JP5003229B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、主電源の電圧低下時に補助的に電力を供給する蓄電装置に関するものである。

近年、環境への配慮や燃費向上のためにハイブリッド車が市販されている。これは、自動車（以下、車両という）をエンジンだけでなくモータによっても駆動するので、効率を向上することができる。また、このハイブリッド車は大電力を扱う蓄電装置によりモータを駆動するだけでなく、制動時の回生エネルギーを蓄える動作を行っているので、制動エネルギーを有効利用でき、低燃費化が可能となる。

このような蓄電装置はモータを駆動するために数１００Ｖの出力電圧が必要となるが、蓄電装置に用いられる蓄電素子（例えば二次電池や電気二重層キャパシタ等）の定格電圧は数Ｖ程度であるので、使用する蓄電素子の数は１００個オーダーとなる。そのため、多数の蓄電素子の両端電圧値を測定することにより、その状態を監視し、過充電や過放電を抑制する必要がある。このような多数の蓄電素子の両端電圧値を測定する蓄電装置が例えば下記特許文献１に示されている。図７にその蓄電装置のブロック回路図を示す。なお、図７では蓄電素子に二次電池を用いた例を説明する。

二次電池１０１は蓄電装置全体として例えば１００個を直列に接続することで必要な電圧を得ている。この二次電池１０１は直接接続するのではなく、１０個を内部で直列接続したモジュール電池１０３を形成し、これを１０個分、外部で直列接続する構成としている。

各二次電池１０１には、モジュール電池１０３毎に電圧検出回路１０５が接続されている。電圧検出回路１０５は各二次電池１０１の接続点電圧を切り替えて測定する機能を有する。電圧検出回路１０５はスレーブ側制御回路１０７によって制御され、電圧値が読み込まれる。これにより、スレーブ側制御回路１０７は各両端電圧値を求めることができる。

両端電圧値の測定要求信号や両端電圧値データはスレーブ側送受信回路１０９により後述する制御装置との間で送受信される。なお、スレーブ側制御回路１０７には信号有無検出回路１１１が接続され、これにより、スレーブ側送受信回路１０９に接続された信号系配線１１３の信号が無い時に送信するように制御している。

このような構成の組電池１１５を１０個接続することで、必要な電力を賄うことが可能となるが、さらに各組電池１１５に内蔵されたスレーブ側送受信回路１０９同士は信号系配線１１３で接続されている。この信号系配線１１３は制御装置１１７に内蔵されたマスタ側送受信回路１１９にも接続されているので、制御装置１１７により各二次電池１０１の両端電圧値を測定し、読み込むことが可能となる。なお、制御装置１１７にはマスタ側送受信回路１１９に接続されたマスタ側制御回路１２１も内蔵されており、これにより二次電池１０１の状態監視が可能となる。なお、信号系配線１１３への電力系配線のノイズ等の影響を低減するために、制御装置１１７には絶縁回路電源１２３が内蔵されている。

このような構成とすることにより、制御装置１１７が各組電池１１５に両端電圧値測定要求信号を送信すると、各電圧検出回路１０５が同時に両端電圧値を測定し、制御装置１１７に両端電圧値データが送られる。従って、１００個もの二次電池１０１の両端電圧値を迅速に読み込むことが可能となる。

しかし、絶縁回路電源１２３等によりノイズ対策がなされていても、多数の両端電圧値データを何度も読み込む間には、除去しきれないノイズや突発的なノイズ等により、両端電圧値の一部が異常値となることが起こり得る。また、両端電圧値データが送られてこないために、両端電圧値が無いということで異常値になる場合もある。これらの場合、異常値の判断は想定される正常な両端電圧値との比較から可能であるが、異常値をそのままにしておくと二次電池１０１の過充電や過放電を抑制できなくなる可能性がある。

そこで、異常値を有する二次電池１０１の両端電圧値を推定して、その値により過充電や過放電の監視、および抑制制御を行う必要がある。このような二次電池１０１の両端電圧値推定方法として、例えば下記特許文献２に示された方法が提案されている。特許文献２では、制御装置１１７が組電池１１５毎に順次故障診断を行う際に、故障診断中の組電池１１５の両端電圧値を求めることができない構成であるので、以下のようにして推定している。

まず、いずれの組電池１１５に対しても故障診断を行っていない時の全二次電池１０１の両端電圧値の分布を演算する。次に、故障診断中の組電池１１５以外の二次電池１０１の両端電圧値データを記憶する。最後に、記憶した前記両端電圧値データと全二次電池１０１の両端電圧値分布演算結果とを用いて、故障診断中の組電池１１５に内蔵された二次電池１０１の各両端電圧値を推定する。

この方法を用いて、ノイズ等の影響により異常値を有する二次電池１０１の両端電圧値を推定すると、次のようになる。すなわち、二次電池１０１の全両端電圧値の分布を演算しておき、両端電圧値に異常値が発生すれば、その他の正常値と両端電圧値分布演算結果とを用いて、異常値を有する二次電池１０１の両端電圧値を推定することになる。
特許第３５８１８２５号公報 特許第３７０２８６１号公報

上記の蓄電装置によると、確かに二次電池１０１の両端電圧値が異常値になっても、想定される正常値を演算により推定することができるのであるが、全二次電池１０１の両端電圧値の分布を演算する必要があるため時間がかかり、タイムリーに両端電圧値の監視や制御が行えず信頼性が低下するという課題があった。すなわち、図７の構成のように１００個オーダーの二次電池１０１を用いる蓄電装置においては、母数が大きいため両端電圧値の分布演算に要する時間がかかってしまう。この両端電圧値の分布演算は、制御装置１１７が二次電池１０１の両端電圧値を測定する毎に行われるため、二次電池１０１の両端電圧値の測定間隔が長くなる。従って、タイムリーに両端電圧値の監視や制御が行えない可能性がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、異常値を有する蓄電素子の両端電圧値を高速に推定できる高信頼な蓄電装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の蓄電装置は、複数の蓄電素子の直列、または直並列接続構成を有する蓄電素子モジュールと、前記各蓄電素子の両端、または並列接続された前記蓄電素子を一まとめにした各蓄電素子群の両端に接続された蓄電素子電圧検出回路と、前記蓄電素子電圧検出回路が接続された制御部とを備え、前記蓄電素子、または前記蓄電素子群の各両端電圧値を求める際に、前記制御部は、通常使用時において、前記蓄電素子電圧検出回路を介して求めた前記各両端電圧値に異常値があれば、正常値を有する前記蓄電素子、または前記蓄電素子群における前回測定両端電圧値と今回測定両端電圧値の平均変化率（Ｄ）を求め、前記異常値を有する前記蓄電素子、または前記蓄電素子群の前回測定両端電圧値に前記平均変化率（Ｄ）を乗じた値を、前記異常値に替わって前記両端電圧値とするとともに、前記蓄電素子電圧検出回路を介して同一の前記蓄電素子、または同一の前記蓄電素子群における前記両端電圧値の前記異常値を、既定回数まで連続して求めた時に、前記蓄電素子、または前記蓄電素子群が異常であると判断するようにしたものである。

また、本発明の蓄電装置は、複数の蓄電素子の直列、または直並列接続構成を有する複数の蓄電素子モジュールと、前記蓄電素子モジュールの両端に接続された蓄電素子電圧検出回路と、前記蓄電素子電圧検出回路が接続された制御部とを備え、前記蓄電素子モジュールの各両端電圧値を求める際に、前記制御部は、通常使用時において、前記蓄電素子電圧検出回路を介して求めた前記各両端電圧値に異常値があれば、正常値を有する前記蓄電素子モジュールにおける前回測定両端電圧値と今回測定両端電圧値の平均変化率（Ｄ）を求め、前記異常値を有する前記蓄電素子モジュールの前回測定両端電圧値に前記平均変化率（Ｄ）を乗じた値を、前記異常値に替わって前記両端電圧値とするとともに、前記蓄電素子電圧検出回路を介して同一の前記蓄電素子モジュールにおける前記両端電圧値の前記異常値を、既定回数まで連続して求めた時に、前記蓄電素子モジュールが異常であると判断するようにしたものである。

本発明の蓄電装置によれば、起動時に蓄電素子、または蓄電素子群の両端電圧値に初期異常値があれば、他の初期正常値の平均値（Ｈ）を前記両端電圧値とし、通常使用時に前記両端電圧値に異常値があれば、正常値を有する蓄電素子、または蓄電素子群の前回測定両端電圧値と今回測定両端電圧値の平均変化率（Ｄ）に前記異常値を有する蓄電素子、または蓄電素子群の前回測定両端電圧値を乗じた値を今回測定両端電圧値とするので、異常値を有する蓄電素子、または蓄電素子群の両端電圧値を簡単な四則演算によってのみ推定することができる。従って、演算時間がほとんどかからずタイムリーに両端電圧値の監視や制御を行うことができ、信頼性が高まるという効果が得られる。

また、本発明によれば、起動時に蓄電素子モジュールの両端電圧値に初期異常値があれば、他の初期正常値の平均値（Ｈ）を前記両端電圧値とし、通常使用時に前記両端電圧値に異常値があれば、正常値を有する蓄電素子モジュールの前回測定両端電圧値と今回測定両端電圧値の平均変化率（Ｄ）に前記異常値を有する蓄電素子モジュールの前回測定両端電圧値を乗じた値を今回測定両端電圧値とするので、異常値を有する蓄電素子モジュールの両端電圧値を簡単な四則演算によってのみ推定することができる。従って、演算時間がほとんどかからずタイムリーに両端電圧値の監視や制御を行うことができ、信頼性が高まるという効果が得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、キャパシタからなる蓄電装置を二次電池からなる主電源と併用した、急加速が可能なハイブリッド車に適用した場合について述べる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における蓄電装置の蓄電素子を直列接続した際のブロック回路図である。図２は、本発明の実施の形態１における蓄電装置の蓄電素子両端電圧値の測定フローチャートである。図３は、本発明の実施の形態１における蓄電装置の異常両端電圧値の推定フローチャートである。図４は、本発明の実施の形態１における蓄電装置の蓄電素子を直並列接続した際のブロック回路図である。なお、図１と図４の太線は電力系配線を、細線は信号系配線をそれぞれ示す。

図１において、蓄電装置１１は主電源１５と負荷１７との間に接続されている。主電源１５は二次電池であり、負荷１７は車両駆動用のモータである。従って、通常のモータ駆動時は主電源１５の電力を負荷１７に供給するが、急加速時等で負荷１７が短時間に大電力を消費する時には蓄電装置１１から負荷１７に電力が供給される構成となる。

蓄電装置１１は次の構成を有する。まず、主電源１５の出力には、その電圧Ｖｂを検出する主電源電圧検出回路２１が接続されている。主電源電圧検出回路２１の電力系配線（太線）の入力側と出力側は同電圧になるよう接続されている。

主電源電圧検出回路２１と負荷１７の間には切替スイッチ２３が接続されている。切替スイッチ２３はオン、オフの２つの状態を有するものであり、本実施の形態１ではアノードを主電源電圧検出回路２１に、カソードを負荷１７に接続したダイオードを用いた。

切替スイッチ２３と負荷１７の接続点には充放電回路２５が接続されている。充放電回路２５には電力を蓄える複数の蓄電素子モジュール２９が接続されている。従って、充放電回路２５によって蓄電素子モジュール２９の充放電制御が行われる。

各蓄電素子モジュール２９は複数の蓄電素子３１を直列に接続した構成を有する。なお、蓄電素子３１には電気二重層キャパシタを用いた。また、複数の蓄電素子モジュール２９も直列に接続している。これらにより、負荷１７を駆動する電圧を得ている。

各蓄電素子３１の両端には、蓄電素子モジュール２９毎に蓄電素子電圧検出回路３３がそれぞれ接続されている。蓄電素子電圧検出回路３３はマルチプレクサと出力電圧比例変換回路（いずれも図示せず）から構成される。従って、蓄電素子電圧検出回路３３は蓄電素子３１同士の接続点の電圧を順次切り替えて測定する機能を有する。なお、前記出力電圧比例変換回路は、測定した電圧をマイクロコンピュータからなるスレーブ側制御回路３５に内蔵されたＡＤコンバータが読み込める電圧に比例変換する機能を有する。

従って、各蓄電素子電圧検出回路３３はそれぞれスレーブ側制御回路３５に接続されていることになるので、スレーブ側制御回路３５から蓄電素子電圧検出回路３３に蓄電素子選択信号Ｃｓｅｌを送信することで、蓄電素子電圧検出回路３３が電圧の測定対象となる蓄電素子３１を選択し、得られた電圧を比例変換してスレーブ側制御回路３５に蓄電素子電圧信号Ｖｉ（ｉ＝１〜ｎ＋１、ｎは各蓄電素子モジュール２９に内蔵した蓄電素子３１の数）を送信することで電圧Ｖｉを求めることができる。

各スレーブ側制御回路３５はスレーブ側送受信回路３７にそれぞれ接続されている。スレーブ側送受信回路３７は、スレーブ側制御回路３５と後述する制御部との間でデータ送受信を行う機能を有し、スレーブ側送受信回路３７で受信したデータはスレーブ側データ入力信号Ｓｉｎとしてスレーブ側制御回路３５に送信され、スレーブ側制御回路３５が送信したデータはスレーブ側データ出力信号Ｓｏｕｔとしてスレーブ側送受信回路３７が受信する。

ここまでで説明した蓄電素子モジュール２９、蓄電素子電圧検出回路３３、スレーブ側制御回路３５、およびスレーブ側送受信回路３７で構成される蓄電部３９は図１に示すように複数個が設けられている。なお、蓄電部３９には従来のように信号有無検出回路を設けてもよいが、図１では省略している。

各蓄電部３９は、前記したように蓄電素子モジュール２９が直列になるように接続されるとともに、スレーブ側送受信回路３７同士も信号系配線で接続されている。さらに、この信号系配線は、制御部４１に接続されたマスタ側送受信回路４３にも接続されている。なお、制御部４１は蓄電装置１１の全体を制御するためにマイクロコンピュータで構成されている。

これらのことから、各スレーブ側送受信回路３７とマスタ側送受信回路４３は前記信号系配線で接続されており、これにより各種のスレーブ側データ信号Ｓｄａｔａの送受信が行われる。なお、制御部４１とマスタ側送受信回路４３の間はマスタ側データ入力信号Ｍｉｎやマスタ側データ出力信号Ｍｏｕｔによりデータのやり取りが行われる。また、制御部４１とマスタ側送受信回路４３からなる制御装置４５には、従来のように絶縁回路電源を設けてもよいが、図１では省略している。

以上のことから、蓄電素子電圧検出回路３３と制御部４１は、スレーブ側制御回路３５、スレーブ側送受信回路３７、およびマスタ側送受信回路４３を介して信号系配線により接続されていることになる。さらに、制御部４１には主電源電圧検出回路２１と充放電回路２５が接続されている。従って、制御部４１は主電源電圧検出回路２１から主電源１５の電圧信号Ｖｂを読み込むとともに、蓄電素子３１の充放電を制御するために、充放電回路２５に制御信号ｃｏｎｔを送信する。また、制御部４１は車両用制御回路（図示せず）とデータ信号Ａｄａｔａの送受信を行うことで互いに交信する機能を有している。

次に、このような蓄電装置１１の動作について説明する。

まず、通常の蓄電装置１１の動作を述べる。運転者がイグニションキー（図示せず）をオンにすると、蓄電装置１１が起動する。この際、各蓄電素子モジュール２９を満充電にするために、制御部４１は充放電回路２５を充電制御するよう制御信号ｃｏｎｔを送信する。これにより、充放電回路２５は充電動作を開始する。この際、充放電回路２５の入力側電圧は主電源１５の電圧Ｖｂより低くなるので、切替スイッチ２３が自動的にオンになり充放電回路２５に電力が供給される。なお、充電が完了すれば充放電回路２５は各蓄電素子３１の充電電圧を保持するように動作し続ける。

その後、車両使用時の加速等により負荷１７が大電流を消費したとする。この場合、主電源１５からの電力だけではこのような瞬発的な大電流を供給できない。そこで、制御部４１は大電流消費により主電源電圧検出回路２１で測定した主電源１５の電圧Ｖｂの低下を検出すると、充放電回路２５を放電制御するように制御信号ｃｏｎｔを送信する。これにより、充放電回路２５は放電動作を開始する。この際、主電源１５の電圧Ｖｂより全蓄電素子モジュール２９の満充電電圧の方が高くなるので、切替スイッチ２３がオフになる。その結果、蓄電素子モジュール２９の電力が主電源１５に供給されることなく、負荷１７にのみ有効に供給される。これにより、蓄電素子３１は急速充放電特性に優れるため、負荷１７に瞬発的な大電流を供給することができる。

その後、全蓄電素子モジュール２９の電圧は経時的に低下していくので、切替スイッチ２３がオフになっている間に回復した主電源１５の電圧Ｖｂの方がいずれ高くなる。その時には切替スイッチ２３がオンになるので、負荷１７へは主電源１５から電力が供給される。この際、制御部４１は主電源電圧検出回路２１によって電圧Ｖｂの回復を検出すると、充放電回路２５を再度充電制御するように制御信号ｃｏｎｔを送信する。これにより、充放電回路２５は充電動作を開始し、全蓄電素子モジュール２９から放電された電力を補う。その結果、主電源１５の電力により全蓄電素子モジュール２９が満充電され、次の加速等に備える。

このような動作を繰り返すことにより、全蓄電素子モジュール２９の電力は補助的に負荷１７に供給されることになる。

次に、蓄電装置１１における各蓄電素子３１の過充電や過放電の監視を行うための蓄電素子両端電圧値の測定動作、および異常両端電圧値の推定動作についてそれぞれ図２、図３のフローチャートを用いて説明する。なお、制御部４１はメインルーチン（図示せず）から必要に応じて様々なサブルーチンを実行することにより全体の動作を行うソフトウエア構成としているので、図２に示すフローチャートをサブルーチンの形態で示した。また、図２では制御部４１のフローチャートと、それに対応して動作する部分に限定したスレーブ側制御回路３５のフローチャートを同時に示す。また、図３のフローチャートは図２のフローチャートから実行されるサブルーチンであるので、図３もサブルーチンの形態で示した。

まず、車両の起動時には制御部４１のメインルーチンにて、起動フラグＫＦと各蓄電素子３１の異常カウンタＦ（ｊ，ｉ）を全てクリアする初期設定を行う。ここで、起動フラグＫＦは、起動直後が０で、起動後に一度でも異常両端電圧値の推定動作を行った場合は１になる。これにより、起動フラグＫＦの値を判断することにより、起動直後か否かを区別することができる。また、異常カウンタＦ（ｊ，ｉ）は、番号ｊ，ｉで決定される蓄電素子３１の連続異常回数を示すものである。これは、蓄電素子電圧検出回路３３を介して同一の蓄電素子３１における両端電圧値の異常値を、既定回数（本実施の形態１では３回とした）まで連続して求めた時に、その蓄電素子３１が異常であると判断するために用いる。従って、両端電圧値において正常値が得られると０に、異常値が得られると異常カウンタＦ（ｊ，ｉ）を１づつ加算するようにしている。なお、異常カウンタＦ（ｊ，ｉ）は配列であり、番号ｊは１〜ｍ（ｍは蓄電部３９の個数で本実施の形態１では１０個とした）、番号ｉは１〜ｎ（ｎは蓄電素子モジュール２９内の蓄電素子３１の個数で本実施の形態１では１０個とした）の範囲を取る。

この初期設定を行った状態で、制御部４１は定期的に図２のサブルーチンを実行して、各蓄電素子３１の過充電や過放電の監視を行う。図２のサブルーチンが実行されると、まず各蓄電部３９に対して蓄電素子両端電圧値ＤＶｉ（ｉ＝１〜ｎ）の測定要求を送信する（ステップ番号Ｓ１３）。これはマスタ側送受信回路４３から信号系配線を介し、スレーブ側データ信号Ｓｄａｔａとして各蓄電部３９のスレーブ側送受信回路３７に送信され、さらにスレーブ側制御回路３５に伝達される。なお、スレーブ側データ信号Ｓｄａｔａはほとんど同時に各スレーブ側送受信回路３７に送信されるので、以下に述べる各蓄電素子３１の両端電圧値ＤＶｉの測定を同時に行っている。これにより、蓄電素子モジュール２９毎に両端電圧値ＤＶｉの測定が並行して行われるので、高速な測定が可能となる。

Ｓ１３により発せられた両端電圧値ＤＶｉの測定要求を受信すると、各スレーブ側制御回路３５の動作に割り込みが発生し、図２のＳ１３から点線矢印で示したスレーブ側制御回路３５の割り込みルーチンが実行される。なお、この割り込みルーチンにおいて、実行直後の割り込み禁止処理や実行終了後の割り込み許可処理は省略している。以後説明する割り込みルーチンにおいても、これらの処理は省略する。

割り込みルーチンが実行されると、まず番号ｉに１を代入した後（Ｓ１０１）、蓄電素子電圧検出回路３３を介して蓄電素子３１の電圧Ｖｉを読み込み、スレーブ側制御回路３５に内蔵されたメモリ（図示せず）に記憶する（Ｓ１０３）。なお、電圧Ｖｉは図１における蓄電素子３１の両端に示したＶ１、Ｖ２、・・・、Ｖｎ＋１における電圧である。次に、番号ｉが１であるか否かを判断する（Ｓ１０５）。番号ｉが１であれば（Ｓ１０５のＹｅｓ）、蓄電素子３１の両端電圧値ＤＶｉを計算するだけの電圧Ｖｉが測定できていないので、後述するＳ１１１にジャンプする。一方、番号ｉが１でなければ（Ｓ１０５のＮｏ）、両端電圧値ＤＶｉ−１をＤＶｉ−１＝Ｖｉ−Ｖｉ−１により計算し、メモリに記憶する（Ｓ１０７）。この式により両端電圧値ＤＶｉ−１を計算するので、ｉが１の時（Ｓ１０５のＹｅｓ）はｉ−１＝０になり計算できない。ゆえに、ｉ＝１ならばＳ１１１にジャンプしている。

ここでＳ１０７に戻り、Ｓ１０７の計算が終了すれば、番号ｉがｎ＋１と等しいか否かを判断する（Ｓ１０９）。等しければ（Ｓ１０９のＹｅｓ）、全ての蓄電素子３１の両端電圧値ＤＶｉを求め終わったので、割り込みルーチンを終了する。一方、等しくなければ（Ｓ１０９のＮｏ）、番号ｉを１だけ加算して次の番号とし（Ｓ１１１）、Ｓ１０３に戻って両端電圧値ＤＶｉを求める動作を繰り返す。

この割り込みルーチンは単に電圧Ｖｉを読み込んで両端電圧値ＤＶｉを計算する動作を繰り返すだけなので、実行に要する時間はほぼ一定である。しかも、各蓄電部３９において同時に並行して実行されているので、全ての両端電圧値ＤＶｉを求め終わるまでの時間（測定終了時間）は既知である。そこで、制御部４１のフローチャートに戻って、制御部４１は測定終了時間が経過したか否かを判断する（Ｓ１５）。もし、経過していなければ（Ｓ１５のＮｏ）、Ｓ１５に戻り経過するまで待つ。一方、経過していれば（Ｓ１５のＹｅｓ）、各蓄電部３９はそれぞれの両端電圧値ＤＶｉを求め終わっているので、以下のようにして全両端電圧値ＤＶｉを各蓄電部３９から読み込む動作を行う。

まず、蓄電部３９を識別する番号ｊに１を代入する（Ｓ１７）。次に、番号ｊの蓄電部３９に対して蓄電素子両端電圧値ＤＶｉ（ｉ＝１〜ｎ）の出力要求を送信する（Ｓ１９）。これにより、番号ｊの蓄電部３９に内蔵されたスレーブ側制御回路３５の動作に割り込みが発生し、図２のＳ１９から点線矢印で示したスレーブ側制御回路３５の割り込みルーチンが実行される。

これにより、スレーブ側制御回路３５は既にＳ１０７で計算し記憶した蓄電素子両端電圧値ＤＶｉを送信する（Ｓ１２１）。その結果、図２のＳ１２１から点線矢印で示した制御部４１のＳ２１において蓄電素子両端電圧値ＤＶｉを受信する。次に、ＤＶ１〜ＤＶｎの全ての蓄電素子両端電圧値の受信が完了したか否かを判断する（Ｓ２３）。もし、受信が完了していれば（Ｓ２３のＹｅｓ）、後述するＳ３７にジャンプする。一方、受信が未完了であれば（Ｓ２３のＮｏ）、既定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ２５）。ここで、全ての蓄電素子両端電圧値を受信し終わる時間は既知であるので、その時間にバラツキ誤差等の余裕を加えた時間を既定時間とした。従って、正常に受信されていれば、必ず既定時間以内に番号ｊの蓄電部３９に内蔵された全ての蓄電素子両端電圧値を受信し終わっていることになる。ゆえに、もし既定時間が経過していなければ（Ｓ２５のＮｏ）、まだ全ての蓄電素子両端電圧値を受信し終わっていないので、Ｓ２１に戻り受信動作を継続する。

一方、既定時間が経過すれば（Ｓ２５のＹｅｓ）、全ての蓄電素子両端電圧値を受信できなかったので、例えば外的ノイズ等の影響で一時的に受信が途絶えたり、信号系配線の断線等により受信ができない状態にあることが考えられる。そこで、一時的に受信できなかったのか、断線等の故障により受信できないのかを区別するために、制御部４１はもう一度、番号ｊの蓄電部３９に対して蓄電素子両端電圧値ＤＶｉの出力要求を送信する（Ｓ２７）。これにより、Ｓ２７から点線矢印で示したスレーブ側制御回路３５の割り込みルーチン（Ｓ１２１）が実行される。その結果、蓄電素子両端電圧値ＤＶｉが送信され、図２のＳ１２１から点線矢印で示した制御部４１のＳ２９で蓄電素子両端電圧値を受信する。次に、ＤＶ１〜ＤＶｎの全ての蓄電素子両端電圧値の受信が完了したか否かを判断する（Ｓ３１）。もし、受信が完了していれば（Ｓ３１のＹｅｓ）、Ｓ２１では一時的に受信できなかったと考えられる。ゆえに、Ｓ２９で受信した蓄電素子両端電圧値を正常受信値として、後述するＳ３７にジャンプする。一方、受信が未完了であれば（Ｓ３１のＮｏ）、既定時間が経過したか否かを判断し（Ｓ３３）、もし既定時間が経過していなければ（Ｓ３３のＮｏ）、Ｓ２９に戻り受信動作を継続する。一方、既定時間が経過すれば（Ｓ３３のＹｅｓ）、再び全ての蓄電素子両端電圧値を受信できなかったので、信号系配線の断線や送受信回路系の故障等が想定される。従って、これ以上蓄電装置１１を使用し続けることができないので、制御部４１は異常信号をデータ信号Ａｄａｔａとして車両側制御回路に出力し（Ｓ３５）、図２のフローチャートを終了する。この動作により、車両側制御回路は蓄電装置１１の使用を禁止するとともに、故障を運転者に警告し修理を促す。なお、本実施の形態１では蓄電素子両端電圧値の受信を２回まで行っているが、これはさらに多くの回数であってもよい。また、前記異常信号には、異常のある蓄電素子３１の識別情報（例えば番号ｊとｉ）が含まれていてもよいし、蓄電素子３１の単品を交換できない構成の場合は異常のある蓄電素子モジュール２９の識別情報（例えば番号ｊ）が含まれていてもよい。これらの場合、車両用制御回路はどの蓄電素子３１、または蓄電素子モジュール２９が異常であるかを知ることができるので、これを修理者に示すことで修理のサービス性や信頼性が高まる。

ここで、Ｓ２３やＳ３１に戻って、正常に蓄電素子両端電圧値ＤＶｉ（ｉ＝１〜ｎ）の受信が完了すれば（Ｓ２３やＳ３１のＹｅｓ）、受信した蓄電素子両端電圧値ＤＶｉを配列変数である今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ，ｉ）に順次代入する（Ｓ３７）。この際、もし蓄電装置１１に蓄電されている全体電圧値が制御上必要な場合は、図１の電圧Ｖ１を別途読み込めばよい。次に、番号ｊと蓄電部３９の個数ｍを比較する（Ｓ３９）。もし、ｊとｍが等しくなければ、番号ｊを次の蓄電部３９の番号にするために、ｊを１だけ加算（Ｓ４１）してＳ１９に戻り、次の蓄電部３９の蓄電素子両端電圧値ＤＶｉを受信する動作を順次行う。一方、ｊ＝ｍであれば（Ｓ３９のＹｅｓ）、次にいずれかの蓄電部３９の蓄電素子両端電圧値ＤＶｉが全て異常値であるか否かを調べる。これにより、もし任意の蓄電部３９における蓄電素子両端電圧値ＤＶｉが全て異常値であれば、その蓄電部３９に内蔵した各蓄電素子３１が全て異常である以外に、蓄電素子電圧検出回路３３、スレーブ側制御回路３５、またはスレーブ側送受信回路３７の少なくともいずれかが異常である場合が想定される。このような蓄電部３９をそのまま使用し続けると蓄電装置１１の信頼性が損なわれる可能性があるので、この段階で蓄電部３９の異常を判断している。この動作は、具体的には以下の通りである。

まず、番号ｊに最初の蓄電部３９を示す１を代入する（Ｓ４３）。次に、番号ｉに蓄電素子モジュール２９内の最初の蓄電素子３１を示す１を代入し、異常両端電圧値個数ＴＦをクリアする（以上、Ｓ４５）。ここで、異常両端電圧値個数ＴＦは番号ｊの蓄電部３９において、何個の蓄電素子３１が異常であったかを示すもので、ＴＦが蓄電素子モジュール２９内の蓄電素子３１の個数ｎと等しければ、その蓄電部３９は全ての蓄電素子両端電圧値が異常であるということになる。

次に、今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ，ｉ）が異常値であるか否かを判断する（Ｓ４７）。ここで、異常値は蓄電素子３１が取り得る両端電圧値範囲（例えば０Ｖから蓄電素子３１の上限耐電圧値３Ｖまで）を超える値であると定義する。もし、異常値でなければ（Ｓ４７のＮｏ）、後述するＳ５１にジャンプする。一方、異常値であれば（Ｓ４７のＹｅｓ）、異常両端電圧値個数ＴＦを１だけ加算する（Ｓ４９）。

その後、番号ｉと蓄電素子モジュール２９内の蓄電素子３１の個数ｎを比較する（Ｓ５１）。もし、両者が等しくなければ（Ｓ５１のＮｏ）、番号ｊの蓄電部３９において、まだ各蓄電素子３１の両端電圧値の異常判断が終わっていないので、番号ｉを１だけ加算（Ｓ５３）してＳ４７に戻り、次の蓄電素子両端電圧値の異常値判断を繰り返す。一方、番号ｉと蓄電素子モジュール２９内の蓄電素子３１の個数ｎが等しければ（Ｓ５１のＹｅｓ）、異常両端電圧値個数ＴＦと蓄電素子モジュール２９内の蓄電素子３１の個数ｎを比較する（Ｓ５５）。もし、両者が等しければ（Ｓ５５のＹｅｓ）、番号ｊの蓄電部３９に内蔵した全蓄電素子３１の両端電圧値が異常であることになるので、蓄電装置１１をこれ以上使用できない。そこで、前記したＳ３５にジャンプする。一方、異常両端電圧値個数ＴＦと蓄電素子モジュール２９内の蓄電素子３１の個数ｎが等しくなければ（Ｓ５５のＮｏ）、蓄電素子３１の両端電圧値が全て異常値であるわけではないので、次に番号ｊと蓄電部３９の個数ｍを比較する（Ｓ５７）。もし、両者が等しくなければ（Ｓ５７のＮｏ）、次の蓄電部３９の異常を判断するために、番号ｊを１だけ加算（Ｓ５９）してＳ４５に戻り、以降の動作を繰り返す。一方、番号ｊと蓄電部３９の個数ｍが等しければ（Ｓ５７のＹｅｓ）、全ての蓄電部３９の異常判断が終了したので、次に蓄電素子３１の両端電圧値に異常値があれば、それに対する推定値を計算するために、後述する異常両端電圧値推定サブルーチンを実行し（Ｓ６１）、その後、全蓄電素子３１に対する実測両端電圧値、または推定両端電圧値が求められたので、図２のフローチャートを終了する。なお、得られた前記両端電圧値により各蓄電素子３１の過充電や過放電があれば、制御部４１はメインルーチンを介してそれらを抑制するように充放電回路２５を制御する等の動作を行うことで高信頼性を得ている。

次に、図３に示す異常両端電圧値推定サブルーチンの詳細について説明する。

図３のサブルーチンが実行されると、まず番号ｊに最初の蓄電部３９を示す１を代入し、正常蓄電素子数ｋと合計値Ｓをクリアする（以上、Ｓ２０１）。ここで、正常蓄電素子数ｋは現在の全蓄電素子３１の内、正常な両端電圧値を有するものの数をカウントする変数であり、合計値Ｓは正常な両端電圧値の合計値や、正常な両端電圧値の変化率（詳細は後述する）の合計値を一時的に計算するための変数である。

次に、起動フラグＫＦが０であるか否かを判断する（Ｓ２０３）。もし、ＫＦが０でなければ（Ｓ２０３のＮｏ）、起動後に既に異常両端電圧値の推定動作を行っていることになるので、全蓄電素子３１における正常な両端電圧値の平均変化率を求めるために、後述するＳ２５１にジャンプする。

一方、起動フラグＫＦが０であれば（Ｓ２０３のＹｅｓ）、起動後に初めて異常両端電圧値の推定動作を行うことになるので、全蓄電素子３１における正常な両端電圧値の平均値を求める。なお、初めての異常両端電圧値の推定動作において前記平均値を求めるのは、前回測定、または推定した各蓄電素子３１の両端電圧値がまだ無く、前記平均変化率を計算できないためである。

Ｓ２０３でＹｅｓならば、図３の異常両端電圧値の推定動作をこれから行うことになるので、起動フラグＫＦに１を代入する（Ｓ２０５）。これにより、次回から図３の動作を行う時はＳ２０３でＮｏになるので前記平均変化率の計算を行うようになる。

次に、番号ｉに蓄電素子モジュール２９内の最初の蓄電素子３１を示す１を代入する（Ｓ２０７）。その後、番号ｊ，ｉで示される蓄電素子３１の今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ，ｉ）が初期異常値であるか否かを判断する（Ｓ２０９）。なお、初期異常値の定義はＳ４７で述べた異常値の定義と同じである。もし、初期異常値であれば（Ｓ２０９のＹｅｓ）、後述するＳ２１３にジャンプする。一方、初期異常値でなければ（Ｓ２０９のＮｏ）、初期正常値の平均値を求めるために、合計値Ｓに今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ，ｉ）の値を加算するとともに、正常蓄電素子数ｋを１だけ加算する（以上、Ｓ２１１）。

その後、番号ｉと蓄電素子モジュール２９内の蓄電素子３１の個数ｎを比較する（Ｓ２１３）。もし、両者が等しくなければ（Ｓ２１３のＮｏ）、番号ｊの蓄電部３９において、まだ各蓄電素子３１の両端電圧値の異常判断が終わっていないので、番号ｉを１だけ加算（Ｓ２１５）してＳ２０９に戻り、次の蓄電素子両端電圧値の初期異常値判断を繰り返す。一方、番号ｉと蓄電素子モジュール２９内の蓄電素子３１の個数ｎが等しければ（Ｓ２１３のＹｅｓ）、番号ｊと蓄電部３９の個数ｍを比較する（Ｓ２１７）。もし、両者が等しくなければ（Ｓ２１７のＮｏ）、次の蓄電部３９の異常を判断するために、番号ｊを１だけ加算（Ｓ２１９）してＳ２０７に戻り、以降の動作を繰り返す。一方、番号ｊと蓄電部３９の個数ｍが等しければ（Ｓ２１７のＹｅｓ）、全ての蓄電部３９の異常判断が終了したことになる。

次に、初期正常値を有する蓄電素子３１の両端電圧値の平均値Ｈを求める。平均値ＨはＨ＝Ｓ／ｋにより求められる。同時に、初期異常値を有する蓄電素子３１の両端電圧値を平均値Ｈとする推定動作を行うために、番号ｊに最初の蓄電部３９を示す１を代入する（以上、Ｓ２２１）。

次に、番号ｉに蓄電素子モジュール２９内の最初の蓄電素子３１を示す１を代入する（Ｓ２２３）。その後、番号ｊ，ｉで示される蓄電素子３１の今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ，ｉ）が初期異常値であるか否かを判断する（Ｓ２２５）。もし、初期異常値でなければ（Ｓ２２５のＮｏ）、後述するＳ２２９にジャンプする。一方、初期異常値であれば（Ｓ２２５のＹｅｓ）、その蓄電素子３１の両端電圧値の推定値を平均値Ｈとするために、今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ，ｉ）にＨを代入する。同時に異常のある蓄電素子３１の両端電圧値を推定値とした回数をカウントするための異常カウンタＦ（ｊ，ｉ）に１を代入する（以上、Ｓ２２７）。

その後、前回測定両端電圧値ＶＯ（ｊ，ｉ）を更新するために、ＶＯ（ｊ，ｉ）に今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ，ｉ）を代入する（Ｓ２２９）。なお、ＶＯ（ｊ，ｉ）もＶ（ｊ，ｉ）と同様に配列変数である。次に、番号ｉと蓄電素子モジュール２９内の蓄電素子３１の個数ｎを比較する（Ｓ２３１）。もし、両者が等しくなければ（Ｓ２３１のＮｏ）、番号ｊの蓄電部３９において、まだ各蓄電素子３１の両端電圧値の異常判断が終わっていないので、番号ｉを１だけ加算（Ｓ２３３）してＳ２２５に戻り、次の蓄電素子両端電圧値の初期異常値判断を繰り返す。一方、番号ｉと蓄電素子モジュール２９内の蓄電素子３１の個数ｎが等しければ（Ｓ２３１のＹｅｓ）、番号ｊと蓄電部３９の個数ｍを比較する（Ｓ２３５）。もし、両者が等しくなければ（Ｓ２３５のＮｏ）、次の蓄電部３９の異常を判断するために、番号ｊを１だけ加算（Ｓ２３７）してＳ２２３に戻り、以降の動作を繰り返す。一方、番号ｊと蓄電部３９の個数ｍが等しければ（Ｓ２３５のＹｅｓ）、蓄電素子３１の両端電圧値における全ての初期異常値を推定値に置換し終わったことになるので、図３のフローチャートを終了し、図２のフローチャートに戻る。

ここで、Ｓ２０３に戻り、起動フラグＫＦが０でなければ（Ｓ２０３のＮｏ）、全蓄電素子３１における正常な両端電圧値の平均変化率による異常値の推定動作を行う。具体的には、まず番号ｉに蓄電素子モジュール２９内の最初の蓄電素子３１を示す１を代入する（Ｓ２５１）。その後、番号ｊ，ｉで示される蓄電素子３１の今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ，ｉ）が異常値であるか否かを判断する（Ｓ２５３）。もし、異常値であれば（Ｓ２５３のＹｅｓ）、後述するＳ２５７にジャンプする。一方、異常値でなければ（Ｓ２５３のＮｏ）、正常値の平均変化率を求めるために、番号ｊ，ｉで示される蓄電素子３１の両端電圧値の変化率、すなわち今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ，ｉ）を前回測定両端電圧値ＶＯ（ｊ，ｉ）で除した値を合計値Ｓに加算するとともに、正常蓄電素子数ｋを１だけ加算する（以上、Ｓ２５５）。

その後、番号ｉと蓄電素子モジュール２９内の蓄電素子３１の個数ｎを比較する（Ｓ２５７）。もし、両者が等しくなければ（Ｓ２５７のＮｏ）、番号ｊの蓄電部３９において、まだ各蓄電素子３１の両端電圧値の異常判断が終わっていないので、番号ｉを１だけ加算（Ｓ２５９）してＳ２５３に戻り、次の蓄電素子両端電圧値の異常値判断を繰り返す。一方、番号ｉと蓄電素子モジュール２９内の蓄電素子３１の個数ｎが等しければ（Ｓ２５７のＹｅｓ）、番号ｊと蓄電部３９の個数ｍを比較する（Ｓ２６１）。もし、両者が等しくなければ（Ｓ２６１のＮｏ）、次の蓄電部３９の異常を判断するために、番号ｊを１だけ加算（Ｓ２６３）してＳ２５１に戻り、以降の動作を繰り返す。一方、番号ｊと蓄電部３９の個数ｍが等しければ（Ｓ２６１のＹｅｓ）、全ての蓄電部３９の異常判断が終了したことになる。

次に、正常値を有する蓄電素子３１の両端電圧値の平均変化率Ｄを求める。平均変化率ＤはＤ＝Ｓ／ｋにより求められる。同時に、異常値を有する蓄電素子３１の両端電圧値を平均変化率Ｄから推定する動作を行うために、番号ｊに最初の蓄電部３９を示す１を代入する（以上、Ｓ２６５）。

次に、番号ｉに蓄電素子モジュール２９内の最初の蓄電素子３１を示す１を代入する（Ｓ２６７）。その後、番号ｊ，ｉで示される蓄電素子３１の今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ，ｉ）が異常値であるか否かを判断する（Ｓ２６９）。もし、異常値でなければ（Ｓ２６９のＮｏ）、今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ，ｉ）を正常に得ることができたので、異常カウンタＦ（ｊ，ｉ）を０にクリアし（Ｓ２７１）、後述するＳ２７９にジャンプする。一方、異常値であれば（Ｓ２６９のＹｅｓ）、異常カウンタＦ（ｊ，ｉ）が２であるか否かを判断する（Ｓ２７３）。もし、異常カウンタＦ（ｊ，ｉ）が２であれば（Ｓ２７３のＹｅｓ）、番号ｊ，ｉの蓄電素子３１は３回続けて異常値を有したことになるので、一時的なノイズ要因による異常値ではなく、その蓄電素子３１の短絡、断線、あるいは劣化等による異常値である可能性が高い。このような蓄電素子３１をそのまま使い続けると、蓄電装置１１全体としての信頼性が低下するので、Ｓ２７３のＹｅｓの場合は制御部４１から車両用制御回路へ異常信号を出力して（Ｓ２７５）、図３のフローチャートを終了する。異常信号の出力動作や、その後の車両用制御回路の動作はＳ３５で説明した動作と同じである。

一方、異常カウンタＦ（ｊ，ｉ）が２でなければ（Ｓ２７３のＮｏ）、番号ｊ，ｉで示される蓄電素子３１の両端電圧値が異常値であるので、その推定値を計算する。具体的には、番号ｊ，ｉで示される蓄電素子３１の前回測定両端電圧値ＶＯ（ｊ，ｉ）に、Ｓ２６５で求めた正常値を有する全蓄電素子３１の両端電圧値の前回と今回における平均変化率Ｄを乗じた値を推定値として今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ，ｉ）に代入する。これにより、異常値が推定値に置換される。これと同時に、推定値との置換がなされたので、異常カウンタＦ（ｊ，ｉ）を１だけ加算する（以上、Ｓ２７７）。

その後、前回測定両端電圧値ＶＯ（ｊ，ｉ）を更新するために、ＶＯ（ｊ，ｉ）に今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ，ｉ）を代入する（Ｓ２７９）。次に、番号ｉと蓄電素子モジュール２９内の蓄電素子３１の個数ｎを比較する（Ｓ２８１）。もし、両者が等しくなければ（Ｓ２８１のＮｏ）、番号ｊの蓄電部３９において、まだ各蓄電素子３１の両端電圧値の異常判断が終わっていないので、番号ｉを１だけ加算（Ｓ２８３）してＳ２６９に戻り、次の蓄電素子両端電圧値の異常値判断を繰り返す。一方、番号ｉと蓄電素子モジュール２９内の蓄電素子３１の個数ｎが等しければ（Ｓ２８１のＹｅｓ）、番号ｊと蓄電部３９の個数ｍを比較する（Ｓ２８５）。もし、両者が等しくなければ（Ｓ２８５のＮｏ）、次の蓄電部３９の異常を判断するために、番号ｊを１だけ加算（Ｓ２８７）してＳ２６７に戻り、以降の動作を繰り返す。一方、番号ｊと蓄電部３９の個数ｍが等しければ（Ｓ２８５のＹｅｓ）、蓄電素子３１の両端電圧値における全ての異常値を推定値に置換し終わったことになるので、図３のフローチャートを終了し、図２のフローチャートに戻る。

図２、図３で述べた動作は、簡単な四則演算を繰り返しているだけなので、母数の大きい両端電圧値に対する分布を演算する必要がなく、極めて高速に実行することができる。その結果、多数の蓄電素子３１における両端電圧値の測定や推定を短いサイクルで行うことができるので、素早い両端電圧値の制御や蓄電装置１１の異常判断を行うことができる。

以上により、蓄電素子両端電圧値の測定動作、および異常両端電圧値の推定動作を行っているが、この内、特徴となる推定動作についてまとめると、次のようになる。

まず、起動時においては、蓄電素子電圧検出回路３３を介して求めた各蓄電素子３１の両端電圧値（これは今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ，ｉ）に相当）に初期異常値があれば、前記各両端電圧値の初期正常値の平均値Ｈを、前記初期異常値に替わって前記両端電圧値とする。

次に、起動後の通常使用時においては、蓄電素子電圧検出回路３３を介して求めた各蓄電素子３１の両端電圧値（今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ，ｉ）に相当）に異常値があれば、正常値を有する蓄電素子３１における前回測定両端電圧値ＶＯ（ｊ，ｉ）と今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ，ｉ）の平均変化率Ｄを求め、前記異常値を有する蓄電素子３１の前回測定両端電圧値ＶＯ（ｊ，ｉ）に平均変化率Ｄを乗じた値を、前記異常値に替わって前記両端電圧値とする。

以上の構成、動作により、異常値を有する蓄電素子３１の両端電圧値を簡単な四則演算によってのみ推定することができるので、演算時間がほとんどかからずタイムリーに両端電圧値の監視や制御を行うことができ、高信頼性の蓄電装置を実現できる。

なお、本実施の形態１において蓄電素子３１に電気二重層キャパシタを用いたが、これは電気化学キャパシタ等の他の蓄電素子でもよい。さらに、蓄電素子モジュール２９は複数の蓄電素子３１を直列に接続した構成としたが、これに限定されるものではなく、負荷１７が要求する電力仕様に応じて図４に示すように直並列接続としてもよい。図４では並列接続数が２の場合、すなわち２個の蓄電素子３１を並列に接続した場合を示すが、これは２個以上であってもよい。この場合、回路的には並列接続された蓄電素子３１を一まとめにした蓄電素子群４７を１つの蓄電素子とみなすことができるので、図１の蓄電素子３１を蓄電素子群４７に置き換えることにより、図１で説明した構成や、図２、図３で説明した動作と全く同じになる。従って、図４の詳細については説明を省略する。但し、図４の構成では蓄電素子群４７毎に両端電圧値の測定や推定が行われることになる。

また、本実施の形態１では蓄電素子モジュール２９を複数個（ｍ個）設ける構成を示したが、これは単数でもよい。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における蓄電装置のブロック回路図である。図６は、本発明の実施の形態２における蓄電装置の蓄電素子モジュール両端電圧値の測定、および推定フローチャートである。なお、図５の太線は電力系配線を、細線は信号系配線をそれぞれ示す。

本実施の形態２の構成において、実施の形態１の構成と同じ部分には同じ番号を付すとともに、異なる構成部分を中心に説明する。すなわち、図５において特徴となる構成は以下の通りである。

１）蓄電素子モジュール２９を必ず複数設ける構成とし、蓄電素子モジュール２９毎の両端電圧値を求めるようにした。

２）上記構成により、蓄電素子電圧検出回路３３は蓄電素子モジュール２９の両端に相当する電圧を測定するように接続した。

３）それに伴って、測定対象となる電圧が少なくなるので、蓄電素子電圧検出回路３３を１個とし、制御部４１と直接接続した。

４）従って、スレーブ側制御回路３５、スレーブ側送受信回路３７、およびマスタ側送受信回路４３を廃し、蓄電部３９と制御装置４５の区別をなくした。

上記以外の構成は実施の形態１と同じである。なお、各蓄電素子モジュール２９は蓄電素子３１を１０個直列接続して構成している。また、本実施の形態２では蓄電素子モジュール２９毎にしか両端電圧値が求められないので、実施の形態１のように各蓄電素子３１、または蓄電素子群４７毎の両端電圧値の監視ができなくなるが、例えば蓄電装置１１の構造上、異常のあった蓄電素子モジュール２９毎にしか交換できない場合であれば、個々の蓄電素子３１、または蓄電素子群４７の両端電圧値を求める必要性が低い。このような場合には本実施の形態２のように蓄電素子モジュール２９毎に両端電圧値を求めるだけでよくなる。さらに、この構成によれば、図１と図５の比較から極めて簡単な構成とすることができるという効果も得られる。

次に、本実施の形態２における蓄電装置１１の動作を説明する。まず、通常の蓄電装置１１の動作については実施の形態１と全く同じであるので、説明を省略する。

次に、蓄電装置１１における各蓄電素子モジュール２９の過充電や過放電の監視を行うための蓄電素子モジュール両端電圧値の測定動作、および異常両端電圧値の推定動作について図６のフローチャートを用いて説明する。なお、実施の形態１と同様に、制御部４１はメインルーチン（図示せず）から必要に応じて様々なサブルーチンを実行することにより全体の動作を行うソフトウエア構成としているので、図６に示すフローチャートをサブルーチンの形態で示した。

まず、車両の起動時には制御部４１のメインルーチンにて、起動フラグＫＦと各蓄電素子モジュール２９の異常カウンタＦ（ｊ）を全てクリアする初期設定を行う。ここで、起動フラグＫＦは実施の形態１と同じものである。また、異常カウンタＦ（ｊ）は、番号ｊで決定される蓄電素子モジュール２９の連続異常回数を示すものである。これは、蓄電素子電圧検出回路３３を介して同一の蓄電素子モジュール２９における両端電圧値の異常値を、既定回数（本実施の形態２では３回とした）まで連続して求めた時に、その蓄電素子モジュール２９が異常であると判断するために用いる。従って、両端電圧値において正常値が得られると０に、異常値が得られると異常カウンタＦ（ｊ）を１づつ加算するようにしている。なお、異常カウンタＦ（ｊ）は実施の形態１のＦ（ｊ，ｉ）で表される２次元配列に対して１次元配列としたものであり、番号ｊは１〜ｍ（ｍは蓄電素子モジュール２９の個数で本実施の形態２では１０個とした）の範囲を取る。

この初期設定を行った状態で、制御部４１は定期的に図６のサブルーチンを実行して、各蓄電素子３１の過充電や過放電の監視を行う。図６のサブルーチンが実行されると、まず異常両端電圧値個数ＴＦをクリアする（Ｓ５０１）。ここで、異常両端電圧値個数ＴＦは何個の蓄電素子モジュール２９が異常であったかを示すもので、ＴＦが蓄電素子モジュール２９の個数ｍと等しければ、蓄電装置１１は全ての蓄電素子モジュール両端電圧値が異常であるということになる。

次に、番号ｊに１を代入した後（Ｓ５０３）、蓄電素子電圧検出回路３３を介して蓄電素子モジュール２９の電圧Ｖｊを読み込み、制御部４１に内蔵されたメモリ（図示せず）に記憶する（Ｓ５０５）。なお、電圧Ｖｊは図５における蓄電素子モジュール２９の両端に示したＶ１、Ｖ２、・・・、Ｖｎ＋１における電圧である。ここで、もし蓄電装置１１に蓄電されている全体電圧値が制御上必要な場合は、電圧Ｖ１を参照すればよい。次に、番号ｊが１であるか否かを判断する（Ｓ５０７）。番号ｊが１であれば（Ｓ５０７のＹｅｓ）、蓄電素子モジュール２９の今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ）を計算するだけの電圧Ｖｊが測定できていないので、次の蓄電素子モジュール２９の両端電圧値を求めるために番号ｊを１だけ加算して次の番号とし（Ｓ５０９）、Ｓ５０５に戻って電圧Ｖｊを測定する動作以降を繰り返す。一方、番号ｊが１でなければ（Ｓ５０７のＮｏ）、今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ−１）をＶ（ｊ−１）＝Ｖｊ−Ｖｊ−１により計算し、メモリに記憶する（Ｓ５１１）。この式により今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ−１）を計算するので、ｊが１の時（Ｓ５０７のＹｅｓ）はｊ−１＝０になり計算できない。ゆえに、ｊ＝１ならばＳ５０９にジャンプしている。

ここでＳ５１１に戻り、Ｓ５１１の計算が終了すれば、今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ−１）が異常値であるか否かを判断する（Ｓ５１２）。ここで、異常値は蓄電素子モジュール２９が取り得る両端電圧値範囲（例えば下限を０Ｖとし、上限として蓄電素子３１の上限耐電圧値３Ｖに各蓄電素子モジュール２９の蓄電素子３１の個数１０を乗じた３０Ｖまでとする）を超える値であると定義する。もし、異常値でなければ（Ｓ５１２のＮｏ）、後述するＳ５１４にジャンプする。一方、異常値であれば（Ｓ５１２のＹｅｓ）、異常両端電圧値個数ＴＦを１だけ加算する（Ｓ５１３）。

その後、番号ｊがｍ＋１と等しいか否かを判断する（Ｓ５１４）。等しくなければ（Ｓ５１４のＮｏ）、次の蓄電素子モジュール２９の電圧Ｖｊ＋１を求めるためにＳ５０９へジャンプする。一方、番号ｊとｍ＋１が等しければ（Ｓ５１４のＹｅｓ）、全ての蓄電素子モジュール２９の今回測定両端電圧値Ｖ１〜Ｖｍを求め終わったので、次に異常両端電圧値個数ＴＦと蓄電素子モジュール２９の個数ｍを比較する（Ｓ５１５）。もし、両者が等しければ（Ｓ５１５のＹｅｓ）、全蓄電素子モジュール２９の両端電圧値が異常であることになるので、蓄電装置１１をこれ以上使用できない。そこで、後述するＳ５６７にジャンプする。一方、異常両端電圧値個数ＴＦと蓄電素子モジュール２９の個数ｍが等しくなければ（Ｓ５１５のＮｏ）、蓄電素子モジュール２９の両端電圧値が全て異常値であるわけではないことになる。この場合は、蓄電素子モジュール２９の両端電圧値に異常値があれば、それに対する推定値を計算する動作を以下に示すようにして行う。

まず、番号ｊに最初の蓄電素子モジュール２９を示す１を代入し、正常蓄電素子数ｋと合計値Ｓをクリアする（以上、Ｓ５１６）。ここで、正常蓄電素子数ｋと合計値Ｓは実施の形態１と同じ変数である。

次に、起動フラグＫＦが０であるか否かを判断する（Ｓ５１７）。もし、ＫＦが０でなければ（Ｓ５１７のＮｏ）、起動後に既に異常両端電圧値の推定動作を行っていることになるので、全蓄電素子モジュール２９における正常な両端電圧値の平均変化率を求めるために、後述するＳ５５１にジャンプする。

一方、起動フラグＫＦが０であれば（Ｓ５１７のＹｅｓ）、起動後に初めて異常両端電圧値の推定動作を行うことになるので、全蓄電素子モジュール２９における正常な両端電圧値の平均値を求める。なお、初めての異常両端電圧値の推定動作において前記平均値を求める理由は実施の形態１と同様に、前記平均変化率を計算できないためである。

Ｓ５１７でＹｅｓならば、図６の異常両端電圧値の推定動作をこれから行うことになるので、起動フラグＫＦに１を代入する（Ｓ５１９）。これにより、次回から図６の動作を行う時はＳ５１７でＮｏになるので前記平均変化率の計算を行うようになる。

次に、番号ｊの蓄電素子モジュール２９の今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ）が初期異常値であるか否かを判断する（Ｓ５２１）。なお、初期異常値の定義はＳ５１２で述べた異常値の定義と同じである。もし、初期異常値であれば（Ｓ５２１のＹｅｓ）、後述するＳ５２５にジャンプする。一方、初期異常値でなければ（Ｓ５２１のＮｏ）、初期正常値の平均値を求めるために、合計値Ｓに今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ）の値を加算するとともに、正常蓄電素子数ｋを１だけ加算する（以上、Ｓ５２３）。

その後、番号ｊと蓄電素子モジュール２９の個数ｍを比較する（Ｓ５２５）。もし、両者が等しくなければ（Ｓ５２５のＮｏ）、次の蓄電素子モジュール２９の異常を判断するために、番号ｊを１だけ加算（Ｓ５２７）してＳ５２１に戻り、以降の動作を繰り返す。一方、番号ｊと蓄電素子モジュール２９の個数ｍが等しければ（Ｓ５２５のＹｅｓ）、全ての蓄電素子モジュール２９の異常判断が終了したことになる。

次に、初期正常値を有する蓄電素子モジュール２９の両端電圧値の平均値Ｈを求める。平均値ＨはＨ＝Ｓ／ｋにより求められる。同時に、初期異常値を有する蓄電素子モジュール２９の両端電圧値を平均値Ｈとする推定動作を行うために、番号ｊに最初の蓄電素子モジュール２９を示す１を代入する（以上、Ｓ５２９）。

次に、番号ｊで示される蓄電素子モジュール２９の今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ）が初期異常値であるか否かを判断する（Ｓ５３１）。もし、初期異常値でなければ（Ｓ５３１のＮｏ）、後述するＳ５３５にジャンプする。一方、初期異常値であれば（Ｓ５３１のＹｅｓ）、その蓄電素子モジュール２９の両端電圧値の推定値を平均値Ｈとするために、今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ）にＨを代入する。同時に異常のある蓄電素子モジュール２９の両端電圧値を推定値とした回数をカウントするための異常カウンタＦ（ｊ）に１を代入する（以上、Ｓ５３３）。

その後、前回測定両端電圧値ＶＯ（ｊ）を更新するために、ＶＯ（ｊ）に今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ）を代入する（Ｓ５３５）。なお、ＶＯ（ｊ）もＶ（ｊ）と同様に１次元配列変数である。次に、番号ｊと蓄電素子モジュール２９の個数ｍを比較する（Ｓ５３７）。もし、両者が等しくなければ（Ｓ５３７のＮｏ）、全ての蓄電素子モジュール２９における両端電圧値の異常判断が終わっていないので、番号ｊを１だけ加算（Ｓ５３９）してＳ５３１に戻り、次の蓄電素子モジュール両端電圧値の初期異常値判断を繰り返す。一方、番号ｊと蓄電素子モジュール２９の個数ｍが等しければ（Ｓ５３７のＹｅｓ）、蓄電素子モジュール２９の両端電圧値における全ての初期異常値を推定値に置換し終わったことになるので、図６のフローチャートを終了する。

ここで、Ｓ５１７に戻り、起動フラグＫＦが０でなければ（Ｓ５１７のＮｏ）、全蓄電素子モジュール２９における正常な両端電圧値の平均変化率による異常値の推定動作を行う。具体的には、まず番号ｊで示される蓄電素子モジュール２９の今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ）が異常値であるか否かを判断する（Ｓ５５１）。もし、異常値であれば（Ｓ５５１のＹｅｓ）、後述するＳ５５５にジャンプする。一方、異常値でなければ（Ｓ５５１のＮｏ）、正常値の平均変化率を求めるために、番号ｊで示される蓄電素子モジュール２９の両端電圧値の変化率、すなわち今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ）を前回測定両端電圧値ＶＯ（ｊ）で除した値を合計値Ｓに加算するとともに、正常蓄電素子数ｋを１だけ加算する（以上、Ｓ５５３）。

その後、番号ｊと蓄電素子モジュール２９の個数ｍを比較する（Ｓ５５５）。もし、両者が等しくなければ（Ｓ５５５のＮｏ）、次の蓄電素子モジュール２９の異常を判断するために、番号ｊを１だけ加算（Ｓ５５７）してＳ５５１に戻り、以降の動作を繰り返す。一方、番号ｊと蓄電素子モジュール２９の個数ｍが等しければ（Ｓ５５５のＹｅｓ）、全ての蓄電素子モジュール２９の異常判断が終了したことになる。

次に、正常値を有する蓄電素子モジュール２９の両端電圧値の平均変化率Ｄを求める。平均変化率ＤはＤ＝Ｓ／ｋにより求められる。同時に、異常値を有する蓄電素子モジュール２９の両端電圧値を平均変化率Ｄから推定する動作を行うために、番号ｊに最初の蓄電素子モジュール２９を示す１を代入する（以上、Ｓ５５９）。

次に、番号ｊで示される蓄電素子モジュール２９の今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ）が異常値であるか否かを判断する（Ｓ５６１）。もし、異常値でなければ（Ｓ５６１のＮｏ）、今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ）を正常に得ることができたので、異常カウンタＦ（ｊ）を０にクリアし（Ｓ５６３）、後述するＳ５７１にジャンプする。一方、異常値であれば（Ｓ５６１のＹｅｓ）、異常カウンタＦ（ｊ）が２であるか否かを判断する（Ｓ５６５）。もし、異常カウンタＦ（ｊ）が２であれば（Ｓ５６５のＹｅｓ）、番号ｊの蓄電素子モジュール２９は３回続けて異常値を有したことになるので、一時的なノイズ要因による異常値ではなく、その蓄電素子モジュール２９の短絡、断線、あるいは劣化等による異常値である可能性が高い。このような蓄電素子モジュール２９をそのまま使い続けると、蓄電装置１１全体としての信頼性が低下するので、Ｓ５６５のＹｅｓの場合は制御部４１から車両用制御回路へ異常信号を出力して（Ｓ５６７）、図６のフローチャートを終了する。異常信号の出力動作や、その後の車両用制御回路の動作は図２のＳ３５で説明した動作と同じである。なお、この時に異常のあった蓄電素子モジュール２９の識別情報（例えば番号ｊ）を異常信号に含ませてもよい。

一方、異常カウンタＦ（ｊ）が２でなければ（Ｓ５６５のＮｏ）、番号ｊで示される蓄電素子モジュール２９の両端電圧値が異常値であるので、その推定値を計算する。具体的には、実施の形態１と同様に、番号ｊで示される蓄電素子モジュール２９の前回測定両端電圧値ＶＯ（ｊ）に、Ｓ５５９で求めた正常値を有する全蓄電素子モジュール２９の両端電圧値の前回と今回における平均変化率Ｄを乗じた値を推定値として今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ）に代入する。これにより、異常値が推定値に置換される。これと同時に、推定値との置換がなされたので、異常カウンタＦ（ｊ）を１だけ加算する（以上、Ｓ５６９）。

その後、前回測定両端電圧値ＶＯ（ｊ）を更新するために、ＶＯ（ｊ）に今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ）を代入する（Ｓ５７１）。次に、番号ｊと蓄電素子モジュール２９の個数ｍを比較する（Ｓ５７３）。もし、両者が等しくなければ（Ｓ５７３のＮｏ）、まだ各蓄電素子モジュール２９の両端電圧値の異常判断が終わっていないので、番号ｊを１だけ加算（Ｓ５７５）してＳ５６１に戻り、次の蓄電素子両端電圧値の異常値判断を繰り返す。一方、番号ｊと蓄電素子モジュール２９の個数ｍが等しければ（Ｓ５７３のＹｅｓ）、蓄電素子モジュール２９の両端電圧値における全ての異常値を推定値に置換し終わったことになるので、図６のフローチャートを終了する。

このように、図６で述べた動作も実施の形態１と同様に簡単な四則演算を繰り返しているだけなので、母数の大きい両端電圧値に対する分布を演算する必要がなく、極めて高速に実行することができる。また、蓄電素子モジュール２９毎にのみ両端電圧値の測定や推定を行っているので、実施の形態１よりもさらに素早い両端電圧値の制御や蓄電装置１１の異常判断を行うことができる。

以上により、蓄電素子モジュール両端電圧値の測定動作、および異常両端電圧値の推定動作を行っているが、この内、特徴となる推定動作についてまとめると、次のようになる。

まず、起動時においては、蓄電素子電圧検出回路３３を介して求めた各蓄電素子モジュール２９の両端電圧値（これは今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ）に相当）に初期異常値があれば、前記各両端電圧値の初期正常値の平均値Ｈを、前記初期異常値に替わって前記両端電圧値とする。

次に、起動後の通常使用時においては、蓄電素子電圧検出回路３３を介して求めた各蓄電素子モジュール２９の両端電圧値（今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ）に相当）に異常値があれば、正常値を有する蓄電素子モジュール２９における前回測定両端電圧値ＶＯ（ｊ）と今回測定両端電圧値Ｖ（ｊ）の平均変化率Ｄを求め、前記異常値を有する蓄電素子モジュール２９の前回測定両端電圧値ＶＯ（ｊ）に平均変化率Ｄを乗じた値を、前記異常値に替わって前記両端電圧値とする。

以上の構成、動作により、異常値を有する蓄電素子モジュール２９の両端電圧値を簡単な四則演算によってのみ推定することができるので、演算時間がほとんどかからずタイムリーに両端電圧値の監視や制御を行うことができ、高信頼性の蓄電装置を実現できる。

なお、本実施の形態２において、蓄電素子モジュール２９を直列に接続した構成を示したが、これは蓄電素子モジュール２９を直並列接続してもよい。

また、実施の形態１、２では蓄電装置１１をハイブリッド車に適用した場合について述べたが、それに限らず、電気自動車や燃料電池車の補助電源等にも適用可能である。

本発明にかかる蓄電装置は、異常値を有する蓄電素子の両端電圧値を高速に推定でき、高信頼性が得られるので、特に主電源の電圧低下時に補助的に電力を供給する蓄電装置等として有用である。

本発明の実施の形態１における蓄電装置の蓄電素子を直列接続した際のブロック回路図 本発明の実施の形態１における蓄電装置の蓄電素子両端電圧値の測定フローチャート 本発明の実施の形態１における蓄電装置の異常両端電圧値の推定フローチャート 本発明の実施の形態１における蓄電装置の蓄電素子を直並列接続した際のブロック回路図 本発明の実施の形態２における蓄電装置のブロック回路図 本発明の実施の形態２における蓄電装置の蓄電素子モジュール両端電圧値の測定、および推定フローチャート 従来の蓄電装置のブロック回路図

符号の説明

１１ 蓄電装置
１５ 主電源
１７ 負荷
２１ 主電源電圧検出回路
２３ 切替スイッチ
２５ 充放電回路
２９ 蓄電素子モジュール
３１ 蓄電素子
３３ 蓄電素子電圧検出回路
４１ 制御部
４７ 蓄電素子群

Claims (5)

1. 複数の蓄電素子の直列、または直並列接続構成を有する蓄電素子モジュールと、
   前記各蓄電素子の両端、または並列接続された前記蓄電素子を一まとめにした各蓄電素子群の両端に接続された蓄電素子電圧検出回路と、
   前記蓄電素子電圧検出回路が接続された制御部とを備え、
   前記蓄電素子、または前記蓄電素子群の各両端電圧値を求める際に、前記制御部は、
   通常使用時において、前記蓄電素子電圧検出回路を介して求めた前記各両端電圧値に異常値があれば、正常値を有する前記蓄電素子、または前記蓄電素子群における前回測定両端電圧値と今回測定両端電圧値の平均変化率（Ｄ）を求め、前記異常値を有する前記蓄電素子、または前記蓄電素子群の前回測定両端電圧値に前記平均変化率（Ｄ）を乗じた値を、前記異常値に替わって前記両端電圧値とするとともに、
   前記蓄電素子電圧検出回路を介して同一の前記蓄電素子、または同一の前記蓄電素子群における前記両端電圧値の前記異常値を、既定回数まで連続して求めた時に、前記蓄電素子、または前記蓄電素子群が異常であると判断するようにした蓄電装置。
2. 前記蓄電素子モジュールを複数有し、
   前記制御部は、前記蓄電素子、または前記蓄電素子群の前記両端電圧値を求める際に、前記蓄電素子モジュール毎に同時に前記両端電圧値の測定を行うようにした請求項１に記載の蓄電装置。
3. 複数の蓄電素子の直列、または直並列接続構成を有する複数の蓄電素子モジュールと、
   前記蓄電素子モジュールの両端に接続された蓄電素子電圧検出回路と、
   前記蓄電素子電圧検出回路が接続された制御部とを備え、
   前記蓄電素子モジュールの各両端電圧値を求める際に、前記制御部は、
   通常使用時において、前記蓄電素子電圧検出回路を介して求めた前記各両端電圧値に異常値があれば、正常値を有する前記蓄電素子モジュールにおける前回測定両端電圧値と今回測定両端電圧値の平均変化率（Ｄ）を求め、前記異常値を有する前記蓄電素子モジュールの前回測定両端電圧値に前記平均変化率（Ｄ）を乗じた値を、前記異常値に替わって前記両端電圧値とするとともに、
   前記蓄電素子電圧検出回路を介して同一の前記蓄電素子モジュールにおける前記両端電圧値の前記異常値を、既定回数まで連続して求めた時に、前記蓄電素子モジュールが異常であると判断するようにした蓄電装置。
4. 前記制御部は、異常を判断した場合に異常信号を出力するようにした請求項１、または３に記載の蓄電装置。
5. 前記異常信号には異常のある前記蓄電素子、前記蓄電素子群、または前記蓄電素子モジュールの識別情報が含まれる請求項４に記載の蓄電装置。

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