JP3790618B2 - 電池モジュール及びその電池管理システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電池モジュール及びその電池管理システム、更に詳しくは計算機システムのデータバックアップを行うシステム等の停電時用電源等として用いるのに適した電池モジュール及びその電池管理システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
種々の設備や機器、あるいは計算機システムにおいては、その主電源と別に、停電発生時等に備えて非常用電池が設けられている。また、このような非常用の場合に限らず、システムの電源として電池が広く用いられている。
【０００３】
システム機能の維持あるいはデータバックアップの重要性を考慮して、上記電池の使用状況をマイコン等を用いて管理する場合がある。
例えば電池をモジュールとして，すなわちハードウエアやソフトウエアを機能別に分割し交換可能な単位として構成されたものとして構成させ、この電池モジュールをマイコンを含むマイコンモジュール等により管理させるのである。ここで、管埋する使用状態情報としては、電池がシステムに組み込まれた時間、電池の残量、現在の電池の状況、停電の発生状況等がある。マイコンは、この情報を定期的に更新することで、電池の交換時期、充放電の状況を判定する。
【０００４】
図８は従来の電池管理システムの構成例を示すブロック図である。
この電池管理システムは、それぞれ交換単位であるマイコンモジュール７１と電池モジュール７２から構成される。電池管理システム自体は、フィアルサーバ等の計算機システム７３の一部である。
【０００５】
同図の例では、マイコンモジュール７２は計算機システム７３のデータバックアップ機能を受け持つモジュールであり、停電時には電池モジュール７１の電池本体７４からの電力によりバックアップ回路７５を動作させる。
【０００６】
また、マイコンモジュール７２上のマイコン７６は、バックアップ回路７５を制御するのみならず、リアルタイムクロック＆不揮発性の記憶素子７７を用いて上記電池モジュール７１の情報管理を行っている。
【０００７】
具体的には、マイコン７６により定期的に電池の出力等の状態チェックがなされている。マイコン７６は、この状態チェックの結果や電池モジュールの交換時情報をもとにし、さらにリアルタイムクロック７７から時間情報を得て管理情報を生成し、不揮発性の記憶素子７７に格納する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術で説明したように、電池やその使用管理機能が電池モジュール７１やマイコンモジュール７２として、モジュール単位で交換可能なシステムでは、電池の寿命や故障によって電池モジュール７１の交換が、マイコン周辺回路の故障等によりマイコンモジュール７２の交換が、各々別々に行なわれる。
【０００９】
ここで、電池管理の為の状態情報は、マイコンモジュール７２内の不揮発性の記憶素子７７に記憶されていることから、マイコンモジュール７２の交換が発生するとこれらの情報を引き継ぐための作業が必要である。この引継作業を行わないと、正しいステータスにならないので、マイコンモジュール７２は、使用途中の電池を新品の電池モジュールであると間違って判断してしまう。
【００１０】
一方、従来の電池モジュール７１は、その使い始めから使い終わりまで交換がないことを前提にしている。したがって、故障等の非定常的な理由で電池モジュール７１が交換された場合、交換されたこと自体を検出する手段はないため、マイコンモジュール７２は交換前の電池の使用状態情報を引き継いでしまう。したがって、そのままではマイコンモジュール７２は交換された電池を新品であると判定することができない。
【００１１】
本発明は、このような実情を考慮してなされたもので、電池自体又はその使用状態情報の管理機能自体が途中交換された場合であっても、当該電池の使用状態を正しく管理することを可能とした電池モジュール及びその電池管理システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に対応する発明は、電池を格納した電池モジュールにおいて、外部装置への端子と接地端子の間の電気的な接続が切断可能に構成されるとともに、この電気的切断前後の外部装置に対する接地から開放への電気状態変更により、電池の使用状態の情報を記録する複数の状態記録手段を備え、複数の状態記録手段としては、新品であるか否かを意味する状態記録手段と、電池使用の時間経過に伴って次々と切断されていく各状態記録手段と、使用期限切れとなって切断される最後の状態記録手段とからなる電池モジュールである。
【００１３】
本発明はこのような手段を設けたので、単なる電気的接続の有無を用いた状態記録手段による不揮発性の記憶手段が電池モジュール自体に設けられ、電池自体又はその使用状態情報の管理機能自体が途中交換された場合であっても、当該電池の使用状態を正しく管理することができる。
【００１４】
また、請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明において、複数の状態記録手段は、複数のヒューズからなる電池モジュールである。本発明はこのような手段を設けたので、請求項１に対応する発明と同様な作用効果が得られる他、複数の状態記録手段を簡易かつ安価に提供することができる。
【００１５】
さらに、請求項３に対応する発明は、電池を格納した電池モジュールにおいて、電池の使用状態の情報を記録する不揮発性の記憶素子と、電池の使用状態の情報のうち、時間に関する情報を生成するための時計手段と、外部装置への端子が接地されており、外部装置と接続したときに、外部装置側端子の電気状態が開放から接地に変更されることにより、その接続が行われたことを当該外部装置に認識させる接続認識手段とを備えた電池モジュールである。
【００１６】
本発明はこのような不揮発性の記憶素子と時計手段を設けたので、不揮発性の記憶手段並びに記憶される使用状態情報を生成するための統一的な時間情報が提供され、電池自体又はその使用状態情報の管理機能自体が途中交換された場合であっても、当該電池の使用状態を高精度に管理することができる。
【００１８】
また、本発明はこのような接続認識手段を設けたので、前述した作用効果が得られる他、外部装置側において電池モジュール接続有無の自動的な認識が可能になる。
【００１９】
一方、請求項４に対応する発明は、請求項３記載の電池モジュールが接続される電池管理システムであって、電池モジュール実装時には記憶素子に接続されており、電池の使用状態の情報に基づいて電池モジュールの交換是非を判断すると共に、時計手段からの時間情報を用いて生成した電池の使用状態の情報を記憶素子に記録する管理手段を備えた電池管理システムである。
【００２０】
本発明はこのような手段を設けたので、電池自体又はその使用状態情報の管理機能自体が途中交換された場合であっても、当該電池の使用状態を正しく管理することができる。
【００２１】
次に、請求項５に対応する発明は、請求項３記載の電池モジュールが接続される電池管理システムであって、電池モジュール実装時には記憶素子及び時計手段に接続されており、電池の使用状態の情報に基づいて電池モジュールの交換是非を判定すると共に、時計手段からの時間情報を用いて生成した使用状態の情報を記憶素子に記録する管理手段と、電池モジュールを交換するときには、管理手段と電池モジュール間の信号線上の信号レベルをＧＮＤレベルに固定するＧＮＤレベル固定手段とを備えた電池管理システムである。
【００２２】
本発明はこのような手段を設けたので、請求項３に対応する発明と同様な作用効果が得られる他、管理手段と電池モジュール間の信号線上の信号レベルをＧＮＤレベルに固定することで取り外しによる電気的影響を除去し、システムの稼働時でも電池モジュールの交換を行うことができる。
【００２３】
また、請求項６に対応する発明は、請求項４又は５に対応する発明において、電池モジュールを交換するときには、記憶素子及び時計手段に対する電力供給を遮断する電力供給制御手段を備えた電池管理システムである。
【００２４】
本発明はこのような手段を設けたので、請求項４又は５に対応する発明と同様な作用効果が得られる他、電池モジュールを交換するときには、記憶素子及び時計手段に対する電力供給を遮断して電源からの影響をなくすことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（発明の第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る電池管理システムを適用した計算機システムの一例を示す構成図である。
【００２８】
電池管理システムの適用例である図１の計算機システムは、ホスト計算機１とそのサブシステム２からなっており、例えばファイルサーバシステムやデータサーバシステムを構成している。
【００２９】
本実施形態では、サブシステム２は、ホスト計算機１の高速処理を確保するための磁気ディスク装置として構成され、ＤＲＡＭを備えたバックアップ回路３を用いてハードディスク４に対するデータのライトバックやキャッシュのバックアップ等を行っている。なお、このシステムは例えばレイド（ＲＡＩＤ）として構成されていてもよい。
【００３０】
ＤＲＡＭは揮発性メモリであるため、バックアップ回路３を格納するコントローラ５やハードディスク４に電力を供給している主電源６が停電等によって遮断されると、バックアップ回路３内のデータは失われる。これを防止するため、図２に示すように、コントローラ５内には停電時用の電池モジュール２０が設けられている。
【００３１】
図２は本実施形態の電池管理システムの構成例を示すブロック図である。
この電池管理システムは、コントローラ５内のマイコンモジュール１０の一部機能と電池モジュール２０とによって構成されている。
【００３２】
マイコンモジュール１０はそのモジュール単位で交換可能に構成されており、上記バックアップ回路３と、マイコン１１と、レジスタ１２と、ヒューズ切断回路１３と、不揮発性記憶及びクロック提供部１４とからなっている。
【００３３】
一方、電池モジュール２０もそのモジュール単位で交換可能であり、電池本体２１と、電池状態保持回路２２とから構成されている。
ここで、まずマイコンモジュール１０の各部構成について説明する。
【００３４】
バックアップ回路３は、本実施形態のマイコンモジュール１０が提供する本来的な機能を実現する回路であり、ＤＲＡＭを備え、電池本体２１からの電力供給を受けて停電時にデータのバックアップを行う。
【００３５】
マイコン１１は、コントローラ５の全体を管理する。電池モジュール２０の使用時間等の情報管理は、レジスタ１２経由で電池状態保持回路２２のヒューズ２３の状態を管理情報として読み込み、また、ヒューズ切断回路１３を用いて電池の使用状況の状態を電池状態保持回路２２に記憶させることで行う。また、情報管理のための時間は、不揮発性記憶及びクロック提供部１４に設けられるリアルタイムクロックから得る。さらに、電池状態保持回路２２から読み出したのと同一情報及び前回ヒューズの切断を指令した日時を不揮発性記憶及びクロック提供部１４の不揮発性記憶部に格納する。
【００３６】
レジスタ１２は、電池状態保持回路２２のヒューズ２３の状態をマイコン１１に送るための手段である。具体的には、当該レジスタ１２と各ヒューズ２３との間からはプルアップ抵抗１９が接続されており、このプルアップ抵抗１９により、切断されたヒューズ２３に対応し５Ｖ相当のＨレベル情報がレジスタ１２に格納される。一方、無切断のヒューズ２３に対応し０Ｖ（ＧＮＤ）相当のＬレベル情報がレジスタ１２に格納される。
【００３７】
ヒューズ切断回路１３は、マイコン１１からの要求に基づき、過電流を加え電池状態保持回路２２内に複数設けられるヒューズ２３のうち、指定されたものを切断する。このヒューズ２３の切断状況で表される状態が、電池の使用状態を示す記録となる。
【００３８】
不揮発性記憶及びクロック提供部１４は、図３に示すように、不揮発性記憶部１５とリアルタイムクロック１６からなるＩＣ（集積回路）によって構成されている。
【００３９】
図３は、本実施形態の不揮発性記憶及びクロック提供部の構成例を示す図である。
同図に示すように、不揮発性記憶及びクロック提供部１４を構成するＩＣは、ＳＲＡＭ１７とリアルタイムクロック１６と電池１８とから構成されており、電池１８はＳＲＡＭ１７とリアルタイムクロック１６に電力を供給している。また、ＳＲＡＭ１７とその電源としての電池１８により不揮発性記憶部１５が構成されている。
【００４０】
こうして不揮発性記憶部１５は、システムの電源がＯＦＦされてもデータを保持することの可能な記憶素子となり、電池等の管理情報（ヒューズに示される電池の使用状態情報、及びヒューズ切断時間情報等）を記憶する。一方、リアルタイムクロック１６は、電池管理に必要な時間情報を提供する。
【００４１】
次に電池モジュールの各部の構成について説明する。
電池本体２１は、停電発生時に必要なデータをバックアップするために、バックアップ回路３に電力を供給する。１次電池でも２次電池でもよいが、寿命等により定期的に交換作業が必要である。
【００４２】
電池状態保持回路２２は、複数のヒューズ２３によって構成される電池本体２１の使用状態を記憶する回路である。各々のヒューズ２３は一端がレジスタ１２内の対応するビットに接続され他端が接地されている。また、各ヒューズ２３は特定の意味を持ち、これらの切断状態をチェックすることで電池の状態をマイコン１１から自動的に検出可能となっている。
【００４３】
次に、以上のように構成された本発明の実施の形態に係る電池管理システムの動作について図４を用いて説明する。
図４は本実施形態の電池モジュールにおけるヒューズ状態を示す図である。
【００４４】
電池状態保持回路２２において、一例として電池の使用状態を記録するために４本のヒューズ２３が用いられるものとして以下の説明を行う。
電池モジュール２０が新品状態にあるときには、全てのヒューズ２３（図４ではヒューズ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ及び２３ｄ）は接続された状態である。
【００４５】
まず、新品の電池モジュール２０がコントローラ５にセットされると、各ヒューズ２３の一端は接地されているので、レジスタ１２内の対応ビットは全てＬレベル，すなわち”０”となる。
【００４６】
レジスタ１２の内容は、一定周期でマイコン１１により確認されており、全ヒューズ２３の対応情報が全て”０”であることが検出されると、マイコン１１は、新品の電池モジュール２０がセットされたと判定する。そして、その旨を不揮発性記録部１５に記録すると共に、ヒューズ切断回路１３にヒューズ２３ａを切断するように指令する。また、このとき、ヒューズ２３ａを切断した時間情報（年月日等）が不揮発性記録部１５に記録される。
【００４７】
このヒューズ２３ａはヒューズ切断回路１３により過電流入力により切断される。こうして、電池モジュール２０が新品でなくなったことが電池状態保持回路２２に記録される。
【００４８】
ヒューズ２３ａが切断されたことにより、レジスタ１２の対応ビットは接地から切り離されプルアップ抵抗１９によって、Ｈレベル，すなわち”１”となる。
この状態情報は、マイコン１１によって読取られ、不揮発性記録部１５に格納される。このときマイコン１１は、読取った状態情報が電池モジュール２０の交換時期を示していればその旨を図示しない通知手段により通報する。また、マイコン１１は、前回ヒューズを切断した日時とリアルタイムクロック１６からの現在時刻とを比較し、次のヒューズ２３を切断すべきほど時間が経過しているか否かを判定する。
【００４９】
すなわち本実施形態では、図４に示すように、ヒューズ２３ａは新品であるか否かを意味し、ヒューズ２３ｂは、使用開始から１年を経過したか否かを意味する。同様に、ヒューズ２３ｃは使用開始から２年を経過したか否かを意味し、ヒューズ２３ｄは使用済みか否かを意味する。
【００５０】
この場合、すでにヒューズ２３ａは切断されているので、使用開始から１年経過後（前回ヒューズ切断から所定時間経過後）に、マイコン１１によりヒューズ２３ｂの切断指令が出力される。
【００５１】
マイコンモジュール１０、電池モジュール２０の何れも交換されないときには、電池使用の時間経過に伴ってこうして次々とヒューズ２３ｃ，２３ｄが切断されていき、使用期限切れとなって最後のヒューズ２３ｄが切断されると、マイコン１１によりその旨が通知される。
【００５２】
次に、電池モジュール２０が途中で交換された場合について説明する。
使用途中で、例えばヒューズ２３ａ及び２３ｂが切断された時点（すなわち使用１年経過２年未満）で電池モジュール２０が交換されたとする。
【００５３】
交換後に、レジスタ１１内容がマイコン１１により確認されると、その電池状態を示す全ビットが”０”となっているので、マイコン１１は電池モジュール２０が交換されたことが認識できる。
【００５４】
そこで、マイコン１１は、その電池状態及び使用開始日時を不揮発性記録部１５に記録すると共に、ヒューズ切断回路１３にヒューズ２３ａを切断するように指令する。以下は、上記動作と同様である。
【００５５】
次に、マイコンモジュール１０が途中で交換された場合を説明する。
例えば電池の使用状態として、ヒューズ２３ａ及び２３ｂが切断された時点（すなわち使用１年経過２年未満）でマイコンモジュール１０が交換されたとする。
【００５６】
交換された後、マイコンモジュール１０はレジスタ１２の状態を確認し、ヒューズ２３ａ及び２３ｂが切断されていることを検出する。その結果を不揮発性記憶部１５に記録すると共に、ヒューズ２３ｂの切断日時は不明であるので、そのときの時刻をヒューズ２３ｂの切断日時として記録する。
【００５７】
以下は、上記動作と同様である。
なお、本実施形態の場合は、都合上、ヒューズ２３が４本の場合で説明しているため、マイコンモジュール１０の交換時にヒューズ２３ｂの切断日時が特定できないことから最大１年の誤差が生じることになる。しかし、実際のシステムに適用する場合には、例えばヒューズ２３の本数を多くすることで、このような誤差の実質的な影響を極力少なくすることができる。
【００５８】
上述したように、本発明の実施の形態に係る電池モジュール及びその電池管理システムは、電池モジュール側に不揮発性の状態記録手段としてのヒューズ２３を設けて電池の使用状態を記録するようにしたので、マイコン側で電池が新品であるのか否か、また、システムに組み込まれてからどれくらいの時間が経過したのかを電池やマイコンのモジュールが各々別々に交換された場合でも判断することができる。また、ヒューズ２３を用いたことで、簡易かつ安価な回路とすることができる。
【００５９】
なお、本実施形態においては、不揮発性記録部１５に各ヒューズの切断日時を記録することとしたが、本発明はこのような場合に限られるものではない。例えば電池モジュール２０の使用開始日時を記録し、これを基準にヒューズ切断の時間管理を行うようにしてもよい。なお、この場合で、マイコンモジュール１０が交換されたときにはそのときの時刻とヒューズ状態から示される使用経過時間から使用開始日時を作成する。
【００６０】
また、本実施形態では、電池状態保持回路２２内の状態記録手段としてヒューズ２３を用いたが、本発明はこのような場合に限られるものではない。マイコン１１から電気的制御で接続を切れるものであれば、この状態記録手段としてはブレーカやリレー、接点等の種々の手段を適用することができる。
（発明の第２の実施の形態）
第１の実施形態が電池モジュールに状態保持手段を持たせたが、本実施形態では、電池モジュールにこの状態記録手段として不揮発性の記憶素子を用い、これをマイコンモジュールから制御することでより精度の高い電池管理を実現するものである。
【００６１】
ただし、電池モジュールに不揮発性の記憶素子を実装した場合には、システムが動作している間はマイコンモジュールと電気的な接続を切るのが困難となり、システム稼働中の電池モジュール交換ができなくなる。
【００６２】
本実施形態は、高精度な電池管理を実現しつつ、システム稼働中における電池モジュールの交換を可能とする構成を設けたものである。
図５は本発明の第２の実施の形態に係る電池管理システムの構成例を示すブロック図であり、図１及び図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６３】
この電池管理システムは、第１の実施形態と同様な場合に適用されるものである。
また、本実施形態の電池管理システムは、マイコンモジュール１０ｂ側のマイコン１１ｂ、レジスタ３１、ＧＮＤレベル固定回路３２、電源供給ＯＮ／ＯＦＦ回路３３及びスイッチ３４と、電池モジュール２０ｂ側の電池本体２１及び不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂとからなっている。
【００６４】
以下、各部の構成について説明する。
マイコン１１ｂは、第１の実施形態と同様にバックアップ回路３を制御すると共に、電池についての情報管理及び電池モジュール２０ｂの交換時制御を行う。
【００６５】
電池モジュール２０ｂの使用状況管理は、電池モジュール２０ｂ側に設けられた不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂからその使用状態情報及び電池管理に必要な時間情報を得て新たに使用状態情報を生成し、その新たな生成情報を当該不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂに再び記録することで行う。このとき、不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂとの情報授受は、マイコン１１ｂ及び不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂ間に設けられる制御信号線３５を介し、マイコン１１ｂから不揮発性記憶部、リアルタイムクロックを制御することで行われる。
【００６６】
ここで、不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂは、図３に示す第１の実施形態の不揮発性記憶及びクロック提供部１４と同様な構成が電池モジュール２０ｂに設けられたものである。すなわち不揮発性記憶部１５及びリアルタイムクロック１６からなっている。
【００６７】
また、マイコン１１ｂは、電池のモジュール交換時には、ＧＮＤレベル固定回路３２と電源供給ＯＮ／ＯＦＦ回路３３を制御してシステム動作中であっても電池モジュール交換を可能な状態とする。
【００６８】
レジスタ３１は、電池モジュール２０ｂをセットしたときに、その旨をマイコン１１ｂが検知するための情報を格納する。このレジスタ３１は電池モジュール２０ｂがセットされたときには当該電池モジュール２０ｂと接続されるようになっており、電池モジュール２０ｂ内ではその先が接地されている。一方、レジスタ３１と電池モジュール２０ｂと間からプルアップ抵抗３６が接続されている。したがって、第１の実施形態のレジスタ１２の場合と同様な動作により、電池モジュール２０ｂがコントローラ５にセットされているときには、レジスタ３１にＬレベル（”０”）の情報が格納され、セットされていないときにはレジスタ３１にＬレベル（”０”）の情報が格納される。これにより、マイコン１１ｂは電池モジュール２０ｂのセット状態を検知する。
【００６９】
ＧＮＤレベル固定回路３２は、電池モジュール２０ｂを交換する際、マイコン１１ｂのアクセス停止によりその制御信号がハイインピーダンス状態となっている制御信号線３５の信号状態をＧＮＤレベルに固定する。マイコン１１ｂによって制御される。
【００７０】
電源供給ＯＮ／ＯＦＦ回路３３は、電池モジュール２０ｂ上の不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂへの電源供給をコントロールする。マイコン１１ｂによって制御される。なお、上述したように、不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂには、図３に示すように、電池１８が設けられているが、通常運用時はスイッチ３４を介する主電源６から必要電力が供給される。
【００７１】
スイッチ３４は、通常の運用時に、電池のモジュール２０ｂ上の不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂへの電源供給をＯＮ／ＯＦＦする。マイコン１１ｂの指令に基づく電源供給ＯＮ／ＯＦＦ回路３３によりコントロールされる。
【００７２】
次に、以上のように構成された本発明の実施の形態に係る電池管理システムの動作について説明する。
まず、新たに電池モジュール２０ｂがセットされたときには、レジスタ３１の内容が”１”から”０”へ変化し、その内容を周期的にチェックしているマイコン１１ｂによって、そのモジュールセットの事実が検知される。
【００７３】
この検知に応じて不揮発性記憶部１５の使用状態情報の内容がマイコン１１ｂにより読み出される。
このとき、電池モジュール２０ｂの不揮発性記憶部１５に使用状態情報が特に格納されていない場合には、当該電池モジュール２０ｂは新品であると判定される。さらに、マイコン１１ｂにより、電池モジュール２０ｂのリアルタイムクロック１６からの時間情報をもとにその使用開始日時が不揮発性記憶部１５に記録される。
【００７４】
以降、マイコン１１ｂは、定期的に電池モジュール２０ｂの不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂから使用状態情報及び時間情報を読み出す。そして、これらの情報から使用開始からの時間を判定し、時間情報に基づく新たな使用状態情報を不揮発性記憶部１５に記憶する。この使用状態情報には、リアルタイムクロック１６に基づく記憶時間、電池残量、現在電池状況、停電の発生状況等の種々の情報が含まれる。なお、時間情報としてリアルタイムクロック１６を基準とするのは、計算機システムには一般には各部に時計手段が設けられていることによる。現実問題として、これらの各時計の時刻は必ずしも一致しないので電池モジュール２０ｂ内の時計により一義的に使用時間長さを計算できるようにするものである。
【００７５】
このとき、使用開始日時と、リアルタイムクロック１６の現在日時との差から当該電池モジュール２０ｂの使用時間が算出される。この算出時間は、同一のリアルタイムクロック１６に基づいてなされるので使用時間は正確なものとなる。そして、算出された使用時間、その他の状態情報から電池モジュール２０ｂが交換時期になっていれば、マイコン１１ｂによりその旨が通知される。
【００７６】
このような処理が行われることから、つまり電池についての全情報は常に電池と共に移動しこの情報に基づいて各種判断がされることから、マイコンモジュール１０ｂと電池モジュール２０ｂの何れが交換された場合でも、その電池モジュール２０ｂの現実の状態に応じて高精度に使用時間が算出され、また使用状況が正確に検査され記録される。
【００７７】
次に、電池モジュールの交換処理について説明する。
電池モジュール２０ｂ自体に不揮発性記憶部１５及びリアルタイムクロック１６を設けたことから、上記した正確な電池管理が可能となった。一方、このためにマイコンモジュール１０ｂと電池モジュール２０ｂが制御信号線３５で接続され、そのままではシステム稼働中に電池モジュール２０ｂを交換することができない。以下、システム稼働中であっても電池モジュール２０ｂを交換できる手段について図６を用いて説明する。
【００７８】
図６は本実施形態における電池モジュール交換の処理を示す流れ図である。
まず、上記したようにマイコン１１ｂによる電池情報管理が行われており（ＳＴ１）、電池残量、使用期間等から電池交換時期と判定されると（ＳＴ２）、管理者への通知が行われ、マイコン１１ｂによる電池モジュール２０ｂへのアクセスが終了する（ＳＴ３）。さらに制御信号線３５が使用されない旨を示すために、マイコン１１ｂにより、当該信号線３５がハイインピーダンス状態とされる（ＳＴ４）。
【００７９】
次に、マイコン１１ｂの指令に基づき、ＧＮＤレベル固定回路３２によって制御信号線３５（フローティングバス）がローレベルに固定される（ＳＴ５）。制御信号線３５をローレベルに固定するのは、当該信号線３５から不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂへ電流が逆流すると回路が破壊されるからである。
【００８０】
次に、マイコン１１ｂの指令に基づき、電源供給ＯＮ／ＯＦＦ回路３３によって、スイッチ３４が開かれ、不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂへの電力供給が遮断される（ＳＴ６）。なお、不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂ内のリアルタイムクロック１６は電池１８によりその稼働が維持される。
【００８１】
次に、電池モジュール２０ｂが外され（ＳＴ７）、新たな電池モジュール２０ｂが取り付けられる（ＳＴ８）。
電池モジュール２０ｂが実装されるとレジスタ３１の内容が変更される。そしてマイコン１１ｂによりこの情報が読取られ電池実装が確認される（ＳＴ９）。
【００８２】
電池モジュール２０ｂの実装したマイコン１１ｂから電源供給指令がなされ、電源供給ＯＮ／ＯＦＦ回路３３によりスイッチ３４が閉じられて不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂに電力が供給される（ＳＴ１０）。
【００８３】
次に、ＧＮＤレベル固定回路３２により制御信号線３５のローレベル固定が解除され（ＳＴ１１）、マイコン１１ｂによる電池モジュール２０ｂへのアクセスが再開される（ＳＴ１２）。
【００８４】
そして、上記したように、電池モジュール２０ｂの使用状態情報が確認され、上記所定の処理が実行された後（ＳＴ１３）、マイコン１１ｂによる定常的な電池管理状況に復帰する（ＳＴ１）。
【００８５】
上述したように、本発明の実施の形態に係る電池モジュール及びその電池管理システムは、電池モジュール側に不揮発性記憶部１５とリアルタイムクロック１６を設け、リアルタイムクロック１６からの時間情報を基準にして電池の使用状態情報を電池モジュール側に記録するようにしたので、電池やマイコンのモジュールが各々別々に交換された場合でも、電池の情報を容易に引き継ぐことができる。かつ、このような交換にかかわらず、高精度な使用状態情報を確保することができる。その結果、人間による管理が不必要になり、また交換時の作業ミスがなくなり、ひいては管理費用の削減にも貢献することができる。
【００８６】
また、レジスタ３１を設けたので、マイコン１１ｂにより電池モジュール２０ｂが接続されたことを自動的に認識することができる。
また、本発明の実施の形態の電池管理システムは、ＧＮＤレベル固定回路３２及び電源供給ＯＮ／ＯＦＦ回路３３を設けたので、たとえマイコン１１ｂと電池モジュール２０ｂを制御信号線３５で接続しても、また、主電源６から不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂの通常時の電源を取るようにした場合でも、システム動作時に電池モジュール２０ｂを交換することができる。その結果、連続運転の必要なシステムにおいては、交換時にシステムを停止する必要をなくすことができる。
【００８７】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
例えば各実施例において、不揮発性記憶及びクロック提供部としては図３に示すような構成を用いたが、本発明はこのような場合に限られるものでなく、例えば図７に示すように、不揮発性記憶部にフラッシュメモリ１５ｂを用いた構成としてもよい。なお、この構成を第２実施形態に使用する場合には、同図のリアルタイムクロック１６ｂに電池を内蔵させるのが望ましい。
【００８８】
また、各実施形態ではファイルサーバシステム等のいわゆる計算機システムを用いる場合で説明したが、本発明は、計算機システムに限らず、電池モジュールを使用するあらゆる分野の設備、装置等に適用できるものである。
【００８９】
さらに、実施形態に記載した手法，特にマイコン１１，１１ｂの動作については、計算機（コンピュータ；マイコンを含む）に実行させることができるプログラム（ソフトウエア手段）として、例えば磁気ディスク（フロッピーディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の記憶媒体に格納し、また通信媒体により伝送して頒布することもできる。なお、媒体側に格納されるプログラムには、計算機に実行させるソフトウエア手段（実行プログラムのみならずテーブルやデータ構造も含む）を計算機内に構成させる設定プログラムをも含むものである。本装置を実現する計算機は、記憶媒体に記録されたプログラムを読み込み、また場合により設定プログラムによりソフトウエア手段を構築し、このソフトウエア手段によって動作が制御されることにより上述した処理を実行する。
【００９０】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、電池自体又はその使用状態情報の管理機能自体が途中交換された場合であっても、当該電池の使用状態を正しく管理することができる電池モジュール及びその電池管理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電池管理システムを適用した計算機システムの一例を示す構成図。
【図２】同実施形態の電池管理システムの構成例を示すブロック図。
【図３】同実施形態の不揮発性記憶及びクロック提供部の構成例を示す図。
【図４】同実施形態の電池モジュールにおけるヒューズ状態を示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る電池管理システムの構成例を示すブロック図。
【図６】同実施形態における電池モジュール交換の処理を示す流れ図。
【図７】不揮発性記憶及びクロック提供部の他の構成例を示すブロック図。
【図８】従来の電池管理システムの構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
１…ホスト計算機
２…サブシステム
３…バックアップ回路
４…ハードディスク
５…コントローラ
１０，１０ｂ…マイコンモジュール
１１，１１ｂ…マイコン
１２…レジスタ
１３…ヒューズ切断回路
１４，１４ｂ…不揮発性記憶及びクロック提供部
１５…不揮発性記憶部
１６…リアルタイムクロック
１９…プルアップ抵抗
２０，２０ｂ…電池モジュール
２１…電池本体
２２…電池状態保持回路
２３…ヒューズ
３１…レジスタ
３２…ＧＮＤレベル固定回路
３３…電源供給ＯＮ／ＯＦＦ回路
３４…スイッチ
３５…制御信号線
３６…プルアップ抵抗
【発明の属する技術分野】
この発明は電池モジュール及びその電池管理システム、更に詳しくは計算機システムのデータバックアップを行うシステム等の停電時用電源等として用いるのに適した電池モジュール及びその電池管理システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
種々の設備や機器、あるいは計算機システムにおいては、その主電源と別に、停電発生時等に備えて非常用電池が設けられている。また、このような非常用の場合に限らず、システムの電源として電池が広く用いられている。
【０００３】
システム機能の維持あるいはデータバックアップの重要性を考慮して、上記電池の使用状況をマイコン等を用いて管理する場合がある。
例えば電池をモジュールとして，すなわちハードウエアやソフトウエアを機能別に分割し交換可能な単位として構成されたものとして構成させ、この電池モジュールをマイコンを含むマイコンモジュール等により管理させるのである。ここで、管埋する使用状態情報としては、電池がシステムに組み込まれた時間、電池の残量、現在の電池の状況、停電の発生状況等がある。マイコンは、この情報を定期的に更新することで、電池の交換時期、充放電の状況を判定する。
【０００４】
図８は従来の電池管理システムの構成例を示すブロック図である。
この電池管理システムは、それぞれ交換単位であるマイコンモジュール７１と電池モジュール７２から構成される。電池管理システム自体は、フィアルサーバ等の計算機システム７３の一部である。
【０００５】
同図の例では、マイコンモジュール７２は計算機システム７３のデータバックアップ機能を受け持つモジュールであり、停電時には電池モジュール７１の電池本体７４からの電力によりバックアップ回路７５を動作させる。
【０００６】
また、マイコンモジュール７２上のマイコン７６は、バックアップ回路７５を制御するのみならず、リアルタイムクロック＆不揮発性の記憶素子７７を用いて上記電池モジュール７１の情報管理を行っている。
【０００７】
具体的には、マイコン７６により定期的に電池の出力等の状態チェックがなされている。マイコン７６は、この状態チェックの結果や電池モジュールの交換時情報をもとにし、さらにリアルタイムクロック７７から時間情報を得て管理情報を生成し、不揮発性の記憶素子７７に格納する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術で説明したように、電池やその使用管理機能が電池モジュール７１やマイコンモジュール７２として、モジュール単位で交換可能なシステムでは、電池の寿命や故障によって電池モジュール７１の交換が、マイコン周辺回路の故障等によりマイコンモジュール７２の交換が、各々別々に行なわれる。
【０００９】
ここで、電池管理の為の状態情報は、マイコンモジュール７２内の不揮発性の記憶素子７７に記憶されていることから、マイコンモジュール７２の交換が発生するとこれらの情報を引き継ぐための作業が必要である。この引継作業を行わないと、正しいステータスにならないので、マイコンモジュール７２は、使用途中の電池を新品の電池モジュールであると間違って判断してしまう。
【００１０】
一方、従来の電池モジュール７１は、その使い始めから使い終わりまで交換がないことを前提にしている。したがって、故障等の非定常的な理由で電池モジュール７１が交換された場合、交換されたこと自体を検出する手段はないため、マイコンモジュール７２は交換前の電池の使用状態情報を引き継いでしまう。したがって、そのままではマイコンモジュール７２は交換された電池を新品であると判定することができない。
【００１１】
本発明は、このような実情を考慮してなされたもので、電池自体又はその使用状態情報の管理機能自体が途中交換された場合であっても、当該電池の使用状態を正しく管理することを可能とした電池モジュール及びその電池管理システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に対応する発明は、電池を格納した電池モジュールにおいて、外部装置への端子と接地端子の間の電気的な接続が切断可能に構成されるとともに、この電気的切断前後の外部装置に対する接地から開放への電気状態変更により、電池の使用状態の情報を記録する複数の状態記録手段を備え、複数の状態記録手段としては、新品であるか否かを意味する状態記録手段と、電池使用の時間経過に伴って次々と切断されていく各状態記録手段と、使用期限切れとなって切断される最後の状態記録手段とからなる電池モジュールである。
【００１３】
本発明はこのような手段を設けたので、単なる電気的接続の有無を用いた状態記録手段による不揮発性の記憶手段が電池モジュール自体に設けられ、電池自体又はその使用状態情報の管理機能自体が途中交換された場合であっても、当該電池の使用状態を正しく管理することができる。
【００１４】
また、請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明において、複数の状態記録手段は、複数のヒューズからなる電池モジュールである。本発明はこのような手段を設けたので、請求項１に対応する発明と同様な作用効果が得られる他、複数の状態記録手段を簡易かつ安価に提供することができる。
【００１５】
さらに、請求項３に対応する発明は、電池を格納した電池モジュールにおいて、電池の使用状態の情報を記録する不揮発性の記憶素子と、電池の使用状態の情報のうち、時間に関する情報を生成するための時計手段と、外部装置への端子が接地されており、外部装置と接続したときに、外部装置側端子の電気状態が開放から接地に変更されることにより、その接続が行われたことを当該外部装置に認識させる接続認識手段とを備えた電池モジュールである。
【００１６】
本発明はこのような不揮発性の記憶素子と時計手段を設けたので、不揮発性の記憶手段並びに記憶される使用状態情報を生成するための統一的な時間情報が提供され、電池自体又はその使用状態情報の管理機能自体が途中交換された場合であっても、当該電池の使用状態を高精度に管理することができる。
【００１８】
また、本発明はこのような接続認識手段を設けたので、前述した作用効果が得られる他、外部装置側において電池モジュール接続有無の自動的な認識が可能になる。
【００１９】
一方、請求項４に対応する発明は、請求項３記載の電池モジュールが接続される電池管理システムであって、電池モジュール実装時には記憶素子に接続されており、電池の使用状態の情報に基づいて電池モジュールの交換是非を判断すると共に、時計手段からの時間情報を用いて生成した電池の使用状態の情報を記憶素子に記録する管理手段を備えた電池管理システムである。
【００２０】
本発明はこのような手段を設けたので、電池自体又はその使用状態情報の管理機能自体が途中交換された場合であっても、当該電池の使用状態を正しく管理することができる。
【００２１】
次に、請求項５に対応する発明は、請求項３記載の電池モジュールが接続される電池管理システムであって、電池モジュール実装時には記憶素子及び時計手段に接続されており、電池の使用状態の情報に基づいて電池モジュールの交換是非を判定すると共に、時計手段からの時間情報を用いて生成した使用状態の情報を記憶素子に記録する管理手段と、電池モジュールを交換するときには、管理手段と電池モジュール間の信号線上の信号レベルをＧＮＤレベルに固定するＧＮＤレベル固定手段とを備えた電池管理システムである。
【００２２】
本発明はこのような手段を設けたので、請求項３に対応する発明と同様な作用効果が得られる他、管理手段と電池モジュール間の信号線上の信号レベルをＧＮＤレベルに固定することで取り外しによる電気的影響を除去し、システムの稼働時でも電池モジュールの交換を行うことができる。
【００２３】
また、請求項６に対応する発明は、請求項４又は５に対応する発明において、電池モジュールを交換するときには、記憶素子及び時計手段に対する電力供給を遮断する電力供給制御手段を備えた電池管理システムである。
【００２４】
本発明はこのような手段を設けたので、請求項４又は５に対応する発明と同様な作用効果が得られる他、電池モジュールを交換するときには、記憶素子及び時計手段に対する電力供給を遮断して電源からの影響をなくすことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（発明の第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る電池管理システムを適用した計算機システムの一例を示す構成図である。
【００２８】
電池管理システムの適用例である図１の計算機システムは、ホスト計算機１とそのサブシステム２からなっており、例えばファイルサーバシステムやデータサーバシステムを構成している。
【００２９】
本実施形態では、サブシステム２は、ホスト計算機１の高速処理を確保するための磁気ディスク装置として構成され、ＤＲＡＭを備えたバックアップ回路３を用いてハードディスク４に対するデータのライトバックやキャッシュのバックアップ等を行っている。なお、このシステムは例えばレイド（ＲＡＩＤ）として構成されていてもよい。
【００３０】
ＤＲＡＭは揮発性メモリであるため、バックアップ回路３を格納するコントローラ５やハードディスク４に電力を供給している主電源６が停電等によって遮断されると、バックアップ回路３内のデータは失われる。これを防止するため、図２に示すように、コントローラ５内には停電時用の電池モジュール２０が設けられている。
【００３１】
図２は本実施形態の電池管理システムの構成例を示すブロック図である。
この電池管理システムは、コントローラ５内のマイコンモジュール１０の一部機能と電池モジュール２０とによって構成されている。
【００３２】
マイコンモジュール１０はそのモジュール単位で交換可能に構成されており、上記バックアップ回路３と、マイコン１１と、レジスタ１２と、ヒューズ切断回路１３と、不揮発性記憶及びクロック提供部１４とからなっている。
【００３３】
一方、電池モジュール２０もそのモジュール単位で交換可能であり、電池本体２１と、電池状態保持回路２２とから構成されている。
ここで、まずマイコンモジュール１０の各部構成について説明する。
【００３４】
バックアップ回路３は、本実施形態のマイコンモジュール１０が提供する本来的な機能を実現する回路であり、ＤＲＡＭを備え、電池本体２１からの電力供給を受けて停電時にデータのバックアップを行う。
【００３５】
マイコン１１は、コントローラ５の全体を管理する。電池モジュール２０の使用時間等の情報管理は、レジスタ１２経由で電池状態保持回路２２のヒューズ２３の状態を管理情報として読み込み、また、ヒューズ切断回路１３を用いて電池の使用状況の状態を電池状態保持回路２２に記憶させることで行う。また、情報管理のための時間は、不揮発性記憶及びクロック提供部１４に設けられるリアルタイムクロックから得る。さらに、電池状態保持回路２２から読み出したのと同一情報及び前回ヒューズの切断を指令した日時を不揮発性記憶及びクロック提供部１４の不揮発性記憶部に格納する。
【００３６】
レジスタ１２は、電池状態保持回路２２のヒューズ２３の状態をマイコン１１に送るための手段である。具体的には、当該レジスタ１２と各ヒューズ２３との間からはプルアップ抵抗１９が接続されており、このプルアップ抵抗１９により、切断されたヒューズ２３に対応し５Ｖ相当のＨレベル情報がレジスタ１２に格納される。一方、無切断のヒューズ２３に対応し０Ｖ（ＧＮＤ）相当のＬレベル情報がレジスタ１２に格納される。
【００３７】
ヒューズ切断回路１３は、マイコン１１からの要求に基づき、過電流を加え電池状態保持回路２２内に複数設けられるヒューズ２３のうち、指定されたものを切断する。このヒューズ２３の切断状況で表される状態が、電池の使用状態を示す記録となる。
【００３８】
不揮発性記憶及びクロック提供部１４は、図３に示すように、不揮発性記憶部１５とリアルタイムクロック１６からなるＩＣ（集積回路）によって構成されている。
【００３９】
図３は、本実施形態の不揮発性記憶及びクロック提供部の構成例を示す図である。
同図に示すように、不揮発性記憶及びクロック提供部１４を構成するＩＣは、ＳＲＡＭ１７とリアルタイムクロック１６と電池１８とから構成されており、電池１８はＳＲＡＭ１７とリアルタイムクロック１６に電力を供給している。また、ＳＲＡＭ１７とその電源としての電池１８により不揮発性記憶部１５が構成されている。
【００４０】
こうして不揮発性記憶部１５は、システムの電源がＯＦＦされてもデータを保持することの可能な記憶素子となり、電池等の管理情報（ヒューズに示される電池の使用状態情報、及びヒューズ切断時間情報等）を記憶する。一方、リアルタイムクロック１６は、電池管理に必要な時間情報を提供する。
【００４１】
次に電池モジュールの各部の構成について説明する。
電池本体２１は、停電発生時に必要なデータをバックアップするために、バックアップ回路３に電力を供給する。１次電池でも２次電池でもよいが、寿命等により定期的に交換作業が必要である。
【００４２】
電池状態保持回路２２は、複数のヒューズ２３によって構成される電池本体２１の使用状態を記憶する回路である。各々のヒューズ２３は一端がレジスタ１２内の対応するビットに接続され他端が接地されている。また、各ヒューズ２３は特定の意味を持ち、これらの切断状態をチェックすることで電池の状態をマイコン１１から自動的に検出可能となっている。
【００４３】
次に、以上のように構成された本発明の実施の形態に係る電池管理システムの動作について図４を用いて説明する。
図４は本実施形態の電池モジュールにおけるヒューズ状態を示す図である。
【００４４】
電池状態保持回路２２において、一例として電池の使用状態を記録するために４本のヒューズ２３が用いられるものとして以下の説明を行う。
電池モジュール２０が新品状態にあるときには、全てのヒューズ２３（図４ではヒューズ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ及び２３ｄ）は接続された状態である。
【００４５】
まず、新品の電池モジュール２０がコントローラ５にセットされると、各ヒューズ２３の一端は接地されているので、レジスタ１２内の対応ビットは全てＬレベル，すなわち”０”となる。
【００４６】
レジスタ１２の内容は、一定周期でマイコン１１により確認されており、全ヒューズ２３の対応情報が全て”０”であることが検出されると、マイコン１１は、新品の電池モジュール２０がセットされたと判定する。そして、その旨を不揮発性記録部１５に記録すると共に、ヒューズ切断回路１３にヒューズ２３ａを切断するように指令する。また、このとき、ヒューズ２３ａを切断した時間情報（年月日等）が不揮発性記録部１５に記録される。
【００４７】
このヒューズ２３ａはヒューズ切断回路１３により過電流入力により切断される。こうして、電池モジュール２０が新品でなくなったことが電池状態保持回路２２に記録される。
【００４８】
ヒューズ２３ａが切断されたことにより、レジスタ１２の対応ビットは接地から切り離されプルアップ抵抗１９によって、Ｈレベル，すなわち”１”となる。
この状態情報は、マイコン１１によって読取られ、不揮発性記録部１５に格納される。このときマイコン１１は、読取った状態情報が電池モジュール２０の交換時期を示していればその旨を図示しない通知手段により通報する。また、マイコン１１は、前回ヒューズを切断した日時とリアルタイムクロック１６からの現在時刻とを比較し、次のヒューズ２３を切断すべきほど時間が経過しているか否かを判定する。
【００４９】
すなわち本実施形態では、図４に示すように、ヒューズ２３ａは新品であるか否かを意味し、ヒューズ２３ｂは、使用開始から１年を経過したか否かを意味する。同様に、ヒューズ２３ｃは使用開始から２年を経過したか否かを意味し、ヒューズ２３ｄは使用済みか否かを意味する。
【００５０】
この場合、すでにヒューズ２３ａは切断されているので、使用開始から１年経過後（前回ヒューズ切断から所定時間経過後）に、マイコン１１によりヒューズ２３ｂの切断指令が出力される。
【００５１】
マイコンモジュール１０、電池モジュール２０の何れも交換されないときには、電池使用の時間経過に伴ってこうして次々とヒューズ２３ｃ，２３ｄが切断されていき、使用期限切れとなって最後のヒューズ２３ｄが切断されると、マイコン１１によりその旨が通知される。
【００５２】
次に、電池モジュール２０が途中で交換された場合について説明する。
使用途中で、例えばヒューズ２３ａ及び２３ｂが切断された時点（すなわち使用１年経過２年未満）で電池モジュール２０が交換されたとする。
【００５３】
交換後に、レジスタ１１内容がマイコン１１により確認されると、その電池状態を示す全ビットが”０”となっているので、マイコン１１は電池モジュール２０が交換されたことが認識できる。
【００５４】
そこで、マイコン１１は、その電池状態及び使用開始日時を不揮発性記録部１５に記録すると共に、ヒューズ切断回路１３にヒューズ２３ａを切断するように指令する。以下は、上記動作と同様である。
【００５５】
次に、マイコンモジュール１０が途中で交換された場合を説明する。
例えば電池の使用状態として、ヒューズ２３ａ及び２３ｂが切断された時点（すなわち使用１年経過２年未満）でマイコンモジュール１０が交換されたとする。
【００５６】
交換された後、マイコンモジュール１０はレジスタ１２の状態を確認し、ヒューズ２３ａ及び２３ｂが切断されていることを検出する。その結果を不揮発性記憶部１５に記録すると共に、ヒューズ２３ｂの切断日時は不明であるので、そのときの時刻をヒューズ２３ｂの切断日時として記録する。
【００５７】
以下は、上記動作と同様である。
なお、本実施形態の場合は、都合上、ヒューズ２３が４本の場合で説明しているため、マイコンモジュール１０の交換時にヒューズ２３ｂの切断日時が特定できないことから最大１年の誤差が生じることになる。しかし、実際のシステムに適用する場合には、例えばヒューズ２３の本数を多くすることで、このような誤差の実質的な影響を極力少なくすることができる。
【００５８】
上述したように、本発明の実施の形態に係る電池モジュール及びその電池管理システムは、電池モジュール側に不揮発性の状態記録手段としてのヒューズ２３を設けて電池の使用状態を記録するようにしたので、マイコン側で電池が新品であるのか否か、また、システムに組み込まれてからどれくらいの時間が経過したのかを電池やマイコンのモジュールが各々別々に交換された場合でも判断することができる。また、ヒューズ２３を用いたことで、簡易かつ安価な回路とすることができる。
【００５９】
なお、本実施形態においては、不揮発性記録部１５に各ヒューズの切断日時を記録することとしたが、本発明はこのような場合に限られるものではない。例えば電池モジュール２０の使用開始日時を記録し、これを基準にヒューズ切断の時間管理を行うようにしてもよい。なお、この場合で、マイコンモジュール１０が交換されたときにはそのときの時刻とヒューズ状態から示される使用経過時間から使用開始日時を作成する。
【００６０】
また、本実施形態では、電池状態保持回路２２内の状態記録手段としてヒューズ２３を用いたが、本発明はこのような場合に限られるものではない。マイコン１１から電気的制御で接続を切れるものであれば、この状態記録手段としてはブレーカやリレー、接点等の種々の手段を適用することができる。
（発明の第２の実施の形態）
第１の実施形態が電池モジュールに状態保持手段を持たせたが、本実施形態では、電池モジュールにこの状態記録手段として不揮発性の記憶素子を用い、これをマイコンモジュールから制御することでより精度の高い電池管理を実現するものである。
【００６１】
ただし、電池モジュールに不揮発性の記憶素子を実装した場合には、システムが動作している間はマイコンモジュールと電気的な接続を切るのが困難となり、システム稼働中の電池モジュール交換ができなくなる。
【００６２】
本実施形態は、高精度な電池管理を実現しつつ、システム稼働中における電池モジュールの交換を可能とする構成を設けたものである。
図５は本発明の第２の実施の形態に係る電池管理システムの構成例を示すブロック図であり、図１及び図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６３】
この電池管理システムは、第１の実施形態と同様な場合に適用されるものである。
また、本実施形態の電池管理システムは、マイコンモジュール１０ｂ側のマイコン１１ｂ、レジスタ３１、ＧＮＤレベル固定回路３２、電源供給ＯＮ／ＯＦＦ回路３３及びスイッチ３４と、電池モジュール２０ｂ側の電池本体２１及び不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂとからなっている。
【００６４】
以下、各部の構成について説明する。
マイコン１１ｂは、第１の実施形態と同様にバックアップ回路３を制御すると共に、電池についての情報管理及び電池モジュール２０ｂの交換時制御を行う。
【００６５】
電池モジュール２０ｂの使用状況管理は、電池モジュール２０ｂ側に設けられた不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂからその使用状態情報及び電池管理に必要な時間情報を得て新たに使用状態情報を生成し、その新たな生成情報を当該不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂに再び記録することで行う。このとき、不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂとの情報授受は、マイコン１１ｂ及び不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂ間に設けられる制御信号線３５を介し、マイコン１１ｂから不揮発性記憶部、リアルタイムクロックを制御することで行われる。
【００６６】
ここで、不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂは、図３に示す第１の実施形態の不揮発性記憶及びクロック提供部１４と同様な構成が電池モジュール２０ｂに設けられたものである。すなわち不揮発性記憶部１５及びリアルタイムクロック１６からなっている。
【００６７】
また、マイコン１１ｂは、電池のモジュール交換時には、ＧＮＤレベル固定回路３２と電源供給ＯＮ／ＯＦＦ回路３３を制御してシステム動作中であっても電池モジュール交換を可能な状態とする。
【００６８】
レジスタ３１は、電池モジュール２０ｂをセットしたときに、その旨をマイコン１１ｂが検知するための情報を格納する。このレジスタ３１は電池モジュール２０ｂがセットされたときには当該電池モジュール２０ｂと接続されるようになっており、電池モジュール２０ｂ内ではその先が接地されている。一方、レジスタ３１と電池モジュール２０ｂと間からプルアップ抵抗３６が接続されている。したがって、第１の実施形態のレジスタ１２の場合と同様な動作により、電池モジュール２０ｂがコントローラ５にセットされているときには、レジスタ３１にＬレベル（”０”）の情報が格納され、セットされていないときにはレジスタ３１にＬレベル（”０”）の情報が格納される。これにより、マイコン１１ｂは電池モジュール２０ｂのセット状態を検知する。
【００６９】
ＧＮＤレベル固定回路３２は、電池モジュール２０ｂを交換する際、マイコン１１ｂのアクセス停止によりその制御信号がハイインピーダンス状態となっている制御信号線３５の信号状態をＧＮＤレベルに固定する。マイコン１１ｂによって制御される。
【００７０】
電源供給ＯＮ／ＯＦＦ回路３３は、電池モジュール２０ｂ上の不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂへの電源供給をコントロールする。マイコン１１ｂによって制御される。なお、上述したように、不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂには、図３に示すように、電池１８が設けられているが、通常運用時はスイッチ３４を介する主電源６から必要電力が供給される。
【００７１】
スイッチ３４は、通常の運用時に、電池のモジュール２０ｂ上の不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂへの電源供給をＯＮ／ＯＦＦする。マイコン１１ｂの指令に基づく電源供給ＯＮ／ＯＦＦ回路３３によりコントロールされる。
【００７２】
次に、以上のように構成された本発明の実施の形態に係る電池管理システムの動作について説明する。
まず、新たに電池モジュール２０ｂがセットされたときには、レジスタ３１の内容が”１”から”０”へ変化し、その内容を周期的にチェックしているマイコン１１ｂによって、そのモジュールセットの事実が検知される。
【００７３】
この検知に応じて不揮発性記憶部１５の使用状態情報の内容がマイコン１１ｂにより読み出される。
このとき、電池モジュール２０ｂの不揮発性記憶部１５に使用状態情報が特に格納されていない場合には、当該電池モジュール２０ｂは新品であると判定される。さらに、マイコン１１ｂにより、電池モジュール２０ｂのリアルタイムクロック１６からの時間情報をもとにその使用開始日時が不揮発性記憶部１５に記録される。
【００７４】
以降、マイコン１１ｂは、定期的に電池モジュール２０ｂの不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂから使用状態情報及び時間情報を読み出す。そして、これらの情報から使用開始からの時間を判定し、時間情報に基づく新たな使用状態情報を不揮発性記憶部１５に記憶する。この使用状態情報には、リアルタイムクロック１６に基づく記憶時間、電池残量、現在電池状況、停電の発生状況等の種々の情報が含まれる。なお、時間情報としてリアルタイムクロック１６を基準とするのは、計算機システムには一般には各部に時計手段が設けられていることによる。現実問題として、これらの各時計の時刻は必ずしも一致しないので電池モジュール２０ｂ内の時計により一義的に使用時間長さを計算できるようにするものである。
【００７５】
このとき、使用開始日時と、リアルタイムクロック１６の現在日時との差から当該電池モジュール２０ｂの使用時間が算出される。この算出時間は、同一のリアルタイムクロック１６に基づいてなされるので使用時間は正確なものとなる。そして、算出された使用時間、その他の状態情報から電池モジュール２０ｂが交換時期になっていれば、マイコン１１ｂによりその旨が通知される。
【００７６】
このような処理が行われることから、つまり電池についての全情報は常に電池と共に移動しこの情報に基づいて各種判断がされることから、マイコンモジュール１０ｂと電池モジュール２０ｂの何れが交換された場合でも、その電池モジュール２０ｂの現実の状態に応じて高精度に使用時間が算出され、また使用状況が正確に検査され記録される。
【００７７】
次に、電池モジュールの交換処理について説明する。
電池モジュール２０ｂ自体に不揮発性記憶部１５及びリアルタイムクロック１６を設けたことから、上記した正確な電池管理が可能となった。一方、このためにマイコンモジュール１０ｂと電池モジュール２０ｂが制御信号線３５で接続され、そのままではシステム稼働中に電池モジュール２０ｂを交換することができない。以下、システム稼働中であっても電池モジュール２０ｂを交換できる手段について図６を用いて説明する。
【００７８】
図６は本実施形態における電池モジュール交換の処理を示す流れ図である。
まず、上記したようにマイコン１１ｂによる電池情報管理が行われており（ＳＴ１）、電池残量、使用期間等から電池交換時期と判定されると（ＳＴ２）、管理者への通知が行われ、マイコン１１ｂによる電池モジュール２０ｂへのアクセスが終了する（ＳＴ３）。さらに制御信号線３５が使用されない旨を示すために、マイコン１１ｂにより、当該信号線３５がハイインピーダンス状態とされる（ＳＴ４）。
【００７９】
次に、マイコン１１ｂの指令に基づき、ＧＮＤレベル固定回路３２によって制御信号線３５（フローティングバス）がローレベルに固定される（ＳＴ５）。制御信号線３５をローレベルに固定するのは、当該信号線３５から不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂへ電流が逆流すると回路が破壊されるからである。
【００８０】
次に、マイコン１１ｂの指令に基づき、電源供給ＯＮ／ＯＦＦ回路３３によって、スイッチ３４が開かれ、不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂへの電力供給が遮断される（ＳＴ６）。なお、不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂ内のリアルタイムクロック１６は電池１８によりその稼働が維持される。
【００８１】
次に、電池モジュール２０ｂが外され（ＳＴ７）、新たな電池モジュール２０ｂが取り付けられる（ＳＴ８）。
電池モジュール２０ｂが実装されるとレジスタ３１の内容が変更される。そしてマイコン１１ｂによりこの情報が読取られ電池実装が確認される（ＳＴ９）。
【００８２】
電池モジュール２０ｂの実装したマイコン１１ｂから電源供給指令がなされ、電源供給ＯＮ／ＯＦＦ回路３３によりスイッチ３４が閉じられて不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂに電力が供給される（ＳＴ１０）。
【００８３】
次に、ＧＮＤレベル固定回路３２により制御信号線３５のローレベル固定が解除され（ＳＴ１１）、マイコン１１ｂによる電池モジュール２０ｂへのアクセスが再開される（ＳＴ１２）。
【００８４】
そして、上記したように、電池モジュール２０ｂの使用状態情報が確認され、上記所定の処理が実行された後（ＳＴ１３）、マイコン１１ｂによる定常的な電池管理状況に復帰する（ＳＴ１）。
【００８５】
上述したように、本発明の実施の形態に係る電池モジュール及びその電池管理システムは、電池モジュール側に不揮発性記憶部１５とリアルタイムクロック１６を設け、リアルタイムクロック１６からの時間情報を基準にして電池の使用状態情報を電池モジュール側に記録するようにしたので、電池やマイコンのモジュールが各々別々に交換された場合でも、電池の情報を容易に引き継ぐことができる。かつ、このような交換にかかわらず、高精度な使用状態情報を確保することができる。その結果、人間による管理が不必要になり、また交換時の作業ミスがなくなり、ひいては管理費用の削減にも貢献することができる。
【００８６】
また、レジスタ３１を設けたので、マイコン１１ｂにより電池モジュール２０ｂが接続されたことを自動的に認識することができる。
また、本発明の実施の形態の電池管理システムは、ＧＮＤレベル固定回路３２及び電源供給ＯＮ／ＯＦＦ回路３３を設けたので、たとえマイコン１１ｂと電池モジュール２０ｂを制御信号線３５で接続しても、また、主電源６から不揮発性記憶及びクロック提供部１４ｂの通常時の電源を取るようにした場合でも、システム動作時に電池モジュール２０ｂを交換することができる。その結果、連続運転の必要なシステムにおいては、交換時にシステムを停止する必要をなくすことができる。
【００８７】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
例えば各実施例において、不揮発性記憶及びクロック提供部としては図３に示すような構成を用いたが、本発明はこのような場合に限られるものでなく、例えば図７に示すように、不揮発性記憶部にフラッシュメモリ１５ｂを用いた構成としてもよい。なお、この構成を第２実施形態に使用する場合には、同図のリアルタイムクロック１６ｂに電池を内蔵させるのが望ましい。
【００８８】
また、各実施形態ではファイルサーバシステム等のいわゆる計算機システムを用いる場合で説明したが、本発明は、計算機システムに限らず、電池モジュールを使用するあらゆる分野の設備、装置等に適用できるものである。
【００８９】
さらに、実施形態に記載した手法，特にマイコン１１，１１ｂの動作については、計算機（コンピュータ；マイコンを含む）に実行させることができるプログラム（ソフトウエア手段）として、例えば磁気ディスク（フロッピーディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の記憶媒体に格納し、また通信媒体により伝送して頒布することもできる。なお、媒体側に格納されるプログラムには、計算機に実行させるソフトウエア手段（実行プログラムのみならずテーブルやデータ構造も含む）を計算機内に構成させる設定プログラムをも含むものである。本装置を実現する計算機は、記憶媒体に記録されたプログラムを読み込み、また場合により設定プログラムによりソフトウエア手段を構築し、このソフトウエア手段によって動作が制御されることにより上述した処理を実行する。
【００９０】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、電池自体又はその使用状態情報の管理機能自体が途中交換された場合であっても、当該電池の使用状態を正しく管理することができる電池モジュール及びその電池管理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電池管理システムを適用した計算機システムの一例を示す構成図。
【図２】同実施形態の電池管理システムの構成例を示すブロック図。
【図３】同実施形態の不揮発性記憶及びクロック提供部の構成例を示す図。
【図４】同実施形態の電池モジュールにおけるヒューズ状態を示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る電池管理システムの構成例を示すブロック図。
【図６】同実施形態における電池モジュール交換の処理を示す流れ図。
【図７】不揮発性記憶及びクロック提供部の他の構成例を示すブロック図。
【図８】従来の電池管理システムの構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
１…ホスト計算機
２…サブシステム
３…バックアップ回路
４…ハードディスク
５…コントローラ
１０，１０ｂ…マイコンモジュール
１１，１１ｂ…マイコン
１２…レジスタ
１３…ヒューズ切断回路
１４，１４ｂ…不揮発性記憶及びクロック提供部
１５…不揮発性記憶部
１６…リアルタイムクロック
１９…プルアップ抵抗
２０，２０ｂ…電池モジュール
２１…電池本体
２２…電池状態保持回路
２３…ヒューズ
３１…レジスタ
３２…ＧＮＤレベル固定回路
３３…電源供給ＯＮ／ＯＦＦ回路
３４…スイッチ
３５…制御信号線
３６…プルアップ抵抗
Claims (6)
- 電池を格納した電池モジュールにおいて、
外部装置への端子と接地端子の間の電気的な接続が切断可能に構成されるとともに、この電気的切断前後の前記外部装置に対する接地から開放への電気状態変更により、前記電池の使用状態の情報を記録する複数の状態記録手段を備え、
前記複数の状態記録手段は、新品であるか否かを意味する状態記録手段と、電池使用の時間経過に伴って次々と切断されていく各状態記録手段と、使用期限切れとなって切断される最後の状態記録手段とからなることを特徴とする電池モジュール。 - 前記複数の状態記録手段は、複数のヒューズからなることを特徴とする請求項１記載の電池モジュール。
- 電池を格納した電池モジュールにおいて、
前記電池の使用状態の情報を記録する不揮発性の記憶素子と、前記電池の使用状態の情報のうち、時間に関する情報を生成するための時計手段と、
外部装置への端子が接地されており、前記外部装置と接続したときに、外部装置側端子の電気状態が開放から接地に変更されることにより、その接続が行われたことを当該外部装置に認識させる接続認識手段とを備えたことを特徴とする電池モジュール。 - 前記請求項３記載の電池モジュールが接続される電池管理システムであって、
前記電池モジュール実装時には前記記憶素子に接続されており、前記電池の使用状態の情報に基づいて前記電池モジュールの交換是非を判断すると共に、前記時計手段からの時間情報を用いて生成した前記電池の使用状態の情報を前記記憶素子に記録する管理手段を備えたことを特徴とする電池管理システム。 - 前記請求項３記載の電池モジュールが接続される電池管理システムであって、
前記電池モジュール実装時には前記記憶素子及び前記時計手段に接続されており、前記電池の使用状態の情報に基づいて前記電池モジュールの交換是非を判定すると共に、前記時計手段からの時間情報を用いて生成した前記使用状態の情報を前記記憶素子に記録する管理手段と、
前記電池モジュールを交換するときには、前記管理手段と前記電池モジュール間の信号線上の信号レベルをＧＮＤレベルに固定するＧＮＤレベル固定手段とを備えたことを特徴とする電池管理システム。 - 前記電池モジュールを交換するときには、前記記憶素子及び前記時計手段に対する電力供給を遮断する電力供給制御手段を備えたことを特徴とする請求項４又は５記載の電池管理システム。
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