WO2017072949A1 - 配線診断装置、電池システム、および電力システム - Google Patents

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communication
wiring
battery
battery modules
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岡部　令
小杉　伸一郎
関野　正宏
典広 金子
菊地　祐介
黒田　和人
野口　誠
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株式会社東芝
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a wiring diagnosis device, a battery system, and a power system.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a wiring diagnosis device, a battery system, and a power system that can grasp an abnormality in a wiring relation of a communication line connected to a battery.
  • the wiring diagnosis apparatus includes a counting unit, an acquiring unit, and an abnormality determining unit.
  • the counting unit counts, for each first communication line, the number of battery modules connected to the plurality of first communication lines connected to the plurality of battery modules to form a communication channel.
  • the acquisition unit obtains identification information for identifying the battery module connected to the second communication line from the battery modules connected to the plurality of second communication lines that form a communication channel together with the first communication line. Get through the communication line.
  • the abnormality determination unit determines an abnormality in the wiring relationship of the first communication line or the second communication line based on the number of battery modules counted by the counting unit and the identification information acquired by the acquisition unit.
  • the figure showing a mode that 2nd communication line BS which forms a transmission channel is confused with 2nd communication line BS of another communication channel.
  • the figure showing a mode that the 1st communication line DC which forms a transmission channel is wired by the battery module MDL connected to 2nd communication line BS of another communication channel.
  • the figure showing a mode that a part of battery module connected to 1st communication line DC which forms a transmission channel is not connected to 2nd communication line BS which forms this transmission channel with 1st communication line DC.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of the battery system 200 according to the first embodiment.
  • the battery system 200 according to the present embodiment may include a plurality of battery modules MDL1-1 to MDLm-nm and the wiring diagnosis device 100, but is not limited thereto.
  • the plurality of battery modules MDL1-1 to MDLm-nm and the wiring diagnosis device 100 are connected via a first communication line DC and a second communication line BS that form a communication channel (indicated by ch in the figure). Good.
  • the communication channel is formed by connecting the wiring diagnosis device 100 and a part or all of the battery modules MDL1-1 to MDLm-nm through the first communication line DC and the second communication line BS.
  • a group of communication groups hereinafter, when the battery module is not distinguished from other battery modules, it is simply expressed as a battery module MDL.
  • the wiring diagnosis device 100 communicates with the control device 310.
  • the control device 310 controls the battery system 200 based on management information transmitted by the wiring diagnosis device 100.
  • the first communication line DC connects, for example, a plurality of battery modules MDL and the wiring diagnosis device 100 in an annular daisy chain shape. As viewed from the wiring diagnosis device 100, the first communication line DC includes an output side line for outputting a signal and an input side line for inputting a signal. Further, the second communication line BS connects a plurality of battery modules MDL to the wiring diagnosis apparatus 100 as an internal bus.
  • the second communication line BS is, for example, a CAN cable, and a terminal resistor (or a device corresponding thereto) is connected to one end of the second communication line BS, for example.
  • the plurality of battery modules MDL are connected by a power line (not shown).
  • the power line may be formed in a different form from the first communication line DC and the second communication line BS described above, and the battery modules MDL constituting one communication channel may be connected in series or connected in parallel. May be.
  • battery modules MDL over a plurality of communication channels may be connected in series with one power line.
  • the configuration of the communication channel (each communication line) and the connection configuration on the power line can be arbitrarily determined independently.
  • a signal transmitted to the second communication line BS functioning as an internal bus undergoes distance attenuation or the like according to the length of the communication line. Therefore, an effective length is provided for the length of the second communication line BS. It is done. Further, when communication is performed based on the CAN protocol, there is a limit on the number of communication nodes related to the arbitration process. For this reason, the number of battery modules MDL that can be connected to one communication channel is limited. In the present embodiment, the maximum number of battery modules MDL that can be connected to one communication channel is described as n.
  • the number of communication channels in the wiring diagnosis apparatus 100 is also limited.
  • the maximum number of communication channels in the wiring diagnosis apparatus 100 will be described as m.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the use of the battery system 200 of the first embodiment.
  • the battery system 200 is used by being connected to a PCS (Power Conditioning System) 400 via the battery terminal board 300, for example, and constitutes the power system 1.
  • the PCS 400 is connected to the system power 500 and the load 600, for example.
  • Each of the plurality of battery systems 200-1 to 200-j includes, for example, the plurality of battery modules MDL and the wiring diagnosis apparatus 100 described above.
  • the wiring diagnosis device 100 causes the battery module MDL to charge and discharge in units of this battery system.
  • the battery terminal board 300 may include a control device 310 and a circuit breaker 320, but is not limited thereto.
  • the control computer 310 may include a processor such as a CPU (Central Processing Unit).
  • the control computer 310 monitors the state of the circuit breaker 320, transmits information received from the PCS 400 to the wiring diagnosis apparatus 100 of each battery system, and transmits information received from the wiring diagnosis apparatus 100 to the PCS 400.
  • the control computer 310 controls the circuit breaker 320 based on the information received from the wiring diagnosis device 100 to make the battery system 200 side and the PCS 400 side conductive or to electrically disconnect them.
  • the control device 310 is an example of an external device.
  • the circuit breaker 320 blocks power discharged from each battery system 200 or power supplied to each battery system 200 for charging in a power line circuit network.
  • the circuit breaker 320 may function as a disconnector (service disconnect) or a fuse, for example.
  • the circuit breaker 320 may be included in each of the battery systems 200-1 to 200-j. In this case, each wiring diagnosis device 100 may switch the charge or discharge by the battery module MDL by controlling the circuit breaker 320 provided in the same battery system 200.
  • the PCS 400 includes a processor such as a CPU, a communication interface for bidirectional communication with the control computer 310, and the like.
  • the PCS 400 converts DC power discharged from the battery system 200 into AC power and boosts the voltage of the converted AC power based on the control signal transmitted from the control computer 310.
  • the PCS 400 converts AC power supplied from the system power 500 and voltage-converted by the transformer T into DC power, and steps down to a voltage that can be charged by the battery module MDL.
  • the battery system 200 is not limited to the application example described above, and can be used as, for example, a battery system mounted on a moving body such as a railway vehicle, an automobile, a ship, or an aircraft.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the wiring diagnosis apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the wiring diagnosis apparatus 100 according to the present embodiment includes connection switches SW-1 to SW-m to which a first communication line DC and a second communication line BS that form a plurality of communication channels are connected, a diagnosis processing unit 110,
  • the storage unit 130 may be included, but is not limited thereto.
  • connection switch SW when a connection switch is not distinguished from other connection switches, it is simply expressed as a connection switch SW.
  • connection switches SW may be connected to a power cable for supplying power, a ground line, and the like together with the first communication line DC and the second communication line BS described above.
  • Each of the connection switches SW detects that one or both of the first communication line DC and the second communication line BS are connected.
  • connection switch SW has a voltage at a detection point to which a predetermined voltage is applied in advance in response to the connection of a ground line that forms a cable together with the first communication line DC and the second communication line BS. By detecting a drop to near 0V, it is detected that the first communication line DC and the second communication line BS are connected to the wiring diagnosis device 100. In this case, when the first communication line DC and the second communication line BS are connected to the wiring diagnosis device 100, the connection switch SW outputs an ON signal (0V voltage signal) to the diagnosis processing unit 110.
  • connection switch SW the state in which the ON signal is output by the connection switch SW, that is, the state in which the first communication line DC and the second communication line BS are connected is referred to as “ON state”, and the ON signal is not output by the connection switch SW. That is, a state where the first communication line DC and the second communication line BS are not connected will be referred to as an “off state”.
  • the connection switch SW is not limited to the switch that detects that the voltage at the detection point has decreased from a predetermined voltage to about 0 V as described above, but is a switch that detects that the voltage at the detection point has increased to the predetermined voltage. May be.
  • the diagnosis processing unit 110 may include, for example, a module number counting unit (counting unit) 112, a series information setting unit 114, a module state information acquisition unit 116, an abnormality determination unit 118, and an information transmission unit 120. Not limited to this.
  • a part or all of the functional units of the diagnostic processing unit 110 may be realized by a processor such as a CPU executing a program stored in the storage unit 130.
  • the program may be downloaded from an application server via a network, or a program stored in a portable storage medium such as an SD card may be installed in the wiring diagnosis apparatus 100.
  • some or all of the functional units of the diagnosis processing unit 110 may be realized by hardware such as LSI (Large Scale Integration), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and FPGA (Field-Programmable Gate Array). .
  • the storage unit 130 includes, for example, a non-volatile storage medium such as a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an HDD (Hard Disk Drive), an SD card, and a volatile storage medium such as a RAM (Random Access Memory) and a register. And may be realized.
  • the storage unit 130 stores a program executed by the processor and stores a processing result by the diagnosis processing unit 110.
  • the module number counting unit 112 When the connection switch SW is in the on state, the module number counting unit 112 includes the battery module MDL connected to the first communication line DC (or the second communication line BS) that forms a communication channel corresponding to the connection switch SW. Count the number. For example, the module number counting unit 112 determines whether or not the connection switch SW is turned on for each first communication line DC (communication channel), and when the connection switch SW is turned on from the off state, the number of battery modules MDL is determined. Is transmitted to the first communication line DC forming the communication channel, and a response signal to the confirmation signal is received to count the number of battery modules MDL.
  • the communication channel that transmits the confirmation signal is referred to as a transmission channel
  • the communication channel that receives the response signal is referred to as a reception channel.
  • the series information setting unit 114 Based on the number of battery modules MDL counted by the module number counting unit 112, the series information setting unit 114 identifies a series of information for the battery modules MDL connected to the plurality of first communication lines DC, and identifies the battery module MDL. This information is set for each battery module MDL.
  • the series of information is, for example, information represented by consecutive numbers (1, 2, 3,%) Or alphabets (A, B, C,...), And may be information that can be processed by the control computer 310. Any form may be used. In this embodiment, a series of information is described as a decimal serial number.
  • the module state information acquisition unit 116 transmits a request signal for acquiring the state information of the battery module MDL to the second communication line BS connected to the connection switch SW in the on state, and an answer signal for the request signal is
  • the state information of each battery module MDL is acquired by receiving from each battery module MDL via 2nd communication line BS.
  • the state information is, for example, information obtained by adding information on battery parameters such as SOC (State Of Charge) and temperature of each battery module MDL to identification information set in advance for each battery module MDL.
  • the abnormality determination unit 118 When the confirmation signal is transmitted from the module count unit 112, the abnormality determination unit 118 has an abnormality in the battery module MDL for each first communication line DC depending on whether or not a response signal to the confirmation signal is received. It is determined whether or not. For example, when the abnormality determination unit 118 does not receive a response signal via the first communication line DC, or when it receives a response signal that includes content other than the content assumed in advance, the confirmation signal is transmitted. It is determined that an abnormality has occurred in the battery module MDL connected to one communication line DC. Further, when receiving a normal response signal, the abnormality determination unit 118 determines that there is no abnormality in the battery module MDL connected to the first communication line DC to which the confirmation signal is transmitted.
  • the abnormality determination unit 118 determines that an abnormality has occurred in the battery module MDL, and receives a signal (hereinafter referred to as a failure signal) indicating that there is a failure from the battery module MDL via the second communication line BS. If it is, it is determined that a failure has occurred in some of the internal functions of the battery module MDL.
  • the abnormality determination unit 118 determines that an abnormality has occurred in the battery module MDL and has not received a failure signal from the battery module MDL via the second communication line BS. It is determined that a failure has occurred.
  • the abnormality determination unit 118 determines that a state in which a set of communication lines (the first communication line DC and the second communication line BS) is connected to one battery module MDL is normal, and one battery module A state in which the relationship that a set of communication lines is connected to the MDL is broken is determined to be abnormal.
  • the abnormality determination unit 118 is in a state where only one of the communication lines is connected to one battery module MDL, or a state where a plurality of first communication lines DC or multiple second communication lines BS are connected. In this case, it is determined that an abnormality has occurred in the wiring relationship of these communication lines.
  • the abnormality determination unit 118 receives the communication channel that transmitted the request signal and the answer signal based on the content of the answer signal with respect to the request signal. By determining whether or not the communication channel matches, it is determined whether or not an abnormality has occurred in the wiring relationship of the second communication line BS that forms the communication channel that transmitted the request signal.
  • the communication channel that has transmitted the request signal is referred to as a transmission channel in the same manner as the communication channel that has transmitted the confirmation signal, and the communication channel that has received the answer signal is received in the same manner as the communication channel that has received the response signal. It will be described as a channel.
  • the abnormality determination unit 118 determines that there is no abnormality in the wiring relationship of the second communication line BS forming the transmission channel when the transmission channel and the reception channel match, and the transmission channel and the reception channel match. If not, it is determined that an abnormality has occurred in the wiring relationship of the second communication line BS forming the transmission channel.
  • the abnormality determination unit 118 determines whether or not the number of battery modules MDL counted by the module number counting unit 112 is equal to or less than the maximum number n of battery modules MDL that can be connected to one communication channel. Then, it is determined whether an abnormality has occurred in the wiring relationship of the first communication line DC to be counted by the module count unit 112.
  • the abnormality determination unit 118 determines the wiring relationship of the first communication line DC to be counted by the module number counting unit 112. When it is determined that no abnormality has occurred and the number of battery modules MDL counted by the module number counting unit 112 exceeds the maximum number n, the wiring relationship of the first communication line DC to be counted by the module number counting unit 112 It is determined that an abnormality has occurred.
  • the abnormality determination unit 118 determines, for example, whether or not the reference number of battery modules MDL stored in advance in the storage unit 130 matches the number of battery modules MDL counted by the module number counting unit 112. Thus, it is determined whether an abnormality has occurred in the wiring relationship of the first communication line DC to be counted by the module number counting unit 112.
  • the reference number of battery modules MDL may be, for example, the number of battery modules MDL counted by the module number counting unit 112 when the battery system 200 is activated for the first time, or the user may use a user interface or the like not shown.
  • the numerical value input with respect to the wiring diagnosis apparatus 100 may be sufficient.
  • the reference number of the battery modules MDL may be determined by information received from the control computer 310. Further, the reference number of battery modules MDL may be set for each communication channel, or may be set as a common number for all communication channels.
  • the abnormality determination unit 118 counts the first communication line to be counted by the module number counting unit 112.
  • the count of the module number counting unit 112 It is determined that an abnormality has occurred in the wiring relationship of the target first communication line DC.
  • the information transmission unit 120 transmits, to the control device 310, management information in which the state information of the battery module MDL is associated with each of the series of information set by the series information setting unit 114.
  • management information such as SOC of each battery module MDL, a determination result by the abnormality determination unit 118, and other information may be associated with each of the series of information.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the configuration of the battery module MDL according to the first embodiment.
  • the battery module MDL may include, for example, a plurality of secondary batteries 10-1 to 10-k and the module control unit 20, but is not limited thereto.
  • the plurality of secondary batteries 10-1 to 10-k are connected in series by a power line EL.
  • the plurality of secondary batteries 10-1 to 10-k are, for example, lithium ion batteries, lead storage batteries, sodium sulfur batteries, redox flow batteries, nickel metal hydride batteries, and the like.
  • lithium titanate may be used as a negative electrode material.
  • each of the plurality of secondary batteries 10-1 to 10-k may be an assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in parallel or in series.
  • the module controller 20 charges and discharges each of the secondary batteries 10-1 to 10-k under the control of the wiring diagnosis device 100 that has received the charge / discharge power command. At this time, when any of the secondary batteries 10-1 to 10-k cannot be charged / discharged, the module control unit 20 transmits a failure signal to the wiring diagnosis apparatus 100 via the second communication line BS.
  • the module control unit 20 When the module control unit 20 receives the confirmation signal from the wiring diagnosis apparatus 100 via the first communication line DC, for example, the module control unit 20 rewrites a predetermined variable in the confirmation signal to a value incremented by 1, and confirms that the variable is rewritten.
  • the signal is transmitted via the first communication line DC to the battery module MDL that is electrically adjacent to its own battery module MDL.
  • a predetermined variable is rewritten by the battery module MDL1-1 in the confirmation signal transmitted by the wiring diagnosis apparatus 100.
  • the confirmation signal with this variable rewritten is transmitted from the battery module MDL1-1 to the battery module MDL1-2.
  • the variable of the confirmation signal is incremented by 1 each time a signal is transmitted to the battery module MDL at the subsequent stage as viewed from the wiring diagnosis device 100.
  • the battery module MDL1-n1 at the last stage rewrites the confirmation signal variable to a value incremented by 1, and then transmits this confirmation signal to the wiring diagnosis apparatus 100 as a response signal.
  • the wiring diagnosis apparatus 100 determines the number of battery modules MDL connected to the first communication line DC by confirming the variable of the confirmation signal received as the response signal.
  • the module controller 20 decrements a predetermined variable in the confirmation signal (for example, a value set to be equal to or larger than the maximum value n of the battery module MDL for each communication channel) by 1 instead of incrementing by 1. 100 may be notified of the number of battery modules MDL.
  • the module control unit 20 when the module control unit 20 receives a request signal from the wiring diagnosis device 100 via the second communication line BS, the module control unit 20 includes information on battery parameters such as SOC and temperature of the secondary batteries 10-1 to 10-k. Status information associated with identification information for identifying its own battery module MDL is generated, and the generated status information is transmitted as an answer signal to the wiring diagnosis apparatus 100 via the second communication line BS.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a processing flow of the diagnosis processing unit 110 according to the first embodiment. The process of this flowchart is started when the battery system 200 starts, for example.
  • the module count unit 112 sets the internal parameter i to 1 (step S100). Next, the module count unit 112 determines whether or not the connection switch SWi corresponding to the i-th communication channel chi is in an on state (step S102).
  • the module count unit 112 transmits a confirmation signal to the battery module MDLi-1 via the output side line of the first communication line DC-i that forms the communication channel chi
  • the module state information acquisition unit 116 transmits a request signal to each battery module MDL connected to the second communication line BS-i via the second communication line BS-i connected to the connection switch SW in the on state. (Step S104).
  • the module number counting unit 112 receives a confirmation signal (response signal) in which the variable is rewritten from the battery module MDLi-ni (for example, MDL1-n1) at the last stage via the input side line of the first communication line DC-i. Is determined (step S106).
  • the abnormality determination unit 118 determines whether or not a failure signal is received from the battery module MDL via the second communication line BS (step S108).
  • the abnormality determination unit 118 determines, for example, that the module control unit 20 is normal and any of the secondary batteries 10-1 to 10-k is abnormal, and the battery module MDL. It is determined that a failure has occurred in some of the internal functions (step S110).
  • the abnormality determination unit 118 determines, for example, that both the module control unit 20 and the secondary batteries 10-1 to 10-k are abnormal, and the entire battery module MDL has a failure. It is determined that it has occurred (step S112).
  • the information transmitting unit 120 notifies the control computer 310 of information indicating a result of determining that a failure has occurred in some or all of the battery modules MDL (step S114).
  • the control computer 310 controls the circuit breaker 320 to interrupt the current flowing through the battery module MDL and stop the battery system 200.
  • the abnormality determination unit 118 determines whether or not the transmission channel and the reception channel match based on the content of the answer signal with respect to the request signal (step S116). ). When the transmission channel and the reception channel do not match, the abnormality determination unit 118 determines that the second communication line BS that forms the transmission channel is confused with the second communication line BS that forms another communication channel. It is determined that an abnormality has occurred in the wiring relationship of the second communication line BS to be formed (step S118). Here, confusion represents a state in which a plurality of second communication lines BS are connected to one battery module MDL.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the second communication line BS forming the transmission channel is confused with the second communication line BS of another communication channel.
  • the second communication line BS-m of the communication channel chm is confused with the battery modules MDL1- (n1-1) and MDL1-n1 connected to the second communication line BS-1 of the communication channel ch1.
  • Connected Such a wiring state is caused by, for example, an operator's human error or the like, or the communication lines are short-circuited or a signal transmitted to the communication line is leaked due to the aging deterioration of the communication lines or external factors. Caused by talking.
  • the battery modules MDL1- (n1-1) and MDL1-n1 receive an answer signal when receiving a request signal transmitted via the second communication line BS-1 by the module state information acquisition unit 116 Is transmitted to the wiring diagnosis apparatus 100 via both the second communication line BS-1 and the second communication line BS-m.
  • the wiring diagnosis apparatus 100 receives an answer signal also from a communication channel chm different from the communication channel ch1 that has transmitted the request signal as a transmission channel, the battery modules MDL1- (n1-1) and MDL1-n1 included in the answer signal Get duplicate identification information. Accordingly, the abnormality determining unit 118 receives a plurality of identification information of the battery modules MDL, so that a plurality of reception channels are formed for one transmission channel, that is, the second communication line BS is confused. It is determined that the transmission channel and the reception channel do not match.
  • the information transmission unit 120 notifies the control computer 310 of information indicating that the second communication line BS is confused, assuming that an abnormality has occurred in the wiring relationship of the second communication line BS forming the transmission channel.
  • the abnormality determination unit 118 determines that the transmission channel and the reception channel do not match when the answer signal is not received by the module state information acquisition unit 116 or when the communication protocol of the answer signal is different from the specified one. May be.
  • the module count unit 112 refers to the value of the variable included in the response signal, and the battery connected to the first communication line DC-i that forms the communication channel chi.
  • the number of modules MDL is counted (determined) (step S120).
  • the abnormality determination unit 118 determines whether or not the number of battery modules MDL counted by the module number counting unit 112 is equal to or less than the maximum number n of battery modules MDL that can be connected to one communication channel (Ste S122).
  • the abnormality determining unit 118 is configured such that the first communication line DC-i that forms the communication channel chi is connected to another communication channel. It is determined that an abnormality has occurred in the wiring relationship of the first communication line DC forming the transmission channel (step S124).
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which the first communication line DC forming the transmission channel is wired to the battery module MDL connected to the second communication line BS of another communication channel.
  • the battery module MDL2-n2 connected to the second communication line BS-2 is connected to the first communication line DC-1 forming the communication channel ch1.
  • the battery module at the last stage connected to the second communication line BS-1 as viewed from the wiring diagnosis device 100 The MDL1-n1 increments the variable of the confirmation signal by 1, and sends the confirmation signal in which this variable is rewritten to the battery module MDL2-n2 at the last stage connected to the second communication line BS-2 forming the communication channel ch2. Send.
  • the battery module MDL2-n2 increments the confirmation signal variable transmitted by the battery module MDL1-n1 by 1, and uses the confirmation signal obtained by rewriting this variable as a response signal via the output side line of the first communication line DC-1.
  • the abnormality determination unit 118 determines whether the variable value of the response signal is equal to or less than the maximum number n. In the case of the example described above, since the variable value of the response signal is n + 1, the abnormality determination unit 118 sets the first communication channel ch1 as an abnormality in the wiring relationship of the first communication line DC-1 that forms the transmission channel. It is determined that the communication line DC-1 is connected to the battery module MDL of another communication channel. In this case, the information transmission unit 120 notifies the control computer 310 of information indicating that the first communication line DC-i forming the transmission channel is wired to the battery module MDL of another communication channel.
  • the abnormality determination unit 118 includes the reference number of battery modules MDL stored in the storage unit 130 in advance and the module number counting unit. It is determined whether or not the number of battery modules MDL counted by 112 matches (step S126).
  • FIG. 8 shows a state in which a part of the battery module connected to the first communication line DC that forms the transmission channel is not connected to the second communication line BS that forms the transmission channel together with the first communication line DC.
  • the battery modules MDL1-3 for the communication channel ch1 are connected to the first communication line DC-1 and not connected to the second communication line BS-1.
  • the wiring diagnosis apparatus 100 counts the number of battery modules MDL as n in response to the response signal received via the first communication line DC-1, and obtains the answer signal obtained via the second communication line BS. From the number of identification information included in (status information), the number of battery modules MDL is counted as n-1.
  • the abnormality determination unit 118 is missing a part of the battery module MDL to be connected to the second communication line BS as an abnormality in the wiring relation of the second communication line BS. It is determined that it is wired.
  • “missing” represents a state in which a battery module MDL not connected to the second communication line BS exists in the battery modules MDL connected to the first communication line DC.
  • the information transmission unit 120 notifies the control computer 310 of information indicating that a part of the battery module MDL is missing and wired.
  • the module number counting unit 112 increments the internal parameter i by 1 (step S130), and determines whether the internal parameter i exceeds the maximum number m of communication channels that the wiring diagnosis apparatus 100 has (step S130). S132). The module count unit 112 repeats the processing from step S102 to step S130 described above until the value of the communication channel number reaches the maximum number m of communication channels.
  • the series information setting unit 114 is counted by the module count counting unit 112. Based on the number of battery modules MDL, a serial number for the battery modules MDL connected to the plurality of first communication lines DC is set for each battery module MDL as information for identifying the battery module MDL (step S134).
  • the information transmission unit 120 associates information including information such as the SOC of each battery module MDL and the presence / absence of a failure with the series number set by the series information setting unit 114, and further associates the associated information. Is associated with information indicating the type of abnormality related to the wiring and is notified to the control computer 310 as one piece of management information (step S136). Thereby, the process of this flowchart is complete
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of management information notified by the information transmission unit 120 in the first embodiment.
  • the presence or absence of a failure and SOC information are matched for every identification information of the battery module MDL.
  • the associated information and the information indicating the type of wiring-related abnormality are associated for each communication channel identifier.
  • the control computer 310 Upon receiving such management information, the control computer 310 displays the management information on a display device such as a liquid crystal display (not shown). Thereby, the user who visually recognizes the display device can recognize the presence / absence of an abnormality in the battery system 200 and the type of the abnormality.
  • the number of battery modules MDL connected to the plurality of first communication lines DC to which the plurality of battery modules MDL are connected to form a communication channel is calculated as follows.
  • a module number counting unit 112 that counts for each communication line DC and a battery module MDL connected to a plurality of second communication lines BS that form a communication channel together with the first communication line DC are connected to the second communication line BS.
  • Module status information acquisition unit 116 that acquires status information including identification information for identifying the battery module MDL via the second communication line BS, the number of battery modules MDL counted by the module number counting unit 112, and the module Based on the state information (identification information) acquired by the state information acquisition unit 116, the first communication line DC or And an abnormality determination unit 118 that determines an abnormality in the wiring relationship of the second communication line BS, so that even if the battery module MDL is connected to a plurality of communication channels, wiring is performed for each communication channel. Since the abnormality of the relationship is determined, it is possible to grasp which communication channel has the abnormality of the wiring relationship.
  • a communication error may occur due to a human error or the like, or the communication lines may be short-circuited or connected to the communication line due to the influence of aged deterioration or external factors of the communication line. Even when the transmitted signal is crosstalk, the type of abnormality related to wiring can be determined by a combination of information acquired via the first communication line DC and the second communication line BS.
  • the wiring diagnosis device 100 of the first embodiment it is possible to determine whether or not the battery module MDL has failed depending on whether or not a response signal is received.
  • the control device 310 when it is determined that an abnormality has occurred in the wiring relationship, or when it is determined that the battery module MDL has failed, information indicating this abnormality or failure Is transmitted to the control device 310 that controls the activation of the battery system 200, the control device 310 can control the circuit breaker 320 to interrupt the current flowing through the battery module MDL.
  • the wiring diagnosis apparatus 100 according to the first embodiment can prevent the battery system 200 from operating in a state where an abnormality or failure has occurred.
  • the wiring diagnosis apparatus 100A of the second embodiment is different from the first embodiment in that a series of information is not set for each battery module MDL. Therefore, it demonstrates centering on the difference and the description about a common part is abbreviate
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the configuration of the wiring diagnosis apparatus 100A according to the second embodiment.
  • the diagnosis processing unit 110A in the second embodiment the series information setting unit 114 of the functional unit described above is omitted.
  • the information transmission unit 120 associates information indicating the type of wiring-related abnormality with each communication channel identifier, and transmits this information to the control device 310 as one piece of management information.
  • the wiring diagnosis apparatus 100A in the second embodiment can grasp the abnormality in the wiring relation of the communication lines connected to the battery module MDL, as in the first embodiment.
  • the number of battery modules MDL connected to a plurality of first communication lines DC connected to a plurality of battery modules MDL to form a communication channel is determined for each first communication line DC.
  • the battery module MDL connected to the plurality of second communication lines BS that form a communication channel together with the first communication line DC is counted.
  • the module status information acquisition unit 116 that acquires status information including identification information to be identified via the second communication line BS, the number of battery modules MDL counted by the module number counting unit 112, and the module status information acquisition unit 116 On the basis of the state information (identification information) acquired by the first communication line DC or the second communication line.
  • An abnormality determination unit 118 that determines an abnormality in the wiring relationship of the line BS, so that even if the battery module MDL is connected to a plurality of communication channels, the abnormality in the wiring relationship for each communication channel Therefore, it is possible to grasp which communication channel has a wiring-related abnormality.

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Abstract

実施形態の配線診断装置は、計数部と、取得部と、異常判定部とを持つ。計数部は、複数の電池モジュールが接続されて通信チャネルを形成する複数の第１の通信線に接続された電池モジュールの数を、第１の通信線ごとに計数する。取得部は、第１の通信線と共に通信チャネルを形成する複数の第２の通信線に接続された電池モジュールから、第２の通信線に接続された電池モジュールを識別する識別情報を、第２の通信線を介して取得する。異常判定部は、計数部によって計数された電池モジュールの数と、取得部によって取得された識別情報とに基づいて、第１の通信線または第２の通信線の配線関係の異常を判定する。

Description

配線診断装置、電池システム、および電力システム
　本発明の実施形態は、配線診断装置、電池システム、および電力システムに関する。
　従来、複数の電池を管理し、電池の状態を外部装置に送信する技術が知られている。従来の技術では、複数の電池と１つの通信チャネルを介して接続されるため、電池に送信する信号の減衰等の影響により、接続可能な電池の数に限りがあった。従って、上限を超えて電池を接続するためには、多数の通信チャネルを設ける必要があった。多数の通信チャネルを設けた場合、これら多数の通信チャネルを形成する通信線の配線関係が複雑になり、この配線関係に異常が生じやすくなる。しかしながら、従来の技術では、配線関係の異常を把握することができない場合があった。
特開２０１４－１２４０８９号公報
　本発明が解決しようとする課題は、電池に接続される通信線の配線関係の異常を把握することができる配線診断装置、電池システム、および電力システムを提供することである。
　実施形態の配線診断装置は、計数部と、取得部と、異常判定部とを持つ。計数部は、複数の電池モジュールが接続されて通信チャネルを形成する複数の第１の通信線に接続された電池モジュールの数を、第１の通信線ごとに計数する。取得部は、第１の通信線と共に通信チャネルを形成する複数の第２の通信線に接続された電池モジュールから、第２の通信線に接続された電池モジュールを識別する識別情報を、第２の通信線を介して取得する。異常判定部は、計数部によって計数された電池モジュールの数と、取得部によって取得された識別情報とに基づいて、第１の通信線または第２の通信線の配線関係の異常を判定する。
第１の実施形態の電池システム２００の構成例を示す図。 第１の実施形態の電池システム２００の用途の一例を示す図。 第１の実施形態の配線診断装置１００の構成の一例を示す図。 第１の実施形態の電池モジュールＭＤＬの構成の一例を示す図。 第１の実施形態における診断処理部１１０の処理の流れの一例を示すフローチャート。 送信チャネルを形成する第２通信線ＢＳが他の通信チャネルの第２通信線ＢＳと混同している様子を表す図。 送信チャネルを形成する第１通信線ＤＣが他の通信チャネルの第２通信線ＢＳに接続された電池モジュールＭＤＬに配線されている様子を表す図。 送信チャネルを形成する第１通信線ＤＣに接続された電池モジュールの一部が、この送信チャネルを第１通信線ＤＣと共に形成する第２通信線ＢＳに接続されていない様子を表す図。 第１の実施形態における情報送信部１２０により通知される管理情報の一例を示す図。 第２の実施形態の配線診断装置１００Ａの構成の一例を示す図。
　以下、実施形態の配線診断装置、電池システム、および電力システムを、図面を参照して説明する。
　（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態の電池システム２００の構成例を示す図である。本実施形態における電池システム２００は、複数の電池モジュールＭＤＬ１－１からＭＤＬｍ－ｎｍと、配線診断装置１００とを含んでよいが、これに限定されない。複数の電池モジュールＭＤＬ１－１からＭＤＬｍ－ｎｍと、配線診断装置１００とは、通信チャネル（図中、ｃｈで示す）を形成する第１通信線ＤＣおよび第２通信線ＢＳを介して接続されてよい。ここで通信チャネルとは、配線診断装置１００と、電池モジュールＭＤＬ１－１からＭＤＬｍ－ｎｍのうち一部または全部とが、第１通信線ＤＣおよび第２通信線ＢＳによって接続されて形成される、一群の通信グループである。以下、電池モジュールを他の電池モジュールと区別しないときは、単に電池モジュールＭＤＬと表記する。
　また、配線診断装置１００は、制御装置３１０と通信を行う。制御装置３１０は、例えば、配線診断装置１００により送信される管理情報に基づいて、電池システム２００を制御する。
　第１通信線ＤＣは、例えば、複数の電池モジュールＭＤＬと配線診断装置１００とを、環形のデイジーチェーン状に接続する。配線診断装置１００から見て、第１通信線ＤＣは、信号を出力する出力側線と、信号が入力される入力側線が存在する。また、第２通信線ＢＳは、内部バスとして複数の電池モジュールＭＤＬを配線診断装置１００に接続する。第２通信線ＢＳは、例えば、ＣＡＮケーブルであり、この第２通信線ＢＳの一端部には、例えば、終端抵抗（またはこれに相当する機器）が接続される。
　また、複数の電池モジュールＭＤＬは、図示しない電力線によって接続される。電力線は、上述した第１通信線ＤＣおよび第２通信線ＢＳとは異なる形態で形成されてよく、一つの通信チャネルを構成する電池モジュールＭＤＬが直列に接続されてもよいし、並列に接続されてもよい。また、複数の通信チャネルに跨る電池モジュールＭＤＬが、一つの電力線で直列に接続されてもよい。このように、電池システム２００では、通信チャネル（各通信線）の構成と電力線上の接続構成とを独立して任意に決定することができる。
　一般的に、内部バスとして機能する第２通信線ＢＳに伝送する信号には、通信線の長さに応じて距離減衰等が生じるため、第２通信線ＢＳの線長には有効長が設けられる。また、ＣＡＮプロトコルに基づいて通信を行う場合、調停処理に関連した通信ノード数の制限がある。このため、一つの通信チャネルに接続可能な電池モジュールＭＤＬの数には限りが生じる。本実施形態では、一つの通信チャネルに接続可能な電池モジュールＭＤＬの最大数をｎとして説明する。
　また、配線診断装置１００の分散処理の能力等に起因し、配線診断装置１００における通信チャネルの数にも制限がある。以下、配線診断装置１００における通信チャネルの最大数をｍとして説明する。
　図２は、第１の実施形態の電池システム２００の用途の一例を示す図である。電池システム２００は、例えば、電池端子盤３００を介してＰＣＳ（Power Conditioning System）４００に接続されて使用され、電力システム１を構成する。ＰＣＳ４００は、例えば、系統電力５００および負荷６００に接続される。
　複数の電池システム２００－１から２００－ｊのそれぞれには、例えば、上述した複数の電池モジュールＭＤＬと、配線診断装置１００とが含まれる。配線診断装置１００は、この電池システム単位で電池モジュールＭＤＬに充放電を行わせる。
　電池端子盤３００は、制御装置３１０と、遮断機３２０とを含んでよいが、これに限定されない。制御コンピュータ３１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含んでよい。制御コンピュータ３１０は、遮断機３２０の状態を監視し、ＰＣＳ４００から受信した情報を各電池システムの配線診断装置１００に送信すると共に、配線診断装置１００から受信した情報をＰＣＳ４００に送信する。また、制御コンピュータ３１０は、配線診断装置１００から受信した情報に基づいて遮断機３２０を制御し、電池システム２００側とＰＣＳ４００側との間を導通させ、または電気的に遮断する。制御装置３１０は、外部装置の一例である。
　遮断機３２０は、各電池システム２００により放電される電力、あるいは充電のために各電池システム２００に供給される電力を電力線の回路網において遮断する。遮断機３２０は、例えば、断路器（サービスディスコネクト）として機能してもよいし、ヒューズとして機能してもよい。なお、遮断機３２０は、電池システム２００－１から２００－ｊのそれぞれに含まれてよい。この場合、各配線診断装置１００が、同じ電池システム２００内に設けられた遮断機３２０を制御して、電池モジュールＭＤＬによる充電または放電を切り替えてよい。
　ＰＣＳ４００は、ＣＰＵ等のプロセッサや、制御コンピュータ３１０と双方向に通信するための通信インターフェース等を含む。ＰＣＳ４００は、制御コンピュータ３１０により送信された制御信号に基づき、例えば、電池システム２００から放電される直流電力を交流電力に変換すると共に、変換した交流電力の電圧を昇圧する。また、ＰＣＳ４００は、例えば、系統電力５００から供給され、変圧器Ｔにより電圧変換された交流電力を直流電力に変換するとともに、電池モジュールＭＤＬが充電可能な電圧に降圧する。なお、電池システム２００は、上述した用途の適用例に限らず、例えば、鉄道車両や自動車、船舶、航空機等の移動体に搭載される電池システムとしても使用可能である。
　図３は、第１の実施形態の配線診断装置１００の構成の一例を示す図である。本実施形態における配線診断装置１００は、複数の通信チャネルをそれぞれ形成する第１通信線ＤＣおよび第２通信線ＢＳが接続される接続スイッチＳＷ－１からＳＷ－ｍと、診断処理部１１０と、記憶部１３０とを含んでよいが、これに限定されない。以下、接続スイッチを他の接続スイッチと区別しないときは、単に接続スイッチＳＷと表記する。
　接続スイッチＳＷのそれぞれには、上述した第１通信線ＤＣおよび第２通信線ＢＳと共に、電力供給用の電源ケーブル、グラウンド線等が接続されてよい。接続スイッチＳＷのそれぞれは、第１通信線ＤＣと第２通信線ＢＳとのうち一方または双方が接続されていることを検出する。
　例えば、接続スイッチＳＷは、第１通信線ＤＣおよび第２通信線ＢＳと共にひとまとまりのケーブルを形成するグランド線が接続されるのに応じて、予め所定電圧が印加されている検出ポイントの電圧が０Ｖ付近まで低下するのを検出することで、第１通信線ＤＣおよび第２通信線ＢＳが配線診断装置１００に接続されたことを検出する。この場合、接続スイッチＳＷは、第１通信線ＤＣおよび第２通信線ＢＳが配線診断装置１００に接続された場合に、オン信号（０Ｖの電圧信号）を診断処理部１１０に出力する。以下、接続スイッチＳＷによりオン信号が出力された状態、すなわち第１通信線ＤＣおよび第２通信線ＢＳが接続された状態を「オン状態」とし、接続スイッチＳＷによりオン信号が出力されていない状態、すなわち第１通信線ＤＣおよび第２通信線ＢＳが接続されていない状態を「オフ状態」と称して説明する。なお、接続スイッチＳＷは、上記したように検出ポイントの電圧が所定電圧から０Ｖ程度まで低下したことを検出するスイッチに限られず、検出ポイントの電圧が所定電圧まで上昇したことを検出するスイッチであってもよい。
　診断処理部１１０は、例えば、モジュール数カウント部（計数部）１１２と、一連情報設定部１１４と、モジュール状態情報取得部１１６と、異常判定部１１８と、情報送信部１２０とを含んでよいが、これに限られない。診断処理部１１０の機能部のうち一部または全部は、ＣＰＵ等のプロセッサが記憶部１３０に記憶されたプログラムを実行することにより実現されてよい。プログラムは、例えば、ネットワークを介してアプリケーションサーバからダウンロードされてもよいし、ＳＤカードなどの可搬型記憶媒体に格納されたものが配線診断装置１００にインストールされてもよい。また、診断処理部１１０の機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアによって実現されてもよい。
　記憶部１３０は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＤカード等の不揮発性の記憶媒体と、ＲＡＭ（Random Access Memory）、レジスタ等の揮発性の記憶媒体とによって実現されてよい。記憶部１３０は、プロセッサが実行するプログラムを格納する他、診断処理部１１０による処理結果を格納する。
　モジュール数カウント部１１２は、接続スイッチＳＷがオン状態である場合、この接続スイッチＳＷに対応した通信チャネルを形成する第１通信線ＤＣ（または第２通信線ＢＳ）に接続された電池モジュールＭＤＬの数をカウントする。例えば、モジュール数カウント部１１２は、第１通信線ＤＣ（通信チャネル）ごとに接続スイッチＳＷがオン状態か否かを判定し、接続スイッチＳＷがオフ状態からオン状態になると、電池モジュールＭＤＬの数をカウントするための確認信号（所定の信号）を、通信チャネルを形成する第１通信線ＤＣに送信し、この確認信号に対する応答信号を受信することで電池モジュールＭＤＬの数をカウントする。以下、確認信号を送信した通信チャネルを送信チャネルと称し、応答信号を受信した通信チャネルを受信チャネルと称して説明する。
　一連情報設定部１１４は、モジュール数カウント部１１２によってカウントされた電池モジュールＭＤＬの数に基づいて、複数の第１通信線ＤＣに接続された電池モジュールＭＤＬに対する一連の情報を、電池モジュールＭＤＬを識別する情報として電池モジュールＭＤＬごとに設定する。一連の情報とは、例えば、連続する番号（１、２、３、…）や、アルファベット（Ａ、Ｂ、Ｃ、…）で表される情報であり、制御コンピュータ３１０が処理可能な情報であればどのような形態であってもよい。本実施形態では、一連の情報を１０進数の一連番号として説明する。
　モジュール状態情報取得部１１６は、オン状態の接続スイッチＳＷに接続された第２通信線ＢＳに、電池モジュールＭＤＬの状態情報を取得するためのリクエスト信号を送信し、このリクエスト信号に対するアンサー信号を、第２通信線ＢＳを介して各電池モジュールＭＤＬから受信することで、各電池モジュールＭＤＬの状態情報を取得する。状態情報とは、例えば、予め電池モジュールＭＤＬごとに設定された識別情報に対して、各電池モジュールＭＤＬのＳＯＣ（State Of Charge）や温度等の電池のパラメータに関する情報が付された情報である。
　異常判定部１１８は、モジュール数カウント部１１２により確認信号が送信された場合に、この確認信号に対する応答信号の受信の有無に応じて、第１通信線ＤＣごとに電池モジュールＭＤＬに異常が生じているか否かを判定する。例えば、異常判定部１１８は、第１通信線ＤＣを介して応答信号を受信しない場合、或いは、予め想定されている内容以外の内容を含む応答信号を受信した場合、確認信号が送信された第１通信線ＤＣに接続された電池モジュールＭＤＬに異常が生じていると判定する。また、異常判定部１１８は、正常な応答信号を受信した場合、確認信号が送信された第１通信線ＤＣに接続された電池モジュールＭＤＬに異常が生じていないと判定する。
　異常判定部１１８は、電池モジュールＭＤＬに異常が生じていると判定し、且つ第２通信線ＢＳを介して電池モジュールＭＤＬから故障していることを示す信号（以下、故障信号と称する）を受信している場合に、電池モジュールＭＤＬの内部機能の一部に故障が生じていると判定する。
　一方、異常判定部１１８は、電池モジュールＭＤＬに異常が生じていると判定し、且つ第２通信線ＢＳを介して電池モジュールＭＤＬから故障信号を受信していない場合に、電池モジュールＭＤＬの全体に故障が生じていると判定する。
　また、異常判定部１１８は、一つの電池モジュールＭＤＬに対して一組の通信線（第１通信線ＤＣおよび第２通信線ＢＳ）が接続されている状態を正常と判定し、一つの電池モジュールＭＤＬに対して一組の通信線が接続されているという関係性が破られている状態を異常と判定する。例えば、異常判定部１１８は、一つの電池モジュールＭＤＬに対して、いずれか一方の通信線のみが接続されている状態、または第１通信線ＤＣ或いは第２通信線ＢＳが複数接続されている状態の場合、これら通信線の配線関係に異常が生じていると判定する。
　以下、異常判定部１１８による配線関係の異常の判定方法について説明する。例えば、異常判定部１１８は、モジュール状態情報取得部１１６によりリクエスト信号が送信された場合に、このリクエスト信号に対するアンサー信号の内容に基づいて、リクエスト信号を送信した通信チャネルと、アンサー信号を受信した通信チャネルとが一致するか否かを判定することで、リクエスト信号を送信した通信チャネルを形成する第２通信線ＢＳの配線関係に異常が生じているか否かを判定する。以下、リクエスト信号を送信した通信チャネルを、上述した確認信号を送信した通信チャネルと同様に送信チャネルと称し、アンサー信号を受信した通信チャネルを、上述した応答信号を受信した通信チャネルと同様に受信チャネルと称して説明する。
　例えば、異常判定部１１８は、送信チャネルと受信チャネルとが一致する場合に送信チャネルを形成する第２通信線ＢＳの配線関係に異常が生じていないと判定し、送信チャネルと受信チャネルとが一致しない場合に、送信チャネルを形成する第２通信線ＢＳの配線関係に異常が生じていると判定する。
　また、異常判定部１１８は、モジュール数カウント部１１２によりカウントされた電池モジュールＭＤＬの数が、一つの通信チャネルに接続可能な電池モジュールＭＤＬの最大数ｎ以下であるか否かを判定することで、モジュール数カウント部１１２のカウント対象の第１通信線ＤＣの配線関係に異常が生じているか否かを判定する。
　例えば、異常判定部１１８は、モジュール数カウント部１１２によりカウントされた電池モジュールＭＤＬの数が最大数ｎ以下である場合に、モジュール数カウント部１１２のカウント対象の第１通信線ＤＣの配線関係に異常が生じていないと判定し、モジュール数カウント部１１２によりカウントされた電池モジュールＭＤＬの数が最大数ｎを超える場合に、モジュール数カウント部１１２のカウント対象の第１通信線ＤＣの配線関係に異常が生じていると判定する。
　また、異常判定部１１８は、例えば、予め記憶部１３０に格納された電池モジュールＭＤＬの基準数と、モジュール数カウント部１１２によりカウントされた電池モジュールＭＤＬの数とが一致するか否かを判定することで、モジュール数カウント部１１２のカウント対象の第１通信線ＤＣの配線関係に異常が生じているか否かを判定する。電池モジュールＭＤＬの基準数は、例えば、電池システム２００の初回起動時において、モジュール数カウント部１１２によりカウントされた電池モジュールＭＤＬの数であってもよいし、ユーザが図示しないユーザインターフェース等を用いて配線診断装置１００に対して入力した数値であってもよい。また、電池モジュールＭＤＬの基準数は、制御コンピュータ３１０から受信する情報により決定されてもよい。また、電池モジュールＭＤＬの基準数は、通信チャネルごとに設定されてもよいし、全ての通信チャネルに対して共通の数として設定されてもよい。
　例えば、異常判定部１１８は、電池モジュールＭＤＬの基準数と、モジュール数カウント部１１２によりカウントされた電池モジュールＭＤＬの数とが一致する場合に、モジュール数カウント部１１２のカウント対象の第１通信線ＤＣの配線関係に異常が生じていないと判定し、電池モジュールＭＤＬの基準数と、モジュール数カウント部１１２によりカウントされた電池モジュールＭＤＬの数とが一致しない場合に、モジュール数カウント部１１２のカウント対象の第１通信線ＤＣの配線関係に異常が生じていると判定する。
　情報送信部１２０は、一連情報設定部１１４によって設定された一連の情報のそれぞれに対し、電池モジュールＭＤＬの状態情報が対応付けられた管理情報を、制御装置３１０に送信する。例えば、管理情報には、一連の情報のそれぞれに対して、各電池モジュールＭＤＬのＳＯＣ等の状態情報や、異常判定部１１８による判定結果、その他の情報が対応付けられてよい。
　図４は、第１の実施形態の電池モジュールＭＤＬの構成の一例を示す図である。電池モジュールＭＤＬは、例えば、複数の二次電池１０－１から１０－ｋと、モジュール制御部２０とを含んでよいが、これに限られない。図示の例では、複数の二次電池１０－１から１０－ｋは、電力線ＥＬにより直列に接続されている。複数の二次電池１０－１から１０－ｋは、例えば、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、ナトリウム硫黄電池、レドックスフロー電池、ニッケル水素電池等である。リチウムイオン電池である場合、チタン酸リチウムを負極材料として用いたものであってよい。また、複数の二次電池１０－１から１０－ｋのそれぞれは、並列または直列に複数の電池セルが接続された組電池であってもよい。
　モジュール制御部２０は、充放電電力指令を受信した配線診断装置１００からの制御を受けて、複数の二次電池１０－１から１０－ｋのそれぞれを充放電させる。この際、モジュール制御部２０は、二次電池１０－１から１０－ｋのうちのいずれかを充放電できない場合、第２通信線ＢＳを介して故障信号を配線診断装置１００に送信する。
　また、モジュール制御部２０は、第１通信線ＤＣを介して配線診断装置１００から確認信号を受信すると、例えば、確認信号内の所定の変数を１インクリメントした値に書き換え、この変数を書き換えた確認信号を、自身の電池モジュールＭＤＬに対して電気的に隣接する電池モジュールＭＤＬに、第１通信線ＤＣを介して送信する。前述した図１の例の通信チャネルｃｈ１において、配線診断装置１００により送信される確認信号は、電池モジュールＭＤＬ１－１により所定の変数が書き換えられる。この変数が書き換えられた確認信号は、電池モジュールＭＤＬ１－１から電池モジュールＭＤＬ１－２へと送信される。このようにして、確認信号の変数は、配線診断装置１００から見て後段の電池モジュールＭＤＬに信号が送信される度に１ずつインクリメントされる。最後段の電池モジュールＭＤＬ１－ｎ１は、確認信号の変数を１インクリメントした値に書き換えた後、この確認信号を応答信号として配線診断装置１００に送信する。これにより、配線診断装置１００は、応答信号として受信した確認信号の変数を確認することで、第１通信線ＤＣに接続されたる電池モジュールＭＤＬの数を決定する。なお、モジュール制御部２０は、１インクリメントする代わりに、確認信号内の所定の変数（例えば通信チャネルごとの電池モジュールＭＤＬの最大値ｎ以上に設定される値）を１デクリメントすることで配線診断装置１００に電池モジュールＭＤＬの数を通知するようにしてもよい。
　また、モジュール制御部２０は、第２通信線ＢＳを介して配線診断装置１００からリクエスト信号を受信すると、二次電池１０－１から１０－ｋのＳＯＣや温度等の電池のパラメータに関する情報に、自身の電池モジュールＭＤＬを識別する識別情報を対応付けた状態情報を生成し、この生成した状態情報をアンサー信号として第２通信線ＢＳを介して配線診断装置１００に送信する。
　以下、第１の実施形態における診断処理部１１０の処理の流れについて、フローチャートを用いて説明する。図５は、第１の実施形態における診断処理部１１０の処理の流れの一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、電池システム２００が起動すると開始される。
　まず、モジュール数カウント部１１２は、内部パラメータｉを１に設定する（ステップＳ１００）。次に、モジュール数カウント部１１２は、ｉ番目の通信チャネルｃｈｉに対応する接続スイッチＳＷｉがオン状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
　接続スイッチＳＷｉがオン状態である場合、モジュール数カウント部１１２が、通信チャネルｃｈｉを形成する第１通信線ＤＣ－ｉの出力側線を介して、確認信号を電池モジュールＭＤＬｉ－１に送信すると共に、モジュール状態情報取得部１１６が、オン状態の接続スイッチＳＷに接続された第２通信線ＢＳ－ｉを介して、この第２通信線ＢＳ－ｉに接続された各電池モジュールＭＤＬにリクエスト信号を送信する（ステップＳ１０４）。
　次に、モジュール数カウント部１１２は、第１通信線ＤＣ－ｉの入力側線を介して最後段の電池モジュールＭＤＬｉ－ｎｉ（例えばＭＤＬ１－ｎ１）から、変数が書き換えられた確認信号（応答信号）を受信したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。
　モジュール数カウント部１１２により応答信号が受信されない場合、異常判定部１１８は、第２通信線ＢＳを介して電池モジュールＭＤＬから故障信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。故障信号を受信した場合、異常判定部１１８は、例えば、モジュール制御部２０が正常であり、二次電池１０－１から１０－ｋのうちのいずれかが異常であると判定し、電池モジュールＭＤＬの内部機能の一部に故障が生じていると判定する（ステップＳ１１０）。一方、故障信号を受信しない場合、異常判定部１１８は、例えば、モジュール制御部２０および二次電池１０－１から１０－ｋの双方が異常であると判定し、電池モジュールＭＤＬの全体に故障が生じていると判定する（ステップＳ１１２）。
　次に、情報送信部１２０は、電池モジュールＭＤＬの一部または全部に故障が生じていると判定された結果を示す情報を制御コンピュータ３１０に通知する（ステップＳ１１４）。これを受けて、制御コンピュータ３１０は、遮断機３２０を制御して、電池モジュールＭＤＬに流れる電流を遮断し、電池システム２００を停止させる。
　一方、モジュール数カウント部１１２により応答信号が受信されない場合、異常判定部１１８は、リクエスト信号に対するアンサー信号の内容に基づいて、送信チャネルと受信チャネルとが一致するか否かを判定する（ステップＳ１１６）。送信チャネルと受信チャネルとが一致しない場合、異常判定部１１８は、送信チャネルを形成する第２通信線ＢＳが他の通信チャネルを形成する第２通信線ＢＳと混同しているとして、送信チャネルを形成する第２通信線ＢＳの配線関係に異常が生じていると判定する（ステップＳ１１８）。ここで、混同とは、一つの電池モジュールＭＤＬに対して複数の第２通信線ＢＳが接続されている状態を表す。
　図６は、送信チャネルを形成する第２通信線ＢＳが他の通信チャネルの第２通信線ＢＳと混同している様子を表す図である。図示の例では、通信チャネルｃｈ１の第２通信線ＢＳ－１に接続された電池モジュールＭＤＬ１－（ｎ１－１）およびＭＤＬ１－ｎ１に対して、通信チャネルｃｈｍの第２通信線ＢＳ－ｍが混同して接続されている。このような配線状態は、例えば、作業者のヒューマンエラー等により引き起こされたり、通信線の経年劣化や外的要因等の影響により、通信線同士がショートしたり通信線に伝送される信号が漏話したりすることで引き起こされる。通信線が混同した場合、電池モジュールＭＤＬ１－（ｎ１－１）およびＭＤＬ１－ｎ１は、モジュール状態情報取得部１１６により第２通信線ＢＳ－１を介して送信されたリクエスト信号を受信すると、アンサー信号を第２通信線ＢＳ－１および第２通信線ＢＳ－ｍの双方を介して配線診断装置１００に送信する。
　配線診断装置１００は、送信チャネルとしてリクエスト信号を送信した通信チャネルｃｈ１と異なる通信チャネルｃｈｍからもアンサー信号を受信するため、このアンサー信号に含まれる電池モジュールＭＤＬ１－（ｎ１－１）およびＭＤＬ１－ｎ１の識別情報を重複して取得する。従って、異常判定部１１８は、電池モジュールＭＤＬの識別情報が重複していることを受けて、１つの送信チャネルに対して複数の受信チャネルが形成されている、すなわち第２通信線ＢＳが混同していると判定し、送信チャネルと受信チャネルとが一致しないと判定する。
　この場合、情報送信部１２０は、送信チャネルを形成する第２通信線ＢＳの配線関係に異常が生じているとして、第２通信線ＢＳが混同していることを表す情報を制御コンピュータ３１０に通知する。なお、異常判定部１１８は、アンサー信号がモジュール状態情報取得部１１６により受信されない場合、或いはアンサー信号の通信プロトコル等が規定のものと異なる場合に、送信チャネルと受信チャネルとが一致しないと判定してもよい。
　一方、送信チャネルと受信チャネルとが一致する場合、モジュール数カウント部１１２は、応答信号に含まれる変数の値を参照し、通信チャネルｃｈｉを形成する第１通信線ＤＣ－ｉに接続された電池モジュールＭＤＬの数をカウント（決定）する（ステップＳ１２０）。
　次に、異常判定部１１８は、モジュール数カウント部１１２によりカウントされた電池モジュールＭＤＬの数が、一つの通信チャネルに接続可能な電池モジュールＭＤＬの最大数ｎ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２２）。モジュール数カウント部１１２によりカウントされた電池モジュールＭＤＬの数が最大数ｎを超える場合、異常判定部１１８は、通信チャネルｃｈｉを形成する第１通信線ＤＣ－ｉが、他の通信チャネルに接続される電池モジュールＭＤＬに接続されているとして、送信チャネルを形成する第１通信線ＤＣの配線関係に異常が生じていると判定する（ステップＳ１２４）。
　図７は、送信チャネルを形成する第１通信線ＤＣが他の通信チャネルの第２通信線ＢＳに接続された電池モジュールＭＤＬに配線されている様子を表す図である。図示の例では、通信チャネルｃｈ１を形成する第１通信線ＤＣ－１に対して、第２通信線ＢＳ－２に接続された電池モジュールＭＤＬ２－ｎ２が接続されている。このような状態においてモジュール数カウント部１１２により確認信号が第１通信線ＤＣ－１に送信されると、配線診断装置１００から見て第２通信線ＢＳ－１に接続された最後段の電池モジュールＭＤＬ１－ｎ１は、確認信号の変数を１インクリメントして、この変数を書き換えた確認信号を、通信チャネルｃｈ２を形成する第２通信線ＢＳ－２に接続された最後段の電池モジュールＭＤＬ２－ｎ２に送信する。この電池モジュールＭＤＬ２－ｎ２は、電池モジュールＭＤＬ１－ｎ１により送信された確認信号の変数を１インクリメントし、この変数を書き換えた確認信号を応答信号として、第１通信線ＤＣ－１の出力側線を介して配線診断装置１００に送信する。
　異常判定部１１８は、この応答信号の変数値が最大数ｎ以下であるか否かを判定する。上述した例の場合、応答信号の変数値はｎ＋１であるため、異常判定部１１８は、送信チャネルを形成する第１通信線ＤＣ－１の配線関係の異常として、通信チャネルｃｈ１を形成する第１通信線ＤＣ－１が他の通信チャネルの電池モジュールＭＤＬに接続されていると判定する。この場合、情報送信部１２０は、送信チャネルを形成する第１通信線ＤＣ－ｉが他の通信チャネルの電池モジュールＭＤＬに配線されていることを示す情報を制御コンピュータ３１０に通知する。
　一方、モジュール数カウント部１１２によりカウントされた電池モジュールＭＤＬの数が最大数ｎ以下の場合、異常判定部１１８は、予め記憶部１３０に格納された電池モジュールＭＤＬの基準数と、モジュール数カウント部１１２によりカウントされた電池モジュールＭＤＬの数とが一致するか否かを判定する（ステップＳ１２６）。
　図８は、送信チャネルを形成する第１通信線ＤＣに接続された電池モジュールの一部が、この送信チャネルを第１通信線ＤＣと共に形成する第２通信線ＢＳに接続されていない様子を表す図である。図示の例では、通信チャネルｃｈ１の電池モジュールＭＤＬ１－３は、第１通信線ＤＣ－１には接続され、第２通信線ＢＳ－１には接続されていない。このような場合、配線診断装置１００は、第１通信線ＤＣ－１を介して受信した応答信号により電池モジュールＭＤＬの数をｎ個とカウントし、第２通信線ＢＳを介して取得したアンサー信号（状態情報）に含まれる識別情報の数より、電池モジュールＭＤＬの数をｎ－１個とカウントする。これら電池モジュールＭＤＬの数が一致していないことから、異常判定部１１８は、第２通信線ＢＳの配線関係の異常として、第２通信線ＢＳに接続されるべき電池モジュールＭＤＬの一部が欠落して配線されていると判定する。ここで、欠落とは、第１通信線ＤＣに接続された電池モジュールＭＤＬの中に第２通信線ＢＳに対して接続されていない電池モジュールＭＤＬが存在する状態を表す。この場合、情報送信部１２０は、電池モジュールＭＤＬの一部が欠落して配線されていることを示す情報を制御コンピュータ３１０に通知する。
　次に、モジュール数カウント部１１２は、内部パラメータｉを１インクリメントし、（ステップＳ１３０）、内部パラメータｉが、配線診断装置１００が有する通信チャネルの最大数ｍを超えるか否かを判定する（ステップＳ１３２）。モジュール数カウント部１１２は、通信チャネルの番号の値が通信チャネルの最大数ｍに到達するまで、上述したステップＳ１０２からステップＳ１３０の処理を繰り返し行う。
　モジュール数カウント部１１２により１インクリメントされた通信チャネルの番号の値が、配線診断装置１００が有する通信チャネルの最大数ｍを超える場合、一連情報設定部１１４は、モジュール数カウント部１１２によってカウントされた電池モジュールＭＤＬの数に基づいて、複数の第１通信線ＤＣに接続された電池モジュールＭＤＬに対する一連番号を、電池モジュールＭＤＬを識別する情報として電池モジュールＭＤＬごとに設定する（ステップＳ１３４）。
　次に、情報送信部１２０は、一連情報設定部１１４により設定された一連番号に対して、各電池モジュールＭＤＬのＳＯＣや故障の有無等の情報を含む情報を対応付け、さらにこの対応付けた情報を配線関係の異常の種類を示す情報に対応付けて一つの管理情報として制御コンピュータ３１０に通知する（ステップＳ１３６）。これによって、本フローチャートの処理が終了する。
　図９は、第１の実施形態における情報送信部１２０により通知される管理情報の一例を示す図である。図示の例のように、故障の有無やＳＯＣの情報は、電池モジュールＭＤＬの識別情報ごとに対応付けられる。また、これら対応付けられた情報と、配線関係の異常の種類を示す情報とは、通信チャネルの識別子ごとに対応付けられる。制御コンピュータ３１０は、このような管理情報を受信すると、図示しない液晶ディスプレイ等の表示装置にこの管理情報を表示させる。これによって、表示装置を視認したユーザは、電池システム２００における異常の有無や、この異常の種類を認識することができる。
　以上説明した第１の実施形態の配線診断装置１００によれば、複数の電池モジュールＭＤＬが接続されて通信チャネルを形成する複数の第１通信線ＤＣに接続された電池モジュールＭＤＬの数を、第１通信線ＤＣごとにカウントするモジュール数カウント部１１２と、第１通信線ＤＣと共に通信チャネルを形成する複数の第２通信線ＢＳに接続された電池モジュールＭＤＬから、第２通信線ＢＳに接続された電池モジュールＭＤＬを識別する識別情報を含む状態情報を、第２通信線ＢＳを介して取得するモジュール状態情報取得部１１６と、モジュール数カウント部１１２によってカウントされた電池モジュールＭＤＬの数と、モジュール状態情報取得部１１６によって取得された状態情報（識別情報）とに基づいて、第１通信線ＤＣまたは第２通信線ＢＳの配線関係の異常を判定する異常判定部１１８と、を備えることにより、複数の通信チャネルに電池モジュールＭＤＬが接続されているような状態であっても、通信チャネルごとに配線関係の異常を判定するため、どの通信チャネルに配線関係の異常が生じているのかを把握することができる。
　また、第１の実施形態の配線診断装置１００によれば、ヒューマンエラー等により配線ミスが生じたり、通信線の経年劣化や外的要因等の影響により、通信線同士がショートしたり通信線に伝送される信号が漏話したりするような場合でも、第１通信線ＤＣおよび第２通信線ＢＳを介して取得する情報の組み合わせによって、配線関係の異常の種類を判別することができる。
　また、第１の実施形態の配線診断装置１００によれば、応答信号の受信の有無に応じて、電池モジュールＭＤＬが故障しているか否かを判定することができる。
　また、第１の実施形態の配線診断装置１００によれば、配線関係に異常が生じていると判定した場合、或いは電池モジュールＭＤＬが故障していると判定した場合、この異常や故障を示す情報を、電池システム２００の起動を制御する制御装置３１０に送信するため、制御装置３１０が、遮断機３２０を制御して電池モジュールＭＤＬに流れる電流を遮断することができる。これによって、第１の実施形態の配線診断装置１００は、異常や故障が生じた状態で電池システム２００を稼働させることを防止することができる。
　（第２の実施形態）
　以下、第２の実施形態の配線診断装置１００Ａについて説明する。第２の実施形態の配線診断装置１００Ａでは、電池モジュールＭＤＬごとに一連の情報を設定しない点で第１の実施形態と相違する。従って、係る相違点を中心に説明し、共通する部分についての説明は省略する。
　図１０は、第２の実施形態の配線診断装置１００Ａの構成の一例を示す図である。第２の実施形態における診断処理部１１０Ａでは、上述した機能部の一連情報設定部１１４が省略されている。この場合、情報送信部１２０は、通信チャネルの識別子ごとに配線関係の異常の種類を示す情報を対応付けて、この情報を一つの管理情報として、制御装置３１０に送信する。これによって、第２の実施形態における配線診断装置１００Ａは、第１の実施形態と同様に、電池モジュールＭＤＬに接続される通信線の配線関係の異常を把握することができる。
　以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、複数の電池モジュールＭＤＬが接続されて通信チャネルを形成する複数の第１通信線ＤＣに接続された電池モジュールＭＤＬの数を、第１通信線ＤＣごとにカウントするモジュール数カウント部１１２と、第１通信線ＤＣと共に通信チャネルを形成する複数の第２通信線ＢＳに接続された電池モジュールＭＤＬから、第２通信線ＢＳに接続された電池モジュールＭＤＬを識別する識別情報を含む状態情報を、第２通信線ＢＳを介して取得するモジュール状態情報取得部１１６と、モジュール数カウント部１１２によってカウントされた電池モジュールＭＤＬの数と、モジュール状態情報取得部１１６によって取得された状態情報（識別情報）とに基づいて、第１通信線ＤＣまたは第２通信線ＢＳの配線関係の異常を判定する異常判定部１１８と、を備えることにより、複数の通信チャネルに電池モジュールＭＤＬが接続されているような状態であっても、通信チャネルごとに配線関係の異常を判定するため、どの通信チャネルに配線関係の異常が生じているのかを把握することができる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims (10)

  1. 　複数の電池モジュールが接続されて通信チャネルを形成する複数の第１の通信線に接続された電池モジュールの数を、前記第１の通信線ごとに計数する計数部と、
    　前記第１の通信線と共に前記通信チャネルを形成する複数の第２の通信線に接続された電池モジュールから、前記第２の通信線に接続された電池モジュールを識別する識別情報を、前記第２の通信線を介して取得する取得部と、
    　前記計数部によって計数された電池モジュールの数と、前記取得部によって取得された識別情報とに基づいて、前記第１の通信線または前記第２の通信線の配線関係の異常を判定する異常判定部と、
    　を備える配線診断装置。
  2. 　前記異常判定部は、前記第１の通信線を介して取得した情報と、前記第２の通信線を介して取得した情報との組み合わせに応じて、前記異常の種類を判定する、
    　請求項１に記載の配線診断装置。
  3. 　前記異常判定部は、複数の前記第２の通信線を介して重複する識別情報が前記取得部により取得された場合に、一つの電池モジュールに対して複数の前記第２の通信線が接続されている異常が発生していると判定する、
    　請求項１に記載の配線診断装置。
  4. 　前記異常判定部は、前記取得部により取得された識別情報の数と、前記計数部により計数された電池モジュールの数とが一致しない場合に、前記第１の通信線に接続された電池モジュールの中に前記第２の通信線に対して接続されていない電池モジュールが存在する異常が発生していると判定する、
    　請求項１に記載の配線診断装置。
  5. 　前記異常判定部は、前記計数部により計数された電池モジュールの数が、前記第２の通信線に接続可能な電池モジュールの最大数を超える場合に、前記第１の通信線と共に前記通信チャネルを形成する第２の通信線と異なる第２の通信線に接続されている電池モジュールに対して、前記第１の通信線が接続されている異常が発生していると判定する、
    　請求項１に記載の配線診断装置。
  6. 　前記通信チャネルに対応して設けられ、前記第１の通信線または前記第２の通信線が接続されるとオン信号を出力する接続スイッチを更に備え、
    　前記計数部は、前記オン信号を出力した前記接続スイッチに対応する前記第１の通信線に接続された電池モジュールの数を、前記オン信号を出力した前記接続スイッチに対応する前記第１の通信線ごとに計数する、
    　請求項１に記載の配線診断装置。
  7. 　前記複数の電池モジュールは、前記第１の通信線によって直列に接続され、
    　前記計数部は、前記第１の通信線を介して所定の信号を、前記第１の通信線に接続された前記電池モジュールに送信し、前記所定の信号を送信するのに応じて、前記第１の通信線を介して前記第１の通信線に接続された前記電池モジュールから受信した信号の内容を解析することで、前記第１の通信線に接続された複数の電池モジュールの数を、前記第１の通信線ごとに計数する、
    　請求項１に記載の配線診断装置。
  8. 　前記異常判定部は、前記計数部により送信された所定の信号に対応した信号の受信の有無に応じて、前記第１の通信線に接続された複数の電池モジュールに異常が生じているか否かを判定する、
    　請求項７に記載の配線診断装置。
  9. 　請求項１に記載の配線診断装置と、
    　前記配線診断装置と前記第１の通信線によって直列に接続され、前記配線診断装置から前記第１の通信線を介して所定の信号を受信すると、前記所定の信号に含まれる情報を増加または減少させて次の前記電池モジュールまたは前記配線診断装置に送信する複数の前記電池モジュールと、
    　を備える電池システム。
  10. 　請求項９に記載の電池システムと、
    　前記電池システムの前記配線診断装置と通信を行い、前記配線診断装置により前記第１の通信線または前記第２の通信線の配線関係の異常が判定された場合に、前記電池モジュールに流れる電流を遮断する遮断機を制御する制御装置と、
    　を備える電力システム。
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