專利名稱：電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過串聯(lián)以及并聯(lián)中的某一方或者兩方的方式連接多個電池要素之間而構(gòu)成的電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為以往的電池系統(tǒng)，例如，已知將串聯(lián)連接多個電池單元而成的多個電池要素相互并聯(lián)連接了的系統(tǒng)(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。在專利文獻(xiàn)I的電池系統(tǒng)中，使用電池要素的地址信息，檢測分別賦予了固有的地址信息的多個電池要素的電池殘量。根據(jù)專利文獻(xiàn)I的電池系統(tǒng)，能夠進(jìn)行與多個電池要素相關(guān)的高精度的電池殘量管理。專利文獻(xiàn)1日本特開2009-14566號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，最近，大力開發(fā)并試驗(yàn)性地導(dǎo)入了電力儲存用的大規(guī)模的電池系統(tǒng)。在此期間，電池系統(tǒng)的應(yīng)用用途擴(kuò)大，與此相伴地，電池系統(tǒng)要求能夠靈活地應(yīng)對各種電壓/電流容量的要求的擴(kuò)展性。為了實(shí)現(xiàn)這樣的擴(kuò)展性。例如，考慮按照所需的電壓/電流容量，來構(gòu)筑多個電池要素之間的連接關(guān)系。在構(gòu)筑這樣的電池系統(tǒng)時，重要的點(diǎn)在于，掌握并管理多個電池要素之間的連接方式。但是，在專利文獻(xiàn)I的電池系統(tǒng)中，無法掌握并管理多個電池要素之間的連接方式。本發(fā)明是鑒于上述實(shí)情而完成的，其目的在于能夠掌握并管理多個電池要素之間的連接方式。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的電池系統(tǒng)，通過串聯(lián)以及并聯(lián)中的某一方或者兩方的方式連接多個電池要素之間而構(gòu)成，其最主要的特征在于，具備:識別信息設(shè)定部，設(shè)定與多個所述電池要素相關(guān)的識別信息；以及連接方式管理部，使用由所述識別信息設(shè)定部設(shè)定的識別信息來管理多個所述電池要素之間的連接方式，與所述電池要素相關(guān)的識別信息由與各個所述電池要素具有的電位相關(guān)的第I識別信息、和與各個所述電池要素所屬的上位群相關(guān)的第2識別信息的組合形成。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的電池系統(tǒng)，能夠掌握并管理多個電池要素之間的連接方式。


圖1是示出作為本發(fā)明的實(shí)施方式的電池系統(tǒng)的一構(gòu)成要素的電池模塊的概要的功能框圖。圖2是示出作為本發(fā)明的實(shí)施方式的電池系統(tǒng)的一構(gòu)成要素的電池組的概要的功能框圖。圖3A是將本發(fā)明的實(shí)施方式的電池系統(tǒng)包括而收納的電池塊收納裝置的外觀圖。圖3B是概略地示出電池塊收納裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的功能框圖。圖4A是詳細(xì)示出對多個電池模塊(并聯(lián)連接)分配的識別信息的概念圖。圖4B是詳細(xì)示出對多個電池模塊(串并聯(lián)連接)分配的識別信息的概念圖。圖5A是示出在相互并聯(lián)地連接了一對電池組的電池塊中，掌握一對電池組之間的連接關(guān)系的步驟的說明圖。圖5B是示出在相互串聯(lián)地連接了一對電池組之間的電池塊中，掌握一對電池組之間的連接關(guān)系的步驟的說明圖。圖5C是示出在按照與圖5B相逆的順序相互串聯(lián)地連接了一對電池組之間的電池塊中，掌握一對電池組 之間的連接關(guān)系的步驟的說明圖。圖6是示出在電池塊收納裝置中，從外部讀取識別信息時的步驟的說明圖。(符號說明)IlA IlD:電池模塊(電池要素)；13:電池單元監(jiān)視部；15a、23A:識別信息信號端子部；17A:SCI ;19A:電源電路端子部；21A 21D:電池組(電池系統(tǒng))；25:識別信息設(shè)定部；31:電池塊收納裝置；31-2:變形例的電池塊收納裝置；33-1 第I實(shí)施例的電池塊；33-2:第2實(shí)施例的電池塊；33-3:第3實(shí)施例的電池塊；3_4 第4實(shí)施例的電池塊；33_5:第5實(shí)施例的電池塊；35:綜合控制部；47:連接方式管理部；49:連接方式管理表格；EC1、EC2、…、ECn:電池單元。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式的電池系統(tǒng)。[電池模塊11的概要]首先，參照圖1，說明作為本發(fā)明的實(shí)施方式的電池系統(tǒng)的一構(gòu)成要素的電池模塊
11。圖1是示出電池模塊11的概要的功能框圖。另外，在以下的說明中，在說明各個電池模塊的情況下，如“ IIA”、“ IIB”、“ IIC”…那樣，在對電池模塊分配的主符號“11”的后面附加分支符號“A”、“B”、“C”而示出。另外，在說明電池模塊的總論的情況下，僅附加主符號“11”而示出。對于這樣的符號的標(biāo)記規(guī)貝U，除了電池模塊以外，對后述的串行通信接口(SCI) 17、電源電路端子部19、電池組21、識別信息信號端子部23也同樣地應(yīng)用。與本發(fā)明的“電池要素”的一部分相當(dāng)?shù)碾姵啬KIlA如圖1所示，構(gòu)成為具備直流電源電路12、電池單元監(jiān)視部13、識別信息信號端子部15a、串行通信接口(SCI:Serial Communication Interface ;以下,省略為“SCI”) 17a、電源電路端子部(以下，稱為“Power”)19a、和顯示器 20。直流電源電路12是將多個電池單元(例如，鋰離子二次電池)EC1、EC2、…、ECn(其中，η是自然數(shù))之間串聯(lián)地連接而構(gòu)成的。直流電源電路12的正極以及負(fù)極的兩個端子與用于將多個電池單元EC1、EC2、…、ECn中充電的直流電力取出到外部的電源端子部19a連接。在多個電池單元EC1、EC2、…、ECn的各個中，設(shè)置了檢測單元周圍的溫度的溫度傳感器T1、T2、T3、…、Τη、和檢測電池單元電壓的電壓傳感器V1、V2、V3、…、Vn。電池單元監(jiān)視部13具有多個電池單元EC1、EC2、…、ECn的管理功能。具體而言，電池單元監(jiān)視部13從溫度傳感器T1、T2、T3、…、Τη、以及單元電壓傳感器V1、V2、V3、…、Vn取得與各個溫度以及電壓相關(guān)的檢測值，根據(jù)這些檢測值，進(jìn)行溫度校正而求出各個電池單元EC1、EC2、…、ECn的每一個的充電狀態(tài)(SOC =State Of Charge)。另外，電池單元監(jiān)視部13根據(jù)各個電池單元EC1、EC2、……、ECn的每一個的單元電壓，診斷過充電或者過放電。識別信息信號端子部15a對與用于唯一地識別作為本發(fā)明的“電池要素”發(fā)揮功能的電池模塊11的識別信息相關(guān)的信號的輸入輸出進(jìn)行中介。SCI17a針對電池模塊11對和與本發(fā)明的“上位群”相當(dāng)?shù)碾姵亟M21之間的信息通信的輸入輸出進(jìn)行中介。作為成為通信對象的信息，可以舉出與各個電池單元EC1、EC2、…、ECn的每一個的溫度以及電壓相關(guān)的檢測值、以及充電狀態(tài)(SOC)。電源端子部19a對·用于將電池單元EC1、EC2、…、ECn中充電的直流電力取出到外部，另一方面將外部電力積蓄到多個電池單元EC1、EC2、…、ECn的電力的交換進(jìn)行中介。顯示器20具有顯示電池模塊IlA的工作狀態(tài)的功能。如上所述構(gòu)成的電池模塊IlA雖然沒有特別限定，但例如，具有IOAh 30Ah左右的容量。電池模塊IlA除了 SOC運(yùn)算功能以外，還根據(jù)需要，具有各電池單元EC1、EC2、…、ECn的內(nèi)部阻抗運(yùn)算功能、劣化狀態(tài)(SOH:State Of Health)運(yùn)算、單元電壓的平衡控制、以及電池模塊IlA內(nèi)部的漏電探測功能。[電池組21的概要]接下來，參照圖2，說明與本發(fā)明的實(shí)施方式的電池系統(tǒng)相當(dāng)?shù)碾姵亟M21。圖2是示出電池組21的概要的功能框圖。與本發(fā)明的“電池要素”的一部分相當(dāng)?shù)碾姵亟M21A如圖2所示，構(gòu)成為具備4個電池模塊IlA 11D、SCI17A、電源端子部19A、識別信息信號端子部23A、以及識別信息設(shè)定部25。SCI 17A如圖2所示，與4個電池模塊IlA IlD的各個中設(shè)置的SCI 17a 17d連接，針對電池組21A對和與“上位群”相當(dāng)?shù)碾姵叵到y(tǒng)31之間的信息通信的輸入輸出進(jìn)行中介。另外，對于連接SCI17a 17d之間的通信路徑的樣式，適當(dāng)?shù)夭捎眯切突蛘呖偩€型等即可。電源端子部19A如圖2所示，與4個電池模塊IlA IlD的各個中設(shè)置的電源端子部19a 19d的正極以及負(fù)極的兩個端子連接，對用于將多個電池模塊IlA IlD中充電的直流電力取出到外部，另一方面將外部電力積蓄到多個電池模塊IlA IlD的電力的交換進(jìn)行中介。識別信息信號端子部23A如圖2所示，將與用于唯一地識別屬于電池組21A的電池模塊IlA IlD的識別信息相關(guān)的設(shè)定信號中介到綜合控制部35。另外，SCI17A、電源端子部19A、以及識別信息信號端子部23A優(yōu)選相互離開地配置。其原因?yàn)?，如果這樣配置，則能夠抑制噪聲的影響。識別信息設(shè)定部25具有生成與屬于電池組21A的電池模塊IlA IlD的識別信息相關(guān)的設(shè)定信號的功能。具體而言，識別信息設(shè)定部25如圖2所示，具備正母線Vcc、負(fù)母線GND、多個上拉電阻R、和第I以及第2地址設(shè)定部27、29。
用于對電池模塊IlA IlD的各個設(shè)定識別信息的電源既可以如圖2所示，經(jīng)由識別信息信號端子部23A從外部供給，也可以從電池模塊IlA IlD自身積蓄的電力提供。第I以及第2地址設(shè)定部27、29例如由DIP開關(guān)、短路針(shortpin)等構(gòu)成即可。如果這樣構(gòu)成，則能夠?qū)﹄姵啬KIlA IlD分配的識別信息(地址)設(shè)定為任意的值。在不需要地址值的變更的情況下，第I以及第2地址設(shè)定部27、29是能夠設(shè)定“H(高)”或者“L(低)”的固定值的電路即可。電池模塊IlA IlD的各個中設(shè)置的識別信息信號端子部15a 15d的第I端子15al 15dl與負(fù)母線GND分別連接。識別信息信號端子部15a 15d的第2以及第3端子15a2 15d2、15a3 15d3經(jīng)由上拉電阻R與正母線Vcc分別連接。另外，在負(fù)母線GND、與第2以及第3端子15a2 15d2、15a3 15d3之間，介有第I地址設(shè)定部27。識別信息信號端子部15a 15d的第4以及第5端子15a4 15d4、15a5 15d5經(jīng)由上拉電阻R與正母線Vcc分別連接。另外，在負(fù)母線GND、與第4以及第5端子15a4 15d4、15a5 15d5之間，介有第2地址設(shè)定部29。此處，參照圖2，說明對電池模塊IlA IlD的各個設(shè)定的識別信息的概要。如圖2所示，設(shè)為將4個電池模塊IlA IlD串聯(lián)連接而構(gòu)成一個電池組(相當(dāng)于本發(fā)明的“電池系統(tǒng)”)21A。在該情況下，對各個電池模塊IlA 11D，例如，作為與各個電池模塊IlA IlD具有的電位相關(guān)的第I識別信息mlm2，分配2比特的地址值“00”、“01”、“10”、“11”。另外，作為與各個電池模塊IlA IlD所屬的上位群(電池組21A)相關(guān)的第2識別信息nln2，與第I識別信息mlm2同樣地，分配2比特的地址值“00”。這樣，與電池模塊IlA IlD相關(guān)的識別信息由與各個電池模塊IlA IlD具有的電位相關(guān)的第I識別信息mlm2、和與各個電池模塊IlA IlD所屬的上位群相關(guān)的第2識別信息nln2的組合形成的點(diǎn)是本發(fā)明的最主要的特征。對于其，將在后面詳述。[電池塊收納裝置31的概要]接下來，參照圖3A、圖3B，說明將本發(fā)明的實(shí)施方式的電池系統(tǒng)包括而收納的電池塊收納裝置31。圖3A是電池塊收納裝置31的外觀圖。圖3B是示出電池塊收納裝置31的概要的功能框圖。電池塊收納裝置31如圖3A、圖3B所示，構(gòu)成為在機(jī)殼32中具備電池塊33、綜合控制部35、一對風(fēng)扇37a、37b、以及主電源端子部39。電池塊33如圖3A所示，構(gòu)成為包括4個電池組21A 21D。這些電池組21A 21D以相互層疊的狀態(tài)收納于機(jī)殼32。另外，電池組21A 21D如圖3A所示，以分別收納于作為長方體形狀的外殼34A 34D的狀態(tài)形成。長方體形狀的電池模塊IlA IlD分別構(gòu)成為能夠通過從外殼34A的一側(cè)沿著縱向滑動而安裝到規(guī)定位置。由此，在電池模塊IlA IlD分別安裝到了相對外殼34A的適合的位置的情況下，通過外殼34A中設(shè)置的未圖示的連接器部件、和電池模塊IlA IlD中設(shè)置的連接器部件嵌合，能夠?qū)㈦姵啬KIlA IlD和電池組2IA電連接。電池塊33如圖3B所示，在主電源端子部39中的正端子39a以及負(fù)端子39b之間，經(jīng)由各個電源電路端子部(Power)19A 19D，并聯(lián)地連接了 4個電池組21A 21D。在與正端子39a相連的正母線、和與負(fù)端子39b相連的負(fù)母線之間，設(shè)置了檢測主電源的直流電壓的電壓傳感器41。另外，在與正端子39a相連的正母線中，設(shè)置了檢測在該正母線中流過的電流值的電流傳感器43。另外，在與負(fù)端子39b相連的負(fù)母線中，設(shè)置了開閉開關(guān)45。
電壓傳感器41、電流傳感器43、以及開閉開關(guān)45的可動接線柱與綜合控制部35分別連接。另外，電池組21A 21D的SCI17A 17D以及識別信息信號端子部23A 23D也分別與綜合控制部35連接。進(jìn)而，一對風(fēng)扇37a、37b也與綜合控制部35連接。另外，對于連接SCI17A 17D之間、或者連接它們與綜合控制部35之間的通信路徑的樣式，適當(dāng)采用星型或者總線型等即可。綜合控制部35如圖3B所示，構(gòu)成為具備連接方式管理部47。為了管理作為“電池要素”的電池模塊IlA IlD之間、或者電池組2IA 2ID之間的連接方式，連接方式管理部47如該圖3B所示，構(gòu)成為具有連接方式管理表格49。對于連接方式管理表格49的內(nèi)各，將后述。[對電池模塊IlA IlD分配的識別信息的詳細(xì)內(nèi)容]接下來，參照圖4A、圖4B，詳細(xì)說明對電池模塊IlA IlD分配的識別信息。圖4A是詳細(xì)示出在將4組的電池組21A 21D相互并聯(lián)地連接的電池塊33中，對各個電池模塊IlA IlD分配的識別信息的概念圖。圖4B是詳細(xì)示出在將串聯(lián)連接了 2組的電池組21A 21D而得到的一對組電池相互并聯(lián)地連接的電池塊33中，對各個電池模塊IlA IlD分配的識別信息的概念圖。(第I實(shí)施例)在圖4A所示的第I實(shí)施例中，通過在正負(fù)的端子39a、39b之間，相互并聯(lián)地連接4組的電池組21A 21D，構(gòu)成了一個第I實(shí)施例的電池塊33-1。

另外，在以下的說明中，在將串聯(lián)地連接多個電池模塊而得到的作為組電池的電池組相互并聯(lián)地連接的情況下，在說明各個電池模塊的情況下，如“11A00”、“11B00”、“11C00”…那樣，對各組的每一個的電池模塊分配的副符號“11A”、“11B”、“11C”、“11D”...的后面附加分支符號“00”、“01”、“10”、“11”而示出。另外，在說明電池模塊的總論的情況下，僅附加副符號“1認(rèn)”、“1比”、“11(:”、“110”…而示出。在作為“電池要素”的電池模塊IlA IlD中，對具有公共的第I電位“00”的電池模塊11A00 IlAll (參照與圖4A的“00”相關(guān)的行方向)彼此，分配了公共的第I識別信息mlm2的值“00”。同樣地，對具有公共的第2電位“01”的電池模塊11B00 11B11( 0照與圖4A的“01”相關(guān)的行方向)彼此，分配了公共的第I識別信息mlm2的值“01”。對具有公共的第3電位“10”的電池模塊11C00 IlCll (參照與圖4A的“10”相關(guān)的行方向)彼此，分配了公共的第I識別信息mlm2的值“10”。對具有公共的第4電位“11”的電池模塊11D00 IlDll (參照與圖4A的“11”相關(guān)的行方向)彼此，分配了公共的第I識別信息mlm2 的值“II”。另一方面，在作為“電池要素”的電池模塊IlA IlD中，與圖4A的“00”相關(guān)的列方向上排列的電池模塊11A00 11D00屬于作為“上位群”的公共的電池組21A。同樣地，與圖4A的“01”相關(guān)的列方向上排列的電池模塊11A01 11D01屬于作為“上位群”的公共的電池組21B。同樣地，與圖4A的“10”相關(guān)的列方向上排列的電池模塊11A10 11D10屬于作為“上位群”的公共的電池組21C。同樣地，與圖4A的“ 11”相關(guān)的列方向上排列的電池模塊IlAll IlDll屬于作為“上位群”的公共的電池組21D。總之，對列方向上排列的電池模塊IlA IlD的各個，作為第2識別信息nln2，分配了公共的值(“00”、“OI”、“10”、“II”中的某一個)。
其中，對屬于相互不同的上位群(電池組)的電池模塊，作為第2識別信息nln2，分配了獨(dú)立的值。表I不出第I實(shí)施例的電池系統(tǒng)的連接方式管理部47具有的連接方式管理表格49 (參照圖3B)的內(nèi)容。與第I實(shí)施例的電池模塊IlA IlD相關(guān)的識別信息如表I所示，由與各個電池模塊IlA IlD具有的4階段的電位電平相關(guān)的第I識別信息mlm2 (2比特)的值、和與各個電池模塊IlA IlD所屬的上位群相關(guān)的第2識別信息nln2 (2比特)的值的組合形成。表I
權(quán)利要求
1.一種電池系統(tǒng)，通過串聯(lián)以及并聯(lián)中的某一方或者兩方的方式連接多個電池要素之間而構(gòu)成，其特征在于，具備: 識別信息設(shè)定部，設(shè)定與多個所述電池要素相關(guān)的識別信息；以及連接方式管理部，使用由所述識別信息設(shè)定部設(shè)定的識別信息來管理多個所述電池要素之間的連接方式， 與所述電池要素相關(guān)的識別信息由與各個所述電池要素具有的電位相關(guān)的第I識別信息、和與各個所述電池要素所屬的上位群相關(guān)的第2識別信息的組合形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池系統(tǒng)，其特征在于， 對于所述第I識別信息，對多個所述電池要素中的大致相同電位的要素分配公共的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池系統(tǒng)，其特征在于， 對于所述第2識別信息，對多個所述電池要素中的屬于公共的所述上位群的要素分配公共的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池系統(tǒng)，其特征在于， 對屬于公共的所述上位群的所述電池要素，作為所述第2識別信息，分配公共的值，另一方面，對屬于相互不同的所述上位群的所述電池要素，作為所述第2識別信息，分配個別的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池系統(tǒng)，其特征在于， 所述連接方式管理部使用所述第2識別信息，掌握多個所述電池要素中的屬于公共的所述上位群的所述電池要素，并且使用所述第I識別信息，掌握所述掌握的屬于公共的所述上位群的所述電池要素之間的連接關(guān)系，從而管理多個所述電池要素之間的連接方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池系統(tǒng)，其特征在于， 所述第I識別信息保持于與IP地址、一維或者二維的條形碼、IC標(biāo)簽的數(shù)據(jù)、GPS測位數(shù)據(jù)中的某一個、或者它們的組合相關(guān)的信息介質(zhì)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池系統(tǒng)，其特征在于， 所述第I識別信息在對應(yīng)的所述電池要素具有的電位變化了的情況下，根據(jù)該變化后的所述電池要素具有的電位被校正。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施方式的電池組(21A)是通過串聯(lián)以及并聯(lián)中的某一方或者兩方的方式連接多個電池模塊(11A～11D)之間而構(gòu)成的。識別信息設(shè)定部(25)設(shè)定與多個電池模塊(11A～11D)相關(guān)的識別信息。連接方式管理部(47)使用由識別信息設(shè)定部(25)設(shè)定的識別信息來管理多個電池模塊(11A～11D)之間的連接方式。與電池模塊(11A～11D)相關(guān)的識別信息由與各個電池模塊(11A～11D)具有的電位相關(guān)的第1識別信息、和與各個電池模塊(11A～11D)所屬的上位群的電池組(21A)相關(guān)的第2識別信息的組合構(gòu)成。由此，能夠掌握并管理多個電池要素之間的連接方式。
文檔編號H02J7/00GK103098294SQ201180003348
公開日2013年5月8日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者武田賢治, 橫浦浩一, 竹內(nèi)隆 申請人:株式會社日立制作所