JP2010088194A - 組電池の容量調整装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 容量に対する開放電圧の変化率が小さい領域を含む電圧−容量特性を有するセルで構成される組電池に生じた容量のばらつきを精度良く調整する。
【解決手段】 容量に対する開放電圧の変化率が小さい第１の領域を含む電圧−容量特性を有するセル１１ｎを複数直列に接続した組電池１の容量調整装置１０であって、組電池１の総電圧Ｖｔを検出する組電池電圧センサ１０３と、セル１１ｎの端子電圧Ｖｃｎを検出するセル電圧センサ１０２と、セル１１ｎ毎の容量を調整する容量調整部１０１と、容量調整部１０１の作動を制御するＣＰＵ１０６とを有する。ＣＰＵ１０６は、前記変化率が前記第１の領域よりも相対的に大きい第２の領域に総電圧Ｖｔが属するときにセル１１ｎの端子電圧Ｖｃｎを取得し、この端子電圧Ｖｃｎに基づいて容量調整部１０１を作動させる時間を算出し、この時間だけ容量調整部１０１を作動させる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、組電池の容量調整装置及び方法に関する。

複数のセルを直列に接続した組電池に対して充放電を繰り返したり、あるいはこうした組電池を長期間放置したりすると、組電池を構成する各セルの自己放電や劣化等の差に基づいて各セルに容量（ＳＯＣ）のばらつきが生ずる。各セルに容量のばらつきが生じていると、組電池の使用可能な電力が制限される。このため、各セルに生じた容量のばらつきを可能な限り調整する必要がある。

従来、組電池を構成する各セルの開放電圧を検出し、この開放電圧に基づいて各セルに生じた容量のばらつきを推定し、これを調整する容量調整方法が知られている（特許文献１）。

特開２００３−２８２１５５号公報

ところで、組電池を構成するセルとして、容量に対する開放電圧の変化率が小さい領域を含む電圧−容量特性を有するセルが知られている。このようなセルを充電した場合、例えば充電開始時（容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が０％）付近では、セル電圧が大きな変化率で増加していくが、ＳＯＣが例えば２０％前後程度にまで充電された時点以降はセル電圧の増加率（変化率）が鈍る。この傾向は満充電略手前のＳＯＣが例えば９５％前後程度まで継続する。その後、ＳＯＣが１００％に到達する手前の短い領域で、セル電圧は比較的大きな変化率で増加し、満充電を迎える。この傾向は、セルを放電させた場合にも当てはまる。すなわち、この種のセルを充放電した場合、満充電の時点から放電完了の時点まで、あるいは充電開始の時点から充電完了の時点までのうち、ＳＯＣが所定区間（例えば２０％前後〜９５％前後の領域）の広い領域でセル電圧の変化プロファイルが略フラットになる。

また、上述した従来手法で開放電圧検出時に使用される電圧センサは分解性能の限界から、検出される電圧値に誤差を生じることがある。

従って、上述した特性を有するセルを複数直列に接続した組電池に対して、特許文献１の技術を適用し、検出されたセルの開放電圧が上述した略フラットな領域に属する場合、開放電圧に基づいて推定される容量の精度が問題となる。

発明が解決しようとする課題は、所定の電圧−容量特性を有するセルで構成される組電池に生じた容量のばらつきを精度良く調整することができる組電池の容量調整装置及び方法を提供することである。

この発明は、所定の電圧−容量特性を有するセルで構成される組電池の容量を調整するに際し、容量に対する開放電圧の変化率が大きい領域に組電池の総電圧が属するときに各セルの端子電圧を取得し、当該セルの端子電圧に基づいて各セル毎に設けられたセル容量調整手段を作動させる時間を算出し、当該時間だけセル容量調整手段を作動させることによって、上記課題を解決する。

上記発明によれば、容量に対する開放電圧の変化率が大きい領域に組電池の総電圧が属するときに、各セルの端子電圧に基づいて算出した時間だけセル容量調整手段を作動させるので、所定の電圧−容量特性を有するセルで構成される組電池に生じた容量のばらつきを精度良く調整することができる。

以下、図面を参照しつつ、発明の実施形態について説明する。

なお、以下の説明では、リチウムイオン電池により組電池が構成されているものとして説明するが、これに限定されない。また、この組電池は車両に搭載されているものとして説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る容量調整システム１００は、組電池１と、電流センサ２と、メインリレー３と、インバータ４と、モータ５と、容量調整装置１０とを含む。

組電池１は、電流センサ２及びメインリレー３を介してインバータ４に接続され、インバータ４へ直流電力を供給する。電流センサ２は、組電池１からインバータ４へ流れる放電電流と、インバータ４から組電池１へ流れる充電電流とを検出し、容量調整装置１０のバッテリコントローラ１０４（ＣＰＵ１０６）へ出力する。メインリレー３は、容量調整装置１０のＣＰＵ１０６からの指令により開閉され、組電池１とモータ５との間の接続と開放を行う。インバータ４は、組電池１の直流電力を交流電力に変換してモータ５に印加し、該モータ５を駆動して車両を走行させる。インバータ４はまた、車両の制動時にモータ５で発生する交流回生電力を直流電力に変換し、組電池１を充電する。モータ５は、走行駆動用交流モータで構成されている。

本例の組電池１は、二次電池であるセル（単位電池）１１を９６個直列に接続した一組の直列セルブロックで構成されている。ただし、組電池１の直列接続数は９６個に限定されない。また組電池１は、上述した直列セルブロックを任意の数で並列に接続した直並列セルブロックで構成してもよい。

本例の各セル１１１〜１１９６（以下、代表して「１１ｎ」ともいう。「ｎ」はｎ番目のセル１１を意味する。）は、同一設計のリチウムイオン電池で構成されている。以下、各セル１１ｎの構造の一例を説明する。

図２に示すように、本例のセル１１ｎは、電池要素２５０、外装ケース２６０、正極リード（正極端子）２７０及び負極リード（負極端子）２８０を有する。

電池要素２５０は、正極活物質層２５１を集電体２５２上に有する正極板と、負極活物質層２５３を集電体２５２上に有する負極板とを、電解質を保持するセパレータ（電解質層）２５４を介して積層することで構成されている。

正極活物質層２５１は、正極活物質、導電助剤、バインダ等を含む。正極活物質としては、例えばＬｉＭｎ_２ Ｏ_４ 等のリチウム−遷移金属複合酸化物などが挙げられる。導電助剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、カーボンナノチューブなどが挙げられる。バインダとしては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリイミドなどが挙げられる。

負極活物質層２５３は、負極活物質、導電助剤、バインダ等を含む。負極活物質は、黒鉛系炭素材料（グラファイト系）を含む。本例のセル１１ｎは、黒鉛系炭素材料を含む負極活物質層２５３を有する電池要素２５０を備えているので、図３に示す電圧−ＳＯＣ特性を持つ。この点は後述する。

集電体２５２は、例えばアルミニウム箔、銅箔、ステンレススチール箔、チタン箔、ニッケルとアルミニウムのクラッド材、銅とアルミニウムのクラッド材、ステンレススチールとアルミニウムのクラッド材あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材などで構成される。なお、上記材質のうち、正極の集電体２５２は正極電位で、負極の集電体２５２では負極の電位で安定な材質が選択され、一般的には、正極の集電体２５２にはアルミニウム箔が、負極の集電体２５２には銅箔が用いられる。

セパレータ２５４は、電解質を保持する役割を果たし、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミドなどで構成される。

セパレータ２５４に保持される電解質（電解液）は、液体系あるいは流動性を有するゲルポリマー系であり、例えば有機溶媒、支持塩及び少量の界面活性剤等を含む。有機溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ）等の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、テトラヒドロフラン等のエーテル類などが挙げられる。支持塩としては、例えばリチウム塩（ＬｉＰＦ_６ ）等の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ_３ ＳＯ_３ 等の有機酸陰イオン塩などが挙げられる。ゲルポリマー電解質は、電解液、ホストポリマー等を含む。ホストポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のリチウムイオン伝導性を持たない高分子、ＰＥＯ（ポリエチレンオキシド）やＰＰＯ（ポリプロピレンオキシド）等のイオン伝導性を有する高分子（固体高分子電解質）などが挙げられる。

外装ケース２６０は、シート状の外装材２６２の周縁を、熱溶着によって接合することで袋状に形成されており、電池要素２５０を収容するために使用される。外装材２６２は、例えば三層構造を有する高分子−金属複合ラミネートフィルムであり、金属層２６４と、この金属層２６４の両面に配置される高分子樹脂層２６６とで構成されている。金属層２６４としては、例えばアルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属箔などで構成することができる。高分子樹脂層２６６としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレン、アイオノマー、エチレンビニルアセテート等の熱溶着性樹脂フィルムなどで構成することができる。なお、外装材２６２の接合は、熱溶着を適用することに限定されない。

正極リード２７０及び負極リード２８０は、電池要素２５０の集電体２５２に接続され、電池要素２５０から電流を引き出すために、外装ケース２６０の内部から外部に延長している。

《容量調整装置》
図１に戻り、本例の容量調整装置１０は、上述した電流センサ２、メインリレー３及びインバータ４を介してモータ５に接続された組電池１の容量を調整する装置であり、容量調整部１０１と、セル電圧センサ１０２と、組電池電圧センサ１０３と、バッテリコントローラ１０４とを含む。

バッテリコントローラ１０４は、ＣＰＵ１０６と、ＲＯＭ１０７と、ＲＡＭ１０８とを含む。ＣＰＵ１０６（制御手段）は、後述する処理（容量調整処理）を実行する。ＲＯＭ１０７は、ＣＰＵ１０６で実行されるプログラムを記憶する。ＲＡＭ１０８（記憶手段）は、所定のデータを一時的に記憶する。ＲＡＭ１０８には、少なくとも、組電池１及びセル１１ｎの電圧−ＳＯＣの相関図（図３参照）に関する情報と、セル１１ｎの閾電圧値Ｃ１及びこのＣ１にセル数を乗じた、組電池１全体の閾電圧値９６Ｃ１に関する情報と、容量調整時間初期値ｔ０（秒）に関する情報とが、予め格納してある。

組電池電圧センサ１０３（総電圧検出手段）は、組電池１の総電圧Ｖｔ、つまり組電池１全体の端子電圧を検出し、ＣＰＵ１０６へ出力する。

セル電圧センサ１０２（セル電圧検出手段）は、ＣＰＵ１０６からの指令を受けた後に、各セル１１ｎの端子電圧Ｖｃ１〜Ｖｃ９６（以下、代表してＶｃｎともいう。Ｖｃｎはｎ番目のセル１１の電圧を意味する。）を検出し、ＣＰＵ１０６へ出力する。本例では、組電池１の総電圧Ｖｔが後述するＡ領域（図３参照）に属するときには、セル電圧センサ１０２による各セル１１ｎの端子電圧Ｖｃｎの検出を行わず、Ｂ領域（図３参照）に属するときに電圧Ｖｃｎの検出を行う。

容量調整部１０１（容量調整手段）は、何れかのセル１１ｎが過充電状態または過放電状態になって組電池１の容量が十分に利用できなくなることを防止するために、組電池１を構成する各セル１１ｎ単位で、各セル１１ｎに生じた容量（ＳＯＣ）のばらつきを調整する。一般に、各セル１１ｎに生じたＳＯＣのばらつきを調整するには、所定のＳＯＣを持つセル１１ｎよりも、ＳＯＣの大きなセル１１ｎを放電させて平準化する場合と、ＳＯＣの小さなセル１１ｎを充電して平準化する場合とがある。本例では、ＳＯＣの大きなセル１１ｎを放電させる場合を例示する。

本例の容量調整部１０１は、各セル１１ｎのＳＯＣを放電するための回路であり、抵抗器１０１ａとトランジスタ１０１ｂの直列回路で構成されている。この直列回路は、各セル１１ｎに対してそれぞれ並列に接続されている。抵抗器１０１ａは放電抵抗であり、トランジスタ１０１ｂは放電と停止を行うためのスイッチング素子である。スイッチング素子として、トランジスタ１０１ｂに代えてＦＥＴなどの半導体スイッチング素子や、リレーなどを用いることもできる。

なお、容量調整装置１０は、温度センサ１０９などをさらに備えていてもよい。この場合、温度センサ１０９は、組電池１の温度を検出し、ＣＰＵ１０６へ出力する。

負極活物質層２５３（図２参照）に黒鉛系炭素材料を含む場合のセル１１ｎは、例えば図３に示すような電圧−ＳＯＣ特性を備えている。図３において、横軸はセルの容量（ＳＯＣ）を示し、縦軸はセルの開放電圧を示している。なお、図３の特性を取得するには、例えば、まず満充電時でのセル電圧を検出する。次にこのセルを所定電流で放電させる。このとき、セルのＳＯＣが、計算上で、例えば所定％減少することとなる時点毎に放電をストップし、そのときのセル電圧を検出する。これを繰り返すことにより図３の特性を取得することができる。

一般に、セルのＳＯＣが開放電圧と一定の比例関係にある組電池は、開放電圧のばらつき自体が各セルに生じた容量のばらつきとなる。ところが、図３に示すように、本実施形態のセル１１ｎは、負極に黒鉛系炭素材料を用いているので、ＳＯＣの基準変化幅に対する開放電圧の変化量、つまりＳＯＣに対する開放電圧の変化率（傾き）が、Ｂ領域（第２の領域。ＳＯＣが２０％前後以下の狭い領域）及びＣ領域（第２の領域。ＳＯＣが９５％前後以上の狭い領域）の場合と比較して、相対的に、Ａ領域（第１の領域。ＳＯＣが２０％前後から９５％前後までの広い領域）の場合で小さくなる。

図３の例では、Ａ領域においてＳＯＣが約７５％変動しても、開放電圧の変化量ΔＶｃｎａは極めて小さい。このように、セル電圧が殆ど変化しないフラットな電圧波形を広い範囲のＳＯＣ領域（Ａ領域）で持つセル１１ｎに対し、検出された開放電圧がＡ領域内にある場合、セル電圧センサ１０２（組電池電圧検出センサ１０３も含む）の分解能の限界から、その時点でのセル１１ｎ（組電池１）の容量（ＳＯＣ）を正確に算出することは困難である。

ところで図３の例では、Ｂ領域において、ＳＯＣが約２０％しか変動しなくても、開放電圧の変化量ΔＶｃｎｂが大きいことが理解される（ΔＶｃｎｂ＞＞ΔＶｃｎａ）。本実施形態では、図３の電圧波形において傾きが大きい、換言すると、ＳＯＣに対する開放電圧の変化率が大きい領域（Ｂ領域またはＣ領域。好ましくはＢ領域）に属する総電圧Ｖｔを検出した場合に限って、各セル１１ｎの端子電圧Ｖｃｎを検出し、このＶｃｎに基づいてセル１１ｎ毎の容量調整時間ｔｃｎ（第１の時間）を算出し、このｔｃｎを容量調整時間初期値ｔ０（第２の時間）に対して書き換える（更新）。

《容量調整処理》
以下、本実施形態に係る容量調整処理の一例を説明する。

図４に示すように、まずステップ（以下、ステップをＳと略す。）１にて、組電池電圧センサ１０３は、組電池１の総電圧Ｖｔを検出し、ＣＰＵ１０６へ出力する。総電圧Ｖｔの検出タイミングは、特に限定されない。例えば図示省略のイグニッションキースイッチ（ＩＧＮ）がオンされた時点（車両の起動時）でもよく、あるいはＩＧＮがオフされた時点（車両停止時）でもよいし、さらにはＩＧＮがオンされてからオフされるまでの間（車両走行時）であってもよい。

次にＳ２にて、ＣＰＵ１０６は、ＲＡＭ１０８に格納されている組電池１の閾電圧値９６Ｃ１を取得する。ここで取得する閾電圧値９６Ｃ１は、図３のＢ領域、すなわちＳＯＣに対する開放電圧の変化率が大きい領域に属する電圧値である。

次にＳ３にて、ＣＰＵ１０６は、Ｓ１で検出した組電池１の総電圧Ｖｔと、Ｓ２で取得した閾電圧値９６Ｃ１とを比較する。その結果、Ｖｔ＞９６Ｃ１の場合（Ｓ３にてＮｏ）にはＳ１０へ進み、Ｖｔ≦９６Ｃ１の場合（Ｓ３にてＹｅｓ）にはＳ４へ進む。

Ｓ３にてＮｏの場合に後述のＳ５〜Ｓ９を実行しても、検出された組電池１の総電圧Ｖｔが図３のＡ領域内にある場合、上述したように、組電池電圧センサ１０３の分解能の限界から、組電池１全体の容量を正確に算出することは困難である。通常、セル電圧センサ１０２にて各セル１１ｎの端子電圧Ｖｃｎをすべて検出するには比較的長い時間（例えばセル９６個で１分ほど）がかかり、上述した理由で組電池１全体の容量を正確に算出することが困難であるにもかかわらず、各セル１１ｎの端子電圧Ｖｃｎを検出するのは無駄である。そこでＳ３にてＮｏの場合には、Ｓ１０へ進む。

次にＳ４にて、セル電圧センサ１０２は、各セル１１ｎの端子電圧Ｖｃｎを検出し、ＣＰＵ１０６へ出力する。セル電圧Ｖｃｎの取得順序は特に限定されず、取得順序を決めて１つずつ取得してもよいし、あるいは全てのセル１１ｎの電圧を同時に取得することもできる。

次にＳ５にて、ＣＰＵ１０６は、Ｓ４で取得したセル１１ｎ毎のセル電圧Ｖｃｎの中からセル電圧最小値Ｖｃｍｉｎを抽出し、これを容量調整目標値Ｖｇとして設定する。その後、設定した容量調整目標値Ｖｇと各セル１１ｎの電圧Ｖｃｎとの偏差に対応した容量調整時間ｔｃｎ（秒）を算出し、容量調整部１０１を上記調整放電時間ｔｃｎだけオンさせて、容量調整目標値Ｖｇより大きい電圧Ｖｃｎを持つセル１１ｎを放電させる。その一例（Ｓ６以降）は以下の通りである。

Ｓ６にて、ＣＰＵ１０６は、Ｓ４で取得したセル電圧Ｖｃｎと、Ｓ５で設定した容量調整目標値Ｖｇとの差ΔＶｃｎ（＝Ｖｃｎ−Ｖｇ）を算出する。

例えば図５に示す例では、Ｖｃｍｉｎを示しているのはＶｃ４のセル（４番目のセル１１４）、次に電圧が高いのはＶｃ１のセル（１番目のセル１１１）、以降、Ｖｃ２のセル（２番目のセル１１２）、Ｖｃ３のセル（３番目のセル１１３）の順序である。そして、セル１１１のΔＶｃ１は（Ｖｃ１−Ｖｃ４）、セル１１２のΔＶｃ２は（Ｖｃ２−Ｖｃ４）、セル１１３のΔＶｃ３は（Ｖｃ３−Ｖｃ４）となる。

次に図４に戻り、Ｓ７にて、ＣＰＵ１０６は、Ｓ６で算出したΔＶｃｎに基づいて、Ｓ５で抽出されたセル電圧最小値Ｖｃｍｉｎを示すセル以外の各セル１１ｎ（図５の例ではセル１１４以外の各セル１１１〜１１３，１１５〜１１９６）の容量調整量ΔＳＯＣｎを算出する。各セル１１ｎのΔＳＯＣｎの算出は、ＲＡＭ１０８に格納されているセルの電圧−ＳＯＣ相関図（図３参照）に基づいて行うことができる。

次にＳ８にて、ＣＰＵ１０６は、Ｓ７で算出したΔＳＯＣｎに基づいて、特定セル以外の各セルについて、セル毎の容量調整時間ｔｃｎを算出する。容量調整量ΔＳＯＣｎは、セル１１ｎ毎の電気量ΔＱｎ（単位はＣ）と同様に考えることができるので、式１に基づいて、セル毎のｔｃｎを算出する。

［数１］ ΔＱｎ＝Ｉｃ×ｔｃｎ …（１）
ここで、「Ｉｃ」は抵抗器１０１ａを介して放電する電流（単位はＡ）を示している。例えば図５の例では、セル１１１に対してはΔＱ１だけ電気量を放出（放電）するような容量調整時間ｔｃ１を算出し、セル１１２に対してはΔＱ２を放電するｔｃ２を算出し、セル１１３に対してはΔＱ３を放電するｔｃ３を算出する。その結果、セル１１１のｔｃ１は（ΔＱ１／Ｉｃ）、セル１１２のｔｃ２は（ΔＱ２／Ｉｃ）、セル１１３のｔｃ３は（ΔＱ３／Ｉｃ）とそれぞれ算出される。

次に図４に戻り、Ｓ９にて、ＣＰＵ１０６は、ＲＡＭ１０８に格納されている容量調整時間初期値ｔ０を、Ｓ８で算出された容量調整時間ｔｃｎに書き換える。

次にＳ１０にて、ＣＰＵ１０６は、ＲＡＭ１０８に格納されている容量調整時間（例えばＳ３にてＮｏの場合には初期値ｔ０、Ｓ３にてＹｅｓの場合にはＳ９にて書き換えられた書換値ｔｃｎ）を取得する。

このＳ１０にて取得あるいは格納（初期値もしくは前回の値）に基づいて、各セルの容量調整を実行するが、容量調整の実際の実行タイミングは所定の周期毎に行われる（更新後即時実行に限られない）。

所定の周期としては、所定時間毎、所定の充放電量積算値（充電も放電も積算としてカウントする）毎に実行する。これは推定したバラツキが内部抵抗に起因しており、所定周期ごとに再現されるためである。

これにより、Ｓ３でＮＯの判定の場合であっても、初期値もしくは近しい推定値（前回値）にて容量調整が可能となる。 次に、ＣＰＵ１０６は、Ｓ３にてＮｏであった場合には各セル１１ｎの容量調整部１０１に対し、Ｓ３にてＹｅｓであった場合には特定セル以外のセルの容量調整部１０１に対し、トランジスタ１０１ｂのベースへ指令信号を送り、取得した容量調整時間（ｔ０又はｔｃｎ）だけトランジスタ１０１ｂをオン（導通）させるとともに、所定時間が経過するとオフ（非導通）にする。

容量調整部１０１は、ＣＰＵ１０６からの指令を受けて、トランジスタ１０１ｂを所定時間だけオンさせる。これにより、指定されたセル１１ｎの充電電力が抵抗器１０１ａを介して放電し、放電分だけ指定されたセル１１ｎのＳＯＣが減少する。この場合、ＣＰＵ１０６は、トランジスタ１０１ｂのオンとオフを繰り返してデューティー制御を行う。このデューティー比は、指定されたセル１１ｎの放電容量と放電時間（容量調整時間）とに基づいて決定される。

また、トランジスタ１０１ｂのコレクターとエミッター間には、電圧センサ（図示省略）が接続されている。トランジスタ１０１ｂがオンするとコレクター〜エミッター間電圧がほぼ０Ｖになり、オフするとコレクター〜エミッター間電圧が各セル１１ｎのセル電圧Ｖｃｎになる。ＣＰＵ１０６は、不図示の電圧センサによりトランジスタ１０１ｂのコレクター〜エミッター間電圧をモニターし、トランジスタ１０１ｂの動作状況、つまり各セル１１ｎの容量調整状況を確認しながら各セル１１ｎ間に生じたＳＯＣのばらつきを調整する。

図６から、セル１１１に対してｔｃ１の間だけ、セル１１２に対してｔｃ２の間だけ、セル１１３に対してｔｃ３の間だけ、それぞれ放電させることにより、セル１１１〜１１３のＳＯＣが、それぞれΔＱ１、ΔＱ２、ΔＱ３の電気量だけ減少することが理解される。そしてセル１１１〜１１３の電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃ３は、最終的に、セル１１４と同じ電圧Ｖｃ４（Ｖｃｍｉｎ）付近に調整される。

以上説明したように、本実施形態によれば、ＣＰＵ１０６は、ＳＯＣに対する電圧の変化率が小さいＡ領域（図３参照）よりも相対的に大きいＢ領域（図３参照）に組電圧１の総電圧Ｖｔが属するときに各セル１１ｎの端子電圧Ｖｃｎを取得した後に、この端子電圧Ｖｃｎの中から最小電圧値Ｖｃ４を取得し、その後、最小電圧値Ｖｃ４とこの最小電圧値Ｖｃ４を示すセル１１４以外の各セル１１１〜１１３，１１５〜１１９６の端子電圧Ｖｃ１〜Ｖｃ３，Ｖｃ５〜Ｖｃ９６に基づいて算出した時間ｔｃ１〜ｔｃ３，ｔｃ５〜ｔｃ９６だけ容量調整部１０１を作動させるので、このようなＡ領域（図３参照）を含む電圧−容量特性を有するセル１１ｎで構成された組電池１に生じた容量のばらつきを精度良く調整することができる。

図１は本実施形態に係る組電池の容量調整システムの一例を示すブロック図である。 図２は図１の組電池を構成するセルの一例を示す断面図である。 図３は図１の組電池及び図２のセルの電圧（Ｖ）とＳＯＣ（％）との関係を示す特性図である。 図４は本実施形態に係る容量調整処理の一例を示すフローチャートである。 図５は図３のＶ部分の一部拡大図である。 図６は容量調整前後のセル電圧の変遷を示す説明図である。

符号の説明

１００…容量調整システム
１…組電池
１１１〜１１９６（１１ｎ）…セル
２…電流センサ
３…メインリレー
４…インバータ
５…モータ
１０…容量調整装置
１０１…容量調整部（容量調整手段）
１０１ａ…抵抗器
１０１ｂ…トランジスタ
１０２…セル電圧センサ（セル電圧検出手段）
１０３…組電池電圧センサ（組電池電圧検出手段）
１０４…バッテリコントローラ
１０６…ＣＰＵ（制御手段）
１０７…ＲＯＭ
１０８…ＲＡＭ（記憶手段）
１０９…温度センサ

Claims (6)

1. 容量に対する開放電圧の変化率が小さい第１の領域を含む電圧−容量特性を有するセルを複数直列に接続した組電池の容量を調整する装置であって、
   前記組電池全体の端子電圧である総電圧を検出する総電圧検出手段と、
   前記セルの端子電圧を検出するセル電圧検出手段と、
   前記セル毎の容量を調整するセル容量調整手段と、
   前記セル容量調整手段の作動を制御する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記変化率が前記第１の領域よりも相対的に大きい第２の領域に前記総電圧が属するときに前記セルの端子電圧を取得し、当該セルの端子電圧に基づいて前記セル容量調整手段を作動させる時間を算出し、当該時間だけ前記セル容量調整手段を作動させることを特徴とする組電池の容量調整装置。
2. 請求項１記載の組電池の容量調整装置であって、
   前記制御手段は、取得した前記セルの端子電圧の中から最小電圧値を取得し、当該最小電圧値と前記セルの端子電圧に基づいて前記時間を算出することを特徴とする組電池の容量調整装置。
3. 請求項１又は２記載の組電池の容量調整装置であって、
   前記セルは、黒鉛系炭素材料を含む負極活物質層を有する電池要素を備えたリチウムイオン電池であることを特徴とする組電池の容量調整装置。
4. 容量に対する開放電圧の変化率が小さい第１の領域を含む電圧−容量特性を有するセルを複数直列に接続した組電池の容量を調整する方法であって、
   前記変化率が前記第１の領域よりも相対的に大きい第２の領域に前記組電池全体の端子電圧である総電圧が属するときに、前記セルの端子電圧を取得する工程と、
   前記セルの端子電圧に基づいて、前記セル毎の容量を調整するセル容量調整手段を作動させる第１の時間を算出する工程と、
   前記第１の時間だけ前記セル容量調整手段を作動させる工程と、を有する組電池の容量調整方法。
5. 請求項４記載の組電池の容量調整方法であって、
   前記第１の時間を算出した後、予め記憶手段に記憶されている第２の時間を前記第１の時間に書き換えることを特徴とする組電池の容量調整方法。
6. 請求項５記載の組電池の容量調整方法であって、
   前記第１の領域に前記総電圧が属するときには、前記第２の時間だけ前記セル容量調整手段を作動させることを特徴とする組電池の容量調整方法。

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