JP2012174487A - 電池パック、電子機器、電力システムおよび電動車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】改造された電池パックのような非正規品を検出することができ、さらに、電解液の漏れ等の電池パック自身の異常を検出することができる。
【解決手段】電池パック30が重量測定部12を有し、電池パック30内の電池1の重量を測定する。製造出荷時に測定された電池1の第1の重量が識別情報と共に、不揮発性メモリ4に記憶される。そして、一定の時間間隔で、電池1の現在の重量に対応する第2の重量が重量測定部12によって測定される。第1および第2の重量の差の絶対値が予め設定されたしきい値と比較される。差の絶対値がしきい値より大きい場合には、当該電池パックが非正規品として判定され、充放電禁止状態または使用不可能の状態とされる。
【選択図】図1
【解決手段】電池パック30が重量測定部12を有し、電池パック30内の電池1の重量を測定する。製造出荷時に測定された電池1の第1の重量が識別情報と共に、不揮発性メモリ4に記憶される。そして、一定の時間間隔で、電池1の現在の重量に対応する第2の重量が重量測定部12によって測定される。第1および第2の重量の差の絶対値が予め設定されたしきい値と比較される。差の絶対値がしきい値より大きい場合には、当該電池パックが非正規品として判定され、充放電禁止状態または使用不可能の状態とされる。
【選択図】図1
Description
本開示は、例えば二次電池の電池パックと、電池パックを使用する電子機器、電力システムおよび電動車両に関する。
リチウムイオン二次電池等の電池を含む電池パックは、モバイル電子機器、電動車両、バックアップ電源等として広く使用されている。電池パックは、1または複数の二次電池と、電池の電圧、電流、温度を検出する検出部を含む保護回路とがラミネートフィルム、合成樹脂ケース等によって一体化されている構成と定義される。電池パックは、後述する認証回路を有する場合もある。
電池パックに関して、正規製造者以外による模倣品が流通したり、不正な改造が行われる問題がある。これの模倣品や不正改造品(以下、非正規品と総称する)は、粗悪な電池素子を使用したり、保護回路部品または回路に不備がある可能性がある。その結果、正規の電池パックに比較すると、非正規品は、安全性の点で問題があることが多い。したがって、特許文献1に記載されているように、電池パックと電子機器とのそれぞれに認証用のIC(Integrated Circuit)を搭載し、相互認証が成立した場合にのみ、当該電池パックを正規と判定して使用することが提案されている。
従来の認証により正規の電池パックか否かを判定する方法は、正規な電池パック自身の異常、例えば電解液の流出が生じていることを検出することは、不可能であった。さらに、認証ソフトウェアが解析され、認証ICが再利用され、電池のみを交換した改造電池パックを検出することができない問題がある。
したがって、本開示は、上述したような認証ICを搭載した場合の問題点を解消することができる電池パック、電子機器、電力システムおよび電動車両を提供することを目的とする。
本開示の装置は、1または複数の電池と、
電池の充放電を制御する充放電制御部と、
電池の重量を測定する重量測定部と、
重量測定部により初期状態で測定された電池の重量に対応する第1の重量を記憶するメモリと、
メモリから読み出された第1の重量と、重量測定部により測定された電池の現在の重量に対応する第2の重量とを比較し、
第1および第2の重量の差の絶対値が予め設定したしきい値より大の場合に、電池が正規でないと判定する制御部とを備える電池パックである。
電池の充放電を制御する充放電制御部と、
電池の重量を測定する重量測定部と、
重量測定部により初期状態で測定された電池の重量に対応する第1の重量を記憶するメモリと、
メモリから読み出された第1の重量と、重量測定部により測定された電池の現在の重量に対応する第2の重量とを比較し、
第1および第2の重量の差の絶対値が予め設定したしきい値より大の場合に、電池が正規でないと判定する制御部とを備える電池パックである。
本開示の装置は、1または複数の電池と、電池の充放電を制御する充放電制御部と、少なくとも識別情報が記憶されるメモリとを備える電池パックを電源として使用する電子機器であって、
電池パックの識別情報と関連付けて電池パックの初期状態で測定された重量に対応する第3の重量が記憶されるメモリと、
電池パックの重量を測定する重量測定部と、
装着された電池パックから識別情報を受け取り、受け取った識別情報に対応する電池パックの第3の重量をメモリから読み出し、
読み出された第3の重量と、重量測定部により測定された電池の現在の重量に対応する第4の重量とを比較し、
第3および第4の重量の差の絶対値が予め設定したしきい値より大の場合に、電池パックが正規でないと判定する制御部とを備える電子機器である。
電池パックの識別情報と関連付けて電池パックの初期状態で測定された重量に対応する第3の重量が記憶されるメモリと、
電池パックの重量を測定する重量測定部と、
装着された電池パックから識別情報を受け取り、受け取った識別情報に対応する電池パックの第3の重量をメモリから読み出し、
読み出された第3の重量と、重量測定部により測定された電池の現在の重量に対応する第4の重量とを比較し、
第3および第4の重量の差の絶対値が予め設定したしきい値より大の場合に、電池パックが正規でないと判定する制御部とを備える電子機器である。
本開示の装置は、上述した電池パックが再生可能エネルギーから発電を行う発電装置によって充電される電力システムである。
本開示の装置は、上述した電池パックから、電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、電池パックに関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両である。
本開示の装置は、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部を備え、
送受信部が受信した情報に基づき、上述した電池パックの充放電制御を行う電力システムである。
本開示の装置は、上述した電池パックから、電力の供給を受け、発電装置または電力網から電池パックに電力を供給する電力システムである。
本開示の装置は、上述した電子機器を備え、電池パックが再生可能エネルギーから発電を行う発電装置によって充電される電力システムである。
本開示の装置は、上述した電子機器を備え、電池パックから、電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、電池パックに関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両である。
本開示の装置は、上述した電子機器と、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部を備え、
電力情報送受信部が受信した情報に基づき、電池パックの充放電制御を行う電力システムである。
本開示の装置は、上述した電子機器を備え、電池パックから、電力の供給を受け、発電装置または電力網から電池パックに電力を供給する電力システムである。
本開示の装置は、上述した電池パックから、電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、電池パックに関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両である。
本開示の装置は、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部を備え、
送受信部が受信した情報に基づき、上述した電池パックの充放電制御を行う電力システムである。
本開示の装置は、上述した電池パックから、電力の供給を受け、発電装置または電力網から電池パックに電力を供給する電力システムである。
本開示の装置は、上述した電子機器を備え、電池パックが再生可能エネルギーから発電を行う発電装置によって充電される電力システムである。
本開示の装置は、上述した電子機器を備え、電池パックから、電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、電池パックに関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両である。
本開示の装置は、上述した電子機器と、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部を備え、
電力情報送受信部が受信した情報に基づき、電池パックの充放電制御を行う電力システムである。
本開示の装置は、上述した電子機器を備え、電池パックから、電力の供給を受け、発電装置または電力網から電池パックに電力を供給する電力システムである。
実施の形態によれば、たとえ正規の電池パックであっても、電解液が漏れているような異常が発生している電池パックを検出することができる。さらに、認証ICを備えるものと比較して、電池のみが交換されるような改造がされた非正規品を検出することができる。
以下、実施の形態について説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
<1.一実施の形態における電池パックの構成>
<2.重量測定部>
<3.第1の重量の測定>
<4.第2の重量の測定>
<5.他の実施の形態における電池パックの構成>
<6.第4の重量の測定>
<7.実際の電池の重量例>
<8.応用例>
<9.変形例>
なお、以下に説明する実施の形態は、好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
<1.一実施の形態における電池パックの構成>
<2.重量測定部>
<3.第1の重量の測定>
<4.第2の重量の測定>
<5.他の実施の形態における電池パックの構成>
<6.第4の重量の測定>
<7.実際の電池の重量例>
<8.応用例>
<9.変形例>
なお、以下に説明する実施の形態は、好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
<1.一実施の形態における電池パックの構成>
図1は、本開示の一実施の形態における電池パックの回路構成例を示すブロック図である。破線が囲んで示す電池パック30は、リチウムイオン二次電池等の電池(単位電池、セルとも呼ばれる)1を有する。電池1は、1個または複数の電池が直列または並列に接続されたものである。例えば6つの電池が2並列3直列(2P3S)のように、接続されている。電池パック30の正極端子および負極端子がそれぞれ電子機器(以下本体機器と称する)2の正極端子および負極端子と接続される。本体機器2は、携帯電話、ノートPC(パーソナルコンピュータ)等である。さらに、後述するように、携帯機器以外に電動車両、家庭内電力システムと接続される場合もある。
図1は、本開示の一実施の形態における電池パックの回路構成例を示すブロック図である。破線が囲んで示す電池パック30は、リチウムイオン二次電池等の電池(単位電池、セルとも呼ばれる)1を有する。電池1は、1個または複数の電池が直列または並列に接続されたものである。例えば6つの電池が2並列3直列(2P3S)のように、接続されている。電池パック30の正極端子および負極端子がそれぞれ電子機器(以下本体機器と称する)2の正極端子および負極端子と接続される。本体機器2は、携帯電話、ノートPC(パーソナルコンピュータ)等である。さらに、後述するように、携帯機器以外に電動車両、家庭内電力システムと接続される場合もある。
制御部3によって電池パック30の動作が制御される。制御部3は、例えばCPU(Central Processing Unit )、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などにより構成されるマイクロコンピュータである。制御部3に対して不揮発性メモリ(図では、NVMと表記する)4が接続されている。不揮発性メモリ4は、例えばEPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory )である。
不揮発性メモリ4には、電池パックの製造者情報、電池パックの種類、電池パックの製造番号等の識別情報が工場出荷時に記憶される。さらに、制御部3で演算された数値や、製造工程の段階で測定された各電池の初期状態における重量、電池の内部抵抗値などが工場出荷時に記憶される。さらに、電池1の満充電容量を記憶させておくことで、制御部3とともに残容量を算出することができる。
電池パック30を流れる電流(充電または放電電流)が電流検出部5および検出抵抗6によって検出される。検出された電流値が制御部3に供給される。電池1の電圧が電圧検出部7によって検出され、検出された電圧値が制御部3に供給される。複数の電池が設けられている組電池の場合では、組電池全体の電圧および各電池の電圧の両方が検出される。
制御部3が充放電制御部8を制御する。充放電制御部8は、電流路に挿入されている充放電制御スイッチ9を制御する。充放電制御スイッチ9は、充電制御スイッチおよび放電制御スイッチを有する。スイッチとしては、例えば電界効果トランジスタ(FET(Field Effect Transistor))およびそのソース・ドレイン間に挿入されるダイオードが使用
される。さらに、電池1の温度を検出する温度検出素子(例えばサーミスタ)が電池1に設けられている。温度検出部10が温度検出素子の出力信号を受け取る。温度検出部10が電池1の温度に対応する検出信号を制御部3に供給する。制御部3が温度情報を使用して異常発熱時に充放電制御を行ったり、残容量の算出における補正を行う。
される。さらに、電池1の温度を検出する温度検出素子(例えばサーミスタ)が電池1に設けられている。温度検出部10が温度検出素子の出力信号を受け取る。温度検出部10が電池1の温度に対応する検出信号を制御部3に供給する。制御部3が温度情報を使用して異常発熱時に充放電制御を行ったり、残容量の算出における補正を行う。
制御部3は、本体機器2と入出力部11を介して接続されている。入出力部11によって、制御部3と本体機器2の制御部との間で有線または無線で双方向通信がなされる。通信によって、電池パック30から本体機器2に対して、種々の情報が伝送される。なお、充電時には、電池パック30の正極端子および負極端子がそれぞれ充電器の正極端子、負極端子に接続され、充電が行われる。
上述した電池パック30において、電池電圧が過充電検出電圧となったことが検出されると、充放電制御部8によって充放電制御スイッチ9の充電スイッチがオフとされ、電池1の電流経路に充電電流が流れないように制御される。充電制御スイッチのオフ後は、ダイオードを介することによって放電のみが可能となる。さらに、充電時に大電流が流れた場合に、充放電制御部8によって充電スイッチがオフとされ、電池1の電流経路に流れる充電電流を遮断するように、制御される。
充放電制御スイッチ9の放電制御スイッチは、電池電圧が過放電検出電圧となった場合にオフとされ、電池1の電流経路に放電電流が流れないように充放電制御部8によって制御される。放電制御スイッチのオフ後は、ダイオードを介することによって充電のみが可能となる。さらに、放電時に大電流が流れた場合に、充放電制御部8によって放電スイッチがオフとされ、電池1の電流経路に流れる放電電流を遮断するように、制御される。ここで、リチウムイオン二次電池の場合、過充電検出電圧が例えば4.20V±0.05Vと定められ、過放電検出電圧が例えば2.4V±0.1Vと定められる。
<2.重量測定部>
電池パック30は、工場出荷時の電池パック自身の電池1の重量を示す重量データ(以下、第1の重量と称する)を測定する重量測定部12を備える。重量測定部12は、工場出荷時に電池パック30内の電池1の重量を測定し、測定結果の第1の重量を制御部3によって不揮発性メモリ4に記憶する。
電池パック30は、工場出荷時の電池パック自身の電池1の重量を示す重量データ(以下、第1の重量と称する)を測定する重量測定部12を備える。重量測定部12は、工場出荷時に電池パック30内の電池1の重量を測定し、測定結果の第1の重量を制御部3によって不揮発性メモリ4に記憶する。
図2に示すように、電池パック30は、例えば2個の電池(1a,1b)(1c,1d)(1e,1f)が並列接続され、3個の並列接続が直列接続された(2P3S)の電池を有する。電池の正極側および負極側がコネクタ15を介して接続端子として導出される。図2の例では、並列接続された2個の電池毎に重量を測定する重量センサー12a、12b、12cが設けられている。各重量センサーの出力(重量データ)が制御部3に供給される。
制御部3は、重量センサー12a、12b、12cのそれぞれが測定した重量を加算して電池1a〜1fの重量を計算する。製造出荷時に測定された電池1a〜1fの第1の重量が制御部3と関連して設けられた不揮発性メモリ4に記憶される。制御部3、不揮発性メモリ4およびコネクタ15がプリント配線基板16上に取り付けられている。なお、図2においては、電池パック30内の他の回路部分については、簡単のため、省略されている。
図3は、電池パック30内の接続を概略的に示している。一例として、電池パック30を固い平面上に置くと、電池1a〜1fからなる電池(組セル)の重量が重量センサー12a〜12cによって測定される。重量センサー12a〜12cとしては、既知の構成のものを使用できる。すなわち、重量センサー12a〜12cは、ロードセル、ピエゾフィルムを使用したセンサー等を使用したものである。ロードセルとして、磁歪式ロードセル、静電容量型ロードセル、ひずみゲージ式ロードセル等を使用できる。
例えばロードセルの場合では、ロードセルに力が加わると、ロードセルおよびひずみゲージが変形し、ひずみゲージの電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化が電圧変化として取り出され、電圧検出部17に供給される。電圧検出部17は、電圧を検出すると共に、電圧値をデジタル値に変換する。デジタル信号に変換された重量が制御部3に供給される。
<3.第1の重量の測定>
一実施の形態では、初期状態において、電池パック30内の電池(組電池)1の第1の重量が重量測定部12(重量測定センサー12a〜12c)によって測定される。第1の重量の測定処理の一例について図4のフローチャートを参照して説明する。このフローチャートで示す処理は、主として電池パック30内の制御部3の制御によってなされる。
一実施の形態では、初期状態において、電池パック30内の電池(組電池)1の第1の重量が重量測定部12(重量測定センサー12a〜12c)によって測定される。第1の重量の測定処理の一例について図4のフローチャートを参照して説明する。このフローチャートで示す処理は、主として電池パック30内の制御部3の制御によってなされる。
電池パック30の製造が開始され、ステップS1において、部品組み立てがなされる。すなわち、電池1、プリント配線基板16が共通の外装ケース内に収納される。ステップS2において、製造メーカー、製造番号、電池パックの種類等の製造情報が電池パック30の不揮発性メモリ4に対して書き込まれる。
ステップS3において、電池パックの組み立て検査がなされる。そして、ステップS4において、製造出荷時の電池1の重量と対応する第1の重量Wrが測定され、測定された第1の重量Wrが不揮発性メモリ4に対して書き込まれる。そして、電池パックが出荷されることで、処理が終了する。
<4.第2の重量の測定>
本開示では、一定の時間間隔でもって、電池パック30内の電池(組電池)1の現在の重量と対応する第2の重量が重量測定部12(重量測定センサー12a〜12c)によって測定される。第2の重量の測定と、測定された第2の重量を使用する処理の一例について図5のフローチャートを参照して説明する。このフローチャートで示す処理は、主として電池パック30内の制御部3の制御によってなされる。
本開示では、一定の時間間隔でもって、電池パック30内の電池(組電池)1の現在の重量と対応する第2の重量が重量測定部12(重量測定センサー12a〜12c)によって測定される。第2の重量の測定と、測定された第2の重量を使用する処理の一例について図5のフローチャートを参照して説明する。このフローチャートで示す処理は、主として電池パック30内の制御部3の制御によってなされる。
ステップS11において、電池パック30の電流検出部5、電圧検出部7、温度検出部10がそれぞれ現在の電圧、電流、温度を測定する。ステップS12において、測定されたこれらの電圧、電流、温度によって、既存の電池パックと同様の充放電の制御等の処理がなされる。
ステップS13において、現在の電池パック30の重量(第2の重量)Wtが重量測定部12によって測定される。ステップS14において、不揮発性メモリ4から第1の重量Wrが読み出される。不揮発性メモリ4から読み出された第1の重量Wrと重量測定部12によって測定された電池の現在の重量と対応する第2の重量とがステップS15において、比較される。
ステップS15において、第1および第2の重量の差(Wt−Wr)の絶対値が計算され、計算された差の絶対値が予め設定されたしきい値Thより大か否かが判定される。差の絶対値がしきい値Thより大でない場合には、処理がステップS11に戻る。そして、上述したのと同様の処理がなされる。但し、ステップS13、S14、S15の処理は、所定の時間後の判定時までなされない。
ステップS15において、差の絶対値がしきい値Thより大の場合には、処理がステップS16に移り、アラームが本体機器2に対して送信される。本体機器2は、アラームを受け取ると、表示部にエラーメッセージを表示したり、音声での警告を発生し、装着されている電池パックが非正規品であることがユーザに対して通知される。
そして、ステップS17において、電池パック30が充放電禁止モード、または永久故障モードに移行する。充放電禁止モードは、充放電制御スイッチ9の充電制御スイッチおよび放電制御スイッチの両者をオフとし、充放電を禁止する状態である。永久故障モードは、電池パック30内のヒューズ(図示しない)を溶断する動作である。
上述した本開示による電池パックは、以下のような利点を有する。
1.充放電を行わなくても、瞬時に非正規品か否かを判別することができる。
2.電解液の漏れが発生し、流出した電解液が電池パックの微小な隙間から揮発すると、電池の重量が減少する。非正規品でないが、このような電池の異常を検出することができる。
3.ポリマーリチウムイオン二次電池の場合、劣化等で膨張して応力が増大する。応力が重量測定部12に対して加わり、重量の増大として検出される。したがって、本開示によれば、ポリマーリチウムイオン二次電池の劣化による膨張を検出することができる。
4.製造後に、認証IC、保護回路等の部品が再使用され、電池のみが交換されるような改造を検出することができる。
5.電池パックにおいて処理が完結するので、本体機器に対して負担を増えることがない。
1.充放電を行わなくても、瞬時に非正規品か否かを判別することができる。
2.電解液の漏れが発生し、流出した電解液が電池パックの微小な隙間から揮発すると、電池の重量が減少する。非正規品でないが、このような電池の異常を検出することができる。
3.ポリマーリチウムイオン二次電池の場合、劣化等で膨張して応力が増大する。応力が重量測定部12に対して加わり、重量の増大として検出される。したがって、本開示によれば、ポリマーリチウムイオン二次電池の劣化による膨張を検出することができる。
4.製造後に、認証IC、保護回路等の部品が再使用され、電池のみが交換されるような改造を検出することができる。
5.電池パックにおいて処理が完結するので、本体機器に対して負担を増えることがない。
<5.他の実施の形態における電池パックの構成>
図6は、本開示の他の実施の形態における電池パック31の回路構成例を示すブロック図である。破線が囲んで示す電池パック31は、上述した電池パック30と同様の構成を有する。すなわち、1個または複数の電池例えばリチウムイオン二次電池が直列または並列に接続された電池1を有し、制御部3によって電池パック31の動作が制御される。制御部3に対して不揮発性メモリ4が接続されている。
図6は、本開示の他の実施の形態における電池パック31の回路構成例を示すブロック図である。破線が囲んで示す電池パック31は、上述した電池パック30と同様の構成を有する。すなわち、1個または複数の電池例えばリチウムイオン二次電池が直列または並列に接続された電池1を有し、制御部3によって電池パック31の動作が制御される。制御部3に対して不揮発性メモリ4が接続されている。
電池パック30と同様に、電流検出部5、検出抵抗6、電圧検出部7、充放電制御部8、充放電制御スイッチ9および温度検出部10を備えている。そして、電池パック30と同様の充放電制御が行われる。さらに、制御部3は、本体機器21と入出力部11を介して接続されている。入出力部11によって、制御部3と本体機器21の制御部との間で有線または無線で双方向通信がなされる。通信によって、電池パック30から本体機器21に対して、種々の情報が伝送される。本体機器21は、携帯電話、ノートPC(パーソナルコンピュータ)等の携帯機器、電動車両、家庭内電力システム等である。
上述した電池パック30と異なり、電池パック31は、重量測定部を有しない。電池パック31の不揮発性メモリ4に対して、工場出荷時の電池パック自身の重量を示す重量データ(以下、第3の重量と称する)が書き込まれる。第3の重量は、電池パック31の外部の重量測定装置によって測定される。すなわち、上述した一実施の形態では、電池パック30内の電池1の重量が重量測定部12によって測定されるのに対して、他の実施の形態では、電池パック31全体の重量が測定される。
第3の重量の測定は、上述した第1の重量の測定と同様に、工場出荷時になされる。測定された初期状態の電池パック31の第3の重量が製造メーカー、製造番号、電池パックの種類等の製造情報、すなわち、識別情報と共に不揮発性メモリ4に対して書き込まれる。すなわち、第3の重量が識別情報と関連付けされて記憶される。
不揮発性メモリ4に書き込まれている製造情報と第3の重量とが入出力部11を通じて本体機器21の制御部に対して伝送される。本体機器21は、重量測定部22を備えている。重量測定部22によって装着された電池パック31の重量が測定される。重量測定部22としては、既知の構成のものを使用できる。重量測定部22は、ロードセル、ピエゾフィルムを使用したセンサー等を使用したものである。
図7は、電池パック31と本体機器21との接続を概略的に示している。一例として、電池パック31を本体機器21の電池装着部に装着すると、電池パック31の重量が重量測定部22によって測定される。重量測定部22からは、重量に比例する電圧が発生し、この電圧が電圧検出部27に供給される。電圧検出部27は、電圧を検出すると共に、電圧値をデジタル値に変換する。デジタル信号に変換された重量が本体機器21の制御部23に供給される。制御部23と不揮発性メモリ24とが接続されている。
<6.第4の重量の測定>
本開示では、現在の電池パック31の重量(第4の重量と称する)が重量測定部22によって測定される。第3の重量と測定された第4の重量とを使用する処理の一例について図8のフローチャートを参照して説明する。このフローチャートで示す処理は、主として本体機器21の制御部23の制御によってなされる。
本開示では、現在の電池パック31の重量(第4の重量と称する)が重量測定部22によって測定される。第3の重量と測定された第4の重量とを使用する処理の一例について図8のフローチャートを参照して説明する。このフローチャートで示す処理は、主として本体機器21の制御部23の制御によってなされる。
ステップS21において、初めて電池パック31が装着されたか否かが判定される。初めて装着されたと判定されると、ステップS22において、電池パック31から製造情報および第3の重量の情報を受信し、不揮発性メモリ23にこれらの情報を記憶する。不揮発性メモリ23には、製造者情報、すなわち、電池パック31の識別情報と第3の重量の関係を示すデータが記憶される。このデータを参照することによって、ステップS21の判定が行われる。
一般的に、本体機器21に対して電池パックを装着する場合、正規の電池パックが装着されることが少なくとも1回はあることを前提としている。若し、非正規の電池パックが装着されると、電池パックから受信される情報中に重量の情報がないこと、または識別情報から想定しているメーカーの電池パックではないことが分かる。この場合、不揮発性メモリ24に非正規の電池パックの情報が登録されることが防止される。特定の製造者の電池パック以外の電池パックは、非正規と扱っても良く、予め同じ判定処理を行う仕様を採用する複数の製造者の電池パックを正規と扱うようにしても良い。なお、電池パックの識別情報と第3の重量との関係を示すデータは、インターネット上の電池パックの製造者のサイトにアクセスして取得することを可能としても良い。
ステップS21の判定結果が初めての電池パック31の装着でない場合、またはステップS22の後に、ステップS23において、現在の電池パック31の重量(第4の重量)Wtが重量測定部22によって測定される。
ステップS24において、電池パック31から識別情報を受信する。ステップS25において、受信した識別情報に関連付けられた第3の重量Wrが不揮発性メモリ24から読み出される。受信された識別情報に対応する第3の重量のデータが不揮発性メモリ24に登録されていない場合は、装着された電池パックを非正規であると判定するようにしても良い。
ステップS26において、読み出された第3の重量Wrと重量測定部22によって測定された電池の現在の重量と対応する第4の重量Wtとが比較される。ステップS26において、第3および第4の重量の差(Wt−Wr)の絶対値が計算され、計算された差の絶対値が予め設定されたしきい値Thより大か否かが判定される。差の絶対値がしきい値Thより大でない場合には、処理がステップS23に戻る。そして、上述したのと同様の処理がなされる。但し、ステップS23、S24、S25、S26の処理は、電池パックが装着された時、または所定の時間後の次の判定時までなされない。なお、上述した第1および第2の重量のそれぞれに対する参照符号と、第3および第4の重量のそれぞれに対する参照符号と、しきい値に対する参照符号とを共通にしているのは、便宜上の理由である。
ステップS26において、差の絶対値がしきい値Thより大の場合には、処理がステップS27に移り、アラームを本体機器21が発生する。本体機器21は、表示部にエラーメッセージを表示したり、音声での警告を発生し、装着されている電池パックが非正規品であることがユーザに対して通知される。
そして、ステップS28において、電池パック31に対して充放電禁止モード、または永久故障モードへの移行が指示される。充放電禁止モードは、充放電制御スイッチ9の充電制御スイッチおよび放電制御スイッチの両者をオフとし、充放電を禁止する状態である。永久故障モードは、電池パック31内のヒューズ(図示しない)を溶断する動作である。
上述した本開示による電池パックは、上述した一実施の形態と比較して、本体機器の処理が増えるが、電池パック自身が重量測定部を持つ必要がなく、電池パックのコストを低くすることができる利点を有する。
<7.実際の電池の重量例>
図9に実際の電池例えば18650タイプ(直径18mm、高さ65mm)の円筒型リチウムイオン二次電池の重量の値を示す。電池タイプは、容量の違いを表している。図9には、1個の電池、6個の電池からなる組セル(2P3S)、9個の電池からなる組セル(3P3S)のそれぞれの重量の値が示されている。なお、各電池に組み込まれているPTC(Positive Temperature Coefficient :熱抵抗素子)の重量は、0.1gである。この発
明は、他の種類の電池に対しても適用できる。
図9に実際の電池例えば18650タイプ(直径18mm、高さ65mm)の円筒型リチウムイオン二次電池の重量の値を示す。電池タイプは、容量の違いを表している。図9には、1個の電池、6個の電池からなる組セル(2P3S)、9個の電池からなる組セル(3P3S)のそれぞれの重量の値が示されている。なお、各電池に組み込まれているPTC(Positive Temperature Coefficient :熱抵抗素子)の重量は、0.1gである。この発
明は、他の種類の電池に対しても適用できる。
<8.応用例>
本開示は、上述した電池パックが再生可能エネルギーから発電を行う発電装置によって充電される電力システムである。
本開示は、上述した電池パックから、電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、電池パックに関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両である。
本開示は、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部とを備え、送受信部が受信した情報に基づき、上述した電池パックの充放電制御を行う電力システムである。
本開示は、上述した電池パックから、電力の供給を受け、発電装置または電力網から電池パックに電力を供給する電力システムである。
本開示の装置は、上述した電子機器を備え、電池パックが再生可能エネルギーから発電を行う発電装置によって充電される電力システムである。
本開示は、上述した電子機器を備え、電池パックから、電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、電池パックに関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両である。
本開示は、上述した電子機器と、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部を備え、
電力情報送受信部が受信した情報に基づき、電池パックの充放電制御を行う電力システムである。
本開示は、上述した電子機器を備え、電池パックから、電力の供給を受け、発電装置または電力網から電池パックに電力を供給する電力システムである。
「応用例としての住宅における蓄電システム」
本開示を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図10を参照して説明する。例えば住宅101用の蓄電システム100においては、火力発電102a、原子力発電102b、水力発電102c等の集中型電力系統102から電力網109、情報網112、スマートメータ107、パワーハブ108等を介し、電力が蓄電装置103に供給される。これと共に、家庭内発電装置104等の独立電源から電力が蓄電装置103に供給される。蓄電装置103に供給された電力が蓄電される。蓄電装置103を使用して、住宅101で使用する電力が給電される。住宅101に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
本開示は、上述した電池パックが再生可能エネルギーから発電を行う発電装置によって充電される電力システムである。
本開示は、上述した電池パックから、電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、電池パックに関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両である。
本開示は、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部とを備え、送受信部が受信した情報に基づき、上述した電池パックの充放電制御を行う電力システムである。
本開示は、上述した電池パックから、電力の供給を受け、発電装置または電力網から電池パックに電力を供給する電力システムである。
本開示の装置は、上述した電子機器を備え、電池パックが再生可能エネルギーから発電を行う発電装置によって充電される電力システムである。
本開示は、上述した電子機器を備え、電池パックから、電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、電池パックに関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両である。
本開示は、上述した電子機器と、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部を備え、
電力情報送受信部が受信した情報に基づき、電池パックの充放電制御を行う電力システムである。
本開示は、上述した電子機器を備え、電池パックから、電力の供給を受け、発電装置または電力網から電池パックに電力を供給する電力システムである。
「応用例としての住宅における蓄電システム」
本開示を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図10を参照して説明する。例えば住宅101用の蓄電システム100においては、火力発電102a、原子力発電102b、水力発電102c等の集中型電力系統102から電力網109、情報網112、スマートメータ107、パワーハブ108等を介し、電力が蓄電装置103に供給される。これと共に、家庭内発電装置104等の独立電源から電力が蓄電装置103に供給される。蓄電装置103に供給された電力が蓄電される。蓄電装置103を使用して、住宅101で使用する電力が給電される。住宅101に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
住宅101には、発電装置104、電力消費装置105、蓄電装置103、各装置を制御する制御装置110、スマートメータ107、各種情報を取得するセンサー111が設けられている。各装置は、電力網109および情報網112によって接続されている。発電装置104として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置105および/または蓄電装置103に供給される。電力消費装置105は、冷蔵庫105a、空調装置105b、テレビジョン受信機105c、風呂105d等である。さらに、電力消費装置105には、電動車両106が含まれる。電動車両106は、電気自動車106a、ハイブリッドカー106b、電気バイク106cである。
蓄電装置103に対して、上述した本開示の電池パックが適用される。蓄電装置103は、二次電池又はキャパシタから構成されている。例えば、リチウムイオン電池によって構成されている。リチウムイオン電池は、定置型であっても、電動車両106で使用されるものでも良い。スマートメータ107は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網109は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせても良い。
各種のセンサー111は、例えば人感センサー、照度センサー、物体検知センサー、消費電力センサー、振動センサー、接触センサー、温度センサー、赤外線センサー等である。各種センサー111により取得された情報は、制御装置110に送信される。センサー111からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置105を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置110は、住宅101に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。
パワーハブ108によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置110と接続される情報網112の通信方式としては、UART(Universal Asynchronous Receiver-Tranceiver:非同期シリアル通信用送受信回路)等の通信インターフェースを使う方法、Bluetooth、ZigBee、Wi−Fi等の無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Bluetooth方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ZigBeeは、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4の物理層を使用するものである。IEEE802.15.4は、PAN(Personal Area Network) またはW(Wireless)PANと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
制御装置110は、外部のサーバ113と接続されている。このサーバ113は、住宅101、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていても良い。サーバ113が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置(たとえばテレビジョン受信機)から送受信しても良いが、家庭外の装置(たとえば、携帯電話機等)から送受信しても良い。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistants)等に、表
示されても良い。
示されても良い。
各部を制御する制御装置110は、CPU(Central Processing Unit )、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等で構成され、この例では、蓄電装置103に格納されている。制御装置110は、蓄電装置103、家庭内発電装置104、電力消費装置105、各種センサー111、サーバ113と情報網112により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていても良い。
以上のように、電力が火力102a、原子力102b、水力102c等の集中型電力系統102のみならず、家庭内発電装置104(太陽光発電、風力発電)の発電電力を蓄電装置103に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置104の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置103に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置103に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置103によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
なお、この例では、制御装置110が蓄電装置103内に格納される例を説明したが、スマートメータ107内に格納されても良いし、単独で構成されていても良い。さらに、蓄電システム100は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
「応用例としての車両における蓄電システム」
本開示を車両用の蓄電システムに適用した例について、図11を参照して説明する。図11に、本開示が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
本開示を車両用の蓄電システムに適用した例について、図11を参照して説明する。図11に、本開示が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
このハイブリッド車両200には、エンジン201、発電機202、電力駆動力変換装置203、駆動輪204a、駆動輪204b、車輪205a、車輪205b、バッテリー208、車両制御装置209、各種センサ210、充電口211が搭載されている。バッテリー208に対して、上述した本開示の電池パックが適用される。
ハイブリッド車両200は、電力駆動力変換装置203を動力源として走行する。電力駆動力変換装置203の一例は、モータである。バッテリー208の電力によって電力駆動力変換装置203が作動し、この電力駆動力変換装置203の回転力が駆動輪204a、204bに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流(DC−AC)あるいは逆変換(AC−DC変換)を用いることによって、電力駆動力変換装置203が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ210は、車両制御装置209を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度(スロットル開度)を制御したりする。各種センサ210には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。
エンジン201の回転力は発電機202に伝えられ、その回転力によって発電機202により生成された電力をバッテリー208に蓄積することが可能である。
図示しない制動機構によりハイブリッド車両が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置203に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置203により生成された回生電力がバッテリー208に蓄積される。
バッテリー208は、ハイブリッド車両の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口211を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
図示しないが、二次電池に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていても良い。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置などがある。
なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、モーターで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモーターの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モーターのみで走行、エンジンとモーター走行という3つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本開示は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本開示は有効に適用可能である。
<9.変形例>
以上、本願の実施形態について具体的に説明したが、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
以上、本願の実施形態について具体的に説明したが、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
1・・・電池
2・・・本体機器
3・・・制御部
4・・・不揮発性メモリ
8・・・充放電制御部
11・・・入出力部
12・・・重量測定部
16・・・プリント配線基板
21・・・本体機器
22・・・重量測定部
23・・・制御部
24・・・不揮発性メモリ
30・・・電池パック
31・・・電池パック
2・・・本体機器
3・・・制御部
4・・・不揮発性メモリ
8・・・充放電制御部
11・・・入出力部
12・・・重量測定部
16・・・プリント配線基板
21・・・本体機器
22・・・重量測定部
23・・・制御部
24・・・不揮発性メモリ
30・・・電池パック
31・・・電池パック
Claims (18)
- 1または複数の電池と、
前記電池の充放電を制御する充放電制御部と、
前記電池の重量を測定する重量測定部と、
前記重量測定部により初期状態で測定された前記電池の重量に対応する第1の重量を記憶するメモリと、
前記メモリから読み出された前記第1の重量と、前記重量測定部により測定された前記電池の現在の重量に対応する第2の重量とを比較し、
前記第1および第2の重量の差の絶対値が予め設定したしきい値より大の場合に、前記電池が正規でないと判定する制御部とを備える電池パック。 - 前記制御部によって、前記電池が正規でないと判定される時に、充放電を強制的に停止する請求項1に記載の電池パック。
- 前記第1の重量が出荷時に測定される請求項1に記載の電池パック。
- 前記第2の重量が一定の時間間隔で測定される請求項1に記載の電池パック。
- 1または複数の電池と、前記電池の充放電を制御する充放電制御部と、少なくとも識別情報が記憶されるメモリとを備える電池パックを電源として使用する電子機器であって、
前記電池パックの識別情報と関連付けて前記電池パックの初期状態で測定された重量に対応する第3の重量が記憶されるメモリと、
前記電池パックの重量を測定する重量測定部と、
装着された前記電池パックから前記識別情報を受け取り、受け取った前記識別情報に対応する電池パックの前記第3の重量を前記メモリから読み出し、
読み出された前記第3の重量と、前記重量測定部により測定された前記電池の現在の重量に対応する第4の重量とを比較し、
前記第3および第4の重量の差の絶対値が予め設定したしきい値より大の場合に、前記電池パックが正規でないと判定する制御部とを備える電子機器。 - 前記電池パックには、初期状態で測定された該電池パックの重量に対応する前記第3の重量が記憶され、
装着された前記電池パックから前記識別情報および前記第3の重量を受け取り、受け取った前記第3の重量を前記メモリに記憶する請求項5に記載の電子機器。 - 前記制御部によって、前記電池が正規でないと判定される時に、充放電を強制的に停止する請求項5に記載の電子機器。
- 前記第3の重量が出荷時に測定される請求項5に記載の電子機器。
- 前記第4の重量が電池パックの装着時に測定される請求項5に記載の電子機器。
- 前記第4の重量が一定の時間間隔で測定される請求項5に記載の電子機器。
- 請求項1〜4の何れかに記載の電池パックが再生可能エネルギーから発電を行う発電装置によって充電される電力システム。
- 請求項1〜4の何れかに記載の電池パックから、電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、前記電池パックに関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両。
- 他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部を備え、
前記電力情報送受信部が受信した情報に基づき、請求項1〜4の何れかに記載の電池パックの充放電制御を行う電力システム。 - 請求項1〜4の何れかに記載の電池パックから、電力の供給を受け、発電装置または電力網から前記電池パックに電力を供給する電力システム。
- 請求項5〜10の何れかに記載の電子機器を備え、電池パックが再生可能エネルギーから発電を行う発電装置によって充電される電力システム。
- 請求項5〜10の何れかに記載の電子機器を備え、電池パックから、電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、前記電池パックに関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両。
- 請求項5〜10の何れかに記載の電子機器と、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部を備え、
前記電力情報送受信部が受信した情報に基づき、電池パックの充放電制御を行う電力システム。 - 請求項5〜10の何れかに記載の電子機器を備え、電池パックから、電力の供給を受け、発電装置または電力網から前記電池パックに電力を供給する電力システム。
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-
2011
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