JP2012110097A - バッテリ装置、バッテリ管理システム、およびバッテリ管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの管理を容易にする。
【解決手段】バッテリ装置１１は、バッテリ５１と、ＩＣチップ５３と、直流阻止部５２とを備える。バッテリ５１の直流電力は電力線１７，１８を介して出力される。ＩＣチップ５３により、電力線１７，１８を介して授受される交流信号を負荷変調することにより、記憶しているバッテリ情報が電力線１７，１８を介して出力される。直流阻止部５２により、電力線１７，１８を介して出力される直流電力がＩＣチップ５３に入力するのを阻止する。ＩＣチップ５３と並列に接続され、電力線１７，１８を介して授受される交流信号により発生した電圧をＩＣチップ５３に供給する電圧発生部１５１を設けることができる。本発明は電子機器に適用することができる。
【選択図】図３

Description

本発明はバッテリ装置、バッテリ管理システム、およびバッテリ管理方法に関し、特にバッテリの管理を容易にするバッテリ装置、バッテリ管理システム、およびバッテリ管理方法に関する。

最近、さまざまな製品にバッテリ装置が使用されている。使用する電力が大きい場合、バッテリの容量も大きくする必要がある。このようなバッテリ装置の高容量化にともなって、安全性と信頼性の確保が望まれる。

バッテリ装置が高容量化すると、その内部のバッテリセルの数も多くなり、価格も高くなる。そのため、ユーザがバッテリ装置を分解して内部のバッテリセルを安価なものに不正に交換してしまうおそれがある。

本出願人は、バッテリ装置の内部にＩＣチップを持たせ、そのＩＣチップに識別番号を記憶させることを先に提案した（例えば、特許文献１）。これにより、バッテリ装置から識別番号を読み出し、読み出した識別番号に基づき認証処理を行うことで、不正なバッテリ装置を発見し、排除することが可能になる。

特許３２８９３２０号公報

先に提案したバッテリ装置においては、バッテリ装置に電力供給用の端子とは別に情報端子を設け、そこから識別情報を読み出すようにしていた。

その結果、例えばバッテリ装置の内部に収容されている個々のバッテリセルにＩＣチップを持たせ、それぞれから識別情報を読み出すためには、バッテリセルの数の分だけ情報端子を設ける必要が生じる。例えば電気自動車の場合、１００個以上のバッテリセルを直列に接続しなければならず、通信線を確保することが困難になる。また、バッテリ装置が大型化し、コストも高くなる。その結果、管理が容易なバッテリ装置を実現することが困難になる。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、バッテリの管理を容易にするものである。

本発明の一側面は、電力線を介して直流電力を出力するバッテリと、前記電力線を介して授受される交流信号を負荷変調することにより、記憶しているバッテリ情報を前記電力線を介して出力する記憶素子と、前記電力線を介して出力される前記直流電力が前記記憶素子に入力するのを阻止する直流阻止部とを備えるバッテリ装置である。

前記記憶素子は、電子タグとすることができる。

前記記憶素子と並列に接続され、前記電力線を介して授受される前記交流信号により発生した電圧を前記記憶素子に供給する電圧発生部をさらに備えることができる。

前記電圧発生部は、コイルまたはトランスにより構成することができる。

前記直流阻止部は、コンデンサにより構成することができる。

前記記憶素子に記憶されている前記バッテリ情報は、識別情報、仕様情報、履歴情報、および課金情報の少なくとも１つを含むことができる。

１個以上のバッテリセルを備え、前記バッテリセルのそれぞれは、１個の前記バッテリ、１個の前記記憶素子および１個の前記直流阻止部を有し、１個の前記記憶素子は、それが装着されている前記バッテリセルの前記識別情報を記憶することができる。

前記バッテリ装置の前記識別情報を記憶し、前記バッテリが対応づけられていない前記記憶素子をさらに有することができる。

前記バッテリが対応づけられていない前記記憶素子は、前記バッテリセルの前記記憶素子より優先して前記バッテリ情報を出力することができる。

前記直流阻止部を構成する前記コンデンサと、前記電圧発生部を構成する前記コイルは、前記交流信号の搬送波の基本周波数を中心周波数とする直列共振回路を構成することができる。

本発明の他の側面は、電力線を介して直流電力を出力するバッテリ、前記電力線を介して授受される交流信号を負荷変調することにより、記憶しているバッテリ情報を出力する記憶素子、および前記電力線を介して出力される前記直流電力が前記記憶素子に入力するのを阻止する直流阻止部を備えるバッテリ装置と、前記交流信号を前記電力線を介して前記記憶素子に供給することで、前記バッテリ情報を読み取って前記バッテリの充電または放電を制御する管理装置と、前記管理装置に対して前記直流電力が入力されるのを遮断するとともに、前記管理装置が前記記憶素子との間で前記交流信号を授受できるように、前記交流信号を通過するハイパスフィルタと、直流電力で動作するブロックに対して放電時または充電時の前記直流電力を通過するとともに、前記交流信号を遮断するローパスフィルタとを備えるバッテリ管理システムである。

前記バッテリ装置への充電時の前記直流電力を遮断するスイッチをさらに備えることができる。

前記管理装置は、前記バッテリ情報が不正である場合、前記直流電力を遮断するように前記スイッチを制御することができる。

前記管理装置は、前記記憶素子と前記交流信号により通信するリーダライタと、前記リーダライタの動作を制御するコントローラとを備えることができる。

前記バッテリ装置、前記管理装置、前記ハイパスフィルタ、および前記ローパスフィルタは、電子機器が有することができる。

前記管理装置、前記ハイパスフィルタ、および前記ローパスフィルタは、前記バッテリ装置を充電する充電装置が有することができる。

本発明の一側面においては、バッテリの直流電力が電力線を介して出力され、記憶素子により、電力線を介して授受される交流信号を負荷変調することにより、記憶しているバッテリ情報が電力線を介して出力される。直流阻止部により、電力線を介して出力される直流電力が前記記憶素子に入力するのが阻止される。

本発明の他の側面においては、管理装置は、交流信号を電力線を介して記憶素子に供給することで、バッテリ情報を読み取ってバッテリの充電または放電を制御する。ハイパスフィルタは、管理装置に対して直流電力が入力されるのを遮断するとともに、管理装置が記憶素子との間で交流信号を授受できるように、交流信号を通過する。ローパスフィルタは、直流電力で動作するブロックに対して放電時または充電時の直流電力を通過するとともに、交流信号を遮断する。

以上のように、本発明の側面によれば、バッテリの管理が容易になる。

本発明のバッテリ管理システムの一実施の形態の構成を示すブロック図である。 バッテリ装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。 他のバッテリ装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。 さらに他のバッテリ装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。 管理装置の認証処理を説明するフローチャートである。 バッテリ装置の認証処理を説明するフローチャートである。 本発明のバッテリ管理システムを適用した電子機器の一実施の形態の構成を示すブロック図である。 リーダライタの一実施の形態の構成を示すブロック図である。 コントローラの一実施の形態の構成を示すブロック図である。 認証処理を説明するフローチャートである。 認証処理を説明するフローチャートである。 認証処理を説明するフローチャートである。 本発明のバッテリ管理システムを適用した充電システムの一実施の形態の構成を示すブロック図である。 充電処理を説明するフローチャートである。 充電処理を説明するフローチャートである。 充電処理を説明するフローチャートである。

以下、発明を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（バッテリ管理システム）
２．第２の実施の形態（電子機器）
３．第３の実施の形態（充電システム）
４．変形例

＜１．第１の実施の形態＞
［バッテリ管理システムの原理的構成］

図１は、本発明のバッテリ管理システムの一実施の形態の構成を示すブロック図である。このバッテリ管理システム１は、バッテリ装置１１、ローパスフィルタ１２、動作部１３、ハイパスフィルタ１４、および管理装置１５により構成されている。

バッテリ装置１１は、内部に１個以上のバッテリセル（後述する図２乃至図４のバッテリセル３１−1乃至３１−３）を内蔵し、電力線１７，１８を介して直流電圧・直流電流、すなわち直流電力を動作部１３に供給する。動作部１３はバッテリ装置１１からの直流電力の供給を受け、各種の動作を実行する。すなわち、動作部１３は、直流電力の被供給部である。バッテリ装置１１は、例えばバッテリパックとして構成することができる。

ローパスフィルタ１２は、バッテリ装置１１と動作部１３との間の電力線１７，１８上に配置され、直流電力で動作するブロックである動作部１３に直流電力を供給可能にする。またローパスフィルタ１２は、管理装置１５が発生し、電力線１７，１８を介して伝達される交流信号を遮断し、直流電力で動作する動作部１３に交流信号が入力され、動作部１３が故障することを防止する。

ハイパスフィルタ１４は、管理装置１５が発生する交流信号を通過して、電力線１７，１８を介してバッテリ装置１１に供給させる。また、ハイパスフィルタ１４は、電力線１７，１８を介して伝達される直流電力を遮断し、交流電力で動作する管理装置１５が、直流電力により故障することを防止する。

バッテリ装置１１を管理する管理装置１５は、電力線１７，１８を介して交流信号を出力し、バッテリ装置１１と通信する。管理装置１５は、生成部２１、変調部２２、送信部２３、復調部２４、判定部２５、および処理部２６の機能ブロックを有している。

生成部２１は、コマンドを生成する。変調部２２は、搬送波をコマンドで変調し、交流信号として出力する。搬送波としては、例えば周波数が13.56MHzである高周波信号（ＲＦ信号とも称する）が用いられる。交流信号としては、13.56MHzの他、130kHz〜135kHz、433MHz、900MHz帯、2.45GHz等、任意の周波数を用いることも可能である。送信部２３は、交流信号を出力する。

復調部２４は、バッテリ装置１１からの負荷変調による交流信号の反射波を復調する。判定部２５は、各種の判定処理を行う。処理部２６は、判定結果に基づいて各種の処理を実行する。

［バッテリ装置１１の構成（１）］

次に、バッテリ装置１１の構成例について説明する。図２は、バッテリ装置の構成を示すブロック図である。

図２においては、バッテリ装置１１が１つのバッテリセル３１−１により構成されている。バッテリセル３１−１は、バッテリ５１、直流阻止部５２、およびＩＣチップ５３により構成されている。

バッテリ５１は端子４１から電力線１７に正の電圧を、端子４２から電力線１８に負の電圧を、それぞれ出力する。バッテリ５１は充電が可能な２次バッテリである。すなわち電力線１７，１８は、充電時または放電時に、直流電流・直流電圧の供給経路になる。

直流阻止部５２は、管理装置１５から電力線１７，１８を介して供給される交流信号をＩＣチップ５３に供給する機能を有する。直流阻止部５２はまた、直流電力の供給経路としての電力線１７からＩＣチップ５３に直流電力が入力するのを遮断し、交流信号で動作するＩＣチップ５３が故障するのを防止する。直流阻止部５２は、この実施の形態の場合、容量Ｃ１のコンデンサ６１により構成されている。コンデンサ６１は正の端子１７と、ＩＣチップ５３の正の電圧供給点８３の間に配置されている。

なお、交流信号はバッテリ５１にも入力されるが、実験の結果、実用上問題はない。

記憶素子としてのＩＣチップ５３は、各種の規格に基づくＩＣチップ、タグなどの電子タグにより構成することができる。例えばRFID(Radio Frequency Identfication)、Mifare,FeliCa,NFC(Near Field Communication)（いずれも商標）等の規格は勿論、これらの規格に基づかない独自の構成の電子タグを用意することもできる。記憶素子は、交流信号により、少なくとも内部に記憶する情報を読み出し出力する機能を有し、さらに供給された情報を記憶する機能を有するのが好ましい。パッシブタイプとアクティブタイプのいずれでもよい。

図２のＩＣチップ５３は、共振部７１、検波部７２、負荷変調部７３、電圧レギュレータ７４、電源部７５、データ受信部７６、クロック生成部７７、および信号処理部７８により構成されている。

共振部７１は、アンテナとして機能するインダクタンスがＬ１１のコイル８１と、容量がＣ１１のコンデンサ８２の並列共振回路により構成されている。コイル８１とコンデンサ８２の一方の接続点は、正の電圧供給点８３であり、他方の接続点は負の電圧供給点８４である。インダクタンスＬ１１と容量Ｃ１１の値は、共振周波数が13.56MHzとなるように設定されている。すなわち、コイル８１を有する共振部７１は、本来、後述する図８に示されるリーダライタ２９１−１１のアンテナとして機能するコイル２８２からの周波数が13.56MHzの交流信号を受信し、電磁誘導により交流の誘起電圧を発生する機能を有している。

ただし、この実施の形態の場合、周波数が13.56MHzの交流信号は、リーダライタ２９１−１１のコイル２８２から供給されるのではなく、電力線１７，１８とコンデンサ６１を介して管理装置１５から供給される。そこで、共振部７１、少なくともそのコイル８１は省略するのが好ましい。これにより、付近の金属の影響等による誤動作が抑制される。この場合交流信号は、検波部７２に直接入力される。共振部７１を省略しない場合には、共振部７１は周波数が13.56MHzの交流信号が入力されるとこれに共振し、電圧供給点８３，８４から電圧を発生する。

検波部７２は、この実施の形態の場合、ダイオード９１により構成されている。ダイオード９１は、そのアノードが正の電圧供給点８３に接続され、そのカソードが、負荷変調部７３の抵抗１０１の一端に接続されている。ダイオード９１は、電圧供給点８３からの交流の誘起電圧を直流の誘起電圧に整流し、リーダライタ２９１−１１から送信されてきた交流信号（搬送波）が含む信号を復調する。抵抗１０１とともに負荷変調部７３を構成するＦＥＴ（Field Effect Transistor）１０２の一端は抵抗１０１の他端と接続されている。なお、スイッチング素子としてのＦＥＴ１０２は、ｐチャネルでも、ｎチャネルでもよい。またバイポーラトランジスタを用いることも可能である。

電圧レギュレータ７４は、ダイオード９１により整流された電圧を平滑、定電圧化し、電源部７５に供給する。電源部７５は、ＩＣチップを駆動する電圧を発生し、データ受信部７６、クロック生成部７７、信号処理部７８等に供給する。

データ受信部７６は、ダイオード９１より出力された半波整流電圧から低周波成分を抽出（振幅復調）し、増幅して、高レベルと低レベルの２値化されたデータ信号を生成し、信号処理部７８に供給する。クロック生成部７７は、電圧供給点８３から供給される交流信号から矩形のクロック信号を生成し、信号処理部７８に供給する。

信号処理部７８は、クロック信号に同期してデータ信号を読み取る。そして信号処理部７８は、内蔵する記憶部１１１に記憶されているバッテリ情報に基づいて、高レベルと低レベルの２値化された応答信号を生成し、ＦＥＴ１０２のゲートに出力する。ＦＥＴ１０２は応答信号によりオンまたはオフされる。これにより電圧供給点８３，８４からみたインピーダンスを変化させる負荷変調が行われる。なお、バッテリ情報には、少なくとも識別情報が含まれるが、後述するように、仕様情報、履歴情報、課金情報なども含むようにすることができる。

［バッテリ装置１１の構成（２）］

図３は、他のバッテリ装置の構成を示すブロック図である。このバッテリ装置１１は、１個のバッテリセル３１−２を有する。このバッテリセル３１−２は、電圧供給点８３，８４の間に、電圧発生部１５１を有している。この実施の形態の場合、電圧発生部１５１は、インダクタンスがＬ２１のコイル１６１により構成されている。コイル１６１は、電力線１７，１８とコンデンサ６１を介して管理装置１５から交流信号が入力されたとき、電圧を発生し、電圧供給点８３，８４に供給する。コイル１６１とコンデンサ６１は、13.56MHzの交流信号に対して共振する直列共振回路を構成することができる。

その他の構成は、図２における場合と同様であり、その説明は繰り返しになるので省略する。つまりこの実施の形態の場合、電圧発生部１５１（共振部７１を省略しない場合、共振部７１と電圧発生部１５１の両方）により電圧が発生されるので、図２の実施の形態に比べて、より確実に電圧を発生することができる。したがって直列に接続された多くの数のバッテリセルに、電力線１７，１８を介して交流信号を伝達する場合には、図３の実施の形態の方が有利である。

［バッテリ装置１１の構成（３）］

図４は、さらに他のバッテリ装置の構成を示すブロック図である。このバッテリ装置１１も１個のバッテリセル３１−３を有している。このバッテリセル３１−３は、バッテリセル３１−２と同様に、電圧発生部１５１を有している。ただし、この実施の形態の電圧発生部１５１は、トランス１７１により構成されている。

すなわち、コンデンサ６１の一端と負の端子４２との間に接続されているコイル１８１と、電圧供給点８３と電圧供給点８４の間に接続されているコイル１８２によりトランス１７１が構成されている。コイル１８１に管理装置１５からの交流信号が入力されると、電磁結合しているコイル１８２に電圧が誘起され、電圧供給点８３，８４に供給される。コイル１８１とコンデンサ６１は、13.56MHzの交流信号に対して共振する直列共振回路を構成することができる。この場合も、共振部７１は省略することができる。その他の構成は、図２の実施の形態と同様であり、その説明は繰り返しになるので省略する。

この図４の実施の形態も、直列に接続された多くの数のバッテリセルに、電力線１７，１８を介して交流信号を伝達するのに有利である。

以上のような図２乃至図４に示されるバッテリ装置１１が、図１のバッテリ管理システム１に採用される。

［バッテリ管理システムの認証処理］

図５は、管理装置の認証処理を説明するフローチャートであり、図６はそれに対応するバッテリ装置の認証処理を説明するフローチャートである。次に、図１のバッテリ管理システム１において行われる認証処理について、この図５と図６のフローチャートを参照して説明する。この認証処理は、バッテリ管理システム１にバッテリ装置１１が装着されたとき、あるいはユーザが処理の開始を指令したとき実行される。

図５のステップＳ１１において管理装置１５の生成部２１は、ＩＤ読み出しのコマンドを生成する。すなわち上述したように、バッテリセル３１の信号処理部７８には、自身を識別する識別情報としてのＩＤ（Identifier）が記憶されており、これを読み出すコマンドが生成される。なお、以下、バッテリセル３１−１乃至３１−３を個々に区別する必要が無い場合、単にバッテリセル３１と記載する。他の部材についても同様とする。

ステップＳ１２において変調部２２は、コマンドに対応して、交流信号としての高周波信号を変調する。すなわち、変調部２２は、高周波信号としての13.56MHzの周波数の搬送波を、ステップＳ１１で生成されたコマンドに対応して振幅変調する。ステップＳ１３において送信部２３は、高周波信号を出力する。

管理装置１５から出力された高周波信号は、ハイパスフィルタ１４を通過し、電力線１７，１８に伝達される。このとき、ローパスフィルタ１２は高周波信号を遮断するので、高周波信号は動作部１３に入力されない。したがって、バッテリ装置１１からの直流電力で動作する動作部１３が故障するのが防止される。ローパスフィルタ１２はまた、高周波ノイズが外部に流出するのを防止する機能も有する。電力線１７，１８にバッテリ１１から出力された直流電流が流れている場合には、高周波信号が直流電流に重畳される。

図６のステップＳ４１においてバッテリセル３１は、高周波信号を受信する。すなわち高周波信号はコンデンサ６１を通過して電圧供給点８３，８４に入力される。共振部７１が存在する場合には、高周波信号の搬送波の周波数は共振部７１の共振周波数と一致するので、共振部７１は高周波信号に共振し、電圧供給点８３，８４には共振電圧が誘起される。

ステップＳ４２においてダイオード９１は、入力された高周波電圧を検波する。すなわち、交流の高周波電圧は整流され、直流（より正確には脈流）の電圧が生成される。ステップＳ４３において電圧レギュレータ７４は、整流された電圧を平滑し、定電圧化する。ステップＳ４４において電源部７５は、定電圧化された電圧から駆動電圧を生成する。生成された駆動電圧は、データ受信部７６、クロック生成部７７、信号処理部７８等に供給される。

ステップＳ４５においてクロック生成部７７は、入力された高周波電圧から矩形のクロック信号を生成する。クロック信号は信号処理部７８に供給される。ステップＳ４６においてデータ受信部７６は、データを生成する。すなわち、ダイオード９１により整流された信号から、高周波電圧（すなわち搬送波）に含まれる信号成分（すなわち振幅成分）が抽出され、増幅される。これにより高レベルと低レベルの２値化されたデータ信号が生成され、信号処理部７８に供給される。

ステップＳ４７において信号処理部７８は、コマンドを実行する。すなわち、信号処理部７８はクロック信号に同期してデータ信号からコマンドを読み取り、読み取ったコマンドに対応する処理を実行する。いまの場合、記憶部１１１に記憶されているＩＤが読み出され、応答データが生成される。この応答データも２値化されている。

ステップＳ４８において信号処理部７８は、応答データに対応して負荷変調を行う。すなわち、ステップＳ４７の処理で生成された応答データに対応してＦＥＴ１０２がオン、またはオフされる。ＦＥＴ１０２がオンされた状態と、オフされた状態では、電圧供給点８３，８４から見たインピーダンスが異なる。このインピーダンスの変化が、高周波信号の反射波に反映され、電力線１７，１８を介して管理装置１５に伝達される。

図５のステップＳ１４において管理装置１５の復調部２４は、高周波信号の負荷変調により発生する反射波の信号を復調する。これによりバッテリセル３１のＩＤが読み出されたことになる。ステップＳ１５において判定部２５は、読み出されたＩＤが登録されたＩＤであるかを判定する。すなわち、予め正規のバッテリセル３１には所定のＩＤが割り当てられており、判定部２５は、この割り当てたＩＤを記憶している。そして読み出されたＩＤが登録されているＩＤと一致するかが判定される。

読み出されたＩＤが登録されているＩＤと一致する場合、つまりバッテリセル３１が認証されたとき、ステップＳ１６において処理部２６は、正規のバッテリセルとしての処理を行う。具体的には、動作部１３が本来の動作を実行するのが許容される。

これに対して、読み出されたＩＤが登録されているＩＤと一致しない場合、ステップＳ１７において処理部２６は、不正なバッテリセルとしての処理を行う。例えば、処理部２６は、動作部１３が本来の動作を実行するのを禁止する。さらに処理部２６は、動作部１３を構成するディスプレイに、「このバッテリ装置は不正です。適正なバッテリ装置に交換して下さい。」といった警告のメッセージを表示させる。ユーザはこのメッセージにしたがって、バッテリ装置１１を適正な物に交換する。これにより、動作部１３が故障したり、火災が発生したりすることが防止される。

＜２．第２の実施の形態＞
［電子機器の構成］

次に、バッテリ管理システム１を適用した電子機器について説明する。

図７は、本発明のバッテリ管理システム１を適用した電子機器２０１の一実施の形態の構成を示すブロック図である。電子機器２０１は、バッテリで動作する機器であり、例えばパーソナルコンピュータ、電気自動車等が想定される。

この実施の形態においては、電子機器２０１は、バッテリ装置１１−１１、ローパスフィルタ１２−１１、動作部１３−１１、ハイパスフィルタ１４−１１、および管理装置１５−１１を有している。管理装置１５−１１はリーダライタ２９１−１１とコントローラ２９２−１１とから構成されている。リーダライタ２９１−１１とコントローラ２９２−１１を動作させるための電力は図示せぬ内部電源から供給される。

バッテリ装置１１−１１は、４個のバッテリセル３１−１１乃至３１−１４と、１個のバッテリ管理セル２２１−１１を有している。端子２４１−１１，２４２−１１は、放電電流（充電時においては充電電流）が流れる端子である。

なお、この実施の形態においては４個のバッテリセル３１が直列に接続されており、図２乃至図４に示される１個の場合より、高容量化されているが、その数は任意である。また並列にも接続し、さらに高容量化してもよい。

バッテリセル３１−１１は、バッテリ５１−１１、直流阻止部５２としてのコンデンサ６１−１１、電圧発生部１５１としてのコイル１６１−１１、およびＩＣチップ５３−１１を有し、端子４１−１１，４２−１１から直流電力を出力する。その接続状態は、図３に示される場合と同様である。その他のバッテリセル３１−１ｉ（ｉ＝２，３，４）も、バッテリセル３１−１１と同様に、バッテリ５１−１ｉ、直流阻止部５２としてのコンデンサ６１−１ｉ、電圧発生部１５１としてのコイル１６１−１ｉ、およびＩＣチップ５３−１ｉを有しており、端子４１−１ｉ，４２−１ｉから直流電力を出力する。その接続状態は、図３に示される場合と同様である。

バッテリ管理セル２２１−１１は、直流阻止部５２としてのコンデンサ６１−２０、電圧発生部１５１としてのコイル１６１−２０、およびＩＣチップ５３−２０を有している。バッテリ管理セル２２１−１１はバッテリ５１を有していない。コンデンサ６１−２０とＩＣチップ５３−２０は直列に接続されている。コイル１６１−２０はその直列回路と並列に接続されている。コイル１６１−２０の両端は、電力供給線に接続する端子２５１−１１，２５２−１１に接続されている。

バッテリセル３１−１１乃至３１−１４と、バッテリ管理セル２２１−１１は、直列に接続されている。すなわち、正の直流電圧を出力する端子２４１−１１に、バッテリ管理セル２２１−１１の正の端子２５１−１１が接続され、バッテリ管理セル２２１−１１の負の端子２５２−１１に、バッテリセル３１−１１の正の端子４１−１１が接続されている。

以下同様に、バッテリセル３１−１２の正の端子４１−１２に、バッテリセル３１−１１の負の端子４２−１１が接続され、バッテリセル３１−１２の負の端子４２−１２に、バッテリセル３１−１３の正の端子４１−１３が接続されている。バッテリセル３１−１４の正の端子４１−１４に、バッテリセル３１−１３の負の端子４２−１３が接続され、バッテリセル３１−１４の負の端子４２−１４に、バッテリ装置１１−１１の負の端子２４２−１１が接続されている。バッテリ装置１１−１１の正の端子２４１−１１と負の端子２４２−１１から、直流電力が出力される。

バッテリセル３１−１１乃至３１−１４のＩＣチップ５３−１１乃至５３−１４は、それぞれ自身の識別情報を記憶している。これに対してバッテリ管理セル２２１−１１のＩＣチップ５３−２０には、バッテリ装置１１−１１の識別情報が記憶されている。

直流の放電電流は、負の電力線１８−１１、端子２４２−１１、端子４２−１４、バッテリ５１−１４、端子４１−１４，４２−１３、バッテリ５１−１３、端子４１−１３，４２−１２、バッテリ５１−１２、端子４１−１２，４２−１１、バッテリ５１−１１、端子４１−１１，２５２−１１、コイル１６１−２０、端子２５１−１１，２４１−１１、正の電力線１７−１１の経路で流れる。

高周波信号は、正の電力線１７−１１、端子２４１−１１，２５１−１１からバッテリ管理セル２２１−１１に入力される。バッテリ管理セル２２１−１１内では、高周波信号は、コイル１６１−２０を流れるとともに、コイル１６１−２０と並列に接続されている、コンデンサ６１−２０とＩＣチップ５３−２０の直列回路を流れる。

端子２５２−１１，４１−１１を介してバッテリセル３１−１１内に入力した高周波信号は、コンデンサ６１−１１、コイル１６１−１１に流れるとともに、コイル１６１−１１に並列に接続されているＩＣチップ５３−１１にも流れる。

以下同様に、高周波信号は、バッテリセル３１−１２，３１−１３，３１−１４を流れ、端子２４２−１１から出力される。勿論、高周波信号は以上と逆の経路でも流れる。

ローパスフィルタ１２−１１は、電力線１７−１１，１８−１１にそれぞれ挿入されているコイル２６１−１１，２６２−１１と、電力線１７−１１，１８−１１の間に接続されたコンデンサ２６３−１１とにより構成されている。

ハイパスフィルタ１４−１１は、電力線１７−１１から分岐された正の線路に挿入されたコンデンサ２７１−１１と、電力線１８−１１から分岐された負の線路に挿入されたコンデンサ２７２−１１とにより構成されている。

［リーダライタの構成］

図８は、リーダライタの一実施の形態の構成を示すブロック図である。このリーダライタ２９１−１１は、駆動部２８１とコイル２８２を有している。駆動部２８１は、送信部２９１、受信部２９２、および処理部２９３の機能ブロックを有している。

送信部２９１はハイパスフィルタ１４−１１を介して電力線１７−１１，１８−１１に高周波信号を送信する。受信部２９２は、バッテリ装置１１−１１が電力線１７−１１，１８−１１に送信した高周波信号を、ハイパスフィルタ１４−１１を介して受信する。処理部２９３は、バッテリ装置１１−１１およびコントローラ２９２−１１との通信を実行する。

リーダライタ２９１−１１のコイル２８２は、本来、ＩＣチップ５３のコイル８１と電磁結合して、リーダライタ２９１−１１とＩＣチップ５３との間で高周波信号を授受するためのものである。すなわち、リーダライタ２９１−１１はＩＣチップ５３の規格に対応して情報を書き込み、読み出すために用意されたものである。しかし、本実施の形態においては、電力線１７−１１，１８−１１を介して高周波信号が授受される。すなわち、本来コイル２８２で授受していた高周波信号はハイパスフィルタを介して電力線に重畳され、ＩＣチップとの通信は電力線を経由しておこなうため、空間を介して電磁結合するためのコイル２８２は省略することができる。それにより、周囲に不要な電磁波を放射してしまったり、ノイズをひろって誤動作をしてしまったりするおそれが少なくなる。

［コントローラの構成］

図９は、コントローラ２９２−１１の一実施の形態の構成を示すブロック図である。例えばＭＰＵ（Micro Processor Unit）,ＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成されるコントローラ２９２−１１は、送信部３０１、受信部３０２、および処理部３０３の機能ブロックを有している。

送信部３０１はリーダライタ２９１−１１にコマンドを送信する。受信部３０２は、リーダライタ２９１−１１が送信した、バッテリ装置１１−１１から受信した信号に対応する信号を受信する。処理部３０３は、リーダライタ２９１−１１を介してバッテリ装置１１−１１から受信した信号に対応する処理を実行する。

［電子機器の認証処理］

図１０乃至図１２は、認証処理を説明するフローチャートである。以下、この図１０乃至図１２を参照して、電子機器２０１の認証処理について説明する。この認証処理は、電子機器２０１にバッテリ装置１１−１１が装着されたとき、あるいはユーザが処理の開始を指令したとき実行される。

図１０のステップＳ１１１においてコントローラ２９２−１１の送信部３０１は、バッテリ装置１１−１１のＩＤの読み出しを指令する。すなわち、リーダライタ２９１−１１に対するＩＤ読み出しのコマンドが生成され、そのコマンドがリーダライタ２９１−１１に送信される。

なお、高周波信号の授受に関する処理は、図５と図６を参照して説明した通りであるので、ここでは省略する。

ステップＳ１３１においてリーダライタ２９１−１１の受信部２９２は、コントローラ２９２−１１からのコマンドを受信する。このとき、リーダライタ２９１−１１の送信部２９１は、バッテリ装置１１−１１に対するＩＤ読み出しのコマンドを生成する。ステップＳ１３２においてリーダライタ２９１−１１の送信部２９１は、さらに、そのコマンドに対応して高周波信号を変調する。そしてステップＳ１３３において送信部２９１は、高周波信号を出力する。すなわち、変調された高周波信号がハイパスフィルタ１４−１１を介して電力線１７−１１，１８−１１に送信される。このとき、ローパスフィルタ１２−１１が高周波信号の動作部１３−１１への入力を遮断するので、直流電力で動作する動作部１３−１１が故障することが防止される。

バッテリ管理セル２２１−１１のＩＣチップ５３−２０は、バッテリセル３１−１１乃至３１−１４のＩＣチップ５３−１１乃至５３−１４より優先して通信するように順位付けがなされている。例えば、各バッテリ装置１１においては、内蔵されているバッテリ管理セル２２１をバッテリセル３１とは区別して指定できるＩＤが割り当てられている。したがって、コマンドの宛先のＩＤとして、バッテリ管理セル２２１−１１のＩＣチップ５３−２０を指定することで、バッテリ管理セル２２１−１１のＩＣチップ５３−２０と通信することができる。あるいは、バッテリ管理セル２２１−１１のＩＤはバッテリセル３１−１１乃至３１−１４のＩＤと比較して、リーダライタ２９１−１１からのより小さい出力で読み取ることができるように設定する。はじめはリーダライタ２９１−１１の出力を小さくし、その後、大きくすることでバッテリ管理セル２２１を優先して通信することができる。その結果、迅速な処理が可能となる。

なお、バッテリ管理セル２２１−１１のＩＣチップ５３−２０を、他のバッテリセル３１−１１乃至３１−１４のＩＣチップ５３−１１乃至５３−１４より優先させないこともできる。この場合には、後述する衝突防止処理による順位付けにしたがった順番で処理が行われる。

ステップＳ１６１においてバッテリ管理セル２２１−１１のＩＣチップ５３−２０は、ステップＳ１３３の処理でリーダライタ２９１−１１から送信されてきた高周波信号を受信する。そしてＩＣチップ５３−２０の記憶部１１１に記憶されているＩＤを読み出し、出力する。この場合のＩＣチップ５３−２０の詳細な処理は、図６を参照して説明した場合と同様であり、繰り返しになるのでその説明は省略する。

ステップＳ１３４においてリーダライタ２９１−１１の受信部２９２は、電力線１７−１１，１８−１１を介して送信されてきたＩＤを受信する。ステップＳ１３５において送信部２９１は、受信したＩＤを転送する。

ステップＳ１１２においてコントローラ２９２−１１の受信部３０２は、リーダライタ２９１−１１からのＩＤを受信する。ステップＳ１１３において処理部３０３は、受信したＩＤを確認する。すなわち、図５を参照して説明した場合と同様に、受信されたＩＤを登録されているＩＤと比較することで認証が行われる。受信されたＩＤが登録されているＩＤと一致しなかった場合、処理部３０３は、図５のステップＳ１７における場合と同様の処理を実行する。すなわち、バッテリ装置１１−１１が不正なものであることの警告が表示され、動作部１３−１１の動作が禁止される。ＩＤが不正と判定された場合、以後の処理は実行されない。

ＩＤが真正であると認証された場合、さらに各バッテリセル３１のＩＣチップ５３からのＩＤを読み取る処理が実行される。すなわち、ステップＳ１１４において送信部３０１は、バッテリセル５３のＩＤの読み出しを指令する。

ステップＳ１３６においてリーダライタ２９１−１１の受信部２９２は、コントローラ２９２−１１からの指令を受信する。このとき送信部２９２は、衝突防止処理を実行する。すなわち、例えばタイムスロット方式、スロットマーカー方式などの方法により、各バッテリセル３１−１１乃至３１−１４のＩＣチップ５３−１１乃至５３−１４のそれぞれが、タイミングをずらして通信するように、通信の順番の割り当てが行われる。各方式の詳細な説明は省略するが、これによりＩＣチップ５３−１１乃至５３−１４のうちの２個以上が同時にリーダライタ２９１−１１と通信してしまい、実質的に通信不能になることが防止される。

いま例えばＩＣチップ５３−１１、ＩＣチップ５３−１２、ＩＣチップ５３−１４、ＩＣチップ５３−１３の順番に通信の割り当てが行われたとする。

するとステップＳ１３７においてリーダライタ２９１−１１の送信部２９１は、バッテリセル３１−１１に対するＩＤ読み出しのコマンドを生成する。ステップＳ１３８においてリーダライタ２９１−１１の送信部２９１は、さらに、そのコマンドに対応して高周波信号を変調する。そしてステップＳ１３９において送信部２９１は、高周波信号を出力する。すなわち、変調された高周波信号がハイパスフィルタ１４−１１を介して電力線１７−１１，１８−１１に送信される。

いま通信が可能なのはバッテリセル３１−１１である。そこでステップＳ１８１においてバッテリセル３１−１１のＩＣチップ５３−１１は、ステップＳ１３９の処理でリーダライタ２９１−１１から送信されてきた高周波信号を受信する。そしてＩＣチップ５３−１１の記憶部１１１に記憶されているＩＤを読み出し、出力する。この場合のＩＣチップ５３−１１の詳細な処理も、図６を参照して説明した場合と同様であり、繰り返しになるのでその説明は省略する。

ステップＳ１４０においてリーダライタ２９１−１１の受信部２９２は、電力線１７−１１，１８−１１を介して送信されてきたＩＤを受信する。受信部２９２は、受信したＩＤを一時的に記憶する。

次にステップＳ１４１においてリーダライタ２９１−１１の送信部２９１は、バッテリセル３１−１２に対するＩＤ読み出しのコマンドを生成する。ステップＳ１４２においてリーダライタ２９１−１１の送信部２９１は、さらに、そのコマンドに対応して高周波信号を変調する。そしてステップＳ１４３において送信部２９１は、高周波信号を出力する。すなわち、変調された高周波信号がハイパスフィルタ１４−１１を介して電力線１７−１１，１８−１１に送信される。

いま通信が可能なのはバッテリセル３１−１２である。そこでステップＳ１９１においてバッテリセル３１−１２のＩＣチップ５３−１２は、ステップＳ１４３の処理でリーダライタ２９１−１１から送信されてきた高周波信号を受信する。そしてＩＣチップ５３−１２の記憶部１１１に記憶されているＩＤを読み出し、出力する。この場合のＩＣチップ５３−１２の詳細な処理も、図６を参照して説明した場合と同様であり、繰り返しになるのでその説明は省略する。

ステップＳ１４４においてリーダライタ２９１−１１の受信部２９２は、電力線１７−１１，１８−１１を介して送信されてきたＩＤを受信する。受信部２９２は、受信したＩＤを一時的に記憶する。

以下同様に、ＩＣチップ５３−１４、ＩＣチップ５３−１３の順番に通信が行われ、それらのＩＤが読み出される。

以上のようにして全てのバッテリセル３１のＩＤが読み出されたとき、ステップＳ１４６において送信部２９１は、コントローラ２９２−１１に読み出されたＩＤを転送する。なお、読み出されたＩＤは、まとめて転送するのではなく、逐次転送するようにしてもよい。

ステップＳ１１５においてコントローラ２９２−１１の受信部３０２は、リーダライタ２９１−１１から送信されてきたＩＤを受信する。ステップＳ１１６において処理部３０３は、バッテリセル３１のＩＤを確認する。すなわちこの場合においても、ステップＳ１１３（つまり図５のステップＳ１５乃至Ｓ１７）における場合と同様の処理が実行される。

このようにしてバッテリセル単位で認証が行われ、１つでも不正なバッテリセル３１が存在する場合、警告が表示され、動作部１３の動作は禁止される。これにより、電子機器２０１が故障したり、火災が発生したりすることが防止され、バッテリ装置１１−１１の安全性と信頼性を確保することができる。また、バッテリセル３１の数が多くなっても、それぞれに対して専用の独立した通信線を設けずとも、すべてのバッテリセル３１と簡単に通信することができ、製造が容易となり、コストも安くなる。

＜３．第３の実施の形態＞
［充電システムの構成］

図１３は、本発明のバッテリ管理システム１を適用した充電システムの一実施の形態の構成を示すブロック図である。この充電システム４００は、充電装置４０１、外部電源４０２、バッテリ装置１１−３１、および電力線としての充電ケーブル４０３，４０４により構成されている。

バッテリ装置１１−３１が電気自動車のバッテリ装置である場合、充電装置４０１は、充電ステーションに配置することができる。

充電装置４０１は、整流平滑部４３１、ローパスフィルタ１２−３１、スイッチ４３２、ハイパスフィルタ１４−３１、管理装置１５−３１、電力メータ４３３、およびディスプレイ４３４を有している。

整流平滑部４３１は、外部電源４０２からの交流電力を整流平滑し、充電用の直流電力として、ローパスフィルタ１２−３１とスイッチ４３２を介して端子４５１，４５２に出力する。なお、整流平滑部４３１は、図７の電子機器２０１における動作部１３−１１と同様に、充電装置４０１における直流電力で動作するブロックである。ローパスフィルタ１２−３１は、２本の充電用線路のそれぞれに挿入されているコイル２６１−３１，２６２−３１と、２本の線路の間に接続されたコンデンサ２６３−３１とにより構成されている。

スイッチ４３２は、２本の充電用線路に配置されており、後述するコントローラ２９１−３１により制御され、充電を開始するときオンされ、終了するときオフされる。この実施の形態の場合、正の充電用線路に配置されているが、負の充電用線路、または両方の線路に配置することもできる。ハイパスフィルタ１４−３１は、分岐された正の充電用線路に挿入されたコンデンサ２７１−３１と、負の充電用線路に挿入されたコンデンサ２７２−３１とにより構成されている。

ハイパスフィルタ１４−３１は、充電用線路を介してバッテリ装置１１−３１と管理装置１５−３１のリーダライタ２９１−３１との間で高周波信号の授受を可能にするとともに、直流の充電電力がリーダライタ２９１−３１に入力されるのを阻止する。これにより交流電力で動作するリーダライタ２９１−３１が故障するのが防止される。

図示せぬ外部装置から交流電力が供給される管理装置１５−３１は、リーダライタ２９１−３１とコントローラ２９１−３１とにより構成されている。コントローラ２９１−３１は、リーダライタ２９１−３１を介してバッテリ装置１１−３１の充電を制御する。ディスプレイ４３４はコントローラ２９１−３１により制御され、所定の情報を表示する。

電力メータ４３３は、充電電力を測定し、表示するとともに、測定結果をコントローラ２９２−３１に出力する。電力メータ４３３は、高周波信号が入力されないように、ローパスフィルタ１２−３１と整流平滑部４３１との間に配置されている。

バッテリ装置１１−３１は、図７のバッテリ装置１１−１１と同様の構成を有している。すなわち、バッテリ装置１１−３１は、４個のバッテリセル３１−３１乃至３１−３４と、１個のバッテリ管理セル２２１−３１を有している。端子２４１−３１，２４２−３１は、充電電流（放電時においては、放電電流）が流れる端子である。

なお、図７の実施の形態の場合と同様に、バッテリセル３１の数は任意であり、さらに増加し、高容量化してもよい。

バッテリセル３１−３１は、バッテリ５１−３１、直流阻止部５２としてのコンデンサ６１−３１、電圧発生部１５１としてのコイル１６１−３１、およびＩＣチップ５３−３１を有し、端子４１−３１，４２−３１から直流電力を出力する。その接続状態は、図３に示される場合と同様である。その他のバッテリセル３１−３ｉ（ｉ＝２，３，４）も、バッテリセル３１−３１と同様に、バッテリ５１−３ｉ、直流阻止部５２としてのコンデンサ６１−３ｉ、電圧発生部１５１としてのコイル１６１−３ｉ、およびＩＣチップ５３−３ｉを有しており、端子４１−３ｉ，４２−３ｉから直流電力を出力する。その接続状態は、図３に示される場合と同様である。

バッテリ管理セル２２１−３１は、直流阻止部５２としてのコンデンサ６１−３０、電圧発生部１５１としてのコイル１６１−３０、およびＩＣチップ５３−３０を有している。バッテリ管理セル２２１−３１はバッテリ５１を有していない。コンデンサ６１−３０とＩＣチップ５３−３０は直列に接続されている。コイル１６１−３０はその直列回路と並列に接続されている。コイル１６１−３０の両端は、電力供給線に接続する端子２５１−３１，２５２−３１に接続されている。

バッテリセル３１−３１乃至３１−３４と、バッテリ管理セル２２１−３１は、直列に接続されている。すなわち、正の直流電圧を出力する端子２４１−３１に、バッテリ管理セル２２１−３１の正の端子２５１−３１が接続され、バッテリ管理セル２２１−３１の負の端子２５２−３１に、バッテリセル３１−３１の正の端子４１−３１が接続されている。

以下同様に、バッテリセル３１−３２の正の端子４１−３２に、バッテリセル３１−３１の負の端子４２−３１が接続され、バッテリセル３１−３２の負の端子４２−３２に、バッテリセル３１−３３の正の端子４１−３３が接続されている。バッテリセル３１−３４の正の端子４１−３４に、バッテリセル３１−３３の負の端子４２−３３が接続され、バッテリセル３１−３４の負の端子４２−３４に、バッテリ装置１１−３１の負の端子２４２−３１が接続されている。バッテリ装置１１−３１の正の端子２４１−３１と負の端子２４２−３１が直流の放電電力が出力される端子であり、充電の直流電力が入力される端子である。

直流の充電電流は、放電電流とは逆の経路で流れる。すなわち充電電流は、正の充電ケーブル４０３、端子２４１−３１，２５１−３１、コイル１６１−３０、端子２５２−３１，４１−３１、バッテリ５１−３１、端子４２−３１，４１−３２、バッテリ５１−３２、端子４２−３２，４１−３３、バッテリ５１−３３、端子４２−３３，４１−３４、バッテリ５１−３４、端子４２−３４，２４２−３１、充電ケーブル４０４の経路で流れる。

高周波信号は、正の充電ケーブル４０３、端子２４１−３１，２５１−３１からバッテリ管理セル２２１−３１に入力される。バッテリ管理セル２２１−３１内では、高周波信号は、コイル１６１−３０を流れるとともに、コイル１６１−３０と並列に接続されている、コンデンサ６１−３０とＩＣチップ５３−３０の直列回路を流れる。

端子２５２−３１，４１−３１を介してバッテリセル３１−３１内に入力した高周波信号は、コンデンサ６１−３１、コイル１６１−３１に流れるとともに、コイル１６１−３１に並列に接続されているＩＣチップ５３−３１にも流れる。

以下同様に、高周波信号は、バッテリセル３１−３２，３１−３３，３１−３４を流れ、端子２４２−３１から出力される。勿論、高周波信号は以上と逆の経路でも流れる。

バッテリセル３１−３１乃至３１−３４のＩＣチップ５３−３１乃至５３−３４は、それぞれ自身のバッテリ情報を記憶している。これに対してバッテリ管理セル２２１−３１のＩＣチップ５３−３０には、バッテリ装置１１−３１のバッテリ情報が記憶されている。

バッテリ情報には、上述した識別情報の他、履歴情報、仕様情報、および課金情報が含まれている。履歴情報は、バッテリの充電または放電の日時、回数、購入当初のバッテリ容量、現在のバッテリ容量、バッテリ容量の推移などの情報とすることができる。仕様情報は、充電電圧、充電電流の規格値、使用時の適正温度、充電量等の条件情報とすることができる。課金情報は、使用または充電した電力に課金するのに必要な情報とすることができる。

なお、リーダライタ２９１−３１は、図８に示したリーダライタ２９１−１１と同様の構成であり、コントローラ２９２−３１も図９に示したコントローラ２９２−１１と同様の構成である。したがって、以下においては、図８と図９の構成を、リーダライタ２９１−３１およびコントローラ２９２−３１の構成としても引用する。

［充電処理］

図１４乃至図１６は、充電処理を説明するフローチャートである。以下、これらの図を参照して、充電システム４００の充電処理について説明する。この処理は、ユーザが充電を指令したとき開始される。

図１４のステップＳ２１１においてコントローラ２９２−１１の送信部３０１は、バッテリ装置１１−３１のバッテリ情報の読み出しを指令する。すなわち、リーダライタ２９１−３１に対するバッテリ情報読み出しのコマンドが生成され、そのコマンドがリーダライタ２９１−３１に送信される。高周波信号の授受に関する処理は、図５と図６を参照して説明した通りであるので、ここでは省略する。

ステップＳ２５１においてリーダライタ２９１−３１の受信部２９２は、コントローラ２９２−３１からのコマンドを受信する。このとき、リーダライタ２９１−３１の送信部２９１は、バッテリ装置１１−３１に対するバッテリ情報読み出しのコマンドを生成する。ステップＳ２５２においてリーダライタ２９１−３１の送信部２９１は、さらに、そのコマンドに対応して高周波信号を変調する。そしてステップＳ２５３において送信部２９１は、高周波信号を出力する。すなわち、変調された高周波信号がハイパスフィルタ１４−３１を介して充電ケーブル４０３，４０４に送信される。このとき、ローパスフィルタ１２−３１が高周波信号の整流平滑部４３１への入力を遮断するので、直流電力で動作する電力メータ４３３と整流平滑部４３１が故障するのが防止される。

バッテリ管理セル２２１−３１のＩＣチップ５３−３０は、バッテリセル３１−３１乃至３１−３４のＩＣチップ５３−３１乃至５３−３４より優先するように順位付けがなされている。上述したように、各バッテリ装置１１においては、内蔵されているバッテリ管理セル２２１をバッテリセル３１とは区別して指定できるＩＤが割り当てられている。したがって、コマンドの宛先のＩＤとして、バッテリ管理セル２２１−３１のＩＣチップ５３−３０を指定することで、バッテリ管理セル２２１−３１のＩＣチップ５３−３０と通信することができる。あるいは、バッテリ管理セル２２１−３１のＩＤは各バッテリセル３１−３１乃至３１−３４のＩＤと比較して、リーダライタ２９１−３１からのより小さい出力で読み取ることができるように設定する。はじめはリーダライタ２９１−３１の出力を小さくし、その後、大きくすることでバッテリ管理セル２２１を優先して通信することができる。その結果、迅速な処理が可能となる。

なお、バッテリ管理セル２２１−３１のＩＣチップ５３−３０を、バッテリセル３１−３１乃至３１−３４のＩＣチップ５３−３１乃至５３−３４より優先させないこともできる。この場合には、上述した衝突防止処理による順位付けにしたがった順番でバッテリ管理セル２２１−３１のＩＣチップ５３−３０に対する処理が行われる。

ステップＳ２９１においてバッテリ管理セル２２１−３１のＩＣチップ５３−３０は、ステップＳ２５３の処理でリーダライタ２９１−３１から送信されてきた高周波信号を受信する。そしてＩＣチップ５３−３０の信号処理部７８は、その記憶部１１１に記憶されているバッテリ情報を読み出し、出力する。この場合のＩＣチップ５３−３０の詳細な処理は、図６を参照して説明した場合と同様であり、繰り返しになるのでその説明は省略する。

ステップＳ２５４においてリーダライタ２９１−３１の受信部２９２は、充電ケーブル４０３，４０４を介して送信されてきたバッテリ情報を受信する。ステップＳ２５５において送信部２９１は、受信したバッテリ情報を転送する。

ステップＳ２１２においてコントローラ２９２−３１の受信部３０２は、リーダライタ２９１−３１からのバッテリ情報を受信する。ステップＳ２１３において処理部３０３は、受信した識別情報を確認する。すなわち、図５を参照して説明した場合と同様に、受信された識別情報を登録されている識別情報と比較することで認証が行われる。受信された識別情報が登録されている識別情報と一致しなかった場合、処理部３０３は、図５のステップＳ１７における場合と同様の処理を実行する。すなわち、バッテリ装置１１−３１が不正なものであることの警告がディスプレイ４３４に表示され、充電が禁止される。つまり、スイッチ４３２がオフされる。識別情報が不正と判定された場合、以後の処理は実行されない。

なお、この実施の形態においては、バッテリ管理セル２２１−３１のＩＣチップ５３−３０のバッテリ情報のみを読み出し、バッテリセル３１のＩＣチップ５３のバッテリ情報を読み出さないようにしたが、読み出すようにしてもよい。この場合、上述したように衝突防止処理が行われ、各バッテリセル３１のＩＣチップ５３からの識別情報が順次読み出される。そして、少なくとも１個のバッテリセル３１が不正のものである場合には、充電を禁止させることができる。この場合の処理は、図１０乃至図１２を参照して説明した場合と同様であり、繰り返しになるのでその説明は省略する。

例えばバッテリ装置１１−３１が電気自動車に搭載される場合、収容されるバッテリセル３１の数は、１００個以上となることも想定される。そのうちの１個でも不正なバッテリセル３１が存在すると、走行中に火災が発生したり、十分なモータートルクを発生させることができなかったりするおそれがある。しかしこのように、バッテリセル単位で認証を行えば、このような事故の発生を未然に防止することができる。

識別情報が真正であると認証された場合、ステップＳ２１４においてコントローラ２９２−３１の処理部３０３は、履歴情報を確認する。例えば充電または放電回数が予め定められている基準の回数以上に達している場合、処理部３０３はディスプレイ４３４に、バッテリ装置１１−３１または対象となるバッテリセル３１の交換を勧めるメッセージを表示させる。これにより、ユーザにバッテリ装置１１−３１を安全に使用させることができる。あるいは、廃棄やリサイクルすることを勧めるメッセージを表示させることもできる。

ステップＳ２１５においてコントローラ２９２−３１の処理部３０３は、仕様情報を確認する。例えば処理部３０３は、充電時の定格電圧と定格電流を確認し、その定格値にしたがって充電が行われるように、整流平滑部４３１を制御する。これによりバッテリ装置１１−３１を最適な条件で、短時間で効率的に充電することができる。その結果、バッテリ装置１１−３１の寿命を長くすることができる。

各バッテリセル３１のＩＣチップ５３は、それぞれの定格値を記憶している。これに対してバッテリ管理セル２２１−３１のＩＣチップ５３−３０は、バッテリ装置１１−３１の定格値を記憶している。そこでＩＣチップ５３−３０の条件を考慮することにより、バッテリセル３１が直列または並列に接続されているバッテリセル３１の数を考慮した、バッテリ装置１１−３１全体の規格値で充電を行うことが可能となる。

ステップＳ２１６において処理部３０３は、充電を実行する。すなわち、処理部３０３は、スイッチ４３２をオンさせる。これにより整流平滑部４３１より出力された充電電流が、電力メータ４３３、ローパスフィルタ１２−３１、スイッチ４３２、充電ケーブル４０３、バッテリ装置１１−３１、充電ケーブル４０４の経路で流れ、バッテリ５１―３１乃至５１−３４が充電される。充電が完了したとき（例えば、充電電圧が所定の値に達したとき）、処理部３０３はスイッチ４３２をオフする。これにより充電が停止される。充電により消費された電力は、電力メータ４３３により測定され、測定結果が処理部３０３に通知される。

ステップＳ２１７において送信部３０１は履歴情報の更新を指令する。すなわち、リーダライタ２９１−３１に対する履歴情報の更新のコマンドが生成され、そのコマンドがリーダライタ２９１−３１に送信される。このとき充電の日時、電力、インクリメントした充電の回数といった更新すべき履歴情報も送信される。

ステップＳ２５６においてリーダライタ２９１−３１の受信部２９２は、コントローラ２９２−３１からのコマンドを受信する。このとき、リーダライタ２９１−３１の送信部２９１は、バッテリ装置１１−３１に対する履歴情報の更新のコマンドを生成する。ステップＳ２５７においてリーダライタ２９１−３１の送信部２９１は、さらに、そのコマンドに対応して高周波信号を変調する。そしてステップＳ２５８において送信部２９１は、高周波信号を出力する。すなわち、変調された高周波信号がハイパスフィルタ１４−３１を介して充電ケーブル４０３，４０４に送信される。

ステップＳ２９２においてバッテリ管理セル２２１−３１のＩＣチップ５３−３０は、ステップＳ２５８の処理でリーダライタ２９１−３１から送信されてきた高周波信号を受信する。そしてＩＣチップ５３−３０の信号処理部７８は、記憶部１１１に記憶されている履歴情報を、受信した履歴情報で更新する。

ステップＳ２１８においてコントローラ２９２−１１の送信部３０１は、バッテリ装置１１−３１の課金情報の読み出しを指令する。すなわち、リーダライタ２９１−３１に対する課金情報読み出しのコマンドが生成され、そのコマンドがリーダライタ２９１−３１に送信される。

ステップＳ２５９においてリーダライタ２９１−３１の受信部２９２は、コントローラ２９２−３１からのコマンドを受信する。このとき、リーダライタ２９１−３１の送信部２９１は、バッテリ装置１１−３１に対する課金情報読み出しのコマンドを生成する。ステップＳ２６０においてリーダライタ２９１−３１の送信部２９１は、さらに、そのコマンドに対応して高周波信号を変調する。そしてステップＳ２６１において送信部２９１は、高周波信号を出力する。すなわち、変調された高周波信号がハイパスフィルタ１４−３１を介して充電ケーブル４０３，４０４に送信される。

ステップＳ２９３においてバッテリ管理セル２２１−３１のＩＣチップ５３−３０は、ステップＳ２６１の処理でリーダライタ２９１−３１から送信されてきた高周波信号を受信する。そして信号処理部７８は、その記憶部１１１に記憶されている課金情報を読み出し、出力する。

ステップＳ２６２においてリーダライタ２９１−３１の受信部２９２は、充電ケーブル４０３，４０４を介して送信されてきた課金情報を受信する。ステップＳ２６３において送信部２９１は、受信した課金情報を転送する。

ステップＳ２１９においてコントローラ２９２−３１の受信部３０２は、リーダライタ２９１−３１からの課金情報を受信し、図示しないＩＰネットワークやセルラーネットワークを介して接続された課金サーバと通信を行って、処理部３０３は、受信した課金情報を確認する。例えばプリペイドの電子マネーが課金情報に含まれている場合、処理部３０３は充電に要した電力に対応する対価の分を、プリペイドの電子マネーから減算する。

ステップＳ２２０においてコントローラ２９２−３１の送信部３０１は課金情報の更新を指令する。すなわち、リーダライタ２９１−３１に対する課金情報の更新のコマンドが生成され、そのコマンドがリーダライタ２９１−３１に送信される。このとき減算された後のプリペイドの電子マネーの額も送信される。

ステップＳ２６４においてリーダライタ２９１−３１の受信部２９２は、コントローラ２９２−３１からのコマンドを受信する。このとき、リーダライタ２９１−３１の送信部２９１は、バッテリ装置１１−３１に対する課金情報の更新のコマンドを生成する。ステップＳ２６５においてリーダライタ２９１−３１の送信部２９１は、さらに、そのコマンドに対応して高周波信号を変調する。そしてステップＳ２６６において送信部２９１は、高周波信号を出力する。すなわち、変調された高周波信号がハイパスフィルタ１４−３１を介して充電ケーブル４０３，４０４に送信される。

ステップＳ２９４においてバッテリ管理セル２２１−３１のＩＣチップ５３−３０は、ステップＳ２６６の処理でリーダライタ２９１−３１から送信されてきた高周波信号を受信する。そしてＩＣチップ５３−３０の信号処理部７８は、記憶部１１１に記憶されている課金情報を、受信した課金情報で更新する。これにより、プリペイドの電子マネーが減算された額に更新される。

なお、課金処理としては、充電に要した電力に対応する対価を記憶し、後にその分をそのユーザの口座から引き落とすための処理を実行させるようにしてもよい。

充電システム４００は、図７の電子機器２０１のバッテリ装置１１−１１を充電する場合にも適用することができる。

＜４．変形例＞

以上においては、バッテリとして充電が可能な２次バッテリを用いたが、放電電流のみを使用する場合には、本発明は充電ができない１次バッテリにも適用が可能である。

また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。

なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１ バッテリ管理システム， １１ バッテリ装置， １２ ローパスフィルタ， １３ 動作部， １４ ハイパスフィルタ， １５ 管理装置， ３１−１１乃至３１−１４ バッテリセル， ５３−１１乃至５３−１４，５３−２０ ＩＣチップ

Claims (18)

1. 電力線を介して直流電力を出力するバッテリと、
   前記電力線を介して授受される交流信号を負荷変調することにより、記憶しているバッテリ情報を前記電力線を介して出力する記憶素子と、
   前記電力線を介して出力される前記直流電力が前記記憶素子に入力するのを阻止する直流阻止部と
   を備えるバッテリ装置。
2. 前記記憶素子は、電子タグである
   請求項１に記載のバッテリ装置。
3. 前記記憶素子と並列に接続され、前記電力線を介して授受される前記交流信号により発生した電圧を前記記憶素子に供給する電圧発生部
   をさらに備える請求項２に記載のバッテリ装置。
4. 前記電圧発生部は、コイルまたはトランスにより構成される
   請求項３に記載のバッテリ装置。
5. 前記直流阻止部は、コンデンサにより構成される
   請求項４に記載のバッテリ装置。
6. 前記記憶素子に記憶されている前記バッテリ情報は、識別情報、仕様情報、履歴情報、および課金情報の少なくとも１つを含む
   請求項５に記載のバッテリ装置。
7. １個以上のバッテリセルを備え、
   前記バッテリセルのそれぞれは、１個の前記バッテリ、１個の前記記憶素子および１個の前記直流阻止部を有し、
   １個の前記記憶素子は、それが装着されている前記バッテリセルの前記識別情報を記憶する
   請求項６に記載のバッテリ装置。
8. 前記バッテリ装置の前記識別情報を記憶し、前記バッテリが対応づけられていない前記記憶素子をさらに有する
   請求項７に記載のバッテリ装置。
9. 前記バッテリが対応づけられていない前記記憶素子は、前記バッテリセルの前記記憶素子より優先して前記バッテリ情報を出力する
   請求項８に記載のバッテリ装置。
10. 前記直流阻止部を構成する前記コンデンサと、前記電圧発生部を構成する前記コイルは、前記交流信号の搬送波の基本周波数を中心周波数とする直列共振回路を構成する
    請求項５に記載のバッテリ装置。
11. バッテリと、記憶素子と、直流阻止部とを備えるバッテリ装置のバッテリ管理方法であって、
    前記バッテリの直流電力を電力線を介して出力し、
    前記記憶素子により、前記電力線を介して授受される交流信号を負荷変調することにより、記憶しているバッテリ情報を前記電力線を介して出力し、
    前記直流阻止部により、前記電力線を介して出力される前記直流電力が前記記憶素子に入力するのを阻止する
    バッテリの管理方法。
12. 電力線を介して直流電力を出力するバッテリ、前記電力線を介して授受される交流信号を負荷変調することにより、記憶しているバッテリ情報を出力する記憶素子、および前記電力線を介して出力される前記直流電力が前記記憶素子に入力するのを阻止する直流阻止部を備えるバッテリ装置と、
    前記交流信号を前記電力線を介して前記記憶素子に供給することで、前記バッテリ情報を読み取って前記バッテリの充電または放電を制御する管理装置と、
    前記管理装置に対して前記直流電力が入力されるのを遮断するとともに、前記管理装置が前記記憶素子との間で前記交流信号を授受できるように、前記交流信号を通過するハイパスフィルタと、
    直流電力で動作するブロックに対して放電時または充電時の前記直流電力を通過するとともに、前記交流信号を遮断するローパスフィルタと
    を備えるバッテリ管理システム。
13. 前記管理装置は、
    前記記憶素子と前記交流信号により通信するリーダライタと、
    前記リーダライタの動作を制御するコントローラと
    を備える請求項１２に記載のバッテリ管理システム。
14. 前記バッテリ装置、前記管理装置、前記ハイパスフィルタ、および前記ローパスフィルタは、電子機器が有する
    請求項１３に記載のバッテリ管理システム。
15. 前記管理装置、前記ハイパスフィルタ、および前記ローパスフィルタは、前記バッテリ装置を充電する充電装置が有する
    請求項１４に記載のバッテリ管理システム。
16. 前記バッテリ装置への充電時の前記直流電力を遮断するスイッチを
    さらに備える請求項１５に記載のバッテリ管理システム。
17. 前記管理装置は、前記バッテリ情報が不正である場合、前記直流電力を遮断するように前記スイッチを制御する
    請求項１６に記載のバッテリ管理システム。
18. 電力線を介して直流電力を出力するバッテリ、前記電力線を介して授受される交流信号を負荷変調することにより、記憶しているバッテリ情報を出力する記憶素子、および前記電力線を介して出力される前記直流電力が前記記憶素子に入力するのを阻止する直流阻止部を備えるバッテリ装置と、
    管理装置と、
    ハイパスフィルタと、
    ローパスフィルタと
    を備えるバッテリ管理システムのバッテリ管理方法において、
    前記管理装置は、前記交流信号を前記電力線を介して前記記憶素子に供給することで、前記バッテリ情報を読み取って前記バッテリの充電または放電を制御し、
    前記ハイパスフィルタは、前記管理装置に対して前記直流電力が入力されるのを遮断するとともに、前記管理装置が前記記憶素子との間で前記交流信号を授受できるように、前記交流信号を通過し、
    前記ローパスフィルタは、直流電力で動作するブロックに対して放電時または充電時の前記直流電力を通過するとともに、前記交流信号を遮断する
    バッテリ管理方法。

Images