CN103782476A - 电池单元、电动车辆、移动体、电源装置及电池控制装置 - Google Patents

电池单元、电动车辆、移动体、电源装置及电池控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明的电池系统(1)具备多个电池单元(10)，该电池单元具有由多个电池单体构成的电池模块(11)、单元控制部(12)以及连接器(13)，由主控制部(20)统一控制各电池单元(10)的动作。能将外部单元(50)选择性地连接到多个电池单元的连接器(13)上，利用外部单元(50)，能够实现对多个电池单体间或者多个电池模块(11)间的电压偏差进行抑制的电压调整。通过是否需要调整电压的判定，外部单元(50)被连接到需要进行电压调整的电池单元(10)上。

Description

电池单元、电动车辆、移动体、电源装置及电池控制装置
技术领域
本发明涉及电池单元、电动车辆、移动体、电源装置以及电池控制装置。
背景技术
在包括多个电池单体(cell)的电池模块中，存在单体电压产生偏差的情况。并不希望存在这种偏差。鉴于这一点，提出了通过单体电压的均等化处理来抑制单体电压的偏差的电压调整技术(例如参照对比文件1)。对比文件1中，在具备组电池的组电池系统的充电器侧具有电压调整的功能，在将充电器与组电池系统连接时实现电压调整。此外，为了得到大的输出，有时还形成组装了多个电池模块的电池系统。在具备多个电池模块的电池系统中，有时会在多个电池模块间产生电压偏差。
现有技术文献
专利文件
专利文件1：JP特开2008—125297号公报
发明内容
(发明所要解决的问题)
在避免电池系统的大型化和成本增加的同时实现上述那样的电压偏差的抑制是有益的。
因此，本发明的目的在于，提供一种兼顾必要的电压调整的实现和系统小型化等的电池系统以及电池控制装置。
(用于解决课题的手段)
本发明的电池系统具备多个电池单元，该电池单元具有由多个电池单体构成的电池模块、和可与外部单元连接的连接器，该外部单元可被连接到上述电池模块且具有进行电压调整的功能，该电池系统具备：是否需要调整电压判定部，该是否需要调整电压判定部按每个上述电池单元判定是否需要进行用于抑制上述电池模块或者上述电池单体的电压偏差的上述电压调整，基于上述是否需要调整电压判定部的判定结果，允许上述外部单元与需要上述电压调整的电池单元的连接，或者，使上述外部单元与需要进行上述电压调整的电池单元相连，在各电池单元中，当上述外部单元被连接到上述连接器时，能够进行上述电压调整。
(发明的效果)
根据本发明，能够提供一种兼顾必要的电压调整的实现和系统小型化等的电池系统以及电池控制装置。
附图说明
图1(a)、(b)为与本发明的实施方式相关的表示电池系统的示意结构的整体框图和表示多个电池单元的图。
图2(a)、(b)为表示电池模块中的多个二次电池的连接方法例的图。
图3为表示电池模块的结构例的图。
图4(a)、(b)为表示多个电池模块的连接方法例的图。
图5为表示从电池单元传递到主控制部的信息的内容例的图。
图6为与本发明的实施方式相关的外部单元的示意结构框图。
图7为与本发明的第1实施例相关，用于承担判定电压调整的需要与否的部位的框图。
图8为表示电池模块的结构例的图。
图9为与本发明的第2实施例相关的电池单元的外观立体图。
图10为与本发明的第3实施例相关，表示电压调整的实现动作过程的流程图。
图11为与本发明的第4实施例相关，表示电池单元的更换顺序的流程图。
图12(a)、(b)为表示多个电池模块、开关以及开关控制部的关系的图。
图13为与本发明的第5实施例相关的电池单元以及外部单元的内部结构图。
图14为与本发明的第6实施例相关的电池单元的外观立体图。
图15(a)、(b)为从背面以及表面观察与本发明的第6实施例相关的电池单元的俯视图。
图16(a)、(b)为与本发明的第6实施例相关的电池单元的截面图。
图17为与本发明的第6实施例相关，表示电池单元的连接器以及外部单元的连接器的构造的俯视图。
图18为与本发明的第6实施例相关的、电池单元的连接器以及外部单元的连接器的部分结构影像图。
图19为与本发明的第6实施例相关，表示多个电池单元的连接结构例的图。
图20为与本发明的第7实施例相关的电池系统的部分框图。
图21为与表示本发明的第7实施例相关的驱动机构的结构的图。
图22为表示在与本发明的第8实施例相关的架子中容纳多个电池单元的状态的图。
图23为表示与本发明的第10实施例相关的电动车辆的结构的框图。
图24为表示与本发明的第11实施例相关的电源装置的结构的框图。
图25(a)、(b)为表示在电池系统中内置的电池控制装置的结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图具体说明本发明的实施方式的例。在所参照的各图中，对相同部分赋予相同的符号，原则上省略与相同部分相关的重复的说明。在本说明书中，为了简化叙述，有时通过记载对信息、信号、物理量、状态量或者部件等进行参照的记号或者符号来省略或者简记与该记号或者符号相对应的信息、信号、物理量、状态量或者部件等的名称。
图1(a)为表示与本发明的实施方式相关的电池系统1的示意结构的整体框图。电池系统1具备多个电池单元10、主控制部20、以及一对系统输出端子SO(+)以及SO(-)。电池系统1的电池单元10的个数为n(n为2以上的整数)。在以下的说明中，有时将电池系统1中的第1～第n个电池单元10分别称作电池单元10[1]～10[n](参照图1(b))。
各电池单元10具备电池模块11、单元控制部12以及连接器13。能够将基于各电池单元10的电池模块11的输出电压的电力经由系统输出端子SO(+)以及SO(-)提供给未图示的负载(可包括DC／DC变换器等电力变换器)。电池模块11与单元控制部12及连接器13连接。连接器13可与外部单元50连接。各电池单元10和主控制部20是经由通信线路等而连接的，在各电池单元10与主控制部20之间能进行任意的信息以及信号的通信。
能够由多个二次电池(例如锂离子二次电池、镍氢二次电池)构成电池模块11。在电池模块11的多个二次电池内，施加最高电位的二次电池的正极端子与正输出端子11P连接，施加最低电位的二次电池的负极端子与负输出端子11N连接。形成电池模块11的二次电池的种类是任意的。电池模块11中的多个二次电池也可如图2(a)所示那样互相被串联连接，也可如图2(b)所示那样互相被并联连接。此外，在电池模块11中，二次电池的串联连接电路和并联连接电路也可共存，也可将二次电池的并联连接电路串联连接多个。
以下，为了具体说明，只要没有特别记载就假设电池模块11如图3那样构成。即，假设电池模块11由多个二次电池、即多个电池单体31的串联连接电路构成。此外，设为用于检测在多个电池单体31中流动的电流的值的电流传感器32被设置于电池模块11中。电流传感器32也可设置于电池模块11的外侧。将多个电池单体并联连接所得到的部分也可以是一个电池单体31。
在电池系统1中，多个电池单元10中的多个电池模块11也可如图4(a)所示那样被互相串联连接。为了便于说明，将多个电池模块11被串联连接的结构称作串联连接结构。在串联连接结构中，多个电池模块11的串联连接电路经由主电力线LLA与系统输出端子SO(+)以及SO(-)连接。在端子SO(+)以及SO(-)内，对端子SO(+)方施加更高电位。在串联连接结构中，能够在与系统输出端子SO(+)连接的主电力线LLA和最高电位侧的电池模块11的正输出端子11P之间设置开关SWA。代替该情况或者除此之外，也可在与系统输出端子SO(-)连接的主电力线LLA和最低电位侧的电池模块11的负输出端子11N之间设置开关SWA，也可在相邻的电池模块11间设置开关SWA。在接通开关SWA时，电池模块11的串联连接电路和系统输出端子SO(+)以及SO(-)导通，在断开开关SWA时，电池模块11的串联连接电路和系统输出端子SO(+)以及SO(-)处于不导通。
在电池系统1中，多个电池单元10中的多个电池模块11也可如图4(b)所示那样被互相并联连接。为了便于说明，将多个电池模块11被并联连接的结构称作并联连接结构。在并联连接结构中，多个电池模块11的并联连接电路经由主电力线LLB与系统输出端子SO(+)以及SO(-)连接。在采用了并联连接结构的情况下，电池系统1按每个电池模块11(换句话说按每个电池单元10)设置开关SWB，各电池模块11经由对应的开关SWB与主电力线LLB以及系统输出端子SO(+)以及SO(-)连接。图4(b)的例中，在与系统输出端子SO(+)连接的主电力线LLB和各电池模块11的正输出端子11P之间设置开关SWB。但是，也可代替这种情况或者除此之外，在与系统输出端子SO(-)连接的主电力线LLB和各电池模块11的负输出端子11N之间设置开关SWB。对于某电池模块11而言，对应的开关SWB接通时，该电池模块11与系统输出端子SO(+)以及SO(-)导通，在断开开关SWB时，该电池模块11与系统输出端子SO(+)以及SO(-)处于不导通。
另外，电池系统1中，电池模块11的串联连接电路和并联连接电路也可共存，也可将两个以上的电池模块11的并联连接电路串联连接多个。此外，能够由任意的半导体开关元件(场效应晶体管等)或者机械式开关等形成包括开关SWA以及SWB且设置于电池系统1中的任意的开关。
各电池单元10中的单元控制部12能够检测出作为各电池单体31的输出电压的单体电压、作为电池模块11的输出电压的模块电压、作为各电池单体31的SOC(state of Charge)的单体SOC以及作为电池模块11的SOC的模块SOC内的至少一个。各单元控制部12能够向主控制部20输出表示各电池单体31的单体电压的检测值的单体电压信息、表示模块电压的检测值的模块电压信息、表示单体SOC的检测值的单体SOC信息以及表示模块SOC的检测值的模块SOC信息内的至少一个以上的信息(参照图5)。主控制部20能够采用从各单元控制部12输入的信息来进行通过接通或者断开开关SWA或者SWB所引起的各电池模块11的充电或者放电的许可或者禁止，或者进行后述的模块内电压调整以及判定模块间电压调整的需要与否(详细内容后述)。
所谓单体电压是指电池单体31的正极端子以及负极端子间的电压，可为电池单体31的开路电压。所谓模块电压是指电池模块11的端子11P以及11N间的电压，可为电池模块11的开路电压(电池模块11内的电池单体31的开路电压总值)。所谓与某电池单体31相关的单体SOC是指电池单体31的实际剩余容量相对于电池单体31处于满充电状态时的电池单体31的蓄电容量(即电池单体31的满充电容量)的比例。所谓与某电池模块11相关的模块SOC是指电池模块11的实际剩余容量相对于电池模块11处于满充电状态时的电池模块11的蓄电容量的比例。因此，单体SOC信息为与电池单体31的剩余容量相应的信息(剩余容量信息)的一种，模块SOC信息为与电池模块11的剩余容量相应的信息(剩余容量信息)的一种。
单元控制部12能够利用公知的任意方法(例如，国际公开WO／2011／105083号公报，以下称作对比文件2)来检测针对各电池单体31的单体电压、单体SOC、模块电压以及模块SOC。在该检测中，能够采用例如对比文件2的图1中的处理部210，还能采用该图的电压值更新部260。如图5所示，能够在单元控制部12中预先设置用于检测对各电池单体31的单体电压以及模块电压的电压检测部35、和用于检测对各电池单体31的单体SOC以及模块SOC的SOC检测部36。
电压检测部35也可由对单体电压以及模块电压进行直接检测的电压传感器构成，也可利用如对比文件2那样的电流传感器32的检测结果，通过基于电池模块11的输出电流值的运算来检测(计算)单体电压以及模块电压。
SOC检测部36在例如第1定时下的单体电压或者单体SOC已知这样的条件下，基于电池单体31的满充电容量和第1及第2定时之间的电池单体31的通过总电流量，能够计算出第2定时下的单体SOC(第2定时为比第1定时靠后的定时)。同样地，SOC检测部36在例如第1定时下的模块电压或者模块SOC已知这样的条件下，基于电池模块11的满充电容量和第1及第2定时之间的电池模块11的通过总电流量，能够计算出第2定时下的模块SOC。电池单体31的通过总电流量由对电池单体31的充电电流以及来自电池单体31的放电电流构成，电池模块11的通过总电流量由对电池模块11的充电电流以及来自电池模块11的放电电流构成，能够从电流传感器32得到任一个的电流值。
但是，在图3的结构中，即使对多个电池单体31在共同的条件下进行了充电以及放电，有时在多个电池单体31之间单体电压会产生偏差。在产生了这种偏差的状态下，有可能会在部分电池单体31中产生过充电或者过放电。或者，为了避免部分电池单体31的过充电，需要停止还能充电的其他电池单体31的充电，或者为了避免部分电池单体31的过放电，需要停止还能放电的其他电池单体31的放电。在电池系统1中，作为对电池模块11内的多个电池单体31间的单体电压的偏差(可将其称作“电池单体的电压偏差”)进行抑制的处理，可利用模块内电压调整。电池单体的电压偏差例如也可为多个单体电压的最大值及最小值间的差，也可为多个单体电压的方差或者标准偏差。
同样地，图4(a)的串联连接结构中，即使对多个电池模块11在共同的条件下进行了充电以及放电，有时在多个电池模块11间，模块电压也会产生偏差。图4(b)的并联连接结构中，在多个电池模块11之间，有时开路电压会有偏差。因模块电压(可为开路电压)产生偏差而引起的不利与单体电压的不利相同。电池系统1中，作为对多个电池模块11间的模块电压的偏差(可将其称作“电池模块的电压偏差”)进行抑制的处理，能利用模块间电压调整。电池模块的电压偏差例如也可为多个模块电压的最大值以及最小值间的差，也可为多个模块电压的方差或者标准偏差。
在以下的说明中，为了简化说明，只将模块内电压调整以及模块间电压调整称作电压调整。电压调整以可以理解为模块内电压调整以及模块间电压调整中的任一方。
作为用于实现电压调整的装置，能够将图6的外部单元50与各电池单元10连接。外部单元50具备模块电压调整部51、单体电压调整部52和能与各电池单元10的连接器13连接的连接器53。也能从外部单元50删除调整部51以及52中的一方。
以下，有时只将外部单元50的连接器53与作为任意的电池单元10的电池单元10[i]的连接器13之间的连接表现为外部单元50与电池单元10[i]的连接(i为整数)。在外部单元50与电池单元10[i]被连接时，在外部单元50与电池单元10[i]间能进行任意的信息以及信号的通信，此外，能实现对电池单元10[i]的电压调整。外部单元50以及电池单元10[i]间的连接也可通过电池系统1的使用者或者管理者(包括所谓的维修人员)所进行的手动操作来实现，也可不经由这种手动操作而是通过主控制部20的控制来实现。在使单元50以及电池单元10[i]间的连接依赖于手动操作的情况下，电池系统1能够对电池系统1的使用者等完成用于促使与需要电压调整的电池单元10[i]连接外部单元50的通知(后述的第2实施例的判定结果通知为上述通知的一例)。在使外部单元50以及电池单元10[i]间的连接不依赖于手动操作的情况下，电池系统1也可采用驱动机构等来实现使需要电压调整的电池单元10[i]与外部单元50连接的操作(在第7实施例等中后述实现例)。电池系统1能够采用后述的是否需要调整电压判定部21(参照图7)来判定是否需要进行电压调整，基于该判定结果能够完成上述的通知以及连接操作。
为了实现调整部51以及52，需要相应的电路规模以及成本，若将这些调整部设置于各电池单元10中，则会导致各电池单元10以及电池系统1的大型化以及成本的增加。此外，并不是要频繁地进行电压偏差抑制用的电压调整。考虑到这种情况，如上所述，能够采用将调整部51以及52设置于外部单元50中并在必要时将外部单元50与任一个电池单元10连接这样的结构。由此，能够确保实现必要的电压调整，能够以小型且低成本实现电池系统1的结构。
适用于电池系统1的外部单元50的个数也可为两个以上。在利用多个外部单元50的情况下，也能对需要电压调整的多个电池单元10同时连接多个外部单元50。但是，在以下的说明中，假设主要利用一个外部单元50的情况。
以下，在多个实施例中，说明以上述结构为基本结构的电池系统1的更详细的结构例、变形例或者应用例。只要不矛盾，也可将由2个以上的实施例所示的事项组合起来实施。
<<第1实施例>>
说明第1实施例。在第1实施例中，对是否需要调整电压的判定方法进行说明。如图7所示，能够在主控制部20中预先设置是否需要调整电压判定部21以及存储部22。但是，是否需要调整电压判定部21也可由主控制部20和各单元控制部12构成。存储部22存储从各单元控制部12发送的单体电压信息、模块电压信息、单体SOC信息以及模块SOC信息。判定部21参照存储部22的存储内容，采用单体电压信息、模块电压信息、单体SOC信息以及模块SOC信息内的至少一个以上的信息，能够按每个电池单元10(换句话说按每个电池模块11)判定是否需要进行电压调整。通过采用这些信息能够正确地判定是否需要进行电压调整。
——是否需要调整模块间电压的判定——
判定部21能够基于由模块电压信息所示的各电池模块11的模块电压Vmod[1]～Vmod[n]，判定是否需要调整模块间电压。模块电压Vmod[1]～Vmod[n]分别为电池单元10[1]～10[n]的模块电压，优选为电池单元10[1]～10[n]的电池模块11的开路电压(但是，在串联连接结构中，也可以不是开路电压)。通过在使开关SWA或者SWB断开的状态下进行各模块电压的检测，从而各单元控制部12能够得知各电池模块11的开路电压。各单元控制部12也可基于各模块SOC来推测各电池模块11的开路电压(此时，在每次检测开路电压时，不需要断开开关SWA或者开关SWB)。
或者，判定部21能够基于模块SOC信息所包含的信息SOCmod[1]～SOCmod[n]，判定是否需要调整模块间电压。SOCmod[1]～SOCmod[n]分别为电池单元10[1]～10[n]的电池模块11的模块SOC。
判定部21采用Vmod[1]～Vmod[n]或者SOCmod[1]～SOCmod[n]作为判定用物理量Pmod[1]～Pmod[n]，能够基于判定用物理量Pmod[1]～Pmod[n]的偏差，判定是否需要调整模块间电压。
具体地来说，例如，判定部21求出判定用物理量Pmod[1]～Pmod[n]的平均值PmodAw，来判定不等式“|Pmod[i]-PmodAw|≥TH1”是否成立(TH1>0)。例如，判定部21可在不等式“|Pmod[i]-PmodAw|≥TH1”成立的情况下，判定为需要对电池单元10[i]进行模块间电压调整，在不成立的情况下，判定为不需要对电池单元10[i]进行模块间电压调整。判定部21能够对每个电池单元10完成这种判定。
或者，例如，判定部21求出判定用物理量Pmod[1]～Pmod[n]内的最大值PmodMAX以及最小值PmodMIN，判定不等式“PmodMAX-PmodMIN≥TH2”是否成立(TH2>0)。例如，判定部21可在不等式“PmodMAX-PmodMIN≥TH2”成立的情况下，判定为对具有最大值PmodMAX作为模块电压或者模块SOC的电池单元10、或者具有最小值PmodMIN作为模块电压或模块SOC的电池单元10需要进行模块间电压调整，在不成立的情况下，判定为不需要对各电池单元10进行模块间电压调整。
另外，判定部21也可采用模块电压信息和模块SOC信息这两者来判定是否需要调整模块间电压。也可将上述或者后述的任意的不等式中的不等号“≥”置换为不等号“>”。TH1以及TH2、后述的TH3以及TH4为规定的阈值。
——是否需要调整模块内电压的判定——
判定部21能够按每个电池单元10判定是否需要调整模块内电压。判定部21能够基于由电池单元10[i]的单体电压信息所示的各电池单体31的单体电压Vcl[1]～Vcl[m]，判定是否需要对电池单元10[i]进行模块内电压调整。在此，如图8所示，假设各电池单元10的电池模块11由m个电池单体31构成，将m个电池单体31分别称作电池单体31[1]～31[m](m为2以上的整数)。单体电压Vcl[1]～Vcl[m]分别为电池单体31[1]～31[m]的单体电压，也可为电池单体31[1]～31[m]的开路电压，也可以不是开路电压。通过在使开关SWA或者SWB断开的状态下进行各单体电压的检测，各单元控制部12能够得知各电池单体31的开路电压。各单元控制部12也可基于各单体SOC来推测各电池单体31的开路电压(这种情况下，在每次检测开路电压时，不需要断开开关SWA或者SWB)。
或者，判定部21能够基于电池单元10[i]的单体SOC信息所包含的信息SOCcl[1]～SOCcl[m]，判定是否需要对电池单元10[i]进行模块内电压调整。针对电池单元10[i]的SOCcl[1]～SOCcl[m]分别为电池单元10[i]中的电池单体31[1]～31[m]的单体SOC。
判定部21采用电池单元10[i]中的Vcl[1]～Vcl[m]或者SOCcl[1]～SOCcl[m]作为判定用物理量Pcl[1]～Pcl[m]，能够基于判定用物理量Pcl[1]～Pcl[m]的偏差，判定是否需要对电池单元10[i]进行模块内电压调整。
具体地来说，例如，判定部21求出电池单元10[i]中的判定用物理量Pcl[1]～Pcl[m]的平均值PclAVE，判定不等式“|Pcl[j]-PclAVE|≥TH3”是否成立(TH3>0，j为整数)。例如，判定部21可在不等式“|Pcl[j]-PclAVE|≥TH3”对1以上m以下的任意整数j成立的情况下，判定为需要对电池单元10[i]进行模块内电压调整，在不成立的情况下，判定为不需要对电池单元10[i]进行模块内电压调整。判定部21能够按每个电池单元10完成这种判定。
或者，例如判定部21求出电池单元10[i]中的判定用物理量Pcl[1]～Pcl[m]的内的最大值PclMAX以及最小值PclMIN，判定不等式“PclMAX—PclMIN≥TH4”是否成立(TH4>0)。例如，判定部21可在不等式“PclMAX—PclMIN≥TH4”成立的情况下，判定为需要对电池单元10[i]进行模块内电压调整，在不成立的情况下，判定为不需要对电池单元10[i]进行模块内电压调整。
或者，例如判定部21求出电池单元10[i]中的判定用物理量Pcl[1]～Pcl[m]的方差，可在方差为规定值以上的情况下，判定为需要对电池单元10[i]进行模块内电压调整，在方差不是规定值以上的情况下，判定为不需要对电池单元10[i]进行模块内电压调整。
另外，判定部21也可采用单体电压信息和单体SOC信息这两者，来判定是否需要调整模块内电压。
<<第2实施例>>
说明第2实施例。能够在电池系统1中预先设定用于将判定部21的判定结果对电池系统1的使用者或者管理者(包括所谓维修人员)进行通知的通知部。为了便于说明，将该通知称作判定结果通知。判定结果通知包括允许对通过判定部21判定为需要调整电压的电池单元10连接外部单元50之意(详细地来说，允许为了该电池单元10的各电池单体31的充电或者放电而连接外部单元50之意)的输出。作为该输出的一个方式，能够在判定结果通知中包括对电池系统1的使用者等催促对例如通过判定部21判定为需要进行电压调整的电池单元10连接外部单元50的通知(以下称作“催促通知”)，这种情况下，也可将通知部称为基于判定部21的判定结果进行催促通知的部位。
例如，如图9所示，可预先在各电池单元10中设置由LED(LightEmitting Diode)等构成的发光部LD1以及LD2，由发光部LD1以及LD2形成通知部。各电池单元10中的单元控制部12能够按照判定部21的判定结果，完成发光部LD1以及LD2的发光控制。可由主控制部20直接完成发光部LD1以及LD2的发光控制。例如，电池单元10[i]的单元控制部12或者主控制部20原则上预先熄灭发光部LD1，在判定为需要对电池单元10[i]进行模块间电压调整的情况下，接受该判定结果并使发光部LD1点亮或者闪烁。同样地，例如电池单元10[i]的单元控制部12或者主控制部20原则上预先熄灭发光部LD2，在判定为需要对电池单元10[i]进行模块内电压调整的情况下，接受该判定结果，并使发光部LD2点亮或者闪烁。根据发光部LD1以及LD2的发光状态，完成判定结果通知。
也可代替发光部LD1以及LD2，在各电池单元10中设置液晶显示装置等显示装置，通过该显示装置实现判定结果通知(该显示装置也可以是与电池单元10连接的外部显示装置)。此外，也可对电池系统1设置液晶显示装置等显示装置，通过该显示装置实现判定结果通知(该显示装置也可以是与电池系统1连接的外部显示装置)。
判定结果通知的实现方法不限于上述的方法，可通过借助于人的五官的任意方法来实现判定结果通知。例如，判定结果通知也可为采用上述例子所代表的图像显示或者发光等的任意的视觉通知，也可为采用声音输出或者蜂鸣器等的任意的听觉通知。另外，主控制部20也可经由互联网等，将判定部21所得到的判定结果传递到远程服务计算机等。
电池系统1的管理者等通过对发光部LD1以及LD2的发光状态等的判定结果通知进行确认，从而能够容易判断有无调整电压的必要性。尤其在需要通过手动操作实现外部单元50以及电池单元10[i]间的连接的情况下，电池系统1的管理者等通过发光部LD1以及LD2的发光等来识别需要调整电压的电池单元10，进行外部单元50的连接作业。
<<第3实施例>>
说明第3实施例。特别将电池系统1的电池单元10内的成为电压调整对象的电池单元称作调整对象电池单元，将调整对象电池单元中的电池模块11称作调整对象电池模块。通过图7的是否需要调整电压判定部21判定为需要进行模块间电压调整或者模块内电压调整的电池单元10被包括在调整对象电池单元中。也可认为判定部21基于是否需要调整电压的判定结果来设定调整对象电池单元。
图10为表示第3实施例的电压调整的实现动作过程的流程图。步骤S11中，首先，经由手动操作或者不经由手动操作将外部单元50连接到调整对象电池单元10(不经由手动操作的方法将后述)。接下来，在步骤S12中，调整对象电池单元10的单元控制部12或者主控制部20对该连接进行检验，从主电力线(LLA或者LLB)以及系统输出端子(SO(+)以及SO(-))分离调整对象电池单元10的电池模块11。该分离相当于在串联连接结构中断开开关SWA，相当于在并联连接结构中断开调整对象电池模块11与主电力线LLB之间的开关SWB。
在连接了外部单元50和调整对象电池单元10时，外部单元50的模块电压调整部51以及单体电压调整部52经由连接器53以及调整对象电池单元10的连接器13与调整对象电池单元10的电池模块11相连。在该状态下，执行步骤S13中的电压调整。
在判定为调整对象电池单元10中需要调整模块间电压的情况下，在步骤S13中执行采用了调整部51的模块间电压调整。步骤S13的模块间电压调整中，调整部51进行调整对象电池模块11的充电或者放电，以使调整对象电池模块11的模块电压VmodTG与目标模块电压一致。或者，步骤S13的模块间电压调整中，调整部51也可进行调整对象电池模块11的充电或者放电，以使调整对象电池模块11的模块SOC、即SOCmodTG与目标模块SOC一致。为了使模块SOC的调整伴随模块电压的变化，将使SOCmodTG与目标模块SOC一致作为目的的充电或者放电也是一种电压调整。调整对象电池模块11的充电或者放电电流经由连接器53而流向外部单元50。在调整部51进行调整对象电池模块11的充电的情况下，如后所述那样，调整部51所包括的充电部与充电电力提供用的电力源相连。
例如，图7的是否需要调整电压判定部21基于用在是否需要进行模块间电压调整的判定中的各模块电压，设定目标模块电压(例如，将针对调整对象电池模块11以外的电池模块11的模块电压的平均值设定为目标模块电压)、或者、基于用在是否需要进行模块间电压调整的判定中的各模块SOC设定为目标模块SOC(例如，将针对调整对象电池模块11以外的电池模块11的模块SOC的平均值设定为目标模块SOC)，将所设定的目标模块电压或者目标模块SOC传递到调整对象电池单元10。在执行模块间电压调整的过程中，通过主控制部20或者调整对象电池单元10的单元控制部12来监视调整对象电池模块11的VmodTG或者SOCmodTG。调整部51在模块电压VmodTG达到目标模块电压的时刻、或者、调整对象电池模块11的SOCmodTG达到目标模块SOC的时刻，停止对调整对象电池模块11的充电或者放电，由此结束模块间电压调整。
判定为在调整对象电池单元10中需要进行模块内电压调整的情况下，在步骤S13中执行采用了调整部52的模块内电压调整。在步骤S13的模块内电压调整中，调整部52进行各单体电压的调整，以使调整对象电池模块11的各电池单体31的单体电压均匀、即调整对象电池模块11的各电池单体31的单体电压互相相同。此处的所谓相同包括实质上相同的状态，包括多个单体电压间的差在规定值以下的状态。作为用于使单体电压均等化的结构以及方法，可以采用公知的结构以及方法(例如对比文件2中的结构以及方法)。
另外，在步骤S13中，也可进行模块间电压调整和模块内电压调整这两者。此外，在步骤S13中只进行了模块内电压调整的情况下，在步骤S12中，不一定需要使调整对象电池单元10的电池模块11与主电力线(LLA或者LLB)以及系统输出端子(SO(+)以及SO(-))分离。
电压调整已完成这一情况被调整对象电池单元10的单元控制部12以及主控制部20识别或者被传递到调整对象电池单元10的单元控制部12以及主控制部20，在电压调整完成后的步骤S14中，调整对象电池单元10的单元控制部12或者主控制部20使调整对象电池单元10的电池模块11与主电力线(LLA或者LLB)以及系统输出端子(SO(+)以及SO(-))的连接复原，即在串联连接结构中接通开关SWA，在并联连接结构中接通调整对象电池模块11以及主电力线LLB间的开关SWB。此后，在步骤S15中，经由手动操作或者不经由手动操作，从调整对象电池单元10移除外部单元50(不经由手动操作的方法将后述)。步骤S14以及S15的执行顺序也可与上述的情况相反。
如上所述，在电池系统1中，按照基于模块电压信息或者模块SOC信息的每个电池单元是否需要进行模块间电压调整的判定结果、或者、基于单体电压信息或单体SOC信息的每个电池单元是否需要进行模块内电压调整的判定结果，设定调整对象电池单元，对调整对象电池单元执行用于抑制多个电池模块11间的模块电压的偏差的处理(模块间电压调整)、或者、用于抑制多个电池单体31间的单体电压的偏差的处理(模块内电压调整)。由此，对需要调整电压的电池单元10适当地执行电压调整。
在执行电压调整时，通过开关SWA或者SWB的断开，从主电力线(LLA或者LLB)分离调整对象电池单元10，从而能够实现期望的电压调整。在并联连接结构中，即使断开了与调整对象电池单元10对应的开关SWB，也能由(n-1)个电池单元10继续对电池系统1的负载供电。
<<第4实施例>>
说明第4实施例。通过反复的充电以及放电，各电池模块11会逐渐劣化。应将具有一定程度以上的劣化度的电池模块11更换为新的电池模块11。或者，例如，应将带有一些故障的电池模块11或者电池单元10更换为新的电池模块11或者电池单元10。该更换也可以将电池模块11作为对象来完成，也可以将包括电池模块11在内的电池单元10整体作为对象来完成。主控制部20也可利用公知的劣化判定方法和故障判定方法，将某个电池模块11或者某个电池单元10设定为更换对象。在此，某个电池单元10被设定为更换对象。
电池系统1(例如主控制部20)可通过图像显示或声音输出等对电池系统1的使用者或者管理者(包括所谓维修人员)通知更换对象的存在以及更换对象为哪个电池单元10。接收到该信息后，电池系统1的管理者等能够完成更换作业。
图11为表示更换过程的流程图。首先，在步骤S21中，进行更换的操作者通过操作电池系统1的操作面板等，对电池系统1传递开始更换作业的信息。在该传递内容中，还包括要更换哪个电池单元10的信息。对该传递进行响应，主控制部20在步骤S22中，从主电力线(LLA或者LLB)以及系统输出端子(SO(+)以及SO(-))中，分离更换对象、即当前组装到电池系统1中的电池单元10(以下称作旧电池单元10)。该分离在串联连接结构中相当于断开开关SWA，在并联连接结构中相当于断开旧电池单元10的电池模块11与主电力线LLB之间的开关SWB。在并联连接结构中，即使断开了与旧电池单元10对应的开关SWB，也能由(n-1)个电池单元10继续对电池系统1的负载供电。另外，也可不通过主控制部20的开关控制，而是操作者手动断开开关SWA或者SWB。这种情况下，不需要步骤S21中的传递。
在接着步骤S22的步骤S23中，操作者将应与旧电池单元10进行更换的新的电池单元10(以下称作新电池单元10)组装到电池系统1中，并将外部单元50与新电池单元10进行连接。该连接后，在步骤S24中，新电池单元10被当作调整对象电池单元10，通过外部单元50对新电池单元10执行电压调整。因此，也可将新电池单元10的电池模块11称作调整对象电池模块11。在步骤S23的阶段，可进行新电池单元10以及主控制部20间的通信，但开关SWA、或者新电池单元10的电池模块11与主电力线LLB之间的开关SWB维持断开状态。
在步骤S24的模块间电压调整中，调整部51可进行调整对象电池模块11的充电或者放电以使调整对象电池模块11的模块电压VmodTG与目标模块电压一致，或者也可进行调整对象电池模块11的充电或者放电以使作为调整对象电池模块11的模块SOC的SOCmodTG与目标模块SOC一致。在该充电或者放电之前，主控制部20基于步骤S24的即将执行电压调整的各模块电压，设定目标模块电压，或者基于步骤S24的即将执行电压调整之前的各模块SOC，设定目标模块SOC，能够将所设定的目标模块电压或者目标模块SOC传递到新电池单元10。例如，主控制部20能够将新电池单元10以外的电池单元10(即(n-1)个电池单元10)的模块电压的平均值设定为目标模块电压，能够将新电池单元10以外的电池单元10(即(n-1)个电池单元10)的模块SOC的平均值设定目标模块SOC。
在模块间电压调整的执行中，通过主控制部20或者调整对象电池单元10的单元控制部12监视调整对象电池模块11的VmodTG或者SOCmodTG。调整部51在模块电压VmodTG达到目标模块电压的时刻、或者调整对象电池模块11的SOCmodTG达到目标模块SOC的时刻，停止对调整对象电池模块11的充电或者放电，由此结束模块间电压调整。在步骤S24中，也可与模块间电压调整一起执行对新电池单元10的模块内电压调整。
步骤S24的电压调整已结束这一情况被新电池单元10的单元控制部12以及主控制部20识别或者被传递到新电池单元10的单元控制部12以及主控制部20，在完成电压调整后的步骤S25中，新电池单元10的单元控制部12或者主控制部20使新电池单元10的电池模块11与主电力线(LLA或者LLB)以及系统输出端子(SO(+)以及SO(-))相连，即在串联连接结构中接通开关SWA，在并联连接结构中接通新电池单元10的电池模块11以及主电力线LLB间的开关SWB。另外，操作者也可手动进行开关SWA或者SWB从断开到接通的切换。
根据上述的说明能够理解，在电池系统1中除了用于将各电池模块11的输出电力导入到负载侧的系统输出端子(SO(+)，SO(-))之外，还可设置对介于各电池模块11与系统输出端子之间的开关部以及对开关部进行控制的开关控制部SWCNT(参照图12(a)以及(b))。在串联连接结构中开关部包括开关SWA，在并联连接结构中开关部包括多个开关SWB。可认为进行开关SWA或者各开关SWB的接通或者断开的切换控制的开关控制部SWCNT内置于单元控制部12或者主控制部20中、或者由单元控制部12以及主控制部20内的至少一方实现。
而且，在将某个电池模块11或者电池单元10作为更换对象来更换为新的电池模块11或者新的电池单元10时，开关控制部SWCNT能够控制开关部来切断更换对象以及系统输出端子间的连接(步骤S22)，在对新的电池模块进行电压调整之后(步骤S24)，能够控制开关部来将新的电池模块连接到系统输出端子(步骤S25)。通过履行包括电压调整在内的这种过程，能够在取得电压平衡的状态下重新开始电池系统1的运行。
另外，在搬运电池单元10时，考虑到安全性，期望将电池单元10的模块SOC设置成低SOC(换句话说期望预先使电池单元10的模块电压成为低电压)。在搬运时的新电池单元10的模块SOC以及模块电压足够低的情况下，在步骤S24中，作为模块间电压调整，对新电池单元10的电池模块11进行充电。因此，在规定为搬运时的新电池单元10的模块SOC以及模块电压足够低的情况下，只要模块电压调整部51(参照图6)具有充电功能就足以。
<<第5实施例>>
说明第5实施例。图13表示作为电池单元10的例的电池单元10A以及作为外部单元50的例的外部单元50A的内部结构图。外部单元50A具有作为充电器的功能，也可将外部单元50A称作充电器。图13中，与电池单元10A连接了外部单元50A。
电池单元10A中除了电池模块11、单元控制部12以及连接器13之外，还设置有开关160和170、以及一对单元输出端子UO(+)和UO(-)。电池单元10A的单元控制部12具有可根据符号101～105参照的各部位，处理部101具备可由符号111～114参照的各部位。外部单元50A除了连接器53之外，还具备充电控制装置200以及充电部210。充电部210与商用交流电等电力源220相连。充电控制装置200具备可由符号201～205参照的各部位。在图13的结构例中，电池模块11内的电池单体31的个数m为3个，但m只要是2以上的数即可，可以是好几个。
电池单元10A的连接器13中设置有(m+1)个均等化用的端子TA1、通信用的端子TA2、和电池模块11的充放电用的端子TA3以及TA4。外部单元50A的连接器53中设置有(m+1)个均等化用的端子TB1、通信用的端子TB2、电池模块11的充放电用的端子TB3以及TB4。通过连接器13和连接器53的连接，将外部单元50A连接到电池单元10A。连接了连接器13及53之间时，(m+1)个端子TA1和(m+1)个端子TB1分别呈导通状态，并且端子TA2～TA4与端子TB2～TB4分别呈导通状态。
电池单元10A中，(m+1)个端子TA1内的m个端子TA1分别与m个电池单体31的正极端子相连，剩余的一个端子TA1与最低电位侧的电池单体31(即图8的电池单体31[m])的负极端子相连。通信用的端子TA2与通信部102以及连接判别部103相连。端子TA3以及TA4分别与电池单元10A内的布线162以及172相连。外部单元50A中，m个端子TB1与均等化部201以及电压检测部202相连，通信用的端子TB2与通信部203相连。端子TB3以及TB4经由充电部210而被互相连接。
在对开关160以及170的切换控制下，电池模块11的正输出端子11P经由开关160而选择性地与布线161或者162连接，电池模块11的负输出端子11N经由开关170而选择性地与布线171或者172连接。单元控制部12能够完成对开关160以及170的切换控制。但是，也可在与电池单元10A连接的主控制部20的控制下，进行该切换控制。布线161以及171分别与单元输出端子UO(+)以及UO(-)连接，可将单元输出端子UO(+)以及UO(-)直接或者经由一个以上的其他电池模块11而与系统输出端子SO(+)以及SO(-)连接。
在参照了图4(a)的串联连接结构的说明中，叙述了也可在相邻的电池模块11间设置开关SWA，采用串联连接结构时的开关160以及170成为相邻的电池模块11间的开关SWA的构成要素。采用并联连接结构时，开关160以及170成为开关SWB的构成要素。通过将端子11P以及11N与布线161以及171连接，电池单元10A的电池模块11与主电力线LLA或者LLB相连，通过将端子11P以及11N与布线162以及172相连，从而从主电力线LLA或者LLB分离电池单元10A。因此，在判断为需要对电池单元10A进行上述的电压调整的情况下、或者、电池单元10A成为更换对象的情况下，单元控制部12在主控制部20的控制下控制开关160以及170，由此能够将端子11P以及11N与布线162以及172相连。将端子11P以及11N与布线162以及172连接的处理相当于图10的步骤S12或者图11的步骤S22的处理。此后，将与端子11P以及11N相连的布线从布线162以及172恢复到布线161以及171的处理相当于图10的步骤S14或者图11的步骤S25的处理。
连接外部单元50A与电池单元10A时，电压检测部202能够检测多个端子TB1间的电压，由此能够检测各电池单体31的单体电压。在连接了外部单元50A和电池单元10A时，控制部204利用电压检测部202的检测结果，检测到电池单元10A与外部单元50A连接的情况，接收到该情况后，通信部203能够将表示电池单元10A与外部单元50A相连的情况的连接信号发送到电池单元10A的连接判别部103。连接判别部103可根据有没有接收到连接信号，来判别外部单元50A是否与电池单元10A连接。另外，也可预先在外部单元50A或者电池单元10A中设置当电池单元10A以及外部单元50A间被连接时工作的机械式或电方式的开关，对该开关的动作进行响应，完成连接判别部103所进行的上述判别。
单元控制部12通常能够预先使端子11P以及11N与布线161以及171连接，在连接判别部103中判别为外部单元50A与电池单元10A已连接的情况下，根据需要，能够使端子11P以及11N与布线162以及172连接。
在第5实施例的以下的说明中，假设外部单元50A与电池单元10A连接。在通信部203以及102之间能够对任意的信息以及信号进行通信。
对外部单元50A的充电控制装置200进行说明。均等化部201将电池单元10A当作调整对象电池单元，能够执行使电池模块11内的各电池单体31的单体电压均匀的均等化处理。作为用于该均等化处理的结构以及方法，能利用公知的结构以及方法(例如，对比文件2的结构以及方法)。例如，预先在均等化部201中设置经由电阻以及开关将相邻的端子TB1间连接的电路。然后，例如，在均等化处理中，控制部204对均等化部201的开关进行控制，由此经由均等化部201使1个以上的电池单体31放电，直到电压检测部202检测到的各单体电压的检测值互相相同为止。通信部203能够将电压检测部202检测到的各单体电压的检测值作为更新用电压信息而发送给通信部102。输出部205包括液晶显示装置等显示装置。控制部204能够使各单体电压显示于输出部205中。
对电池单元10A的单元控制部12进行说明。电流检测部111基于与电池模块11的充电或者放电电流值相应的电流传感器32的输出信号，计算出在电池模块11中流动的电流值。电压范围判定部112判定各单体电压属于预先确定的多个电压范围(voltage range)内的哪一个电压范围。判定部112能够采用公知的方法(包括对比文件2的方法)来完成该判定，例如，能够基于各单体电压与1个以上的规定基准电压的比较结果，来完成该判定。判定部112也是电压检测部的一种。本例中，判定部112的电压检测中的最小检测单位(分辨率)大于电压检测部202的最小检测单位。
电压值算出部113能够采用公知的方法(包括对比文件2的方法)，基于由电流检测部111计算出的电流值以及该电流值的累计值，计算出或者推测各电池单体31的SOC、开路电压以及单体电压，并且能够基于电压范围判定部112的判定结果来校正所推测的各单体电压，并且能够基于所校正的各单体电压来校正各电池单体31的SOC以及开路电压。存储部114能够存储在电压值算出部113中求出的SOC等。输出部105能够在单体电压信息以及单体SOC信息中包括所校正的各电池单体31的单体电压或者开路电压以及所校正的各电池单体31的SOC，并将它们输出到主控制部20(参照图5)。此外，输出部105根据所校正的各电池单体31的单体电压或者开路电压求出模块电压，并且根据所校正的各电池单体31的SOC求出模块SOC，能在模块电压信息以及模块SOC信息中包含所求出的模块电压以及模块SOC而输出给主控制部20(参照图5)。
作为具体例，能够使电流检测部111、电压范围判定部112、电压值算出部113以及存储部114进行如下动作。
若开始电池模块11的充电或者放电，则电压值算出部113使由电流检测部111计算出的电流值的累计值、即电流累计值复位(即，在电流累计值中代入零)，从存储部114读出各电池单体31的SOC。在此读出的SOC相当于即将开始电池模块11的充电或者放电的各电池单体31的SOC。开始电池模块11的充电或者放电后，电压值算出部113能够基于所读出的各电池单体31的SOC和电流累计值，计算出各电池单体31的当前时刻的SOC，进而能够基于计算出的各SOC，推测各电池单体31的当前时刻的开路电压，进一步能够基于所推测的各开路电压和电流检测部111的计算电流值，推测各电池单体31的当前时刻的单体电压。
电压范围判定部112按每个电池单体31将电池单体31的正极端子以及负极端子间的电压、和包括基准电压Vref1以及Vref2的多个规定基准电压进行比较，从而能够判定各单体电压属于哪个电压范围(Vref1<Vref2)。基准电压Vref1以及Vref2为某一个电压范围(以下称作特定电压范围)的下限电压以及上限电压。电压值算出部113能够基于电压范围判定部112的判定结果，校正推测或者计算出的各单体电压、各开路电压以及各SOC，在完成了该校正时，能够使电流累计值复位。
例如，在电池单体31的正极端子以及负极端子间的电压小于基准电压Vref1时，电压值算出部113在小于基准电压Vref1的电压范围内，基于电流累计值来推测电池单体31的单体电压。然后，假设在某特定定时下电池单体31的正极端子以及负极端子间的电压从小于基准电压Vref1的状态变为基准电压Vref1以上时(即、从小于Vref1的电压范围转移到特定电压范围时)，电压值算出部113从电压范围判定部112接收表示这一情况的信息，能够将该电池单体31的当前时刻的单体电压校正为基准电压Vref1，能够基于所校正的单体电压来校正当前时刻的开路电压以及SOC。进而，在上述的特定定时，电压值算出部113使电流累计值复位，能够利用以特定定时为起点的电流累计值，在特定电压范围内重新开始各单体电压的推测等。
在特定定时以后，即使电池单体31的正极端子以及负极端子间的电压从小于基准电压Vref2的状态变成了基准电压Vref2以上的状态、或者、在特定定时以后电池单体31的正极端子以及负极端子间的电压从处于基准电压Vref1以上的状态再次变成了小于基准电压Vref1的状态时，也能完成包括单体电压的校正以及电流累计值的复位在内的与上述相同的处理。若通过电池系统1的负载的动作停止等而停止电池模块11的充电以及放电，则存储部114能够存储在该时刻电压值算出部113计算出的各电池单体31的SOC。
此外，在通信部102从通信部203接收到更新用电压信息的情况下，电压值更新部104能够基于更新用电压信息所包含的各单体电压来更新由电压值算出部113求出的各单体电压(是能完成上述校正的各单体电压)(简单地来说，根据更新用电压信息所包含的各单体电压进行置换)。能够利用公知的方法(包括对比文件2的方法)作为该更新的方法。在完成了该更新时，电压值算出部113能采用所更新的各单体电压来更新各电池单体31的开路电压以及SOC。进而，在完成了该更新时，电压值算出部113使上述电流累计值复位，以完成了更新的时刻作为起点，能够重新开始采用了电流累计值的各单体电压的推测等。能够在每次外部单元50与电池单元10A相连时执行这种更新处理。输出部105也可将所更新的各电池单体31的单体电压或者开路电压以及所更新的各电池单体31的SOC包含在单体电压信息以及单体SOC信息中后输出给主控制部20(参照图5)。此外，输出部105根据所更新的各电池单体31的单体电压或者开路电压求出模块电压，并且根据所更新的各电池单体31的SOC求出模块SOC，可在模块电压信息以及模块SOC信息中包含求出的模块电压以及模块SOC而输出到主控制部20(参照图5)。
说明对电池单元10A的模块间电压调整的方法例。在对电池单元10A完成模块间电压调整的情况下，主控制部20对电池单元10A的单元控制部12输出规定的第1请求信号。第1请求信号中包括如上那样确定的目标模块电压或者目标模块SOC的值。单元控制部12通过接收第1请求信号并对开关160以及170进行控制，从而将端子11P以及11N与布线162以及172相连，另一方面，经由通信部102以及203将第2请求信号输出到外部单元50A的控制部204。控制部204接受第2请求信号来控制充电部210，在该控制下、充电部210以基于电力源220的输出电力的直流电对电池模块11进行充电。此时，单元控制部12监视基于采用处理部101或者电压检测部202求出的各单体电压或者各单体SOC的模块电压或者模块SOC，在模块电压达到目标模块电压的时刻或者模块SOC达到目标模块SOC的时刻，经由通信部102、通信部203以及控制部204，停止充电部210所进行的充电(根据该停止，模块间电压调整结束)。
在图13的例中，假设成为模块间电压调整对象的电池单元10A的模块电压或者模块SOC始终比目标模块电压或者目标模块SOC低。在假设成为模块间电压调整对象的电池单元10A的模块电压或者模块SOC始终比目标模块电压或者目标模块SOC高的情况下，也可将充电部210置换为用于使电池模块11放电的放电部，在成为模块间电压调整对象的电池单元10A的模块电压或者模块SOC与目标模块电压或者目标模块SOC的高低关系不确定的情况下，只要在外部单元50A中设置充电部210以及放电部即可。
电池单元10A的包括处理部101以及电压值更新部104的部位为图5的电压检测部35以及SOC检测部36的例。若采用处理部101，则电压检测精度比较低，但能够以简单的结构检测各单体电压。另一方面，外部单元50A的电压检测部202所进行的电压检测精度高于处理部101的电压检测精度。因此，若在必要时将外部单元50A与电池单元10A连接来进行上述更新，则能够抑制电池单元10个体的电压检测误差的累计。
外部单元50A的包括充电部210或者放电部(未图示)的部位为图6的模块间电压调整部51的例，外部单元50A的包括均等化部201的部位为图6的模块内电压调整部52的例。可从图6的外部单元50去除调整部51以及52中的一方，也可从图13的外部单元50A去除充电部210或者放电部，或者可从图13的外部单元50A去除均等化部201。
另外，特别关注模块内电压调整以及模块间电压调整的方法来说明了图13结构的动作例，但也可以与有没有执行这些电压调整无关地，通过将外部单元50A与电池单元10A连接并将端子11P以及11N与布线162以及172连接，从而通过充电部210对电池模块11按照需要进行充电。
<<第6实施例>>
说明第6实施例。第6实施例中，对电池单元10的构造等进行说明。图14为电池单元10的外观立体图。电池单元10具有大概为长方体形状的框体300(但是，框体300的形状是任意的)。在框体300内或者框体300上设置形成电池单元10的电气部件。在作为框体300的长方体的6个面上包括互相对置的表面以及背面。
图15(a)以及(b)为分别从与框体300的背面以及表面正对的方向看到的电池单元1的俯视图。在框体300的背面设有连接器插入部301以及1个以上的外部通信端子302(图15(a)的例中是两个)，而且设有上述的发光部LD1以及LD2(参照图9)和应与电池模块11串联连接的单元输出端子UO(+)以及UO(-)。图16(a)为沿着图15(a)的A-A线的电池单元10的截面图。另外，在图16(a)以及(b)的截面图中，仅图示了电池单元10的部分构成要素。连接器插入部301起到防止露出连接器13的盖子的功能，通常处于关闭状态。如图16(b)所示，通过在从背面朝向表面的方向上按压连接器插入部301，从而盖子(连接器插入部301)会被打开，电池单元10的连接器13和外部单元50的连接器53能被连接。通过经由通信线路(未图示)将外部通信端子302与其他模块(例如主控制部20)相连，从而能够进行单元控制部12以及其他模块(例如主控制部20)间的通信。
如图15(b)所示，在框体300的表面设置有与发光部LD1以及LD2相同的发光部LD3以及LD4，并且设置有由7段显示器等构成的显示部305。在判断为需要对包括自身在内的电池单元10进行某种维修(例如第4实施例中所述的更换作业)的情况下，单元控制部12使发光部LD3点亮，从而能够输出允许将外部单元50与包括自身在内的电池单元10连接的主旨(作为该输出的一个方式，例如能够将该维修的必要性通知给外部)。此外，单元控制部12通过发光部LD4的发光等，向外部通知使与自身对应的电池模块11进行充电或者放电的情况。进而，单元控制部12能够在显示部305显示与自身对应的电池模块11的SOC等。
图17为表示电池单元10的连接器13以及外部单元50的连接器53的结构的俯视图。在大致长方体形状的树脂基底13BASE中设置多个孔部，通过在该多个孔部内设置与端子TA2～TA4和2个以上的端子TA1相当的多个金属筒，从而形成连接器13。另一方面，连接器53具有大致长方体形状的树脂基底53BASE、从树脂基底53BASE开始向连接器53的插入方向突出的多个金属棒、和覆盖多个金属棒的罩部320，该多个金属棒相当于端子TB2～TB4和两个以上的端子TB1。图18为一个金属筒和一个金属棒的周边结构影像图。在不对连接器53施加外力的情况下，端子TB1～TB4被罩部320覆盖，因此不会露出，但若对连接器53施加用于将连接器53与连接器13相连的外力，则通过未图示的弹簧机构，端子TB1～TB4从罩部320露出，端子TB1～TB4与端子TA1～TA4连接。
另外，在采用串联连接结构的情况下，也能将开关SWA预先容纳于电池单元10的内部，但也能将开关SWA设置于电池单元10的外部。这种情况下，如图19所示，经由电缆而串联连接电池单元10[1]～10[n]，以使电池单元10[i]的单元输出端子UO(-)与电池单元10[i+1]的单元输出端子UO(+)被连接，且在电池单元10[1]的端子UO(+)与系统输出端子(+)之间或者电池单元10[n]的端子UO(-)与系统输出端子(-)之间设置一个开关SWA(图19中采用前者)即可。由此，能够将开关SWA的所需数量抑制为一个。但是，当然也可在电池单元10[i]的端子UO(-)与电池单元10[i+1]的端子UO(+)之间设置开关SWA。在并联连接结构中，可在各电池单元10的内部设置开关SWB，也可在各电池单元10的外部设置开关SWB。
<<第7实施例>>
说明第7实施例。对实现外部单元50以及电池单元10间的连接的其他结构例进行说明。在该其他结构例中，不经由手动操作就能实现这种连接。例如，如图20所示，可在电池系统1中设置使外部单元50移动以使n个电池单元10内的任意电池单元10的连接器13与外部单元50的连接器53相连(换句话说驱动外部单元50)的驱动机构71、和基于是否需要调整电压判定部21的判定结果控制驱动机构71的驱动机构控制部72(也可将驱动机构称作移动机构)。能够将驱动机构控制部72预先设置于主控制部20中。由此，不需要进行手动操作，就能够将外部单元50与期望的电池单元10连接。更具体地来说，例如，驱动机构控制部72能够按照在由图7的判定部21判定为需要进行电压调整的电池单元10的连接器13上连接外部单元50的连接器53的方式来控制驱动机构控制部72。由此，不需要手动操作，就能在每天的运转中根据需要而自动执行采用了外部单元50的电压调整。结果，能够在不对电池系统1的管理者等带来负担的情况下保证多个电池模块11间的电压平衡以及多个电池单体31间的电压平衡。
在图21中表示具体的一个结构例。图21表示驱动机构71的构成要素的例子、即轨道351、可动台352、驱动部353以及驱动部354，并且表示从上方观察到的电池单元10[1]～10[n]的外观。X轴以及Y轴在水平方向上平行且互相正交。Z轴与垂直方向(铅垂方向)平行。Z轴方向相当于高度方向。在图21的例子中，电池单元10[1]～10[n]沿着X轴方向被排列，并且外部单元50以外部单元50的连接器53向电池单元10侧突出的方式被固定于可动台352的滑动工作台355上。此时，高度方向上的连接器13以及53的配置位置在电池单元10[1]～10[n]以及外部单元50间被设为相同。Y轴的正方向与连接器53对连接器13的插入方向一致，Y轴的负方向与从连接器13拔出连接器53的方向一致。驱动部353由使可动台352在X轴方向上移动的电机等构成。设置于可动台352的滑动工作台355可在可动台352上沿着Y轴方向移动。驱动部354由使滑动工作台355在Y轴方向上移动的电机等构成。
驱动机构控制部72在想要使外部单元50与电池单元10[i]连接时，通过对驱动部353输出移动指令信号，从而不经由人手(手动操作)就能使外部单元50的X轴位置移动至电池单元10[i]的X轴位置，此后，通过对驱动部354输出连接指令信号，从而不经由人手(手动操作)就能使连接器53与电池单元10[i]的连接器13连接。在不需要该连接的情况下，驱动机构控制部72通过对驱动部354输出连接解除指令信号，从而能够从电池单元10[i]的连接器13拔出连接器53。
另外，尤其在电池系统1的电力容量较小的情况下(例如在住宅等电力提供用途下使用电池系统1的情况下)等，使外部单元50的构成要素内的连接器53和除此之外的构成要素分开，也可经由电缆连接连接器53和除此之外的构成要素。在上述的结构例中，通过驱动机构71使外部单元50整体移动，但驱动机构71也可只使外部单元50的一部分、即移动对象部移动。由此，期待移动所需的电力的降低以及驱动机构71的小型化。移动对象部至少包括连接器53。能够经由电缆等将外部单元50的构成要素内的移动对象部以外的电路与移动对象部相连。
<<第8实施例>>
说明第8实施例。电池单元10的排列方向不限于水平方向，也可沿着垂直方向排列电池单元10。这种情况下，例如，准备图22所示的、具有多个支架381以及多个电池单元容纳部382的架子380，也可在多个电池单元容纳部382中容纳多个电池单元10。若按照多个容纳部382沿着垂直方向(Z轴方向)排列的方式形成架子380，则多个电池单元10沿着垂直方向(Z轴方向)被排列。在将多个电池单元10沿着垂直方向排列的情况下，按照外部单元50除了Y轴方向外还能在Z轴方向上移动的方式形成驱动机构71。即，将第7实施例的驱动机构71作为基准，也可将外部单元50在X轴方向的移动置换为外部单元50在Z轴方向的移动。
也可组合第7以及第8实施例的构造来在水平以及垂直方向上排列多个电池单元10。这种情况下，按照外部单元50能移在X轴、Y轴以及Z轴方向上动的方式形成驱动机构71即可。
<<第9实施例>>
说明第9实施例。在上述的驱动机构71以及驱动机构控制部72被设置于电池系统1中的情况下，驱动机构控制部72也可按照多个电池单元10的连接器13以规定的程序依次与外部单元50的连接器53相连的方式控制驱动机构71。例如，驱动机构控制部72也可周期性地进行将外部单元50与电池单元10[1]～10[n]依次连接的循环连接处理。在循环连接处理的执行进程中，连接了外部单元50与电池单元10[i]时，是否需要调整电压判定部21也可对电池单元10[i]进行是否需要调整电压的判定，此时若判定为需要对电池单元10[i]进行电压调整，则也可对电池单元10[i]完成上述的电压调整。如上那样，驱动机构控制部72在循环连接处理的执行进程中，能够将外部单元50与需要进行电压调整的电池单元10连接。
通过能够预先进行这种循环连接处理，从而不需要进行手动操作也能在每天的运转中根据需要自动执行采用了外部单元50的电压调整。结果，能够在不对电池系统1的管理者等带来负担的情况下，保证多个电池模块11间的电压平衡以及多个电池单体31间的电压平衡。
另外，在循环连接处理的执行进程中，假定图7的是否需要调整电压判定部21判定为需要对某个电池单元10进行电压调整的情况下，驱动机构控制部72也可中断循环连接处理，利用驱动机构71来将外部单元50与判定为需要进行电压调整的电池单元10连接。
此外，在各电池单元10具有图13的电池单元10A的结构并且外部单元50具有图13的外部单元50A的结构的前提下，在循环连接处理的执行进程中外部单元50与电池单元10[i]被连接时，也可以是电池单元10[i]从外部单元50A接收上述的更新用电压信息，电池单元10[i]的电压值更新部104进行上述的电压值的更新。图13的电池单元10A中，与电压检测结构的简化相反，电压检测精度较低，存在检测误差被累计的可能性，但是，若例如周期性地收取来自外部单元50A的更新用电压信息，则能够抑制这种检测误差的累计。但是，当然，也可在电池单元10中设置具有所需检测精度的电压检测部35(参照图5)，这种情况下，不需要进行如上述那样的更新。
<<第10实施例>>
说明第10实施例。能够将电池系统1搭载于各种设备上，例如能够形成将各电池模块11的输出电力作为驱动源而行驶的电动车辆500。图23表示电动车辆500的结构例。图23的电动车辆500具备电池系统1，并且具备：车体510、将电池系统1内的各电池模块11的放电所产生的直流电变换为其他电力(交流电等)的电力变换部501、将该其他电力变换为动力的电动机502、通过该动力而旋转的驱动轮503、包括加速踏板504a和加速器检测部504b并用于指示车体510的加速的加速部504、包括制动踏板505a以及制动检测部505b并用于指示车体510的减速的制动部505、用于检测电动机506的转速或者磁极位置的传感器506、统一控制电动车辆500内的各部位的动作的车辆控制部507、和蓄积上述动力的发生用途以外的电力的非动力用电池508。在电动车辆500中，可认为电动机502为电池系统1的负载。
电池系统1适当参照单体电压信息、模块电压信息、单体SOC信息以及模块SOC信息等，对车辆控制部507输出放电许可信号、放电禁止信号等电池状态信号。车辆控制部507基于电池状态信号、从加速部504提供的表示上述加速指示状态的加速指示信号、表示从制动部505提供的表示上述减速指示状态的减速指示信号、和传感器506的检测结果，控制电力变换部501的电力变换动作。另外，也能通过再生，对电池系统1内的电池模块11进行充电。如上所述，在电动车辆500中，电动机502接收来自电池系统1内的各电池模块11的电力，并将该电力变换为动力，通过该动力使驱动轮503旋转，从而车体510移动。认为在电动车辆500中，车体510相当于移动主体部，电动机502相当于动力源，驱动轮503相当于驱动部。
电动车辆500为搭载有电池系统1的移动体的例子，也可在船舶、航空器、电梯或者双腿机器人等其他移动体中搭载电池系统1。
搭载有电池系统1的船舶例如具备电动机502，并且代替电动车辆500的车体510、驱动轮503、加速部504以及制动部505而分别具备船体、螺旋桨、加速输入部以及减速输入部。驾驶者在使船体加速时，代替加速部504而操作加速输入部，在使船体减速时，代替制动部505而操作减速输入部(后述的航空器等中也是同样的)。但是，也可构成没有设置减速输入部的船舶。在这种船舶中，电动机502接收来自电池系统1内的各电池模块11的电力并将该电力变换为动力，通过该动力使螺旋桨旋转来使船体移动。可认为在上述船舶中，船体相当于移动主体部，电动机502相当于动力源，螺旋桨相当于驱动部。
搭载有电池系统1的航空器例如具备电动机502，并且代替电动车辆500的车体510、驱动轮503、加速部504以及制动部505而分别具备机身、螺旋推进器、加速输入部以及减速输入部。但是，也可构成没有设置减速输入部的航空器。在这种航空器中，电动机502接收来自电池系统1内的各电池模块11的电力并将该电力变换为动力，通过该动力使螺旋推进器旋转，从而使移动机身。认为在上述的航空器中，机身相当于移动主体部，电动机502相当于动力源，螺旋推进器相当于驱动部。
搭载有电池系统1的电梯例如具备电动机502，并且代替电动车辆500的车体510、驱动轮503、加速部504以及制动部505而分别具有轿厢、安装于轿厢的升降用缆绳、加速输入部以及减速输入部。在这种电梯中，电动机502接收来自电池系统1内的各电池模块11的电力并将该电力变换为动力，升降用缆绳通过该动力而被卷绕，从而轿厢进行升降。可认为在上述电梯中，轿厢相当于移动主体部，电动机502相当于动力源，升降用缆绳相当于驱动部。
搭载有电池系统1的双腿机器人例如具备电动机502，并且代替电动车辆500的车体510、驱动轮503、加速部504以及制动部505而分别具备身体、腿部、加速输入部以及减速输入部。在这种双腿机器人中，电动机502接收来自电池系统1内的各电池模块11的电力并将该电力变换为动力，通过该动力驱动腿部，从而使身体移动。可以认为在上述双腿机器人中，身体相当于移动主体部，电动机502相当于动力源，腿部相当于驱动部。
如上所述，在搭载有电池系统1的移动体中，动力源将来自电池系统1内的各电池模块11的电力变换为动力，并且驱动部利用通过动力源得到的动力使移动主体部移动。通过将电池系统1应用于移动体(包括电动车辆500)中，从而在移动体中也能实现由电池系统1带来的作用以及效果。
<<第11实施例>>
说明第11实施例。图24为表示第11实施例的电源装置600的结构的框图。电源装置600具备能称作电力储存装置的电池系统1和电力变换装置(电力变换部)620。
由端子SO(+)以及SO(-)构成的一对系统输出端子经由电力线631而与电力变换装置620连接。电力变换装置620具备DC／DC变换器621以及DC／AC变换器622。DC／DC变换器621具备输入输出端子621a以及621b，DC／AC变换器622具备输入输出端子622a以及622b。DC／DC变换器621的输入输出端子621a经由电力线631而与系统输出端子(SO(+)以及SO(-))连接。输入输出端子621b以及622a被互相连接并且与电力输出部PU1相连。输入输出端子622b与电力输出部PU2连接并且电源装置600可与作为其他电力系统的电力系统632相连。另外，电力变换装置600与电力输出部PU1以及PU2的连接不是必须的。
作为外部设备的例子的电力输出部PU1以及PU2包括插座。电力输出部PU1以及PU2与例如各种负载连接。也可认为电力输出部PU1以及PU2分别是负载。电力系统632包括商用电源或者太阳能电池。可将太阳能电池与输入输出端子621b连接，这种情况下，能够将基于太阳能电池的发电所得到的直流电压提供给输入输出端子621b。在将具备太阳能电池以及功率调节器的太阳能电池系统用作电力系统632的情况下，能将功率调节器的AC输出部(交流输出部)与输入输出端子622b连接。
主控制部20参照各电池单元10的单体电压信息、模块电压信息、单体SOC信息以及模块SOC信息等，通过对变换器621以及622进行控制，从而对电池单元10[1]～10[n]内的各电池模块11的充电以及放电进行控制。电力变换装置620在主控制部20所进行的控制下，采用变换器621以及622，在电池单元10[1]～10[n]内的各电池模块11与电力输出部PU1以及PU2或者电力系统632之间进行电力变换。
例如，在主控制部20所进行的控制下，DC／DC变换器621将基于各电池模块11的输出电力的来自系统输出端子(SO(+)以及SO(-))的输出直流电变换为其他的直流电，并将该其他的直流电从输入输出端子621b中输出，DC／AC变换器622将来自输入输出端子621b的直流电变换为交流电并将该交流电从输入输出端子622b中输出。或者，例如，在主控制部20所进行的控制下，DC／AC变换器622将来自电力系统632的交流电变换为直流电并将该直流电从输入输出端子622a中输出，DC／DC变换器621将来自输入输出端子622a的直流电变换为其他直流电，并将该其他直流电从输入输出端子621a中输出。由此，能够以来自输入输出端子621a的直流电对各电池模块11进行充电。
<<变形等>>
在权利要求书所示的技术思想范围内，可适当地对本发明的实施方式进行各种变更。以上的实施方式只不过是本发明的实施方式的例，本发明乃至各构成要件的用语的意义并不限于以上实施方式所记载的内容。上述的说明书所示的具体的数值仅是例示，当然也能将该数值变更为各种数值。以下记载了注释1～注释3作为能应用于上述实施方式的注释事项。各注释所记载的内容只要没有矛盾的情况下，可任意组合。
[注释1]
在上述的例中，从各电池单元向主控制部20输入了在各电池单元10中检测到的单体电压、单体SOC、模块电压以及模块SOC的信息，但也可使主控制部20具备单元控制部12的功能，主控制部20自身检测单体电压、单体SOC、模块电压以及模块SOC。
[注释2]
也可将外部单元50称作调整单元。也可认为作为外部单元50的调整单元包含在电池系统1的构成要素中。
[注释3]
也可将从电池系统1中除去了电池单元10[1]～10[n]之后剩余的部分、或者、除去电池单元10[1]～10[n]的各电池模块11之后剩余的部分称作电池控制装置。电池控制装置作为构成要素至少包括主控制部20，也可包括各单元控制部12作为构成要素(参照图25(a)以及(b))。
符号说明
1  电池系统
10  电池单元
11  电池模块
12  连接器
13  单元控制部
20  主控制部
31  电池单体
35  电压检测部
36  SOC检测部
50  外部单元
51  模块电压调整部
52  单体电压调整部
53  连接器
71  驱动机构
72  驱动机构控制部
500  电动车辆
600  电源装置
SWA、SWB  开关
SWCNT  开关控制部
SO(+)、SO(-)  系统输出端子
UO(+)、UO(-)  单元输出端子

Claims (10)

1.一种电池系统，具备多个电池单元，该电池单元具有由多个电池单体构成的电池模块、和与外部单元连接的连接器，上述外部单元能被连接到上述电池模块且具有进行电压调整的功能，
该电池系统具备：是否需要调整电压判定部，按每个上述电池单元判定是否需要进行用于抑制上述电池模块或者上述电池单体的电压偏差的上述电压调整，
基于上述是否需要调整电压判定部的判定结果，允许上述外部单元与需要进行上述电压调整的电池单元的连接，或者，使上述外部单元与需要进行上述电压调整的电池单元相连，
在各电池单元中，当上述外部单元被连接到上述连接器时，能够进行上述电压调整。
2.根据权利要求1所述的电池系统，还具备：
驱动机构，使上述外部单的元整体或者一部分移动以使任一个电池单元的连接器与上述外部单元连接；和
驱动机构控制部，控制上述驱动机构。
3.根据权利要求2所述的电池系统，其中，
上述驱动机构控制部执行对上述驱动机构进行控制的循环连接处理以使上述多个电池单元的连接器与上述外部单元依次连接，在上述循环连接处理的执行过程中，将上述外部单元连接到需要进行上述电压调整的电池单元上。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电池系统，其中，
上述是否需要调整电压判定部基于各电池模块的电压信息、各电池模块内的各电池单体的电压信息、与各电池模块的剩余容量对应的剩余容量信息以及与各电池模块内的各电池单体的剩余容量对应的剩余容量信息内的至少一个信息，按每个上述电池单元判定是否需要进行上述电压调整。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的电池系统，还具备：
系统输出端子，用于将各电池模块的输出电力导入到负载侧；
开关部，介于各电池模块与上述系统输出端子之间；和
开关控制部，控制上述开关部，
在将上述多个电池模块中的任一个或者上述多个电池单元中的任一个作为更换对象而更换为新的电池模块或者新的电池单元时，上述开关控制部控制上述开关部，切断上述更换对象与上述系统输出端子的连接，对上述新的电池模块进行上述电压调整之后，控制上述开关部，将上述新的电池模块与上述系统输出端子连接。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的电池系统，其中，
上述电池系统包括上述外部单元。
7.一种电动车辆，具备：
权利要求1～权利要求6中的任一项所述的电池系统；
电动机，通过上述电池系统内的各电池模块的电力来驱动该电动机；和
驱动轮，通过上述电动机的动力而使该驱动轮旋转。
8.一种移动体，具备：
权利要求1～权利要求6中的任一项所述的电池系统；
移动主体部；
动力源，将来自上述电池系统内的各电池模块的电力变换为动力；和
驱动部，利用来自上述动力源的上述动力而使上述移动主体部移动。
9.一种电源装置，能与外部设备或者电力系统相连，该电源装置具备：
权利要求1～权利要求6中的任一项所述的电池系统；和
电力变换装置，在上述电池系统内的各电池模块与外部设备之间或者上述电池系统内的各电池模块与上述电力系统之间进行电力变换。
10.一种电池控制装置，具备：是否需要调整电压判定部，其对多个电池单元，按每个上述电池单元判定是否需要进行用于抑制电池模块或者电池单体的电压偏差的电压调整，其中，多个电池单元分别具有由多个上述电池单体构成的电池模块、和能与外部单元连接的连接器，该外部单元能被连接到上述电池模块且具有进行电压调整的功能，
基于上述是否需要调整电压判定部的判定结果，允许上述外部单元对需要进行上述电压调整的电池单元的连接，或者，使上述外部单元与需要进行上述电压调整的电池单元相连，
在各电池单元中，当上述外部单元被连接到上述连接器时，能够进行上述电压调整。
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