(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多直列接続された複数個の電池に接続された複数の絶縁ブロックから構成され、
各絶縁ブロックは、１以上のバッテリコントローラを備え、
前記バッテリコントローラは、前記電池を監視する監視回路と、前記監視回路に電力を供給する第１の絶縁電源とを有し、
各絶縁ブロック内の第１の絶縁電源は、共通の電力線を電源とし、
各絶縁ブロックの有する前記電力線は、互いに第２の絶縁電源を介して接続される
ことを特徴とする、電池制御システム。
【請求項２】
前記絶縁ブロック内の共通の電力線を電源として動作する非絶縁の電源を有し、
前記第１の絶縁電源は、前記非絶縁の電源から出力される電力を電源として動作する
ことを特徴とする請求項１に記載の電池制御システム。
【請求項３】
前記第１の絶縁電源の耐圧は、前記多直列接続された複数個の電池の最大出力電圧より小さい
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の電池制御システム。
【請求項４】
前記第１の絶縁電源の耐圧は、前記第２の絶縁電源の耐圧より小さい
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電池制御システム。
【請求項５】
直列接続された複数の電池を備えた絶縁ブロックを複数有し、
前記絶縁ブロックの各々は、１以上のバッテリコントローラを備え、
前記バッテリコントローラは、前記電池を監視する監視回路と、前記監視回路に電力を供給する第１の絶縁トランスとを有し、
前記絶縁ブロックの各々の有する第１の絶縁トランスは、共通の電力線を電源とし、
前記絶縁ブロックの各々の有する前記電力線は、互いに第２の絶縁トランスを介して接続される
ことを特徴とする、電池制御システム。
【請求項６】
多直列接続された複数個の電池と、
前記電池の直並列数に応じて増減する前記電池の監視回路と、
を備えた電池制御システムにおける電池制御方法であって、
前記監視回路は、
前記監視回路が有する低耐圧絶縁電源の耐圧を超えないように複数の絶縁ブロックに分割され、前記絶縁ブロック内の前記低耐圧絶縁電源は共通の電源線を入力とし、各前記絶縁ブロック間の電力は高耐圧絶縁電源により送受される
ことを特徴とする、電池制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池制御システム及び電池制御方法に関し、絶縁を要する制御回路を構成する電池制御システム及び電池制御方法に適用して好適なるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体向け蓄電装置や系統連系安定化用蓄電装置、非常用蓄電装置といった多数の電池を内蔵する電池システムが注目を浴びている。これらの電池システムの性能を引き出すためには、電池の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）や劣化度（ＳＯＨ:State Of Health）、充放電可能な最大電流（許容充放電電流）などのパラメータを算出したり、各電池の充電率を適切に揃えたりする必要がある。これらを実現するために、各電池には電池電圧計測用の回路（セルコントローラ）が取り付けられ、セルコントローラから送られてくる情報に基づいて、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を搭載したバッテリコントローラが上記演算や所定の動作を実行する。
【０００３】
上記した電池システムに内蔵する電池の個数が数十個以上となる場合、数個〜数十個の電池及びセルコントローラを内蔵した電池モジュールを用い、これを複数個直並列接続することが一般的となっている。このような構成では、セルコントローラとバッテリコントローラとの通信は安全のためセルコントローラ内部で絶縁し、両者を接続する通信線による漏電や感電が起きないようにしている。また、セルコントローラ上の絶縁素子の耐圧が電池システムの要求する耐圧未満の場合は、バッテリコントローラ側に絶縁素子を追加する。
【０００４】
また、電池モジュールには、バッテリコントローラを内蔵したものもある。電池モジュールを内蔵したバッテリコントローラは、電池の消耗を防ぐため、バッテリコントローラを動作させるための電力を外部から供給する構成になっている。そして、電池システムにシステムコントローラが備えられ、該システムコントローラが各バッテリコントローラから出力された情報を取りまとめたり、各バッテリコントローラに対し指令を出したりする。ここで、セルコントローラ部分の絶縁素子の耐圧が電池システムの要求する耐圧未満の場合に、バッテリコントローラとシステムコントローラの間に絶縁素子が追加される。
【０００５】
上記したように、バッテリコントローラとシステムコントローラの間に絶縁素子が追加された場合、絶縁された側への電力供給方法が問題となる。この問題を解決するために、特許文献１では、モジュールブロック単位毎に絶縁トランスを用いた電源を設ける電源構成が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３５８３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、モジュールブロック単位毎に絶縁トランスを用いた絶縁電源を用いた場合、各絶縁電源には電池システムの要求する耐圧を満たす性能が必要となる。そのため、特に鉄道用途のように千ボルト以上の耐圧を要求するシステムでは、各絶縁電源が大型で高価なものとなってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、電池システム全体を複数の絶縁ブロックに分割し、各絶縁電源の容量及び耐圧を小さくするとともに、電池システム全体の電源電圧を各絶縁電源の耐圧以上とすることが可能な電池制御システム及び電池制御方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するために本発明においては、多直列接続された複数個の電池に接続された複数の絶縁ブロックから構成され、各絶縁ブロックは、１以上のバッテリコントローラを備え、前記バッテリコントローラは、前記電池を監視する監視回路と、前記監視回路に電力を供給する第１の絶縁電源とを有し、各絶縁ブロック内の第１の絶縁電源は、共通の電力線を電源とし、各絶縁ブロックの有する前記電力線は、互いに第２の絶縁電源を介して接続されることを特徴とする、電池制御システムが提供される。
【００１０】
かかる構成によれば、第１の絶縁電源または第２の絶縁電源に要求する耐圧を電池システム全体に要求する耐圧に比べ小さくすることが可能となるため、低コスト・小型な低耐圧絶縁電源を使用可能となり、電池制御システムの各モジュールの大きさやコストを低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電池システム全体を複数の絶縁ブロックに分割し、各絶縁電源の容量及び耐圧を小さくするとともに、電池システム全体の電源電圧を各絶縁電源の耐圧以上として、汎用性の高い電池システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電池システムの構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態にかかる電池モジュールの構成を示すブロック図である。
【図３】同実施形態にかかるセルコントローラの構成を示すブロック図である。
【図４】同実施形態にかかる電池システムの絶縁電源構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る電池モジュールの構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る電池システムの電源構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１４】
（１）第１の実施の形態
（１−１）電池システムの全体構成
まず、図１を参照して、電池システム１００の構成について説明する。図１は、電池電力を負荷に供給する電池システムの構成を示すブロック図である。電池システム１００の出力電圧は、電池の残容量や出力電流等により変動する直流電圧のため、負荷１１１に直接電力を供給するには適さない場合がある。そこで、本実施の形態では、上位コントローラ１１２により制御されるインバータ１１０により、電池システム１００の出力電圧を三相交流に変換して負荷１１１に供給している。なお、負荷１１１に直流電圧や他の多相交流、単相交流を供給する場合も同様の構成となる。
【００１５】
また、負荷１１１が電力を出力する場合は、インバータ１１０を双方向インバータとすることにより、負荷１１１が出力した電力を電池システム１００に蓄えることができる。さらに、インバータ１１０と並列に充電システムを電池システム１００に接続することで、必要に応じ電池システム１００を充電することも可能である。
【００１６】
電池システム１００は、インバータ１１０や負荷１１１の制御に有用な各種情報を上位コントローラ１１２に送信する。各種情報とは、例えば、電池の充電率（ＳＯＣ）や劣化率（ＳＯＨ）、流すことのできる最大充電電流・放電電流（許容充放電電流）、電池温度、電池異常の有無等の電池状態に関する情報などを例示できる。上位コントローラ１１２は、電池システム１００から提供された上記情報をもとに、エネルギーマネージメントや異常検知等の各種処理を行う。また、上位コントローラ１１２は、電池システム１００をインバータ１１０または負荷１１１から切り離すべきと判断した場合は、切断指示を電池システム１００に対し送信する。
【００１７】
また、電池システム１００は、直並列接続された１台以上の電池モジュール１０５と、電池システム１００の状態を監視・推定・制御するシステムコントローラ１０３と、電池システム１００の出力を断続するリレー１０６と、電池に流れた電流を計測する電流センサ１０８と、電池モジュールの各直列を断続するリレー１１３と、電池電圧を計測する電圧センサ６０２と、電池システム１００と例えばアースとの間の絶縁抵抗を計測する漏電センサ６０３と、電池システム１００の出力電圧に応じ設けられる遮断器１０７とから構成される。以下、各部を詳細に説明する。
【００１８】
電池モジュール１０５は、複数個の単位電池を有し、モジュール内部の温度や各電池の電圧を計測する。また、必要に応じて単電池単位での充放電を行う。これにより、単電池単位での電圧監視や電圧調整が可能となり、温度に応じて特性が変化する電池の状態推定に必要な温度情報を計測することが可能となる。電池モジュール１０５について、後で詳細に説明する。
【００１９】
また、電池モジュール１０５には、電流センサ１０８とリレー１１３を直列に接続する。これにより、電池モジュール１０５の状態を監視・推定するために必要な電流値が計測することができる。また、電池モジュール１０５の各直列を、上位コントローラの指令に基づいて断続することができる。
【００２０】
例えば、電池モジュール１０５が１００Ｖ以上の高電圧となる場合は、手動で電池システム１００への電力入出力を遮断するための遮断器１０７を追加する場合がある。このように、遮断器１０７を用いて強制的に遮断することで、電池システム１００の組み立て時や解体時、また、電池システム１００を搭載した装置の事故対応時に感電事故や短絡事故の発生を防ぐことが可能となる。
【００２１】
なお、電池モジュール１０５が複数台並列に接続されている場合は、各列にリレー１１３、遮断器１０７、電流センサ１０８を設けてもよいし、逆に、各列からリレー１１３、電流センサ１０８を省き電池システム１００の出力部分にのみリレー１０６、電流センサ１０８を設けてもよい。また、各列にリレー１１３、遮断器１０７、電流センサ１０８を設け、更に電池システム１００の出力部にリレー１０６及び電流センサ１０８を設けてもよい。
【００２２】
リレー１０６およびリレー１１３は、１台のリレーで構成してもよいし、メインリレーとプリチャージリレー、抵抗の組として構成してもよい。後者の構成では、プリチャージリレーと直列に抵抗を配置し、これらをメインリレーと並列接続する。そしてリレー１０６を接続する場合、まずプリチャージリレーを接続する。プリチャージリレーを流れる電流は直列接続した抵抗により制限されるため、前者の構成で生じうる突入電流を制限することができる。そして、プリチャージリレーを流れる電流が十分小さくなったのちにメインリレーを接続する。メインリレー接続のタイミングは、プリチャージリレーを流れる電流を基準にしてもよいし、抵抗にかかる電圧やメインリレーの端子間電圧を基準にしてもよい。また、メインリレー接続のタイミングを、プリチャージリレーを接続してから経過した時間を基準にしてもよい。
【００２３】
電圧センサ６０２は、１台または複数台の電池モジュール１０５に接続され、例えば、電池モジュール１０５の各１直列に対し並列に接続される。電圧センサ６０２は、電池モジュール１０５の状態監視・推定に必要な電圧値を計測する。また、電池モジュール１０５には、漏電センサ６０３が接続され、漏電が生じる前に漏電が生じうる状態、すなわち絶縁抵抗が低下した状態を検知して事故の発生を予防する。
【００２４】
また、電池モジュール１０５、電流センサ１０８、電圧センサ６０２及び漏電センサ６０３により計測された値はシステムコントローラ１０３に送信され、システムコントローラ１０３はこれらの値を元に電池の状態を監視や推定など、システム全体を制御する。ここで、システムコントローラ１０３によるシステム全体の制御とは、例えば、各単位電池の電圧を均等化するための単位電池毎の充放電の制御や、各センサの電源制御、センサのアドレッシング、システムコントローラ１０３に接続されたリレー１０６の制御などが挙げられる。
【００２５】
システムコントローラ１０３は、電池システム１００全体を制御するＣＰＵ６０１を有する。具体的に、ＣＰＵ６０１は、電池の状態監視や推定、制御に必要な演算を行う。電池システム１００にはシステム冷却用のファンが含まれてもよく、その制御をシステムコントローラ１０３が行う構成としてもよい。このように、冷却の制御まで電池システム１００が行うことにより、上位コントローラとの通信量を削減することが可能となる。
【００２６】
また、システムコントローラ１０３に、電圧センサ６０２や漏電センサ６０３を内蔵してもよい。電圧センサ６０２や漏電センサ６０３を内蔵することで、個別のセンサを用意する場合に比べてハーネス本数を減らし、センサ取り付けの手間を省くことができる。ただし、センサを内蔵することにより、システムコントローラ１０３が対応可能な電池システム１００の規模（最大出力電圧、電流等）が限定されてしまう。そこで、あえて電圧センサ６０２や漏電センサ６０３をシステムコントローラ１０３とは別部品とすることで、システム構成に自由度を持たせるようにしてもよい。
【００２７】
（１−２）電池モジュールの構成
次に、図２を参照して、電池モジュール１０５について説明する。図２に示すように、電池モジュール１０５は、複数個の直列接続された電池２０１と、各電池２０１の電圧を監視し必要に応じて各電池２０１に対して充放電を行うセルコントローラ２０２ａ、２０２ｂ（以降、セルコントローラ２０２と総称して説明する場合もある）、セルコントローラ２０２との通信を行い、電池２０１の状態推定等を行うバッテリコントローラ２０３とから構成される。
【００２８】
バッテリコントローラ２０３は、セルコントローラ２０２に対し通信信号を送信する送信部２０４、通信信号を受信する受信部２０５、システムコントローラ１０３等と情報または命令を送受信する送受信部２０６、セルコントローラ２０２の状態推定等を行うＣＰＵ２０７及びセルコントローラ２０２に電力を供給する絶縁電源２０８などから構成される。以下、各部を詳細に説明する。
【００２９】
送信部２０４は、信号線２１１を介してセルコントローラ２０２ａに対し通信開始の信号や、いずれの電池２０１を充放電すべきかを指示するための信号を出力する。出力信号の出力タイミングや出力内容はＣＰＵ２０７により演算される。また、送信する信号のＧＮＤ電位は絶縁電源２０８の出力側ＧＮＤ電位と同じである。
【００３０】
受信部２０５は、セルコントローラ２０２ｂにより出力された通信信号を、信号線２１２を介して受信する。セルコントローラ２０２ｂから出力された通信信号には各電池２０１の電圧や電池モジュール１０５各部の温度、セルコントローラ２０２の異常の有無等が含まれる。受信部２０５が受信した信号の解析は、ＣＰＵ２０７により行われる。受信部２０５が受信する信号のＧＮＤ電位は、絶縁電源２０８の出力側ＧＮＤ電位と同じである。
【００３１】
送受信部２０６は、信号線２０９を介してシステムコントローラ１０３または上位コントローラ１１２と情報の送受信をする。送受信部２０６により送信または受信される情報の送信内容や送信タイミングの決定、受信内容の解析は、ＣＰＵ２０７により行われる。送受信する信号のＧＮＤ電位は絶縁電源２０８の入力側ＧＮＤ電位と同じである。
【００３２】
ＣＰＵ２０７は、電池２０１の異常の有無の判断、電池の充電率（ＳＯＣ）や電池の劣化度（ＳＯＨ）の推定、許容充放電電流の計算、各電池２０１間の充電率（ＳＯＣ）ばらつき均等化制御、受信内容のビット化けやタイムアウト等の通信エラーチェック、送信内容や送信タイミングの決定、制御情報の保存や読み込み等を行う。
【００３３】
ＣＰＵ２０７の動作に必要な電力は、絶縁電源２０８から受け取る。また送信部２０４、受信部２０５、送受信部２０６に対し入出力する信号のＧＮＤ電位は絶縁電源２０８の出力側ＧＮＤ電位と同じものである。
【００３４】
絶縁電源２０８は、電力線２１０から受け取った電力を、送信部２０４、受信部２０５、送受信部２０６、ＣＰＵ２０７、セルコントローラ２０２に対し適切な電圧に調整して送り出す。絶縁電源２０８からセルコントローラ２０２への電力伝達は、電力線２１３を介して行う。
【００３５】
セルコントローラ２０２は、各電池２０１の電圧や電池モジュール１０５の温度分布を計測し、バッテリコントローラ２０３から指定されたタイミングでバッテリコントローラ２０３に対し情報を送信する。
【００３６】
図２では、２台のセルコントローラ２０２ａ及びセルコントローラ２０２ｂがデイジーチェーン接続されている。バッテリコントローラ２０３からの指令は、まず信号線２１１を介してセルコントローラ２０２ａへと送られる。セルコントローラ２０２ａは、その指令が自分宛だった場合は内容を解析・処理する。
【００３７】
セルコントローラ２０２ａが処理する指令としては、例えば、計測結果の送信や、電池２０１の個別放電などである。そして、セルコントローラ２０２ａは、処理結果を信号線２１４へと出力する。セルコントローラ２０２ａは、指令が自分宛ではなかった場合は、指令をそのまま信号線２１４へと出力する。
【００３８】
セルコントローラ２０２ｂは、信号線２１４から受信した内容が自分宛の指令だった場合はセルコントローラ２０２ａと同様に処理し、結果を信号線２１２へと出力する。一方、受信した内容が自分宛の指令ではなかった場合は、受信内容をそのまま信号線２１２へと出力する。これらの送受信は、後述する絶縁素子２１６を介して行われる。絶縁素子２１６の動作に必要な電力は、バッテリコントローラ２０３から電力線２１３を介して受電する。
【００３９】
このように、セルコントローラ２０２及びバッテリコントローラ２０３をループ状のデイジーチェーン構成とすることで、セルコントローラ２０２に搭載される絶縁素子２１６に要求する耐圧を下げることができる。また、セルコントローラ２０２の台数を増やしてもバッテリコントローラ２０３の通信ポート数を増やす必要が無くなる。
【００４０】
（１−３）セルコントローラの構成
次に、図３を参照して、セルコントローラ２０２について詳しく説明する。図３に示すように、セルコントローラ２０２は、複数個の電池２０１に接続され、複数個のセルコントローラＩＣ２５１及び絶縁素子２１６から構成される。以下、各部を詳細に説明する。
【００４１】
複数個の電池２０１は、直列接続され、必要な電圧を生成する。また、各電池２０１は電圧検出線２１５を介してセルコントローラＩＣ２５１にも接続され、セルコントローラＩＳ２５１による各電池２０１の電圧監視及び充放電を可能としている。
【００４２】
セルコントローラＩＣ２５１は、電池モジュール１０５内に複数個存在し、それぞれ数個から十数個の電池２０１に接続されている。そして、セルコントローラＩＣ２５１同士は、信号線２１７により接続され、一方向の通信、たとえばセルコントローラ２５１ａからセルコントローラ２５１ｂへ、そしてセルコントローラ２５１ｂからセルコントローラ２５１ｃへの通信が行われる。
【００４３】
バッテリコントローラ２０３は、信号線２１１及び絶縁素子２１６ａを介してセルコントローラ２５１ａに信号を送る。またセルコントローラ２５１ｃは、絶縁素子２１６ｃ及び信号線２１４を介してバッテリコントローラ２０３へと信号を送る。
【００４４】
セルコントローラＩＣ２５１は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）３０１、アナログ・デジタル変換機（ＡＤＣ）３０２、通信回路３０３及び電源３０６から構成される。各回路において、セルコントローラＩＣ２５１に接続されている電圧検出線２１５のうち最も低い電圧がＧＮＤ電位として動作する。そして、セルコントローラＩＣ２５１は、接続されている各電池２０１の電圧を監視し、必要に応じて電池２０１を個別に充放電する。
【００４５】
マルチプレクサ（ＭＵＸ）３０１には、電圧検出線２１５が接続され、図示していない制御回路の指示に従い電池２０１の電圧計測に適したものを選択してＡＤＣ３０２へと出力する。
【００４６】
ＡＤＣ３０２は、マルチプレクサ３０１で選択された電圧（アナログ電圧）をデジタルの数値に変換し、変換した結果を計測結果記憶素子（図示せず）に格納する。この計測には高い精度が要求されるため、たとえばマルチプレクサ（ＭＵＸ）３０１と連携してチョッピングを行う。または、入力レンジを小さくするためにマルチプレクサ（ＭＵＸ）３０１からの出力を２本の電圧検出線２１５の差とし、電池２０１の電圧に相当する電圧が直接ＡＤＣ３０２に送られるようにしてもよい。
【００４７】
通信回路３０３は、通信入力３０４に入力された信号を解析し、自己のＩＣ向けの指令と判断した場合は指令内容に応じて上記した制御回路に指示し、結果を通信出力３０５より出力する。結果としては、たとえば上記した計測結果記憶素子に格納された計測結果や電池２０１の充放電の結果などが挙げられる。また、通信入力３０４に入力された信号が自己のＩＣ向けの指令ではなかった場合、通信回路３０３は入力された信号をそのまま通信出力３０５へと出力する。
【００４８】
ここで、セルコントローラＩＣ２５１のデジタル回路にとって、通信回路３０３に入力される電圧が高すぎる場合がある。例えば、通信回路３０３ｂに入力される信号は、セルコントローラＩＣ２５１ａのＧＮＤ１（３０９ａ）を基準としたものであり、これはセルコントローラＩＣ２５１ｂのＧＮＤ２（３０９ｂ）より電池４個分高電位である。この問題を解決するため、通信回路３０３には入力信号の電位を低いほうへシフトするレベルシフト回路が内蔵されている。
【００４９】
電源３０６は、最大電位電力線３０７及び最小電位電力線３０８を介して電池２０１に接続されており、接続されている電池２０１から、セルコントローラＩＣ２５１の動作に必要な電圧を生成する。最大電位電力線３０７はセルコントローラＩＣ２５１に接続されている電池２０１のうち最も高い電位にいる電池の正極側に、電圧検出線２１５を介して接続される。最小電位電力線３０８はセルコントローラＩＣ２５１に接続されている電池２０１のうち最も低い電位にいる電池の負極側に、電圧検出線２１５を介して接続される。
【００５０】
各セルコントローラＩＣ２５１は、図３に示すように、それぞれ異なるＧＮＤ（ＧＮＤ１（３０９ａ）、ＧＮＤ２（３０９ｂ）、ＧＮＤ３（３０９ｃ））を有しており、これらのＧＮＤにより各セルコントローラＩＣ２５１に必要な耐圧を、各セルコントローラＩＣ２５１に接続されている電池個数に対応したものとしている。これは、電池システム１００の電圧や電池モジュール１０５の電圧に比べ数分の１から数十分の１であり、これにより回路のＩＣ化が可能となる。
【００５１】
また、このように隣接するセルコントローラＩＣ２５１は、電位的にも隣接したものとなるため、両者の間の通信は特段の絶縁をすることなく、上記のとおり電位をレベルシフトするだけで実現可能となる。これにより、通信に必要な部品の削減が可能となる。
【００５２】
絶縁素子２１６はセルコントローラＩＣ２５１とバッテリコントローラ２０３との間の絶縁を行う。これにより、必ずしも電位的に近くないセルコントローラＩＣ２５１とバッテリコントローラ２０３との間の耐圧を確保できる。また、一般的に人が触れうる信号系に接続されているバッテリコントローラ２０３と電池２０１との間で電流が流れないようにすることで感電を防いでいる。絶縁素子２１６の動作に必要な電源は、セルコントローラＩＣ側は電池２０１から得ている。またバッテリコントローラ側はバッテリコントローラ２０３からの電力線２１３より得ている。
【００５３】
（１−４）絶縁電源の構成
次に、図４を参照して、電池システム１００における絶縁電源の構成について説明する。電池システム１００において、システムコントローラ１０３は、外部電源１１４より電力を受け動作する。また、受けた電力の一部は絶縁電源６０４にも送られる。
【００５４】
絶縁電源６０４の出力は、バッテリコントローラ２０３ａ、２０３ｂに内蔵された絶縁電源２０８ａ、２０８ｂに入力され、これらバッテリコントローラ及びセルコントローラ２０２ａ、２０２ｂ内の絶縁素子２１６を動作させる。絶縁電源６０４の出力に接続可能なバッテリコントローラ２０３の数は絶縁電源２０８の耐圧によって決まる。
【００５５】
バッテリコントローラ２０３の数は、絶縁電源２０８の耐圧÷電池モジュール１０５の最大出力電圧で求められる。例えば、電池モジュール１０５の最大出力電圧が２１０Ｖ、絶縁電源２０８の耐圧が６００Ｖならば接続可能なバッテリコントローラ２０３の数は最大２台となる。絶縁電源６０４の出力は更に絶縁電源６０５にも入力される。このため、絶縁電源６０４の電力容量は、バッテリコントローラ２０３及び絶縁電源６０５に十分電力を送るだけの値とする。
【００５６】
絶縁電源６０５の出力は、バッテリコントローラ２０３ｃ、２０３ｄに内蔵された絶縁電源２０８ｃ、２０８ｄに入力され、これらバッテリコントローラ及びセルコントローラ２０２ｃ、２０２ｄ内の絶縁素子２１６を動作させる。絶縁電源６０５の出力に接続可能なバッテリコントローラ２０３の数は絶縁電源６０４と同様に求められる。
【００５７】
電池モジュールが更にある場合、絶縁電源６０５の出力は更に別の絶縁電源に入力され、絶縁電源６０５と同様に複数台のバッテリコントローラ２０３に電力を供給する。そして、すべてのバッテリコントローラ２０３に電力を供給できるよう、この構成が繰り返される。
【００５８】
電池システム１００において、電池２０１は直列接続されているため、隣接する電池モジュール間の電位差は小さい。このように、隣接する電池モジュール間の電位差が小さいことを利用し、このような構成とすることで、絶縁電源に必要な耐圧を絶縁電源２０８、絶縁電源６０４、絶縁電源６０５に分散して担わせることが可能となる。
【００５９】
従来は、電池システム１００に必要な絶縁耐圧が増大した場合、従来は電池モジュール１０５に内蔵された絶縁電源２０８を交換する必要があった。しかし、本実施の形態では、上記のように、複数の絶縁電源が耐圧を分散して担っている。このため、絶縁電源６０４、絶縁電源６０５の耐圧を増やすか、絶縁電源６０５を複数設けることにより、絶縁電源２０８を交換することなく電池システム１００の耐圧を増やすことが可能となる。
【００６０】
また、バッテリコントローラ２０３等を新規設計する場合でも、絶縁電源２０８，６０４、６０５に要求する耐圧を電池システム１００全体に要求する耐圧に比べ小さくすることが可能となるため、低コスト・小型な低耐圧絶縁電源を使用可能となり、電池システム１００やシステムコントローラ１０３、バッテリコントローラ２０３の大きさやコストを低減することが可能となる。
【００６１】
なお各絶縁電源６０４、６０５は、絶縁電源２０８に比べ大容量とする必要がある。絶縁電源２０８を十分高耐圧なものに交換する場合に比べ絶縁電源の総数が増加してしまうが、一般的に、絶縁電源の大容量化よりも高耐圧化のほうが高コストとなる。また、本実施形態のような構成により、増加する絶縁電源の個数は１直列あたり数個程度のため、電池システム１００全体のコストを低減させることが可能となる。なお、絶縁電源６０４、６０５に必要な耐圧は、電池システム１００の最大出力電圧から絶縁電源２０８の耐圧を引いたものとなる。
【００６２】
（２）第２の実施の形態
次に、図５を参照して、第２の実施の形態について説明する。以下では、絶縁電源と非絶縁電源を組み合わせた電池システムの一例について説明する。図５は、本実施の形態における電池モジュール１０５の構成例である。図５の構成では、絶縁電源２０８と電力線２１０との間に非絶縁電源２２０が存在する。以下では、第１の実施の形態の電池システム１００とは異なる構成について詳細に説明し、第１の実施の形態と同様の構成について詳細な説明を省略する。
【００６３】
非絶縁電源２２０は、電力線２１０から電力を受け取り、送信部２０４、受信部２０５、送受信部２０６、ＣＰＵ２０７に対し適切な電圧に調整して送り出す。更に、非絶縁電源２２０は、セルコントローラ２０２が必要とする電力を、絶縁電源２０８を介して供給する。
【００６４】
図５では、非絶縁電源２２０と絶縁電源２０８は直列となっているが、絶縁電源２０８が直接電力線２１０より電力供給を受ける並列接続の構成としてもよい。このように、絶縁した電力供給を要する部分と、絶縁した電力供給を不要な部分に分けることで、非絶縁電源に比べ高価な絶縁電源２０８の容量を小さくすることができ、電池システム１００のコストを低減可能となる。このような構成は図４の絶縁電源６０４、絶縁電源６０５に対しても適用可能である。
【００６５】
（３）第３の実施の形態
次に、図６を参照して、第３の実施の形態について説明する。以下では、電源として交流を用いた電池システムの一例について説明する。図６は、本実施の形態における電池システム１００の電源構成例である。本構成では、電池システム１００は、交流電源４０２より電力を受けて動作する。以下では、第１の実施の形態の電池システム１００とは異なる構成について詳細に説明し、第１の実施の形態と同様の構成について詳細な説明を省略する。
【００６６】
システムコントローラ１０３は、交流電源４０２からの電力を絶縁トランス４０１で受け、電力線４０３に出力する。この出力された交流電力はバッテリコントローラ２０３ａ、バッテリコントローラ２０３ｂへと出力される。バッテリコントローラ２０３は、第１の実施形態の絶縁電源２０８に代えて絶縁トランス４１０及びＡＣ／ＤＣコンバータ４１１を有し、バッテリコントローラ２０３に入力された交流電力は絶縁トランス４１０に入力される。
【００６７】
絶縁トランス４１０に入力された交流電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ４１１に入力され、直流へと変換される。そして変換された電力はバッテリコントローラ２０３の他の回路、例えば、送信部２０４、受信部２０５、送受信部２０６、ＣＰＵ２０７及びセルコントローラ２０２へと適切な電圧にされた上で出力される。
【００６８】
絶縁トランス４０１から出力された交流電力は、電力線４０３を介して絶縁トランス４０４にも出力される。そして絶縁トランス４０４は電力線４０５を介してバッテリコントローラ２０３ｃ、バッテリコントローラ２０３ｄに交流電力を供給する。
【００６９】
このように絶縁電源６０４、６０５に代えて絶縁トランス４０１、４０４を用いることでこれらのコストを下げることができる。また、第１の実施の形態と同様に、電池システムに要求される耐圧を絶縁トランス４０１、４０４、４１０で分担することができるため、それぞれに必要な耐圧を低減し、絶縁トランス４１０のみで絶縁を行う場合に比べコストや絶縁トランス４１０の大きさを低減させることができる。なお、各絶縁トランスに要求する耐圧は第１の実施の形態と同様のため、詳細な説明は省略する。
【符号の説明】
【００７０】
１００    電池システム
１０３    システムコントローラ
１０４    電力線
１０５    電池モジュール
１０６    リレー
１０７    遮断器
１０８    電流センサ
１１０    インバータ
１１１    負荷
１１２    上位コントローラ
１１３    リレー
１１４    外部電源
２０１    電池
２０２    セルコントローラ
２０３    バッテリコントローラ
２０４    送信部
２０５    受信部
２０６    送受信部
２０７    ＣＰＵ
２０８    絶縁電源
２０９、２１１、２１２、２１４  信号線
２１０、２１３    電力線
２１５    電圧検出線
２１６    絶縁素子
２１７    信号線
２１８、２１９    絶縁電源
２２０    非絶縁電源
３０１    マルチプレクサ（ＭＵＸ）
３０２    アナログ・デジタル変換機（ＡＤＣ）
３０３    通信回路
３０４    通信入力
３０５    通信出力
３０６    電源
３０７    最大電位電力線
３０８    最小電位電力線
３０９    ＧＮＤ線
３１０    電力線
４０１、４０４、４１０  絶縁トランス
４０２    交流外部電源
４０３、４０５  交流電力線
４１１    ＡＣ／ＤＣコンバータ
６０１    ＣＰＵ
６０２    電圧センサ
６０３    漏電センサ
６０４、６０５  絶縁電源
【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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