JP5289037B2 - 二次電池装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の二次電池を直列接続して高電圧負荷に対する電力供給源として用いられる二次電池装置に関する。

電気自動車等の大きな電力が要求される電力源として用いられる二次電池装置は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等からなる複数の二次電池をその負荷容量に応じて直列に、並列に、或いは直並列に接続して構成される。具体的には複数の二次電池を直列に接続することで所要とする出力電圧を確保し、また複数の二次電池を並列に接続することで所要とする出力電流を確保するものとなっている。また二次電池の充電電流を検出することで満充電状態を検出して充電制御したり、また放電電流に基づいて二次電池の充電量（電池残容量）を管理し、深放電状態に至る前にその放電を停止制御することもなされている（例えば特許文献１を参照）。
特開２００３−１６８４８８号公報

ところで上述したように複数の二次電池を直列接続または並列接続して用いられる二次電池装置においては、二次電池の個体性に起因する特性（電池性能）のバラツキがあるので、その充放電を適切に制御するには個々の二次電池の充放電電流を正確に検出することが重要である。ちなみに二次電池の充放電電流は、その充放電路に電流検出用のセンシング抵抗（シャント抵抗）を直列に介挿し、当該抵抗での電圧降下を測定することにより検出される。しかしながら直列接続して用いられる複数の二次電池のそれぞれにセンシング抵抗（シャント抵抗）を直列に介挿した場合、全体的には複数のセンシング抵抗（シャント抵抗）もまた直列に接続されることになるので、これらのセンシング抵抗（シャント抵抗）での電圧降下が無視できなくなる。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、複数の二次電池を直列接続して大電力負荷の電力源として用いる場合であっても、その充電制御および放電制御をそれぞれ適切に行うことのできる簡易な構成の二次電池装置を提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明に係る二次電池装置は、複数の二次電池を備え、大電力負荷の電力源として用いるに好適なものであって、
複数の二次電池を複数の電池ブロックに分割すると共に、各電池ブロック毎に充電電流検出用の第１のセンシング抵抗をそれぞれ組み込み、
前記複数の二次電池の充電時には前記複数の電池ブロックを並列接続し、各電池ブロック毎に前記第１のセンシング抵抗を介して検出される充電電流に基づいて二次電池に対する充電を制御し、
一方、複数の二次電池の放電時には前記複数の電池ブロックにおける前記第１のセンシング抵抗をそれぞれバイパスして前記複数の電池ブロックを直列接続すると共に、これらの電池ブロックがなす放電路に放電電流検出用の第２のセンシング抵抗を直列に介挿し、上記第２のセンシング抵抗を介して検出される放電電流に基づいて前記複数の二次電池からの放電を制御することを特徴としている。

好ましくは前記各電池ブロックは、充放電管理用のＣＰＵユニットを個々に備えたものとして実現される。そして前記複数の二次電池に対する充放電の制御は、前記各電池ブロックのＣＰＵユニットとの間でそれぞれ情報通信するホストＣＰＵユニットの管理の下で前記複数の電池ブロックを並列接続すると共に前記各電池ブロックのＣＰＵユニットを充電管理モードに設定し、または前記複数の電池ブロックを直列接続すると共に前記各電池ブロックのＣＰＵユニットを放電管理モードに設定して行われる。

ちなみに前記複数の二次電池に対する充電制御は、前記各電池ブロック毎に前記第１のセンシング抵抗を介して検出される充電電流の変化から満充電を検出して各電池ブロックの充電を個別に停止制御すると共に、全ての電池ブロックの二次電池が満充電に達したときに前記各電池ブロックへの電力供給を停止させることによって行われる。
また前記複数の二次電池に対する放電制御は、前記第２のセンシング抵抗を介して検出される放電電流を前記ホストＣＰＵユニットから前記各電池ブロックのＣＰＵユニットにそれぞれ通知し、各電池部ブロック毎に電池残容量を管理すると共に、電池残容量が下限に達した電池ブロックが生じたとき、前記ホストＣＰＵユニットからの指示の下で全ての電池ブロックからの放電を一括して停止させることによって行われる。

上記構成の二次電池装置によれば、充電時には複数の電池ブロックを並列接続し、各電ブロックにそれぞれ組み込んだ第１のセンシング抵抗にて検出される充電電流に応じて前記各電流ブロック毎に個別に二次電池に対する充電を制御するので、二次電池の個体性に拘わることなくその充電を適切に制御することができる。また放電時（大電力負荷への電力供給時）には前記各電池ブロックにおける第１のセンシング抵抗をバイパスして前記複数の電池ブロックを直列接続すると共に、その放電路に第２のセンシング抵抗を直列に介挿して放電電流を検出するので、前記第１のセンシング抵抗の影響を受けることなく電力供給を行い得る。しかも全体的には、複数のセンシング抵抗（シャント抵抗；第１のセンシング抵抗）を各電池ブロックに個別に直列接続することもない。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る二次電池装置について説明する。
この二次電池装置は、例えば図１にその概略構成を示すように、複数の二次電池を複数（ｎ個）の電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎに分割し、充電時にはこれらの電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎを並列接続し、一方、放電時には前記複数の電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎを直列接続するように構成される。尚、二次電池は、例えばニッケル水素電池からなり、前記各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎは、それぞれ所定個数の電池セル（単位電池）を直並列に接続して所要とする電池電圧と電流容量を確保したものからなる。尚、上記二次電池は、リチウム・イオン電池等であっても良い。

また前記各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎには、その充電を制御すると共に放電を制御するＣＰＵユニット２ａ,２ｂ〜２ｎがそれぞれ個別に組み込まれると共に、充電電流を検出する為の第１のセンシング抵抗（シャント抵抗Ｒ１）３ａ,３ｂ〜３ｎがその充電路にそれぞれ直列に介挿されて後述するようにユニット化されている。特に各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎは、充電スイッチ（ＳＷ）４ａ,４ｂ〜４ｎおよび前記第１のセンシング抵抗３ａ,３ｂ〜３ｎをそれぞれ個別に介して一対の充電端子５ｐ,５ｎに並列接続されている。これらの充電スイッチ（ＳＷ）４ａ,４ｂ〜４ｎは、その導通（オン）により前記第１のセンシング抵抗３ａ,３ｂ〜３ｎを個別に介して前記各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎに対する充電路をそれぞれ形成するものであって、図示しない直流電源から供給される電力にて前記各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎを個々に充電する役割を担う。

また前記複数の電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎは、複数の放電スイッチ（ＳＷ１０）６ａ,６ｂ〜６ｎをそれぞれ介して一対の放電端子７ｐ,７ｎ間に直列接続されるようになっている。これらの放電スイッチ（ＳＷ１０）６ａ,６ｂ〜６ｎは、一括してオン／オフ制御されるもので、その導通（オン）により前述した第１のセンシング抵抗３ａ,３ｂ〜３ｎをそれぞれバイパスした状態で前記電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎを前記一対の放電端子７ｐ,７ｎ間に直列接続してその放電路を形成し、前記放電端子７ｐ,７ｎに接続される図示しない負荷に対して電力供給する役割を担う。また前記一対の放電端子７ｐ,７ｎ間に複数の電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎを直列接続して形成される放電路には、放電電流検出用の第２のセンシング抵抗（シャント抵抗Ｒ２）８が直列に介挿されている。

またこの二次電池装置には、前記複数の電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎに対する充電制御および放電制御を司るホストＣＰＵユニット９が設けられている。このホストＣＰＵユニット９は、基本的には充電時には前述した充電スイッチ（ＳＷ１〜７）４ａ,４ｂ〜４ｎを導通（オン）させて電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎを並列接続すると共に、放電時には前記放電スイッチ（ＳＷ１０）６ａ,６ｂ〜６ｎを導通（オン）させて電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎを直列接続する役割を担う。

またこのホストＣＰＵユニット９は、前記第２のセンシング抵抗８を介して放電電流を検出する機能を備えると共に、前記各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎのＣＰＵユニット２ａ,２ｂ〜２ｎとの間で相互に情報通信する機能を備える。そしてホストＣＰＵユニット９は、後述するように放電時には前記第２のセンシング抵抗８を介して検出した放電電流の情報を前記各ＣＰＵユニット２ａ,２ｂ〜２ｎにそれぞれ通知すると共に、各ＣＰＵユニット２ａ,２ｂ〜２ｎによって管理される電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎの充放電の状態情報を逐次収集して二次電池装置の全体的な動作を制御する役割を担っている。ホストＣＰＵユニット９が前記各ＣＰＵユニット２ａ,２ｂ〜２ｎからそれぞれ収集する情報は、後述するように充電時には前記各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎが満充電に達したか否かの情報、また放電時には各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎにおける二次電池の電池容量（充電残容量）が深放電状態に至る前の予め設定された容量下限値に達したか否かの情報からなる。ホストＣＰＵユニット９は、このような情報を前記各ＣＰＵユニット２ａ,２ｂ〜２ｎからそれぞれ得ることで、その全体的な充放電をそれぞれ制御する。

図２(ａ)(ｂ)は上述した如く構成された二次電池装置の充電時および放電時の等価的な構成を示している。即ち、充電時には前記充電スイッチ（ＳＷ１〜７）４ａ,４ｂ〜４ｎを導通（オン）によって複数の電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎが第１のセンシング抵抗３ａ,３ｂ〜３ｎをそれぞれ介して並列に接続され、一対の充電端子５ｐ,５ｎ間に接続される。この際、放電スイッチ（ＳＷ１０）６ａ,６ｂ〜６ｎを遮断（オフ）状態に保たれており、前記複数の電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎは一対の放電端子７ａ,７ｂから切り離されている。

そして各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎにそれぞれ組み込まれたＣＰＵユニット２ａ,２ｂ〜２ｎは、前記第１のセンシング抵抗３ａ,３ｂ〜３ｎをそれぞれ介して個別に検出される前記各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎへの充電電流を検出して、各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎのＣＰＵユニット２ａ,２ｂ〜２ｎにて、電流を積算する。また各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎのＣＰＵユニット２ａ,２ｂ〜２ｎにおいては電池電圧を監視し、ピーク電圧の検出をしたとき、又は、ΔＶの電圧低下を検出したとき、これを満充電として検出している（二次電池がニッケル水素電池の場合）。尚、二次電池がリチウム・イオン電池である場合には、前記第１のセンシング抵抗３ａ,３ｂ〜３ｎをそれぞれ介して個別に検出される前記各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎへの充電電流を監視し、その充電電流が予め設定した電流値まで低下したとき、これを満充電として検出すれば良い。

この満充電検出の状態が前記ホストＣＰＵユニット９に通知されて、満充電に至った電池ブロック１（１ａ,１ｂ〜１ｎ）を前記充電端子５ｐ,５ｎに接続する充電スイッチ（ＳＷ１〜７）４（４ａ,４ｂ〜４ｎ）が遮断（オフ）され、これによって電池ブロック１（１ａ,１ｂ〜１ｎ）への充電が停止される。この結果、満充電に至った電池ブロック１（１ａ,１ｂ〜１ｎ）から順にその充電が停止され、全ての電池ブロック１（１ａ,１ｂ〜１ｎ）がそれぞれ満充電まで充電されたとき、その充電制御が終了する。

これに対して放電時には前記充電スイッチ（ＳＷ１〜７）４ａ,４ｂ〜４ｎが遮断（オフ）され、これに代えて前記放電スイッチ（ＳＷ１０）６ａ,６ｂ〜６ｎが導通（オン）される。この放電スイッチ（ＳＷ１０）６ａ,６ｂ〜６ｎの導通（オン）によって前記複数の電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎが、前記第２のセンシング抵抗８を介して直列に接続され、一対の放電端子７ａ,７ｂ間に接続される。この際、前記充電スイッチ（ＳＷ１〜７）４ａ,４ｂ〜４ｎの遮断（オフ）に伴って前記第１のセンシング抵抗３ａ,３ｂ〜３ｎが前記各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎからそれぞれ切り離される。つまり放電時には前記第１のセンシング抵抗３ａ,３ｂ〜３ｎはそれぞれバイパスされて放電路が形成される。

そしてこの場合には、前記ホストＣＰＵユニット９は前記第２のセンシング抵抗８を介して放電電流を検出しており、その放電電流の情報を前記各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎのＣＰＵユニット２ａ,２ｂ〜２ｎにそれぞれ通知している。すると前記各ＣＰＵユニット２ａ,２ｂ〜２ｎにおいては、それぞれその放電電流を積算する等して放電量を求め、その満充電容量から放電量を差し引くことで電池残容量（充電残容量）を求めている。そして放電に伴って上記電池残容量が低下し、予め設定した残容量に達したとき、これを放電限界として前記ホストＣＰＵユニット９に通知している。この通知を受けたホストＣＰＵユニット９が前記放電スイッチ（ＳＷ１０）６ａ,６ｂ〜６ｎを遮断（オフ）することによって前記各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎからの放電が一斉に（一括して）停止され、その放電制御が終了する。

尚、上述した説明は充電スイッチ（ＳＷ１〜７）４ａ,４ｂ〜４ｎおよび放電スイッチ（ＳＷ１０）６ａ,６ｂ〜６ｎの択一的なオン／オフ制御によってその充電と放電とを制御する場合の例を示しているが、各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎにそれぞれ設けられたＣＰＵユニット２ａ,２ｂ〜２ｎが個別にその充電と放電とをオン／オフ制御する機能を備えている場合には、例えば図３および図４にそれぞれ示すようにその充電と放電とを制御するようにすれば良い。

即ち、図３は充電時のホストＣＰＵユニット９および各ＣＰＵユニット４（４ａ,４ｂ〜４ｎ）における概略的な制御手順を示している。この場合には、ホストＣＰＵユニット９において前述した充電スイッチ（ＳＷ１〜７）４ａ,４ｂ〜４ｎを一斉に導通（オン）させ、複数の電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎを並列接続して図示しない充電電源に接続し＜ステップＳ１＞、各ＣＰＵユニット４にそれぞれ充電管理モードを設定する＜ステップＳ２＞。すると各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎにおけるＣＰＵユニット４においては、充電管理モードの設定に伴ってそれぞれ第１のセンシング抵抗３（３ａ,３ｂ〜３ｎ）からその充電電流Ｉcを検出し＜ステップＳ３＞、充電電流Ｉcの変化から二次電池の満充電の判定を行う＜ステップＳ４＞。そして二次電池が満充電に至ったとき、その充電を停止させる＜ステップＳ５＞。

一方、前記ホストＣＰＵユニット９においては、各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎのＣＰＵユニット４からその充電状態の情報を収集し＜ステップＳ６＞、全ての電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎが満充電に至ってその充電を停止したか否かを監視する＜ステップＳ７＞。そして全ての電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎが満充電に至ったとき、前述した充電スイッチ（ＳＷ１〜７）４ａ,４ｂ〜４ｎをそれぞれ遮断（オフ）し＜ステップＳ８＞、前記複数の電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎを図示しない充電電源からそれぞれ切り離してその充電制御を停止するようにすれば良い。

これに対して放電時には、図４に示すように先ずホストＣＰＵユニット９においては前記放電スイッチ６を導通（オン）させ、前記複数の電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎを直列接続して図示しない負荷に接続し＜ステップＳ１１＞、各ＣＰＵユニット４にそれぞれ放電管理モードを設定する＜ステップＳ１２＞。そしてホストＣＰＵユニット９は、その放電路に直列に介挿された第２のセンシング抵抗８からその放電電流Ｉdcを検出し＜ステップＳ１３＞、検出した放電電流Ｉdcを複数の電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎの各ＣＰＵユニット４にそれぞれ通知する＜ステップＳ１４＞。しかる後、各ＣＰＵユニット４からその放電状態の情報を収集しながら＜ステップＳ１５＞、放電を停止した電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎがあるか否かを判定する＜ステップＳ１６＞。全ての電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎが正常に放電している場合には、前述したステップＳ１３に示した放電電流の検出処理からの手順を繰り返し実行する。

しかし放電を停止した電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎが存在する場合には＜ステップＳ１６＞、前述した放電スイッチ６を遮断（オフ）して複数の電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎを一斉に負荷から切り離してその放電を停止させると共に＜ステップＳ１７＞、各ＣＰＵユニット４に対して放電停止命令を発して、その放電制御を終了する＜ステップＳ１８＞。

一方、前記各ＣＰＵユニット４においては、前記ホストＣＰＵユニット９から通知される放電電流Ｉdcを取得し＜ステップＳ２０＞、その放電電流Ｉdcを積算することで二次電池からの放電容量（消費容量）を求める＜ステップＳ２１＞。そしてその満充電容量から放電容量を差し引くことで、当該電池ブロックにおける二次電池の残容量をそれぞれ求める＜ステップＳ２２＞。その上で各ＣＰＵユニット４においては、その電池残容量が予め設定された限界容量（下限値）まで低下したか否かを判定し＜ステップＳ２３＞、電池残容量に余裕がある場合には前記ホストＣＰＵユニット９から放電停止指令が発せられているか否かを確認した上で＜ステップＳ２４＞、前述したステップＳ２０に示す放電電流Ｉdｃの取得処理からの手順を繰り返し実行する。これに対して電池残容量が予め設定された限界容量（下限値）まで低下した場合＜ステップＳ２３＞、或いは前記ホストＣＰＵユニット９から放電停止指令が発せられた場合には＜ステップＳ２４＞には、その時点で二次電池からの放電を停止して放電制御を停止する＜ステップＳ２５＞。

以上のように本発明に係る二次電池装置においては、充電時には複数の電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎを並列接続して二次電池をそれぞれ充電すると共に、電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎ毎に第１のセンシング抵抗３ａ,３ｂ〜３ｎにて個別に検出される充電電流に基づいて各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎに対する充電をそれぞれ制御し、放電時には複数の電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎを直列接続して一斉に放電させると共に、第２のセンシング抵抗８にて検出される放電電流に基づいて各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎ毎に電池残量を監視してその放電を制御するので、複数の電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎを直列接続して大電力負荷に対する高出力電圧を得る場合であっても、その充電と放電とをそれぞれ安定に信頼性良く制御することができる。特に複数の電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎ毎に設けられる第１のセンシング抵抗３ａ,３ｂ〜３ｎの影響を受けることなくその放電を制御することができ、また複数の第１のセンシング抵抗３ａ,３ｂ〜３ｎに起因する電圧降下の問題も生じることがないので、実用的利点が多大である。

ところで前述したように複数の二次電池を複数の電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎに分割して二次電池装置を構築する場合、そのメンテナンス性等の観点から、例えば図５に示すように各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎ毎に、前述したＣＰＵユニット３ａ,３ｂ〜３ｎ等と共に箱形のケース１０にそれぞれ収納してバッテリパック（ユニット）化し、これらの複数のバッテリパック（ケース１０）ＢＰを所定の筐体（ラック）２０に並べて着脱自在に収容して用いるようにすることが望ましい。この場合、一般的には筐体（ラック）２０に組み込んだファン２１を用いて筐体２０内を一括して廃熱冷却することが行われるが、複数のバッテリパックＢＰ間における冷却効率が不均衡となり、二次電池の温度にバラツキが生じることが懸念される。

従ってこのような不具合を防ぐ上で上述した如く電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎ毎に、各ＣＰＵユニット３ａ,３ｂ〜３ｎ等と共にケース１０に収納してバッテリパック化した二次電池ユニットＢＰに、例えば図５に示すようにそれぞれ冷却ファン１１を組み込み、各二次電池ユニットＢＰ毎に個別に冷却して二次電池の温度を管理することが望ましい。具体的には各二次電池ユニット（バッテリパック）ＢＰのケース１０に冷却ファン１１を組み込むと共に、二次電池の温度を検出する温度センサ（例えばサーミスタ）を組み込み、前述したＣＰＵユニット４の制御の下で電池温度が一定となるように前記冷却ファン１１の風量をそれぞれ制御するようにすれば良い。

このような構成を採用すれば前記筐体２０内における二次電池ユニット（バッテリパック）ＢＰの収納位置によって、その周囲から受ける熱的影響が異なる場合であっても、個々の二次電池ユニット（バッテリパック）ＢＰ毎に冷却ファン１１を制御して電池温度を予め設定された一定温度に保つことが可能となるので、複数の二次電池ユニット（バッテリパック）ＢＰ間における電池温度のバラツキを抑制することができる。この結果、電池温度の違いに起因する電池性能の変化や電池寿命のバラツキを抑えて、各二次電池ユニット（バッテリパック）ＢＰにおける電池性能を十分に発揮させることが可能となり、前述した充電制御および放電制御をそれぞれ信頼性良く実行することが可能となる。

またこのようにして複数の電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎをそれぞれケース１０に収納してバッテリパックＢＰ化するに際して、例えば図６に示すように上記ケース１０に対して二次電池ＢＡＴを中吊り状に支持し、二次電池ＢＡＴの周囲に空気層を形成する隙間１２を設けることが望ましい。具体的にはケース１０の内側に固定したステー１３を用いて二次電池ＢＡＴを中吊り状に支持し、二次電池ＢＡＴの外周面とケース１０の内壁面との間に所定の空間（隙間）を形成するような支持構造とすれば良い。

このような構造とすれば、仮に前述した筐体２０の内部に複数の二次電池ユニット（バッテリパック）ＢＰが互いに密着した状態で並べて収納される場合であっても、前述した隙間１２によって各二次電池ユニット（バッテリパック）ＢＰにおける二次電池ＢＡＴの周囲に空気層を形成することが可能となるので、この空気層によって外部からの不本意な熱の侵入を防ぐと共に、空気の通流によって二次電池ＢＡＴから発せられる熱を効果的に外部に逃がすことが可能となる。特に前述した冷却ファン１１によって二次電池ＢＡＴの周囲の空気を通流させれば、その廃熱効果・冷却効率を高めることが可能となり、二次電池ユニット（バッテリパック）ＢＰの安定した動作環境を容易に確保することが可能となる。

図７は上述した考察の下で実現される二次電池ユニット（バッテリパック）ＢＰの具体的な構成を示す図であって（ａ)は内部構造を示す平面図、(ｂ)は内部構造を示す断面図、(ｃ)は正面図、(ｄ)は左側面図、そして(ｄ)は右側面図である。尚、ここでは図７(ｃ)を二次電池ユニット（バッテリパック）ＢＰの正面として説明するが、筐体（ラック）２０への収納の向き等、その使用時の向きはこれに特定されるものではない。

この図７に示す二次電池ユニット（バッテリパック）ＢＰについて簡単に説明すると、この二次電池ユニット（バッテリパック）ＢＰは、長方形状の箱形の下ケース１０ａと、この下ケース１０ａを覆うカバー（上ケース）１０ｂとからなるケース１０内に、前述した電池ブロックを形成した二次電池ＢＡＴと、前述したＣＰＵユニット４等を搭載した回路基板１５とを収納して構成される。ケース１０の略右半分は、前記二次電池ＢＡＴの収納領域Ａとして用いられ、また上記ケース１０の略左半分は前述した回路基板１５の収納領域Ｂとして用いられる。上記収納領域Ａは、例えば３６本の筒型電池セルを２段２列に亘って横並びにして、その向きを交互に並べて直列接続した二次電池ＢＡＴを収納可能な大きさを有する。特にこの収納領域Ａには二次電池ＢＡＴの周囲とケース１０ａとの間に所定の隙間を形成する為のステー１３が設けられており、このステー１３を介して前記二次電池ＢＡＴを支持することで該二次電池ＢＡＴをケース１０内に中吊り状態に収納する構造をなしている。

また下ケース１０ａの右側面部の前記二次電池ＢＡＴに対峙する位置には冷却ファン１１が設けられており、下ケース１０ａの右側面部に形成された複数のスリット孔１６を介してケース１０内の空気が熱と共に吐き出されるようになっている。特にケース１０内の空気は、二次電池ＢＡＴの周囲に形成された隙間を通して、該二次電池ＡＢＴから発せられる熱を吸収しながら、前記スリット孔１６を介してケース１０の外部に排出される。尚、前記二次電池ＢＡＴは、コネクタ１６を介して前記回路基板１５に電気的に接続されている。また回路基板１５はコネクタ１７を介してホストＣＰＵユニット９に接続されるようになっている。

このようにしてケース１０に電池ブロックや回路基板１５を収納して構成される二次電池ユニット（バッテリパック）ＢＰによれば、複数の二次電池ユニット（バッテリパック）ＢＰを互いに密着させて並べて配置するような場合であっても、各二次電池ユニット（バッテリパック）ＢＰにおける二次電池ＢＡＴ間での熱的な干渉を抑えることがでる。従って二次電池ＢＡＴの温度を一定に保って充電および放電を容易に、しかも安定に制御することが可能となる等の効果が奏せられる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば複数の二次電池を分割して設定される複数の電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎ（バッテリパックＢＰの数）の数は、装置の仕様に応じて定めれば良いものであり、また各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎを構成する二次電池の数もその仕様に応じて定めれば良いことは言うまでもない。また充電スイッチ４ａ,４ｂ〜４ｎおよび放電スイッチ６については、各電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎ内にそれぞれ組み込んでも良いが、電池ブロック１ａ,１ｂ〜１ｎに対する外付け部品として設けることも可能である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施形態に係る二次電池装置の概略構成図。 本発明に係る二次電池装置の充電時および放電時における等価回路を示す図。 本発明に係る二次電池装置における充電制御手順の例を示す図。 本発明に係る二次電池装置における放電制御手順の例を示す図。 本発明に係る二次電池装置における複数の電池ブロックをユニット化して１つの筐体に収納したときの構造例を示す図。 電池ブロックにおける二次電池の中吊り構造の例を示す図。 ユニット化した電池ブロックの構成例を示す図。

符号の説明

１ａ,１ｂ〜１ｎ 電池ブロック
２ａ,２ｂ〜２ｎ ＣＰＵユニット
３ａ,３ｂ〜３ｎ 第１のセンシング抵抗
４ａ,４ｂ〜４ｎ 充電スイッチ
５ｐ,５ｎ 充電端子
６ａ,６ｂ〜６ｎ 放電スイッチ
７ａ,７ｂ 放電端子
８ 第２のセンシング抵抗
９ ホストＣＰＵユニット
１０ 二次電池ユニット（バッテリパック）のケース
１１ 冷却ファン
２０ 筐体（フレーム）

Claims (4)

1. 複数の二次電池を備えた二次電池装置であって、
   前記複数の二次電池を複数の電池ブロックに分割すると共に、各電池ブロック毎に充電電流検出用の第１のセンシング抵抗をそれぞれ組み込み、
   前記複数の二次電池の充電時には前記複数の電池ブロックを並列接続し、各電池ブロック毎に前記第１のセンシング抵抗を介して検出される充電電流に基づいて二次電池に対する充電を制御し、
   一方、複数の二次電池の放電時には前記複数の電池ブロックにおける前記第１のセンシング抵抗をそれぞれバイパスして前記複数の電池ブロックを直列接続すると共に、これらの電池ブロックがなす放電路に放電電流検出用の第２のセンシング抵抗を直列に介挿し、上記第２のセンシング抵抗を介して検出される放電電流に基づいて前記複数の二次電池からの放電を制御することを特徴とする二次電池装置。
2. 前記各電池ブロックは、充放電管理用のＣＰＵユニットを個々に備えたものであって、
   前記複数の二次電池に対する充放電の制御は、前記各電池ブロックのＣＰＵユニットとの間でそれぞれ情報通信するホストＣＰＵユニットの管理の下で前記複数の電池ブロックを並列接続すると共に前記各電池ブロックのＣＰＵユニットを充電管理モードに設定し、または前記複数の電池ブロックを直列接続すると共に前記各電池ブロックのＣＰＵユニットを放電管理モードに設定して行われるものである請求項１に記載の二次電池装置。
3. 前記複数の二次電池に対する充電制御は、前記各電池ブロック毎に前記第１のセンシング抵抗を介して検出される充電電流の変化から満充電を検出して各電池ブロックの充電を個別に停止制御すると共に、全ての電池ブロックの二次電池が満充電に達したときに前記各電池ブロックへの電力供給を停止するものである請求項１に記載の二次電池装置。
4. 前記複数の二次電池に対する放電制御は、前記第２のセンシング抵抗を介して検出される放電電流を前記各電池ブロックにそれぞれ通知し、各電池部ブロック毎に電池残容量を管理すると共に、電池残容量が下限に達した電池ブロックが生じたとき、全ての電池ブロックからの放電を一括して停止させるものである請求項１に記載の二次電池装置。

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