WO2012132177A1 - バッテリモジュール、バッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置 - Google Patents

バッテリモジュール、バッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置 Download PDF

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battery
power
cell group
battery cell
voltage
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PCT/JP2012/000492
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智徳 國光
計美 大倉
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三洋電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module, a battery system including the battery module, an electric vehicle, a moving body, a power storage device, and a power supply device.
  • a battery system used as a driving source for a moving body such as an electric automobile
  • a plurality of battery modules capable of charging and discharging are provided.
  • Each battery module has a configuration in which a plurality of batteries (battery cells) are connected in series, for example.
  • the battery system is provided with a detection device that detects an abnormality such as overcharge or overdischarge of the battery cell.
  • a plurality of simple cell overcharge / discharge detection devices are provided corresponding to a plurality of cell groups constituting the assembled battery.
  • Each simple cell overcharge / discharge detection device determines whether or not overcharge or overdischarge has occurred in the battery cells of the corresponding cell group, and transmits the result to the battery controller.
  • An object of the present invention is to provide a battery module, a battery system, an electric vehicle including the battery module, a moving body, a power storage device, and a power supply device that can reliably notify the occurrence of an abnormality in the terminal voltage of the battery cell group. .
  • a battery module includes a battery cell group including one or a plurality of battery cells, a first state detection circuit that detects a first abnormal state of the battery cell group, and a battery cell group A second state detection circuit for detecting a second abnormal state; a first communication system for transmitting a first signal indicating the first abnormal state detected by the first state detection circuit; And a second communication system that transmits a second signal indicating a second abnormal state detected by the second state detection circuit to the outside.
  • the first abnormal state of the battery cell group is detected by the first state detection circuit, and the first signal indicating the first abnormal state is transmitted to the outside by the first communication system. Further, the second abnormal state of the battery cell group is detected by the second state detection circuit, and a second signal indicating the second abnormal state is transmitted to the outside by the second communication system.
  • the other state is detected.
  • the abnormality of the terminal voltage of the battery cell group detected by the detection circuit can be notified to the outside by the other communication system. As a result, it is possible to reliably notify the occurrence of an abnormality in the terminal voltage of the battery cell group of the battery module.
  • the first state detection circuit and the second state detection circuit operate with electric power from the battery cell group, and the first communication system operates with electric power from a power source different from the battery cell group.
  • the second communication system may include a second communication circuit that operates with power from the battery cell group.
  • the first communication system can be stably operated independently from the first state detection circuit, the second state detection circuit, and the second communication system.
  • the first state detection circuit and the second state detection circuit operate with power from the battery cell group
  • the first communication system includes a first communication circuit that operates with power from the battery cell group
  • An insulating element that connects the first communication circuit to the outside may be included
  • the second communication system may include a second communication circuit that operates with electric power from the battery cell group.
  • the configuration for supplying power to the first state detection circuit, the second state detection circuit, the first communication system, and the second communication system is simplified.
  • a battery system is capable of receiving a plurality of battery modules according to one aspect of the present invention and a first signal from a first communication system of the plurality of battery modules and a plurality of battery modules. And a control unit configured to be able to receive a second signal from the second communication system of the battery module.
  • the control unit receives the first signal from the first communication system of the plurality of battery modules and the second signal from the second communication system. Thereby, even when one of the first state detection circuit and the second state detection circuit fails or when a malfunction occurs in one of the first and second communication systems, the control unit The abnormality of the terminal voltage of the battery cell group detected by the other state detection circuit can be received from the other communication system. As a result, it is possible to reliably notify the occurrence of an abnormality in the terminal voltage of the battery cell group of the battery module.
  • An electric vehicle includes a battery system according to another aspect of the present invention, a motor driven by electric power of the battery system, and drive wheels that rotate by the rotational force of the motor. It is.
  • the motor is driven by the electric power from the battery system.
  • the drive wheel is rotated by the rotational force of the motor, so that the electric vehicle moves.
  • this battery system is used for this electric vehicle, when one of the first state detection circuit and the second state detection circuit fails, or one communication system of the first and second communication systems. Even when a malfunction occurs in the battery module, it is possible to reliably notify the occurrence of an abnormality in the terminal voltage of the battery cell group of the battery module.
  • a moving body includes a battery system according to another aspect of the present invention, a moving main body, and power for converting electric power from the battery system into power for moving the moving main body.
  • a source for converting electric power from the battery system into power for moving the moving main body.
  • the electric power from the battery system is converted into power by the power source, and the moving main body moves by the power.
  • this battery system is used for this moving body, when one of the first state detection circuit and the second state detection circuit fails, or one of the first and second communication systems. Even when a malfunction occurs in the battery module, it is possible to reliably notify the occurrence of an abnormality in the terminal voltage of the battery cell group of the battery module.
  • a power storage device includes a battery system according to another aspect of the present invention, and a system control unit that performs control related to discharging or charging of a plurality of battery modules of the battery system. is there.
  • control related to charging or discharging of the plurality of battery modules of the battery system is performed by the system control unit. Thereby, deterioration, overdischarge, and overcharge of a plurality of battery modules can be prevented.
  • this battery system is used for this power storage device, when one of the first state detection circuit and the second state detection circuit fails, or one of the first and second communication systems communicates. Even when a problem occurs in the system, it is possible to reliably notify the occurrence of an abnormality in the terminal voltage of the battery cell group of the battery module.
  • a power supply device is a power supply device connectable to the outside, and is controlled by a power storage device according to still another aspect of the present invention and a system control unit of the power storage device, A power conversion device that performs power conversion between the battery system of the power storage device and the outside is provided.
  • this power supply device power conversion is performed between the battery system and the outside by the power conversion device.
  • the power conversion device is controlled by the system control unit of the power storage device, whereby control related to charging or discharging of the plurality of battery modules is performed. Thereby, deterioration, overdischarge, and overcharge of a plurality of battery modules can be prevented.
  • this battery system is used for this power supply device, when one of the first state detection circuit and the second state detection circuit fails, or one communication system of the first and second communication systems Even when a malfunction occurs in the battery module, it is possible to reliably notify the occurrence of an abnormality in the terminal voltage of the battery cell group of the battery module.
  • the present invention it is possible to reliably notify the occurrence of an abnormality in the terminal voltage of the battery cell group of the battery module, the battery system, the electric vehicle including the battery module, the moving body, the power storage device, and the power supply device.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the battery system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the voltage detection unit, the abnormality detection unit, and the equalization circuit of the battery module.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing one configuration example of the printed circuit board of the battery module.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the battery system according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing a configuration example of a printed circuit board according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the battery system according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic plan view showing a configuration example of the printed circuit board according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is an external perspective view showing an example of a battery module.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of an electric automobile including a battery system.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the power supply apparatus.
  • the battery system according to the present embodiment is mounted on an electric vehicle (for example, an electric automobile) that uses electric power as a drive source.
  • the battery system can also be used for a power storage device or a consumer device including a plurality of battery cells that can be charged and discharged.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the battery system according to the first embodiment.
  • the battery system 500 includes a plurality of battery modules 100, a battery ECU (Electronic Control Unit) 510, a contactor 520, and an HV (High Voltage) connector 530.
  • battery system 500 includes three battery modules 100.
  • the three battery modules 100 are referred to as battery modules 100a, 100b, and 100c, respectively.
  • Each battery module 100a to 100c includes a battery cell group BL including a plurality of battery cells 10, a voltage detection unit 20, an abnormality detection unit 30, an arithmetic processing unit 40, a communication driver 60, an equalization circuit 70, and an insulation element DI.
  • the plurality of battery cells 10 in the battery cell group BL are connected in series.
  • the battery cell group BL is disposed so as to be adjacent to each other and is integrally held as a battery block.
  • a plurality of thermistors TH (see FIG. 8 described later) for detecting temperature are attached to the battery cell group BL.
  • Each battery cell 10 is a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery.
  • the battery cell groups BL of the plurality of battery modules 100a to 100c are connected in series through a power line.
  • all the battery cells 10 of the plurality of battery modules 100a to 100c are connected in series.
  • the voltage detection unit 20 detects terminal voltages of the plurality of battery cells 10 and supplies a detection signal DA indicating the detected terminal voltage value to the arithmetic processing unit 40 via the insulating element DI.
  • the abnormality detection unit 30 detects whether there is an abnormality in the terminal voltage of the plurality of battery cells 10 in the corresponding battery cell group BL, and generates a detection signal DT1 indicating the detection result.
  • the detection signal DT1 generated by the abnormality detection unit 30 of the battery module 100a is given to the abnormality detection unit 30 of the battery module 100b via the signal line P1.
  • an allowable voltage range of the terminal voltage is determined.
  • the abnormality detection unit 30 detects whether the terminal voltage of each battery cell 10 is equal to or higher than the upper limit value (hereinafter referred to as the upper limit voltage) of the allowable voltage range, and the terminal voltage is the allowable voltage. It is detected whether it is below the lower limit value (hereinafter referred to as the lower limit voltage) of the range.
  • the abnormality detection unit 30 indicates an abnormality, for example, “H” when the terminal voltage of at least one battery cell 10 of the corresponding battery cell group BL is equal to or higher than the upper limit voltage or lower than the lower limit voltage (when an abnormality is detected).
  • a level detection signal DT1 is generated.
  • the abnormality detection unit 30 generates, for example, an “L” level detection signal DT1 indicating normality when the terminal voltages of all the battery cells 10 in the corresponding battery cell group BL are within the allowable voltage range (at the time of normal detection). To do.
  • the arithmetic processing unit 40 includes, for example, a CPU and a memory, or a microcomputer.
  • the arithmetic processing device 40 performs, for example, CAN (Controller Area Network) communication via the communication driver 60.
  • arithmetic processing unit 40 transmits the values of the terminal voltages of the plurality of battery cells 10 to battery ECU 510 via communication driver 60 and bus BS based on detection signal DA provided from voltage detection unit 20.
  • the bus BS is configured by an FPC (flexible printed circuit) substrate, a flat cable, or the like.
  • the arithmetic processing unit 40 transmits the temperature value of the battery module 100a given from the thermistor TH of FIG. 8 described later to the battery ECU 510 via the communication driver 60 and the bus BS. Furthermore, the arithmetic processing unit 40 performs various arithmetic processes and determination processes using the terminal voltage values and temperature values of the plurality of battery cells 10. Further, arithmetic processing unit 40 receives various command signals from battery ECU 510 via bus BS and communication driver 60.
  • the equalization circuit 70 performs an equalization process for equalizing the terminal voltages of the plurality of battery cells 10 in the battery cell group BL under the control of the arithmetic processing unit 40.
  • the configuration and operation of the battery modules 100b and 100c are the same as the configuration and operation of the battery module 100a except for the following points.
  • the abnormality detection unit 30 of the battery module 100b detects whether or not the terminal voltage of the corresponding battery cell group BL is abnormal, determines whether or not the detection signal DT1 given from the battery module 100a is at “H” level, A detection signal DT2 based on the detection and determination results is generated. Specifically, the abnormality detection unit 30 detects a terminal voltage abnormality of the corresponding battery cell group BL or a case where the detection signal DT1 given from the battery module 100a is at the “H” level (abnormal). In addition, for example, an “H” level detection signal DT2 indicating an abnormality is generated.
  • the abnormality detection unit 30 detects, for example, “L” level indicating normality when the normality of the corresponding battery cell group BL is detected and the detection signal DT1 given from the battery module 100a is “L” level (normal). A detection signal DT2 is generated. The detection signal DT2 generated by the abnormality detection unit 30 of the battery module 100b is given to the abnormality detection unit 30 of the battery module 100c via the signal line P2.
  • the arithmetic processing unit 40 of the battery module 100b transmits the value of the temperature of the battery module 100b given from the thermistor TH of FIG. 8 described later to the battery ECU 510 via the communication driver 60 and the bus BS.
  • the abnormality detection unit 30 of the battery module 100c detects whether or not the terminal voltage of the corresponding battery cell group BL is abnormal, determines whether the detection signal DT2 given from the battery module 100b is at the “H” level, A detection signal DT3 based on the detection and determination results is generated.
  • the abnormality detection unit 30 indicates an abnormality when an abnormality in the terminal voltage of the corresponding battery cell group BL is detected or when the detection signal DT2 given from the battery module 100b is at the “H” level (abnormal). For example, the “H” level detection signal DT3 is generated.
  • the abnormality detecting unit 30 detects, for example, “L” level indicating normality when the normality of the corresponding battery cell group BL is detected and the detection signal DT2 given from the battery module 100b is “L” level (normal). A detection signal DT3 is generated. A detection signal DT3 generated by the abnormality detection unit 30 of the battery module 100c is given to the battery ECU 510 via the signal line P3.
  • the arithmetic processing unit 40 of the battery module 100c transmits the value of the temperature of the battery module 100c given from the thermistor TH of FIG. 8 described later to the battery ECU 510 via the communication driver 60 and the bus BS.
  • the battery ECU 510 calculates the charge amount of each battery cell 10 based on the terminal voltage values of the plurality of battery cells 10 given from the arithmetic processing unit 40 of the battery modules 100a to 100c. Further, the battery ECU 510 determines whether there is an abnormality in each of the battery modules 100a to 100c based on the terminal voltage values of the plurality of battery cells 10 given from the arithmetic processing unit 40 of each of the battery modules 100a to 100c.
  • the abnormality of the battery modules 100a to 100c includes, for example, overdischarge, overcharge or temperature abnormality of the battery cell 10.
  • the battery ECU 510 detects the presence / absence of abnormality of the terminal voltages of the plurality of battery cells 10 of the battery modules 100a to 100c based on the detection signal DT3 given from the abnormality detection unit 30 of the battery module 100c.
  • the power supply line connected to the positive electrode having the highest potential of the battery module 100a and the power supply line connected to the negative electrode having the lowest potential of the battery module 100c are connected to the contactor 520.
  • Contactor 520 is connected to a load such as a motor of an electric vehicle via HV connector 530.
  • Battery ECU 510 turns off contactor 520 when an abnormality occurs in battery modules 100a to 100c. As a result, since no current flows through the plurality of battery cells 10 in the event of an abnormality, abnormal heat generation of the battery modules 100a to 100c is prevented.
  • Battery ECU 510 is connected to main control unit 300 (see FIG. 9 described later) of the electric vehicle via a bus.
  • the battery ECU 510 gives the main control unit 300 the amount of charge of each of the battery modules 100a to 100c (the amount of charge of the battery cell 10).
  • the main control unit 300 controls the power of the electric vehicle (for example, the rotational speed of the motor) based on the amount of charge.
  • the main control unit 300 controls a power generator (not shown) connected to the power supply line to charge each battery module 100a to 100c.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the voltage detection unit 20, the abnormality detection unit 30, and the equalization circuit 70 of the battery module 100b.
  • the voltage detection unit 20 is made of, for example, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • the voltage detection unit 20 includes a plurality of differential amplifiers 21, a multiplexer 22, an A / D (analog / digital) converter 23, and a communication circuit 24.
  • Each differential amplifier 21 has two input terminals and an output terminal. Each differential amplifier 21 differentially amplifies the voltage input to the two input terminals, and outputs the amplified voltage from the output terminal. Two input terminals of each differential amplifier 21 are connected to a plus electrode and a minus electrode of the corresponding battery cell 10 by a conductor line W1, respectively. As a result, the voltage between the positive electrode and the negative electrode of each battery cell 10 is differentially amplified by each differential amplifier 21. The output voltage of each differential amplifier 21 corresponds to the terminal voltage of each battery cell 10. Terminal voltages output from the plurality of differential amplifiers 21 are supplied to the multiplexer 22. The multiplexer 22 sequentially outputs terminal voltages supplied from the plurality of differential amplifiers 21 to the A / D converter 23.
  • the A / D converter 23 converts the terminal voltage output from the multiplexer 22 into a digital value.
  • the digital value obtained by the A / D converter 23 is given to the arithmetic processing unit 40 (see FIG. 1) through the communication circuit 24 as a detection signal DA indicating the value of the terminal voltage.
  • the abnormality detection unit 30 is made of, for example, an ASIC.
  • the abnormality detection unit 30 includes a plurality of differential amplifiers 31, a multiplexer 32, a switch circuit 33, reference voltage output units 34 and 35, a comparator 36, a detection signal output circuit 37, and communication circuits 38a and 38b.
  • Each differential amplifier 31 has two input terminals and an output terminal. Each differential amplifier 31 differentially amplifies the voltage input to the two input terminals, and outputs the amplified voltage from the output terminal.
  • the two input terminals of each differential amplifier 31 are connected to the plus electrode and the minus electrode of the corresponding battery cell 10 by the conductor line W1, respectively.
  • the output voltage of each differential amplifier 31 corresponds to the terminal voltage of each battery cell 10. Terminal voltages output from the plurality of differential amplifiers 31 are applied to the multiplexer 32.
  • the multiplexer 32 sequentially outputs the terminal voltages supplied from the plurality of differential amplifiers 31 to the comparator 36.
  • the switch circuit 33 has terminals CP0, CP1 and CP2.
  • the reference voltage output unit 34 outputs the upper limit voltage Vth_O to the terminal CP1 of the switch circuit 33.
  • the reference voltage output unit 35 outputs the lower limit voltage Vth_U to the output terminal CP2.
  • the upper limit voltage Vth_O is set to, for example, 4.2V (4.19V to 4.21V)
  • the lower limit voltage Vth_U is set to, for example, about 2.0V (1.99V to 2.01V).
  • the comparator 36 has two input terminals and an output terminal. One input terminal of the comparator 36 is connected to the multiplexer 32. The other input terminal of the comparator 36 is connected to the terminal CP0 of the switch circuit 33. The switch circuit 33 is switched so that the terminal CP0 is alternately connected to the plurality of terminals CP1 and CP2 at a constant cycle. Thereby, the terminal voltage output from the multiplexer 32 is given to one input terminal of the comparator 36, and the upper limit voltage Vth_O and the lower limit voltage Vth_U are alternately given to the other input terminal of the comparator 36.
  • the comparator 36 sequentially compares the terminal voltage of the battery cell 10 supplied from the multiplexer 32 with the upper limit voltage Vth_O and the lower limit voltage Vth_U, and outputs a signal indicating the comparison result to the detection signal output circuit 37.
  • the detection signal output circuit 37 determines whether or not at least one terminal voltage of the plurality of battery cells 10 is equal to or higher than the upper limit voltage Vth_O based on the output signal of the comparator 36 and at least one of the plurality of battery cells 10. It is determined whether or not two terminal voltages are lower than the lower limit voltage Vth_U.
  • the detection signal output circuit 37 determines that the terminal voltage of the corresponding battery cell group BL is abnormal. .
  • the detection signal output circuit 37 determines that the terminal voltage of the corresponding battery cell group BL is normal.
  • the communication circuit 38a provides the detection signal output circuit 37 with the detection signal DT1 provided from the abnormality detection unit 30 of the battery module 100a via the signal line P1.
  • the detection signal output circuit 37 determines that the terminal voltage of the corresponding battery cell group BL is abnormal or when the detection signal DT1 is “H” level (abnormal), the detection signal output circuit 37 indicates, for example, “H” level indicating abnormality.
  • a detection signal DT2 is generated.
  • the detection signal output circuit 37 determines that the terminal voltage of the corresponding battery cell group BL is normal and the detection signal DT1 is “L” level (normal), the detection signal output circuit 37 detects, for example, “L” level indicating normality.
  • Signal DT2 is generated.
  • the communication circuit 38b gives the detection signal DT2 generated by the detection signal output circuit 37 to the abnormality detection unit 30 of the battery module 100c via the signal line P2.
  • the equalization circuit 70 includes a plurality of sets of series circuits including a resistor R and a switching element SW.
  • a set of series circuits including a resistor R and a switching element SW is connected between the positive electrode and the negative electrode of each battery cell 10.
  • On / off of the switching element SW is controlled by the battery ECU 510 via the arithmetic processing unit 40 of FIG. In the normal state, the switching element SW is turned off.
  • the configuration of the voltage detection unit 20, the abnormality detection unit 30 and the equalization circuit 70 of the battery modules 100a and 100c in FIG. 1 is the same as that of the voltage detection unit 20, the abnormality detection unit 30 and the equalization circuit of the battery module 100b except for the following points.
  • the configuration and operation of 70 are the same.
  • no detection signal is input to the communication circuit 38a.
  • the detection signal output circuit 37 When it is determined that the terminal voltage of the corresponding battery cell group BL is abnormal, the detection signal output circuit 37 generates, for example, an “H” level detection signal DT1 indicating abnormality.
  • the detection signal output circuit 37 determines that the terminal voltage of the corresponding battery cell group BL is normal, the detection signal output circuit 37 generates, for example, an “L” level detection signal DT1 indicating normality.
  • the communication circuit 38b gives the detection signal DT1 generated by the detection signal output circuit 37 to the abnormality detection unit 30 of the battery module 100b via the signal line P1.
  • the communication circuit 38a provides the detection signal output circuit 37 with the detection signal DT2 provided from the abnormality detection unit 30 of the battery module 100b via the signal line P2.
  • the detection signal output circuit 37 determines that the terminal voltage of the corresponding battery cell group BL is abnormal or when the detection signal DT2 is “H” level (abnormal)
  • the detection signal output circuit 37 indicates, for example, “H” level indicating abnormality.
  • a detection signal DT3 is generated.
  • the detection signal output circuit 37 determines that the terminal voltage of the corresponding battery cell group BL is normal and the detection signal DT2 is “L” level (normal), for example, detection of “L” level indicating normality Signal DT3 is generated.
  • the communication circuit 38b supplies the detection signal DT3 generated by the detection signal output circuit 37 to the battery ECU 510 in FIG. 1 via the signal line P3. Between the communication circuit 38b of the abnormality detection unit 30 of the battery module 100c and the battery ECU 510, an insulating element (not shown) is provided.
  • FIG. 3 is a schematic plan view illustrating a configuration example of the printed circuit board of the battery module 100b. As shown in FIG. 3, connectors CNa, CNb, and CNc are further mounted on the printed circuit board 110.
  • the printed circuit board 110 includes a first mounting region MT1, a second mounting region MT2, and a strip-shaped insulating region INS.
  • the second mounting region MT2 is formed at one corner of the printed circuit board 110.
  • the insulating region INS is formed to extend along the second mounting region MT2.
  • the first mounting region MT1 is formed in the remaining part of the printed circuit board 110.
  • the first mounting region MT1 and the second mounting region MT2 are separated from each other by the insulating region INS. Thereby, the first mounting region MT1 and the second mounting region MT2 are electrically insulated by the insulating region INS.
  • the voltage detection unit 20, the abnormality detection unit 30, the equalization circuit 70, and the connectors CNb and CNc are mounted.
  • a plurality of battery cells 10 of the battery cell group BL are connected to the voltage detection unit 20, the abnormality detection unit 30, and the equalization circuit 70 as a power source for the voltage detection unit 20, the abnormality detection unit 30, and the equalization circuit 70.
  • the ground pattern GND1 is formed in the first mounting region MT1 except for the voltage detection unit 20, the abnormality detection unit 30, the equalization circuit 70, the connector CNb, CNc mounting region, and the connection line forming region.
  • the ground pattern GND1 is held at the reference potential (ground potential) of the plurality of battery cells 10 in the battery cell group BL.
  • the arithmetic processing unit 40, the communication driver 60, and the connector CNa are mounted.
  • a power source for the arithmetic processing unit 40 and the communication driver 60 a non-power battery BAT of the electric vehicle is connected to the arithmetic processing unit 40 and the communication driver 60.
  • the ground pattern GND2 is formed in the second mounting area MT2 except for the mounting area of the arithmetic processing unit 40, the communication driver 60 and the connector CNa, and the formation area of a plurality of connection lines.
  • the ground pattern GND2 is held at the reference potential (ground potential) of the non-power battery BAT.
  • the insulating element DI is mounted so as to straddle the insulating region INS.
  • the insulating element DI transmits a signal between the voltage detection unit 20 and the arithmetic processing unit 40 while electrically insulating the voltage detection unit 20 and the arithmetic processing unit 40 from each other.
  • a digital isolator or a photocoupler can be used as the insulating element DI.
  • a digital isolator is used as the insulating element DI.
  • the arithmetic processing unit 40 and the connector CNa are connected via the communication driver 60.
  • the terminal voltage values of the plurality of battery cells 10 and the temperature values of the battery modules 100a to 100c output from the arithmetic processing unit 40 are given to the connector CNa via the communication driver 60.
  • the bus BS of FIG. 1 is connected to the connector CNa.
  • the connector CNb is connected to the communication circuit 38a of the abnormality detection unit 30 in FIG. 2, and the connector CNc is connected to the communication circuit 38c of the abnormality detection unit 30 in FIG.
  • the signal lines P1 and P2 in FIG. 1 are connected to the connectors CNb of the battery modules 100b and 100c, respectively. Note that the connector CNb may not be provided in the printed circuit board 110 of the battery module 100a.
  • the battery ECU 510 acquires the terminal voltage value of each battery cell 10 detected by the voltage detection unit 20 via the arithmetic processing unit 40.
  • the battery ECU 510 determines that the value of the terminal voltage of a certain battery cell 10 is higher than the value of the terminal voltage of another battery cell 10, the switching element SW of the equalization circuit 70 corresponding to that battery cell 10.
  • a command signal for turning on is given to the arithmetic processing unit 40. Thereby, the electric charge charged in the battery cell 10 is discharged through the resistor R.
  • the abnormality detection unit 30 In the battery module 100a, the abnormality detection unit 30 generates a detection signal DT1 indicating abnormality when it is determined that the terminal voltage of the corresponding battery cell group BL is abnormal. On the other hand, when the abnormality detection unit 30 determines that the terminal voltage of the corresponding battery cell group BL is normal, the abnormality detection unit 30 generates the detection signal DT1 indicating normality. The detection signal DT1 generated by the abnormality detection unit 30 is given to the abnormality detection unit 30 of the battery module 100b.
  • the abnormality detection unit 30 detects abnormality when it is determined that the terminal voltage of the corresponding battery cell group BL is abnormal or when the detection signal DT1 given by the battery module 100a indicates abnormality. Signal DT2 is generated. On the other hand, the abnormality detection unit 30 generates a detection signal DT2 indicating normal when the terminal voltage of the corresponding battery cell group BL is determined normal and the detection signal DT1 provided by the battery module 100a indicates normal. To do. The detection signal DT2 generated by the abnormality detection unit 30 is given to the abnormality detection unit 30 of the battery module 100c.
  • the abnormality detection unit 30 detects an abnormality when it is determined that the terminal voltage of the corresponding battery cell group BL is abnormal or when the detection signal DT2 provided by the battery module 100b indicates an abnormality. Signal DT3 is generated. On the other hand, the abnormality detection unit 30 generates a detection signal DT3 indicating normal when the terminal voltage of the corresponding battery cell group BL is determined to be normal and the detection signal DT2 provided by the battery module 100b indicates normal. To do. Detection signal DT3 generated by abnormality detection unit 30 is provided to battery ECU 510.
  • the battery ECU 510 acquires the detection signal DT3 indicating normality from the abnormality detection unit 30 of the battery module 100c. To do.
  • battery ECU 510 obtains detection signal DT3 indicating an abnormality from abnormality detection unit 30 of battery module 100c. Thereby, battery ECU 510 can detect the presence or absence of abnormality in the terminal voltages of the plurality of battery cells 10 of battery modules 100a to 100c.
  • the battery ECU 510 acquires the terminal voltage values of the plurality of battery cells 10 from the voltage detectors 20 of the battery modules 100a to 100c through the insulating element DI, the arithmetic processing unit 40, the communication driver 60, and the bus BS. Thereby, battery ECU 510 can detect the presence or absence of abnormality of the plurality of battery cells 10 based on the acquired value of the terminal voltage.
  • the battery cell group detected by the abnormality detection unit 30 even when the voltage detection unit 20, the insulating element DI, the arithmetic processing unit 40, or the communication driver 60 fails or when a failure occurs in the bus BS.
  • Abnormality of the BL terminal voltage can be notified to the battery ECU 510 through the signal lines P1, P2, P3.
  • the value of the terminal voltage of the battery cell group BL detected by the voltage detection unit 20 is calculated as the insulation element DI.
  • the battery ECU 510 can be notified through the device 40, the communication driver 60, and the bus BS. In this way, it is possible to reliably notify the battery ECU 510 of the occurrence of an abnormality in the terminal voltage of the battery cell group BL of the battery modules 100a to 100c.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a battery system 500 according to the second embodiment. As shown in FIG. 4, the battery system 500 further includes a power conversion unit DDC.
  • the power conversion unit DDC is connected to the arithmetic processing unit 40. Power is supplied to the arithmetic processing unit 40 by the power conversion unit DDC.
  • the voltage detection unit 20 detects the terminal voltages of the plurality of battery cells 10 and supplies a detection signal DA indicating the detected terminal voltage value to the arithmetic processing unit 40 without passing through the insulating element DI.
  • Arithmetic processing device 40 transmits the values of the terminal voltages of the plurality of battery cells 10 to battery ECU 510 via insulating element DI, communication driver 60 and bus BS based on detection signal DA provided from voltage detection unit 20. .
  • Arithmetic processing unit 40 transmits the temperature values of battery modules 100a to 100c given from thermistor TH of FIG. 8 described later to battery ECU 510 via insulating element DI, communication driver 60, and bus BS. Furthermore, the arithmetic processing unit 40 receives various command signals from the battery ECU 510 via the bus BS, the communication driver 60, and the insulating element DI.
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing a configuration example of the printed circuit board 110 according to the second embodiment. As shown in FIG. 5, a power converter DDC is further mounted on the printed circuit board 110. Further, the arithmetic processing unit 40 is mounted in the first mounting region MT1 instead of the second mounting region MT2.
  • the power converter DDC is mounted so as to straddle the insulating region INS.
  • the power conversion unit DDC is connected to the arithmetic processing unit 40 through a connection line and is connected to the non-power battery BAT.
  • the power conversion unit DDC supplies the power of the non-power battery BAT to the arithmetic processing device 40 while electrically insulating the plurality of battery cells 10 of the battery cell group BL and the arithmetic processing device 40 from each other.
  • a DC / DC (direct current / direct current) converter can be used as the power converter DDC.
  • the power conversion unit DDC converts the voltage of the non-power battery BAT into a power supply voltage equal to the voltage of the battery cell group BL, and supplies the power supply voltage to the arithmetic processing unit 40.
  • the arithmetic processing device 40 and the communication driver 60 can be stably operated independently from the voltage detection unit 20, the abnormality detection unit 30, and the equalization circuit 70.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a battery system 500 according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic plan view illustrating a configuration example of the printed circuit board 110 according to the third embodiment.
  • battery system 500 does not have power conversion unit DDC.
  • power is supplied to the arithmetic processing unit 40 from the plurality of battery cells 10 of the battery cell group BL.
  • the configuration for supplying power to the voltage detection unit 20, the abnormality detection unit 30, the arithmetic processing unit 40, and the equalization circuit 70 is simplified.
  • FIG. 8 is an external perspective view showing an example of the battery module 100.
  • three directions orthogonal to each other are defined as an X direction, a Y direction, and a Z direction.
  • the X direction and the Y direction are directions parallel to the horizontal plane
  • the Z direction is a direction orthogonal to the horizontal plane.
  • the upward direction is the direction in which the arrow Z faces.
  • a plurality of battery cells 10 having a flat, substantially rectangular parallelepiped shape are arranged in the X direction.
  • a pair of end face frames EP having a substantially plate shape are arranged in parallel to the YZ plane.
  • the pair of upper end frames FR1 and the pair of lower end frames FR2 are arranged to extend in the X direction.
  • connection portions for connecting the pair of upper end frames FR1 and the pair of lower end frames FR2 are formed.
  • the pair of upper end frames FR1 are attached to the upper connection portions of the pair of end surface frames EP, and the lower connection of the pair of end surface frames EP
  • a pair of lower end frames FR2 are attached to the part.
  • the plurality of battery cells 10 are integrally fixed by the pair of end surface frames EP, the pair of upper end frames FR1, and the pair of lower end frames FR2.
  • the plurality of battery cells 10, the pair of end face frames EP, the pair of upper end frames FR1, and the pair of lower end frames FR2 constitute a substantially rectangular parallelepiped battery block BLK.
  • the battery block BLK includes the battery cell group BL of FIG.
  • the printed circuit board 110 is attached to one end face frame EP.
  • a plurality of thermistors TH for detecting the temperature of the battery module 100 are attached to the side surface of the battery block BLK.
  • each battery cell 10 has a plus electrode 10a and a minus electrode 10b on the upper surface of the battery block BLK so as to be arranged in the Y direction.
  • each battery cell 10 is arranged such that the positional relationship between the plus electrode 10 a and the minus electrode 10 b in the Y direction is opposite between adjacent battery cells 10.
  • one electrode 10a, 10b of the plurality of battery cells 10 is arranged in a line along the X direction
  • the other electrode 10a, 10b of the plurality of battery cells 10 is arranged in a line along the X direction.
  • the plus electrode 10a of one battery cell 10 and the minus electrode 10b of the other battery cell 10 are close to each other, and the minus electrode 10b of one battery cell 10 and the other electrode are The positive electrode 10a of the battery cell 10 is in close proximity.
  • a bus bar BB made of, for example, copper is attached to the two adjacent electrodes 10a and 10b.
  • the some battery cell 10 is connected in series.
  • a long flexible printed circuit board (hereinafter abbreviated as an FPC board) 120 extending in the X direction is commonly connected to the plurality of bus bars BB on one end side of the plurality of battery cells 10 in the Y direction.
  • a long FPC board 120 extending in the X direction is commonly connected to the plurality of bus bars BB on the other end side of the plurality of battery cells 10 in the Y direction.
  • the FPC board 120 has a configuration in which a plurality of conductor lines W1 shown in FIG. 2 to be described later are mainly formed on an insulating layer, and has flexibility and flexibility.
  • polyimide is used as the material of the insulating layer constituting the FPC board 120
  • copper is used as the material of the conductor wire W1.
  • Each FPC board 120 is folded at a right angle toward the inside at the upper end portion of one end face frame EP of the battery cell group BL, is further folded downward, and is connected to the printed circuit board 110. Thereby, the voltage detection unit 20, the abnormality detection unit 30, and the equalization circuit 70 of FIG. 1 are connected to the positive electrode 10a and the negative electrode 10b of the battery cell 10.
  • Electric vehicle (1) Configuration and operation An electric vehicle will be described.
  • the electric vehicle includes the battery system 500 according to the above embodiment.
  • an electric vehicle will be described as an example of an electric vehicle.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of an electric vehicle including the battery system 500.
  • the electric automobile 600 includes a vehicle body 610.
  • the vehicle body 610 is provided with the battery system 500 of FIG.
  • motor 602 is an alternating current (AC) motor
  • power conversion unit 601 includes an inverter circuit.
  • the battery system 500 includes the battery ECU 510 of FIG.
  • the battery system 500 is connected to the motor 602 via the power conversion unit 601 and to the main control unit 300.
  • the charge amount of the battery module 100 (see FIG. 1) is given to the main control unit 300 from the battery ECU 510 of the battery system 500.
  • an accelerator device 604, a brake device 605, and a rotation speed sensor 606 are connected to the main control unit 300.
  • the main control unit 300 includes, for example, a CPU and a memory, or a microcomputer.
  • the accelerator device 604 includes an accelerator pedal 604a included in the electric automobile 600 and an accelerator detection unit 604b that detects an operation amount (depression amount) of the accelerator pedal 604a.
  • the accelerator detection unit 604b detects the operation amount of the accelerator pedal 604a with reference to a state where the accelerator pedal 604a is not operated by the user. The detected operation amount of the accelerator pedal 604a is given to the main controller 300.
  • the brake device 605 includes a brake pedal 605a included in the electric automobile 600 and a brake detection unit 605b that detects an operation amount (depression amount) of the brake pedal 605a by the user.
  • the operation amount is detected by the brake detection unit 605b.
  • the detected operation amount of the brake pedal 605a is given to the main control unit 300.
  • the rotation speed sensor 606 detects the rotation speed of the motor 602. The detected rotation speed is given to the main control unit 300.
  • the main control unit 300 is given the charge amount of the battery module 100, the operation amount of the accelerator pedal 604a, the operation amount of the brake pedal 605a, and the rotation speed of the motor 602.
  • the main control unit 300 performs charge / discharge control of the battery module 100 and power conversion control of the power conversion unit 601 based on these pieces of information.
  • the electric power of the battery module 100 is supplied from the battery system 500 to the power conversion unit 601 when the electric automobile 600 is started and accelerated based on the accelerator operation.
  • the main control unit 300 calculates a rotational force (command torque) to be transmitted to the drive wheels 603 based on the given operation amount of the accelerator pedal 604a, and outputs a control signal based on the command torque to the power conversion unit 601. To give.
  • the power conversion unit 601 that has received the control signal converts the power supplied from the battery system 500 into power (drive power) necessary for driving the drive wheels 603. As a result, the driving power converted by the power converter 601 is supplied to the motor 602, and the rotational force of the motor 602 based on the driving power is transmitted to the driving wheels 603.
  • the motor 602 functions as a power generator.
  • the power conversion unit 601 converts the regenerative power generated by the motor 602 into power suitable for charging the plurality of battery cells 10 and supplies the converted power to the plurality of battery cells 10. Thereby, the plurality of battery cells 10 are charged.
  • the main control unit 300 may have the function of the battery ECU 510.
  • the main controller 300 is connected to the communication driver 60 (see FIG. 1) of each battery module 100a to 100c included in each battery system 500 through the bus BS.
  • the main control unit 300 is further connected to the abnormality detection unit 30 (see FIG. 1) of the battery module 100c included in each battery system 500 through the signal line P3.
  • each battery system 500 does not have to be provided with battery ECU 510.
  • a ship equipped with the battery system 500 includes, for example, a hull instead of the vehicle body 610 in FIG. 9, a screw instead of the driving wheel 603, an acceleration input unit instead of the accelerator device 604, and a brake device 605.
  • a deceleration input unit is provided.
  • the driver operates the acceleration input unit instead of the accelerator device 604 when accelerating the hull, and operates the deceleration input unit instead of the brake device 605 when decelerating the hull.
  • the hull corresponds to the moving main body
  • the motor corresponds to the power source
  • the screw corresponds to the drive unit.
  • the motor receives electric power from the battery system 500 and converts the electric power into motive power, and the hull moves as the screw is rotated by the motive power.
  • an aircraft equipped with the battery system 500 includes, for example, a fuselage instead of the vehicle body 610 in FIG. 9, a propeller instead of the driving wheel 603, an acceleration input unit instead of the accelerator device 604, and a brake.
  • a deceleration input unit is provided instead of the device 605.
  • the airframe corresponds to the moving main body
  • the motor corresponds to the power source
  • the propeller corresponds to the drive unit.
  • the motor receives electric power from the battery system 500 and converts the electric power into motive power, and the propeller is rotated by the motive power, whereby the airframe moves.
  • An elevator equipped with the battery system 500 includes, for example, a saddle instead of the vehicle body 610 in FIG. 9, a lifting rope attached to the saddle instead of the driving wheel 603, and an acceleration input unit instead of the accelerator device 604. And a deceleration input unit instead of the brake device 605.
  • the kite corresponds to the moving main body
  • the motor corresponds to the power source
  • the lifting rope corresponds to the drive unit.
  • the motor receives electric power from the battery system 500 and converts the electric power into motive power, and the elevating rope is wound up by the motive power, so that the kite moves up and down.
  • a walking robot equipped with the battery system 500 includes, for example, a trunk instead of the vehicle body 610 in FIG. 9, a foot instead of the driving wheel 603, an acceleration input unit instead of the accelerator device 604, and a brake device 605.
  • a deceleration input unit is provided instead of.
  • the body corresponds to the moving main body
  • the motor corresponds to the power source
  • the foot corresponds to the drive unit.
  • the motor receives electric power from the battery system 500, converts the electric power into power, and the torso moves by driving the foot with the power.
  • the power source receives power from the battery system 500 and converts the power into power, and the drive unit is moved by the power converted by the power source. Move.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of the power supply device.
  • the power supply device 700 includes a power storage device 710 and a power conversion device 720.
  • the power storage device 710 includes a battery system group 711 and a controller 712.
  • the battery system group 711 includes a plurality of battery systems 500.
  • the plurality of battery systems 500 may be connected in parallel with each other, or may be connected in series with each other.
  • the controller 712 includes, for example, a CPU and a memory, or a microcomputer.
  • the controller 712 is connected to a battery ECU 510 (see FIG. 1) included in each battery system 500.
  • the controller 712 controls the power conversion device 720 based on the charge amount of each battery cell 10 given from each battery ECU 510.
  • the controller 712 performs later-described control as control related to discharging or charging of the battery module 100 of the battery system 500.
  • the power converter 720 includes a DC / DC (DC / DC) converter 721 and a DC / AC (DC / AC) inverter 722.
  • the DC / DC converter 721 has input / output terminals 721a and 721b, and the DC / AC inverter 722 has input / output terminals 722a and 722b.
  • the input / output terminal 721a of the DC / DC converter 721 is connected to the battery system group 711 of the power storage device 710 via the HV connector 530 (see FIG. 1) of each battery system 500.
  • the input / output terminal 721b of the DC / DC converter 721 and the input / output terminal 722a of the DC / AC inverter 722 are connected to each other and to the power output unit PU1.
  • the input / output terminal 722b of the DC / AC inverter 722 is connected to the power output unit PU2 and to another power system.
  • the power output units PU1 and PU2 include, for example, outlets. For example, various loads are connected to the power output units PU1 and PU2.
  • Other power systems include, for example, commercial power sources or solar cells. This is an external example in which power output units PU1, PU2 and another power system are connected to a power supply device.
  • the solar cell When a solar cell is used as the power system, the solar cell is connected to the input / output terminal 721b of the DC / DC converter 721.
  • the AC output unit of the power conditioner of the solar power generation system is connected to the input / output terminal 722b of the DC / AC inverter 722.
  • the battery system group 711 When the DC / DC converter 721 and the DC / AC inverter 722 are controlled by the controller 712, the battery system group 711 is discharged and charged. When the battery system group 711 is discharged, power supplied from the battery system group 711 is DC / DC (direct current / direct current) converted by the DC / DC converter 721, and further DC / AC (direct current / alternating current) conversion is performed by the DC / AC inverter 722. Is done.
  • the power supply device 700 When the power supply device 700 is used as a DC power supply, the power DC / DC converted by the DC / DC converter 721 is supplied to the power output unit PU1. When the power supply device 700 is used as an AC power supply, the power that is DC / AC converted by the DC / AC inverter 722 is supplied to the power output unit PU2. Moreover, the electric power converted into alternating current by the DC / AC inverter 722 can also be supplied to another electric power system.
  • the controller 712 performs the following control as an example of control related to the discharge of the battery module 100 of the battery system group 711.
  • the controller 712 determines whether to stop discharging the battery system group 711 based on the calculated charge amount or whether to limit the discharge current (or discharge power),
  • the power conversion device 720 is controlled based on the determination result. Specifically, when the charge amount of any one of the plurality of battery cells 10 (see FIG. 1) included in the battery system group 711 is smaller than a predetermined threshold value, the controller 712
  • the DC / DC converter 721 and the DC / AC inverter 722 are controlled so that the discharge of the battery system group 711 is stopped or the discharge current (or discharge power) is limited. Thereby, overdischarge of each battery cell 10 is prevented.
  • the discharge current (or discharge power) is limited by limiting the voltage of the battery system group 711 to a constant reference voltage.
  • the reference voltage is set by the controller 712 based on the charge amount of the battery cell 10.
  • AC power supplied from another power system is AC / DC (AC / DC) converted by the DC / AC inverter 722, and further DC / DC (DC) is converted by the DC / DC converter 721. / DC) converted.
  • AC / DC AC / DC
  • DC DC / DC
  • the controller 712 performs the following control as an example of control related to the charging of the battery module 100 of the battery system group 711.
  • the controller 712 determines whether to stop charging the battery system group 711 or limit the charging current (or charging power) based on the calculated charge amount
  • the power conversion device 720 is controlled based on the determination result. Specifically, when the charge amount of any one of the plurality of battery cells 10 (see FIG. 1) included in the battery system group 711 is greater than a predetermined threshold, the controller 712
  • the DC / DC converter 721 and the DC / AC inverter 722 are controlled so that the charging of the battery system group 711 is stopped or the charging current (or charging power) is limited. Thereby, overcharge of each battery cell 10 is prevented.
  • the charging current (or charging power) is limited by limiting the voltage of the battery system group 711 to a constant reference voltage.
  • the reference voltage is set by the controller 712 based on the charge amount of the battery cell 10.
  • the power conversion device 720 may include only one of the DC / DC converter 721 and the DC / AC inverter 722 as long as power can be supplied between the power supply device 700 and the outside. Further, the power conversion device 720 may not be provided as long as power can be supplied between the power supply device 700 and the outside.
  • the controller 712 controls the power supply between the battery system group 711 and the outside. Thereby, overdischarge and overcharge of each battery cell 10 included in the battery system group 711 are prevented.
  • battery system 500 In power supply device 700, battery system 500 according to the above-described embodiment is provided, so that it is possible to reliably notify controller 712 of the occurrence of an abnormality in the terminal voltage of battery cell group BL of battery modules 100a to 100c. Become.
  • the controller 712 controls the power conversion device 720 when detecting an abnormality in the terminal voltage of the battery cell group BL. Therefore, each battery system 500 may not be provided with the contactor 520 of FIG.
  • the controller 712 may have the function of the battery ECU 510.
  • the controller 712 is connected to the communication driver 60 (see FIG. 1) of each battery module 100a to 100c included in each battery system 500 through the bus BS.
  • the controller 712 is further connected to the abnormality detection unit 30 (see FIG. 1) of the battery module 100c included in each battery system 500 through the signal line P3.
  • the controller 712 has the function of the battery ECU 510, the battery ECU 510 may not be provided in each battery system 500.
  • the battery module 100 includes a plurality of battery cells 10, but is not limited thereto.
  • the battery module 100 may include one battery cell 10.
  • the battery system 500 includes the three battery modules 100a to 100c, but is not limited thereto.
  • the battery system 500 may include two battery modules 100, or may include four or more battery modules 100.
  • the battery module 100 includes one voltage detection unit 20, but is not limited thereto.
  • each battery module 100 may include a plurality of voltage detection units 20.
  • each voltage detection unit 20 detects each terminal voltage of the corresponding battery cell 10 among the plurality of battery cells 10 included in the battery cell group BL.
  • the battery module 100 includes one abnormality detection unit 30, but is not limited thereto.
  • each battery module 100 may include a plurality of abnormality detection units 30.
  • each abnormality detection unit 30 detects the presence or absence of abnormality of the corresponding battery cell 10 among the plurality of battery cells 10 included in the battery cell group BL.
  • the battery cell 10 is an example of a battery cell
  • the battery cell group BL is an example of a battery cell group
  • the voltage detection unit 20 is an example of a first state detection circuit
  • the abnormality detection unit 30 is a second state detection.
  • An example of the circuit
  • the detection signal DA is an example of the first signal
  • the detection signals DT1 to DT3 are examples of the second signal.
  • a communication system including the insulating element DI, the arithmetic processing device 40, and the communication driver 60 is an example of the first communication system
  • the arithmetic processing device 40 is an example of the first communication circuit
  • the communication circuits 38a and 38b are the second. This is an example of the communication circuit and the second communication system.
  • the battery module 100 is an example of a battery module
  • the non-power battery BAT is an example of a power source
  • the insulating element DI is an example of an insulating element
  • the battery ECU 510 is an example of a control unit
  • the battery system 500 is a battery system. It is an example.
  • the motor 602 is an example of a motor
  • the driving wheel 603 is an example of a driving wheel
  • the electric automobile 600 is an example of an electric vehicle
  • Motors 602, driving wheels 603, screws, propellers, hoisting motors for hoisting ropes or legs of walking robots are examples of power sources, and electric cars 600, ships, aircraft, elevators or walking robots are examples of moving bodies.
  • the controller 712 is an example of a system control unit
  • the power storage device 710 is an example of a power storage device
  • the power supply device 700 is an example of a power supply device
  • the power conversion device 720 is an example of a power conversion device.

Abstract

バッテリモジュールの電圧検出部は、対応するバッテリセル群に含まれる複数のバッテリセルの各々の端子電圧を検出する。演算処理装置は、電圧検出部により検出された端子電圧の値を示す検出信号を、バスを介してバッテリＥＣＵに与える。バッテリモジュールの異常検出部は、対応するバッテリセル群の複数のバッテリセルの各々の端子電圧の異常の有無を検出し、その検出結果を示す検出信号を、信号線を介してバッテリＥＣＵに与える。

Description

バッテリモジュール、バッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置
　本発明は、バッテリモジュールならびにそれを備えたバッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置に関する。
　電動自動車等の移動体の駆動源として用いられるバッテリシステムにおいては、充放電が可能な複数のバッテリモジュールが設けられる。各バッテリモジュールは、複数の電池（バッテリセル）が例えば直列に接続された構成を有する。また、バッテリシステムには、バッテリセルの過充電または過放電等の異常を検出する検出装置が設けられる。
　特許文献１に記載されている車載組電池制御装置においては、組電池を構成する複数のセルグループに対応して複数の簡易セル過充放電検出装置が設けられる。各簡易セル過充放電検出装置は、対応するセルグループのバッテリセルに過充電または過放電が発生しているか否かを判定し、その結果を電池コントローラに送信する。
特開２００３－７９０５９号公報
　特許文献１に記載された車載組電池制御装置においては、セルグループのバッテリセルの過充電または過放電が電池コントローラにより検出される。しかしながら、簡易セル過充放電検出装置が故障した場合には、バッテリセルの過充電または過放電を判定することができない。そのため、バッテリセルの過充電または過放電を外部に通知することができない。
　本発明の目的は、バッテリセル群の端子電圧の異常の発生を確実に通知可能なバッテリモジュール、バッテリシステム、それを備えた電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置を提供することである。
　（１）本発明の一局面に従うバッテリモジュールは、１または複数のバッテリセルを含むバッテリセル群と、バッテリセル群の第１の異常状態を検出する第１の状態検出回路と、バッテリセル群の第２の異常状態を検出する第２の状態検出回路と、第１の状態検出回路により検出された第１の異常状態を示す第１の信号を外部に送信する第１の通信系統と、第２の状態検出回路により検出された第２の異常状態を示す第２の信号を外部に送信する第２の通信系統とを備えるものである。
　このバッテリモジュールにおいては、バッテリセル群の第１の異常状態が第１の状態検出回路により検出され、第１の異常状態を示す第１の信号が第１の通信系統により外部に送信される。また、バッテリセル群の第２の異常状態が第２の状態検出回路により検出され、第２の異常状態を示す第２の信号が第２の通信系統により外部に送信される。
　これにより、第１および第２の状態検出回路のうち一方の状態検出回路が故障した場合、または第１および第２の通信系統のうち一方の通信系統に不具合が生じた場合でも、他方の状態検出回路により検出されたバッテリセル群の端子電圧の異常を他方の通信系統により外部に通知することができる。その結果、バッテリモジュールのバッテリセル群の端子電圧の異常の発生を確実に通知することが可能となる。
　（２）第１の状態検出回路および第２の状態検出回路は、バッテリセル群からの電力により動作し、第１の通信系統は、バッテリセル群とは異なる電源からの電力により動作する第１の通信回路を含み、第２の通信系統は、バッテリセル群からの電力により動作する第２の通信回路を含んでもよい。
　この場合、第１の通信系統を第１の状態検出回路、第２の状態検出回路および第２の通信系統から独立に安定して動作させることができる。
　（３）第１の状態検出回路および第２の状態検出回路は、バッテリセル群からの電力により動作し、第１の通信系統は、バッテリセル群からの電力により動作する第１の通信回路および第１の通信回路を外部に接続する絶縁素子を含み、第２の通信系統は、バッテリセル群からの電力により動作する第２の通信回路を含んでもよい。
　この場合、第１の状態検出回路、第２の状態検出回路、第１の通信系統および第２の通信系統に電力を供給するための構成が簡単になる。
　（４）本発明の他の局面に従うバッテリシステムは、本発明の一局面に従う複数のバッテリモジュールと、複数のバッテリモジュールの第１の通信系統からの第１の信号を受信可能であるとともに複数のバッテリモジュールの第２の通信系統からの第２の信号を受信可能に構成された制御部とを備えるものである。
　このバッテリシステムにおいては、制御部が上記の複数のバッテリモジュールの第１の通信系統から第１の信号を受信するとともに、第２の通信系統からの第２の信号を受信する。これにより、第１の状態検出回路および第２の状態検出回路の一方が故障した場合、または第１および第２の通信系統のうち一方の通信系統に不具合が生じた場合でも、制御部は、他方の状態検出回路により検出されたバッテリセル群の端子電圧の異常を他方の通信系統から受信することができる。その結果、バッテリモジュールのバッテリセル群の端子電圧の異常の発生を確実に通知することが可能となる。
　（５）本発明のさらに他の局面に従う電動車両は、本発明の他の局面に従うバッテリシステムと、バッテリシステムの電力により駆動されるモータと、モータの回転力により回転する駆動輪とを備えるものである。
　この電動車両においては、上記のバッテリシステムからの電力によりモータが駆動される。そのモータの回転力によって駆動輪が回転することにより、電動車両が移動する。
　この電動車両には、上記のバッテリシステムが用いられるので、第１の状態検出回路および第２の状態検出回路の一方が故障した場合、または第１および第２の通信系統のうち一方の通信系統に不具合が生じた場合でも、バッテリモジュールのバッテリセル群の端子電圧の異常の発生を確実に通知することが可能となる。
　（６）本発明のさらに他の局面に従う移動体は、本発明の他の局面に従うバッテリシステムと、移動本体部と、バッテリシステムからの電力を移動本体部を移動させるための動力に変換する動力源とを備えるものである。
　この移動体においては、上記のバッテリシステムからの電力が動力源により動力に変換され、その動力により移動本体部が移動する。
　この移動体には、上記のバッテリシステムが用いられるので、第１の状態検出回路および第２の状態検出回路の一方が故障した場合、または第１および第２の通信系統のうち一方の通信系統に不具合が生じた場合でも、バッテリモジュールのバッテリセル群の端子電圧の異常の発生を確実に通知することが可能となる。
　（７）本発明のさらに他の局面に従う電力貯蔵装置は、本発明の他の局面に従うバッテリシステムと、バッテリシステムの複数のバッテリモジュールの放電または充電に関する制御を行うシステム制御部とを備えるものである。
　この電力貯蔵装置においては、システム制御部により、上記のバッテリシステムの複数のバッテリモジュールの充電または放電に関する制御が行われる。それにより、複数のバッテリモジュールの劣化、過放電および過充電を防止することができる。
　この電力貯蔵装置には、上記のバッテリシステムが用いられるので、第１の状態検出回路および第２の状態検出回路の一方が故障した場合、または第１および第２の通信系統のうち一方の通信系統に不具合が生じた場合でも、バッテリモジュールのバッテリセル群の端子電圧の異常の発生を確実に通知することが可能となる。
　（８）本発明のさらに他の局面に従う電源装置は、外部に接続可能な電源装置であって、本発明のさらに他の局面に従う電力貯蔵装置と、電力貯蔵装置のシステム制御部により制御され、電力貯蔵装置のバッテリシステムと外部との間で電力変換を行う電力変換装置とを備えるものである。
　この電源装置においては、バッテリシステムと外部との間で電力変換装置により電力変換が行われる。電力変換装置が電力貯蔵装置のシステム制御部により制御されることにより、複数のバッテリモジュールの充電または放電に関する制御が行われる。それにより、複数のバッテリモジュールの劣化、過放電および過充電を防止することができる。
　この電源装置には、上記のバッテリシステムが用いられるので、第１の状態検出回路および第２の状態検出回路の一方が故障した場合、または第１および第２の通信系統のうち一方の通信系統に不具合が生じた場合でも、バッテリモジュールのバッテリセル群の端子電圧の異常の発生を確実に通知することが可能となる。
　本発明によれば、バッテリモジュール、バッテリシステム、それを備えた電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置のバッテリセル群の端子電圧の異常の発生を確実に通知可能となる。
図１は第１の実施の形態に係るバッテリシステムの構成を示すブロック図である。 図２はバッテリモジュールの電圧検出部、異常検出部および均等化回路の構成を示すブロック図である。 図３はバッテリモジュールのプリント回路基板の一構成例を示す模式的平面図である。 図４は第２の実施の形態に係るバッテリシステムの構成を示すブロック図である。 図５は第２の実施の形態におけるプリント回路基板の一構成例を示す模式的平面図である。 図６は第３の実施の形態に係るバッテリシステムの構成を示すブロック図である。 図７は第３の実施の形態におけるプリント回路基板の一構成例を示す模式的平面図である。 図８はバッテリモジュールの一例を示す外観斜視図である。 図９はバッテリシステムを備える電動自動車の構成を示すブロック図である。 図１０は電源装置の構成を示すブロック図である。
　［１］第１の実施の形態
　以下、第１の実施の形態に係るバッテリシステムについて図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態に係るバッテリシステムは、電力を駆動源とする電動車両（例えば電動自動車）に搭載される。バッテリシステムは、充放電が可能な複数のバッテリセルを備える蓄電装置または民生機器等に用いることもできる。
　（１）バッテリシステムの構成
　図１は、第１の実施の形態に係るバッテリシステムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、バッテリシステム５００は、複数のバッテリモジュール１００、バッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）５１０、コンタクタ５２０およびＨＶ（High Voltage；高圧）コネクタ５３０を備える。本実施の形態では、バッテリシステム５００は３個のバッテリモジュール１００を含む。以下の説明において、３個のバッテリモジュール１００をそれぞれバッテリモジュール１００ａ，１００ｂ，１００ｃと呼ぶ。
　各バッテリモジュール１００ａ～１００ｃは、複数のバッテリセル１０からなるバッテリセル群ＢＬ、電圧検出部２０、異常検出部３０、演算処理装置４０、通信ドライバ６０、均等化回路７０および絶縁素子ＤＩを含む。バッテリセル群ＢＬの複数のバッテリセル１０は直列接続されている。バッテリセル群ＢＬは、互いに隣接するように配置されるとともにバッテリブロックとして一体的に保持されている。バッテリセル群ＢＬには、温度を検出するための複数のサーミスタＴＨ（後述する図８参照）が取り付けられる。各バッテリセル１０は、例えばリチウムイオン電池またはニッケル水素電池等の二次電池である。
　複数のバッテリモジュール１００ａ～１００ｃのバッテリセル群ＢＬは、電源線を通して直列接続されている。これにより、バッテリシステム５００においては、複数のバッテリモジュール１００ａ～１００ｃの全てのバッテリセル１０が直列接続されている。
　まず、バッテリモジュール１００ａの各部の動作について説明する。電圧検出部２０は複数のバッテリセル１０の端子電圧を検出し、検出した端子電圧の値を示す検出信号ＤＡを絶縁素子ＤＩを介して演算処理装置４０に与える。
　異常検出部３０は、対応するバッテリセル群ＢＬの複数のバッテリセル１０の端子電圧の異常の有無を検出し、その検出結果を示す検出信号ＤＴ１を発生する。バッテリモジュール１００ａの異常検出部３０により発生される検出信号ＤＴ１は、信号線Ｐ１を介してバッテリモジュール１００ｂの異常検出部３０に与えられる。各バッテリセル１０の過放電および過充電を防止するために、端子電圧の許容電圧範囲が定められている。本実施の形態では、異常検出部３０は、各バッテリセル１０の端子電圧が許容電圧範囲の上限値（以下、上限電圧と呼ぶ。）以上であるか否かを検出するとともに端子電圧が許容電圧範囲の下限値（以下、下限電圧と呼ぶ。）以下であるか否かを検出する。
　異常検出部３０は、対応するバッテリセル群ＢＬの少なくとも１つのバッテリセル１０の端子電圧が上限電圧以上である場合または下限電圧以下である場合（異常検出時）に、異常を示す例えば“Ｈ”レベルの検出信号ＤＴ１を発生する。異常検出部３０は、対応するバッテリセル群ＢＬの全てのバッテリセル１０の端子電圧が許容電圧範囲内にある場合（正常検出時）に、正常を示す例えば“Ｌ”レベルの検出信号ＤＴ１を発生する。
　演算処理装置４０は、例えばＣＰＵおよびメモリ、またはマイクロコンピュータからなる。この演算処理装置４０は、通信ドライバ６０を介して例えばＣＡＮ（Controller Area Network）通信を行う。これにより、演算処理装置４０は、電圧検出部２０から与えられた検出信号ＤＡに基づいて、複数のバッテリセル１０の端子電圧の値を通信ドライバ６０およびバスＢＳを介してバッテリＥＣＵ５１０に送信する。バスＢＳは、ＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）基板またはフラットケーブル等により構成される。
　また、演算処理装置４０は、後述する図８のサーミスタＴＨから与えられるバッテリモジュール１００ａの温度の値を通信ドライバ６０およびバスＢＳを介してバッテリＥＣＵ５１０に送信する。さらに、演算処理装置４０は、複数のバッテリセル１０の端子電圧の値および温度の値を用いた各種演算処理および判定処理を行う。さらに、演算処理装置４０は、バッテリＥＣＵ５１０から各種指令信号をバスＢＳおよび通信ドライバ６０を介して受信する。
　均等化回路７０は、演算処理装置４０の制御によりバッテリセル群ＢＬの複数のバッテリセル１０の端子電圧を均等化する均等化処理を行う。
　バッテリモジュール１００ｂ，１００ｃの構成および動作は、次の点を除いてバッテリモジュール１００ａの構成と動作と同様である。
　バッテリモジュール１００ｂの異常検出部３０は、対応するバッテリセル群ＢＬの端子電圧の異常の有無を検出するとともに、バッテリモジュール１００ａから与えられた検出信号ＤＴ１が“Ｈ”レベルか否かを判定し、その検出および判定結果に基づく検出信号ＤＴ２を発生する。具体的には、異常検出部３０は、対応するバッテリセル群ＢＬの端子電圧の異常が検出された場合、またはバッテリモジュール１００ａから与えられた検出信号ＤＴ１が“Ｈ”レベル（異常）である場合に、異常を示す例えば“Ｈ”レベルの検出信号ＤＴ２を発生する。異常検出部３０は、対応するバッテリセル群ＢＬの正常が検出されかつバッテリモジュール１００ａから与えられた検出信号ＤＴ１が“Ｌ”レベル（正常）である場合に、正常を示す例えば“Ｌ”レベルの検出信号ＤＴ２を発生する。バッテリモジュール１００ｂの異常検出部３０により発生される検出信号ＤＴ２は、信号線Ｐ２を介してバッテリモジュール１００ｃの異常検出部３０に与えられる。
　また、バッテリモジュール１００ｂの演算処理装置４０は、後述する図８のサーミスタＴＨから与えられるバッテリモジュール１００ｂの温度の値を通信ドライバ６０およびバスＢＳを介してバッテリＥＣＵ５１０に送信する。
　バッテリモジュール１００ｃの異常検出部３０は、対応するバッテリセル群ＢＬの端子電圧の異常の有無を検出するとともに、バッテリモジュール１００ｂから与えられた検出信号ＤＴ２が“Ｈ”レベルか否かを判定し、その検出および判定結果に基づく検出信号ＤＴ３を発生する。異常検出部３０は、対応するバッテリセル群ＢＬの端子電圧の異常が検出された場合、またはバッテリモジュール１００ｂから与えられた検出信号ＤＴ２が“Ｈ”レベル（異常）である場合に、異常を示す例えば“Ｈ”レベルの検出信号ＤＴ３を発生する。異常検出部３０は、対応するバッテリセル群ＢＬの正常が検出されかつバッテリモジュール１００ｂから与えられた検出信号ＤＴ２が“Ｌ”レベル（正常）である場合に、正常を示す例えば“Ｌ”レベルの検出信号ＤＴ３を発生する。バッテリモジュール１００ｃの異常検出部３０により発生される検出信号ＤＴ３は、信号線Ｐ３を介してバッテリＥＣＵ５１０に与えられる。
　また、バッテリモジュール１００ｃの演算処理装置４０は、後述する図８のサーミスタＴＨから与えられるバッテリモジュール１００ｃの温度の値を通信ドライバ６０およびバスＢＳを介してバッテリＥＣＵ５１０に送信する。
　バッテリＥＣＵ５１０は、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの演算処理装置４０から与えられた複数のバッテリセル１０の端子電圧の値に基づいて各バッテリセル１０の充電量を算出する。また、バッテリＥＣＵ５１０は、各バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの演算処理装置４０から与えられた複数のバッテリセル１０の端子電圧の値に基づいて各バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの異常の有無を判定する。バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの異常とは、例えば、バッテリセル１０の過放電、過充電または温度異常等を含む。
　さらに、バッテリＥＣＵ５１０は、バッテリモジュール１００ｃの異常検出部３０から与えられる検出信号ＤＴ３に基づいて、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの複数のバッテリセル１０の端子電圧の異常の有無を検出する。
　バッテリモジュール１００ａの最も高電位のプラス電極に接続される電源線およびバッテリモジュール１００ｃの最も低電位のマイナス電極に接続される電源線は、コンタクタ５２０に接続される。また、コンタクタ５２０は、ＨＶコネクタ５３０を介して電動車両のモータ等の負荷に接続される。バッテリＥＣＵ５１０は、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃに異常が発生した場合、コンタクタ５２０をオフする。これにより、異常時には、複数のバッテリセル１０に電流が流れないので、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの異常発熱が防止される。
　バッテリＥＣＵ５１０は、バスを介して電動車両の主制御部３００（後述する図９参照）に接続される。バッテリＥＣＵ５１０から主制御部３００に各バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの充電量（バッテリセル１０の充電量）が与えられる。主制御部３００は、その充電量に基づいて電動車両の動力（例えばモータの回転速度）を制御する。また、各バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの充電量が少なくなると、主制御部３００は、電源線に接続された図示しない発電装置を制御して各バッテリモジュール１００ａ～１００ｃを充電する。
　（２）電圧検出部および異常検出部の構成
　図２は、バッテリモジュール１００ｂの電圧検出部２０、異常検出部３０および均等化回路７０の構成を示すブロック図である。
　電圧検出部２０は、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：特定用途向け集積回路）からなる。電圧検出部２０は、複数の差動増幅器２１、マルチプレクサ２２、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器２３および通信回路２４を含む。
　各差動増幅器２１は２つの入力端子および出力端子を有する。各差動増幅器２１は、２つの入力端子に入力された電圧を差動増幅し、増幅された電圧を出力端子から出力する。各差動増幅器２１の２つの入力端子は、それぞれ導体線Ｗ１により対応するバッテリセル１０のプラス電極およびマイナス電極に接続される。これにより、各バッテリセル１０のプラス電極とマイナス電極との間の電圧が各差動増幅器２１により差動増幅される。各差動増幅器２１の出力電圧は各バッテリセル１０の端子電圧に相当する。複数の差動増幅器２１から出力される端子電圧はマルチプレクサ２２に与えられる。マルチプレクサ２２は、複数の差動増幅器２１から与えられる端子電圧を順次Ａ／Ｄ変換器２３に出力する。
　Ａ／Ｄ変換器２３は、マルチプレクサ２２から出力される端子電圧をデジタル値に変換する。Ａ／Ｄ変換器２３により得られたデジタル値は、端子電圧の値を示す検出信号ＤＡとして通信回路２４を介して演算処理装置４０（図１参照）に与えられる。
　異常検出部３０は、例えばＡＳＩＣからなる。異常検出部３０は、複数の差動増幅器３１、マルチプレクサ３２、スイッチ回路３３、基準電圧出力部３４，３５、コンパレータ３６、検出信号出力回路３７および通信回路３８ａ，３８ｂを含む。
　各差動増幅器３１は２つの入力端子および出力端子を有する。各差動増幅器３１は、２つの入力端子に入力された電圧を差動増幅し、増幅された電圧を出力端子から出力する。各差動増幅器３１の２つの入力端子は、それぞれ導体線Ｗ１により対応するバッテリセル１０のプラス電極およびマイナス電極に接続される。これにより、各バッテリセル１０のプラス電極とマイナス電極との間の電圧が各差動増幅器３１により差動増幅される。各差動増幅器３１の出力電圧は各バッテリセル１０の端子電圧に相当する。複数の差動増幅器３１から出力される端子電圧はマルチプレクサ３２に与えられる。マルチプレクサ３２は、複数の差動増幅器３１から与えられる端子電圧を順次コンパレータ３６に出力する。
　スイッチ回路３３は、端子ＣＰ０，ＣＰ１，ＣＰ２を有する。基準電圧出力部３４は、スイッチ回路３３の端子ＣＰ１に上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏを出力する。基準電圧出力部３５は出力端子ＣＰ２に下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕを出力する。上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏは例えば４．２Ｖ（４．１９Ｖ以上４．２１Ｖ以下）に設定され、下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕは例えば約２．０Ｖ（１．９９Ｖ以上２．０１Ｖ以下）に設定される。
　コンパレータ３６は２つの入力端子および出力端子を有する。コンパレータ３６の一方の入力端子はマルチプレクサ３２に接続される。コンパレータ３６の他方の入力端子はスイッチ回路３３の端子ＣＰ０に接続される。スイッチ回路３３は、一定周期で端子ＣＰ０が複数の端子ＣＰ１，ＣＰ２に交互に接続されるように切り替わる。これにより、コンパレータ３６の一方の入力端子にはマルチプレクサ３２から出力される端子電圧が与えられるとともに、コンパレータ３６の他方の入力端子には上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏおよび下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕが交互に与えられる。この場合、コンパレータ３６は、マルチプレクサ３２から与えられるバッテリセル１０の端子電圧を上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏおよび下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕと順に比較し、比較結果を示す信号を検出信号出力回路３７に出力する。
　検出信号出力回路３７は、コンパレータ３６の出力信号に基づいて、複数のバッテリセル１０の少なくとも１つの端子電圧が上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏ以上であるか否かを判定するとともに、複数のバッテリセル１０の少なくとも１つの端子電圧が下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕ以下であるか否かを判定する。
　複数のバッテリセル１０の少なくとも１つの端子電圧が上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏ以上である場合または下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕ以下である場合、検出信号出力回路３７は対応するバッテリセル群ＢＬの端子電圧が異常であると判定する。全てのバッテリセル１０の端子電圧が上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏ未満でありかつ下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕを超えている場合、検出信号出力回路３７は、対応するバッテリセル群ＢＬの端子電圧が正常であると判定する。
　通信回路３８ａは、バッテリモジュール１００ａの異常検出部３０から信号線Ｐ１を介して与えられる検出信号ＤＴ１を検出信号出力回路３７に与える。
　検出信号出力回路３７は、対応するバッテリセル群ＢＬの端子電圧が異常であると判定した場合または検出信号ＤＴ１が“Ｈ”レベル（異常）である場合に、異常を示す例えば“Ｈ”レベルの検出信号ＤＴ２を発生する。検出信号出力回路３７は、対応するバッテリセル群ＢＬの端子電圧が正常であると判定しかつ検出信号ＤＴ１が“Ｌ”レベル（正常）である場合に、正常を示す例えば“Ｌ”レベルの検出信号ＤＴ２を発生する。
　通信回路３８ｂは、検出信号出力回路３７により発生される検出信号ＤＴ２を信号線Ｐ２を介してバッテリモジュール１００ｃの異常検出部３０に与える。
　均等化回路７０は、抵抗Ｒおよびスイッチング素子ＳＷからなる複数組の直列回路を含む。各バッテリセル１０のプラス電極とマイナス電極との間には、抵抗Ｒおよびスイッチング素子ＳＷからなる１組の直列回路が接続される。スイッチング素子ＳＷのオンおよびオフは、図１の演算処理装置４０を介してバッテリＥＣＵ５１０により制御される。なお、通常状態では、スイッチング素子ＳＷはオフになっている。
　図１のバッテリモジュール１００ａ，１００ｃの電圧検出部２０、異常検出部３０および均等化回路７０の構成は、次の点を除いてバッテリモジュール１００ｂの電圧検出部２０、異常検出部３０および均等化回路７０の構成と動作と同様である。
　バッテリモジュール１００ａにおいては、通信回路３８ａには検出信号が入力されない。検出信号出力回路３７は、対応するバッテリセル群ＢＬの端子電圧が異常であると判定した場合に、異常を示す例えば“Ｈ”レベルの検出信号ＤＴ１を発生する。検出信号出力回路３７は、対応するバッテリセル群ＢＬの端子電圧が正常であると判定した場合に、正常を示す例えば“Ｌ”レベルの検出信号ＤＴ１を発生する。通信回路３８ｂは、検出信号出力回路３７により発生される検出信号ＤＴ１を信号線Ｐ１を介してバッテリモジュール１００ｂの異常検出部３０に与える。
　バッテリモジュール１００ｃにおいては、通信回路３８ａは、バッテリモジュール１００ｂの異常検出部３０から信号線Ｐ２を介して与えられる検出信号ＤＴ２を検出信号出力回路３７に与える。検出信号出力回路３７は、対応するバッテリセル群ＢＬの端子電圧が異常であると判定した場合または検出信号ＤＴ２が“Ｈ”レベル（異常）である場合に、異常を示す例えば“Ｈ”レベルの検出信号ＤＴ３を発生する。検出信号出力回路３７は、対応するバッテリセル群ＢＬの端子電圧が正常であると判定しかつ検出信号ＤＴ２が“Ｌ”レベル（正常）である場合に、正常を示す例えば“Ｌ”レベルの検出信号ＤＴ３を発生する。通信回路３８ｂは、検出信号出力回路３７により発生される検出信号ＤＴ３を信号線Ｐ３を介して図１のバッテリＥＣＵ５１０に与える。バッテリモジュール１００ｃの異常検出部３０の通信回路３８ｂとバッテリＥＣＵ５１０との間には、図示しない絶縁素子が設けられる。
　（３）プリント回路基板の一構成例
　図１の各バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの電圧検出部２０、異常検出部３０、演算処理装置４０、通信ドライバ６０、均等化回路７０および絶縁素子ＤＩは、リジッドプリント回路基板（以下、プリント回路基板と呼ぶ。）に実装される。図３は、バッテリモジュール１００ｂのプリント回路基板の一構成例を示す模式的平面図である。図３に示すように、プリント回路基板１１０には、コネクタＣＮａ，ＣＮｂ，ＣＮｃがさらに実装される。また、プリント回路基板１１０は、第１の実装領域ＭＴ１、第２の実装領域ＭＴ２および帯状の絶縁領域ＩＮＳを有する。
　第２の実装領域ＭＴ２は、プリント回路基板１１０の１つの角部に形成される。絶縁領域ＩＮＳは、第２の実装領域ＭＴ２に沿って延びるように形成される。第１の実装領域ＭＴ１は、プリント回路基板１１０の残りの部分に形成される。第１の実装領域ＭＴ１と第２の実装領域ＭＴ２とは絶縁領域ＩＮＳにより互いに分離される。それにより、第１の実装領域ＭＴ１と第２の実装領域ＭＴ２とは絶縁領域ＩＮＳにより電気的に絶縁される。
　第１の実装領域ＭＴ１には、電圧検出部２０、異常検出部３０、均等化回路７０およびコネクタＣＮｂ，ＣＮｃが実装される。電圧検出部２０、異常検出部３０および均等化回路７０の電源として、バッテリセル群ＢＬの複数のバッテリセル１０が電圧検出部２０、異常検出部３０および均等化回路７０に接続される。
　電圧検出部２０、異常検出部３０、均等化回路７０およびコネクタＣＮｂ，ＣＮｃの実装領域ならびに接続線の形成領域を除いて、第１の実装領域ＭＴ１にグランドパターンＧＮＤ１が形成される。グランドパターンＧＮＤ１は、バッテリセル群ＢＬの複数のバッテリセル１０の基準電位（グランド電位）に保持される。
　第２の実装領域ＭＴ２には、演算処理装置４０、通信ドライバ６０およびコネクタＣＮａが実装される。演算処理装置４０および通信ドライバ６０の電源として、電動車両の非動力用バッテリＢＡＴが演算処理装置４０および通信ドライバ６０に接続される。
　演算処理装置４０、通信ドライバ６０およびコネクタＣＮａの実装領域ならびに複数の接続線の形成領域を除いて、第２の実装領域ＭＴ２にグランドパターンＧＮＤ２が形成される。グランドパターンＧＮＤ２は非動力用バッテリＢＡＴの基準電位（グランド電位）に保持される。
　このように、電圧検出部２０、異常検出部３０および均等化回路７０にはバッテリセル群ＢＬの複数のバッテリセル１０により電力が供給され、演算処理装置４０および通信ドライバ６０には、非動力用バッテリＢＡＴにより電力が供給される。それにより、演算処理装置４０および通信ドライバ６０を電圧検出部２０、異常検出部３０および均等化回路７０から独立に安定して動作させることができる。
　絶縁素子ＤＩは、絶縁領域ＩＮＳをまたぐように実装される。絶縁素子ＤＩは、電圧検出部２０と演算処理装置４０とを互いに電気的に絶縁しつつ電圧検出部２０と演算処理装置４０との間で信号を伝送する。絶縁素子ＤＩとしては、例えばデジタルアイソレータまたはフォトカプラ等を用いることができる。本実施の形態においては、絶縁素子ＤＩとしてデジタルアイソレータを用いる。
　第２の実装領域ＭＴ２において、演算処理装置４０とコネクタＣＮａとは、通信ドライバ６０を介して接続される。これにより、演算処理装置４０から出力される複数のバッテリセル１０の端子電圧の値およびバッテリモジュール１００ａ～１００ｃの温度の値が通信ドライバ６０を介してコネクタＣＮａに与えられる。コネクタＣＮａには、図１のバスＢＳが接続される。
　第１の実装領域ＭＴ１において、コネクタＣＮｂが図２の異常検出部３０の通信回路３８ａに接続されるとともに、コネクタＣＮｃが図２の異常検出部３０の通信回路３８ｃに接続される。
　バッテリモジュール１００ａ，１００ｂ，１００ｃのコネクタＣＮｃには、図１の信号線Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がそれぞれ接続される。バッテリモジュール１００ｂ，１００ｃのコネクタＣＮｂには、図１の信号線Ｐ１，Ｐ２がそれぞれ接続される。なお、バッテリモジュール１００ａのプリント回路基板１１０においては、コネクタＣＮｂは設けられなくてもよい。
　（４）バッテリセルの端子電圧の均等化処理
　バッテリＥＣＵ５１０は、電圧検出部２０により検出された各バッテリセル１０の端子電圧の値を演算処理装置４０を介して取得する。ここで、バッテリＥＣＵ５１０は、あるバッテリセル１０の端子電圧の値が他のバッテリセル１０の端子電圧の値よりも高いと判定した場合、そのバッテリセル１０に対応する均等化回路７０のスイッチング素子ＳＷをオンにする指令信号を演算処理装置４０に与える。それにより、そのバッテリセル１０に充電された電荷が抵抗Ｒを通して放電される。
　バッテリＥＣＵ５１０は、そのバッテリセル１０の端子電圧の値が他のバッテリセル１０の端子電圧の値と略等しくなるまで低下したと判定した場合、そのバッテリセル１０に対応する均等化回路７０のスイッチング素子ＳＷをオフにする指令信号を演算処理装置４０に与える。それにより、全てのバッテリセル１０の端子電圧の値が略均等に保たれる。これにより、一部のバッテリセル１０の過充電および過放電を防止することができる。その結果、バッテリセル１０の劣化を防止することができる。
　（５）バッテリシステムの動作および効果
　バッテリモジュール１００ａにおいて、異常検出部３０は、対応するバッテリセル群ＢＬの端子電圧が異常であると判定した場合に、異常を示す検出信号ＤＴ１を発生する。一方、異常検出部３０は、対応するバッテリセル群ＢＬの端子電圧が正常であると判定した場合に、正常を示す検出信号ＤＴ１を発生する。異常検出部３０により発生された検出信号ＤＴ１は、バッテリモジュール１００ｂの異常検出部３０に与えられる。
　バッテリモジュール１００ｂにおいて、異常検出部３０は、対応するバッテリセル群ＢＬの端子電圧が異常であると判定した場合またはバッテリモジュール１００ａにより与えられた検出信号ＤＴ１が異常を示す場合に、異常を示す検出信号ＤＴ２を発生する。一方、異常検出部３０は、対応するバッテリセル群ＢＬの端子電圧が正常であると判定しかつバッテリモジュール１００ａにより与えられた検出信号ＤＴ１が正常を示す場合に、正常を示す検出信号ＤＴ２を発生する。異常検出部３０により発生された検出信号ＤＴ２は、バッテリモジュール１００ｃの異常検出部３０に与えられる。
　バッテリモジュール１００ｃにおいて、異常検出部３０は、対応するバッテリセル群ＢＬの端子電圧が異常であると判定した場合またはバッテリモジュール１００ｂにより与えられた検出信号ＤＴ２が異常を示す場合に、異常を示す検出信号ＤＴ３を発生する。一方、異常検出部３０は、対応するバッテリセル群ＢＬの端子電圧が正常であると判定しかつバッテリモジュール１００ｂにより与えられた検出信号ＤＴ２が正常を示す場合に、正常を示す検出信号ＤＴ３を発生する。異常検出部３０により発生された検出信号ＤＴ３は、バッテリＥＣＵ５１０に与えられる。
　このようにして、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの全てのバッテリセル１０の端子電圧が正常であると判定された場合、バッテリＥＣＵ５１０は、バッテリモジュール１００ｃの異常検出部３０から正常を示す検出信号ＤＴ３を取得する。一方、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの少なくとも１つのバッテリセル１０の端子電圧が異常であると判定された場合、バッテリＥＣＵ５１０は、バッテリモジュール１００ｃの異常検出部３０から異常を示す検出信号ＤＴ３を取得する。それにより、バッテリＥＣＵ５１０は、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの複数のバッテリセル１０の端子電圧の異常の有無を検出することができる。
　同時に、バッテリＥＣＵ５１０は、各バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの電圧検出部２０から、絶縁素子ＤＩ、演算処理装置４０、通信ドライバ６０およびバスＢＳを通して複数のバッテリセル１０の端子電圧の値を取得する。これにより、バッテリＥＣＵ５１０は、取得した端子電圧の値に基づいて複数のバッテリセル１０の異常の有無を検出することができる。
　上記の構成によれば、電圧検出部２０、絶縁素子ＤＩ、演算処理装置４０もしくは通信ドライバ６０が故障した場合またはバスＢＳに不具合が生じた場合でも、異常検出部３０により検出されたバッテリセル群ＢＬの端子電圧の異常を信号線Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を通してバッテリＥＣＵ５１０に通知することができる。また、異常検出部３０が故障した場合または信号線Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に不具合が生じた場合でも、電圧検出部２０により検出されたバッテリセル群ＢＬの端子電圧の値を絶縁素子ＤＩ、演算処理装置４０、通信ドライバ６０およびバスＢＳを通してバッテリＥＣＵ５１０に通知することができる。このように、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃのバッテリセル群ＢＬの端子電圧の異常の発生を確実にバッテリＥＣＵ５１０に通知することが可能となる。
　［２］第２の実施の形態
　第２の実施の形態に係るバッテリシステム５００について、第１の実施の形態に係るバッテリシステム５００と異なる点を説明する。図４は、第２の実施の形態に係るバッテリシステム５００の構成を示すブロック図である。図４に示すように、バッテリシステム５００は、電力変換部ＤＤＣをさらに含む。
　本実施の形態において、電力変換部ＤＤＣは、演算処理装置４０に接続される。演算処理装置４０には、電力変換部ＤＤＣにより電力が供給される。
　電圧検出部２０は複数のバッテリセル１０の端子電圧を検出し、検出した端子電圧の値を示す検出信号ＤＡを絶縁素子ＤＩを介さずに演算処理装置４０に与える。
　演算処理装置４０は、電圧検出部２０から与えられた検出信号ＤＡに基づいて、複数のバッテリセル１０の端子電圧の値を絶縁素子ＤＩ、通信ドライバ６０およびバスＢＳを介してバッテリＥＣＵ５１０に送信する。また、演算処理装置４０は、後述する図８のサーミスタＴＨから与えられるバッテリモジュール１００ａ～１００ｃの温度の値を絶縁素子ＤＩ、通信ドライバ６０およびバスＢＳを介してバッテリＥＣＵ５１０に送信する。さらに、演算処理装置４０は、バッテリＥＣＵ５１０から各種指令信号をバスＢＳ、通信ドライバ６０および絶縁素子ＤＩを介して受信する。
　図５は、第２の実施の形態におけるプリント回路基板１１０の一構成例を示す模式的平面図である。図５に示すように、プリント回路基板１１０には、電力変換部ＤＤＣがさらに実装される。また、演算処理装置４０は、第２の実装領域ＭＴ２ではなく第１の実装領域ＭＴ１に実装される。
　電力変換部ＤＤＣは、絶縁領域ＩＮＳをまたぐように実装される。電力変換部ＤＤＣは、接続線により演算処理装置４０に接続されるとともに、非動力用バッテリＢＡＴに接続される。電力変換部ＤＤＣは、バッテリセル群ＢＬの複数のバッテリセル１０と演算処理装置４０とを互いに電気的に絶縁しつつ、非動力用バッテリＢＡＴの電力を演算処理装置４０に与える。電力変換部ＤＤＣとしては、例えばＤＣ／ＤＣ（直流／直流）コンバータを用いることができる。この場合、電力変換部ＤＤＣは、非動力用バッテリＢＡＴの電圧をバッテリセル群ＢＬの電圧と等しい電源電圧に変換し、その電源電圧を演算処理装置４０に与える。
　第１の実施の形態と同様に、この構成によれば、電圧検出部２０、異常検出部３０および均等化回路７０にはバッテリセル群ＢＬの複数のバッテリセル１０により電力が供給され、演算処理装置４０および通信ドライバ６０には、非動力用バッテリＢＡＴにより電力が供給される。それにより、演算処理装置４０および通信ドライバ６０を電圧検出部２０、異常検出部３０および均等化回路７０から独立に安定して動作させることができる。
　［３］第３の実施の形態
　第３の実施の形態に係るバッテリシステム５００について、第２の実施の形態に係るバッテリシステム５００と異なる点を説明する。図６は、第３の実施の形態に係るバッテリシステム５００の構成を示すブロック図である。図７は、第３の実施の形態におけるプリント回路基板１１０の一構成例を示す模式的平面図である。
　図６および図７に示すように、本実施の形態においては、バッテリシステム５００は、電力変換部ＤＤＣを有さない。本実施の形態においては、演算処理装置４０には、バッテリセル群ＢＬの複数のバッテリセル１０により電力が供給される。この場合、電圧検出部２０、異常検出部３０、演算処理装置４０および均等化回路７０に電力を供給するための構成が簡単になる。
　［４］バッテリモジュール
　バッテリモジュール１００の構造について説明する。図８は、バッテリモジュール１００の一例を示す外観斜視図である。なお、図８においては、矢印Ｘ，Ｙ，Ｚで示すように、互いに直交する三方向をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向と定義する。なお、本例では、Ｘ方向およびＹ方向が水平面に平行な方向であり、Ｚ方向が水平面に直交する方向である。また、上方向は矢印Ｚが向く方向である。
　図８に示すように、バッテリモジュール１００においては、扁平な略直方体形状を有する複数のバッテリセル１０がＸ方向に並ぶように配置される。略板形状を有する一対の端面枠ＥＰがＹＺ平面に平行に配置される。一対の上端枠ＦＲ１および一対の下端枠ＦＲ２は、Ｘ方向に延びるように配置される。一対の端面枠ＥＰの四隅には、一対の上端枠ＦＲ１および一対の下端枠ＦＲ２を接続するための接続部が形成される。一対の端面枠ＥＰの間に複数のバッテリセル１０が配置された状態で、一対の端面枠ＥＰの上側の接続部に一対の上端枠ＦＲ１が取り付けられ、一対の端面枠ＥＰの下側の接続部に一対の下端枠ＦＲ２が取り付けられる。これにより、複数のバッテリセル１０が、一対の端面枠ＥＰ、一対の上端枠ＦＲ１および一対の下端枠ＦＲ２により一体的に固定される。複数のバッテリセル１０、一対の端面枠ＥＰ、一対の上端枠ＦＲ１および一対の下端枠ＦＲ２により略直方体形状のバッテリブロックＢＬＫが構成される。バッテリブロックＢＬＫは図１のバッテリセル群ＢＬを含む。
　一方の端面枠ＥＰには、プリント回路基板１１０が取り付けられる。バッテリブロックＢＬＫの側面には、バッテリモジュール１００の温度を検出する複数のサーミスタＴＨが取り付けられる。
　ここで、各バッテリセル１０は、Ｙ方向に沿って並ぶようにバッテリブロックＢＬＫの上面にプラス電極１０ａおよびマイナス電極１０ｂを有する。バッテリモジュール１００において、各バッテリセル１０は、隣接するバッテリセル１０間でＹ方向におけるプラス電極１０ａおよびマイナス電極１０ｂの位置関係が互いに逆になるように配置される。また、複数のバッテリセル１０の一方の電極１０ａ，１０ｂがＸ方向に沿って一列に並び、複数のバッテリセル１０の他方の電極１０ａ，１０ｂがＸ方向に沿って一列に並ぶ。
　それにより、隣接する２個のバッテリセル１０間では、一方のバッテリセル１０のプラス電極１０ａと他方のバッテリセル１０のマイナス電極１０ｂとが近接し、一方のバッテリセル１０のマイナス電極１０ｂと他方のバッテリセル１０のプラス電極１０ａとが近接する。この状態で、近接する２個の電極１０ａ，１０ｂに、例えば銅からなるバスバーＢＢが取り付けられる。これにより、複数のバッテリセル１０が直列接続される。
　Ｙ方向における複数のバッテリセル１０の一端部側には、Ｘ方向に延びる長尺状のフレキシブルプリント回路基板（以下、ＦＰＣ基板と略記する。）１２０が複数のバスバーＢＢに共通して接続される。同様に、Ｙ方向における複数のバッテリセル１０の他端部側には、Ｘ方向に延びる長尺状のＦＰＣ基板１２０が複数のバスバーＢＢに共通して接続される。
　ＦＰＣ基板１２０は、主として絶縁層上に後述する図２の複数の導体線Ｗ１が形成された構成を有し、屈曲性および可撓性を有する。ＦＰＣ基板１２０を構成する絶縁層の材料としては例えばポリイミドが用いられ、導体線Ｗ１の材料としては例えば銅が用いられる。各ＦＰＣ基板１２０は、バッテリセル群ＢＬの一方の端面枠ＥＰの上端部分で内側に向かって直角に折り返され、さらに下方に向かって折り返され、プリント回路基板１１０に接続される。これにより、図１の電圧検出部２０、異常検出部３０および均等化回路７０がバッテリセル１０のプラス電極１０ａおよびマイナス電極１０ｂに接続される。
　［５］電動車両
　（１）構成および動作
　電動車両について説明する。電動車両は上記の実施の形態に係るバッテリシステム５００を備える。なお、以下では、電動車両の一例として電動自動車を説明する。
　図９は、バッテリシステム５００を備える電動自動車の構成を示すブロック図である。図９に示すように、電動自動車６００は車体６１０を備える。車体６１０に、図１のバッテリシステム５００ならびに非動力用バッテリＢＡＴ、電力変換部６０１、モータ６０２、駆動輪６０３、アクセル装置６０４、ブレーキ装置６０５、回転速度センサ６０６および主制御部３００が設けられる。モータ６０２が交流（ＡＣ）モータである場合には、電力変換部６０１はインバータ回路を含む。バッテリシステム５００には、図１のバッテリＥＣＵ５１０が含まれている。
　バッテリシステム５００は、電力変換部６０１を介してモータ６０２に接続されるとともに、主制御部３００に接続される。
　主制御部３００には、バッテリシステム５００のバッテリＥＣＵ５１０からバッテリモジュール１００（図１参照）の充電量が与えられる。また、主制御部３００には、アクセル装置６０４、ブレーキ装置６０５および回転速度センサ６０６が接続される。主制御部３００は、例えばＣＰＵおよびメモリ、またはマイクロコンピュータからなる。
　アクセル装置６０４は、電動自動車６００が備えるアクセルペダル６０４ａと、アクセルペダル６０４ａの操作量（踏み込み量）を検出するアクセル検出部６０４ｂとを含む。ユーザによりアクセルペダル６０４ａが操作されると、アクセル検出部６０４ｂは、ユーザにより操作されていない状態を基準としてアクセルペダル６０４ａの操作量を検出する。検出されたアクセルペダル６０４ａの操作量が主制御部３００に与えられる。
　ブレーキ装置６０５は、電動自動車６００が備えるブレーキペダル６０５ａと、ユーザによるブレーキペダル６０５ａの操作量（踏み込み量）を検出するブレーキ検出部６０５ｂとを含む。ユーザによりブレーキペダル６０５ａが操作されると、ブレーキ検出部６０５ｂによりその操作量が検出される。検出されたブレーキペダル６０５ａの操作量が主制御部３００に与えられる。回転速度センサ６０６は、モータ６０２の回転速度を検出する。検出された回転速度は、主制御部３００に与えられる。
　上記のように、主制御部３００には、バッテリモジュール１００の充電量、アクセルペダル６０４ａの操作量、ブレーキペダル６０５ａの操作量およびモータ６０２の回転速度が与えられる。主制御部３００は、これらの情報に基づいてバッテリモジュール１００の充放電制御および電力変換部６０１の電力変換制御を行う。例えば、アクセル操作に基づく電動自動車６００の発進時および加速時には、バッテリシステム５００から電力変換部６０１にバッテリモジュール１００の電力が供給される。
　また、主制御部３００は、与えられたアクセルペダル６０４ａの操作量に基づいて、駆動輪６０３に伝達すべき回転力（指令トルク）を算出し、その指令トルクに基づく制御信号を電力変換部６０１に与える。
　上記の制御信号を受けた電力変換部６０１は、バッテリシステム５００から供給された電力を、駆動輪６０３を駆動するために必要な電力（駆動電力）に変換する。これにより、電力変換部６０１により変換された駆動電力がモータ６０２に供給され、その駆動電力に基づくモータ６０２の回転力が駆動輪６０３に伝達される。
　一方、ブレーキ操作に基づく電動自動車６００の減速時には、モータ６０２は発電装置として機能する。この場合、電力変換部６０１は、モータ６０２により発生された回生電力を複数のバッテリセル１０の充電に適した電力に変換し、複数のバッテリセル１０に与える。それにより、複数のバッテリセル１０が充電される。
　（２）効果
　電動自動車６００においては、上記の実施の形態に係るバッテリシステム５００が設けられるので、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃのバッテリセル群ＢＬの端子電圧の異常の発生を確実に主制御部３００に通知することが可能となる。
　なお、主制御部３００は、バッテリＥＣＵ５１０の機能を有していてもよい。この場合、主制御部３００は、バスＢＳを通して各バッテリシステム５００に含まれる各バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの通信ドライバ６０（図１参照）に接続される。また、主制御部３００は、信号線Ｐ３を通して各バッテリシステム５００に含まれるバッテリモジュール１００ｃの異常検出部３０（図１参照）にさらに接続される。なお、主制御部３００がバッテリＥＣＵ５１０の機能を有する場合には、各バッテリシステム５００には、バッテリＥＣＵ５１０が設けられなくてもよい。
　（３）他の移動体
　上記では、図１のバッテリシステム５００が電動車両に搭載される例について説明したが、バッテリシステム５００が船、航空機、エレベータまたは歩行ロボット等の他の移動体に搭載されてもよい。
　バッテリシステム５００が搭載された船は、例えば、図９の車体６１０の代わりに船体を備え、駆動輪６０３の代わりにスクリューを備え、アクセル装置６０４の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置６０５の代わりに減速入力部を備える。運転者は、船体を加速させる際にアクセル装置６０４の代わりに加速入力部を操作し、船体を減速させる際にブレーキ装置６０５の代わりに減速入力部を操作する。この場合、船体が移動本体部に相当し、モータが動力源に相当し、スクリューが駆動部に相当する。このような構成において、モータがバッテリシステム５００からの電力を受けてその電力を動力に変換し、その動力によってスクリューが回転されることにより船体が移動する。
　同様に、バッテリシステム５００が搭載された航空機は、例えば、図９の車体６１０の代わりに機体を備え、駆動輪６０３の代わりにプロペラを備え、アクセル装置６０４の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置６０５の代わりに減速入力部を備える。この場合、機体が移動本体部に相当し、モータが動力源に相当し、プロペラが駆動部に相当する。このような構成において、モータがバッテリシステム５００からの電力を受けてその電力を動力に変換し、その動力によってプロペラが回転されることにより機体が移動する。
　バッテリシステム５００が搭載されたエレベータは、例えば、図９の車体６１０の代わりに籠を備え、駆動輪６０３の代わりに籠に取り付けられる昇降用ロープを備え、アクセル装置６０４の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置６０５の代わりに減速入力部を備える。この場合、籠が移動本体部に相当し、モータが動力源に相当し、昇降用ロープが駆動部に相当する。このような構成において、モータがバッテリシステム５００からの電力を受けてその電力を動力に変換し、その動力によって昇降用ロープが巻き上げられることにより籠が昇降する。
　バッテリシステム５００が搭載された歩行ロボットは、例えば、図９の車体６１０の代わりに胴体を備え、駆動輪６０３の代わりに足を備え、アクセル装置６０４の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置６０５の代わりに減速入力部を備える。この場合、胴体が移動本体部に相当し、モータが動力源に相当し、足が駆動部に相当する。このような構成において、モータがバッテリシステム５００からの電力を受けてその電力を動力に変換し、その動力によって足が駆動されることにより胴体が移動する。
　このように、バッテリシステム５００が搭載された移動体においては、動力源がバッテリシステム５００からの電力を受けてその電力を動力に変換し、駆動部が動力源により変換された動力により移動本体部を移動させる。
　［６］電源装置
　（１）構成および動作
　電源装置について説明する。図１０は、電源装置の構成を示すブロック図である。図１０に示すように、電源装置７００は、電力貯蔵装置７１０および電力変換装置７２０を備える。電力貯蔵装置７１０は、バッテリシステム群７１１およびコントローラ７１２を備える。バッテリシステム群７１１は複数のバッテリシステム５００を含む。複数のバッテリシステム５００は互いに並列に接続されてもよく、または互いに直列に接続されてもよい。
　コントローラ７１２は、例えばＣＰＵおよびメモリ、またはマイクロコンピュータからなる。コントローラ７１２は、各バッテリシステム５００に含まれるバッテリＥＣＵ５１０（図１参照）に接続される。コントローラ７１２は、各バッテリＥＣＵ５１０から与えられた各バッテリセル１０の充電量に基づいて電力変換装置７２０を制御する。コントローラ７１２は、バッテリシステム５００のバッテリモジュール１００の放電または充電に関する制御として、後述する制御を行う。
　電力変換装置７２０は、ＤＣ／ＤＣ（直流／直流）コンバータ７２１およびＤＣ／ＡＣ（直流／交流）インバータ７２２を含む。ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１は入出力端子７２１ａ，７２１ｂを有し、ＤＣ／ＡＣインバータ７２２は入出力端子７２２ａ，７２２ｂを有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１の入出力端子７２１ａは電力貯蔵装置７１０のバッテリシステム群７１１に各バッテリシステム５００のＨＶコネクタ５３０（図１参照）を介して接続される。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１の入出力端子７２１ｂおよびＤＣ／ＡＣインバータ７２２の入出力端子７２２ａは互いに接続されるとともに電力出力部ＰＵ１に接続される。ＤＣ／ＡＣインバータ７２２の入出力端子７２２ｂは電力出力部ＰＵ２に接続されるとともに他の電力系統に接続される。
　電力出力部ＰＵ１，ＰＵ２は例えばコンセントを含む。電力出力部ＰＵ１，ＰＵ２には、例えば種々の負荷が接続される。他の電力系統は、例えば商用電源または太陽電池を含む。電力出力部ＰＵ１，ＰＵ２および他の電力系統が電源装置に接続される外部の例である。なお、電力系統として太陽電池を用いる場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１の入出力端子７２１ｂに太陽電池が接続される。一方、電力系統として太陽電池を含む太陽光発電システムを用いる場合、ＤＣ／ＡＣインバータ７２２の入出力端子７２２ｂに太陽光発電システムのパワーコンディショナのＡＣ出力部が接続される。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１およびＤＣ／ＡＣインバータ７２２がコントローラ７１２によって制御されることにより、バッテリシステム群７１１の放電および充電が行われる。バッテリシステム群７１１の放電時には、バッテリシステム群７１１から与えられる電力がＤＣ／ＤＣコンバータ７２１によりＤＣ／ＤＣ（直流／直流）変換され、さらにＤＣ／ＡＣインバータ７２２によりＤＣ／ＡＣ（直流／交流）変換される。
　電源装置７００が直流電源として用いられる場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１によりＤＣ／ＤＣ変換された電力が電力出力部ＰＵ１に供給される。電源装置７００が交流電源として用いられる場合、ＤＣ／ＡＣインバータ７２２によりＤＣ／ＡＣ変換された電力が電力出力部ＰＵ２に供給される。また、ＤＣ／ＡＣインバータ７２２により交流に変換された電力を他の電力系統に供給することもできる。
　コントローラ７１２は、バッテリシステム群７１１のバッテリモジュール１００の放電に関する制御の一例として、次の制御を行う。バッテリシステム群７１１の放電時に、コントローラ７１２は、算出された充電量に基づいてバッテリシステム群７１１の放電を停止するか否かまたは放電電流（または放電電力）を制限するか否かを判定し、判定結果に基づいて電力変換装置７２０を制御する。具体的には、バッテリシステム群７１１に含まれる複数のバッテリセル１０（図１参照）のうちいずれかのバッテリセル１０の充電量が予め定められたしきい値よりも小さくなると、コントローラ７１２は、バッテリシステム群７１１の放電が停止されまたは放電電流（または放電電力）が制限されるようにＤＣ／ＤＣコンバータ７２１およびＤＣ／ＡＣインバータ７２２を制御する。これにより、各バッテリセル１０の過放電が防止される。
　放電電流（または放電電力）の制限は、バッテリシステム群７１１の電圧が一定の基準電圧となるように制限されることにより行われる。また、基準電圧は、バッテリセル１０の充電量に基づいて、コントローラ７１２により設定される。
　一方、バッテリシステム群７１１の充電時には、他の電力系統から与えられる交流の電力がＤＣ／ＡＣインバータ７２２によりＡＣ／ＤＣ（交流／直流）変換され、さらにＤＣ／ＤＣコンバータ７２１によりＤＣ／ＤＣ（直流／直流）変換される。ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１からバッテリシステム群７１１に電力が与えられることにより、バッテリシステム群７１１に含まれる複数のバッテリセル１０（図１参照）が充電される。
　コントローラ７１２は、バッテリシステム群７１１のバッテリモジュール１００の充電に関する制御の一例として、次の制御を行う。バッテリシステム群７１１の充電時に、コントローラ７１２は、算出された充電量に基づいてバッテリシステム群７１１の充電を停止するか否かまたは充電電流（または充電電力）を制限するか否かを判定し、判定結果に基づいて電力変換装置７２０を制御する。具体的には、バッテリシステム群７１１に含まれる複数のバッテリセル１０（図１参照）のうちいずれかのバッテリセル１０の充電量が予め定められたしきい値よりも大きくなると、コントローラ７１２は、バッテリシステム群７１１の充電が停止されまたは充電電流（または充電電力）が制限されるようにＤＣ／ＤＣコンバータ７２１およびＤＣ／ＡＣインバータ７２２を制御する。これにより、各バッテリセル１０の過充電が防止される。
　充電電流（または充電電力）の制限は、バッテリシステム群７１１の電圧が一定の基準電圧となるように制限されることにより行われる。また、基準電圧は、バッテリセル１０の充電量に基づいて、コントローラ７１２により設定される。
　なお、電源装置７００と外部との間で互いに電力を供給可能であれば、電力変換装置７２０がＤＣ／ＤＣコンバータ７２１およびＤＣ／ＡＣインバータ７２２のうちいずれか一方のみを有してもよい。また、電源装置７００と外部との間で互いに電力を供給可能であれば、電力変換装置７２０が設けられなくてもよい。
　（２）効果
　電源装置７００においては、コントローラ７１２によりバッテリシステム群７１１と外部との間の電力の供給が制御される。それにより、バッテリシステム群７１１に含まれる各バッテリセル１０の過放電および過充電が防止される。
　電源装置７００においては、上記の実施の形態に係るバッテリシステム５００が設けられるので、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃのバッテリセル群ＢＬの端子電圧の異常の発生を確実にコントローラ７１２に通知することが可能となる。
　コントローラ７１２は、バッテリセル群ＢＬの端子電圧の異常を検出した場合、電力変換装置７２０を制御する。そのため、各バッテリシステム５００には、図１のコンタクタ５２０が設けられなくてもよい。
　コントローラ７１２は、バッテリＥＣＵ５１０の機能を有していてもよい。この場合、コントローラ７１２は、バスＢＳを通して各バッテリシステム５００に含まれる各バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの通信ドライバ６０（図１参照）に接続される。また、コントローラ７１２は、信号線Ｐ３を通して各バッテリシステム５００に含まれるバッテリモジュール１００ｃの異常検出部３０（図１参照）にさらに接続される。なお、コントローラ７１２がバッテリＥＣＵ５１０の機能を有する場合には、各バッテリシステム５００には、バッテリＥＣＵ５１０が設けられなくてもよい。
　［７］他の実施の形態
　（１）上記の実施の形態において、バッテリモジュール１００は複数のバッテリセル１０を含むが、これに限定されない。バッテリモジュール１００は１個のバッテリセル１０を含んでもよい。
　（２）上記の実施の形態において、バッテリシステム５００は３個のバッテリモジュール１００ａ～１００ｃを含むが、これに限定されない。バッテリシステム５００は、２個のバッテリモジュール１００を含んでもよいし、４個以上のバッテリモジュール１００を含んでもよい。
　（３）上記の実施の形態において、バッテリモジュール１００は、１個の電圧検出部２０を含むが、これに限定されない。バッテリモジュール１００に含まれるバッテリセル群ＢＬのバッテリセル１０の数が多い場合、または電圧検出部２０の耐圧が小さい場合には、各バッテリモジュール１００は、複数の電圧検出部２０を含んでもよい。この場合、各電圧検出部２０は、バッテリセル群ＢＬに含まれる複数のバッテリセル１０のうち、対応するバッテリセル１０の各々の端子電圧を検出する。
　（４）上記の実施の形態において、バッテリモジュール１００は、１個の異常検出部３０を含むが、これに限定されない。バッテリモジュール１００に含まれるバッテリセル群ＢＬのバッテリセル１０の数が多い場合、または異常検出部３０の耐圧が小さい場合には、各バッテリモジュール１００は、複数の異常検出部３０を含んでもよい。この場合、各異常検出部３０は、バッテリセル群ＢＬに含まれる複数のバッテリセル１０のうち、対応するバッテリセル１０の異常の有無を検出する。
　［８］請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
　以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
　バッテリセル１０がバッテリセルの例であり、バッテリセル群ＢＬがバッテリセル群の例であり、電圧検出部２０が第１の状態検出回路の例であり、異常検出部３０が第２の状態検出回路の例であり検出信号ＤＡが第１の信号の例であり、検出信号ＤＴ１～ＤＴ３が第２の信号の例である。絶縁素子ＤＩ、演算処理装置４０および通信ドライバ６０からなる通信系統が第１の通信系統の例であり、演算処理装置４０が第１の通信回路の例であり、通信回路３８ａ，３８ｂが第２の通信回路および第２の通信系統の例である。バッテリモジュール１００がバッテリモジュールの例であり、非動力用バッテリＢＡＴが電源の例であり、絶縁素子ＤＩが絶縁素子の例であり、バッテリＥＣＵ５１０が制御部の例であり、バッテリシステム５００がバッテリシステムの例である。
　モータ６０２がモータの例であり、駆動輪６０３が駆動輪の例であり、電動自動車６００が電動車両の例であり、車体６１０、船の船体、航空機の機体、エレベータの籠または歩行ロボットの胴体が移動本体部の例である。モータ６０２、駆動輪６０３、スクリュー、プロペラ、昇降用ロープの巻上モータまたは歩行ロボットの足が動力源の例であり、電動自動車６００、船、航空機、エレベータまたは歩行ロボットが移動体の例である。コントローラ７１２がシステム制御部の例であり、電力貯蔵装置７１０が電力貯蔵装置の例であり、電源装置７００が電源装置の例であり、電力変換装置７２０が電力変換装置の例である。
　請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。

Claims (8)

  1. １または複数のバッテリセルを含むバッテリセル群と、
    　前記バッテリセル群の第１の異常状態を検出する第１の状態検出回路と、
    　前記バッテリセル群の第２の異常状態を検出する第２の状態検出回路と、
    　前記第１の状態検出回路により検出された第１の異常状態を示す第１の信号を外部に送信する第１の通信系統と、
    　前記第２の状態検出回路により検出された第２の異常状態を示す第２の信号を外部に送信する第２の通信系統とを備える、バッテリモジュール。
  2. 前記第１の状態検出回路および前記第２の状態検出回路は、前記バッテリセル群からの電力により動作し、前記第１の通信系統は、前記バッテリセル群とは異なる電源からの電力により動作する第１の通信回路を含み、前記第２の通信系統は、前記バッテリセル群からの電力により動作する第２の通信回路を含む、請求項１記載のバッテリモジュール。
  3. 前記第１の状態検出回路および前記第２の状態検出回路は、前記バッテリセル群からの電力により動作し、前記第１の通信系統は、前記バッテリセル群からの電力により動作する第１の通信回路および前記第１の通信回路を外部に接続する絶縁素子を含み、前記第２の通信系統は、前記バッテリセル群からの電力により動作する第２の通信回路を含む、請求項１記載のバッテリモジュール。
  4. 請求項１～３のいずれかに記載の複数のバッテリモジュールと、
    　前記複数のバッテリモジュールの前記第１の通信系統からの第１の信号を受信可能であるとともに前記複数のバッテリモジュールの前記第２の通信系統からの第２の信号を受信可能に構成された制御部とを備える、バッテリシステム。
  5. 請求項４記載のバッテリシステムと、
    　前記バッテリシステムの電力により駆動されるモータと、
    　前記モータの回転力により回転する駆動輪とを備える、電動車両。
  6. 請求項４記載のバッテリシステムと、
    　移動本体部と、
    　前記バッテリシステムからの電力を前記移動本体部を移動させるための動力に変換する動力源とを備える、移動体。
  7. 請求項４記載のバッテリシステムと、
    　前記バッテリシステムの前記複数のバッテリモジュールの放電または充電に関する制御を行うシステム制御部とを備える、電力貯蔵装置。
  8. 外部に接続可能な電源装置であって、
    　請求項７記載の電力貯蔵装置と、
    　前記電力貯蔵装置の前記システム制御部により制御され、前記電力貯蔵装置の前記バッテリシステムと前記外部との間で電力変換を行う電力変換装置とを備える、電源装置。
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