組電池の昇温制御装置
【課題】高電圧バッテリ１０に接続される昇降圧コンバータ（図示略）の昇降圧処理によって高電圧バッテリ１０の充放電を行なうことで昇温制御を行なう場合、車両の走行中に昇温制御を行なうことが困難となること。
【解決手段】高電圧バッテリ１０を構成する各モジュールＭ１〜Ｍｍは、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣを介してモジュール間コンデンサＣｍに接続されている。高電圧バッテリ１０の温度が低い場合、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣを操作してモジュールＭ１〜Ｍｍの電気エネルギをモジュール間コンデンサＣｍに充電し、モジュールＭｉに放電させる。
【解決手段】高電圧バッテリ１０を構成する各モジュールＭ１〜Ｍｍは、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣを介してモジュール間コンデンサＣｍに接続されている。高電圧バッテリ１０の温度が低い場合、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣを操作してモジュールＭ１〜Ｍｍの電気エネルギをモジュール間コンデンサＣｍに充電し、モジュールＭｉに放電させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池セルの直列接続体としての組電池について、その昇温制御を行なう組電池の昇温制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の制御装置としては、たとえば下記特許文献１に見られるものもある。ここでは、車載主機に接続されるインバータと組電池との間に昇降圧コンバータを備え、昇降圧コンバータの操作による昇圧制御と降圧制御とを繰り返すことで組電池の昇温制御を行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３１２１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記昇降圧コンバータは、車載主機のインバータの入力電圧を調節するためのものであることから、車両の走行時においては、走行に際しての要求に従って操作されることが望まれる。このため、車両の走行中に昇降圧コンバータを用いて昇温制御を行なうことは困難である。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、複数の電池セルの直列接続体としての組電池について、その昇温制御を行なう新たな組電池の昇温制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明は、複数の電池セルの直列接続体としての組電池について、該組電池を構成する電池セル間で流れる電流の収支に相違するものが存在するようにすることで、前記電池セル間で電気エネルギを移動させるエネルギ授受手段と、前記組電池の温度が低い場合、前記エネルギ授受手段の操作によって前記組電池を構成する電池セル間で電気エネルギを授受させることで、前記組電池の昇温制御を行なう昇温手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記発明では、エネルギ授受手段が、組電池を構成する電池セルの全てに同一の電流が流れることで組電池の充放電を行なう手段とは相違する。このため、組電池の電力が負荷によって利用されている際であっても、昇温制御のためにエネルギ授受手段を操作することが容易となる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記エネルギ授受手段は、前記電池セルのうち電気エネルギを放電する１または複数個の電池セルと、前記電池セルのうち前記放電された電気エネルギが充電される１または複数個の電池セルとを指定可能とするものであることを特徴とする。
【００１０】
上記発明では、温度の低い電池セルを集中的に昇温したり、端子電圧が許容範囲から外れないようにしつつ昇温制御を行ったりすることが容易となる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記エネルギ授受手段は、蓄電手段と、前記組電池を構成する第１の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を電気的に開閉する機能、ならびに第２の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を電気的に開閉する機能を有する選択接続手段とを備えて構成され、前記昇温手段は、前記選択接続手段の操作によって前記第１の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を閉状態とすることで、前記蓄電手段を充電すべく前記第１の規定数個の電池セルを放電させる放電処理と、前記選択接続手段の操作によって前記第２の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を電気的に閉状態とすることで、前記蓄電手段の電気エネルギを前記第２の規定数個の電池セルに充電する充電処理とを行なうものであり、前記第１の規定数個の電池セルは、単一の電池セルまたは隣接する複数個の電池セルであり、前記第２の規定数個の電池セルは、単一の電池セルまたは隣接する複数個の電池セルであることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記第１の規定数が前記第２の規定数よりも大きいことを特徴とする。
【００１３】
上記発明では、蓄電手段が充電されるときにおいて、第１の規定数個の電池セルと蓄電手段との電位差が大きくなり、また、第２の規定数個の電池セルが充電されるときにおいて、蓄電手段と第２の規定数個の電池セルとの電位差が大きくなる。このため、第１の規定数個の電池セルを流れる電流や、第２の規定数個の電池セルを流れる電流を大きくすることができ、ひいては内部抵抗による発熱量を大きくすることができる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記第１の規定数個の電池セルは、前記第２の規定数個の電池セルを含むことを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項３〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記昇温手段は、前記第１の規定数個の電池セルと前記第２の規定数個の電池セルとをパターンに従って切り替えるパターン切替手段を備え、前記パターンは、その１周期の期間で、前記組電池を構成する電池セルのうち所定数個の電池セルのそれぞれが前記第１の規定数個の電池セルに含まれる回数が互いに等しく、前記所定数個の電池セルのそれぞれが前記第２の規定数個の電池セルに含まれる回数が互いに等しくなるものであることを特徴とする。
【００１６】
上記発明では、充電に用いられる回数、放電に用いられる回数が所定数個の電池セルで同一となるため、所定数個の電池セルについて、それらの端子電圧や、充電率、充電量等のばらつきが昇温制御によって拡大することを好適に回避することができる。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項３〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記昇温手段は、前記第１の規定数個の電池セルおよび前記第２の規定数個の電池セルの少なくとも一方の選択に際し、温度の低い１または複数の電池セルを優先する優先手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
上記発明では、温度の低い１または複数の電池セルの充放電を優先することで、昇温要求の解除までに要する時間を短縮したり、昇温要求の解除までに生じる損失を低減したりすることができる。
【００１９】
請求項８記載の発明は、請求項３〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記選択接続手段は、前記組電池を構成する一部且つ複数個の電池セルであるモジュールの第３の規定数個としての前記第１の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を電気的に開閉する機能、ならびに第４の規定数個のモジュールとしての前記第２の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を電気的に開閉する機能を有し、前記昇温手段は、前記選択接続手段の操作によって前記第３の規定数個のモジュールおよび前記蓄電手段間を閉状態とすることで、前記蓄電手段を充電すべく前記第３の規定数個のモジュールを放電させる放電処理と、前記選択接続手段の操作によって前記第４の規定数個のモジュールおよび前記蓄電手段間を電気的に閉状態とすることで、前記蓄電手段の電気エネルギを前記第４の規定数個のモジュールに充電する充電処理とを行なうことを特徴とする。
【００２０】
上記発明では、モジュール単位で充放電を行なうことで、電池セルを流れる電流量を大きくすることが容易となり、ひいてはその内部抵抗による発熱量を大きくすることが容易となる。
【００２１】
請求項９記載の発明は、請求項３〜８のいずれか１項に記載の発明において、前記選択接続手段は、前記第１の規定数と前記第２の規定数との差を可変とする可変機能を備え、前記昇温手段は、前記組電池を構成する単一の電池セルまたは隣接する複数の電池セルの端子電圧、充電率、および充電量、ならびに前記組電池の温度の少なくとも１つに応じて前記選択接続手段を操作することで、前記充電処理によって前記蓄電手段に接続される電池セルの数と前記放電処理によって前記蓄電手段に接続される電池セルの数との差を変更する変更手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
上記差が大きいほど、電池セルに流れる電流量が大きくなり、ひいてはその内部抵抗による発熱量を大きくすることができる。このため、温度に応じて差を変更するなら、電池セルの昇温要求度合いに応じて、発熱量を調節することができる。また、電池セルの端子電圧は、開放端電圧と、内部抵抗による電圧降下との和として表現でき、これには許容範囲がある。このため、開放端電圧によって、許容範囲から外れる充放電電流量が変化する。このため、単一の電池セルや隣接する複数の電池セルについての端子電圧や、充電率、充電量に応じて上記差を変更するなら、許容範囲から外れる事態を回避しつつ極力発熱量を増大させる昇温制御が可能となる。
【００２３】
請求項１０記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記昇温手段は、放電する電池セルと充電される電池セルとをパターンに従って切り替えるパターン切替手段を備え、前記パターンは、その１周期の期間で、前記組電池を構成する電池セルのうち所定数個の電池セルのそれぞれが前記放電する電池セルに含まれる回数が互いに等しく、前記所定数個の電池セルのそれぞれが前記充電される電池セルに含まれる回数が互いに等しくなるものであることを特徴とする。
【００２４】
上記発明では、充電に用いられる回数、放電に用いられる回数が所定数個の電池セルで同一となるため、所定数個の電池セルについて、それらの端子電圧や、充電率、充電量等のばらつきが昇温制御によって拡大することを好適に回避することができる。
【００２５】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の発明において、前記昇温手段は、前記放電する１または複数の電池セルおよび前記充電する１または複数の電池セルの少なくとも一方の選択に際し、温度の低い１または複数の電池セルを優先する優先手段を備えることを特徴とする。
【００２６】
上記発明では、温度の低い１または複数の電池セルの充放電を優先することで、昇温要求の解除までに要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかるモジュール内調整ユニットの構成を示す回路図。
【図３】同実施形態にかかる昇温制御の充放電パターンを示す図。
【図４】同実施形態にかかる昇温制御の手順を示す流れ図。
【図５】同実施形態にかかる充電セル数と充放電電流との関係を示す図。
【図６】同実施形態の効果を示すタイムチャート。
【図７】第２の実施形態にかかる昇温制御の手順を示す流れ図。
【図８】第３の実施形態にかかる昇温制御の手順を示す流れ図。
【図９】第４の実施形態にかかる昇温制御の充放電パターンを示す図。
【図１０】同実施形態にかかる昇温制御を示すタイムチャート。
【図１１】第５の実施形態にかかるマトリックスコンバータを示す図。
【図１２】上記各実施形態の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明にかかる組電池の昇温制御装置を車載２次電池の昇温制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。
【００３０】
図示される高電圧バッテリ１０は、電池セルＣ１１〜Ｃｍｎの直列接続体としての組電池であり、その端子電圧がたとえば百Ｖ以上となるものである。高電圧バッテリ１０の正極および負極は、車載主機に接続される電力変換回路の入力端子に接続される。電池セルＣｉｊ（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）は、リチウムイオン等の２次電池である。電池セルＣ１１〜Ｃｍｎは、個体差を除き、互いに等しい構成である。すなわち、充電率（ＳＯＣ：満充電量に対する実際の充電量の比率）に対する開放端電圧の関係や、満充電量、内部抵抗値等が互いに等しいものである。
【００３１】
高電圧バッテリ１０の負極電位は、車体電位とは相違する電位に設定されている。詳しくは、本実施形態では、高電圧バッテリ１０の正極電位と負極電位との中央値が車体電位となるように設定されている。これは、高電圧バッテリ１０の正極および負極間に一対のコンデンサの直列接続体や一対の抵抗体の直列接続体を接続するとともに、上記コンデンサ同士または抵抗体同士の接続点を車体に接続することで行なうことができる。
【００３２】
電池セルＣ１１〜Ｃｍｎは、互いに隣接するｎ（＞２）個ずつが同一グループとされモジュール化されている。ここで、第ｉモジュールＭｉは、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎからなる。
【００３３】
モジュールＭ１〜Ｍｍのそれぞれは、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣを介してモジュール間コンデンサＣｍに電気的に接続可能とされている。ここで、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣは、単位電源（モジュール）のそれぞれと、組電池外電源（モジュール間コンデンサＣｍ）との間を開閉する双方向のスイッチング素子ＱＭｐ１〜ＱＭｐｍ，ＱＭｎ１〜ＱＭｎｍを備えて構成される。そしてこれにより、組電池外電源との間で双方向の電気エネルギの授受を行なう単一の単位電源または隣接する複数個の単位電源を選択可能な機能を有する。
【００３４】
ここで、スイッチング素子ＱＭｐｉは、第ｉモジュールＭｉの正極とモジュール間コンデンサＣｍの一方の端子との間を開閉するものであり、スイッチング素子ＱＭｎｉは、第ｉモジュールＭｉの負極とモジュール間コンデンサＣｍの他方の端子との間を開閉するものである。本実施形態では、スイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉのそれぞれを、一対のＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタにて構成する。ここで、一対のトランジスタを用いるのは、それらのボディーダイオード同士の順方向が互いに逆となるように接続することで、トランジスタのオン操作指令がなされていないときにボディーダイオードを介して電流が流れることを阻止するための設定である。詳しくは、本実施形態では、一対のトランジスタのソース同士を互いに接続する。これは、トランジスタがソースに対するゲートの電位差に応じて駆動されることに鑑み、１つの信号で一対のトランジスタを容易に駆動するための設定である。
【００３５】
上記一対のトランジスタのソース同士、ゲート同士は互いに短絡され、ソースおよびゲートのそれぞれは、フォトカプラＰＭｐ１〜ＰＭｐｍ，ＰＭｎ１〜ＰＭｎｍの２次側の一対の端子のそれぞれに接続されている。本実施形態では、フォトカプラＰＭｐｉ，ＰＭｎｉとして、電圧を出力するタイプのものを採用している。これは、フォトカプラＰＭｐｉ，ＰＭｎｉの２次側にスイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉを駆動するための電源を設けないための設定である。
【００３６】
上記フォトカプラＰＭｐｉ，ＰＭｎｉの１次側には、電子制御装置（ＥＣＵ２０）が接続されている。ＥＣＵ２０は、高電圧バッテリ１０よりも端子電圧の低い補機バッテリ３０を電源とするものであり、その動作の基準電位を、高電圧バッテリ１０の負極電位とは相違する電位とする。詳しくは、車体電位を基準電位とする。
【００３７】
上記モジュール間コンデンサＣｍの静電容量は、モジュール間コンデンサＣｍの充電電圧が高電圧バッテリ１０の正常時の端子電圧に一致する際、高電圧バッテリ１０よりも充電エネルギ量が小さくなるように設定されている。換言すれば、モジュール間コンデンサＣｍの充電電圧が単一のモジュールＭｉの正常時の端子電圧に一致する際、単一のモジュールＭｉよりも充電エネルギ量が小さくなるように設定されている。詳しくは、本実施形態では、モジュール間コンデンサＣｍの充電電圧が単一のモジュールＭｉの正常時の端子電圧に一致する際、充電エネルギ量がモジュールＭｉの「１／１０万」以下、望ましくは、「１／１００万」以下となるように設定されている（また、「１／３億」以上とすることが望ましい）。なお、ここでのモジュールＭｉの充電エネルギ量は、正常時の端子電圧において想定される最小値とする。
【００３８】
ＥＣＵ２０は、インターフェース２２を介してモジュール内調整ユニットＵ１〜Ｕｍのそれぞれから出力される信号を受信し、これに基づき、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣを操作する。また、ＥＣＵ２０は、インターフェース２２を介して、モジュール内調整ユニットＵ１〜Ｕｍに、充電状態を調整する旨の指令信号を出力する。なお、インターフェース２２は、フォトカプラ等によって構成すればよい。
【００３９】
図２に、モジュール内調整ユニットＵ１〜Ｕｍの構成を示す。
【００４０】
図示されるように、モジュール内調整ユニットＵｉは、モジュール内コンデンサＣｃとモジュール内マトリックスコンバータＭＣＣとを備えている。ここで、モジュール内コンデンサＣｃの静電容量は、モジュール内コンデンサＣｃの充電電圧が単一のモジュールＭｉの正常時の端子電圧に一致する際、単一のモジュールＭｉよりも充電エネルギ量が小さくなるように設定されている。換言すれば、モジュール内コンデンサＣｃの充電電圧が単一の電池セルＣｉｊの正常時の端子電圧に一致する際、単一の電池セルＣｉｊよりも充電エネルギ量が小さくなるように設定されている。詳しくは、本実施形態では、モジュール内コンデンサＣｃの充電電圧が単一の電池セルＣｉｊの正常時の端子電圧に一致する際、充電エネルギ量が単一の電池セルＣｉｊの「１／１０万」以下、望ましくは、「１／１００万」以下となるように設定されている（また、「１／３億」以上とすることが望ましい）。なお、ここでの単一の電池セルＣｉｊの充電エネルギ量は、正常時の端子電圧において想定される最小値とする。
【００４１】
一方、モジュール内マトリックスコンバータＭＣＣは、単位電源（電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎ）のそれぞれと、組電池外電源（モジュール内コンデンサＣｃ）との間を開閉する双方向のスイッチング素子ＱＣｐ１〜ＱＣｐｎ，ＱＣｎ１〜ＱＣｎｎを備えて構成される。そしてこれにより、組電池外電源との間で双方向の電気エネルギの授受を行なう単一の単位電源または隣接する複数個の単位電源を選択可能な機能を有する。
【００４２】
ここで、スイッチング素子ＱＣｐｊは、電池セルＣｉｊの正極とモジュール内コンデンサＣｃの一方の端子との間を開閉するものであり、スイッチング素子ＱＣｎｊは、電池セルＣｉｊの負極とモジュール内コンデンサＣｃの他方の端子との間を開閉するものである。本実施形態では、スイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊのそれぞれを、上記スイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉと同様、一対のＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタにて構成する。そして、それらのソースおよびゲート間に、フォトカプラＰＣｐ１〜ＰＣｐｎ，ＰＣｎ１〜ＰＣｎｎの２次側を接続する。これらフォトカプラＰＣｐｊ，ＰＣｎｊも、上記フォトカプラＰＭｐｉ，ＰＭｎｉ同様、電圧を出力するタイプのものである。
【００４３】
ここで、モジュール内マトリックスコンバータＭＣＣを構成するスイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊは、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣを構成するスイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉよりも低耐圧のものを使用している。また、上記フォトカプラＰＣｐｊ，ＰＣｎｊは、上記フォトカプラＰＭｐｉ，ＰＭｎｉよりも低耐圧のものを用いている。
【００４４】
上記フォトカプラＰＣｐｊ，ＰＣｎｊの１次側には、マイクロコンピュータ（マイコン４０）が接続されている。マイコン４０は、中央処理装置（ＣＰＵ４６）を備えるソフトウェア処理手段である。マイコン４０は、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの端子電圧のそれぞれを検出すべく、それらの正極および負極のそれぞれと接続されている。すなわち、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎのそれぞれの正極は、抵抗体Ｒ１〜Ｒｎのそれぞれを介してマイコン４０に接続され、電池セルＣｉｎの負極は、抵抗体を介すことなくマイコン４０に接続されている。また、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎのそれぞれには、抵抗体Ｒ１〜Ｒｎのそれぞれを介してコンデンサＣ１〜Ｃｎのそれぞれが接続されている。これら、抵抗体ＲｊおよびコンデンサＣｊは、ローパスフィルタの機能を有するＲＣ回路（図中、ＬＰＦ）を構成する。
【００４５】
ここで、ＲＣ回路は、抵抗体ＲｊおよびコンデンサＣｊからなるものと、抵抗体Ｒ１およびコンデンサＣ１〜Ｃｎからなるものとがある。そして、抵抗体ＲｊおよびコンデンサＣｊからなるＲＣ回路は、電池セルＣｉｊの端子電圧を出力する手段となり、その出力電圧は、マイコン４０内のアナログデジタル変換器４２によってデジタルデータに変換され、ＣＰＵ４６に取り込まれる。一方、抵抗体Ｒ１およびコンデンサＣ１〜ＣｎからなるＲＣ回路は、モジュールＭｉの端子電圧を出力する手段となり、その出力電圧は、マイコン４０内のアナログデジタル変換器４４によってデジタルデータに変換され、ＣＰＵ４６に取り込まれる。ＣＰＵ４６では、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎのそれぞれの端子電圧やモジュールＭｉの端子電圧（デジタル信号）を、先の図１に示したインターフェース２２を介してＥＣＵ２０に出力する。
【００４６】
なお、アナログデジタル変換器４２の耐圧は、モジュールＭｉの端子電圧の最大値よりも低くなっている。そこで、アナログデジタル変換器４２を過度に高い電圧から保護すべく、コンデンサＣ１〜ＣｎのそれぞれにツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤｎのそれぞれが並列接続されている。ツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤｎのブレークダウン電圧は、電池セルＣｉｊの端子電圧の想定される最大値よりも大きくて且つ、アナログデジタル変換器４２の耐圧よりも低い値に設定されている。
【００４７】
上記構成によれば、電池セルＣ１１〜Ｃｍｎの端子電圧や充電率、充電量のいずれかのばらつきを低減する処理（均等化処理）を行なうことができる。すなわち、モジュール内調整ユニットＵｉによって、モジュールＭｉの電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの上記いずれかのばらつきを低減する処理と、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣによってモジュールＭ１〜Ｍｍの上記いずれかのばらつきを低減する処理とを行なうことで、電池セルＣ１１〜Ｃｍｎの端子電圧のばらつきを低減することができる。
【００４８】
詳しくは、これらの処理は、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣの場合を例に説明する次の蓄電側充電処理と電池側充電処理とを有するものとなる。すなわち、蓄電側充電処理は、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣを操作して上記いずれかの値が大きいモジュールとこれに隣接するモジュールとをモジュール間コンデンサＣｍに接続することで、これを充電する処理である。また、電池側充電処理は、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣを操作して上記いずれかの値が小さいモジュールをモジュール間コンデンサＣｍに接続することで、同小さいモジュールを充電する処理である。
【００４９】
本実施形態では、さらに、上記ばらつきを低減する処理のための装置を用いて、先の図１に示す温度センサ３２によって検出される高電圧バッテリ１０の温度が低い場合に、その温度を上昇させる制御（昇温制御）を行なう。
【００５０】
本実施形態では、この昇温制御を、モジュールＭｉを構成する電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎのいくつかの電気エネルギをモジュール内コンデンサＣｃに放電させ、モジュール内コンデンサＣｃの蓄電エネルギをモジュールＭｉを構成する電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎのいくつかに充電する処理とする。すなわち、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎが充放電を繰り返すことで、その内部抵抗による発熱によって温度を上昇させることができる。特に、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの充放電は、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎ間で電気エネルギを移動させる処理によって行われるため、昇温制御による熱効率を向上させることができる。ちなみに、ここでの熱効率とは、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの電気エネルギの減少量に対する電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの発熱量の割合によって定義されるものである。
【００５１】
本実施形態では、特に、モジュール内コンデンサＣｃに放電させる電池セルと、モジュール内コンデンサＣｃの蓄電エネルギを充電する電池セルとをパターンに従って切り替える。図３に、このパターンを例示する。ここでは、モジュールＭｉを構成する電池セルを６個の電池セルＣｉ１〜Ｃｉ６とし、モジュール内コンデンサＣｃに放電させる電池セルの数を３個とし、モジュール内コンデンサＣｃの蓄電エネルギを充電する電池セルの数を１個としている。図示されるように、モジュール内コンデンサＣｃに放電させる電池セルは、互いに隣接するものからなる。また、パターンは、モジュール内コンデンサＣｃに放電させる電池セルに含まれる電池セルを１つずつ入れ替えるものとなっている。
【００５２】
詳しくは、モジュール内コンデンサＣｃに放電させる電池セルは、第１回目は、電池セルＣｉ１，Ｃｉ２，Ｃｉ３、第２回目は、電池セルＣｉ２，Ｃｉ３，Ｃｉ４、第３回目は、電池セルＣｉ３，Ｃｉ４，Ｃｉ５、第４回目は、電池セルＣｉ４，Ｃｉ５，Ｃｉ６となる。これに対し、モジュール内コンデンサＣｃの蓄電エネルギを充電する電池セルは、モジュールＭｉ内の電池セルＣｉ１〜Ｃｉ６を順に切り替えていくものとなる。
【００５３】
ここで、本実施形態では、パターンの一周期において、モジュール内コンデンサＣｃに放電させる電池セルとなる回数と、モジュール内コンデンサＣｃの蓄電エネルギを充電する電池セルとなる回数とのそれぞれが、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎで互いに等しくなるように設定されている。これは、昇温制御によって、モジュールＭｉ内の電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎで端子電圧のばらつきが生じることを抑制するためのものである。この設定は、モジュール内コンデンサＣｃに放電させる電池セルの組み合わせ数である「４」と、モジュール内コンデンサＣｃの蓄電エネルギを充電する電池セルの組み合わせ数（ここでは、電池セル数そのもの）である「６」との最小公倍数によって実現することができる。図３において、第２４番目までが記載されているのは、これを一周期とするためである。なお、これら２４個のパターンは、互いに相違するものからなる。
【００５４】
図４に、本実施形態にかかる昇温制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ２０の指令により、モジュール内調整ユニットＵｉによって、たとえば所定周期でくり返し実行される。
【００５５】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、昇温要求があるか否かを判断する。ここで、昇温要求の有無は、温度センサ３２によって検出される高電圧バッテリ１０の温度が規定値以下であるか否かによって判断すればよい。そして、昇温要求があると判断される場合、ステップＳ１２において、モジュール内コンデンサＣｃに放電させる電池セルの数（使用数ｎｄ）と、モジュール内コンデンサＣｃの蓄電エネルギを充電する電池セルの数（使用数ｎｃ＜ｎｄ）とを決定する。ここでは、高電圧バッテリ１０の温度が低いほど、「ｎｄ−ｎｃ」を大きくすればよい。すなわち、図５に示されるように、「ｎｄ−ｎｃ」が大きいほど、モジュール内コンデンサＣｃと使用数ｎｄの電池セルの端子電圧との電位差や、モジュール内コンデンサＣｃと使用数ｎｃの電池セルの端子電圧との電位差が大きくなる。そしてこのため、使用数ｎｄの電池セルからモジュール内コンデンサＣｃに流れる電流や、モジュール内コンデンサＣｃから使用数ｎｃの電池セルに流れる電流が大きくなる。したがって、「ｎｄ−ｎｃ」が大きいほど、内部抵抗による発熱量が増大し、ひいては、温度上昇速度が大きくなる。
【００５６】
なお、使用数ｎｄ，ｎｃを設定するに際しては、電池セルＣｉｊの端子電圧が許容範囲から外れないとの制約を設ける。ここで、電池セルＣｉｊの放電時には、内部抵抗による電圧降下に起因して端子電圧は上昇し、電池セルＣｉｊの充電時には、内部抵抗による電圧降下に起因して端子電圧は低下する。このため、モジュール内コンデンサＣｃへの放電電流やモジュール内コンデンサＣｃからの充電電流が大きいほど、端子電圧が大きくなったり小さくなったりする。このため、本実施形態では、端子電圧、充電率、充電量のいずれかを入力パラメータとして、端子電圧が許容範囲から外れることがないように使用数ｎｄ，ｎｃを設定する。
【００５７】
続くステップＳ１４では、パターン番号を指定する変数ｋを「１」とする。続くステップＳ１６では、スイッチング素子ＱＣｐｒ，ＱＣｐｎ（ｒ＋ｎｄ−１）をオンする。ここで、変数ｒは、基本的には、変数ｋを「ｎ−ｎｄ＋２」で割った余りに設定する。ただし、余りがゼロの場合には、変数ｒを「１」とする。これにより、スイッチング素子ＱＣｐ１，ＱＣｎ（ｎｄ）のオン操作、スイッチング素子ＱＣｐ２，ＱＣｎ（ｎｄ＋１）のオン操作、スイッチング素子ＱＣｐ３，ＱＣｎ（ｎｄ＋２）のオン操作、…、スイッチング素子ＱＣｐ（ｎ−ｎｄ＋１），ＱＣｎｎのオン操作の各パターンが順次繰り返されるようになる。
【００５８】
上記ステップＳ１６の処理により、電池セルＣｉｒ，Ｃｉ（ｒ＋１），…Ｃｉ（ｒ＋ｎｄ−１）からモジュール内コンデンサＣｃに電流が流れる。この際、モジュール内コンデンサＣｃに流れる電流は、電池セルＣｉｒ，Ｃｉ（ｒ＋１），…Ｃｉ（ｒ＋ｎｄ−１）の内部抵抗や、スイッチング素子ＱＣｐｒ，ＱＣｐｎ（ｒ＋ｎｄ−１）の導通抵抗によって制限される。ここで、モジュール内コンデンサＣｃの充電電流が過度に大きくならないのは、上述した静電容量の設定のためである。すなわち、モジュール内コンデンサＣｃの充電電圧が電池セルＣｉｊの端子電圧に等しい場合、その蓄電エネルギ量が電池セルＣｉｊよりも十分に小さくなるようにすることで、モジュール内コンデンサＣｉの充電電圧の変化速度を大きくすることができる。そしてこれにより、充電電流が過度に大きくなることを回避することができる。ちなみに、本実施形態では、損失を低減すべく、スイッチング素子ＱＣｐｒ，ＱＣｐｎ（ｒ＋ｎｄ−１）を、流せる最大電流よりも実際の電流が小さくなる領域で使用している。
【００５９】
上記ステップＳ１６の処理は、所定時間Ｔ１の間継続される（ステップＳ１８）。ここで、所定時間Ｔ１は、電池セルＣｉｒ，Ｃｉ（ｒ＋１），…Ｃｉ（ｒ＋ｎｄ−１）の電気エネルギのモジュール内コンデンサＣｃへの放電処理が完了すると想定される時間程度に設定される。
【００６０】
そして、所定時間Ｔ１が経過すると、ステップＳ２０において、スイッチング素子ＱＣｐｒ，ＱＣｐｎ（ｒ＋ｎｄ−１）をオフ操作するとともに、スイッチング素子ＱＣｐｓ，ＱＣｐｎ（ｓ＋ｎｃ−１）をオン操作する。ここで、変数ｓは、基本的には、変数ｋを「ｎ−ｎｃ＋２」で割った余りに設定する。ただし、余りがゼロの場合には、変数ｓを「１」とする。これにより、スイッチング素子ＱＣｐ１，ＱＣｎ（ｎｃ）のオン操作、スイッチング素子ＱＣｐ２，ＱＣｎ（ｎｃ＋１）のオン操作、スイッチング素子ＱＣｐ３，ＱＣｎ（ｎｃ＋２）のオン操作、…、スイッチング素子ＱＣｐ（ｎ−ｎｃ＋１），ＱＣｎｎのオン操作の各パターンが順次繰り返されるようになる。
【００６１】
上記ステップＳ２０の処理により、モジュール内コンデンサＣｃから電池セルＣｉｓ，Ｃｉ（ｓ＋１），…Ｃｉ（ｓ＋ｎｃ−１）に電流が流れる。この処理は、所定時間Ｔ２の間継続される（ステップＳ２２）。ここで、所定時間Ｔ２は、モジュール内コンデンサＣｃの電気エネルギの電池セルＣｉｓ，Ｃｉ（ｓ＋１），…Ｃｉ（ｓ＋ｎｃ−１）への充電処理が完了すると想定される時間程度に設定される。
【００６２】
そして、所定時間Ｔ２が経過すると、ステップＳ２４において、変数ｋが「（ｎ−ｎｄ＋１）（ｎ−ｎｃ＋１）」であるか否かを判断する。この処理は、モジュール内コンデンサＣｃへの充電および放電からなる処理が、先の図３に例示したパターンに従って１周期に渡ってなされたか否かを判断するためのものである。そして、ステップＳ２４において否定判断される場合、ステップＳ２６において変数ｋをインクリメントし、ステップＳ１６に戻る。これに対し、ステップＳ２４において肯定判断される場合、この一連の処理を一旦終了する。
【００６３】
図６に本実施形態の効果を示す。図６（ａ）は、電池セルＣｉｊの電圧と、モジュール内コンデンサＣｃの充電電圧Ｖｃと、モジュール内コンデンサＣｃを介して流れる電流Ｉとのそれぞれの推移を示す。また、図６（ｂ）は、本実施形態にかかる高電圧バッテリ１０の温度の推移を、先の図４の昇温制御を行わなかった場合（昇温なし）と対比して示す。
【００６４】
図示されるように、本実施形態によれば、高電圧バッテリ１０の温度を好適に上昇させることができる。なお、比較例においても高電圧バッテリ１０の温度が上昇しているのは、高電圧バッテリ１０が定常的に所定の電流を出力している状況を想定したためである。
【００６５】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００６６】
（１）高電圧バッテリ１０の温度が低い場合、モジュール内マトリックスコンバータＭＣＣを用いて、モジュールＭｉ内の電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎ同士で電荷を移動させた。これにより、高電圧バッテリ１０の温度を上昇させることができる。しかも、この処理を、高電圧バッテリ１０を電源とする車載主機等の電力供給処理とは独立に行なうことができるため、走行性能に影響を与えることを好適に回避することができる。
【００６７】
（２）モジュール内コンデンサＣｃへの放電に用いるセル数（使用数ｎｄ）とモジュール内コンデンサＣｃからの電気エネルギの充電先の電池セル数（使用数ｎｃ）との差を可変とした。これにより、高電圧バッテリ１０の単位時間当たりの発熱量を可変とすることができる。
【００６８】
（３）充電状態の調整に用いる手段（モジュール内マトリックスコンバータＭＣＣ、モジュール内コンデンサＣｃ）を用いて昇温制御を行った。これにより、昇温制御のために新たにハードウェア手段を追加する必要が生じない。
【００６９】
（４）スイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉのソース同士（スイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊのソース同士）を短絡した。これにより、単一の操作信号によって一対のスイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉ（スイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊ）を容易に操作することができる。
【００７０】
（５）スイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉ（スイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊ）に操作信号を出力する絶縁通信手段として、電圧を出力するタイプのものを用いた。これにより、２次側に電源を備えることなく、スイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉ（スイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊ）をオン・オフ操作することができる。
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７１】
本実施形態では、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣとモジュール間コンデンサＣｍとを用いて昇温制御を行なう。また、本実施形態では、昇温制御の開始に際し、温度の低いモジュールＭＬの充放電を優先的に行なう。これは、高電圧バッテリ１０から車載主機等に放電がなされる状況下において、高電圧バッテリ１０の内部抵抗による損失を極力小さくするための設定である。
【００７２】
図７に、本実施形態にかかる昇温制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ２０によって、たとえば所定周期でくり返し実行される。
【００７３】
この一連の処理では、ステップＳ３０において、昇温要求があるか否かを判断する。この処理は、先の図４のステップＳ１０と同様である。そして、昇温要求があると判断される場合、ステップＳ３２において、モジュールＭ１〜Ｍｍのそれぞれの温度Ｔ１〜Ｔｍのうち温度が最低のものに対応するモジュールＭＬを特定する。なお、この処理を行なうべく、本実施形態では、各モジュール毎に温度センサを設けておく。
【００７４】
続くステップＳ３４では、モジュール間コンデンサＣｍに放電させるモジュール数（使用数Ｎｄ）と、モジュール間コンデンサＣｍの蓄電エネルギを充電するモジュール数（使用数Ｎｃ＜Ｎｄ）とを決定する。この処理は、先の図４のステップＳ１２に対応している。続くステップＳ３６では、パターンを指定する変数ｋを、モジュール間コンデンサＣｍに放電させるモジュールと、モジュール間コンデンサＣｍの蓄電エネルギを充電するモジュールとの双方に、温度が最低のモジュールＭＬが含まれるパターンに指定する。
【００７５】
ここで、このパターン選択について、電池セルの場合を例示した図３に基づき説明する。本実施形態の実際の制御については、ここでの説明をモジュールに置き換えることで実現できる。たとえば電池セルＣｉ１が最低温度の場合、第１番目のパターンまたは第１３番目のパターンが選択されることとなる。これに対し、電池セルＣｉ３が最低温度の場合、第３番目のパターン、第１５番目のパターン、第２１番目のパターンが対応する。
【００７６】
上記ステップＳ３６の処理が完了する場合、ステップＳ３８において、先の図３に示した要領で、パターンに従って放電を行なう。この際、上記ステップＳ３６の処理のために、第１回の充放電処理においては、最低温度のモジュールＭＬの発熱量を最大とすることができる。
【００７７】
続くステップＳ４０〜Ｓ５０では、パターンの一周期が完了したか否かを判断し、一周期が完了していない場合、変数ｋを更新する処理を行なう。すなわち、ステップＳ４０では、最低温度のモジュールＭＬを指定する変数Ｌが「１」であるか否かを判断し、「１」であるなら、ステップＳ４２において、変数ｋが「（ｍ−Ｎｄ＋１）（ｍ−Ｎｃ＋１）」であるか否かを判断する。一方、ステップＳ４０において否定判断される場合、ステップＳ４４において、変数ｋが「Ｌ−１」であるか否かを判断する。そして、否定判断される場合、ステップＳ４６において、変数ｋを「（ｍ−Ｎｄ＋１）（ｍ−Ｎｃ＋１）」で割った余りがゼロであるか否かを判断する。そして、余りがゼロなら、ステップＳ４８において変数ｋを「１」とし、ステップＳ３８に戻る。これに対し、余りがゼロでない場合や、ステップＳ４２において否定判断される場合には、ステップＳ５０において変数ｋをインクリメントし、ステップＳ３８に戻る。
【００７８】
なお、上記ステップＳ３０において否定判断される場合や、ステップＳ４２，Ｓ４４において肯定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、先の第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７９】
本実施形態でも、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣとモジュール間コンデンサＣｍとを用いて昇温制御を行なう。ただし、本実施形態では、最低温度のモジュールＭＬの発熱量を増大させる手法を以下のように変更する。
【００８０】
図８に、本実施形態にかかる昇温制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ２０によって、たとえば所定周期でくり返し実行される。
【００８１】
この一連の処理では、まずステップＳ６０において、昇温要求があるか否かを判断する。この処理は、先の図４のステップＳ１０と同様である。そして、昇温要求があると判断される場合、ステップＳ６２において、モジュールＭ１〜Ｍｍのそれぞれの温度Ｔ１〜Ｔｍのうち温度が最低のものに対応するモジュールＭＬを特定する。続くステップＳ６４においては、スイッチング素子ＱＭｐ１、ＱＭｎｍをオン操作する。これにより、高電圧バッテリ１０とモジュール間コンデンサＣｍとが接続される。そして、高電圧バッテリ１０の電気エネルギがモジュール間コンデンサＣｍに放電される。この処理は、所定時間Ｔ３に渡って実行される。ここで、所定時間Ｔ３は、高電圧バッテリ１０からモジュール間コンデンサＣｍへの放電処理が完了すると想定される時間程度に設定される。
【００８２】
そして所定時間Ｔ３が経過したと判断されると、ステップＳ６８において、スイッチング素子ＱＭｐ１、ＱＭｎｍをオフ操作し、スイッチング素子ＱＭｐＬ，ＱＭｎＬをオン操作する。これにより、モジュール間コンデンサＣｍに接続されるモジュールが、最低温度のモジュールＭＬのみとなる。そして、これにより、モジュール間コンデンサＣｍの電気エネルギが最低温度のモジュールＭＬに充電される。この処理は、所定時間Ｔ４に渡って実行される。ここで、所定時間Ｔ４は、モジュール間コンデンサＣｍから最低温度のモジュールＭＬへの充電処理が完了すると想定される時間程度に設定される。
【００８３】
そして、所定時間Ｔ４が経過すると、ステップＳ７２において、上記蓄電側充電処理と電位側充電処理とによって、モジュールＭ１〜ＭＬの端子電圧、充電率、充電量のいずれかのばらつきを低減する処理を行う。ここで、端子電圧は、先の図１に示したインターフェース２２を介してモジュール内調整ユニットＵｉから出力される検出値を用いればよい。また、充電率は、たとえば、端子電圧（閉路端電圧）の検出値と、電流量と、各セル毎の内部抵抗情報とから、開放端電圧を算出し、開放端電圧と充電率との関係を定めた関係情報から算出すればよい。また、充電量については、上記充電率にセル毎の満充電量を乗算することで算出すればよい。
【００８４】
なお、上記ステップＳ７２の処理は、ばらつき度合いが小さい場合には行わなくてもよい。上記ステップＳ７２の処理が完了する場合や、ステップＳ６０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００８５】
この一連の処理では、ステップＳ６４，Ｓ６８の処理によって、最低温度のモジュールＭＬの発熱量が一番大きくなる処理がなされる。そして、これにより端子電圧や充電率、充電量がばらつく場合には、ステップＳ７２において均等化処理がなされる。この際、最低電圧のモジュールＭＬの端子電圧や充電率、充電量は、モジュールＭＬ内において最大となっている可能性が高いため、均等化処理によっても最低温度のモジュールＭＬの放電処理がなされる。そしてこれにより、最低温度のモジュールＭＬがさらに発熱する。
【００８６】
上記一連の処理を、ステップＳ６０において否定判断されるまで継続することで、昇温要求がなくなるまで最低温度のモジュールＭＬの温度を迅速に上昇させつつも、これに起因して端子電圧や充電率、充電量のばらつきが拡大することを好適に抑制することができる。
＜第４の実施形態＞
以下、第４の実施形態について、先の第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８７】
本実施形態では、先の第２の実施形態同様、モジュール内コンデンサＣｃを用いて昇温制御を行なう。ここで、通常の昇温制御として、本実施形態では、モジュール内コンデンサＣｃへの放電に使用する電池セルの使用数ｎｄと、モジュール内コンデンサＣｃの電気エネルギの充電先の電池セルの使用数ｎｃとを固定する。具体的には、図９にモジュールＭｉ内の電池セルの数が「６」である場合について例示するように、使用数ｎｄをモジュールＭｉの電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの数として且つ、使用数ｎｃを「１」とする。
【００８８】
また、昇温制御の開始に際しては、図９に示したパターンの順序とは別に、モジュールＭｉとモジュール内コンデンサＣｃとを接続してモジュール内コンデンサＣｃへの放電を行った後、モジュール内コンデンサＣｃの電気エネルギの充電先を最低温度の電池セルとする処理を行なう。
【００８９】
図１０に、本実施形態にかかる昇温制御を示す。
【００９０】
図示されるように、最初に１度、モジュール内コンデンサＣｃの電気エネルギの充電先を最低温度の電池セルとする処理を行なうことで、最低温度の電池セルの充放電を優先させた後、先の図９に示したパターンに従った通常の昇温制御を行なう。なお、昇温制御の完了後においては、均等化処理を行なう。ここでは、端子電圧、充電率、充電量のいずれかが最大の電池セルとこれに隣接する電池セルとの一対の電池セルから、上記いずれかが最小の電池セルへの充電処理によって均等化を行なうことを例示している。
＜第５の実施形態＞
以下、第５の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００９１】
図１１に、本実施形態にかかる充電状態調整装置の構成を示す。なお、図１１において、先の図１や図２に示した部材に対応するものについては、便宜上、同一の符号を付している。また、図１１において、ＥＣＵ２０やそれとの接続経路についてはその記載を省略した。
【００９２】
図示されるように、本実施形態では、１つのモジュールを構成する電池セルと、隣接するモジュールの１つの電池セルとで部分電池を構成し、部分電池毎に、マトリックスコンバータやモジュール内コンデンサＣｃ１〜Ｃｃｍが設けられる。すなわち、第１モジュールＭ１を構成する電池セルＣ１１〜Ｃ１ｎと第２モジュールＭ２を構成する電池セルＣ２１とが、モジュール内コンデンサＣｃ１に接続される。また、第１モジュールＭ１を構成する電池セルＣ１ｎと、第２モジュールＭ２を構成する電池セルＣ２１〜Ｃ２ｎと、第３モジュールＭ３を構成する電池セルＣ３１とが、モジュール内コンデンサＣｃ２に接続される。
【００９３】
詳しくは、第１モジュールＭ１に対応するモジュール内コンデンサＣｃ１は、スイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊによってモジュールＭ１の電池セルＣ１ｊに接続され、また、スイッチング素子ＱＣｐＬ，ＱＣｎＬによって、第２モジュールＭ２の電池セルＣ２１に接続される。
【００９４】
これに対し、第２モジュールＭ２に対応するモジュール内コンデンサＣｃ２は、スイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊによって第２モジュールＭ２の電池セルＣ２ｊに接続される。さらに、スイッチング素子ＱＣｐＨ，ＱＣｎＨによって、第１モジュールＭ１の電池セルＣ１ｎに接続され、スイッチング素子ＱＣｐＬ，ＱＣｎＬによって、第３モジュールＭ３の電池セルＣ３１に接続される。
【００９５】
こうした構成によれば、モジュール内コンデンサＣｃ１を介して、電池セルＣ１１〜Ｃ１ｎ，Ｃ２１の間で電気エネルギの授受が可能となる。また、モジュール内コンデンサＣｃ２を介して、電池セルＣ１ｎ，Ｃ２１〜Ｃ２ｎ，Ｃ３１の間で電気エネルギの授受が可能となる。このように、モジュール内コンデンサＣｃ１〜Ｃｃｍによって電気エネルギの授受が可能な電池セルの一部が共有化されているため、高電圧バッテリ１０を構成する電池セルＣ１１〜Ｃｍｎの全てで電気エネルギの授受が可能となり、ひいては電池セルＣ１１〜Ｃｍｎの全てで端子電圧や、充電率、充電量のばらつきを低減可能となる。
【００９６】
しかも、この際、スイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊ，ＱＣｐＨ，ＱＣｎＨ，ＱＣｐＬ，ＱＣｎＬに要求される耐圧を、上記第１の実施形態におけるスイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉと比較して小さくすることができる。
【００９７】
本実施形態では、この調整装置を流用して昇温制御を行なう。これは、上記第１の実施形態と同様、モジュール単位で行うことが望ましい。もっとも、これに代えて、上記第１の実施形態におけるパターンを上記部分電池単位に拡張して行なうことも可能ではある。
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
「マトリックスコンバータのスイッチング素子について」
モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣのスイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉや、モジュール内マトリックスコンバータＭＣＣのスイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊとしては、一対のＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタの直列接続体に限らない。たとえば一対のＰチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタの直列接続体であってもよい。この場合であっても、ソース同士をショートさせるようにして直列接続することが望ましい。もっとも、スイッチング素子のオン・オフに際しての開閉制御端子（ゲート）の電位の基準を定める端子（ソース）同士をショートさせるものに限らず、ドレイン同士をショートさせるものであってもよい。この場合、一対のスイッチング素子を駆動する駆動回路を共通とすることが困難となるものの、ボディーダイオードを介して貫通電流が流れることを回避することはできる。
【００９８】
さらに、電界効果トランジスタにも限らず、たとえば一対の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）とそれらのそれぞれに逆並列接続されたダイオードとからなるものであってもよい。ちなみに、この場合のダイオードは、マトリックスコンバータにおいて電流を双方向に流すことができるようにするための手段となる。
「モジュール内及びモジュール間のマトリックスコンバータについて」
モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣのスイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉの耐圧を、モジュール内マトリックスコンバータＭＣＣのスイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊの耐圧よりも高くする設定に限らない。これらの耐圧が同一であったとしても、モジュール毎の管理とモジュール内の管理とを行なうことによるメリットを享受できる。このメリットとしては、たとえば昇温速度を上昇させたい場合、対象とする電池セルに流れる電流を増やすべく、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣを操作することでモジュール間での電気エネルギの授受を行ない、均等化等のためにモジュール内マトリックスコンバータＭＣＣを用いることがある。
「マトリックスコンバータのスイッチング素子の駆動手段について」
１次側と２次側との絶縁を確保しつつ１次側の電圧信号を２次側に電圧信号として出力する絶縁通信手段（電圧を出力するタイプの絶縁通信手段）としては、特定のフォトカプラに限らない。たとえばトランスであってもよい。この場合であっても、スイッチング素子のオン状態またはオフ状態のうちトランスの２次側電圧が要求される方の時間が長くならない制御設計をするなら、駆動手段の回路規模が上記実施形態と比較して過度に大きくなることはない。
【００９９】
また、電圧を出力するタイプの絶縁通信手段にも限らない。
【０１００】
「選択接続手段（マトリックスコンバータ）について」
モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣとモジュール内マトリックスコンバータＭＣＣとの双方を備えない構成としては、上記第４の実施形態（図１１）に限らない。たとえば、高電圧バッテリ１０を構成する電池セルＣ１１〜Ｃｍｎのそれぞれとコンデンサとの間を開閉する単一のマトリックスコンバータを備えてもよい。
【０１０１】
また、蓄電手段に接続された１または複数の電池セルと蓄電手段との間で双方向に電流を流すことのできる手段に限らない。たとえば、３つの電池セルの電気エネルギをモジュール内コンデンサＣｃに充電し、その電気エネルギを２つの電池セルに放電するものにおいて、３つの電池セルとモジュール内コンデンサＣｃとを接続する専用の経路は、３つの電池セルからコンデンサへの充電電流の流れを許容し逆方向の電流の流れを阻止するものであってもよい。
【０１０２】
「第１の規定数および第２の規定数等の大小関係について」
上記第１、第２の実施形態では、モジュール内コンデンサＣｃの充電に用いる使用数ｎｃを放電に用いる使用数ｎｄよりも大きくし、モジュール間コンデンサＣｍの充電に用いる使用数Ｎｃを放電に用いる使用数Ｎｄよりも大きくしたがこれに限らない。たとえば、端子電圧の高い電池セルを放電に用いて且つ端子電圧の低い電池セルを充電に用いるなら、モジュール内コンデンサＣｃやモジュール間コンデンサＣｍを介して電気エネルギの授受を行なうことができる。
【０１０３】
「充放電パターンについて」
周期的な一群の充放電処理を構成する各充放電処理において、充電される電池セルが放電する電池セル群に含まれないパターンであってもよい。
【０１０４】
また、パターンに従ったものに限らず、たとえば最低温度の電池セルとそれに隣接する電池セルとの電気エネルギをコンデンサＣｃに充電し、コンデンサＣｃの電気エネルギを最低温度の電池セルに充電する処理を行なうものであってもよい（優先手段）。この処理を継続することで、電池セルＣ１１〜Ｃｍｎの全ての温度が昇温制御を必要とするほど低い場合であっても、それら電池セルＣ１１〜Ｃｍｎの温度を上昇させることができると考えられる。
【０１０５】
「優先手段について」
上記第２の実施形態（図７）における処理をモジュール内で行ってもよい。なお、このように、パターンに従った充放電を行なう場合であっても、開始に際して選択するパターン番号を変更するものに限らない。たとえば、モジュール内コンデンサＣｃに放電させる電池セルとモジュール内コンデンサＣｃの蓄電エネルギが充電される電池セルとの双方に最低温度セルが含まれているパターンを選択した後、上記いずれか一方にのみ最低温度セルが含まれるパターンを選択してもよい。これを図３の例で説明すると、電池セルＣｉ１が最低温度の電池セルである場合、第１番目および第１３番目のパターンの次に、第５、第６、第９、第１７、第１９、第２１番目のパターンを順次実行し、その後、２４個のパターンのうちの残りを実行することを意味する。
【０１０６】
また、上記第２〜第４の実施形態に例示したものに限らないことについては、「充放電パターンについて」の欄や「エネルギ授受手段について」の欄にも記載してある。
【０１０７】
「変更手段について」
パターンに従ったものに限らず、たとえば温度の低い電池セルが充電に用いられる電池セルと放電に用いられる電池セルとの少なくとも一方に含まれる場合に、放電に用いられる電池セル数と充電に用いられる電池セル数との差を増大させてもよい。
【０１０８】
「電圧検出手法について」
コンデンサＣｃに単一の電池セルの電圧を印加し、コンデンサＣｃの電圧を検出することでその電池セルの電圧を検出する手段や、コンデンサＣｍに単一のモジュールの電圧を印加し、コンデンサＣｍの電圧を検出することでそのモジュールの電圧を検出する手段であってもよい。
【０１０９】
「昇温手段について」
たとえば、上記第２の実施形態（図７）の処理を行っている期間に、上記第１の実施形態（図４）の処理を併せ行ってもよい。
【０１１０】
「エネルギ授受手段について」
充電する電池セルや放電する電池セルを指定可能な構成としては、選択接続手段を備えるものに限らない。たとえば、図１２に示すものであってもよい。これは、電池セルＣｉｊ毎にリアクトルＬｉｊ（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）を備え、電池セルＣｉｊとリアクトルＬｉｊとを備えるループ経路を開閉するスイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２ａ，Ｓ１３ａ，…を備えている。また、端部の電池セルＣ１１，Ｃｍｎ以外の電池セルについて、隣接するセルのリアクトルとで構成するループ経路を構成するスイッチング素子Ｓ１２ｂ，Ｓ１３ｂ，…とを備えている。これにより、１つの電池セルの電気エネルギをリアクトルを介して隣接する電池セルに出力することができる。
【０１１１】
こうしたエネルギ授受手段を操作する昇温手段としては、たとえば電池セルＣ１１から電池セルＣ１２へ、電池セルＣ１２から電池セルＣ２３へというように順に電気エネルギを隣接する電池セルに出力した後、電池セルＣｍｎから電池セルＣｍ（ｎ−１）へというように順次エネルギを出力するパターンに従った処理を行なうものであってもよい。また、電池セルＣ１１，Ｃ１２、電池セルＣ１３，Ｃ１４、…でペアを組み、互いに充電、放電を交互に行なうようにしてもよい。この場合、一周期において、充電する電池セルとなる回数と放電する電池セルとなる回数とが、全電池セルで同一となる。
【０１１２】
また、パターンに従うことなく、温度の低い電池セルと隣接する電池セルとの間で充放電を繰り返すようにしてもよい（優先手段）。
【０１１３】
なお、図１２に例示したものは、モジュール単位で設けてもよく、また、図１２に示した構成に、モジュール単位で充放電を行なう構成を追加してもよい。
【０１１４】
さらに、エネルギ授受手段としては、充電する電池セルや放電する電池セルを指定可能な構成に限らず、たとえば特開２００４−８８８７８号公報に記載されているものであってもよい。これは、それぞれの電池セルに並列にトランスの各別の２次側コイルを接続し、それら２次側コイルに磁気結合した単一の１次側コイルの両端に組電池の端子電圧を印加可能とするものである。こうしたものであっても、組電池の電気エネルギを一旦磁気エネルギに変換し、これを各電池セルに放出することで、それぞれの電池セルでは流れた電流に応じて内部抵抗における発熱が生じるため、昇温制御を行なうことができる。
【０１１５】
また、電池セルやモジュール等の端子電圧、充電率、充電量のばらつきを低減するための手段を流用するものにも限らない。
【０１１６】
「蓄電手段の静電容量の設定について」
上記実施形態で例示したものに限らない。たとえば、モジュールＭｉとモジュール内コンデンサＣｃとを接続することでモジュールＭｉの電気エネルギをモジュール内コンデンサＣｃに放電する場合に放電電流が過度に大きくなるおそれがあるなら、モジュール内コンデンサＣｃに接続する電池セル数を制限してもよい。また、これに代えて、スイッチング素子ＱＣｐ１，ＱＣｎｎを継続してオン状態とする代わりに、ＰＷＭ処理することで放電電流が過度に大きくなることを回避してもよい。さらに、スイッチング素子ＱＣｐ１，ＱＣｎｎを流れることのできる電流と放電電流とが一致する領域でスイッチング素子ＱＣｐ１，ＱＣｎｎをオン操作すべく、開閉制御端子（ゲート）の電位を調整することで、放電電流を制限してもよい。
【０１１７】
「そのほか」
組電池としては、電力変換回路を介して車載主機に接続されるものに限らない。
【０１１８】
たとえば、アナログデジタル変換器の耐圧が十分なら、ツェナーダイオードＺＤを省いてもよい。また、たとえば、ノイズの影響が無視できるなら、フィルタ回路ＬＰＦを省いてもよい。
【符号の説明】
【０１１９】
１０…高電圧バッテリ（組電池の一実施形態）、Ｃｍ…モジュール間コンデンサ、ＭＭＣ…モジュール間マトリックスコンバータ、Ｃｃ…モジュール内コンデンサ、ＭＣＣ…モジュール内マトリックスコンバータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池セルの直列接続体としての組電池について、その昇温制御を行なう組電池の昇温制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の制御装置としては、たとえば下記特許文献１に見られるものもある。ここでは、車載主機に接続されるインバータと組電池との間に昇降圧コンバータを備え、昇降圧コンバータの操作による昇圧制御と降圧制御とを繰り返すことで組電池の昇温制御を行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３１２１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記昇降圧コンバータは、車載主機のインバータの入力電圧を調節するためのものであることから、車両の走行時においては、走行に際しての要求に従って操作されることが望まれる。このため、車両の走行中に昇降圧コンバータを用いて昇温制御を行なうことは困難である。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、複数の電池セルの直列接続体としての組電池について、その昇温制御を行なう新たな組電池の昇温制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明は、複数の電池セルの直列接続体としての組電池について、該組電池を構成する電池セル間で流れる電流の収支に相違するものが存在するようにすることで、前記電池セル間で電気エネルギを移動させるエネルギ授受手段と、前記組電池の温度が低い場合、前記エネルギ授受手段の操作によって前記組電池を構成する電池セル間で電気エネルギを授受させることで、前記組電池の昇温制御を行なう昇温手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記発明では、エネルギ授受手段が、組電池を構成する電池セルの全てに同一の電流が流れることで組電池の充放電を行なう手段とは相違する。このため、組電池の電力が負荷によって利用されている際であっても、昇温制御のためにエネルギ授受手段を操作することが容易となる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記エネルギ授受手段は、前記電池セルのうち電気エネルギを放電する１または複数個の電池セルと、前記電池セルのうち前記放電された電気エネルギが充電される１または複数個の電池セルとを指定可能とするものであることを特徴とする。
【００１０】
上記発明では、温度の低い電池セルを集中的に昇温したり、端子電圧が許容範囲から外れないようにしつつ昇温制御を行ったりすることが容易となる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記エネルギ授受手段は、蓄電手段と、前記組電池を構成する第１の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を電気的に開閉する機能、ならびに第２の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を電気的に開閉する機能を有する選択接続手段とを備えて構成され、前記昇温手段は、前記選択接続手段の操作によって前記第１の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を閉状態とすることで、前記蓄電手段を充電すべく前記第１の規定数個の電池セルを放電させる放電処理と、前記選択接続手段の操作によって前記第２の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を電気的に閉状態とすることで、前記蓄電手段の電気エネルギを前記第２の規定数個の電池セルに充電する充電処理とを行なうものであり、前記第１の規定数個の電池セルは、単一の電池セルまたは隣接する複数個の電池セルであり、前記第２の規定数個の電池セルは、単一の電池セルまたは隣接する複数個の電池セルであることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記第１の規定数が前記第２の規定数よりも大きいことを特徴とする。
【００１３】
上記発明では、蓄電手段が充電されるときにおいて、第１の規定数個の電池セルと蓄電手段との電位差が大きくなり、また、第２の規定数個の電池セルが充電されるときにおいて、蓄電手段と第２の規定数個の電池セルとの電位差が大きくなる。このため、第１の規定数個の電池セルを流れる電流や、第２の規定数個の電池セルを流れる電流を大きくすることができ、ひいては内部抵抗による発熱量を大きくすることができる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記第１の規定数個の電池セルは、前記第２の規定数個の電池セルを含むことを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項３〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記昇温手段は、前記第１の規定数個の電池セルと前記第２の規定数個の電池セルとをパターンに従って切り替えるパターン切替手段を備え、前記パターンは、その１周期の期間で、前記組電池を構成する電池セルのうち所定数個の電池セルのそれぞれが前記第１の規定数個の電池セルに含まれる回数が互いに等しく、前記所定数個の電池セルのそれぞれが前記第２の規定数個の電池セルに含まれる回数が互いに等しくなるものであることを特徴とする。
【００１６】
上記発明では、充電に用いられる回数、放電に用いられる回数が所定数個の電池セルで同一となるため、所定数個の電池セルについて、それらの端子電圧や、充電率、充電量等のばらつきが昇温制御によって拡大することを好適に回避することができる。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項３〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記昇温手段は、前記第１の規定数個の電池セルおよび前記第２の規定数個の電池セルの少なくとも一方の選択に際し、温度の低い１または複数の電池セルを優先する優先手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
上記発明では、温度の低い１または複数の電池セルの充放電を優先することで、昇温要求の解除までに要する時間を短縮したり、昇温要求の解除までに生じる損失を低減したりすることができる。
【００１９】
請求項８記載の発明は、請求項３〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記選択接続手段は、前記組電池を構成する一部且つ複数個の電池セルであるモジュールの第３の規定数個としての前記第１の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を電気的に開閉する機能、ならびに第４の規定数個のモジュールとしての前記第２の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を電気的に開閉する機能を有し、前記昇温手段は、前記選択接続手段の操作によって前記第３の規定数個のモジュールおよび前記蓄電手段間を閉状態とすることで、前記蓄電手段を充電すべく前記第３の規定数個のモジュールを放電させる放電処理と、前記選択接続手段の操作によって前記第４の規定数個のモジュールおよび前記蓄電手段間を電気的に閉状態とすることで、前記蓄電手段の電気エネルギを前記第４の規定数個のモジュールに充電する充電処理とを行なうことを特徴とする。
【００２０】
上記発明では、モジュール単位で充放電を行なうことで、電池セルを流れる電流量を大きくすることが容易となり、ひいてはその内部抵抗による発熱量を大きくすることが容易となる。
【００２１】
請求項９記載の発明は、請求項３〜８のいずれか１項に記載の発明において、前記選択接続手段は、前記第１の規定数と前記第２の規定数との差を可変とする可変機能を備え、前記昇温手段は、前記組電池を構成する単一の電池セルまたは隣接する複数の電池セルの端子電圧、充電率、および充電量、ならびに前記組電池の温度の少なくとも１つに応じて前記選択接続手段を操作することで、前記充電処理によって前記蓄電手段に接続される電池セルの数と前記放電処理によって前記蓄電手段に接続される電池セルの数との差を変更する変更手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
上記差が大きいほど、電池セルに流れる電流量が大きくなり、ひいてはその内部抵抗による発熱量を大きくすることができる。このため、温度に応じて差を変更するなら、電池セルの昇温要求度合いに応じて、発熱量を調節することができる。また、電池セルの端子電圧は、開放端電圧と、内部抵抗による電圧降下との和として表現でき、これには許容範囲がある。このため、開放端電圧によって、許容範囲から外れる充放電電流量が変化する。このため、単一の電池セルや隣接する複数の電池セルについての端子電圧や、充電率、充電量に応じて上記差を変更するなら、許容範囲から外れる事態を回避しつつ極力発熱量を増大させる昇温制御が可能となる。
【００２３】
請求項１０記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記昇温手段は、放電する電池セルと充電される電池セルとをパターンに従って切り替えるパターン切替手段を備え、前記パターンは、その１周期の期間で、前記組電池を構成する電池セルのうち所定数個の電池セルのそれぞれが前記放電する電池セルに含まれる回数が互いに等しく、前記所定数個の電池セルのそれぞれが前記充電される電池セルに含まれる回数が互いに等しくなるものであることを特徴とする。
【００２４】
上記発明では、充電に用いられる回数、放電に用いられる回数が所定数個の電池セルで同一となるため、所定数個の電池セルについて、それらの端子電圧や、充電率、充電量等のばらつきが昇温制御によって拡大することを好適に回避することができる。
【００２５】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の発明において、前記昇温手段は、前記放電する１または複数の電池セルおよび前記充電する１または複数の電池セルの少なくとも一方の選択に際し、温度の低い１または複数の電池セルを優先する優先手段を備えることを特徴とする。
【００２６】
上記発明では、温度の低い１または複数の電池セルの充放電を優先することで、昇温要求の解除までに要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかるモジュール内調整ユニットの構成を示す回路図。
【図３】同実施形態にかかる昇温制御の充放電パターンを示す図。
【図４】同実施形態にかかる昇温制御の手順を示す流れ図。
【図５】同実施形態にかかる充電セル数と充放電電流との関係を示す図。
【図６】同実施形態の効果を示すタイムチャート。
【図７】第２の実施形態にかかる昇温制御の手順を示す流れ図。
【図８】第３の実施形態にかかる昇温制御の手順を示す流れ図。
【図９】第４の実施形態にかかる昇温制御の充放電パターンを示す図。
【図１０】同実施形態にかかる昇温制御を示すタイムチャート。
【図１１】第５の実施形態にかかるマトリックスコンバータを示す図。
【図１２】上記各実施形態の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明にかかる組電池の昇温制御装置を車載２次電池の昇温制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。
【００３０】
図示される高電圧バッテリ１０は、電池セルＣ１１〜Ｃｍｎの直列接続体としての組電池であり、その端子電圧がたとえば百Ｖ以上となるものである。高電圧バッテリ１０の正極および負極は、車載主機に接続される電力変換回路の入力端子に接続される。電池セルＣｉｊ（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）は、リチウムイオン等の２次電池である。電池セルＣ１１〜Ｃｍｎは、個体差を除き、互いに等しい構成である。すなわち、充電率（ＳＯＣ：満充電量に対する実際の充電量の比率）に対する開放端電圧の関係や、満充電量、内部抵抗値等が互いに等しいものである。
【００３１】
高電圧バッテリ１０の負極電位は、車体電位とは相違する電位に設定されている。詳しくは、本実施形態では、高電圧バッテリ１０の正極電位と負極電位との中央値が車体電位となるように設定されている。これは、高電圧バッテリ１０の正極および負極間に一対のコンデンサの直列接続体や一対の抵抗体の直列接続体を接続するとともに、上記コンデンサ同士または抵抗体同士の接続点を車体に接続することで行なうことができる。
【００３２】
電池セルＣ１１〜Ｃｍｎは、互いに隣接するｎ（＞２）個ずつが同一グループとされモジュール化されている。ここで、第ｉモジュールＭｉは、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎからなる。
【００３３】
モジュールＭ１〜Ｍｍのそれぞれは、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣを介してモジュール間コンデンサＣｍに電気的に接続可能とされている。ここで、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣは、単位電源（モジュール）のそれぞれと、組電池外電源（モジュール間コンデンサＣｍ）との間を開閉する双方向のスイッチング素子ＱＭｐ１〜ＱＭｐｍ，ＱＭｎ１〜ＱＭｎｍを備えて構成される。そしてこれにより、組電池外電源との間で双方向の電気エネルギの授受を行なう単一の単位電源または隣接する複数個の単位電源を選択可能な機能を有する。
【００３４】
ここで、スイッチング素子ＱＭｐｉは、第ｉモジュールＭｉの正極とモジュール間コンデンサＣｍの一方の端子との間を開閉するものであり、スイッチング素子ＱＭｎｉは、第ｉモジュールＭｉの負極とモジュール間コンデンサＣｍの他方の端子との間を開閉するものである。本実施形態では、スイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉのそれぞれを、一対のＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタにて構成する。ここで、一対のトランジスタを用いるのは、それらのボディーダイオード同士の順方向が互いに逆となるように接続することで、トランジスタのオン操作指令がなされていないときにボディーダイオードを介して電流が流れることを阻止するための設定である。詳しくは、本実施形態では、一対のトランジスタのソース同士を互いに接続する。これは、トランジスタがソースに対するゲートの電位差に応じて駆動されることに鑑み、１つの信号で一対のトランジスタを容易に駆動するための設定である。
【００３５】
上記一対のトランジスタのソース同士、ゲート同士は互いに短絡され、ソースおよびゲートのそれぞれは、フォトカプラＰＭｐ１〜ＰＭｐｍ，ＰＭｎ１〜ＰＭｎｍの２次側の一対の端子のそれぞれに接続されている。本実施形態では、フォトカプラＰＭｐｉ，ＰＭｎｉとして、電圧を出力するタイプのものを採用している。これは、フォトカプラＰＭｐｉ，ＰＭｎｉの２次側にスイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉを駆動するための電源を設けないための設定である。
【００３６】
上記フォトカプラＰＭｐｉ，ＰＭｎｉの１次側には、電子制御装置（ＥＣＵ２０）が接続されている。ＥＣＵ２０は、高電圧バッテリ１０よりも端子電圧の低い補機バッテリ３０を電源とするものであり、その動作の基準電位を、高電圧バッテリ１０の負極電位とは相違する電位とする。詳しくは、車体電位を基準電位とする。
【００３７】
上記モジュール間コンデンサＣｍの静電容量は、モジュール間コンデンサＣｍの充電電圧が高電圧バッテリ１０の正常時の端子電圧に一致する際、高電圧バッテリ１０よりも充電エネルギ量が小さくなるように設定されている。換言すれば、モジュール間コンデンサＣｍの充電電圧が単一のモジュールＭｉの正常時の端子電圧に一致する際、単一のモジュールＭｉよりも充電エネルギ量が小さくなるように設定されている。詳しくは、本実施形態では、モジュール間コンデンサＣｍの充電電圧が単一のモジュールＭｉの正常時の端子電圧に一致する際、充電エネルギ量がモジュールＭｉの「１／１０万」以下、望ましくは、「１／１００万」以下となるように設定されている（また、「１／３億」以上とすることが望ましい）。なお、ここでのモジュールＭｉの充電エネルギ量は、正常時の端子電圧において想定される最小値とする。
【００３８】
ＥＣＵ２０は、インターフェース２２を介してモジュール内調整ユニットＵ１〜Ｕｍのそれぞれから出力される信号を受信し、これに基づき、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣを操作する。また、ＥＣＵ２０は、インターフェース２２を介して、モジュール内調整ユニットＵ１〜Ｕｍに、充電状態を調整する旨の指令信号を出力する。なお、インターフェース２２は、フォトカプラ等によって構成すればよい。
【００３９】
図２に、モジュール内調整ユニットＵ１〜Ｕｍの構成を示す。
【００４０】
図示されるように、モジュール内調整ユニットＵｉは、モジュール内コンデンサＣｃとモジュール内マトリックスコンバータＭＣＣとを備えている。ここで、モジュール内コンデンサＣｃの静電容量は、モジュール内コンデンサＣｃの充電電圧が単一のモジュールＭｉの正常時の端子電圧に一致する際、単一のモジュールＭｉよりも充電エネルギ量が小さくなるように設定されている。換言すれば、モジュール内コンデンサＣｃの充電電圧が単一の電池セルＣｉｊの正常時の端子電圧に一致する際、単一の電池セルＣｉｊよりも充電エネルギ量が小さくなるように設定されている。詳しくは、本実施形態では、モジュール内コンデンサＣｃの充電電圧が単一の電池セルＣｉｊの正常時の端子電圧に一致する際、充電エネルギ量が単一の電池セルＣｉｊの「１／１０万」以下、望ましくは、「１／１００万」以下となるように設定されている（また、「１／３億」以上とすることが望ましい）。なお、ここでの単一の電池セルＣｉｊの充電エネルギ量は、正常時の端子電圧において想定される最小値とする。
【００４１】
一方、モジュール内マトリックスコンバータＭＣＣは、単位電源（電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎ）のそれぞれと、組電池外電源（モジュール内コンデンサＣｃ）との間を開閉する双方向のスイッチング素子ＱＣｐ１〜ＱＣｐｎ，ＱＣｎ１〜ＱＣｎｎを備えて構成される。そしてこれにより、組電池外電源との間で双方向の電気エネルギの授受を行なう単一の単位電源または隣接する複数個の単位電源を選択可能な機能を有する。
【００４２】
ここで、スイッチング素子ＱＣｐｊは、電池セルＣｉｊの正極とモジュール内コンデンサＣｃの一方の端子との間を開閉するものであり、スイッチング素子ＱＣｎｊは、電池セルＣｉｊの負極とモジュール内コンデンサＣｃの他方の端子との間を開閉するものである。本実施形態では、スイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊのそれぞれを、上記スイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉと同様、一対のＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタにて構成する。そして、それらのソースおよびゲート間に、フォトカプラＰＣｐ１〜ＰＣｐｎ，ＰＣｎ１〜ＰＣｎｎの２次側を接続する。これらフォトカプラＰＣｐｊ，ＰＣｎｊも、上記フォトカプラＰＭｐｉ，ＰＭｎｉ同様、電圧を出力するタイプのものである。
【００４３】
ここで、モジュール内マトリックスコンバータＭＣＣを構成するスイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊは、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣを構成するスイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉよりも低耐圧のものを使用している。また、上記フォトカプラＰＣｐｊ，ＰＣｎｊは、上記フォトカプラＰＭｐｉ，ＰＭｎｉよりも低耐圧のものを用いている。
【００４４】
上記フォトカプラＰＣｐｊ，ＰＣｎｊの１次側には、マイクロコンピュータ（マイコン４０）が接続されている。マイコン４０は、中央処理装置（ＣＰＵ４６）を備えるソフトウェア処理手段である。マイコン４０は、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの端子電圧のそれぞれを検出すべく、それらの正極および負極のそれぞれと接続されている。すなわち、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎのそれぞれの正極は、抵抗体Ｒ１〜Ｒｎのそれぞれを介してマイコン４０に接続され、電池セルＣｉｎの負極は、抵抗体を介すことなくマイコン４０に接続されている。また、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎのそれぞれには、抵抗体Ｒ１〜Ｒｎのそれぞれを介してコンデンサＣ１〜Ｃｎのそれぞれが接続されている。これら、抵抗体ＲｊおよびコンデンサＣｊは、ローパスフィルタの機能を有するＲＣ回路（図中、ＬＰＦ）を構成する。
【００４５】
ここで、ＲＣ回路は、抵抗体ＲｊおよびコンデンサＣｊからなるものと、抵抗体Ｒ１およびコンデンサＣ１〜Ｃｎからなるものとがある。そして、抵抗体ＲｊおよびコンデンサＣｊからなるＲＣ回路は、電池セルＣｉｊの端子電圧を出力する手段となり、その出力電圧は、マイコン４０内のアナログデジタル変換器４２によってデジタルデータに変換され、ＣＰＵ４６に取り込まれる。一方、抵抗体Ｒ１およびコンデンサＣ１〜ＣｎからなるＲＣ回路は、モジュールＭｉの端子電圧を出力する手段となり、その出力電圧は、マイコン４０内のアナログデジタル変換器４４によってデジタルデータに変換され、ＣＰＵ４６に取り込まれる。ＣＰＵ４６では、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎのそれぞれの端子電圧やモジュールＭｉの端子電圧（デジタル信号）を、先の図１に示したインターフェース２２を介してＥＣＵ２０に出力する。
【００４６】
なお、アナログデジタル変換器４２の耐圧は、モジュールＭｉの端子電圧の最大値よりも低くなっている。そこで、アナログデジタル変換器４２を過度に高い電圧から保護すべく、コンデンサＣ１〜ＣｎのそれぞれにツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤｎのそれぞれが並列接続されている。ツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤｎのブレークダウン電圧は、電池セルＣｉｊの端子電圧の想定される最大値よりも大きくて且つ、アナログデジタル変換器４２の耐圧よりも低い値に設定されている。
【００４７】
上記構成によれば、電池セルＣ１１〜Ｃｍｎの端子電圧や充電率、充電量のいずれかのばらつきを低減する処理（均等化処理）を行なうことができる。すなわち、モジュール内調整ユニットＵｉによって、モジュールＭｉの電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの上記いずれかのばらつきを低減する処理と、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣによってモジュールＭ１〜Ｍｍの上記いずれかのばらつきを低減する処理とを行なうことで、電池セルＣ１１〜Ｃｍｎの端子電圧のばらつきを低減することができる。
【００４８】
詳しくは、これらの処理は、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣの場合を例に説明する次の蓄電側充電処理と電池側充電処理とを有するものとなる。すなわち、蓄電側充電処理は、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣを操作して上記いずれかの値が大きいモジュールとこれに隣接するモジュールとをモジュール間コンデンサＣｍに接続することで、これを充電する処理である。また、電池側充電処理は、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣを操作して上記いずれかの値が小さいモジュールをモジュール間コンデンサＣｍに接続することで、同小さいモジュールを充電する処理である。
【００４９】
本実施形態では、さらに、上記ばらつきを低減する処理のための装置を用いて、先の図１に示す温度センサ３２によって検出される高電圧バッテリ１０の温度が低い場合に、その温度を上昇させる制御（昇温制御）を行なう。
【００５０】
本実施形態では、この昇温制御を、モジュールＭｉを構成する電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎのいくつかの電気エネルギをモジュール内コンデンサＣｃに放電させ、モジュール内コンデンサＣｃの蓄電エネルギをモジュールＭｉを構成する電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎのいくつかに充電する処理とする。すなわち、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎが充放電を繰り返すことで、その内部抵抗による発熱によって温度を上昇させることができる。特に、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの充放電は、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎ間で電気エネルギを移動させる処理によって行われるため、昇温制御による熱効率を向上させることができる。ちなみに、ここでの熱効率とは、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの電気エネルギの減少量に対する電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの発熱量の割合によって定義されるものである。
【００５１】
本実施形態では、特に、モジュール内コンデンサＣｃに放電させる電池セルと、モジュール内コンデンサＣｃの蓄電エネルギを充電する電池セルとをパターンに従って切り替える。図３に、このパターンを例示する。ここでは、モジュールＭｉを構成する電池セルを６個の電池セルＣｉ１〜Ｃｉ６とし、モジュール内コンデンサＣｃに放電させる電池セルの数を３個とし、モジュール内コンデンサＣｃの蓄電エネルギを充電する電池セルの数を１個としている。図示されるように、モジュール内コンデンサＣｃに放電させる電池セルは、互いに隣接するものからなる。また、パターンは、モジュール内コンデンサＣｃに放電させる電池セルに含まれる電池セルを１つずつ入れ替えるものとなっている。
【００５２】
詳しくは、モジュール内コンデンサＣｃに放電させる電池セルは、第１回目は、電池セルＣｉ１，Ｃｉ２，Ｃｉ３、第２回目は、電池セルＣｉ２，Ｃｉ３，Ｃｉ４、第３回目は、電池セルＣｉ３，Ｃｉ４，Ｃｉ５、第４回目は、電池セルＣｉ４，Ｃｉ５，Ｃｉ６となる。これに対し、モジュール内コンデンサＣｃの蓄電エネルギを充電する電池セルは、モジュールＭｉ内の電池セルＣｉ１〜Ｃｉ６を順に切り替えていくものとなる。
【００５３】
ここで、本実施形態では、パターンの一周期において、モジュール内コンデンサＣｃに放電させる電池セルとなる回数と、モジュール内コンデンサＣｃの蓄電エネルギを充電する電池セルとなる回数とのそれぞれが、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎで互いに等しくなるように設定されている。これは、昇温制御によって、モジュールＭｉ内の電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎで端子電圧のばらつきが生じることを抑制するためのものである。この設定は、モジュール内コンデンサＣｃに放電させる電池セルの組み合わせ数である「４」と、モジュール内コンデンサＣｃの蓄電エネルギを充電する電池セルの組み合わせ数（ここでは、電池セル数そのもの）である「６」との最小公倍数によって実現することができる。図３において、第２４番目までが記載されているのは、これを一周期とするためである。なお、これら２４個のパターンは、互いに相違するものからなる。
【００５４】
図４に、本実施形態にかかる昇温制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ２０の指令により、モジュール内調整ユニットＵｉによって、たとえば所定周期でくり返し実行される。
【００５５】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、昇温要求があるか否かを判断する。ここで、昇温要求の有無は、温度センサ３２によって検出される高電圧バッテリ１０の温度が規定値以下であるか否かによって判断すればよい。そして、昇温要求があると判断される場合、ステップＳ１２において、モジュール内コンデンサＣｃに放電させる電池セルの数（使用数ｎｄ）と、モジュール内コンデンサＣｃの蓄電エネルギを充電する電池セルの数（使用数ｎｃ＜ｎｄ）とを決定する。ここでは、高電圧バッテリ１０の温度が低いほど、「ｎｄ−ｎｃ」を大きくすればよい。すなわち、図５に示されるように、「ｎｄ−ｎｃ」が大きいほど、モジュール内コンデンサＣｃと使用数ｎｄの電池セルの端子電圧との電位差や、モジュール内コンデンサＣｃと使用数ｎｃの電池セルの端子電圧との電位差が大きくなる。そしてこのため、使用数ｎｄの電池セルからモジュール内コンデンサＣｃに流れる電流や、モジュール内コンデンサＣｃから使用数ｎｃの電池セルに流れる電流が大きくなる。したがって、「ｎｄ−ｎｃ」が大きいほど、内部抵抗による発熱量が増大し、ひいては、温度上昇速度が大きくなる。
【００５６】
なお、使用数ｎｄ，ｎｃを設定するに際しては、電池セルＣｉｊの端子電圧が許容範囲から外れないとの制約を設ける。ここで、電池セルＣｉｊの放電時には、内部抵抗による電圧降下に起因して端子電圧は上昇し、電池セルＣｉｊの充電時には、内部抵抗による電圧降下に起因して端子電圧は低下する。このため、モジュール内コンデンサＣｃへの放電電流やモジュール内コンデンサＣｃからの充電電流が大きいほど、端子電圧が大きくなったり小さくなったりする。このため、本実施形態では、端子電圧、充電率、充電量のいずれかを入力パラメータとして、端子電圧が許容範囲から外れることがないように使用数ｎｄ，ｎｃを設定する。
【００５７】
続くステップＳ１４では、パターン番号を指定する変数ｋを「１」とする。続くステップＳ１６では、スイッチング素子ＱＣｐｒ，ＱＣｐｎ（ｒ＋ｎｄ−１）をオンする。ここで、変数ｒは、基本的には、変数ｋを「ｎ−ｎｄ＋２」で割った余りに設定する。ただし、余りがゼロの場合には、変数ｒを「１」とする。これにより、スイッチング素子ＱＣｐ１，ＱＣｎ（ｎｄ）のオン操作、スイッチング素子ＱＣｐ２，ＱＣｎ（ｎｄ＋１）のオン操作、スイッチング素子ＱＣｐ３，ＱＣｎ（ｎｄ＋２）のオン操作、…、スイッチング素子ＱＣｐ（ｎ−ｎｄ＋１），ＱＣｎｎのオン操作の各パターンが順次繰り返されるようになる。
【００５８】
上記ステップＳ１６の処理により、電池セルＣｉｒ，Ｃｉ（ｒ＋１），…Ｃｉ（ｒ＋ｎｄ−１）からモジュール内コンデンサＣｃに電流が流れる。この際、モジュール内コンデンサＣｃに流れる電流は、電池セルＣｉｒ，Ｃｉ（ｒ＋１），…Ｃｉ（ｒ＋ｎｄ−１）の内部抵抗や、スイッチング素子ＱＣｐｒ，ＱＣｐｎ（ｒ＋ｎｄ−１）の導通抵抗によって制限される。ここで、モジュール内コンデンサＣｃの充電電流が過度に大きくならないのは、上述した静電容量の設定のためである。すなわち、モジュール内コンデンサＣｃの充電電圧が電池セルＣｉｊの端子電圧に等しい場合、その蓄電エネルギ量が電池セルＣｉｊよりも十分に小さくなるようにすることで、モジュール内コンデンサＣｉの充電電圧の変化速度を大きくすることができる。そしてこれにより、充電電流が過度に大きくなることを回避することができる。ちなみに、本実施形態では、損失を低減すべく、スイッチング素子ＱＣｐｒ，ＱＣｐｎ（ｒ＋ｎｄ−１）を、流せる最大電流よりも実際の電流が小さくなる領域で使用している。
【００５９】
上記ステップＳ１６の処理は、所定時間Ｔ１の間継続される（ステップＳ１８）。ここで、所定時間Ｔ１は、電池セルＣｉｒ，Ｃｉ（ｒ＋１），…Ｃｉ（ｒ＋ｎｄ−１）の電気エネルギのモジュール内コンデンサＣｃへの放電処理が完了すると想定される時間程度に設定される。
【００６０】
そして、所定時間Ｔ１が経過すると、ステップＳ２０において、スイッチング素子ＱＣｐｒ，ＱＣｐｎ（ｒ＋ｎｄ−１）をオフ操作するとともに、スイッチング素子ＱＣｐｓ，ＱＣｐｎ（ｓ＋ｎｃ−１）をオン操作する。ここで、変数ｓは、基本的には、変数ｋを「ｎ−ｎｃ＋２」で割った余りに設定する。ただし、余りがゼロの場合には、変数ｓを「１」とする。これにより、スイッチング素子ＱＣｐ１，ＱＣｎ（ｎｃ）のオン操作、スイッチング素子ＱＣｐ２，ＱＣｎ（ｎｃ＋１）のオン操作、スイッチング素子ＱＣｐ３，ＱＣｎ（ｎｃ＋２）のオン操作、…、スイッチング素子ＱＣｐ（ｎ−ｎｃ＋１），ＱＣｎｎのオン操作の各パターンが順次繰り返されるようになる。
【００６１】
上記ステップＳ２０の処理により、モジュール内コンデンサＣｃから電池セルＣｉｓ，Ｃｉ（ｓ＋１），…Ｃｉ（ｓ＋ｎｃ−１）に電流が流れる。この処理は、所定時間Ｔ２の間継続される（ステップＳ２２）。ここで、所定時間Ｔ２は、モジュール内コンデンサＣｃの電気エネルギの電池セルＣｉｓ，Ｃｉ（ｓ＋１），…Ｃｉ（ｓ＋ｎｃ−１）への充電処理が完了すると想定される時間程度に設定される。
【００６２】
そして、所定時間Ｔ２が経過すると、ステップＳ２４において、変数ｋが「（ｎ−ｎｄ＋１）（ｎ−ｎｃ＋１）」であるか否かを判断する。この処理は、モジュール内コンデンサＣｃへの充電および放電からなる処理が、先の図３に例示したパターンに従って１周期に渡ってなされたか否かを判断するためのものである。そして、ステップＳ２４において否定判断される場合、ステップＳ２６において変数ｋをインクリメントし、ステップＳ１６に戻る。これに対し、ステップＳ２４において肯定判断される場合、この一連の処理を一旦終了する。
【００６３】
図６に本実施形態の効果を示す。図６（ａ）は、電池セルＣｉｊの電圧と、モジュール内コンデンサＣｃの充電電圧Ｖｃと、モジュール内コンデンサＣｃを介して流れる電流Ｉとのそれぞれの推移を示す。また、図６（ｂ）は、本実施形態にかかる高電圧バッテリ１０の温度の推移を、先の図４の昇温制御を行わなかった場合（昇温なし）と対比して示す。
【００６４】
図示されるように、本実施形態によれば、高電圧バッテリ１０の温度を好適に上昇させることができる。なお、比較例においても高電圧バッテリ１０の温度が上昇しているのは、高電圧バッテリ１０が定常的に所定の電流を出力している状況を想定したためである。
【００６５】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００６６】
（１）高電圧バッテリ１０の温度が低い場合、モジュール内マトリックスコンバータＭＣＣを用いて、モジュールＭｉ内の電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎ同士で電荷を移動させた。これにより、高電圧バッテリ１０の温度を上昇させることができる。しかも、この処理を、高電圧バッテリ１０を電源とする車載主機等の電力供給処理とは独立に行なうことができるため、走行性能に影響を与えることを好適に回避することができる。
【００６７】
（２）モジュール内コンデンサＣｃへの放電に用いるセル数（使用数ｎｄ）とモジュール内コンデンサＣｃからの電気エネルギの充電先の電池セル数（使用数ｎｃ）との差を可変とした。これにより、高電圧バッテリ１０の単位時間当たりの発熱量を可変とすることができる。
【００６８】
（３）充電状態の調整に用いる手段（モジュール内マトリックスコンバータＭＣＣ、モジュール内コンデンサＣｃ）を用いて昇温制御を行った。これにより、昇温制御のために新たにハードウェア手段を追加する必要が生じない。
【００６９】
（４）スイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉのソース同士（スイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊのソース同士）を短絡した。これにより、単一の操作信号によって一対のスイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉ（スイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊ）を容易に操作することができる。
【００７０】
（５）スイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉ（スイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊ）に操作信号を出力する絶縁通信手段として、電圧を出力するタイプのものを用いた。これにより、２次側に電源を備えることなく、スイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉ（スイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊ）をオン・オフ操作することができる。
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７１】
本実施形態では、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣとモジュール間コンデンサＣｍとを用いて昇温制御を行なう。また、本実施形態では、昇温制御の開始に際し、温度の低いモジュールＭＬの充放電を優先的に行なう。これは、高電圧バッテリ１０から車載主機等に放電がなされる状況下において、高電圧バッテリ１０の内部抵抗による損失を極力小さくするための設定である。
【００７２】
図７に、本実施形態にかかる昇温制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ２０によって、たとえば所定周期でくり返し実行される。
【００７３】
この一連の処理では、ステップＳ３０において、昇温要求があるか否かを判断する。この処理は、先の図４のステップＳ１０と同様である。そして、昇温要求があると判断される場合、ステップＳ３２において、モジュールＭ１〜Ｍｍのそれぞれの温度Ｔ１〜Ｔｍのうち温度が最低のものに対応するモジュールＭＬを特定する。なお、この処理を行なうべく、本実施形態では、各モジュール毎に温度センサを設けておく。
【００７４】
続くステップＳ３４では、モジュール間コンデンサＣｍに放電させるモジュール数（使用数Ｎｄ）と、モジュール間コンデンサＣｍの蓄電エネルギを充電するモジュール数（使用数Ｎｃ＜Ｎｄ）とを決定する。この処理は、先の図４のステップＳ１２に対応している。続くステップＳ３６では、パターンを指定する変数ｋを、モジュール間コンデンサＣｍに放電させるモジュールと、モジュール間コンデンサＣｍの蓄電エネルギを充電するモジュールとの双方に、温度が最低のモジュールＭＬが含まれるパターンに指定する。
【００７５】
ここで、このパターン選択について、電池セルの場合を例示した図３に基づき説明する。本実施形態の実際の制御については、ここでの説明をモジュールに置き換えることで実現できる。たとえば電池セルＣｉ１が最低温度の場合、第１番目のパターンまたは第１３番目のパターンが選択されることとなる。これに対し、電池セルＣｉ３が最低温度の場合、第３番目のパターン、第１５番目のパターン、第２１番目のパターンが対応する。
【００７６】
上記ステップＳ３６の処理が完了する場合、ステップＳ３８において、先の図３に示した要領で、パターンに従って放電を行なう。この際、上記ステップＳ３６の処理のために、第１回の充放電処理においては、最低温度のモジュールＭＬの発熱量を最大とすることができる。
【００７７】
続くステップＳ４０〜Ｓ５０では、パターンの一周期が完了したか否かを判断し、一周期が完了していない場合、変数ｋを更新する処理を行なう。すなわち、ステップＳ４０では、最低温度のモジュールＭＬを指定する変数Ｌが「１」であるか否かを判断し、「１」であるなら、ステップＳ４２において、変数ｋが「（ｍ−Ｎｄ＋１）（ｍ−Ｎｃ＋１）」であるか否かを判断する。一方、ステップＳ４０において否定判断される場合、ステップＳ４４において、変数ｋが「Ｌ−１」であるか否かを判断する。そして、否定判断される場合、ステップＳ４６において、変数ｋを「（ｍ−Ｎｄ＋１）（ｍ−Ｎｃ＋１）」で割った余りがゼロであるか否かを判断する。そして、余りがゼロなら、ステップＳ４８において変数ｋを「１」とし、ステップＳ３８に戻る。これに対し、余りがゼロでない場合や、ステップＳ４２において否定判断される場合には、ステップＳ５０において変数ｋをインクリメントし、ステップＳ３８に戻る。
【００７８】
なお、上記ステップＳ３０において否定判断される場合や、ステップＳ４２，Ｓ４４において肯定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、先の第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７９】
本実施形態でも、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣとモジュール間コンデンサＣｍとを用いて昇温制御を行なう。ただし、本実施形態では、最低温度のモジュールＭＬの発熱量を増大させる手法を以下のように変更する。
【００８０】
図８に、本実施形態にかかる昇温制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ２０によって、たとえば所定周期でくり返し実行される。
【００８１】
この一連の処理では、まずステップＳ６０において、昇温要求があるか否かを判断する。この処理は、先の図４のステップＳ１０と同様である。そして、昇温要求があると判断される場合、ステップＳ６２において、モジュールＭ１〜Ｍｍのそれぞれの温度Ｔ１〜Ｔｍのうち温度が最低のものに対応するモジュールＭＬを特定する。続くステップＳ６４においては、スイッチング素子ＱＭｐ１、ＱＭｎｍをオン操作する。これにより、高電圧バッテリ１０とモジュール間コンデンサＣｍとが接続される。そして、高電圧バッテリ１０の電気エネルギがモジュール間コンデンサＣｍに放電される。この処理は、所定時間Ｔ３に渡って実行される。ここで、所定時間Ｔ３は、高電圧バッテリ１０からモジュール間コンデンサＣｍへの放電処理が完了すると想定される時間程度に設定される。
【００８２】
そして所定時間Ｔ３が経過したと判断されると、ステップＳ６８において、スイッチング素子ＱＭｐ１、ＱＭｎｍをオフ操作し、スイッチング素子ＱＭｐＬ，ＱＭｎＬをオン操作する。これにより、モジュール間コンデンサＣｍに接続されるモジュールが、最低温度のモジュールＭＬのみとなる。そして、これにより、モジュール間コンデンサＣｍの電気エネルギが最低温度のモジュールＭＬに充電される。この処理は、所定時間Ｔ４に渡って実行される。ここで、所定時間Ｔ４は、モジュール間コンデンサＣｍから最低温度のモジュールＭＬへの充電処理が完了すると想定される時間程度に設定される。
【００８３】
そして、所定時間Ｔ４が経過すると、ステップＳ７２において、上記蓄電側充電処理と電位側充電処理とによって、モジュールＭ１〜ＭＬの端子電圧、充電率、充電量のいずれかのばらつきを低減する処理を行う。ここで、端子電圧は、先の図１に示したインターフェース２２を介してモジュール内調整ユニットＵｉから出力される検出値を用いればよい。また、充電率は、たとえば、端子電圧（閉路端電圧）の検出値と、電流量と、各セル毎の内部抵抗情報とから、開放端電圧を算出し、開放端電圧と充電率との関係を定めた関係情報から算出すればよい。また、充電量については、上記充電率にセル毎の満充電量を乗算することで算出すればよい。
【００８４】
なお、上記ステップＳ７２の処理は、ばらつき度合いが小さい場合には行わなくてもよい。上記ステップＳ７２の処理が完了する場合や、ステップＳ６０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００８５】
この一連の処理では、ステップＳ６４，Ｓ６８の処理によって、最低温度のモジュールＭＬの発熱量が一番大きくなる処理がなされる。そして、これにより端子電圧や充電率、充電量がばらつく場合には、ステップＳ７２において均等化処理がなされる。この際、最低電圧のモジュールＭＬの端子電圧や充電率、充電量は、モジュールＭＬ内において最大となっている可能性が高いため、均等化処理によっても最低温度のモジュールＭＬの放電処理がなされる。そしてこれにより、最低温度のモジュールＭＬがさらに発熱する。
【００８６】
上記一連の処理を、ステップＳ６０において否定判断されるまで継続することで、昇温要求がなくなるまで最低温度のモジュールＭＬの温度を迅速に上昇させつつも、これに起因して端子電圧や充電率、充電量のばらつきが拡大することを好適に抑制することができる。
＜第４の実施形態＞
以下、第４の実施形態について、先の第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８７】
本実施形態では、先の第２の実施形態同様、モジュール内コンデンサＣｃを用いて昇温制御を行なう。ここで、通常の昇温制御として、本実施形態では、モジュール内コンデンサＣｃへの放電に使用する電池セルの使用数ｎｄと、モジュール内コンデンサＣｃの電気エネルギの充電先の電池セルの使用数ｎｃとを固定する。具体的には、図９にモジュールＭｉ内の電池セルの数が「６」である場合について例示するように、使用数ｎｄをモジュールＭｉの電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの数として且つ、使用数ｎｃを「１」とする。
【００８８】
また、昇温制御の開始に際しては、図９に示したパターンの順序とは別に、モジュールＭｉとモジュール内コンデンサＣｃとを接続してモジュール内コンデンサＣｃへの放電を行った後、モジュール内コンデンサＣｃの電気エネルギの充電先を最低温度の電池セルとする処理を行なう。
【００８９】
図１０に、本実施形態にかかる昇温制御を示す。
【００９０】
図示されるように、最初に１度、モジュール内コンデンサＣｃの電気エネルギの充電先を最低温度の電池セルとする処理を行なうことで、最低温度の電池セルの充放電を優先させた後、先の図９に示したパターンに従った通常の昇温制御を行なう。なお、昇温制御の完了後においては、均等化処理を行なう。ここでは、端子電圧、充電率、充電量のいずれかが最大の電池セルとこれに隣接する電池セルとの一対の電池セルから、上記いずれかが最小の電池セルへの充電処理によって均等化を行なうことを例示している。
＜第５の実施形態＞
以下、第５の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００９１】
図１１に、本実施形態にかかる充電状態調整装置の構成を示す。なお、図１１において、先の図１や図２に示した部材に対応するものについては、便宜上、同一の符号を付している。また、図１１において、ＥＣＵ２０やそれとの接続経路についてはその記載を省略した。
【００９２】
図示されるように、本実施形態では、１つのモジュールを構成する電池セルと、隣接するモジュールの１つの電池セルとで部分電池を構成し、部分電池毎に、マトリックスコンバータやモジュール内コンデンサＣｃ１〜Ｃｃｍが設けられる。すなわち、第１モジュールＭ１を構成する電池セルＣ１１〜Ｃ１ｎと第２モジュールＭ２を構成する電池セルＣ２１とが、モジュール内コンデンサＣｃ１に接続される。また、第１モジュールＭ１を構成する電池セルＣ１ｎと、第２モジュールＭ２を構成する電池セルＣ２１〜Ｃ２ｎと、第３モジュールＭ３を構成する電池セルＣ３１とが、モジュール内コンデンサＣｃ２に接続される。
【００９３】
詳しくは、第１モジュールＭ１に対応するモジュール内コンデンサＣｃ１は、スイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊによってモジュールＭ１の電池セルＣ１ｊに接続され、また、スイッチング素子ＱＣｐＬ，ＱＣｎＬによって、第２モジュールＭ２の電池セルＣ２１に接続される。
【００９４】
これに対し、第２モジュールＭ２に対応するモジュール内コンデンサＣｃ２は、スイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊによって第２モジュールＭ２の電池セルＣ２ｊに接続される。さらに、スイッチング素子ＱＣｐＨ，ＱＣｎＨによって、第１モジュールＭ１の電池セルＣ１ｎに接続され、スイッチング素子ＱＣｐＬ，ＱＣｎＬによって、第３モジュールＭ３の電池セルＣ３１に接続される。
【００９５】
こうした構成によれば、モジュール内コンデンサＣｃ１を介して、電池セルＣ１１〜Ｃ１ｎ，Ｃ２１の間で電気エネルギの授受が可能となる。また、モジュール内コンデンサＣｃ２を介して、電池セルＣ１ｎ，Ｃ２１〜Ｃ２ｎ，Ｃ３１の間で電気エネルギの授受が可能となる。このように、モジュール内コンデンサＣｃ１〜Ｃｃｍによって電気エネルギの授受が可能な電池セルの一部が共有化されているため、高電圧バッテリ１０を構成する電池セルＣ１１〜Ｃｍｎの全てで電気エネルギの授受が可能となり、ひいては電池セルＣ１１〜Ｃｍｎの全てで端子電圧や、充電率、充電量のばらつきを低減可能となる。
【００９６】
しかも、この際、スイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊ，ＱＣｐＨ，ＱＣｎＨ，ＱＣｐＬ，ＱＣｎＬに要求される耐圧を、上記第１の実施形態におけるスイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉと比較して小さくすることができる。
【００９７】
本実施形態では、この調整装置を流用して昇温制御を行なう。これは、上記第１の実施形態と同様、モジュール単位で行うことが望ましい。もっとも、これに代えて、上記第１の実施形態におけるパターンを上記部分電池単位に拡張して行なうことも可能ではある。
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
「マトリックスコンバータのスイッチング素子について」
モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣのスイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉや、モジュール内マトリックスコンバータＭＣＣのスイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊとしては、一対のＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタの直列接続体に限らない。たとえば一対のＰチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタの直列接続体であってもよい。この場合であっても、ソース同士をショートさせるようにして直列接続することが望ましい。もっとも、スイッチング素子のオン・オフに際しての開閉制御端子（ゲート）の電位の基準を定める端子（ソース）同士をショートさせるものに限らず、ドレイン同士をショートさせるものであってもよい。この場合、一対のスイッチング素子を駆動する駆動回路を共通とすることが困難となるものの、ボディーダイオードを介して貫通電流が流れることを回避することはできる。
【００９８】
さらに、電界効果トランジスタにも限らず、たとえば一対の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）とそれらのそれぞれに逆並列接続されたダイオードとからなるものであってもよい。ちなみに、この場合のダイオードは、マトリックスコンバータにおいて電流を双方向に流すことができるようにするための手段となる。
「モジュール内及びモジュール間のマトリックスコンバータについて」
モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣのスイッチング素子ＱＭｐｉ，ＱＭｎｉの耐圧を、モジュール内マトリックスコンバータＭＣＣのスイッチング素子ＱＣｐｊ，ＱＣｎｊの耐圧よりも高くする設定に限らない。これらの耐圧が同一であったとしても、モジュール毎の管理とモジュール内の管理とを行なうことによるメリットを享受できる。このメリットとしては、たとえば昇温速度を上昇させたい場合、対象とする電池セルに流れる電流を増やすべく、モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣを操作することでモジュール間での電気エネルギの授受を行ない、均等化等のためにモジュール内マトリックスコンバータＭＣＣを用いることがある。
「マトリックスコンバータのスイッチング素子の駆動手段について」
１次側と２次側との絶縁を確保しつつ１次側の電圧信号を２次側に電圧信号として出力する絶縁通信手段（電圧を出力するタイプの絶縁通信手段）としては、特定のフォトカプラに限らない。たとえばトランスであってもよい。この場合であっても、スイッチング素子のオン状態またはオフ状態のうちトランスの２次側電圧が要求される方の時間が長くならない制御設計をするなら、駆動手段の回路規模が上記実施形態と比較して過度に大きくなることはない。
【００９９】
また、電圧を出力するタイプの絶縁通信手段にも限らない。
【０１００】
「選択接続手段（マトリックスコンバータ）について」
モジュール間マトリックスコンバータＭＭＣとモジュール内マトリックスコンバータＭＣＣとの双方を備えない構成としては、上記第４の実施形態（図１１）に限らない。たとえば、高電圧バッテリ１０を構成する電池セルＣ１１〜Ｃｍｎのそれぞれとコンデンサとの間を開閉する単一のマトリックスコンバータを備えてもよい。
【０１０１】
また、蓄電手段に接続された１または複数の電池セルと蓄電手段との間で双方向に電流を流すことのできる手段に限らない。たとえば、３つの電池セルの電気エネルギをモジュール内コンデンサＣｃに充電し、その電気エネルギを２つの電池セルに放電するものにおいて、３つの電池セルとモジュール内コンデンサＣｃとを接続する専用の経路は、３つの電池セルからコンデンサへの充電電流の流れを許容し逆方向の電流の流れを阻止するものであってもよい。
【０１０２】
「第１の規定数および第２の規定数等の大小関係について」
上記第１、第２の実施形態では、モジュール内コンデンサＣｃの充電に用いる使用数ｎｃを放電に用いる使用数ｎｄよりも大きくし、モジュール間コンデンサＣｍの充電に用いる使用数Ｎｃを放電に用いる使用数Ｎｄよりも大きくしたがこれに限らない。たとえば、端子電圧の高い電池セルを放電に用いて且つ端子電圧の低い電池セルを充電に用いるなら、モジュール内コンデンサＣｃやモジュール間コンデンサＣｍを介して電気エネルギの授受を行なうことができる。
【０１０３】
「充放電パターンについて」
周期的な一群の充放電処理を構成する各充放電処理において、充電される電池セルが放電する電池セル群に含まれないパターンであってもよい。
【０１０４】
また、パターンに従ったものに限らず、たとえば最低温度の電池セルとそれに隣接する電池セルとの電気エネルギをコンデンサＣｃに充電し、コンデンサＣｃの電気エネルギを最低温度の電池セルに充電する処理を行なうものであってもよい（優先手段）。この処理を継続することで、電池セルＣ１１〜Ｃｍｎの全ての温度が昇温制御を必要とするほど低い場合であっても、それら電池セルＣ１１〜Ｃｍｎの温度を上昇させることができると考えられる。
【０１０５】
「優先手段について」
上記第２の実施形態（図７）における処理をモジュール内で行ってもよい。なお、このように、パターンに従った充放電を行なう場合であっても、開始に際して選択するパターン番号を変更するものに限らない。たとえば、モジュール内コンデンサＣｃに放電させる電池セルとモジュール内コンデンサＣｃの蓄電エネルギが充電される電池セルとの双方に最低温度セルが含まれているパターンを選択した後、上記いずれか一方にのみ最低温度セルが含まれるパターンを選択してもよい。これを図３の例で説明すると、電池セルＣｉ１が最低温度の電池セルである場合、第１番目および第１３番目のパターンの次に、第５、第６、第９、第１７、第１９、第２１番目のパターンを順次実行し、その後、２４個のパターンのうちの残りを実行することを意味する。
【０１０６】
また、上記第２〜第４の実施形態に例示したものに限らないことについては、「充放電パターンについて」の欄や「エネルギ授受手段について」の欄にも記載してある。
【０１０７】
「変更手段について」
パターンに従ったものに限らず、たとえば温度の低い電池セルが充電に用いられる電池セルと放電に用いられる電池セルとの少なくとも一方に含まれる場合に、放電に用いられる電池セル数と充電に用いられる電池セル数との差を増大させてもよい。
【０１０８】
「電圧検出手法について」
コンデンサＣｃに単一の電池セルの電圧を印加し、コンデンサＣｃの電圧を検出することでその電池セルの電圧を検出する手段や、コンデンサＣｍに単一のモジュールの電圧を印加し、コンデンサＣｍの電圧を検出することでそのモジュールの電圧を検出する手段であってもよい。
【０１０９】
「昇温手段について」
たとえば、上記第２の実施形態（図７）の処理を行っている期間に、上記第１の実施形態（図４）の処理を併せ行ってもよい。
【０１１０】
「エネルギ授受手段について」
充電する電池セルや放電する電池セルを指定可能な構成としては、選択接続手段を備えるものに限らない。たとえば、図１２に示すものであってもよい。これは、電池セルＣｉｊ毎にリアクトルＬｉｊ（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）を備え、電池セルＣｉｊとリアクトルＬｉｊとを備えるループ経路を開閉するスイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２ａ，Ｓ１３ａ，…を備えている。また、端部の電池セルＣ１１，Ｃｍｎ以外の電池セルについて、隣接するセルのリアクトルとで構成するループ経路を構成するスイッチング素子Ｓ１２ｂ，Ｓ１３ｂ，…とを備えている。これにより、１つの電池セルの電気エネルギをリアクトルを介して隣接する電池セルに出力することができる。
【０１１１】
こうしたエネルギ授受手段を操作する昇温手段としては、たとえば電池セルＣ１１から電池セルＣ１２へ、電池セルＣ１２から電池セルＣ２３へというように順に電気エネルギを隣接する電池セルに出力した後、電池セルＣｍｎから電池セルＣｍ（ｎ−１）へというように順次エネルギを出力するパターンに従った処理を行なうものであってもよい。また、電池セルＣ１１，Ｃ１２、電池セルＣ１３，Ｃ１４、…でペアを組み、互いに充電、放電を交互に行なうようにしてもよい。この場合、一周期において、充電する電池セルとなる回数と放電する電池セルとなる回数とが、全電池セルで同一となる。
【０１１２】
また、パターンに従うことなく、温度の低い電池セルと隣接する電池セルとの間で充放電を繰り返すようにしてもよい（優先手段）。
【０１１３】
なお、図１２に例示したものは、モジュール単位で設けてもよく、また、図１２に示した構成に、モジュール単位で充放電を行なう構成を追加してもよい。
【０１１４】
さらに、エネルギ授受手段としては、充電する電池セルや放電する電池セルを指定可能な構成に限らず、たとえば特開２００４−８８８７８号公報に記載されているものであってもよい。これは、それぞれの電池セルに並列にトランスの各別の２次側コイルを接続し、それら２次側コイルに磁気結合した単一の１次側コイルの両端に組電池の端子電圧を印加可能とするものである。こうしたものであっても、組電池の電気エネルギを一旦磁気エネルギに変換し、これを各電池セルに放出することで、それぞれの電池セルでは流れた電流に応じて内部抵抗における発熱が生じるため、昇温制御を行なうことができる。
【０１１５】
また、電池セルやモジュール等の端子電圧、充電率、充電量のばらつきを低減するための手段を流用するものにも限らない。
【０１１６】
「蓄電手段の静電容量の設定について」
上記実施形態で例示したものに限らない。たとえば、モジュールＭｉとモジュール内コンデンサＣｃとを接続することでモジュールＭｉの電気エネルギをモジュール内コンデンサＣｃに放電する場合に放電電流が過度に大きくなるおそれがあるなら、モジュール内コンデンサＣｃに接続する電池セル数を制限してもよい。また、これに代えて、スイッチング素子ＱＣｐ１，ＱＣｎｎを継続してオン状態とする代わりに、ＰＷＭ処理することで放電電流が過度に大きくなることを回避してもよい。さらに、スイッチング素子ＱＣｐ１，ＱＣｎｎを流れることのできる電流と放電電流とが一致する領域でスイッチング素子ＱＣｐ１，ＱＣｎｎをオン操作すべく、開閉制御端子（ゲート）の電位を調整することで、放電電流を制限してもよい。
【０１１７】
「そのほか」
組電池としては、電力変換回路を介して車載主機に接続されるものに限らない。
【０１１８】
たとえば、アナログデジタル変換器の耐圧が十分なら、ツェナーダイオードＺＤを省いてもよい。また、たとえば、ノイズの影響が無視できるなら、フィルタ回路ＬＰＦを省いてもよい。
【符号の説明】
【０１１９】
１０…高電圧バッテリ（組電池の一実施形態）、Ｃｍ…モジュール間コンデンサ、ＭＭＣ…モジュール間マトリックスコンバータ、Ｃｃ…モジュール内コンデンサ、ＭＣＣ…モジュール内マトリックスコンバータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルの直列接続体としての組電池について、該組電池を構成する電池セル間で流れる電流の収支に相違するものが存在するようにすることで、前記電池セル間で電気エネルギを移動させるエネルギ授受手段と、
前記組電池の温度が低い場合、前記エネルギ授受手段の操作によって前記組電池を構成する電池セル間で電気エネルギを授受させることで、前記組電池の昇温制御を行なう昇温手段と、
を備えることを特徴とする組電池の昇温制御装置。
【請求項２】
前記エネルギ授受手段は、前記電池セルのうち電気エネルギを放電する１または複数個の電池セルと、前記電池セルのうち前記放電された電気エネルギが充電される１または複数個の電池セルとを指定可能とするものであることを特徴とする請求項１記載の組電池の昇温制御装置。
【請求項３】
前記エネルギ授受手段は、蓄電手段と、前記組電池を構成する第１の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を電気的に開閉する機能、ならびに第２の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を電気的に開閉する機能を有する選択接続手段とを備えて構成され、
前記昇温手段は、前記選択接続手段の操作によって前記第１の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を閉状態とすることで、前記蓄電手段を充電すべく前記第１の規定数個の電池セルを放電させる放電処理と、前記選択接続手段の操作によって前記第２の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を電気的に閉状態とすることで、前記蓄電手段の電気エネルギを前記第２の規定数個の電池セルに充電する充電処理とを行なうものであり、
前記第１の規定数個の電池セルは、単一の電池セルまたは隣接する複数個の電池セルであり、
前記第２の規定数個の電池セルは、単一の電池セルまたは隣接する複数個の電池セルであることを特徴とする請求項２記載の組電池の昇温制御装置。
【請求項４】
前記第１の規定数が前記第２の規定数よりも大きいことを特徴とする請求項３記載の組電池の昇温制御装置。
【請求項５】
前記第１の規定数個の電池セルは、前記第２の規定数個の電池セルを含むことを特徴とする請求項４記載の組電池の昇温制御装置。
【請求項６】
前記昇温手段は、前記第１の規定数個の電池セルと前記第２の規定数個の電池セルとをパターンに従って切り替えるパターン切替手段を備え、
前記パターンは、その１周期の期間で、前記組電池を構成する電池セルのうち所定数個の電池セルのそれぞれが前記第１の規定数個の電池セルに含まれる回数が互いに等しく、前記所定数個の電池セルのそれぞれが前記第２の規定数個の電池セルに含まれる回数が互いに等しくなるものであることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の組電池の昇温制御装置。
【請求項７】
前記昇温手段は、前記第１の規定数個の電池セルおよび前記第２の規定数個の電池セルの少なくとも一方の選択に際し、温度の低い１または複数の電池セルを優先する優先手段を備えることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の組電池の昇温制御装置。
【請求項８】
前記選択接続手段は、前記組電池を構成する一部且つ複数個の電池セルであるモジュールの第３の規定数個としての前記第１の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を電気的に開閉する機能、ならびに第４の規定数個のモジュールとしての前記第２の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を電気的に開閉する機能を有し、
前記昇温手段は、前記選択接続手段の操作によって前記第３の規定数個のモジュールおよび前記蓄電手段間を閉状態とすることで、前記蓄電手段を充電すべく前記第３の規定数個のモジュールを放電させる放電処理と、前記選択接続手段の操作によって前記第４の規定数個のモジュールおよび前記蓄電手段間を電気的に閉状態とすることで、前記蓄電手段の電気エネルギを前記第４の規定数個のモジュールに充電する充電処理とを行なうことを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の組電池の昇温制御装置。
【請求項９】
前記選択接続手段は、前記第１の規定数と前記第２の規定数との差を可変とする可変機能を備え、
前記昇温手段は、前記組電池を構成する単一の電池セルまたは隣接する複数の電池セルの端子電圧、充電率、および充電量、ならびに前記組電池の温度の少なくとも１つに応じて前記選択接続手段を操作することで、前記充電処理によって前記蓄電手段に接続される電池セルの数と前記放電処理によって前記蓄電手段に接続される電池セルの数との差を変更する変更手段を備えることを特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載の組電池の昇温制御装置。
【請求項１０】
前記昇温手段は、放電する電池セルと充電される電池セルとをパターンに従って切り替えるパターン切替手段を備え、
前記パターンは、その１周期の期間で、前記組電池を構成する電池セルのうち所定数個の電池セルのそれぞれが前記放電する電池セルに含まれる回数が互いに等しく、前記所定数個の電池セルのそれぞれが前記充電される電池セルに含まれる回数が互いに等しくなるものであることを特徴とする請求項２記載の組電池の昇温制御装置。
【請求項１１】
前記昇温手段は、前記放電する１または複数の電池セルおよび前記充電する１または複数の電池セルの少なくとも一方の選択に際し、温度の低い１または複数の電池セルを優先する優先手段を備えることを特徴とする請求項１０記載の組電池の昇温制御装置。
【請求項１】
複数の電池セルの直列接続体としての組電池について、該組電池を構成する電池セル間で流れる電流の収支に相違するものが存在するようにすることで、前記電池セル間で電気エネルギを移動させるエネルギ授受手段と、
前記組電池の温度が低い場合、前記エネルギ授受手段の操作によって前記組電池を構成する電池セル間で電気エネルギを授受させることで、前記組電池の昇温制御を行なう昇温手段と、
を備えることを特徴とする組電池の昇温制御装置。
【請求項２】
前記エネルギ授受手段は、前記電池セルのうち電気エネルギを放電する１または複数個の電池セルと、前記電池セルのうち前記放電された電気エネルギが充電される１または複数個の電池セルとを指定可能とするものであることを特徴とする請求項１記載の組電池の昇温制御装置。
【請求項３】
前記エネルギ授受手段は、蓄電手段と、前記組電池を構成する第１の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を電気的に開閉する機能、ならびに第２の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を電気的に開閉する機能を有する選択接続手段とを備えて構成され、
前記昇温手段は、前記選択接続手段の操作によって前記第１の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を閉状態とすることで、前記蓄電手段を充電すべく前記第１の規定数個の電池セルを放電させる放電処理と、前記選択接続手段の操作によって前記第２の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を電気的に閉状態とすることで、前記蓄電手段の電気エネルギを前記第２の規定数個の電池セルに充電する充電処理とを行なうものであり、
前記第１の規定数個の電池セルは、単一の電池セルまたは隣接する複数個の電池セルであり、
前記第２の規定数個の電池セルは、単一の電池セルまたは隣接する複数個の電池セルであることを特徴とする請求項２記載の組電池の昇温制御装置。
【請求項４】
前記第１の規定数が前記第２の規定数よりも大きいことを特徴とする請求項３記載の組電池の昇温制御装置。
【請求項５】
前記第１の規定数個の電池セルは、前記第２の規定数個の電池セルを含むことを特徴とする請求項４記載の組電池の昇温制御装置。
【請求項６】
前記昇温手段は、前記第１の規定数個の電池セルと前記第２の規定数個の電池セルとをパターンに従って切り替えるパターン切替手段を備え、
前記パターンは、その１周期の期間で、前記組電池を構成する電池セルのうち所定数個の電池セルのそれぞれが前記第１の規定数個の電池セルに含まれる回数が互いに等しく、前記所定数個の電池セルのそれぞれが前記第２の規定数個の電池セルに含まれる回数が互いに等しくなるものであることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の組電池の昇温制御装置。
【請求項７】
前記昇温手段は、前記第１の規定数個の電池セルおよび前記第２の規定数個の電池セルの少なくとも一方の選択に際し、温度の低い１または複数の電池セルを優先する優先手段を備えることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の組電池の昇温制御装置。
【請求項８】
前記選択接続手段は、前記組電池を構成する一部且つ複数個の電池セルであるモジュールの第３の規定数個としての前記第１の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を電気的に開閉する機能、ならびに第４の規定数個のモジュールとしての前記第２の規定数個の電池セルおよび前記蓄電手段間を電気的に開閉する機能を有し、
前記昇温手段は、前記選択接続手段の操作によって前記第３の規定数個のモジュールおよび前記蓄電手段間を閉状態とすることで、前記蓄電手段を充電すべく前記第３の規定数個のモジュールを放電させる放電処理と、前記選択接続手段の操作によって前記第４の規定数個のモジュールおよび前記蓄電手段間を電気的に閉状態とすることで、前記蓄電手段の電気エネルギを前記第４の規定数個のモジュールに充電する充電処理とを行なうことを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の組電池の昇温制御装置。
【請求項９】
前記選択接続手段は、前記第１の規定数と前記第２の規定数との差を可変とする可変機能を備え、
前記昇温手段は、前記組電池を構成する単一の電池セルまたは隣接する複数の電池セルの端子電圧、充電率、および充電量、ならびに前記組電池の温度の少なくとも１つに応じて前記選択接続手段を操作することで、前記充電処理によって前記蓄電手段に接続される電池セルの数と前記放電処理によって前記蓄電手段に接続される電池セルの数との差を変更する変更手段を備えることを特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載の組電池の昇温制御装置。
【請求項１０】
前記昇温手段は、放電する電池セルと充電される電池セルとをパターンに従って切り替えるパターン切替手段を備え、
前記パターンは、その１周期の期間で、前記組電池を構成する電池セルのうち所定数個の電池セルのそれぞれが前記放電する電池セルに含まれる回数が互いに等しく、前記所定数個の電池セルのそれぞれが前記充電される電池セルに含まれる回数が互いに等しくなるものであることを特徴とする請求項２記載の組電池の昇温制御装置。
【請求項１１】
前記昇温手段は、前記放電する１または複数の電池セルおよび前記充電する１または複数の電池セルの少なくとも一方の選択に際し、温度の低い１または複数の電池セルを優先する優先手段を備えることを特徴とする請求項１０記載の組電池の昇温制御装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−８９２９６（Ｐ２０１３−８９２９６Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２５６３７（Ｐ２０１１−２２５６３７）
【出願日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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