(57)【要約】【課題】複数の二次電池における端子電圧の不均衡を低減しつつ、二次電池の数を変更することが容易な電源システム、及びこのような電源システムに用いられる電池ブロックを提供する。【解決手段】複数の電池ブロック２を用いて構成された電源システム１に用いられる電池ブロック２は、二次電池Ｂと、他の電池ブロック２から出力された電圧情報を他電圧情報として取得する通信回路４１と、二次電池Ｂの端子電圧Ｖｔに関する電圧情報と他電圧情報のうちで最小の電圧情報を外部へ出力する通信回路４１と、自電池ブロックにおける二次電池Ｂの端子電圧Ｖｔである自電圧が、他電圧情報により示される端子電圧より高いとき、自電池ブロックにおける二次電池Ｂを放電させる放電制御部４３とを備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池ブロックを用いて構成された電源システムに用いられる電池ブロックであって、
二次電池と、
前記二次電池の端子電圧である自電圧情報を計測する電圧計測部と、
他の電池ブロックから出力された電圧情報を他電圧情報として取得する電圧情報取得部と、
前記自電圧情報と前記他電圧情報とを比較し、低い方の電圧情報を外部へ出力する電圧情報出力部と、
前記自電圧が前記他電圧情報により示される端子電圧より高いとき、自電池ブロックにおける前記二次電池を放電させる放電制御部と
を備える電池ブロック。
【請求項２】
前記電圧情報取得部は、
複数の他の電池ブロックから出力された複数の電圧情報を複数の他電圧情報として取得し、
前記電圧情報出力部は、
前記自電圧情報と前記複数の他電圧情報のうちで最も低い電圧情報を出力し、
前記放電制御部は、
前記複数の他電圧情報により示される複数の端子電圧のうち少なくとも一つが、前記自電圧より低いとき、自電池ブロックにおける前記二次電池を放電させる請求項１記載の電池ブロック。
【請求項３】
前記電圧情報出力部は、
前記電圧情報を通信信号として外部へ出力する請求項１又は２記載の電池ブロック。
【請求項４】
請求項１に記載の電池ブロックが複数直列接続されて構成された電源システム。
【請求項５】
請求項４に記載の電源システムであって、
前記直列接続された複数の電池ブロックの第１電極側の端の電池ブロックの前記電圧情報出力部から取得した電圧情報を、前記直列接続された複数の電池ブロックの第２電極側の端の電池ブロックの前記電圧情報取得部に伝達する電圧情報制御部を具備し、
前記電池ブロックの各々は、
前記電圧情報取得部が、前記第２電極に接続されている電池ブロックから、前記他電圧情報を取得し、
前記電圧情報出力部が、前記第１電極に接続されている電池ブロックに対して、前記低い方の電圧情報を出力し、
前記電圧情報制御部の電圧情報の出力に同期して前記電池ブロックの放電動作、及び通信動作が制御される、電源システム。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の電池ブロックを複数含み、
前記電池ブロックの各々から出力された電池情報が、他のすべての電池ブロックに影響を与えるように、前記複数の電池ブロックにおける前記電圧情報出力部と前記電圧情報取得部とが接続されて構成された電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池を含んだ電池ブロック、及びこの電池ブロックが複数接続されて構成された電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンと電気モータとを併用したハイブリッドカーや電気自動車に電源として搭載される車載用二次電池に代表されるように、二次電池を多数直列に接続して高電圧を出力する電源システムの利用が拡大しつつある。このような電源システムは、例えば８０セル〜５００セルといった多数の二次電池が直列接続されて構成されているため、電源システム全体の信頼性を確保する事が難しい。
【０００３】
具体的には、このような電源システムでは、電源システムを構成している二次電池の製造過程で発生する特性バラツキによって、各二次電池に充電される蓄電電荷量にバラツキが生じる。
【０００４】
そして、このような蓄電電荷量にバラツキのある状態で電源システムの充放電を繰り返すと、蓄電電荷量が小さな二次電池の劣化が加速されるおそれがある。すなわち、電源システムを充電する際、充電前から他の二次電池より蓄電電荷量が大きい二次電池は他の二次電池より先に満充電となるために過充電になり易く、蓄電電荷量が大きい二次電池の劣化が加速されてしまうおそれがある。一方、電源システムを放電させる際は、放電前から他の二次電池より蓄電電荷量が小さい二次電池は他の二次電池より先に蓄電電荷量がゼロになるために過放電になり易く、蓄電電荷量が小さい二次電池劣化が加速されてしまうおそれがある。
【０００５】
そして、劣化が加速された二次電池は、容量が減少して寿命が短縮されることとなる。電源システムの場合、一部の二次電池が劣化すると、電源システム全体が使用できなくなったり信頼性が低下したりするため、このような蓄電電荷量のバラツキに起因して生じる二次電池の劣化は影響が大きい。そのため、二次電池を多数用いる電源システムでは、各二次電池の蓄電電荷量、すなわち各二次電池の端子電圧を均等化することが望まれている。
【０００６】
そこで、以下のようにして各二次電池の端子電圧を均等化する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
特許文献１に記載の技術は、複数のセルを直列接続して構成された組電池全体の端子電圧を、セルの個数に応じた分圧抵抗によって分圧する。そうすると、分圧された電圧は、複数のセルの端子電圧を平均した電圧となる。そして、このようにして得られた平均電圧を各セルの端子電圧と比較し、平均電圧より端子電圧の方が高いセルを放電させることで、各二次電池の端子電圧を均等化させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−９５１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の技術によれば、組電池に用いられるセル数を変更する際には、分圧抵抗の数や抵抗値を変更する必要が生じるため、セル数の変更が容易でないという不都合があった。
【００１０】
本発明の目的は、複数の二次電池における端子電圧の不均衡（ばらつき）を低減しつつ、二次電池の数を変更することが容易な電源システム、及びこのような電源システムに用いられる電池ブロックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る電池ブロックは、複数の電池ブロックを用いて構成された電源システムに用いられる電池ブロックであって、二次電池と、前記二次電池の端子電圧である自電圧情報を計測する電圧計測部と、他の電池ブロックから出力された電圧情報を他電圧情報として取得する電圧情報取得部と、前記自電圧情報と前記他電圧情報とを比較し、低い方の電圧情報を外部へ出力する電圧情報出力部と、前記自電圧が前記他電圧情報により示される端子電圧より高いとき、自電池ブロックにおける前記二次電池を放電させる放電制御部とを備える。
【００１２】
このような構成の電池ブロックを、複数組み合わせて電源システムを構成すると、各電池ブロックが、自律的に他の電池ブロックから出力された他電圧情報を電圧情報取得部によって取得すると共に、自電池ブロックの電圧情報と他の電池ブロックの電圧情報のうち、より低い電圧情報を電圧情報出力部によって他の電池ブロックへ出力する。そして、各電池ブロックは、自電圧が他電圧情報により示される端子電圧より高いとき、自律的に、放電制御部によって、自電池ブロックの二次電池を放電させる。その結果、各電池ブロックによる自律的な二次電池の放電制御によって、複数の電池ブロックが備える複数の二次電池における端子電圧の不均衡が低減される。このように、各電池ブロックが自律的に二次電池の放電制御を行うことによって、電源システム全体の複数の二次電池の端子電圧の不均衡が低減されるので、二次電池の数を変更するときは、電源システムに用いられる電池ブロックの数を増減するだけでよく、背景技術のように分圧抵抗の数や抵抗値を変更する必要がない。従って、複数の二次電池における端子電圧の不均衡を低減しつつ、二次電池の数を変更することが容易となる。
【００１３】
また、前記電圧情報取得部は、複数の他の電池ブロックから出力された複数の電圧情報を複数の他電圧情報として取得し、前記電圧情報出力部は、前記自電圧情報と前記複数の他電圧情報のうちで最も低い電圧情報を出力し、前記放電制御部は、前記複数の他電圧情報により示される複数の端子電圧のうち少なくとも一つが、前記自電圧より低いとき、自電池ブロックにおける前記二次電池を放電させることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、電圧情報取得部によって、複数の他の電池ブロックから出力された複数の他電圧情報が取得され、その複数の他電圧情報により示される複数の端子電圧のうち少なくとも一つが自電圧より低いとき、すなわち他の複数の電池ブロックにおける端子電圧のうちの最低電圧が自電圧より低いとき、自電池ブロックの二次電池が放電される。そうすると、電圧情報取得部によって他電圧情報が取得された複数の電池ブロックの端子電圧のうち最も低い電圧を目標にして自電池ブロックの二次電池の放電が行われ、不均衡が低減されることになるので、不均衡の低減処理が迅速となる。
【００１５】
また、前記電圧情報出力部は、前記電圧情報を通信信号として外部へ出力することが好ましい。
【００１６】
このような構成の電池ブロックを、複数組み合わせて電源システムを構成すると、複数の電池ブロック間で、電圧情報を通信信号として送受信できる。そうすると、電池ブロックが備える二次電池の電気的な接続関係とは無関係に、物理的に近い位置に配設された電池ブロック間に、通信の伝送路を配線することができる。そして、物理的に近い位置に配設された電池ブロック間に、通信の伝送路を配線するようにすれば、電圧情報を送受信するために必要な配線量を容易に減少させることができる。
【００１７】
また、本発明に係る電源システムは、上述の電池ブロックが、複数直列接続されて構成されている。
【００１８】
この構成によれば、電池ブロック間の通信が直列接続された電池ブロック間に限定され、直列接続された電池ブロック間では電位差が小さいために、通信信号のレベルシフトが容易となり回路規模を小さくすることが可能である。
【００１９】
また、本発明に係る電源システムは、前記直列接続された複数の電池ブロックの第１電極側の端の電池ブロックの前記電圧情報出力部から取得した電圧情報を、前記直列接続された複数の電池ブロックの第２電極側の端の電池ブロックの前記電圧情報取得部に伝達する電圧情報制御部を具備し、前記電池ブロックの各々は、前記電圧情報取得部が、前記第２電極に接続されている電池ブロックから、前記他電圧情報を取得し、前記電圧情報出力部が、前記第１電極に接続されている電池ブロックに対して、前記低い方の電圧情報を出力し、前記電圧情報制御部の電圧情報の出力に同期して前記各電池ブロックの放電動作、及び通信動作が制御されることが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、各電池ブロック間の通信回路が片方向のため、通信回路の回路規模を小さくすることができる。また、電圧情報制御部により各電池ブロックの放電動作及び通信動作を制御することができるため、電池ブロックの放電タイミングの選択を行うことが可能となる。
【００２１】
また、本発明に係る電源システムは、上述の電池ブロックを複数含み、前記電池ブロックの各々から出力された電池情報が、他のすべての電池ブロックに影響を与えるように、前記複数の電池ブロックにおける前記電圧情報出力部と前記電圧情報取得部とが接続されて構成されている。
【００２２】
この構成によれば、各電池ブロックから出力された電池情報が、他のすべての電池ブロックにおける二次電池の放電制御に影響を与えるので、電源システムに含まれるすべての電池ブロック相互間における端子電圧の不均衡を低減することが容易である。
【発明の効果】
【００２３】
このような構成の電池ブロック及び電源システムは、複数の二次電池における端子電圧の不均衡を低減しつつ、電源システムを構成する二次電池の数を変更することが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電源システムの構成の一例を示すブロック図
【図２】図１に示す電池ブロックの構成の一例を示すブロック図
【図３】図１に示す電源システムの変形例を示すブロック図
【図４】図１、図３に示す電源システムの変形例を示すブロック図
【図５】本発明の第２実施形態に係る電源システムの構成の一例を示すブロック図
【図６】図５に示す電源システムの電池ブロックの構成の一例を示すブロック図
【図７】（ａ）は他電圧情報が自電圧情報より小さい場合の電池ブロック内の信号を示すタイミングチャート、（ｂ）は他電圧情報が自電圧情報より大きい場合の電池ブロック内の信号を示すタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００２６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電源システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示す電源システム１は、例えば１２個の電池ブロック２を備えて構成されている。そして、３個の電池ブロック２の直列回路と３個の電池ブロック２の直列回路とが並列に接続されて構成された並列回路と、３個の電池ブロック２の直列回路と３個の電池ブロック２の直列回路とが並列に接続されて構成された並列回路とが直列に接続されて、構成されている。
【００２７】
電池ブロック２は、二次電池Ｂと、均等化回路３とを備えている。そして、各電池ブロック２の均等化回路３は、それぞれ自電池ブロックとの間の物理的な距離が短い近傍に配設された他の電池ブロック２との間で、例えば通信線により構成された伝送路Ｌによって接続されている。このように、各電池ブロック２の均等化回路３は、電池ブロック２の接続関係、すなわち電池ブロック２に含まれる二次電池Ｂの接続関係とは無関係に、電池ブロック２の物理的な位置関係に基づいて、近傍の他の電池ブロック２の均等化回路３と伝送路Ｌによって接続されている。
【００２８】
これにより、電池ブロック２は、自電池ブロックとの間の物理的な距離が短い近傍の位置に配設された他の電池ブロック２との間で、伝送路Ｌを介してデータ送受信可能にされている。
【００２９】
図２は、図１に示す電池ブロック２の構成の一例を示すブロック図である。図２に示す電池ブロック２は、二次電池Ｂと、均等化回路３と、正極出力端子Ｔｂ＋と、負極出力端子Ｔｂ−とを備えている。
【００３０】
なお、複数の電池ブロック２が直列に接続される、とは、各電池ブロック２に設けられた二次電池Ｂが直列に接続されることを意味している。例えば、２つの電池ブロック２が直列接続される場合、高電位側の電池ブロック２の負極出力端子Ｔｂ−と、低電位側の電池ブロック２の正極出力端子Ｔｂ＋とが接続される。
【００３１】
二次電池Ｂは、例えば単セルであってもよく、例えば複数のセルが直列接続された組電池であってもよく、例えば複数のセルが並列接続された組電池であってもよい。また、二次電池Ｂは、直列と並列とが組み合わされて複数のセルが接続された組電池であってもよい。
【００３２】
二次電池Ｂ（又は二次電池Ｂを構成するセル）としては、例えばリチウムイオン二次電池が用いられる。なお、二次電池Ｂは、リチウムイオン二次電池に限られず、例えばニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池等、種々の二次電池を二次電池Ｂとして用いることができる。
【００３３】
正極出力端子Ｔｂ＋は二次電池Ｂの正極に接続され、負極出力端子Ｔｂ−は二次電池Ｂの負極に接続されている。均等化回路３は、制御部４、スイッチング素子５、抵抗６、及び４つの接続端子Ｔを備えている。
【００３４】
スイッチング素子５は、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）などの半導体スイッチング素子や、リレースイッチ等のスイッチング素子である。そして、二次電池Ｂの正極が、スイッチング素子５と抵抗６との直列回路を介して二次電池Ｂの負極に接続されている。
【００３５】
制御部４は、４つの通信回路４１と、電圧検出回路４２と、放電制御部４３とを備えている。制御部４は、例えば、所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶された不揮発性のＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、アナログデジタルコンバータと、シリアル通信インターフェース回路とが１チップに集積されたマイクロコントローラを用いて構成されている。
【００３６】
そして、例えば、シリアル通信インターフェース回路によって通信回路４１が構成され、アナログデジタルコンバータによって電圧検出回路４２が構成されている。また、ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することによって、放電制御部４３として機能する。
【００３７】
電圧検出回路４２は、自電圧である二次電池Ｂの両端子間電圧の電圧を、端子電圧Ｖｔとして検出する。そして、電圧検出回路４２は、端子電圧Ｖｔをデジタル値に変換し、自電圧情報として放電制御部４３へ出力する。接続端子Ｔには、伝送路Ｌが接続されている。そして、接続端子Ｔは、伝送路Ｌを介して他の電池ブロック２の接続端子Ｔと接続されている。
【００３８】
通信回路４１は、他の電池ブロック２から送信された電圧情報を他電圧情報として受信する。そして、通信回路４１は、受信された他電圧情報を放電制御部４３へ出力する。通信回路４１は、電圧情報出力部、及び電圧情報取得部の一例に相当している。また、放電制御部４３は、端子電圧Ｖｔを示す自電圧情報と他電圧情報とを比較して、最も低い電圧情報を算出する、そして、最も低い電圧情報を通信回路４１によって、他の電池ブロック２へ送信させる。
【００３９】
なお、図１に示すように、伝送路Ｌを双方向の矢印で示す箇所は、伝送路Ｌによって接続された２つの電池ブロック２（均等化回路３）の間で、双方向に互いの電圧情報が送受信されることを示している。以下、一方の電池ブロック２から、他方の電池ブロック２へ、一方向に電圧情報が送信される場合には、伝送路Ｌを、電圧情報が流れる方向を示す一方向の矢印で示す。
【００４０】
放電制御部４３は、自電圧である端子電圧Ｖｔと、通信回路４１によって受信された他電圧情報が示す端子電圧Ｖｔとを比較する。そして、放電制御部４３は、複数の他電圧情報により示される複数の端子電圧Ｖｔのうち少なくとも一つが自電圧より低いとき、スイッチング素子５をオンさせる。その結果、二次電池Ｂは抵抗６によって放電される。
【００４１】
なお、図１に示すように、各電池ブロック２に接続される伝送路Ｌの数、すなわち各電池ブロック２が通信可能にされている他の電池ブロック２の数は、各電池ブロック２が配設されている位置によって異なる。従って、各電池ブロック２に接続される伝送路Ｌの数に合わせて通信回路４１の数を変化させてもよい。また、各電池ブロック２としてすべて同じ構成の電池ブロック２を用いて、伝送路Ｌが接続されない接続端子Ｔを開放するようにしてもよい。
【００４２】
あるいは、電池ブロック２が備える通信回路４１を一つとし、各電池ブロック２に通信アドレスを付与し、伝送路Ｌをバス形式としてもよい。そして、放電制御部４３は、通信相手先の通信アドレスを指定することで、複数の他の電池ブロック２との間で通信を行うようにしてもよい。
【００４３】
図３は、図１に示す電源システム１の変形例を示すブロック図である。図３に示す電源システム１ａは、５つの電池ブロック２−Ａ、２−Ｂ、２−Ｃ、２−Ｄ、２−Ｅを備えている。以下、複数の電池ブロック２のそれぞれを特定する必要があるときは、ハイフン以下に添え字を付して各電池ブロック２を特定する。また、電池ブロック２−Ａ、２−Ｂ、２−Ｃ、２−Ｄ、２−Ｅを総称するときは、ハイフン以下の添え字を省略する。
【００４４】
そして、電池ブロック２−Ａと電池ブロック２−Ｂとが伝送路Ｌによって接続され、電池ブロック２−Ａと電池ブロック２−Ｂとの間で互いの電圧情報が、双方向に送受信されるようになっている。以下、電池ブロック２−Ｂと電池ブロック２−Ｃとの間、電池ブロック２−Ｃと電池ブロック２−Ｄとの間、及び電池ブロック２−Ｄと電池ブロック２−Ｅとの間においても同様に、互いの電圧情報が双方向に送受信されるようになっている。
【００４５】
また、電源システム１ａに示すように、各電池ブロック２が、電池情報の流れが一列（かつ双方向）になるように伝送路Ｌによって接続されていてもよく、電源システム１に示すように、各電池ブロック２がマトリクス状に接続されていてもよい。
【００４６】
また、２つの電池ブロック２の間で、電圧情報が双方向に送信される例を示したが、例えば図４に示す電源システム１ｂのように、電圧情報の流れが一方向に、ループになるように各電池ブロック２が伝送路Ｌによって接続されていてもよい。図４に示すように、伝送路Ｌを電源システム１ｂのように、ループ状に接続することで、電源システム１ｂに含まれる各電池ブロック２は、ある一つの電池ブロック２から出力された電池情報が、最終的にはシステム内のすべての他の電池ブロック２に影響を与えるように、伝送路Ｌによって接続されている。
【００４７】
また、各電池ブロック２がそれぞれ均等化処理を実行することによって、最終的に電源システム全体の二次電池Ｂが均等化される。そのため、電源システムを構成する電池ブロック２の数を変更するときは、電池ブロック２を追加して伝送路Ｌを接続したり、単純に電池ブロック２を他の電池ブロック２から切り離したりするだけで、電源システムで用いられる二次電池Ｂの数を変更することができる。従って、電源システム１，１ａ，１ｂは、複数の二次電池における端子電圧の不均衡を低減しつつ、二次電池の数を変更することが容易である。
【００４８】
また、伝送路Ｌは、各電池ブロック２相互間での二次電池Ｂの接続関係とは無関係に、物理的に近接した位置に配設された電池ブロック２相互間で、伝送路Ｌを接続することができる。そのため、伝送路Ｌの配線長を減少させることが容易である。例えば背景技術のように、セル数に応じた分圧抵抗を接続する場合には、セル数が８０〜５００といった多数になると、セル数に応じた分圧抵抗を接続する配線数が増大し、大きな配線スペースが必要になるという不都合があった。一方、電源システム１，１ａ，１ｂにおいては、物理的に近接した位置に配設された電池ブロック２相互間で、伝送路Ｌを接続するだけでよいので、伝送路Ｌの配線長を減少させることが容易である。
【００４９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る電源システム、及び電池ブロックについて説明する。図５は本発明の第２実施形態に係る電源システムの構成の一例を示すブロック図である。図５に示す電源システム１ｃは、例えば３個の電池ブロック２を備えて構成されている。そして、３個の電池ブロック２は電気的に直列接続されている。
【００５０】
各電池ブロック２は、二次電池Ｂと、均等化回路３とを備えている。そして、各電池ブロック２の均等化回路３は、それぞれ自電池ブロックに直列接続された他の電池ブロック２との間で、伝送路Ｌによって低電圧側から高電圧側に向かって電圧情報を伝達する伝送路が接続されている。
【００５１】
電源システム１ｃにおいて、高電圧側の端となる電池ブロック２−Ｃからの伝送路Ｌは電圧情報制御部７に接続され、電圧情報制御部７からの伝送路Ｌは低電圧側の電池ブロック２−Ａへ接続されている。つまり、電圧情報制御部７は高電圧側の端となる電池ブロック２−Ｃから電圧情報を取得し、その情報をさらに低電圧側の電池ブロック２−Ａへ出力することにより、電圧情報を伝達する伝送路Ｌのループを構成する。
【００５２】
まず、電圧情報制御部７が電池ブロック２−Ａに対して、電池ブロック２の定格電圧（例えば、４．２Ｖ）以上の電圧情報を出力する。そして、電池ブロック２−Ａは、自ブロックの二次電池Ｂの電池電圧の自電池電圧情報と、電圧情報制御部７から取得した電圧情報とを比較し、低い方の電池情報を電池ブロック２−Ｂに出力する。このとき、電圧情報制御部７から取得した電圧情報は電池ブロック２の定格電圧以上の電圧であるので、電池ブロック２−Ａの自電池電圧情報が低い方の電圧情報となる。
【００５３】
電池ブロック２−Ｂは、自ブロックの二次電池Ｂの電池電圧の自電池電圧情報と、電池ブロック２−Ａから取得した低い方の電圧情報とを比較し、より低い方の電池情報を電池ブロック２−Ｃに出力する。電池ブロック２−Ｃは、自ブロックの二次電池Ｂの電池電圧の自電池電圧情報と、電池ブロック２−Ｂから取得した低い方の電圧情報とを比較し、より低い方の電池情報を電圧情報制御部７に出力する。そして、電圧情報制御部７は、電池ブロック２−Ｃから取得した電圧情報を電池ブロック２−Ａに出力する。
【００５４】
その後は、電池ブロック２−Ａ、電池ブロック２−Ｂ、電池ブロック２−Ｃ、電圧情報制御部７は、同様の動作で低い方の電池情報を伝送路Ｌで伝達していく。
【００５５】
ここで、電池ブロックの構成と電圧情報について説明する。
【００５６】
図６は図５に示す電池ブロック２の構成の一例を示すブロック図で、図７は図６に示す電池ブロック内の信号を示すタイミングチャートで、図７（ａ）は他電圧情報が自電圧情報より小さい場合、図７（ｂ）は他電圧情報が自電圧情報より大きい場合である。
【００５７】
電池ブロック２の均等化回路３は電圧計測部３１、電圧情報取得部３２、電圧情報出力部３３、放電制御部３４、放電部３５から構成される。そして、各要素間は二値信号（High／Low）の信号線で接続される。
【００５８】
電圧計測部３１は、基準電圧生成部３６と、のこぎり波生成部３７と、比較部３８、から構成され、二次電池Ｂの電圧を二値信号のパルス幅の情報に変換する。まず、基準電圧生成部３６が、二次電池Ｂの電圧から二次電池Ｂの終止電圧より低い所定の基準電圧（信号ＳＧ１）を生成する。例えば、二次電池Ｂ（定格電圧４．２Ｖ）の終止電圧２．８Ｖに対して１．８Ｖの基準電圧を生成する。そして、のこぎり波生成部３７は、電圧情報取得部３２からの電圧情報の信号ＳＧ３の立ち上がりを検出して、二次電池Ｂの負極の電位（０Ｖ）から信号ＳＧ１の電位までをもつ１周期分ののこぎり波（信号ＳＧ２）を生成し、比較部３８に対して出力する。
【００５９】
比較部３８は二次電池Ｂの負極の電位（０Ｖ）を基準として、二次電池Ｂの正極の電位を例えば抵抗分圧で、ある一定の倍率（例えば、１／３倍）で低下させた電位と、のこぎり波生成部３７からの信号ＳＧ２とを比較し、信号ＳＧ２が二次電池Ｂの低下させた電位より大きい場合にＨ（High）を出力、そうでなければＬ（Low）となる信号ＳＧ４を電圧情報出力部３３と放電制御部３４に出力する。つまり、この比較部３８の動作により、二次電池Ｂの電圧は二値信号のパルス幅に変換される。
【００６０】
電圧情報取得部３２はレベルシフト部３９から構成される。電圧情報取得部３２は、他の電池ブロック２から出力された低い方の電圧情報の二値信号を受け、二次電池Ｂの電圧内で解釈できるように二値信号をシフトし、電圧計測部３１ののこぎり波生成部３７と電圧情報出力部３３に出力する。
【００６１】
電圧情報出力部３３は、電圧計測部３１からの信号ＳＧ４と、電圧情報取得部からの信号ＳＧ３の論理積を演算することにより、パルス幅が短い方の信号を選択した信号ＳＧ５を生成して、直列接続された高電位側の他の電池ブロック２と放電制御部３４に出力する。
【００６２】
放電制御部３４は、電圧計測部３１からの信号ＳＧ４と、電圧情報出力部３３からの信号ＳＧ５の否定との論理積を演算して信号ＳＧ６を生成し、放電部３５に出力する。これにより、信号ＳＧ６は他電池ブロック２よりも自電池ブロックの二次電池Ｂの電圧が高い場合に、自電池ブロックの二次電池Ｂの自電圧情報から他電池からの他電圧情報の電圧差に応じたＨ区間を示す。
【００６３】
他電圧情報が自電圧情報より小さい場合は図７（ａ）のようにＨ区間が現れる。しかし。他電圧情報が自電圧情報より大きい場合は図７（ｂ）のようにＨ区間が現れない。
【００６４】
放電部３５は、抵抗とスイッチが直列接続されて構成されており、二次電池Ｂに並列接続されている。そして、放電制御部３４からの信号ＳＧ６がＨ区間を有する場合に、スイッチをオン状態にして抵抗で放電をＨ区間に対応する時間だけ行う。ここで、Ｈ区間に対応する時間とは、放電部３５の抵抗がＨ区間の電圧を消費することができる時間である。ただし、放電部３５は、Ｈ区間がセル間での電圧ばらつきの許容公差より小さい場合は、過放電を防止するために放電しない。
【００６５】
電源システム１ｃは、直列接続される電池ブロック２−Ａ、２−Ｂ、２−Ｃが低い方の電圧情報を順番に伝達し、そして、伝送路Ｌを１周した電圧情報は電圧情報制御部７が受け取る。これにより電圧情報制御部７は、電池ブロック２−Ａ、２−Ｂ、２−Ｃのうちの最低電圧に相当するパルス幅の情報を取得することになる。さらに電圧情報制御部７は最低電圧情報を低電位側の電池ブロック２−Ａに出力する。各電池ブロック２は電圧情報を取得したタイミングでのみ放電動作、及び通信動作を行うため、電圧情報制御部７からの最低電圧情報の出力により放電動作、及び通信動作を制御することができる。つまり、電圧情報制御部７の制御により放電動作、及び通信動作のタイミングを決定することができる。
【００６６】
なお、電源システム１ｃは、伝送路Ｌによって低電圧側から高電圧側に向かって電圧情報の伝送路が接続されていとしたが、伝送路Ｌによって高電圧側から低電圧側に向かって電圧情報の伝送路が接続されているとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明にかかる電池ブロック、及び電源システムは、複数の二次電池における端子電圧の不均衡を低減しつつ、電源システムを構成する二次電池の数を変更することが容易であるので、二次電池を含んだ電池ブロック、及びこの電池ブロックが複数接続されて構成された電源システム等として有用である。
【符号の説明】
【００６８】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  電源システム
２，２−Ａ，２−Ｂ，２−Ｃ，２−Ｄ，２−Ｅ  電池ブロック
３  均等化回路
４  制御部
５  スイッチング素子
６  抵抗
７  電圧情報制御部
３１  電圧計測部
３２  電圧情報取得部
３３  電圧情報出力部
３４  放電制御部
３５  放電部
３６  基準電圧生成部
３７  のこぎり波生成部
３８  比較部
３９  レベルシフト部
４１  通信回路
４２  電圧検出回路
４３  放電制御部
Ｂ  二次電池
Ｌ  伝送路
ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３，ＳＧ４，ＳＧ５，ＳＧ６  信号
Ｔ  接続端子
Ｔｂ＋  正極出力端子
Ｔｂ−  負極出力端子
Ｖｔ  端子電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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