(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の分割ユニットを直列に接続している組電池と、組電池を構成している各々の分割ユニットに接続している複数の電池状態検出回路(9)と、組電池に流れる電流を検出する電池電流検出回路(11)と、各々の電池状態検出回路(9)に外部通信バス(10)を介して接続しているバッテリＥＣＵ(8)とを備え、
前記電池状態検出回路(9)の各々が、前記分割ユニットの電池電圧を検出する電圧検出器と、当該電圧検出器の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、電圧検出器で検出される電圧と電池電流検出回路(11)で検出される電流から分割ユニットの残容量を演算するユニット演算回路と、ユニット演算回路で演算された残容量を外部通信バス(10)を介してバッテリＥＣＵ(8)に伝送する通信回路を備え、電池状態検出回路(9)のユニット演算回路で各々の分割ユニットの残容量を演算し、演算された残容量を外部通信バス(10)を介してバッテリＥＣＵ(8)に伝送するようにしてなり、
電池電流検出回路(11)が、検出した電池電流をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を備え、Ａ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号の電池電流を外部通信バス(10)を介して電池状態検出回路(9)に伝送する自動車用の電源装置。
【請求項２】
複数の分割ユニットを直列に接続している組電池と、組電池を構成している各々の分割ユニットに接続している複数の電池状態検出回路(9)と、組電池に流れる電流を検出する電池電流検出回路(11)と、各々の電池状態検出回路(9)に外部通信バス(10)を介して接続しているバッテリＥＣＵ(8)とを備え、
前記電池状態検出回路(9)の各々が、前記分割ユニットの電池電圧を検出する電圧検出器と、当該電圧検出器の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、電圧検出器で検出される電圧と電池電流検出回路(11)で検出される電流から分割ユニットの残容量を演算するユニット演算回路と、ユニット演算回路で演算された残容量を外部通信バス(10)を介してバッテリＥＣＵ(8)に伝送する通信回路を備え、電池状態検出回路(9)のユニット演算回路で各々の分割ユニットの残容量を演算し、演算された残容量を外部通信バス(10)を介してバッテリＥＣＵ(8)に伝送するようにしてなり、
電池電流検出回路(11)が、電池電流を検出してアナログ信号の電圧信号に変換し、アナログ信号である電流信号を各々の電池状態検出回路(9)に伝送する自動車用の電源装置。
【請求項３】
電池状態検出回路(9)に装備される、電池電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器でもって、アナログ信号である電流信号をデジタル信号に変換する請求項２に記載される自動車用の電源装置。
【請求項４】
電池状態検出回路(9)が、アナログ信号である電流信号をＡ／Ｄ変換器に変換する専用のＡ／Ｄ変換器を備える請求項２に記載される自動車用の電源装置。
【請求項５】
複数の分割ユニットを直列に接続している組電池と、組電池を構成している各々の分割ユニットに接続している複数の電池状態検出回路(9)と、各々の電池状態検出回路(9)に外部通信バス(10)を介して接続しているバッテリＥＣＵ(8)とを備え、
前記電池状態検出回路(9)の各々が、前記分割ユニットの電池電圧を検出する電圧検出器と、当該電圧検出器の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、電圧検出器で検出した電圧から分割ユニットの状態を検出するユニット演算回路と、ユニット演算回路で検出された分割ユニットの状態を外部通信バス(10)を介してバッテリＥＣＵ(8)に伝送する通信回路を備え、電池状態検出回路(9)のユニット演算回路で各々の分割ユニットの状態を検出し、検出された分割ユニットの状態を外部通信バス(10)を介してバッテリＥＣＵ(8)に伝送するようにし、
電池ケース(4)をケース(3)に収納しており、ケース(3)の内側で電池ケース(4)の外側にバッテリＥＣＵ(8)を配設している自動車用の電源装置。
【請求項６】
複数の分割ユニットを直列に接続している組電池と、組電池を構成している各々の分割ユニットに接続している複数の電池状態検出回路(9)と、組電池に流れる電流を検出する電池電流検出回路(11)と、各々の電池状態検出回路(9)に外部通信バス(10)を介して接続しているバッテリＥＣＵ(8)とを備え、
前記電池状態検出回路(9)の各々が、前記分割ユニットの電池電圧を検出する電圧検出器と、当該電圧検出器の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、電圧検出器で検出される電圧と電池電流検出回路(11)で検出される電流から分割ユニットの残容量を演算するユニット演算回路と、ユニット演算回路で演算された残容量を外部通信バス(10)を介してバッテリＥＣＵ(8)に伝送する通信回路を備え、電池状態検出回路(9)のユニット演算回路で各々の分割ユニットの残容量を演算し、演算された残容量を外部通信バス(10)を介してバッテリＥＣＵ(8)に伝送するようにしてなり、
電池ケース(4)をケース(3)に収納しており、ケース(3)の内側で電池ケース(4)の外側にバッテリＥＣＵ(8)を配設している自動車用の電源装置。
【請求項７】
複数の分割ユニットを直列に接続している組電池と、組電池を構成している各々の分割ユニットに接続している複数の電池状態検出回路(9)と、各々の電池状態検出回路(9)に外部通信バス(10)を介して接続しているバッテリＥＣＵ(8)とを備え、
前記電池状態検出回路(9)の各々が、前記分割ユニットの電池電圧を検出する電圧検出器と、当該電圧検出器の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、電圧検出器で検出した電圧から分割ユニットの状態を検出するユニット演算回路と、ユニット演算回路で検出された分割ユニットの状態を外部通信バス(10)を介してバッテリＥＣＵ(8)に伝送する通信回路を備え、電池状態検出回路(9)のユニット演算回路で各々の分割ユニットの状態を検出し、検出された分割ユニットの状態を外部通信バス(10)を介してバッテリＥＣＵ(8)に伝送するようにし、
複数の電池モジュール(1)を電池ケース(4)に収納しており、この電池ケース(4)の一部であって、電池モジュール(1)を直列に接続するバスバー(6)を固定しているエンドプレート(5)に、電池モジュール(1)の収納空間を利用することなく、電池状態検出回路(9)を固定している自動車用の電源装置。
【請求項８】
複数の分割ユニットを直列に接続している組電池と、組電池を構成している各々の分割ユニットに接続している複数の電池状態検出回路(9)と、組電池に流れる電流を検出する電池電流検出回路(11)と、各々の電池状態検出回路(9)に外部通信バス(10)を介して接続しているバッテリＥＣＵ(8)とを備え、
前記電池状態検出回路(9)の各々が、前記分割ユニットの電池電圧を検出する電圧検出器と、当該電圧検出器の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、電圧検出器で検出される電圧と電池電流検出回路(11)で検出される電流から分割ユニットの残容量を演算するユニット演算回路と、ユニット演算回路で演算された残容量を外部通信バス(10)を介してバッテリＥＣＵ(8)に伝送する通信回路を備え、電池状態検出回路(9)のユニット演算回路で各々の分割ユニットの残容量を演算し、演算された残容量を外部通信バス(10)を介してバッテリＥＣＵ(8)に伝送するようにしてなり、
複数の電池モジュール(1)を電池ケース(4)に収納しており、この電池ケース(4)の一部であって、電池モジュール(1)を直列に接続するバスバー(6)を固定しているエンドプレート(5)に、電池モジュール(1)の収納空間を利用することなく、電池状態検出回路(9)を固定している自動車用の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の分割ユニットを直列接続してなる組電池を備える自動車用の電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ニッケル水素電池は、エネルギー密度、出力密度、サイクル特性等の基本特性に優れており、電気自動車等の電源としての実用化の開発が進んでいる。電気自動車用として用いられる場合、所定の出力を得るためには５０〜２００Ａ程度の電流を流すことができる電池容量と、１００〜３５０Ｖ程度の出力電圧が要求される。ニッケル水素電池は、１セル当りの出力電圧が１．２Ｖ程度であるため、多数のセルを直列接続して所要の出力電圧を得ることになる。例えば、６セルを直列接続して１モジュールとし、更にこれを３２モジュール直列接続することによって、１９２セルの組電池を備える電源装置が構成され、約２３０Ｖの出力電圧が得られる。
【０００３】
このような電源装置においては、常に安定した出力を得るために電池の状態を監視しておく必要がある。かかる電池状態の監視は、組電池全体の出力電圧及びまたは電池温度を検出するのが構成的にも簡単である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この構成にあっては、組電池を構成するモジュールやセルの１つが異常状態であっても、当該異常の存在を発見することは困難であった。そこで、特開平１１−１６５５４０号公報によれば、電池モジュール毎に電池電圧を検出する電圧センサを設けた構成が記載されている。この構成においては、各モジュール毎の状態を個別に検出することができる。
【０００５】
しかしながら、当該先行技術にあっては、各モジュール毎に設けられているのは単にモジュールの電圧を検出するセンサであり、各センサの出力に基づく各種演算はバッテリＥＣＵにて集中的に行うようになっているため、バッテリＥＣＵの負荷が多大となるなど問題点が多い。
【０００６】
さらに、ひとつのバッテリＥＣＵが全ての電池モジュールの状態を検出するので、各々の電池モジュールを独立して正確に検出するのが難しい。また、各々の電池モジュールの電圧を考慮しながら残容量を独立して演算すると、ますますバッテリＥＣＵの負荷が増加する。さらに、各々の電池モジュールの電圧を電圧センサーで検出する電源装置は、各々の電圧センサーのリード線をバッテリＥＣＵに接続する必要がある。電圧センサーは、各々の電池モジュールに接続しているので高電位となる。このため、事故等で電源装置が破損されるときに高電圧のリード線に大電流が流れる欠点がある。
【０００７】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、バッテリＥＣＵの負荷を軽くして安価なものを使用しながら、各々の電池モジュールで構成される分割ユニットの状態を独立してより詳細に検出できる自動車用の電源装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の大切な目的は、電池モジュールの寿命を長くできると共に、衝突時の安全性と信頼性を向上でき、さらに雑音による誤差を少なくしてより正確に電池モジュールで構成される分割ユニットの状態を検出できる自動車用の電源装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動車用の電源装置は、複数の分割ユニットを直列に接続している組電池と、組電池を構成している各々の分割ユニットに接続している複数の電池状態検出回路９と、各々の電池状態検出回路９に外部通信バス１０を介して接続しているバッテリＥＣＵ８とを備える。各々の電池状態検出回路９は、分割ユニットの電池電圧を検出する電圧検出器と、電圧検出器の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、電圧検出器で検出した電圧から分割ユニットの状態を検出するユニット演算回路と、ユニット演算回路で検出された分割ユニットの状態を外部通信バス１０を介してバッテリＥＣＵ８に伝送する通信回路を備える。電池状態検出回路９は、ユニット演算回路で各々の分割ユニットの状態を検出し、検出された分割ユニットの状態を外部通信バス１０を介してバッテリＥＣＵ８に伝送する。
【００１０】
さらに、本発明の電源装置は、複数の分割ユニットを直列に接続している組電池と、組電池を構成している各々の分割ユニットに接続している複数の電池状態検出回路９と、組電池に流れる電流を検出する電池電流検出回路１１と、各々の電池状態検出回路９に外部通信バス１０を介して接続しているバッテリＥＣＵ８とを備える。各々の電池状態検出回路９は、分割ユニットの電池電圧を検出する電圧検出器と、電圧検出器の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、電圧検出器で検出される電圧と電池電流検出回路１１で検出される電流から分割ユニットの残容量を演算するユニット演算回路と、ユニット演算回路で演算された残容量を外部通信バス１０を介してバッテリＥＣＵ８に伝送する通信回路を備える。電池状態検出回路９は、ユニット演算回路で各々の分割ユニットの残容量を演算し、演算された残容量を外部通信バス１０を介してバッテリＥＣＵ８に伝送する。
【００１２】
電池電流検出回路１１は、好ましくは、検出した電池電流をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を備え、Ａ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号の電池電流を外部通信バス１０を介して電池状態検出回路９に伝送する。電池電流検出回路１１は、電池電流を検出してアナログ信号の電圧信号に変換し、アナログ信号である電流信号を各々の電池状態検出回路９に伝送することもできる。この電池状態検出回路９は、電池電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器でもって、アナログ信号である電流信号をデジタル信号に変換することができる。さらに、電池状態検出回路９は、アナログ信号である電流信号をＡ／Ｄ変換器に変換する専用のＡ／Ｄ変換器を備えることもできる。
【００１４】
さらに、本発明の電源装置は、複数の電池モジュール１を電池ケース４に収納して、この電池ケース４の一部であって、電池モジュール１を直列に接続するバスバー６を固定しているエンドプレート５に、電池モジュール(1)の収納空間を利用することなく、電池状態検出回路９を固定することができる。電池電流検出回路１１は、電池モジュール１を直列に接続するバスバー６の電圧を検出して電流を測定することができる。さらに、電源装置は、電池ケース４をケース３に収納して、ケース３の内側で電池ケース４の外側にバッテリＥＣＵ８に配設することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。
【００１６】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１７】
図１は、電気自動車等に用いられる本発明の一実施例の電源装置を示し、この電源装置の回路図を図２に示す。図１の電源装置は、自動車を走行させるモーターを駆動する電池をケース３に内蔵している。ケース３は、電池を収納する電池収納部３Ａと、この電池収納部３Ａに隣接して配設している衝撃吸収部３Ｂとを有する。衝撃吸収部３Ｂは、それ自体を破壊して衝撃を吸収する。それ自体を破壊して衝撃を吸入する衝撃吸収部３Ｂは、電池収納部３Ａよりも破壊強度を弱くなるように製作される。
【００１８】
電池収納部３Ａは、複数の電池を収納する電池ケース４とバッテリＥＣＵ８を収納している。図１の電源装置は、電池収納部３Ａに２つの電池ケース４を収納している。この図に示すように、電池収納部３Ａは、複数の電池ケース４を収納することができる。電池収納部３Ａに複数の電池ケース４を収納する構造は、電池ケース４を軽く小さくできるので、電池収納部３Ａに収納する作業を能率よくできる。さらに、両側に取っ手を設けている電池ケース４は、さらに能率よく電池収納部３Ａに出し入れできる。
【００１９】
本発明の電源装置は、直列に接続している複数の分割ユニットで組電池を構成する。分割ユニットは、ひとつまたは複数の電池モジュール１で構成される。電池ケース４は、図３に示すように、分割ユニットを構成する複数本の電池モジュール１を隙間ができるように平行に並べて収納している。電池モジュール１は、複数の素電池２を直線状に直列に連結している。電池ケース４に収納される複数の電池モジュール１は、金属板のバスバー６で互いに直列に接続されて出力電圧を高くしている。バスバー６は、電池ケース４のエンドプレート５に装着される。さらに、電池収納部３Ａに収納される複数の電池ケース４の出力も互いに直列に接続される。したがって、電池収納部３Ａに収納される全ての素電池２は、互いに直列に接続されて出力電圧を高くしている。電源装置の出力電圧は、素電池２の数、いいかえると電池モジュール１の本数で出力電圧を調整する。電源装置の出力電圧は、自動車に要求される出力により最適電圧に設定され、たとえば１００〜３００Ｖの範囲に設定される。素電池２は、５〜７Ａｈのニッケル−水素電池である。ただ、素電池２の容量をこの値に特定せず、これよりも大きくあるいは小さくすることができる。また、素電池２には、リチウムイオン電池やニッケル−カドミウム電池等の全ての二次電池を使用できる。
【００２０】
電池モジュール１は、たとえば、５〜１０本の素電池２を直線状に直列に連結している。電池モジュール１は、円筒型の素電池２を、金属板で製作している皿状接続体７を介して直線状に連結される。ただし、電池モジュールは、角型の素電池を直列に接続して製作することもできる。電池モジュール１の両端には、正極端子と負極端子からなる電極端子（図示せず）を連結している。この電極端子がバスバー６で接続されて、全ての電池モジュール１は直列に接続される。
【００２１】
直列に連結される素電池は、皿状接続体を使用することなく、Ｕ曲したリード板の対向面を互いに溶接して連結することもできる。この電池モジュールは、素電池を放電させる方向に、大電流をパルス通電して、Ｕ曲したリード板の対向面を溶着する。さらに、電池モジュールは、素電池の正負の電極の間に金属板を挟着する状態で、素電池を放電させる方向に大電流パルス通電処理をして、金属板を素電池の電極に溶着することもできる。
【００２２】
さらにまた、素電池の間に金属板を挟着することなく、素電池の正負の電極を直接に溶着することもできる。この素電池は、正極端子である封口板の上部表面に円錐状の突起を設け、この突起を隣接する素電池の負極端子に大電流パルス通電して溶接する。
【００２３】
電池ケース４は、図３に示すように、電池状態検出回路９をエンドプレート５に装着している。エンドプレート５は、電池モジュール１の両端部に位置する。このエンドプレート５は、電池モジュール１を直列に接続するバスバー６を装着している。バスバー６は、隣接する電池モジュール１の正極端子と負極端子に端部をネジ止して固定されて、隣接する電池モジュール１を直列に接続する。エンドプレート５は、バスバー６と共に、電池状態検出回路９も装着している。
【００２４】
電源装置は、直列に接続している複数の分割ユニットで組電池を構成しており、ひとつの分割ユニットは、ひとつの電池モジュール１、または複数の電池モジュール１で構成される。ひとつの電池モジュール１をひとつの分割ユニットとする電源装置は、最も正確に各々の電池モジュール１の状態を検出できる。電池状態検出回路９がひとつの電池モジュール１をひとつの分割ユニットとして、その状態を検出するからである。ひとつの分割ユニットは、２個の電池モジュール１で構成することができる。この電源装置は、電池ケース４の片側のエンドプレート５に電池状態検出回路９を装着して、全ての分割ユニットの電圧を検出できる。隣接するバスバー６間の電圧が、２つの電池モジュール１の電圧となるからである。ただ、ひとつの分割ユニットをひとつの電池モジュールで構成して、片側のエンドプレートに装着される電池状態検出回路で、全ての分割ユニットの電圧を検出することもできる。この電源装置は、電圧を検出するためのリード線を、電池状態検出回路を設けているのと反対側のエンドプレートまで延長してバスバーに接続する。さらに、分割ユニットは、３個以上の電池モジュールを直列したもので構成することもできる。しかしながら、ひとつの分割ユニットを多くの電池モジュールで構成するほど、各々の電池モジュールの状態を正確に検出するのが難しくなる。したがって、複数の電池モジュールで構成される分割ユニットは、好ましくは２〜４個の電池モジュールでひとつの分割ユニットを構成する。
【００２５】
電池状態検出回路９は、分割ユニットの電池電圧を検出する電圧検出器と、分割ユニットを構成する電池モジュール１の温度を検出する温度検出器と、電圧検出器と温度検出器の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、電圧検出器と温度検出器の出力をデジタル信号に変換した信号から分割ユニットの状態を検出するユニット演算回路と、ユニット演算回路で検出された分割ユニットの状態を外部通信バス１０を介してバッテリＥＣＵ８に伝送する通信回路を備える。
【００２６】
各々のユニット演算回路は、Ａ／Ｄ変換器から入力される信号で、各々の分割ユニットの状態、たとえば分割ユニットの残容量や異常状態を検出する。検出した各々の分割ユニットの状態は、外部通信バス１０を介してバッテリＥＣＵ８に伝送される。ユニット演算回路は、たとえば各々の分割ユニットの電圧偏差が所定値（例えば、１Ｖ）以上ある場合、または各々の電池温度偏差が所定値（例えば、１０℃）以上ある場合に異常状態と判別する。さらに、ユニット演算回路は、分割ユニットの電圧値が最高電圧よりも高いとき、または最低電圧よりも低いとき、さらに、分割ユニットの温度が設定値よりも高いときも異常状態と判別することもできる。
【００２７】
図２の電源装置は、組電池の電流を検出する電池電流検出回路１１を設けている。この電池電流検出回路１１は、組電池に流れる電流を図２に示すようにシャント抵抗の両端電圧を測定することにより検出してデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を備える。なお、シャント抵抗に代えて、ホール素子等、電流値を測定することができる素子を用いても良い。Ａ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号の電池電流は、外部通信バス１０を介して電池状態検出回路９に伝送される。この電源装置は、電池状態検出回路９のユニット演算回路でもって、電池電流検出回路１１から入力されるデジタル信号と、電圧検出器及び温度検出器の信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換した信号から、分割ユニットの残容量を演算する。残容量は、電池に流れる充放電の電流を積算して演算される。電源装置は、全ての電池モジュール１を直列に接続しているので、全ての電池モジュール１に同じ電流が流れる。したがって、電流は各々の電池モジュール１で検出する必要がなく、ひとつの検出値を全ての電池モジュール１の残容量の演算に利用できる。
【００２８】
残容量は、充電容量から放電容量を減算して演算される。充電容量は、充電電流の積算値と充電効率の積で演算され、放電容量は放電電流の積算値と放電効率の積で演算される。全ての電池モジュール１は直列に接続されて同じ電流が流れるが、各々の電池モジュール１の残容量は必ずしも一致しない。とくに、残容量を％で表示する相対残容量は、劣化するにしたがって変動する。最大充電容量が変化して相対残容量を変化させるからである。相対残容量は、残容量／最大充電容量の比率で演算される。したがって、仮にいずれかひとつの分割ユニットの最大充電容量が他のものに比較して半分に減少すると、演算される相対残容量は２倍になる。
【００２９】
さらに、相対残容量が１００％を越える分割ユニットが充電されると、この分割ユニットは過充電されて素電池２を著しく劣化させる。また、相対残容量が０％になった分割ユニットを放電しても素電池２を過放電させて著しく劣化させる。素電池２の劣化をできるかぎり少なくするために、全ての分割ユニットは過充電と過放電が阻止されなければならない。バッテリＥＣＵ８は、分割ユニットの相対残容量が０〜１００％の範囲を越えないように、好ましくは２０〜８０％、さらに好ましくは３０〜７０％の範囲で充放電させる。ただ、バッテリＥＣＵ８は、分割ユニットの残容量を補正するために必要なとき、あるいは電池のメモリ効果を解消するために必要なときに限って、残容量が０になるまで放電し、あるいは満充電されるまで充電する。
【００３０】
分割ユニットは、完全に放電されると電池電圧が設定電圧まで低下する。したがって、ユニット演算回路は、分割ユニットの電圧が設定電圧まで低下すると、充放電電流の積算値から演算した残容量を完全に放電された状態に補正する。また、分割ユニットが満充電されると電池電圧が設定電圧まで電圧が上昇し、あるいはピーク電圧が−ΔＶ低下する。素電池をリチウムイオン電池とする電池モジュールは、電池電圧が設定電圧まで上昇したことを検出して満充電と判定する。素電池をニッケル−水素電池やニッケル−カドミウム電池とする電池モジュールは、電池電圧がピーク電圧から−ΔＶ低下することを検出して満充電と判定する。電池が満充電されると相対残容量を１００％と補正し、あるいはそのときに演算された残容量（Ａｈ）を最大充電容量と補正する。このように、電池の残容量が０または１００％になったことを検出して、残容量を補正すると極めて正確に残容量を補正できる。
【００３１】
ただ、分割ユニットの残容量が２０％となり、あるいは８０％になるときに残容量を補正することもできる。残容量が２０％以下となり、あるいは８０％以上になると、分割ユニットの電圧が急激に変化（低下または上昇）する特性を有するからである。このことを実現するユニット演算回路は、残容量と電池電圧との相関関係を記憶しており、残容量が所定の値になるときに、電池電圧から残容量を正確に補正する。
【００３２】
さらに各々の電池状態検出回路９のユニット演算回路は、充放電サイクルの回数、充放電電流のトータル値、あるいは電源装置の使用状態等から最大充電容量を補正して残容量を補正することもできる。この電源装置は、残容量を所定の容量となるまで充電したり放電させることなく、演算した残容量を補正できる特長がある。電源装置のユニット演算回路で演算された残容量は、相対残容量として、あるいはＡｈで表される容量で、外部通信バス１０からバッテリＥＣＵ８に伝送する。相対残容量でなくてＡｈで表される容量を演算するユニット演算回路は、残容量と共に最大充電容量も外部通信バス１０からバッテリＥＣＵ８に伝送する。バッテリＥＣＵ８が最大充電容量以上に分割ユニットを充電しないようにするためである。
【００３３】
電池電流検出回路１１のＡ／Ｄ変換器と、電池状態検出回路９のＡ／Ｄ変換器は、一定のサンプリング周期で、あるいはバッテリＥＣＵ８から入力される信号に制御されて、電流や電圧をデジタル信号に変換する。電池電流検出回路１１のＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換されたデジタル信号である電流信号は、外部通信バス１０を介して各々の電池状態検出回路９のユニット演算回路に伝送される。
【００３４】
電池電流検出回路１１は、電池モジュール１を直列に接続しているバスバー６の電圧降下を検出して電流を検出する。バスバー６の電圧降下は、電池に流れる電流と、バスバー６の抵抗値の積となり、充電電流と放電電流では電圧降下の正負が逆になる。バスバー６の抵抗値は極めて小さいので、電流に対するバスバー６の電圧降下は小さい。したがって、バスバー６の電圧は、アンプで増幅してＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換される。
【００３５】
電池状態検出回路９は、Ａ／Ｄ変換器を内蔵しているので、このＡ／Ｄ変換器で電池電流検出回路１１のアナログ信号をデジタル信号に変換することができる。この電源装置は、電池電流検出回路１１からアナログ信号である電流信号を各々の電池状態検出回路９に伝送する。各々の電池状態検出回路９は、電流信号をデジタル信号に変換して、分割ユニットの残容量を演算する。この電源装置は、電池電流検出回路１１にＡ／Ｄ変換器を設ける必要がなく、電池電流検出回路１１を簡単で安価にできる。さらに、電池状態検出回路９に内蔵されるＡ／Ｄ変換器は、電圧検出器と温度検出器の両方から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換することができる。この電池状態検出回路９は、ひとつのＡ／Ｄ変換器を内蔵する。ただ、電池状態検出回路９は、電圧検出器と温度検出器のアナログ信号を別々に専用のＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換することもできる。
【００３６】
各々の電池状態検出回路９に内蔵されるユニット演算回路は、各々が独立して分割ユニットの残容量を演算しており、バッテリＥＣＵ８から残容量の出力を要求する信号が外部通信バス１０から入力されると、残容量を示すデジタル信号をバッテリＥＣＵ８に出力する。あるいは、ユニット演算回路は、演算した残容量を一定の周期でバッテリＥＣＵ８に出力することもできる。電池状態検出回路９は、一定のサンプリング周期で検出した電池電圧をデジタル信号に変換すると共に、電池電流検出回路１１から入力される電流信号を演算して残容量を正確に演算する。この電源装置は、バッテリＥＣＵ８で残容量を演算する必要がないので、バッテリＥＣＵ８の負荷をもっとも軽くしながら、各々の分割ユニットの残容量を正確に検出できる。バッテリＥＣＵ８は、残容量や電池状態の判定結果を車側コントローラ１２に送信する。
【００３７】
以上の電源装置は、以下のフローチャートで分割ユニットの残容量をバッテリＥＣＵ８に伝送できる。
［Ｓ１のステップ］
バッテリＥＣＵ８は、電池状態検出回路９に対して当該検出回路を示すＩＤ信号を外部通信バス１０から送信する。
［Ｓ２のステップ］
当該ＩＤ信号に対応する電池状態検出回路９は、分割ユニットの残容量と異常かどうかを外部通信バス１０でデジタル信号としてバッテリＥＣＵ８に送信する。
その後、バッテリＥＣＵ８は、電池状態検出回路９Ａ、・・・、９Ｘに対して順次、同様にＩＤ信号を送信し、これら電池状態検出回路９から残容量等のデジタル信号を受信する。
【００３８】
各々の分割ユニットから残容量が伝送されるバッテリＥＣＵ８は、各々の分割ユニットの残容量が最大充電容量の２０％〜８０％の範囲内で行われるように、充放電を制御する。
【００３９】
なお、外部通信バス１０を介して行われるデジタル信号の通信は、３〜４回繰り返し行うことで、雑音等の影響で間違った信号が伝送されるのを防止できる。電池状態検出回路９は、分割ユニットが異常であるかどうかのデジタル信号と、残容量のデジタル信号を順番にバッテリＥＣＵ８に伝送し、バッテリＥＣＵ８はその結果を車側コントローラ１２に送信する。以後、この動作が繰り返し行われる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の自動車用の電源装置は、バッテリＥＣＵの負荷を軽くして安価なものを使用しながら、各々の電池モジュールで構成される分割ユニットの状態を独立してより詳細に検出できる特長がある。それは、本発明の電源装置が、複数の分割ユニットにそれぞれ電池状態検出回路を接続しており、この電池状態検出回路が各々の分割ユニットの状態を検出し、検出された分割ユニットの状態を外部通信バスを介してバッテリＥＣＵに伝送しているからである。このように、複数の電池状態検出回路が各々の分割ユニットの状態を独立して検出する電源装置は、各分割ユニットの状態をより詳細に検出できると共に、バッテリＥＣＵの負荷を軽くして安価なものを使用できる特長がある。
【００４１】
とくに、この電源装置は、各々の分割ユニットに接続される電池状態検出回路が各分割ユニットの電圧を検出して各分割ユニットの状態を検出するので、従来のように、各々の分割ユニットに配設された電圧センサーのリード線をバッテリＥＣＵに接続する必要がない。このように、複雑な配線を必要としない本発明の電源装置は、衝突時の安全性と信頼性を向上できると共に、雑音による誤差を少なくしてより正確に電池モジュールで構成される分割ユニットの状態を検出できる特長もある。
【００４２】
さらに、本発明の電源装置は、分割ユニット単位毎に同じ構成の電池状態検出回路を設置しているため、分割ユニット数の増減に関係なく、汎用性のあるシステムを構成することができる。また、電池状態検出回路は、分割ユニットに近接して配置することができるため、各種配線を短くして検出精度を向上させることができると共に、組み立て性を上げることができる。さらにまた、電池状態検出回路からの信号をデジタル信号で送信することにより、信号線の安全性及び信頼性を向上させることができる。
【００４３】
さらに、本発明の電源装置は、組電池に流れる電流を検出する電池電流検出回路を備えているので、各々の電池状態検出回路で検出される電圧と、電池電流検出回路で検出される電流から各々の分割ユニットの残容量を正確に演算できる。このため、この電源装置は、分割ユニット単位で残容量を理想の状態に制御して、各分割ユニットを構成する電池モジュールの劣化を有効に防止し、電池モジュールの寿命を長くできる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる自動車用の電源装置の内部構造を示す斜視図
【図２】本発明の一実施例にかかる自動車用の電源装置の回路図
【図３】複数の電池モジュールを電池ケースに収納した状態を示す概略斜視図
【符号の説明】
１…電池モジュール
２…素電池
３…ケース              ３Ａ…電池収納部        ３Ｂ…衝撃吸収部
４…電池ケース
５…エンドプレート
６…バスバー
７…皿状接続体
８…バッテリＥＣＵ
９…電池状態検出回路
１０…外部通信バス
１１…電池電流検出回路
１２…車側コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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