特開 2023-30411 組電池システム及びエネルギー貯蔵システム

(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】P2023030411

(43)【公開日】2023-03-08

(54)【発明の名称】組電池システム及びエネルギー貯蔵システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20230301BHJP

   H02J 15/00 20060101ALI20230301BHJP

   H02H 7/18 20060101ALI20230301BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20230301BHJP

   H02J 7/04 20060101ALI20230301BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20230301BHJP

   H01M 50/583 20210101ALI20230301BHJP

   H01M 50/50 20210101ALI20230301BHJP

   H01M 50/509 20210101ALI20230301BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 301E

H02J15/00 D

H02H7/18

H02J13/00 311A

H02J13/00 301A

H02J7/04 K

H02J7/00 302C

H02J7/02 F

H01M50/583

H01M50/50 201Z

H01M50/509

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021135522

(22)【出願日】2021-08-23

(71)【出願人】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】畠山 智行

(72)【発明者】

【氏名】山内 晋

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 智道

【テーマコード（参考）】

5G053

5G064

5G503

5H043

【Ｆターム（参考）】

5G053AA01

5G053AA14

5G053BA01

5G053BA06

5G053CA01

5G053EA09

5G053EB05

5G053EC01

5G064AC05

5G064AC08

5G064CB06

5G064CB10

5G503BA03

5G503BA04

5G503BB01

5G503BB02

5G503CC02

5G503DA07

5G503FA01

5G503GD02

5G503GD03

5H043AA04

5H043BA19

5H043CA03

5H043CA12

5H043CA21

5H043CA28

5H043FA02

5H043FA24

5H043GA02

5H043LA31F

5H043LA32F

(57)【要約】

【課題】ＤＣＤＣコンバータを使用せず、電流を遮断した電池セルに高電圧が印加されるのを抑制する。
【解決手段】組電池システム１０は、電源から供給される電流によって充電される複数の電池セル４１が直列に接続された基本電池ユニット６０を複数有し、複数の基本電池ユニット６０を並列に接続した１又は複数の電池群６１を備える組電池システム１０であって、複数の電池セル４１の各々は、電池セル４１の電極間を流れる電流を遮断する電流遮断手段を有し、基本電池ユニット６０の直列に接続された複数の電池セル４１の直列数は、基本電池ユニット６０の並列数、電源から供給される電流It、及び、電池セル４１の抵抗成分Ｒに基づいて、決定される。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源から供給される電流によって充電される複数の電池セルが直列に接続された基本電池ユニットを複数有し、前記複数の基本電池ユニットを並列に接続した１又は複数の電池群を備える組電池システムであって、
前記複数の電池セルの各々は、前記電池セルの電極間を流れる電流を遮断する電流遮断手段を有し、
前記基本電池ユニットにおいて直列に接続された前記複数の電池セルの直列数は、前記基本電池ユニットの並列数、前記電源から供給される電流、及び、前記電池セルの抵抗成分に基づいて、決定される、ことを特徴とする組電池システム。

【請求項2】

請求項１において、前記基本電池ユニットにおいて直列に接続された前記複数の電池セルの直列数は、以下の式に基づいて、決定される、ことを特徴とする組電池システム。
Ｎｓ＜Ｔｈ×（Ｎｐ－１）／（Ｉｔ×Ｒ）
（Ｎｓは、前記基本電池ユニットの直列に接続された前記複数の電池セルの直列数、Ｔｈは、電池セルの絶縁性能を示す値、Iｔは、前記電源から供給される電流、Ｎｐは、前記基本電池ユニットの並列数、Ｒは、前記電池セルの抵抗成分、である）

【請求項3】

請求項１において、前記電池セルの前記電流遮断手段によって電流が遮断されることによって発生するサージ電圧を吸収する吸収手段をさらに備える、ことを特徴とする組電池システム。

【請求項4】

請求項３において、前記吸収手段は、前記基本電池ユニットに並列に接続されたコンデンサ、バリスタ、ツェナーダイオード、又はそれらの組み合わせである、ことを特徴とする組電池システム。

【請求項5】

請求項１において、前記複数の基本電池ユニットを並列に接続した電池群を、電流遮断機構を介して、直列に接続する、ことを特徴とする組電池システム。

【請求項6】

請求項１に記載の組電池システムと、
前記組電池システムに電流を供給する電源と、を備える、ことを特徴とするエネルギー貯蔵システム。

【請求項7】

請求項６において、前記電源は、前記電池セルの前記電流遮断手段によって電流が遮断されるときに、前記組電池システムに供給する電流を小さくする、ことを特徴とするエネルギー貯蔵システム。

【請求項8】

請求項６において、前記組電池システムの情報を管理する外部装置をさらに備え、前記外部装置は、前記組電池システムの情報を基にした信号を前記電源に送信することを特徴とするエネルギー貯蔵システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、組電池システム及びエネルギー貯蔵システムに関する。

【背景技術】

【0002】

電力系統に接続されるエネルギー貯蔵システムやエネルギー貯蔵システムを構成する組電池システムは、異常が発生しても火災に発展しないように、安全なシステムでなければならない。組電池システムを構成する電池セルには、異常時に電池セルに流れる電流を停止させる電流遮断機構が設けられるのが一般的である。電池セルの異常時には、電流遮断機構によって電池セルに流れる電流を遮断することができるが、複数の電池セルを直列および並列に接続した組電池システムにおいては、当該電流を遮断した電池セルに高電圧が印加される可能性がある。

【0003】

特許文献１には、複数のＤＣＤＣコンバータの入力側を直列に接続し、且つ、複数のＤＣＤＣコンバータの各々の出力側を組電池システムに接続することによって、各組電池システムに印加される電圧を小さくして電池セルに高電圧が印加されるのを防止する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０２０／００７４６４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１では、組電池システムにＤＣＤＣコンバータが必要になるために、部品点数が増加する。また、ＤＣＤＣコンバータのスイッチング損失による効率の低下が発生する。

【0006】

そこで、本発明は、ＤＣＤＣコンバータを使用せず、電流を遮断した電池セルに高電圧が印加されるのを抑制する技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の組電池システムは、電源から供給される電流によって充電される複数の電池セルが直列に接続された基本電池ユニットを複数有し、複数の基本電池ユニットを並列に接続した１又は複数の電池群を備える組電池システムである。複数の電池セルの各々は、電池セルの電極間を流れる電流を遮断する電流遮断手段を有し、基本電池ユニットにおいて直列に接続された複数の電池セルの直列数は、基本電池ユニットの並列数、電源から供給される電流、及び、電池セルの抵抗成分に基づいて、決定される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、ＤＣＤＣコンバータを使用せず、電流を遮断した電池セルに高電圧が印加されるのを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１のエネルギー貯蔵システムを示すブロック図である。

【図2】実施例１のＡＣＤＣコンバータを示す図である。

【図3】実施例１の制御部のハードウェアブロック図である。

【図4】実施例１の組電池システムを示す図である。

【図5】実施例１の電池セルの電流遮断機構を示す図である。

【図6】従来の電池セルの接続を示す図及び実施例１の電池セルの接続を示す図である。

【図7】電流を遮断した電池セルに印加される電圧を示す図である。

【図8】実施例１のサージ電圧を吸収するコンデンサを示す図である。

【図9】実施例１の効果を説明するための図である。

【図10】実施例２の組電池システムを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

【0011】

＜実施例１＞
実施例１のエネルギー貯蔵システム１は、交流系統１１に有効電力や無効電力を供給する。また、エネルギー貯蔵システム１は、高負荷の産業機器等に接続され、産業機器等の電力品質を向上させるものであっても良い。図１に示すように、エネルギー貯蔵システム１は、トランス１２と、フィルタ１３と、ＡＣＤＣコンバータ１４と、組電池システム１０と、を備える。トランス１２は、交流系統１１に接続され、電磁誘導を利用して複数の巻線の間でエネルギーの伝達を行う。フィルタ１３は、所定の周波数成分を除去する。

【0012】

（ＡＣＤＣコンバータ１４）
ＡＣＤＣコンバータ１４は、トランス１２及びフィルタ１３を介して交流系統１１に電気的に接続される。ＡＣＤＣコンバータ１４は、２レベル変換器、３レベル変換器、又は、マルチレベル変換器である。ＡＣＤＣコンバータ１４が２レベル変換器の場合、少ない部品点数でＡＣＤＣコンバータ１４を構成することができる。ＡＣＤＣコンバータ１４が３レベル変換器の場合、フィルタ１３を小さく構成することができる。ＡＣＤＣコンバータ１４がマルチレベル変換器の場合、フィルタ１３を省略することができる。

【0013】

ＡＣＤＣコンバータ１４は、組電池システム１０に電流を供給する電源である。図２は２レベル変換器で構成したＡＣＤＣコンバータ１４を示している。図２に示すように、ＡＣＤＣコンバータ１４は、位相が１２０°異なる三相の交流を直流化する回路である。ＡＣＤＣコンバータ１４の交流側端子２４は、フィルタ１３に接続され、直流側端子２５は、組電池システム１０に接続される。ＡＣＤＣコンバータ１４は、交流の電流を直流の電流に変換するブリッジ回路２０と、平滑コンデンサ２３と、制御部１５と、を有する。ブリッジ回路２０は、スイッチング素子２１とダイオード２２とを有する並列回路を６つ有する。各スイッチング素子２１は、制御部１５によって、オン又はオフに制御される。

【0014】

（制御部１５）
制御部１５は、所定の制御によって出力するゲートパルス信号を調整して、ＡＣＤＣコンバータ１４のスイッチング素子２１のオン又はオフを制御する。所定の制御は、例えば定電圧制御、定電流制御、定電力制御である。また、制御部１５は、ＢＭＳ（バッテリーマネジメントシステム）１６と通信可能に接続されている。そして、ＢＭＳ１６は、組電池システム１０と通信可能に接続されており、組電池システム１０の状態を収集する。組電池システム１０の状態とは、例えば、電池セル４１の電圧、電池セル４１の温度、電池セル４１の寿命などである。また、ＢＭＳ１６は、組電池システム１０の状態を記憶し、組電池システム１０のオペレーション、パフォーマンス及び寿命などを管理する。ＢＭＳ１６は、収集した組電池システム１０の情報を基にした信号をＡＣＤＣコンバータ１４に送信する。例えば、ＢＭＳ１６は、電池セル４１に異常が発生した場合や、異常が疑われる場合には、異常を示す信号を制御部１５に送信する。そして、制御部１５は、ＢＭＳ１６から出力される異常を示す信号に従って、スイッチング素子２１のオン又はオフを制御し、組電池システム１０に出力される電流を小さく又は停止する。図３に示すように、制御部１５は、プロセッサ３０１と、通信インターフェース（以下、インターフェースをＩ／Ｆと略する）３０２と、主記憶装置３０３と、補助記憶装置３０４と、入出力Ｉ／Ｆ３０５と、上記した各ユニットを通信可能に接続するバス３０６と、を有する。

【0015】

プロセッサ３０１は、制御部１５の各部の動作の制御を行う中央処理演算装置である。プロセッサ３０１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等である。プロセッサ３０１は、補助記憶装置３０４に記憶されたプログラムを主記憶装置３０３の作業領域に実行可能に展開する。主記憶装置３０３は、プロセッサ３０１が実行するプログラム、当該プロセッサが処理するデータ等を記憶する。主記憶装置３０３は、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等である。補助記憶装置３０４は、各種のプログラムおよび各種のデータを記憶する。補助記憶装置３０４は、例えば、ＯＳ（Operating System）、各種プログラム、各種テーブル等を記憶する。補助記憶装置３０４は、不揮発性半導体メモリ（フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM））を含むシリコンディスク、ソリッドステートドライブ装置、ハードディスク（ＨＤＤ、Hard Disk Drive）装置等である。

【0016】

通信Ｉ／Ｆ３０２は、外部装置であるＢＭＳ１６との間でデータを送受信する手段として機能する。入出力Ｉ／Ｆ３０５は、入出力Ｉ／Ｆ３０５に接続される入力デバイスを操作するユーザからの操作指示等を受け付ける。入力デバイスは、例えば、キーボード、タッチパネル、マウス、マイクロフォン等である。また、入出力Ｉ／Ｆ３０５には、例えば、ＬＣＤ、ＥＬ（Electroluminescence）パネル、有機ＥＬパネル等の表示デバイス、プリンタ、スピーカ等の出力デバイスを接続することが可能である。入出力Ｉ／Ｆ３０５は、プロセッサ３０１で処理されるデータや情報、主記憶装置３０３や補助記憶装置３０４に記憶されるデータや情報を出力デバイス（例えば、図示しない、表示部や印刷装置）に出力する。

【0017】

（組電池システム１０）
組電池システム１０は、最小単位である電池セル４１が直列及び並列に接続されたシステムであって、これら電池セル４１は、ＡＣＤＣコンバータ１４が出力する電圧によって充電される。組電池システム１０を送電システムに利用するためには、組電池システム１０は、例えば、40kVの充放電能力が必要である。この場合、電池セル４１の充放電能力が4Vだとすると、電池セル４１を１万個直列に接続する必要がある。電池セル４１は、例えば、リチウムイオン電池や鉛蓄電池である。組電池システム１０は、ＡＣＤＣコンバータ１４の直流側端子２５と電気的に接続されている。組電池システム１０は、ＡＣＤＣコンバータ１４が出力する直流電圧が印加されて、充電される。また、充電された組電池システム１０は、ＡＣＤＣコンバータ１４を介して、交流系統１１に放電される。

【0018】

組電池システム１０の詳細を、図４を参照して説明する。複数の電池セル４１を直列に接続したものをモジュール４２と呼ぶ。複数のモジュール４２を直列に接続したものをラック４３と呼ぶ。複数のラック４３を並列に接続したものをアセンブリ４４と呼ぶ。複数のアセンブリ４４を直列に接続したものをスタック４５と呼ぶ。複数のスタック４５を並列に接続したものをストレージ４６と呼ぶ。そして、このストレージ４６が、組電池システム１０である。直列に接続された電池セル４１の数によって、組電池システム１０の電圧が決定される。また、並列に接続された電池セル４１の数によって、組電池システム１０の容量が決定される。

【0019】

アセンブリ４４とアセンブリ４４との間には、電流を遮断するサーキットブレーカ４７が設けられている。サーキットブレーカ４７は、モジュール４２とモジュール４２との間に設けても良いし、電池セル４１と電池セル４１との間に設けても良い。このサーキットブレーカ４７は、過電流の発生時に電流を遮断するハードウェアであっても良いし、制御部１５などによるソフトウェア制御によって電流を遮断するスイッチであっても良い。

【0020】

図５に示すように、電池セル４１は、電流遮断機構５１と、安全弁５２とを有する。電流遮断機構５１は、電極間を流れる電流を遮断する本発明の電流遮断手段として機能する。電流遮断機構５１は、過電流もしくは高温状態に置かれた場合に、電池セル４１の内部の圧力上昇により変形して電気的に開放状態となり、電池セル４１の電極間を流れる電流を遮断する。また、安全弁５２は、電池セル４１の内圧が上昇した場合に破裂し、電池セル４１の内部に発生したガスを放出する。実施例１の電池セル４１は、電流遮断機構５１及び安全弁５２の両方を有するが、電池セル４１は、電流遮断機構５１及び安全弁５２の何れか１つを有しているものであっても良い。また、電池セル４１は、電池セル４１の異常時に電流を遮断することができるものであれば、電流遮断機構５１以外の構成を有していても良い。また、電流遮断機構５１は、電池セル４１の異常時にセル内部で電気的に開放するものであっても良いし、電池セル４１の異常時に溶解して絶縁材となるセパレータであっても良い。セパレータは、例えば、Liイオンを通過させる透過膜であって、電池セル４１の異常時に溶解して絶縁材となる。この場合も電気的に高抵抗であるので、電気的に開放とみなせる。

【0021】

図６の（ａ）は、従来の組電池システム１００の電池セル４１の接続を示し、図６の（ｂ）は、実施例１の組電池システム１０の電池セル４１の接続を示す。従来の組電池システム１００では、複数の電池セル４１が直列に接続され、且つ、直列に接続された複数の電池セル４１を有する基本電池ユニット６０を複数有し、複数の基本電池ユニット６０が並列に接続されている。電池セル４１に異常がない場合、ＡＣＤＣコンバータ１４から組電池システム１００に供給される電流Ｉｔは、並列に接続された複数の基本電池ユニット６０に分流され、各基本電池ユニット６０に電流Iが供給される。なお、実施例１の基本電池ユニット６０は、モジュール４２に対応する。

【0022】

図６の（ａ）の従来の組電池システム１００において、基本電池ユニット６０における電池セル４１の直列数をＮｓ、及び、基本電池ユニット６０の並列数をＮｐ、とする。また、ＡＣＤＣコンバータ１４から供給される電流をＩｔ、各基本電池ユニット６０に分流された電流をＩとすると、Ｉｔ＝Ｎｐ×Ｉとなる。各電池セル４１の抵抗成分をＲ、及び、電池セル４１の電池電圧をＥとすると、１つの電池セル４１の両端電圧は、抵抗成分での電圧降下と電池電圧との和（＝Ｉ×Ｒ＋Ｅ）となる。そして、基本電池ユニット６０における電池セル４１の直列数がＮｓであるので、基本電池ユニット６０の電圧Ｖ０は、Ｖ０＝Ｎｓ×（Ｉ×Ｒ＋Ｅ）となる。

【0023】

ある電池セル４１で異常が発生して、電流遮断機構５１又は安全弁５２が作動すると、当該電池セル４１及び当該電池セル４１を含む基本電池ユニット６０を流れる電流が遮断される。一方で、ＡＣＤＣコンバータ１４が定電流制御で動作している場合、ＡＣＤＣコンバータ１４から供給される電流Ｉｔは一定である。そのため、異常が発生していない基本電池ユニット６０に流れる電流をI´とすると、I´＝Iｔ／（Ｎｐ－１）となる。

【0024】

異常が発生していない基本電池ユニット６０の電圧Ｖ２は、流れる電流Ｉ´が通常時のIより大きくなるので、抵抗成分Ｒでの電圧降下が大きくなり、Ｖ２＝Ｎｓ×（I´×Ｒ＋Ｅ）となる。また、異常が発生した電池セル４１を含む基本電池ユニット６０の電圧Ｖ１は、電流が遮断されたことで抵抗成分Ｒでの電圧降下が無いので、Ｖ１＝Ｎｓ×Ｅとなる。したがって、異常が発生した電池セル４１に加わる電圧ΔＶは、次の通りである。
ΔＶ＝Ｖ２－Ｖ１
＝Ｎｓ×（I´×Ｒ＋Ｅ）－Ｎｓ×Ｅ
＝Ｎｓ×I´×Ｒ…（１）
そして、式（１）に、上記したI´＝Iｔ／（Ｎｐ－１）を代入すると、
ΔＶ＝Ｎｓ×Iｔ／（Ｎｐ－１）×Ｒ…（２）
となる。

【0025】

正常時の基本電池ユニット６０の電圧Ｖ０と、異常が発生した電池セル４１を含む基本電池ユニット６０の電圧Ｖ１と、異常が発生していない基本電池ユニット６０の電圧Ｖ２と、異常が発生した電池セル４１に加わる電圧ΔＶと、の関係は、図７に示す通りである。

【0026】

例えば、
電池セル４１の抵抗成分Ｒ＝０．００１Ω
電池セル４１の電池電圧Ｅ＝４．０Ｖ
ＡＣＤＣコンバータ１４から組電池システム１０に供給される電流Ｉｔ＝１００Ａ
基本電池ユニットにおける電池セル４１の直列数Ｎｓ＝１００００
基本電池ユニットの並列数Ｎｐ＝３
とすると、ΔＶ＝１００００×１００／（３－１）×０．００１＝５００Ｖとなる。つまり、上記した条件では、異常が発生した電池セル４１に５００Ｖが印加される。

【0027】

異常が発生した電池セル４１には、上記した式（２）に示すように、電池セル４１の直列数Ｎｓ、基本電池ユニット６０の並列数Ｎｐ、電流Iｔ、及び、抵抗成分Ｒから算出されるΔＶが印加される。異常が発生した電池セル４１に印加される電圧ΔＶによって電池セル４１が絶縁破壊しないように、電池セル４１に印加される電圧ΔＶが電池セル４１の絶縁性能（安全率を加味した電池セル４１の絶縁性能をＴｈとする）を超えないように調整しなければならない。つまり、電池セル４１に印加される電圧ΔＶは、以下の式を満たす。
ΔＶ＜Ｔｈ…（３）

【0028】

上記した式（３）に上記した式（２）を代入すると、
Ｎｓ×Iｔ／（Ｎｐ－１）×Ｒ＜Ｔｈ
となり、そして、基本電池ユニット６０における電池セル４１の直列数Ｎｓは、以下の式（４）を満たす。
Ｎｓ＜Ｔｈ×（Ｎｐ－１）／（Ｉｔ×Ｒ）…（４）

【0029】

基本電池ユニット６０における電池セル４１の直列数Ｎｓは、上記した式（４）に基づいて、決定される。電池セル４１の絶縁性能Ｔｈは選定される電池セル４１の性能によるため、電池セル４１の直列数Ｎｓは、基本電池ユニット６０の並列数Ｎｐ、電流Iｔ、及び、抵抗成分Ｒに基づいて、決定される。そして、実施例１では、図６の（ｂ）に示すように、決定した直列数Ｎｓ以下の数で電池セル４１を直列に接続して、基本電池ユニット６０とする。そして、決定した直列数Ｎｓ以下の数で接続された電池セル４１を有する基本電池ユニット６０を並列に接続する。複数の基本電池ユニット６０を並列に接続した電池群６１を直列に接続して、組電池システム１０を構成する。図６の（ｂ）の例では、４つの電池セル４１が直列に接続された基本電池ユニット６０を並列に３つ接続した電池群６１を、直列に接続する。なお、直列数Ｎｓは、上記した式（４）を満たす最大値を採用することが望ましい。なぜなら、電池セル４１の直列数Ｎｓを少なくすれば、異常が発生した電池セル４１に印加される電圧ΔＶが小さくなるが、少ない直列数Ｎｓ毎に並列接続しなければならず、回路構成が複雑になり、基本電池ユニット６０の接続作業も煩雑になるからである。そのため、実施例１の基本電池ユニット６０における電池セル４１の直列数Ｎｓは、上記した式（４）を満たす最大値を採用する。なお、抵抗成分Ｒは、電池の種別によって異なるほか、同種の電池であってもばらつきがあり、また、温度などの環境によっても変化するため、想定される範囲で最大の値を設定することが望ましい。

【0030】

図６の（ａ）に示した従来の組電池システム１００と、図６の（ｂ）に示した実施例１の組電池システム１０とでは、充放電能力としては等価であるが、電流を遮断した電池セル４１に印加される電圧は、実施例１の組電池システム１０の電池セル４１の方が小さい。なお、図６の（ｂ）に示した実施例１の組電池システム１０では、基本電池ユニット６０を構成する電池セル４１は４つであるが、この直列数は例示である。実施例１では、電池セル４１の直列数は、上記したように、基本電池ユニット６０の並列数Ｎｐ、ＡＣＤＣコンバータ１４から供給される電流Iｔ、及び、電池セル４１の抵抗成分Ｒの少なくとも１つに基づいて、決定される。

【0031】

図８に示すように、組電池システム１０は、基本電池ユニット６０と並列に接続されたコンデンサ８０を備える。電池セル４１の電流遮断機構５１又は安全弁５２によって電池セル４１を流れる電流が遮断されると、配線のインダクタンス成分８１によってサージ電圧が発生する。特に、電池群６１を長い配線で直列に接続すると、配線のインダクタンス成分８１が大きくなる。配線のインダクタンス成分８１が大きくなると、サージ電圧（Ｌｄｉ／ｄｔ）も大きくなるため、組電池システム１０は、サージ電圧を吸収する吸収手段として、コンデンサ８０を備える。なお、サージ電圧から回路を保護できれば、コンデンサ８０は、バリスタであっても良いし、ツェナーダイオードであっても良いし、それらの組み合わせであっても良い。

【0032】

組電池システム１０は、電池群６１と電池群６１との間に設けられた電流を遮断するサーキットブレーカ４７を有しても良い。このサーキットブレーカ４７が、本発明の電流遮断機構に対応する。サーキットブレーカ４７の詳細は、図４に示した通りである。

【0033】

（実施例１の効果）
実施例１では、基本電池ユニット６０の並列数Ｎｐ、ＡＣＤＣコンバータ１４から供給される電流Iｔ、及び、電池セル４１の抵抗成分Ｒに基づいて、基本電池ユニット６０における電池セル４１の直列数Ｎｓを決定する。これにより、例えば、いずれか一つの基本電池ユニット６０の電池セル４１に異常が発生した場合に、異常が発生した電池セル４１に印加されるΔＶが閾値（電池セル４１の絶縁性能を示す値）より大きくなるのを防ぐことができる。その結果、ＤＣＤＣコンバータを使用せず、異常が発生した電池セル４１に高電圧が印加されるのを抑制することができ、電池セル４１が、ΔＶによって絶縁破壊するのを抑制することができる。

【0034】

また、決定した直列数Ｎｓの基本電池ユニット６０を並列に接続することによって、図９に示すように、電流が流れない電池セル４１の数を少なくすることができる。図９（ａ）の従来の組電池システム１００では、電池セル４１ｂに異常が発生すると、当該電池セル４１ｂを含む基本電池ユニット６０ｂを構成する少なくとも８個の電池セル４１が使用できなくなる。これに対して、図９（ｂ）の実施例１では、電池セル４１ａに異常が発生すると、当該電池セル４１ａを含む基本電池ユニット６０ａを構成する４個の電池セル４１が使用できなくなるだけである。つまり、実施例１では、電池セル４１ａに異常が発生しても、使用できない電池セル４１の数を従来の組電池システム１００より少なくすることができる。

【0035】

組電池システム１０がサージ電圧を吸収するコンデンサ８０を備えることによって、電池セル４１の電流遮断機構５１又は安全弁５２によって電流が遮断されたとしても、サージ電圧から回路を保護することができる。

【0036】

また、電池群６１と電池群６１との間に、サーキットブレーカ４７を設けることによって、回路の許容電流を超えるなどの異常が発生した場合に、電流を遮断することができる。

【0037】

また、制御部１５の通信Ｉ／Ｆ３０２は、ＢＭＳ１６から組電池システム１０の状態に基づいた信号を受信することができ、ＢＭＳ１６は、組電池システム１０の状態を記憶し、管理することができる。

【0038】

制御部１５は、ＢＭＳ１６と通信可能に接続されており、ＢＭＳ１６から異常を示す信号を受信することができる。そして、制御部１５は、異常を示す信号に従って、スイッチング素子２１のオン又はオフを制御し、組電池システム１０に出力される電流を小さく又は停止することができる。

【0039】

＜実施例２＞
実施例１では、決定した直列数以下の数で接続された電池セル４１を有する基本電池ユニット６０を並列に接続した。電池セル４１単位で回路接続が困難で、モジュール４２単位での回路変更が容易の場合には、モジュール４２の単位で回路接続を行っても良い。図１０（ａ）に示すように、実施例２の組電池システム１０ａは、直列に接続された複数のモジュール４２を含む。組電池システム１０ａは、複数のモジュール４２が直列に接続された基本電池ユニット６０が並列に接続された電池群６１を有する。つまり、実施例２の基本電池ユニット６０は、ラック４３に対応する。そして、複数の電池群６１が直列に接続されている。モジュール４２がＮ１個の電池セル４１を直列に接続したものであり、基本電池ユニット６０がＭ１個のモジュール４２を直列に接続したものであるならば、実施例２の基本電池ユニット６０においてＮ１×Ｍ１個の電池セル４１が直列に接続される。この電池セル４１の直列数が、基本電池ユニット６０の並列数Ｎｐ、ＡＣＤＣコンバータ１４から供給される電流Iｔ、及び、電池セル４１の抵抗成分Ｒに基づいて、決定される。実施例２では、上記した式（４）に基づいて決定された直列数が、Ｎ１×Ｍ１個以下となるように、基本電池ユニット６０において複数のモジュール４２の数が決定される。例えば、決定した直列数が１００個であり、モジュール４２が２３個の電池セル４１が直列接続されたものであれば、１００個以下となるように、モジュール４２の数を４つに決定する。

【0040】

また、図１０（ｂ）の組電池システム１０ｂに示すように、上記したモジュール４２をアセンブリ４４に置き換えることも可能である。この場合、図１０（ｂ）の基本電池ユニット６０は、スタック４５に対応する。なお、図１０（ｂ）の詳細は、図１０（ａ）と同様であるので、その説明を割愛する。

【0041】

なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例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。

【0042】

また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

【符号の説明】

【0043】

１：エネルギー貯蔵システム １０、１０ａ、１０ｂ：組電池システム １１：交流系統 １２：トランス １３：フィルタ １４：ＡＣＤＣコンバータ １５：制御部 １６：ＢＭＳ ２０：ブリッジ回路 ２１：スイッチング素子 ２２：ダイオード ２３：平滑コンデンサ ４１：電池セル ４２：モジュール ４３：ラック ４４：アセンブリ ４５：スタック ４６：ストレージ ５１：電流遮断機構 ５２：安全弁 ６０：基本電池ユニット ６１：電池群 ８０：コンデンサ ８１：インダクタンス成分 ３０１：プロセッサ ３０２：通信I／F ３０３：主記憶装置 ３０４：補助記憶装置 ３０５：入出力I／F ３０６：バス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】