(57)【要約】【課題】電源としての機能が損ない難い蓄電装置の提供を課題とする。【解決手段】上記課題は、電気的に直並列に接続された複数のモジュール電池セット２００，３００，４００，５００のそれぞれに設けられた電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０及び電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０のうち、いずれかが故障した場合、複数のモジュール電池セット２００，３００，４００，５００のそれぞれに設けられた下位バッテリ制御装置２２０，３２０，４２０，５２０を統括する統括バッテリ制御装置１００が、センサが故障と判定されたモジュール電池セットを除く他のモジュール電池セットの下位バッテリ制御装置から入力した入出力可能電力に基づいて、蓄電装置１０００の総入力可能電力を求めることにより解決できる。【選択図】図１０
2010130827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に直並列に接続され、それぞれ複数の蓄電器を有する複数の蓄電モジュールと、
この複数の蓄電モジュールのそれぞれに設けられ、対応する蓄電モジュールの少なくとも電圧及び電流に対応する信号を出力するセンサと、
前記複数の蓄電モジュールのそれぞれに設けられ、対応する蓄電モジュールの前記センサの出力信号から得られた電圧及び電流に基づいて、前記対応する蓄電モジュールの入出力可能電力を求める第１制御装置と、
この複数の第１制御装置を統括する第２制御装置と、を有し、
前記複数の蓄電モジュールのいずれかにおいて前記センサの故障が発生した場合、前記第２制御装置は、前記センサが故障と判定された前記蓄電モジュールを除く他の前記蓄電モジュールから入力した入出力可能電力に基づいて、全ての前記蓄電モジュールに対する総入力可能電力を求め、その情報を出力する、
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電装置において、
前記第２制御装置は、前記センサの故障度合いに応じて前記総入出力可能電力を低減する、
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項３】
請求項２に記載の蓄電装置において、
前記第２制御装置は、故障と判定された前記センサの個数に応じて前記総入出力可能電力を低減する、
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の蓄電装置において、
前記第２制御装置は、故障と判定された前記センサの種類に応じて前記総入出力可能電力を低減する、
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の蓄電装置において、
全ての前記蓄電モジュールの電圧及び電流を検出するセンサを備える、
ことを特徴とする蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置に関する技術、代表的には、電源としての機能が損なわれ難くするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の蓄電モジュールを電気的に直並列に接続して大電力の供給を可能にした蓄電装置としては、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。特許文献１には、蓄電モジュール毎に各種センサにより電圧、電流、温度を検出し、各蓄電モジュールの動作状態を監視する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−１５１３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１のように、複数の蓄電モジュールを電気的に直並列に接続して大電力の供給を可能にした蓄電装置では、一つの蓄電モジュールにおいて故障が検出された場合、残りの蓄電モジュールが正常に動作していても、蓄電装置の入出力を停止する制御が行われるため、残りの健全な蓄電モジュールが活用されない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の代表的なものは、電源としての機能が損ない難い蓄電装置を提供する。
ここに、本発明の代表的なものは、電気的に直並列に接続された複数の蓄電モジュールのそれぞれに設けられ、対応する蓄電モシ゛ュールの少なくとも電圧及び電流に対応する信号を出力するセンサのうち、いずれかが故障した場合、複数の蓄電モジュールのそれぞれに設けられ、対応する蓄電モジュールのセンサの出力信号から得られた電圧及び電流に基づいて、対応する蓄電モジュールの入出力可能電力を求める第１制御装置を統括する第２制御装置が、センサが故障と判定された蓄電モジュールを除く他の蓄電モジュールの第１制御装置から入力した入出力可能電力に基づいて、全ての蓄電モジュールに対する総入力可能電力を求め、その情報を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の代表的なものによれば、一部の蓄電モジュールにおいて故障が発生した場合でも、他の蓄電モジュールからの情報に基づいてバッテリを制御でき、より長い時間、蓄積した電力を供給し続けることができる。これにより、本発明の代表的なものによれば、電源としての機能が損なわれ難い、故障に強い蓄電装置を提供できる。このような蓄電装置によれば、例えばハイブリッド車両の駆動用電源として適用した場合、一部の蓄電モジュールにおける故障により電源としての機能が停止して車両の運行を停止させることがなく、電力を供給し続け、車両を運行させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施例を説明する。
【０００７】
以下に説明する実施例では、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場合を例に挙げて説明する。
【０００８】
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。以下の実施例では、ハイブリッドバスを例に挙げて説明する。
【０００９】
また、以下に説明する実施例の構成は、ハイブリッド電車などの鉄道車両などにも適用できる。
【００１０】
以下、図面を用いて具体的に説明する。
【００１１】
<大型のハイブリッド自動車用駆動システムの概略構成>
まず、図１を用いて、大型のハイブリッド自動車用駆動システムについて説明する。
【００１２】
本例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発電機３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、燃費及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共に、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。
【００１３】
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、及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、或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。
【００１４】
エンジン２及び発電機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及び発電機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及び発電機３の機械的な接続としては、エンジン２及び発電機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。
【００１５】
エンジン２は、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）の駆動及び燃料弁の駆動が制御され、筒内に対する燃料の供給量及び空気の給排気が制御されることにより制御される。
【００１６】
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。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。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、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。
【００１７】
尚、発電機３は、エンジン２の始動時、エンジン２の始動用回転動力を発生させるエンジン始動用電動機として用いてもよい。
【００１８】
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。
【００１９】
第１及び第２電力変換装置６，７は、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（上アーム及び下アーム）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、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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）動作及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或いはフィルムコンデンサを用いている。
【００２２】
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、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、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、発電機３の電機子巻線が電気的に接続されている。
【００２３】
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。
【００２４】
尚、ここでは、第１及び第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。
【００２５】
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。
【００２６】
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を電動機或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。
【００２７】
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、或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。尚、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。
【００２８】
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及び変速機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。
【００２９】
蓄電装置１０００は、電動発電機４が回生時に発生した電力及び発電機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。
【００３０】
尚、蓄電装置１０００の詳細な構成については後述する。
【００３１】
蓄電装置１０００には、電動発電機４および発電機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或いはニッケル水素バッテリを用いてもよい。
【００３２】
電動発電機４，第１及び第２電力変換装置６，７，発電機３，エンジン２及び変速機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、ノンステップ式或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及び第２電力変換装置６，７の近傍に配置される。第１及び第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及び第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。
【００３３】
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及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。
【００３４】
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。
【００３５】
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共に、電流指令値と、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及び第２電力変換装置６，７に出力する。
【００３６】
<蓄電装置１０００の全体構成>
次に、図２を用いて、蓄電装置１０００の全体構成について説明する。
【００３７】
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、及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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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。
【００３８】
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或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。
【００３９】
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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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、或いは電動発電機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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
第１及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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、及び第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。
【００４３】
モジュール電池セット２００は、単位電池モジュール２１０、及び単位電池モジュール２１０の状態を管理及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。
【００４４】
尚、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桁或いは４桁の符号のうち、下２桁或いは下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。
【００４５】
単位電池モジュール２１０は二つの単位電池ブロック（或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及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。
【００４６】
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、及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。
【００４７】
下位バッテリ制御装置２２０は、単位電池モジュール２１０の状態を管理及び制御すると共に、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の状態の管理及び制御には、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。
【００４８】
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及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。
【００４９】
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及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及び制御には、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及び制御を行う。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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共に、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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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或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或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共に、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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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。
【００５３】
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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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共に、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共に、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。
【００５４】
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、及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及び電流を検出する。
【００５５】
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の起動及び停止の合図になる。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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、及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。
【００６２】
第１及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１部による電気的な導通及び遮断は、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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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及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或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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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。
【００６３】
車載電機システムの起動時にあたっては、まず、第１及び第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。
【００６４】
尚、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。
【００６５】
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、リチウム単電池或いは自己の内部回路に異常がある時には、異常フラグ及び異常内容を、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。
【００６６】
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共に、予め記憶されているリチウム単電池の初期情報及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或いは検出し、それらを統括バッテリ制御装置１００に情報伝達する。
【００６７】
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共に、入力情報に基づいて、電池モジュール部の蓄電量（ＳＯＣ）、充放電電流抑制率或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。
【００６８】
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或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の最高値及び最低値である。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及び最低値である。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）のうちの最高値及び最低値である。
【００６９】
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。
【００７０】
<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。
【００７１】
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。
【００７２】
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及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及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共に、筐体の長手方向一方側端部に配置されている。
【００７３】
また、セル制御装置２３０は複数の抵抗２３４及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、及び集積回路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。
【００７４】
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、及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。
【００７５】
尚、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。
【００７６】
集積回路２３１Ａには、接続線２３５及び基板配線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及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及び基板配線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及び基板配線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及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。
【００７７】
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及び基板配線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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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及び過放電がある。過充電及び過放電は、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、過充電閾値及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。
【００８１】
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、及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。
【００８２】
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）、及びバイパス端子（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。
【００８３】
電圧端子（Ｖ１〜Ｖ４，ＧＮＤ）及びバイパス端子（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。
【００８４】
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共に、安全性や信頼性をより向上させることができる。
【００８５】
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。
【００８６】
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）、及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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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共に、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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
尚、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。
【００９３】
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共に、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。
【００９４】
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。
【００９５】
尚、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。
【００９６】
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及び異常信号用ループ伝送路２３８を電気的に絶縁すると共に、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及び下位バッテリ制御装置２２０はその電源電位及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及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、制御装置の小型化及び低コスト化を図っている。
【００９７】
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。
【００９８】
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或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に送信すると共に、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。
【００９９】
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、及び上位制御装置（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。
【０１００】
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、及び劣化状態ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ）などの情報に対応する信号、及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。
【０１０１】
それらの出力信号のうち、充放電可能電力、充電状態ＳＯＣ、及び劣化状態ＳＯＨなどの情報に対応する信号、及び異常状態情報（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。
【０１０２】
<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。
【０１０３】
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及び上蓋（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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１ボックス９５０、及び負極側第１及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１ボックス９５０及び負極側第１及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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。
【０１０６】
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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１ボックス９５０及び負極側第１及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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及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及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。
【０１０７】
正極側第１及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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及び第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。
【０１０８】
負極側第１及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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及び第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。
【０１０９】
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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第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及び負極端子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及び車両制御装置との間において情報伝達ができる。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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及び上蓋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。
【０１１２】
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及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及びダクトを設けてもよい。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
単組電池（第１サブ組立体）２１４ｃは、４つの円筒型或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（正極端子及び負極端子）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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。尚、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。
【０１１９】
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共に、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共に、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。
【０１２０】
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共に、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共に、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。
【０１２１】
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共に、に電気接続の作業性が向上する。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。尚、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。
【０１２５】
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及び十字状ルーバー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。
【０１２６】
<統括バッテリ制御装置１００の制御方法>
次に、図９、図１０を用いて、統括バッテリ制御装置１００の制御方法について説明する。
【０１２７】
蓄電装置１０００の放電時、各下位バッテリ制御装置２２０，３２０，４２０，５２０は、２つの単位電池モジュール２１０，３１０，４１０，５１０の総電圧を電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０の出力信号から、総電流を電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０の出力信号から、各単位電池モジュール２１０，３１０，４１０，５１０の温度を温度センサ２７０の出力信号から、それぞれ検出すると共に、これらのデータに基づいて２つの単位電池モジュール２１０，３１０，４１０，５１０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に通知する。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から取得した総電圧、総電流、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共に、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或いは車両制御装置４１に通知する。モータ制御装置１１は、それらのデータを基に第２電力変換装置７の駆動を制御して、蓄電装置１０００から総出力可能電力を上限として直流電力を取り出す。第２電力変換装置７は、取り出した直流電力を三相交流電力に変換してモータジェネレータ４に供給してモータジェネレータ４を駆動する。
【０１２８】
蓄電装置１０００の充電時、モータジェネレータ４の発電により第２電力変換装置７から直流電力が蓄電装置１０００に供給される。この時、各下位バッテリ制御装置２２０，３２０，４２０，５２０は、２つの単位電池モジュール２１０，３１０，４１０，５１０の総電圧を電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０の出力信号から、総電流を電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０の出力信号から、各単位電池モジュール２１０，３１０，４１０，５１０の温度を温度センサ２７０の出力信号から、それぞれ検出すると共に、これらのデータに基づいて２つの単位電池モジュール２１０，３１０，４１０，５１０の入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に通知する。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から取得した総電圧、総電流、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共に、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或いは車両制御装置４１に通知する。モータ制御装置１１は、それらのデータを基に第２電力変換装置７の駆動を制御して、総入力可能電力を上限として直流電力を蓄電装置１０００に供給して、蓄電装置１０００を充電する。
【０１２９】
２つの単位電池モジュール２１０，３１０，４１０，５１０の総電圧を電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０の出力信号から検出できる。一方、２つの単位電池モジュール２１０，３１０，４１０，５１０のそれぞれの電圧はセル制御装置２３０により検出できる。また、２つの単位電池モジュール２１０，３１０，４１０，５１０のそれぞれの動作状態もセル制御装置２３０により検出できる。しかし、セル制御装置２３０における電圧検出にはある程度の時間がかかるので、通常の蓄電装置１００の充放電制御においては、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２６０，３６０，４６０，５６０の出力信号から検出される電圧を利用する。
【０１３０】
また、総電流に関しては、電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０の出力信号から検出される電流を利用する。温度に関しては、各単位電池モジュール２１０，３１０，４１０，５１０に設けられた複数の温度センサ２７０，３７０，４７０，５７０の出力信号から検出された複数の温度に基づいて温度最高温度、最低温度、平均温度などを計算し、これらを利用する。
【０１３１】
各下位バッテリ制御装置２２０，３２０，４２０，５２０は、電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０、電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０及び複数の温度センサ２７０，３７０，４７０，５７０からの出力信号を一定の周期で入力する。電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０、電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０及び複数の温度センサ２７０，３７０，４７０，５７０のいずれかに故障が発生した場合には、そのセンサからの出力信号に基づいて検出した値は信頼性がなく、制御に用いることができない。このため、各下位バッテリ制御装置２２０，３２０，４２０，５２０は、電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０、電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０及び複数の温度センサ２７０，３７０，４７０，５７０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。例えばセンサの出力信号から検出した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。
【０１３２】
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、これまでの蓄電装置１０００における制御方法を説明する。今、電圧センサ２６０の出力信号から検出した値が予め設定した基準範囲外になった場合には、下位バッテリ制御装置２２０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が何らかの原因でＧＮＤ（車体アース）に短絡した場合は、検出値がゼロになり、故障と判定される。下位バッテリ制御装置２２０５は通信線を介して統括バッテリ制御装置１００に電圧センサ２６０の故障を通知する。
【０１３３】
統括バッテリ制御装置１００は通信線を介してモータ制御装置１１或いは車両制御装置４１へ電圧センサ２６０の故障を通知すると共に、モータ制御装置１１或いは車両制御装置４１に対して第１及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１の開放を要求する。第１及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第２負極側メインコンタクタ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。
【０１３４】
これまでの蓄電装置１０００における上述した故障診断動作は、電圧センサに限らず、他の電流センサや温度センサなどの全てのセンサに共通した動作である。図９は、これまでの蓄電装置１０００における故障診断動作を示すフローチャートである。ステップ１において、全てのモジュール電池セット２００．３００，４００，５００の各センサが正常か否かを判定し、正常であれば故障診断を終了する。一方、少なくともいずれか１個のセンサが異常であると判定された場合はステップ２へ進み、センサ異常が検出されたモジュール電池セット、例えばモジュール電池セット２００の下位バッテリ制御装置２２０から統括バッテリ制御装置１００を介してモータ制御装置１１或いは車両制御装置４１にセンサ異常通知がなされ、続くステップ３で統括バッテリ制御装置１００からモータ制御装置１１或いは車両制御装置４１に対して第１及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１の開放要求がなされる。これにより、第１及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１が開放され、蓄電装置１０００に対する電力の入出力が遮断される。
【０１３５】
ところで、蓄電装置１０００の１つのモジュール電池セットで使用されている電圧センサだけが故障し、他のセンサが正常に動作している場合、このような故障の度合いは軽微なものと考えられる。そこで、本実施例では、このような軽微な故障が発生した場合に、統括バッテリ制御装置１００は、故障が発生しているモジュール電池セットからの電圧検出値と、この電圧検出値に基づいて計算された入出力可能電力を使用せずに、正常に動作しているモジュール電池セットからの電圧検出値と入出力可能電力のみを用いて蓄電装置１０００の総入出力可能電力を推定し、モータ制御装置１１或いは車両制御装置４１へ通知する。また、統括バッテリ制御装置１００は、蓄電装置１０００の電圧センサ２６０で故障が発生していることを知らせるエラーコードをモータ制御装置１１或いは車両制御装置４１へ送信する。モータ制御装置１１或いは車両制御装置４１は、これらの故障情報を表示や音声になどより車両の乗員とサービス要員に報知する。車両の乗員あるいはサービス要員は、これらの故障情報を基に蓄電装置１０００の点検と修理を行う。
【０１３６】
これまでの蓄電装置１０００では、故障発生時に第１及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１の開放要求を行っていたが、本実施例では、軽微な故障発生時には第１及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１の開放要求を行わない。但し、各単位電池モジュールへの影響も踏まえて入出力可能な総電力を計算値の例えば５０％までに制限する。さらに、本実施例では、センサ故障が復旧した場合にモータ制御装置１１或いは車両制御装置４１に対する故障情報の通知をクリアするとともに、総入出力可能電力の制限を解除し、通常の充放電制御へ復帰する。
【０１３７】
図１０は、本実施例の蓄電装置１０００で実行される故障診断動作を示すフローチャートである。統括バッテリ制御装置１００は、所定時間ごとにこの故障診断動作を実行する。ステップ１１において、下位バッテリ制御装置２２０，３２０，４２０，５２０から入手した電圧、電流および温度のデータをそれぞれの設定範囲と比較し、全ての電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０、電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０及び複数の温度センサ２７０，３７０，４７０，５７０が正常か否かを判定する。全てのセンサが正常であると判定された場合はステップ１２へ進み、モータ制御装置１１或いは車両制御装置４１に対するこれまでの故障通知を解除するとともに、総入出力可能電力の制限を解除する。
【０１３８】
一方、電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０、電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０及び複数の温度センサ２７０，３７０，４７０，５７０のうちのいずれかに異常が検出された場合にはステップ１３へ進み、電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０で異常が検出されたか否かを判別する。電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０で異常が検出された場合にはステップ１４へ進み、電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０のうちの２つ以上に異常が検出されたか否かを判別する。いずれか１つの電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０に異常が検出された場合はステップ１５へ進み、異常が検出されていないモジュール電池セットからのデータを用いて電圧を計算する。そして、ステップ１６で使用可能電力を５０％に制限する。
【０１３９】
ステップ１７において、モータ制御装置１１或いは車両制御装置４１へ電圧センサの異常発生を通知すると共に、使用可能電力の制限を通知する。また、ステップ１４で電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０のうちの２つ以上に異常が検出された場合はステップ１８へ進み、モータ制御装置１１或いは車両制御装置４１へ電圧センサの異常発生を通知する。さらに、ステップ１９でモータ制御装置１１或いは車両制御装置４１に対し第１及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂの開放を要求する。
【０１４０】
ステップ１３において電圧センサの異常ではないと判別された場合はステップ２１へ進み、電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０で異常が検出されたか否かを判別する。電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０で異常が検出された場合はステップ２２へ進み、電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０のうちの２つ以上に異常が検出されたか否かを判別する。いずれか１つの電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０に異常が検出された場合はステップ２３へ進み、異常が検出されていないモジュール電池セットからのデータを用いて電流を計算する。そして、ステップ２４で使用可能電力を５０％に制限する。
【０１４１】
ステップ２５において、モータ制御装置１１或いは車両制御装置４１へ電流センサの異常発生を通知すると共に、使用可能電力の制限を通知する。また、ステップ２２で電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０のうちの２つ以上に異常が検出された場合はステップ２６へ進み、モータ制御装置１１或いは車両制御装置４１へ電流センサの異常発生を通知する。さらに、ステップ２７でモータ制御装置１１或いは車両制御装置４１に対し第１及び第２正極側メインコンタクタ８００，８０１、第１及び第２負極側メインコンタクタ８１０，８１１３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂの開放を要求する。
【０１４２】
次に、表１〜表７を参照して、本実施例の電圧、電流、入出力可能電力の計算方法を説明する。これらの表において、String１はモジュール電池セット２００とモジュール電池セット３００の第１直列回路を表し、String２はモジュール電池セット４００とモジュール電池セット５００の第２直列回路を表す。また、Ｖsensor_a、Ｖsensor_b、Ｖsensor_c、Ｖsensor_dはそれぞれ電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０を表し、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４はそれぞれ電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０の出力信号から検出した電圧検出値を表す。同様に、Ｉsensor_a、Ｉsensor_b、Ｉsensor_c、Ｉsensor_dはそれぞれ電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０を表し、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４はそれぞれ電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０の出力信号から検出した電流検出値を表す。さらに、sensor１は電圧センサ２６０と電流センサ２５０を、sensor２は電圧センサ３６０と電流センサ３５０を、sensor３は電圧センサ４６０と電流センサ４５０を、sensor４は電圧センサ５６０と電流センサ５５０をそれぞれ表す。尚、Min(Ａ、Ｂ)はＡとＢの小さい方を選択する関数である。
【０１４３】
【表１】
2010130827.tif 000003
表１は、全ての電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０が正常な場合のバッテリーの総電圧の計算例を示す。全ての電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０が正常な場合は、第１直列回路(String１)を構成する２台のモジュール電池セット２００，３００の電圧センサ２６０，３６０の出力信号から検出した検出値Ｖ３、Ｖ４の和(Ｖ１＋Ｖ２)と、第２直列回路(String２)を構成する２台のモジュール電池セット４００，５００の電圧センサ４６０，５６０の出力信号から検出した検出値Ｖ３、Ｖ４の和(Ｖ３＋Ｖ４)を計算し、これらの和の平均値｛(Ｖ１＋Ｖ２)＋(Ｖ３＋Ｖ４)｝／２を正極端子６００及び負極端子６１０間の電圧、すなわち蓄電装置１０００の総電圧(Total Voltage)とする。
【０１４４】
【表２】
2010130827.tif 000004
表２は、１つの電圧センサの異常が検出された場合の蓄電装置１０００の総電圧の計算例を示す。本実施例の蓄電装置１０００は、２組のモジュール電池セットを直列に接続して直列回路を形成すると共に、この直列回路を２組並列に接続している。従って、第１直列回路(String１)又は第２直列回路(String２)のうちのいずれか一方の直列回路の１つの電圧センサに異常が発生した場合、電圧センサが正常に動作している他方の直列回路の電圧センサを利用して正極端子６００及び負極端子６１０間の電圧、すなわち蓄電装置１０００の総電圧を検出することができる。つまり１つの電圧センサに異常が発生しても、バッテリーの総電圧(Total Voltage)を支障なく検出できる。
【０１４５】
表２において、第１直列回路(String１)のモジュール電池セット２００の電圧センサ２６０(Ｖsensor_a)の出力信号から検出した検出値Ｖ１が基準範囲を超えて異常と判定された場合には、第２直列回路(String２)の電圧センサ４６０(Ｖsensor_c)の出力信号から検出した検出値Ｖ３と、電圧センサ５６０(Ｖsensor_d)の出力信号から検出した検出値Ｖ４との和（Ｖ３＋Ｖ４）を蓄電装置１０００の総電圧(Total Voltage)として検出する。以下、電圧センサ３６０，４６０，５６０にそれぞれ異常が発生した場合も同様に蓄電装置１０００の総電圧を検出することができる。
【０１４６】
【表３】
2010130827.tif 000005
表３は、全ての電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０が正常な場合の蓄電装置１０００の総電流の計算例を示す。全ての電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０が正常な場合は、第１直列回路(String１)を構成する２台のモジュール電池セット２００，３００の電流センサ２５０，３５０の出力信号から検出した検出値Ｉ３、Ｉ４の平均値(Ｉ１＋Ｉ２)／２と、第２直列回路(String２)を構成する２台のモジュール電池セット４００，５００の電流センサ４５０，５５０の出力信号から検出した検出値Ｉ３、Ｉ４の平均値(Ｉ３＋Ｉ４)／２とを求め、それらの和｛(Ｉ１＋Ｉ２)／２＋(Ｉ３＋Ｉ４)／２｝を、正極端子６００及び負極端子６１０を流れる電流、すなわち蓄電装置１０００の総電流(Total Current)とする。
【０１４７】
【表４】
2010130827.tif 000006
表４は、１つの電流センサの異常が検出された場合の蓄電装置１０００の総電流の計算例を示す。本実施例の蓄電装置１０００は、２組のモジュール電池セットを直列に接続して第１直列回路(String１)及び第２直列回路(String２)を構成しているので、直列回路のいずれか１つのモシ゛ュール電池セットの電流センサに異常が検出されても、その直列回路の他のモシ゛ュール電池セットの電流センサの出力信号から検出した検出値を直列回路に流れる電流値とすることができる。
【０１４８】
表４において、第１直列回路(String１)のモジュール電池セット２００の電流センサ２５０(Ｉsensor_a)の出力信号から検出した検出値Ｉ１が基準範囲を超えて異常と判定された場合には、この第１直列回路の異常が検出されていない電流センサ３５０(Ｉsensor_b)の出力信号から検出したの検出値Ｉ２を第１直列回路の電流とする。一方、第２直列回路については、上述したように電流センサ４５０，５５０の検出値Ｉ３、Ｉ４の平均値(Ｉ３＋Ｉ４)／２を第２直列回路２の電流とする。そして、第１直列回路の電流Ｉ２と、第２直列回路２の電流(Ｉ３＋Ｉ４)／２との和｛Ｉ２＋(Ｉ３＋Ｉ４)／２｝を蓄電装置１０００の総電流(Total Current)として検出する。以下、電流センサ３５０，４５０，５５０にそれぞれ異常が発生した場合も同様にバッテリーの総電流を検出することができる。
【０１４９】
次に、表５〜表７を参照して入出力可能電力の計算例を説明する。
【０１５０】
尚、蓄電装置１０００の総出力可能電力とは、蓄電装置１０００から正極端子６００及び負極端子６１０を介して第２電力変換装置７へ放電可能な有効電力(Available Power)である。蓄電装置１０００の総入力可能電力とは、第２電力変換装置７から正極端子６００及び負極端子６１０を介して蓄電装置１０００を充電可能な有効電力である。
【０１５１】
【表５】
2010130827.tif 000007
表５は、全ての電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０及び全ての電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０が正常な場合の入出力可能電力の計算例を示す。全ての電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０及び全ての電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０電圧センサおおよび電流センサ２５０に異常が検出されていない場合は、モジュール電池セット２００，３００，４００，５００毎に電圧センサの出力信号から検出した検出値及び電流センサの出力信号から検出した検出値に基づいて入出力可能電力Ｐw１、Ｐw２、Ｐw３、Ｐw４を計算し、それらの内の最小値Ｍin(Ｐw１,Ｐw２,Ｐw３,Ｐw４)の４倍を総入出力可能電力(Available Power)とする。尚、各モジュール電池セット２００，３００，４００，５００の入出力可能電力の計算方法は周知であるので、説明を省略する。
【０１５２】
【表６】
2010130827.tif 000008
表６は、モジュール電池セット２００，３００，４００，５００のいずれかにおいて電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０又は電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０の異常が検出された場合の入出力可能電力の計算例を示す。いずれかのモジュール電池セット２００，３００，４００，５００の電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０又は電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０に異常が発生すると、それらのセンサの出力信号から検出した検出値に基づいて計算される入出力可能電力は信頼できないものとなる。そこで、いずれかのモジュール電池セット２００，３００，４００，５００の電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０又は電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０に異常が検出された場合には、センサ異常が検出されたモジュール電池セットで計算された入出力可能電力を用いずに、センサ異常が検出されていない他のモジュール電池セットで計算された入出力可能電力を用いて蓄電装置１０００の総入出力可能電力を計算する。そして、算出した総入出力可能電力をさらに所定の割合（本実施例では例えば５０％）に制限し、センサ異常が検出されたモジュール電池セットの保護を行う。
【０１５３】
表６において、第１直列回路(String１)のモジュール電池セット２００の電圧センサ２６０又は電流センサ２５０の出力信号から検出した検出値が基準範囲を超えて異常と判定された場合には、モジュール電池セット２００の電圧センサ２６０と電流センサ２５０の出力信号から検出した検出値に基づき算出した入出力可能電力を用いず、センサ異常のない他のモジュール電池セット３００，４００，５００で算出された入出力可能電力Ｐw２、Ｐw３、Ｐw４を用いて蓄電装置１０００の総入出力可能電力を計算する。具体的には、モジュール電池セット３００，４００，５００の入出力可能電力Ｐw２、Ｐw３、Ｐw４の最小値Ｍin(Ｐw２,Ｐw３,Ｐw４)を４倍し、さらに５０％に制限する。尚、モジュール電池セット３００，４００，５００のいずれかで、電圧センサ３６０，４６０，５６０又は電流センサ３５０，４５０．５５０の異常が検出された場合にも同様に計算する。
【０１５４】
【表７】
2010130827.tif 000009
表７は、蓄電装置１０００に設けられている電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０と電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０のうちのいずれか２つのセンサに異常が検出された場合の入出力可能電力の計算例を示す。この場合にも１つのセンサ異常の場合と同様に、センー異常が検出されたモジュール電池セットで計算された入出力可能電力を用いず、センサ異常が検出されていない他のモジュール電池セットで計算された入出力可能電力を用い、蓄電装置１０００の総入出力可能電力を計算する。そして、算出した総入出力可能電力をさらに所定の割合（本実施例では例えば５０％）に制限し、センサ異常が検出されたモジュール電池セットの保護を行う。
【０１５５】
ここで、２つのセンサ異常が検出された入出力可能電力の計算例において、２つのセンサとは、いずれかの電圧センサ２６０，３６０，４６０，５６０といずれかの電流センサ２５０，３５０，４５０，５５０という組み合わせに限られる。２つの電圧センサで異常が検出された場合又は２つの電流センサで異常が検出された場合には、電圧検出或いは電流検出ができなくなることがあり、車両としての安全性を維持するには条件が厳しいため、蓄電装置１０００の総入出力可能電力をゼロにする。
【０１５６】
表７において、第１直列回路(String１)のモジュール電池セット２００の電圧センサ２６０又は電流センサ２５０の出力信号から検出された検出値が基準範囲を超えて異常と判定され、さらにモジュール電池セット３００の電圧センサ３６０又は電流センサ３５０の出力信号から検出された検出値が基準範囲を超えて異常と判定された場合には、センサ異常が検出されたモジュール電池セット２００，３００で計算された入出力可能電力を用いず、センサ異常のない他のモジュール電池セット４００，５００で計算された入出力可能電力Ｐw３、Ｐw４を用いて蓄電装置１０００の総入出力可能電力を計算する。具体的には、モジュール電池セット４００，５００の入出力可能電力Ｐw３、Ｐw４の最小値Ｍin(Ｐw３,Ｐw４)を４倍し、さらに５０％に制限する。尚、他のモジュール電池セットにおいて２つのセンサに異常が検出された場合も同様に計算する。
【０１５７】
表７で説明した２つのセンサで異常が検出された場合の入出力可能電力の計算例において、同じ種類の２つのセンサで異常が発生した場合には蓄電装置１０００の総入出力可能電力をゼロにするとしたが、組合せによっては問題なく計算できる場合がある。この場合には上記と同様な計算が可能となり、総入出力可能電力データを出力することが可能なシステムを構築することができる。例えば電圧に関しては、一方の直列回路を構成する２台のモジュール電池セットの２つの電圧センサに異常が検出されても、もう一方の直列回路を構成する２台のモジュール電池セットで検出した電圧と同じであると推測できる。従って、このような場合には表７のsensor１及びsensor２が異常、又はsensor３及びsensor４が異常の場合と同様な計算を行い、蓄電装置１０００の総入出力可能電力を計算することが可能である。
【０１５８】
また、本実施例では、２つのセンサで異常が検出された場合の総入出力可能電力の制限率を５０％とする例を示したが、異常が発生したセンサの個数に応じて総入出力可能電力の制限率を変えてもよい。例えば１つのセンサに異常が検出された場合は制限率を７５％とし、２つのセンサに異常が検出された場合は制限率を５０％とする。さらに、異常が検出されたセンサの種類に応じて総入出力可能電力の制限率を変えるようにしてもよい。例えば２つの電圧センサで異常が検出された場合は制限率を５０％にし、２つの電流センサで異常が検出された場合は制限率を７５％にする。
【０１５９】
以上、表１〜７により各モジュール電池セット２００，３００，４００，５００でセンサ異常が検出された場合の電圧、電流及び入出力可能電力の計算方法と制御方法について説明したが、これにより、軽微な故障による車両の停止を回避し、蓄電装置１０００による車両の運行をより長時間可能にすることができる。
【０１６０】
上述した本実施例とその変形例によれば、統括バッテリ制御装置１００により、センサが故障と判定されたモジュール電池セットを除く他のモジュール電池セットから入力した入出力可能電力に基づいて、全てのモジュール電池セットに対する総入力可能電力を推定るようにしたので、一部のモジュール電池セットで故障が発生した場合でも、他のモジュール電池セットからの情報に基づいて、蓄電装置１０００の制御を行うため、より長い時間、蓄電装置１０００の電力を用いて車両を運行することが可能になり、故障に強い蓄電装置１０００を提供することができる。
【０１６１】
また、統括バッテリ制御装置１００により、センサの故障度合いに応じて総入出力可能電力を低減するようにした。具体的には、故障と判定されたセンサの個数に応じて総入出力可能電力を低減したり、或いは故障と判定されたセンサの種類に応じて総入出力可能電力を低減する。これにより、上述した効果に加え、安全性と信頼性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６２】
【図１】本発明の実施例である大型ハイブリッド自動車用駆動システムの構成を示すブロック図。
【図２】図１の駆動用電源として搭載された蓄電装置の電気的な接続構成を示す回路図。
【図３】図２のモジュール電池セットの制御装置の電気的な接続構成を示す回路図。
【図４】図１の駆動用電源として搭載された実際の蓄電装置の全体構成を示す斜視図。
【図５】図４のモジュール電池セットを構成する単位電池モジュールの内部構成を示す分解斜視図。
【図６】図５の単位電池モジュールの短手方向の断面構成を示す断面図。
【図７】図５の単位電池モジュールを構成する単組電池ユニットの外観構成を示す斜視図。
【図８】図７の単組電池ユニットを構成する単組電池の外観構成を示す斜視図。
【図９】蓄電装置のこれまでの故障診断動作を示すフローチャート。
【図１０】図１の駆動用電源として搭載された蓄電装置の故障診断動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１６３】
１００  統括バッテリ制御装置
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  下位バッテリ制御装置
２５０，３５０，４５０，５５０  電流センサ
２６０，３６０，４６０，５６０  電圧センサ
【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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