WO2013061358A1 - 蓄電システム - Google Patents

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WO2013061358A1
WO2013061358A1 PCT/JP2011/005935 JP2011005935W WO2013061358A1 WO 2013061358 A1 WO2013061358 A1 WO 2013061358A1 JP 2011005935 W JP2011005935 W JP 2011005935W WO 2013061358 A1 WO2013061358 A1 WO 2013061358A1
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current
line
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controller
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石下　晃生
啓司 海田
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a power storage system including a power storage device in which a plurality of power storage elements are connected in series, and each power storage element includes a current breaker.
  • Patent Document 1 describes a unit cell incorporating a current breaker.
  • the internal pressure of the unit cell may increase due to the generation of gas.
  • the current breaker interrupts the current path inside the cell due to deformation.
  • an assembled battery When considering application to a storage battery for driving such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, an assembled battery may be configured by connecting a plurality of single cells with a built-in current breaker in series.
  • the voltage of the assembled battery may be applied between the terminals of the current breaker.
  • the current breaker may be configured to withstand a high voltage, but in this case, the current breaker is increased in size or the cost of the current breaker is increased.
  • the power storage system includes a power storage device, a relay, a plurality of smoothing capacitors, and a current limiting resistor.
  • the power storage device includes a plurality of power storage elements connected in series. Each power storage element includes a current breaker that blocks a current path inside the power storage element.
  • the plurality of smoothing capacitors are connected in series between a positive electrode line and a negative electrode line that connect the power storage device to the load.
  • the relays are respectively disposed on the positive electrode line, the negative electrode line, and the intermediate line.
  • the intermediate line connects a connection point between two power storage elements included in the power storage device and a connection point between a plurality of smoothing capacitors.
  • a current limiting resistor is also arranged in the intermediate line.
  • the voltage applied between the terminals of the current breaker can be reduced. Since the intermediate line is connected to the power storage device, a plurality of power storage elements constituting the power storage device can be divided with the connection point of the intermediate line as a boundary. When the intermediate line is omitted, the voltage of the power storage device may be applied between the terminals of the current breaker in the operating state. On the other hand, the voltage applied between the terminals of the current breaker can be made lower than the voltage of the power storage device by separating the plurality of power storage elements constituting the power storage device using the intermediate line.
  • the current breaker can be simplified for a structure that can withstand high voltages. Thereby, the enlargement of a current breaker can be suppressed or cost increase can be suppressed.
  • the current limiting resistor in the intermediate line, it is possible to prevent an inrush current from flowing through the smoothing capacitor when the smoothing capacitor is precharged.
  • the power storage devices can be divided into a first group and a second group that include approximately the same number of power storage elements.
  • the intermediate line can be connected to connection points of the first group and the second group.
  • a smoothing capacitor can be connected in parallel to the first group via a positive electrode line and an intermediate line.
  • a smoothing capacitor can be connected in parallel to the second group via a negative electrode line and an intermediate line.
  • the controller can control each relay on and off.
  • the controller When connecting the power storage device to a load, the controller first switches a relay disposed on one of the positive line and the negative line and the intermediate line from off to on. Next, the controller switches the relay disposed on the other of the positive electrode line and the negative electrode line from off to on.
  • each relay By controlling each relay in this manner, it is possible to prevent a rush current from flowing through the smoothing capacitor by flowing a current through the current limiting resistor arranged in the intermediate line.
  • the current value flowing through the positive electrode line can be detected using the first current sensor, and the current value flowing through the negative electrode line can be detected using the second current sensor.
  • the controller can acquire the value of the current flowing through the intermediate line using the detection results of the first current sensor and the second current sensor. Since the current limiting resistor is arranged in the intermediate line, the heat generation state of the current limiting resistor can be monitored by acquiring the current value flowing through the intermediate line.
  • the controller can limit charging / discharging of the power storage device. By limiting charging / discharging of the power storage device, the value of the current flowing through the intermediate line (current limiting resistor) can be reduced, and heat generation of the current limiting resistor can be suppressed.
  • the upper limit power that allows charging or discharging of the power storage device can be reduced.
  • the relays arranged in the positive line, the negative line, and the intermediate line can be turned off. By turning off the relay, charging / discharging of the power storage device is not performed, and current can be prevented from flowing through the intermediate line (current limiting resistor).
  • the temperature of the current limiting resistor can be detected using a temperature sensor.
  • the controller can limit charging / discharging of the power storage device in response to an increase in temperature detected by the temperature sensor.
  • the temperature of the current limiting resistor rises, by limiting charging / discharging of the power storage device, the value of the current flowing through the current limiting resistor can be reduced, and heat generation of the current limiting resistor can be suppressed.
  • the upper limit power that allows charging or discharging of the power storage device can be reduced.
  • the relays arranged in the positive line, the negative line, and the intermediate line can be turned off. By turning off the relay, charging / discharging of the power storage device is not performed, and current can be prevented from flowing through the intermediate line (current limiting resistor).
  • FIG. 6 is a flowchart showing a part of processing of the battery system which is Embodiment 2.
  • 6 is a flowchart showing a part of processing of the battery system which is Embodiment 2.
  • 6 is a flowchart showing a part of processing of the battery system which is Embodiment 2.
  • 6 is a diagram illustrating a configuration of a battery system that is Embodiment 3.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a part of processing of the battery system which is Embodiment 3.
  • 6 is a flowchart showing a part of processing of the battery system which is Embodiment 3.
  • 6 is a flowchart showing a part of processing of the battery system which is Embodiment 3.
  • 6 is a flowchart showing a part of processing of the battery system which is Embodiment 3.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a battery system.
  • the battery system of this example is mounted on a vehicle.
  • the vehicle includes a hybrid vehicle and an electric vehicle.
  • the hybrid vehicle includes an engine or a fuel cell in addition to the assembled battery as a power source for running the vehicle.
  • An electric vehicle includes only an assembled battery as a power source for running the vehicle.
  • the assembled battery (power storage device) 10 includes a plurality of single cells (power storage elements) 11 connected in series.
  • a secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery can be used.
  • An electric double layer capacitor (capacitor) can be used instead of the secondary battery.
  • the number of unit cells 11 can be appropriately set in consideration of the required output of the assembled battery 10 and the like.
  • the plurality of single cells 11 are connected in series, but the plurality of single cells 11 connected in parallel may be included in the assembled battery 10.
  • the system main relay SMR-B is arranged on the positive electrode line PL of the assembled battery 10.
  • System main relay SMR-B receives control signal B from controller 50 and switches between on and off.
  • the system main relay SMR-G is disposed on the negative electrode line NL of the assembled battery 10.
  • System main relay SMR-G receives control signal G from controller 50 and switches between on and off.
  • the controller 50 has a built-in memory 51.
  • the memory 51 stores a program for operating the controller 50 and various information.
  • the memory 51 can also be arranged outside the controller 50.
  • the capacitors C1 and C2 are connected in series between the positive electrode line PL and the negative electrode line NL. One end of the capacitor C1 is connected to the positive line PL, and one end of the capacitor C2 is connected to the negative line NL. Capacitors C1 and C2 are used to smooth the current between positive line PL and negative line NL.
  • the system main relay SMR-C and the current limiting resistor R are arranged in the intermediate line ML.
  • the current limiting resistor R is used to suppress inrush current from flowing through the load when the assembled battery 10 is connected to the load.
  • System main relay SMR-C receives control signal C from controller 50 and switches between on and off.
  • One end of the intermediate line ML is connected to a connection point of the first battery group 10A and the second battery group 10B included in the assembled battery 10.
  • the other end of the intermediate line ML is connected to a connection point between the capacitors C1 and C2.
  • Capacitor C1 is connected in parallel with first battery group 10A via positive electrode line PL and intermediate line ML.
  • the capacitor C2 is connected in parallel with the second battery group 10B via the negative electrode line NL and the intermediate line ML.
  • the number of the single cells 11 included in the first battery group 10A and the second battery group 10B is substantially equal to each other.
  • the number of the single cells 11 is substantially equal, the case where the number of the single cells 11 is the same and the case where the number of the single cells 11 are slightly different are included.
  • the booster circuit 20 boosts the output voltage of the assembled battery 10 and outputs the boosted power to the inverter 30.
  • the step-up circuit 20 can step down the output voltage of the inverter 30 and output the step-down power to the assembled battery 10.
  • the booster circuit 20 includes a reactor 21, diodes 22 and 23, and transistors (npn transistors) 24 and 25 as switching elements.
  • Reactor 21 has one end connected to system main relay SMR-B and the other end connected to the connection point of transistors 24 and 25.
  • the transistors 24 and 25 are connected in series, and a control signal from the controller 50 is input to the bases of the transistors 24 and 25.
  • the transistors 24 and 25 are switched between on and off in response to a control signal from the controller 50.
  • Diodes 22 and 23 are connected between the collectors and emitters of the transistors 24 and 25 so that current flows from the emitter side to the collector side, respectively.
  • the anodes of the diodes 22 and 23 are connected to the emitters of the transistors 24 and 25, and the cathodes of the diodes 22 and 23 are connected to the collectors of the transistors 24 and 25.
  • an IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • a power switching element such as a power MOSFET (Metal / Oxide / Semiconductor / Field-Effect / Transistor) can also be used.
  • the controller 50 When performing the boosting operation of the booster circuit 20, the controller 50 turns on the transistor 25 and turns off the transistor 24. Thereby, a current flows from the assembled battery 10 to the reactor 21, and magnetic energy corresponding to the amount of current is accumulated in the reactor 21. Next, the controller 50 switches current from the reactor 21 to the inverter 30 via the diode 22 by switching the transistor 25 from on to off. Thereby, the energy accumulated in the reactor 21 is released, and the boosting operation is performed.
  • the controller 50 When performing the step-down operation, the controller 50 turns on the transistor 24 and turns off the transistor 25. Thereby, the electric power from the inverter 30 is supplied to the assembled battery 10, and the assembled battery 10 is charged.
  • the booster circuit 20 is provided, but the booster circuit 20 may be omitted.
  • the inverter 30 converts the DC power from the assembled battery 10 into AC power and outputs the AC power to the motor / generator 40.
  • As the motor / generator 40 a three-phase AC motor can be used.
  • Motor generator 40 receives AC power from inverter 30 and generates kinetic energy for running the vehicle. The kinetic energy generated by the motor generator 40 is transmitted to the wheels.
  • the motor generator 40 converts kinetic energy generated during braking of the vehicle into electrical energy.
  • the AC power generated by the motor / generator 40 is output to the assembled battery 10 after being converted into DC power by the inverter 30.
  • the assembled battery 10 can store regenerative power.
  • the assembled battery 10 can be charged using power from an external power source.
  • the external power source is a power source disposed outside the vehicle, and for example, a commercial power source can be used as the external power source.
  • a charger can be added to the battery system shown in FIG.
  • the external power supply supplies AC power
  • the charger can convert AC power into DC power and supply DC power to the assembled battery 10.
  • DC power can be supplied to the assembled battery 10.
  • FIG. 2 shows the configuration of the unit cell 11.
  • the unit cell 11 includes a power generation element 11 a that charges and discharges, and a current breaker 11 b that blocks a current flowing through the unit cell 11.
  • the power generation element 11a can be composed of, for example, a positive electrode element, a negative electrode element, and a separator disposed between the positive electrode element and the negative electrode element.
  • the positive electrode element has a current collector plate and a positive electrode active material layer
  • the negative electrode element has a current collector plate and a negative electrode active material layer.
  • An electrolyte solution is infiltrated into the separator, the positive electrode active material layer, and the negative electrode active material layer. Instead of using the electrolytic solution, a solid electrolyte can also be used.
  • the current breaker 11b is built in the single battery 11 and cuts off the current flowing through the single battery 11 when the single battery 11 is in an overcharged state or the like.
  • a valve that deforms according to the internal pressure of the unit cell 11 can be used. Gas may be generated inside the cell 11 due to overcharging of the cell 11 or the like. Since the internal pressure of the unit cell 11 increases due to the generation of gas, the valve can be deformed as the internal pressure increases. By deforming the valve and mechanically disconnecting the power generation element 11a, the current path flowing through the unit cell 11 can be interrupted.
  • the current breaker 11b is not limited to the configuration including the valve described above. In other words, the current breaker 11b only needs to be able to interrupt the current path inside the unit cell 11 in order to avoid an abnormal state of the unit cell 11.
  • a fuse or the like can be used as the current breaker 11b. If a fuse is used, the fuse can be blown when a current of a predetermined value or more flows through the unit cell 11 (fuse).
  • the operation of the battery system of the present embodiment will be described using the flowchart shown in FIG.
  • the process shown in FIG. 3 is executed by the controller 50.
  • the process shown in FIG. 3 is executed when the ignition switch of the vehicle is switched from OFF to ON.
  • the system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G are turned off.
  • step S101 the controller 50 determines whether or not there is a request for activation (Ready-ON) of the battery system. When there is a request to start the battery system, the process proceeds to step S102.
  • step S102 the controller 50 switches the system main relays SMR-B and SMR-C from off to on.
  • the capacitor C1 is precharged by the current from the assembled battery 10 (first battery group 10A).
  • the capacitor C1 is precharged, since a current flows through the current limiting resistor R, it is possible to suppress an inrush current from flowing through the capacitor C1.
  • step S103 the controller 50 switches the system main relay SMR-G from off to on.
  • the capacitor C ⁇ b> 2 is precharged by the current from the assembled battery 10.
  • the capacitor C2 is precharged, since the current from the second battery group 10B flows through the current limiting resistor R, it is possible to suppress the inrush current from flowing through the capacitor C2.
  • system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G connection between battery pack 10 and booster circuit 20 is completed.
  • the system main relay SMR-G is switched from OFF to ON after the system main relays SMR-B and SMR-C are switched from OFF to ON.
  • the present invention is not limited to this.
  • the system main relay SMR-B can be switched from OFF to ON after the system main relays SMR-C and SMR-G are switched from OFF to ON.
  • the system main relay SMR-C connected in series with the current limiting resistor R may be switched from OFF to ON first.
  • the first battery group 10A When the assembled battery 10 is being discharged, for example, when the current breaker 11b of the cells 11 included in the first battery group 10A is activated, the first battery group 10A is interposed between the terminals of the current breaker 11b. A voltage corresponding to is applied. Since the current of the second battery group 10B can flow to the capacitors C1 and C2 via the intermediate line ML, the voltage of the second battery group 10B is applied between the terminals of the current breaker 11b in the activated state. Can be suppressed.
  • the voltage of the first battery group 10A is mainly between the terminals of the current breaker 11b. A corresponding reverse voltage is applied. If the intermediate line ML is omitted, a reverse voltage corresponding to the voltage of the assembled battery 10 is applied between the terminals of the current breaker 11b. Since the voltage of the first battery group 10A is lower than the voltage of the assembled battery 10, the voltage applied between the terminals of the current breaker 11b can be reduced according to the present embodiment.
  • the terminals of the current breaker 11b in the activated state are A voltage corresponding to the voltage of one battery group 10A and the capacitor C1 is applied.
  • the intermediate line ML By using the intermediate line ML, a charging current can be passed through the second battery group 10B.
  • the voltage of the capacitor C1 rises.
  • a voltage corresponding to the difference between the voltage of the first battery group 10A and the voltage of the capacitor C1 is applied between the terminals of the current breaker 11b in the operating state.
  • the intermediate line ML is omitted, a voltage corresponding to the difference between the voltage of the assembled battery 10 and the voltages of the capacitors C1 and C2 is applied between the terminals of the current breaker 11b in the activated state. Since the voltage of the first battery group 10A is lower than the voltage of the assembled battery 10, the voltage applied between the terminals of the current breaker 11b can be reduced according to the present embodiment.
  • the vehicle when one of the battery groups 10A and 10B fails, the vehicle can be driven using the output of the battery group that does not fail. For example, when the current breaker 11b of the unit cells 11 included in the first battery group 10A is activated, the vehicle can be driven using the output of the second battery group 10B.
  • the current limiting resistor R is arranged in the intermediate line ML, but the current limiting resistor R can also be arranged in the positive electrode line PL or the negative electrode line NL.
  • the timing at which the system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G are switched from OFF to ON may be changed according to the position of the current limiting resistor R.
  • the system main relay SMR-C connected in series with the current limiting resistor R may be switched from off to on first. Thereby, a current can be passed through the current limiting resistor R, and an inrush current can be suppressed.
  • the current limiting resistor R and the system main relay SMR-C are arranged in the intermediate line ML, but the current limiting resistor R and the system main relay SMR-C can be omitted. Further, the system main relay SMR-C can be omitted, and only the current limiting resistor R can be provided in the intermediate line ML.
  • FIG. 4 shows the configuration of the battery system of this example.
  • symbol is used and detailed description is abbreviate
  • the current sensor 61 is disposed on the positive line PL, and the current sensor 62 is disposed on the negative line NL.
  • the controller 50 receives the outputs of the current sensors 61 and 62 and acquires the current values flowing through the positive line PL and the negative line NL.
  • the current value when the assembled battery 10 is discharged can be a negative value
  • the current value when the assembled battery 10 is charged can be a positive value.
  • the current value when the assembled battery 10 is charged and discharged can be detected.
  • the abnormality determination of the current sensors 61 and 62 can be performed by comparing the current values detected by the current sensors 61 and 62.
  • the current values flowing through the positive electrode line PL and the negative electrode line NL are equal to each other. If the current sensors 61 and 62 are in a normal state, the current value detected by the current sensor 61 and the current value detected by the current sensor 62 are equal to each other. If one of the current sensors 61 and 62 is in an abnormal state, the current value detected by the current sensor 61 and the current value detected by the current sensor 62 are different from each other. Therefore, by comparing the current values detected by the current sensors 61 and 62, it can be determined whether or not any of the current sensors 61 and 62 is in an abnormal state.
  • the current flowing through the intermediate line ML in other words, the current flowing through the current limiting resistor R can be monitored.
  • the current limiting resistor R generates heat.
  • the current limiting resistor R can be prevented from generating heat by limiting the current flowing through the current limiting resistor R.
  • the intermediate line ML is provided as in the first embodiment, when the current breaker 11b of the unit cell 11 is activated, the voltage applied between the terminals of the current breaker 11b is reduced. be able to. Further, since the current limiting resistor R is provided in the intermediate line ML, it is possible to prevent an inrush current from flowing.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining a part of processing in the battery system of the present embodiment. The process shown in FIG. 5 is executed by the controller 50.
  • step S201 the controller 50 acquires a current value I1 flowing through the positive electrode line PL and a current value I2 flowing through the negative electrode line NL based on the outputs of the current sensors 61 and 62.
  • step S202 the controller 50 calculates a deviation ⁇ I between the current values I1 and I2 acquired in step S201. Specifically, the controller 50 calculates the deviation ⁇ I by subtracting the current value I2 from the current value I1.
  • the deviation ⁇ I is a current value flowing through the current limiting resistor R. Depending on charging / discharging of the battery pack 10, the deviation ⁇ I is a positive or negative value.
  • the controller 50 calculates the first threshold value Ic1.
  • the first threshold value Ic1 is a value related to the current value, and is used to determine whether or not the current limiting resistor R is in an abnormal state.
  • the abnormal state is an abnormality accompanying heat generation of the current limiting resistor R.
  • the first threshold value Ic1 may be a fixed value or may be changed according to the usage environment of the assembled battery 10.
  • a map showing the correspondence between the usage environment of the assembled battery 10 and the first threshold value Ic1 is prepared in advance, and the first threshold value corresponding to the usage environment of the assembled battery 10 is prepared using the map. Ic1 can be determined. Information about the map can be stored in the memory 51.
  • the temperature of the assembled battery 10 As the usage environment of the assembled battery 10, for example, the temperature of the assembled battery 10, the temperature outside the assembled battery 10, and the temperature of the heat exchange medium used for temperature adjustment of the assembled battery 10 can be considered.
  • the map described above can be created in consideration of at least one of these temperatures.
  • the current limiting resistor R can be disposed at a position adjacent to the assembled battery 10 together with the system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G.
  • the first threshold value Ic1 can be determined by considering the temperature described above.
  • a temperature sensor is arranged on the surface of the assembled battery 10 or the like, the temperature of the assembled battery 10 can be acquired from the output of the temperature sensor. If a temperature sensor is arranged outside the assembled battery 10, the temperature outside the assembled battery 10 can be acquired from the output of the temperature sensor. If the temperature sensor is arranged in the path for supplying the heat exchange medium to the assembled battery 10, the temperature of the heat exchange medium can be acquired from the output of the temperature sensor.
  • the assembled battery 10 generates heat, a heat exchange medium for cooling the assembled battery 10 is used, and when the assembled battery 10 is cooled, a heat exchange medium for warming the assembled battery 10 is used.
  • a gas or a liquid can be used as the heat exchange medium.
  • step S204 the controller 50 determines whether or not the deviation ⁇ I calculated in step S202 is larger than the first threshold value Ic1 calculated in step S203. Since the deviation ⁇ I indicates a positive or negative value according to charging / discharging of the assembled battery 10, when comparing the deviation ⁇ I and the first threshold value Ic1, the absolute value of the deviation ⁇ I should be compared with the first threshold value Ic1. Can do. When the deviation ⁇ I is larger than the first threshold value Ic1, the process proceeds to step S205. Otherwise, the process is terminated.
  • step S205 the controller 50 measures the time t1 by using a timer.
  • the time t1 is a time (duration) during which the deviation ⁇ I is larger than the first threshold value Ic1.
  • step S206 the controller 50 determines whether or not the time t1 measured in step S205 is longer than the predetermined time t_th1.
  • the predetermined time t_th1 can be set as appropriate, and information regarding the predetermined time t_th1 can be stored in the memory 51.
  • the input / output of the battery pack 10 is limited depending on the relationship between the measurement time t1 and the predetermined time t_th1.
  • the predetermined time t_th1 is shortened, the input / output of the battery pack 10 is more likely to be restricted. Further, the longer the predetermined time t_th1, the more difficult the input / output of the assembled battery 10 is restricted. Considering this point and the heat generation state of the current limiting resistor R, the predetermined time t_th1 can be appropriately set.
  • step S207 it is determined that the current limiting resistor R generates excessive heat, and the value of the current flowing through the current limiting resistor R needs to be limited.
  • step S207 the controller 50 limits input / output (charging / discharging) of the assembled battery 10.
  • the input / output of the assembled battery 10 is controlled so that the input power or output power of the assembled battery 10 does not exceed a predetermined allowable power.
  • the allowable power is a maximum value (upper limit power) that allows input / output of the battery pack 10 and is set for each of the input power and the output power.
  • the allowable power can be changed. As the allowable power decreases, the input / output of the battery pack 10 is limited.
  • the allowable power can be decreased step by step. For example, a plurality of different threshold values are provided, and the allowable power can be reduced each time the deviation ⁇ I becomes larger than each threshold value. Also, a plurality of different predetermined times are provided, and the allowable power can be reduced each time the measurement time t1 passes the predetermined time. On the other hand, the allowable power may be set to 0 so that the assembled battery 10 is not input / output.
  • the present invention is not limited to this.
  • the input / output of the battery pack 10 can be limited at the timing when the deviation ⁇ I becomes larger than the first threshold value Ic1.
  • the processing in steps S205 and S206 can be omitted in FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining a part of processing in the battery system of the present embodiment.
  • the process shown in FIG. 6 is executed by the controller 50.
  • the same processes as those described in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • step S208 the controller 50 calculates the second threshold value Ic2.
  • the second threshold value Ic2 is used to determine whether or not the current limiting resistor R is in an abnormal state (heat generation abnormality).
  • the second threshold value Ic2 can be a value larger than the first threshold value Ic1.
  • the second threshold value Ic2 may be a fixed value or may be changed according to the usage environment of the assembled battery 10.
  • a map showing the correspondence between the usage environment of the assembled battery 10 and the second threshold value Ic2 is prepared in advance, and the map is used.
  • the second threshold value Ic2 corresponding to the usage environment of the assembled battery 10 can be determined.
  • step S209 the controller 50 determines whether or not the deviation ⁇ I calculated in step S202 is larger than the second threshold value Ic2 calculated in step S208. Since the deviation ⁇ I indicates a negative or positive value due to charging / discharging of the assembled battery 10, when comparing the deviation ⁇ I and the second threshold value Ic2, the absolute value of the deviation ⁇ I can be compared with the second threshold value Ic2. . When the deviation ⁇ I is larger than the second threshold value Ic2, the process proceeds to step S210. Otherwise, the process ends.
  • step S210 the controller 50 measures the time t2 by using a timer.
  • the time t2 is a time (duration) during which the deviation ⁇ I is larger than the second threshold value Ic2.
  • step S211 the controller 50 determines whether or not the time t2 measured in step S210 is longer than the predetermined time t_th2.
  • the predetermined time t_th2 can be set as appropriate, and information regarding the predetermined time t_th2 can be stored in the memory 51.
  • the predetermined time t_th2 may be the same as or different from the predetermined time t_th1 used in step S206 of FIG.
  • the system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G are switched from on to off, and input / output of the assembled battery 10 is not performed. .
  • step S212 the controller 50 switches the system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G from on to off. Thereby, input / output of the assembled battery 10 is not performed. If the vehicle of this embodiment is a hybrid vehicle, the vehicle can be driven using the output of the engine or fuel cell.
  • the second threshold value Ic2 is larger than the first threshold value Ic1, but can be set to the same value as the first threshold value Ic1.
  • the process shown in FIG. 6 can be prioritized over the process shown in FIG.
  • step S212 the system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G are switched from on to off, but only the system main relay SMR-C can be switched from on to off. Even in this case, heat generation of the current limiting resistor R can be suppressed.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining a part of processing in the battery system of the present embodiment.
  • the process shown in FIG. 7 is executed by the controller 50.
  • the same processes as those described in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the process shown in FIG. 7 can be performed mainly after the system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G are turned off by the process of step S212 shown in FIG.
  • step S213 the controller 50 calculates the third threshold value Ic3.
  • the third threshold value Ic3 is used to determine whether or not the current limiting resistor R is in a normal state.
  • the normal state refers to a state where the current limiting resistor R does not generate excessive heat.
  • the third threshold value Ic3 can be set to a value smaller than the first threshold value Ic1 and the second threshold value IC2.
  • the third threshold value Ic3 may be a fixed value or may be changed according to the usage environment of the assembled battery 10.
  • a map showing the correspondence between the use environment of the assembled battery 10 and the third threshold value Ic3 is prepared in advance.
  • the third threshold value Ic3 corresponding to the usage environment of the assembled battery 10 can be determined using the map.
  • step S214 the controller 50 determines whether or not the deviation ⁇ I calculated in step S202 is smaller than the third threshold value Ic3 calculated in step S213. Since the deviation ⁇ I indicates a negative or positive value according to charging / discharging of the assembled battery 10, when comparing the deviation ⁇ I and the third threshold value Ic3, the absolute value of the deviation ⁇ I should be compared with the third threshold value Ic3. Can do. When the deviation ⁇ I is smaller than the third threshold value Ic3, the process proceeds to step S215. Otherwise, the process is terminated.
  • step S215 the controller 50 measures time t3 by using a timer.
  • the time t3 is a time (duration) during which the deviation ⁇ I is smaller than the third threshold value Ic3.
  • step S216 the controller 50 determines whether or not the time t3 measured in step S215 is longer than the predetermined time t_th3.
  • the predetermined time t_th3 can be set as appropriate, and information on the predetermined time t_th3 can be stored in the memory 51.
  • the predetermined time t_th3 may be the same as or different from the predetermined time t_th1 used in step S206 in FIG. 5 and the predetermined time t_th2 used in step S211 in FIG.
  • the system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G are switched from OFF to ON, and input / output of the assembled battery 10 is started.
  • the predetermined time t_th3 is lengthened, input / output of the assembled battery 10 is less likely to be started. In consideration of this point and the heat generation state of the current limiting resistor R, the predetermined time t_th3 can be appropriately set.
  • step S217 the controller 50 switches the system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G from off to on.
  • the method for switching the system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G from OFF to ON is the same as the processing shown in FIG.
  • the input / output of the assembled battery 10 may or may not be restricted.
  • the input / output limitation can be released according to the relationship between the deviation ⁇ I and the first threshold value Ic1. That is, when the deviation ⁇ I is smaller than the first threshold value Ic1, the input / output restriction of the assembled battery 10 can be released. On the other hand, when the deviation ⁇ I is larger than the first threshold value Ic1, the input / output of the assembled battery 10 can be continuously limited.
  • the present invention is not limited to this. Specifically, at the timing when the deviation ⁇ I becomes smaller than the third threshold value Ic3, the system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G are turned on to start input / output of the assembled battery 10. it can. In other words, the processing in steps S215 and S216 can be omitted in FIG.
  • FIG. 8 shows the configuration of the battery system of this example.
  • symbol is used and detailed description is abbreviate
  • the temperature sensor 63 detects the temperature of the current limiting resistor R and outputs the detection result to the controller 50.
  • the temperature sensor 63 only needs to be able to detect the temperature of the current limiting resistor R, and the position where the temperature sensor 63 is disposed can be set as appropriate.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining a part of processing in the battery system of this embodiment. The process shown in FIG. 9 is executed by the controller 50.
  • step S301 the controller 50 acquires the temperature Tr of the current limiting resistor R based on the output of the temperature sensor 63.
  • step S302 the controller 50 calculates a first threshold value TR1.
  • the first threshold value TR1 is a value related to temperature, and is used to determine whether or not the temperature of the current limiting resistor R is in an abnormal state.
  • the first threshold value TR1 may be a fixed value or may be changed according to the usage environment of the assembled battery 10.
  • a map showing the correspondence between the usage environment of the assembled battery 10 and the first threshold value TR1 is prepared in advance, and the first threshold value corresponding to the usage environment of the assembled battery 10 is used using the map. TR1 can be determined.
  • the temperature of the assembled battery 10 As the usage environment of the assembled battery 10, for example, the temperature of the assembled battery 10, the temperature outside the assembled battery 10, and the temperature of the heat exchange medium used for temperature adjustment of the assembled battery 10 can be considered.
  • the map described above can be created in consideration of at least one of these temperatures. These temperatures can be obtained by the method described in the second embodiment.
  • step S303 the controller 50 determines whether or not the temperature Tr detected in step S301 is higher than the first threshold value TR1 calculated in step S302. When the detected temperature Tr is higher than the first threshold value TR1, the process proceeds to step S304. Otherwise, the process ends.
  • step S304 the controller 50 measures the time t1 by using a timer.
  • the time t1 is a time (duration time) during which the detected temperature Tr is higher than the first threshold value TR1.
  • step S305 the controller 50 determines whether or not the time t1 measured in step S304 is longer than the predetermined time t_th1.
  • the predetermined time t_th1 can be set as appropriate, and information regarding the predetermined time t_th1 can be stored in the memory 51.
  • the input / output of the battery pack 10 is limited depending on the relationship between the measurement time t1 and the predetermined time t_th1.
  • the predetermined time t_th1 is shortened, the input / output of the battery pack 10 is more likely to be restricted. Further, the longer the predetermined time t_th1, the more difficult the input / output of the assembled battery 10 is restricted. Considering this point and the heat generation state of the current limiting resistor R, the predetermined time t_th1 can be appropriately set.
  • step S306 the controller 50 restricts input / output (charging / discharging) of the assembled battery 10.
  • the method for limiting the input / output of the assembled battery 10 is the same as the method described in the second embodiment.
  • the present invention is not limited to this.
  • the input / output of the battery pack 10 can be restricted at the timing when the detected temperature Tr becomes higher than the first threshold value TR1.
  • the processing in steps S304 and S305 can be omitted in FIG.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining a part of the processing in the battery system of the present embodiment.
  • the process shown in FIG. 10 is executed by the controller 50.
  • the same processes as those described in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • step S307 the controller 50 calculates the second threshold value TR2.
  • the second threshold value TR2 is used for determining whether or not the temperature of the current limiting resistor R is in an abnormal state.
  • the second threshold value TR2 can be a temperature higher than the first threshold value TR1.
  • the second threshold value TR2 may be a fixed value or may be changed according to the usage environment of the assembled battery 10.
  • a map showing the correspondence between the use environment of the assembled battery 10 and the second threshold value TR2 is prepared in advance, and the map is used to The second threshold value TR2 corresponding to the usage environment can be determined.
  • step S308 the controller 50 determines whether or not the temperature Tr detected in step S301 is higher than the second threshold value TR2 calculated in step S307. When the detected temperature Tr is higher than the second threshold value TR2, the process proceeds to step S309. Otherwise, the process ends.
  • step S309 the controller 50 measures the time t2 by using a timer.
  • the time t2 is a time (elapsed time) during which the detected temperature Tr is higher than the second threshold value TR2.
  • step S310 the controller 50 determines whether or not the time t2 measured in step S309 is longer than the predetermined time t_th2.
  • the predetermined time t_th2 can be set as appropriate, and information regarding the predetermined time t_th2 can be stored in the memory 51.
  • the predetermined time t_th2 may be the same as or different from the predetermined time t_th1 used in step S305 of FIG.
  • the system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G are switched from on to off, and input / output of the assembled battery 10 is not performed. .
  • step S311 the controller 50 switches the system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G from on to off. Thereby, input / output of the assembled battery 10 is not performed. If the vehicle of this embodiment is a hybrid vehicle, the vehicle can be driven using the output of the engine or fuel cell.
  • the second threshold value TR2 is higher than the first threshold value TR1, but may be the same value as the first threshold value TR1.
  • the process shown in FIG. 10 can be prioritized over the process shown in FIG.
  • step S311 the system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G are turned off, but only the system main relay SMR-C can be turned off. Even in this case, heat generation of the current limiting resistor R can be suppressed.
  • the present invention is not limited to this. Specifically, at the timing when the temperature Tr of the current limiting resistor R becomes higher than the second threshold value TR2, the system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G are turned off and the input / output of the assembled battery 10 is performed. Can be avoided. In other words, the processing in steps S309 and S310 can be omitted in FIG.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining a part of processing in the battery system of the present embodiment.
  • the process shown in FIG. 11 is executed by the controller 50.
  • the same processes as those described in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the process shown in FIG. 11 can be performed mainly after the system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G are turned off by the process of step S311 shown in FIG.
  • step S312 the controller 50 calculates a third threshold value TR3.
  • the third threshold value TR3 is used for determining whether or not the temperature of the current limiting resistor R is in a normal state.
  • the third threshold value TR3 can be a value lower than the first threshold value TR1 and the second threshold value TR2.
  • the third threshold value TR3 may be a fixed value or may be changed according to the usage environment of the assembled battery 10.
  • a map showing the correspondence between the usage environment of the assembled battery 10 and the third threshold value TR3 is prepared in advance.
  • the third threshold value TR3 corresponding to the usage environment of the battery pack 10 can be determined using the map.
  • step S313 the controller 50 determines whether or not the temperature Tr detected in step S301 is lower than the third threshold value TR3 calculated in step S312. When the detected temperature Tr is lower than the third threshold value TR3, the process proceeds to step S314. Otherwise, the process ends.
  • step S314 the controller 50 measures time t3 by using a timer.
  • the time t3 is a time (duration) during which the detected temperature Tr is lower than the third threshold value TR3.
  • step S315 the controller 50 determines whether or not the time t3 measured in step S314 is longer than the predetermined time t_th3.
  • the predetermined time t_th3 can be set as appropriate, and information on the predetermined time t_th3 can be stored in the memory 51.
  • the predetermined time t_th3 may be the same as or different from the predetermined time t_th1 used in step S305 in FIG. 9 and the predetermined time t_th2 used in step S310 in FIG.
  • the system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G are switched from OFF to ON, and input / output of the assembled battery 10 is started.
  • the predetermined time t_th3 is lengthened, input / output of the assembled battery 10 is less likely to be started. In consideration of this point and the heat generation state of the current limiting resistor R, the predetermined time t_th3 can be appropriately set.
  • step S316 the controller 50 switches the system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G from off to on.
  • the method for switching the system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G from OFF to ON is the same as the processing shown in FIG. In the process of step S311 in FIG. 10, when only the system main relay SMR-C is turned off, only the system main relay SMR-C needs to be turned on.
  • charging / discharging of the assembled battery 10 can be resumed in a state where the heat generation of the current limiting resistor R is suppressed.
  • the input / output of the assembled battery 10 may or may not be restricted.
  • the input / output limitation can be released according to the relationship between the temperature Tr of the current limiting resistor R and the first threshold value TR1. That is, when the temperature Tr of the current limiting resistor R is lower than the first threshold value TR1, the input / output limitation of the assembled battery 10 can be released. On the other hand, when the temperature Tr of the current limiting resistor R is higher than the first threshold value TR1, the input / output of the battery pack 10 can be continuously limited.
  • the present invention is not limited to this. Specifically, at the timing when the temperature Tr of the current limiting resistor R becomes lower than the third threshold value TR3, the system main relays SMR-B, SMR-C, and SMR-G are turned on to input / output the assembled battery 10 Can be started. In other words, the processing in steps S314 and S315 can be omitted in FIG.

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Abstract

【課題】　蓄電素子の電流遮断器が作動したとき、電流遮断器の端子間に印加される電圧を低減する。 【解決手段】　蓄電システムは、蓄電装置と、リレーと、複数の平滑コンデンサと、電流制限抵抗とを有する。蓄電装置は、直列に接続された複数の蓄電素子を有する。各蓄電素子は、蓄電素子の内部における電流経路を遮断する電流遮断器を備えている。複数の平滑コンデンサは、蓄電装置を負荷と接続する正極ラインおよび負極ラインの間で、直列に接続されている。リレーは、正極ライン、負極ラインおよび中間ラインにそれぞれ配置されている。中間ラインは、蓄電装置に含まれる２つの蓄電素子の接続点と、複数の平滑コンデンサの接続点とを接続する。中間ラインには、電流制限抵抗も配置されている。

Description

蓄電システム
　本発明は、複数の蓄電素子が直列に接続された蓄電装置を有しており、各蓄電素子が電流遮断器を内蔵している蓄電システムに関する。
　特許文献１には、電流遮断器を内蔵した単電池が記載されている。単電池を過充電又は過放電すると、ガスの発生によって、単電池の内圧が上昇することがある。単電池の内圧が上昇したとき、電流遮断器は、変形によって、単電池の内部における電流経路を遮断する。
特開２００８－１８２７７９号公報
　ハイブリッド自動車や電気自動車などの駆動用蓄電池への適用を考えた場合、電流遮断器を内蔵した複数の単電池を直列に接続することにより、組電池を構成することがある。組電池において、いずれかの単電池に内蔵された電流遮断器が作動したとき、電流遮断器の端子間には、組電池の電圧が印加されることがある。ここで、電流遮断器を高電圧に耐える構造にすればよいが、この場合には、電流遮断器が大型化したり、電流遮断器のコストが上昇したりしてしまう。
　本発明である蓄電システムは、蓄電装置と、リレーと、複数の平滑コンデンサと、電流制限抵抗とを有する。蓄電装置は、直列に接続された複数の蓄電素子を有する。各蓄電素子は、蓄電素子の内部における電流経路を遮断する電流遮断器を備えている。複数の平滑コンデンサは、蓄電装置を負荷と接続する正極ラインおよび負極ラインの間で、直列に接続されている。リレーは、正極ライン、負極ラインおよび中間ラインにそれぞれ配置されている。中間ラインは、蓄電装置に含まれる２つの蓄電素子の接続点と、複数の平滑コンデンサの接続点とを接続する。中間ラインには、電流制限抵抗も配置されている。
　本発明によれば、蓄電素子に含まれる電流遮断器が作動したとき、電流遮断器の端子間に印加される電圧を低減することができる。蓄電装置には、中間ラインが接続されているため、中間ラインの接続点を境界として、蓄電装置を構成する複数の蓄電素子を分けることができる。中間ラインを省略したときには、作動状態にある電流遮断器の端子間に、蓄電装置の電圧が印加されることがある。一方、中間ラインを用いて、蓄電装置を構成する複数の蓄電素子を分けておくことにより、電流遮断器の端子間に印加される電圧を、蓄電装置の電圧よりも低くすることができる。
　電流遮断器の端子間に印加される電圧を低減することにより、高電圧に耐える構造に関して、電流遮断器を簡素化することができる。これにより、電流遮断器の大型化を抑制したり、コストアップを抑制したりすることができる。また、本発明によれば、中間ラインに電流制限抵抗を配置することにより、平滑コンデンサをプリチャージするときに、平滑コンデンサに突入電流が流れるのを防止することができる。
　蓄電装置は、互いに略等しい数の蓄電素子を含む第１グループおよび第２グループに分けることができる。中間ラインは、第１グループおよび第２グループの接続点と接続することができる。第１グループには、正極ラインおよび中間ラインを介して、平滑コンデンサを並列に接続することができる。第２グループには、負極ラインおよび中間ラインを介して、平滑コンデンサを並列に接続することができる。
　コントローラは、各リレーのオンおよびオフを制御することができる。蓄電装置を負荷と接続するとき、コントローラは、まず、正極ラインおよび負極ラインの一方および中間ラインに配置されたリレーをオフからオンに切り替える。次に、コントローラは、正極ラインおよび負極ラインの他方に配置されたリレーをオフからオンに切り替える。このように各リレーを制御することにより、中間ラインに配置された電流制限抵抗に電流を流して、平滑コンデンサに突入電流が流れるのを防止することができる。
　第１電流センサを用いて、正極ラインに流れる電流値を検出し、第２電流センサを用いて、負極ラインに流れる電流値を検出することができる。コントローラは、第１電流センサおよび第２電流センサの検出結果を用いて、中間ラインに流れる電流値を取得することができる。中間ラインには電流制限抵抗が配置されているため、中間ラインに流れる電流値を取得することにより、電流制限抵抗の発熱状態を監視することができる。中間ラインの電流値が上昇したとき、コントローラは、蓄電装置の充放電を制限することができる。蓄電装置の充放電を制限することにより、中間ライン（電流制限抵抗）に流れる電流値を低下させることができ、電流制限抵抗の発熱を抑制することができる。
　蓄電装置の充放電を制限する場合としては、中間ラインの電流値が第１閾値よりも大きいとき、蓄電装置の充電又は放電を許容する上限電力を低下させることができる。また、中間ラインの電流値が第２閾値よりも大きいとき、正極ライン、負極ラインおよび中間ラインに配置されたリレーをオフにすることができる。リレーをオフにすることにより、蓄電装置の充放電が行われなくなり、中間ライン（電流制限抵抗）に電流が流れるのを阻止することができる。
　温度センサを用いて、電流制限抵抗の温度を検出することができる。コントローラは、温度センサによる検出温度が上昇することに応じて、蓄電装置の充放電を制限することができる。電流制限抵抗の温度が上昇したとき、蓄電装置の充放電を制限することにより、電流制限抵抗に流れる電流値を低下させることができ、電流制限抵抗の発熱を抑制することができる。
　蓄電装置の充放電を制限する場合としては、電流制限抵抗の温度が第１閾値よりも高いとき、蓄電装置の充電又は放電を許容する上限電力を低下させることができる。また、電流制限抵抗の温度が第２閾値よりも高いとき、正極ライン、負極ラインおよび中間ラインに配置されたリレーをオフにすることができる。リレーをオフにすることにより、蓄電装置の充放電が行われなくなり、中間ライン（電流制限抵抗）に電流が流れるのを阻止することができる。
実施例１である電池システムの構成を示す図である。 単電池の構成を示す図である。 イグニッションスイッチのオンに応じた処理を説明するフローチャートである。 実施例２である電池システムの構成を示す図である。 実施例２である電池システムの一部の処理を示すフローチャートである。 実施例２である電池システムの一部の処理を示すフローチャートである。 実施例２である電池システムの一部の処理を示すフローチャートである。 実施例３である電池システムの構成を示す図である。 実施例３である電池システムの一部の処理を示すフローチャートである。 実施例３である電池システムの一部の処理を示すフローチャートである。 実施例３である電池システムの一部の処理を示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施例について説明する。
　本発明の実施例１である電池システム（蓄電システム）について説明する。図１は、電池システムの構成を示す概略図である。
　本実施例の電池システムは、車両に搭載されている。車両には、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両を走行させる動力源として、組電池に加えて、エンジン又は燃料電池を備えている。電気自動車は、車両を走行させる動力源として、組電池だけを備えている。
　組電池（蓄電装置）１０は、直列に接続された複数の単電池（蓄電素子）１１を有する。単電池１１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることができる。単電池１１の数は、組電池１０の要求出力などを考慮して、適宜設定することができる。本実施例では、複数の単電池１１が直列に接続されているが、並列に接続された複数の単電池１１が組電池１０に含まれていてもよい。
　システムメインリレーＳＭＲ－Ｂは、組電池１０の正極ラインＰＬに配置されている。システムメインリレーＳＭＲ－Ｂは、コントローラ５０からの制御信号Ｂを受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。システムメインリレーＳＭＲ－Ｇは、組電池１０の負極ラインＮＬに配置されている。システムメインリレーＳＭＲ－Ｇは、コントローラ５０からの制御信号Ｇを受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。
　コントローラ５０は、メモリ５１を内蔵している。メモリ５１は、コントローラ５０を動作させるためのプログラムや、各種の情報を記憶する。メモリ５１は、コントローラ５０の外部に配置することもできる。
　コンデンサＣ１，Ｃ２は、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬの間で、直列に接続されている。コンデンサＣ１の一端は、正極ラインＰＬと接続され、コンデンサＣ２の一端は、負極ラインＮＬと接続されている。コンデンサＣ１，Ｃ２は、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬの間における電流を平滑化するために用いられる。
　中間ラインＭＬには、システムメインリレーＳＭＲ－Ｃおよび電流制限抵抗Ｒが配置されている。電流制限抵抗Ｒは、組電池１０を負荷と接続するとき、負荷に突入電流が流れるのを抑制するために用いられる。システムメインリレーＳＭＲ－Ｃは、コントローラ５０からの制御信号Ｃを受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。
　中間ラインＭＬの一端は、組電池１０に含まれる第１電池グループ１０Ａおよび第２電池グループ１０Ｂの接続点と接続されている。中間ラインＭＬの他端は、コンデンサＣ１，Ｃ２の接続点に接続されている。コンデンサＣ１は、正極ラインＰＬおよび中間ラインＭＬを介して、第１電池グループ１０Ａと並列に接続されている。コンデンサＣ２は、負極ラインＮＬおよび中間ラインＭＬを介して、第２電池グループ１０Ｂと並列に接続されている。
　第１電池グループ１０Ａおよび第２電池グループ１０Ｂに含まれる単電池１１の数は、互いに略等しいことが好ましい。単電池１１の数が略等しい場合には、単電池１１の数が同一である場合と、単電池１１の数が僅かに異なっている場合とが含まれる。
　昇圧回路２０は、組電池１０の出力電圧を昇圧し、昇圧後の電力をインバータ３０に出力する。昇圧回路２０は、インバータ３０の出力電圧を降圧し、降圧後の電力を組電池１０に出力することができる。昇圧回路２０は、リアクトル２１と、ダイオード２２，２３と、スイッチング素子としてのトランジスタ（ｎｐｎ型トランジスタ）２４，２５とを有する。リアクトル２１は、一端がシステムメインリレーＳＭＲ－Ｂに接続され、他端がトランジスタ２４，２５の接続点に接続されている。
　トランジスタ２４，２５は、直列に接続されており、各トランジスタ２４，２５のベースには、コントローラ５０からの制御信号が入力される。トランジスタ２４，２５は、コントローラ５０からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。トランジスタ２４，２５のコレクタ－エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオード２２，２３がそれぞれ接続されている。具体的には、ダイオード２２，２３のアノードが、トランジスタ２４，２５のエミッタと接続され、ダイオード２２，２３のカソードが、トランジスタ２４，２５のコレクタと接続されている。
　トランジスタ２４，２５としては、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることもできる。また、ｎｐｎ型トランジスタに代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等の電力スイッチング素子を用いることもできる。
　昇圧回路２０の昇圧動作を行うとき、コントローラ５０は、トランジスタ２５をオンにするとともに、トランジスタ２４をオフにする。これにより、組電池１０からリアクトル２１に電流が流れ、リアクトル２１には、電流量に応じた磁場エネルギが蓄積される。次に、コントローラ５０は、トランジスタ２５をオンからオフに切り替えることにより、リアクトル２１からダイオード２２を介して、インバータ３０に電流を流す。これにより、リアクトル２１で蓄積されたエネルギが放出され、昇圧動作が行われる。
　降圧動作を行うとき、コントローラ５０は、トランジスタ２４をオンにするとともに、トランジスタ２５をオフにする。これにより、インバータ３０からの電力が組電池１０に供給され、組電池１０の充電が行われる。本実施例では、昇圧回路２０を設けているが、昇圧回路２０を省略することもできる。
　インバータ３０は、組電池１０からの直流電力を交流電力に変換して、モータ・ジェネレータ４０に出力する。モータ・ジェネレータ４０としては、三相交流モータを用いることができる。モータ・ジェネレータ４０は、インバータ３０からの交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータ・ジェネレータ４０によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。
　車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ４０は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギに変換する。モータ・ジェネレータ４０によって生成された交流電力は、インバータ３０によって直流電力に変換された後に、組電池１０に出力される。組電池１０は、回生電力を蓄えることができる。
　組電池１０は、外部電源の電力を用いて充電することができる。外部電源は、車両の外部に配置された電源であり、外部電源としては、例えば、商用電源を用いることができる。外部電源の電力を組電池１０に供給するときには、図１に示す電池システムに充電器を追加することができる。外部電源が交流電力を供給するとき、充電器は、交流電力を直流電力に変換し、直流電力を組電池１０に供給することができる。外部電源が直流電力を供給するとき、直流電力を組電池１０に供給することができる。
　図２は、単電池１１の構成を示す。単電池１１は、充放電を行う発電要素１１ａと、単電池１１に流れる電流を遮断する電流遮断器１１ｂとを有する。発電要素１１ａは、例えば、正極素子と、負極素子と、正極素子および負極素子の間に配置されるセパレータとで構成することができる。正極素子は、集電板および正極活物質層を有し、負極素子は、集電板および負極活物質層を有する。セパレータ、正極活物質層および負極活物質層には、電解液がしみ込んでいる。電解液を用いる代わりに、固体電解質を用いることもできる。
　電流遮断器１１ｂは、単電池１１に内蔵されており、単電池１１が過充電状態などであるときに、単電池１１に流れる電流を遮断する。電流遮断器１１ｂとしては、例えば、単電池１１の内圧に応じて変形する弁を用いることができる。単電池１１の過充電などによって、単電池１１の内部では、ガスが発生することがある。ガスの発生によって、単電池１１の内圧が上昇するため、内圧の上昇に応じて、弁を変形させることができる。弁を変形させて、発電要素１１ａとの接続を機械的に断つことにより、単電池１１を流れる電流経路を遮断することができる。
　電流遮断器１１ｂは、上述した弁を備えた構成に限るものではない。すなわち、電流遮断器１１ｂは、単電池１１の異常状態を回避するために、単電池１１の内部における電流経路を遮断することができればよい。電流遮断器１１ｂとして、例えば、ヒューズなどを用いることができる。ヒューズを用いれば、単電池１１（ヒューズ）に所定値以上の電流が流れたときに、ヒューズを溶断させることができる。
　本実施例の電池システムの動作について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。図３に示す処理は、コントローラ５０によって実行される。図３に示す処理は、車両のイグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったときに実行される。図３に示す処理を開始するとき、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇは、オフとなっている。
　ステップＳ１０１において、コントローラ５０は、電池システムの起動（Ready-ON）の要求があるか否かを判別する。電池システムの起動要求があるときには、ステップＳ１０２の処理に進む。
　ステップＳ１０２において、コントローラ５０は、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃをオフからオンに切り替える。コンデンサＣ１は、組電池１０（第１電池グループ１０Ａ）からの電流によって、プリチャージされる。コンデンサＣ１をプリチャージするとき、電流制限抵抗Ｒに電流が流れるため、コンデンサＣ１に突入電流が流れるのを抑制することができる。
　ステップＳ１０３において、コントローラ５０は、システムメインリレーＳＭＲ－Ｇをオフからオンに切り替える。ここで、コンデンサＣ２は、組電池１０からの電流によってプリチャージされる。コンデンサＣ２をプリチャージするとき、第２電池グループ１０Ｂからの電流が電流制限抵抗Ｒに流れるため、コンデンサＣ２に突入電流が流れるのを抑制することができる。システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇをオンにすることにより、組電池１０および昇圧回路２０の接続が完了する。
　本実施例では、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃをオフからオンに切り替えた後に、システムメインリレーＳＭＲ－Ｇをオフからオンに切り替えているが、これに限るものではない。例えば、システムメインリレーＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇをオフからオンに切り替えた後に、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂをオフからオンに切り替えることができる。システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ、ＳＭＲ－Ｇをオフからオンに切り替えるときには、電流制限抵抗Ｒと直列に接続されたシステムメインリレーＳＭＲ－Ｃを最初にオフからオンに切り替えればよい。
　組電池１０を充放電しているときであって、いずれかの単電池１１において、電流遮断器１１ｂが作動すると、作動状態にある電流遮断器１１ｂの端子間に、電圧が印加される。本実施例によれば、中間ラインＭＬを設けることにより、中間ラインＭＬを省略した構成と比べて、電流遮断器１１ｂの端子間に印加される電圧を低減することができる。
　組電池１０を放電しているときであって、例えば、第１電池グループ１０Ａに含まれる単電池１１の電流遮断器１１ｂが作動すると、電流遮断器１１ｂの端子間には、第１電池グループ１０Ａに応じた電圧が印加される。第２電池グループ１０Ｂの電流は、中間ラインＭＬを介して、コンデンサＣ１，Ｃ２に流すことができるため、第２電池グループ１０Ｂの電圧が、作動状態にある電流遮断器１１ｂの端子間に印加されるのを抑制することができる。
　例えば、第１電池グループ１０Ａにおいて、正極ラインＰＬと接続された単電池１１の電流遮断器１１ｂが作動すると、この電流遮断器１１ｂの端子間には、主に、第１電池グループ１０Ａの電圧に相当する逆電圧が印加される。中間ラインＭＬが省略されると、電流遮断器１１ｂの端子間には、組電池１０の電圧に相当する逆電圧が印加されてしまう。第１電池グループ１０Ａの電圧は、組電池１０の電圧よりも低いため、本実施例によれば、電流遮断器１１ｂの端子間に印加される電圧を低減させることができる。
　組電池１０を充電しているときであって、例えば、第１電池グループ１０Ａに含まれる単電池１１の電流遮断器１１ｂが作動すると、作動状態にある電流遮断器１１ｂの端子間には、第１電池グループ１０ＡおよびコンデンサＣ１の電圧に応じた電圧が印加される。中間ラインＭＬを用いることにより、第２電池グループ１０Ｂには、充電電流を流すことができる。
　例えば、第１電池グループ１０Ａにおいて、正極ラインＰＬと接続された単電池１１の電流遮断器１１ｂが作動すると、コンデンサＣ１に電荷が蓄積され、コンデンサＣ１の電圧が上昇する。作動状態にある電流遮断器１１ｂの端子間には、第１電池グループ１０Ａの電圧およびコンデンサＣ１の電圧の差に相当する電圧が印加される。中間ラインＭＬが省略されると、作動状態にある電流遮断器１１ｂの端子間には、組電池１０の電圧およびコンデンサＣ１，Ｃ２の電圧の差に相当する電圧が印加されてしまう。第１電池グループ１０Ａの電圧は、組電池１０の電圧よりも低いため、本実施例によれば、電流遮断器１１ｂの端子間に印加される電圧を低減させることができる。
　本実施例によれば、電池グループ１０Ａ，１０Ｂの一方が故障したときには、故障していない電池グループの出力を用いて、車両を走行させることができる。例えば、第１電池グループ１０Ａに含まれる単電池１１の電流遮断器１１ｂが作動したときには、第２電池グループ１０Ｂの出力を用いて、車両を走行させることができる。
　本実施例の電池システムでは、中間ラインＭＬに電流制限抵抗Ｒを配置しているが、正極ラインＰＬ又は負極ラインＮＬに電流制限抵抗Ｒを配置することもできる。電流制限抵抗Ｒの位置に応じて、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇをオフからオンに切り替えるタイミングを変更すればよい。電流制限抵抗Ｒと直列に接続されたシステムメインリレーＳＭＲ－Ｃは、最初にオフからオンに切り替えればよい。これにより、電流制限抵抗Ｒに電流を流すことができ、突入電流を抑制することができる。
　本実施例の電池システムでは、中間ラインＭＬに、電流制限抵抗ＲおよびシステムメインリレーＳＭＲ－Ｃを配置しているが、電流制限抵抗ＲおよびシステムメインリレーＳＭＲ－Ｃを省略することもできる。また、システムメインリレーＳＭＲ－Ｃを省略し、中間ラインＭＬに、電流制限抵抗Ｒだけを設けることもできる。
　本発明の実施例２である電池システムについて説明する。図４は、本実施例の電池システムの構成を示す。実施例１で説明した部材と同一の部材については、同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。以下、実施例１と異なる点について、主に説明する。
　本実施例では、電流センサ６１が正極ラインＰＬに配置され、電流センサ６２が負極ラインＮＬに配置されている。コントローラ５０は、電流センサ６１，６２の出力を受けて、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬに流れる電流値を取得する。ここで、組電池１０を放電したときの電流値を負の値とし、組電池１０を充電したときの電流値を正の値とすることができる。
　電流センサ６１，６２を用いることにより、組電池１０を充放電したときの電流値を検出することができる。また、電流センサ６１，６２が検出した電流値を比較することにより、電流センサ６１，６２の異常判定を行うことができる。
　組電池１０を充放電するとき、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬに流れる電流値は、互いに等しくなる。電流センサ６１，６２が正常状態であれば、電流センサ６１が検出した電流値と、電流センサ６２が検出した電流値とは、互いに等しくなる。電流センサ６１，６２の一方が異常状態であれば、電流センサ６１が検出した電流値と、電流センサ６２が検出した電流値とが互いに異なる。したがって、電流センサ６１，６２が検出した電流値を比較すれば、電流センサ６１，６２のいずれかが異常状態であるか否かを判定することができる。
　また、電流センサ６１，６２を用いることにより、中間ラインＭＬに流れる電流、言い換えれば、電流制限抵抗Ｒに流れる電流を監視することができる。電流制限抵抗Ｒに電流が流れれば、電流制限抵抗Ｒが発熱するため、電流制限抵抗Ｒに流れる電流を監視することにより、電流制限抵抗Ｒが過度に発熱しているか否かを判別することができる。電流制限抵抗Ｒが過度に発熱しているときには、電流制限抵抗Ｒに流れる電流を制限することにより、電流制限抵抗Ｒの発熱を抑制することができる。
　本実施例においても、実施例１と同様に、中間ラインＭＬを設けているため、単電池１１の電流遮断器１１ｂが作動したとき、電流遮断器１１ｂの端子間に印加される電圧を低減することができる。また、中間ラインＭＬに電流制限抵抗Ｒを設けているため、突入電流が流れるのを防止することができる。
　図５は、本実施例の電池システムにおける、一部の処理を説明するフローチャートである。図５に示す処理は、コントローラ５０によって実行される。
　ステップＳ２０１において、コントローラ５０は、電流センサ６１，６２の出力に基づいて、正極ラインＰＬに流れる電流値Ｉ１と、負極ラインＮＬに流れる電流値Ｉ２とを取得する。ステップＳ２０２において、コントローラ５０は、ステップＳ２０１で取得した電流値Ｉ１，Ｉ２の偏差ΔＩを算出する。具体的には、コントローラ５０は、電流値Ｉ１から電流値Ｉ２を減算することにより、偏差ΔＩを算出する。偏差ΔＩは、電流制限抵抗Ｒに流れる電流値となる。組電池１０の充放電に応じて、偏差ΔＩは、正又は負の値となる。
　ステップＳ２０３において、コントローラ５０は、第１閾値Ｉｃ１を算出する。第１閾値Ｉｃ１は、電流値に関する値であり、電流制限抵抗Ｒが異常状態であるか否かを判別するために用いられる。異常状態とは、電流制限抵抗Ｒの発熱に伴う異常である。第１閾値Ｉｃ１は、固定値であってもよいし、組電池１０の使用環境に応じて変更してもよい。第１閾値Ｉｃ１を変更するときには、組電池１０の使用環境および第１閾値Ｉｃ１の対応関係を示すマップを予め用意しておき、マップを用いて、組電池１０の使用環境に対応する第１閾値Ｉｃ１を決定することができる。マップに関する情報は、メモリ５１に記憶することができる。
　組電池１０の使用環境としては、例えば、組電池１０の温度、組電池１０の外部における温度、組電池１０の温度調節に用いられる熱交換媒体の温度を考慮することができる。これらの温度のうち、少なくとも１つを考慮して、上述したマップを作成することができる。電流制限抵抗Ｒは、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇとともに、組電池１０と隣り合う位置に配置することができる。この場合には、上述した温度を考慮することにより、第１閾値Ｉｃ１を決定することができる。
　組電池１０の表面などに温度センサを配置しておけば、温度センサの出力から、組電池１０の温度を取得することができる。組電池１０の外部に温度センサを配置しておけば、温度センサの出力から、組電池１０の外部における温度を取得することができる。熱交換媒体を組電池１０に供給する経路に温度センサを配置しておけば、温度センサの出力から、熱交換媒体の温度を取得することができる。組電池１０が発熱しているときには、組電池１０を冷却するための熱交換媒体が用いられ、組電池１０が冷えているときには、組電池１０を温めるための熱交換媒体が用いられる。熱交換媒体としては、気体又は液体を用いることができる。
　ステップＳ２０４において、コントローラ５０は、ステップＳ２０２で算出した偏差ΔＩが、ステップＳ２０３で算出した第１閾値Ｉｃ１よりも大きいか否かを判別する。組電池１０の充放電に応じて、偏差ΔＩが正又は負の値を示すため、偏差ΔＩおよび第１閾値Ｉｃ１を比較するときには、偏差ΔＩの絶対値と、第１閾値Ｉｃ１とを比較することができる。偏差ΔＩが第１閾値Ｉｃ１よりも大きいときには、ステップＳ２０５の処理に進み、そうでなければ、本処理を終了する。
　ステップＳ２０５において、コントローラ５０は、タイマを用いることにより、時間ｔ１を計測する。時間ｔ１は、偏差ΔＩが第１閾値Ｉｃ１よりも大きくなっている間の時間（継続時間）である。ステップＳ２０６において、コントローラ５０は、ステップＳ２０５で計測した時間ｔ１が、所定時間ｔ＿ｔｈ１よりも長いか否かを判別する。所定時間ｔ＿ｔｈ１は、適宜設定することができ、所定時間ｔ＿ｔｈ１に関する情報は、メモリ５１に記憶しておくことができる。
　後述するように、計測時間ｔ１および所定時間ｔ＿ｔｈ１の関係によっては、組電池１０の入出力が制限されてしまう。所定時間ｔ＿ｔｈ１を短くするほど、組電池１０の入出力が制限されやすくなってしまう。また、所定時間ｔ＿ｔｈ１を長くするほど、組電池１０の入出力を制限し難くなってしまう。この点と、電流制限抵抗Ｒの発熱状態とを考慮して、所定時間ｔ＿ｔｈ１を適宜設定することができる。
　計測時間ｔ１が所定時間ｔ＿ｔｈ１よりも長いときには、ステップＳ２０７の処理に進み、そうでなければ、本処理を終了する。ステップＳ２０７の処理に進んだときには、電流制限抵抗Ｒが過度に発熱していると判断し、電流制限抵抗Ｒに流れる電流値を制限する必要がある。
　ステップＳ２０７において、コントローラ５０は、組電池１０の入出力（充放電）を制限する。組電池１０の入出力を制御するときには、組電池１０の入力電力又は出力電力が、予め定められた許容電力を超えないように、組電池１０の入出力が制御される。許容電力は、組電池１０の入出力を許容する最大値（上限電力）であり、入力電力および出力電力のそれぞれに対して設定される。
　組電池１０の入出力を制限するときには、例えば、許容電力を変化させることができる。許容電力が低下することにより、組電池１０の入出力が制限されることになる。許容電力は、段階的に低下させることができる。例えば、互いに異なる複数の閾値を設けておき、偏差ΔＩが各閾値よりも大きくなるたびに、許容電力を低下させることができる。また、互いに異なる複数の所定時間を設けておき、計測時間ｔ１が所定時間を経過するたびに、許容電力を低下させることができる。一方、許容電力を０に設定して、組電池１０の入出力を行わないようにすることもできる。
　図５に示す処理では、所定時間ｔ＿ｔｈ１の間、電流制限抵抗Ｒに流れる電流値（偏差ΔＩ）が、第１閾値Ｉｃ１よりも大きくなっているときには、組電池１０の入出力を制限することにより、電流制限抵抗Ｒに流れる電流値を低下させることができる。これにより、電流制限抵抗Ｒの発熱を抑制することができる。
　図５に示す処理では、所定時間ｔ＿ｔｈ１の間、電流制限抵抗Ｒに流れる電流値（偏差ΔＩ）が第１閾値Ｉｃ１よりも大きいか否かを判別しているが、これに限るものではない。具体的には、偏差ΔＩが第１閾値Ｉｃ１よりも大きくなったタイミングにおいて、組電池１０の入出力を制限することができる。言い換えれば、図５において、ステップＳ２０５，Ｓ２０６の処理を省略することができる。
　図６は、本実施例の電池システムにおける、一部の処理を説明するフローチャートである。図６に示す処理は、コントローラ５０によって実行される。図６に示す処理において、図５で説明した処理と同じ処理については、同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
　ステップＳ２０８において、コントローラ５０は、第２閾値Ｉｃ２を算出する。第２閾値Ｉｃ２は、電流制限抵抗Ｒが異常状態（発熱異常）であるか否かを判別するために用いられる。第２閾値Ｉｃ２は、第１閾値Ｉｃ１よりも大きい値とすることができる。
　第２閾値Ｉｃ２は、固定値であってもよいし、組電池１０の使用環境に応じて変更してもよい。第２閾値Ｉｃ２を変更するときには、第１閾値Ｉｃ１を変更する場合と同様に、組電池１０の使用環境および第２閾値Ｉｃ２の対応関係を示すマップを予め用意しておき、マップを用いて、組電池１０の使用環境に対応する第２閾値Ｉｃ２を決定することができる。
　ステップＳ２０９において、コントローラ５０は、ステップＳ２０２で算出した偏差ΔＩが、ステップＳ２０８で算出した第２閾値Ｉｃ２よりも大きいか否かを判別する。組電池１０の充放電によって、偏差ΔＩは負又は正の値を示すため、偏差ΔＩおよび第２閾値Ｉｃ２を比較するときには、偏差ΔＩの絶対値と、第２閾値Ｉｃ２とを比較することができる。偏差ΔＩが第２閾値Ｉｃ２よりも大きいときには、ステップＳ２１０の処理に進み、そうでなければ、本処理を終了する。
　ステップＳ２１０において、コントローラ５０は、タイマを用いることにより、時間ｔ２を計測する。時間ｔ２は、偏差ΔＩが第２閾値Ｉｃ２よりも大きくなっている間の時間（継続時間）である。ステップＳ２１１において、コントローラ５０は、ステップＳ２１０で計測した時間ｔ２が、所定時間ｔ＿ｔｈ２よりも長いか否かを判別する。所定時間ｔ＿ｔｈ２は、適宜設定することができ、所定時間ｔ＿ｔｈ２に関する情報は、メモリ５１に記憶しておくことができる。所定時間ｔ＿ｔｈ２は、図５のステップＳ２０６で用いられた所定時間ｔ＿ｔｈ１と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　後述するように、計測時間ｔ２および所定時間ｔ＿ｔｈ２の関係によっては、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇがオンからオフに切り替わり、組電池１０の入出力が行われなくなってしまう。所定時間ｔ＿ｔｈ２を短くするほど、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇがオンからオフに切り替わりやすくなってしまう。また、所定時間ｔ＿ｔｈ２を長くするほど、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇがオンからオフに切り替わり難くなってしまう。この点と、電流制限抵抗Ｒの発熱状態とを考慮して、所定時間ｔ＿ｔｈ２を適宜設定することができる。
　計測時間ｔ２が所定時間ｔ＿ｔｈ２よりも長いときには、ステップＳ２１２の処理に進み、そうでなければ、本処理を終了する。ステップＳ２１２において、コントローラ５０は、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇをオンからオフに切り替える。これにより、組電池１０の入出力が行われなくなる。本実施例の車両がハイブリッド自動車であれば、エンジン又は燃料電池の出力を用いて、車両を走行させることができる。
　図６に示す処理において、第２閾値Ｉｃ２は、第１閾値Ｉｃ１よりも大きくしているが、第１閾値Ｉｃ１と同じ値にすることもできる。第１閾値Ｉｃ１および第２閾値Ｉｃ２が同じ値であるときには、図５に示す処理よりも、図６に示す処理を優先させることができる。
　図６に示す処理によれば、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇをオフにすることにより、電流制限抵抗Ｒに電流が流れなくなり、電流制限抵抗Ｒの発熱を抑制することができる。ステップＳ２１２の処理では、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇをオンからオフに切り替えているが、システムメインリレーＳＭＲ－Ｃだけをオンからオフに切り替えることもできる。この場合でも、電流制限抵抗Ｒの発熱を抑制することができる。
　図６に示す処理では、所定時間ｔ＿ｔｈ２の間、電流制限抵抗Ｒに流れる電流値（偏差ΔＩ）が第２閾値Ｉｃ２よりも大きいか否かを判別しているが、これに限るものではない。具体的には、偏差ΔＩが第２閾値Ｉｃ２よりも大きくなったタイミングにおいて、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇをオフにして、組電池１０の入出力を行わないようにすることができる。言い換えれば、図６において、ステップＳ２１０，Ｓ２１１の処理を省略することができる。
　図７は、本実施例の電池システムにおける、一部の処理を説明するフローチャートである。図７に示す処理は、コントローラ５０によって実行される。図７に示す処理において、図５で説明した処理と同じ処理については、同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。図７に示す処理は、主に、図６に示すステップＳ２１２の処理によって、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇがオフになった後に行うことができる。
　ステップＳ２１３において、コントローラ５０は、第３閾値Ｉｃ３を算出する。第３閾値Ｉｃ３は、電流制限抵抗Ｒが正常状態であるか否かを判別するために用いられる。正常状態とは、電流制限抵抗Ｒが過度に発熱していない状態をいう。第３閾値Ｉｃ３は、第１閾値Ｉｃ１および第２閾値ＩＣ２よりも小さい値とすることができる。
　第３閾値Ｉｃ３は、固定値であってもよいし、組電池１０の使用環境に応じて変更してもよい。第３閾値Ｉｃ３を変更するときには、第１閾値Ｉｃ１や第２閾値Ｉｃ２を変更する場合と同様に、組電池１０の使用環境および第３閾値Ｉｃ３の対応関係を示すマップを予め用意しておき、マップを用いて、組電池１０の使用環境に対応する第３閾値Ｉｃ３を決定することができる。
　ステップＳ２１４において、コントローラ５０は、ステップＳ２０２で算出した偏差ΔＩが、ステップＳ２１３で算出した第３閾値Ｉｃ３よりも小さいか否かを判別する。組電池１０の充放電に応じて、偏差ΔＩは負又は正の値を示すため、偏差ΔＩおよび第３閾値Ｉｃ３を比較するときには、偏差ΔＩの絶対値と、第３閾値Ｉｃ３とを比較することができる。偏差ΔＩが第３閾値Ｉｃ３よりも小さいときには、ステップＳ２１５の処理に進み、そうでなければ、本処理を終了する。
　ステップＳ２１５において、コントローラ５０は、タイマを用いることにより、時間ｔ３を計測する。時間ｔ３は、偏差ΔＩが第３閾値Ｉｃ３よりも小さくなっている間の時間（継続時間）である。ステップＳ２１６において、コントローラ５０は、ステップＳ２１５で計測した時間ｔ３が、所定時間ｔ＿ｔｈ３よりも長いか否かを判別する。所定時間ｔ＿ｔｈ３は、適宜設定することができ、所定時間ｔ＿ｔｈ３に関する情報は、メモリ５１に記憶しておくことができる。所定時間ｔ＿ｔｈ３は、図５のステップＳ２０６で用いられた所定時間ｔ＿ｔｈ１や、図６のステップＳ２１１で用いられた所定時間ｔ＿ｔｈ２と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　後述するように、計測時間ｔ３および所定時間ｔ＿ｔｈ３の関係によっては、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇがオフからオンに切り替わり、組電池１０の入出力が開始される。所定時間ｔ＿ｔｈ３を短くするほど、組電池１０の入出力が開始されやすくなる。また、所定時間ｔ＿ｔｈ３を長くするほど、組電池１０の入出力が開始されにくくなる。この点と、電流制限抵抗Ｒの発熱状態とを考慮して、所定時間ｔ＿ｔｈ３を適宜設定することができる。
　計測時間ｔ３が所定時間ｔ＿ｔｈ３よりも長いときには、ステップＳ２１７の処理に進み、そうでなければ、本処理を終了する。ステップＳ２１７において、コントローラ５０は、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇをオフからオンに切り替える。システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇをオフからオンに切り替える方法は、図３に示す処理と同じである。
　図７に示す処理によれば、電流制限抵抗Ｒの発熱を抑制した状態において、組電池１０の充放電を再開させることができる。
　システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇをオンにするときには、組電池１０の入出力を制限してもよいし、制限しなくてもよい。組電池１０の入出力を制限するときには、偏差ΔＩおよび第１閾値Ｉｃ１の関係に応じて、入出力の制限を解除することができる。すなわち、偏差ΔＩが第１閾値Ｉｃ１よりも小さいときには、組電池１０の入出力の制限を解除することができる。一方、偏差ΔＩが第１閾値Ｉｃ１よりも大きいときには、組電池１０の入出力を制限し続けることができる。
　図７に示す処理では、所定時間ｔ＿ｔｈ３の間、電流制限抵抗Ｒに流れる電流値（偏差ΔＩ）が第３閾値Ｉｃ３よりも小さいか否かを判別しているが、これに限るものではない。具体的には、偏差ΔＩが第３閾値Ｉｃ３よりも小さくなったタイミングにおいて、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇをオンにして、組電池１０の入出力を開始させることができる。言い換えれば、図７において、ステップＳ２１５，Ｓ２１６の処理を省略することができる。
　本発明の実施例３である電池システムについて説明する。図８は、本実施例の電池システムの構成を示す。実施例１で説明した部材と同一の部材については、同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。以下、実施例１と異なる点について、主に説明する。
　温度センサ６３は、電流制限抵抗Ｒの温度を検出し、検出結果をコントローラ５０に出力する。温度センサ６３は、電流制限抵抗Ｒの温度を検出することができればよく、温度センサ６３を配置する位置は、適宜設定することができる。
　図９は、本実施例の電池システムにおける、一部の処理を説明するフローチャートである。図９に示す処理は、コントローラ５０によって実行される。
　ステップＳ３０１において、コントローラ５０は、温度センサ６３の出力に基づいて、電流制限抵抗Ｒの温度Ｔｒを取得する。ステップＳ３０２において、コントローラ５０は、第１閾値ＴＲ１を算出する。第１閾値ＴＲ１は、温度に関する値であり、電流制限抵抗Ｒの温度が異常状態であるか否かを判別するために用いられる。第１閾値ＴＲ１は、固定値であってもよいし、組電池１０の使用環境に応じて変更してもよい。第１閾値ＴＲ１を変更するときには、組電池１０の使用環境および第１閾値ＴＲ１の対応関係を示すマップを予め用意しておき、マップを用いて、組電池１０の使用環境に対応する第１閾値ＴＲ１を決定することができる。
　組電池１０の使用環境としては、例えば、組電池１０の温度、組電池１０の外部における温度、組電池１０の温度調節に用いられる熱交換媒体の温度を考慮することができる。これらの温度のうち、少なくとも１つを考慮して、上述したマップを作成することができる。これらの温度は、実施例２で説明した方法によって取得することができる。
　ステップＳ３０３において、コントローラ５０は、ステップＳ３０１で検出した温度ＴｒがステップＳ３０２で算出した第１閾値ＴＲ１よりも高いか否かを判別する。検出温度Ｔｒが第１閾値ＴＲ１よりも高いときには、ステップＳ３０４の処理に進み、そうでなければ、本処理を終了する。
　ステップＳ３０４において、コントローラ５０は、タイマを用いることにより、時間ｔ１を計測する。時間ｔ１は、検出温度Ｔｒが第１閾値ＴＲ１よりも高くなっている間の時間（継続時間）である。ステップＳ３０５において、コントローラ５０は、ステップＳ３０４で計測した時間ｔ１が、所定時間ｔ＿ｔｈ１よりも長いか否かを判別する。所定時間ｔ＿ｔｈ１は、適宜設定することができ、所定時間ｔ＿ｔｈ１に関する情報は、メモリ５１に記憶しておくことができる。
　後述するように、計測時間ｔ１および所定時間ｔ＿ｔｈ１の関係によっては、組電池１０の入出力が制限されてしまう。所定時間ｔ＿ｔｈ１を短くするほど、組電池１０の入出力が制限されやすくなってしまう。また、所定時間ｔ＿ｔｈ１を長くするほど、組電池１０の入出力を制限し難くなってしまう。この点と、電流制限抵抗Ｒの発熱状態とを考慮して、所定時間ｔ＿ｔｈ１を適宜設定することができる。
　計測時間ｔ１が所定時間ｔ＿ｔｈ１よりも長いときには、ステップＳ３０６の処理に進み、そうでなければ、本処理を終了する。ステップＳ３０６において、コントローラ５０は、組電池１０の入出力（充放電）を制限する。組電池１０の入出力を制限する方法は、実施例２で説明した方法と同様である。
　図９に示す処理では、所定時間ｔ＿ｔｈ１の間、電流制限抵抗Ｒの温度Ｔｒが第１閾値ＴＲ１よりも高くなっているときには、組電池１０の入出力を制限することにより、電流制限抵抗Ｒに流れる電流値を低下させることができる。これにより、電流制限抵抗Ｒの温度上昇を抑制することができる。
　図９に示す処理では、所定時間ｔ＿ｔｈ１の間、電流制限抵抗Ｒの温度Ｔｒが第１閾値ＴＲ１よりも高いか否かを判別しているが、これに限るものではない。具体的には、検出温度Ｔｒが第１閾値ＴＲ１よりも高くなったタイミングにおいて、組電池１０の入出力を制限することができる。言い換えれば、図９において、ステップＳ３０４，Ｓ３０５の処理を省略することができる。
　図１０は、本実施例の電池システムにおける、一部の処理を説明するフローチャートである。図１０に示す処理は、コントローラ５０によって実行される。図１０に示す処理において、図９で説明した処理と同じ処理については、同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
　ステップＳ３０７において、コントローラ５０は、第２閾値ＴＲ２を算出する。第２閾値ＴＲ２は、電流制限抵抗Ｒの温度が異常状態であるか否かを判別するために用いられる。第２閾値ＴＲ２は、第１閾値ＴＲ１よりも高い温度とすることができる。
　第２閾値ＴＲ２は、固定値であってもよいし、組電池１０の使用環境に応じて変更してもよい。第２閾値ＴＲ２を変更するときには、ステップＳ３０２で説明したように、組電池１０の使用環境および第２閾値ＴＲ２の対応関係を示すマップを予め用意しておき、マップを用いて、組電池１０の使用環境に対応する第２閾値ＴＲ２を決定することができる。
　ステップＳ３０８において、コントローラ５０は、ステップＳ３０１で検出した温度Ｔｒが、ステップＳ３０７で算出した第２閾値ＴＲ２よりも高いか否かを判別する。検出温度Ｔｒが第２閾値ＴＲ２よりも高いときには、ステップＳ３０９の処理に進み、そうでなければ、本処理を終了する。
　ステップＳ３０９において、コントローラ５０は、タイマを用いることにより、時間ｔ２を計測する。時間ｔ２は、検出温度Ｔｒが第２閾値ＴＲ２よりも高くなっている間の時間（経過時間）である。ステップＳ３１０において、コントローラ５０は、ステップＳ３０９で計測した時間ｔ２が、所定時間ｔ＿ｔｈ２よりも長いか否かを判別する。所定時間ｔ＿ｔｈ２は、適宜設定することができ、所定時間ｔ＿ｔｈ２に関する情報は、メモリ５１に記憶しておくことができる。所定時間ｔ＿ｔｈ２は、図９のステップＳ３０５で用いられた所定時間ｔ＿ｔｈ１と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　後述するように、計測時間ｔ２および所定時間ｔ＿ｔｈ２の関係によっては、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇがオンからオフに切り替わり、組電池１０の入出力が行われなくなってしまう。所定時間ｔ＿ｔｈ２を短くするほど、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇがオンからオフに切り替わりやすくなる。また、所定時間ｔ＿ｔｈ２を長くするほど、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇがオンからオフに切り替わり難くなる。この点と、電流制限抵抗Ｒの発熱状態とを考慮して、所定時間ｔ＿ｔｈ２を適宜設定することができる。
　計測時間ｔ２が所定時間ｔ＿ｔｈ２よりも長いときには、ステップＳ３１１の処理に進み、そうでなければ、本処理を終了する。ステップＳ３１１において、コントローラ５０は、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇをオンからオフに切り替える。これにより、組電池１０の入出力が行われなくなる。本実施例の車両がハイブリッド自動車であれば、エンジン又は燃料電池の出力を用いて、車両を走行させることができる。
　図１０に示す処理において、第２閾値ＴＲ２は、第１閾値ＴＲ１よりも高くしているが、第１閾値ＴＲ１と同じ値にすることもできる。第１閾値ＴＲ１および第２閾値ＴＲ２が同じ値であるときには、図９に示す処理よりも、図１０に示す処理を優先させることができる。
　図１０に示す処理によれば、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇをオフにすることにより、電流制限抵抗Ｒに電流が流れなくなり、電流制限抵抗Ｒの温度上昇を抑制することができる。ステップＳ３１１の処理では、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇをオフにしているが、システムメインリレーＳＭＲ－Ｃだけをオフにすることもできる。この場合でも、電流制限抵抗Ｒの発熱を抑制することができる。
　図１０に示す処理では、所定時間ｔ＿ｔｈ２の間、電流制限抵抗Ｒの温度が第２閾値ＴＲ２よりも高いか否かを判別しているが、これに限るものではない。具体的には、電流制限抵抗Ｒの温度Ｔｒが第２閾値ＴＲ２よりも高くなったタイミングにおいて、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇをオフにして、組電池１０の入出力を行わないようにすることができる。言い換えれば、図１０において、ステップＳ３０９，Ｓ３１０の処理を省略することができる。
　図１１は、本実施例の電池システムにおける、一部の処理を説明するフローチャートである。図１１に示す処理は、コントローラ５０によって実行される。図１１に示す処理において、図９で説明した処理と同じ処理については、同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。図１１に示す処理は、主に、図１０に示すステップＳ３１１の処理によって、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇがオフになった後に行うことができる。
　ステップＳ３１２において、コントローラ５０は、第３閾値ＴＲ３を算出する。第３閾値ＴＲ３は、電流制限抵抗Ｒの温度が正常状態であるか否かを判別するために用いられる。第３閾値ＴＲ３は、第１閾値ＴＲ１および第２閾値ＴＲ２よりも低い値とすることができる。
　第３閾値ＴＲ３は、固定値であってもよいし、組電池１０の使用環境に応じて変更してもよい。第３閾値ＴＲ３を変更するときには、第１閾値ＴＲ１や第２閾値Ｒ２を変更する場合と同様に、組電池１０の使用環境および第３閾値ＴＲ３の対応関係を示すマップを予め用意しておき、マップを用いて、組電池１０の使用環境に対応する第３閾値ＴＲ３を決定することができる。
　ステップＳ３１３において、コントローラ５０は、ステップＳ３０１で検出した温度Ｔｒが、ステップＳ３１２で算出した第３閾値ＴＲ３よりも低いか否かを判別する。検出温度Ｔｒが第３閾値ＴＲ３よりも低いときには、ステップＳ３１４の処理に進み、そうでなければ、本処理を終了する。
　ステップＳ３１４において、コントローラ５０は、タイマを用いることにより、時間ｔ３を計測する。時間ｔ３は、検出温度Ｔｒが第３閾値ＴＲ３よりも低くなっている間の時間（継続時間）である。ステップＳ３１５において、コントローラ５０は、ステップＳ３１４で計測した時間ｔ３が、所定時間ｔ＿ｔｈ３よりも長いか否かを判別する。所定時間ｔ＿ｔｈ３は、適宜設定することができ、所定時間ｔ＿ｔｈ３に関する情報は、メモリ５１に記憶しておくことができる。所定時間ｔ＿ｔｈ３は、図９のステップＳ３０５で用いられた所定時間ｔ＿ｔｈ１や、図１０のステップＳ３１０で用いられた所定時間ｔ＿ｔｈ２と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　後述するように、計測時間ｔ３および所定時間ｔ＿ｔｈ３の関係によっては、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇがオフからオンに切り替わり、組電池１０の入出力が開始される。所定時間ｔ＿ｔｈ３を短くするほど、組電池１０の入出力が開始されやすくなる。また、所定時間ｔ＿ｔｈ３を長くするほど、組電池１０の入出力が開始されにくくなる。この点と、電流制限抵抗Ｒの発熱状態とを考慮して、所定時間ｔ＿ｔｈ３を適宜設定することができる。
　計測時間ｔ３が所定時間ｔ＿ｔｈ３よりも長いときには、ステップＳ３１６の処理に進み、そうでなければ、本処理を終了する。ステップＳ３１６において、コントローラ５０は、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇをオフからオンに切り替える。システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇをオフからオンに切り替える方法は、図３に示す処理と同じである。図１０のステップＳ３１１の処理において、システムメインリレーＳＭＲ－Ｃだけをオフにしたときには、システムメインリレーＳＭＲ－Ｃだけをオンにすればよい。
　図１１に示す処理によれば、電流制限抵抗Ｒの発熱を抑制した状態において、組電池１０の充放電を再開させることができる。
　システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇをオンにするときには、組電池１０の入出力を制限してもよいし、制限しなくてもよい。組電池１０の入出力を制限するときには、電流制限抵抗Ｒの温度Ｔｒおよび第１閾値ＴＲ１の関係に応じて、入出力の制限を解除することができる。すなわち、電流制限抵抗Ｒの温度Ｔｒが第１閾値ＴＲ１よりも低いときには、組電池１０の入出力の制限を解除することができる。一方、電流制限抵抗Ｒの温度Ｔｒが第１閾値ＴＲ１よりも高いときには、組電池１０の入出力を制限し続けることができる。
　図１１に示す処理では、所定時間ｔ＿ｔｈ３の間、電流制限抵抗Ｒの温度Ｔｒが第３閾値ＴＲ３よりも低いか否かを判別しているが、これに限るものではない。具体的には、電流制限抵抗Ｒの温度Ｔｒが第３閾値ＴＲ３よりも低くなったタイミングにおいて、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｃ，ＳＭＲ－Ｇをオンにして、組電池１０の入出力を開始させることができる。言い換えれば、図１１において、ステップＳ３１４，Ｓ３１５の処理を省略することができる。
 

Claims (10)

  1. 　直列に接続された複数の蓄電素子を有し、前記各蓄電素子が内部の電流経路を遮断する電流遮断器を備えた蓄電装置と、
    　前記蓄電装置を負荷と接続する正極ラインおよび負極ラインのそれぞれに配置されたリレーと、
    　前記正極ラインおよび前記負極ラインの間で、直列に接続された複数の平滑コンデンサと、
    　前記蓄電装置に含まれる２つの前記蓄電素子の接続点と、前記複数の平滑コンデンサの接続点とを接続する中間ラインに配置されたリレーおよび電流制限抵抗と、
    を有することを特徴とする蓄電システム。
  2. 　前記蓄電装置は、互いに略等しい数の蓄電素子を含む第１グループおよび第２グループに分けられ、
    　前記中間ラインは、前記第１グループおよび前記第２グループの接続点と接続されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
  3. 　前記複数の平滑コンデンサは、
    　前記正極ラインおよび前記中間ラインを介して、前記第１グループと並列に接続された平滑コンデンサと、
    　前記負極ラインおよび前記中間ラインを介して、前記第２グループと並列に接続された平滑コンデンサと、
    を含むことを特徴とする請求項２に記載の蓄電システム。
  4. 　前記各リレーのオンおよびオフを制御するコントローラを有しており、
    　前記コントローラは、前記蓄電装置を前記負荷と接続するとき、前記正極ラインおよび前記負極ラインの一方および前記中間ラインに配置された前記リレーをオフからオンに切り替えた後に、前記正極ラインおよび前記負極ラインの他方に配置された前記リレーをオフからオンに切り替えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電システム。
  5. 　前記正極ラインに流れる電流値を検出する第１電流センサと、
    　前記負極ラインに流れる電流値を検出する第２電流センサと、
    　前記第１電流センサおよび前記第２電流センサの検出結果を用いて、前記中間ラインに流れる電流値を取得するコントローラと、を有し、
    　前記コントローラは、前記中間ラインの電流値の上昇に応じて、前記蓄電装置の充放電を制限することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電システム。
  6. 　前記コントローラは、前記中間ラインの電流値が第１閾値よりも大きいとき、前記蓄電装置の充電又は放電を許容する上限電力を低下させることを特徴とする請求項５に記載の蓄電システム。
  7. 　前記コントローラは、前記中間ラインの電流値が第２閾値よりも大きいとき、前記正極ライン、前記負極ラインおよび前記中間ラインに配置された前記リレーをオフにすることを特徴とする請求項５に記載の蓄電システム。
  8. 　前記電流制限抵抗の温度を検出する温度センサと、
    　前記温度センサによる検出温度が上昇することに応じて、前記蓄電装置の充放電を制限するコントローラと、
    を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電システム。
  9. 　前記コントローラは、前記検出温度が第１閾値よりも高いとき、前記蓄電装置の充電又は放電を許容する上限電力を低下させることを特徴とする請求項８に記載の蓄電システム。
  10. 　前記コントローラは、前記検出温度が第２閾値よりも高いとき、前記正極ライン、前記負極ラインおよび前記中間ラインに配置された前記リレーをオフにすることを特徴とする請求項８に記載の蓄電システム。
     
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