JPWO2012120745A1 - 電源システム及び電源システムの識別情報設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な構成で識別情報の自動付与を可能とする。【解決手段】端部に位置する終端電池ユニット１Ｚの、一方のコネクタ４が終端抵抗３と接続され、マルチドロップ接続された複数の電池ユニット１の他方の端部に位置する第一電池ユニット１Ａの、一方のコネクタ４がマスタユニット２と接続され、終端電池ユニット１Ｚのユニット制御部１３は、マスタユニット２が起動されると、終端抵抗３が接続されていることを検出して、終端電池ユニット１Ｚに対し、他の電池ユニット１と区別するための識別情報として、初期値を設定可能であり、終端電池ユニット１Ｚと接続された第二終端電池ユニット１Ｙのユニット制御部１３は、終端電池ユニット１Ｚに識別情報が設定されたことを契機として、他の電池ユニット１に対し、識別情報が付与されているかどうかを問い合わせ、該問い合わせの応答に従って、未だ割り当てられていない識別情報を設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、直列や並列に接続された複数の電池セルを内蔵し電力を供給可能としたユニット状の電池ユニットを、複数台接続可能とした電源システム、及びこの電源システムにおいて、各電池ユニットに識別情報を設定するための方法に関する。

電池セルを多数内蔵して出力電圧と出力電流の両方を大きくしている電池ユニットを、ユニット状に構成して、複数台の電池ユニットを直列に接続することでより、より大きな電力を供給可能とした電源システムは開発されている。このような電源システムでは、各電池ユニットの動作を監視し、一部の電池ユニットの電圧などに異常が生じた場合、これを検出して切り離したり出力を停止するなどの対策がなされている。

このような監視を行うには、各電池ユニットを識別するためのアドレスなどの識別ＩＤ情報を、個別に付与する必要がある。従来は、このような識別ＩＤを個別に設定するため、ディップスイッチを設けたり、予め識別ＩＤをＥ²ＰＲＯＭに書き込む等の作業が行われていた。

しかしながら、このようなＩＤを手動で設定する作業は極めて煩雑となる。そこで、自動的に各ユニットにＩＤを付与する方法も幾つか提案されている（例えば特許文献１、２）。

しかしながら、これらの特許文献１、２に記載される方法では、図４に示すようにマスタＥＣＵ４０１に対して並列接続された複数のスレーブＥＣＵ４０２との間で、高度な通信を行う必要があり、構成が複雑かつ高価となるという問題があった。

特開２００３−２０９９３２号公報 特開２００８−９９４８２号公報

本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、バスを用いることなく、信号線の接続でも識別情報の自動付与が可能な電源システム及び電源システムの識別情報設定方法を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記目的を達成するために、本発明の第１の電源システムによれば、マスタユニット２と、一方の端部に前記マスタユニット２を接続するようにマルチドロップ接続される、複数の電池ユニット１と、前記マルチドロップ接続された複数の電池ユニット１の他方の端部に接続される終端抵抗３と、を備える電源システムであって、各電池ユニット１は、複数の電池セル１１を直列及び／又は並列に接続した一以上の電池ブロック１２と、前記電池ユニット１を制御するユニット制御部１３と、前記ユニット制御部１３と接続される一対のコネクタ４と、を備えており、各電池ユニット１同士はコネクタ４同士を介して接続されており、前記マルチドロップ接続された複数の電池ユニット１の一方の端部に位置する終端電池ユニット１Ｚの、一方のコネクタ４が前記終端抵抗３と接続され、前記マルチドロップ接続された複数の電池ユニット１の他方の端部に位置する第一電池ユニット１Ａの、一方のコネクタ４が前記マスタユニット２と接続され、前記終端電池ユニット１Ｚのユニット制御部１３は、前記マスタユニット２が起動されると、前記終端抵抗３が接続されていることを検出して、前記終端電池ユニット１Ｚに対し、他の電池ユニット１と区別するための識別情報として、初期値を設定可能であり、前記終端電池ユニット１Ｚと接続された第二終端電池ユニット１Ｙのユニット制御部１３は、前記終端電池ユニット１Ｚに識別情報が設定されたことを契機として、他の電池ユニット１に対し、識別情報が付与されているかどうかを問い合わせ、該問い合わせの応答に従って、未だ割り当てられていない識別情報を設定可能としている。これにより、マスタユニットの起動時に、自動的に各電池ユニットに対して識別情報を付与できる。特にインピーダンス整合を取るための終端抵抗の接続を検出することで、識別情報の付与が行えるため、識別情報付与命令を別途与える必要もなく、自律的に電源システム側で識別情報を取得することができ、柔軟性に優れる。

また第２の電源システムによれば、前記終端抵抗３が、前記終端電池ユニット１Ｚと接続されることで、前記終端電池ユニット１Ｚのユニット制御部１３に対し、識別情報取得開始を指示するよう構成できる。これにより、マルチドロップ接続に必要な終端抵抗の接続を、識別情報の取得開始スイッチとして兼用できる。

さらに第３の電源システムによれば、前記コネクタ４が、各電池ユニット１間で識別情報をやりとりするための識別情報入力ライン５２を含んでおり、各電池ユニット１において、前記識別情報入力ライン５２は、前記ユニット制御部１３と電気的に接続されており、前記ユニット制御部１３は、前記識別情報入力ライン５２の信号が反転されると、識別情報を取得する識別情報取得モードに移行するよう構成できる。これにより、ユニット制御部は識別情報入力ラインを監視して、識別情報取得モードに移行できる。

さらにまた第４の電源システムによれば、前記コネクタ４が、接地された接地ライン５３を含んでおり、前記終端抵抗３は、前記コネクタ４と接続される終端コネクタ４３を備えており、前記終端コネクタ４３は、識別情報入力ライン５２と前記接地ライン５３とを、接続検出抵抗器３２を介して接地してなり、前記終端電池ユニット１Ｚのユニット制御部１３は、前記終端抵抗３が前記終端電池ユニット１Ｚに接続されることで、識別情報入力ライン５２が前記接続検出抵抗器３２を介して接地されたことを検出して、識別情報取得モードに移行するよう構成できる。これにより、終端電池ユニットは終端抵抗を接続することで、識別情報入力ラインが接地されるので、これをユニット制御部で検出して、識別情報取得モードに移行できる。

さらにまた第５の電源システムによれば、前記一対のコネクタ４が、前記マルチドロップ接続される内、前記マスタユニット２側に接続される上流側コネクタ４１と、前記終端抵抗３側に接続される下流側コネクタ４２とで構成され、前記識別情報入力ライン５２が、前記下流側コネクタ４２に含まれており、前記上流側コネクタ４１は、各電池ユニット１間で識別情報をやりとりするための識別情報出力ライン５１を含んでおり、前記終端電池ユニット１Ｚのユニット制御部１３が、下流側の前記識別情報入力ライン５２からの信号を検出して識別情報取得モードに移行すると、前記識別情報出力ライン５１から、上流側に接続された第二終端電池ユニット１Ｙに対して、識別情報が付与されているかどうかを問い合わせるよう動作可能であり、さらに第二終端電池ユニット１Ｙは、その上流側に接続された第三終端電池ユニット１Ｘが存在する場合は、同様に該第三終端電池ユニット１Ｘに対して、識別情報が付与されているかどうかを問い合わせる動作を繰り返すことで、すべての電池ユニット１に対して、識別情報が付与されているかどうかを問い合わせ可能としてなると共に、識別情報取得モードにある終端電池ユニット１Ｚは、問い合わせに応じて返される識別情報に従って、取り得る識別情報の値の内で、未付与の最小値を自身の識別情報として設定し、識別情報取得モードを終了するよう構成してなり、さらに終端電池ユニット１Ｚに識別情報が設定されたことを受けて、該終端電池ユニット１Ｚと接続された第二終端電池ユニット１Ｙも同様に識別情報取得モードに移行して、識別情報を設定可能としており、該手順を繰り返すことですべての電池ユニット１が順次識別情報を設定可能に構成できる。これにより、識別情報入力ラインと識別情報出力ラインを通じて、識別情報取得モードにある電池ユニットが他の電池ユニットに対して識別情報が既に付与されているかどうかを問い合わせた上で、最も小さい値を識別情報として取得できる。

さらにまた第６の電源システムによれば、下流側に位置する電池ユニット１と、該電池ユニット１と隣接し上流側に位置する電池ユニット１との接続が、前記下流側電池ユニット１の上流側コネクタ４１に含まれる識別情報出力ライン５１と、前記上流側電池ユニット１の下流側コネクタ４２に含まれる識別情報入力ライン５２とが接続されており、前記下流側電池ユニット１のユニット制御部１３が、識別情報取得モードで識別情報を取得し、識別情報取得モードを終了すると、上流側コネクタ４１の識別情報出力ライン５１からＬＯＷ信号を出力し、前記上流側電池ユニット１のユニット制御部１３は、該識別情報出力ライン５１と接続された下流側コネクタ４２の識別情報入力ライン５２のＬＯＷ信号を検出して、識別情報取得モードに移行できる。これにより、一の電池ユニットの識別情報取得モードが終了すると、識別情報取得モードを終了すると共に、その上流側に接続された電池ユニットを識別情報取得モードに切り替えて、順次電池ユニットで識別情報を設定させることが可能となる。

さらにまた第７の電源システムによれば、前記マスタユニット２は、該マスタユニット２と接続された第一電池ユニット１Ａの識別情報出力ライン５１からのＬＯＷ信号を検出すると、すべての電池ユニット１で識別情報が設定されたものと判定すると共に、マスタユニット２自身に識別情報を設定するよう構成できる。これにより、終端抵抗が接続された下流側の電池ユニットから順次、識別情報が設定されることから、最上流に位置する、マスタユニットに接続された第一電池ユニット１Ａに識別情報が設定されたことを検出して、すべての電池ユニットで識別情報が設定されたものとみなして、実動作を開始することが可能となる。

さらにまた第８の電源システムによれば、前記終端電池ユニット１Ｚに付与される識別情報の初期値が０又は１であり、これに接続された次段の電池ユニット１に対して、１ずつ識別情報が加算されて設定できる。これにより、各電池ユニットに対して一段ごとに１ずつインクリメントして識別情報を付与し、すべての電池ユニットに対して連番で識別情報を設定できる。

さらにまた第９の電源システムによれば、前記電池ユニット１のユニット制御部１３は、識別情報取得モードにおいて前記識別情報出力ライン５１から、上流側に接続された第二終端電池ユニット１Ｙに対して、識別情報が付与されているかどうかを一定時間問い合わせ、該一定時間が経過するとその時点で問い合わせに応じて返される識別情報に従って、取り得る識別情報の値の内で、未付与の最小値を自身の識別情報として設定し、識別情報取得モードを終了することができる。これにより、各電池ユニットは識別情報取得モードにおいて、一定時間経過するとタイムアウトして識別番号を自身に設定するとともに、識別情報取得モードを終了して次段の電池ユニットを識別情報取得モードに移行させ、この手順の繰り返しによって順次識別情報を設定することが可能となる。

さらにまた第１０の電源システムの識別情報設定方法によれば、マスタユニット２と、前記マスタユニット２とマルチドロップ接続されている複数の電池ユニット１と、複数の電池ユニット１の端縁で、前記マスタユニット２と反対側の端縁に接続される終端抵抗３と、を接続した電源システムにおいて、各電池ユニット１を区別するための識別情報設定方法であって、前記マスタユニット２を起動させる工程と、前記マスタユニット２と接続された終端電池ユニット１Ｚが、前記終端抵抗３が接続されていることを検出して、前記終端電池ユニット１Ｚに対し、他の電池ユニット１と区別するための識別情報として、初期値を設定する工程と、前記終端電池ユニット１Ｚと接続された第二終端電池ユニット１Ｙが、前記終端電池ユニット１Ｚに識別情報が設定されたことを契機として、他の電池ユニット１に対し、識別情報が付与されていることを問い合わせ、該問い合わせの応答に従って、未だ割り当てられていない識別情報を設定する工程と、前記第二終端電池ユニット１Ｙと接続された第ｎ電池ユニット１がある場合、上記工程を繰り返して、すべての電池ユニット１に対して識別情報を付与する工程と、を含むことができる。

さらにまた第１１の電源システムの識別情報設定方法によれば、前記終端電池ユニット１Ｚのユニット制御部１３は、識別情報の初期値として、取り得る最小値を設定できる。これにより、識別情報が重複しないように最小値から順次付与させることができる。

さらにまた第１２の電源システムの識別情報設定方法によれば、各電池ユニット１は、識別情報のデフォルト値として、取り得る最大値が与えられるよう構成できる。これにより、工場出荷時に電池ユニットを同じ状態とでき、製造時や出荷時の手間を省く一方、使用時に識別情報を付与する際には最小値から付与させることで、整合性を維持できる。

さらにまた第１３の電源システムの識別情報設定方法によれば、各電池ユニット１は、識別情報を保持するための不揮発性メモリを有しておらず、電源をＯＦＦするとデフォルト値に戻るよう構成できる。これにより、Ｅ²ＰＲＯＭ等を不要として構成を簡素化しつつ、電源投入時毎に識別情報を付与する構成として、一部の電池ユニットの交換や電源システムの再構築によらず、適切な識別情報を常に設定でき、構成の簡素化と柔軟性を達成できる。

本発明の実施例１に係る電源システムを示すブロック図である。 図１の電源システムで各電池ユニットに対してＩＤ情報を設定する手順を示すフローチャートである。 電池ユニットの構成を示すブロック図である。 従来のマスタＥＣＵがスレーブＥＣＵにアドレスを設定可能な電源装置を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源システム及び電源システムの識別情報設定方法を例示するものであって、本発明は電源システム及び電源システムの識別情報設定方法を以下のものに特定しない。特に本明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施の形態に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、及び「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記しているが、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（実施例１）

図１に、本発明の実施例１に係る電源システム１００を示す。この電源システム１００は、マスタユニット２と、複数台の電池ユニット１と、終端抵抗３とをマルチドロップ接続している。各電池ユニット１は、複数の電池セル１１を内蔵しており、その出力ラインＰＬを系統出力として、各種の負荷に接続して、電源として駆動電力を供給する。電池ユニット１の電池セル１１は、外部の商用電源や、太陽光発電などの電力を受けて充電可能であり、また蓄電された電力を放電して、電力供給源として機能する。マスタユニット２は、複数台の電池ユニット１の充放電状態を監視する。

電池ユニット１は、一対のコネクタ４を備えている。一対のコネクタ４は、上流側コネクタ４１と下流側コネクタ４２で構成される。なお、本明細書ではマルチドロップ接続において、マスタユニット２側を上流側、終端抵抗３側を下流側と呼ぶ。各ユニットは、ケーブル５やコネクタ４を介して接続される。具体的には、マスタユニット２と電池ユニット１、及び終端抵抗３と電池ユニット１とは、コネクタ４同士を係合して接続される。ここではマスタユニット２は、終端電池ユニット１Ｚの上流側コネクタ４１と接続される。また終端抵抗３は、終端電池ユニット１Ｚの下流側コネクタ４２と接続される。さらに電池ユニット１同士は、ケーブル５を介して接続される。ケーブル５は、信号線を並列に接続したリボン状のパラレルケーブルである。
（マスタユニット２）

マスタユニット２は、マルチドロップ接続の終端に接続されて、各電池ユニット１を制御、管理する。出力電流をモニタしたり、各電池ユニット１の充電状態、放電状態を監視して、異常状態を検出する。このマスタユニット２は、保護回路として機能する。マスタユニット２の内部には、各電池ユニット１の電流値をモニタして、所定の閾値電流を超えると過電流と判定して、警告を発したり、電池ユニット１の交換を促す。

さらにマスタユニット２は、接続されている各電池ユニット１に内蔵される電池ブロック１２の並列数を検出可能としている。また保護回路は、この検出された電池ブロック１２の並列数に応じて、電池ブロック１２を過電流から保護するための、閾値電流の設定を自動で変更することもできる。

またマスタユニット２は、必要に応じて外部機器と通信するための通信インターフェースや、電源システムに対してユーザが操作を行うためのユーザインターフェースを設けることもできる。例えば電源コントローラに操作部としてキーボードやマウス、タッチパネルやコンソール等の入力デバイスを接続し、最大電流量を規定したり、接続された電池ユニットの使用可否を設定できる。また、電池ユニットに異常が発生した際にユーザに告知するための表示パネルや表示灯を設けてもよい。
（終端抵抗３）

終端抵抗３は、マルチドロップ接続されるコネクタの終端に装着する部材であり、インピーダンス整合などを目的として利用される。このため、図１に示すようにデータライン同士の間に、終端抵抗器３１を接続している。この終端抵抗３は、終端コネクタ４３を備えており、終端コネクタ４３が終端電池ユニット１Ｚの下流側コネクタ４２と接続される。終端抵抗器３１は、データラインと接続される。また終端コネクタ４３は、識別情報入力ライン５２（詳細は後述）と接地ライン５３とを、接続検出抵抗器３２を介して接地している。接続検出抵抗器３２の抵抗値は、終端抵抗器３１よりも抵抗値を大きくしている。この例では、終端抵抗器３１を１２０Ωとするのに対し、接続検出抵抗器３２を２．２ｋΩとしている。なお、この終端抵抗３には、後述する識別情報は特に設定されないが、例えば終端抵抗３のＩＤ情報を０と捉えて処理することもできる。
（電池ユニット１）

電池ユニット１は、マスタユニット２をマスタとするマスタ−スレーブ通信の、スレーブ側として機能する。各電池ユニット１は、一以上の電池ブロック１２と、ユニット制御部１３と、一対のコネクタ４と、出力ラインＰＬとを備えている。
（電池ブロック１２）

電池ブロック１２は、充電可能な二次電池セルを複数、直列に接続したものである。また電池ブロック１２同士は、並列に接続されている。なお、電池セル１１や電池ブロック１２の接続形態はこの接続例に限られるものでなく、例えば複数の電池セルを並列に接続した電池ブロックを直列に接続することもできる。一方で電池ブロック１２の出力は、出力ラインＰＬから出力される。電池ブロック１２間で出力ラインＰＬ同士を直列又は並列に接続して、電源システムの出力を得る。また一方で、電池ブロック１２からの信号線がユニット制御部１３にも接続されており、電池ブロック１２の温度や電流値等をユニット制御部１３で管理する。
（ユニット制御部１３）

ユニット制御部１３は、電池ユニット１を制御する部材であって、他の電池ユニット１やマスタユニット２とデータ通信したり、電池ユニット１の識別情報を取得する識別情報取得モードを実行する等、各種の制御を行う。ユニット制御部１３は、ＤＳＰやマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）やＣＰＵ、ＬＳＩ、ＦＰＧＡやＡＳＩＣ等のゲートアレイで実現できる。

このユニット制御部１３を駆動するための駆動電力は、電池ブロック１２から供給される。これによって電池ユニット１は自律的に駆動できる。なお、各電池ユニットに対して、外部から駆動電力を供給するよう構成してもよい。この場合は、例えばコネクタに電源ラインを含める。これにより、コネクタ同士の接続のみで通信と電力供給が実現でき、構成の簡素化に寄与できる。

この図に示すユニット制御部１３は、コネクタ４と接続する端子として、送信データ端子ＴＸＤ、受信データ端子ＲＸＤ、ＩＤ入力端子ＩＤ＿ＩＮ、ＩＤ出力端子ＩＤ＿ＯＵＴを設けている。送信データ端子ＴＸＤはＤＡＴＡ＋端子と、受信データ端子ＲＸＤはＤＡＴＡ−端子と、アイソレータ１４を介してそれぞれ接続される。ＤＡＴＡ＋端子とＤＡＴＡ−端子とは、データラインと接続される。またＩＤ入力端子ＩＤ＿ＩＮは識別情報入力ライン５２と、ＩＤ出力端子ＩＤ＿ＯＵＴは識別情報出力ライン５１と、フォトカプラ１５を介してそれぞれ接続している。これによって、電気的には絶縁された状態でユニット制御部１３とコネクタ４とを接続できる。なおＩＤ入力端子ＩＤ＿ＩＮに接続されたフォトカプラ１５は、反転出力としている。
（コネクタ４）

コネクタ４は上述の通り、上流側コネクタ４１と下流側コネクタ４２で構成される。コネクタ４からの信号線は、ユニット制御部１３と接続されている。電池ユニット１同士の接続においては、ケーブル５を用いて、隣接する電池ユニット１の上流側コネクタ４１と、下流側コネクタ４２とを接続する。また電圧ライン５４には、マスタユニット２から１２Ｖの電圧が印加される。

図１に示すように、ユニット制御部１３のＩＤ出力端子ＩＤ＿ＯＵＴは、上流側コネクタ４１の識別情報出力ライン５１と電気的に接続される。またユニット制御部１３のＩＤ入力端子ＩＤ＿ＩＮは、下流側コネクタ４２の識別情報入力ライン５２と電気的に接続される。この結果、隣接する電池ユニット１同士の間では、識別情報出力ライン５１と識別情報入力ライン５２が接続されることとなる。

このＩＤ入力端子ＩＤ＿ＩＮは、識別情報を各電池ユニット１に付与する識別情報取得モードの実行を命令する識別情報付与実行手段となっている。すなわち、ＩＤ入力端子ＩＤ＿ＩＮがアクティブとなると、このユニット制御部１３は識別情報取得モードに移行してＩＤ付与を実行する。この例では、ＩＤ入力端子ＩＤ＿ＩＮがＨＩＧＨ信号の場合は非アクティブで、ＬＯＷ信号が入力されるとアクティブとなり、ＩＤ自動取得機能が働くよう構成されている。

またこの電池ユニット１は、一旦付与されたＩＤ情報を保持するＥ²ＰＲＯＭのような不揮発性メモリを有していない。このため各電池ユニット１のＩＤ情報は、電池ユニット１の電源を落とすと消失するが、電源投入時すなわち電池ユニット１の起動時に、再び自動的にＩＤ情報が各電池ユニット１に付与されるＩＤ自動取得機能を備えている。また、電池ユニット１の起動時には、一律に初期値が再設定されるように構成されている。これにより、電池ユニット１の製造時や接続時に、予め異なるＩＤ情報を設定する必要が無く、製造工程や設置作業を省力化できる利点が得られる。なおＩＤ情報の初期値は、ＩＤ情報として取り得る最大の値、例えばＩＤ＝２５５を設定しておき、一方でＩＤ自動取得機能により自動で取得されるＩＤ情報を０又は１を初期値として昇順に付与することで、自動取得されるＩＤ情報の値と初期値との抵触を回避できる。
（ＩＤ情報設定方法）

この電源システム１００は、各電池ユニット１に対して識別情報としてＩＤ情報を自動設定する機能を備える。以下、この手順を図２のフローチャートに基づいて説明する。

まずステップＳ１において、マスタユニット２及び各電池ユニット１の電源をＯＦＦとした状態で、電池ユニット１同士を直列に、すなわちマルチドロップ接続し、一方の端縁にマスタユニット２を、他方の端縁に終端抵抗３を接続する。

この状態でステップＳ２として、マスタユニット２の電源を投入すると、電圧ライン５４を通じて各電池ユニット１のユニット制御部１３に対し、１２Ｖの電圧が印加され、各電池ユニット１が起動される。この際、各電池ユニット１のＩＤ情報は初期化される。ここでは、各電池ユニット１にはＩＤ情報の初期値として、ＩＤ＝２５５が設定される。また各電池ユニット１のユニット制御部１３は、ＩＤ出力端子ＩＤ＿ＯＵＴの出力信号をＬＯＷ信号として出力する。この結果、このＬＯＷ信号が識別情報出力ライン５１を介して、下流側に接続された電池ユニット１の識別情報入力ライン５２に供給される結果、識別情報入力ライン５２はＬＯＷとなり、下流側の電池ユニット１のユニット制御部１３にはＩＤ入力端子ＩＤ＿ＩＮにはフォトカプラ１５によって反転されたＨＩＧＨ信号が入力される。よって、ＩＤ入力端子ＩＤ＿ＩＮは非アクティブとなり、ＩＤ自動取得機能は実行されない。

ただし、マルチドロップ接続の最終段に接続された終端電池ユニット１Ｚのみは、下流側コネクタ４２に電池ユニットでなく終端抵抗３が接続されている。そして下流側コネクタ４２の識別情報入力ライン５２には、終端抵抗器３２が接続されているため、ユニット制御部１３のＩＤ入力端子ＩＤ＿ＩＮがＬＯＷとなる。この結果、ＩＤ入力端子ＩＤ＿ＩＮがアクティブとなって、終端電池ユニット１Ｚが識別情報取得モードに移行するトリガが入力され、ＩＤ自動取得機能が実行される（ステップＳ３）。このように、終端抵抗３の終端コネクタ４３中に、信号の状態を変化させる部材を加えることで、終端抵抗３の接続を、識別情報の取得開始スイッチとして兼用できる。

終端電池ユニット１Ｚのユニット制御部１３は、ＩＤ情報の最小値（ＩＤ＝１）を持つ電池ユニットに対して通信を要求する。応答があれば、ＩＤ番号を繰り上げて（ＩＤ←ＩＤ＋１）、さらに通信を要求する。ここでは、他の電池ユニットのＩＤ情報は初期状態（ＩＤ＝２５５）なので、応答する電池ユニットが存在しない。このため、一定時間経過後、タイムアウトする。ユニット制御部１３は、タイムアウトすると、応答の無かったＩＤ情報を、自身のＩＤ情報として設定する。ここでは終端電池ユニット１Ｚのユニット制御部１３は、ＩＤ＝１を設定する。さらにＩＤ情報が設定された終端電池ユニット１Ｚは、ＩＤ出力端子ＩＤ＿ＯＵＴの信号出力にＨＩＧＨ信号を出力し、識別情報取得モードを終了する。これ以降は、マスタユニット２からの通信待ち状態となる（ステップＳ４）。

次にステップＳ５において、終端電池ユニット１Ｚの上流側に別の電池ユニットが接続されている場合は、この上流側電池ユニットを識別情報取得モードに移行させて、同様にＩＤ情報を設定する。図１の例では、第二終端電池ユニット１Ｙが接続されているため、ステップＳ６に移行する。ここでは、終端電池ユニット１ＺのＩＤ出力端子ＩＤ＿ＯＵＴからのＨＩＧＨ信号が、識別情報出力ライン５１を介して、終端電池ユニット１Ｚの上流側に接続された第二終端電池ユニット１Ｙの識別情報入力ライン５２に入力され、これが反転されてＬＯＷ信号として、第二終端電池ユニット１ＹのＩＤ入力端子ＩＤ＿ＩＮに入力される。この結果、第二終端電池ユニット１Ｙが識別情報取得モードとなる。そして同様に、ステップＳ７でＩＤ情報の最小値（ＩＤ＝１）を持つ電池ユニットに対して通信を要求し、応答があれば、ＩＤ番号を繰り上げて、さらに通信を要求する。ここでは、ＩＤ＝１の終端電池ユニット１Ｚが応答する。よって、ＩＤ情報を１繰り上げて、ＩＤ＝２の電池ユニットに対して通信を要求する。ここでは、そのような電池ユニットが存在しないので、一定時間経過後、タイムアウトする。このため、第二終端電池ユニット１Ｙのユニット制御部１３は、タイムアウトすると、応答の無かったＩＤ＝２を、自身のＩＤ情報として設定する。

さらにステップＳ５に戻って同様の手順を繰り返し、下流側の電池ユニット１から順次、ＩＤ情報が設定されていく。図１の例では、第二終端電池ユニット１Ｙの上流側に接続された第三終端電池ユニット１Ｘで、識別情報取得モードが実行されて、同様に識別情報としてＩＤ＝３が設定される。

最終的に、マスタユニット２と接続された第一電池ユニット１ＡのＩＤ情報が設定されると、識別情報出力ライン５１からＨＩＧＨ信号がマスタユニット２に対して出力される。マスタユニット２は、識別情報入力ライン５２から入力されるＨＩＧＨ信号を、同様に反転させてＬＯＷ信号としてＩＤ入力端子ＩＤ＿ＩＮに入力されると、すべての電池ユニット１のＩＤ設定が終わったことを認識する。これを受けて、マスタユニット２は各電池ユニット１に対し、マスタ−スレーブ通信を開始する。各電池ユニット１は、ＩＤ情報によって識別できる。通信方式は、ＲＳ−４８５等の既知の通信方式を利用できる。マスタユニット２は、各電池ユニット１の電池情報（電池電圧、温度、異常情報等）を入手することができる。

以上のようにして、複数台の電池ユニット１が接続された状態で、自動で各電池ユニット１に対して識別子を割り振ることが可能となり、既存の方法よりも安価でかつ簡単にアドレス設定を行うことができる。また、複数台の電池ユニット１を接続して、大容量の電源システムを構築できる。接続数を調整することで、容量を調整でき、要求される規模に応じた電源システムを柔軟に構築できる。また、いずれかの電池セル１１に異常が発生しても、異常な電池セル１１を含む電池ユニットのみを交換可能とすることで、電池交換に要する費用を削減できる利点も得られる。

各電池ユニット１は、共通のハードウェア構成としている。図３に、各電池ユニット１のブロック図を示す。この図に示す電池ユニット１は、１３個の電池セル１１を直列に接続した電池ブロック１２を、３本並列に接続している。また各電池ブロック１２には、電池セル１１の温度を検出する温度センサや電池ブロック１２のブロック電圧を検出する電圧センサを接続できる。温度センサにはサーミスタ等が利用できる。さらに複数の電池ブロック１２と接続される電池ユニット１の出力ラインＰＬには、電池ユニット１の充放電電流を検出する電流検出部が設けられ、ユニット制御部１３に入力される。ユニット制御部１３は電池セル１１の温度や電池セル１１又はブロック電圧に基づいて電池ブロック１２の過充電、過放電を検出し、異常を検出すると、マスタユニット２に対して異常信号を出力する。マスタユニット２は、異常が発生した電池ユニット１を特定して、ユーザに対して異常の発生を告知すると共に、点検や交換を促す。
（電池セル１１）

電池セル１１は、一方向に延在された円柱状又は円筒状の電池セルの他、角形の外装缶を利用したタイプが利用できる。この電池セル１１は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の二次電池が好適に使用できる。特にリチウムイオン二次電池とすることが望ましい。リチウムイオン二次電池は容積密度が高いために、電池パック２０の小型化、軽量化に適している。またリチウムイオン二次電池は充放電可能な温度領域が鉛蓄電池やニッケル水素電池に比べて広く、効率よく充放電が可能になる。

また電池セル１１の正極材料にはリン酸鉄系材料を用いることが好ましい。これにより、安全性を高めることができ、充放電の温度依存性を抑制することができ、特に低温時にも比較的高い充放電効率を維持できるので、冬場でも効率よく充放電が可能になる。

さらにリチウムイオン二次電池の正極は、３成分正極とすることができる。このリチウムイオン二次電池は、正極に、従来のコバルト酸リチウムに代わって、Ｌｉ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｏ複合酸化物とコバルト酸リチウム混合を利用する。このリチウムイオン二次電池は、正極にリチウムに加えて、３成分からなるＮｉ−Ｍｎ−Ｃｏを使用することから、高電圧で充電して熱安定性が高く、充電最大電圧を４．３Ｖと高くして容量を大きくできる。

ただし、充電時の電圧は、使用する電池セル１１において、満充電と判断される電圧よりも意図的に低い電圧に設定することが好ましい。例えば、リチウムイオン二次電池を使用する場合、一般的な条件下では４．２Ｖ付近で満充電と判断されるが、４Ｖで満充電と判定するよう設定する。これにより、電池セルの長寿命化が図れる。

なお、上記の例ではマスタユニットを別途用意しているが、これに代えて、電池ユニット１に上述の識別情報の処理に関するマスタユニット２の機能を追加することで、上流側に接続した電池ユニット１をマスタユニット２として動作させるように構成してもよい。

本発明に係る電源システム及び電源システムの識別情報設定方法は、夜間電力や太陽電池パネルで充電して使用する家庭用、プラント用の電源装置等に好適に利用できる。

１００…電源システム
１…電池ユニット
１Ａ…第一電池ユニット
１Ｘ…第三終端電池ユニット
１Ｙ…第二終端電池ユニット
１Ｚ…終端電池ユニット
２…マスタユニット
３…終端抵抗
４…コネクタ
５…ケーブル
１１…電池セル
１２…電池ブロック
１３…ユニット制御部
１４…アイソレータ
１５…フォトカプラ
３１…終端抵抗器
３２…接続検出抵抗器
４１…上流側コネクタ
４２…下流側コネクタ
４３…終端コネクタ
５１…識別情報出力ライン
５２…識別情報入力ライン
５３…接地ライン
５４…電圧ライン
４０１…マスタＥＣＵ；４０２…スレーブＥＣＵ
ＰＬ…出力ライン
ＴＸＤ…送信データ端子
ＲＸＤ…受信データ端子
ＩＤ＿ＩＮ…ＩＤ入力端子
ＩＤ＿ＯＵＴ…ＩＤ出力端子

Claims (13)

1. マスタユニット(2)と、
   一方の端部に前記マスタユニット(2)を接続するようにマルチドロップ接続される、複数の電池ユニット(1)と、
   前記マルチドロップ接続された複数の電池ユニット(1)の他方の端部に接続される終端抵抗(3)と、
   を備える電源システムであって、
   各電池ユニット(1)は、
   複数の電池セル(11)を直列及び／又は並列に接続した一以上の電池ブロック(12)と、
   前記電池ユニット(1)を制御するユニット制御部(13)と、
   前記ユニット制御部(13)と接続される一対のコネクタ(4)と、
   を備えており、
   各電池ユニット(1)同士はコネクタ(4)同士を介して接続されており、
   前記マルチドロップ接続された複数の電池ユニット(1)の一方の端部に位置する終端電池ユニット(1Z)の、一方のコネクタ(4)が前記終端抵抗(3)と接続され、
   前記マルチドロップ接続された複数の電池ユニット(1)の他方の端部に位置する第一電池ユニット(1A)の、一方のコネクタ(4)が前記マスタユニット(2)と接続され、
   前記終端電池ユニット(1Z)のユニット制御部(13)は、前記マスタユニット(2)が起動されると、前記終端抵抗(3)が接続されていることを検出して、前記終端電池ユニット(1Z)に対し、他の電池ユニット(1)と区別するための識別情報として、初期値を設定可能であり、
   前記終端電池ユニット(1Z)と接続された第二終端電池ユニット(1Y)のユニット制御部(13)は、前記終端電池ユニット(1Z)に識別情報が設定されたことを契機として、他の電池ユニット(1)に対し、識別情報が付与されているかどうかを問い合わせ、該問い合わせの応答に従って、未だ割り当てられていない識別情報を設定可能としてなることを特徴とする電源システム。
2. 請求項１に記載の電源システムであって、
   前記終端抵抗(3)が、前記終端電池ユニット(1Z)と接続されることで、前記終端電池ユニット(1Z)のユニット制御部(13)に対し、識別情報取得開始を指示するよう構成してなることを特徴とする電源システム
   。
3. 請求項１又は２に記載の電源システムであって、
   前記コネクタ(4)が、各電池ユニット(1)間で識別情報をやりとりするための識別情報入力ライン(52)を含んでおり、
   各電池ユニット(1)において、前記識別情報入力ライン(52)は、前記ユニット制御部(13)と電気的に接続されており、
   前記ユニット制御部(13)は、前記識別情報入力ライン(52)の信号が反転されると、識別情報を取得する識別情報取得モードに移行するよう構成されてなることを特徴とする電源システム。
4. 請求項３に記載の電源システムであって、
   前記コネクタ(4)が、接地された接地ライン(53)を含んでおり、
   前記終端抵抗(3)は、前記コネクタ(4)と接続される終端コネクタ(43)を備えており、
   前記終端コネクタ(43)は、識別情報入力ライン(52)と前記接地ライン(53)とを、接続検出抵抗器(32)を介して接地してなり、
   前記終端電池ユニット(1Z)のユニット制御部(13)は、前記終端抵抗(3)が前記終端電池ユニット(1Z)に接続されることで、識別情報入力ライン(52)が前記接続検出抵抗器(32)を介して接地されたことを検出して、識別情報取得モードに移行するよう構成されてなることを特徴とする電源システム。
5. 請求項４に記載の電源システムであって、
   前記一対のコネクタ(4)が、
   前記マルチドロップ接続される内、前記マスタユニット(2)側に接続される上流側コネクタ(41)と、
   前記終端抵抗(3)側に接続される下流側コネクタ(42)とで構成され、
   前記識別情報入力ライン(52)が、前記下流側コネクタ(42)に含まれており、
   前記上流側コネクタ(41)は、各電池ユニット(1)間で識別情報をやりとりするための識別情報出力ライン(51)を含んでおり、
   前記終端電池ユニット(1Z)のユニット制御部(13)が、下流側の前記識別情報入力ライン(52)からの信号を検出して識別情報取得モードに移行すると、前記識別情報出力ライン(51)から、上流側に接続された第二終端電池ユニット(1Y)に対して、識別情報が付与されているかどうかを問い合わせるよう動作可能であり、
   さらに第二終端電池ユニット(1Y)は、その上流側に接続された第三終端電池ユニット(1X)が存在する場合は、同様に該第三終端電池ユニット(1X)に対して、識別情報が付与されているかどうかを問い合わせる動作を繰り返すことで、すべての電池ユニット(1)に対して、識別情報が付与されているかどうかを問い合わせ可能としてなると共に、
   識別情報取得モードにある終端電池ユニット(1Z)は、問い合わせに応じて返される識別情報に従って、取り得る識別情報の値の内で、未付与の最小値を自身の識別情報として設定し、識別情報取得モードを終了するよう構成してなり、
   さらに終端電池ユニット(1Z)に識別情報が設定されたことを受けて、該終端電池ユニット(1Z)と接続された第二終端電池ユニット(1Y)も同様に識別情報取得モードに移行して、識別情報を設定可能としており、該手順を繰り返すことですべての電池ユニット(1)が順次識別情報を設定可能に構成されてなることを特徴とする電源システム。
6. 請求項５に記載の電源システムであって、
   下流側に位置する電池ユニット(1)と、該電池ユニット(1)と隣接し上流側に位置する電池ユニット(1)との接続が、前記下流側電池ユニット(1)の上流側コネクタ(41)に含まれる識別情報出力ライン(51)と、前記上流側電池ユニット(1)の下流側コネクタ(42)に含まれる識別情報入力ライン(52)とが接続されており、
   前記下流側電池ユニット(1)のユニット制御部(13)が、識別情報取得モードで識別情報を取得し、識別情報取得モードを終了すると、上流側コネクタ(41)の識別情報出力ライン(51)からＬＯＷ信号を出力し、
   前記上流側電池ユニット(1)のユニット制御部(13)は、該識別情報出力ライン(51)と接続された下流側コネクタ(42)の識別情報入力ライン(52)のＬＯＷ信号を検出して、識別情報取得モードに移行してなることを特徴とする電源システム。
7. 請求項６に記載の電源システムであって、
   前記マスタユニット(2)は、該マスタユニット(2)と接続された第一電池ユニット(1A)の識別情報出力ライン(51)からのＬＯＷ信号を検出すると、すべての電池ユニット(1)で識別情報が設定されたものと判定すると共に、マスタユニット(2)自身に識別情報を設定するよう構成してなることを特徴とする電源システム。
8. 請求項１から７のいずれか一に記載の電源システムであって、
   前記終端電池ユニット(1Z)に付与される識別情報の初期値が０又は１であり、これに接続された次段の電池ユニット(1)に対して、１ずつ識別情報が加算されて設定されてなることを特徴とする電源システム。
9. 請求項５から８のいずれか一に記載の電源システムであって、
   前記電池ユニット(1)のユニット制御部(13)は、識別情報取得モードにおいて前記識別情報出力ライン(51)から、上流側に接続された第二終端電池ユニット(1Y)に対して、識別情報が付与されているかどうかを一定時間問い合わせ、該一定時間が経過するとその時点で問い合わせに応じて返される識別情報に従って、取り得る識別情報の値の内で、未付与の最小値を自身の識別情報として設定し、識別情報取得モードを終了することを特徴とする電源システム。
10. マスタユニット(2)と、
    前記マスタユニット(2)とマルチドロップ接続されている複数の電池ユニット(1)と、
    複数の電池ユニット(1)の端縁で、前記マスタユニット(2)と反対側の端縁に接続される終端抵抗(3)と、を接続した電源システムにおいて、各電池ユニット(1)を区別するための識別情報設定方法であって、
    前記マスタユニット(2)を起動させる工程と、
    前記マスタユニット(2)と接続された終端電池ユニット(1Z)が、前記終端抵抗(3)が接続されていることを検出して、前記終端電池ユニット(1Z)に対し、他の電池ユニット(1)と区別するための識別情報として、初期値を設定する工程と、
    前記終端電池ユニット(1Z)と接続された第二終端電池ユニット(1Y)が、前記終端電池ユニット(1Z)に識別情報が設定されたことを契機として、他の電池ユニット(1)に対し、識別情報が付与されていることを問い合わせ、該問い合わせの応答に従って、未だ割り当てられていない識別情報を設定する工程と、
    前記第二終端電池ユニット(1Y)と接続された第ｎ電池ユニット(1)がある場合、上記工程を繰り返して、すべての電池ユニット(1)に対して識別情報を付与する工程と、
    を含むことを特徴とする電源システムの識別情報設定方法。
11. 請求項１０に記載の電源システムの識別情報設定方法であって、
    前記終端電池ユニット(1Z)のユニット制御部(13)は、識別情報の初期値として、取り得る最小値を設定してなることを特徴とする電源システムの識別情報設定方法。
12. 請求項１１に記載の電源システムの識別情報設定方法であって、
    各電池ユニット(1)は、識別情報のデフォルト値として、取り得る最大値が与えられてなることを特徴とする電源システムの識別情報設定方法。
13. 請求項１２に記載の電源システムの識別情報設定方法であって、
    各電池ユニット(1)は、識別情報を保持するための不揮発性メモリを有しておらず、電源をＯＦＦするとデフォルト値に戻るよう構成されてなることを特徴とする電源システムの識別情報設定方法。