二次電池監視装置
【課題】二次電池セルを直列に接続された二次電池から電力供給を受けて、各電池の状態検知を行うシステムにおいて、各組電池ユニットの放電量が常に均等となるよう維持することにより、二次電池に蓄えられた電力の有効利用、電池の容量を最適化、電池の小型化を実現する。
【解決手段】充放電可能な１つ以上の電池セルと、該電池セルの状態の検知を行う監視装置とからなる電池ユニットを、直列に接続して構成される二次電池監視装置において、電池ユニットのそれぞれに各自の監視装置に電力供給を行う第１の電源回路を設けるとともに、すべての電池ユニットから均等に電力供給を行う第２の電源回路とを設ける。
【解決手段】充放電可能な１つ以上の電池セルと、該電池セルの状態の検知を行う監視装置とからなる電池ユニットを、直列に接続して構成される二次電池監視装置において、電池ユニットのそれぞれに各自の監視装置に電力供給を行う第１の電源回路を設けるとともに、すべての電池ユニットから均等に電力供給を行う第２の電源回路とを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池を監視する監視装置を備えた二次電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や鉄道などの駆動システムやバックアップ用のＵＰＳシステムなどに搭載される鉛電池、ニッケル水素電池、リチウム電池などの二次電池は、システムに必要な電圧及び電流を得るために直列及び並列に接続して使用することが多い。
二次電池は、その化学的な性質から充放電可能な電流や電荷量が決まっており、これを超えて充放電すると、性能の急激な低下や故障を引き起こす恐れがある。したがって、これらを防ぐためには、電圧等、二次電池の状態を監視しながら充放電を適切に管理する必要がある。
【０００３】
このことから、二次電池を利用するシステムでは、二次電池の電圧等の状態を検知する監視装置が備えられ、検知した二次電池の状態情報を充放電部に伝え、それをもとに充放電を制御するようにしている。
自動車のような出力規模の大きなシステムで二次電池を用いる際、大電力や大容量を確保するため、電池セルを多直列して組電池ユニットとし、この組電池ユニットをさら多直列して、数百Ｖ以上の出力電圧を有する二次電池システムを構成する場合がある。
【０００４】
こうした二次電池システムにおいて、例えば、組電池ユニットの内の１つでも、過放電状態に陥ると、その組電池ユニットの二次電池性能を急激に劣化させ、寿命を急速に縮めてしまうため、組電池ユニット毎に監視装置を搭載し、上位制御装置がその各々と連携できるようして、各組電池の充電量をその電圧で把握して、すべての組電池が過放電とならないように管理すれば、監視装置のサイズや配線の上で都合がよい。
【０００５】
しかしながら、自動車等の動力源の用途では、前述のように二次電池システム全体では数百ボルトの高電圧となり、しかも、各監視装置は、組電池ユニットに設けられたセンサと結線されることから、組電池と至近する位置に配置せざるを得ず、高電圧による破壊を防止するため、フォトカプラをはじめとする絶縁素子を使用して、適切な絶縁を施す必要があり、コストアップにつながる。
【０００６】
こうしたことから、下記特許文献１に開示された方法によれば、電池セルが多直列に接続された組電池ユニットのそれぞれに搭載された監視装置を一列に接続し、隣接する組電池ユニットを経由して、二次電池モジュールの外部に設置された上位制御装置からの指令、あるいは上位制御装置から要求された状態情報などを順次伝達するようにしている。こうすることにより、最高電位、最低電位に接続された組電池ユニットを除いて、組電池ユニットと監視装置間をフォトカプラで絶縁する必要がなくなり、別途設ける上位制御装置との通信路は、これらの最高電位、最低電位に接続された組電池ユニット監視装置に限り、各組電池ユニット分の耐圧を考慮して絶縁することで、蓄電装置を安価に構成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−７０１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、このような構成では、一列に接続された監視装置のうち、最高電位と最低電位に位置する監視装置は、絶縁手段を介して上位制御装置に接続されており、絶縁手段を駆動する分、それ以外の監視装置に比べ、消費電力が大きくなる。一方、各監視装置は、それぞれの組電池ユニットの二次電池から電源の供給を受けているため、監視装置間で消費電力に差が発生し、二次電池間で蓄電量にばらつきが発生する。二次電池には使用できる充放電量に限界が存在するため、このように二次電池間で蓄電量のばらつきがあると、その分使用できる放電量が狭められてしまうという問題があった。
【０００９】
すなわち、最高電位と最低電位に位置する組電池ユニットのみ、各自の監視装置に加え、絶縁手段を駆動するための電力を消費するため、所定の期間が経過すると、これらの組電池ユニットのみ、残存する蓄電量がいち早く限界に達し、他の組電池ユニットには、未だ蓄電量に余裕があるにもかかわらず、上位制御装置は、すべての組電池ユニットに対し、放電を中止する指令を出さざるを得ず、結果として、二次電池システム全体の放電量を狭めてしまうことになる。
【００１０】
また、上位制御装置と各監視装置との通信、及び、隣接する監視装置間の通信は、いずれも各組電池ユニット内の二次電池をその電源として使用しているため、両通信方式を共通するものとせざるを得ず、通信による消費電力を抑えるために、それぞれに最適な通信方式を選択することができないという問題もあった。
そこで、本発明は、各組電池ユニットの放電量が均等となるよう維持するとともに、上位制御装置と各監視装置との通信、隣接する監視装置間の通信にそれぞれ最適な通信方式を選択することをも可能にする二次電池監視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明の二次電池監視装置においては、次のような技術的手段を講じた。すなわち、
（１）充放電可能な１つ以上の電池セルと、該電池セルの状態の検知を行う監視装置とからなる電池ユニットを、直列に接続して構成される二次電池監視装置において、前記電池ユニットのそれぞれに各自の監視装置に電力供給を行う第１の電源回路を配備するとともに、すべての電池ユニットから均等に電力供給を行う第２の電源回路を具備するようにした。
【００１２】
（２）上記の二次電池監視装置において、外部との通信を行う外部通信装置を有し、前記第二の電源回路は、前記外部通信装置に電力を供給するようにした。
【００１３】
（３）上記の二次電池監視装置において、前記監視装置は、隣接する他の電池ユニットの監視装置との間で通信を行う通信回路を有し、前記外部通信装置は、各通信回路を経由して、前記監視装置のそれぞれと通信を行うようにした。
【００１４】
（４）上記の二次電池監視装置において、前記外部通信装置は、各監視装置を経由して、各電池ユニットの電池セルの状態を取得し、外部と通信するようにした。
【００１５】
（５）上記の二次電池監視装置において、前記組電池ユニットの監視装置間で行われる通信と、前記外部通信装置と外部間で行われる通信が、互いに異なる通信方式を採用した。
【００１６】
（６）上記の二次電池監視装置において、前記監視装置は、前記電池セルの状態として、電圧、温度を測定する手段を有するようにした。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電池ユニットのそれぞれに各自の監視装置に電力供給を行う第１の電源回路と、すべての電池ユニットから均等に電力供給を行う第２の電源回路とを具備するようにしたので、第１の電源回路を、各電池ユニットの監視装置駆動用とし、第２の電源回路を、上位制御装置との通信用等に使用することで、各組電池の消費電力のばらつきを抑え、本来の充放電に使用する電力量を増やし、二次電池に蓄えられた電力の有効利用を図ることで、電池の容量を最適化し、電池の小型化を実現できる。
また、特に第２の電源回路を、上位制御装置との通信用に使用した場合、各電池ユニットの監視装置間の通信と、外部との通信を個別の電源で行うことで、組電池間の通信方式をより低消費電力のものにすることができ、二次電池の監視に必要な電力を抑え、二次電池に蓄えられた電力の有効利用を図ることで、電池の小型化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る二次電池モジュール１０００のブロック図である。
【図２】本発明に係る二次電池モジュールの通信の様子を示す図である。
【図３】組電池ユニットに搭載される監視装置の構成を示す図である。
【図４】外部通信装置の構成を示す図である。
【図５】本発明に係る二次電池モジュールの別の通信の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【実施例】
【００２０】
［実施例１］
本実施例は、電池セルの状態検知で消費する電力を供給する第一の電源回路と、外部の上位制御回路との通信で消費する電力を供給する第二の電源回路を持ち、第二の電源回路は直列に接続された電池セル全体から電力供給を受けることで、各電池セルの状態検知に必要な消費電力量の均一化を電池セル間で図るものである。
図１に本実施例の二次電池モジュール１０００を示す。二次電池モジュール１０００は、複数の電池セル１２が直列に接続された組電池１１をそれぞれ備えた組電池ユニット１００（１００−１〜１００−ｎ）と、外部通信装置２００から構成される。また、これらの組電池ユニット１００がさらに直列に接続されて、高い出力電圧を備えた、全二次電池１０を構成している。
【００２１】
各組電池ユニット１００は、それぞれ監視装置２０（２０−１〜２０−ｎ）を有し、この監視装置２０は、電源回路４０、制御回路５０及び通信回路６０からなる。電源回路４０は、それぞれ、電池ユニット１００内の組電池１１より電力の供給を受け、内蔵する基準電源回路により電圧を変換して、制御回路５０及び通信回路６０の駆動に必要な、例えば直流５Ｖに変換して電力を供給する。すなわち、各組電池ユニット１００の監視装置２０は、各自の組電池１１を電源とした電源回路４０を第一の電源回路として具備し、この第一の電源回路から電力の供給を受ける。
【００２２】
制御回路５０は、組電池１１の電圧や温度などの状態を検知するとともに、通信装置６０が送受信した信号を処理する。
通信回路６０は、隣接する組電池ユニット（例えば１００−１と１００−２）間で１対１通信を行う。
【００２３】
外部通信装置２００は、二次電池モジュール１０００と、その外部に配備される上位制御装置２０００との間で通信を行うもので、電源回路２１０、制御回路２２０、内部通信回路２３０及び外部通信回路２４０から構成されている。電源回路２１０は、複数の組電池１１が直列に接続された二次電池１０全体から電力の供給を受け、内蔵する基準電源回路により、制御回路２２０、内部通信回路２３０、外部通信回路２４０の駆動に必要な、例えば直流５Ｖに変換して電力を供給する。すなわち、外部通信装置２００は、組電池１１を直列に接続した全二次電池１０を電源とした電源回路２１０を第二の電源回路として具備し、この第二の電源回路から電力の供給を受ける。
【００２４】
内部通信回路２３０は、組電池ユニット１００−ｎと通信を、外部通信回路２４０は、上位の制御装置２０００と通信を、それぞれ個別に行い、これらの通信制御は制御回路２２０により行われる。
また、監視装置２０は組電池１１から、二次電池及び外部通信装置２００は、全二次電池１０に蓄えられた電力で動作するため、待機時など二次電池１０の監視が不要な時には、監視装置２０をスリープさせ、二次電池１０の充電量の低下を防止する。
【００２５】
図２は、図１における組電池ユニット１００−１〜１００−ｎと外部通信装置２００とのデータの通信を示したものであり、左側のＣＯＭ３１０、ＣＯＭ３１１は、外部通信装置２００から、組電池ユニット１００−ｎから１００−１に順次送信されるデータを、右側のＣＯＭ３２１−１〜ＣＯＭ３２１−ｎ、ＣＯＭ３２２は、終端の組電池ユニット１００−１から外部通信装置２００に向けて順次送信されるデータを示している。
組電池ユニット１００−１〜１００−ｎの通信回路６０及び外部通信装置２００の内部通信装置２３０、外部通信回路２４０はデータの送受信が行われていない場合には、受信状態として待機している。
【００２６】
上位の制御装置２０００は、二次電池１０の状態を得るため、状態情報要求を含むデータ３１０を外部通信装置２００に対して送信する。データ３１０を受信した外部通信装置２００の外部通信回路２４０は、受信したデータ３１０を外部通信装置２００の制御装置２２０で処理し、内部通信回路２３０で送信できる各組電池ユニット１００−１〜１００−ｎのそれぞれに対するコマンドを含むデータフォーマットであるデータ３１１に変換する。このコマンドには、内部状態の設定、状態の検出指令、検出結果の送信指令などがある。制御回路２２０で変換されたデータ３１１は、内部通信回路２３０を介して、組電池ユニット１００−ｎに送信される。組電池ユニット１００−ｎは、データ３１１に含まれるコマンドに対応する処理を行うとともに、通信回路６０を介して、組電池ユニット１００−ｎ−１にデータ３１１を送信する。
【００２７】
データ３１１が終端の組電池ユニット１００−１に到着すると、組電池ユニット１００−１の制御回路５０は、ｎ個の組電池１１の状態情報分のデータサイズを付加したデータを作る。組電池ユニット１００−１が該当する部分に状態情報（ｄａｔａ１）を書き込み付加したデータ３２１−１を生成する。なお、このとき、組電池ユニット１００−２〜１００−ｎのデータを書き込むところにはダミーのデータとして例えば０がセットされている。
なお、何個の状態情報を追加するかは、起動時に外部通信装置２００より、外部通信装置２００から近い順にＩＤを割り付けることで、また、データ３１１の中に何個の組電池ユニット１００を経由してきたかの情報を入れることで決定できる。
【００２８】
組電池ユニット１００−１で生成されたデータ３２１−１は、通信回路６０を介して、組電池ユニット１００−２に送信される。
組電池ユニット１００−２では、続く部分に状態情報（ｄａｔａ２）を書き込む（データ３２１−２）。
このようにすることで、組電池ユニット１００−ｎの通信回路６０から送信されたデータ３２１に、組電池ユニット１００−１〜１００−ｎの組電池１１の状態情報が順次書き込まれていき、外部通信装置２００の内部通信回路２３０は、組電池ユニット１００−１〜１００−ｎの全ての二次電池情報が追加されたデータ３２１−ｎを受信することができ、外部通信装置２００の制御回路２２０は、データ３２１−ｎを上位制御装置２０００への送信データのフォーマットに変換したデータ３２２を生成し、外部通信回路２４０を介して、上位制御装置２０００に送信することができる。
【００２９】
これにより、組電池ユニット１００−１〜１００−ｎが送受信するデータサイズが同じとし、通信に伴う消費電力を組電池ユニット１００−１〜ｎ間で均一化を図ることができる。また、外部通信装置２００での処理及び、上位制御装置２０００との送受信に必要な電力は、全二次電池１０から供給され、各電池セル１２が供給する電力は等しくできる。
このように、本実施例によれば、二次電池モジュール１０００における状態検知処理による電池セル１２の充電量のばらつきの発生を抑えることができ、電池セルの容量を最適化し小型化することできる。
【００３０】
また、外部通信装置２００は、二次電池モジュール１０００の外部に配備された上位制御装置２０００との通信を行う外部通信回路２４０と、組電池ユニット１００−１〜１００−ｎとの通信を内部通信回路２３０とを個別に具備することで、それぞれ異なる通信方式にすることができる。
例えば、上位制御装置２０００との通信として、ＲＳ４８５やＣＡＮまたはＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等の通信方式とし、組電池ユニット１００間の通信は、低消費電力化が可能となるカレントループ方式などを選択することができ、電池セル１２の状態検知に伴う消費電力を削減することができる。
【００３１】
図３に組電池ユニット１００−２に搭載される監視装置２０の構成を示す。
監視装置２０は、電源回路４０と制御回路５０、通信回路６０からなる。電源回路４０はリレー４１と電源生成回路４２から構成される。制御回路５０及び通信回路６０は電源回路４０より電力供給を受けて動作し、制御回路５０はセンサ５１、電池状態監視装置５２、通信制御装置５３から、通信回路６０は、送受信回路６１、６２から構成される。
図２におけるフォーマット変換及び通信パケット生成は通信制御装置５３で行われ、送受信回路６１、６２は通信パケットの送受信を行う。センサ５１は、組電池１１を構成する電池セル１２の各電圧の検出及び、１つ以上の電池セル１２の温度を検出する機能を有する。
【００３２】
電源回路４０は、下位の組電池ユニット１００−３からの通信線７０−２に含まれる起動要求７３−２を受けるとリレー４１がＯＮされ、電源生成回路４２が起動し、組電池１１からの電力供給により、制御回路５０、通信回路６０を起動する電力を生成するとともに、リレー４１のＯＮ信号４３、及び上位の組電池ユニット１００−１の起動要求７３−１を出力する。この方式により、外部からの起動要求７３−３が一度ＯＮになれば、ＯＮ継続信号４３によりリレー４１はＯＮ状態を継続できる。また、ノイズによる誤動作を防ぐために、一定期間、起動要求信号７３−２のＯＮ状態が継続されないと、リレー４１がＯＮされないように、起動要求信号７３−２にコンデンサ４４を追加している。また、制御回路５０よりＯＦＦ要求を受けると、リレー４１をＯＦＦとし、電源生成回路４２の動作が終了することで、監視装置２０の動作を終了させることができる。
【００３３】
送受信回路６１、６２はそれぞれ隣接する組電池ユニット１０の送受信回路と通信線７０−１及び７０−２を介して接続され、送信用７１、受信用７２、及び起動信号が７３である。また、監視装置２０をスリープとさせる条件として、通信回路６０が一定期間、データを受信しなかった場合とする。
【００３４】
続いて、図４に外部通信回路２００の構成を示す。
外部通信回路２００は、電源回路２１０と制御回路２２０、内部通信回路２３０、外部通信回路２４０からなる。電源回路２１０は、電源回路４０と同じく、リレー２１１と電源回路生成２１２、リレー２１１のＯＮ信号２１３、誤動作防止用のコンデンサ２１４から構成されている。なお、電源回路２１０の電力の供給は全二次電池１０から供給されており、その点が電源回路４０と異なっている。この電源回路２１０からの電圧出力により、制御回路２２０、内部通信回路２３０、外部通信回路２４０が動作する。
【００３５】
制御回路２２０は、モジュール状態監視装置２２１、通信制御装置２２２、通信制御装置２２３から構成され、通信制御装置２２２は、内部通信回路２３０内の送受信回路２３１、通信路７０−ｎを介して、組電池ユニット１００−ｎに接続される。また、通信制御装置２２３は、外部通信回路２４０内の送受信回路２４１、通信路２５０を介して、外部の上位制御装置２０００に接続される。
【００３６】
図２における外部通信装置２００での上位制御装置２０００からのデータ３１０からデータ３１１への変換、組電池ユニット１００−ｎからのデータ３２１−ｎからデータ３３０への変換は、モジュール状態監視装置にて行う。
また、送受信回路２３１及び２４１は通信パケットの送受信を行い、通信制御装置２２２は、送受信回路２３１が受信した通信パケットの処理及び、送受信回路２３１が送信する通信パケットの生成を行う。同様に、通信制御装置２２３は、送受信回路２４１が受信した通信パケットの処理及び、送受信回路２４１が送信する通信パケットの生成を行う。送受信回路２３１は組電池ユニット１００−ｎとの通信方式に、送受信回路２４１は外部の上位制御装置２０００との通信方式に、それぞれ対応させる。
【００３７】
これにより、外部通信装置２００は、上位制御装置２０００と、二次電池モジュール１０００内の組電池ユニット１００間との通信を異なる通信方式にすることが可能となる。
また、モジュール状態監視装置２２１での処理に、例えば二次電池１０の電圧や電流が必要な場合には、電池セル１２間で消費電力のばらつきを発生させず、センサを追加することが可能となる。
なお、通信機能を内蔵したマイコンがあることから、制御回路２２０、内部通信回路２３０、外部通信回路２４０を１つマイコンに割り当て、マイコン上のソフトウエアを変更のみで、通信方式を変更することができる。
【００３８】
［実施例２］
上位制御装置２０００が特定の組電池ユニット１００の電池セル１２の状態情報を入手する通信方式を示す。図５では上位制御装置２０００が、全組電池ユニットのうち、特定の組電池ユニット１００−２における組電池１１のデータを入手する例である。
これは、上位制御装置２０００が一回で送信する通信量を、特定の組電池ユニット１００−２のように、ひとつの組電池ユニットに対するものに限定することで、その電池セル１２の状態情報等、最小の通信量で済み、通信に伴う電池セル１２への負荷を最小にすることができる。
【００３９】
これを実現するため、各組電池ユニット１００に予めＩＤを振ることで、上位制御装置２０００が欲しい組電池ユニット１００の状態情報を入手することができる。
このＩＤは、例えば、起動時に外部通信装置２００より、外部通信装置２００から近い順にＩＤを割り付けることで設定することができる。
組電池ユニット１００−１〜１００−ｎの通信回路６０は及び外部通信装置２００の内部通信装置２３０、外部通信回路２４０は受信状態として待機している。
【００４０】
この状態で、上位の制御装置は当該組電池１１のデータ入手するため、ＩＤを含むデータ３３０を送信する。送信されたデータ３１０は外部通信装置２００の外部通信回路２４０で受信される。受信されたデータ３３０は外部通信装置２００の制御装置２２０で処理され、ＩＤから、該当する組電池ユニット１００に対するコマンドに変換される。図５は組電池ユニット１００−２に対するコマンドの例を示している。制御回路２２０で変換されたデータ３３１は、内部通信回路２３０を介して、組電池ユニット１００−ｎに送信される。組電池ユニット１００−ｎは、データ３３１に含まれるＩＤが自分のＩＤと異なるためにそのまま、通信回路６０を介して、組電池ユニット１００−１〜１００ｎ−１にデータ３３１を送信する。このようにデータ３３１が組電池ユニット間を次々と伝わり、組電池ユニット１００−２に到着すると、組電池ユニット１００−２はデータ３３１に含まれるＩＤが自分のＩＤが一致することから、組電池ユニット１００−２は、データ３３１に含まれるコマンドに対応する処理を行うとともに、通信回路６０を介して、組電池ユニット１００−１にデータ３３１を送信する。
【００４１】
データ３３１が終端の組電池ユニット１００−１に到着すると、組電池ユニット１００−１の制御回路は、データ３３１に含まれるＩＤが自分のＩＤと異なるため、何もせず、状態情報のデータサイズ分のダミーデータを追加したデータ３４１−１を生成し、信回路６０を介して、組電池ユニット１００−２に送信される。組電池ユニット１００−２は、データ３３１に含まれるＩＤが自分のＩＤと一致するため、組電池１１の状態情報（ｄａｔａ２）を付加したデータ３４１−２を生成する。生成されたデータ３４１−２は、通信回路６０を介して、組電池ユニット１００−３に送信される。組電池ユニット１００−３〜１００−ｎは、それぞれのデータ３４１に含まれるＩＤが自分のＩＤと異なるために、そのまま送信される。
【００４２】
このようにすることで、組電池ユニット１００−ｎの通信回路６０から送信されたデータ３４１−ｎを外部通信装置２００の内部通信回路２３０で受信できる。
また、外部通信装置２００の制御回路２２０は、データ３４１を上位制御装置２０００への送信データのフォーマットに変換したデータ３４２を作成し、外部通信回路２４０を介して、上位制御装置２０００に送信することができる。
【００４３】
また、上位制御装置２０００は、ＩＤを用いることで特定の組電池ユニット１００の組電池１１のデータを最小の通信量で入手することができ、さらに、各組電池ユニット１００で消費される電力を等しくすることで、電池セル１２間で蓄電量のばらつきの発生も抑えることができる。
【００４４】
なお、本実施例の通信方式は、組電池ユニット１００−１〜１００−ｎと個別に順次通信を行うため、ある程度の時間が要求されるが、上位制御装置２０００からの指令には、短時間にすべての組電池ユニット１００−１〜１００−ｎに伝達しなければならないものと、数時間、あるいは数日毎に行えばよいものとがあるため、実施例１で採用した通信方式と本実施例の通信方式を、その緊急度に合わせて併用するようにしてもよい。
また、以上の実施例では、複数の電池セルを直列に接続して組電池ユニットとしたが、１つの電池セルで電池ユニットを構成してもよい。
【００４５】
さらに、外部通信装置２００用の第二の電源回路の電源として、組電池１１を直列に接続して、その全二次電池１０の出力電圧を採用したが、例えば、組電池ユニット１００−１〜１００−ｎが偶数個であれば、同数の２グループに分け、各グループの組電池ユニットを直列に接続した上で、両グループを並列接続したもの等を採用してもよく、要は、すべての電池ユニットから均等に電力供給を行うようにすればよい。
このように構成された第二の電源回路は、外部通信装置２００の電力供給のみならず、上位制御装置２０００等、二次電池システムを構成する様々な機器の電力供給に利用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上説明したように、本発明によれば、電池ユニットのそれぞれに各自の監視装置に電力供給を行う第１の電源回路と、すべての電池ユニットから均等に電力供給を行う第２の電源回路とを具備するようにしたので、第１の電源回路を、各電池ユニットの監視装置駆動用とし、第２の電源回路を、上位制御装置との通信用等に使用することで、各組電池の消費電力のばらつきを抑えるとともに、いずれの電池ユニットにおいても、最低限の蓄電量を確保することで、充放電量を最大限に高め、二次電池に蓄えられた電力の有効利用を図ることで、電池の容量を最適化し、電池の小型化を実現できるので、特に自動車等の二次電池システムに広く採用されることが期待できる。
【符号の説明】
【００４７】
１０・・・二次電池、２０・・・監視装置、４０・・・電源回路、５０・・・制御回路、６０・・・通信回路、４１・・・リレー、４２・・・電源生成回路、５１・・・センサ、５２・・・監視装置、５３・・・通信制御装置、６１、６２・・・送受信回路、１００・・・組電池ユニット、２００・・・外部通信装置、２１０・・・電源回路、２２０・・・制御回路、２３０・・・内部通信回路、２４０・・・外部通信回路、２１１・・・リレー、２１２・・・電源生成回路、２２１・・・モジュール状態監視装置、２２２、２２３・・・通信制御装置、２３１、２３２・・・送受信回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池を監視する監視装置を備えた二次電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や鉄道などの駆動システムやバックアップ用のＵＰＳシステムなどに搭載される鉛電池、ニッケル水素電池、リチウム電池などの二次電池は、システムに必要な電圧及び電流を得るために直列及び並列に接続して使用することが多い。
二次電池は、その化学的な性質から充放電可能な電流や電荷量が決まっており、これを超えて充放電すると、性能の急激な低下や故障を引き起こす恐れがある。したがって、これらを防ぐためには、電圧等、二次電池の状態を監視しながら充放電を適切に管理する必要がある。
【０００３】
このことから、二次電池を利用するシステムでは、二次電池の電圧等の状態を検知する監視装置が備えられ、検知した二次電池の状態情報を充放電部に伝え、それをもとに充放電を制御するようにしている。
自動車のような出力規模の大きなシステムで二次電池を用いる際、大電力や大容量を確保するため、電池セルを多直列して組電池ユニットとし、この組電池ユニットをさら多直列して、数百Ｖ以上の出力電圧を有する二次電池システムを構成する場合がある。
【０００４】
こうした二次電池システムにおいて、例えば、組電池ユニットの内の１つでも、過放電状態に陥ると、その組電池ユニットの二次電池性能を急激に劣化させ、寿命を急速に縮めてしまうため、組電池ユニット毎に監視装置を搭載し、上位制御装置がその各々と連携できるようして、各組電池の充電量をその電圧で把握して、すべての組電池が過放電とならないように管理すれば、監視装置のサイズや配線の上で都合がよい。
【０００５】
しかしながら、自動車等の動力源の用途では、前述のように二次電池システム全体では数百ボルトの高電圧となり、しかも、各監視装置は、組電池ユニットに設けられたセンサと結線されることから、組電池と至近する位置に配置せざるを得ず、高電圧による破壊を防止するため、フォトカプラをはじめとする絶縁素子を使用して、適切な絶縁を施す必要があり、コストアップにつながる。
【０００６】
こうしたことから、下記特許文献１に開示された方法によれば、電池セルが多直列に接続された組電池ユニットのそれぞれに搭載された監視装置を一列に接続し、隣接する組電池ユニットを経由して、二次電池モジュールの外部に設置された上位制御装置からの指令、あるいは上位制御装置から要求された状態情報などを順次伝達するようにしている。こうすることにより、最高電位、最低電位に接続された組電池ユニットを除いて、組電池ユニットと監視装置間をフォトカプラで絶縁する必要がなくなり、別途設ける上位制御装置との通信路は、これらの最高電位、最低電位に接続された組電池ユニット監視装置に限り、各組電池ユニット分の耐圧を考慮して絶縁することで、蓄電装置を安価に構成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−７０１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、このような構成では、一列に接続された監視装置のうち、最高電位と最低電位に位置する監視装置は、絶縁手段を介して上位制御装置に接続されており、絶縁手段を駆動する分、それ以外の監視装置に比べ、消費電力が大きくなる。一方、各監視装置は、それぞれの組電池ユニットの二次電池から電源の供給を受けているため、監視装置間で消費電力に差が発生し、二次電池間で蓄電量にばらつきが発生する。二次電池には使用できる充放電量に限界が存在するため、このように二次電池間で蓄電量のばらつきがあると、その分使用できる放電量が狭められてしまうという問題があった。
【０００９】
すなわち、最高電位と最低電位に位置する組電池ユニットのみ、各自の監視装置に加え、絶縁手段を駆動するための電力を消費するため、所定の期間が経過すると、これらの組電池ユニットのみ、残存する蓄電量がいち早く限界に達し、他の組電池ユニットには、未だ蓄電量に余裕があるにもかかわらず、上位制御装置は、すべての組電池ユニットに対し、放電を中止する指令を出さざるを得ず、結果として、二次電池システム全体の放電量を狭めてしまうことになる。
【００１０】
また、上位制御装置と各監視装置との通信、及び、隣接する監視装置間の通信は、いずれも各組電池ユニット内の二次電池をその電源として使用しているため、両通信方式を共通するものとせざるを得ず、通信による消費電力を抑えるために、それぞれに最適な通信方式を選択することができないという問題もあった。
そこで、本発明は、各組電池ユニットの放電量が均等となるよう維持するとともに、上位制御装置と各監視装置との通信、隣接する監視装置間の通信にそれぞれ最適な通信方式を選択することをも可能にする二次電池監視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明の二次電池監視装置においては、次のような技術的手段を講じた。すなわち、
（１）充放電可能な１つ以上の電池セルと、該電池セルの状態の検知を行う監視装置とからなる電池ユニットを、直列に接続して構成される二次電池監視装置において、前記電池ユニットのそれぞれに各自の監視装置に電力供給を行う第１の電源回路を配備するとともに、すべての電池ユニットから均等に電力供給を行う第２の電源回路を具備するようにした。
【００１２】
（２）上記の二次電池監視装置において、外部との通信を行う外部通信装置を有し、前記第二の電源回路は、前記外部通信装置に電力を供給するようにした。
【００１３】
（３）上記の二次電池監視装置において、前記監視装置は、隣接する他の電池ユニットの監視装置との間で通信を行う通信回路を有し、前記外部通信装置は、各通信回路を経由して、前記監視装置のそれぞれと通信を行うようにした。
【００１４】
（４）上記の二次電池監視装置において、前記外部通信装置は、各監視装置を経由して、各電池ユニットの電池セルの状態を取得し、外部と通信するようにした。
【００１５】
（５）上記の二次電池監視装置において、前記組電池ユニットの監視装置間で行われる通信と、前記外部通信装置と外部間で行われる通信が、互いに異なる通信方式を採用した。
【００１６】
（６）上記の二次電池監視装置において、前記監視装置は、前記電池セルの状態として、電圧、温度を測定する手段を有するようにした。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電池ユニットのそれぞれに各自の監視装置に電力供給を行う第１の電源回路と、すべての電池ユニットから均等に電力供給を行う第２の電源回路とを具備するようにしたので、第１の電源回路を、各電池ユニットの監視装置駆動用とし、第２の電源回路を、上位制御装置との通信用等に使用することで、各組電池の消費電力のばらつきを抑え、本来の充放電に使用する電力量を増やし、二次電池に蓄えられた電力の有効利用を図ることで、電池の容量を最適化し、電池の小型化を実現できる。
また、特に第２の電源回路を、上位制御装置との通信用に使用した場合、各電池ユニットの監視装置間の通信と、外部との通信を個別の電源で行うことで、組電池間の通信方式をより低消費電力のものにすることができ、二次電池の監視に必要な電力を抑え、二次電池に蓄えられた電力の有効利用を図ることで、電池の小型化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る二次電池モジュール１０００のブロック図である。
【図２】本発明に係る二次電池モジュールの通信の様子を示す図である。
【図３】組電池ユニットに搭載される監視装置の構成を示す図である。
【図４】外部通信装置の構成を示す図である。
【図５】本発明に係る二次電池モジュールの別の通信の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【実施例】
【００２０】
［実施例１］
本実施例は、電池セルの状態検知で消費する電力を供給する第一の電源回路と、外部の上位制御回路との通信で消費する電力を供給する第二の電源回路を持ち、第二の電源回路は直列に接続された電池セル全体から電力供給を受けることで、各電池セルの状態検知に必要な消費電力量の均一化を電池セル間で図るものである。
図１に本実施例の二次電池モジュール１０００を示す。二次電池モジュール１０００は、複数の電池セル１２が直列に接続された組電池１１をそれぞれ備えた組電池ユニット１００（１００−１〜１００−ｎ）と、外部通信装置２００から構成される。また、これらの組電池ユニット１００がさらに直列に接続されて、高い出力電圧を備えた、全二次電池１０を構成している。
【００２１】
各組電池ユニット１００は、それぞれ監視装置２０（２０−１〜２０−ｎ）を有し、この監視装置２０は、電源回路４０、制御回路５０及び通信回路６０からなる。電源回路４０は、それぞれ、電池ユニット１００内の組電池１１より電力の供給を受け、内蔵する基準電源回路により電圧を変換して、制御回路５０及び通信回路６０の駆動に必要な、例えば直流５Ｖに変換して電力を供給する。すなわち、各組電池ユニット１００の監視装置２０は、各自の組電池１１を電源とした電源回路４０を第一の電源回路として具備し、この第一の電源回路から電力の供給を受ける。
【００２２】
制御回路５０は、組電池１１の電圧や温度などの状態を検知するとともに、通信装置６０が送受信した信号を処理する。
通信回路６０は、隣接する組電池ユニット（例えば１００−１と１００−２）間で１対１通信を行う。
【００２３】
外部通信装置２００は、二次電池モジュール１０００と、その外部に配備される上位制御装置２０００との間で通信を行うもので、電源回路２１０、制御回路２２０、内部通信回路２３０及び外部通信回路２４０から構成されている。電源回路２１０は、複数の組電池１１が直列に接続された二次電池１０全体から電力の供給を受け、内蔵する基準電源回路により、制御回路２２０、内部通信回路２３０、外部通信回路２４０の駆動に必要な、例えば直流５Ｖに変換して電力を供給する。すなわち、外部通信装置２００は、組電池１１を直列に接続した全二次電池１０を電源とした電源回路２１０を第二の電源回路として具備し、この第二の電源回路から電力の供給を受ける。
【００２４】
内部通信回路２３０は、組電池ユニット１００−ｎと通信を、外部通信回路２４０は、上位の制御装置２０００と通信を、それぞれ個別に行い、これらの通信制御は制御回路２２０により行われる。
また、監視装置２０は組電池１１から、二次電池及び外部通信装置２００は、全二次電池１０に蓄えられた電力で動作するため、待機時など二次電池１０の監視が不要な時には、監視装置２０をスリープさせ、二次電池１０の充電量の低下を防止する。
【００２５】
図２は、図１における組電池ユニット１００−１〜１００−ｎと外部通信装置２００とのデータの通信を示したものであり、左側のＣＯＭ３１０、ＣＯＭ３１１は、外部通信装置２００から、組電池ユニット１００−ｎから１００−１に順次送信されるデータを、右側のＣＯＭ３２１−１〜ＣＯＭ３２１−ｎ、ＣＯＭ３２２は、終端の組電池ユニット１００−１から外部通信装置２００に向けて順次送信されるデータを示している。
組電池ユニット１００−１〜１００−ｎの通信回路６０及び外部通信装置２００の内部通信装置２３０、外部通信回路２４０はデータの送受信が行われていない場合には、受信状態として待機している。
【００２６】
上位の制御装置２０００は、二次電池１０の状態を得るため、状態情報要求を含むデータ３１０を外部通信装置２００に対して送信する。データ３１０を受信した外部通信装置２００の外部通信回路２４０は、受信したデータ３１０を外部通信装置２００の制御装置２２０で処理し、内部通信回路２３０で送信できる各組電池ユニット１００−１〜１００−ｎのそれぞれに対するコマンドを含むデータフォーマットであるデータ３１１に変換する。このコマンドには、内部状態の設定、状態の検出指令、検出結果の送信指令などがある。制御回路２２０で変換されたデータ３１１は、内部通信回路２３０を介して、組電池ユニット１００−ｎに送信される。組電池ユニット１００−ｎは、データ３１１に含まれるコマンドに対応する処理を行うとともに、通信回路６０を介して、組電池ユニット１００−ｎ−１にデータ３１１を送信する。
【００２７】
データ３１１が終端の組電池ユニット１００−１に到着すると、組電池ユニット１００−１の制御回路５０は、ｎ個の組電池１１の状態情報分のデータサイズを付加したデータを作る。組電池ユニット１００−１が該当する部分に状態情報（ｄａｔａ１）を書き込み付加したデータ３２１−１を生成する。なお、このとき、組電池ユニット１００−２〜１００−ｎのデータを書き込むところにはダミーのデータとして例えば０がセットされている。
なお、何個の状態情報を追加するかは、起動時に外部通信装置２００より、外部通信装置２００から近い順にＩＤを割り付けることで、また、データ３１１の中に何個の組電池ユニット１００を経由してきたかの情報を入れることで決定できる。
【００２８】
組電池ユニット１００−１で生成されたデータ３２１−１は、通信回路６０を介して、組電池ユニット１００−２に送信される。
組電池ユニット１００−２では、続く部分に状態情報（ｄａｔａ２）を書き込む（データ３２１−２）。
このようにすることで、組電池ユニット１００−ｎの通信回路６０から送信されたデータ３２１に、組電池ユニット１００−１〜１００−ｎの組電池１１の状態情報が順次書き込まれていき、外部通信装置２００の内部通信回路２３０は、組電池ユニット１００−１〜１００−ｎの全ての二次電池情報が追加されたデータ３２１−ｎを受信することができ、外部通信装置２００の制御回路２２０は、データ３２１−ｎを上位制御装置２０００への送信データのフォーマットに変換したデータ３２２を生成し、外部通信回路２４０を介して、上位制御装置２０００に送信することができる。
【００２９】
これにより、組電池ユニット１００−１〜１００−ｎが送受信するデータサイズが同じとし、通信に伴う消費電力を組電池ユニット１００−１〜ｎ間で均一化を図ることができる。また、外部通信装置２００での処理及び、上位制御装置２０００との送受信に必要な電力は、全二次電池１０から供給され、各電池セル１２が供給する電力は等しくできる。
このように、本実施例によれば、二次電池モジュール１０００における状態検知処理による電池セル１２の充電量のばらつきの発生を抑えることができ、電池セルの容量を最適化し小型化することできる。
【００３０】
また、外部通信装置２００は、二次電池モジュール１０００の外部に配備された上位制御装置２０００との通信を行う外部通信回路２４０と、組電池ユニット１００−１〜１００−ｎとの通信を内部通信回路２３０とを個別に具備することで、それぞれ異なる通信方式にすることができる。
例えば、上位制御装置２０００との通信として、ＲＳ４８５やＣＡＮまたはＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等の通信方式とし、組電池ユニット１００間の通信は、低消費電力化が可能となるカレントループ方式などを選択することができ、電池セル１２の状態検知に伴う消費電力を削減することができる。
【００３１】
図３に組電池ユニット１００−２に搭載される監視装置２０の構成を示す。
監視装置２０は、電源回路４０と制御回路５０、通信回路６０からなる。電源回路４０はリレー４１と電源生成回路４２から構成される。制御回路５０及び通信回路６０は電源回路４０より電力供給を受けて動作し、制御回路５０はセンサ５１、電池状態監視装置５２、通信制御装置５３から、通信回路６０は、送受信回路６１、６２から構成される。
図２におけるフォーマット変換及び通信パケット生成は通信制御装置５３で行われ、送受信回路６１、６２は通信パケットの送受信を行う。センサ５１は、組電池１１を構成する電池セル１２の各電圧の検出及び、１つ以上の電池セル１２の温度を検出する機能を有する。
【００３２】
電源回路４０は、下位の組電池ユニット１００−３からの通信線７０−２に含まれる起動要求７３−２を受けるとリレー４１がＯＮされ、電源生成回路４２が起動し、組電池１１からの電力供給により、制御回路５０、通信回路６０を起動する電力を生成するとともに、リレー４１のＯＮ信号４３、及び上位の組電池ユニット１００−１の起動要求７３−１を出力する。この方式により、外部からの起動要求７３−３が一度ＯＮになれば、ＯＮ継続信号４３によりリレー４１はＯＮ状態を継続できる。また、ノイズによる誤動作を防ぐために、一定期間、起動要求信号７３−２のＯＮ状態が継続されないと、リレー４１がＯＮされないように、起動要求信号７３−２にコンデンサ４４を追加している。また、制御回路５０よりＯＦＦ要求を受けると、リレー４１をＯＦＦとし、電源生成回路４２の動作が終了することで、監視装置２０の動作を終了させることができる。
【００３３】
送受信回路６１、６２はそれぞれ隣接する組電池ユニット１０の送受信回路と通信線７０−１及び７０−２を介して接続され、送信用７１、受信用７２、及び起動信号が７３である。また、監視装置２０をスリープとさせる条件として、通信回路６０が一定期間、データを受信しなかった場合とする。
【００３４】
続いて、図４に外部通信回路２００の構成を示す。
外部通信回路２００は、電源回路２１０と制御回路２２０、内部通信回路２３０、外部通信回路２４０からなる。電源回路２１０は、電源回路４０と同じく、リレー２１１と電源回路生成２１２、リレー２１１のＯＮ信号２１３、誤動作防止用のコンデンサ２１４から構成されている。なお、電源回路２１０の電力の供給は全二次電池１０から供給されており、その点が電源回路４０と異なっている。この電源回路２１０からの電圧出力により、制御回路２２０、内部通信回路２３０、外部通信回路２４０が動作する。
【００３５】
制御回路２２０は、モジュール状態監視装置２２１、通信制御装置２２２、通信制御装置２２３から構成され、通信制御装置２２２は、内部通信回路２３０内の送受信回路２３１、通信路７０−ｎを介して、組電池ユニット１００−ｎに接続される。また、通信制御装置２２３は、外部通信回路２４０内の送受信回路２４１、通信路２５０を介して、外部の上位制御装置２０００に接続される。
【００３６】
図２における外部通信装置２００での上位制御装置２０００からのデータ３１０からデータ３１１への変換、組電池ユニット１００−ｎからのデータ３２１−ｎからデータ３３０への変換は、モジュール状態監視装置にて行う。
また、送受信回路２３１及び２４１は通信パケットの送受信を行い、通信制御装置２２２は、送受信回路２３１が受信した通信パケットの処理及び、送受信回路２３１が送信する通信パケットの生成を行う。同様に、通信制御装置２２３は、送受信回路２４１が受信した通信パケットの処理及び、送受信回路２４１が送信する通信パケットの生成を行う。送受信回路２３１は組電池ユニット１００−ｎとの通信方式に、送受信回路２４１は外部の上位制御装置２０００との通信方式に、それぞれ対応させる。
【００３７】
これにより、外部通信装置２００は、上位制御装置２０００と、二次電池モジュール１０００内の組電池ユニット１００間との通信を異なる通信方式にすることが可能となる。
また、モジュール状態監視装置２２１での処理に、例えば二次電池１０の電圧や電流が必要な場合には、電池セル１２間で消費電力のばらつきを発生させず、センサを追加することが可能となる。
なお、通信機能を内蔵したマイコンがあることから、制御回路２２０、内部通信回路２３０、外部通信回路２４０を１つマイコンに割り当て、マイコン上のソフトウエアを変更のみで、通信方式を変更することができる。
【００３８】
［実施例２］
上位制御装置２０００が特定の組電池ユニット１００の電池セル１２の状態情報を入手する通信方式を示す。図５では上位制御装置２０００が、全組電池ユニットのうち、特定の組電池ユニット１００−２における組電池１１のデータを入手する例である。
これは、上位制御装置２０００が一回で送信する通信量を、特定の組電池ユニット１００−２のように、ひとつの組電池ユニットに対するものに限定することで、その電池セル１２の状態情報等、最小の通信量で済み、通信に伴う電池セル１２への負荷を最小にすることができる。
【００３９】
これを実現するため、各組電池ユニット１００に予めＩＤを振ることで、上位制御装置２０００が欲しい組電池ユニット１００の状態情報を入手することができる。
このＩＤは、例えば、起動時に外部通信装置２００より、外部通信装置２００から近い順にＩＤを割り付けることで設定することができる。
組電池ユニット１００−１〜１００−ｎの通信回路６０は及び外部通信装置２００の内部通信装置２３０、外部通信回路２４０は受信状態として待機している。
【００４０】
この状態で、上位の制御装置は当該組電池１１のデータ入手するため、ＩＤを含むデータ３３０を送信する。送信されたデータ３１０は外部通信装置２００の外部通信回路２４０で受信される。受信されたデータ３３０は外部通信装置２００の制御装置２２０で処理され、ＩＤから、該当する組電池ユニット１００に対するコマンドに変換される。図５は組電池ユニット１００−２に対するコマンドの例を示している。制御回路２２０で変換されたデータ３３１は、内部通信回路２３０を介して、組電池ユニット１００−ｎに送信される。組電池ユニット１００−ｎは、データ３３１に含まれるＩＤが自分のＩＤと異なるためにそのまま、通信回路６０を介して、組電池ユニット１００−１〜１００ｎ−１にデータ３３１を送信する。このようにデータ３３１が組電池ユニット間を次々と伝わり、組電池ユニット１００−２に到着すると、組電池ユニット１００−２はデータ３３１に含まれるＩＤが自分のＩＤが一致することから、組電池ユニット１００−２は、データ３３１に含まれるコマンドに対応する処理を行うとともに、通信回路６０を介して、組電池ユニット１００−１にデータ３３１を送信する。
【００４１】
データ３３１が終端の組電池ユニット１００−１に到着すると、組電池ユニット１００−１の制御回路は、データ３３１に含まれるＩＤが自分のＩＤと異なるため、何もせず、状態情報のデータサイズ分のダミーデータを追加したデータ３４１−１を生成し、信回路６０を介して、組電池ユニット１００−２に送信される。組電池ユニット１００−２は、データ３３１に含まれるＩＤが自分のＩＤと一致するため、組電池１１の状態情報（ｄａｔａ２）を付加したデータ３４１−２を生成する。生成されたデータ３４１−２は、通信回路６０を介して、組電池ユニット１００−３に送信される。組電池ユニット１００−３〜１００−ｎは、それぞれのデータ３４１に含まれるＩＤが自分のＩＤと異なるために、そのまま送信される。
【００４２】
このようにすることで、組電池ユニット１００−ｎの通信回路６０から送信されたデータ３４１−ｎを外部通信装置２００の内部通信回路２３０で受信できる。
また、外部通信装置２００の制御回路２２０は、データ３４１を上位制御装置２０００への送信データのフォーマットに変換したデータ３４２を作成し、外部通信回路２４０を介して、上位制御装置２０００に送信することができる。
【００４３】
また、上位制御装置２０００は、ＩＤを用いることで特定の組電池ユニット１００の組電池１１のデータを最小の通信量で入手することができ、さらに、各組電池ユニット１００で消費される電力を等しくすることで、電池セル１２間で蓄電量のばらつきの発生も抑えることができる。
【００４４】
なお、本実施例の通信方式は、組電池ユニット１００−１〜１００−ｎと個別に順次通信を行うため、ある程度の時間が要求されるが、上位制御装置２０００からの指令には、短時間にすべての組電池ユニット１００−１〜１００−ｎに伝達しなければならないものと、数時間、あるいは数日毎に行えばよいものとがあるため、実施例１で採用した通信方式と本実施例の通信方式を、その緊急度に合わせて併用するようにしてもよい。
また、以上の実施例では、複数の電池セルを直列に接続して組電池ユニットとしたが、１つの電池セルで電池ユニットを構成してもよい。
【００４５】
さらに、外部通信装置２００用の第二の電源回路の電源として、組電池１１を直列に接続して、その全二次電池１０の出力電圧を採用したが、例えば、組電池ユニット１００−１〜１００−ｎが偶数個であれば、同数の２グループに分け、各グループの組電池ユニットを直列に接続した上で、両グループを並列接続したもの等を採用してもよく、要は、すべての電池ユニットから均等に電力供給を行うようにすればよい。
このように構成された第二の電源回路は、外部通信装置２００の電力供給のみならず、上位制御装置２０００等、二次電池システムを構成する様々な機器の電力供給に利用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上説明したように、本発明によれば、電池ユニットのそれぞれに各自の監視装置に電力供給を行う第１の電源回路と、すべての電池ユニットから均等に電力供給を行う第２の電源回路とを具備するようにしたので、第１の電源回路を、各電池ユニットの監視装置駆動用とし、第２の電源回路を、上位制御装置との通信用等に使用することで、各組電池の消費電力のばらつきを抑えるとともに、いずれの電池ユニットにおいても、最低限の蓄電量を確保することで、充放電量を最大限に高め、二次電池に蓄えられた電力の有効利用を図ることで、電池の容量を最適化し、電池の小型化を実現できるので、特に自動車等の二次電池システムに広く採用されることが期待できる。
【符号の説明】
【００４７】
１０・・・二次電池、２０・・・監視装置、４０・・・電源回路、５０・・・制御回路、６０・・・通信回路、４１・・・リレー、４２・・・電源生成回路、５１・・・センサ、５２・・・監視装置、５３・・・通信制御装置、６１、６２・・・送受信回路、１００・・・組電池ユニット、２００・・・外部通信装置、２１０・・・電源回路、２２０・・・制御回路、２３０・・・内部通信回路、２４０・・・外部通信回路、２１１・・・リレー、２１２・・・電源生成回路、２２１・・・モジュール状態監視装置、２２２、２２３・・・通信制御装置、２３１、２３２・・・送受信回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電可能な１つ以上の電池セルと、該電池セルの状態の検知を行う監視装置とからなる電池ユニットを、直列に接続して構成される二次電池監視装置において、
前記電池ユニットのそれぞれに各自の監視装置に電力供給を行う第１の電源回路と、すべての電池ユニットから均等に電力供給を行う第２の電源回路とを具備することを特徴とする二次電池監視装置。
【請求項２】
請求項１の二次電池監視装置において、
外部との通信を行う外部通信装置を有し、前記第２の電源回路は、前記外部通信装置に電力を供給することを特徴とする二次電池監視装置。
【請求項３】
請求項２の二次電池監視装置において、
前記監視装置は、隣接する他の電池ユニットの監視装置との間で通信を行う通信回路を有し、前記外部通信装置は、各通信回路を経由して、前記監視装置のそれぞれと通信を行うことを特徴とする二次電池監視装置。
【請求項４】
請求項３の二次電池監視装置において、
前記外部通信装置は、各監視装置を経由して、各電池ユニットの電池セルの状態を取得し、外部と通信することを特徴とする二次電池監視装置。
【請求項５】
請求項３または４の二次電池監視装置において、
前記組電池ユニットの監視装置間で行われる通信と、前記外部通信装置と外部間で行われる通信が、互いに異なる通信方式を採用したことを特徴とする二次電池監視装置。
【請求項６】
請求項１の二次電池監視装置において、
前記監視装置は、前記電池セルの状態として、電圧、温度を測定する手段を有することを特徴とする二次電池監視装置。
【請求項１】
充放電可能な１つ以上の電池セルと、該電池セルの状態の検知を行う監視装置とからなる電池ユニットを、直列に接続して構成される二次電池監視装置において、
前記電池ユニットのそれぞれに各自の監視装置に電力供給を行う第１の電源回路と、すべての電池ユニットから均等に電力供給を行う第２の電源回路とを具備することを特徴とする二次電池監視装置。
【請求項２】
請求項１の二次電池監視装置において、
外部との通信を行う外部通信装置を有し、前記第２の電源回路は、前記外部通信装置に電力を供給することを特徴とする二次電池監視装置。
【請求項３】
請求項２の二次電池監視装置において、
前記監視装置は、隣接する他の電池ユニットの監視装置との間で通信を行う通信回路を有し、前記外部通信装置は、各通信回路を経由して、前記監視装置のそれぞれと通信を行うことを特徴とする二次電池監視装置。
【請求項４】
請求項３の二次電池監視装置において、
前記外部通信装置は、各監視装置を経由して、各電池ユニットの電池セルの状態を取得し、外部と通信することを特徴とする二次電池監視装置。
【請求項５】
請求項３または４の二次電池監視装置において、
前記組電池ユニットの監視装置間で行われる通信と、前記外部通信装置と外部間で行われる通信が、互いに異なる通信方式を採用したことを特徴とする二次電池監視装置。
【請求項６】
請求項１の二次電池監視装置において、
前記監視装置は、前記電池セルの状態として、電圧、温度を測定する手段を有することを特徴とする二次電池監視装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１０２６５７（Ｐ２０１３−１０２６５７Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４６０７７（Ｐ２０１１−２４６０７７）
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]