WO2022196362A1

WO2022196362A1 - 蓄電装置、及び、蓄電装置の制御方法

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Publication number: WO2022196362A1
Application number: PCT/JP2022/008887
Authority: WO
Inventors: 佑樹今中
Original assignee: 株式会社Ｇｓユアサ
Priority date: 2021-03-18
Filing date: 2022-03-02
Publication date: 2022-09-22
Also published as: JP2022143743A; US20240162512A1; CN117321874A; DE112022001560T5

Abstract

蓄電装置１であって、いずれかの蓄電セル３０Ａの電圧が上昇して、あるいはいずれかの蓄電セル３０Ａ間の電圧差が上昇して第１の条件が成立した場合に蓄電セル３０Ａ間の残存電気量の差を低減する第１の低減処理と、第１の条件が成立していない期間に蓄電セル３０Ａ間の残存電気量の差を低減すべき第２の条件が成立した場合に、蓄電セル３０Ａ間の残存電気量の差を低減する第２の低減処理と、第２の低減処理によって蓄電セル３０Ａを放電させるときのバランサ放電電気量を、少なくとも第１の低減処理によって蓄電セル３０Ａを放電させたときの放電履歴に基づいて決定する決定処理と、を実行する。

Description

蓄電装置、及び、蓄電装置の制御方法

　蓄電装置、及び、蓄電装置の制御方法に関する。

　リチウムイオン二次電池などの蓄電セルを複数備える蓄電装置は、蓄電セル間の自己放電電気量の違いなどに起因して蓄電セル間で電圧が不均等になることが知られている。以降の説明では電圧が不均等な状態のことを電気量の差が生じている状態という。
　このため、従来、蓄電セル間の電圧の差（言い換えると電気量の差）をバランサ回路によって低減することが行われている（例えば、特許文献１参照）。一般にバランサ回路を備える蓄電装置は各蓄電セルの電圧を監視し、いずれかの蓄電セルの電圧が所定の電圧まで上昇するとその蓄電セルをバランサ回路によって放電させることによって電圧の差を低減している。

特許第６５４０７８１号公報

　蓄電装置は長期間放置されることがある。例えば車両に搭載される蓄電装置の場合、車両が長期間駐車されることによって蓄電装置が長期間放置され、充放電されないことがある。従来は、蓄電装置が長期間放置されているときに生じる蓄電セル間の電気量の差を低減することについて十分に検討されていなかった。
　本明細書では、蓄電装置が放置されているときの蓄電セル間の電気量の差を低減する技術を開示する。

　蓄電装置であって、複数の蓄電セルと、各前記蓄電セルを個別に放電させるバランサ回路と、管理部と、を備え、前記管理部は、いずれかの前記蓄電セルの電圧が上昇して、あるいはいずれかの前記蓄電セル間の電圧差が上昇して前記蓄電セル間の電気量の差を低減すべき第１の条件が成立した場合に、前記バランサ回路によって少なくとも１つの蓄電セルを放電させることによって前記蓄電セル間の電気量の差を低減する第１の低減処理と、前記第１の条件が成立していない期間に、前記蓄電セル間の電気量の差を低減すべき第２の条件が成立したか否かを判断する判断処理と、前記第２の条件が成立した場合に、前記バランサ回路によって少なくとも１つの前記蓄電セルを放電させることによって前記蓄電セル間の電気量の差を低減する第２の低減処理と、前記第２の低減処理によって前記蓄電セルを放電させるときの放電電気量を、少なくとも前記第１の低減処理によって前記蓄電セルを放電させたときの放電履歴に基づいて決定する決定処理と、を実行する、蓄電装置。

　蓄電装置が放置されているときの蓄電セル間の電気量の差を低減できる。

実施形態１に係る車両の電源システムの模式図蓄電装置の分解斜視図蓄電素子の平面図図３Ａに示すＡ－Ａ線の断面図蓄電装置の電気的構成を示すブロック図バランサ回路の動作を説明するための模式図決定処理及び第２の低減処理のフローチャートプラトー領域を説明するための模式図蓄電セルの電圧ばらつきを説明するための模式図

　（本実施形態の概要）
　（１）本発明の一局面によれば、蓄電装置は、複数の蓄電セルと、各前記蓄電セルを個別に放電させるバランサ回路と、管理部と、を備え、前記管理部は、いずれかの前記蓄電セルの電圧が上昇して、あるいはいずれかの前記蓄電セル間の電圧差が上昇して前記蓄電セル間の電気量の差を低減すべき第１の条件が成立した場合に、前記バランサ回路によって少なくとも１つの蓄電セルを放電させることによって前記蓄電セル間の電気量の差を低減する第１の低減処理と、前記第１の条件が成立していない期間に、前記蓄電セル間の電気量の差を低減すべき第２の条件が成立したか否かを判断する判断処理と、前記第２の条件が成立した場合に、前記バランサ回路によって少なくとも１つの前記蓄電セルを放電させることによって前記蓄電セル間の電気量の差を低減する第２の低減処理と、前記第２の低減処理によって前記蓄電セルを放電させるときの放電電気量を、少なくとも前記第１の低減処理によって前記蓄電セルを放電させたときの放電履歴に基づいて決定する決定処理と、を実行する。

　上記の「いずれかの前記蓄電セルの電圧」は、いずれか１つの蓄電セルの電圧であってもよいし、いずれか複数の蓄電セルの電圧であってもよい。上記の「蓄電セル間の電気量の差」は、蓄電セル間の残存電気量の差であってもよい。あるいは、蓄電セルの満充電容量（言い換えると満充電時の残存電気量）と現在の残存電気量との差をその蓄電セルの残りの充電可能な電気量と定義した場合、上記の「蓄電セル間の電気量の差」は蓄電セル間の残りの充電可能な電気量の差であってもよい。残りの充電可能な電気量の差は「放電深度（ＤＯＤ：Ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）の差」あるいは「蓄電装置の放電深度に対応した蓄電セルの電圧の差」と言い換えることもできる。
　残存電気量の差を低減することは「下合わせ」と称され、残りの充電可能な電気量の差を低減することは「上合わせ」と称されることもある。例えば蓄電セル間で満充電容量に差がある場合や、高い充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ　Ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ）で電気量の差を低減する場合は「上合わせ」によって電気量の差を低減し、蓄電セル間で満充電容量に差がない場合や、低い充電状態で電気量の差を低減する場合は「下合わせ」によって電気量の差を低減してもよい。

　蓄電セルは放置されていても自己放電によって電圧が低下する。蓄電セルの自己放電電気量［Ａｈ］は蓄電セルによって異なるため、蓄電装置が放置されているときも蓄電セル間の自己放電電気量の違いによって蓄電セル間で電気量の差が生じる。蓄電装置が放置されているときに生じる電気量の差は前述した第１の低減処理では低減されない。その理由は、蓄電装置が放置されているときは蓄電セルが充電されないため、蓄電セルの電圧が上昇しないことによって第１の条件が成立せず、第１の低減処理が実行されないからである。

　第１の条件が成立していない期間にもバランサ回路によって蓄電セルを放電させるようにすれば、蓄電装置が放置されているときの電気量の差を低減できる。しかしながら、各蓄電セルの放電電気量を不適切に決定すると却って差が増長される可能性がある。
　これについて検討した本願発明者は、第１の条件が成立していない期間にバランサ回路によって蓄電セルを放電させるとき、少なくとも第１の低減処理によって蓄電セルを放電させたときの放電履歴に基づいて各蓄電セルの放電電気量を決定すれば、蓄電セル間の電気量の差が低減されるように各蓄電セルの放電電気量を決定できることを見出した。

　上記の蓄電装置によると、第１の条件が成立していない期間に蓄電セル間の電気量の差を低減するとき、少なくとも第１の低減処理によって蓄電セルを放電させたときの放電履歴に基づいて各蓄電セルの放電電気量を決定するので、蓄電セル間の電気量の差が低減されるように各蓄電セルの放電電気量を決定できる。このため上記の蓄電装置によると、蓄電装置が放置されているときの蓄電セル間の電気量の差を低減できる。

　（２）本発明の一局面によれば、前記管理部は、前回前記バランサ回路によって前記蓄電セルを放電させたときから、電気量が最大の前記蓄電セルと電気量が最小の前記蓄電セルとの電気量の差が所定値に達するまでの到達時間を、前記放電履歴から予測する予測処理を実行し、前記第２の条件は、前回前記バランサ回路によって前記蓄電セルを放電させたときから前記到達時間が経過したことであってもよい。

　上記の「前回前記バランサ回路によって前記蓄電セルを放電させたとき」は、「前回前記バランサ回路によって前記蓄電セル間の電気量の差を低減させたとき」と言い換えることもできる。
　上記の蓄電装置によると、電気量が最大の蓄電セルと電気量が最小の蓄電セルとの電気量の差が所定値に達したと予測されるときに蓄電セルを放電させる。このため、蓄電装置が放置されているときの蓄電セル間の電気量の差を所定値以下に抑制できる。
　上記の「前回前記バランサ回路によって前記蓄電セルを放電させたとき」は、前回第１の低減処理によって放電させたときであってもよいし、前回第１の低減処理によって放電させたとき及び前回第２の低減処理によって放電させたときの両方を含んでもよい。「前回第２の低減処理によって放電させたとき」も含めると、前回第１の低減処理によって放電させたときだけに比べて放電履歴の件数が多くなるので、到達時間をより精度よく予測できる。

　（３）本発明の一局面によれば、前記管理部は、前記決定処理において、前記蓄電セル毎に前記放電履歴に基づいて所定時間毎の放電電気量の合計値を求め、放電された時刻が新しい前記所定時間の合計値ほど重み付けを重くして平均することによって前記所定時間毎の合計値の重み付け平均を求め、前記第２の低減処理によって放電する各前記蓄電セルの放電電気量を、各前記蓄電セルの重み付け平均に基づいて決定してもよい。

　蓄電セルの自己放電電気量は蓄電セルの状態（温度や電圧など）によって変化する。このため、所定時間毎の放電電気量の合計値が大きく変化することもある。
　上記の蓄電装置によると、放電された時刻が新しい所定時間の合計値ほど重み付けを重くするので、蓄電セルの最新の状態を放電電気量の決定により反映できる。

　（４）本発明の一局面によれば、前記第２の条件は、前回前記バランサ回路によって前記蓄電セルを放電させたときからの経過時間が所定時間に達したことであってもよい。

　上記の蓄電装置によると、前回バランサ回路によって蓄電セルを放電させたときから所定時間が経過すると蓄電セルを放電させるので、蓄電装置が放置されているときの蓄電セル間の電気量の差を低減できる。
　上記の蓄電装置は電気量の差が所定値に達するまでの到達時間を放電履歴から予測することは行わないので、到達時間を放電履歴から予測する場合に比べて処理を簡素にできる。

　（５）本発明の一局面によれば、前記管理部は、各前記蓄電セルの電気量を前記放電履歴に基づいて逐次推定する推定処理を実行し、前記第２の条件は、前記推定処理によって推定した各前記蓄電セルの電気量のうち最大の電気量と最小の電気量との差が所定値に達したことであってもよい。

　上記の蓄電装置によると、蓄電装置が放置されているときの蓄電セル間の電気量の差を所定値以下に抑制できる。

　（６）本発明の一局面によれば、前記蓄電セルは、充電状態の変化に対する電圧の変化が小さいプラトー領域を有してもよい。

　図７に示すように、蓄電セルの中には充電状態（ＳＯＣ）の変化に対する蓄電セルの開放電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｖｏｌｔａｇｅ）の変化が小さいプラトー領域を有するものがある。プラトー領域は、具体的には例えばＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が２［ｍＶ／％］以下の領域である。プラトー領域を有する蓄電セルとしては、例えば正極活物質にＬｉＦｅＰＯ_４（リン酸鉄リチウム）が含有され、負極活物質にＧｒ（グラファイト）が含有されたＬＦＰ／Ｇｒ系（所謂鉄系）のリチウムイオン二次電池が例示される。

　図８に示すように、プラトー領域を有する蓄電セルは、ＳＯＣがプラトー領域にあるときは充電が進行しても電圧が上昇し難い。このため、蓄電セルが高ＳＯＣ領域まで充電されたとき（言い換えると残存電気量が多いとき）にしか各蓄電セルの電気量を精度よく計測できない。しかしながら、蓄電セルが放置されているときは高ＳＯＣ領域まで充電されないので、電気量の差を精度よく計測することができず、差が生じていることを検出することが難しい。

　上記の蓄電装置によると、少なくとも第１の低減処理によって蓄電セルを放電させたときの放電履歴に基づいて各蓄電セルの放電電気量を決定するので、電圧を計測しなくても蓄電セル間の電気量の差が低減されるように各蓄電セルの放電電気量を決定できる。このため、プラトー領域を有する蓄電装置（言い換えると放置中に電気量の差を正確に検出することが困難な蓄電装置）の場合に特に有用である。

　（７）本発明の一局面によれば、前記管理部は、前記第２の条件が成立し、且つ、少なくとも１つの前記蓄電セルの電圧が前記プラトー領域にある場合に、前記第２の低減処理を実行してもよい。

　いずれの蓄電セルの電圧も非プラトー領域（急峻領域）にある場合は各蓄電セルの電圧をある程度正確に計測できる。その場合は各蓄電セルの電圧を計測して電気量の差を求めることにより、各蓄電セルの放電電気量を決定できる。これに対し、少なくとも１つの蓄電セルの電圧がプラトー領域にあるときは電気量の差を正確に求めることが困難である。
　上記の蓄電装置によると、第２の条件が成立し、且つ、少なくとも１つの蓄電セルの電圧がプラトー領域にある場合に第２の低減処理を実行するので、少なくとも１つの蓄電セルの電圧がプラトー領域にある場合の蓄電セル間の電気量の差を低減できる。

　本明細書によって開示される発明は、装置、方法、これらの装置または方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の種々の態様で実現できる。

　＜実施形態１＞
　実施形態１を図１ないし図６によって説明する。以降の説明では同一の構成部材には一部を除いて図面の符号を省略している場合がある。

　（１）蓄電装置
　図１を参照して、実施形態１に係る蓄電装置１について説明する。蓄電装置１は自動車などの車両に搭載されるものであり、車両ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）１４と通信可能に接続されている。蓄電装置１は車両が備えるエンジン始動装置１０（セルモータ）や補器類１２（パワーステアリング、ブレーキ、ヘッドライト、エアコン、カーナビゲーションなど）に電力を供給する。蓄電装置１は車両発電機１３（オルタネータ）によって供給される電力によって充電される。

　（２）蓄電装置の構成
　図２に示すように、蓄電装置１は収容体７１を備える。収容体７１は合成樹脂材料からなる本体７３と蓋体７４とを備えている。本体７３は有底筒状である。本体７３は底面部７５と４つの側面部７６とを備えている。４つの側面部７６によって上端部分に上方開口部７７が形成されている。

　収容体７１は複数の蓄電セル３０Ａからなる組電池３０と回路基板ユニット７２とを収容する。回路基板ユニット７２は組電池３０の上部に配置されている。
　蓋体７４は本体７３の上方開口部７７を閉鎖する。蓋体７４の周囲には外周壁７８が設けられている。蓋体７４は平面視略Ｔ字形の突出部７９を有する。蓋体７４の前部のうち一方の隅部に正極の外部端子８０Ｐが固定され、他方の隅部に負極の外部端子８０Ｎが固定されている。

　蓄電セル３０Ａは繰り返し充放電可能な二次電池であり、具体的にはリチウムイオン二次電池である。より具体的には、蓄電セル３０ＡはＳＯＣの変化に対するＯＣＶの変化が小さいプラトー領域を有するリチウムイオン二次電池である。プラトー領域を有するリチウムイオン二次電池としては、正極活物質に鉄が含有された鉄系のリチウムイオン二次電池が例示される。鉄系のリチウムイオン二次電池としては、正極活物質にＬｉＦｅＰＯ_４（リン酸鉄リチウム）、負極活物質にＧｒ（グラファイト）が含有されたＬＦＰ／Ｇｒ系のリチウムイオン二次電池が例示される。

　図３Ａ及び図３Ｂに示すように、蓄電セル３０Ａは直方体形状のケース８２内に電極体８３を非水電解質と共に収容したものである。ケース８２はケース本体８４とその上方の開口部を閉鎖する蓋８５とを有している。
　電極体８３は、詳細については図示しないが、銅箔からなる基材に負極活物質を塗布した負極要素と、アルミニウム箔からなる基材に正極活物質を塗布した正極要素との間に多孔性の樹脂フィルムからなるセパレータを配置したものである。これらはいずれも帯状であり、セパレータに対して負極要素と正極要素とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらした状態で、ケース本体８４に収容可能となるように扁平状に巻回されている。

　正極要素には正極集電体８６を介して正極端子８７が接続されており、負極要素には負極集電体８８を介して負極端子８９が接続されている。正極集電体８６及び負極集電体８８は平板状の台座部９０とこの台座部９０から延びる脚部９１とからなる。台座部９０には貫通孔が形成されている。脚部９１は正極要素又は負極要素に接続されている。正極端子８７及び負極端子８９は、端子本体部９２と、その下面中心部分から下方に突出する軸部９３とからなる。そのうち、正極端子８７の端子本体部９２と軸部９３とは、アルミニウム（単一材料）によって一体成形されている。負極端子８９においては、端子本体部９２がアルミニウム製で、軸部９３が銅製であり、これらを組み付けたものである。正極端子８７及び負極端子８９の端子本体部９２は、蓋８５の両端部に絶縁材料からなるガスケット９４を介して配置され、このガスケット９４から外方へ露出されている。

　図３Ａに示すように、蓋８５は圧力開放弁９５を有している。圧力開放弁９５は正極端子８７と負極端子８９の間に位置している。圧力開放弁９５はケース８２の内圧が制限値を超えた時に開放してケース８２の内圧を下げる。

　（３）蓄電装置の電気的構成
　図４に示すように、蓄電装置１は組電池３０、ＢＭＵ３１（管理装置の一例）及び通信コネクタ３２を備える。組電池３０はパワーライン３４Ｐによって正極の外部端子８０Ｐに接続されており、パワーライン３４Ｎによって負極の外部端子８０Ｎに接続されている。

　組電池３０は１２個の蓄電セル３０Ａが３並列で４直列に接続されている。図４では並列に接続された３つの蓄電セル３０Ａを１つの電池記号で表している。
　ＢＭＵ３１は電流センサ３３、電圧計測回路３５、温度センサ３６、バランサ回路３８、電流遮断装置３９及び管理部３７を備えている。

　電流センサ３３は組電池３０の負極側に位置し、負極のパワーライン３４Ｎに設けられている。電流センサ３３は組電池３０の充放電電流［Ａ］を計測して管理部３７に出力する。
　電圧計測回路３５は信号線によって各蓄電セル３０Ａの両端にそれぞれ接続されている。電圧計測回路３５は各蓄電セル３０Ａの電池電圧［Ｖ］を計測して管理部３７に出力する。組電池３０の総電圧［Ｖ］は直列に接続された４つの蓄電セル３０Ａの合計電圧である。

　温度センサ３６は接触式あるいは非接触式であり、蓄電セル３０Ａの温度［℃］を計測して管理部３７に出力する。図４では省略しているが、温度センサ３６は２つ以上設けられている。各温度センサ３６は互いに異なる蓄電セル３０Ａの温度を計測する。
　バランサ回路３８は各蓄電セル３０Ａのうち相対的に電圧が高い蓄電セル３０Ａを放電させることによって各蓄電セル３０Ａの残存電気量の差を低減するパッシブ方式のバランサ回路３８である。バランサ回路３８は蓄電セル３０Ａ毎に放電抵抗３８Ａとスイッチ素子３８Ｂとを有している。放電抵抗３８Ａとスイッチ素子３８Ｂとは直列に接続されており、対応する蓄電セル３０Ａと並列に接続されている。スイッチ素子３８Ｂは管理部３７によって通電状態（閉状態、オン状態、クローズ状態）と遮断状態（開状態、オフ状態、オープン状態）とが切り替えられる。スイッチ素子３８Ｂが通電状態になると対応する蓄電セル３０Ａの電力が放電抵抗３８Ａによって放電される。

　電流遮断装置３９はパワーライン３４Ｐに設けられている。電流遮断装置３９としてはリレーなどの有接点スイッチ（機械式）や、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの半導体スイッチなどを用いることができる。電流遮断装置３９は管理部３７によって通電状態と遮断状態とが切り替えられる。

　管理部３７はＣＰＵやＲＡＭなどが１チップ化されたマイクロコンピュータ３７Ａ、記憶部３７Ｂ及び通信部３７Ｃを備える。記憶部３７Ｂはデータを書き換え可能な記憶媒体であり、各種のプログラムやデータなどが記憶されている。マイクロコンピュータ３７Ａは記憶部３７Ｂに記憶されているプログラムを実行することによって蓄電装置１を管理する。通信部３７ＣはＢＭＵ３１が車両ＥＣＵ１４と通信するための回路である。
　通信コネクタ３２はＢＭＵ３１が車両ＥＣＵ１４と通信するための通信ケーブルが接続されるコネクタである。

　（４）管理部によって実行される処理
　管理部３７によって実行される以下の４つの処理について説明する。
・第１の低減処理
・記録処理
・決定処理
・第２の低減処理

　（４－１）第１の低減処理
　図５に示すように、蓄電装置１は各蓄電セル３０Ａの自己放電電気量のばらつきに起因して蓄電セル３０Ａ間で残存電気量の差が生じることがある。便宜上、図５では４つの蓄電セル３０Ａに１～４の符号を付している。第１の低減処理は、蓄電セル３０Ａ間の残存電気量の差を低減する処理である。
　具体的には、管理部３７はいずれか１つの蓄電セル３０Ａの電圧が所定の電圧まで上昇すると、バランサ回路３８を制御して、その蓄電セル３０Ａの電圧が、他の蓄電セル３０Ａのうち電圧が最も低い蓄電セル３０Ａの電圧と略同じになるようにその蓄電セル３０Ａを放電させる。これにより蓄電セル３０Ａ間の残存電気量の差が低減される。
　いずれか１つの蓄電セル３０Ａの電圧が所定の電圧まで上昇することは第１の条件の一例である。第１の条件はいずれか２以上の蓄電セル３０Ａの電圧が所定の電圧まで上昇することであってもよい。

　ここで、電圧が最も低い蓄電セル３０Ａの電圧がプラトー領域にあった場合は電圧が最も低い蓄電セル３０Ａの電気量を正しく計測できない可能性があるので、残存電気量の差が低減されたか否かを正確に判断することは難しい。しかしながら、残存電気量の差が残っている場合は蓄電セル３０Ａがまた充電された際に第１の低減処理が再び実行されることになる。このため、何度も第１の低減処理が繰り返されることになり、いずれ残存電気量が揃うことになる。

　（４－２）記録処理
　記録処理は、第１の低減処理によって各蓄電セル３０Ａを放電させたときに、放電させた電気量（以下、バランサ放電電気量［Ａｈ］という）をバランサ放電履歴（放電履歴の一例）として記憶部３７Ｂに記録する処理である。
　具体的には、管理部３７は、バランサ回路３８によって蓄電セル３０Ａを放電させるとき、放電させた電気量（バランサ放電電気量）を計測する。管理部３７はある蓄電セル３０Ａを放電させるとき、電圧計測回路３５によってその蓄電セル３０Ａの電圧を計測する。管理部３７は、その蓄電セル３０Ａの電圧と、その蓄電セル３０Ａに対応する放電抵抗３８Ａの抵抗値とから、オームの法則によりバランサ回路３８によって放電される電流を所定期間毎に計算して積算することで、バランサ放電電気量を計測する。管理部３７は、計測したバランサ放電電気量と計測した時刻とを、放電させた蓄電セル３０Ａに対応付けて記憶部３７Ｂに記録する。
　所定期間におけるバランサ放電電気量は、その間のセル自己放電電気量と等価である。バランサ放電電気量の履歴に基づき、セル自己放電電気量を推測することができる。

　（４－３）決定処理
　蓄電装置１が放置されているときとは、蓄電装置１が搭載されている車両が長期間駐車されているとき、あるいは、車両の走行時間が駐車期間に比べて極めて短く、蓄電装置１が長期間満充電されないときのことをいう。車両が駐車される前は車両発電機１３によって蓄電セル３０Ａが充電されていたことから、蓄電装置１が放置されているとき、記憶部３７Ｂには蓄電装置１が放置される前に実行された第１の低減処理のバランサ放電履歴が記録されている。

　蓄電装置１が放置されているときはいずれの蓄電セル３０Ａも電圧が所定の電圧（第１の低減処理が実行される電圧）まで上昇しない。管理部３７は、いずれの蓄電セル３０Ａの電圧も所定の電圧未満である期間（言い換えると蓄電装置１が放置されている期間）に、蓄電セル３０Ａ間の残存電気量の差を低減すべき第２の条件が成立したか否かを判断する（判断処理の一例）。第２の条件については後述する。管理部３７は、第２の条件が成立したと判断した場合は、後述する第２の低減処理によって蓄電セル３０Ａ間の残存電気量の差を低減する。

　決定処理は、後述する第２の低減処理によって放電するバランサ放電電気量をバランサ放電履歴に基づいて蓄電セル３０Ａ毎に決定する処理である。以下、第２の条件、及び、蓄電セル３０Ａ毎のバランサ放電電気量の決定について説明する。

　（４－３－１）第２の条件
　第２の条件は、前回バランサ回路３８によって蓄電セル３０Ａを放電させたときから次に説明する到達時間が経過したことである。ここで、「前回バランサ回路３８によって蓄電セル３０Ａを放電させたとき」とは、前回第１の低減処理が実行された後に後述する第２の低減処理が実行されていない場合は、前回第１の低減処理が実行されたときのことをいう。前回第１の低減処理が実行された後に後述する第２の低減処理が実行されている場合は、前回第２の低減処理が実行されたときのことをいう。

　以下の表１を参照して、到達時間について説明する。表１は直近１００００時間に第１の低減処理によって放電されたバランサ放電電気量を蓄電セル３０Ａ毎に合計した値を示している。便宜上、表１では４つの蓄電セル３０Ａに１～４の符号を付している。

　到達時間は、前回バランサ回路３８によって蓄電セル３０Ａを放電させたときから、残存電気量が最大の蓄電セル３０Ａと残存電気量が最小の蓄電セル３０Ａとの残存電気量の差が所定の最大許容値（所定値の一例）に達すると予測される時間である。前回バランサ回路３８によって蓄電セル３０Ａを放電させたときは、前回第１の低減処理によって放電させたときであってもよいし、前回第１の低減処理によって放電させたとき及び前回後述する第２の低減処理によって放電させたときの両方を含んでもよい。

　管理部３７は、上述した到達時間をバランサ放電履歴に基づいて予測する（予測処理の一例）。具体的には、表１に示す例の場合、１００００時間が経過した時点でバランサ放電電気量が最大の蓄電セル３０Ａは蓄電セル２であり、バランサ放電電気量が最小の蓄電セル３０Ａは蓄電セル４である。蓄電セル２が蓄電セル４よりも１００００時間当たり５０ｍＡｈ（＝１２０ｍＡｈ－７０ｍＡｈ）多く放電されていることから、蓄電セル２と蓄電セル４とには１００００時間当たり５０ｍＡｈの残存電気量の差が生じると想定できる。

　前述した所定の最大許容値が５ｍＡｈであるとした場合、５ｍＡｈは５０ｍＡｈの１／１０（＝５ｍＡｈ／５０ｍＡｈ）である。このため、前回バランサ回路３８によって蓄電セル３０Ａを放電させたときから、残存電気量が最大の蓄電セル３０Ａと残存電気量が最小の蓄電セル３０Ａとの残存電気量の差が最大許容値（５ｍＡｈ）に達するまでの到達時間は、１００００時間の１／１０である１０００時間であると予測される。このため、管理部３７は以下の式１によって到達時間を予測する。
　到達時間＝１００００時間／（５０ｍＡｈ／５ｍＡｈ）＝１０００時間　・・・　式１

　（４－３－２）蓄電セル毎のバランサ放電電気量の決定
　管理部３７は、上述した到達時間（ここでは１０００時間）が経過した時点の各蓄電セル３０Ａのバランサ放電電気量をバランサ放電履歴に基づいて予測する。表１に示す例の場合、１０００時間が経過した時点の各蓄電セル３０Ａのバランサ放電電気量は以下のように予測される。

　蓄電セル１＝１０５ｍＡｈ／１０
　蓄電セル２＝１２０ｍＡｈ／１０
　蓄電セル３＝８０ｍＡｈ／１０
　蓄電セル４＝７０ｍＡｈ／１０

　管理部３７は、各蓄電セル３０Ａのうち１０００時間が経過した時点の予測されるバランサ放電電気量が最小の蓄電セル３０Ａを基準とし、予測されるバランサ放電電気量が最小の蓄電セル３０Ａの予測されるバランサ放電電気量と、他の蓄電セル３０Ａの予測されるバランサ放電電気量との差を、１０００時間が経過した時点での他の蓄電セル３０Ａの必要なバランサ放電電気量として決定する。

　具体的には、表１に示す例では予測されるバランサ放電電気量が最小の蓄電セル３０Ａは蓄電セル４である。この場合、１０００時間経過時点での他の蓄電セル１～３の必要なバランサ放電電気量は以下のように決定される。
　蓄電セル１＝（１０５ｍＡｈ－７０ｍＡｈ）／１０＝３．５ｍＡｈ
　蓄電セル２＝（１２０ｍＡｈ－７０ｍＡｈ）／１０＝５ｍＡｈ
　蓄電セル３＝（８０ｍＡｈ－７０ｍＡｈ）／１０＝１ｍＡｈ
　蓄電セル４（基準セル）＝０ｍＡｈ

　（４－４）第２の低減処理
　第２の低減処理は、バランサ回路３８を制御して、各蓄電セル３０Ａをそれぞれ上述した決定処理で決定したバランサ放電電気量だけ放電させる処理である。
　管理部３７は、第２の低減処理によって各蓄電セル３０Ａを放電させた場合もバランサ放電電気量をバランサ放電履歴として記録してもよい。管理部３７は、その後に決定処理を実行するとき、第２の低減処理によって放電させたときの放電履歴もバランサ放電電気量の決定に用いてもよい。

　（５）決定処理及び第２の低減処理のフローチャート
　図６を参照して、決定処理及び第２の低減処理のフローチャートについて説明する。以降の説明では決定処理及び第２の低減処理のことを本処理という。本処理は、前回第１の低減処理が実行された後、所定の時間間隔（例えば１時間間隔）で繰り返し実行される。

　Ｓ１０１では、管理部３７は前述した予測処理を実行することによって到達時間を予測する（決定処理）。
　Ｓ１０２では、管理部３７は前述した第２の条件（前回バランサ回路３８によって蓄電セル３０Ａを放電させたときから到達時間が経過したこと）が成立したか否かを判断する（判断処理）。管理部３７は、第２の条件が成立した場合はＳ１０３に進み、成立していない場合は本処理を終了する。

　Ｓ１０３では、管理部３７は、各蓄電セル３０Ａについて、到達時間が経過した時点のバランサ放電電気量をバランサ放電履歴に基づいて予測する（決定処理）。
　Ｓ１０４では、管理部３７は各蓄電セル３０Ａのうち到達時間が経過した時点の予測されるバランサ放電電気量が最小の蓄電セル３０Ａを基準とし、他の蓄電セル３０Ａの必要なバランサ放電電気量を決定する（決定処理）。
　Ｓ１０５では、管理部３７はバランサ回路３８を制御して、他の蓄電セル３０ＡをそれぞれＳ１０４で決定したバランサ放電電気量だけ放電させる（第２の低減処理）。

　上述したＳ１０１、Ｓ１０３及びＳ１０４は必ずしも本処理の中で実行されなくてもよい。例えばＳ１０１の場合、前回第１の低減処理が実行された後、最初に本処理が実行される前に到達時間を予測し、本処理ではその予測された到達時間を用いてもよい。あるいは、本処理の中でＳ１０１を実行する場合であっても、必ずしも毎回Ｓ１０１を実行しなくてもよい。具体的には、前回第１の低減処理が実行された後、最初に本処理を実行するときだけＳ１０１を実行し、その後に本処理を実行するときは最初に予測した到達時間を用いてもよい。Ｓ１０３及びＳ１０４についても同様である。

　（６）実施形態の効果
　実施形態１に係る蓄電装置１によると、いずれの蓄電セル３０Ａの電圧も所定の電圧未満である期間（言い換えると蓄電装置１が放置されている期間）に蓄電セル３０Ａの残存電気量の差を低減するとき、バランサ放電履歴に基づいて各蓄電セル３０Ａのバランサ放電電気量を決定するので、蓄電セル３０Ａ間の残存電気量の差が低減されるように各蓄電セル３０Ａのバランサ放電電気量を決定できる。このため蓄電装置１によると、蓄電装置１が放置されているときの蓄電セル３０Ａ間の残存電気量の差を低減できる。

　蓄電装置１によると、残存電気量が最大の蓄電セル３０Ａと残存電気量が最小の蓄電セル３０Ａとの残存電気量の差が所定の最大許容値に達したと予測されるときに蓄電セル３０Ａを放電させる。このため、蓄電装置１が放置されているときの蓄電セル３０Ａ間の残存電気量の差を最大許容値以下に抑制できる。

　蓄電装置１によると、第１の低減処理によって蓄電セル３０Ａを放電させたときのバランサ放電履歴に基づいて各蓄電セル３０Ａのバランサ放電電気量を決定するので、電圧を計測しなくても蓄電セル３０Ａ間の残存電気量の差が低減されるように各蓄電セル３０Ａのバランサ放電電気量を決定できる。このため、プラトー領域を有する蓄電装置１（言い換えると放置中に電圧差を精度よく検出することが困難な蓄電装置１）の場合に特に有用である。

　＜実施形態２＞
　実施形態２は実施形態１の変形例である。実施形態２に係る管理部３７は、決定処理において、第２の低減処理によって放電する各蓄電セル３０Ａのバランサ放電電気量を以下の手順によって決定する。
　手順１：管理部３７は、バランサ放電履歴に基づいて、蓄電セル３０Ａ毎に所定時間毎の放電電気量の合計値を求める。
　手順２：管理部３７は、放電された時刻が新しい所定時間の合計値ほど重み付けを重くして平均することによって所定時間毎の合計値の重み付け平均を求める。
　手順３：管理部３７は、第２の低減処理によって放電する各蓄電セル３０Ａのバランサ放電電気量を、各蓄電セル３０Ａの重み付け平均に基づいて決定する。

　表２を参照して具体的に説明する。表２に示す例では所定時間を２０００時間とし、各蓄電セル３０Ａについて、バランサ放電履歴として記録されているバランサ放電電気量を２０００時間毎に合計した結果を示している。

　表２に示す例では、放電された時刻が新しい所定時間の合計値ほど重み付けを重くしている。具体的には、０～２０００時間までの合計値の重みを５とし、２０００～４０００時間までの重みを４、４０００～６０００時間までの重みを３、６０００～８０００時間までの重みを２、８０００～１００００時間までの重みを１としている。

　表２に示す蓄電セル１を例に説明すると、蓄電セル１の所定時間（２０００時間）毎の合計値の重み付け平均は以下の式２によって計算される。
　重み付け平均＝（２５ｍＡｈ×１＋１９ｍＡｈ×２＋１８ｍＡｈ×３＋１７ｍＡｈ×４＋１７ｍＡｈ×５）／１５＝１８ｍＡｈ　・・・　式２

　同様に、蓄電セル２の重み付け平均は２９．８ｍＡｈ、蓄電セル３の重み付け平均は１８．５３ｍＡｈ、蓄電セル４の重み付け平均は１５．３３ｍＡｈとなる。
　この場合、重み付け平均が最小の蓄電セル３０Ａは蓄電セル４であるので、管理部３７は蓄電セル４を基準にして、１０００時間経過時点での各蓄電セル３０Ａの必要なバランサ放電電気量を決定する。具体的には、蓄電セル１を例に説明すると、２０００時間当たりの蓄電セル４との差は２．６７ｍＡｈ（＝１８ｍＡｈ－１５．３３ｍＡｈ）である。この場合、１０００時間経過時点での蓄電セル１の必要なバランサ放電電気量は以下のように決定される。
　放電電気量＝２．６７ｍＡｈ×（１０００／２０００）＝１．３ｍＡｈ
　同様に、１０００時間経過時点での蓄電セル２の必要なバランサ放電電気量は７．２ｍＡｈ、蓄電セル３のバランサ放電電気量は１．６ｍＡｈとなる。

　実施形態２に係る蓄電装置１によると、放電された時刻が新しい所定時間の合計値ほど重み付けを重くするので、蓄電セル３０Ａの最新の状態をバランサ放電電気量の決定により反映できる。

　＜実施形態３＞
　実施形態３に係る第２の条件は、前回バランサ回路３８によって蓄電セル３０Ａを放電させたときからの経過時間が所定時間に達したことである。
　前述した実施形態１では所定の最大許容値に基づいて到達時間を予測し、到達時間が経過すると蓄電セル３０Ａを放電させる。これに対し、上述した所定時間は最大許容値とは無関係に任意に決定できる。例えば前述した表１に示す例の場合に、所定時間を５００時間としてもよいし、１５００時間としてもよいし、２０００時間としてもよい。

　例えば表１に示す例において所定時間を２０００時間にしたとする。２０００時間は１００００時間の１／５（＝２０００／１００００）であることから、２０００時間経過時点での各蓄電セル３０Ａのバランサ放電電気量は以下のように決定される。
　蓄電セル１＝（１０５ｍＡｈ－７０ｍＡｈ）／５＝７ｍＡｈ
　蓄電セル２＝（１２０ｍＡｈ－７０ｍＡｈ）／５＝１０ｍＡｈ
　蓄電セル３＝（８０ｍＡｈ－７０ｍＡｈ）／５＝２ｍＡｈ
　蓄電セル４（基準セル）＝０ｍＡｈ

　実施形態３に係る蓄電装置１によると、前回バランサ回路３８によって蓄電セル３０Ａを放電させたときから所定時間が経過すると蓄電セル３０Ａを放電させるので、蓄電装置１が放置されているときの蓄電セル３０Ａ間の残存電気量の差を低減できる。
　実施形態３に係る蓄電装置１は電気量の差が所定の最大許容値に達するまでの到達時間を放電履歴から予測することは行わないので、到達時間を放電履歴から予測する場合に比べて処理を簡素にできる。

　＜他の実施形態＞
　本明細書によって開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書によって開示される技術的範囲に含まれる。

　（１）上記実施形態では第１の条件としていずれかの蓄電セル３０Ａの電圧が所定の電圧まで上昇することを例に説明したが、第１の条件はこれに限られない。例えば、いずれかの蓄電セル３０Ａ間の電圧差が所定の電圧差まで上昇することであってもよい。

　（２）上記実施形態では、蓄電セル３０Ａの電圧と、その蓄電セル３０Ａに対応する放電抵抗３８Ａの抵抗値とから、オームの法則によりバランサ回路３８によって放電される電流を所定期間毎に計算して積算することで、バランサ放電電気量を計算する場合を例に説明したが、バランサ放電電気量を計測する方法はこれに限られない。例えば、管理部３７は、電圧計測回路３５によって蓄電セル３０Ａの電圧を計測し、その蓄電セル３０Ａの電圧が、電圧が最も低い蓄電セル３０Ａの電圧と同じ電圧まで低下すると、放電前の電圧と放電後の電圧との電圧差を所定の計算式（あるいはテーブル）によって放電電気量［Ａｈ］に換算してもよい。
　あるいは、放電前の電圧から蓄電セル３０Ａの残存電気量［Ａｈ］を推定するとともに、放電後の電圧から蓄電セル３０Ａの残存電気量を推定し、それらの差をバランサ放電電気量としてもよい。

　あるいは、管理部３７に、バランサ回路３８の放電抵抗３８Ａの抵抗値を記憶させ、逐次的に電圧変化を計測することで、放電電気量を積算してもよい。具体的には、以下の式８～１０からバランサ放電電気量を計算してもよい。

　時間ｔ１でのバランサ電流Ｉ１＝ｔ１時点のセル電圧／放電抵抗値　・・・　式８
　時間ｔ２でのバランサ電流Ｉ２＝ｔ２時点のセル電圧／放電抵抗値　・・・　式９
　時間ｔ１と時間ｔ２の区間でのバランサ放電電気量＝（Ｉ２－Ｉ１）×（ｔ２－ｔ１）
　・・・　式１０

　あるいは、バランサ回路３８が動作する通常の電圧（例えば３．５Ｖ）と放電抵抗３８Ａとから、バランサ電流の平均値を記憶させてもよい。そして、管理部３７は、バランサ動作時間とバランサ電流の平均値との乗算によってバランサ放電電気量を計算してもよい。

　（３）上記実施形態では、蓄電装置１が放置されているときは、第２の条件が成立したとき、各蓄電セル３０Ａの電圧がプラトー領域であるか否かによらず第２の低減処理によって放電させる場合を例に説明した。しかしながら、いずれの蓄電セル３０Ａの電圧も非プラトー領域（急峻領域）にある場合は各蓄電セル３０Ａの電圧差をある程度正確に計測できる。このため、第２の条件が成立したとき、いずれの蓄電セル３０Ａの電圧も非プラトー領域にある場合は、各蓄電セル３０Ａの電圧を計測して電圧差を求め、求めた電圧差から各蓄電セル３０Ａのバランサ放電電気量を決定してもよい。これにより蓄電セル３０Ａ間の残存電気量の差を低減できる。一方、いずれかの蓄電セル３０Ａの電圧がプラトー領域にあるときは電圧差を正確に計測することが困難であるため、少なくとも１つの蓄電セル３０Ａの電圧がプラトー領域にある場合は前述した第２の低減処理によって放電させてもよい。これにより、少なくとも１つの蓄電セル３０Ａの電圧がプラトー領域にある場合の蓄電セル３０Ａ間の残存電気量の差を低減できる。

　（４）上記実施形態では蓄電装置１が車両に搭載された後にバランサ放電履歴を記録する場合を例に説明したが、車両に搭載される前に試験を行ってバランサ放電履歴を予め記憶部３７Ｂに記憶させておいてもよい。

　（５）上記実施形態では電気量の差として蓄電セル３０Ａ間の残存電気量の差を例に説明した。これに対し、蓄電セル３０Ａの満充電容量（満充電時の残存電気量）と現在の残存電気量との差を残りの充電可能な電気量と定義した場合、電気量の差は蓄電セル３０Ａ間の残りの充電可能な電気量の差（所謂上合わせ）であってもよい。

　（６）上記実施形態では残存電気量が最大の蓄電セル３０Ａと残存電気量が最小の蓄電セル３０Ａとの電気量の差が所定の最大許容値に達するまでの到達時間を放電履歴から予測し、予測した到達時間が経過した場合に残存電気量の差を低減する場合を例に説明した。これに対し、管理部３７は、各蓄電セル３０Ａの残存電気量を放電履歴に基づいて逐次推定する推定処理を実行し、推定処理によって推定した各蓄電セル３０Ａの残存電気量のうち最大の残存電気量と最小の残存電気量との電気量の差が所定の最大許容値に達した場合に残存電気量の差を低減してもよい。このようにすると、蓄電装置１が放置されているときの蓄電セル３０Ａ間の残存電気量の差を所定の最大許容値以下に抑制できる。

　（７）上記実施形態では自動車などの車両に搭載される蓄電装置１を例に説明したが、蓄電装置１は車両に搭載されるものに限定されるものではなく、任意の目的に用いることができる。

　（８）上記実施形態ではバランサ回路３８としてパッシブ方式のバランサ回路３８を例に説明した。これに対し、バランサ回路３８は電圧が高い蓄電セル３０Ａによって電圧が低い蓄電セル３０Ａを充電することによって差を低減するアクティブ方式のバランサ回路３８であってもよい。

　（９）上記実施形態では蓄電セル３０Ａとしてリチウムイオン二次電池を例に説明したが、蓄電セル３０Ａは電気化学反応を伴うキャパシタであってもよい。

１…蓄電装置
３０Ａ…蓄電セル
３７…管理部
３８…バランサ回路

Claims

　蓄電装置であって、
　複数の蓄電セルと、
　各前記蓄電セルを個別に放電させるバランサ回路と、
　管理部と、
を備え、
　前記管理部は、
　いずれかの前記蓄電セルの電圧が上昇して、あるいはいずれかの前記蓄電セル間の電圧差が上昇して前記蓄電セル間の電気量の差を低減すべき第１の条件が成立した場合に、前記バランサ回路によって少なくとも１つの前記蓄電セルを放電させることによって前記蓄電セル間の電気量の差を低減する第１の低減処理と、
　前記第１の条件が成立していない期間に、前記蓄電セル間の電気量の差を低減すべき第２の条件が成立したか否かを判断する判断処理と、
　前記第２の条件が成立した場合に、前記バランサ回路によって少なくとも１つの前記蓄電セルを放電させることによって前記蓄電セル間の電気量の差を低減する第２の低減処理と、
　前記第２の低減処理によって前記蓄電セルを放電させるときの放電電気量を、少なくとも前記第１の低減処理によって前記蓄電セルを放電させたときの放電履歴に基づいて決定する決定処理と、
を実行する、蓄電装置。
　請求項１に記載の蓄電装置であって、
　前記管理部は、前回前記バランサ回路によって前記蓄電セルを放電させたときから、電気量が最大の前記蓄電セルと電気量が最小の前記蓄電セルとの電気量の差が所定値に達するまでの到達時間を、前記放電履歴から予測する予測処理を実行し、
　前記第２の条件は、前回前記バランサ回路によって前記蓄電セルを放電させたときから前記到達時間が経過したことである、蓄電装置。
　請求項２に記載の蓄電装置であって、
　前記管理部は、前記決定処理において、前記蓄電セル毎に前記放電履歴に基づいて所定時間毎の放電電気量の合計値を求め、放電された時刻が新しい前記所定時間の合計値ほど重み付けを重くして平均することによって前記所定時間毎の合計値の重み付け平均を求め、前記第２の低減処理によって放電する各前記蓄電セルの放電電気量を、各前記蓄電セルの重み付け平均に基づいて決定する、蓄電装置。
　請求項１に記載の蓄電装置であって、
　前記第２の条件は、前回前記バランサ回路によって前記蓄電セルを放電させたときからの経過時間が所定時間に達したことである、蓄電装置。
　請求項１に記載の蓄電装置であって、
　前記管理部は、各前記蓄電セルの電気量を前記放電履歴に基づいて逐次推定する推定処理を実行し、
　前記第２の条件は、前記推定処理によって推定した各前記蓄電セルの電気量のうち最大の電気量と最小の電気量との差が所定値に達したことである、蓄電装置。
　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の蓄電装置であって、
　前記蓄電セルは、充電状態の変化に対する電圧の変化が小さいプラトー領域を有する、蓄電装置。
　請求項６に記載の蓄電装置であって、
　前記管理部は、前記第２の条件が成立し、且つ、少なくとも１つの前記蓄電セルの電圧が前記プラトー領域にある場合に、前記第２の低減処理を実行する、蓄電装置。
　蓄電装置の制御方法であって、
　前記蓄電装置は、
　複数の蓄電セルと、
　各前記蓄電セルを個別に放電させるバランサ回路と、
を備え、
　当該制御方法は、
　いずれかの前記蓄電セルの電圧が上昇して、あるいはいずれかの前記蓄電セル間の電圧差が上昇して前記蓄電セル間の電気量の差を低減すべき第１の条件が成立した場合に、前記バランサ回路によって少なくとも１つの前記蓄電セルを放電させることによって前記蓄電セル間の電気量の差を低減する第１の低減工程と、
　前記第１の条件が成立していない期間に、前記蓄電セル間の電気量の差を低減すべき第２の条件が成立したか否かを判断する判断工程と、
　前記第２の条件が成立した場合に、前記バランサ回路によって少なくとも１つの前記蓄電セルを放電させることによって前記蓄電セル間の電気量の差を低減する第２の低減工程と、
　前記第２の低減工程によって前記蓄電セルを放電させるときの放電電気量を、少なくとも前記第１の低減工程によって前記蓄電セルを放電させたときの放電履歴に基づいて決定する決定工程と、
を含む、蓄電装置の制御方法。