(57)【要約】【課題】複数の電池モジュールが正常に組み合わせられているかどうかを点検する。【解決手段】複数の種類の電池モジュールと、前記複数の種類の電池モジュールが直列状態及び並列状態に配置され、電池パックを構成する。セル検出器３０２は、各電池モジュール内の複数の位置にそれぞれセルが有るか無いかを示すセル検出信号を検出する。判定器３０３は、前記セル検出信号がセルの無いことを示すセル不在信号である場合、各電池モジュールにおけるセル不在信号のパターンにより、前記各電池モジュールの種別を判定するもので、前記セル不在信号はセル異常信号とは異なる値に設定している。異常又は正常判定器３１８は、前記種別判定器が異常の種別を判定したとき、電池パックの異常信号を出力する。【選択図】図７
2014110198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルが直列状態又は直列及び並列状態に収容された複数の電池モジュールと、前記複数の電池モジュールが直列状態及び並列状態に配置され、前記直列状態をアームとして定義している電池パックとを有する電池パック装置において、
各電池モジュール内の複数の位置にそれぞれセルが有るか無いかを示すセル検出信号を検出するセル検出器と、
前記セル検出信号がセルの無いことを示すセル不在信号である場合、各電池モジュールにおけるセル不在信号のパターンにより、前記各電池モジュールの種別を判定するもので、前記セル不在信号はセル異常信号とは異なる値に設定している、判定器と、
前記種別判定器が異常の種別を判定したとき、電池パックの異常信号を出力する異常又は正常判定器と、
を備える電池パック装置。
【請求項２】
複数のセルが直列状態又は直列及び並列状態に収容された複数の電池モジュールと、前記複数の電池モジュールが直列状態及び並列状態に配置され、前記直列状態をアームとして定義している電池パックとを有する電池パック装置において、
各電池モジュール内の複数の位置にそれぞれセルが有るか無いかを示すセル存在信号、セル不在信号を含むセル検出信号を検出するセル検出器と、
前記セル存在信号とセル不在信号から前記各電池モジュール内のセルの接続の並列数を判定し、各アーム内の電池モジュール間の容量の一致不一致を判定する第１の整合性判定器と、
前記セル存在信号とセル不在信号から前記各電池モジュール内のセル数と、複数のアームのそれぞれの直列方向のセル数とから、前記複数のアーム間の電圧の一致不一致を判定する、第２の整合性判定器と、
前記第1及び第２の整合性判定器の出力の何れかが不整合を示したとき、電池パックの異常信号を出力する異常又は正常判定器と、
を備える電池パック装置。
【請求項３】
複数のセルが直列状態又は直列及び並列状態に収容された複数の電池モジュールと、前記複数の電池モジュールが直列状態及び並列状態に配置され、前記直列状態をアームとして定義している電池パックとを有する電池パック装置において、
各電池モジュール内の複数の位置にそれぞれセルが有るか無いかを示すセル存在信号、セル不在信号を含むセル検出信号を検出するセル検出器と、
第１のモードにて、前記セル検出信号がセルの無いことを示すセル不在信号である場合、各電池モジュールにおけるセル不在信号のパターンにより、前記各電池モジュールの種別を判定するもので、前記セル不在信号はセル異常信号とは異なる値に設定している、種別判定器と、
第２のモードにて、前記セル存在信号とセル不在信号から前記各電池モジュール内のセルの接続の並列数を判定し、各アーム内の電池モジュール間の容量の一致不一致を判定する第１の整合性判定器と、
第２のモードにて、前記セル存在信号とセル不在信号から前記各電池モジュール内のセル数と、複数のアームのそれぞれの直列方向のセル数とから、前記複数のアーム間の電圧の一致不一致を判定する第２の整合性判定器と、
前記種別判定器が異常の種別を判定したとき、前記第1及び第２の整合性判定器の出力の何れかが不整合を示したとき、電池パックの異常信号を出力する異常又は正常判定器と、
を備える電池パック装置。
【請求項４】
前記セル不在信号と異なる値の前記セル異常信号は、前記セルの電圧又は温度等のメンテナンスのために診断される場合に、電池モジュールが出力する異常値の信号である、
請求項１又は２又は３に記載の電池パック装置。
【請求項５】
複数のセルが直列状態又は直列及び並列状態に収容された複数の電池モジュールと、前記複数の電池モジュールが直列状態及び並列状態に配置され、前記直列状態をアームとして定義している電池パックとを有する電池パック装置の点検方法において、
各電池モジュール内の複数の位置にそれぞれセルが有るか無いかを示すセル検出信号を検出し、
前記セル検出信号がセルの無いことを示すセル不在信号である場合、各電池モジュールにおける不在信号のパターンにより、前記各電池モジュールの種別を判定し、ここで前記セル不在信号はセル異常信号とは異なる値に設定しており、
前記種別判定器が異常の種別を判定したとき、電池パックの異常信号を出力する
ようにした電池パック装置の点検方法。
【請求項６】
複数のセルが直列状態又は直列及び並列状態に収容された複数の電池モジュールと、前記複数の電池モジュールが直列状態及び並列状態に配置され、前記直列状態をアームとして定義している電池パックとを有する電池パック装置の点検方法において、
各電池モジュール内の複数の位置にそれぞれセルが有るか無いかを示すセル存在信号、セル不在信号を含むセル検出信号を検出し、
前記セル存在信号とセル不在信号から前記各電池モジュール内のセルの接続の並列数を判定し、各アーム内の電池モジュール間の容量の一致不一致を判定し、
前記セル存在信号とセル不在信号から前記各電池モジュール内のセル数と、複数のアームのそれぞれの直列方向のセル数とから、前記複数のアーム間の電圧の一致不一致を判定し、
前記アーム内の電池モジュール間の容量の一致不一致の判定出力のときと、前記複数のアーム間の電圧の一致不一致の判定出力の何れかが不整合を示したときは、電池パックの異常信号を出力する、
電池パック装置の点検方法。
【請求項７】
複数のセルが直列状態又は直列及び並列状態に収容された複数の電池モジュールと、前記複数の電池モジュールが直列状態及び並列状態に配置され、前記直列状態をアームとして定義している電池パックとを有する電池パック装置の点検方法において、
各電池モジュール内の複数の位置にそれぞれセルが有るか無いかを示すセル存在信号、セル不在信号を含むセル検出信号を検出し、
第１のモードにて、前記セル検出信号がセルの無いことを示すセル不在信号である場合、各電池モジュールにおけるセル不在信号のパターンにより、前記各電池モジュールの種別を判定し、ここで前記セル不在信号はセル異常信号とは異なる値に設定しており、
第２のモードにて、前記セル存在信号とセル不在信号から前記各電池モジュール内のセルの接続の並列数を判定し、各アーム内の電池モジュール間の容量の一致不一致を判定し、
第２のモードにて、前記セル存在信号とセル不在信号から前記各電池モジュール内のセル数と、複数のアームのそれぞれの直列方向のセル数とから、前記複数のアーム間の電圧の一致不一致を判定し、
前記電池モジュールの異常な種別を判定したときと、前記各アーム内の電池モジュール間の容量の一致不一致の判定及び前記複数のアーム間の電圧の一致不一致の判定の何れかが不整合を示したときは、電池パックの異常信号を出力する、
を備える電池パック装置の点検方法。
【請求項８】
複数のセルが直列状態又は直列及び並列状態に収容された複数の電池モジュールと、前記複数の電池モジュールが直列状態及び並列状態に配置され、前記直列状態をアームとして定義している電池パックとを有する電池パック装置に用いられる、コンピュータ読み取り可能な媒体に記録されているプログラムであって、前記プログラムがコードを含み、前記コードは、
前記コンピュータに、各電池モジュール内の複数の位置にそれぞれセルが有るか無いかを示すセル検出信号を検出させ、
前記コンピュータに、前記セル検出信号がセルの無いことを示すセル不在信号である場合、各電池モジュールにおける不在信号のパターンにより、前記各電池モジュールの種別を判定させ、ここで前記セル不在信号はセル異常信号とは異なる値に設定されており、
前記コンピュータに、前記種別判定器が異常の種別を判定したとき、電池パックの異常信号を出力させる
点検プログラム。
【請求項９】
複数のセルが直列状態又は直列及び並列状態に収容された複数の電池モジュールと、前記複数の電池モジュールが直列状態及び並列状態に配置され、前記直列状態をアームとして定義している電池パックとを有する電池パック装置に用いられる、コンピュータ読み取り可能な媒体に記録されているプログラムであって、前記プログラムがコードを含み、前記コードは、
前記コンピュータに、各電池モジュール内の複数の位置にそれぞれセルが有るか無いかを示すセル存在信号、セル不在信号を含むセル検出信号を検出させ、
前記コンピュータに、前記セル存在信号とセル不在信号から前記各電池モジュール内のセルの接続の並列数を判定し、各アーム内の電池モジュール間の容量の一致不一致を判定させ、
前記コンピュータに、前記セル存在信号とセル不在信号から前記各電池モジュール内のセル数と、複数のアームのそれぞれの直列方向のセル数とから、前記複数のアーム間の電圧の一致不一致を判定させ、
前記コンピュータに、前記アーム内の電池モジュール間の容量の一致不一致の判定出力のときと、前記複数のアーム間の電圧の一致不一致の判定出力の何れかが不整合を示したときは、電池パックの異常信号を出力させる、
点検プログラム。
【請求項１０】
複数のセルが直列状態又は直列及び並列状態に収容された複数の電池モジュールと、前記複数の電池モジュールが直列状態及び並列状態に配置され、前記直列状態をアームとして定義している電池パックとを有する電池パック装置に用いられる、コンピュータ読み取り可能な媒体に記録されているプログラムであって、前記プログラムがコードを含み、前記コードは、
前記コンピュータに、各電池モジュール内の複数の位置にそれぞれセルが有るか無いかを示すセル存在信号、セル不在信号を含むセル検出信号を検出させ、
前記コンピュータに、第１のモードにて、前記セル検出信号がセルの無いことを示すセル不在信号である場合、各電池モジュールにおけるセル不在信号のパターンにより、前記各電池モジュールの種別を判定させ、ここで前記セル不在信号はセル異常信号とは異なる値に設定しており、
前記コンピュータに、第２のモードにて、前記セル存在信号とセル不在信号から前記各電池モジュール内のセルの接続の並列数を判定し、各アーム内の電池モジュール間の容量の一致不一致を判定させ、
前記コンピュータに、第２のモードにて、前記セル存在信号とセル不在信号から前記各電池モジュール内のセル数と、複数のアームのそれぞれの直列方向のセル数とから、前記複数のアーム間の電圧の一致不一致を判定させ、
前記コンピュータに、前記電池モジュールの異常な種別を判定したときと、前記各アーム内の電池モジュール間の容量の一致不一致の判定及び前記複数のアーム間の電圧の一致不一致の判定の何れかが不整合を示したときは、電池パックの異常信号を出力させる、
点検プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は電池パック装置、電池パック装置の点検方法及び点検プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、電動車、ハイブリッド自動車及び電動アシスト自転車等の電力系統に、充電が可能な二次電池を用いた電池パックが利用されるようになった。又この電池パックは、家庭、病院、工場などの電力設備にも利用されることができる。
【０００３】
ところで上記電池パックの構成は、規格化された電池モジュール（一定の出力電圧、容量）が最小構成単位となり、複数個の電池モジュールが直列及び又は並列に接続されている場合が多い。前記電池モジュール内では、所定数の複数個の電池（セル）が直列及び又は並列に接続されている。電池モジュールが最小構成単位となって、電池パックが組み立てられるという方法が採用されているのは、電池モジュールの取り扱い・保管収納などの利便性を考慮したからである。
【０００４】
電力設備に利用される電池パックは、複数個の電池モジュールが、負荷側のオーダー（必要とする容量や電圧）に応じて直列及び又は並列に組み合わせられて使用される。この場合、電池パックの出力電圧、容量は、使用する電池モジュールの電圧、容量の整数倍となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−８０１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら最近の負荷の多様化により、負荷側が要求する電圧、容量の範囲が、必ずしも使用する電池モジュールの電圧、容量の整数倍とはならない場合がある。
【０００７】
この問題を解決するために、電池モジュール内のセルの組み合わせを変更し、異なる出力電圧または異なる容量を持つ複数の種類の電池モジュールを用意する方法が考えられる。そして、複数の種類の電池モジュールを組み合わせて、要求されている出力電圧及び容量を持つ電池パックを組み立てるのである。
【０００８】
しかしながら異なる出力電圧または容量を持つ複数の種類の電池モジュールの中から、任意の電池モジュールを選択して組み合わせて、電池パックを構成した場合、新たな問題を生じる。つまり、電池モジュールは形状が外観上は同じであるために、組み合わせミスを生じることである。組み合わせミスがあると、所謂誤接続となり、これにより発生する大電流による感電や破損の事故を生じる。
【０００９】
そこで本実施形態では、複数の電池モジュールが正常に組み合わせられているかどうかを点検することができ、電池モジュールの安全な使用を担保し、負荷側が要求する電圧及び容量の多様性に応えることができる電池パック装置、電池パック装置の点検方法及び点検プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の実施形態では、複数のセルが直列状態又は直列及び並列状態に収容された複数の電池モジュールと、前記複数の電池モジュールが直列状態及び並列状態に配置され、前記直列状態をアームとして定義している電池パックとを有する電池パック装置において、
各電池モジュール内の複数の位置にそれぞれセルが有るか無いかを示すセル検出信号を検出するセル検出器と、
前記セル検出信号がセルの無いことを示すセル不在信号である場合、各電池モジュールにおけるセル不在信号のパターンにより、前記各電池モジュールの種別を判定するもので、前記セル不在信号はセル異常信号とは異なる値に設定している、種別判定器と、
前記種別判定器が異常の種別を判定したとき、電池パックの異常信号を出力する異常又は正常判定器と、を備える。
【００１１】
又第２の実施形態では、複数のセルが直列状態又は直列及び並列状態に収容された複数の電池モジュールと、前記複数の電池モジュールが直列状態及び並列状態に配置され、前記直列状態をアームとして定義している電池パックとを有する電池パック装置において、
各電池モジュール内の複数の位置にそれぞれセルが有るか無いかを示すセル存在信号、セル不在信号を含むセル検出信号を検出するセル検出器と、
前記セル存在信号とセル不在信号から前記各電池モジュール内のセルの接続の並列数を判定し、各アーム内の電池モジュール間の容量の一致不一致を判定する第１の整合性判定器と、
前記セル存在信号とセル不在信号から前記各電池モジュール内のセル数を判定し、複数のアームの直列方向のセル数をそれぞれ判定し、前記複数のアーム間の電圧の一致不一致を判定する、第２の整合性判定器と、
前記第1及び第２の整合性判定器の出力の何れかが不整合を示したとき、電池パックの異常信号を出力する異常又は正常判定器と、を備える。この実施形態においても前記セル不在信号は、セル異常信号とは異なる値に設定する。
【００１２】
また第３の実施形態では、上記第１と第２の実施形態を合わせて実現している。さらにまた、上記実施形態を実現する方法、及び上記実施形態及び方法をコンピュータに実現させるコードを含むプログラム、さらには、このプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体も本発明の実施形態に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】同図（Ａ）−（Ｄ）は複数のセルを接続した各種の電池モジュールの構成例を示す概略図である。
【図２】同図（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ複数の電池モジュールを組み合わせた電池パックの他の構成例を示す概略図である。
【図３】複数の電池モジュールを組み合わせた電池パックのさらに他の構成例を示す概略図である。
【図４】同図（Ａ）、（Ｂ）は電池モジュールの点検システムの構成例を示す概略図である。
【図５】電池モジュールの点検システムの全体的なブロック構成例を示す概略図である。
【図６】同図（Ａ）は複数の電池モジュールを正しく組み合わせた電池パックの構成例を示し、同図（Ｂ）は複数の電池モジュールを誤って組み合わせた電池パックの構成例を示す概略図である。
【図７】各電池モジュールの通信コントローラを介してデータを収集するＢＭＵの概略構成を示す図である。
【図８】電池モジュールからのセル検出信号に含まれるセル不在信号（異常値と異なる値）及びセル存在信号（正常値）の値の一例を示す図である。
【図９】電池モジュールからのセル検出信号に含まれるセル不在信号（異常値と異なる値）及びセル存在信号（正常値）の値の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。まず実施の前提となる電池モジュール、電池パックについて説明する。
【００１５】
図１（Ａ）−（Ｄ）は複数のセルを接続した各種の電池モジュール１０a、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの構成例を示す概略図である。いずれの電池モジュール１０a、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄも筐体１０１の所定位置にセルを配置でき、例えば最大２４個のセルを収納することができる。図の例では、セルの収容位置番号１−２４を付している。この配置方法や番号に付け方は、これに限定されるものではない。
【００１６】
２４個のセルを収納した場合、図１（Ａ）のように１２個が１つのグループであり直列接続され、２つのセルグループが並列状態となる。図の例では収納位置の奇数番が直列接続された第1のグループを構成し、偶数番が直列接続された第２のグループを構成している。
【００１７】
図１（Ｂ）の電池モジュール１０ｂの例は、筐体１０１の中に例えば８個のセルが直列接続されて収容された例である。図１（Ｃ）の電池モジュール１０ｃの例は、筐体１０１の中に例えば１２個のセルが直列接続されて収容されて収容された例である。図１（Ｃ）の電池モジュール１０ｃの例は、筐体１０１の中に８個の直列接続されたセルグループが２つ並列接続された例である。なお筐体１０１内には、複数のセルを各配置位置に連続してセットすると、自動的に直列接続を形成するための端子が設けられている。
【００１８】
ここで、１つのセルが電圧３Ｖ、容量２０Ａｈであるとすると、
電池モジュール１０a（種類Ａ）の出力（定格）電圧は３６Ｖ、容量は４０Ａｈ、
電池モジュール１０ｂ（種類Ｂ）の出力（定格）電圧は２４Ｖ、容量は２０Ａｈ、
電池モジュール１０ｃ（種類Ｃ）の出力（定格）電圧は３６Ｖ、容量は２０Ａｈ、
電池モジュール１０ｄ（種類Ｄ）の出力（定格）電圧は２４Ｖ、容量は４０Ａｈである。
【００１９】
図２（Ａ）と（Ｂ）には、複数の電池モジュールが組み合わせられて、電池パックが構築された状態を示している。図２（Ａ）の電池パックは、図１（Ａ）に示した種類Ａの電池モジュール１０ａ１−１０ａ４が組み合わせられている。アーム２０１は、電池モジュール１０ａ１と１０ａ２が直列接続されて構成され、アーム２０２は、電池モジュール１０ａ３と１０ａ４が直列接続されて構成されている。そして、２つのアームが並列接続されている。
【００２０】
図２（Ｂ）の電池パックは図１（Ｂ）に示した種類Ｂの電池モジュールが組み合わせられて電池パックが構築された状態を示している。アーム２０１は、電池モジュール１０ａ１と１０ａ２が直列接続されて構成され、アーム２０２は、電池モジュール１０ｂ３と１０ｂ４が直列接続されて構成されている。そして、２つのアームが並列接続されている。図２（Ａ）、図２（Ｂ）の例は、それぞれ同一種類の電池モジュールが組み合わせられた例である。図ではアーム２０１，２０２が並列接続した状態で示してあるが、製造時にはモジュールの組み立て後、スイッチ（図示せず）がオンされて、アーム２０１、２０２の並列接続が行われる。
【００２１】
図２（Ａ）の電池パックの定格電圧は７２Ｖ，容量は８０Ａｈ、
図２（Ｂ）の電池パックの定格電圧は４８Ｖ、容量は４０Ａｈとなる。
【００２２】
上記した図２（Ａ）、図２（Ｂ）の電池パックは、負荷側の要求が、それぞれ、同一種類の電池モジュールを用いて構成してもよい要求である。
【００２３】
つまり図２（Ａ）の電池パックは、負荷から電圧７２Ｖ、容量８０Ａｈが要求されており、この電圧及び容量は、図１（Ａ）の種類Ａの電池モジュールの出力電圧３６Ｖ、容量４０Ａｈの整数倍である。また図２（Ｂ）の電池パックは、負荷から電圧４８Ｖ、容量４０Ａｈが要求されており、この電圧及び容量は、図１（Ｂ）の種類Ｂの電池モジュールの出力電圧２４Ｖ、容量２０Ａｈの整数倍である。
【００２４】
図３は、電池パックに対して、定格として６０Ｖ、６０Ａｈが要求された場合に、電池モジュールが組み立てられた例である。この場合、アーム２０１では、図１（Ａ）と（Ｄ）の電池モジュール１０a（種類Ａ）、１０ｄ（種類Ｄ）が直列接続され、アーム２０２では、図１（Ｃ）と（Ｂ）の電池モジュール１０ｃ（種類Ｃ）、１０ｂ（種類Ｂ）が直列接続されて構成される。
【００２５】
この電池パックでは、出力電圧（２Ｖ×２０個）＝６０Ｖ、容量（２０Ａｈ×３列）＝６０Ａｈの電池パックを得ることができる。ここで、アーム２０１において、電池モジュール１０a、１０ｄは、それぞれの容量がそれぞれ４０Ａｈであり両者同じであるから、直列接続されても問題はない。またアーム２０２において、電池モジュール１０ｃ、１０ｄは、それぞれの容量が２０Ａｈであり両者同じであるから直列接続されても問題はない。次に、アーム２０１と２０２の出力電圧は、両者共に６０Ｖであるから、アーム２０１、２０２が並列接続されても問題はない。
【００２６】
図４（Ａ）、（Ｂ）は電池モジュールの点検システムの構成例を示す。電池モジュールには、セルを点検・管理するための管理システムが設けられる。管理システムは、セルの電圧を検出する電圧検出器、セルの温度を検出するための温度検出器、これらの検出器からの信号をデジタル処理するプロセッサ、プロセッサの演算出力を、バッテリー管理ユニット（ＢＭＵ）に送信するための通信コントローラを備える。また、管理システムは、セルの過充電、過放電を防止するために複数のセルの電圧をほぼ同じ電圧に整えるための均等化処理器などを備える。
【００２７】
図４（Ａ）は、電池モジュール１０aに備えられた電圧温度検出器３a１、プロセッサ３a２、通信コントローラ３a３を示す。図４（Ｂ）は、電池モジュール１０ｂに備えられた電圧温度検出器３ｂ１、プロセッサ３ｂ２、通信コントローラ３ｂ３を示す。電圧温度検出器３a１、電圧温度等検出器３ｂ１は、それぞれ電圧検出器、温度検出器を含む。
【００２８】
なお、管理システムは、セルの電圧を検出する電圧検出器に加え、またはこれに代えて電池モジュールの充放電電流を検出するための電流検出器を備えていても良い。電圧温度検出器は、電圧、温度に限らず電流値やその他の情報を取得しても良い。
【００２９】
通信コントローラ３a３、３ｂ３からの情報は、１つのバッテリー管理ユニット（ＢＭＵ）に送られる。ＢＭＵ３００は、通信コントローラと交信することができ、通信コントローラからの情報に基づいて、電池モジュール全体の状況（つまり電池パックの状況）を把握する。そしてＢＭＵ３００は、セルの接続状況、セルの電圧、温度、セルの残量、セルの異常、正常、電池モジュールの出力電圧、出力電流を検出し、動作の停止、起動、充電、放電などを制御する。
【００３０】
図５は、図３に示した電池モジュール１０a、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの通信コントローラがＢＭＵに接続された状態を示している。
【００３１】
上記したように、種々の種類の電池モジュールが準備された場合、負荷から要求される電圧、容量に応じて、選択された複数の電池モジュールが組み立てられ、電池パックが構成される。しかしここで注意しなければならないことは、電池モジュールの組み合わせミスの発生である。組み合わせミスが発生する現場としては、工場における電池パック組み立て時、さらには、修理現場におけるメンテナンス、故障などによる電池モジュールの交換、取り離しての点検の後、電池モジュールの再組み立て時などが考えられる。
【００３２】
図６（Ａ）には正しく電池モジュールが組み合わせられた例、図６（Ｂ）には誤って電池モジュールが組み合わせられた例が示されている。
【００３３】
図６（Ａ）において、アーム２１１では、電池モジュール１０ａ（種類Ａ）と１０ｄ（種類Ｄ）が直列接続されている。アーム２１２では、電池モジュール１０ｃ（種類Ｃ）と１０ｂ（種類Ｂ）が直列接続されている。この電池パックにおけるアーム２１１では、電池モジュール１０ｃと１０ｂとを合わせて出力電圧６０Ｖ、電池モジュール１０ｃと１０ｂの容量はそれぞれ４０Ａｈである。一方、アーム２１２では、電池モジュール１０ｂと１０ｃとを合わせて出力電圧６０Ｖ、電池モジュール１０ｃと１０ｂの容量はそれぞれ２０Ａｈである。容量が等しい電池モジュールを直列接続しても問題はない。
【００３４】
なお、スイッチＳＷ１は、アーム間をオフするスイッチであり、組み立て時にはこのスイッチがオフされ、電池モジュールの組み合わせに問題が無い場合には、このスイッチＳＷ１がオンされる。
【００３５】
図６（Ａ）の電池パックにおいて、スイッチＳＷ１がオンされた場合、この電池パックの定格電圧は６０Ｖ、容量６０Ａｈとなる。
【００３６】
一方、図６（Ｂ）において、アーム２２１では、電池モジュール１０ｂ（種類Ｂ）と１０ｄ（種類Ｄ）が直列接続されている。アーム２２２では、電池モジュール１０ｃ（種類Ｃ）と１０ａ（種類Ａ）が直列接続されている。
【００３７】
この電池パックにおけるアーム２２１では、電池モジュール１０ｂと１０ｄとを合わせて出力電圧４８Ｖ、電池モジュール１０ｂの容量は２０Ａｈであり、電池モジュール１０ｄの容量は４０Ａｈである。したがって、直列接続された電池モジュールの容量が異なるために、不整合である。
【００３８】
また、アーム２２２では、電池モジュール１０ｃと１０ａとを合わせて出力電圧７２Ｖ、電池モジュール１０ｃの容量は２０Ａｈであり、電池モジュール１０ｄの容量は４０Ａｈである。したがって、直列接続された電池モジュールの容量が異なるために、不整合である。さらにアーム２２１と２２２の出力電圧が異なるので、スイッチＳＷ２により両者を並列接続することは回避すべきであり、このような不整合に関しては利用者に即時に通知することが必要となる。
【００３９】
上記したように、種々の種類の電池モジュールが準備され、負荷が要求する電圧、容量に応じて、複数の電池モジュールが組み立てられる場合、電池モジュールの組み合わせミスが発生することがある。
【００４０】
このようなミスを防止するために、本実施形態では、セル管理システムに次に説明するような構成及び方法などを採用している。
【００４１】
図７には、電池パック装置５００の全体像を示している。特に各電池モジュールの通信コントローラを介してデータを収集するＢＭＵ３００の機能部を詳しく示している。ＢＭＵ３００に含まれる判定器３０３は、取り出してその内部を示している。
【００４２】
なお実施形態では、説明を分かり易くするために、４種類の電池モジュールを示し、４個の電池モジュールで構成される電池パックの例を示している。実際の車両、電気設備、などに組み込まれる電池パックは、さらに多数の電池モジュールを直列及び並列に組み合わせている。
【００４３】
まず、各電池モジュールでは、それぞれのマイクロプロセッサが、セル収納位置１−２４に実際にセルが収納されているか否かを検出し、セル検出信号を得ることができる。
【００４４】
ＢＭＵ３００の送受信部（ゲートウエイと称されてもよい）３０１は、各電池モジュールの通信コントローラと相互通信を行うことができる。送受信部３０１は、各電池モジュールの通信コントローラに対して識別データを割り当て、時分割通信方式あるいは周波数多重方式により、各通信コントローラローからデータを収集することができる。
【００４５】
従って、各電池モジュールからのセル検出信号は、ＢＭＵ３００の送受信部３０１に取り込まれる。
【００４６】
セル検出信号は、セルが有ることを示すセル存在信号、セルが無いことを示すセル不在信号を含む。このときのセル不在信号は、異常信号の値とは異なる値に設定される。セル検出信号は、検査対象となっている電池モジュールのセル検出信号毎に、セル検出器３０２に入力される。セル検出器３０２は、セル存在信号、セル不在信号を、セル配列状態判定器３１０に与える。
【００４７】
セル配列状態判定器３１０は、セル配置位置（この例では図1に示したような配置位置１−２４）に対して、セル存在信号、セル不在信号を認識し、検査対象となっている電池モジュールのセル配置パターンを判定する。
【００４８】
セル配置パターンが判明したならば、次のような判定が可能となる。即ち、
セル配置パターンから検査対象となっている電池モジュールの種類を判定することが可能であり、電池モジュールの種類は、電池モジュール種別判定器３１１が行う。電池モジュール種別判定器３１１は、予めメモリ３０４に登録されているセル配列パターンに各電池モジュールの実測セル配列パターンが整合しているか否かを判定する。そして、整合又は不整合の判定出力を、異常又は正常判定器３１８に与える。
【００４９】
また、使用した1個のセルの定格電圧及び容量が予め分かっている（この情報は例えばメモリ３０４に格納されている）ので、セル検出信号を用いて、検査対象となっている電池モジュールの容量を判定することが可能であり、電池モジュールの容量は、電池モジュールの容量判定器３１２が行う。また検査対象となっている電池モジュール内のセル数を判定することが可能であり、電池モジュール内のセル数は、電池モジュール内のセル数判定器３１３が行う。また検査対象となっている電池モジュールの出力電圧を判定することが可能であり、電池モジュールの出力電圧は、電池モジュールの電圧判定器３１４が行う。また、検査対象となっている電池モジュールが形成しているアームの出力電圧を判定することが可能であり、アームの出力電圧は、アーム出力電圧判定器３１５が行う。
【００５０】
さらに各電池モジュールの容量が判明した場合、各アーム内の電池モジュール間の容量の整合性を判定することが可能であり、この判定は、アーム内の電池モジュール間の容量の整合性判定器３１６が行う。さらにまた各電池モジュールの出力電圧が判明した場合、各アーム間の電圧の整合性を判定することが可能であり、この判定は、アーム間の電圧の整合性判定器３１７が行う。
【００５１】
上記の判定処理においては、演算器３３０も協働してセル数、電圧、容量などの加算処理を行う。また、判定処理が行われる間は、図６で示したスイッチＳＷ１，ＳＷ２などはオフされている。
【００５２】
電池モジュール種別判定器３１１からの種別判定出力、アーム内の電池モジュール間の容量の整合性判定器３１６及びアーム間の電圧の整合性判定器３１７からの整合又は不整合判定出力は、異常又は正常判定器３１８に与えられる。異常又は正常判定器３１８は、種別判定出力、整合又は不整合判定出力に応じて、異常又は正常の何れかを決定して、決定した結果を通報器３１９に与える。通報器３１９は、電池モジュールの異常又は正常信号を、例えば表示器４００に与え、ユーザに提供する。
【００５３】
上記した構成は、複数の実施形態を含む。第１の実施形態は、電池モジュール種別を判定することにより、電池パックが正常に組み立てられているか否かを判定する手段及び方法である。
【００５４】
この場合、電池モジュールからのセル検出信号は、例えば、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、セル不在信号に対して電池モジュール毎に異なる異常値（セル不在信号の値）を設定している。この例では、例えば以下のようなルールとしている、即ち、電池モジュール毎のセル不在信号に対しては、異なる値を割り当てるのである。例えば、
電池モジュール１０ｂ(種類Ｂ)において電池不在が検出された場合に出力される不在信号には（ア：値０×ＡＡ）を割り当てる、
電池モジュール１０ｃ(種類Ｃ)において電池不在が検出された場合に出力される不在信号には（イ：値０×５５）を割り当てる、
電池モジュール１０ｄ(種類Ｄ)において電池不在が検出された場合に出力される不在信号には（ウ：値０×５Ａ）を割り当てる。
【００５５】
上記の割り当ては、セル不在、セル存在を検出するモードの場合である。セル電圧の均等化処理、電圧測定モードや温度測定モードにおいて、異常が検出された場合は、異常信号（エ：値０×ＦＦ）を割り当てている。
【００５６】
上記したようにセル不在信号を電池モジュール毎に検出すると、セル不在とセル存在を示すパターン信号により、各電池モジュールがどのような種類であるかを判定することができる。使用すべき電池モジュールの複数の種類を示すパターンは予めメモリ３０４に登録されていてもよい。
【００５７】
この結果、電池モジュール種別判定器３１１は、セル検知信号から判定されたセル配列パターンから、予め登録されていない種類の電池モジュールのセル配列パターンの存在が判別されたときは、現在の電池パックは異常であると判断する。
【００５８】
なお、電池パックの通常使用時において、セルの測定電圧或いは温度の測定値から異常が判断された場合には、異常信号（エ：値０×ＦＦ）が送信されるようになっており、ＢＭＵ３００は、セル不在・セル存在を判定する動作と、他の動作とを混同することはない。
【００５９】
さらに上記した構成は、次の実施形態を含む。即ち、電池モジュールからのセル検出信号は、例えば、図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示すように、セル不在信号に対して値（ア：０×ＡＡ）を設定している。この値は、電池パックの通常使用時において異常判定のために用いる異常信号（エ：値０×ＦＦ）とは異なる。
【００６０】
このルールを採用した場合、各電池モジュール内に存在するセル数、不在のセル数を把握することができる。
【００６１】
各電池モジュール内のセル存在、セル不在は、セル配列状態判定器３１０で判定される。そして、
電池モジュールの容量判定器３１２が電池モジュールの容量を判定し、電池モジュール内のセル数判定器３１３が電池モジュール内のセル数を判定し、電池モジュールの電圧判定器３１４が電池モジュールの出力電圧を判定する。また各アームの出力電圧をアーム出力電圧判定器３１５が判定し、各アーム内の電池モジュール間の容量の整合性をアーム内の電池モジュール間の容量の整合性判定器３１６が行う。また各電池モジュールの電圧から、各アーム間の電圧の整合性を、アーム間の電圧の整合性判定器３１７が判定する。
【００６２】
以下、判定の方法をさらに詳しく説明する。
【００６３】
（判定１）各電池モジュールのセルの直列接続数が分かると、ＢＭＵ３００が制御している全セル数が判明する。これにより、
（ＢＭＵ３００が制御している全セル数）÷電池モジュールの並列数×セル電圧＝定格電圧
が計算され、所望の定格電圧が得られるかどうかを判定できる。
【００６４】
（判定２）アームの並列方向の電圧チェックは、
各アームの直列方向のセルの数が、全並列アームで一致するかどうか判定される。
【００６５】
（判定３）アーム毎のチェック：各アーム内の全電池モジュールの容量が一致するかどうかの判定が行われる。
【００６６】
以上の判定を、図６（Ａ）に示した正しく電池モジュールが組み合わせられた例、図６（Ｂ）に示した誤って電池モジュールが組み合わせられた例を参照して説明する。
【００６７】
左図６（Ａ）の場合：
（判定１）（ＢＭＵ３００が制御している全セル数）６０÷電池モジュール並列数２×電池セル１０４電圧３＝定格電圧６０
・・・・・（適合）
（判定２）アーム２１１の直列方向のセル数：２０、
アーム２１２の直列方向のセル数：２０
・・・・・（適合）
（判定３）アーム２１１において、電池モジュール１０aの容量：４０Ａｈ、電池モジュール１０ｄの容量：４０Ａｈ
・・・・・（適合）
アーム２１２において、電池モジュール１０ｃの容量：２０Ａｈ、電池モジュール１０ｂの容量２０Ａｈ
・・・・・（適合）
上記のように、左図の場合、判定１乃至判定３においてすべて（適合）のため、起動許可となる。
【００６８】
図６（Ｂ）の場合：
（判定１）（ＢＭＵ２０１が制御している全セル数）６０÷電池モジュール並列数２×電池セル１０４電圧３＝定格電圧６０
・・・・・（適合）
（判定２）アーム２２１の直列方向のセル数：１６、
アーム２２２の直列方向のセル数：２４
・・・・・（不適合）
（判定３）アーム２２１において、電池モジュール１０ｄの容量：４０Ａｈ、電池モジュール１０ｄの容量：２０Ａｈ
・・・・・（不適合）
アーム２２２において、電池モジュール１０ｃの容量：４０Ａｈ、電池モジュール１０aの容量：２０Ａｈ
・・・・・（不適合）
以上により、図６（Ｂ）の組み合わせの場合、判定１乃至判定３において１つ以上の（不適合）があるため、起動不許可となる。
【００６９】
本発明は、第１の実施形態として、電池モジュールの種別を判定するだけであっても成立する。つまり、不適合の（登録されていない）電池モジュールが存在した場合には、電池パックが異常であると通報するようにしてもよい。これにより、ユーザは、電池パックの再点検を行うことができる。第２の実施形態として、図９で説明したテーブルを利用して、定格電圧、各アームの電圧、各アーム内の電池モジュールの容量の判定から電池パックの適合、不適合を判断するようにしてもよい。
【００７０】
さらには、第３の実施形態として、上記し第１と第２の実施形態を組み合わせてもよい。即ち、図８で説明したテーブルを利用して、電池モジュールの種別を判定し、次に、図９で説明したテーブルを利用して、定格電圧、各アームの電圧、各アーム内の電池モジュールの容量の判定から適合、不適合を判断する。この実施形態によると電池パックの状態を一層正確に把握することができる。
【００７１】
本発明の実施形態の別の態様では、所定の点検モードにおいては、電池モジュールのプロセッサにおいて電池モジュールの種別ごとにあらかじめエラー情報を固有の値に設定しておき、前記電池モジュールがＢＭＵに対して前記エラー情報を送信することで、前記電池モジュールの種別を判断すること、を特徴とする電池モジュールの点検方法を提供できる。ここで、前記ＢＭＵは、予め前記電池モジュールの種別と、前記電池セルの配置パターンとを内部に保存している。
【００７２】
また各電池モジュールが、前記セル電圧又はセル温度等のメンテナンスのために診断される場合、判定器がセルの異常を検出した場合は、前記エラー情報と区別された異常値の異常信号を送信することができる。
【００７３】
また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、図面に示した各ブロックの名称は、均等な動作を司るものであれば、この名称に限らない。また、各ブロックが合体されたものでもよいし、或いは分割されて示されたものであっても本実施形態の範疇である。また、ＢＭＵ３００内は、各ブロックの専用の回路基板が設けられていてもよいし、ソフトウエア（プログラム）により実行されるものであってもよい。
【００７４】
そして、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７５】
１０ａ−１０ａ、１０ａ１−１０ａ４・・・電池モジュール、１０１・・・筐体、２０１，２０２，２１１，２２２・・・アーム、３a１、３ｂ１・・・電圧温度等検出器、３a２、３ｂ２・・・プロセッサ、３a３、３ｂ３・・・通信コントローラ、３００・・・ＢＭＵ（バッテリー管理ユニット）、ＳＷ１，ＳＷ２・・・スイッチ、３０１・・・送受信部、３０２・・・セル検出器、３０３・・・判定器、３０４・・・メモリ、３０１・・・セル配列状態判定器、３１１・・・電池モジュール種別判定器、３１２・・・電池モジュールの容量判定器、３１３・・・電池モジュール内のセル数判定器、３１４・・・電池モジュールの電圧判定器、３１５・・・アーム出力電圧判定器、３１６・・・アーム内の電池モジュール間の容量の整合性判定器、３１７・・・アーム間の電圧の整合性判定器、３１８・・・異常又は正常判定器、３１９・・・通報器、３３０・・・演算器、４００・・・表示器。
【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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【図８】
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【図９】
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