WO2013099751A1 - 電池システム - Google Patents

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WO2013099751A1
WO2013099751A1 PCT/JP2012/083049 JP2012083049W WO2013099751A1 WO 2013099751 A1 WO2013099751 A1 WO 2013099751A1 JP 2012083049 W JP2012083049 W JP 2012083049W WO 2013099751 A1 WO2013099751 A1 WO 2013099751A1
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ground fault
battery
current
lithium secondary
potential point
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PCT/JP2012/083049
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員年 濱本
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三菱重工業株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • G01R31/386—Arrangements for measuring battery or accumulator variables using test-loads
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery system, and more particularly to a battery system that detects a ground fault in a battery unit in which a plurality of battery cells are connected in series.
  • a battery system including a battery unit in which a plurality of battery cells (for example, chargeable / dischargeable secondary battery cells) are connected in series and outputs electric power to an external load, and a control device for controlling the battery unit. It has been known.
  • a plurality of battery cells are each insulated from a housing for storing them.
  • a so-called ground fault state may occur, and a large current may flow through the ground fault location.
  • the conventional battery system has a ground fault detection circuit for detecting a ground fault in the battery unit, and the ground fault detection circuit includes a ground fault detection resistor for detecting a ground fault and the ground fault detection resistor. And an ammeter that measures the current flowing through the container (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • the ground fault detection resistor When inspecting a ground fault, one end of the ground fault detection resistor is connected to one point on the current path through which the main current of the plurality of battery cells flows, and the other end of the ground fault detection resistor is grounded. Has been.
  • the control circuit determines that a ground fault has occurred in the battery unit. And control to disconnect the connection between the battery unit and the external load.
  • the user repairs the ground fault location where the ground fault has occurred (for example, repair / replacement of the battery cell). .
  • an object of the present invention is to provide a new battery system capable of determining a ground fault location when a ground fault occurs in the battery unit.
  • a battery system includes a battery unit in which a plurality of battery cells are connected in series, a first potential point having a different potential on a current path through which a main current flows in the battery unit, and A grounding portion that alternately grounds the second potential points via ground fault detection resistors for detecting ground faults, and a first current that flows to the ground fault detection resistors when the first potential points are grounded. Based on the measurement unit that measures the current and the second current that flows through the ground fault detection resistor when the second potential point is grounded, and the first current and the second current And a determination unit for determining a ground fault location where a ground fault has occurred in the battery unit.
  • the first potential point and the second potential point having different potentials on the current path through which the main current flows in the battery unit are alternately switched via the ground fault detection resistor for ground fault detection. Measure the current flowing through the ground fault detection resistor when each is grounded. Since the ground fault location is determined based on the first current and the second current flowing through the ground fault detection resistor when grounded at the two points, the user can accurately grasp the ground fault location. As a result, the time and cost can be reduced when repairing or replacing the battery cell.
  • the battery cell includes a container body that encloses and accommodates an electrode plate, and two electrode terminals that are electrically joined to the electrode plate and exposed to the container body.
  • One of the electrode terminals and the container body have the same potential, and a conductive portion is provided with a resistor disposed between the electrode terminal and the container body.
  • the determination unit determines whether a ground fault has occurred in the battery unit in consideration of whether the ground fault has occurred in the current path or in the container main body via the resistor. It is characterized by doing.
  • the conductive portion further includes a blocking means capable of blocking an electrical connection between the electrode terminal and the container body.
  • a blocking means capable of blocking an electrical connection between the electrode terminal and the container body.
  • the determination unit is configured so that, in the ground fault location, the electrical connection between the electrode terminal and the container body is blocked by the blocking unit, and the grounding unit The first potential point or the second potential point is grounded via the ground fault detection resistor, and the first current or the second current flowing through the ground fault detection resistor is measured by the measurement unit. By measuring, it is determined whether the said ground fault has arisen in the said container main body.
  • the ground fault location can be determined accurately and quickly.
  • the schematic block diagram of the battery system of 1st embodiment of this invention is shown.
  • the schematic external view (perspective view) of the lithium secondary battery in 1st embodiment of this invention is shown.
  • An example of the schematic diagram in case a ground fault location is on the current pathway through which the main current flows is shown.
  • An example of the schematic diagram in case a ground fault location is a container main body is shown.
  • a reference diagram for deriving a model circuit when a ground fault occurs in the first group of battery devices is shown.
  • a circuit diagram of a model circuit formed by grounding a first potential point when a ground fault occurs in the first group is shown.
  • a circuit diagram of a model circuit formed by grounding a second potential point when a ground fault occurs in the first group is shown.
  • a reference diagram for deriving a model circuit when a ground fault occurs in the second group of battery devices is shown.
  • a circuit diagram of a model circuit formed by grounding a first potential point when a ground fault occurs in the second group is shown.
  • FIG. 5 shows a circuit diagram of a model circuit formed by grounding a second potential point when a ground fault occurs in the second group.
  • a reference diagram for deriving a model circuit when a ground fault occurs in the third group of battery devices is shown.
  • FIG. 6 shows a circuit diagram of a model circuit formed by grounding a first potential point when a ground fault occurs in the third group.
  • FIG. 5 shows a circuit diagram of a model circuit formed by grounding a second potential point when a ground fault occurs in the third group.
  • a lithium ion secondary battery cell (hereinafter referred to as a lithium secondary battery) that can be charged and discharged will be described as an example.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a battery system 1 of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic external view (perspective view) of the lithium secondary battery used in the present embodiment.
  • a dotted line shown in FIG. 1 indicates a signal line (wired or wireless communication line) that can transmit and receive various types of information between the control device and the switch, ammeter, or the like.
  • the battery system 1 includes a battery device 2, a breaker 3, an inverter circuit 4, a ground fault detection circuit 5, a control device 6, and a display device 7, as shown in FIG.
  • the battery device (battery unit) 2 is a battery module (assembled battery) in which a plurality of lithium secondary batteries 20 (20A to 20L) are connected in series.
  • Each lithium secondary battery 20 is generally housed in a housing (rack) 10 and insulated from the housing 10 and external devices, and the charged (stored) power is supplied via the inverter circuit 4. It can be supplied to an external load (not shown).
  • the battery device 2 of the battery system 1 of the present embodiment as shown in FIG. 1, a case where 12 lithium secondary batteries 20A to 20L are connected in series will be described as an example. However, the present embodiment is not limited to this, and the number of lithium secondary batteries connected in series may be changed as appropriate.
  • the lithium secondary battery 20 includes a container body 21, two electrode terminals 22 (a positive terminal 22 ⁇ / b> A and a negative terminal 22 ⁇ / b> B), a conductive portion 23, and an insulating resin 24. .
  • the container body 21 is a container that houses an electrode plate, that is, a laminated electrode body (not shown) in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are laminated via a separator together with a non-aqueous electrolyte, for example, an aluminum alloy. Formed of a metal material.
  • a positive electrode tab is formed at one end of the positive electrode plate, and the positive electrode tab and the positive electrode terminal 22A are electrically connected by a positive electrode lead.
  • a negative electrode tab is formed at one end of the negative electrode plate, and the negative electrode tab and the negative electrode terminal 22B are electrically connected by a negative electrode lead.
  • the positive terminal 22 ⁇ / b> A and the negative terminal 22 ⁇ / b> B are exposed to the outside through a through hole formed in the lid portion of the container body 21.
  • the positive electrode terminal 22 ⁇ / b> A and the negative electrode terminal 22 ⁇ / b> B are integrally bonded to the container body 21 by an insulating resin (for example, a resin such as a thermosetting resin or a thermoplastic resin) 24.
  • the insulating resin 24 electrically insulates the positive electrode terminal 22 ⁇ / b> A and the negative electrode terminal 22 ⁇ / b> B from the container main body 21 and seals the container main body 21.
  • the conductive portion 23 is provided to electrically connect the container main body 21 and the positive electrode terminal 22A, and to make these have the same potential, and is a resistor, a so-called pull, disposed between the container main body 21 and the positive electrode terminal 22A.
  • An up resistor RP is included.
  • the reason why the positive electrode terminal 22A and the container body 21 are held at the same potential will be briefly described.
  • an aluminum-based material reacts with lithium ions to cause alloying to LiAl to occur and progress, causing deterioration of the container body 21 and deterioration of battery performance.
  • This alloying to LiAl generally proceeds electrochemically in a reducing atmosphere such that the container body 21 has the same potential as the negative electrode, so the potential of the container body 21 is alloyed with Li ions to LiAl. It is necessary to keep it in a potential range that can be prevented (for example, the voltage of the container body 21 with respect to the negative terminal 22B is 0.3 V to 0.5 V or more).
  • the inner surface of the container body 21 that is in contact with the electrolyte is made an oxidizing atmosphere, and the potential of the container body 21 is set to a potential range in which alloying of lithium ions with LiAl can be prevented.
  • the container main body 21 and the positive electrode terminal 22A are connected by the conductive portion 23, and the electric potential of the container main body 21 is set to the same electric potential as the positive electrode terminal 22A.
  • the positive terminal 22A and the container body 21 by connecting the positive terminal 22A and the container body 21 through a pull-up resistor R P, for example, even if an abnormality such as the negative terminal 22B and the container body 21 is short-circuited is generated from the positive terminal 22A It is possible to limit the current flowing to the container body 21 to a minute current, for example, in the order of mA.
  • the resistance value of the pull-up resistor R P is, it can be freely set in consideration of current that can flow in the lithium secondary battery 20, for example, be a 1 k [Omega.
  • the pull-up resistor R P fuses, or a voltage of the container body 21 may be employed a circuit for controlling externally.
  • the breaker 3 is a shut-off means (switching means) capable of shutting off DC power transmission / reception via the power wiring between the battery device 2 and the inverter circuit 4 and is turned on (closed) in response to a command from the control device 6. ) / OFF (open).
  • switching means capable of shutting off DC power transmission / reception via the power wiring between the battery device 2 and the inverter circuit 4 and is turned on (closed) in response to a command from the control device 6. ) / OFF (open).
  • the breaker 3 When the breaker 3 is ON, DC power can be transmitted and received between the battery device 2 and the inverter circuit 4, and when it is OFF, DC power is transmitted between the battery device 2 and the inverter circuit 4. Power reception is cut off.
  • the control device 6 desirably controls the inverter circuit 4 to stop. In this case, the power consumed in the inverter circuit 4 can be suppressed.
  • the inverter circuit 4 is a power converter that converts DC power into AC power, and supplies AC power obtained by converting DC power output from the battery device 2 to an external load.
  • the inverter circuit 4 is controlled to start (ON) and stop (OFF) in response to a command from the control device 6.
  • the ground fault detection circuit (grounding unit) 5 includes a ground fault detection circuit 5A and a ground fault detection circuit 5B.
  • Ground fault detection circuit 5A in order to ground the first potential point V 1 of the on current path main current flows in the battery unit 2, ground fault detecting for ground fault detecting resistor R S and the first switch S 1 .
  • Ground fault detection circuit 5B in order to ground the second potential point V 2 on current path main current flows in the battery unit 2, ground fault detecting for ground fault detecting resistor R S and the second switch S 2 is provided.
  • the resistance value of the ground fault detection resistor RS can be appropriately set according to the capacity of the battery device 2 so that the current that can flow when a ground fault occurs becomes a minute current. It can be 2 k ⁇ .
  • First switch S 1 and the second switch S 2 is both a normal state OFF (open), during ground fault testing, the ON (closed) respectively alternately in response to a command from the control device 6 Become.
  • the current path through which the main current flows is a path through which a current flows between each lithium secondary battery 20 and the inverter circuit 4 in a normal time when no ground fault occurs.
  • the path includes not only a conductive wire (wiring) for electrically connecting the lithium secondary battery 20 and the inverter circuit 4 but also a plurality of lithium secondary batteries 20 connected in series.
  • a connection conductive member (bus bar) that electrically connects the electrode terminals 22 of the lithium secondary battery 20 and the electrode terminals 22 of the adjacent lithium secondary batteries 20 is included.
  • the first potential point V 1 was, as a potential point between the lithium secondary battery 20D and a lithium secondary battery 20E, a second potential point V 2 is a lithium secondary battery The potential point is between 20H and the lithium secondary battery 20I.
  • the first potential point V 1 and the second potential point V 2 are not limited to the above-described potential points, and two points having different potentials on the current path through which the main current flows can be appropriately selected. Good.
  • the first potential point V 1 and the potential point between the lithium secondary battery 20F and lithium secondary batteries 20G, a second potential point V 2 between the lithium secondary battery 20L and the inverter circuit 4 It can also be a potential point.
  • ground fault detection circuit 5A when the first switch S 1 is grounded first potential point V 1 as ON, the first current flowing through the resistor R S ground fault detecting magnitude and direction An ammeter (measuring unit) IA for measuring is provided.
  • Ground fault detection circuit 5B comprises a second ammeter for measuring the magnitude and direction of the second current through the resistor R S ground fault detecting when ground potential point V 2 (measurement unit) IB.
  • the ammeter IA and the ammeter IB notify the measurement result to the control device 6 via a signal line.
  • the control device 6 has a function as an acquisition unit, a function as a blocking unit, and a function as a determination unit.
  • the function as the acquisition unit is to acquire information on the magnitude and direction of the first current measured by the ammeter IA and information on the magnitude and direction of the second current measured by the ammeter IB and store it in the database.
  • the function as the interrupting unit is determined that a ground fault has occurred in the battery device 2, and an OFF signal is sent to the breaker 3.
  • the function as the determination unit determines a ground fault location in the battery device 2. The detailed determination process of the ground fault location by the control device 6 will be described later.
  • the control device 6 can also control the display device 7 and can display various information such as the ground fault location determined in the battery device 2 and the amount of power stored in the battery device 2 on the display device 7 as appropriate.
  • the control device 6 includes, for example, a processor for performing various operations and control, a RAM that temporarily stores information (data), functions as a working area at the time of control, a ROM that stores programs, and the like It is comprised from a circuit and the processing function of each said part is realizable.
  • the ground fault detection operation of the battery system 1, that is, a specific control flow performed by the control device 6 will be described later.
  • the display device 7 is a device that displays various types of information to the user, such as, for example, each storage amount of the lithium secondary batteries 20A to 20L, and information indicating the location of the ground fault when it is determined as a ground fault. It is a monitor such as a general liquid crystal panel.
  • each lithium secondary battery 20A to 20L is connected to a voltmeter that measures the voltage between the positive terminal 22A and the negative terminal 22B (inter-terminal voltage).
  • the control device 6 can acquire the voltage between the terminals measured by the voltmeter.
  • the electrode terminal 22 of the lithium secondary battery 20 or the electrode terminals 22 of the adjacent lithium secondary battery 20 is electrically connected. If ground fault on the main current flows current path, such as the connection conductive member with a (hereinafter referred to as conductor leakage), as shown in FIG. 3B, are connected via the positive terminal 22A and the pull-up resistor R P
  • the resistor R e shown in FIGS. 3A and 3B represents the resistance value occurring in the ground fault the location.
  • the potential from the first potential point V 1 to the ground fault location is represented by V X1
  • the potential from the second potential point V 2 to the first potential point V 1 is represented by V O (lithium secondary battery).
  • V X1 the potential from the first potential point V 1 to the ground fault location
  • V O lithium secondary battery
  • each circuit equation can be expressed as the following equation (1).
  • V X1 shown in formula (1) is, in the case the land ⁇ plant conductor leakage, the inter-terminal voltage of each lithium secondary battery up to the present land ⁇ plants from the first potential point V 1 It is a grand total.
  • V X1 shown in the formula (1) is a terminal of at least one lithium secondary battery that exists in order from the first potential point V 1 to the ground fault location if the ground fault location is a package fault. and between the voltage, the pull-up resistor R P provided in the lithium secondary battery package leakage current flowing through the pull-up resistor R P (i.e., while the current value of the current I 1 or the current value I 2 It is the sum of the product.
  • the ground fault location in the first group can be determined (specified) by considering the calculated potential V X1 and the voltage between the terminals of the lithium secondary batteries 20A to 20D in the first group. .
  • the calculated potential V X1 is any value obtained by sequentially integrating the voltages between the terminals of the lithium secondary batteries 20A to 20D in the first group
  • the ground fault location is the main current. It can be determined that the current path flows. For example, assuming that the calculated potential V X1 is 6V and the voltage between the terminals of the lithium secondary batteries 20A to 20D is 3V, the voltage between the terminals of the lithium secondary battery 20D and the voltage between the terminals of the lithium secondary battery 20C. Therefore, it can be determined that the ground fault location is on the current path between the lithium secondary battery 20C and the lithium secondary battery 20B.
  • the ground fault location is the lithium secondary battery 20A to 20A. It can be determined that the container body 21 is 20D.
  • the potential V X1 calculated above is 7V
  • the pull-up resistor R P is 1 k [Omega, a magnitude 3mA of the first current, when the terminal voltage of the lithium secondary battery 20A ⁇ 20D is 3V, the potential calculated above is a 6V Since the total voltage between the terminals of the lithium secondary batteries 20D to 20C is 6V, the ground fault location is on the current path through which the main current flows between the lithium secondary battery 20C and the lithium secondary battery 20B (conductor) it can be determined that the electric leakage), the product of the terminal voltage 3V of the lithium secondary battery 20D, a current value in which the resistance value of the pull-up resistor R P and may flow to the pull-up resistor R P Since the total with a certain 3V is 6V, the ground fault location can also be determined to be the container body 21 of the lithium secondary battery 20D.
  • the potential from the ground fault point to the first potential point V 1 is represented by V X2
  • the potential from the second potential point V 2 to the first potential point V 1 is represented by V O (lithium secondary battery).
  • V X2 the potential from the ground fault point to the first potential point V 1
  • V O lithium secondary battery
  • each circuit equation can be expressed as the following equation (3).
  • V X2 shown in equation (3) is, in the case the land ⁇ plant conductor leakage, total lithium secondary battery terminal voltages up to the present land ⁇ plants from the first potential point V 1 It is.
  • V X2 shown in Formula (3) is between terminals of at least one lithium secondary battery existing from the ground fault location to the first potential point V 1 if the ground fault location is a package leakage. voltage and current flowing the pull-up resistor R P provided in the lithium secondary battery package leak into the pull-up resistor R P (that is, one of the current of the current value I 3 or the current value I 4) And the product of
  • the second fault is determined in the same manner as the determination of the ground fault location in the first group.
  • the ground fault location in the group can be determined. For example, if the calculated potential V X2 is 6V and the voltage between the terminals of the lithium secondary batteries 20E to 20H is 3V, the total voltage of the lithium secondary batteries 20E to 20F is 6V.
  • the location can be determined to be on the current path through which the main current flows between the lithium secondary battery 20F and the lithium secondary battery 20G.
  • the potential from the ground fault location to the second potential point V 2 is represented by V X3
  • the potential from the second potential point V 2 to the first potential point V 1 is represented by V O (lithium secondary battery).
  • V X3 the potential from the second potential point V 2 to the first potential point V 1
  • V O lithium secondary battery
  • each circuit equation is represented by the following equation (5).
  • V X3 shown in formula (5) is, in the case the land ⁇ plant conductor leakage, the total voltage between terminals of the lithium secondary battery that is present in the second potential point V 2 to the earth ⁇ plants It is.
  • V X3 shown in Formula (5) is between terminals of at least one lithium secondary battery existing from the ground fault location to the second potential point V 2 if the ground fault location is a package leakage. voltage and current flowing the pull-up resistor R P provided in the lithium secondary battery package leak into the pull-up resistor R P (that is, one of the current of the current value I 5 or the current value I 6) And the product of
  • the third fault is determined in the same manner as the determination of the ground fault location in the first group.
  • the ground fault location in the group can be determined. For example, if the calculated potential V X3 is 6V and the voltage between the terminals of the lithium secondary batteries 20I to 20L is 3V, the total voltage between the terminals of the lithium secondary batteries 20I to 20J is 6V. It can be determined that the ground fault location is on the current path through which the main current flows between the lithium secondary battery 20J and the lithium secondary battery 20K.
  • the ground fault location is the lithium secondary batteries 20I to 20L.
  • the container body 21 is any one.
  • the potential V X3 calculated above is 7V
  • the ground fault location is the container of the lithium secondary battery 20K.
  • the main body 21 can be determined.
  • the ground fault location can be determined.
  • it can be determined in which direction the ground fault location exists in the direction of the current flowing through each ammeter IA and the ammeter IB.
  • the directions of the currents flowing through the ammeter IA and the ammeter IB are X direction (from the ground point to the ground fault).
  • sensing resistor R S becomes the first potential point V 1 or the second direction of current flow in the potential point V 2) through.
  • the earth ⁇ office in the second group is present, as shown in FIGS.
  • the direction of the current flowing through the ammeter IA ground from the Y-direction (first potential point V 1 sense resistor direction current flows to the ground via the R S), and the direction of the current flowing through the ammeter IB is the X direction. Furthermore, when the ground fault location exists in the third group, the directions of the currents flowing through the ammeter IA and the ammeter IB are the Y direction as shown in FIGS. 8, 9A, and 9B.
  • Cell system 1 is intended to use a cell system shown in FIG. 1, the first switch S 1 and the second switch S 2 is the state of OFF (open) during normal.
  • each process shown by the flowchart of FIG. 10 can be arbitrarily changed in order within the range which does not produce a contradiction in the processing content, or can be performed in parallel.
  • the control device (acquisition unit) 6 when the ground fault testing, sends the first control signal to the switch S 1 of the ground fault detection circuit 5A, and ON the first switch S 1 (step S100).
  • the first switch S 1 is the ON, the first potential point V 1 in the battery device 2 is grounded through a ground fault sensing resistor R S, ammeter IA is measuring current flowing in itself To do.
  • the ammeter IA measures a current value of a predetermined value or more that does not flow in the ground fault inspection when the battery device 2 is normal.
  • the timing which performs a ground fault inspection in the control apparatus 6 may be a predetermined time interval, for example, every hour, or may be every time a user instruction is received.
  • control device (acquisition unit) 6 acquires the measurement result of the ammeter IA from the ammeter IA of the ground fault detection circuit 5A, and whether the current value measured by the ammeter 1A is a predetermined value or more. It is determined whether or not (step S101).
  • step S101 determines “no ground fault” and displays the result on the display device 7. (Step S102), and this processing flow ends.
  • step S101 determines that the current value is equal to or greater than the predetermined value (step S101: Yes)
  • the control device (breaking unit) 6 determines that “the ground fault exists” and the breaker 3 An OFF signal is transmitted to cut off the output of DC power from the battery device 2 to the inverter circuit 4 (step S103).
  • the control device (shut-off portion) 6 sends a control signal to the first switch S 1 of the ground fault detection circuit 5A, a first re-turn ON the switch S 1 (step S104).
  • the current that can flow when the ground fault detection resistor has a ground fault is set to be a minute current. Since the internal resistance of the batteries 20A to 20L and the voltage drop at the connection conductive member connecting the lithium secondary batteries 20A to 20L can be ignored (creating an ideal state), it is possible to accurately determine the ground fault location. Therefore, in a state where the OFF breaker 3, again, the first switch S 1 and ON, the measuring current flowing through the ammeter IA to the ground fault detection resistor R S.
  • control device (acquisition unit) 6 stores the magnitude and direction of the current measured in the process of step S104 in a database in the control device 6 (step S105).
  • the control unit (acquisition unit) 6 sends a second control signal to the switch S 2 of the ground fault detection circuit 5B, the second switch S 2 and the ON (step S106).
  • the second switch S 2 is ON, the second potential point V 2 is grounded through a ground fault sensing resistor R S in the battery device 2, ammeter IB is measuring the current flowing in itself To do.
  • the ammeter IB since this process is a process when there is a ground fault in the battery device 2, the ammeter IB has a current value of a predetermined value or more that does not flow in the ground fault inspection when the battery device 2 is normal. It is measured.
  • the control device (acquisition unit) 6 acquires the measurement result of the ammeter IB from the ammeter IB of the ground fault detection circuit 5B, and stores the magnitude and direction of the current in a database in the control device 6 ( Step S107).
  • the control device (determination unit) 6 derives circuit equations corresponding to the magnitude and direction of the first current and the magnitude and direction of the second current stored in the database (step S108). ). Specifically, as described above, from the direction of the first current and the direction of the second current, it is determined which group the ground fault location belongs to, and the circuit equation corresponding to the determined group is derived. To do. For example, if the direction of the first current stored in the database is the X direction and the direction of the second current is the X direction, the ground fault location is the lithium secondary battery 20A to 20A that is the first group. It can be determined that the error occurs at 20D, and the circuit equation represented by the above equation (1) can be derived.
  • the control device (determination unit) 6 solves the circuit equation derived in the process of step S107 and calculates the potential of the ground fault location (step S109). Specifically, as described above, for example, in the process of step S107, when it is determined that the ground fault location is the first group, the circuit equation shown in the above formula (1) is solved and the first potential point is solved. A potential V X1 from V 1 to the ground fault location is calculated.
  • Control device (determination unit) 6 acquires information on the voltage between terminals of each of the lithium secondary batteries 20A to 20L (step S110).
  • the control device (determination unit) 6 may directly acquire the information on the voltage between the terminals from, for example, a voltmeter that measures the voltage between the terminals of each of the lithium secondary batteries 20A to 20L.
  • Information on the inter-terminal voltage of each of the lithium secondary batteries 20A to 20L may be acquired from a BMS (Battery Management System) that manages each measured value such as the inter-terminal voltage of the batteries 20A to 20L.
  • BMS Battery Management System
  • control device (determination unit) 6 does not acquire all the information on the inter-terminal voltage of each of the lithium secondary batteries 20A to 20L, and does not acquire all the information on the terminals of each lithium secondary battery included in the group where the ground fault location may exist Only the voltage information may be acquired. For example, if it is determined in step S107 that the ground fault location is the first group, the inter-terminal voltages of the lithium secondary batteries 20A to 20D are acquired.
  • the control device (determination unit) 6 determines the ground fault location in consideration of the potential calculated in the process of step S109 and the inter-terminal voltage of each lithium secondary battery acquired in the process of step S110 ( Step S111).
  • control device (determination unit) 6 integrates the inter-terminal voltages of the lithium secondary batteries 20 of the group where the ground fault location may exist in order from the first potential point (or second potential point) side. To do. When the calculated potential becomes the same (or substantially the same) by sequentially accumulating the inter-terminal voltages of each lithium secondary battery 20, the ground fault location finally accumulates the same inter-terminal voltages. It can be determined that the main current flows between the lithium secondary battery 20 and the lithium secondary battery 20 to which the inter-terminal voltage is to be integrated next (conductor leakage).
  • the ground fault location is the container body 21 of the lithium secondary battery.
  • the container body 21 of the lithium secondary battery in which the ground fault has occurred is connected to the voltage between the terminals of the lithium secondary battery 20 existing in the process of integrating the voltages between the terminals of the lithium secondary battery in order, and the pull-up. wherein the resistance value of the resistor R P can be determined from the sum of the product of the current flowing through the pull-up resistor R P.
  • the lithium secondary battery 20C is connected from the first potential point side.
  • the voltage becomes 6V
  • control device (determination unit) 6 causes the display device 7 to display the ground fault location determined in the process of step S111 (step S112).
  • the ground fault detection operation is executed in the control device 6 of the battery system 1 of the present embodiment.
  • the first potential point V 1 and the second potential point V 2 having different potentials on the current path through which the main current flows in the battery device 2 are respectively detected as ground faults for ground fault detection. grounded alternately through the sensing resistor R S, in order to determine the earth ⁇ plant based on the first current and the second current flowing through the ground fault detection resistor R S in the case of grounded battery
  • the user can accurately grasp the ground fault location where the ground fault has occurred in the device 2. As a result, the time and cost can be reduced when repairing or replacing the battery cell.
  • the battery device 2 includes a lithium secondary battery 20 having a conductive portion 23 having a pull-up resistor R P, as the land ⁇ plants, lithium adjacent It can be determined whether it is a conductor leakage in the current path through which the main current flows between the secondary batteries or a package leakage in the container body 21 of a certain lithium secondary battery 20. As a result, the user can grasp the type of leakage in advance, and can quickly and appropriately perform repair / recovery according to the leakage.
  • the battery system 1 of the first embodiment operates the breaker 3 to generate DC power between the battery device 2 and the inverter circuit 4.
  • the power transmission / reception is cut off, and as a result, charging / discharging of the battery device 2 is forcibly stopped regardless of the type of the electric leakage.
  • the battery system 1 ′ of the second embodiment is characterized in that in the case of package leakage, the system operation can be performed while suppressing the forced stop of charging / discharging of the battery device 2 itself as much as possible.
  • symbol is attached
  • the battery system 1 ′ includes a battery device 2 ′, a breaker 3, an inverter circuit 4, a ground fault detection circuit 5, a control device 6 ′, and a display device 7.
  • the plurality of lithium secondary batteries 20 ′ (lithium secondary batteries 20A ′ to 20L ′) constituting the battery device 2 ′ have the same configuration as that of the lithium secondary battery 20 of the first embodiment. while having its conductive portion 23 ', in addition to the pull-up resistor R P, further comprising an electrical interruptible switch (blocking means) the connection S P output to the positive terminal 22A and the container body 21.
  • the switch SP is normally ON (closed) and is turned OFF (open) in response to a command from the control device 6.
  • the control device 6 ′ has the following function as a function of the determination unit, in addition to the function of determining the ground fault location similar to the battery system 1 of the first embodiment.
  • the lithium secondary in the group earth ⁇ plants may exist primary When it becomes equal to the value obtained by integrating each voltage of the battery in order, two ground fault locations are determined and both of them are displayed on the display device 7.
  • the switch S P since the switch S P is provided in each of the lithium secondary batteries 20A ⁇ 20L, the earth ⁇ plant using this switch S P, is a conductor leakage Or package leakage can be determined.
  • the control device 6 ′ has a possibility of a package fault in the group where the ground fault location may exist.
  • the switch S P output the determined lithium secondary battery 20, and (the second switch S 2 or the ground fault detection circuit 5B) the ON first switch S 1 of the ground fault detection circuit 5A.
  • the control device 6 ′ determines that the conductor is leaking, while the ammeter 5A (or ammeter 5B). If the current flowing through the ground fault detection resistor R S is measured, it can be determined that there is a package leakage.
  • the control device 6 ′ determines the ground fault location as a function of the interrupting unit and determines that a ground fault has occurred on the current path through which the main current flows in the battery device 2, the control device 6 ′ To output the DC power from the battery device 2 to the inverter circuit 4.
  • the control unit 6 ' if it is determined that the package leakage of the lithium secondary battery 20, transmit a signal to OFF the switch S P to the switch S P output lithium secondary battery 20 was packaged leakage Then, the electrical connection between the positive electrode terminal 22A of the lithium secondary battery 20 and the container body 21 is cut off. Note that in FIG. 11, the signal line of the switch S P output each of the lithium secondary battery 20 from the controller 6 'are omitted.
  • control device (acquisition unit) 6 ′ sends a control signal to the first switch S 1 of the ground fault detection circuit 5A to turn on the first switch S 1 (step S200).
  • control device (acquisition unit) 6 ′ acquires the result measured by the ammeter IA from the ammeter IA of the ground fault detection circuit 5A, and the current value measured by the ammeter 1A is equal to or greater than a predetermined value. Whether or not (step S201).
  • step S201 determines “no ground fault”, and displays the result on the display device 7. It is displayed (step S202), and this processing flow is terminated.
  • step S201 determines that the current value is equal to or greater than the predetermined value
  • step S201: Yes the control device (acquisition unit) 6 ′ determines that “the ground fault exists” and the measurement is performed.
  • the magnitude and direction of the current are stored in the database in the control device 6 ′ (step S203).
  • step S210 as a result of determining the ground fault location, the ground fault location can be specified as one location (step S211: Yes), and when the ground fault is a conductor leakage (step S212: conductor leakage), the control device ( The shut-off unit) 6 ′ sends an OFF signal to the breaker 3 to shut off the output of DC power from the battery device 2 to the inverter circuit 4 (step S213).
  • step S212 package leakage
  • the control device (cut-off unit) 6 ′ switches the switch S of the lithium secondary battery 20 having the package leakage.
  • the switch S P sends an OFF signal by the OFF against P, and cut off the electrical connection between the positive terminal 22A and the container body 21 (step S214).
  • the control device 6 in advance, the second switch S 2 of the first switch S 1 and the ground fault detection circuit 5B of the ground fault detection circuit 5A as both turned OFF Control.
  • step S210 when the ground fault location cannot be specified as one location (step S211: No), that is, the ground fault location in the case of conductor leakage and the case of package leakage
  • the control device (determination unit) 6 ′ identifies the ground fault location as one location (step S215). Specifically, as described above, and OFF the switch S P output the lithium secondary battery 20 determined that there is a possibility of package leakage, the first switch S 1 of the ground fault detection circuit 5A (or ground fault detection The second switch S 2 ) of the circuit 5B is turned on.
  • the control device (determination unit) 6 determines that the conductor is leaking, while the ammeter 5A (or ammeter 5B) determines the current. If it is determined that the measurement has been made, it can be determined that the package is leaked.
  • control device (determination unit) 6 After the process of step S213 or step S214, the control device (determination unit) 6 'causes the display device 7 to display the ground fault location determined by the process of step S210 or step S215 (step S216).
  • the ground fault detection operation is executed in the control device 6 ′ of the battery system 1 ′ of the present embodiment.
  • the ground fault location in the case of package leakage, can be separated from the current path through which the main current flows, and charging / discharging of the battery device 2 ′ itself can be stopped. It can be suppressed as much as possible. Therefore, for example, even when the load is driven, in the case of package leakage, the power supplied to the load is not immediately cut off, and the system can be operated while considering the driving of the load.
  • the breaker 3 has a function as a high voltage cutoff switch, but has an advantage that it is not necessary to use this high voltage cutoff in the case of package leakage.
  • the ground fault detection circuit 5 is grounded as a ground fault detection circuit 5 A for grounding the first potential point V 1 , and the second potential point V 2 is grounded.
  • two ground fault detection circuits including a ground fault detection circuit 5B are provided and grounded at two potential points.
  • the embodiment of the present invention is not limited to this, and the number of potential points for grounding may be appropriately changed. For example, when the number of lithium secondary batteries 20 connected in series is large, a ground fault inspection is performed. Three or more potential points may be grounded. In this case, each potential point is grounded in order, and the ground fault location can be determined by the two potential points in the vicinity of the group while determining the group where the ground fault location may exist as described above.
  • the ground fault detection circuits 5 are provided with the ground fault detection circuits 5 ⁇ / b> A, 5 ⁇ / b> B according to the respective potential points, but the embodiment of the present invention is not limited thereto. Absent. For example, as shown in FIG. 14, by using the switch S 3 can be ground first potential point V 1 and a second potential point V 2 alternately, the battery system 1 including one ground fault detection circuit 5C It may be ''.
  • the battery system 1 '' at the time of ground fault test, first, the ground fault detection resistor by ammeter 5C the switch S 3 to the first potential point side to ground the first potential point V 1 as ON The current flowing in the resistor R S is measured, and then the switch S 3 is turned on to the second potential point side so that the second potential point V 2 is grounded, and the current flows to the ground fault detection resistor R S by the ammeter 5C.
  • the ground fault location can be determined in the same manner as described above based on the results of current measurement at these two points.
  • the lithium secondary batteries 20, 20 ′ of the above embodiments have a conductive portion 23 in which a pull-up resistor RP is disposed between the positive electrode terminal 22 ⁇ / b> A and the container body 21, and the positive electrode terminal 22 ⁇ / b> A and the container body 21.
  • the embodiment of the present invention is not limited to this, and includes, for example, a conductive part in which a pull-down resistor is arranged between the negative electrode terminal 22B and the container body 21, and the negative electrode
  • the terminal 22B and the container body 21 may have the same potential.
  • the lithium secondary battery 20, 20 in the embodiments' is a case where a conductive portion 23 has been described as an example, embodiments of the present invention is not limited thereto, without arranged a pull-up resistor R P
  • the conductive portion 23 itself may be omitted.
  • the ground fault location can be only on the current path through which the main current flows, but based on the first current and the second current flowing through the ground fault detection resistor RS when grounded at two points, respectively.
  • the ground fault location can be determined, and the user can more accurately grasp the ground fault location where the ground fault has occurred in the battery unit.
  • the lithium secondary battery has been described as an example of the battery cell.
  • the embodiment of the present invention is not limited to this, and other secondary battery cells that can be charged and discharged. It may be a primary battery cell only for discharging.
  • the case where the control device 6 acquires the inter-terminal voltages of the lithium secondary batteries 20A to 20L has been described as an example.
  • the present embodiment is not limited to this, and the terminals In the case of using a lithium secondary battery or other battery whose fluctuation is substantially constant even when the inter-voltage is discharged (or charged), the inter-terminal voltage value of each battery may be stored in a database in advance.
  • the ground fault location can be determined accurately and quickly.

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Abstract

　この電池システムは、複数の電池セル（２０）が直列に接続された電池部（２）と、電池部（２）において主電流が流れる電流経路上で電位が異なる第一の電位点（Ｖ１）及び第二の電位点（Ｖ２）をそれぞれ地絡検出用の地絡検出抵抗器（ＲＳ）を介して交互に接地する接地部（５）と、第一の電位点（Ｖ１）を接地したときに地絡検出抵抗器（ＲＳ）に流れる第一の電流と、第二の電位点（Ｖ２）を接地したときに地絡検出抵抗器（ＲＳ）に流れる第二の電流とをそれぞれ計測する計測部（ＩＡ、ＩＢ）と、第一の電流及び第二の電流に基づいて、電池部（２）のうち地絡を生じた地絡箇所を判定する判定部（６）と、を備える。

Description

電池システム
　本発明は、電池システムに関し、特に、複数の電池セルが直列に接続された電池ユニットにおいて地絡を検出する電池システムに関する。本願は、２０１１年１２月２６日に、日本に出願された特願２０１１－２８３８５９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来より、電池セル（例えば、充放電可能な二次電池セル）が複数且つ直列に接続され、外部負荷に電力を出力する電池ユニットと、前記電池ユニットを制御する制御装置とを備えた電池システムが知られている。
　このような電池システムにおいて、通常、複数の電池セルは、これらを収納する筐体とそれぞれ絶縁されている。しかし、電池セルと筐体とが異物等の要因で電気的に接触する、いわゆる地絡状態になると、地絡箇所を介して大電流が流れる可能性がある。
　したがって、従来の電池システムは、電池ユニット内の地絡を検出するための地絡検出回路を有し、前記地絡検出回路は、地絡検出用の地絡検出抵抗器と前記地絡検出抵抗器を流れる電流を計測する電流計とを備えて構成される（例えば、特許文献１、２参照）。地絡の検査時に、地絡検出抵抗器の一端は、複数の電池セルの主電流が流れる電流経路上の一点と接続し、且つ、地絡検出抵抗器の他端は、接地するように配されている。そして、地絡の検査時、地絡検出抵抗器に流れ得る電流を電流計で計測し、前記電流計にて電流が計測された場合、制御回路は、電池ユニット内に地絡が生じたと判定し、電池ユニットと外部負荷との接続を遮断するよう制御する。一般的には、電池ユニットと外部負荷との接続を遮断した後、電池ユニットを復旧させるため、ユーザは地絡が生じた地絡箇所の修理等（例えば、電池セルの修理・交換）を行う。
日本国特開２００５－１５６３７１号公報 日本国特開２００９－２９４１１０号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、地絡検出抵抗器に電流が流れたか否かで電池ユニット内の地絡の有無を判定するのみであり、複数の電池セルの中のどの箇所が地絡したかまで判定することはできない。これは、地絡が生じた場合、その地絡箇所の電位と、地絡した際に生じる地絡箇所の地絡抵抗値とが予測不可能な値であるため、地絡検出抵抗器に電流が流れたか否かで地絡の有無を判定するしかなかったことに起因する。そのため、電池ユニット内に地絡が生じたという情報のみでは、ユーザは、電池ユニット内の修理や電池セルの交換を行う時、地絡箇所を特定するのに時間を要してしまい、電池システムの復旧等に遅れが生じてしまう。
　また、特許文献２に記載の技術でも、直列に接続された複数の電池セルを２つのグループに分け、その中間の電位点を地絡検出抵抗器を介して接地し、地絡を検出する構成を採用している。そのため、地絡検出抵抗器に流れる電流の向きを考慮することで地絡箇所がそのどちらかのグループ内に属するかを判定することはできるが、複数の電池セルの中のどの箇所が地絡したかまで判定することはできず、その地絡箇所の特定には時間を要してしまう。
　したがって、本発明は上記課題に鑑み、電池ユニット内で地絡が生じた場合に、その地絡箇所を判定することができる新しい電池システムを提供することを目的とする。
　本発明の第一の態様によれば、電池システムは、複数の電池セルが直列に接続された電池部と、前記電池部において主電流が流れる電流経路上で電位が異なる第一の電位点及び第二の電位点をそれぞれ地絡検出用の地絡検出抵抗器を介して交互に接地する接地部と、前記第一の電位点を接地したときに前記地絡検出抵抗器に流れる第一の電流と、前記第二の電位点を接地したときに前記地絡検出抵抗器に流れる第二の電流とをそれぞれ計測する計測部と、前記第一の電流と前記第二の電流とに基づいて、前記電池部のうち地絡を生じた地絡箇所を判定する判定部と、を備えることを特徴とする。
　上記第一の態様によれば、電池部において主電流が流れる電流経路上で電位が異なる第一の電位点及び第二の電位点をそれぞれ地絡検出用の地絡検出抵抗器を介して交互に接地し、それぞれ接地した場合の地絡検出抵抗器に流れる電流を計測する。上記２点でそれぞれ接地した場合の地絡検出抵抗器を流れる第一の電流及び第二の電流に基づいて地絡箇所を判定するために、ユーザは正確に地絡箇所を把握できる。その結果、電池セルの修理・交換を行う際、その時間及びコストを低減することができる。
　本発明の第二の態様によれば、前記電池セルは、電極板を密閉して収容する容器本体と、前記電極板と電気的に接合され且つ前記容器本体に露出された２つの電極端子と、前記電極端子の一つと前記容器本体とを同電位にし、且つ、前記電極端子と前記容器本体との間に抵抗器が配された導電部とを有する。前記判定部は、前記地絡が前記電流経路上で生じたか、又は前記抵抗器を介した前記容器本体で生じたかまで考慮して、前記電池部のうち地絡を生じた地絡箇所を判定することを特徴とする。
　本発明の第三の態様によれば、前記導電部は、前記電極端子と前記容器本体との電気的な接続を遮断可能な遮断手段を更に有する。前記判定部は、前記地絡が前記容器本体で生じたと判定した場合、前記地絡が生じた前記容器本体に対応する前記遮断手段により前記電極端子と前記容器本体との電気的な接続を遮断することを特徴とする。
　本発明の第四の態様によれば、前記判定部は、前記地絡箇所において、前記電極端子と前記容器本体との電気的な接続を前記遮断手段により遮断させた状態で、前記接地部により前記第一の電位点又は前記第二の電位点を前記地絡検出抵抗器を介して接地させて、前記計測部が前記地絡検出抵抗器に流れる第一の電流又は前記第二の電流を計測することによって、前記地絡が前記容器本体で生じたか否かを判定することを特徴とする。
　上記電池システムによれば、電池ユニット内に地絡が生じた場合に、その地絡箇所を正確且つ迅速に判定することができる。
本発明の第一実施形態の電池システムの概略的な構成図を示す。 本発明の第一実施形態におけるリチウム二次電池の概略的な外観図（斜視図）を示す。 地絡箇所が主電流の流れる電流経路上である場合の模式図の一例を示す。 地絡箇所が容器本体である場合の模式図の一例を示す。 電池装置のうち第一グループ内で地絡が生じた場合に、そのモデル回路を導出するための参考図を示す。 第一グループ内で地絡が生じた場合に、第一の電位点を接地して形成されるモデル回路の回路図を示す。 第一グループ内で地絡が生じた場合に、第二の電位点を接地して形成されるモデル回路の回路図を示す。 電池装置のうち第二グループ内で地絡が生じた場合に、そのモデル回路を導出するための参考図を示す。 第二グループ内で地絡が生じた場合に、第一の電位点を接地して形成されるモデル回路の回路図を示す。 第二グループ内で地絡が生じた場合に、第二の電位点を接地して形成されるモデル回路の回路図を示す。 電池装置のうち第三グループ内で地絡が生じた場合に、そのモデル回路を導出するための参考図を示す。 第三グループ内で地絡が生じた場合に、第一の電位点を接地して形成されるモデル回路の回路図を示す。 第三グループ内で地絡が生じた場合に、第二の電位点を接地して形成されるモデル回路の回路図を示す。 本発明の第一実施形態の電池システムの動作処理内容を示すフローチャートである。 本発明の第二実施形態の電池システムの概略的な構成図を示す。 本発明の第二実施形態におけるリチウム二次電池の概略的な外観図（斜視図）を示す。 本発明の第二実施形態の電池システムの動作処理内容を示すフローチャートである。 本発明の第一実施形態の変形例である電池システムの概略的な構成図を示す。
　以下、本発明を実施するための好適な各実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、電池セルとして、充放電可能なリチウムイオン二次電池セル（以下、リチウム二次電池と称する）を例に説明する。
＜第一実施形態＞
　図１は、本実施形態の電池システム１の概略的な構成図を示す。図２は、本実施形態で用いるリチウム二次電池の概略的な外観図（斜視図）を示す。なお、図１中に示す点線は、制御装置とスイッチ、電流計等の間で種々の情報を送受可能な信号線（有線又は無線の通信線）を示す。
　電池システム１は、図１に示すとおり、電池装置２、ブレーカ３、インバータ回路４、地絡検出回路５、制御装置６、及び表示装置７を備える。
　電池装置（電池部）２は、複数のリチウム二次電池２０（２０Ａ～２０Ｌ）が直列に接続された電池モジュール（組電池）である。各リチウム二次電池２０は、一般に、筐体（ラック）１０に収められて筐体１０及び外部機器等と絶縁されており、その充電（貯蔵）された電力は、インバータ回路４を介して、外部負荷（図示せず）に対して供給できる。なお、本実施形態の電池システム１の電池装置２では、図１に示すように、１２個のリチウム二次電池２０Ａ～２０Ｌが直列に接続された場合を例に説明する。しかし、本実施形態はこれに限られず、直列に接続されるリチウム二次電池の数を適宜変更してもよい。
　リチウム二次電池２０は、図２に示すとおり、容器本体２１と、２つの電極端子２２（正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂ）と、導電部２３と、絶縁性樹脂２４とを含んで構成される。
　容器本体２１は、電極板、すなわち正極板及び負極板がセパレータを介して積層された積層電極体（図示せず）を非水電解液等とともに密閉して収容する容器であり、例えば、アルミニウム合金などの金属材料で形成される。正極板の一端には正極タブが形成されており、前記正極タブと正極端子２２Ａとを正極リードで電気的に接続する。また、負極板の一端には負極タブが形成されており、前記負極タブと負極端子２２Ｂとを負極リードで電気的に接続する。上記構成により、正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂから電流を取り出すことが可能となる。
　正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂは、容器本体２１の蓋部に形成された貫通孔を介して外部に露出される。正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂは、絶縁性樹脂（例えば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などの樹脂）２４によって、容器本体２１と一体化して接着される。絶縁性樹脂２４は、正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂと容器本体２１とを電気的に絶縁し且つ容器本体２１を密閉する。
　導電部２３は、容器本体２１と正極端子２２Ａとを電気的に接続し、これらを同電位にするために設けられ、容器本体２１と正極端子２２Ａとの間に配される抵抗器、いわゆるプルアップ抵抗器ＲＰを含んで構成される。
　ここで、正極端子２２Ａと容器本体２１とを同電位に保持する理由について簡単に説明する。リチウム二次電池２０は、その容器本体２１の材料として、軽量化や成形の容易さの観点からアルミニウム系材料を用いることが望ましい。しかし、アルミニウム系材料は、リチウムイオンと反応してＬｉＡｌへの合金化が発生、進行し、容器本体２１の変質や電池性能の低下を招くことが知られている。このＬｉＡｌへの合金化は、一般的に、容器本体２１が負極と同電位となるような還元雰囲気下で電気化学的に進行するため、容器本体２１の電位をリチウムイオンとのＬｉＡｌへの合金化を阻止できる電位域（例えば、負極端子２２Ｂに対する容器本体２１の電圧は０．３Ｖ～０．５Ｖ以上）に保つ必要がある。
　そこで、本実施形態のリチウム二次電池２０では、電解液と接する容器本体２１の内部表面を酸化性雰囲気とし、容器本体２１の電位をリチウムイオンとのＬｉＡｌへの合金化を阻止できる電位域に保つために、容器本体２１と正極端子２２Ａとを導電部２３によって接続し、容器本体２１の電位を正極端子２２Ａの電位と同電位としている。
　また、正極端子２２Ａと容器本体２１とをプルアップ抵抗器ＲＰを介して接続することにより、例えば、負極端子２２Ｂと容器本体２１とが短絡する等の異常が発生しても正極端子２２Ａから容器本体２１へ流れる電流を微小な電流、例えば、ｍＡオーダーに制限することが可能となる。プルアップ抵抗器ＲＰの抵抗値は、リチウム二次電池２０に流れ得る電流値などを考慮して適宜自由に設定することができるが、例えば、１ｋΩとすることができる。なお、プルアップ抵抗器ＲＰの代替として、ヒューズ、又は容器本体２１の電圧を外部から制御する回路を採用してもよい。
　ブレーカ３は、電池装置２とインバータ回路４との間の電力配線を介した直流電力の送受電を遮断可能な遮断手段（切換手段）であり、制御装置６からの指令を受けてＯＮ（閉）／ＯＦＦ（開）を切り換える。ブレーカ３が、ＯＮであれば、電池装置２とインバータ回路４との間の直流電力の送受電が可能であり、ＯＦＦであれば、電池装置２とインバータ回路４との間の直流電力の送受電が遮断される。なお、ブレーカ３をＯＦＦとするとき、制御装置６は、インバータ回路４も停止するよう制御することが望ましく、この場合、インバータ回路４で無駄に消費される電力を抑制することができる。
　インバータ回路４は、直流電力を交流電力に電力変換する電力変換器であって、電池装置２から出力された直流電力を電力変換した交流電力を外部負荷に対して供給する。また、インバータ回路４は、制御装置６からの指令を受けて起動（ＯＮ）及び停止（ＯＦＦ）が制御される。
　地絡検出回路（接地部）５は、地絡検出回路５Ａと、地絡検出回路５Ｂとからなる。地絡検出回路５Ａは、電池装置２において主電流が流れる電流経路上の第一の電位点Ｖ１を接地するために、地絡検出用の地絡検出抵抗器ＲＳと第一のスイッチＳ１とを備える。地絡検出回路５Ｂは、電池装置２において主電流が流れる電流経路上の第二の電位点Ｖ２を接地するために、地絡検出用の地絡検出抵抗器ＲＳと第二のスイッチＳ２とを備える。地絡検出抵抗器ＲＳの抵抗値は、地絡が生じた場合に流れ得る電流が微小電流となるように、電池装置２の容量等に応じて適宜自由に設定することができ、例えば、２ｋΩとすることができる。第一のスイッチＳ１及び第二のスイッチＳ２は、通常時は両方ともＯＦＦ（開）であり、地絡検査時は、制御装置６からの指令を受けてそれぞれ交互にＯＮ（閉）となる。なお、本実施形態の電池システム１において、主電流が流れる電流経路とは、地絡等が生じていない通常時に、各リチウム二次電池２０とインバータ回路４との間で電流が流れる経路である。その経路は、リチウム二次電池２０とインバータ回路４との間を電気的に接続するための導電線（配線）のみならず、例えば、直列に接続された複数のリチウム二次電池２０において、各リチウム二次電池２０の電極端子２２や、隣接するリチウム二次電池２０の電極端子２２同士を電気的に接続する接続導電部材（バスバー）を含む。
　本実施形態の電池システム１において、第一の電位点Ｖ１は、リチウム二次電池２０Ｄとリチウム二次電池２０Ｅとの間の電位点とし、第二の電位点Ｖ２は、リチウム二次電池２０Ｈとリチウム二次電池２０Ｉとの間の電位点とする。なお、第一の電位点Ｖ１及び第二の電位点Ｖ２は、それぞれ上記電位点である場合に限られず、主電流が流れる電流経路上であって電位が異なる２点を適宜選択すればよい。例えば、第一の電位点Ｖ１をリチウム二次電池２０Ｆとリチウム二次電池２０Ｇとの間の電位点とし、第二の電位点Ｖ２をリチウム二次電池２０Ｌとインバータ回路４との間の電位点とすることもできる。
　また、地絡検出回路５Ａは、第一のスイッチＳ１をＯＮとして第一の電位点Ｖ１を接地したときに、地絡検出抵抗器ＲＳを流れる第一の電流の大きさ及び方向を計測する電流計（計測部）ＩＡを備える。地絡検出回路５Ｂは、第二の電位点Ｖ２を接地したときに地絡検出抵抗器ＲＳを流れる第二の電流の大きさ及び方向を計測する電流計（計測部）ＩＢを備える。電流計ＩＡ及び電流計ＩＢは、計測した結果を信号線を介して制御装置６に通知する。
　制御装置６は、取得部としての機能と、遮断部としての機能と、判定部としての機能とを有する。取得部としての機能は、電流計ＩＡが計測した第一の電流の大きさ及び方向の情報と、電流計ＩＢが計測した第二の電流の大きさ及び方向の情報とを取得してデータベースに記憶する。遮断部としての機能は、地絡検査時に、電流計ＩＡ（又は電流計ＩＢ）において電流が計測された場合、電池装置２内にて地絡が生じたと判定し、ブレーカ３に対してＯＦＦ信号を送信して電池装置２からインバータ回路４への直流電力の出力を遮断する。判定部としての機能は、電池装置２内の地絡箇所を判定する。なお、制御装置６による地絡箇所の詳細な判定処理については、後述する。
　制御装置６は、表示装置７も制御することができ、電池装置２内で判定した地絡箇所や、電池装置２の蓄電量など各種情報を、適宜、表示装置７に表示させることもできる。なお、制御装置６は、例えば、種々の演算および制御を行うためのプロセッサ、情報（データ）を一時的に格納するとともに、制御時にワーキングエリアとして機能するＲＡＭ、プログラム等を格納するＲＯＭ、及び周辺回路から構成され、上記各部の処理機能を実現することができる。なお、電池システム１の地絡検出動作、すなわち、制御装置６が行う具体的な制御フローについては後述する。
　表示装置７は、例えば、リチウム二次電池２０Ａ～２０Ｌの各蓄電量や、地絡と判定した場合にその地絡箇所を示す情報など各種情報をユーザに対して表示する装置であり、例えば、一般的な液晶パネルなどのモニタである。
　ここで、本実施形態の電池システム１における地絡箇所を判定する方法について説明する。下記説明では、１２個のリチウム二次電池２０Ａ～２０Ｌを、上記の第一の電位点Ｖ１及び第二の電位点Ｖ２を境界として、リチウム二次電池２０Ａ～２０Ｄを第一のグループ、リチウム二次電池２０Ｅ～２０Ｈを第二のグループ、及びリチウム二次電池２０Ｉ～２０Ｌを第三のグループと３つのグループに分け、それぞれのグループごとに地絡箇所が生じた場合について説明する。なお、図示は省略しているが、各リチウム二次電池２０Ａ～２０Ｌには、その正極端子２２Ａと負極端子２２Ｂとの端子間の電圧（端子間電圧）を計測する電圧計が接続されており、制御装置６は、その電圧計によって計測された各端子間電圧を取得することができる。
　また、本実施形態の電池装置２における地絡箇所としては、図３Ａに示すように、リチウム二次電池２０の電極端子２２又は隣接するリチウム二次電池２０の電極端子２２同士を電気的に接続する接続導電部材などの主電流が流れる電流経路上で地絡する場合（以下、導体漏電と称する）と、図３Ｂに示すように、正極端子２２Ａとプルアップ抵抗器ＲＰを介して接続された容器本体２１で地絡する場合（以下、パッケージ漏電と称する）と、大きく分けて２つの場合が考えられる。なお、図３Ａ及び図３Ｂに示す抵抗器Ｒｅは、地絡した箇所に生じる抵抗値を表す。
　まず、第一のグループ内で地絡が生じた場合について図４を用いて説明する。図４では、第一の電位点Ｖ１から地絡箇所までの電位をＶＸ１で表し、第二の電位点Ｖ２から第一の電位点Ｖ１までの電位をＶＯ（リチウム二次電池２０Ｅ～２０Ｈの各端子間電圧の総計）で表している。また、第一の電位点Ｖ１を接地した場合に、電流計ＩＡに流れる電流を電流値Ｉ１で表し、第二の電位点Ｖ２を接地した場合に、電流計ＩＢに流れる電流を電流値Ｉ２で表す。
　第一の電位点Ｖ１を接地した場合に形成される回路は、図５Ａに示すモデル回路として近似でき、第二の電位点Ｖ２を接地した場合に形成される回路は、図５Ｂに示すモデル回路として近似できる。この場合、それぞれの回路方程式は下記式（１）のように表すことができる。なお、式（１）中に示すＶＸ１は、地絡箇所が導体漏電の場合であれば、第一の電位点Ｖ１から地絡箇所までに存在する各リチウム二次電池の端子間電圧の総計である。一方、式（１）中に示すＶＸ１は、地絡箇所がパッケージ漏電の場合であれば、第一の電位点Ｖ１から地絡箇所までに順に存在する少なくとも１つのリチウム二次電池の端子間電圧と、パッケージ漏電したリチウム二次電池に設けられたプルアップ抵抗器ＲＰと前記プルアップ抵抗器ＲＰに流れる電流（すなわち、電流値Ｉ１か電流値Ｉ２の一方の電流値である）との積との和である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　上記式（１）に示した２つの式を連立方程式としてＶＸ１について解くと、下記式（２）のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　算出した電位ＶＸ１と、第一のグループ内のリチウム二次電池２０Ａ～２０Ｄの各端子間電圧とを考慮することで、第一のグループ内の地絡箇所を判定（特定）することができる。具体的には、上記算出した電位ＶＸ１が、第一のグループ内のリチウム二次電池２０Ａ～２０Ｄの各端子間電圧を順次積算したいずれかの値である場合、地絡箇所は、主電流が流れる電流経路上と判定することができる。例えば、算出した電位ＶＸ１が６Ｖであり、リチウム二次電池２０Ａ～２０Ｄの各端子間電圧が３Ｖであるとすると、リチウム二次電池２０Ｄの端子間電圧とリチウム二次電池２０Ｃの端子間電圧との総計が６Ｖとなるため、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｃとリチウム二次電池２０Ｂとの間の上記電流経路上であると判定することができる。
　一方、上記算出した電位ＶＸ１が、第一のグループ内のリチウム二次電池２０Ａ～２０Ｄの各端子間電圧を順次積算したいずれかの値でない場合、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ａ～２０Ｄいずれかの容器本体２１であると判定することができる。例えば、上記算出した電位ＶＸ１が７Ｖであり、プルアップ抵抗器ＲＰが１ｋΩであって、第一の電流の大きさが１ｍＡであった場合、プルアップ抵抗器ＲＰの抵抗値と前記プルアップ抵抗器ＲＰに流れ得る電流値との積が１（ｋΩ）×１（ｍＡ）＝１（Ｖ）となるので、この値１Ｖと、リチウム二次電池２０Ｄの端子間電圧３Ｖと、リチウム二次電池２０Ｃの端子間電圧３Ｖとの計が７Ｖとなるので、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｃの容器本体２１であると判定することができる。また、第一の電流の大きさが４ｍＡであった場合、プルアップ抵抗器ＲＰの抵抗値と前記プルアップ抵抗器ＲＰに流れ得る電流値との積が１（ｋΩ）×４（ｍＡ）＝４（Ｖ）となるので、この値４Ｖと、リチウム二次電池２０Ｄの端子間電圧３Ｖとの計が７Ｖとなるので、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｄの容器本体２１であると判定することができる。
　ただし、プルアップ抵抗器ＲＰと第一の電流の大きさとの積の値が、リチウム二次電池２０Ａ～２０Ｄの各端子間電圧を積算していった値と同等となる場合、２つの地絡箇所の候補を得るが、この場合、その両方を表示装置７に表示させてもよい。例えば、プルアップ抵抗器ＲＰが１ｋΩ、第一の電流の大きさが３ｍＡであり、リチウム二次電池２０Ａ～２０Ｄの各端子間電圧が３Ｖである場合、上記算出した電位が６Ｖであると、リチウム二次電池２０Ｄ～２０Ｃの各端子間電圧の総計が６Ｖとなるため、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｃとリチウム二次電池２０Ｂとの間の主電流が流れる電流経路上（導体漏電）であると判定することもできるし、リチウム二次電池２０Ｄの端子間電圧３Ｖと、プルアップ抵抗器ＲＰの抵抗値と前記プルアップ抵抗器ＲＰに流れ得る電流値との積である３Ｖとの総計が６Ｖとなるため、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｄの容器本体２１であると判定することもできる。
　次に、図６に示すように、第二のグループ内で地絡が生じた場合について説明する。図６では、地絡箇所から第一の電位点Ｖ１までの電位をＶＸ２で表し、第二の電位点Ｖ２から第一の電位点Ｖ１までの電位をＶＯ（リチウム二次電池２０Ｅ～２０Ｈの各端子間電圧の総計）で表している。また、第一の電位点Ｖ１を接地した場合に、電流計ＩＡに流れる電流を電流値Ｉ３で表し、第二の電位点Ｖ２を接地した場合に、電流計ＩＢに流れる電流を電流値Ｉ４で表す。
　第一の電位点Ｖ１を接地した場合に形成される回路は、図７Ａに示すモデル回路として近似でき、第二の電位点Ｖ２を接地した場合に形成される回路は、図７Ｂに示すモデル回路として近似できる。この場合、それぞれの回路方程式は下記式（３）のように表すことができる。なお、式（３）中に示すＶＸ２は、地絡箇所が導体漏電の場合であれば、第一の電位点Ｖ１から地絡箇所までに存在するリチウム二次電池各端子間電圧の総計である。一方、式（３）中に示すＶＸ２は、地絡箇所がパッケージ漏電の場合であれば、地絡箇所から第一の電位点Ｖ１までに存在する少なくとも１つのリチウム二次電池の端子間電圧と、パッケージ漏電したリチウム二次電池に設けられたプルアップ抵抗器ＲＰと前記プルアップ抵抗器ＲＰに流れる電流（すなわち、電流値Ｉ３か電流値Ｉ４の一方の電流である）との積との和である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　上記式（３）に示した２つの式を連立方程式としてＶＸ２について解くと、下記式（４）のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　算出した電位ＶＸ２と、第二のグループ内のリチウム二次電池２０Ｅ～２０Ｈの各端子間電圧とを考慮することで、上記第一のグループ内の地絡箇所の判定と同様に、第二のグループ内の地絡箇所を判定することができる。例えば、算出した電位ＶＸ２が６Ｖであり、リチウム二次電池２０Ｅ～２０Ｈの各端子間電圧が３Ｖであるとすると、リチウム二次電池２０Ｅ～２０Ｆの電圧の総計が６Ｖとなるため、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｆとリチウム二次電池２０Ｇとの間の主電流が流れる電流経路上であると判定することができる。また、上記算出した電位が７Ｖであり、プルアップ抵抗器ＲＰが１ｋΩであって、第一の電流の大きさが１ｍＡであった場合、プルアップ抵抗器ＲＰの抵抗値と前記プルアップ抵抗器ＲＰに流れ得る電流値との積が１（ｋΩ）×１（ｍＡ）＝１（Ｖ）となるので、この値１Ｖと、リチウム二次電池２０Ｅの端子間電圧３Ｖと、リチウム二次電池２０Ｆの端子間電圧３Ｖとの計が７Ｖとなるので、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｇの容器本体２１であると判定することができる。
　次に、図８に示すように、第三のグループ内で地絡が生じた場合について説明する。図８では、地絡箇所から第二の電位点Ｖ２までの電位をＶＸ３で表し、第二の電位点Ｖ２から第一の電位点Ｖ１までの電位をＶＯ（リチウム二次電池２０Ｅ～２０Ｈの各端子間電圧の総計）で表している。また、第一の電位点Ｖ１を接地した場合に、電流計ＩＡに流れる電流を電流値Ｉ５で表し、第二の電位点Ｖ２を接地した場合に、電流計ＩＢに流れる電流を電流値Ｉ６で表す。
　第一の電位点Ｖ１を接地した場合に形成される回路は、図９Ａに示すモデル回路として近似でき、第二の電位点Ｖ２を接地した場合に形成される回路は、図９Ｂに示すモデル回路として近似できる。この場合、それぞれの回路方程式は下記式（５）のようになる。なお、式（５）中に示すＶＸ３は、地絡箇所が導体漏電の場合であれば、第二の電位点Ｖ２から地絡箇所までに存在するリチウム二次電池の端子間電圧の総計である。一方、式（５）中に示すＶＸ３は、地絡箇所がパッケージ漏電の場合であれば、地絡箇所から第二の電位点Ｖ２までに存在する少なくとも１つのリチウム二次電池の端子間電圧と、パッケージ漏電したリチウム二次電池に設けられたプルアップ抵抗器ＲＰと前記プルアップ抵抗器ＲＰに流れる電流（すなわち、電流値Ｉ５か電流値Ｉ６の一方の電流である）との積との和である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　上記式（５）に示した２つの式を連立方程式としてＶＸ３について解くと、下記式（６）のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　算出した電位ＶＸ３と、第三のグループ内のリチウム二次電池２０Ｉ～２０Ｌの各端子間電圧とを考慮することで、上記第一のグループ内の地絡箇所の判定と同様に、第三のグループ内の地絡箇所を判定することができる。例えば、算出した電位ＶＸ３が６Ｖであり、リチウム二次電池２０Ｉ～２０Ｌの各端子間電圧が３Ｖであるとすると、リチウム二次電池２０Ｉ～２０Ｊの各端子間電圧の総計が６Ｖとなるため、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｊとリチウム二次電池２０Ｋとの間の主電流が流れる電流経路上であると判定することができる。
　一方、上記算出した電位ＶＸ３が、第三のグループ内のリチウム二次電池２０Ｉ～２０Ｌの各端子間電圧を積算していった値でない場合、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｉ～２０Ｌいずれかの容器本体２１であると判定することができる。例えば、上記算出した電位ＶＸ３が７Ｖであり、プルアップ抵抗器ＲＰが１ｋΩであって、第一の電流の大きさが１ｍＡであった場合、プルアップ抵抗器ＲＰの抵抗値と前記プルアップ抵抗器ＲＰに流れ得る電流値との積が１（ｋΩ）×１（ｍＡ）＝１（Ｖ）となる。したがって、この値１Ｖと、リチウム二次電池２０Ｉの端子間電圧３Ｖと、リチウム二次電池２０Ｊの端子間電圧３Ｖとの計が７Ｖとなるので、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｋの容器本体２１であると判定することができる。
　以上のように、地絡が生じた場合、その地絡箇所を判定することができる。なお、地絡が生じた場合、どのグループに地絡箇所が存在するかは、各電流計ＩＡ及び電流計ＩＢに流れる電流の方向で判定することができる。例えば、第一のグループに地絡箇所が存在する場合、図４、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、電流計ＩＡ及び電流計ＩＢに流れる電流の方向はそれぞれＸ方向（接地点から地絡検出抵抗器ＲＳを介して第一の電位点Ｖ１又は第二の電位点Ｖ２に電流が流れる方向）となる。また、第二のグループに地絡箇所が存在する場合、図６、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、電流計ＩＡに流れる電流の方向はＹ方向（第一の電位点Ｖ１から地絡検出抵抗器ＲＳを介して接地点に電流が流れる方向）となり、電流計ＩＢに流れる電流の方向はＸ方向となる。さらに、第三のグループに地絡箇所が存在する場合、図８、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、電流計ＩＡ及び電流計ＩＢに流れる電流の方向はそれぞれＹ方向となる。
　以下、図１０に示すフローチャートを参照して、制御装置６を用いて実施される本実施形態の電池システム１の地絡検出動作について説明する。電池システム１は、図１に示す電池システムを用いるものとし、第一のスイッチＳ１及び第二のスイッチＳ２は通常時においてＯＦＦ（開）の状態とする。なお、図１０のフローチャートで示される各処理は、処理内容に矛盾を生じない範囲で任意に順番を変更して又は並列に実行することができる。
　まず、制御装置（取得部）６は、地絡検査時に、地絡検出回路５Ａの第一のスイッチＳ１に制御信号を送り、第一のスイッチＳ１をＯＮとする（ステップＳ１００）。第一のスイッチＳ１がＯＮとなることで、電池装置２の中で第一の電位点Ｖ１が地絡検出抵抗器ＲＳを介して接地され、電流計ＩＡは自身に流れる電流を計測する。電池装置２内で地絡が生じている場合、電流計ＩＡでは、電池装置２が正常である時の地絡検査では流れない所定値以上の電流値が計測される。なお、制御装置６において地絡検査を実行するタイミングは、所定の時間間隔、例えば、１時間毎としてもよいし、ユーザの指示を受け付けた毎としてもよい。
　次いで、制御装置（取得部）６は、地絡検出回路５Ａの電流計ＩＡから、前記電流計ＩＡの計測した結果を取得し、電流計１Ａで計測された電流値が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。なお、制御装置（取得部）６は、第一のスイッチＳ１がＯＮとして電流計ＩＡの計測結果を得た後は、第一のスイッチＳ１をＯＦＦとする。
　電流計ＩＡにおいて電流値が上記の所定値以上でないと判定した場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、制御装置（取得部）６は、「地絡なし」と判定し、表示装置７にその結果を表示させ（ステップＳ１０２）、本処理フローを終了する。
　一方、電流計ＩＡにおいて電流値が上記の所定値以上であると判定した場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、制御装置（遮断部）６は、「地絡あり」と判定し、ブレーカ３に対してＯＦＦ信号を送信して電池装置２からインバータ回路４への直流電力の出力を遮断する（ステップＳ１０３）。
　次いで、制御装置（遮断部）６は、地絡検出回路５Ａの第一のスイッチＳ１に制御信号を送り、第一のスイッチＳ１を再度ＯＮとする（ステップＳ１０４）。上記ステップＳ１０３の処理によりブレーカ３をＯＦＦした状態においては、地絡検出抵抗器の抵抗値が地絡を生じた場合に流れ得る電流が微小電流となるよう設定されているため、各リチウム二次電池２０Ａ～２０Ｌの内部抵抗やリチウム二次電池２０Ａ～２０Ｌを接続する接続導電部材での電圧降下を無視できる（理想状態を作り出す）ので、正確な地絡箇所の判定が可能となる。よって、ブレーカ３をＯＦＦした状態で、再度、第一のスイッチＳ１をＯＮとし、電流計ＩＡにより地絡検出抵抗器ＲＳに流れる電流を計測する。
　次いで、制御装置（取得部）６は、ステップＳ１０４の処理において計測された電流の大きさ及び方向を制御装置６内のデータベースに記憶する（ステップＳ１０５）。
　次いで、制御装置（取得部）６は、地絡検出回路５Ｂの第二のスイッチＳ２に制御信号を送り、第二のスイッチＳ２をＯＮとする（ステップＳ１０６）。第二のスイッチＳ２がＯＮとなることで、電池装置２の中で第二の電位点Ｖ２が地絡検出抵抗器ＲＳを介して接地され、電流計ＩＢは自身に流れる電流を計測する。なお、本処理は、電池装置２内に地絡があるときの処理であるので、電流計ＩＢにおいては、電池装置２が正常である時の地絡検査では流れない所定値以上の電流値が計測される。
　制御装置（取得部）６は、地絡検出回路５Ｂの電流計ＩＢから、前記電流計ＩＢの計測した結果を取得し、その電流の大きさ及び方向を制御装置６内のデータベースに記憶する（ステップＳ１０７）。
　制御装置（判定部）６は、上記データベースに記憶した第一の電流の大きさ及び方向と、第二の電流の大きさ及び方向に基づいて、それぞれに対応する回路方程式を導出する（ステップＳ１０８）。具体的には、上述したように、第一の電流の方向及び第二の電流の方向から、地絡箇所がどのグループに属するかを判定し、その判定したグループに応じた上記回路方程式を導出する。例えば、データベースに記憶された第一の電流の方向がＸ方向であり、且つ、第二の電流の方向がＸ方向であれば、地絡箇所は第一のグループであるリチウム二次電池２０Ａ～２０Ｄで発生していると判定でき、上記式（１）で示す回路方程式を導出することができる。
　制御装置（判定部）６は、上記ステップＳ１０７の処理で導出した回路方程式を解き、地絡箇所の電位を算出する（ステップＳ１０９）。具体的には、上述したように、例えば、ステップＳ１０７の処理において、地絡箇所が第一のグループであると判定した場合、上記式（１）に示す回路方程式を解き、第一の電位点Ｖ１から地絡箇所までの電位ＶＸ１を算出する。
　制御装置（判定部）６は、各リチウム二次電池２０Ａ～２０Ｌの端子間電圧の情報を取得する（ステップＳ１１０）。制御装置（判定部）６は、例えば、各リチウム二次電池２０Ａ～２０Ｌの端子間電圧を計測した電圧計からその端子間電圧の情報を直接取得してもよいし、又は、各リチウム二次電池２０Ａ～２０Ｌの端子間電圧など各計測値を管理しているＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ　Ｍａｎｅｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）から各リチウム二次電池２０Ａ～２０Ｌの端子間電圧の情報を取得してもよい。なお、制御装置（判定部）６は、各リチウム二次電池２０Ａ～２０Ｌの端子間電圧の情報を全て取得せずに、地絡箇所が存在し得るグループに含まれる各リチウム二次電池の端子間電圧の情報のみを取得するようにしてもよい。例えば、上記ステップＳ１０７の処理で、地絡箇所が第一のグループであると判定した場合であれば、各リチウム二次電池２０Ａ～２０Ｄの端子間電圧を取得する。
　制御装置（判定部）６は、上記ステップＳ１０９の処理で算出した電位と、上記ステップＳ１１０の処理で取得した各リチウム二次電池の端子間電圧とを考慮して、地絡箇所を判定する（ステップＳ１１１）。
　具体的には、制御装置（判定部）６は、地絡箇所が存在し得るグループのリチウム二次電池２０の端子間電圧を第一の電位点（又は第二の電位点）側から順に積算する。そして、算出した電位が、各リチウム二次電池２０の端子間電圧を順に積算して同一（又は略同一）となった場合、地絡箇所は、その同一となった端子間電圧を最後に積算したリチウム二次電池２０とその次に端子間電圧を積算する予定のリチウム二次電池２０との間の主電流が流れる電流経路上（導体漏電）であると判定することができる。一方、算出した電位が、リチウム二次電池の電圧値を順に積算して同一（又は略同一）とならない場合、地絡箇所は、リチウム二次電池の容器本体２１であると判定することができる。その地絡が発生したリチウム二次電池の容器本体２１は、そのリチウム二次電池の各端子間電圧を順に積算していった過程に存在するリチウム二次電池２０の端子間電圧と、プルアップ抵抗器ＲＰの抵抗値と前記プルアップ抵抗器ＲＰに流れる電流値との積との和とから判定することができる。
　例えば、算出した電位が６Ｖであり、地絡箇所が第一のグループであってリチウム二次電池２０Ａ～２０Ｄの各端子間電圧が３Ｖであるとすると、第一の電位点側からリチウム二次電池２０Ｄ、リチウム二次電池２０Ｃの各端子間電圧を積算すると６Ｖとなり、端子間電圧を最後に積算したリチウム二次電池２０Ｃとその次に端子間電圧を積算する予定のリチウム二次電池２０Ｂとの間の主電流が流れる電流経路上に地絡箇所があると判定する（導体漏電）。また、算出した電位が７Ｖであり、プルアップ抵抗器ＲＰの抵抗値が１ｋΩであって、第一の電流の大きさが１ｍＡであった場合、プルアップ抵抗器ＲＰの抵抗値と前記プルアップ抵抗器ＲＰに流れ得る電流値との積が１（ｋΩ）×１（ｍＡ）＝１（Ｖ）となるので、この値１Ｖと、リチウム二次電池２０Ｄの端子間電圧３Ｖと、リチウム二次電池２０Ｃの端子間電圧３Ｖとの計が７Ｖとなるので、地絡箇所は、リチウム二次電池２０Ｃの容器本体２１であると判定することができる。
　次いで、制御装置（判定部）６は、ステップＳ１１１の処理で判定した地絡箇所を表示装置７に表示させる（ステップＳ１１２）。
　以上のように本実施形態の電池システム１の制御装置６において地絡検出動作が実行される。
　本実施形態の電池システム１によれば、電池装置２において主電流が流れる電流経路上で電位が異なる第一の電位点Ｖ１及び第二の電位点Ｖ２をそれぞれ地絡検出用の地絡検出抵抗器ＲＳを介して交互に接地して、それぞれ接地した場合の地絡検出抵抗器ＲＳを流れる第一の電流及び第二の電流に基づいて地絡箇所を判定するために、電池装置２のうち地絡が生じた地絡箇所をユーザは正確に把握できる。その結果、電池セルの修理・交換を行う際、その時間及びコストを低減することができる。
　また、本実施形態の電池システム１によれば、特に、プルアップ抵抗器ＲＰを有する導電部２３を備えたリチウム二次電池２０を含む電池装置２では、その地絡箇所として、隣接するリチウム二次電池の間の主電流が流れる電流経路での導体漏電であるか、又はあるリチウム二次電池２０の容器本体２１でのパッケージ漏電であるかまで判別することができる。その結果、ユーザは、前もって漏電の種類を把握することができ、漏電に応じた修理・復旧を迅速に且つ適切に行うことができる。
＜第二実施形態＞
　上記第一実施形態の電池システム１は、制御装置６が電池装置２内に地絡が発生したと判断した場合、ブレーカ３を動作させて電池装置２とインバータ回路４との間の直流電力の送受電を遮断しており、その結果、その漏電の種類に関わらず、電池装置２の充放電が強制停止される。一方、第二実施形態の電池システム１’は、パッケージ漏電の場合に、電池装置２自体の充放電の強制停止を可能な限り抑えてシステム運用を行うことができることを特徴の１つとする。なお、以下では、第一実施形態の電池システム１と共通の構成については、同一の符号をふり、その説明を省略する。
　電池システム１’は、図１１に示すとおり、電池装置２’、ブレーカ３、インバータ回路４、地絡検出回路５、制御装置６’、及び表示装置７を備える。
　電池装置２’を構成する複数のリチウム二次電池２０’（リチウム二次電池２０Ａ’～２０Ｌ’）は、図１２に示すように、第一実施形態のリチウム二次電池２０と同様の構成を有しつつ、その導電部２３’は、プルアップ抵抗器ＲＰに加えて、正極端子２２Ａと容器本体２１との電気的な接続を遮断可能なスイッチ（遮断手段）ＳＰを更に備える。
　スイッチＳＰは、通常時はＯＮ（閉）であり、制御装置６からの指令を受けてＯＦＦ（開）となる。
　制御装置６’は、判定部の機能として、第一実施形態の電池システム１と同様の地絡箇所を判定する機能に加えて、更に以下の機能を有する。
　第一実施形態の電池システム１では、プルアップ抵抗器ＲＰと第一の電流（又は第二の電流）の大きさとの積の値が、地絡箇所が存在し得るグループ内のリチウム二次電池の各電圧を順に積算していった値と同等となる場合、２つの地絡箇所を判定し、その両方を表示装置７に表示させていた。しかし、第二実施形態の電池システム１’では、各リチウム二次電池２０Ａ～２０ＬにスイッチＳＰが設けられていることから、このスイッチＳＰを利用して地絡箇所を、導体漏電であるかパッケージ漏電であるかを判定することができる。
　具体的には、導体漏電のパターンとパッケージ漏電のパターンの２つの地絡箇所を判定し得る場合、制御装置６’は、地絡箇所が存在し得るグループの中で、パッケージ漏電の可能性があると判定したリチウム二次電池２０のスイッチＳＰをＯＦＦし、地絡検出回路５Ａの第一のスイッチＳ１（又は地絡検出回路５Ｂの第二のスイッチＳ２）をＯＮとする。次いで、制御装置６’は、電流計５Ａ（又は電流計５Ｂ）が地絡検出抵抗器ＲSに流れる電流を計測しなければ、導体漏電と判定し、一方、電流計５Ａ（又は電流計５Ｂ）が地絡検出抵抗器ＲSに流れる電流を計測すれば、パッケージ漏電であると判定することができる。
　制御装置６’は、遮断部の機能として、地絡箇所を判定した上で、電池装置２内の主電流が流れる電流経路上で地絡が生じたと判定した場合、ブレーカ３に対してＯＦＦ信号を送信して電池装置２からインバータ回路４への直流電力の出力を遮断する。一方、制御装置６’は、リチウム二次電池２０のパッケージ漏電であると判定した場合、パッケージ漏電したリチウム二次電池２０のスイッチＳＰに対して前記スイッチＳＰをＯＦＦするための信号を送信して前記リチウム二次電池２０の正極端子２２Ａと容器本体２１との電気的接続を遮断する。なお、図１１中において、制御装置６’から各リチウム二次電池２０のスイッチＳＰに対しての信号線は省略している。
　以下、図１３に示すフローチャートを参照して、制御装置６’を用いて実施される第二実施形態の電池システム１’の地絡検出動作について説明する。電池システム１’は、図１１に示す電池システムを用いるものとし、第一のスイッチＳ１及び第二のスイッチＳ２は通常時においてＯＦＦ（開）の状態であり、また、各リチウム二次電池２０Ａ～２０ＬのスイッチＳＰは全てＯＮ（閉）とする。なお、図１３のフローチャートで示される各処理は、処理内容に矛盾を生じない範囲で任意に順番を変更して又は並列に実行することができる。
　まず、制御装置（取得部）６’は、地絡検査時に、地絡検出回路５Ａの第一のスイッチＳ１に制御信号を送り、第一のスイッチＳ１をＯＮとする（ステップＳ２００）。
　次いで、制御装置（取得部）６’は、地絡検出回路５Ａの電流計ＩＡから、前記電流計ＩＡの計測した結果を取得し、電流計１Ａで計測された電流値が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。
　電流計ＩＡにおいて電流値が上記の所定値以上でないと判定した場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、制御装置（取得部）６’は、「地絡なし」と判定し、表示装置７にその結果を表示させ（ステップＳ２０２）、本処理フローを終了する。
　一方、電流計ＩＡにおいて電流値が上記の所定値以上であると判定した場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、制御装置（取得部）６’は、「地絡あり」と判定し、その計測された電流の大きさ及び方向を制御装置６’内のデータベースに記憶する（ステップＳ２０３）。
　ステップＳ２０４～Ｓ２１０の各処理は、上述のステップＳ１０５～Ｓ１１１の各処理に対応するので、ここでの詳細な説明は省略する。
　ステップＳ２１０の処理において、地絡箇所を判定した結果、地絡箇所を１箇所に特定でき（ステップＳ２１１：Ｙｅｓ）、地絡が導体漏電であった場合（ステップＳ２１２：導体漏電）、制御装置（遮断部）６’は、ブレーカ３に対してＯＦＦ信号を送信して電池装置２からインバータ回路４への直流電力の出力を遮断する（ステップＳ２１３）。
　一方、前記地絡の種別を判断した結果、地絡がパッケージ漏電であった場合（ステップＳ２１２：パッケージ漏電）、制御装置（遮断部）６’は、パッケージ漏電したリチウム二次電池２０のスイッチＳＰに対してＯＦＦ信号を送信して前記スイッチＳＰをＯＦＦとすることで、正極端子２２Ａと容器本体２１との間の電気的な接続を遮断する（ステップＳ２１４）。なお、スイッチＳＰをＯＦＦとする場合、制御装置６は、前もって、地絡検出回路５Ａの第一のスイッチＳ１及び地絡検出回路５Ｂの第二のスイッチＳ２をともにＯＦＦとなるように制御する。
　ステップＳ２１０の処理において、地絡箇所を判定した結果、地絡箇所を１箇所に特定できなかった場合（ステップＳ２１１：Ｎｏ）、すなわち、導体漏電の場合の地絡箇所と、パッケージ漏電の場合の地絡箇所とで、地絡箇所が２箇所あると判定した場合、制御装置（判定部）６’は、地絡箇所を１箇所に特定する（ステップＳ２１５）。具体的には、上述したように、パッケージ漏電の可能性があると判定したリチウム二次電池２０のスイッチＳＰをＯＦＦし、地絡検出回路５Ａの第一のスイッチＳ１（又は地絡検出回路５Ｂの第二のスイッチＳ２）をＯＮとする。そして、制御装置（判定部）６は、電流計５Ａ（又は電流計５Ｂ）が電流を計測しないと判定した場合、導体漏電と判定し、一方、電流計５Ａ（又は電流計５Ｂ）が電流を計測したと判定した場合、パッケージ漏電と判定することができる。
　ステップＳ２１３又はステップＳ２１４の処理の後、制御装置（判定部）６’は、ステップＳ２１０又はステップＳ２１５の処理で判定した地絡箇所を表示装置７に表示させる（ステップＳ２１６）。
　以上のように本実施形態の電池システム１’の制御装置６’において地絡検出動作が実行される。
　第二実施形態の電池システム１’によれば、パッケージ漏電の場合に、主電流が流れる電流経路上からその地絡箇所を切り離すことが可能となり、電池装置２’自体の充放電の停止を可能な限り抑えることができる。よって、例えば、負荷が駆動していても、パッケージ漏電の場合は、直ちに負荷に供給される電力が遮断されることがなく、負荷の駆動を考慮しつつシステム運用することができる。同時に、ブレーカ３は高圧遮断スイッチとしての機能を有するが、パッケージ漏電の場合に、この高圧遮断を使用せずにすむというメリットも有する。
＜変形例＞
以上のように本発明の電池システムの好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるべきものではなく、特許請求の範囲に表現された思想及び範囲を逸脱することなく、種々の変形、追加、及び省略が当業者によって可能である。
　例えば、上記各実施形態の電池システム１，１’では、地絡検出回路５として、第一の電位点Ｖ１を接地するための地絡検出回路５Ａと、第二の電位点Ｖ２を接地するための地絡検出回路５Ｂとの２つの地絡検出回路を備え、２つの電位点で接地している。しかし、本発明の実施形態はこれに限られず、接地するための電位点の数を適宜変更してもよく、例えば、直列接続するリチウム二次電池２０の数が多い場合、地絡検査する際に接地する電位点を３つ以上としてもよい。この場合、各電位点を順に接地して、上述と同様に、地絡箇所の存し得るグループを判定しつつ、そのグループの近傍の２つの電位点によって、地絡箇所を判定することができる。直列接続するリチウム二次電池２０の数が多いと、グループ分けした際、各グループに含まれるリチウム二次電池２０の数も増えるため、地絡箇所を判定する際の計算に誤差が生じる可能性がある。しかし、地絡検査する際に接地する電位点を増やし、複数のリチウム二次電池２０を小分けしてグループ化することで、地絡箇所をより正確に判定することができる。
　上記各実施形態の電池システム１，１’では、地絡検出回路５として、各電位点に応じて地絡検出回路５Ａ，５Ｂを設ける構成としているが、本発明の実施形態はこれに限られない。例えば、図１４に示すように、第一の電位点Ｖ１及び第二の電位点Ｖ２を交互に接地可能なスイッチＳ３を用いることで、１つの地絡検出回路５Ｃを備える電池システム１’’としてもよい。この場合、電池システム１’’は、地絡検査時に、まず、第一の電位点Ｖ１を接地するように第一の電位点側にスイッチＳ３をＯＮとして電流計５Ｃにより地絡検出抵抗器ＲＳに流れる電流を計測し、次いで、第二の電位点Ｖ２を接地するように第二の電位点側にスイッチＳ３をＯＮとして電流計５Ｃにより地絡検出抵抗器ＲＳに流れる電流を計測して、この２点での電流計測の結果に基づいて、上述と同様に、地絡箇所を判定することができる。
　上記各実施形態のリチウム二次電池２０，２０’は、正極端子２２Ａと容器本体２１との間にプルアップ抵抗器ＲＰが配された導電部２３を有し、正極端子２２Ａと容器本体２１とを同電位とする構成を説明したが、本発明の実施形態はこれに限られず、例えば、負極端子２２Ｂと容器本体２１との間にプルダウン抵抗器が配された導電部を有し、負極端子２２Ｂと容器本体２１とを同電位とする構成としてもよい。
　上記各実施形態のリチウム二次電池２０，２０’は、導電部２３を有する場合を例にとって説明したが、本発明の実施形態はこれに限られず、プルアップ抵抗器ＲＰを配さずともよく、また、導電部２３そのものを省略してもよい。この場合であれば、地絡箇所は主電流が流れる電流経路上のみとなり得るが、２点でそれぞれ接地した場合の地絡検出抵抗器ＲＳを流れる第一の電流及び第二の電流に基づいて地絡箇所を判定することができ、ユーザはより正確に電池部のうち地絡が生じた地絡箇所を把握することができる。
　上記各実施形態の電池システム１，１’では、電池セルとして、リチウム二次電池を例にとって説明したが、本発明の実施形態はこれに限られず、充放電可能な他の二次電池セルであってもよいし、放電のみの一次電池セルであってもよい。
　上記各実施形態の電池システム１，１’では、制御装置６が各リチウム二次電池２０Ａ～２０Ｌの端子間電圧を取得する場合を例にとって説明したが、本実施形態はこれに限られず、端子間電圧が放電（又は充電）によっても変動がほぼ一定のリチウム二次電池やその他の電池を用いる場合、各電池の端子間電圧値を予めデータベースに記憶しておいてもよい。
　この電池システムによれば、電池ユニット内に地絡が生じた場合に、その地絡箇所を正確且つ迅速に判定することができる。
　１，１’，１’’…電池システム
　２…電池装置（電池部）
　３…ブレーカ
　４…インバータ回路
　５…地絡検出回路（接地部）
　６，６’…制御装置
　７…表示装置
　２０（２０Ａ～２０Ｌ）…リチウム二次電池
　２１…容器本体
　２２…電極端子
　２２Ａ…正極端子
　２２Ｂ…負極端子
　２３…導電部
　２４…絶縁性樹脂

Claims (4)

  1. 　複数の電池セルが直列に接続された電池部と、
    　前記電池部において主電流が流れる電流経路上で電位が異なる第一の電位点及び第二の電位点をそれぞれ地絡検出用の地絡検出抵抗器を介して交互に接地する接地部と、
    　前記第一の電位点を接地したときに前記地絡検出抵抗器に流れる第一の電流と、前記第二の電位点を接地したときに前記地絡検出抵抗器に流れる第二の電流とをそれぞれ計測する計測部と、
    　前記第一の電流及び前記第二の電流に基づいて、前記電池部のうち地絡を生じた地絡箇所を判定する判定部と、
    　を備えることを特徴とする電池システム。
  2. 　請求項１に記載の電池システムであって、
    　前記電池セルは、電極板を密閉して収容する容器本体と、前記電極板と電気的に接合され且つ前記容器本体に露出された２つの電極端子と、前記電極端子の一つと前記容器本体とを同電位にし、且つ、前記電極端子と前記容器本体との間に抵抗器が配された導電部とを有するものであり、
    　前記判定部は、前記地絡が前記電流経路上で生じたか、又は前記抵抗器を介した前記容器本体で生じたかまで考慮して、前記電池部のうち地絡を生じた地絡箇所を判定することを特徴とする電池システム。
  3. 　請求項２に記載の電池システムであって、
    　前記導電部は、前記電極端子と前記容器本体との電気的な接続を遮断可能な遮断手段を更に有してなり、
    　前記判定部は、前記地絡が前記容器本体で生じたと判定した場合、前記地絡が生じた前記容器本体に対応する前記遮断手段により前記電極端子と前記容器本体との電気的な接続を遮断することを特徴とする電池システム。
  4. 　請求項３に記載の電池システムであって、
    　前記判定部は、
    　前記地絡箇所において、前記電極端子と前記容器本体との電気的な接続を前記遮断手段により遮断させた状態で、前記接地部により前記第一の電位点又は前記第二の電位点を前記地絡検出抵抗器を介して接地させて、前記計測部が前記地絡検出抵抗器に流れる第一の電流又は前記第二の電流を計測することによって、前記地絡が前記容器本体で生じたか否かを判定することを特徴とする電池システム。
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