JP2018129958A - 充電率均等化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組電池に含まれる電池セルの充電率を短時間で均等化でき、かつ、より充分に均等化できる充電率均等化装置を提供すること。
【解決手段】電圧測定部３と、充電部４と、放電部５と、制御部６とを備える。制御部６は、充電処理と、電圧測定処理と、均等化処理とを行う。充電処理では、複数の電池セル２を一括して充電する。電圧測定処理では、充電処理が完了した直後に、個々の電池セル２のセル電圧Ｖ_Cを測定する。均等化処理では、充電した電池セル２を安定化させることなく、複数の電池セル２のうちセル電圧Ｖ_Cが相対的に高い一部の電池セル２のみ放電する。
【選択図】図１

Description

本発明は、互いに直列に接続された複数の電池セルからなる組電池を充電すると共に、個々の上記電池セルの充電率を均等化する充電率均等化装置に関する。

従来から、車両等に搭載する高圧バッテリーとして、リチウム電池等からなる複数の電池セルを直列に接続したものが知られている。この高圧バッテリー（以下、組電池とも記す）を使用すると、個々の電池セルの充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）にばらつきが生じる。上記組電池は、充放電効率を高める等の理由により、電池セルの充電率のばらつきを均等化する必要がある。このための装置として、充電率均等化装置が知られている（下記特許文献１参照）。

上記充電率均等化装置は、以下の処理を行うことにより、電池セルの充電率を均等化する。まず、組電池全体に電圧を加え、全ての電池セルを一括して充電する処理を開始する。そして、複数の電池セルのうちいずれかが満充電になったときに、充電を停止する。

充電を停止した後、電池セルを一定時間（例えば１時間程度）放置し、その後、個々の電池セルの電圧を測定する。このように一定時間放置することにより、電池セルの安定した電圧である、いわゆるＯＣＶ（Open Circuit Voltage）を測定するようにしている。そして、電池セルのＯＣＶのばらつきが予め定められた閾値（範囲）を超えた場合には、ＯＣＶが高く上記閾値内に収まらない電池セルのみ放電させる。これにより、電池セルの充電率を均等化している。

特開２００９−８９５６６号公報

しかしながら、上記充電率均等化装置は、充電率を均等化する処理に長い時間を必要としていた。すなわち、上述したように、上記充電率均等化装置では、電池セルを充電した後、安定させてから、電池セルの電圧（ＯＣＶ）を測定している。したがって、安定化させるための時間（例えば１時間程度）が必要になり、充電率の均等化に長時間を要していた。そのため、充電率の均等化を短時間で行える充電率均等化装置が望まれていた。

また、正極にリン酸鉄リチウムを用いた電池セルのように、中間充電率におけるＯＣＶの変化が小さい電池セルでは、ＯＣＶによって充電率の違いを検出しようとしても、電圧差が非常に小さく、電池セル間の充電率の違いを判定できない。したがって、充電率の均等化が充分に行われない可能性がある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、組電池に含まれる電池セルの充電率を短時間で均等化でき、かつ、より充分に均等化できる充電率均等化装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、互いに直列に接続された複数の電池セル（２）からなる組電池（２０）を充電すると共に、個々の上記電池セルの充電率を均等化する充電率均等化装置（１）であって、
個々の上記電池セルの電圧であるセル電圧（Ｖ_C）を測定する電圧測定部（３）と、
上記組電池に電圧を加えることにより、該組電池を構成する上記複数の電池セルを一括して充電する充電部（４）と、
上記電池セルを個別に放電させる放電部（５）と、
上記電池セルの充放電を制御する制御部（６）とを備え、
該制御部は、
上記複数の電池セルのうちいずれかが満充電されるまで、上記充電部を用いて上記複数の電池セルを一括して充電する充電処理と、
該充電処理が完了した直後に、個々の上記電池セルの上記セル電圧を測定する電圧測定処理と、
測定された上記セル電圧のばらつきが所定の閾値（γ）を超えた場合には、充電した上記電池セルを安定化させることなく、上記複数の電池セルのうち、最も低い上記セル電圧（Ｖ_MIN）に上記閾値を加えた値（Ｖ_MIN＋γ）よりも高い上記セル電圧を有する上記電池セルのみ放電し、上記複数の電池セルの上記充電率を均等化する均等化処理と、
を行うよう構成されている、充電率均等化装置にある。

本発明は、正極にリン酸鉄リチウムを備えた電池セルのように、中間充電率でＯＣＶの変化が小さく、満充電、つまり充電率１００％付近でＯＣＶが急峻に上昇する電池セルに対して特に有効である。このような電池セルは、充電率１００％付近において、セル電圧が安定化する前のほうが、充電率に対するセル電圧の差がより顕著に表れるという特性を持つ。
本発明では、電池セルを充電した直後にセル電圧を測定するため、ＯＣＶを測定する場合よりも、充電率の違いをより明確に検出することができる。そのため、電池セルの充電率を、より充分に均等化することが可能になる。

また、上記構成にすると、電池セルを充電した後、安定化させてからセル電圧を測定する（すなわちＯＣＶを測定する）場合と比べて、安定化させる時間を省略でき、充電完了からセル電圧の測定までにかかる時間を大幅に短縮できる。したがって、充電率の均等化を短時間で行うことが可能になる。

以上のごとく、上記態様によれば、組電池に含まれる電池セルの充電率を短時間で均等化でき、かつ、より充分に均等化できる充電率均等化装置を提供することができる。

なお、上記「充電率を均等化する」とは、充電率のばらつきを完全に０にすることではなく、「充電率のばらつきをより低減させる」ことを意味する。

また、上述したように本態様では、電池セルの充電処理が完了した「直後」に、個々の電池セルのセル電圧を測定している。この「直後」とは、充電処理を完了した後、電池セルのＯＣＶを測定できる状態になるまで待機しないことを意味する。充電処理から電圧測定処理までの時間は、例えば１分以内が好ましい。より好ましくは３０秒以内であり、さらに好ましくは５秒以内である。また、上述した「電池セルを安定化させることなく」も同様に、電池セルのＯＣＶを測定できる状態になるまで待機しないことを意味する。

また、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、充電率均等化装置を稼働したときの、セル電圧の時間変化を表したグラフ。 実施形態１における、充電率均等化装置の概念図。 実施形態１における、制御部のフローチャート。 実施形態１における、セル電圧と、充電完了から経過した時間との関係を表したグラフ。 図４の横軸のスケールを変更したグラフ。 実施形態１における、セル電圧のばらつきと、充電完了から経過した時間との関係を表したグラフ。 実施形態１における、電池セルの充電率とセル電圧との関係を表したグラフ。 実施形態１における、均等化後の充電率のばらつきδと、閾値γとの関係を表したグラフ。 実施形態１における、正極にオリビン型リン酸鉄リチウムを用いたリチウム電池の、充電率とセル電圧との関係を表したグラフ。 実施形態１における、複数の微小セルによって電池セルを構成した充電率均等化装置の概念図。 比較形態における、充電率均等化装置を稼働したときの、セル電圧の時間変化を表したグラフ。

（実施形態１）
上記充電率均等化装置に係る実施形態について、図１〜図１０を参照して説明する。図２に示すごとく、本形態では、複数の電池セル２を互いに直列に接続して組電池２０を構成してある。充電率均等化装置１は、この組電池２０を充電すると共に、個々の電池セル２の充電率を均等化するために設けられている。充電率均等化装置１は、電圧測定部３と、充電部４と、放電部５と、制御部６とを備える。

電圧測定部３は、個々の電池セル２のセル電圧Ｖ_Cを測定する。充電部４は、組電池２０に電圧を加えることにより、該組電池２０を構成する複数の電池セル２を一括して充電する。放電部５は、電池セル２を個別に放電するよう構成されている。制御部６は、電池セル２の充放電を制御する。

制御部６は、図３に示すごとく、充電処理（ステップＳ１〜Ｓ３）と、電圧測定処理（ステップＳ４）と、均等化処理（ステップＳ９〜Ｓ１１）とを行う。

充電処理（ステップＳ１〜Ｓ３）では、複数の電池セル２のうちいずれかが満充電されるまで、充電部４を用いて、組電池２０を構成する複数の電池セル２を一括して充電する。
電圧測定処理（ステップＳ４）では、上記充電処理が完了した直後に、個々の電池セル２のセル電圧Ｖ_Cを測定する。

制御部６は、測定されたセル電圧Ｖ_Cのばらつきが所定の閾値γを超えた場合には、上記均等化処理（ステップＳ９〜Ｓ１１）を行う。この処理では、複数の電池セル２のうち、最も低いセル電圧Ｖ_MINに上記閾値γを加えた値（Ｖ_MIN＋γ）よりも高いセル電圧Ｖ_Cを有する電池セル２のみ放電する。これにより、複数の電池セル２の充電率を均等化する。

また、制御部６は、電圧測定処理（ステップＳ４）において測定されたセル電圧Ｖ_Cのばらつきが閾値γ以下である場合には、均等化処理（ステップＳ９〜Ｓ１１）を行わず、プログラムを終了する（ステップＳ８）。

次に、本形態の充電率均等化装置１について、図２を用いて、より詳細に説明する。上述したように、充電率均等化装置１は、電圧測定部３と、充電部４と、放電部５と、制御部６とを備える。組電池２０は、互いに直列接続された、数百個程度の電池セル２からなる。本形態では、電池セル２としてリチウム電池を用いている。より詳しくは、電池セル２として、正極にオリビン型リン酸鉄リチウムを用いたリチウム電池を使用している。

個々の電池セル２には、電圧測定部３が接続している。電圧測定部３は、例えば、Ａ／Ｄコンバータによって構成される。

図２に示すごとく、組電池２０には、充電部４が接続している。充電部４と組電池２０との間の電流経路１０１には、充電用スイッチ１０が設けられている。制御部６は、組電池２０を充電する際には、充電用スイッチ１０をオンする。これにより、組電池２０全体に電圧を加え、組電池２０を構成する複数の電池セル２を一括して充電する。

また、放電部５は、複数の直列体５０を備える。個々の直列体５０は、放電用スイッチ５１と、該放電用スイッチ５１に直列接続した放電抵抗５２とからなる。個々の電池セル２に、直列体５０が接続している。制御部６は、均等化処理を行う場合には、上述したように、複数の電池セル２のうち、最低セル電圧Ｖ_MINに閾値γを加えた値（Ｖ_MIN＋γ）より高いセル電圧Ｖ_Cを有する電池セル２のみ選択して、放電用スイッチ５１をオンする。これにより、セル電圧Ｖ_Cが高い電池セル２のみ、個別に放電し、充電率を均等化させる。

また、制御部６は、充電指令部６１、電圧測定指令部６２、均等化指令部６３を備える。これらは、上述した充電処理と、電圧測定処理と、均等化処理とを行うために設けられている。また、制御部６は、後述する、電池セル２の充電率のばらつきαを算出するα算出部６４と、均等化処理を行う際の時間（以下、均等化時間βとも記す）を算出するためのβ算出部６５と、上記閾値γを算出するγ算出部６６とを備える。さらに、制御部６は、後述する均等化未実施期間Ｔを取得する未実施期間取得部６７を備える。

次に、本形態の充電率均等化装置１を稼働したときの、セル電圧Ｖ_Cの変化について説明する。図１に示すごとく、組電池２０の充電処理（第１充電処理）を行うと、各電池セル２のセル電圧Ｖ_Cが上昇する。充電率均等化装置１の制御部６は、複数の電池セル２のうちいずれかが満充電されるまで、充電を続ける。すなわち、最も高いセル電圧Ｖ_MAXが満充電電圧Ｖ_FULLになるまで、充電を続ける。

電池セル２の充電率にはばらつきがあるため、一部の電池セル２が満充電になっても、他の電池セル２は満充電にならない。なお、図１には、最も低いセル電圧Ｖ_MINと、最も高いセル電圧Ｖ_MAXのみを記載したが、これらの間のセル電圧Ｖ_Cを有する電池セル２も存在する。

制御部６は、上記充電処理（第１充電処理）を停止した直後、電圧測定部３を用いて、個々の電池セル２のセル電圧Ｖ_Cを測定する。本形態では、正極にオリビン型リン酸鉄リチウムを用いたリチウム電池がもつ特性を活用している。正極にオリビン型リン酸鉄リチウムを用いたリチウム電池は、充電を停止してから時間が経過すると、図４、図５に示すようにセル電圧Ｖ_Cが低下し、安定した電圧（すなわちＯＣＶ）になる。この時のセル電圧Ｖ_Cの高低順は、充電率の高低順と一致する。それだけでなく、セル電圧Ｖ_CのばらつきΔＶ_Cは、図６に示すように充電した直後のほうが大きく、時間が経過すると、セル電圧Ｖ_CのばらつきΔＶ_Cは小さくなる。本形態では、充電した直後の、ばらつきΔＶ_Cが大きく、充電率の差をより顕著に検出できるタイミングでセル電圧Ｖ_Cを測定するため、均等化処理が行われる電池セル２を多くすることができる。そのため、電池セル２の充電率を充分に均等化できる。なお、本形態では、充電処理を停止した後、１分以内に、各電池セル２のセル電圧Ｖ_Cを測定する。この測定は、３０秒以内に行うことがより好ましく、５秒以内に行うことがさらに好ましい。

制御部６は、セル電圧Ｖ_Cを測定した後、セル電圧Ｖ_Cのばらつきが所定の閾値γ以内であるか否かを判断する。すなわち、最も低いセル電圧Ｖ_MINに閾値γを加えた値（Ｖ_MIN＋γ）よりも高いセル電圧Ｖ_Cを有する電池セル２が存在するか否かを判断する。図１では、Ｖ_MIN＋γよりも高いセル電圧Ｖ_Cを有する電池セル２が存在するため、この電池セル２を放電する。これにより、電池セル２の充電率を均等化する。

制御部６は、セル電圧Ｖ_Cを測定した後、充電したセル電圧Ｖ_Cを安定化させることなく、すぐに均等化処理を行う。また、均等化処理では、均等化時間βだけ、電池セル２を放電する。均等化時間β、及び閾値γの算出方法については、後述する。

制御部６は、均等化処理を終了した後、再び充電処理（第２充電処理）を行う。これにより、電池セル２を充電する。制御部６は、均等化処理を終了した後、放電した電池セル２を安定化させることなく、充電処理を行う。また、この充電処理（第２充電処理）では、最初に行われた充電処理（第１充電処理）と同様に、最も高いセル電圧Ｖ_MAXが満充電電圧Ｖ_FULLになるまで、充電処理を行う。

制御部６は、第２充電処理を行った直後、再び、セル電圧Ｖ_Cを測定する。そして、セル電圧Ｖ_Cのばらつきが閾値γ以内であるか否かを判断する。上述したように、本形態では、均等化処理を行って、電池セル２の充電率を均等化した後、第２充電処理を行っている。そのため、第２充電処理を完了した直後における、セル電圧Ｖ_Cのばらつきは小さい。図１の例では、第２充電処理を行った直後におけるセル電圧Ｖ_Cのばらつきは、閾値γ以内に収まっている。そのため、２回目の均等化処理は行われない。

次に、上記均等化時間βと閾値γの算出方法について説明する。これらの算出にあたって、まず、組電池２０内の電池セル２の間で発生している充電率のばらつきαを求める。充電率ばらつきαは、例えば、前回、均等化処理を行ってから経過した期間である均等化未実施期間Ｔと、単位期間当たりに発生する充電率ばらつき量ａと、充放電履歴係数ｋとから、下記の式を用いて算出することができる。
α＝ａＴｋ ・・・（１）

均等化未実施期間Ｔの単位は、例えば日とすることができる。また、単位期間当たりに発生する充電率ばらつき量ａの単位は、例えば％／日とすることができる。単位期間当たりに発生する充電率ばらつき量ａは、電池セル２の種類等によって決まる値で、制御部６に予め記憶されている。均等化未実施期間Ｔは、上記未実施期間取得部６７（図２参照）に記憶されているか、又は該未実施期間取得部６７により算出される。また、充放電履歴係数ｋは、１より大きい値で、組電池２０の充放電を繰り返すと次第に大きな値になる。つまり、充放電履歴係数ｋは、組電池２０の充放電を繰り返すと、充電率のばらつきαが大きくなりやすいことを反映させるための係数である。放電履歴係数ｋは、充放電時間または充放電容量を引数とするマップとして、制御部６に予め記憶されている。

上記ａとＴとｋとを用いて、上記式（１）から、充電率ばらつきα（％）を算出することができる。均等化未実施期間Ｔが長く、かつ充放電を行った回数が多いほど、充電率ばらつきαは大きくなる。

なお、本形態では上述したように、充電処理（図１参照）を行ってから、個々の電池セル２のセル電圧Ｖ_Cを測定しているが、このセル電圧Ｖ_Cのばらつきを用いて、充電率ばらつきαを正確に求めることはできない。すなわち、図９に示すごとく、リチウム電池等の電池セル２は、充電率が高い領域（例えば９９％以上の領域）と、充電率が低い領域（例えば１０％以下の領域）では、充電率とセル電圧Ｖ_Cとの間に相関関係があるが、これらの中間の領域では、充電率に関係なく、セル電圧Ｖ_Cが略一定である。そのため、一部の電池セル２の充電率がこの中間の領域に存在する場合は、セル電圧Ｖ_Cのばらつきと充電率のばらつきとに相関関係がないため、充電率ばらつきαを正確に算出できない。したがって、本形態では、上記式（１）を用いて、充電率ばらつきαを算出している。

また、本形態では、上記式（１）を用いて充電率ばらつきα（％）を求めた後、下記式（２）を用いて、均等化時間βを算出する。
β＝α／１００×Ｗ／Ｉ ・・・（２）
上記Ｗは電池セル２の容量であり、単位は、例えば（Ａｈ）である。また、上記Ｉは、電池セル２を、放電用スイッチ５１と、該放電用スイッチ５１に直列接続した放電抵抗５２を介して放電させるときに流れる放電電流であり、単位は、例えば（Ａ）である。上記式（２）から、充電率ばらつきαが大きいほど、長時間放電して、均等化させる必要があることが分かる。また、電池セル２の容量が大きいほど、均等化時間βは長くなる。放電電流Ｉが高いと、均等化時間βは短くてすむ。

次に、上記閾値γの算出方法について説明する。閾値γの算出においては、図８に示すような、充電率を引数とする電池セル２の電圧Ｖ_Cのマップを用いる。均等化後に充電率のばらつきをδ％以内にしたい場合は、閾値γは、マップにおける充電率１００％と充電率１００−δ％との間の電圧差とする。なお、閾値γは、電圧Ｖ_Cの変化が小さい領域（すなわち中間領域）での電圧Ｖ_Cと、電池セル２の満充電電圧Ｖ_FULLとの差ΔＶ_Cよりも小さい値として設定する。

次に、図３を用いて、制御部６のフローチャートについて説明する。同図に示すごとく、制御部６は、まず、ステップＳ１〜Ｓ３を行う。ステップＳ１では、上記充電処理を開始する。ここでは、充電部４（図２参照）を用いて組電池２０に電圧を加え、全ての電池セル２を一括して充電する。また、ステップＳ２では、最高セル電圧Ｖ_MAXが満充電電圧Ｖ_FULLに到達したか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断された場合は、ステップＳ３に進み、充電処理を停止する。

その後、ステップＳ４に進み、電圧測定処理を行う。ここでは、上述したように、充電処理を停止した直後に、個々の電池セル２のセル電圧Ｖ_Cを測定する。次いで、ステップＳ５〜Ｓ７を行う。ステップＳ５では、上記式（１）を用いて、充電率ばらつきαを算出する。また、ステップＳ６では、上記式（２）を用いて、均等化時間βを算出する。ステップＳ７では、閾値γを算出する。

次いで、ステップＳ８に移る。ここでは、最低セル電圧Ｖ_MIN＋閾値γより高いセル電圧Ｖ_Cを有する電池セル２が存在するか否かを判断する。すなわち、セル電圧Ｖ_Cのばらつきが、閾値γ以内であるか否かを判断する。ステップＳ８においてＹｅｓと判断したときは、ステップＳ９に移り、均等化処理を開始する。

ステップＳ９では、最低セル電圧Ｖ_MIN＋閾値γより高いセル電圧Ｖ_Cを有する電池セル２のみ放電する。その後、ステップＳ１０に移る。ここでは、均等化時間βを経過したか否かを判断する。ステップＳ１０でＹｅｓと判断した場合は、ステップＳ１１に移り、均等化処理を停止する。その後、ステップＳ１に戻り、充電処理を再び行う。

また、ステップＳ８では、最低セル電圧Ｖ_MIN＋閾値γより高いセル電圧Ｖ_Cを有する電池セル２が存在しない場合、すなわち、セル電圧Ｖ_Cのばらつきが閾値γ以内である場合は、均等化処理を行わず、フローチャートを終了する。

次に、本形態の作用効果について説明する。本形態の制御部６は、図１、図３に示すごとく、上記電圧測定処理を行う。この電圧測定処理では、電池セル２の充電処理が完了した直後に、個々の電池セル２のセル電圧Ｖ_Cを測定する。
そのため、従来のように、電池セル２を充電した後、安定化させてからセル電圧（すなわちＯＣＶ）を測定する場合と比べて、安定化させる時間を省略でき、充電完了からセル電圧Ｖ_Cの測定までにかかる時間を大幅に短縮できる。したがって、充電率の均等化を短時間で行うことが可能になる。

ここで仮に、図１１に示すごとく、充電処理を行った後、電池セル２を安定化させてからセル電圧Ｖ_Cを測定したとすると、安定化処理（第１安定化処理）を行うために、例えば１時間程度必要となるため、充電処理完了からセル電圧Ｖ_Cの測定までに長時間を要してしまう。そのため、充電率を均等化させるために長い時間がかかる。
これに対して、図１に示すごとく、本形態のように、充電処理を行った直後にセル電圧Ｖ_Cを測定すれば、安定化処理を省略できるため、充電処理完了からセル電圧Ｖ_Cの測定までを短時間で行うことができる。したがって、充電率の均等化を短時間で行うことができる。

また、本形態のように、電池セル２を充電した直後にセル電圧Ｖ_Cを測定すると、図６に示すごとく、ばらつきΔＶ_Cが大きいため、セル電圧Ｖ_Cが上記値（Ｖ_MIN＋γ）を超える電池セル２が発生しやすい。そのため、均等化処理が行われる電池セル２が多くなりやすい。したがって、電池セル２の充電率を、より充分に均等化することができる。

また、電池セル２を充電する際の充電電圧を下げた場合、つまり充電率が１００％になるまで充電できなかった場合においても、本形態のように、電池セル２を充電した直後にセル電圧Ｖ_Cを測定すれば、ばらつきΔＶ_Cを大きく検出でき、充分に均等化できるようになる。電池セル２の充電電圧を下げることができれば、電池パックの電圧範囲を狭くすることができる。これにより、電池パックに接続される充電器、もしくは負荷の汎用性を高めることができる。

また、本形態の制御部６は、図１、図３に示すごとく、均等化処理を行ってから、電池セル２を安定化させることなく、充電処理を再び行うよう構成されている。
そのため、均等化処理を完了してから、短時間で充電処理を開始できる。したがって、充電率の均等化に要するトータルの時間を、より短くすることができる。

すなわち、仮に図１１に示すごとく、均等化処理（第１均等化処理）を行った後、安定化処理（第２安定化処理）を行ったとすると、この処理に１時間程度要するため、充電率の均等化に要するトータルの時間が長くなる。これに対して、図１に示すごとく、均等化処理を行ってから、電池セル２を安定化させずに、充電処理を再び行えば、安定化に要する時間を省略でき、充電率の均等化に要するトータルの時間を短くすることができる。

また、本形態では、上記均等化未実施期間Ｔを用いて充電率ばらつきαを算出ている。そのため、充電率ばらつきαを正確に求めることができ、この充電率ばらつきαを用いて、上記式（２）から、均等化時間βを正確に算出することができる。したがって、充電率のばらつきαに合わせた最適な時間βだけ、電池セルを放電させることができ、図１に示すごとく、充電率のばらつきを短時間で小さくすることができる。

すなわち、図９に示す特性を有する電池セル２は、充電率が高い領域（例えば９９％以上）と低い領域（例えば１０％以下）との中間の領域において、セル電圧Ｖ_Cが略一定であり、セル電圧Ｖ_Cと充電率との相関関係が小さい。そのため、このような電池セル２を用いる場合、セル電圧Ｖ_Cのばらつきを測定しても、充電率ばらつきαを正確に算出できず、均等化時間βを正確に算出できない。したがって、例えば図１１に示すごとく、第１均等化処理において最適な均等化時間βだけ均等化できず、充電率が収束しなくなって、２回目の均等化処理（第２均等化処理）を行う必要が生じる場合がある。また、第２均等化処理を長時間行いすぎて、最低セル電圧Ｖ_MINと最高セル電圧Ｖ_MAXとが逆転する可能性もある。そのため、充電率の均等化に長時間を要しやすくなる。
これに対して、本形態のように、均等化未実施期間Ｔを用いれば、上記式（１）より、充電率ばらつきαを正確に算出することができる。したがって、この充電率ばらつきαから、上記式（２）より、均等化時間βを正確に算出することができ、図１に示すごとく、最適な時間（均等化時間β）だけ、均等化処理を行うことができる。そのため、充電率のばらつきを短時間で収束でき、均等化処理を何度も行う必要が無くなる。

また、本形態では、電池セル２として、リチウム電池を用いている。リチウム電池は、充電処理を行った後、安定化させると、セル電圧Ｖ_Cのばらつきが小さくなりやすい。そのため、本形態のように、充電処理を行った後、安定化させずに、セル電圧Ｖ_Cを測定するようにした効果は大きい。

また、リチウム電池は、図９に示すごとく、上記中間の領域においてセル電圧Ｖ_Cが一定になりやすい。そのため、セル電圧Ｖ_Cを測定しても、充電率ばらつきαを正確に算出しにくく、均等化時間βを正確に算出しにくい。したがって、セル電圧Ｖ_Cを用いて算出した均等化時間β’だけ均等化処理を行っても（図１１参照）、充電率が収束しにくく、何度も均等化処理を行う必要が生じ得る。そのため、本形態のように、均等化未実施期間Ｔを用いて正確な充電率ばらつきαを算出し、この充電率ばらつきαから求めた最適な均等化時間βだけ均等化処理を行って（図１参照）、充電率を速く収束させるようにした効果は大きい。

また、本形態では、電池セル２として、正極にオリビン型リン酸鉄リチウムを用いたリチウム電池を使用している。このリチウム電池は、図９に示すごとく、上記中間の領域においてセル電圧Ｖ_Cが特に一定になりやすい。そのため、セル電圧Ｖ_Cを測定しても、充電率ばらつきαを正確に算出できず、均等時間βを正確に算出しにくい。したがって、本形態のように、均等化未実施期間Ｔを用いて正確な充電率ばらつきαを算出し、この充電率ばらつきαから、最適な均等化時間βを算出するようにした効果は大きい。

以上のごとく、本形態によれば、組電池に含まれる電池セルの充電率を短時間で均等化でき、かつ、より充分に均等化できる充電率均等化装置を提供することができる。

なお、図２に示すごとく、単体の電池セル２を複数個、直列に接続して組電池２０を構成したが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、図１０に示すごとく、複数の微小セル２９を互いに並列に接続して１個の電池セル２を構成してもよい。

また、本形態では、均等化処理を行う際、電池セル２に蓄えられた電荷を、放電抵抗５２（図２参照）に流して放電していたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、充電率が高い電池セル２に蓄えられた電荷を、充電率が低い電池セル２に流し、この電池セル２を充電するようにしてもよい。

１ 充電率均等化装置
２ 電池セル
２０ 組電池
３ 電圧測定部
４ 充電部
５ 放電部
６ 制御部
Ｖ_C セル電圧
γ 閾値

Claims (5)

1. 互いに直列に接続された複数の電池セル（２）からなる組電池（２０）を充電すると共に、個々の上記電池セルの充電率を均等化する充電率均等化装置（１）であって、
   個々の上記電池セルの電圧であるセル電圧（Ｖ_C）を測定する電圧測定部（３）と、
   上記組電池に電圧を加えることにより、該組電池を構成する上記複数の電池セルを一括して充電する充電部（４）と、
   上記電池セルを個別に放電させる放電部（５）と、
   上記電池セルの充放電を制御する制御部（６）とを備え、
   該制御部は、
   上記複数の電池セルのうちいずれかが満充電されるまで、上記充電部を用いて上記複数の電池セルを一括して充電する充電処理と、
   該充電処理が完了した直後に、個々の上記電池セルの上記セル電圧を測定する電圧測定処理と、
   測定された上記セル電圧のばらつきが所定の閾値（γ）を超えた場合には、充電した上記電池セルを安定化させることなく、上記複数の電池セルのうち、最も低い上記セル電圧（Ｖ_MIN）に上記閾値を加えた値（Ｖ_MIN＋γ）よりも高い上記セル電圧を有する上記電池セルのみ放電し、上記複数の電池セルの上記充電率を均等化する均等化処理と、
   を行うよう構成されている、充電率均等化装置。
2. 上記制御部は、上記均等化処理を行った後、上記電池セルを安定化させることなく上記充電処理及び上記電圧測定処理を再び行い、上記セル電圧のばらつきが上記閾値以下になるまで、上記充電処理および上記電圧測定処理および上記均等化処理を繰り返すよう構成されている、請求項１に記載の充電率均等化装置。
3. 上記均等化処理を前回行ってから経過した期間である均等化未実施期間（Ｔ）の値を取得する未実施期間取得部（６７）を備え、上記制御部は、得られた上記均等化未実施期間の値を用いて、上記複数の電池セルの上記充電率のばらつき（α）を算出すると共に、該充電率のばらつきと、個々の上記電池セルの電池容量（Ｗ）と、上記均等化処理を行うとき個々の上記電池セルに流れる放電電流（Ｉ）の値とを用いて、上記均等化処理を行う時間（β）を算出するよう構成されている、請求項１又は請求項２に記載の充電率均等化装置。
4. 上記電池セルはリチウム電池である、請求項１〜３に記載の充電率均等化装置。
5. 上記電池セルの正極には、オリビン型リン酸鉄リチウムが用いられている、請求項４に記載の充電率均等化装置。

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