(57)【要約】【課題】単電池を直並列に接続した蓄電池の高電圧化および大容量化に対応して、単電池の状態を監視する技術を提供するとともに、保守時の高電圧部分をなくす。【解決手段】複数の単電池を直列に接続して組電池を形成し、その組電池を複数直列に接続して直列単位を形成し、蓄電池を形成する。電池制御装置は、組電池ごとに設けられ、電池制御装置と上位制御装置間とが、通信可能に数珠繋ぎに接続される。電池制御装置は、２つの通信部分と処理部分を絶縁し、数珠繋ぎで接続された通信部分同士を同電位とし、その電位を組電池の負極側の電位とする。【選択図】  図１
2010178400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単電池を直列に接続した組電池に接続され前記組電池の状態を監視する電池制御装置を複数備え、
前記組電池が複数個接続された蓄電池を監視する電池制御システムであって、
前記電池制御装置は、制御部分と、
一方側で接続する電池制御装置と通信する第１通信回路と、
他方側で接続する電池制御装置と通信する第２通信回路と、
前記組電池から電力供給を受けて前記電池制御装置の制御回路用の電力と第２通信回路用の電力とを生成する電源回路と、
前記制御部分と前記第１通信回路とを絶縁する第１の絶縁手段と、
前記制御部分と前記第２通信回路とを絶縁する第２の絶縁手段と、を備え、
前記電池制御装置における第１の通信回路と、前記一方側で接続する電池制御装置における第２の通信回路と、は接続されることを特徴とする電池制御システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記電源回路は、生成する制御回路用の電力と、第２通信回路用の電力とを絶縁することを特徴とする電池制御システム。
【請求項３】
請求項１において、
前記電池制御装置は、前記電源回路の電源のＯＮ／ＯＦＦを制御するリレー回路を備え、
前記電池制御装置は、前記リレー回路は、前記第１通信回路と接続される隣接する電池制御装置における第２通信回路によりＯＮ／ＯＦＦ制御されることを特徴とする電源制御システム。
【請求項４】
請求項３において、
前記電池制御システムの最も端に配置された電池制御装置における第１通信回路は、上位制御装置に接続されており、
前記リレー回路は、前記上位制御装置側から順番に電源ＯＮされることを特徴とする電源制御システム。
【請求項５】
請求項１において、
前記第１通信回路の電源は、前記第１通信回路と接続された隣接する前記電池制御装置の電源回路より供給されることを特徴とする電池制御システム。
【請求項６】
請求項５において、前記第１通信回路と当該電池制御装置に接続された前記組電池の負極端子とは配線により電気的に接続され、前記第１通信回路の電位と当該電池制御装置に接続された前記組電池の負極端子の電位とは同電位であることを特徴とする電池制御システム。
【請求項７】
請求項２において、
電池制御装置に接続された前記組電池の正極端子と負極端子の中間電位を前記制御回路の電位とすることを特徴とする電池制御システム。
【請求項８】
請求項１において、
前記各組電池の負極側端子を接地するスイッチを有し、前記スイッチを切り替えることにより、隣接する前記電池制御装置の間を接続する前記通信線の電位を接地電位とすることを特徴とする電池制御システム。
【請求項９】
複数の端電池を直列に接続した組電池が複数個接続された蓄電池と、
前記組電池にそれぞれ接続されて前記組電池の状態を監視する複数の電池制御装置と、を備える電池システムであって、
電池システムは、複数の前記電池制御装置を通信線で数珠状に接続した電池制御装置群の一端に、上位制御装置を備え、
前記電池制御装置は、制御部分と、
数珠状に接続する上位制御装置側の電池制御装置と通信する第１通信回路と、
数珠状に接続する他方側の電池制御装置と通信する第２通信回路と、
前記組電池から電力供給を受けて前記電池制御装置の制御回路と第２通信回路とに電力を供給する電源回路と、
前記制御部分と前記第１通信回路とを絶縁する第１の絶縁手段と、
前記制御部分と前記第２通信回路とを絶縁する第２の絶縁手段と、
前記第１通信回路と当該電池制御装置に接続された前記組電池の負極端子とを電気的に接続し、前記第１通信回路の電位と当該電池制御装置に接続された前記組電池の負極端子の電位とを同電位とする配線と、を備えることを特徴とする電池システム。
【請求項１０】
複数の単電池を直列に接続した組電池を複数個直列に接続した直列単位を、さらに複数並列に接続した蓄電池と、
前記組電池にそれぞれ接続されて前記組電池を監視する複数の電池制御装置と、を備える電池システムであって、
前記直列単位ごとに数珠繋ぎで通信可能に接続される複数の前記電池制御装置と、
当該数珠繋ぎの一端に位置する前記電池制御装置に通信可能に接続される上位制御装置と、を備え、
前記電池制御装置は、制御部分と、
数珠繋ぎで接続された隣接する前記上位制御装置に近い側の前記電池制御装置と通信する第１通信回路と、
数珠繋ぎで接続された隣接する前記上位制御装置と遠い側の前記電池制御装置と通信する第２通信回路と、
前記組電池からの電力供給を受け、前記電池制御装置の制御回路と第２通信回路が駆動する電源を生成する電源回路と、備え、
前記第１通信回路は、隣接する前記電池制御装置の前記第２通信回路と接続して数珠繋ぎを構成することを特徴とする電池システム。
【請求項１１】
複数の単電池を直列に接続した組電池を複数個直列に接続した直列単位を、さらに複数並列に接続した蓄電池と、
前記組電池にそれぞれ接続されて前記組電池を監視する複数の電池制御装置と、を備える電池システムであって、
数珠繋ぎで通信可能に接続される複数の前記電池制御装置と、
当該数珠繋ぎの一端に位置する前記電池制御装置に通信可能に接続される上位制御装置と、を備え、
前記電池制御装置は、制御部分と、
数珠繋ぎで接続された隣接する前記上位制御装置に近い側の前記電池制御装置と通信する第１通信回路と、
数珠繋ぎで接続された隣接する前記上位制御装置と遠い側の前記電池制御装置と通信する第２通信回路と、
前記組電池からの電力供給を受け、前記電池制御装置の制御回路と第２通信回路が駆動する電源を生成する電源回路と、備え、
前記第１通信回路は、隣接する前記電池制御装置の前記第２通信回路と接続して数珠繋ぎを構成することを特徴とする電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単電池を直列に接続して組電池を形成し、その組電池を直列に接続して構成した蓄電池の高電圧化に対して、単電池の状態の監視及び制御を行う制御システムの小型化を実現する電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や鉄道などの動力機器やバックアップ用のＵＰＳなどに搭載される鉛，ニッケル水素，リチウム電池などの２次電池に関し、必要な電圧及び電流を得るために、単電池を直列及び並列に接続した構成が知られている。
【０００３】
文献１，２の例は共にハイブリッド自動車用の電池システムに関する特許である。
【０００４】
文献１においては、ニッケル水素の単電池を直列に接続した構成において、単電池とその単電池の電圧を監視する電圧監視用ユニットの組を直列に接続する。各電圧監視用ユニットは監視する単電池より、電力の供給をうける。
【０００５】
また、電圧監視ユニット間は、通信線で数珠繋ぎとし、電圧監視用ユニット内でフォトカプラにより絶縁し耐圧を持たせている。このようにして、電圧監視ユニットは、監視する対象のニッケル水素電池の電圧が１２Ｖ程度であることから、通信線側の絶縁のみで済み、電圧監視ユニットに全直列分の電圧がかかることを防ぎ、安全性を高めている。
【０００６】
また、文献２においては、リチウム単電池を直列に接続した構成において、単電池の電圧監視と、直列全体で単電池の充電量を推定することで、電池の過充放電を防ぐ方式をとっている。単電池の電圧監視回路と電池状態推定装置間をフォトカプラで絶縁し、電池状態推定装置は外部より給電を受けることで、電池状態推定装置自体に直列分の電圧がかかることを防ぎ、安全性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１３９２３７号公報
【特許文献２】特開２００３−７０１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ハイブリッド自動車に搭載される蓄電池は、５００Ｖ程度までなのに対し、鉄道車両に搭載される蓄電池では、１５００〜２０００Ｖが要求される。そのため、その蓄電池をそのまま適用すると、電池監視ユニットの絶縁部分が、１５００〜２０００Ｖに対応できるものでなければならなくなる。その結果、単電池の電圧監視回路と電池状態推定装置間の絶縁耐圧が大きくなり、電池状態推定装置側の絶縁部分のコストおよび絶縁部分のサイズが増大するという問題がある。
【０００９】
また、高電圧化及び大容量化に伴い、高電圧部が存在するため、保守時に感電などの危険性が伴う。
【００１０】
そこで、本発明では、単電池を直列に接続した組電池を直並列に接続して構成された蓄電池の高電圧化および大容量化に対応して、装置の小型化および低コスト化を達成した電池制御システムおよび電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、少なくとも電池制御装置は、制御部分と、一方側で接続する電池制御装置と通信する第１通信回路と、他方側で接続する電池制御装置と通信する第２通信回路と、組電池から電力供給を受けて電池制御装置の制御回路用の電力と第２通信回路用の電力とを生成する電源回路と、制御部分と第１通信回路とを絶縁する第１の絶縁手段と、制御部分と第２通信回路とを絶縁する第２の絶縁手段と、を備え、電池制御装置における第１の通信回路と、前記一方側で接続する電池制御装置における第２の通信回路と、は接続される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、単電池を直列に接続して組電池を形成し、その組電池を直並列に接続して構成した蓄電池の高電圧化に対応して、装置の小型化および低コスト化を達成した電池制御システムおよび電池制御方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明における電池制御システムの一つの実施例の構成を示す図。
【図２】図１における電池制御装置の電位及び絶縁を示す図。
【図３】図２における電池制御装置内の各電位を示す図。
【図４】本発明における電池制御システムの別実施例の構成を示す図。
【図５】図４における電池制御装置内の各電位を示す図。
【図６】本発明における電池制御システムの別実施例の構成を示す図。
【図７】図６における電池制御装置内の各電位を示す図。
【図８】本発明における電池制御システムの別実施例の構成を示す図。
【図９】図８における電池制御装置内の各電位を示す図。
【図１０】図１の電池制御システムを２並列に接続した電池システムの構成図。
【図１１】図１０の電池制御システムを他の方法で２並列に接続した電池システムの構成図。
【図１２】図１０での電池制御システムにおける電池制御装置間を他の方法により接続した構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態について、図面を用い説明する。
【００１５】
本発明の電池制御システムについて、図１〜図１２を用いて実施例を説明する。
【００１６】
図１は、本発明における電池制御システムの一つの実施例の構成を示す図である。
【００１７】
電池制御システム１０００は、電池制御装置１と組電池２との組が直列に接続された構成である。組電池２は単電池２１が複数直列接続された構成であり、出力電圧は数百Ｖオーダーである。また、組電池２は、正極側端子２３及び負極側端子２４を持ち、各単電池２１に蓄えられた電力はこの端子２３，２４を介して、放電及び充電される。
【００１８】
電池制御装置１は、単電池２１を監視する処理を行い、隣り合う電池制御装置１と電池制御装置１−ａ同士は通信線５０にて接続される。また、電池制御装置１−ａは、監視処理結果を上位の制御装置４に報告する。
【００１９】
また、電池制御装置１は、電源線３により組電池２と接続され、電池制御装置１が処理に必要な電力は組電池２より供給される。
【００２０】
また、電位的に隣接する２つの組電池２，２−ａに接続された２つの電池制御装置１，１−ａとを通信線５０にて接続し、かつ絶縁することで、２つの電池制御装置１，１−ａ間の電位差は、直列数に関係なく、組電池２の電位差に抑えることができる。つまり、電池制御装置１に組電池２の電圧分の耐圧を持たせることで、組電池２の直列数に依存することなく、電池制御システムを構築することができる。また、図１においては、１つの組電池２に対して、電池制御装置１を接続しているが、複数の組電池２を直列接続した単位と、電池制御装置１とを、電源線３を介して接続しても良い。
【００２１】
以下に、電池制御装置１の構成について説明する。
【００２２】
電池制御装置１は、電源回路１０，ＭＰＵ（Micro Processor Unit）２０，通信回路３１，３２，絶縁素子であるフォトカプラ４１，４２，リレー１００、及び分圧用の直列抵抗である中間電位生成回路１１０から構成される。なお、通信回路３１と通信線５０を介して電池制御装置１と接続される電池制御装置を（電位的に）下位の電池制御装置１−ａ，通信回路３２と通信線５０−ｂを介して電池制御装置１と接続される電池制御装置を（電位的に）上位の電池制御装置１−ｂとする。
【００２３】
電源回路１０は、組電池２からの電力供給を受け、数ＶのＭＰＵ２０用の駆動電力及び、通信回路３２と上位の電池制御装置１−ｂの通信回路３１−ｂ用の駆動電力をそれぞれ生成し、電源線１３１にてＭＰＵ２０に、電源線１３２にて通信回路３２と上位の電池制御装置１−ｂの通信回路３１−ｂにそれぞれ供給する。つまり、通信回路３１の電源は、下位の電池制御装置１−ａの電源回路１０−ａより供給される。この際、電源回路内では生成したＭＰＵ２０用の駆動電力と、通信回路３２と上位の電池制御装置１−ｂの通信回路３１−ｂ用の駆動電力とは絶縁される。
【００２４】
一方、ＭＰＵ２０と通信回路３１は、絶縁用のフォトカプラ４１を介して、ＭＰＵ２０と通信回路３２は、絶縁用のフォトカプラ４２を介して、それぞれ接続される。
【００２５】
電源線３は、組電池２の負極側端子２４とリレー１００を介して、中間電位生成回路１１０および電源回路１０に接続される。リレー１００は、下位の電池制御装置１−ａからの信号線１３５−ａより、ＯＮ／ＯＦＦ制御され、信号線１３５−ａに所定の電流を流れることでＯＮ、信号線１３５−ａを流れる電流が所定電流以下の場合ＯＦＦとなる機能をもつ。また、ＭＰＵ２０に供給する電力の電位を決定する配線１３３及び、下位の電池制御装置１−ａと通信線５０で接続される通信回路３１の電位を決定する配線１３４がある。この配線１３４により、通信回路３１などの機器の電位が組電池２の負極側端子２４の電位と同等となる。
【００２６】
本電池制御システム１０００における電源の投入シーケンスは、制御装置４によりリレー１００−ａがＯＮされると、電源回路１０−ａが起動され、ＭＰＵ２０−ａ及び通信回路３２−ａ及び通信回路３１に電源が供給させる。起動したＭＰＵ２０−ａより、フォトカプラ４２−ａを介して通信回路３２−ａに対し、上位の電池制御装置１の電源ＯＮ指令が出ると、通信回路３２−ａは、信号線１３５−ａに所定の電流を流すことで、リレー１００をＯＮとし、電池制御装置１の電源回路１０を起動させる。このように、下位から上位へと順々に電源をＯＮしていく。
【００２７】
また、電源ＯＦＦのシーケンスは、制御装置４より、電源ＯＦＦ指令が出ると、通信線５０を介して、全ての電池制御装置１に伝わり、全ての電池制御装置１のＭＰＵ２０にて終了処理が実行される。最上位の電池制御装置１は、終了処理が終わると、通信線５０を介して、下位の電池制御装置１に終了処理完の旨を伝える。これを受けて、下位の電池制御装置１は、信号線１３５により最上位の出電池制御装置１内のリレー１００をＯＦＦとする。その後、ＭＰＵ２０の終了処理が完了するのを受け、更に下位の電池制御装置１に終了処理完の旨を伝える。
【００２８】
このように、最上位より順々に電源をＯＦＦして行き、最後に制御装置４が、最下位の電池制御装置１−ａから終了処理完を受け取ると、信号線１３５により、リレー１００−ａをＯＦＦとし、全ての電池制御装置１をＯＦＦとする。
【００２９】
また、異常発生時などに緊急に全ての電池制御装置１をＯＦＦにする場合には、制御装置４は最下位の電池制御装置１−ａ内のリレー１００−ａのＯＮ／ＯＦＦ制御する信号線１３５の電流を遮断し、リレー１００をＯＦＦとする。これにより、電池制御装置１の電源回路１０が停止するため、通信回路３２も停止し、上位の電池制御装置１−ｂのリレー１００−ｂへの信号線１３５の電流が遮断される。そのため、リレー１００−ｂがＯＦＦとなり、電池制御装置１−ｂの電源回路１０−ｂが停止する。このように、リレー１００を制御する信号線１３５を流れる電流を遮断することにより、それより上位の電池制御装置１を全てＯＦＦにすることが可能となる。
【００３０】
図２を用いて、電池制御装置１が持つ４つ電位及び絶縁について詳細に説明する。電池制御装置１は、電源回路１０のある電源電位１５０，ＭＰＵ２０のあるマイコン電位１５１，通信回路３１のある通信Ｌ電位１５２，通信回路３２のある通信Ｈ電位１５３である。電源電位１５０は、組電池２の負極側端子２４の電位，マイコン電位１５１は、中間電位生成回路１１０からの配線１３０，配線１３３により決定され、組電池２の出力電圧の中間電位となる。
【００３１】
一方、通信Ｌ電位１５２は、組電池２の負極側端子２４からの配線１３４により決定され、組電池２の負極側端子２４の電位と同等となる。通信Ｈ電位１５３は、上位の電池制御装置１−ｂの通信Ｌ電位１５２−ｂ（つまり、組電池２−ｂの負極側端子２４−ｂの電位）と同等となる。すなわち、通信Ｌ電位１５２と下位の電池制御装置１−ａの通信Ｈ電位は同電位となり、通信Ｈ電位１５３と上位の電池制御装置１−ｂの通信Ｌ電位１５２−ｂは同電位となる。
【００３２】
先述のとおり、電源電位１５０とマイコン電位１５１及び通信Ｈ電位１５３は、電源回路１０により、マイコン電位１５１になるＭＰＵ２０と、通信Ｌ電位１５２にある通信回路３１間の絶縁はフォトカプラ４１により行い、ＭＰＵ２０と通信Ｈ電位１５３にある通信回路３２間の絶縁はフォトカプラ４２により行う。また、電源電位１５０と通信Ｌ電位１５２との間は、リレー１００により絶縁するとともに、リレー１００により電源回路１０の電源ＯＮ／ＯＦＦが可能である。
【００３３】
通信Ｌ電位１５２とマイコン電位１５１間を絶縁し、さらにマイコン電位１５１と通信Ｈ電位１５３間を絶縁する２段階絶縁により、マイコンと通信回路の１段絶縁に比べ、耐圧の小さなフォトカプラを使用することが可能となり、小型及びコストを下げることができる。
【００３４】
図３は、図２に示す構成におけるリレー１００のＯＮ／ＯＦＦ時に対する１５０〜１５３の各電位をまとめた表である。なお、組電池２の正極側端子２３の電圧をＶH、負極側端子２４の電圧をＶLとする。リレー１００がＯＦＦのとき、電源回路１０は、組電池２の負極側端子２４と接続されていないため、電源電位１５０は、正極側端子２３の電位ＶHとなる。また、リレー１００がＯＮの時は、電源回路１０と組電池２の負極側端子２４が接続されるため、電源電位１５０はＶLとなる。つまり、リレー１００の両端にかかる電圧は、リレー１００がＯＦＦ時はＶH−ＶLであり、リレー１００がＯＮの時は、リレー１００の両端ともＶLであるため、リレー１００の両端にかかる電圧はゼロＶ（同電位）である。さらに、リレー１００のＯＮ／ＯＦＦ制御信号１３５−ａは、配線１３４により常にＶLであるため、リレー１００がＯＮ時は、リレー１００の回りの電圧は全てＶLとなる。つまり、リレー１００に電流が流れるＯＮ時にリレー１００に余計な負荷がかからず、リレー１００の寿命化に寄与できる。
【００３５】
また、リレー１００がＯＦＦ時に、フォトカプラ４２の両端にかかる電圧はゼロＶ（同電位）であり、フォトカプラ４１の両端にかかる電圧はＶH−ＶLである。リレー１００がＯＮ時は、フォトカプラ４２の両端にかかる電圧及びフォトカプラ４１の両端にかかる電圧はいずれも（ＶH−ＶL）／２である。つまり、電流が流れる際に、フォトカプラ４２の両端にかかる電圧およびフォトカプラ４１の両端にかかる電圧は低くなる。
【００３６】
以上のように、組電池２の両端電圧の差であるＶH−ＶLの耐圧を持つフォトカプラ４２，４１を用いて、電位１５３と電位１５２の間を２段絶縁することで、複数の組電池２を直列接続した電池制御システムを小耐圧のフォトカプラを用いて構築することができ、小型化および安価とすることができる。
【００３７】
さらに、図２に示すように通信Ｌ電位１５２を、組電池２の負極側端子２４からの配線１３４により決定する構成とすることにより、組電池２の負極側端子２４と同電位となる。この機能により、各組電池の接続を遮断してメンテナンスを行う際には、各組電池２の負極側端子２４をグランドに接続することで、各電池制御装置の通信線の電位は、常にグランド電位となり、メンテナンス時において、電池制御システムの高電圧部をなくすことができ、感電などの事故を未然に防止することができる。
【００３８】
続いて、図４，図５を用いて、組電池２及び２−ａを並列接続した場合について、説明する。
【００３９】
組電池２及び２−ａを並列接続した場合、組電池２及び２−ａの負極側端子２４と２４−ａの電位は同電位となる。従って、同電位である電池制御装置１の通信Ｌ電位１５２及び電池制御装置１−ａの通信Ｈ電位１５３−ａはいずれもＶLとなる（以下、通信Ｈ電位１５３−ａと記す）。
【００４０】
図５に電池制御装置１−ａの各電位について、リレー１００のＯＮ／ＯＦＦについてそれぞれ示す。リレー１００のＯＮ／ＯＦＦに関わらず、通信Ｈ電位１５３−ａの電位はＶLとなる。この場合においても、リレー１００のＯＮ時は、リレー周りの電圧は全てＶLと同電位となる。また、リレー１００がＯＦＦ時は、フォトカプラ４２の両端にかかる電圧はＶH−ＶL、フォトカプラ４１の両端にかかる電圧はＶH−ＶLとなる。リレー１００がＯＮ時は、フォトカプラ４２の両端にかかる電圧およびフォトカプラ４１の両端にかかる電圧は（ＶH−ＶL）／２となる。
【００４１】
従って、組電池２を直列及び並列に接続した場合でも同じ各電位１５０〜１５３間の電位差は同じとなり、本実施例の構成である電池制御装置１は、直列でも並列接続でも使用可能であることがわかる。
【００４２】
以上から、本電池制御装置１を用いることで、多並列時でも実現することができ、高電圧及び大容量の電池制御システムの低コスト化が実現できる。
【００４３】
また、電池制御装置１，１−ａを接続する通信線５０の電位が、組電池２，２−ａの負極側端子２４，２４−ａと同電位となり、通信線５０の電位を低くすることができる。
【００４４】
続いて、図６〜図９に本発明の他の実施例として、本実施例とは異なる方法で１５０〜１５３の各電位を決定する電池制御装置１′の構成について説明する。上述した本実施例との違いは、通信Ｈ電位１５３と通信Ｌ電位１５２の決め方である。
【００４５】
図６は組電池２と電池制御装置１′との組が直列に接続された構成である。
【００４６】
図６においては、通信Ｈ電位１５３は、組電池２の正極側端子２３からの配線１３６により決定され、組電池２の正極側端子２３の電位レベルとなる。一方、通信Ｌ電位１５２は、下位の電池制御装置１−ａの通信Ｈ電位１５３−ａ（つまり、組電池２−ａの正極側端子２３−ａの電位レベル）となる。なお、通信Ｌ電位１５２と下位の電池制御装置１−ａの通信Ｈ電位は同電位である。通信Ｈ電位１５３と上位の電池制御装置１−ａの通信Ｌ電位は同電位となる。
【００４７】
図１の場合と同様に、電源電位１５０とマイコン電位１５１及び通信Ｈ電位１５３は、電源回路１０により、マイコン電位１５１になるＭＰＵ２０と、通信Ｌ電位１５２にある通信回路３１との間の絶縁はフォトカプラ４１により、ＭＰＵ２０と通信Ｈ電位１５３にある通信回路３２との間の絶縁はフォトカプラ４２により行う。また、電源電位１５０と通信Ｌ電位１５２間は、リレー１００により絶縁するとともに、リレー１００により電源回路１０の電源ＯＮ／ＯＦＦが可能である。
【００４８】
図６に示すように、通信Ｈ電位１５３を、組電池２の正極側端子２３からの配線１３６により決定する構成とすることにより、組電池２の正極側端子２３と同電位となる。つまり、メンテナンスを行う際に、各組電池の接続を遮断し各電池制御装置の通信線の電位は、常にグランド電位から一つの組電池分の電位上昇した電位となってしまう。
【００４９】
図７に、リレー１００がＯＮ／ＯＦＦした際の、図６に記載の構成における１５０〜１５３の各電位についてまとめた。なお、組電池２の正極側端子２３の電圧をＶH、負極側端子２４の電圧をＶLとする。リレー１００がＯＦＦのとき、電源回路１０は、組電池２の負極側端子２４と接続されていないため、電源電位１５０は、正極側端子２３の電位ＶHとなる。また、リレー１００がＯＮの時は、電源回路１０と組電池２の負極側端子２４が接続されるため、電源電位１５０はＶLとなる。つまり、リレー１００の両端にかかる電圧は、リレー１００がＯＦＦ時はＶH−ＶLとであり、リレー１００がＯＮの時はリレー１００の両端ともにＶLでありリレー１００の両端にかかる電圧は０Ｖ（同電位）である。さらに、リレー１００のＯＮ／ＯＦＦ制御信号１３５−ａは、常にＶLであるため、リレー１００がＯＮ時は、リレー１００回りの電圧は全てＶLとなり、リレー１００に電流が流れるＯＮ時に余計な負荷がかからず、リレー１００の寿命化に寄与できる。
【００５０】
次に、図８に、他の実施例として、電池制御装置１′を用いて組電池２，２−ａを並列接続した実施例を示す。
【００５１】
図９は、リレー１００がＯＮ／ＯＦＦした際の、図８に記載の構成における１５０〜１５３の各電位についてまとめた。リレー１００のＯＮ／ＯＦＦに関わらず、通信Ｌ電位１５２はＶHとなる。これは、通信Ｌ電位１５２と同電位となる電池制御装置１′−ａの電位１５３−ａが、１３６−ａにより、組電池２−ａの正極側端子２３−ａの電位となるためである。この場合、リレー１００のＯＮ時は、リレー１００の両端の電位はＶLであるが、リレー１００のＯＮ／ＯＦＦ制御信号１３５−ａの電位は、ＶHとなる。従って、リレー１００のＯＮ時に、ＶH−ＶLの負荷がかかる。また、フォトカプラ４１，４２の両端にかかる電圧は、リレー１００がＯＦＦ時は、フォトカプラ４２は０Ｖ、フォトカプラ４１はＶH−ＶLとなり、リレー１００がＯＮ時は、フォトカプラ４２，４１共に、（ＶH−ＶL）／２となる。従って、図６の場合には、フォトカプラ４２の耐圧を（ＶH−ＶL）／２まで下げることが可能となる。
【００５２】
以上から、図６や図８に示した本電池制御装置１′を用いることで、多並列時でも実現することができ、高電圧及び大容量の電池制御システムの低コスト化が実現できる。
【００５３】
その一方で、電池制御装置１′，１′−ａを接続する通信線５０の電位が、組電池２，２−ａの正極側端子２３，２３−ａと同電位となるため、図１や図４に示した実施例の電池制御装置１と比較して通信線５０の電位が高くなってしまう。
【００５４】
続いて、図１０に複数の電池制御システムを並列接続した際の更に大容量の電池制御システムを構築することを示す。
【００５５】
図１０に、電池制御装置１を用い電池制御システム１００１を構成した電池システム２０００の例を示す。電池システム２０００は、電池制御システム１００１と１００１−ａを最上位のコントローラ５で接続した構成である。本例では、電池システム２０００は２つの電池制御システム１００１と１００１−１から構成されるが、複数の電池制御システムは同様の構成である。
【００５６】
各電池制御システム１００１において、複数の組電池２はスイッチ６２を介して、直列接続されており、各組電池２はそれぞれ電池制御装置１と電源線３で接続されている。
【００５７】
また、直列接続された最上位の組電池２−ａの正極側端子は、端子８１と、最下位の組電池２−ｃの負極側端子２４は、端子８２と接続され、この端子８１，８２を介して、各組電池２が保持する電力が充放電される。また、組電池２−ａと組電池２−ｂはスイッチ６２−ａを介して接続されており、スイッチ６２−ａは、組電池２−ａと組電池２−ｂを接続するか、組電池２−ａの負極側を、抵抗６３−ａを介して、グランド８３に接続するかを切り替える。また、スイッチ６１は、組電池２−ａの正極側端子と端子８１との接続と切り離しを行う。さらに、スイッチ６１，６２−ａ，６２−ｂ，６２−ｃは連動して動作する。
【００５８】
一方、電池制御装置１同士は通信線５０により数珠繋ぎで接続されており、最下位の電池制御装置１−ｃは、この電池システム２０００全体を制御する上位の制御装置４に、通信線５０−ｄにより接続されている。また電池制御システム１００１内に設置され、組電池２を冷却するファンや端子８２，８３間の端子間電圧及び電流を計測する電圧センサや電流センサなどを含む装置６は、上位制御装置４と接続され、上位制御装置４は、各種センサからのデータ入力や電池制御装置１からの情報により装置６を制御する。
【００５９】
また上位制御装置４同士は通信線５１により接続されている。図１０では、上位制御装置４同士は、マルチドロップで接続されているが、個別接続でもよい。
【００６０】
本電池制御システム２０００では、電池制御装置１は、各組電池２の状態情報を取得し、そのデータを、通信線５０を介して、上位制御装置４と通信する。例えば、電池制御装置１−ａは、通信線５０−ａ，電池制御装置１−ｂ，通信線５０−ｂ，５０−ｃ，電池制御装置１−ｃ，通信線５０−ｄを介して、上位制御装置４と通信する。
【００６１】
つまり、電池制御装置１−ｂは、組電池２−ｂの状態情報データに加え、電池制御装置１−ａからの状態情報データを通信線５０−ｂに送信する。このように、各状態制御装置は、接続された組電池２の情報データと受信した情報制御データと合わせて、送信する。
【００６２】
また、スイッチ６１が切り離され、スイッチ６２−ａ，６２−ｂ，６２−ｃが抵抗６３側と接続した際、各組電池２の負極側端子は、すべてグランド８３に接続される。これにより、電池制御装置１の通信Ｌ電位及び通信線５０の電位はすべてグランド８３と同じとなると共に、端子８１は組電池２−ａの正極側と切り離されるため、組電池２や通信線５０の取り外し及び交換の際に、感電などの危険性をなくし、安全に作業を行うことができる。
【００６３】
ここで、スイッチ６２−ａ，６２−ｂ，６２−ｃが抵抗６３側と接続した瞬間は、各組電池の直列分の電圧が回路に残存しているため、大電流がグランドへ流れ感電などの危険性が残る。そのため、抵抗６３をスイッチ６２−ａ，６２−ｂ，６２−ｃとグランド８３の間に設けることにより大電流が流れることを防止し、感電などの危険性を排除することを可能としている。
【００６４】
続いて、図１１及び図１２に電池制御システム１００１の別の接続方法について示す。図１１は、１つの電子制御システム１００１内で電池制御装置などを２並列に接続した場合の構成を示す。１列目は、組電池２−ａ〜２−ｃと当該組電池２に接続された電池制御装置１−ａ〜１−ｃから構成され、２列目は、組電池２−ａ−１〜２−ｃ−１と電池制御装置１−ａ−１〜１−ｃ−１となっている。また、上位制御装置４は、電池制御装置１−ｃと１−ｃ−１に通信線５０−ｄ及び５０−ｄ−１により接続される。なお、電池制御システム１００１に含まれる装置類６は、上位制御装置４に接続される。
【００６５】
図１１では２並列構成の例であるが、同様の接続方法で３並列構成以上とすることも可能である。
【００６６】
また、図１１では、並列ごとに電池制御装置１同士を通信線５０で接続した例であるが、図１２は、同じ電位にある電池制御装置１を接続して、その後上の電位群の電池制御装置１に接続する方式である。図１２の例は２並列であるが、同様の接続で３並列以上とすることも可能である。
【００６７】
図１０と同様に、図１１及び図１２においてもスイッチ６２がグランド８３側と接続すると、すべての組電池２の負極側端子がグランド８３に接続される。そのため、通信線５０の電位はすべてグランド８３と同じになり、組電池２交換などの保守作業での安全性を確保できる。
【００６８】
上記した実施例は、大容量の蓄電装置を用いる分野に適用可能である。特に、大容量でかつ小型化が要求され、メンテナンスを必要とする鉄道分野に適用すると大きな効果を奏すると考えられる。
【符号の説明】
【００６９】
１  電池制御装置
２  組電池
３  電源線
４  上位制御装置
１０  電源回路
２０  ＭＰＵ
２１  単電池
３０  通信回路
４０  フォトカプラ
５０  通信線
１００  リレー
１１０  中間電位生成回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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