(57)【要約】【課題】バッテリ寿命を正確に判定する。【解決手段】異なる変化パターンの電流を電池に流した場合の、電池の温度とＳＯＣとに対する電池の抵抗値テーブルを予め測定して複数組記憶しておき、電池の電圧と電流とに基づいて電池の抵抗値を算出する（Ｓ１〜Ｓ３）とともに、複数組の抵抗値テーブルの中から、電池の電圧と電流を測定したときの電池に流れる電流の変化パターンに対応する抵抗値テーブルを選択し（Ｓ６〜Ｓ１０）、この抵抗値テーブルから電池の電圧と電流を測定したときの電池の温度とＳＯＣとに応じた抵抗値を検索する（Ｓ１１）。そして、算出した抵抗値を検索した抵抗値と比較し、電池の寿命を判定する（Ｓ１２）。【選択図】図９
2010164329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単電池を接続した組電池の電圧を測定する電圧測定手段と、
前記組電池に流れる電流と電流の変化パターンを測定する電流測定手段と、
前記組電池の温度を測定する温度測定手段と、
前記組電池の充電状態（ＳＯＣ）を検出するＳＯＣ検出手段と、
異なる変化パターンの電流を前記組電池に流した場合の、前記組電池の温度とＳＯＣとに対する前記組電池の抵抗値テーブルを予め測定して複数組記憶する記憶手段と、
前記組電池の電圧と電流とに基づいて前記組電池の抵抗値を算出する算出手段と、
前記記憶手段の複数組の抵抗値テーブルの中から、前記組電池の電圧と電流を測定したときの前記組電池に流れる電流の変化パターンに対応する抵抗値テーブルを選択し、該抵抗値テーブルから前記組電池の電圧と電流を測定したときの前記組電池の温度とＳＯＣとに応じた抵抗値を検索する検索手段と、
前記算出手段により算出した抵抗値を前記検索手段により検索した抵抗値と比較し、前記組電池の寿命を判定する判定手段とを備えることを特徴とする電池制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池制御装置において、
前記記憶手段に記憶されている前記複数組の抵抗値テーブルには、前記組電池の温度が所定範囲の常温下で前記組電池に一定電流を流した場合の第１の抵抗値テーブルと、前記組電池の温度が所定温度以下の低温下で前記組電池に特定の変化パターンの電流を流した場合の第２の抵抗値テーブルとが含まれており、
前記検索手段は、前記組電池に流れる電流の変化パターンと前記組電池の温度とに応じて前記第１の抵抗値テーブルまたは前記第２の抵抗値テーブルを選択することを特徴とする電池制御装置。
【請求項３】
複数の単電池を接続した電池モジュールが複数個、直列または並列または直並列に接続された組電池を制御する電池制御装置であって、
前記各電池モジュールの電圧を測定する電圧測定手段と、
前記各電池モジュールに流れる電流と電流の変化パターンを測定する電流測定手段と、
前記各電池モジュールの温度を測定する温度測定手段と、
前記各電池モジュールの充電状態（ＳＯＣ）を検出するＳＯＣ検出手段と、
異なる変化パターンの電流を前記電池モジュールに流した場合の、前記電池モジュールの温度とＳＯＣとに対する前記電池モジュールの抵抗値テーブルを予め測定して複数組記憶する記憶手段と、
前記各電池モジュールの電圧と電流とに基づいて前記各電池モジュールの抵抗値を算出する算出手段と、
前記記憶手段の複数組の抵抗値テーブルの中から、前記各電池モジュールの電圧と電流を測定したときの前記各電池モジュールに流れる電流の変化パターンに対応する抵抗値テーブルを選択し、該抵抗値テーブルから前記各電池モジュールの電圧と電流を測定したときの前記各電池モジュールの温度とＳＯＣとに応じた抵抗値を検索する検索手段と、
前記各電池モジュールごとに前記算出手段により算出した抵抗値を前記検索手段により検索した抵抗値と比較し、前記各電池モジュールの寿命を判定する判定手段とを備えることを特徴とする電池制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電池制御装置において、
前記記憶手段に記憶されている前記複数組の抵抗値テーブルには、前記電池モジュールの温度が所定範囲の常温下で前記電池モジュールに一定電流を流した場合の第１の抵抗値テーブルと、前記電池モジュールの温度が所定温度以下の低温下で前記電池モジュールに特定の変化パターンの電流を流した場合の第２の抵抗値テーブルとが含まれており、
前記検索手段は、前記電池モジュールに流れる電流の変化パターンと前記電池モジュールの温度とに応じて前記第１の抵抗値テーブルまたは前記第２の抵抗値テーブルを選択することを特徴とする電池制御装置。
【請求項５】
複数の単電池を接続した組電池の直流電力を交流電力へ変換して所定の負荷に供給する電力変換装置とともに用いられ、所定の変化パターンの電流を前記組電池から前記所定の負荷へ流して前記組電池の寿命判定を行う指令を前記電力変換装置から受信して前記組電池の寿命判定を行う電池制御装置であって、
前記組電池の電圧を測定する電圧測定手段と、
前記組電池に流れる電流を測定する電流測定手段と、
前記組電池の温度を測定する温度測定手段と、
前記組電池の充電状態（ＳＯＣ）を検出するＳＯＣ検出手段と、
前記所定の変化パターンの電流を前記組電池に流した場合の、前記組電池の温度とＳＯＣとに対する前記組電池の抵抗値テーブルを予め測定して記憶する記憶手段と、
前記組電池の電圧と電流とに基づいて前記組電池の抵抗値を算出する算出手段と、
前記記憶手段の前記抵抗値テーブルから前記組電池の電圧と電流を測定したときの前記組電池の温度とＳＯＣとに応じた抵抗値を検索する検索手段と、
前記算出手段により算出した抵抗値を前記検索手段により検索した抵抗値と比較し、前記組電池の寿命を判定する判定手段とを備えることを特徴とする電池制御装置。
【請求項６】
複数の単電池を接続した電池モジュールが複数個、直列または並列または直並列に接続された組電池の直流電力を交流電力へ変換して所定の負荷に供給する電力変換装置とともに用いられ、所定の変化パターンの電流を前記組電池から前記所定の負荷へ流して前記各電池モジュールの寿命判定を行う指令を前記電力変換装置から受信して前記各電池モジュールの寿命判定を行う電池制御装置であって、
前記各電池モジュールの電圧を測定する電圧測定手段と、
前記各電池モジュールに流れる電流を測定する電流測定手段と、
前記各電池モジュールの温度を測定する温度測定手段と、
前記各電池モジュールの充電状態（ＳＯＣ）を検出するＳＯＣ検出手段と、
前記所定の変化パターンの電流を前記電池モジュールに流した場合の、前記電池モジュールの温度とＳＯＣとに対する前記電池モジュールの抵抗値テーブルを予め測定して記憶する記憶手段と、
前記各電池モジュールの電圧と電流とに基づいて前記各電池モジュールの抵抗値を算出する算出手段と、
前記記憶手段の前記抵抗値テーブルから、前記各電池モジュールの電圧と電流を測定したときの前記各電池モジュールの温度とＳＯＣとに応じた抵抗値を検索する検索手段と、
前記各電池モジュールごとに前記算出手段により算出した抵抗値を前記検索手段により検索した抵抗値と比較し、前記各電池モジュールの寿命を判定する判定手段とを備えることを特徴とする電池制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンとモータとを併用するハイブリッド車両（ＨＥＶ）やモータのみで走行する電気自動車（ＰＥＶ）では、例えばリチウムイオン二次電池などの単電池を直列ないし直並列に接続した電池群をモータの電源としている。リチウムイオン二次電池の充放電制御装置では、単電池の充電量（ＳＯＣ）、温度、内部抵抗などを考慮して、各単電池が過充電状態や過放電状態に陥らないように、許容できる範囲の電流値や電力値を計算し、その値をモータを駆動するモータ・コントローラに報知している。
ところで、リチウムイオン二次電池の内部抵抗は温度により劇的に変化し、低温における内部抵抗は、高温時に比べて数倍の大きさになる。ＳＯＣの違いによっても抵抗値が変化し、ＳＯＣが低いほど内部抵抗は大きい傾向にある。また、電池を大電流で放電したときは、電池自体が発熱して内部抵抗が変化してしまうため、特に低温において放電する電流量によっても内部抵抗が異なる。
このため、電池の内部抵抗の温度依存性を少なくとも１つ以上の指数項を含む温度特性関数を用いて補正し、所定の基準温度における内部抵抗を推定して二次電池の劣化状態を判定する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０８０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の電池制御装置では、電池の発熱などが考慮されておらず、特に低温において大電流を流した場合には電池の内部温度が変化してしまい、正確な抵抗値の算出ができないため、電池寿命を正確に判定することができないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
(１)  請求項１の発明は、複数の単電池を接続した組電池の電圧を測定する電圧測定手段と、組電池に流れる電流と電流の変化パターンを測定する電流測定手段と、組電池の温度を測定する温度測定手段と、組電池の充電状態（ＳＯＣ）を検出するＳＯＣ検出手段と、異なる変化パターンの電流を組電池に流した場合の、組電池の温度とＳＯＣとに対する組電池の抵抗値テーブルを予め測定して複数組記憶する記憶手段と、組電池の電圧と電流とに基づいて組電池の抵抗値を算出する算出手段と、記憶手段の複数組の抵抗値テーブルの中から、組電池の電圧と電流を測定したときの組電池に流れる電流の変化パターンに対応する抵抗値テーブルを選択し、該抵抗値テーブルから組電池の電圧と電流を測定したときの組電池の温度とＳＯＣとに応じた抵抗値を検索する検索手段と、算出手段により算出した抵抗値を検索手段により検索した抵抗値と比較し、組電池の寿命を判定する判定手段とを備える。
(２)  請求項２の発明は、請求項１に記載の電池制御装置において、記憶手段に記憶されている複数組の抵抗値テーブルには、組電池の温度が所定範囲の常温下で組電池に一定電流を流した場合の第１の抵抗値テーブルと、組電池の温度が所定温度以下の低温下で組電池に特定の変化パターンの電流を流した場合の第２の抵抗値テーブルとが含まれており、検索手段は、組電池に流れる電流の変化パターンと組電池の温度とに応じて第１の抵抗値テーブルまたは第２の抵抗値テーブルを選択する。
(３)  請求項３の発明は、複数の単電池を接続した電池モジュールが複数個、直列または並列または直並列に接続された組電池を制御する電池制御装置であって、各電池モジュールの電圧を測定する電圧測定手段と、各電池モジュールに流れる電流と電流の変化パターンを測定する電流測定手段と、各電池モジュールの温度を測定する温度測定手段と、各電池モジュールの充電状態（ＳＯＣ）を検出するＳＯＣ検出手段と、異なる変化パターンの電流を電池モジュールに流した場合の、電池モジュールの温度とＳＯＣとに対する電池モジュールの抵抗値テーブルを予め測定して複数組記憶する記憶手段と、各電池モジュールの電圧と電流とに基づいて各電池モジュールの抵抗値を算出する算出手段と、記憶手段の複数組の抵抗値テーブルの中から、各電池モジュールの電圧と電流を測定したときの各電池モジュールに流れる電流の変化パターンに対応する抵抗値テーブルを選択し、該抵抗値テーブルから各電池モジュールの電圧と電流を測定したときの各電池モジュールの温度とＳＯＣとに応じた抵抗値を検索する検索手段と、各電池モジュールごとに算出手段により算出した抵抗値を検索手段により検索した抵抗値と比較し、各電池モジュールの寿命を判定する判定手段とを備える。
(４)  請求項４の発明は、請求項３に記載の電池制御装置において、記憶手段に記憶されている複数組の抵抗値テーブルには、電池モジュールの温度が所定範囲の常温下で電池モジュールに一定電流を流した場合の第１の抵抗値テーブルと、電池モジュールの温度が所定温度以下の低温下で電池モジュールに特定の変化パターンの電流を流した場合の第２の抵抗値テーブルとが含まれており、検索手段は、電池モジュールに流れる電流の変化パターンと電池モジュールの温度とに応じて第１の抵抗値テーブルまたは第２の抵抗値テーブルを選択する。
(５)  請求項５の発明は、複数の単電池を接続した組電池の直流電力を交流電力へ変換して所定の負荷に供給する電力変換装置とともに用いられ、所定の変化パターンの電流を組電池から所定の負荷へ流して組電池の寿命判定を行う指令を電力変換装置から受信して組電池の寿命判定を行う電池制御装置であって、組電池の電圧を測定する電圧測定手段と、組電池に流れる電流を測定する電流測定手段と、組電池の温度を測定する温度測定手段と、組電池の充電状態（ＳＯＣ）を検出するＳＯＣ検出手段と、所定の変化パターンの電流を組電池に流した場合の、組電池の温度とＳＯＣとに対する組電池の抵抗値テーブルを予め測定して記憶する記憶手段と、組電池の電圧と電流とに基づいて組電池の抵抗値を算出する算出手段と、記憶手段の抵抗値テーブルから組電池の電圧と電流を測定したときの組電池の温度とＳＯＣとに応じた抵抗値を検索する検索手段と、算出手段により算出した抵抗値を検索手段により検索した抵抗値と比較し、組電池の寿命を判定する判定手段とを備える。
(６)  請求項６の発明は、複数の単電池を接続した電池モジュールが複数個、直列または並列または直並列に接続された組電池の直流電力を交流電力へ変換して所定の負荷に供給する電力変換装置とともに用いられ、所定の変化パターンの電流を組電池から所定の負荷へ流して各電池モジュールの寿命判定を行う指令を電力変換装置から受信して各電池モジュールの寿命判定を行う電池制御装置であって、各電池モジュールの電圧を測定する電圧測定手段と、各電池モジュールに流れる電流を測定する電流測定手段と、各電池モジュールの温度を測定する温度測定手段と、各電池モジュールの充電状態（ＳＯＣ）を検出するＳＯＣ検出手段と、所定の変化パターンの電流を電池モジュールに流した場合の、電池モジュールの温度とＳＯＣとに対する電池モジュールの抵抗値テーブルを予め測定して記憶する記憶手段と、各電池モジュールの電圧と電流とに基づいて各電池モジュールの抵抗値を算出する算出手段と、記憶手段の抵抗値テーブルから、各電池モジュールの電圧と電流を測定したときの各電池モジュールの温度とＳＯＣとに応じた抵抗値を検索する検索手段と、各電池モジュールごとに算出手段により算出した抵抗値を検索手段により検索した抵抗値と比較し、各電池モジュールの寿命を判定する判定手段とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、複数の抵抗値テーブルの中から電池の使用状態に適合する抵抗値テーブルを選択することができ、電池寿命を正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施の形態のハイブリッド自動車用駆動システムの構成を示す図
【図２】一実施の形態の蓄電装置の全体構成を示す図
【図３】一実施の形態のモジュール電池セット制御装置の構成を示す図
【図４】一実施の形態の蓄電装置の構造を示す図
【図５】一実施の形態の蓄電装置の構造を示す図
【図６】一実施の形態の蓄電装置の構造を示す図
【図７】一実施の形態の蓄電装置の構造を示す図
【図８】一実施の形態の蓄電装置の構造を示す図
【図９】一実施の形態のバッテリ寿命判定プログラムを示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を、大型のハイブリッド自動車用駆動システムの駆動電源に適用した一実施の形態を説明する。大型のハイブリッド自動車としてはハイブリッドバスなどの乗合自動車、ハイブリッドトラックなどの貨物自動車などがあるが、ここではハイブリッドバスに適用した例を説明する。なお、本発明はハイブリッド自動車に限定されず、電気自動車やハイブリッド電車など、バッテリを電力源とするあらゆる機械、装置に適用することができる。
【０００９】
《大型のハイブリッド自動車用駆動システムの概略構成》
図１は、一実施の形態の大型のハイブリッド自動車用駆動システムの構成を示す。一実施の形態のハイブリッド自動車１の駆動システムは、内燃機関であるエンジン２の回転動力を用いて電動発電機３（ここでは、主として発電機として動作する）を駆動し、この駆動によって発生した電力を用いて電動発電機４（主として電動機として動作する）を駆動し、この駆動によって発生した回転動力を用いて駆動輪５（例えば後輪）を駆動する、いわゆるエンジン２から駆動輪５までのエネルギーの流れがシリーズであるシリーズハイブリッド方式により構成されている。このようなシリーズハイブリッド方式の駆動システムによれば、駆動輪５の駆動に関係なく、燃費および排ガスの良好な領域においてエンジン２を定常運転できるので、通常のエンジン駆動車両に比べて燃費を向上できるとともに、排ガス中に含まれる窒素酸化物なども半分以上、低減できる。
【００１０】
ハイブリッド車両の駆動システムとしては、駆動輪に対してエンジンと電動発電機とをエネルギーの流れ的に並列に配置（構造的にはエンジンと電動発電機とをクラッチを介して直列に接続）し、エンジンの回転動力による駆動輪の駆動、電動発電機の回転動力による駆動輪の駆動、およびエンジンと電動発電機の両方の回転動力による駆動輪の駆動ができる、いわゆるパラレルハイブリッド方式、あるいはシリーズハイブリッド方式とパラレルハイブリッド方式とを組み合わせたシリーズ・パラレルハイブリッド方式（エンジンの回転動力の一部を発電用電動発電機に分配して発電させ、これにより得られた電力により駆動用電動発電機を駆動できるようにした方式）を採用してもよい。
【００１１】
エンジン２および電動発電機３は、電動発電機４の駆動に必要な電力を発生させる発電専用電力設備として搭載されている。エンジン２および電動発電機３は、互いの回転軸が直結されることにより機械的に接続されている。エンジン２および電動発電機３の機械的な接続としては、エンジン２および電動発電機３のそれぞれの回転軸にプーリを取り付け、それらの間をベルトで連結する方式を採用してもよい。
【００１２】
エンジン２は、電動発電機３の駆動に必要な回転動力を発生する原動機であり、軽油と空気との混合気を燃焼させて得られる熱エネルギーを機械エネルギー（回転動力）に変換するディーゼルエンジンである。エンジン２としては、ガソリンエンジン、ガスエンジン、バイオ燃料エンジン、水素エンジンなどを用いてもよい。また、エンジン２の代わりにガスタービンなど、他の原動機を採用してもよい。エンジン２の駆動は、図示省略されたエンジン制御装置によって複数の空気弁（スロットル弁、給排気弁）の駆動および燃料弁の駆動が制御され、筒内に対する燃料の供給量および空気の給排気が制御されることにより制御される。
【００１３】
電動発電機３は、エンジン２から出力された回転動力を受けて駆動され、電動発電機４の駆動に必要な電力を発生する回転電機であり、永久磁石の磁束を用いて三相交流電力を発生する永久磁石界磁式三相交流同期回転電機である。また、エンジン２の始動時には電動発電機３が駆動力を発生してエンジン２を駆動し、始動する。なお、エンジン２の始動用に専用の始動電動機を設置してもよい。電動発電機３としては、巻線の励磁による磁束を用いて三相交流電力を発生する巻線界磁式三相交流同期回転電機、三相交流誘導回転電機などを採用してもよい。電動発電機３の発電は、エンジン２から出力される回転動力が制御され、電動発電機３の回転数が制御されることにより制御される。また、巻線界磁式三相交流同期回転電機による発電の場合には、発電機の回転数と同時に界磁巻線に流れる界磁電流が制御されることにより制御される。
【００１４】
電動発電機３には第１電力変換装置６を介して、電源装置である蓄電装置１０００が電気的に接続されている。蓄電装置１０００には第２電力変換装置７を介して電動発電機４が電気的に接続されている。
【００１５】
第１および第２電力変換装置６，７は、電動発電機３と蓄電装置１０００と電動発電機４との間の電力の授受を制御する制御装置であり、複数のスイッチング半導体素子（例えばＭＯＳＦＥＴ：金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ，ＩＧＢＴ：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）から構成された電力変換回路を備えている。第１電力変換装置６の電力変換回路は、二つ（上アームおよび下アーム）のスイッチング半導体素子を電気的に直列に接続した直列回路（一相分のアーム）を三相分、電気的に並列に接続した三相ブリッジ回路により構成されており、六つのスイッチング半導体素子の作動（オン・オフ）が制御されることによって、電動発電機３と蓄電装置１０００との間の電力を変換する。また、第２電力変換装置７の電力変換回路も第１電力変換装置６と同様に構成されており、六つのスイッチング半導体素子の作動（オン・オフ）が制御されることによって、蓄電装置１０００と電動発電機４との間の電力を変換する。
【００１６】
各上アームの下アーム接続側とは反対側は蓄電装置１０００の直流正極側に、各下アームの上アーム接続側とは反対側は蓄電装置１０００の直流負極側にそれぞれ電気的に接続されている。第１電力変換装置６の電力変換回路における各アームの中点、すなわち上アームと下アームとの接続側は電動発電機３に電気的に接続されている。第２電力変換装置７の電力変換回路における各アームの中点、すなわち上アームと下アームとの接続側は電動発電機４に電気的に接続されている。
【００１７】
各電力変換回路の直流正極側と直流負極側との間には平滑コンデンサが電気的に並列に接続されている。平滑コンデンサは、電力変換回路を構成するスイッチング半導体素子の高速スイッチング（オン・オフ）動作および変換回路に寄生するインダクタンスにより生じる電圧変動を抑制するために設けられている。平滑コンデンサには電解コンデンサあるいはフィルムコンデンサを用いている。
【００１８】
電動発電機３と蓄電装置１０００との間に電気的に設けられた第１電力変換装置６は、電動発電機３の発電時には、発電機４から出力された三相交流電力を直流電力に変換する交流−直流変換回路（整流回路）として機能し、電動発電機３をエンジン始動用電動機として作動させる時には、蓄電装置１０００から出力された直流電力を三相交流電力に変換する直流−交流変換回路（インバータ）として機能する。第１電力変換装置６の直流側には、蓄電装置１０００のモジュール電池の正負極端子が電気的に接続されている。第１電力変換装置６の電力変換回路を構成する三つの直列回路の中間（２つのスイッチング半導体素子の間）には、一つの直列回路の中間に電動発電機３の電機子巻線の一つの相の巻線が電気的に接続されるように、電動発電機３の電機子巻線が電気的に接続されている。
【００１９】
電動発電機４と蓄電装置１０００との間に電気的に設けられた第２電力変換装置７は、電動発電機４を電動機として作動させる時には、蓄電装置１０００から出力された直流電力を三相交流電力に変換する直流−交流変換回路として機能し、回生制動の際に電動発電機４を発電機として作動させる時には、電動発電機４から出力された三相交流電力を直流電力に変換する交流−直流変換回路として機能する。第２電力変換装置７の直流側には、蓄電装置１０００のモジュール電池の正負極端子が電気的に接続されている。第２電力変換装置７の電力変換回路を構成する三つの直列回路の中間（２つのスイッチング半導体素子の間）には、一つの直列回路の中間に電動発電機４の電機子巻線の一つの相の巻線が電気的に接続されるように、電動発電機４の電機子巻線が電気的に接続されている。
【００２０】
なお、ここでは、第１および第２電力変換装置６，７を別々のユニットとして構成した場合を例に挙げて説明したが、１つのユニットとして構成してもよい。
【００２１】
電動発電機４は、駆動輪５を駆動するための原動機であり、電機子（固定子）と、電機子に対向配置され、回転可能に保持された界磁（回転子）とを備え、電機子巻線に供給された三相交流電力により形成されて同期速度で回転する回転磁界と、永久磁石の磁束との磁気的な作用に基づいて、駆動輪５の駆動に必要な回転動力を発生する永久磁石界磁式三相交流同期回転電機である。
【００２２】
電機子は、電動発電機４を電動機として駆動する時には、第２電力変換装置７によって制御された三相交流電力の供給を受けて回転磁界を発生させ、電動発電機４を発電機として駆動する時には、磁束の鎖交により三相交流電力を発生させる部位であり、磁性体である電機子鉄心（固定子鉄心）と、電機子鉄心に装着された三相の電機子巻線（固定子巻線）とを備えている。界磁は、電動発電機４を電動機あるいは発電機として駆動する時、界磁磁束を発生させる部位であり、磁性体である界磁鉄心（回転子鉄心）と、界磁鉄心に装着された永久磁石とを備えている。
【００２３】
電動発電機４としては、電機子巻線に供給された三相交流電力により形成されて同期速度で回転する回転磁界と、巻線の励磁による磁束との磁気的な作用に基づいて、回転動力を発生する巻線界磁式三相交流同期回転電機、あるいは三相交流誘導回転電機などを採用してもよい。巻線界磁式三相交流同期回転電機の場合、電機子の構成は永久磁石界磁式三相交流同期回転電機と基本的に同じである。一方、界磁の構成は異なっており、磁性体である界磁鉄心に界磁巻線（回転子巻線）を巻く構成になっている。なお、巻線界磁式三相交流同期回転電機では、界磁巻線が巻かれた界磁鉄心に永久磁石を装着し、巻線による磁束の漏れを抑える場合もある。界磁巻線は外部電源から界磁電流の供給を受けて励磁されることにより磁束を発生する。
【００２４】
電動発電機４には変速機８，デファレンシャルギア９を介して駆動輪５の車軸１０が機械的に接続されている。変速機８は、電動発電機４から出力された回転動力を変速してデファレンシャルギア９に伝達する。デファレンシャルギア９は、変速機８から出力された回転動力を左右の車軸１０に伝達する。電動発電機４および変速機８は一体のユニットで構成されていてもよい。変速機８とデファレンシャルギア９との間はプロペラシャフトにより機械的に接続されている。
【００２５】
蓄電装置１０００は、電動発電機４が回生時に発生した電力および電動発電機３が発生した電力を電動発電機４の駆動用電力として充電し、電動発電機４の駆動時、この駆動に必要な電力を放電する駆動用車載電源であり、高電圧、例えば６００ｖ以上の定格電圧を有するように、数百本のリチウムイオン電池により構成されたバッテリシステムである。なお、蓄電装置１０００の詳細な構成については後述する。
【００２６】
蓄電装置１０００には、電動発電機４および電動発電機３の他に、車載補機（たとえばパワーステアリング装置，エアーブレーキ）に動力を供給する電動アクチュエータ、蓄電装置１０００よりも定格電圧が低く、車内電装品（たとえばライト，オーディオ、車載電子制御装置）に駆動電力を供給する電装用電源である低圧バッテリなどがＤＣ／ＤＣコンバータを介して電気的に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータは、蓄電装置１０００の出力電圧を降圧して電動アクチュエータや低圧バッテリなどに供給したり、低圧バッテリの出力電圧を昇圧して蓄電装置１０００などに供給したりする昇降圧装置であり、蓄電装置１０００と同じ筐体内に収納されている場合もある。低圧バッテリには定格電圧２４ｖの鉛バッテリを用いている。低圧バッテリとしては、同じ定格電圧を有するリチウムイオンバッテリあるいはニッケル水素バッテリを用いてもよい。
【００２７】
電動発電機４，第１および第２電力変換装置６，７，電動発電機３，エンジン２および変速機８は、車両の床下のデファレンシャルギア９の近傍に配置されている。蓄電装置１０００は、ノンステップ式あるいは低床式のハイブリッドバス、ハイブリッド電車の場合には、車両の屋根に設けられた収納部に配置される。この場合、収納部は、屋根から上方に突起するように形成される。また、蓄電装置１０００は、ステップ付きの高床式のハイブリッドバス、ハイブリッドトラックの場合には、車両の床下かつ第１および第２電力変換装置６，７の近傍に配置される。第１および第２電力変換装置６，７の近傍に蓄電装置１０００を設けることにより、第１および第２電力変換装置６，７と蓄電装置１０００との間の電気配線長を短くでき、インダクタンスを低減できる。
【００２８】
ハイブリッド自動車１の力行時（発進、加速、通常走行など）、モータ制御装置１１に正のトルク指令が与えられて第２電力変換装置７の作動が制御されると、蓄電装置１０００に蓄電された直流電力は第２電力変換装置７により三相交流電力に変換されて電動発電機４に供給される。これにより、電動発電機４が駆動されて回転動力が発生する。発生した回転動力は変速機８およびデファレンシャルギア９を介して車軸１０に伝達され、駆動輪５を駆動する。この駆動により、蓄電装置１０００の蓄電量が減少した場合にはエンジン２の作動によって電動発電機３を駆動し、三相交流電力を発生させる。発生した三相交流電力は第１電力変換装置６によって直流電力に変換され、蓄電装置１０００に充電される。
【００２９】
ハイブリッド自動車１の回生時（減速、制動など）、モータ制御装置１１に負のトルク指令が与えられて第２電力変換装置７の作動が制御されると、駆動輪５の回転動力により駆動される電動発電機２から発生した三相交流電力は直流電力に変換されて蓄電装置１０００に供給される。これにより、変換された直流電力は蓄電装置１０００に充電される。
【００３０】
モータ制御装置１１は、上位制御装置から出力されたトルク指令値から電流指令値を演算するとともに、電流指令値と、電動電動発電機３と第２電力変換装置７との間を流れる実電流との差分に基づいて電圧指令値を演算し、この演算された電圧指令値に基づいてＰＷＭ（パルス幅変調）信号を発生させ、そのＰＷＭ信号を第１および第２電力変換装置６，７に出力する。
【００３１】
《蓄電装置１０００の全体構成》
図２は蓄電装置１０００の全体構成を示す。蓄電装置１０００は、前述したように、電動発電機４を駆動するための車載電源であり、第２電力変換装置７を介して電動発電機４（電機子１２）に電気的に接続され、第２電力変換装置７によって充放電が制御される。蓄電装置１０００は、大別すると、統括バッテリ制御装置（上位バッテリ制御装置）１００、４個のモジュール電池セット２００，３００，４００，５００の直並列接続体から構成された電池モジュール部、および電池モジュール部と正負極端子６００．６１０との間の電気的な接続を制御するための第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１部から構成されている。符号１３は複数の永久磁石を備えた界磁を示す。
【００３２】
第２電力変換装置７は、前述した電力変換（直流電力を三相交流電力に変換あるいは三相交流電力を直流電力に変換）をスイッチング半導体素子の作動（オン・オフ）によって制御する電子機器であり、パワーモジュール１４と、ドライバー装置１５とを備えている。
【００３３】
パワーモジュール１４は、前述した電力変換回路を構成する部位であり、蓄電装置１０００の筐体に設けられた正負極端子６００．６１０に第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１部を介して直流正負極側が電気的に接続され、ドライバー装置１５から出力された６アーム分（６つのスイッチング半導体素子分）の駆動信号によりスイッチング（オン・オフ）動作し、電池モジュール部から出力された直流電力を三相交流電力に変換して電動発電機４に出力する、あるいは電動発電機４から出力された三相交流電力を直流電力に変換して蓄電装置１０００に出力する。
【００３４】
ドライバー装置１５は、モータ制御装置１１から出力された指令信号（ＰＷＭ信号）に基づいて、パワーモジュール１４を作動させるための駆動信号を生成し、この生成された駆動信号を六つのスイッチング半導体素子のゲート電極に出力する。六つのスイッチング半導体素子は、ドライバー装置１５から出力された駆動信号に基づいてオン・オフする。
【００３５】
電池モジュール部は、４個のモジュール電池セット２００，３００，４００，５００が電気的に直並列に接続されて構成された蓄電部であり、第１電池モジュールブロックと第２電池モジュールブロックとを備えている。第１電池モジュールブロックは、２個のモジュール電池セット２００，３００が電気的に直列に接続されて構成されている。第２電池モジュールブロックも同様に、２個のモジュール電池セット４００，５００が電気的に直列に接続されて構成されている。第１電池モジュールブロックと第２電池モジュールブロックの両者は電気的に並列に接続されている。
【００３６】
第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１部は、第１電池モジュールブロックの正極側と正極端子６００との設けられてそれらに電気的に接続された第１正極側メインコンタクタ８００、第１電池モジュールブロックの負極側と負極端子６１０との設けられてそれらに電気的に接続された第１負極側メインコンタクタ８１０、第２電池モジュールブロックの正極側と正極端子６００との設けられてそれらに電気的に接続された第２正極側メインコンタクタ８０１、および第２電池モジュールブロックの負極側と負極端子６１０との設けられてそれらに電気的に接続された第２負極側メインコンタクタ８１１を備えている。それらのコンタクタの開閉は、上位制御装置から出力された開閉指令信号に基づいて統括バッテリ制御装置１００が制御する。
【００３７】
モジュール電池セット２００は、単位電池モジュール２１０、および単位電池モジュール２１０の状態を管理および制御するためのモジュール電池セット制御装置を備えている。
【００３８】
なお、モジュール電池セット３００，４００，５００はモジュール電池セット２００と同じ構成である。これ以降のモジュール電池セットの個々の構成の説明においては、代表して、モジュール電池セット２００の構成についてのみ説明する。このため、モジュール電池セット３００，４００，５００のモジュール電池セット２００と同じ構成には、モジュール電池セット２００に付した３桁あるいは４桁の符号のうち、下２桁あるいは下３桁を同じ符号としている。先頭の桁の符号は、どのモジュール電池セットかを示す識別符号になっている。
【００３９】
単位電池モジュール２１０は二つの単位電池ブロック（あるいは単位電池パック）、すなわち高電位側単位電池ブロック２１１および低電位側単位電池ブロック２１２を電気的に直列に接続したものから構成されている。各単位電池ブロックには組電池が収納されている。各組電池は、複数のリチウム単電池（リチウムセル）を電気的に直列に接続したものから構成されている。
【００４０】
モジュール電池セット制御装置は、統括バッテリ制御装置１００に対して下位に相当する下位バッテリ制御装置２２０、および下位バッテリ制御装置２２０に対して下位に相当するセル制御装置２３０から構成されている。
【００４１】
下位バッテリ制御装置２２０は、単位電池モジュール２１０の状態を管理および制御するとともに、統括バッテリ制御装置１００に単位電池モジュール２１０の状態などを通知するためのものである。単位電池モジュール２１０の状態の管理および制御には、単位電池モジュール２１０の総電圧、総電流、温度などの計測、単位電池モジュール２１０の蓄電状態（ＳＯＣ）、劣化状態（ＳＯＨ）などの演算、セル制御装置２３０に対する指令の出力などがある。
【００４２】
単位電池モジュール２１０の充放電電流は、高電位側単位電池ブロック２１１と低電位側単位電池ブロック２１２との間に電気的に直列に接続された電流センサ２５０からの出力信号に基づいて下位バッテリ制御装置２２０が検出する。単位電池モジュール２１０の総電圧は、単位電池モジュール２１０の正負極間に電気的に並列に接続された電圧センサ２６０の出力信号に基づいて下位バッテリ制御装置２２０が検出する。単位電池モジュール２１０の温度は、高電位側単位電池ブロック２１１および低電位側単位電池ブロック２１２のそれぞれに設けられた複数の温度センサ２７０の出力信号に基づいて下位バッテリ制御装置２２０が検出する。各下位バッテリコントローラによって検出された総電圧、充放電電流、温度は統括バッテリ制御装置１００に情報伝達される。
【００４３】
セル制御装置２３０は、下位バッテリ制御装置２２０からの指令によって複数のリチウム単電池の状態を管理および制御するためのものであり、複数の集積回路（ＩＣ）によって構成されている。複数のリチウム単電池の状態の管理および制御には、各リチウム単電池の電圧の計測、各リチウム単電池の蓄電量の調整などがある。各集積回路は、対応する複数のリチウム単電池が決められており、対応する複数のリチウム単電池に対して状態の管理および制御を行う。
【００４４】
下位バッテリ制御装置２２０の電源には、車載補機、例えばライトやオーディオ機器などの電源として搭載された補機用バッテリ（大型の自動車の場合、公称出力電圧１２ｖのバッテリを2個直列に接続した２４ｖのバッテリ）を用いている。このため、下位バッテリ制御装置２２０には補機用バッテリからの電圧（例えば２４ｖ）が印加されている。下位バッテリ制御装置２２０は、印加された電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ（直流−直流電力変換器）から構成された電源回路によって降圧（例えば５ｖに降圧）し、この降圧された電圧を、下位バッテリ制御装置２２０を構成する電子部品に駆動電圧として印加する。これにより、下位バッテリ制御装置２２０を構成する電子部品は作動する。
【００４５】
セル制御装置２３０を構成する集積回路の電源には、対応する複数のリチウム単電池を用いている。このため、セル制御装置２３０と単位電池モジュール２１０の両者は接続線（電圧検出線ともいい、図示省略）を介して電気的に接続されている。各集積回路には、対応する複数のリチウム単電池の最高電位の電圧が接続線を介して印加されている。各集積回路は、印加された電圧を電源回路によって降圧（例えば５ｖに降圧）し、これを動作電源として用いる。
【００４６】
統括バッテリ制御装置１００は、電池モジュール部を構成する４個のモジュール電池セット２００，３００，４００，５００のそれぞれと並列に通信を実施して４個のモジュール電池セット２００，３００，４００，５００のそれぞれの充電状態や動作状態などを監視するとともに、４個のモジュール電池セット２００，３００，４００，５００のそれぞれの充電状態の調整や異常検出などを行う電子回路装置であり、マイクロコンピュータを含む複数の電子回路部品が回路基板に実装されることにより構成されている。また、統括バッテリ制御装置１００は、上位制御装置からの指令信号に基づいて第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１部の開閉を制御する。さらに、統括バッテリ制御装置１００は、上位制御装置と通信を実施し、電池モジュール部から供給できるあるいは電池モジュール部で受け入れられる許容充放電電力あるいは許容充放電電流の情報や異常検知結果、電池モジュール部の充電状態の情報などを上位制御装置に出力するとともに、イグニションキースイッチの作動に基づく起動信号や第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１部を開閉するための指令信号などを入力する。上位制御装置は、モータ制御装置１１、さらにはその上位の車両制御装置などを示す。
【００４７】
また、統括バッテリ制御装置１００はリーク検出器１１０を備えている。リーク検出器１１０は第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１部とパワーモジュール１４との間に設けられ、電池モジュール部と車体アースとの間におけるリークの有無を検出するための電気回路であり、直流正負極と車体アースとの間に半導体スイッチを介して電気的に接続された抵抗分圧回路を備えている。統括バッテリ制御装置１００は、半導体スイッチを制御して抵抗分圧回路を直流正負極と車体アースとの間に電気的に接続するとともに、その接続によって抵抗分圧回路から得られる電圧情報を読み込み、電池モジュール部と車体アースとの間におけるリークの有無を判断する。リークが有る場合、統括バッテリ制御装置１００は、その旨を上位制御装置に通知するとともに、運転席の警告灯の点灯や音声通知によって運転者に警告を発する。これにより、必要な安全措置を講じた状態で車両を安全に駆動させることができるとともに、サービスセンタにおける早期点検・修理を運転者に促すことができる。
【００４８】
さらに、統括バッテリ制御装置１００は、電池モジュール部の正極側に電気的に直列に接続された電流センサ１２０の出力信号、および電池モジュール部の正負極間に電気的に並列に接続された電圧センサ１３０の出力信号に基づいて、電池モジュール部全体の電圧および電流を検出する。
【００４９】
電圧センサ１３０は、電池モジュール部の正極端子６００と負極端子６１０との間に接続された電池モジュール部全体の総電圧を交流に変換する交流変換器、電池モジュール部の高電圧を絶縁するためのトランス、トランスの出力側の電圧を分圧する分圧抵抗、分圧抵抗で分圧された電圧を交流電圧から直流電圧に変換する直流変換器、ＯＰアンプと抵抗で構成され直流変換器で変換された直流電圧を把握するための差動増幅器、差動増幅器から出力されたアナログ電圧をデジタル電圧に変換するＡ／Ｄコンバータなどで構成されており、Ａ／Ｄコンバータの出力端子が統括バッテリ制御装置１００に接続されている。したがって、統括バッテリ制御装置１００は電池モジュール部全体の総電圧をデジタル値で取り込むことができる。
【００５０】
電流センサ１２０は、ホール素子と、ホール素子から出力される電流検出信号を増幅するＯＰアンプと、ＯＰアンプから出力されたアナログ電圧をデジタル電圧に変換するＡ／Ｄコンバータなどで構成されており、Ａ／Ｄコンバータの出力端子が統括バッテリ制御装置１００に接続されている。したがって、統括バッテリ制御装置１００は電池モジュール部全体の充放電電流をデジタル値で取り込むことができる。なお、電流センサ１２０として、ホール素子の代わりにシャント抵抗器と、シャント抵抗から出力されたアナログ電圧をデジタル電圧に変換するＡ／Ｄコンバータとで構成し、Ａ／Ｄコンバータの出力端子を統括バッテリ制御装置１００に接続してもよい。
【００５１】
統括バッテリ制御装置１００には、前述したように、イグニションキースイッチから出力された信号が入力されている。イグニションキースイッチから出力された信号は蓄電装置１０００の起動および停止の合図になる。
【００５２】
イグニションキースイッチがオンになると、統括バッテリ制御装置１００では、イグニションキースイッチからの出力信号に基づいて電源回路が動作し、複数の電子回路部品に対して電源回路から駆動電圧が印加される。これにより、複数の電子回路部品が動作し、統括バッテリ制御装置１００が起動する。統括バッテリ制御装置１００が起動すると、各下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０に対してパラレルに統括バッテリ制御装置１００から起動信号が出力される。各下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０では、起動信号に基づいて電源回路が動作し、複数の電子回路部品に対して電源回路から駆動電圧が印加される。これにより、複数の電子回路部品が動作し、各下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０が起動する。
【００５３】
各下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０が起動すると、対応するセル制御装置２３０、３３０，４３０，５３０に対して下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０から起動信号が出力される。セル制御装置２３０、３３０，４３０，５３０では、起動指令に基づいて複数の集積回路の電源回路が順次動作する。これにより、複数の集積回路が順次起動し、セル制御装置２３０、３３０，４３０，５３０が起動する。セル制御装置２３０、３３０，４３０，５３０の起動後、各モジュール電池セット２００，３００，４００，５００では、所定の初期処理が実行され、蓄電装置１０００の起動が完了する。上位制御装置への完了報告は統括バッテリ制御装置１００から出力される。
【００５４】
所定の初期処理としては、例えば各リチウム単電池の電圧の測定、異常診断、単位電池モジュール２１０、３１０，４１０，５１０全体の電圧、電流、温度の測定、単位電池モジュール２１０、３１０，４１０，５１０の蓄電状態、劣化状態の演算などがある。
【００５５】
イグニションキースイッチがオフになると、統括バッテリ制御装置１００から各下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０に対してパラレルに停止信号が出力される。各下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０は、停止信号を受けると、対応するセル制御装置２３０、３３０，４３０，５３０に対して停止信号を出力する。これにより、各モジュール電池セット２００，３００，４００，５００では、所定の終了処理が実行される。所定の終了処理が終了すると、まず、セル制御装置２３０、３３０，４３０，５３０の各集積回路の電源回路がオフする。これにより、セル制御装置２３０、３３０，４３０，５３０が停止する。対応するセル制御装置２３０、３３０，４３０，５３０が停止し、セル制御装置２３０、３３０，４３０，５３０との間において通信ができなくなると、各下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０の電源回路の動作が停止し、複数の電子回路部品の動作が停止する。これにより、各下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０が停止する。各下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０が停止し、各下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０との間において通信ができなくなると、統括バッテリ制御装置１００の電源回路の動作が停止し、複数の電子回路部品の動作が停止する。これにより、統括バッテリ制御装置１００が停止し、蓄電装置１０００が停止する。
【００５６】
所定の終了処理としては、例えば各リチウム単電池の電圧の測定、各リチウム単電池の蓄電量の調整などがある。
【００５７】
統括バッテリ制御装置１００とモータ制御装置１１などの上位制御装置との間の情報伝達、および統括バッテリ制御装置１００と各下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０との間の情報伝達には、車載ローカルエリアネットワークによる通信を用いている。下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０と、対応するセル制御装置２３０、３３０，４３０，５３０との間の情報伝達にはＬＩＮ通信を用いている。
【００５８】
第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１部による電気的な導通および遮断は、モータ制御装置１１から出力された指令信号を受けて統括バッテリ制御装置１００が制御する。モータ制御装置１１は、車載電機システムの起動時には、蓄電装置１０００の起動完了の通知を統括バッテリ制御装置１００から受けることにより、統括バッテリ制御装置１００に対して第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１部の導通の指令信号を出力する。統括バッテリ制御装置１００は指令信号に基づいて第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１部の動作電源に対して駆動信号を出力し、第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１部が導通するように制御する。また、モータ制御装置１１は、車載電機システムの停止時および車載電機システムの異常時には、イグニションキースイッチからオフの出力信号あるいは異常信号を受けることにより、統括バッテリ制御装置１００に対して第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１部の遮断の指令信号を出力する。統括バッテリ制御装置１００は指令信号に基づいて第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１部の動作電源に対して駆動信号出力し、第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１部が導通するように制御する。第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１部に対して遮断の指令信号を出力し、第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１部が遮断するように制御する。
【００５９】
車載電機システムの起動時にあたっては、まず、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０、８１１が投入される。次に、正極側メインコンタクタ８００、８０１が投入される。これにより、電池モジュール部から正極側メインコンタクタ８００、８０１を介してパワーモジュール１４に主電流が供給される。
【００６０】
なお、統括バッテリ制御装置１００、下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０、セル制御装置２３０、３３０，４３０，５３０の各制御装置で扱う情報をまとめておくことにする。
【００６１】
セル制御装置２３０、３３０，４３０，５３０は、各リチウム単電池の電圧を検出し、この検出された電圧を、対応する下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０に情報伝達する。また、セル制御装置２３０、３３０，４３０，５３０は、リチウム単電池あるいは自己の内部回路に異常がある時には、異常フラグおよび異常内容を、対応する下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０に情報伝達する。
【００６２】
下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０は、対応するセル制御装置２３０、３３０，４３０，５３０から情報伝達された各リチウム単電池の電圧、電圧センサ２６０、３６０，４６０，５６０から伝達された電圧検出値、電流センサ２５０、３５０，４５０，５５０から伝達された電流検出値、単位電池モジュール２１０、３１０，４１０，５１０の内部に設けられた複数の温度センサ２７０，３７０，４７０，５７０（例えばサーミスタ）から伝達された温度検出値を入力情報とするとともに、予め記憶されているリチウム単電池の初期情報および入力情報に基づいて、対応する単位電池モジュール２１０、３１０，４１０，５１０の蓄電量（ＳＯＣ）、劣化状態（ＳＯＨ）、充放電許容電流、総電圧、充放電電流、温度の最大最小値、セル電圧の最大最小値を演算あるいは検出し、それらを統括バッテリ制御装置１００に情報伝達する。
【００６３】
統括バッテリ制御装置１００は、各下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０から情報伝達された蓄電量（ＳＯＣ）、劣化状態（ＳＯＨ）、充放電許容電流、総電圧、充放電電流、温度の最大最小値、セル電圧の最大最小値を入力情報とするとともに、入力情報に基づいて、電池モジュール部の蓄電量（ＳＯＣ）、充放電電流抑制率あるいは許容充放電電力若しくは許容充放電電流、温度、リチウム単電池電圧、劣化状態（ＳＯＨ）を演算し、それらを上位制御装置に情報伝達する。
【００６４】
ここで、電池モジュール部の蓄電量（ＳＯＣ）は、各下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０から情報伝達された各単位電池モジュール２１０、３１０，４１０，５１０の蓄電量（ＳＯＣ）の平均値である。電池モジュール部の充放電電流抑制率あるいは許容充放電電力若しくは許容充放電電流は、各下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０から情報伝達された充放電許容電流、セル電圧の最大最小値、演算された電池モジュール部の蓄電量（ＳＯＣ）などの情報に基づいて演算される。電池モジュール部の温度は、各下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０から情報伝達された各単位電池モジュール２１０、３１０，４１０，５１０の最高値および最低値である。電池モジュール部のセル電圧は、各下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０から情報伝達された各単位電池モジュール２１０、３１０，４１０，５１０のセル電圧のうちの最高値および最低値である。電池モジュール部の劣化状態（ＳＯＨ）は、各下位バッテリ制御装置２２０、３２０，４２０，５２０から情報伝達された各単位電池モジュール２１０、３１０，４１０，５１０の劣化状態（ＳＯＨ）のうちの最高値および最低値である。
【００６５】
また、統括バッテリ制御装置１００は、モジュール電池セット３００〜５００のいずれかのセンサに異常が生じ場合、直ちに蓄電装置１０００を停止させることなく、異常なモジュール電池セットのセンサの情報として、その異常なモジュール電池セットと電気的に相関関係にある他の健全なモジュール電池セットのセンサの情報を代用して、前述した制御を継続し、電源としての機能が直ちに損なわれないようにしている。この詳細な制御方法については、蓄電装置１０００のハード的構成を説明した後に説明することとする。
【００６６】
《モジュール電池セット制御装置の構成》
次に、図３を用いて、モジュール電池セット制御装置について説明する。
【００６７】
モジュール電池セット制御装置のうち、下位バッテリ制御装置２２０は、マイクロコンピュータ２２１（以下、「マイコン２２１」と略称する）を含む複数の電子回路部品により構成されている。それらの電子回路部品は回路基板２２２に実装され、対応する単位電池モジュール２１０とは別体の筐体に収納されている。下位バッテリ制御装置２２０を収納した筐体は、制御用電子回路として、対応する単位電池モジュール２１０の近傍に配置されている。
【００６８】
セル制御装置２３０は、リチウム単電池２１３に電気的に接続された２４個の集積回路（ＩＣ）２３１Ａ〜２３１Ｘを含む複数の電子回路部品により構成されている。それらの電子回路部品は、高電位側単位電池ブロック２１１および低電位側単位電池ブロック２１２に応じて、対応する回路基板２３２，２３３に分けられて実装されている。回路基板２３２，２３３は、対応する高電位側単位電池ブロック２１１および低電位側単位電池ブロック２１２の筐体に収納されているとともに、筐体の長手方向一方側端部に配置されている。
【００６９】
また、セル制御装置２３０は複数の抵抗２３４および複数のフォトカプラ２４０などの複数の回路素子を備えている。抵抗２３４は、リチウム単電池２１３の充電量を調整する際に用いられ、リチウム単電池２１３から放出された電流を熱に変換して消費する消費用回路素子であり、各集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘに対して四つ（Ｒ１〜Ｒ４）ずつ設けられている。フォトカプラ２４０は、集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘのうちの最始端にあたる集積回路２３１Ａとマイコン２２１との間、および集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘのうちの最終端にあたる集積回路２３１Ｘとマイコン２２１との間の信号伝送路に設けられたインターフェース回路素子であり、集積回路２３１Ａ，２３１Ｘとマイコン２２１との間において、電位レベルの異なる信号を送受信するための光学的絶縁素子である。
【００７０】
複数のリチウム単電池２１３は各集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘに対応させて複数のグループに割り振られている。本実施例では、高電位側単位電池ブロック２１１の組電池を構成する４８本のリチウム単電池２１３と、および低電位側単位電池ブロック２１２の組電池を構成する４８本のリチウム単電池２１３とを合わせた９６本のリチウム単電池２１３を２４グループに割り振っている。具体的には、電気的に直列に接続された９６本のリチウム単電池２１３をその接続順にしたがって電位的に上位から順番に４つずつに区切り、２４グループを構成している。すなわち電位的に１番目のリチウム単電池２１３から電位的に４番目のリチウム単電池２１３までの電気的に直列に接続されたリチウム単電池群を第１グループ、電位的に５番目のリチウム単電池２１３から電位的に８番目のリチウム単電池２１３までの電気的に直列に接続されたリチウム単電池群を第２グループ、・・・、電位的に８９番目のリチウム単電池２１３から電位的に９２番目のリチウム単電池２１３までの電気的に直列に接続されたリチウム単電池群を第２３グループ、電位的に９３番目のリチウム単電池２１３から電位的に９６番目のリチウム単電池２１３までの電気的に直列に接続されたリチウム単電池群を第２４グループというように、９６本のリチウム単電池２１３をグループ分けしている。
【００７１】
なお、本実施例では、各電池ブロック毎に複数のリチウム単電池２１３を１２グループに分けた場合を例に挙げて説明するが、グループの分け方としては、９６本のリチウム単電池２１３を６本ずつ、１６グループに分けてもよい。
【００７２】
集積回路２３１Ａには、接続線２３５および基板配線２３６を介して、第１グループを構成する４つのリチウム単電池２１３（ＢＣ１〜ＢＣ４）のそれぞれの正極側および負極側が電気的に接続されている。これにより、集積回路２３１Ａには、接続線２３５および基板配線２３６を介して、第１グループを構成する４つのリチウム単電池２１３のそれぞれの端子電圧に基づくアナログ信号が取り込まれる。集積回路２３１Ａは、アナログデジタル変換器を備えており、取り込まれたアナログ信号を順次、デジタル信号に変換し、第１グループを構成する４つのリチウム単電池２１３の端子電圧を検出する。集積回路２３１Ｂ〜２３１Ｘも集積回路２３１Ａの場合と同様に、接続線２３５および基板配線２３６を介して、対応するグループを構成する４つのリチウム単電池２１３のそれぞれの正極側および負極側に電気的に接続され、対応するグループを構成する４つのリチウム単電池２１３のそれぞれの端子電圧を取り込んで検出する。
【００７３】
第１グループを構成する４つのリチウム単電池２１３のそれぞれの正極側と負極側との間（端子間）には、抵抗２３４（Ｒ１〜Ｒ４）と、集積回路２３１Ａに内蔵されたスイッチング半導体素子とを電気的に直列に接続したバイパス直列回路が、接続線２３５および基板配線２３６を介して、電気的に並列に接続されている。他のグループも、第１グループの場合と同様に、リチウム単電池２１３の正極側と負極側との間にバイパス直列回路が電気的に並列に接続されている。
【００７４】
集積回路２３１Ａは、下位バッテリ制御装置２２０から出力された充電状態調整指令に基づいて、スイッチング半導体素子を所定時間、個別に導通させ、第１グループを構成する４つのリチウム単電池２１３の正極側と負極側との間にバイパス直列回路を個別に電気的に並列に接続させる。これにより、バイパス直列回路が電気的に並列に接続されたリチウム単電池２１３は放電し、充電状態ＳＯＣ（State Of Charge）が調整される。集積回路２３１Ｂ〜２３１Ｘも集積回路２３１Ａの場合と同様に、対応するグループを構成する４つのリチウム単電池２１３に電気的に並列に接続されたバイパス直列回路のスイッチング半導体素子の導通を個別に制御して、対応するグループを構成する４つのリチウム単電池２１３の充電状態ＳＯＣを個別に調整する。
【００７５】
以上のように、集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘによって、対応するグループを構成する４つのリチウム単電池２１３に電気的に並列に接続されたバイパス直列回路のスイッチング半導体素子の導通を個別に制御し、各グループを構成する４つのリチウム単電池２１３の充電状態ＳＯＣを個別に調整すれば、全グループのリチウム単電池２１３の充電状態ＳＯＣを均一にでき、リチウム単電池２１３の過充電などを抑制できる。
【００７６】
集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘは、対応するグループを構成する４つのリチウム単電池２１３の異常状態を検出する。異常状態には過充電および過放電がある。過充電および過放電は、各集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘにおいて、対応するグループを構成する４つのリチウム単電池２１３の端子電圧の検出値と、過充電閾値および過放電閾値のそれぞれとを比較することにより検出する。過充電は端子電圧の検出値が過充電閾値を越えた場合に、過放電は端子電圧の検出値が過放電閾値を下回った場合にそれぞれ判断される。また、集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘは、自己の内部回路の異常、例えば充電状態の調整に用いられるスイッチング半導体素子の異常、温度異常などを自己診断する。
【００７７】
このように、集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘはいずれも同じ機能、すなわち対応するグループの４つのリチウム単電池２１３（ＢＣ１〜ＢＣ４）の端子電圧検出、充電状態の調整、異常状態の検出、および自己の内部回路の異常診断を実行するように、同じ内部回路により構成されている。
【００７８】
集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘのそれぞれの一辺側には、単位電池モジュール２１０側と電気的に接続される複数の端子が設けられている。複数の端子としては、電源端子（Ｖｃｃ）、電圧端子（Ｖ１〜Ｖ４，ＧＮＤ）、およびバイパス端子（Ｂ１〜Ｂ４）を備えている。電圧端子（Ｖ１〜Ｖ４，ＧＮＤ）には、接続線２３５に電気的に接続される基板配線２３６が電気的に接続されている。バイパス端子（Ｂ１〜Ｂ４）には抵抗２３４のスイッチング半導体素子側が基板配線２３６を介して電気的に接続されている。抵抗２３４のスイッチング半導体素子側とは反対側は、基板配線２３６を介して電圧端子に電気的に接続された基板配線２３６に電気的に接続されている。電源端子（Ｖｃｃ）には、電圧端子Ｖ１（最も高電位側のリチウム単電池２１３の正極側に電気的に接続される電圧端子）に電気的に接続された基板配線２３６に電気的に接続されている。
【００７９】
電圧端子（Ｖ１〜Ｖ４，ＧＮＤ）およびバイパス端子（Ｂ１〜Ｂ４）の両者は、電気的に接続されるリチウム単電池２１３の電位的の順にしたがって交互に配置されている。これにより、集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘのそれぞれと接続線２３５との電気的な接続回路を簡単に構成できる。
【００８０】
電圧端子ＧＮＤには、対応するグループを構成する４つのリチウム単電池２１３のうちの最低電位のリチウム単電池ＢＣ４の負極側に電気的に接続されている。これにより、各集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘは、対応するグループの最低電位を基準電位として動作する。このように、各集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘの基準電位が異なっていれば、単位電池モジュール２１０から各集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘに印加される電圧の差を小さくすることができるので、集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘの耐圧をより小さくできるとともに、安全性や信頼性をより向上させることができる。
【００８１】
電源端子Ｖｃｃには、応するグループを構成する４つのリチウム単電池２１３のうちの最高電位のリチウム単電池ＢＣ１の正極側に電気的に接続されている。これにより、各集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘは、対応するグループの最高電位の電圧から、内部回路を動作させるための電圧（例えば５ｖ）を発生させている。このように、各集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘの内部回路の動作電圧を、対応するグループの最高電位の電圧から発生させるようになっていれば、対応するグループを構成する４つのリチウム単電池２１３から消費される電力を均等にでき、対応するグループを構成する４つのリチウム単電池２１３の充電状態ＳＯＣが不均衡になることを抑制できる。
【００８２】
集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘのそれぞれの他辺側（電圧系端子が設けられた一辺側に対向する辺側）には通信系の複数の端子が設けられている。複数の端子としては、通信コマンド信号を送受信するための通信コマンド信号用送受信端子（ＴＸ，ＲＸ）、および異常信号や異常テスト信号を送受信するための異常信号用送受信端子（ＦＦＯ，ＦＦＩ）を備えている。
【００８３】
集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘの通信コマンド信号用送受信端子（ＴＸ，ＲＸ）は、対応するグループの電位の順にしたがって非絶縁状態で電気的に直列に接続されている。すなわち集積回路２３１Ａ（上位電位の集積回路）の通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ）と、集積回路２３１Ｂ（下位電位の集積回路であって、上位電位の集積回路に対して電位的に次の電位の集積回路）の通信コマンド信号用受信端子（ＲＸ）とを非絶縁状態で電気的に直列に接続し、集積回路２３１Ｂの通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ）と、集積回路２３１Ｃの通信コマンド信号用受信端子（ＲＸ）とを非絶縁状態で電気的に直列に接続し、・・・、集積回路２３１ｄの通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ）と、集積回路２３１Ｘの通信コマンド信号用受信端子（ＲＸ）とを非絶縁状態で電気的に直列に接続する、というように、通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ）と通信コマンド信号用受信端子（ＲＸ）とを非絶縁状態で電気的に直列に接続している。このような接続方式を本実施例ではディジーチェーン接続方式と呼ぶ。
【００８４】
集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘの異常信号用送受信端子（ＦＦＯ，ＦＦＩ）も通信コマンド信号用送受信端子（ＴＸ，ＲＸ）と同様の接続関係にあり、対応するグループの電位の順にしたがって非絶縁状態で電気的に直列に接続されている。すなわち上位電位の集積回路の異常信号用送信端子（ＦＦＯ）と、上位電位の集積回路に対して電位的に次の電位となる下位電位の集積回路の異常信号用受信端子（ＦＦＩ）とを非絶縁状態で電気的に直列に接続している。
【００８５】
複数のリチウム単電池２１３の最高電位のグループに対応する集積回路２３１Ａの通信コマンド信号用受信端子（ＲＸ）にはフォトカプラ２４０ａ（ＰＨ１）の受光側が電気的に接続されている。フォトカプラ２４０ａの発光側にはマイコン２２１の通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ）が電気的に接続されている。また、複数のリチウム単電池２１３の最低電位のグループに対応する集積回路２３１Ｘの通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ）にはフォトカプラ２４０ｃ（ＰＨ３）の発光側が電気的に接続されている。フォトカプラ２４０ｃの受光側にはマイコン２２１の通信コマンド信号用受信端子（ＲＸ）が電気的に接続されている。それらの接続により、セル制御装置２３０と下位バッテリ制御装置２２０との間には、それらの間において電気的に絶縁されるとともに、マイコン２２１からフォトカプラ２４０ａ→集積回路２３１Ａ→・・・→集積回路２３１Ｘ→フォトカプラ２４０ｃを順番に経由してマイコン２２１に至る通信コマンド信号用ループ伝送路２３７が形成される。そのループ伝送路２３７はシリアル伝送路である。
【００８６】
通信コマンド信号用ループ伝送路２３７には、マイコン２２１から出力された通信コマンド信号が伝送される。通信コマンド信号は、通信（制御）内容を示すデータ領域など、複数の領域が設けられた複数バイトの信号であり、上述の伝送順にしたがってループ状に伝送される。
【００８７】
マイコン２２１から集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘに通信コマンド信号用ループ伝送路２３７を介して出力される通信コマンド信号には、リチウム単電池２１３の検出された端子電圧を要求するための要求信号、リチウム単電池２１３の充電状態を調整させるための指令信号、各集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘをスリープ状態からウエイクアップ状態、すなわち起動させるための起動信号、各集積回路２３１Ａ〜２３１Xをウエイクアップ状態からスリープ状態、すなわち動作を停止させるための停止信号、各集積回路２３１Ａ〜２３１Xの通信用のアドレスを設定するためのアドレス設定信号、各集積回路２３１Ａ〜２３１Xの異常状態を確認するための異常確認信号などが含まれている。
【００８８】
なお、本実施例では、通信コマンド信号を集積回路２３１Ａから集積回路２３１Ｘに向かって伝送する場合を例に挙げて説明するが、集積回路２３１Ｘから集積回路２３１Ａに向って伝送するようにしても構わない。
【００８９】
さらに、複数のリチウム単電池２１３の最高電位のグループに対応する集積回路２３１Ａの異常信号用受信端子（ＦＦＩ）にはフォトカプラ２４０ｂ（ＰＨ２）の受光側が電気的に接続されている。フォトカプラ２４０ｂの発行側にはマイコン２２１の異常テスト信号用送信端子（ＦＦＴＥＳＴ）が電気的に接続されている。また、複数のリチウム単電池２１３の最低電位のグループに対応する集積回路２３１Xの異常信号用送信端子（ＦＦＯ）にはフォトカプラ２４０ｄ（ＰＨ４）の発行側が電気的に接続されている。フォトカプラ２４０ｄの受光側にはマイコン２２１の異常信号用受信端子（ＦＦ）が電気的に接続されている。それらの接続により、セル制御装置２３０と下位バッテリ制御装置２２０との間には、それらの間において電気的に絶縁されるとともに、マイコン２２１からフォトカプラ２４０ａ→集積回路２３１Ａ→・・・→集積回路２３１Ｘ→フォトカプラ２４０ｃを順番に経由してマイコン２２１に至る異常信号用ループ伝送路２３８が形成される。そのループ伝送路２３８はシリアル伝送路である。
【００９０】
異常信号用ループ伝送路２３８には、マイコン２２１から出力された異常テスト信号が伝送される。異常テスト信号は、集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘの異常や通信回路の断線などの異常を検出するために伝送される１ビットのＨｉレベル信号であり、上述の伝送順にしたがって伝送される。もし、異常がある場合には、異常テスト信号はＬｏｗレベルの信号としてマイコン２２１に戻ってくる。これにより、マイコン２２１は集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘの異常や通信回路の断線などの異常を検出できる。また、集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘのうちのいずれかにおいて異常を検出した場合、異常信号用ループ伝送路２３８には、異常を検出した集積回路、例えば集積回路２３１Ｃから異常を示す信号が出力される。異常を示す信号は１ビットの信号であり、集積回路２３１ｄ→・・・→集積回路２３１Ｘ→フォトカプラ２４０ｄを順番に経由してマイコン２２１に伝送される。これにより、異常を検出した集積回路からマイコン２２１に対して異常を速やかに通知できる。
【００９１】
なお、本実施例では、異常テスト信号を集積回路２３１Ａから集積回路２３１Ｘに向かって伝送する場合を例に挙げて説明するが、集積回路２３１Ｘから集積回路２３１Ａに向って伝送するようにしても構わない。また、本実施例では、異常を示す信号を、異常を検出した集積回路から、電位的に下位の集積回路に向かって伝送する場合を例に挙げて説明するが、異常を検出した集積回路から、電位的に上位の集積回路に向って伝送するようにしても構わない。
【００９２】
フォトカプラ２４０ａ〜２４４ｄ（ＰＨ１〜ＰＨ４）は、セル制御装置２３０と下位バッテリ制御装置２２０との間において通信コマンド信号用ループ伝送路２３７および異常信号用ループ伝送路２３８を電気的に絶縁するとともに、セル制御装置２３０と下位バッテリ制御装置２２０との間において送受信される信号を光に変換して伝送する。前述したように、セル制御装置２３０および下位バッテリ制御装置２２０はその電源電位および電源電圧が大きく異なる。このため、セル制御装置２３０と下位バッテリ制御装置２２０との間を電気的に接続して信号伝送を実施しようとすると、伝送される信号の電位変換および電圧変換が必要となり、セル制御装置２３０と下位バッテリ制御装置２２０との間のインタフェース回路が大きくかつ高価になり、小型かつ安価な制御装置の提供ができなくなる。そこで、本実施例では、セル制御装置２３０と下位バッテリ制御装置２２０との間の通信をフォトカプラ２４０ａ〜５４４ｄ（ＰＨ１〜ＰＨ４）を用いて実施し、制御装置の小型化および低コスト化を図っている。
【００９３】
また、前述したように、各集積回路２３１Ａ〜２３１X間においてもその電源電位が異なっている。しかし、本実施例では、複数のリチウム単電池２１３の対応するグループの電位順にしたがって集積回路２３１Ａ〜２３１Xを電気的に直列に接続、すなわちディジーチェーン方式により接続しているので、各集積回路２３１Ａ〜２３１X間の信号伝送を電位変換（レベルシフト）によって簡単に実施できる。各集積回路２３１Ａ〜２３１Xは信号受信側に電位変換（レベルシフト）回路を備えている。従って、本実施例では、他回路素子よりも高価なフォトカプラを設けることなく、各集積回路２３１Ａ〜２３１X間の信号伝送を実施できるので、小型かつ安価な制御装置を提供できる。
【００９４】
マイコン２２１は、各種信号を入力し、その入力信号から得られた入力情報に基づいてあるいはその入力情報から演算された演算情報に基づいて、前述した通信コマンド信号をセル制御装置２３０に送信するとともに、上位制御装置（モータ制御装置１１や車両制御装置）に対して信号を出力する。
【００９５】
マイコン２２１に入力される各種信号としては、各集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘから出力された各リチウム単電池２１３の端子電圧信号、集積回路２３１Ａ〜２３１Ｘのうち、異常を検出した集積回路から出力された異常信号、単位電池モジュール２１０の充放電流を検出するための電流センサ２５０から出力された電流センサ信号、単位電池モジュール２１０の総電圧を検出するための電圧センサ２６０から出力された電圧センサ信号、単位電池モジュール２１０の内部に設けられ、組電池の温度を検出するための温度センサ（例えばサーミスタ素子）２７０から出力された温度センサ信号、イグニションキースイッチの動作に基づくオンオフ信号、および上位制御装置（モータ制御装置１１や車両制御装置）から出力された信号などがある。
【００９６】
マイコン２２１から出力される各種信号としては、前述した通信コマンド信号、単位電池モジュール２１０の状態情報（例えば電圧、電流、温度など）に基づいて演算された充放電可能電力、充電状態ＳＯＣ、および劣化状態ＳＯＨ（State Of Health）などの情報に対応する信号、および単位電池モジュール２１０の状態を情報（例えば電圧、電流、温度など）に基づいて演算された結果や異常情報から判定された異常状態情報（例えば過充電、過放電、過温度など）に対応する信号などがある。
【００９７】
それらの出力信号のうち、充放電可能電力、充電状態ＳＯＣ、および劣化状態ＳＯＨなどの情報に対応する信号、および異常状態情報（例えば過充電、過放電、過温度など）に対応する信号は、上位制御装置（モータ制御装置１１や車両制御装置）に対して出力される。
【００９８】
《蓄電装置１０００のハード構成》
次に、図４〜図８を用いて、実際の蓄電装置１０００の構造について説明する。蓄電装置１０００は、４つの直方体形状のモジュール電池セット２００，３００，４００，５００がケーシング（下容器９１０および上蓋（図示省略）から構成された筐体）９００に収容されて構成されている。ケーシング９００（下容器９１０）は直方体形状の収納体である。モジュール電池セット２００，３００，４００，５００は、その長手方向がケーシング９００の短手方向と同方向になるようにして、かつケーシング９００の長手方向中央部に一定のスペースが形成されるようにして、ケーシング９００の長手方向に1列に並べられている。ケーシング９００の長手方向中央部のスペースを挟んでその一方側に配置されたモジュール電池セットは、第１電池モジュールブロックを構成するモジュール電池セット２００，３００（モジュール電池セット２００が中央側）である。また、その他方側に配置されたモジュール電池セットは、第２電池モジュールブロックを構成するモジュール電池セット４００，５００（モジュール電池セット５００が中央側）である。
【００９９】
ケーシング９００（下容器９１０）の短手方向一方側端部には、モジュール電池セット２００，３００，４００，５００の冷却媒体である空気が外部から導入される吸気ダクト９３０が設けられている。ケーシング９００（下容器９１０）の短手方向一方側の側壁の中央部（ケーシング９００の長手方向中央部に設けられたスペースに対応する部位）には、冷却空気を吸気ダクト９３０に導入するための吸気孔（図示省略）が設けられている。ケーシング９００（下容器９１０）の短手方向一方側の側壁の中央部（ケーシング９００の長手方向中央部に設けられたスペースに対応する部位）、かつ吸入孔の上部には、モジュール電池セット２００，３００，４００，５００を冷却し終えた冷却空気をケーシング９００（下容器９１０）内部から外部に導出するための排気孔９２０が設けられている。
【０１００】
ケーシング９００（下容器９１０）の長手方向中央部のスペースには統括バッテリ制御装置１００、下記バッテリ制御装置２２０，３２０，４２０，５２０、正極側第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１ボックス９５０、および負極側第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１ボックス９６０が配置されている。下記バッテリ制御装置２２０，３２０，４２０，５２０は、ケーシング９００（下容器９１０）の中央スペースの短手方向一方側端部に積層配置されている。具体的には下位バッテリ制御装置２２０，３２０が上下２段に積層されてモジュール電池セット２００側に配置され、下位バッテリ制御装置４２０，５２０が上下２段に積層されてモジュール電池セット５００側に配置されている。正極側第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１ボックス９５０および負極側第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１ボックス９６０は、ケーシング９００（下容器９１０）の中央スペースの短手方向他方側端部において、ケーシング９００（下容器９１０）の長手方向に並列に配置されている。負極側第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１ボックス９６０と下位バッテリ制御装置４２０，５２０との間には統括バッテリ制御装置１００が配置されている。このように、本実施例では、ケーシング９００（下容器９１０）の短手方向において、正極側第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１ボックス９５０と下位バッテリ制御装置２２０，３２０の積層体とが列をなすように、負極側第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１ボックス９６０と統括バッテリ制御装置１００と下位バッテリ制御装置４２０，５２０の積層体とが列をなすように、それらをケーシング９００（下容器９１０）の中央スペースに配置している。
【０１０１】
吸気ダクト９３０とモジュール電池セット２００，３００，４００，５００との間には配線ダクト９４０が設けられている。配線ダクト９４０の内部には複数の端子部が設けられている。その複数の端子は、正極側第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１ボックス９５０および負極側第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１ボックス９６０から配線ダクト９４０の内部に延びた正極側強電ケーブル９７０および負極側強電ケーブル９８０、各単位電池モジュール２１０，３１０，４１０，５１０から配線ダクト９４０の内部に延びた正極側および負極側の接続ケーブル９９０を電気的に接続している。これにより、図２に示す電気回路が構成される。
【０１０２】
正極側第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１ボックス９５０では、第１電池モジュールブロック（モジュール電池セット２００，３００が電気的に直列に接続されたもの）の正極側に電気的に接続された正極側強電ケーブル９７０が第１正極側メインコンタクタ８００を介して、第２電池モジュールブロック（モジュール電池セット４００，５００が電気的に直列に接続されたもの）の正極側に電気的に接続された正極側強電ケーブル９７０が第２正極側メインコンタクタ８０１を介して、そだぞれ、正極端子６００に電気的に接続されている。これにより、第１および第２電池モジュールブロックの正極側が電気的に並列に接続される。
【０１０３】
負極側第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１ボックス９６０では、第１電池モジュールブロック（モジュール電池セット２００，３００が電気的に直列に接続されたもの）の負極側に電気的に接続された負極側強電ケーブル９８０が第１負極側メインコンタクタ８１０を介して、第２電池モジュールブロック（モジュール電池セット４００，５００が電気的に直列に接続されたもの）の負極側に電気的に接続された負極側強電ケーブル９８０が第２負極側メインコンタクタ８１１を介して、それぞれ、負極端子６１０に電気的に接続されている。これにより、第１および第２電池モジュールブロックの負極側が電気的に並列に接続される。
【０１０４】
ケーシング９００（下容器９１０）の短手方向他方側の側壁の正極側第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１ボックス９５０と対応する部位には、外方向に向かって延びるように正極端子６００が設けられている。ケーシング９００（下容器９１０）の短手方向他方側の側壁の負極側第１および第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１および第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１ボックス９６０と対応する部位には、外方向に向かって延びるように負極端子６１０が設けられている。正極端子６００および負極端子６１０は互いに同じ高さ位置において平行に配置されている。正極端子６００と負極端子６１０との間には外部通信用のコネクタ７００が設けられている。コネクタ７００にはＣＡＮ用の通信ケーブルのコネクタが接続される。これにより、統括バッテリ制御装置１００と、モータ制御装置１１および車両制御装置との間において情報伝達ができる。
【０１０５】
モジュール電池セット２００は、単位電池モジュール２１０が２つ、すなわち高電位側単位電池ブロック２１１と低電位側単位電池ブロック２１２が上下に一体化されて構成されている。本実施例では、高電位側単位電池モジュール２１１を上段、低電位側単位電池モジュール２１２を下段に配置しているが、その逆であっても構わない。
【０１０６】
単位電池モジュール２１０は、４８個のリチウム単電池２１３を電気的に直列に接続した組電池２１４がモジュールケース２１５（下容器２１５ｂおよび上蓋２１５ａから構成された筐体）に収容されて構成されている。モジュールケース２１５は直方体形状の収納体である。
【０１０７】
モジュール電池セット２００（単位電池モジュール２１０の２段重ね）の長手方向一方側端部には、２つの単位電池モジュール２１０に対して共通に１つの吸気側通気ダクト２９０が付設されている。吸気側通気ダクト２９０の先端部には１つのファンユニット２８０が接続されている。モジュール電池セット２００（単位電池モジュール２１０の２段重ね）の長手方向一方側端部には、２つの単位電池モジュール２１０に対して共通に１つの排気側通気ダクト２９１が付設されている。本実施例では、モジュール電池セット２００に対して１つのファンユニット２８０（吸気用）を設けたが、排気側通気ダクト２９１側にも排気側ファンユニットを設けてもよい。また、本実施例では、モジュール電池セット２００，３００，４００，５００を単位としてファンユニットおよびダクトを設けたが、単位電池モジュール２１０，３１０，４１０，５１０を単位としてファンユニットおよびダクトを設けてもよい。
【０１０８】
モジュールケース２１５の長手方向一方側端部の側壁の下部には吸気口２１６が設けられている。モジュールケース２１５の長手方向他方側端部の側壁の下部には排気口２１７が設けられている（図６参照）。モジュールケース２１５（下容器２１５ｂ）の底面と組電池２１４との間には補強ルーバー２１５ｄが設けられている。補強ルーバー２１５ｄは、モジュールケース２１５（下容器２１５ｂ）の底面と組電池２１４との間に、モジュールケース２１５の内部に導入された冷却空気を組電池２１４の各リチウム単電池２１３間に導くためのダクトを形成するためのものであり、各リチウム単電池２１３間の対応する位置に導入孔２１５ｅが設けられている。導入孔２１５ｅは、吸気口２１６側から排気口２１７に向かうにしたがって開口面積が小さくなり、最も排気口２１７側に位置する開口面積が大きくなるように形成されている。最も吸気口２１６側に位置する導入孔２１５ｅには遮蔽ルーバー２１５ｆが設けられている。
【０１０９】
組電池２１４は２つの単組電池ユニット（第２サブ組立体）２１４ａ，２１４ｂから構成されている。２つの単組電池ユニット（第２サブ組立体）２１４ａ，２１４ｂはそれぞれ、６個の単組電池（第１サブ組立体）２１４ｃから構成されている。
【０１１０】
単組電池（第１サブ組立体）２１４ｃは、４つの円筒型あるいは円柱型のリチウム単電池２１３を１つのグループとする単位として構成されている。４つのリチウム単電池２１３は、その中心軸（正極端子と負極端子との（上面と底面との）対向方向に貫く軸）が平行配置されるように、別な言い方をすれば、互いの周面が対向し合うように、上下左右に２段２列に並列に配置され、中心軸方向両方向から、電気絶縁性の高い樹脂成形品であるホルダ２１４ｄにより挟持されている。上下左右に隣り合うリチウム単電池２１３同士は、ホルダ２１４ｄに面する端子の極性が異なっている。このように、リチウム単電池２１３の周面が互いに対向するように配置することにより、単組電池２１４ｃをコンパクトに構成できる。また、４つのリチウム単電池２１３の外部端子（正極端子および負極端子）が同一方向に規則的に配置されているので、作業性の向上に加え、安全性が維持でき、メンテナンスの観点でも良好である。さらに、車両に搭載された状態での耐震性も向上し、車両の交通事故時での機械的な衝撃に対しても良好である。
【０１１１】
４つのリチウム単電池２１３のホルダ２１４ｄから露出する端子面には、４つのリチウム単電池２１３が電気的に直列に接続されるように、導電性の接続部材である銅製のバスバー２１４ｅが溶接により接合されている。一方のホルダ２１４ｄ側におけるリチウム単電池２１３のバスバー２１４ｅによる接続方向と、他方のホルダ２１４ｂ側におけるリチウム単電池２１３のバスバー２１４ｅによる接続方向は異なっている。他方のホルダ２１４ｂ側においては上下に隣接するリチウム単電池２１３同士がバスバー２１４ｅによって接続されている。一方のホルダ２１４ｄ側においては、下段の隣接するリチウム単電池２１３同士がバスバー２１４ｅによって接続されている。一方のホルダ２１４ｄ側の上段のリチウム単電池２１３はそれぞれ、隣接する他の単組電池２１４ｃのリチウム単電池２１３と電気的に接続される。このため、その２つのリチウム単電池２１３に接合されるバスバー２１４ｅは、他のバスバー２１４ｅとは形状が異なっており、ホルダ２１４ｄの側端部において、隣接する他の単組電池２１４ｃのリチウム単電池２１３に接合されたバスバー２１４ｅと導電性の連結部材２１４ｆを介して接続できるように構成されている。バスバー２１４ｅはインサート成型によりホルダ２１４ｄに埋め込まれている。
【０１１２】
予め決められた特定の単組電池２１４ｃ（本実施例では単組電池２１４ｃ）４つののリチウム単電池２１３には温度センサ２７０が固着されており、その温度センサ２７０から温度検出線が延びている。また、各単組電池２１４ｃからは電圧検出線２３５が延びている。
【０１１３】
リチウム単電池２１３は、正極活物質にリチウムマンガン複酸化物を、負極活物質に非晶質炭素を用いたものであり、公称出力電圧が３．６Ｖ、容量が５．５Ａｈである。なお、リチウム単電池２１３は充電状態が変わると端子電圧が変化する。充電量が減少したときのリチウム単電池２１３の端子電圧は２．５ボルト程度、充電量が増大したときのリチウム単電池２１３の端子電圧は４．３ボルト程度になる。
【０１１４】
ホルダ２１４ｄの上下２箇所、かつ左右に隣接するリチウム単電池２１３間には、ホルダ２１４ｄ間の間隔を画定するとともに、リチウム単電池２１３の外側に面する周面に冷却風を流通させるための断面略Ｕ状のアーチ状ルーバー２１４ｊが配設されている。また、ホルダ２１４ｄの中央の４つのリチウム単電池２１３間には、ホルダ２１４ｄ間の間隔を画定するとともに、リチウム単電池２１３の内側に面する周面に冷却風を流通させるための断面クロス状の十字状ルーバー２１４ｋが配置されている。
【０１１５】
２つの単組電池ユニット（第２サブ組立体）２１４ａ，２１４ｂはそれぞれ、６個の単組電池２１４ｃから構成されている。６個の単組電池２１４ｃは、リチウム単電池２１３の中心軸が平行配置されるように、別な言い方をすれば、互いのリチウム単電池２１３の周面が対向し合うように、１列に並べて配置されている。６個の単組電池２１４ｃのブロック体は、その２つの下辺部において、断面が略ｈ字状で互いに向き合うように配置された２本のチャネル状ブロックベース２１４ｇによって固定されているとともに、その２つの上辺部において、断面が略Ｌ字状で互いに向き合うように配置された２本のチャネル状ブロック補強板２１４ｈによって固定されている。また、隣接する単組電池２１４ｃ同士のバスバー２１４ｅが連結部材２１４ｆを介して連結されている。本実施例では、平行するブロックベース２１４ｇに単組電池２１４ｃを固定する構造であるので、作業性が向上する。また、本実施例では、単組電池２１４ｃのブロック体をブロック補強板２１４ｈによって固定するので、単組電池２１４ｃのブロック体が増す。さらに、本実施例では、組電池２１４の生産性が向上し、他の電源システムにおける組電池と共通する構造や寸法関係とすることが可能となるとともに、品質管理のための単電池の検出や生産後のメンテナンスにも優れている。
【０１１６】
ブロック補強板２１４ｈの一方側には、リチウム単電池２１３の電圧を検出するための電圧検出線２３５や温度センサ２７０から延びる温度検出線を結束バンドなどによって束ねたハーネス群２１４ｉが固定されている。本実施例では、ハーネス群２１４ｉを束ねてブロック補強板２１４ｈに固定するので、ハーネス群２１４ｉに対する振動や衝撃などに関し、機械的な強度が維持されるとともに、に電気接続の作業性が向上する。
【０１１７】
２つの単組電池ユニット（第２サブ組立体）２１４ａ，２１４ｂは、単組電池２１４ｃの配列方向がモジュールケース２１５（下容器２１５ｂ）の長手方向になるように、モジュールケース２１５（下容器２１５ｂ）の短手方向に２列に並べられて収納され、図示を省略した単組電池ユニット接続ブスバーにより、電気的に直列に接続されている。
【０１１８】
モジュールケース２１５の長手方向一端側には、集積回路２３１、フォトカプラ２４０、抵抗２３４などのセル制御装置２３０を構成する電子回路部品が実装された回路基板２３２を収納するセル制御装置ボックス２１５ｃが配置され、ネジなどにより固定されている。１個の集積回路２３１は１個の単組電池２１４ｃに対応している。セル制御装置ボックス２１５ｃには、２つの単組電池ユニット２１４ａ，２１４ｂのそれぞれからハーネス群２１４ｉが延びている。一方のハーネス群２１４ｉの先端に設けられたコネクタは、モジュールケース２１５の短手方向一方側から回路基板２３２のコネクタに接続されている。他方のハーネス群２１４ｉの先端に設けられたコネクタは、モジュールケース２１５の短手方向他方側から回路基板２３２のコネクタに接続されている。
【０１１９】
モジュールケース２１５の長手方向他端側（セル制御装置ボックス２１５ｃの配置側とは反対側）の側壁からは、組電池２１４の正極側に電気的に接続された正極側強電ケーブル２１４ｌと、組電池２１４の負極側に電気的に接続された負極強電ケーブル２１４ｍが導出されている。単位電池モジュール２１０は公称出力電圧が１７０Ｖ、容量が５．５Ａｈである。なお、リチウム二次電池は充電状態で端子電圧が変わるので、実際の端子電圧は充電状態に基づき変化する。
【０１２０】
複数の温度センサ２７０の出力信号に基づいて検出された温度情報から、モジュール電池セット２００の冷却が必要と判断する（例えば温度閾値と比較して、温度閾値よりも検出温度が大きくなり、冷却が必要と判断する）と、下位制御装置２２０はファンユニット２８０を作動する。これにより、吸気ダクト９３０に導入された空気が冷却空気として吸気側通気ダクト２９０に吸入される。吸入された冷却空気は、２つの単位電池モジュール２１０に分配され、吸気口２１６を介してモジュールケース２１５の下部のダクト内部に流入し、排気口２１７側に向かって流通する。ダイク内部を流れる冷却空気は、補強ルーバー２１５ｄの導入孔２１５ｅを介して組電池２１４の各リチウム単電池２１３間に流入する。、冷却組電池２１４の各リチウム単電池２１３間に流入した冷却空気は、モジュールケース２１５の内部を下部から上部に向かって流入する。この時、冷却空気は、アーチ状ルーバー２１４ｊおよび十字状ルーバー２１４ｋによって流通が制御され、各リチウム単電池２１３の外周を周る。これにより、組電池２１４（４８個のリチウム単電池２１３）が冷却される。冷却し終えた冷却空気は、モジュールケース２１５の上部を排気口２１７側に向かって流れ、モジュールケース２１５の下部の排気口２１７から排気側通気ダクト２９１に排出される。各単位電池モジュール２１０から排気側通気ダクト２９１に排出された冷却空気は、排気側通気ダクト２９１の内部において合流し、排気側通気ダクト２９１の開口部からケーシング９００内部に排出される。ケーシング９００内部に排出された冷却空気は排気孔９２０を介して外部に排出される。
【０１２１】
次に、図１〜図８を参照して蓄電装置１０００の動作の概要を説明する。バッテリ放電時には、各バッテリ制御装置２２０，３２０，４２０，５２０でそれぞれの電池ブロックの電圧、電流、温度を各センサにより検出するとともに、これらのデータに基づいて各モジュール電池セット２００，３００，４００，５００の出力可能電力を計算し、これらのデータをすべて統括バッテリ制御装置１００へ通知する。統括バッテリ制御装置１００は、各バッテリ制御装置２２０，３２０，４２０，５２０から取得した電圧、電流、温度、出力可能電力などのデータを蓄電装置１０００のデータとして集計するとともに、蓄電装置１０００の総出力可能電力を計算し、これらのデータをモータ制御装置１１へ通知する。モータ制御装置１１は、これらのデータを基にモジュール電池セット２００，３００，４００，５００からの電力を正負極端子６００，６１０を介して取り出し、モータ４の駆動に利用する。
【０１２２】
一方、バッテリ充電時には、車両側のモータ４から正負極入出力端子６００，６１０を介して電力の供給を受け、モジュール電池セット２００，３００，４００，５００を充電する。このとき、各バッテリ制御装置２２０，３２０，４２０，５２０は、電圧、電流、温度を各センサにより検出するとともに、これらのデータに基づいて入力可能電力を計算し、これらのデータを統括バッテリ制御装置１００へ通知する。統括バッテリ制御装置１００は、各バッテリ制御装置２２，３２０，４２０，５２０から入力したデータを蓄電装置１０００のデータとして集計するとともに、蓄電装置１０００の総入力可能電力を計算し、これらのデータをモータ制御装置１１へ通知する。モータ制御装置１１は、総入力可能電力などのデータに基づいて充電電力の供給を行う。
【０１２３】
温度センサ２７０，３７０，４７０，５７０により検出した各単位電池モジュール２１０，２１１，３１０，３１１，４１０，４１１，５１０，５１１の温度は、上述したように入出力可能電力の計算に用いられる他、検出温度が予め設定した過温度を超えた場合には、バッテリ制御装置２２０，３２０，４２０，５２０は統括バッテリ制御装置１００へ過温度超過の情報を通知する。統括バッテリ制御装置１００は、ＣＡＮを介してモータ制御装置１１へバッテリ過温度を通知するとともに、モータ制御装置１１に対して蓄電装置１０００と車両側との間に設けられているメインコンタクタ８００，８０１，８１０，８１１の開放を要求する。これらのメインコンタクタ８００，８０１，８１０，８１１が開放されると蓄電装置１０００に対する電力の入出力が遮断され、蓄電装置１０００が使用禁止状態になる。
【０１２４】
なお、温度センサにより単位電池モジュール２１０，２１１，３１０，３１１，４１０，４１１，５１０，５１１のケースへ冷却用ファン２８０，３８０，４８０，５８０により送風される冷却空気の流入側温度と流出側温度を検出し、検出温度に基づいて上述した入出力可能電力の計算や過温度保護を行ってもよい。
【０１２５】
次に、蓄電装置１０００の故障診断について説明する。なお、以下ではモジュール電池セット２００における故障診断を説明するが、他のモジュール電池セット３００，４００，５００における故障診断も同様である。モジュール電池セット２００には、単位電池モジュール２１０，２１１の総電圧を検出するための電圧センサ２６０が設けられている。一方、それぞれの単位電池モジュール２１０，２１１の電圧は、セル制御装置２３０により検出することができる。また、それぞれの単位電池モジュール２１０，２１１の動作状態も、セル制御装置２３０により検出することができる。ただし、セル制御装置２３０でそれぞれの単位電池モジュール２１０，２１１の電圧を検出するにはある程度の時間がかかるため、通常のバッテリ制御においてはセル制御装置２３０による検出電圧を利用せず、短時間で電圧検出が可能な電圧センサ２６０の検出値を用いる。
【０１２６】
一方、電流に関しては電流センサ２５０により検出して制御に用いる。また、温度に関しては、モジュール電池セット２００に複数の温度センサ２７０を備えており、これら複数の温度センサ２７０の検出値から最高温度、最低温度、平均温度などを計算して制御に用いる。
【０１２７】
バッテリ制御装置２２０は、電圧、電流および温度センサによる検出値を一定の周期で入力する。センサのいずれかに故障が発生した場合には、そのセンサから入力した検出値は信頼性がなく、制御に用いることができないため、これらのセンサが正しく動作しているか否かの診断を行い、故障と判定された場合にはその旨を統括バッテリ制御装置１００へ通知する。例えば、センサの検出値が予め設定した基準範囲を超えている場合には、そのセンサに何らかの異常が発生し、故障していると判定する。
【０１２８】
ここで、例えば電圧センサ２６０が故障した場合を例に挙げて従来の蓄電装置における制御方法を説明する。今、モジュール電池セット２００の電圧センサ２６０の検出値が予め設定した基準範囲外になった場合には、電圧センサ２６０に何らかの故障が発生していると判定する。例えば、電圧センサ２６０の接続線が開放となった場合は、検出値がゼロになり、故障と判定される。バッテリ制御装置２２０は、ＣＡＮを介して統括バッテリ制御装置１００へ電圧センサ２６０の故障を通知する。
【０１２９】
統括バッテリ制御装置１００は、ＣＡＮを介してモータ制御装置１１へ電圧センサ２６０の故障を通知するとともに、モータ制御装置１１に対して蓄電装置１０００と車両側との間に設けられているメインコンタクタ８００，８０１，８１０，８１１の開放を要求する。これらのメインコンタクタ８００，８０１，８１０，８１１が開放されると蓄電装置１０００に対する電力の入出力が遮断され、蓄電装置１０００が使用禁止状態になる。また、この電圧センサ２６０の故障が回復したとしても、蓄電装置１０００を再起動するまでは使用禁止状態のままになっている。
【０１３０】
蓄電装置１０００における上述した故障診断動作は、電圧センサ２６０に限らず、他の電流センサや温度センサなどのすべてのセンサに共通した動作である。
【０１３１】
《バッテリ寿命判定》
次に、４個のモジュール電池セット２００，３００，４００，５００（図２参照）の直並列接続体から構成された電池モジュール部の寿命判定方法を説明する。
【０１３２】
統括バッテリ制御装置１００の不揮発性ＥＥＰＲＯＭ(不図示)には、表１に示す第１の抵抗値テーブルと表２に示す第２の抵抗値テーブルが予め記憶されている。
【表１】
2010164329.tif 000003
【表２】
2010164329.tif 000004
【０１３３】
表１に示す第１の抵抗値テーブルは、４個のモジュール電池セット２００，３００，４００，５００（図２参照）の直並列接続体から構成された電池モジュール部に対し、温度とＳＯＣを変化させながら電池モジュール部に一定の充放電電流を流したときの抵抗値を測定したテーブルである。一方、表２に示す第２の抵抗値テーブルは、電池モジュール部の温度とＳＯＣを変化させながら電池モジュール部に特定の変化パターンの電流を流したときの抵抗値を測定したテーブルである。特定の電流変化パターンとしては、時間経過にともなって電流がリニアに増加する変化パターンや、所定の時間幅のパルス電流パターンなどがある。電池モジュール部を出荷する前にこれらの測定条件で電池モジュール部の抵抗値を測定し、統括バッテリ制御装置１００の不揮発性ＥＥＰＲＯＭ(不図示)に記憶する。そして、異なる測定条件で作成された第１の抵抗値テーブルと第２の抵抗値テーブルの中から、測定条件に適合する環境条件に応じていずれかを選択し、選択した抵抗値テーブルに基づいて電池モジュール部の寿命を判定する。
【０１３４】
図９は、一実施の形態の蓄電装置１０００のバッテリ寿命判定プログラムを示すフローチャートである。このフローチャートにより一実施の形態の動作を説明する。統括バッテリ制御装置１００は所定のバッテリ寿命判定期間ごとにこのバッテリ寿命判定プログラムを実行する。ステップ１において、電圧センサ１３０（図２参照）により電池モジュール部の両端電圧すなわち総電圧を測定し、続くステップ２で、電流センサ１２０（図２参照）により電池モジュール部に流れる充放電電流を測定する。ステップ３では、測定した電池モジュール部の総電圧と充放電電流に基づいて電池モジュール部の抵抗値を算出する。さらに、ステップ４で、温度センサ２７０，３７０，４７０，５７０（図２参照）により電池モジュール部の温度を測定し、続くステップ５では、バッテリ制御装置２２０，３２０，４２０，５２０（図２参照）により電池モジュール部のＳＯＣを検出する。
【０１３５】
ステップ６において特定の電流変化パターンか否かを判別する。第２電力変換装置７（図１および図２参照）は、モータ制御装置１１（図１及び図２参照）からの指令信号にしたがって蓄電装置１０００から電動発電機４への放電電流と電動発電機４から蓄電装置１０００への充電電流を制御する。蓄電装置１０００に流れている充放電電流の変化パターンが特定の変化パターン、例えば時間経過にともなって電流がリニアに増加する変化パターン、あるいは所定の時間幅のパルス電流のパターンである場合には、ステップ７へ進み、ステップ４で測定したバッテリ温度が低温、例えば−２０℃〜＋１０℃であるか否かを判別する。電池モジュール部の温度が低温状態にあればステップ８へ進み、上述した第２の抵抗値テーブル（表２参照）を選択する。なお、蓄電装置１０００に特定の変化パターンの電流が流れていても、電池モジュール部が低温状態にない場合には電池モジュール部の寿命判定を行わない。
【０１３６】
一方、蓄電装置１０００に流れる充放電電流が特定の変化パターンでない場合はステップ９へ進み、ステップ４で測定したバッテリ温度が常温、例えば＋１０℃〜＋４０℃であるか否かを判別する。電池モジュール部の温度が常温状態にあればステップ１０へ進み、上述した第１の抵抗値テーブル（表１参照）を選択する。なお、電池モジュール部が常温状態にない場合には蓄電装置１０００の寿命判定を行わない。ステップ１１において、選択した第１または第２の抵抗値テーブルからステップ４で測定したバッテリ温度とステップ５で検出したＳＯＣに応じた抵抗値を読み出す。そして、ステップ１２で、ステップ３で算出した現在の電池モジュール部の抵抗値とステップ１１で読み出した出荷時の抵抗値とを比較し、現在の抵抗値の出荷時の抵抗値に対する増加割合に基づいて電池モジュール部の劣化状態を判定する。例えば、現在の抵抗値が出荷時の２００％に増加していたら、蓄電装置１０００の電池モジュール部は寿命が来ていると判定する。
【０１３７】
このように、一実施の形態によれば、異なる変化パターンの電流を電池に流した場合の、電池の温度とＳＯＣとに対する電池の抵抗値テーブルを予め測定して複数組記憶しておき、電池の電圧と電流とに基づいて電池の抵抗値を算出するとともに、複数組の抵抗値テーブルの中から、電池の電圧と電流を測定したときの電池に流れる電流の変化パターンに対応する抵抗値テーブルを選択し、選択した抵抗値テーブルから電池の電圧と電流を測定したときの電池の温度とＳＯＣとに応じた抵抗値を検索する。そして、算出した抵抗値を検索した抵抗値と比較し、電池の寿命を判定するようにしたので、複数の抵抗値テーブルの中から電池の使用状態に適合する抵抗値テーブルを選択することができ、電池寿命を正確に判定することができる。
【０１３８】
また、一実施の形態によれば、電池の温度が所定範囲の常温下で電池に一定電流を流した場合の第１の抵抗値テーブルと、電池の温度が所定温度以下の低温下で電池に特定の変化パターンの電流を流した場合の第２の抵抗値テーブルとを予め測定して記憶しておき、電池の電圧と電流とに基づいて電池の抵抗値を算出するとともに、電池に流れる電流の変化パターンと電池の温度とに応じて第１の抵抗値テーブルまたは第２の抵抗値テーブルを選択し、選択した抵抗値テーブルから電池の電圧と電流を測定したときの電池の温度とＳＯＣとに応じた抵抗値を検索する。そして、算出した抵抗値を検索した抵抗値と比較し、電池の寿命を判定するようにしたので、第１または第２の抵抗値テーブルの中から電池の使用状態に適合する抵抗値テーブルを選択することができ、電池寿命をさらに正確に判定することができる。
【０１３９】
なお、上述したバッテリ寿命判定方法では、蓄電装置１０００が、所定の期間ごとにバッテリ寿命判定を実行する例を示したが、蓄電装置１０００の充放電制御を管理、統括するモータ制御装置１１（第２電力変換装置７に内蔵、図１および図２参照）、あるいはさらに上位の車両制御装置(不図示)からのバッテリ寿命判定指令を受信し、バッテリ寿命判定指令があったときに上述したバッテリ寿命判定を実行するようにしてもよい。
【０１４０】
また、上述したバッテリ寿命判定方法では、蓄電装置１０００が、ハイブリッド自動車の運転中の電池モジュール部に流れる充放電電流のパターンと電池モジュール部の温度を測定し、それらが所定の条件を満たす場合にバッテリ寿命判定を実行する例を示したが、車両制御装置(不図示)からモータ制御装置１１と蓄電装置１０００の統括バッテリ制御装置１００へ、あるいはモータ制御装置１１から蓄電装置１０００の統括バッテリ制御装置１００へ、バッテリ寿命判定指令と電動発電機４に流す電流の変化パターン指令を送り、モータ制御装置１１により第２電力変換装置７を制御して電動発電機４に一定の電流かまたは上述した特定の変化パターンの電流を流し、蓄電装置１０００の統括バッテリ制御装置１００により上述したバッテリ寿命判定を実行するようにしてもよい。その場合、図９のステップ６における電流の変化パターンによる分岐は、電池モジュールに流れる電流の変化パターンを測定せずに、車両制御装置から受信した電流の変化パターン指令に応じて分岐すればよい。
【０１４１】
さらに、上述した一実施の形態では、車両走行駆動用の電動発電機４に通電してバッテリ寿命判定を実行する例を示したが、主に発電に用いられる電動発電機３に通電してバッテリ寿命判定を実行するようにしてもよい。その場合には、車両制御装置(不図示)からモータ制御装置１１と蓄電装置１０００の統括バッテリ制御装置１００へバッテリ寿命判定指令と電動発電機３へ流す電流の変化パターン指令を送り、モータ制御装置１１により第１電力変換装置６を制御して電動発電機３に一定の電流かまたは上述した特定の変化パターンの電流を流し、蓄電装置１０００の統括バッテリ制御装置１００により上述したバッテリ寿命判定を実行するようにしてもよい。その場合にも、図９のステップ６における電流の変化パターンによる分岐は、電池モジュールに流れる電流の変化パターンを測定せずに、車両制御装置から受信した電流の変化パターン指令に応じて分岐すればよい。エンジン２を負荷にして電動発電機３を駆動してバッテリ寿命判定を実行する方法によれば、ハイブリッド自動車１を走行させずにバッテリ寿命判定を実行できるため、より安全に寿命判定を行うことができる。
【０１４２】
上述した一実施の形態では、蓄電装置１０００に一定の充放電電流が流れた場合は第１の抵抗値テーブルを適用し、特定の変化パターンの電流、例えば時間経過にともなって電流がリニアに増加する変化パターンや、所定の時間幅のパルス電流パターンなどが流れた場合は第２の抵抗値テーブルを適用する例を示したが、さらに多くの電流の変化パターンに対して抵抗値テーブルを作成し、電流の変化パターンに応じた抵抗値テーブルを適用してもよい。具体的には、上述した特定の変化パターンの内、時間経過にともなって電流がリニアに増加する変化パターンの場合の抵抗値テーブルと、所定の時間幅のパルス電流パターンの抵抗値テーブルとをそれぞれ別個に用意し、蓄電装置１０００に実際に流れる充放電電流の変化パターンに応じて選択する。電流の変化パターンに対する抵抗値テーブルの種類を多くすることによって、バッテリ寿命判定の信頼性をさらに向上させることができる。
【０１４３】
上述した一実施の形態では、４個のモジュール電池セット２００，３００，４００，５００（図２参照）の直並列接続体から構成された電池モジュール部全体に対してバッテリ寿命判定を実行する例を示したが、各モジュール電池セット２００，３００，４００，５００ごとにバッテリ寿命判定を実行してもよい。この場合には、電圧センサ２６０、３６０、４６０，５６０により各モジュール電池セットの両端電圧を測定するとともに、電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０により各モジュール電池セットに流れる電流と電流の変化パターンを測定し、さらに、温度センサ２７０，３７０，４７０，５７０により各モジュール電池セットの温度を測定し、バッテリ制御装置２２０，３２０，４２０，５２０により各モジュール電池セットのＳＯＣを検出する。さらに、各モジュール電池セット２００，３００，４００，５００ごとにバッテリ抵抗値を算出するとともに、各モジュール電池セットの電流の変化パターンと温度に応じて上述したように第１の抵抗値テーブルまたは第２の抵抗値テーブルを選択し、選択した抵抗値テーブルから温度とＳＯＣに応じた抵抗値を検索する。そして、各モジュール電池セット２００，３００，４００，５００ごとに算出した抵抗値と抵抗値テーブルから検索した抵抗値とを比較し、比較結果に基づいて上述したようにバッテリ寿命判定を行う。なお、同様な方法によってさらに小さな単位電池モジュール２１０，３１０，４１０，５１０ごとにバッテリ寿命判定を実施してもよい。このように、蓄電装置１０００の中の電池モジュールごとにバッテリ寿命判定を実施することによって、電池モジュール単位でバッテリ交換などのメインテナンスを実施でき、資源の有効活用を図りながら経済性を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１４４】
３，４；電動発電機、６；第１電力変換装置、７；第２電力変換装置、１１；モータ制御装置、１００；統括バッテリ制御装置、１２０；電流センサ、１３０；電圧センサ、２００，３００，４００，５００；モジュール電池セット、２１０，３１０，４１０，５１０；単位電池モジュール、２２０，３２０，４２０，５２０；バッテリ制御装置、２５０，３５０，４５０，５５０；電流センサ、２６０，３６０，４６０，５６０；電圧センサ、１０００；蓄電装置
【図１】
2010164329.tif 000005
【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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