電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置
【課題】より簡便な構成によって電池の劣化の原因特定を容易に行えるようにする。
【解決手段】充電可能な複数の二次電池セルと、二次電池セルを直列又は並列に接続した電池ブロック９の温度を検出するための温度検出手段３１と、電池ブロック９の充放電電流を検出するための電流検出手段３２と、電池ブロック９又は二次電池セルの電圧を検出するための電圧検出手段３３と、を備える電源装置であって、電源装置はさらに、温度検出手段３１で検出された温度、電流検出手段３２で検出された電流値、電圧検出手段３３で検出された電圧値を、所定のタイミングで取得するデータ収集手段と、データ収集手段で取得したデータを記録するためのメモリ手段２０とを備える。
【解決手段】充電可能な複数の二次電池セルと、二次電池セルを直列又は並列に接続した電池ブロック９の温度を検出するための温度検出手段３１と、電池ブロック９の充放電電流を検出するための電流検出手段３２と、電池ブロック９又は二次電池セルの電圧を検出するための電圧検出手段３３と、を備える電源装置であって、電源装置はさらに、温度検出手段３１で検出された温度、電流検出手段３２で検出された電流値、電圧検出手段３３で検出された電圧値を、所定のタイミングで取得するデータ収集手段と、データ収集手段で取得したデータを記録するためのメモリ手段２０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列や並列に接続された複数の電池セルを内蔵し電力を供給可能とした電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池セルを多数内蔵して出力電圧と出力電流の両方を大きくした電源装置は、ハイブリッド車や電気自動車などの車載用途といった動力用の他、家庭用、工業用の電力を蓄電する載置型の電源装置といった蓄電用としても、利用が期待されている。
【０００３】
このような電源装置においては、様々な要因で二次電池セルが劣化する。しかしながら、実際に様々な環境下、条件下で使用されている電源装置においては、原因は様々であって、その原因を特定することは容易でなかった。
【０００４】
このような原因を特定するために、ネットワークなどの通信システムに接続して、常時動作状態を監視する方法が考えられる。しかしながら、この方法では各電源装置毎に通信機能を持たせる必要が生じ、コストがかかることに加え、その消費電力も大きくなって、省電力の要求に反することとなる。また、通信インフラが整っていない環境では利用できないという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−８５８１８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９１９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、より簡便な構成によって電池の劣化の原因特定を容易に行えるようにした電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る電源装置によれば、充電可能な複数の二次電池セルと、前記二次電池セルを直列又は並列に接続した電池ブロック９の温度を検出するための温度検出手段３１と、前記電池ブロック９の充放電電流を検出するための電流検出手段３２と、前記電池ブロック９又は二次電池セルの電圧を検出するための電圧検出手段３３と、を備える電源装置であって、前記電源装置はさらに、前記温度検出手段３１で検出された温度、前記電流検出手段３２で検出された電流値、前記電圧検出手段３３で検出された電圧値を、所定のタイミングで取得するデータ収集手段と、前記データ収集手段で取得したデータを記録するためのメモリ手段２０と、を備えることができる。これにより、所定のタイミングで電池ブロックの温度、電流、電圧をメモリ手段２０に逐次記録することができ、このデータを解析することでエラーや異常の原因特定が容易となる。特に、ネットワーク接続などを用いることなく簡便な方法でデータを収集できることから、安価に実装できることに加え、通信を行わなくて済む分、消費電力を抑制できる利点が得られる。
【０００８】
また第２の側面に係る電源装置によれば、前記データ収集手段がデータ収集を行う所定のタイミングを、予め設定された一定の時間間隔とすることができる。これにより、一定周期毎に逐次電池情報を取得してログを残すことができ、エラー解析に有益となる。
【０００９】
さらに第３の側面に係る電源装置によれば、前記データ収集手段は、前記温度検出手段３１、電流検出手段３２、電圧検出手段３３からデータ収集を行い、前記メモリ手段２０に記録する動作モードと、消費電力を抑えた低消費電力モードと、を備えており、前記データ収集手段を、動作モードにおいてデータの記録を終了後に動作モードから低消費電力モードに移行させると共に、次回のデータ収集を行うタイミングで、再び動作モードに移行させることができる。これにより、データ収集を行うタイミングでのみデータ収集手段を動作させ、それ以外の期間では消費電力を抑えることで、全体としての消費電力を抑制できる。
【００１０】
さらにまた第４の側面に係る電源装置によれば、さらに前記一定周期の所定のタイミングを規定するタイミング手段を備えており、前記データ収集手段は、前記タイミング手段から一定周期毎に送られるトリガ信号を受けて、低消費電力モードから動作モードに復帰させることができる。これにより、一定周期でトリガ信号でもってデータ収集手段を起動させることができ、低消費電力モードからの復帰動作を容易に行える利点が得られる。
【００１１】
さらにまた第５の側面に係る電源装置によれば、さらに前記電池ブロック９、温度検出手段３１、電流検出手段３２、電圧検出手段３３を収納した複数の電池ユニットＢＵと、前記複数の電池ユニットＢＵを複数接続可能な電源コントローラ１０と、を備えており、前記電源コントローラ１０に、前記データ収集手段と、メモリ手段２０とを備えることができる。これにより、電池ブロックをユニット化して複数接続することで、異なる電力に対応した電源システムを容易に構築可能とすると共に、データ収集は電源コントローラで集中的に行うことで、各電池ユニット毎にデータを管理する必要をなくし、データ収集とエラー解析を効率よく行える利点が得られる。
【００１２】
さらにまた第６の側面に係る電源装置によれば、さらに前記電池ブロック９の残容量を演算する残容量演算手段を備えており、前記データ収集手段が、前記残容量演算手段で演算された残容量を、前記メモリ手段２０に記録することができる。これにより、演算された残容量が正確であったかどうかを解析することで、残容量演算手段の動作が正確であったかどうかを検証することが可能となる。
【００１３】
さらにまた第７の側面に係る電源装置によれば、前記メモリ手段２０を、汎用のメモリ媒体とすることができる。これにより、収集したデータを安価にメモリ媒体に書き込むことができ、また事後の解析などにおいてもデータの処理が容易となり、ハンドリングに優れた環境が実現される。
【００１４】
さらにまた第８の側面に係る電源装置によれば、さらに無線で公衆電話回線と接続可能な通信手段を備えることができる。これにより、公衆電話回線を用いたダイヤルアップ接続を可能とし、広い範囲でのデータ収集が可能となる。
【００１５】
さらにまた、第９の側面に係る車両は、前記電源装置を搭載したものである。
【００１６】
さらにまた、第１０の側面に係る蓄電装置は、前記電源装置を搭載したものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１に係る電源装置をエンジンとモータで走行するハイブリッド車に搭載する例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る電源装置を示すブロック図である。
【図３】電池情報データをメモリカードに保存する手順を示すフローチャートである。
【図４】モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。
【図５】蓄電用の電源装置に適用する例を示すブロック図である。
【図６】蓄電用の電源装置の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置を例示するものであって、本発明は電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置を以下のものに特定しない。また、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（実施例１）
【００１９】
図１〜図２に、本発明の実施例１に係る電源装置として、車載用の電源装置に適用した例を説明する。この電源装置１００は、主としてハイブリッド車や電気自動車等の電動車両に搭載されて、車両のモータに電力を供給して、車両を走行させる電源に使用される。ただ、本発明の電源装置は、接続先の被駆動機器をこれに限定せず、ハイブリッド車や電気自動車以外の電動車両に使用でき、また電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。
【００２０】
図１に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車に電源装置１００を搭載したブロック図を示す。この図に示す電源装置１００を搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、モータ９３に電力を供給する電源装置１００と、電源装置１００の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。車両ＨＶは、電源装置１００の電池を充放電しながらモータ９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、電源装置１００の電池を充電する。
（電源装置１００）
【００２１】
図２に、本発明の実施例１に係る電源装置１００のブロック図を示す。この図に示す電源装置１００は、ハイブリッド自動車用の走行用バッテリに適用する例を示している。この電源装置１００は、電池ブロック９と、電源コントローラ１０と、メモリカードユニットとを備える。
（電池ブロック９）
【００２２】
電池ブロック９は、複数の電池パックＢＰで構成される。各電池パックＢＰは、さらに複数の二次電池セルで構成される。この例では、電池パックＢＰを３並列、４直列接続して、計１２個の電池パックＢＰ１〜１２で電池ブロック９を構成している。ただ、電池パックの並列接続数や直列接続数は、要求される電力等に応じて適宜設定される。
【００２３】
各電池パックＢＰは、二次電池セルを複数、直列及び／又は接続に接続して構成される。二次電池セルには、リチウムイオン二次電池の他、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等が利用できる。
【００２４】
また各電池パックＢＰには、温度を検出するための温度検出手段３１が設けられる。温度検出手段３１は、電源コントローラ１０と接続されており、電源コントローラ１０で集中管理する。
【００２５】
さらに複数の電池パックＢＰを接続して、電池ユニットＢＵを構成してもよい。図２の例では、電池パックＢＰを３個並列に接続して電池ユニットＢＵを構成しており、電池ユニットＢＵ１〜４を直列に接続して電池ブロック９を構成している。各電池パックＢＰには、それぞれ充放電電流を検出するための電流検出手段３２と、電圧を検出するための電圧検出手段３３とが設けられる。また、図２の例では電池パックＢＰを複数接続した電池ユニットＢＵのユニット電圧を検出するユニット電圧検出手段３４を、各電池ユニットに設けている。このように、電池パックＢＰ毎に電圧、電流、温度を検出する構成に限られず、電池ユニット単位や電池ブロック全体で、電圧や電流、温度等を検出し、これらのデータを部分的に抽出して、あるいはすべてを記録することもできる。さらには、電池パックＢＰの電圧についても、電池パック全体の電圧に限らず、電池パックを構成する二次電池セルのセル電圧や、二次電池セルを複数接続したモジュールの電圧を測定し、記録することも可能である。
（電源コントローラ１０）
【００２６】
電源コントローラ１０は、電池ブロック９を構成する各電池パックＢＰの動作を監視する。複数の電池パックＢＰを一台の電源コントローラ１０に接続して集中的に管理することで、効率よく電池パックＢＰを管理、運営できる。特に電池ブロック９をユニット化して複数接続することで、異なる電力に対応した電源システムを容易に構築可能とすると共に、データ収集は電源コントローラ１０で集中的に行うことで、各電池ユニットＢＵ毎にデータを管理する必要をなくし、データ収集やエラー解析を効率よく行える利点が得られる。
【００２７】
この電源コントローラ１０は、制御手段１１を備えており、温度検出手段３１で検出された温度、電流検出手段３２で検出された電流値、電圧検出手段３３で検出された電圧値を、所定のタイミングで取得する。この制御手段１１は、これらの電池情報を収集するデータ収集手段として機能する。なお電池情報としては、この他電池の残容量やエラーの有無や種別、通信値等を適宜含めてもよい。例えば電池の残容量を電池情報として記録しておくことで、後の解析において、電池の残容量演算を制御手段１１が逐次行った結果を、実際の残容量と比較して、残容量演算の精度を確認することができる。この場合は、電源コントローラ１０が電池ブロック９の残容量を演算する残容量演算手段を備える必要がある。例えば制御手段１１が残容量演算手段として残容量を演算すると共に、メモリ手段２０に残容量を電池情報の一として書き込む。
【００２８】
データ収集を行うタイミングは、予め設定された一定の時間間隔、例えば数秒間隔とする。また、車両の起動（キーＯＮ）時や停止（キーＯＦＦ）時等、特定のタイミングにおいてもデータ収集を行わせることができる。このようにして取得されたデータは、後述するメモリ手段２０に書き込まれる。これにより、一定周期毎に逐次電池情報を取得してログを残すことができ、エラー解析に役立てることができる。
【００２９】
さらに電源コントローラ１０は、車両側との通信も受け持つ。この電源コントローラ１０は、被駆動機器である車両側の制御部と通信可能に接続されている。電源コントローラ１０と車両とは、例えばＣＡＮなどの既知の通信方式によりデータ通信を行う。このデータ通信も、制御手段１１によって行われる。
（メモリ手段２０）
【００３０】
さらに電源コントローラ１０には、電池情報を記録するためのメモリ手段２０が接続される。メモリ手段２０は、汎用のメモリ媒体を利用できる。これによって安価なデータ記録が可能となり、また後の解析などにおいてもデータの読み出しなど、扱い処理が容易となる。このようなメモリ媒体には、ＳＤカードやミニＳＤカード、マイクロＳＤカード、コンパクトフラッシュ（登録商標）、メモリースティック（登録商標）等のメモリカードが利用できる。ここでは、メモリ手段２０としてＳＤカードアダプタのメモリカードユニットを利用している。ＳＤカードを利用することにより、大容量のメモリが安価かつ容易に入手でき、また回収後の解析もスムーズとなる。
【００３１】
メモリカードにデータを記録する形式は、バイナリ形式の他、ＡＳＣＩＩ形式としてもよい。またデータ記録に際して、データの暗号化を施すこともできる。これにより、第三者が万一通信データを見ても直ちに判読できないようにして、セキュリティを高めることができる。
【００３２】
また所定のタイミングでのデータの書き込みは、例えば割り込み処理によって行われる。すなわち、規定されたタイミングで電源コントローラ１０に対して割り込みが発生し、このタイミングで取得した電池情報を電源コントローラ１０がメモリ手段２０のログファイルに書き込む。
【００３３】
次に、電源コントローラ１０が電池情報データを収集してメモリカードに保存する手順を、図３のフローチャートに基づいて説明する。まずステップＳ１において、電源コントローラ１０がシステムの初期化を行う。この状態で、データ記憶システムが稼働状態となる。次にステップＳ２において、設定済みの初期情報を読み込む。初期情報としては、例えばデータを取得するタイミングが予め設定され、初期情報ファイルとして保存されている。電源コントローラ１０はこの初期情報ファイルを読み込むことで、データ記録間隔や記録形式、ログファイル名情報等を設定する。さらにステップＳ３において、電池情報データを記録するログファイルへの初期書き込みを行う。ここでは、ログファイルがオープンされて、該ファイルへの書き込み可能な状態となる。この状態で、割り込みを許可すると共に、ステップＳ４において割り込みの発生を待つ待機状態となる。割り込みが発生するまでステップＳ４をループし、割り込みが発生すると、ステップＳ５に進み記録データの書き込みが行われる。以上のようにして、電源コントローラ１０はメモリ手段２０に電池情報データを逐次記録していく。
【００３４】
このように、一定の周期で電池情報を逐次記録してデータを蓄積し、数ヶ月程度のスパンでメモリ媒体を回収する。このようにして得られたデータは実動データとして、不良解析やこれを踏まえた改良などに有効に利用できる。また、不良発生時には該当部分の電池データを解析することで、エラーや異常の原因特定が容易となる。
【００３５】
また、電源装置１００自体にデータを記録することで、ネットワーク接続を介して外部機器にデータを送出するための機構（例えば無線ＬＡＮ等の通信機器）を省略でき、安価に実装できることに加え、通信ユニットを省略できる分、省スペース化や低消費電力化にも有利となる。特に従来は、データ解析を行うためにはまずパソコンや通信ラインをモニタする外部装置を電源装置に接続し、その上で電源装置を動作させてログを取得していた。このような外部装置は外形が大型であり、また消費電流もデータ通信機器を動作させる必要があって大きくなる。このため、車両やモバイル機器のような外部電源から電力供給を得ることのできない移動体等では、長時間のログ記録が困難となる上、データ通信に消費する電力によって、取得対象の電池情報のデータ自体に歪みを生じさせることもあった。これに対して、本実施の形態のようなメモリ手段２０を電源装置１００の電源コントローラ１０の一部として組み込むことによって、小サイズで低消費電力にて安定的にログデータを記録できる。例えば組み込みマイコンを用いた低消費電力の電源コントローラを用いてログデータを記録できる。
【００３６】
特に、ＣＯ2削減の観点からハイブリッド自動車や電気自動車の普及が急ピッチで進められると共に、近年の電力需要の逼迫に鑑み、蓄電可能な載置型の電源装置が早急に求められている。このような二次電池セルを利用した大型蓄電・動力システムの実用化のための実証実験においては、二次電池セルの状態や充放電などの状況データを収集することが重要である。こうしたデータを収集することにより、例えば使用環境、電池状態により、各種パラメータなどの仕様を最適化したり、あるいは二次電池セルの性能低下などを検知して、電池使用の停止やメンテナンスの告知を行う等のアクションに役立てることができる。しかしながら、従来のデータ収集の仕組みは、通信ネットワークを用いた遠隔システム等を用いることが行われているものの、この方法ではデータ収集のためのシステムが大規模になり、大幅なコストアップの原因となっていた。また、動力系や蓄電系の独立型システムでは、商用電源のような潤沢な電力供給源が無いため、データ収集用のパソコンやインターネット接続機器を設置することで電力消費量が大きくなり、本来監視したい二次電池システムの運用状況に大きな影響を与えてしまう。さらに、通信等のインフラが整備されていないところでは、利用できないという問題もあった。その一方で、簡易な無線システム等の通信を用いたデータ収集の仕組みでは、セキュリティに不安が残る。これに対して、上述した本実施例１に係る電源装置１００では、電源装置１００側に電池情報データを記録する簡便な構成によって、安価にかつ簡易にデータ収集が可能となり、通信機能を必要としない分、低消費電力、低コスト、低価格化が実現できる。
（低消費電力モード）
【００３７】
また電源コントローラ１０に、通常の動作モード以外に、必要な機能のみ動作させて消費電力を落とした低消費電力モードを設け、データの記録時以外は低消費電力モードに移行させることで、必要な電力量を抑制することもできる。例えば、一定周期のタイミングを規定するタイミング手段を電源コントローラ１０の内部又は外部に設けて、このタイミング手段から一定周期毎に送られるトリガ信号を受けて、電源コントローラ１０が低消費電力モードから動作モードに復帰されるように構成する。またタイミング手段を電源コントローラ１０の外部に設ける場合は、外部信号であるトリガ信号で電源コントローラ１０を起動させるように構成する。
【００３８】
このようにすることで、電源コントローラ１０を常時稼働させることなく、データ記録を行わない間は低消費電力モードに移行させ、その一方で一定周期毎にトリガ信号を電源コントローラ１０に与えて低消費電力モードから復帰させることで、ログの記録を行えるようにできる。
（電気自動車用電源装置）
【００３９】
以上の例では、被駆動機器としてモータとエンジンで駆動されるハイブリッド車に利用する例を説明したが、これに限らずモータのみで走行する電気自動車に電源装置を適用することもできる。このような電気自動車に本発明を適用した例を図４に示す。この図に示す電源装置１００を搭載した車両ＥＶは、車両ＥＶを走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３に電力を供給する電源装置１００と、この電源装置１００の電池を充電する発電機９４とを備えている。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置１００の電池を充電する。
（蓄電用電源装置）
【００４０】
さらに、この電源装置は、移動体用の動力源としてのみならず、定置型の蓄電用設備としても利用できる。例えば家庭用、工場用の電源として、太陽光や深夜電力等で充電し、必要時に放電する電源システム、あるいは日中の太陽光を充電して夜間に放電する街路灯用の電源や、停電時に駆動する信号機用のバックアップ電源等にも利用できる。このような例を図５に示す。この図に示す電源装置１００は、複数の電池パック８１をユニット状に接続して電池ユニット８２を構成している。上述した図２の例では、電池パックＢＰを並列に接続して電池ユニットＢＵを構成していたのに対し、図５の例では電池パック８１を直列に接続して電池ユニット８２を構成している。各電池パック８１は、複数の電池セル１が直列及び／又は並列に接続されている。各電池パック８１は、電源コントローラ１０Ｂにより制御される。電源コントローラ１０Ｂには、電池ブロックから収集したデータを保存するためのメモリ手段２０Ｂが接続される。この電源装置１００は、電池ユニット８２を充電用電源ＣＰで充電した後、負荷ＬＤを駆動する。このため電源装置１００は、充電モードと放電モードを備える。負荷ＬＤと充電用電源ＣＰはそれぞれ、放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳを介して電源装置１００と接続されている。放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ１０Ｂによって切り替えられる。充電モードにおいては、電源コントローラ１０Ｂは充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＦＦに切り替えて、充電用電源ＣＰから電源装置１００への充電を許可する。また充電が完了し満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で負荷ＬＤからの要求に応じて、電源コントローラ１０Ｂは充電スイッチＣＳをＯＦＦに、放電スイッチＤＳをＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１００から負荷ＬＤへの放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＮにして、負荷ＬＤの電力供給と、電源装置１００への充電を同時に行うこともできる。
【００４１】
電源装置１００で駆動される負荷ＬＤは、放電スイッチＤＳを介して電源装置１００と接続されている。電源装置１００の放電モードにおいては、電源コントローラ１０Ｂが放電スイッチＤＳをＯＮに切り替えて、負荷ＬＤに接続し、電源装置１００からの電力で負荷ＬＤを駆動する。放電スイッチＤＳはＦＥＴ等のスイッチング素子が利用できる。放電スイッチＤＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ１０Ｂによって制御される。また電源コントローラ１０Ｂは、外部機器と通信するための通信インターフェースを備えている。図５の例では、ＵＡＲＴやＲＳ−２３２Ｃ等の既存の通信プロトコルに従い、ホスト機器ＨＴと接続されている。また必要に応じて、電源システムに対してユーザが操作を行うためのユーザインターフェースを設けることもできる。
【００４２】
各電池パック８１は、信号端子と電源端子を備える。信号端子は、パック入出力端子ＤＩと、パック異常出力端子ＤＡと、パック接続端子ＤＯとを含む。パック入出力端子ＤＩは、他のパック電池や電源コントローラ１０Ｂからの信号を入出力するための端子であり、パック接続端子ＤＯは子パックである他のパック電池に対して信号を入出力するための端子である。またパック異常出力端子ＤＡは、パック電池の異常を外部に出力するための端子である。さらに電源端子は、電池パック８１同士を直列、並列に接続するための端子である。また電池ユニット８２は並列接続スイッチ８５を介して出力ラインＯＬに接続されて互いに並列に接続されている。
【００４３】
さらに、このような蓄電システムの一例として、負荷ＬＤとしての駐輪場用の照明装置と、充電用電源ＣＰとしてのソーラーパネルを組み合わせた電源システムを、図６に示す。この図に示す電源システムは、日中にソーラーパネルで電池装置１００Ｃの電池ブロック９Ｃを充電し、夜間には蓄電された電力でもって照明装置を点灯し、夜間照明を行う。また負荷として照明に限らず、電気自転車やアシスト自転車用の電池パックを充電する充電器の電源や、災害時における緊急用のＡＣ１００Ｖ電源にも適用できる。この電源装置１００Ｃは、ソーラーパネルで発電される直流電力でもって、充電スイッチＣＳをＯＮとし、放電スイッチＤＳをＯＦＦとした状態で充電される。また放電時には、充電スイッチＣＳをＯＦＦとし、放電スイッチＤＳをＯＮとして、電池ブロック９Ｃからの直流をインバータで交流に変換することで、各負荷に対して交流電力が供給される。電源装置１００Ｃが備える電源コントローラ１０Ｃや制御手段１１Ｃ、メモリ手段２０Ｃ、電池ブロック９Ｃ等の詳細については、上述した構成と同様であり、詳細説明を省略する。
【００４４】
以上の電源装置は、電源装置自体でログデータを記録しておき、一定のスパンでこれを個別に回収して解析する形態について説明した。その一方で、独立型システムにおいては、方々に設置されている実証実験の現場を回ってデータを収集するのは、労力が大きく効率的ではないこともある。このような場合には、通信ネットワークを用いた遠隔操作によるデータ収集の仕組みを利用することもできる。ただし、この場合は電源装置側に通信ユニットを設ける必要があるため、これを駆動させるための電力や配置スペースの確保等の条件を具備することが前提となる。
【００４５】
また、電源装置自体に通信機能を持たせる他、外部のデータ通信モデムや携帯電話などの通信機器を利用し、これを接続することでデータ通信機能を付加する形態としてもよい。
【００４６】
さらに、電源装置を例えば山間部や孤島などに載置する態様においては、無線で公衆電話回線と接続可能な通信手段を備えることもできる。これにより、公衆電話回線を用いたダイヤルアップ接続等によって、光ファイバやＡＤＳＬなどの通信インフラストラクチャが整っていない環境においても利用可能として、電源装置のデータ収集可能なエリアを広範囲に拡張できる利点が得られる。また、上述した車載用途等においても、消費電力等の問題をクリアできる場合は同様に通信手段を付加してもよい。
【００４７】
一方で、商用電源等の電力線が利用できる環境でサーバを設置し、データ通信モデムによってインターネット接続の上、サーバへデータをアップロードする構成としてもよい。この方法であれば、サーバに蓄えられた電池情報データを、様々な場所からモニタできる。特に電源装置が多数設置されている場合でも、過度な負担無しに電池情報データの収集が行える。
【００４８】
またこのようなインターネット接続のような公衆ネットワーク回線を利用する形態に限られず、例えば接続者がデータ通信モデムを用いて、電話回線を介してピアツーピア接続する形態も利用できることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置は、ＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車等の電源装置として好適に利用できる。またコンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途にも適宜利用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１００、１００Ｂ、１００Ｃ…電源装置
９、９Ｃ…電池ブロック
１０、１０Ｂ、１０Ｃ…電源コントローラ
１１、１１Ｃ…制御手段
２０、２０Ｂ、２０Ｃ…メモリ手段
３１…温度検出手段
３２…電流検出手段
３３…電圧検出手段
３４…ユニット電圧検出手段
ＢＰ、ＢＰ１〜１２、８１…電池パック
ＢＵ、ＢＵ１〜４、８２…電池ユニット
８５…並列接続スイッチ
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
ＥＶ、ＨＶ…車両
ＬＤ…負荷；ＣＰ…充電用電源；ＤＳ…放電スイッチ；ＣＳ…充電スイッチ
ＯＬ…出力ライン；ＨＴ…ホスト機器
ＤＩ…パック入出力端子；ＤＡ…パック異常出力端子；ＤＯ…パック接続端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列や並列に接続された複数の電池セルを内蔵し電力を供給可能とした電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池セルを多数内蔵して出力電圧と出力電流の両方を大きくした電源装置は、ハイブリッド車や電気自動車などの車載用途といった動力用の他、家庭用、工業用の電力を蓄電する載置型の電源装置といった蓄電用としても、利用が期待されている。
【０００３】
このような電源装置においては、様々な要因で二次電池セルが劣化する。しかしながら、実際に様々な環境下、条件下で使用されている電源装置においては、原因は様々であって、その原因を特定することは容易でなかった。
【０００４】
このような原因を特定するために、ネットワークなどの通信システムに接続して、常時動作状態を監視する方法が考えられる。しかしながら、この方法では各電源装置毎に通信機能を持たせる必要が生じ、コストがかかることに加え、その消費電力も大きくなって、省電力の要求に反することとなる。また、通信インフラが整っていない環境では利用できないという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−８５８１８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９１９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、より簡便な構成によって電池の劣化の原因特定を容易に行えるようにした電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る電源装置によれば、充電可能な複数の二次電池セルと、前記二次電池セルを直列又は並列に接続した電池ブロック９の温度を検出するための温度検出手段３１と、前記電池ブロック９の充放電電流を検出するための電流検出手段３２と、前記電池ブロック９又は二次電池セルの電圧を検出するための電圧検出手段３３と、を備える電源装置であって、前記電源装置はさらに、前記温度検出手段３１で検出された温度、前記電流検出手段３２で検出された電流値、前記電圧検出手段３３で検出された電圧値を、所定のタイミングで取得するデータ収集手段と、前記データ収集手段で取得したデータを記録するためのメモリ手段２０と、を備えることができる。これにより、所定のタイミングで電池ブロックの温度、電流、電圧をメモリ手段２０に逐次記録することができ、このデータを解析することでエラーや異常の原因特定が容易となる。特に、ネットワーク接続などを用いることなく簡便な方法でデータを収集できることから、安価に実装できることに加え、通信を行わなくて済む分、消費電力を抑制できる利点が得られる。
【０００８】
また第２の側面に係る電源装置によれば、前記データ収集手段がデータ収集を行う所定のタイミングを、予め設定された一定の時間間隔とすることができる。これにより、一定周期毎に逐次電池情報を取得してログを残すことができ、エラー解析に有益となる。
【０００９】
さらに第３の側面に係る電源装置によれば、前記データ収集手段は、前記温度検出手段３１、電流検出手段３２、電圧検出手段３３からデータ収集を行い、前記メモリ手段２０に記録する動作モードと、消費電力を抑えた低消費電力モードと、を備えており、前記データ収集手段を、動作モードにおいてデータの記録を終了後に動作モードから低消費電力モードに移行させると共に、次回のデータ収集を行うタイミングで、再び動作モードに移行させることができる。これにより、データ収集を行うタイミングでのみデータ収集手段を動作させ、それ以外の期間では消費電力を抑えることで、全体としての消費電力を抑制できる。
【００１０】
さらにまた第４の側面に係る電源装置によれば、さらに前記一定周期の所定のタイミングを規定するタイミング手段を備えており、前記データ収集手段は、前記タイミング手段から一定周期毎に送られるトリガ信号を受けて、低消費電力モードから動作モードに復帰させることができる。これにより、一定周期でトリガ信号でもってデータ収集手段を起動させることができ、低消費電力モードからの復帰動作を容易に行える利点が得られる。
【００１１】
さらにまた第５の側面に係る電源装置によれば、さらに前記電池ブロック９、温度検出手段３１、電流検出手段３２、電圧検出手段３３を収納した複数の電池ユニットＢＵと、前記複数の電池ユニットＢＵを複数接続可能な電源コントローラ１０と、を備えており、前記電源コントローラ１０に、前記データ収集手段と、メモリ手段２０とを備えることができる。これにより、電池ブロックをユニット化して複数接続することで、異なる電力に対応した電源システムを容易に構築可能とすると共に、データ収集は電源コントローラで集中的に行うことで、各電池ユニット毎にデータを管理する必要をなくし、データ収集とエラー解析を効率よく行える利点が得られる。
【００１２】
さらにまた第６の側面に係る電源装置によれば、さらに前記電池ブロック９の残容量を演算する残容量演算手段を備えており、前記データ収集手段が、前記残容量演算手段で演算された残容量を、前記メモリ手段２０に記録することができる。これにより、演算された残容量が正確であったかどうかを解析することで、残容量演算手段の動作が正確であったかどうかを検証することが可能となる。
【００１３】
さらにまた第７の側面に係る電源装置によれば、前記メモリ手段２０を、汎用のメモリ媒体とすることができる。これにより、収集したデータを安価にメモリ媒体に書き込むことができ、また事後の解析などにおいてもデータの処理が容易となり、ハンドリングに優れた環境が実現される。
【００１４】
さらにまた第８の側面に係る電源装置によれば、さらに無線で公衆電話回線と接続可能な通信手段を備えることができる。これにより、公衆電話回線を用いたダイヤルアップ接続を可能とし、広い範囲でのデータ収集が可能となる。
【００１５】
さらにまた、第９の側面に係る車両は、前記電源装置を搭載したものである。
【００１６】
さらにまた、第１０の側面に係る蓄電装置は、前記電源装置を搭載したものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１に係る電源装置をエンジンとモータで走行するハイブリッド車に搭載する例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る電源装置を示すブロック図である。
【図３】電池情報データをメモリカードに保存する手順を示すフローチャートである。
【図４】モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。
【図５】蓄電用の電源装置に適用する例を示すブロック図である。
【図６】蓄電用の電源装置の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置を例示するものであって、本発明は電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置を以下のものに特定しない。また、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（実施例１）
【００１９】
図１〜図２に、本発明の実施例１に係る電源装置として、車載用の電源装置に適用した例を説明する。この電源装置１００は、主としてハイブリッド車や電気自動車等の電動車両に搭載されて、車両のモータに電力を供給して、車両を走行させる電源に使用される。ただ、本発明の電源装置は、接続先の被駆動機器をこれに限定せず、ハイブリッド車や電気自動車以外の電動車両に使用でき、また電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。
【００２０】
図１に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車に電源装置１００を搭載したブロック図を示す。この図に示す電源装置１００を搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、モータ９３に電力を供給する電源装置１００と、電源装置１００の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。車両ＨＶは、電源装置１００の電池を充放電しながらモータ９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、電源装置１００の電池を充電する。
（電源装置１００）
【００２１】
図２に、本発明の実施例１に係る電源装置１００のブロック図を示す。この図に示す電源装置１００は、ハイブリッド自動車用の走行用バッテリに適用する例を示している。この電源装置１００は、電池ブロック９と、電源コントローラ１０と、メモリカードユニットとを備える。
（電池ブロック９）
【００２２】
電池ブロック９は、複数の電池パックＢＰで構成される。各電池パックＢＰは、さらに複数の二次電池セルで構成される。この例では、電池パックＢＰを３並列、４直列接続して、計１２個の電池パックＢＰ１〜１２で電池ブロック９を構成している。ただ、電池パックの並列接続数や直列接続数は、要求される電力等に応じて適宜設定される。
【００２３】
各電池パックＢＰは、二次電池セルを複数、直列及び／又は接続に接続して構成される。二次電池セルには、リチウムイオン二次電池の他、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等が利用できる。
【００２４】
また各電池パックＢＰには、温度を検出するための温度検出手段３１が設けられる。温度検出手段３１は、電源コントローラ１０と接続されており、電源コントローラ１０で集中管理する。
【００２５】
さらに複数の電池パックＢＰを接続して、電池ユニットＢＵを構成してもよい。図２の例では、電池パックＢＰを３個並列に接続して電池ユニットＢＵを構成しており、電池ユニットＢＵ１〜４を直列に接続して電池ブロック９を構成している。各電池パックＢＰには、それぞれ充放電電流を検出するための電流検出手段３２と、電圧を検出するための電圧検出手段３３とが設けられる。また、図２の例では電池パックＢＰを複数接続した電池ユニットＢＵのユニット電圧を検出するユニット電圧検出手段３４を、各電池ユニットに設けている。このように、電池パックＢＰ毎に電圧、電流、温度を検出する構成に限られず、電池ユニット単位や電池ブロック全体で、電圧や電流、温度等を検出し、これらのデータを部分的に抽出して、あるいはすべてを記録することもできる。さらには、電池パックＢＰの電圧についても、電池パック全体の電圧に限らず、電池パックを構成する二次電池セルのセル電圧や、二次電池セルを複数接続したモジュールの電圧を測定し、記録することも可能である。
（電源コントローラ１０）
【００２６】
電源コントローラ１０は、電池ブロック９を構成する各電池パックＢＰの動作を監視する。複数の電池パックＢＰを一台の電源コントローラ１０に接続して集中的に管理することで、効率よく電池パックＢＰを管理、運営できる。特に電池ブロック９をユニット化して複数接続することで、異なる電力に対応した電源システムを容易に構築可能とすると共に、データ収集は電源コントローラ１０で集中的に行うことで、各電池ユニットＢＵ毎にデータを管理する必要をなくし、データ収集やエラー解析を効率よく行える利点が得られる。
【００２７】
この電源コントローラ１０は、制御手段１１を備えており、温度検出手段３１で検出された温度、電流検出手段３２で検出された電流値、電圧検出手段３３で検出された電圧値を、所定のタイミングで取得する。この制御手段１１は、これらの電池情報を収集するデータ収集手段として機能する。なお電池情報としては、この他電池の残容量やエラーの有無や種別、通信値等を適宜含めてもよい。例えば電池の残容量を電池情報として記録しておくことで、後の解析において、電池の残容量演算を制御手段１１が逐次行った結果を、実際の残容量と比較して、残容量演算の精度を確認することができる。この場合は、電源コントローラ１０が電池ブロック９の残容量を演算する残容量演算手段を備える必要がある。例えば制御手段１１が残容量演算手段として残容量を演算すると共に、メモリ手段２０に残容量を電池情報の一として書き込む。
【００２８】
データ収集を行うタイミングは、予め設定された一定の時間間隔、例えば数秒間隔とする。また、車両の起動（キーＯＮ）時や停止（キーＯＦＦ）時等、特定のタイミングにおいてもデータ収集を行わせることができる。このようにして取得されたデータは、後述するメモリ手段２０に書き込まれる。これにより、一定周期毎に逐次電池情報を取得してログを残すことができ、エラー解析に役立てることができる。
【００２９】
さらに電源コントローラ１０は、車両側との通信も受け持つ。この電源コントローラ１０は、被駆動機器である車両側の制御部と通信可能に接続されている。電源コントローラ１０と車両とは、例えばＣＡＮなどの既知の通信方式によりデータ通信を行う。このデータ通信も、制御手段１１によって行われる。
（メモリ手段２０）
【００３０】
さらに電源コントローラ１０には、電池情報を記録するためのメモリ手段２０が接続される。メモリ手段２０は、汎用のメモリ媒体を利用できる。これによって安価なデータ記録が可能となり、また後の解析などにおいてもデータの読み出しなど、扱い処理が容易となる。このようなメモリ媒体には、ＳＤカードやミニＳＤカード、マイクロＳＤカード、コンパクトフラッシュ（登録商標）、メモリースティック（登録商標）等のメモリカードが利用できる。ここでは、メモリ手段２０としてＳＤカードアダプタのメモリカードユニットを利用している。ＳＤカードを利用することにより、大容量のメモリが安価かつ容易に入手でき、また回収後の解析もスムーズとなる。
【００３１】
メモリカードにデータを記録する形式は、バイナリ形式の他、ＡＳＣＩＩ形式としてもよい。またデータ記録に際して、データの暗号化を施すこともできる。これにより、第三者が万一通信データを見ても直ちに判読できないようにして、セキュリティを高めることができる。
【００３２】
また所定のタイミングでのデータの書き込みは、例えば割り込み処理によって行われる。すなわち、規定されたタイミングで電源コントローラ１０に対して割り込みが発生し、このタイミングで取得した電池情報を電源コントローラ１０がメモリ手段２０のログファイルに書き込む。
【００３３】
次に、電源コントローラ１０が電池情報データを収集してメモリカードに保存する手順を、図３のフローチャートに基づいて説明する。まずステップＳ１において、電源コントローラ１０がシステムの初期化を行う。この状態で、データ記憶システムが稼働状態となる。次にステップＳ２において、設定済みの初期情報を読み込む。初期情報としては、例えばデータを取得するタイミングが予め設定され、初期情報ファイルとして保存されている。電源コントローラ１０はこの初期情報ファイルを読み込むことで、データ記録間隔や記録形式、ログファイル名情報等を設定する。さらにステップＳ３において、電池情報データを記録するログファイルへの初期書き込みを行う。ここでは、ログファイルがオープンされて、該ファイルへの書き込み可能な状態となる。この状態で、割り込みを許可すると共に、ステップＳ４において割り込みの発生を待つ待機状態となる。割り込みが発生するまでステップＳ４をループし、割り込みが発生すると、ステップＳ５に進み記録データの書き込みが行われる。以上のようにして、電源コントローラ１０はメモリ手段２０に電池情報データを逐次記録していく。
【００３４】
このように、一定の周期で電池情報を逐次記録してデータを蓄積し、数ヶ月程度のスパンでメモリ媒体を回収する。このようにして得られたデータは実動データとして、不良解析やこれを踏まえた改良などに有効に利用できる。また、不良発生時には該当部分の電池データを解析することで、エラーや異常の原因特定が容易となる。
【００３５】
また、電源装置１００自体にデータを記録することで、ネットワーク接続を介して外部機器にデータを送出するための機構（例えば無線ＬＡＮ等の通信機器）を省略でき、安価に実装できることに加え、通信ユニットを省略できる分、省スペース化や低消費電力化にも有利となる。特に従来は、データ解析を行うためにはまずパソコンや通信ラインをモニタする外部装置を電源装置に接続し、その上で電源装置を動作させてログを取得していた。このような外部装置は外形が大型であり、また消費電流もデータ通信機器を動作させる必要があって大きくなる。このため、車両やモバイル機器のような外部電源から電力供給を得ることのできない移動体等では、長時間のログ記録が困難となる上、データ通信に消費する電力によって、取得対象の電池情報のデータ自体に歪みを生じさせることもあった。これに対して、本実施の形態のようなメモリ手段２０を電源装置１００の電源コントローラ１０の一部として組み込むことによって、小サイズで低消費電力にて安定的にログデータを記録できる。例えば組み込みマイコンを用いた低消費電力の電源コントローラを用いてログデータを記録できる。
【００３６】
特に、ＣＯ2削減の観点からハイブリッド自動車や電気自動車の普及が急ピッチで進められると共に、近年の電力需要の逼迫に鑑み、蓄電可能な載置型の電源装置が早急に求められている。このような二次電池セルを利用した大型蓄電・動力システムの実用化のための実証実験においては、二次電池セルの状態や充放電などの状況データを収集することが重要である。こうしたデータを収集することにより、例えば使用環境、電池状態により、各種パラメータなどの仕様を最適化したり、あるいは二次電池セルの性能低下などを検知して、電池使用の停止やメンテナンスの告知を行う等のアクションに役立てることができる。しかしながら、従来のデータ収集の仕組みは、通信ネットワークを用いた遠隔システム等を用いることが行われているものの、この方法ではデータ収集のためのシステムが大規模になり、大幅なコストアップの原因となっていた。また、動力系や蓄電系の独立型システムでは、商用電源のような潤沢な電力供給源が無いため、データ収集用のパソコンやインターネット接続機器を設置することで電力消費量が大きくなり、本来監視したい二次電池システムの運用状況に大きな影響を与えてしまう。さらに、通信等のインフラが整備されていないところでは、利用できないという問題もあった。その一方で、簡易な無線システム等の通信を用いたデータ収集の仕組みでは、セキュリティに不安が残る。これに対して、上述した本実施例１に係る電源装置１００では、電源装置１００側に電池情報データを記録する簡便な構成によって、安価にかつ簡易にデータ収集が可能となり、通信機能を必要としない分、低消費電力、低コスト、低価格化が実現できる。
（低消費電力モード）
【００３７】
また電源コントローラ１０に、通常の動作モード以外に、必要な機能のみ動作させて消費電力を落とした低消費電力モードを設け、データの記録時以外は低消費電力モードに移行させることで、必要な電力量を抑制することもできる。例えば、一定周期のタイミングを規定するタイミング手段を電源コントローラ１０の内部又は外部に設けて、このタイミング手段から一定周期毎に送られるトリガ信号を受けて、電源コントローラ１０が低消費電力モードから動作モードに復帰されるように構成する。またタイミング手段を電源コントローラ１０の外部に設ける場合は、外部信号であるトリガ信号で電源コントローラ１０を起動させるように構成する。
【００３８】
このようにすることで、電源コントローラ１０を常時稼働させることなく、データ記録を行わない間は低消費電力モードに移行させ、その一方で一定周期毎にトリガ信号を電源コントローラ１０に与えて低消費電力モードから復帰させることで、ログの記録を行えるようにできる。
（電気自動車用電源装置）
【００３９】
以上の例では、被駆動機器としてモータとエンジンで駆動されるハイブリッド車に利用する例を説明したが、これに限らずモータのみで走行する電気自動車に電源装置を適用することもできる。このような電気自動車に本発明を適用した例を図４に示す。この図に示す電源装置１００を搭載した車両ＥＶは、車両ＥＶを走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３に電力を供給する電源装置１００と、この電源装置１００の電池を充電する発電機９４とを備えている。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置１００の電池を充電する。
（蓄電用電源装置）
【００４０】
さらに、この電源装置は、移動体用の動力源としてのみならず、定置型の蓄電用設備としても利用できる。例えば家庭用、工場用の電源として、太陽光や深夜電力等で充電し、必要時に放電する電源システム、あるいは日中の太陽光を充電して夜間に放電する街路灯用の電源や、停電時に駆動する信号機用のバックアップ電源等にも利用できる。このような例を図５に示す。この図に示す電源装置１００は、複数の電池パック８１をユニット状に接続して電池ユニット８２を構成している。上述した図２の例では、電池パックＢＰを並列に接続して電池ユニットＢＵを構成していたのに対し、図５の例では電池パック８１を直列に接続して電池ユニット８２を構成している。各電池パック８１は、複数の電池セル１が直列及び／又は並列に接続されている。各電池パック８１は、電源コントローラ１０Ｂにより制御される。電源コントローラ１０Ｂには、電池ブロックから収集したデータを保存するためのメモリ手段２０Ｂが接続される。この電源装置１００は、電池ユニット８２を充電用電源ＣＰで充電した後、負荷ＬＤを駆動する。このため電源装置１００は、充電モードと放電モードを備える。負荷ＬＤと充電用電源ＣＰはそれぞれ、放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳを介して電源装置１００と接続されている。放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ１０Ｂによって切り替えられる。充電モードにおいては、電源コントローラ１０Ｂは充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＦＦに切り替えて、充電用電源ＣＰから電源装置１００への充電を許可する。また充電が完了し満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で負荷ＬＤからの要求に応じて、電源コントローラ１０Ｂは充電スイッチＣＳをＯＦＦに、放電スイッチＤＳをＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１００から負荷ＬＤへの放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＮにして、負荷ＬＤの電力供給と、電源装置１００への充電を同時に行うこともできる。
【００４１】
電源装置１００で駆動される負荷ＬＤは、放電スイッチＤＳを介して電源装置１００と接続されている。電源装置１００の放電モードにおいては、電源コントローラ１０Ｂが放電スイッチＤＳをＯＮに切り替えて、負荷ＬＤに接続し、電源装置１００からの電力で負荷ＬＤを駆動する。放電スイッチＤＳはＦＥＴ等のスイッチング素子が利用できる。放電スイッチＤＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ１０Ｂによって制御される。また電源コントローラ１０Ｂは、外部機器と通信するための通信インターフェースを備えている。図５の例では、ＵＡＲＴやＲＳ−２３２Ｃ等の既存の通信プロトコルに従い、ホスト機器ＨＴと接続されている。また必要に応じて、電源システムに対してユーザが操作を行うためのユーザインターフェースを設けることもできる。
【００４２】
各電池パック８１は、信号端子と電源端子を備える。信号端子は、パック入出力端子ＤＩと、パック異常出力端子ＤＡと、パック接続端子ＤＯとを含む。パック入出力端子ＤＩは、他のパック電池や電源コントローラ１０Ｂからの信号を入出力するための端子であり、パック接続端子ＤＯは子パックである他のパック電池に対して信号を入出力するための端子である。またパック異常出力端子ＤＡは、パック電池の異常を外部に出力するための端子である。さらに電源端子は、電池パック８１同士を直列、並列に接続するための端子である。また電池ユニット８２は並列接続スイッチ８５を介して出力ラインＯＬに接続されて互いに並列に接続されている。
【００４３】
さらに、このような蓄電システムの一例として、負荷ＬＤとしての駐輪場用の照明装置と、充電用電源ＣＰとしてのソーラーパネルを組み合わせた電源システムを、図６に示す。この図に示す電源システムは、日中にソーラーパネルで電池装置１００Ｃの電池ブロック９Ｃを充電し、夜間には蓄電された電力でもって照明装置を点灯し、夜間照明を行う。また負荷として照明に限らず、電気自転車やアシスト自転車用の電池パックを充電する充電器の電源や、災害時における緊急用のＡＣ１００Ｖ電源にも適用できる。この電源装置１００Ｃは、ソーラーパネルで発電される直流電力でもって、充電スイッチＣＳをＯＮとし、放電スイッチＤＳをＯＦＦとした状態で充電される。また放電時には、充電スイッチＣＳをＯＦＦとし、放電スイッチＤＳをＯＮとして、電池ブロック９Ｃからの直流をインバータで交流に変換することで、各負荷に対して交流電力が供給される。電源装置１００Ｃが備える電源コントローラ１０Ｃや制御手段１１Ｃ、メモリ手段２０Ｃ、電池ブロック９Ｃ等の詳細については、上述した構成と同様であり、詳細説明を省略する。
【００４４】
以上の電源装置は、電源装置自体でログデータを記録しておき、一定のスパンでこれを個別に回収して解析する形態について説明した。その一方で、独立型システムにおいては、方々に設置されている実証実験の現場を回ってデータを収集するのは、労力が大きく効率的ではないこともある。このような場合には、通信ネットワークを用いた遠隔操作によるデータ収集の仕組みを利用することもできる。ただし、この場合は電源装置側に通信ユニットを設ける必要があるため、これを駆動させるための電力や配置スペースの確保等の条件を具備することが前提となる。
【００４５】
また、電源装置自体に通信機能を持たせる他、外部のデータ通信モデムや携帯電話などの通信機器を利用し、これを接続することでデータ通信機能を付加する形態としてもよい。
【００４６】
さらに、電源装置を例えば山間部や孤島などに載置する態様においては、無線で公衆電話回線と接続可能な通信手段を備えることもできる。これにより、公衆電話回線を用いたダイヤルアップ接続等によって、光ファイバやＡＤＳＬなどの通信インフラストラクチャが整っていない環境においても利用可能として、電源装置のデータ収集可能なエリアを広範囲に拡張できる利点が得られる。また、上述した車載用途等においても、消費電力等の問題をクリアできる場合は同様に通信手段を付加してもよい。
【００４７】
一方で、商用電源等の電力線が利用できる環境でサーバを設置し、データ通信モデムによってインターネット接続の上、サーバへデータをアップロードする構成としてもよい。この方法であれば、サーバに蓄えられた電池情報データを、様々な場所からモニタできる。特に電源装置が多数設置されている場合でも、過度な負担無しに電池情報データの収集が行える。
【００４８】
またこのようなインターネット接続のような公衆ネットワーク回線を利用する形態に限られず、例えば接続者がデータ通信モデムを用いて、電話回線を介してピアツーピア接続する形態も利用できることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置は、ＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車等の電源装置として好適に利用できる。またコンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途にも適宜利用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１００、１００Ｂ、１００Ｃ…電源装置
９、９Ｃ…電池ブロック
１０、１０Ｂ、１０Ｃ…電源コントローラ
１１、１１Ｃ…制御手段
２０、２０Ｂ、２０Ｃ…メモリ手段
３１…温度検出手段
３２…電流検出手段
３３…電圧検出手段
３４…ユニット電圧検出手段
ＢＰ、ＢＰ１〜１２、８１…電池パック
ＢＵ、ＢＵ１〜４、８２…電池ユニット
８５…並列接続スイッチ
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
ＥＶ、ＨＶ…車両
ＬＤ…負荷；ＣＰ…充電用電源；ＤＳ…放電スイッチ；ＣＳ…充電スイッチ
ＯＬ…出力ライン；ＨＴ…ホスト機器
ＤＩ…パック入出力端子；ＤＡ…パック異常出力端子；ＤＯ…パック接続端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電可能な複数の二次電池セルと、
前記二次電池セルを直列又は並列に接続した電池ブロック(9)の温度を検出するための温度検出手段(31)と、
前記電池ブロック(9)の充放電電流を検出するための電流検出手段(32)と、
前記電池ブロック(9)又は二次電池セルの電圧を検出するための電圧検出手段(33)と、
を備える電源装置であって、
前記電源装置はさらに、
前記温度検出手段(31)で検出された温度、前記電流検出手段(32)で検出された電流値、前記電圧検出手段(33)で検出された電圧値を、所定のタイミングで取得するデータ収集手段と、
前記データ収集手段で取得したデータを記録するためのメモリ手段(20)と、
を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置であって、
前記データ収集手段がデータ収集を行う所定のタイミングが、予め設定された一定の時間間隔であることを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電源装置であって、
前記データ収集手段は、
前記温度検出手段(31)、電流検出手段(32)、電圧検出手段(33)からデータ収集を行い、前記メモリ手段(20)に記録する動作モードと、
消費電力を抑えた低消費電力モードと、
を備えており、
前記データ収集手段を、動作モードにおいてデータの記録を終了後に動作モードから低消費電力モードに移行させると共に、次回のデータ収集を行うタイミングで、再び動作モードに移行させてなることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電源装置であって、さらに、
前記一定周期の所定のタイミングを規定するタイミング手段を備えており、
前記データ収集手段は、前記タイミング手段から一定周期毎に送られるトリガ信号を受けて、低消費電力モードから動作モードに復帰されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一に記載の電源装置であって、さらに、
前記電池ブロック(9)、温度検出手段(31)、電流検出手段(32)、電圧検出手段(33)を収納した複数の電池ユニット(BU)と、
前記複数の電池ユニット(BU)を複数接続可能な電源コントローラ(10)と、
を備えており、
前記電源コントローラ(10)に、前記データ収集手段と、メモリ手段(20)とを備えてなることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一に記載の電源装置であって、さらに、
前記電池ブロック(9)の残容量を演算する残容量演算手段を備えており、
前記データ収集手段が、前記残容量演算手段で演算された残容量を、前記メモリ手段(20)に記録してなることを特徴とする電源装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記メモリ手段(20)が、汎用のメモリ媒体であることを特徴とする電源装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一に記載の電源装置であって、さらに、
無線で公衆電話回線と接続可能な通信手段を備えてなることを特徴とする電源装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一に記載の電源装置を搭載してなる車両。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一に記載の電源装置を搭載した蓄電装置。
【請求項１】
充電可能な複数の二次電池セルと、
前記二次電池セルを直列又は並列に接続した電池ブロック(9)の温度を検出するための温度検出手段(31)と、
前記電池ブロック(9)の充放電電流を検出するための電流検出手段(32)と、
前記電池ブロック(9)又は二次電池セルの電圧を検出するための電圧検出手段(33)と、
を備える電源装置であって、
前記電源装置はさらに、
前記温度検出手段(31)で検出された温度、前記電流検出手段(32)で検出された電流値、前記電圧検出手段(33)で検出された電圧値を、所定のタイミングで取得するデータ収集手段と、
前記データ収集手段で取得したデータを記録するためのメモリ手段(20)と、
を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置であって、
前記データ収集手段がデータ収集を行う所定のタイミングが、予め設定された一定の時間間隔であることを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電源装置であって、
前記データ収集手段は、
前記温度検出手段(31)、電流検出手段(32)、電圧検出手段(33)からデータ収集を行い、前記メモリ手段(20)に記録する動作モードと、
消費電力を抑えた低消費電力モードと、
を備えており、
前記データ収集手段を、動作モードにおいてデータの記録を終了後に動作モードから低消費電力モードに移行させると共に、次回のデータ収集を行うタイミングで、再び動作モードに移行させてなることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電源装置であって、さらに、
前記一定周期の所定のタイミングを規定するタイミング手段を備えており、
前記データ収集手段は、前記タイミング手段から一定周期毎に送られるトリガ信号を受けて、低消費電力モードから動作モードに復帰されてなることを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一に記載の電源装置であって、さらに、
前記電池ブロック(9)、温度検出手段(31)、電流検出手段(32)、電圧検出手段(33)を収納した複数の電池ユニット(BU)と、
前記複数の電池ユニット(BU)を複数接続可能な電源コントローラ(10)と、
を備えており、
前記電源コントローラ(10)に、前記データ収集手段と、メモリ手段(20)とを備えてなることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一に記載の電源装置であって、さらに、
前記電池ブロック(9)の残容量を演算する残容量演算手段を備えており、
前記データ収集手段が、前記残容量演算手段で演算された残容量を、前記メモリ手段(20)に記録してなることを特徴とする電源装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記メモリ手段(20)が、汎用のメモリ媒体であることを特徴とする電源装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一に記載の電源装置であって、さらに、
無線で公衆電話回線と接続可能な通信手段を備えてなることを特徴とする電源装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一に記載の電源装置を搭載してなる車両。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一に記載の電源装置を搭載した蓄電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−７６６８０（Ｐ２０１３−７６６８０Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１８１０３（Ｐ２０１１−２１８１０３）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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