专利名称：蓄电池系统、蓄电池监视装置、及蓄电池监视方法
技术领域：
本发明涉及蓄电池系统、蓄电池监视装置、及蓄电池监视方法。
背景技术：
作为电动车(EV ；Electric Vehicles)、电动叉车等移动体的电源或电力贮存装置 等定置用的电源，使用利用了可充电的二次电池的蓄电池系统。在所述蓄电池系统中，通常 使用电连接的多个电池。对于电连接的多个电池的每一个，在相同的电力下进行充放电的情况下，在各电 池间特性(例如充电容量)不同时，存在电池发生过充电或过放电的情况。与之关联，在日本特开2003-217534号公报中记载了如下技术提供一种电池组， 即使多个单电池的初始状态和电池性能不同，各单电池也可充电为最佳状态，能够提高电 池寿命和可靠性。在该专利文献1中公开了如下所述电池组，具有可充电的多个单电池、与 该多个单电池相同数量的充电控制电路、及在放电时可串联地连接多个单电池而在充电时 可单独地将多个单电池的每一个与充电控制电路分别连接的多个开关电路。在搭载于EV等移动体上的蓄电池系统中，考虑了多个电池由使用者进行更换。在 更换时，存在多个电池全部一次更换的情况，也存在多个电池中仅更换几个电池的情况。在更换多个电池中几个电池的情况下，只要新安装的电池的特性与未更换而剩余 的电池的特性相同就没有问题。但是，如果不同，则如以上所述存在电池发生过充电或过放 电的可能性。由使用者进行电池更换前，难于识别新安装的电池的特性是否与其他的电池 的特性适合。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种蓄电池系统、蓄电池监视装置、及蓄电池监视方 法，能够识别电池可否搭载于蓄电池系统中。本发明的蓄电池系统具备搭载于移动体的多个二次电池组；信息存储部，分别 安装于多个二次电池组并存储与各二次电池组相关的电池信息；及监视装置，基于存储于 信息存储部的电池信息判断是否可向蓄电池系统搭载或多个二次电池组的组合是否适当。根据本发明，通过监视装置判断要新搭载的二次电池组的规格是否适当，由此防 止使用错误的二次电池组。通过监视装置判断多个二次电池组的组合是否适当，由此防止 将不同特性的二次电池组彼此组合使用。由此，防止二次电池组发生过充电或过放电的情 况。本发明的蓄电池系统具备存储表示可搭载的二次电池组的规格范围的系统规格 信息的存储部。另外，在信息存储部中存储表示各二次电池组的规格的规格信息作为电池 信息。有时，优选监视装置通过将多个二次电池组的规格与所述系统规格信息进行比较来 判断是否可搭载。所述规格信息优选包含适当的电压范围(充电上限电压、放电下限电压)、适当的电流范围(充电最大电流、放电最大电流)、容量范围、输入输出范围、温度范围及电阻值的 范围中至少一个信息。本发明的蓄电池系统进而也可以具备与各二次电池组对应设置并检测各二次电 池组的当前状态的当前状态检测部。此时，电池信息也可以包含表示各二次电池组的当前 状态的当前信息。另外，当前状态检测部也可以将检测出的当前状态作为当前信息存储于 信息存储部。此时，监视装置通过基于当前信息在多个二次电池组间比较当前状态来判断 是否可搭载。所述当前信息优选包含各二次电池组的当前充电容量、当前的内部电阻、充放电 循环数中至少一个信息。监视装置优选与多个二次电池组整体的两端连接，通过由监视装置和多个二次电 池组形成的闭路从信息存储部取得电池信息。本发明的蓄电池系统进而能够具备分别安装于多个二次电池组并以无线方式将 存储于信息存储部的电池信息发送至监视装置的无线部。此时，监视装置优选具备接收以 无线方式发送来的电池信息的无线接收部。本发明的蓄电池监视装置具备电池信息取得部，从多个二次电池组取得与多个 二次电池组的各个二次电池组相关的电池信息；及电池识别部，基于取得的电池信息判断 是否可搭载。本发明的二次电池组是搭载于移动体、电力贮存装置中的二次电池组。该二次电 池组具备至少一个单电池、及存储与单电池相关的电池信息的信息存储部。电池信息在安 装于蓄电池系统中时被发送至蓄电池系统的监视装置。本发明的蓄电池监视方法具备从多个二次电池组取得与多个二次电池组的各个 二次电池组相关的电池信息的步骤；及基于取得的电池信息判断多个二次电池组的组合是 否适当来判断是否可搭载的步骤。所述电池信息中包含表示各二次电池组的当前状态的当前信息，判断的步骤包含 通过基于当前信息比较多个二次电池组的当前状态来判断是否可搭载的步骤。根据本发明，提供能够识别蓄电池系统中的多个单电池各自是否可使用的蓄电池 系统、蓄电池监视装置、及蓄电池监视方法。
图1是表示第1实施方式的蓄电池系统的概略构成图。图2A是电池信息的概念图。图2B是电池信息的概念图。图3是蓄电池监视单元的概略构成图。图4是表示第2实施方式的蓄电池系统的概略构成图。图5是表示第3实施方式的蓄电池系统的概略构成图。
具体实施例方式(第1实施方式)参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是本实施方式的蓄电池系统的概略构成图。虽未图示，但本蓄电池系统作为驱动用电源搭载在EV及蓄电池叉车等中。如图1所示，蓄电池系统具备多个二次电池组(1-1 1-n)及蓄电池监视单元 2(以下记载为BMU)。多个二次电池组(1-1 1-n)各自相对于蓄电池系统自由装卸地安 装。在安装于蓄电池系统中的状态下，多个二次电池组(1-1 1-n)串联地电连接，与作为 EV的驱动源等的负载连接。BMU2以监视多个二次电池组(1-1)的状态的目的进行安装，与 多个二次电池组(1-1 1-n)整体的阳极侧端子和阴极侧端子连接。由此，利用BMU2和多 个二次电池组(1-1 1-n)形成闭路3。各二次电池组1具有至少一个以上的可充放电的单电池10。作为单电池10例如 可列举锂离子电池。各二次电池组1是在进行电池更换时可进行更换的最小单位。在图1 所示的例子中，在一个二次电池组1中包含一个单电池10。但是，也可以在一个二次电池组 1中包含多个单电池10。S卩，在二次电池组1中包含的电池群是连接多个电池的最小单位， 也可以仅为单电池。各二次电池组1中安装有IC存储器4(信息存储部)及当前状态检测部5。在IC存储器4中存储有与各二次电池组1相关的信息即电池信息。IC存储器4 在各二次电池组1安装于蓄电池系统中时与闭路3连接。IC存储器4经由闭路3接收读出 信号时，经由闭路3向BMU2发送电池信息。图2A及图2B是表示电池信息内容的概念图。电池信息中包含规格信息和当前信 息。图2A表示规格信息，图2B表示当前信息。规格信息是表示各二次电池组1的规格的信息。具体而言，规格信息如图2A所示， 包含适当的充电电压范围(充电上限电压、充电下限电压)、适当的放电电压范围(放电上 限电压、放电下限电压)、适当的充电电流范围(充电上限电流、充电下限电流)、适当的放 电电流范围(放电上限电流、放电下限电流)、容量范围、输入输出范围、温度范围、及电阻 值的范围中至少一个信息。输入输出范围是表示输入时(充电时)允许的电力范围和输出 时(放电时)允许的电力范围的信息。这样的规格信息在各二次电池组1制造时非易失地 写入IC存储器4中。如图2B所示的当前信息是表示各二次电池组1当前的状态的信息。具体而言，当 前信息包含当前的充电容量、当前的内部电阻值、到当前为止的最高使用温度、到当前为止 的最低使用温度、使用总计时间、及实际循环数中至少一个信息。“到当前为止的最高使用 温度”表示使用时(充放电时)的最高温度，表示从制造该二次电池组1起到当前为止的最 高温度。“到当前为止的最低使用温度”是表示使用时(充放电时)的最低温度，表示从制 造该二次电池组1起到当前为止的最低温度。“使用总计时间”是表示该二次电池组1充放 电的时间的总计的信息。“实际循环数”是表示从制造该二次电池组1起反复充放电的次数 的信息。当前信息通过当前状态检测部5写入IC存储器4中。当前状态检测部5具有如下功能例如定期地检测单电池10的当前状态并将检测 出的结果作为当前信息写入IC存储器4中。另外，当前状态检测部5具有如下功能计数 对单电池10进行充放电的次数并作为实际循环数存储于IC存储器4中。由当前状态检测部5进行当前状态的检测的方法没有特别限定。例如，“当前充电容量”及“当前内部电阻值”利用单电池10的电压依存于充电容 量而进行检测。该情况下，在当前状态检测部5中设置测定单电池10的电压的电压传感器、及预先存储了电压和充电容量的对应关系的电压-充电容量存储部即可。以由电压传感器 实际检测出的单电池10的电压值为基础，参照电压-充电容量存储部，从而能够检测当前 的充电容量。另外，积算电流值也能够检测“当前的充电容量”。该情况下，在当前状态检测部5 中设置测定在单电池10内流动的电流的电流计即可。另外，对于当前的内部电阻值，能够例如预先设定对于单电池10的电流计和电压 计，通过测定电流值和电压值来进行检测。另外，到当前为止的最高使用温度及到当前为止的最低使用温度能够例如通过设 置对于单电池10的温度计来进行测定。另外，使用总计时间能够通过在单电池10预先安装具有计时器功能的计时器装 置来进行测定。另外，实际循环数的计数方法没有特别限定，例如能够以充电容量的变化为基础 进行计数。接着对BMU2进行说明。图3是表示BMU2的功能构成的概略图。BMU2在监视多个 二次电池组1的动作的目的之外还用于判断是否能够将二次电池组搭载在蓄电池系统中 而进行安装。BMU2通过识别多个二次电池的组合是否适当来判断是否将安装了的二次电池 组搭载于蓄电池系统中。BMU2具备CPU21、R0M22、电池信息取得部23、RAM24、及存储系统 规格信息的存储部25。它们经由总线互相连接。存储部25例示为硬盘等。在存储部25中存储的系统规格信息是表示可安装的二 次电池组的规格范围(以下，适当使用范围)的信息。适当规格范围表示充电电压范围、放 电电压范围、充电电流范围、放电电流范围、容量范围、输入输出范围、温度范围、及电阻值 的范围中至少一个。存储部25设置于蓄电池系统侧即可，不需要一定设置于BMU内。电池信息取得部23与闭路3连接，例如在更换某一位置的二次电池组1时，经由 闭路3向各二次电池组1的IC存储器4发送读出用信号。并且，响应读出信号而从IC存 储器4发送电池信息后，经由闭路3接收该电池信息并存储于RAMM等中。R0M22中存储有用于进行二次电池组1的识别的电池识别程序作为计算机程序。 电池识别程序通过CPU21执行，进行各二次电池组1的识别。通过电池信息识别程序将由电池信息取得部23取得的电池信息与系统规格信息 相比较。具体而言，将各二次电池组1的规格信息(参照图2A)与系统规格信息的适当规 格范围相比较。并且，判断各二次电池组1的规格是否在适当的范围内。如果由系统规格 信息规定的适当使用范围包含二次电池组1的规格信息中记载的规格范围，则从规格的观 点判断为所述二次电池组为适当的规格。在全部的二次电池组1为适当的规格的情况下， 安装于该蓄电池系统中的多个二次电池组1为适当的组合。另一方面，由系统规格信息规 定的适当使用范围比二次电池组1的规格范围小的情况下，判断为该二次电池组1不是适 当的规格。通过进行上述的判断，防止不同规格的二次电池组彼此组合。例如在多个二次电池组1中包含“充电上限电压”彼此不同的二次电池组1的情 况下，若按照“充电上限电压”高的一方的二次电池组1对多个二次电池组1进行充电，则“充电上限电压”低的一方的二次电池组1变为过充电。另外，在包含“放电下限电压”彼此不同的二次电池组1的情况下，若按照“放电下 限电压”低的一方的二次电池组1进行多个二次电池组1的放电，则“放电下限电压”高的 一方的二次电池组1变为过放电。另外，在包含“放电最大电流”彼此不同的二次电池组1的情况下，放电时的电流 值的大小只能与“放电最大电流”小的二次电池组1 一致。因此，不能充分地取出“放电最 大电流”大的二次电池组1的特性。另外，在包含“充电最大电流”彼此不同的二次电池组1的情况下，充电时的电流 值的大小只能与“充电最大电流”小的二次电池组1 一致。因此，不能充分地取出“充电最 大电流”大的二次电池组1的特性。另外，在包含“容量范围”彼此不同的二次电池组1的情况下，若充电至使“容量范 围”大的二次电池组1充满电，则“容量范围”小的一方的二次电池组1变为过充电。另外，在包含“电阻值的范围”彼此不同的二次电池组1的情况下，不能使各二次 电池组1的电压均一地一致，作为结果不能充电至全部的二次电池组1的电压为相同的值。与此相对，在本实施方式中，在由系统规格信息规定的适当使用范围比二次电池 组1的电池的规格范围小的情况下，判断为该二次电池组不能使用。因此，只要搭载一个由 系统规格信息规定的适当使用范围之外的电池，系统就不会动作，不会产生不良情况。对于全部的二次电池组1规格都适当的情况，进而通过电池信息识别程序在多个 二次电池组1间进行彼此的当前信息的比较。比较的结果为在多个二次电池组1的当前状 态的差为预先设定的规定的范围内的情况下，判断为该多个二次电池组1的组合正确。另 一方面，在所述差偏离规定的范围的二次电池组1存在的情况下，判断为该组合不适当。具 体而言，对于“当前的充电容量”、“当前的内部电阻值”、“到当前为止的最高使用温度”、“到 当前为止的最低使用温度”、“实际使用时间”、及“实际循环数”中至少一个，判断多个二次 电池组1间的差是否在规定的范围内。电池信息识别程序在判断为多个二次电池组1的组合不适当的情况下，起动声音 警报、显示装置所例示的警告装置(未图示)而通知使用者是不能使用的组合。另外，使用 未图示的阻断装置使蓄电池系统不动作。根据本实施方式，利用BMU2判断多个二次电池组1的规格是否适当。由此，判断 是否可搭载安装了的二次电池组1。因此，能够防止使用者错误地组合使用不同规格的二次 电池组。另外，二次电池反复充放电时，会产生劣化。在劣化状态不同时，即使是相同规格 的二次电池组1，充电容量及内部电阻值也会不同。存在充电容量、内部电阻值彼此不同的 二次电池组1时，充放电时单电池10存在过放电或过充电的可能性。与此相对，根据本实施方式，在多个二次电池组1间比较彼此的当前状态，在将当 前状态不同的二次电池组彼此组合时，判断为不能使用。因此，防止将不同的劣化状态的二 次电池组1彼此组合使用。由此，能够更可靠地防止在充放电时二次电池组产生过放电或 过充电。另外，在本实施方式中，说明了当前状态检测部5安装于各二次电池组1侧的情 况。但是，当前状态检测部5不需要一定安装于各二次电池组1，也可以安装于蓄电池系统的主体侧。该情况下，当前状态检测部5在各二次电池组1安装于蓄电池系统时，以能够检 测各二次电池组1的当前状态的方式进行配置即可。作为这样的构成，也能够起到与本实 施方式叙述的同样的作用。另外，在本实施方式中，对电池信息通过由多个二次电池组1和BMU2形成的闭路 3发送至BMU2的情况进行了说明。但是，电池信息不需要一定经由闭路3发送至BMU2。例如也可以在闭路3之外另行预先在蓄电池系统主体侧设置通信用的配线，并在 将各二次电池组1安装于蓄电池系统中时，通过所述通信用的配线将IC存储器4与BMU2 连接。此时，电池信息经由所述通信用的配线发送至BMU2。即使是这样的构成，也能够起到 与本实施方式中叙述的同样的作用。另外，也可以在各二次电池组1的IC存储器4中包含表示各二次电池组1安装于 蓄电池系统中何处的地址信息。如果包含这样的地址信息，则电池信息识别程序能够基于 地址信息特定多个二次电池组1中哪一个二次电池组1不能使用。并且，能够构成为向使 用者通知不能使用哪一个二次电池组1。作为在IC存储器4中存储地址信息的情况的构成，考虑了例如在蓄电池系统主体 侧预先设置用于写入地址信息的写入部。该写入部构成为在安装各二次电池组1时以无线 或有线方式向IC存储器4写入地址信息。(第2实施方式)接着，对本发明的第2实施方式进行说明。图4是表示本实施方式的蓄电池系统 的构成的概略图。在本实施方式中，与第1实施方式相比较，追加了与各二次电池组1对应 设置的无线部6，对BMU2的电池信息取得部23的功能下功夫。对于其他的点，能够与第1 实施方式同样，因此省略详细的说明。在图4中，BMU2的构成中省略对电池信息取得部23 以外的构成的图示。如图4所示，更换多个二次电池组(1-1 1-n)中的二次电池组1_2。对于二次电 池组1-2以外的各二次电池组1省略内部构成的图示。在二次电池组1-2设置有无线部6-2。无线部6-2与IC存储器4_2连接，通过无 线信号将存储于IC存储器4-2中的电池信息发送至BMU2。另一方面，构成为在BMU2侧电 池信息取得部23接收从无线部6-2发送的电池信息。电池信息通过无线信号发送至BMU2，因此使用者即使未将二次电池组1-2安装于 蓄电池系统，也能够识别是否能够使用二次电池组1-2。例如在搭载于EV车辆的蓄电池系 统的情况，使用者将二次电池组1放置于车辆的附近，从而能够知道是否可使用该二次电 池组1。(第3实施方式)接着，对第3实施方式进行说明。图5是表示本实施方式的蓄电池系统的概略构 成图。在本实施方式中，与第2实施方式相比较，进而追加了诊断装置7。对于其他点，能够 与第2实施方式同样，因此省略详细的说明。如图5所示，诊断装置7具备无线部74、CPU71、RAM73、R0M72。它们彼此经由总线 连接。R0M72中存储有诊断程序。诊断程序通过CPU71读出而执行。无线部74与各二次电池组1的无线部6进行无线通信。无线部74通过无线信号 从无线部6接收各二次电池组1的电池信息，并存储于RAM73中。
诊断程序基于由无线部74取得的电池信息，诊断最佳的电池更换时期及最佳的 更换电池规格。电池更换时期例如能够基于电池信息中的当前信息决定。作为更具体的例子，能 够基于预先存储于RAM73等中的实际循环数的上限来计算出各二次电池组1的单电池10 还能够充放电几次，并基于计算出的次数计算电池更换时期。更换电池规格例如在指定了更换的二次电池组1时，基于剩余的二次电池组1的 电池信息进行决定。例如无线部74从各二次电池组1取得“充电上限电压”、“充电下限电 压”、“最大充电电流”、“内部电阻”、“当前充电容量”、“当前内部电阻值”、及“实际循环数” 作为电池信息。诊断程序72对于这些各项目求出残留于蓄电池系统内的二次电池组1的 平均值，决定求出的平均值为更换电池规格。诊断程序的诊断结果通过未图示的输出装置(例如显示装置)输出，通知使用者。根据本实施方式，向使用者通知表示各二次电池组1还能使用多久的电池更换时 期。使用者通过参照电池更换时期，能够准备新的二次电池组1。另外，向使用者通知更换 电池规格，从而使用者能够准备最佳规格的二次电池组1以适应多个二次电池组1的组合。在本实施方式中，对与BMU2独立地准备诊断装置7的情况进行了说明。但诊断程 序也可以存储于BMU2的R0M22中，利用BMU2进行电池更换时期、更换电池规格的诊断。该 情况下，BMU2作为诊断装置7发挥功能。
权利要求
1.一种蓄电池系统，具备 多个二次电池组；信息存储部，分别安装于所述多个二次电池组并存储与所述各二次电池组相关的电池 信息；及监视装置，基于所述电池信息判断所述各二次电池组是否可搭载于蓄电池系统中。
2.如权利要求1所述的蓄电池系统，所述监视装置通过判断所述多个二次电池组的组合是否适当来判断是否可搭载。
3.如权利要求1或2所述的蓄电池系统，还具备存储表示可搭载的二次电池组的规格范围的系统规格信息的存储部， 在所述信息存储部中存储表示所述各二次电池组的规格的规格信息作为所述电池信息？所述监视装置通过将所述多个二次电池组的规格信息与所述系统规格信息进行比较 来判断是否可搭载。
4.如权利要求3所述的蓄电池系统，所述规格信息包括适当的充电电压范围、适当的放电电压范围、适当的充电电流范围、 适当的放电电流范围、容量范围、输入输出范围、温度范围、及电阻值的范围中至少一个信 息。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的蓄电池系统，还具备与所述各二次电池组对应设置并检测所述各二次电池组的当前状态的当前状 态检测部，所述电池信息包含表示所述各二次电池组的当前状态的当前信息， 所述当前状态检测部将检测出的当前状态作为所述当前信息存储于所述信息存储部， 所述监视装置通过基于所述当前信息在所述多个二次电池组间比较当前状态来判断 是否可搭载。
6.如权利要求5所述的蓄电池系统，所述当前信息包含所述各二次电池组的当前充电容量、当前的内部电阻、到当前为止 的最高使用温度、到当前为止的最低使用温度、使用总计时间、及实际循环数中至少一个信 息。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的蓄电池系统， 所述监视装置与所述多个二次电池组整体的两端连接，所述监视装置通过由所述监视装置和所述多个二次电池组形成的闭路从所述信息存 储部取得所述电池信息。
8.如权利要求1至6中任意一项所述的蓄电池系统，还具备分别安装于所述多个二次电池组并以无线方式将存储于所述信息存储部的所 述电池信息发送至所述监视装置的无线部，所述监视装置具备接收以无线方式发送来的所述电池信息的无线接收部。
9.一种蓄电池监视装置，具备电池信息取得部，从多个二次电池组取得与所述多个二次电池组的各个二次电池组相 关的电池信息；及电池识别部，基于取得的所述电池信息判断是否可向蓄电池系统搭载。
10.如权利要求9所述的蓄电池监视装置，进而在所述电池信息中包含表示所述各二次电池组的当前状态的当前信息， 所述电池识别部通过基于所述当前信息比较所述多个二次电池组的当前状态来判断 是否可向蓄电池系统搭载。
11.一种二次电池组，搭载于移动体上，具备 至少一个单电池；及存储与所述单电池相关的电池信息的信息存储部，在安装于蓄电池系统中时，所述电池信息被发送至蓄电池系统的监视装置。
12.一种蓄电池监视方法，具备从多个二次电池组取得与所述多个二次电池组的各个二次电池组相关的电池信息的 步骤；及基于取得的所述电池信息判断是否可向蓄电池系统搭载的步骤。
13.如权利要求12所述的蓄电池监视方法，在所述电池信息中包含表示所述各二次电池组的当前状态的当前信息， 所述判断的步骤包含通过基于所述当前信息在所述多个二次电池组间比较当前状态 来判断是否可向蓄电池系统搭载的步骤。
全文摘要
为了识别蓄电池系统中多个单电池各自是否可使用，具备多个二次电池组、分别安装于所述多个二次电池组并存储与所述各二次电池组相关的电池信息的信息存储部、及基于存储于所述信息存储部的所述电池信息判断是否可向蓄电池系统搭载的监视装置。
文档编号H01M10/42GK102047492SQ200880129548
公开日2011年5月4日 申请日期2008年7月17日 优先权日2008年7月17日
发明者桥崎克雄, 桥本勉, 西田健彦 申请人:三菱重工业株式会社