JP5461686B2 - 電池システム - Google Patents

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Description

本発明は、複数の電池要素の間を、直列および並列のいずれか一方または両方の態様により接続して構成される電池システムに関する。
従来の電池システムとしては、例えば、複数の電池セルを直列接続してなる複数の電池要素を相互に並列接続したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に係る電池システムでは、固有のアドレス情報がそれぞれに付与された複数の電池要素の電池残量を、電池要素のアドレス情報を用いて検出する。特許文献１に係る電池システムによれば、複数の電池要素に関する高精度な電池残量の管理を行うことができる。
特開２００９−１４５６６号公報
ところで、最近時、電力貯蔵用の大規模な電池システムの開発および試験的な導入が進みつつある。こうした中、電池システムの適用用途が拡大し、これに伴って電池システムは、多様な電圧・電流容量の要請に対して柔軟に対応可能な拡張性が求められるようになってきている。
このような拡張性を実現するには、例えば、複数の電池要素の間の接続関係を、所要の電圧・電流容量に従って構築することが考えられる。こうした電池システムの構築を行う上で重要な点は、複数の電池要素間の接続態様を把握・管理することである。しかしながら、特許文献１に係る電池システムでは、複数の電池要素間の接続態様を把握・管理することまではできない。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、複数の電池要素間の接続態様を把握・管理することができるようにすることを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る電池システムは、複数の電池要素の間を、直列および並列のいずれか一方または両方の態様により接続して構成される電池システムであって、複数の前記電池要素に関する識別情報が設定される識別情報設定部と、前記識別情報設定部で設定された識別情報を用いて複数の前記電池要素間の接続態様を管理する接続態様管理部と、を備え、前記電池要素に関する識別情報は、個々の前記電池要素が有する電位に関する第１識別情報と、個々の前記電池要素が属する上位群に関する第２識別情報との組み合わせにより形成される、ことを最も主要な特徴とする。
本発明の実施形態に係る電池システムによれば、複数の電池要素間の接続態様を把握・管理することができる。
本発明の実施形態に係る電池システムの一構成要素である電池モジュールの概要を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る電池システムの一構成要素である電池パックの概要を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る電池システムを包括して収納する電池ブロック収納装置の外観図である。 電池ブロック収納装置の内部構成を概略的に表す機能ブロック図である。 複数の電池モジュール（並列接続）に割り当てられる識別情報の詳細を表す概念図である。 複数の電池モジュール（直並列接続）に割り当てられる識別情報の詳細を表す概念図である。 一対の電池パックを相互に並列に接続した電池ブロックにおいて、一対の電池パック間の接続関係を把握する手順を表す説明図である。 一対の電池パック間を相互に直列に接続した電池ブロックにおいて、一対の電池パック間の接続関係を把握する手順を表す説明図である。 一対の電池パック間を図５Ｂとは逆の順序で相互に直列に接続した電池ブロックにおいて、一対の電池パック間の接続関係を把握する手順を表す説明図である。 電池ブロック収納装置において、外部から識別情報を読み取る際の手順を表す説明図である。
以下、本発明の実施形態に係る電池システムについて、図面を参照して詳細に説明する。
［電池モジュール１１の概要］
はじめに、本発明の実施形態に係る電池システムの一構成要素である電池モジュール１１について、図１を参照して説明する。図１は、電池モジュール１１の概要を示す機能ブロック図である。
なお、以下の説明において、個々の電池モジュールについて説明する場合は、“１１Ａ”，“１１Ｂ”，“１１Ｃ”・・・のように、電池モジュールに割り当てた主符号“１１”の後ろに枝符号“Ａ”，“Ｂ”，“Ｃ”を付して表す。また、電池モジュールの総論について説明する場合は、主符号“１１”のみを付して表す。このような符号の表記ルールは、電池モジュールの他に、後記するシリアル・コミュニケーション・インターフェース（ＳＣＩ）１７、電源回路端子部１９、電池パック２１、識別情報信号端子部２３に対しても同様に適用される。
本発明の“電池要素”の一部に相当する電池モジュール１１Ａは、図１に示すように、直流電源回路１２と、電池セル監視部１３と、識別情報信号端子部１５ａと、シリアル・コミュニケーション・インターフェース（SCI：Serial Communication Interface；以下、“ＳＣＩ”と省略する。）１７ａと、電源回路端子部（以下、“Ｐｏｗｅｒ”と呼称する。）１９ａと、表示器２０と、を備えて構成されている。
直流電源回路１２は、複数の電池セル（例えば、リチウムイオン二次電池）ＥＣ１，ＥＣ２，・・・，ＥＣｎ（ただし、ｎは自然数）の間を、直列に接続して構成されている。直流電源回路１２の正極および負極の両端子は、複数の電池セルＥＣ１，ＥＣ２，・・・，ＥＣｎに充電された直流電力を外部に取り出すための電源端子部１９ａに接続されている。複数の電池セルＥＣ１，ＥＣ２，・・・，ＥＣｎのそれぞれには、セル周囲の温度を検出する温度センサＴ１，Ｔ２，Ｔ３，・・・，Ｔｎと、電池セル電圧を検出する電圧センサＶ１，Ｖ２，Ｖ３，・・・，Ｖｎと、が設けられている。
電池セル監視部１３は、複数の電池セルＥＣ１，ＥＣ２，・・・，ＥＣｎの管理機能を有する。具体的には、電池セル監視部１３は、温度センサＴ１，Ｔ２，Ｔ３，・・・，Ｔｎ、および、セル電圧センサＶ１，Ｖ２，Ｖ３，・・・，Ｖｎからそれぞれの温度および電圧に関する検出値を取得し、これら検出値に基づいて、それぞれの電池セルＥＣ１，ＥＣ２，・・・，ＥＣｎ毎の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を、温度補正を加味して求める。また、電池セル監視部１３は、それぞれの電池セルＥＣ１，ＥＣ２，・・・，ＥＣｎ毎のセル電圧に基づいて、過充電または過放電の診断を行なう。
識別情報信号端子部１５ａは、本発明の“電池要素”として機能する電池モジュール１１を一意に識別するための識別情報に係る信号の入出力を媒介する。ＳＣＩ１７ａは、電池モジュール１１に対して本発明の“上位群”に相当する電池パック２１との間における情報通信の入出力を媒介する。通信対象となる情報としては、それぞれの電池セルＥＣ１，ＥＣ２，・・・，ＥＣｎ毎の温度および電圧に関する検出値、並びに、充電状態（ＳＯＣ）をあげることができる。
電源端子部１９ａは、電池セルＥＣ１，ＥＣ２，・・・，ＥＣｎに充電された直流電力を外部に取り出す一方、外部電力を複数の電池セルＥＣ１，ＥＣ２，・・・，ＥＣｎに蓄えるための電力の授受を媒介する。表示器２０は、電池モジュール１１Ａの稼働状態を表示する機能を有する。
上述のように構成された電池モジュール１１Ａは、特に限定されないが、例えば、１０Ａｈ〜３０Ａｈ程度の容量を有する。電池モジュール１１Ａは、ＳＯＣ演算機能の他に、必要に応じて、各電池セルＥＣ１，ＥＣ２，・・・，ＥＣｎの内部インピーダンス演算機能、劣化状態（ＳＯＨ：State Of Health）演算、セル電圧のバランス制御、および、電池モジュール１１Ａ内部の漏電検知機能を有して構成される。
［電池パック２１の概要］
次に、本発明の実施形態に係る電池システムに相当する電池パック２１について、図２を参照して説明する。図２は、電池パック２１の概要を示す機能ブロック図である。
本発明の“電池要素”の一部に相当する電池パック２１Ａは、図２に示すように、４つの電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄと、ＳＣＩ１７Ａと、電源端子部１９Ａと、識別情報信号端子部２３Ａと、識別情報設定部２５とを備えて構成されている。
ＳＣＩ１７Ａは、図２に示すように、４つの電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄのそれぞれに設けられたＳＣＩ１７ａ〜１７ｄに接続され、電池パック２１Ａに対して“上位群”に相当する電池システム３１との間における情報通信の入出力を媒介する。
なお、ＳＣＩ１７ａ〜１７ｄの間を接続する通信経路の態様は、スター型またはバス型などを適宜採用すればよい。
電源端子部１９Ａは、図２に示すように、４つの電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄのそれぞれに設けられた電源端子部１９ａ〜１９ｄの正極および負極の両端子に接続され、複数の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄに充電された直流電力を外部に取り出す一方、外部電力を複数の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄに蓄えるための電力の授受を媒介する。
識別情報信号端子部２３Ａは、図２に示すように、電池パック２１Ａに属する電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄを一意に識別するための識別情報に係る設定信号を、統合制御部３５へと媒介する。
なお、ＳＣＩ１７Ａ、電源端子部１９Ａ、および、識別情報信号端子部２３Ａは、相互に離して配置するのが好ましい。このように配置すると、ノイズの影響を抑制することができるからである。
識別情報設定部２５は、電池パック２１Ａに属する電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄの識別情報に係る設定信号を創り出す機能を有する。具体的には、識別情報設定部２５は、図２に示すように、正母線Ｖｃｃと、負母線ＧＮＤと、複数のプルアップ抵抗Ｒと、第１および第２のアドレス設定部２７，２９とを備える。
電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄのそれぞれに識別情報を設定するために用いる電源は、図２に示すように、識別情報信号端子部２３Ａを介して外部から供給してもよいし、電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄ自身が蓄えている電力から賄うようにしてもよい。
第１および第２のアドレス設定部２７，２９は、例えば、ディップスイッチ、ショ−トピンなどで構成すればよい。このように構成すれば、電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄに割り当てる識別情報（アドレス）を任意の値に設定することができる。アドレス値の変更を要しない場合、第１および第２のアドレス設定部２７，２９は、“Ｈ”または“Ｌ”の固定値を設定可能な回路であればよい。
電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄのそれぞれに設けられた識別情報信号端子部１５ａ〜１５ｄの第１端子１５ａ１〜１５ｄ１は、負母線ＧＮＤにそれぞれ接続されている。識別情報信号端子部１５ａ〜１５ｄの第２および第３端子１５ａ２〜１５ｄ２，１５ａ３〜１５ｄ３は、プルアップ抵抗Ｒを介して正母線Ｖｃｃにそれぞれ接続されている。また、負母線ＧＮＤと、第２および第３端子１５ａ２〜１５ｄ２，１５ａ３〜１５ｄ３との間には、第１アドレス設定部２７が介在するように接続されている。
識別情報信号端子部１５ａ〜１５ｄの第４および第５端子１５ａ４〜１５ｄ４，１５ａ５〜１５ｄ５は、プルアップ抵抗Ｒを介して正母線Ｖｃｃにそれぞれ接続されている。また、負母線ＧＮＤと、第４および第５端子１５ａ４〜１５ｄ４，１５ａ５〜１５ｄ５との間には、第２アドレス設定部２９が介在するように接続されている。
ここで、電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄのそれぞれに設定される識別情報の概要について、図２を参照して説明する。図２に示すように、ひとつの電池パック（本発明の“電池システム”に相当する。）２１Ａが、４つの電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄを直列に接続して構成されていると仮定する。この場合、それぞれの電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄに対し、例えば、個々の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄが有する電位に関する第１識別情報ｍ１ｍ２として、２ビットのアドレス値“００”，“０１”，“１０”，“１１”を割り当てるようにする。
また、個々の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄが属する上位群（電池パック２１Ａ）に関する第２識別情報ｎ１ｎ２として、第１識別情報ｍ１ｍ２と同様に、２ビットのアドレス値“００”を割り当てるようにする。このように、電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄに関する識別情報は、個々の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄが有する電位に関する第１識別情報ｍ１ｍ２と、個々の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄが属する上位群に関する第２識別情報ｎ１ｎ２との組み合わせにより形成される点が、本発明の最も主要な特徴である。これについて、詳しくは後記する。
［電池ブロック収納装置３１の概要］
次に、本発明の実施形態に係る電池システムを包括して収納する電池ブロック収納装置３１について、図３Ａ，図３Ｂを参照して説明する。図３Ａは、電池ブロック収納装置３１の外観図である。図３Ｂは、電池ブロック収納装置３１の概要を示す機能ブロック図である。
電池ブロック収納装置３１は、図３Ａ，図３Ｂに示すように、電池ブロック３３と、統合制御部３５と、一対のファン３７ａ，３７ｂと、主電源端子部３９とを、キャビネット３２に備えて構成されている。電池ブロック３３は、図３Ａに示すように、４つの電池パック２１Ａ〜２１Ｄを含んで構成される。これらの電池パック２１Ａ〜２１Ｄは、相互に積層させた状態でキャビネット３２に収納されている。
なお、電池パック２１Ａ〜２１Ｄは、図３Ａに示すように、直方体形状であるケース３４Ａ〜３４Ｄにそれぞれ収納された状態で形成されている。直方体形状の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄのそれぞれは、ケース３４Ａの一側から長手方向に沿って摺動させることによって所定位置に装着可能に構成されている。これにより、電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄのそれぞれが、ケース３４Ａに対する適切な位置に装着された場合に、ケース３４Ａに設けた不図示のコネクタ部材と、電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄに設けたコネクタ部材とが嵌合することにより、電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄと電池パック２１Ａとを電気的に接続可能なように構成されている。
電池ブロック３３は、図３Ｂに示すように、主電源端子部３９のうち正端子３９ａおよび負端子３９ｂの間に４つの電池パック２１Ａ〜２１Ｄを、それぞれの電源回路端子部（Ｐｏｗｅｒ）１９Ａ〜１９Ｄを介して並列に接続して構成されている。正端子３９ａに連なる正母線と、負端子３９ｂに連なる負母線との間には、主電源の直流電圧を検出する電圧センサ４１が設けられている。また、正端子３９ａに連なる正母線には、同正母線に流れる電流値を検出する電流センサ４３が設けられている。そして、負端子３９ｂに連なる負母線には、開閉スイッチ４５が設けられている。
電圧センサ４１、電流センサ４３、および、開閉スイッチ４５の可動接触子は、統合制御部３５にそれぞれ接続されている。また、電池パック２１Ａ〜２１ＤのＳＣＩ１７Ａ〜１７Ｄおよび識別情報信号端子部２３Ａ〜２３Ｄのそれぞれも、統合制御部３５に接続されている。さらに、一対のファン３７ａ，３７ｂも、統合制御部３５に接続されている。
なお、ＳＣＩ１７Ａ〜１７Ｄの間、または、これらと統合制御部３５との間を接続する通信経路の態様は、スター型またはバス型などを適宜採用すればよい。
統合制御部３５は、図３Ｂに示すように、接続態様管理部４７を備えて構成されている。“電池要素”としての電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄの間、または、電池パック２１Ａ〜２１Ｄの間の接続態様を管理するために、接続態様管理部４７は、同図３Ｂに示すように、接続態様管理テーブル４９を有して構成されている。接続態様管理テーブル４９の内容については後記する。
［電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄに割り当てられる識別情報の詳細］
次に、電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄに割り当てられる識別情報の詳細について、図４Ａ，図４Ｂを参照して説明する。図４Ａは、４組の電池パック２１Ａ〜２１Ｄを相互に並列に接続した電池ブロック３３において、個々の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄに割り当てられる識別情報の詳細を表す概念図である。図４Ｂは、２組の電池パック２１Ａ〜２１Ｄを直列接続した一対の組電池を相互に並列に接続した電池ブロック３３において、個々の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄに割り当てられる識別情報の詳細を表す概念図である。
（第１実施例）
図４Ａに示す第１実施例では、正負の端子３９ａ，３９ｂの間に、４組の電池パック２１Ａ〜２１Ｄを相互に並列に接続することにより、ひとつの第１実施例に係る電池ブロック３３−１が構成されている。
なお、以下の説明において、複数の電池モジュールを直列に接続した組電池としての電池パックを、相互に並列に接続する場合において、個々の電池モジュールについて説明する場合は、“１１Ａ００”，“１１Ｂ００”，“１１Ｃ００”・・・のように、各組毎の電池モジュールに割り当てた副符号“１１Ａ”，“１１Ｂ”，“１１Ｃ”，“１１Ｄ”・・・の後ろに枝符号“００”，“０１”，“１０”，“１１”を付して表す。また、電池モジュールの総論について説明する場合は、副符号“１１Ａ”，“１１Ｂ”，“１１Ｃ”，“１１Ｄ”・・・のみを付して表す。
“電池要素”としての電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄのうち、共通の第１電位“００”を有する電池モジュール１１Ａ００〜１１Ａ１１（図４Ａの“００”に係る行方向参照）同士には、共通の第１識別情報ｍ１ｍ２の値“００”が割り当てられている。同様に、共通の第２電位“０１”を有する電池モジュール１１Ｂ００〜１１Ｂ１１（図４Ａの“０１”に係る行方向参照）同士には、共通の第１識別情報ｍ１ｍ２の値“０１”が割り当てられている。共通の第３電位“１０”を有する電池モジュール１１Ｃ００〜１１Ｃ１１（図４Ａの“１０”に係る行方向参照）同士には、共通の第１識別情報ｍ１ｍ２の値“１０”が割り当てられている。共通の第４電位“１１”を有する電池モジュール１１Ｄ００〜１１Ｄ１１（図４Ａの“１１”に係る行方向参照）同士には、共通の第１識別情報ｍ１ｍ２の値“１１”が割り当てられている。
一方、“電池要素”としての電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄのうち、図４Ａの“００”に係る列方向に整列した電池モジュール１１Ａ００〜１１Ｄ００は、“上位群”としての共通の電池パック２１Ａに属している。同様に、図４Ａの“０１”に係る列方向に整列した電池モジュール１１Ａ０１〜１１Ｄ０１は、“上位群”としての共通の電池パック２１Ｂに属している。同様に、図４Ａの“１０”に係る列方向に整列した電池モジュール１１Ａ１０〜１１Ｄ１０は、“上位群”としての共通の電池パック２１Ｃに属している。同様に、図４Ａの“１１”に係る列方向に整列した電池モジュール１１Ａ１１〜１１Ｄ１１は、“上位群”としての共通の電池パック２１Ｄに属している。
要するに、列方向に整列した電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄのそれぞれには、第２識別情報ｎ１ｎ２として共通の値（“００”，“０１”，“１０”，“１１”のうちいずれか）が割り当てられている。
ただし、相互に異なる上位群（電池パック）に属する電池モジュールには、第２識別情報ｎ１ｎ２として別個の値が割り当てられる。
第１実施例に係る電池システムの接続態様管理部４７が有する接続態様管理テーブル４９（図３Ｂ参照）の内容を表１に示す。第１実施例に係る電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄに関する識別情報は、表１に示すように、個々の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄが有する４段階の電位レベルに関する第１識別情報ｍ１ｍ２（２ビット）の値と、個々の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄが属する上位群に関する第２識別情報ｎ１ｎ２（２ビット）の値との組み合わせにより形成されている。
Figure 0005461686
第１実施例に係る電池システムによれば、個々の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄが有する４段階の電位レベルに関する第１識別情報ｍ１ｍ２（２ビット）の値と、個々の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄが属する上位群に関する第２識別情報ｎ１ｎ２（２ビット）の値との組み合わせにより形成された識別情報に基づいて、複数の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄ間の接続態様（直列接続か並列接続か、および、個々の電池モジュール間の配列順序）を一意に把握・管理することができる。
具体的には、任意の組み合わせに係る電池モジュール１１間の接続態様が、直列接続かまたは並列接続かを調べるに際しては、判定対象となる個々の電池モジュール１１に割り当てられている第１および第２識別情報ｍ１ｍ２，ｎ１ｎ２をそれぞれ参照する。
判定対象となる個々の電池モジュール１１にそれぞれ割り当てられている第１識別情報ｍ１ｍ２の値が共通であり、かつ、第２識別情報ｎ１ｎ２の値が相互に異なる場合は、判定対象となる電池モジュール１１間の接続態様は、“並列接続”である旨の判定結果が下される。
一方、判定対象となる個々の電池モジュール１１にそれぞれ割り当てられている第１識別情報ｍ１ｍ２の値が相互に異なり、かつ、第２識別情報ｎ１ｎ２の値が共通の場合は、判定対象となる電池モジュール１１間の接続態様は、“直列接続”である旨の判定結果が下される。
また、判定対象となる電池モジュール１１間の接続態様が“直列接続”である場合に、さらに、個々の電池モジュール１１間の配列順序を調べるに際しては、判定対象となる個々の電池モジュール１１にそれぞれ割り当てられている第１識別情報ｍ１ｍ２の値の大小関係を調べる。仮に、電位レベルの段階に係る論理を昇順（例えば、第１識別情報が２ビットの場合、“００”が低電位、“０１”が中位の低電位、“１０”が中位の高電位、“１１”が高電位と段階的に割り当てるなど）に構成しているものとする。
この場合において、第１識別情報ｍ１ｍ２の値として大きいものが割り当てられている方の電池モジュールが、第１識別情報ｍ１ｍ２の値として小さいものが割り当てられている電池モジュールと比べて、上位（高電位側）に配されている旨の判定結果が下される。こうした判定結果の導出手順は、後記する第２〜第５実施例でも同じである。
また、第１実施例に係る電池システムにおいて、個々の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄに設けられたＳＣＩ１７ａ〜１７ｄの間の、共通の通信バスを用いたシリアル通信を、仮に、第１実施例に係る識別情報を用いた宛先および発信元の指定を伴う通信フレームを介して行ったとする。この場合、複数の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄの間の情報通信は、宛先および発信元の第１および第２識別情報が一意に指定された状態を維持して行われる。したがって、第１実施例に係る電池システムによれば、複数の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄの間の情報通信を、錯綜を生じさせることなく円滑に遂行することができる。
（第２実施例）
図４Ｂに示す第２実施例では、正負の端子３９ａ，３９ｂの間に、２組の電池パック（２１Ａ，２１Ｂの組）（２１Ｃ，２１Ｄの組）をそれぞれ直列接続した一対の組電池を相互に並列に接続することにより、ひとつの第２実施例に係る電池ブロック３３−２が構成されている。
なお、第２実施例に係る電池ブロック３３−２を構成する複数の電池パック２１Ａ〜２１Ｄ間の接続態様について、複数の電池パック２１間を直列に接続するとともに、こうして直列に接続したもの同士を並列に接続する態様を、“直並列”と呼ぶ場合がある。
“電池要素”としての電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄのうち、共通の第１電位“０００”を有する電池モジュール１１Ａ００，１１Ａ１０（図４Ｂの“０００”に係る行方向参照）同士には、共通の第１識別情報ｍ１ｍ２ｍ３の値“０００”が割り当てられている。同様に、共通の第２電位“００１”を有する電池モジュール１１Ｂ００，１１Ｂ１０（図４Ｂの“００１”に係る行方向参照）同士には、共通の第１識別情報ｍ１ｍ２ｍ３の値“００１”が割り当てられている。共通の第３電位“０１０”を有する電池モジュール１１Ｃ００，１１Ｃ１０（図４Ｂの“０１０”に係る行方向参照）同士には、共通の第１識別情報ｍ１ｍ２ｍ３の値“０１０”が割り当てられている。共通の第４電位“０１１”を有する電池モジュール１１Ｄ００，１１Ｄ１０（図４Ａの“０１１”に係る行方向参照）同士には、共通の第１識別情報ｍ１ｍ２ｍ３の値“０１１”が割り当てられている。
また、“電池要素”としての電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄのうち、共通の第５電位“１００”を有する電池モジュール１１Ａ０１，１１Ａ１１（図４Ｂの“１００”に係る行方向参照）同士には、共通の第１識別情報ｍ１ｍ２ｍ３の値“１００”が割り当てられている。同様に、共通の第６電位“１０１”を有する電池モジュール１１Ｂ０１，１１Ｂ１１（図４Ｂの“１０１”に係る行方向参照）同士には、共通の第１識別情報ｍ１ｍ２ｍ３の値“１０１”が割り当てられている。共通の第７電位“１１０”を有する電池モジュール１１Ｃ０１，１１Ｃ１１（図４Ｂの“１１０”に係る行方向参照）同士には、共通の第１識別情報ｍ１ｍ２ｍ３の値“１１０”が割り当てられている。そして、共通の第８電位“１１１”を有する電池モジュール１１Ｄ０１，１１Ｄ１１（図４Ｂの“１１１”に係る行方向参照）同士には、共通の第１識別情報ｍ１ｍ２ｍ３の値“１１１”が割り当てられている。
一方、“電池要素”としての電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄのうち、図４Ｂの“００”に係る列方向に整列した電池モジュール１１Ａ００〜１１Ｄ００は、“上位群”としての共通の電池パック２１Ａに属している。同様に、図４Ｂの“０１”に係る列方向に整列した電池モジュール１１Ａ０１〜１１Ｄ０１は、“上位群”としての共通の電池パック２１Ｂに属している。同様に、図４Ｂの“１０”に係る列方向に整列した電池モジュール１１Ａ１０〜１１Ｄ１０は、“上位群”としての共通の電池パック２１Ｃに属している。同様に、図４Ｂの“１１”に係る列方向に整列した電池モジュール１１Ａ１１〜１１Ｄ１１は、“上位群”としての共通の電池パック２１Ｄに属している。
要するに、列方向に整列した電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄのそれぞれには、第２識別情報ｎ１ｎ２として共通の値（“００”，“０１”，“１０”，“１１”のうちいずれか）が割り当てられている。
第２実施例に係る接続態様管理テーブル４９（図３Ｂ参照）の内容を表２に示す。第２実施例に係る電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄに関する識別情報は、表２に示すように、個々の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄが有する８段階の電位レベルに関する第１識別情報ｍ１ｍ２ｍ３（３ビット）の値と、個々の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄが属する上位群に関する第２識別情報ｎ１ｎ２（２ビット）の値との組み合わせにより形成されている。
Figure 0005461686
第２実施例に係る電池システムによれば、個々の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄが有する８段階の電位レベルに関する第１識別情報ｍ１ｍ２ｍ３（３ビット）の値と、個々の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄが属する上位群に関する第２識別情報ｎ１ｎ２（２ビット）の値との組み合わせにより形成された識別情報に基づいて、複数の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄ間の接続態様（直列接続か並列接続か、および、個々の電池モジュールの配列順序）を一意に把握・管理することができる。
また、第２実施例に係る電池システムにおいて、個々の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄに設けられたＳＣＩ１７ａ〜１７ｄの間の、共通の通信バスを用いたシリアル通信を、仮に、第１実施例に係る識別情報を用いた宛先および発信元の指定を伴う通信フレームを介して行ったとする。この場合、複数の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄの間の情報通信を、宛先および発信元の識別情報が一意に指定された状態を維持して行うことができる。したがって、第２実施例に係る電池システムによれば、第１実施例に係る電池システムと同様に、複数の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄの間の情報通信を、錯綜を生じさせることなく円滑に遂行することができる。
［一対の電池パック２１Ａ，２１Ｂの間の接続関係を把握する手順］
次に、一対の電池パック２１Ａ，２１Ｂの間の接続関係を把握する手順について、図５Ａ〜図５Ｃを参照して説明する。図５Ａは、一対の電池パック２１Ａ，２１Ｂを相互に並列に接続した電池ブロック３３において、一対の電池パック２１Ａ，２１Ｂ間の接続関係を把握する手順を表す説明図である。図５Ｂは、一対の電池パック２１Ａ，２１Ｂ間を相互に直列に接続した電池ブロック３３において、前記相関関係を把握する手順を表す説明図である。図５Ｃは、一対の電池パック２１Ａ，２１Ｂ間を図５Ｂとは逆の順序で相互に直列に接続した電池ブロック３３において、前記相関関係を把握する手順を表す説明図である。
（第３実施例）
図５Ａに示す第３実施例では、正負の端子３９ａ，３９ｂの間に、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂを相互に並列に接続することにより、ひとつの第３実施例に係る電池ブロック３３−３が構成されている。
第１の電池パック２１Ａは、正負の端子３９ａ，３９ｂの間に、第Ａ１のスイッチＳA1、第Ａ１の接続点ＰA1、４つの電池モジュール１１Ａ００〜１１Ｄ００、第Ｂ１の接続点ＰB1、および、第Ｂ１のスイッチＳB1を、それぞれ順次接続して構成されている。第Ａ１の接続点ＰA1の電位ＶA1および第Ｂ１の接続点ＰB1の電位ＶB1は、統合制御部３５によって監視されている。
また、第２の電池パック２１Ｂは、正負の端子３９ａ，３９ｂの間に、第Ａ２のスイッチＳA2、第Ａ２の接続点ＰA2、４つの電池モジュール１１Ａ０１〜１１Ｄ０１、第Ｂ１の接続点ＰB2、および、第Ｂ１のスイッチＳB2を、それぞれ順次接続して構成されている。第Ａ２の接続点ＰA2の電位ＶA2および第Ｂ２の接続点ＰB2の電位ＶB2は、統合制御部３５によって監視されている。
なお、第１の電池パック２１Ａに属する電池モジュール１１Ａ００〜１１Ｄ００の容量と、第２の電池パック２１Ｂに属する電池モジュール１１Ａ０１〜１１Ｄ０１の容量とは、相互に等しいものとする。
前記のように構成された第３実施例に係る電池ブロック３３−３において、全てのスイッチＳA１、ＳＢ１、ＳA2、ＳＢ２が閉じており、かつ、図５Ａに示すように、第３実施例に係る電池ブロック３３−３が、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂを相互に並列に接続して構成されているとする。
この場合、第Ａ１の接続点ＰA1の電位ＶA1および第Ａ２の接続点ＰA2の電位ＶA2、並びに、第Ｂ１の接続点ＰＢ１の電位ＶＢ１および第Ｂ２の接続点ＰＢ２の電位ＶＢ２はそれぞれ等しくなる。ここで、前者を条件１と呼び、後者を条件２と呼ぶ。
表３は、条件１および条件２と、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂの接続関係との対応を表す接続態様管理テーブル４９である。
Figure 0005461686
要するに、統合制御部３５は、第Ａ１の接続点ＰA1の電位ＶA1および第Ｂ１の接続点ＰB1の電位ＶB1、並びに、第Ａ２の接続点ＰA2の電位ＶA2および第Ｂ２の接続点ＰB2の電位ＶB2を監視し、前記条件１および条件２の充足有無を判定することにより、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂが、相互に並列に接続されているか否かを把握・管理することができる。
また、統合制御部３５は、前記条件１および条件２の充足有無に係る判定結果に基づいて、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂの間の接続に係る相関関係（接続関係）を把握し、こうして把握・管理した第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂの間の接続態様に従って、第１の電池パック２１Ａに属する電池モジュール１１Ａ００〜１１Ｄ００の識別情報、または、第２の電池パック２１Ｂに属する電池モジュール１１Ａ０１〜１１Ｄ０１の識別情報の補正を行ってもよい。
第３実施例に係る電池システムによれば、前記条件１および条件２の充足有無を判定するといった簡素な手順によって、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂが、相互に並列に接続されているか否かを把握・管理することができる。
（第４実施例）
図５Ｂに示す第４実施例では、正負の端子３９ａ，３９ｂの間に、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂを相互に直列に接続することにより、ひとつの第４実施例に係る電池ブロック３３−４が構成されている。
第１の電池パック２１Ａは、中継点Ｐmdおよび負端子３９ｂの間に、第Ａ１のスイッチＳA1、第Ａ１の接続点ＰA1、４つの電池モジュール１１Ａ００〜１１Ｄ００、第Ｂ１の接続点ＰB1、および、第Ｂ１のスイッチＳB1を、それぞれ順次接続して構成されている。第Ａ１の接続点ＰA1の電位ＶA1および第Ｂ１の接続点ＰB1の電位ＶB1は、統合制御部３５によって監視されている。
また、第２の電池パック２１Ｂは、正端子３９ａおよび中継点Ｐmdの間に、第Ａ２のスイッチＳA2、第Ａ２の接続点ＰA2、４つの電池モジュール１１Ａ０１〜１１Ｄ０１、第Ｂ１の接続点ＰB2、および、第Ｂ１のスイッチＳB2を、それぞれ順次接続して構成されている。第Ａ２の接続点ＰA2の電位ＶA2および第Ｂ２の接続点ＰB2の電位ＶB2は、統合制御部３５によって監視されている。
なお、第１の電池パック２１Ａに属する電池モジュール１１Ａ００〜１１Ｄ００の容量と、第２の電池パック２１Ｂに属する電池モジュール１１Ａ０１〜１１Ｄ０１の容量とは、相互に等しいものとする。
前記のように構成された第４実施例に係る電池ブロック３３−４において、全てのスイッチＳA１、ＳＢ１、ＳA2、ＳＢ２が閉じており、かつ、図５Ｂに示すように、第４実施例に係る電池ブロック３３−４が、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂを相互に直列に接続して構成され、かつ、第２の電池パック２１Ｂが、第１の電池パック２１Ａと比べて上位（高電位側）に位置しているとする。
この場合、第Ａ１の接続点ＰA1の電位ＶA1および第Ｂ２の接続点ＰB2の電位ＶB2は相互に等しく、かつ、第Ａ２の接続点ＰA2の電位ＶA2は、第Ｂ１の接続点ＰＢ１の電位ＶＢ１とは異なるものとなる。ここで、前者を条件３と呼び、後者を条件４と呼ぶ。
表４は、条件３および条件４と、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂの接続関係との対応を表す接続態様管理テーブル４９である。
Figure 0005461686
要するに、統合制御部３５は、第Ａ１の接続点ＰA1の電位ＶA1および第Ｂ２の接続点ＰB2の電位ＶB2、並びに、第Ａ２の接続点ＰA2の電位ＶA2および第Ｂ１の接続点ＰＢ１の電位ＶＢ１を監視し、前記条件３および条件４の充足有無をそれぞれ判定することにより、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂが、相互に直列に接続されているか否か、および、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂの間の相対的な位置関係（どちらが上位に位置するか）を把握・管理することができる。
また、統合制御部３５は、前記条件３および条件４の充足有無に係る判定結果に基づいて、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂの間の接続に係る相関関係（接続関係）を把握し、こうして把握・管理した第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂの間の接続態様に従って、第１の電池パック２１Ａに属する電池モジュール１１Ａ００〜１１Ｄ００の識別情報、または、第２の電池パック２１Ｂに属する電池モジュール１１Ａ０１〜１１Ｄ０１の識別情報の補正を行ってもよい。
第４実施例に係る電池システムによれば、前記条件３および条件４の充足有無を判定するといった簡素な手順によって、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂが、相互に直列に接続されているか否か、および、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂの間の相対的な位置関係（どちらが上位に位置するか）を把握・管理することができる。
（第５実施例）
図５Ｃに示す第５実施例では、第４実施例と同様に、正負の端子３９ａ，３９ｂの間に、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂを相互に直列に接続することにより、ひとつの電池ブロック３３が構成されている。ただし、第５実施例では、第４実施例と比べて、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂの配列順序（上位・下位の関係）が逆転している。
第１の電池パック２１Ａは、正端子３９ａおよび中継点Ｐmdの間に、第Ａ１のスイッチＳA1、第Ａ１の接続点ＰA1、４つの電池モジュール１１Ａ００〜１１Ｄ００、第Ｂ１の接続点ＰB1、および、第Ｂ１のスイッチＳB1を、それぞれ順次接続して構成されている。第Ａ１の接続点ＰA1の電位ＶA1および第Ｂ１の接続点ＰB1の電位ＶB1は、統合制御部３５によって監視されている。
また、第２の電池パック２１Ｂは、中継点Ｐmdおよび負端子３９ｂの間に、第Ａ２のスイッチＳA2、第Ａ２の接続点ＰA2、４つの電池モジュール１１Ａ０１〜１１Ｄ０１、第Ｂ１の接続点ＰB2、および、第Ｂ１のスイッチＳB2を、それぞれ順次接続して構成されている。第Ａ２の接続点ＰA2の電位ＶA2および第Ｂ２の接続点ＰB2の電位ＶB2は、統合制御部３５によって監視されている。
なお、第１の電池パック２１Ａに属する電池モジュール１１Ａ００〜１１Ｄ００の容量と、第２の電池パック２１Ｂに属する電池モジュール１１Ａ０１〜１１Ｄ０１の容量とは、相互に等しいものとする。
前記のように構成された第５実施例に係る電池ブロック３３−５において、全てのスイッチＳA１、ＳＢ１、ＳA2、ＳＢ２が閉じており、かつ、図５Ｃに示すように、第５実施例に係る電池ブロック３３−５が、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂを相互に直列に接続して構成され、かつ、第１の電池パック２１Ａが、第２の電池パック２１Ｂと比べて上位に位置しているとする。
この場合、第Ｂ１の接続点ＰB1の電位ＶB1および第Ａ２の接続点ＰA2の電位ＶA2は相互に等しく、かつ、第Ｂ２の接続点ＰB2の電位ＶB2は、第Ａ１の接続点ＰA1の電位ＶA1とは異なるものとなる。ここで、前者を条件５と呼び、後者を条件６と呼ぶ。
表５は、条件５および条件６と、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂの接続関係との対応を表す接続態様管理テーブル４９である。
Figure 0005461686
要するに、統合制御部３５は、第Ｂ１の接続点ＰB1の電位ＶB1および第Ａ２の接続点ＰA2の電位ＶA2、並びに、第Ｂ２の接続点ＰB2の電位ＶB2および第Ａ１の接続点ＰA1の電位ＶA1を監視し、前記条件５および条件６の充足有無をそれぞれ判定することにより、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂが、相互に直列に接続されているか否か、および、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂの間の相対的な位置関係（どちらが上位に位置するか）を把握・管理することができる。
また、統合制御部３５は、前記条件５および条件６の充足有無に係る判定結果に基づいて、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂの間の接続に係る相関関係（接続関係）を把握し、こうして把握・管理した第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂの間の接続態様に従って、第１の電池パック２１Ａに属する電池モジュール１１Ａ００〜１１Ｄ００の識別情報、または、第２の電池パック２１Ｂに属する電池モジュール１１Ａ０１〜１１Ｄ０１の識別情報の補正を行ってもよい。
第５実施例に係る電池システムによれば、前記条件５および条件６の充足有無を判定するといった簡素な手順によって、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂが、相互に直列に接続されているか否か、および、第１および第２の電池パック２１Ａ，２１Ｂの間の相対的な位置関係（どちらが上位に位置するか）を把握・管理することができる。
［その他の実施形態］
以上説明した実施の形態は、本発明に係る具現化の一例を示したものである。従って、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明は、その要旨または主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
例えば、本実施形態において、第１識別情報ｍ１ｍ２を、識別情報設定部２５によって設定する例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。第１識別情報ｍ１ｍ２を、例えば、ＩＰアドレス、一次元もしくは二次元のバーコード、ＩＣタグのデータ、ＧＰＳ測位データのいずれか、または、これらの組み合わせに係る情報媒体に保持する態様も、本発明の技術的範囲に含まれる。
また、本実施形態において、第１識別情報ｍ１ｍ２を、対応する電池モジュールに関連づけて割り当てるように設定する例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、一次元もしくは二次元のバーコード、または、シリアルナンバーなどを第１識別情報として用いて、こうした情報を持つ粘着シールを、対応する電池モジュールに貼付するようにしてもよい。
このような第１識別情報ｍ１ｍ２の保持方式を採用した場合、いかにして第１識別情報ｍ１ｍ２の値を読み取るのか？、が問題となる。そこで、かかる問題を解決するために、第１識別情報ｍ１ｍ２の読み取り機構を別途設ける。図６は、読み取り機構を別途設けた変形例に係る電池システムの概要を表す。変形例に係る電池ブロック収納装置３１−２では、図６に示すように、電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄの前面側に、第１識別情報ｍ１ｍ２の値が、二次元バーコード５１ａ〜５１ｄによって提示されている。第１識別情報ｍ１ｍ２の値を読み取るために、変形例に係る電池ブロック収納装置３１−２には、二次元バーコードスキャナ（カメラ付きの情報読み取り器）５３が設けられている。
このように構成すれば、例えば、電池システムの導入初期、メンテナンス時、保守交換などの際、識別情報（アドレス信号）の設定が適切であるか否かを、二次元バーコードスキャナ（カメラ付きの情報読み取り器）５３のスキャン操作によって簡易に確認することができる。
また、本実施形態において、第１識別情報ｍ１ｍ２を、個々の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｄが有する電位に基づいて割り当てる例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。対応する電池モジュールが有する電位が変化した場合、当該変化後の電池モジュールが有する電位に基づいて、同電池モジュールに係る第１識別情報ｍ１ｍ２を自動的に補正するように構成してもよい。
最後に、本実施形態において、“電池要素”として機能する電池モジュールの数として４つを例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。“電池要素”の数量は、特に上限を定めない。“電池要素”の数量を増やした場合、これに対応して、第１および第２識別情報の情報ビット数を、適宜の数だけ増やせばよい。
１１Ａ〜１１Ｄ 電池モジュール（電池要素）
１３ 電池セル監視部
１５ａ，２３Ａ 識別情報信号端子部
１７Ａ ＳＣＩ
１９Ａ 電源回路端子部
２１Ａ〜２１Ｄ 電池パック（電池システム）
２５ 識別情報設定部
３１ 電池ブロック収納装置
３１−２ 変形例に係る電池ブロック収納装置
３３−１ 第１実施例に係る電池ブロック
３３−２ 第２実施例に係る電池ブロック
３３−３ 第３実施例に係る電池ブロック
３３−４ 第４実施例に係る電池ブロック
３３−５ 第５実施例に係る電池ブロック
３５ 統合制御部
４７ 接続態様管理部
４９ 接続態様管理テーブル
ＥＣ１，ＥＣ２，・・・，ＥＣｎ 電池セル

Claims (7)

  1. 複数の電池要素の間を、直列および並列のいずれか一方または両方の態様により接続して構成される電池システムであって、
    複数の前記電池要素に関する識別情報が設定される識別情報設定部と、
    前記識別情報設定部で設定された識別情報を用いて複数の前記電池要素間の接続態様を管理する接続態様管理部と、
    を備え、
    前記電池要素に関する識別情報は、個々の前記電池要素が有する電位に関する第１識別情報と、個々の前記電池要素が属する上位群に関する第２識別情報との組み合わせにより形成される、
    ことを特徴とする電池システム。
  2. 請求項１に記載の電池システムであって、
    前記第１識別情報は、複数の前記電池要素のうちほぼ同電位のものに対して共通の値が割り当てられる、
    ことを特徴とする電池システム。
  3. 請求項１に記載の電池システムであって、
    前記第２識別情報は、複数の前記電池要素のうち共通の前記上位群に属するものに対して共通の値が割り当てられる、
    ことを特徴とする電池システム。
  4. 請求項３に記載の電池システムであって、
    共通の前記上位群に属する前記電池要素には、前記第２識別情報として共通の値が割り当てられる一方、相互に異なる前記上位群に属する前記電池要素には、前記第２識別情報として別個の値が割り当てられる、
    ことを特徴とする電池システム。
  5. 請求項３に記載の電池システムであって、
    前記接続態様管理部は、前記第２識別情報を用いて複数の前記電池要素のうち共通の前記上位群に属する前記電池要素を把握すると共に、前記第１識別情報を用いて、前記把握した共通の前記上位群に属する前記電池要素間の接続関係を把握することにより、複数の前記電池要素間の接続態様を管理する、
    ことを特徴とする電池システム。
  6. 請求項１に記載の電池システムであって、
    前記第１識別情報は、ＩＰアドレス、一次元もしくは二次元のバーコード、ＩＣタグのデータ、ＧＰＳ測位データのいずれか、または、これらの組み合わせに係る情報媒体に保持される、
    ことを特徴とする電池システム。
  7. 請求項１に記載の電池システムであって、
    前記第１識別情報は、対応する前記電池要素が有する電位が変化した場合、当該変化後の前記電池要素が有する電位に基づいて補正される、
    ことを特徴とする電池システム。

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