(57)【要約】  安全性及び信頼性を向上させた電池システムを提供することを課題とする。  本発明の電池システムは、単電池と、単電池の制御を行うセルコントローラからなる電池モジュールと、電池モジュールの制御を行うバッテリコントローラを有し、セルコントローラは単電池の異常の有無を診断する異常診断部と、単電池の電圧、電流、温度、ＳＯＣ、ＳＯＨまたは許容充放電電流のいずれか１つ以上を算出する状態検知部と、有線通信を行う電力線通信部と、無線通信を行う無線通信部を有し、異常診断部で診断された情報は電力線通信部を介してバッテリコントローラに出力され、状態検知部で算出された情報は無線通信部を介してバッテリコントローラに出力されることを特徴とする。
2015181866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単電池と、当該単電池の制御を行うセルコントローラからなる電池モジュールと、
前記電池モジュールの制御を行うバッテリコントローラを有する電池システムにおいて、
前記セルコントローラは前記単電池の異常の有無を診断する異常診断部と、前記単電池の電圧、電流、温度、ＳＯＣ、ＳＯＨまたは許容充放電電流のいずれか１つ以上を算出する状態検知部と、有線通信を行う電力線通信部と、無線通信を行う無線通信部を有し、
前記異常診断部で診断された情報は電力線通信部を介して前記バッテリコントローラに出力され、前記状態検知部で算出された情報は無線通信部を介して前記バッテリコントローラに出力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において、
前記電力線通信部は、前記単電池に接続される電力線を用いて前記バッテリコントローラに情報を出力することを特徴とする電池システム。
【請求項３】
請求項２に記載の電池システムにおいて、
前記異常診断部で診断された情報は、さらに前記無線通信部に出力され、前記無線通信部は前記バッテリコントローラに前記診断された情報を出力することを特徴とする電池システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の電池システムにおいて、
前記電池モジュールに直列に接続されるスイッチを有し、前記バッテリコントローラは前記異常診断部で診断された情報に基づき前記スイッチの開閉を制御することを特徴とする電池システム。
【請求項５】
請求項４に記載の電池システムにおいて、
前記スイッチは前記バッテリコントローラ内に構成されることを特徴とする電池システム。
【請求項６】
単電池と、当該単電池の制御を行うセルコントローラからなる電池モジュールと、
前記電池モジュールの制御を行うバッテリコントローラを有する電池システムの制御方法において、
前記セルコントローラは前記電池モジュール内の単電池の異常診断及び電圧、電流、温度、ＳＯＣ、ＳＯＨまたは許容充放電電流のいずれか１つ以上の情報の算出を行い、
前記異常情報は有線通信により前記バッテリコントローラに出力され、
前記電圧、電流、温度、ＳＯＣ、ＳＯＨまたは許容充放電電流のいずれか１つ以上の情報は無線通信により前記バッテリコントローラに出力することを特徴とする電池システムの制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載の電池システムの制御方法において、
前記電池モジュールの異常情報は、さらに無線通信により前記バッテリコントローラに出力されることを特徴とする電池システムの制御方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の電池システムの制御方法において、
前記電池システムは前記電池モジュールに直列に接続されるスイッチを有し、
前記スイッチの開閉は前記バッテリコントローラによって制御されることを特徴とする電池システムの制御方法。
【請求項９】
請求項８に記載の電池システムの制御方法において、
前記スイッチは、前記バッテリコントローラからの開閉指示よりも前記セルコントローラからの異常情報に基づく開閉指示を優先することを特徴とする電池システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池システムの、特に電池情報及び異常情報の通信方法に関する。
【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。これらシステムの性能を引き出すには電池の充電率（ＳＯＣ）や劣化度（ＳＯＨ）、充放電可能な最大電流（許容充放電電流）といったパラメータを算出し、また各電池の充電率を適切に揃える必要がある。これらを実現するため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、これらセルコントローラから送られてくる情報に基づき中央演算処理装置（ＣＰＵ）を搭載したバッテリコントローラが前記演算や動作を実行する。しかし電池システムに内蔵する電池の個数が増加すると、セルコントローラとバッテリコントローラとの間を結ぶ通信線の本数が増大し、また結線に必要な製造コストも増大するという問題があった。【０００３】
これを解決するには、例えば特許文献１に記載の電力線通信（「電圧検出回路によって検出された電圧検出信号を電力線通信信号に変調し、変調した電力線通信信号を正負の出力端子間に重畳して出力する電力線通信回路」）を用いれば、通信線を別途用意せずともセルコントローラとバッテリコントローラとの間で通信することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２５０６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の発明では、セルコントローラとバッテリコントローラを通信線で結ぶかわりに電力線通信を用いることで通信線を別途用意する必要はなくなるが、電池の内部インピーダンスが小さいため通信速度を早くすることは困難であるという問題がある。そのため、多数の電池に関する詳細な情報を送ろうとすると制御周期が長くなってしまう。【０００６】
一方、通信線を不要とする技術として有望な無線通信は高速通信が可能であるが、通信途絶する率が有線通信に比べ一般的に高く、通信が不確実となってしまう。そのため、電池の過電圧異常などのシステムが即座に停止すべきであることを示す情報を送受信するには困難があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、本発明の電池システムは、単電池と、単電池の制御を行うセルコントローラからなる電池モジュールと、電池モジュールの制御を行うバッテリコントローラを有し、セルコントローラは単電池の異常の有無を診断する異常診断部と、単電池の電圧、電流、温度、ＳＯＣ、ＳＯＨまたは許容充放電電流のいずれか１つ以上を算出する状態検知部と、有線通信を行う電力線通信部と、無線通信を行う無線通信部を有し、異常診断部で診断された情報は電力線通信部を介してバッテリコントローラに出力され、状態検知部で算出された情報は無線通信部を介してバッテリコントローラに出力されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本願に示した手段によれば、安全性及び信頼性を向上させた電池システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の電池システムと負荷との接続を示す構成例
【図２】実施例１の電池システムの構成例
【図３】実施例２の電池システムの電池モジュールの構成例
【図４】実施例３の電池システムと負荷との接続を示す構成例
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面１、２を用いて実施例１を説明する。
《実施例１》
まず、電池システム１００の例を説明する。図１は電池電力を負荷に供給する電池システムの例である。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。そのため、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負荷１１１に供給している。負荷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。
【００１１】
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。
【００１２】
また、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。
【００１３】
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を上位コントローラ１１２に送信する。
【００１４】
上位コントローラ１１２はこれらの情報に基づき、エネルギーマネージメントや異常検知等を行う。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。
【００１５】
電池システム１００は１個以上の単電池からなる２台以上の電池モジュール１０５と、電池システム１００や各電池モジュール１０５の状態を監視・推定・制御するバッテリコントローラ１０３、電池システム１００の出力を断続するリレー１０６、電池に流れた電流を計測する電流センサ１０８、電池電圧を計測する電圧センサ６０２、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、そして電池システムの出力電圧に応じ設けられる遮断器１０７から構成される。
【００１６】
電池モジュール１０５は１個以上の単電池を有し、モジュール内部の温度や各電池の電圧を計測し、また必要に応じ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、また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可能となる。詳細は後述する。
【００１７】
電池モジュール１０５には電流センサ１０８とリレー１０６を電池モジュール１０５に直列に接続する。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可能となり、また電池システム１００の出力を上位コントローラの指令に基づき断続可能となる。電池モジュールがたとえば１００Ｖ以上の高電圧となる場合は人力で電池システム１００への電力入出力を遮断するための遮断器１０７を追加することがある。遮断器１０７を用いて強制的に遮断を行うことで、電池システム１００の組み立て時や解体時、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。
【００１８】
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１０６、遮断器１０７、電流センサ１０８を設けてもよいし、電池システム１００の出力部分にのみリレー１０６、遮断器１０７、電流センサ１０８を設けてもよい。また、各列および電池システム１００の出力部の両方にリレー１０６、遮断器１０７、電流センサ１０８を設けてもよい。
【００１９】
リレー１０６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、抵抗の組で構成してもよい。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く、また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。
【００２０】
電圧センサ６０２は１台または複数台の電池モジュール１０５、または電池モジュール１０５の各１直列に対し並列に接続され、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事故の発生を予防可能とする。
【００２１】
電池モジュール１０５、電流センサ１０８、電圧センサ６０２、漏電センサ６０３が計測した値はバッテリコントローラ１０３に送信され、バッテリコントローラ１０３はこれを元に電池の状態監視や推定、制御を行う。ここで制御とは、例えば各単電池の電圧を均等化するための単電池毎の充放電や、各センサの電源制御、センサのアドレッシング、バッテリコントローラ１０３に接続されたリレー１０６の制御等を指す。電池の状態監視や推定、制御に必要な演算はＣＰＵ６０１が行う。また電池システム１００にはシステム冷却用のファンが含まれてもよく、その制御をバッテリコントローラ１０３が行うこともある。このように冷却まで電池システム１００が行うことで、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。
【００２２】
バッテリコントローラ１０３は電圧センサ６０２や漏電センサ６０３を内蔵してもよい。このようにすることで個別のセンサを用意する場合にくらべハーネス本数を減らし、センサ取り付けの手間も削減できる。ただしセンサを内蔵することでバッテリコントローラ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ため、あえて電圧センサ６０２や漏電センサ６０３をバッテリコントローラ１０３とは別部品とすることで自由度を持たせてもよい。
【００２３】
次に、図２を用いて電池モジュール１０５およびバッテリコントローラ１０３、リレー１０６について詳しく説明する。
【００２４】
電池モジュール１０５は、１個以上の直並列接続された単電池１０１と、電圧検出線１１３を介して単電池１０１に接続され単電池１０１の監視・制御を行うセルコントローラ１０２より成る。
【００２５】
単電池１０１は例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ、空気電池、燃料電池、鉛電池といった一次電池もしくは二次電池、キャパシタ、発電素子である。単電池１０１は負荷１１１が必要とする電力の供給源である。また単電池１０１に二次電池やキャパシタを用いた場合は負荷１１１から出力された電力を吸収し、貯蔵することも可能となる。この場合、貯蔵した電力を再び電力出力用に用いることで無駄のない高効率なシステムを構築することが可能となる。
【００２６】
セルコントローラ１０２は計測部２０１、異常診断部２０２、状態検知部２０３、電力線通信部２０４、無線通信部２０５より成り、１個または複数個の単電池１０１に接続される。
【００２７】
計測部２０１は単電池１０１の電圧や温度等を計測する。また必要に応じ単電池１０１を個別に充放電する。電圧や温度の計測は各単電池１０１に行ってもよいし、複数の単電池１０１毎に行ってもよい。また、単電池の温度ではなく電池モジュール１０５内部の温度を計測してもよい。各単電池１０１の電圧を計測する必要があるかどうかは単電池１０１の種類に依り、例えばリチウムイオン電池の場合は各単電池１０１の電圧を計測することが望ましい。またニッケル水素電池や一次電池の場合は複数個の単電池１０１毎の電圧計測で充分である。
【００２８】
計測部２０１が計測した単電池１０１の電圧や温度の情報は異常診断部２０２および状態検知部２０３に送られる。
【００２９】
異常診断部２０２は計測部２０１が計測した単電池１０１の電圧や温度が過充電や過放電、過電流等の電池異常を示唆する値になっていないか診断し、異常を示す値だった場合は電力線通信部２０４に異常状態を送る。診断結果は単に異常を示すものでもよい。この場合回路もしくはプログラムが単純になり信頼性の高いシステムとなる。また、どのような異常が起きたのかを示す情報を付与してもよい。この場合異常の種別に応じた対応をとることができ、無用なシステムの停止の防止や停止する機能の最小化を行うことができる。さらに、軽微・深刻・致命的といった異常の程度を付与してもよい。この場合も無用なシステムの停止の防止や停止する機能の最小化を行うことができる。更に、システムを止めるまでもない軽微な異常情報を付与することでシステムの停止を伴うような深刻な異常が起きる前に修理が可能な高信頼システムを構築することが可能となる。
【００３０】
状態検知部２０３は計測部２０１が計測した単電池１０１の電圧や温度を元に単電池１０１の電圧、電流、温度、ＳＯＣやＳＯＨ、許容充放電電流を算出し、その結果を無線通信部２０５に送る。必要に応じ状態検知に必要な電池特性をセルコントローラ１０２にあらかじめ保存しておくことで電圧、電流、温度、ＳＯＣやＳＯＨ、許容充放電電流の算出を高精度化できる。このようにセルコントローラに単電池１０１の特性を保存しておくことで、バッテリコントローラ１０３は単電池１０１の特性を把握する必要がなくなり、自由度が向上する。また逆に状態検知部２０３は何も演算せず、計測部２０１より受け取った計測結果を無線通信部２０５にそのまま送る実装でもよい。このようにすることで各セルコントローラ１０２にＣＰＵを設ける必要がなくなり、部品コストや故障率を低減することができる。
【００３１】
状態検知部２０３が無線通信部２０５に送る情報としては、例えば各単電池１０１の電圧や温度、電池モジュール１０５内部の温度、吸入空気の温度、排気温度、ＳＯＣ推定結果、ＳＯＨ推定結果、単電池１０１の型式番号、単電池１０１の製造年月日、単電池１０１の製造番号、過電圧到達回数、過放電到達回数、単電池１０１の平均電圧、単電池１０１の充放電回数、単電池１０１の内部抵抗、単電池１０１の満充電容量、セルコントローラ１０２の型式番号、セルコントローラ１０２の製造年月日、セルコントローラ１０２の製造番号、セルコントローラ１０２の識別番号、セルコントローラ１０２の内部温度、セルコントローラ１０２の電源投入回数、セルコントローラ１０２の起動時間等が挙げられる。なおこれは状態検知部２０３が無線通信部２０５経由でバッテリコントローラ１０３に送る情報の一例であり、実際にはこの一部であってもよく、またこれに他の情報を加えてもよい。
【００３２】
電力線通信部２０４は異常診断部２０２から受け取った異常情報を交流信号に変換し、電圧検出線１１３に出力し、電力線１０４より電池システム各部、例えばバッテリコントローラ１０３に出力する。交流信号には変調をかけることで異常の種類や程度の情報を追加可能である。かける変調の例としては、異常の種類に応じて周波数変調を、程度に応じて振幅変調をかける。たとえば致命的なものは大電圧、また重度な異常ほど低周波とすれば電力線通信のノイズ耐性やクロストーク耐性を向上することが可能となる。なお漏電センサ６０３は絶縁抵抗検出時に交流信号を出力することがあるため、この周波数と電力線通信用の周波数が重複しないようにすることが望ましい。
【００３３】
異常情報は、情報量は少ないが受信側に確実に届く必要のある情報である。電力線通信部２０４は低速だが確実な通信を実現するため、電力線通信部２０４を異常情報の送信に特化させることで確実な通信を実現する。
【００３４】
無線通信部２０５は状態検知部２０３から受け取った情報を無線信号に変換し、電池システム各部、例えばバッテリコントローラ１０３に出力する。また、バッテリコントローラ１０３からの無線信号を受信し、セルコントローラ１０２宛の命令が含まれていた場合はその内容に従い単電池１０１の個別充放電や計測部２０１の計測設定変更、セルコントローラ１０２のリセット等を行う。無線通信にて送受信される情報は電池の電圧、電流、温度、ＳＯＣやＳＯＨ、許容充放電電流等の演算に用いられるが、それらは急激に変動するものではないため一時的なデータの欠損が起きても前回演算結果を利用することで対応可能である。そのため、データ量は膨大だが確実性が不要なこれらのデータは無線通信により送受信され、制御周期の高速化等を実現する。
【００３５】
バッテリコントローラ１０３はセルコントローラ１０２と情報を無線にて送受信する無線通信部４０２と、セルコントローラ１０２からの異常情報を受信する電力線通信部４０３と、無線通信部４０２および電力線通信部４０３からの情報に基づき電池の状態推定や演算を行い必要に応じて無線通信部４０２経由でセルコントローラ１０２に命令を出力する電池制御部４０１から成る。
【００３６】
電池制御部４０１は無線通信部４０２を介してセルコントローラ１０２より受け取った電池状態に基づき、必要に応じて電圧、電流、温度、ＳＯＣやＳＯＨ、許容充放電電流の演算を行い上位コントローラ１１２に演算結果を出力する。またこの演算結果や電力線通信部４０３を介してセルコントローラ１０２から受け取った異常情報に基づき異常の有無や程度を判断し、致命的な異常が検出された場合はリレー１０６を解放する。このように致命的な異常検知時には上位コントローラ１１２とは独立してリレー１０６を解放することにより、上位コントローラ１１２との通信途絶時や上位コントローラ１１２の異常時でもシステムを安全な状態に保つことができる。
【００３７】
各単電池１０１の電圧もしくはＳＯＣにばらつきが検出された場合は無線通信部４０２を介してセルコントローラ１０２にばらつきを解消するための充放電命令を送る。これにより、ばらつきに起因する単電池１０１の過充電・過放電防止や、充放電可能な範囲の縮小防止が可能となる。
【００３８】
以上のように本発明の特徴は、電池システム１００が電池モジュール１０５の状態検知結果を無線通信で、電池モジュール１０５の異常診断結果を電力線通信で行うようにした点である。無線通信は通信速度に優れる一方、通信エラーが有線通信に比べ起きやすく、信頼性に難がある。電力線通信は有線通信なため通信エラーが起きにくい一方、通信速度が遅いという特徴がある。
【００３９】
しかし、本実施例では高速な通信が必要となる状態検知結果の送信を無線通信で、低速でも問題ないが確実に伝える必要のある異常情報の送信を電力線通信で行うことにより、どちらか一方のみを伝送手段として用いる場合に比べ通信の高速化および高信頼化を実現できる。
【００４０】
また、無線通信、電力線通信のいずれも通信専用の信号線は不要であり、電池システム１００に必要なハーネスの本数を削減できる。
【００４１】
なお図２に示すように、リレー１０６にも電力線通信部５０３と制御部５０２を追加したリレーモジュール２０６とする場合もある。
【００４２】
この電力線通信部５０３は電池モジュール１０５からの異常情報を受信して制御部５０２に送る構成となっている。
【００４３】
一方、制御部５０２はこの情報およびバッテリコントローラ１０３から受信した断続命令に基づきリレー１０６の断続を行う。制御部５０２はバッテリコントローラ１０３からのリレー接続命令よりも電池モジュール１０５からの異常情報に基づくリレー切断判断を優先するように動作する。これにより、電池モジュール１０５およびバッテリコントローラ１０３に同時に致命的な異常が発生し、バッテリコントローラ１０３からリレーモジュール２０６にリレー切断命令が送られなかった場合でもリレーモジュール２０６は電池モジュール１０５からの異常情報に基づきリレーを独自判断で切断し、電池システム１００の安全性を維持することが可能となる。
【００４４】
以上、実施例１では、無線通信を用いることで高速通信が必要な多数の電池に関する詳細な情報の送信を可能にし、また有線通信である電力線通信を同時に用いて異常情報を送信することで確実性が必要な通信も実現することによって、安全性及び信頼性が向上した電池システムを提供することが可能となる。
【００４５】
また、セルコントローラとバッテリコントローラをつなぐ通信線を別途設ける必要がないため、シンプルな電池システムを構築することが可能となり、コストが低下する。
《実施例２》
続いて実施例２について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、異常診断の結果を電力線通信だけでなく無線通信でも送信するようにした点である。なお、実施例１で説明した構成と同様の構成については、実施例１で用いた図面番号と同様の図面番号を用いている。
【００４６】
図３は、実施例２における電池モジュール１０５の構成例である。図２の電池モジュール１０５のうち、既に説明した図２に示された同一の符号を付した構成と、同一の機能を有する部分については説明を省略する。
【００４７】
異常診断部３０２は電力線通信部２０４と無線通信部２０５の両方に診断結果を送る構成となっている。これにより無線通信時の伝送量が増加してしまうが、電力線通信部２０４や電圧検出線１１３、単電池１０１、電力線１０４に断線等の異常が生じ電力線通信が不能となっても無線通信部２０５により直接バッテリコントローラ１０３に異常情報を送信可能となり、信頼性が向上する。
《実施例３》
続いて実施例３について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、単電池１０１の個数が１個ないし１４個程度である電池モジュール１０５を１つだけ用いるような小型の電池システム３００とした点である。なお、実施例１で説明した構成と同様の構成については、実施例１で用いた図面番号と同様の図面番号を用いている。
【００４８】
図４は、実施例３における電池システムおよび負荷、充電回路の構成例である。図１の電池システム１００のうち、既に説明した図２に示された同一の符号を付した構成と、同一の機能を有する部分については説明を省略する。
【００４９】
本実施例の電池システム３００内には、バッテリコントローラ１０３と電池モジュール１０５を有する。電池モジュール１０５は単電池１０１を１個ないし１４個程度有する。一方、バッテリコントローラ１０３は電流センサ１０８、ＭＯＳＦＥＴ１１４、ＣＰＵ６０１より成り、電池モジュール１０５と負荷１１１とが繋がる電力線１０４に接続される。電流センサ１０８は抵抗値が精度よく調整されたシャント抵抗に電流が流れたときに生じる電圧を計測することで電流値を求めるシャント抵抗方式である。また、本発明では実施例１のリレー１０６とバッテリコントローラが一体になった構造となっている。リレー１０６に替わる断続素子としてＭＯＳＦＥＴ１１４またはそれに類する半導体スイッチを用いる。電流センサ１０８に必要なアナログ・デジタル変換器や半導体スイッチ、ＣＰＵ６０１は単一のバッテリコントローラ１０３（半導体パッケージ）に収めることが可能である。これにより実施例１と比較して実装面積の削減や部品点数の削減ができる。
【００５０】
さらに電池システム１００は電源回路１１５を介して負荷１１１に接続され、これにより負荷１１１に安定した電圧を供給する。また電池システム１００は充電回路１１６およびプラグ１１７を介して商用電源に接続可能であり、これにより必要に応じて電池モジュール１０５を充電することができる。
【００５１】
以上、本発明についてまとめる。本発明の電池システム１００では、単電池１０１と、単電池１０１の制御を行うセルコントローラ１０２からなる電池モジュール１０５と、電池モジュール１０５の制御を行うバッテリコントローラ１０３を有し、セルコントローラ１０２は単電池１０１の異常の有無を診断する異常診断部２０２と、単電池１０１の電圧、電流、温度、ＳＯＣ、ＳＯＨまたは許容充放電電流のいずれか１つ以上を算出する状態検知部２０３と、有線通信を行う電力線通信部２０４と、無線通信を行う無線通信部２０５を有し、異常診断部２０２で診断された情報は電力線通信部２０４を介してバッテリコントローラ１０３に出力され、状態検知部２０３で算出された情報は無線通信部２０５を介してバッテリコントローラ１０３に出力される。このような構成にすることにより、確実に届く必要がある異常情報は有線通信で、データ量が膨大で高速通信が必要な電池の電圧、電流、温度、ＳＯＣ、ＳＯＨや許容充放電電流の情報は無線通信で行うことができ、制御の高速化を図りつつも安全性の向上を図ることが可能となる。
【００５２】
また、本発明の電池システム１００では、電力線通信部２０４が単電池１０１に接続される電力線１０４を用いてバッテリコントローラ１０３に情報を出力している。このような構成にすることによって、異常情報の通信のために新たな通信線を設けることが無くなる。従って、電池システムの構造を簡素化出来るため、コスト低減につながる。
【００５３】
また、本発明の電池システム１００では、異常診断部２０２で診断された情報は、さらに無線通信部２０５に出力され、無線通信部２０５はバッテリコントローラ１０３に診断された情報を出力している。このような構成にすることによって、電力線１０４に断線等の異常が生じ電力線通信が不能となっても無線通信部２０５を介して異常情報を送信することが可能となる。そのため、安全性や信頼性が向上する。
【００５４】
また、本発明の電池システム１００では、電池モジュール１０５に直列に接続されるスイッチ（リレー１０６等）、を有し、バッテリコントローラ１０３は異常診断部２０２で診断された情報に基づきスイッチの開閉を制御する。このような構成にすることによって、電池モジュール１０５に異常が発生した際に電池システム１００と負荷１１１との接続を確実に断つことが可能となり、安全性が向上する。
【００５５】
また、本発明の電池システム１００では、スイッチ（ＭＯＳＦＥＴ１１４や半導体スイッチ）はバッテリコントローラ１０３内に構成される。このように構成することによって、実装面積の削減や部品点数の削減が可能となる。
【００５６】
また、本発明に記載の電池システム１００の制御方法では、単電池１０１と、単電池１０１の制御を行うセルコントローラ１０２からなる電池モジュール１０５と、電池モジュール１０５の制御を行うバッテリコントローラ１０３を有し、セルコントローラ１０２は電池モジュール１０５内の単電池１０１の異常診断及び電圧、電流、温度、ＳＯＣ、ＳＯＨまたは許容充放電電流のいずれか１つ以上の情報の算出を行い、異常情報は有線通信によりバッテリコントローラ１０３に出力され、電圧、電流、温度、ＳＯＣ、ＳＯＨまたは許容充放電電流のいずれか１つ以上の情報は無線通信によりバッテリコントローラ１０３に出力される。このような構成にすることにより、確実に届く必要がある異常情報は有線通信で、データ量が膨大で高速通信が必要な電池の電圧、電流、温度、ＳＯＣ、ＳＯＨや許容充放電電流の情報は無線通信で行うことができ、制御の高速化を図りつつも安全性の向上を図ることが可能となる。
【００５７】
また、本発明に記載の電池システム１００の制御方法では、電池モジュール１０５の異常情報は、さらに無線通信によりバッテリコントローラ１０３に出力される。このような構成にすることによって、電力線１０４に断線等の異常が生じ電力線通信が不能となっても無線通信部２０５を介して異常情報を送信することが可能となる。そのため、安全性や信頼性が向上する。
【００５８】
また、本発明に記載の電池システム１００の制御方法では、スイッチ（リレー１０６等）は、バッテリコントローラ１０３からの開閉指示よりもセルコントローラ１０２からの異常情報に基づく開閉指示を優先するようになっている。このように構成することによって、電池モジュール１０５内の単電池１０１に異常が発生した場合であったとしても、即座に電池システム１００と負荷１１１を切り離すことが可能となる。そのため、安全性や信頼性が向上する。
【００５９】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、前記の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１００  電池システム
１０１  単電池
１０２  セルコントローラ
１０３  バッテリコントローラ
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  電圧検出線
１１４  半導体スイッチ
１１５  電源回路
１１６  充電回路
１１７  プラグ
２０１  計測部
２０２  異常診断部
２０３  状態検知部
２０４  電力線通信
２０５  無線通信
２０６  リレーモジュール
４０１  電池制御部
４０２  無線通信
４０３  電力線通信
５０２  制御部
５０３  電力線通信
６０１  ＣＰＵ
６０２  電圧センサ
６０３  漏電センサ
【図１】
2015181866.tif 000003
【図２】
2015181866.tif 000004
【図３】
2015181866.tif 000005
【図４】
2015181866.tif 000006
【国際調査報告】
2015181866.tif 000007
2015181866.tif 000008
2015181866.tif 000009
2015181866.tif 000010