JP2021112057A - 電池管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】良好に放熱することができる電池管理システムを提供する。【解決手段】電池管理システム１０は、複数の蓄電素子１Ａが一体的に組み合わされた蓄電モジュール１に設けられ、蓄電モジュール１を管理する電池管理システム１０であって、蓄電モジュール１を監視する監視ユニット１０Ｂを複数備え、各監視ユニット１０Ｂは、回路基板４０と、回路基板４０に実装され、蓄電モジュール１における電圧、電流、及び温度の少なくともいずれかを監視する監視装置４１と、を有し、複数の監視ユニット１０Ｂは、蓄電モジュール１において異なる位置に離れて配置される。【選択図】図５

Description

本開示は、電池管理システムに関する。

従来の電池管理システムの構成として、複数の蓄電素子で構成された蓄電モジュール一つに対して一つの監視ユニットが設けられる構成が知られている。

特表２０１４−５１２６６０号公報 特表２０１７−５０２４７０号公報

蓄電モジュールを管理する電池管理システムでは、監視ユニットが蓄電モジュールを監視する際に発熱が生じるという問題がある。例えば、監視ユニットが複数の蓄電素子（電池セル）のセル電圧を調整するセルバランス動作を行うようなものでは、セルバランス動作時の通電に伴い、監視ユニットにおいて発熱が生じる。また、発熱の要因としては、この例だけでなく、他の発熱要因も想定される。しかし、従来の電池管理システムは、１つの蓄電モジュールを１つの監視ユニットで監視していたため、監視ユニットに熱が集中しやすく、監視ユニット放熱性を高めにくかった。

そこで、本開示は、良好に放熱することができる電池管理システムを提供することを目的とする。

本開示における第１の開示に関する電池管理システムは、
複数の蓄電素子が一体的に組み合わされた蓄電モジュールに設けられ、前記蓄電モジュールを管理する電池管理システムであって、
前記蓄電モジュールを監視する監視ユニットを複数備え、
各前記監視ユニットは、
基板と、
前記基板に実装され、前記蓄電モジュールにおける電圧、電流、及び温度の少なくともいずれかを監視する監視装置と、を有し、
複数の前記監視ユニットは、前記蓄電モジュールにおいて異なる位置に離れて配置される。

本開示における第２の開示に関する電池管理システムは、
複数の蓄電素子が一体的に組み合わされた蓄電モジュールに設けられ、前記蓄電モジュールを管理する電池管理システムであって、
前記蓄電モジュールに電気的に接続される複数のバスバーと、
前記蓄電モジュールを監視する監視ユニットと、
複数の前記バスバー及び前記監視ユニットを保持する保持部と、
を備え、
前記監視ユニットは、基板と、前記基板に実装されるとともに前記蓄電モジュールにおける電圧、電流、及び温度の少なくともいずれかを監視する監視装置と、を有し、
複数の前記バスバーのうちの一部は、前記蓄電モジュールにおける前記蓄電素子の端子が設けられた一方面側において前記蓄電モジュールの所定方向に沿って配列された第１バスバー群を構成し、
複数の前記バスバーのうちの前記一部とは異なる他部は、前記蓄電モジュールの前記一方面側において前記所定方向に沿って配列された第２バスバー群を構成し、
前記監視ユニットは、前記蓄電モジュールにおける前記所定方向の端部寄りの位置において前記第１バスバー群と前記第２バスバー群との間に配置されている。

本開示に係る電池管理システムは、良好に放熱することができる。

図１は、本開示の実施形態１に係る電池管理システムを備えた電池パックの外観を概念的に示す模式図である。 図２は、実施形態１に係る蓄電モジュールを概略的に例示する平面図である。 図３は、実施形態１に係る蓄電モジュールを概略的に例示する斜視図である。 図４は、実施形態１に係る蓄電モジュールにおける回路基板及びその周辺を拡大して例示する平面図である。 図５は、実施形態１に係る蓄電モジュール及び監視ユニットの構成を概念的に例示する回路図である。 図６は、他の実施形態に係る電池管理システムを備えた電池パックの外観を概念的に示す模式図である。

以下では、本開示の実施形態が列記されて例示される。なお、以下で示す〔１〕〜〔９〕の特徴は、矛盾しない態様でどのように組み合わせてもよい。

〔１〕本開示の一つ目の電池管理システムは、複数の蓄電素子が一体的に組み合わされた蓄電モジュールに設けられ、前記蓄電モジュールを管理する電池管理システムであって、前記蓄電モジュールを監視する監視ユニットを複数備え、各前記監視ユニットは、基板と、前記基板に実装され、前記蓄電モジュールにおける電圧、電流、及び温度の少なくともいずれかを監視する監視装置と、を有し、複数の前記監視ユニットは、前記蓄電モジュールにおいて異なる位置に離れて配置される。

上記〔１〕の電池管理システムは、蓄電モジュールにおいて、監視ユニットを離して配置することによって、各監視ユニットにおいて生じる熱を分散させることができる。

〔２〕複数の前記監視ユニットの各々は、前記蓄電モジュールの別々の領域をそれぞれ監視対象として電圧、電流、及び温度の少なくともいずれかを監視する〔１〕の電池管理システム。

上記〔２〕に記載された電池管理システムは、各々の監視ユニットが監視する蓄電モジュールの範囲を狭めることができるため、各々の監視ユニットにおける発熱をより少なくすることができる。

〔３〕一の前記監視ユニットは、前記蓄電モジュールにおける一方側の端部寄りに配置され、他の前記監視ユニットは、前記蓄電モジュールにおける前記一方側とは反対側の端部寄りに配置されている〔１〕又は〔２〕の電池管理システム。

上記〔３〕に記載された電池管理システムは、監視ユニットにおいて生じる熱を分散させ、且つ外部に放出し易い。

〔４〕複数の前記監視ユニットは、互いに通信する〔１〕から〔３〕のいずれかの電池管理システム。

上記〔４〕に記載された電池管理システムは、複数の監視ユニットの間で情報を共有することができるため、他の機器が各々の監視ユニットと通信せずに済む。

〔５〕複数の前記監視ユニットに電気的に接続される１以上の通信線を備え、複数の前記監視ユニットは前記通信線を介して互いに通信する〔４〕の電池管理システム。

上記〔５〕に記載された電池管理システムは、無線等によって通信する場合に比べて、無線用の回路を設けずに済み簡単な構成にし易い。また、通信線を用いることによって、ノイズに強い構成にし易い。

〔６〕複数の前記監視ユニットの監視結果に基づく情報を、いずれかの前記監視ユニットに電気的に接続された共通のケーブルを介して他の機器に送信する〔４〕又は〔５〕の電池管理システム。

上記〔６〕に記載された電池管理システムは、他の機器が各々の監視ユニットと通信せずに済む。

〔７〕複数の前記監視ユニットは、各々が個別のケーブルを介して他の機器と通信を行う〔１〕から〔５〕の電池管理システム。

上記〔７〕に記載された電池管理システムは、各々の監視ユニットと他の機器との間でケーブルが最短となる経路で通信することができる。

〔８〕前記蓄電モジュールに電気的に接続される複数のバスバーと、複数の前記バスバー及び複数の前記監視ユニットを保持する保持部と、を有し、複数の前記バスバーのうちの一部は、前記蓄電モジュールにおける前記蓄電素子の端子が設けられた一方面側において前記所定方向に沿って配列された第１バスバー群を構成し、複数の前記バスバーのうちの前記一部とは異なる他部は、前記蓄電モジュールの前記一方面側と反対の他方面側において前記所定方向に沿って配列された第２バスバー群を構成し、一の前記監視ユニット及び他の前記監視ユニットは、前記第１バスバー群と前記第２バスバー群の間において互いに離れて配置されている〔１〕から〔７〕のいずれかの電池管理システム。

上記〔８〕に記載された電池管理システムは、保持部にバスバーと監視ユニットとが設けられているため、監視ユニットとバスバーとを短い経路で電気的に接続することができる。また、第１バスバー群、及び第２バスバー群の間のスペースを有効に活用できる。これとともに、監視ユニットが離れて配置されているため、監視ユニットにおいて生じる熱を外部に放出し易い。

〔９〕本開示の二つ目の電池管理システムは、複数の蓄電素子が一体的に組み合わされた蓄電モジュールに設けられ、前記蓄電モジュールを管理する電池管理システムであって、前記蓄電モジュールに電気的に接続される複数のバスバーと、前記蓄電モジュールを監視する監視ユニットと、複数の前記バスバー及び前記監視ユニットを保持する保持部と、を備え、前記監視ユニットは、基板と、前記基板に実装されるとともに前記蓄電モジュールにおける電圧、電流、及び温度の少なくともいずれかを監視する監視装置と、を有し、複数の前記バスバーのうちの一部は、前記蓄電モジュールにおける前記蓄電素子の端子が設けられた一方面側において前記蓄電モジュールの所定方向に沿って配列された第１バスバー群を構成し、複数の前記バスバーのうちの前記一部とは異なる他部は、前記蓄電モジュールの前記一方面側と反対の他方面側において前記所定方向に沿って配列された第２バスバー群を構成し、前記監視ユニットは、前記蓄電モジュールにおける前記所定方向の端部寄りの位置において前記第１バスバー群と前記第２バスバー群との間に配置されている。

上記〔９〕に記載された電池管理システムは、保持部にバスバーと監視ユニットとが設けられているため、監視ユニットとバスバーとを短い経路で電気的に接続することができる。また、第１バスバー群、及び第２バスバー群の間のスペースを有効に活用できる。

本開示において、「電気的に接続される」とは、接続対象の両方の電位が等しくなるように互いに導通した状態（電流を流せる状態）で接続される構成であることが望ましい。ただし、この構成に限定されない。例えば、「電気的に接続される」とは、両接続対象の間に電気部品が介在しつつ両接続対象が導通し得る状態で接続された構成であってもよい。

［本開示の実施形態の詳細］

＜実施形態１＞
図１には、実施形態１に係る電池管理システム１０（ＢＭＳ）が設けられた電池パック１００が例示される。電池パック１００は、例えば、電気自動車、又はハイブリッド自動車等の車両に搭載され、搭載された車両を駆動するための電源として使用される。電池パック１００は、複数の蓄電モジュール１、及び電池管理システム１０を有する。電池管理システム１０は、蓄電モジュール１が複数まとめられた電池パック１００において、電池パック１００内における各蓄電素子１Ａの充放電を制御する機能を有する。蓄電モジュール１は、単位電池である蓄電素子１Ａが複数まとめられて構成されている。電池管理システム１０は、電池配線モジュール１０Ａ（ＢＢＭ）（図２参照）、監視ユニット１０Ｂ（ＢＳＵ）、及び他の機器である電池管理ユニット１０Ｃ（ＢＭＵ）を備えている。

（蓄電モジュールの構成）
蓄電モジュール１は、図２に示すように、正極Ｐ及び負極Ｎを備えた複数の蓄電素子１Ａが所定方向Ｄｉに並べられて一体的に組み合わされている。つまり、所定方向Ｄｉは、複数の蓄電素子１Ａが並ぶ方向である。複数の蓄電素子１Ａは、正極Ｐ及び負極Ｎの配置される向きが交互に入れ替わるように一方向に並べられている。蓄電モジュール１は、正極Ｐ及び負極Ｎが交互に一列をなして構成された端子列Ｒが二つならんでいる。蓄電モジュール１は所定方向Ｄｉが長手方向とされた直方体状の構成をなす（図３参照。）。複数の蓄電素子１Ａを一体的に保持するための保持部の構造は特に限定されない。各蓄電素子１Ａは、正極Ｐ及び負極Ｎを有する１つの単位電池として機能する。各蓄電素子１Ａは、例えば所定サイズの直方体状をなしている。図２、３では、蓄電素子１Ａが所定方向Ｄｉに一列に並んだ形態にされた蓄電モジュール１が例示されているが、複数の蓄電素子１Ａを一体的に配列するためのレイアウトはこの例に限定されない。こうして、蓄電モジュール１は、複数の蓄電素子１Ａが一体的に組み合わされて形成されている。

（電池管理システムの構成）
電池配線モジュール１０Ａは、図３に示すように、保持部であるケース本体１１、複数のバスバー１２、及び蓋１３を有している。ケース本体１１は、合成樹脂製であり、四角形状をなした平板状をなしている。バスバー１２は四角形状をなした板金で形成されている。ケース本体１１にはバスバー１２が複数取り付けられている。ケース本体１１は複数のバスバー１２を保持する。複数のバスバー１２は、ケース本体１１における、互いに平行をなす一対の辺の各々に沿うように配置され、ケース本体１１に取り付けられている。電池配線モジュール１０Ａは、蓄電モジュール１の端子列Ｒを覆うように蓄電モジュール１に設けられる。

各バスバー１２は、蓄電モジュール１における隣合う蓄電素子１Ａの電極同士を電気的に接続する。具体的には、図２に示すように、複数のバスバー１２のうちの一部は、蓄電モジュール１における蓄電素子１Ａの一方の端子列Ｒが設けられた一方面側において所定方向Ｄｉに沿って配列された第１バスバー群１２Ａを構成する。第１バスバー群１２Ａは蓄電素子１Ａの一方の端子列Ｒを覆うように配置される。複数のバスバー１２のうちの一部とは異なる他部は、蓄電モジュール１の一方面側と反対の他方面側において所定方向Ｄｉに沿って配列された第２バスバー群１２Ｂを構成する。第２バスバー群１２Ｂは蓄電素子１Ａの他方の端子列Ｒを覆うように配置される。

各バスバー１２は、隣合う正極Ｐと負極Ｎとを跨ぐように配置される。両側に蓄電素子１Ａが配置された蓄電素子１Ａの一つに着目すると、正極Ｐを覆うバスバー１２は、一方側に隣合う蓄電素子１Ａの負極Ｎを覆い、負極Ｎを覆うバスバー１２は、他方側に隣合う蓄電素子１Ａの正極Ｐを覆う。各バスバー１２は、自身が覆う正極Ｐと負極Ｎとに電気的に接続することによって、複数の蓄電素子１Ａを電気的に直列に接続する。直列に接続された複数の蓄電素子１Ａの最も高電位の正極Ｐには、板金で形成された高電位側電極ＢＨが電気的に接続されている。直列に接続された複数の蓄電素子１Ａの最も低電位の負極Ｎには、板金で形成された低電位側電極ＢＬが電気的に接続されている。高電位側電極ＢＨ、及び低電位側電極ＢＬは、所定方向Ｄｉにおいて、第２バスバー群１２Ｂの両端に隣合い配置されている。複数の蓄電素子１Ａは、第１バスバー群１２Ａ、第２バスバー群１２Ｂによって電気的に接続される。

蓋１３は合成樹脂製であり四角形状をなした平板状である。蓋１３は、ケース本体１１との間にバスバー１２、回路基板４０、及び通信線４６を挟み込み、バスバー１２、回路基板４０、及び通信線４６を覆う。

監視ユニット１０Ｂは、各蓄電素子１Ａの状態を検知する。監視ユニット１０Ｂは、基板である一つの回路基板４０、及び監視装置４１を有している。回路基板４０は、プリント基板として構成され、平板状に形成され、板厚方向から見た平面視における外形が四角形状をなしている。回路基板４０は、複数の導電層と絶縁層とが交互に積層された、所謂、多層基板である。回路基板４０には、回路基板４０の表面や内部に形成されるパターンや、各導電層を電気的に接続するスルーホールやビア等が設けられている（図示せず。）。

監視装置４１は、図４に示すように、サーミスタ４２、セルバランス回路４３、コネクタ４４、コネクタ４９、及び放電制御部４５等を有している。監視装置４１は、一つの回路基板４０に実装されている。監視装置４１は、蓄電素子１Ａの電圧、電流、及び温度を監視する。監視装置４１が電圧を検出する構成は、少なくとも各蓄電素子１Ａ（各電池セル）の端子間電圧（セル電圧）を検出可能であり、蓄電モジュール１における所定位置（例えば最も電位の高い端子）の電位も検出可能とされる。監視装置４１が電流を検出する構成は、蓄電モジュール１の端子間、フレキシブル基板２０の所定位置、監視ユニット１０Ｂの所定位置等、どのような位置に電流センサを設けてもよい。いずれの構成でも、電流センサが検出する電流を監視ユニット１０Ｂが取得可能であればよい。

サーミスタ４２は、自身が設けられた位置の温度を示す温度信号を出力する素子である。サーミスタ４２は、回路基板４０においてセルバランス回路４３の近傍に実装される。サーミスタ４２は、回路基板４０の所定位置の温度を検出するように機能する。例えば、サーミスタ４２は、セルバランス回路４３の抵抗器４３Ａの温度や蓄電素子１Ａの温度等を検出するように機能する。なお、サーミスタ４２によって蓄電素子１Ａの温度の検知に重きを置く場合には、サーミスタ４２の回路基板４０における実装位置を蓄電素子１Ａにより近づけた位置にすることも考えられる。つまり、サーミスタ４２の実装位置は、正確に温度を検知したい対象の位置により近づけることによって、温度を検知したい対象の温度をより正確に検知することができる。

セルバランス回路４３は、蓄電モジュール１での蓄電量の偏りを補正するセルバランス動作を行う回路であり、具体的には、蓄電素子１Ａのそれぞれの電圧又は容量を均等にするセルバランス回路として機能する。セルバランス回路４３には、複数の抵抗器４３Ａが設けられている。これら抵抗器４３Ａは、セルバランス回路４３がバランス動作を行う際に各蓄電素子１Ａに蓄電された電気エネルギーを熱エネルギーに変換する機能を有する。コネクタ４４には、他の機器等と通信するケーブル７３が電気的に接続される。コネクタ４９には、蓄電モジュール１に取り付けられたもう一つの監視ユニット１０Ｂと通信する通信線４６が電気的に接続される。

放電制御部４５は、例えばマイクロコンピュータ等の情報処理装置によって構成されており、ケーブル７３を介して他の蓄電モジュール１に設けられた監視ユニット１０Ｂの放電制御部４５や、電池管理ユニット１０Ｃ等と通信可能とされている。放電制御部４５は、セルバランス回路４３のセルバランス動作を制御する機能を有する。監視ユニット１０Ｂは、このように構成されている。

電池配線モジュール１０Ａのケース本体１１には、図２に示すように、二つの監視ユニット１０Ｂが設けられている。ケース本体１１は監視ユニット１０Ｂを保持する。二つの監視ユニット１０Ｂは、蓄電モジュール１における所定方向Ｄｉの端部に並んで配置される。二つの監視ユニット１０Ｂは、蓄電モジュール１における所定方向Ｄｉの端部寄りの位置に配置されている。二つの監視ユニット１０Ｂは、フレキシブル基板２０における所定方向Ｄｉの両端部にそれぞれ隣接して配置される。監視ユニット１０Ｂの回路基板４０の一部と、フレキシブル基板２０の一部とが回路基板４０の厚さ方向に重なるように配置される。二つの監視ユニット１０Ｂは、蓄電モジュール１における各蓄電素子１Ａを電気的に接続する電池配線モジュール１０Ａに各々が配置される。具体的には、各監視ユニット１０Ｂは、ケース本体１１の一方の辺に沿って並ぶ第１バスバー群１２Ａと、ケース本体１１の他方の辺に沿って並ぶ第２バスバー群１２Ｂとの間において、所定方向Ｄｉの端部寄りの位置に配置されている。監視ユニット１０Ｂは、複数の蓄電素子１Ａによって構成された蓄電モジュール１の端縁部に配置される。つまり、二つの監視ユニット１０Ｂは、蓄電モジュール１において互いに異なる位置に離れて配置されている。

蓄電モジュール１を構成する蓄電素子１Ａは、第１領域及び第２領域の二つの領域に区分けされ、第１領域に位置する蓄電素子１Ａは、二つの監視ユニット１０Ｂの内の一方に第２基板であるフレキシブル基板２０（図２参照）を介して電気的に接続されている。第２領域に位置する蓄電素子１Ａは、二つの監視ユニット１０Ｂの内の他方にフレキシブル基板２０（図２参照）を介して電気的に接続されている。フレキシブル基板２０は、一の監視ユニット１０Ｂ側から他の監視ユニット１０Ｂ側へと長手状に延びている。フレキシブル基板２０には、ＦＰＣ（Flexible printed circuits）が採用されている。フレキシブル基板２０は、柔軟性を有するとともに変形可能な構成であり、変形した場合にも電気的特性が維持される構成をなす。フレキシブル基板２０と回路基板４０とは、回路基板４０に設けられたコネクタ４８（図４参照）を介して電気的に接続されている。一の監視ユニット１０Ｂは、蓄電モジュール１の第１領域を監視対象として第１領域の電圧、電流、及び温度の少なくともいずれかを監視する。他の監視ユニット１０Ｂは、蓄電モジュール１の第２領域を監視対象として第２領域の電圧、電流、及び温度の少なくともいずれかを監視する。つまり、監視ユニット１０Ｂの各々は、蓄電モジュール１の別々の領域をそれぞれ監視対象としている。

監視ユニット１０Ｂは、フレキシブル基板２０を介して蓄電モジュール１の各蓄電素子１Ａにおける電圧、電流の状態を検知したり、サーミスタ４２を用いて抵抗器４３Ａの温度や蓄電素子１Ａの温度等の状態を検知したりする機能を有する。監視ユニット１０Ｂは、複数の蓄電素子１Ａのバランス制御を行う際に各蓄電素子１Ａに蓄電された電気エネルギーを抵抗器４３Ａ（図４参照）によって熱エネルギーに変換する機能を有する。

一つの電池配線モジュール１０Ａに設けられた二つの監視ユニット１０Ｂは、例えば、ツイストケーブル等で形成された通信線４６で互いに電気的に接続される。これら監視ユニット１０Ｂ及び通信線４６は、一方の列をなす第１バスバー群１２Ａと他方の列をなす第２バスバー群１２Ｂとの間に配置される。これら監視ユニット１０Ｂ及び通信線４６は、ケース本体１１と蓋１３との間に配置される。これら監視ユニット１０Ｂは、通信線４６によって互いに通信する。通信線４６を蓄電モジュール１内に配置することによって、蓄電モジュール１よりも外側であって、ケースＣ内に配索される配線の長さを短くすることができる。つまり、通信線４６は、蓄電モジュール１と一体的に構成されている。このため、ケースＣ内においてスペースを確保することができ、その結果、蓄電モジュール１の体積をより大きいものにすることができ、電池パック１００としてのエネルギー密度の向上に寄与することができる。

電池管理ユニット１０Ｃは、図１に示すように、電池パック１００を形成するケースＣ内に配置されている。電池管理ユニット１０Ｃは、各蓄電モジュール１に取り付けられた複数の監視ユニット１０Ｂが検知した各蓄電素子１Ａにおける電圧、電流、温度等の状態に基づいて、各蓄電素子１Ａのバランス制御等の充放電を制御する機能を有する。電池管理ユニット１０Ｃはケーブル７３を介して各蓄電モジュール１の複数の監視ユニット１０Ｂと電気的に接続される。電池管理ユニット１０Ｃと複数の監視ユニット１０Ｂとの具体的な接続の形態は後述する。

（電池パックの構成）
電池パック１００は、図１に示すように、複数の蓄電モジュール１、及び電池管理ユニット１０ＣがケースＣに収納される構成をなす。複数の蓄電モジュール１は、各々の高電位側電極ＢＨ、及び低電位側電極ＢＬが配置される向きが交互に入れ替わるように一方向に並べられてモジュール列ＢＣを形成している。電池パック１００は、モジュール列ＢＣが複数並んで配置される。複数の蓄電モジュール１は、互いに電気的に直列に接続される（図示せず。）。複数の蓄電モジュール１を一体的に配列するためのレイアウトは、図１の例に限定されない。

各蓄電モジュール１に取り付けられた複数の監視ユニット１０Ｂは、互いに通信線４６を介して電気的に接続される。各モジュール列ＢＣにおいて、各蓄電モジュール１の一方の監視ユニット１０Ｂは、このモジュール列ＢＣにおいて隣合う蓄電モジュール１の他方の監視ユニット１０Ｂにケーブル７３を介して電気的に接続される。各モジュール列ＢＣは、電池管理ユニット１０Ｃから最も離れた各蓄電モジュール１に設けられた二つの監視ユニット１０Ｂの内の一つ同士がケーブル７３を介して電気的に接続される。各モジュール列ＢＣは、電池管理ユニット１０Ｃに最も近い各蓄電モジュール１に設けられた二つの監視ユニット１０Ｂの内の一つの各々がケーブル７３を介して電池管理ユニット１０Ｃに電気的に接続される。こうして、複数の監視ユニット１０Ｂ、及び電池管理ユニット１０Ｃは、ケーブル７３、及び通信線４６を介して環状をなして直列に電気的に接続される。

一つの蓄電モジュール１において、複数の監視ユニット１０Ｂは、各々が個別のケーブル７３を介して、電池管理ユニット１０Ｃや他の蓄電モジュール１の監視ユニット１０Ｂ等の他の機器と通信する。具体的には、一つの蓄電モジュール１において、一の監視ユニット１０Ｂからの情報が一のケーブル７３を介して他の機器である第１機器に送信され、他の監視ユニット１０Ｂからの情報が他のケーブル７３を介して他の機器である第２機器又は上記第１機器に送信される。一の監視ユニット１０Ｂが一のケーブル７３を介して通信を行う他の機器と、他の監視ユニット１０Ｂが他のケーブル７３を介して通信を行う他の機器は別々であってよく、同一であってもよい。

（電池管理システムについて）
蓄電モジュール１に組み付けられた電池配線モジュール１０Ａのケース本体１１には、蓄電素子１Ａの電圧、電流、温度等の状態を検知する監視ユニット１０Ｂが二つ設けられている（図２、３参照。）。電池管理システム１０は、監視ユニット１０Ｂが蓄電モジュール１に取り付けられた構成をなしている。監視ユニット１０Ｂは、自身が検知した各蓄電素子１Ａにおける電圧、電流、温度等の状態をケーブル７３、及び通信線４６を介して他の監視ユニット１０Ｂの放電制御部４５や、電池管理ユニット１０Ｃに送信する。電池管理ユニット１０Ｃは、複数の監視ユニット１０Ｂが検知した各蓄電素子１Ａにおける電圧、電流、温度等の状態に基づいて、各蓄電素子１Ａにおけるバランス制御等の充放電を制御する。つまり、監視ユニット１０Ｂ、及び電池管理ユニット１０Ｃは、車載用バッテリとして機能する蓄電モジュール１を構成する複数の蓄電素子１Ａの充放電を制御する電池管理システム１０として機能する。

図５に示すように、一つの蓄電モジュール１における複数の監視ユニット１０Ｂは、蓄電モジュール１に関する信号を伝送する導電路である配線４７によって各蓄電素子１Ａと電気的に接続されている。例えば、各配線４７は、フレキシブル基板２０や回路基板４０に形成されたパターンである。各配線４７は、蓄電モジュール１の各位置の電圧を示す信号を伝送する電圧検出線として機能し、具体的には、蓄電モジュール１の各位置と各監視ユニット１０Ｂの放電制御部４５とを導通させる導電路として機能する。このように複数の配線４７が設けられているため、蓄電モジュール１の各位置の電圧値が各監視ユニット１０Ｂの放電制御部４５の各端子に入力される。一つの蓄電モジュール１における複数の監視ユニット１０Ｂの放電制御部４５の各々は互いに通信線４６によって電気的に接続されている。

放電制御部４５が検知する信号は、蓄電モジュール１の所定位置の電圧を特定し得る信号であってもよい。この場合、上記信号は、蓄電モジュール１の所定位置の電圧値そのものを示す信号であってもよく、当該電圧値を分圧した値を示す信号等であってもよく、上記電圧値が閾値よりも高いか否かを示す信号等であってもよい。

放電制御部４５が検知する信号は、蓄電モジュール１の所定位置を流れる電流を特定し得る信号であってもよい。この場合、上記検出信号は、上記所定位置を流れる電流の値を示す電圧信号であってもよく、上記所定位置を流れる電流が閾値よりも高いか否かを示す信号等であってもよく、上記所定位置を流れる電流が所定範囲内にあるか否かを示す信号等であってもよい。

放電制御部４５が検知する信号は、蓄電モジュール１又は回路基板４０に組み付けられた部品の所定位置の温度を特定し得る信号であってもよい。この場合、上記検出信号は、上記所定位置の温度を示す電圧信号であってもよく、上記所定位置の温度が閾値よりも高いか否かを示す信号等であってもよく、上記所定位置の温度が所定範囲内にあるか否かを示す信号等であってもよい。

次に、監視ユニット１０Ｂの電気的構成及び制御について説明する。図５に示すように、蓄電モジュール１は、蓄電モジュール１の一部又は全部において複数の蓄電素子１Ａが電気的に直列に接続されている。蓄電モジュール１における各監視ユニット１０Ｂは、配線４７を介して、直列に接続された複数の蓄電素子１Ａの電池間電極部又は端部電極部に電気的に接続されている。各々の配線４７は、自身が接続された電極部と導通し、自身が接続された電極部の電圧を示す信号を放電制御部４５に入力する。

放電制御部４５、及びセルバランス回路４３は、協働してセルバランス動作を行い得る。例えば、放電制御部４５は、電池管理ユニット１０Ｃからセルバランス指令が与えられた場合にセルバランス動作を開始する。まず、放電制御部４５及びセルバランス回路４３は、セルバランス動作に際し、蓄電モジュール１におけるセルバランス回路４３が割り当てられた部分のうちで、正極Ｐと負極Ｎの電位差（端子間電圧）が最小となる蓄電素子１Ａを検出する。そして、放電制御部４５は、「正極Ｐと負極Ｎの電位差が最小となる蓄電素子１Ａ」以外の他の蓄電素子１Ａの電圧を、「正極Ｐと負極Ｎの電位差が最小となる蓄電素子１Ａ」の電圧に合わせる放電動作をセルバランス回路４３の放電部４３Ｂに行わせる。この場合、放電制御部４５は、セルバランス回路４３をパッシブ型セルバランス回路として動作させることができる。均等化のための放電動作は、複数の蓄電素子１Ａに対応して設けられた抵抗器４３Ａを有する複数の放電部４３Ｂを用いて行うことができる。なお、ここで例示されたセルバランス回路４３及びセルバランス動作はあくまで一例であり、他のセルバランス回路や他のセルバランス動作を用いてもよい。

次に、監視ユニット１０Ｂにおける保護動作について説明する。監視ユニット１０Ｂは保護回路部として機能する。具体的には、例えば、放電制御部４５はサーミスタ４２からの温度信号を継続的に監視する。そして、放電制御部４５は、サーミスタ４２からの温度信号が閾値以上である場合、即ち、サーミスタ４２が出力する温度信号が示す温度の値が閾値以上である場合に、セルバランス回路４３の抵抗器４３Ａの温度や蓄電素子１Ａの温度上昇を抑制する保護動作を行う。具体的には、放電制御部４５は、セルバランス回路４３が上述したセルバランス動作を行っている場合においてサーミスタ４２からの温度信号が閾値以上である場合にセルバランス動作を停止させる。

次に、本開示に係る構成の効果が例示される。電池管理システム１０は、複数の蓄電素子１Ａが一体的に組み合わされた蓄電モジュール１に設けられ、蓄電モジュール１を管理する。電池管理システム１０は、蓄電モジュール１を監視する監視ユニット１０Ｂを複数備える。各監視ユニット１０Ｂは、回路基板４０と、回路基板４０に実装され、蓄電モジュール１における電圧、電流、及び温度の少なくともいずれかを監視する監視装置４１と、を有する。複数の監視ユニット１０Ｂは、蓄電モジュール１において異なる位置に離れて配置される。これによって、電池管理システム１０は、蓄電モジュール１において、監視ユニット１０Ｂを離して配置することによって、各監視ユニット１０Ｂにおいて生じる熱を分散させることができる。

複数の監視ユニット１０Ｂの各々は、蓄電モジュール１の別々の領域をそれぞれ監視対象として電圧、電流、及び温度の少なくともいずれかを監視する。これによって、電池管理システム１０は、各々の監視ユニット１０Ｂが監視する蓄電モジュール１の範囲を狭めることができるため、各々の監視ユニット１０Ｂにおける発熱をより少なくすることができる。

一の監視ユニット１０Ｂは、蓄電モジュール１における一方側の端部寄り配置され、他の監視ユニット１０Ｂは、蓄電モジュール１における一方側とは反対側の端部寄り配置されている。これによって、電池管理システム１０は、監視ユニット１０Ｂにおいて生じる熱を分散させ、且つ外部に放出し易い。

複数の監視ユニット１０Ｂは、互いに通信する。これによって、電池管理システム１０は、複数の監視ユニット１０Ｂの間で情報を共有することができるため、他の機器が各々の監視ユニット１０Ｂと通信せずに済む。

複数の監視ユニット１０Ｂに電気的に接続される１以上の通信線４６を備え、複数の監視ユニット１０Ｂは通信線４６を介して互いに通信する。これによって、電池管理システム１０は、無線等によって通信する場合に比べて、無線用の回路を設けずに済み簡単な構成にし易い。また、通信線４６を用いることによって、ノイズに強い構成にし易い。

複数の監視ユニット１０Ｂは、各々が個別のケーブル７３を介して他の機器と通信を行う。これによって、電池管理システム１０は、各々の監視ユニット３０Ｂと他の機器との間でケーブル７３が最短となる経路で通信することができる。

電池管理システム１０は、蓄電モジュール１に電気的に接続される複数のバスバー１２と、複数のバスバー１２及び複数の監視ユニット１０Ｂを保持するケース本体１１と、を有する。複数のバスバー１２のうちの一部は、蓄電モジュール１における蓄電素子１Ａの端子が設けられた一方面側において所定方向Ｄｉに沿って配列された第１バスバー群１２Ａを構成する。複数のバスバー１２のうちの一部とは異なる他部は、蓄電モジュール１の一方面側の反対の他方面側において所定方向Ｄｉに沿って配列された第２バスバー群１２Ｂを構成する。一の監視ユニット１０Ｂ及び他の監視ユニット１０Ｂは、第１バスバー群１２Ａと第２バスバー群１２Ｂとの間において互いに離れて配置されている。これによって、電池管理システム１０は、ケース本体１１にバスバー１２と監視ユニット１０Ｂとが設けられているため、監視ユニット１０Ｂとバスバー１２とを短い経路で電気的に接続することができる。また、第１バスバー群１２Ａ、及び第２バスバー群１２Ｂの間のスペースを有効に活用できる。これとともに、監視ユニット１０Ｂが離れて配置されているため、監視ユニット１０Ｂにおいて生じる熱を外部に放出し易い。

電池管理システム１０は、複数の蓄電素子１Ａが一体的に組み合わされた蓄電モジュール１に設けられ、蓄電モジュール１を管理する。電池管理システム１０は、蓄電モジュール１に電気的に接続される複数のバスバー１２と、蓄電モジュール１を監視する監視ユニット１０Ｂと、複数のバスバー１２及び監視ユニット１０Ｂを保持するケース本体１１と、を備える。監視ユニット１０Ｂは、回路基板４０と、回路基板４０に実装されるとともに蓄電モジュール１における電圧、電流、及び温度の少なくともいずれかを監視する監視装置４１と、を有する。複数のバスバー１２のうちの一部は、蓄電モジュール１における蓄電素子１Ａの端子が設けられた一方面側において蓄電モジュール１の所定方向Ｄｉに沿って配列された第１バスバー群１２Ａを構成する。複数のバスバー１２のうちの一部とは異なる他部は、蓄電モジュール１の一方面側の反対の他方面側において所定方向Ｄｉに沿って配列された第２バスバー群１２Ｂを構成する。監視ユニット１０Ｂは、蓄電モジュール１における所定方向Ｄｉの端部寄りの位置において第１バスバー群１２Ａと第２バスバー群１２Ｂとの間に配置されている。これによって、電池管理システム１０は、ケース本体１１にバスバー１２と監視ユニット１０Ｂとが設けられているため、監視ユニット１０Ｂとバスバー１２とを短い経路で電気的に接続することができる。また、第１バスバー群１２Ａ、及び第２バスバー群１２Ｂの間のスペースを有効に活用できる。

＜他の実施形態＞
本開示は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述又は後述の実施形態の特徴は、矛盾しない範囲であらゆる組み合わせが可能である。また、上述又は後述の実施形態のいずれの特徴も、必須のものとして明示されていなければ省略することもできる。更に、上述した実施形態は、次のように変更されてもよい。

実施形態１では、複数の監視ユニット１０Ｂ、及び電池管理ユニット１０Ｃが、ケーブル７３、及び通信線４６を介して環状をなして直列に電気的に接続されている。これに限らず、図６に示すように電池管理システム１１０を構成してもよい。具体的には、各蓄電モジュール１の一方の監視ユニット１０Ｂ同士を、ケーブル７３を介して直列に電気的に接続する。各モジュール列ＢＣにおいて、電池管理ユニット１０Ｃに近い端に位置する蓄電モジュール１の一方の回路基板４０をケーブル７３を介して電池管理ユニット１０Ｃに電気的に接続する。各蓄電モジュール１において、他方の監視ユニット１０Ｂは、通信線４６を介して一方の監視ユニット１０Ｂに電気的に接続する。

電池管理システム１１０は、複数の監視ユニット１０Ｂの監視結果に基づく情報を、いずれかの監視ユニット１０Ｂに電気的に接続された共通のケーブル７３を介して他の機器に送信する。これによって、他の機器が各々の監視ユニット１０Ｂと通信せずに済む。

電池管理システム１１０において監視結果に基づく情報は一方の監視ユニット１０Ｂである第１監視ユニットが取得した温度、電流、電圧の情報であってもよく、他方の監視ユニット１０Ｂである第２監視ユニットが取得した温度、電流、電圧の情報であってもよい。或いは、第１監視ユニットの監視範囲において蓄電素子１Ａ（電池セル）のアンバランスが生じていることを示す情報であってもよく、第２監視ユニットの監視範囲において蓄電素子（電池セル）のアンバランスが生じていることを示す情報であってもよい。或いは、第１監視ユニットが異常を検出した場合における「第１監視ユニットの監視範囲が異常であることを示す情報」であってもよく、第２監視ユニットが異常を検出した場合における「第２監視ユニットの監視範囲が異常であることを示す情報」であってもよい。複数の監視ユニット１０Ｂの各々に対する指令は、いずれかの監視ユニット１０Ｂに電気的に接続された共通のケーブル７３を介して他の機器から与えられる。

実施形態１では、通信線４６としてツイストケーブルが例示されている。これに限らず、通信線として、フレキシブルパターン回路基板を用いてもよい。また、回路基板の各々に無線装置を設け、各監視ユニットが無線装置によって互いに無線通信する構成としてもよい。また、蓄電素子と回路基板とを電気的に接続するフレキシブル基板（第２基板）に通信線の少なくとも一部を設ける構成としてもよい。

実施形態１では、フレキシブル基板２０が一つ設けられている。これに限らす、蓄電モジュールにおいて、第１領域及び第２領域と各監視ユニット１０Ｂとを電気的に接続する構成に合わせてフレキシブル基板を複数設けてもよい。

実施形態１では、通信線４６がケース本体１１と蓋１３との間に挟み込まれて配置されている。これに限らず、ケース本体の電池ユニット側に、バスバーが並ぶ方向に沿って溝を形成し、この溝に通信線を配置してもよい。つまり、通信線をケース本体と蓄電モジュールとの間に配置してもよい。

実施形態１では、セルバランス回路４３が回路基板４０に設けられている。これに限らず、セルバランス回路の一部又は全部がフレキシブル基板に設けられていてもよい。

実施形態１では、１つの単位電池によって１つの蓄電素子１Ａが構成されるが、蓄電素子を構成する単位はこの例に限定されない。例えば、複数の単位電池によって１つの蓄電素子が構成されていてもよい。

実施形態１では、蓄電モジュール１に組み付けられた電池配線モジュール１０Ａに監視ユニット１０Ｂが二つ設けられている。電池配線モジュールに設ける監視ユニットの数は、三つ以上であってもよい。

実施形態１では、監視ユニット１０Ｂが保護動作部として機能することが例示されている。これに限らず、蓄電モジュールの周囲に通水路を設け、通水路に水を流すことによって蓄電モジュールを冷却する冷却部を保護動作部として用いてもよい。

実施形態１では、温度検知部としてサーミスタ４２を用いている。これに限らず、温度検知部として、測温抵抗体やリニア抵抗器等を用いてもよい。また、フレキシブル基板の所定位置に温度センサが設けられていてもよく、蓄電モジュールに直接温度センサが設けられていてもよく、監視ユニットに温度センサが設けられていてもよい。いずれの構成でも、温度センサが検出する温度を監視ユニットが取得可能であればよい。

実施形態１では、監視ユニット１０Ｂが電池配線モジュール１０Ａに設けられている。これに限らず、複数の蓄電素子を一体的に保持して蓄電モジュールを形成するための保持部に監視ユニットを設けてもよい。

実施形態１では、保持部は、複数のバスバー１２及び複数の監視ユニット１０Ｂを収容するケース本体１１によって構成される。但し、複数のバスバー及び複数の監視ユニットを保持し得る構成であればケース本体でなくてもよく、フレーム構造などであってもよい。

実施形態１では、電池管理システム１０は、監視ユニット１０Ｂが蓄電モジュール１に取り付けられた構成をなす。これに限らず、電池管理システムの一部が蓄電モジュールと一体化されていてもよい。

なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された範囲内又は特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１…蓄電モジュール
１Ａ…蓄電素子
１０，１１０…電池管理システム
１０Ａ…電池配線モジュール
１０Ｂ…監視ユニット
１０Ｃ…電池管理ユニット
１１…ケース本体（保持部）
１２…バスバー
１２Ａ…第１バスバー群
１２Ｂ…第２バスバー群
１３…蓋
２０…フレキシブル基板
４０…回路基板
４１…監視装置
４２…サーミスタ
４３…セルバランス回路
４３Ａ…抵抗器
４３Ｂ…放電部
４４…コネクタ
４５…放電制御部
４６…通信線
４７…配線
４８…コネクタ
７３…ケーブル
１００…電池パック
ＢＣ…モジュール列
ＢＨ…高電位側電極板
ＢＬ…低電位側電極板
Ｃ…ケース
Ｄｉ…所定方向
Ｎ…負極
Ｐ…正極
Ｒ…端子列

Claims (9)

1. 複数の蓄電素子が一体的に組み合わされた蓄電モジュールに設けられ、前記蓄電モジュールを管理する電池管理システムであって、
   前記蓄電モジュールを監視する監視ユニットを複数備え、
   各前記監視ユニットは、
   基板と、
   前記基板に実装され、前記蓄電モジュールにおける電圧、電流、及び温度の少なくともいずれかを監視する監視装置と、を有し、
   複数の前記監視ユニットは、前記蓄電モジュールにおいて異なる位置に離れて配置される電池管理システム。
2. 複数の前記監視ユニットの各々は、前記蓄電モジュールの別々の領域をそれぞれ監視対象として電圧、電流、及び温度の少なくともいずれかを監視する請求項１に記載の電池管理システム。
3. 一の前記監視ユニットは、前記蓄電モジュールにおける一方側の端部寄りに配置され、
   他の前記監視ユニットは、前記蓄電モジュールにおける前記一方側とは反対側の端部寄りに配置されている請求項１又は請求項２に記載の電池管理システム。
4. 複数の前記監視ユニットは、互いに通信する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電池管理システム。
5. 複数の前記監視ユニットに電気的に接続される１以上の通信線を備え、
   複数の前記監視ユニットは前記通信線を介して互いに通信する請求項４に記載の電池管理システム。
6. 複数の前記監視ユニットの監視結果に基づく情報を、いずれかの前記監視ユニットに電気的に接続された共通のケーブルを介して他の機器に送信する請求項４又は請求項５に記載の電池管理システム。
7. 複数の前記監視ユニットは、各々が個別のケーブルを介して他の機器と通信を行う請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電池管理システム。
8. 前記蓄電モジュールに電気的に接続される複数のバスバーと、
   複数の前記バスバー及び複数の前記監視ユニットを保持する保持部と、
   を有し、
   複数の前記バスバーのうちの一部は、前記蓄電モジュールにおける前記蓄電素子の端子が設けられた一方面側において所定方向に沿って配列された第１バスバー群を構成し、
   複数の前記バスバーのうちの前記一部とは異なる他部は、前記蓄電モジュールの前記一方面側と反対の他方面側において前記所定方向に沿って配列された第２バスバー群を構成し、
   一の前記監視ユニット及び他の前記監視ユニットは、前記第１バスバー群と前記第２バスバー群の間において互いに離れて配置されている請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電池管理システム。
9. 複数の蓄電素子が一体的に組み合わされた蓄電モジュールに設けられ、前記蓄電モジュールを管理する電池管理システムであって、
   前記蓄電モジュールに電気的に接続される複数のバスバーと、
   前記蓄電モジュールを監視する監視ユニットと、
   複数の前記バスバー及び前記監視ユニットを保持する保持部と、
   を備え、
   前記監視ユニットは、基板と、前記基板に実装されるとともに前記蓄電モジュールにおける電圧、電流、及び温度の少なくともいずれかを監視する監視装置と、を有し、
   複数の前記バスバーのうちの一部は、前記蓄電モジュールにおける前記蓄電素子の端子が設けられた一方面側において前記蓄電モジュールの所定方向に沿って配列された第１バスバー群を構成し、
   複数の前記バスバーのうちの前記一部とは異なる他部は、前記蓄電モジュールの前記一方面側と反対の他方面側において前記所定方向に沿って配列された第２バスバー群を構成し、
   前記監視ユニットは、前記蓄電モジュールにおける前記所定方向の端部寄りの位置において前記第１バスバー群と前記第２バスバー群との間に配置されている電池管理システム。

Images