WO2013046978A1 - 蓄電システムおよび蓄電システムの活線挿抜方法 - Google Patents

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WO2013046978A1
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実幸 赤津
啓 坂部
伸治 今井
井上 健士
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株式会社日立製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a power storage system and a hot-swap method of the power storage system.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2007-280872 discloses that the length of either one of a connector connected to an assembled battery composed of a plurality of battery cells and a connector provided on a circuit board is set to a low potential. When the connector of the assembled battery and the connector of the circuit board are fitted, the long battery is connected in order, so that the assembled battery and the circuit board can be connected in order from low potential to high potential. This technique is disclosed.
  • a power storage system includes a plurality of power storage units (for example, secondary batteries) electrically connected in series or in series and a series of power storage units. And a monitoring device that monitors the state of the plurality of capacitors. For example, the state of the plurality of capacitors is monitored by detecting the voltage between the terminals of the plurality of capacitors. The monitoring device is electrically connected between the positive and negative terminals of each of the plurality of capacitors. In electrical connection between the battery group and the monitoring device, a method of fitting one of the connector provided on the battery group side and the connector provided on the monitoring device side into the other is employed.
  • power storage systems have used renewable energy as power sources for driving hybrid vehicles, electric vehicles, and hybrid railway vehicles, UPS (uninterruptible power supply) as a backup power source in the event of a power failure in data centers, etc.
  • UPS uninterruptible power supply
  • Such power generation facilities such as power generation facilities for power leveling such as solar power generation facilities and wind power generation facilities, are widely used.
  • the power storage system used for them is different from the power storage system whose total voltage is about 10V at most as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-280872, and a plurality of power storage groups are electrically connected in series. Includes connected series connections. The overall voltage is much higher than one capacitor group and can reach several hundred volts.
  • the communication system and power supply system of the monitoring device electrically connected to the corresponding battery group are electrically connected in series. For this reason, when electrically connecting a plurality of storage battery groups and a monitoring device provided corresponding thereto, depending on the potential of the first connected location and the potential of the next connected location, It is conceivable that a large current flows from the group side to the monitoring device side. In order to solve this technical problem, a new device that is not proposed in the power storage system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-280872 is required.
  • the power storage system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-20273 is also based on the premise that the communication system and power supply system of the monitoring device electrically connected to the battery group are electrically connected in series. It was n’t. For this reason, in order to solve the above-mentioned technical problem, a new device not proposed in the power storage system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-20273 is required.
  • a power storage system includes a plurality of power storage groups electrically connected to each other, and each of the plurality of power storage groups includes a plurality of power storages electrically connected to each other.
  • the potential of the plurality of monitoring circuits according to the order of the first connector electrically connected and the series connection of the plurality of capacitor groups.
  • a second connector for electrically connecting two adjacent monitoring circuits.
  • the second connector electrically connects the two monitoring circuits adjacent to each other in the potential, and the plurality of monitoring functions.
  • another monitoring circuit having a lower potential than the two monitoring circuits adjacent to each other in potential is included in one capacitor group corresponding to the other monitoring circuit among the plurality of capacitor groups. It is preferable to electrically connect between the positive and negative electrodes of each of the plurality of capacitors.
  • the first connector in the power storage system according to the first or second aspect, includes a plurality of the plurality of monitoring circuits corresponding to each of the plurality of monitoring circuits.
  • the second connector electrically connects the two monitoring circuits adjacent to each other in potential.
  • the ground terminal of one of the two monitoring circuits adjacent to each other in potential and the two monitoring terminals adjacent to each other in potential is preferable to further include a power supply line that electrically connects the power supply terminal of the other monitoring circuit in the circuit.
  • Each of the plurality of monitoring circuits includes a voltage detection terminal electrically connected to the first connector, a signal input terminal for inputting a signal, a signal output terminal for outputting a signal, and the plurality of the plurality of monitoring circuits
  • a power supply terminal electrically connected to a positive electrode of a capacitor having the highest potential among the plurality of capacitors included in each of the plurality of capacitor groups corresponding to each of the monitoring circuits, and each of the plurality of monitoring circuits
  • a ground terminal electrically connected to the negative electrode of the lowest-potential capacitor among the plurality of capacitors included in each of the plurality of capacitor groups corresponding to the second capacitor, the second connector,
  • the power supply for electrically connecting a first monitoring circuit having a high potential of two monitoring circuits adjacent to each other in potential and a second monitoring circuit having a low potential of the two monitoring circuits adjacent to each other in potential.
  • the plurality of monitoring by line A third monitoring circuit having a lower potential than the second monitoring circuit in the path is connected to the positive and negative electrodes of the plurality of capacitors included in the capacitor group corresponding to the third monitoring circuit in the plurality of capacitor groups. Electrical connection between them.
  • the power line includes a capacitive element.
  • the signal output terminal of one of the two monitoring circuits adjacent to the potential, and the potential It is preferable to further include a communication line that electrically connects the signal input terminal of the other monitoring circuit of the two adjacent monitoring circuits.
  • each of the plurality of monitoring circuits includes a plurality of capacitor groups corresponding to each of the plurality of monitoring circuits.
  • the power supply circuit further includes a power supply circuit that is input via a power supply terminal and the ground terminal, and that outputs an operation voltage using a potential of the ground terminal as a reference potential to the voltage detection circuit and the signal input / output circuit.
  • the power line and the communication line are different from the second connector, the first connector, and the second connector. It is preferable that the fourth monitoring circuit having a lower potential than the third monitoring circuit of the plurality of monitoring circuits is electrically connected to the third monitoring circuit by any one of the three connectors.
  • the second connector has a first connector part and a second connector part fitted to the first connector part.
  • the first connector component includes a voltage input line for inputting a voltage between the positive and negative electrodes of the plurality of capacitors included in the capacitor group corresponding to the third monitoring circuit to the third monitoring circuit;
  • the power supply line and the communication line for electrically connecting the first monitoring circuit and the second monitoring circuit are attached, and the second connector component is included in the capacitor group corresponding to the third monitoring circuit.
  • a voltage output line for outputting the voltage between the positive and negative electrodes of each of the plurality of capacitors to the third monitoring circuit is attached, and the second connector component includes the first monitoring circuit and the second monitoring circuit.
  • the third monitoring circuit is adjacent to the third monitoring circuit in potential, and the potential is higher than the third monitoring circuit. It is preferable to further include a third connector for electrically connecting the fourth monitoring circuit having a low current and the third monitoring circuit by the power line and the communication line.
  • the third connector includes the third connector part and a fourth connector part fitted to the third connector part, and the third connector part includes a plurality of capacitor groups. A voltage input line for inputting a voltage between positive and negative electrodes of each of the plurality of capacitors included in the capacitor group corresponding to the fourth monitoring circuit to the fourth monitoring circuit; the third monitoring circuit; and the fourth monitoring circuit.
  • the power supply line and the communication line that are electrically connected to each other are attached, and the fourth connector component is connected between the positive and negative electrodes of each of the plurality of capacitors included in the capacitor group corresponding to the fourth monitoring circuit.
  • a voltage output line for outputting the voltage to the fourth monitoring circuit is attached, and the fourth connector component is for electrically connecting the second monitoring circuit and the third monitoring circuit by the power line.
  • a third connection conductor, and the second monitor circuit, and said third monitoring circuit preferably has a fourth connection conductor for electrically connecting by the communication line.
  • the first monitoring circuit and the third monitoring circuit are electrically connected by the power line and the communication line.
  • the third connector includes a first connector part and a second connector part fitted to the first connector part.
  • the first connector part includes the second monitoring circuit and the third connector.
  • the power line and the communication line for electrically connecting a monitoring circuit are attached, and the second connector component is for electrically connecting the second monitoring circuit and the third monitoring circuit by the power line.
  • a power storage unit including a plurality of capacitors that are electrically connected to each other, and each of the plurality of capacitor groups is electrically connected to each other, and the plurality of capacitors
  • the two monitoring circuits that are electrically adjacent to each other among the plurality of monitoring circuits are electrically connected according to the connection order of the plurality of monitoring circuits and the plurality of battery groups.
  • the hot-swap method of the power storage system for hot-swapping the power storage system having the control unit connected to the plurality of power storage groups has a high potential in the two potential monitoring circuits adjacent to each other.
  • the first monitoring circuit is electrically connected between the positive and negative electrodes of the plurality of capacitors included in the first capacitor group among the plurality of capacitor groups corresponding to the first monitoring circuit, and the potential A second monitoring circuit having a low potential between two monitoring circuits that are adjacent to each other as a second capacitor group different from the first capacitor group among the plurality of capacitor groups corresponding to the second monitoring circuit. After electrically connecting between the positive and negative electrodes of each of the plurality of capacitors included, the first monitoring circuit and the second monitoring circuit are electrically connected.
  • the plurality of monitoring circuits and each of the plurality of capacitor groups corresponding to each of the plurality of monitoring circuits is included. It is preferable that the plurality of capacitors are electrically connected in order from the highest potential side to the lowest potential side of the electrical series connection between the plurality of capacitor groups.
  • the other monitoring circuit having a lower potential than the second monitoring circuit among the plurality of monitoring circuits; Electrically connecting the plurality of capacitors included in another capacitor group different from the first capacitor group and the second capacitor group among the plurality of capacitor groups corresponding to the other monitoring circuit. It is preferable that the first monitoring circuit and the second monitoring circuit are electrically connected at the same timing. According to the fifteenth aspect of the present invention, in the hot-swap method for a power storage system according to the fourteenth aspect, it is preferable that the other monitoring circuit has a potential next to that of the second monitoring circuit.
  • any one of the plurality of capacitor groups is further connected to any one of the above.
  • the third monitoring circuit is electrically separated from the third monitoring circuit among the plurality of monitoring circuits and is replaced with another storage battery group, the third monitoring circuit is replaced with the third monitoring circuit. It is preferable that the third monitoring circuit is electrically separated from any one of the capacitor groups to be replaced, after being electrically separated from other monitoring circuits electrically connected in series to each other.
  • any one of the capacitor groups to be replaced is replaced with the other capacitor group It is preferable that after the another capacitor group and the third monitoring circuit are electrically connected, the other monitoring circuit is electrically connected to the third monitoring circuit.
  • any one of the plurality of capacitor groups is further connected to any one of the above.
  • the fourth monitoring circuit having a lower potential than the fourth monitoring circuit is electrically isolated from the capacitor groups respectively corresponding to the fourth monitoring circuit of the plurality of capacitor groups;
  • the four monitoring circuits are electrically separated from the other monitoring circuits that are electrically connected to the third monitoring circuit by performing, in order from the lowest potential, according to the separation procedure that is the reverse of the connection procedure. Electrically separating the third monitoring circuit; After, preferably electrically isolated from the third monitoring circuit is the replacement target the any one of the battery groups.
  • the connection procedure includes, in order from the highest potential, two adjacent monitoring circuits that are adjacent to each other in the fourth monitoring circuit, and the two monitoring circuits that are adjacent to each other in the fourth monitoring circuit. And the two adjacent monitoring circuits that are adjacent in terms of potential among the fourth monitoring circuits are electrically connected in series.
  • the electrical connection of the fourth monitoring circuit and the electrical connection between the fourth monitoring circuits are performed according to the connection procedure with respect to the storage battery groups respectively corresponding to the monitoring circuits.
  • a highly reliable power storage system can be provided.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structure of the electric drive system mounted in the hybrid vehicle. It is a figure which shows the structure of the battery system used for the electrical machinery drive system of FIG. It is a figure which shows the circuit structure of the cell controller integrated circuit (IC) which comprises the cell controller which is one of the control apparatuses of the battery system of FIG. It is a figure which shows the electrical connection structure of the cell controller of FIG. 2, and an assembled battery, and the electrical connection structure between cell controller integrated circuits. It is a figure which shows the structure of the electric power generation system which added the battery system to the electric power generating apparatus using renewable energy. It is a figure which shows the structure of the sub battery system which comprises the battery system of FIG. It is a figure which shows the structure of the battery module which comprises the sub battery system of FIG.
  • IC cell controller integrated circuit
  • the present invention is particularly preferably applied to a power storage system including a series connection in which a plurality of power storage groups each having a plurality of power storage units electrically connected in series are electrically connected in series.
  • the power storage system is mounted on a moving body such as an electric vehicle or a railway vehicle, and is used as a driving power source of a motor for driving the moving body.
  • the power storage system is installed in stationary bodies such as power generation systems using renewable energy, data centers, customers, transmission and distribution systems, etc., and suppresses fluctuations in power generation output and system power, backup power sources, and leveling of power loads. Used for surplus power, frequency, and reverse power flow.
  • the battery system 100 power storage system according to the first embodiment in which the present invention is applied to an in-vehicle power storage system used as a drive power source for a drive motor of an electric vehicle, and a power generation system using renewable energy
  • the battery system 100 (power storage system) of the second embodiment in which the present invention is applied to a stationary power storage system installed to suppress power generation output fluctuations in a power generation system using sunlight or wind power will be described as an example. To do.
  • a hybrid electric vehicle will be described as an example of an electric vehicle equipped with an in-vehicle power storage system to which the present invention is applied.
  • the hybrid electric vehicle includes an engine and an electric motor as a driving source of the vehicle, and does not have a charger for charging AC power supplied from an external power source such as a commercial power source and a desk lamp to the power storage system.
  • the hybrid electric vehicle charges the power storage system with electric power obtained by regeneration during deceleration of the vehicle and / or electric power obtained from a generator driven by a prime mover.
  • the electric energy charged in the in-vehicle power storage system is discharged as DC power when the hybrid electric vehicle is driven by electric power (rotational power) (during power running).
  • the DC power discharged from the in-vehicle power storage system is converted into AC power by an inverter device (power converter), and then functions as a motor to generate an electric power for driving a hybrid electric vehicle (rotation) Electric).
  • the electrical energy charged in the in-vehicle power storage system is discharged as DC power when starting an engine that is an internal combustion engine, or when driving an electrical component such as a car audio device such as a radio, a car navigation device, or a light.
  • the DC power discharged from the battery device is converted into AC power or a predetermined DC power whose voltage is controlled (step-up / step-down) by the power converter, and then supplied to each electric load and other power storage devices. Is done.
  • AC power obtained from regenerative energy during deceleration or braking of a hybrid electric vehicle and / or AC power output from a generator driven by a prime mover is converted into DC power by an inverter device.
  • DC power obtained from the in-vehicle power storage system electric energy charged in the in-vehicle power storage system can be obtained.
  • AC power obtained from regenerative energy is output from the generator when the motor generator is driven as a generator by the rotational power supplied from the vehicle side.
  • the stationary power storage system is provided for suppressing (relaxing) the output fluctuation of the power generation system.
  • the stationary power storage system When the power output from the power generation system to the power system is in a shortage state with respect to the predetermined output power, the stationary power storage system is discharged to compensate for the power shortage of the power generation system.
  • the stationary power storage system receives and charges the surplus power of the power generation system.
  • the vehicle on which the battery system 100 of the first embodiment described below is mounted may be an electric vehicle other than a hybrid electric vehicle.
  • an internal combustion engine and an electric motor are provided as a vehicle drive source (prime mover), and a charger for charging AC power supplied from an external power source such as a commercial power source or a desk lamp is mounted.
  • an external power source such as a commercial power source or a desk lamp
  • It may be a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV).
  • PHEV plug-in hybrid electric vehicle
  • an electric motor that does not have an engine as a driving source of the vehicle that is, an electric motor that generates electric power is used as the only driving source of the vehicle, and AC power supplied from an external power source such as a commercial power source or a desk lamp is charged to the power storage system.
  • It may be a pure electric vehicle (EV) or the like equipped with a charger for charging.
  • the battery system 100 of the first embodiment described below includes a motorcycle such as an electric motorcycle and an electric bicycle, a railway vehicle such as a hybrid train, a freight car such as a hybrid truck, a passenger car such as a hybrid bus, a construction machine, and a forklift.
  • the present invention can also be applied to an in-vehicle power storage system that constitutes the power source of other mobile objects such as industrial vehicles such as trucks and electric welfare vehicles.
  • the battery system 100 of the second embodiment described below can be applied to a stationary power storage system that is installed as an uninterruptible power supply (backup power supply) for a data center server system or communication equipment.
  • the battery system 100 according to the second embodiment may be installed as a power storage system that is arranged in a consumer, stores nighttime power, and discharges the stored power during the daytime to level the power load. Good.
  • the battery system 100 of the second embodiment is electrically connected in the middle of the power transmission / distribution system, and is used as a countermeasure for fluctuation of power transmitted / distributed in the power transmission / distribution system, a countermeasure for surplus power, a frequency countermeasure, a countermeasure for reverse power flow, and the like. It can also be applied to power storage systems.
  • the in-vehicle power storage system and the stationary power storage system have different output voltages and scales of equipment, but basically include a plurality of capacitors (secondary batteries or capacitive passive elements), and the plurality of capacitors' electrochemical Electric energy is stored (charged) and released (discharged) by the action and charge storage structure.
  • the plurality of capacitors are electrically connected in series, in parallel, or in series-parallel according to specifications such as output voltage and storage capacity required for the storage system.
  • the battery system 100 of the first and second embodiments described below is, for example, a lithium ion battery system using a lithium ion secondary battery as a battery (battery cell 201).
  • a lithium ion battery system using a lithium ion secondary battery as a battery (battery cell 201).
  • the battery other secondary batteries such as a lead battery and a nickel metal hydride battery may be used.
  • two types of capacitors, for example, a lithium ion secondary battery and a nickel metal hydride battery may be used in combination.
  • a capacitor such as an electric double layer capacitor or a lithium ion capacitor can be used.
  • lithium battery system using a lithium ion secondary battery (hereinafter simply referred to as “lithium battery”)
  • battery battery the lithium battery falls into an overcharged state or an overdischarged state.
  • the state of the lithium battery is monitored and controlled so that there is no such thing.
  • a monitoring control circuit including electronic devices such as semiconductor devices such as integrated circuits and circuit elements such as resistors is provided, and the voltage between the positive and negative electrodes of each lithium battery is measured to obtain this information. Communicate to the upper level.
  • the state of charge (SOC) between the plurality of lithium batteries is controlled (adjusted) based on a command from the host so that the state of charge (SOC) is aligned.
  • SOC state of charge
  • Semiconductor devices such as integrated circuits have a withstand voltage specification that can withstand the voltage of several lithium batteries electrically connected in series. However, since the average output voltage per lithium battery is 3.6 volts, when tens of lithium batteries are electrically connected in series, semiconductor devices such as integrated circuits are electrically connected in series. Unable to withstand the voltage of several tens of lithium batteries. For this reason, in the battery system, a plurality of, for example, four to twelve, for example, four to twelve electrically connected lithium batteries are connected in series according to the withstand voltage of the monitoring circuit (cell controller IC 330). A plurality of battery groups (battery groups 200 to 243) having lithium batteries (battery cells 201) are provided, and a monitoring circuit is provided for each of the plurality of battery groups.
  • Each of the plurality of monitoring circuits is electrically connected to the positive and negative electrodes of a predetermined number of lithium batteries included in the battery group corresponding to each monitoring circuit, and the maximum potential and the minimum potential of the battery group corresponding to each monitoring circuit are Is received as a power supply voltage.
  • the power supply system is electrically connected in series according to the order of the potential of the battery group.
  • a serial signal transmission method is used for communication between the plurality of monitoring circuits and the host device so that the number of insulating elements used is reduced. For this reason, the communication systems of the plurality of monitoring circuits are electrically connected in series.
  • Electrical connection between a plurality of monitoring circuits and a predetermined number of lithium batteries included in a battery group corresponding to each of the plurality of monitoring circuits is performed by fitting and coupling with two connectors.
  • One of the two connectors is electrically connected to the positive and negative electrodes of each lithium battery via wiring.
  • the other of the two connectors is provided on a circuit board on which a plurality of monitoring circuits are mounted, and is electrically connected to the plurality of monitoring circuits via printed wiring.
  • the electrical connection is performed in a state where a plurality of lithium batteries are charged.
  • a plurality of monitoring circuits and a predetermined number of lithium batteries included in a battery group corresponding to each of the plurality of monitoring circuits are electrically connected by fitting the two connectors.
  • the contact timing between the plurality of contacts (for example, plug) of one connector and the plurality of contacts (for example, jack) of the other connector may vary.
  • An order may be formed for contact.
  • a voltage source is comprised by the electrical direct connection with the lithium battery which exists between a 1st lithium battery and a 2nd lithium battery.
  • a closed loop in which an electrical series connection circuit of a monitoring circuit corresponding to the first contact and a monitoring circuit corresponding to the second contact is electrically connected in series is formed with respect to the voltage source.
  • a current based on the potential difference between the lithium battery and the second lithium battery flows through the monitoring circuit as an inrush current.
  • the inrush current is larger than the limit current of the protective element provided in the monitoring circuit. May flow into the monitoring circuit.
  • Such a technical problem is, for example, in a battery system manufacturing (assembling) process, a connector of a voltage detection line extending from a battery module (battery module 200 (power storage unit)) having a plurality of lithium batteries and a circuit board of a battery control device. This is considered to occur when the work (hot wire insertion work) for fitting and joining the connector is performed.
  • the voltage detection line connector extending from the battery module having a plurality of lithium batteries is separated from the connector of the circuit board of the battery control device to replace the lithium battery.
  • a battery system 100 includes a plurality of monitoring circuits.
  • Each monitoring circuit is provided corresponding to each lithium battery group (battery groups 240 to 243 (capacitor group)) electrically connected in series.
  • Each monitoring circuit and each positive and negative electrode of a plurality of lithium batteries (battery cells 201 (capacitor)) included in each lithium battery group are electrically connected in series in the order of electrical series connection of the plurality of lithium battery groups. Connected to.
  • the monitoring circuit having the highest potential is the first monitoring circuit
  • the monitoring circuit having the next highest potential after the first monitoring circuit is the second monitoring circuit. .
  • the first monitoring circuit and the second monitoring circuit Are connected electrically.
  • the positive and negative electrodes and a monitoring circuit corresponding to the positive and negative electrodes are electrically connected.
  • the lowest potential of one monitoring circuit is electrically connected to the highest potential of the other monitoring circuit, which is the same potential as this potential. It is possible to prevent an inrush current larger than the allowable current of the circuit element provided in the circuit from flowing into the monitoring circuit.
  • an electronic circuit component constituting the monitoring circuit does not operate normally or does not operate at all due to an inrush current larger than the allowable current of the circuit element provided in the monitoring circuit. Since it is possible to prevent a failure state such as failure, a highly reliable lithium battery system can be provided.
  • the battery system 100 of the embodiment described below electrically connects a third monitoring circuit having a lower potential than the first and second monitoring circuits and each of a plurality of lithium batteries included in a lithium battery group corresponding to the monitoring circuit. Having a connector to be connected. This connector functions as a so-called switch for electrically connecting the first and second monitoring circuits in series.
  • the first and second monitoring circuits and each of the plurality of lithium batteries included in the lithium battery group corresponding to the first and second monitoring circuits are electrically connected by the connector. Connect to. Thereafter, at the same timing as the timing of electrically connecting the third monitoring circuit and each of the plurality of lithium batteries included in the lithium battery group corresponding to the third monitoring circuit, the first and second via the switch function-equipped connector. Two monitoring circuits can be electrically connected in series.
  • a conduction blocking member such as a switch since it is not necessary to separately provide a conduction blocking member such as a switch by providing the connector with a switch function, a conduction blocking member such as a switch is separately provided.
  • the number of parts can be reduced as compared with the case where it is provided. Therefore, the cost can be reduced as compared with the case where a conduction blocking member such as a switch is separately provided.
  • the battery system 100 of the embodiment described below at the same timing as the timing of electrically connecting the monitoring circuit and each of the plurality of lithium batteries included in the lithium battery group corresponding to the monitoring circuit, Two monitoring circuits can be electrically connected in series. Therefore, the number of times of connection can be reduced as compared with a case where a conduction blocking member such as a switch is separately provided. That is, the amount of connection work can be reduced as compared with a case where a conduction blocking member such as a switch is separately provided.
  • the monitoring circuit having the lowest potential and the plurality of lithium batteries included in the lithium battery group corresponding to the monitoring circuit having a higher potential than the monitoring circuit are electrically connected by the connector.
  • the monitoring circuit having the lowest potential and the monitoring circuit having a higher potential than the monitoring circuit are electrically connected in series.
  • a drive system of the hybrid electric vehicle 1 will be described with reference to FIG.
  • a hybrid vehicle (hereinafter referred to as “HEV”) 1 includes a parallel hybrid drive system.
  • the parallel hybrid drive system has an internal combustion engine 4 and a motor generator 10 arranged in parallel with respect to the drive wheels 2 in terms of energy flow (structurally via a clutch 5 which is a power transmission control mechanism).
  • the engine 4 and the motor generator 10 are mechanically connected in series), the driving wheel 2 is driven by the rotational power of the engine 4, the driving wheel 2 is driven by the rotational power of the motor generator 10, and the engine 4 and the motor generator 10 are connected.
  • the driving wheel 2 can be driven by both rotational powers.
  • the parallel hybrid system drive system uses the engine 4 as a power source and an engine drive device that is mainly used as a drive source for HEV1, and the motor generator 10 as a power source, and is used mainly as a drive source for HEV1 and a power generation source for HEV1.
  • An electric drive device used for supplying power to the engine 4 as a power source and an engine drive device that is mainly used as a drive source for HEV1, and the motor generator 10 as a power source, and is used mainly as a drive source for HEV1 and a power generation source for HEV1.
  • An electric drive device is used mainly as a drive source for HEV1, and the motor generator 10 as a power source, and is used mainly as a drive source for HEV1 and a power generation source for HEV1.
  • the generator is driven using the rotational power of the engine, which is an internal combustion engine
  • the motor generator is driven using the electric power generated by the driving
  • the driving wheel is driven using the rotational power generated by the driving.
  • a series hybrid system in which the flow of energy from the so-called engine to the drive wheels is a series.
  • a series-parallel hybrid system combining the above-described parallel hybrid system and the above-described series hybrid system (part of the engine's rotational power is distributed to a generator motor generator for power generation, and thus obtained.
  • a power transmission mechanism such as a planetary gear mechanism
  • a parallel hybrid drive system will be described as an example, but the battery system 100 of the present embodiment described below may be applied to the battery device of another hybrid drive system described above. I do not care.
  • An axle 3 is rotatably supported at the front or rear portion of the vehicle body (not shown).
  • a pair of drive wheels 2 are provided at both ends of the axle 3.
  • an axle having a pair of driven wheels at both ends is rotatably supported at the rear portion or the front portion of the vehicle body.
  • the HEV 1 employs a front wheel drive system in which the drive wheels 2 are front wheels and the driven wheels are rear wheels.
  • a driving method a rear wheel driving method or a four wheel driving method (a method in which one of the front and rear wheels is driven by an engine driving device and the other is driven by an electric driving device) may be adopted.
  • a differential gear (hereinafter referred to as “DEF”) 7 is provided at the center of the axle 3.
  • the axle 3 is mechanically connected to the output side of the DEF 7.
  • the output shaft of the transmission 6 is mechanically connected to the input side of the DEF 7.
  • the DEF 7 is a differential power distribution mechanism that distributes the rotational driving force that has been shifted and transmitted by the transmission 6 to the left and right axles 3.
  • the output side of the motor generator 10 is mechanically connected to the input side of the transmission 6.
  • the output side of the engine 4 is mechanically connected to the input side of the motor generator 10 via a clutch 5 which is a power transmission control mechanism.
  • the clutch 5 is controlled to be in an engaged state when the rotational power of the engine 4 is transmitted to the drive wheels 2 and to be disconnected when the rotational power of the engine 4 is not transmitted to the drive wheels 2.
  • the motor generator 10 and the clutch 5 are housed inside the casing of the transmission 6.
  • the motor generator 10 includes an armature (stator in this embodiment) 11 provided with an armature winding 12 and a field magnet (this embodiment) that is disposed opposite to the armature 11 with a gap and includes a permanent magnet 14.
  • the rotary electric machine functions as a motor during HEV1 power running and as a generator during HEV1 regeneration or when power generation is required.
  • the motor generator 10 When the motor generator 10 functions as a generator, that is, when it is in an operation mode that requires power generation, such as when the HEV 1 is decelerating or braking, or when the battery system 100 needs to be charged while the HEV 1 is running.
  • the mechanical energy (rotational power) transmitted from the drive wheel 2 or the engine 4 is transmitted to the motor generator 10 to drive the motor generator 10.
  • the motor generator 10 when the motor generator 10 is driven, a voltage is induced in the armature winding 12 by the magnetic action between the armature 11 and the field 13. Thereby, the motor generator 10 generates electric power and outputs the electric power.
  • the electric power output from the motor generator 10 is supplied to the battery system 100 via the inverter device 20. Thereby, the battery system 100 is charged.
  • the driving of the motor generator 10 is controlled by controlling the power between the armature 11 and the battery system 100 by the inverter device 20. That is, the inverter device 20 is a control device for the motor generator 10.
  • the inverter device 20 is a power conversion device that converts electric power from direct current to alternating current and from alternating current to direct current by a switching operation of the switching semiconductor element, and a power circuit 21 and a drive circuit that drives the switching semiconductor element mounted on the power module 21.
  • an electrolytic capacitor 22 that is electrically connected in parallel to the DC side of the power module 21 and smoothes the DC voltage, and generates a switching command for the switching semiconductor element of the power module 21, and a signal corresponding to the switching command is generated.
  • a motor control device 24 for outputting to the drive circuit 23 is provided.
  • two switching semiconductor elements (upper arm and lower arm) are electrically connected in series, and a series circuit (arm for one phase) is electrically connected in parallel for three phases (three-phase bridge).
  • a connection conductor such as an aluminum wire so that a power conversion circuit is configured.
  • MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • the side opposite to the lower arm connection side of each upper arm (in the case of IGBT, the collector electrode side) is led out from the DC side of the power module 21 and is electrically connected to the positive side of the battery system 100.
  • the side opposite to the upper arm connection side of each lower arm (emitter electrode side in the case of IGBT) is led out from the DC side of the power module 21 and is electrically connected to the negative side of the battery system 100.
  • each arm that is, the connection point between the lower arm connection side of the upper arm (in the case of IGBT, the emitter electrode side of the upper arm) and the upper arm connection side of the lower arm (in the case of IGBT, the collector electrode side of the lower arm) Is derived from the AC side of the power module 21 to the outside and is electrically connected to the corresponding phase winding of the armature winding 12.
  • the electrolytic capacitor 22 is a smoothing capacitor that suppresses voltage fluctuation caused by the high-speed switching operation of the switching semiconductor element.
  • a film capacitor may be used in place of the electrolytic capacitor 22 as the smoothing capacitor.
  • the motor control device 24 receives the torque command signal output from the vehicle control device 8 that controls the entire vehicle, generates switching command signals (for example, PWM (pulse width modulation) signals) for the six switching semiconductor elements,
  • This is an electronic circuit device that outputs to the drive circuit 23, and is configured by mounting a plurality of electronic components including an arithmetic processing device such as a microcomputer on a circuit board, and is thermally isolated from the power module 21. Placed in the body.
  • the drive circuit 23 is an electronic circuit device that receives the switching command signal output from the motor control device 24, generates drive signals for the six switching semiconductor elements, and outputs them to the gate electrodes of the six switching semiconductor elements.
  • a plurality of electronic components such as semiconductor elements and amplifiers are mounted on a circuit board, and are arranged in the vicinity of the power module 21, for example, in the upper part of the case of the power module 21.
  • the vehicle control device 8 responds to a motor torque command signal for the motor control device 24 and an engine control device (not shown) based on a plurality of state parameters indicating the driving state of the vehicle, such as a torque request from the driver and a vehicle speed. Each engine torque command signal is generated, and the torque command signal is output to the corresponding control device.
  • the engine control device is an electronic device that controls driving of the air throttle valve, fuel injection valve, intake / exhaust valve, and the like, which are components of the engine 4.
  • the battery system 100 (power storage system) is a power supply device that is charged and discharged by the inverter device 20 as a driving power source for the motor generator 200, and includes a battery module (power storage module) 200 and a control device as main components. .
  • the battery module 200 includes an assembled battery in which a plurality of battery cells 201 (capacitors) for charging / discharging DC power (accumulating and discharging electric energy) are electrically connected in series.
  • the positive electrode at one end of the assembled battery that is, the highest potential end is electrically connected to the DC positive electrode terminal of the power module 21 of the inverter device 20 via the positive relay 31 of the junction box 30.
  • the negative electrode at the other end of the assembled battery, that is, the lowest potential end is electrically connected to the DC negative electrode terminal of the power module 21 of the inverter device 20 via the negative relay 32 of the junction box 30.
  • the control device is an electronic circuit composed of a plurality of electronic circuit components, and is functionally divided into two layers.
  • the battery system 100 includes a battery control device 400 corresponding to a higher level (parent) and a cell control device 300 corresponding to a lower level (child) with respect to the battery control device 400.
  • Both the battery control device 400 and the cell control device 300 are electrically connected to a signal transmission path provided with a photocoupler 310 which is an electrically insulating component, and an electric signal (serial) is connected via the signal transmission path. Signal).
  • the cell control device 300 manages and controls the state of each of the plurality of battery cells 201. Specifically, the voltage and abnormality (overcharge / discharge) of each of the plurality of battery cells 201 are detected, and the charge state between the plurality of battery cells 201 is adjusted.
  • the battery control device 400 manages and controls the state of the battery module 200 (assembled battery). Specifically, the state of charge (SOC) and deterioration state (SOH: State Of Health) of the battery module 200 (assembled battery) are estimated and calculated, and the variation of the state of charge among the plurality of battery cells 201 is calculated. Then, the battery controller 201 is instructed to adjust the state of charge (SOC) between the plurality of battery cells 201, and the allowable value that can be charged / discharged of the battery module 200 (assembled battery) is calculated. The charging / discharging of the battery module 200 is controlled so that the battery module 200 (assembled battery) is charged / discharged by the inverter device 20 within the allowable range.
  • SOC state of charge
  • SOH State Of Health
  • the battery module 200 and the control device are housed in one power supply case together with other components including a measuring instrument and a cooling device (for example, a cooling fan that blows air to the battery module 200 when cooling air is used as a cooling medium).
  • a cooling device for example, a cooling fan that blows air to the battery module 200 when cooling air is used as a cooling medium.
  • the power supply casing is installed under a seat in the vehicle cabin or under a trunk room or a floor.
  • high-voltage devices similar to the battery system 100 such as the inverter device 20 may be collectively stored.
  • the battery module 200 is electrically connected to a low voltage battery device (not shown) having a nominal output voltage lower than that of the battery system 100.
  • the low-voltage battery device is a lead battery having a nominal output voltage of 12 volts, which is a power supply device for driving in-vehicle auxiliary equipment such as lights and audio, an electronic control device, and the like, and a battery module 200 via a DC-DC converter (not shown). Is electrically connected.
  • the DC-DC converter is a power converter that converts input DC power into DC power that is stepped up and down to a predetermined voltage and outputs the DC power.
  • the DC-DC converter mainly converts high-voltage DC power output from the battery module 200 into DC power that is stepped down to the terminal voltage of the low-voltage battery device, and supplies the DC power to the low-voltage battery device. Sometimes used.
  • a junction box 30 is provided in the middle of the electrical path between the battery module 200 and the power module 21.
  • the junction box 30 has a positive-side relay mechanism 31 provided corresponding to the positive-side electric circuit and a negative-side electric circuit as a mechanism for electrically connecting and disconnecting the battery module 200 and the power module 21.
  • a correspondingly provided negative electrode side relay mechanism 32 is accommodated. Detailed configurations of the positive side relay mechanism 31 and the negative side relay mechanism 32 will be described later.
  • the case where the positive-side relay mechanism 31 and the negative-side relay mechanism 32 are housed in a junction box 30 provided separately from the battery housing will be described as an example. You may make it accommodate in a power supply housing
  • the HEV 1 includes a plurality of control devices including the vehicle control device 8, the motor control device 24, the battery control device 400, and the engine control device (not shown).
  • the plurality of control devices are electrically connected to a vehicle-mounted control device area network (CAN: Controller Area Network) and can communicate with each other.
  • CAN Controller Area Network
  • the battery control device 400 transmits information on the allowable charge / discharge power (current) value for controlling charge / discharge of the battery module 200 (assembled battery) to the vehicle control device 8 or the motor control device 24 via the CAN. ing.
  • the battery module 200 includes a high potential battery module 210 including a plurality of battery cells 201 electrically connected in series, and a low potential battery module including a plurality of battery cells 201 electrically connected in series. 220 are electrically connected in series via a service disconnect (SD) switch 230.
  • SD service disconnect
  • the service disconnect switch 230 is a series circuit in which a mechanical switch mechanism and a fuse are electrically connected in series. During maintenance / inspection of the battery system 100, an operator operates the switch mechanism to change the series circuit. This is a safety mechanism that is in an open circuit state and cuts off the electrical connection between the high potential battery module 210 and the low potential battery module 220. According to the present embodiment, since the service disconnect switch 230 is provided, even if an operator accidentally touches between the high-voltage lines HV + and HV ⁇ at the time of inspection, the operator does not get an electric shock, and the operator Can be secured.
  • the high-potential side battery module 210 and the low-potential side battery module 220 each include a plurality of battery cells 201 (lithium ion secondary batteries) capable of storing and releasing electrical energy (charging and discharging DC power).
  • the plurality of battery cells 201 are arranged inside a storage case (module case) and are electrically connected in series.
  • the battery cell 201 is the smallest structural unit in the battery module 200 and may be referred to as a single battery.
  • the nominal output voltage of the battery cell 201 is 3.0 to 4.2 volts (the average nominal output voltage is 3.6 volts).
  • the plurality of battery cells 201 are divided into a plurality of single battery groups by being divided by a predetermined number of units in terms of state management and control. .
  • a predetermined number of battery cells 201 are electrically connected in series to form one battery group, and a plurality of single battery groups are electrically connected in series to form one unit set.
  • a battery is configured.
  • the predetermined number of units for example, four, six, ten, twelve, and so on are divided equally according to the order of potential from the highest potential side to the lowest battery side.
  • a positive-side relay mechanism 31 is provided in the middle of the high-voltage positive line HV + between the positive side of the battery module 200 (the positive side of the high-potential side battery module 210) and the positive side of the inverter device 20.
  • the positive side relay mechanism 31 includes, as components, a positive side main contactor 33, a precharge resistor 35, and a precharge contactor 34 electrically connected to the precharge resistor 35.
  • the positive side main contactor 33 is provided in the main circuit.
  • the precharge resistor 35 and the precharge contactor 34 are provided in the precharge circuit.
  • the precharge circuit is electrically connected in parallel to the main circuit so as to bypass the positive side main contactor 33.
  • a main circuit provided with a negative-side main contactor 36 is provided in the middle of the high-voltage negative line HV ⁇ between the negative side of the battery module 200 (the negative side of the low-potential side battery module 220) and the negative side of the inverter device 20.
  • a negative electrode side relay mechanism 32 is provided.
  • the negative-side relay mechanism 32 is provided in the middle of the high-voltage negative line HV ⁇ between the negative side of the battery module 200 (the negative side of the low-potential side battery module 220) and the negative side of the inverter device 20.
  • the negative side relay mechanism 32 may be omitted.
  • the cell control device 300 (control unit) operates as a limb of the battery control device 400 based on a command signal output from the battery control device 400, and manages and controls each state of the plurality of battery cells 201.
  • a plurality of cell controller ICs 330 are provided.
  • the cell controller IC 330 (monitoring circuit) is provided corresponding to each of the plurality of battery groups, and detects a terminal voltage between each positive electrode and negative electrode of the plurality of battery cells 201 constituting the corresponding battery group. is doing. Further, the cell controller IC 330, when there is a battery cell 201 that needs to be adjusted in the charge state among the plurality of battery cells 201 constituting the corresponding battery group, based on a command signal from the battery control device 400, The target battery cell 201 is discharged.
  • the battery control device 400 manages the state of the battery module 200, notifies the vehicle control device 8 or the motor control device 24 of the allowable charge / discharge amount (range), and inputs / outputs electric energy to / from the battery module 200 (DC power supply).
  • An electronic control device that controls charging / discharging a microcontroller (hereinafter abbreviated as “MC”) 410, a power supply circuit 420, interface circuits 430 and 431, a storage device 440, an amplifier 450, a reference voltage circuit 460, and CAN.
  • a plurality of electronic circuit components including the port 470 are mounted on a circuit board.
  • MC 410 is a calculation processing device that calculates the state of the battery module 200 and outputs the calculation result to the vehicle control device 8 or the motor control device 24, and is configured to be integrated in an integrated circuit.
  • the MC 410 includes the state (SOC, SOH) of the battery module 200, the allowable charge / discharge power (current) value for controlling the charge / discharge of the battery module 200, the variation in the charge state of the plurality of battery cells 201, and the variation. Command values for balancing control are calculated.
  • the power supply circuit 420 is a regulator circuit that steps down the 12 volt nominal output voltage supplied from the 14 volt low voltage battery device to a voltage of 5 volts, for example, and supplies it to the MC 410 as the operating power supply voltage of the MC 410.
  • the storage device 440 includes characteristic data such as a program for the MC 410 to execute arithmetic processing such as SOC and SOH, initial characteristics of the battery cell 201, a map that indicates a relationship between the SOC, temperature, and internal resistance that has been established in advance through experiments or the like. And so on.
  • an EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory
  • the battery control device 400 includes a storage device.
  • the MC 410 is provided with a RAM (Random Access Memory) that is a readable / writable memory.
  • the reference voltage circuit 460 generates a reference voltage to be compared with an input signal input to the analog-to-digital converter of the MC 410, and supplies the generated reference voltage to the analog-to-digital converter of the MC 410. It is.
  • the amplifier 450 is an electronic circuit component that constitutes a voltage sensor for taking in a terminal voltage (total voltage) between the positive electrode and the negative electrode of the battery module 200.
  • the interface circuits 430 and 431 are signal input / output processing circuits for converting an external analog signal input to the battery control device 400 into an analog signal that can be input to the MC 410 (which can be read by the MC 410).
  • the CAN port is a CAN interface circuit, and is a signal input / output processing circuit for converting a digital signal input to the battery control device 400 via the CAN into a digital signal that can be input to the MC 410 (readable by the MC 410). .
  • the battery control device 400 is electrically connected between a leak detector (a strong electric system from the battery module 200 to the motor generator 10 and a chassis ground serving as a reference potential of the weak electric system. (Measurement device for detecting whether or not (short circuit)).
  • the leak detector is composed of a digital processing unit and an analog processing unit of the MC 410, and an electrical connection is made between the strong electric system from the battery module 200 to the motor generator 10 and the chassis ground serving as the reference potential of the weak electric system. Whether or not a leak has occurred is detected.
  • the alternating current method is obtained by injecting an alternating current waveform (for example, a rectangular wave) from the MC 410 into a capacitive coupling element (coupling capacitor) electrically connected to the positive electrode side or the negative electrode side of the battery module 200, and this injection.
  • the presence or absence of a leak is detected by comparing the digital value of the response waveform with a threshold value.
  • the direct current method includes a first resistance voltage dividing circuit electrically connected between the positive electrode of the battery module 200 and the chassis ground, and a second resistor electrically connected between the negative electrode of the battery module 200 and the chassis ground. In this method, the insulation resistance corresponding to each digital value of the voltage obtained from the voltage divider circuit is calculated, and the presence or absence of leakage is detected by comparing whether or not the ratio is within a predetermined threshold range. is there.
  • the MC 410 receives an analog value related to a response waveform or voltage obtained by processing in the analog processing unit of the leak detector.
  • the MC 410 converts the analog value into a digital value by an analog-to-digital converter, compares the preset leak determination threshold value with the digital value, and determines the presence or absence of leak detection.
  • the MC 410 notifies the vehicle control device 8 or the motor control device 24 of the information via the CAN.
  • the battery module 200 to the inverter device 20 (in the high-voltage positive electrode side line HV +) between the positive electrode side of the battery module 200 and the positive electrode side of the inverter device 20 (power module 21).
  • a current sensor Si for detecting a current supplied to the power module 21) or a current supplied from the inverter device 20 (power module 21) to the battery module 200 is provided.
  • the current sensor Si is accommodated in the junction box 30.
  • the output (analog signal) of the current sensor Si is input to the analog-to-digital converter of the MC 410 via the interface circuit 430. Thereby, the charging / discharging current of the battery module 200 can be detected.
  • the battery control device 400 includes a voltage sensor for detecting a voltage (total voltage) between the positive electrode of the battery module 200 (the positive electrode of the high-potential side battery module 210) and the negative electrode (the negative electrode of the low-potential side battery module 220). ing.
  • the voltage sensor is a voltage dividing resistor (not shown) electrically connected between the positive electrode of the battery module 200 (positive electrode of the high potential side battery module 210) and the negative electrode (negative electrode of the low potential side battery module 220).
  • the amplifier 450 amplifies an analog signal output from the middle point of the resistor.
  • the output (analog signal) of the voltage sensor is input to the analog-to-digital converter of MC410. Thereby, the total voltage of the battery module 200 can be detected.
  • a temperature measuring device (circuit) or a plurality of temperature sensors (not shown) such as a thermistor and a thermocouple are provided. Outputs (analog signals) of the plurality of temperature sensors are input to the analog-to-digital converter of the MC 410 via the interface circuit 431. Thereby, the temperature of the battery cell 201, the temperature of the cooling medium sucked and exhausted by the battery module 200 to cool the battery cell 210, and the like can be detected.
  • the battery control device 400 and the cell control device 300 are connected by a communication circuit so that electrical signals can be exchanged with each other.
  • the communication circuit is composed of first and second communication circuits so as to transmit different serial signals.
  • the first communication circuit is configured to transmit a serial signal configured with a data length of a plurality of bits.
  • the second communication circuit is configured to transmit a serial signal configured with a data length of 1 bit.
  • a LIN Local Interconnect Network
  • CAN sub-network is used for the first and second communication circuits.
  • two communication circuits are configured for the high potential battery module 210
  • two communication circuits are configured for the low potential battery module 220
  • 210 and the low-potential side battery module 220 will be described as an example in which the communication circuit is configured separately, but two communications are common to both the high-potential side battery module 210 and the low-potential side battery module 220. You may make it comprise a circuit.
  • one communication circuit is configured by dividing the high-potential side battery module 210 and the low-potential side battery module 220
  • the other communication circuit includes the high-potential side battery module 210 and the low-potential side battery module 220. You may make it comprise in common with respect to both of the side battery modules 220.
  • the first and second communication circuits are illustrated by a single arrow line.
  • a command signal As a serial signal composed of a data length of a plurality of bits, there is a command signal output from the MC 410 to the cell control device 300.
  • the command signal is transmitted from the MC 410 to one of the plurality of cell controller ICs 330 by the first communication circuit, and sequentially transmitted from the one cell controller IC 330 to the other cell controller ICs 330.
  • One is transmitted to the MC 410.
  • the command signal for requesting each of the plurality of cell controller ICs 330 to output the respective terminal voltages of the plurality of battery cells 201 constituting the corresponding battery group detected by the plurality of cell controller ICs 330.
  • a command signal for suspending the IC 330, a command signal for confirming the content of the abnormality notified from any of the plurality of cell controller ICs 330, a command signal for setting each address of the plurality of cell controller ICs 330, etc. is there.
  • a serial signal composed of a data length of 1 bit there are a high / low level flag signal indicating the presence / absence of an abnormality and a high / low level test signal for confirming an abnormality.
  • the flag signal has an abnormality in an internal circuit or a circuit element, for example, a voltage detection circuit that detects a terminal voltage of each battery cell 201 or a switching semiconductor element that constitutes a bypass circuit.
  • a voltage detection circuit that detects a terminal voltage of each battery cell 201 or a switching semiconductor element that constitutes a bypass circuit.
  • it is output from the cell controller IC 330 that has detected the abnormality to the second communication circuit, and is output by the second communication circuit. It is transmitted to MC410.
  • the MC 410 can quickly recognize the presence / absence of an abnormality, can promptly report the presence / absence of an abnormality to a host control device such as the vehicle control device 8 and the motor control device 24, and opens the positive-side relay mechanism 31 and the negative-side relay mechanism 32.
  • a host control device such as the vehicle control device 8 and the motor control device 24
  • opens the positive-side relay mechanism 31 and the negative-side relay mechanism 32 so it is possible to promptly perform an abnormality response such as prohibiting charging / discharging of the battery module 200.
  • the test signal confirms whether or not the second communication circuit is disconnected or whether or not there is an abnormality in the communication unit electrically connected to the second communication circuit in each of the plurality of cell controller ICs 330.
  • a signal for confirmation which is transmitted from the MC 410 to one of the plurality of cell controller ICs 330 by the second communication circuit, sequentially transmitted from the one cell controller IC 330 to the other cell controller IC 330, and others. Is transmitted from one of the cell controller ICs 330 to the MC 410. If the second communication circuit is disconnected or if there is an abnormality in one communication unit of the plurality of cell controller ICs 330, for example, the High level test signal output from the MC 410 is used as the Low level signal. Come back to. Thereby, MC410 can detect the abnormality of the communication part of a 2nd communication circuit or several cell controller IC330.
  • the MC410 and the plurality of cell controller ICs 330 have different operation power supplies and different reference potentials. That is, the cell controller ICs 330 use the battery module 200 floating from the chassis ground as a power source, while the MC 410 uses a chassis ground as a reference potential to drive a low-voltage battery device (for example, 14 volts) for driving in-vehicle accessories. System battery device). Therefore, a photocoupler 310 that is an insulating element is provided in the middle of each of the two communication lines (signal transmission paths) between the battery control device 400 and the cell control device 300 of each of the first and second communication circuits.
  • the communication line (signal transmission path) on one side of the photocoupler 310 and the communication line (signal transmission path) on the other side of the photocoupler 310 are electrically insulated. Thereby, it is possible to communicate between the battery control device 400 and the cell control device 300 using electrical signals having different reference potentials.
  • the photocoupler 310 is an optical element that converts an electric signal into an optical signal on the light emitting side and transmits it to the light receiving side, and converts the optical signal into an electric signal on the light receiving side path.
  • the photocoupler 310 is provided as an insulating element
  • other insulating elements such as a coupling capacitor and a transformer may be used.
  • the coupling capacitor is a capacitive coupling element that blocks the flow of a direct current and flows an alternating current (electric signal).
  • a transformer is a magnetic element that converts an electrical signal into a magnetic signal on the primary side and transmits it to the secondary side, and converts the magnetic signal into an electrical signal on the secondary side.
  • the first and second communication circuits are configured such that electrical signals are transmitted in series between the plurality of cell controller ICs 330 according to the reference potential of the cell controller ICs 330. That is, an electrical signal output from the communication unit of one cell controller IC 330 is input to the communication unit of the other cell controller IC 330 between two cell controller ICs 330 (monitoring circuits) adjacent to each other in reference potential.
  • Two communication lines are provided, one side of each of the two communication lines has a communication part on one side of two cell controller ICs 330 adjacent to each other and a reference potential on the other side of each of the two communication lines.
  • the communication units on the other side of the two adjacent cell controller ICs 330 are electrically connected to each other.
  • the electrical signals between the plurality of cell controller ICs 330 are transmitted in a non-insulated state.
  • the state of non-insulation means that two cell controller ICs 330 adjacent to each other at a reference potential are electrically connected, and a direct current and an alternating current (electric signal) output from the communication unit of one cell controller IC 330 are The state which flows into the communication part of the other cell controller IC330 is shown.
  • a filter circuit such as a resistor may be provided between the communication unit of one cell controller IC 330 and the communication unit of the other cell controller IC 330.
  • the non-insulated state means that a coupling capacitor is provided between the communication unit of one cell controller IC 330 and the communication unit of the other cell controller IC 330, and the communication unit of one cell controller IC 330 and the other cell controller.
  • a direct current does not flow between the communication unit of the IC 330, but an alternating current (electric signal) flows.
  • an electrical signal output from the MC 410 is transferred from the MC 410 to the cell controller IC 330 via the photocoupler 310 between the battery control device 400 and the cell control device 300. Is transmitted from one cell controller IC 330 to another cell controller IC 330 in sequence, and is transmitted from one of the other cell controller ICs 330 to the MC 410 via the photocoupler 310, and so on.
  • the communication circuit is configured in a loop shape.
  • daisy chain connection A configuration in which a plurality of cell controller ICs 330 are connected to the MC 410 in series or in a daisy chain is called daisy chain connection.
  • a communication circuit in which an electrical signal is transmitted in one direction from the cell controller IC 330 having the largest reference potential to the cell controller IC 330 having the smallest reference potential will be described as an example.
  • a communication circuit in which an electric signal is transmitted in one direction from the cell controller IC 330 having the smallest potential toward the cell controller IC 330 having the largest reference potential, or the cell having the largest reference potential from the cell controller IC 330 having the smallest reference potential An electric signal is transmitted in one direction toward the controller IC 330, and then the electric signal is transmitted in one direction in the opposite direction from the cell controller IC 330 having the largest reference potential toward the cell controller IC 330 having the largest reference potential.
  • the high-potential side battery module 210 and the low-potential side battery module 220 are configured separately. That is, the communication circuit is divided with the service disconnect (SD) switch 230 as a boundary.
  • SD service disconnect
  • the reason for adopting such a configuration is that the potential between the low potential side of the high potential side battery module 210 and the high potential side of the low potential side battery module 220 is changed by the opening of the service disconnect (SD) switch 230. This is because it becomes unstable and a voltage higher than the withstand voltage is applied to the cell controller IC 330. For this reason, the above-described configuration is adopted to protect the cell controller IC 330 from an overvoltage due to potential fluctuation.
  • the cell controller IC 330 IC 1 and the other cell controller IC 330 are mounted on the cell controller circuit board 301 together with other electronic circuit components constituting the cell control device 300.
  • the cell controller IC 330IC 1 detects a terminal voltage between the positive electrode and the negative electrode of each of the battery cells 201BC 1 to BC 4 constituting the corresponding battery group 240 (capacitor group), and stores the detected terminal voltage. At the same time, it diagnoses each abnormality (overcharge / discharge) of the battery cells 201BC 1 to BC 4 constituting the corresponding battery group 240 and its own abnormality, stores the diagnosis result, and transmits a command signal related to a data request from the MC 410. In the case where the data has been stored, data relating to the stored terminal voltage and abnormality diagnosis result is written in the data area of the command signal, and the command signal is transmitted.
  • the cell controller IC 330IC 1 corresponds to a voltage detection circuit 370 for detecting a terminal voltage between the positive electrode and the negative electrode of each of the battery cells 201BC 1 to BC 4 constituting the corresponding battery group 240.
  • a diagnosis circuit 360 for diagnosing each abnormality (overcharge / discharge) of the battery cells 201BC 1 to BC 4 constituting the battery group 240 and its own abnormality is provided.
  • the cell controller IC 330IC 1 uses the battery cell 201 BC 1 to BC 4 constituting the corresponding battery group 240 based on the balancing command signal transmitted from the MC 410, and the battery cell 201 that needs to be charged. And the charging state of the battery cell 201 is adjusted so as to be close to the reference charging state.
  • the cell controller IC 330IC 1 is provided with a balancing control circuit 380 for discharging the battery cells 201 that need to be adjusted in the charge state among the battery cells 201BC 1 to BC 4 constituting the corresponding battery group 240. ing.
  • the cell controller IC 330IC 1 receives a request signal from the MC 410 or a command signal related to balancing, and outputs a command signal in which data such as terminal voltage is written, and the battery cell 201 or the cell controller IC 330IC 1 itself has an abnormality.
  • a signal transmission circuit 390 is provided for inputting / outputting a flag signal, a test signal, and the like that are output in the event of a failure.
  • the cell controller IC 330IC 1 is set by the operation timing of the voltage detection circuit 370 and the diagnosis circuit 360, the driving of the balancing control circuit 380, the terminal voltage data detected by the voltage detection circuit 370, and the diagnosis result of the diagnosis circuit 360.
  • the IC control circuit 350 is provided for controlling the holding of the flag, the decoding of the command signal input to the signal transmission circuit 390, the output of the command signal and the flag signal to which data has been written, and the like.
  • the cell controller IC 330IC 1 includes an activation circuit 342 for activating the cell controller IC 330, a voltage detection circuit 370, a diagnosis circuit 360, a signal transmission circuit 390, a power supply circuit that supplies operation power to the IC control circuit 350, and the like. Is provided.
  • the cell controller IC 330IC 1 is provided with voltage detection terminals 331CV 1 to CV 4 and a ground terminal 334 (GND) corresponding to the voltage detection terminal 331CV 5 , It is exposed to the outside from the edge of the exterior package.
  • Corresponding battery cells 201BC 1 to BC 4 are electrically connected to the voltage detection terminals 331CV 1 to 331CV 4 and the ground terminal 334 via voltage detection lines SL 1 to SL 5 .
  • the voltage detection lines SL 1 to SL 5 include a voltage detection line connector 320, a battery cell side first voltage detection line 250, and a cell controller IC side first voltage detection line 302.
  • the battery cell side first voltage detection line 250 is provided on the battery cell side of the voltage detection line connector 320 and is electrically connected to the battery cells 201BC 1 to BC 4 .
  • the cell controller IC-side first voltage detection line 302 is provided on the cell controller IC side of the voltage detection line connector 320 and is electrically connected to the cell controller IC 330IC 1 .
  • the positive electrode side of the battery cell 201BC 1 and the voltage detection terminal 331CV 1 are connected to the negative electrode side of the battery cell 201BC 1 , the positive electrode side of the battery cell 201BC 2 , and the voltage detection terminal 331CV 2 by the voltage detection line SL 1 .
  • the voltage detection line SL 2 the positive side and the voltage detecting terminal 331CV 3 and the voltage detection line SL 3 on the negative electrode side and the battery cell 201BC 3 of the battery cell 201BC 2, the negative electrode side and the battery cells of the battery cell 201BC 3
  • the positive electrode side of 201BC 4 and the voltage detection terminal 331CV 4 are electrically connected by the voltage detection line SL 4
  • the negative electrode side of the battery cell 201BC 4 and the ground terminal 334 are electrically connected by the voltage detection line SL 5 , respectively.
  • the terminal voltages of the battery cells 201BC 1 to BC 4 can be taken into the cell controller IC 330IC 1 .
  • the voltage detection circuit 370 includes a multiplexer 371, a differential amplifier 372, and an analog-digital converter 373.
  • the multiplexer 371 selects and outputs the terminal voltages of the battery cells 201BC 1 to BC 4 taken in via the voltage detection terminals 331CV 1 to CV 4 and the ground terminal 334.
  • Differential amplifier 372 level-shifts the reference potential of the output terminal voltage from the multiplexer 371 to the reference potential of the cell controller IC330IC 1 (ground potential).
  • the analog-digital converter 373 converts the terminal voltage output from the differential amplifier 372 from an analog signal to a digital signal and outputs the converted signal to the IC control circuit 350.
  • the terminal voltages of the battery cells 201BC 1 to BC 4 are passed through the voltage detection lines SL 1 to SL 5 , the voltage detection terminals 331CV 1 to CV 4 and the ground terminal 334. And input to the multiplexer 371.
  • the multiplexer 371 selects one of the voltage detection terminals 331 CV 1 to CV 4 and the ground terminal 334 and outputs the selected terminal voltage to the differential amplifier 372.
  • the differential amplifier 372 level shifts the reference potential of the terminal voltage output from the multiplexer 371 to the reference potential (ground potential) of the cell controller IC 330.
  • the output of the differential amplifier 372 is converted into a digital value by an analog-digital converter 373.
  • the inter-terminal voltage converted into a digital value is transmitted to the IC control circuit 350 and held in the internal data holding circuit 351.
  • the cell controller IC 330IC 1 is provided with balancing terminals 332BR 1 to BR 4 corresponding to the balancing control circuit 380, and is exposed to the outside from the edge of the exterior package.
  • Balancing terminal 332BR 1 is provided corresponding to the battery cell 201BC 1, is disposed between the voltage measuring terminals 331CV 1 and CV 2 provided corresponding to the battery cell 201BC 1.
  • Balancing terminal 332BR 2 is disposed between the battery cell 201BC 2 is provided corresponding to the voltage detection terminal 331CV 2 and CV 3 provided corresponding to the battery cell 201BC 2.
  • Balancing terminal 332BR 3 is disposed between the battery cell 201BC 3 is provided corresponding to the voltage detection terminal 331CV 3 and CV 4 provided corresponding to the battery cell 201BC 3.
  • Balancing terminal 332BR 4 is disposed between the battery cells 201BC 4 is provided corresponding to the voltage detection terminal 331CV 4 and the ground terminal 334 provided corresponding to the battery cell 201BC 4.
  • the balancing resistor 313RB 1 provided corresponding to the battery cell 201BC 1 are electrically connected.
  • the cell controller IC-side second voltage detection line 303 and balancing terminal 332BR 2 is balancing resistor 313RB 2 provided corresponding to the battery cell 201BC 2 are electrically connected.
  • the balancing resistor 313RB 3 provided corresponding to the battery cell 201BC 3 are electrically connected.
  • the balancing resistor 313RB 4 provided corresponding to the battery cell 201BC 4 are electrically connected.
  • the balancing terminals 332BR 1 to BR 4 are electrically connected between the positive electrode and the negative electrode of the corresponding battery cell 201 and discharged from the corresponding battery cell 201. It is provided for consuming direct-current power as heat, and is provided in parallel with other circuit elements provided corresponding to the corresponding battery cells 201.
  • balancing switch 381BS 1 provided corresponding to the battery cell 201BC 1 are electrically connected.
  • balancing switch 381BS 2 provided corresponding to the battery cell 201BC 2 are electrically connected.
  • balancing switch 381BS 3 provided corresponding to the battery cell 201BC 3 are electrically connected.
  • balancing switch 381BR 4 provided corresponding to the battery cell 201BC 4 are electrically connected.
  • the balancing switches 381BS 1 to BS 4 When the balancing switches 381BS 1 to BS 4 are turned on, the corresponding battery cell 201 and the balancing resistor 313 provided corresponding to the battery cell 201 are electrically connected, and the corresponding battery cell 201 is discharged.
  • the balancing switch 381BS 1 when the balancing switch 381BS 1 is conductive, between the battery cells 201BC 1 and the cell controllers IC330IC 1, from the positive electrode of the battery cell 201BC 1, the voltage detection line SL 1, the voltage detecting terminal 331CV 1, the balancing switches 381BS 1, balancing terminal 332BR 1, balancing resistor 313RB 1, via the voltage detecting lines SL 2 in order, a closed circuit leading to the negative electrode of the battery cell 201BC 1 is configured, balancing current flows from the battery cell 201BC 1.
  • the balancing switches 381BS 1 to BS 4 are constituted by semiconductor switches. Specifically, the P-channel MOSFET in the balancing switches 381BS 1 and BS 3, the balancing switches 381BS 2 and BS 4 the N-channel MOSFET, is used, respectively.
  • the IC control circuit 350 corresponds to the battery cell 201 to be discharged based on the command signal related to balancing control output from the MC 410, that is, the command signal including the information of the battery cell 201 to be discharged and the discharge time in the battery cell 201.
  • the command signal for turning on the balancing switch 381 is output to the drive control circuit 382 while managing the discharge time of the battery cell 201 to be discharged.
  • the drive control circuit 382 generates a drive signal corresponding to the command signal output from the IC control circuit 350 and outputs the drive signal to the balancing switch 381 corresponding to the battery cell 201 to be discharged.
  • the balancing switch 381 corresponding to the battery cell 201 to be discharged is turned on, and the above-described closed circuit is configured for the battery cell 201 to be discharged, and the battery cell 201 to be discharged is discharged.
  • the cell controller IC 330 needs to detect the terminal voltage of the battery cell 201 during the balancing operation. At this time, the cell controller IC 330 opens the conducting balancing switch 381 once, and makes it conductive again after the voltage detection is completed. This is because the terminal voltage can be correctly detected without being affected by the voltage drop of the balancing resistor 313.
  • the cell controller IC 330 corresponds to the odd numbered battery cells 201 in the electrical connection order so that the balancing switches 381 are not electrically connected at the same time so that the balancing switches 381 corresponding to the adjacent battery cells 201 are not electrically connected.
  • the balancing switch 381 is turned on and the balancing switch 381 corresponding to the even-numbered battery cells 201 is turned on, and these are alternately performed.
  • the balancing circuits formed corresponding to each of the battery cells 201 adjacent in potential are electrically connected in series, and a closed circuit is formed between the battery cells 201 adjacent in potential. It is preventing.
  • the diagnostic circuit 360 operates in synchronization with the detection period of the terminal voltages of the battery cells 201BC 1 to BC 4 by the voltage detection circuit 370, and the terminal voltages of the battery cells 201BC 1 to BC 4 transmitted from the IC control circuit 350. And whether or not there is an abnormality in overcharge / discharge in the battery cells 201BC 1 to BC 4 based on a comparison with a preset overcharge / discharge threshold.
  • the diagnosis circuit 360 diagnoses an abnormality of each circuit voltage detection circuit 370, an abnormality of the IC control circuit 350, an abnormality of the balancing switches 381BS 1 to BS 4, an abnormal temperature of the cell controller IC 330IC 1 , and the like. As a result of these diagnoses, the diagnosis circuit 360 outputs a diagnosis flag signal indicating an abnormality to the IC control circuit 350.
  • the IC control circuit 350 is a logic circuit having an arithmetic function, and a data holding circuit 351 for holding (storing) data related to the detected terminal voltages of the battery cells 201BC 1 to BC 4 and the battery cells 201BC 1 to BC. 4 , a timing control circuit 352 for periodically performing detection of the terminal voltage and diagnosis by the diagnosis circuit 360, and a diagnosis flag holding circuit 353 for holding (storing) a diagnosis flag indicating the result of each diagnosis by the diagnosis circuit 360. It has.
  • the data holding circuit 351 and the diagnostic flag holding circuit 353 are constituted by registers.
  • Data regarding the terminal voltages of the battery cells 201BC 1 to BC 4 output from the analog-to-digital converter 373 is input to the data holding circuit 351 as a digital signal.
  • the data holding circuit 351 data for each of the terminal voltages of the battery cells 201BC 1 ⁇ BC 4 is stored in correspondence to the battery cell 201BC 1 ⁇ BC 4.
  • the diagnosis flag holding circuit 353 receives a diagnosis flag signal output from the diagnosis circuit 360 and indicating the result of each diagnosis. As a result, the diagnosis flag holding circuit 353 stores a diagnosis flag indicating the result of each diagnosis in association with each diagnosis.
  • the data holding circuit 351 reads the terminal voltage of the detection cycle corresponding to the command signal related to the data request.
  • the diagnostic flag holding circuit 353 reads a diagnostic flag having a detection period corresponding to the command signal related to the data request.
  • the IC control circuit 350 writes the data related to the terminal voltage read from the data holding circuit 351 and the diagnostic flag read from the diagnostic flag holding circuit 353 in the data area of the command signal related to the data request, and the signal transmission circuit To 390.
  • the IC control circuit 350 is output from the MC 410 when the diagnosis circuit 360 has an abnormality that prohibits charging / discharging of the battery module 200, for example, an abnormality diagnosis flag indicating overcharge of the battery cell 201 is set. Without waiting for a command signal related to a data request, a 1-pulse flag signal composed of a 1-bit data length is output to the signal transmission circuit 390.
  • the cell controller IC 330IC 1 is provided with a power supply terminal 333 (VCC) and a ground terminal 334 corresponding to the power supply circuit, and is exposed to the outside from the edge of the exterior package.
  • VCC power supply terminal 333
  • ground terminal 334 corresponding to the power supply circuit
  • Power terminal 333 to be electrically connected to the positive electrode of the battery cell 201BC 1 via the voltage detecting lines SL 1, electrically to the cell controller IC-side first voltage detection line 302 constituting the voltage detecting lines SL 1 It is connected to the.
  • Ground terminal 334 as described above, are electrically connected to the negative electrode of the battery cell 201BC 4 through the voltage detection line SL 5.
  • the power supply circuit that outputs the power supply voltage VCC is a circuit that supplies the total voltage (3.6 V ⁇ 4) of the battery cells 201BC 1 to BC 4 electrically connected in series.
  • Terminal is electrically connected to the power supply terminal 333, and the other side (load side) terminal is electrically connected to the multiplexer 371, the constant voltage power supply 341, and the input side of the signal transmission circuit 390.
  • the reference potential on the input side of the multiplexer 371, the constant voltage power supply 341, and the signal transmission circuit 390 is also the potential of the ground terminal 334.
  • the constant voltage power supply 341 is a regulator circuit that constitutes a power supply circuit of the power supply voltage VDD that inputs the power supply voltage VCC, generates and outputs a power supply voltage VDD (for example, 3 V) lower than the power supply voltage VCC, and is electrically
  • the power supply voltage VDD is supplied to the differential amplifier 372, the analog-digital converter 373, the IC control circuit 350, the diagnostic circuit 360, the control signal detection circuit 344, and the signal transmission circuit 390 connected to ing.
  • the reference potential on the output side of the differential amplifier 372, the analog-digital converter 373, the IC control circuit 350, the diagnostic circuit 360, the control signal detection circuit 344, and the signal transmission circuit 390 is also the potential of the ground terminal 334.
  • the cell controller IC 330IC 1 includes a first signal input terminal 336 (LIN 1 ), a first signal output terminal 337 (LIN 2 ), a second signal input terminal 338 (FFI), a second signal corresponding to the signal transmission circuit 390.
  • a signal output terminal 339 (FFO) and a control signal terminal 335 (CT) are provided and are exposed to the outside from the edge of the exterior package.
  • the first signal input terminal 336 has a first signal input circuit 391, the first signal output terminal 337 has a first signal output circuit 392, the second signal input terminal 338 has a second signal input circuit 393, and the second A second signal output circuit 394 is electrically connected to the signal output terminal 339, and a control signal detection circuit 344 is electrically connected to the control signal terminal 335, respectively.
  • the first signal input circuit 391, the first signal output circuit 392, the second signal input circuit 393, and the second signal output circuit 394 are each electrically connected to the IC control circuit 350.
  • the control signal detection circuit 344 determines whether the signal input to the first signal input terminal 336 and the second signal input terminal 338 is a signal output from the photocoupler 310 or from another cell controller IC 330 that is adjacent to the potential. The output signal is detected based on the control signal input to the control signal terminal 335. This is because the peak value of the output waveform differs between the signal output from the photocoupler 310 and the signal output from another cell controller IC 330 that is adjacent in potential, and the threshold value for determining the input signal is different. Because.
  • the first signal input circuit 391 includes a first input circuit 396 to which a signal output from another cell controller IC 330 adjacent in terms of potential is input, and a second input circuit 397 to which a signal output from the photocoupler 310 is input. , And a switch 395 for switching between a signal input to the first input circuit 396 and a signal input to the second input circuit 397.
  • the first input circuit 396 is a signal corresponding to the difference between the signal input via the first signal input terminal 336 and the power supply voltage VCC (low level is the potential of the ground terminal 334 and high level is the potential of the ground terminal 334.
  • a differential amplifier that outputs a signal that is a potential obtained by adding the power supply voltage VDD, and a signal output from the differential amplifier and a threshold value (power supply voltage VDD / 2) are compared, and “1” “0” It consists of a comparator that outputs a signal.
  • the signal input via the first signal input terminal 336 (the high level of the signal output from the photocoupler 310 is the potential of the power supply voltage VCC with reference to the potential of the ground terminal 334).
  • Signal and a threshold value (power supply voltage VCC / 2), and a comparator that outputs “1” and “0” signals is formed.
  • the switch 395 generates a signal output from the first signal input circuit 391 to the IC control circuit 350 based on a signal output from the control signal detection circuit 344 corresponding to the control signal applied to the control signal terminal 335. Whether the signal is input to the first input circuit 396 or the signal input to the second input circuit 397 is switched by the contact, and the contact corresponding to the first input circuit 396 and the second input And a contact corresponding to the circuit 397.
  • the contact corresponding to the second input circuit 397 is closed and output from the second input circuit 397.
  • the signal is output from the signal input circuit 391 to the IC control circuit 350.
  • the contact corresponding to the first input circuit 396 is closed, and the first input circuit 396 The output signal is output from the signal input circuit 391 to the IC control circuit 350.
  • the second signal input circuit 393 is configured in the same manner as the first signal input circuit 391.
  • the first signal output circuit 392 includes two switches electrically connected in series, and a control circuit that controls opening and closing (conduction and cutoff) of the two switches.
  • One end side of the series circuit composed of two switches is electrically connected to the power supply circuit of the power supply voltage VDD, and the other end side is electrically connected to the ground terminal 334.
  • the middle point of the two switches is electrically connected to the first signal output terminal 337.
  • the first signal output circuit 392 outputs a signal having the amplitude of the power supply voltage VDD with the potential of the ground terminal 334 as the reference potential.
  • a high-level signal (the potential of the power supply voltage VDD) is output to the first signal output terminal 337.
  • a low level signal (the potential of the ground terminal 334) is output to the first signal output terminal 337.
  • the second signal output circuit 394 is configured in the same manner as the first signal output circuit 392.
  • the signal input to the second signal input terminal 338 is a flag signal having a data length of 1 bit or a test signal having the same configuration indicating an abnormal state (for example, overcharge).
  • a flag signal or a test signal is input to the second signal input terminal 338, the signal is input to the second signal output circuit 394 via the second signal input circuit 393 and the OR circuit 398, and the second signal output circuit. 394 through the second signal output terminal 339.
  • the data length is transmitted from the diagnostic flag holding circuit 353 via the OR circuit 398 regardless of the content of the signal input to the second signal input terminal 338. Is input to the second signal output circuit 394, and is output from the second signal output circuit 394 via the second signal output terminal 339.
  • an abnormality for example, overcharge
  • the cell controller IC 330IC 1 includes a start circuit 342 and a timer circuit 343 so as to start based on the start signal output from the MC 410.
  • the start circuit 342 is a circuit that inputs a start signal and outputs a signal for operating the timer circuit 343.
  • the start circuit 342 compares the signal input from the photocoupler 310 with a threshold value (power supply voltage VCC / 2). Comparator that outputs “1” and “0” signals, a signal inputted from another cell controller IC 330 that is adjacent in potential, and a threshold value (power supply voltage VCC + power supply voltage VDD / 2) are compared, and “1” “0” signal And an OR circuit for taking the logical sum of the outputs of the two comparators.
  • the timer circuit 343 is configured to output a signal for electrically connecting the constant voltage power supply 341 and the power supply circuit that supplies the power supply voltage VCC based on the signal output from the OR circuit of the activation circuit 342. ing.
  • the activation signal output from the MC 410 is input to the first signal input terminal 336 of the cell controller IC 330IC 1 through the photocoupler 310, and is input from the first signal input terminal 336 to the activation circuit 342.
  • the activation signal is compared with a threshold value (power supply voltage VCC / 2) in one of the comparators, and a signal “1” is output to the timer circuit 343 via the OR circuit. As a result, the timer circuit 343 operates.
  • the activation signal is input from the cell controller IC 330 that is adjacent to the potential.
  • the other side of the comparator of the startup circuit 342 compares the startup signal with a threshold value (power supply voltage VCC + power supply voltage VDD / 2), and outputs a signal “1” to the timer circuit 343 via the OR circuit.
  • the circuit 343 operates.
  • a signal for operating the constant voltage power supply 341 by electrically connecting the power supply circuit that supplies the power supply voltage VCC and the constant voltage power supply 341 is transmitted from the timer circuit 343 to the constant voltage power supply 341. Is output.
  • the power supply circuit that supplies the power supply voltage VCC and the constant voltage power supply 341 are electrically connected, and the power supply voltage VCC is supplied to the constant voltage power supply 341.
  • the constant voltage power supply 341 generates a power supply voltage VDD by stepping down the power supply voltage VCC, and a differential amplifier 372, an analog-digital converter 373, and an IC control circuit 350.
  • the cell controller IC 330IC 1 is in an operating state.
  • the IC control circuit 350 recognizes the activation signal input via the first signal input terminal 336 and the first signal input circuit 391, and outputs the recognized activation signal as it is to the first signal output.
  • the signal is output from the circuit 392 to another cell controller IC 330 that is adjacent to the potential via the first signal output terminal 337.
  • the other cell controller IC 330 is activated in the same manner as the cell controller IC 330 IC 1 and outputs an activation signal to the next other cell controller IC 330.
  • a current limiting resistor 312 (RCV) is electrically connected in series with each of the cell controller IC side first voltage detection lines 302 constituting the voltage detection lines SL 1 to SL 4 .
  • the current limiting resistor 312 is provided for protecting the terminals and limiting the discharge current that flows during balancing.
  • a terminal capacitor 306 ( CV) and an input capacitor 311 (Cin) are electrically connected to each other.
  • the terminal capacitor 306 and the input capacitor 311 are provided for noise countermeasures.
  • the cell controller IC330IC 1 is, ESD protection diodes D 1 and ESD protection diode D 2 and the ESD protection circuit 340 is a series circuit which is formed by electrically connecting in series is provided.
  • the ESD protection circuit 340 constituted by the ESD protection diodes D 1 and D 2 corresponds to the voltage detection terminals 331CV 1 to CV 4 and the ground terminals 334 (voltage detection lines SL 1 to SL 5 ) as countermeasures against static electricity. Is provided.
  • Corresponding terminals among the voltage detection terminals 331 CV 1 to CV 4 and the ground terminal 334 are electrically connected to the midpoint between the ESD protection diodes D 1 and D 2 of each ESD protection circuit 340.
  • ESD protection diode D 1 of the one end of the ESD protection circuits 340 (opposite to the ESD protection diode D 2 side) is electrically connected to the power supply terminal 333, which is the potential of the power supply terminal 333.
  • ESD protection diode D 2 of the other end of each ESD protection circuit 340 is electrically connected to the ground terminal 334, which is the potential of the ground terminal 334.
  • the ESD protection diodes D 1 and D 2 have a forward direction from the ground terminal 334 toward the power supply terminal 333.
  • FIG. 4 shows the configuration of the cell control device 300 corresponding to one of the high potential side battery module 210 and the low potential side potential module 220 shown in FIG. Since the cell control device 300 corresponding to the other side is configured in the same manner as the cell control device 300 corresponding to the one side, the illustration thereof is omitted in FIG.
  • the first single battery group 240 (capacitor group) is electrically connected in series with the battery cells 201BC 5 to BC 8 by electrically connecting the battery cells 201BC 1 to BC 4 in series.
  • the second cell group 241 (capacitor group) is connected by connection
  • the third cell group 242 (capacitor group) is electrically connected in series by the battery cells 201BC 9 to BC 12
  • the battery cell 201BC n-3 ( ⁇ BC n electrical series the n cell group by 243 (capacitor group), each configured, and so, the four battery cells 201 are electrically connected in series cell group (assembled battery ) Are configured.
  • the first cell group 240, the second cell group 241, the third cell group 242,..., And the n-th cell group 243 are electrically connected in series.
  • the high potential battery module 210 is configured as an assembled battery including a part of these battery groups
  • the low potential battery module 220 is configured as an assembled battery including the remaining part of these battery groups. That is, in the battery module 200, two assembled batteries having a larger number of battery cells 210 than the single battery group are configured corresponding to each of the high potential battery module 210 and the low potential battery module 220.
  • the high potential battery module 210 and the low potential battery module 220 are electrically connected in series.
  • the battery module 200 one assembled battery having a larger number of battery cells 201 than the assembled battery corresponding to each of the potential side battery module 210 and the low potential side battery module 220 is configured.
  • cell controller ICs 330 IC 1 to IC n are mounted on the cell controller circuit board 301.
  • Each cell controllers IC330IC 1 ⁇ IC n, are provided so as to correspond to one of the first cell group 240 to the n-th cell group 243.
  • the first single battery group 240 is provided with the cell controller IC 330IC 1
  • the second single battery group 241 is provided with the cell controller IC 330 IC 2
  • the cell controller IC 330IC 3 is provided corresponding to the three unit cell group 242,...
  • the cell controller IC 330IC n is provided corresponding to the nth cell group 243. .
  • the positive and negative electrodes of the battery cells 201BC 1 to BC 4 constituting the first cell group 240 are electrically connected to the voltage detection terminal 331 of the cell controller IC 330IC 1 . Has been.
  • the voltage detection terminal 331 having the fifth potential from the top of the cell controller IC 330 is separated from the ground terminal 334.
  • the voltage detection terminal 331 having the fifth potential from the upper side of the cell controller IC 330 may also serve as the ground terminal 334 as shown in FIG. 3, or separated from the ground terminal 334 as shown in FIG. May be.
  • Electrical connection structure of the other cell controller IC and other cell group is also the same as the electrical connection configuration of the cell controller IC330IC 1 and the first cell group 240.
  • each positive electrode and negative electrode of the battery cell 201BC 5 ⁇ BC 8 constituting the second cell group 241 is electrically is connected to the voltage detection terminal 331 of the cell controller IC330IC 3
  • respective positive and negative electrodes of the battery cells 201BC 9 ⁇ BC 12 constituting the third cell group 242 are electrically connected,.
  • the positive and negative electrodes of the battery cells 201BC n-3 to BC n constituting the n-th unit cell group 243 are electrically connected to the voltage detection terminal 331 of the cell controller IC 330IC n.
  • the connection structure is related.
  • the first cell group 240 to the n-th cell group 243 during each positive and negative electrodes of the plurality of battery cells 201 constituting the corresponding cell group This terminal voltage can be taken in, and this taken-in terminal voltage can be detected.
  • the battery cell 201 located at the highest potential of the corresponding cell group positive The sides are electrically connected.
  • the power supply terminal 333 of the cell controller IC330IC 1 of VCC When their specifically explain the relationship of the connection structure, the power supply terminal 333 of the cell controller IC330IC 1 of VCC, the positive electrode side of the battery cell 201BC 1 located to the highest potential of the first cell group 240 is electrically connected , to the power supply terminal 333 of the cell controller IC330IC 2 is the positive electrode of the battery cell 201BC 5 located to the highest potential of the second cell group 241 are electrically connected to the power supply terminal 333 of the cell controller IC330IC 3, the third The positive electrode side of the battery cell 201BC 9 located at the highest potential of the unit cell group 242 is electrically connected, and the power supply terminal 333 of the cell controller IC330IC n is located at the highest potential of the nth unit cell group 243. the positive electrode side of the battery cell 201BC n-3 is electrically connected, I the relationship of a connection configuration as that To have.
  • the ground terminal 334 of the cell controller IC 330IC 1 is electrically connected to the negative electrode side of the battery cell 201BC 4 positioned at the lowest potential of the first cell group 240, and the cell the ground terminal 334 of the controller IC330IC 2, the negative electrode side of the battery cell 201BC 8 located the lowest potential of the second cell group 241 are electrically connected to the ground terminal 334 of the cell controller IC330IC 3, the third unit cell
  • the negative electrode side of the battery cell 201BC 12 located at the lowest potential of the group 242 is electrically connected, and the battery cell located at the lowest potential of the n-th battery group 243 is connected to the ground terminal 334 of the cell controller IC 330IC n.
  • negative electrode side of 201BC n are electrically connected, Seki connection configuration such as that It has become.
  • the cell controllers IC330IC 1 to IC n respectively reference the potential on the negative side of the battery cell 201 located at the lowest potential of the corresponding single cell group among the first single cell group 240 to the nth single cell group 243.
  • the voltage between the positive electrode side potential of the battery cell 201 located at the highest potential of the corresponding battery cell group and the negative electrode side potential of the battery cell 201 located at the lowest potential is taken in, and the taken-in voltage is It can operate as an operating power source.
  • Cell controllers IC330IC 1 ⁇ electrically by the voltage detecting lines SL 1 ⁇ SL n is an electrical connection circuit elements in the relationship between the positive and negative electrodes of the voltage detecting terminal 331 and the battery cell 201BC 1 ⁇ BC n of IC n It is connected to the.
  • the voltage detection lines SL 1 to SL n detect voltage from the highest potential to the lowest potential corresponding to the magnitude of the positive and negative potentials of the battery cells 201BC 1 to BC n electrically connected in series. Lines SL 1 , SL 2 ,..., SL n ⁇ 1 , SL n are used in the wiring order.
  • a voltage detection terminal 331 of the cell controller IC330IC 1 ⁇ IC n the electrical connection relationship between the positive and negative electrodes of the battery cells 201BC 1 ⁇ BC n, specifically in association with the voltage detecting lines SL 1 ⁇ SL n Explained.
  • the voltage detection terminals 331 of the cell controller IC 330IC 1 and the positive and negative electrodes of the battery cells 201BC 1 to BC 4 are electrically connected by voltage detection lines SL 1 to SL 5 .
  • the voltage detection terminals 331 of the cell controller IC 330IC 2 and the positive and negative electrodes of the battery cells 201BC 5 to BC 8 are electrically connected by voltage detection lines SL 6 to SL 10 .
  • the voltage detection terminals 331 of the cell controller IC 330IC 3 and the positive and negative electrodes of the battery cells 201BC 9 to BC 12 are electrically connected by voltage detection lines SL 11 to SL 15 .
  • a voltage detection terminal 331 of the cell controller IC330IC n, between the positive electrode and the negative electrode of the battery cell 201BC n-3 ⁇ BC n are electrically connected by the voltage detecting lines SL n-4 ⁇ SL n.
  • the voltage detection lines SL 1 to SL 5 are configured by electrically connecting the battery cell side first voltage detection line 250 and the cell controller IC side first voltage detection line 302 via the voltage detection line connector 320.
  • the battery cell side first voltage detection line 250 is electrically connected to the positive and negative electrodes of the battery cells 201BC 1 to BC 4 .
  • the cell controller IC-side first voltage detection line 302 is electrically connected to the voltage detection terminal 331 of the cell controller IC 330IC 1 .
  • the voltage detection lines SL 6 to SL n are similarly configured.
  • the configuration of the voltage detection lines SL 6 to SL 10 includes a battery cell side second voltage detection line 251 and a cell controller IC side second voltage detection line 303 via a voltage detection line connector 320. It is configured by being electrically connected.
  • the battery cell side second voltage detection line 251 is electrically connected to the positive and negative electrodes of the battery cells 201BC 5 to BC 8 .
  • Cell controller IC-side second voltage detection line 303 is electrically connected to the voltage detection terminal 331 of the cell controller IC330IC 2.
  • the battery cell side third voltage detection line 252 and the cell controller IC side fourth voltage detection line 304 are electrically connected via a voltage detection line connector 321 with a switch function. It is constituted by.
  • Cell side third voltage detecting line 252 is electrically connected to the positive and negative electrodes of the battery cells 201BC 9 ⁇ BC 12.
  • the cell controller IC side fourth voltage detection line 304 is electrically connected to a voltage detection terminal 331 of the cell controller IC 330IC 3 .
  • the voltage detection lines SL n-4 to SL n are electrically connected to the battery cell side nth voltage detection line 253 and the cell controller IC side nth voltage detection line 305 via a voltage detection line connector 321 with a switch function. It is constituted by being done.
  • the battery cell-side nth voltage detection line 253 is electrically connected to the positive and negative electrodes of the battery cells 201BC n-3 to BC n .
  • Cell controller IC-side n-th voltage detection line 305 is electrically connected to the voltage detection terminal 331 of the cell controller IC330IC n.
  • the pair of the male connector 320a and the female connector 320b is detachable from each other.
  • a male connector 320a is attached to the tip of the battery cell side first voltage detection line 250 (battery cell side second voltage detection line 251) (the side opposite to the side electrically connected to the battery cell 201).
  • a female connector 320b is attached to the tip of the first voltage detection line 302 on the cell controller IC side (second voltage detection line 303 on the cell controller IC side) (the side opposite to the electrical connection side with the voltage detection terminal 331 of the cell controller IC 330). Is attached.
  • the jack provided on the male connector 320a is Pins provided on the female connector 320b are mechanically and electrically connected.
  • a pair of a male connector 321a (second connector part) and a female connector 321b (first connector part) is detachable from each other.
  • a male connector 321a (second connector component) is attached to the tip of battery cell side third voltage detection line 252 to battery cell side nth voltage detection line 253 (the side opposite to the electrical connection side with battery cell 201). It has been.
  • a female connector 320b at the tip of cell controller IC side fourth voltage detection line 304 to cell controller IC side nth voltage detection line 305 (the side opposite to the electrical connection side with voltage detection terminal 331 of cell controller IC 330)
  • a first connector part is attached.
  • the jack provided on the male connector 321a is Pins provided on the female connector 321b are mechanically and electrically connected.
  • the electrical connection configuration will be specifically described.
  • the power supply terminal 333 of the cell controller IC 330IC 1 is electrically connected to the voltage detection line SL 1 (the highest potential cell controller IC side first voltage detection line 302) on the cell controller circuit board 301 by a connection line.
  • the power supply terminal 333 of the cell controller IC 330IC 2 is electrically connected to the voltage detection line SL 6 (the highest potential cell controller IC side second voltage detection line 303) on the cell controller circuit board 301 by a connection line.
  • the power supply terminal 333 of the cell controller IC 330IC 3 is electrically connected to the voltage detection line SL 11 (the highest potential cell controller IC side fourth voltage detection line 304) on the cell controller circuit board 301 by a connection line. .
  • the power supply terminal 333 of the cell controller IC 330IC n is electrically connected to the voltage detection line SL n-4 (the highest potential cell controller IC side nth voltage detection line 305) on the cell controller circuit board 301 by a connection line. Is done.
  • each of the ground terminals 334 of the cell controller IC330IC 1 ⁇ IC n, between the negative electrode of the battery cell 201 of the corresponding lowest potential, the cell controller IC330 and cell group each pair of the (respective battery groups 240 to 243) Are electrically connected. That is, the voltage detection line having the lowest potential and the ground terminal 334 are electrically connected to each other on the cell controller circuit board 301 by the connection line.
  • the electrical connection configuration will be specifically described.
  • the ground terminal 334 of the cell controller IC 330IC 1 is electrically connected to the voltage detection line SL 5 (the lowest voltage cell controller IC side first voltage detection line 302) on the cell controller circuit board 301 by a connection line.
  • the ground terminal 334 of the cell controller IC 330IC 2 is electrically connected to the voltage detection line SL 10 (cell controller IC side second voltage detection line 303 having the lowest potential) on the cell controller circuit board 301 by a connection line.
  • the ground terminal 334 of the cell controller IC 330IC 3 is electrically connected to the voltage detection line SL 15 (the lowest potential cell controller IC side fourth voltage detection line 304) on the cell controller circuit board 301 by a connection line.
  • the ground terminal 334 of the cell controller IC 330IC n is electrically connected to the voltage detection line SL n (the lowest potential cell controller IC side nth voltage detection line 305) on the cell controller circuit board 301 by a connection line. .
  • a cell controller (each of battery groups 240 to 243) in which a predetermined number of battery cells 201 among battery cells 201BC 1 to BC n electrically connected in series are electrically connected in series is connected to a cell controller.
  • Each of IC 330 IC 1 to IC n is electrically connected.
  • the cell controller IC330IC 1 to IC n has a power supply terminal 333 and a ground terminal 334 respectively.
  • cells each controller IC330IC 1 ⁇ IC n is a power supply terminal 333 and ground terminal 334, the power supply line 308 to bypass capacitor 309 is provided is a capacitive element, an electric on cell controller circuit board 301 Connected.
  • the electrical connection configuration will be specifically described.
  • the power supply terminal 333 and ground terminal 334 of the cell controller IC330IC 3, the power supply line 308 is a bypass capacitor 309C 3 provided, is electrically connected on the cell controller circuit board 301.
  • the power supply terminal 333 and ground terminal 334 of the cell controller IC330IC n, the power supply line 308 to bypass capacitor 309C n is provided, it is electrically connected on the cell controller circuit board 301.
  • the power line 308 of the high potential side cell controller IC 330 and the power line 308 of the low potential side cell controller IC 330 are low potentials. It is electrically connected via a voltage detection line connector 321 with a switch function provided corresponding to the cell controller IC 330 having a lower potential than the cell controller IC 330 on the side.
  • the cell controller IC 330 having a lower potential than the cell controller IC 330 on the low potential side is the cell controller IC 330 having the next lower potential after the cell controller IC 330 on the low potential side.
  • the electrical connection configuration will be specifically described.
  • the power supply line 308 of the cell controller IC 330IC 1 and the power supply line 308 of the cell controller IC 330IC 2 are electrically connected via a voltage detection line connector 321 with a switch function provided corresponding to the cell controller IC 330IC 3 .
  • the power line 308 of the cell controller IC 330IC 2 and the power line 308 of the cell controller IC 330IC 3 are connected via a voltage detection line connector with a switch function provided corresponding to the cell controller IC having the next lowest potential after the cell controller IC 330IC 3.
  • the cell controller IC330IC n of power line 308 of the power supply line and the cell controller IC330IC n high cell controller IC potentials to the next, are electrically connected via the switch connector 322.
  • the male connector 321a of the voltage detection line connector 321 with a switch function is provided with a power line connection line 321c (first connection conductor and third connection conductor).
  • the power line connection line 321c is electrically connected to the two power lines 308 extending to the female connector 321b, and the two power lines 308 are electrically short-circuited.
  • the power line connection line 321c (the first connection conductor and the third connection conductor) functions as a movable side of the switch (contactor).
  • the pair of the male connector 322a and the female connector 322b is detachable from each other.
  • the male connector 322a is inserted into the female connector 322b mounted on the cell controller circuit board 301.
  • the pins provided on the female connector 322b are mechanically and electrically connected to the jack provided on the male connector 322a.
  • the male connector 322a of the switch connector 322 is provided with a power line connection line 322c.
  • the power line connecting line 322c is electrically connected to the two power lines 308 extending to the female connector 322b, and the two power lines 308 are electrically short-circuited.
  • the power line connection line 322c functions as a movable side of the switch (contactor).
  • a communication line 307 is provided between the cell controller ICs 330 adjacent to each other on the cell control device circuit board 301.
  • the signal output terminals (first signal output terminal 337 and second signal output terminal 339) of the cell controller IC 330 on the high potential side among the cell controller ICs 330 adjacent to the potential are electrically connected to one end side of the communication line 307. It is connected.
  • the signal input terminals (first signal input terminal 336, second signal input terminal 338) of the cell controller IC 330 on the low potential side among the cell controller ICs 330 adjacent to the potential are electrically connected to the other end side of the communication line 307. It is connected to the.
  • the communication line 307 causes a high output between the signal output terminal of the high potential side cell controller IC 330 and the signal input terminal of the low potential side cell controller IC 330.
  • a signal transmission path is formed for transmitting the electric signal output from the signal output terminal of the cell controller IC 330 on the potential side to the signal input terminal of the cell controller IC 330 on the low potential side.
  • a signal transmission path is formed by the communication line 307 between the signal output terminal of the cell controller IC 330IC 1 and the signal input terminal of the cell controller IC 330IC 2 .
  • a signal transmission path is formed by the communication line 307 between the signal output terminal of the cell controller IC 330IC 2 and the signal input terminal of the cell controller IC 330IC 3 .
  • a signal output terminal of the cell controller IC330IC 3 between the next to the signal input terminal of the low cell controller IC potentials of cell controller IC330IC 3 through communication line 307, the signal transmission path is formed.
  • a signal output terminal of the high cell controller IC potentials to the next cell controller IC330IC n, between the signal input terminal of the cell controller IC330IC n through communication line 307, the signal transmission path is formed.
  • the cell controller IC330IC 1 ⁇ between IC n a signal transmitted from the cell controller IC330IC 1 of highest potential electrical signals in series to the cell controller IC330IC n lowest potential A transmission path is configured.
  • a communication line 307 is provided between the cell controller IC 330 IC 1 having the highest potential and the photocoupler 310.
  • the signal input terminals (first signal input terminal 336 and second signal input terminal 338) of the cell controller IC 330 IC 1 having the highest potential are electrically connected to one end side of the communication line 307.
  • the light receiving side of the photocoupler 310 is electrically connected to the other end side of the communication line 307.
  • the communication line 307 is provided between the cell controller IC330IC n photocoupler 310 of lowest potential.
  • One end of the communication line 307, the signal output terminal of the cell controller IC330IC n lowest potential (first signal output terminal 337, a second signal output terminal 339) are electrically connected.
  • the light emitting side of the photocoupler 310 is electrically connected to the other end side of the communication line 307.
  • the light emitting side and the light receiving side opposite to the cell controller IC 330 side of the photocoupler 310 are electrically connected to the communication connector 323 through a communication line.
  • a pair of the male connector 323a and the female connector 323b is detachable from each other.
  • the jack provided on the male connector 323a is Pins provided on the female connector 323b are mechanically and electrically connected.
  • a CAN communication line extends and is electrically connected to the male connector 323a.
  • an electric signal is converted into a signal of another medium, and further, the reference potential is level-shifted and transmitted in series and in a loop.
  • a signal transmission path is configured. Specifically, first, an electrical signal output from the MC 410 is transmitted to the communication connector 323 via the CAN. Thereafter, the electric signal is converted into an optical signal on the light emitting side of the photocoupler 310. Thereafter, the optical signal is transmitted to the light receiving side of the photocoupler 310 in this state, and is converted again into an electric signal.
  • the electric signal is transmitted while level-shifting the reference potential in the order of cell controller IC 330IC 1 ⁇ cell controller IC 330IC 2 ⁇ cell controller IC 330IC 3 ⁇ ... ⁇ cell controller IC 330IC n . Thereafter, the electric signal is converted into an optical signal on the light emitting side of the photocoupler 310. Thereafter, the optical signal is transmitted to the light receiving side of the photocoupler 310 in this state, and is converted again into an electric signal. Thereafter, the electrical signal is input from the communication connector 323 to the MC 410 via the CAN (return).
  • FIG. 4 for the convenience of illustration, two signal transmission paths that are originally configured are shown as one system. Therefore, in FIG. 4, two signal output terminals and two signal input terminals in the cell controller IC 330 are illustrated as one terminal.
  • the communication line 307 electrically connected to the signal input terminals (first signal input terminal 336 and second signal input terminal 338) of the cell controller IC 330 on the potential side has a lower potential than the cell controller IC 330 on the low potential side.
  • the voltage detection line connector with switch function 321 or the switch connector 322 provided corresponding to the cell controller IC 330 is electrically connected to each other.
  • the cell controller IC 330 having a lower potential than the cell controller IC 330 on the low potential side is the cell controller IC 330 having the next lower potential after the cell controller IC 330 on the low potential side.
  • the electrical connection configuration will be specifically described.
  • the communication line 307 electrically connected to the signal output terminal of the cell controller IC 330IC 1 and the communication line 307 electrically connected to the signal input terminal of the cell controller IC 330IC 2 are provided corresponding to the cell controller IC 330IC 3.
  • the voltage detection line connector 321 with a switch function is electrically connected.
  • electrically connected to the communication line 307 to the cell controller IC330IC 2 of the signal output terminal, and electrically connected communication line 307 to the signal input terminal of the cell controller IC330IC 3 follows the potential of the cell controller IC330IC 3 Electrical connection is made via a voltage detection line connector with a switch function provided corresponding to the low cell controller IC.
  • a cell controller IC330IC n follows electrically connected to the signal output terminal of the high cell controller IC potentials communication line 307, and electrically connected communication line 307 to the signal input terminal of the cell controller IC330IC n, Electrical connection is established via a switch connector 322.
  • the male connector 321a of the voltage detection line connector 321 with a switch function is provided with a communication line connection line 321d (second connection conductor and fourth connection conductor).
  • the communication line connection line 321d is electrically connected to the two communication lines 307 extending to the female connector 321b, and the two communication lines 307 are electrically short-circuited.
  • the communication line connection line 321d (second connection conductor and fourth connection conductor) functions as a movable side of the switch (contactor).
  • the male connector 322a of the switch connector 322 is provided with a communication line connection line 322d.
  • the communication line connection line 322d is electrically connected to the two communications 307 extending to the female connector 322b, and the two communication lines 307 are electrically short-circuited.
  • the communication line connection line 322d functions as the movable side of the switch (contactor).
  • the communication line 307 may be provided with a circuit element such as a capacitor (capacitor) or a resistor which is a capacitive element.
  • a circuit element such as a capacitor (capacitor) or a resistor which is a capacitive element.
  • any one of the plurality of contacts of the male connector and the plurality of contacts of the female connector has a potential
  • the potential is different for each contact, and the contact that is first contacted with the connector
  • a current flows in the closed circuit due to a potential difference between the contact point that contacts the connector first and the contact point that contacts the contact point.
  • the magnitude of the potential difference between the two contacts may exceed the allowable current of the circuit element provided in the closed circuit depending on the capacity of the circuit element provided in the closed circuit, for example, a capacitive element. It can be considered to be large.
  • the voltage detection line electrically connected to the battery cell 201 and the voltage detection line electrically connected to the cell controller IC 330 are electrically connected by a connector. Connected to. One side of the connector is electrically connected to each of the plurality of battery cells 201 electrically connected in series and has a potential.
  • a plurality of electrically connected battery cells 201 and a power supply circuit configured by electrically connecting power supply lines 308 between the plurality of cell controller ICs 330 are electrically connected. Therefore, the event as described above may occur.
  • first conductive voltage detection line SL 2 When the voltage detection line SL 10 in the following were conducted, the voltage detection line SL 2 from the positive electrode of the battery cell 201BC 2, ESD protection circuit ESD protection diode D 1 of the 340, the power supply terminal 333, the power supply line 308 (bypass capacitors 309C 1 and C 2), a closed circuit leading to the negative electrode of the battery cell 201BC 8 through the voltage detection line SL 10 is formed, the battery cell 201BC potential difference between the second positive electrode and the negative electrode of the battery cell 201BC 8, and a current based on the capacitance of the bypass capacitor 309C 1 and C 2 flows in the closed circuit.
  • ESD protection diodes D 1 of the ESD protection circuit 340 If the the current and was above the allowable current of the ESD protection diode D 1 of the ESD protection circuit 340, ESD protection diodes D 1 of the ESD protection circuit 340 is lead to damage by the current, the cell controller IC330 affected by this It is fully conceivable that it will be in a defective state.
  • circuit elements constituting the cell control device 300 such as the cell controller IC are protected from events that may occur due to the live connection.
  • a configuration for the protection will be specifically described.
  • a connector is provided for each pair of the cell controller IC 330 and the cell group corresponding to the cell controller IC 330.
  • the cell controller ICs 330 that are adjacent to each other in potential and the positive electrodes and the negative electrodes of each of the plurality of battery cells 201 that form a single battery group corresponding to each of the cell controller ICs 330 that are adjacent to each other in terms of potential correspond to each other.
  • Electrical connection through the connector After the connection, a power supply line 308 electrically connected to one of the potential-adjacent cell controller ICs 330 and a power supply line 308 electrically connected to the other of the potential-adjacent cell controller ICs 330, It can be electrically connected by a connector.
  • the connector includes a cell controller IC 330 having a lower potential than the cell controller IC 330 that is adjacent to the potential, specifically, a cell controller having a potential lower than the cell controller IC 330 on the low potential side of the cell controller IC 330 that is adjacent to the potential. It is provided corresponding to a pair of IC 330 and a cell group corresponding to this. Simultaneously with the connection between the power supply lines 308, the cell controller IC 330 having the next lowest potential among the cell controller ICs 330 on the low potential side of the cell controller ICs 330 adjacent to the potential, and a plurality of cells constituting the unit cell group corresponding thereto.
  • the positive electrode and the negative electrode of each battery cell 201 can be electrically connected.
  • the electrical connection parts (1) to (14) are defined as follows. As shown in FIG. 4, the electrical connection portion (1) and (5), via a voltage detection line connector 320 corresponding to the cell controller IC330IC 1 are electrically connected. The electrical connection portion (2) and (6) are electrically connected via a voltage detection line connector 320 corresponding to the cell controller IC330IC 2. Thereafter, through a switch function with the voltage detection line connector 321 corresponding to the cell controller IC330IC 3, the electrical connection portion (3) and (7) and electrically connected to the same time the electrical connection portion (9) (10) is electrically connected. After this, when the electrical connection portions (4) and (8) are electrically connected via the voltage detection line connector with switch function 321 corresponding to the cell controller IC having the next lowest potential after the cell controller IC 330IC 3.
  • the electrical connection portions (11) and (12) are electrically connected.
  • the electrical connection portions (13) and (14) are electrically connected via the switch connector 322.
  • Positive and negative sides of each of the battery cells 201BC 1 to BC 4 constituting the first single battery group 240 (battery cell side first voltage detection line 250) (2) Positive and negative sides of each of the battery cells 201BC 5 to BC 8 constituting the second cell group 241 (battery cell side second voltage detection line 251) (3)
  • Each positive electrode and negative electrode side for example, battery cell side nth voltage detection line 253) (5) Voltage detection terminal 331 side of
  • cell controller IC330IC n voltage detection terminals 331 side (eg cell controller IC-side n-th voltage detection line 305) (9) The ground terminal 334 side of the cell controller IC 330IC 1 (power supply line 308 electrically connected to the ground terminal 334) (10) the cell controller IC330IC 2 of the power supply terminal 333 side (power supply line 308 which is electrically connected to the power supply terminal 333) (11) cell controller IC330IC 2 of the ground terminal 334 side (power supply line 308 is electrically connected to the ground terminal 334) (12) Power supply terminal 333 side of cell controller IC 330IC 3 (power supply line 308 electrically connected to power supply terminal 333) (13) Ground terminal side of cell controller IC330IC n-1 (power supply line 308 electrically connected to ground terminal 334) (14) cell controller IC330IC n power supply terminal 333 side (power supply line 308 which is electrically connected to the power supply terminal 333)
  • the voltage detection line connector 320, the voltage detection line connector with switch function 321 and the switch connector 322 follow the order of the potentials of the cell controller IC 330, and thus the voltage detection lines corresponding to the cell controller IC 330IC 1 with the highest potential.
  • the connector 320 is connected from the connector 320 toward the voltage detection line connector 321 with a switch function corresponding to the cell controller IC 330IC n having the lowest potential.
  • Voltage detection line connector 320 corresponding to cell controller IC 330IC 1 , voltage detection line connector 320 corresponding to cell controller IC 330IC 2 , voltage detection line connector 321 with switch function corresponding to cell controller IC 330IC 3 is connected in this order, and finally the switch connector 322 is connected.
  • the communication line 307 that is electrically connected to the signal output circuit of the cell controller IC 330 on the high potential side and the cell controller IC 330 on the low potential side.
  • a communication line 307 that is electrically connected to the signal input circuit is electrically connected.
  • Cell controller ICs 330IC 1 to IC n are connected in a daisy chain, and a signal transmission circuit that serially transmits electrical signals between the cell controllers IC 330IC 1 to IC n is configured. It is conceivable that current flows in the signal transmission circuit due to the above-described hot-wire connection, causing a problem in the signal transmission circuit. In this case, a current limiting element such as a resistor may be provided in the communication line 307 to limit the current, but the price of the cell control device 330 increases.
  • the cell controller 330 takes the same measures as in the case of the power supply circuit.
  • the cell controller ICs 330 that are adjacent to each other in potential and the positive electrodes and the negative electrodes of each of the plurality of battery cells 201 that form a single battery group corresponding to each of the cell controller ICs 330 that are adjacent to each other in terms of potential correspond to each other. Electrical connection through the connector. After that, the communication line 307 electrically connected to one signal output circuit of the cell controller IC 330 that is adjacent to the potential is electrically connected to the other signal input circuit of the cell controller IC 330 that is adjacent to the potential. The communication line 307 is electrically connected by a connector.
  • the connector includes a cell controller IC 330 having a lower potential than the cell controller IC 330 that is adjacent to the potential, specifically, a cell controller having a potential lower than the cell controller IC 330 on the low potential side of the cell controller IC 330 that is adjacent to the potential. It is provided corresponding to a pair of IC 330 and a cell group corresponding to this. Simultaneously with the connection of the communication lines 307, among the cell controller ICs 330 that are adjacent to each other in potential, the cell controller IC 330 having the next lowest potential after the cell controller IC 330 on the low potential side and a plurality of unit cells constituting the cell group corresponding thereto.
  • the positive electrode and the negative electrode of each battery cell 201 can be electrically connected.
  • the electrical connection parts (15) to (20) are defined as follows. As shown in FIG. 4, the electrical connection portion (1) and (5), via a voltage detection line connector 320 corresponding to the cell controller IC330IC 1 are electrically connected. The electrical connection portion (2) and (6) are electrically connected via a voltage detection line connector 320 corresponding to the cell controller IC330IC 2. Then, through a switch function with the voltage detection line connector 321 corresponding to the cell controller IC330IC 3, the electrical connection portion (3) and (7) and electrically connected to the same time the electrical connection portion (15) and (16) is electrically connected.
  • Cell controller IC 330IC 1 signal output terminal (first signal output terminal 337, second signal output terminal 339) side (communication line 307 electrically connected to the signal output terminal)
  • cell controller IC330IC 2 signal input terminal (first signal output terminal 337, a second signal output terminal 339) side (signal input terminal electrically connected to the communication line 307)
  • cell controller IC330IC 2 of the signal output terminal (first signal output terminal 337, a second signal output terminal 339) side (signal output terminal electrically connected to the communication line 307)
  • cell controller IC330IC 3 signal input terminal (first signal output terminal 337, a second signal output terminal 339) side (signal input terminal electrically connected to the communication line 307)
  • Cell controller IC330IC n-1 signal output terminal (first signal output terminal, second signal output terminal) side (communication line 307 electrically connected to the signal output terminal)
  • Cell controller IC 330IC n side of signal input terminals (first signal output terminal 337, second signal output terminal 339) side (communication line 307 electrically connected to the signal
  • the communication line 307 can be connected simultaneously with the power line 308 by the same connector work procedure as the power line 308.
  • the power supply line 308 electrically connected to one of the potential adjacent cell controller ICs 330 and the power supply line 308 electrically connected to the other of the potential adjacent cell controller ICs 330 are electrically at the same potential. Therefore, theoretically, no current flows between the power supply lines 308.
  • the battery system 100 when assembling the battery system 100 according to the present embodiment, not only the live line connection (hot line insertion) for connecting the connector in a live line state, but also when the battery system 100 is disassembled, for example, for maintenance by a service factory worker.
  • This is also effective for so-called hot plugging / removal, in which, for example, when a part of the battery cell group is replaced with a new battery cell group, the connector is pulled out in the live line state and the connector is connected again. In this case, the connector is pulled out in the reverse work procedure when assembling the battery system 100, and the connector is connected in the same work procedure as in assembling the battery system 100.
  • the battery group 242 is connected to the cell controller IC 330IC 3 corresponding to the battery group 242.
  • a procedure for electrically separating the battery and replacing it with another battery group will be described. Specifically, electrically isolate the cell controller IC330IC 3 corresponding to the battery group 242 is the replacement target, electrically from other cell controllers IC330IC 4 ⁇ IC n connected in series to the cell controller IC330IC 3 To do. Thereafter, the cell controller IC 330IC 3 is electrically separated from the battery group 242 to be replaced.
  • the cell controller ICs 330IC 5 to IC n have a lower potential than the cell controller IC 330IC 3 . And electrical isolation of the cell controllers IC330IC 5 ⁇ IC n from the battery group corresponding respectively to the cell controller IC330IC 5 ⁇ IC n, and electrical isolation between the cell controllers IC330IC 5 ⁇ IC n mutually lower of potential In order from the first, the separation procedure reverse to the connection procedure described later is performed. The cell controller IC 330IC 4 and the cell controller IC 330IC 3 electrically connected to the cell controller IC 330IC 3 are electrically separated, and then the cell controller IC 330IC 3 is electrically separated from the battery group 242 to be replaced.
  • Cell controllers IC330IC 5 ⁇ IC n is potentially adjacent two cell controller IC330IC 5 and IC 6 to, IC 7 and IC 8, ⁇ , IC n- 3 and IC n-2 and IC n-1 and, IC n is included. Connection procedure described above, in order from the higher potential, the two cell controller IC330IC 5 and IC 6, IC 7 and IC 8 the adjacent potentially, ⁇ ⁇ ⁇ , IC n-3 and IC n-2, and IC This is a procedure in which n ⁇ 1 and IC n are electrically connected to the corresponding battery group, and then two cell controller ICs 330 that are adjacent to each other in potential are electrically connected in series.
  • the communication line 307 is also provided with the same countermeasure as that of the power supply line 308. Therefore, the cell controller IC 330 that is adjacent to the potential and the cell controller IC 330 that is adjacent to the potential are individually connected. When the positive and negative electrodes of the plurality of battery cells 201 constituting the battery group are electrically connected, no current flows through the signal transmission circuit.
  • the circuit elements constituting the cell control device 300 such as the cell controller IC can be protected from events that may occur due to the live connection, and the cell control device 300, Furthermore, the reliability of the battery system 100 can be improved.
  • the power supply line 308 electrically connected to one of the potential-adjacent cell controller ICs 330 and the power supply line electrically connected to the other of the potential-adjacent cell controller ICs 330 308 is connected by a connector.
  • the communication line 307 electrically connected to one signal output circuit of the cell controller IC 330 that is adjacent to the potential is electrically connected to the signal input circuit on the other side of the cell controller IC 330 that is adjacent to the potential.
  • the communication line 307 is connected by a connector.
  • the connector includes a cell controller IC 330 having a lower potential than the cell controller IC 330 that is adjacent to the potential, specifically, a cell controller having a potential lower than the cell controller IC 330 on the low potential side of the cell controller IC 330 that is adjacent to the potential. It is provided corresponding to a pair of IC 330 and a cell group corresponding to this. With this connector, the cell controller IC 330 having the next lowest potential after the cell controller IC 330 on the low potential side of the cell controller IC 330 adjacent to the potential and the positive electrodes of the plurality of battery cells 201 constituting the unit cell group corresponding thereto.
  • the power supply lines 308 described above were electrically connected and the communication lines 307 described above were electrically connected. Therefore, the assembly work of the battery system 100 is not increased by the electrical connection work of the power supply line 308 and the communication line 307, and the assembly work of the battery system 100 can be suppressed from being complicated.
  • the cell controller IC 330 and a connector that electrically connects the positive and negative electrodes of each of the plurality of battery cells 201 constituting the single battery group corresponding to the cell controller IC 330 have a switch function. I gave it. Therefore, it is not necessary to separately provide a conduction cutoff means such as a switch. In addition, the number of parts can be reduced as compared with the case where a separate conduction blocking means such as a switch is provided. Furthermore, the cost can be reduced as compared with the case where a separate conduction blocking means such as a switch is provided.
  • the connector is individually connected to each of the electrical connection pairs of the cell controller IC 330 and the positive and negative electrodes of each of the plurality of battery cells 201 constituting the cell group corresponding thereto.
  • the connector electrically connects the cell controller IC 330 and the positive and negative electrodes of each of the plurality of battery cells 201 constituting the cell group corresponding thereto. Therefore, a closed circuit is formed between the first contact point of the connector and the next contact point, and the potential difference between the first contact point of the connector and the next contact point is the maximum. Even if it exists, it does not become larger than the potential difference for one cell group. Even if a current flows in the closed circuit due to a potential difference between the first contact point of the connector and the next contact point, the allowable current of the components constituting the cell controller IC 330 is not exceeded.
  • the power generation system 40 is electrically connected to an electric power system 50 including a power transmission / distribution network to which an electric load (customer) that consumes electric power is electrically connected. A part of the power is generated, and the power is output to the power system 50 as AC power.
  • the power generation device 60 is an energy conversion facility that generates electric power that is secondary energy based on primary energy.
  • natural energy that is, renewable energy is used as primary energy, and secondary energy is used.
  • An energy conversion facility that generates certain power is used.
  • the power generation device using renewable energy include a wind power generation device that generates power by driving a generator using power obtained by turning a wind turbine using wind power, and a water turbine using water power.
  • a hydroelectric power generation device that generates electricity by driving a generator with power obtained by rotating
  • a solar power generation device that generates sunlight by the photovoltaic effect of the solar cell by applying sunlight to the solar cell.
  • the form of the power generation device using renewable energy is not specified, but any of the wind power generation device, the hydroelectric power generation device, and the solar power generation device described above may be used, or any other power generation device may be used. I do not care.
  • Power generation devices that use renewable energy have the advantage of being less harmful to the natural environment and being friendly to the natural environment, but the power generation capacity depends on the state of the natural world, and the power generation capacity corresponds to the required power. There is also the disadvantage that it is difficult.
  • the power generated by the power generation device 60 is temporarily stored in the battery system 100, and the power stored in the battery system 100 is supplied to the power system 50 in response to a request for the power load.
  • the power generation system 40 is configured.
  • Battery system 100 charges and discharges DC power. Between the battery system 100 and the power generation apparatus 60, AC power generated and output by the power generation apparatus 60 is converted into DC power, and AC / DC power conversion for charging the battery system 100 with the converted DC power is performed. A device 70 (converter) is provided. Between the battery system 100 and the electric power system 50, the direct-current alternating current power converter 80 for discharging direct-current power from the battery system 100, converting this discharged direct-current power into alternating current power, and supplying it to the electric power system 50 ( Inverter) is provided.
  • two power conversion devices are provided for the battery system 100, and the case where they are selectively used for charging and discharging is illustrated.
  • the battery system 100 is electrically connected in parallel via one power conversion device (inverter), and the one power conversion device serves as two power conversion devices.
  • the battery system 100 includes a plurality of sub battery systems 110.
  • the plurality of sub battery systems 110 are electrically connected in parallel.
  • the battery system 100 is configured as a connection body in which a plurality of sub battery systems 110 are electrically connected in parallel will be described as an example.
  • the battery system 100 may be configured by a single sub battery system 110.
  • the sub battery system 110 is the largest basic unit constituting the battery system 100.
  • the number of sub battery systems 100 may be determined based on the storage capacity required for the battery system 100.
  • the number of sub battery systems 110 to be used is determined based on the storage capacity required for the battery system 100, the battery system 100 corresponding to various needs can be realized, and the battery system 100 can be produced.
  • the basic configuration of the sub-battery system 110 can be shared, thereby improving safety.
  • the sub battery system 110 is the largest basic unit constituting the battery system 100 as in the battery system 100 in the present embodiment, when the battery system 100 is inspected or repaired, It is not necessary to stop the operation and stop all the power storage functions. That is, it is possible to stop only a part of the power storage function by stopping only the operation of a part of the sub battery systems 110 that are the object, so that the functionality of the battery system 100 can be improved.
  • the sub battery system 110 includes a plurality of battery blocks 120.
  • the plurality of battery blocks 120 are electrically connected in parallel.
  • the battery block 120 is the largest basic unit constituting the sub battery system 110.
  • the number of battery blocks 120 may be determined based on the storage capacity required for the sub battery system 110.
  • the plurality of battery blocks 120 basically have the same configuration and are commonly used so as to perform the same operation. In this way, if the configuration and operation of the plurality of battery blocks 120 are made common, the storage capacity of the sub battery system 110 itself can be set to a capacity that is easy to use, improving convenience, productivity, and safety. Will improve.
  • the positive side connection 111 is electrically connected to the positive electrode output end 114 of the sub battery system 110 via the circuit breaker 113.
  • a negative connection 112 is electrically connected to the negative output terminal 115 of the sub battery system 110 via a disconnector 115.
  • the circuit breaker 113 is a switch having a function of interrupting a short circuit current so that the current does not flow into the sub-battery system 110, and connection and disconnection of the contacts are controlled by the system controller 500. ing.
  • the circuit breaker 113 is operated together with the disconnector 115 when controlling the electrical connection between the sub battery system 110 and the other sub battery system 110. Accordingly, when the operation of the entire sub battery system 110 is stopped and maintenance inspection or repair is performed, the breaker 113 and the disconnector 115 are opened.
  • the disconnector 115 is a switch used when the sub battery system 110 is electrically disconnected from the other sub battery system 110 and does not have a function of interrupting a short-circuit current unlike the circuit breaker 113.
  • the positive end portions 121 of the plurality of battery blocks 120 are electrically connected in parallel to the positive side connection 111 via the disconnector 123.
  • Each negative end 122 of the plurality of battery blocks 120 is electrically connected in parallel to the negative side connection 112 via a disconnector 124.
  • the disconnectors 123 and 124 are switches used when the corresponding battery block 120 is electrically disconnected from the other battery blocks 120, and do not have a function of interrupting a short-circuit current unlike the circuit breaker 113. .
  • a specific battery block 120 can be removed from the other battery blocks 120 without stopping the operation of the entire sub battery system 110.
  • a specific battery block 120 can be serviced or repaired by electrical disconnection. According to such a system configuration, both safety and convenience can be achieved.
  • Each of the plurality of battery blocks 120 includes a first battery unit 130 and a second battery unit 131.
  • the first battery unit 130 and the second battery unit 131 are electrically connected in parallel via the integrated unit 132.
  • the first battery unit 130 and the second battery unit 131 are electrically connected in parallel so that safety in maintenance work or repair work can be easily secured, and the voltage in the battery block 120 is Although it is maintained at a relatively safe voltage of 1,000 volts or less, particularly 650 volts or less, they may be electrically connected in series depending on the magnitude of the charge / discharge voltage.
  • the first battery unit 130 and the second battery unit 131 are electrically connected in parallel and the voltage in the battery block 120 is set to a relatively safe voltage to ensure safety in maintenance and inspection work. Not only is it easy, but there is also an effect that the installation standards of equipment can be relaxed.
  • electrically connecting the first battery unit 130 and the second battery unit 131 in parallel also has an effect of increasing the storage capacity. If a high voltage is required, a booster is provided between the battery system 100 and the DC / AC power converter 80 to boost the DC power output from the battery system 100 to the DC / AC power converter 80. Just output.
  • the case where the number of parallel battery units included in the battery block 120 is two will be described as an example, but other parallel numbers may be used.
  • the parallel number may be determined based on the usage purpose or usage conditions of the battery system 100, and may be one or three or more. Considering convenience such as maintenance inspection or repair, it is more desirable to have two battery units in parallel as in this embodiment.
  • Each of the first battery unit 130 and the second battery unit 131 includes a plurality of battery packs 140.
  • the case where three battery packs 140 are provided as a plurality of battery packs 140 will be described as an example, but other numbers may be used.
  • Each of the plurality of battery packs 140 has the same basic configuration and includes a plurality of battery cells 201 electrically connected in series with each other.
  • Each of the plurality of battery packs 140 included in each of the first battery unit 130 and the second battery unit 131 includes a plurality of battery cells 201, and the plurality of battery cells 201 are electrically connected to each other in series.
  • Each of the plurality of battery packs 140 is provided with a battery control device 400.
  • Each of the plurality of battery control devices 400 calculates the respective charging states of the plurality of battery cells 201 of the corresponding battery pack 140 based on the respective terminal voltages of the plurality of battery cells 201 of the corresponding battery pack 140. Based on the target parameter for charge state adjustment, it is determined whether or not the charge state of each of the plurality of battery cells 201 of the corresponding battery pack 140 needs to be adjusted. The discharge is controlled.
  • each of the plurality of battery control devices 400 performs diagnosis for detecting various abnormalities of the corresponding battery pack 140, or performs diagnosis for detecting various abnormalities performed in the corresponding battery pack 140. Or collecting results.
  • Each of the plurality of battery blocks 120 is provided with an integrated unit 132 that manages and controls the corresponding first and second battery units 130 and 131.
  • Each of the plurality of integrated units 132 is provided corresponding to each of the integrated control device 600 and the corresponding first battery unit 130 and the second battery unit 131, and the corresponding first battery unit 130 and the second battery unit 131.
  • relays 135 and 136 that are switches for controlling the electrical connection between the battery block 120 and the other battery block 120, a current limiter 137 that limits the current, and the first battery unit 130 and the second battery unit 131, respectively.
  • a current detector 134 for detecting the output current and a voltage detector 133 for detecting the voltage between the terminals of the first battery unit 130 and the second battery unit 131 are provided.
  • the relays 135 and 136 are electrically connected between the positive electrode power connector 141 of the battery pack 140 having the highest potential and the positive end 121 of the battery block 120 constituting the corresponding first battery unit 130 and second battery unit 131.
  • An open / close mechanism (relay mechanism) that controls connection is configured.
  • the switching mechanism is configured by a series circuit (sub circuit) in which the relay 135 and the current limiter 137 are electrically connected in series and a series circuit (main circuit) having the relay 136 are electrically connected in parallel. ing. Blocking and closing of the contacts of the relays 135 and 136 are controlled by the integrated control device 600.
  • the relay 136 is turned on and charged and discharged via the main circuit.
  • the sub circuit is used before the relay 136 is turned on and charging / discharging of the first battery unit 130 and the second battery unit 131 is started via the main circuit.
  • the relay 135 is turned on first, whereby current flows from the first battery unit 130 and the second battery unit 131 through the sub circuit while being limited by the current limiter 137.
  • the relay 136 is turned on, whereby current flows from the first battery unit 130 and the second battery unit 131 through the main circuit. At this time, since the current flows through the sub circuit, the current flowing through the main circuit is limited.
  • the relay 136 when the relay 136 is turned on, the magnitude of the inrush current flowing from the first battery unit 130 and the second battery unit 131 to the main circuit can be reduced, and welding of the contacts of the relay 136 can be prevented. After the current flowing from the first battery unit 130 and the second battery unit 131 to the main circuit is stabilized, the relay 135 is cut off.
  • the first battery unit 130 and the second battery unit 131 can be maintained and inspected for each. Stop charging and discharging during maintenance. For this reason, a charge state differs between the battery unit which stopped charging / discharging, and the battery unit which continued charging / discharging.
  • a large current flows from a battery unit having a large charged state to a battery unit having a small charged state.
  • the relay 135 is first turned on, and a current flows through the sub circuit. Thereby, the current flowing from the battery unit having a large charge state to the battery unit having a small charge state is limited by the current limiter 137 of the sub circuit.
  • the current flowing through the sub-circuit can be measured by the current detector 134, when the current flowing through the sub-circuit falls below a predetermined threshold value, the relay 136 is turned on, the current flows through the main circuit, and then the relay 135 is opened. To do. In this way, the charge / discharge current value of the battery cell 201 can be maintained at a safe value.
  • the current when the relay 136 is turned on can be predicted by using the measured value of the voltage detector 133. Therefore, in place of the above-described control for turning on the relay 136 based on the measured value of the current detector 134, the control for turning on the relay 136 based on the measured value of the voltage detector 133 may be used. Further, when the measured value of the voltage detector 133 is within a specified range with respect to the voltage between terminals of other battery units, the relay 135 may be omitted and the relay 136 may be suddenly turned on. .
  • Each of the plurality of integrated control devices 600 manages the state of charge of the plurality of battery packs 140 constituting the corresponding battery block 120. Therefore, in each of the plurality of integrated control devices 600, the respective charging states of the plurality of battery cells 201 constituting each of the plurality of battery packs 140 of the corresponding battery block 120 correspond to the plurality of corresponding battery blocks 120. Input from each battery control device 400 of the battery pack 140. The charging state of each of the plurality of battery cells 201 constituting each of the plurality of battery packs 140 of the battery block 120 corresponding to each of the plurality of integrated control devices 600 is determined by each of the plurality of battery packs 140 of the corresponding battery block 120. The battery control device 400 calculates and outputs the result. Each of the plurality of integrated control devices 600 obtains the average value of the charging state of the plurality of battery cells 210 corresponding to the battery block 120 and outputs the average value to the system control device 500 as the charging state of the battery block 120.
  • each of the plurality of integrated control devices 600 uses the average value of the charging state of the plurality of battery cells 210 corresponding to the corresponding battery block 120 as a target parameter for adjusting the charging state of the plurality of battery cells 210 corresponding to the battery block 120. And output to each battery control device 400 of the plurality of battery packs 140 of the corresponding battery block 120.
  • measurement information related to the charge / discharge currents of the first battery unit 130 and the second battery unit 131 of the corresponding battery block 120 is input from the current detector 134 to each of the plurality of integrated control devices 600.
  • Each of the plurality of integrated control devices 600 receives measurement information about the voltage between the terminals of the first battery unit 130 and the second battery unit 131 of the corresponding battery block 120 from the voltage detector 133.
  • Each of the plurality of integrated control devices 600 includes the corresponding battery block 120 based on the measurement information on the charge / discharge current and the inter-terminal voltage of each of the first battery unit 130 and the second battery unit 131 of the corresponding battery block 120.
  • the charging / discharging current and the inter-terminal voltage of each of the first battery unit 130 and the second battery unit 131 are detected, and information on the detected charging / discharging current and the inter-terminal voltage is output to the system controller 500.
  • System controller function When the condition for electrically disconnecting the sub battery system 110 from the battery system 100 is established, the system controller 500 shuts off the circuit breaker 113 and the condition for electrically connecting the sub battery system 110 to the battery system 100 is established. In this case, an open / close command is output to the circuit breaker 113 so that the circuit breaker 113 is turned on.
  • the system control device 500 is based on information sent from each integrated control device 600 of the plurality of battery blocks 120 or from a management device (not shown) of the battery system 100 via the information input / output terminal 510. Based on the information or command sent, it is determined whether a condition for electrically disconnecting the sub battery system 110 from the battery system 100 is satisfied or a condition for electrically connecting is satisfied.
  • the system control device 500 calculates the charging state of the sub battery system 110 based on the information regarding the charging state of the corresponding battery block 120 sent from the integrated control device 600 of each of the plurality of battery blocks 120. .
  • the system control device 500 sends charge / discharge currents and terminals between the first battery unit 130 and the second battery unit 131 of the corresponding battery block 120 sent from the integrated control device 600 of each of the plurality of battery blocks 120. Based on the information regarding a voltage, the charging / discharging electric current and the voltage between terminals of the sub battery system 110 are calculated.
  • the system control device 500 outputs information obtained by these calculations to a management device (not shown) of the battery system 100 via the information input / output terminal 510.
  • system control device 500 sends a diagnosis result for detecting each abnormality of the plurality of battery packs 140 constituting the corresponding battery block 120 sent from the respective integrated control devices 600 of the plurality of battery blocks 120. Is output to the management device (not shown) of the battery system 100 via the information input / output terminal 510.
  • the controller 400 is configured to be able to communicate in parallel (in parallel) via the information bus 610.
  • each of the plurality of battery blocks 120 the information regarding the charging state of each of the corresponding plurality of battery cells 201 calculated by each of the plurality of battery control devices 400 and each of the plurality of battery control devices 400 were implemented.
  • information relating to the diagnosis result for abnormality detection collected in each of the plurality of battery control devices 400 may be simultaneously and concurrently transmitted from each of the plurality of battery control devices 400 via the information bus 610. 600.
  • information on the target parameter for charge state adjustment calculated by the integrated control device 600 is simultaneously transmitted from the integrated control device 600 via the information bus 610 to the plurality of batteries. It is transmitted to each of the control devices 400.
  • each integrated control device 600 of the plurality of battery blocks 120 is simultaneously sent from the integrated control devices 600 of the plurality of battery blocks 120 to the system control device 500 via the information bus 610. Is transmitted.
  • the various information collected in the integrated control device 600 of each of the plurality of battery blocks 120 includes information on the charging state of the corresponding battery block 120, and the first battery unit 130 and the second battery unit of the corresponding battery block 120.
  • Each of the plurality of battery control devices 400, the integrated control device 600, and the system control device 500 includes an arithmetic processing device such as a microcontroller in order to execute the functions described above.
  • an arithmetic processing device such as a microcontroller in order to execute the functions described above.
  • the battery cell 201 can be considered.
  • the commercial power supply external to the sub-battery system 110 is used as the power supply for the arithmetic processing device described above, and AC power (single phase) is supplied from the commercial power source to the arithmetic processing device.
  • AC power (single phase) supplied from the commercial power supply is input via the control power input terminal 720 and supplied from the control power input terminal 720 to the uninterruptible power supply 710.
  • control DC power is generated from AC power supplied via the control power input terminal 720.
  • an uninterruptible power supply 710 is provided in the power supply system of the control device so that the supply of AC power is not cut off even when the input of AC power from the commercial power supply is cut off.
  • the uninterruptible power supply 710 converts AC power supplied from a commercial power source into DC power using a rectifier, and always synchronizes the converted DC power with the commercial power source while charging the secondary battery.
  • AC power is generated and output by a constant voltage constant frequency control inverter.
  • the AC power supplied from the uninterruptible power supply 710 is input to the power supply unit 700.
  • the power supply unit 700 generates low-voltage DC power from the AC power, and the generated DC power is supplied to the plurality of battery control devices 400, the integrated control device 600, and the system control device 500 via the control power supply line 730. Are supplied simultaneously in parallel.
  • the circuit breaker 113 is interrupted by a command from the system control device 500 to set the sub battery system 110 to a no-load state (a state in which no charge / discharge current flows), and then the disconnector 115, the disconnector Shut off in the order of 123 and 124.
  • the sub battery system 110 shown in FIG. 6 can be electrically disconnected from the other sub battery system 110 shown in FIG. 5, and a safe state in which no voltage is applied to the positive electrode output end 114 and the negative electrode output end 115. It can be.
  • the relay 135 is disconnected. Thereby, the other of the first battery unit 130 and the second battery unit 131 can be electrically separated from the other.
  • the disconnectors 123 and 124 and the disconnector 115 are inserted in this order. Thereafter, the circuit breaker 113 is turned on according to a command from the system control device 500.
  • the relay 136 is turned on, and after the current becomes a predetermined value or less, the relay 135 is turned on. Then, after performing switching control of the relays 135 and 136 in the procedure of interrupting the relay 136, the disconnectors 123 and 124, the disconnector 115, and the interrupter 113 are turned on in this order.
  • the circuit breaker 113, the disconnector 115, the disconnector 123 are temporarily provided.
  • the disconnectors 123, 124 corresponding to the battery block 120 are set in a disconnected state, and in this state, the disconnectors 123, 124, the disconnector 115, the breaker corresponding to the other battery blocks 120 are set.
  • the battery block 120 can be electrically disconnected from the other battery block 120, and the battery block 120 can be inspected or repaired while the other battery block 120 is being charged / discharged. .
  • the circuit breaker 113, the disconnecting device 115, the disconnecting devices 123 and 124, and the relay 135 are first disconnected in this order, and then the relays 135 and 136 corresponding to the battery unit are set in a disconnected state.
  • the relay 136 is turned on. After the current becomes a predetermined value or less, the relay 135 is turned on, and then the relay 136 is turned on.
  • the disconnecting devices 123 and 124, the disconnecting device 115, and the interrupting device 113 are sequentially inserted.
  • the battery unit is electrically disconnected from the battery unit paired with the battery unit, and the battery unit and other battery blocks 120 paired with the battery unit are being charged / discharged.
  • the battery unit can be inspected or repaired.
  • FIG. 7 shows the configuration of the battery pack 140.
  • the number of battery cells 201 electrically connected in series the number of battery modules 200, the number of single battery groups (battery groups 240 and 241) per battery module 200, one single battery group
  • the number of electrically connected battery cells 201 in series and the number of cell controller ICs 330 are different from those of the battery system 100 of the first embodiment.
  • the configuration of the communication circuit with the control device 400, the hot-wire connection structure with the connector between the battery cell 201 and the cell controller IC 330, the hot-wire insertion / extraction procedure, and the like are the same as those of the battery system 100 of the first embodiment. Therefore, in FIG. 7, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
  • control power supply line 730 is electrically connected to one of the control power supply connectors 740, and the power supply circuit (power supply unit 700) of the battery control device 400 is electrically connected to the other end. Yes.
  • Japan Patent Application 2011 No. 215906 (filed on September 30, 2011)

Abstract

 蓄電システムは、互いに電気的に接続された複数の蓄電器群を含み、前記複数の蓄電器群の各々は、互いに電気的に接続された複数の蓄電器を含む蓄電ユニットと、前記複数の蓄電器群にそれぞれ対応する複数の監視回路を含む制御ユニットと、前記複数の監視回路の各々を、前記複数の監視回路の各々に対応する前記複数の蓄電器群の各々に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間に、電気的に接続する第1のコネクタと、前記複数の蓄電器群どうしの電気的な直列接続の順に応じて、前記複数の監視回路のうちの電位的に隣接する二つの監視回路の間を電気的に接続する第2のコネクタとを備える。

Description

蓄電システムおよび蓄電システムの活線挿抜方法
 本発明は蓄電システムおよび蓄電システムの活線挿抜方法に関する。
 日本国特開2007-280872号公報には、複数の電池セルで構成された組電池に接続されたコネクタ、及び回路基板に設けられたコネクタのどちらか一方のピンの長さを、低電位になるにしたがって長くし、組電池のコネクタと回路基板のコネクタとを嵌合したとき、長いピンから順に接続されるようにし、組電池と回路基板とを低電位から高電位へと順に接続できるようにした技術が開示されている。
 日本国特開2007-20273号公報には、バッテリユニットのコネクタBと制御ユニットのコネクタBとが接続された後、バッテリユニットのコネクタCと制御ユニットのコネクタCとが接続され、コネクタBのバッテリユニット側に設けられたリレーがオンすることにより、コネクタBを介してバッテリユニットから制御ユニットに放電を開始する技術が開示されている。
日本国特開2007-280872号公報 日本国特開2007-20273号公報
 蓄電システムは、日本国特開2007-280872号公報に開示されているように、蓄電器(例えば二次電池)を複数、電気的に直列又は直並列に接続した蓄電器群と、この蓄電器群を構成する複数の蓄電器の状態を監視する監視装置とを備えている。例えば複数の蓄電器のそれぞれの端子間電圧を検出することによって複数の蓄電器の状態を監視する。監視装置は、複数の蓄電器のそれぞれの正負極の端子間に電気的に接続されている。蓄電器群と監視装置との電気的な接続にあたっては、蓄電器群側に設けられたコネクタ、及び監視装置側に設けられたコネクタの一方を他方に嵌め込む方式が採用されている。
 近年、蓄電システムは、ハイブリッド自動車や電気自動車、ハイブリッド鉄道車両の駆動用電源として、データセンタなどの停電時のバックアップ電源であるUPS(無停電電源装置)として、さらには、再生可能なエネルギーを利用した発電設備、例えば太陽光発電設備や風力発電設備などの電力平準化用電源設備として、幅広く用いられるようになっている。
 それらに用いられる蓄電システムは、日本国特開2007-280872号公報に開示されているような全体の電圧がせいぜい10V程度である蓄電システムとは異なり、さらに複数の蓄電器群が電気的に直列に接続された直列接続を含む。全体の電圧が一つの蓄電器群よりもはるかに高く、数百Vまで達することもある。しかも、対応する蓄電器群に電気的に接続された監視装置の通信系や電源系が電気的に直列に接続されている。このため、複数の蓄電器群と、これに対応して設けられた監視装置とを電気的に接続する場合、最初に接続される箇所の電位と次に接続される箇所の電位とによっては、蓄電器群側から監視装置側に大電流が流れ込むことが考えられる。この技術的課題を解決するためには、日本国特開2007-280872号公報に開示された蓄電システムでは提案されていない新たな工夫が必要である。
 また、日本国特開2007-20273号公報に開示された蓄電システムも、蓄電器群に電気的に接続された監視装置の通信系や電源系が電気的に直列に接続されていることを前提としたものではない。このようなことから、前述の技術的課題を解決するためには、日本国特開2007-20273号公報に開示された蓄電システムでは提案されていない新たな工夫が必要である。
 本発明の第1の態様によると、蓄電システムは、互いに電気的に接続された複数の蓄電器群を含み、前記複数の蓄電器群の各々は、互いに電気的に接続された複数の蓄電器を含む蓄電ユニットと、前記複数の蓄電器群にそれぞれ対応する複数の監視回路を含む制御ユニットと、前記複数の監視回路の各々を、前記複数の監視回路の各々に対応する前記複数の蓄電器群の各々に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間に、電気的に接続する第1のコネクタと、前記複数の蓄電器群どうしの電気的な直列接続の順に応じて、前記複数の監視回路のうちの電位的に隣接する二つの監視回路の間を電気的に接続する第2のコネクタとを備える。
 本発明の第2の態様によると、第1の態様の蓄電システムにおいて、前記第2のコネクタは、前記電位的に隣接する二つの監視回路の間を電気的に接続するとともに、前記複数の監視回路のうちの、前記電位的に隣接する二つの監視回路よりも電位の低い他の監視回路を、前記複数の蓄電器群のうちの、前記他の監視回路に対応する1つの蓄電器群に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間に、電気的に接続するのが好ましい。
 本発明の第3の態様によると、第1又は第2の態様の蓄電システムにおいて、前記第1のコネクタが、前記複数の監視回路の各々を、前記複数の監視回路の各々に対応する前記複数の蓄電器群の各々に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間に接続した後、前記第2のコネクタが、前記電位的に隣接する二つの監視回路の間を電気的に接続するのが好ましい。
 本発明の第4の態様によると、第1の態様の蓄電システムにおいて、前記電位的に隣接する二つの監視回路のうちの一方の監視回路のグランド端子と、前記電位的に隣接する二つの監視回路のうちの他方の監視回路の電源端子とを電気的に接続する電源線をさらに備えるのが好ましい。前記複数の監視回路の各々は、前記第1のコネクタに電気的に接続された電圧検出用端子と、信号が入力される信号入力端子と、信号が出力される信号出力端子と、前記複数の監視回路の各々に対応する前記複数の蓄電器群の各々に含まれる前記複数の蓄電器のうちの最上位の電位の蓄電器の正極に電気的に接続された電源端子と、前記複数の監視回路の各々に対応する前記複数の蓄電器群の各々に含まれる前記複数の蓄電器のうちの最下位の電位の蓄電器の負極に電気的に接続されたグランド端子とを有し、前記第2のコネクタは、前記電位的に隣接する二つの監視回路のうちの電位が高い第1監視回路と、前記電位的に隣接する二つの監視回路のうちの電位が低い第2監視回路とを電気的に接続する前記電源線によって、前記複数の監視回路のうちの前記第2監視回路よりも電位の低い第3監視回路を、前記複数の蓄電器群のうちの前記第3監視回路に対応する蓄電器群に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間に、電気的に接続する。
 本発明の第5の態様によると、第4の態様の蓄電システムにおいて、前記電源線は容量性素子を含むのが好ましい。
 本発明の第6の態様によると、第4又は第5の態様の蓄電システムにおいて、前記電位的に隣接する二つの監視回路のうちの一方の監視回路の前記信号出力端子と、前記電位的に隣接する二つの監視回路のうちの他方の監視回路の前記信号入力端子とを電気的に接続する通信線をさらに備えるのが好ましい。前記第1集積回路と前記第2集積回路とを電気的に接続する前記通信線は、前記第2コネクタを介して電気的に接続されている。
 本発明の第7の態様によると、第4乃至第6のいずれかの態様の蓄電システムにおいて、前記複数の監視回路の各々は、前記複数の監視回路の各々に対応する前記複数の蓄電器群の各々に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間の電圧を、前記電圧検出用端子を介して検出する電圧検出回路と、前記信号入力端子を介して入力される信号が入力される信号入力回路と、前記信号出力端子を介して出力される信号が出力される信号出力回路と、前記最上位の電位の蓄電器の正極と前記最下位の電位の蓄電器の負極との間の電圧が、前記電源端子及び前記グランド端子を介して入力され、前記電圧検出回路及び前記信号入出回路に前記グランド端子の電位を基準電位とした動作電圧を出力する電源回路とをさらに有するのが好ましい。
 本発明の第8の態様によると、第6の態様の蓄電システムにおいて、前記電源線及び前記通信線は、前記第2のコネクタと、前記第1のコネクタ及び前記第2のコネクタとは異なる第3のコネクタとのうちのいずれかによって、前記複数の監視回路のうちの前記第3監視回路よりもさらに電位の低い第4監視回路と前記第3監視回路とを電気的に接続するのが好ましい。
 本発明の第9の態様によると、第6の態様の蓄電システムにおいて、前記第2のコネクタは、第1コネクタ部品と、前記第1コネクタ部品に対して嵌め合わされる第2コネクタ部品とを有し、前記第1コネクタ部品には、前記第3監視回路に対応する前記蓄電器群に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間の電圧を前記第3監視回路に入力する電圧入力線と、前記第1監視回路及び前記第2監視回路を電気的に接続する前記電源線及び前記通信線とが取り付けられ、前記第2コネクタ部品には、前記第3監視回路に対応する前記蓄電器群に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間の前記電圧を前記第3監視回路へ出力する電圧出力線が取り付けられ、前記第2コネクタ部品は、前記第1監視回路と前記第2監視回路とを、前記電源線によって電気的に接続するための第1接続導体と、前記第1監視回路と、前記第2監視回路とを、前記通信線によって電気的に接続するための第2接続導体とを有するのが好ましい。
 本発明の第10の態様によると、第9の態様の蓄電システムにおいて、前記複数の監視回路のうちの、前記第3監視回路に対して電位的に隣接し、前記第3監視回路よりも電位が低い第4監視回路と前記第3監視回路との間を、前記電源線及び前記通信線によって電気的に接続する第3のコネクタをさらに備るのが好ましい。前記第3のコネクタは、前記第3コネクタ部品と、前記第3コネクタ部品に対して嵌め合わされる第4コネクタ部品とを有し、前記第3コネクタ部品には、前記複数の蓄電器群のうちの前記第4監視回路に対応する蓄電器群に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間の電圧を前記第4監視回路に入力する電圧入力線と、前記第3監視回路及び前記第4監視回路に電気的に接続する前記電源線及び前記通信線が取り付けられ、前記第4コネクタ部品には、前記第4監視回路に対応する前記蓄電器群に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間の前記電圧を前記第4監視回路へ出力する電圧出力線が取り付けられ、前記第4コネクタ部品は、前記第2監視回路と前記第3監視回路とを、前記電源線によって電気的に接続するための第3接続導体と、前記第2監視回路と、前記第3監視回路とを、前記通信線によって電気的に接続するための第4接続導体とを有するのが好ましい。
 本発明の第11の態様によると、第9の態様の蓄電システムにおいて、前記電源線及び前記通信線によって、前記第2監視回路と前記第3監視回路とを電気的に接続する、前記第1のコネクタ及び前記第2のコネクタとは異なる第3のコネクタをさらに備えるのが好ましい。前記第3のコネクタは、第1コネクタ部品と、前記第1コネクタ部品に対して嵌め合わされる第2コネクタ部品とを有し、前記第1コネクタ部品には、前記第2監視回路及び前記第3監視回路を電気的に接続する前記電源線及び前記通信線が取り付けられ、前記第2コネクタ部品は、前記第2監視回路と前記第3監視回路とを、前記電源線によって電気的に接続するための第3接続導体と、前記第2監視回路と、前記第3監視回路とを、前記通信線によって電気的に接続するための第4接続導体とを有するのが好ましい。
 本発明の第12の態様によると、互いに電気的に接続された蓄電器群を含み、前記複数の蓄電器群の各々が互いに電気的に接続された複数の蓄電器を含む蓄電ユニットと、前記複数の蓄電器群にそれぞれ対応する複数の監視回路を含み、前記複数の監視回路の各々が、前記複数の監視回路の各々に対応する前記複数の蓄電器群の各々に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間に、電気的に接続され、かつ前記複数の監視回路と前記複数の蓄電器群との接続順に応じて、前記複数の監視回路のうちの電位的に隣接する二つの監視回路が電気的に接続された制御ユニットとを有する蓄電システムを前記複数の蓄電器群に対して活線挿抜するための、蓄電システムの活線挿抜方法は、前記電位的に隣接する二つの監視回路のうちの電位が高い第1監視回路を、前記第1監視回路に対応する、前記複数の蓄電器群のうちの第1蓄電器群に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間に電気的に接続するとともに、前記電位的に隣接する二つの監視回路のうちの電位が低い第2監視回路を、前記第2監視回路に対応する、前記複数の蓄電器群のうちの前記第1蓄電器群とは異なる第2蓄電器群に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間に電気的に接続した後、前記第1監視回路と前記第2監視回路とを電気的に接続する。
 本発明の第13の態様によると、第12の態様の蓄電システムの活線挿抜方法において、前記複数の監視回路と、前記複数の監視回路の各々に対応する前記複数の蓄電器群の各々に含まれる前記複数の蓄電器とを、前記複数の蓄電器群どうしの電気的な直列接続の最高電位側から最低電位側に向かって順番に電気的に接続するのが好ましい。
 本発明の第14の態様によると、第12又は第13の態様の蓄電システムの活線挿抜方法において、前記複数の監視回路のうちの前記第2監視回路よりも電位の低い他の監視回路と、前記他の監視回路に対応する、前記複数の蓄電器群のうちの前記第1蓄電器群及び前記第2蓄電器群とは異なる他の蓄電器群に含まれる前記複数の蓄電器とを、電気的に接続するタイミングと同じタイミングで、前記第1監視回路と前記第2監視回路とを電気的に接続するのが好ましい。
 本発明の第15の態様によると、第14の態様の蓄電システムの活線挿抜方法において、前記他の監視回路は、前記第2監視回路の次に電位が低いのが好ましい。
 本発明の第16の態様によると、第12乃至第15のいずれかの態様の蓄電システムの活線挿抜方法において、さらに、前記複数の蓄電器群のいずれか一つの蓄電器群を、前記いずれか一つの蓄電器群に対応する、前記複数の監視回路のうちの第3監視回路から電気的に分離して、別の蓄電器群に交換する場合には、前記第3監視回路を、前記第3監視回路に電気的に直列に接続された他の監視回路から電気的に分離した後、前記第3監視回路を、交換対象である前記いずれか一つの蓄電器群から電気的に分離するのが好ましい。
 本発明の第17の態様によると、第16の態様の蓄電システムの活線挿抜方法において、さらに、前記交換対象である前記いずれか一つの蓄電器群を前記別の蓄電器群に交換した場合には、前記別の蓄電器群と前記第3監視回路とを電気的に接続した後、前記他の監視回路を前記第3監視回路に電気的に接続するのが好ましい。
 本発明の第18の態様によると、第12乃至第15のいずれかの態様の蓄電システムの活線挿抜方法において、さらに、前記複数の蓄電器群のいずれか一つの蓄電器群を、前記いずれか一つの蓄電器群に対応する、前記複数の監視回路のうちの第3監視回路から電気的に分離して、別の蓄電器群に交換する場合であり、かつ前記複数の監視回路が前記第3監視回路よりも電位の低い第4監視回路を含む場合には、前記複数の蓄電器群のうちの前記第4監視回路にそれぞれ対応する蓄電器群からの前記第4監視回路の電気的な分離と、前記第4監視回路相互間の電気的な分離とを、電位の低い方から順に、接続手順とは逆の分離手順にしたがって実施し、前記第3監視回路に電気的に接続された他の監視回路と前記第3監視回路とを電気的に分離した後、前記第3監視回路を前記交換対象である前記いずれか一つの蓄電器群から電気的に分離するのが好ましい。前記接続手順は、電位の高い方から順に、前記第4監視回路のうちの電位的に隣接する二つの隣接監視回路と、前記第4監視回路のうちの電位的に隣接する前記二つの監視回路に対応する蓄電器群とを電気的に接続した後、前記第4監視回路のうちの電位的に隣接する前記二つの隣接監視回路どうしを電気的に直列に接続するという手順である。
 本発明の第19の態様によると、第18の態様の蓄電システム活線挿抜方法において、さらに、前記交換対象である前記いずれか一つの蓄電器群を前記別の蓄電器群に交換した場合には、前記別の蓄電器群と、前記第3監視回路とを電気的に接続した後、前記他の監視回路を前記第3監視回路に電気的に接続し、前記複数の蓄電器群のうちの前記第4監視回路にそれぞれ対応する蓄電器群に対する前記第4監視回路の電気的な接続と、前記第4監視回路相互間の電気的な接続とを、前記接続手順にしたがって実施するのが好ましい。
  本発明によれば、信頼性の高い蓄電システムを提供できる。
ハイブリッド自動車に搭載された電機駆動システムの構成を示す図である。 図1の電機駆動システムに用いられる電池システムの構成を示す図である。 図2の電池システムの制御装置の一つであるセルコントローラを構成するセルコントローラ集積回路(IC)の回路構成を示す図である。 図2のセルコントローラと組電池との電気的な接続構成、及びセルコントローラ集積回路間の電気的な接続構成を示す図である。 再生可能エネルギーを用いた発電装置に電池システムを併設した発電システムの構成を示す図である。 図5の電池システムを構成するサブ電池システムの構成を示す図である。 図6のサブ電池システムを構成する電池モジュールの構成を示す図である。
(発明の適用アプリケーションの概略説明)
 本発明は、電気的に直列に接続された複数の蓄電器をそれぞれ有する複数の蓄電器群が電気的に直列に接続された直列接続を含む態様の蓄電システムに適用されることが特に好ましい。その蓄電システムは、例えば、電気自動車や鉄道車両などの移動体に搭載され、移動体の駆動用電動機の駆動用電源として用いられる。その蓄電システムは、例えば、再生可能エネルギーを用いた発電システム、データセンタ、需要家、送配電系統などの定置体に設置され、発電出力や系統電力の変動抑制、バックアップ電源、電力負荷の平準化、余剰電力対策、周波数対策、逆潮流対策などに用いられる。
 以下では、電気自動車の駆動用電動機の駆動用電源として用いられる車載用蓄電システムに本発明を適用した第1実施形態の電池システム100(蓄電システム)と、再生可能エネルギーを利用した発電システム、例えば太陽光や風力などを用いた発電システムに、発電出力変動抑制用として設置された定置用蓄電システムに本発明を適用した第2実施形態の電池システム100(蓄電システム)とを例に挙げて説明する。
 本発明が適用された車載用蓄電システムを搭載する電気自動車として、ハイブリッド電気自動車(HEV)を例に挙げて説明する。ハイブリッド電気自動車は、エンジンと電動機とを車両の駆動源として備え、商用電源及び電気スタンドなどの外部電源から供給された交流電力を蓄電システムに充電するための充電器を持たない。ハイブリッド電気自動車は、車両の減速時の回生によって得られた電力及び/又は原動機によって駆動される発電機から得られた電力により蓄電システムを充電する。
 車載用蓄電システムに充電された電気エネルギーは、電動力(回転動力)によってハイブリッド電気自動車を駆動する場合(力行時)、直流電力として放電される。車載用蓄電システムから放電された直流電力は、インバータ装置(電力変換装置)によって交流電力に変換された後、モータとして機能してハイブリッド電気自動車を駆動するための電動力を発生するモータジェネレータ(回転電機)に供給される。また、車載用蓄電システムに充電された電気エネルギーは、内燃機関であるエンジンを始動する場合、ラジオなどのカーオーディオ、カーナビゲーション装置、ライトなどの電装品を駆動する場合、直流電力として放電されることもある。この場合、バッテリ装置から放電された直流電力は、電力変換装置によって、交流電力或いは電圧が制御(昇降圧)された所定の直流電力に変換された後、各電気負荷や他の蓄電装置に供給される。
 ハイブリッド電気自動車の減速時或いは制動時の回生エネルギーから得られた交流電力及び/又は原動機によって駆動される発電機から出力された交流電力は、インバータ装置によって直流電力に変換される。その直流電力が車載用蓄電システムに供給されることにより、車載用蓄電システムに充電される電気エネルギーが得られる。回生エネルギーから得られる交流電力は、車両側から供給された回転動力によってモータジェネレータが発電機として駆動されることにより、その発電機から出力される。
 再生可能エネルギーを利用した発電システムは、自然環境に及ぼす負荷が少ないという利点がある反面、天候などの自然環境に発電能力が左右され、電力系統に対する出力が変動する。定置用蓄電システムは、発電システムの上記出力変動の抑制(緩和)を図るために設けられている。発電システムから電力系統に出力される電力が所定の出力電力に対して不足状態にある場合には、定置用蓄電システムは放電し、発電システムの不足分の電力を補う。発電システムから電力系統に出力される電力が所定の電力に対して余剰状態にある場合には、定置用蓄電システムは、発電システムの余剰分の電力を受けて充電する。
(発明の他の適用アプリケーションの概略説明)
 以下に説明する第1実施形態の電池システム100が搭載される車両は、ハイブリッド電気自動車以外の電気自動車であってもよい。例えば、内燃機関であるエンジンと電動機とを車両の駆動源(原動機)として備えると共に、商用電源及び電気スタンドなどの外部電源から供給された交流電力を蓄電システムに充電するための充電器を搭載したプラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)であってもよい。あるいは、車両の駆動源としてエンジンを持たない、すなわち電動力を発生する電動機を車両の唯一の駆動源とすると共に、商用電源及び電気スタンドなどの外部電源から供給された交流電力を蓄電システムに充電するための充電器を搭載した純粋な電気自動車(EV)などであってもよい。
 また、以下に説明する第1実施形態の電池システム100は、電動バイクや電動自転車などの二輪車、ハイブリッド電車などの鉄道車両、ハイブリッドトラックなどの貨物自動車、ハイブリッドバスなどの乗合自動車、建設機械やフォークリフトトラックなどの産業用車両、電動福祉車両など、他の移動体の電源を構成する車載用蓄電システムにも適用できる。
 さらに、以下に説明する第2実施形態の電池システム100は、データセンタのサーバーシステムや通信設備などの無停電用電源(バックアップ用電源)として設置される定置用蓄電システムに適用することができる。第2実施形態の電池システム100は、需要家に配置され、夜間電力を貯蔵し、この貯蔵された電力を昼間に放出して電力負荷の平準化を図る電力貯蔵システムとして設置されることとしてもよい。第2実施形態の電池システム100は、送配電系統の途中に電気的に接続され、送配電系統において送配電される電力の変動対策、余剰電力対策、周波数対策、逆潮流対策などとして用いられる定置用蓄電システムにも適用できる。
(蓄電システムの概略説明)
 車載用蓄電システム及び定置用蓄電システムは、出力電圧や設備の規模は異なるが、基本的には、複数の蓄電器(二次電池又は容量性を有する受動素子)を備え、複数の蓄電器の電気化学的作用や電荷蓄積構造によって電気エネルギーを蓄積(充電)及び放出(放電)する。複数の蓄電器は、蓄電システムに要求される出力電圧、蓄電容量などの仕様に応じて、電気的に直列、並列または直並列に接続されている。
 以下に説明する第1及び第2実施形態の電池システム100は、例えば、蓄電器(電池セル201)としてリチウムイオン二次電池を用いたリチウムイオン電池システムである。蓄電器としては、鉛電池、ニッケル水素電池などの他の二次電池を用いてもよい。また、2種の蓄電器、例えばリチウムイオン二次電池とニッケル水素電池とを組み合わせて用いるようにしてもよい。容量性を有する受動素子としては、キャパシタ、例えば電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタなどを用いることができる。
(代表的な技術課題)
 リチウムイオン二次電池(以下、単に「リチウム電池」と記述する)を用いたリチウムイオン電池システム(以下、単に「電池システム」と記述する)では、リチウム電池が過充電状態及び過放電状態に陥らないように、リチウム電池の状態が監視制御されている。このため、電池システムでは、集積回路などの半導体装置や抵抗などの回路素子などの電子部品から構成された監視制御回路を設け、各リチウム電池の正負極間の電圧を計測して、この情報を上位へ伝達する。それと共に、複数のリチウム電池間の充電状態(SOC:State Of Charge)が揃うように、上位からの指令に基づいて、複数のリチウム電池間の充電状態を制御(調整)している。
 集積回路などの半導体装置は、電気的に直列に接続された数個分のリチウム電池の電圧には耐えられる耐圧仕様になっている。しかし、リチウム電池1個あたりの平均出力電圧が3.6ボルトなので、電気的に直列に接続されるリチウム電池が数十個になると、集積回路などの半導体装置は電気的に直列に接続された数十個分のリチウム電池の電圧に耐えられなくなる。このため、電池システムでは、監視回路(セルコントローラIC330)の耐圧に応じて、電気的に直列に接続された複数のリチウム電池を、数個、例えば4個乃至12個の電気的に直列に接続されたリチウム電池(電池セル201)を有する複数の電池群(電池群200~243)に分け、複数の電池群のそれぞれに監視回路を設けている。
 複数の監視回路の各々は、各監視回路に対応する電池群が有する所定数のリチウム電池のそれぞれの正負極に電気的に接続され、各監視回路に対応する電池群の最高電位と最低電位との電位差(電圧)を電源電圧として受けて動作している。このため、複数の監視回路は、電池群の電位の順にしたがって、電源系が電気的に直列に接続されている。また、絶縁素子の使用数が少なくなるように、複数の監視回路と上位装置との間の通信にはシリアル信号伝送方式を用いている。このため、複数の監視回路は、通信系が電気的に直列に接続されている。
 複数の監視回路と、この複数の監視回路のそれぞれに対応する電池群が有する所定数のリチウム電池との電気的な接続は、2つのコネクタとの嵌め込み結合により実施されている。上記2つのコネクタの一方は、各リチウム電池の正負極に配線を介して電気的に接続される。上記2つのコネクタの他方は、複数の監視回路を実装した回路基板に設けられ、複数の監視回路にプリント配線を介して電気的に接続される。その電気的な接続は複数のリチウム電池が充電された状態において実施されている。複数の監視回路と、この複数の監視回路のそれぞれに対応する電池群が有する所定数のリチウム電池とが、上記2つのコネクタの嵌め込み結合によって電気的に接続される。その際、コネクタの嵌め込み結合の作業状態によっては、一方のコネクタの複数の接触子(例えばプラグ)と他方のコネクタの複数の接触子(例えばジャック)との接触タイミングにばらつきが生じ、接触子の接触に順番が形成される場合がある。一番初めに接触した接触子(第1接触子)に対応するリチウム電池(第1リチウム電池)と、次に接触した接触子(第2接触子)に対応するリチウム電池(第2リチウム電池)と、第1リチウム電池と第2リチウム電池との間に存在するリチウム電池との電気的な直接接続によって電圧源が構成される。その電圧源に対して、第1接触子に対応する監視回路と第2接触子に対応する監視回路との電気的な直列接続回路が電気的に直列に接続された閉ループが形成され、第1リチウム電池と第2リチウム電池との電位差に基づく電流が突入電流として監視回路に流れることが考えられる。一番初めに接触した接触子に対応するリチウム電池と次に接触した接触子に対応するリチウム電池との電位差の大きさによっては、監視回路に設けられた保護素子の制限電流よりも大きい突入電流が監視回路に流れることが考えられる。
 このような技術課題は、例えば、電池システムの製造(組立)工程において、複数のリチウム電池を有する電池モジュール(電池モジュール200(蓄電ユニット))から延びる電圧検出線のコネクタと電池制御装置の回路基板のコネクタとを嵌め込み結合する作業(活線挿入作業)をする時に生じると考えられる。このような技術課題は、他にも例えば、電池システムのメンテナンスにおいて、複数のリチウム電池を有する電池モジュールから延びる電圧検出線のコネクタを電池制御装置の回路基板のコネクタから分離してリチウム電池を交換し、再び交換したリチウム電池を含む複数のリチウム電池を有する電池モジュールから延びる電圧検出線のコネクタと電池制御装置の回路基板のコネクタとを嵌め込み結合する作業(活線挿抜作業)をする時などに生じると考えられる。
(代表的な技術課題を解決するための本発明による代表的な解決手段)
 以下に説明する実施形態の電池システム100は、複数の監視回路を備える。各監視回路は、電気的に直列に接続された各リチウム電池群(電池群240~243(蓄電器群))に対応して設けられる。各監視回路と、各リチウム電池群が有する複数のリチウム電池(電池セル201(蓄電器))のそれぞれの正負極とが、複数のリチウム電池群の電気的な直列接続の順にしたがって、電気的に直列に接続される。複数の監視回路のうちの電位的に隣接する二つの監視回路のうち、電位が最も高い監視回路を第1監視回路、第1監視回路の次に電位が高い監視回路を第2監視回路とする。第1及び第2監視回路と、これら第1及び第2監視回路に対応するリチウム電池群が有する複数のリチウム電池とを、それぞれ電気的に接続した後、第1監視回路と第2監視回路とを電気的に接続するようにしている。
(本発明による代表的な解決手段の作用効果)
 以下に説明する実施形態の電池システム100によれば、電位的に隣接する二つの監視回路が電気的に直列に接続されていない開ループの状態において、リチウム電池群が有する複数のリチウム電池のそれぞれの正負極と、これに対応する監視回路とを電気的に接続する。この後、電位的に隣接する二つの監視回路のうち、一方の監視回路の最低電位と、この電位と同電位である、他方の監視回路の最高電位と、を電気的に接続するので、監視回路に設けられた回路素子の許容電流よりも大きい突入電流が監視回路に流れることを防ぐことができる。
 従って、以下に説明する実施形態の電池システム100によれば、監視回路に設けられた回路素子の許容電流よりも大きい突入電流によって、監視回路を構成する電子回路部品が正常に動作しない或いは全く動作しないなどの不良状態になることを防止することができるので、信頼性の高いリチウム電池システムを提供することができる。
(その他の作用効果)
 以下に説明する実施形態の電池システム100は、第1及び第2監視回路よりも電位の低い第3監視回路と、この監視回路に対応するリチウム電池群が有する複数のリチウム電池のそれぞれとを電気的に接続するコネクタを有する。このコネクタは、第1及び第2監視回路を電気的に直列に接続する接点、いわゆるスイッチとして機能している。
 以下に説明する実施形態の電池システム100によれば、第1及び第2監視回路と、第1及び第2監視回路に対応するリチウム電池群が有する複数のリチウム電池のそれぞれとをコネクタによって電気的に接続する。その後、第3監視回路と、第3監視回路に対応するリチウム電池群が有する複数のリチウム電池のそれぞれとを電気的に接続するタイミングと同じタイミングで、スイッチ機能付コネクタを介して第1及び第2監視回路を電気的に直列に接続することができる。
 従って、以下に説明する実施形態の電池システム100によれば、コネクタにスイッチ機能を持たせることで、別途、スイッチなどの導通遮断部材を設ける必要がないので、別途、スイッチなどの導通遮断部材を設けたときよりも、部品点数を減らすことができる。したがって、別途、スイッチなどの導通遮断部材を設けたときよりも、コストを低減することができる。
 また、以下に説明する実施形態の電池システム100によれば、監視回路と、この監視回路に対応するリチウム電池群が有する複数のリチウム電池のそれぞれとを電気的に接続するタイミングと同じタイミングで、二つの監視回路間を電気的に直列に接続することができる。そのため、別途、スイッチなどの導通遮断部材を設けたときよりも、接続回数を減らすことができる。すなわち、別途、スイッチなどの導通遮断部材を設けたときよりも、接続作業量を低減することができる。
 電位的に最も低い監視回路と、この監視回路よりも電位の高い監視回路とに対応するリチウム電池群が有する複数のリチウム電池のそれぞれとをコネクタによって電気的に接続した後、そのコネクタとは別に設けられたコネクタを用いて、電位的に最も低いその監視回路とこの監視回路よりも電位の高いその監視回路とを電気的に直列に接続する。
 以下の各実施形態の説明の中において、他の解決手段についても、その解決手段がもたらす効果と共に説明する。以下、図面を用いて、各実施形態を具体的に説明する。
---第1実施形態--
 本発明の第1実施形態における電池システム(蓄電システム)を搭載したハイブリッド電気自動車について、図1乃至図4に基づいて説明する。
(ハイブリッド自動車に適用される駆動方式)
 図1を用いて、ハイブリッド電気自動車1の駆動システムについて説明する。ハイブリッド自動車(以下、「HEV」と記述する)1はパラレルハイブリッド方式の駆動システムを備えている。
 パラレルハイブリッド方式の駆動システムは、内燃機関であるエンジン4とモータジェネレータ10とを駆動輪2に対してエネルギーの流れ的に並列に配置(構造的には、動力伝達制御機構であるクラッチ5を介してエンジン4とモータジェネレータ10とを機械的に直列に接続)し、エンジン4の回転動力による駆動輪2の駆動、モータジェネレータ10の回転動力による駆動輪2の駆動、及びエンジン4とモータジェネレータ10の両方の回転動力による駆動輪2の駆動ができるように構成されている。すなわちパラレルハイブリッド方式の駆動システムは、エンジン4を動力源とし、主としてHEV1の駆動源として用いられるエンジン駆動装置と、モータジェネレータ10を動力源とし、主としてHEV1の駆動源及びHEV1の電力発生源として用いられる電動駆動装置とを備えている。
 ハイブリッド方式としては、内燃機関であるエンジンの回転動力を用いて発電機を駆動し、この駆動によって発生した電力を用いてモータジェネレータを駆動し、この駆動によって発生した回転動力を用いて駆動輪を駆動する、いわゆるエンジンから駆動輪までのエネルギーの流れがシリーズであるシリーズハイブリッド方式がある。また、ハイブリッド方式としては、上記パラレルハイブリッド方式と上記シリーズハイブリッド方式とを組み合わせたシリーズ・パラレルハイブリッド方式(エンジンの回転動力の一部を発電用モータジェネレータに分配して発電させ、これにより得られた電力により駆動用モータジェネレータを駆動できるように、遊星歯車機構などの動力伝達機構を用いてエンジンと2つのモータジェネレータとを機械的に接続した方式)がある。
 本実施形態では、パラレルハイブリッド方式の駆動システムを例に挙げて説明するが、以下において説明する本実施形態の電池システム100は、前述した他のハイブリッド方式の駆動システムのバッテリ装置に適用しても構わない。
(駆動システムの構成)
 図示を省略した車体のフロント部或いはリア部には車軸3が回転可能に軸支されている。車軸3の両端には一対の駆動輪2が設けられている。図示を省略したが、車体のリア部或いはフロント部には、両端に一対の従動輪が設けられた車軸が回転可能に軸支されている。HEV1では、駆動輪2を前輪とし、従動輪を後輪とした前輪駆動方式を採用している。駆動方式としては後輪駆動方式や4輪駆動方式(前後輪の一方をエンジン駆動装置により駆動し、他方を電動駆動装置により駆動する方式)を採用しても構わない。
 車軸3の中央部にはデファレンシャルギア(以下、「DEF」と記述する)7が設けられている。車軸3はDEF7の出力側に機械的に接続されている。DEF7の入力側には変速機6の出力軸が機械的に接続されている。DEF7は、変速機6によって変速されて伝達された回転駆動力を左右の車軸3に分配する差動式動力分配機構である。変速機6の入力側にはモータジェネレータ10出力側が機械的に接続されている。モータジェネレータ10の入力側には、動力伝達制御機構であるクラッチ5を介してエンジン4の出力側が機械的に接続されている。クラッチ5は、エンジン4の回転動力を駆動輪2に伝達する場合には締結状態になり、エンジン4の回転動力を駆動輪2に伝達しない場合には切離し状態になるように制御される。
 モータジェネレータ10及びクラッチ5は、変速機6の筐体の内部に収納されている。
(モータジェネレータの構成)
 モータジェネレータ10は、電機子巻線12を備えた電機子(本実施形態では固定子)11と、電機子11に空隙を介して対向配置され、永久磁石14を備えた界磁(本実施形態では回転子)13を有する回転電機であり、HEV1の力行時にはモータとして、HEV1の回生時や発電が必要な時にはジェネレータとして、それぞれ機能する。
 本実施形態では、モータジェネレータ10として、三相交流同期機(永久磁石界磁型)を用いた場合を例に挙げて説明するが、他の三相交流同期機(巻線界磁型)や三相交流誘導機(界磁鉄心に短絡された導体バーが装着された界磁を用いたもの)を用いても構わない。
(モータジェネレータの動作)
 モータジェネレータ10がモータとして機能する場合、すなわちHEV1の力行時やエンジン4を始動する時など、回転動力が必要な運転モードにある場合には、電池システム100に蓄積された電気エネルギーがインバータ装置20を介して電機子巻線12に供給される。これにより、モータジェネレータ10は電機子11と界磁13との間の磁気的作用により回転動力(機械エネルギー)を発生し、その回転動力を出力する。モータジェネレータ10から出力された回転動力は、HEV1の力行時には、変速機6及びDEF7を介して車軸3に伝達され、駆動輪2を駆動し、エンジン4の始動時には、クラッチ5を介してエンジン4に伝達され、エンジン4を駆動する。
 モータジェネレータ10がジェネレータとして機能する場合、すなわちHEV1の減速時や制動時などの回生時及びHEV1の走行中に電池システム100の充電が必要な時など、発電が必要な運転モードにある場合には、駆動輪2或いはエンジン4から伝達された機械エネルギー(回転動力)がモータジェネレータ10に伝達され、モータジェネレータ10が駆動される。このように、モータジェネレータ10が駆動されると、電機子巻線12には電機子11と界磁13との間の磁気的作用により電圧が誘起される。これにより、モータジェネレータ10は電力を発生し、その電力を出力する。モータジェネレータ10から出力された電力はインバータ装置20を介して電池システム100に供給される。これにより、電池システム100は充電される。
(インバータ装置の構成)
 モータジェネレータ10の駆動は、電機子11と電池システム100との間の電力がインバータ装置20によって制御されることにより制御される。すなわちインバータ装置20はモータジェネレータ10の制御装置である。
 インバータ装置20は、スイッチング半導体素子のスイッチング動作によって電力を直流から交流に、交流から直流に変換する電力変換装置であり、パワーモジュール21、パワーモジュール21に実装されたスイッチング半導体素子を駆動する駆動回路23、パワーモジュール21の直流側に電気的に並列に接続され、直流電圧を平滑化する電解コンデンサ22、及びパワーモジュール21のスイッチング半導体素子のスイッチング指令を生成し、このスイッチング指令に対応する信号を駆動回路23に出力するモータ制御装置24を備えている。
 パワーモジュール21は、二つの(上アーム及び下アームの)スイッチング半導体素子を電気的に直列に接続し直列回路(一相分のアーム)が三相分、電気的に並列に接続(三相ブリッジ接続)されて電力変換回路が構成されるように、六つのスイッチング半導体素子を基板上に実装し、アルミワイヤなどの接続導体によって電気的に接続した構造体である。
 スイッチング半導体素子としては金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ(MOSFET)或いは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)を用いている。ここで、電力変換回路をMOSFETによって構成する場合、ドレイン電極とソース電極との間には寄生ダイオードが存在するので、別途、それらの間にダイオード素子を実装する必要がない。一方、電力変換回路をIGBTによって構成する場合、コレクタ電極とエミッタ電極との間にはダイオード素子が存在していないので、別途、それらの間にダイオード素子を電気的に逆並列に接続する必要がある。
 各上アームの下アーム接続側とは反対側(IGBTの場合、コレクタ電極側)はパワーモジュール21の直流側から外部に導出され、電池システム100の正極側に電気的に接続されている。各下アームの上アーム接続側とは反対側(IGBTの場合、エミッタ電極側)はパワーモジュール21の直流側から外部に導出され、電池システム100の負極側に電気的に接続されている。各アームの中点、すなわち上アームの下アーム接続側(IGBTの場合、上アームのエミッタ電極側)と下アームの上アーム接続側(IGBTの場合、下アームのコレクタ電極側)との接続点はパワーモジュール21の交流側から外部に導出され、電機子巻線12の対応する相の巻線に電気的に接続されている。
 電解コンデンサ22は、スイッチング半導体素子の高速スイッチング動作に起因して生じる電圧変動を抑制する平滑用コンデンサである。平滑用コンデンサとしては電解コンデンサ22の代わりにフィルムコンデンサを用いてもよい。
 モータ制御装置24は、車両全体の制御を司る車両制御装置8から出力されたトルク指令信号を受けて、六つのスイッチング半導体素子に対するスイッチング指令信号(例えばPWM(パルス幅変調)信号)を生成し、駆動回路23に出力する電子回路装置であり、マイクロコンピュータなどの演算処理装置を含む複数の電子部品が回路基板に実装されることにより構成され、パワーモジュール21とは熱的に隔絶されたインバータ筐体内に配置されている。
 駆動回路23は、モータ制御装置24から出力されたスイッチング指令信号を受けて、六つのスイッチング半導体素子に対する駆動信号を生成し、六つのスイッチング半導体素子のゲート電極に出力する電子回路装置であり、スイッチング半導体素子や増幅器などの複数の電子部品が回路基板に実装されることにより構成され、パワーモジュール21の近傍、例えばパワーモジュール21のケース上部に配置されている。
(車両制御装置の機能的構成)
 車両制御装置8は、運転者からのトルク要求、車両の速度など、車両の運転状態を示す複数の状態パラメータに基づいて、モータ制御装置24に対するモータトルク指令信号及びエンジン制御装置(図示省略)に対するエンジントルク指令信号をそれぞれ生成し、それぞれトルク指令信号を、対応する制御装置に出力している。
 尚、エンジン制御装置は、エンジン4のコンポーネントである空気絞り弁、燃料噴射弁、吸排気弁などの駆動を制御する電子機器である。
(電池システムの構成)
 電池システム100(蓄電システム)は、モータジェネレータ200の駆動用電源として、インバータ装置20によって充放電される電源装置であり、主要な構成として、電池モジュール(蓄電モジュール)200及び制御装置を備えている。
 電池モジュール200(蓄電ユニット)は、直流電力を充放電(電気エネルギーを蓄積及び放出)するための複数の電池セル201(蓄電器)が電気的に直列に接続された組電池を備えている。組電池の一方側端部の正極、すなわち最高電位端は、ジャンクションボックス30の正極側リレー31を介してインバータ装置20のパワーモジュール21の直流側正極端子に電気的に接続されている。組電池の他方側端部の負極、すなわち最低電位端は、ジャンクションボックス30の負極側リレー32を介してインバータ装置20のパワーモジュール21の直流負極端子に電気的に接続されている。
 制御装置は、複数の電子回路部品から構成された電子回路であり、機能上、2つの階層に分かれて構成されている。具体的には、電池システム100内において上位(親)に相当するバッテリ制御装置400、及びバッテリ制御装置400に対して下位(子)に相当するセル制御装置300から構成されている。バッテリ制御装置400及びセル制御装置300の両者は、電気的な絶縁部品であるフォトカプラ310が設けられた信号伝送路に電気的に接続されており、その信号伝送路を介して電気信号(シリアル信号)を伝送して通信している。
 セル制御装置300(制御ユニット)は、複数の電池セル201のそれぞれの状態を管理及び制御している。具体的には、複数の電池セル201のそれぞれの電圧及び異常(過充放電)を検出していると共に、複数の電池セル201の間の充電状態を調整している。
 バッテリ制御装置400は、電池モジュール200(組電池)の状態を管理及び制御している。具体的には、電池モジュール200(組電池)の充電状態(SOC)、劣化状態(SOH:State Of Health)を推定演算していると共に、複数の電池セル201の間の充電状態のばらつきを演算して、複数の電池セル201の間の充電状態(SOC)の調整をセル制御装置300に指示しており、かつ電池モジュール200(組電池)の充放電可能な許容値を演算して、インバータ装置20に提供し、その許容範囲内において電池モジュール200(組電池)がインバータ装置20によって充放電されるように、電池モジュール200の充放電を制御している。
 電池モジュール200及び制御装置は、計測器、冷却装置(例えば冷却媒体として冷却空気を採用する場合には電池モジュール200に送風する冷却ファン)などを含む他の構成部品と共に1つの電源筐体内に収納されている。電源筐体は、車室内の座席の下或いはトランクルーム若しくは床下などに設置される。電源筐体には、インバータ装置20など、電池システム100と同様の高電圧機器を1つに纏めて収納してもよい。
(低圧バッテリ装置との接続関係)
 電池モジュール200には、電池システム100よりも公称出力電圧の低い低圧バッテリ装置(図示省略)が電気的に接続されている。
 低圧バッテリ装置は、ライトやオーディオなどの車載補機及び電子制御装置などを駆動する電源装置である、公称出力電圧12ボルトの鉛電池であり、図示省略したDC-DCコンバータを介して電池モジュール200に電気的に接続されている。
 DC-DCコンバータは、入力された直流電力を、所定の電圧に昇降圧された直流電力に変換して出力する電力変換装置である。本実施形態では、DC-DCコンバータは、主に、電池モジュール200から出力された、高電圧の直流電力を、低圧バッテリ装置の端子電圧まで降圧した直流電力に変換し、低圧バッテリ装置に供給するときに使われる。
(ジャンクションボックスの構成)
 電池モジュール200とパワーモジュール21との間の電路途中にはジャンクションボックス30が設けられている。
 ジャンクションボックス30には、電池モジュール200とパワーモジュール21との間を電気的に接続、遮断する機構として、正極側の電路に対応して設けられた正極側リレー機構31と、負極側の電路に対応して設けられた負極側リレー機構32とが収納されている。正極側リレー機構31及び負極側リレー機構32の詳細な構成については後述する。
 尚、本実施形態では、正極側リレー機構31及び負極側リレー機構32を、電池筐体とは別個に設けられたジャンクションボックス30に収納した場合を例に挙げて説明するが、それらの機構を電源筐体内に収納するようにしてもよい。
(車載制御装置の関係)
 前述の通り、HEV1には、車両制御装置8、モータ制御装置24、バッテリ制御装置400、エンジン制御装置(図示省略)を含む複数の制御装置が搭載されている。複数の制御装置は、車載用の制御装置エリアネットワーク(CAN:Controller Area Network)に電気的に接続され、お互いに通信することができる構成になっている。例えばバッテリ制御装置400は、電池モジュール200(組電池)の充放電を制御するための許容充放電電力(電流)値に関する情報を、CANを介して車両制御装置8或いはモータ制御装置24に送信している。
(電池システムの具体的な構成)
 次に、図2乃至図4を用いて、電池システム100の構成について具体的に説明する。まず、図2を用いて、電池システム100の全体構成を具体的に説明する。
(電池モジュールの構成)
 電池モジュール200は、電気的に直列に接続された複数の電池セル201を備えた高電位側電池モジュール210と、電気的に直列に接続された複数の電池セル201を備えた低電位側電池モジュール220とがサービスディスコネクト(SD)スイッチ230を介して電気的に直列に接続されることにより構成されている。
 サービスディスコネクトスイッチ230は、機械的なスイッチ機構とヒューズとが電気的に直列に接続された直列回路であり、電池システム100の保守・点検時、作業員がスイッチ機構を操作して直列回路を開路状態とし、高電位側電池モジュール210と低電位側電池モジュール220との間の電気的な接続を遮断する安全機構である。本実施形態によれば、サービスディスコネクトスイッチ230を備えているので、点検時に作業者が誤って強電ラインHV+とHV-との間に触れても、作業者が感電することがなく、作業者の安全性を確保することができる。
 高電位側電池モジュール210及び低電位側電池モジュール220は、それぞれ、電気エネルギーの蓄積及び放出(直流電力の充放電)が可能な複数の電池セル201(リチウムイオン二次電池)を備えている。複数の電池セル201は、収納ケース(モジュールケース)の内部に配置されて電気的に直列に接続されている。電池セル201は、電池モジュール200における最小の構成単位であり、単電池と呼ばれる場合もある。電池セル201の公称出力電圧は3.0~4.2ボルト(平均公称出力電圧が3.6ボルト)である。
 高電位側電池モジュール210及び低電位側電池モジュール220のそれぞれにおいて、複数の電池セル201は、その状態管理上及び制御上、所定の単位数により区分されて複数の単電池群に分けられている。別な言い方をすれば、所定の数の電池セル201が電気的に直列に接続されて一つの電池群が構成され、その単電池群が複数、電気的に直列に接続されて一つの単位組電池が構成されている。所定の単位数としては、例えば4個、6個、10個、12個・・・というように、最高電位側から最低電池側に向かって電位の順にしたがって等区分とする。また、所定の単位数としては、4個と6個との組み合わせ・・・というように、最高電位側から最低電池側に向かって電位の順にしたがって複合区分とする場合もある。
(電池モジュールとリレー機構との関係)
 電池モジュール200の正極側(高電位側電池モジュール210の正極側)とインバータ装置20の正極側との間の強電正極ラインHV+の途中には正極側リレー機構31が設けられている。正極側リレー機構31は、構成要素として、正極側メインコンタクタ33と、プリチャージ抵抗35と、プリチャージ抵抗35に電気的に接続されたプリチャージコンタクタ34とを備えている。正極側メインコンタクタ33はメイン回路に設けられている。プリチャージ抵抗35及びプリチャージコンタクタ34はプリチャージ回路に設けられている。プリチャージ回路は、正極側メインコンタクタ33をバイパスするように、メイン回路に対して電気的に並列に接続されている。
 電池モジュール200の負極側(低電位側電池モジュール220の負極側)とインバータ装置20の負極側との間の強電負極ラインHV-の途中には、負極側メインコンタクタ36が設けられたメイン回路を構成する負極側リレー機構32が設けられている。
 尚、本実施形態では、電池モジュール200の負極側(低電位側電池モジュール220の負極側)とインバータ装置20の負極側との間の強電負極ラインHV-の途中に負極側リレー機構32を設けた場合を例に挙げて説明するが、負極側リレー機構32は省略しても構わない。
(セル制御装置の構成)
 セル制御装置300(制御ユニット)は、バッテリ制御装置400から出力された指令信号に基づいて、バッテリ制御装置400の手足となって動作し、複数の電池セル201のそれぞれの状態を管理及び制御する複数のセルコントローラIC330を備えている。
 セルコントローラIC330(監視回路)は、複数の電池群のそれぞれに対応して設けられており、対応する電池群を構成する複数の電池セル201のそれぞれの正極と負極との間の端子電圧を検出している。また、セルコントローラIC330は、対応する電池群を構成する複数の電池セル201のうち、充電状態の調整が必要な電池セル201がある場合には、バッテリ制御装置400からの指令信号に基づいて、対象の電池セル201を放電させている。
(バッテリ制御装置の構成)
 バッテリ制御装置400は、電池モジュール200の状態を管理すると共に、車両制御装置8又はモータ制御装置24に許容充放電量(範囲)を通知して、電池モジュール200に対する電気エネルギーの出し入れ(直流電力の充放電)を制御する電子制御装置であり、マイクロコントローラ(以下、「MC」と略称する。)410、電源回路420、インターフェース回路430、431、記憶装置440、増幅器450、基準電圧回路460、CANポート470を含む複数の電子回路部品が回路基板に実装されることにより構成されている。
 MC410は、電池モジュール200の状態を演算すると共に、その演算結果を車両制御装置8又はモータ制御装置24に出力する演算処理装置であり、集積回路に集積されて構成されている。例えばMC410は、電池モジュール200の状態(SOC、SOH)、電池モジュール200の充放電を制御するための許容充放電電力(電流)値、複数の電池セル201の充電状態のばらつき、このばらつきに伴うバランシング制御のための指令値などを演算している。
 電源回路420は、14ボルト系の低圧バッテリ装置から供給された12ボルトの公称出力電圧を例えば5ボルトの電圧に降圧し、これをMC410の動作電源電圧としてMC410に供給するレギュレータ回路である。
 記憶装置440は、MC410がSOCやSOHなどの演算処理を実行するためのプログラム、電池セル201の初期特性、予め実験などにより構築したSOCと温度と内部抵抗との関係を示すマップなどの特性データなどを格納した半導体装置である。本実施形態では、記憶装置440として、消去や再書き込みが可能な不揮発性の読み出し専用メモリであるEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)を用いている。この他にもバッテリ制御装置400は記憶装置を備えている。例えばMC410には、読み書き可能なメモリであるRAM(Random Access Memory)が設けられている。
 基準電圧回路460は、MC410のアナログ-デジタル変換器に入力された入力信号と比較される基準電圧を生成し、この生成した基準電圧をMC410のアナログ-デジタル変換器に供給するための電圧発生回路である。
 増幅器450は、電池モジュール200の正極と負極との間の端子電圧(総電圧)を取り込むための電圧センサを構成する電子回路部品である。
 インターフェース回路430、431は、バッテリ制御装置400に入力された外部からのアナログ信号を、MC410に入力できる(MC410が読み取れる)アナログ信号に変換するための信号入出力処理回路である。
 CANポートは、CANのインターフェース回路であり、CANを介してバッテリ制御装置400に入力されたデジタル信号を、MC410に入力できる(MC410が読み取れる)デジタル信号に変換するための信号入出力処理回路である。
 また、バッテリ制御装置400は、図示省略したが、リーク検出器(電池モジュール200からモータジェネレータ10に至るまでの強電系と、弱電系の基準電位となるシャーシグランドとの間が電気的に接続されて(短絡して)いるか否かを検出するための計測器)を備えている。リーク検出器は、MC410のデジタル処理部及びアナログ処理部から構成されており、電池モジュール200からモータジェネレータ10までの強電系と、弱電系の基準電位となるシャーシグランドとの間が電気的な接続されてリークが生じているか否かを検出している。
 リーク検出方式には交流方式及び直流方式と呼ばれる両方式がある。交流方式は、電池モジュール200の正極側或いは負極側に電気的に接続された容量性結合素子(カップリングコンデンサ)に対してMC410から交流波形(例えば矩形波)を注入し、この注入によって得られた応答波形のデジタル値と閾値とを比較することにより、リークの有無を検出する方式である。直流方式は、電池モジュール200の正極とシャーシグランドとの間に電気的に接続される第1抵抗分圧回路及び電池モジュール200の負極とシャーシグランドとの間に電気的に接続された第2抵抗分圧回路から得られた電圧のデジタル値のそれぞれに対応する絶縁抵抗を演算し、それらの比が所定の閾値の範囲にあるか否かを比較することにより、リークの有無を検出する方式である。
 MC410には、リーク検出器のアナログ処理部において処理されて得られた応答波形或いは電圧に関するアナログ値が入力されている。MC410は、そのアナログ値をアナログデジタル変換器によってデジタル値に変換し、予め設定されたリーク判定用閾値とそのデジタル値とを比較演算してリーク検出の有無を判断する。リークが検出されると、MC410は、CANを介して、その情報を車両制御装置8又はモータ制御装置24に通知する。
(センサの構成)
 図2に示すように、電池モジュール200の正極側とインバータ装置20(パワーモジュール21)の正極側との間の充放電路(強電正極側ラインHV+)には、電池モジュール200からインバータ装置20(パワーモジュール21)に供給される電流、或いはインバータ装置20(パワーモジュール21)から電池モジュール200に供給される電流を検出するための電流センサSiが設けられている。電流センサSiはジャンクションボックス30に収納されている。電流センサSiの出力(アナログ信号)はインターフェース回路430を介してMC410のアナログデジタル変換器に入力されている。これにより、電池モジュール200の充放電電流を検出することができる。
 バッテリ制御装置400は、電池モジュール200の正極(高電位側電池モジュール210の正極)及び負極(低電位側電池モジュール220の負極)の間の電圧(総電圧)を検出するための電圧センサを備えている。電圧センサは、電池モジュール200の正極(高電位側電池モジュール210の正極)及び負極(低電位側電池モジュール220の負極)の間に電気的に接続された分圧抵抗(図示省略)、分圧抵抗の中点から出力されたアナログ信号を増幅する増幅器450から構成されている。電圧センサの出力(アナログ信号)はMC410のアナログデジタル変換器に入力されている。これにより、電池モジュール200の総電圧を検出することができる。
 電池モジュール200の内部には、温度計測器(回路)又はサーミスタや熱電対などの複数の温度センサ(図示省略)が、設けられている。複数の温度センサの出力(アナログ信号)はインターフェース回路431を介してMC410のアナログデジタル変換器に入力されている。これにより、電池セル201の温度、電池セル210を冷却するために電池モジュール200に吸排気される冷却媒体の温度などを検出することができる。
(通信回路の構成)
 バッテリ制御装置400及びセル制御装置300は、お互いに電気信号の授受ができるように通信回路によって接続されている。通信回路は、異なるシリアル信号を送信するように、第1及び第2通信回路から構成されている。第1通信回路は、複数ビットのデータ長で構成されたシリアル信号を伝送するように構成されている。第2通信回路は、1ビットのデータ長で構成されたシリアル信号を伝送するように構成されている。第1及び第2通信回路には、CANのサブネットワークであるLIN(Local Interconnect Network)を用いている。
 本実施形態では、二つの通信回路を備えた場合を例に挙げて説明するが、通信回路の数としては1つ或いは3つ以上であっても構わない。
 また、本実施形態では、高電位側電池モジュール210に対して二つの通信回路を構成し、低電位側電池モジュール220に対して二つの通信回路を構成し、というように、高電位側電池モジュール210と低電位側電池モジュール220とで通信回路を分けて構成した場合を例に挙げて説明するが、高電位側電池モジュール210及び低電位側電池モジュール220の両者に対して共通に二つの通信回路を構成するようにしても構わない。また、二つの通信回路のうち、一方の通信回路は、高電位側電池モジュール210と低電位側電池モジュール220とで分けて構成し、他方の通信回路は、高電位側電池モジュール210及び低電位側電池モジュール220の両者に対して共通に構成するようにしてもよい。
 尚、図2では、図示の便宜上、第1及び第2通信回路を1本の矢印線で図示している。
 複数ビットのデータ長で構成されたシリアル信号としては、MC410からセル制御装置300に対して出力される指令信号がある。指令信号は、第1通信回路によって、MC410から複数のセルコントローラIC330のうちの一つに伝送され、この一つのセルコントローラIC330から他のセルコントローラIC330に順次、伝送され、他のセルコントローラIC330の一つからMC410に伝送される。
 指令信号としては、複数のセルコントローラIC330によって検出された、対応する電池群を構成する複数の電池セル201のそれぞれの端子電圧の出力を、複数のセルコントローラIC330のそれぞれに要求するための指令信号、電池セル201の充電状態の調整を、充電状態調整対象の電池セル201に対応するセルコントローラIC330に実行させるための指令信号、複数のセルコントローラIC330を起動させるための指令信号、複数のセルコントローラIC330を休止させるための指令信号、複数のセルコントローラIC330のいずれかから通知された異常の内容を確認するための指令信号、複数のセルコントローラIC330のそれぞれのアドレスを設定するための指令信号などがある。
 1ビットのデータ長で構成されたシリアル信号としては、異常有無を示すHigh/Lowレベルのフラグ信号、異常を確認するHigh/Lowレベルのテスト信号がある。
 フラグ信号は、複数のセルコントローラIC330のそれぞれにおいて、内部回路や回路素子に、例えば各電池セル201の端子電圧を検出する電圧検出回路や、バイパス回路を構成するスイッチング半導体素子に異常がある場合、或いは電池群を構成する複数の電池セル201のいずれかに過充放電(特に過充電)の異常がある場合、異常を検出したセルコントローラIC330から第2通信回路に出力され、第2通信回路によってMC410に伝送される。これにより、MC410は異常有無を速やかに認知でき、車両制御装置8及びモータ制御装置24などの上位制御装置に異常有無を速やかに通報できると共に、正極側リレー機構31及び負極側リレー機構32を開放し、電池モジュール200の充放電を禁止するなどの異常対応を速やかに実行できる。
 テスト信号は、第2通信回路が断線しているか否かを確認したり、複数のセルコントローラIC330のそれぞれにおいて、第2通信回路に電気的に接続された通信部に異常があるか否かを確認するための信号であって、第2通信回路によって、MC410から複数のセルコントローラIC330のうちの一つに伝送され、この一つのセルコントローラIC330から他のセルコントローラIC330に順次、伝送され、他のセルコントローラIC330の一つからMC410に伝送される。もし、第2通信回路が断線している場合、或いは複数のセルコントローラIC330の一つの通信部に異常がある場合には、例えばMC410から出力されたHighレベルのテスト信号がLowレベルの信号としてMC410に戻ってくる。これにより、MC410は第2通信回路や複数のセルコントローラIC330の通信部の異常を検知することができる。
 MC410及び複数のセルコントローラIC330は動作電源が異なり、お互いに基準電位が異なる。すなわち複数のセルコントローラIC330は、シャーシグランドから浮動状態にある電池モジュール200を電源としているのに対して、MC410は、シャーシグランドを基準電位とする車載補機駆動用の低圧バッテリ装置(例えば14ボルト系バッテリ装置)を電源としている。このため、第1及び第2通信回路のそれぞれのバッテリ制御装置400とセル制御装置300との間の二つの通信線(信号伝送路)のそれぞれの途中には、絶縁素子であるフォトカプラ310が設けられており、フォトカプラ310の一方側の通信線(信号伝送路)とフォトカプラ310の他方側の通信線(信号伝送路)との間が電気的に絶縁されている。これにより、バッテリ制御装置400とセル制御装置300との間において、基準電位の異なる電気信号によって通信することができる。
 フォトカプラ310は、電気信号を発光側において光信号に変換して受光側に伝送し、受光側路において光信号を電気信号に変換する光学素子である。
 本実施形態では、絶縁素子として、フォトカプラ310を設けた場合を例に挙げて説明するが、カップリングコンデンサ、変圧器などの他の絶縁素子を用いても構わない。カップリングコンデンサは直流電流の流れを阻止し、交流電流(電気信号)を流す容量性結合素子である。変圧器は電気信号を一次側において磁気信号に変換して二次側に伝送し、二次側において磁気信号を電気信号に変換する磁気素子である。
 セル制御装置300内では、第1及び第2通信回路は、セルコントローラIC330の基準電位の順にしたがって電気信号が複数のセルコントローラIC330の間を直列に伝送するように構成されている。すなわち基準電位の隣り合う二つのセルコントローラIC330(監視回路)の間に、一方のセルコントローラIC330の通信部から出力された電気信号が、他方のセルコントローラIC330の通信部に入力されるように、二つの通信線が設けられ、二つの通信線のそれぞれの一方側に、基準電位の隣り合う二つのセルコントローラIC330の一方側の通信部が、二つの通信線のそれぞれの他方側に、基準電位の隣り合う二つのセルコントローラIC330の他方側の通信部が、それぞれ電気的に接続されている。これにより、複数のセルコントローラIC330の間には、基準電位の最も大きいセルコントローラIC330から、基準電位の最も小さいセルコントローラIC330に向かって、電気信号を複数のセルコントローラIC330に順次、直列に伝送する第1及び第2通信回路が形成される。
 複数のセルコントローラIC330の間の電気信号は非絶縁の状態で伝送されている。ここで、非絶縁という状態とは、基準電位の隣り合う二つのセルコントローラIC330が電気的に接続され、一方のセルコントローラIC330の通信部から出力された直流電流及び交流電流(電気信号)が、他方のセルコントローラIC330の通信部に流れる状態を示す。この場合、一方のセルコントローラIC330の通信部と他方のセルコントローラIC330の通信部との間に抵抗などのフィルタ回路が設けられていても構わない。また、非絶縁という状態とは、一方のセルコントローラIC330の通信部と他方のセルコントローラIC330の通信部との間にカップリングコンデンサが設けられ、一方のセルコントローラIC330の通信部と他方のセルコントローラIC330の通信部との間において直流電流は流れないが、交流電流(電気信号)は流れる状態を示す。
 以上説明したように、本実施形態では、バッテリ制御装置400とセル制御装置300との間に、MC410から出力された電気信号が、フォトカプラ310を介して、MC410から複数のセルコントローラIC330のうちの一つに伝送され、この一つのセルコントローラIC330から他のセルコントローラIC330に順次、伝送され、フォトカプラ310を介して、他のセルコントローラIC330の一つからMC410に伝送される、というように、ループ状に通信回路を構成している。
 尚、MC410に対して複数のセルコントローラIC330が芋づる式或いは数珠繋ぎ式に直列に接続された構成をデイジーチェーン接続という。
 また、本実施形態では、基準電位の最も大きいセルコントローラIC330から、基準電位の最も小さいセルコントローラIC330に向かって、電気信号が一方向に伝送される通信回路を例に挙げて説明するが、基準電位の最も小さいセルコントローラIC330から、基準電位の最も大きいセルコントローラIC330に向かって、電気信号が一方向に伝送される通信回路、或いは基準電位の最も小さいセルコントローラIC330から、基準電位の最も大きいセルコントローラIC330に向かって、電気信号が一方向に伝送され、この後、基準電位の最も大きいセルコントローラIC330から、基準電位の最も大きいセルコントローラIC330に向かって、電気信号が逆方向に一方向に伝送される通信回路を用いても構わない。
 さらに、本実施形態では、前述したように、高電位側電池モジュール210と低電位側電池モジュール220とで通信回路を分けて構成している。すなわちサービスディスコネクト(SD)スイッチ230を境界にして通信回路を分けている。このような構成を採用する理由は、サービスディスコネクト(SD)スイッチ230による開路によって、高電位側電池モジュール210の低電位側と低電位側電池モジュールイ220の高電位側との間の電位が不安定となり、セルコントローラIC330に耐圧以上の電圧が印加されることが考えられるからである。このため、上述の構成を採用し、電位変動による過電圧からセルコントローラIC330を保護している。
(セルコントローラICの構成)
 次に、図3を用いて、セルコントローラIC330(監視回路)の回路構成について説明する。尚、図3では、セルコントローラIC330ICの構成のみを図示しているが、他のセルコントローラIC330も同じ構成になっている。
 セルコントローラIC330IC及び他のセルコントローラIC330は、セル制御装置300を構成する他の電子回路部品と共にセルコントローラ回路基板301に実装されている。
 セルコントローラIC330ICは、対応する電池群240(蓄電器群)を構成する電池セル201BC~BCのそれぞれの正極と負極との間の端子電圧を検出し、この検出された端子電圧を記憶すると共に、対応する電池群240を構成する電池セル201BC~BCのそれぞれの異常(過充放電)及び自身の異常を診断し、この診断結果を記憶し、MC410からデータ要求に関する指令信号が伝送されてきた場合には、記憶された端子電圧及び異常診断結果に関するデータを指令信号のデータ領域に書き込んでその指令信号を伝送している。
 このため、セルコントローラIC330ICには、対応する電池群240を構成する電池セル201BC~BCのそれぞれの正極と負極との間の端子電圧を検出するための電圧検出回路370と、対応する電池群240を構成する電池セル201BC~BCのそれぞれの異常(過充放電)及び自身の異常を診断するための診断回路360とが設けられている。
 また、セルコントローラIC330ICは、MC410から伝送されてきたバランシングに関する指令信号に基づいて、対応する電池群240を構成する電池セル201BC~BCのうち、充電状態の調整が必要な電池セル201を放電させ、その電池セル201の充電状態を、基準となる充電状態に近づいて揃うように調整している。
 このため、セルコントローラIC330ICには、対応する電池群240を構成する電池セル201BC~BCのうち、充電状態の調整が必要な電池セル201を放電させるためのバランシング制御回路380が設けられている。
 また、セルコントローラIC330ICには、MC410からの要求或いはバランシングに関する指令信号を入力して、端子電圧などのデータを書き込んだ指令信号を出力すると共に、電池セル201或いはセルコントローラIC330IC自身に異常があった場合に出力されるフラグ信号やテスト信号などを入出力するための信号伝送回路390が設けられている。
 さらに、セルコントローラIC330ICには、電圧検出回路370及び診断回路360の動作タイミング、バランシング制御回路380の駆動、電圧検出回路370によって検出された端子電圧のデータ及び診断回路360の診断結果によって設定されるフラグの保持、信号伝送回路390に入力された指令信号の解読、データを書き込んだ指令信号及びフラグ信号の出力などを制御するIC制御回路350が設けられている。
 この他、セルコントローラIC330ICには、セルコントローラIC330を起動させるための起動回路342や、電圧検出回路370、診断回路360、信号伝送回路390、IC制御回路350に動作電源を供給する電源回路などが設けられている。
(電圧検出回路の構成)
 セルコントローラIC330ICには、電圧検出回路370に対応して、電圧検出用端子331CV~CV、及び電圧検出用端子331CVに相当するグランド端子334(GND)が設けられており、それぞれ、外装パッケージの縁から外部に露出している。
 電圧検出用端子331CV~331CV及びグランド端子334には、電圧検出線SL~SLを介して、対応する電池セル201BC~BCが電気的に接続されている。電圧検出線SL~SLは、電圧検出線用コネクタ320と、電池セル側第1電圧検出線250と、セルコントローラIC側第1電圧検出線302とによって構成されている。電池セル側第1電圧検出線250は、電圧検出線用コネクタ320の電池セル側に設けられ、電池セル201BC~BCに電気的に接続される。セルコントローラIC側第1電圧検出線302は、電圧検出線用コネクタ320のセルコントローラIC側に設けられ、セルコントローラIC330ICに電気的に接続される。
 具体的には、電池セル201BCの正極側と電圧検出用端子331CVとが電圧検出線SLによって、電池セル201BCの負極側及び電池セル201BCの正極側と電圧検出用端子331CVとが電圧検出線SLによって、電池セル201BCの負極側及び電池セル201BCの正極側と電圧検出用端子331CVとが電圧検出線SLによって、電池セル201BCの負極側及び電池セル201BCの正極側と電圧検出用端子331CVとが電圧検出線SLによって、電池セル201BCの負極側とグランド端子334とが電圧検出線SLによって、それぞれ電気的に接続されている。これにより、電池セル201BC~BCの端子電圧をセルコントローラIC330ICに取り込むことができる。
 電圧検出回路370は、マルチプレクサ371と、差動増幅器372と、アナログ-デジタル変換器373とから構成されている。マルチプレクサ371は、電圧検出用端子331CV~CV及びグランド端子334を介して取り込まれた電池セル201BC~BCの端子電圧を選択して出力する。差動増幅器372は、マルチプレクサ371から出力された端子電圧の基準電位をセルコントローラIC330ICの基準電位(グランド電位)にレベルシフトする。アナログ-デジタル変換器373は、差動増幅器372から出力された端子電圧を、アナログ信号からデジタル信号に変換してIC制御回路350に出力する。
 このように構成された電圧検出回路370によれば、電池セル201BC~BCの端子電圧は、電圧検出線SL~SL、電圧検出用端子331CV~CV及びグランド端子334を介して、マルチプレクサ371に入力される。マルチプレクサ371は電圧検出用端子331CV~CV及びグランド端子334のいずれかを選択し、この選択した端子電圧を差動増幅器372に出力する。差動増幅器372は、マルチプレクサ371から出力された端子電圧の基準電位をセルコントローラIC330の基準電位(グランド電位)にレベルシフトする。差動増幅器372の出力は、アナログ-デジタル変換器373によりデジタル値に変換される。デジタル値に変換された端子間電圧はIC制御回路350に伝送され、内部のデータ保持回路351に保持される。
(バランシング制御回路の構成)
 セルコントローラIC330ICには、バランシング制御回路380に対応して、バランシング端子332BR~BRが設けられており、それぞれ、外装パッケージの縁から外部に露出している。
 バランシング端子332BRは電池セル201BCに対応して設けられており、電池セル201BCに対応して設けられた電圧検出用端子331CV及びCVの間に配置されている。バランシング端子332BRは電池セル201BCに対応して設けられており、電池セル201BCに対応して設けられた電圧検出用端子331CV及びCVの間に配置されている。バランシング端子332BRは電池セル201BCに対応して設けられており、電池セル201BCに対応して設けられた電圧検出用端子331CV及びCVの間に配置されている。バランシング端子332BRは電池セル201BCに対応して設けられており、電池セル201BCに対応して設けられた電圧検出用端子331CV及びグランド端子334の間に配置されている。
 セルコントローラIC側第2電圧検出線303とバランシング端子332BRとの間には、電池セル201BCに対応して設けられたバランシング抵抗313RBが電気的に接続されている。セルコントローラIC側第2電圧検出線303とバランシング端子332BRとの間には、電池セル201BCに対応して設けられたバランシング抵抗313RBが電気的に接続されている。第4電圧検出線303とバランシング端子332BRとの間には、電池セル201BCに対応して設けられたバランシング抵抗313RBが電気的に接続されている。第4電圧検出線303とバランシング端子332BRとの間には、電池セル201BCに対応して設けられたバランシング抵抗313RBが電気的に接続されている。バランシング端子332BR~BRは、対応する電池セル201のバランシング制御が必要なとき、対応する電池セル201の正極及び負極の間に電気的に接続されて、対応する電池セル201から放電された直流電力を熱として消費するために設けられており、対応する電池セル201に対応して設けられた他の回路素子と電気的に並列に設けられている。
 バランシング端子332BRと電圧検出用端子331CVとの間には、電池セル201BCに対応して設けられたバランシングスイッチ381BSが電気的に接続されている。バランシング端子332BRと電圧検出用端子331CVとの間には、電池セル201BCに対応して設けられたバランシングスイッチ381BSが電気的に接続されている。バランシング端子332BRと電圧検出用端子331CVとの間には、電池セル201BCに対応して設けられたバランシングスイッチ381BSが電気的に接続されている。バランシング端子332BSとグランド端子334との間には、電池セル201BCに対応して設けられたバランシングスイッチ381BRが電気的に接続されている。これにより、バランシング抵抗313とバランシングスイッチ381とを電気的に直列に接続したバランシング回路が、電池セル201BC~BCのそれぞれに対応して形成されることになる。
 バランシングスイッチ381BS~BSが導通すると、対応する電池セル201と、この電池セル201に対応して設けられたバランシング抵抗313が電気的に接続され、対応する電池セル201が放電される。例えばバランシングスイッチ381BSが導通すると、電池セル201BCとセルコントローラIC330ICとの間には、電池セル201BCの正極から、電圧検出線SL、電圧検出用端子331CV、バランシングスイッチ381BS、バランシング端子332BR、バランシング抵抗313RB、電圧検出線SLを順に経由して、電池セル201BCの負極に至る閉回路が構成され、電池セル201BCからバランシング電流が流れる。
 バランシングスイッチ381BS~BSは半導体スイッチによって構成されている。具体的には、バランシングスイッチ381BS及びBSにはPチャネルMOSFETを、バランシングスイッチ381BS及びBSにはNチャネルMOSFETを、それぞれ用いている。
 バランシングスイッチ381BS~BSのスイッチング(導通(オン)、開放(オフ))は駆動制御回路382によって制御されている。IC制御回路350は、MC410から出力されたバランシング制御に関する指令信号、すなわち放電対象の電池セル201の情報、その電池セル201における放電時間を含む指令信号に基づいて、放電対象の電池セル201に対応したバランシングスイッチ381を導通させるための指令信号を、放電対象の電池セル201の放電時間を管理しながら、駆動制御回路382に出力する。駆動制御回路382は、IC制御回路350から出力された指令信号に対応した駆動信号を生成し、放電対象の電池セル201に対応したバランシングスイッチ381に出力する。これにより、放電対象の電池セル201に対応したバランシングスイッチ381が導通し、放電対象の電池セル201に対して、上述の閉回路が構成され、放電対象の電池セル201から放電される。
 尚、セルコントローラIC330は、バランシング動作中に電池セル201の端子電圧を検出する必要がある。このとき、セルコントローラIC330は、導通しているバランシングスイッチ381を一旦、開放し、電圧検出終了後に再び導通させる。これは、バランシング抵抗313の電圧降下による影響を受けずに、正しく端子電圧を検出することができるようにするためである。
 また、セルコントローラIC330は、電位的に隣接する電池セル201に対応するバランシングスイッチ381が同時に導通しないように、バランシングスイッチ381の導通を、電気的な接続順の奇数番目の電池セル201に対応するバランシングスイッチ381の導通と、偶数番目の電池セル201に対応するバランシングスイッチ381の導通とに分け、これらを交互に実施している。これにより、電位的に隣接する電池セル201のそれぞれに対応して形成されたバランシング回路が電気的に直列に接続され、電位的に隣接する電池セル201の間で閉回路が形成されることを防いでいる。
(診断回路の動作)
 診断回路360は、電圧検出回路370による電池セル201BC~BCの端子電圧の検出期間に同期して動作しており、IC制御回路350から伝送された電池セル201BC~BCの端子電圧と、予め設定された過充放電の閾値との比較に基づいて、電池セル201BC~BCに過充放電の異常があるか無いかを診断している。また、診断回路360は、各回路電圧検出回路370の異常、IC制御回路350の異常、バランシングスイッチ381BS~BSの異常、セルコントローラIC330ICの温度異常などを診断している。これらの診断の結果は、診断回路360は、異常を示す診断フラグ信号をIC制御回路350に出力する。
(IC制御回路の構成)
 IC制御回路350は、演算機能を有するロジック回路であり、検出された電池セル201BC~BCの端子電圧などに関するデータを保持(記憶)するためのデータ保持回路351、電池セル201BC~BCの端子電圧の検出や診断回路360による診断を周期的に行わせるためのタイミング制御回路352、診断回路360による各診断の結果を示す診断フラグを保持(記憶)するための診断フラグ保持回路353を備えている。
 データ保持回路351及び診断フラグ保持回路353はレジスタによって構成されている。
 データ保持回路351には、アナログ-デジタル変換器373から出力された電池セル201BC~BCの端子電圧に関するデータがデジタル信号として入力されている。これにより、データ保持回路351には、電池セル201BC~BCのそれぞれの端子電圧に関するデータが、電池セル201BC~BCに対応させて記憶される。
 診断フラグ保持回路353には、診断回路360から出力された、各診断の結果を示す診断フラグ信号が入力されている。これにより、診断フラグ保持回路353には、各診断の結果を示す診断フラグが各診断に対応させて記憶される。
 MC410から出力されたデータ要求に関する指令信号がIC制御回路350に入力された場合、データ保持回路351は、データ要求に関する指令信号に対応した検出周期の端子電圧を読み出す。診断フラグ保持回路353は、データ要求に関する指令信号に対応した検出周期の診断フラグを読み出す。IC制御回路350は、データ保持回路351から読み出された端子電圧に関するデータと、診断フラグ保持回路353から読み出された診断フラグとを、データ要求に関する指令信号のデータ領域に書き込み、信号伝送回路390に出力する。
 また、IC制御回路350は、診断回路360から、電池モジュール200の充放電を禁止する異常、例えば電池セル201の過充電を示す異常の診断フラグが立っている場合には、MC410から出力されたデータ要求に関する指令信号を待たずに、1ビットのデータ長で構成された1パルスのフラグ信号を信号伝送回路390に出力する。
(電源回路の構成)
 セルコントローラIC330ICには、電源回路に対応して、電源端子333(VCC)及びグランド端子334が設けられており、それぞれ、外装パッケージの縁から外部に露出している。
 電源端子333は、電圧検出線SLを介して電池セル201BCの正極に電気的に接続されるように、電圧検出線SLを構成するセルコントローラIC側第1電圧検出線302に電気的に接続されている。グランド端子334は、前述のように、電圧検出線SLを介して電池セル201BCの負極に電気的に接続されている。
 セルコントローラIC330ICの内部には、少なくとも2種類の電源電圧VCC、VDDが使用できるように電源回路が構成されている。そのうち、電源電圧VCCを出力する電源回路は、電気的に直列に接続された電池セル201BC~BCの総電圧(3.6V×4)を供給する回路であり、その一方側(電源側)端が電源端子333に電気的に接続され、その他方側(負荷側)端がマルチプレクサ371、定電圧電源341、信号伝送回路390の入力側に電気的に接続されている。電源電圧VCCを出力する電源回路の基準電位は、グランド端子334の電位、すなわち電池セル201BCの負極の電位である。マルチプレクサ371、定電圧電源341、信号伝送回路390の入力側の基準電位もグランド端子334の電位である。
 定電圧電源341は、電源電圧VCCを入力して、電源電圧VCCよりも低い電源電圧VDD(例えば3V)を生成して出力する、電源電圧VDDの電源回路を構成するレギュレータ回路であり、電気的に接続された、差動増幅器372、アナログ-デジタル変換器373、IC制御回路350、診断回路360、制御信号検出回路344、信号伝送回路390の出力側のそれぞれに対して電源電圧VDDを供給している。電源電圧VDDを出力する電源回路の基準電位は、グランド端子334の電位、すなわち電池セル201BCの負極の電位である。差動増幅器372、アナログ-デジタル変換器373、IC制御回路350、診断回路360、制御信号検出回路344、信号伝送回路390の出力側の基準電位もグランド端子334の電位である。
(信号伝送回路の構成)
 セルコントローラIC330ICには、信号伝送回路390に対応して、第1信号入力端子336(LIN)、第1信号出力端子337(LIN)、第2信号入力端子338(FFI)、第2信号出力端子339(FFO)、制御信号端子335(CT)が設けられており、それぞれ、外装パッケージの縁から外部に露出している。
 第1信号入力端子336には第1信号入力回路391が、第1信号出力端子337には第1信号出力回路392が、第2信号入力端子338には第2信号入力回路393が、第2信号出力端子339に第2信号出力回路394が、制御信号端子335には制御信号検出回路344が、それぞれ電気的に接続されている。
 第1信号入力回路391、第1信号出力回路392、第2信号入力回路393及び第2信号出力回路394はそれぞれ、IC制御回路350に電気的に接続されている。
 制御信号検出回路344は、第1信号入力端子336及び第2信号入力端子338に入力される信号が、フォトカプラ310から出力された信号か、それとも、電位的に隣接する他のセルコントローラIC330から出力された信号かを、制御信号端子335に入力された制御信号に基づいて検出している。これは、フォトカプラ310から出力された信号と、電位的に隣接する他のセルコントローラIC330から出力された信号とでは出力波形の波高値が異なり、入力された信号を判定するための閾値が異なっているからである。
 第1信号入力回路391は、電位的に隣接する他のセルコントローラIC330から出力された信号が入力される第1入力回路396、フォトカプラ310から出力された信号が入力される第2入力回路397、第1入力回路396への信号入力と第2入力回路397への信号入力とを切り替えるための切替器395から構成されている。
 第1入力回路396は、第1信号入力端子336を介して入力された信号と電源電圧VCCとの差分に応じた信号(ローレベルがグランド端子334の電位、ハイレベルがグランド端子334の電位に電源電圧VDDを加えた電位となっている信号)を出力する差動増幅器、及びこの差動増幅器から出力された信号と閾値(電源電圧VDD/2)とを比較し、「1」「0」信号を出力するコンパレータから構成されている。
 第2入力回路397は、第1信号入力端子336を介して入力された信号(フォトカプラ310から出力された信号のハイレベルがグランド端子334の電位を基準として電源電圧VCCの電位となっている信号)と閾値(電源電圧VCC/2)とを比較し、「1」「0」信号を出力するコンパレータから構成されている。
 切替器395は、制御信号端子335に印加された制御信号に対応して制御信号検出回路344から出力された信号に基づいて、第1信号入力回路391からIC制御回路350に出力する信号を、第1入力回路396に入力された信号とするか、それとも、第2入力回路397に入力された信号とするかを接点で切り替えており、第1入力回路396に対応した接点と、第2入力回路397に対応した接点とを備えている。
 セルコントローラIC330ICでは、フォトカプラ310から出力された信号が第1信号入力端子336に入力されている場合には、第2入力回路397に対応した接点が閉じられ、第2入力回路397から出力された信号が信号入力回路391からIC制御回路350に出力される。電位的に隣接する他のセルコントローラIC330から出力された信号が第1信号入力端子336に入力されている場合には、第1入力回路396に対応した接点が閉じられ、第1入力回路396から出力された信号が信号入力回路391からIC制御回路350に出力される。
 第2信号入力回路393も第1信号入力回路391と同様に構成されている。
 第1信号出力回路392は、電気的に直列に接続された二つのスイッチと、この二つのスイッチの開閉(導通、遮断)を制御する制御回路とを備えている。二つのスイッチから構成された直列回路の一端側は電源電圧VDDの電源回路に電気的に接続され、他端側はグランド端子334に電気的に接続されている。二つのスイッチの中点は第1信号出力端子337に電気的に接続されている。このように、第1信号出力回路392は、グランド端子334の電位を基準電位として電源電圧VDDの振幅の信号を出力する。制御回路によって高電位側のスイッチを閉じ、低電位側のスイッチを開くと、ハイレベル(電源電圧VDDの電位)の信号が第1信号出力端子337に出力され、逆に高電位側のスイッチを開き、低電位側のスイッチを閉じると、ローレベル(グランド端子334の電位)の信号が第1信号出力端子337に出力される。
 第2信号出力回路394も第1信号出力回路392と同様に構成されている。
 第2信号入力端子338に入力される信号は、異常状態(例えば過充電)を示す、データ長が1ビットで構成されたフラグ信号或いは同じ構成のテスト信号である。第2信号入力端子338にフラグ信号或いはテスト信号が入力されると、その信号は、第2信号入力回路393及びOR回路398を介して第2信号出力回路394に入力され、第2信号出力回路394から第2信号出力端子339を介して出力される。
 また、診断回路360によって異常(例えば過充電)が検出されると、第2信号入力端子338に入力された信号の内容に関係なく、診断フラグ保持回路353からOR回路398を介して、データ長が1ビットで構成されたフラグ信号が第2信号出力回路394に入力され、第2信号出力回路394から第2信号出力端子339を介して出力される。
(起動回路の構成)
 セルコントローラIC330ICは、MC410から出力された起動信号に基づいて起動するように、起動回路342及びタイマ回路343を備えている。
 起動回路342は、起動信号を入力し、タイマ回路343を動作させるための信号を出力する回路であり、フォトカプラ310から入力された信号と閾値(電源電圧VCC/2)とを比較して「1」「0」信号を出力するコンパレータ、電位的に隣接する他のセルコントローラIC330から入力された信号と閾値(電源電圧VCC+電源電圧VDD/2)とを比較して「1」「0」信号を出力するコンパレータ、二つのコンパレータの出力の論理和をとって出力するOR回路を備えている。
 タイマ回路343は、起動回路342のOR回路から出力された信号に基づいて、定電圧電源341と電源電圧VCCを供給する電源回路とを電気的に接続させるための信号を出力するように構成されている。
 MC410から出力された起動信号は、フォトカプラ310を介して、セルコントローラIC330ICの第1信号入力端子336に入力され、第1信号入力端子336から起動回路342に入力される。起動回路342では、コンパレータの一方において、起動信号と閾値(電源電圧VCC/2)とが比較され、「1」の信号がOR回路を介してタイマ回路343に出力される。これにより、タイマ回路343が動作する。
 尚、他のセルコントローラIC330では、電位的に隣接するセルコントローラIC330から起動信号が入力される。この場合、起動回路342のコンパレータの他方において、起動信号と閾値(電源電圧VCC+電源電圧VDD/2)とが比較され、「1」の信号がOR回路を介してタイマ回路343に出力され、タイマ回路343が動作する。
 タイマ回路343が動作すると、電源電圧VCCを供給する電源回路と定電圧電源341とを電気的に接続して、定電圧電源341を動作させるための信号が、タイマ回路343から定電圧電源341に出力される。これにより、電源電圧VCCを供給する電源回路と定電圧電源341とが電気的に接続され、電源電圧VCCが定電圧電源341に供給される。電源電圧VCCが定電圧電源341に供給されると、定電圧電源341は、電源電圧VCCを降圧して電源電圧VDDを生成し、差動増幅器372、アナログ-デジタル変換器373、IC制御回路350、診断回路360、制御信号検出回路344、信号伝送回路390の出力側のそれぞれに対して供給する。これにより、差動増幅器372、アナログ-デジタル変換器373、IC制御回路350、診断回路360、制御信号検出回路344、信号伝送回路390の出力側のそれぞれが動作し、これにより、スリープ状態であったセルコントローラIC330ICは動作状態となる。
 セルコントローラIC330ICが起動すると、IC制御回路350は、第1信号入力端子336及び第1信号入力回路391を介して入力された起動信号を認識し、この認識した起動信号をそのまま第1信号出力回路392から第1信号出力端子337を介して、電位的に隣接する他のセルコントローラIC330に出力する。これにより、他のセルコントローラIC330もセルコントローラIC330ICと同様に起動すると共に、起動信号を次の他のセルコントローラIC330に出力する。
(保護回路の構成)
 電圧検出線SL~SLを構成するセルコントローラIC側第1電圧検出線302のそれぞれの途中には電流制限抵抗312(RCV)が電気的に直列に接続されている。電流制限抵抗312は、端子の保護用及びバランシング時に流れる放電電流の制限用として設けられている。
 電圧検出線SL~SLを構成するセルコントローラIC側第1電圧検出線302のうち、電位的に隣接するセルコントローラIC側第1電圧検出線302の間のそれぞれには、端子コンデンサ306(CV)及び入力コンデンサ311(Cin)がそれぞれ電気的に接続されている。端子コンデンサ306及び入力コンデンサ311はノイズ対策用として設けられている。
 セルコントローラIC330ICには、ESD保護ダイオードDとESD保護ダイオードDとが電気的に直列に接続されて構成された直列回路であるESD保護回路340が設けられている。ESD保護ダイオードD及びDによって構成されたESD保護回路340は静電気対策用として、電圧検出用端子331CV~CV及びグランド端子334(電圧検出線SL~SL)のそれぞれに対応して設けられている。
 各ESD保護回路340のESD保護ダイオードD及びDの間の中点には、電圧検出用端子331CV~CV及びグランド端子334のうち、対応する端子が電気的に接続されている。各ESD保護回路340のESD保護ダイオードDの一端側(ESD保護ダイオードD側とは反対側)は電源端子333に電気的に接続されており、電源端子333の電位になっている。各ESD保護回路340のESD保護ダイオードDの他端側(ESD保護ダイオードD側とは反対側)はグランド端子334に電気的に接続されており、グランド端子334の電位になっている。
 ESD保護ダイオードD及びDは、グランド端子334から電源端子333に向かう方向を順方向としている。
(セル制御装置の回路構成)
 次に、図4を用いて、セルコントローラIC330IC、IC、IC、・・・、ICによって構成されたセル制御装置300の回路構成について説明する。
 尚、図4では、図2に示す高電位側電池モジュール210及び低電位側電位モジュール220のどちらか一方側に対応したセル制御装置300の構成を図示している。その他方側に対応したセル制御装置300は、一方側に対応したセル制御装置300と同様に構成されていることから、図4ではその図示を省略している。
(単電池群の構成)
 図4に示すように、本実施形態では、電池セル201BC~BCの電気的な直列接続によって第1単電池群240(蓄電器群)が、電池セル201BC~BCの電気的な直列接続によって第2単電池群241(蓄電器群)が、電池セル201BC~BC12の電気的な直列接続によって第3単電池群242(蓄電器群)が、・・・、電池セル201BCn-3~BCの電気的な直列接続によって第n単電池群243(蓄電器群)が、それぞれ構成され、というように、四つの電池セル201が電気的に直列に接続されて単電池群(組電池)が複数、構成されている。
 また、第1単電池群240、第2単電池群241、第3単電池群242、・・・、第n単電池群243は電気的に直列に接続されている。これらの電池群の一部を含む組電池として高電位側電池モジュール210が構成され、これらの電池群の残部を含む組電池として低電位側電池モジュール220が構成される。すなわち、電池モジュール200には、高電位側電池モジュール210及び低電位側電池モジュール220のそれぞれに対応して、単電池群よりも電池セル210の数が大きい組電池が二つ構成されている。
 さらに、図2に示すように、高電位側電池モジュール210及び低電位側電池モジュール220は電気的に直列に接続されている。これにより、電池モジュール200として、電位側電池モジュール210及び低電位側電池モジュール220のそれぞれに対応する組電池よりも電池セル201の数が大きい組電池が一つ構成されている。
(単電池群とセルコントローラICとの電気的な接続構成)
 セル制御装置回路基板301には、図4に示すように、セルコントローラIC330IC~ICが実装されている。セルコントローラIC330IC~ICのそれぞれは、第1単電池群240~第n単電池群243のうちのいずれか一つに対応するように設けられている。
 それらの対応関係について具体的に説明すると、第1単電池群240にはセルコントローラIC330ICが対応して設けられ、第2単電池群241にはセルコントローラIC330ICが対応して設けられ、第3単電池群242にはセルコントローラIC330ICが対応して設けられ、・・・、第n単電池群243にはセルコントローラIC330ICが対応して設けられ、というような対応関係になっている。
 セルコントローラIC330ICの電圧検出用端子331には、図3を用いて説明したように、第1単電池群240を構成する電池セル201BC~BCのそれぞれの正極及び負極が電気的に接続されている。
 尚、図4では、図示の便宜上、セルコントローラIC330の上位から五番目の電位の電圧検出用端子331とグランド端子334とを分離している。セルコントローラIC330の上位側から五番目の電位の電圧検出用端子331は、図3に示すように、グランド端子334を兼ねてもよいし、図4に示すように、グランド端子334とは分離してもよい。
 他のセルコントローラICと他の単電池群との電気的な接続構成も、セルコントローラIC330ICと第1単電池群240との電気的な接続構成と同じである。
 それらの接続構成の関係について具体的に説明すると、セルコントローラIC330ICの電圧検出用端子331には、第2単電池群241を構成する電池セル201BC~BCのそれぞれの正極及び負極が電気的に接続され、セルコントローラIC330ICの電圧検出用端子331には、第3単電池群242を構成する電池セル201BC~BC12のそれぞれの正極及び負極が電気的に接続され、・・・、セルコントローラIC330ICの電圧検出用端子331には、第n単電池群243を構成する電池セル201BCn-3~BCのそれぞれの正極及び負極が電気的に接続され、というような電気的な接続構成の関係になっている。
 これにより、セルコントローラIC330IC~ICはそれぞれ、第1単電池群240~第n単電池群243のうち、対応する単電池群を構成する複数の電池セル201のそれぞれの正極及び負極の間の端子電圧を取り込み、この取り込んだ端子電圧を検出することができる。
 セルコントローラIC330IC~ICのそれぞれのVCCの電源端子333には、第1単電池群240~第n単電池群243のうち、対応する単電池群の最高電位に位置する電池セル201の正極側が電気的に接続されている。
 それらの接続構成の関係について具体的に説明すると、セルコントローラIC330ICのVCCの電源端子333には、第1単電池群240の最高電位に位置する電池セル201BCの正極側が電気的に接続され、セルコントローラIC330ICの電源端子333には、第2単電池群241の最高電位に位置する電池セル201BCの正極側が電気的に接続され、セルコントローラIC330ICの電源端子333には、第3単電池群242の最高電位に位置する電池セル201BCの正極側が電気的に接続され、・・・、セルコントローラIC330ICの電源端子333には、第n単電池群243の最高電位に位置する電池セル201BCn-3の正極側が電気的に接続され、というような接続構成の関係になっている。
 セルコントローラIC330IC~ICのそれぞれのグランド端子334には、第1単電池群240~第n単電池群243のうち、対応する単電池群の最低電位に位置する電池セル201の負極側が電気的に接続されている。
 それらの接続構成の関係について具体的に説明すると、セルコントローラIC330ICのグランド端子334には、第1単電池群240の最低電位に位置する電池セル201BCの負極側が電気的に接続され、セルコントローラIC330ICのグランド端子334には、第2単電池群241の最低電位に位置する電池セル201BCの負極側が電気的に接続され、セルコントローラIC330ICのグランド端子334には、第3単電池群242の最低電位に位置する電池セル201BC12の負極側が電気的に接続され、・・・、セルコントローラIC330ICのグランド端子334には、第n単電池群243の最低電位に位置する電池セル201BCの負極側が電気的に接続され、というような接続構成の関係になっている。
 これにより、セルコントローラIC330IC~ICはそれぞれ、第1単電池群240~第n単電池群243のうち、対応する単電池群の最低電位に位置する電池セル201の負極側の電位を基準電位として、対応する単電池群の最高電位に位置する電池セル201の正極側の電位と、最低電位に位置する電池セル201の負極側の電位との間の電圧を取り込み、この取り込んだ電圧を動作電源として動作することができる。
(電圧検出線の構成)
 セルコントローラIC330IC~ICの電圧検出端子331と電池セル201BC~BCの正極及び負極との間の電気的な接続関係にある回路素子とは電圧検出線SL~SLによって電気的に接続されている。
 電圧検出線SL~SLは、電気的に直列に接続された電池セル201BC~BCの正極及び負極の電位の大きさに対応して、最高電位から最低電位に向かって、電圧検出線SL、SL、・・・、SLn-1、SL、という配線順で用いられている。
 セルコントローラIC330IC~ICの電圧検出端子331と、電池セル201BC~BCの正極及び負極との間の電気的な接続関係について、電圧検出線SL~SLに対応づけて具体的に説明する。セルコントローラIC330ICの電圧検出端子331と、電池セル201BC~BCの正極及び負極との間は、電圧検出線SL~SLによって電気的に接続される。セルコントローラIC330ICの電圧検出端子331と、電池セル201BC~BCの正極及び負極との間は、電圧検出線SL~SL10によって電気的に接続される。セルコントローラIC330ICの電圧検出端子331と、電池セル201BC~BC12の正極及び負極との間は、電圧検出線SL11~SL15によって電気的に接続される。セルコントローラIC330ICの電圧検出端子331と、電池セル201BCn-3~BCの正極及び負極との間は、電圧検出線SLn-4~SLによって電気的に接続される。
 電圧検出線SL~SLは、電池セル側第1電圧検出線250とセルコントローラIC側第1電圧検出線302とが電圧検出線用コネクタ320を介して電気的に接続されることにより構成されている。電池セル側第1電圧検出線250は、電池セル201BC~BCの正極及び負極に電気的に接続されている。セルコントローラIC側第1電圧検出線302は、セルコントローラIC330ICの電圧検出用端子331に電気的に接続されている。
 電圧検出線SL~SLも同様に構成されている。
 その構成について具体的に説明すると、電圧検出線SL~SL10は、電池セル側第2電圧検出線251とセルコントローラIC側第2電圧検出線303とが電圧検出線用コネクタ320を介して電気的に接続されることにより構成される。電池セル側第2電圧検出線251は、電池セル201BC~BCの正極及び負極に電気的に接続されている。セルコントローラIC側第2電圧検出線303は、セルコントローラIC330ICの電圧検出用端子331に電気的に接続されている。電圧検出線SL11~SL15は、電池セル側第3電圧検出線252とセルコントローラIC側第4電圧検出線304とがスイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321を介して電気的に接続されることにより構成される。電池セル側第3電圧検出線252は、電池セル201BC~BC12の正極及び負極に電気的に接続されている。セルコントローラIC側第4電圧検出線304は、セルコントローラIC330ICの電圧検出用端子331に電気的に接続されている。電圧検出線SLn-4~SLは、電池セル側第n電圧検出線253とセルコントローラIC側第n電圧検出線305とがスイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321を介して電気的に接続されることにより構成される。電池セル側第n電圧検出線253は、電池セル201BCn-3~BCの正極及び負極に電気的に接続されている。セルコントローラIC側第n電圧検出線305は、セルコントローラIC330ICの電圧検出用端子331に電気的に接続されている。
 電圧検出線SL~SL10に対応する電圧検出線用コネクタ320において、雄コネクタ320aと雌コネクタ320bとのペアは互いに着脱可能である。電池セル側第1電圧検出線250(電池セル側第2電圧検出線251)の先端(電池セル201との電気的な接続側とは反対側)には雄コネクタ320aが取り付けられている。セルコントローラIC側第1電圧検出線302(セルコントローラIC側第2電圧検出線303)の先端(セルコントローラIC330の電圧検出端子331との電気的な接続側とは反対側)には雌コネクタ320bが取り付けられている。セル制御装置回路基板301に実装された雌コネクタ320bに対して雄コネクタ320aが挿入され、雌コネクタ320bに対して雄コネクタ320aが嵌め合わされると、雄コネクタ320aに設けられたジャックに対して、雌コネクタ320bに設けられたピンが機械的及び電気的に接続される。
 電圧検出線SL11~SLに対応するスイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321において、雄コネクタ321a(第2コネクタ部品)と雌コネクタ321b(第1コネクタ部品)とのペアは互いに着脱可能である。電池セル側第3電圧検出線252~電池セル側第n電圧検出線253の先端(電池セル201との電気的な接続側とは反対側)には雄コネクタ321a(第2コネクタ部品)が取り付けられている。セルコントローラIC側第4電圧検出線304~セルコントローラIC側第n電圧検出線305の先端(セルコントローラIC330の電圧検出端子331との電気的な接続側とは反対側)には雌コネクタ320b(第1コネクタ部品)が取り付けられている。セル制御装置回路基板301に実装された雌コネクタ321bに対して雄コネクタ321aが挿入され、雌コネクタ321bに対して雄コネクタ321aが嵌め合わされると、雄コネクタ321aに設けられたジャックに対して、雌コネクタ321bに設けられたピンが機械的及び電気的に接続される。
(セル制御装置の電源回路の構成)
 セルコントローラIC330IC~ICのそれぞれの電源端子333と、それぞれの電源端子333に対応する最高電位の電池セル201の正極との間は、セルコントローラIC330と単電池群(電池群240~243の各々)とのペア毎に、電気的に接続されている。すなわち、最高電位の電圧検出線と電源端子333とが、セル制御装置回路基板301上で、接続線によって電気的に接続されている。
 その電気的な接続構成について具体的に説明する。セルコントローラIC330ICの電源端子333は、電圧検出線SL(最高電位のセルコントローラIC側第1電圧検出線302)に、セル制御装置回路基板301上で、接続線によって電気的に接続される。セルコントローラIC330ICの電源端子333は、電圧検出線SL(最高電位のセルコントローラIC側第2電圧検出線303)に、セル制御装置回路基板301上で、接続線によって電気的に接続される。セルコントローラIC330ICの電源端子333は、電圧検出線SL11(最高電位のセルコントローラIC側第4電圧検出線304)に、セル制御装置回路基板301上で、接続線によって電気的に接続される。セルコントローラIC330ICの電源端子333は、電圧検出線SLn-4(最高電位のセルコントローラIC側第n電圧検出線305)に、セル制御装置回路基板301上で、接続線によって電気的に接続される。
 セルコントローラIC330IC~ICのそれぞれのグランド端子334と、対応する最低電位の電池セル201の負極との間は、セルコントローラIC330と単電池群(電池群240~243の各々)とのペア毎に、電気的に接続されている。すなわち最低電位の電圧検出線とグランド端子334とが、セル制御装置回路基板301上で、接続線によって電気的に接続されている。
 その電気的な接続構成について具体的に説明する。セルコントローラIC330ICのグランド端子334は、電圧検出線SL(最低電位のセルコントローラIC側第1電圧検出線302)に、セル制御装置回路基板301上で、接続線によって電気的に接続される。セルコントローラIC330ICのグランド端子334は、電圧検出線SL10(最低電位のセルコントローラIC側第2電圧検出線303)に、セル制御装置回路基板301上で、接続線によって電気的に接続される。セルコントローラIC330ICのグランド端子334は、電圧検出線SL15(最低電位のセルコントローラIC側第4電圧検出線304)に、セル制御装置回路基板301上で、接続線によって電気的に接続される。セルコントローラIC330ICのグランド端子334は、電圧検出線SL(最低電位のセルコントローラIC側第n電圧検出線305)に、セル制御装置回路基板301上で、接続線によって電気的に接続される。
 電気的に直列に接続された電池セル201BC~BCのうちの所定数の電池セル201が電気的に直列に接続されている単電池群(電池群240~243の各々)に、セルコントローラIC330IC~ICのそれぞれが電気的に接続されている。セルコントローラIC330IC~ICのそれぞれが、対応する単電池群から印加された電圧を電源電圧として動作するためには、セルコントローラIC330IC~ICの各々において電源端子333とグランド端子334との間を電気的に接続すると共に、電位的に隣接するセルコントローラIC330のうち、高電位側のセルコントローラIC330のグランド端子334と低電位側のセルコントローラIC330の電源端子333との間を電気的に接続し、電池セル201BC~BCとのセルコントローラIC330IC~ICとの間に閉回路を構成する必要がある。
 このため、セルコントローラIC330IC~ICの各々は、電源端子333とグランド端子334とが、容量性素子であるバイパスコンデンサ309が設けられた電源線308によって、セル制御装置回路基板301上で電気的に接続されている。
 その電気的な接続構成について具体的に説明する。セルコントローラIC330ICの電源端子333とグランド端子334とは、バイパスコンデンサ309Cが設けられた電源線308によって、セル制御装置回路基板301上で電気的に接続される。セルコントローラIC330ICの電源端子333とグランド端子334とは、バイパスコンデンサ309Cが設けられた電源線308によって、セル制御装置回路基板301上で電気的に接続される。セルコントローラIC330ICの電源端子333とグランド端子334とは、バイパスコンデンサ309Cが設けられた電源線308によって、セル制御装置回路基板301上で電気的に接続される。セルコントローラIC330ICの電源端子333とグランド端子334とは、バイパスコンデンサ309Cが設けられた電源線308によって、セル制御装置回路基板301上で電気的に接続される。
 また、セル制御装置回路基板301上では、電位的に隣接するセルコントローラIC330のうち、高電位側のセルコントローラIC330の電源線308と低電位側のセルコントローラIC330の電源線308とが、低電位側のセルコントローラIC330よりも電位の低いセルコントローラIC330に対応して設けられたスイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321を介して電気的に接続されている。ここで、低電位側のセルコントローラIC330よりも電位の低いセルコントローラIC330は、本実施形態では、低電位側のセルコントローラIC330の次に電位の低いセルコントローラIC330としている。
 その電気的な接続構成について具体的に説明する。セルコントローラIC330ICの電源線308とセルコントローラIC330ICの電源線308とは、セルコントローラIC330ICに対応して設けられたスイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321を介して電気的に接続される。セルコントローラIC330ICの電源線308とセルコントローラIC330ICの電源線308とは、セルコントローラIC330ICの次に電位の低いセルコントローラICに対応して設けられたスイッチ機能付電圧検出線用コネクタを介して電気的に接続される。セルコントローラIC330ICの次に電位の高いセルコントローラICの電源線とセルコントローラIC330ICの電源線308とは、スイッチ用コネクタ322を介して電気的に接続される。
 スイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321の雄コネクタ321aには、電源線用接続線321c(第1接続導体及び第3接続導体)が設けられている。その電源線用接続線321cは、雌コネクタ321bに延びた二つの電源線308に電気的に接続され、その二つの電源線308の間を電気的に短絡する。スイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321では、電源線用接続線321c(第1接続導体及び第3接続導体)がスイッチ(コンタクタ)の可動側として機能する。
 スイッチ用コネクタ322において、雄コネクタ322aと雌コネクタ322bとのペアは互いに着脱可能である。セル制御装置回路基板301に実装された雌コネクタ322bに対して雄コネクタ322aが挿入される。雌コネクタ322bに対して雄コネクタ322aが嵌め合わされると、雄コネクタ322aに設けられたジャックに対して、雌コネクタ322bに設けられたピンが、機械的及び電気的に接続される。
 スイッチ用コネクタ322の雄コネクタ322aには、電源線用接続線322cが設けられている。その電源線用接続線322cは、雌コネクタ322bに延びた二つの電源線308に電気的に接続され、その二つの電源線308の間を電気的に短絡する。スイッチ用コネクタ322では、電源線用接続線322cがスイッチ(コンタクタ)の可動側として機能する。
(セル制御装置の通信回路の構成)
 セル制御装置回路基板301上において、電位的に隣接するセルコントローラIC330の間には通信線307が設けられている。通信線307の一端側には、電位的に隣接するセルコントローラIC330のうち、高電位側のセルコントローラIC330の信号出力端子(第1信号出力端子337、第2信号出力端子339)が電気的に接続されている。通信線307の他端側には、電位的に隣接するセルコントローラIC330のうち、低電位側のセルコントローラIC330の信号入力端子(第1信号入力端子336、第2信号入力端子338)が電気的に接続されている。これにより、電位的に隣接するセルコントローラIC330のうち、高電位側のセルコントローラIC330の信号出力端子と、低電位側のセルコントローラIC330の信号入力端子との間には、通信線307によって、高電位側のセルコントローラIC330の信号出力端子から出力された電気信号を低電位側のセルコントローラIC330の信号入力端子に伝送する信号伝送路が形成される。
 その信号伝送路の構成を具体的に説明する。セルコントローラIC330ICの信号出力端子と、セルコントローラIC330ICの信号入力端子との間には、通信線307によって、信号伝送路が形成される。セルコントローラIC330ICの信号出力端子と、セルコントローラIC330ICの信号入力端子との間には、通信線307によって、信号伝送路が形成される。セルコントローラIC330ICの信号出力端子と、セルコントローラIC330ICの次に電位の低いセルコントローラICの信号入力端子との間には、通信線307によって、信号伝送路が形成される。セルコントローラIC330ICの次に電位の高いセルコントローラICの信号出力端子と、セルコントローラIC330ICの信号入力端子との間には、通信線307によって、信号伝送路が形成される。
 このように各信号伝送路が構成されることにより、セルコントローラIC330IC~ICの間には、最高電位のセルコントローラIC330ICから最低電位のセルコントローラIC330ICに電気信号を直列に伝送する信号伝送路が構成される。
 セル制御装置回路基板301上において、最高電位のセルコントローラIC330ICとフォトカプラ310との間には通信線307が設けられている。通信線307の一端側には、最高電位のセルコントローラIC330ICの信号入力端子(第1信号入力端子336、第2信号入力端子338)が電気的に接続されている。通信線307の他端側にはフォトカプラ310の受光側が電気的に接続されている。これにより、最高電位のセルコントローラIC330ICとフォトカプラ310との間には、通信線307によって、フォトカプラ310から出力された電気信号を、最高電位のセルコントローラIC330ICの信号入力端子に伝送する信号伝送路が形成される。
 セル制御装置回路基板301上において、最低電位のセルコントローラIC330ICとフォトカプラ310との間には通信線307が設けられている。通信線307の一端側には、最低電位のセルコントローラIC330ICの信号出力端子(第1信号出力端子337、第2信号出力端子339)が電気的に接続されている。通信線307の他端側にはフォトカプラ310の発光側が電気的に接続されている。これにより、最低電位のセルコントローラIC330ICとフォトカプラ310との間には、通信線307によって、最低電位のセルコントローラIC330ICの信号出力端子から出力された電気信号をフォトカプラ310に伝送する信号伝送路が形成される。
 フォトカプラ310のセルコントローラIC330側とは反対側の発光側及び受光側は、通信線によって、通信用コネクタ323に電気的に接続されている。通信用コネクタ323において、雄コネクタ323aと雌コネクタ323bとのペアは互いに着脱可能である。セル制御装置回路基板301に実装された雌コネクタ323bに対して雄コネクタ323aが挿入され、雌コネクタ323bに対して雄コネクタ323aが嵌め合わされると、雄コネクタ323aに設けられたジャックに対して、雌コネクタ323bに設けられたピンが機械的及び電気的に接続される。雄コネクタ323aにはCANの通信線が延びて電気的に接続されている。
 以上のようにして、セル制御装置300とバッテリ制御装置400との間には、電気信号を、別の媒体の信号に変換しながら、さらには基準電位をレベルシフトしながら直列かつループ状に伝送する信号伝送路が構成される。具体的には、まず、MC410から出力された電気信号がCANを介して通信用コネクタ323に伝送される。この後、その電気信号がフォトカプラ310の発光側において光信号に変換される。この後、その光信号がその状態でフォトカプラ310の受光側に伝送されて再び電気信号に変換される。この後、その電気信号が、セルコントローラIC330IC→セルコントローラIC330IC→セルコントローラIC330IC→・・・→セルコントローラIC330ICの順に基準電位をレベルシフトしながら伝送される。この後、その電気信号が、フォトカプラ310の発光側において光信号に変換される。この後、その光信号がその状態でフォトカプラ310の受光側に伝送されて再び電気信号に変換される。この後、その電気信号が、通信用コネクタ323からCANを介してMC410に入力される(戻る)。
 尚、図4では、図示の便宜上、本来、二系統構成される信号伝送路を一系統で図示している。このため、図4では、セルコントローラIC330に二つある信号出力端子及び二つある信号入力端子を、それぞれ一つの端子で図示している。
 電位的に隣接するセルコントローラIC330のうち、高電位側のセルコントローラIC330の信号出力端子(第1信号出力端子337、第2信号出力端子339)に電気的に接続された通信線307と、低電位側のセルコントローラIC330の信号入力端子(第1信号入力端子336、第2信号入力端子338)に電気的に接続された通信線307とは、低電位側のセルコントローラIC330よりも電位の低いセルコントローラIC330に対応して設けられたスイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321或いはスイッチ用コネクタ322を介して、互いに電気的に接続されている。ここで、低電位側のセルコントローラIC330よりも電位の低いセルコントローラIC330は、本実施形態では、低電位側のセルコントローラIC330の次に電位の低いセルコントローラIC330としている。
 その電気的な接続構成について具体的に説明する。セルコントローラIC330ICの信号出力端子に電気的に接続された通信線307と、セルコントローラIC330ICの信号入力端子に電気的に接続された通信線307とは、セルコントローラIC330ICに対応して設けられたスイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321を介して電気的に接続される。セルコントローラIC330ICの信号出力端子に電気的に接続された通信線307と、セルコントローラIC330ICの信号入力端子に電気的に接続された通信線307とは、セルコントローラIC330ICの次に電位の低いセルコントローラICに対応して設けられたスイッチ機能付電圧検出線用コネクタを介して電気的に接続される。セルコントローラIC330ICの次に電位の高いセルコントローラICの信号出力端子に電気的に接続された通信線307と、セルコントローラIC330ICの信号入力端子に電気的に接続された通信線307とは、スイッチ用コネクタ322を介して電気的に接続される。
 スイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321の雄コネクタ321aには、通信線用接続線321d(第2接続導体及び第4接続導体)が設けられている。その通信線用接続線321dは、雌コネクタ321bに延びた二つの通信線307に電気的に接続され、その二つの通信線307の間を電気的に短絡する。スイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321では、通信線用接続線321d(第2接続導体及び第4接続導体)がスイッチ(コンタクタ)の可動側として機能する。
 スイッチ用コネクタ322の雄コネクタ322aには、通信線用接続線322dが設けられている。その通信線用接続線322dは、雌コネクタ322bに延びた二つの通信307に電気的に接続され、その二つの通信線307の間を電気的に短絡する。スイッチ用コネクタ322では、通信線用接続線322dがスイッチ(コンタクタ)の可動側として機能する。
 尚、通信線307には、容量性素子であるコンデンサ(キャパシタ)や抵抗などの回路素子を設けても構わない。
(活線接続方法)
 コネクタを用いた電気的な接続では、雄コネクタの複数の接点と雌コネクタの複数の接点との接触順番を制御することが難しく、どの順番で接点同士が接触するかわからない。ここで、雄コネクタの複数の接点と雌コネクタの複数の接点とがお互いに電位を持たない場合には、接点同士の接触順番は特に気にする必要はない。
 しかし、雄コネクタの複数の接点と雌コネクタの複数の接点とのうちのいずれか一方が電位を持つ場合であって、特にその電位が接点毎に異なり、さらにコネクタの最初に接触した接点と、その次に接触した接点との間で閉回路が形成される場合には、コネクタの最初に接触した接点と、その次に接触した接点との間の電位差によって閉回路に電流が流れる。その電流は、二つの接点間の電位差の大きさが、閉回路に設けられた回路素子、例えば容量性素子、の容量の大きさによっては、閉回路に設けられた回路素子の許容電流を上回る大きさになることが考えられる。
 従って、雄コネクタと雌コネクタとのいずれか一方が電位を持つ状態で雄コネクタ側の回路と雌コネクタ側の回路とを電気的に接続する、いわゆる活線接続(或いは活線挿入)をする場合には、コネクタの接点の接触順番に起因して閉回路が形成されて電流が流れることを踏まえ、閉回路に設けられた回路素子をその電流から保護することが好ましい。
 本実施形態の電池システム100においても、図4に示すように、電池セル201に電気的に接続された電圧検出線とセルコントローラIC330に電気的に接続された電圧検出線とがコネクタによって電気的に接続される。コネクタの一方側が、電気的に直列に接続された複数の電池セル201のそれぞれに電気的に接続されて電位を持つ。しかも、電気的に接続された複数の電池セル201と、複数のセルコントローラIC330の間の電源線308が電気的に接続されて構成された電源回路とが電気的に接続されている。したがって、前述のような事象が生じる可能性がある。
 例えば、図4に示すように、最初に電圧検出線SLが導通し、この次に電圧検出線SL10が導通したとすると、電池セル201BCの正極から電圧検出線SL、ESD保護回路340のESD保護ダイオードD、電源端子333、電源線308(バイパスコンデンサ309C及びC)、電圧検出線SL10を介して電池セル201BCの負極に至る閉回路が形成され、電池セル201BCの正極と電池セル201BCの負極との間の電位差、及びバイパスコンデンサ309C及びCの容量に基づく電流が、その閉回路に流れる。
 仮にその電流がESD保護回路340のESD保護ダイオードDの許容電流を上回っていたとすると、その電流によってESD保護回路340のESD保護ダイオードDが破損に至り、この影響を受けてセルコントローラIC330の不良状態になることが十分に考えられる。
 そこで、本実施形態では、活線接続に起因して起こりうる事象からセルコントローラICなど、セル制御装置300を構成する回路素子を保護するようにしている。その保護のための構成について具体的に説明する。
 活線接続、すなわち電位的に隣接するセルコントローラIC330と、電位的に隣接するセルコントローラIC330のそれぞれに対応する単電池群を構成する複数の電池セル201のそれぞれの正極及び負極とを電気的に接続する時に、電位的に隣接するセルコントローラIC330の一方と他方とが電源線308を介して電気的に接続されていなければ、閉回路が形成されることはない。その場合、電池セル201の相互間の電位差及びバイパスコンデンサ309の容量に基づく電流が流れることもなくなる。
 そこで、本実施形態では、セルコントローラIC330と、セルコントローラIC330に対応する単電池群とのペア毎にコネクタを設けた。
 本実施形態では、電位的に隣接するセルコントローラIC330と、電位的に隣接するセルコントローラIC330のそれぞれに対応する単電池群を構成する複数の電池セル201のそれぞれの正極及び負極とを、対応するコネクタを介して電気的に接続する。その接続の後に、電位的に隣接するセルコントローラIC330の一方に電気的に接続された電源線308と、電位的に隣接するセルコントローラIC330の他方に電気的に接続された電源線308とを、コネクタによって電気的に接続することが可能である。そのコネクタは、電位的に隣接するセルコントローラIC330よりも電位の低いセルコントローラIC330、具体的には、電位的に隣接するセルコントローラIC330の低電位側のセルコントローラIC330の次に電位の低いセルコントローラIC330と、これに対応する単電池群とのペアに対応して設けられる。この電源線308どうしの接続と同時に、電位的に隣接するセルコントローラIC330のうちの低電位側のセルコントローラIC330の次に電位の低いセルコントローラIC330と、これに対応する単電池群を構成する複数の電池セル201のそれぞれの正極及び負極とを電気的に接続することもできる。
 電気的接続部分(1)~(14)を以下の通り定義する。図4に示すように、電気的接続部分(1)と(5)とを、セルコントローラIC330ICに対応する電圧検出線用コネクタ320を介して電気的に接続する。電気的接続部分(2)と(6)とを、セルコントローラIC330ICに対応する電圧検出線用コネクタ320を介して電気的に接続する。その後に、セルコントローラIC330ICに対応するスイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321を介して、電気的接続部分(3)と(7)とを電気的に接続すると同時に電気的接続部分(9)と(10)とを電気的に接続する。この後に、セルコントローラIC330ICの次に電位の低いセルコントローラICに対応するスイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321を介して、電気的接続部分(4)と(8)とを電気的に接続すると同時に電気的接続部分(11)と(12)とを電気的に接続する。最後に、電気的接続部分(13)と(14)とを、スイッチ用コネクタ322を介して電気的に接続する。
 (1)第1単電池群240を構成する電池セル201BC~BCのそれぞれの正極及び負極側(電池セル側第1電圧検出線250)
 (2)第2単電池群241を構成する電池セル201BC~BCのそれぞれの正極及び負極側(電池セル側第2電圧検出線251)
 (3)第3単電池群242を構成する電池セル201BC~BC12のそれぞれの正極及び負極側(電池セル側第3電圧検出線252)
 (4)セルコントローラIC330ICの次に電位の低いセルコントローラIC(例えばセルコントローラIC330IC)に対応する単電池群を構成する複数の電池セル201(例えば電池セル201BCn-3~BC)のそれぞれの正極及び負極側(例えば電池セル側第n電圧検出線253)
 (5)セルコントローラIC330ICの電圧検出用端子331側(セルコントローラIC側第1電圧検出線302)
 (6)セルコントローラIC330ICの電圧検出用端子331側(セルコントローラIC側第2電圧検出線303)
 (7)セルコントローラIC330ICの電圧検出用端子331側(セルコントローラIC側第4電圧検出線304)
 (8)セルコントローラIC330ICの次に電位の低いセルコントローラIC(例えばセルコントローラIC330IC)の電圧検出用端子331側(例えばセルコントローラIC側第n電圧検出線305)
 (9)セルコントローラIC330ICのグランド端子334側(グランド端子334に電気的に接続された電源線308)
 (10)セルコントローラIC330ICの電源端子333側(電源端子333に電気的に接続された電源線308)
 (11)セルコントローラIC330ICのグランド端子334側(グランド端子334に電気的に接続された電源線308)
 (12)セルコントローラIC330ICの電源端子333側(電源端子333に電気的に接続された電源線308)
 (13)セルコントローラIC330ICn-1のグランド端子側(グランド端子334に電気的に接続された電源線308)
 (14)セルコントローラIC330ICの電源端子333側(電源端子333に電気的に接続された電源線308)
 本実施形態では、電圧検出線用コネクタ320、スイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321及びスイッチ用コネクタ322が、セルコントローラIC330の電位の順にしたがって、最高電位のセルコントローラIC330ICに対応する電圧検出線用コネクタ320から最低電位のセルコントローラIC330ICに対応するスイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321に向かって接続される。セルコントローラIC330ICに対応する電圧検出線用コネクタ320、セルコントローラIC330ICに対応する電圧検出線用コネクタ320、セルコントローラIC330ICに対応するスイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321、・・・、セルコントローラIC330ICに対応するスイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321という順番に接続され、最後にスイッチ用コネクタ322が接続される。
 また、セル制御装置300では、電位的に隣接するセルコントローラIC330のうち、高電位側のセルコントローラIC330の信号出力回路に電気的に接続された通信線307と、低電位側のセルコントローラIC330の信号入力回路に電位的に接続された通信線307とが電気的に接続される。セルコントローラIC330IC~ICがデイジーチェーン接続され、セルコントローラIC330IC~ICの間において電気信号を直列に伝送する信号伝送回路が構成されている。先に説明した活線接続によって、その信号伝送回路にも電流が流れ、信号伝送回路に不具合を生じさせることが考えられる。この場合、通信線307に抵抗などの電流制限素子を設け、電流を制限することが考えられるが、セル制御装置330の価格が上昇する。
 このようなことから、本実施形態では、電源回路の場合と同様の対策をセル制御装置330に講じている。
 本実施形態では、電位的に隣接するセルコントローラIC330と、電位的に隣接するセルコントローラIC330のそれぞれに対応する単電池群を構成する複数の電池セル201のそれぞれの正極及び負極とを、対応するコネクタを介して電気的に接続する。その後に、電位的に隣接するセルコントローラIC330の一方の信号出力回路に電気的に接続された通信線307と、電位的に隣接するセルコントローラIC330の他方の信号入力回路に電気的に接続された通信線307とが、コネクタによって電気的に接続される。そのコネクタは、電位的に隣接するセルコントローラIC330よりも電位の低いセルコントローラIC330、具体的には、電位的に隣接するセルコントローラIC330の低電位側のセルコントローラIC330の次に電位の低いセルコントローラIC330と、これに対応する単電池群とのペアに対応して設けられる。この通信線307どうしの接続と同時に、電位的に隣接するセルコントローラIC330のうちの低電位側のセルコントローラIC330の次に電位の低いセルコントローラIC330と、これに対応する単電池群を構成する複数の電池セル201のそれぞれの正極及び負極とを電気的に接続することもできる。
 電気的接続部分(15)~(20)を以下の通り定義する。図4に示すように、電気的接続部分(1)と(5)とを、セルコントローラIC330ICに対応する電圧検出線用コネクタ320を介して電気的に接続する。電気的接続部分(2)と(6)とを、セルコントローラIC330ICに対応する電圧検出線用コネクタ320を介して電気的に接続する。その後に、セルコントローラIC330ICに対応するスイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321を介して、電気的接続部分(3)と(7)とを電気的に接続すると同時に電気的接続部分(15)と(16)とを電気的に接続する。この後に、セルコントローラIC330ICの次に電位の低いセルコントローラICスイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321を介して、電気的接続部分(4)と(8)とを電気的に接続すると同時に電気的接続部分(17)と(18)とを電気的に接続する。最後に、電気的接続部分(19)と(20)とを、スイッチ用コネクタ322を介して電気的に接続する。
 (15)セルコントローラIC330ICの信号出力端子(第1信号出力端子337、第2信号出力端子339)側(信号出力端子に電気的に接続された通信線307)
 (16)セルコントローラIC330ICの信号入力端子(第1信号出力端子337、第2信号出力端子339)側(信号入力端子に電気的に接続された通信線307)
 (17)セルコントローラIC330ICの信号出力端子(第1信号出力端子337、第2信号出力端子339)側(信号出力端子に電気的に接続された通信線307)
 (18)セルコントローラIC330ICの信号入力端子(第1信号出力端子337、第2信号出力端子339)側(信号入力端子に電気的に接続された通信線307)
 (19)セルコントローラIC330ICn-1の信号出力端子(第1信号出力端子、第2信号出力端子)側(信号出力端子に電気的に接続された通信線307)
 (20)セルコントローラIC330ICの信号入力端子(第1信号出力端子337、第2信号出力端子339)側(信号入力端子に電気的に接続された通信線307)
 本実施形態では、電源線308と同時に、電源線308と同様のコネクタの作業手順によって、通信線307を接続することができる。
 電位的に隣接するセルコントローラIC330の一方に電気的に接続された電源線308と、電位的に隣接するセルコントローラIC330の他方に電気的に接続された電源線308とは、電気的に同電位の関係にあるので、理論上、それらの電源線308の相互間に電流が流れることはない。電位的に隣接するセルコントローラIC330の一方の信号出力回路に電気的に接続された通信線307と、電位的に隣接するセルコントローラIC330の他方の信号入力回路に電気的に接続された通信線307とは、電気的に同電位の関係にあるので、理論上、それらの通信線307の相互間に電流が流れることはない。また、回路上に存在するインダクタンスや浮遊容量によって、それらの電源線308の相互間やそれらの通信線307の相互間に電流が流れることは考えられるが、回路が持っている耐性を超えるような大きな電流が流れることはない。
 また、スイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321及びスイッチ用コネクタ322には特殊なコネクタを用いる必要はなく、電圧検出線用コネクタ320と同じ種類の汎用コネクタの一部分の構成を改良することにより実現できる。
 さらに、本実施形態における電池システム100の組立時、活線の状態でコネクタを接続する活線接続(活線挿入)のみならず、電池システム100の解体時、例えばサービス工場の作業員によるメンテナンスにて一部の単電池群を新品の単電池群に交換する時などにおいて、活線の状態でコネクタを抜き、再びコネクタを接続する、いわゆる活線挿抜にも有効である。この場合、電池システム100の組立時とは逆の作業手順でコネクタが抜かれ、電池システム100の組立時と同じ作業手順でコネクタが接続される。
 図4に示すように、複数の電池群240~243と複数のセルコントローラIC330IC~ICとがそれぞれ互いに接続されているとき、電池群242を、その電池群242に対応するセルコントローラIC330ICから電気的に分離して、別の電池群に交換する手順を説明する。具体的には、その交換対象である電池群242に対応するセルコントローラIC330ICを、そのセルコントローラIC330ICに電気的に直列に接続された他のセルコントローラIC330IC~ICから電気的に分離する。その後、そのセルコントローラIC330ICを、その交換対象である電池群242から電気的に分離する。
 交換対象である電池群242を別の電池群に交換した場合には、その別の電池群とセルコントローラIC330ICとを電気的に接続した後、他のセルコントローラIC330IC~ICをセルコントローラIC330ICに電気的に接続する。
 複数のセルコントローラIC330IC~ICは、セルコントローラIC330ICよりも電位が低い。セルコントローラIC330IC~ICにそれぞれ対応する電池群からのセルコントローラIC330IC~ICの電気的な分離と、セルコントローラIC330IC~IC相互間の電気的な分離とを、電位の低い方から順に、後述する接続手順とは逆の分離手順にしたがって実施する。セルコントローラIC330ICに電気的に接続されたセルコントローラIC330ICとセルコントローラIC330ICとを電気的に分離した後、セルコントローラIC330ICを交換対象である電池群242から電気的に分離する。
 セルコントローラIC330IC~ICは、電位的に隣接する二つのセルコントローラIC330IC及びIC、IC及びIC、・・・、ICn-3及びICn-2、ならびにICn-1及びICを含む。上述した接続手順は、電位の高い方から順に、電位的に隣接する二つのセルコントローラIC330IC及びIC、IC及びIC、・・・、ICn-3及びICn-2、ならびにICn-1及びICと、それぞれに対応する電池群とを電気的に接続した後、電位的に隣接する二つのセルコントローラIC330どうしを電気的に直列に接続するという手順である。
 交換対象である電池群242を別の電池群に交換した場合には、別の電池群と、セルコントローラIC330ICとを電気的に接続した後、セルコントローラIC330ICをセルコントローラIC330ICに電気的に接続する。次に、セルコントローラIC330IC~ICにそれぞれ対応する電池群に対するセルコントローラIC330IC~ICの電気的な接続と、セルコントローラIC330IC~IC相互間の電気的な接続とを、上述した接続手順にしたがって実施する。
 例えばセルコントローラIC330ICに対応する第2単電池群241を新品の単電池群に交換する場合について簡単に説明する。初めにスイッチ用コネクタ322を抜き、この後、最低電位のセルコントローラIC330ICに対応するスイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321から最高電位のセルコントローラIC330ICに対応する電圧検出線用コネクタ320に向かって、セルコントローラIC330ICに対応するスイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321、・・・、セルコントローラIC330ICに対応するスイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321、セルコントローラIC330ICに対応する電圧検出線用コネクタ320、という順番で抜く。第2単電池群241を新品の単電池群に交換した後は、最高電位のセルコントローラIC330ICに対応する電圧検出線用コネクタ320から最低電位のセルコントローラIC330ICに対応するスイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321に向かって、セルコントローラIC330ICに対応する電圧検出線用コネクタ320、セルコントローラIC330ICに対応するスイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321、・・・、セルコントローラIC330ICに対応するスイッチ機能付電圧検出線用コネクタ321という順番に接続し、最後にスイッチ用コネクタ322を接続する。すなわち、抜く場合とは逆の作業手順で接続する。
(作用効果)
 以上説明した本実施形態によれば、電位的に隣接するセルコントローラIC330と、電位的に隣接するセルコントローラIC330のそれぞれに対応する単電池群を構成する複数の電池セル201のそれぞれの正極及び負極とを電気的に接続する。その後に、電位的に隣接するセルコントローラIC330の一方に電気的に接続された電源線308と、電位的に隣接するセルコントローラIC330の他方に電気的に接続された電源線308とを電気的に接続する。そのため、電位的に隣接するセルコントローラIC330と、電位的に隣接するセルコントローラIC330のそれぞれに対応する単電池群を構成する複数の電池セル201のそれぞれの正極及び負極とを電気的に接続する時に、電位的に隣接するセルコントローラIC330の一方の電源線308と他方の電源線308とが電気的に接続されて、閉回路が形成されることはなく、電池セル201の間の電位差及びバイパスコンデンサ309の容量に基づく電流も流れることはない。
 また、本実施形態によれば、通信線307についても電源線308と同様の対策を施したので、電位的に隣接するセルコントローラIC330と、電位的に隣接するセルコントローラIC330のそれぞれに対応する単電池群を構成する複数の電池セル201のそれぞれの正極及び負極とを電気的に接続する時に、信号伝送回路に電流が流れることはない。
 以上のことから、本実施形態によれば、活線接続に起因して起こりうる事象から、セルコントローラICなど、セル制御装置300を構成する回路素子を保護することができ、セル制御装置300、さらには電池システム100の信頼性を向上させることができる。
 また、本実施形態によれば、電位的に隣接するセルコントローラIC330の一方に電気的に接続された電源線308と、電位的に隣接するセルコントローラIC330の他方に電気的に接続された電源線308とを、コネクタによって接続する。また、電位的に隣接するセルコントローラIC330の一方の信号出力回路に電気的に接続された通信線307と、電位的に隣接するセルコントローラIC330の他方側の信号入力回路に電気的に接続された通信線307とを、コネクタによって接続する。そのコネクタは、電位的に隣接するセルコントローラIC330よりも電位の低いセルコントローラIC330、具体的には、電位的に隣接するセルコントローラIC330の低電位側のセルコントローラIC330の次に電位の低いセルコントローラIC330と、これに対応する単電池群とのペアに対応して設けられている。このコネクタによって、電位的に隣接するセルコントローラIC330の低電位側のセルコントローラIC330の次に電位の低いセルコントローラIC330と、これに対応する単電池群を構成する複数の電池セル201のそれぞれの正極及び負極とを電気的に接続するのと同時に、上述した電源線308どうしを電気的に接続し、かつ上述した通信線307どうしを電気的に接続した。したがって、電池システム100の組立工数を、電源線308及び通信線307の電気的な接続作業によって増加させることがなく、電池システム100の組立作業を煩雑にすることを抑制することができる。
 さらに、本実施形態によれば、セルコントローラIC330と、セルコントローラIC330に対応する単電池群を構成する複数の電池セル201のそれぞれの正極及び負極とを電気的に接続するコネクタに、スイッチ機能を持たせた。したがって、別途、スイッチなどの導通遮断手段を設ける必要がない。また、別途、スイッチなどの導通遮断手段を設けたときよりも、部品点数を減らすことができる。さらに、別途、スイッチなどの導通遮断手段を設けたときよりも、コストを低減することができる。
 本実施形態によれば、セルコントローラIC330と、これに対応する単電池群を構成する複数の電池セル201のそれぞれの正極及び負極との電気的な接続ペアのそれぞれに対応させて個別にコネクタを設ける。そのコネクタによって、セルコントローラIC330と、これに対応する単電池群を構成する複数の電池セル201のそれぞれの正極及び負極とを電気的に接続している。したがって、コネクタの最初に接触した接点と、その次に接触した接点との間で閉回路が形成され、コネクタの最初に接触した接点と、その次に接触した接点との間の電位差が最大であっても、単電池群一つ分の電位差よりも大きくなることはない。コネクタの最初に接触した接点と、その次に接触した接点との間の電位差によって閉回路に電流が流れたとしても、セルコントローラIC330を構成する部品の許容電流を上回ることはない。
---第2実施形態---
 本発明の第2実施形態における電池システム(蓄電システム)を有する発電システムについて、図5乃至図7に基づいて説明する。
 尚、第1実施形態と構成、機能が同一或いはその一部を含む要素には、第1実施形態と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。以下では、第1実施形態には無い要素及び第1実施形態の要素の構成、機能とは異なる部分について説明する。
(発電システムの構成)
 まず、図5を用いて、発電システム40の構成について説明する。
 発電システム40は、電力を消費する電気負荷(需要家)が電気的に接続された送配電網からなる電力系統50に電気的に接続され、発電装置60によって、電力系統50において必要な電力の一部を発電し、その電力を交流電力として電力系統50に出力している。
 発電装置60は、一次エネルギーに基づいて、二次エネルギーである電力を発生させるエネルギー変換設備であり、本実施形態では、自然界のエネルギー、すなわち再生可能エネルギーを一次エネルギーとして利用し、二次エネルギーである電力を発生させるエネルギー変換設備を採用している。再生可能エネルギーを利用した発電装置としては、例えば風の力を利用して風車を回すことにより得られた動力によって発電機を駆動して発電する風力発電装置、水の力を利用して水車を回すことにより得られた動力によって発電機を駆動して発電する水力発電装置、太陽光を太陽電池に当て、太陽電池の光起電力効果によって発電する太陽光発電装置などがある。
 ここでは、再生可能エネルギーを利用した発電装置の形態を特定はしないが、前述した風力発電装置、水力発電装置、太陽光発電装置のいずれを用いて構わないし、それ以外の発電装置を用いても構わない。
 再生可能エネルギーを利用した発電装置は、自然環境への負荷が少なく、自然環境にやさしいという有利な面がある反面、発電能力が自然界の状態に左右され、必要とされる電力に発電能力が対応し難いという不利な面もある。
 このため、本実施形態では、発電装置60が発電した電力を一旦、電池システム100に蓄え、電力負荷の要求に応じて、電池システム100に蓄えていた電力を、電力系統50に供給するように、発電システム40を構成している。
 電池システム100は直流電力を充放電する。電池システム100と発電装置60との間には、発電装置60において発電され出力された交流電力を直流電力に変換し、この変換された直流電力を電池システム100に充電するための交流直流電力変換装置70(コンバータ)が設けられている。電池システム100と電力系統50との間には、電池システム100から直流電力を放電させ、この放電した直流電力を交流電力に変換して電力系統50に供給するための直流交流電力変換装置80(インバータ)が設けられている。
 尚、本実施形態では、電池システム100に対して二つの電力変換装置を設け、充電と放電とで使い分ける場合を図示しているが、実際には、発電装置60と電力系統50との間に一つの電力変換装置(インバータ)を介して電池システム100が電気的に並列に接続され、その一つの電力変換装置が二つの電力変換装置の役目を担う。
(電池システムの構成)
 電池システム100は複数のサブ電池システム110を備えている。複数のサブ電池システム110は電気的に並列に接続されている。
 本実施形態における電池システム100が、複数のサブ電池システム110を電気的に並列に接続した接続体として構成される場合を例に挙げて説明する。しかし、単一のサブ電池システム110によって電池システム100が構成されることとしてもよい。
 サブ電池システム110は、電池システム100を構成する最大の基本単位である。サブ電池システム100の数をいくつにするかは、電池システム100に必要とされる蓄電容量に基づいて決定すればよい。
 このように、電池システム100に必要とされる蓄電容量に基づいて、使用するサブ電池システム110の数を決定すれば、色々なニーズに対応した電池システム100を実現できると共に、電池システム100の生産性が向上し、さらには、サブ電池システム110の基本構成を共通化することができ、これによって、安全性を向上させることができる。
 電力の供給は社会生活に大きくかかわっているので、電池システム100全体の動作を停止させることは好ましくない。このため、本実施形態における電池システム100のように、サブ電池システム110を、電池システム100を構成する最大の基本単位とすれば、電池システム100を保守点検或いは修理するとき、電池システム100全体の動作を停止させて全ての蓄電機能を停止させる必要は無い。すなわち、その対象となる一部のサブ電池システム110の動作のみを停止させることによって一部の蓄電機能のみを停止させるということができるので、電池システム100の機能性を向上させることができる。
(サブ電池システムの構成)
 次に、図6を用いて、サブ電池システム110の構成を具体的に説明する。図6では、図5に示す複数のサブ電池システム110のうちの一つの構成を図示しているが、その他のサブ電池システム110も基本的に図6と同じ構成になっている。
 サブ電池システム110は複数の電池ブロック120を備えている。複数の電池ブロッ120は電気的に並列に接続されている。
 電池ブロック120は、サブ電池システム110を構成する最大の基本単位である。電池ブロック120の数をいくつにするかは、サブ電池システム110に必要とされる蓄電容量に基づいて決定すればよい。
 複数の電池ブロック120は、基本的にはいずれも同じ構成で、同じ動作をするように共通化させている。このように、複数の電池ブロック120の構成及び動作を共通化すれば、サブ電池システム110自身の蓄電容量を、利用しやすい容量に設定可能となり、利便性が向上すると共に、生産性や安全性が向上する。
 サブ電池システム110の正極出力端114には遮断機113を介して正側結線111が電気的に接続されている。サブ電池システム110の負極出力端115には断路器115を介して負側結線112が電気的に接続されている。遮断機113は、短絡電流が流れたとき、その電流がサブ電池システム110に流れ込まないようにその電流を遮断する機能を有する開閉器であり、システム制御装置500によって接点の接続、遮断が制御されている。また、遮断機113は、サブ電池システム110と他のサブ電池システム110との電気的な接続を制御するとき、断路器115と共に操作される。従って、サブ電池システム110全体の動作を停止させて保守点検或いは修理する場合には遮断機113及び断路器115が開放される。これにより、特定のサブ電池システム110を他のサブ電池システム110から電気的に分離させることができ、電池システム100全体の動作を停止させることなく、特定のサブ電池システム110を保守点検或いは修理することができる。断路器115はサブ電池システム110を他のサブ電池システム110から電気的に切り離すときに使われる開閉器であり、遮断機113のように、短絡電流を遮断するような機能は持たない。
 複数の電池ブロック120のそれぞれの正端部121は断路器123を介して正側結線111に電気的に並列に接続されている。複数の電池ブロック120のそれぞれの負端部122は断路器124を介して負側結線112に電気的に並列に接続されている。断路器123、124は、対応する電池ブロック120を他の電池ブロック120から電気的に切り離すときに使われる開閉器であり、遮断機113のように、短絡電流を遮断するような機能は持たない。このように、電池ブロック120のそれぞれに断路器123、124を対応させて設けておくことにより、サブ電池システム110全体の運転を停止させることなく、特定の電池ブロック120を他の電池ブロック120から電気的に切り離して、特定の電池ブロック120を保守点検或いは修理することができる。このようなシステム構成によれば、安全性と利便性の両立ができる。
(電池ブロックの構成)
 複数の電池ブロック120はそれぞれ第1電池ユニット130、第2電池ユニット131を備えている。第1電池ユニット130、第2電池ユニット131は統合ユニット132を介して電気的に並列に接続されている。本実施形態では、保守点検或いは修理の作業における安全性の確保がし易いように、第1電池ユニット130、第2電池ユニット131を電気的に並列に接続し、電池ブロック120内の電圧を、1,000ボルト以下、特に650ボルト以下の比較的安全な電圧に維持しているが、充放電電圧の大きさによってはそれらを電気的に直列に接続してもよい。
 第1電池ユニット130、第2電池ユニット131を電気的に並列に接続し、電池ブロック120内の電圧を比較的安全な電圧とすることは、保守点検或いは修理の作業における安全性の確保がし易いだけでなく、設備の設置基準を緩和できるという効果もある。
 また、第1電池ユニット130、第2電池ユニット131を電気的に並列に接続することは、蓄電容量を大きくできるという効果もある。もし、高電圧が必要な場合には、電池システム100と直流交流電力変換装置80との間に昇圧装置を設け、電池システム100から出力された直流電力を昇圧して直流交流電力変換装置80に出力すればよい。
 尚、本実施形態では、電池ブロック120が有する電池ユニットの並列数を二つとした場合を例に挙げて説明するが、それ以外の並列数としてもよい。その並列数としては、電池システム100の使用目的や使用条件などから決めればよく、一つ或いは三つ以上であってもよい。保守点検或いは修理などの利便性を考えると、本実施形態のように、電池ユニットの並列数を二つとすることが、より望ましい効果が得られる。
(電池ユニットの構成)
 第1電池ユニット130、第2電池ユニット131はそれぞれ、複数の電池パック140を備えている。本実施形態では、複数の電池パック140として、三つの電池パック140を備えた場合を例に挙げて説明するが、それ以外の個数であってもよい。
 複数の電池パック140のそれぞれは、基本的な構成は同じであり、互いに電気的に直列に接続された複数の電池セル201を備えている。第1電池ユニット130、第2電池ユニット131がそれぞれ有する複数の電池パック140は、それぞれ複数の電池セル201を有し、それら複数の電池セル201は互いに電気的に直列に接続されている。
(バッテリ制御装置の機能)
 複数の電池パック140のそれぞれにはバッテリ制御装置400が設けられている。複数のバッテリ制御装置400のそれぞれは、対応する電池パック140の複数の電池セル201のそれぞれの端子電圧に基づいて、対応する電池パック140の複数の電池セル201のそれぞれの充電状態を演算すると共に、充電状態調整のための目標パラメータに基づいて、対応する電池パック140の複数の電池セル201のそれぞれの充電状態の調整の要否を判断し、充電状態の調整の必要がある電池セル201の放電を制御している。
 また、複数のバッテリ制御装置400のそれぞれは、対応する電池パック140の各種異常を検出するための診断を実施したり、対応する電池パック140において実施された、各種異常を検出するための診断の結果を収集したりしている。
(統合ユニットの構成)
 複数の電池ブロック120のそれぞれには、対応する第1及び第2電池ユニット130、131を管理及び制御する統合ユニット132が設けられている。
 複数の統合ユニット132のそれぞれは、統合制御装置600と、対応する第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131のそれぞれに対応して設けられ、対応する第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131と他の電池ブロック120との電気的な接続を制御する開閉器である継電器135、136と、電流を制限する電流制限器137と、第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131のそれぞれに入出力される電流を検出するための電流検出器134と、第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131のそれぞれの端子間電圧を検出するための電圧検出器133とを備えている。
(開閉機構(リレー機構)の構成)
 継電器135、136は、対応する第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131を構成する最高電位の電池パック140の正極用電力コネクタ141と電池ブロック120の正端部121との間の電気的な接続を制御する開閉機構(リレー機構)を構成している。開閉機構は、継電器135と電流制限器137とを電気的に直列に接続した直列回路(サブ回路)と、継電器136を有する直列回路(メイン回路)とが電気的に並列に接続されて構成されている。継電器135、136の接点の遮断、投入は統合制御装置600によって制御されている。
 通常、第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131が充放電している状態では、継電器136が投入され、メイン回路を介して充放電されている。サブ回路は、継電器136を投入し、メイン回路を介して、第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131の充放電を開始する前に使われる。この場合、継電器135が最初に投入され、これにより、第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131から電流が、電流制限器137によって制限されながらサブ回路を介して流れる。この後、継電器136が投入され、これにより、第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131から電流がメイン回路を介して流れる。この時、サブ回路によって電流が流されているので、メイン回路に流れる電流が制限される。これにより、継電器136が投入された時、第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131からメイン回路に流れる突入電流の大きさを低くでき、継電器136の接点の溶着などを防止することができる。第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131からメイン回路に流れる電流が安定した後、継電器135は遮断される。
 第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131はそれぞれ毎に保守点検が可能である。保守点検中は充放電を停止する。このため、充放電を停止した電池ユニットと充放電を継続していた電池ユニットとの間では充電状態が異なってくる。充電状態が異なる状態で二つの電池ユニットを電気的に並列に接続すると、充電状態の大きい電池ユニットから充電状態の小さい電池ユニットに対して大きな電流が流れる。このようなことから、前述のように、最初に継電器135を投入し、サブ回路に電流を流す。これにより、充電状態の大きい電池ユニットから充電状態の小さい電池ユニットに対して流れる電流は、サブ回路の電流制限器137によって制限される。サブ回路に流れる電流は電流検出器134によって計測できるので、サブ回路に流れる電流が予め定めた閾値以下になったら継電器136を投入して、メイン回路に電流を流し、この後、継電器135を開放する。このようにすれば、電池セル201の充放電電流値を安全な値に維持することができる。
 電池セル201の端子電圧はSOCに基づいて変化するので、電圧検出器133の測定値を用いることによって、継電器136の投入時の電流を予測することができる。従って、前述の電流検出器134の測定値に基づく継電器136の投入制御の代わりに、電圧検出器133の測定値に基づく継電器136の投入制御を用いてもよい。また、電圧検出器133の測定値が他の電池ユニットの端子間電圧に対して規定の範囲内の場合には、継電器135の投入を省略して、いきなり継電器136を投入するようにしてもよい。
(統合制御装置の機能)
 複数の統合制御装置600のそれぞれは、対応する電池ブロック120を構成する複数の電池パック140の充電状態を管理している。このため、複数の統合制御装置600のそれぞれには、対応する電池ブロック120の複数の電池パック140のそれぞれを構成する複数の電池セル201のそれぞれの充電状態が、対応する電池ブロック120の複数の電池パック140のそれぞれのバッテリ制御装置400から入力されている。複数の統合制御装置600のそれぞれに対応する電池ブロック120の複数の電池パック140のそれぞれを構成する複数の電池セル201のそれぞれの充電状態は、対応する電池ブロック120の複数の電池パック140のそれぞれのバッテリ制御装置400において演算されて出力される。複数の統合制御装置600のそれぞれは、対応する電池ブロック120複数の電池セル210の充電状態の平均値を求め、その平均値を電池ブロック120の充電状態としてシステム制御装置500に出力している。
 また、複数の統合制御装置600のそれぞれは、対応する電池ブロック120複数の電池セル210の充電状態の平均値を、対応する電池ブロック120複数の電池セル210の充電状態の調整用の目標パラメータとして、対応する電池ブロック120の複数の電池パック140のそれぞれのバッテリ制御装置400に出力している。
 さらに、複数の統合制御装置600のそれぞれには、対応する電池ブロック120の第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131のそれぞれの充放電電流に関する計測情報が、電流検出器134から入力されている。複数の統合制御装置600のそれぞれには、対応する電池ブロック120の第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131のそれぞれの端子間電圧に関する計測情報が、電圧検出器133から入力されている。複数の統合制御装置600のそれぞれは、対応する電池ブロック120の第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131のそれぞれの充放電電流及び端子間電圧に関する計測情報に基づいて、対応する電池ブロック120の第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131のそれぞれの充放電電流及び端子間電圧をそれぞれ検出し、この検出され充放電電流及び端子間電圧に関する情報をシステム制御装置500に出力している。
(システム制御装置の機能)
 システム制御装置500は、サブ電池システム110を電池システム100から電気的に切り離す条件が成立した場合に遮断機113を遮断し、サブ電池システム110を電池システム100に電気的に接続する条件が成立した場合に遮断機113を投入するように、遮断機113に開閉指令を出力している。システム制御装置500は、複数の電池ブロック120のそれぞれの統合制御装置600から送られてきた情報に基づいて、或いは、情報入出力端510を介して、電池システム100の管理装置(図示省略)から送られてきた情報或いは指令に基づいて、サブ電池システム110を電池システム100から電気的に切り離す条件が成立したか、或いは電気的に接続する条件が成立したかについて、判定する。
 また、システム制御装置500は、複数の電池ブロック120のそれぞれの統合制御装置600から送られてきた、対応する電池ブロック120の充電状態に関する情報に基づいて、サブ電池システム110の充電状態を演算する。システム制御装置500は、複数の電池ブロック120のそれぞれの統合制御装置600から送られてきた、対応する電池ブロック120の第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131のそれぞれの充放電電流及び端子間電圧に関する情報に基づいて、サブ電池システム110の充放電電流及び端子間電圧を演算する。システム制御装置500は、これらの演算によって得られた情報を、情報入出力端510を介して、電池システム100の管理装置(図示省略)に出力している。
 さらに、システム制御装置500は、複数の電池ブロック120のそれぞれの統合制御装置600から送られてきた、対応する電池ブロック120を構成する複数の電池パック140のそれぞれの異常検出のための診断の結果に関する情報を、情報入出力端510を介して、電池システム100の管理装置(図示省略)に出力している。
(通信回路の構成)
 複数の電池ブロック120のそれぞれに設けられた統合制御装置600とシステム制御装置500との間、及び複数の電池ブロック120のそれぞれにおける統合制御装置600と複数の電池パック140のそれぞれに設けられたバッテリ制御装置400との間は、それぞれ、情報バス610を介して、同時並行的(パラレル)に通信できるように構成されている。
 複数の電池ブロック120のそれぞれにおいて、複数のバッテリ制御装置400のそれぞれによって演算された、対応する複数の電池セル201のそれぞれの充電状態に関する情報や、複数のバッテリ制御装置400のそれぞれにおいて実施された或いは複数のバッテリ制御装置400のそれぞれに集められた異常検出のための診断の結果に関する情報などは、情報バス610を介して、複数のバッテリ制御装置400のそれぞれから同時並行的に、統合制御装置600に伝送される。また、複数の電池ブロック120のそれぞれにおいて、統合制御装置600によって演算された充電状態調整用の目標パラメータに関する情報は、情報バス610を介して、統合制御装置600から同時並行的に、複数のバッテリ制御装置400のそれぞれに伝送される。
 複数の電池ブロック120のそれぞれの統合制御装置600に集められた様々な情報は、情報バス610を介して、複数の電池ブロック120のそれぞれの統合制御装置600から同時並行的にシステム制御装置500に伝送される。複数の電池ブロック120のそれぞれの統合制御装置600に集められた様々な情報には、対応する電池ブロック120の充電状態に関する情報と、対応する電池ブロック120の第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131のそれぞれの充放電電流に関する情報と、対応する電池ブロック120の第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131のそれぞれの端子間電圧に関する情報と、対応する電池ブロック120を構成する複数の電池パック140のそれぞれのバッテリ制御装置400から出力された、対応する電池ブロック120を構成する複数の電池パック140のそれぞれの異常検出のための診断の結果に関する情報などとが含まれる。
(制御装置の電源構成)
 複数のバッテリ制御装置400、統合制御装置600及びシステム制御装置500は、それぞれ、前述した機能を実行するために、マイクロコントローラなどの演算処理装置を備えている。それらの演算処理装置を動作させるためには、例えば5ボルトの低圧の動作電圧を電源からそれぞれの演算処理装置に供給する必要がある。その電源としては、電池セル201とすることも考えられるが、電池パック140の保守点検をスムーズに行う観点や、電池パック140の構成を規格化することで電池システム100の生産性を向上する観点などからすると、電池セル201とは異なる電源を用いることが望ましい。そこで、本実施形態では、サブ電池システム110の外部の商用電源を上述した演算処理装置の電源とし、その商用電源からその演算処理装置へ交流電力(単相)が供給されている。
 商用電源から供給された交流電力(単相)は、制御用電源入力端720を介して入力され、制御用電源入力端720から無停電電源装置710に供給される。通常、制御用電源入力端720を介して供給された交流電力から制御用の直流電力が作られる。しかし、商用電源からの交流電力の供給が停止した場合には必要な電力を得ることができず、電池システム100を動作させることができなくなる。そこで、本実施形態では、制御装置の電源系統に無停電電源装置710を設け、商用電源からの交流電力の入力が断たれても、交流電力の供給が断たれないように構成している。無停電電源装置710は、商用電源から供給された交流電力を整流器で直流電力に変換し、この変換された直流電力を二次電池に充電しながら常時、その直流電力から、商用電源に同期した交流電力を定電圧定周波数制御インバータで発生させて出力するように構成されている。
 無停電電源装置710から供給された交流電力は電源ユニット700に入力される。電源ユニット700は、交流電力から低電圧の直流電力を生成し、この生成された直流電力を、制御用電源ライン730を介して、複数のバッテリ制御装置400、統合制御装置600及びシステム制御装置500のそれぞれに同時平行的(パラレル)に供給している。
(開閉器の動作手順)
 遮断機113、断路器115、123、124、継電器135が全て投入され、図6に示すサブ電池システム110が正極出力端114及び負極出力端115を介して、図5に示す他のサブ電池システム110に電気的に並列に接続されている接続状態において、図6に示すサブ電池システム110を、図5に示す他のサブ電池システム110から電気的に切り離す場合の手順について説明する。その場合は、まず、システム制御装置500からの指令によって遮断機113を遮断して、サブ電池システム110を無負荷状態(充放電電流が流れない状態)とし、この後、断路器115、断路器123、124の順に遮断する。これにより、図5に示す他のサブ電池システム110から、図6に示すサブ電池システム110を電気的に切り離すことができ、かつ正極出力端114及び負極出力端115に電圧が印加されない安全な状態とすることができる。さらに、第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131の相互間を電気的に切り離す場合には継電器135を遮断する。これにより、第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131の一方から他方を電気的に切り離すことができる。
 逆に、図6に示すサブ電池システム110を、図5に示す他のサブ電池システム110に電気的に接続する場合には、まず、断路器123、124、断路器115の順に投入し、この後、システム制御装置500からの指令によって遮断機113を投入する。第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131の相互間が電気的に切り離されている場合には、まず、継電器136を投入し、電流が所定の値以下になった後、継電器135を投入し、この後、継電器136を遮断するという手順で継電器135、136の開閉制御を行った後、断路器123、124、断路器115、遮断機113の順に投入する。
 サブ電池システム110を構成する複数の電池ブロック120のうちの一つの充放電を停止してその電池ブロック120を保守点検或いは修理する場合には、いったん、遮断機113、断路器115、断路器123、124の順に遮断した後、当該電池ブロック120に対応する断路器123、124を遮断状態にしておき、この状態で他の電池ブロック120に対応する断路器123、124、断路器115、遮断機113の順に投入する。このようにすることにより、当該電池ブロック120を他の電池ブロック120から電気的に切り離し、他の電池ブロック120が充放電している最中に当該電池ブロック120を保守点検或いは修理することができる。
 また、サブ電池システム110を構成する複数の電池ブロック120のうちの一つの第1電池ユニット130及び第2電池ユニット131のいずれか一方の充放電を停止してその電池ユニットを保守点検或いは修理する場合には、いったん、遮断機113、断路器115、断路器123、124、継電器135の順に遮断した後、当該電池ユニットに対応する継電器135、136を遮断状態にしておく。この状態で当該電池ユニットとペアをなす電池ユニットの継電器135、136のうち、まず、継電器136を投入し、電流が所定の値以下になった後、継電器135を投入し、この後、継電器136を遮断するという手順で開閉制御を行った後、断路器123、124、断路器115、遮断機113の順に投入する。このようにすることにより、当該電池ユニットを、当該電池ユニットとペアをなす電池ユニットから電気的に切り離し、当該電池ユニットとペアをなす電池ユニットや他の電池ブロック120が充放電している最中に当該電池ユニットを保守点検或いは修理することができる。
(電池パックの構成)
 図7は、電池パック140の構成を示す。電池パック140において、電気的に直列に接続された電池セル201の数、電池モジュール200の数、電池モジュール200の一つ当たりの単電池群(電池群240、241)の数、単電池群一つ当たりの電池セル201の電気的な直列接続の数、セルコントローラIC330の数は、第1実施形態の電池システム100とは異なる。しかし、セルコントローラIC330の構成、複数の単電池群(電池群240、241)とセルコントローラIC330との電気的な接続構成、複数のセルコントローラIC330の電源回路の構成、複数のセルコントローラIC330及びバッテリ制御装置400との間の通信回路の構成、電池セル201とセルコントローラIC330との間のコネクタによる活線接続構造、及び活線挿抜手順などは第1実施形態の電池システム100と同じである。従って、図7において第1実施形態と同じ構成には第1実施形態と同じ符号を付して、その説明を省略する。
 図7において、制御用電源コネクタ740の一方には制御用電源ライン730が電気的に接続されでおり、その他方にはバッテリ制御装置400の電源回路(電源ユニット700)が電気的に接続されている。
 以上で説明した本実施形態の電池システム100においても、図4の構成をそのまま適用できるので、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
 上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
 次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
 日本国特許出願2011年第215906号(2011年9月30日出願)

Claims (19)

  1.  互いに電気的に接続された複数の蓄電器群を含み、前記複数の蓄電器群の各々は、互いに電気的に接続された複数の蓄電器を含む蓄電ユニットと、
     前記複数の蓄電器群にそれぞれ対応する複数の監視回路を含む制御ユニットと、
     前記複数の監視回路の各々を、前記複数の監視回路の各々に対応する前記複数の蓄電器群の各々に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間に、電気的に接続する第1のコネクタと、
     前記複数の蓄電器群どうしの電気的な直列接続の順に応じて、前記複数の監視回路のうちの電位的に隣接する二つの監視回路の間を電気的に接続する第2のコネクタとを備える蓄電システム。
  2.  請求項1に記載の蓄電システムにおいて、
     前記第2のコネクタは、前記電位的に隣接する二つの監視回路の間を電気的に接続するとともに、前記複数の監視回路のうちの、前記電位的に隣接する二つの監視回路よりも電位の低い他の監視回路を、前記複数の蓄電器群のうちの、前記他の監視回路に対応する1つの蓄電器群に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間に、電気的に接続する蓄電システム。
  3.  請求項1又は2に記載の蓄電システムにおいて、
     前記第1のコネクタが、前記複数の監視回路の各々を、前記複数の監視回路の各々に対応する前記複数の蓄電器群の各々に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間に接続した後、前記第2のコネクタが、前記電位的に隣接する二つの監視回路の間を電気的に接続する蓄電システム。
  4.  請求項1に記載の蓄電システムにおいて、
     前記電位的に隣接する二つの監視回路のうちの一方の監視回路のグランド端子と、前記電位的に隣接する二つの監視回路のうちの他方の監視回路の電源端子とを電気的に接続する電源線をさらに備え、
     前記複数の監視回路の各々は、
     前記第1のコネクタに電気的に接続された電圧検出用端子と、
     信号が入力される信号入力端子と、
     信号が出力される信号出力端子と、
     前記複数の監視回路の各々に対応する前記複数の蓄電器群の各々に含まれる前記複数の蓄電器のうちの最上位の電位の蓄電器の正極に電気的に接続された電源端子と、
     前記複数の監視回路の各々に対応する前記複数の蓄電器群の各々に含まれる前記複数の蓄電器のうちの最下位の電位の蓄電器の負極に電気的に接続されたグランド端子とを有し、
     前記第2のコネクタは、前記電位的に隣接する二つの監視回路のうちの電位が高い第1監視回路と、前記電位的に隣接する二つの監視回路のうちの電位が低い第2監視回路とを電気的に接続する前記電源線によって、前記複数の監視回路のうちの前記第2監視回路よりも電位の低い第3監視回路を、前記複数の蓄電器群のうちの前記第3監視回路に対応する蓄電器群に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間に、電気的に接続する蓄電システム。
  5.  請求項4に記載の蓄電システムにおいて、
     前記電源線は容量性素子を含む蓄電システム。
  6.  請求項4又は5に記載の蓄電システムにおいて、
     前記電位的に隣接する二つの監視回路のうちの一方の監視回路の前記信号出力端子と、前記電位的に隣接する二つの監視回路のうちの他方の監視回路の前記信号入力端子とを電気的に接続する通信線をさらに備え、
     前記第1集積回路と前記第2集積回路とを電気的に接続する前記通信線は、前記第2コネクタを介して電気的に接続されている蓄電システム。
  7.  請求項4乃至6のいずれかに記載の蓄電システムにおいて、
     前記複数の監視回路の各々は、
     前記複数の監視回路の各々に対応する前記複数の蓄電器群の各々に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間の電圧を、前記電圧検出用端子を介して検出する電圧検出回路と、
     前記信号入力端子を介して入力される信号が入力される信号入力回路と、
     前記信号出力端子を介して出力される信号が出力される信号出力回路と、
     前記最上位の電位の蓄電器の正極と前記最下位の電位の蓄電器の負極との間の電圧が、前記電源端子及び前記グランド端子を介して入力され、前記電圧検出回路及び前記信号入出回路に前記グランド端子の電位を基準電位とした動作電圧を出力する電源回路とをさらに有する蓄電システム。
  8.  請求項6に記載の蓄電システムにおいて、
     前記電源線及び前記通信線は、前記第2のコネクタと、前記第1のコネクタ及び前記第2のコネクタとは異なる第3のコネクタとのうちのいずれかによって、前記複数の監視回路のうちの前記第3監視回路よりもさらに電位の低い第4監視回路と前記第3監視回路とを電気的に接続する蓄電システム。
  9.  請求項6に記載の蓄電システムにおいて、
     前記第2のコネクタは、第1コネクタ部品と、前記第1コネクタ部品に対して嵌め合わされる第2コネクタ部品とを有し、
     前記第1コネクタ部品には、前記第3監視回路に対応する前記蓄電器群に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間の電圧を前記第3監視回路に入力する電圧入力線と、
     前記第1監視回路及び前記第2監視回路を電気的に接続する前記電源線及び前記通信線とが取り付けられ、
     前記第2コネクタ部品には、前記第3監視回路に対応する前記蓄電器群に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間の前記電圧を前記第3監視回路へ出力する電圧出力線が取り付けられ、
     前記第2コネクタ部品は、
     前記第1監視回路と前記第2監視回路とを、前記電源線によって電気的に接続するための第1接続導体と、
     前記第1監視回路と、前記第2監視回路とを、前記通信線によって電気的に接続するための第2接続導体とを有する蓄電システム。
  10.  請求項9に記載の蓄電システムにおいて、
     前記複数の監視回路のうちの、前記第3監視回路に対して電位的に隣接し、前記第3監視回路よりも電位が低い第4監視回路と前記第3監視回路との間を、前記電源線及び前記通信線によって電気的に接続する第3のコネクタをさらに備え、
     前記第3のコネクタは、前記第3コネクタ部品と、前記第3コネクタ部品に対して嵌め合わされる第4コネクタ部品とを有し、
     前記第3コネクタ部品には、前記複数の蓄電器群のうちの前記第4監視回路に対応する蓄電器群に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間の電圧を前記第4監視回路に入力する電圧入力線と、前記第3監視回路及び前記第4監視回路に電気的に接続する前記電源線及び前記通信線が取り付けられ、
     前記第4コネクタ部品には、前記第4監視回路に対応する前記蓄電器群に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間の前記電圧を前記第4監視回路へ出力する電圧出力線が取り付けられ、
     前記第4コネクタ部品は、
     前記第2監視回路と前記第3監視回路とを、前記電源線によって電気的に接続するための第3接続導体と、
     前記第2監視回路と、前記第3監視回路とを、前記通信線によって電気的に接続するための第4接続導体とを有する蓄電システム。
  11.  請求項9に記載の蓄電システムにおいて、
     前記電源線及び前記通信線によって、前記第2監視回路と前記第3監視回路とを電気的に接続する、前記第1のコネクタ及び前記第2のコネクタとは異なる第3のコネクタをさらに備え、
     前記第3のコネクタは、第1コネクタ部品と、前記第1コネクタ部品に対して嵌め合わされる第2コネクタ部品とを有し、
     前記第1コネクタ部品には、前記第2監視回路及び前記第3監視回路を電気的に接続する前記電源線及び前記通信線が取り付けられ、
     前記第2コネクタ部品は、
     前記第2監視回路と前記第3監視回路とを、前記電源線によって電気的に接続するための第3接続導体と、
     前記第2監視回路と、前記第3監視回路とを、前記通信線によって電気的に接続するための第4接続導体とを有する蓄電システム。
  12.  互いに電気的に接続された蓄電器群を含み、前記複数の蓄電器群の各々が互いに電気的に接続された複数の蓄電器を含む蓄電ユニットと、前記複数の蓄電器群にそれぞれ対応する複数の監視回路を含み、前記複数の監視回路の各々が、前記複数の監視回路の各々に対応する前記複数の蓄電器群の各々に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間に、電気的に接続され、かつ前記複数の監視回路と前記複数の蓄電器群との接続順に応じて、前記複数の監視回路のうちの電位的に隣接する二つの監視回路が電気的に接続された制御ユニットとを有する蓄電システムを前記複数の蓄電器群に対して活線挿抜するための、蓄電システムの活線挿抜方法であって、
     前記電位的に隣接する二つの監視回路のうちの電位が高い第1監視回路を、前記第1監視回路に対応する、前記複数の蓄電器群のうちの第1蓄電器群に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間に電気的に接続するとともに、前記電位的に隣接する二つの監視回路のうちの電位が低い第2監視回路を、前記第2監視回路に対応する、前記複数の蓄電器群のうちの前記第1蓄電器群とは異なる第2蓄電器群に含まれる前記複数の蓄電器のそれぞれの正負極間に電気的に接続した後、前記第1監視回路と前記第2監視回路とを電気的に接続する蓄電システムの活線挿抜方法。
  13.  請求項12に記載の蓄電システムの活線挿抜方法において、
     前記複数の監視回路と、前記複数の監視回路の各々に対応する前記複数の蓄電器群の各々に含まれる前記複数の蓄電器とを、前記複数の蓄電器群どうしの電気的な直列接続の最高電位側から最低電位側に向かって順番に電気的に接続する蓄電システムの活線挿抜方法。
  14.  請求項12又は13に記載の蓄電システムの活線挿抜方法において、
     前記複数の監視回路のうちの前記第2監視回路よりも電位の低い他の監視回路と、前記他の監視回路に対応する、前記複数の蓄電器群のうちの前記第1蓄電器群及び前記第2蓄電器群とは異なる他の蓄電器群に含まれる前記複数の蓄電器とを、電気的に接続するタイミングと同じタイミングで、前記第1監視回路と前記第2監視回路とを電気的に接続する蓄電システムの活線挿抜方法。
  15.  請求項14に記載の蓄電システムの活線挿抜方法において、
     前記他の監視回路は、前記第2監視回路の次に電位が低い蓄電システムの活線挿抜方法。
  16.  請求項12乃至15のいずれかに記載の蓄電システムの活線挿抜方法において、さらに、
     前記複数の蓄電器群のいずれか一つの蓄電器群を、前記いずれか一つの蓄電器群に対応する、前記複数の監視回路のうちの第3監視回路から電気的に分離して、別の蓄電器群に交換する場合には、前記第3監視回路を、前記第3監視回路に電気的に直列に接続された他の監視回路から電気的に分離した後、前記第3監視回路を、交換対象である前記いずれか一つの蓄電器群から電気的に分離する蓄電システムの活線挿抜方法。
  17.  請求項16に記載の蓄電システムの活線挿抜方法において、さらに、
     前記交換対象である前記いずれか一つの蓄電器群を前記別の蓄電器群に交換した場合には、前記別の蓄電器群と前記第3監視回路とを電気的に接続した後、前記他の監視回路を前記第3監視回路に電気的に接続する蓄電システムの活線挿抜方法。
  18.  請求項12乃至15のいずれかに記載の蓄電システムの活線挿抜方法において、さらに、
     前記複数の蓄電器群のいずれか一つの蓄電器群を、前記いずれか一つの蓄電器群に対応する、前記複数の監視回路のうちの第3監視回路から電気的に分離して、別の蓄電器群に交換する場合であり、かつ前記複数の監視回路が前記第3監視回路よりも電位の低い第4監視回路を含む場合には、前記複数の蓄電器群のうちの前記第4監視回路にそれぞれ対応する蓄電器群からの前記第4監視回路の電気的な分離と、前記第4監視回路相互間の電気的な分離とを、電位の低い方から順に、接続手順とは逆の分離手順にしたがって実施し、
     前記第3監視回路に電気的に接続された他の監視回路と前記第3監視回路とを電気的に分離した後、前記第3監視回路を前記交換対象である前記いずれか一つの蓄電器群から電気的に分離し、
     前記接続手順は、電位の高い方から順に、前記第4監視回路のうちの電位的に隣接する二つの隣接監視回路と、前記第4監視回路のうちの電位的に隣接する前記二つの監視回路に対応する蓄電器群とを電気的に接続した後、前記第4監視回路のうちの電位的に隣接する前記二つの隣接監視回路どうしを電気的に直列に接続するという手順である蓄電システムの活線挿抜方法。
  19.  請求項18に記載の蓄電システムの活線挿抜方法において、さらに、
     前記交換対象である前記いずれか一つの蓄電器群を前記別の蓄電器群に交換した場合には、前記別の蓄電器群と、前記第3監視回路とを電気的に接続した後、前記他の監視回路を前記第3監視回路に電気的に接続し、
     前記複数の蓄電器群のうちの前記第4監視回路にそれぞれ対応する蓄電器群に対する前記第4監視回路の電気的な接続と、前記第4監視回路相互間の電気的な接続とを、前記接続手順にしたがって実施する蓄電システムの活線挿抜方法。
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