(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の直列線路が互いに並列に接続され、各直列線路には少なくとも１つの電池ブロックが介在し、各電池ブロックは少なくとも１つの電池から構成されているバッテリシステムにおいて、
前記複数本の直列線路にはそれぞれ単一の電流センサーが介在すると共に、前記電池ブロックにはそれぞれ制御ユニットを接続して複数のモジュールが構成され、これら複数のモジュールの制御ユニットは、システム全体を統括制御するコントローラに接続されており、各モジュールの制御ユニットは、対応する電池ブロックを構成する各電池の電圧を監視する電圧監視部と、前記コントローラとの通信を行なう通信部とを有し、各制御ユニットの電圧監視部によって、特定の１本の直列線路に電流を流したときに電圧変動が生じるモジュールを検知し、その検知結果に基づいて、前記コントローラは各電流センサーと各モジュールとの対応関係を規定することを特徴とするバッテリシステム。
【請求項２】
前記複数本の直列線路にはそれぞれ、前記電流センサーと直列に開閉式のスイッチが介在すると共に、前記複数本の直列線路と並列に負荷が接続され、特定の１本の直列線路のスイッチを閉じることによって、該１本の直列線路と前記負荷とを含む閉ループに電流を流す請求項１に記載のバッテリシステム。
【請求項３】
前記負荷は、前記複数本の直列線路と並列に接続／切り離し可能な抵抗、若しくは各電池ブロックから電力を供給して駆動すべき駆動対象である請求項２に記載のバッテリシステム。
【請求項４】
前記複数本の直列線路にはそれぞれ電流監視モジュールが介在し、該電流監視モジュールは、前記電流センサーと、前記電流監視部並びに通信部を有する制御ユニットとから構成され、該制御ユニットによって前記スイッチの開閉が制御され、前記コントローラは、各直列線路の電流監視モジュール及び電圧監視モジュールと通信を行なうことにより、電流監視モジュールと電圧監視モジュールとの対応関係を規定する請求項２又は請求項３に記載のバッテリシステム。
【請求項５】
各直列線路の電流センサー及びスイッチが前記コントローラに接続されており、該コントローラは、各直列線路のスイッチの開閉を制御すると共に、各直列線路の電流監視モジュール及び電圧監視モジュールと通信を行なうことにより、電流センサーと電圧監視モジュールとの対応関係を規定する請求項２又は請求項３に記載のバッテリシステム。
【請求項６】
前記複数本の直列線路の電流センサー及びスイッチは、電流監視モジュールに接続されており、該電流監視モジュールは、各電流センサーを用いた電流監視部と、各スイッチの開閉を制御するスイッチ開閉部と、通信部とを有し、前記コントローラは、電流監視モジュール及び各直列線路の電圧監視モジュールと通信を行なうことにより、電流センサーと電圧監視モジュールとの対応関係を規定する請求項２又は請求項３に記載のバッテリシステム。
【請求項７】
前記コントローラは、電流変動を検知した電流センサーの識別情報と、電圧変動が生じたモジュールの識別情報とを対応付けてメモリに記録することにより、各電流センサーと各モジュールとの対応関係を規定する請求項１乃至請求項６の何れかに記載のバッテリシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池から構成されるバッテリシステムに関し、特に各電池の電流と電圧を監視してシステム全体を統括制御することが出来るバッテリシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド自動車、電気自動車、無停電電源装置などの普及によって、大容量高電圧のバッテリシステムの応用分野が拡大しており、その仕様は電圧、容量ともに様々である。そこで、複数の電池を直列及び並列に接続して、要求される仕様のバッテリシステムを提供することが行なわれている。
【０００３】
しかしながら、複数の電池を直列及び並列に接続してなるバッテリシステムを個々に設計・開発する場合、既存の電気・電子回路やソフトウエア等の資源を有効に活用することが出来ず、開発期間の長期化、競争力の低下などを引き起こす問題がある。
【０００４】
この問題を解決する手段として、図１５に示す如く、複数の電池Ｂを直列接続してなる電池ブロック(10)に対して電流センサー(91)、温度センサー(92)、及び制御ユニット(95)を接続して１つのモジュール(９)を構成し、複数のモジュール(９)を直並列に接続して、これらのモジュール(９)をコントローラ(99)によって統括制御するバッテリシステムが提案されている(例えば特許文献１参照)。
【０００５】
該バッテリシステムにおいては、コントローラ(99)が制御機能と通信機能を有すると共に、各モジュール(９)の制御ユニット(95)が、電流センサー(91)を用いた電流測定機能と、温度センサー(92)を用いた温度測定機能と、各電池Ｂの電圧を測定する電圧測定機能と、通信機能とを有し、コントローラ(99)と各モジュール(９)の制御ユニット(95)とが互いに通信を行なうことによって、各電池の電圧、電流及び温度を監視し、その結果に基づいて、過充電及び過放電の防止、或いは残存容量の予測などが行なわれる。
【特許文献１】特開２００３−２０９９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図１５に示す従来のバッテリシステムにおいては、全てのモジュール(９)にそれぞれ電流センサー(91)を配備する必要があるため、電流センサー(91)の数の増大によってシステム構成が複雑となり、またコストが増大する問題があった。
尚、互いに直列関係にある複数のモジュール(９)については、それぞれに電流センサー(91)は不要であり、１つの共通の電流センサー(91)があればよいのであるが、各直列線路に１つの電流センサーを配備することとした場合、各モジュールに含まれる電池の電流を、どの電流センサーによって監視しているかについて、コンピュータプログラムやメモリ等によって予め指定しておく必要があり、そのための開発や組立に要するコストが増大する問題がある。
【０００７】
そこで本発明の目的は、電流センサーの数を減少させることが可能であり、然も各電流センサーと各モジュールとを容易に対応づけることが出来るバッテリシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るバッテリシステムにおいては、複数本の直列線路が互いに並列に接続され、各直列線路には少なくとも１つの電池ブロックが介在し、各電池ブロックは少なくとも１つの電池から構成されている。
ここで、前記複数本の直列線路にはそれぞれ単一の電流センサーが介在すると共に、前記電池ブロックにはそれぞれ制御ユニットを接続して複数のモジュールが構成され、これら複数のモジュールの制御ユニットは、システム全体を統括制御するコントローラに接続されている。
各モジュールの制御ユニットは、対応する電池ブロックを構成する各電池の電圧を監視する電圧監視部と、前記コントローラとの通信を行なう通信部とを有し、各制御ユニットの電圧監視部によって、特定の１本の直列線路に電流を流したときに電圧変動が生じるモジュールを検知し、その検知結果に基づいて前記コントローラは各電流センサーと各モジュールとの対応関係を規定する。
【０００９】
具体的には、前記コントローラは、電流変動を検知した電流センサーの識別情報と、電圧変動が生じたモジュールの識別情報とを対応付けてメモリに記録することにより、各電流センサーと各モジュールとの対応関係を規定する。
【００１０】
上記本発明のバッテリシステムにおいては、各直列線路に単一の電流センサーが介在するに過ぎないので、各電流センサーと各モジュールの対応関係を明らかにするべく、複数本の直列線路に順次、電流を流し、それによって何れのモジュールに電圧変動が生じたかを各制御ユニットの電圧監視部により検知し、その検知結果に基づいて、電圧変動の生じたモジュールを通電した直列線路の電流センサーと対応づける。この結果、各電流センサーと各モジュールの対応関係が明らかとなる。
そこで、コントローラは、明らかとなった各電流センサーと各モジュールの対応関係に基づいて、各電池の電流と電圧を監視してシステム全体を統括制御する。
【００１１】
具体的構成において、前記複数本の直列線路にはそれぞれ前記電流センサーと直列に開閉式のスイッチが介在すると共に、前記複数本の直列線路と並列に負荷が接続され、特定の１本の直列線路のスイッチを閉じることによって、該１本の直列線路と前記負荷とを含む閉ループに電流を流す。
前記負荷は、前記複数本の直列線路と並列に接続／切り離し可能な抵抗、若しくは各電池ブロックから電力を供給して駆動すべき駆動対象である。
【００１２】
該具体的構成によれば、例えば本発明のバッテリシステムの工場組立時や、電池ブロックを交換した場合に、前記複数本の直列線路と並列に抵抗を接続した状態で、任意の１本の直列線路のスイッチを閉じる一方、他の直列線路のスイッチを全て開くことによって、該１本の直列線路に電流が流れて、該１本の直列線路の電流センサーと電圧変動の生じたモジュールとが対応関係にあることが明らかとなる。そして、この処理を全ての直列線路について実施することにより、全ての電流センサーとモジュールについての対応関係が明らかとなる。その後、前記抵抗を前記複数本の直列線路から切り離す。
【００１３】
或いは、本発明のバッテリシステムを電気自動車等の最終製品に組み込んだ状態では、前記複数本の直列線路と並列にモータ等の駆動対象が接続されることになる。この状態で、任意の１本の直列線路のスイッチを閉じる一方、他の直列線路のスイッチを全て開くことによって、該１本の直列線路に電流が流れて、該１本の直列線路の電流センサーと電圧変動の生じたモジュールとが対応関係にあることが明らかとなる。そして、この処理を全ての直列線路について実施することにより、全ての電流センサーとモジュールとの対応関係が明らかとなる。
【００１４】
更に具体的な構成において、前記複数本の直列線路にはそれぞれ電流監視モジュールが介在し、該電流監視モジュールは、前記電流センサーと、前記電流監視部並びに通信部を有する制御ユニットとから構成され、該制御ユニットによって前記スイッチの開閉が制御され、前記コントローラは、各直列線路の電流監視モジュール及び電圧監視モジュールと通信を行なうことにより、電流監視モジュールと電圧監視モジュールとの対応関係を明らかにする。
【００１５】
或いは、各直列線路の電流センサー及びスイッチが前記コントローラに接続されており、該コントローラは、各直列線路のスイッチの開閉を制御すると共に、各直列線路の電流監視モジュール及び電圧監視モジュールと通信を行なうことにより、電流センサーと電圧監視モジュールとの対応関係を明らかにする。
【００１６】
或いは、前記複数本の直列線路の電流センサー及びスイッチは、電流監視モジュールに接続されており、該電流監視モジュールは、各電流センサーを用いた電流監視部と、各スイッチの開閉を制御するスイッチ開閉部と、通信部とを有し、前記コントローラは、電流監視モジュール及び各直列線路の電圧監視モジュールと通信を行なうことにより、電流センサーと電圧監視モジュールとの対応関係を明らかにする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るバッテリシステムによれば、各直列線路に単一の電流センサーを配備すればよいので、各モジュールに電流センサーを配備していた従来のバッテリシステムよりも電流センサーの数を減少させることが出来る。又、各直列線路に順次電流を流すだけで各電流センサーと各モジュールとの対応関係を明らかにすることが出来、その処理は極めて簡易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。尚、以下の各実施形態において、各電池の温度を監視するための温度センサー及び該温度センサーを用いた温度監視部については、従来と同様の構成であるので、図示及び説明を省略する。
【００１９】
［基本的実施形態］
図１は、本発明に係るバッテリシステムの基本的な実施形態を表わしており、第１及び第２の直列線路(50)(60)が互いに並列に接続されており、第１直列線路(50)には、２つの電圧監視モジュール(１)(３)と電流監視モジュール(５)とが介在すると共に、第２直列線路(60)には２つの電圧監視モジュール(２)(４)と電流監視モジュール(６)とが介在している。
【００２０】
これら４つの電圧監視モジュール(１)(２)(３)(４)は、複数の電池Ｂを直列に接続してなる電池ブロック(10)と該電池ブロック(10)に接続された制御ユニット(11)(21)(31)(41)とをそれぞれ具え、各制御ユニット(11)(21)(31)(41)は、各電池Ｂの電圧を監視する電圧監視部と通信部とを有している。
又、２つの電流監視モジュール(５)(６)は電流センサー(51)(61)と該電流センサー(51)(61)に接続された制御ユニット(52)(62)とをそれぞれ具え、各制御ユニット(52)(62)は、電流センサー(51)による電流監視部と通信部とを有している。
【００２１】
そして、４つの電圧監視モジュール(１)(２)(３)(４)と２つの電流監視モジュール(５)(６)の制御ユニット(11)(21)(31)(41)(52)(62)は、システム全体を統括制御するコントローラ(７)と接続されている。
【００２２】
ここで、４つの電圧監視モジュール(１)(２)(３)(４)と２つの電流監視モジュール(５)(６)とを対応づけるべく、第１及び第２の直列線路(50)(60)に電池ブロック(10)を電源として順次電流を流す。
先ず第１直列線路(50)にのみ電流を流した場合、第１直列線路(50)の電圧監視モジュール(１)(３)に含まれる各電池Ｂには電圧変動(電圧降下)が生じる。このとき、第１直列線路(50)の電流監視モジュール(５)が、第１直列線路(50)に電流が流れたことを検知し、電圧監視モジュール(１)(３)は電圧変動を検知する。これに対し、第２直列線路(60)の電流監視モジュール(６)は電流を検知せず、第２直列線路(60)の電圧監視モジュール(２)(４)はそれぞれの電池Ｂの電圧変動を検知することはない。
【００２３】
この状態で、コントローラ(７)が第１直列線路(50)の電流監視モジュール(５)及び電圧監視モジュール(１)(３)の制御ユニット(52)(11)(31)とそれぞれ通信することによって、第１直列線路(50)の電圧監視モジュール(１)(３)に含まれる電池Ｂを流れる電流は第１直列線路(50)の電流監視モジュール(５)に含まれる電流センサー(51)によって監視されていることを認識する。
【００２４】
次に、第２直列線路(60)にのみ電流を流した場合、第２直列線路(60)の電圧監視モジュール(２)(４)に含まれる各電池Ｂには電圧変動(電圧降下)が生じる。このとき、第２直列線路(60)の電流監視モジュール(６)が、第２直列線路(60)に電流が流れたことを検知し、電圧監視モジュール(２)(４)は電圧変動を検知する。これに対し、第１直列線路(50)の電流監視モジュール(５)は電流を検知せず、第１直列線路(50)の電圧監視モジュール(１)(３)はそれぞれの電池Ｂの電圧変動を検知することはない。
【００２５】
この状態で、コントローラ(７)が第２直列線路(60)の電流監視モジュール(６)及び電圧監視モジュール(２)(４)の制御ユニット(62)(21)(41)とそれぞれ通信することによって、第２直列線路(60)の電圧監視モジュール(２)(４)に含まれる電池Ｂを流れる電流は第２直列線路(60)の電流監視モジュール(６)に含まれる電流センサー(61)によって監視されていることを認識する。
【００２６】
この様にして、コントローラ(７)は、全てのモジュール(１)〜(６)と通信を行なうことによって、電流を検知した電流監視モジュールと電圧変動を検知した電圧監視モジュールとを特定し、電圧監視モジュールと電流監視モジュールとの対応関係を明らかする。
【００２７】
[第１実施形態]
本実施形態は、本発明に係るバッテリシステムの工場組立時において各モジュールには識別用アドレスが配布されており、各モジュール間の電気的な接続及び通信の接続が行なわれている場合に、電流監視モジュールと電圧監視モジュールとの対応関係を明らかにするものである。
【００２８】
本実施形態においては、図２に示す如く、第１直列線路(50)及び第２直列線路(60)の電流監視モジュール(５)(６)にはそれぞれ電流センサー(51)(61)に対して直列に開閉式のスイッチ(53)(63)が接続されると共に、電流監視モジュール(５)に対して並列に、抵抗(８)が接続されている。
その他の構成は、基本的実施形態と同一である。
【００２９】
ここで抵抗(８)は、バッテリシステムの組立時に、両スイッチ(53)(63)を開いた状態で接続され、バッテリシステムの組立終了後は取り外される。
先ずコントローラ(７)は、第１直列線路(50)のスイッチ(53)を閉じる命令を電流監視モジュール(５)へ送信する。これによって、該スイッチ(53)が閉じると、抵抗(８)を通じて第１直列線路(50)にのみ電流が流れ、電圧監視モジュール(１)(３)に含まれる電池Ｂに電圧変動が生じる。
【００３０】
この状態で、第１直列線路(50)の電圧監視モジュール(１)(３)は電圧変動を検知し、電流監視モジュール(５)は電流を検知し、コントローラ(７)は、基本的実施形態と同様に、全てのモジュールと通信を行なって、第１直列線路(50)の電圧監視モジュール(１)(３)と電流監視モジュール(５)との対応関係を認識するのである。
【００３１】
次に、コントローラ(７)は、第１直列線路(50)のスイッチ(53)を開き、第２直列線路(60)のスイッチ(63)を閉じる命令を電流監視モジュール(５)へ送信する。これによって、抵抗(８)を通じて第２直列線路(60)にのみ電流が流れ、電圧監視モジュール(２)(４)に含まれる電池Ｂに電圧変動が生じる。
この状態で、第２直列線路(60)の電圧監視モジュール(２)(４)は電圧変動を検知し、電流監視モジュール(６)は電流を検知し、コントローラ(７)は、基本的実施形態と同様に、全てのモジュールと通信を行なって、第２直列線路(60)の電圧監視モジュール(２)(４)と電流監視モジュール(６)との対応関係を認識するのである。
【００３２】
図３は、上記第１実施形態の動作アルゴリズムを示している。ここで、ＣＭは電流監視モジュールを意味し、ＶＭは電圧監視モジュールを意味している。
先ずステップＳ１では、コントローラの指令によって全ての電流監視モジュールはスイッチをＯＦＦ(開)とし、ステップＳ２では、カウンターｉを０に初期化する。次にステップＳ３では、コントローラの指令によって全ての電流監視モジュールは電流変動の監視を開始し、ステップＳ４では、コントローラの指令によって全ての電圧監視モジュールは電圧変動の監視を開始する。
【００３３】
続いて、ステップＳ５では、コントローラの指令によってｉ番目の電流監視モジュールはスイッチをＯＮ(閉)とし、ステップＳ６では、ある電流監視モジュールにおいて電流変動があったか否かを判断する。ここでイエスと判断されたときはステップＳ７にて、電流変動があった電流監視モジュールはコントローラに自身の番号(識別アドレス)を送信する。
【００３４】
その後、ステップＳ８では、ある電圧監視モジュールにおいて電圧変動があったか否かを判断する。ここでイエスと判断されたときはステップＳ９にて、電圧変動があった電圧モジュールはコントローラに自身の番号(識別アドレス)を送信する。
【００３５】
その後、ステップＳ１０にて、コントローラは、電流変動があった電流監視モジュールと電圧変動があった電圧監視モジュールが同じ直列線路上に存在することを認識する。これによって、電流監視モジュールと電圧監視モジュールの対応関係が明らかになる。
【００３６】
具体的には、図１に示す第１直列線路(50)に電流を流した場合、図３のステップＳ７では、電流監視モジュール(５)が電流変動を検出するので、その識別アドレス“Ａ００１”をコントローラに送信する。ステップＳ９では、電圧監視モジュール(１)及び電圧監視モジュール(３)がそれぞれ電圧変動を検出するので、それぞれの識別アドレス“Ｖ００１”及び“Ｖ００３”をコントローラに送信する。そして、ステップＳ１０では、電流監視モジュール及び電圧監視モジュールから送られてきた識別アドレスを、例えば図１３に示す如く横方向に並ぶ識別アドレスが互いに対応づけられているテーブルとして、コントローラのメモリに記録する。これによって、電流監視モジュールと電圧監視モジュールの対応関係を規定することが出来る。第２直列線路(60)に電流を流した場合も同様である。
【００３７】
そして、図３のステップＳ１１では、コントローラの指令によって全ての電流監視モジュールは電流変動の監視を終了し、ステップＳ１２では、コントローラの指令によって全ての電圧監視モジュールは電圧変動の監視を終了する。
続いてステップＳ１３では、全ての電流監視モジュールについてスイッチをＯＮとしたか否かを判断し、ノーの場合はステップＳ１４に移行して、コントローラの指令によってｉ番目の電流監視モジュールはスイッチをＯＦＦとし、ステップＳ１５ではｉをインリクリメントした後、ステップＳ３へ戻る。
【００３８】
その後、ステップＳ１３にてイエスと判断されたとき、ステップＳ１６に移行し、コントローラの指令によって全ての電流監視モジュールはスイッチをＯＮとし、手続きを終了する。
【００３９】
上記実施形態によれば、工場組立時に、４つの電圧監視モジュール(１)〜(４)と２つの電流監視モジュール(５)(６)の対応関係を規定することが出来、その結果に基づいて、コントローラ(７)はシステムを統括制御する。
【００４０】
統括制御においては、電流監視モジュールから、モジュールを識別する識別アドレスと電流値とが対となって出力されると共に、電圧監視モジュールからも同様に、モジュールを識別する識別アドレスと電圧値とが対となって出力される。このときコントローラは、図１３の如くメモリに記録されている電流監視モジュールと電圧監視モジュールの対応関係を参照することにより、電池毎の電流値と電圧値を知ることが出来る。
【００４１】
[第２実施形態]
本実施形態は、本発明に係るバッテリシステムが電気自動車等の最終製品に組み込まれて前記第１直列線路(50)及び第２直列線路(60)に対して並列にモータ(81)等の負荷が接続された状態において、各モジュールには識別用アドレスが配布されており、各モジュール間の電気的な接続及び通信の接続が行なわれている場合に、電流監視モジュールと電圧監視モジュールとの対応関係を明らかにするものである。
【００４２】
本実施形態においては、図４に示す如く、第１直列線路(50)及び第２直列線路(60)の電流監視モジュール(５)(６)にはそれぞれ電流センサー(51)(61)に対して直列に開閉式のスイッチ(53)(63)が接続されると共に、電流監視モジュール(５)に対して並列に、モータ(81)が接続されている。
その他の構成は、第１実施形態と同一である。
【００４３】
電流監視モジュールと電流監視モジュールの対応関係を明らかにする手順は、上記第１実施形態と同様であり、その動作アルゴリズムも図３に示す第１実施形態の動作アルゴリズムと同一である。
本実施形態によれば、本発明に係るバッテリシステムが組み込まれた製品の状態で、４つの電圧監視モジュール(１)〜(４)と２つの電流監視モジュール(５)(６)の対応関係を規定することが出来、その結果に基づいて、コントローラ(７)はシステムを統括制御する。
【００４４】
[第３実施形態]
本実施形態は、図５に示す如く、最終製品としてのバッテリシステムにおいて第１直列線路(50)及び第２直列線路(60)に対して並列にスイッチモジュール(82)を接続し、ある電圧監視モジュールを交換したとき等にモータ等の負荷を用いることなく、電流監視モジュールと電圧監視モジュールとの対応関係を明らかにするものである。
【００４５】
スイッチモジュール(82)は、第１直列線路(50)及び第２直列線路(60)に対して並列に接続された開閉式のスイッチ(83)及び抵抗(84)と、スイッチ(83)に接続された制御ユニット(85)とから構成されている。
制御ユニット(85)は、スイッチ(83)を開閉するスイッチ開閉部と、コントローラ(７)との通信を行なう通信部とを有している。
その他の構成は、第１実施形態と同一である。
【００４６】
図６は、上記第３実施形態の動作アルゴリズムを示している。ここで、ＣＭは電流監視モジュールを意味し、ＶＭは電圧監視モジュールを意味し、ＳＭはスイッチモジュールを意味している。
【００４７】
先ずステップＳ２１では、コントローラの指令によって全ての電流監視モジュールはスイッチをＯＦＦ(開)とし、ステップＳ２２では、コントローラの指令によってスイッチモジュールはスイッチをＯＮ(閉)とする。そして、ステップＳ２３では、カウンターｉを０に初期化する。次にステップＳ２４では、コントローラの指令によって全ての電流監視モジュールは電流変動の監視を開始し、ステップＳ２５では、コントローラの指令によって全ての電圧監視モジュールは電圧変動の監視を開始する。
【００４８】
続いて、ステップＳ２６では、コントローラの指令によってｉ番目の電流監視モジュールはスイッチをＯＮとし、ステップＳ２７では、ある電流監視モジュールにおいて電流変動があったか否かを判断する。ここでイエスと判断されたときはステップＳ２８にて、電流変動があった電流監視モジュールはコントローラに自身の番号(識別アドレス)を送信する。
【００４９】
その後、ステップＳ２９では、ある電圧監視モジュールにおいて電圧変動があったか否かを判断する。ここでイエスと判断されたときはステップＳ３０にて、電圧変動があった電圧モジュールはコントローラに自身の番号(識別アドレス)を送信する。
【００５０】
その後、ステップＳ３１にて、コントローラは、電流変動があった電流監視モジュールと電圧変動があった電圧監視モジュールが同じ直列線路上に存在することを認識する。これによって、電流監視モジュールと電圧監視モジュールの対応関係が明らかになる。
【００５１】
そして、ステップＳ３２では、コントローラの指令によって全ての電流監視モジュールは電流変動の監視を終了し、ステップＳ３３では、コントローラの指令によって全ての電圧監視モジュールは電圧変動の監視を終了する。
続いてステップＳ３４では、全ての電流監視モジュールについてスイッチをＯＮとしたか否かを判断し、ノーの場合はステップＳ３５に移行して、コントローラの指令によってｉ番目の電流監視モジュールはスイッチをＯＦＦとし、ステップＳ３６ではｉをインリクリメントした後、ステップＳ２４へ戻る。
【００５２】
その後、ステップＳ３４にてイエスと判断されたとき、ステップＳ３７に移行し、コントローラの指令によってスイッチモジュールのスイッチをＯＦＦとした後、ステップＳ３８では、コントローラの指令によって全ての電流監視モジュールはスイッチをＯＮとし、手続きを終了する。
【００５３】
上記実施形態によれば、バッテリシステム単独で、４つの電圧監視モジュール(１)〜(４)と２つの電流監視モジュール(５)(６)の対応関係を規定することが出来、その結果に基づいて、コントローラ(７)はシステムを統括制御する。
【００５４】
[第４実施形態]
本実施形態は、図７に示す如く、第１直列線路(50)上に電圧監視モジュール(１)(３)が存在し、第２直列線路(60)上に電圧監視モジュール(２)(４)が存在する点で、上記第１実施形態と同一であるが、第１直列線路(50)上の電流センサー(51)及びスイッチ(53)が直接にコントローラ(７)と接続されると共に、第２直列線路(60)上の電流センサー(61)及びスイッチ(63)が直接にコントローラ(７)と接続されている点で、上記第１実施形態と異なっている。
【００５５】
本実施形態においては、第１直列線路(50)のスイッチ(53)と第２直列線路(60)のスイッチ(63)を開いた状態で、第１直列線路(50)及び第２直列線路(60)に対して、抵抗(８)を並列に接続する。
この状態で、コントローラ(７)が第１直列線路(50)のスイッチ(53)のみを閉じることによって、第１直列線路(50)の電流センサー(51)が電流変化を検知し、電圧監視モジュール(１)(３)はそれぞれ電池Ｂの電圧変化を検知する。その結果、コントローラ(７)は、電流センサー(51)と電圧監視モジュール(１)(３)との対応関係を認識する。
【００５６】
その後、コントローラ(７)が第２直列線路(60)のスイッチ(63)のみを閉じることによって、第２直列線路(60)の電流センサー(61)が電流変化を検知し、電圧監視モジュール(２)(４)はそれぞれ電池Ｂの電圧変化を検知する。その結果、コントローラ(７)は、電流センサー(61)と電圧監視モジュール(２)(４)との対応関係を認識する。
【００５７】
図８は、上記第４実施形態の動作アルゴリズムを示している。
先ずステップＳ４１では、コントローラが全てのスイッチをＯＦＦとし、ステップＳ４２では、カウンターｉを０に初期化する。次にステップＳ４３では、コントローラが電流変動の監視を開始し、ステップＳ４４では、コントローラの指令によって全ての電圧監視モジュールは電圧変動の監視を開始する。
【００５８】
続いて、ステップＳ４５では、コントローラがｉ番目のスイッチをＯＮとし、ステップＳ４６では、ある電流センサーにおいて電流変動があったか否かを判断する。ここでイエスと判断されたときはステップＳ４７にて、電流変動があった電流センサーの番号(識別アドレス)を記憶する。
【００５９】
その後、ステップＳ４８では、ある電圧監視モジュールにおいて電圧変動があったか否かを判断する。ここでイエスと判断されたときはステップＳ４９にて、電圧変動があった電圧モジュールはコントローラに自身の番号(識別アドレス)を送信する。
【００６０】
その後、ステップＳ５０にて、コントローラは、電流変動があった電流センサーと電圧変動があった電圧監視モジュールが同じ直列線路上に存在することを認識する。これによって、電流センサーと電圧監視モジュールの対応関係が明らかになる。
【００６１】
そして、ステップＳ５１では、コントローラは電流変動の監視を終了し、ステップＳ５２では、コントローラの指令によって全ての電圧監視モジュールは電圧変動の監視を終了する。
続いてステップＳ５３では、全てのスイッチをＯＮとしたか否かを判断し、ノーの場合はステップＳ５４に移行して、コントローラがｉ番目のスイッチをＯＦＦとし、ステップＳ５５ではｉをインリクリメントした後、ステップＳ４３へ戻る。
【００６２】
その後、ステップＳ５３にてイエスと判断されたとき、ステップＳ５６に移行し、コントローラは全てのスイッチをＯＮとし、手続きを終了する。
【００６３】
上記実施形態によれば、工場組立時に、４つの電圧監視モジュール(１)〜(４)と２つの電流センサー(51)(61)の対応関係を規定することが出来、その結果に基づいて、コントローラ(７)はシステムを統括制御する。
尚、上記第２実施形態や第３実施形態においても、本実施形態と同様に、コントローラ(７)が電流監視部とスイッチ開閉部を有する構成を採用することが可能である。
【００６４】
[第５実施形態]
本実施形態は、図９に示す如く、第１直列線路(50)の電流センサー(51)及びスイッチ(53)と、第２直列線路(60)の電流センサー(61)及びスイッチ(63)とが、電流監視モジュール(86)に接続されている構成を有し、その他の点では上記第４実施形態と同一である。
【００６５】
電流監視モジュール(86)は、電流センサー(51)(61)による電流監視部と、スイッチ(53)(63)を開閉するスイッチ開閉部と、コントローラ(７)との通信を行なう通信部とを有している。
尚、電流監視モジュール(86)は、自らが監視する電流センサーの数とスイッチの数(電流センサーの数と同数)を把握しているが、どの電流センサーとどのスイッチが同じ直列線路上に存在するかを認識していなくてもよい。
【００６６】
本実施例においては、先ずコントローラ(７)が電流監視モジュール(86)に対して両スイッチ(53)(63)を開くように指令する。次にコントローラ(７)は、電流監視モジュール(86)に対してスイッチ(53)(63)の何れかを閉じるように指令する。これに応じて電流監視モジュール(86)は、先ず第１直列線路(50)のスイッチ(53)を閉じる。これによって、第１直列線路(50)の電流センサー(51)が電流変動を検知すると共に、電圧監視モジュール(１)(３)が電圧変動を検知する。この結果、電流センサー(51)と電圧監視モジュール(１)(３)の対応関係が明らかとなる。
【００６７】
次に、電流監視モジュール(86)は、第１直列線路(50)のスイッチ(53)を開き、第２直列線路(60)のスイッチ(63)を閉じる。これによって、第２直列線路(60)の電流センサー(61)が電流変動を検知すると共に、電圧監視モジュール(２)(４)が電圧変動を検知する。この結果、電流センサー(61)と電圧監視モジュール(２)(４)の対応関係が明らかとなる。
【００６８】
図１０は、上記第５実施形態の動作アルゴリズムを示している。
先ずステップＳ６１では、コントローラの指令によって電流監視モジュールはスイッチをＯＦＦとし、ステップＳ６２では、カウンターｉを０に初期化する。次に、ステップＳ６３では、コントローラの指令によって電流監視モジュールは電流変動の監視を開始し、ステップＳ６４では、コントローラの指令によって全ての電圧監視モジュールは電圧変動の監視を開始する。
【００６９】
続いて、ステップＳ６５では、コントローラの指令によって電流監視モジュールはｉ番目のスイッチをＯＮとし、ステップＳ６６では、ある電流センサーにおいて電流変動があったか否かを判断する。ここでイエスと判断されたときはステップＳ６７にて、電流変動があった電流センサーの番号(識別アドレス)をコントローラに送信する。
【００７０】
その後、ステップＳ６８では、ある電圧監視モジュールにおいて電圧変動があったか否かを判断する。ここでイエスと判断されたときはステップＳ６９にて、電圧変動があった電圧モジュールはコントローラに自身の番号(識別アドレス)を送信する。
【００７１】
その後、ステップＳ７０にて、コントローラは、電流変動があった電流センサーと電圧変動があった電圧監視モジュールが同じ直列線路上に存在することを認識する。これによって、電流センサーと電圧監視モジュールの対応関係が明らかになる。
【００７２】
そして、ステップＳ７１では、コントローラの指令によって電流監視モジュールは電流変動の監視を終了し、ステップＳ７２では、コントローラの指令によって全ての電圧監視モジュールは電圧変動の監視を終了する。
続いてステップＳ７３では、コントローラは電流監視モジュールに対して全てのスイッチをＯＮにしたか否かを問い合わせる。
【００７３】
次に、ステップＳ７４では、全てのスイッチをＯＮとしたか否かを判断し、ノーの場合はステップＳ７５に移行して、コントローラの指令によって電流監視モジュールはｉ番目のスイッチをＯＦＦとし、ステップＳ７６ではｉをインリクリメントした後、ステップＳ６３へ戻る。
その後、ステップＳ７４にてイエスと判断されたとき、ステップＳ７７に移行し、コントローラの指令によって電流監視モジュールは全てのスイッチをＯＮとし、手続きを終了する。
【００７４】
上記実施形態によれば、バッテリシステムの組立時に、４つの電圧監視モジュール(１)〜(４)と２つの電流センサー(51)(61)の対応関係を規定することが出来、その結果に基づいて、コントローラ(７)はシステムを統括制御する。
尚、上記第２実施形態や第３実施形態においても、本実施形態と同様に、１つの電流監視モジュールがすべての電流センサーを監視し、すべてのスイッチを開閉させる構成を採用することが可能である。
【００７５】
[第６実施形態]
本実施形態は、図１１に示す如く、第１直列線路(50)上の１つの電圧監視モジュール(12)に、電流センサー(51)及びスイッチ(53)が含まれると共に、第２直列線路(60)上の１つの電圧監視モジュール(22)に電流センサー(61)及びスイッチ(63)が含まれている点に特徴を有している。
【００７６】
第１直列線路(50)上の１つの電圧監視モジュール(12)は制御ユニット(13)を具え、該制御ユニット(13)は、電流センサー(51)による電流監視部と、スイッチ(53)を開閉するスイッチ開閉部と、電圧監視部とを有している。又、第２直列線路(60)上の１つの電圧監視モジュール(22)は制御ユニット(23)を具え、該制御ユニット(23)は、電流センサー(61)による電流監視部と、スイッチ(63)を開閉するスイッチ開閉部と、電圧監視部とを有している。
尚、これらの電圧監視モジュール(12)(22)はそれぞれ、自ら１つの電流センサーと１つのスイッチを有していることを認識している。
【００７７】
図１２は、上記第６実施形態の動作アルゴリズムを示している。
先ずステップＳ８１では、コントローラが全ての電圧監視モジュールに対して電流センサーを有しているか否かを問い合わせる。次にステップＳ８２では、コントローラの指令によって電流センサーを有する電圧監視モジュールはスイッチをＯＦＦとする。
【００７８】
その後、ステップＳ８３では、コントローラの指令によって電流センサーを有する電圧監視モジュールは電流変動の監視を開始し、ステップＳ８４では、コントローラの指令によって、全ての電圧監視モジュールは電圧変動の監視を開始する。そして、ステップＳ８５では、コントローラの指令によって、スイッチをＯＮにしたことがなく、電流センサーを有する電圧監視モジュールの中で最も若い番号を持つ電圧監視モジュールはスイッチをＯＮとする。
【００７９】
続いて、ステップＳ８６では、ある電圧監視モジュールにおいて電流変動があったか否かを判断する。ここでイエスと判断されたときはステップＳ８７にて、電圧変動があった電圧監視モジュールはコントローラに自身の番号(識別アドレス)を送信する。
【００８０】
その後、ステップＳ８８にて、コントローラは、スイッチをＯＮにした電圧監視モジュールが有する電流センサーと電圧変動があった電圧監視モジュールが同じ直列線路上に存在することを認識する。これによって、電流センサーと電圧監視モジュールの対応関係が明らかになる。
そして、ステップＳ８９では、コントローラの指令によって電流センサーを有する電圧監視モジュールは電圧変動の監視を終了する。
【００８１】
続いてステップＳ９０では、コントローラの指令によって、全ての電圧監視モジュールは電圧変動の監視を終了する。
そして、ステップＳ９１では、全ての電流センサーを有する電圧監視モジュールについてスイッチをＯＮとしたか否かを判断し、ノーの場合はステップＳ９２に移行して、コントローラの指令によって電流センサーを有する電圧監視モジュールはスイッチをＯＦＦとした後、ステップＳ８３へ戻る。
【００８２】
その後、ステップＳ９１にてイエスと判断されたとき、ステップＳ９３に移行し、コントローラの指令によって電流センサーを有する電圧監視モジュールはスイッチをＯＮとし、手続きを終了する。
【００８３】
上記実施形態によれば、バッテリシステムの組立時に、電流センサーを有する電圧監視モジュール(12)(22)と電流センサーを有しない電圧監視モジュール(３)(４)との対応関係を規定することが出来、その結果に基づいて、コントローラ(７)はシステムを統括制御する。
尚、上記第２実施形態や第３実施形態においても、本実施形態と同様に、１つの直列線路上の１つの電圧監視モジュールが電流監視部とスイッチ部を有する構成を採用することが出来る。
【００８４】
上述の如く、本発明に係るバッテリシステムによれば、直列線路(50)(60)のそれぞれに単一の電流センサーを配備するだけでよいので、どの様な電池接続関係においても必要な電流センサーの数は最小限で済み、電圧監視モジュールと電流監視モジュール(若しくは電流センサー)との対応関係を通信によって明らかにすることが出来る。
又、この対応関係を明らかにする中で、各モジュールが互いに電気的に接続されており、通信が正常に接続されており、且つ全ての直列線路が同じ数の電圧監視モジュールによって構成されていることを確認することが出来る。
【００８５】
[第７実施形態]
上述の実施形態では、電流監視モジュール及び電圧監視モジュールから送られてくる電流値、電圧値、識別アドレスを用いることで統括制御を行なっているが、更に、各モジュールの異常を判定してユーザに報知することも可能である。
例えば上述の第１実施形態において、図１４に示す如く各制御ユニット(52)(62)(11)(21)(31)(41)に表示部を追加する。そして、コントローラ(７)は、対応づけられてメモリに記録されている識別アドレスを参照して、各モジュールの電流値と電圧値を監視し、これらの値が異常な値を示した場合に、異常のあったモジュールの識別アドレスと、表示部に対して異常のあったことを表示させるための表示指令とを対応させて、全モジュールに送信する。
【００８６】
これに応じて、各モジュールの表示部では、受信した識別アドレスと自己のアドレスとを比較し、両アドレスが一致したとき、モジュールに異常が発生している旨を報知する表示を行なう。これによって、ユーザは、異常の発生したモジュールを認識することが出来、適時に、異常の発生したことが報知されたモジュールの交換や修理等のメンテナンスを実施することが可能となる。
尚、表示部としては、種々の表示手段を採用することが可能であり、例えば表示部を液晶表示パネルから構成して“異常”の文字を表示する方法や、表示部をＬＥＤから構成してＬＥＤを点灯させる方法を採用することが出来る。又、上述の何れの実施形態においても表示部を追加することにより、同様の報知を行なうことが出来る。
【００８７】
本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば上記実施形態では、本発明を２本の直列線路(50)(60)からなるバッテリシステムに実施しているが、これに限らず３以上の複数本の直列線路からなるバッテリシステムにも同様に実施することが可能である。又、１本の直列線路には、少なくとも１つの電池ブロックが存在すればよく、更に１つの電池ブロックは複数の電池からなる構成に限らず、少なくとも１つの電池から構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係るバッテリシステムの基本的形態を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るバッテリシステムの第１実施形態を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態における動作アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図４】本発明に係るバッテリシステムの第２実施形態を示すブロック図である。
【図５】本発明に係るバッテリシステムの第３実施形態を示すブロック図である。
【図６】第３実施形態における動作アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図７】本発明に係るバッテリシステムの第４実施形態を示すブロック図である。
【図８】第４実施形態における動作アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図９】本発明に係るバッテリシステムの第５実施形態を示すブロック図である。
【図１０】第５実施形態における動作アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１１】本発明に係るバッテリシステムの第６実施形態を示すブロック図である。
【図１２】第６実施形態における動作アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１３】コントローラのメモリに記録された複数のモジュールの識別アドレスを例示する図表である。
【図１４】本発明に係るバッテリシステムの第７実施形態を示すブロック図である。
【図１５】従来のバッテリシステムの構成を表わすブロック図である。
【符号の説明】
【００８９】
(50)  第１直列線路
(60)  第２直列線路
(10)  電池ブロック
(１)  電圧監視モジュール
(11)  制御ユニット
(２)  電圧監視モジュール
(21)  制御ユニット
(３)  電圧監視モジュール
(31)  制御ユニット
(４)  電圧監視モジュール
(41)  制御ユニット
(５)  電流監視モジュール
(51)  電流センサー
(52)  制御ユニット
(６)  電流監視モジュール
(61)  電流センサー
(62)  制御ユニット
(７)  コントローラ
(８)  抵抗
(81)  モータ
【図１】
0004753913.tif 000002
【図２】
0004753913.tif 000003
【図３】
0004753913.tif 000004
【図４】
0004753913.tif 000005
【図５】
0004753913.tif 000006
【図６】
0004753913.tif 000007
【図７】
0004753913.tif 000008
【図８】
0004753913.tif 000009
【図９】
0004753913.tif 000010
【図１０】
0004753913.tif 000011
【図１１】
0004753913.tif 000012
【図１２】
0004753913.tif 000013
【図１３】
0004753913.tif 000014
【図１４】
0004753913.tif 000015
【図１５】
0004753913.tif 000016