(57)【要約】  本発明に係る電池システムは、複数の蓄電池、および、前記複数の蓄電池の状態情報を取得すると共に該取得した蓄電池の状態情報を外部へ送信する第１の制御部を、筐体の内部空間に収容してなる電池モジュールと、前記第１の制御部からの前記蓄電池の状態情報を受信する第２の制御部と、を備えて構成される電池システムであって、前記電池モジュールは、前記筐体の内部空間に収容された前記複数の蓄電池および前記第１の制御部を前記筐体に対して電気的に絶縁する第１の絶縁部と、前記第１および第２の制御部間の前記状態情報の通信に用いられる通信媒体を電気的に絶縁する第２の絶縁部と、を有し、前記第１および第２の絶縁部の各々は、予め想定されるシステム規模において保証すべき絶縁性能をそれぞれが有するように設定される、ことを特徴とする。
2013098923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電池、および、前記複数の蓄電池の状態情報を取得すると共に該取得した蓄電池の状態情報を外部へ送信する第１の制御部を、筐体の内部空間に収容してなる電池モジュールと、  前記第１の制御部からの前記蓄電池の状態情報を受信する第２の制御部と、  を備えて構成される電池システムであって、  前記電池モジュールは、  前記筐体の内部空間に収容された前記複数の蓄電池および前記第１の制御部を前記筐体に対して電気的に絶縁する第１の絶縁部と、  前記第１および第２の制御部間の前記状態情報の通信に用いられる通信媒体を電気的に絶縁する第２の絶縁部と、を有し、  前記第１および第２の絶縁部の各々は、予め想定されるシステム規模において保証すべき絶縁性能をそれぞれが有するように設定される、  ことを特徴とする電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電池システムであって、  前記筐体および前記第２の制御部の各々の基準電位は、共通となるように設定される、  ことを特徴とする電池システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電池システムであって、  前記第１の絶縁部は、前記筐体の内部空間に収容された前記複数の蓄電池および前記第１の制御部を覆うフィルム状の絶縁素子である、  ことを特徴とする電池システム。
【請求項４】
請求項１または２に記載の電池システムであって、  前記第１の絶縁部は、前記筐体と、前記筐体の内部空間に収容された前記複数の蓄電池および前記第１の制御部との間に置かれた空間距離または沿面距離である、  ことを特徴とする電池システム。
【請求項５】
請求項２に記載の電池システムであって、  前記筐体および前記第２の制御部の各々の基準電位は、接地電位に設定される、  ことを特徴とする電池システム。
【請求項６】
請求項４に記載の電池システムであって、  当該電池システムの基準電位は、接地電位に設定される、  ことを特徴とする電池システム。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池システムであって、  前記第１の制御部に電源を供給する第１の電源と、前記第２の制御部に電源を供給する第２の電源とを各別に備える、  ことを特徴とする電池システム。
【請求項８】
請求項７に記載の電池システムであって、  前記第１の電源は、前記電池モジュールの直流電圧を入力とするＤＣ／ＤＣコンバータであり、前記第２の電源は、商用電源の交流電圧を入力とするＡＣ／ＤＣコンバータである、  ことを特徴とする電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、複数の蓄電池を直列に接続してなる電池モジュールを有する電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の電池システムとしては、複数の蓄電池を直列に接続してなる電池モジュールを、相互に並列に複数設けてなるものなどが知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】  特許文献１に係る電池システムは、複数の蓄電池を直列に接続してブロックを形成し、そのブロックを複数直列に接続して直列単位を形成し、その直列単位を複数並列に接続して構成される。ブロックコントローラは、ブロックごとに設けられ、そのブロック内の蓄電池の状態を監視する。各ブロックコントローラと直列コントローラと統括コントローラとが、相互に通信可能に数珠繋ぎに接続される。直列コントローラは、直列単位に関する監視を行い、統合コントローラは、直列コントローラから取得した情報に基づいて、直列単位の並列構成に関する監視を行って、電池システム全体の状態を監視する。  特許文献１に係る電池システムによれば、電池システムの高圧化および大容量化に係る対応を、個々の蓄電池の状態を監視しながら的確に遂行することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−６３２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  最近時、再生可能エネルギーと呼ばれる、風力発電や太陽光発電などの自然エネルギーに由来する電力系統（発電・変電・送電・配電を統合したシステム）が整備されてきた。これに伴い、再生可能エネルギーを用いた電力系統の弱点である、電力供給能力の経時的な増減を補う目的で、電力貯蔵用の電池システムの開発および試験的な導入が着実に進みつつある。  こうした適用用途の拡大に伴って、電池システムでは、システム規模の拡張要請が生じた場合に、かかる拡張要請に対して柔軟に対応可能であることが求められるようになってきている。  しかしながら、特許文献１に係る電池システムでは、システム規模の拡張要請が生じた場合に、かかる拡張要請に対して柔軟に対応可能であるとはいえない。【０００６】  本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、システム規模の拡張要請が生じた場合であっても、システム全体としての絶縁性能を可及的に維持しながら、かかる拡張要請に対して柔軟に対応可能な電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明に係る電池システムは、複数の蓄電池、および、前記複数の蓄電池の状態情報を取得すると共に該取得した蓄電池の状態情報を外部へ送信する第１の制御部を、筐体の内部空間に収容してなる電池モジュールと、前記第１の制御部からの前記蓄電池の状態情報を受信する第２の制御部と、を備えて構成される電池システムであって、前記電池モジュールは、前記筐体の内部空間に収容された前記複数の蓄電池および前記第１の制御部を前記筐体に対して電気的に絶縁する第１の絶縁部と、前記第１および第２の制御部間の前記状態情報の通信に用いられる通信媒体を電気的に絶縁する第２の絶縁部と、を有し、前記第１および第２の絶縁部の各々は、予め想定されるシステム規模において保証すべき絶縁性能をそれぞれが有するように設定される、ことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】  本発明に係る電池システムによれば、システム規模の拡張要請が生じた場合であっても、システム全体としての絶縁性能を可及的に維持しながら、かかる拡張要請に対して柔軟に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る電池システムが適用される電力システムの概要を表すブロック図である。
【図２Ａ】本発明の第１実施形態に係る電池システムに相当する第１Ａの電池パックの回路構成図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示す第１の電池パックの構成要素である電池モジュールの分解斜視図である。
【図２Ｃ】本発明の第１実施形態の変形例に係る電池システムに相当する第１Ｂの電池パックの回路構成図である。
【図３Ａ】本発明の第２実施形態に係る電池システムに相当する第２Ａの電池パックの回路構成図である。
【図３Ｂ】本発明の第２実施形態の変形例に係る電池システムに相当する第２Ｂの電池パックの回路構成図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る電池システムに相当する第３の電池パックの回路構成図である。
【図５】第３の電池パックが収納される本体筐体部の外観図である。
【図６】本発明に係る電池システムの階層構造を概念的に表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】  以下、本発明の第１〜第３実施形態に係る電池システムについて、図面を参照して説明する。
【００１１】［本発明に係る電池システムの概要］  はじめに、本発明の第１〜第３実施形態に係る電池システムに共通の本発明に係る電池システムの概要について説明する。
【００１２】  本発明に係る電池システムは、複数の蓄電池、および、複数の蓄電池の状態情報を取得すると共に該取得した蓄電池の状態情報を外部へ送信する第１の制御部（後記する電池セル監視部２１８）を、筐体の内部空間に収容してなる電池モジュールと、第１の制御部からの蓄電池の状態情報を受信する第２の制御部（後記する電池制御装置２１５など）と、を備えて構成されている。
【００１３】  そして、本発明に係る電池システムは、筐体の内部空間に収容された複数の蓄電池および第１の制御部を筐体に対して電気的に絶縁する第１の絶縁部と、第１および第２の制御部間の状態情報の送受信に用いられる通信媒体を電気的に絶縁する第２の絶縁部と、を有し、第１および第２の絶縁部の各々を、予め想定されるシステム規模において保証すべき絶縁性能をそれぞれが有するように設定したことを最も主要な特徴とする。  なお、予め想定されるシステム規模において保証すべき絶縁性能とは、あるシステム規模の電池システムを想定した場合において、同電池システムの総電圧に耐え得る絶縁性能を意味する。
【００１４】  ここで、“予め想定されるシステム規模”として、いかなる規模の電池システムを予め想定するのか、が問題となる。この点について、大きくふたつの考え方がある。第１は、最もニーズの高いと目される規模の電池システムを予め想定する考え方である。第２は、各国での法律などの規制に従って、規制の枠を考慮した規模の電池システムを予め想定する考え方である。
【００１５】  第２の考え方について一例をあげると、例えば日本国の法律では、７０００Ｖを超える直流電力は“特別高圧”、７５０Ｖを超え７０００Ｖ以下の直流電力は“高圧”、７５０Ｖ以下の直流電力は“低圧”と区分され、それぞれの枠に応じて規制の程度が異なっている。具体的には、“低圧”の枠は、“特別高圧”または“高圧”と比べて規制の程度が緩い。そこで、例えば、“低圧”の枠に相当する７５０Ｖの直流電力を、“予め想定されるシステム規模”として設定する。このように、規制の枠を考慮した規模の電池システムを予め想定すれば、各国毎の規制事情を考慮した好ましいシステム規模の想定を行うことができる。
【００１６】  本発明に係る電池システムによれば、第１および第２の絶縁部の各々を、予め想定されるシステム規模において保証すべき絶縁性能をそれぞれが有するように設定したため、システム規模の拡張要請が生じた場合であっても、システム全体としての絶縁性能を可及的に維持しながら、かかる拡張要請に対して柔軟に対応することができる。
【００１７】  さて、風力発電や太陽光発電などの自然エネルギーに由来する電力系統では、自然環境に及ぼす負荷が少ないという利点がある反面、その発電能力が自然環境に左右される。具体的には、風力や太陽光の強さは時々刻々と変化するため、電力系統に周波数変動や電圧変動などの悪影響を及ぼすことが懸念される。
【００１８】  こうした懸念を除くアプローチのひとつとして、自然エネルギー発電装置に電池システムを併設し、電力系統の周波数変動や電圧変動の抑制を図る電力システムが提案された。図１は、本発明に係る電池システム２０１が適用される電力システム１０１の概要を表すブロック図である。
【００１９】  電力システム１０１は、図１に示すように、電力系統１０２と、発電装置１０３と、インバータ１０４と、本発明に係る電池システム２０１とを備えて構成される。  なお、本発明に係る電池システム２０１とは、後記する第１〜第３実施形態に係る電池システムを包括する概念である。
【００２０】  発電装置１０３は、例えば、自然エネルギーに由来して発電した電力を電力系統１０２に供給する機能を有する。発電装置１０３と電力系統１０２とを接続する電線１０５には、連結点Ａおよびインバータ１０４をそれぞれ介して、本発明に係る電池システム２０１が接続されている。
【００２１】  インバータ１０４は、発電装置１０３で発電された電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を電池システム２０１へ送る機能と、電池システム２０１に蓄えられた直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を電力系統１０２へ送る機能とを有する。負荷への送電は、交流の電力系統１０２を介して行われる。
【００２２】  発電装置１０３として自然エネルギー発電装置１０３を採用した場合、その出力は、天候や季節などの自然環境の変化に係る影響を受けて変動する。この出力変動は、電力系統１０２の周波数変動や電圧変動を招き、電力系統１０２の電力品質を低下させる要因となる。
【００２３】  この点、本発明に係る電池システム２０１は、電力系統１０２の周波数や電圧の変動が所定の範囲に収まるように機能する。すなわち、電池システム２０１は、電力系統１０２に過剰な電力が供給された場合はその過剰電力を電池システム２０１に充電する一方、電力が不足する場合は電池システム２０１に蓄えられた電力を放電する、いわゆるバッファ機能を有する。これにより、本発明に係る電池システム２０１は、電力系統１０２の周波数変動や電圧変動を抑制することができる。
【００２４】［本発明の第１実施形態に係る電池システム（第１Ａの電池パック２０３−１Ａ）］  次に、本発明の第１実施形態に係る電池システムについて、図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明する。図２Ａは、本発明の第１実施形態に係る電池システムに相当する第１Ａの電池パック２０３−１Ａの回路構成図である。図２Ｂは、図２Ａに示す第１Ａの電池パック２０３−１Ａの構成要素である電池モジュール２１３−１の分解斜視図である。  なお、図２Ｂに示す電池モジュール２１３−１は、後記する第２〜第３実施形態に係る電池システムにおいても共通に用いられる。
【００２５】  第１Ａの電池パック２０３−１Ａは、図２Ａに示すように、正極端子Ｔｐに接続される正極母線Ｌｐ、および、負極端子Ｔｎに接続される負極母線Ｌｎの間に設けられる。正極端子Ｔｐは、電力系統１０２の正極母線（不図示）に対し、遮断器や断続器などを介して間接的に接続される。同様に、負極端子Ｔｎも、電力系統１０２の負極母線（不図示）対し、遮断器や断続器などを介して間接的に接続される。
【００２６】  第１Ａの電池パック２０３−１Ａは、切替スイッチ２１１と、複数の電池モジュール２１３−１，２１３−２，・・・２１３−ｎ（ただし、ｎは任意の自然数、以下同じ）をそれぞれが含む複数の電池モジュール群２１３と、電池制御装置（ＢＣＵ）２１５とを備えて構成されている。要するに、第１Ａの電池パック２０３−１Ａは、複数の電池モジュール群２１３を、正極母線Ｌｐおよび負極母線Ｌｎの間に並列（直列および並列の組み合わせでよい）に接続して構成されている。  なお、電池モジュール群２１３とは、複数の電池モジュール２１３−１，２１３−２，・・・２１３−ｎを総称する概念であり、明細書の説明に用いているが、図示はしていない。
【００２７】  なお、以下において、複数の電池モジュール２１３−１，２１３−２，・・・２１３−ｎのそれぞれは、その基本構成が共通である。そこで、ひとつの電池モジュール２１３−１の構成を代表して説明することにより、その他の電池モジュール２１３−２，・・・２１３−ｎの構成説明に代えることとする。
【００２８】  切替スイッチ２１１は、第１Ａの電池パック２０３−１Ａと電力系統１０２との間の電気的な接続関係を、接続または遮断のいずれかに切り替える機能を有する。
【００２９】  電池モジュール２１３−１は、許容容量を超える異常電流の流通により溶断して回路を開くヒューズ２１４、複数の電池セルを直列に接続してなる電池セル群２１７、および、電池セル監視部（ＣＣＵ）２１８のそれぞれを、個別筐体２１９（図２Ａおよび図２Ｂ参照）の内部空間に収容してなる。個別筐体２１９は、本発明の“筐体”に相当する。
【００３０】  電池セル群２１７は、電力系統１０２からインバータ１０４を介して供給される直流電力を一時的に充電する一方、電池セル群２１７に蓄えた直流電力を必要に応じて放電する機能を有する。電池セル群２１７は、本発明の“複数の蓄電池”に相当する構成要素である。
【００３１】  電池セル監視部（ＣＣＵ）２１８は、電池セル群２１７を構成する個々の電池セルの端子間電圧、温度、電流を計測し、個々の電池セル毎の充電状態（ＳＯＣ；State Of Charge：以下、ＳＯＣと省略する場合がある。）や、電池セル群２１７の稼動状態に係る情報を取得する機能を有する。また、電池セル監視部２１８は、個々の電池セル毎の端子間電圧に基づいて、過充電または過放電の診断を行なう機能を有する。電池セル監視部２１８は、本発明の“第１の制御部”に相当する構成要素である。
【００３２】  電池セル監視部２１８は、例えばフォトカプラからなる絶縁通信素子２１６を備えている。電池モジュール２１３−１の電池セル監視部２１８が備える絶縁通信素子２１６は、通信線などの通信媒体Ｌｃｏｍ１を介して、他の電池モジュールの電池セル監視部２１８が備える絶縁通信素子２１６、および、電池制御装置（ＢＣＵ）２１５に接続されている。通信媒体Ｌｃｏｍ１としては、双方向の情報通信を実現するバス形式を採用する。これにより、電池セル監視部２１８は、個々の電池セルに関する充電状態や稼働状態に係る情報（本発明の“蓄電池の状態情報”に相当する。）を含む各種の情報を、他の電池モジュール、または、電池制御装置（ＢＣＵ）２１５との間で通信することができる。
【００３３】  ここで、重要な点は、ある電池モジュールと、その他の電池モジュール、または、電池制御装置（ＢＣＵ）２１５との間の通信媒体Ｌｃｏｍ１を介する通信は、絶縁通信素子２１６（本発明の“第２の絶縁部”に相当する。）を通して行うことによって、予め想定されるシステム規模において保証すべき絶縁性能（システム全体としての絶縁性能）をもって、つまり、個々の部材としては過剰な品質をもって、強固に絶縁されている点である。
【００３４】  電池制御装置２１５は、電池モジュール群２１３との間で通信媒体Ｌｃｏｍ１を介して情報通信を行うことにより、電池モジュール群２１３に属する個々の電池モジュール毎の充電状態や稼動状態に係る情報（個々の電池セル毎の充電状態や稼動状態に係る情報を含む）を取得する機能を有する。また、電池制御装置２１５は、図２Ａに示すように、後記する上位の管理装置との間で通信媒体Ｌｃｏｍ２を介して情報通信を行うことにより、電池システム全体の充電状態や稼動状態に係る情報を取得する機能を有する。電池制御装置２１５は、本発明の“第２の制御部”に相当する構成要素である。
【００３５】  次に、電池モジュール２１３−１の機構について説明する。電池モジュール２１３−１は、図２Ｂに示すように、個別筐体２１９（図２Ａ参照）の一部を構成する金属製の容器２２１および蓋部２２２を有している。容器２２１は、一方の面が開放された矩形の箱状に形成されている。蓋部２２２は、略平板状に形成されている。容器２２１の開放面を蓋部２２２で覆うことにより、個別筐体２１９の内部空間を略密閉状態にすることができるようになっている。
【００３６】  容器２２１の正面側には、正面側から視て略Ｔ字形状の正面パネル２２３が設けられている。容器２２１の背面側には、背面側から視て略Ｔ字形状の背面パネル２２４が設けられている。容器２２１の上面側には、上面側から視て略矩形状の上部パネル２２５が設けられている。
【００３７】  個別筐体２１９の内部空間は、容器２２１および蓋部２２２で囲まれた空間と、容器２２１の上面側と上部パネル２２５とで囲まれた空間とからなる。
【００３８】  前者の容器２２１および蓋部２２２で囲まれた空間には、電池セル群２１７、および、絶縁シート２２７ａ，２２７ｂが収容されている。電池セル群２１７は、その周囲を、絶縁シート２２７ａ，２２７ｂで覆われている。また、絶縁シート２２７ａ，２２７ｂの外側は、容器２２１および蓋部２２２の組み合わせによって覆われている。絶縁シート２２７ａ，２２７ｂは、例えば、ポリエチレンテレフタレート、または、ポリイミドなどの電気的な絶縁性を有する樹脂製のフィルム材からなるものを好適に用いることができる。絶縁シート２２７ａ，２２７ｂは、電池セル群２１７を、個別筐体２１９から電気的に絶縁する機能を有する。
【００３９】  一方、後者の容器２２１の上面側と上部パネル２２５とで囲まれた空間には、回路基板上に搭載された電池セル監視部２１８、および、絶縁シート２２７ｃが収容されている。絶縁シート２２７ｃは、前記と同様に、例えば、ポリエチレンテレフタレート、または、ポリイミドなどの電気的な絶縁性を有する樹脂製のフィルム材からなるものを好適に用いることができる。絶縁シート２２７ｃは、容器２２１の上面側と、電池セル監視部２１８との間に介在するように設けられる。これにより、電池セル群２１７と電池セル監視部２１８、および、個別筐体２１９とその内部空間との間の、電気的な絶縁性能を強化するようにしている。  なお、以下の説明において、電気的な絶縁機能に着目して“絶縁シート”の用語を用いるときは、“絶縁シート２２７”と総称することとする。
【００４０】  ここで、重要な点は、個別筐体２１９は、内部空間に存する電池セル群２１７に対して、絶縁シート２２７および空間的距離（空間距離または沿面距離の両者を含む）の離隔の組み合わせ（本発明の“第１の絶縁部”に相当する。）によって、予め想定されるシステム規模において保証すべき絶縁性能（システム全体としての絶縁性能）をもって、つまり、個々の部材としては過剰な品質をもって、強固に絶縁されている点である。  なお、空間距離（Clearance）とは、一対の導電性部材間の、空間を通る最短距離を意味する。また、沿面距離（Creepage Distance）とは、一対の導電性部材間の、絶縁体の表面に沿った最短距離を意味する。
【００４１】  空間距離または沿面距離の両者を含む概念である空間的距離を設定するに際しては、動作電圧または想定される過電圧の程度や、絶縁体の耐トラッキング特性などを含む、複数の要因の影響を考慮することが好ましい。所要の絶縁性能（絶縁強度）を的確に実現することが可能になるからである。
【００４２】  前記のように構成された電池モジュール２１３−１の個別筐体２１９に係る基準電位と、電池制御装置（ＢＣＵ）２１５に係る基準電位とは、図２Ａで黒塗りの矢印を用いて接地端子Ｇを示すように、共通の電位となるように設定した。具体的には、電池モジュール群２１３に属する個々の電池モジュールの個別筐体が有する接地端子Ｇと、電池制御装置２１５が有する接地端子Ｇとの間を、不図示のアース線を介して接続すると共に、アース線を接地した。これにより、電池モジュール群２１３に属する個々の電池モジュールの基準電位と、電池制御装置２１５の基準電位とを、共通の接地電位に設定した。
【００４３】  また、電池セル群２１７に係る基準電位（電池セル群２１７のうち最も低い電位）と、電池セル監視部（ＣＣＵ）２１８に係る基準電位とを、図２Ａで白抜きの矢印で示すように、共通の電位となるように設定した。
【００４４】［本発明の第１実施形態に係る電池システム（第１Ａの電池パック２０３−１Ａ）の作用効果］  本発明の第１実施形態に係る電池システムに相当する第１Ａの電池パック２０３−１Ａでは、仮に、電池モジュールを増設（ただし、予め想定されるシステム規模の範囲内で）することで全体として高電圧化を図った場合であっても、個別筐体２１９は、内部空間に存する電池セル群２１７に対して、絶縁シート２２７および空間的な距離の離隔の組み合わせによって、予め想定されるシステム規模において保証すべき絶縁性能をもって、つまり、個々の部材としては余裕のある（ときには過剰ともいえる）品質をもって、強固に絶縁されている。
【００４５】  また、電池モジュール群２１３に属する個々の電池モジュールの基準電位と、電池制御装置２１５の基準電位とは、共通の接地電位に設定されている。
【００４６】  しかも、ある電池モジュールと、その他の電池モジュール、または、電池制御装置（ＢＣＵ）２１５との間の通信媒体Ｌｃｏｍ１を介する通信は、絶縁通信素子２１６を通して通信を行うことによって、予め想定されるシステム規模において保証すべき絶縁性能をもって、つまり、個々の部材としては余裕のある（ときには過剰ともいえる）品質をもって、強固に絶縁されている。
【００４７】  本発明の第１実施形態に係る電池システムに相当する第１Ａの電池パック２０３−１Ａによれば、システム規模の拡張要請が生じた場合であっても、システム全体としての絶縁性能を可及的に維持しながら、かかる拡張要請に対して柔軟に対応することができる。
【００４８】［本発明の第１実施形態の変形例に係る電池システム（第１Ｂの電池パック２０３−１Ｂ）］  次に、本発明の第１実施形態の変形例に係る電池システムについて、図２Ｃを参照して説明する。図２Ｃは、本発明の第１実施形態の変形例に係る電池システムに相当する第１Ｂの電池パック２０３−１Ｂの回路構成図である。
【００４９】  第１Ａの電池パック２０３−１Ａと、第１Ｂの電池パック２０３−１Ｂとは、通信媒体周りの構成を除き、その他の構成は共通である。そこで、前記両者の相違点について説明することで、本発明の第１実施形態の変形例に係る電池システムの説明に代える。
【００５０】  第１Ａの電池パック２０３−１Ａでは、通信媒体Ｌｃｏｍ１として、双方向の情報通信を実現するバス形式を採用したのに対し、第１Ｂの電池パック２０３−１Ｂでは、通信媒体Ｌｃｏｍ３として、いわゆるディジーチェーン方式を採用している。ディジーチェーン方式とは、相互に隣り合う通信ノード（個々の電池モジュールや電池制御装置（ＢＣＵ）２１５）間において、情報通信を許容する通信方式である。絶縁通信素子２１６を通して通信を行う点は、第１Ａの電池パック２０３−１Ａと同じである。
【００５１】  次に、ディジーチェーン方式の作用を説明する。最も高電位側に存する電池モジュール２１３−１は、低電位側に隣接する電池モジュール２１３−２に向けて、電池モジュール２１３−１に関する充電状態や稼動状態に係る情報を送る。これを受けて電池モジュール２１３−２は、低電位側に隣接する電池モジュール（不図示）に向けて、電池モジュール２１３−１に関する充電状態や稼動状態に係る情報に対し、自身（電池モジュール２１３−２）に関する充電状態や稼動状態に係る情報を付加した２モジュール分の情報を送る。
【００５２】  最も低電位側に存する電池モジュール２１３−ｎには、自身と比べて高電位側に存する電池モジュール２１３−１〜（ｎ−１）に関する充電状態や稼動状態に係る情報が送信されてくる。これを受けて最も低電位側に存する電池モジュール２１３−ｎは、電池制御装置（ＢＣＵ）２１５に向けて、電池モジュール２１３−１〜（ｎ−１）に関する充電状態や稼動状態に係る情報に対し、自身（電池モジュール２１３−ｎ）に関する充電状態や稼動状態に係る情報を付加したｎモジュール分の情報を送る。
【００５３】  電池制御装置（ＢＣＵ）２１５から、電池モジュール群２１３のいずれかに対する情報通信は、前記と逆の手順で遂行される。
【００５４】  本発明の第１実施形態の変形例に係る電池システムに相当する第１Ｂの電池パック２０３−１Ｂによれば、第１Ａの電池パック２０３−１Ａと同様に、システム規模の拡張要請が生じた場合であっても、システム全体としての絶縁性能を可及的に維持しながら、かかる拡張要請に対して柔軟に対応することができる。
【００５５】［本発明の第２実施形態に係る電池システム（第２Ａの電池パック２０３−２Ａ）］  次に、本発明の第２実施形態に係る電池システムについて、図３Ａを参照して説明する。図３Ａは、本発明の第２実施形態に係る電池システムに相当する第２Ａの電池パック２０３−２Ａの回路構成図である。
【００５６】  第１Ａの電池パック２０３−１Ａと、第２Ａの電池パック２０３−２Ａとは、個々の電池モジュールや電池制御装置（ＢＣＵ）２１５に対する電源供給源の構成を除き、その他の構成は共通である。そこで、前記両者の相違点について説明することで、本発明の第２実施形態に係る電池システムの説明に代える。
【００５７】  第１Ａの電池パック２０３−１Ａでは、個々の電池モジュールや電池制御装置（ＢＣＵ）２１５に対する電源供給源として、特に言及していないのに対し、第２Ａの電池パック２０３−２Ａでは、個々の電池モジュールについては、それぞれに属する電池セル群２１７の端子間直流電圧を入力として、適宜のレベルの直流電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータ２４１を採用している。また、電池制御装置（ＢＣＵ）２１５については、商用電源Ｕｐの交流電圧を入力として、適宜のレベルの直流電圧を出力するＡＣ／ＤＣコンバータ２４３を採用している。
【００５８】  また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４１の基準電位と、電池セル群２１７に係る基準電位（電池セル群２１７のうち最も低い電位）と、電池セル監視部（ＣＣＵ）２１８に係る基準電位とを、図３Ａで白抜きの矢印で示すように、共通の電位となるように設定した。  なお、共通電位の設定方式としてアース線を用いる点は、前記と同様である。また、下記に述べる共通電位の設定方式も、アース線を用いる点は同じである。
【００５９】  さらに、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４３の基準電位と、電池モジュール群２１３に属する個々の電池モジュールの基準電位と、電池制御装置２１５の基準電位とを、図３Ａで黒塗りの矢印を用いて接地端子Ｇを示すように、共通の接地電位に設定した。  その他の構成は、第１Ａの電池パック２０３−１Ａと同じである。
【００６０】［本発明の第２実施形態に係る電池システム（第２Ａの電池パック２０３−２Ａ）の作用効果］  本発明の第２実施形態に係る電池システムに相当する第２Ａの電池パック２０３−２Ａによれば、個々の電池モジュールに対する電源供給源として、それぞれに属する電池セル群２１７の端子間直流電圧を入力として、適宜のレベルの直流電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータ２４１を採用する一方、電池制御装置（ＢＣＵ）２１５に対する電源供給源として、商用電源Ｕｐの交流電圧を入力として、適宜のレベルの直流電圧を出力するＡＣ／ＤＣコンバータ２４３を採用したので、本発明の第１実施形態に係る電池システムの作用効果に加えて、電源供給源の選択肢を増やすといった観点から、本電池システムの設置時における汎用性および利便性を担保することができる。
【００６１】［本発明の第２実施形態の変形例に係る電池システム（第２Ｂの電池パック２０３−２Ｂ）］  次に、本発明の第２実施形態の変形例に係る電池システムについて、図３Ｂを参照して説明する。図３Ｂは、本発明の第２実施形態の変形例に係る電池システムに相当する第２Ｂの電池パック２０３−２Ｂの回路構成図である。
【００６２】  第２Ａの電池パック２０３−２Ａと、第２Ｂの電池パック２０３−２Ｂとは、電池制御装置（ＢＣＵ）２１５に対する電源供給源の構成を除き、その他の構成は共通である。そこで、前記両者の相違点について説明することで、本発明の第２実施形態の変形例に係る電池システムの説明に代える。
【００６３】  第２Ａの電池パック２０３−２Ａでは、電池制御装置（ＢＣＵ）２１５に対する電源供給源として、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４３を採用していたのに対し、第２Ｂの電池パック２０３−２Ｂでは、正極母線Ｌｐ、および、負極母線Ｌｎの線間直流電圧を入力として、適宜のレベルの直流電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータ２４５を採用している。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４５の基準電位と、電池モジュール群２１３に属する個々の電池モジュールの基準電位と、電池制御装置２１５の基準電位とを、図３Ｂで黒塗りの矢印を用いて接地端子Ｇを示すように、共通の接地電位に設定した。  その他の構成は、第２Ａの電池パック２０３−２Ａと同じである。
【００６４】［本発明の第２実施形態の変形例に係る電池システム（第２Ｂの電池パック２０３−２Ｂ）の作用効果］  本発明の第２実施形態の変形例に係る電池システムに相当する第２Ｂの電池パック２０３−２Ｂによれば、電池制御装置（ＢＣＵ）２１５に対する電源供給源として、正極母線Ｌｐ、および、負極母線Ｌｎの線間直流電圧を入力として、適宜のレベルの直流電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータ２４５を採用したので、本発明の第２実施形態に係る電池システムの作用効果と同様に、電源供給源の選択肢を増やすといった観点から、本電池システムの設置時における汎用性および利便性を担保することができる。
【００６５】［本発明の第３実施形態に係る電池システム（第３の電池パック２０３−３）］  次に、本発明の第３実施形態に係る電池システムについて、図４および図５を参照して説明する。図４は、本発明の第３実施形態に係る電池システムに相当する第３の電池パック２０３−３の回路構成図である。図５は、第３の電池パック２０３−３が収納される本体筐体部２５０の外観図である。
【００６６】  第２Ａの電池パック２０３−２Ａと、第３の電池パック２０３−３とは、負荷として、ファンモータ２４７によって駆動される送風ファン２４９が設けられている点、第３の電池パック２０３−３が本体筐体２５０に丸ごと収容されている点、本体筐体２５０が接地電位に設定されている点を除き、その他の構成は共通である。そこで、前記両者の相違点について説明することで、本発明の第３実施形態に係る電池システムの説明に代える。
【００６７】  前記の第２Ａの電池パック２０３−２Ａでは、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４３に接続される負荷として、電池制御装置（ＢＣＵ）２１５のみを採用していたのに対し、第３の電池パック２０３−３では、ファンモータ２４７によって駆動される送風ファン２４９を増設すると共に、ファンモータ２４７の基準電位を、接地電位に設定している。
【００６８】  また、第２Ａの電池パック２０３−２Ａでは、電池モジュール群２１３の収納先として、特別な構成について言及していなかったのに対し、第３の電池パック２０３−３では、電池モジュール群２１３の収納先として、図４および図５に示すように、本体筐体部２５０を採用している。さらに、本体筐体部２５０の基準電位と、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４３の基準電位と、電池モジュール群２１３に属する個々の電池モジュールの基準電位と、電池制御装置２１５の基準電位とを、図４で黒塗りの矢印を用いて接地端子Ｇを示すように、共通の接地電位に設定した。  その他の構成は、第２Ａの電池パック２０３−２Ａと同じである。
【００６９】［本発明の第３実施形態に係る電池システム（第３の電池パック２０３−３）の作用効果］  本発明の第３実施形態に係る電池システムに相当する第３の電池パック２０３−３によれば、電池モジュール群２１３を本体筐体部２５０に収納し、本体筐体部２５０の基準電位を、電池制御装置２１５などの基準電位と共通の接地電位に設定したので、本発明の第２実施形態に係る電池システムの作用効果に加えて、システム全体としての絶縁性能をより一層高めることができる。
【００７０】  また、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４３に接続される負荷として、ファンモータ２４７によって駆動される送風ファン２４９などの周辺機器を設け、こうした周辺機器の基準電位を、接地電位に設定したため、周辺機器の増設を容易に行えるといった観点から、本電池システムの設置時における汎用性および利便性を担保することができる。
【００７１】  ここで、本発明に係る電池システム２０１の階層構造について、図６を参照して説明する。図６は、本発明に係る電池システム２０１の階層構造を概念的に表すブロック図である。
【００７２】  本発明に係る電池システム２０１では、図６に示すように、電池セル群２１７を直列に接続してなる電池モジュール２１３と、電池モジュール２１３を直並列に接続してなる電池パック２０３と、電池パック２０３を並列に接続してなる電池ブロック２５１とを、相互に階層化して構成されている。
【００７３】  電池ブロック２５１は、第１〜第３実施形態に係る複数の電池パック２０３と、これら複数の電池パック２０３の動作管理を行う統合制御装置（ＩＢＣＵ）２６１と、を備えて構成される。
【００７４】  また、複数の電池ブロック２５１のそれぞれは、これら複数の電池ブロック２５１の動作管理を行うシステム制御装置（ＢＳＣＵ）２７１に接続されている。
【００７５】  電池パック２０３に属する電池制御装置（ＢＣＵ）２１５は、電池セル監視部２１８から取得した電池セル群２１７の充電状態や稼動状態に係る情報や、電池パック２０３の管理情報を、自身の上位の制御装置である統合制御装置（ＩＢＣＵ）２６１およびシステム制御装置（ＢＳＣＵ）２７１へ報告する。したがって、電池制御装置（ＢＣＵ）２１５は、本発明の“第２の制御部”に相当する。
【００７６】  電池ブロック２５１に属する統合制御装置（ＩＢＣＵ）２６１は、電池制御装置（ＢＣＵ）２１５から取得した情報や、電池ブロック２５１の管理情報を、システム制御装置（ＢＳＣＵ）２７１へ報告する。したがって、統合制御装置（ＩＢＣＵ）２６１も、本発明の“第２の制御部”に相当する。
【００７７】［その他の実施形態］  以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
【００７８】  例えば、第３実施形態に係る電池システムの説明において、第３の電池パック２０３−３を本体筐体部２５０に収納し、本体筐体部２５０の基準電位を、電池モジュール群２１３に属する個々の電池モジュールの基準電位や、電池制御装置２１５の基準電位などと共通に設定する構成を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。
【００７９】  第１〜第２実施形態に係る電池システム（変形例）において、第１〜第２の電池パックを本体筐体部２５０に収納し、本体筐体部２５０の基準電位を、電池モジュール群２１３に属する個々の電池モジュールの基準電位や、電池制御装置２１５の基準電位などと共通に設定する構成を採用してもよい。
【００８０】  また、本発明の第１実施形態に係る電池システムの説明において、絶縁シート２２７は、容器２２１の上面側と、電池セル監視部２１８との間に介在するように設けられる構成を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。絶縁シート２２７を、電池セル群２１７を収容した容器２２１の全面を覆うように設ける構成を採用してもよい。
【００８１】  また、本発明の第１実施形態に係る電池システムの説明において、本発明の“第１の絶縁部”の構成として、絶縁シート２２７および空間的距離の離隔の組み合わせを採用する例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。絶縁シート２２７、または、空間的距離の離隔のいずれを単独で用いて、本発明の“第１の絶縁部”を構成してもよい。
【００８２】  最後に、本発明の第１実施形態に係る電池システムの説明において、本発明の“第１の絶縁部”として、絶縁シート２２７および空間的距離の離隔の組み合わせを例示し、本発明の“第２の絶縁部”として、例えばフォトカプラからなる絶縁通信素子２１６を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。本発明の“第１の絶縁部”または“第２の絶縁部”としては、所要の絶縁性能を得られるならば、いかなる絶縁手段を適宜採用してもよいことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００８３】  ２０１    本発明に係る電池システム  ２０３−１Ａ    第１Ａの電池パック（本発明の第１実施形態に係る電池システム）  ２０３−１Ｂ    第１Ｂの電池パック（本発明の第１実施形態の変形例に係る電池システム）  ２０３−２Ａ    第２Ａの電池パック（本発明の第２実施形態に係る電池システム）  ２０３−２Ｂ    第２Ｂの電池パック（本発明の第２実施形態の変形例に係る電池システム）  ２０３−３    第３の電池パック（本発明の第３実施形態に係る電池システム）  ２１１    切替スイッチ  ２１３    電池モジュール群  ２１３−１〜ｎ    電池モジュール  ２１４    ヒューズ  ２１５    電池制御装置（ＢＣＵ；第２の制御部）  ２１６    絶縁通信素子（第２の絶縁部）  ２１７    電池セル群（複数の蓄電池）  ２１８    電池セル監視部（ＣＣＵ；第１の制御部）  ２１９    個別筐体（筐体）  ２２７ａ，２２７ｂ，２２７ｃ    絶縁シート（第１の絶縁部）  ２４１    ＤＣ／ＤＣコンバータ  ２４３    ＡＣ／ＤＣコンバータ  ２４５    ＤＣ／ＤＣコンバータ  ２４７    ファンモータ  ２４９    送風ファン  ２５０    本体筐体  ２５１    電池ブロック  ２６１    統合制御装置（ＩＢＣＵ）  ２７１    システム制御装置（ＢＳＣＵ）
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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