JP2013062951A - 複数の電池パックを備える電源装置、その制御装置、電池の監視装置、および電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】電池パックの増減に対応可能な機器を提供する。
【解決手段】電動制御装置９と、複数の電池パック１０との間には、それらを情報通信可能に接続するバスライン２０が設けられている。電池パック１０は、電池１１、および監視装置１３を備え、電池１１と負荷との間に電源リレー１２を備える。電動制御装置９は、複数の電源リレー１２を閉じさせる場合、ブロードキャスト機能によって相手方の電池パック１０を特定しない接続指令を送信する。電池パック１０は、接続指令を受信すると、電源リレー１２を閉じる。電池パック１０は、電源リレー１０を接続できた場合、接続応答を電動制御装置９に送信する。電池パック１０は、電源リレー１０を接続できない場合、非接続応答を電動制御装置９に送信する。これらの応答に基づいて、電動制御装置９は、電池パック１０の数を集計する。電動制御装置９は、電池パック１０の数に応じて制御を実行する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の電池パックを備える電源装置、その制御装置、電池の監視装置、および電池パックに関するものである。本発明は、電池パックの数を変更可能な車両の走行用動力システムの電源装置に適用して好適である。

特許文献１および特許文献２は、車両の走行用動力システムを開示している。これらの走行用動力システムは、複数の電池パックを備える電源装置を含み、その電源装置から給電されている。これらの電源装置においては、電池パックごとに電池パックの状態を監視する監視部が設けられている。そして、それら複数の監視部が、マイクロコンピュータなどの中央的な制御装置に接続されている。このような構成では、複数の監視部と、中央的な制御装置との電気的な接続を提供するために、複数の専用の信号線と、複数の入出力装置とが設けられていた。

ところで、特許文献３は、電池を必要に応じて増減させることができる電動車両を開示している。このような電動車両は、予定される走行距離に応じて電池を増減させることができる。

特開２０１１−９５０７６号公報 特開２０１１−１２８０１０号公報 特開平１１−３４１６０８号公報

特許文献１および特許文献２が開示する構成では、マイクロコンピュータなどの制御装置に接続することができる監視部の数が、入出力装置の数によって制限される。このため、特許文献３が開示するような電池の増設に対応することが困難であった。

また、予め増設を想定して多数の入出力装置を設けたのでは、装置の大型化、コストアップを招くという問題点があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池パックの増減に対応可能な電源装置、その制御装置、電池の監視装置、および電池パックを提供することである。

本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明は、複数の電池パック（１０）と、複数の電池パックと通信する制御装置（９）と、複数の電池パックと制御装置とが接続されたバスライン（２０）と、電池と負荷との間の接続を断続する電源リレー（１２）とを備え、電池パックは、電池（１１）と、電池の状態を検出するとともに、電源リレーを制御する監視装置（１３）とを備え、監視装置は、電池パックを特定することのないブロードキャスト送信によって制御装置から送信された指令を、バスラインから受信する電池受信手段（１６１）と、指令に応答して電源リレーを制御する応答的制御手段（１６４）と、応答的制御手段による制御結果をバスラインを経由して制御装置へ送信する制御結果送信手段（１６５、１６７）とを備え、制御装置は、電源リレーを制御する指令を、電池パックを特定することのないブロードキャスト送信によって、バスラインへ送信する中央送信手段（１４１）と、制御結果送信手段から送信された制御結果を受信する制御結果受信手段（１４２−１４３）とを備えることを特徴とする。

この構成によると、制御装置は、ブロードキャスト送信によって複数の電池に接続された複数の電源リレーの制御を指令する。それぞれの電池パックでは、ブロードキャスト送信によって送信された指令に応答して、電源リレーの制御が実行される。また、その制御結果が制御装置に送信される。制御装置は、制御結果を受信することにより電源リレーの接続、または遮断を確認することができる。この結果、電池パックの数に制約されることなく、電源リレーの制御が実行される。この構成によると、制御装置の端子を増減することなしに、バスラインに接続される電池パックの数を増減することができる。

請求項２に記載の発明は、さらに、複数の電池パックと負荷との間の接続を断続する他のリレー（６、７）を備え、制御装置は、制御結果受信手段によって制御結果が受信された後に、他のリレーを制御する断続制御手段（１４５−１５０）を備えることを特徴とする。この構成によると、複数の電池パックの各々に対応して接続されたそれぞれの電源リレーの制御結果が受信されてから、他のリレー、例えば接地リレーなどの制御が実行される。これにより、電池パックの数が可変であっても、電源装置と負荷との間の接続を適切に断続することができる。

請求項３に記載の発明は、監視装置は、さらに、検出された電池状態をバスラインを経由して制御装置へ送信する電池状態送信手段（１６８）を備え、制御装置は、さらに、電池状態送信手段から送信された電池状態を受信する電池状態受信手段（１５１）と、電池状態受信手段によって受信された電池状態に応じた制御を実行する電動制御手段（１５１）とを備えることを特徴とする。この構成によると、監視装置から送信された電池状態に応じた制御が実行される。

請求項４に記載の発明は、制御結果受信手段によって受信された制御結果によって示される電池パックの数に応じた制御を実行する電動制御手段（１５１）を備えることを特徴とする。この構成によると、バスラインに接続される電池パックの数が増減されても、電池送信手段から中央受信手段に送信された制御結果によって電池パックの数が示される。この結果、制御装置においても電池パックの数に応じた制御を実行することができる。

請求項５に記載の発明は、さらに、電源リレー（１２）は、電池パック内に配置されることを特徴とする。この構成によると、複数の電池パックに電源リレーが分散して配置される。電池パックの数が増減され、電流容量が変化しても、対応が容易である。

請求項６に記載の発明は、複数の電池パック（１０）を搭載可能な電源装置に設けられ、バスライン（２０）を介して電池パックに接続された電源装置の制御装置（９）において、電池パックに設けられた電池と負荷との間の接続を断続する電源リレー（１２）を制御する指令を、電池パックを特定することのないブロードキャスト送信によってバスラインへ送信する中央送信手段（１４１）と、電池パックから送信された電源リレーの制御結果を受信する制御結果受信手段（１４２−１４３）とを備えることを特徴とする。

この構成によると、制御装置は、ブロードキャスト送信によって電池パックに接続された電源リレーの制御を指令する。複数の電池パックがある場合、複数の電池パックのそれぞれに接続された複数の電源リレーのそれぞれの制御を指令することとなる。接続制御装置は、電池パックでの制御結果を受信することにより電源リレーの接続、または遮断を確認することができる。この結果、電池パックの数に制約されることなく、電源リレーの制御が実行される。この構成によると、制御装置の端子を増減することなしに、バスラインに接続される電池パックの数を増減することができる。

請求項７に記載の発明は、さらに、複数の電池パックと負荷との間の接続を断続する他のリレー（６、７）を備え、制御装置は、制御結果受信手段によって制御結果が受信された後に、他のリレーを制御する断続制御手段（１４５−１５０）を備えることを特徴とする。この構成によると、複数の電池パックに接続されたそれぞれの電源リレーの制御結果が受信されてから後に、他のリレー、例えば接地リレーなどの制御が実行される。これにより、電池パックの数が可変であっても、電源装置と負荷との間の接続を適切に断続することができる。

請求項８に記載の発明は、さらに、電池パックによって検出され、送信された電池状態を受信する電池状態受信手段（１５１）と、電池状態受信手段によって受信された電池状態に応じた制御を実行する電動制御手段（１５１）とを備えることを特徴とする。この構成によると、監視装置から送信された電池状態に応じた制御が実行される。

請求項９に記載の発明は、制御結果受信手段によって受信された制御結果によって示される電池パックの数に応じた制御を実行する電動制御手段（１５１）を備えることを特徴とする。この構成によると、バスラインに接続される電池パックの数が増減されても、電池送信手段から中央受信手段に送信された制御結果によって電池パックの数が示される。この結果、制御装置においても電池パックの数に応じた制御を実行することができる。

請求項１０に記載の発明は、電源装置（３）に複数搭載可能な電池パック（１０）であって、電池（１１）を備えるとともに、電池と負荷との間の接続を断続する電源リレー（１２）が接続された電池パックに設けられ、バスライン（２０）を介して制御装置（９）に接続された監視装置において、電池パックを特定することのないブロードキャスト送信によって制御装置から送信された指令を、バスラインから受信する電池受信手段（１６１）と、指令に応答して電源リレー（１２）を制御する応答的制御手段（１６４）と、応答的制御手段による制御結果をバスラインを経由して制御装置へ送信する制御結果送信手段（１６５、１６７）とを備えることを特徴とする。

この構成によると、それぞれの電池パックでは、ブロードキャスト送信によって送信された電源リレーの制御指令に応答して、それぞれの電池パックに接続された電源リレーの制御が実行される。また、その制御結果が制御装置に送信される。制御結果により電源リレーの接続、または遮断を確認することができる。この結果、電池パックの数に制約されることなく、電源リレーの制御が実行される。この構成によると、制御装置の端子を増減することなしに、バスラインに接続される電池パックの数を増減することができる。

請求項１１に記載の発明は、監視装置は、さらに、検出された電池状態をバスラインを経由して制御装置へ送信する電池状態送信手段（１６８）を備えることを特徴とする。この構成によると、監視装置から送信された電池状態に応じた制御が実行される。

請求項１２に記載の発明は、電源装置（３）に複数搭載可能な電池パック（１０）であって、電池（１１）と、電池と負荷との間の接続を断続する電源リレー（１２）とを備えることを特徴とする。

この構成によると、複数の電池パックに電源リレーが分散して配置される。電池パックの数が増減され、電流容量が変化しても、対応が容易である。

請求項１３に記載の発明は、さらに、電池の電池状態を検出する監視装置（１３）を備えることを特徴とする。この構成によると、電池パックに監視装置を備えるから、電池パックの数が増減されても、電池パックごとに電池状態を監視することができる。

なお、特許請求の範囲および上記手段の項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

本発明を適用した第１実施形態に係る電源装置を含む走行用動力システムを示すブロック図である。 第１実施形態に係る走行用動力システムの使用状態の一例を示すブロック図である。 第１実施形態の電動制御装置が起動時に実行する処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の監視装置が起動時に実行する処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の電動制御装置が停止時に実行する処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の監視装置が停止時に実行する処理を示すフローチャートである。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
図１は、本発明を適用した第１実施形態に係る電源装置３を含む走行用動力システム１を示すブロック図である。走行用動力システム１は、車両に搭載され、車両が走行するための動力を供給する。走行用動力システム１は、車両を走行させるために駆動輪に動力を供給する電動機構２を備える。電動機構２は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、発電電動機などの回転電機と、トランスミッションなどの動力伝達装置、および車両の駆動輪を含むことができる。電動機構２は、電気自動車の主たる動力装置として、または、ハイブリッド車両における内燃機関と並ぶ動力装置として車両に搭載されている。

走行用動力システム１は、電動機構２に直流電力を供給する電源装置３を備える。電源装置３は、電動機構２を負荷とする組電池４を備える。組電池４は、ひとつまたは複数の電池パック１０を含む。図中には、複数の電池パック１０ａ、１０ｂ、１０ｃが図示されている。以下の説明において、特定のひとつの電池パックを指す場合には、符号１０ａ、１０ｂ、１０ｃが用いられ、任意の電池パックを指す場合には符号１０が用いられる。複数の電池パック１０は、負荷に対して並列に接続されることが可能である。電池パック１０は、ひとつのユニットとして取り扱い可能に構成されている。電池パック１０は、組電池４において、脱着可能に構成されている。すなわち、組電池４内において、任意のひとつまたは複数の電池パックを、新品または再利用品と交換することができる。また、任意のひとつまたは複数の電池パックを搭載することなく組電池４を構成することができる。言い換えると、電源装置３は、複数の電池パック１０を搭載可能である。

電池パック１０は、同じ構成を有している。電池パック１０は、電池１１、電源リレー（ＳＭＲ−Ｂ）１２、監視装置１３、およびコネクタ１４を備える。電池１１は、車両の走行用の動力源として機能することができる大容量、大電圧の二次電池である。電池１１は、数百ボルトの電圧を供給するリチウムイオン電池によって提供することができる。電源リレー１２は、電池１１の正極と、電動機構２の正極との間に設けられている。電源リレー１２は、電源装置３における正極側のシステムリレーである。電源リレー１２は、電池１１と負荷との間の接続を断続する。監視装置１３は、電池１１を監視し、監視装置１３それ自身が含まれる電池パック１０の機能を制御する。監視装置１３は、電池の状態を検出するとともに、電源リレー１２を制御する。監視装置１３は、電池１１の状態を検出する検出手段を備える。検出手段は、電池パック１０のブロック電圧、電流、温度などの情報を検出する。さらに、監視装置１３は、電池パック１０の機能を制御する電池制御手段を備える。

電池制御手段は、後述する電池受信手段によって受信された電動制御装置９からの指令に応じて電池パック１０ａの機能を制御する応答的制御手段を備えることができる。例えば、応答的制御手段は、電動制御装置９からの制御指令に従い電源リレー１２の接続および遮断のための処理を実行する。この応答的制御手段による制御結果は、後述する電池送信手段によって電動制御装置９に応答的に送信される。

電池制御手段は、電池パック１０ａの機能を自己診断する自己診断手段を備えることができる。さらに、電池制御手段は、自己診断手段によって異常が診断されると対策処理を実行する対策手段を備えることができる。例えば、対策手段として、電池パック１０ａの異常を外部へ通報する通報手段、または電源リレー１２を強制的に遮断するなどのフェールセーフ手段を採用することができる。

電源装置３は、電源用の容量素子５と、接地側のシステムリレーである接地リレー（ＳＭＲ−Ｇ）６とを備える。さらに、電源装置３は、接地リレー６と並列に接続された予通電回路を備える。予通電回路は、予通電用の予通電リレー（ＳＭＲ−Ｐ）７と、電流制限用の抵抗器８とを備える。予通電回路は、接地リレー６が閉じられる前に、予通電リレー７を閉じることにより、組電池４から抵抗器８を経由して電動機構２および容量素子５に通電し、過大な突入電流の発生を抑制する。接地リレー６と予通電リレー７とは、複数の電池パックと負荷との間の接続を断続する他のリレーを提供している。

走行用動力システム１は、電動機構２および電源装置３を制御する電動制御装置９を備える。電動制御装置９は、車両を適切に走行させるように電動機構２を制御する。さらに、電動制御装置９は、電源装置３を制御するための制御装置でもある。例えば、電動制御装置９は、電動機構２への給電を制御するために、走行用動力システム１の起動時と、停止時とに、複数のリレーを制御する断続制御手段を提供する。また、電動制御装置９は、組電池４の充電状態に応じて電動機構２を制御する駆動制御手段を提供する。また、電動制御装置９は、電動機構２が発電機として機能することにより組電池４が充電されるとき、または、外部電源から組電池が充電されるときに、電源装置３を制御する充電制御手段を提供する。

電動制御装置９は、電動機構２のインバータ回路および回転電機を制御するために、電動機構２と電気的に接続されている。また、電動制御装置９は、接地リレー６と予通電リレー７とを制御するために、接地リレー６のコイルおよび予通電リレー７のコイルへの通電を断続できるように電気的に接続されている。

さらに、電動制御装置９は、組電池４に含まれる複数の電池パック１０と電気的に接続されている。電動制御装置９と複数の電池パック１０との間の電気的な接続は、情報通信を可能とするネットワーク接続によって提供されている。電動制御装置９と複数の電池パック１０とには、電池パック１０の数を固定することなくその数の変化に動的に対応可能なブロードキャスト機能を備える通信プロトコルを採用した通信手段が設けられている。電動制御装置９と複数の電池パック１０との間には、バスライン２０が設けられている。電動制御装置９と複数の電池パック１０とは、通信ノードとしてバスライン２０に接続されている。電動制御装置９は、常時、バスライン２０に接続されている。一方、複数の電池パック１０は、バスライン２０に対して脱着可能である。バスライン２０は、コネクタ１４によって監視装置１３に接続される。

電動制御装置９に設けられた中央通信手段は、バスライン２０を介して双方向の通信を提供する。この中央通信手段は、数が特定されない複数の電池パック１０に指令を送信する中央送信手段を備える。この中央送信手段は、受信側である電池パックを特定することなく指令を送信するブロードキャスト機能を提供する。中央送信手段は、電池パック１０を特定して指令を送信するユニキャスト機能またはマルチキャスト機能も提供する。中央送信手段は、電源リレー１２を制御する指令を、電池パック１０を特定することのないブロードキャスト送信によって、バスライン２０へ送信する。さらに、中央通信手段は、複数の電池パック１０から情報を受信する中央受信手段を備える。情報には、電池パック１０における電源リレー１２の制御状態を示す制御結果が含まれる。中央受信手段は、制御結果を受信することにより、制御結果受信手段を提供する。また、情報には、検出された電池状態を含むことができる。中央受信手段は、検出された電池状態を受信することにより、電池状態受信手段を提供する。電動制御装置９は、中央受信手段によって受信された情報に基づいて、その情報に応じた制御を実行する電動制御手段を備える。電動制御手段は、受信された情報に基づいて、電動機器２を制御する。例えば、電動制御装置９は、少なくとも電池パック１０の数を集計する集計手段を備えることができる。この場合、電動制御手段は、電池パック１０の数に応じた制御を実行する。また、集計手段は、それぞれの電池パック１０を識別する識別情報を蓄積し、組電池４を構成している電池パック１０を特定してもよい。さらに、電動制御手段は、電池状態に応じた制御を実行する。

監視装置１３に設けられた電池通信手段は、バスライン２０を介して双方向の通信を提供する。この電池通信手段は、中央送信手段からブロードキャスト機能により送信された指令を受信する電池受信手段を備える。電池受信手段は、ユニキャスト機能またはマルチキャスト機能により送信された指令も受信することができる。電池通信手段は、電動制御装置９に向けて情報を送信する電池送信手段を備える。この情報には、検出された電池状態を含むことができる。電池状態には、電池パック１０のブロック電圧、電流、温度、電池パック１０の総電圧、電池パック１０の充電率ＳＯＣ（State Of Charge）、電池パック１０への入力制限電力量Ｗｉｎ、および／または電池パック１０からの出力制限量Ｗｏｕｔを含むことができる。電池送信手段は、検出された電池状態を送信することにより、電池状態送信手段を提供する。また、上記情報には、電池パック１０に設けられた電源リレー１２の開閉情報、すなわち制御結果を含むことができる。例えば、電池送信手段は、電源リレー１２が閉じられた場合には、電池パック１０ａが接続状態にあることを示す接続信号を電動制御装置９に送信する。一方、電池送信手段は、電源リレー１２を閉じることができない場合には、電池パック１０ａが非接続状態にあることを示す非接続信号を電動制御装置９に送信する。電池送信手段は、制御結果をバスラインを経由して電動制御装置９へ送信することにより、制御結果送信手段を提供する。

図２は、第１実施形態に係る走行用動力システム１の使用状態の一例を示すブロック図である。図中には、２つの電池パック１０ａ、１０ｂを搭載した組電池４が図示されている。この構成においては、電池パック１０ｃが搭載されるべき搭載部は、非搭載の状態である。さらに、電池パック１０ａは、電源リレー１２が閉じているから、接続状態にある。このため、電池パック１０ａは、稼働電池である。これに対して、電池パック１０ｂは、電源リレー１２が開いている。このため、電池パック１０ｂは、搭載電池ではあるが、非接続状態にある。よって、電池パック１０ｂは、非稼働電池である。このように、電源装置３は、一部の電池パック１０ｂを非接続とすることができる。また、電源装置３は、一部の電池パック１０ｃを非搭載とすることができる。さらに、電源装置３は、電池パック１０ｃを追加的に搭載することができる。

電動制御装置９および監視装置１３は、車両に搭載された低電圧の二次電池から給電されて作動する電子制御装置である。電動制御装置９および／または監視装置１３は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを格納している。記憶媒体は、メモリによって提供されうる。プログラムは、電動制御装置９および／または監視装置１３によって実行されることによって、電動制御装置９および／または監視装置１３をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される制御方法を実行するように電動制御装置９および／または監視装置１３を機能させる。電動制御装置９および／または監視装置１３が提供する手段は、所定の機能を達成する機能的ブロック、またはモジュールとも呼ぶことができる。

電動制御装置９と、監視装置１３とは、図３、図４、図５、および図６に図示されたフローチャートの処理を実行することにより電池パック１０の数の変化に動的に対応可能な電源制御手段として機能する。

図３は、第１実施形態の電動制御装置９が起動時に実行する処理１４０を示すフローチャートである。起動時処理１４０は、車両の電源がオンされ、電動制御装置９が車両を走行させるための制御を開始するときに実行される。

ステップ１４１では、電動制御装置９から複数の電池パック１０へ向けて、電源リレー１２の接続指令、すなわち閉じる指令が送信される。この送信処理は、通信手段が提供するブロードキャスト機能によって提供される。よって、組電池４に含まれる電池パック１０の数が未知であっても、すべての電池パック１０に対して電源リレー１２の接続指令が送信される。ステップ１４２では、所定時間の経過を待つ。ここでは、所定時間は、電池パック１０における処理を待つ時間である。この所定時間の間に、ステップ１４３とステップ１４４とが繰り返して実行される。ステップ１４３では、任意の電池パック１０から応答が受信されたか否かを判定する。ここでは、電源リレー１２の接続に成功したことを示す接続応答と、電源リレー１２の接続でできなかったことを示す非接続応答とが受信される。ステップ１４４では、組電池４に含まれる電池パック１０の登録処理が実行される。ここでは、少なくとも接続された電池パック１０の数、すなわち稼働電池の数が登録される。ステップ１４４では、搭載されている電池パック１０の数も登録されてもよい。これらの数は、不揮発性のメモリに記憶される。ステップ１４２−１４４の処理により、組電池４に含まれるすべての電池パック１０からの応答が集計される。ステップ１４２および１４３の処理により、制御結果受信手段が提供される。

ステップ１４５では、接続中の電池パックがあるか否かを判定する。少なくともひとつの電池パック１０が接続状態にある場合、ステップ１４６に進む。

ステップ１４６では、予通電リレー７が閉じられる。これにより、組電池４から電動機構２および容量素子５へ抵抗器８を介して電流が供給される。ステップ１４７では、所定時間の経過を判定する。すなわち、ステップ１４７では、所定時間の経過を待つ。ステップ１４８では、電動機構２の端子電圧ＶＬが所定の閾値電圧Ｖｔｈを上回ったか否かを判定する。すなわち、ステップ１４８では、端子電圧ＶＬが閾値電圧Ｖｔｈを上回ることを待つ。ステップ１４７とステップ１４８とにより、予通電回路を経由する通電が実行される。ステップ１４９では、予通電リレー７が開かれ、接地リレー６が閉じられる。ステップ１４６−１４９の処理により、予通電処理が実行され、さらに通常通電へ移行する処理が実行される。

ステップ１４５において、接続状態にある電池パック１０がない場合、ステップ１５０に進む。ステップ１５０では、すべての電池パック１０に向けて、電源リレー１２を開く遮断指令が送信される。この送信処理は、通信手段が提供するブロードキャスト機能によって提供される。この場合、ステップ１４５において、すでに接続中の電池パック１０がないことが判定されているが、ステップ１５０では、念のために電源リレー１２を遮断する。ステップ１４５−１５０の処理により、制御結果受信手段１４２、１４３によって制御結果が受信された後に、他のリレー６、７を制御する断続制御手段が提供される。

ステップ１５１では、車両を走行させるために電動機構２を制御する制御処理が実行される。ここでは、少なくとも接続中の電池パック１０の数に応じた制御が提供される。例えば、接続中の電池パック１０の数は、走行のために利用可能な電力量を示すから、接続中の電池パック１０の数は、車両の航続可能距離の算出と、それに応じた制御処理に利用することができる。例えば、航続可能距離ＶＤＨは、ＶＤＨ＝ＰＭ×（ＳＬ−ＳＭ）×ＮＭ／ＰＵから求めることができる。ここで、ＰＭは、ひとつの電池パック１０に蓄えることができる最大の電力量を示す。ＳＬは、接続中の全電池パック１０のひとつまたは複数の充電率のうち、最小の充電率（％）を示す。ＳＭは、ひとつの電池パック１０において利用可能な充電率の最低値（％）を示す。例えば、充電率として、ＳＯＣ（State Of Charge）と呼ばれる指標を利用することができる。ＰＵは、車両が単位走行距離を走行するために必要な電力量を示す。ＮＭは、接続中の電池パック１０の数である。この実施形態では、複数の電池パック１０が並列接続されているから、最小の充電状態ＳＬの電池パック１０が最低値ＳＭに到達するまで、ＮＭ個の電池パック１０から電力が取り出される。よって、上式における「ＰＭ×（ＳＬ−ＳＭ）×ＮＭ」は、利用可能な総電力量を示す。

さらに、ステップ１５１では、検出された電池状態を受信する。この電池状態は、複数の電池パック１０から送信されてくる。さらに、ステップ１５１では、検出された電池状態に応じた制御が実行される。例えば、検出された電池状態から、現在の充電率が算出され、電動機器２の制御に利用される。

図４は、第１実施形態の監視装置１３が起動時に実行する処理１６０を示すフローチャートである。起動時処理１６０は、車両の電源がオンされ、監視装置１３が制御を開始するときに実行される。

ステップ１６１では、上記ステップ１４１において送信された電動制御装置９からの接続指令が受信されたか否かを判定する。ステップ１６１では、ブロードキャスト機能によって送信された接続指令が受信されるまで待つ。接続指令が受信されると、ステップ１６２に進む。ステップ１６２では、電池パック１０の機能が自己診断される。例えば、電源リレー１２を開閉可能か否かが診断される。具体的には、電源リレー１２の断線、短絡などの異常診断が実行される。また、電池１１の充電状態、電圧などが正常範囲内にあるか否かが診断される。ステップ１６３では、自己診断の結果、電池パック１０に異常がなく、その結果、電源リレー１２を閉じることが可能か否かを判定する。電源リレー１２を閉じることができる場合、ステップ１６４に進む。

ステップ１６４では、電源リレー１２を閉じる。ステップ１６５では、電源リレー１２が閉じられたことを示す接続応答が、バスライン２０を経由して、電動制御装置９に送信される。このときの送信処理は、ユニキャスト機能によって実行される。すなわち、受信側を電動制御装置９に指定して接続応答が送信される。さらに、ステップ１６５では、送信側を識別するための電池パック１０に固有の識別情報も、接続応答とともに送信される。この接続応答は、上記ステップ１４３において判定される。

ステップ１６３において、電源リレー１２を接続することができない場合、ステップ１６６へ進む。例えば、自己診断によって電池パック１０に異常が診断された場合、電源リレー１２は閉じることができないと判定される。ステップ１６６では、電源リレー１２を開く。通常の場合、まだ電源リレー１２は閉じられていないが、ステップ１６６では、念のために電源リレー１２が開かれる。ステップ１６７では、電源リレー１２が開かれたことを示す非接続応答が、バスライン２０を経由して、電動制御装置９に送信される。このときの送信処理は、ユニキャスト機能によって実行される。すなわち、受信側を電動制御装置９に指定して接続応答が送信される。さらに、ステップ１６７では、送信側を識別するための電池パック１０に固有の識別情報も、非接続応答とともに送信される。この非接続応答は、上記ステップ１４３において判定される。

ステップ１６１により、電池パック１０を特定することのないブロードキャスト送信によって電動制御装置９から送信された制御指令を、バスライン２０から受信する電池受信手段が提供される。ステップ１６４により、受信された制御指令に応答して電源リレー２１を制御する応答的制御手段が提供される。ステップ１６５および１６７により、応答的制御手段による制御結果をバスライン２０を経由して電動制御装置９へ送信する制御結果送信手段が提供される。

ステップ１６８では、電池１１の状態を監視する処理が実行される。ステップ１６８では、電池１１の電池状態を検出する。さらに、検出された電池状態は、バスライン２０を経由して、電動制御装置９に送信される。

図５は、第１実施形態の電動制御装置９が停止時に実行する処理を示すフローチャートである。停止時処理１７０は、車両の電源がオフされ、電動制御装置９が車両を走行させるための制御を終了する前に実行される。

ステップ１７１では、接地リレー６が開かれる。ステップ１７２では、電動制御装置９から複数の電池パック１０へ向けて、電源リレー１２の遮断指令、すなわち開く指令が送信される。この送信処理は、通信手段が提供するブロードキャスト機能によって提供される。よって、組電池４に含まれる電池パック１０の数が未知であっても、すべての電池パック１０に対して電源リレー１２の遮断指令が送信される。ステップ１７３では、所定時間の経過を待つ。ここでは、所定時間は、電池パック１０における処理を待つ時間である。この所定時間の間に、ステップ１７４とステップ１７５とが繰り返して実行される。ステップ１７４では、任意の電池パック１０から応答が受信されたか否かを判定する。ここでは、電源リレー１２の遮断に成功したことを示す非接続応答と、電源リレー１２を遮断でできなかったことを示す接続応答とが受信される。ステップ１７５では、組電池４に含まれる電池パック１０の登録処理が実行される。ここでは、正常に遮断された電池パック１０と、正常に遮断されない電池パック１０とが登録される。ステップ１７３−１７５の処理により、正常に遮断できない、すなわち故障している電池パック１０が特定される。

ステップ１７６では、接続中の電池パックがあるか否かを判定する。接続中の電池パック１０がない場合、すなわちすべての電池パック１０が正常に遮断された場合、処理を正常終了する。

一方、ステップ１７６において、少なくともひとつの電池パック１０が接続状態にある場合、ステップ１７７に進む。ステップ１７７では、フェールセーフ処理を実行する。フェールセーフ処理においては、少なくとも正常に遮断されなかった電池パック１０の再利用を禁止する処理が実行される。この実施形態では、車両の再起動を禁止することによって異常な電池パック１０の再利用が禁止される。

図６は、第１実施形態の監視装置１３が停止時に実行する処理を示すフローチャートである。停止時処理１８０は、車両の電源がオフされ、監視装置１３制御を終了する前に実行される。

ステップ１８１では、上記ステップ１７２において送信された電動制御装置９からの遮断指令が受信されたか否かを判定する。ステップ１８２では、電池パック１０に何らかの異常があるか否かを判定する。ステップ１８２では、電池１１から検出された電池状態に基づいて、電池１１の異常を判定する。ステップ１８１では、ブロードキャスト機能によって送信された遮断指令が受信されるまで待つ。遮断指令が受信さえると、ステップ１８３へ進む。ステップ１８２では、電池１１の異常が検出されるまで待つ。電池１１の異常が検出されるとステップ１８３へ進む。

ステップ１８３では、電源リレー１２を開く。ステップ１８４では、電源リレー１２が開かれたことを示す非接続応答が、バスライン２０を経由して、電動制御装置９に送信される。このときの送信処理は、ユニキャスト機能によって実行される。すなわち、受信側を電動制御装置９に指定して接続応答が送信される。さらに、ステップ１６７では、送信側を識別するための電池パック１０に固有の識別情報も、非接続応答とともに送信される。この非接続応答は、上記ステップ１７４において判定される。

この実施形態によると、電動制御装置９は、ブロードキャスト機能によって電池パック１０を自動的に認識する。また、監視装置１３は、ブロードキャスト機能によって送信された信号に応答して処理を実行し、応答を送信する。すなわち、電源装置３、その制御装置である電動制御装置９、電池の監視装置１３、および電池パック１０は、電池パック１０の増減に動的に対応可能である。このため、電動制御装置９に設けられた端子に空き端子を生じさせることなく、また、電動制御装置９の内部処理の初期設定を操作することなく、電池パック１０を削除することができる。また、電動制御装置９の端子を新設、変更することなく、電池パック１０を追加することができる。この結果、複数の電池パック１０を管理する電動制御装置９に電池情報を検出するための複数の端子、およびリレー制御用の複数の端子を設けることなく、電池パックの追加、および／または削除が可能な装置を提供することができる。また、電池パック１０は、電源リレー１２を内蔵しているから、電池パック１０の数が変動しうるシステムに好適である。また、電池パック１０に監視装置１３が内蔵されることで、電池パック１０の増減に容易に対応することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

例えば、制御装置が提供する手段と機能は、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置をアナログ回路によって構成してもよい。

また、電池パック１０の追加または削除を容易にするための構造として、電池パック１０を組電池４に組み付けると同時に、複数の電気的な接続が提供されるようにコネクタ１４を構成してもよい。

また、上記実施形態では、組電池４の中で、電池パック１０の数が変更される場合を例示した。これに代えて、組電池４を構成することのない電池パック１０の数が変更される構成に本発明を適用してもよい。例えば、先行特許文献に記載の技術のように、完全に外付けの電池パックを搭載可能なシステムに本発明を適用してもよい。

また、上記実施形態では、電池パック１０の内部に電源リレー１２を配置する場合を例示した。しかし、これに代えて、電池パック１０とは独立して、つまり電池パック１０の外部に別体として電源リレー１２を配置する構成としても良い。なお、電池パック１０の外部に別体として電源リレー１２を配置する構成であっても、電動制御装置９に電池情報を検出するための複数の端子、およびリレー制御用の複数の端子を設けることなく、電池パックの追加、および／または削除が可能な構成を実現することが可能である。さらには、電池パック１０と別体の電源リレー１２を電池１１の正極と、電動機構２の正極との間に配置しさえすれば、電源リレー１２を内蔵しない様な電池パック１０であっても本電源装置３で使うことができる、という効果も奏することができる。

１ 走行用動力システム、 ２ 電動機構、 ３ 電源装置、 ４ 組電池、 ５ 容量素子、 ６ 接地リレー、 ７ 予通電リレー、 ８ 抵抗器、 ９ 電動制御装置、 １０ 電池パック、 １１ 電池、 １２ 電源リレー、 １３ 監視装置、 １４ コネクタ、 ２０ バスライン。

Claims (13)

1. 複数の電池パック（１０）と、
   複数の前記電池パックと通信する制御装置（９）と、
   複数の前記電池パックと前記制御装置とが接続されたバスライン（２０）と、
   前記電池と負荷との間の接続を断続する電源リレー（１２）とを備え、
   前記電池パックは、
   電池（１１）と、
   前記電池の状態を検出するとともに、前記電源リレーを制御する監視装置（１３）とを備え、
   前記監視装置は、
   前記電池パックを特定することのないブロードキャスト送信によって前記制御装置から送信された指令を、前記バスラインから受信する電池受信手段（１６１）と、
   前記指令に応答して前記電源リレーを制御する応答的制御手段（１６４）と、
   前記応答的制御手段による制御結果を前記バスラインを経由して前記制御装置へ送信する制御結果送信手段（１６５、１６７）とを備え、
   前記制御装置は、
   前記電源リレーを制御する指令を、前記電池パックを特定することのないブロードキャスト送信によって、前記バスラインへ送信する中央送信手段（１４１）と、
   前記制御結果送信手段から送信された制御結果を受信する制御結果受信手段（１４２−１４３）とを備えることを特徴とする電源装置。
2. さらに、複数の前記電池パックと前記負荷との間の接続を断続する他のリレー（６、７）を備え、
   前記制御装置は、前記制御結果受信手段によって制御結果が受信された後に、前記他のリレーを制御する断続制御手段（１４５−１５０）を備えることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記監視装置は、さらに、
   検出された電池状態を前記バスラインを経由して前記制御装置へ送信する電池状態送信手段（１６８）を備え、
   前記制御装置は、さらに、
   前記電池状態送信手段から送信された電池状態を受信する電池状態受信手段（１５１）と、
   前記電池状態受信手段によって受信された電池状態に応じた制御を実行する電動制御手段（１５１）とを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電源装置。
4. 前記制御結果受信手段によって受信された制御結果によって示される前記電池パックの数に応じた制御を実行する電動制御手段（１５１）を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電源装置。
5. 前記電源リレー（１２）は、前記電池パック内に配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の電源装置。
6. 複数の電池パック（１０）を搭載可能な電源装置に設けられ、バスライン（２０）を介して前記電池パックに接続された電源装置の制御装置（９）において、
   前記電池パックに設けられた電池と負荷との間の接続を断続する電源リレー（１２）を制御する指令を、前記電池パックを特定することのないブロードキャスト送信によって前記バスラインへ送信する中央送信手段（１４１）と、
   前記電池パックから送信された前記電源リレーの制御結果を受信する制御結果受信手段（１４２−１４３）とを備えることを特徴とする電源装置の制御装置。
7. さらに、複数の前記電池パックと前記負荷との間の接続を断続する他のリレー（６、７）を備え、
   前記制御装置は、前記制御結果受信手段によって制御結果が受信された後に、前記他のリレーを制御する断続制御手段（１４５−１５０）を備えることを特徴とする請求項６に記載の電源装置の制御装置。
8. さらに、前記電池パックによって検出され、送信された電池状態を受信する電池状態受信手段（１５１）と、
   前記電池状態受信手段によって受信された電池状態に応じた制御を実行する電動制御手段（１５１）とを備えることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の電源装置の制御装置。
9. 前記制御結果受信手段によって受信された制御結果によって示される前記電池パックの数に応じた制御を実行する電動制御手段（１５１）を備えることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれかに記載の電源装置の制御装置。
10. 電源装置（３）に複数搭載可能な電池パック（１０）であって、電池（１１）を備えるとともに、前記電池と負荷との間の接続を断続する電源リレー（１２）が接続された電池パックに設けられ、バスライン（２０）を介して制御装置（９）に接続された監視装置において、
    前記電池パックを特定することのないブロードキャスト送信によって前記制御装置から送信された指令を、前記バスラインから受信する電池受信手段（１６１）と、
    前記指令に応答して前記電源リレー（１２）を制御する応答的制御手段（１６４）と、
    前記応答的制御手段による制御結果を前記バスラインを経由して前記制御装置へ送信する制御結果送信手段（１６５、１６７）とを備えることを特徴とする監視装置。
11. 前記監視装置は、さらに、
    検出された電池状態を前記バスラインを経由して前記制御装置へ送信する電池状態送信手段（１６８）を備えることを特徴とする請求項１０に記載の監視装置。
12. 電源装置（３）に複数搭載可能な電池パック（１０）であって、
    電池（１１）と、
    前記電池と負荷との間の接続を断続する電源リレー（１２）とを備えることを特徴とする電池パック。
13. さらに、前記電池の電池状態を検出する監視装置（１３）を備えることを特徴とする請求項１２に記載の電池パック。

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