CN102640383A - 电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池系统。本发明的电池系统(1)具备：与多个电池单元(2)对应地设置、且与电池单元电连接而生成电池侧信息信号的电池侧控制部(40)；容纳多个电池单元(2)、且至少容纳电池侧控制部(40)的电池容纳箱(3)；与电池侧控制部(40)对应地设置、且发送电池侧信息信号的电池侧通信部(34)；与电池侧通信部(34)对应地设置在电池容纳箱(3)内、且对从电池侧通信部(34)接收到的电池侧信息信号附加地址信息而生成合成电池侧信息信号的管理侧通信部(32，33)；与管理侧通信部(32，33)电连接、且基于从管理侧通信部(32，33)接收到的合成电池侧信息信号所包含的电池信息及地址信息生成电池容纳箱的内部中的各电池单元所对应的管理信息的管理侧控制部(50)。

Description

电池系统
技术领域
本发明涉及组合多个电池单元构成的电池系统。
本申请基于2010年10月14日在日本提出的特愿2010-231639号主张优先权，并在此援引其内容。
背景技术
一般，锂离子二次电池等单位单元(与后述的电池单元是相同的意思)是组合多个单位单元之后组装到电池系统来利用的。例如，该电池系统构成为包括：通过由多个单位单元构成的单元组、及监视该单元组的多个充电检测装置CMU而构成的多个群组(以下，将该群组称作“电池模块”)；和控制这些多个电池模块的组电池控制器BCU(与后述的BMU是相同的意思)(例如，参照专利文献1)。经由用于收发数据的布线互相连接BCU和按每个电池模块设置的多个CMU。并且，在各CMU中，测量对应的电池单元的电压或电流的值等，经由上述布线向BCU发送与该测量结果对应的单位单元的信息。此外，在BCU中，基于从各CMU接收到的各单位单元的上述信息，进行各单位单元的充电率(SOC)等的运算，并且监视各单位单元的状态来判断有无异常。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-32907号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是，根据如专利文献1所述的技术，在组合多个电池模块来构筑电池系统的情况下，在容纳这些电池模块的箱(case)内，需要用于电连接BCU和各个CMU的布线。大多情况下，该接线作业对作业者而言是过大的负担，而且该作业非常繁杂。
即使假设能够使接线作业变得效率化，也不能否定在接线时由作业者造成错误的布线的可能性。这种错误布线对于电池系统而言是致命的，由此不能进行电池系统所期望的动作。
该发明鉴于上述的情况为一例而完成，提供一种可最小限度地抑制作业者的负担来管理单位单元、且能够容易进行单位单元的设置及更换等的电池系统。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的电池系统具备：多个电池单元；电池侧控制部，其与所述多个电池单元对应地设置，且与所述电池单元电连接而生成包含所述电池单元的电池信息的电池侧信息信号；电池容纳箱，其容纳所述多个电池单元，并且至少容纳所述电池侧控制部；电池侧通信部，其与所述电池侧控制部对应地设置，并且发送所述电池侧信息信号；管理侧通信部，其与所述电池侧通信部对应地设置在所述电池容纳箱内，且对从所述电池侧通信部接收到的所述电池侧信息信号附加地址信息而生成合成电池侧信息信号；和管理侧控制部，其与所述管理侧通信部电连接，并且基于从所述管理侧通信部接收到的所述合成电池侧信息信号所包含的所述电池信息及所述地址信息，生成所述电池容纳箱的内部中的各所述电池单元所对应的管理信息。
根据该结构，在电池容纳箱内设置了多个电池单元的状态下，从与电池侧控制部对应地设置的电池侧通信部发送电池侧信息信号，并由管理侧通信部接收该电池侧信息信号，且附加地址信息之后发送给管理侧控制部。另一方面，在管理侧控制部中，预先确定附加地址信息的管理侧通信部的电池容纳箱内的设置位置。
因此，只要在电池容纳箱以规定排列容纳多个电池单元，使管理侧控制部、电池侧控制部、管理侧通信部、及电池侧通信部起动，不经过作业者之手就能够在管理侧控制部中与上述地址信息对应地生成与各电池单元对应的管理信息。
发明效果
因此，根据本发明的电池系统，能够最小限度地抑制作业者的负担来管理电池单元、且能够容易进行电池单元的设置及更换。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的电池系统的框图。
图2是将表示本发明的第1实施方式的电池系统所包含的电池包的一部分破坏后的立体图。
图3是表示在本发明的第1实施方式的电池系统所包含的电池包中卸下了电池容纳箱的盖部的状态的俯视图，是在本发明的第1实施方式的电池系统中详细表示电池侧无线装置及管理侧无线装置的框图。
图4是图3的电池包中的切断线A-A处的剖视图。
图5是本发明的第1实施方式的电池系统所包含的电池包中的盖部里面的俯视图。
图6是表示本发明的第1实施方式的电池系统所包含的电池包中的CMU的详细构成的框图。
图7是表示本发明的第1实施方式的电池系统中的、由CMU执行的处理的流程图。
图8(a)是表示各CMU识别信息的信号图案的图，(b)是详细表示电池侧信息信号的图。
图9是表示本发明的第1实施方式的电池系统所包含的电池包中的BMU的详细构成的框图。
图10是表示本发明的第1实施方式的电池系统中的、由BMU执行的处理的流程图。
图11是详细说明在BMU侧保持的管理信息表格的说明图。
图12是详细说明在BMU侧保持的容许参数值信息表格的说明图。
图13是在本发明的第2实施方式的电池系统中所使用的电池单元和盖罩(cap)的立体图。
图14是在本发明的第2实施方式的电池系统中所使用的电池单元和盖罩的分解立体图。
图15是表示在本发明的第3实施方式的电池系统所包含的电池包中卸下了电池容纳箱的盖部的状态的俯视图。
图16是本发明的第4实施方式的电池系统所包含的电池包的剖视图。
具体实施方式
(第1实施方式)
基于图1至图12，说明本发明的第1实施方式。以下，基于图1表示电池系统1的整体构成，基于图2～5说明电池系统1所包含的电池包的结构特征，基于图6～12说明电池系统1的电结构及其处理流程。
如图1所示，第1实施方式的电池系统1具有：由多个电池单元2构成的组电池20；对组电池20进行监视和控制的控制部、即BMS(BatteryManagement System)30；电力负载101；控制装置102；显示部103。其中，组电池20和BMS30被容纳在后述的电池容纳箱3而成为电池包100。
作为电池系统1，例如，例示电动车，以下以该电动车为例进行说明。另外，电池系统1除了电动车以外，例如也可以是铲车(forklift)等工业车辆或电车、在作为后述的电力负载101的电动机上连接了螺旋桨或推进器的飞机或船等移动体，或者也可以是家用电力蓄积系统、与如风车或太阳光这样的自然能量发电相组合的并网协调化蓄电系统等定置用系统。即，电池系统1是利用由电池单元2进行的电力的充放电而驱动的系统的总称。
组电池20与后述的电力负载101及BMS30电连接，在BMS30及控制装置102的控制下，向电力负载101提供所需的电力。为了简化说明，本实施方式的组电池20是由四个电池单元2(2-1、2-2、2-3、2-4)构成的，但是构成组电池20的电池单元2的个数也可以随着作为充放电对象的电力负载101的规格而不同。例如，在电池系统1为电动车的情况下，电池单元2的个数也可以是一百个左右。
电池单元2例如是层叠型锂离子二次电池，未图示的正极板及负极板经由隔离器而被容纳在电池容器(例如，是金属制的电池罐，以下以“电池罐”进行说明)内。此外，在各电池单元2中设有用于检测电池单元2的罐电位或罐温度等的检测值的测量设备(详细内容将利用图6在后面叙述)。另外，本实施方式的电池单元2并不限于层叠型，可以是卷绕型锂离子二次电池，进而也可以采用铅蓄电池等其他二次电池。
BMS30构成为包括作为电池侧控制部的多个CMU(Cell MonitoringUnit)40、作为电池侧通信部的电池侧无线装置34、作为管理侧控制部的BMU(Battery Management Unit)50、作为管理侧通信部的信号处理部32及管理侧无线装置33。
BMU50经由收发数据的总线与本电池系统1中的控制装置102连接。BMU50进行与各电池单元2相关的关联信息(是与后述的电池单元2的参数值相关联的信息，包括各电池单元2的上述SOC或劣化度SOH(Stateof Health))的运算。另外，关联信息的运算并不限于由BMU50进行的例子，也可以由后述的控制装置102进行。
如图1所示，CMU40按每个电池单元2设置。以下，在对单独的CMU40进行说明时，与电池单元2-1、2-2、2-3、2-4相对应地在符号末尾附加1～4的分支号，以CMU40-1、40-2、40-3、40-4进行说明，对于其他结构而言，在与各电池单元2对应时，也同样地在符号上附加分支号来进行说明。
各CMU40通过后述的ADC(Analog Digital Converter)31将从上述测量设备输入的检测值变换为作为数字信号的参数值。其中，流过组电池20的电流值被电流计21检测出之后被输入到内置于CMU40-4中的ADC，但是并不限于该方式，也可以构成为将其输入到其他的CMU40(CMU40-1～40-3)的任一个中。
在本实施方式的电池系统1中，与各个CMU40一一对应地设置了电池侧无线装置34。电池侧无线装置34由省略了图示的控制部、无线发送部、以及无线接收部构成，可应用公知的无线装置。各个电池侧无线装置34与对应的CMU40电连接。
此外，BMS30具备与电池侧无线装置34一一对应的管理侧无线装置33。管理侧无线装置33由省略了图示的控制部、无线发送部、以及无线接收部构成，可应用公知的无线装置。各个管理侧无线装置33与信号处理部32电连接，将从对应的电池侧无线装置34接收到的作为电池侧信息信号的电池侧无线信号Ssc(后述)发送到信号处理部32中。
信号处理部32是与管理侧无线装置33一一对应地设置的，分别具备省略了图示的存储器(例如，包括可重写的区域的非易失性存储器或易失性存储器)。
电力负载101例如将由组电池20供给的电力转换为动力，在本实施方式所示出的电动车的情况下，例示了电动机(electromotor)。
控制装置102例如是搭载于电动车的ECU(Electronic Control Unit)，被组装到电池系统1中，经由BMS30控制组电池20的放电来驱动电力负载101。控制装置102除了进行电力负载101的驱动控制外，还可以进行例如搭载于电动车的雨刷或导航仪等车载设备等的电动车整体的控制。
显示部103是以视觉效果输出各电池单元2或组电池20整体的上述关联信息和后述的电池信息等的装置，可以列举在电动车中设置的仪表盘或车导航仪用监视器等。该显示部103经由用于接收数据的总线与控制装置102连接。并且，在控制装置102接受了由电动车的驾驶员等从未图示的输入装置输入的输入信号之后，在该控制装置102的控制下，显示部103进行上述关联信息等的显示。另外，关联信息等的输出并不限于该方式，例如，也可以经由设置在电动车上的扬声器通过声音来输出上述关联信息等。
接着，基于图2～5，说明上述的电池系统1的电池包100的结构特征。另外，为了便于说明，如图2～4的记载所述，分别设定相互正交的X轴、Y轴及Z轴，适当利用这些方向来说明电池包100的特征。
如图2、3所示，电池包100具备容纳多个电池单元2的电池容纳箱3。电池容纳箱3具有：一面开口的大致方形状的箱主体4；和盖住箱主体4的开口的盖部5。在箱主体4的开口边缘部的四个角分别形成有螺栓孔4a。另一方面，在盖部5中，在与箱主体4的螺栓孔4a对应的位置处形成有螺栓插通孔5a，使固定用螺栓5b通过螺栓插通孔5a与螺栓孔4a螺合(通过螺钉紧固)，从而盖部5和箱主体4成为一体。另外，在本实施方式中，在电池容纳箱3的四个角中的1个角所形成的螺栓孔4a及螺栓插通孔5a与其他角相比，其孔的数量不相同。由此，能够始终以恒定的朝向使盖部5与箱主体4组合，能够无误地进行盖部5与箱主体4的组装。
此外，在箱主体4中，具有：容纳多个电池单元2的电池容纳部4b；和容纳搭载了BMU50的管理侧控制基板6的控制基板容纳部4c。在本实施方式中，如上述那样，电池容纳部4b形成在可被容纳于以2行2列排列了四个电池单元2的容纳位置处的空间内。
容纳在电池容纳部4b中的各电池单元2在本实施方式中构成为大致长方体状，具有上表面2a及侧面2h。其中，正极端子2b及负极端子2c向电池单元2的上表面2a突出，与上述的由正极板及负极板构成的层叠体电连接。所排列的四个电池单元2串联连接成在相邻的电池单元彼此中正极端子2b和负极端子2c通过母线(bus bar)7相连接。并且，与串联连接的一端侧的电池单元2的正极端子2b和另一端侧的电池单元2的负极端子2c分别连结的母线7从电池容纳箱3突出，从而可与外部连接。
在各电池单元2的上表面2a，在与安全阀(省略图示)不重叠的区域内分别粘结固定电池侧控制基板2d
在电池侧控制基板2d搭载有上述的CMU40及电池侧无线装置34，这些CMU40和电池侧无线装置34经由省略了图示的布线而电连接。此外，电池侧控制基板2d与对应的电池单元2电连接，CMU40及电池侧无线装置34从该电池单元2获得驱动所需的电力。
以下，为了确定排列四个电池单元2的电池容纳部4b内的电池位置(容纳位置)，设图3中的上侧为1行、下侧为2行，此外，设左侧为A列、右侧为B列。由此，针对各电池单元2的位置，将电池单元2-1的位置称为电池位置1-A、将电池单元2-2的位置称为电池位置1-B、将电池单元2-3的位置称为电池位置2-A、将电池单元2-4的位置称为电池位置2-B。
如图3及4所示，在电池容纳箱3的箱主体4中，在控制基板容纳部4c的内表面，从箱主体4的底面朝向上方(Z方向的正侧)分别配设一对突条部4d、4d。上述的管理侧控制基板6将其周缘部分别插入到一对突条部4d、4d之间，从而被固定到控制基板容纳部4c内而得以保持。
容纳在控制基板容纳部4c中的管理侧控制基板6经由供电线H与上述的母线7连接，从电池单元2接受驱动所需的电力。具体而言，如图4所示，在箱主体4中，母线7在朝向外部突出的突出口中形成了接触端子G，在将母线7固定在电极端子2b、2c上时，经由供电线H从电池单元2供给BMU50所需的电力。
在管理侧控制基板6搭载有上述的BMU50，BMU50和管理侧无线装置33经由第二连接端子6b(后述)而被电连接。在将盖部5安装到箱主体4的状态下从Z方向俯视时，管理侧无线装置33和电池侧无线装置34对置配置成彼此重叠。期望该电池侧无线装置34和管理侧无线装置33之间的通信利用具有方向性的电磁波(例如，期望是通过激光二极管振荡的光，在以下的说明中作为电磁波的一种以光为例)来进行。因此，在通过对应的电池侧无线装置34发送了电池侧无线信号Ssc的情况下，可通过管理侧无线装置33接收作为该电池侧无线信号Ssc的光。另外，也可以通过在电池容纳箱3中设置电波屏蔽部件，以便屏蔽与其他无线装置的信号干涉，从而利用不具有方向性的电波来进行上述的通信。此外，只要能够与电池侧无线装置34进行通信，管理侧无线装置33就不限于在盖部5的内表面5c与管理侧无线装置33面对面地设置的例子。即，本实施方式所示的“对置”包括“面对面”的含义，而且是指管理侧无线装置33与电池位置相对应地分别配置成电池侧无线装置34和管理侧无线装置33可通信的形态。
在管理侧控制基板6设有第一连接端子6a、和第二连接端子6b这两个连接端子。另一方面，在电池容纳箱3中，在与箱主体4的管理侧控制基板6对置的面上设有：连接了第一连接端子6a的第一连接器3a、连接了第二连接端子6b的第二连接器3b、连接了在后述的盖部5的内表面5c设置的盖侧连接端子5d的第三连接器3c。
第一连接器3a与贯通电池容纳箱3的壁体而向外部延伸的连接电缆3d连接，由此能够使电池系统1的控制装置102和BMU50经由第一连接端子6a、第一连接器3a及连接电缆3d进行通信。第二连接器3b和第三连接器3c电连接，由此能够使与第三连接器3c连接的盖侧连接端子5d和BMU50经由第三连接器3c、第二连接器3b及第二连接端子6b进行通信。
此外，如图4所示，在箱主体4中的与盖部5对置的面上设有压力传感器(静电电容型压力传感器等)。该压力传感器具有根据盖部5的开闭而输出由“0”或“1”表示的1比特的检测信号Sc的功能(详细情况将利用图10在后面叙述)。该连接传感器3e与BMU50电连接，经由该BMU50从电池单元2获得驱动所需的电力。
另外，在本实施方式中，通过上述的压力传感器检测了盖部5的开闭，但是取而代之地，也可以采用在第三连接器3c附近设置连接传感器，在对盖侧连接端子5d和第三连接器3c进行连接/解除连接时输出上述检测信号Sc的方式。
另一方面，如图5所示，在电池容纳箱3的盖部5中，在面向电池容纳部4b及控制基板容纳部4c的内表面5c上设有与第三连接器3c连接的盖侧连接端子5d。此外，在内表面5c上，与各电池单元2的电池侧控制基板2d(CMU40及电池侧无线装置34)相对应地设有多个管理侧无线装置33及信号处理部32。管理侧无线装置33和对应的信号处理部32经由省略了图示的总线而被电连接。
盖侧连接端子5d设置在与上述的第三连接器3c对应的位置，使盖部5盖住箱主体4时盖侧连接端子5d嵌合到第三连接器3c中，从而能够使彼此电连接。
各个信号处理部32通过形成在盖部5的内表面5c上的印刷布线5e而被串联连接，并且任一个信号处理部32通过盖侧连接端子5d和印刷布线5e而被电连接。由此，经由盖侧连接端子5d、第三连接器3c，能够收发BMU50与各信号处理部32之间的信号。
更具体而言，在本实施方式中，以盖侧连接端子5d、与电池单元2-2(电池位置1-B)对应的信号处理部32-4、与电池单元2-4(电池位置2-B)对应的信号处理部32-3、与电池单元2-3(电池位置2-A)对应的信号处理部32-2、与电池单元2-1(电池位置1-A)对应的信号处理部32-1的顺序进行串联连接。
各信号处理部32具备省略了图示的控制部及存储器。该存储器具备例如可重写的区域和不可重写的区域，其中，在不可重写的区域记录固有地址信息。各信号处理部32固定在盖部5的内表面5c，而且盖部5始终以恒定的朝向与箱主体4连接，因此各信号处理部32的设置位置始终与特定的电池位置对应。
并且，信号处理部32的上述控制部对从电池侧无线装置34逐次发送出的电池侧无线信号Ssc附加上述地址信息来生成合成电池侧无线信号Ssd。此外，各信号处理部32生成表示收到了电池侧无线信号Ssc的情形的受理信号Ab及Ac，向管理侧无线信号接受部52发送受理信号Ab，经由管理侧无线装置33向电池侧无线装置34发送受理信号Ac(分别利用图7、图10在后面叙述)。另外，在本实施方式中，由于经由1个总线串联连接了各信号处理部32，因此BMU50基于该地址信息Da进行与各信号处理部32的通信。
地址信息Da例如是2比特的数字信息，各个地址信息Da预先与电池位置建立了对应关系(请适当参照图11的管理信息表格T1)。例如，在图5所示的例子中，管理侧无线装置33-4的地址信息Da与电池位置“1-B”对应地被设定为“01”，管理侧无线装置33-3的地址信息Da与电池位置“2-B”对应地被设定为“11”。
在本实施方式中，由于容纳在电池容纳箱3中的电池单元2的个数是4个，因此，将地址信息设置为2比特的数字信息，但是根据所容纳的电池单元2的个数，可以设置成2比特以外的数字信息。
接着，使用图6～12说明本实施方式的由电池系统1管理的管理信息的处理流程及BMS30的电结构。
图6是详细表示构成BMS30的CMU40的图。CMU40构成为包括ADC31、连接信息接受部41、电池侧存储部42、电池状态信息生成部43、电池侧无线信号生成部44。
连接信息接受部41经由内部总线与电池侧无线信号生成部44电连接。如图7所示，该连接信息接受部41接受将盖部5组装到箱主体4时由BMU50生成的连接信息Dc(后述)(步骤SB1)。并且，在连接信息Dc被连接信息接受部41接受时，连接信息接受部41向电池侧无线信号生成部44发送表示接受了连接信息Dc的旨意的信号。
电池侧无线信号生成部44经由内部总线与电池侧存储部42及电池状态信息生成部43都电连接。该电池侧无线信号生成部44接受来自连接信息接受部41的上述信号之后，将CMU40所具备的省略了图示的计数器N的值设为零(“0”)(步骤SB2)。
接着，电池侧无线信号生成部44提取存储在电池侧存储部42中的电池固有信息Dp和CMU识别信息Ci(步骤SB3)，并且从电池状态信息生成部43接收电池状态信息Ds(步骤SB4)。
之后，电池侧无线信号生成部44基于电池固有信息Dp、CMU识别信息Ci及电池状态信息Ds，生成电池侧无线信号Ssc，并且向电池侧无线装置34发送该电池侧无线信号Ssc(步骤SB5)。在电池侧无线装置34中，向管理侧无线装置33发送所接收到的电池侧无线信号Ssc。
图8(b)表示本实施方式的电池侧无线信号Ssc的一例。
电池侧无线信号Ssc是重复由同步信号、上述的CMU识别信息Ci及电池信息构成的单位信号的数字信号，例如，作为单位信号具有16比特的位长。其中，同步信号构成为具有例如3比特的固有值。
CMU识别信息Ci是用于确定与电池单元2建立了对应关系的CMU40的识别信息(例如与CMU40的制造序号对应)，例如，如图8(a)所示，由具有3比特的位长且随着每个CMU40而不同的固有信号图案构成。该CMU识别信息Ci例如在制造CMU40时被记录在电池侧存储部42中。
另一方面，电池信息是包含电池固有信息Dp和电池状态信息Ds的数字数据，例如具有10比特的位长。其中，电池固有信息Dp是基于安装有CMU40的电池单元2的制造序号的数字数据(例如具有5比特的位长)，在各电池单元2中成为固有值。期望例如将包括CMU40的电池侧控制基板2d安装到电池单元2中时，由作业者将该电池固有信息Dp记录到电池侧存储部42中。
此外，电池状态信息Ds是基于从电池单元2适当提取的检测值的数字数据，例如具有5比特的位长。具体的电池状态信息Ds的生成过程如下。
如图6所示，在各电池单元2中设有：可测量罐温度的温度计2e、可测量正极端子2b与负极端子2c的端子间电压的第一电压计2f、可测量作为基准电位(例如负极电位)与罐之间的电位差的罐电池的第二电压计2g。本实施方式的电池单元2的正极端子2b经由期望的电阻与电池罐连接，由此罐电位和正极端子2b的电位变得相等。
来自温度计2e、第一电压计2f及第二电压计2g的检测值通过分别输入到CMU40的ADC31中而从模拟信号(检测值)变换到数字信号(参数值)之后，将它们输入到电池状态信息生成部43。
在电池状态信息生成部43中，对作为参数值的温度计2e中的温度数据、第一电压计2f中的端子间电压数据、和第二电压计2g中的罐电位数据进行合成来生成电池状态信息Ds，并向电池侧无线信号生成部44输出该电池状态信息Ds。
在步骤SB5中输出电池侧无线信号Ssc之后，电池侧无线信号生成部44判定是否接收了由信号处理部32生成并输出的受理信号Ac(将在后面使用图10来叙述)(步骤SB6)。在仍未收到受理信号Ac的情况下，电池侧无线信号生成部44在上述计数器N的值上加“1”(步骤SB8)，接着判定加“1”之后的计数器的值是否为“3”(步骤SB9)。
之后，若在步骤SB9中计数器的值不为“3”的情况下(即，为“1”或“2”时)，返回步骤SB3，由电池侧无线信号生成部44再次生成并输出电池侧无线信号Ssc。
另一方面，在步骤SB9中计数器的值为“3”的情况下，电池侧无线信号生成部44中止电池侧无线信号Ssc的生成及输出。此时，不能从信号处理部32接收上述受理信号Ac，这是因为包括信号处理部32和管理侧无线装置33的BMU50侧的构成部件中的任一个产生不良情况的可能性较高的缘故。
另外，在本实施方式中，电池侧无线信号生成部44最多生成并输出3次电池侧无线信号Ssc，但是该次数并不特别限于3次，例如可以将步骤SB9中的判断设为“3”以外的数值。
当在电池侧无线信号生成部44生成并输出电池侧无线信号Ssc的过程中接收了受理信号Ac时(在步骤SB6中为“是”)，以经过了规定时间作为触发来再次进行步骤SB2之后的处理(步骤SB7)。作为“规定时间”例如可例示1小时等，等待该规定时间的经过，电池侧无线信号生成部44生成并输出电池侧无线信号Ssc，从而将盖部5组装到箱主体4之后，向BMU50定期发送电池侧无线信号Ssc。
接着，基于图9～12详细说明管理侧控制部、即BMU50的结构和处理流程。
如图9所示，BMU50构成为包括连接信息生成部51、管理侧无线信号接受部52、真伪判定部53、管理侧存储部54、及电池状态监视部55。
连接信息生成部51与连接传感器3e及各信号处理部32电连接。如图10所示，该连接信息生成部51若接收从连接传感器3e输出的检测信号Sc，则判定接收到的检测信号Sc是否为“0”(步骤SC1)。如上所述，该检测信号Sc是随着盖部5的开闭从连接传感器3e输出的数字信号，例如具有1比特的位长。本实施方式的连接传感器3e是静电电容型压力传感器，例如在从箱主体4移除盖部5时(即、打开盖部5的情况)，输出具有“1”值的检测信号Sc。另一方面，在将盖部5组装到箱主体4时(即、关闭盖部5的情况)，输出具有“0”值的检测信号Sc。
在接收到的检测信号Sc为“0”的情况下，连接信息生成部51生成上述的连接信息Dc，并且向各信号处理部32发送该连接信息Dc(步骤SC2)。
之后，BMU50将内置的省略了图示的计数器M的值设定为“0”(步骤SC3)，接着，判定是否从信号处理部32接收了受理信号Ab(步骤SC4)。在此，受理信号Ab是表示信号处理部32接收了电池侧无线信号Ssc的情形的信号，是由各信号处理部32生成并向管理侧无线信号接受部52发送的。具体而言，在由信号处理部32接收了电池侧无线信号Ssc时，信号处理部32在接收到的电池侧无线信号Ssc上附加地址信息Da之后保持到内置的存储器中，并且在受理信号Ab上附加自己的地址信息Da之后发送给管理侧无线信号接受部52。
管理侧无线信号接受部52仅在规定时间内进行受理信号Ab的接收(步骤SC5)，在经过了规定时间的情况下，经由管理信息生成部56向控制装置102进行表示经过了规定时间的情形的通知(步骤SC16)。这是因为，在规定时间内未收到受理信号Ab的情况下，信号处理部32和管理侧无线装置33、或者CMU40侧的任一个构成部件产生不良情况的可能性较高，需要由控制装置102对使用者等进行警告。
另一方面，在步骤SC5中没有经过规定时间的情况下，继续进行受理信号Ab的接收，在接收了受理信号Ab的情况下，进入步骤SC6。
接收了受理信号Ab的管理侧无线信号接受部52向发送了受理信号Ab的信号处理部32发送：(1)生成上述的受理信号Ac并发送给对应的电池侧无线装置34的控制信号、和(2)将由信号处理部32生成并保持的合成电池侧无线信号Ssd发送给管理侧无线信号接受部52的控制信号(步骤SC6)。
之后，管理侧无线信号接受部52待机到从信号处理部32接收合成电池侧无线信号Ssd为止(步骤SC7)，在接收了合成电池侧无线信号Ssd的情况下，进行作为对象的电池单元2及CMU40的真伪判定(步骤SC8)。
例如，按照如下方式进行具体的电池单元2及CMU40的真伪判定。
BMU50的真伪判定部53经由内部总线与管理侧无线信号接受部52及管理侧存储部54电连接，从管理侧无线信号接受部52接收包含在合成电池侧无线信号Ssd中的电池固有信息Dp和CMU识别信息Ci，并且提取存储在管理侧存储部54中的查询数据。之后，真伪判定部53通过对该查询数据与电池固有信息Dp及CMU识别信息Ci进行对比，从而判定作为对象的电池单元2及CMU40是否是真品(正规)。
另外，电池单元是每天都生产新的，因此假设在将制造序号本身用作查询数据来判定是否是适合作为真品的序号的情况下，需要在管理侧存储部54中每次都更新表示与新生产的电池单元相对应的制造序号的查询数据。另外，“查询数据”是为了判定电池单元2及CMU40是否为真而使用的数据，例如，也可以使用电池单元2或CMU40的制造序号本身。
因此，在本实施方式中，例如，将在电池单元2或CMU40中使用的制造序号的前端或末尾设为表示是真品的共同的记号、序号或它们的密码(将这些称为“真品数据”)，设基于该真品数据形成查询数据。由此，作为真品而新制造的电池单元2或CMU40具有共同的真品数据，能够省去逐一更新在管理侧存储部54中存储的查询数据的时间。
另外，在本实施方式中所指的“真品”除了所谓非伪造品的电池单元或CMU之外，也可以包括其他因与电池单元或CMU的种类、规格相同而不存在降低性能的可能性的电池单元或CMU。
之后，真伪判定部53在判定出成为判定对象的电池单元2和CMU40的至少一方不是真品(正规)的情况下，向管理信息生成部56通知包括真伪结果的电池固有信息Dp和地址信息Da。另一方面，从真伪判定部53接收了真伪结果的管理信息生成部56读出在管理侧存储部54中存储的管理信息表格T1，向与地址信息Da对应的栏输入真伪结果并更新(步骤SC15)。
如图11所示，管理信息表格T1构成为包括电池位置栏、表示电池单元2的真伪判定结果的电池单元判定结果栏、表示CMU40的真伪判定结果的CMU判定结果栏、表示电池单元2的状态判定结果的状态判定结果栏、以及输入电池状态信息Ds的电池状态信息栏。其中，在判定结果栏中，基于判定结果，若是真品/正常，则输入“1”，若是非真品/异常，则输入“0”。此外，在电池状态信息栏中，输入电池状态信息Ds所包含的各参数值(罐温度、端子间电压及罐电位等)。在本实施方式中，由于每隔规定期间生成电池侧无线信号Ssc，因此按每个检测时期(例如基于省略了图示的计时计数器的值)设置电池状态信息栏。另外，管理信息表格T1也可以还包括输入电池固有信息Dp的电池固有信息栏。此时，在电池固有信息栏中输入例如电池固有信息Dp所包含的制造序号。
接着，管理信息生成部56向控制装置102通知表示将非真品的电池单元2或CMU40已组装到电池系统1中的情形的通知信号(步骤SC16)。
在接收了该通知信号的电池系统1的控制装置102中，不进行电力负载101的驱动，而在显示部103中显示作为电池单元2或者CMU40装载了非真品的情形，向使用者通知要更换该电池单元2或者CMU40的必要性。另外，在装载了非真品的情况下，不一定不驱动电力负载101，例如，也可以在确保安全的基础上以发挥所需最小限度的功能的输出(额定输出的50％等)进行驱动，或者在经过了一定期间之后停止电力负载101的驱动。此外，将作为电池单元2或CMU40而装载了非真品的意思表达的输出除了由显示部103进行显示之外，也可以代替或者追加基于声音的通知。
另一方面，在步骤SC9中判定为成为判定对象的电池单元2及CMU40是真品(正规)的情况下，真伪判定部53使电池单元2及CMU40为真品(正规)的意思表达的信号，与电池固有信息Dp及CMU识别信息Ci建立关联之后，向管理信息生成部56发送。之后，接收了这些信息的管理信息生成部56向电池状态监视部55发送进行电池状态的监视的指令。
本实施方式的电池系统1中的电池状态的监视如下进行。即，电池状态监视部55经由内部总线与管理侧无线信号接受部52、管理侧存储部54及管理信息生成部56电连接，从管理侧无线信号接受部52获取地址信息Da和电池状态信息Ds，从管理侧存储部54获取容许参数值信息表格T2。
如图12所示，容许参数值信息表格T2具有表示各参数值的种类的参数值栏、和容许参数值栏，其中，该容许参数值栏与各参数值对应地显示成为作为电池单元2而判断为正常的范围和判断为异常的范围的阈值的容许参数值，作为该参数值。在图12中，为了简化说明，作为容许参数值分别例示了1个阈值(Tbc、Vtc及Vbc)，但是不一定是1个阈值，也可以是分别具有上限和下限的规定范围。
之后，电池状态监视部55基于接受到的电池状态信息Ds及容许参数值信息表格T2，判定对应的电池单元2的各参数值是正常还是异常(步骤SC11)。更具体而言，电池状态监视部55参照在管理侧存储部54中存储的容许参数值信息表格T2，对构成电池状态信息Ds的各参数值和容许参数值进行大小比较。之后，若电池状态信息Ds所包含的参数值在容许参数值以下，则电池状态监视部55判定为正常，若超过了容许参数值，则电池状态监视部55判定为异常。
电池状态监视部55在上述判定的结果为判定出对应的电池单元2异常的情况下，使表示异常判定的信息、和与被异常判定的电池单元2对应的地址信息Da及电池状态信息Ds建立对应关系，向管理信息生成部56发送这些信息。
接收了表示异常判定的信息、和与被异常判定的电池单元2对应的地址信息Da及电池状态信息Ds的管理信息生成部56从管理侧存储部54读出上述的管理信息表格T1，从而更新该管理信息表格T1(步骤SC15)，并且向控制装置102通知成为异常判定的判定结果及该电池单元2的位置或电池状态等(步骤SC16)。
接收了成为异常判定的判定结果及该电池单元2的位置或电池状态等的控制装置102控制显示部103，进行显示表示异常的电池单元2的位置或电池状态等的控制。此时，控制装置102在进行显示表示异常的电池单元2的位置或电池状态等的控制的基础上，还可以进行限制电力负载101的输出(例如设为50％的输出)的控制、或在经过一定时间之后停止电力负载101的驱动的控制。表示异常的电池单元2的位置等并不限于由显示部103进行显示的例子，也可以经由扬声器等通过声音进行通知。
另一方面，在步骤SC11中由电池状态监视部55判定为电池单元2的参数值正常的情况下，使表示正常判定的信息、和与被正常判定的电池单元2对应的地址信息Da及电池状态信息Ds建立对应关系，然后向管理信息生成部56发送这些信息。
接收了在步骤SC9及步骤SC11中判定的表示正常判定的信息、与被正常判定的电池单元2对应的地址信息Da及电池状态信息Ds的管理信息生成部56从管理侧存储部54读出上述的管理信息表格T1，从而更新该管理信息表格T1(步骤SC12)。具体而言，如图11所示，管理信息生成部56向对应的电池位置(地址信息Da)的电池单元判定结果栏、CMU判定结果栏及状态判定结果栏输入“1”，作为表示是真品或者正常的值。此外，管理信息生成部56基于电池状态信息Ds向对应的电池位置(地址信息Da)的电池状态信息栏输入各参数值(罐温度、端子罐电压、罐电位)。
之后，管理信息生成部56更新管理信息表格T1之后，在上述的计数器M的值上加“1”(步骤SC13)。
接着，管理信息生成部56判定计数器M的值是否为“4”(步骤SC14)，在计数器M的值不为“4”的情况下，再次返回步骤SC4，接受来自其他信号处理部32的受理信号Ab。如上所述，在本实施方式中，由于在电池容纳箱3内容纳了4个电池单元2，因此在步骤SC14中判定计数器M的值是否为“4”。即，在步骤SC14中判定的数值对应于在电池容纳箱3内容纳的电池单元2的个数，该数值可根据所容纳的电池单元2的数量而适当变更。
在步骤SC14中计数器M的值为“4”的情况下，即对在电池容纳箱3内容纳的所有电池单元2更新了管理信息表格T1的各值时，返回步骤SC3，将计数器M的值设定为零(“0”)后，反复进行步骤SC4以后的处理。
如以上所述，在本实施方式的电池系统1中，构成为通过预先确定了配置位置的管理侧通信部(信号处理部32及管理侧无线装置33)，将地址信息Da附加在电池侧无线信号Ssc上之后发送给BMU50。由此，能够确定从各电池侧通信部(电池侧无线装置34)向BMU50发送的电池侧无线信号Ssc是从与配置在哪个位置上的电池单元2对应的CMU40发送的信号。
因此，只要简单地以规定排列将电池单元2容纳在电池容纳箱3内，使BMU50、CMU40、电池侧无线装置34及管理侧无线装置33起动，从而无需经作业者之手就能够使电池单元2及CMU40的位置、和这些电池单元2及CMU40的信息建立对应关系。因此，将作业者的负担降低至最小限度，能够确定电池容纳箱3内的电池单元2及CMU40的位置，并且适当进行电池单元2及CMU40的管理。
此外，在本实施方式的电池系统1中，关于电池单元2的电池信息，CMU40侧与BMU50侧之间的通信是利用了电磁波的无线方式。因此，在电池容纳箱3内设置电池单元2时，能够节省在CMU40与BMU50之间连接通信用布线的工夫。
此外，在本实施方式中，构成为使电池侧无线信号包含电池单元2及CMU40固有的识别信息(电池固有信息Dp及CMU识别信息Ci)之后将其发送到BMU50。因此，在BMU50中，能够进行电池单元2及CMU40的真伪判定，在装载了伪造的电池单元2或CMU40时，能够向使用者通知该情况，或者能够限制电池系统1的驱动。由此，能够实现进一步提高了安全性的电池系统1。
接着，基于各附图说明本发明的其他实施方式。另外，在以下说明的其他实施方式中，对与第1实施方式重复的结构附加同一序号，或者适当省略重复的结构及其说明。
(第2实施方式)
在上述第1实施方式中，CMU40及电池侧无线装置34被搭载在设置于电池单元2的上表面2a上的电池侧控制基板2d上，但是并不限于此。图13、14表示本实施方式的第2实施方式的电池系统中的电池单元70。
该第2实施方式与上述第1实施方式的不同点在于：各个电池单元70具备盖罩72；在电池单元70的上表面71d上形成的电池侧控制基板2d上设置与盖罩72连接的连接器73；在盖罩72中设置了与连接器73连接的连接器74、和电池侧无线装置34，其余结构与第1实施方式相同。
该第2实施方式的电池单元70具备：电池主体71，其具有电池箱71a、设于电池箱71a中的正极端子71b及负极端子71c、以及由配置在电池箱71a的内部的电极板构成的层叠体(未图示)；和盖罩72，其可装卸自如地被装载在电池主体71中。盖罩72例如由树脂形成，与电池单元70的上表面71d的外形一致地大致形成为矩形状。该盖罩72与电池主体71嵌合，以便在电池主体71的电池箱71a中覆盖设置了正极端子71b及负极端子71c的上表面71d。在盖罩72中，在与正极端子71b及负极端子71c对应的位置形成有贯通孔72a、72b。电池单元70中的正极端子2b及负极端子2c以连接母线7的方式从该贯通孔72a、72b突出。并且，在本实施方式中，CMU40设置在不与电池主体71的上表面71d的安全阀(省略图示)重叠的区域内，并且电池侧无线装置34设置在盖罩72的上表面72c。在电池主体71的上表面71d、和盖罩72的下表面(盖罩72中的、与电池单元70的上表面71d对置的面)上分别相互对应地设有连接器73、74。连接器73经由未图示的布线与CMU40电连接。此外，连接器74经由在盖罩72内形成的省略了图示的布线与电池侧无线装置34电连接。通过将盖罩72装载成与电池主体71嵌合，从而能够互相电连接连接器73和连接器74。由此，在电池主体71中装载盖罩72时，电池主体71侧的CMU40和盖罩72侧的电池侧无线装置34能够通过该连接器73、74进行通信，而且电池侧无线装置34能够从电池主体71侧接受电力供给。
在该第2实施方式中，在电池主体71侧设置了具有制造序号等电池单元固有的信息的CMU40，另一方面，在盖罩72中设置了任何电池单元70都能够应用的具有通用性的电池侧无线装置34。因此，即使因电池单元70劣化或者CMU40发生故障而需要更换时，只要更换电池单元70或CMU40即可，可再利用盖罩72及电池侧无线装置34，能够抑制伴随电池单元的更换带来的成本上升。
(第3实施方式)
在上述第1实施方式中，信号处理部32及管理侧无线装置33在电池容纳箱3内被设置在盖部5中，但是并不限于此，也可以设置在箱主体4上。以下，说明本发明的第3实施方式。图15表示第3实施方式的电池系统1所包含的电池包80。
该第3实施方式与上述第1实施方式的不同点在于：在电池单元2中设置的电池侧控制基板2d被设置在电池单元2的侧面2h；与该电池侧控制基板2d对应的信号处理部32及管理侧无线装置33被设置在与箱主体4侧的电池单元2的侧面2h对置的位置，其余的结构与第1实施方式相同。
如图15所示，在该实施方式的电池包80中，在电池容纳箱3中，在箱主体4的内侧面(与电池单元2对置的面)与电池单元2的排列相对应地设置管理侧无线装置33。此外，设置在电池单元2侧的电池侧控制基板2d(包括电池侧无线装置34)对应于上述管理侧无线装置33，并通过粘结剂等公知的固定方法被固定在电池单元2的侧面2h。
根据第3实施方式，除了上述第1实施方式的效果之外，通过在容纳搭载了BMU50的管理侧控制基板6的箱主体4侧，设置信号处理部32及管理侧无线装置33，从而能够简化用于使管理侧无线装置33和BMU50侧可进行通信的连接结构。具体而言，能够省略上述第1实施方式中的第三连接器3c与盖侧连接端子5d之间的连接结构。此外，如后述那样，若省略连接传感器3e的结构并通过控制装置102控制电池侧无线信号Ssc的生成，则能够省略盖部5来构成电池包80，能够以电池容纳箱3的上表面开口的状态实现维护性出色的电池系统1。
(第4实施方式)
接着，说明本发明的第4实施方式。图16表示本发明的第4实施方式。
本实施方式与第1实施方式的不同点在于：电池系统1不具备电池侧无线装置34、信号处理部32及管理侧无线装置33，CMU95和BMU96基于连接器进行通信，其余结构与第1实施方式相同。
具体而言，如图16所示，电池包90具备：设置在各电池单元2的电池侧控制基板2d上的作为电池侧通信部的电池侧连接器91、和在电池容纳箱3的盖部5的内表面5c上与各电池侧连接器91对应地设置的作为管理侧通信部的箱侧连接器92。各电池侧连接器91分别被电连接在对应的CMU95和电池侧控制基板2d上。此外，各箱侧连接器92(92-1、92-2、92-3、92-4)通过印刷布线5e依次被串联连接，各个箱侧连接器92成为附带能够保持/附加上述的地址信息Da的存储器功能的控制连接器。
即使这样，由于各箱侧连接器92构成为能够保持地址信息Da，因此能够起到与第1实施方式相同的效果。并且，根据本实施方式，由于不使用无线设备，而使通过连接器进行CMU95与BMU96之间的通信，因此能够以更简单的结构实现电池系统。
以上，参照附图详细说明了本发明的实施方式及变形例，但是本发明的技术范围并不限于上述的各实施方式，在不超出本发明的宗旨的范围内可进行各种变形。
例如，不一定要将控制基板容纳部4c设置在电池容纳箱3内，只要供电线H不是冗长，也可以在电池系统1内独立于电池容纳箱3而设置容纳管理侧控制基板6的控制基板容纳部。由此，例如，能够在维持管理侧控制基板6与控制装置102之间的电连接的状态下从电池系统1卸下电池容纳箱3，能够使组装作业效率化。
此外，在上述的实施方式中，以通过连接传感器3e检测出盖部5相对箱主体4被安装或卸下的情况作为触发，从而生成了电池侧无线信号Ssc，但是取而代之地，也可以通过控制装置102的控制，在规定的时刻开始生成电池侧无线信号Ssc。
此外，在上述的实施方式中，电池侧无线信号Ssc是包含CMU识别信息和电池信息的结构，但是电池侧无线信号Ssc只要至少包含电池状态信息Ds即可。或者，也可以电池侧信息信号Ssc由电池状态信息Ds、与CMU识别信息Ci及电池固有信息Dp中的至少一方构成。此时，管理信息表格T1是基于电池侧信息信号Ssc所包含的信息生成的。
(产业上的可利用性)
本发明涉及电池系统，该电池系统具备：多个电池单元；电池侧控制部，其与所述多个电池单元对应地设置，且与所述电池单元电连接而生成包含所述电池单元的电池信息的电池侧信息信号；电池容纳箱，其容纳所述多个电池单元，并且至少容纳所述电池侧控制部；电池侧通信部，其与所述电池侧控制部对应地设置，并且发送所述电池侧信息信号；管理侧通信部，其与所述电池侧通信部对应地被设置在所述电池容纳箱内，且对从所述电池侧通信部接收到的所述电池侧信息信号附加地址信息而生成合成电池侧信息信号；和管理侧控制部，其与所述管理侧通信部电连接，并且基于从所述管理侧通信部接收到的所述合成电池侧信息信号所包含的所述电池信息及所述地址信息，生成所述电池容纳箱的内部中的各所述电池单元所对应的管理信息。根据本发明，能够最小限度地抑制作业者的负担来管理电池单元、且能够容易进行电池单元的设置及更换
符号说明
1电池系统
2二次电池(电池单元)
3电池容纳箱
32信号处理部(管理侧通信部)
33管理侧无线装置(管理侧通信部)
34电池侧无线装置(电池侧通信部)
40、95CMU(电池侧控制部)
41连接信息接受部
42电池侧存储部
43电池状态信息生成部
44电池侧无线信号生成部
50、96BMU(管理侧控制部)
51连接信息生成部
52管理侧无线信号接受部
53真伪判定部
54管理侧存储部
55电池状态监视部
56管理信息生成部
71电池主体
72盖罩
87模块
91电池侧连接器(电池信息发送部)
92箱侧连接器(电池信息接收部)
80、90、100电池包
102控制装置
103显示部

Claims (5)

1.一种电池系统，其具备：
多个电池单元；
电池侧控制部，其与所述多个电池单元对应地设置，且与所述电池单元电连接而生成包含所述电池单元的电池信息的电池侧信息信号；
电池容纳箱，其容纳所述多个电池单元，并且至少容纳所述电池侧控制部；
电池侧通信部，其与所述电池侧控制部对应地设置，并且发送所述电池侧信息信号；
管理侧通信部，其与所述电池侧通信部对应地设置在所述电池容纳箱内，且对从所述电池侧通信部接收到的所述电池侧信息信号附加地址信息而生成合成电池侧信息信号；和
管理侧控制部，其与所述管理侧通信部电连接，并且基于从所述管理侧通信部接收到的所述合成电池侧信息信号所包含的所述电池信息及所述地址信息，生成所述电池容纳箱的内部中的各所述电池单元所对应的管理信息。
2.根据权利要求1所述的电池系统，其中，
所述电池侧通信部和所述管理侧通信部进行基于无线方式的通信。
3.根据权利要求2所述的电池系统，其中，
所述电池侧信息信号包含用于识别所述电池单元的电池固有信息、及用于识别所述电池侧控制部的电池侧控制部识别信息的至少一方，
在所述电池固有信息被包含在所述电池侧信息信号中的情况下，所述管理侧控制部基于该电池固有信息判定所述电池单元是否为真品，在所述电池侧控制部识别信息被包含在所述电池侧信息信号中的情况下，所述管理侧控制部基于该电池侧控制部识别信息判定所述电池侧控制部是否为真品。
4.根据权利要求3所述的电池系统，其中，
所述电池单元具有电池主体、和相对于该电池主体能够装卸的盖罩，
至少所述电池侧信号发送部被设置在所述盖罩中。
5.根据权利要求2所述的电池系统，其中，
所述管理侧通信部与分别被容纳在所述电池容纳箱内的所述多个电池单元对应地，分别被设置在所述电池容纳箱内，
各个所述管理侧通信部所附加的所述地址信息对应于所述电池容纳箱内的所述电池单元的容纳位置。
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