(57)【要約】【課題】電池モジュールごとの劣化情報を効率的に管理する。【解決手段】センサユニット２０は、各電池モジュール１１に取り付けられる。センサユニット２０は、センサ１２の検出信号を取得するためのセンサ情報検出回路２１と、無線通信機２３とを含む。電池監視ユニット３０は、無線通信機３２と、ＥＣＵ３３とを含む。ＥＣＵ３３は、電池モジュールの使用時に、無線通信機３２により受信されたセンサユニット２０での検出信号に基づいて、各電池モジュール１１の劣化情報を逐次求める劣化診断機能を有する。センサユニット２０は、劣化情報を記憶するための記憶領域を有する記憶装置２５をさらに含む。記憶装置２５は、無線通信機２３により受信された、ＥＣＵ３３により求められた劣化情報を上記記憶領域に記憶する。記憶装置２５に記憶された劣化情報は、二次電池１０の使用終了後を含む任意のタイミングで読出し、かつ、送受信機２３によってセンサユニット２０の外部に送信することができる。【選択図】図１
2013140055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池モジュールに取り付けられたセンサユニットと、
前記電池モジュールの使用時において前記電池モジュールの状態を監視するための電池監視ユニットとを備え、
前記センサユニットは、
前記電池モジュールの状態値を検出するセンサの検出信号を取得するためのセンサ情報検出回路と、
前記センサユニットの外部との間で情報を送受信するための第１の無線通信部とを含み、
前記電池監視ユニットは、
前記センサユニットとの間で情報を送受信するための第２の無線通信部と、
前記電池モジュールの使用時に、前記第２の無線通信部により受信された前記検出信号に基づいて、前記電池モジュールの劣化状態を示す劣化情報を逐次求めるための演算部とを含み、
前記センサユニットは、
前記劣化情報を記憶するための第１の記憶部と、
前記第１の無線通信部により受信された前記劣化情報を前記第１の記憶部に書き込むとともに、前記第１の記憶部から読出した前記劣化情報を前記第１の無線通信部へ送出するための読出書込制御部とをさらに含む、電池監視システム。
【請求項２】
電池モジュールに取り付けられたセンサユニットと、
前記電池モジュールの使用時において、前記電池モジュールの状態を監視するための電池監視ユニットとを備え、
前記センサユニットは、
前記電池モジュールの状態値を検出するセンサの検出信号を取得するためのセンサ情報検出回路と、
前記電池モジュールの使用時に、前記検出信号に基づいて、前記電池モジュールの劣化状態を示す劣化情報を逐次求めるための演算部と、
前記センサユニットの外部との間で情報を送受信するための第１の無線通信部と、
前記劣化情報を記憶するための第１の記憶部と、
前記演算部により求められた前記劣化情報を前記第１の記憶部に書き込むとともに、前記第１の記憶部から読出した前記劣化情報を前記第１の無線通信部へ送出するための読出書込制御部とを含み、
前記電池監視ユニットは、
前記センサユニットとの間で情報を送受信するための第２の無線通信部を含む、電池監視システム。
【請求項３】
前記電池監視ユニットは、読出要求に応答して、前記センサユニットに対して前記劣化情報の読出を指示し
前記読出書込制御部は、前記電池監視ユニットからの指示に応答して前記第１の記憶部から前記劣化情報を読出し、
前記第１の無線通信部は、前記読出書込制御部が読出した前記劣化情報を送信し、
前記電池監視ユニットは、
前記第２の無線通信部が受信した前記劣化情報を表示するための表示部をさらに含む、請求項１または２に記載の電池監視システム。
【請求項４】
前記電池モジュールの情報を取得するための情報取得装置をさらに備え、
前記情報取得装置は、
前記センサユニットとの間で情報を送受信するための第３の無線通信部と、
読出要求に応答して、前記センサユニットに対して前記劣化情報の読出を指示するための制御部とを含み、
前記読出書込制御部は、前記情報取得装置からの指示に応答して前記第１の記憶部から前記劣化情報を読出し、
前記第１の無線通信部は、前記読出書込制御部が読出した前記劣化情報を送信し、
前記情報取得装置は、
前記第３の無線通信部が受信した前記劣化情報を表示するための表示部をさらに含む、請求項１または２に記載の電池監視システム。
【請求項５】
前記センサユニットの動作電源は、当該センサユニットが取り付けられた前記電池モジュールにより供給される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池監視システム。
【請求項６】
前記センサユニットの動作電源は、当該センサユニットが取り付けられた前記電池モジュールにより供給され、
前記電池監視ユニットは、複数個の前記電池モジュールに対して共通に設けられ、かつ、前記複数個の電池モジュールの出力電圧を均等化するために一部の前記電池モジュールに対して均等化指示を生成し、
前記電池監視ユニットから前記均等化指示を受けた前記電池モジュールに対応する前記センサユニットにおいて、前記第１の無線通信部は、対応の前記電池モジュールの出力電圧が目標電圧に低下するまで、無効電波を送信するように動作する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池監視システム。
【請求項７】
前記第１の無線通信部は、
前記第１の無線通信部が使用する通信周波数帯に外乱電波が存在しているか否かを判定するための外乱電波判定部と、
前記外乱電波が存在していると判定されたときに、前記第１の無線通信部による送信周波数を変更するための周波数調整部とを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池監視システム。
【請求項８】
前記電池監視ユニットは、複数個の前記電池モジュールに対して共通に設けられ、かつ、前記複数個の電池モジュールを順次選択し、
各前記センサユニットは、対応の前記電池モジュールが前記電池監視ユニットによって選択された期間において前記電池監視ユニットとの間で情報を送受信する一方で、非選択の期間にはスタンバイ状態に設定される、請求項１記載の電池監視システム。
【請求項９】
前記電池監視ユニットは、複数個の前記電池モジュールに対して共通に設けられ、かつ、前記複数個の電池モジュールを順次選択し、
各前記センサユニットの前記第１の無線通信部は、対応の前記電池モジュールが前記電池監視ユニットによって選択された期間において前記電池監視ユニットとの間で情報を送受信する一方で、非選択の期間にはスタンバイ状態に設定される、請求項２記載の電池監視システム。
【請求項１０】
前記劣化情報は、前記電池モジュールの内部抵抗および容量に関する情報を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電池監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電池監視システムに関し、より特定的には、二次電池の劣化情報の管理に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線の複雑さを解消するための組電池の監視装置として、特開平８−３３９８２９号公報（特許文献１）には、無線通信により情報を授受する構成が記載されている。特許文献１では、複数の電池モジュールから構成された組電池において、各電池モジュールに取り付けられた電圧計測ユニットと、電池制御装置（ＥＣＵ：Electronic  Control  Unit）との間で無線通信により情報が授受される。さらに、特許文献１では、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）で構成された、電圧計測ユニットのメモリに、電池の種類、製造会社、ロット情報あるいは電池容量等の情報や、電池の充電時に必要な制御情報および電池の充電時に必要な制御情報等を記憶することが記載されている。これにより、特許文献１では、配線の複雑さを解消すると同時に、使用する電池の特性が変わっても汎用的にＥＣＵを使用できる。
【０００３】
また、二次電池はその使用（充放電）の進行に伴って劣化することが知られている。したがって、二次電池の使用時にオンラインで二次電池の劣化状態を推定することが提案されている。たとえば、特開２００８−２４１２４６号公報（特許文献２）には、電池モデル式に基づく状態推定をオンラインで実行する二次電池の状態推定装置が記載されている。
【０００４】
特許文献２の状態推定装置によれば、電池モデル式中のパラメータについて、電池状態の変化に対する新品時のパラメータ値の変化についての特性マップを作成しておくとともに、二次電池の使用中における電池モデル式に基づくパラメータ同定に基づいて、同定されたパラメータ値と、現在の電池状態に対応する新品時パラメータ値との比率（変化率）に基づいて劣化を診断することが記載されている。
【０００５】
また、特開２００７−１９５３１２号公報（特許文献３）には、車両に搭載される二次電池に適した余寿命の推定を行なう、二次電池の寿命推定装置が記載されている。特許文献３によれば、蓄積した二次電池の満充電容量または内部抵抗と高い相関値をもつように相関関数が決定される。相関関数は、車両の総走行距離の平方根を変数とする一次関数からなり、最小二乗法等を用いて決定される。そして、決定された相関関数が寿命判定ラインと交差する点を寿命と判断し、当該寿命までの走行距離を余寿命と推定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３３９８２９号公報
【特許文献２】特開２００８−２４１２４６号公報
【特許文献３】特開２００７−１９５３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
必要な出力電圧や蓄積電力量を確保するために、複数の電池モジュールの集合体として二次電池が使用されるケースがある。たとえば、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両でのモータ駆動用電源として、電池モジュールの集合体として構成されるバッテリパックが用いられる。各電池モジュールは、１個または複数個の電池セルと、当該電池モジュールの状態値（電圧、電流、温度等）を検出するセンサとを含んで構成される。
【０００８】
上記の様な構成では、バッテリパック（組電池）全体の価格が高くなるので、電池モジュール単位でのバッテリ交換を行なうことが、二次電池の再使用の面から有利である。このようなバッテリ交換の態様では、電池モジュール単位での劣化状態の把握および管理が重要となる。また、複数の組電池が電池モジュール単位に分解された上で、電池モジュール全体が集約的に保管されることが想定される。
【０００９】
特許文献１によれば、ＥＣＵは、電圧計測ユニットから無線によって伝達された電池情報に基づいて、組電池の充電制御や寿命判定等の種々の監視および制御を行なうことができる。そして、電圧計測ユニットが各電池モジュールの側面に取り付けられる一方で、ＥＣＵは、複数個の電池モジュールに対して共通に、組電池とは独立に配置される。
【００１０】
したがって、特許文献１では、各電池モジュールの劣化情報がＥＣＵで監視および管理されるために、組電池を装置から取り外した後では、電池モジュール単位での劣化情報の管理が困難となる。この結果、上記のような電池モジュール単位でのバッテリ交換において、特許文献１の組電池の監視装置では、各電池モジュールの劣化情報の管理が困難となる可能性がある。
【００１１】
また、特許文献２および３には、二次電池の使用時にオンラインで二次電池の劣化状態を推定することについては記載されているものの、このような劣化情報を電池モジュール単位でどのように管理するかについては何ら記載されていない。
【００１２】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、組電池を構成する電池モジュール単位での電池再使用を円滑化するために、電池モジュールごとの劣化情報を効率的に管理することが可能なシステム構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明のある局面では、電池監視システムは、電池モジュールに取り付けられたセンサユニットと、電池モジュールの使用時において電池モジュールの状態を監視するための電池監視ユニットとを備える。センサユニットは、電池モジュールの状態値を検出するセンサの検出信号を取得するためのセンサ情報検出回路と、センサユニットの外部との間で情報を送受信するための第１の無線通信部とを含む。電池監視ユニットは、センサユニットとの間で情報を送受信するための第２の無線通信部と、電池モジュールの使用時に、第２の無線通信部により受信された検出信号に基づいて電池モジュールの劣化状態を示す劣化情報を逐次求めるための演算部とを含む。センサユニットは、劣化情報を記憶するための第１の記憶部と、読出書込制御部とをさらに含む。読出書込制御部は、第１の無線通信部により受信された劣化情報を第１の記憶部に書き込むとともに、第１の記憶部から読出した劣化情報を第１の無線通信部へ送出するように構成される。
【００１４】
この発明のさらなる局面では、電池監視システムは、電池モジュールに取り付けられたセンサユニットと、電池モジュールの使用時において、電池モジュールの状態を監視するための電池監視ユニットとを備える。センサユニットは、電池モジュールの状態値を検出するセンサの検出信号を取得するためのセンサ情報検出回路と、電池モジュールの使用時に、検出信号に基づいて電池モジュールの劣化状態を示す劣化情報を逐次求めるための演算部と、センサユニットの外部との間で情報を送受信するための第１の無線通信部と、劣化情報を記憶するための第１の記憶部と、読出書込制御部とを含む。読出書込制御部は、演算部により求められた劣化情報を第１の記憶部に書き込むとともに、第１の記憶部から読出した劣化情報を第１の無線通信部へ送出するように構成される。電池監視ユニットは、センサユニットとの間で情報を送受信するための第２の無線通信部を含む。
【００１５】
好ましくは、電池監視ユニットは、読出要求に応答して、センサユニットに対して劣化情報の読出を指示する。そして、読出書込制御部は、電池監視ユニットからの指示に応答して第１の記憶部から劣化情報を読出す。第１の無線通信部は、読出書込制御部が読出した劣化情報を送信する。電池監視ユニットは、第２の無線通信部が受信した劣化情報を表示するための表示部をさらに含む。
【００１６】
また好ましくは、電池監視システムは、電池モジュールの情報を取得するための情報取得装置をさらに備える。情報取得装置は、センサユニットとの間で情報を送受信するための第３の無線通信部と、読出要求に応答して、センサユニットに対して劣化情報の読出を指示するための制御部とを含む。読出書込制御部は、情報取得装置からの指示に応答して第１の記憶部から劣化情報を読出す。第１の無線通信部は、読出書込制御部が読出した劣化情報を送信する。そして、情報取得装置は、第３の無線通信部が受信した劣化情報を表示するための表示部をさらに含む。
【００１７】
さらに好ましくは、センサユニットの動作電源は、当該センサユニットが取り付けられた電池モジュールにより供給される。
【００１８】
また、さらに好ましくは、電池監視ユニットは、複数個の電池モジュールに対して共通に設けられ、かつ、複数個の電池モジュールの出力電圧を均等化するために一部の電池モジュールに対して均等化指示を生成する。センサユニットの動作電源は、当該センサユニットが取り付けられた電池モジュールにより供給される。そして、電池監視ユニットから均等化指示を受けた電池モジュールに対応するセンサユニットにおいて、第１の無線通信部は、対応の電池モジュールの出力電圧が目標電圧に低下するまで、無効電波を送信するように動作する。
【００１９】
あるいは、さらに好ましくは、第１の無線通信部は、外乱電波判定部と、周波数調整部とを含む。外乱電波判定部は、第１の無線通信部が使用する通信周波数帯に外乱電波が存在しているか否かを判定するように構成される。周波数調整部は、外乱電波が存在していると判定されたときに、第１の無線通信部による送信周波数を変更するように構成される。
【００２０】
また好ましくは、電池監視ユニットは、複数個の電池モジュールに対して共通に設けられ、かつ、複数個の電池モジュールを順次選択する。各センサユニットまたは、各センサユニットの第１の無線通信部は、対応の電池モジュールが電池監視ユニットによって選択された期間において電池監視ユニットとの間で情報を送受信する一方で、非選択の期間にはスタンバイ状態に設定される。
【００２１】
好ましくは、劣化情報は、電池モジュールの内部抵抗および容量に関する情報を含む。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、複数の電池モジュールにより構成される組電池について、各電池モジュールの劣化情報を効率的に管理できるので、電池モジュール単位での電池再使用を円滑化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１による電池監視システムの構成を説明するブロック図である。
【図２】図１に示した記憶装置の構成を説明するブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１による電池監視システムにおける各電池モジュールの劣化情報の更新処理を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１の変形例による電池監視システムの構成を説明するブロック図である。
【図５】実施の形態２による送受信機２３の構成を説明するブロック図である。
【図６】実施の形態２によるセンサユニットの間欠動作を説明する概念図である。
【図７】図６に示したセンサユニットの間欠動作を実現するための処理手順の例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３による電池監視システムの構成を説明するブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態３の変形例による電池監視システムの構成を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。
【００２５】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１による電池監視システムの構成を説明するブロック図である。
【００２６】
図１を参照して、二次電池１０は、複数の電池モジュール１１が接続された集合体として構成される。各電池モジュール１１は、単一の電池セルで構成されてもよく、電池セルが複数個接続されて構成されてもよい。二次電池１０（すなわち、各電池セル）は、たとえば、ニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池により構成される。
【００２７】
二次電池１０は、図示しない負荷の駆動電力を供給する。負荷は、たとえば電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両に搭載される走行用電動機で構成される。さらに、当該負荷は、電動機の回生電力により二次電池１０を充電する。
【００２８】
各電池モジュール１１には、電池モジュールの状態値を検出するためのセンサ１２が設けられる。この状態値は、電池電圧、電池電流、電池温度の少なくとも一部を含む。
以下では、センサ１２によって検出される状態値を包括的に「電池データ」とも称する。なお、図１の例では各電池モジュール１１が直列に接続されているので、各電池モジュール１１間で電池電流は共通である。したがって、電池モジュール毎に設けられるセンサ１２からは、電流センサを省略することができる。
【００２９】
本実施の形態では、電池モジュール１１ごとに状態量を検出できる。したがって、電池モジュール１１ごとに電池データに基づいて個別に劣化状態を推定することができる。すなわち、好ましくは、電池モジュール１１は、電池データに基づいて電池の劣化状態を示す劣化情報を個別に算出可能な単位に相当する。
【００３０】
各電池モジュール１１に対して、センサユニット２０が設けられる。特許文献１と同様に、センサユニット２０は、対応の電池モジュール１１に一体的に取り付けられることが好ましい。各センサユニット２０は、センサ情報検出回路２１と、送受信機２３と、アンテナ２４と、記憶装置２５とを含む。
【００３１】
センサ情報検出回路２１は、対応の電池モジュール１１に配置されたセンサ１２の検出信号を取得する。すなわち、センサ情報検出回路２１は、電池モジュール１１の電池データを取得できる。
【００３２】
送受信機２３は、センサユニット２０の外部との間で、データを含む情報を、アンテナ２４を介した無線通信により送受信することができる。送受信機２３は、センサ情報検出回路２１によって取得された電池データを、アンテナ２４によって、センサユニット２０の外部に送信することができる。また、送受信機２３は、アンテナ２４によって、センサユニット２０の外部からの情報を受信することができる。
【００３３】
センサユニット２０の動作電源については、取り付けられた対応の電池モジュール１１から得ることが好ましい。このようにすると、電池モジュール１１の外部からの、センサユニット２０の電源配線を省略することができるので、組電池としての二次電池１０の組付け性が向上する。
【００３４】
電池監視ユニット３０は、アンテナ３１と、送受信機３２と、ＥＣＵ３３と、表示装置３４とを含む。電池監視ユニット３０は、複数個の電池モジュール１１に共通に設けられ、各電池モジュール１１の充電状態および劣化状態を監視する。この充電状態および劣化状態に基づいて、二次電池１０の入出力電力の上限値が設定される。電池監視ユニット３０は、二次電池１０が車載バッテリである場合には、車両に搭載される。
【００３５】
送受信機３２は、電池監視ユニット３０の外部との間で、データを含む情報を、アンテナ３１を介した無線通信により送受信することができる。これにより、電池監視ユニット３０の送受信機３２と、センサユニット２０の送受信機２３との間で、情報を授受することができる。
【００３６】
ＥＣＵ３３は、代表的にはマイクロコンピュータによって構成されて、所定の制御処理あるいは演算処理を実行する。ＥＣＵ３３は、送受信機３２を制御することによって、各センサユニット２０から電池データを取得できる。ＥＣＵ３３は、電池データに基づいて、各電池モジュール１１の充電状態を推定する。たとえば、満充電容量に対する現在の残容量を百分率に示すＳＯＣ（State  Of  Charge）が算出される。
【００３７】
さらに、ＥＣＵ３３は、各電池モジュール１１の電池データに基づいて、劣化状態を示す劣化パラメータを算出するための劣化診断を実行することができる。劣化パラメータとしては、特許文献３にも示された、電池モジュール１１の内部抵抗および満充電容量が含まれる。内部抵抗および満充電容量の算出には、公知の手法を適宜用いることができる。また、特許文献２に示された、パラメータ同定される電池モデル式のパラメータを劣化パラメータとすることも可能である。そして、この劣化パラメータの値そのもの、あるいは、劣化パラメータに基づく情報として、ＥＣＵ３３は、劣化情報を生成する。
【００３８】
ＥＣＵ３３は、各センサユニット２０に対して、所定周期で電池データの送信を要求する。そして、ＥＣＵ３３は、送信された電池データを用いて、周期的に充電状態の推定および劣化診断を実行する。したがって、各電池モジュール１１の劣化情報は、逐次検出される電池データに基づいて、逐次更新されることになる。
【００３９】
ＥＣＵ３３は、送受信機３２を制御することによって、生成した劣化情報を電池監視ユニット３０の外部に送信できる。すなわち、各センサユニット２０に対して、ＥＣＵ３３が生成した劣化情報を送信できる。
【００４０】
表示装置３４は、ＥＣＵ３３によって演算された、または、送受信機３２により外部から受信した、データあるいは情報を表示可能に構成されている。
【００４１】
図１の構成において、送受信機２３は「第１の無線通信部」に対応し、送受信機３２は「第２の無線通信部」に対応する。
【００４２】
図２は、記憶装置２５の構成を概略的に示すブロック図である。
図２を参照して、記憶装置２５は、読出書込制御回路２６と、情報の読出のみが可能なメモリ２７と、情報の読出および書込が可能なメモリ２８とを含む。
【００４３】
メモリ２７は、ＲＯＭで構成される。たとえば、メモリ２７には、特許文献１に記載された電池モジュール１１固有の情報等を記憶することができる。一方、メモリ２８はＲＡＭ（ＲＡＭ：Random  Access  Memory）で構成される。メモリ２８は、動作電源である、対応の電池モジュール１１の電圧が低下してもデータが消失しないように、不揮発性メモリで構成されることが好ましい。
【００４４】
読出書込制御回路２６は、送受信機２３との間で情報を双方向に伝達できる。この結果、メモリ２７または２８から読出された情報を送受信機２３によってセンサユニット２０の外部に送信することができる。また、送受信機２３によってセンサユニット２０の外部から受信した情報を、メモリ２８へ書込むことができる。
【００４５】
メモリ２８は、電池モジュール１１の使用に応じて逐次更新される劣化情報を記憶するための記憶領域２９を有する。読出書込制御回路２６は、送受信機２３から伝達された情報を記憶領域２９に上書きすることによって、当該劣化情報を二次電池１０の使用中に逐次更新することができる。すなわち、記憶領域２９は、「第１の記憶部」に対応する。
【００４６】
読出書込制御回路２６は、二次電池１０の使用終了後を含む任意のタイミングにおいて、記憶領域２９に記憶された劣化情報を読出すことができる。
【００４７】
次に図３を用いて、本発明の実施の形態による電池監視システムにおける各電池モジュール１１の劣化情報の更新処理について説明する。
【００４８】
図３を参照して、センサユニット２０が電池データを検知すると（ステップＳ１０）、電池データは、センサユニット２０から電池監視ユニット３０へ送信される（ステップＳ１５）。電池監視ユニット３０は、電池データを受信する（ステップＳ２０）。そして、電池監視ユニット３０は、受信した電池データを用いて、充電状態および劣化状態を推定するための演算処理を行なう（ステップＳ３０）。電池監視ユニット３０は、ステップＳ３０での演算処理に基づいて、電池モジュール１１毎の劣化情報を生成する（ステップＳ４０）。
【００４９】
算出された劣化情報は、送受信機３２により、電池監視ユニット３０からセンサユニット２０へ送信される（ステップＳ５０）。センサユニット２０は、送受信機２３により、劣化情報を受信するとともに（ステップＳ６０）、記憶装置２５中の記憶領域２９へ受信した劣化情報を記憶する（ステップＳ７０）。
【００５０】
図３に示した一連の処理は、二次電池１０の使用時において所定周期で繰返し実行される。これにより、劣化情報は、二次電池１０の使用時には逐次演算される。そして、逐次演算された劣化情報が、センサユニット２０内の記憶領域２９において上書きされる。これにより、センサユニット２０に記憶される劣化情報は、二次電池１０の使用時において充放電に応じて更新される。
【００５１】
なお、逐次更新される劣化情報のセンサユニット２０への送信および記憶領域２９での更新（ステップＳ５０〜Ｓ７０）については、必ずしも常時実行する必要はない。たとえば、二次電池１０が車載バッテリである場合には、走行終了時（イグニッションスイッチのオフ時）にのみ、上記Ｓ５０〜Ｓ７０を実行してもよい。
【００５２】
再び図１を参照して、二次電池１０の使用時には、逐次更新された劣化情報がセンサユニット２０に記憶される。したがって、二次電池１０が再使用のために取り外された時点では、各電池モジュール１１に一体的に取り付けられたセンサユニット２０の内部に、二次電池１０の使用終了時に更新された劣化情報が記憶された状態となっている。
【００５３】
ＥＣＵ３３は、電池監視ユニット３０に劣化情報の読出要求が入力されると、センサユニット２０へ劣化情報の出力を指示する。この出力指示に応答して、センサユニット２０（記憶領域２９）に記憶された劣化情報は、記憶装置２５から読出されるとともに、送受信機２３により、センサユニット２０の外部へ送信される。ＥＣＵ３３は、センサユニット２０から出力された劣化情報を送受信機３２で受信すると、表示装置３４に劣化情報を表示する。これにより、車両の定期検査時等に、ＥＣＵ３３への読出要求の入力によって、電池モジュール１１ごとの劣化情報を読出すことができる。
【００５４】
したがって、実施の形態１による電池監視システムでは、各電池モジュール１１の劣化情報が、各電池モジュール１１に取り付けられたセンサユニット２０内で更新および記憶されるとともに、二次電池１０の使用後には任意のタイミングでセンサユニット２０から読出すことができる。この結果、各電池モジュール１１の劣化情報を容易かつ効率的に管理することができる。
【００５５】
また、各センサユニット２０に記憶された劣化情報を、無線通信によって、簡易に読出すことができるので、電池モジュール１１の交換時期判定や、再使用の対象とする電池モジュール１１の選択等において、電池モジュール１１の管理効率が向上する。
【００５６】
［実施の形態１の変形例］
図４は、本発明の実施の形態１の変形例による電池監視システムの構成を説明するブロック図である。
【００５７】
図４を参照して、実施の形態１の変形例では、二次電池１０の使用時に用いられる電池監視ユニット３０とは別の情報取得装置４０によって、各センサユニット２０から劣化情報を読出すことが可能である。
【００５８】
情報取得装置４０は、アンテナ４１と、送受信機４２と、ＥＣＵ４３と、表示装置４４とを含む。
【００５９】
ＥＣＵ４３は、情報取得装置４０に劣化情報の読出要求が入力されると、センサユニット２０に対して劣化情報の出力を指示する。この出力指示に応答して、センサユニット２０（記憶領域２９）に記憶された劣化情報は、記憶装置２５から読出されるとともに、送受信機２３により、センサユニット２０の外部へ送信される。
【００６０】
ＥＣＵ４３は、センサユニット２０から出力された劣化情報を送受信機４２で受信すると、表示装置４４に劣化情報を表示する。
【００６１】
本発明の実施の形態１の変形例による電池監視システムでは、二次電池１０の使用時に用いられる電池監視ユニット３０とは別個の情報取得装置４０によって、各電池モジュール１１の劣化情報を、各電池モジュール１１に一体的に取り付けられたセンサユニット２０から読出すことができる。
【００６２】
したがって、二次電池１０が装置から完全に切離されて、複数の組電池から解体された多数の電池モジュール１１が集約的に保管されている場合にも、劣化情報の管理が容易となる。たとえば、倉庫等で中古電池（電池モジュール１１）を保管しておく際に、保管場所毎に無線ＩＣタグを配置しておけば、中古電池の保管時に保管位置情報を無線ＩＣタグから読出して、センサモジュール２０の記憶装置２５（メモリ２８）に劣化情報とともに記憶しておくことができる。このようにすると、各センサモジュール２０から劣化情報とともに保管場所を読出すことができるので、再使用の対象とする電池モジュール１１の選択のための情報管理がさらに効率化される。
【００６３】
［実施の形態２］
実施の形態２では、センサユニット２０の送受信機２３の好ましい構成あるいは制御について説明する。
【００６４】
（無線通信の高品質化）
図５は、実施の形態２による送受信機２３の構成を説明するブロック図である。図５には、送受信機２３の機能のうちの、送信に関する主要な機能ブロックが示される。なお、各機能ブロックの機能を実現するための構成については公知技術であるので、詳細な説明は省略する。
【００６５】
図５を参照して、送受信機２３は、外乱電波判定部１０２と、周波数調整部１０４と、送信ユニット１０６とを有する。
【００６６】
外乱電波判定部１０２は、アンテナ２４によって受信される電波に基づいて、送受信機２３が使用する通信周波数帯に外乱電波が存在しているか否かを判定する。
【００６７】
そして、周波数調整部１０４は、外乱電波が存在していると判定されたときには、送受信機２３からの送信周波数を調整する。
【００６８】
送信ユニット１０６は、周波数調整部１０４によって調整された送信周波数により、記憶装置２５から読出された情報を、アンテナ２４を介して、センサユニット２０の外部へ送信する。この際に、外乱電波が存在していると判定されたときには、センサユニット２０への送信周波数を変更するための指示を合わせて送信してもよい。
【００６９】
このように、実施の形態２による送受信機２３によれば、外乱電波との干渉を回避して、センサユニット２０から外部（たとえば、電池監視ユニット３０または情報取得装置４０）に対して、情報を送信することができる。これにより、外乱周波数の影響を受けない高品質な無線伝送を実現できる。
【００７０】
（均等化動作の実現）
一般に、複数の電池モジュール１１によって構成される二次電池１０では、電池モジュール１１間でＳＯＣが不均一となって出力電圧（電池電圧）のばらつきが大きくなることを避けるための均等化動作が実行される。この均等化動作は、複数の電池モジュール１１の間で、ＳＯＣが高い電池モジュールを、出力電圧（電池電圧）が目標電圧に低下するまで、強制的に放電させることで実現される。
【００７１】
すなわち、電池監視ユニット３０は、出力電圧が他の電池モジュールよりも高い電池モジュール１１に対応するセンサユニット２０に対して均等化指示を送信する。均等化指示は、当該電池モジュールの送信ユニット１０６に入力される。
【００７２】
電池監視ユニット３０からの均等化指示を受信した送信ユニット１０６は、無効電波を送信するように動作する。センサユニット２０の動作電源を対応の電池モジュール１１から供給する構成とすることにより、送信ユニット１０６が無効電波を送信する際の消費電力によって、対応の電池モジュール１１のＳＯＣが低下する。これにより、当該電池モジュール１１の出力電圧も低下する。センサ情報検出回路２１（図１）によって取得される、対応の電池モジュール１１の出力電圧（電池電圧）が目標電圧に低下するまで、無効電波の送信は継続される。
【００７３】
このようにすると、各センサユニット２０および電池監視ユニット３０の間が直接電気的に接続されていない、本実施の形態１またはその変形例による電池監視システムにおいても、電池監視ユニット３０が監視する複数個の電池モジュール１１の間でＳＯＣを揃えるための均等化動作を効率的に実行することができる。
【００７４】
（間欠動作による消費電力低減）
実施の形態１で説明したように、センサユニット２０および電池監視ユニット３０の間の情報の送受信は、所定期間毎に繰返し実行される。また、１個の電池監視ユニット３０によって、複数の電池モジュール１１が監視される。したがって、センサユニット２０については、間欠動作させることによって、消費電力を抑制することができる。
【００７５】
図６は、実施の形態２によるセンサユニット２０の間欠動作を説明する概念図である。図６には、Ｎ個（Ｎ：３以上の複数タイミングが示される。
【００７６】
図６を参照して、時刻ｔ１では、電池監視ユニット３０からの起動信号に応答して、第１番目のセンサユニット２０が起動される。第１番目のセンサユニット２０は、第１番目の電池モジュール１１からの電池データを電池監視ユニット３０へ送信する。そして、電池監視ユニット３０からは、当該周期における、あるいはそれ以前の周期で求められた劣化情報が送信される。この劣化情報は、第１番目のセンサユニット２０により受信される。受信された劣化情報は、記憶領域２９（図２）に記憶される。そして、送受信が終了すると、電池監視ユニット３０は、第１番目のセンサユニット２０に対して、スタンバイ状態への遷移を指示するためのスタンバイ信号を送信する。これにより、第１番目のセンサユニット２０は、電池監視ユニット３０からの起動信号が次に送信されるまでの間、消費電力が通常動作時よりも抑制されるスタンバイ状態とされる。
【００７７】
時刻ｔ２において、２番目のセンサユニット２０が、電池監視ユニット３０からの起動信号に応答して起動される。そして、第１番目のセンサユニット２０と同様の送受信が完了すると、電池監視ユニット３０は、第２番目のセンサユニット２０へスタンバイ信号を送信する。第２番目のセンサユニット２０は、スタンバイ信号に応答して、スタンバイ状態に移行する。
【００７８】
以降、各センサユニット２０が順次、電池監視ユニット３０により選択される。時刻ｔｘでは、最後の第Ｎ番目のセンサユニット２０が選択される。上述のように、選択されたセンサユニット２０は、電池監視ユニット３０からの起動信号によって起動されて、所定の送受信動作を実行する。そして、送受信が完了すると、当該センサユニット２０は、電池監視ユニット３０からのスタンバイ信号に応答して、スタンバイ状態とされる。時刻ｔｘでは、第Ｎ番目のセンサユニットがスタンバイ状態へ移行することによって、当該周期の動作が完了する。時刻ｔｘから次の周期の開始までの間は、各センサユニット２０は、スタンバイ信号によってスタンバイ状態に維持される。
【００７９】
時刻ｔ１から所定期間が経過すると、次の周期が開始されて、Ｎ個のセンサユニット２０が、同様に順次選択される。このように、各センサユニット２０は、選択されて電池監視ユニット３０との間でデータまたは情報を送受信する期間以外ではスタンバイ状態とされるような、間欠動作を実行する。
【００８０】
図７には、図６に示した各センサユニット２０の間欠動作を実現するための電池監視ユニット３０の制御処理手順が示される。
【００８１】
図７を参照して、電池監視ユニット３０のＥＣＵ３３は、ステップＳ１００により、１周期に相当する所定期間が経過したかどうかを判定する。所定期間が経過するまでは（Ｓ１００のＮＯ判定時）、ステップＳ１１０〜Ｓ１６０の処理はスキップされて、全センサユニット２０がスタンバイ状態に維持される（ステップＳ１７０）。
【００８２】
所定期間が経過すると（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）、当該周期が開始される。この状態は、図６の時刻ｔ１に相当する。ＥＣＵ３３は、ステップＳ１１０に処理を進めて、変数ｉ＝１に設定する。この変数ｉは、選択中のセンサユニット２０を特定するための変数である。
【００８３】
ＥＣＵ３３は、ステップＳ１２０では、第ｉ番目のセンサユニットに対して起動信号を送信する。そして、ステップＳ１３０では、ＥＣＵ３３は、第ｉ番目のセンサユニット２０からの電池データを受信する。さらに、ステップＳ１３０では、電池監視ユニット３０から、当該周期での演算結果あるいは、以前の周期における演算結果に基づく劣化情報が、第ｉ番目のセンサユニット２０に対して送信される。
【００８４】
ＥＣＵ３３は、ステップＳ１３０によるデータ送受信が終了すると、ステップＳ１４０により、第ｉ番目のセンサユニットへスタンバイ信号を送信する。これにより、第ｉ番目のセンサユニット２０は、スタンバイ状態に移行する。
【００８５】
そして、ＥＣＵ３３は、ステップＳ１５０では、変数ｉをインクリメントする。これにより、次のセンサユニット２０が選択される。ＥＣＵ３３は、ステップＳ１６０では、ステップＳ１５０でインクリメントした変数ｉが、Ｎ＋１に達したかどうかを判定する。
【００８６】
ｉ＜Ｎ＋１のとき（Ｓ１６０のＮＯ判定時）には、データ送受信が未完のセンサユニット２０が存在している。したがって、ＥＣＵ３３は、ステップＳ１２０〜Ｓ１５０の処理を繰返す。すなわち、ステップＳ１２０〜Ｓ１５０は、ｉ＝Ｎ＋１となるまで繰返される。
【００８７】
ｉ＝Ｎ＋１のとき（Ｓ１６０のＹＥＳ判定時）には、Ｎ個のセンサユニット２０のすべてについてデータ送受信が完了している。したがって、ＥＣＵ３３は、ステップＳ１７０に処理を進めて、全センサユニット２０に対してスタンバイ信号を送信する。これにより、当該周期の処理を終了する。
【００８８】
図６および図７に示した間欠動作によれば、Ｎ個のセンサユニット２０を順次選択するとともに、各センサユニット２０は、選択されて送受信を実行する期間以外ではスタンバイ状態とされる。したがって、各センサユニット２０の消費電力を抑制できる。
【００８９】
［実施の形態３］
実施の形態３では、電池監視システムの構成の変形例を説明する。
【００９０】
図８は、本発明の実施の形態３による電池監視システムの構成を説明するブロック図である。
【００９１】
図８を参照して、実施の形態３による電池監視システムでは、各センサユニット２０は、図１に示した構成に加えて、演算装置５０をさらに含む。演算装置５０は、実施の形態１での電池監視ユニット３０のＥＣＵ３３における演算機能の一部を有する。演算装置５０は、少なくとも、対応の電池モジュール１１における劣化パラメータの算出および劣化情報の生成の機能の少なくとも一部を実現するように構成される。
【００９２】
これに伴い、ＥＣＵ３３からは、全電池モジュール１１についての劣化パラメータの算出および劣化情報の生成の機能が削除される。これにより、演算負荷を電池監視ユニット３０および各センサユニット２０の間で分散化できるので、ＥＣＵ３３のスペックダウンによる低コスト化や、演算速度の高速化を図ることができる。
【００９３】
なお、各電池モジュール１１の監視および管理のために、電池監視ユニット３０と各センサユニット２０との間でのデータまたは情報の送受信は依然として必要である。したがって、図６および図７に従って、各センサユニット２０のうちの送受信機２３については、実施の形態２と同様に、送受信の期間以外にはスタンバイ状態とする間欠動作を適用できる。
【００９４】
実施の形態３による電池監視システムでは。劣化パラメータや劣化情報は、各センサユニット２０の内部で電池データに基づいて、逐次更新される。そして、更新された劣化パラメータや劣化情報は、実施の形態１と同様に、記憶装置２５（図２に示した記憶領域２９）に保持される。したがって、二次電池１０を再使用に供する際における劣化情報の記憶個所や読出形態については、実施の形態１と同様である。すなわち、各センサユニット２０に記憶された劣化情報は、送受信機２３を介して、無線通信によって読出すことができる。
【００９５】
たとえば、図８の構成例では、図１の構成と同様に、電池監視ユニット３０の送受信機３２によって、劣化情報を読出して表示装置３４に表示することができる。
【００９６】
［実施の形態３の変形例］
本発明の実施の形態３の変形例による電池監視システムの構成を説明するブロック図である。
【００９７】
図９を参照して、本発明の実施の形態３の変形例による電池監視システムでは、実施の形態２（図８）のセンサユニット２０および電池監視ユニット３０に対して、図４の構成と同様に、電池監視ユニット３０とは別の情報取得装置４０を用いて劣化情報を読出す。すなわち、図８および図９の相違点は、図１および図４の相違点と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。すなわち、情報取得装置４０は、センサユニット２０から出力された劣化情報を送受信機４２で受信して、表示装置４４に劣化情報を表示することができる。
【００９８】
このようにすると、実施の形態３の電池監視システムについて、二次電池１０が装置から取り外された後に解体されて、多数の電池モジュール１１が集約的に保管されている場合にも、劣化情報の管理が容易となる。
【００９９】
なお、実施の形態３およびその変形例による電池監視システムにおいても、実施の形態２で説明した無線通信の高品質化（図５）および均等化動作を、各センサユニット２０に適用できる。また、実施の形態２による間欠動作についても、上述のように、各センサユニット２０の送受信機２３に適用できる。
【０１００】
なお、以上説明した本実施の形態による電池監視システムは、電動車両に搭載される二次電池への適用を代表例として説明したが、本発明の適用はこのようなケースに限定されるものではない点について確認的に記載する。すなわち、本発明は、二次電池の負荷を特に限定することなく、電池モジュールにより構成される二次電池の監視システムに共通に適用できる。
【０１０１】
また、劣化パラメータおよび劣化情報についても、特許文献２および３に記載のものを代表例としたが、二次電池１０の再使用に有用であり、かつ、二次電池１０の使用時に更新されるべきデータあるいは情報であれば、任意のものを適用することができる。たとえば、特開２０１０−６０３８４号公報に記載された劣化パラメータについても、本発明での劣化情報に用いることができる。
【０１０２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
この発明は、電池モジュールにより構成される二次電池の監視システムに適用できる。
【符号の説明】
【０１０４】
１０  二次電池、１１  電池モジュール、１２  センサ、２０  センサユニット、２１  センサ情報検出回路、２３，３２，４２  送受信機、２４，３１，４１  アンテナ、２５  記憶装置、２６  読出書込制御回路、２７  メモリ（ＲＯＭ）、２８  メモリ（ＲＡＭ）、２９  記憶領域（劣化情報）、３０  電池監視ユニット、３３，４３  ＥＣＵ、３４，４４  表示装置、４０  情報取得装置、５０  演算装置、１０２  外乱電波判定部、１０４  周波数調整部、１０６  送信ユニット、ｔ１，ｔ２，ｔｘ  時刻。
【図１】
2013140055.tif 000003
【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】
2013140055.tif 000008
【図７】
2013140055.tif 000009
【図８】
2013140055.tif 000010
【図９】
2013140055.tif 000011