ、電池群１２を放電する際の均等化処理において、第２の２次電池５０の放電開始時期を早めることができる。
【００８０】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、充電システム（放電システム）１０が１つのＢＭＳ２０を有し、計時部４２、均等化制御部４４、劣化判断部４６等の機能をＢＭＳ２０が有する１つのＣＰＵ３０によって実行する例を用いて示したが、本発明はこれに限られない。例えば、お互いに異なるＣＰＵ、ＢＭＳなどによって各部が構成されても良ければ、これら各部が独立した機器等を用いて構成されていても良い。
【００８１】
（２）上記実施形態では、２次電池５０として負極にグラファイト系材料を用いたオリビン鉄系電池を用いた例を用いて説明を行ったが、本発明はこれに限らない。例えば、負極にグラファイト系材料を用いた他の電池においても使用が可能であり、プラトー領域を有していない電池においても使用が可能である。この場合、基準値Ｋは各電池の充放電特性に基づいて、適宜設定される。
【００８２】
（３）上記実施形態では、２次電池５０は定電流充電（定電流放電）される例を用いて説明を行ったが、２次電池５０の充電方式（放電方式）はこれに限られない。例えば、２次電池５０は、定電圧充電（定電圧放電）されてもよければ、定電力充電（定電力放電）されても良い。
【００８３】
（４）上記実施形態では、充電システム（放電システム）１０が電気自動車に搭載された電池群１２に対して均等化処理を行う例について説明を行ったが、電池群１２の使用用途は、本実施形態に限定されない。
【００８４】
（５）上記実施形態では、経過時間ΔＴを計時する際に、いずれかひとつの２次電池５０の電圧値Ｖの時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達してから時間の計測を開始しているが、充電制御処理（放電制御処理）の開始から時間を測定しても良い。つまり、計時部４２として機能するＣＰＵ３０は、充電制御処理（放電制御処理）の開始から時間を計時し、各２次電池５０の電圧値Ｖの時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達するまでの到達時間を測定し、その到達時間の差として経過時間ΔＴを計時しても良い。
【００８５】
（６）上記実施形態１では、放電時間ＨＴを設定した後に第１の２次電池５０の放電を開始する例を用いて説明を行ったが、例えば図１０に示すように、放電時間ＨＴを設定する前に放電を開始しておき、放電開始後に放電時間ＨＴを設定しても良い。
【００８６】
図１０に、その他の実施形態の均等化処理のフローチャートを示す。
ＣＰＵ３０は、第１の２次電池５０の時間変化率ＤＶ１が基準値Ｋに到達したのを検出すると（Ｓ２：ＹＥＳ）、当該到達してからの時間の計測を開始する（Ｓ４）とともに、第１の２次電池５０の放電を開始する（Ｓ１４）。
【００８７】
次に、ＣＰＵ３０は、第２の２次電池５０の時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達するのを監視するとともに、２次電池５０の電圧値Ｖの総和である総電圧が増加して充電終止電圧に到達するのを監視する（Ｓ８、Ｓ１０）。ＣＰＵ３０は、総電圧が充電終止電圧に到達する前に時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達し、経過時間ΔＴ１が計時された場合（Ｓ８：ＹＥＳ、Ｓ１０：ＮＯ）、第１の２次電池５０を放電する放電時間ＨＴを設定する（Ｓ１２）。そして、設定された放電時間ＨＴに亘って第１の２次電池５０を放電し（Ｓ１６、Ｓ１８）、均等化処理を終了する。
【００８８】
一方、ＣＰＵ３０は、時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達する前に総電圧が充電終止電圧に到達した場合（Ｓ８：ＮＯ、Ｓ１０：ＹＥＳ）、第１の２次電池５０の放電を停止する（Ｓ４２）とともに、第１の２次電池５０に比べて第２の２次電池５０の劣化が進んでいることを検出するとともに、電池群１２が寿命であると判断する（Ｓ２０）。ＣＰＵ３０は、ディスプレイ等の表示部等を介して電池群１２が劣化していること、及び電池群１２の交換が必要なことをユーザに報知し、均等化処理を終了する。
【００８９】
（７）上記実施形態１、２では、複数の２次電池５０の総電圧が充電終止電圧（放電終止電圧）に到達した場合に電池群１２の寿命判断を実行する例を用いて説明を行ったが、各２次電池５０に終端電圧が設定されており、いずれか１つの２次電池５０が終端電圧に到達した場合に、電池群１２の寿命判断を実行しても良い。つまり、第１の２次電池５０の時間変化率ＤＶ１が基準値Ｋに到達した後、第２の２次電池５０の時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達する前に第１の２次電池５０の電圧値Ｖが充電上限電圧（放電終止電圧）に到達した場合に、電池群１２の寿命判断を実行しても良い。
【００９０】
（８）上記実施形態１、２では、経過時間ΔＴを計時し、経過時間ΔＴとメモリ３２に記憶された対応表から放電時間ＨＴを設定する例を用いて説明を行ったが、本発明はこれに限られない。例えば、電池群１２への充放電電流ＺＩが測定されており、経過時間ΔＴに当該充放電電流ＺＩを積して容量差ΔＹを算出し、この容量差ΔＹを放電回路２６のスイッチＱを閉状態とすることで流れる均等化制御電流ＨＩで割って放電時間ＨＴを求めても良い。さらには、所定の経過時間ΔＴにより決まった放電時間ＨＴのみ放電しても良い。
放電時間ＨＴ＝容量差ΔＹ／均等化制御電流ＨＩ
【符号の説明】
【００９１】
１０：充電システム（放電システム）、１２：電池群、２０：ＢＭＳ、２２：電流計、２４：電圧計、２６：放電回路、３０：ＣＰＵ、４２：計時部、４４：均等化制御部、４６：劣化判断部、５０：２次電池、ＤＶ：時間変化率、ＨＴ：放電時間、ＫＴ：基準時間、Ｋ：基準値、ΔＴ：経過時間
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される発明は、複数の蓄電素子に充放電される容量を均等化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、繰り返し使用可能な蓄電素子が用いられている。蓄電素子は、充電と放電を繰り返すことで何度も使用することができ、充放電不能な電池に比べて環境に優しく、電気自動車など現在その使用分野を広げている。
【０００３】
複数の蓄電素子が使用される装置では、各蓄電素子の初期容量や劣化速度のバラツキ等により、蓄電素子の容量が不均等となることがある。蓄電素子の容量が不均等となると、充電時において、１個や数個の蓄電素子の電圧が他の蓄電素子に先だって又は遅れて満充電電圧に到達して充電が終了してしまい、全ての蓄電素子を十分に充電することができないことがある。また、放電時において、１個や数個の蓄電素子の電圧が他の蓄電素子に先だって又は遅れて放電終了電圧に到達して放電が終了してしまい、全ての蓄電素子に充電された電力を使いきることができないことがある。このように、蓄電素子の容量が不均等となると、蓄電素子の容量を最大限に引き出すことができない。従来から、容量が不均等となった２次電池を抵抗等の放電回路を用いて放電し、２次電池の容量を均等化させる技術が知られている（例えば、引用文献１）。この技術では、無電流状態にて得られた２次電池の電圧情報から２次電池の残エネルギー容量を求め、その容量差に基づいて各２次電池を放電することで、２次電池の容量を均等化するという。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１９３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、電気自動車等の２次電池として、オリビン鉄系リチウムイオン二次電池（以下、オリビン鉄系電池）が注目を集めている。オリビン鉄系電池は、リチウムイオン電池の一種であり、正極にオリビン型リン酸鉄が用いられ、負極には、例えばグラファイト系材料などが用いられる。そのため、オリビン鉄系電池では、電極としてコバルト系の電極材料を用いる必要がなく、コバルト系の電極材料を用いる２次電池と比べてコストが安く安全性が高い長所を有している。
【０００６】
オリビン鉄系電池は、残存容量の増加に対して電圧が急激に増加する領域（以下、変化領域という）を持ち、例えば負極としてグラファイト系材料を用いた場合、２次電池の残存容量を示すＳＯＣが１０％未満の領域、及び９０％以上の領域において変化領域となることが知られている。変化領域がＳＯＣの比較的高い、あるいはＳＯＣの比較的低い領域に存在すると、変化領域における蓄電素子の電圧情報から蓄電素子の容量を均等化しようとしても、蓄電素子の容量を均等化する前に蓄電素子のＳＯＣが略１００％、あるいは略０％に到達してしまい、蓄電素子の充放電が終了してしまう。蓄電素子の充放電が終了してしまうと、蓄電素子の容量の均等化も終了してしまうことから、蓄電素子の容量を十分に均等化することが難しい。そのため、変化領域以外の領域を用いて、蓄電素子の容量を均等化する技術が望まれる。
【０００７】
その一方、オリビン鉄系電池は、負極との組合せでプラトー領域を持ち、例えば負極としてグラファイト系材料を用いた場合、２次電池の残存容量を示すＳＯＣが１０％から９０％に亘って広がるプラトー領域を持つことが知られている。ここで、プラトー領域とは、２次電池のＳＯＣが変化しても２次電池の電圧が略一定である領域を意味する。そのため、プラトー領域を有する２次電池などの蓄電素子では、充電中において、このプラトー領域において取得された蓄電素子の電圧情報から蓄電素子の容量を推定することが難しく、蓄電素子の容量を均等化することが難しい。
【０００８】
本明細書では、複数の蓄電素子に充電される容量を均等化する技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書で開示する状態管理装置は、直列に接続された複数の蓄電素子の状態を管理する状態管理装置であって、各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定部と、いずれか一つの蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達してから、他の蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達するまでの時間差を計時する計時部と、前記各蓄電素子を個別に放電する放電部と、前記時間差を用いて前記放電部を制御する均等化制御部と、を備える。
【００１０】
この状態管理装置では、各蓄電素子の電圧を測定し、当該電圧の時間変化率が基準値に到達するまでの時間差を用いて各蓄電素子の放電を制御する。この状態管理装置によれば、蓄電素子がプラトー領域を有しており、電圧に基づいて均等化を制御することが難しい場合でも、蓄電素子の電圧の時間変化率に基づいて放電を制御することができ、蓄電素子に充放電される容量を均等化することができる。
【００１１】
上記の状態管理装置では、前記複数の蓄電素子は、第１の蓄電素子と第２の蓄電素子を含み、前記均等化制御部は、前記第１の蓄電素子の時間変化率が基準値に到達してから、前記第２の蓄電素子の時間変化率が基準値に到達するまでの第１時間差を取得するとともに基準時間を有する構成としても良い。そして、前記複数の蓄電素子が充電中であって、前記第１時間差が前記基準時間以上である場合、前記第１時間差を用いて前記第１の蓄電素子を放電させ、前記第１時間差が前記基準時間未満である場合、前記第１の蓄電素子及び前記第２の蓄電素子を放電させない構成としても良ければ、前記複数の蓄電素子が放電中であって、前記第１時間差が前記基準時間以上である場合、前記第１時間差を用いて前記第２の蓄電素子を放電させ、前記第１時間差が前記基準時間未満である場合、前記第１の蓄電素子及び前記第２の蓄電素子を放電させない構成としても良い。
【００１２】
この状態管理装置では、第１時間差が基準時間以上である場合に第１の蓄電素子又は第２の蓄電素子を放電させる。一般に、蓄電素子が電又は放電を開始してから一定状態に到達するまでの時間を示す到達時間の差は、劣化による蓄電素子の容量の差を示している。この状態管理装置によれば、到達時間の差である第１時間差が基準時間以上である場合に第１の蓄電素子又は第２の蓄電素子を放電させることで、第１の蓄電素子と第２の蓄電素子とに充放電される容量の差を基準時間に対応する一定の容量差以内に保つことができる。
【００１３】
上記の状態管理装置では、前記蓄電素子の劣化を判断する劣化判断部をさらに備え、前記劣化判断部は、前記複数の蓄電素子が充電中であって、前記第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する前に前記複数の蓄電素子の充電が完了して前記第２の蓄電素子の充電が終了した場合、前記第２の蓄電素子が劣化していると判断する構成としても良ければ、前記複数の蓄電素子が放電中であって、前記第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する前に前記複数の蓄電素子の放電が完了して前記第２の蓄電素子の放電が終了した場合、前記第１の蓄電素子が劣化していると判断する構成としても良い。
【００１４】
蓄電素子の充電時において、第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値を超えて変化する前に第１の蓄電素子の充電が終了した場合、劣化によって第１の蓄電素子と第２の蓄電素子との容量差が基準時間に対応する一定の容量差以上に異なっていることが解かる。また、蓄電素子の放電時において、第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値を超えて変化する前に第１の蓄電素子の放電が終了した場合、劣化によって第１の蓄電素子と第２の蓄電素子との容量差が基準時間に対応する一定の容量差以上に異なっていることが解かる。この状態管理装置によれば、上記の場合に第１の蓄電素子又は第２の蓄電素子が劣化していると判断することで、蓄電素子の容量の均等化や当該複数の蓄電素子の使用禁止など、これら複数の蓄電素子に対して必要な措置を取ることができる。
【００１５】
上記の状態管理装置では、前記蓄電素子の劣化を判断する劣化判断部をさらに備え、前記劣化判断部は、前記複数の蓄電素子が充電中であって、前記第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する前に前記第１の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達してからの経過時間が規定時間に到達した場合、前記第２の蓄電素子が劣化していると判断する構成としても良ければ、前記複数の蓄電素子が放電中であって、前記第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する前に前記第１の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達してからの経過時間が規定時間に到達した場合、前記第１の蓄電素子が劣化していると判断する構成としても良い。
【００１６】
第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値を超えて変化する前に第１の蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達してからの経過時間が規定時間に到達した場合、劣化によって第２の蓄電素子の充電時間が長期化し、又は第１の蓄電素子の放電時間が短期化し、規定時間内に第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達しなかったことが解かる。この状態管理装置によれば、上記の場合に第１の蓄電素子又は第２の蓄電素子が劣化していると判断することで、蓄電素子の容量の均等化や当該複数の蓄電素子の使用禁止など、これら複数の蓄電素子に対して必要な措置を取ることができる。
【００１７】
上記の状態管理装置では、前記均等化制御部は、前記第１時間差を用いて前記第１の蓄電素子又は第２の蓄電素子を放電させる放電時間を設定する構成としても良い。この状態管理装置によれば、第１時間差に対応する第１の２次電池に充放電された容量と第２の２次電池に充放電された容量の容量差を用いて第１の蓄電素子又は第２の蓄電素子を放電させる放電時間を設定するので、第１の蓄電素子と第２の蓄電素子に充放電される容量を均等化することができる。
【００１８】
上記の状態管理装置では、前記計時部は、前記蓄電素子の電圧が基準電圧に到達しており、かつ前記蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達した場合に、前記蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達したと判断する構成としても良い。この状態管理装置によれば、蓄電素子の電圧の時間変化率に加えて、蓄電素子の電圧に基づいて放電を制御するので、例えば時間変化率が基準値に到達することが複数回存在する場合には、その複数回の中から特定の１つを選出することができ、複数のの蓄電素子に充放電される容量を精度良く均等化することができる。
【００１９】
上記の状態管理装置では、前記蓄電素子は、定電流充電又は定電流放電される構成としても良い。この状態管理装置によれば、蓄電素子が定電流で充放電されるので、時間差と蓄電素子の容量差を対応させやすく、蓄電素子に充放電される容量を均等化させやすい。
【００２０】
上記の状態管理装置では、前記蓄電素子の充放電レートは、１Ｃ以下に設定されている構成としても良く、更に好ましくは、０．９Ｃ未満に設定されている構成としても良い。蓄電素子が定電流で充放電される場合、充放電レートが低いほど、充放電中の蓄電素子の電圧に大きな時間変化率が生じる。この状態管理装置によれば、充放電レートが比較的低く設定されていることから、蓄電素子の時間変化率を検出しやすく、時間差を取得しやすい。
【００２１】
上記の状態管理装置では、前記蓄電素子の負極は、グラファイト系材料で形成される構成としても良い。負極がグラファイト系材料で形成される蓄電素子は、蓄電素子の時間変化率が他の領域に比べて大きくなる変化点が含まれる。この状態管理装置によれば、当該変曲点を用いて、蓄電素子の時間変化率を検出しやすく、時間差を取得しやすい。
【００２２】
上記の状態管理装置では、前記各蓄電素子は、オリビン鉄系リチウムイオン二次電池としても良い。オリビン鉄系リチウムイオン二次電池では、ＳＯＣが１０％から９０％に亘って広がるプラトー領域を有しており、当該プラトー領域では蓄電素子の電圧値に基づいて蓄電素子のＳＯＣの値を推定することが難しい。この状態管理装置では、蓄電素子の電圧の時間変化率に基づいて蓄電素子のＳＯＣの値を推定するので、当該プラトー領域においても蓄電素子に充放電される容量を均等化することができる。
【００２３】
本明細書で開示する状態管理装置は、また、直列に接続された複数の蓄電素子の状態を管理する状態管理装置であって、各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定部と、前記各蓄電素子を個別に放電する放電部と、前記各蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達する順位に対応付けて放電時間が記憶された記憶部と、前記放電部を制御する均等化制御部と、を備え、前記均等化制御部は、前記各蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する順位に対応付けて記憶された前記放電時間に亘って当該蓄電素子を放電させる構成としても良い。
【００２４】
この状態管理装置では、各蓄電素子の電圧を測定し、当該電圧の時間変化率が基準値に到達する順位を用いて各蓄電素子の放電を制御する。この状態管理装置によれば、蓄電素子がプラトー領域を有しており、電圧に基づいて均等化を制御することが難しい場合でも、蓄電素子の電圧の時間変化率に基づいて放電を制御することができ、蓄電素子に充放電される容量を均等化することができる。また、放電時間を設定する際に、予め記憶部に記憶された放電時間を用いて放電時間を設定することができ、放電時間を早期に設定することができる。
【００２５】
本明細書で開示する状態管理装置は、また、直列に接続された複数の蓄電素子の状態を管理する状態管理装置であって、各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定部と、前記各蓄電素子を個別に放電する放電部と、前記放電部を制御する均等化制御部と、を備え、前記均等化制御部は、前記各蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達すると、当該蓄電素子の放電を開始させる構成としても良い。
【００２６】
この状態管理装置では、各蓄電素子の電圧を測定し、当該電圧の時間変化率が基準値に到達すると当該蓄電素子を放電する。この状態管理装置によれば、蓄電素子がプラトー領域を有しており、電圧に基づいて均等化を制御することが難しい場合でも、蓄電素子の電圧の時間変化率に基づいて放電を制御することができ、蓄電素子に充放電される容量を均等化することができる。また、蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達すると当該蓄電素子の放電を開始させるので、当該蓄電素子の放電開始時期を早めることができる。
【００２７】
本発明は、上記の状態管理装置を用いて実現される蓄電素子の均等化方法にも具現化される。本明細書で開示する蓄電素子の均等化方法は、直列に接続された複数の蓄電素子の状態を均等化する蓄電素子の均等化方法であって、充放電中の各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定工程と、いずれか一つの蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達してから、他の蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達するまでの時間差を計時する計時工程と、前記時間差を用いて前記各蓄電素子を個別に放電する放電工程と、を備える。
【００２８】
また、本明細書で開示する蓄電素子の均等化方法は、直列に接続された複数の蓄電素子の状態を均等化する蓄電素子の均等化方法であって、充放電中の各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定工程と、前記各蓄電素子を個別に放電する放電工程と、を備え、前記放電工程では、前記各蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する順位に対応付けて予め設定された放電時間に亘って当該蓄電素子を放電させる構成としても良い。
【００２９】
また、本明細書で開示する蓄電素子の均等化方法は、直列に接続された複数の蓄電素子の状態を均等化する蓄電素子の均等化方法であって、充放電中の各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定工程と、前記各蓄電素子を個別に放電する放電工程と、を備え、前記放電工程では、前記各蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達すると、当該蓄電素子の放電を開始させる構成としても良い。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、複数の蓄電素子に充放電される容量を均等化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】充電システム（放電システム）のブロック図
【図２】放電回路の概略図
【図３】第１実施形態の均等化処理を示すフローチャート
【図４】２次電池の充放電特性を示す図
【図５】２次電池の充放電特性を示す図
【図６】２次電池の充放電特性を示す図
【図７】第２実施形態の均等化処理を示すフローチャート
【図８】第３実施形態の均等化処理を示すフローチャート
【図９】第４実施形態の均等化処理を示すフローチャート
【図１０】その他の実施形態の均等化処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００３２】
＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１について、図１ないし図６を用いて説明する。
１．状態判定装置の構成
図１は、本実施形態の充電システム（放電システム）１０の構成を示す図である。充電システム（放電システム）１０は、電池群１２と状態管理装置（以下、ＢＭＳ）２０と充電器（負荷）１８とによって構成される。電池群１２は、電気自動車に搭載されており、
内部に直列に接続された複数の２次電池５０（蓄電素子の一例）を含む。電池群１２は、電気自動車等の内部または外部に設けられた充電器１８に接続されることで定電流充電され、電気自動車等の内部に設けられた動力源等の負荷１８に接続されることで定電流放電される。ＢＭＳ２０は、充電中の電池群１２の各２次電池５０の電圧値Ｖや電流値Ｉ等を監視して２次電池５０の充放電状態を示す残存容量（ＳＯＣ）を管理し、ＳＯＣを均等化する。
【００３３】
本実施形態では、２次電池５０として、オリビン鉄系リチウムイオン二次電池（以下、オリビン鉄系電池）を用いた例を示す。この２次電池５０は、リチウムイオン電池の一種であり、正極にオリビン型リン酸鉄が用いられ、負極にグラファイト系材料が用いられている。この２次電池５０は、図４に示すように、ＳＯＣが１０％未満である充電初期（放電末期）、及びＳＯＣが９０％以上である充電末期（放電初期）においてＳＯＣの増加に対して電池電圧が急激に上昇する領域を有する。また、ＳＯＣが１０％以上９０％未満である充電中期（放電中期）においてＳＯＣの増加に対して電池電圧が略一定である領域（以後、プラトー領域）を有する。
【００３４】
ＢＭＳ２０は、中央処理装置（以下、ＣＰＵ）３０とアナログ−デジタル変換機（以下、ＡＤＣ）３４と電流計２２と電圧計（電圧測定部の一例）２４と放電回路（放電部の一例）２６と温度計２８を含む。
ＣＰＵ３０は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ（記憶部の一例）３２を内在しており、メモリ３２には、ＢＭＳ２０の各構成の動作を制御するための各種のプログラムが記憶されている。ＣＰＵ３０は、メモリ３２から読み出したプログラムに従って、計時部４２、均等化制御部４４、劣化判断部４６等として機能し、放電回路２６を含むＢＭＳ２０内の各部の制御を行う。
【００３５】
温度計２８は、接触式あるいは非接触式で電池群１２の温度を測定し、測定した温度をメモリ３２に記憶する。電圧計２４は、図２に示すように、配線５４を介して各２次電池５０の両端に直接的に接続され、充放電中の２次電池５０の電圧値Ｖを所定期間毎に個別に測定する。電池群１２にはＮ個（Ｎ：２以上）の２次電池５０Ａ、５０Ｂ、・・・５０Ｎが含まれており、電圧計２４は、各２次電池５０の電圧ＶＡ、ＶＢ、・・・ＶＮの電圧値を各々測定する。電圧計２４は、測定したこれらの電圧値ＶをＡＤＣ３４に送信する。
【００３６】
２次電池５０と電圧計２４を接続する配線５４には、２次電池５０を個別に放電する放電回路２６が設けられている。図２に示すように、放電回路２６には、各２次電池５０の両端に接続される配線５４の間に、各２次電池５０を放電するための放電回路２６Ａ、２６Ｂ、・・・２６Ｎが設けられている。各放電回路２６は、抵抗ＲとスイッチＱによって構成されている。放電回路２６のスイッチＱは、均等化制御部４４として機能するＣＰＵ３０によって開閉が制御されており、ＣＰＵ３０によってスイッチＱが閉状態とされると、配線５４及び抵抗Ｒを介して２次電池５０から電流が流れ、対応する２次電池５０が放電する。また、ＣＰＵ３０によってスイッチＱが開状態とされると、対応する２次電池５０からの放電が停止する。
【００３７】
電流計２２は、電池群１２と充電器１８とを接続する配線５２を流れる電流を計測し、２次電池５０に共通して流れる充放電電流ＺＩの電流値を測定する。また、電流計２２は、配線５４を介して各２次電池５０から個別に放電される電流（以下、均等化放電電流）ＨＩの電流値ＩＡ、ＩＢ、・・・ＩＮを測定する。電流計２２は、測定したこれらの電流値ＩをＡＤＣ３４に送信する。
【００３８】
ＡＤＣ３４は、電流計２２と電圧計２４とＣＰＵ３０に接続されており、電流計２２及び電圧計２４から送信されるアナログデータである電流値Ｉ及び電圧値Ｖを、デジタルデータに変換し、変換した電流値Ｉ及び電圧値Ｖをメモリ３２に記憶する。計時部４２及び劣化判断部４６等として機能するＣＰＵ３０は、メモリ３２に記憶された当該電流値Ｉ及び電圧値Ｖを用いて後述する均等化処理を実行する。
【００３９】
２．均等化処理
図３または図６を用いて、電池群１２を充電する際に、ＢＭＳ２０で行われる均等化処理を説明する。本実施形態において、電池群１２は０．５Ｃ充電の低速充電で定電流充電される。そして、均等化処理は、電池群１２への充電制御処理に付随して実行される。図３は、ＣＰＵ３０で実行される電池群１２への充電制御処理のフローチャートを示す。
【００４０】
ＣＰＵ３０は、ユーザによって電池群１２が充電器１８に接続され、充電器１８から電池群１２への電力供給が開始されると、充電制御処理を実行するとともに均等化処理を実行する。ＣＰＵ３０は、均等化処理を開始すると、各２次電池５０の電圧値Ｖを一定時間ΔＸ毎に繰り返し測定し、連続して測定された電圧値Ｖの差分値ΔＶの絶対値を当該一定時間ΔＸで割った電圧値Ｖの時間変化率ＤＶを算出する。ＣＰＵ３０は、算出された時間変化率ＤＶが基準値Ｋ（Ｋ＞０）に到達するのを検出する（Ｓ２：ＮＯ）。
【００４１】
上述したように、プラトー領域では、ＳＯＣの増加に対して２次電池５０の電圧値Ｖが略一定であるので、２次電池５０の電圧値Ｖが基準電圧値に到達するのを検出したとしても、２次電池５０のＳＯＣを精度良く推定することができない。
【００４２】
本実施形態では、図５に示すように、負極にグラファイト系材料を用いたオリビン鉄系電池のプラトー領域において、充電中の２次電池５０の電圧値Ｖの時間変化率が他の領域に比べて大きくなる変化点が存在することに注目した。負極にグラファイト系材料を用いた電池では、時間変化率が他の範囲に比べて大きく変化する変化点が存在する。そして、負極にグラファイト系材料を用いたオリビン鉄系電池では、その変化点がプラトー領域に位置することに注目した。つまり、オリビン鉄系電池では、プラトー領域において時間変化率が基準値Ｋを超えて大きくなる変化点が２つ（ＫＳ１、ＫＳ２）存在する。以下の説明では、これらの変化点ＫＳ１、ＫＳ２のうち、変化点に対応する電圧値が大きい側の変化点ＫＳ２に到達する場合について説明する。つまり、ＣＰＵ３０は、電圧値Ｖが変化点ＫＳ２に対応する電圧値（基準電圧の一例）ＫＶ２まで上昇し、時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達するのを検出する。なお、変化点ＫＳ１に到達する場合に同様の処理を行っても良い。
【００４３】
ＣＰＵ３０は、いずれかひとつの２次電池５０の時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達したのを検出すると（Ｓ２：ＹＥＳ）、当該到達してからの時間の計測を開始する（Ｓ４）。計時部４２として機能するＣＰＵ３０は、上記ひとつの２次電池５０の時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達してから他の２次電池５０の時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達するまでの経過時間（時間差の一例）ΔＴを計時するとともに、当該経過時間ΔＴをメモリ３２に記憶されている基準時間ＫＴと比較する（Ｓ６）。
【００４４】
以下の説明では、理解のため、最も早く時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達した２次電池５０を第１の２次電池５０とし、他の２次電池５０のひとつを第２の２次電池５０とし、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０における均等化処理を説明する。つまり、第１の２次電池５０は、複数の２次電池５０の中で最も早く変化点ＫＳ２にまで電圧値Ｖが上昇する（すなわち、ＳＯＣが大きい）ものとし、第２の２次電池５０は、複数の２次電池５０の中で最も遅く変化点ＫＳ２にまで電圧値Ｖが上昇する（すなわち、ＳＯＣが小さい）ものとする。
【００４５】
図６に示すように、第１の２次電池５０の時間変化率を時間変化率ＤＶ１とし、第２の２次電池５０の時間変化率を時間変化率ＤＶ２とし、時間変化率ＤＶ１が基準値Ｋに到達してから時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達するまでの経過時間を経過時間（第１時間差の一例）ΔＴ１とする。なお、以下の説明において、第１の２次電池５０を第２の２次電池５０以外の各２次電池５０に適用させることで、複数存在する全ての２次電池５０に対して説明を行うことができる。
【００４６】
ＣＰＵ３０は、基準時間ＫＴが経過する前に時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達し、経過時間ΔＴ１が基準時間ＫＴ未満となる場合（Ｓ６：ＮＯ）、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０は均等に充電されていると判断する。この場合、ＣＰＵ３０は、いずれの２次電池５０をも放電させることなく、均等化処理を終了する。
【００４７】
その一方、ＣＰＵ３０は、基準時間ＫＴが経過する前に時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達せず、経過時間ΔＴ１が基準時間ＫＴ以上となる場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達するのを監視するとともに、２次電池５０の電圧値Ｖの総和である総電圧が増加して充電終止電圧に到達するのを監視する（Ｓ８、Ｓ１０）。
【００４８】
ＣＰＵ３０は、総電圧が充電終止電圧に到達する前に時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達し、経過時間ΔＴ１が計時された場合（Ｓ８：ＹＥＳ、Ｓ１０：ＮＯ）、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０は、不均等に充電されていると判断する。ＣＰＵ３０は、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０のＳＯＣを均等化するために、第１の２次電池５０を放電する放電時間ＨＴを設定する。放電時間ＨＴは、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０のＳＯＣを均一化するための均一化制御時間ということもできる。
【００４９】
ＣＰＵ３０のメモリ３２には、経過時間ΔＴ１と放電時間ＨＴが関連付けられた対応表が予め記憶されている。均等化制御部４４として機能するＣＰＵ３０は、経過時間ΔＴ１と当該対応表に基づいて放電時間ＨＴを設定する（Ｓ１２）。放電時間ＨＴの設定後、ＣＰＵ３０は、第１の２次電池５０の放電を開始する（Ｓ１４）。具体的には、ＣＰＵ３０は、第１の２次電池５０に対応する放電回路２６のスイッチＱを閉状態とするとともに、当該スイッチＱを閉状態としてからの経過時間ΔＴ２を計時する（Ｓ１６）。ＣＰＵ３０は、経過時間ΔＴ２が放電時間ＨＴに到達するまで（Ｓ１６：ＮＯ）、第１の２次電池５０を放電し、経過時間ΔＴ２が放電時間ＨＴに到達すると（Ｓ１６：ＹＥＳ）、第１の２次電池５０の放電を終了し（Ｓ１８）、均等化処理を終了する。
【００５０】
一方、劣化判断部４６として機能するＣＰＵ３０は、時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達する前に総電圧が充電終止電圧に到達した場合（Ｓ８：ＮＯ、Ｓ１０：ＹＥＳ）、第１の２次電池５０に比べて第２の２次電池５０の劣化が進んでいることを検出するとともに、電池群１２が寿命であると判断する（Ｓ２０）。ＣＰＵ３０は、ディスプレイ等の表示部等を介して電池群１２が劣化していること、及び電池群１２の交換が必要なことをユーザに報知し、均等化処理を終了する。
【００５１】
３．本実施形態の効果
（１）本実施形態のＢＭＳ２０では、ＢＭＳ２０が充電中の２次電池５０の電圧値Ｖを測定し、その電圧値Ｖから算出される時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達した時間差である経過時間ΔＴ１を用いて２次電池５０の均等化を制御する。このＢＭＳ２０によれば、電圧値Ｖに基づいて２次電池５０を均等化制御することが難しいプラトー領域においても、充電中の複数の２次電池５０のＳＯＣを均等化して充電することができる。
【００５２】
特に、本実施形態では、２次電池５０としてオリビン鉄系リチウムイオン二次電池を用いており、ＳＯＣが１０％以上９０％未満の範囲に広がるプラトー領域を有している。その一方、オリビン鉄系リチウムイオン二次電池では、ＳＯＣが９０％以上である充電末期においてＳＯＣの増加に対して電池電圧が急激に上昇する。そのため、充電末期における２次電池５０の電圧値Ｖを用いて複数の２次電池５０を均等化しようとしても、ＳＯＣの僅かな増加によりＳＯＣが略１００％にまで到達してしまい、複数の２次電池５０の均等化処理を完了させることができない。従って、充電末期よりもＳＯＣが小さい範囲に存在するプラトー領域を用いて複数の２次電池５０を均等化することが望まれる。
【００５３】
このＢＭＳ２０では、時間変化率ＤＶを用いて２次電池５０の放電を制御する。更に、本実施形態では、２次電池５０として負極にグラファイト系材料を用いたオリビン鉄系リチウムイオン二次電池を用いており、プラトー領域に時間変化率が基準値Ｋを超えて大きくなる変化点ＫＳ１、ＫＳ２が存在する。そのため、当該変化点ＫＳ１、ＫＳ２を用いて時間変化率ＤＶから２次電池５０のＳＯＣを推定することができ、プラトー領域を用いて複数の２次電池５０のＳＯＣの均等化を１回の均等化処理において完了させて、２次電池５０を充電することができる。
【００５４】
（２）本実施形態のＢＭＳ２０では、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０の間の時間差である経過時間ΔＴ１が基準時間ＫＴ以上である場合に、ＢＭＳ２０が第１の２次電池５０を放電させる。一般に、経過時間ΔＴ１はこれらの２次電池５０のＳＯＣの差を示している。このＢＭＳ２０によれば、経過時間ΔＴ１が基準時間ＫＴ以上である場合に第１の２次電池５０を放電させることで、電池群１２を充電する際の第１の２次電池５０と第２の２次電池５０とのＳＯＣの差を基準時間ＫＴに対応する一定の容量差以内に保つことができる。
【００５５】
（３）本実施形態のＢＭＳ２０では、経過時間ΔＴ１、つまり第１の２次電池５０のＳＯＣと第２の２次電池５０のＳＯＣの差に対応する時間差を用いて第１の２次電池５０を均等化させる放電時間ＨＴを設定するので、放電時間ＨＴを精度よく設定することができ、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０に充電されるＳＯＣを均等化することができる。
【００５６】
（４）本実施形態のＢＭＳ２０では、経過時間ΔＴ１、つまり第１の２次電池５０の時間変化率ＤＶ１が基準値Ｋに到達してから第２の２次電池５０の時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達するまでの時間が基準時間ＫＴ以上である場合、これらの２次電池５０は不均等に充電されていると判断する。このＢＭＳ２０では、上記の場合に第１の２次電池５０を放電することで、電池群１２を充電する際に、電池群１２に含まれるこれらの２次電池５０を均等化して充電することができる。
【００５７】
（５）本実施形態のＢＭＳ２０では、第２の２次電池５０の時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達する前に、複数の２次電池５０の総電圧が充電終止電圧に到達して充電が終了した場合、第２の２次電池５０が劣化しており、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０とのＳＯＣを均等化することができないと判断する。このＢＭＳ２０では、上記の場合に第２の２次電池５０が劣化していると判断することで、劣化により均等化することができない２次電池５０を含む電池群１２が使用され続けることを抑制することができる。
【００５８】
（６）本実施形態のＢＭＳ２０では、充放電中の２次電池５０が変化点に到達したか否かを検出する際に、時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達したことを検出するとともに、電圧値Ｖが電圧値ＫＶ２にまで上昇したかを確認する。そのため、例えば、第１の２次電池５０が変化点ＫＳ２に到達した後に第２の２次電池５０が変化点ＫＳ１に到達した場合に、その間の時間差が計測されるなど、異なる変化点に到達した時間差が測定され、２次電池５０が不正確に均等化されることを防止することができる。
【００５９】
（７）本実施形態のＢＭＳ２０では、電池群１２は０．５Ｃ充電で定電流充電されるので、１Ｃ充電より大きく、更には０．９Ｃ充電以上の比較的高速で充電される場合に比べて、大きな時間変化率を生じさせることができる。２次電池５０では、劣化により発生する時間変化率ＤＶが減少し、時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達したか否かを検出することが難しくなる。このＢＭＳ２０では、２次電池５０を比較的低速で充電するので、２次電池５０が劣化した場合でも、時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達したか否かを検出しやすい。
【００６０】
＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を、図７を用いて説明する。本実施形態では、実施形態１において充電システム１０を用いて説明した内容について、放電システム１０を用いて説明を行う。つまり、放電システム１０を用いた放電制御処理に付随して実行される均等化処理について説明する。
【００６１】
本実施形態において、電池群１２は定電流放電される。また、本実施形態では、プラトー領域に存在する変化点ＫＳ１、ＫＳ２のうち、変化点に対応する電圧値が小さい側の変化点ＫＳ１に到達する場合について説明する。つまり、ＣＰＵ３０は、電圧値Ｖが変化点ＫＳ１に対応する電圧値ＫＶ１まで下降し、時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達するのを検出する。また、本実施形態でも、最も早く時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達した２次電池５０を第１の２次電池５０とし、最も遅く時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達した２次電池５０を第２の２次電池５０とする。つまり、第１の２次電池５０は、複数の２次電池５０の中で最も早く電圧値Ｖが下降する（すなわち、ＳＯＣが小さい）ものとし、第２の２次電池５０は、複数の２次電池５０の中で最も遅く電圧値Ｖが下降する（すなわち、ＳＯＣが大きい）ものとする。以下の説明では、実施形態１と同一の内容については重複した記載を省略する。
【００６２】
１．均等化処理
図７は、ＣＰＵ３０で実行される本実施形態の均等化処理のフローチャートを示す。
計時部４２として機能するＣＰＵ３０は、第２の２次電池５０の時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達するのを監視するとともに、２次電池５０の電圧値Ｖの総和である総電圧が減少して放電終止電圧に到達するのを監視する（Ｓ８、Ｓ２２）。均等化制御部４４として機能するＣＰＵ３０は、総電圧が放電終止電圧に到達する前に時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達し、経過時間ΔＴ１が計時された場合（Ｓ８：ＹＥＳ、Ｓ２２：ＮＯ）、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０は、不均等に放電されていると判断する。ＣＰＵ３０は、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０のＳＯＣを均等化するために、第２の２次電池５０を放電する放電時間ＨＴを設定し（Ｓ１２）、当該放電時間ＨＴに亘って第２の２次電池５０を放電する（Ｓ２４、Ｓ１６、Ｓ２６）。
【００６３】
一方、劣化判断部４６として機能するＣＰＵ３０は、時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達する前に総電圧が放電終止電圧に到達した場合（Ｓ８：ＮＯ、Ｓ２２：ＹＥＳ）、第２の２次電池５０に比べて第１の２次電池５０の劣化が進んでいることを検出するとともに、電池群１２が寿命であると判断する（Ｓ２８）。ＣＰＵ３０は、ディスプレイ等の表示部等を介して電池群１２が劣化していること、及び電池群１２の交換が必要なことをユーザに報知し、均等化処理を終了する。
【００６４】
２．本実施形態の効果
（１）本実施形態のＢＭＳ２０では、ＢＭＳ２０が放電中の２次電池５０の時間変化率ＤＶを検出し、その時間変化率ＤＶから算出される経過時間ΔＴ１を用いて２次電池５０の均等化を制御する。このＢＭＳ２０によれば、プラトー領域においても、放電中の複数の２次電池５０のＳＯＣを均等化して放電することができる。
【００６５】
（２）本実施形態では、２次電池５０としてオリビン鉄系リチウムイオン二次電池を用いており、ＳＯＣが１０％以上９０％未満の範囲に広がるプラトー領域を有している。その一方、オリビン鉄系リチウムイオン二次電池では、ＳＯＣが１０％未満である放電末期においてＳＯＣの減少に対して電池電圧が急激に下降する。そのため、放電末期における２次電池５０の電圧値Ｖを用いて複数の２次電池５０を均等化しようとしても、ＳＯＣの僅かな減少によりＳＯＣが略０％にまで到達してしまい、複数の２次電池５０の均等化処理を完了させることができない。従って、放電末期よりもＳＯＣが大きい範囲に存在するプラトー領域を用いて複数の２次電池５０を均等化することが望まれる。
【００６６】
このＢＭＳ２０では、２次電池５０の電圧値Ｖではなく時間変化率ＤＶを用いて２次電池５０の放電を制御する。そのため、プラトー領域を用いて複数の２次電池５０のＳＯＣの均等化を１回の均等化処理において完了させて、２次電池５０を放電することができる。
【００６７】
（３）本実施形態のＢＭＳ２０では、経過時間ΔＴ１が基準時間ＫＴ以上である場合に第２の２次電池５０を放電させることで、電池群１２を放電する際の第１の２次電池５０と第２の２次電池５０とのＳＯＣの差を基準時間ＫＴに対応する一定の容量差以内に保つことができる。
【００６８】
（４）本実施形態のＢＭＳ２０では、経過時間ΔＴ１が基準時間ＫＴ以上である場合に、第１の２次電池５０と第２の２次電池５０とが不均等に放電されていると判断し、第２の２次電池５０を放電することで、電池群１２を放電する際に、電池群１２に含まれるこれらの２次電池５０を均等化して放電することができる。
【００６９】
（５）本実施形態のＢＭＳ２０では、第２の２次電池５０の時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達する前に、複数の２次電池５０の総電圧が放電終止電圧に到達して放電が終了した場合に、第１の２次電池５０が劣化していると判断することで、劣化により均等化することができない２次電池５０を含む電池群１２が使用され続けることを抑制することができる。
【００７０】
＜実施形態３＞
本発明の実施形態３を、図８を用いて説明する。本実施形態の充電システム１０では、メモリ３２に予め記憶された放電時間ＨＴに基づいて放電時間ＨＴを設定する点で、均等化処理中に放電時間ＨＴを設定する実施形態１の充電システム１０と異なる。以下の説明では、実施形態１と同一の内容については重複した記載を省略する。
【００７１】
１．均等化処理
図８は、ＣＰＵ３０で実行される本実施形態の均等化処理のフローチャートを示す。
計時部４２として機能するＣＰＵ３０は、第１の２次電池５０の時間変化率ＤＶ１が基準値Ｋに到達したのを検出すると（Ｓ２：ＹＥＳ）、当該到達してからの時間の計測を開始する（Ｓ４）とともに、第１の２次電池５０の放電を開始する（Ｓ１４）。また、ＣＰＵ３０は、第１、第２の２次電池５０を含めた全ての２次電池５０に対して、時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達した２次電池５０の順位を検出し、メモリ３２に一時的に記憶する。
【００７２】
次に、均等化制御部４４として機能するＣＰＵ３０は、各２次電池５０の放電時間ＨＴを設定する（Ｓ３２）。図１に点線で示すように、ＣＰＵ３０のメモリ３２には、時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達した２次電池５０の順位に対応付けられて放電時間ＨＴが記憶されており、２次電池５０の順位が高くなるに従って、放電時間ＨＴが長くなるように設定されている。ＣＰＵ３０は、メモリ３２において各２次電池５０の順位に対応して記憶された放電時間ＨＴを、各２次電池５０の放電時間ＨＴとして設定し、設定された放電時間ＨＴに亘って第１の２次電池５０を放電して（Ｓ３４、Ｓ１８）、均等化処理を終了する。
【００７３】
充電システム１０では、電池群１２に対して充電を複数回に亘って繰り返しており、ＣＰＵ３０は、電池群１２の充電の度に充電制御処理を繰り返し、均等化処理を繰り返す。ＣＰＵ３０は、均等化処理を繰り返す場合に、メモリ３２に記憶された放電時間ＨＴを用いて均等化処理を繰り返す。
【００７４】
２．本実施形態の効果
（１）本実施形態のＢＭＳ２０では、充電中に第１の２次電池５０の時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達すると、第１の２次電池５０の放電を開始する。そのため、他の２次電池５０の時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達する前から第１の２次電池５０の放電を開始させることができ、電池群１２を充電する際の均等化処理において、第１の２次電池５０の放電開始時期を早めることができる。
【００７５】
（２）本実施形態のＢＭＳ２０では、充電中において時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達する順位と、予めメモリ３２に記憶されている放電時間ＨＴから各２次電池５０の放電時間ＨＴを設定するので、各２次電池５０の放電時間ＨＴを容易かつ早期に設定することができる。
【００７６】
＜実施形態４＞
本発明の実施形態４を、図９を用いて説明する。本実施形態では、実施形態３において充電システム１０を用いて説明した内容について、放電システム１０を用いて説明を行う。つまり、放電システム１０を用いた放電制御処理に付随して実行される均等化処理について説明する。
【００７７】
本実施形態では、変化点ＫＳ１に到達する場合について説明する。また、本実施形態でも、最も早く電圧変化率ＤＶが基準値Ｋに到達した２次電池５０を第１の２次電池５０とし、最も遅く電圧変化率ＤＶが基準値Ｋに到達した２次電池５０を第２の２次電池５０とする。以下の説明では、実施形態１及び実施形態３と同一の内容については重複した記載を省略する。
【００７８】
１．均等化処理
図９は、ＣＰＵ３０で実行される本実施形態の均等化処理のフローチャートを示す。
計時部４２として機能するＣＰＵ３０は、第２の２次電池５０の時間変化率ＤＶ１が基準値Ｋに到達したのを検出すると（Ｓ４２：ＹＥＳ）、当該到達してからの時間の計測を開始する（Ｓ４）とともに、第２の２次電池５０の放電を開始する（Ｓ２４）。次に、均等化制御部４４として機能するＣＰＵ３０は、メモリ３２において各２次電池５０の順位に対応して記憶された放電時間ＨＴを、各２次電池５０の放電時間ＨＴとして設定し（Ｓ３２）、設定された放電時間ＨＴに亘って第２の２次電池５０を放電し（Ｓ３４、Ｓ２６）、均等化処理を終了する。放電時間ＨＴは、ＣＰＵ３０のメモリ３２に時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達した２次電池５０の順位に対応付けられて記憶されており、２次電池５０の順位が低くなるに従って、放電時間ＨＴが長くなるように設定されている。
【００７９】
２．本実施形態の効果
本実施形態のＢＭＳ２０では、放電中に各２次電池５０の放電開始時期を早めることができ、電池群１２を放電する際の均等化処理において、第２の２次電池５０の放電開始時期を早めることができる。
【００８０】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、充電システム（放電システム）１０が１つのＢＭＳ２０を有し、計時部４２、均等化制御部４４、劣化判断部４６等の機能をＢＭＳ２０が有する１つのＣＰＵ３０によって実行する例を用いて示したが、本発明はこれに限られない。例えば、お互いに異なるＣＰＵ、ＢＭＳなどによって各部が構成されても良ければ、これら各部が独立した機器等を用いて構成されていても良い。
【００８１】
（２）上記実施形態では、２次電池５０として負極にグラファイト系材料を用いたオリビン鉄系電池を用いた例を用いて説明を行ったが、本発明はこれに限らない。例えば、負極にグラファイト系材料を用いた他の電池においても使用が可能であり、プラトー領域を有していない電池においても使用が可能である。この場合、基準値Ｋは各電池の充放電特性に基づいて、適宜設定される。
【００８２】
（３）上記実施形態では、２次電池５０は定電流充電（定電流放電）される例を用いて説明を行ったが、２次電池５０の充電方式（放電方式）はこれに限られない。例えば、２次電池５０は、定電圧充電（定電圧放電）されてもよければ、定電力充電（定電力放電）されても良い。
【００８３】
（４）上記実施形態では、充電システム（放電システム）１０が電気自動車に搭載された電池群１２に対して均等化処理を行う例について説明を行ったが、電池群１２の使用用途は、本実施形態に限定されない。
【００８４】
（５）上記実施形態では、経過時間ΔＴを計時する際に、いずれかひとつの２次電池５０の電圧値Ｖの時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達してから時間の計測を開始しているが、充電制御処理（放電制御処理）の開始から時間を測定しても良い。つまり、計時部４２として機能するＣＰＵ３０は、充電制御処理（放電制御処理）の開始から時間を計時し、各２次電池５０の電圧値Ｖの時間変化率ＤＶが基準値Ｋに到達するまでの到達時間を測定し、その到達時間の差として経過時間ΔＴを計時しても良い。
【００８５】
（６）上記実施形態１では、放電時間ＨＴを設定した後に第１の２次電池５０の放電を開始する例を用いて説明を行ったが、例えば図１０に示すように、放電時間ＨＴを設定する前に放電を開始しておき、放電開始後に放電時間ＨＴを設定しても良い。
【００８６】
図１０に、その他の実施形態の均等化処理のフローチャートを示す。
ＣＰＵ３０は、第１の２次電池５０の時間変化率ＤＶ１が基準値Ｋに到達したのを検出すると（Ｓ２：ＹＥＳ）、当該到達してからの時間の計測を開始する（Ｓ４）とともに、第１の２次電池５０の放電を開始する（Ｓ１４）。
【００８７】
次に、ＣＰＵ３０は、第２の２次電池５０の時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達するのを監視するとともに、２次電池５０の電圧値Ｖの総和である総電圧が増加して充電終止電圧に到達するのを監視する（Ｓ８、Ｓ１０）。ＣＰＵ３０は、総電圧が充電終止電圧に到達する前に時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達し、経過時間ΔＴ１が計時された場合（Ｓ８：ＹＥＳ、Ｓ１０：ＮＯ）、第１の２次電池５０を放電する放電時間ＨＴを設定する（Ｓ１２）。そして、設定された放電時間ＨＴに亘って第１の２次電池５０を放電し（Ｓ１６、Ｓ１８）、均等化処理を終了する。
【００８８】
一方、ＣＰＵ３０は、時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達する前に総電圧が充電終止電圧に到達した場合（Ｓ８：ＮＯ、Ｓ１０：ＹＥＳ）、第１の２次電池５０の放電を停止する（Ｓ４２）とともに、第１の２次電池５０に比べて第２の２次電池５０の劣化が進んでいることを検出するとともに、電池群１２が寿命であると判断する（Ｓ２０）。ＣＰＵ３０は、ディスプレイ等の表示部等を介して電池群１２が劣化していること、及び電池群１２の交換が必要なことをユーザに報知し、均等化処理を終了する。
【００８９】
（７）上記実施形態１、２では、複数の２次電池５０の総電圧が充電終止電圧（放電終止電圧）に到達した場合に電池群１２の寿命判断を実行する例を用いて説明を行ったが、各２次電池５０に終端電圧が設定されており、いずれか１つの２次電池５０が終端電圧に到達した場合に、電池群１２の寿命判断を実行しても良い。つまり、第１の２次電池５０の時間変化率ＤＶ１が基準値Ｋに到達した後、第２の２次電池５０の時間変化率ＤＶ２が基準値Ｋに到達する前に第１の２次電池５０の電圧値Ｖが充電上限電圧（放電終止電圧）に到達した場合に、電池群１２の寿命判断を実行しても良い。
【００９０】
（８）上記実施形態１、２では、経過時間ΔＴを計時し、経過時間ΔＴとメモリ３２に記憶された対応表から放電時間ＨＴを設定する例を用いて説明を行ったが、本発明はこれに限られない。例えば、電池群１２への充放電電流ＺＩが測定されており、経過時間ΔＴに当該充放電電流ＺＩを積して容量差ΔＹを算出し、この容量差ΔＹを放電回路２６のスイッチＱを閉状態とすることで流れる均等化制御電流ＨＩで割って放電時間ＨＴを求めても良い。さらには、所定の経過時間ΔＴにより決まった放電時間ＨＴのみ放電しても良い。
放電時間ＨＴ＝容量差ΔＹ／均等化制御電流ＨＩ
【符号の説明】
【００９１】
１０：充電システム（放電システム）、１２：電池群、２０：ＢＭＳ、２２：電流計、２４：電圧計、２６：放電回路、３０：ＣＰＵ、４２：計時部、４４：均等化制御部、４６：劣化判断部、５０：２次電池、ＤＶ：時間変化率、ＨＴ：放電時間、ＫＴ：基準時間、Ｋ：基準値、ΔＴ：経過時間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の蓄電素子の状態を管理する状態管理装置であって、
各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定部と、
いずれか一つの蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達してから、他の蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達するまでの時間差を計時する計時部と、
前記各蓄電素子を個別に放電する放電部と、
前記時間差を用いて前記放電部を制御する均等化制御部と、
を備える、状態管理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の状態管理装置であって、
前記複数の蓄電素子は、第１の蓄電素子と第２の蓄電素子を含み、
前記均等化制御部は、前記第１の蓄電素子の時間変化率が基準値に到達してから、前記第２の蓄電素子の時間変化率が基準値に到達するまでの第１時間差を取得するとともに基準時間を有し、前記複数の蓄電素子が充電中であって、前記第１時間差が前記基準時間以上である場合、前記第１時間差を用いて前記第１の蓄電素子を放電させ、前記第１時間差が前記基準時間未満である場合、前記第１の蓄電素子及び前記第２の蓄電素子を放電させない、状態管理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の状態管理装置であって、
前記蓄電素子の劣化を判断する劣化判断部をさらに備え、
前記劣化判断部は、前記複数の蓄電素子が充電中であって、前記第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する前に前記複数の蓄電素子の充電が完了して前記第２の蓄電素子の充電が終了した場合、前記第２の蓄電素子が劣化していると判断する、状態管理装置。
【請求項４】
請求項２に記載の状態管理装置であって、
前記蓄電素子の劣化を判断する劣化判断部をさらに備え、
前記劣化判断部は、前記複数の蓄電素子が充電中であって、前記第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する前に前記第１の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達してからの経過時間が規定時間に到達した場合、前記第２の蓄電素子が劣化していると判断する、状態管理装置。
【請求項５】
請求項１に記載の状態管理装置であって、
前記複数の蓄電素子は、第１の蓄電素子と第２の蓄電素子を含み、
前記均等化制御部は、前記第１の蓄電素子の時間変化率が基準値に到達してから、前記第２の蓄電素子の時間変化率が基準値に到達するまでの第１時間差を取得するとともに基準時間を有し、前記複数の蓄電素子が放電中であって、前記第１時間差が前記基準時間以上である場合、前記第１時間差を用いて前記第２の蓄電素子を放電させ、前記第１時間差が前記基準時間未満である場合、前記第１の蓄電素子及び前記第２の蓄電素子を放電させない、状態管理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の状態管理装置であって、
前記蓄電素子の劣化を判断する劣化判断部をさらに備え、
前記劣化判断部は、前記複数の蓄電素子が放電中であって、前記第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する前に前記複数の蓄電素子の放電が完了して前記第２の蓄電素子の放電が終了した場合、前記第１の蓄電素子が劣化していると判断する、状態管理装置。
【請求項７】
請求項５に記載の状態管理装置であって、
前記蓄電素子の劣化を判断する劣化判断部をさらに備え、
前記劣化判断部は、前記複数の蓄電素子が放電中であって、前記第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する前に前記第１の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達してからの経過時間が規定時間に到達した場合、前記第１の蓄電素子が劣化していると判断する、状態管理装置。
【請求項８】
請求項２ないし請求項７に記載の状態管理装置であって、
前記均等化制御部は、前記第１時間差を用いて前記第１の蓄電素子又は第２の蓄電素子を放電させる放電時間を設定する、状態管理装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の状態管理装置であって、
前記計時部は、前記蓄電素子の電圧が基準電圧に到達しており、かつ前記蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達した場合に、前記蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達したと判断する、状態管理装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の状態管理装置であって、
前記蓄電素子は、定電流充電又は定電流放電される、状態管理装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の状態管理装置であって、
前記蓄電素子の充放電レートは、１Ｃ以下に設定されている、状態管理装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の状態管理装置であって、
前記蓄電素子の充放電レートは、０．９Ｃ未満に設定されている、状態管理装置。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載の状態管理装置であって、
前記蓄電素子の負極は、グラファイト系材料で形成される、状態管理装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載の状態管理装置であって、
前記蓄電素子は、オリビン鉄系リチウムイオン二次電池である、状態管理装置。
【請求項１５】
直列に接続された複数の蓄電素子の状態を管理する状態管理装置であって、
各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定部と、
前記各蓄電素子を個別に放電する放電部と、
前記各蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達する順位に対応付けて放電時間が記憶された記憶部と、
前記放電部を制御する均等化制御部と、
を備え、
前記均等化制御部は、前記各蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する順位に対応付けて記憶された前記放電時間に亘って当該蓄電素子を放電させる、状態管理装置。
【請求項１６】
直列に接続された複数の蓄電素子の状態を管理する状態管理装置であって、
各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定部と、
前記各蓄電素子を個別に放電する放電部と、
前記放電部を制御する均等化制御部と、
を備え、
前記均等化制御部は、前記各蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達すると、当該蓄電素子の放電を開始させる、状態管理装置。
【請求項１７】
直列に接続された複数の蓄電素子の状態を均等化する蓄電素子の均等化方法であって、
充放電中の各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定工程と、
いずれか一つの蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達してから、他の蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達するまでの時間差を計時する計時工程と、
前記時間差を用いて前記各蓄電素子を個別に放電する放電工程と、
を備える、蓄電素子の均等化方法。
【請求項１８】
直列に接続された複数の蓄電素子の状態を均等化する蓄電素子の均等化方法であって、
充放電中の各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定工程と、
前記各蓄電素子を個別に放電する放電工程と、
を備え、
前記放電工程では、前記各蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する順位に対応付けて予め設定された放電時間に亘って当該蓄電素子を放電させる、蓄電素子の均等化方法。
【請求項１９】
直列に接続された複数の蓄電素子の状態を均等化する蓄電素子の均等化方法であって、
充放電中の各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定工程と、
前記各蓄電素子を個別に放電する放電工程と、
を備え、
前記放電工程では、前記各蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達すると、当該蓄電素子の放電を開始させる、蓄電素子の均等化方法。
【請求項１】
直列に接続された複数の蓄電素子の状態を管理する状態管理装置であって、
各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定部と、
いずれか一つの蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達してから、他の蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達するまでの時間差を計時する計時部と、
前記各蓄電素子を個別に放電する放電部と、
前記時間差を用いて前記放電部を制御する均等化制御部と、
を備える、状態管理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の状態管理装置であって、
前記複数の蓄電素子は、第１の蓄電素子と第２の蓄電素子を含み、
前記均等化制御部は、前記第１の蓄電素子の時間変化率が基準値に到達してから、前記第２の蓄電素子の時間変化率が基準値に到達するまでの第１時間差を取得するとともに基準時間を有し、前記複数の蓄電素子が充電中であって、前記第１時間差が前記基準時間以上である場合、前記第１時間差を用いて前記第１の蓄電素子を放電させ、前記第１時間差が前記基準時間未満である場合、前記第１の蓄電素子及び前記第２の蓄電素子を放電させない、状態管理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の状態管理装置であって、
前記蓄電素子の劣化を判断する劣化判断部をさらに備え、
前記劣化判断部は、前記複数の蓄電素子が充電中であって、前記第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する前に前記複数の蓄電素子の充電が完了して前記第２の蓄電素子の充電が終了した場合、前記第２の蓄電素子が劣化していると判断する、状態管理装置。
【請求項４】
請求項２に記載の状態管理装置であって、
前記蓄電素子の劣化を判断する劣化判断部をさらに備え、
前記劣化判断部は、前記複数の蓄電素子が充電中であって、前記第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する前に前記第１の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達してからの経過時間が規定時間に到達した場合、前記第２の蓄電素子が劣化していると判断する、状態管理装置。
【請求項５】
請求項１に記載の状態管理装置であって、
前記複数の蓄電素子は、第１の蓄電素子と第２の蓄電素子を含み、
前記均等化制御部は、前記第１の蓄電素子の時間変化率が基準値に到達してから、前記第２の蓄電素子の時間変化率が基準値に到達するまでの第１時間差を取得するとともに基準時間を有し、前記複数の蓄電素子が放電中であって、前記第１時間差が前記基準時間以上である場合、前記第１時間差を用いて前記第２の蓄電素子を放電させ、前記第１時間差が前記基準時間未満である場合、前記第１の蓄電素子及び前記第２の蓄電素子を放電させない、状態管理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の状態管理装置であって、
前記蓄電素子の劣化を判断する劣化判断部をさらに備え、
前記劣化判断部は、前記複数の蓄電素子が放電中であって、前記第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する前に前記複数の蓄電素子の放電が完了して前記第２の蓄電素子の放電が終了した場合、前記第１の蓄電素子が劣化していると判断する、状態管理装置。
【請求項７】
請求項５に記載の状態管理装置であって、
前記蓄電素子の劣化を判断する劣化判断部をさらに備え、
前記劣化判断部は、前記複数の蓄電素子が放電中であって、前記第２の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する前に前記第１の蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達してからの経過時間が規定時間に到達した場合、前記第１の蓄電素子が劣化していると判断する、状態管理装置。
【請求項８】
請求項２ないし請求項７に記載の状態管理装置であって、
前記均等化制御部は、前記第１時間差を用いて前記第１の蓄電素子又は第２の蓄電素子を放電させる放電時間を設定する、状態管理装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の状態管理装置であって、
前記計時部は、前記蓄電素子の電圧が基準電圧に到達しており、かつ前記蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達した場合に、前記蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達したと判断する、状態管理装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の状態管理装置であって、
前記蓄電素子は、定電流充電又は定電流放電される、状態管理装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の状態管理装置であって、
前記蓄電素子の充放電レートは、１Ｃ以下に設定されている、状態管理装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の状態管理装置であって、
前記蓄電素子の充放電レートは、０．９Ｃ未満に設定されている、状態管理装置。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載の状態管理装置であって、
前記蓄電素子の負極は、グラファイト系材料で形成される、状態管理装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載の状態管理装置であって、
前記蓄電素子は、オリビン鉄系リチウムイオン二次電池である、状態管理装置。
【請求項１５】
直列に接続された複数の蓄電素子の状態を管理する状態管理装置であって、
各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定部と、
前記各蓄電素子を個別に放電する放電部と、
前記各蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達する順位に対応付けて放電時間が記憶された記憶部と、
前記放電部を制御する均等化制御部と、
を備え、
前記均等化制御部は、前記各蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する順位に対応付けて記憶された前記放電時間に亘って当該蓄電素子を放電させる、状態管理装置。
【請求項１６】
直列に接続された複数の蓄電素子の状態を管理する状態管理装置であって、
各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定部と、
前記各蓄電素子を個別に放電する放電部と、
前記放電部を制御する均等化制御部と、
を備え、
前記均等化制御部は、前記各蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達すると、当該蓄電素子の放電を開始させる、状態管理装置。
【請求項１７】
直列に接続された複数の蓄電素子の状態を均等化する蓄電素子の均等化方法であって、
充放電中の各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定工程と、
いずれか一つの蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達してから、他の蓄電素子の電圧の時間変化率が基準値に到達するまでの時間差を計時する計時工程と、
前記時間差を用いて前記各蓄電素子を個別に放電する放電工程と、
を備える、蓄電素子の均等化方法。
【請求項１８】
直列に接続された複数の蓄電素子の状態を均等化する蓄電素子の均等化方法であって、
充放電中の各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定工程と、
前記各蓄電素子を個別に放電する放電工程と、
を備え、
前記放電工程では、前記各蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達する順位に対応付けて予め設定された放電時間に亘って当該蓄電素子を放電させる、蓄電素子の均等化方法。
【請求項１９】
直列に接続された複数の蓄電素子の状態を均等化する蓄電素子の均等化方法であって、
充放電中の各蓄電素子の電圧を個別に測定する電圧測定工程と、
前記各蓄電素子を個別に放電する放電工程と、
を備え、
前記放電工程では、前記各蓄電素子の電圧の時間変化率が前記基準値に到達すると、当該蓄電素子の放電を開始させる、蓄電素子の均等化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−７０５９９（Ｐ２０１３−７０５９９Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１８６５２３（Ｐ２０１２−１８６５２３）
【出願日】平成２４年８月２７日（２０１２．８．２７）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月２７日（２０１２．８．２７）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
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