電池管理装置
【課題】複数の電池モジュールが直列に接続されている場合において、各電池モジュールの位置を特定するための時間を短縮することを容易にする。
【解決手段】電池モジュールＭ１〜Ｍｎは、二次電池Ｂと、外部接続端子Ｔ（＋）と接続される接続端子Ｔ１と、負極端子Ｐ（−）と接続端子Ｔ１との間の電圧を電圧関連情報として取得する情報取得部３と、自電池モジュールを識別する識別情報を予め記憶する記憶部４３と、電圧関連情報と識別情報とを対応させて送信する通信部４２とを含み、電池管理装置１は、電池モジュールＭ１〜Ｍｎの通信部４２から送信された電圧関連情報と識別情報とを受信する管理側通信部２２と、管理側通信部２２によって受信された各電圧関連情報と各識別情報とから、電池モジュールＭ１〜Ｍｎの直列回路内における位置を特定する位置特定部とを含むようにした。
【解決手段】電池モジュールＭ１〜Ｍｎは、二次電池Ｂと、外部接続端子Ｔ（＋）と接続される接続端子Ｔ１と、負極端子Ｐ（−）と接続端子Ｔ１との間の電圧を電圧関連情報として取得する情報取得部３と、自電池モジュールを識別する識別情報を予め記憶する記憶部４３と、電圧関連情報と識別情報とを対応させて送信する通信部４２とを含み、電池管理装置１は、電池モジュールＭ１〜Ｍｎの通信部４２から送信された電圧関連情報と識別情報とを受信する管理側通信部２２と、管理側通信部２２によって受信された各電圧関連情報と各識別情報とから、電池モジュールＭ１〜Ｍｎの直列回路内における位置を特定する位置特定部とを含むようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列に接続された複数の電池モジュールを管理する電池管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代のエコカーとして、電気自動車やハイブリッド自動車等が注目されている。そして、このようなエコカーの電源として用いられる二次電池の技術開発が進んでいる。自動車の性能を左右するとも考えられる二次電池の性能の向上が日々追求されている。また、二次電池を電気自動車等の電源として用いる場合は、高電圧を得るために複数個の電池モジュールが直列に接続されて用いられる。また、二次電池の性能の向上と共に、二次電池に要求される信頼性水準も高まっている。そのため、異常が発生したとき、各電池モジュールが、その異常発生を示す情報を制御装置へ送信するようにした電池管理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
複数の電池モジュールのうちいずれかが異常となった場合、その電池モジュールをメンテナンスにより交換したり修理したりするためには、その電池モジュールから送信された情報に基づき異常が発生した電池モジュールの位置、例えば、複数の電池モジュールの直列回路における最も低電位側なのか、低電位側から何番目の電池モジュールなのかを特定する必要がある。
【０００４】
各電池モジュールには、通信アドレスやＩＤ番号などの識別情報が付与されているが、電池モジュールの位置を特定するためには、そのような識別情報と位置情報とを対応付ける必要がある。しかしながら、識別情報と位置情報とを対応付けるために、設定スイッチを設けるとコストの上昇を招いたり、ユーザ（作業者）が位置情報の設定を誤ったりするおそれもある。
【０００５】
そこで、特許文献１に記載の電池管理装置では、直列接続された複数の電池モジュールのうち最も上流側の電池モジュールから順に、隣接する下流側の電池モジュールへ自分の位置を示す識別番号を送信する。上流側の電池モジュールから識別番号を受信した電池モジュールは、上流から受信した識別番号の次の位置を示す識別番号を自分の識別番号として付与し、その識別番号を自分に隣接する下流側の電池モジュールへ送信する。このように、位置情報を含む識別番号を上流側から順にリレー形式で各電池モジュールが伝達していき、最後に最も下流側の電池モジュールの識別番号が付与されることで、各電池モジュールに位置情報と対応する識別番号が付与されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−８９５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、各電池モジュールが識別番号を順番にリレー形式で伝達していくため、最上流の電池モジュールから識別番号が送信されてから、最下流の電池モジュールで識別番号が受信されて最下流の電池モジュールに識別番号が付与されて、各電池モジュールの位置が特定されるまでに時間がかかるという不都合があった。
【０００８】
本発明の目的は、複数の電池モジュールが直列に接続されている場合において、各電池モジュールの位置を特定するための時間を短縮することが容易な電池管理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電池管理装置は、直列に接続された複数の電池モジュールを含む電池管理装置であって、前記各電池モジュールは、二次電池と、前記複数の電池モジュールによって構成された直列回路の一端と接続される接続端子と、前記二次電池の一方の極と前記接続端子との間の電圧に関する情報を電圧関連情報として取得する情報取得部と、自電池モジュールを識別する識別情報を予め記憶する記憶部と、前記電圧関連情報と前記識別情報とを対応させて送信するモジュール側送信部とを含み、前記電池管理装置は、前記各電池モジュールの前記各モジュール側送信部から送信された前記電圧関連情報と前記識別情報とを受信する管理側受信部と、前記管理側受信部によって受信された前記各電圧関連情報と前記各識別情報とから、前記各電池モジュールの前記直列回路内における位置を特定する位置特定部とを含む。
【００１０】
この構成によれば、各電池モジュールにおける接続端子は、それぞれ複数の電池モジュールの直列回路、すなわち各電池モジュールに含まれる二次電池の直列回路の一端（一方の極）に接続される。また、各電池モジュールにおける二次電池は、二次電池の直列回路における位置がそれぞれ異なるから、各電池モジュールの二次電池の一方の極の電位が、電池モジュール毎にそれぞれ異なる。各電池モジュールの情報取得部は、各電池モジュールの二次電池の一方の極と前記接続端子との間の電圧に関する情報を電圧関連情報として取得するから、各電池モジュールの情報取得部によって取得された電圧関連情報は、各電池モジュールの前記直列回路における位置に応じて互いに異なる情報となる。従って、位置特定部は、各電池モジュールから送信された電圧関連情報と識別情報とから、各識別情報で示される電池モジュールの位置を特定することができる。この場合、各電池モジュールの位置を特定するために必要な情報である電圧関連情報と識別情報とが、各電池モジュールから直接管理側受信部へ送信されるので、特許文献１のように識別情報を複数の電池モジュールでリレーして伝達する方式と比べて各電池モジュールの位置を特定するための時間を短縮することができる。
【００１１】
また、前記情報取得部は、前記二次電池の一方の極と前記接続端子との間の電圧を前記電圧関連情報として取得することが好ましい。
【００１２】
各電池モジュールにおいて、二次電池の一方の極と、接続端子すなわち各二次電池の直列回路全体の一端との間の電圧は、各電池モジュールの直列回路における各電池モジュールの位置に応じて異なるから、二次電池の一方の極と接続端子との間の電圧は、電圧関連情報として好適である。
【００１３】
また、前記情報取得部は、前記二次電池の一方の極と前記接続端子との間の電圧を分圧する分圧抵抗と、前記分圧抵抗によって分圧された電圧を前記電圧関連情報として検出する電圧検出部と、前記分圧抵抗と直列に接続されたスイッチング素子とを含み、前記各電池モジュールは、前記電圧検出部によって前記電圧関連情報が検出された後、前記スイッチング素子をオフさせるスイッチ制御部をさらに含むことが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、二次電池の一方の極と接続端子との間の電圧が、分圧抵抗によって分圧されて、その分圧された電圧が電圧検出部によって検出されるので、電圧検出部として電圧耐圧の低い、従って低コストの部品を用いることが容易である。そして、電圧検出部によって電圧関連情報が検出された後、スイッチング素子がオフされて分圧抵抗に流れる電流が遮断されるので、分圧抵抗による電力損失が低減される。
【００１５】
また、前記接続端子は、前記直列回路の高電位側の一端と接続され、前記位置特定部は、前記電圧関連情報によって示される電圧が高いほど、その電圧関連情報と対応する前記識別情報で識別される電池モジュールが、前記直列回路の低電位側に近い位置に位置すると判断することが好ましい。
【００１６】
各電池モジュールにおける接続端子を前記直列回路の高電位側の一端と接続すると、電圧検出部によって検出される電圧は、電池モジュールの電位を基準にして正極性の電圧となる。従って、電圧検出部として負極性の電圧を検出可能な回路を用いる必要がないので、電圧検出部を構成することが容易である。また、前記直列回路の低電位側に近い位置に位置するほど、電圧検出部によって検出される電圧が高くなるので、位置特定部は、電圧関連情報によって示される電圧が高いほど、その電圧関連情報と対応する識別情報で識別される電池モジュールが、直列回路の低電位側に近い位置に位置すると判断することによって、各電池モジュールの位置を特定することができる。
【００１７】
また、前記各電池モジュールへ、前記電圧関連情報を要求する要求指示を略同時に送信する要求指示送信部をさらに備え、前記各電池モジュールは、前記要求指示を受信する要求指示受信部をさらに備え、前記情報取得部は、前記二次電池の一方の極と前記接続端子との間の電圧の積分を行う積分回路と、前記要求指示受信部によって前記要求指示が受信されたとき、前記積分回路による前記積分を開始させる積分制御部と、前記積分回路によって積分された積分電圧が、予め設定された閾値電圧になったとき、前記積分電圧が前記閾値電圧になったことを示す情報を前記電圧関連情報として前記モジュール側送信部へ出力する閾値電圧検知部とを含み、前記モジュール側送信部は、前記閾値電圧検知部から前記電圧関連情報が出力されたとき、前記電圧関連情報と前記識別情報とを送信し、前記位置特定部は、前記管理側受信部によって前記各モジュール側送信部から前記各電圧関連情報と前記各識別情報とが受信されたとき、前記各電圧関連情報と前記各識別情報との受信順序に基づいて、前記各電池モジュールの前記直列回路内における位置を特定するようにしてもよい。
【００１８】
この構成によれば、要求指示送信部によって、電圧関連情報を要求する要求指示が各電池モジュールへ略同時に送信され、その要求指示に応じて各電池モジュールにおいて、積分回路による積分が略同時に開始される。このとき、各電池モジュールの積分回路が積分する二次電池の一方の極と接続端子との間の電圧は、各電池モジュールの前記直列回路における位置に応じて互いに異なる。そのため、積分が開始されてから、積分電圧が閾値電圧になるまでの時間すなわち各電池モジュールから電圧関連情報と識別情報とが送信されるまでの時間が、各電池モジュールの前記直列回路における位置に応じて互いに異なる。従って、位置特定部は、各電圧関連情報と前記各識別情報との受信順序に基づいて、各電池モジュールの前記直列回路内における位置を特定することができる。
【００１９】
また、前記接続端子は、前記直列回路の高電位側の一端と接続され、前記位置特定部は、前記電圧関連情報と前記識別情報とが前記管理側受信部によって受信されたタイミングが早いほど、その受信された識別情報で識別される電池モジュールが、前記直列回路の低電位側に近い位置に位置すると判断することが好ましい。
【００２０】
各電池モジュールにおける接続端子を前記直列回路の高電位側の一端と接続すると、積分電圧は、電池モジュールの電位を基準にして正極性の電圧となる。従って、閾値電圧検知部として負極性の電圧を検出可能な回路を用いる必要がないので、閾値電圧検知部を構成することが容易である。また、前記直列回路の低電位側に近い位置に位置するほど、積分電圧の上昇速度が速く、積分が開始されてから積分電圧が閾値電圧に到達して電圧関連情報と記識別情報とが送信されるまでの時間が短い。従って、位置特定部は、電圧関連情報と識別情報とが管理側受信部によって受信されたタイミングが早いほど、その受信された識別情報で識別される電池モジュールが、前記直列回路の低電位側に近い位置に位置すると判断することによって、各電池モジュールの前記直列回路内における位置を特定することができる。
【００２１】
また、前記直列回路において隣接する電池モジュールの各接続端子間、及び最も低電位側の電池モジュールの接続端子と前記直列回路の低電位側の一端との間にそれぞれ接続された複数の抵抗をさらに備えるようにしてもよい。
【００２２】
この構成によれば、各電池モジュールから電圧関連情報と識別情報とが送信されるタイミングの差異（ばらつき）を減少させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
このような構成の電池管理装置は、複数の電池モジュールが直列に接続されている場合において、各電池モジュールの位置を特定するための時間を短縮することが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電池管理装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電池モジュールの動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】図１に示す管理部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す電池管理装置の変形例を示すブロック図である。
【図５】図１に示す電池管理装置の変形例を示すブロック図である。
【図６】図１に示す電池管理装置の変形例を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る電池管理装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】図７に示す管理部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図９】図７に示す電池モジュールの動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図７に示す電池管理装置の変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００２６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電池管理装置１の構成の一例を示すブロック図である。図１に示す電池管理装置１は、管理部２と、ｎ個の電池モジュールＭ１〜Ｍｎと、外部接続端子Ｔ（＋），Ｔ（−）と、配線Ｌ１と、通信線Ｌ２とを備えている。電池モジュールの個数ｎは、例えば７〜１０程度である。なお、個数ｎは２以上であればよく、７〜１０に限定されない。以下、電池モジュールＭ１〜Ｍｎを総称して電池モジュールＭと称する。
【００２７】
電池モジュールＭは、二次電池Ｂと、情報取得部３と、制御部４と、接続端子Ｔ１とを備えている。情報取得部３は、スイッチング素子ＳＷ１と、抵抗Ｒ１，Ｒ２（分圧抵抗）と、電圧検出部３１とを備えている。
【００２８】
二次電池Ｂは、例えば、複数の素電池Ｅが直列に接続されて構成された組電池である。なお、素電池Ｅ一つがそのまま二次電池Ｂとされていてもよい。また、二次電池Ｂは、複数の素電池Ｅが並列接続されて構成されていてもよい。あるいは、二次電池Ｂは、直列接続と並列接続とを組み合わせた接続方法によって、複数の素電池Ｅが組み合わされて構成された組電池であってもよい。
【００２９】
素電池Ｅとしては、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等、種々の二次電池を用いることができる。以下、二次電池Ｂの正極端子を正極端子Ｐ（＋）と称し、二次電池Ｂの負極端子を負極端子Ｐ（−）と称する。
【００３０】
電池モジュールＭ１〜Ｍｎが備える各二次電池Ｂ、すなわちｎ個の二次電池Ｂは、直列に接続されている。このように、各二次電池Ｂが直列接続されることによって、電池モジュールＭ１〜Ｍｎが直列接続されている。そして、ｎ個の二次電池Ｂが直列接続されて構成された直列回路の、高電位側（正極側）の一端に外部接続端子Ｔ（＋）が接続され、低電位側（負極側）の一端に外部接続端子Ｔ（−）が接続されている。
【００３１】
電池モジュールＭ１〜Ｍｎの符号Ｍ１〜Ｍｎにおける添え字番号１〜ｎは、外部接続端子Ｔ（−）に最も近いものから順に付与されている。すなわち、外部接続端子Ｔ（−）に最も近い電池モジュールが電池モジュールＭ１、外部接続端子Ｔ（−）に最も遠い（外部接続端子Ｔ（＋）に最も近い）電池モジュールが電池モジュールＭｎとされている。以下、符号Ｍ１〜Ｍｎは、電池モジュールの位置を示す位置情報の意味も有しているものとする。
【００３２】
外部接続端子Ｔ（＋），Ｔ（−）は、負荷回路や充電装置等が接続される接続端子である。すなわち、電池モジュールＭ１〜Ｍｎの出力電流は外部接続端子Ｔ（＋），Ｔ（−）を介して負荷回路へ供給され、外部から供給された充電電流は外部接続端子Ｔ（＋），Ｔ（−）を介して電池モジュールＭ１〜Ｍｎへ供給される。
【００３３】
なお、外部接続端子Ｔ（＋），Ｔ（−）、及び接続端子Ｔ１は、例えば端子台やコネクタ等であってもよく、例えばランドやパッド等の配線パターンであってもよい。
【００３４】
配線Ｌ１は、外部接続端子Ｔ（＋）と、電池モジュールＭ１〜Ｍｎの接続端子Ｔ１と接続されている。なお、配線Ｌ１は、電池モジュールＭ１〜Ｍｎの内部を貫通するように配線されていてもよい。
【００３５】
接続端子Ｔ１と、二次電池Ｂの一方の極である負極端子Ｐ（−）との間には、スイッチング素子ＳＷ１と、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２の直列回路が接続されている。これにより、スイッチング素子ＳＷ１がオンすると、外部接続端子Ｔ（＋）と、各電池モジュールＭにおける負極端子Ｐ（−）との間の電圧が、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とによって分圧される。
【００３６】
電圧検出部３１は、例えばアナログデジタルコンバータを用いて構成されている。そして、電圧検出部３１は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とによって分圧された電圧である電圧Ｖｄを検出し、電圧Ｖｄの電圧値を示す信号を制御部４へ送信する。電圧Ｖｄの電圧値は、外部接続端子Ｔ（＋）と、各電池モジュールＭにおける負極端子Ｐ（−）との間の電圧を示す電圧関連情報である。
【００３７】
電池管理装置１が、例えばＥＶ（Electric Vehicle）やＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）などの車両用の電源として用いられる場合、外部接続端子Ｔ（＋），Ｔ（−）に出力される電圧は、例えば５００Ｖ〜６００Ｖ程度となる。そこで、抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分圧することで、耐圧の低い部品によって電圧検出部３１を構成することを可能としている。例えば抵抗Ｒ１を２ＭΩとすると、抵抗Ｒ２としては例えば１０ｋΩが用いられ、例えば抵抗Ｒ１を２００ｋΩとすると、抵抗Ｒ２としては例えば１ｋΩが用いられている。
【００３８】
なお、電圧検出部３１は、制御部４に内蔵されていてもよい。また、スイッチング素子ＳＷ１を備えず、常時抵抗Ｒ１，Ｒ２による電圧分圧が行われるようにしてもよい。また、スイッチング素子ＳＷ１及び抵抗Ｒ１，Ｒ２を備えず、電圧検出部３１が直接、接続端子Ｔ１（外部接続端子Ｔ（＋））と負極端子Ｐ（−）との間の電圧を検出する構成であってもよい。
【００３９】
制御部４は、例えば所定の演算処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、通信インターフェイス回路と、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）などの不揮発性記憶素子によって構成された記憶部４３と、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。そして、例えばＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、スイッチ制御部４１、及び通信部４２の一例として機能する。
【００４０】
電池モジュールＭ１〜Ｍｎが備える各制御部４の通信インターフェイス回路は、通信線Ｌ２を介して管理部２と接続されている。これにより、通信部４２は、通信インターフェイス回路を用いて管理部２との間でデータ送受信可能にされている。通信部４２は、モジュール側送信部及び要求指示受信部の一例に相当している。
【００４１】
スイッチ制御部４１は、例えば電池管理装置１が起動されたときや、例えば管理部２からの電圧関連情報の送信要求が通信部４２によって受信されたときに、スイッチング素子ＳＷ１をオンさせる。そして、スイッチ制御部４１は、電圧検出部３１によって電圧Ｖｄが検出され、電圧Ｖｄの電圧値を示す信号が制御部４へ送信されると、スイッチング素子ＳＷ１をオフさせる。これにより、抵抗Ｒ１，Ｒ２に電流が流れることによる電力損失が低減される。
【００４２】
記憶部４３には、電池モジュールＭ１〜Ｍｎをそれぞれ識別するための識別情報が予め記憶されている。例えば、電池モジュールＭ１〜Ｍｎの工場での生産時に、一つ一つの電池モジュール毎に異なる識別番号が、識別情報として記憶部４３に記憶される。
【００４３】
通信部４２は、電圧検出部３１から電圧Ｖｄを示す信号が送信されると、その電圧Ｖｄを示す電圧情報と、記憶部４３に記憶されている識別情報とを対応付けて管理部２へ送信する。通信部４２は、モジュール側送信部及び要求指示受信部の一例に相当している。
【００４４】
管理部２は、例えば所定の演算処理を行うＣＰＵと、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、通信インターフェイス回路と、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。そして、例えばＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、位置特定部２１、及び管理側通信部２２として機能する。
【００４５】
管理部２の通信インターフェイス回路は、通信線Ｌ２を介して電池モジュールＭ１〜Ｍｎの通信インターフェイス回路と接続されている。これにより、管理側通信部２２は、通信インターフェイス回路を用いて電池モジュールＭ１〜Ｍｎの通信部４２との間でデータ送受信可能にされている。
【００４６】
なお、電池モジュールＭ１〜Ｍｎと管理部２との間の通信路は、バス型であってもよく、ディジーチェーンであってもよく、管理部２と、電池モジュールＭ１〜Ｍｎとがそれぞれ接続される一対一接続（スター型）であってもよく、通信方式は限定されない。
【００４７】
管理側通信部２２は、電池モジュールＭ１〜Ｍｎから、それぞれ電圧情報と、各電圧情報に対応付けられた識別情報とを受信する。管理側通信部２２は、管理側受信部及び要求指示送信部の一例に相当している。
【００４８】
位置特定部２１は、管理側通信部２２によって受信された電圧情報によって示される電圧が高いほど、その電圧情報と対応する識別情報で識別される電池モジュールが、外部接続端子Ｔ（−）に近い位置に位置すると判断する。そして、位置特定部２１は、外部接続端子Ｔ（−）に最も近い電池モジュールの識別情報を、位置情報Ｍ１と対応付けて記憶し、以降、外部接続端子Ｔ（−）に近い電池モジュールの識別情報から順に、位置情報Ｍ２〜Ｍｎを対応付けて記憶することで、電池モジュールＭ１〜Ｍｎの位置を特定する。
【００４９】
図２は、図１に示す電池モジュールＭの動作の一例を示すフローチャートである。電池モジュールＭ１〜Ｍｎにおいて、それぞれ略同時に並行して図２に示すステップＳ１〜Ｓ４の動作が実行される。
【００５０】
まず、スイッチ制御部４１が、スイッチング素子ＳＷ１をオンさせる（ステップＳ１）。そうすると、抵抗Ｒ１，Ｒ２によって、外部接続端子Ｔ（＋）と各電池モジュールにおける負極端子Ｐ（−）との間の電圧が分圧されて、その分圧電圧が電圧検出部３１によって電圧Ｖｄとして検出される（ステップＳ２）。
【００５１】
そうすると、電池モジュールＭ１においては、電圧Ｖｄは、電圧関連情報として、電池モジュールＭ１〜Ｍｎが備える各二次電池Ｂの端子電圧（正極端子Ｐ（＋）と負極端子Ｐ（−）との間の電圧）の合計を示す。（以下、電池モジュールＭ１〜Ｍｎが備える各二次電池Ｂの端子電圧を、単に電池モジュールＭ１〜Ｍｎの端子電圧と称する。）
また、電池モジュールＭｎにおいては、電圧Ｖｄは、電池モジュールＭｎのみの端子電圧を示す。このように、電池モジュールＭ１〜Ｍｎにおける電圧Ｖｄは、外部接続端子Ｔ（−）に近いほど、すなわち電池モジュールＭ１〜Ｍｎの符号の添え字番号が小さいほど、電圧Ｖｄが高くなる。
【００５２】
次に、スイッチ制御部４１によって、スイッチング素子ＳＷ１がオフされる（ステップＳ３）。そうすると、抵抗Ｒ１，Ｒ２に流れる電流が遮断され、電力損失が低減される。
【００５３】
次に、通信部４２が、電圧Ｖｄを示す電圧情報と自モジュールの識別情報とを対応づけて管理部２へ送信する（ステップＳ４）。
【００５４】
図３は、図１に示す管理部２の動作の一例を示すフローチャートである。まず、管理側通信部２２によって、電池モジュールＭ１〜Ｍｎから、それぞれ電圧情報と、そのデータと対応付けられた識別情報とが受信される（ステップＳ１１）。
【００５５】
次に、位置特定部２１が、管理側通信部２２により受信された複数の電圧情報を、電圧が高いものから順に並び替える（ステップＳ１２）。そして、位置特定部２１は、高い電圧を示す電圧情報と対応する識別情報から順に、位置情報Ｍ１〜Ｍｎを対応付けて、例えばＲＡＭに記憶させる（ステップＳ１３）。位置特定部２１は、このように、各電池モジュールから送信された識別情報に、位置情報Ｍ１〜Ｍｎを対応づけることによって、各電池モジュールの位置を特定することができる。
【００５６】
この場合、各電池モジュールの位置を特定するために必要な情報、すなわち電池モジュールＭ１〜Ｍｎの電圧情報と識別情報とが、電池モジュールＭ１〜Ｍｎから直接管理部２へ送信されるので、特許文献１のように識別情報を複数の電池モジュールでリレーして伝達する方式と比べて各電池モジュールの位置を特定するための時間を短縮することができる。
【００５７】
また、特許文献１に記載の構成では、二次電池の直列順序と通信線の接続順序とを誤って配線すると、各電池モジュールの位置が誤って特定されてしまう。しかしながら、図１に記載の電池管理装置１によれば、通信線の接続順序にかかわらず、各電池モジュールの正しい位置が特定される。
【００５８】
なお、例えば図４に示すように、抵抗Ｒ１，Ｒ２は、接続端子Ｔ１（外部接続端子Ｔ（＋））と正極端子Ｐ（＋）との間の電圧を分圧するようにしてもよい。すなわち、電圧検出部３１は、外部接続端子Ｔ（＋）と、正極端子Ｐ（＋）との間の電圧を検出するようにしてもよい。
【００５９】
しかしながら、図１に示すように電圧検出部３１が、接続端子Ｔ１と、負極端子Ｐ（−）との間の電圧を検出する構成の方が、負極端子Ｐ（−）を各電池モジュールＭにおける回路グラウンドとして用いる場合、電圧検出部３１は、回路グラウンドと接続端子Ｔ１との間の電圧を検出すればよいので、電圧検出部３１を構成することが容易となる点で、図４に示す構成よりもより好ましい。
【００６０】
また、図５に示すように、接続端子Ｔ１が外部接続端子Ｔ（−）に接続される構成としてもよい。すなわち、電圧検出部３１は、外部接続端子Ｔ（−）と、負極端子Ｐ（−）との間の電圧を検出するようにしてもよい。
【００６１】
しかしながら、図５に示す構成では、各電池モジュールにおいて負極端子Ｐ（−）を回路グラウンドとして用いると、電圧Ｖｄは負極性（マイナスの電圧値）となる。そのため、電圧検出部３１を、マイナスの電圧値を検出可能な構成とする必要がある。従って、図５に示す構成よりも図１に示す構成の方が、電圧検出部３１を構成することが容易となる点で、より好ましい。
【００６２】
なお、図５に示す構成において、通信部４２が、電圧Ｖｄの絶対値を電圧情報として送信する場合、位置特定部２１は、管理側通信部２２によって受信された電圧情報によって示される電圧が低いほど、その電圧情報と対応する識別情報で識別される電池モジュールの二次電池Ｂが、外部接続端子Ｔ（−）に近い位置に位置すると判断する。すなわち、ステップＳ１２において、位置特定部２１は、管理側通信部２２により受信された複数の電圧情報を、電圧が低いものから順に並び替える（ステップＳ１２）。そして、位置特定部２１は、低い電圧を示す電圧情報と対応する識別情報から順に、位置情報Ｍ１〜Ｍｎを対応付けて、例えばＲＡＭに記憶させることによって、各電池モジュールの位置を特定する（ステップＳ１３）。
【００６３】
また、図６に示すように、図４，図５と同様、電圧検出部３１は、外部接続端子Ｔ（＋）と、正極端子Ｐ（＋）との間の電圧を検出し、接続端子Ｔ１が外部接続端子Ｔ（−）に接続される構成としてもよい。
【００６４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る電池管理装置１ａについて説明する。図７は、電池管理装置１ａの構成の一例を示すブロック図である。図７に示す電池管理装置１ａと、図１に示す電池管理装置１とでは、下記の点で異なる。すなわち、図７に示す電池管理装置１ａは、電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎ（電池モジュールＭ’）における情報取得部３ａ、制御部４ａ、及び管理部２ａの構成が異なる。
【００６５】
なお、図７に示す電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎの符号Ｍ’１〜Ｍ’ｎは、位置情報Ｍ１〜Ｍｎに対応しているものとする。
【００６６】
その他の構成は図１に示す電池管理装置１と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な点について説明する。
【００６７】
情報取得部３ａは、積分回路３２と、閾値電圧検知部３３と、スイッチング素子ＳＷ２とを備えている。積分回路３２は、抵抗Ｒ３とキャパシタＣ１とが直列接続されて構成されている。接続端子Ｔ１は、抵抗Ｒ３とキャパシタＣ１とを介して負極端子Ｐ（−）に接続されている。例えば、抵抗Ｒ３は１ＭΩ又は７５０ｋΩなど、キャパシタＣ１は２．２μＦなどである。
【００６８】
スイッチング素子ＳＷ２は、キャパシタＣ１と並列に接続されている。スイッチング素子ＳＷ２は、例えばバイポーラトランジスタであり、スイッチング素子ＳＷ２のコレクタが、抵抗Ｒ３とキャパシタＣ１の接続点に接続され、スイッチング素子ＳＷ２のエミッタが、負極端子Ｐ（−）に接続されている。なお、スイッチング素子ＳＷ２はバイポーラトランジスタに限らない。スイッチング素子ＳＷ２としては、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）などの種々のスイッチング素子を用いることができる。
【００６９】
閾値電圧検知部３３としては、例えばリセットＩＣ（Integrated Circuit）を用いることができる。閾値電圧検知部３３は、キャパシタＣ１に充電された電圧、すなわち積分電圧Ｖｃが、予め設定された閾値電圧（リセット電圧）Ｖｔｈ以上になったとき、積分電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖｔｈになったことを示す情報を表すべく、例えばハイレベルの検知信号Ｓｖを制御部４ａへ出力する。
【００７０】
制御部４ａは、制御部４とは、スイッチ制御部４１の代わりに積分制御部４４を備え、通信部４２の代わりに通信部４２ａを備える点で異なる。
【００７１】
積分制御部４４は、例えば初期状態や、例えば管理部２ａからキャパシタＣ１の放電を要求する指示が送信された場合等、スイッチング素子ＳＷ２をオンさせてキャパシタＣ１を放電させ、キャパシタＣ１の積分電圧Ｖｃをゼロにさせる。そして、積分制御部４４は、通信部４２ａによって管理部２ａからの電圧関連情報を要求する要求指示が受信されたとき、スイッチング素子ＳＷ２をオフさせて、積分回路３２による積分を開始させる。
【００７２】
通信部４２ａは、積分電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖｔｈになったことを示す信号、例えばハイレベルの検知信号Ｓｖが閾値電圧検知部３３から出力されると、積分電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖｔｈになったことを示す情報である閾値電圧検知情報と、記憶部４３に記憶されている自モジュールの識別情報とを対応付けて管理部２ａへ送信する。
【００７３】
管理部２ａは、管理部２とは、位置特定部２１ａと管理側通信部２２ａの動作が異なる。管理側通信部２２ａは、電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎへ、電圧関連情報を要求する要求指示を略同時に送信する。また、管理側通信部２２ａは、電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎから、それぞれ閾値電圧検知情報と、各閾値電圧検知情報に対応付けられた識別情報とを受信する。
【００７４】
位置特定部２１ａは、管理側通信部２２ａによって電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎから閾値電圧検知情報と識別情報とが受信されたとき、各閾値電圧検知情報と各識別情報との受信順序に基づいて、各電池モジュールの位置を特定する。
【００７５】
図８は、図７に示す管理部２ａの動作の一例を示すフローチャートである。図９は、図７に示す電池モジュールＭ’の動作の一例を示すフローチャートである。電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎにおいて、それぞれ略同時に並行して図９に示すステップＳ３１〜Ｓ３５の動作が実行される。
【００７６】
まず、管理側通信部２２ａは、電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎへ、閾値電圧検知情報を要求する要求指示を略同時に送信する（ステップＳ２１）。ここで、略同時とは、積分回路３２の時定数に対して無視できる程度の十分に短い時間、例えば積分回路３２の時定数の１／１０の時間より短い時間内のことを意味する。
【００７７】
そして、位置特定部２１ａは、変数ｉに”１”を代入する（ステップＳ２２）。次に、位置特定部２１ａは、管理側通信部２２ａによって、各電池モジュールのいずれかから閾値電圧検知情報が受信されるまで待機する（ステップＳ２３でＮＯ）。
【００７８】
一方、積分制御部４４は、まずスイッチング素子ＳＷ２をオンさせて、キャパシタＣ１を放電させる（ステップＳ３１）。そして、積分制御部４４は、通信部４２ａによって電圧関連情報を要求する要求指示が受信されるまで待機する（ステップＳ３２でＮＯ）。
【００７９】
そして、通信部４２ａによって電圧関連情報を要求する要求指示が受信されると（ステップＳ３２でＹＥＳ）、積分制御部４４は、スイッチング素子ＳＷ２をオフさせて、積分回路３２による積分を開始させる（ステップＳ３３）。
【００８０】
そうすると、電池モジュールＭ’１においては、積分回路３２に印加される電圧は、電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎの端子電圧の合計となる。
【００８１】
また、電池モジュールＭ’ｎにおいては、積分回路３２には、電池モジュールＭ’ｎのみの端子電圧が印加される。このように、電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎの積分回路３２に印加される電圧は、外部接続端子Ｔ（−）に近いほど、すなわち電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎの符号の添え字番号が小さいほど、高くなる。
【００８２】
その結果、外部接続端子Ｔ（−）に近い電池モジュールほど、積分電圧Ｖｃの上昇速度が速くなる。そうすると、外部接続端子Ｔ（−）に近い電池モジュールから順に、積分電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖｔｈに到達し、閾値電圧検知部３３によって検知信号Ｓｖがローレベルにされる。
【００８３】
積分制御部４４によってスイッチング素子ＳＷ２がオフされた後、通信部４２ａは、検知信号Ｓｖを監視する（ステップＳ３４）。そして、検知信号Ｓｖがローレベルになると（ステップＳ３４でＹＥＳ）、閾値電圧検知情報と自モジュールの識別情報とを管理部２ａへ送信する（ステップＳ３５）。そうすると、外部接続端子Ｔ（−）に近い電池モジュールから順に、閾値電圧検知情報と自モジュールの識別情報とを管理部２ａへ送信することになる。
【００８４】
一方、管理部２ａでは、管理側通信部２２ａによって閾値電圧検知情報が受信されると（ステップＳ２３でＹＥＳ）、位置特定部２１ａは、受信された閾値電圧検知情報と対応付けられている識別情報を、番号ｉの位置情報Ｍｉと対応付けて、例えばＲＡＭに記憶させる（ステップＳ２４）。
【００８５】
次に、位置特定部２１ａは、変数ｉと電池モジュールの数ｎとを比較し（ステップＳ２５）、変数ｉがｎと等しくなければ（ステップＳ２５でＮＯ）、ステップＳ２６へ移行して変数ｉに１を加算し（ステップＳ２６）、再びステップＳ２３〜Ｓ２５を繰り返す。
【００８６】
そして、変数ｉがｎと等しければ（ステップＳ２５でＹＥＳ）、すべての電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎの識別情報と位置情報Ｍ１〜Ｍｎとが対応付けられて、各電池モジュールの位置が特定されたことになるから、処理を終了する。
【００８７】
以上、電池管理装置１ａによれば、電池管理装置１と同様、電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎの電圧関連情報である閾値電圧検知情報と識別情報とが、電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎから直接管理部２ａへ送信されるので、特許文献１のように識別情報を複数の電池モジュールでリレーして伝達する方式と比べて各電池モジュールの位置を特定するための時間を短縮することが容易である。
【００８８】
また、図７に記載の電池管理装置１ａによれば、通信線の接続順序にかかわらず、各電池モジュールの正しい位置が特定される。
【００８９】
また、閾値電圧検知部３３は、積分電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖｔｈになったことを検知できればよく、図１に示す電圧検出部３１のように電圧値をデータとして取得する必要がないから、例えばリセットＩＣやコンパレータ等、安価な回路素子を閾値電圧検知部３３として用いることができるので、図７に示す電池モジュールＭ’のコストを低減することが容易である。
【００９０】
また、管理側通信部２２ａは、閾値電圧検知情報が受信された順番に、識別情報を位置情報と対応付けるだけで各電池モジュールの位置を特定することができる。従って、管理側通信部２２ａは、図１に示す位置特定部２１のように、複数の電圧情報を高い順に並び替える必要がないので、管理部２ａの処理を簡素化することが容易である。
【００９１】
なお、例えば図１０に示すように、接続端子Ｔ１が外部接続端子Ｔ（−）に接続される構成とし、積分回路３２は、接続端子Ｔ１（外部接続端子Ｔ（＋））と正極端子Ｐ（＋）との間の電圧を積分するようにしてもよい。
【００９２】
しかしながら、図７に示すように積分回路３２が、接続端子Ｔ１と、負極端子Ｐ（−）との間の電圧を検出する構成の方が、負極端子Ｐ（−）を各電池モジュールＭにおける回路グラウンドとして用いる場合、閾値電圧検知部３３は、回路グラウンドと接続端子Ｔ１との間の電圧を検出すればよいので、閾値電圧検知部３３を構成することが容易となる点で、図１０に示す構成よりも図７に示す構成の方がより好ましい。
【００９３】
また、図１０に示す構成では、各電池モジュールにおいて負極端子Ｐ（−）を回路グラウンドとして用いると、キャパシタＣ１は負電荷で充電され、積分電圧Ｖｃは負極性（マイナスの電圧値）となる。そのため、閾値電圧検知部３３を、マイナスの電圧値を検出可能な構成とする必要がある。従って、図１０に示す構成よりも図７に示す構成の方が、閾値電圧検知部３３を構成することが容易となる点で、より好ましい。
【００９４】
なお、図１０に示す構成においては、位置特定部２１ａは、管理側通信部２２ａによって閾値電圧検知情報が受信された順番が早い電池モジュールほど、外部接続端子Ｔ（＋）に近い位置に位置すると判断する。すなわち、ステップＳ２２において、位置特定部２１ａは、変数ｉとしてｎを代入し、ステップＳ２５において変数ｉが１か否かを確認し、ステップＳ２６において変数ｉから１を減算する。
【００９５】
また、図７に示す電池管理装置１ａの配線Ｌ１上において、隣接する電池モジュール間の接続端子Ｔ１同士の間、及び最も低電位側の電池モジュールＭ’１の接続端子Ｔ１と外部接続端子Ｔ（−）との間に、抵抗を介設してもよい。また、図１０に示す電池管理装置１ａの配線Ｌ１上において、隣接する電池モジュール間の接続端子Ｔ１同士の間、及び最も高電位側の電池モジュールＭ’ｎの接続端子Ｔ１と外部接続端子Ｔ（＋）との間に、抵抗を介設してもよい。
【００９６】
これにより、電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎから閾値電圧検知情報が送信されるタイミングの時間差（ばらつき）が縮小される。
【００９７】
また、図７に示す電池管理装置１ａにおいて、電池ブロックＭ’１の接続端子Ｔ１と外部接続端子Ｔ（−）との間に、抵抗を介設してもよく、図１０に示す電池管理装置１ａにおいて、電池ブロックＭ’ｎの接続端子Ｔ１と外部接続端子Ｔ（＋）との間に、抵抗を介設してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明に係る電池管理装置は、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話機等の電子機器、ハイブリッドエレベータ、太陽電池や発電装置と二次電池とを組み合わされた電源システム、無停電源装置等の電池搭載装置等、電池を用いる種々の電池電源システムに適用することができ、特に電気自動車やハイブリッドカー等の車両に用いられる電池電源システムにおける電池管理装置として、好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１，１ａ 電池管理装置
２，２ａ 管理部
３，３ａ 情報取得部
４，４ａ 制御部
２１，２１ａ 位置特定部
２２，２２ａ 管理側通信部
３１ 電圧検出部
３２ 積分回路
３３ 閾値電圧検知部
４１ スイッチ制御部
４２，４２ａ 通信部
４３ 記憶部
４４ 積分制御部
Ｂ 二次電池
Ｃ１ キャパシタ
Ｅ 素電池
Ｌ１ 配線
Ｌ２ 通信線
Ｍ，Ｍ１〜Ｍｎ 電池モジュール
Ｐ（＋） 正極端子
Ｐ（−） 負極端子
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 抵抗
Ｓｖ 検知信号
ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチング素子
Ｔ（＋），Ｔ（−） 外部接続端子
Ｔ１ 接続端子
Ｖｃ 積分電圧
Ｖｄ 電圧
Ｖｔｈ 閾値電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列に接続された複数の電池モジュールを管理する電池管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代のエコカーとして、電気自動車やハイブリッド自動車等が注目されている。そして、このようなエコカーの電源として用いられる二次電池の技術開発が進んでいる。自動車の性能を左右するとも考えられる二次電池の性能の向上が日々追求されている。また、二次電池を電気自動車等の電源として用いる場合は、高電圧を得るために複数個の電池モジュールが直列に接続されて用いられる。また、二次電池の性能の向上と共に、二次電池に要求される信頼性水準も高まっている。そのため、異常が発生したとき、各電池モジュールが、その異常発生を示す情報を制御装置へ送信するようにした電池管理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
複数の電池モジュールのうちいずれかが異常となった場合、その電池モジュールをメンテナンスにより交換したり修理したりするためには、その電池モジュールから送信された情報に基づき異常が発生した電池モジュールの位置、例えば、複数の電池モジュールの直列回路における最も低電位側なのか、低電位側から何番目の電池モジュールなのかを特定する必要がある。
【０００４】
各電池モジュールには、通信アドレスやＩＤ番号などの識別情報が付与されているが、電池モジュールの位置を特定するためには、そのような識別情報と位置情報とを対応付ける必要がある。しかしながら、識別情報と位置情報とを対応付けるために、設定スイッチを設けるとコストの上昇を招いたり、ユーザ（作業者）が位置情報の設定を誤ったりするおそれもある。
【０００５】
そこで、特許文献１に記載の電池管理装置では、直列接続された複数の電池モジュールのうち最も上流側の電池モジュールから順に、隣接する下流側の電池モジュールへ自分の位置を示す識別番号を送信する。上流側の電池モジュールから識別番号を受信した電池モジュールは、上流から受信した識別番号の次の位置を示す識別番号を自分の識別番号として付与し、その識別番号を自分に隣接する下流側の電池モジュールへ送信する。このように、位置情報を含む識別番号を上流側から順にリレー形式で各電池モジュールが伝達していき、最後に最も下流側の電池モジュールの識別番号が付与されることで、各電池モジュールに位置情報と対応する識別番号が付与されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−８９５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、各電池モジュールが識別番号を順番にリレー形式で伝達していくため、最上流の電池モジュールから識別番号が送信されてから、最下流の電池モジュールで識別番号が受信されて最下流の電池モジュールに識別番号が付与されて、各電池モジュールの位置が特定されるまでに時間がかかるという不都合があった。
【０００８】
本発明の目的は、複数の電池モジュールが直列に接続されている場合において、各電池モジュールの位置を特定するための時間を短縮することが容易な電池管理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電池管理装置は、直列に接続された複数の電池モジュールを含む電池管理装置であって、前記各電池モジュールは、二次電池と、前記複数の電池モジュールによって構成された直列回路の一端と接続される接続端子と、前記二次電池の一方の極と前記接続端子との間の電圧に関する情報を電圧関連情報として取得する情報取得部と、自電池モジュールを識別する識別情報を予め記憶する記憶部と、前記電圧関連情報と前記識別情報とを対応させて送信するモジュール側送信部とを含み、前記電池管理装置は、前記各電池モジュールの前記各モジュール側送信部から送信された前記電圧関連情報と前記識別情報とを受信する管理側受信部と、前記管理側受信部によって受信された前記各電圧関連情報と前記各識別情報とから、前記各電池モジュールの前記直列回路内における位置を特定する位置特定部とを含む。
【００１０】
この構成によれば、各電池モジュールにおける接続端子は、それぞれ複数の電池モジュールの直列回路、すなわち各電池モジュールに含まれる二次電池の直列回路の一端（一方の極）に接続される。また、各電池モジュールにおける二次電池は、二次電池の直列回路における位置がそれぞれ異なるから、各電池モジュールの二次電池の一方の極の電位が、電池モジュール毎にそれぞれ異なる。各電池モジュールの情報取得部は、各電池モジュールの二次電池の一方の極と前記接続端子との間の電圧に関する情報を電圧関連情報として取得するから、各電池モジュールの情報取得部によって取得された電圧関連情報は、各電池モジュールの前記直列回路における位置に応じて互いに異なる情報となる。従って、位置特定部は、各電池モジュールから送信された電圧関連情報と識別情報とから、各識別情報で示される電池モジュールの位置を特定することができる。この場合、各電池モジュールの位置を特定するために必要な情報である電圧関連情報と識別情報とが、各電池モジュールから直接管理側受信部へ送信されるので、特許文献１のように識別情報を複数の電池モジュールでリレーして伝達する方式と比べて各電池モジュールの位置を特定するための時間を短縮することができる。
【００１１】
また、前記情報取得部は、前記二次電池の一方の極と前記接続端子との間の電圧を前記電圧関連情報として取得することが好ましい。
【００１２】
各電池モジュールにおいて、二次電池の一方の極と、接続端子すなわち各二次電池の直列回路全体の一端との間の電圧は、各電池モジュールの直列回路における各電池モジュールの位置に応じて異なるから、二次電池の一方の極と接続端子との間の電圧は、電圧関連情報として好適である。
【００１３】
また、前記情報取得部は、前記二次電池の一方の極と前記接続端子との間の電圧を分圧する分圧抵抗と、前記分圧抵抗によって分圧された電圧を前記電圧関連情報として検出する電圧検出部と、前記分圧抵抗と直列に接続されたスイッチング素子とを含み、前記各電池モジュールは、前記電圧検出部によって前記電圧関連情報が検出された後、前記スイッチング素子をオフさせるスイッチ制御部をさらに含むことが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、二次電池の一方の極と接続端子との間の電圧が、分圧抵抗によって分圧されて、その分圧された電圧が電圧検出部によって検出されるので、電圧検出部として電圧耐圧の低い、従って低コストの部品を用いることが容易である。そして、電圧検出部によって電圧関連情報が検出された後、スイッチング素子がオフされて分圧抵抗に流れる電流が遮断されるので、分圧抵抗による電力損失が低減される。
【００１５】
また、前記接続端子は、前記直列回路の高電位側の一端と接続され、前記位置特定部は、前記電圧関連情報によって示される電圧が高いほど、その電圧関連情報と対応する前記識別情報で識別される電池モジュールが、前記直列回路の低電位側に近い位置に位置すると判断することが好ましい。
【００１６】
各電池モジュールにおける接続端子を前記直列回路の高電位側の一端と接続すると、電圧検出部によって検出される電圧は、電池モジュールの電位を基準にして正極性の電圧となる。従って、電圧検出部として負極性の電圧を検出可能な回路を用いる必要がないので、電圧検出部を構成することが容易である。また、前記直列回路の低電位側に近い位置に位置するほど、電圧検出部によって検出される電圧が高くなるので、位置特定部は、電圧関連情報によって示される電圧が高いほど、その電圧関連情報と対応する識別情報で識別される電池モジュールが、直列回路の低電位側に近い位置に位置すると判断することによって、各電池モジュールの位置を特定することができる。
【００１７】
また、前記各電池モジュールへ、前記電圧関連情報を要求する要求指示を略同時に送信する要求指示送信部をさらに備え、前記各電池モジュールは、前記要求指示を受信する要求指示受信部をさらに備え、前記情報取得部は、前記二次電池の一方の極と前記接続端子との間の電圧の積分を行う積分回路と、前記要求指示受信部によって前記要求指示が受信されたとき、前記積分回路による前記積分を開始させる積分制御部と、前記積分回路によって積分された積分電圧が、予め設定された閾値電圧になったとき、前記積分電圧が前記閾値電圧になったことを示す情報を前記電圧関連情報として前記モジュール側送信部へ出力する閾値電圧検知部とを含み、前記モジュール側送信部は、前記閾値電圧検知部から前記電圧関連情報が出力されたとき、前記電圧関連情報と前記識別情報とを送信し、前記位置特定部は、前記管理側受信部によって前記各モジュール側送信部から前記各電圧関連情報と前記各識別情報とが受信されたとき、前記各電圧関連情報と前記各識別情報との受信順序に基づいて、前記各電池モジュールの前記直列回路内における位置を特定するようにしてもよい。
【００１８】
この構成によれば、要求指示送信部によって、電圧関連情報を要求する要求指示が各電池モジュールへ略同時に送信され、その要求指示に応じて各電池モジュールにおいて、積分回路による積分が略同時に開始される。このとき、各電池モジュールの積分回路が積分する二次電池の一方の極と接続端子との間の電圧は、各電池モジュールの前記直列回路における位置に応じて互いに異なる。そのため、積分が開始されてから、積分電圧が閾値電圧になるまでの時間すなわち各電池モジュールから電圧関連情報と識別情報とが送信されるまでの時間が、各電池モジュールの前記直列回路における位置に応じて互いに異なる。従って、位置特定部は、各電圧関連情報と前記各識別情報との受信順序に基づいて、各電池モジュールの前記直列回路内における位置を特定することができる。
【００１９】
また、前記接続端子は、前記直列回路の高電位側の一端と接続され、前記位置特定部は、前記電圧関連情報と前記識別情報とが前記管理側受信部によって受信されたタイミングが早いほど、その受信された識別情報で識別される電池モジュールが、前記直列回路の低電位側に近い位置に位置すると判断することが好ましい。
【００２０】
各電池モジュールにおける接続端子を前記直列回路の高電位側の一端と接続すると、積分電圧は、電池モジュールの電位を基準にして正極性の電圧となる。従って、閾値電圧検知部として負極性の電圧を検出可能な回路を用いる必要がないので、閾値電圧検知部を構成することが容易である。また、前記直列回路の低電位側に近い位置に位置するほど、積分電圧の上昇速度が速く、積分が開始されてから積分電圧が閾値電圧に到達して電圧関連情報と記識別情報とが送信されるまでの時間が短い。従って、位置特定部は、電圧関連情報と識別情報とが管理側受信部によって受信されたタイミングが早いほど、その受信された識別情報で識別される電池モジュールが、前記直列回路の低電位側に近い位置に位置すると判断することによって、各電池モジュールの前記直列回路内における位置を特定することができる。
【００２１】
また、前記直列回路において隣接する電池モジュールの各接続端子間、及び最も低電位側の電池モジュールの接続端子と前記直列回路の低電位側の一端との間にそれぞれ接続された複数の抵抗をさらに備えるようにしてもよい。
【００２２】
この構成によれば、各電池モジュールから電圧関連情報と識別情報とが送信されるタイミングの差異（ばらつき）を減少させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
このような構成の電池管理装置は、複数の電池モジュールが直列に接続されている場合において、各電池モジュールの位置を特定するための時間を短縮することが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電池管理装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電池モジュールの動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】図１に示す管理部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す電池管理装置の変形例を示すブロック図である。
【図５】図１に示す電池管理装置の変形例を示すブロック図である。
【図６】図１に示す電池管理装置の変形例を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る電池管理装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】図７に示す管理部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図９】図７に示す電池モジュールの動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図７に示す電池管理装置の変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００２６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電池管理装置１の構成の一例を示すブロック図である。図１に示す電池管理装置１は、管理部２と、ｎ個の電池モジュールＭ１〜Ｍｎと、外部接続端子Ｔ（＋），Ｔ（−）と、配線Ｌ１と、通信線Ｌ２とを備えている。電池モジュールの個数ｎは、例えば７〜１０程度である。なお、個数ｎは２以上であればよく、７〜１０に限定されない。以下、電池モジュールＭ１〜Ｍｎを総称して電池モジュールＭと称する。
【００２７】
電池モジュールＭは、二次電池Ｂと、情報取得部３と、制御部４と、接続端子Ｔ１とを備えている。情報取得部３は、スイッチング素子ＳＷ１と、抵抗Ｒ１，Ｒ２（分圧抵抗）と、電圧検出部３１とを備えている。
【００２８】
二次電池Ｂは、例えば、複数の素電池Ｅが直列に接続されて構成された組電池である。なお、素電池Ｅ一つがそのまま二次電池Ｂとされていてもよい。また、二次電池Ｂは、複数の素電池Ｅが並列接続されて構成されていてもよい。あるいは、二次電池Ｂは、直列接続と並列接続とを組み合わせた接続方法によって、複数の素電池Ｅが組み合わされて構成された組電池であってもよい。
【００２９】
素電池Ｅとしては、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等、種々の二次電池を用いることができる。以下、二次電池Ｂの正極端子を正極端子Ｐ（＋）と称し、二次電池Ｂの負極端子を負極端子Ｐ（−）と称する。
【００３０】
電池モジュールＭ１〜Ｍｎが備える各二次電池Ｂ、すなわちｎ個の二次電池Ｂは、直列に接続されている。このように、各二次電池Ｂが直列接続されることによって、電池モジュールＭ１〜Ｍｎが直列接続されている。そして、ｎ個の二次電池Ｂが直列接続されて構成された直列回路の、高電位側（正極側）の一端に外部接続端子Ｔ（＋）が接続され、低電位側（負極側）の一端に外部接続端子Ｔ（−）が接続されている。
【００３１】
電池モジュールＭ１〜Ｍｎの符号Ｍ１〜Ｍｎにおける添え字番号１〜ｎは、外部接続端子Ｔ（−）に最も近いものから順に付与されている。すなわち、外部接続端子Ｔ（−）に最も近い電池モジュールが電池モジュールＭ１、外部接続端子Ｔ（−）に最も遠い（外部接続端子Ｔ（＋）に最も近い）電池モジュールが電池モジュールＭｎとされている。以下、符号Ｍ１〜Ｍｎは、電池モジュールの位置を示す位置情報の意味も有しているものとする。
【００３２】
外部接続端子Ｔ（＋），Ｔ（−）は、負荷回路や充電装置等が接続される接続端子である。すなわち、電池モジュールＭ１〜Ｍｎの出力電流は外部接続端子Ｔ（＋），Ｔ（−）を介して負荷回路へ供給され、外部から供給された充電電流は外部接続端子Ｔ（＋），Ｔ（−）を介して電池モジュールＭ１〜Ｍｎへ供給される。
【００３３】
なお、外部接続端子Ｔ（＋），Ｔ（−）、及び接続端子Ｔ１は、例えば端子台やコネクタ等であってもよく、例えばランドやパッド等の配線パターンであってもよい。
【００３４】
配線Ｌ１は、外部接続端子Ｔ（＋）と、電池モジュールＭ１〜Ｍｎの接続端子Ｔ１と接続されている。なお、配線Ｌ１は、電池モジュールＭ１〜Ｍｎの内部を貫通するように配線されていてもよい。
【００３５】
接続端子Ｔ１と、二次電池Ｂの一方の極である負極端子Ｐ（−）との間には、スイッチング素子ＳＷ１と、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２の直列回路が接続されている。これにより、スイッチング素子ＳＷ１がオンすると、外部接続端子Ｔ（＋）と、各電池モジュールＭにおける負極端子Ｐ（−）との間の電圧が、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とによって分圧される。
【００３６】
電圧検出部３１は、例えばアナログデジタルコンバータを用いて構成されている。そして、電圧検出部３１は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とによって分圧された電圧である電圧Ｖｄを検出し、電圧Ｖｄの電圧値を示す信号を制御部４へ送信する。電圧Ｖｄの電圧値は、外部接続端子Ｔ（＋）と、各電池モジュールＭにおける負極端子Ｐ（−）との間の電圧を示す電圧関連情報である。
【００３７】
電池管理装置１が、例えばＥＶ（Electric Vehicle）やＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）などの車両用の電源として用いられる場合、外部接続端子Ｔ（＋），Ｔ（−）に出力される電圧は、例えば５００Ｖ〜６００Ｖ程度となる。そこで、抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分圧することで、耐圧の低い部品によって電圧検出部３１を構成することを可能としている。例えば抵抗Ｒ１を２ＭΩとすると、抵抗Ｒ２としては例えば１０ｋΩが用いられ、例えば抵抗Ｒ１を２００ｋΩとすると、抵抗Ｒ２としては例えば１ｋΩが用いられている。
【００３８】
なお、電圧検出部３１は、制御部４に内蔵されていてもよい。また、スイッチング素子ＳＷ１を備えず、常時抵抗Ｒ１，Ｒ２による電圧分圧が行われるようにしてもよい。また、スイッチング素子ＳＷ１及び抵抗Ｒ１，Ｒ２を備えず、電圧検出部３１が直接、接続端子Ｔ１（外部接続端子Ｔ（＋））と負極端子Ｐ（−）との間の電圧を検出する構成であってもよい。
【００３９】
制御部４は、例えば所定の演算処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、通信インターフェイス回路と、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）などの不揮発性記憶素子によって構成された記憶部４３と、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。そして、例えばＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、スイッチ制御部４１、及び通信部４２の一例として機能する。
【００４０】
電池モジュールＭ１〜Ｍｎが備える各制御部４の通信インターフェイス回路は、通信線Ｌ２を介して管理部２と接続されている。これにより、通信部４２は、通信インターフェイス回路を用いて管理部２との間でデータ送受信可能にされている。通信部４２は、モジュール側送信部及び要求指示受信部の一例に相当している。
【００４１】
スイッチ制御部４１は、例えば電池管理装置１が起動されたときや、例えば管理部２からの電圧関連情報の送信要求が通信部４２によって受信されたときに、スイッチング素子ＳＷ１をオンさせる。そして、スイッチ制御部４１は、電圧検出部３１によって電圧Ｖｄが検出され、電圧Ｖｄの電圧値を示す信号が制御部４へ送信されると、スイッチング素子ＳＷ１をオフさせる。これにより、抵抗Ｒ１，Ｒ２に電流が流れることによる電力損失が低減される。
【００４２】
記憶部４３には、電池モジュールＭ１〜Ｍｎをそれぞれ識別するための識別情報が予め記憶されている。例えば、電池モジュールＭ１〜Ｍｎの工場での生産時に、一つ一つの電池モジュール毎に異なる識別番号が、識別情報として記憶部４３に記憶される。
【００４３】
通信部４２は、電圧検出部３１から電圧Ｖｄを示す信号が送信されると、その電圧Ｖｄを示す電圧情報と、記憶部４３に記憶されている識別情報とを対応付けて管理部２へ送信する。通信部４２は、モジュール側送信部及び要求指示受信部の一例に相当している。
【００４４】
管理部２は、例えば所定の演算処理を行うＣＰＵと、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、通信インターフェイス回路と、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。そして、例えばＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、位置特定部２１、及び管理側通信部２２として機能する。
【００４５】
管理部２の通信インターフェイス回路は、通信線Ｌ２を介して電池モジュールＭ１〜Ｍｎの通信インターフェイス回路と接続されている。これにより、管理側通信部２２は、通信インターフェイス回路を用いて電池モジュールＭ１〜Ｍｎの通信部４２との間でデータ送受信可能にされている。
【００４６】
なお、電池モジュールＭ１〜Ｍｎと管理部２との間の通信路は、バス型であってもよく、ディジーチェーンであってもよく、管理部２と、電池モジュールＭ１〜Ｍｎとがそれぞれ接続される一対一接続（スター型）であってもよく、通信方式は限定されない。
【００４７】
管理側通信部２２は、電池モジュールＭ１〜Ｍｎから、それぞれ電圧情報と、各電圧情報に対応付けられた識別情報とを受信する。管理側通信部２２は、管理側受信部及び要求指示送信部の一例に相当している。
【００４８】
位置特定部２１は、管理側通信部２２によって受信された電圧情報によって示される電圧が高いほど、その電圧情報と対応する識別情報で識別される電池モジュールが、外部接続端子Ｔ（−）に近い位置に位置すると判断する。そして、位置特定部２１は、外部接続端子Ｔ（−）に最も近い電池モジュールの識別情報を、位置情報Ｍ１と対応付けて記憶し、以降、外部接続端子Ｔ（−）に近い電池モジュールの識別情報から順に、位置情報Ｍ２〜Ｍｎを対応付けて記憶することで、電池モジュールＭ１〜Ｍｎの位置を特定する。
【００４９】
図２は、図１に示す電池モジュールＭの動作の一例を示すフローチャートである。電池モジュールＭ１〜Ｍｎにおいて、それぞれ略同時に並行して図２に示すステップＳ１〜Ｓ４の動作が実行される。
【００５０】
まず、スイッチ制御部４１が、スイッチング素子ＳＷ１をオンさせる（ステップＳ１）。そうすると、抵抗Ｒ１，Ｒ２によって、外部接続端子Ｔ（＋）と各電池モジュールにおける負極端子Ｐ（−）との間の電圧が分圧されて、その分圧電圧が電圧検出部３１によって電圧Ｖｄとして検出される（ステップＳ２）。
【００５１】
そうすると、電池モジュールＭ１においては、電圧Ｖｄは、電圧関連情報として、電池モジュールＭ１〜Ｍｎが備える各二次電池Ｂの端子電圧（正極端子Ｐ（＋）と負極端子Ｐ（−）との間の電圧）の合計を示す。（以下、電池モジュールＭ１〜Ｍｎが備える各二次電池Ｂの端子電圧を、単に電池モジュールＭ１〜Ｍｎの端子電圧と称する。）
また、電池モジュールＭｎにおいては、電圧Ｖｄは、電池モジュールＭｎのみの端子電圧を示す。このように、電池モジュールＭ１〜Ｍｎにおける電圧Ｖｄは、外部接続端子Ｔ（−）に近いほど、すなわち電池モジュールＭ１〜Ｍｎの符号の添え字番号が小さいほど、電圧Ｖｄが高くなる。
【００５２】
次に、スイッチ制御部４１によって、スイッチング素子ＳＷ１がオフされる（ステップＳ３）。そうすると、抵抗Ｒ１，Ｒ２に流れる電流が遮断され、電力損失が低減される。
【００５３】
次に、通信部４２が、電圧Ｖｄを示す電圧情報と自モジュールの識別情報とを対応づけて管理部２へ送信する（ステップＳ４）。
【００５４】
図３は、図１に示す管理部２の動作の一例を示すフローチャートである。まず、管理側通信部２２によって、電池モジュールＭ１〜Ｍｎから、それぞれ電圧情報と、そのデータと対応付けられた識別情報とが受信される（ステップＳ１１）。
【００５５】
次に、位置特定部２１が、管理側通信部２２により受信された複数の電圧情報を、電圧が高いものから順に並び替える（ステップＳ１２）。そして、位置特定部２１は、高い電圧を示す電圧情報と対応する識別情報から順に、位置情報Ｍ１〜Ｍｎを対応付けて、例えばＲＡＭに記憶させる（ステップＳ１３）。位置特定部２１は、このように、各電池モジュールから送信された識別情報に、位置情報Ｍ１〜Ｍｎを対応づけることによって、各電池モジュールの位置を特定することができる。
【００５６】
この場合、各電池モジュールの位置を特定するために必要な情報、すなわち電池モジュールＭ１〜Ｍｎの電圧情報と識別情報とが、電池モジュールＭ１〜Ｍｎから直接管理部２へ送信されるので、特許文献１のように識別情報を複数の電池モジュールでリレーして伝達する方式と比べて各電池モジュールの位置を特定するための時間を短縮することができる。
【００５７】
また、特許文献１に記載の構成では、二次電池の直列順序と通信線の接続順序とを誤って配線すると、各電池モジュールの位置が誤って特定されてしまう。しかしながら、図１に記載の電池管理装置１によれば、通信線の接続順序にかかわらず、各電池モジュールの正しい位置が特定される。
【００５８】
なお、例えば図４に示すように、抵抗Ｒ１，Ｒ２は、接続端子Ｔ１（外部接続端子Ｔ（＋））と正極端子Ｐ（＋）との間の電圧を分圧するようにしてもよい。すなわち、電圧検出部３１は、外部接続端子Ｔ（＋）と、正極端子Ｐ（＋）との間の電圧を検出するようにしてもよい。
【００５９】
しかしながら、図１に示すように電圧検出部３１が、接続端子Ｔ１と、負極端子Ｐ（−）との間の電圧を検出する構成の方が、負極端子Ｐ（−）を各電池モジュールＭにおける回路グラウンドとして用いる場合、電圧検出部３１は、回路グラウンドと接続端子Ｔ１との間の電圧を検出すればよいので、電圧検出部３１を構成することが容易となる点で、図４に示す構成よりもより好ましい。
【００６０】
また、図５に示すように、接続端子Ｔ１が外部接続端子Ｔ（−）に接続される構成としてもよい。すなわち、電圧検出部３１は、外部接続端子Ｔ（−）と、負極端子Ｐ（−）との間の電圧を検出するようにしてもよい。
【００６１】
しかしながら、図５に示す構成では、各電池モジュールにおいて負極端子Ｐ（−）を回路グラウンドとして用いると、電圧Ｖｄは負極性（マイナスの電圧値）となる。そのため、電圧検出部３１を、マイナスの電圧値を検出可能な構成とする必要がある。従って、図５に示す構成よりも図１に示す構成の方が、電圧検出部３１を構成することが容易となる点で、より好ましい。
【００６２】
なお、図５に示す構成において、通信部４２が、電圧Ｖｄの絶対値を電圧情報として送信する場合、位置特定部２１は、管理側通信部２２によって受信された電圧情報によって示される電圧が低いほど、その電圧情報と対応する識別情報で識別される電池モジュールの二次電池Ｂが、外部接続端子Ｔ（−）に近い位置に位置すると判断する。すなわち、ステップＳ１２において、位置特定部２１は、管理側通信部２２により受信された複数の電圧情報を、電圧が低いものから順に並び替える（ステップＳ１２）。そして、位置特定部２１は、低い電圧を示す電圧情報と対応する識別情報から順に、位置情報Ｍ１〜Ｍｎを対応付けて、例えばＲＡＭに記憶させることによって、各電池モジュールの位置を特定する（ステップＳ１３）。
【００６３】
また、図６に示すように、図４，図５と同様、電圧検出部３１は、外部接続端子Ｔ（＋）と、正極端子Ｐ（＋）との間の電圧を検出し、接続端子Ｔ１が外部接続端子Ｔ（−）に接続される構成としてもよい。
【００６４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る電池管理装置１ａについて説明する。図７は、電池管理装置１ａの構成の一例を示すブロック図である。図７に示す電池管理装置１ａと、図１に示す電池管理装置１とでは、下記の点で異なる。すなわち、図７に示す電池管理装置１ａは、電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎ（電池モジュールＭ’）における情報取得部３ａ、制御部４ａ、及び管理部２ａの構成が異なる。
【００６５】
なお、図７に示す電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎの符号Ｍ’１〜Ｍ’ｎは、位置情報Ｍ１〜Ｍｎに対応しているものとする。
【００６６】
その他の構成は図１に示す電池管理装置１と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な点について説明する。
【００６７】
情報取得部３ａは、積分回路３２と、閾値電圧検知部３３と、スイッチング素子ＳＷ２とを備えている。積分回路３２は、抵抗Ｒ３とキャパシタＣ１とが直列接続されて構成されている。接続端子Ｔ１は、抵抗Ｒ３とキャパシタＣ１とを介して負極端子Ｐ（−）に接続されている。例えば、抵抗Ｒ３は１ＭΩ又は７５０ｋΩなど、キャパシタＣ１は２．２μＦなどである。
【００６８】
スイッチング素子ＳＷ２は、キャパシタＣ１と並列に接続されている。スイッチング素子ＳＷ２は、例えばバイポーラトランジスタであり、スイッチング素子ＳＷ２のコレクタが、抵抗Ｒ３とキャパシタＣ１の接続点に接続され、スイッチング素子ＳＷ２のエミッタが、負極端子Ｐ（−）に接続されている。なお、スイッチング素子ＳＷ２はバイポーラトランジスタに限らない。スイッチング素子ＳＷ２としては、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）などの種々のスイッチング素子を用いることができる。
【００６９】
閾値電圧検知部３３としては、例えばリセットＩＣ（Integrated Circuit）を用いることができる。閾値電圧検知部３３は、キャパシタＣ１に充電された電圧、すなわち積分電圧Ｖｃが、予め設定された閾値電圧（リセット電圧）Ｖｔｈ以上になったとき、積分電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖｔｈになったことを示す情報を表すべく、例えばハイレベルの検知信号Ｓｖを制御部４ａへ出力する。
【００７０】
制御部４ａは、制御部４とは、スイッチ制御部４１の代わりに積分制御部４４を備え、通信部４２の代わりに通信部４２ａを備える点で異なる。
【００７１】
積分制御部４４は、例えば初期状態や、例えば管理部２ａからキャパシタＣ１の放電を要求する指示が送信された場合等、スイッチング素子ＳＷ２をオンさせてキャパシタＣ１を放電させ、キャパシタＣ１の積分電圧Ｖｃをゼロにさせる。そして、積分制御部４４は、通信部４２ａによって管理部２ａからの電圧関連情報を要求する要求指示が受信されたとき、スイッチング素子ＳＷ２をオフさせて、積分回路３２による積分を開始させる。
【００７２】
通信部４２ａは、積分電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖｔｈになったことを示す信号、例えばハイレベルの検知信号Ｓｖが閾値電圧検知部３３から出力されると、積分電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖｔｈになったことを示す情報である閾値電圧検知情報と、記憶部４３に記憶されている自モジュールの識別情報とを対応付けて管理部２ａへ送信する。
【００７３】
管理部２ａは、管理部２とは、位置特定部２１ａと管理側通信部２２ａの動作が異なる。管理側通信部２２ａは、電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎへ、電圧関連情報を要求する要求指示を略同時に送信する。また、管理側通信部２２ａは、電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎから、それぞれ閾値電圧検知情報と、各閾値電圧検知情報に対応付けられた識別情報とを受信する。
【００７４】
位置特定部２１ａは、管理側通信部２２ａによって電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎから閾値電圧検知情報と識別情報とが受信されたとき、各閾値電圧検知情報と各識別情報との受信順序に基づいて、各電池モジュールの位置を特定する。
【００７５】
図８は、図７に示す管理部２ａの動作の一例を示すフローチャートである。図９は、図７に示す電池モジュールＭ’の動作の一例を示すフローチャートである。電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎにおいて、それぞれ略同時に並行して図９に示すステップＳ３１〜Ｓ３５の動作が実行される。
【００７６】
まず、管理側通信部２２ａは、電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎへ、閾値電圧検知情報を要求する要求指示を略同時に送信する（ステップＳ２１）。ここで、略同時とは、積分回路３２の時定数に対して無視できる程度の十分に短い時間、例えば積分回路３２の時定数の１／１０の時間より短い時間内のことを意味する。
【００７７】
そして、位置特定部２１ａは、変数ｉに”１”を代入する（ステップＳ２２）。次に、位置特定部２１ａは、管理側通信部２２ａによって、各電池モジュールのいずれかから閾値電圧検知情報が受信されるまで待機する（ステップＳ２３でＮＯ）。
【００７８】
一方、積分制御部４４は、まずスイッチング素子ＳＷ２をオンさせて、キャパシタＣ１を放電させる（ステップＳ３１）。そして、積分制御部４４は、通信部４２ａによって電圧関連情報を要求する要求指示が受信されるまで待機する（ステップＳ３２でＮＯ）。
【００７９】
そして、通信部４２ａによって電圧関連情報を要求する要求指示が受信されると（ステップＳ３２でＹＥＳ）、積分制御部４４は、スイッチング素子ＳＷ２をオフさせて、積分回路３２による積分を開始させる（ステップＳ３３）。
【００８０】
そうすると、電池モジュールＭ’１においては、積分回路３２に印加される電圧は、電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎの端子電圧の合計となる。
【００８１】
また、電池モジュールＭ’ｎにおいては、積分回路３２には、電池モジュールＭ’ｎのみの端子電圧が印加される。このように、電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎの積分回路３２に印加される電圧は、外部接続端子Ｔ（−）に近いほど、すなわち電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎの符号の添え字番号が小さいほど、高くなる。
【００８２】
その結果、外部接続端子Ｔ（−）に近い電池モジュールほど、積分電圧Ｖｃの上昇速度が速くなる。そうすると、外部接続端子Ｔ（−）に近い電池モジュールから順に、積分電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖｔｈに到達し、閾値電圧検知部３３によって検知信号Ｓｖがローレベルにされる。
【００８３】
積分制御部４４によってスイッチング素子ＳＷ２がオフされた後、通信部４２ａは、検知信号Ｓｖを監視する（ステップＳ３４）。そして、検知信号Ｓｖがローレベルになると（ステップＳ３４でＹＥＳ）、閾値電圧検知情報と自モジュールの識別情報とを管理部２ａへ送信する（ステップＳ３５）。そうすると、外部接続端子Ｔ（−）に近い電池モジュールから順に、閾値電圧検知情報と自モジュールの識別情報とを管理部２ａへ送信することになる。
【００８４】
一方、管理部２ａでは、管理側通信部２２ａによって閾値電圧検知情報が受信されると（ステップＳ２３でＹＥＳ）、位置特定部２１ａは、受信された閾値電圧検知情報と対応付けられている識別情報を、番号ｉの位置情報Ｍｉと対応付けて、例えばＲＡＭに記憶させる（ステップＳ２４）。
【００８５】
次に、位置特定部２１ａは、変数ｉと電池モジュールの数ｎとを比較し（ステップＳ２５）、変数ｉがｎと等しくなければ（ステップＳ２５でＮＯ）、ステップＳ２６へ移行して変数ｉに１を加算し（ステップＳ２６）、再びステップＳ２３〜Ｓ２５を繰り返す。
【００８６】
そして、変数ｉがｎと等しければ（ステップＳ２５でＹＥＳ）、すべての電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎの識別情報と位置情報Ｍ１〜Ｍｎとが対応付けられて、各電池モジュールの位置が特定されたことになるから、処理を終了する。
【００８７】
以上、電池管理装置１ａによれば、電池管理装置１と同様、電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎの電圧関連情報である閾値電圧検知情報と識別情報とが、電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎから直接管理部２ａへ送信されるので、特許文献１のように識別情報を複数の電池モジュールでリレーして伝達する方式と比べて各電池モジュールの位置を特定するための時間を短縮することが容易である。
【００８８】
また、図７に記載の電池管理装置１ａによれば、通信線の接続順序にかかわらず、各電池モジュールの正しい位置が特定される。
【００８９】
また、閾値電圧検知部３３は、積分電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖｔｈになったことを検知できればよく、図１に示す電圧検出部３１のように電圧値をデータとして取得する必要がないから、例えばリセットＩＣやコンパレータ等、安価な回路素子を閾値電圧検知部３３として用いることができるので、図７に示す電池モジュールＭ’のコストを低減することが容易である。
【００９０】
また、管理側通信部２２ａは、閾値電圧検知情報が受信された順番に、識別情報を位置情報と対応付けるだけで各電池モジュールの位置を特定することができる。従って、管理側通信部２２ａは、図１に示す位置特定部２１のように、複数の電圧情報を高い順に並び替える必要がないので、管理部２ａの処理を簡素化することが容易である。
【００９１】
なお、例えば図１０に示すように、接続端子Ｔ１が外部接続端子Ｔ（−）に接続される構成とし、積分回路３２は、接続端子Ｔ１（外部接続端子Ｔ（＋））と正極端子Ｐ（＋）との間の電圧を積分するようにしてもよい。
【００９２】
しかしながら、図７に示すように積分回路３２が、接続端子Ｔ１と、負極端子Ｐ（−）との間の電圧を検出する構成の方が、負極端子Ｐ（−）を各電池モジュールＭにおける回路グラウンドとして用いる場合、閾値電圧検知部３３は、回路グラウンドと接続端子Ｔ１との間の電圧を検出すればよいので、閾値電圧検知部３３を構成することが容易となる点で、図１０に示す構成よりも図７に示す構成の方がより好ましい。
【００９３】
また、図１０に示す構成では、各電池モジュールにおいて負極端子Ｐ（−）を回路グラウンドとして用いると、キャパシタＣ１は負電荷で充電され、積分電圧Ｖｃは負極性（マイナスの電圧値）となる。そのため、閾値電圧検知部３３を、マイナスの電圧値を検出可能な構成とする必要がある。従って、図１０に示す構成よりも図７に示す構成の方が、閾値電圧検知部３３を構成することが容易となる点で、より好ましい。
【００９４】
なお、図１０に示す構成においては、位置特定部２１ａは、管理側通信部２２ａによって閾値電圧検知情報が受信された順番が早い電池モジュールほど、外部接続端子Ｔ（＋）に近い位置に位置すると判断する。すなわち、ステップＳ２２において、位置特定部２１ａは、変数ｉとしてｎを代入し、ステップＳ２５において変数ｉが１か否かを確認し、ステップＳ２６において変数ｉから１を減算する。
【００９５】
また、図７に示す電池管理装置１ａの配線Ｌ１上において、隣接する電池モジュール間の接続端子Ｔ１同士の間、及び最も低電位側の電池モジュールＭ’１の接続端子Ｔ１と外部接続端子Ｔ（−）との間に、抵抗を介設してもよい。また、図１０に示す電池管理装置１ａの配線Ｌ１上において、隣接する電池モジュール間の接続端子Ｔ１同士の間、及び最も高電位側の電池モジュールＭ’ｎの接続端子Ｔ１と外部接続端子Ｔ（＋）との間に、抵抗を介設してもよい。
【００９６】
これにより、電池モジュールＭ’１〜Ｍ’ｎから閾値電圧検知情報が送信されるタイミングの時間差（ばらつき）が縮小される。
【００９７】
また、図７に示す電池管理装置１ａにおいて、電池ブロックＭ’１の接続端子Ｔ１と外部接続端子Ｔ（−）との間に、抵抗を介設してもよく、図１０に示す電池管理装置１ａにおいて、電池ブロックＭ’ｎの接続端子Ｔ１と外部接続端子Ｔ（＋）との間に、抵抗を介設してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明に係る電池管理装置は、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話機等の電子機器、ハイブリッドエレベータ、太陽電池や発電装置と二次電池とを組み合わされた電源システム、無停電源装置等の電池搭載装置等、電池を用いる種々の電池電源システムに適用することができ、特に電気自動車やハイブリッドカー等の車両に用いられる電池電源システムにおける電池管理装置として、好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１，１ａ 電池管理装置
２，２ａ 管理部
３，３ａ 情報取得部
４，４ａ 制御部
２１，２１ａ 位置特定部
２２，２２ａ 管理側通信部
３１ 電圧検出部
３２ 積分回路
３３ 閾値電圧検知部
４１ スイッチ制御部
４２，４２ａ 通信部
４３ 記憶部
４４ 積分制御部
Ｂ 二次電池
Ｃ１ キャパシタ
Ｅ 素電池
Ｌ１ 配線
Ｌ２ 通信線
Ｍ，Ｍ１〜Ｍｎ 電池モジュール
Ｐ（＋） 正極端子
Ｐ（−） 負極端子
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 抵抗
Ｓｖ 検知信号
ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチング素子
Ｔ（＋），Ｔ（−） 外部接続端子
Ｔ１ 接続端子
Ｖｃ 積分電圧
Ｖｄ 電圧
Ｖｔｈ 閾値電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の電池モジュールを含む電池管理装置であって、
前記各電池モジュールは、
二次電池と、
前記複数の電池モジュールによって構成された直列回路の一端と接続される接続端子と、
前記二次電池の一方の極と前記接続端子との間の電圧に関する情報を電圧関連情報として取得する情報取得部と、
自電池モジュールを識別する識別情報を予め記憶する記憶部と、
前記電圧関連情報と前記識別情報とを対応させて送信するモジュール側送信部とを含み、
前記電池管理装置は、
前記各電池モジュールの前記各モジュール側送信部から送信された前記電圧関連情報と前記識別情報とを受信する管理側受信部と、
前記管理側受信部によって受信された前記各電圧関連情報と前記各識別情報とから、前記各電池モジュールの前記直列回路内における位置を特定する位置特定部とを含む電池管理装置。
【請求項２】
前記情報取得部は、
前記二次電池の一方の極と前記接続端子との間の電圧を前記電圧関連情報として取得する請求項１記載の電池管理装置。
【請求項３】
前記情報取得部は、
前記二次電池の一方の極と前記接続端子との間の電圧を分圧する分圧抵抗と、
前記分圧抵抗によって分圧された電圧を前記電圧関連情報として検出する電圧検出部と、
前記分圧抵抗と直列に接続されたスイッチング素子とを含み、
前記各電池モジュールは、
前記電圧検出部によって前記電圧関連情報が検出された後、前記スイッチング素子をオフさせるスイッチ制御部をさらに含む請求項２記載の電池管理装置。
【請求項４】
前記接続端子は、
前記直列回路の高電位側の一端と接続され、
前記位置特定部は、
前記電圧関連情報によって示される電圧が高いほど、その電圧関連情報と対応する前記識別情報で識別される電池モジュールが、前記直列回路の低電位側に近い位置に位置すると判断する請求項２又は３記載の電池管理装置。
【請求項５】
前記各電池モジュールへ、前記電圧関連情報を要求する要求指示を略同時に送信する要求指示送信部をさらに備え、
前記各電池モジュールは、
前記要求指示を受信する要求指示受信部をさらに備え、
前記情報取得部は、
前記二次電池の一方の極と前記接続端子との間の電圧の積分を行う積分回路と、
前記要求指示受信部によって前記要求指示が受信されたとき、前記積分回路による前記積分を開始させる積分制御部と、
前記積分回路によって積分された積分電圧が、予め設定された閾値電圧になったとき、前記積分電圧が前記閾値電圧になったことを示す情報を前記電圧関連情報として前記モジュール側送信部へ出力する閾値電圧検知部とを含み、
前記モジュール側送信部は、
前記閾値電圧検知部から前記電圧関連情報が出力されたとき、前記電圧関連情報と前記識別情報とを送信し、
前記位置特定部は、
前記管理側受信部によって前記各モジュール側送信部から前記各電圧関連情報と前記各識別情報とが受信されたとき、前記各電圧関連情報と前記各識別情報との受信順序に基づいて、前記各電池モジュールの前記直列回路内における位置を特定する請求項１記載の電池管理装置。
【請求項６】
前記接続端子は、
前記直列回路の高電位側の一端と接続され、
前記位置特定部は、
前記電圧関連情報と前記識別情報とが前記管理側受信部によって受信されたタイミングが早いほど、その受信された識別情報で識別される電池モジュールが、前記直列回路の低電位側に近い位置に位置すると判断する請求項５記載の電池管理装置。
【請求項７】
前記直列回路において隣接する電池モジュールの各接続端子間、及び最も低電位側の電池モジュールの接続端子と前記直列回路の低電位側の一端との間にそれぞれ接続された複数の抵抗をさらに備える請求項６記載の電池管理装置。
【請求項１】
直列に接続された複数の電池モジュールを含む電池管理装置であって、
前記各電池モジュールは、
二次電池と、
前記複数の電池モジュールによって構成された直列回路の一端と接続される接続端子と、
前記二次電池の一方の極と前記接続端子との間の電圧に関する情報を電圧関連情報として取得する情報取得部と、
自電池モジュールを識別する識別情報を予め記憶する記憶部と、
前記電圧関連情報と前記識別情報とを対応させて送信するモジュール側送信部とを含み、
前記電池管理装置は、
前記各電池モジュールの前記各モジュール側送信部から送信された前記電圧関連情報と前記識別情報とを受信する管理側受信部と、
前記管理側受信部によって受信された前記各電圧関連情報と前記各識別情報とから、前記各電池モジュールの前記直列回路内における位置を特定する位置特定部とを含む電池管理装置。
【請求項２】
前記情報取得部は、
前記二次電池の一方の極と前記接続端子との間の電圧を前記電圧関連情報として取得する請求項１記載の電池管理装置。
【請求項３】
前記情報取得部は、
前記二次電池の一方の極と前記接続端子との間の電圧を分圧する分圧抵抗と、
前記分圧抵抗によって分圧された電圧を前記電圧関連情報として検出する電圧検出部と、
前記分圧抵抗と直列に接続されたスイッチング素子とを含み、
前記各電池モジュールは、
前記電圧検出部によって前記電圧関連情報が検出された後、前記スイッチング素子をオフさせるスイッチ制御部をさらに含む請求項２記載の電池管理装置。
【請求項４】
前記接続端子は、
前記直列回路の高電位側の一端と接続され、
前記位置特定部は、
前記電圧関連情報によって示される電圧が高いほど、その電圧関連情報と対応する前記識別情報で識別される電池モジュールが、前記直列回路の低電位側に近い位置に位置すると判断する請求項２又は３記載の電池管理装置。
【請求項５】
前記各電池モジュールへ、前記電圧関連情報を要求する要求指示を略同時に送信する要求指示送信部をさらに備え、
前記各電池モジュールは、
前記要求指示を受信する要求指示受信部をさらに備え、
前記情報取得部は、
前記二次電池の一方の極と前記接続端子との間の電圧の積分を行う積分回路と、
前記要求指示受信部によって前記要求指示が受信されたとき、前記積分回路による前記積分を開始させる積分制御部と、
前記積分回路によって積分された積分電圧が、予め設定された閾値電圧になったとき、前記積分電圧が前記閾値電圧になったことを示す情報を前記電圧関連情報として前記モジュール側送信部へ出力する閾値電圧検知部とを含み、
前記モジュール側送信部は、
前記閾値電圧検知部から前記電圧関連情報が出力されたとき、前記電圧関連情報と前記識別情報とを送信し、
前記位置特定部は、
前記管理側受信部によって前記各モジュール側送信部から前記各電圧関連情報と前記各識別情報とが受信されたとき、前記各電圧関連情報と前記各識別情報との受信順序に基づいて、前記各電池モジュールの前記直列回路内における位置を特定する請求項１記載の電池管理装置。
【請求項６】
前記接続端子は、
前記直列回路の高電位側の一端と接続され、
前記位置特定部は、
前記電圧関連情報と前記識別情報とが前記管理側受信部によって受信されたタイミングが早いほど、その受信された識別情報で識別される電池モジュールが、前記直列回路の低電位側に近い位置に位置すると判断する請求項５記載の電池管理装置。
【請求項７】
前記直列回路において隣接する電池モジュールの各接続端子間、及び最も低電位側の電池モジュールの接続端子と前記直列回路の低電位側の一端との間にそれぞれ接続された複数の抵抗をさらに備える請求項６記載の電池管理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−９６７９８（Ｐ２０１３−９６７９８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３８８８０（Ｐ２０１１−２３８８８０）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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