特開 2019-57440 電池ユニット、電池監視システム、電池交換方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-57440(P2019-57440A)

(43)【公開日】2019年4月11日

(54)【発明の名称】電池ユニット、電池監視システム、電池交換方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/48 20060101AFI20190315BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20190315BHJP

   H01M 10/42 20060101ALI20190315BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/48 P

   H01M10/44 P

   H01M10/42 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-181615(P2017-181615)

(22)【出願日】2017年9月21日

(71)【出願人】

【識別番号】308033711

【氏名又は名称】ラピスセミコンダクタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079119

【弁理士】

【氏名又は名称】藤村 元彦

(74)【代理人】

【識別番号】100147728

【弁理士】

【氏名又は名称】高野 信司

(72)【発明者】

【氏名】赤堀 博次

【テーマコード（参考）】

5H030

【Ｆターム（参考）】

5H030AA09

5H030AS06

5H030AS08

5H030BB01

5H030BB21

5H030FF42

5H030FF43

5H030FF44

(57)【要約】

【目的】装置の損傷防止及び電池交換作業時間の短縮を図ると共に、電池容量の大容量化及びサイズの小型化を図ることが可能な電池ユニット、電池監視システム、及び電池交換方法を提供することを目的とする。
【構成】本発明に係る電池ユニットは、夫々が直流電圧を生成する第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の電池セルと、第１〜第ｎの電池セル各々の電圧値を測定して測定結果を個別に表す第１〜第ｎの測定信号を得る第１〜第ｎの測定部と、第１〜第ｎの測定信号に夫々対応した交流磁界を発生する第１〜第ｎの送信ループアンテナと、交流磁界を受けてこの交流磁界に対応した受信信号を得る受信ループアンテナと、受信信号に復調処理を施して測定結果を表す電池セル測定情報を生成する受信部と、第１〜第ｎの送信ループアンテナ及び受信ループアンテナの内側を貫通する磁気コアと、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

夫々が直流電圧を生成する第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の電池セルと、
前記第１〜第ｎの電池セル各々の電圧値を測定して測定結果を個別に表す第１〜第ｎの測定信号を得る第１〜第ｎの測定部と、
前記第１〜第ｎの測定信号に夫々対応した交流磁界を発生する第１〜第ｎの送信ループアンテナと、
前記交流磁界を受けて前記交流磁界に対応した受信信号を得る受信ループアンテナと、
前記受信信号に復調処理を施して前記測定結果を表す情報を生成する受信部と、
前記第１〜第ｎの送信ループアンテナ及び前記受信ループアンテナの内側を貫通する磁気コアと、を有することを特徴とする電池ユニット。

【請求項2】

前記第１〜第ｎの送信ループアンテナが夫々に個別に形成されており、且つ前記送信ループアンテナの内側を貫通する貫通孔が夫々に形成されている第１〜第ｎの送信アンテナ基板と、
前記受信ループアンテナと共に前記受信ループアンテナの内側を貫通する貫通孔が形成されている受信アンテナ基板と、を含み、
前記送信ループアンテナは、前記送信アンテナ基板の表面において前記送信アンテナ基板の前記貫通孔を囲んでループ状にプリントされた金属配線からなり、
前記受信ループアンテナは、前記受信アンテナ基板の表面において前記受信アンテナ基板の前記貫通孔を囲んでループ状にプリントされた金属配線からなり、
前記磁気コアは、前記第１〜第ｎの送信アンテナ基板各々の前記貫通孔、及び前記受信アンテナ基板の前記貫通孔に共通に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の電池ユニット。

【請求項3】

第ｒ（ｒは１〜ｎの整数）の前記送信アンテナ基板が第ｒの前記電池セルに形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電池ユニット。

【請求項4】

前記第１〜第ｎの送信ループアンテナからなる１組の送信ループアンテナ群と同一構成の第１〜第ｎの補助送信ループアンテナが少なくとも１組分設けられており、前記受信ループアンテナと同一構成の補助受信ループアンテナが少なくとも１つ設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の電池ユニット。

【請求項5】

前記磁気コアは、柱状又はループ形状を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の電池ユニット。

【請求項6】

夫々が直流電圧を生成する第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の電池セルと、
前記第１〜第ｎの電池セル各々の電圧値を測定して測定結果を個別に表す第１〜第ｎの測定信号を得る第１〜第ｎの測定部と、
前記第１〜第ｎの測定信号に夫々対応した交流磁界を発生する第１〜第ｎの送信ループアンテナと、
前記交流磁界を受けて前記交流磁界に対応した受信信号を得る受信ループアンテナと、
前記受信信号に復調処理を施して前記測定結果を表す電池セル測定情報を得る受信部と、
前記第１〜第ｎの送信ループアンテナ及び前記受信ループアンテナの内側を貫通する磁気コアと、
前記電池セル測定情報に基づき、前記第１〜第ｎの電池セルの現在の状態を監視して前記第１〜第ｎの電池セルの充放電制御を行う電池管理装置と、を有することを特徴とする電池監視システム。

【請求項7】

夫々が直流電圧を生成する第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の電池セルと、
前記第１〜第ｎの電池セル各々の電圧値を測定して測定結果を個別に表す第１〜第ｎの測定信号を得る第１〜第ｎの測定部と、
前記第１〜第ｎの電池セルに個別に形成されており、前記第１〜第ｎの測定信号に夫々対応した交流磁界を発生する第１〜第ｎの送信ループアンテナと、
前記交流磁界を受けて前記交流磁界に対応した受信信号を得る受信ループアンテナと、
前記受信信号に復調処理を施して前記測定結果を表す電池セル測定情報を得る受信部と、
前記第１〜第ｎの送信ループアンテナ及び前記受信ループアンテナの内側を貫通する磁気コアと、を含む電池ユニットの電池交換方法であって、
前記第１〜第ｎの電池セルのうちから不良状態にある電池セルを検出する第１のステップと、
前記磁気コアを引き抜く第２のステップと、
前記第１〜第ｎの電池セルのうちから前記第１のステップで検出された前記不良状態にある電池セルを取り外す第３のステップと、
新しい電池セルを取り付ける第４のステップと、
前記第１〜第ｎの送信ループアンテナ及び前記受信ループアンテナの内側に前記磁気コアを挿入する第５のステップと、を含むことを特徴とする電池交換方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の電池セルを含む電池ユニット、電池ユニットの監視を行う電池監視システム、及び電池交換方法に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、直流の電源として、夫々に電気化学セル（例えばリチウムイオン二次電池）が収容されている複数の電池モジュールを有する蓄電池ユニットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

当該蓄電池ユニットでは、複数の電池モジュールの各々に設けられている貫通孔にボルトを通すことにより電池モジュール同士の位置が固定されている。また、各電池モジュールに収容されている電気化学セルは、互いに電気的に直列又は並列に接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−９６０８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような蓄電池ユニットを電気自動車の走行用モータの電源として用いる場合、蓄電池ユニットの損傷を防止するために、当該蓄電池ユニットに収容されている電気化学セル（以下、電池セルと称する）の状態を個別に監視する必要が生じる。

【0006】

よって、車載用の蓄電池ユニットには、複数の電池セルを個別に監視するバッテリ管理システムが設けられている。バッテリ監視システムは、例えば各電池セルで生成された電圧を個別に取り込む為の複数の配線と、当該複数の配線を介して取り込まれた電圧に基づき、各電池セルの状態を監視する電池管理部と、を含む。

【0007】

ところで、上記したバッテリ監視システムにおいて、電池セルに異常が生じると、この電池セルに接続されている配線を介して電池管理部に高電圧が印加される虞がある。よって、当該高電圧の印加によって電池管理部を損傷させる虞があった。

【0008】

また、このようなバッテリ監視システムを採用するには、蓄電池ユニット内に、複数の電池セルを収容する空間の他に、上記した複数の配線を設置するための空間を確保する必要がある。よって、蓄電池ユニットのサイズが大型化して、当該蓄電池ユニットの大容量化が困難になるという問題が生じる。

【0009】

更に、蓄電池ユニットを交換する場合には、上記した複数の配線を全て外し、再び交換後の蓄電池ユニットに接続し直す必要があるので、交換作業に費やす時間が長くなるという問題も生じた。

【0010】

そこで、本発明は、損傷防止及び電池交換作業の時間短縮を図ると共に、電池容量の大容量化及びサイズの小型化を図ることが可能な電池ユニット、電池監視システム、及び電池交換方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明に係る電池ユニットは、夫々が直流電圧を生成する第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の電池セルと、前記第１〜第ｎの電池セル各々の電圧値を測定して測定結果を個別に表す第１〜第ｎの測定信号を得る第１〜第ｎの測定部と、前記第１〜第ｎの測定信号に夫々対応した交流磁界を発生する第１〜第ｎの送信ループアンテナと、前記交流磁界を受けて前記交流磁界に対応した受信信号を得る受信ループアンテナと、前記受信信号に復調処理を施して前記測定結果を表す情報を生成する受信部と、前記第１〜第ｎの送信ループアンテナ及び前記受信ループアンテナの内側を貫通する磁気コアと、を有する。

【0012】

本発明に係る電池監視システムは、夫々が直流電圧を生成する第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の電池セルと、前記第１〜第ｎの電池セル各々の電圧値を測定して測定結果を個別に表す第１〜第ｎの測定信号を得る第１〜第ｎの測定部と、前記第１〜第ｎの測定信号に夫々対応した交流磁界を発生する第１〜第ｎの送信ループアンテナと、前記交流磁界を受けて前記交流磁界に対応した受信信号を得る受信ループアンテナと、前記受信信号に復調処理を施して前記測定結果を表す電池セル測定情報を得る受信部と、前記第１〜第ｎの送信ループアンテナ及び前記受信ループアンテナの内側を貫通する磁気コアと、前記電池セル測定情報に基づき、前記第１〜第ｎの電池セルのうちから動作不良の状態にある電池セルを検出すると共に、前記電池セル測定情報に基づき、前記第１〜第ｎの電池セルの現在の状態を監視して前記第１〜第ｎの電池セルの充放電制御を行う電池管理装置と、を有する。

【0013】

本発明に係る電池交換方法は、夫々が直流電圧を生成する第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の電池セルと、前記第１〜第ｎの電池セル各々の電圧値を測定して測定結果を個別に表す第１〜第ｎの測定信号を得る第１〜第ｎの測定部と、前記第１〜第ｎの電池セルに個別に形成されており、前記第１〜第ｎの測定信号に夫々対応した交流磁界を発生する第１〜第ｎの送信ループアンテナと、前記交流磁界を受けて前記交流磁界に対応した受信信号を得る受信ループアンテナと、前記受信信号に復調処理を施して前記測定結果を表す電池セル測定情報を得る受信部と、前記第１〜第ｎの送信ループアンテナ及び前記受信ループアンテナの内側を貫通する磁気コアと、を含む電池ユニットの電池交換方法であって、前記第１〜第ｎの電池セルのうちから不良状態にある電池セルを検出する第１のステップと、前記磁気コアを引き抜く第２のステップと、前記第１〜第ｎの電池セルのうちから前記第１のステップで検出された前記不良状態にある電池セルを取り外す第３のステップと、新しい電池セルを取り付ける第４のステップと、前記第１〜第ｎの送信ループアンテナ及び前記受信ループアンテナの内側に前記磁気コアを挿入する第５のステップと、を含む。

【発明の効果】

【0014】

本発明では、複数の電池セル各々の電圧値を測定し、電池セル毎の測定結果を無線で送信する。これにより、各電池セルで生成された直流の電圧自体が電池管理装置に印加されることはない。よって、例え電池セルに不具合が生じていても電池管理装置に高電圧が印加されることはないので、このような不具合に伴う損傷を防ぐことが可能となる。更に、電池管理装置と電池セルの各々とを個別に接続するための複数の配線が存在しないので、その配線を設置するための空間が不要となり、その分だけ、電池セル各々の大容量化、或いは電池セルを収容する電池ユニットの小型化を図ることが可能となる。

【0015】

また、本発明では、電池セル毎の測定結果を無線送信する方式として、磁界結合方式を採用している。これにより、受信側に電源を供給する為の電源配線が不要となるので、装置規模の増大を抑えることが可能となる。

【0016】

また、本発明では、交流磁界を放出する複数の送信ループアンテナ、及び受信ループアンテナの内側に磁性材料を含む磁気コアを共通に挿入することにより、送信ループアンテナで発生した交流磁界の減衰を抑えている。これにより、通信可能距離を大きくすることができるので、その分だけ電池セルを重ねる数を増やして電池容量の大容量化を図ることが可能となる。

【0017】

また、本発明によれば、電池セルを交換する場合には、磁気コアを引き抜くだけで各電池セルの取り外しが可能になる。更に、新たな電池セルに交換した後、磁気コアを送信ループアンテナ及び受信ループアンテナの内側に挿入することによって、電池セルと電池管理装置との間の接続作業を完了させることができる。

【0018】

よって、電池セルを交換する際に、各電池セルと電池管理装置とを接続する複数の配線の脱着作業が必要となる場合に比べて、電池セルの交換作業に費やされる時間を短縮することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明に係る電池ユニット１００の構成を示すブロック図である。

【図2】電池ユニット１００の外観の一例を表す斜視図である。

【図3】送信モジュールＴＭ１〜ＴＭ６の各々を真上から眺めた平面図である。

【図4】受信モジュールＲＭを真上の方向から眺めた平面図である。

【図5】電池セルを新しい電池セルに交換する際の交換システムの構成を表すブロック図である。

【図6】電池交換手順を表す図である。

【図7】ループ状の形態を有する磁気コアＭＣを採用した電池ユニット１００の正面の形態の一例を表す正面図である。

【図8】電池ユニット１００の他の形態を表す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

【0021】

図１は、本発明に係る電池ユニット１００の構成を示すブロック図である。電池ユニット１００は、複数の電池セルＢＣ１〜ＢＣｎ（ｎは２以上の整数）が収容されている電池パックＢＰＫと、電池セルＢＣ１〜ＢＣｎに夫々対応して設けられている送信モジュールＴＭ１〜ＴＭｎと、受信モジュールＲＭと、を有する。

【0022】

電池セルＢＣ１〜ＢＣｎは、夫々が直流電圧を生成して正極端子＋Ｑ及び負極端子−Ｑから出力する例えば二次電池である。電池セルＢＣ１〜ＢＣｎは、電池パックＢＰＫ内において互いに直列に接続されている。尚、電池セルＢＣ１〜ＢＣｎのうちで、一部の複数の電池セルＢＣについては並列に接続されていても良い。電池パックＢＰＫは、これら電池セルＢＣ１〜ＢＣｎの各々が生成した直流電圧を合成した電圧値を有する電池電圧ＢＶを出力する。

【0023】

送信モジュールＴＭ１〜ＴＭｎの各々は同一の内部構成を有する。つまり、図１に示すように、送信モジュールＴＭ１〜ＴＭｎの各々は、測定部１１、送信部１２及び送信ループアンテナ１３を含む。

【0024】

以下に、送信モジュールＴＭ１を抜粋して、測定部１１、送信部１２及び送信ループアンテナ１３について説明する。

【0025】

送信モジュールＴＭ１の測定部１１は、電池セルＢＣ１の正極端子＋Ｑ及び負極端子−Ｑに接続されている。測定部１１は、電池セルＢＣ１の正極端子＋Ｑ及び負極端子−Ｑを介して当該電池セルＢＣ１が生成した直流電圧の電圧値及び電流量を測定し、測定した電圧値及び電流量を表す測定信号ＳＴを送信部１２に供給する。

【0026】

送信部１２は、例えばＮＦＣ（Near Field Communication）等の近距離無線通信技術に基づく磁界結合による無線通信を行う。すなわち、送信部１２は、所定周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）の搬送波に測定信号ＳＴに基づく変調を施すことにより変調信号ＭＳを生成し、これを送信ループアンテナ１３に供給する。

【0027】

送信ループアンテナ１３は、変調信号ＭＳに対応した交流磁界を発生して空間に放出する。

【0028】

このように、夫々が測定部１１、送信部１２及び送信ループアンテナ１３を含む送信モジュールＴＭ１〜ＴＭｎは、先ず、電池セルＢＣ１〜ＢＣｎの各々に対する測定結果（電圧値、電流量）を個別に表す第１〜第ｎの測定信号ＳＴを得る。そして、送信モジュールＴＭ１〜ＴＭｎは、第１〜第ｎの測定信号ＳＴの各々に基づく交流磁界を、第１〜第ｎの送信ループアンテナ１３から放出する。

【0029】

受信モジュールＲＭは、受信ループアンテナ１４、及び受信部１５を含む。

【0030】

受信ループアンテナ１４は、送信モジュールＴＭ１〜ＴＭｎ各々の送信ループアンテナ１３から放出された交流磁界を受け、この交流磁界に対応した受信信号ＲＡを受信部１５に供給する。

【0031】

受信部１５は、磁界結合方式に沿って受信信号ＲＡに対して以下の処理を行う。

【0032】

すなわち、先ず、受信部１５は、受信信号ＲＡに基づく交流電圧を生成し、この交流電圧を整流及び平滑化することにより電源電圧を生成する。受信部１５は、当該電源電圧で起動し、先ず、受信信号ＲＡから送信モジュールＴＭ１〜ＴＭｎで生成されたｎ系統の変調信号ＭＳを抽出する。次に、受信部１５は、抽出したｎ系統の変調信号ＭＳの各々に復調処理を施すことにより、電池セルＢＣ１〜ＢＣｎ各々の電圧値及び電流量を表す測定信号ＳＴを復元する。そして、受信部１５は、復元した、電池セルＢＣ１〜ＢＣｎ各々の電圧値及び電流量を表す電池セル測定情報ＦＤを、電池ユニット１００の状態を管理する電池管理装置２００に供給する。

【0033】

電池管理装置２００は、当該電池セル測定情報ＦＤに基づき、電池セルＢＣ１〜ＢＣｎの現在の状態を監視する。例えば、電池管理装置２００は、電池セル測定情報ＦＤに基づき、電池セルＢＣ１〜ＢＣｎの残容量及び充電状態の監視、或いは動作不良の状態にある電池セルの検出などを行い、その結果を表す電池状態情報を生成する。更に、電池管理装置２００は、電池セルＢＣ１〜ＢＣｎを充放電させる充放電部（図示せず）に対して、充電又は放電の実行を指示する充放電制御を施す。

【0034】

図２は、図１に示す電池ユニット１００の外観の一例を表す斜視図である。図２では、電池パックＢＰＫに収容されている電池セルの数が６個である場合を例にとって電池ユニット１００の外観を表している。尚、図２では、電池パックＢＰＫ自体については図示していない。

【0035】

図２に示すように、電池ユニット１００は、上記した電池セルＢＣ１〜ＢＣ６、送信モジュールＴＭ１〜ＴＭ６、受信モジュールＲＭ、及び磁気コアＭＣを含む。

【0036】

電池セルＢＣ１〜ＢＣ６は、電池パックＢＰＫ内において図２に示すように重ねて設置されている。更に、図２に示すように、電池セルＢＣｒ（ｒは１〜６の整数）の１つの面には、送信モジュールＴＭｒ（ｒは１〜６の整数）が接続されている。

【0037】

図３は、送信モジュールＴＭ１〜ＴＭ６のうちの１つを真上から眺めた平面図である。尚、送信モジュールＴＭ１〜ＴＭ６は同一の形態を有する。

【0038】

図３に示すように、送信モジュールＴＭ１〜ＴＭ６の各々は、硬質材料又はフィルム等からなる送信アンテナ基板２０と、この送信アンテナ基板２０の表面に形成された送信ループアンテナ１３、半導体チップ２１、正極端子＋Ｔ及び負極端子−Ｔを有する。

【0039】

半導体チップ２１内には、図１に示す測定部１１及び送信部１２が形成されている。

【0040】

送信アンテナ基板２０に形成されている正極端子＋Ｔ及び負極端子−Ｔは、半導体チップ２１内に形成されている測定部１１と電気的に接続されている。送信モジュールＴＭｒ（ｒは１〜６の整数）の正極端子＋Ｔは電池セルＢＣｒ（ｒは１〜６の整数）の正極端子＋Ｑと接続されており、送信モジュールＴＭｒの負極端子−Ｔは電池セルＢＣｒの負極端子−Ｑと接続されている。

【0041】

また、送信アンテナ基板２０には、上記した磁気コアＭＣを着脱自在に貫通させることができる貫通孔ＨＬが図３に示すように設けられている。

【0042】

更に、送信アンテナ基板２０の表面には、図３に示すように、この貫通孔ＨＬを囲んでループ状にプリントされた金属配線からなる送信ループアンテナ１３が形成されている。送信ループアンテナ１３を構成する金属配線の両端は、半導体チップ２１に形成されている送信部１２と接続されている。

【0043】

図４は、受信モジュールＲＭを真上から眺めた平面図である。

【0044】

図４に示すように、受信モジュールＲＭは、硬質材料又はフィルム等からなる受信アンテナ基板２０と、この受信アンテナ基板２０の表面に形成された受信ループアンテナ１４、半導体チップ３１、データ端子ＤＴ及び接地端子ＧＴを有する。

【0045】

半導体チップ３１内には、図１に示す受信部１５が形成されている。

【0046】

この受信部１５から出力された電池セル測定情報ＦＤは、受信アンテナ基板２０に形成されているデータ端子ＤＴ及び接地端子ＧＴを介して電池管理装置２００に供給される。

【0047】

また、受信アンテナ基板２０には、上記した磁気コアＭＣを着脱自在に貫通させることができる貫通孔ＨＬが図４に示すように設けられている。

【0048】

更に、受信アンテナ基板２０の表面には、図４に示すように、この貫通孔ＨＬを囲んでループ状にプリントされた金属配線からなる受信ループアンテナ１４が形成されている。受信ループアンテナ１４を構成する金属配線の両端は、半導体チップ３１に形成されている受信部１５と接続されている。

【0049】

磁気コアＭＣは、鉄、ケイ素鋼又はフェライト等の磁性材料からなり、円柱又は角柱等の棒形状を有する。

【0050】

磁気コアＭＣは、図２に示すように、送信モジュールＴＭ１〜ＴＭ６及び受信モジュールＲＭの貫通孔ＨＬに共通に挿入されている。

【0051】

尚、受信モジュールＲＭは、送信モジュールＴＭ１〜ＴＭ６のうちで、磁気コアＭＣの長手方向において最端の位置に配置されているＴＭ１とＴＭ６との中間の位置、例えば図２に示すようにＴＭ３とＴＭ４との間に設置されている。

【0052】

以上のように、図１〜図４に示す電池ユニット１００では、送信モジュールＴＭ１〜ＴＭｎが、電池セルＢＣ１〜ＢＣｎ各々の電圧値及び電流量を測定し、その測定結果を表す情報を無線通信にて受信部１５に送信する。そして、受信部１５が、当該測定結果を表す電池セル測定情報ＦＤを電池管理装置２００に供給する。

【0053】

よって、電池セルＢＣ１〜ＢＣｎで生成された電圧自体が電池管理装置２００に供給されることはない。したがって、例え電池セルに不具合が生じていても電池管理装置２００に高電圧が印加されることはないので、このような不具合に伴う損傷を防ぐことが可能となる。

【0054】

また、当該電池ユニット１００では、電池管理装置２００と電池セルＢＣ１〜ＢＣｎの各々とを個別に接続するための複数の配線が存在しないので、その配線を設置するための空間が不要となる。よって、配線用の空間が不要となる分だけ、電池セルＢＣ１〜ＢＣｎ各々の大容量化、或いは電池ユニット１００のサイズの小型化を図ることが可能となる。

【0055】

ところで、電池ユニット１００では、送信モジュールＴＭ１〜ＴＭｎの送信ループアンテナ１３で発生した交流磁界により、受信モジュールＲＭを起電させると共に測定情報（ＳＴ）を送信するという、磁界結合方式を採用した近距離無線を行っている。したがって、受信モジュールＲＭに電源電圧を供給するための専用の配線が不要となる。しかしながら、交流磁界を空間中で伝搬させているので、通信可能な距離は比較的短い距離（例えば１０ｃｍ程度）となる。

【0056】

それ故、電池容量の大容量化を図るために電池セルＢＣの数を増加すると、最端に設置された電池セルＢＣに接続されている送信モジュールＴＭと、受信モジュールＲＭとの間の距離が大きくなり、正常な無線通信が為されなくなる虞が生じる。

【0057】

そこで、電池ユニット１００では、送信モジュールＴＭ１〜ＴＭｎ各々の送信ループアンテナ１３の内側、並びに受信モジュールＲＭの受信ループアンテナ１４の内側に、磁気コアＭＣを共通に挿入している。これにより、送信ループアンテナ１３で発生した交流磁界の減衰が抑えられるので、通信可能距離を大きくすることが可能となる。

【0058】

よって、受信モジュールＲＭに電源を供給する電源配線を不要として装置規模の増大を抑えると共に、電池セルＢＣの数を増加して電池容量の大容量化を図ることが可能となる。

【0059】

尚、上記実施例では、送信モジュールＴＭ１〜ＴＭｎ各々の測定部１１は、電池セルの電圧値及び電流量を測定しているが、電圧値だけを測定するようにしても良い。

【0060】

また、上記実施例では、送信部１２が所定周波数の搬送波に測定信号ＳＴに基づく変調を施して得られた変調信号ＭＳを送信ループアンテナ１３に供給している。しかしながら測定信号ＳＴに対応した交流磁界を送信ループアンテナ１３で生成できるのであれば、上記した構成に限定されない。

【0061】

要するに、電池ユニット１００としては、夫々が直流電圧を生成する第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の電池セルと共に、以下の第１〜第ｎの測定部、第１〜第ｎの送信ループアンテナ、受信ループアンテナ、受信部、及び磁気コアを有するものであれば良い。

【0062】

すなわち、第１〜第ｎの測定部（ＴＭ１〜ＴＭｎの測定部１１）は、第１〜第ｎの電池セル（ＢＣ１〜ＢＣｎ）各々の電圧値を測定して夫々の測定結果を表す第１〜第ｎの測定信号（ＴＭ１〜ＴＭｎの測定信号ＳＴ）を得る。第１〜第ｎの送信ループアンテナ（ＴＭ１〜ＴＭｎの送信ループアンテナ１３）は、第１〜第ｎの測定信号に夫々対応した交流磁界を発生する。受信ループアンテナ（１４）は、交流磁界を受けてこの交流磁界に対応した受信信号（ＲＡ）を得る。受信部（１５）は、この受信信号に復調処理を施して測定結果を表す電池セル測定情報（ＦＤ）を生成する。そして、第１〜第ｎの送信ループアンテナ及び受信ループアンテナの内側に磁気コア（ＭＣ）が貫通している。

【0063】

また、上記した電池ユニット１００によれば、電池パックＢＰＫに収容されている電池セルＢＣ１〜ＢＣｎのうちで、不良となった電池セルのみを新しい電池セルに交換することができる。

【0064】

図５は、電池セルを新しい電池セルに交換する際の交換システムの構成を表すブロック図である。

【0065】

図５に示す交換システムは、電池セルの交換対象となる電池ユニット１００と、上記した電池管理装置２００と、交換作業を行う電池交換装置５００と、を含む。

【0066】

電池ユニット１００の電池セルを交換するにあたり、先ず、この電池ユニット１００を電池交換装置５００に装着する。

【0067】

すると、電池交換装置５００は、図６に示す電池交換手順に従って、電池セルの交換を行う。

【0068】

図６において、先ず、電池交換装置５００は、電池管理装置２００で生成された電池状態情報を取り込み、当該電池状態情報から、電池ユニット１００に含まれる電池セルＢＣ１〜ＢＣｎのうちで不良状態にある電池セルを検出する（ステップＳ１）。

【0069】

次に、電池交換装置５００は、電池ユニット１００の送信モジュールＴＭ１〜ＴＭｎ各々の貫通孔ＨＬ、及び受信モジュールＲＭの貫通孔ＨＬに挿入されている磁気コアＭＣを引き抜く（ステップＳ２）。

【0070】

次に、電池交換装置５００は、ステップＳ１で検出された不良状態にある電池セルを取り外し（ステップＳ４）、この不良状態にある電池セルが設置されていた位置に新しい電池セルＮＢを取り付ける（ステップＳ５）。

【0071】

次に、電池交換装置５００は、電池ユニット１００の送信モジュールＴＭ１〜ＴＭｎ各々の貫通孔ＨＬ、及び受信モジュールＲＭの貫通孔ＨＬに磁気コアＭＣを挿入する（ステップＳ６）。

【0072】

このように、電池ユニット１００によれば、電池セルを交換する場合には、磁気コアＭＣを引き抜くだけで電池セルの取り外しが可能になる。更に、新たな電池セルに交換した後、磁気コアＭＣを送信モジュールＴＭ１〜ＴＭｎ及び受信モジュールＲＭの貫通孔ＨＬに差し込むことによって、電池ユニット１００と電池管理装置２００との接続作業を完了させることができる。

【0073】

よって、電池セルを交換する際に、各電池セルと電池管理装置とを接続する配線の脱着作業が必要となる電池ユニットに比べて、電池セルの交換作業に費やされる時間を短縮することが可能となる。

【0074】

尚、上記実施例では、磁気コアＭＣとして図２に示すような棒状の形態を採用しているが、ループ状の形態を有する磁気コアＭＣを採用しても良い。

【0075】

図７は、ループ状の形態を有する磁気コアＭＣを採用した電池ユニット１００を、図２に示す矢印の方向から眺めた正面図である。

【0076】

図７に示される磁気コアＭＣでは、以下の４つの磁性体棒Ｍｂ１〜Ｍｂ４を連結することにより、磁気コアＭＣをループ形状化したものである。

【0077】

図７において、磁性体棒Ｍｂ１及びＭｂ２は、電池セルＢＣ１〜ＢＣ６が重なる方向に伸張した円柱又は角柱の棒形状からなる。磁性体棒Ｍｂ３の一端は、結合部Ｃｎ１を介して磁性体棒Ｍｂ１の一端と結合されており、磁性体棒Ｍｂ３の他端は、結合部Ｃｎ２を介して磁性体棒Ｍｂ２の一端と結合されている。尚、結合部Ｃｎ１及びＣｎ２は、磁性体棒Ｍｂ１及びＭｂ２と、磁性体棒Ｍｂ３とを着脱自在に結合する。

【0078】

磁性体棒Ｍｂ４の一端は、結合部Ｃｎ３を介して磁性体棒Ｍｂ１の他端と結合されており、磁性体棒Ｍｂ４の他端は、結合部Ｃｎ４を介して磁性体棒Ｍｂ２の他端と結合されている。尚、結合部Ｃｎ３及びＣｎ４は、磁性体棒Ｍｂ１及びＭｂ２と、磁性体棒Ｍｂ４とを着脱自在に結合する。

【0079】

図７に示される磁性体棒Ｍｂ１が、送信モジュールＴＭ１〜ＴＭ６各々の貫通孔ＨＬ及び受信モジュールＲＭの貫通孔ＨＬに挿入されている。

【0080】

図７に示すようなループ形状を有する磁気コアＭＣを採用することにより、送信モジュールＴＭ１〜ＴＭ６各々の送信ループアンテナ１３から放出された磁束を磁気コアＭＣ内に留めておく量を増やすことができる。よって、図２に示す棒状の磁気コアＭＣを採用した場合に比して、送信部１２の出力を抑えても、送信モジュールＴＭ１〜ＴＭ６と、受信モジュールＲＭとの間の無線通信を行うことが可能となる。

【0081】

尚、図７に示す磁気コアＭＣでは、結合部Ｃｎ１〜Ｃｎ４により、磁性体棒Ｍｂ１及びＭｂ２から磁性体棒Ｍｂ３及びＭｂ４を外すことができる。これにより、電池セルＢＣ１〜ＢＣ６のうちで不良となった電池セルを取り外して、新たな電池セルに交換することが可能となる。

【0082】

また、上記実施例では、１つの電池セルに対して１つの送信モジュールを設けているが、送信モジュール自体の故障に備えて、１つの電池セルに対して２つ以上の複数の送信モジュールを設けるようにしても良い。また、受信モジュールとしても、２つ以上の複数の受信モジュールを設けるようにしても良い。

【0083】

図８は、かかる点に鑑みて為された、電池ユニット１００の正面の形態の他の一例を表す正面図である。図８に示される一例では、１つの電池セルに互いに同一構成の２つの送信モジュールを設けると共に、互いに同一構成の２つの受信モジュールを設けている。

【0084】

尚、図８に示す構成では、補助送信モジュールＴＴＭ１〜ＴＴＭ６、及び補助受信モジュールＲＲＭを新たに追加した点を除く他の構成は、図７に示されるものと同一である。

【0085】

補助送信モジュールＴＴＭｒ（ｒは１〜６の整数）は、送信モジュールＴＭｒ（ｒは１〜６の整数）と同一構成を有する。当該補助送信モジュールＴＴＭｒは、送信モジュールＴＭｒと共に電池セルＢＣｒ（ｒは１〜６の整数）に接続される。更に、図８に示す構成では、補助送信モジュールＴＴＭ１〜ＴＴＭ６及び補助受信モジュールＲＲＭ各々の貫通孔ＨＬに、磁気コアＭＣの磁性体棒Ｍｂ２が挿入されている。

【0086】

図８に示す構成における製品出荷時の初期設定では、送信モジュールＴＭｒ（ｒは１〜６の整数）及び補助送信モジュールＴＴＭｒ（ｒは１〜６の整数）のうちの一方だけを動作させる。この際、故障が発生した場合にだけ、故障した送信モジュールを他方に切り替えるのである。尚、送信モジュールＴＭ１〜ＴＭ６、及び補助送信モジュールＴＴＭ１〜ＴＴＭ６を常に同時に動作させていても良い。

【0087】

尚、図８に示す一例では、第１〜第ｎの送信ループアンテナ（ＴＭ１〜ＴＭｎの送信ループアンテナ１３）からなる１組の送信ループアンテナ群と同一構成の第１〜第ｎの補助送信ループアンテナ（ＴＴＭ１〜ＴＴＭｎの送信ループアンテナ１３）を補助送信ループアンテナ群として１組だけ設けているが２組以上設けても良い。また、図８に示す一例では、受信ループアンテナ（ＲＭの受信ループアンテナ１４）と同一構成の受信ループアンテナ（ＲＲＭの受信ループアンテナ１４）を１つだけ設けているが、これを２つ以上設けても良い。

【符号の説明】

【0088】

１１ 測定部
１２ 送信部
１３ 送信ループアンテナ
１４ 受信ループアンテナ
１５ 受信部
２０ 送信アンテナ基板
３０ 受信アンテナ基板
ＢＣ１〜ＢＣｎ 電池セル
ＲＭ 受信モジュール
ＴＭ１〜ＴＭｎ 送信モジュール
１００ 電池ユニット
２００ 電池管理装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】