JP5518038B2 - 電池システム及び地絡箇所判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、電池システムに関し、特に、複数の電池セルが直列に接続された電池ユニットにおいて地絡を検出する電池システムに関する。

従来より、電池セル（例えば、充放電可能な二次電池セル）が複数且つ直列に接続され、外部負荷に電力を出力する電池ユニットと、該電池ユニットを制御する制御装置とを備えた電池システムが知られている。

このような電池システムにおいて、通常、複数の電池セルは、これらを収納する筐体とそれぞれ絶縁されている。しかし、電池セルと筐体とが異物等の要因で電気的に接触する、いわゆる地絡状態になると、地絡箇所を介して大電流が流れ、発火又はユーザの感電といった事故につながる恐れがある。

したがって、従来の電池システムは、電池ユニット内の地絡を検出するための地絡検出回路を有し、該地絡検出回路は、地絡検出用の地絡検出抵抗器と該地絡検出抵抗器を流れる電流を計測する電流計とを備えて構成される（例えば、特許文献１、２参照）。地絡検出抵抗器は、地絡の検査時に、その一端が複数の電池セルの主電流が流れる電流経路上の一点と接続し、且つ、他端が接地するように配されている。そして、地絡の検査時、地絡検出抵抗器に流れ得る電流を電流計で計測し、該電流計にて電流が計測された場合、制御回路は、電池ユニット内に地絡が生じたと判定し、電池ユニットと外部負荷との接続を遮断するよう制御する。電池ユニットと外部負荷との接続を遮断した後、電池ユニットを復旧させるため、ユーザは地絡が生じた地絡箇所の修理等（例えば、電池セルの修理・交換）を行うことが一般的である。

特開２００５−１５６３７１号公報 特開２００９−２９４１１０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、地絡検出抵抗器に電流が流れたか否かで電池ユニット内の地絡の有無を判定するのみであり、複数の電池セルの中のどの箇所が地絡したかまで判定することはできないという問題点があった。これは、地絡が生じた場合、その地絡箇所の電位と、地絡した際に生じる地絡箇所の地絡抵抗値とが予測不可能な値であるため、地絡検出抵抗器に電流が流れたか否かで地絡の有無を判定するしかなかったことに起因する。そのため、電池ユニット内に地絡が生じたという情報のみでは、ユーザは、電池ユニット内の修理や電池セルの交換を行うのに際し、地絡箇所を特定するのに時間を要してしまい、電池システムの復旧等に遅れが生じてしまっていた。

また、特許文献２に記載の技術でも、直列に接続された複数の電池セルを２つのグループに分け、その中間の電位点を地絡検出抵抗器を介して接地し、地絡を検出する構成をとっている。そのため、地絡検出抵抗器に流れる電流の向きを考慮することで地絡箇所がそのどちらかのグループ内に属するかを判定することはできるが、複数の電池セルの中のどの箇所が地絡したかまで判定することはできず、その地絡箇所の特定にはやはり時間を要してしまう。

したがって、本発明は上記問題点に鑑み、電池ユニット内で地絡が生じた場合に、その地絡箇所を判定することができる新しい電池システムを提供することを目的とする。

本発明による電池システムは、複数の電池セルが直列に接続された電池部と、前記電池部において主電流が流れる電流経路上で且つ隣接する前記電池セルの間で電位が異なる第一の電位点及び第二の電位点をそれぞれ地絡検出用の地絡検出抵抗器を介して交互に接地する接地部と、前記第一の電位点を接地したときに前記地絡検出抵抗器に流れる第一の電流と、前記第二の電位点を接地したときに前記地絡検出抵抗器に流れる第二の電流とをそれぞれ計測する計測部と、前記第一の電流及び前記第二の電流に基づいて、前記電池部のうち地絡を生じた地絡箇所を判定する判定部と、を備え、前記判定部は、複数の前記電池セルを前記第一の電位点及び前記第二の電位点を境として分けられる複数のグループのうち、前記第一の電流の方向及び前記第二の電流の方向から、前記地絡箇所が属するグループを判定し、判定の結果、前記地絡箇所が属するとされたグループに応じた回路方程式を導出して、該回路方程式に基づいて前記地絡箇所を判定することを特徴とする。

かかる電池システムによれば、電池部において主電流が流れる電流経路上で電位が異なる第一の電位点及び第二の電位点をそれぞれ地絡検出用の地絡検出抵抗器を介して交互に接地し、それぞれ接地した場合の地絡検出抵抗器に流れる電流を計測する。上記２点でそれぞれ接地した場合の地絡検出抵抗器を流れる第一の電流及び第二の電流に基づいて地絡箇所を判定するために、ユーザは正確に地絡箇所を把握でき、その結果、電池セルの修理・交換を行う際、その時間及びコストを低減することができる。

以上のように構成された本発明の電池システムによれば、電池ユニット内に地絡が生じた場合に、その地絡箇所を正確且つ迅速に判定することができる。

本発明の第一実施形態の電池システムの概略的な構成図を示す。 本発明の第一実施形態におけるリチウム二次電池の概略的な外観図（斜視図）を示す。 （ａ）は、地絡箇所が主電流の流れる電流経路上である場合の模式図の一例を示し、（ｂ）は、地絡箇所が容器本体である場合の模式図の一例を示す。 電池装置のうち第一グループ内で地絡が生じた場合に、そのモデル回路を導出するための参考図である。 （ａ）は、第一グループ内で地絡が生じた場合に、第一の電位点を接地して形成されるモデル回路を示し、（ｂ）は、第一グループ内で地絡が生じた場合に、第二の電位点を接地して形成されるモデル回路を示す。 電池装置のうち第二グループ内で地絡が生じた場合に、そのモデル回路を導出するための参考図である。 （ａ）は、第二グループ内で地絡が生じた場合に、第一の電位点を接地して形成されるモデル回路を示し、（ｂ）は、第二グループ内で地絡が生じた場合に、第二の電位点を接地して形成されるモデル回路を示す。 電池装置のうち第三グループ内で地絡が生じた場合に、そのモデル回路を導出するための参考図である。 （ａ）は、第三グループ内で地絡が生じた場合に、第一の電位点を接地して形成されるモデル回路を示し、（ｂ）は、第三グループ内で地絡が生じた場合に、第二の電位点を接地して形成されるモデル回路を示す。 本発明の第一実施形態の電池システムの動作処理内容を示すフローチャートである。 本発明の第二実施形態の電池システムの概略的な構成図を示す。 本発明の第二実施形態におけるリチウム二次電池の概略的な外観図（斜視図）を示す。 本発明の第二実施形態の電池システムの動作処理内容を示すフローチャートである。 本発明の第一実施形態の変形例である電池システムの概略的な構成図を示す。

以下、本発明を実施するための好適な各実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、電池セルとして、充放電可能なリチウムイオン二次電池セル（以下、リチウム二次電池と称する）を例にとって説明する。

＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態の電池システム１の概略的な構成図を示し、図２は、本実施形態で用いるリチウム二次電池の概略的な外観図（斜視図）を示す。なお、図１中に示す点線は、制御装置との間で種々の情報を送受可能な信号線（有線又は無線の通信線）を示すものとする。

電池システム１は、図１に示すとおり、電池装置２、ブレーカ３、インバータ回路４、地絡検出回路５、制御装置６、及び表示装置７を備える。

電池装置（電池部）２は、複数のリチウム二次電池２０（２０Ａ〜２０Ｌ）が直列に接続された電池モジュール（組電池）である。各リチウム二次電池２０は、一般に、筐体（ラック）１０に収められて筐体１０及び外部機器等と絶縁されており、その充電（貯蔵）された電力をインバータ回路４を介して外部負荷（図示せず）に対して供給することができる。なお、本実施形態の電池システム１の電池装置２では、図１に示すように、１２個のリチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｌが直列に接続された場合を例にとって説明するが、本発明はこれに限られず、直列に接続されるリチウム二次電池の数を適宜変更してもよい。

リチウム二次電池２０は、図２に示すとおり、容器本体２１と、２つの電極端子２２（正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂ）と、導電部２３と、絶縁性樹脂２４とを含んで構成される。

容器本体２１は、電極板、すなわち正極板及び負極板がセパレータを介して積層された積層電極体（図示せず）を非水電解液等とともに密閉して収容する容器であり、例えば、アルミニウム合金などの金属材料で形成される。正極板の一端には正極タブが形成されており、該正極タブと正極端子２２Ａとを正極リードで電気的に接続し、また、負極板の一端には負極タブが形成されており、該負極タブと負極端子２２Ｂとを負極リードで電気的に接続する。上記構成により、正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂから電流を取り出すことが可能となる。

正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂは、容器本体２１の蓋部に形成された貫通孔を介して外部に露出され、正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂと容器本体２１とを電気的に絶縁し且つ容器本体２１を密閉するための絶縁性樹脂（例えば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などの樹脂）２４によって、容器本体２１と一体化して接着される。

導電部２３は、容器本体２１と正極端子２２Ａとを電気的に接続し、これらを同電位にするために設けられ、容器本体２１と正極端子２２Ａとの間に配される抵抗器、いわゆるプルアップ抵抗器Ｒ_Ｐを含んで構成される。

ここで、正極端子２２Ａと容器本体２１とを同電位に保持する理由について簡単に説明する。リチウム二次電池２０は、その容器本体２１の材料として、軽量化や成形の容易さの観点からアルミニウム系材料を用いることが望ましい。しかし、アルミニウム系材料は、リチウムイオンと反応してＬｉＡｌへの合金化が発生、進行し、容器本体２１の変質や電池性能の低下を招くことが知られている。このＬｉＡｌへの合金化は、一般的に、容器本体２１が負極と同電位となるような還元雰囲気化で電気化学的に進行するものであるため、容器本体２１の電位をリチウムイオンとのＬｉＡｌへの合金化を阻止できる電位域（例えば、負極端子２２Ｂに対する容器本体２１の電圧は０．３Ｖ乃至０．５Ｖ以上）に保つ必要がある。

そこで、本実施形態のリチウム二次電池２０では、電解液と接する容器本体２１の内部表面を酸化性雰囲気とし、容器本体２１の電位をリチウムイオンとのＬｉＡｌへの合金化を阻止できる電位域に保つために、容器本体２１と正極端子２２Ａとを導電部２３によって接続し、容器本体２１の電位を正極端子２２Ａの電位と同電位としている。

また、正極端子２２Ａと容器本体２１とをプルアップ抵抗器Ｒ_Ｐを介して接続することにより、例えば、負極端子２２Ｂと容器本体２１とが短絡する等の異常が発生しても正極端子２２Ａから容器本体２１へ流れる電流を微小な電流、例えば、ｍＡオーダーに制限することが可能となる。プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐの抵抗値は、リチウム二次電池２０に流れ得る電流値などを考慮して適宜自由に設定することができるが、例えば、１ｋΩのものを用いることができる。なお、プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐの代替として、ヒューズ、又は容器本体２１の電圧を外部から制御する回路を採用してもよい。

ブレーカ３は、電池装置２とインバータ回路４との間の電力配線を介した直流電力の送受電を遮断可能な遮断手段（切換手段）であり、制御装置６からの指令を受けてＯＮ（閉）／ＯＦＦ（開）を切り換える。ブレーカ３が、ＯＮであれば、電池装置２とインバータ回路４との間の直流電力の送受電が可能であり、ＯＦＦであれば、電池装置２とインバータ回路４との間の直流電力の送受電が遮断される。なお、ブレーカ３をＯＦＦとするとき、制御装置６は、インバータ回路４も停止するよう制御することが望ましく、この場合、インバータ回路４で無駄に消費される電力を抑制することができる。

インバータ回路４は、直流電力を交流電力に電力変換する電力変換器であって、電子装置２から出力された直流電力を電力変換した交流電力を外部負荷に対して供給する。また、インバータ回路４は、制御装置６からの指令を受けて起動（ＯＮ）及び停止（ＯＦＦ）が制御される。

地絡検出回路（接地部）５は、電池装置２において主電流が流れる電流経路上の第一の電位点Ｖ_１を接地するために、地絡検出用の地絡検出抵抗器Ｒ_Ｓと第一のスイッチＳ_１とを備える地絡検出回路５Ａと、電池装置２において主電流が流れる電流経路上の第二の電位点Ｖ_２を接地するために、地絡検出用の地絡検出抵抗器Ｒ_Ｓと第二のスイッチＳ_２とを備える地絡検出回路５Ｂとからなる。地絡検出抵抗器Ｒ_Ｓの抵抗値は、地絡が生じた場合に流れ得る電流が微小電流となるように、電池装置２の容量等に応じて適宜自由に設定することができ、例えば、２ｋΩのものを用いることができる。第一のスイッチＳ_１及び第二のスイッチＳ_２は、通常時は両方ともＯＦＦ（開）であり、地絡検査時は、制御装置６からの指令を受けてそれぞれ交互にＯＮ（閉）となる。なお、本実施形態の電池システム１において、主電流が流れる電流経路とは、地絡等が生じていない通常時に、各リチウム二次電池２０とインバータ回路４との間で電流が流れる経路である。その経路は、リチウム二次電池２０とインバータ回路４との間を電気的に接続するための導電線（配線）のみならず、例えば、直列に接続された複数のリチウム二次電池２０において、各リチウム二次電池２０の電極端子２２や、隣接するリチウム二次電池２０の電極端子２２同士を電気的に接続する接続導電部材（バスバー）を含む。

本実施形態の電池システム１において、第一の電位点Ｖ_１は、リチウム二次電池２０Ｄとリチウム二次電池２０Ｅとの間の電位点とし、第二の電位点Ｖ_２は、リチウム二次電池２０Ｈとリチウム二次電池２０Ｉとの間の電位点とする。なお、第一の電位点Ｖ_１及び第二の電位点Ｖ_２は、それぞれ上記電位点である場合に限られず、主電流が流れる電流経路上であって電位が異なる２点を適宜選択すればよい。例えば、第一の電位点Ｖ_１をリチウム二次電池２０Ｆとリチウム二次電池２０Ｇとの間の電位点とし、第二の電位点Ｖ_２をリチウム二次電池２０Ｌとインバータ回路４との間の電位点とすることもできる。

また、地絡検出回路５Ａは、第一のスイッチＳ_１をＯＮとして第一の電位点Ｖ_１を接地したときに、地絡検出抵抗器Ｒ_Ｓを流れる第一の電流の大きさ及び方向を計測する電流計（計測部）ＩＡを備える。地絡検出回路５Ｂは、第二の電位点Ｖ_２を接地したときに地絡検出抵抗器Ｒ_Ｓを流れる第二の電流の大きさ及び方向を計測する電流計（計測部）ＩＢを備える。電流計ＩＡ及び電流計ＩＢは、計測した結果を信号線を介して制御装置６に通知する。

制御装置６は、電流計ＩＡが計測した第一の電流の大きさ及び方向の情報と、電流計ＩＢが計測した第二の電流の大きさ及び方向の情報とを取得してデータベースに記憶する機能（取得部としての機能）と、地絡検査時に、電流計ＩＡ（又は電流計ＩＢ）において電流が計測された場合、電池装置２内にて地絡が生じたと判定し、ブレーカ３に対してＯＦＦ信号を送信して電池装置２からインバータ回路４への直流電力の出力を遮断する機能（遮断部としての機能）と、その電池装置２内の地絡箇所を判定する機能（判定部としての機能）とを有する。なお、制御装置６による地絡箇所の詳細な判定処理については、後述する。

制御装置６は、表示装置７も制御することができ、電池装置２内で判定した地絡箇所や、電池装置２の蓄電量など各種情報を、適宜、表示装置７に表示させることもできる。なお、制御装置６は、例えば、種々の演算および制御を行うためのプロセッサ、情報（データ）を一時的に格納するとともに、制御時にワーキングエリアとして機能するＲＡＭ、プログラム等を格納するＲＯＭ、及び周辺回路から構成され、上記各部の処理機能を実現することができる。なお、電池システム１の地絡検出動作、すなわち、制御装置６が行う具体的な制御フローについては後述する。

表示装置７は、例えば、リチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｌの各蓄電量や、地絡と判定した場合にその地絡箇所を示す情報など各種情報をユーザに対して表示するものであり、例えば、一般的な液晶パネルなどのモニタである。

ここで、本実施形態の電池システム１における地絡箇所を判定する方法について説明する。下記説明では、１２個のリチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｌを、上記の第一の電位点Ｖ_１及び第二の電位点Ｖ_２を境として、リチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｄを第一のグループ、リチウム二次電池２０Ｅ〜２０Ｈを第二のグループ、及びリチウム二次電池２０Ｉ〜２０Ｌを第三のグループと３つのグループに分け、それぞれのグループごとに地絡箇所が生じた場合について説明する。なお、図示は省略しているが、各リチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｌには、その正極端子２２Ａと負極端子２２Ｂとの端子間の電圧（端子間電圧）を計測する電圧計が接続されており、制御装置６はその電圧計によって計測された各端子間電圧を取得することができるものとする。

また、本実施形態の電池装置２における地絡箇所としては、図３（ａ）に示すように、リチウム二次電池２０の電極端子２２又は隣接するリチウム二次電池２０の電極端子２２同士を電気的に接続する接続導電部材などの主電流が流れる電流経路上で地絡する場合（以下、導体漏電と称する）と、図３（ｂ）に示すように、正極端子２２Ａとプルアップ抵抗器Ｒ_Ｐを介して接続された容器本体２１で地絡する場合（以下、パッケージ漏電と称する）と、大きく分けて２つの場合が考えられる。なお、図中に示す抵抗器Ｒ_ｅは、地絡した箇所に生じる抵抗値を表すものとする。

まず、第一のグループ内で地絡が生じた場合について図４を用いて説明する。図中では、第一の電位点Ｖ_１から地絡箇所までの電位をＶ_Ｘ１で表し、第二の電位点Ｖ_２から第一の電位点Ｖ_１までの電位をＶ_Ｏ（リチウム二次電池２０Ｅ〜２０Ｈの各端子間電圧の総計）で表している。また、第一の電位点Ｖ_１を接地した場合に、電流計ＩＡに流れる電流を電流値Ｉ_１で表し、第二の電位点Ｖ_２を接地した場合に、電流計ＩＢに流れる電流を電流値Ｉ_２で表す。

第一の電位点Ｖ_１を接地した場合に形成される回路は、図５（ａ）に示すモデル回路として近似でき、第二の電位点Ｖ_２を接地した場合に形成される回路は、図５（ｂ）に示すモデル回路として近似できる。この場合、それぞれの回路方程式は下記式（１）のように表すことができる。なお、式（１）中に示すＶ_Ｘ１は、地絡箇所が導体漏電の場合であれば、第一の電位点Ｖ_１から地絡箇所までに存在する各リチウム二次電池の端子間電圧の総計であり、一方、地絡箇所がパッケージ漏電の場合であれば、第一の電位点Ｖ_１から地絡箇所までに順に存在する少なくとも１つのリチウム二次電池の端子間電圧と、パッケージ漏電したリチウム二次電池に設けられたプルアップ抵抗器Ｒ_Ｐと該プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐに流れる電流（すなわち、電流値Ｉ_１か電流値Ｉ_２の一方の電流値である）との積との和である。

上記式（１）に示した２つの式を連立方程式としてＶ_Ｘ１について解くと、下記式（２）のようになる。

算出した電位Ｖ_Ｘ１と、第一のグループ内のリチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｄの各端子間電圧とを考慮することで、第一のグループ内の地絡箇所を判定（特定）することができる。具体的には、上記算出した電位Ｖ_Ｘ１が、第一のグループ内のリチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｄの各端子間電圧を順次積算したいずれかの値である場合、地絡箇所は、主電流が流れる電流経路上と判定することができる。例えば、算出した電位Ｖ_Ｘ１が６Ｖであり、リチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｄの各端子間電圧が３Ｖであるとすると、リチウム二次電池２０Ｄの端子間電圧とリチウム二次電池２０Ｃの端子間電圧との総計が６Ｖとなるため、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｃとリチウム二次電池２０Ｂとの間の上記電流経路上であると判定することができる。

一方、上記算出した電位Ｖ_Ｘ１が、第一のグループ内のリチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｄの各端子間電圧を順次積算したいずれかの値でない場合、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｄいずれかの容器本体２１であると判定することができる。例えば、上記算出した電位Ｖ_Ｘ１が７Ｖであり、プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐが１ｋΩであって、第一の電流の大きさが１ｍＡであった場合、プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐの抵抗値と該プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐに流れ得る電流値との積が１（ｋΩ）×１（ｍＡ）＝１（Ｖ）となるので、この値１Ｖと、リチウム二次電池２０Ｄの端子間電圧３Ｖと、リチウム二次電池２０Ｃの端子間電圧３Ｖとの計が７Ｖとなるので、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｃの容器本体２１であると判定することができる。また、第一の電流の大きさが４ｍＡであった場合、プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐの抵抗値と該プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐに流れ得る電流値との積が１（ｋΩ）×４（ｍＡ）＝４（Ｖ）となるので、この４Ｖと、リチウム二次電池２０Ｄの端子間電圧３Ｖとの計が７Ｖとなるので、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｄの容器本体２１であると判定することができる。

ただし、プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐと第一の電流の大きさとの積の値が、リチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｄの各端子間電圧を積算していった値と同等となる場合、２つの地絡箇所の候補を得るが、この場合、その両方を表示装置７に表示させてもよい。例えば、プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐが１ｋΩ、第一の電流の大きさが３ｍＡであり、リチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｄの各端子間電圧が３Ｖである場合、上記算出した電位が６Ｖであると、リチウム二次電池２０Ｄ〜２０Ｃの各端子間電圧の総計が６Ｖとなるため、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｃとリチウム二次電池２０Ｂとの間の主電流が流れる電流経路上（導体漏電）であると判定することもできるし、リチウム二次電池２０Ｄの端子間電圧３Ｖと、プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐの抵抗値と該プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐに流れ得る電流値との積である３Ｖとの総計が６Ｖとなるため、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｄの容器本体２１であると判定することもできる。

次に、図６に示すように、第二のグループ内で地絡が生じた場合について説明する。図中では、地絡箇所から第一の電位点Ｖ_１までの電位をＶ_Ｘ２で表し、第二の電位点Ｖ_２から第一の電位点Ｖ_１までの電位をＶ_Ｏ（リチウム二次電池２０Ｅ〜２０Ｈの各端子間電圧の総計）で表している。また、第一の電位点Ｖ_１を接地した場合に、電流計ＩＡに流れる電流を電流値Ｉ_３で表し、第二の電位点Ｖ_２を接地した場合に、電流計ＩＢに流れる電流を電流値Ｉ_４で表す。

第一の電位点Ｖ_１を接地した場合に形成される回路は、図７（ａ）に示すモデル回路として近似でき、第二の電位点Ｖ_２を接地した場合に形成される回路は、図７（ｂ）に示すモデル回路として近似できる。この場合、それぞれの回路方程式は下記式（３）のように表すことができる。なお、式（３）中に示すＶ_Ｘ２は、地絡箇所が導体漏電の場合であれば、第一の電位点Ｖ_１から地絡箇所までに存在するリチウム二次電池各端子間電圧の総計であり、一方、地絡箇所がパッケージ漏電の場合であれば、地絡箇所から第一の電位点Ｖ_１までに存在する少なくとも１つのリチウム二次電池の端子間電圧と、パッケージ漏電したリチウム二次電池に設けられたプルアップ抵抗器Ｒ_Ｐと該プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐに流れる電流（すなわち、電流値Ｉ_３か電流値Ｉ_４の一方の電流である）との積との和である。

上記式（３）に示した２つの式を連立方程式としてＶ_Ｘ２について解くと、下記式（４）のようになる。

算出した電位Ｖ_Ｘ２と、第二のグループ内のリチウム二次電池２０Ｅ〜２０Ｈの各端子間電圧とを考慮することで、上記第一のグループ内の地絡箇所の判定と同様に、第二のグループ内の地絡箇所を判定することができる。例えば、算出した電位Ｖ_Ｘ２が６Ｖであり、リチウム二次電池２０Ｅ〜２０Ｈの各端子間電圧が３Ｖであるとすると、リチウム二次電池２０Ｅ〜２０Ｆの電圧の総計が６Ｖとなるため、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｆとリチウム二次電池２０Ｇとの間の主電流が流れる電流経路上であると判定することができる。また、上記算出した電位が７Ｖであり、プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐが１ｋΩであって、第一の電流の大きさが１ｍＡであった場合、プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐの抵抗値と該プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐに流れ得る電流値との積が１（ｋΩ）×１（ｍＡ）＝１（Ｖ）となるので、この値１Ｖと、リチウム二次電池２０Ｅの端子間電圧３Ｖと、リチウム二次電池２０Ｆの端子間電圧３Ｖとの計が７Ｖとなるので、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｇの容器本体２１であると判定することができる。

次に、図８に示すように、第三のグループ内で地絡が生じた場合について説明する。図中では、地絡箇所から第二の電位点Ｖ_２までの電位をＶ_Ｘ３で表し、第二の電位点Ｖ_２から第一の電位点Ｖ_１までの電位をＶ_Ｏ（リチウム二次電池２０Ｅ〜２０Ｈの各端子間電圧の総計）で表している。また、第一の電位点Ｖ_１を接地した場合に、電流計ＩＡに流れる電流を電流値Ｉ_５で表し、第二の電位点Ｖ_２を接地した場合に、電流計ＩＢに流れる電流を電流値Ｉ_６で表す。

第一の電位点Ｖ_１を接地した場合に形成される回路は、図９（ａ）に示すモデル回路として近似でき、第二の電位点Ｖ_２を接地した場合に形成される回路は、図９（ｂ）に示すモデル回路として近似できる。この場合、それぞれの回路方程式は下記式（５）のようになる。なお、式（５）中に示すＶ_Ｘ３は、地絡箇所が導体漏電の場合であれば、第二の電位点Ｖ_２から地絡箇所までに存在するリチウム二次電池の端子間電圧の総計であり、一方、地絡箇所がパッケージ漏電の場合であれば、地絡箇所から第二の電位点Ｖ_２までに存在する少なくとも１つのリチウム二次電池の端子間電圧と、パッケージ漏電したリチウム二次電池に設けられたプルアップ抵抗器Ｒ_Ｐと該プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐに流れる電流（すなわち、電流値Ｉ_５か電流値Ｉ_６の一方の電流である）との積との和である。

上記式（５）に示した２つの式を連立方程式としてＶ_Ｘ３について解くと、下記式（６）のようになる。

算出した電位Ｖ_Ｘ３と、第三のグループ内のリチウム二次電池２０Ｉ〜２０Ｌの各端子間電圧とを考慮することで、上記第一のグループ内の地絡箇所の判定と同様に、第三のグループ内の地絡箇所を判定することができる。例えば、算出した電位Ｖ_Ｘ３が６Ｖであり、リチウム二次電池２０Ｉ〜２０Ｌの各端子間電圧が３Ｖであるとすると、リチウム二次電池２０Ｉ〜２０Ｊの各端子間電圧の総計が６Ｖとなるため、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｊとリチウム二次電池２０Ｋとの間の主電流が流れる電流経路上であると判定することができる。

一方、上記算出した電位Ｖ_Ｘ３が、第三のグループ内のリチウム二次電池２０Ｉ〜２０Ｌの各端子間電圧を積算していった値でない場合、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｉ〜２０Ｌいずれかの容器本体２１であると判定することができる。例えば、上記算出した電位Ｖ_Ｘ３が７Ｖであり、プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐが１ｋΩであって、第一の電流の大きさが１ｍＡであった場合、プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐの抵抗値と該プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐに流れ得る電流値との積が１（ｋΩ）×１（ｍＡ）＝１（Ｖ）となる。したがって、この値１Ｖと、リチウム二次電池２０Ｉの端子間電圧３Ｖと、リチウム二次電池２０Ｊの端子間電圧３Ｖとの計が７Ｖとなるので、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｋの容器本体２１であると判定することができる。

以上のように、地絡が生じた場合、その地絡箇所を判定することができる。なお、地絡が生じた場合、どのグループに地絡箇所が存在するかは、各電流計ＩＡ及び電流計ＩＢに流れる電流の方向で判定することができる。例えば、第一のグループに地絡箇所が存在する場合、図４及び図５に示すように、電流計ＩＡ及び電流計ＩＢに流れる電流の方向はそれぞれＸ方向（接地点から地絡検出抵抗器Ｒ_Ｓを介して第一の電位点Ｖ_１又は第二の電位点Ｖ_２に電流が流れる方向）となる。また、第二のグループに地絡箇所が存在する場合、図６及び図７に示すように、電流計ＩＡに流れる電流の方向はＹ方向（第一の電位点Ｖ_１から地絡検出抵抗器Ｒ_Ｓを介して接地点に電流が流れる方向）となり、電流計ＩＢに流れる電流の方向はＸ方向となる。さらに、第三のグループに地絡箇所が存在する場合、図８及び図９に示すように、電流計ＩＡ及び電流計ＩＢに流れる電流の方向はそれぞれＹ方向となる。

以下、図１０に示すフローチャートを参照して、制御装置６を用いて実施される本実施形態の電池システム１の地絡検出動作について説明する。電池システム１は、図１に示すものを用いるものとし、第一のスイッチＳ_１及び第二のスイッチＳ_２は通常時においてＯＦＦ（開）の状態とする。なお、図１０のフローチャートで示される各処理は、処理内容に矛盾を生じない範囲で任意に順番を変更して又は並列に実行することができる。

まず、制御装置（取得部）６は、地絡検査時に、地絡検出回路５Ａの第一のスイッチＳ_１に制御信号を送り、第一のスイッチＳ_１をＯＮとする（ステップＳ１００）。第一のスイッチＳ_１がＯＮとなることで、電池装置２の中で第一の電位点Ｖ_１が地絡検出抵抗器Ｒ_Ｓを介して接地され、電流計ＩＡは自身に流れる電流を計測する。電池装置２内で地絡が生じている場合、電流計ＩＡには、電池装置２が正常である時の地絡検査では流れない所定値以上の電流値が計測される。なお、制御装置６において地絡検査を実行するタイミングは、所定の時間間隔、例えば、１時間ごととしてもよいし、ユーザの指示を受け付けたごととしてもよい。

次いで、制御装置（取得部）６は、地絡検出回路５Ａの電流計ＩＡから、該電流計ＩＡの計測した結果を取得し、電流計１Ａで計測された電流値が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。なお、制御装置（取得部）６は、第一のスイッチＳ_１がＯＮとして電流計ＩＡの計測結果を得た後は、第一のスイッチＳ_１をＯＦＦとする。

電流計ＩＡにおいて電流値が上記の所定値以上でないと判定した場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、制御装置（取得部）６は、「地絡なし」と判定し、表示装置７にその結果を表示させ（ステップＳ１０２）、本処理フローを終了する。

一方、電流計ＩＡにおいて電流値が上記の所定値以上であると判定した場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、制御装置（遮断部）６は、「地絡あり」と判定し、ブレーカ３に対してＯＦＦ信号を送信して電池装置２からインバータ回路４への直流電力の出力を遮断する（ステップＳ１０３）。

次いで、制御装置（遮断部）６は、地絡検出回路５Ａの第一のスイッチＳ_１に制御信号を送り、第一のスイッチＳ_１を再度ＯＮとする（ステップＳ１０４）。上記ステップＳ１０３の処理によりブレーカ３をＯＦＦした状態においては、地絡検出抵抗器の抵抗値が地絡を生じた場合に流れ得る電流が微小電流となるよう設定されているため、各リチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｌの内部抵抗やリチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｌを接続する接続導電部材での電圧降下を無視できる（理想状態を作り出す）ので、正確な地絡箇所の判定が可能となる。よって、ブレーカ３をＯＦＦした状態で、再度、第一のスイッチＳ_１をＯＮとし、電流計ＩＡにより地絡検出抵抗器Ｒ_Ｓに流れる電流を計測する。

次いで、制御装置（取得部）６は、ステップＳ１０４の処理において計測された電流の大きさ及び方向を制御装置６内のデータベースに記憶する（ステップＳ１０５）。

次いで、制御装置（取得部）６は、地絡検出回路５Ｂの第二のスイッチＳ_２に制御信号を送り、第二のスイッチＳ_２をＯＮとする（ステップＳ１０６）。第二のスイッチＳ_２がＯＮとなることで、電池装置２の中で第二の電位点Ｖ_２が地絡検出抵抗器Ｒ_Ｓを介して接地され、電流計ＩＢは自身に流れる電流を計測する。なお、本処理は、電池装置２内に地絡があるときの処理であるので、電流計ＩＢにおいては、電池装置２が正常である時の地絡検査では流れない所定値以上の電流値が計測される。

制御装置（取得部）６は、地絡検出回路５Ｂの電流計ＩＢから、該電流計ＩＢの計測した結果を取得し、その電流の大きさ及び方向を制御装置６内のデータベースに記憶する（ステップＳ１０７）。

制御装置（判定部）６は、上記データベースに記憶した第一の電流の大きさ及び方向と、第二の電流の大きさ及び方向に基づいて、それぞれに対応する回路方程式を導出する（ステップＳ１０８）。具体的には、上述したように、第一の電流の方向及び第二の電流の方向から、地絡箇所がどのグループに属するかを判定し、その判定したグループに応じた上記回路方程式を導出する。例えば、データベースに記憶された第一の電流の方向がＸ方向であり、且つ、第二の電流の方向がＸ方向であれば、地絡箇所は第一のグループであるリチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｄで発生していると判定でき、上記式（１）で示す回路方程式を導出することができる。

制御装置（判定部）６は、上記ステップＳ１０７の処理で導出した回路方程式を解き、地絡箇所の電位を算出する（ステップＳ１０９）。具体的には、上述したように、例えば、ステップＳ１０７の処理において、地絡箇所が第一のグループであると判定した場合、上記式（１）に示す回路方程式を解き、第一の電位点Ｖ_１から地絡箇所までの電位Ｖ_Ｘ１を算出する。

制御装置（判定部）６は、各リチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｌの端子間電圧の情報を取得する（ステップＳ１１０）。制御装置（判定部）６は、例えば、各リチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｌの端子間電圧を計測した電圧計からその端子間電圧の情報を直接取得してもよいし、又は、各リチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｌの端子間電圧など各計測値を管理しているＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎｅｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）から各リチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｌの端子間電圧の情報を取得してもよい。なお、制御装置（判定部）６は、各リチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｌの端子間電圧の情報を全て取得せずに、地絡箇所が存在し得るグループに含まれる各リチウム二次電池の端子間電圧の情報のみを取得するようにしてもよい。例えば、上記ステップＳ１０７の処理で、地絡箇所が第一のグループであると判定した場合であれば、各リチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｄの端子間電圧を取得する。

制御装置（判定部）６は、上記ステップＳ１０９の処理で算出した電位と、上記ステップＳ１１０の処理で取得した各リチウム二次電池の端子間電圧とを考慮して、地絡箇所を判定する（ステップＳ１１１）。

具体的には、制御装置（判定部）６は、地絡箇所が存在し得るグループのリチウム二次電池２０の端子間電圧を第一の電位点（又は第二の電位点）側から順に積算する。そして、算出した電位が、各リチウム二次電池２０の端子間電圧を順に積算して同一（又は略同一）となった場合、地絡箇所は、その同一となった端子間電圧を最後に積算したリチウム二次電池２０とその次に端子間電圧を積算する予定のリチウム二次電池２０との間の主電流が流れる電流経路上（導体漏電）であると判定することができる。一方、算出した電位が、リチウム二次電池の電圧値を順に積算して同一（又は略同一）とならない場合、地絡箇所は、リチウム二次電池の容器本体２１であると判定することができる。その地絡が発生したリチウム二次電池の容器本体２１は、そのリチウム二次電池の各端子間電圧を順に積算していった過程に存在するリチウム二次電池２０の端子間電圧と、プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐの抵抗値と該プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐに流れる電流値との積との和とから判定することができる。

例えば、算出した電位が６Ｖであり、地絡箇所が第一のグループであってリチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｄの各端子間電圧が３Ｖであるとすると、第一の電位点側からリチウム二次電池２０Ｄ、リチウム二次電池２０Ｃの各端子間電圧を積算すると６Ｖとなり、端子間電圧を最後に積算したリチウム二次電池２０Ｃとその次に端子間電圧を積算する予定のリチウム二次電池２０Ｂとの間の主電流が流れる電流経路上に地絡箇所があると判定する（導体漏電）。また、算出した電位が７Ｖであり、プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐの抵抗値が１ｋΩであって、第一の電流の大きさが１ｍＡであった場合、プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐの抵抗値と該プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐに流れ得る電流値との積が１（ｋΩ）×１（ｍＡ）＝１（Ｖ）となるので、この値１Ｖと、リチウム二次電池２０Ｄの端子間電圧３Ｖと、リチウム二次電池２０Ｃの端子間電圧３Ｖとの計が７Ｖとなるので、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｃの容器本体２１であると判定することができる。

次いで、制御装置（判定部）６は、ステップＳ１１１の処理で判定した地絡箇所を表示装置７に表示させる（ステップＳ１１２）。

以上のように本実施形態の電池システム１の制御装置６において地絡検出動作が実行される。

本実施形態の電池システム１によれば、電池装置２において主電流が流れる電流経路上で電位が異なる第一の電位点Ｖ_１及び第二の電位点Ｖ_２をそれぞれ地絡検出用の地絡検出抵抗器Ｒ_Ｓを介して交互に接地して、それぞれ接地した場合の地絡検出抵抗器Ｒ_Ｓを流れる第一の電流及び第二の電流に基づいて地絡箇所を判定するために、電池装置２のうち地絡が生じた地絡箇所をユーザは正確に把握できる。その結果、電池セルの修理・交換を行う際、その時間及びコストを低減することができる。

また、本実施形態の電池システム１によれば、特に、プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐを有する導電部２３を備えたリチウム二次電池２０を含む電池装置２では、その地絡箇所として、隣接するリチウム二次電池の間の主電流が流れる電流経路での導体漏電であるか、又はあるリチウム二次電池２０の容器本体２１でのパッケージ漏電であるかまで判別することができる。その結果、漏電の種類を前もってユーザは把握することができ、漏電に応じた修理・復旧を迅速に且つ適切に行うことができる。

＜第二実施形態＞
上記第一実施形態の電池システム１は、制御装置６が電池装置２内に地絡が発生したと判断した場合、感電や発火等の事故を回避するため、ブレーカ３を動作させて電池装置２とインバータ回路４との間の直流電力の送受電を遮断しており、その結果、その漏電の種類に関わらず、電池装置２の充放電が強制停止される。一方、第二実施形態の電池システム１’は、パッケージ漏電の場合に、感電や発火等の事故を回避しつつ、電池装置２自体の充放電の強制停止を可能な限り抑えてシステム運用を行うことができることを特徴の１つとする。

電池システム１’は、図１１に示すとおり、電池装置２’、ブレーカ３、インバータ回路４、地絡検出回路５、制御装置６’、及び表示装置７を備える。なお、以下では、第２実施形態の電池システム１と共通の構成についてはその説明を適宜省略する。

電池装置２’を構成する複数のリチウム二次電池２０’（リチウム二次電池２０Ａ’〜２０Ｌ’）は、図１２に示すように、第一実施形態のリチウム二次電池２０と同様の構成を有しつつ、その導電部２３’は、プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐに加えて、正極端子２２Ａと容器本体２１との電気的な接続を遮断可能なスイッチ（遮断手段）Ｓ_Ｐを更に備える。

スイッチＳ_Ｐは、通常時はＯＮ（閉）であり、制御装置６からの指令を受けてＯＦＦ（開）となる。

制御装置６’は、判定部の機能として、第一実施形態の電池システム１と同様の地絡箇所を判定する機能に加えて、更に以下の機能を有する。

第一実施形態の電池システム１では、プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐと第一の電流（又は第二の電流）の大きさとの積の値が、地絡箇所が存在し得るグループ内のリチウム二次電池の各電圧を順に積算していった値と同等となる場合、２つの地絡箇所を判定し得、この場合、その両方を表示装置７に表示させていた。しかし、第二実施形態の電池システム１’では、各リチウム二次電池２０Ａ〜２０ＬにスイッチＳ_Ｐが設けられていることから、このスイッチＳ_Ｐを利用して地絡箇所を、導体漏電であるかパッケージ漏電であるかを判定することができる。

具体的には、導体漏電のパターンとパッケージ漏電のパターンの２つの地絡箇所を判定し得る場合、制御装置６’は、地絡箇所が存在し得るグループの中で、パッケージ漏電の可能性があると判定したリチウム二次電池２０のスイッチＳ_ＰをＯＦＦし、地絡検出回路５Ａの第一のスイッチＳ_１（又は地絡検出回路５Ｂの第二のスイッチＳ_２）をＯＮとする。次いで、制御装置６’は、電流計５Ａ（又は電流計５Ｂ）が地絡検出抵抗器Ｒ_Sに流れる電流を計測しなければ、導体漏電と判定し、一方、電流計５Ａ（又は電流計５Ｂ）が地絡検出抵抗器Ｒ_Sに流れる電流を計測すれば、パッケージ漏電であると判定することができる。

制御装置６’は、遮断部の機能として、地絡箇所を判定した上で、電池装置２内の主電流が流れる電流経路上で地絡が生じたと判定した場合、ブレーカ３に対してＯＦＦ信号を送信して電池装置２からインバータ回路４への直流電力の出力を遮断し、一方、リチウム二次電池２０のパッケージ漏電であると判定した場合、パッケージ漏電したリチウム二次電池２０のスイッチＳ_Ｐに対して該スイッチＳ_ＰをＯＦＦするための信号を送信して該リチウム二次電池２０の正極端子２２Ａと容器本体２１との電気的接続を遮断する。なお、図１１中において、制御装置６’から各リチウム二次電池２０のスイッチＳ_Ｐに対しての信号線は省略している。

以下、図１３に示すフローチャートを参照して、制御装置６’を用いて実施される第二実施形態の電池システム１’の地絡検出動作について説明する。電池システム１’は、図１１に示すものを用いるものとし、第一のスイッチＳ_１及び第二のスイッチＳ_２は通常時においてＯＦＦ（開）の状態であり、また、各リチウム二次電池２０Ａ〜２０ＬのスイッチＳ_Ｐは全てＯＮ（閉）とする。なお、図１３のフローチャートで示される各処理は、処理内容に矛盾を生じない範囲で任意に順番を変更して又は並列に実行することができる。

まず、制御装置（取得部）６’は、地絡検査時に、地絡検出回路５Ａの第一のスイッチＳ_１に制御信号を送り、第一のスイッチＳ_１をＯＮとする（ステップＳ２００）。

次いで、制御装置（取得部）６’は、地絡検出回路５Ａの電流計ＩＡから、該電流計ＩＡの計測した結果を取得し、電流計１Ａで計測された電流値が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。

電流計ＩＡにおいて電流値が上記の所定値以上でないと判定した場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、制御装置（取得部）６’は、「地絡なし」と判定し、表示装置７にその結果を表示させ（ステップＳ２０２）、本処理フローを終了する。

一方、電流計ＩＡにおいて電流値が上記の所定値以上であると判定した場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、制御装置（取得部）６’は、「地絡あり」と判定し、その計測された電流の大きさ及び方向を制御装置６’内のデータベースに記憶する（ステップＳ２０３）。

ステップＳ２０４〜Ｓ２１０の各処理は、上述のステップＳ１０５〜Ｓ１１１の各処理に対応するので、ここでの詳細な説明は省略する。

ステップＳ２１０の処理において、地絡箇所を判定した結果、地絡箇所を１箇所に特定できた場合（ステップＳ２１１：Ｙｅｓ）、地絡が導体漏電であった場合（ステップＳ２１２：導体漏電）、制御装置（遮断部）６’は、ブレーカ３に対してＯＦＦ信号を送信して電池装置２からインバータ回路４への直流電力の出力を遮断する（ステップＳ２１３）。

一方、該地絡の種別を判断した結果、地絡がパッケージ漏電であった場合（ステップＳ２１２：パッケージ漏電）、制御装置（遮断部）６’は、パッケージ漏電したリチウム二次電池２０のスイッチＳ_Ｐに対してＯＦＦ信号を送信して該スイッチＳ_ＰをＯＦＦとすることで、正極端子２２Ａと容器本体２１との間の電気的な接続を遮断する（ステップＳ２１４）。なお、スイッチＳ_ＰをＯＦＦとする場合、制御装置６は、前もって、地絡検出回路５Ａの第一のスイッチＳ_１及び地絡検出回路５Ｂの第二のスイッチＳ_２をともにＯＦＦとなるように制御する。

ステップＳ２１０の処理において、地絡箇所を判定した結果、地絡箇所を１箇所に特定できなかった場合（ステップＳ２１１：Ｎｏ）、すなわち、導体漏電の場合の地絡箇所と、パッケージ漏電の場合の地絡箇所とで、地絡箇所が２箇所あると判定した場合、制御装置（判定部）６’は、地絡箇所を１箇所に特定する（ステップＳ２１５）。具体的には、上述したように、パッケージ漏電の可能性があると判定したリチウム二次電池２０のスイッチＳ_ＰをＯＦＦし、地絡検出回路５Ａの第一のスイッチＳ_１（又は地絡検出回路５Ｂの第二のスイッチＳ_２）をＯＮとする。そして、制御装置（判定部）６は、電流計５Ａ（又は電流計５Ｂ）が電流を計測しないと判定した場合、導体漏電と判定し、一方、電流計５Ａ（又は電流計５Ｂ）が電流を計測したと判定した場合、パッケージ漏電と判定することができる。

ステップＳ２１３又はステップＳ２１４の処理の後、制御装置（判定部）６’は、ステップＳ２１０又はステップＳ２１５の処理で判定した地絡箇所を表示装置７に表示させる（ステップＳ２１７）。

以上のように本実施形態の電池システム１’の制御装置６’において地絡検出動作が実行される。

第二実施形態の電池システム１’によれば、パッケージ漏電の場合に、主電流が流れる電流経路上からその地絡箇所を切り離すことが可能となり、感電や発火等の事故の恐れを回避しつつ、電池装置２自体の充放電の停止を可能な限り抑えることができる。よって、例えば、負荷が駆動していても、パッケージ漏電の場合は、直ちに負荷に供給される電力が遮断されることがなく、負荷の駆動を考慮しつつシステム運用することができる。同時に、ブレーカ３は高圧遮断スイッチとしての機能を有するが、パッケージ漏電の場合に、この高圧遮断を使用せずにすむというメリットも有する。

＜変形例＞
以上のように本発明の電池システムの好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるべきものではなく、特許請求の範囲に表現された思想及び範囲を逸脱することなく、種々の変形、追加、及び省略が当業者によって可能である。

例えば、上記各実施形態の電池システム１，１’では、地絡検出回路５として、第一の電位点Ｖ_１を接地するための地絡検出回路５Ａと、第二の電位点Ｖ_２を接地するための地絡検出回路５Ｂとの２つの地絡検出回路を備え、２つの電位点で接地している。しかし、本発明はこれに限られず、接地するための電位点の数を適宜変更してもよく、例えば、直列接続するリチウム二次電池２０の数が多い場合、地絡検査する際に接地する電位点を３つ以上としてもよい。この場合、各電位点を順に接地して、上述と同様に、地絡箇所の存し得るグループを判定しつつ、そのグループの近傍の２つの電位点によって、地絡箇所を判定することができる。直列接続するリチウム二次電池２０の数が多いと、グループ分けした際、各グループに含まれるリチウム二次電池２０の数も増えるため、地絡箇所を判定する際の計算に誤差が生じやすいが、地絡検査する際に接地する電位点を増やし、複数のリチウム二次電池２０を小分けしてグループ化することで、地絡箇所をより正確に判定することができる。

また、上記各実施形態の電池システム１，１’では、地絡検出回路５として、各電位点に応じて地絡検出回路５Ａ，５Ｂを設ける構成としているが、本発明はこれに限られない。例えば、図１４に示すように、第一の電位点Ｖ_１及び第二の電位点Ｖ_２を交互に接地可能なスイッチＳ_３を用いることで、１つの地絡検出回路５Ｃを備える電池システム１’’としてもよい。この場合、電池システム１’’は、地絡検査時に、まず、第一の電位点Ｖ_１を接地するように第一の電位点側にスイッチＳ_３をＯＮとして電流計５Ｃにより地絡検出抵抗器Ｒ_Ｓに流れる電流を計測し、次いで、第二の電位点Ｖ_２を接地するように第二の電位点側にスイッチＳ_３をＯＮとして電流計５Ｃにより地絡検出抵抗器Ｒ_Ｓに流れる電流を計測して、この２点での電流計測の結果に基づいて、上述と同様に、地絡箇所を判定することができる。

さらに、上記各実施形態のリチウム二次電池２０，２０’は、正極端子２２Ａと容器本体２１との間にプルアップ抵抗器Ｒ_Ｐが配された導電部２３を有し、正極端子２２Ａと容器本体２１とを同電位とする構成を説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、負極端子２２Ｂと容器本体２１との間にプルダウン抵抗器が配された導電部を有し、負極端子２２Ｂと容器本体２１とを同電位とする構成としてもよい。

またさらに、上記各実施形態のリチウム二次電池２０，２０’は、導電部２３を有する場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、プルアップ抵抗器Ｒ_Ｐを配さずともよく、また、導電部２３そのものを省略してもよいことはもちろんである。この場合であれば、地絡箇所は主電流が流れる電流経路上のみとなり得るが、２点でそれぞれ接地した場合の地絡検出抵抗器Ｒ_Ｓを流れる第一の電流及び第二の電流に基づいて地絡箇所を判定することができ、ユーザはより正確に電池部のうち地絡が生じた地絡箇所を把握することができる。

さらに、上記各実施形態の電池システム１，１’では、電池セルとして、リチウム二次電池を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、充放電可能な他の二次電池セルであってもよいし、放電のみの一次電池セルであってもよい。

またさらに、上記各実施形態の電池システム１，１’では、制御装置６が各リチウム二次電池２０Ａ〜２０Ｌの端子間電圧を取得する場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、端子間電圧が放電（又は充電）によっても変動がほぼ一定のリチウム二次電池やその他の電池を用いる場合、各電池の端子間電圧値を予めデータベースに記憶しておいてもよい。

１，１’，１’’…電池システム、２…電池装置（電池部）、３…ブレーカ、４…インバータ回路、５…地絡検出回路（接地部）、６，６’…制御装置、７…表示装置、２０（２０Ａ〜２０Ｌ）…リチウム二次電池、２１…容器本体、２２…電極端子、２２Ａ…正極端子、２２Ｂ…負極端子、２３…導電部、２４…絶縁性樹脂。

Claims (7)

1. 複数の電池セルが直列に接続された電池部と、
   前記電池部において主電流が流れる電流経路上で且つ隣接する前記電池セルの間で電位が異なる第一の電位点及び第二の電位点をそれぞれ地絡検出用の地絡検出抵抗器を介して交互に接地する接地部と、
   前記第一の電位点を接地したときに前記地絡検出抵抗器に流れる第一の電流と、前記第二の電位点を接地したときに前記地絡検出抵抗器に流れる第二の電流とをそれぞれ計測する計測部と、
   前記第一の電流及び前記第二の電流に基づいて、前記電池部のうち地絡を生じた地絡箇所を判定する判定部と、
   を備え、
   前記判定部は、複数の前記電池セルを前記第一の電位点及び前記第二の電位点を境として分けられる複数のグループのうち、前記第一の電流の方向及び前記第二の電流の方向から、前記地絡箇所が属するグループを判定し、判定の結果、前記地絡箇所が属するとされたグループに応じた回路方程式を導出して、該回路方程式に基づいて前記地絡箇所を判定することを特徴とする電池システム。
2. 前記判定部は、複数の前記電池セルの端子間電圧の情報を取得し、前記回路方程式に基づいて算出される前記地絡箇所の電位と、前記端子間電圧の情報とに基づいて、前記地絡箇所を判定することを特徴とする請求項１に記載の電池システム。
3. 前記回路方程式は、前記第一の電位点を接地した場合に形成される回路と、前記第二の電位点を接地した場合に形成される回路とに基づいて導出されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池システム。
4. 前記電池セルは、電極板を密閉して収容する容器本体と、前記電極板と電気的に接合され且つ前記容器本体に露出された２つの電極端子と、前記電極端子の一つと前記容器本体とを同電位にし、且つ、前記電極端子と前記容器本体との間に抵抗器が配された導電部とを有するものであり、
   前記判定部は、該地絡が前記電流経路上で生じたか、又は前記抵抗器を介した前記容器本体で生じたかまで考慮して、前記電池部のうち地絡を生じた地絡箇所を判定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電池システム。
5. 前記導電部は、前記電極端子と前記容器本体との電気的な接続を遮断可能な遮断手段を更に有してなり、
   前記判定部は、前記地絡が前記容器本体で生じたと判定した場合、前記地絡が生じた前記容器本体に対応する前記遮断手段により前記電極端子と前記容器本体との電気的な接続を遮断することを特徴とする請求項４に記載の電池システム。
6. 前記判定部は、
   前記地絡箇所において、前記電極端子と前記容器本体との電気的な接続を前記遮断手段により遮断させた状態で、前記接地部により前記第一の電位点又は前記第二の電位点を前記地絡検出抵抗器を介して接地させて、前記計測部が前記地絡検出抵抗器に流れる第一の電流又は前記第二の電流を計測することによって、前記地絡が前記容器本体で生じたか否かを判定することを特徴とする請求項５に記載の電池システム。
7. 複数の電池セルが直列に接続された電池部のうち地絡を生じた地絡箇所を判定する地絡箇所判定方法であって、
   前記電池部において主電流が流れる電流経路上で且つ隣接する前記電池セルの間で電位が異なる第一の電位点及び第二の電位点をそれぞれ地絡検出用の地絡検出抵抗器を介して交互に接地する接地工程と、
   前記第一の電位点を接地したときに前記地絡検出抵抗器に流れる第一の電流と、前記第二の電位点を接地したときに前記地絡検出抵抗器に流れる第二の電流とをそれぞれ計測する計測工程と、
   前記第一の電流及び前記第二の電流に基づいて、前記電池部のうち地絡を生じた地絡箇所を判定する判定工程と、
   を備え、
   前記判定工程は、複数の前記電池セルを前記第一の電位点及び前記第二の電位点を境として分けられる複数のグループのうち、前記第一の電流の方向及び前記第二の電流の方向から、前記地絡箇所が属するグループを判定し、判定の結果、前記地絡箇所が属するとされたグループに応じた回路方程式を導出して、該回路方程式に基づいて前記地絡箇所を判定することを特徴とする地絡箇所判定方法。

Images