WO2012124238A1 - 電源システム - Google Patents

Abstract

　ステータス信号及び異常信号の少なくとも１つを出力する蓄電池パック４４と、電力入出力ラインに蓄電池制御単位を接続するスイッチ回路３０と、蓄電池パック４４からステータス信号及び異常信号の少なくとも１つを受信すると共に、スイッチ回路３０へ制御信号を出力してスイッチ回路３０の制御を行うサブコントローラ２４とを備え、サブコントローラ２４と蓄電池パック４４との通信の少なくとも一部、及び、サブコントローラ２４とスイッチ回路３０との通信の少なくとも一部を光ファイバを用いて行う。

Description

電源システム

　本発明は、蓄電池を含む電源システムに関する。

　電力の有効的な利用を図るために商用電源と蓄電池とを組み合わせた電源システムが利用され始めている。すなわち、負荷の時間的な変動に合わせて、負荷が大きいときには商用電源からの電力に加えて蓄電池からの放電電力を負荷へ供給し、負荷が小さいときには商用電源から蓄電池へ充電を行い、商用電源からの電力供給を時間的に平均化するものである。また、近年開発が進んでいる太陽光発電システムや燃料電池システムも電源システムに組み合わせられている。

　このような電源システムでは、充放電を行うための配線に蓄電池を接続するためのスイッチ回路と、スイッチ回路に含まれるスイッチを開閉制御するためのコントローラと、が設けられる。コントローラは、各蓄電池から出力電圧、出力電流、温度及び異常を知らせるアラーム信号を受けて、これらの情報に応じてスイッチ回路に対する制御を行う。

　従来の電源システムでは、各蓄電池、スイッチ回路及びコントローラの間を接続する通信ラインが金属配線である。金属配線を用いた場合、蓄電池の直列接続段数が増加して出力電圧が高圧になると、蓄電池の配線への接続・切断のスイッチング等に伴うノイズの重畳や絶縁の低下等の問題が生ずるおそれが高くなる。

　また、蓄電池の地絡や異常発熱といった緊急の状態が発生した場合には、蓄電池の切離し処理等を確実かつ迅速に行う必要がある。

　本発明は、少なくとも一つの蓄電池セルを含み、蓄電池セルの状態を示すステータス信号及び異常を示す異常信号を出力する蓄電池パックと、蓄電池パックからステータス信号及び異常信号を受信すると共に、蓄電池パックの充放電制御を行うコントローラと、を備え、蓄電池パックに対しステータス情報の送信を要求するリクエスト信号及びステータス信号をコントローラから蓄電池パックへ送信するための第１通信ラインと、第１通信ラインとは別に設けられ、異常信号を蓄電池パックからコントローラへ送信するための第２通信ラインと、を備える、電源システムである。

　本発明は、蓄電池を用いた電源システムの信頼性を高めることができる。

本発明に係る実施の形態における電源システムの全体構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態における電源システムの構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態における蓄電池ユニットの構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態における蓄電池ユニットの構成を示す図である。 第１の通信システムにおける蓄電池パックの制御システムの構成を示す図である。 第１の通信システムにおけるサブコントローラの制御システムの構成を示す図である。 第１の通信システムにおけるサブコントローラと蓄電池パックとの通信ラインの接続構成を示す図である。 第２の通信システムにおける蓄電池パックの制御システムの構成を示す図である。 第２の通信システムにおけるサブコントローラの制御システムの構成を示す図である。 第２の通信システムにおけるスイッチ回路の制御システムの構成を示す図である。 第２の通信システムにおけるサブコントローラ、スイッチ回路及び蓄電池パックとの通信ラインの接続構成を示す図である。 第３の通信システムにおける蓄電池パックの制御システムの構成を示す図である。 第３の通信システムにおけるサブコントローラの制御システムの構成を示す図である。 第３の通信システムにおけるサブコントローラ、スイッチ回路及び蓄電池パックとの通信ラインの接続構成を示す図である。 第４の通信システムにおける蓄電池パックの制御システムの構成を示す図である。 第４の通信システムにおけるサブコントローラの制御システムの構成を示す図である。 第４の通信システムにおけるサブコントローラ、スイッチ回路及び蓄電池パックとの通信ラインの接続構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態における電源システムの構成を示す図である。

＜第１の実施の形態＞
　本発明の実施の形態における電源システム１００は、図１に示すように、電源管理システム１０２、蓄電池集合体１０４、太陽電池システム１０６及び系統電源１０８を含んで構成される。電源システム１００は、負荷１１０に電力を供給するために用いられる。なお、図１において、太い実線は電力の流れを示し、細い実線は信号の流れを示す。

　本実施の形態では、太陽電池システム１０６及び系統電源１０８を電力源としている。系統電源１０８は、単相又は３相等の電源であり、水力発電、原子力発電、火力発電等の様々な発電方式で発電された電力を組み合わせて外部の電力会社から供給されるものとすることができる。また、太陽電池システム１０６は、例えば１ＭＷの大規模な太陽光発電システムとすることができる。ただし、これらに限定されるものではなく、燃料電池や風力発電システム等の他の再生可能エネルギーを利用した電力源を含めてもよい。

　電源管理システム１０２は、図１に示すように、システムコントローラ２０、マスタコントローラ２２、サブコントローラ２４、電力変換器管理部２６及び電力変換器２８を含んで構成される。電源管理システム１０２は、階層的な制御システムとして構成されており、システムコントローラ２０、マスタコントローラ２２、サブコントローラ２４、電力変換器管理部２６へと上位から下位に向かって制御が階層化されている。

　システムコントローラ２０は、電源システム１００の電力管理を統合的に行う機能を有する。マスタコントローラ２２は、システムコントローラ２０からの全体充放電制御指令Ｓ１を受けて、蓄電池集合体１０４の全体を１つとして充放電制御するための制御装置である。電力変換器管理部２６は、電力変換器２８の各々における電力変換及び電圧変換等の処理を制御する。サブコントローラ２４は、蓄電池集合体１０４に含まれる蓄電池ユニット４０毎に設けられ、それぞれの蓄電池ユニット４０での充放電を制御する。

　蓄電池集合体１０４は、負荷１１０の必要電力に応じた電力を供給するために設けられる。蓄電池集合体１０４は、図２及び図３に例示するように、蓄電池セル４６を複数組み合わせた蓄電池パック４４、蓄電池パック４４を複数組み合わせた蓄電池制御単位４２、及び蓄電池制御単位４２を複数組み合わせた蓄電池ユニット４０のように階層的に構成される。

　図２に示すように、蓄電池集合体１０４は、複数の蓄電池ユニット４０が並列に接続された集合体が複数組み合わされて構成されている。各集合体には、それぞれ電力変換器２８が接続されており、電力変換器２８により各蓄電池ユニット４０の電力管理を行う。なお、図２では、電力線を実線で、信号線を破線で示している。マスタコントローラ２２と電力変換器管理部２６との間の信号線およびマスタコントローラ２２とサブコントローラ２４との間の信号線は、ＨＵＢ５０を介して接続されている。マスタコントローラ２２とサブコントローラ２４との間の信号線は、一般的に金属配線が用いられる。

　図３は、図２における１つの蓄電池ユニット４０を抜き出し、その構成を詳細に示している。１つの蓄電池ユニット４０は、蓄電池パック４４を必要に応じて直列接続した蓄電池制御単位（蓄電池パック列）４２を、必要に応じて並列に接続して構成される。図３の例では、１４個の蓄電池パック４４を直列接続して１つの蓄電池制御単位４２を形成し、その蓄電池制御単位４２を２列並列接続して、１つの蓄電池ユニット４０が構成されている。本実施の形態では、１つの蓄電池ユニット４０は、２４個の蓄電池パック４４から構成される。

　さらに、図３には、１つの蓄電池パック４４の内部構成の例が拡大されて示されている。本実施の形態では、１つの蓄電池パック４４は、蓄電池の単位である蓄電池セル４６を２４個並列に接続したものを、直列に１３組接続して構成される。つまり、各蓄電池パック４４は、２４×１３＝３１２個の蓄電池セル４６から構成される。

　なお、蓄電池セル４６、蓄電池パック４４、蓄電池制御単位４２及び蓄電池ユニット４０の組み合わせの数は電源システム１００の仕様に応じ適宜変更してもよい。また、蓄電池としてリチウムイオン電池を用いることができるが、これ以外の２次電池を適用してもよい。例えば、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、マンガン電池等を適用してもよい。

　１つの蓄電池ユニット４０には、それぞれ１つのサブコントローラ２４と、１つのスイッチ回路３０とが接続される。スイッチ回路３０には、図４に示すように、蓄電池制御単位４２毎に１つの選択スイッチＳＷ１が設けられている。蓄電池制御単位４２は、選択スイッチＳＷ１を介して電力入出力ラインＬ１に接続される。選択スイッチＳＷ１は、サブコントローラ２４からの開閉制御信号に応じて開閉制御される。すなわち、蓄電池制御単位４２は、蓄電池を電力入出力ラインＬ１に接続する際の制御の最小単位となる。

　また、図４に示すように、１つの蓄電池ユニット４０に含まれる蓄電池制御単位４２（４２（１）～４２（４））は、抵抗Ｒ（Ｒ（１）～Ｒ（４））を介して充放電ラインＬ２に接続される。これにより、蓄電池制御単位４２（４２（１）～４２（４））間には抵抗Ｒ（Ｒ（１）～Ｒ（４））を介して相互に充放電電流が流れ、蓄電池制御単位４２（４２（１）～４２（４））の充電状態が均等化される。さらに、電力入出力ラインＬ１と充放電ラインＬ２との間にスイッチＳＷ２を設けることにより、電力入出力ラインＬ１及び充放電ラインＬ２を介して蓄電池制御単位４２（４２（１）～４２（４））間で充放電を行うことができる。なお、蓄電池制御単位４２（４２（１）～４２（４））は、それぞれブレーカＢＲ（ＢＲ（１）～ＢＲ（４））を介して電力入出力ラインＬ１及び充放電ラインＬ２に接続される。

　蓄電池ユニット４０には、蓄電池電流センサ５２、蓄電池電圧センサ５４、温度センサ５６及び地絡検知センサ５８が設けられる。蓄電池電流センサ５２は、蓄電池制御単位４２毎や蓄電池パック４４毎に設けられ、それぞれの電流を検出する。蓄電池電圧センサ５４は、蓄電池制御単位４２毎、蓄電池パック４４毎又は蓄電池パック４４内において直列に接続される蓄電池セル４６の並列集合体（２４個の並列接続された蓄電池セル４６の集合体）の各々に設けられる。これにより、蓄電池制御単位４２毎の電圧、蓄電池パック４４毎の電圧や蓄電池セル４６の並列集合体の端子間電圧が検出される。なお、図３では、図を簡略に示すために蓄電池電流センサ５２及び蓄電池電圧センサ５４を一つのみ図示している。また、蓄電池パック４４の温度はパック温度として温度センサ５６によって検出される。なお、蓄電池パック４４毎に複数の温度センサ５６を設けてもよい。さらに、蓄電池ユニット４０には、地絡検知センサ５８を設けてもよい。地絡検知センサ５８は、蓄電池パック４４毎に設けることが好適である。地絡検知センサ５８は、蓄電池パック４４に含まれる蓄電池セル４６に地絡が生じたことを検知するセンサである。

　また、蓄電池ユニット４０には、除熱用の空冷ファンを設け、空冷ファンの回転数を検出する回転センサ（図示しない）を設けてもよい。空冷ファンは一般的に蓄電池ユニット４０毎に設けられるので、回転センサも蓄電池ユニット４０毎に設けることが好適である。

　このように構成された蓄電池集合体１０４の充放電を行う電源システム１００は、工場施設の一般照明、一般空調、厨房器具、展示ケース、空調設備等を含む負荷１１０へ電力を供給する。

　負荷１１０には、電力管理装置１１０ａが設けられる。電力管理装置１１０ａは、負荷電力管理装置１０、蓄電池電力管理装置１２及び総合電力監視装置１４を含む。

　負荷電力管理装置１０は、負荷１１０の必要電力を示す負荷側情報データＳ９を負荷１１０から取得する。負荷側情報データＳ９は、後述するシステムコントローラ２０が全体充放電制御指令Ｓ１を設定できるために必要な負荷１１０の全体の必要電力要求量を含む。図１に示すように、負荷１１０が４系統に区分されるときは、負荷電力管理装置１０は、内部的に４系統の負荷電力管理装置の集合体とされる。

　蓄電池電力管理装置１２は、蓄電池集合体１０４に含まれる蓄電池ユニット４０の各々の状態を示すユニット状態データＳ６及び電源管理システム１０２に含まれる電力変換器２８の各々の状態を示す電力変換器管理データＳ７を受信する。蓄電池電力管理装置１２は、これらの情報を総合電力監視装置１４へ転送する。ユニット状態データＳ６は、全体充放電制御指令Ｓ１の生成に利用される情報を含む。さらに、ユニット状態データＳ６には、蓄電池集合体１０４を構成する蓄電池の電圧、温度、電流、ＳＯＣ等のデータ及び蓄電池集合体１０４を構成する蓄電池ユニット４０のいずれかに異常がある場合にはこれらの異常を示す情報が含まれる。また、電力変換器管理データＳ７には、全体充放電制御指令Ｓ１の設定に関係する電力変換器２８の異常に関する情報が含まれる。例えば、蓄電池集合体１０４に含まれる電力変換器２８のいずれかに故障等の不具合がある場合、不具合が生じている電力変換器２８を特定するための情報が含まれる。

　総合電力監視装置１４は、負荷電力管理装置１０から負荷側情報データＳ９並びに蓄電池電力管理装置１２からユニット状態データＳ６及び電力変換器管理データＳ７を受けて、これらの情報から充放電制御に必要なデータを抽出する。総合電力監視装置１４は、抽出された情報をシステム管理信号Ｓ８としてシステムコントローラ２０へ出力する。

　以下、電源管理システム１０２の各構成要素における制御について説明する。システムコントローラ２０は、電力管理装置１１０ａから負荷側情報データＳ９及び蓄電池情報信号ユニット状態データＳ６を含むシステム管理信号Ｓ８を受け、これらの情報に基づいて電源システム１００の全体に対する充放電制御指令である全体充放電制御指令Ｓ１を生成して出力する。

　具体的には、システムコントローラ２０は、蓄電池ユニット４０及び電力変換器２８の状態を考慮して、蓄電池集合体１０４の充放電容量から負荷１１０の全体の必要電力要求量を満たす充放電の状態を求めて、これを全体充放電制御指令Ｓ１としてマスタコントローラ２２に送信する。また、好ましくは、システムコントローラ２０は、不具合が生じている電力変換器２８に接続されている蓄電池ユニット４０の充放電状態、および不具合が生じている蓄電池ユニット４０の充放電状態に関する情報も考慮して、蓄電池集合体１０４の充放電容量から負荷１１０の全体の必要電力要求量を満たす充放電の状態を求めて、これを全体充放電制御指令Ｓ１としてマスタコントローラ２２に送信する。

　全体充放電制御指令Ｓ１は、例えば「ＸＸｋＷでＹＹ秒間充電すること」等のように、充放電条件が電力量と時間とで示される。この他に、充電上限電圧を指定して「電圧がＺＺＶになるまでＸＸｋＷで充電すること」としてもよく、放電下限電圧を指定して「ＺＺＶまで放電すること」としてもよく、ＳＯＣを指定して充放電を指令するものとしてもよい。ここで、ＳＯＣとは、電力を実用上の範囲で、最大に貯蔵した状態におけるＳＯＣ（充電度）を１００とし、最小に貯蔵した状態におけるＳＯＣ（充電度）を０としたものであって、それを基準にして電力の各貯蔵状態でのＳＯＣ（充電度）を百分率で表したものである。

　また、蓄電池集合体１０４による放電が放電下限界に到達した場合や充電が充電上限界に到達した場合には、全体充放電制御指令Ｓ１は「充放電を待機状態にすること（あるいは、０ｋＷで充放電すること）」等の内容とされる。

　マスタコントローラ２２は、システムコントローラ２０から全体充放電制御指令Ｓ１を受け、それぞれの電力変換器２８に対する集合体充放電制御指令Ｓ５を電力変換器管理部２６に送信する機能を有する制御装置である。

　マスタコントローラ２２は、電力変換器管理部２６から電力変換器２８の状態データである電力変換器管理データＳ４と、蓄電池集合体１０４に含まれる各蓄電池ユニット４０に設けられたサブコントローラ２４から各々の蓄電池ユニット４０の状態を示すユニット状態データＳ３とを受信する。マスタコントローラ２２は、受信したユニット状態データＳ３に基づいて、各電力変換器２８の起動を指示する起動指示命令、各電力変換器２８の待機を指示する待機指示命令及び各電力変換器２８の停止を指示する停止指示命令のいずれかを含む集合体充放電制御指令Ｓ５を電力変換器管理部２６へ送信する。また、集合体充放電制御指令Ｓ５には、各電力変換器２８による充放電の制御のための目標充放電電力を必要に応じて含む。また、マスタコントローラ２２は、電力変換器管理データＳ４とユニット状態データＳ３とに基づいてシステムコントローラ２０から送信された全体充放電制御指令Ｓ１を実行できるか否か判断し、判断の結果に基づいて、集合体充放電制御指令Ｓ５を電力変換器管理部２６に送信する。この判断は、例えば、ユニット状態データＳ３等を予め定めた条件式に当てはめて行うものとすることができる。電力変換器の能力の制約や安全上の制約等により、全体充放電制御指令Ｓ１が実行できない場合には、マスタコントローラ２２は、充放電量を実行可能なものに抑制して集合体充放電制御指令Ｓ５を電力変換器管理部２６に送信する。あるいは、マスタコントローラ２２が、集合体充放電制御指令Ｓ５を送信しない制御としてもよい。また、全体充放電制御指令Ｓ１が指令どおり実行できなかった場合、マスタコントローラ２２によってその結果を蓄電池電力管理装置１２に送信するものとしてもよい。

　全体充放電制御指令Ｓ１は、マスタコントローラ２２に対して送信される蓄電池集合体１０４の全体の充放電量を示す指令値である。集合体充放電制御指令Ｓ５は、全体充放電制御指令Ｓ１での指令値を電力変換器２８毎に分解した指令値となる。図２に例示するように、電力変換器管理部２６に対して８個の電力変換器２８が設けられている場合、全体充放電制御指令Ｓ１が「３２０ｋＷで１８００秒間放電」という内容であったとすると、集合体充放電制御指令Ｓ５は、「第１の電力変換器２８は４０ｋＷで放電、第２の電力変換器２８は４０ｋＷで放電・・・第８の電力変換器２８は４０ｋＷで放電」という内容になる。なお、この具体例では、集合体充放電制御指令Ｓ５の個別の指令値は、全体充放電制御指令Ｓ１の指令値を電力変換器２８の個数で均等に割ったときの値となっているが、これ以外の個別の指令値とされることもある。例えば、電力変換器管理データＳ４によって、電力変換器管理部２６が制御する電力変換器２８のいずれかに不具合があることが送信されているとき、選択スイッチＳＷ１の開閉状態や不具合等によって各電力変換器２８に接続されていない蓄電池制御単位４２が存在するとき等では、全体充放電制御指令Ｓ１の一部の充放電が制限された内容の集合体充放電制御指令Ｓ５が電力変換器管理部２６に送信される。具体的には、マスタコントローラ２２は、不具合が生じた電力変換器２８を除いた他の電力変換器２８について、それに接続された蓄電池制御単位４２の数に応じて、全体充放電制御指令Ｓ１で要求される充放電状態が満たされるように、各電力変換器２８を制御する集合体充放電制御指令Ｓ５を生成して、電力変換器管理部２６へ出力する。

　また、マスタコントローラ２２は、サブコントローラ２４へスイッチ制御信号Ｓ１０を出力し、充放電を行う電力入出力ラインＬ１への蓄電池制御単位４２の接続を制御する。

　例えば、マスタコントローラ２２は、各蓄電池ユニット４０のサブコントローラ２４からユニット状態データＳ３を受信し、出力電圧が所定の電圧範囲ΔＶに含まれる蓄電池制御単位４２の数を電力変換器２８毎にカウントし、一定の電圧範囲ΔＶに出力電圧が含まれる蓄電池制御単位４２の数が最多となるように電圧範囲ΔＶの基準となる接続候補電圧を順次変更し、蓄電池制御単位４２を群として選択する。次に、マスタコントローラ２２は、選択された蓄電池制御単位４２を含む蓄電池ユニット４０のサブコントローラ２４に対して、選択された蓄電池制御単位４２に対応する選択スイッチＳＷ１を閉状態とするスイッチ制御信号Ｓ１０を出力する。各サブコントローラ２４は、スイッチ制御信号Ｓ１０を受信して、スイッチ制御信号Ｓ１０によって閉状態とするように指示された選択スイッチＳＷ１を閉状態となるように制御する。さらに、マスタコントローラ２２は、充放電の経過によって各蓄電池制御単位４２の状態が変化したときには、ユニット状態データＳ３に応じてサブコントローラ２４に対する選択スイッチＳＷ１の開閉制御信号を更新してもよい。

　ただし、マスタコントローラ２２によるサブコントローラ２４の制御方法はこれに限定されるものではなく、全体充放電制御指令Ｓ１、電力変換器管理データＳ４及びユニット状態データＳ３に基づいて、電源システム１００として適切な充放電処理が行われるものであればよい。

　また、マスタコントローラ２２は、電力変換器管理部２６から受け取った電力変換器管理データＳ４と同じ内容のデータを電力変換器管理データＳ７として蓄電池電力管理装置１２に送信する。なお、電力変換器管理データＳ７は、電力変換器管理部２６からマスタコントローラ２２を介して蓄電池電力管理装置１２を含む電力管理装置１１０ａに間接的に送信するのではなく、電力変換器管理部２６から蓄電池電力管理装置１２を含む電力管理装置１１０ａに直接的に送信してもよい。

　さらに、マスタコントローラ２２は、サブコントローラ２４から受け取った各々の蓄電池ユニット４０の状態を示すユニット状態データＳ３と同じ内容のデータをユニット状態データＳ６として蓄電池電力管理装置１４へ送信する。

　サブコントローラ２４は、蓄電池ユニット４０毎に設けられ、マスタコントローラ２２からのスイッチ制御信号Ｓ１０及び各蓄電池ユニット４０の状態に応じて各蓄電池ユニット４０に設けられたスイッチ回路３０に含まれるスイッチの開閉制御を行う。

　サブコントローラ２４は、その電源（図示しない）がオンされると、図４に示したスイッチ回路３０のユニットスイッチＳＷ３を閉状態として、蓄電池ユニット４０を電力変換器２８へ接続する。なお、このユニットスイッチＳＷ３を閉状態にするタイミングは、後述の蓄電池制御単位４２を電力入出力ラインＬ１へ接続した後でもよい。また、サブコントローラ２４は、蓄電池ユニット４０及び蓄電池制御単位４２から得られた電流値、電圧値、温度及び異常信号等に応じて、スイッチ回路３０のユニットスイッチＳＷ３を制御する。サブコントローラ２４によるスイッチ回路３０の制御については後述する。

　また、サブコントローラ２４は、蓄電池ユニット４０、蓄電池制御単位４２、蓄電池パック４４から出力されるデータや異常信号及びこれらのデータから算出した充放電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ　Ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ）をユニット状態データＳ３としてマスタコントローラ２２へ出力する。また、蓄電池集合体１０４を構成する蓄電池ユニット４０に異常が生じている場合には、サブコントローラ２４は、異常である蓄電池ユニット４０を特定するための情報をユニット状態データＳ３に含めて送信する。また、サブコントローラ２４は、蓄電池ユニット４０に含まれる選択スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、ユニットスイッチＳＷ３からスイッチの開閉状態を示すスイッチ状態信号を受け、それらの情報をユニット状態データＳ３に含めてマスタコントローラ２２へ出力する。

　電力変換器管理部２６は、マスタコントローラ２２から集合体充放電制御指令Ｓ５を受け、制御対象となる電力変換器２８の各々を制御する。本実施の形態における電源システム１００では、図２に示すように、電力変換器管理部２６の制御対象となる電力変換器２８を８個としている。ただし、これに限定されるものではなく、電力変換器２８の数は適宜変更してもよい。電力変換器管理部２６における電力変換器２８の管理処理については後述する。

　電力変換器２８は、系統電源１０８の交流電力と蓄電池集合体１０４の直流電力との間の電力変換、蓄電池集合体１０４の直流電力と負荷１１０の交流電力との間の電力変換等を行う。具体的には、電力変換器２８は、必要に応じて双方向直交流変換回路を含む。

　電力変換器管理部２６は、集合体充放電制御指令Ｓ５に従って、太陽電池システム１０６や系統電源１０８から蓄電池集合体１０４へ充電を行ったり、蓄電池集合体１０４から負荷１１０へ放電を行ったりする際に各電力変換器２８における電力変換及び電圧変換を制御する。また、電力変換器管理部２６の制御下にある電力変換器２８のいずれかに不具合がある場合や、マスタコントローラ２２からの充放電の禁止指令、または待機指令が出力されている場合には、その不具合の電力変換器２８の動作を待機状態にさせて、電力変換器２８の不具合を示す情報を電力変換器管理データＳ４としてマスタコントローラ２２に送信する。

　例えば、図２に示すように８個の電力変換器２８が設けられており、集合体充放電制御指令Ｓ５が「第１の電力変換器２８は４０ｋＷで放電、第２の電力変換器２８は４０ｋＷで放電・・・第８の電力変換器２８は４０ｋＷで放電」という内容であれば、電力変換器管理部２６は、各電力変換器２８から負荷１１０へそれぞれ４０ｋＷで電力が供給されるように各電力変換器２８における電圧変換及び電力変換を制御する。また、集合体充放電制御指令Ｓ５が「第１の電力変換器２８は４０ｋＷで充電、第２の電力変換器２８は４０ｋＷで充電・・・第８の電力変換器２８は４０ｋＷで充電」という内容であれば、電力変換器管理部２６は、各電力変換器２８を介して太陽電池システム１０６や系統電源１０８からそれぞれ４０ｋＷで充電が行われるように各電力変換器２８における電圧変換及び電力変換を制御する。

　次に、サブコントローラ２４と蓄電池集合体１０４との通信について説明する。図５は、蓄電池パック４４の制御システムの構成例を示す。図６は、サブコントローラ２４の制御システムの構成例を示す。図７は、サブコントローラ２４と蓄電池集合体１０４との接続の構成を示す。

［第１の実施の形態］
＜第１の通信システム＞
　蓄電池パック４４は、図５に示すように、デジタル処理部４４ａ、光変換モジュール４４ｂ、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）４４ｃ及び異常信号出力インターフェース４４ｄを含む。

　蓄電池パック４４は、外部からのリクエスト信号を受信すると、リクエスト信号に応答して内部に設けられた各種センサで測定されたデータをステータス信号として出力する処理を行う。

　リクエスト信号は、光変換モジュール４４ｂの入力端ＩＮ１において光信号として受信される。光変換モジュール４４ｂは、光信号であるリクエスト信号を電気信号に変換し、デジタル処理部４４ａへ出力する。デジタル処理部４４ａは、リクエスト信号を受けると、ＡＤＣ４４ｃを介して、蓄電池パック４４の内部に設けられた蓄電池電流センサ５２、蓄電池電圧センサ５４、温度センサ５６及び地絡検知センサ５８で測定された各種データを取得する。ＡＤＣ４４ｃは、蓄電池電流センサ５２、蓄電池電圧センサ５４、温度センサ５６及び地絡検知センサ５８で測定された各種データをアナログ信号からデジタル信号に変換してデジタル処理部４４ａへ入力する。デジタル処理部４４ａは、入力されてきた各種データを光ファイバ等の光通信網を用いて通信が可能なデータ形式のステータス信号に変換して光変換モジュール４４ｂへ出力する。光変換モジュール４４ｂは、入力された情報を電気信号から光信号へ変換して出力端ＯＵＴ１に接続された光ファイバへ出力する。

　蓄電池パック４４は、他の蓄電池パック４４から出力された情報（リクエスト信号を含む）を転送する機能も有する。上記のように蓄電池パック４４から光ファイバへ出力された情報が光変換モジュール４４ｂの入力端ＩＮ１において光信号として受信されると、光変換モジュール４４ｂは、光信号である受信情報を電気信号に変換し、デジタル処理部４４ａへ出力する。デジタル処理部４４ａは、入力された情報が他の蓄電池パック４４からの情報であると判断すると、その情報を光変換モジュール４４ｂへ再度出力する。光変換モジュール４４ｂは、入力された情報を電気信号から光信号へ変換して出力端ＯＵＴ１から光ファイバへ出力する。なお、転送する情報は、デジタル処理部４４ａへ一旦転送することなく光変換モジュール４４ｂにて転送処理を行ってもよい。

　ここで、デジタル処理部４４ａ、光変換モジュール４４ｂ及びアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）４４ｃは、内蔵される蓄電池パック４４自体から電源電力を受けて動作するように構成してもよい。

　一方、蓄電池パック４４は、地絡等の緊急性の高い処理を要求する情報は異常信号として出力する。異常信号は、異常信号出力インターフェース４４ｄを介して出力される。例えば、地絡センサによって地絡が検出されている状態である、又は、他の蓄電池パック４４から異常を示す異常信号が入力端ＩＮ２に入力されている状態であると、異常を示す異常信号が異常信号出力インターフェース４４ｄの出力端ＯＵＴ２から出力される。

　異常信号は、例えば、正常時においてはローレベルであり、異常発生時にはハイレベルである信号とすることができる。この場合、異常状態であるときに異常信号をハイレベルとして出力端ＯＵＴ２から出力し、そうでない場合には異常信号をローレベルとして出力する。また、異常信号は、地絡検知センサ等から出力されるアナログ信号自体を光変換モジュール４４ｂで電気信号から光信号へ変換した信号としてもよい。

　なお、本実施の形態での異常信号は、地絡検知信号のみとしたが、これに限定されるものではない。例えば、蓄電池パック４４毎に過電流センサや過電圧センサを設けて、所定の過電流基準値や過電圧基準値を超えた場合に異常信号として出力してもよい。また、例えば、蓄電池パック４４毎に温度センサ５６を設けて、所定の異常発熱基準値を超えた場合に異常信号として出力してもよい。

　図６は、本実施の形態におけるサブコントローラ２４の構成例を示す。サブコントローラ２４は、デジタル処理部２４ａ、光変換モジュール２４ｂ及び異常信号処理回路２４ｃを含む。

　サブコントローラ２４のデジタル処理部２４ａは、接続される蓄電池パック４４に対してステータス信号（ユニット状態データＳ３等）の送信を要求するリクエスト信号を送信する。例えば、デジタル処理部２４ａは、所定周期のタイミング又は不定期のタイミングにおいて、光変換モジュール２４ｂへリクエスト信号を出力する。光変換モジュール２４ｂでは、デジタル処理部２４ａから受けたリクエスト信号を電気信号から光信号へ変換し、出力端ＯＵＴ３から出力する。

　また、サブコントローラ２４のデジタル処理部２４ａは、接続される蓄電池パック４４から各種センサで測定されたデータをステータス信号として受信する。上記のリクエスト信号に応答して各蓄電池パック４４から出力されたステータス信号は、光変換モジュール２４ｂの入力端ＩＮ３へ入力される。光変換モジュール２４ｂは、入力端ＩＮ３に入力されたステータス信号を光信号から電気信号へ変換してデジタル処理部２４ａへ出力する。これにより、デジタル処理部２４ａは、蓄電池パック４４から各種センサで測定されたデータをステータス信号として受信することができる。

　図７に示すように、サブコントローラ２４の光変換モジュール２４ｂの出力端ＯＵＴ３は、１段目の蓄電池パック４４－１の光変換モジュール４４ｂの入力端ＩＮ１に接続される。また、１段目以降の蓄電池パック４４の光変換モジュール４４ｂの出力端ＯＵＴ１は、次の段の蓄電池パック４４の光変換モジュール４４ｂの入力端ＩＮ１に接続される。さらに、最終段の蓄電池パック４４－ｎの光変換モジュール４４ｂの出力端ＯＵＴ１は、サブコントローラ２４の光変換モジュール２４ｂの入力端ＩＮ３へ接続される。すなわち、各蓄電池パック４４及びサブコントローラ２４は、デイジーチェーン接続された第１の通信ライン７０を備える。

　このような接続構成とすることによって、上記のリクエスト信号の出力処理によりサブコントローラ２４から出力されたリクエスト信号は、１段目の蓄電池パック４４－１から後段の蓄電池パック４４へと順次転送される。また、各蓄電池パック４４から出力された各種センサで測定されたデータを含むステータス信号は、後段の蓄電池パック４４へと順次転送され、サブコントローラ２４の光変換モジュール２４ｂの入力端ＩＮ３へ入力され、デジタル処理部２４ａで受信される。

　また、サブコントローラ２４は、蓄電池パック４４から受信した各種データをユニット状態データＳ３としてマスタコントローラ２２へ送信する。デジタル処理部２４ａは、上記のように受信したステータス信号を纏めて、所定周期のタイミング又は不定期のタイミングにおいて、ユニット状態データＳ３として光変換モジュール２４ｂへ出力する。光変換モジュール２４ｂでは、デジタル処理部２４ａから受けたユニット状態データＳ３を電気信号から光信号へ変換し、出力端ＯＵＴ３から出力する。

　また、サブコントローラ２４は、マスタコントローラ２２からスイッチ制御信号Ｓ１０を受けて、受信したスイッチ制御信号Ｓ１０に応じてスイッチ回路３０に含まれるスイッチの開閉制御を行う。スイッチ制御信号Ｓ１０は、光変換モジュール２４ｂの入力端ＩＮ３へ入力される。光変換モジュール２４ｂは、入力端ＩＮ３に入力されたデータを光信号から電気信号へ変換してデジタル処理部２４ａへ出力する。これにより、デジタル処理部２４ａは、スイッチ制御信号Ｓ１０を受信することができる。

　例えば、マスタコントローラ２２は上記のように出力電圧が所定の電圧範囲ΔＶに含まれる蓄電池制御単位４２を選択し、それらの蓄電池制御単位４２を電力入出力ラインＬ１へ接続するスイッチ制御信号Ｓ１０を出力する。サブコントローラ２４は、スイッチ制御信号Ｓ１０を受信すると、スイッチ制御信号Ｓ１０に応じて選択された蓄電池制御単位４２に接続された選択スイッチＳＷ１を閉状態として電力入出力ラインＬ１へ接続する。

　さらに、サブコントローラ２４は、蓄電池パック４４から受信したステータス信号に含まれる各種データに基づいて蓄電池ユニット４０の状態を判断し、蓄電池ユニット４０の状態に不具合や異常が生じている場合にはマスタコントローラ２２から独立してスイッチ回路３０の制御を行うようにしてもよい。例えば、蓄電池ユニット４０に不具合が生じている場合、ユニットスイッチＳＷ３を開状態として、蓄電池ユニット４０と電力変換器２８との接続を遮断する。

　また、サブコントローラ２４は、蓄電池パック４４から受信したステータス信号に含まれる各種データに基づいて蓄電池パック４４や蓄電池制御単位４２の状態を判断し、その判断結果に応じて蓄電池制御単位４２に対応する選択スイッチＳＷ１（ＳＷ１（１）～ＳＷ１（４））の開閉制御を行うようにしてもよい。

　例えば、サブコントローラ２４は、蓄電池電流センサ５２で検出される電流値、蓄電池電圧センサ５４で検出される電圧値、温度センサ５６で検出される温度及び地絡検知センサで検出される地絡状態等の情報に基づいて蓄電池パック４４や蓄電池制御単位４２の状態に不具合が生じているかどうか判断する。サブコントローラ２４は、不具合が生じていると判断される場合には、不具合が生じている蓄電池パック４４を含む蓄電池制御単位４２を電力入出力ラインＬ１から切り離す処理を行う。具体的には、不具合が生じている蓄電池パック４４を含む蓄電池制御単位４２に対応する選択スイッチＳＷ１（ＳＷ１（１）～ＳＷ１（４））を開状態とする。また、サブコントローラ２４は、蓄電池パック４４や蓄電池制御単位４２の不具合を示す情報をユニット状態データＳ３としてマスタコントローラ２２に送信する。

　不具合の判断は、蓄電池電流センサ５２によって検出される電流が予め定めた条件式から算出される閾値範囲外となるとき、蓄電池電圧センサ５４によって検出されるセル電圧が予め定めた閾値範囲外となるとき、温度センサ５６によって検出されるパック温度が予め定めた閾値範囲外となるとき等のように、予め定めた条件と比較して行うことができる。

　さらに、サブコントローラ２４は、接続される蓄電池パック４４から異常信号を受けて、異常信号に応じて異常対応処理を行う。図７に示すように、蓄電池パック４４の異常信号出力インターフェース４４ｄの出力端ＯＵＴ２は、次段の蓄電池パック４４の異常信号出力インターフェース４４ｄの入力端ＩＮ２に接続される。さらに、最終段の蓄電池パック４４の異常信号出力インターフェース４４ｄの出力端ＯＵＴ２は、サブコントローラ２４の異常信号処理回路２４ｃ入力端ＩＮ４に接続される。すなわち、各蓄電池パック４４及びサブコントローラ２４は、デイジーチェーン接続された第２の通信ライン７２を備える。このような接続構成により、各蓄電池パック４４から出力された異常信号は、サブコントローラ２４の異常信号処理回路２４ｃに入力される。

　異常信号処理回路２４ｃは、論理回路の組み合わせ等で構成されたハードウェア回路であり、異常信号によって異常が示されている場合にデジタル処理部２４ａよりも確実かつ高速な処理を実現する。

　例えば、異常信号処理回路２４ｃは、異常信号がローレベルからハイレベルへ変化して異常を示す異常信号を受けると、異常が検出された蓄電池パック４４を含む蓄電池制御単位４２に対応する選択スイッチＳＷ１（ＳＷ１（１）～ＳＷ１（４））を開状態とする信号をスイッチ回路３０へ出力する。

　また、異常信号処理回路２４ｃは、異常信号を受信したこと示す信号をデジタル処理部２４ａへ出力する構成としてもよい。これにより、デジタル処理部２４ａにおいて、異常信号が出力されたことを示す情報をユニット状態データＳ３としてマスタコントローラ２２に送信する等の処理を行うことが可能となる。

　なお、異常信号に応じた処理は、異常信号処理回路２４ｃを介さないで行うことも可能である。例えば、異常信号がハイレベルになると、その異常信号の対象となる蓄電池パック４４を含む蓄電池制御単位４２に対応する選択スイッチＳＷ１（ＳＷ１（１）～ＳＷ１（４））を開状態とする緊急遮断回路をスイッチ回路３０に設ければよい。

　本実施の形態によれば、サブコントローラ２４と蓄電池パック４４との通信は、光ファイバを用いた光通信システムとして構成される。光通信システムは、従来の金属配線の通信システムよりも耐ノイズ性や電気的な絶縁性が高く、蓄電池の直列接続段数が増加して出力電圧が高圧になった場合であってもノイズの重畳や絶縁性の異常の発生を抑制することができる。

　また、電流、電圧、温度等の通常の通信データの通信ラインと、蓄電池パック４４の異常を知らせる異常信号の通信ラインと、を別系統として構成することによって、異常信号の伝達及び異常信号に応じた異常対応処理を確実かつ迅速に行うことを可能としている。特に、蓄電池パック４４の光変換モジュール４４ｂ及びアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）４４ｃのいずれかが蓄電池パック４４自体から電源電力を受けている場合、蓄電池パック４４の異常に伴って電源電力の供給が停止するとこれらを介した通信は不可能となるおそれがある。したがって、異常信号の通信を独立の通信ラインで行うことによって、光変換モジュール４４ｂ及びアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）４４ｃの機能が停止した場合であっても異常信号の通信は確立された状態とすることができる。

　なお、本実施の形態では、サブコントローラ２４と蓄電池パック４４との通信は、光ファイバを用いた光通信システムとして構成したが、これに限定されるものではない。例えば、メタル配線を用いた通信システムとして構成してもよい。この場合、サブコントローラ２４の光変換モジュール２４ｂ及び蓄電池パック４４の光変換モジュール４４ｂは設けず、必要に応じてメタル配線による電気信号の通信に必要なインターフェース部を設けることで通信を確立することができる。

＜第２の通信システム＞
　次に、第２の通信システムにおけるサブコントローラ２４、スイッチ回路３０及び蓄電池集合体１０４との通信について説明する。図８は、蓄電池パック４４の制御システムの構成例を示す。図９は、サブコントローラ２４の制御システムの構成例を示す。図１０は、スイッチ回路３０の制御システムの構成例を示す。図１１は、サブコントローラ２４、スイッチ回路３０及び蓄電池集合体１０４の相互の接続構成を示す。

　蓄電池パック４４は、図８に示すように、デジタル処理部４４ａ、光変換モジュール４４ｂ及びアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）４４ｃを含む。以下、第１の通信システムと異なる機能のみ説明する。

　また、蓄電池パック４４は、地絡等の緊急性の高い処理を要求する情報は異常信号として出力する。例えば、デジタル処理部４４ａは、地絡センサによって地絡が検出されると、異常を示す異常信号を光変換モジュール４４ｂへ出力する。光変換モジュール４４ｂは、入力された異常信号を電気信号から光信号へ変換して出力端ＯＵＴ２に接続された光ファイバへ出力する。

　図９は、本実施の形態におけるサブコントローラ２４の構成例を示す。サブコントローラ２４は、デジタル処理部２４ａ及び光変換モジュール２４ｂを含んで構成される。以下、第１の通信システムと異なる機能のみ説明する。

　また、サブコントローラ２４のデジタル処理部２４ａは、接続される蓄電池パック４４からステータス信号や異常信号を受信する。ステータス信号や異常信号は、光変換モジュール２４ｂの入力端ＩＮ３へ入力される。光変換モジュール２４ｂは、入力端ＩＮ３に入力された情報を光信号から電気信号へ変換してデジタル処理部２４ａへ出力する。これにより、デジタル処理部２４ａは、ステータス信号や異常信号を受信することができる。入力端ＩＮ３は、サブコントローラ２４での制御対象となる蓄電池パック４４の数以上設けられる。

　また、サブコントローラ２４のデジタル処理部２４ａは、スイッチ回路３０に対して制御信号を送信する。例えば、デジタル処理部２４ａは、所定周期のタイミング又は不定期のタイミングにおいて、マスタコントローラ２２から受信したスイッチ制御信号Ｓ１０に応じた制御信号を光変換モジュール２４ｂへ出力する。光変換モジュール２４ｂでは、デジタル処理部２４ａから受けた制御信号を電気信号から光信号へ変換し、出力端ＯＵＴ４から出力する。

　さらに、サブコントローラ２４のデジタル処理部２４ａは、スイッチ回路３０からのステータス信号を受信する。ステータス信号は、光変換モジュール２４ｂの入力端ＩＮ４へ入力される。光変換モジュール２４ｂは、入力端ＩＮ４に入力されたステータス信号を光信号から電気信号へ変換してデジタル処理部２４ａへ出力する。これにより、デジタル処理部２４ａは、スイッチ回路３０からステータス信号を受信することができる。

　図１０は、本実施の形態におけるスイッチ回路３０の構成例を示す。スイッチ回路３０は、デジタル処理部３０ａ、光変換モジュール３０ｂ、フォトカプラ３０ｃ及びアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）３０ｄを含む。なお、フォトカプラ３０ｃ及びＡＤＣ３０ｄは選択スイッチＳＷ１や蓄電池制御単位４２毎にそれぞれ設けられるが、図１０では、図を簡潔に示すために１系統のみを代表的に示している。

　スイッチ回路３０のデジタル処理部３０ａは、サブコントローラ２４から制御信号を受信する。制御信号は、光変換モジュール３０ｂの入力端ＩＮ５に入力される。光変換モジュール３０ｂは、制御信号を受信すると、受信した制御信号を光信号から電気信号へ変換してデジタル処理部３０ａへ出力する。これにより、デジタル処理部３０ａは、サブコントローラ２４から制御信号を受信することができる。

　また、スイッチ回路３０のデジタル処理部３０ａは、スイッチ回路３０の状態を示すステータス信号をサブコントローラ２４へ出力する。デジタル処理部３０ａは、ＡＤＣ３０ｄを介して、スイッチ回路３０の内部に設けられた電圧センサ、電流センサ、温度センサで測定された各種データを取得する。例えば、図２に示すように、ブレーカＢＲと選択スイッチＳＷ１（ＳＷ１（１）～ＳＷ１（４））との間に電圧センサ（図示しない）が設けられ、その位置の電圧がバッテリ電圧として測定される。また、選択スイッチＳＷ１（ＳＷ１（１）～ＳＷ１（４））とユニットスイッチＳＷ３との間に電圧センサ（図示しない）が設けられ、選択スイッチＳＷ１（ＳＷ１（１）～ＳＷ１（４））の出力端の電圧が半導体スイッチ電圧として測定される。また、蓄電池制御単位４２の出力端に電流センサ（図示しない）が設けられ、蓄電池制御単位４２の出力電流がバッテリ電流として測定される。また、スイッチ回路３０の筐体内や選択スイッチＳＷ１近傍に温度センサ（図示しない）が設けられ、筐体内温度や半導体スイッチ温度が測定される。ＡＤＣ３０ｄは、これらの測定された各種データをアナログ信号からデジタル信号に変換してデジタル処理部３０ａへ入力する。デジタル処理部３０ａは、入力されてきた各種データを光ファイバ等の光通信網を用いて通信が可能なデータ形式のステータス信号に変換して光変換モジュール３０ｂへ出力する。光変換モジュール３０ｂは、入力された情報を電気信号から光信号へ変換して出力端ＯＵＴ５に接続された光ファイバへ出力する。

　以上のような構成を有するサブコントローラ２４、スイッチ回路３０及び蓄電池パック４４は、図１１に示すように相互に接続される。

　図１１に示すように、サブコントローラ２４の光変換モジュール２４ｂの入力端ＩＮ４とスイッチ回路３０の光変換モジュール３０ｂの出力端ＯＵＴ５とが光ファイバにより接続され、サブコントローラ２４の光変換モジュール２４ｂの出力端ＯＵＴ４とスイッチ回路３０の光変換モジュール３０ｂの入力端ＩＮ５とが光ファイバにより接続される。すなわち、これにより、サブコントローラ２４とスイッチ回路３０との通信が光ファイバ通信網を介して実現される。

　また、サブコントローラ２４の光変換モジュール２４ｂの出力端ＯＵＴ３は、１段目の蓄電池パック４４－１の光変換モジュール４４ｂの入力端ＩＮ１に接続される。また、１段目以降の蓄電池パック４４の光変換モジュール４４ｂの出力端ＯＵＴ１は、次の段の蓄電池パック４４の光変換モジュール４４ｂの入力端ＩＮ１に接続される。さらに、最終段の蓄電池パック４４－ｎの光変換モジュール４４ｂの出力端ＯＵＴ１は、サブコントローラ２４の光変換モジュール２４ｂの入力端ＩＮ３へ接続される。すなわち、各蓄電池パック４４及びサブコントローラ２４は、デイジーチェーン接続された第１の通信ライン７０を備える。

　このような接続構成とすることによって、上記のリクエスト信号の出力処理によりサブコントローラ２４から出力されたリクエスト信号は、１段目の蓄電池パック４４－１から後段の蓄電池パック４４へと順次転送される。

　また、図１１に示すように、各蓄電池パック４４の光変換モジュール４４ｂの出力端ＯＵＴ２は、サブコントローラ２４の光変換モジュール２４ｂの入力端ＩＮ３に接続される。すなわち、各蓄電池パック４４及びサブコントローラ２４は、パラレル接続された第２の通信ライン７２を備える。このような接続構成により、各蓄電池パック４４から出力されたステータス信号や異常信号は、サブコントローラ２４のデジタル処理部２４ａに入力される。

　また、サブコントローラ２４は、蓄電池パック４４から受信した各種データをユニット状態データＳ３としてマスタコントローラ２２へ送信する。デジタル処理部２４ａは、上記のように受信したステータス信号を纏めて、所定周期のタイミング又は不定期のタイミングにおいて、ユニット状態データＳ３として光変換モジュール２４ｂへ出力する。光変換モジュール２４ｂでは、デジタル処理部２４ａから受けたユニット状態データＳ３を電気信号から光信号へ変換してマスタコントローラ２２へ送信する。

　このような通信システムの構成によって、電源システム１００の制御が行われる。例えば、サブコントローラ２４のデジタル処理部２４ａは、マスタコントローラ２２において選択された蓄電池制御単位４２を電力入出力ラインＬ１へ接続するスイッチ制御信号Ｓ１０を受信すると、スイッチ制御信号Ｓ１０に応じて選択された蓄電池制御単位４２に接続された選択スイッチＳＷ１を閉状態とする制御信号をスイッチ回路３０へ出力する。スイッチ回路３０では、制御信号を受信し、制御信号で指定された選択スイッチＳＷ１を閉状態とするようにフォトカプラ３０ｃへ出力を行い、選択スイッチＳＷ１を閉状態とする。

　また、サブコントローラ２４のデジタル処理部２４ａは、蓄電池パック４４やスイッチ回路３０から受信したステータス信号に含まれる各種データに基づいて蓄電池ユニット４０やスイッチ回路３０の状態を判断し、スイッチ回路３０の制御をマスタコントローラ２２から独立して行ってもよい。例えば、蓄電池ユニット４０の状態に不具合や異常が生じている場合には、ユニットスイッチＳＷ３を開状態として、蓄電池ユニット４０と電力変換器２８との接続を遮断するようにしてもよい。

　また、サブコントローラ２４のデジタル処理部２４ａは、蓄電池パック４４から受信したステータス信号に含まれる各種データに基づいて蓄電池パック４４や蓄電池制御単位４２の状態を判断し、その判断結果に応じて蓄電池制御単位４２に対応する選択スイッチＳＷ１（ＳＷ１（１）～ＳＷ１（４））の開閉制御を行うようにしてもよい。

　具体的には、例えば、サブコントローラ２４のデジタル処理部２４ａは、蓄電池電流センサ５２で検出される電流値、蓄電池電圧センサ５４で検出される電圧値、温度センサ５６で検出される温度及び地絡検知センサで検出される地絡状態等の情報に基づいて蓄電池パック４４や蓄電池制御単位４２の状態に不具合が生じているかどうか判断する。サブコントローラ２４は、不具合が生じていると判断される場合には、不具合が生じている蓄電池パック４４を含む蓄電池制御単位４２を電力入出力ラインＬ１から切り離す処理を行う。すなわち、不具合が生じている蓄電池パック４４を含む蓄電池制御単位４２に対応する選択スイッチＳＷ１（ＳＷ１（１）～ＳＷ１（４））を開状態とする。

　不具合の判断は、蓄電池電流センサ５２によって検出される電流が予め定めた条件式から算出される閾値範囲外となるとき、蓄電池電圧センサ５４によって検出されるセル電圧が予め定めた閾値範囲外となるとき、温度センサ５６によって検出されるパック温度が予め定めた閾値範囲外となるとき等のように、予め定めた条件と比較して行うことができる。

　さらに、サブコントローラ２４のデジタル処理部２４ａは、接続される蓄電池パック４４から異常信号を受けて、異常信号に応じて異常対応処理を行うようにしてもよい。例えば、異常信号がローレベルからハイレベルへ変化すると、異常が検出された蓄電池パック４４を含む蓄電池制御単位４２に対応する選択スイッチＳＷ１（ＳＷ１（１）～ＳＷ１（４））を開状態とする信号をスイッチ回路３０へ出力する。

　なお、異常信号に応じた処理は、デジタル処理部２４ａを介さないで行うことも可能である。例えば、異常信号がハイレベルになると、その異常信号の対象となる蓄電池パック４４を含む蓄電池制御単位４２に対応する選択スイッチＳＷ１（ＳＷ１（１）～ＳＷ１（４））を開状態とする緊急遮断回路をスイッチ回路３０に設ければよい。

　また、スイッチ回路３０から受信したステータス信号に応じて、スイッチ回路３０に不具合や異常が生じている場合には、ユニットスイッチＳＷ３を開状態として、蓄電池ユニット４０と電力変換器２８との接続を遮断するようにしてもよい。また、スイッチ回路３０から受信したステータス信号に応じて、蓄電池制御単位４２の出力電圧や選択スイッチＳＷ１（ＳＷ１（１）～ＳＷ１（４））の状態を判断し、その判断結果に応じて選択スイッチＳＷ１（ＳＷ１（１）～ＳＷ１（４））の開閉制御を行うようにしてもよい。

　より具体的には、例えば、スイッチ回路３０からのステータス信号に含まれるバッテリ電圧が予め定めた条件式から算出される閾値範囲外となるとき、バッテリ電圧と半導体スイッチ電圧との電位差が予め定めた閾値範囲外となるとき、バッテリ電流が予め定めた閾値範囲外となるとき、筐体内温度や半導体スイッチ温度が予め定めた閾値範囲外となるときに選択スイッチＳＷ１（ＳＷ１（１）～ＳＷ１（４））を開状態にする等、予め定めた条件に応じてスイッチ回路３０の制御を行うことができる。

　なお、スイッチ回路３０では、図１０に示すように、地絡検知による制御や内蔵ファン等の制御を、デジタル処理部３０ａにおいてサブコントローラ２４から独立して行うようにしてもよい。

＜第３の通信システム＞
　次に、第３の通信システムにおけるサブコントローラ２４、スイッチ回路３０及び蓄電池集合体１０４との通信について説明する。本実施の形態は、サブコントローラ２４と蓄電池パック４４との間の接続及び情報処理方法が第２の通信システムと異なる。スイッチ回路３０の制御システムの構成は、第２の通信システムと同様であるので説明を省略する。図１２は、蓄電池パック４４の制御システムの構成例を示す。図１３は、サブコントローラ２４の制御システムの構成例を示す。図１４は、サブコントローラ２４、スイッチ回路３０及び蓄電池集合体１０４の相互の接続構成を示す。

　蓄電池パック４４は、図１２に示すように、第２の通信システムと同様に、デジタル処理部４４ａ、光変換モジュール４４ｂ及びアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）４４ｃを含む。

　第３の通信システムの蓄電池パック４４は、外部からのリクエスト信号を受信すると、リクエスト信号に応答して内部に設けられた各種センサで測定されたデータをステータス情報として光変換モジュール４４ｂの出力端ＯＵＴ１から出力する処理を行う。

　また、蓄電池パック４４は、地絡等の緊急性の高い処理を要求する情報は異常信号として光変換モジュール４４ｂの出力端ＯＵＴ２から出力する。異常信号の出力は、第２の通信システムと同様であるので説明を省略する。

　図１３は、本実施の形態におけるサブコントローラ２４の構成例を示す。サブコントローラ２４は、第２の通信システムと同様に、デジタル処理部２４ａ及び光変換モジュール２４ｂを含む。光変換モジュール２４ｂは、複数の蓄電池パック４４と直接接続されている。

　サブコントローラ２４のデジタル処理部２４ａは、接続された各蓄電池パック４４に対してステータス信号の送信を要求するリクエスト信号を送信する。光変換モジュール２４ｂでは、デジタル処理部２４ａから受けたリクエスト信号を電気信号から光信号へ変換し、制御対象となる蓄電池パック４４毎に設けられた出力端ＯＵＴ３から出力する。

　また、サブコントローラ２４のデジタル処理部２４ａは、接続された各蓄電池パック４４からステータス信号や異常信号を受信する。ステータス信号は、光変換モジュール２４ｂの入力端ＩＮ３ａへ入力される。光変換モジュール２４ｂは、入力端ＩＮ３ａに入力された情報を光信号から電気信号へ変換してデジタル処理部２４ａへ出力する。これにより、デジタル処理部２４ａは、ステータス信号を受信することができる。入力端ＩＮ３ａは、サブコントローラ２４での制御対象となる蓄電池パック４４の数以上設けられる。異常信号は、光変換モジュール２４ｂの入力端ＩＮ３ｂへ入力される。光変換モジュール２４ｂは、入力端ＩＮ３ｂに入力された情報を光信号から電気信号へ変換してデジタル処理部２４ａへ出力する。これにより、デジタル処理部２４ａは、異常信号を受信することができる。入力端ＩＮ３ｂは、サブコントローラ２４での制御対象となる蓄電池パック４４の数以上設けられる。

　サブコントローラ２４におけるスイッチ回路３０への制御信号の送信、及び、スイッチ回路３０からのステータス信号の受信の処理は、第２の通信システムと同様であるので説明を省略する。

　サブコントローラ２４、スイッチ回路３０及び蓄電池パック４４は、図１４に示すように相互に接続される。なお、サブコントローラ２４とスイッチ回路３０との接続構成及び制御方法は、第２の通信システムと同様であるので説明を省略する。

　また、サブコントローラ２４の光変換モジュール２４ｂの出力端ＯＵＴ３の各々は、各蓄電池パック４４の光変換モジュール４４ｂの入力端ＩＮ１に接続される。また、各蓄電池パック４４の光変換モジュール４４ｂの出力端ＯＵＴ１は、サブコントローラ２４の光変換モジュール２４ｂの入力端ＩＮ３ａに接続される。すなわち、各蓄電池パック４４及びサブコントローラ２４は、パラレル接続された第３の通信ライン７４を備える。

　また、各蓄電池パック４４の光変換モジュール４４ｂの出力端ＯＵＴ２は、サブコントローラ２４の光変換モジュール２４ｂの入力端ＩＮ３ｂに接続される。すなわち、各蓄電池パック４４及びサブコントローラ２４は、パラレル接続された第２の通信ライン７６を備える。

　このような構成とすることによって、本通信システムにおいても、第２の通信システムと同様に、電源システム１００の制御を行うことができる。

＜第４の通信システム＞
　次に、第４の通信システムにおけるサブコントローラ２４、スイッチ回路３０及び蓄電池集合体１０４との通信について説明する。スイッチ回路３０の制御システムの構成は、第２の通信システムと同様であるので説明を省略する。図１５は、蓄電池パック４４の制御システムの構成例を示す。図１６は、サブコントローラ２４の制御システムの構成例を示す。図１７は、サブコントローラ２４、スイッチ回路３０及び蓄電池集合体１０４の相互の接続構成を示す。

　蓄電池パック４４は、図１５に示すように、第２の通信システムと同様に、デジタル処理部４４ａ、光変換モジュール４４ｂ及びアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）４４ｃを含む。ただし、光変換モジュール４４ｂに入力端子ＩＮ２が設けられている点で異なる。

　第４の通信システムの蓄電池パック４４は、外部からのリクエスト信号を光変換モジュール４４ｂの入力端ＩＮ１で受信すると、リクエスト信号に応答して内部に設けられた各種センサで測定されたデータをステータス情報として光変換モジュール４４ｂの出力端ＯＵＴ１から出力する処理を行う。

　サブコントローラ２４からのリクエスト信号の受信は、第２の通信システムと同様であるので説明を省略する。また、リクエスト信号の受信に伴って、デジタル処理部４４ａはステータス信号を送信する。ステータス信号の送信は、第２の通信システムと同様であるので説明を省略する。

　また、蓄電池パック４４は、地絡等の緊急性の高い処理を要求する情報は異常信号として出力する。異常信号の出力は、第２の通信システムと同様であるので説明を省略する。

　さらに、蓄電池パック４４は、他の蓄電池パック４４から出力された異常信号を転送する機能も有する。異常信号が光変換モジュール４４ｂの入力端ＩＮ２において光信号として受信されると、光変換モジュール４４ｂは、光信号である異常信号を電気信号に変換し、デジタル処理部４４ａへ出力する。デジタル処理部４４ａは、異常信号を受けると、光変換モジュール４４ｂへ再度出力する。光変換モジュール４４ｂは、異常信号を電気信号から光信号へ変換して出力端ＯＵＴ２から光ファイバへ出力する。なお、リクエスト信号をデジタル処理部４４ａへ一旦転送することなく光変換モジュール４４ｂにて転送処理を行ってもよい。

　図１６は、本実施の形態におけるサブコントローラ２４の構成例を示す。サブコントローラ２４は、デジタル処理部２４ａ及び光変換モジュール２４ｂを含む。

　サブコントローラ２４のデジタル処理部２４ａは、接続される蓄電池パック４４に対してステータス信号の送信を要求するリクエスト信号を送信する。例えば、デジタル処理部２４ａは、所定周期のタイミング又は不定期のタイミングにおいて、光変換モジュール２４ｂへリクエスト信号を出力する。光変換モジュール２４ｂでは、デジタル処理部２４ａから受けたリクエスト信号を電気信号から光信号へ変換し、制御対象となる蓄電池パック４４毎に設けられた出力端ＯＵＴ３から出力する。

　また、サブコントローラ２４のデジタル処理部２４ａは、接続される蓄電池パック４４からステータス信号や異常信号を受信する。ステータス信号は、光変換モジュール２４ｂの入力端ＩＮ３ａへ入力される。光変換モジュール２４ｂは、入力端ＩＮ３ａに入力された情報を光信号から電気信号へ変換してデジタル処理部２４ａへ出力する。これにより、デジタル処理部２４ａは、ステータス信号を受信することができる。異常信号は、光変換モジュール２４ｂの入力端ＩＮ３ｂへ入力される。光変換モジュール２４ｂは、入力端ＩＮ３ｂに入力された情報を光信号から電気信号へ変換してデジタル処理部２４ａへ出力する。これにより、デジタル処理部２４ａは、異常信号を受信することができる。

　サブコントローラ２４におけるスイッチ回路３０への制御信号の送信、及び、スイッチ回路３０からのステータス信号の受信の処理は、第２の通信システムと同様であるので説明を省略する。

　サブコントローラ２４、スイッチ回路３０及び蓄電池パック４４は、図１７に示すように相互に接続される。なお、サブコントローラ２４とスイッチ回路３０との接続構成及び制御方法は、第２の通信システムと同様であるので説明を省略する。

　サブコントローラ２４の光変換モジュール２４ｂの出力端ＯＵＴ３は、１段目の蓄電池パック４４－１の光変換モジュール４４ｂの入力端ＩＮ１に接続される。また、１段目以降の蓄電池パック４４の光変換モジュール４４ｂの出力端ＯＵＴ１は、次の段の蓄電池パック４４の光変換モジュール４４ｂの入力端ＩＮ１に接続される。さらに、最終段の蓄電池パック４４－ｎの光変換モジュール４４ｂの出力端ＯＵＴ１は、サブコントローラ２４の光変換モジュール２４ｂの入力端ＩＮ３ａへ接続される。すなわち、各蓄電池パック４４及びサブコントローラ２４は、デイジーチェーン接続された第５の通信ライン７８を備える。

　このような接続構成とすることによって、上記のリクエスト信号の出力処理によりサブコントローラ２４から出力されたリクエスト信号は、１段目の蓄電池パック４４－１から後段の蓄電池パック４４へと順次転送される。また、各蓄電池パック４４から出力されたステータス信号は、後段の蓄電池パック４４によってサブコントローラ２４へ転送される。

　また、蓄電池パック４４の出力端ＯＵＴ２は、次段の蓄電池パック４４の入力端ＩＮ２に接続される。さらに、最終段の蓄電池パック４４－ｎの出力端ＯＵＴ２は、サブコントローラ２４の入力端ＩＮ３ｂに接続される。すなわち、各蓄電池パック４４及びサブコントローラ２４は、デイジーチェーン接続された第６の通信ライン８０を備える。このような接続構成により、各蓄電池パック４４から出力された異常信号は、後段の蓄電池パック４４によってサブコントローラ２４へ転送される。

　このような構成とすることによって、本通信システムにおいても、第２の通信システムと同様に、電源システム１００の制御を行うことができる。

＜作用・効果＞
　本実施の形態によれば、サブコントローラ２４、スイッチ回路３０及び蓄電池パック４４との通信は、光ファイバを用いた光通信システムとして構成される。すなわち、電源システム１００は、従来の金属配線を用いた電源システムよりも耐ノイズ性や電気的な絶縁性が向上する。特に、蓄電池の直列接続段数が増加して出力電圧が高圧になった場合、電力系統の配線の影響を受け易いサブコントローラ２４、スイッチ回路３０及び蓄電池パック４４の通信システムにおいてノイズの重畳や絶縁性の異常の発生を抑制することができる。

　第２の通信システムでは、サブコントローラ２４と蓄電池パック４４との間において、リクエスト信号はデイジーチェーン接続された第１の通信ライン７０により通信され、ステータス信号及び異常信号はパラレル接続された第２の通信ライン７２により通信される。

　このような構成では、ステータス信号及び異常信号は、複数の蓄電池パック４４による転送経路を経ず、サブコントローラ２４に直接送信される。したがって、蓄電池パック４４からサブコントローラ２４へステータス信号及び異常信号を速やかに送受信することができる。

　また、サブコントローラ２４と蓄電池パック４４との間の接続を総てパラレル接続する場合に比べて、サブコントローラ２４の端子数及び光ファイバのケーブル数を少なくすることができる。これにより、接続工程の減少や製造コストの低減を実現することができる。また、第１の通信ライン７０においてサブコントローラ２４で行う光電変換処理の負担が減少し、サブコントローラ２４の光通信の消費電力を抑制することができる。

　また、各蓄電池パック４４は、ステータス信号及び異常信号の転送処理を行う必要がなく、各蓄電池パック４４における消費電力を均一にすることができる。

　第３の通信システムでは、サブコントローラ２４と蓄電池パック４４との間において、リクエスト信号、ステータス信号及び異常信号がすべてパラレル接続された第３の通信ライン７４及び第４の通信ライン７６により通信される。

　このような構成では、リクエスト信号、ステータス信号及び異常信号は、複数の蓄電池パック４４による転送経路を経ず、サブコントローラ２４に直接送信される。したがって、蓄電池パック４４からサブコントローラ２４へリクエスト信号、ステータス信号及び異常信号を速やかに送受信することができる。

　また、各蓄電池パック４４は、リクエスト信号、ステータス信号及び異常信号の転送処理を行う必要がなく、各蓄電池パック４４における消費電力を均一にすることができる。

　第４の通信システムでは、サブコントローラ２４と蓄電池パック４４との間において、リクエスト信号はデイジーチェーン接続された第５の通信ライン７８により通信され、ステータス信号及び異常信号はデイジーチェーン接続された第６の通信ライン８０により通信される。

　このような構成では、サブコントローラ２４と蓄電池パック４４との間の接続をパラレル接続する場合に比べて、サブコントローラ２４の端子数及び光ファイバのケーブル数を少なくすることができる。これにより、接続工程の減少や製造コストの低減を実現することができる。また、サブコントローラ２４で行う光電変換処理の負担が減少し、サブコントローラ２４の光通信の消費電力を抑制することができる。

［第２の実施の形態］
　第１の実施の形態では、１つの蓄電池ユニット４０には複数の蓄電池制御単位４２が並列に設けられ、さらに１つの電力変換器２８には複数の蓄電池ユニット４０が並列に接続された構成について説明したが、これに限定されるものではない。

　図１８は、第２の実施の形態における電源システムの構成を示す。本実施の形態では、１つの蓄電池ユニット４０には１つの蓄電池制御単位４２のみが設けられ、さらに１つの電力変換器２８には１つの蓄電池ユニット４０が接続される。蓄電池制御単位４２の構成等については第１の実施の形態と同様である。

　このような構成においても、第１の実施の形態と同様に蓄電池ユニット４０内の複数の蓄電池パック４４の接続形態及び制御を採ることができる。

　１０　負荷電力管理装置、１２　蓄電池電力管理装置、１４　総合電力監視装置、２０　システムコントローラ、２２　マスタコントローラ、２４　サブコントローラ、２４ａ　デジタル処理部、２４ｂ　光変換モジュール、２４ｃ　異常信号処理回路、２６　電力変換器管理部、２８　電力変換器、３０　スイッチ回路、３０ａ　デジタル処理部、３０ｂ　光変換モジュール、４０　蓄電池ユニット、４２　蓄電池制御単位、４４　蓄電池パック、４４ａ　デジタル処理部、４４ｂ　光変換モジュール、４４ｃ　アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）、４４ｄ　異常信号出力インターフェース、４６　蓄電池セル、５２　蓄電池電流センサ、５４　蓄電池電圧センサ、５６　温度センサ、５８　地絡検知センサ、７０　第１の通信ライン、７２　第２の通信ライン、７４　第３の通信ライン、７６　第４の通信ライン、７８　第５の通信ライン、８０　第６の通信ライン、１００　電源システム、１０２　電源管理システム、１０４　蓄電池集合体、１０６　太陽電池システム、１０８　系統電源、１１０　負荷、１１０ａ　電力管理装置。

Claims (7)

1. 　少なくとも一つの蓄電池セルを含み、前記蓄電池セルの状態を示すステータス信号及び異常を示す異常信号を出力する蓄電池パックと、
   　前記蓄電池パックから前記ステータス信号及び前記異常信号を受信すると共に、前記蓄電池パックの充放電制御を行うコントローラと、
   を備え、
   　前記蓄電池パックに対し前記ステータス情報の送信を要求するリクエスト信号及び前記ステータス信号を前記コントローラから前記蓄電池パックへ送信するための第１通信ラインと、
   　前記第１通信ラインとは別に設けられ、前記異常信号を前記蓄電池パックから前記コントローラへ送信するための第２通信ラインと、
   を備えることを特徴とする電源システム。
2. 　請求項１に記載の電源システムであって、
   　前記第１通信ラインを介した通信は、デジタル通信で行われ、
   　前記第２通信ラインを介した通信は、アナログ通信で行われ、
   　前記蓄電池パックは、前記第１通信ラインを介した通信をデジタル通信で行うためのデジタル処理部を備えることを特徴とする電源システム。
3. 　請求項２に記載の電源システムであって、
   　前記デジタル処理部は、前記蓄電池パックに含まれる前記蓄電池セルからの電力によって動作することを特徴とする電源システム。
4. 　請求項１に記載の電源システムであって、
   　前記コントローラは、複数の前記蓄電池パックを制御するものであり、
   　前記第１通信ラインによって、複数の前記蓄電池パックが前記コントローラに対して直列に接続されていることを特徴とする電源システム。
5. 　請求項１に記載の電源システムであって、
   　前記コントローラは、複数の前記蓄電池パックを制御するものであり、
   　前記第２通信ラインによって、複数の前記蓄電池パックが前記コントローラに対して直列に接続されていることを特徴とする電源システム。
6. 　請求項１に記載の電源システムであって、
   　電力入出力ラインに対して複数の前記蓄電池パックが並列に配置されており、前記電力入出力ラインと前記蓄電池パックとの接続を切り替えるスイッチ回路を含み、
   　前記スイッチ回路は、
   　前記コントローラからの制御信号を受けて、前記電力入出力ラインと前記蓄電池との接続状態を制御すると共に、
   　前記蓄電池から前記異常信号を直接受けて、前記電力入出力ラインと前記蓄電池との接続状態を制御することを特徴とする電源システム。
7. 　請求項１に記載の電源システムであって、
   　前記コントローラと前記蓄電池パックとの通信の少なくとも一部、及び、前記コントローラと前記スイッチ回路との通信の少なくとも一部、が光ファイバを用いて行われることを特徴とする電源システム。

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