電圧調整システム
【課題】直列接続された複数の電池セル間の電圧値の差を効率よく調整する。
【解決手段】電圧調整システム１は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４，ＳＷ１１〜ＳＷ１５と制御ユニット６とを有する。制御ユニット６の検出部８は、直列接続されたセルＣａ〜Ｃｄの電圧値を検出する。判定部９は、電圧値が最大である最大電圧セルと最小である最小電圧セルとを抽出する。制御部１０は、最大電圧セルと最小電圧セルに対する調整処理を、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４，ＳＷ１１〜ＳＷ１５を制御することによって実行する。この調整処理では、最大電圧セルと最小電圧セルとが並列状態に接続される。
【解決手段】電圧調整システム１は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４，ＳＷ１１〜ＳＷ１５と制御ユニット６とを有する。制御ユニット６の検出部８は、直列接続されたセルＣａ〜Ｃｄの電圧値を検出する。判定部９は、電圧値が最大である最大電圧セルと最小である最小電圧セルとを抽出する。制御部１０は、最大電圧セルと最小電圧セルに対する調整処理を、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４，ＳＷ１１〜ＳＷ１５を制御することによって実行する。この調整処理では、最大電圧セルと最小電圧セルとが並列状態に接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列接続された複数の電池セル間における電圧値の差を調整する電圧調整システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００７−３１１３３５号公報には、複数のセルを具備する燃料電池において、各セルの電圧を周期的に測定して、測定された電圧が所定の電圧より低い性能低下セルが検出された場合、性能低下セルに近接する近接セルを性能低下セルと並列連結させることによって、燃料電池の性能を改善する回路連結制御システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１１３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、複数の電池セルを直列接続して所望の出力を得ている組電池では、充放電を繰り返すうちに複数の電池セルの容量にばらつきが生じ、組電池一体で充放電させると、容量の小さい電池セルは過充電や過放電を引き起こして性能が劣化し、組電池全体の充放電可能容量の低下や寿命の低下等を招く。このため、複数の電池セル間の電圧値の差が低減するように調整することが望ましい。
【０００５】
しかし、上記特開２００７−３１１３３５号公報に記載された制御システムでは、例えば、性能低下セルの電圧値を回復させるために並列連結させる近接セルの電圧値も低下している場合は、性能低下セルの電圧値が十分に増大しないので、燃料電池を構成する複数のセル間の電圧値の差を低減させることはできない。
【０００６】
そこで、本発明は、直列接続された複数の電池セル間の電圧値の差を効率よく調整することが可能な電圧調整システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく、本発明の第１の態様は、直列接続された複数の電池セル間における電圧値の差を調整する電圧調整システムであって、複数の調整回路と複数スイッチと検出手段と判定手段と制御手段とを備える。
【０００８】
複数の調整回路は、複数の電池セルから抽出される２つの電池セルの全ての組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、上記抽出される２つの電池セルを同極同士が通電する並列状態で接続する。複数のスイッチは、上記抽出される２つの電池セルの組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、調整位置と非調整位置とに選択的に設定される。調整位置のスイッチは、対応する調整回路を機能させ、非調整位置のスイッチは、対応する調整回路を機能させない。
【０００９】
検出手段は、複数の電池セルの各電圧値を検出する。判定手段は、検出手段が検出した電圧値が最大である最大電圧セルと最小である最小電圧セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えているか否かを判定する。上記最大電圧セルと上記最小電圧セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えていると判定手段が判定したとき、制御手段は、複数のスイッチのうち上記最大電圧セルと上記最小電圧セルとの組み合わせに対応するスイッチのみを上記調整位置に設定する。
【００１０】
上記構成では、判定手段は、複数の電池セルの中から、電圧値が最大である最大電圧セルと最小である最小電圧セルとを抽出し、最大電圧セルと最小電圧セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えているか否かを判定する。この電圧値の差が所定電圧値を超えると、制御手段は、これら最大電圧セルと最小電圧セルの組み合わせに対応するスイッチのみを調整位置に設定する。これにより、最大電圧セルと最小電圧セルとが並列に接続する調整回路が機能し、最大電圧セルから最小電圧セルへの放電が行われ、最大電圧セルの電圧値が低下し、最小電圧セルの電圧値が上昇して、両セルの電圧値は平均化される。従って、複数の電池セル間の電圧値の差を効率よく調整することができる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、直列接続された４つ以上の複数の電池セル間における電圧値の差を調整する電圧調整システムであって、複数の調整回路と複数のスイッチと検出手段と判定手段と制御手段とを備える。
【００１２】
複数の調整回路は、複数の電池セルからそれぞれ抽出される所定数の電池セルが構成する２つのセル群の全ての組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、各セル群を構成する複数の電池セルを、１つの電池セルの正極と他の１つの電池セルの負極とを開放した状態で直列接続するとともに、当該２つのセル群を、上記開放された４つの電極の同極同士が通電する並列状態で接続する。複数のスイッチは、上記２つのセル群の組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、調整位置と非調整位置とに選択的に設定される。調整位置のスイッチは、対応する調整回路を機能させ、非調整位置のスイッチは、対応する調整回路を機能させない。
【００１３】
検出手段は、複数の電池セルの各電圧値を検出する。判定手段は、複数の電池セルの中から、検出手段が検出した電圧値が大きい方から順に上記所定数の電池セルを最大電圧セル群として、小さい方から順に上記所定数の電池セルを最小電圧セル群としてそれぞれ抽出し、上記最大電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最小の電池セルと上記最小電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最大の電池セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えているか否かを判定する。上記２つの電池セルの電圧値の差が所定電圧値を超えていると判定手段が判定したとき、制御手段は、複数のスイッチのうち上記最大電圧セル群と上記最小電圧セル群の組み合わせに対応するスイッチのみを上記調整位置に設定する。
【００１４】
上記構成では、判定手段は、複数の電池セルの中から、電圧値が大きい方から順に所定数の電池セルを最大電圧セル群として、小さいほうから順に所定数の電池セルを最小電圧セル群として抽出し、最大電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最小の電池セルと最小電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最大の電池セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えているか否かを判定する。これら２つの電池セルの電圧値の差が所定電圧値を超えると、制御手段は、これら最大電圧セル群と最小電圧セル群の組み合わせに対応するスイッチのみを調整位置に設定する。これにより、最大電圧セル群を構成する所定数の電池セルと最小電圧セル群を構成する所定数の電池セルとはそれぞれ、１つの電池セルの正極と他の１つの電池セルの負極とを開放した状態で直列接続されるとともに、これら最大電圧セル群と最小電圧セル群とが並列に接続する調整回路が機能する。その結果、最大電圧セル群から最小電圧セル群への放電が行われ、最大電圧セル群の合計電圧値が低下し、最小電圧セル群の合計電圧値が上昇して、両セル群の合計電圧値が平均化される。すなわち、最大電圧セル群を構成する電池セルから最小電圧セル群を構成する電池セルへの放電が行われ、最大電圧セル群を構成する電池セルの各電圧値が低下し、最小電圧セル群を構成する電池セルの各電圧値が上昇して、両セル群を構成する電池セルの各電圧値は平均化される。このように、所定数の電池セルが包括して処理されるため、複数の電池セル間の電圧値の差を効率よく調整することができ、また調整に要する時間の短縮化を図ることができる。
【００１５】
本発明の第３の態様は、直列接続された４つ以上の複数の電池セル間における電圧値の差を調整する電圧調整システムであって、複数の第１の調整回路と複数の第１のスイッチと複数の第２の調整回路と複数の第２のスイッチと検出手段と第１の判定手段と第２の判定手段と制御手段とを備える。
【００１６】
複数の第１の調整回路は、複数の電池セルから抽出される２つの電池セルの全ての組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、前記抽出される２つの電池セルを同極同士が通電する並列状態で接続する。複数の第１のスイッチは、上記抽出される２つの電池セルの組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、第１の調整位置と非調整位置とに選択的に設定される。第１の調整位置のスイッチは、対応する第１の調整回路を機能させ、非調整位置のスイッチは、対応する第１の調整回路を機能させない。複数の第２の調整回路は、複数の電池セルからそれぞれ抽出される所定数の電池セルが構成する２つのセル群の全ての組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、各セル群を構成する複数の電池セルを、１つの電池セルの正極と他の１つの電池セルの負極とを開放した状態で直列接続するとともに、当該２つのセル群を、上記開放された４つの電極の同極同士が通電する並列状態で接続する。複数の第２のスイッチは、上記２つのセル群の組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、第２の調整位置と非調整位置とに選択的に設定される。第２の調整位置は、対応する第２の調整回路を機能させ、非調整位置のスイッチは、対応する第２の調整回路を機能させない。
【００１７】
検出手段は、上記複数の電池セルの各電圧値を検出する。第１の判定手段は、検出手段が検出した電圧値が最大である最大電圧セルと最小である最小電圧セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えているか否かを判定する。第２の判定手段は、複数の電池セルの中から、検出手段が検出した電圧値が大きい方から順に上記所定数の電池セルを最大電圧セル群として、小さい方から順に上記所定数の電池セルを最小電圧セル群としてそれぞれ抽出し、上記最大電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最小の電池セルと上記最小電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最大の電池セルとの電圧値の差が上記所定電圧値を超えているか否かを判定する。制御手段は、上記最大電圧セルと上記最小電圧セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えていると第１の判定手段が判定し、且つ上記２つの電池セルの電圧値の差が所定電圧値以下であると第２の判定手段が判定したとき、複数のスイッチのうち上記最大電圧セルと上記最小電圧セルの組み合わせに対応するスイッチのみを上記第１の調整位置に設定し、上記２つの電池セルの電圧値の差が所定電圧値を超えていると第２の判定手段が判定したとき、複数のスイッチのうち上記最大電圧セル群と上記最小電圧セル群の組み合わせに対応するスイッチのみを上記第２の調整位置に設定する。
【００１８】
上記構成では、第１の判定手段が、複数の電池セルの中から、電圧値が最大である最大電圧セルと最小である最小電圧セルとを抽出し、最大電圧セルと最小電圧セルとの電圧値の差（第１の電圧値の差）が所定電圧値を超えているか否かを判定するとともに、第２の判定手段が、複数の電池セルの中から、電圧値が大きい方から順に所定数の電池セルを最大電圧セル群として、小さいほうから順に所定数の電池セルを最小電圧セル群として抽出し、最大電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最小の電池セルと最小電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最大の電池セルとの電圧値の差（第２の電圧値の差）が所定電圧値を超えているか否かを判定する。第１の電圧値の差が所定電圧値を超えていると第１の判定手段が判定し、且つ第２の電圧値の差が所定電圧値以下であると第２の判定手段が判定したときは、制御手段は、これら最大電圧セルと最小電圧セルの組み合わせに対応するスイッチのみを第１の調整位置に設定する。これにより、これら最大電圧セルと最小電圧セルとが並列に接続する調整回路が機能し、最大電圧セルから最小電圧セルへの放電が行われ、最大電圧セルの電圧値が低下し、最小電圧セルの電圧値が上昇して、両セルの電圧値は平均化される。一方、第１の電圧値の差が所定電圧値を超えていると第１の判定手段が判定し、且つ第２の電圧値の差が所定電圧値を超えていると第２の判定手段が判定したときは、制御手段は、これら最大電圧セル群と最小電圧セル群の組み合わせに対応するスイッチのみを第２の調整位置に設定する。これにより、最大電圧セル群を構成する所定数の電池セルと最小電圧セル群を構成する所定数の電池セルとはそれぞれ、１つの電池セルの正極と他の１つの電池セルの負極とを開放した状態で直列接続されるとともに、これら最大電圧セル群と最小電圧セル群とが並列に接続する調整回路が機能する。その結果、最大電圧セル群から最小電圧セル群への放電が行われ、最大電圧セル群の合計電圧値が低下し、最小電圧セル群の合計電圧値が上昇して、両セル群の合計電圧値が平均化される。すなわち、最大電圧セル群を構成する電池セルから最小電圧セル群を構成する電池セルへの放電が行われ、最大電圧セル群を構成する電池セルの各電圧値が低下し、最小電圧セル群を構成する電池セルの各電圧値が上昇して、両セル群を構成する電池セルの各電圧値は平均化される。このように、２つの電池セル間で処理を行うか、２つの所定数のセル群間で処理を行うかが選択されて処理されるため、複数の電池セル間の電圧値の差を効率よく調整することができる。
【００１９】
本発明の第４の態様は、上記第１又は第３の態様に記載の電圧調整システムであって、制御手段は、上記最大電圧セルと上記最小電圧セルの組み合わせに対応するスイッチを上記調整位置に設定した後、上記最大電圧セルの電圧値と上記最小電圧セルの電圧値とが平均化されたか否かを判断し、当該２つの電圧値が平均化されたと判断したときに上記調整位置に設定したスイッチを上記非調整位置に戻す。
【００２０】
上記構成では、制御手段は、最大電圧セルと最小電圧セルの組み合わせに対応するスイッチを調整位置又は第１の調整位置に設定した後、これら２つの電池セルの電圧値が平均化されたか否かを判断し、平均化されたと判断したときに、対応するスイッチを調整位置又は第１の調整位置から非調整位置に戻す。従って、それぞれのスイッチが設定され接続される２つの電池セルの電圧値を確実に平均化することができ、また、平均化に要する時間の短縮化を図ることができる。
【００２１】
本発明の第５の態様は、上記第２又は第３の態様に記載の電圧調整システムであって、
制御手段は、上記最大電圧セル群と上記最小電圧セル群の組み合わせに対応するスイッチを上記調整位置に設定した後、上記最大電圧セル群の合計電圧値と上記最小電圧セル群の合計電圧値とが平均化されたか否かを判断し、当該２つの合計電圧値が平均化されたと判断したときに上記調整位置に設定したスイッチを上記非調整位置に戻す。
【００２２】
上記構成では、制御手段は、最大電圧セル群と最小電圧セル群の組み合わせに対応するスイッチを調整位置又は第２の調整位置に設定した後、これら２つの電池セル群の合計電圧値が平均化されたか否かを判断し、平均化されたと判断したときに、対応するスイッチを調整位置又は第２の調整位置から非調整位置に戻す。従って、それぞれのスイッチが設定され接続される２つのセル群の合計電圧値を確実に平均化することができ、また、平均化に要する時間の短縮化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、直列接続された複数の電池セル間の電圧値の差を効率よく調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態の電圧調整システムの構成図である。
【図２】第１実施形態の電圧調整処理を示すフローチャートである。
【図３】セルＣａとセルＣｂとの間の調整処理を実行した後に、セルＣｃとセルＣｄとの間の調整処理を実行した場合のセルＣａ〜Ｃｄの電圧値Ｖａ〜Ｖｄの変遷を示す図である。
【図４】第２実施形態の電圧調整システムの構成図であり、セルＣａ及びセルＣｄで構成される最大電圧セル群とセルＣｂ及びセルＣｃで構成される最小電圧セル群との間の調整処理を実行している状態を示す。
【図５】第２実施形態の電圧調整処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の第１実施形態の電圧調整システムについて図面を参照して説明する。
【００２６】
図１に示すように、電圧調整システム１は、複数の電池セル（二次電池セル）Ｃａ〜Ｃｄ間の電圧値の差を調整するものであり、電池セルＣａ〜Ｃｄとともに車両に搭載される。電池セルＣａ〜Ｃｄは、直列接続され、二次電池として車両の駆動用のモータや車載電装品などの負荷回路２に電力を供給する。なお、電池セルＣａ〜Ｃｄは、発電機などの充電回路３に接続されてもよく、また、モータは、発電機能を併有するモータジェネレータであってもよい。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態では４つの電池セルＣａ〜Ｃｄが車両に搭載され、電圧調整システムは、電池側スイッチ群４と、調整側スイッチ群５と、制御ユニット６とを有する。電池側スイッチ群４は、４つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を有し、調整側スイッチ群５は５つのスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５を有する。なお、以下において、電池セルを単にセルと略称して説明する。
【００２８】
セルＣａ〜Ｃｄと調整側スイッチ群５（スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５）とは、５本の接続線１２（第１接続線１３〜第５接続線１７）を介して接続される。第１接続線１３は、セルＣａの正極に接続されるとともに、スイッチＳＷ２〜ＳＷ４を介してセルＣｂ〜Ｃｄの正極にそれぞれ接続される。第２接続線１４は、スイッチＳＷ１を介してセルＣａの負極に接続されるとともに、スイッチＳＷ２を介してセルＣｂの正極に接続される。第３接続線１５は、セルＣｂの負極に接続されるとともに、スイッチＳＷ３を介してセルＣｃの正極に接続される。第４接続線１６は、セルＣｃの負極に接続されるとともに、スイッチＳＷ４を介してセルＣｄの正極に接続される。第５接続線１７はセルＣｄの正極に接続される。
【００２９】
電池側スイッチ群４のスイッチＳＷ１は、２つの接点を有し、２つの接点同士を接続する接続位置（第１接続位置）と、２つの接点間を遮断する中立位置との何れかの位置に設定可能な２路スイッチである。スイッチＳＷ２〜ＳＷ４は、基本接点と第１接点と第２接点とを有し、基本接点を第１接点に接続する第１接続位置と、基本接点を第２接点に接続する第２接続位置と、基本接点を第１接点及び第２接点の何れにも接続しない中立位置との何れかの位置に設定可能な３路スイッチである。
【００３０】
スイッチＳＷ１の一方の接点１ａは、スイッチＳＷ２の第２接点２ｂと第２接続線１４とに接続され、他方の接点１ｂは、セルＣａの負極に接続される。スイッチＳＷ２の基本接点２ａは、セルＣｂの正極に接続され、第１接点２ｂは、スイッチＳＷ１の接点１ａと第２接続線１４とに接続され、第２接点２ｃは、第１接続線１３に接続される。スイッチＳＷ３の基本接点３ａは、セルＣｃの正極に接続され、第１接点３ｂは、セルＣｂの負極と第３接続線１５とに接続され、第２接点３ｃは、第１接続線１３に接続される。スイッチＳＷ４の基本接点４ａは、セルＣｄの正極に接続され、第１接点４ｂは、セルＣｃの負極と第４接続線１６とに接続される。
【００３１】
スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が全て第１接続位置に設定される（接点１ａ〜４ａと接点１ｂ〜４ｂとがそれぞれ接続される）と、セルＣａ〜Ｃｄ間は直列接続される。一方、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の何れかが第１接続位置以外の位置に設定されると、セルＣａ〜Ｃｄ間の直列接続は遮断される。従って、モータや発電機等との間でセルＣａ〜Ｃｄに対する放充電が行われており、且つ後述する電圧調整処理が実行されていない通常状態のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、制御ユニット６によって、第１接続位置に設定され維持される。また、電圧調整処理の実行中において、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうち調整処理対象となる２つのセルの組み合わせに対応しないスイッチは、制御ユニット６によって、中立位置に設定される。
【００３２】
調整側スイッチ群５のスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５は、基本接点と第１接点と第２接点とを有し、基本接点を第１接点に接続する第１接続位置と、基本接点を第２接点に接続する第２接続位置と、基本接点を第１接点及び第２接点の何れにも接続しない中立位置との何れかの位置に設定可能な３路スイッチである。
【００３３】
スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５の基本接点１１ａ〜１５ａは、第１接続線１３〜第５接続線１７にそれぞれ接続され、第１接点１１ｂ〜１５ｂは、第６接続線１８にそれぞれ接続され、第２接点１１ｃ〜１５ｃは、第７接続線１９にそれぞれ接続される。後述する電圧調整処理が実行されていない通常状態のスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５は、制御ユニット６によって、中立位置（非調整位置）に設定され維持される。
【００３４】
スイッチＳＷ１が第１接続位置に設定され（接点１ａと接点１ｂとが接続され）、スイッチＳＷ２が第２接続位置に設定され（基本接点２ａと第２接点２ｃとが接続され）、スイッチＳＷ１２が第２接続位置に設定され（基本接点１２ａと第２接点１２ｃとが接続され）、スイッチＳＷ１３が第２接続位置に設定される（基本接点１３ａと第２接点１３ｃとが接続される）と、セルＣａとセルＣｂとは両セルの同極同士が通電する並列状態で接続される。並列状態に接続されたセルＣａとセルＣｂとの電圧値に差がある場合、電圧値が大きいセルは放電し小さいセルは充電されて、セルＣａとセルＣｂとの電圧値は、両セルの平均電圧値に近づくように調整される。すなわち、スイッチＳＷ１が第１接続位置に、スイッチＳＷ２が第２接続位置に、スイッチＳＷ１２が第２接続位置に、スイッチＳＷ１３が第２接続位置にそれぞれ設定されることによって形成される回路は、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する調整回路として機能し、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ１２、及びスイッチＳＷ１３は、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する調整用スイッチとして機能する。この場合、スイッチＳＷ１の第１接続位置、スイッチＳＷ２の第２接続位置、スイッチＳＷ１２の第２接続位置、及びスイッチＳＷ１３の第２接続位置が、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する調整回路を機能させる調整位置である。また、上記以外の他の２つのセルの全ての組み合わせについても、その詳細な説明は省略するが、セルＣａとセルＣｂの組み合わせと同様に対応する調整回路が形成可能であり、調整用スイッチとして機能するスイッチ及びその調整位置が決定する。
【００３５】
なお、２つのセルの組み合わせに対応する調整回路は、１つの経路に限定されず、複数の異なる経路で形成可能である。例えば、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する上記調整用スイッチのうち、スイッチＳＷ１２及びスイッチＳＷ１３の調整位置を第２接続位置から第１接続位置に切り替えた（基本接点１２ａ，１３ａと第１接点１２ｂ、１３ｂとがそれぞれ接続された）場合も、セルＣａとセルＣｂとは並列状態に接続される。すなわち、スイッチＳＷ１が第１接続位置、スイッチＳＷ２が第２接続位置、スイッチＳＷ１２及びスイッチＳＷ１３が第１接続位置にそれぞれ設定されることによって形成される回路も、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する調整回路として機能する。
【００３６】
制御ユニット６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７と記憶部１１とを有する。記憶部１１は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記録媒体によって構成される。
【００３７】
記憶部１１には、電圧調整処理実行プログラムが記憶されている。ＣＰＵ７は、電圧調整処理実行プログラムに従って電圧調整処理を実行することにより、検出部８、判定部９及び制御部１０として機能する。また、記憶部１１には、各セルＣａ〜Ｃｄの電圧値が逐次更新して記憶される電圧値記憶テーブルと、２つのセルの組み合わせに対応する調整用スイッチ及び調整位置が予め設定された調整スイッチ設定テーブルとが記憶されている。
上述のように、２つのセルの組み合わせに対応する調整回路は複数の異なる経路で形成可能であるため、調整スイッチ設定テーブルには、これら複数の経路のうち、任意の１つの経路が予め選択され、当該経路で形成される調整回路を機能させる調整用スイッチ及び調整位置が設定される。本実施形態では、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する調整用スイッチ及び調整位置として、スイッチＳＷ１（調整位置：第１接続位置）、スイッチＳＷ２（調整位置：第２接続位置）、スイッチＳＷ１２（調整位置：第２接続位置）、及びスイッチＳＷ１３（調整位置：第２接続位置）が設定されている。
【００３８】
検出部８は、各セルＣａ〜Ｃｄの電圧値Ｖａ〜Ｖｄを検出し、検出した電圧値Ｖａ〜Ｖｄを記憶部１１の電圧値記憶テーブルに逐次更新して記憶する。
【００３９】
判定部９は、制御部１０が後述する調整処理を実行しているか否かを判定する。調整処理を実行していないと判定した場合、判定部９は、全てのセルＣａ〜Ｃｄの中から電圧値Ｖａ〜Ｖｄが最大である最大電圧セルと最小である最小電圧セルとを抽出し、これら２つのセルの電圧値の差ΔＶが所定電圧値Ｖｓを超えているか否かを判定する。具体的には、記憶部１１から各電圧値Ｖａ〜Ｖｄを読み出し、全ての電圧値Ｖａ〜Ｖｄの中から最大電圧値と最小電圧値とを特定する。そして、判定部９は、最大電圧値と最小電圧値との差（最大電圧セルと最小電圧セルとの電圧値との差ΔＶ）を算出し、算出した電圧値の差ΔＶが所定電圧値Ｖｓを超えているか否かを判定する。
【００４０】
制御部１０は、算出した電圧値の差ΔＶが所定電圧値Ｖｓを超えていると判定部９が判定したとき、最大電圧セルと最小電圧セルとを調整処理対象として調整処理を実行する。制御部１０は、調整スイッチ設定テーブルを参照して最大電圧セルと最小電圧セルの組み合わせに対応する調整用スイッチを決定し、そのスイッチを調整位置に設定して最大電圧セルと最小電圧セルとを並列に接続する調整回路を機能させ、最大電圧セルの電圧値と最小電圧セルの電圧値とが平均化されたか否かを判断し、平均化されたと判断したときに、調整位置に設定した最大電圧セルと最小電圧セルの組み合わせに対応する調整用スイッチを調整位置から非調整位置に戻す。
【００４１】
最大電圧セルの電圧値と最小電圧セルの電圧値とが平均化されたか否かを判断する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、最大電圧セルの電圧値と最小電圧セルの電圧値とを逐次検出し、２つの電圧値の差が所定電圧値Ｖｓ以下のときに平均化されたと判定する方法や、接続された調整回路の電流値を計測し、計測した電流値が所定の基準電流値以下のときに平均化されたと判定する方法や、電圧値の平均化に要する時間を基準時間として求めて設定し、調整処理の経過時間を計時し、計時した経過時間が基準時間に達したときに平均化されたと判定する方法など、様々な方法が適用可能である。
【００４２】
以下、図２のフローチャートを用いて、ＣＰＵ７が実行する電圧調整処理について説明する。本処理は、車両の停止時などセルＣａ〜Ｃｄに対する放充電が行われていないことを条件に開始され、所定時間毎に実行される。なお、以下では、全てのセルＣａ〜Ｃｄの中で、セルＣａの電圧値が最大であり、セルＣｂの電圧値が最小である場合を想定して説明する。
【００４３】
本処理が開始されると、判定部９は、制御部１０が調整処理を実行しているか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００４４】
制御部１０が調整処理を実行していないと判定された場合（ステップＳ１：ＮＯ）、検出部８は、セルＣａ〜Ｃｄの各電圧値Ｖａ〜Ｖｄを検出し、検出した各セルの電圧値Ｖａ〜Ｖｄを記憶部１１に記憶する（ステップＳ２）。
【００４５】
次に、判定部９は、記憶部１１から各電圧値Ｖａ〜Ｖｄを読み出し、全ての電圧値Ｖａ〜Ｖｄの中から最大電圧値Ｖａと最小電圧値Ｖｂとを抽出し（最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとを抽出し）、最大電圧値Ｖａと最小電圧値Ｖｂとの差（最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとの電圧値の差ΔＶ＝Ｖａ−Ｖｂ）を算出する（ステップＳ３）。
【００４６】
次に、判定部９は、算出した電圧値の差ΔＶが所定電圧値Ｖｓを超えているか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００４７】
電圧値の差ΔＶが所定電圧値Ｖｓを超えている（ΔＶ＞Ｖｓ）と判定された場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、制御部１０は、最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとを調整処理対象として調整処理を実行する（ステップＳ５）。制御部１０は、調整スイッチ設定テーブルを参照して、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応するスイッチを決定し、決定したスイッチをそれぞれ調整位置に設定する。具体的には、スイッチＳＷ１を第１接続位置に設定（維持）し、スイッチＳＷ２を第２接続位置に設定し、スイッチＳＷ１２とスイッチＳＷ１３とを第２接続位置に設定する。また、これらのスイッチを設定するとともに、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４（スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうちセルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応しないスイッチ）を中立位置に設定する。これにより、最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとは並列状態で接続される。最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとを並列状態で接続した制御部１０は、これら２つのセルの電圧値が平均化されたか否かを判断し、平均化されたと判断したときに、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応するスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ１２、及びスイッチＳＷ１３を調整位置から非調整位置に戻すとともに、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４を中立位置から非調整位置に戻して、本処理を終了する。
【００４８】
また、制御部１０が調整処理を実行していると判定された場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、及び最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとの電圧値の差ΔＶが所定電圧値Ｖｓ以下である（ΔＶ≦Ｖｓ）と判定された場合（ステップＳ４：ＮＯ）は、ＣＰＵ７は本処理を終了する。
【００４９】
次に、調整処理を実行するセルＣａ〜Ｃｄの電圧値Ｖａ〜Ｖｄの状態について、図３を参照して説明する。図３は、セルＣａとセルＣｂとの間の調整処理（１回目の調整処理）と、セルＣｃとセルＣｄとの間の調整処理（２回目の調整処理）とを実行した場合のセルＣａ〜Ｃｄの電圧値Ｖａ〜Ｖｄの変遷を示す図である。なお、１回目の調整処理実行前のセルＣａ〜Ｃｄの電圧値Ｖａ〜Ｖｄは、Ｖａ＞Ｖｄ＞Ｖｃ＞Ｖｂであり、且つＶａ−Ｖｂ＞Ｖｓ（所定電圧値）である。また、各調整処理は、２つのセルの電圧値が完全に平均化されて等しくなるまで継続して実行される。
【００５０】
１回目の調整処理を実行すると、最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとが並列状態に接続され、最大電圧セルＣａは最小電圧セルＣｂへ放電し、最小電圧セルＣｂは充電される。すなわち、セルＣａの電圧値は低下し、セルＣｂの電圧値は上昇して、これら２つのセルＣａ，Ｃｂの電圧値は平均化される。１回目の調整処理が終了したときのセルＣａ，Ｃｂの電圧値Ｖａ２，Ｖｂ２は、Ｖａ２＝Ｖｂ２＝（Ｖａ＋Ｖｂ）／２となる。
【００５１】
続いて、２回目の調整処理を実行する。このとき、セルＣａ〜Ｃｄの電圧値Ｖａ２，Ｖｂ２，Ｖｃ，Ｖｄは、Ｖｄ＞Ｖａ２＝Ｖｂ２＞Ｖｃであり、且つＶｄ−Ｖｃ＞Ｖｓ（所定電圧値）である。２回目の調整処理が実行されて、最大電圧セルＣｄと最小電圧セルＣｃとが並列状態に接続されると、セルＣｄはセルＣｃへ放電し、セルＣｃは充電され、セルＣｃとセルＣｄの電圧値は平均化される。２回目の調整処理が終了したときのセルＣｃ，Ｃｄの電圧値Ｖｃ２，Ｖｄ２は、Ｖｃ２＝Ｖｄ２＝（Ｖｃ＋Ｖｄ）／２となる。
【００５２】
このように、本実施形態の電圧調整システムによれば、最大電圧セルと最小電圧セルとを並列に接続して両セルの電圧値を平均化させるので、複数の電池セルの電圧値を効率よく調整することができる。
【００５３】
なお、直列接続される電池セルは、４つに限定されるものではなく、２つ又は３つであってもよく、５つ以上であってもよい。
【００５４】
また、各セルＣａ〜Ｃｄのそれぞれ２つを並列接続する回路やスイッチの形態及び配置は、上記に限定されるものではない。
【００５５】
さらに、調整スイッチ設定テーブルは、上記に限定されるものではない。例えば、形成可能な経路のうち、複数又は全ての経路を機能させる調整用スイッチ及び調整位置が設定されていてもよい。この場合、本処理を開始するまでに、ユーザーが記憶された複数の経路から１つの経路を予め選択する。
【００５６】
次に、本発明の第２実施形態の電圧調整システムについて図面を参照して説明する。本実施形態は、最大電圧セルを含む最大電圧セル群と最小電圧セルを含む最小電圧セル群とに対して包括した調整処理が実行可能である点において、上記第１実施形態と相違する。なお、上記第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。以下の説明において、２つのセルに対応する調整回路を第１の調整回路と称し、２つのセル群に対応する調整回路を第２の調整回路と称し、第１の調整回路を機能させるスイッチを第１の調整用スイッチと称し、第２の調整回路を機能させるスイッチを第２の調整用スイッチと称する。また、直列接続される電池セルは上記第１実施形態と同様に４つであり、各セル群を構成するセルの所定数は２である。
【００５７】
図４に示すように、本実施形態の電圧調整システム１は、電池側スイッチ群４と調整側スイッチ群５と電池側第２スイッチ群２０とを有する。電池側スイッチ群４は、３つのスイッチＳＷ２〜ＳＷ４を有し、電池側第２スイッチ群２０は、５つのスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２５を有する。
【００５８】
電池側第２スイッチ群２０のスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２５は、２つの接点を有し、２つの接点同士を接続する接続位置（第１接続位置）と、２つの接点間を遮断する中立位置との何れかに設定可能な２路スイッチである。
【００５９】
スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２４は第１接続線１３の途中に設けられ、スイッチＳＷ２５は第４接続線１６の途中に設けられる。スイッチＳＷ２１は、セルＣａの正極と、スイッチＳＷ２の第２接点２ｃ及びスイッチＳＷ２２の接点２２ａとの間を断接し、スイッチＳＷ２２は、スイッチＳＷ２の第２接点２ｃ及びスイッチＳＷ２１の接点２１ｂと、スイッチＳＷ３の第２接点３ｃ及びスイッチＳＷ２３の接点２３ａとの間を断接する。スイッチＳＷ２３は、スイッチＳＷ３の第２接点３ｃ及びスイッチＳＷ２２の接点２２ｂと、スイッチＳＷ４の第２接点４ｃ及びスイッチＳＷ２４の接点２４ａとの間を断接し、スイッチＳＷ２４は、スイッチＳＷ４の第２接点４ｃ及びスイッチＳＷ２３の接点２３ｂと、スイッチＳＷ１１の基本接点１１ａとの間を断接する。また、スイッチＳＷ２５は、セルＣａの正極及びスイッチＳＷ２１の接点２１ａと、セルＣｃの負極及びスイッチＳＷ４の第１接点４ｂ及びスイッチＳＷ１４の基本接点１４ａとの間を断接する。後述する電圧調整処理が実行されていない通常状態のスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２５は、制御ユニット６によって第１接続位置に設定され維持される。また、電圧調整処理の実行中において、スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２５のうち調整処理対象となる２つのセル又は２つのセル群の組み合わせに対応しないスイッチは、制御ユニット６によって、中立位置に設定される。
【００６０】
スイッチＳＷ２が第２接続位置に、スイッチＳＷ１２が第２接続位置に、スイッチＳＷ１３が第２接続位置にそれぞれ設定されると、セルＣａとセルＣｂとは並列状態で接続される。すなわち、スイッチＳＷ２が第２接続位置に、スイッチＳＷ１２が第２接続位置に、スイッチＳＷ１３が第２接続位置にそれぞれ設定されて形成される回路は、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する第１の調整回路として機能し、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ１２とスイッチＳＷ１３とは、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する第１の調整用スイッチとして機能する。また、この場合、スイッチＳＷ２の第２接続位置と、スイッチＳＷ１２の第２接続位置と、スイッチＳＷ１３の第２接続位置とが、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する第１の調整回路を機能させる調整位置である。
【００６１】
また、上記以外の他の２つのセルの全ての組み合わせについても、その詳細な説明は省略するが、セルＣａとセルＣｂの組み合わせと同様に対応する第１の調整回路が形成可能であり、第１の調整用スイッチとして機能するスイッチ及びその調整位置が決定する。さらに、２つのセルの組み合わせに対応する第１の調整回路は、第１の実施形態における調整回路と同様に複数の異なる経路が形成可能である。
【００６２】
次に、２つのセル群の組み合わせに対応する第２の調整回路について説明する。各セル群は、所定数のセル（２つのセル）から構成される。セル群を構成する２つのセルは、一方のセルの正極と他方のセルの負極とが開放した状態で異極同士が接続（直列接続）される。２つのセル群のそれぞれ開放した状態の正極同士が接続され、負極同士も接続されると、２つのセル群は並列状態に接続される。例えば、セル群１がセルＣａとセルＣｂとで構成され、セル群２がセルＣｃとセルＣｄとで構成され、セル群１とセル群２とが並列状態に接続される場合を説明する。セルＣａの負極とセルＣｂの正極とが接続され（セルＣａの正極とセルＣｂの負極とは開放した状態）、セルＣｃの負極とセルＣｄの正極とが接続される（セルＣｃの正極とセルＣｄの負極とは開放した状態）とともに、開放した状態のセルＣａとセルＣｃとの正極が接続され、開放した状態のセルＣｂとセルＣｄとの負極が接続されると、セル群１とセル群２とが並列状態に接続される。セル群１の合計電圧値とセル群２の合計電圧値に差がある場合、電圧値の差がある２つのセルを並列状態に接続した場合と同様に、電圧値が大きいセル群を構成する各セルは放電し、電圧値が小さいセル群を構成する各セルは充電され、２つのセル群それぞれの合計電圧値は両セル群の合計電圧値の平均値に調整される。すなわち、セル群１とセル群２とが並列状態に接続される上記回路は、２つのセル群の組み合わせに対応する第２の調整回路として機能する。
【００６３】
スイッチＳＷ２が第１接続位置に、スイッチＳＷ３が第２接続位置に、スイッチＳＷ４が第１接続位置に、スイッチＳＷ１３が第２接続位置に、スイッチＳＷ１５が第２接続位置に、スイッチＳＷ２１が第１接続位置に、スイッチＳＷ２２が第１接続位置に、スイッチＳＷ２５が中立位置にそれぞれ設定されると、セル群１とセル群２の組み合わせに対応する第２の調整回路が形成される。この場合、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ４、スイッチＳＷ１３、スイッチＳＷ１５、スイッチＳＷ２１、及びスイッチＳＷ２２は、セル群１とセル群２の組み合わせに対応する第２の調整用スイッチとして機能し、スイッチＳＷ２の第１接続位置、スイッチＳＷ３の第２接続位置、スイッチＳＷ４の第１接続位置、スイッチＳＷ１３の第２接続位置、スイッチＳＷ１５の第２接続位置、スイッチＳＷ２１の第１接続位置、及びスイッチＳＷ２２の第１接続位置が、セル群１とセル群２の組み合わせに対応する第２の調整回路を機能させる調整位置である。
【００６４】
また、上記以外の他の２つのセル群の全ての組み合わせについても、その詳細な説明は省略するが、セル群１とセル群２の組み合わせと同様に対応する第２の調整回路が形成可能であり、第１の調整用スイッチとして機能するスイッチ及び調整位置が決定する。
【００６５】
なお、２つのセル群の組み合わせに対応する第２の調整回路も、第１の調整回路と同様に複数の異なる経路で形成可能である。例えば、スイッチＳＷ２が第１接続位置に、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４が第２接続位置に、スイッチＳＷ１１及びスイッチＳＷ１２が第１接続位置に、スイッチＳＷ１４及びスイッチＳＷ１５が第２接続位置に、スイッチＳＷ２１及びスイッチＳＷ２４が第１接続位置に、スイッチＳＷ２２及びスイッチＳＷ２５が中立位置にそれぞれ設定されることによって形成される回路と、これら調整用スイッチのうち、スイッチＳＷ１１及びスイッチＳＷ１２の調整位置を第１接続位置から第２接続位置に、スイッチＳＷ１４及びスイッチＳＷ１５の調整位置を第２接続位置から第１接続位置に切り替えた場合に形成される回路とは、何れもセルＣａ及びセルＣｄ（セル群３）とセルＣｂ及びセルＣｃ（セル群４）の組み合わせに対応する第２の調整回路である。
【００６６】
記憶部１１に記憶されている調整スイッチ設定テーブルは、２つのセルに対する調整処理を実行する場合に使用する単独調整処理用のテーブル（単独用テーブル）と、２つのセル群に対する調整処理を実行する場合に使用する包括調整処理用のテーブル（包括用テーブル）とを含む。上述のように、２つのセルの組み合わせに対応する第１の調整回路は複数の異なる経路で形成可能であるため、単独用テーブルには、これら複数の経路のうち、任意の１つの経路が予め選択され、当該経路で形成される第１の調整回路を機能させる第１の調整用スイッチ及び調整位置が設定される。また、２つのセル群の組み合わせに対応する第２の調整回路も同様に複数の異なる経路で形成可能であるため、包括用テーブルには、これら複数の経路のうち、任意の１つの経路が予め選択され、当該経路で形成される第２の調整回路を機能させる第２の調整用スイッチ及び調整位置が設定される。本実施形態では、セルＣａ及びセルＣｄから構成されるセル群とセルＣｂ及びセルＣｃから構成されるセル群との組み合わせに対応する第２の調整用スイッチ及び調整位置として、スイッチＳＷ２（調整位置：第１接続位置）、スイッチＳＷ３（調整位置：第２接続位置）、スイッチＳＷ４（調整位置：第２接続位置）、スイッチＳＷ１１（調整位置：第１接続位置）、スイッチＳＷ１２（調整位置：第１接続位置）、スイッチＳＷ１４（調整位置：第２接続位置）、スイッチＳＷ１５（調整位置：第２接続位置）、スイッチＳＷ２１（調整位置：第１接続位置）、及びスイッチＳＷ２４（調整位置：第１接続位置）が設定されている。
【００６７】
判定部９には、全てのセルＣａ〜Ｃｄの中から電圧値Ｖａ〜Ｖｄが最大である最大電圧セルと最小である最小電圧セルとを抽出し、これら２つのセルの電圧値の差ΔＶ１が所定電圧値Ｖｓを超えているか否かを判定する第１判定部と、全てのセルＣａ〜Ｃｄの中から電圧値Ｖａ〜Ｖｄが大きい方から順に所定数のセル（最大電圧セル群）と小さいほうから順に所定数のセル（最小電圧セル群）とを抽出し、最大電圧セル群に含まれるセルのうち電圧値が最小であるセルと最小電圧セル群に含まれるセルのうち電圧値が最大であるセルとの電圧値の差（最大電圧セル群と最小電圧セル群との電圧値の差）ΔＶ２が所定電圧値Ｖｓを超えているか否かを判定する第２判定部とが含まれる。
【００６８】
制御部１０は、判定部９の第１判定部が最大電圧セルと最小電圧セルとの電圧値の差ΔＶ１が所定電圧値Ｖｓを超えていると判定し、且つ第２判定部が最大電圧セル群と最小電圧セル群との電圧値の差ΔＶ２が所定電圧値Ｖｓ以下であると判定したとき、最大電圧セルと最小電圧セルとを調整処理対象として調整処理を実行する。制御部１０は、単独用テーブルを参照して、最大電圧セルと最小電圧セルの組み合わせに対応する第１の調整用スイッチを決定し、そのスイッチを調整位置に設定して最大電圧セルと最小電圧セルとを並列に接続する第１の調整回路を機能させ、最大電圧セルの電圧値と最小電圧セルの電圧値とが平均化されたか否かを判断し、平均化されたと判断したときに、調整位置に設定した最大電圧セルと最小電圧セルの組み合わせに対応する第１の調整用スイッチを調整位置から非調整位置に戻す。
【００６９】
一方、判定部９の第１判定部が最大電圧セルと最小電圧セルとの電圧値の差ΔＶ１が所定電圧値Ｖｓを超えていると判定し、且つ第２判定部が最大電圧セル群と最小電圧セル群との電圧値の差ΔＶ２が所定電圧値Ｖｓを超えていると判定したときは、制御部１０は、最大電圧セル群と最小電圧セル群とを調整処理対象として調整処理を実行する。制御部１０は、包括用テーブルを参照して、最大電圧セル群と最小電圧セル群の組み合わせに対応する第２の調整用スイッチを決定し、そのスイッチを調整位置に設定して最大電圧セル群と最小電圧セル群とを並列接続する第２の調整回路を機能させ、最大電圧セル群の合計電圧値と最小電圧セル群の合計電圧値とが平均化されたか否かを判断し、平均化されたと判断したときに、調整位置に設定した最大電圧セル群と最小電圧セル群の組み合わせに対応する第２の調整用スイッチを調整位置から非調整位置に戻す。
【００７０】
以下、図５のフローチャートを用いて、ＣＰＵ７が実行する電圧調整処理について説明する。なお、セルＣａ〜Ｃｄの電圧値Ｖａ〜Ｖｄは、Ｖａ＞Ｖｄ＞Ｖｃ＞Ｖｂである場合を想定して説明する。
【００７１】
第１実施形態と同様に、本処理が開始されると、判定部９は、制御部１０が調整処理を実行しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００７２】
制御部１０が調整処理を実行していないと判定された場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、検出部９は、セルＣａ〜Ｃｄの各電圧値Ｖ１〜Ｖ４を検出し、検出した各セルの電圧値Ｖａ〜Ｖｄを記憶部１１に記憶する（ステップＳ１２）。
【００７３】
次に、判定部９の第１判定部は、記憶部１１から各電圧値Ｖａ〜Ｖｄを読み出し、全ての電圧値Ｖａ〜Ｖｄの中から電圧値が最大である最大電圧セルＣａと最小である最小電圧セルＣｂとを抽出し、最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとの電圧値の差ΔＶ１＝Ｖａ−Ｖｂを算出する（ステップＳ１３）。
【００７４】
続いて、判定部９の第２判定部は、記憶部１１から各電圧値Ｖａ〜Ｖｄを読み出し、各電圧値Ｖａ〜Ｖｄが大きい方から順に所定数（２つ）のセル（セルＣａ，Ｃｄ）を最大電圧セル群として、小さいほうから順に所定数（２つ）のセル（セルＣｂ，Ｃｃ）を最小電圧セル群として抽出し、最大電圧セル群と最小電圧セル群との電圧値の差（最大電圧セル群（セルＣａ，Ｃｄ）のうち電圧値が最小であるセルＣｄと最小電圧セル群（セルＣｂ，Ｃｃ）のうち電圧値が最大であるセルＣｃとの電圧値の差）ΔＶ２＝Ｖｄ−Ｖｃを算出する（ステップＳ１４）。
【００７５】
次に、判定部９は、最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとの電圧値の差ΔＶ１が所定電圧値Ｖｓを超えているか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【００７６】
最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとの電圧値の差ΔＶ１が所定電圧値Ｖｓを超えている（ΔＶ１＞Ｖｓ）と判定された場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、判定部９は、最大電圧セル群と最小電圧セル群との電圧値の差ΔＶ２が所定電圧値Ｖｓを超えているか否かを判定する（ステップＳ１６）。
【００７７】
最大電圧セル群と最小電圧セル群との電圧値の差ΔＶ２が所定電圧値Ｖｓ以下である（ΔＶ２≦Ｖｓ）と判定された場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとを調整処理対象として調整処理を実行する（ステップＳ１７）。制御部６４は、単独用テーブルを参照して決定したセルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する第１の調整用スイッチをそれぞれ調整位置に設定して、最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂの組み合わせに対応する第１の調整回路を接続させ、両セルの電圧値が平均化されたか否かを判断し、平均化されたと判断したときに、調整位置に設定したセルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する第１の調整用スイッチを非調整位置に戻して、本処理を終了する。
【００７８】
一方、最大電圧セル群と最小電圧セル群との電圧値の差ΔＶ２が所定電圧値Ｖｓを超えている（ΔＶ２＞Ｖｓ）と判定された場合（ステップ１６：ＹＥＳ）、最大電圧セル群と最小電圧セル群とを調整処理対象として調整処理を実行する（ステップＳ１８）。制御部１０は、包括用テーブルを参照して決定した最大電圧セル群と最小電圧セル群の組み合わせに対応する第２の調整用スイッチをそれぞれ調整位置に設定する。これにより、最大電圧セル群（セルＣａ，Ｃｄ）と最小電圧セル群（セルＣｂ，Ｃｃ）の組み合わせに対応する第２の調整回路が機能する。制御部１０は、これら２つのセル群それぞれの合計電圧値が平均化されたか否かを判断し、平均化されたと判断したときに、最大電圧セル群と最小電圧セル群の組み合わせに対応する第２の調整用スイッチを調整位置から非調整位置に戻して、本処理を終了する。
【００７９】
また、制御部１０が調整処理を実行していると判定された場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、及び最大電圧セルと最小電圧セルとの電圧値の差ΔＶ１が所定電圧値Ｖｓ以下である（ΔＶ１≦Ｖｓ）と判定された場合（ステップＳ１５：ＮＯ）は、ＣＰＵ７は本処理を終了する。
【００８０】
このように、本実施形態の電圧調整システムによれば、各セルの電圧値の状態によって、最大電圧セルと最小電圧セルとに対して調整処理を実行するか、所定数のセルで構成される最大電圧セル群と最小電圧セル群とに対して調整処理を実行するかを決定するため、効率のよい電圧調整処理を行うことができ、且つ複数の電池セル全体を調整するための時間の短縮化を図ることができる。
【００８１】
なお、所定数は２に限定されるものではなく、直列接続された電池セルの半数以下となる２以上の値であればいくらでもよい。本実施形態では、直列接続された電池セルが４つであるため、所定数は２となり、全てのセルが調整処理対象となるが、例えば、直列接続された電池セルが６つであるとき、所定数は２又は３に設定可能であり、所定数が２に設定された場合は、直列接続されたセルのうち２つのセルは調整処理対象外となる。
【００８２】
上述した実施形態は本発明の一例であり、本発明を逸脱しない範囲において変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、ハイブリッド車や電気自動車等に搭載される電源のように、多数の電池セルが直列接続されている場合の電池セル間の電圧調整に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１：電圧調整システム
２：負荷回路
３：充電回路
４：電池側スイッチ群
５：調整側スイッチ群
６：制御ユニット
７：ＣＰＵ（Central Processing Unit）
８：検出部（検出手段）
９：判定部（判定手段）
１０：制御部（制御手段）
１１：記憶部
１２〜１９：接続線
２０：電池側第２スイッチ群
Ｃａ〜Ｃｄ：電池セル
ＳＷ１〜ＳＷ４，ＳＷ１１〜ＳＷ１５，ＳＷ２１〜ＳＷ２５：スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列接続された複数の電池セル間における電圧値の差を調整する電圧調整システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００７−３１１３３５号公報には、複数のセルを具備する燃料電池において、各セルの電圧を周期的に測定して、測定された電圧が所定の電圧より低い性能低下セルが検出された場合、性能低下セルに近接する近接セルを性能低下セルと並列連結させることによって、燃料電池の性能を改善する回路連結制御システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１１３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、複数の電池セルを直列接続して所望の出力を得ている組電池では、充放電を繰り返すうちに複数の電池セルの容量にばらつきが生じ、組電池一体で充放電させると、容量の小さい電池セルは過充電や過放電を引き起こして性能が劣化し、組電池全体の充放電可能容量の低下や寿命の低下等を招く。このため、複数の電池セル間の電圧値の差が低減するように調整することが望ましい。
【０００５】
しかし、上記特開２００７−３１１３３５号公報に記載された制御システムでは、例えば、性能低下セルの電圧値を回復させるために並列連結させる近接セルの電圧値も低下している場合は、性能低下セルの電圧値が十分に増大しないので、燃料電池を構成する複数のセル間の電圧値の差を低減させることはできない。
【０００６】
そこで、本発明は、直列接続された複数の電池セル間の電圧値の差を効率よく調整することが可能な電圧調整システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく、本発明の第１の態様は、直列接続された複数の電池セル間における電圧値の差を調整する電圧調整システムであって、複数の調整回路と複数スイッチと検出手段と判定手段と制御手段とを備える。
【０００８】
複数の調整回路は、複数の電池セルから抽出される２つの電池セルの全ての組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、上記抽出される２つの電池セルを同極同士が通電する並列状態で接続する。複数のスイッチは、上記抽出される２つの電池セルの組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、調整位置と非調整位置とに選択的に設定される。調整位置のスイッチは、対応する調整回路を機能させ、非調整位置のスイッチは、対応する調整回路を機能させない。
【０００９】
検出手段は、複数の電池セルの各電圧値を検出する。判定手段は、検出手段が検出した電圧値が最大である最大電圧セルと最小である最小電圧セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えているか否かを判定する。上記最大電圧セルと上記最小電圧セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えていると判定手段が判定したとき、制御手段は、複数のスイッチのうち上記最大電圧セルと上記最小電圧セルとの組み合わせに対応するスイッチのみを上記調整位置に設定する。
【００１０】
上記構成では、判定手段は、複数の電池セルの中から、電圧値が最大である最大電圧セルと最小である最小電圧セルとを抽出し、最大電圧セルと最小電圧セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えているか否かを判定する。この電圧値の差が所定電圧値を超えると、制御手段は、これら最大電圧セルと最小電圧セルの組み合わせに対応するスイッチのみを調整位置に設定する。これにより、最大電圧セルと最小電圧セルとが並列に接続する調整回路が機能し、最大電圧セルから最小電圧セルへの放電が行われ、最大電圧セルの電圧値が低下し、最小電圧セルの電圧値が上昇して、両セルの電圧値は平均化される。従って、複数の電池セル間の電圧値の差を効率よく調整することができる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、直列接続された４つ以上の複数の電池セル間における電圧値の差を調整する電圧調整システムであって、複数の調整回路と複数のスイッチと検出手段と判定手段と制御手段とを備える。
【００１２】
複数の調整回路は、複数の電池セルからそれぞれ抽出される所定数の電池セルが構成する２つのセル群の全ての組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、各セル群を構成する複数の電池セルを、１つの電池セルの正極と他の１つの電池セルの負極とを開放した状態で直列接続するとともに、当該２つのセル群を、上記開放された４つの電極の同極同士が通電する並列状態で接続する。複数のスイッチは、上記２つのセル群の組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、調整位置と非調整位置とに選択的に設定される。調整位置のスイッチは、対応する調整回路を機能させ、非調整位置のスイッチは、対応する調整回路を機能させない。
【００１３】
検出手段は、複数の電池セルの各電圧値を検出する。判定手段は、複数の電池セルの中から、検出手段が検出した電圧値が大きい方から順に上記所定数の電池セルを最大電圧セル群として、小さい方から順に上記所定数の電池セルを最小電圧セル群としてそれぞれ抽出し、上記最大電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最小の電池セルと上記最小電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最大の電池セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えているか否かを判定する。上記２つの電池セルの電圧値の差が所定電圧値を超えていると判定手段が判定したとき、制御手段は、複数のスイッチのうち上記最大電圧セル群と上記最小電圧セル群の組み合わせに対応するスイッチのみを上記調整位置に設定する。
【００１４】
上記構成では、判定手段は、複数の電池セルの中から、電圧値が大きい方から順に所定数の電池セルを最大電圧セル群として、小さいほうから順に所定数の電池セルを最小電圧セル群として抽出し、最大電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最小の電池セルと最小電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最大の電池セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えているか否かを判定する。これら２つの電池セルの電圧値の差が所定電圧値を超えると、制御手段は、これら最大電圧セル群と最小電圧セル群の組み合わせに対応するスイッチのみを調整位置に設定する。これにより、最大電圧セル群を構成する所定数の電池セルと最小電圧セル群を構成する所定数の電池セルとはそれぞれ、１つの電池セルの正極と他の１つの電池セルの負極とを開放した状態で直列接続されるとともに、これら最大電圧セル群と最小電圧セル群とが並列に接続する調整回路が機能する。その結果、最大電圧セル群から最小電圧セル群への放電が行われ、最大電圧セル群の合計電圧値が低下し、最小電圧セル群の合計電圧値が上昇して、両セル群の合計電圧値が平均化される。すなわち、最大電圧セル群を構成する電池セルから最小電圧セル群を構成する電池セルへの放電が行われ、最大電圧セル群を構成する電池セルの各電圧値が低下し、最小電圧セル群を構成する電池セルの各電圧値が上昇して、両セル群を構成する電池セルの各電圧値は平均化される。このように、所定数の電池セルが包括して処理されるため、複数の電池セル間の電圧値の差を効率よく調整することができ、また調整に要する時間の短縮化を図ることができる。
【００１５】
本発明の第３の態様は、直列接続された４つ以上の複数の電池セル間における電圧値の差を調整する電圧調整システムであって、複数の第１の調整回路と複数の第１のスイッチと複数の第２の調整回路と複数の第２のスイッチと検出手段と第１の判定手段と第２の判定手段と制御手段とを備える。
【００１６】
複数の第１の調整回路は、複数の電池セルから抽出される２つの電池セルの全ての組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、前記抽出される２つの電池セルを同極同士が通電する並列状態で接続する。複数の第１のスイッチは、上記抽出される２つの電池セルの組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、第１の調整位置と非調整位置とに選択的に設定される。第１の調整位置のスイッチは、対応する第１の調整回路を機能させ、非調整位置のスイッチは、対応する第１の調整回路を機能させない。複数の第２の調整回路は、複数の電池セルからそれぞれ抽出される所定数の電池セルが構成する２つのセル群の全ての組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、各セル群を構成する複数の電池セルを、１つの電池セルの正極と他の１つの電池セルの負極とを開放した状態で直列接続するとともに、当該２つのセル群を、上記開放された４つの電極の同極同士が通電する並列状態で接続する。複数の第２のスイッチは、上記２つのセル群の組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、第２の調整位置と非調整位置とに選択的に設定される。第２の調整位置は、対応する第２の調整回路を機能させ、非調整位置のスイッチは、対応する第２の調整回路を機能させない。
【００１７】
検出手段は、上記複数の電池セルの各電圧値を検出する。第１の判定手段は、検出手段が検出した電圧値が最大である最大電圧セルと最小である最小電圧セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えているか否かを判定する。第２の判定手段は、複数の電池セルの中から、検出手段が検出した電圧値が大きい方から順に上記所定数の電池セルを最大電圧セル群として、小さい方から順に上記所定数の電池セルを最小電圧セル群としてそれぞれ抽出し、上記最大電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最小の電池セルと上記最小電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最大の電池セルとの電圧値の差が上記所定電圧値を超えているか否かを判定する。制御手段は、上記最大電圧セルと上記最小電圧セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えていると第１の判定手段が判定し、且つ上記２つの電池セルの電圧値の差が所定電圧値以下であると第２の判定手段が判定したとき、複数のスイッチのうち上記最大電圧セルと上記最小電圧セルの組み合わせに対応するスイッチのみを上記第１の調整位置に設定し、上記２つの電池セルの電圧値の差が所定電圧値を超えていると第２の判定手段が判定したとき、複数のスイッチのうち上記最大電圧セル群と上記最小電圧セル群の組み合わせに対応するスイッチのみを上記第２の調整位置に設定する。
【００１８】
上記構成では、第１の判定手段が、複数の電池セルの中から、電圧値が最大である最大電圧セルと最小である最小電圧セルとを抽出し、最大電圧セルと最小電圧セルとの電圧値の差（第１の電圧値の差）が所定電圧値を超えているか否かを判定するとともに、第２の判定手段が、複数の電池セルの中から、電圧値が大きい方から順に所定数の電池セルを最大電圧セル群として、小さいほうから順に所定数の電池セルを最小電圧セル群として抽出し、最大電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最小の電池セルと最小電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最大の電池セルとの電圧値の差（第２の電圧値の差）が所定電圧値を超えているか否かを判定する。第１の電圧値の差が所定電圧値を超えていると第１の判定手段が判定し、且つ第２の電圧値の差が所定電圧値以下であると第２の判定手段が判定したときは、制御手段は、これら最大電圧セルと最小電圧セルの組み合わせに対応するスイッチのみを第１の調整位置に設定する。これにより、これら最大電圧セルと最小電圧セルとが並列に接続する調整回路が機能し、最大電圧セルから最小電圧セルへの放電が行われ、最大電圧セルの電圧値が低下し、最小電圧セルの電圧値が上昇して、両セルの電圧値は平均化される。一方、第１の電圧値の差が所定電圧値を超えていると第１の判定手段が判定し、且つ第２の電圧値の差が所定電圧値を超えていると第２の判定手段が判定したときは、制御手段は、これら最大電圧セル群と最小電圧セル群の組み合わせに対応するスイッチのみを第２の調整位置に設定する。これにより、最大電圧セル群を構成する所定数の電池セルと最小電圧セル群を構成する所定数の電池セルとはそれぞれ、１つの電池セルの正極と他の１つの電池セルの負極とを開放した状態で直列接続されるとともに、これら最大電圧セル群と最小電圧セル群とが並列に接続する調整回路が機能する。その結果、最大電圧セル群から最小電圧セル群への放電が行われ、最大電圧セル群の合計電圧値が低下し、最小電圧セル群の合計電圧値が上昇して、両セル群の合計電圧値が平均化される。すなわち、最大電圧セル群を構成する電池セルから最小電圧セル群を構成する電池セルへの放電が行われ、最大電圧セル群を構成する電池セルの各電圧値が低下し、最小電圧セル群を構成する電池セルの各電圧値が上昇して、両セル群を構成する電池セルの各電圧値は平均化される。このように、２つの電池セル間で処理を行うか、２つの所定数のセル群間で処理を行うかが選択されて処理されるため、複数の電池セル間の電圧値の差を効率よく調整することができる。
【００１９】
本発明の第４の態様は、上記第１又は第３の態様に記載の電圧調整システムであって、制御手段は、上記最大電圧セルと上記最小電圧セルの組み合わせに対応するスイッチを上記調整位置に設定した後、上記最大電圧セルの電圧値と上記最小電圧セルの電圧値とが平均化されたか否かを判断し、当該２つの電圧値が平均化されたと判断したときに上記調整位置に設定したスイッチを上記非調整位置に戻す。
【００２０】
上記構成では、制御手段は、最大電圧セルと最小電圧セルの組み合わせに対応するスイッチを調整位置又は第１の調整位置に設定した後、これら２つの電池セルの電圧値が平均化されたか否かを判断し、平均化されたと判断したときに、対応するスイッチを調整位置又は第１の調整位置から非調整位置に戻す。従って、それぞれのスイッチが設定され接続される２つの電池セルの電圧値を確実に平均化することができ、また、平均化に要する時間の短縮化を図ることができる。
【００２１】
本発明の第５の態様は、上記第２又は第３の態様に記載の電圧調整システムであって、
制御手段は、上記最大電圧セル群と上記最小電圧セル群の組み合わせに対応するスイッチを上記調整位置に設定した後、上記最大電圧セル群の合計電圧値と上記最小電圧セル群の合計電圧値とが平均化されたか否かを判断し、当該２つの合計電圧値が平均化されたと判断したときに上記調整位置に設定したスイッチを上記非調整位置に戻す。
【００２２】
上記構成では、制御手段は、最大電圧セル群と最小電圧セル群の組み合わせに対応するスイッチを調整位置又は第２の調整位置に設定した後、これら２つの電池セル群の合計電圧値が平均化されたか否かを判断し、平均化されたと判断したときに、対応するスイッチを調整位置又は第２の調整位置から非調整位置に戻す。従って、それぞれのスイッチが設定され接続される２つのセル群の合計電圧値を確実に平均化することができ、また、平均化に要する時間の短縮化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、直列接続された複数の電池セル間の電圧値の差を効率よく調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態の電圧調整システムの構成図である。
【図２】第１実施形態の電圧調整処理を示すフローチャートである。
【図３】セルＣａとセルＣｂとの間の調整処理を実行した後に、セルＣｃとセルＣｄとの間の調整処理を実行した場合のセルＣａ〜Ｃｄの電圧値Ｖａ〜Ｖｄの変遷を示す図である。
【図４】第２実施形態の電圧調整システムの構成図であり、セルＣａ及びセルＣｄで構成される最大電圧セル群とセルＣｂ及びセルＣｃで構成される最小電圧セル群との間の調整処理を実行している状態を示す。
【図５】第２実施形態の電圧調整処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の第１実施形態の電圧調整システムについて図面を参照して説明する。
【００２６】
図１に示すように、電圧調整システム１は、複数の電池セル（二次電池セル）Ｃａ〜Ｃｄ間の電圧値の差を調整するものであり、電池セルＣａ〜Ｃｄとともに車両に搭載される。電池セルＣａ〜Ｃｄは、直列接続され、二次電池として車両の駆動用のモータや車載電装品などの負荷回路２に電力を供給する。なお、電池セルＣａ〜Ｃｄは、発電機などの充電回路３に接続されてもよく、また、モータは、発電機能を併有するモータジェネレータであってもよい。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態では４つの電池セルＣａ〜Ｃｄが車両に搭載され、電圧調整システムは、電池側スイッチ群４と、調整側スイッチ群５と、制御ユニット６とを有する。電池側スイッチ群４は、４つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を有し、調整側スイッチ群５は５つのスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５を有する。なお、以下において、電池セルを単にセルと略称して説明する。
【００２８】
セルＣａ〜Ｃｄと調整側スイッチ群５（スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５）とは、５本の接続線１２（第１接続線１３〜第５接続線１７）を介して接続される。第１接続線１３は、セルＣａの正極に接続されるとともに、スイッチＳＷ２〜ＳＷ４を介してセルＣｂ〜Ｃｄの正極にそれぞれ接続される。第２接続線１４は、スイッチＳＷ１を介してセルＣａの負極に接続されるとともに、スイッチＳＷ２を介してセルＣｂの正極に接続される。第３接続線１５は、セルＣｂの負極に接続されるとともに、スイッチＳＷ３を介してセルＣｃの正極に接続される。第４接続線１６は、セルＣｃの負極に接続されるとともに、スイッチＳＷ４を介してセルＣｄの正極に接続される。第５接続線１７はセルＣｄの正極に接続される。
【００２９】
電池側スイッチ群４のスイッチＳＷ１は、２つの接点を有し、２つの接点同士を接続する接続位置（第１接続位置）と、２つの接点間を遮断する中立位置との何れかの位置に設定可能な２路スイッチである。スイッチＳＷ２〜ＳＷ４は、基本接点と第１接点と第２接点とを有し、基本接点を第１接点に接続する第１接続位置と、基本接点を第２接点に接続する第２接続位置と、基本接点を第１接点及び第２接点の何れにも接続しない中立位置との何れかの位置に設定可能な３路スイッチである。
【００３０】
スイッチＳＷ１の一方の接点１ａは、スイッチＳＷ２の第２接点２ｂと第２接続線１４とに接続され、他方の接点１ｂは、セルＣａの負極に接続される。スイッチＳＷ２の基本接点２ａは、セルＣｂの正極に接続され、第１接点２ｂは、スイッチＳＷ１の接点１ａと第２接続線１４とに接続され、第２接点２ｃは、第１接続線１３に接続される。スイッチＳＷ３の基本接点３ａは、セルＣｃの正極に接続され、第１接点３ｂは、セルＣｂの負極と第３接続線１５とに接続され、第２接点３ｃは、第１接続線１３に接続される。スイッチＳＷ４の基本接点４ａは、セルＣｄの正極に接続され、第１接点４ｂは、セルＣｃの負極と第４接続線１６とに接続される。
【００３１】
スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が全て第１接続位置に設定される（接点１ａ〜４ａと接点１ｂ〜４ｂとがそれぞれ接続される）と、セルＣａ〜Ｃｄ間は直列接続される。一方、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の何れかが第１接続位置以外の位置に設定されると、セルＣａ〜Ｃｄ間の直列接続は遮断される。従って、モータや発電機等との間でセルＣａ〜Ｃｄに対する放充電が行われており、且つ後述する電圧調整処理が実行されていない通常状態のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、制御ユニット６によって、第１接続位置に設定され維持される。また、電圧調整処理の実行中において、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうち調整処理対象となる２つのセルの組み合わせに対応しないスイッチは、制御ユニット６によって、中立位置に設定される。
【００３２】
調整側スイッチ群５のスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５は、基本接点と第１接点と第２接点とを有し、基本接点を第１接点に接続する第１接続位置と、基本接点を第２接点に接続する第２接続位置と、基本接点を第１接点及び第２接点の何れにも接続しない中立位置との何れかの位置に設定可能な３路スイッチである。
【００３３】
スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５の基本接点１１ａ〜１５ａは、第１接続線１３〜第５接続線１７にそれぞれ接続され、第１接点１１ｂ〜１５ｂは、第６接続線１８にそれぞれ接続され、第２接点１１ｃ〜１５ｃは、第７接続線１９にそれぞれ接続される。後述する電圧調整処理が実行されていない通常状態のスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５は、制御ユニット６によって、中立位置（非調整位置）に設定され維持される。
【００３４】
スイッチＳＷ１が第１接続位置に設定され（接点１ａと接点１ｂとが接続され）、スイッチＳＷ２が第２接続位置に設定され（基本接点２ａと第２接点２ｃとが接続され）、スイッチＳＷ１２が第２接続位置に設定され（基本接点１２ａと第２接点１２ｃとが接続され）、スイッチＳＷ１３が第２接続位置に設定される（基本接点１３ａと第２接点１３ｃとが接続される）と、セルＣａとセルＣｂとは両セルの同極同士が通電する並列状態で接続される。並列状態に接続されたセルＣａとセルＣｂとの電圧値に差がある場合、電圧値が大きいセルは放電し小さいセルは充電されて、セルＣａとセルＣｂとの電圧値は、両セルの平均電圧値に近づくように調整される。すなわち、スイッチＳＷ１が第１接続位置に、スイッチＳＷ２が第２接続位置に、スイッチＳＷ１２が第２接続位置に、スイッチＳＷ１３が第２接続位置にそれぞれ設定されることによって形成される回路は、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する調整回路として機能し、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ１２、及びスイッチＳＷ１３は、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する調整用スイッチとして機能する。この場合、スイッチＳＷ１の第１接続位置、スイッチＳＷ２の第２接続位置、スイッチＳＷ１２の第２接続位置、及びスイッチＳＷ１３の第２接続位置が、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する調整回路を機能させる調整位置である。また、上記以外の他の２つのセルの全ての組み合わせについても、その詳細な説明は省略するが、セルＣａとセルＣｂの組み合わせと同様に対応する調整回路が形成可能であり、調整用スイッチとして機能するスイッチ及びその調整位置が決定する。
【００３５】
なお、２つのセルの組み合わせに対応する調整回路は、１つの経路に限定されず、複数の異なる経路で形成可能である。例えば、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する上記調整用スイッチのうち、スイッチＳＷ１２及びスイッチＳＷ１３の調整位置を第２接続位置から第１接続位置に切り替えた（基本接点１２ａ，１３ａと第１接点１２ｂ、１３ｂとがそれぞれ接続された）場合も、セルＣａとセルＣｂとは並列状態に接続される。すなわち、スイッチＳＷ１が第１接続位置、スイッチＳＷ２が第２接続位置、スイッチＳＷ１２及びスイッチＳＷ１３が第１接続位置にそれぞれ設定されることによって形成される回路も、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する調整回路として機能する。
【００３６】
制御ユニット６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７と記憶部１１とを有する。記憶部１１は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記録媒体によって構成される。
【００３７】
記憶部１１には、電圧調整処理実行プログラムが記憶されている。ＣＰＵ７は、電圧調整処理実行プログラムに従って電圧調整処理を実行することにより、検出部８、判定部９及び制御部１０として機能する。また、記憶部１１には、各セルＣａ〜Ｃｄの電圧値が逐次更新して記憶される電圧値記憶テーブルと、２つのセルの組み合わせに対応する調整用スイッチ及び調整位置が予め設定された調整スイッチ設定テーブルとが記憶されている。
上述のように、２つのセルの組み合わせに対応する調整回路は複数の異なる経路で形成可能であるため、調整スイッチ設定テーブルには、これら複数の経路のうち、任意の１つの経路が予め選択され、当該経路で形成される調整回路を機能させる調整用スイッチ及び調整位置が設定される。本実施形態では、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する調整用スイッチ及び調整位置として、スイッチＳＷ１（調整位置：第１接続位置）、スイッチＳＷ２（調整位置：第２接続位置）、スイッチＳＷ１２（調整位置：第２接続位置）、及びスイッチＳＷ１３（調整位置：第２接続位置）が設定されている。
【００３８】
検出部８は、各セルＣａ〜Ｃｄの電圧値Ｖａ〜Ｖｄを検出し、検出した電圧値Ｖａ〜Ｖｄを記憶部１１の電圧値記憶テーブルに逐次更新して記憶する。
【００３９】
判定部９は、制御部１０が後述する調整処理を実行しているか否かを判定する。調整処理を実行していないと判定した場合、判定部９は、全てのセルＣａ〜Ｃｄの中から電圧値Ｖａ〜Ｖｄが最大である最大電圧セルと最小である最小電圧セルとを抽出し、これら２つのセルの電圧値の差ΔＶが所定電圧値Ｖｓを超えているか否かを判定する。具体的には、記憶部１１から各電圧値Ｖａ〜Ｖｄを読み出し、全ての電圧値Ｖａ〜Ｖｄの中から最大電圧値と最小電圧値とを特定する。そして、判定部９は、最大電圧値と最小電圧値との差（最大電圧セルと最小電圧セルとの電圧値との差ΔＶ）を算出し、算出した電圧値の差ΔＶが所定電圧値Ｖｓを超えているか否かを判定する。
【００４０】
制御部１０は、算出した電圧値の差ΔＶが所定電圧値Ｖｓを超えていると判定部９が判定したとき、最大電圧セルと最小電圧セルとを調整処理対象として調整処理を実行する。制御部１０は、調整スイッチ設定テーブルを参照して最大電圧セルと最小電圧セルの組み合わせに対応する調整用スイッチを決定し、そのスイッチを調整位置に設定して最大電圧セルと最小電圧セルとを並列に接続する調整回路を機能させ、最大電圧セルの電圧値と最小電圧セルの電圧値とが平均化されたか否かを判断し、平均化されたと判断したときに、調整位置に設定した最大電圧セルと最小電圧セルの組み合わせに対応する調整用スイッチを調整位置から非調整位置に戻す。
【００４１】
最大電圧セルの電圧値と最小電圧セルの電圧値とが平均化されたか否かを判断する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、最大電圧セルの電圧値と最小電圧セルの電圧値とを逐次検出し、２つの電圧値の差が所定電圧値Ｖｓ以下のときに平均化されたと判定する方法や、接続された調整回路の電流値を計測し、計測した電流値が所定の基準電流値以下のときに平均化されたと判定する方法や、電圧値の平均化に要する時間を基準時間として求めて設定し、調整処理の経過時間を計時し、計時した経過時間が基準時間に達したときに平均化されたと判定する方法など、様々な方法が適用可能である。
【００４２】
以下、図２のフローチャートを用いて、ＣＰＵ７が実行する電圧調整処理について説明する。本処理は、車両の停止時などセルＣａ〜Ｃｄに対する放充電が行われていないことを条件に開始され、所定時間毎に実行される。なお、以下では、全てのセルＣａ〜Ｃｄの中で、セルＣａの電圧値が最大であり、セルＣｂの電圧値が最小である場合を想定して説明する。
【００４３】
本処理が開始されると、判定部９は、制御部１０が調整処理を実行しているか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００４４】
制御部１０が調整処理を実行していないと判定された場合（ステップＳ１：ＮＯ）、検出部８は、セルＣａ〜Ｃｄの各電圧値Ｖａ〜Ｖｄを検出し、検出した各セルの電圧値Ｖａ〜Ｖｄを記憶部１１に記憶する（ステップＳ２）。
【００４５】
次に、判定部９は、記憶部１１から各電圧値Ｖａ〜Ｖｄを読み出し、全ての電圧値Ｖａ〜Ｖｄの中から最大電圧値Ｖａと最小電圧値Ｖｂとを抽出し（最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとを抽出し）、最大電圧値Ｖａと最小電圧値Ｖｂとの差（最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとの電圧値の差ΔＶ＝Ｖａ−Ｖｂ）を算出する（ステップＳ３）。
【００４６】
次に、判定部９は、算出した電圧値の差ΔＶが所定電圧値Ｖｓを超えているか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００４７】
電圧値の差ΔＶが所定電圧値Ｖｓを超えている（ΔＶ＞Ｖｓ）と判定された場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、制御部１０は、最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとを調整処理対象として調整処理を実行する（ステップＳ５）。制御部１０は、調整スイッチ設定テーブルを参照して、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応するスイッチを決定し、決定したスイッチをそれぞれ調整位置に設定する。具体的には、スイッチＳＷ１を第１接続位置に設定（維持）し、スイッチＳＷ２を第２接続位置に設定し、スイッチＳＷ１２とスイッチＳＷ１３とを第２接続位置に設定する。また、これらのスイッチを設定するとともに、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４（スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうちセルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応しないスイッチ）を中立位置に設定する。これにより、最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとは並列状態で接続される。最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとを並列状態で接続した制御部１０は、これら２つのセルの電圧値が平均化されたか否かを判断し、平均化されたと判断したときに、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応するスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ１２、及びスイッチＳＷ１３を調整位置から非調整位置に戻すとともに、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４を中立位置から非調整位置に戻して、本処理を終了する。
【００４８】
また、制御部１０が調整処理を実行していると判定された場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、及び最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとの電圧値の差ΔＶが所定電圧値Ｖｓ以下である（ΔＶ≦Ｖｓ）と判定された場合（ステップＳ４：ＮＯ）は、ＣＰＵ７は本処理を終了する。
【００４９】
次に、調整処理を実行するセルＣａ〜Ｃｄの電圧値Ｖａ〜Ｖｄの状態について、図３を参照して説明する。図３は、セルＣａとセルＣｂとの間の調整処理（１回目の調整処理）と、セルＣｃとセルＣｄとの間の調整処理（２回目の調整処理）とを実行した場合のセルＣａ〜Ｃｄの電圧値Ｖａ〜Ｖｄの変遷を示す図である。なお、１回目の調整処理実行前のセルＣａ〜Ｃｄの電圧値Ｖａ〜Ｖｄは、Ｖａ＞Ｖｄ＞Ｖｃ＞Ｖｂであり、且つＶａ−Ｖｂ＞Ｖｓ（所定電圧値）である。また、各調整処理は、２つのセルの電圧値が完全に平均化されて等しくなるまで継続して実行される。
【００５０】
１回目の調整処理を実行すると、最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとが並列状態に接続され、最大電圧セルＣａは最小電圧セルＣｂへ放電し、最小電圧セルＣｂは充電される。すなわち、セルＣａの電圧値は低下し、セルＣｂの電圧値は上昇して、これら２つのセルＣａ，Ｃｂの電圧値は平均化される。１回目の調整処理が終了したときのセルＣａ，Ｃｂの電圧値Ｖａ２，Ｖｂ２は、Ｖａ２＝Ｖｂ２＝（Ｖａ＋Ｖｂ）／２となる。
【００５１】
続いて、２回目の調整処理を実行する。このとき、セルＣａ〜Ｃｄの電圧値Ｖａ２，Ｖｂ２，Ｖｃ，Ｖｄは、Ｖｄ＞Ｖａ２＝Ｖｂ２＞Ｖｃであり、且つＶｄ−Ｖｃ＞Ｖｓ（所定電圧値）である。２回目の調整処理が実行されて、最大電圧セルＣｄと最小電圧セルＣｃとが並列状態に接続されると、セルＣｄはセルＣｃへ放電し、セルＣｃは充電され、セルＣｃとセルＣｄの電圧値は平均化される。２回目の調整処理が終了したときのセルＣｃ，Ｃｄの電圧値Ｖｃ２，Ｖｄ２は、Ｖｃ２＝Ｖｄ２＝（Ｖｃ＋Ｖｄ）／２となる。
【００５２】
このように、本実施形態の電圧調整システムによれば、最大電圧セルと最小電圧セルとを並列に接続して両セルの電圧値を平均化させるので、複数の電池セルの電圧値を効率よく調整することができる。
【００５３】
なお、直列接続される電池セルは、４つに限定されるものではなく、２つ又は３つであってもよく、５つ以上であってもよい。
【００５４】
また、各セルＣａ〜Ｃｄのそれぞれ２つを並列接続する回路やスイッチの形態及び配置は、上記に限定されるものではない。
【００５５】
さらに、調整スイッチ設定テーブルは、上記に限定されるものではない。例えば、形成可能な経路のうち、複数又は全ての経路を機能させる調整用スイッチ及び調整位置が設定されていてもよい。この場合、本処理を開始するまでに、ユーザーが記憶された複数の経路から１つの経路を予め選択する。
【００５６】
次に、本発明の第２実施形態の電圧調整システムについて図面を参照して説明する。本実施形態は、最大電圧セルを含む最大電圧セル群と最小電圧セルを含む最小電圧セル群とに対して包括した調整処理が実行可能である点において、上記第１実施形態と相違する。なお、上記第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。以下の説明において、２つのセルに対応する調整回路を第１の調整回路と称し、２つのセル群に対応する調整回路を第２の調整回路と称し、第１の調整回路を機能させるスイッチを第１の調整用スイッチと称し、第２の調整回路を機能させるスイッチを第２の調整用スイッチと称する。また、直列接続される電池セルは上記第１実施形態と同様に４つであり、各セル群を構成するセルの所定数は２である。
【００５７】
図４に示すように、本実施形態の電圧調整システム１は、電池側スイッチ群４と調整側スイッチ群５と電池側第２スイッチ群２０とを有する。電池側スイッチ群４は、３つのスイッチＳＷ２〜ＳＷ４を有し、電池側第２スイッチ群２０は、５つのスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２５を有する。
【００５８】
電池側第２スイッチ群２０のスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２５は、２つの接点を有し、２つの接点同士を接続する接続位置（第１接続位置）と、２つの接点間を遮断する中立位置との何れかに設定可能な２路スイッチである。
【００５９】
スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２４は第１接続線１３の途中に設けられ、スイッチＳＷ２５は第４接続線１６の途中に設けられる。スイッチＳＷ２１は、セルＣａの正極と、スイッチＳＷ２の第２接点２ｃ及びスイッチＳＷ２２の接点２２ａとの間を断接し、スイッチＳＷ２２は、スイッチＳＷ２の第２接点２ｃ及びスイッチＳＷ２１の接点２１ｂと、スイッチＳＷ３の第２接点３ｃ及びスイッチＳＷ２３の接点２３ａとの間を断接する。スイッチＳＷ２３は、スイッチＳＷ３の第２接点３ｃ及びスイッチＳＷ２２の接点２２ｂと、スイッチＳＷ４の第２接点４ｃ及びスイッチＳＷ２４の接点２４ａとの間を断接し、スイッチＳＷ２４は、スイッチＳＷ４の第２接点４ｃ及びスイッチＳＷ２３の接点２３ｂと、スイッチＳＷ１１の基本接点１１ａとの間を断接する。また、スイッチＳＷ２５は、セルＣａの正極及びスイッチＳＷ２１の接点２１ａと、セルＣｃの負極及びスイッチＳＷ４の第１接点４ｂ及びスイッチＳＷ１４の基本接点１４ａとの間を断接する。後述する電圧調整処理が実行されていない通常状態のスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２５は、制御ユニット６によって第１接続位置に設定され維持される。また、電圧調整処理の実行中において、スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２５のうち調整処理対象となる２つのセル又は２つのセル群の組み合わせに対応しないスイッチは、制御ユニット６によって、中立位置に設定される。
【００６０】
スイッチＳＷ２が第２接続位置に、スイッチＳＷ１２が第２接続位置に、スイッチＳＷ１３が第２接続位置にそれぞれ設定されると、セルＣａとセルＣｂとは並列状態で接続される。すなわち、スイッチＳＷ２が第２接続位置に、スイッチＳＷ１２が第２接続位置に、スイッチＳＷ１３が第２接続位置にそれぞれ設定されて形成される回路は、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する第１の調整回路として機能し、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ１２とスイッチＳＷ１３とは、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する第１の調整用スイッチとして機能する。また、この場合、スイッチＳＷ２の第２接続位置と、スイッチＳＷ１２の第２接続位置と、スイッチＳＷ１３の第２接続位置とが、セルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する第１の調整回路を機能させる調整位置である。
【００６１】
また、上記以外の他の２つのセルの全ての組み合わせについても、その詳細な説明は省略するが、セルＣａとセルＣｂの組み合わせと同様に対応する第１の調整回路が形成可能であり、第１の調整用スイッチとして機能するスイッチ及びその調整位置が決定する。さらに、２つのセルの組み合わせに対応する第１の調整回路は、第１の実施形態における調整回路と同様に複数の異なる経路が形成可能である。
【００６２】
次に、２つのセル群の組み合わせに対応する第２の調整回路について説明する。各セル群は、所定数のセル（２つのセル）から構成される。セル群を構成する２つのセルは、一方のセルの正極と他方のセルの負極とが開放した状態で異極同士が接続（直列接続）される。２つのセル群のそれぞれ開放した状態の正極同士が接続され、負極同士も接続されると、２つのセル群は並列状態に接続される。例えば、セル群１がセルＣａとセルＣｂとで構成され、セル群２がセルＣｃとセルＣｄとで構成され、セル群１とセル群２とが並列状態に接続される場合を説明する。セルＣａの負極とセルＣｂの正極とが接続され（セルＣａの正極とセルＣｂの負極とは開放した状態）、セルＣｃの負極とセルＣｄの正極とが接続される（セルＣｃの正極とセルＣｄの負極とは開放した状態）とともに、開放した状態のセルＣａとセルＣｃとの正極が接続され、開放した状態のセルＣｂとセルＣｄとの負極が接続されると、セル群１とセル群２とが並列状態に接続される。セル群１の合計電圧値とセル群２の合計電圧値に差がある場合、電圧値の差がある２つのセルを並列状態に接続した場合と同様に、電圧値が大きいセル群を構成する各セルは放電し、電圧値が小さいセル群を構成する各セルは充電され、２つのセル群それぞれの合計電圧値は両セル群の合計電圧値の平均値に調整される。すなわち、セル群１とセル群２とが並列状態に接続される上記回路は、２つのセル群の組み合わせに対応する第２の調整回路として機能する。
【００６３】
スイッチＳＷ２が第１接続位置に、スイッチＳＷ３が第２接続位置に、スイッチＳＷ４が第１接続位置に、スイッチＳＷ１３が第２接続位置に、スイッチＳＷ１５が第２接続位置に、スイッチＳＷ２１が第１接続位置に、スイッチＳＷ２２が第１接続位置に、スイッチＳＷ２５が中立位置にそれぞれ設定されると、セル群１とセル群２の組み合わせに対応する第２の調整回路が形成される。この場合、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ４、スイッチＳＷ１３、スイッチＳＷ１５、スイッチＳＷ２１、及びスイッチＳＷ２２は、セル群１とセル群２の組み合わせに対応する第２の調整用スイッチとして機能し、スイッチＳＷ２の第１接続位置、スイッチＳＷ３の第２接続位置、スイッチＳＷ４の第１接続位置、スイッチＳＷ１３の第２接続位置、スイッチＳＷ１５の第２接続位置、スイッチＳＷ２１の第１接続位置、及びスイッチＳＷ２２の第１接続位置が、セル群１とセル群２の組み合わせに対応する第２の調整回路を機能させる調整位置である。
【００６４】
また、上記以外の他の２つのセル群の全ての組み合わせについても、その詳細な説明は省略するが、セル群１とセル群２の組み合わせと同様に対応する第２の調整回路が形成可能であり、第１の調整用スイッチとして機能するスイッチ及び調整位置が決定する。
【００６５】
なお、２つのセル群の組み合わせに対応する第２の調整回路も、第１の調整回路と同様に複数の異なる経路で形成可能である。例えば、スイッチＳＷ２が第１接続位置に、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４が第２接続位置に、スイッチＳＷ１１及びスイッチＳＷ１２が第１接続位置に、スイッチＳＷ１４及びスイッチＳＷ１５が第２接続位置に、スイッチＳＷ２１及びスイッチＳＷ２４が第１接続位置に、スイッチＳＷ２２及びスイッチＳＷ２５が中立位置にそれぞれ設定されることによって形成される回路と、これら調整用スイッチのうち、スイッチＳＷ１１及びスイッチＳＷ１２の調整位置を第１接続位置から第２接続位置に、スイッチＳＷ１４及びスイッチＳＷ１５の調整位置を第２接続位置から第１接続位置に切り替えた場合に形成される回路とは、何れもセルＣａ及びセルＣｄ（セル群３）とセルＣｂ及びセルＣｃ（セル群４）の組み合わせに対応する第２の調整回路である。
【００６６】
記憶部１１に記憶されている調整スイッチ設定テーブルは、２つのセルに対する調整処理を実行する場合に使用する単独調整処理用のテーブル（単独用テーブル）と、２つのセル群に対する調整処理を実行する場合に使用する包括調整処理用のテーブル（包括用テーブル）とを含む。上述のように、２つのセルの組み合わせに対応する第１の調整回路は複数の異なる経路で形成可能であるため、単独用テーブルには、これら複数の経路のうち、任意の１つの経路が予め選択され、当該経路で形成される第１の調整回路を機能させる第１の調整用スイッチ及び調整位置が設定される。また、２つのセル群の組み合わせに対応する第２の調整回路も同様に複数の異なる経路で形成可能であるため、包括用テーブルには、これら複数の経路のうち、任意の１つの経路が予め選択され、当該経路で形成される第２の調整回路を機能させる第２の調整用スイッチ及び調整位置が設定される。本実施形態では、セルＣａ及びセルＣｄから構成されるセル群とセルＣｂ及びセルＣｃから構成されるセル群との組み合わせに対応する第２の調整用スイッチ及び調整位置として、スイッチＳＷ２（調整位置：第１接続位置）、スイッチＳＷ３（調整位置：第２接続位置）、スイッチＳＷ４（調整位置：第２接続位置）、スイッチＳＷ１１（調整位置：第１接続位置）、スイッチＳＷ１２（調整位置：第１接続位置）、スイッチＳＷ１４（調整位置：第２接続位置）、スイッチＳＷ１５（調整位置：第２接続位置）、スイッチＳＷ２１（調整位置：第１接続位置）、及びスイッチＳＷ２４（調整位置：第１接続位置）が設定されている。
【００６７】
判定部９には、全てのセルＣａ〜Ｃｄの中から電圧値Ｖａ〜Ｖｄが最大である最大電圧セルと最小である最小電圧セルとを抽出し、これら２つのセルの電圧値の差ΔＶ１が所定電圧値Ｖｓを超えているか否かを判定する第１判定部と、全てのセルＣａ〜Ｃｄの中から電圧値Ｖａ〜Ｖｄが大きい方から順に所定数のセル（最大電圧セル群）と小さいほうから順に所定数のセル（最小電圧セル群）とを抽出し、最大電圧セル群に含まれるセルのうち電圧値が最小であるセルと最小電圧セル群に含まれるセルのうち電圧値が最大であるセルとの電圧値の差（最大電圧セル群と最小電圧セル群との電圧値の差）ΔＶ２が所定電圧値Ｖｓを超えているか否かを判定する第２判定部とが含まれる。
【００６８】
制御部１０は、判定部９の第１判定部が最大電圧セルと最小電圧セルとの電圧値の差ΔＶ１が所定電圧値Ｖｓを超えていると判定し、且つ第２判定部が最大電圧セル群と最小電圧セル群との電圧値の差ΔＶ２が所定電圧値Ｖｓ以下であると判定したとき、最大電圧セルと最小電圧セルとを調整処理対象として調整処理を実行する。制御部１０は、単独用テーブルを参照して、最大電圧セルと最小電圧セルの組み合わせに対応する第１の調整用スイッチを決定し、そのスイッチを調整位置に設定して最大電圧セルと最小電圧セルとを並列に接続する第１の調整回路を機能させ、最大電圧セルの電圧値と最小電圧セルの電圧値とが平均化されたか否かを判断し、平均化されたと判断したときに、調整位置に設定した最大電圧セルと最小電圧セルの組み合わせに対応する第１の調整用スイッチを調整位置から非調整位置に戻す。
【００６９】
一方、判定部９の第１判定部が最大電圧セルと最小電圧セルとの電圧値の差ΔＶ１が所定電圧値Ｖｓを超えていると判定し、且つ第２判定部が最大電圧セル群と最小電圧セル群との電圧値の差ΔＶ２が所定電圧値Ｖｓを超えていると判定したときは、制御部１０は、最大電圧セル群と最小電圧セル群とを調整処理対象として調整処理を実行する。制御部１０は、包括用テーブルを参照して、最大電圧セル群と最小電圧セル群の組み合わせに対応する第２の調整用スイッチを決定し、そのスイッチを調整位置に設定して最大電圧セル群と最小電圧セル群とを並列接続する第２の調整回路を機能させ、最大電圧セル群の合計電圧値と最小電圧セル群の合計電圧値とが平均化されたか否かを判断し、平均化されたと判断したときに、調整位置に設定した最大電圧セル群と最小電圧セル群の組み合わせに対応する第２の調整用スイッチを調整位置から非調整位置に戻す。
【００７０】
以下、図５のフローチャートを用いて、ＣＰＵ７が実行する電圧調整処理について説明する。なお、セルＣａ〜Ｃｄの電圧値Ｖａ〜Ｖｄは、Ｖａ＞Ｖｄ＞Ｖｃ＞Ｖｂである場合を想定して説明する。
【００７１】
第１実施形態と同様に、本処理が開始されると、判定部９は、制御部１０が調整処理を実行しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００７２】
制御部１０が調整処理を実行していないと判定された場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、検出部９は、セルＣａ〜Ｃｄの各電圧値Ｖ１〜Ｖ４を検出し、検出した各セルの電圧値Ｖａ〜Ｖｄを記憶部１１に記憶する（ステップＳ１２）。
【００７３】
次に、判定部９の第１判定部は、記憶部１１から各電圧値Ｖａ〜Ｖｄを読み出し、全ての電圧値Ｖａ〜Ｖｄの中から電圧値が最大である最大電圧セルＣａと最小である最小電圧セルＣｂとを抽出し、最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとの電圧値の差ΔＶ１＝Ｖａ−Ｖｂを算出する（ステップＳ１３）。
【００７４】
続いて、判定部９の第２判定部は、記憶部１１から各電圧値Ｖａ〜Ｖｄを読み出し、各電圧値Ｖａ〜Ｖｄが大きい方から順に所定数（２つ）のセル（セルＣａ，Ｃｄ）を最大電圧セル群として、小さいほうから順に所定数（２つ）のセル（セルＣｂ，Ｃｃ）を最小電圧セル群として抽出し、最大電圧セル群と最小電圧セル群との電圧値の差（最大電圧セル群（セルＣａ，Ｃｄ）のうち電圧値が最小であるセルＣｄと最小電圧セル群（セルＣｂ，Ｃｃ）のうち電圧値が最大であるセルＣｃとの電圧値の差）ΔＶ２＝Ｖｄ−Ｖｃを算出する（ステップＳ１４）。
【００７５】
次に、判定部９は、最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとの電圧値の差ΔＶ１が所定電圧値Ｖｓを超えているか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【００７６】
最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとの電圧値の差ΔＶ１が所定電圧値Ｖｓを超えている（ΔＶ１＞Ｖｓ）と判定された場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、判定部９は、最大電圧セル群と最小電圧セル群との電圧値の差ΔＶ２が所定電圧値Ｖｓを超えているか否かを判定する（ステップＳ１６）。
【００７７】
最大電圧セル群と最小電圧セル群との電圧値の差ΔＶ２が所定電圧値Ｖｓ以下である（ΔＶ２≦Ｖｓ）と判定された場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂとを調整処理対象として調整処理を実行する（ステップＳ１７）。制御部６４は、単独用テーブルを参照して決定したセルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する第１の調整用スイッチをそれぞれ調整位置に設定して、最大電圧セルＣａと最小電圧セルＣｂの組み合わせに対応する第１の調整回路を接続させ、両セルの電圧値が平均化されたか否かを判断し、平均化されたと判断したときに、調整位置に設定したセルＣａとセルＣｂの組み合わせに対応する第１の調整用スイッチを非調整位置に戻して、本処理を終了する。
【００７８】
一方、最大電圧セル群と最小電圧セル群との電圧値の差ΔＶ２が所定電圧値Ｖｓを超えている（ΔＶ２＞Ｖｓ）と判定された場合（ステップ１６：ＹＥＳ）、最大電圧セル群と最小電圧セル群とを調整処理対象として調整処理を実行する（ステップＳ１８）。制御部１０は、包括用テーブルを参照して決定した最大電圧セル群と最小電圧セル群の組み合わせに対応する第２の調整用スイッチをそれぞれ調整位置に設定する。これにより、最大電圧セル群（セルＣａ，Ｃｄ）と最小電圧セル群（セルＣｂ，Ｃｃ）の組み合わせに対応する第２の調整回路が機能する。制御部１０は、これら２つのセル群それぞれの合計電圧値が平均化されたか否かを判断し、平均化されたと判断したときに、最大電圧セル群と最小電圧セル群の組み合わせに対応する第２の調整用スイッチを調整位置から非調整位置に戻して、本処理を終了する。
【００７９】
また、制御部１０が調整処理を実行していると判定された場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、及び最大電圧セルと最小電圧セルとの電圧値の差ΔＶ１が所定電圧値Ｖｓ以下である（ΔＶ１≦Ｖｓ）と判定された場合（ステップＳ１５：ＮＯ）は、ＣＰＵ７は本処理を終了する。
【００８０】
このように、本実施形態の電圧調整システムによれば、各セルの電圧値の状態によって、最大電圧セルと最小電圧セルとに対して調整処理を実行するか、所定数のセルで構成される最大電圧セル群と最小電圧セル群とに対して調整処理を実行するかを決定するため、効率のよい電圧調整処理を行うことができ、且つ複数の電池セル全体を調整するための時間の短縮化を図ることができる。
【００８１】
なお、所定数は２に限定されるものではなく、直列接続された電池セルの半数以下となる２以上の値であればいくらでもよい。本実施形態では、直列接続された電池セルが４つであるため、所定数は２となり、全てのセルが調整処理対象となるが、例えば、直列接続された電池セルが６つであるとき、所定数は２又は３に設定可能であり、所定数が２に設定された場合は、直列接続されたセルのうち２つのセルは調整処理対象外となる。
【００８２】
上述した実施形態は本発明の一例であり、本発明を逸脱しない範囲において変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、ハイブリッド車や電気自動車等に搭載される電源のように、多数の電池セルが直列接続されている場合の電池セル間の電圧調整に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１：電圧調整システム
２：負荷回路
３：充電回路
４：電池側スイッチ群
５：調整側スイッチ群
６：制御ユニット
７：ＣＰＵ（Central Processing Unit）
８：検出部（検出手段）
９：判定部（判定手段）
１０：制御部（制御手段）
１１：記憶部
１２〜１９：接続線
２０：電池側第２スイッチ群
Ｃａ〜Ｃｄ：電池セル
ＳＷ１〜ＳＷ４，ＳＷ１１〜ＳＷ１５，ＳＷ２１〜ＳＷ２５：スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の電池セル間における電圧値の差を調整する電圧調整システムであって、
前記複数の電池セルから抽出される２つの電池セルの全ての組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、前記抽出される２つの電池セルを同極同士が通電する並列状態で接続する複数の調整回路と、
前記抽出される２つの電池セルの組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、前記複数の調整回路のそれぞれを機能させる調整位置と機能させない非調整位置とに選択的に設定される複数のスイッチと、
前記複数の電池セルの各電圧値を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した電圧値が最大である最大電圧セルと最小である最小電圧セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えているか否かを判定する判定手段と、
前記最大電圧セルと前記最小電圧セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えていると前記判定手段が判定したとき、前記複数のスイッチのうち前記最大電圧セルと前記最小電圧セルの組み合わせに対応するスイッチのみを前記調整位置に設定する制御手段と、を備えた
ことを特徴とする電圧調整システム。
【請求項２】
直列接続された４つ以上の複数の電池セル間における電圧値の差を調整する電圧調整システムであって、
前記複数の電池セルからそれぞれ抽出される所定数の電池セルが構成する２つのセル群の全ての組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、各セル群を構成する複数の電池セルを、１つの電池セルの正極と他の１つの電池セルの負極とを開放した状態で直列接続するとともに、当該２つのセル群を、前記開放された４つの電極の同極同士が通電する並列状態で接続する複数の調整回路と、
前記２つのセル群の組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、前記複数の調整回路のそれぞれを機能させる調整位置と機能させない非調整位置とに選択的に設定される複数のスイッチと、
前記複数の電池セルの各電圧値を検出する検出手段と、
前記複数の電池セルの中から、前記検出手段が検出した電圧値が大きい方から順に前記所定数の電池セルを最大電圧セル群として、小さい方から順に前記所定数の電池セルを最小電圧セル群としてそれぞれ抽出し、前記最大電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最小の電池セルと前記最小電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最大の電池セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えているか否かを判定する判定手段と、
前記２つの電池セルの電圧値の差が所定電圧値を超えていると前記判定手段が判定したとき、前記複数のスイッチのうち前記最大電圧セル群と前記最小電圧セル群の組み合わせに対応するスイッチのみを前記調整位置に設定する制御手段と、を備えた
ことを特徴とする電圧調整システム。
【請求項３】
直列接続された４つ以上の複数の電池セル間における電圧値の差を調整する電圧調整システムであって、
前記複数の電池セルから抽出される２つの電池セルの全ての組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、前記抽出される２つの電池セルを同極同士が通電する並列状態で接続する複数の第１の調整回路と、
前記抽出される２つの電池セルの組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、前記複数の第１の調整回路のそれぞれを機能させる第１の調整位置と機能させない非調整位置とに選択的に設定される複数の第１のスイッチと、
前記複数の電池セルからそれぞれ抽出される所定数の電池セルが構成する２つのセル群の全ての組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、各セル群を構成する複数の電池セルを、１つの電池セルの正極と他の１つの電池セルの負極とを開放した状態で直列接続するとともに、当該２つのセル群を、前記開放された４つの電極の同極同士が通電する並列状態で接続する複数の第２の調整回路と、
前記２つのセル群の組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、前記複数の第２の調整回路のそれぞれを機能させる第２の調整位置と機能させない非調整位置とに選択的に設定される複数の第２のスイッチと、
前記複数の電池セルの各電圧値を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した電圧値が最大である最大電圧セルと最小である最小電圧セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えているか否かを判定する第１の判定手段と、
前記複数の電池セルの中から、前記検出手段が検出した電圧値が大きい方から順に前記所定数の電池セルを最大電圧セル群として、小さい方から順に前記所定数の電池セルを最小電圧セル群としてそれぞれ抽出し、前記最大電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最小の電池セルと前記最小電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最大の電池セルとの電圧値の差が前記所定電圧値を超えているか否かを判定する第２の判定手段と、
前記最大電圧セルと前記最小電圧セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えていると前記第１の判定手段が判定し、且つ前記２つの電池セルの電圧値の差が所定電圧値以下であると前記第２の判定手段が判定したとき、前記複数のスイッチのうち前記最大電圧セルと前記最小電圧セルの組み合わせに対応するスイッチのみを前記第１の調整位置に設定し、前記２つの電池セルの電圧値の差が所定電圧値を超えていると前記第２の判定手段が判定したとき、前記複数のスイッチのうち前記最大電圧セル群と前記最小電圧セル群の組み合わせに対応するスイッチのみを前記第２の調整位置に設定する制御手段と、を備えた
ことを特徴とする電圧調整システム。
【請求項４】
請求項１又は請求項３に記載の電圧調整システムであって、
前記制御手段は、前記最大電圧セルと前記最小電圧セルの組み合わせに対応するスイッチを前記調整位置に設定した後、前記最大電圧セルの電圧値と前記最小電圧セルの電圧値とが平均化されたか否かを判断し、当該２つの電圧値が平均化されたと判断したときに前記調整位置に設定したスイッチを前記非調整位置に戻す
ことを特徴とする電圧調整システム。
【請求項５】
請求項２又は請求項３に記載の電圧調整システムであって、
前記制御手段は、前記最大電圧セル群と前記最小電圧セル群の組み合わせに対応するスイッチを前記調整位置に設定した後、前記最大電圧セル群の合計電圧値と前記最小電圧セル群の合計電圧値とが平均化されたか否かを判断し、当該２つの合計電圧値が平均化されたと判断したときに前記調整位置に設定したスイッチを前記非調整位置に戻す
ことを特徴とする電圧調整システム。
【請求項１】
直列接続された複数の電池セル間における電圧値の差を調整する電圧調整システムであって、
前記複数の電池セルから抽出される２つの電池セルの全ての組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、前記抽出される２つの電池セルを同極同士が通電する並列状態で接続する複数の調整回路と、
前記抽出される２つの電池セルの組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、前記複数の調整回路のそれぞれを機能させる調整位置と機能させない非調整位置とに選択的に設定される複数のスイッチと、
前記複数の電池セルの各電圧値を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した電圧値が最大である最大電圧セルと最小である最小電圧セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えているか否かを判定する判定手段と、
前記最大電圧セルと前記最小電圧セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えていると前記判定手段が判定したとき、前記複数のスイッチのうち前記最大電圧セルと前記最小電圧セルの組み合わせに対応するスイッチのみを前記調整位置に設定する制御手段と、を備えた
ことを特徴とする電圧調整システム。
【請求項２】
直列接続された４つ以上の複数の電池セル間における電圧値の差を調整する電圧調整システムであって、
前記複数の電池セルからそれぞれ抽出される所定数の電池セルが構成する２つのセル群の全ての組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、各セル群を構成する複数の電池セルを、１つの電池セルの正極と他の１つの電池セルの負極とを開放した状態で直列接続するとともに、当該２つのセル群を、前記開放された４つの電極の同極同士が通電する並列状態で接続する複数の調整回路と、
前記２つのセル群の組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、前記複数の調整回路のそれぞれを機能させる調整位置と機能させない非調整位置とに選択的に設定される複数のスイッチと、
前記複数の電池セルの各電圧値を検出する検出手段と、
前記複数の電池セルの中から、前記検出手段が検出した電圧値が大きい方から順に前記所定数の電池セルを最大電圧セル群として、小さい方から順に前記所定数の電池セルを最小電圧セル群としてそれぞれ抽出し、前記最大電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最小の電池セルと前記最小電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最大の電池セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えているか否かを判定する判定手段と、
前記２つの電池セルの電圧値の差が所定電圧値を超えていると前記判定手段が判定したとき、前記複数のスイッチのうち前記最大電圧セル群と前記最小電圧セル群の組み合わせに対応するスイッチのみを前記調整位置に設定する制御手段と、を備えた
ことを特徴とする電圧調整システム。
【請求項３】
直列接続された４つ以上の複数の電池セル間における電圧値の差を調整する電圧調整システムであって、
前記複数の電池セルから抽出される２つの電池セルの全ての組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、前記抽出される２つの電池セルを同極同士が通電する並列状態で接続する複数の第１の調整回路と、
前記抽出される２つの電池セルの組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、前記複数の第１の調整回路のそれぞれを機能させる第１の調整位置と機能させない非調整位置とに選択的に設定される複数の第１のスイッチと、
前記複数の電池セルからそれぞれ抽出される所定数の電池セルが構成する２つのセル群の全ての組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、各セル群を構成する複数の電池セルを、１つの電池セルの正極と他の１つの電池セルの負極とを開放した状態で直列接続するとともに、当該２つのセル群を、前記開放された４つの電極の同極同士が通電する並列状態で接続する複数の第２の調整回路と、
前記２つのセル群の組み合わせに対応してそれぞれ設けられ、前記複数の第２の調整回路のそれぞれを機能させる第２の調整位置と機能させない非調整位置とに選択的に設定される複数の第２のスイッチと、
前記複数の電池セルの各電圧値を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した電圧値が最大である最大電圧セルと最小である最小電圧セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えているか否かを判定する第１の判定手段と、
前記複数の電池セルの中から、前記検出手段が検出した電圧値が大きい方から順に前記所定数の電池セルを最大電圧セル群として、小さい方から順に前記所定数の電池セルを最小電圧セル群としてそれぞれ抽出し、前記最大電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最小の電池セルと前記最小電圧セル群に含まれる電池セルのうち電圧値が最大の電池セルとの電圧値の差が前記所定電圧値を超えているか否かを判定する第２の判定手段と、
前記最大電圧セルと前記最小電圧セルとの電圧値の差が所定電圧値を超えていると前記第１の判定手段が判定し、且つ前記２つの電池セルの電圧値の差が所定電圧値以下であると前記第２の判定手段が判定したとき、前記複数のスイッチのうち前記最大電圧セルと前記最小電圧セルの組み合わせに対応するスイッチのみを前記第１の調整位置に設定し、前記２つの電池セルの電圧値の差が所定電圧値を超えていると前記第２の判定手段が判定したとき、前記複数のスイッチのうち前記最大電圧セル群と前記最小電圧セル群の組み合わせに対応するスイッチのみを前記第２の調整位置に設定する制御手段と、を備えた
ことを特徴とする電圧調整システム。
【請求項４】
請求項１又は請求項３に記載の電圧調整システムであって、
前記制御手段は、前記最大電圧セルと前記最小電圧セルの組み合わせに対応するスイッチを前記調整位置に設定した後、前記最大電圧セルの電圧値と前記最小電圧セルの電圧値とが平均化されたか否かを判断し、当該２つの電圧値が平均化されたと判断したときに前記調整位置に設定したスイッチを前記非調整位置に戻す
ことを特徴とする電圧調整システム。
【請求項５】
請求項２又は請求項３に記載の電圧調整システムであって、
前記制御手段は、前記最大電圧セル群と前記最小電圧セル群の組み合わせに対応するスイッチを前記調整位置に設定した後、前記最大電圧セル群の合計電圧値と前記最小電圧セル群の合計電圧値とが平均化されたか否かを判断し、当該２つの合計電圧値が平均化されたと判断したときに前記調整位置に設定したスイッチを前記非調整位置に戻す
ことを特徴とする電圧調整システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２００００８（Ｐ２０１１−２００００８Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６３３９６（Ｐ２０１０−６３３９６）
【出願日】平成２２年３月１９日（２０１０．３．１９）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１９日（２０１０．３．１９）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
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