JP2014087132A - 蓄電システム - Google Patents

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Abstract

【課題】電池スタックの故障等を防止する。
【解決手段】蓄電システムは、複数の蓄電スタックで構成されるとともに、検出ラインを介して蓄電スタックの正負極の両端の各電位が入力され、蓄電スタックの電圧を検出する電圧監視装置と、直列に接続される蓄電スタック間の電流経路上に着脱可能に設けられ、電流経路から取り外されることで電流経路を遮断させる電流遮断器と、蓄電スタックの充放電を制御するコントローラとを有する。電圧監視装置は、第１蓄電スタックの両端の第１端子及び第２端子それぞれに接続される第１検出ライン及び第２検出ラインと、電流遮断器を介して第１蓄電スタックの第２端子と接続する第２蓄電スタック側の電流経路に接続される第３検出ラインとを備えている。コントローラは、第１検出ライン及び第３検出ラインを介して検出される第１蓄電スタックの電圧に基づいて、蓄電スタックの充放電を行わないように制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、蓄電スタック間に電流遮断器を備えた蓄電システムの制御に関する。
複数の電池スタックを直列に接続されている電池システムでは、電池スタック間の電流経路を遮断する電流遮断器が抜き差し可能に設けられている。この電流遮断器を取り外すことで、電池スタックの組付けや交換作業等の安全性を向上させることができる。
特開２００９−９２４６５号公報
しかしながら、電池スタックの組付けや交換作業後に電流遮断器が取り付けられていない状態で電池システムが起動されると、電流遮断器が取り外されたことによる電流経路上の遮断箇所で過電圧が電池スタックに印加される又は過電流（電池電流）が接続された機器に流れ込むおそれがある。電池スタックに過電圧が印加されたり、過電流が流れ込むと、電池スタックに接続される機器の故障等を招く要因となる。
そこで、本発明の目的は、直列に接続された蓄電スタック間の電流経路に設けられる電流遮断器が取り付けられていない状態で電池システムの充放電が行われないようにし、電池スタックの故障等を防止することにある。
本願第１の発明の蓄電システムは、複数の蓄電素子で構成される蓄電スタックを複数含み、車両の走行用モータに電力を供給する蓄電システムである。本蓄電システムは、検出ラインを介して蓄電スタックの正負極の両端の各電位が入力され、蓄電スタックの電圧を検出する電圧監視装置と、直列に接続される蓄電スタック間の電流経路上に着脱可能に設けられ、電流経路から取り外されることで電流経路を遮断させる電流遮断器と、蓄電スタックの充放電を制御するコントローラと、を有する。電圧監視装置は、第１蓄電スタックの両端の第１端子及び第２端子それぞれに接続される第１検出ライン及び第２検出ラインと、電流遮断器を介して第１蓄電スタックの第２端子と接続する第２蓄電スタック側の電流経路に接続される第３検出ラインと、を備えることができ、コントローラは、第１検出ライン及び第３検出ラインを介して検出される第１蓄電スタックの電圧に基づいて、蓄電スタックの充放電を行わないように制御する。
本願第１の発明によれば、電流遮断器を跨いだ蓄電スタックの電圧検出により、電流遮断器の接続状態を検出し、電流遮断器の接続状態に応じて蓄電スタックの充放電を行わないように制御する。このため、蓄電スタック間の電流経路に設けられる電流遮断器が取り付けられていない状態で蓄電システムの充放電が行われないようにでき、電池スタックの故障等を防止することができる。
電圧監視装置は、検出ライン間に接続され、検出ライン間の電圧に応じてチャージされるコンデンサと、コンデンサの両極それぞれに接続され、コンデンサの電圧を検出する電圧検出部と、をさらに備えることができる。そして、第３検出ラインが、第２検出ラインが接続されるコンデンサの極と同じ極に接続されるように構成することができる。
電圧監視装置は、電流遮断器を介して第１蓄電スタックの第２端子と接続する第２蓄電スタックの両端の第１端子及び第２端子それぞれに接続される第４検出ライン及び第５検出ラインをさらに備えており、このとき、第３検出ラインを、一端が第４検出ラインに接続され、他端がコンデンサに接続される第４検出ラインから分岐した検出ラインとすることができる。このように構成することで、蓄電スタックの電圧を検出する電圧監視装置に対して電流遮断器の接続状態を検出する構成を容易に付加することができる。このため、電圧監視装置の簡略化とともに、コストを低く抑えることができる。
電圧監視装置は、検出ラインそれぞれに設けられる複数のスイッチをさらに備えており、コントローラは、第１検出ライン及び第３検出ラインの各スイッチがオンされた際に検出される第１蓄電スタックの電圧値が０である場合に、蓄電スタックの充放電を行わないように制御することができる。
蓄電システムは、蓄電スタックと走行用モータとの間の接続を許容するシステムメインリレーをさらに含んで構成することができる。このとき、電圧監視装置は、蓄電システムを起動させる契機となるイグニッションスイッチがオンされた場合であってシステムメインリレーがオンされる前に、第１検出ライン及び第３検出ラインを介して第１蓄電スタックの電圧を検出する。そして、コントローラは、システムメインリレーのオフからオンへの切り替えを制限して、蓄電スタックの充放電を行わないように制御することができる。
本願第２の発明は、複数の蓄電素子で構成される蓄電スタックを複数含み、車両の走行用モータに電力を供給する蓄電システムの制御方法である。蓄電システムは、検出ラインを介して蓄電スタックの正負極の両端の各電位が入力され、蓄電スタックの電圧を検出する電圧監視装置と、直列に接続される蓄電スタック間の電流経路上に着脱可能に設けられ、電流経路から取り外されることで電流経路を遮断させる電流遮断器と、を含んでいる。また、電圧監視装置は、第１蓄電スタックの両端の第１端子及び第２端子それぞれに接続される第１検出ライン及び第２検出ラインと、電流遮断器を介して第１蓄電スタックの第２端子と接続する第２蓄電スタック側の電流経路に接続される第３検出ラインと、を備えることができる。そして、第１検出ライン及び第３検出ラインを介して第１蓄電スタックの電圧を検出し、第１蓄電スタックの電圧検出結果に基づいて、蓄電スタックの充放電を行わないように、蓄電システムを制御する。本願第２の発明においても上記本願第１の発明と同様の効果が得られる。
実施例１の車両に搭載される電池システムの構成を示す図である。 実施例１の電圧監視ユニットの概略構成を示す図である。 実施例１の電池システムの処理フローを示すフローチャートである。
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
本実施例における電池システムについて、図１を用いて説明する。図１は、電池システムの構成を示す概略図である。本実施例の電池システムは、車両に搭載されている。車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。本実施例では、ハイブリッド自動車を一例に説明しているが、例えば、車両を走行させる動力源として電池システム（電源装置）だけを備えている電気自動車であってもよい。
電池システムは、電源装置１０を有する。本実施例の電源装置１０は、２つの電池スタック（蓄電スタックに相当する）１０Ａ，１０Ｂを含んで構成され、直列に接続される電池スタック１０Ａ，１０Ｂが１つの電源装置として構成されている。なお、本実施例では、２つの電池スタック１０Ａ，１０Ｂで１つの電源装置を構成しているが、これに限るものではない。例えば、３つ以上の電池スタックで１つの電源装置を構成してもよい。
電源装置１０の正極端子（電池スタック１０Ａの正極端子）およびインバータ３１は、正極ライン（ケーブル）ＰＬを介して接続され、電源装置１０の負極端子（電池スタック１０Ｂの負極端子）およびインバータ３１は、負極ライン（ケーブル）ＮＬを介して接続されている。正極ラインＰＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが設けられており、負極ラインＮＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇが設けられている。
また、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇとインバータ３１との間には、正極ラインＰＬと負極ラインＮＬとに接続されるコンデンサ３４が設けられている、コンデンサ３４は、平滑コンデンサであり、インバータ電圧に相当する電荷がチャージされ、正極ラインＰＬと負極ラインＮＬ間の電圧を平滑する。
インバータ３１は、電源装置１０から供給された直流電力を交流電力に変換する。インバータ３１には、モータ・ジェネレータ３２（交流モータ）が接続されており、モータ・ジェネレータ３２は、インバータ３１から供給された交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータ・ジェネレータ３２は、車輪３３と接続されている。また、車両がハイブリッド自動車である場合は、車輪３３に不図示のエンジンが接続され、エンジンで生成された運動エネルギが車輪３３に伝達される。これにより、電源装置１０やエンジンの出力を用いて、車両を走行させることができる。
車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ３２は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。インバータ３１は、モータ・ジェネレータ３２が生成した交流電力を直流電力に変換して、電源装置１０に供給する。これにより、電源装置１０は、回生電力を蓄えることができる。また、ハイブリッド自動車の場合では、回生電力の加え、エンジンによりモータ・ジェネレータ３２を駆動させて電気エネルギを電源装置１０に蓄えることもできる。
コントローラ５０は、インバータ３１およびモータ・ジェネレータ３２のそれぞれに制御信号を出力して、インバータ３１およびモータ・ジェネレータ３２の駆動を制御する。コントローラ５０は、各種の情報を記憶する不図示のメモリを備えることができる。メモリは、コントローラ５０に対して内蔵又は外付けされるように設けることができる。
なお、コントローラ５０は、インバータ３１及びモータ・ジェネレータ３２毎に設けることも可能であり、後述する電圧監視ユニット２０の電圧検出処理を行うための別途のコントローラを、車両制御と独立して設けることも可能である。つまり、車両全体の制御を司る中央制御装置が、各部を制御したり、各部の制御毎の個別のコントローラを設けて中央制御装置が個別の各コントローラと接続される構成であってもよい。
また、コントローラ５０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇに制御信号を出力することにより、各システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンおよびオフの間で切り替える。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオンされることで、電源装置１０とインバータ３１とが接続され、電池システムが起動される。
なお、本実施例の電源装置１０は、インバータ３１に直接接続されているが、これに限るものではない。具体的には、電源装置１０およびインバータ３１の間の電流経路に、昇圧回路を配置することができる。これにより、昇圧回路は、電源装置１０の出力電圧を昇圧し、昇圧後の電力をインバータ３１に供給することができる。また、昇圧回路は、インバータ３１の出力電圧を降圧し、降圧後の電力を電源装置１０に供給することができる。
電源装置１０は、外部電源を用いて充電することもできる。外部電源とは、車両の外部において、車両とは別に設けられた電源であり、外部電源としては、例えば、商用電源を用いることができる。商用電源を用いるときには、交流電力を直流電力に変換する不図示の充電器が必要となる。充電器は、車両の外部において、車両とは別に設けることもできるし、図１に示す電池システムに追加することもできる。
電池スタック１０Ａは、電気的に直列に接続された複数の単電池１１を有する。複数の単電池１１は、一方向に並んで配置されている。電池スタック１０Ａを構成する単電池１１の数は、電源装置１０の要求出力等に基づいて、適宜設定することができる。電池スタック１０Ａは、電気的に並列に接続された複数の単電池１１を含んでいてもよい。
単電池１１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることができる。
単電池１１は、電池ケースを有しており、電池ケース内部に充放電を行う発電要素が収容されている。発電要素は、正極素子と、負極素子と、正極素子および負極素子の間に配置されるセパレータとを有する。正極素子は、集電板と、集電板の表面に形成された正極活物質層とを有する。負極素子は、集電板と、集電板の表面に形成された負極活物質層とを有する。セパレータ、正極活物質層および負極活物質層には、電解液が含まれている。なお、電解液の代わりに、固体電解質を用いることもできる。電池スタック１０Ｂは、電池スタック１０Ａと同一の構成である。
電池スタック１０Ａ，１０Ｂは直列に接続されており、電池スタック１０Ａの正極端子（第１端子）がシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂを介してインバータ３１に接続され、電池スタック１０Ａの負極端子（第２端子）は、電流経路（例えば、ワイヤーハーネスなど）Ｌを介して電池スタック１０Ｂの正極端子（第１端子）に直列に接続されている。また、電池スタック１０Ｂの負極端子（第２端子）が、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇを介してインバータ３１に接続される。
電池スタック１０Ａ，１０Ｂを直列に接続させている電流経路Ｌには、電流遮断器４０が設けられている。電流遮断器４０は、電池スタック１０Ａ，１０Ｂ間の電流経路を遮断するために用いられる。電流遮断器４０は、例えば、プラグと、プラグに差し込まれるグリップとで構成することができ、電流経路Ｌに対して着脱可能に設けられる。グリップがプラグに差し込まれている状態では、電流経路Ｌは、電流遮断器４０を介して電流が流れることが可能な状態（遮断されていない状態）であり、グリップをプラグから抜かれた（取り外した）状態では、電流経路Ｌが物理的に切断された状態（遮断された状態）となる。
この電流遮断器４０は、電池スタックの組付け作業や交換作業の際に、電流経路Ｌから取り外すことで、直列に接続された電池スタック１０Ａ，１０Ｂの総電圧を分散させ、電源装置１０全体の高電圧への接触を回避するために用いられる。電池スタックの組付け作業後や交換作業後は、電流遮断器４０を電流経路Ｌに取り付ける（戻す）ことで電池スタック１０Ａ，１０Ｂ間の電気的な接続が許容されるようになる。
電圧監視ユニット２０（電圧監視装置に相当する）は、各電池スタック１０Ａ，１０Ｂそれぞれの電圧を検出し、検出結果をコントローラ５０に出力する。なお、電流センサや温度センサを設けることもできる（不図示）。電源装置１０の電流経路上に設けられる電流センサは、電源装置１０に流れる充放電電流を検出し、検出結果をコントローラ５０に出力することができる。また、電源装置１０に設けられる温度センサは、電源装置１０の電池温度を検出して、検出結果をコントローラ５０に出力することができる。電流センサや温度センサ等は、電池スタック１０Ａ，１０Ｂそれぞれに個別に設けてもよい。
コントローラ５０は、電圧監視ユニット２０の検出値、電流値等に基づいて電源装置１０（電池スタック１０Ａ，１０Ｂ）の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を算出したり、電源装置１０の入出力電力を把握することができ、車両出力要求に応じた充放電制御を行うことができる。
図２は、本実施例の電圧監視ユニット２０の概略構造図である。本実施例の電圧監視ユニット２０は、電源装置１０の総電圧及び電源装置１０を構成する各電池スタック１０Ａ，１０Ｂそれぞれの電圧を検出する。
電圧監視ユニット２０は、電池スタック１０Ａ，１０Ｂの正極端子及び負極端子に接続される検出ラインＬ１〜Ｌ４と、検出ラインＬ１〜Ｌ４を介して電池スタック１０Ａ，１０Ｂの正負極の両端の電位が入力される電圧検出回路２０Ａと、を含んで構成されている。
検出ラインＬ１及び検出ラインＬ２は、一端が電池スタック１０Ａの正極端子及び負極端子に接続され、他端がスイッチＳ１，Ｓ２を介して入力ラインＬａ，Ｌｂそれぞれに接続されている。検出ラインＬ３及び検出ラインＬ４は、一端が電池スタック１０Ｂの正極端子及び負極端子に接続され、他端がスイッチＳ３，Ｓ４を介して入力ラインＬａ，Ｌｂそれぞれに接続されている。各スイッチＳ１〜Ｓ４としては、例えば、フォトモス（光ＭＯＳ）を用いることができる。これにより、高電圧側の電池スタック１０Ａ，１０Ｂと低電圧側のコントローラ５０との電気的な絶縁がなされる。
検出ラインＬ３は、電流遮断器４０を介して電池スタック１０Ａの負極端子に接続される電池スタック１０Ｂの正極端子に接続される。検出ラインＬ２と検出ラインＬ３は、電流経路Ｌにおいて、電流遮断器４０の両側に接続されている。
電圧検出回路２０Ａは、検出ラインＬ１及び検出ラインＬ２を介して入力される電位を比較し、正負極間の電位差を電池スタック１０Ａの電圧として出力するとともに、検出ラインＬ３及び検出ラインＬ４を介して入力される電位を比較し、正負極間の電位差を電池スタック１０Ｂの電圧として出力する。電圧検出回路２０Ａは、例えば、コンパレータで構成することができ、コンパレータから入力されるアナログ信号の電位差をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータを含むように構成することができる。コントローラ５０は、Ａ／Ｄコンバータを介してコンパレータで検出された電位差を、各電池スタック１０Ａ，１０Ｂの電圧として取得することができる。
電圧検出回路２０Ａは、２つの入力部を備えている。一方の入力部には、検出ラインＬ１及び検出ラインＬ３に接続される入力ラインＬａが接続され、他方の入力部には、検出ラインＬ２及び検出ラインＬ４に接続される入力ラインＬｂが接続されている。電圧検出回路２０Ａは、入力ラインＬａ，Ｌｂを介して後述するコンデンサＣの両極それぞれに接続されている。
本実施例では、入力ラインＬａ，Ｌｂ間にコンデンサＣが接続されている。また、入力ラインＬａ，Ｌｂそれぞれには、電圧検出回路２０Ａとの間の各接続をオン／オフするためのスイッチＳＷ１，ＳＷ２がそれぞれ設けられている。
コンデンサＣは、入力ラインＬａ，Ｌｂ間に印加される電圧を平滑化するコンデンサであり、スイッチＳ１〜Ｓ４のオン／オフ制御により、各電池スタック１０Ａ，１０Ｂに対応する２つの検出ラインと入力ラインＬａ，Ｌｂとを接続することで、コンデンサＣに各電池スタック１０Ａ，１０Ｂの正負極両端の電位差に応じた電荷がチャージされる。
本実施例の電圧検出は、コンデンサＣに一旦電荷をチャージして入力ラインＬａと入力ラインＬｂとの間の電圧を平滑化し、コンデンサＣの電圧をスイッチＳＷ１，ＳＷ２の各オン／オフ制御により、電圧検出回路２０Ａに出力して、電池スタック１０Ａ，１０Ｂそれぞれの電圧を検出する。電池スタック１０Ａ，１０Ｂそれぞれの電圧は、例えば、電池システム起動中の任意のタイミングや電池システム起動前、起動後の任意のタイミングで行うことができる。
例えば、スイッチＳ１，Ｓ２をオン、それ以外のスイッチＳ３，Ｓ４（後述するスイッチＳ５を含む）をオフにすることにより、コンデンサＣに検出ラインＬ１，Ｌ２の電位差（電池スタック１０Ａの正負極両端の電位差）に応じた電荷がチャージされる。このとき、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、オフとなっている。
そして、コンデンサＣへのチャージ後、全てのスイッチＳ１〜Ｓ４（Ｓ５を含む）をオフにしつつ、スイッチＳＷ１、ＳＷ２をオンにすることにより、コンデンサＣの電圧（電池スタック１０Ａの電圧）が電圧検出回路２０Ａに出力される。
同様に、スイッチＳ３，Ｓ４をオン、それ以外のスイッチＳ１，Ｓ２（後述するスイッチＳ５を含む）をオフにすることにより、コンデンサＣに検出ラインＬ３，Ｌ４の電位差（電池スタック１０Ｂの正負極両端の電位差）に応じた電荷がチャージされ、コンデンサＣへのチャージ後、全てのスイッチＳ１〜Ｓ４（Ｓ５を含む）をオフにしつつ、スイッチＳＷ１、ＳＷ２をオフからオンにすることにより、コンデンサＣの電圧（電池スタック１０Ｂの電圧）が電圧検出回路２０Ａに出力される。
そして、本実施例の電圧監視装置２０は、電流遮断器４０を介して電池スタック１０Ａの負極端子（第２端子）と接続する蓄電スタック１０Ｂ側の電流経路Ｌに接続される検出ラインＬ５を、さらに含んで構成される。
検出ラインＬ５（第３検出ラインに相当する）は、一端がスイッチＳ５を介して入力ラインＬｂ（コンデンサＣ）に接続されるとともに、他端が電池スタック１０Ｂの正極端子とスイッチＳ３との間の検出ラインＬ３に接続される検出ラインである。検出ラインＬ５は、電池スタック１０Ｂの正極端子とスイッチＳ３との間の入力ラインＬａと接続される検出ラインＬ３から分岐した分岐ラインとして構成することができる。つまり、検出ラインＬ３と検出ラインＬ５とは、一部の領域で共有される検出ラインを含み、電池スタック１０Ｂと接続される１つの検出ラインが途中から検出ラインＬ３と検出ラインＬ５とに分岐した構成となっている。
検出ラインＬ５は、検出ラインＬ２が接続されるコンデンサＣの極と同じ極、すなわち、入力ラインＬｂに接続され、検出ラインＬ１と対となって電池スタック１０Ａの正負極両端の電位を入力するための検出ラインである。
本実施例の検出ラインＬ５は、検出ラインＬ３と同じように、電池スタック１０Ｂの正極端子に接続される検出ラインなので、検出ラインＬ３と同様に、検出ラインＬ２と検出ラインＬ５は、電流経路Ｌにおいて電流遮断器４０の両側に接続されている。
つまり、検出ラインＬ５は、電流経路Ｌにおいて電流遮断器４０の電池スタック１０Ｂ側に接続される検出ラインであり、かつ検出ラインＬ３とは異なり、入力ラインＬｂに接続している。このため、電圧検出回路２０Ａに対して検出ラインＬ１と対となって電流遮断器４０をまたいで電池スタック１０Ａの負極端子に接続される検出ラインとして構成される。
したがって、本実施例の電圧検出では、電流遮断器４０をまたいで電池スタック１０Ａの電圧を検出することができる。例えば、スイッチＳ１，Ｓ５をオン、それ以外のスイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ４をオフにすることにより、コンデンサＣに検出ラインＬ１，Ｌ５の電位差（電池スタック１０Ａの正負極両端の電位差）に応じた電荷がチャージされる。コンデンサＣへのチャージ後、全てのスイッチＳ１〜Ｓ５をオフにしつつ、スイッチＳＷ１、ＳＷ２をオンにすることにより、コンデンサＣの電圧（電池スタック１０Ａの電圧）が電圧検出回路２０Ａに出力される。
なお、各スイッチＳ１〜Ｓ５、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン／オフの制御は、コントローラ５０が行ったり、不図示の電圧監視ユニット２０に設けられるスイッチ制御部がコントローラ５０からの制御信号に基づいて、所定のスイッチングを遂行させるように、制御することができる。
次に、本実施例の電源装置１０の充放電制御について説明する。上述のように、電池スタック１０Ａ，１０Ｂの組付けや交換作業後に電流遮断器４０が取り付けられていない状態で電池システムが起動されると、電流遮断器４０が取り外されたことによる電流経路Ｌ上の遮断箇所で過電圧が電池スタック１０，１０Ｂに印加されたり、接続される機器等に過電流が流れるおそれがある。
より具体的に説明すると、電池システムが起動されると、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオフからオンに切り替わり、電源装置１０の充放電が許容される。このとき、インバータ３１に接続されたコンデンサ３４に、インバータ電圧に応じた電荷がチャージされている。そして、次の電池システム起動時において、コンデンサ３４は、前回の電池システムの起動により電荷が溜まった状態となる。
したがって、電流遮断器４０が取り付けられていない状態でシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオフからオンに切り替わると、電流遮断器４０が取り外された電流経路Ｌ上の遮断箇所に、電荷が溜まった状態のコンデンサ３４の電圧と電池スタック１０Ａ又は１０Ｂの電圧との間の差分電圧が印加され、過電圧が電池スタック１０，１０Ｂに印加されてしまう。
そこで、本実施例では、電圧監視装置２０によって検出される電圧値から電流遮断器４０が取り外されている状態か否か、すなわち、電流遮断器４０の接続状態を判別して、電流遮断器４０が取り外されている状態での充放電が行われないように制御し、過電圧、過電流から電池スタック１０，１０Ｂ等を保護する。
本実施例の電圧監視装置２０は、検出ラインＬ１及び検出ラインＬ５の各スイッチＳ１，Ｓ５をオンすることで、電流遮断器４０を含む電池スタック１０Ａ全体を検出ブロックとする電圧を検出することができる。このとき、電流遮断器４０が取り外されている状態では、電池スタック１０Ａの電圧を検出できない（検出されない）ので、電流遮断器４０の電流経路Ｌに対する接続状態を検出することができる。
コントローラ５０は、電圧監視装置２０から入力される検出結果が、電池スタック１０Ａの電圧値を検出されない場合（例えば、電圧値＝０が検出された場合）、各電池スタック１０Ａ，１０Ｂの充放電を行わないように制御する。
充放電を行わないように制御する一例として、例えば、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替える（インバータ３１に接続する）ことを制限し、電池システムが起動されないように制限することができる。
例えば、電圧監視装置２０は、電池システムを起動させる契機となるイグニッションスイッチがオンされた場合であってコントローラ５０によるシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇのオン操作が行われる前に、検出ラインＬ１及び検出ラインＬ５を介して電池スタック１０Ａの電圧を検出する。そして、コントローラ５０は、電池スタック１０Ａの電圧検出結果に基づいて、電池スタック１０Ａの電圧を検出できない場合には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇのオフからオンへの切り替えを制限し、電池システムを起動しないように、言い換えれば、電池スタック１０Ａ，１０Ｂの充放電を行わないように制限する制御を行うことができる。
このように本実施例によれば、電流遮断器４０を跨いだ電池スタック１０Ａの電圧検出により、電流遮断器４０の接続状態を検出することができ、電流遮断器４０の接続状態に応じて電源装置１０（電池スタック１０Ａ，１０Ｂ）の充放電を行わないように制御する。電池スタック１０Ａ，１０Ｂ間の電流経路Ｌに設けられる電流遮断器４０が取り付けられていない状態で、電池システムの充放電が行われることが許容されないので、電池スタック１０Ａ，１０Ｂの故障等を防止することができる。
また、電流遮断器４０を跨いだ電池スタック１０Ａの電圧検出を行うための構成として、電池スタック１０Ｂと接続される１つの検出ラインが途中から検出ラインＬ３と検出ラインＬ５とに分岐した構成となっているので、電池スタック１０Ａ，１０Ｂの各電圧を検出する電圧監視装置２０の回路構成に対して電流遮断器４０の接続状態を検出する構成を容易に付加することができる。このため、電圧監視装置２０の簡略化とともに、コストを低く抑えることができる。
図３は、本実施例の電池システムの制御フローを示す図である。
図３に示すように、コントローラ５０は、ステップＳ１０１において、電池システムを起動させる契機となるイグニッションスイッチがオンされたか否かを判別する。コントローラ５０は、イグニッションスイッチがオンされた場合（Ｓ１０１のＹＥＳ）、電池システムの起動処理の開始を一時的に待機し、電流遮断器４０の接続状態を判別するための電圧検出処理を遂行するように電圧監視装置２０に指示を出す（Ｓ１０２）。
電圧監視装置２０は、コントローラ５０からの指示を受けて、検出ラインＬ１，Ｌ５の電位差（電池スタック１０Ａの正負極両端の電位差）に応じて電荷がチャージされたコンデンサＣの電圧を検出し、コントローラ５０に検出結果を出力する（Ｓ１０３）。
コントローラ５０は、電流遮断器４０の接続状態を判別するために取得された電圧値が正常か否かを判別する（Ｓ１０４）。例えば、電圧監視装置２０から入力される検出結果が、電圧値＝０である場合、電圧検出値が正常でない（異常である）と判別することができる。つまり、電圧値が０又は所定の閾値（例えば、電池スタック１０Ａの開放電圧）よりも小さい場合以外は、電圧監視装置２０から入力される検出結果を正常であると判別することができる。
コントローラ５０は、ステップＳ１０４における判別の結果、電池スタック１０Ａの電圧が正常である場合（電圧値が０でない場合）には、電流遮断器４０が取り付けられている状態なので、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇのオフからオンへの切り替えを行い、電池スタック１０Ａ，１０Ｂをインバータ３１に接続して、電池システムを起動させる（Ｓ１０５）。
一方、電池スタック１０Ａの電圧が正常でない場合、電流遮断器４０が取り外されている状態なので、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇのオフからオンへの切り替えを行わずに、電池システムの起動を禁止する（Ｓ１０６）。なお、ステップＳ１０６において、コントローラ５０は、電池システムの起動を禁止することに伴い、警告ランプの点灯や音声又は表示部を介したメッセージ出力等などの警告処理を行うことができる。
なお、電流遮断器４０を跨いだ電池スタック１０Ａの電圧検出以外に、電流遮断器４０を跨いだ電池スタック１０Ｂの電圧検出を行い、電流遮断器４０の接続状態を検出することもできる。例えば、電池スタック１０Ａと接続される検出ラインＬ２を分岐させて検出ラインＬ５を延設し、検出ラインＬ２から分岐した検出ラインＬ５をスイッチＳ５を介して入力ラインＬａに接続する。このように構成することで、入力ラインＬｂに接続される検出ラインＬ４と検出ラインＬ５間で電流遮断器４０を跨いだ電池スタック１０Ｂの電圧を検出することができる。
１０：電源装置
１０Ａ，１０Ｂ：電池スタック
１１：単電池
２０：電圧監視ユニット（電圧監視装置）
３１：インバータ
３２：モータ・ジェネレータ
３３：車輪
３４：コンデンサ
４０：電流遮断器
５０：コントローラ
ＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ：システムメインリレー
Ｃ：コンデンサ
Ｌ１〜Ｌ５：検出ライン
Ｓ１〜Ｓ５：スイッチ
ＳＷ１，ＳＷ２：スイッチ

Claims (6)

  1. 複数の蓄電素子で構成される蓄電スタックを複数含み、車両の走行用モータに電力を供給する蓄電システムであって、
    検出ラインを介して前記蓄電スタックの正負極の両端の各電位が入力され、前記蓄電スタックの電圧を検出する電圧監視装置と、
    直列に接続される前記蓄電スタック間の電流経路上に着脱可能に設けられ、前記電流経路から取り外されることで前記電流経路を遮断させる電流遮断器と、
    前記蓄電スタックの充放電を制御するコントローラと、を有し、
    前記電圧監視装置は、
    第１蓄電スタックの両端の第１端子及び第２端子それぞれに接続される第１検出ライン及び第２検出ラインと、
    前記電流遮断器を介して前記第１蓄電スタックの前記第２端子と接続する第２蓄電スタック側の電流経路に接続される第３検出ラインと、を備え、
    前記コントローラは、前記第１検出ライン及び前記第３検出ラインを介して検出される前記第１蓄電スタックの電圧に基づいて、前記蓄電スタックの充放電を行わないように制御することを特徴とする蓄電システム。
  2. 前記電圧監視装置は、
    前記検出ライン間に接続され、前記検出ライン間の電圧に応じてチャージされるコンデンサと、
    前記コンデンサの両極それぞれに接続され、前記コンデンサの電圧を検出する電圧検出部と、をさらに備え、
    前記第３検出ラインは、前記第２検出ラインが接続される前記コンデンサの極と同じ極に接続されることを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
  3. 前記電圧監視装置は、
    前記電流遮断器を介して前記第１蓄電スタックの前記第２端子と接続する第２蓄電スタックの両端の第１端子及び第２端子それぞれに接続される第４検出ライン及び第５検出ラインをさらに備え、
    前記第３検出ラインは、一端が前記第４検出ラインに接続され、他端が前記コンデンサに接続される前記第４検出ラインから分岐した検出ラインであることを特徴とする請求項２に記載の蓄電システム。
  4. 前記電圧監視装置は、
    前記検出ラインそれぞれに設けられる複数のスイッチをさらに備え、
    前記コントローラは、前記第１検出ライン及び第３検出ラインの各スイッチがオンされた際に検出される前記第１蓄電スタックの電圧値が０である場合に、前記蓄電スタックの充放電を行わないように制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電システム。
  5. 前記蓄電スタックと前記走行用モータとの間の接続を許容するシステムメインリレーをさらに含み、
    前記電圧監視装置は、前記蓄電システムを起動させる契機となるイグニッションスイッチがオンされた場合であって前記システムメインリレーがオンされる前に、前記第１検出ライン及び第３検出ラインを介して前記第１蓄電スタックの電圧を検出し、
    前記コントローラは、前記システムメインリレーのオフからオンへの切り替えを制限して、前記蓄電スタックの充放電を行わないように制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の蓄電システム。
  6. 複数の蓄電素子で構成される蓄電スタックを複数含み、車両の走行用モータに電力を供給する蓄電システムの制御方法であって、
    前記蓄電システムは、検出ラインを介して前記蓄電スタックの正負極の両端の各電位が入力され、前記蓄電スタックの電圧を検出する電圧監視装置と、直列に接続される前記蓄電スタック間の電流経路上に着脱可能に設けられ、前記電流経路から取り外されることで前記電流経路を遮断させる電流遮断器と、を含んで構成されるとともに、
    前記電圧監視装置は、第１蓄電スタックの両端の第１端子及び第２端子それぞれに接続される第１検出ライン及び第２検出ラインと、前記電流遮断器を介して前記第１蓄電スタックの前記第２端子と接続する第２蓄電スタック側の電流経路に接続される第３検出ラインと、を備え、
    前記第１検出ライン及び前記第３検出ラインを介して前記第１蓄電スタックの電圧を検出するステップと、
    前記第１蓄電スタックの電圧検出結果に基づいて、前記蓄電スタックの充放電を行わないように制御するステップと、
    を含むことを特徴とする蓄電システムの制御方法。
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