WO2012029231A1 - 電圧検出回路、それを備えたバッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置 - Google Patents

電圧検出回路、それを備えたバッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置 Download PDF

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計美 大倉
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Definitions

  • the present invention relates to a voltage detection circuit, a battery system including the voltage detection circuit, an electric vehicle, a moving body, a power storage device, and a power supply device.
  • a battery that includes a plurality of battery cells is provided in a moving body driven by electric power such as an electric vehicle and a power supply device that stores and supplies electric power.
  • the battery system is provided with a voltage detection circuit that detects a terminal voltage of each battery cell.
  • the battery pack system described in Patent Document 1 includes a plurality of battery cells and a voltage measurement circuit connected in series. The voltages of the plurality of battery cells are sequentially measured by the multiplexer so that the voltages of the plurality of battery cells are sequentially measured.
  • a plurality of battery cells connected in series and a plurality of other battery cells connected in series are connected in parallel to each other.
  • it is required to efficiently detect voltages of a plurality of battery cells connected in series and in parallel while suppressing an increase in circuit scale and an increase in cost.
  • An object of the present invention is to provide a voltage detection circuit capable of efficiently detecting the voltage of a plurality of battery cells connected in series and in parallel while suppressing an increase in circuit scale and cost, a battery system including the voltage detection circuit, and electric To provide a vehicle, a moving body, a power storage device, and a power supply device.
  • a voltage detection circuit is a voltage detection circuit that can be connected to first and second battery blocks, each of which is constituted by a plurality of battery cells connected in series.
  • the battery blocks are connected in parallel to each other, and the voltage detection circuit includes a detection unit for detecting the voltage of each battery cell, the voltage of each battery cell of the first battery block, or each battery cell of the second battery block.
  • a switching unit configured to be selectively connectable to the first battery block and the second battery block so that the voltage can be detected.
  • the present invention it is possible to efficiently detect voltages of a plurality of battery cells connected in series and in parallel while suppressing an increase in circuit scale and an increase in cost.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of the battery system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the voltage detection circuit of FIG.
  • FIG. 3 is a plan view and a side view showing a configuration example of a battery module including a battery block and a voltage detection circuit.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing connection of battery cells in the example of FIG.
  • FIG. 5 is an external perspective view showing an example of a battery cell.
  • FIG. 6 is a plan view and a side view showing another configuration example of a battery module including a battery block and a voltage detection circuit.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing connection of battery cells in the example of FIG.
  • FIG. 8 is a schematic external perspective view showing still another configuration example of the battery module.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a battery system in which equalization processing is performed.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a main part of the battery system according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view and a side view showing a configuration example of a battery module including a battery block and a voltage detection circuit.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing battery cell connections in the example of FIG.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the overall configuration of the battery system.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of an electric automobile including a battery system.
  • FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of a power supply device including a battery system.
  • a voltage detection circuit is a voltage detection circuit that can be connected to first and second battery blocks each composed of a plurality of battery cells connected in series.
  • the second battery blocks are connected in parallel to each other, and the voltage detection circuit includes a detection unit for detecting the voltage of each battery cell, and the voltage of each battery cell of the first battery block or each of the second battery blocks.
  • a switching unit configured to be selectively connectable to the first battery block and the second battery block so that the voltage of the battery cell can be detected.
  • a detection unit for detecting the voltage of each battery cell can be selectively connected to the first battery block and the second battery block by the switching unit. Thereby, the voltage of each battery cell of the first battery block and the voltage of each battery cell of the second battery block can be detected by a common detection unit. As a result, the voltage of each battery cell of the first and second battery blocks can be efficiently detected while suppressing an increase in circuit scale and cost.
  • the switching unit is configured to be capable of selecting the voltage of each battery cell of the first battery block, and the second is configured to be able to select the voltage of each battery cell of the second battery block.
  • a block switching unit configured to selectively supply the voltage selected by the first cell selecting unit and the voltage selected by the second cell selecting unit to the detecting unit.
  • the voltage of each battery cell of the first and second battery blocks can be detected with a simple configuration. Therefore, an increase in circuit scale and cost are suppressed.
  • the switching unit further includes a capacitive element, and the block switching unit is configured to charge the capacitive element to the voltage selected by the first cell selection unit when detecting the voltage of each battery cell of the first battery block.
  • the first cell selection unit and the capacitive element are connected to each other, and when the voltage of each battery cell of the second battery block is detected, the capacitive element is charged to the voltage selected by the second cell selection unit.
  • the cell selection unit and the capacitive element may be connected, and the detection unit may detect the voltage of each battery cell of the first and second battery blocks by detecting the voltage of the capacitive element.
  • the capacitor element when detecting the voltage of each battery cell of the first battery block, the capacitor element is charged to the voltage of the battery cell selected by the first cell selector, and the voltage of the capacitor element is detected by the detector. . Further, when detecting the voltage of each battery cell of the second battery block, the capacitor element is charged to the voltage of the battery cell selected by the second cell selector, and the voltage of the capacitor element is detected by the detector.
  • the voltage of the capacitive element is detected by the detection unit after the capacitive element is charged to the voltage of each battery cell, the voltage of each battery cell is reliably detected even when the voltage fluctuation of each battery cell is large.
  • a common capacitive element is used when detecting the voltage of each battery cell of the first battery block and when detecting the voltage of each battery cell of the second battery block, the circuit scale and cost are further increased. It is suppressed.
  • a battery system is connected to the first and second battery blocks, and the first and second battery blocks, each configured by a plurality of battery cells connected in series.
  • the voltage detection circuit is provided, and the first and second battery blocks are connected in parallel to each other.
  • first and second battery blocks each constituted by a plurality of battery cells connected in series are connected in parallel to each other. Thereby, the battery capacity is increased and a high voltage is obtained.
  • the voltage of each battery cell of the first and second battery blocks is detected by the voltage detection circuit. Thereby, the voltage of each battery cell of the first and second battery blocks can be efficiently detected while suppressing an increase in circuit scale and cost.
  • a battery system includes a plurality of first battery blocks each constituted by a plurality of battery cells connected in series and connected in series to each other, and a plurality of first batteries.
  • a plurality of second battery blocks, each of which is provided corresponding to each block, each constituted by a plurality of battery cells connected in series and connected in series to each other, and each of the plurality of first and second battery blocks A plurality of voltage detection circuits connected to each other, the plurality of first battery blocks connected in series to each other, the plurality of second battery blocks connected in series to each other, and first and second corresponding to each other.
  • the electrode terminals having the lowest potential of the battery block are connected to each other.
  • a plurality of first battery blocks each composed of a plurality of battery cells connected in series are connected in series.
  • a plurality of second battery blocks each constituted by a plurality of battery cells connected in series are connected in series to each other.
  • the voltages of the battery cells of the plurality of first battery blocks and the plurality of second battery blocks are detected by the plurality of voltage detection circuits described above. Thereby, it is possible to efficiently detect the voltage of each battery cell of the plurality of first and second battery blocks while suppressing an increase in circuit scale and cost.
  • a plurality of voltage detection circuits are used, even when the total voltage of the plurality of first battery blocks or the total voltage of the plurality of second battery blocks exceeds the limit of the withstand voltage of each voltage detection circuit, The voltage of each battery cell of the first and second battery blocks can be detected.
  • the lowest potential electrode terminals of the first and second battery blocks corresponding to each other are connected to each other. Thereby, the potentials of the lowest potential electrode terminals of the first and second battery blocks corresponding to each other are equal to each other. Therefore, the voltage of each battery cell of the corresponding first and second battery blocks is accurately determined by the common voltage detection circuit using the potential of the lowest potential electrode terminal of the first and second battery blocks as the reference potential. Can be detected.
  • the battery system includes: an adjustment unit capable of adjusting a charging state of each battery cell; and a voltage of each battery cell detected by the detection unit of each voltage detection circuit, corresponding to the first and second battery blocks. You may further provide the equalization control part which controls the said adjustment part so that the charge condition of a some battery cell may be equalized.
  • the state of charge of the plurality of battery cells of the corresponding first and second battery blocks is equalized by controlling the adjustment unit by the equalization control unit. This makes it possible to use the original capacity of each battery cell to the maximum while suppressing an increase in circuit scale.
  • An electric vehicle includes the above-described battery system, a motor driven by electric power from the battery system, and drive wheels that rotate by the rotational force of the motor.
  • the motor In the electric vehicle, the motor is driven by the electric power from the battery system.
  • the drive wheel is rotated by the rotational force of the motor to move the electric vehicle.
  • the battery capacity of the battery system is increased and a high voltage is obtained from the battery system.
  • the voltage of each battery cell of the first and second battery blocks can be efficiently detected while suppressing an increase in circuit scale and cost. As a result, the running performance of the electric vehicle is improved.
  • a moving body includes a battery main body, a moving main body, a power source that converts electric power from the battery system into power, and power that is converted by the power source. And a drive unit that moves the unit.
  • the electric power from the battery system is converted into power by the power source, and the driving unit moves the moving main body by the power.
  • the battery system since the battery system is used, the battery capacity is increased and a high voltage is obtained.
  • the voltage of each battery cell of the first and second battery blocks can be efficiently detected while suppressing an increase in circuit scale and cost. Accordingly, the moving performance of the moving body is improved.
  • a power storage device includes the above-described battery system and a system control unit that performs control related to discharging or charging of a plurality of battery cells of the battery system.
  • control related to charging or discharging of a plurality of battery cells is performed by the control unit. Thereby, deterioration, overdischarge, and overcharge of a plurality of battery cells can be prevented.
  • the battery capacity is increased and a high voltage is obtained.
  • the voltage of each battery cell of the first and second battery blocks can be efficiently detected while suppressing an increase in circuit scale and cost. As a result, the capacity of the power storage device is increased and the reliability is improved.
  • a power storage device performs control related to discharging or charging of the battery system and the plurality of battery cells of the battery system, and the charge state of the plurality of battery cells of the battery system is And a system control unit that controls the equalization processing unit so as to be equalized.
  • control related to charging or discharging of a plurality of battery cells is performed by the system control unit. Thereby, deterioration, overdischarge, and overcharge of a plurality of battery cells can be prevented.
  • the battery capacity is increased and a high voltage is obtained.
  • the voltage of each battery cell of the first and second battery blocks can be efficiently detected while suppressing an increase in circuit scale and cost. As a result, the capacity of the power storage device is increased and the reliability is improved.
  • the equalization control unit is controlled by the system control unit, whereby the plurality of battery cells of the battery system are equalized. This makes it possible to use the original capacity of each battery cell to the maximum while suppressing an increase in circuit scale.
  • a power supply device is a power supply device that can be connected to the outside, and is controlled by the power storage device and a system control unit of the power storage device, and is a battery system of the power storage device. And a power conversion device that performs power conversion between the outside and the outside.
  • power conversion is performed by the power conversion device between the plurality of battery cells and the outside.
  • Control related to charging or discharging of a plurality of battery cells is performed by controlling the power conversion device by the system control unit of the power storage device.
  • the battery system since the battery system is used, the battery capacity is increased and a high voltage is obtained.
  • the voltage of each battery cell of the first and second battery blocks can be efficiently detected while suppressing an increase in circuit scale and cost. As a result, the capacity of the power supply device is increased and the reliability is improved.
  • the battery system according to the present embodiment is mounted on an electric vehicle (for example, an electric vehicle) that uses electric power as a drive source or a power supply device that stores and supplies electric power.
  • an electric vehicle for example, an electric vehicle
  • a power supply device that stores and supplies electric power.
  • a battery block refers to a set of a plurality of battery cells electrically connected in series
  • a battery module refers to an integrated assembly structure including a plurality of battery cells.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the main part of the battery system according to the first embodiment.
  • the battery system 500 includes battery blocks 100 ⁇ / b> A and 100 ⁇ / b> B and a voltage detection circuit 20.
  • the battery block 100A is an example of a first battery block
  • the battery block 100B is an example of a second battery block.
  • Each of the battery blocks 100A and 100B has a plurality (10 in this example) of battery cells 10 connected in series with each other.
  • Each battery cell 10 is a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery.
  • the lowest negative electrode of the plurality of battery cells 10 in the battery block 100A and the lowest negative electrode of the plurality of battery cells 10 in the battery block 100B are connected to each other. Further, the highest potential positive electrode of the plurality of battery cells 10 of the battery block 100A and the highest potential positive electrode of the plurality of battery cells 10 of the battery block 100B are connected to each other. Thereby, battery block 100A and battery block 100B are connected in parallel to each other. Therefore, the battery capacity is increased.
  • the voltage detection circuit 20 includes a switching unit 21, an analog / digital converter (hereinafter referred to as ADC) 22, and a processing unit 23.
  • the switching unit 21 is connected to the positive electrode and the negative electrode of each battery cell 10 of the battery blocks 100A and 100B via a PTC (Positive Temperature Coefficient) element 60.
  • the ADC 22 is connected to the negative electrode having the lowest potential of the battery block 100A.
  • the ADC 22 is an example of a detection unit.
  • the switching unit 21 selectively connects the ADC 22 to the battery blocks 100A and 100B. Thereby, the terminal voltage of each battery cell 10 of the battery blocks 100A and 100B is detected by the ADC 22.
  • the processing unit 23 includes a CPU (Central Processing Unit) and a memory. The CPU of the processing unit 23 controls the switching unit 21 according to a program stored in the memory.
  • the battery cell 10 from the high potential side battery cell 10 to the battery cell 10 on the low potential side of the battery block 100A will be referred to as battery cells CA1 to CA10, respectively.
  • the battery cell 10 from the high potential side to the battery cell 10 on the low potential side of the battery block 100B is referred to as battery cells CB1 to CB10, respectively.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the voltage detection circuit 20 of FIG.
  • the switching unit 21 includes cell switching units 211A and 211B, a block switching unit 212, a capacitor C1, and switching elements MA and MB.
  • the cell switching unit 211A includes a plurality of switching elements M11 to M30 corresponding to the battery cells CA1 to CA10 of the battery block 100A.
  • Switching element M11 is connected between PTC element 60 connected to the positive electrode of battery cell CA1 and node N1.
  • switching elements M11 to M20 are connected between PTC element 60 connected to the positive electrodes of battery cells CA2 to CA10 and node N1, respectively.
  • Switching elements M21 to M30 are connected between PTC element 60 connected to the negative electrodes of battery cells CA1 to CA10 and node N2, respectively.
  • the cell switching unit 211B includes a plurality of switching elements M31 to M50 corresponding to the battery cells CB1 to CB10 of the battery block 100B.
  • Switching elements M31 to M40 are connected between PTC element 60 connected to the positive electrodes of battery cells CB1 to CB10 and node N3, respectively.
  • Switching elements M41 to M50 are connected between PTC element 60 connected to the negative electrodes of battery cells CB1 to CB10 and node N4, respectively.
  • the block switching unit 212 includes switching elements M51 and M52.
  • Switching element M51 includes terminals T1 to T3. Terminal T1 is connected to node N1, terminal T2 is connected to node N3, and terminal T3 is connected to node N5. Switching element M51 is switched so that terminal T3 is selectively connected to either terminal T1 or terminal T2.
  • Switching element M52 includes terminals T4 to T6. Terminal T4 is connected to node N2, terminal T5 is connected to node N4, and terminal T6 is connected to node N6. Switching element M52 is switched so that terminal T6 is selectively connected to either terminal T4 or terminal T5.
  • a capacitor C1 is connected between the node N5 and the node N6.
  • Switching element MA is connected between nodes N5 and N7, and switching element MB is connected between nodes N6 and N8.
  • the ADC 22 has an input terminal, a reference terminal (ground terminal), and an output terminal.
  • the input terminal of the ADC 22 is connected to the node N7.
  • the reference terminal of the ADC 22 is connected to the node N8.
  • a processing unit 23 is connected to the output terminal of the ADC 22.
  • Node N8 is connected to the negative electrode of battery cell CA10.
  • the potential of the negative electrode of the battery cell CA10 is applied to the reference terminal of the ADC 22 as a reference potential (ground potential).
  • the potential of the negative electrode of battery cell CA10 is equal to the potential of the negative electrode of battery cell CB10.
  • the processing unit 23 controls the switching elements M11 to M52, MA, and MB of the switching unit 21, so that the terminal voltages of the battery cells CA1 to CA10 of the battery block 100A are sequentially detected, and then the battery The terminal voltages of the battery cells CB1 to CB10 in the block 100B are detected in order.
  • the switching elements M11 to M50, M51, M52, MA, and MB are off.
  • the switching elements M11 and M21 are turned on. Thereby, the terminal voltage of battery cell CA1 is applied between nodes N1 and N2.
  • the switching element M51 is switched so that the terminal T3 is connected to the terminal T1
  • the switching element M52 is switched so that the terminal T6 is connected to the terminal T4.
  • the capacitor C1 is charged to the terminal voltage of the battery cell CA1.
  • the switching elements M51 and M52 are turned off. As a result, the capacitor C1 is disconnected from the battery cell CA1. As a result, the voltage of the capacitor C1 is held at the terminal voltage of the battery cell CA1.
  • the switching elements MA and MB are turned on.
  • the voltage of the capacitor C1 is applied to the ADC 22.
  • the ADC 22 converts the applied voltage into a digital value and supplies it to the processing unit 23. In this way, the terminal voltage of the battery cell CA1 is detected. Thereafter, the switching elements MA and MB are turned off.
  • the terminal voltages of the battery cells CA2 to CA10 are detected in order.
  • switching elements M11 and switching element M21 instead of switching element M11 and switching element M21 being turned on and off, switching elements M12 to M20 and switching elements M22 to M30 are turned on and off, respectively.
  • Subsequent operations of the switching elements M51, M52, MA, MB are the same as when the terminal voltage of the battery cell CA1 is detected.
  • the switching elements M31 and M41 are turned on. As a result, the terminal voltage of battery cell CB1 is applied between nodes N3 and N4.
  • the switching element M51 is switched so that the terminal T3 is connected to the terminal T2
  • the switching element M52 is switched so that the terminal T6 is connected to the terminal T5.
  • the capacitor C1 is charged to the terminal voltage of the battery cell CB1.
  • the switching elements M51 and M52 are turned off. Thereby, the capacitor C1 is disconnected from the battery cell CB1. As a result, the voltage of the capacitor C1 is held at the terminal voltage of the battery cell CB1.
  • the switching elements MA and MB are turned on.
  • the voltage of the capacitor C1 is applied to the ADC 22.
  • the ADC 22 converts the applied voltage into a digital value and supplies it to the processing unit 23. In this way, the terminal voltage of the battery cell CB1 is detected. Thereafter, the switching elements MA and MB are turned off.
  • the terminal voltages of the battery cells CB2 to CB10 are detected in order.
  • switching elements M32 to M40 and switching elements M42 to M50 are turned on and off, respectively.
  • Subsequent operations of the switching elements M51, M52, MA, MB are the same as when the terminal voltage of the battery cell CB1 is detected.
  • the ADC 22 is selectively connected to the battery cells CA1 to CA10 of the battery block 100A and the battery cells CB1 to CB10 of the battery block 100B by the switching unit 21. The Thereby, the terminal voltages of the battery cells CA1 to CA10 and CB1 to CB10 of the battery blocks 100A and 100B are detected by the common ADC 22. Therefore, it is possible to efficiently detect the terminal voltages of the battery cells CA1 to CA10 and CB1 to CB10 of the battery blocks 100A and 100B connected in parallel with each other while suppressing an increase in circuit scale and cost.
  • the voltage of the capacitor C1 is detected by the ADC 22, whereby the battery cells CA1 to CA10 are detected. , CB1 to CB10 are detected.
  • the terminal voltages of the battery cells CA1 to CA10 and CB1 to CB10 are reliably detected even when the voltage fluctuations of the battery cells CA1 to CA10 and CB1 to CB10 are large.
  • the common capacitor C1 is used for the battery blocks 100A and 100B, an increase in circuit scale and an increase in cost are suppressed.
  • FIGS. 3A and 3B are a plan view and a side view showing a configuration example of a battery module including the battery blocks 100A and 100B and the voltage detection circuit 20, respectively.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing connection of the battery cells 10 in the example of FIG.
  • FIG. 5 is an external perspective view showing an example of the battery cell 10.
  • FIG. 3 FIG. 5, FIG. 6 and FIG.
  • the X direction and the Y direction are directions parallel to the horizontal plane
  • the Z direction is a direction orthogonal to the horizontal plane.
  • the direction in which the arrow Z faces is the upward direction.
  • a plurality of battery cells 10 (battery cells CA1 to CA10) of the battery block 100A and a plurality of battery cells 10 (battery cells CB1 to CB10) of the battery block 100B are arranged in a line along the X direction. Arranged side by side. As shown in FIG. 5, the battery cell 10 has a flat, substantially rectangular parallelepiped shape. A positive electrode 10a and a negative electrode 10b are provided on the upper surface of the battery cell 10 so as to protrude upward.
  • a pair of end plates 92 are arranged so as to sandwich the battery cells CA1 to CA10 and CB1 to CB10 arranged in a row.
  • One end plate 92 is disposed adjacent to the battery cell CA1, and the other end plate 92 is disposed adjacent to the battery cell CB10.
  • the pair of end plates 92 are connected to each other via a frame member (not shown), whereby the battery cells CA1 to CA10 of the battery block 100A and the battery cells CB1 to CB10 of the battery block 100B are integrally fixed.
  • the battery cells CA1 to CA10 and CB1 to CB10 are arranged so that the positional relationship between the plus electrode 10a and the minus electrode 10b in the Y direction is reversed between adjacent battery cells. Therefore, the positive electrodes 10a of the battery cells CAx and CBx (x is an odd number from 1 to 9) and the negative electrodes 10b of the battery cells CAy and CBy (y is an even number from 2 to 10) are alternately arranged along the X direction and Line up in a row.
  • the negative electrodes 10b of the battery cells CAx and CBx (x is an odd number from 1 to 9) and the positive electrodes 10a of the battery cells CAy and CBy (y is an even number from 2 to 10) are alternately arranged along the X direction. Line up in a row.
  • the bus bar 40 is attached to the adjacent plus electrode 10a and minus electrode 10b of the battery cells CA1 to CA10. Specifically, the bus bar 40 is attached to the negative electrode 10b of the adjacent battery cell CAx and the positive electrode 10a of the battery cell CAy, and the negative electrode 10b and the battery cell CAx of the adjacent battery cell CAy (excluding the battery cell CA10). The bus bar 40 is attached to the plus electrode 10a (except for the battery cell CA1). Thereby, battery cells CA1 to CA10 are connected in series. Bus bars 40a are attached to the plus electrode 10a of the battery cell CA1 and the minus electrode 10b of the battery cell CA10, respectively.
  • the bus bar 40 is attached to the adjacent plus electrode 10a and minus electrode 10b of the battery cells CB1 to CB10. Specifically, the bus bar 40 is attached to the negative electrode 10b of the adjacent battery cell CBx and the positive electrode 10a of the battery cell CBy, and the negative electrode 10b and the battery cell CBx of the adjacent battery cell CBy (excluding the battery cell CB10). The bus bar 40 is attached to the plus electrode 10a of the battery cell CB1 (excluding the battery cell CB1). Thereby, the battery cells CB1 to CB10 are connected in series. Bus bars 40a are attached to the plus electrode 10a of the battery cell CB1 and the minus electrode 10b of the battery cell CB10, respectively.
  • the plus electrode 10a of the battery cell CA1 is connected to the plus electrode 10a of the battery cell CB1 through the power line 41.
  • the negative electrode 10b of the battery cell CA10 is connected to the negative electrode 10b of the battery cell CB10 via the power line 42.
  • battery block 100A and battery block 100B are connected in parallel (see FIG. 4).
  • the plurality of bus bars 40, 40a are arranged in two rows along the X direction.
  • a strip-shaped flexible printed circuit board (hereinafter referred to as an FPC board) 50 extending in the X direction is attached to each row of bus bars 40, 40a.
  • Each FPC board 50 is formed with a plurality of conductor lines respectively corresponding to the bus bars 40, 40a.
  • Each bus bar 40, 40a is connected to a corresponding conductor line.
  • a rigid printed circuit board (hereinafter referred to as a printed circuit board) 25 is attached to one end plate 92 (see FIG. 3B).
  • the voltage detection circuit 20 is mounted on the printed circuit board 25.
  • Each FPC board 50 is connected to the printed circuit board 25.
  • the plurality of bus bars 40, 40a are electrically connected to the voltage detection circuit 20 through the pair of FPC boards 50 and the printed circuit board 25, respectively. Therefore, the positive electrodes 10a and the negative electrodes 10b of the battery cells CA1 to CA10 and CB1 to CB10 are electrically connected to the voltage detection circuit 20, respectively.
  • the PTC element 60 has resistance temperature characteristics in which the resistance value increases rapidly when the temperature exceeds a certain value.
  • the FPC board 50, or the printed circuit board 25 the temperature of the PTC element 60 rises due to the current flowing through the short circuit path. Thereby, the resistance value of the PTC element 60 is increased. Therefore, the state where a large current flows is quickly eliminated.
  • FIGS. 6A and 6B are a plan view and a side view showing another configuration example of the battery module including the battery blocks 100A and 100B and the voltage detection circuit 20, respectively.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing connection of the battery cells 10 in the example of FIG. Differences of the example of FIGS. 6 and 7 from the example of FIGS. 4 and 5 will be described.
  • the battery cells CA1 to CA10 of the battery block 100A are arranged in a line along the X direction.
  • battery cells CB1 to CB10 of battery block 100B are arranged in a line along the X direction.
  • a pair of end plates 92 are arranged so as to sandwich battery cells CA1 to CA10 and CB1 to CB10.
  • One end plate 92 is disposed adjacent to battery cells CA1 and CB1, and the other end plate 92 is disposed adjacent to battery cells CA10 and CB10.
  • Each end plate 92 has approximately twice the area of each battery cell on the YZ plane.
  • the pair of end plates 92 are connected to each other via a frame member (not shown), whereby the battery cells CA1 to CA10 of the battery block 100A and the battery cells CB1 to CB10 of the battery block 100B are integrally fixed.
  • a plurality of bus bars 40 and 40a are attached to the plus electrode 10a and the minus electrode 10b of the battery cells CA1 to CA10 and CB1 to CB10.
  • battery cells CA1 to CA10 are connected in series
  • battery cells CB1 to CB10 are connected in series.
  • the positive electrode 10a of the battery cell CA1 is connected to the positive electrode 10a of the battery cell CB1 through the power line 41
  • the negative electrode 10b of the battery cell CA10 is connected to the negative electrode 10b of the battery cell CB10 through the power line 42. Is done.
  • battery block 100A and battery block 100B are connected in parallel (see FIG. 7).
  • the plurality of bus bars 40, 40a attached to the battery cells CA1 to CA10 are arranged in two rows along the X direction, and the FPC board 50 is attached to the bus bars 40, 40a in each row.
  • the plurality of bus bars 40, 40a attached to the battery cells CB1 to CB10 are arranged in two rows along the X direction, and the FPC board 50 is attached to the bus bars 40, 40a in each row.
  • Each FPC board 50 is formed with a plurality of conductor lines respectively corresponding to the bus bars 40, 40a.
  • Each bus bar 40, 40a is connected to a corresponding conductor line.
  • the printed circuit board 25 is attached to one end plate 92 (see FIG. 6B).
  • the voltage detection circuit 20 shown in FIG. 2 is mounted on the printed circuit board 25.
  • the two pairs of FPC boards 50 are connected to the printed circuit board 25, respectively.
  • the plurality of bus bars 40, 40a are electrically connected to the voltage detection circuit 20 through the FPC board 50 and the printed circuit board 25, respectively. Therefore, the positive electrodes 10a and the negative electrodes 10b of the battery cells CA1 to CA10 and CB1 to CB10 are electrically connected to the voltage detection circuit 20, respectively.
  • the battery blocks 100A and 100B are integrally configured as a common battery module 150, but the battery blocks 100A and 100B are different battery modules. It may be configured separately. In that case, one battery module is provided with a printed circuit board 25 on which the voltage detection circuit 20 is mounted.
  • FIG. 8 is a schematic external perspective view showing still another configuration example of the battery module 150. A difference between the battery module 150 of FIG. 8 and the battery module 150 of FIG. 3 will be described.
  • the battery blocks 100A and 100B are arranged in a casing (housing) CA having an open top.
  • the lid member 70 is fitted into the casing CA so as to close the opening of the casing CA.
  • the battery box BB that houses the battery module 150 is formed.
  • the printed circuit board 25 is attached to the upper surface of the lid member 70.
  • the plurality of bus bars 40, 40 a (FIG. 3) and the pair of FPC boards 50 (FIG. 3) are attached to the lower surface of the lid member 70.
  • the pair of FPC boards 50 are held in a state of being separated from the upper surfaces of the battery blocks 100A and 100B, and are connected to the printed circuit board 25 via connection members (not shown).
  • the lid member 70 When the battery module 150 of FIG. 8 is assembled, the lid member 70 is mounted on the battery blocks 100A and 100B with the printed circuit board 25, the plurality of bus bars 40 and 40a, and the pair of FPC boards 50 attached to the lid member 70. It is done. Thereby, the battery module 150 can be easily assembled.
  • the battery box BB that houses the battery module 150 is formed, the strength of the battery module 150 is improved.
  • the plurality of battery cells 10 are fixed to the casing CA and the lid member 70 is fitted to the casing CA, the plurality of battery cells 10 and the lid member 70 can be reliably fixed.
  • the opening of the casing CA is closed by the lid member 70. Therefore, the inside of the battery box BB may be molded with resin. In this case, condensation of each battery cell 10 can be prevented. Further, the resin molded in the battery box BB can affect the heat conduction characteristics of the battery module 150. For example, by molding the inside of the battery box BB with a resin having a higher thermal conductivity than air, the heat in the battery box BB can be released to the outside. On the other hand, by molding the inside of the battery box BB with a resin having a thermal conductivity lower than that of air, the inflow of heat from the outside into the battery box BB can be blocked.
  • the inside of the battery box BB can be exhausted by providing a hole in at least one of the casing CA and the lid member 70.
  • a plurality of bus bars 40, 40 a (FIG. 3) and a pair of FPC boards 50 may be attached to the upper surface of the lid member 70 or in the lid member 70. It may be fitted. Also in this case, the pair of FPC boards 50 are separated from the upper surfaces of the battery blocks 100A and 100B.
  • the battery module 100a may not be stored in the casing CA. Even in this case, the printed circuit board 21, the pair of FPC boards 50, the plurality of bus bars 40, 40a, and the lid member 80 can be integrally attached to the plurality of battery cells 10. Thereby, assembly of the battery module 150 is facilitated. Further, the plurality of bus bars 40, 40a and the pair of FPC boards 50 can be easily connected by welding or screws.
  • the lid member 70 may be attached on the upper surfaces of the battery blocks 100A and 100B (battery blocks 100A to 100D of FIG. 11).
  • a pair of FPC boards 50 (FIG. 3) may be fitted into the lid member 70.
  • the equalization processing is performed to equalize the charging states of the plurality of battery cells 10 (CA1 to CA10, CB1 to CB10) of the battery blocks 100A and 100B. Also good.
  • the state of charge includes, for example, terminal voltage, SOC (charge rate), remaining capacity, depth of discharge (DOD), integrated current value, or difference in charged amount.
  • the terminal voltage is equalized as the charge state equalization.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of the battery system 500 in which the equalization process is performed.
  • the battery system 500 of FIG. 9 will be described while referring to differences from the battery system 500 of FIG.
  • Each discharge unit DU includes a series circuit including a resistor R and a switching element SC, and is connected between the plus electrode 10a and the minus electrode 10b of the corresponding battery cell 10.
  • the processing unit 23 of the voltage detection circuit 20 is an example of an equalization processing unit. Based on the detected terminal voltages of the plurality of battery cells 10, the processing unit 23 controls on / off of the plurality of switching elements SC so that the terminal voltages of the plurality of battery cells 10 become substantially equal. Specifically, when the terminal voltage of one battery cell 10 of the battery blocks 100A and 100B is higher than the terminal voltage of the other battery cell 10, the switching element SC of the discharge unit DU corresponding to the one battery cell 10 is turned on. Is done. Thereby, the electric charge charged in one battery cell 10 is discharged through the resistor R.
  • the switching element SC of the discharge unit DU corresponding to the one battery cell 10 is turned off.
  • the terminal voltages of the plurality of battery cells 10 of the battery blocks 100A and 100B are equalized.
  • the equalization processing of the plurality of battery cells 10 of the battery blocks 100A and 100B is performed by the common processing unit 23. This makes it possible to use the original capacity of each battery cell 10 of the battery blocks 100A and 100B to the maximum while suppressing an increase in circuit scale and cost.
  • a common control unit that controls the processing units 23 of the plurality of sets of voltage detection circuits 20 may be further provided.
  • the terminal voltage of each battery cell 10 of each set of battery blocks 100A and 100B is given from the processing unit 23 of each set of voltage detection circuits 20 to the common control unit.
  • the common control unit is configured to detect the voltage of each set so that the terminal voltages of all the battery cells 10 of the plurality of sets of battery blocks 100A and 100B become substantially equal based on the given terminal voltage of each battery cell 10. 20 processing units 23 are controlled. Thereby, the terminal voltages of all the battery cells 10 are equalized.
  • the plurality of battery cells 10 are selectively discharged, so that the state of charge of the plurality of battery cells 10 is equalized.
  • the charged state of the plurality of battery cells 10 may be equalized by being charged.
  • a charging unit that can charge each battery cell 10 individually is provided.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the main part of the battery system according to the second embodiment.
  • the battery system 500 in FIG. 10 includes battery blocks 100C and 100D in addition to the battery blocks 100A and 100B.
  • Battery blocks 100A and 100C are examples of a plurality of first battery blocks
  • battery blocks 100B and 100D are examples of a plurality of second battery blocks.
  • Each of the battery blocks 100C and 100D has a plurality (10 in this example) of battery cells 10 connected in series with each other.
  • the battery cell 10 on the high potential side to the battery cell 10 on the low potential side of the battery block 100C are referred to as battery cells CC1 to CC10, respectively.
  • the battery cell 10 from the high potential side to the battery cell 10 on the low potential side of the battery block 100D is referred to as battery cells CD1 to CD10, respectively.
  • the negative electrode of battery cell CA10 of battery block 100A is connected to the positive electrode of battery cell CC1 of battery block 100C. Thereby, battery block 100A and battery block 100C are connected in series with each other.
  • the negative electrode of battery cell CB10 of battery block 100B is connected to the positive electrode of battery cell CD1 of battery block 100D. Thereby, battery block 100B and battery block 100D are connected in series with each other.
  • the positive electrode of the battery cell CA1 of the battery block 100A is connected to the positive electrode of the battery cell CB1 of the battery block 100B.
  • the negative electrode of battery cell CA10 of battery block 100A is connected to the negative electrode of battery cell CB10 of battery block 100B.
  • the negative electrode of battery cell CC10 of battery block 100C is connected to the negative electrode of battery cell CD10 of battery block 100D.
  • a voltage detection circuit 20A is provided so as to correspond to the battery blocks 100A, 100B, and a voltage detection circuit 20B is provided so as to correspond to the battery blocks 100C, 100D.
  • the configuration of each of the voltage detection circuits 20A and 20B is the same as the configuration of the voltage detection circuit 20 in FIG.
  • the switching unit 21 of the voltage detection circuit 20A is connected to the plus and minus electrodes of the battery cells CA1 to CA10 of the battery block 100A and the plus and minus electrodes of the battery cells CB1 to CB10 of the battery block 100B.
  • the reference terminal of the ADC 22 of the voltage detection circuit 20A is connected to the negative electrode of the battery cell CA10. Thereby, the potential of the negative electrode of the battery cell CA10 is given to the reference terminal of the ADC 22 as the reference potential.
  • the switching unit 21 selectively connects the input terminal of the ADC 22 to the battery blocks 100A and 100B.
  • the switching unit 21 of the voltage detection circuit 20B is connected to the plus and minus electrodes of the battery cells CC1 to CC10 of the battery block 100C and the plus and minus electrodes of the battery cells CD1 to CD10 of the battery block 100D.
  • the reference terminal of the ADC 22 of the voltage detection circuit 20B is connected to the negative electrode of the battery cell CC10. Thereby, the potential of the negative electrode of the battery cell CC10 is given to the ADC 22 as reference electricity.
  • the switching unit 21 selectively connects the input terminal of the ADC 22 to the battery blocks 100C and 100D.
  • the switching unit 21 is controlled by the processing unit 23 as in the voltage detection circuit 20 of FIG. Thereby, the terminal voltages of the battery cells CA1 to CA10 of the battery block 100A and the battery cells CB1 to CB10 of the battery block 100B are detected in order by the ADC 22.
  • the switching unit 21 is controlled by the processing unit 23 as in the voltage detection circuit 20 of FIG.
  • the terminal voltages of the battery cells CC1 to CC10 of the battery block 100C and the battery cells CD1 to CD10 of the battery block 100D are sequentially detected by the ADC 22.
  • the terminal voltage of each battery cell 10 of the battery blocks 100A to 100D is detected.
  • battery blocks 100A and 100C are connected in series with each other, and battery blocks 100B and 100D are connected in series with each other.
  • the total voltage of the battery block 100A and the total voltage of the battery block 100C and the total voltage of the battery block 100B and the battery block 100D The total with the total voltage is added to the switching unit 21 of the voltage detection circuit 20.
  • the total voltage of the battery block refers to a potential difference between the positive electrode having the highest potential and the negative electrode having the lowest potential.
  • voltage detection circuit 20A is provided for battery blocks 100A and 100B
  • voltage detection circuit 20B is provided for battery blocks 100C and 100D.
  • the total voltage of the battery block 100A and the total voltage of the battery block 100B are added to the switching unit 21 of the voltage detection circuit 20A, and the total voltage of the battery block 100C and the total voltage of the battery block 100D are switched by the switching unit 21 of the voltage detection circuit 20B.
  • the voltage applied to the switching unit 21 is prevented from exceeding the withstand voltage of each switching element. Therefore, it is possible to detect the terminal voltage of each battery cell 10 of the battery blocks 100A to 100D while preventing the switching unit 21 from malfunctioning or being damaged.
  • the negative electrode of battery cell CA10 of battery block 100A and the negative electrode of battery cell CB10 of battery block 100B are connected to each other, so that the potential of the negative electrode of battery cell CA10 and the potential of battery cell CB10 The potential of the negative electrode becomes equal.
  • the processing unit 23 can accurately control the on / off of each switching element using the potential of the negative electrode of the battery cell CA10 applied to the reference terminal of the ADC 22 as the reference potential. Therefore, the terminal voltages of battery cells CA1 to CA10 and battery cells CB1 to CB10 can be accurately detected.
  • the potential of the negative electrode of the battery cell CA10 and the battery cell CB1 there is a possibility that the difference between the positive electrode potential exceeds the withstand voltage of each switching element of the voltage detection circuit 20A.
  • the potential of the negative electrode of the battery cell CB10 is lower than the potential of the negative electrode of the battery cell CA10 (reference potential of the ADC 22).
  • the switching element M50 FIG. 2
  • the negative electrode of battery cell CA10 is connected to the negative electrode of battery cell CB10, the potential of the negative electrode of battery cell CA10 and the potential of the negative electrode of battery cell CB10 are maintained equal. Occurrence of the above problems is prevented.
  • FIG. 11 is a plan view and a side view showing a configuration example of a battery module including battery blocks 100A to 100D and voltage detection circuits 20A and 20B.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing connection of the battery cell 10 in the example of FIG. The example of FIGS. 11 and 12 will be described while referring to differences from the examples of FIGS.
  • the battery module 150A includes battery blocks 100A and 100C
  • the battery module 150B includes battery blocks 100A and 100C.
  • the battery cells CA1 to CA10 of the battery block 100A and the battery cells CC1 to CC10 of the battery block 100C are arranged in a line along the X direction.
  • a pair of end plates 92 are arranged so as to sandwich battery cells CA1 to CA10 and CC1 to CC10 arranged in a row.
  • One end plate 92 is disposed adjacent to the battery cell CA1, and the other end plate 92 is disposed adjacent to the battery cell CC10.
  • the pair of end plates 92 are connected to each other via a frame member (not shown), whereby the battery cells CA1 to CA10 of the battery block 100A and the battery cells CC1 to CC10 of the battery block 100C are fixed integrally.
  • the battery cells CA1 to CA10 and CC1 to CC10 are arranged so that the positional relationship between the plus electrode 10a and the minus electrode 10b in the Y direction is reversed between adjacent battery cells.
  • the bus bars 40 are attached to the adjacent plus electrodes 10a and minus electrodes 10b of the battery cells CA1 to CA10 and CC1 to CC10, whereby the battery cells CA1 to CA10 and CC1 to CC10 are connected in series.
  • a bus bar 40a is attached to the plus electrode 10a of the battery cell CA1 and the minus electrode 10b of the battery cell CC10.
  • the plurality of bus bars 40 and 40a attached to the battery cells CA1 to CA10 and CC1 to CC10 are arranged in two rows along the X direction, and the FPC board 50 is attached to the bus bars 40 and 40a in each row.
  • Each FPC board 50 is formed with a plurality of conductor lines respectively corresponding to the bus bars 40, 40a.
  • Each bus bar 40, 40a is connected to a corresponding conductor line.
  • the battery cells CB1 to CB10 of the battery block 100B and the battery cells CD1 to CD10 of the battery block 100D are arranged in a line along the X direction.
  • a pair of end plates 92 are arranged so as to sandwich the battery cells CB1 to CB10 and CD1 to CD10 arranged in a row.
  • One end plate 92 is disposed adjacent to the battery cell CB1, and the other end plate 92 is disposed adjacent to the battery cell CD10.
  • the pair of end plates 92 are connected to each other via a frame member (not shown), the battery cells CB1 to CB10 of the battery block 100B and the battery cells CD1 to CD10 of the battery block 100D are integrally fixed.
  • the battery cells CB1 to CB10 and CD1 to CD10 are arranged such that the positional relationship between the plus electrode 10a and the minus electrode 10b in the Y direction is reversed between adjacent battery cells.
  • the battery bars CB1 to CB10 and CD1 to CD10 are connected in series by attaching the bus bar 40 to the adjacent plus electrode 10a and minus electrode 10b of the battery cells CB1 to CB10 and CD1 to CD10.
  • a bus bar 40a is attached to the plus electrode 10a of the battery cell CB1 and the minus electrode 10b of the battery cell CD10.
  • the plurality of bus bars 40 and 40a attached to the battery cells CB1 to CB10 and CD1 to CD10 are respectively arranged in two rows along the X direction, and the FPC board 50 is attached to the bus bars 40 and 40a in each row.
  • Each FPC board 50 is formed with a plurality of conductor lines respectively corresponding to the bus bars 40, 40a.
  • Each bus bar 40, 40a is connected to a corresponding conductor line.
  • the plus electrode 10a of the battery cell CA1 is connected to the plus electrode 10a of the battery cell CB1 through the power line 41.
  • the negative electrode 10b of the battery cell CA10 is connected to the negative electrode 10b of the battery cell CB10 via the power line 42.
  • the negative electrode 10b of the battery cell CC10 is connected to the negative electrode 10b of the battery cell CD10 via the power line 43.
  • the battery block 100A of the battery module 150A and the battery block 100B of the battery module 150B are connected in parallel, and the battery block 100C of the battery module 150A and the battery block 100D of the battery module 150B are connected in parallel (FIG. 12). reference).
  • the printed circuit board 25 is attached to one end plate 92 of the battery module 150A (see FIG. 11B). Voltage detection circuits 20 ⁇ / b> A and 20 ⁇ / b> B are mounted on the printed circuit board 25.
  • the pair of FPC boards 50 of the battery module 150A and the pair of FPC boards 50 of the battery module 150B are respectively connected to the printed circuit board 25 provided in the battery module 150A.
  • the plurality of bus bars 40, 40a of the battery module 150A are electrically connected to the voltage detection circuit 20A via the FPC board 50 and the printed circuit board 25, respectively.
  • the positive electrodes 10a and the negative electrodes 10b of the battery cells CA1 to CA10 and CC1 to CC10 are electrically connected to the voltage detection circuit 20A, respectively.
  • the plurality of bus bars 40, 40a of the battery module 150B are electrically connected to the voltage detection circuit 20B via the FPC board 50 and the printed circuit board 25, respectively.
  • the positive electrodes 10a and the negative electrodes 10b of the battery cells CB1 to CA10 and CD1 to CD10 are electrically connected to the voltage detection circuit 20B, respectively.
  • two voltage detection circuits 20 are provided for two battery modules 150A and 150B connected in parallel to each other, but the total voltage of each of the battery modules 150A and 150B is large. In this case, three or more voltage detection circuits 20 may be provided for the two battery modules 150A and 150B connected in parallel to each other.
  • the negative electrode with the lowest potential of the battery module 150A corresponding to each voltage detection circuit 20 and the negative electrode with the lowest potential of the battery module 150B are connected. Thereby, the voltage applied to the switching unit 21 of each voltage detection circuit 20 is prevented from exceeding the withstand voltage of each switching element, and the terminal voltage of each battery cell 10 is accurately detected.
  • the plurality of battery cells 10 (CA1 to CA10, CB1 to CB10, CC1 to CC10) of the battery blocks 100A to 100D are performed in the same manner as in the example of FIG. , CD1 to CD10) may be performed.
  • the discharge unit DU of FIG. 9 is provided so as to correspond to each battery cell 10.
  • the processing unit 23 of the voltage detection circuit 20A performs equalization processing of the plurality of battery cells 10 of the battery blocks 100A and 100B
  • the voltage detection circuit 20B performs equalization processing of the plurality of battery cells 10 of the battery blocks 100C and 100D. Is done. This makes it possible to use the original capacity of each battery cell 10 of the battery blocks 100A to 100D to the maximum while suppressing an increase in circuit scale and cost.
  • a common control unit that controls the processing units 23 of the voltage detection circuits 20A and 20B may be provided.
  • the detected terminal voltages of the battery cells 10 of the battery blocks 100A to 100D are supplied from the processing units 23 to the common control unit.
  • the common control unit controls each processing unit 23 so that the terminal voltages of all the battery cells 10 of the battery blocks 100A to 100D become substantially equal based on the given terminal voltage of each battery cell 10. Thereby, the terminal voltages of all the battery cells 10 of the battery blocks 100A to 100D are equalized.
  • the common control unit ensures that the terminal voltages of all the battery cells 10 of the plurality of sets of battery blocks 100A to 100D are substantially equal.
  • the processing units 23 of the voltage detection circuits 20A and 20B in each set may be controlled.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the overall configuration of the battery system.
  • a battery system 500 in FIG. 13 includes a plurality of pairs of battery blocks 100A and 100B in FIG. 1 and a plurality of voltage detection circuits 20 in FIG. 1 corresponding thereto.
  • Each pair of battery blocks 100A and 100B is connected in parallel to each other.
  • Each voltage detection circuit 20 is connected to each pair of battery blocks 100A and 100B.
  • the plurality of pairs of battery blocks 100A and 100B are connected in series with each other.
  • the battery system 500 includes a battery ECU (Electronic Control Unit) 101 and a contactor 102.
  • Each voltage detection circuit 20 is connected to the battery ECU 101 via the bus 103.
  • the processing unit 31 (FIG. 1) of the voltage detection circuit 20 transmits the detected terminal voltage of each battery cell 10 to the battery ECU 101 via the bus 103. Further, the current flowing through each battery cell or the temperature of each battery cell 10 is detected by another detection circuit (not shown), and the detected current and temperature are transmitted to the battery ECU 101.
  • the voltage detection circuit 20 may be configured to be able to detect the current flowing through each battery cell or the temperature of each battery cell 10.
  • the battery ECU 101 may be the above-described common control unit. In this case, the battery ECU 101 controls the processing unit 23 of each voltage detection circuit 20. Thereby, the charge state of all the battery cells 10 is equalized.
  • the battery ECU 101 calculates the charge amount of each battery cell 10 based on the given terminal voltage, current and temperature. Further, the battery ECU 101 detects an abnormality in each of the battery blocks 100A and 100B based on the supplied terminal voltage, current, and temperature.
  • the abnormality of each battery block 100A, 100B is, for example, overdischarge, overcharge or temperature abnormality of the battery cell 10.
  • the highest positive electrode and the lowest negative electrode of all the battery cells 10 of the plurality of battery blocks 100A and 100B are connected to a load such as a motor of an electric vehicle via the contactor 102.
  • the battery ECU 101 turns off the contactor 102 when detecting an abnormality in each of the battery blocks 100A and 100B. As a result, no current flows through each of the battery blocks 100A and 100B at the time of abnormality, so that abnormal heat generation of each of the battery blocks 100A and 100B is prevented.
  • the battery ECU 101 is connected to the main control unit 300 via the bus 104.
  • the amount of charge of each battery cell 10 is given from each battery ECU 101 to the main control unit 300.
  • the main control unit 300 controls the power of the electric vehicle (for example, the rotational speed of the motor) based on the amount of charge.
  • the main control unit 300 controls the power generator (not shown) connected to the power line 501 to charge the battery cell 10.
  • each pair of battery blocks 100A and 100B is connected in parallel to each other, and a plurality of pairs of battery blocks 100A and 100B are connected in series to each other. Thereby, the battery capacity is increased and a high voltage can be obtained.
  • the terminal voltage of each battery cell 10 of each pair of battery blocks 100A and 100B is detected by the voltage detection circuit 20, the terminal voltage of each battery cell 10 is controlled while suppressing an increase in circuit scale and cost. It can be detected efficiently.
  • a plurality of sets of battery blocks 100A and 100B and voltage detection circuits 20 in FIG. 1 are provided. Instead, a plurality of battery blocks 100A to 100D and voltage detection circuits 20A and 20B in FIG. A set may be provided.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of an electric vehicle including the battery system 500.
  • the electric automobile 600 includes a vehicle body 610.
  • the vehicle body 610 is provided with the main control unit 300 and the battery system 500, the power conversion unit 601, the motor 602, the drive wheels 603, the accelerator device 604, the brake device 605, and the rotation speed sensor 606 shown in FIG.
  • power conversion unit 601 includes an inverter circuit.
  • the battery system 500 is connected to the motor 602 via the power conversion unit 601 and to the main control unit 300.
  • the main control unit 300 includes the charge amount of each of the plurality of battery cells 10 (see FIG. 1) and the value of the current flowing through each battery cell 10 from the battery ECU 101 (see FIG. 13) constituting the battery system 500. Is given.
  • an accelerator device 604, a brake device 605, and a rotation speed sensor 606 are connected to the main control unit 300.
  • the main control unit 300 includes, for example, a CPU and a memory, or a microcomputer.
  • the accelerator device 604 includes an accelerator pedal 604a included in the electric automobile 600 and an accelerator detection unit 604b that detects an operation amount (depression amount) of the accelerator pedal 604a.
  • the accelerator detector 604b detects the operation amount of the accelerator pedal 604a based on a state where the driver is not operated. The detected operation amount of the accelerator pedal 604a is given to the main controller 300.
  • the brake device 605 includes a brake pedal 605a included in the electric automobile 600 and a brake detection unit 605b that detects an operation amount (depression amount) of the brake pedal 605a by the driver.
  • the operation amount is detected by the brake detection unit 605b.
  • the detected operation amount of the brake pedal 605a is given to the main control unit 300.
  • Rotational speed sensor 606 detects the rotational speed of motor 602. The detected rotation speed is given to the main control unit 300.
  • the main control unit 300 includes the charge amount of each battery cell 10, the value of the current flowing through each battery cell 10, the operation amount of the accelerator pedal 604a, the operation amount of the brake pedal 605a, and the rotation speed of the motor 602. Is given.
  • the main control unit 300 performs charge / discharge control of each battery cell 10 and power conversion control of the power conversion unit 601 based on these pieces of information.
  • the main control unit 300 calculates a rotational force (command torque) to be transmitted to the drive wheels 603 based on the given operation amount of the accelerator pedal 604a, and outputs a control signal based on the command torque to the power conversion unit 601. To give.
  • the power conversion unit 601 that has received the control signal converts the power supplied from the battery system 500 into power (drive power) necessary for driving the drive wheels 603. As a result, the driving power converted by the power converter 601 is supplied to the motor 602, and the rotational force of the motor 602 based on the driving power is transmitted to the driving wheels 603.
  • the motor 602 functions as a power generator.
  • the power conversion unit 601 converts the regenerative power generated by the motor 602 into power suitable for charging each battery cell 10 and supplies it to the battery system 500. Thereby, each battery cell 10 of the battery system 500 is charged.
  • the battery system 500 described above may be mounted on another mobile body such as a ship, an aircraft, an elevator, or a walking robot.
  • a ship equipped with the battery system 500 includes, for example, a hull instead of the vehicle body 610 of FIG. 14, a screw instead of the drive wheel 603, and an acceleration input unit instead of the accelerator device 604. And a deceleration input unit instead of the brake device 605.
  • the driver operates the acceleration input unit instead of the accelerator device 604 when accelerating the hull, and operates the deceleration input unit instead of the brake device 605 when decelerating the hull.
  • the hull corresponds to the moving main body
  • the motor corresponds to the power source
  • the screw corresponds to the drive unit.
  • the ship does not have to include a deceleration input unit.
  • the motor receives electric power from the battery system 500 and converts the electric power into power, and the hull moves by rotating the screw with the converted power.
  • an aircraft equipped with the battery system 500 includes, for example, a fuselage instead of the vehicle body 610 in FIG. 14, a propeller instead of the driving wheel 603, an acceleration input unit instead of the accelerator device 604, and a brake.
  • a deceleration input unit is provided instead of the device 605.
  • the airframe corresponds to the moving main body
  • the motor corresponds to the power source
  • the propeller corresponds to the drive unit.
  • the aircraft may not include a deceleration input unit.
  • the motor receives electric power from the battery system 500 and converts the electric power into motive power, and the propeller is rotated by the converted motive power, whereby the airframe moves.
  • the elevator equipped with the battery system 500 includes, for example, a saddle instead of the vehicle body 610 in FIG. 14, a lifting rope attached to the saddle instead of the driving wheel 603, and an acceleration input unit instead of the accelerator device 604. And a deceleration input unit instead of the brake device 605.
  • the kite corresponds to the moving main body
  • the motor corresponds to the power source
  • the lifting rope corresponds to the drive unit.
  • the motor receives electric power from the battery system 500 and converts the electric power into motive power, and the elevating rope is wound up by the converted motive power, so that the kite moves up and down.
  • a walking robot equipped with the battery system 500 includes, for example, a trunk instead of the vehicle body 610 in FIG. 14, a foot instead of the driving wheel 603, an acceleration input unit instead of the accelerator device 604, and a brake device 605.
  • a deceleration input unit is provided instead of.
  • the body corresponds to the moving main body
  • the motor corresponds to the power source
  • the foot corresponds to the drive unit.
  • the motor receives electric power from the battery system 500 and converts the electric power into power, and the torso moves by driving the foot with the converted power.
  • the power source receives power from the battery system 500 and converts the power into power, and the drive unit is moved by the power converted by the power source. Move.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a power supply device including the battery system 500 of FIG.
  • the power supply device 700 includes a power storage device 710 and a power conversion device 720.
  • the power storage device 710 includes a battery system group 711 and a controller 712.
  • the battery system group 711 includes a plurality of battery systems 500 of FIG. Between the plurality of battery systems 500, the plurality of battery cells 10 may be connected to each other in parallel, or may be connected to each other in series.
  • the controller 712 is an example of a system control unit, and includes, for example, a CPU and a memory, or a microcomputer.
  • the controller 712 is connected to the battery ECU 101 (FIG. 13) of each battery system 500.
  • the battery ECU 101 of each battery system 500 calculates the charge amount of each battery cell 10 based on the terminal voltage of each battery cell 10, and gives the calculated charge amount to the controller 712.
  • the controller 712 controls the power conversion device 720 based on the charge amount of each battery cell 10 given from each battery ECU 101, thereby controlling the discharge or charging of the plurality of battery cells 10 included in each battery system 500. Do.
  • the power converter 720 includes a DC / DC (DC / DC) converter 721 and a DC / AC (DC / AC) inverter 722.
  • the DC / DC converter 721 has input / output terminals 721a and 721b, and the DC / AC inverter 722 has input / output terminals 722a and 722b.
  • the input / output terminal 721 a of the DC / DC converter 721 is connected to the battery system group 711 of the power storage device 710.
  • the input / output terminal 721b of the DC / DC converter 721 and the input / output terminal 722a of the DC / AC inverter 722 are connected to each other and to the power output unit PU1.
  • the input / output terminal 722b of the DC / AC inverter 722 is connected to the power output unit PU2 and to another power system.
  • the power output units PU1, PU2 include, for example, outlets.
  • various loads are connected to the power output units PU1 and PU2.
  • Other power systems include, for example, commercial power sources or solar cells. This is an external example in which power output units PU1, PU2 and another power system are connected to a power supply device.
  • the DC / DC converter 721 and the DC / AC inverter 722 are controlled by the controller 712, whereby the plurality of battery cells 10 included in the battery system group 711 are discharged and charged.
  • DC / DC direct current / direct current
  • DC / AC direct current / alternating current
  • the power DC / DC converted by the DC / DC converter 721 is supplied to the power output unit PU1.
  • the power DC / AC converted by the DC / AC inverter 722 is supplied to the power output unit PU2.
  • DC power is output to the outside from the power output unit PU1, and AC power is output to the outside from the power output unit PU2.
  • the electric power converted into alternating current by the DC / AC inverter 722 may be supplied to another electric power system.
  • the controller 712 performs the following control as an example of control related to discharging of the plurality of battery cells 10 included in each battery system 500.
  • the controller 712 determines whether or not to stop discharging based on the charge amount of each battery cell 10 given from each battery ECU 101 (FIG. 13), and performs power conversion based on the determination result.
  • Control device 720 Specifically, when the charge amount of any one of the plurality of battery cells 10 (FIGS. 1 and 10) included in the battery system group 711 is smaller than a predetermined threshold value, the controller 712 Controls the DC / DC converter 721 and the DC / AC inverter 722 so that the discharge is stopped or the discharge current (or discharge power) is limited. Thereby, overdischarge of each battery cell 10 is prevented.
  • AC power supplied from another power system is AC / DC (AC / DC) converted by the DC / AC inverter 722, and further DC / DC (DC) is converted by the DC / DC converter 721. / DC) converted.
  • AC / DC AC / DC
  • DC DC / DC
  • a plurality of battery cells 10 included in the battery system group 711 are charged.
  • the controller 712 performs the following control as an example of control related to charging of the plurality of battery cells 10 included in each battery system 500.
  • the controller 712 determines whether or not to stop charging based on the charge amount of each battery cell 10 given from each battery ECU 101 (FIG. 13), and performs power conversion based on the determination result.
  • Control device 720 Specifically, when the charge amount of any one of the plurality of battery cells 10 included in the battery system group 711 is greater than a predetermined threshold value, the controller 712 stops charging.
  • the DC / DC converter 721 and the DC / AC inverter 722 are controlled so that the charging current (or charging power) is limited. Thereby, overcharge of each battery cell 10 is prevented.
  • the controller 712 may be the above-described common control unit.
  • the controller 712 causes the processing unit 23 of each voltage detection circuit 20 (20A, 20B) to pass through the battery ECU 101 of each battery system 500 so that the charge states of all the battery cells 10 of the plurality of battery systems 500 are substantially equal. To control. Thereby, the charge state of all the battery cells 10 is equalized.
  • the battery system 500 described above is used for the power supply device 700. Therefore, the battery capacity is increased and a high voltage is obtained. Further, since the terminal voltage of each battery cell 10 of the battery system 500 is detected by the voltage detection circuit 20, the terminal voltage of each battery cell 10 can be efficiently detected while suppressing an increase in circuit scale and cost. Can do. As a result, the capacity of the power supply device 700 is increased and the reliability is improved.
  • the controller 712 may have the same function as the battery ECU 101 instead of the battery ECU 101 provided in each battery system 500.
  • the power conversion apparatus 720 may include only one of the DC / DC converter 721 and the DC / AC inverter 722. Further, the power conversion device 720 may not be provided as long as power can be supplied between the power supply device 700 and the outside.
  • the power supply device 700 may include only one battery system 500.
  • the capacitor C1 is unnecessary. Thereby, since it is not necessary to charge the capacitor C1, the time required to detect the terminal voltage of the battery cell 10 can be shortened. Further, the switching elements MA and MB in FIG. 2 are not necessary. Thereby, since it is not necessary to switch the switching elements MA and MB, the time required for detecting the terminal voltage of the battery cell 10 can be shortened.
  • a differential amplifier that differentially amplifies the terminal voltage of each battery cell 10 may be provided. In this case, even when the terminal voltage of the battery cell 10 is small, the terminal voltage of the battery cell 10 can be detected with sufficient accuracy.
  • the battery cell 10 having a flat and substantially rectangular parallelepiped shape is used.
  • the battery cell 10 is not limited to this, and a battery cell having a cylindrical shape or a laminate type battery cell 10 is used. Also good.
  • the laminate type battery cell is manufactured as follows, for example. First, the battery element in which the positive electrode and the negative electrode are arranged with the separator interposed therebetween is accommodated in a bag made of a resin film. Subsequently, the bag in which the battery element is accommodated is sealed, and the electrolytic solution is injected into the formed sealed space.
  • each of the battery blocks 100A to 100D includes ten battery cells 10 connected in series with each other.
  • the present invention is not limited to this, and each of the battery blocks 100A to 100D is connected to each other in series.
  • 2 to 9 or 11 or more battery cells 10 may be included.
  • the number of battery cells 10 included in the battery blocks 100A to 100D may be different from each other.
  • the terminal voltage of each battery cell 10 of two battery blocks connected in parallel to each other is detected by the voltage detection circuits 20, 20A, 20B, but is not limited thereto, and is connected in parallel to each other.
  • the terminal voltage of each battery cell of three or more battery blocks may be detected by a common voltage detection circuit.
  • the switching unit 21 is configured so that the ADC 22 can be selectively connected to three or more battery blocks.
  • the battery system 500 is an example of a battery system
  • the battery blocks 100A and 100C are examples of a first battery block
  • the battery blocks 100B and 100D are examples of a second battery block
  • the ADC 22 is an example of a detection unit
  • the switching unit 21 is an example of a switching unit.
  • the cell switching unit 211A is an example of a first cell selection unit
  • the cell switching unit 211B is an example of a second cell selection unit
  • the capacitor C1 is an example of a capacitive element
  • the block switching unit 212 is a block.
  • This is an example of a switching unit
  • the processing unit 23 is an example of an equalization control unit.
  • the motor 602 is an example of a motor and a power source
  • the driving wheel 603 is an example of a driving wheel and a driving unit
  • the vehicle body 610 is an example of a moving main body
  • the electric automobile 600 is an example of an electric vehicle and a moving body.
  • the power storage device 710 is an example of a power storage device
  • the controller 712 is an example of a system control unit
  • the power supply device 700 is an example of a power supply device
  • the power conversion device 720 is an example of a power conversion device.
  • the present invention can be effectively used for various mobile objects using electric power as a drive source, power storage devices, mobile devices, and the like.

Abstract

 第1および第2のバッテリブロックに電圧検出回路が接続される。第1および第2のバッテリブロックの各々は、直列に接続された複数のバッテリセルにより構成される。電圧検出回路は、切替部、アナログ/デジタル変換器(ADC)および処理部を含む。切替部は、第1および第2のバッテリブロックの各バッテリセルのプラス電極およびマイナス電極に接続される。切替部により、ADCが第1および第2のバッテリブロックに選択的に接続される。それにより、第1および第2のバッテリブロックの各バッテリセルの端子電圧がADCにより検出される。切替部は、処理部により制御される。

Description

電圧検出回路、それを備えたバッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置
 本発明は、電圧検出回路、それを備えたバッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置に関する。
 電動自動車等の電力により駆動される移動体ならびに電力を貯蔵および供給する電源装置には、複数のバッテリセルを備えたバッテリシステムが設けられる。バッテリシステムには、各バッテリセルの端子電圧を検出する電圧検出回路が設けられる。
 特許文献1に記載される電池パックシステムは、直列に接続された複数のバッテリセルおよび電圧測定回路を含む。複数のバッテリセルの電圧がマルチプレクサによって順次電圧測定回路に入力されることにより、複数のバッテリセルの電圧が順次測定される。
特開2005-328642号公報
 バッテリシステムのバッテリ容量を増大するために、直列に接続された複数のバッテリセルと直列に接続された他の複数のバッテリセルとが互いに並列に接続される。このように直列にかつ並列に接続された複数のバッテリセルの電圧を回路規模の増大およびコストの増加を抑制しつつ効率良く検出することが求められる。
 本発明の目的は、直列にかつ並列に接続された複数のバッテリセルの電圧を回路規模の増大およびコストの増加を抑制しつつ効率良く検出可能な電圧検出回路、それを備えたバッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置を提供することである。
 本発明の一局面に従う電圧検出回路は、直列に接続された複数のバッテリセルによりそれぞれ構成される第1および第2のバッテリブロックに接続可能な電圧検出回路であって、第1および第2のバッテリブロックは互いに並列に接続され、電圧検出回路は、各バッテリセルの電圧を検出するための検出部と、第1のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧または第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を検出可能なように検出部を第1のバッテリブロックおよび第2のバッテリブロックに選択的に接続可能に構成された切替部とを備えるものである。
 本発明によれば、直列にかつ並列に接続された複数のバッテリセルの電圧を回路規模の増大およびコストの増加を抑制しつつ効率良く検出することが可能となる。
図1は第1の実施の形態に係るバッテリシステムの主要部の構成を示すブロック図である。 図2は図1の電圧検出回路の構成を示すブロック図である。 図3はバッテリブロックおよび電圧検出回路を含むバッテリモジュールの構成例を示す平面図および側面図である。 図4は図3の例におけるバッテリセルの接続を示す模式図である。 図5はバッテリセルの一例を示す外観斜視図である。 図6はバッテリブロックおよび電圧検出回路を含むバッテリモジュールの他の構成例を示す平面図および側面図である。 図7は図6の例におけるバッテリセルの接続を示す模式図である。 図8はバッテリモジュールのさらに他の構成例を示す摸式的外観斜視図である。 図9は均等化処理が行われるバッテリシステムの構成を示すブロック図である。 図10は第2の実施の形態に係るバッテリシステムの主要部の構成を示すブロック図である。 図11はバッテリブロックおよび電圧検出回路を含むバッテリモジュールの構成例を示す平面図および側面図である。 図12は図9の例におけるバッテリセルの接続を示す模式図である。 図13はバッテリシステムの全体の構成を示すブロック図である。 図14はバッテリシステムを備える電動自動車の構成を示すブロック図である。 図15はバッテリシステムを備える電源装置の構成を示すブロック図である。
 本発明の一実施の形態に係る電圧検出回路は、直列に接続された複数のバッテリセルによりそれぞれ構成される第1および第2のバッテリブロックに接続可能な電圧検出回路であって、第1および第2のバッテリブロックは互いに並列に接続され、電圧検出回路は、各バッテリセルの電圧を検出するための検出部と、第1のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧または第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を検出可能なように検出部を第1のバッテリブロックおよび第2のバッテリブロックに選択的に接続可能に構成された切替部とを備えるものである。
 その電圧検出回路においては、各バッテリセルの電圧を検出するための検出部を切替部により第1のバッテリブロックおよび第2のバッテリブロックに選択的に接続することができる。それにより、第1のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧および第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を共通の検出部により検出することができる。その結果、第1および第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を回路規模の増大およびコストの増加を抑制しつつ効率良く検出することができる。
 切替部は、第1のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を選択可能に構成された第1のセル選択部と、第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を選択可能に構成された第2のセル選択部と、第1のセル選択部により選択された電圧および第2のセル選択部により選択された電圧を選択的に検出部に与えるように構成されたブロック切替部とを含んでもよい。
 この場合、簡単な構成で第1および第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を検出することができる。したがって、回路規模の増大およびコストの増加が抑制される。
 切替部は、容量素子をさらに含み、ブロック切替部は、第1のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧の検出時に容量素子が第1のセル選択部により選択された電圧に充電されるように第1のセル選択部と容量素子とを接続し、第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧の検出時に容量素子が第2のセル選択部により選択された電圧に充電されるように第2のセル選択部と容量素子とを接続し、検出部は、容量素子の電圧を検出することにより、前記第1および第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を検出してもよい。
 この場合、第1のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧の検出時には、第1のセル選択部により選択されたバッテリセルの電圧に容量素子が充電され、容量素子の電圧が検出部により検出される。また、第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧の検出時には、第2のセル選択部により選択されたバッテリセルの電圧に容量素子が充電され、容量素子の電圧が検出部により検出される。
 これにより、容量素子が各バッテリセルの電圧に充電された後に容量素子の電圧が検出部により検出されるので、各バッテリセルの電圧変動が大きい場合でも、各バッテリセルの電圧が確実に検出される。さらに、第1のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧の検出時および第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧の検出時に共通の容量素子が用いられるので、回路規模の増大およびコストの増加がさらに抑制される。
 本発明の他の実施の形態に係るバッテリシステムは、直列に接続された複数のバッテリセルによりそれぞれ構成される第1および第2のバッテリブロックと、第1および第2のバッテリブロックに接続される上記の電圧検出回路とを備え、第1および第2のバッテリブロックは互いに並列に接続されるものである。
 そのバッテリシステムにおいては、直列に接続された複数のバッテリセルによりそれぞれ構成された第1および第2のバッテリブロックが互いに並列に接続される。それにより、バッテリ容量が増大されかつ高電圧が得られる。
 第1および第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧が上記の電圧検出回路により検出される。それにより、回路規模の増大およびコストの増加を抑制しつつ効率良く第1および第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を検出することができる。
 本発明のさらに他の実施の形態に係るバッテリシステムは、直列に接続された複数のバッテリセルによりそれぞれ構成されかつ互いに直列に接続される複数の第1のバッテリブロックと、複数の第1のバッテリブロックにそれぞれ対応して設けられ、直列に接続された複数のバッテリセルによりそれぞれ構成されかつ互いに直列に接続される複数の第2のバッテリブロックと、複数の第1および第2のバッテリブロックにそれぞれ接続される複数の上記の電圧検出回路とを備え、複数の第1のバッテリブロックは互いに直列に接続され、複数の第2のバッテリブロックは互いに直列に接続され、互いに対応する第1および第2のバッテリブロックの最も低電位の電極端子が互いに接続されるものである。
 そのバッテリシステムにおいては、直列に接続された複数のバッテリセルによりそれぞれ構成された複数の第1のバッテリブロックが直列に接続される。また、直列に接続された複数のバッテリセルによりそれぞれ構成された複数の第2のバッテリブロックが互いに直列に接続される。それにより、バッテリ容量が増大されかつ高電圧が得られる。
 複数の第1のバッテリブロックおよび複数の第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧が複数の上記の電圧検出回路により検出される。それにより、回路規模の増大およびコストの増加を抑制しつつ効率良く複数の第1および第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を検出することができる。また、複数の電圧検出回路が用いられるので、複数の第1のバッテリブロックの総電圧または複数の第2のバッテリブロックの総電圧が、各電圧検出回路の耐圧の限界を超える場合でも、複数の第1および第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を検出することができる。
 さらに、互いに対応する第1および第2のバッテリブロックの最も低電位の電極端子が互いに接続される。これにより、互いに対応する第1および第2のバッテリブロックの最も低電位の電極端子の電位が互いに等しくなる。そのため、第1および第2のバッテリブロックの最も低電位の電極端子の電位を基準電位として、共通の電圧検出回路により、対応する第1および第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を正確に検出することができる。
 バッテリシステムは、各バッテリセルの充電状態を調整可能な調整部と、各電圧検出回路の前記検出部により検出された各バッテリセルの電圧に基づいて、対応する第1および第2のバッテリブロックの複数のバッテリセルの充電状態が均等化されるように前記調整部を制御する均等化制御部とをさらに備えてもよい。
 この場合、均等化制御部によって調整部が制御されることにより、対応する第1および第2のバッテリブロックの複数のバッテリセルの充電状態が均等化される。それにより、回路規模の増大を抑制しつつ各バッテリセルの本来的な容量を最大限に使用することが可能になる。
 本発明のさらに他の実施の形態に係る電動車両は、上記のバッテリシステムと、バッテリシステムからの電力により駆動されるモータと、モータの回転力により回転する駆動輪とを備えるものである。
 その電動車両においては、上記のバッテリシステムからの電力によりモータが駆動される。そのモータの回転力により駆動輪が回転することにより、電動車両が移動する。
 この場合、バッテリシステムのバッテリ容量が増大されかつバッテリシステムから高電圧が得られる。また、回路規模の増大およびコストの増加を抑制しつつ効率良く第1および第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を検出することができる。これらにより、電動車両の走行性能が向上される。
 本発明のさらに他の実施の形態に係る移動体は、上記のバッテリシステムと、移動本体部と、バッテリシステムからの電力を動力に変換する動力源と、動力源により変換された動力により移動本体部を移動させる駆動部とを備えるものである。
 その移動体においては、上記のバッテリシステムからの電力が動力源により動力に変換され、その動力により駆動部が移動本体部を移動させる。この場合、上記のバッテリシステムが用いられるので、バッテリ容量が増大されかつ高電圧が得られる。また、回路規模の増大およびコストの増加を抑制しつつ効率良く第1および第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を検出することができる。これらにより、移動体の移動性能が向上される。
 本発明のさらに他の実施の形態に係る電力貯蔵装置は、上記のバッテリシステムと、バッテリシステムの複数のバッテリセルの放電または充電に関する制御を行うシステム制御部とを備えるものである。
 その電力貯蔵装置においては、制御部により、複数のバッテリセルの充電または放電に関する制御が行われる。それにより、複数のバッテリセルの劣化、過放電および過充電を防止することができる。
 また、上記のバッテリシステムが用いられるので、バッテリ容量が増大されかつ高電圧が得られる。また、回路規模の増大およびコストの増加を抑制しつつ効率良く第1および第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を検出することができる。これらにより、電力貯蔵装置の容量が増大されかつ信頼性が向上される。
 本発明のさらに他の実施の形態に係る電力貯蔵装置は、上記のバッテリシステムと、バッテリシステムの複数のバッテリセルの放電または充電に関する制御を行うとともに、バッテリシステムの複数のバッテリセルの充電状態が均等化されるように均等化処理部を制御するシステム制御部とを備えるものである。
 その電力貯蔵装置においては、システム制御部により、複数のバッテリセルの充電または放電に関する制御が行われる。それにより、複数のバッテリセルの劣化、過放電および過充電を防止することができる。
 また、上記のバッテリシステムが用いられるので、バッテリ容量が増大されかつ高電圧が得られる。また、回路規模の増大およびコストの増加を抑制しつつ効率良く第1および第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を検出することができる。これらにより、電力貯蔵装置の容量が増大されかつ信頼性が向上される。
 さらに、システム制御部によって均等化制御部が制御されることにより、バッテリシステムの複数のバッテリセルが均等化される。それにより、回路規模の増大を抑制しつつ各バッテリセルの本来的な容量を最大限に使用することが可能になる。
 本発明のさらに他の実施の形態に係る電源装置は、外部に接続可能な電源装置であって、上記の電力貯蔵装置と、電力貯蔵装置のシステム制御部により制御され、電力貯蔵装置のバッテリシステムと外部との間で電力変換を行う電力変換装置とを備えるものである。
 その電源装置においては、複数のバッテリセルと外部との間で電力変換装置により電力変換が行われる。電力変換装置が電力貯蔵装置のシステム制御部により制御されることにより、複数のバッテリセルの充電または放電に関する制御が行われる。それにより、複数のバッテリセルの劣化、過放電および過充電を防止することができる。また、上記のバッテリシステムが用いられるので、バッテリ容量が増大されかつ高電圧が得られる。また、回路規模の増大およびコストの増加を抑制しつつ効率良く第1および第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を検出することができる。これらにより、電源装置の容量が増大されかつ信頼性が向上される。
 (1)第1の実施の形態
 以下、第1の実施の形態に係る電圧検出回路およびそれを備えたバッテリシステムについて図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態に係るバッテリシステムは、電力を駆動源とする電動車両(例えば電気自動車)または電力を貯蔵および供給する電源装置に搭載される。
 以下の説明において、バッテリブロックとは、電気的に直列接続された複数のバッテリセルの集合をいい、バッテリモジュールとは、複数のバッテリセルを含む一体的な組立て構造物をいう。
 (1-1)バッテリシステムの主要部の構成
 図1は、第1の実施の形態に係るバッテリシステムの主要部の構成を示すブロック図である。図1に示すように、バッテリシステム500は、バッテリブロック100A,100Bおよび電圧検出回路20を備える。バッテリブロック100Aは第1のバッテリブロックの例であり、バッテリブロック100Bは第2のバッテリブロックの例である。バッテリブロック100A,100Bの各々は、互いに直列接続された複数(本例では10個)のバッテリセル10を有する。各バッテリセル10は、例えばリチウムイオン電池またはニッケル水素電池等の二次電池である。
 バッテリブロック100Aの複数のバッテリセル10の最も低電位のマイナス電極とバッテリブロック100Bの複数のバッテリセル10の最も低電位のマイナス電極とが互いに接続される。また、バッテリブロック100Aの複数のバッテリセル10の最も高電位のプラス電極とバッテリブロック100Bの複数のバッテリセル10の最も高電位のプラス電極とが互いに接続される。これにより、バッテリブロック100Aとバッテリブロック100Bとが互いに並列に接続される。したがって、バッテリ容量が増大される。
 電圧検出回路20は、切替部21、アナログ/デジタル変換器(以下、ADCと呼ぶ)22および処理部23を含む。切替部21は、PTC(Positive Temperature Coefficient:正温度係数)素子60を介してバッテリブロック100A,100Bの各バッテリセル10のプラス電極およびマイナス電極に接続される。ADC22は、バッテリブロック100Aの最も低電位のマイナス電極に接続される。ADC22は、検出部の例である。切替部21により、ADC22がバッテリブロック100A,100Bに選択的に接続される。それにより、バッテリブロック100A,100Bの各バッテリセル10の端子電圧がADC22により検出される。処理部23は、CPU(中央演算処理装置)およびメモリにより構成される。処理部23のCPUはメモリに記憶されるプログラムに従って切替部21を制御する。
 以下の説明では、バッテリブロック100Aの高電位側のバッテリセル10から低電位側のバッテリセル10までをそれぞれバッテリセルCA1~CA10と呼ぶ。また、バッテリブロック100Bの高電位側のバッテリセル10から低電位側のバッテリセル10までをそれぞれバッテリセルCB1~CB10と呼ぶ。
 (1-2)電圧検出回路の構成
 図2は、図1の電圧検出回路20の構成を示すブロック図である。図2に示すように、切替部21は、セル切替部211A,211B、ブロック切替部212、コンデンサC1およびスイッチング素子MA,MBを含む。
 セル切替部211Aは、バッテリブロック100AのバッテリセルCA1~CA10に対応する複数のスイッチング素子M11~M30を含む。スイッチング素子M11は、バッテリセルCA1のプラス電極に接続されたPTC素子60とノードN1との間に接続される。同様に、スイッチング素子M11~M20は、それぞれバッテリセルCA2~CA10のプラス電極に接続されたPTC素子60とノードN1との間に接続される。スイッチング素子M21~M30は、それぞれバッテリセルCA1~CA10のマイナス電極に接続されたPTC素子60とノードN2との間に接続される。
 セル切替部211Bは、バッテリブロック100BのバッテリセルCB1~CB10に対応する複数のスイッチング素子M31~M50を含む。スイッチング素子M31~M40は、それぞれバッテリセルCB1~CB10のプラス電極に接続されたPTC素子60とノードN3との間に接続される。スイッチング素子M41~M50は、それぞれバッテリセルCB1~CB10のマイナス電極に接続されたPTC素子60とノードN4との間に接続される。
 ブロック切替部212は、スイッチング素子M51,M52を含む。スイッチング素子M51は端子T1~T3を含む。端子T1はノードN1に接続され、端子T2はノードN3に接続され、端子T3はノードN5に接続される。スイッチング素子M51は、端子T3が端子T1または端子T2のいずれかに選択的に接続されるように切り替えられる。スイッチング素子M52は端子T4~T6を含む。端子T4はノードN2に接続され、端子T5はノードN4に接続され、端子T6はノードN6に接続される。スイッチング素子M52は、端子T6が端子T4または端子T5のいずれかに選択的に接続されるように切り替えられる。
 ノードN5とノードN6との間にコンデンサC1が接続される。ノードN5とノードN7との間にスイッチング素子MAが接続され、ノードN6とノードN8との間にスイッチング素子MBが接続される。ADC22は、入力端子、基準端子(グランド端子)および出力端子を有する。ADC22の入力端子は、ノードN7に接続される。ADC22の基準端子は、ノードN8に接続される。ADC22の出力端子には処理部23が接続される。また、ノードN8はバッテリセルCA10のマイナス電極に接続される。バッテリセルCA10のマイナス電極の電位が、基準電位(グランド電位)としてADC22の基準端子に与えられる。バッテリセルCA10のマイナス電極の電位は、バッテリセルCB10のマイナス電極の電位と等しい。
 (1-3)電圧検出回路の動作
 図2を参照して電圧検出回路20の動作を説明する。本実施の形態では、処理部23によって切替部21のスイッチング素子M11~M52,MA,MBが制御されることにより、バッテリブロック100AのバッテリセルCA1~CA10の端子電圧が順に検出された後、バッテリブロック100BのバッテリセルCB1~CB10の端子電圧が順に検出される。
 初期状態では、スイッチング素子M11~M50,M51,M52,MA,MBはオフになっている。
 まず、スイッチング素子M11,M21がオンにされる。これにより、バッテリセルCA1の端子電圧がノードN1,N2間に与えられる。次に、端子T3が端子T1に接続されるようにスイッチング素子M51が切り替えられ、端子T6が端子T4に接続されるようにスイッチング素子M52が切り替えられる。それにより、コンデンサC1がバッテリセルCA1の端子電圧に充電される。次に、スイッチング素子M51,M52がオフにされる。これにより、コンデンサC1がバッテリセルCA1から切り離される。その結果、コンデンサC1の電圧がバッテリセルCA1の端子電圧に保持される。
 次に、スイッチング素子MA,MBがオンにされる。これにより、コンデンサC1の電圧がADC22に与えられる。ADC22は与えられた電圧をデジタル値に変換し、処理部23に与える。このようにして、バッテリセルCA1の端子電圧が検出される。その後、スイッチング素子MA,MBがオフにされる。
 同様にして、バッテリセルCA2~CA10の端子電圧が順に検出される。この場合、スイッチング素子M11およびスイッチング素子M21がオンおよびオフにされる代わりにスイッチング素子M12~M20およびスイッチング素子M22~M30がそれぞれオンおよびオフにされる。その後のスイッチング素子M51,M52,MA,MBの動作はバッテリセルCA1の端子電圧の検出時と同様である。
 バッテリセルCA1~CA10の端子電圧が検出された後、スイッチング素子M31,M41がオンにされる。これにより、バッテリセルCB1の端子電圧がノードN3,N4間に与えられる。次に、端子T3が端子T2に接続されるようにスイッチング素子M51が切り替えられ、端子T6が端子T5に接続されるようにスイッチング素子M52が切り替えられる。それにより、コンデンサC1がバッテリセルCB1の端子電圧に充電される。次に、スイッチング素子M51,M52がオフにされる。これにより、コンデンサC1がバッテリセルCB1から切り離される。その結果、コンデンサC1の電圧がバッテリセルCB1の端子電圧に保持される。
 次に、スイッチング素子MA,MBがオンにされる。これにより、コンデンサC1の電圧がADC22に与えられる。ADC22は与えられた電圧をデジタル値に変換し、処理部23に与える。このようにして、バッテリセルCB1の端子電圧が検出される。その後、スイッチング素子MA,MBがオフにされる。
 同様にして、バッテリセルCB2~CB10の端子電圧が順に検出される。この場合、スイッチング素子M31およびスイッチング素子M41がオンおよびオフにされる代わりにスイッチング素子M32~M40およびスイッチング素子M42~M50がそれぞれオンおよびオフにされる。その後のスイッチング素子M51,M52,MA,MBの動作はバッテリセルCB1の端子電圧の検出時と同様である。
 (1-4)効果
 本実施の形態に係る電圧検出回路20においては、切替部21によりADC22がバッテリブロック100AのバッテリセルCA1~CA10およびバッテリブロック100BのバッテリセルCB1~CB10に選択的に接続される。それにより、バッテリブロック100A,100BのバッテリセルCA1~CA10,CB1~CB10の端子電圧が共通のADC22により検出される。したがって、回路規模の増大およびコストの増加を抑制しつつ、互いに並列に接続されたバッテリブロック100A,100Bの各バッテリセルCA1~CA10,CB1~CB10の端子電圧を効率良く検出することができる。
 また、電圧検出回路20においては、コンデンサC1がバッテリセルCA1~CA10,CB1~CB10の各々の端子電圧に充電された後に、コンデンサC1の電圧がADC22により検出されることにより、バッテリセルCA1~CA10,CB1~CB10の各々の端子電圧が検出される。この場合、バッテリセルCA1~CA10,CB1~CB10の電圧変動が大きい場合でも、バッテリセルCA1~CA10,CB1~CB10の端子電圧が確実に検出される。また、バッテリブロック100A,100Bに対して共通のコンデンサC1が用いられるので、回路規模の増大およびコストの増加が抑制される。
 (1-5)バッテリモジュールの構成
 次に、バッテリブロック100A,100Bおよび電圧検出回路20を含むバッテリモジュールの構成例について説明する。
 (1-5-1)第1の例
 図3は、バッテリブロック100A,100Bおよび電圧検出回路20を含むバッテリモジュールの構成例を示す平面図および側面図である。図4は、図3の例におけるバッテリセル10の接続を示す模式図である。図5は、バッテリセル10の一例を示す外観斜視図である。
 なお、図3、図5、後述する図6および図9においては、矢印X,Y,Zで示すように、互いに直交する三方向をX方向、Y方向およびZ方向と定義する。なお、本例では、X方向およびY方向が水平面に平行な方向であり、Z方向が水平面に直交する方向である。また、矢印Zが向く方向が上方向である。
 図3のバッテリモジュール150においては、バッテリブロック100Aの複数のバッテリセル10(バッテリセルCA1~CA10)およびバッテリブロック100Bの複数のバッテリセル10(バッテリセルCB1~CB10)がX方向に沿って一列に並ぶように配置される。図5に示すように、バッテリセル10は、扁平な略直方体形状を有する。バッテリセル10の上面には、プラス電極10aおよびマイナス電極10bが上方に突出するように設けられる。
 図3に示すように、一列に配置されたバッテリセルCA1~CA10,CB1~CB10を挟むように、一対のエンドプレート92が配置される。一方のエンドプレート92がバッテリセルCA1と隣り合うように配置され、他方のエンドプレート92がバッテリセルCB10と隣り合うように配置される。一対のエンドプレート92が図示しない枠部材を介して互いに連結されることにより、バッテリブロック100AのバッテリセルCA1~CA10およびバッテリブロック100BのバッテリセルCB1~CB10が一体的に固定される。
 バッテリセルCA1~CA10,CB1~CB10は、隣り合うバッテリセル間でY方向におけるプラス電極10aおよびマイナス電極10bの位置関係が互いに逆になるように配置される。そのため、バッテリセルCAx,CBx(xは1から9までの奇数)のプラス電極10aおよびバッテリセルCAy,CBy(yは2から10までの偶数)のマイナス電極10bがX方向に沿って交互にかつ一列に並ぶ。また、バッテリセルCAx,CBx(xは1から9までの奇数)のマイナス電極10bおよびバッテリセルCAy,CBy(yは2から10までの偶数)のプラス電極10aがX方向に沿って交互にかつ一列に並ぶ。
 この状態で、バッテリセルCA1~CA10の隣り合うプラス電極10aおよびマイナス電極10bにバスバー40が取り付けられる。具体的には、隣り合うバッテリセルCAxのマイナス電極10bとバッテリセルCAyのプラス電極10aとにバスバー40が取り付けられ、隣り合うバッテリセルCAy(バッテリセルCA10を除く)のマイナス電極10bとバッテリセルCAx(バッテリセルCA1を除く)のプラス電極10aとにバスバー40が取り付けられる。これにより、バッテリセルCA1~CA10が直列に接続される。バッテリセルCA1のプラス電極10aおよびバッテリセルCA10のマイナス電極10bには、それぞれバスバー40aが取り付けられる。
 同様に、バッテリセルCB1~CB10の隣り合うプラス電極10aおよびマイナス電極10bにバスバー40が取り付けられる。具体的には、隣り合うバッテリセルCBxのマイナス電極10bとバッテリセルCByのプラス電極10aとにバスバー40が取り付けられ、隣り合うバッテリセルCBy(バッテリセルCB10を除く)のマイナス電極10bとバッテリセルCBx(バッテリセルCB1を除く)のプラス電極10aとにバスバー40が取り付けられる。これにより、バッテリセルCB1~CB10が直列に接続される。バッテリセルCB1のプラス電極10aおよびバッテリセルCB10のマイナス電極10bには、それぞれバスバー40aが取り付けられる。
 バッテリセルCA1のプラス電極10aは、電力線41を介してバッテリセルCB1のプラス電極10aに接続される。バッテリセルCA10のマイナス電極10bは、電力線42を介してバッテリセルCB10のマイナス電極10bに接続される。これにより、バッテリブロック100Aとバッテリブロック100Bとが並列に接続される(図4参照)。
 複数のバスバー40,40aはX方向に沿って2列に並ぶように配置される。各列のバスバー40,40aに、X方向に延びる帯状のフレキシブルプリント回路基板(以下、FPC基板と呼ぶ。)50が取り付けられる。各FPC基板50には、バスバー40,40aにそれぞれ対応する複数の導体線が形成される。各バスバー40,40aは、対応する導体線にそれぞれ接続される。
 一方のエンドプレート92には、リジッドプリント回路基板(以下、プリント回路基板と呼ぶ)25が取り付けられる(図3(b)参照)。プリント回路基板25には、電圧検出回路20が実装される。各FPC基板50は、プリント回路基板25にそれぞれ接続される。
 これにより、複数のバスバー40,40aが一対のFPC基板50およびプリント回路基板25を介して電圧検出回路20にそれぞれ電気的に接続される。したがって、バッテリセルCA1~CA10,CB1~CB10のプラス電極10aおよびマイナス電極10bが、電圧検出回路20にそれぞれ電気的に接続される。
 図2のPTC素子60は、例えば各FPC基板50上において、各バスバー40,40aに対応する導体線に介挿される。PTC素子60は、温度がある値を超えると抵抗値が急激に増加する抵抗温度特性を有する。電圧検出回路20、FPC基板50またはプリント回路基板25で短絡が生じた場合、その短絡経路を流れる電流によりPTC素子60の温度が上昇する。それにより、PTC素子60の抵抗値が大きくなる。したがって、大電流が流れる状態が迅速に解消される。
 (1-5-2)第2の例
 図6は、バッテリブロック100A,100Bおよび電圧検出回路20を含むバッテリモジュールの他の構成例を示す平面図および側面図である。図7は、図6の例におけるバッテリセル10の接続を示す模式図である。図6および図7の例について、上記図4および図5の例と異なる点を説明する。
 図6のバッテリモジュール150においては、バッテリブロック100AのバッテリセルCA1~CA10がX方向に沿って一列に並ぶように配置される。バッテリセルCA1~CA10と並列に、バッテリブロック100BのバッテリセルCB1~CB10がX方向に沿って一列に並ぶように配置される。バッテリセルCA1~CA10,CB1~CB10を挟むように、一対のエンドプレート92が配置される。一方のエンドプレート92がバッテリセルCA1,CB1と隣り合うよう配置され、他方のエンドプレート92がバッテリセルCA10,CB10と隣り合うように配置される。各エンドプレート92は、YZ平面上において各バッテリセルの略2倍の面積を有する。一対のエンドプレート92が図示しない枠部材を介して互いに連結されることにより、バッテリブロック100AのバッテリセルCA1~CA10およびバッテリブロック100BのバッテリセルCB1~CB10が一体的に固定される。
 図3の例と同様に、バッテリセルCA1~CA10,CB1~CB10のプラス電極10aおよびマイナス電極10bには、複数のバスバー40,40aが取り付けられる。これにより、バッテリセルCA1~CA10が直列に接続され、バッテリセルCB1~CB10が直列に接続される。また、バッテリセルCA1のプラス電極10aは、電力線41を介してバッテリセルCB1のプラス電極10aに接続され、バッテリセルCA10のマイナス電極10bは、電力線42を介してバッテリセルCB10のマイナス電極10bに接続される。これにより、バッテリブロック100Aとバッテリブロック100Bとが並列に接続される(図7参照)。
 バッテリセルCA1~CA10に取り付けられた複数のバスバー40,40aは、それぞれX方向に沿って2列に並ぶように配置され、各列のバスバー40,40aにFPC基板50が取り付けられる。また、バッテリセルCB1~CB10に取り付けられた複数のバスバー40,40aは、それぞれX方向に沿って2列に並ぶように配置され、各列のバスバー40,40aにFPC基板50が取り付けられる。各FPC基板50には、バスバー40,40aにそれぞれ対応する複数の導体線が形成される。各バスバー40,40aは、対応する導体線にそれぞれ接続される。
 一方のエンドプレート92には、プリント回路基板25が取り付けられる(図6(b)参照)。プリント回路基板25には、図2の電圧検出回路20が実装される。2対のFPC基板50は、プリント回路基板25にそれぞれ接続される。
 これにより、複数のバスバー40,40aがFPC基板50およびプリント回路基板25を介して電圧検出回路20にそれぞれ電気的に接続される。したがって、バッテリセルCA1~CA10,CB1~CB10のプラス電極10aおよびマイナス電極10bが、電圧検出回路20にそれぞれ電気的に接続される。
 (1-5-3)他の例
 図3および図6の例では、バッテリブロック100A,100Bが共通のバッテリモジュール150として一体的に構成されるが、バッテリブロック100A,100Bが互いに異なるバッテリモジュールとして別個に構成されてもよい。その場合、一方のバッテリモジュールに電圧検出回路20が実装されるプリント回路基板25が設けられる。
 (1-5-4)ケーシングおよび蓋部材
 図8は、バッテリモジュール150のさらに他の構成例を示す摸式的外観斜視図である。図8のバッテリモジュール150について、図3のバッテリモジュール150と異なる点を説明する。
 本例では、上部が開口したケーシング(筺体)CA内にバッテリブロック100A,100Bが配置される。ケーシングCAの開口を閉塞するように蓋部材70がケーシングCAに嵌合される。これにより、バッテリモジュール150を収納するバッテリボックスBBが形成される。プリント回路基板25は、蓋部材70の上面に取り付けられる。複数のバスバー40,40a(図3)および一対のFPC基板50(図3)は、蓋部材70の下面に取り付けられる。一対のFPC基板50は、バッテリブロック100A,100Bの上面から離間した状態で保持され、図示しない接続部材を介してプリント回路基板25に接続される。
 図8のバッテリモジュール150の組立て時には、プリント回路基板25、複数のバスバー40,40aおよび一対のFPC基板50が蓋部材70に取り付けられた状態で、蓋部材70がバッテリブロック100A,100B上に取り付けられる。それにより、バッテリモジュール150を容易に組み立てることが可能となる。
 また、バッテリモジュール150を収納するバッテリボックスBBが形成されることにより、バッテリモジュール150の強度が向上する。また、複数のバッテリセル10がケーシングCAに固定されるとともに、蓋部材70がケーシングCAに嵌合されるので、複数のバッテリセル10と蓋部材70とを確実に固定することができる。
 さらに、ケーシングCAの開口が蓋部材70により閉塞されている。そのため、バッテリボックスBB内が樹脂によりモールドされてもよい。この場合、各バッテリセル10の結露を防止することができる。また、バッテリボックスBB内にモールドされた樹脂は、バッテリモジュール150の熱伝導特性に影響を及ぼすことができる。例えば、バッテリボックスBB内を空気よりも高い熱伝導率を有する樹脂でモールドすることにより、バッテリボックスBB内の熱を外部に放出することができる。一方、バッテリボックスBB内を空気よりも低い熱伝導率を有する樹脂でモールドすることにより、外部からバッテリボックスBB内への熱の流入を遮断することができる。
 また、バッテリボックスBB内は、閉鎖されているため、ケーシングCAおよび蓋部材70の少なくとも一方に孔部を設けることにより、バッテリボックスBB内の排気を行うことができる。
 図8のバッテリモジュール150において、複数のバスバー40,40a(図3)および一対のFPC基板50(図3)が、蓋部材70の上面に取り付けられてもよく、または、蓋部材70の中に嵌合されてもよい。この場合も、一対のFPC基板50がバッテリブロック100A,100Bの上面から離間する。
 また、バッテリモジュール100aがケーシングCAに収納されなくてもよい。この場合でも、プリント回路基板21、一対のFPC基板50、複数のバスバー40,40aおよび蓋部材80を一体的に複数のバッテリセル10に取り付けることができる。それにより、バッテリモジュール150の組み立てが容易になる。また、複数のバスバー40,40aと一対のFPC基板50との接続を溶接またはねじにより容易に行うことができる。
 図6および後述の図11のバッテリモジュール150においても同様に、バッテリブロック100A,100B(図11のバッテリブロック100A~100D)の上面上に蓋部材70が取り付けられてもよい。また、一対のFPC基板50(図3)が蓋部材70の中に嵌合されてもよい。
 (1-6)均等化処理
 図1のバッテリシステム500において、バッテリブロック100A,100Bの複数のバッテリセル10(CA1~CA10,CB1~CB10)の充電状態を均等化する均等化処理が行われてもよい。充電状態は、例えば、端子電圧、SOC(充電率)、残容量、放電深度(DOD)、電流積算値または蓄電量差を含む。本実施の形態では、充電状態の均等化として、端子電圧の均等化が行われる。
 図9は、均等化処理が行われるバッテリシステム500の構成を示すブロック図である。図9のバッテリシステム500について、図1のバッテリシステム500と異なる点を説明する。
 図9のバッテリシステム500は、バッテリブロック100A,100Bの複数のバッテリセル10にそれぞれ対応する複数の放電部DUを備える。放電部DUは調整部の例である。各放電部DUは、抵抗Rおよびスイッチング素子SCを含む直列回路からなり、対応するバッテリセル10のプラス電極10aとマイナス電極10bとの間に接続される。
 電圧検出回路20の処理部23が均等化処理部の例である。処理部23は、検出された複数のバッテリセル10の端子電圧に基づいて、複数のバッテリセル10の端子電圧が略等しくなるように、複数のスイッチング素子SCのオンオフを制御する。具体的には、バッテリブロック100A,100Bの一のバッテリセル10の端子電圧が他のバッテリセル10の端子電圧よりも高い場合、一のバッテリセル10に対応する放電部DUのスイッチング素子SCがオンされる。それにより、一のバッテリセル10に充電された電荷が抵抗Rを通して放電される。一のバッテリセル10の端子電圧が他のバッテリセル10の端子電圧と略等しくなるまで低下すると、一のバッテリセル10に対応する放電部DUのスイッチング素子SCがオフされる。上記の動作が繰り返されることにより、バッテリブロック100A,100Bの複数のバッテリセル10の端子電圧が均等化される。
 このように、バッテリブロック100A,100Bの複数のバッテリセル10の均等化処理が共通の処理部23により行われる。それにより、回路規模の増大およびコストの増加を抑制しつつ、バッテリブロック100A,100Bの各バッテリセル10の本来的な容量を最大限に使用することが可能になる。
 図9のバッテリブロック100A,100Bおよび電圧検出回路20が複数組設けられる場合、複数組の電圧検出回路20の処理部23をそれぞれ制御する共通の制御部がさらに設けられてもよい。この場合、各組のバッテリブロック100A,100Bの各バッテリセル10の端子電圧が、各組の電圧検出回路20の処理部23から共通の制御部に与えられる。共通の制御部は、与えられた各バッテリセル10の端子電圧に基づいて、複数組のバッテリブロック100A,100Bの全てのバッテリセル10の端子電圧が略等しくなるように、各組の電圧検出回路20の処理部23を制御する。これにより、全てのバッテリセル10の端子電圧が均等化される。
 図9の例では、複数のバッテリセル10が選択的に放電されることにより、複数のバッテリセル10の充電状態が均等化されるが、これに限らず、複数のバッテリセル10が選択的に充電されることにより、複数のバッテリセル10の充電状態が均等化されてもよい。この場合、図9の各抵抗Rの代わりに、各バッテリセル10を個別に充電することが可能な充電部が設けられる。
 (2)第2の実施の形態
 本発明の第2の実施の形態に係る電圧検出回路およびそれを備えたバッテリシステムについて、上記第1の実施の形態と異なる点を説明する。
 (2-1)構成
 図10は、第2の実施の形態に係るバッテリシステムの主要部の構成を示すブロック図である。図10のバッテリシステム500は、バッテリブロック100A,100Bに加えて、バッテリブロック100C,100Dを有する。バッテリブロック100A,100Cは複数の第1のバッテリブロックの例であり、バッテリブロック100B,100Dは複数の第2のバッテリブロックの例である。バッテリブロック100C,100Dの各々は、互いに直列接続された複数(本例では10個)のバッテリセル10を有する。以下、バッテリブロック100Cの高電位側のバッテリセル10から低電位側のバッテリセル10までをそれぞれバッテリセルCC1~CC10と呼ぶ。また、バッテリブロック100Dの高電位側のバッテリセル10から低電位側のバッテリセル10までをそれぞれバッテリセルCD1~CD10と呼ぶ。
 バッテリブロック100AのバッテリセルCA10のマイナス電極は、バッテリブロック100CのバッテリセルCC1のプラス電極に接続される。それにより、バッテリブロック100Aとバッテリブロック100Cとが互いに直列に接続される。バッテリブロック100BのバッテリセルCB10のマイナス電極は、バッテリブロック100DのバッテリセルCD1のプラス電極に接続される。それにより、バッテリブロック100Bとバッテリブロック100Dとが互いに直列に接続される。
 バッテリブロック100AのバッテリセルCA1のプラス電極は、バッテリブロック100BのバッテリセルCB1のプラス電極に接続される。バッテリブロック100AのバッテリセルCA10のマイナス電極は、バッテリブロック100BのバッテリセルCB10のマイナス電極に接続される。バッテリブロック100CのバッテリセルCC10のマイナス電極は、バッテリブロック100DのバッテリセルCD10のマイナス電極に接続される。これにより、バッテリブロック100Aとバッテリブロック100Bとが互いに並列に接続され、バッテリブロック100Cとバッテリブロック100Dとが互いに並列に接続される。
 バッテリブロック100A,100Bに対応するように電圧検出回路20Aが設けられ、バッテリブロック100C,100Dに対応するように、電圧検出回路20Bが設けられる。電圧検出回路20A,20Bの各々の構成は、図2の電圧検出回路20の構成と同様である。
 電圧検出回路20Aの切替部21は、バッテリブロック100AのバッテリセルCA1~CA10のプラス電極およびマイナス電極、ならびにバッテリブロック100BのバッテリセルCB1~CB10のプラス電極およびマイナス電極に接続される。電圧検出回路20AのADC22の基準端子は、バッテリセルCA10のマイナス電極に接続される。それにより、バッテリセルCA10のマイナス電極の電位が、基準電位としてADC22の基準端子に与えられる。切替部21により、ADC22の入力端子がバッテリブロック100A,100Bに選択的に接続される。
 電圧検出回路20Bの切替部21は、バッテリブロック100CのバッテリセルCC1~CC10のプラス電極およびマイナス電極、ならびにバッテリブロック100DのバッテリセルCD1~CD10のプラス電極およびマイナス電極に接続される。電圧検出回路20BのADC22の基準端子は、バッテリセルCC10のマイナス電極に接続される。それにより、バッテリセルCC10のマイナス電極の電位が、基準電気としてADC22に与えられる。切替部21により、ADC22の入力端子がバッテリブロック100C,100Dに選択的に接続される。
 電圧検出回路20Aにおいて、図2の電圧検出回路20と同様に、処理部23により切替部21が制御される。それにより、バッテリブロック100AのバッテリセルCA1~CA10およびバッテリブロック100BのバッテリセルCB1~CB10の端子電圧がADC22により順に検出される。また、電圧検出回路20Bにおいて、図2の電圧検出回路20と同様に、処理部23により切替部21が制御される。それにより、バッテリブロック100CのバッテリセルCC1~CC10およびバッテリブロック100DのバッテリセルCD1~CD10の端子電圧がADC22により順に検出される。これにより、バッテリブロック100A~100Dの各バッテリセル10の端子電圧が検出される。
 (2-2)効果
 本実施の形態では、バッテリブロック100A,100Cが互いに直列に接続され、バッテリブロック100B,100Dが、互いに直列に接続される。この場合、バッテリブロック100A~100Dに対して共通の電圧検出回路20が用いられると、バッテリブロック100Aの総電圧とバッテリブロック100Cの総電圧との合計およびバッテリブロック100Bの総電圧とバッテリブロック100Dの総電圧との合計が電圧検出回路20の切替部21に加わる。ここで、バッテリブロックの総電圧とは、バッテリブロックの最も高電位のプラス電極と最も低電位のマイナス電極との電位差をいう。
 切替部21に加わる電圧が切替部21の各スイッチング素子の耐圧を超えると、切替部21に動作不良または損傷が生じる可能性がある。そこで、本実施の形態では、バッテリブロック100A,100Bに対して、電圧検出回路20Aが設けられ、バッテリブロック100C,100Dに対して、電圧検出回路20Bが設けられる。これにより、バッテリブロック100Aの総電圧およびバッテリブロック100Bの総電圧が電圧検出回路20Aの切替部21に加わり、バッテリブロック100Cの総電圧およびバッテリブロック100Dの総電圧が電圧検出回路20Bの切替部21に加わる。そのため、切替部21に加わる電圧が各スイッチング素子の耐圧を超えることが防止される。したがって、切替部21に動作不良または損傷が生じることを防止しつつ、バッテリブロック100A~100Dの各バッテリセル10の端子電圧を検出することができる。
 また、本実施の形態では、バッテリブロック100AのバッテリセルCA10のマイナス電極とバッテリブロック100BのバッテリセルCB10のマイナス電極とが接続されることにより、バッテリセルCA10のマイナス電極の電位とバッテリセルCB10のマイナス電極の電位とが等しくなる。それにより、電圧検出回路20Aにおいて、ADC22の基準端子に与えられるバッテリセルCA10のマイナス電極の電位を基準電位として、処理部23が各スイッチング素子のオンオフを正確に制御することができる。したがって、バッテリセルCA1~CA10およびバッテリセルCB1~CB10の端子電圧を正確に検出することができる。
 これに対して、バッテリブロック100AのバッテリセルCA10のマイナス電極とバッテリブロック100BのバッテリセルCB10のマイナス電極とが接続されていない場合には、次のような不具合が生じる。
 例えば、バッテリブロック100Cの総電圧がバッテリブロック100Dの総電圧よりも小さく、かつバッテリブロック100Aの総電圧がバッテリブロック100Bの総電圧よりも大きい場合、バッテリセルCA10のマイナス電極の電位とバッテリセルCB1のプラス電極の電位との差が電圧検出回路20Aの各スイッチング素子の耐圧を超える可能性がある。
 また、バッテリブロック100Dの総電圧がバッテリブロック100Cの総電圧よりも小さい場合、バッテリセルCA10のマイナス電極の電位(ADC22の基準電位)よりもバッテリセルCB10のマイナス電極の電位が低くなる。この場合、スイッチング素子M50(図2)に負の電圧が与えられる可能性が生じる。それにより、スイッチング素子50の動作不良または損傷が生じる。
 本実施の形態では、バッテリセルCA10のマイナス電極がバッテリセルCB10のマイナス電極に接続されることによってバッテリセルCA10のマイナス電極の電位とバッテリセルCB10のマイナス電極の電位とが等しく維持されるので、上記のような不具合が発生することが防止される。
 (2-3)バッテリモジュールの構成
 図11は、バッテリブロック100A~100Dおよび電圧検出回路20A,20Bを含むバッテリモジュールの構成例を示す平面図および側面図である。図12は、図11の例におけるバッテリセル10の接続を示す模式図である。図11および図12の例について、上記図3および図4の例と異なる点を説明する。
 図11の例では、バッテリモジュール150Aがバッテリブロック100A,100Cを含み、バッテリモジュール150Bがバッテリブロック100A,100Cを含む。
 バッテリモジュール150Aにおいては、バッテリブロック100AのバッテリセルCA1~CA10およびバッテリブロック100CのバッテリセルCC1~CC10がX方向に沿って一列に並ぶように配置される。一列に配置されたバッテリセルCA1~CA10,CC1~CC10を挟むように、一対のエンドプレート92が配置される。一方のエンドプレート92がバッテリセルCA1と隣り合うように配置され、他方のエンドプレート92がバッテリセルCC10と隣り合うように配置される。一対のエンドプレート92が図示しない枠部材を介して互いに連結されることにより、バッテリブロック100AのバッテリセルCA1~CA10およびバッテリブロック100CのバッテリセルCC1~CC10が一体的に固定される。
 バッテリセルCA1~CA10,CC1~CC10は、隣り合うバッテリセル間でY方向におけるプラス電極10aおよびマイナス電極10bの位置関係が互いに逆になるように配置される。この状態で、バッテリセルCA1~CA10,CC1~CC10の隣り合うプラス電極10aおよびマイナス電極10bにバスバー40が取り付けられることにより、バッテリセルCA1~CA10,CC1~CC10が直列に接続される。バッテリセルCA1のプラス電極10aおよびバッテリセルCC10のマイナス電極10bには、バスバー40aが取り付けられる。
 バッテリセルCA1~CA10,CC1~CC10に取り付けられた複数のバスバー40,40aは、それぞれX方向に沿って2列に並ぶように配置され、各列のバスバー40,40aにFPC基板50が取り付けられる。各FPC基板50には、バスバー40,40aにそれぞれ対応する複数の導体線が形成される。各バスバー40,40aは、対応する導体線にそれぞれ接続される。
 バッテリモジュール150Bにおいては、バッテリブロック100BのバッテリセルCB1~CB10およびバッテリブロック100DのバッテリセルCD1~CD10がX方向に沿って一列に並ぶように配置される。一列に配置されたバッテリセルCB1~CB10,CD1~CD10を挟むように、一対のエンドプレート92が配置される。一方のエンドプレート92がバッテリセルCB1と隣り合うように配置され、他方のエンドプレート92がバッテリセルCD10と隣り合うように配置される。一対のエンドプレート92が図示しない枠部材を介して互いに連結されることにより、バッテリブロック100BのバッテリセルCB1~CB10およびバッテリブロック100DのバッテリセルCD1~CD10が一体的に固定される。
 バッテリセルCB1~CB10,CD1~CD10は、隣り合うバッテリセル間でY方向におけるプラス電極10aおよびマイナス電極10bの位置関係が互いに逆になるように配置される。この状態で、バッテリセルCB1~CB10,CD1~CD10の隣り合うプラス電極10aおよびマイナス電極10bにバスバー40が取り付けられることにより、バッテリセルCB1~CB10,CD1~CD10が直列に接続される。バッテリセルCB1のプラス電極10aおよびバッテリセルCD10のマイナス電極10bには、バスバー40aが取り付けられる。
 バッテリセルCB1~CB10,CD1~CD10に取り付けられた複数のバスバー40,40aは、それぞれX方向に沿って2列に並ぶように配置され、各列のバスバー40,40aにFPC基板50が取り付けられる。各FPC基板50には、バスバー40,40aにそれぞれ対応する複数の導体線が形成される。各バスバー40,40aは、対応する導体線にそれぞれ接続される。
 バッテリセルCA1のプラス電極10aは、電力線41を介してバッテリセルCB1のプラス電極10aに接続される。バッテリセルCA10のマイナス電極10bは、電力線42を介してバッテリセルCB10のマイナス電極10bに接続される。バッテリセルCC10のマイナス電極10bは、電力線43を介してバッテリセルCD10のマイナス電極10bに接続される。
 これにより、バッテリモジュール150Aのバッテリブロック100Aとバッテリモジュール150Bのバッテリブロック100Bとが並列に接続され、バッテリモジュール150Aのバッテリブロック100Cとバッテリモジュール150Bのバッテリブロック100Dとが並列に接続される(図12参照)。
 バッテリモジュール150Aの一方のエンドプレート92には、プリント回路基板25が取り付けられる(図11(b)参照)。プリント回路基板25には、電圧検出回路20A,20Bが実装される。バッテリモジュール150Aの一対のFPC基板50およびバッテリモジュール150Bの一対のFPC基板50は、バッテリモジュール150Aに設けられたプリント回路基板25にそれぞれ接続される。
 これにより、バッテリモジュール150Aの複数のバスバー40,40aがFPC基板50およびプリント回路基板25を介して電圧検出回路20Aにそれぞれ電気的に接続される。それにより、バッテリセルCA1~CA10,CC1~CC10のプラス電極10aおよびマイナス電極10bが、電圧検出回路20Aにそれぞれ電気的に接続される。また、バッテリモジュール150Bの複数のバスバー40,40aがFPC基板50およびプリント回路基板25を介して電圧検出回路20Bにそれぞれ電気的に接続される。それにより、バッテリセルCB1~CA10,CD1~CD10のプラス電極10aおよびマイナス電極10bが、電圧検出回路20Bにそれぞれ電気的に接続される。
 なお、図11および図12の例では、互いに並列に接続された2つのバッテリモジュール150A,150Bに対して2つの電圧検出回路20が設けられるが、バッテリモジュール150A,150Bの各々の総電圧が大きい場合には、互いに並列に接続された2つのバッテリモジュール150A,150Bに対して3つ以上の電圧検出回路20が設けられてもよい。
 その場合、各電圧検出回路20に対応するバッテリモジュール150Aの最も低電位のマイナス電極とバッテリモジュール150Bの最も低電位のマイナス電極とが接続される。それにより、各電圧検出回路20の切替部21に加わる電圧が各スイッチング素子の耐圧を超えることが防止され、かつ各バッテリセル10の端子電圧が正確に検出される。
 (2-4)均等化処理
 図10のバッテリシステム500において、上記の図9の例と同様にして、バッテリブロック100A~100Dの複数のバッテリセル10(CA1~CA10,CB1~CB10,CC1~CC10,CD1~CD10)の均等化処理が行われてもよい。この場合、各バッテリセル10に対応するように図9の放電部DUが設けられる。電圧検出回路20Aの処理部23により、バッテリブロック100A,100Bの複数のバッテリセル10の均等化処理が行われ、電圧検出回路20Bにより、バッテリブロック100C,100Dの複数のバッテリセル10の均等化処理が行われる。それにより、回路規模の増大およびコストの増加を抑制しつつ、バッテリブロック100A~100Dの各バッテリセル10の本来的な容量を最大限に使用することが可能になる。
 また、電圧検出回路20A,20Bの処理部23をそれぞれ制御する共通の制御部が設けられてもよい。この場合、検出されたバッテリブロック100A~100Dの各バッテリセル10の端子電圧が各処理部23から共通の制御部に与えられる。共通の制御部は、与えられた各バッテリセル10の端子電圧に基づいて、バッテリブロック100A~100Dの全てのバッテリセル10の端子電圧が略等しくなるように、各処理部23を制御する。これにより、バッテリブロック100A~100Dの全てのバッテリセル10の端子電圧が均等化される。
 さらに、バッテリブロック100A~100Dおよび電圧検出回路20A,20Bが複数組設けられる場合、共通の制御部は、複数組のバッテリブロック100A~100Dの全てのバッテリセル10の端子電圧が略等しくなるように、各組の電圧検出回路20A,20Bの処理部23をそれぞれ制御してもよい。
 (3)バッテリシステムの全体の構成
 図13は、バッテリシステムの全体の構成を示すブロック図である。図13のバッテリシステム500は、複数対の図1のバッテリブロック100A,100Bおよびそれらに対応する複数の図1の電圧検出回路20を備える。各対のバッテリブロック100A,100Bは互いに並列に接続される。各対のバッテリブロック100A,100Bに各電圧検出回路20が接続される。複数対のバッテリブロック100A,100Bは互いに直列に接続される。
 また、バッテリシステム500は、バッテリECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)101およびコンタクタ102を含む。各電圧検出回路20は、バス103を介してバッテリECU101に接続される。電圧検出回路20の処理部31(図1)は、検出された各バッテリセル10の端子電圧をバス103を介してバッテリECU101に送信する。また、図示しない他の検出回路により各バッテリセルに流れる電流または各バッテリセル10の温度が検出され、検出された電流および温度がバッテリECU101に送信される。なお、電圧検出回路20が各バッテリセルに流れる電流または各バッテリセル10の温度を検出可能に構成されてもよい。
 バッテリECU101が上記の共通の制御部であってもよい。この場合、バッテリECU101が各電圧検出回路20の処理部23を制御する。それにより、全てのバッテリセル10の充電状態が均等化される。
 バッテリECU101は、与えられた端子電圧、電流および温度に基づいて各バッテリセル10の充電量を算出する。また、バッテリECU101は、与えられた端子電圧、電流および温度に基づいて各バッテリブロック100A,100Bの異常を検出する。各バッテリブロック100A,100Bの異常とは、例えば、バッテリセル10の過放電、過充電または温度異常等である。
 複数のバッテリブロック100A,100Bの全てのバッテリセル10の最も高電位のプラス電極および最も低電位のマイナス電極は、コンタクタ102を介して電動車両のモータ等の負荷に接続される。バッテリECU101は、各バッテリブロック100A,100Bの異常を検出した場合、コンタクタ102をオフする。これにより、異常時には、各バッテリブロック100A,100Bに電流が流れないので、各バッテリブロック100A,100Bの異常発熱が防止される。
 バッテリECU101は、バス104を介して主制御部300に接続される。各バッテリECU101から主制御部300に各バッテリセル10の充電量が与えられる。主制御部300は、その充電量に基づいて電動車両の動力(例えばモータの回転速度)を制御する。また、各バッテリセル10の充電量が少なくなると、主制御部300は、電源線501に接続された図示しない発電装置を制御してバッテリセル10を充電する。
 バッテリシステム500においては、各対のバッテリブロック100A,100Bが互いに並列に接続され、かつ複数対のバッテリブロック100A,100Bが互いに直列に接続される。それにより、バッテリ容量が増大されるとともに、高電圧を得ることが可能となる。
 また、各対のバッテリブロック100A,100Bの各バッテリセル10の端子電圧が電圧検出回路20により検出されるので、回路規模の増大およびコストの増加を抑制しつつ、各バッテリセル10の端子電圧を効率良く検出することができる。
 なお、図13の例では、図1のバッテリブロック100A,100Bおよび電圧検出回路20が複数組設けられるが、これに代えて、図10のバッテリブロック100A~100Dおよび電圧検出回路20A,20Bが複数組設けられてもよい。
 (4)電動車両
 (4-1)構成
 以下、バッテリシステム500を備える電動車両の一例として電動自動車を説明する。図14は、バッテリシステム500を備える電動自動車の構成を示すブロック図である。
 図14に示すように、電動自動車600は、車体610を備える。車体610に、図13の主制御部300およびバッテリシステム500、電力変換部601、モータ602、駆動輪603、アクセル装置604、ブレーキ装置605、ならびに回転速度センサ606が設けられる。モータ602が交流(AC)モータである場合には、電力変換部601はインバータ回路を含む。
 バッテリシステム500は、電力変換部601を介してモータ602に接続されるとともに、主制御部300に接続される。上述のように、主制御部300には、バッテリシステム500を構成するバッテリECU101(図13参照)から複数の各バッテリセル10(図1参照)の充電量および各バッテリセル10に流れる電流の値が与えられる。また、主制御部300には、アクセル装置604、ブレーキ装置605および回転速度センサ606が接続される。主制御部300は、例えばCPUおよびメモリ、またはマイクロコンピュータからなる。
 アクセル装置604は、電動自動車600が備えるアクセルペダル604aと、アクセルペダル604aの操作量(踏み込み量)を検出するアクセル検出部604bとを含む。運転者によりアクセルペダル604aが操作されると、アクセル検出部604bは、運転者により操作されていない状態を基準としてアクセルペダル604aの操作量を検出する。検出されたアクセルペダル604aの操作量が主制御部300に与えられる。
 ブレーキ装置605は、電動自動車600が備えるブレーキペダル605aと、運転者によるブレーキペダル605aの操作量(踏み込み量)を検出するブレーキ検出部605bとを含む。運転者によりブレーキペダル605aが操作されると、ブレーキ検出部605bによりその操作量が検出される。検出されたブレーキペダル605aの操作量が主制御部300に与えられる。
 回転速度センサ606は、モータ602の回転速度を検出する。検出された回転速度は、主制御部300に与えられる。
 上述のように、主制御部300には、各バッテリセル10の充電量、各バッテリセル10に流れる電流の値、アクセルペダル604aの操作量、ブレーキペダル605aの操作量、およびモータ602の回転速度が与えられる。主制御部300は、これらの情報に基づいて、各バッテリセル10の充放電制御および電力変換部601の電力変換制御を行う。
 例えば、アクセル操作に基づく電動自動車600の発進時および加速時には、バッテリシステム500から電力変換部601に電力が供給される。
 さらに、主制御部300は、与えられたアクセルペダル604aの操作量に基づいて、駆動輪603に伝達すべき回転力(指令トルク)を算出し、その指令トルクに基づく制御信号を電力変換部601に与える。
 上記の制御信号を受けた電力変換部601は、バッテリシステム500から供給された電力を駆動輪603を駆動するために必要な電力(駆動電力)に変換する。これにより、電力変換部601により変換された駆動電力がモータ602に供給され、その駆動電力に基づくモータ602の回転力が駆動輪603に伝達される。
 一方、ブレーキ操作に基づく電動自動車600の減速時には、モータ602は発電装置として機能する。この場合、電力変換部601は、モータ602により発生された回生電力を各バッテリセル10の充電に適した電力に変換し、バッテリシステム500に与える。それにより、バッテリシステム500の各バッテリセル10が充電される。
 (4-2)効果
 電動自動車600においては、図13のバッテリシステム500が用いられるので、バッテリ容量が増大されるとともに、バッテリシステム500から高電圧が得られる。また、バッテリシステム500の各バッテリセル10の端子電圧が電圧検出回路20により検出されるので、回路規模の増大およびコストの増加を抑制しつつ、各バッテリセル10の端子電圧を効率良く検出することができる。その結果、電動自動車600の走行性能が向上される。
 (5)他の移動体
 上記のバッテリシステム500が船、航空機、エレベータまたは歩行ロボット等の他の移動体に搭載されてもよい。
 (5-1)構成
 バッテリシステム500が搭載された船は、例えば、図14の車体610の代わりに船体を備え、駆動輪603の代わりにスクリューを備え、アクセル装置604の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置605の代わりに減速入力部を備える。運転者は、船体を加速させる際にアクセル装置604の代わりに加速入力部を操作し、船体を減速させる際にブレーキ装置605の代わりに減速入力部を操作する。この場合、船体が移動本体部に相当し、モータが動力源に相当し、スクリューが駆動部に相当する。なお、船は、減速入力部を備えなくてもよい。この場合、運転者が加速入力部を操作して船体の加速を停止することにより、水の抵抗によって船体が減速する。このような構成において、モータがバッテリシステム500からの電力を受けてその電力を動力に変換し、変換された動力によってスクリューが回転されることにより船体が移動する。
 同様に、バッテリシステム500が搭載された航空機は、例えば、図14の車体610の代わりに機体を備え、駆動輪603の代わりにプロペラを備え、アクセル装置604の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置605の代わりに減速入力部を備える。この場合、機体が移動本体部に相当し、モータが動力源に相当し、プロペラが駆動部に相当する。なお、航空機は、減速入力部を備えなくてもよい。この場合、運転者が加速入力部を操作して加速を停止することにより、空気抵抗によって機体が減速する。このような構成において、モータがバッテリシステム500からの電力を受けてその電力を動力に変換し、変換された動力によってプロペラが回転されることにより機体が移動する。
 バッテリシステム500が搭載されたエレベータは、例えば、図14の車体610の代わりに籠を備え、駆動輪603の代わりに籠に取り付けられる昇降用ロープを備え、アクセル装置604の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置605の代わりに減速入力部を備える。この場合、籠が移動本体部に相当し、モータが動力源に相当し、昇降用ロープが駆動部に相当する。このような構成において、モータがバッテリシステム500からの電力を受けてその電力を動力に変換し、変換された動力によって昇降用ロープが巻き上げられることにより籠が昇降する。
 バッテリシステム500が搭載された歩行ロボットは、例えば、図14の車体610の代わりに胴体を備え、駆動輪603の代わりに足を備え、アクセル装置604の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置605の代わりに減速入力部を備える。この場合、胴体が移動本体部に相当し、モータが動力源に相当し、足が駆動部に相当する。このような構成において、モータがバッテリシステム500からの電力を受けてその電力を動力に変換し、変換された動力によって足が駆動されることにより胴体が移動する。
 このように、バッテリシステム500が搭載された移動体においては、動力源がバッテリシステム500からの電力を受けてその電力を動力に変換し、駆動部が動力源により変換された動力により移動本体部を移動させる。
 (5-2)他の移動体における効果
 このような種々の移動体においても、図13のバッテリシステム500が用いられることにより、バッテリ容量が増大されかつ高電圧が得られる。また、バッテリシステム500の各バッテリセル10の端子電圧が電圧検出回路20により検出されるので、回路規模の増大およびコストの増加を抑制しつつ、各バッテリセル10の端子電圧を効率良く検出することができる。その結果、移動体の移動性能が向上される。
 (6)電源装置
 (6-1)構成および動作
 図15は、図13のバッテリシステム500を備える電源装置の構成を示すブロック図である。図15に示すように、電源装置700は、電力貯蔵装置710および電力変換装置720を備える。電力貯蔵装置710は、バッテリシステム群711およびコントローラ712を備える。バッテリシステム群711は、図13の複数のバッテリシステム500を含む。複数のバッテリシステム500間において、複数のバッテリセル10は互いに並列に接続されてもよく、または互いに直列に接続されてもよい。
 コントローラ712は、システム制御部の例であり、例えばCPUおよびメモリ、またはマイクロコンピュータからなる。コントローラ712は、各バッテリシステム500のバッテリECU101(図13)に接続される。各バッテリシステム500のバッテリECU101は、各バッテリセル10の端子電圧に基づいて各バッテリセル10の充電量を算出し、算出された充電量をコントローラ712に与える。コントローラ712は、各バッテリECU101から与えられた各バッテリセル10の充電量に基づいて電力変換装置720を制御することにより、各バッテリシステム500に含まれる複数のバッテリセル10の放電または充電に関する制御を行う。
 電力変換装置720は、DC/DC(直流/直流)コンバータ721およびDC/AC(直流/交流)インバータ722を含む。DC/DCコンバータ721は入出力端子721a,721bを有し、DC/ACインバータ722は入出力端子722a,722bを有する。DC/DCコンバータ721の入出力端子721aは電力貯蔵装置710のバッテリシステム群711に接続される。DC/DCコンバータ721の入出力端子721bおよびDC/ACインバータ722の入出力端子722aは互いに接続されるとともに電力出力部PU1に接続される。DC/ACインバータ722の入出力端子722bは電力出力部PU2に接続されるとともに他の電力系統に接続される。電力出力部PU1,PU2は例えばコンセントを含む。電力出力部PU1,PU2には、例えば種々の負荷が接続される。他の電力系統は、例えば商用電源または太陽電池を含む。電力出力部PU1,PU2および他の電力系統が電源装置に接続される外部の例である。
 DC/DCコンバータ721およびDC/ACインバータ722がコントローラ712によって制御されることにより、バッテリシステム群711に含まれる複数のバッテリセル10の放電および充電が行われる。
 バッテリシステム群711の放電時には、バッテリシステム群711から与えられる電力がDC/DCコンバータ721によりDC/DC(直流/直流)変換され、さらにDC/ACインバータ722によりDC/AC(直流/交流)変換される。
 DC/DCコンバータ721によりDC/DC変換された電力が電力出力部PU1に供給される。DC/ACインバータ722によりDC/AC変換された電力が電力出力部PU2に供給される。電力出力部PU1から外部に直流の電力が出力され、電力出力部PU2から外部に交流の電力が出力される。DC/ACインバータ722により交流に変換された電力が他の電力系統に供給されてもよい。
 コントローラ712は、各バッテリシステム500に含まれる複数のバッテリセル10の放電に関する制御の一例として、次の制御を行う。バッテリシステム群711の放電時に、コントローラ712は、各バッテリECU101(図13)から与えられる各バッテリセル10の充電量に基づいて放電を停止するか否かを判定し、判定結果に基づいて電力変換装置720を制御する。具体的には、バッテリシステム群711に含まれる複数のバッテリセル10(図1および図10)のうちいずれかのバッテリセル10の充電量が予め定められたしきい値よりも小さくなると、コントローラ712は、放電が停止されるまたは放電電流(または放電電力)が制限されるようにDC/DCコンバータ721およびDC/ACインバータ722を制御する。これにより、各バッテリセル10の過放電が防止される。
 一方、バッテリシステム群711の充電時には、他の電力系統から与えられる交流の電力がDC/ACインバータ722によりAC/DC(交流/直流)変換され、さらにDC/DCコンバータ721によりDC/DC(直流/直流)変換される。DC/DCコンバータ721からバッテリシステム群711に電力が与えられることにより、バッテリシステム群711に含まれる複数のバッテリセル10(図1および図10)が充電される。
 コントローラ712は、各バッテリシステム500に含まれる複数のバッテリセル10の充電に関する制御の一例として、次の制御を行う。バッテリシステム群711の充電時に、コントローラ712は、各バッテリECU101(図13)から与えられる各バッテリセル10の充電量に基づいて充電を停止するか否かを判定し、判定結果に基づいて電力変換装置720を制御する。具体的には、バッテリシステム群711に含まれる複数のバッテリセル10のうちいずれかのバッテリセル10の充電量が予め定められたしきい値よりも大きくなると、コントローラ712は、充電が停止されるまたは充電電流(または充電電力)が制限されるようにDC/DCコンバータ721およびDC/ACインバータ722を制御する。これにより、各バッテリセル10の過充電が防止される。
 コントローラ712が上記の共通の制御部であってもよい。この場合、コントローラ712が、複数のバッテリシステム500の全てのバッテリセル10の充電状態が略等しくなるように、各バッテリシステム500のバッテリECU101を通して各電圧検出回路20(20A,20B)の処理部23を制御する。それにより、全てのバッテリセル10の充電状態が均等化される。
 (6-2)効果
 電源装置700には、上記のバッテリシステム500が用いられる。そのため、バッテリ容量が増大されかつ高電圧が得られる。また、バッテリシステム500の各バッテリセル10の端子電圧が電圧検出回路20により検出されるので、回路規模の増大およびコストの増加を抑制しつつ、各バッテリセル10の端子電圧を効率良く検出することができる。その結果、電源装置700の容量が増大されかつ信頼性が向上される。
 (6-3)電源装置の変形例
 図15の電源装置700において、各バッテリシステム500にバッテリECU101が設けられる代わりに、コントローラ712がバッテリECU101と同様の機能を有してもよい。
 電源装置700と外部との間で互いに電力を供給可能であれば、電力変換装置720がDC/DCコンバータ721およびDC/ACインバータ722のうちいずれか一方のみを有してもよい。また、電源装置700と外部との間で互いに電力を供給可能であれば、電力変換装置720が設けられなくてもよい。
 図15の電源装置700は、複数のバッテリシステム500を備えるが、これに限らず、電源装置700が、1つのバッテリシステム500のみを備えてもよい。
 (7)他の実施の形態
 (7-1)
 上記実施の形態の電圧検出回路20(図2参照)においては、各バッテリセル10の端子電圧がコンデンサC1に充電された後にADC22に入力されるが、これに限定されない。バッテリセル10の端子電圧の時間的変化が小さい場合には、バッテリセル10の端子電圧がADC22に直接入力されてもよい。
 この場合、コンデンサC1が不要となる。それにより、コンデンサC1の充電を行う必要がないので、バッテリセル10の端子電圧の検出に要する時間を短縮することができる。また、図2のスイッチング素子MA,MBが不要となる。それにより、スイッチング素子MA,MBの切り替えを行う必要がないので、バッテリセル10の端子電圧の検出に要する時間を短縮することができる。
 (7-2)
 上記実施の形態の電圧検出回路20において、各バッテリセル10の端子電圧を差動増幅する差動増幅器が設けられてもよい。この場合、バッテリセル10の端子電圧が小さい場合でも、十分な精度でバッテリセル10の端子電圧を検出することができる。
 (7-3)
 上記図3、図6および図11の例では、扁平な略直方体形状を有するバッテリセル10が用いられるが、これに限らず、円柱形状を有するバッテリセルまたはラミネート型のバッテリセル10が用いられてもよい。
 ラミネート型のバッテリセルは例えば次のように作製される。まず、セパレータを挟んで正極および負極が配置された電池要素を樹脂製のフィルムからなる袋内に収容する。続いて、電池要素が収容された袋を密閉し、形成された密閉空間に電解液を注入することにより作製される。
 (7-4)
 上記実施の形態では、バッテリブロック100A~100Dの各々が、互いに直列に接続された10個のバッテリセル10を含むが、これに限らず、バッテリブロック100A~100Dの各々が、互いに直列に接続された2個~9個または11個以上のバッテリセル10を含んでもよい。また、バッテリブロック100A~100Dに含まれるバッテリセル10の数が互いに異なってもよい。
 (7-5)
 上記実施の形態では、互いに並列に接続された2つのバッテリブロックの各バッテリセル10の端子電圧が電圧検出回路20,20A,20Bにより検出されるが、これに限らず、互いに並列に接続された3つ以上のバッテリブロックの各バッテリセルの端子電圧が共通の電圧検出回路により検出されてもよい。この場合、3つ以上のバッテリブロックにADC22を選択的に接続可能に切替部21が構成される。
 (8)請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
 以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
 上記実施の形態においては、バッテリシステム500がバッテリシステムの例であり、バッテリブロック100A,100Cが第1のバッテリブロックの例であり、バッテリブロック100B,100Dが第2のバッテリブロックの例であり、ADC22が検出部の例であり、切替部21が切替部の例である。また、セル切替部211Aが第1のセル選択部の例であり、セル切替部211Bが第2のセル選択部の例であり、コンデンサC1が容量素子の例であり、ブロック切替部212がブロック切替部の例であり、処理部23が均等化制御部の例である。
 また、モータ602がモータおよび動力源の例であり、駆動輪603が駆動輪および駆動部の例であり、車体610が移動本体部の例であり、電動自動車600が電動車両および移動体の例である。また、電力貯蔵装置710が電力貯蔵装置の例であり、コントローラ712がシステム制御部の例であり、電源装置700が電源装置の例であり、電力変換装置720が電力変換装置の例である。
 請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
 本発明は、電力を駆動源とする種々の移動体、電力の貯蔵装置またはモバイル機器等に有効に利用することができる。

Claims (11)

  1. 直列に接続された複数のバッテリセルによりそれぞれ構成される第1および第2のバッテリブロックに接続可能な電圧検出回路であって、
     前記第1および第2のバッテリブロックは互いに並列に接続され、
     前記電圧検出回路は、
     各バッテリセルの電圧を検出するための検出部と、
     前記第1のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧または前記第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を検出可能なように前記検出部を前記第1のバッテリブロックおよび前記第2のバッテリブロックに選択的に接続可能に構成された切替部とを備える、電圧検出回路。
  2. 前記切替部は、
     前記第1のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を選択可能に構成された第1のセル選択部と、
     前記第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を選択可能に構成された第2のセル選択部と、
     前記第1のセル選択部により選択された電圧および前記第2のセル選択部により選択された電圧を選択的に検出部に与えるように構成されたブロック切替部とを含む、請求項1記載の電圧検出回路。
  3. 前記切替部は、容量素子をさらに含み、
     前記ブロック切替部は、前記第1のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧の検出時に前記容量素子が前記第1のセル選択部により選択された電圧に充電されるように前記第1のセル選択部と前記容量素子とを接続し、前記第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧の検出時に前記容量素子が前記第2のセル選択部により選択された電圧に充電されるように前記第2のセル選択部と前記容量素子とを接続し、
     前記検出部は、前記容量素子の電圧を検出することにより、前記第1および第2のバッテリブロックの各バッテリセルの電圧を検出する、請求項2記載の電圧検出回路。
  4. 直列に接続された複数のバッテリセルによりそれぞれ構成される第1および第2のバッテリブロックと、
     前記第1および第2のバッテリブロックに接続される請求項1~3のいずれかに記載の電圧検出回路とを備え、
     前記第1および第2のバッテリブロックは互いに並列に接続される、バッテリシステム。
  5. 直列に接続された複数のバッテリセルによりそれぞれ構成される複数の第1のバッテリブロックと、
     前記複数の第1のバッテリブロックにそれぞれ対応して設けられ、直列に接続された複数のバッテリセルによりそれぞれ構成される複数の第2のバッテリブロックと、
     前記複数の第1および第2のバッテリブロックにそれぞれ接続される複数の請求項1~3のいずれかに記載の電圧検出回路とを備え、
     前記複数の第1のバッテリブロックは互いに直列に接続され、
     前記複数の第2のバッテリブロックは互いに直列に接続され、
     互いに対応する第1および第2のバッテリブロックの最も低電位の電極端子が互いに接続される、バッテリシステム。
  6. 各バッテリセルの充電状態を調整可能な調整部と、
     各電圧検出回路の前記検出部により検出された各バッテリセルの電圧に基づいて、対応する第1および第2のバッテリブロックの複数のバッテリセルの充電状態が均等化されるように前記調整部を制御する均等化制御部とをさらに備える、請求項4または5記載のバッテリシステム。
  7. 請求項4~6のいずれかに記載のバッテリシステムと、
     前記バッテリシステムからの電力により駆動されるモータと、
     前記モータの回転力により回転する駆動輪とを備える、電動車両。
  8. 請求項4~6のいずれかに記載のバッテリシステムと、
     移動本体部と、
     前記バッテリシステムからの電力を動力に変換する動力源と、
     前記動力源により変換された動力により前記移動本体部を移動させる駆動部とを備える、移動体。
  9. 請求項4~6のいずれかに記載のバッテリシステムと、
     前記バッテリシステムの複数のバッテリセルの放電または充電に関する制御を行うシステム制御部とを備える、電力貯蔵装置。
  10.  請求項6記載のバッテリシステムと、
     前記バッテリシステムの複数のバッテリセルの放電または充電に関する制御を行うとともに、前記バッテリシステムの複数のバッテリセルの充電状態が均等化されるように前記均等化処理部を制御するシステム制御部とを備える、電力貯蔵装置。
  11. 外部に接続可能な電源装置であって、
     請求項9または10記載の電力貯蔵装置と、
     前記電力貯蔵装置の前記システム制御部により制御され、前記電力貯蔵装置の前記バッテリシステムと前記外部との間で電力変換を行う電力変換装置とを備える、電源装置。
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