特開 2022-145198 蓄電池管理装置及び蓄電池管理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022145198

(43)【公開日】2022-10-03

(54)【発明の名称】蓄電池管理装置及び蓄電池管理方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20220926BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20220926BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20220926BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 Q

H02J7/02 H

H01M10/48 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021046500

(22)【出願日】2021-03-19

(71)【出願人】

【識別番号】000002174

【氏名又は名称】積水化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100152272

【弁理士】

【氏名又は名称】川越 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100147267

【弁理士】

【氏名又は名称】大槻 真紀子

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】竹井 英俊

(72)【発明者】

【氏名】上野 敬章

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 正夫

(72)【発明者】

【氏名】植杉 淳司

【テーマコード（参考）】

5G503

5H030

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA03

5G503BB02

5G503CA01

5G503CA11

5G503EA02

5G503EA05

5G503EA09

5G503GD03

5G503HA01

5H030AA10

5H030AS03

5H030AS08

5H030FF41

5H030FF42

5H030FF43

5H030FF44

(57)【要約】

【課題】蓄電池における電池モジュールの各々を接続する接続経路の間に接触抵抗が存在し、充電及び放電時の電流が流れる期間でも、接触抵抗による影響を受けずに電池モジュールを構成する電池セルの各々の電圧を測定する蓄電池管理装置を提供する。
【解決手段】本発明の蓄電池管理装置は、電池モジュール内の電池セルの各々の電圧を管理する装置であり、電池セルのセル電圧を測定する、電池セルの＋端子、－端子それぞれが独立して接続される測定端子間の電圧差を測定する電池セル電圧測定回路を備え、直列接続された電池セルにおいて、高電圧側の電池セルの－端子と低電圧側の＋端子とを一つの測定点とし、直列に接続される電池モジュールの－側接続端子に接続される電池セルの－端子と、電池モジュールの＋側接続端子に接続される電池セルの＋端子とを、それぞれ一つの測定点とし、電池セル電圧測定回路が測定点の間の電位差をセル電圧として測定する。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電池を構成する電池モジュール内の電池セルの各々の電圧を管理する蓄電池管理装置であり、
前記電池セルの各々のセル電圧を測定する、当該電池セルの各々の＋端子、－端子それぞれが独立して接続される測定端子を備え、測定端子間の電圧差を前記セル電圧として測定する電池セル電圧測定回路
を備え、
前記電池モジュールを構成する直列に接続された電池セルの各々において、高電圧側の電池セルの－端子と低電圧側の＋端子との各々を一つの測定点とし、一方、直列に接続される前記電池モジュールの各々における－側接続端子に接続される電池セルの－端子と、前記電池モジュールの＋側接続端子に接続される電池セルの＋端子との各々を、それぞれ一つの測定点として、前記電池セル電圧測定回路が前記測定点の間の電位差を前記セル電圧として測定する
ことを特徴とする蓄電池管理装置。

【請求項2】

蓄電池を構成する電池モジュールにおける電池セルの各々の電圧を管理する蓄電池管理方法であり、
電池セル電圧測定回路が、前記電池セルの各々のセル電圧を測定する、当該電池セルの各々の＋端子、－端子それぞれが独立して接続される測定端子を備え、測定端子間の電圧差を前記セル電圧として測定する電池セル電圧測定過程
を含み、
前記電池モジュールを構成する直列に接続された電池セルの各々において、高電圧側の電池セルの－端子と低電圧側の＋端子との各々を一つの測定点とし、一方、直列に接続される前記電池モジュールの各々における－側接続端子に接続される電池セルの－端子と、前記電池モジュールの＋側接続端子に接続される電池セルの＋端子との各々を、それぞれ一つの測定点として、前記電池セル電圧測定回路が前記測定点の間の電位差を前記セル電圧として測定する
ことを特徴とする蓄電池管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄電池管理装置及び蓄電池管理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、省エネルギー化を図るため、再生可能エネルギーにより生成した電力、例えば太陽電池（所謂ソーラーパネル）などで発電した電力を、一旦、蓄電池に蓄えて必要に応じて使用することで、電気エネルギーの利用効率を向上させる蓄電池が運用されている。
また、蓄電池に用いる電池モジュールを構成する電池セルによっては、例えばリチウムイオン電池などは、常用領域と使用禁止領域の電圧値が近接しているため厳格な電圧管理が必要である。
このため、電池セルの電圧の管理のため、蓄電池を構成する複数の電池モジュール毎ににおける電池セルの各々の電圧（セル電圧）が測定され、電池セルそれぞれに対するセルバランスの処理が行われる（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－６８５３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、図９に示すように、蓄電池において、直列に接続された高電圧側の電池モジュール２０１の－側接続端子２０１（－）端子と、低電圧側の電池モジュール２０２の＋側接続端子２０２（＋）との間には、－側接続端子２０１（－）及び＋側接続端子２０２（＋）の接続経路ＣＰにおいて接触抵抗（あるいは接続抵抗）Ｒが発生する。
すなわち、この接続経路ＣＰは、コネクタ２１１及びコネクタ６２１の接続点、コネクタ６１１及びコネクタ１１１の接続点、コネクタ１１２及びコネクタ６１２の接続点、及びコネクタ６２２及びコネクタ２１２（後述する図６）の接続点の各々においての接触面の接触抵抗の合計値として、上記接触抵抗Ｒが形成される。

【0005】

ここで、電池モジュール２０１及び２０２の各々において、放電や充電が行われていない場合、接触抵抗Ｒに電流が流れないため、接続経路ＣＰにおける接触抵抗Ｒの両端に電位は発生しない。
一方、電池モジュール２０１及び２０２の各々に対して充電や放電が行われている場合、接触抵抗Ｒには充電電流や放電電流としての電流Ｉが流れる。
これにより、接触抵抗Ｒの抵抗値と電流Ｉの電流値とに対応した電位Ｖが、接触抵抗Ｒの両端、すなわち、－側接続端子２０１（－）及び＋側接続端子２０２（＋）の各々の間に発生する。
そのため、電池モジュール２０１の－側接続端子２０１（－）と、電池モジュール２０２の＋側接続端子２０２（＋）とが同一の電位ではなくなる。

【0006】

また、電池モジュール２０１の電池セル２０１＿ｎの－端子と、電池モジュール２０２の＋端子とは、すなわち、－側接続端子２０１（－）と＋側接続端子２０２（＋）とは、電池セル電圧測定回路３０１における同一の測定端子Ｐ１ｚに接続されている。
図９に示す測定端子の各々は、電池セル電圧測定回路３０１の測定端子に対して、以下に示すように、直列に接続された電池セルの各々の－端子及び＋端子の接続点を接続させ、測定端子間の電圧をセル電圧として計測するために用いられる。

【0007】

ここで、接続経路ＣＰにおいて、電池モジュール２０１の－側接続端子２０１（－）と、電池モジュール２０２の＋側接続端子２０２（＋）との電圧が上述した接触抵抗による電圧降下により同一ではない。
そして、電池モジュール２０１の－側接続端子２０１（－）（すなわち、電池セル２０１＿ｎの－端子）と電池セル電圧測定回路３０１の測定端子ＱＰ１ｎ（－）との間には、接続端子３０２における接触抵抗や配線抵抗による経路抵抗Ｒ１が存在する。
同様に、電池モジュール２０２の＋側接続端子２０２（＋）（すなわち、電池セル２０２＿１の＋端子）と電池セル電圧測定回路３０１の測定端子ＱＰ２１（＋）との間には、接続端子３０３における接触抵抗や配線抵抗による経路抵抗Ｒ２が存在する。

【0008】

このため、経路抵抗Ｒ１及びＲ２の各々により、抵抗Ｒの両端に発生した電圧Ｖがそれぞれ分圧され、経路抵抗Ｒ１及びＲ２の各々に電圧Ｖ１、Ｖ２のそれぞれが発生する。
そして、電池モジュール２０１の－側接続端子２０１（－）に対して－端子が接続されている電池セル２０１＿ｎの測定電圧ＶＳ１＿ｎと、電池モジュール２０２の＋側接続端子２０２（＋）に対して＋端子が接続されている電池セル２０２＿１の測定電圧ＶＳ２＿１との各々に、それぞれ電圧Ｖ１及びＶ２が印加される。
これにより、充電や放電が行われて電流が接触抵抗に流れている場合、電池セル電圧測定回路３０１が測定する測定電圧ＶＳ１＿ｎには電圧Ｖ１が含まれており、測定電圧ＶＳ２＿１には電圧Ｖ２が含まれている。

【0009】

したがって、充電や放電が行われている場合には、直列接続された高電圧側の電池モジュール２０１の－側接続端子に接続された電池セル２０１＿ｎ、また低電圧側の電池モジュール２０２の＋側接続端子２０２（＋）に接続された電池セル２０２＿１の電圧を、正確に測定することができない。
このため、電池モジュール２０１及び２０２の各々におけるセル電圧それぞれのセルバランスの処理を行う際、電池セル２０１＿ｎ、電池セル２０２＿１の測定されたセル電圧のそれぞれに誤差として電圧Ｖ１、Ｖ２が含まれるため、セルバランスなどの電池セルの各々に対する厳格な電圧管理が行えない。

【0010】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、蓄電池における電池モジュールの各々を接続する接続経路の間に接触抵抗が存在し、充電及び放電時における電流が流れる期間においても、当該接触抵抗による影響を受けずに電池モジュールを構成する電池セルの各々の電圧を測定することができる蓄電池管理装置及び蓄電池管理方法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】

【0011】

本発明の蓄電池管理装置の一態様は、蓄電池を構成する電池モジュール内の電池セルの各々の電圧を管理する蓄電池管理装置であり、前記電池セルの各々のセル電圧を測定する、当該電池セルの各々の＋端子、－端子それぞれが独立して接続される測定端子を備え、測定端子間の電圧差を前記セル電圧として測定する電池セル電圧測定回路を備え、前記電池モジュールを構成する直列に接続された電池セルの各々において、高電圧側の電池セルの－端子と低電圧側の＋端子との各々を一つの測定点とし、一方、直列に接続される前記電池モジュールの各々における－側接続端子に接続される電池セルの－端子と、前記電池モジュールの＋側接続端子に接続される電池セルの＋端子との各々を、それぞれ一つの測定点として、前記電池セル電圧測定回路が前記測定点の間の電位差を前記セル電圧として測定することを特徴とする。

【0012】

本発明の蓄電池管理方法の一態様は、蓄電池を構成する電池モジュールにおける電池セルの各々の電圧を管理する蓄電池管理方法であり、電池セル電圧測定回路が、前記電池セルの各々のセル電圧を測定する、当該電池セルの各々の＋端子、－端子それぞれが独立して接続される測定端子を備え、測定端子間の電圧差を前記セル電圧として測定する電池セル電圧測定過程を含み、前記電池モジュールを構成する直列に接続された電池セルの各々において、高電圧側の電池セルの－端子と低電圧側の＋端子との各々を一つの測定点とし、一方、直列に接続される前記電池モジュールの各々における－側接続端子に接続される電池セルの－端子と、前記電池モジュールの＋側接続端子に接続される電池セルの＋端子との各々を、それぞれ一つの測定点として、前記電池セル電圧測定回路が前記測定点の間の電位差を前記セル電圧として測定する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、蓄電池における電池モジュールの各々を接続する接続経路の間に接触抵抗が存在し、充電及び放電時における電流が流れる期間においても、当該接触抵抗による影響を受けずに電池モジュールを構成する電池セルの各々の電圧を測定することができる蓄電池管理装置及び蓄電池管理方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係る電源システムの概要を示すブロック図である。

【図2】本発明に係る電源システムで用いられる蓄電池ユニットの概要の説明図である。

【図3】電池モジュールのコネクタと制御管理モジュールのコネクタとを接続する中継ケーブルの概要の説明図である。

【図4】電池モジュールのコネクタと制御管理モジュールのコネクタとを接続する中継ケーブルの概要の説明図である。

【図5】電池モジュールの一例の説明図である。

【図6】制御管理モジュールの構成を示すブロック図である。

【図7】ＢＭＳ基板に配置されるＡＦＥ回路素子の概要を示すブロック図である。

【図8】本発明の一実施形態の電池モジュールにおける電池セルの管理を行う蓄電池管理装置の概略構成の一例を示したブロック図である。

【図9】一般的な電池モジュールにおける電池セルの管理を行う蓄電池管理装置の概略構成の一例を示したブロック図である。

【図10】本発明に係る電源システムの他の構成例の概要を示すブロック図である。

【図11】本発明に係る電源システムの他の構成例の概要を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
＜全体システム＞
図１は、本発明に係る電源システム１０の概要を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の実施形態に係る電源システム１０は、パワーコンディショナー１と、ソーラーパネル２と、蓄電ユニット３とを含んで構成される。

【0016】

パワーコンディショナー１は、直流電源と交流電源との変換、電源電圧の制御、買電及び売電などの処理を行う。すなわち、商用電源５では交流電源を用いているのに対して、太陽光発電や蓄電には直流電源を用いる。また、商用電源５の電圧と、ソーラーパネル２や蓄電池ユニット３で用いるバッテリーの電圧は異なっている。パワーコンディショナー１は、商用電源５、ソーラーパネル２、蓄電池ユニット３との間で、直流電源と交流電源との変換及び電源電圧の制御を行っている。そして、パワーコンディショナー１は分電盤６に電力を供給し、分電盤６は各部屋のコンセントに電力を分配する。

【0017】

ソーラーパネル２は、昼間の太陽が現れる時間には発電を行えるが、夜間、太陽が沈むと発電が行えず、発電量が安定しない。蓄電池ユニット３は、昼間、商用電源５とパワーコンディショナー１を介して系統から充電を行うことが可能であり、ソーラーパネル２とパワーコンディショナー１を介して充電を行うことが可能であり、パワーコンディショナー１を介して電力の供給を補うことも可能である。蓄電池ユニット３は、夜間、商用電源５とパワーコンディショナー１を介して系統から充電を行うことが可能であり、パワーコンディショナー１を介して電力の供給を補うことも可能である。

【0018】

また、パワーコンディショナー１は、電力が不足している場合には、商用電源５から電源を買い取り、ソーラーパネル２による電力が余剰になるときには、商用電源５に電源を売るような、買電及び売電などの処理を行っている。

【0019】

また、電源システム１０には、ＥＶ（Electric Vehicle）スタンド４を組み込むことができる。ＥＶスタンド４は、電気自動車への充電を行う他、電気自動車に搭載されているバッテリーを利用して、電力を蓄積するのに用いることができる。また、ＥＶスタンド４は、パワーコンディショナー１を介して電力の供給を補うことも可能である。

【0020】

図２は、本発明に係る電源システム１０で用いられる蓄電池ユニット３の概要の説明図である。図２に示すように、蓄電池ユニット３は、例えば７個の電池モジュール２０１～２０７と、制御管理モジュール１００（蓄電池管理装置１００と示す場合もある）とから構成される。本実施形態においては、電池モジュールが７個の構成を例として説明するが、２個以上の複数であれば、何個でもよい。
電池モジュール２０１～２０７には、複数のバッテリーセル（電池セル）からなるバッテリースタックが設けられている。また、電池モジュール２０１～２０２には、それぞれ、コネクタ２１１～２１７及びコネクタ２２１～２２２が備えられている。

【0021】

制御管理モジュール１００は、電池モジュール２０１～２０７の充放状態及び放電電状態を管理している。制御管理モジュール１００には、コネクタ１１１～１１７及びコネクタ１２１～１２７が備えられている。
電池モジュール２０１～２０７のコネクタ２１１～２１７と、制御管理モジュール１００のコネクタ１１１～１１７とは、図３に示すような中継ケーブル６０－１～６０－７により接続される。電池モジュール２０１～２０７のコネクタ２２１～２２７と、制御管理モジュール１００のコネクタ１２１～１２７とは、図４に示すような中継ケーブル７０－１～７０－７により接続される。

【0022】

図３は、電池モジュール２０１～２０７のコネクタ２１１～２１７と、制御管理モジュール１００のコネクタ１１１～１１７とを接続する中継ケーブル６０（６０１～６０７）の概要の説明図である。

【0023】

図３に示すように、中継ケーブル６０は、電池モジュール２０１～２０７側のコネクタ６１（６１１～６１７）と、制御管理モジュール１００側のコネクタ６２（６２１～６２７）と、その間のケーブル６３（６３１～６３ｎ）とからなる。ケーブル６３（６３１～６３７）は、正極の配線（＋側配線）と負極の配線（－側配線）との２線になる。

【0024】

図４は、電池モジュール２０１～２０７のコネクタ２２１～２２７と、制御管理モジュール１００のコネクタ１２１～１２７とを接続する中継ケーブル７０（７０－１～７０－７）の概要の説明図である。

【0025】

図４に示すように、中継ケーブル７０（７０１～７０７）は、電池モジュール２０１～２０７側のコネクタ７１（７１１～７１７）と、制御管理モジュール１０側のコネクタ７２（７２１～７２７）と、その間のケーブル７３（７３１～７３７）とからなる。ケーブル７３（７３１～７３７）は、バッテリースタックを構成するバッテリーセルに応じた数の配線からなる。

【0026】

図５は、電池モジュール２０（２０１～２０７）の構成例を示す図である。なお、電池モジュール２０１～２０７の各々は、全て、同様の構成である。
図５に示すように、電池モジュール２０（２０１～２０７）には、直列接続された電池セル２０＿１（２０１＿１、２０２＿１）、２０＿２（２０２＿１、２０２＿２）、…、２０＿ｎ（２０１＿１、２０１＿ｎ）からなるバッテリースタックが設けられている。

【0027】

電池セル２０＿１、２０＿２、…、２０＿ｎとしては、リチウムイオン電池、例えば、リン酸鉄リチウムイオン電池が用いられる。リン酸鉄リチウムイオン電池は、リン酸鉄リチウムを正極（＋端子側）に使用するもので、電池内部で発熱があっても結晶構造が崩壊しにくく、安全性が高いという特徴がある。１つの電池セル２０＿１、２０＿２、…、２０＿ｎのセル電圧は、セル構造により異なる。リチウムイオン電池の場合、セル電圧は、２Ｖ～４Ｖである。リン酸鉄リチウムイオン電池では、セル電圧は、例えば３．３Ｖ程度である。

【0028】

電池モジュール２０（２０１～２０７）には、コネクタ２１（２１１～２１７）及びコネクタ２２（２２１～２２７）が設けられる。コネクタ２１（２１１～２１７）は、電池モジュール２０（２０１～２０７）の各々の充放電を行うためのコネクタである。コネクタ２２（２２１～２２７）は、電池セル２０＿１、２０＿２、…、２０＿ｎのセル電圧を監視するためのコネクタである。

【0029】

図６は、制御管理モジュール１００の構成を示すブロック図である。図６に示すように、制御管理モジュール１００には、端子台３１と、ブレーカ３３と、ＨＶ（High-Voltage）基板４０と、ＢＭＳ（Battery Management System）基板５０とが実装されている。

【0030】

端子台３１は、パワーコンディショナー１からの配線を接続するコネクタである。端子台３１には、正極（＋）端子３１ａと、負極（－）端子３１ｂと、接地端子３１ｃとが配設されている。この例では、接地端子３１ｃは接地電位として筐体に接続している。端子台３１の正極端子３１ａ及び負極端子３１ｂから伸びる配線が充放電ライン３５ａ及び３５ｂを形成する。ブレーカ３３は、大電流が流れたときの保護用である。

【0031】

通信コネクタ３２は、パワーコンディショナー１からの通信用のシールド線を接続するコネクタである。通信コネクタ３２は、ＢＭＳ基板５０上の通信コネクタ５１と接続される。パワーコンディショナー１からのデータは、通信コネクタ３２を介して受信され、マイクロプロセッサ５４に送られる。また、マイクロプロセッサ５４からのデータが通信コネクタ３２を介してパワーコンディショナー１に送られる。

【0032】

ＨＶ基板４０は、電池モジュール２０１～２０７の充放電を行うための基板である。ＨＶ基板４０には、リレー４１と、電流センサ４２と、通信コネクタ４３と、コネクタ２２１～２２７が実装されている。

【0033】

リレー４１は、蓄電ユニット３の動作を開始／停止させるスイッチとなる。電流センサ４２は、電池モジュール２０１～２０７への充放電電流を検出している。通信コネクタ４３は、ＢＭＳ基板５０上の通信コネクタ５２と接続される。通信コネクタ４３は、例えば電流センサ４２の検出電流をマイクロプロセッサ５４に送信している。

【0034】

コネクタ１１１～１１７は、それぞれ、電池モジュール２０１～２０７側のコネクタ２１１～２１７と接続する端子である。電池モジュール２０１～２０７側のコネクタ２１１～２１７は充放電用のコネクタである。コネクタ１１１～１１７からは、バッテリースタックを構成する電池セル２０＿１、２０＿２、…、２０＿ｎの両端からの配線が導出されている。
そして、最も電位の高いコネクタ１１１の＋端子が充放電ライン３５ａと接続され、最も電位の低いコネクタ１１７の－端子が充放電ライン３５ｂと接続される。

【0035】

ここで、電池セル２０＿１は、電池モジュール２０１～２０７の各々における電池セル２０１＿から２０７＿１の各々を示している。他の電池セル２０＿２、…、２０＿ｎも、上述した電池セル２０＿１と同様に、電池モジュール２０１～２０７の各々の電池セルそれぞれを示しているである。
コネクタ１１１～１１７は直列接続して、所望の充放電電圧が得られるようにしている。

【0036】

ＢＭＳ基板５０は、電池モジュール２０１～２０７の状態を監視及び制御するための基板である。ＢＭＳ基板５０には、通信コネクタ５１及び５２、ＡＦＥ（Analog Front End）５３、マイクロプロセッサ５４、フォトカップラ５５、コネクタ１２１～１２７が実装されている。

【0037】

通信コネクタ５１は、通信コネクタ３２と接続され、パワーコンディショナー１との間でデータの送受を行う。通信コネクタ５２は、通信コネクタ４３と接続され、ＨＶ基板４０との間でデータの送受を行う。

【0038】

ＡＦＥ５３は、後述する電池セル電圧測定回路１０１に相当し、電池モジュール２０１～２０７の各々における電池セルのそれぞれセル電圧を検出し、ディジタルデータに変換する。

【0039】

マイクロプロセッサ５４は、パワーコンディショナー１からのデータ、ＨＶ基板４０からのデータ、ＡＦＥ５３からのデータ等を基に、各種の制御を行う。

【0040】

フォトカップラ５５は、光絶縁素子であり、ＡＦＥ５３とマイクロプロセッサ５４との間を接続する。ＡＦＥ５３には高電圧が印加されるので、ＡＦＥ５３とマイクロプロセッサ５４との間は、フォトカップラ５５でアイソレーションを行っている。また、フォトカップラ５５に換えてディジタルアイソレータ等の素子を用いても良い。

【0041】

コネクタ１２１～１２７は、それぞれ、電池モジュール２０１～２０７側のコネクタ２２１～２２７と接続する端子である。コネクタ１２１（１２１～１２７）は、電池セル２０＿１、２０＿２、…、２０＿ｎのセル電圧を監視するためのコネクタである。コネクタ１２１～１２７は、それぞれ、電池モジュール２０１～２０７のセル電圧をＢＭＳ基板５０側に伝達している。

【0042】

図７は、ＢＭＳ基板５０に配置されるＡＦＥ回路素子５３０の概要を示すブロック図である。本実施形態では、電池モジュール２０１～２０７に対応させた数だけ、図７に示すようなＡＦＥ回路素子５３０を配置して、ＡＦＥ５３の機能を実現している。なお、ここでは、ＡＦＥ回路素子５３０の機能の中で、本発明の説明に必要な部分に限定して説明する。

【0043】

図７において、端子Ａ１、Ａ２、…、Ａｍ（ｍは任意の整数）は、後述する電池セル電圧測定回路１０１における測定端子ＱＰ（＋）からＱＰ２ｎ（－）に相当し、バッテリースタックの電池セルの各々のセル電圧を検出するための測定端子である。バッテリースタックのセル電圧を検出する場合、端子Ａ１から端子Ａｍの順に、最も高い電位の電極から最も電位の低い電極となるように、電池セルを接続する。

【0044】

端子Ａ１、Ａ２、…、Ａｍの段間の抵抗Ｒａ及びスイッチ回路Ｓａは、電池セルをバランスさせるセルバランスの処理を行うためのものである。すなわち、スイッチ回路Ｓａをオンすると、電池セルの両極が抵抗Ｒａを介して接続され、電池セルに蓄積される電気エネルギーがジュール熱により消費される。これにより、電池セルの中で充電量が多いセルのエネルギーを消費させ、各電池セルの充電量や電圧を均一化することができる。
端子Ｄ１及び端子Ｄ２は、データの入出力の端子である。ＡＦＥ５３（後述する電池セル電圧測定回路１０１に相当）とマイクロプロセッサ５４（後述する蓄電池制御回路１０２に相当）との間は、端子Ｄ１及び端子Ｄ２を通じて、データが入出力される。

【0045】

図８は、本発明の一実施形態の電池モジュールにおける電池セルの管理を行う蓄電池管理装置の概略構成の一例を示したブロック図である。図８においては、説明を簡単にするため、図６における電池モジュール２０１及び２０２の各々のみを示している。
図８の蓄電池管理装置１００は、図６のＢＭＳ基板５０上に設けられており、電池セル電圧測定回路１０１と、蓄電池制御回路１０２とを備えている。ここで、電池セル電圧測定回路１０１は、図６におけるＡＦＥ５３（ＡＦＥ回路素子５３０の集合体）を用いて構成された回路である。また、蓄電池制御回路１０２は、図６におけるマイクロプロセッサ５４によるセルバランス処理などの電池制御機能を有する回路である。

【0046】

本実施形態においては、２個の電池モジュール２０１及び電池モジュール２０２の各々の電池セルの各々の電圧（セル電圧）を測定し、測定したセル電圧を蓄電池制御回路１０２へ出力する構成として説明する。しかしながら、電池モジュールの数は、構成する蓄電池の特性により、任意に設定されるものであり、図６に示したように、３個以上の複数が設けられた構成としてもよい。

【0047】

電池セル電圧測定回路１０１は、蓄電池としてのバッテリースタックを構成する電池モジュール、例えば電池モジュール２０１及び２０２の電池セルの各々の電圧（セル電圧）の各々を測定する。
ここで、電池セル電圧測定回路１０１は、測定端子Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、…、Ｐ１ｎ－１、Ｐ１ｎ、Ｐ１ｚ、Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、…、Ｐ２ｎ－１、Ｐ２ｎ、Ｐ２ｚの各々の間の電位差を、セル電圧として測定する。

【0048】

このため、接続端子１０３により、電池モジュール２０１の電池セルの各々の＋端子、－端子それぞれが、電池セル電圧測定回路１０１の測定点としての測定端子に接続される。
同様に、接続端子１０４により、電池モジュール２０２の電池セルの各々の＋端子、－端子それぞれが、電池セル電圧測定回路１０１の測定点としての測定端子に接続される。
また、電池モジュール２０１の－側接続端子２０１（－）と、電池モジュール２０２の＋側接続端子２０２（＋）とは、接続経路ＣＰにおいて接続されている。

【0049】

接続経路ＣＰには、すでに従来例において説明したように、－側接続端子２０１（－）と＋側接続端子２０２（＋）とを接続する各コネクタの端子の各々の接触面における接触抵抗Ｒが存在する。すなわち、接続経路ＣＰは、図６におけるコネクタ２１１及びコネクタ６２１の接続点、コネクタ６１１及びコネクタ１１１の接続点、コネクタ１１２及びコネクタ６１２の接続点、及びコネクタ６２２及びコネクタ２１２の接続点の各々を含み、それぞれのコネクタにおける接触面における接触抵抗の合計値として、上記接触抵抗Ｒが存在する。

【0050】

電池セル電圧測定回路１０１における測定端子Ｐ１１には、電池モジュール２０１の電池セル２０１＿１の＋端子が接続されている。
また、測定端子Ｐ１２には、電池モジュール２０１を構成する電池セル２０１＿１の－端子と、電池セル２０１＿２の＋端子が接続されている。
測定端子Ｐ１３には、電池モジュール２０１を構成する電池セル２０１＿２の－端子と、電池セル２０２＿３（不図示）の＋端子が接続されている。

【0051】

測定端子Ｐ１ｎ－１には、電池モジュール２０１の電池セル２０１＿ｎ－２（不図示）の－端子と、電池セル２０１＿ｎ－１の＋端子との接続点が接続されている。
測定端子Ｐ１ｎには、電池モジュール２０１の電池セル２０１＿ｎ－１の－端子と、電池セル２０１＿ｎの＋端子との接続点が接続されている。
測定端子Ｐ１ｚには、電池モジュール２０１を構成する電池セル２０１＿ｎの－端子、すなわち電池モジュール２０１の－側接続端子２０１（－）が接続されている。

【0052】

また、測定端子Ｐ２１には、電池モジュール２０２を構成する電池セル２０２＿１の＋端子、すなわち電池モジュール２０２の＋側接続端子２０２（＋）が接続されている。
また、測定端子Ｐ２２には、電池モジュール２０２を構成する電池セル２０２＿１の－端子と、電池セル２０１＿２の＋端子との接続点が接続されている。
測定端子Ｐ２３には、電池モジュール２０２を構成する電池セル２０２＿２の－端子と、電池セル２０２＿３（不図示）の＋端子が接続されている。

【0053】

測定端子Ｐ２ｎ－１には、電池モジュール２０２を構成する電池セル２０２＿ｎ－２（不図示）の－端子と、電池セル２０２＿ｎ－１の＋端子との接続点が接続されている。
測定端子Ｐ２ｎには、電池モジュール２０２を構成する電池セル２０２＿ｎ－１の－端子と、電池セル２０２＿ｎの＋端子との接続点が接続されている。
測定端子Ｐ２ｚには、電池モジュール２０２を構成する電池セル２０２＿ｎの－端子、すなわち電池モジュール２０２の－端子２０２（－）が接続されている。

【0054】

これにより、電池セル電圧測定回路１０１は、測定端子Ｐ１１及び測定端子Ｐ１２の各々の間の電圧を、電池セル２０１＿１のセル電圧として測定電圧ＶＳ１＿１を測定する。
また、電池セル電圧測定回路１は、測定端子Ｐ１２及び測定端子Ｐ１３の各々の間の電圧を、電池セル２０１＿２のセル電圧として測定電圧ＶＳ１＿２を測定する。
電池セル電圧測定回路１０１は、測定端子Ｐ１ｎ－１及び測定端子Ｐ１ｎの各々の間の電圧を、電池セル２０１＿ｎ－１のセル電圧として測定電圧ＶＳ１＿ｎ－１を測定する。
電池セル電圧測定回路１０１は、測定端子Ｐ１ｎ及び測定端子Ｐ１ｚの各々の間の電圧を、電池セル２０１＿ｎのセル電圧として測定電圧ＶＳ１＿ｎを測定する。

【0055】

また、電池セル電圧測定回路１０１は、測定端子Ｐ２１及び測定端子Ｐ２２の各々の間の電圧を、電池セル２０２＿１の測定電圧ＶＳ２＿１として測定する。
また、電池セル電圧測定回路１０１は、測定端子Ｐ２２及び測定端子Ｐ２３の各々の間の電圧を、電池セル２０２＿２の測定電圧ＶＳ２＿２として測定する。
電池セル電圧測定回路１０１は、測定端子Ｐ２ｎ－１及び測定端子Ｐ２ｎの各々の間の電圧を、電池セル２０２＿ｎ－１の測定電圧ＶＳ２＿ｎ－１として測定する。
電池セル電圧測定回路１０１は、測定端子Ｐ２ｎ及び測定端子Ｐ２ｚの各々の間の電圧を、電池セル２０２＿ｎの測定電圧ＶＳ２＿ｎとして測定する。

【0056】

すなわち、本実施形態においては、電池セルの各々のセル電圧を測定する際、直列に接続された電池モジュール２０１及び２０２の各々における、高電圧側の電池モジュール２０１の－側接続端子２０１（－）と、低電圧側の電池モジュール２０２の＋側接続端子２０２との各々を、電池セル電圧測定回路１０１の異なる測定端子Ｐ１ｚ、Ｐ２１のそれぞれに接続した状態となっている。
一方、電池モジュール２０１及び２０２の各々を構成する直列に接続された電池セル２０１＿ｎの－端子と、電池セル２０２＿１の＋端子との各々は、セル電圧を測定する独立した測定点とされ、別々の測定端子に接続されている。

【0057】

上述したように、本実施形態の蓄電池管理装置において、電池セル電圧測定回路１０１は、蓄電池を構成する電池モジュール２０の各々における電池セルのそれぞれのセル電圧を管理するため、電池セルの各々のセル電圧を測定するために電池セルの各々の＋端子及び－端子の接続点がそれぞれが独立して接続される測定端子を備えており、測定端子間の電位差を前記セル電圧として測定する。

【0058】

すなわち、電池セル電圧測定回路１０１は、電池モジュール２０における直列に接続された電池セルの各々において、高電圧側の電池セルの－端子と低電圧側の＋端子との接続点を同電位として一つの測定端子に接続としている。
しかしながら、電池セル電圧測定回路１０１は、直列に接続される電池モジュール２０の各々における－側接続端子に接続される電池セルの－端子と、他の電池モジュールの＋側接続端子に接続される電池セルの＋端子との各々を、それぞれ一つの独立した測定端子に接続して、当該測定端子の間の電位差をセル電圧としては測定しない。

【0059】

すなわち、測定端子Ｐ１ｚ及び測定端子Ｐ２１の各々の間の電圧は、電池モジュール２０１の端子２０１（－）と、電池モジュール２０２の端子２０２（＋）との接続点において、電流Ｉの電流値及び接触抵抗Ｒの抵抗値の各々により、接触抵抗Ｒの両端に発生する電圧Ｖである。
電池セル電圧測定回路１０１は、測定端子Ｐ１ｚ及び測定端子Ｐ２１の各々の間の電圧、すなわち接触抵抗Ｒの両端に発生する電圧Ｖを、直列接続された電池セルの各々において測定されるセル電圧におけるブランク値として計測を行わない。
すなわち、電池セル電圧測定回路１０１は、電池モジュールにおける電池セルのセルバランスにおける電圧制御において、接触抵抗Ｒの両端に発生する電圧Ｖを用いないため、測定端子Ｐ１ｚ及び測定端子Ｐ２１の各々の間の電圧の測定を行わない、あるは測定しても利用しない。

【0060】

これにより、電池モジュール２０１及び２０２の各々における電池セルに充電を行っている場合、また電池セルの放電を行っている場合において、電池モジュール２０１及び２０２の接続点における接触抵抗Ｒに発生する電圧が、電池セル２０１＿ｎ及び電池セル２０２＿１の各々のセル電圧ＶＳ１＿ｎ、セル電圧ＶＳ２＿１のそれぞれに含まれることがなくなる。
この結果、電池セル電圧測定回路１０１は、直列に接続される電池モジュールの接続点に接続されている電池セルのセル電圧も正確に測定することができる。

【0061】

そして、電池セル電圧測定回路１０１は、測定した蓄電池モジュール２０１における電池セル２０１＿１、２０１＿１、…、２０１＿ｎ－１及び２０１＿ｎの各々のセル電圧ＶＳ１＿１、ＶＳ１＿２、…、ＶＳ１＿ｎ－１、ＶＳ１ｎのそれぞれを、蓄電池制御回路１０２へ出力する。
また、電池セル電圧測定回路１０１は、測定した蓄電池モジュール２０２における電池セル２０２＿１、２０２＿１、…、２０２＿ｎ－１及び２０２＿ｎの各々のセル電圧である、セル電圧ＶＳ２＿１、ＶＳ２＿２、…、ＶＳ２＿ｎ－１、ＶＳ２ｎのそれぞれを、蓄電池制御回路１０２へ出力する。

【0062】

電池セルの各々は、個々の容量やリークなどの特性の個体差により、充電時や放電時においてセル電圧のアンバランスを生じる。
蓄電池制御回路１０２は、電池モジュールにおける電池セルの各々の測定されたセル電圧それぞれが、電池セル電圧測定回路１０１から供給された場合、当該セル電圧に対応して、放電時における過放電や、充電時における過充電を抑制するセルバランスの処理を行う。
これにより、蓄電池制御回路１０２は、電池モジュール２０１から電池モジュール２０７の各々の電池セルそれぞれに対する精度の高い電圧管理を行うセルバランスの処理を、充電時及び放電時においても行うことができる。

【0063】

上述したように、本実施形態によれば、従来例のように、複数の電池モジュールを直列に接続した蓄電池において、電池モジュールの各々における電池セルそれぞれのセル電圧を測定する際、電池モジュール内における電池セル間の接続点と異なり、電池モジュール間の接続の接続点に接続される電池セルの端子（＋端子あるいは－端子）の各々を独立の一つの測定端子に接続し、接続点における高電圧側の電池モジュールの－側接続端子と、低電圧側の電池モジュールの＋側接続端子との電位を別々に測定することにより、充電時及び放電時に上記接続点における接触抵抗Ｒに流れる電流により発生する電圧Ｖが、接続点における高電圧側の電池モジュールの－側接続端子に－端子が接続された電池セルと、低電圧側の電池モジュールの＋側接続端子に＋端子が接続された電池セルとの各々のセル電圧に影響を与えることを防止し、従来例に比較して高い精度で各電池モジュールの電池セルのセル電圧を測定することが可能となる。

【0064】

また、本実施形態によれば、充電時及び放電時において高い精度で、各電池モジュールの電池セルのセル電圧を測定して取得することが可能となるため、蓄電池制御回路１０２が従来例に比較して高い精度で、各電池セルに対して充電時及び放電時の各々における過充電、過放電のそれぞれにおけるセル電圧に対応したセルバランスの処理を行うことができる。

【0065】

また、上述した実施形態において、電源システムを図１０に示す構成としてもよい。図１０は、本発明に係る電源システムの他の構成例の概要を示すブロック図である。図１０の電源システム１０Ａにおいて、ソーラーパネル２、蓄電池ユニット３及びＥＶスタンド４の各々は、パワーコンディショナー１Ａ、１Ｂ、１Ｃのそれぞれに独立して接続されている。
図１０において、パワーコンディショナー１Ａ、１Ｂ及び１Ｃの各々は、分電盤６を介して、ソーラーパネル２、蓄電池ユニット３、ＥＶスタンド４のそれぞれの間における電力（電気エネルギー）の供給または需給を行っている。
図１０における、蓄電池ユニット３の構成及び動作については、すでに説明した本実施形態における蓄電池ユニット３と同様である。

【0066】

また、上述した実施形態において、電源システムを図１１に示す構成としてもよい。図１１は、本発明に係る電源システムの他の構成例の概要を示すブロック図である。図１１の電源システム１０Ｂにおいて、ソーラーパネル２及び蓄電池ユニット３の各々はパワーコンディショナー１Ｄに接続され、ＥＶスタンド４は、パワーコンディショナー１Ｃに接続されている。
図１１において、パワーコンディショナー１Ｃ及び１Ｄの各々は、分電盤６を介して、ソーラーパネル２、蓄電池ユニット３、ＥＶスタンド４のそれぞれの間における電力（電気エネルギー）の供給または需給を行っている。
図１１における、蓄電池ユニット３の構成及び動作については、すでに説明した本実施形態における蓄電池ユニット３と同様である。

【0067】

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【符号の説明】

【0068】

１００…蓄電池管理装置 １０１…電池セル電圧測定回路 １０２…蓄電池制御回路 １０３，１０４…接続端子 ２０１，２０２…電池モジュール 電池セル…２０１＿１，２０１＿２，２０１＿ｎ－１，２０１＿ｎ，２０２＿１，２０２＿２，２０２＿ｎ－１，２０２＿ｎ ２０１（－）…－側接続端子 ２０２（＋）…＋側接続端子 Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１ｎ－１，Ｐ１ｎ，Ｐ１ｚ，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２ｎ－１，Ｐ２ｎ，Ｐ２ｚ…測定端子 Ｒ…接触抵抗 Ｒ１,Ｒ２…経路抵抗 ＣＰ…接続経路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】