(57)【要約】【課題】本発明の課題は、発電余剰電力を効率よく使用しつつも、系統に安定した電力を供給することを可能とした電池システムを提供することである。【解決手段】上記目的を達成するために、本発明の電池システムは、複数の電池セルを有する複数の電池モジュールと、抵抗器と、前記複数の電池モジュールを冷却する冷却器と、前記冷却器及び前記抵抗器に流れる電流を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、当該電池システムの充電状態が使用可能充電状態の上限値以上であって、さらに当該電池システムに電力が充電される場合に、前記冷却器の消費電力を増加させて、さらに前記抵抗器の消費電力を増加させることを特徴とする。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを有する複数の電池モジュールと、抵抗器と、前記複数の電池モジュールを冷却する冷却器と、前記冷却器及び前記抵抗器に流れる電流を制御する制御装置と、を有する電池システムにおいて、
前記制御装置は、当該電池システムの充電状態が使用可能充電状態の上限値以上であって、さらに当該電池システムに電力が充電される場合に、前記冷却器の消費電力を増加させて、さらに前記抵抗器の消費電力を増加させ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、
前記冷却器の消費電力の増加量は、前記抵抗器の消費電力の増加量よりも大きい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において、
前記抵抗器は、スイッチ素子が直列に接続された直列回路を構成し、
それぞれの前記電池セルには、前記直列回路が並列に接続されていることを特徴とする電池システム。
【請求項４】
請求項３に記載の電池システムにおいて、
前記制御装置は、前記抵抗器に接続されたスイッチ素子をオン状態にすることによって前記抵抗器の消費電力を増加させ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、
冷却器は、ファンであることを特徴とする電池システム。
【請求項６】
請求項５に記載の電池システムにおいて、
前記ファンにはスイッチ素子が接続されており、
前記制御装置は、前記ファンに接続されたスイッチ素子をオン状態とすることによって前記冷却器の消費電力を増加させることを特徴とする電池システム。
【請求項７】
請求項６に記載の電池システムにおいて、
前記抵抗器に接続されたスイッチ素子は、前記冷却器に接続されたスイッチ素子がオン状態のときにのみオン状態となることを特徴とする電池システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の電池システムにおいて、
前記使用可能充電状態の上限値は８０％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、リチウムイオン電池を用いた電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
省資源またはＣＯ2削減の要求から風力・太陽光など自然由来の再生可能エネルギーを利用するシステムが開発されている。これら自然エネルギーは諸条件により増減するため、その出力電力は変動を伴う。近年ではこれらの変動を充放電する電力貯蔵装置を自然エネルギーに併設するシステムが開発されている。
【０００３】
一方で、これらの電池システムの充電状態が満充電状態の時には、上述した発電システムの発電量を下げるように制御を行い、余剰電力が発生しないように制御をする。このような制御をする場合には、本来発電できる電力を無駄にしているので、発電効率という観点から見ると好ましくない。
【０００４】
特許文献１には、小型の電池システムを搭載するハイブリッド自動車で、余剰電力を冷却器に使用させる電力に回し、電力の使用効率を向上させる制御が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−６１９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に示すようなハイブリッド自動車では、エンジンを止めれば過剰に発電することを防ぐことができるが、大型の発電システムでは簡単に発電装置を止めることができず、過剰な発電電力に対して発電装置の発電を抑制して過剰な発電電力を吸収することが困難である。
【０００７】
また、大型の発電装置に併設される電池システムは電力系統の安定を維持する必要があるため、個々の発電所では電力変動抑制を厳格に管理するシステムが必要となっている。例えば、発電所出力の変動が規程の範囲を逸脱した場合に何らかの罰則が適用されるケースなども考えられる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、発電余剰電力を効率よく使用しつつも、系統に安定した電力を供給することを可能とした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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の電池システムは、複数の電池セルを有する複数の電池モジュールと、抵抗器と、前記複数の電池モジュールを冷却する冷却器と、前記冷却器及び前記抵抗器に流れる電流を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、当該電池システムの充電状態が使用可能充電状態の上限値以上であって、さらに当該電池システムに電力が充電される場合に、前記冷却器の消費電力を増加させて、さらに前記抵抗器の消費電力を増加させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明を用いることによって、発電余剰電力を効率よく使用しつつも、系統に安定した電力を供給することを可能とし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】
【００１１】
【図１】本発明に係る発電システムに関する図である。
【図２】本発明に係る電池システム２０１のブロック図である。
【図３】本発明に係る電池モジュール３０の回路図である。
【図４】本発明に係る電池システム２０１の回路図である。
【図５】本発明に係る電池ブロック５０への電力供給を示す図である。
【図６】本発明に係る冷却器５と抵抗器４での消費電力の関係を示す図である。
【図７】本発明に係る電力分配の論理回路を示す図である。
【図８】本発明に係る電力分配のフローチャートを示す図である。
【図９】本発明に係る電池パック４０の斜視図である。
【図１０】本発明に係る第二の実施形態に係る電力分配の論理回路を示す図である。
【図１１】本発明に係る第二の実施形態の電池パック制御装置２３０の回路図である。
【図１２】本発明に係る第三の実施形態の電池システム２０１の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第一の実施形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。まずはじめに本発明に係る発電システムの説明を、図１を用いて説明する。発電システム１０１は、発電装置１０３、電力系統１０２、当該電力系統１０２と発電装置１０３を結ぶ電線１０５、インバータ１０４を介して当該電線１０５に接続される電池システム２０１を有する。発電装置１０３は、例えば風力発電・水力発電・太陽光発電やその他の発電設備などである。
【００１３】
電池システム２０１は、発電装置１０３が電力系統１０２で求められる電力よりも過剰に発電した場合に過剰に発電した電力を充電し、逆に発電装置１０３が電力系統１０２で求められる電力よりも発電量が少ないときに放電して、電力の安定供給を図っている。なお、電池システム２０１が充放電する場合には、インバータ１０４で交流―直流・直流―交流変換されて電力の受給・供給が行われる。
【００１４】
続いて、電池システム２０１のブロック図を図２に示す。本発明に係る電池システム２０１は、最小の単位を電池モジュール３０として、複数の電池モジュール３０を有する電池パック４０、複数の電池パック４０を有する電池ブロック５０を有している。
【００１５】
電池モジュール３０の構成から、具体的に説明する。電池モジュール３０は複数の電池セルＢｎｘ（ｎは電池モジュール３０内での電池セルの直列数、ｘは１つの電池セルに並列に接続されている電池セルの並列数。）を有する電池セル群２０と、電池セル群２０の電池情報（例えば、電池セルの電流情報・電圧情報・温度情報・充電状態など）を収集するセル制御装置（ＣＣＵ）２１０、及び電池モジュール制御装置（ＢＭＣＵ）３１を有する。なお、このセル制御装置２１０は、後述する電池セル間のバランシング制御も行う。セル制御装置２１０で収集された電池情報は、電池モジュール制御装置（ＢＭＣＵ）３１に送られる。そして、電池モジュール制御装置（ＢＭＣＵ）３１では、電池モジュール３０内の電池セル群２０の平均充電状態が算出され、先ほどの電池情報にさらに電池セル群２０の平均充電状態の電池情報を付加して、上位の電池パック制御装置（ＢＰＣＵ）２３０に電池情報を送信する。
【００１６】
電池パック４０は、複数の電池モジュール３０、及び電池パック制御装置２３０を有している。電池パック制御装置２３０は、各電池モジュール制御装置３１から出力された電池情報を収集し、電池パック４０内にある電池モジュール３０の充電状態を平均した電池モジュール３０の平均充電状態の情報を算出する。そして、電池モジュール制御装置３１から得られた電池情報に、複数の電池モジュール３０の平均充電状態の情報を付加して、さらに上位の電池ブロック制御装置２４０に電池情報を出力する。
【００１７】
電池ブロック５０は、複数の電池パック４０、及び電池ブロック制御装置２４０を有している。電池ブロック制御装置２４０は、各電池パック制御装置２３０から出力された電池情報を収集し、電池ブロック５０内にある電池パック４０の充電状態を平均した電池パック４０の平均充電状態の情報を算出する。そして、電池パック制御装置２３０から得られた電池情報に、複数の電池パック４０の平均充電状態の情報を付加して、さらに上位のシステム制御装置２５０に電池情報を出力する。なお、説明では電池ブロック５０には複数の電池パック４０があるとしたが、電池ブロック５０を構成する電池パック４０は、１つでもよい。その場合には、電池ブロック制御装置２４０は、電池パック制御装置２３０から出力された電池情報をそのままシステム制御装置２５０に出力する。
【００１８】
本発明では、このように複数階層で電池の状態を監視しているため、安全性が高い電池システム２０１となっている。また、本発明に係る電池モジュール３０、電池パック４０、及び電池ブロック５０はそれぞれの単位で交換可能であるため、メンテナンス性が良い電池システムとなっている。
【００１９】
続いて、図３を用いて具体的な電池モジュール３０の回路構成について説明する。電池モジュール３０は、複数の電池セル群２０が直列に接続された電源回路２５と、当該電源回路と直列に接続されたヒューズ３２が設けられている。電池セル群２０は、複数の電池セルＢｎ１、Ｂｎ２・・・ＢｎＸ（ｎは１より大きい数で電池セル群２０が直列接続されている数。Ｘはセルの数。）が複数並列に設けられた構成となっている。また、この電池セル群２０には、抵抗素子２１及びスイッチ素子２２が直列に接続された直列回路２３が並列に接続されている。この抵抗素子２１及びスイッチ素子２２は、例えば電池セルＢ１１、Ｂ１２・・・Ｂ１Ｘ間の電圧や充電状態にばらつきが出たとき、この電池セルＢ１１、Ｂ１２・・・Ｂ１Ｘ間のバランシングを行うためのものである。
【００２０】
セル制御装置２１０は、当該セル制御装置２１０に設けられた電池情報取得部２１１で各電池セルＢｎ１、Ｂｎ２・・・ＢｎＸの電池情報を取得して、電池モジュール制御装置３１に出力する。電池モジュール制御装置３１は、各セル制御装置２１０から出力された電池情報を元に、各電池セルの充電状態（ＳＯＣ）を演算し、この充電状態の情報をセル制御装置２１０に出力する。この充電状態の情報を受けたセル制御装置２１０は、セル制御装置２１０が監視している電源回路２５の各電池セルＢｎ１、Ｂｎ２・・・ＢｎＸ間の充電状態の差が１０％以上になったとき、当該セル制御装置２１０に設けられたスイッチ素子制御部２１２によってスイッチ素子２２をオン状態とする信号が出力され、各電池セルＢｎ１、Ｂｎ２・・・ＢｎＸ間のバランシングを行う。
【００２１】
なお、本実施形態では電池セルＢｎ１、Ｂｎ２・・・ＢｎＸはリチウムイオン電池を想定しているが、目的に応じて、ニッケル水素蓄電池、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池、レドックスフロー蓄電池、ナトリウム硫黄電池などを使用しても良い。
【００２２】
引き続き図４を用いて、電池システム２０１の回路構成について説明する。図４は、複数の電池モジュール３０からなる電池パック４０を有する電池ブロック５０が複数並列に接続された電池システム２０１を示す図である。
【００２３】
まず、電池ブロック５０の構成について説明する。電池ブロック５０は、電池パック４０と、当該電池パック４０に直列に接続されたプリチャージ回路５５を有する。また、電池ブロック５０は互いに並列に接続されており、スイッチ体２５１を介してインバータ１０４の正極側と接続され、スイッチ体２５２を介してインバータ１０４の負極側と接続される。
【００２４】
プリチャージ回路５５はスイッチ素子５１と、当該スイッチ素子５１に並列に接続された抵抗素子５２及びスイッチ素子５３から構成される。当該プリチャージ回路５５は、他の電池ブロック５０との充電状態や電圧にばらつきがある場合に、スイッチ体２５１及びスイッチ体２５２をオフ状態として、さらにスイッチ体５１をオフ状態、かつスイッチ素子５３をオン状態にする期間をしばらく維持することによって、横流を利用して各電池ブロック５０間の充電状態や電圧のばらつきを低減することができる。
【００２５】
また、電池ブロック５０には、さらに各電池パック４０に対応して直列に接続されたスイッチ素子５４ａ１（５４ａ）、５４ａ２（５４ａ）・・・５４ａｎ（５４ａ）（ｎは電池ブロック５０内の電池パック４０の並列数）を有している。各電池パック４０に問題が起こった場合には、問題が起こった電池パック４０に対応したスイッチ素子５４ａを開状態とすることによって、他の電池パック４０と切り離すことができる。また、このような構成にすることによって、メンテナンス時にも、スイッチ素子５４ａを開状態とすることによって電池パック４０に過電圧がかかるのを防ぐことができる。従って、電池パック４０のメンテナンス時に作業上の安全性を確保した上で、電池システム全体としてヒューズ３２及び３３によって二重の保護が可能となり、安全性とメンテナンス性がさらに向上する。
【００２６】
続いて、電池システム２０１で各電池ブロック５０が満充電状態である場合の余剰発電電力の消費方法を、図５を用いて説明する。本実施形態では、図５に示すように、インバータ１０４に接続される電池ブロック５０を構成する電池パック４０に設けられた冷却器５及び抵抗器４を用いて余剰電力を消費する構成となっている。具体的には、抵抗器４及び冷却器５は発電装置１０３と電力線３を介して接続されており、発電電力を直接消費できる構成となっている。
【００２７】
なお、ここでは冷却器５はファンであるが、当該ファンの代わりにブロア、ポンプ、圧縮機による冷熱サイクル、吸収式冷凍、ペルチェ素子などを用いてもよく、電力を主動力とした熱輸送もしくは冷熱システムであれば良い。
【００２８】
一方、抵抗器４はヒータ等の電力を熱に変換するものであり、機械式リレーや半導体スイッチ素子によって当該ヒータへの通電を切り換え可能な構成となっている。なお、本実施形態では、電池パック４０内に新たに抵抗器４を新たに設けたが、単純に電池パック４０内に構成される抵抗素子を用いても良い。電池パック４０内に構成されている抵抗素子を用いた場合の例については、別途第二の実施形態で説明をする。
【００２９】
各抵抗器４及び各冷却器５への電力の分配は、インバータ１０４と電池パック４０とが接続された電力入出力線２に流れる電流に基づいて、電池ブロック制御装置２４０が行う。この電力入出力線２に流れる電流は、当該電力入出力線２に設けられた電流検知器３によって測定され、電池ブロック制御装置２４０に当該電流情報が出力される。なお、この電流検知器３は、シャント抵抗やホール素子である。
【００３０】
続いて、電池ブロック制御装置２４０でどのように各抵抗器４及び各冷却器５へ電力を分配するか、その分配方法を図６を用いて説明する。図６は、縦軸に電池ブロック５０を構成する各冷却器５の単位時間あたりのトータル消費電力Ｐｃを取り、横軸に電池ブロック５０を構成する各抵抗器４の単位時間あたりのトータル消費電力Ｐｒを取った図であり、冷却器５での消費電力Ｐｃと抵抗器４での消費電力Ｐｒの関係を示すグラフとなっている。
【００３１】
まずはじめに消費電力パターンＰ１について説明する。消費電力パターンＰ１は、はじめに冷却器５の消費電力Ｐｃを急速に上昇させて、当該冷却器５で発電余剰電力を吸収しきれない場合に抵抗器４の消費電力Ｐｒを上昇させるという構成になっている。言い換えると、冷却器５で消費される消費電力Ｐｃの増加量が、抵抗器４で消費される消費電力Ｐｒの増加量よりも大きいことを意味する。
【００３２】
各電池モジュール３０は充放電しているので、常に発熱状態となっている。そのため、このような制御にすることによって、極力余分な熱を発生させずに発電余剰電力を利用して電池モジュールを冷却することが可能となる。従って、消費電力パターンＰ１のように電力消費量を調整することによって、温度上昇による各電池モジュール３０の劣化を防止しつつ、発電余剰電力を無駄なく使用できるため、発電余剰電力を効率よく利用した電池システムを提供することができる。
【００３３】
続いて、消費電力パターンＰ２について説明する。消費電力パターンＰ２は、抵抗器４の消費電力Ｐｒ及び冷却器５の消費電力Ｐｃを同時に上げていくパターンである。このような制御にすることによって、発電余剰電力が急に多く発生した場合に、即座に電力の消費が可能となる。従って、消費電力パターンＰ２のように電力消費量を調整することによって、電力変動が大きい自然エネルギーを利用した発電システムに当該発電システムを用いた場合であっても、発電余剰電力が電力系統１０２に出力されてしまうのを抑制できるので、安定した電力供給が可能となる。また、このときＰ２の傾きを１以上にしておいて、冷却器５側の消費電力Ｐｃの上昇割合を増やすのが好ましい。このような制御にすることによって、抵抗器４の発熱によって電池モジュール３０が劣化するのを防ぐこと抑制することが可能となる。
【００３４】
続いて、消費電力パターンＰ３について説明する。消費電力パターンＰ３は、まずはじめに冷却器５の消費電力Ｐｃのみを上昇させ、その後、各電池モジュール３０の温度を測定して、抵抗器４で発熱を起こしたとしても問題ないと判断された場合に、抵抗器の消費電力Ｐｒのみを上昇させるという制御になっている。このような制御にすることによって、電池モジュール３０の温度を適正に保ちつつ、発電余剰電力を消費することが可能となる。従って、各電池モジュール３０の温度上昇による劣化と発電余剰電力のバランスをとった電池システムを提供することが可能となる。
【００３５】
なお、上述した消費電力パターンＰ１〜Ｐ３の共通の特徴として、冷却器５の消費電力Ｐｃと抵抗器４の消費電力Ｐｒのグラフが右肩上がり（もしくは傾きが正）となる特徴がある。このような制御にすることによって、冷却器５の消費電力Ｐｃと抵抗器の消費電力Ｐｒのバランスを取ることが可能となり、発電余剰電力を効率よく使用しつつも、電池の劣化を抑制した電池システムを提供することが可能となる。
【００３６】
なお、本実施形態では電池パック４０に抵抗器４と冷却器５を設けたが、抵抗器４と冷却器５を各電池ブロック５０に設けて制御しても良い。この場合、電池ブロック５０自体が、電池パック４０よりも大規模なものとなっているので、抵抗器４や冷却器５も大型化できる。そのため、電池パック４０のような小型の抵抗器や冷却器では対応できないような余剰電力が多く発生する発電システムに用いられたとしても、その余剰電力を無駄なく使用することが可能となる。
【００３７】
さらに図７を用いて、どのような回路で冷却器５の消費電力Ｐｃと抵抗器４の消費電力Ｐｒを、図６に示した消費電力に制御するのかを説明する。
【００３８】
まず、電池ブロック制御装置２４０に電流検知器３で検出された電流情報が入力される。その後、当該電流情報、及び電池ブロック５０に設けられた電池パック４０の充電状態（ＳＯＣ）を演算するＳＯＣ演算部で演算されたＳＯＣ情報が入力される。
【００３９】
電池ブロック制御装置２４０内には冷却演算部２４１、及び抵抗演算部２４２が設けられている。冷却演算部２４３には、ＳＯＣ情報と電流情報が入力され、電池ブロック５０内の全ての電池パック４０が満充電状態、もしくは全ての電池パック４０の充電状態が使用可能充電状態の上限値を超えているとき（例えば、使用充電状態の上限を８０％と設定している場合には、ＳＯＣが８０％以上となっている場合。）に、冷却演算部２４１が冷却器５の消費電力を演算する。そして、発電装置１０３と冷却器５を電気的に遮断／接続するスイッチ素子２３１をオンする信号を、冷却演算部２４１から出力して冷却器回路１１を閉回路とし、電池パック４０に設けられた冷却器５に通電する。なお、通電量をより細かく制御する場合には、図示しない電流制御装置（例えばインバータ駆動の冷却装置、半導体スイッチを有する抵抗回路等）を用いれば可能である。
【００４０】
一方、抵抗演算部２４２は、全ての電池パック４０の充電状態が満充電状態、もしくは全ての電池パック４０の充電状態が使用可能充電状態の上限値を超えているときであって、電流検出器３で検出された電流値が所定値以上になった場合（例えば、使用充電状態の上限を８０％と設定している場合には、ＳＯＣが８０％以上となっている場合。）に、抵抗器回路１２に設けられたスイッチ素子２３２を接続状態として閉回路とする。このとき抵抗演算部２４２から出力されたスイッチ素子２３２をオン状態とする信号は、電池パック制御装置２３０内に設けられたＡＮＤ回路２３３を通過することとなる。このＡＮＤ回路２３３は、冷却演算部２４１からの信号と、抵抗演算部２４２からの信号が共にオン状態とする信号でなければスイッチ素子２３２に信号を出力しない構成となっている。このような構成にすることによって、先に冷却器５を通電させて電力消費量を増加させた後に抵抗器４の消費電力を増加させる構成とすることが可能となる。従って、余剰電力の使用による発熱を抑制しつつ、冷却効率を向上させることが可能となるため、発電余剰電力を効率よく使用した発電システムを提供することが可能となる。
【００４１】
続いて図８を用いて、本実施形態に係る制御の一例を、フローチャートで示す。まず、ステップＳ１で、冷却演算部２４１に電流情報及びＳＯＣ情報が入力される。そしてステップＳ２で各電池パックの充電状態が所定の充電状態以上であるかが判定される。なお、ここで言う所定の充電状態とは、上述したような全ての電池パック４０が満充電状態、もしくは全ての電池パック４０の充電状態が使用可能充電状態範囲を超えているとき（例えば、使用可能充電状態の上限を８０％と設定している場合には、ＳＯＣが８０％以上となっている場合。）である。ここで所定の充電状態以下である場合には、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１及びステップＳ２をくり返す。一方で、所定の充電状態以上である場合には、ステップＳ３に進み、電流が充電方向であるか、放電方向であるかを判定する。電流が放電方向である場合には、再度ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜ステップＳ３を繰り返す。一方、ステップＳ３で充電方向に電流が流れていると判断されると、ステップＳ４に進み、冷却演算部２４２からスイッチ素子２３１をオンとする信号を出力する。
【００４２】
その後、ステップＳ５へ進み、当該充電電流が増加傾向にあるかを判定する。充電電流が増加方向に無い場合は、ステップＳ４に戻り、スイッチ素子２３１のオン状態を維持して、冷却器５のみで電力の消費を行う。一方で、充電電流が増加方向にある場合は、ステップＳ６に進み、抵抗演算部２４２からスイッチ素子２３２をオンとする信号を出力する。
【００４３】
このようにしてステップＳ１〜ステップＳ６を繰り返すことによって、具体的に制御を行う。
【００４４】
最後に図９を用いて、具体的な電池パック４０の構成について説明する。電池パック４０は、複数の電池モジュール３０と、複数の電池モジュール３０を制御する電池パック制御装置２３０と、当該電池パック制御装置２３０及び当該電池モジュール３０を収納する電池ラック３０１を有する。電池ラック３０１には複数の電池サブラック３０２（３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ）を有しており、当該電池サブラック３０２に複数の電池モジュール３０が収納されている。また、この電池ラック３０１には電池サブラック３０２の後背部に設けられた空気流路３０３を有しており、空気流路３０３の上部にはファン５ａ（５）を有している。
【００４５】
一方、電池サブラック３０２の後背部には個別ファン５ｂ（５）が設けられており、空気流路３０３に空気を流せる構造となっている。発電余剰電力が発生している場合には、ファン５ａ、及び個別ファン５ｂでの消費電力Ｐｃを増やすように制御する。また、本実施形態では、電池サブラック３０２ｃに電池パック制御装置２３０及び抵抗器４が設けられている。なお、本実施形態では抵抗器４を最下段の電池サブラック３０２に設けたが、熱の影響を各電池ジュール３０に与えないという観点からは当該抵抗器４は最上段の電池サブラック３０２に設けられるのが好ましい。
【００４６】
以上、本実施形態に係る電池システムを用いることによって、発電余剰電力をうまく冷却器と抵抗器に分配することが可能になるため、発電余剰電力を効率よく使用しつつも系統に出力する電力の安定化を図り、さらには電池の劣化を抑制した電池システムを提供することが可能となる。
【００４７】
（第二の実施形態）
本発明に係る第二の実施形態を図１０に示す。第一の実施形態と同様の構成については、第一の実施形態と同じ図面番号を用いている。具体的に第一の実施形態と異なる点は、抵抗器４を新たに設けるのではなく、電池モジュール３０内に設けられたバランシングに用いられる抵抗素子２１を、余剰電力を消費させるのに使用する点である。
【００４８】
図１０は、第二の実施形態の論理回路を示す図であり、第一の実施形態と異なる点を中心に説明する。本実施形態では、抵抗器として電池モジュール３０に設けられた抵抗素子２１を用いている。抵抗演算部２４２からスイッチ素子をオン状態とする信号が出力される点は、第一の実施形態と同様であるが、その信号が電池モジュール３０内のスイッチ素子２２に出力される。
【００４９】
図１１は、具体的な回路を示す図である。電池パック制御装置２３０の回路は、電気的には高電位側末端３３８と低電位側末端３３９の間に構成される回路となっている。なお、高電位側末端は電位Ｖ１で固定され、低電位側末端は電位０Ｖに固定されている。またより具体的な一例としては、電位Ｖ１は５Ｖに固定されている。
【００５０】
高電位側末端３３８にはスイッチ素子３３３の一端が接続され、当該スイッチ素子３３３の他端にはスイッチ素子３３４の一端が接続されている。また、スイッチ素子３３４の他端側は絶縁型素子３３６、３３７を介して低電位側末端３３９に接続されている。なお、ここで言う絶縁型素子とはフォトカプラなどの互いに絶縁を保ちつつ通信を行うことができる素子を意味する。また、スイッチ素子３３４の他端と絶縁型素子３３６、３３７との間には、当該絶縁型素子３３６、３３７の破壊を防ぐための抵抗素子３３５が設けられている。
【００５１】
上述したスイッチ素子３３３と３３４との電気的な接続点は、スイッチ素子２３１ａのオン／オフを制御する電磁式制御装置２３１ｂの一端と電気的に接続され、当該電磁式制御装置２３１ｂの他端は低電位側末端３３９と接続される。このような構成にすることによって、スイッチ素子３３３をオン状態とすると冷却器５を駆動することが可能となる。また、上述したスイッチ素子３３３とスイッチ素子３３４を直列につないだ構成にすることによって、ＡＮＤ回路を構成し、スイッチ素子３３３がオン状態となっていなければ、絶縁型素子３３６、３３７にスイッチ素子２２をオン状態とする信号が出力されない構成となっている。このような構成にすることによって、新たに熱を発生させる抵抗器を設けなくとも、発電余剰電力を効率よく使用しつつ、電池の劣化を抑制した電池システムを提供することが可能となる。つまり、第一の実施形態に加え、部品点数の削減や装置の小型化ができるという効果がある。
【００５２】
さらに、図１１に示すように各絶縁型素子３３６、及び３３７が互いに並列に接続される構成とすることによって、電池モジュール３０に設けられた全てのスイッチ素子２２を同時にオン状態とすることができるため、急激に発電電力が増えた場合にも対応可能となる。
【００５３】
（第三の実施形態）
本発明に係る第三の実施形態を図１２に示す。第一の実施形態と同様の構成については、第一の実施形態と同じ図面番号を用いている。具体的に第一の実施形態と異なる点は、冷却演算部２４１と抵抗演算部２４２の機能を電池システム制御装置に移し、各電池ブロック５０に大型の冷却器５５及び大型の抵抗器４４を設けた点である。
【００５４】
図１２は、電池システム２０１の構成図である。具体的には、各電池ブロック５０に大型の冷却器５５及び大型の抵抗器４４を設けている。このような構成にすることによって、大型の冷却器５５や大型の抵抗器４４でより大きな電力を消費することが可能なので、大きな発電余剰電力が発生した場合であっても当該冷却器５５や抵抗器４４で十分余剰電力を消費することが可能となる。従って、急に大きな余剰電力が発生した場合であっても、電力系統に安定した電力を供給可能にした電池システムを提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００５５】
４  抵抗器
５  冷却器
１１  冷却器回路
１２  抵抗器回路
１０３  発電装置
２３０  電池パック制御装置
２３１、２３２  スイッチ素子
２３３  ＡＮＤ回路
２４０  電池ブロック制御装置
２４１  冷却演算部
２４２  抵抗演算部
２４３  ＳＯＣ演算部
【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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【図１１】
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【図１２】
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