JP2010081673A - バッテリシステム及びバッテリパック - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単にバッテリパックの接続位置を検知できるバッテリシステムを提供する。
【解決手段】複数のバッテリパック１１〜１４が接続される複数の端子台２１〜２４を備え、バッテリパック１１〜１４は、第１電池電源端子１５、第２電池電源端子１８、電池ＩＤ端子１７を有し、第１、第２電池電源端子１５、１８の間には所定の電位差の電源電圧が印加され、電池ＩＤ端子１７は端子台２１〜２４と接続された際に、第１電池電源端子１５と電池ＩＤ端子１７との間に印加される第１電圧と、第２電池電源端子１８と電池ＩＤ端子１７との間に印加される第２電圧とに電源電圧を分圧し、電源電圧に対する第１電圧または第２電圧の分圧比を端子台２１〜２４に応じて複数のバッテリパック１１〜１４間で異ならせ、制御回路２は該分圧比を検知してバッテリパック１１〜１４が接続された端子台２１〜２５を判別する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のバッテリパックを制御するバッテリシステム及びそれに用いられるバッテリパックに関する。
従来のバッテリシステムは特許文献１に開示されている。このバッテリシステムは車両等に搭載され、複数のバッテリパックを有している。各バッテリパックはそれぞれに設けられる電池ＥＣＵにより動作状態が管理され、異常状態等が検知される。各電池ＥＣＵにはバッテリパックの数量に応じたビット数のアドレス設定端子が設けられる。また、各アドレス設定端子に接続可能な同じビット数のアドレス線が設けられる。
各電池ＥＣＵのアドレス設定端子には各アドレス線がそれぞれ異なる組合わせで接続される。これにより、バッテリパックの接続位置に対応するＩＤ番号がアドレス線を介して車両側から検知される。従って、異常状態のバッテリパックを特定し、該バッテリパックの停止等の制御を車両側から行うことができる。また、バッテリパックを接続する端子台に所定の組合わせのアドレス線を接続することにより、バッテリパックを交換しても接続位置のＩＤ番号を一定にできる。
特開２００３−２０９９３２号公報（第４頁−第６頁、第１図）
しかしながら、上記従来のバッテリシステムによると、バッテリパックの接続位置を検知するために、バッテリパックの数量に応じたビット数のアドレス設定端子及びアドレス線を必要とする。このため、電子回路が複雑になり、コストがかかる問題があった。
本発明は、簡単な構成でバッテリパックの接続位置を検知してコストを削減できるバッテリシステム及びそれに用いるバッテリパックを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、
複数のバッテリパックと、
前記バッテリパックが接続される複数の端子台と、
前記端子台に接続された前記バッテリパックの動作を制御する制御回路とを備えたバッテリシステムにおいて、
前記バッテリパックは、第１電池電源端子、第２電池電源端子、電池ＩＤ端子を有し、
第１電池電源端子と第２電池電源端子との間には所定の電位差の電源電圧が印加され、 前記電池ＩＤ端子は、前記端子台と接続された際に、第１電池電源端子と前記電池ＩＤ端子との間に印加される第１電圧と、第２電池電源端子と前記電池ＩＤ端子との間に印加される第２電圧とに前記電源電圧を分圧し、
前記電源電圧に対する第１電圧の比または前記電源電圧に対する第２電圧の比で表わされる分圧比を前記端子台に応じて複数の前記バッテリパック間で異ならせ、前記制御回路は該分圧比を検知して前記バッテリパックが接続された前記端子台を判別することを特徴としている。
この構成によると、バッテリパックには第１電池電源端子、第２電池電源端子及び電池ＩＤ端子が設けられる。バッテリパックは第１、第２電池電源端子間に電源電圧が印加される。バッテリパックを端子台に接続すると、第１電池電源端子と電池ＩＤ端子との間に電源電圧を分圧された第１電圧が印加され、第２電池電源端子と電池ＩＤ端子との間に電源電圧を分圧された第２電圧が印加される。電源電圧に対する第１電圧または第２電圧の比である分圧比は端子台に応じて各バッテリパック間で異なり、制御回路は該分圧比を検知してバッテリパックが接続された端子台を判別する。このため、複数のパッテリパックの接続位置を特定するためにバッテリパックに１箇所の電池ＩＤ端子を設けるだけでよい。これにより、端子台に応じて各接続位置のバッテリパックが制御される。
また本発明は、上記構成のバッテリシステムにおいて、前記端子台は、第１電池電源端子、第２電池電源端子及び前記電池ＩＤ端子にそれぞれ接続される第１電源端子、第２電源端子及びＩＤ端子を有し、各前記バッテリパックが第１電池電源端子と前記電池ＩＤ端子との間を同じ大きさの第１抵抗で接続され、各前記端子台が第２電源端子と前記ＩＤ端子との間を異なる大きさの第２抵抗で接続されることを特徴としている。
この構成によると、端子台には第１、第２電池電源端子及び電池ＩＤ端子にそれぞれ接続される第１、第２電源端子及びＩＤ端子が設けられる。バッテリパックを端子台に接続すると、第１電池電源端子と電池ＩＤ端子との間が第１抵抗で接続され、電池ＩＤ端子と第２電池電源端子との間が端子台を介して第２抵抗で接続される。これにより、第１、第２電池電源端子間の電源電圧が第１、第２抵抗により分圧される。
また本発明は、上記構成のバッテリシステムにおいて、第１電池電源端子及び第１電源端子をグランド電位にしたことを特徴としている。
また本発明は、上記構成のバッテリシステムにおいて、前記バッテリパックは前記分圧比を検知するとともに前記分圧比に基づいて前記端子台を示す情報を生成する電池ＥＣＵと、前記制御回路と通信を行う通信部とを有し、前記バッテリパックが接続された前記端子台を示す情報を前記通信部を介して前記制御回路に送信することを特徴としている。
この構成によると、バッテリパックが接続された端子台を電池ＥＣＵにより判別し、判別結果が通信部によって制御回路に送信される。その結果、バッテリパックが制御回路により制御される。
また本発明は、端子台と接続されるバッテリパックであって、
第１電池電源端子と、第２電池電源端子と、電池ＩＤ端子とを備え、
第１電池電源端子と第２電池電源端子との間には所定の電位差の電源電圧が印加され、
前記電池ＩＤ端子は、前記端子台と接続された際に、第１電池電源端子と前記電池ＩＤ端子との間に印加される第１電圧と、第２電池電源端子と前記電池ＩＤ端子との間に印加される第２電圧とに前記電源電圧を分圧し、
前記電源電圧に対する第１電圧の比または前記電源電圧に対する第２電圧の比で表わされる分圧比を検出する電池ＥＣＵを設けたことを特徴としている。
本発明によると、簡単な構成でバッテリパックの接続位置を検知してコストを削減できるバッテリシステム及びそれに用いるバッテリパックを提供することができる。
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は一実施形態のバッテリシステムを示す構成図である。バッテリシステム１はノート型パーソナルコンピュータ等のモバイル機器や、電動車両等の機器に搭載される。バッテリシステム１は着脱式の複数のバッテリパック１１、１２、１３、１４、各バッテリパック１１〜１４がそれぞれ取り付けられる複数の端子台２１、２２、２３、２４及び制御回路２を備えている。
制御回路２はＧＮＤ接続部２ａ、電源接続部２ｂ、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３及びスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４が設けられる。ＧＮＤ接続部２ａはバッテリシステム１を搭載する機器のグランド電位に接続される。また、ＧＮＤ接続部２ａはＧＮＤライン８によって各端子台２１〜２４のＧＮＤ端子２８（図３参照）に並列に接続される。電源接続部２ｂは電源ライン５によってスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を介して各端子台２１〜２４の電源端子２５（図３参照）に並列に接続される。
詳細を後述するように、ＧＮＤ端子２８及び電源端子２５はバッテリパック１１〜１４の電池ＧＮＤ端子１８及び電池電源端子１５にそれぞれ導通する。これにより、ＧＮＤ接続部２ａと電源接続部２ｂとの間に電源電圧が印加され、バッテリシステム１を搭載する機器に電力が供給される。
ＥＣＵ３はスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４をオンオフして各バッテリパック１１〜１４の動作を制御する。また、通信ライン６によってＥＣＵ３と後述する各端子台２１〜２４の通信端子１６（図３参照）とがＣＡＮやＬＩＮ等のＬＡＮにより接続される。これにより、ＥＣＵ３は後述するバッテリパック１１〜１４の電池ＥＣＵ１９（図２参照）と通信を行うことができる。
図２はバッテリパック１１を示す構成図である。各バッテリパック１１〜１４は同一の構成になっており、端子部１０が設けられる。端子部１０を介してバッテリパック１１は端子台２１〜２４のいずれにも連結可能になっている。バッテリパック１１内にはバッテリパック１１の電源電圧、温度等を検知して動作状態を管理する電池ＥＣＵ１９が設けられる。また、電池ＥＣＵ１９は通信ライン６を介してＥＣＵ３（図１参照）と通信を行う通信部（不図示）を有している。
端子部１０には電池電源端子１５、電池通信端子１６、電池ＩＤ端子１７及び電池ＧＮＤ端子１８が設けられる。電池ＧＮＤ端子１８はグランド電位に接続され、電池電源端子１５と電池ＧＮＤ端子１８との間にはバッテリセル（不図示）による電源電圧が印加される。電池電源端子１５はゲート１５ａを介して電池ＥＣＵ１９に接続され、電池ＥＣＵ１９により電源電圧を検知することができる。
電池通信端子１６は電池ＥＣＵ１９の通信部に接続される。電池ＩＤ端子１７は電池ＧＮＤ端子１８と抵抗Ｒ１０を介して導通する。また、電池ＩＤ端子１７はゲート１７ａを介して電池ＥＣＵ１９に接続され、電池ＥＣＵ１９により電池ＩＤ端子１７の電位を検知することができる。
図３は端子台２１〜２４を示す構成図である。端子台２１〜２４は電源端子２５、通信端子２６、ＩＤ端子２７、ＧＮＤ端子２８を有している。各電源端子２５は電源ライン５が並列に接続され、バッテリ１１〜１４の電池電源端子１５とそれぞれ接触して導通する。
各ＧＮＤ端子２８はＧＮＤライン８が並列に接続され、ＧＮＤ接続部２ａ（図１参照）を介してグランド電位に接続される。また、ＧＮＤ端子２８はバッテリ１１〜１４の電池ＧＮＤ端子１５と接触して導通する。各端子台２１〜２４の通信端子２６はバッテリ１１〜１４の電池通信端子１６とそれぞれ接触して導通し、通信ライン６（図１参照）が接続される。
ＩＤ端子２７はバッテリ１１〜１４の電池ＩＤ端子１７と接触して導通する。また、各ＩＤ端子２７はそれぞれ異なる大きさの抵抗Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４によって電源端子２５に接続される。
これにより、電源電圧が分圧され、ＩＤ端子２７とＧＮＤ端子２８との間に第１電圧が印加されてＩＤ端子２７と電源端子２５との間に第２電圧が印加される。同時に、電池ＩＤ端子１７と電池ＧＮＤ端子１８との間に第１電圧が印加されて電池ＩＤ端子１７と電池電源端子１５との間に第２電圧が印加される。そして、電池ＥＣＵ１９により電池ＩＤ端子１７の電位を検出し、電源電圧に対する第１電圧の比（第１電圧／電源電圧）または電源電圧に対する第２電圧の比（第２電圧／電源電圧）で表わされる分圧比を検知できる。
例えば、電源電圧が４０Ｖ、抵抗Ｒ１０が１０ｋΩ、抵抗Ｒ２１が３０ｋΩ、抵抗Ｒ２２が１０ｋΩ、抵抗Ｒ２３が３．３ｋΩ、抵抗Ｒ２４が０ｋΩの場合、バッテリパック１１、１２、１３、１４の電池ＩＤ端子１７の電位はそれぞれ１０Ｖ、２０Ｖ、３０Ｖ、４０Ｖとなる。これにより、電源電圧に対するＧＮＤ端子２８側（第１電圧）の分圧比はそれぞれ１／４、２／４、３／４、４／４となる。
従って、電池ＥＣＵ１９は各バッテリパック１１〜１４の該分圧比を検知することにより、バッテリパック１１〜１４がどの端子台２１〜２４に接続されたかを判別できる。そして、電池ＥＣＵ１９により端子台２１〜２４を示す情報を生成し、通信部を介して該情報を制御回路２に送信する。
図４は上記構成のバッテリシステム１の電池ＥＣＵ１９による端子台２１〜２４の判別動作を示すフローチャートである。ここで、電源電圧及び各抵抗値は上記例に示す通りとする。ステップ＃１１では電池ＥＣＵ１９により電池ＩＤ端子１７の電位が測定される。バッテリパック１１〜１４の未接続状態では電池ＩＤ端子１７の電位は０Ｖである。
ステップ＃１２では電池ＩＤ端子１７の電位が変化したか否かが判断される。電池ＩＤ端子１７の電位が変化していない場合はステップ＃１１、＃１２が繰り返し行われる。電池ＩＤ端子１７の電位が変化を検知することにより、バッテリパック１１〜１４がいずれかの端子台２１〜２４に接続されたと判別される。
電池ＩＤ端子１７の電位が変化するとステップ＃１３で電池ＥＣＵ１９により電池電源端子１５の電位が測定され、電源電圧が取得される。ステップ＃１４では電源電圧に対する電池ＩＤ端子１７の分圧比が演算により検出される。ステップ＃１５では分圧比が１／４か否かが判断される。分圧比が１／４の場合はステップ＃１６で端子台２１を示すＩＤ番号＝１を取得する。
分圧比が１／４でない場合はステップ＃１７で分圧比が２／４か否かが判断される。分圧比が２／４の場合はステップ＃１８で端子台２２を示すＩＤ番号＝２を取得する。分圧比が２／４でない場合はステップ＃１９で分圧比が３／４か否かが判断される。分圧比が３／４の場合はステップ＃２０で端子台２３を示すＩＤ番号＝３を取得する。分圧比が３／４でない場合はステップ＃２１で端子台２４を示すＩＤ番号＝４を取得する。
ステップ＃２２では電池ＥＣＵ１９は通信部を介してＥＣＵ３との通信が開始される。これにより、電池ＥＣＵ１９はＩＤ番号とともに各バッテリパック１１〜１４の温度や電源電圧等の情報をＥＣＵ３に送信する。ＥＣＵ３はバッテリパック１１〜１４の状態に応じてＩＤ番号に対応するスイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオンオフしてバッテリパック１１〜１４の動作を制御する。
本実施形態によると、端子台２１〜２４に接続したバッテリパック１１〜１４には電池ＧＮＤ端子１８と電池ＩＤ端子１７と間に第１電圧が印加され、電池電源端子１５と電池ＩＤ端子１７と間に第２電圧が印加される。各バッテリパック１１〜１４は端子台２１〜２４に応じて電源電圧に対する第１電圧の比または電源電圧に対する第２電圧の比で表わされる分圧比がそれぞれバッテリパック１１〜１４間で異なる。そして、制御回路２により該分圧比を検知してバッテリパック１１〜１４が接続された端子台２１〜２４を判別する。
このため、複数のパッテリパック１１〜１４の接続位置を特定するためにバッテリパック１１〜１４に１箇所の電池ＩＤ端子１７を設けるだけでよい。従って、電子回路を簡単にすることができ、バッテリシステム１のコストを削減することができる。
尚、電池ＧＮＤ端子１８と電池電源端子１５との間に電源電圧が印加されていれば、電池ＧＮＤ端子１８及びＧＮＤ端子２８がグランド電位でなくてもよい。即ち、バッテリパック１１〜１４には両者間に電源電圧が印加される第１、第２電池電源端子が設けられていればよい。また、端子台２１〜２４には第１、第２電池電源端子にそれぞれ接続される第１、第２電源端子が設けられていればよい。しかしながら、電池ＧＮＤ端子１８及びＧＮＤ端子２８をグランド電位にすると電池ＥＣＵ１９に電池ＧＮＤ端子１８を接続する必要がなく、回路を簡素化することができる。
また、バッテリパック１１〜１４が電池ＧＮＤ端子１８（第１電池電源端子）と電池ＩＤ端子１７との間を同じ大きさの抵抗Ｒ１０（第１抵抗）で接続され、各端子台２１〜２４が電源端子２５（第２電源端子）とＩＤ端子２７との間を異なる大きさの抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４（第２抵抗）で接続されるので、各電池ＩＤ端子１７に異なる分圧を容易に印加することができる。
尚、抵抗Ｒ１０により電池電源端子１５（第１電池電源端子）と電池ＩＤ端子１７との間を接続し、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４によってＧＮＤ端子２８（第２電源端子）とＩＤ端子２７との間を接続してもよい。
また、抵抗Ｒ１０により電源端子２５と電池ＩＤ端子１７との間を接続し、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４によってＧＮＤ端子２８とＩＤ端子２７との間を接続してもよい。この時、バッテリパック１１〜１４を端子台２１〜２４から取り外した状態で電池ＩＤ端子１７の電位が不定値になる。このため、端子台２１〜２４に接続した状態と誤検知する可能性がある。従って、抵抗Ｒ１０を電池電源端子１５または電池ＧＮＤ端子１８と電池ＩＤ端子１７との間に接続するとより望ましい。
また、バッテリパック１１〜１４は電池ＥＣＵ１９内に通信部が設けられるので、端子台２１〜２４のＩＤ番号を制御回路２のＥＣＵ３に送信してバッテリパック１１〜１４の動作を容易に制御することができる。尚、制御回路２によって直接上記分圧比を検知して端子台２１〜２４のＩＤ番号を特定してもよい。
本実施形態において、端子台２１〜２４のＩＤ番号を特定し、電池ＥＣＵ１９によりバッテリパック１１〜１４の動作を制御してもよい。例えば、一の端子台に接続した場合は放電が行われて他の端子台に接続した場合は充電が行われる場合に、ＩＤ番号によって放電か充電かを判別してバッテリパック１１〜１４内の回路を電池ＥＣＵ１９により切替えてもよい。
本発明によると、複数のバッテリパックを制御するバッテリシステムを有した電動車両やモバイル機器等に利用することができる。
本発明の実施形態のバッテリシステムを示す構成図 本発明の実施形態のバッテリシステムのバッテリを示す構成図 本発明の実施形態のバッテリシステムの端子台を示す構成図 本発明の実施形態のバッテリシステムの端子台を特定する動作を示すフローチャート
符号の説明
１ バッテリシステム
２ 制御回路
２ａ ＧＮＤ接続部
２ｂ 電源接続部
３ ＥＣＵ
４ ＧＮＤライン
５ 電源ライン
６ 通信ライン
１０ 端子部
１１、１２、１３、１４ バッテリパック
１５ 電池電源端子
１５ａ、１７ａ ゲート
１６ 電池通信端子
１７ 電池ＩＤ端子
１８ 電池ＧＮＤ端子
１９ 電池ＥＣＵ
２１、２２、２３、２４ 端子台
２５ 電源端子
２６ 通信端子
２７ ＩＤ端子
２８ ＧＮＤ端子
Ｒ１０ 抵抗（第１抵抗）
Ｒ２１〜Ｒ２４ 抵抗（第２抵抗）

Claims (5)

  1. 複数のバッテリパックと、
    前記バッテリパックが接続される複数の端子台と、
    前記端子台に接続された前記バッテリパックの動作を制御する制御回路とを備えたバッテリシステムにおいて、
    前記バッテリパックは、第１電池電源端子、第２電池電源端子、電池ＩＤ端子を有し、
    第１電池電源端子と第２電池電源端子との間には所定の電位差の電源電圧が印加され、
    前記電池ＩＤ端子は、前記端子台と接続された際に、第１電池電源端子と前記電池ＩＤ端子との間に印加される第１電圧と、第２電池電源端子と前記電池ＩＤ端子との間に印加される第２電圧とに前記電源電圧を分圧し、
    前記電源電圧に対する第１電圧の比または前記電源電圧に対する第２電圧の比で表わされる分圧比を前記端子台に応じて複数の前記バッテリパック間で異ならせ、前記制御回路は該分圧比を検知して前記バッテリパックが接続された前記端子台を判別することを特徴とするバッテリシステム。
  2. 前記端子台は、第１電池電源端子、第２電池電源端子及び前記電池ＩＤ端子にそれぞれ接続される第１電源端子、第２電源端子及びＩＤ端子を有し、各前記バッテリパックが第１電池電源端子と前記電池ＩＤ端子との間を同じ大きさの第１抵抗で接続され、各前記端子台が第２電源端子と前記ＩＤ端子との間を異なる大きさの第２抵抗で接続されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリシステム。
  3. 第１電池電源端子及び第１電源端子をグランド電位にしたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリシステム。
  4. 前記バッテリパックは前記分圧比を検知するとともに前記分圧比に基づいて前記端子台を示す情報を生成する電池ＥＣＵと、前記制御回路と通信を行う通信部とを有し、前記バッテリパックが接続された前記端子台を示す情報を前記通信部を介して前記制御回路に送信することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のバッテリシステム。
  5. 端子台と接続されるバッテリパックであって、
    第１電池電源端子と、第２電池電源端子と、電池ＩＤ端子とを備え、
    第１電池電源端子と第２電池電源端子との間には所定の電位差の電源電圧が印加され、
    前記電池ＩＤ端子は、前記端子台と接続された際に、第１電池電源端子と前記電池ＩＤ端子との間に印加される第１電圧と、第２電池電源端子と前記電池ＩＤ端子との間に印加される第２電圧とに前記電源電圧を分圧し、
    前記電源電圧に対する第１電圧の比または前記電源電圧に対する第２電圧の比で表わされる分圧比を検出する電池ＥＣＵを設けたことを特徴とするバッテリパック。
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