TWI626811B - Battery pack and battery system having the same - Google Patents

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Junichi Wada
Hiromasa Takatsuka
Kazuki KASAI
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Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

本發明提供一種電池包以及具有該電池包之電池系統，可防止對原本用途以外的電力供給。電池包10對交通工具20進行電力供給，並且具備接收部11、信號分析部12及放電控制部14。接收部11從交通工具20接收在交通工具20中生成的標準使用信號。信號分析部12進行在接收部11中所收到的標準使用信號的分析。放電控制部14在信號分析部12中的分析結果確認是從交通工具20收到的標準使用信號時，允許對交通工具20的電力供給。

Description

電池包以及具有該電池包之電池系統
本發明是有關於一種對電力消耗體供給電力的電池包(battery pack)以及具有該電池包之電池系統(battery system)。
近年來，正構建一種系統，其是在擁有已充電的電池包的電池站(battery station)中，對搭載於電動機車或電動自行車等交通工具(mobility)中的電池包進行更換來利用。
如此，在借出電池包時，有將電力用於原本的用途(例如對交通工具的利用)以外之虞。此時，有電池包的壽命預測精度下降，或者無法再擔保原本的性能之虞。
例如，在專利文獻1中，揭示有一種電池包，其根據殘留容量來控制是否允許電力供給。
現有技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2014-054082號公報
專利文獻2：日本專利特開2012-125142號公報
然而，所述以往的電池包中，存在以下所示的問題。
即，所述公報所揭示的電池包中，根據殘留容量來檢測 是處於可供給電力的狀態，抑或是可接受電力提供的狀態，但對於將電池包用於原本用途以外的情況未作任何考慮。
本發明的課題在於提供一種電池包以及具有該電池包之電池系統，可防止對原本用途以外的電力供給。
第1發明的電池包對規定的電力消耗體進行電力供給，且所述電池包包括接收部、信號分析部及放電控制部。接收部從電力消耗體接收在電力消耗體中生成的標準使用信號。信號分析部進行在接收部中所收到的標準使用信號的分析。放電控制部在信號分析部中的分析結果判定為是從規定的電力消耗體收到的標準使用信號時，允許對電力消耗體的電力供給。
此處，例如為了防止對規定的電力消耗體以外進行電力供給，而進行放電控制，以使得僅在從規定的電力消耗體收到標準使用信號的情況下才允許電力供給。
此處，作為電力消耗體，例如包含電動機車、電動自行車、電動輔助自行車、電動獨輪車、電動汽車(Electric Vehicle，EV)、插電式混合動力汽車(Plug-in Hybrid Vehicle，PHV)等交通工具、其他藉由可更換的電池來驅動的各種電氣製品等。
而且，信號分析部中的分析例如包含是否是從規定的電力消耗體接收標準使用信號等分析。或者，包含下述等分析，即：將收到的信號與應從規定的電力消耗體接收的標準使用信號進行比較，以判斷所收到的信號與標準使用信號是否一致。
據此，事先偵測對規定的電力消耗體以外的電力使用，並進行控制而不允許電力供給，藉此，可防止對與原本用途不同的對象的電力供給。其結果，可消除電池包的壽命預測精度下降等問題，並且可確保電池包的原本性能。
第2發明的電池包是如第1發明的電池包，其中，放電控制部在信號分析部中的分析結果判定為收到標準使用信號以外的信號時，不進行對電力消耗體的電力供給。
此處，對從電力供給對象收到的信號與應從規定的電力消耗體接收的標準使用信號進行比較，若判定為是標準使用信號以外的信號，則進行控制，以中止對該電力供給對象的電力供給。
藉此，即使在從電力供給對象收到某些信號的情況下，在該信號為標準使用信號以外的信號時，亦可防止從電池包誤供給電力。
第3發明的電池包是如第1發明的電池包，其中，放電控制部在信號分析部中的分析結果判定為在接收部中未收到標準使用信號時，不進行對電力消耗體的電力供給。
此處，若判定為未從電力供給對象收到應從規定的電力消耗體接收的標準使用信號，則進行控制，以中止對該電力供給對象的電力供給。
藉此，只要未從電力供給對象收到標準使用信號，便可防止從電池包誤供給電力。
第4發明的電池包是如第1發明至第3發明中任一發明 的電池包，其中，標準使用信號是以光信號、電信號、磁信號中的任一種的形式生成。
此處，作為從規定的電力消耗體向電池包發送的標準使用信號，使用光、電、磁等各種信號中的任一種。
藉此，可容易地判定是否收到標準使用信號、從電力供給對象收到的信號與標準使用信號是否一致。
第5發明的電池包是如第1發明至第4發明中任一發明的電池包，其中，標準使用信號是以數位(digital)信號或類比(analog)信號的形式生成。
此處，作為從規定的電力消耗體向電池包發送的標準使用信號，使用數位信號或者類比信號。
藉此，對於是否收到標準使用信號、從電力供給對象收到的信號與標準使用信號是否一致，可藉由對信號的波形等進行比較而容易地判定。
第6發明的電池系統包括：如第1發明至第5發明中任一發明的電池包；以及電力消耗體，具有信號生成部與發送部，所述信號生成部生成對電池包的接收部發送的標準使用信號，所述發送部對接收部發送標準使用信號。
在此，構成具備所述電池包與電力消耗體的電池系統，所述電力消耗體具有生成標準使用信號的信號生成部與對電池包發送標準使用信號的發送部。
此處，電力消耗體側的發送部與電池包側的接收部只要 經由有線或者無線來連接即可。
據此，在與規定的電力消耗體連接的狀態下，作為供給電力的對象，判定是否為標準使用，藉此，可防止從電池包對原本用途以外供給電力。
其結果，可消除電池包的壽命預測精度下降等問題，並且可確保電池包的原本性能。
第7發明的電池系統是如第6發明的電池系統，其中，電力消耗體為電動機車或者電動自行車。
此處，作為規定的電力消耗體，使用包含電動機車、電動自行車的交通工具。
藉此，例如在規定的電池站等中將殘留容量少的電池包更換為已充電的電池包來使用的電動機車等中，可防止電池包被用於標準的使用以外。
根據本發明的電池包，可防止對原本用途以外的電力供給。
1‧‧‧電池系統
10‧‧‧電池包
11‧‧‧接收部
12‧‧‧信號分析部
13‧‧‧記憶部
14‧‧‧放電控制部
20‧‧‧交通工具(電力消耗體、電動機車)
20a‧‧‧座椅
20b‧‧‧把手
21‧‧‧信號生成部
22‧‧‧發送部
23‧‧‧電力輸入部
24‧‧‧馬達
25‧‧‧前輪
26‧‧‧後輪(驅動輪)
S11~S18‧‧‧步驟
圖1是表示本發明的一實施形態的電池包及搭載有該電池包的交通工具(電動機車)的圖。
圖2是表示包含圖1的電池包及交通工具的電池系統的構成的方塊圖。
圖3是表示圖2的電池系統中的直至放電允許為止的流程的流程圖。
圖4(a)是表示藉由收到標準使用信號時的放電允許而供給的電力(電流)的圖表。圖4(b)是表示由於收到的信號為標準使用信號以外的信號，因而未得到放電允許的情況的圖表。
圖5(a)是表示藉由收到標準使用信號時的放電允許而供給的電力(電流)的圖表。圖5(b)是表示由於未能收到標準使用信號，因而未得到放電允許的情況的圖表。
若使用圖1~圖5(b)對本發明的一實施形態的電池包以及具有該電池包之電池系統進行說明，則為如下所述。
<電池系統1的構成>
本實施形態的電池系統1是僅對規定的電力消耗體(本實施形態中為交通工具20)進行電力供給的系統，如圖1所示，具備電池包10與交通工具20。
如圖1所示，電動機車等交通工具(電力消耗體)20中搭載三個電池包10。
交通工具20自搭載於座椅(seat)20a下的空間內的三個電池包10接受電力供給，而旋轉驅動後輪(驅動輪)26，藉此可行駛。
而且，交通工具20可利用所謂的電池交換(battery swap)，即，在規定的電池包站中，將因行駛或自然放電等而殘留 容量變少的電池包10更換為已充電的電池包來使用。
<電池包10的構成>
本實施形態的電池包10以可更換的狀態於交通工具20搭載3個，以對交通工具20供給電力。並且，電池包10如圖2所示，具有接收部11、信號分析部12、記憶部13及放電控制部14。
接收部11可與交通工具20的發送部22之間進行通信，以接收從發送部22發送的標準使用信號。並且，接收部11在電池包10被安裝於交通工具20的規定位置時，成為可與交通工具20側的發送部22之間進行通信的狀態。
信號分析部12對在接收部11中從交通工具20側收到的標準使用信號進行分析。具體而言，信號分析部12對於在接收部11中收到的信號與標準使用信號是否一致、或者在接收部11中是否收到標準使用信號進行分析。
此處，在信號分析部12中，以數位電信號而言，對接收的標準使用信號的波形與所收到的信號的波形進行比較，以進行分析。
即，在信號分析部12中，將在接收部11中收到的信號的波形，與預先保存於記憶部13中的在交通工具20的信號生成部21中生成的標準使用信號的波形進行比較。並且，在所收到的信號的波形與標準使用信號的波形一致的情況下，判定為是對電池包10的原本用途即交通工具20的電力供給。
另一方面，在所收到的信號的波形與標準使用信號的波形不一致的情況下，意味著收到標準使用信號以外的信號，電池包10被安裝在原本用途即規定的交通工具20以外的電氣製品中。因而，在此情況下，判定為並非用於電池包10的原本用途即交通工具20中。
而且，在接收部11中未能接收原本應接收的標準使用信號的情況下，亦同樣意味著電池包10被安裝在原本用途即規定的交通工具20以外的電氣製品中。因而，在此情況下，判定為並非用於電池包10的原本用途即交通工具20中。
記憶部13預先保存有在原本用途即交通工具20的信號生成部21中生成的標準使用信號的波形。藉此，當在接收部11中收到信號時，信號分析部12可從記憶部13中讀出預先記憶的標準使用信號的波形，並與收到的信號的波形進行比較。
放電控制部14根據信號分析部12中的分析結果，來決定是否對所連接的電氣製品允許放電。
即，放電控制部14根據在信號分析部12中對於由接收部11所收到的信號的波形與記憶於記憶部13中的標準使用信號的波形是否一致的判定結果，來決定是否允許放電。
具體而言，在信號分析部12中，在所收到的信號的波形與標準使用信號的波形一致時，判定為是對電池包10的原本用途即交通工具20的電力供給。並且，放電控制部14對於所連接的電氣製品(圖2的情況下為交通工具20)開始電力供給。
另一方面，在因所收到的信號的波形與標準使用信號的波形不一致，而判定為並非用於電池包10的原本用途即交通工具20中的情況下，放電控制部14中止對所連接的電氣製品的電力供給。
而且，在因於接收部11中未能接收標準使用信號，而判定為並非用於電池包10的原本用途即交通工具20中的情況下，放電控制部14亦同樣中止對所連接的電氣製品的電力供給。
另外，對於基於有無收到標準使用信號來決定可否允許放電的處理，將在後段進行詳述。
<交通工具20的構成>
交通工具20是從搭載於座椅20a下的三個電池包10接受電力供給來行駛的電動機車，如圖2所示，具有信號生成部21、發送部22、電力輸入部23、馬達24、前輪25及後輪(驅動輪)26。
信號生成部21在電池包10被安裝於交通工具20中的規定位置時，生成標準使用信號。並且，信號生成部21將所生成的標準使用信號發送至發送部22。
此處，在信號生成部21中生成的標準使用信號是指成為用以從電池包10接受電力供給的條件的信號，是以作為具有規定波形的數位電信號而生成(參照圖4(a)等)。在電池包10中，根據是否從交通工具20側收到標準使用信號來判定是否允許放電。
發送部22將從信號生成部21收到的標準使用信號發送至電池包10的接收部11。
電力輸入部23僅在電池包10側的判定結果為滿足規定條件的情況下，才藉由放電控制部14而接受來自電池包10的電力供給。
馬達24從電池包10接受電力供給，將旋轉驅動力傳遞至作為驅動輪的後輪26的車軸。
前輪25是設於交通工具20的前部與路面之間的轉向輪，藉由連動於把手(handle)20b的方向來改變方向，從而可切換行駛方向。
後輪26是設於搭載有電池包10的交通工具20的後部與路面之間的驅動輪，藉由馬達24而進行旋轉驅動。
<電池系統1中的直至放電允許為止的流程>
本實施形態的電池系統1中，藉由在電池包10與交通工具20之間進行通信，從而判定是否允許從電池包10對交通工具20的電力供給(放電)。
具體而言，如圖3所示，在步驟S11中，首先，將電池包10設置於交通工具20中的規定位置。
接下來，在步驟S12中，在交通工具20側的信號生成部21中生成數位電信號(標準使用信號)。並且，將在信號生成部21中生成的標準使用信號經由發送部22而發送至電池包10側。
接下來，在步驟S13中，在電池包10側的接收部11中 接收標準使用信號。
接下來，在步驟S14中，於信號分析部12中進行在接收部11中所收到的標準使用信號的判定。
具體而言，信號分析部12判定在接收部11中收到的信號是否為規定的標準使用信號。或者，信號分析部12判定在接收部11中是否收到標準使用信號。
另外，對於對標準使用信號的波形與所收到的信號的波形進行比較的步驟，將在後段進行詳述。
此處，在接收部11中收到的信號是否為標準使用信號的判定是對保存於電池包10的記憶部13中的標準使用信號的波形與所收到的信號的波形進行比較來進行。
接下來，在步驟S15中，基於步驟S14中的判定結果，信號分析部12判定是否是用於對電池包10的原本用途即交通工具20中。
即，在步驟S15中，當在接收部11中收到標準使用信號時，信號分析部12判定為是用於原本用途即交通工具20中，而前進至步驟S17。
另一方面，當在接收部11中未能收到標準使用信號時，或者收到與標準使用信號不同的信號時，信號分析部12判定為並非用於原本用途即交通工具20中，而前進至步驟S16。
此處，在步驟S16中，由於在步驟S15中判定為並非用於原本用途即交通工具20中，因此放電控制部14不允許從電池 包10進行電力供給(放電)，決定中止放電。
另一方面，在步驟S17中，由於在步驟S15中判定為是用於原本用途即交通工具20中，因此放電控制部14允許電力供給(放電)。
接下來，在步驟S18中，接受步驟S17中的決定，開始從電池包10對交通工具20的電力供給(放電)。
<收到的信號與標準使用信號不同的情況>
本實施形態的電池包10中，如圖4(a)所示，當在接收部11中收到標準使用信號時，如上所述，允許對交通工具20的放電，對交通工具20供給電力。
此處，圖4(a)中示出了由於在接收部11中收到的信號為標準使用信號，因而允許從電池包10放電的示例。
即，圖4(a)中，當在接收部11中收到標準使用信號時，判定標準使用信號的波形(實線)與保存於記憶部13中的標準使用信號的波形是否一致。並且，由於判定為一致，因此允許從電池包10放電，結果，對交通工具20供給電力(電流)(虛線)。
另一方面，圖4(b)中，示出了由於在接收部11中收到的信號為標準使用信號以外的信號，因而不允許從電池包10放電的示例。
即，圖4(b)中，當在接收部11中收到信號時，判定所收到的信號的波形(實線)與保存於記憶部13中的標準使用信號的波形是否一致。並且，此處由於判定為不一致，因此不允許 從電池包10放電，結果對交通工具20中止電力(電流)(虛線)。
藉此，例如即使在電池包10被用於規定的交通工具20以外的用途的情況下，亦可防止誤對發送預先在電池包10中登記有信號波形等的標準使用信號的交通工具20以外供給電力。
因而，即使在接收部11中收到某些信號的情況下，亦可根據該信號的波形與標準使用信號的波形是否一致，來實施電力供給的可否判斷。
其結果，可防止對電池包10的原本用途以外的電力供給，消除電池包的壽命預測精度下降等問題，並且可確保電池包的原本性能。
<未能接收標準使用信號的情況>
本實施形態的電池系統1中，如圖5(a)所示，當在接收部11中收到標準使用信號時，如上所述，允許對交通工具20的放電，對交通工具20供給電力。
另外，圖5(a)所示的圖表示出了與圖4(a)所示的圖表相同的內容，因而此處省略說明。
另一方面，圖5(b)中示出了由於在接收部11中未收到標準使用信號，因而不允許從電池包10放電的示例。
即，圖5(b)中示出了當電池包10被設置於交通工具20時，在接收部11中未收到任何信號的情況。因而，由於此處判定為未收到標準使用信號，因此不允許從電池包10放電，結果對交通工具20中止電力(電流)(虛線)。
藉此，例如即使在電池包10被用於規定的交通工具20以外的用途的情況下，亦可防止誤對發送預先在電池包10中登記有信號波形等的標準使用信號的交通工具20以外供給電力。
因而，即使在電池包10被設置於規定的交通工具20以外的情況下，由於在接收部11中無法收到標準使用信號，因此可容易地實施電力供給的可否判斷。
其結果，可防止對電池包10的原本用途以外的電力供給，消除電池包的壽命預測精度下降等問題，並且可確保電池包的原本性能。
[其他實施形態]
以上，對本發明的一實施形態進行了說明，但本發明並不限定於所述實施形態，可在不脫離發明的主旨的範圍內進行各種變更。
(A)
所述實施形態中，列舉在交通工具20側的信號生成部21中，當電池包10被設置於交通工具20中的規定位置時生成標準使用信號的示例進行了說明。然而，本發明並不限定於此。
例如，關於在信號生成部21中生成標準使用信號，例如亦可為交通工具20的啟動開關(starter switch)等受到操作時。
此時，當交通工具20的駕駛者等操作啟動開關時，亦藉由將具有規定波形的標準使用信號從交通工具20側發送至電池包10側，而從電池包10對交通工具20開始電力供給。藉此，啟 動交通工具20的馬達24，成為可行駛狀態。
另一方面，當電池包10被用於原本用途以外時，電池包10無法收到標準使用信號，或者收到與標準使用信號不同的信號。
因而，此時，與所述實施形態同樣，不從電池包10向原本用途以外進行電力供給。
(B)
所述實施形態中，作為在決定可否允許放電時接收的標準使用信號，列舉使用數位信號的示例進行了說明。然而，本發明並不限定於此。
例如，作為標準使用信號，亦可使用類比信號。
(C)
所述實施形態中，作為在決定可否允許放電時接收的標準使用信號，列舉使用電信號的示例進行了說明。然而，本發明並不限定於此。
例如，又，作為標準使用信號，亦可使用光信號、磁信號等其他信號。
(D)
所述實施形態中，列舉在作為電力消耗體的電動機車(交通工具20)中搭載有三個電池包10的示例進行了說明。然而，本發明並不限定於此。
例如，搭載於電力消耗體中的電池包亦可為一個或者二 個，還可為大於或等於四個。
而且，亦可在電力消耗體側設置多個電池包的安裝部，在其中安裝與所需的電容量相當的個數的電池包。
而且，列舉搭載於交通工具20中的三個電池包10被配置在座椅20a下的構成為例進行了說明。然而，本發明並不限定於此，交通工具中的電池包的搭載位置亦可為座椅下以外。
(E)
所述實施形態中，列舉對作為電力消耗體(交通工具20)的電動機車供給電力的電池包10為例進行了說明。然而，本發明並不限定於此。
例如，除了電動機車以外，對於用以對電動獨輪車、電動自行車、電動汽車(EV)、PHV(Plug-in Hybrid Vehicle)等其他交通工具等供給電力的電池包亦可適用本發明。
或者，作為從本發明的電池包供給電力的電力消耗體，並不限於交通工具，亦可為藉由可更換的電池來驅動的其他電氣製品。
(F)
所述實施形態中，列舉根據是否經由無線而在接收部11中收到標準使用信號來判定是否為標準使用的示例進行了說明。然而，本發明並不限定於此。
例如，亦可使用下述方式，即，藉由使用根據電池的插入來開/關(ON/OFF)的開關的信號來判定是否為標準使用，以允 許放電。
[產業上之可利用性]
本發明的電池包起到可防止對原本用途以外的電力供給的效果，因此可廣泛適用於藉由可更換的電池來驅動的各種電氣製品等中。

Claims (7)

  1. 一種電池包，對規定的電力消耗體進行電力供給，所述電池包包括：接收部，從所述電力消耗體接收在所述電力消耗體中生成的標準使用信號；信號分析部，進行在所述接收部中所收到的所述標準使用信號的分析；以及放電控制部，在所述信號分析部中的分析結果判定為是從規定的所述電力消耗體收到的所述標準使用信號時，允許對所述電力消耗體的電力供給。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電池包，其中所述放電控制部在所述信號分析部中的分析結果判定為收到所述標準使用信號以外的信號時，不進行對所述電力消耗體的電力供給。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的電池包，其中所述放電控制部在所述信號分析部中的分析結果判定為在所述接收部中未收到所述標準使用信號時，不進行對所述電力消耗體的電力供給。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的電池包，其中所述標準使用信號是以光信號、電信號、磁信號中的任一種的形式生成。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的電池包，其中所述標準使用信號是以數位信號或類比信號的形式生成。
  6. 一種電池系統，其包括：如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的電池包；以及電力消耗體，具有信號生成部與發送部，所述信號生成部生成對所述電池包的所述接收部發送的所述標準使用信號，所述發送部對所述接收部發送所述標準使用信號。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的電池系統，其中所述電力消耗體為電動機車或者電動自行車。
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