特開 2024-67196 電池パックシステム、電池モジュール、端部モジュール、及び並列化モジュール

(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】P2024067196

(43)【公開日】2024-05-17

(54)【発明の名称】電池パックシステム、電池モジュール、端部モジュール、及び並列化モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/269 20210101AFI20240510BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240510BHJP

   H01M 50/296 20210101ALI20240510BHJP

   H01M 10/42 20060101ALI20240510BHJP

   H01M 50/284 20210101ALI20240510BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240510BHJP

   H01M 50/50 20210101ALI20240510BHJP

【ＦＩ】

H01M50/269

H02J7/00 K

H02J7/00 302C

H01M50/296

H01M10/42 P

H01M50/284

H01M10/48 P

H01M50/50

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022177074

(22)【出願日】2022-11-04

(71)【出願人】

【識別番号】512280080

【氏名又は名称】ＡＺＡＰＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003823

【氏名又は名称】弁理士法人柳野国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】守屋 一成

【テーマコード（参考）】

5G503

5H030

5H040

5H043

【Ｆターム（参考）】

5G503BA02

5G503BA05

5G503BB01

5G503CA01

5G503CA11

5G503EA05

5G503FA06

5G503GB06

5H030AA01

5H030AA09

5H030AS06

5H030AS08

5H030BB21

5H030FF42

5H030FF43

5H030FF44

5H040AA03

5H040AA39

5H040AS07

5H040AT06

5H040AY08

5H040DD03

5H040DD04

5H040DD05

5H040DD08

5H040DD26

5H040GG09

5H043AA13

5H043AA17

5H043AA19

5H043CA21

5H043DA06

5H043FA08

5H043FA22

5H043FA23

5H043FA24

(57)【要約】

【課題】共通化の程度を高めることが容易な電池パックシステム、電池モジュール、端部モジュール、及び並列化モジュールを提供する。
【解決手段】
複数の電池モジュール２が一列に連結され、第一端部３１と第二端部３２とを有する電池列３と、電池列３の第二端部３２に連結される端部モジュール４とを備え、各電池モジュール２は、第一正端子Ｔｐ１、第一負端子Ｔｍ１、第二正端子Ｔｐ２、第二負端子Ｔｍ２、正側経路部２１、負側経路部２２とを備え、互いに隣接する電池モジュール２相互間で、一方の第一正端子Ｔｐ１と他方の第二正端子Ｔｐ２、及び一方の第一負端子Ｔｍ１と他方の第二負端子Ｔｍ２が、それぞれ電気的に接続され、正側経路部２１と負側経路部２２とのうち少なくとも一方は、蓄電部Ｂ１と、蓄電部Ｂ１の接続状態を切り換えるスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２とを含み、端部モジュール４の第三正端子Ｔｐ３と第三負端子Ｔｍ３とが導通する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電池モジュールが一列に連結され、第一端部と第二端部とを有する電池列と、
前記電池列の前記第二端部に連結される端部モジュールとを備え、
前記各電池モジュールは、
前記各電池モジュールの前記第一端部側に設けられた第一正端子、及び第一負端子と、
前記各電池モジュールの前記第二端部側に設けられた第二正端子、及び第二負端子と、
前記第一正端子と前記第二正端子との間に電流を流すための正側経路部と、
前記第二負端子と前記第一負端子との間に電流を流すための負側経路部とを備え、
前記複数の電池モジュールが連結された状態で、互いに隣接する前記電池モジュール相互間で、一方の前記第一正端子と他方の前記第二正端子、及び一方の前記第一負端子と他方の前記第二負端子が、それぞれ電気的に接続され、
前記正側経路部と前記負側経路部とのうち少なくとも一方の経路部は、
電荷を蓄える蓄電部と、
前記少なくとも一方の経路部における電流経路に前記蓄電部を加入させる加入状態と前記電流経路から前記蓄電部を離脱させる離脱状態とを含む接続状態を切り換える切換回路とを含み、
前記端部モジュールは、前記電池列の前記第二端部に位置する前記電池モジュールの、前記第二正端子に接続される第三正端子と、前記第二負端子に接続される第三負端子とを備え、
前記第三正端子と前記第三負端子とが導通する電池パックシステム。

【請求項2】

前記正側経路部は、
前記蓄電部と、
前記正側経路部の電流経路に前記蓄電部を加入させる前記加入状態と前記正側経路部の電流経路から前記蓄電部を離脱させる前記離脱状態とを含む接続状態を切り換える前記切換回路とを含み、
前記負側経路部は、
前記蓄電部と、
前記負側経路部の電流経路に前記蓄電部を加入させる前記加入状態と前記負側経路部の電流経路から前記蓄電部を離脱させる前記離脱状態とを含む接続状態を切り換える前記切換回路とを含む請求項１記載の電池パックシステム。

【請求項3】

前記各電池モジュールは、
前記各電池モジュールの前記第一端部側に設けられた第一通信端子と、
前記各電池モジュールの前記第二端部側に設けられた第二通信端子とをさらに備え、
前記複数の電池モジュールが連結された状態で、互いに隣接する前記電池モジュール相互間で、一方の前記第一通信端子と他方の前記第二通信端子が、それぞれ電気的に接続され、
前記各電池モジュールは、前記第一通信端子又は前記第二通信端子から得られた制御情報に応じて前記切換回路による前記接続状態を切り換えさせるモジュール内制御部をさらに備える請求項１記載の電池パックシステム。

【請求項4】

前記各電池モジュールに対する前記制御情報を前記電池列における前記複数の電池モジュールの連結順に連結した第一信号を、前記第一端部に位置する前記電池モジュールの前記第一通信端子へ出力する制御部をさらに備え、
前記モジュール内制御部は、自己の前記電池モジュールにおける前記第一通信端子から得られた前記第一信号の一端に連結された前記制御情報を自己に対する前記制御情報として取得し、前記第一信号から前記自己に対する前記制御情報を削除した残余の信号を新たな第一信号として自己の前記電池モジュールにおける前記第二通信端子へ出力する請求項３記載の電池パックシステム。

【請求項5】

前記各電池モジュールは、
前記各電池モジュールの前記第二端部側に設けられた第三通信端子と、
前記各電池モジュールの前記第一端部側に設けられた第四通信端子とをさらに備え、
前記モジュール内制御部は、自己の前記電池モジュールにおける前記第三通信端子から得られた第二信号の一端に、自己の前記電池モジュールに関するモジュール情報を連結して新たな第二信号として自己の前記電池モジュールにおける前記第四通信端子へ出力する請求項４記載の電池パックシステム。

【請求項6】

前記モジュール内制御部は、自己の前記電池モジュールにおける前記第二通信端子から得られた第二信号の一端に、自己の前記電池モジュールに関するモジュール情報を連結して新たな第二信号として自己の前記電池モジュールにおける前記第一通信端子へ出力する請求項４記載の電池パックシステム。

【請求項7】

前記各電池モジュールに対する前記制御情報を前記電池列における前記複数の電池モジュールの連結順に連結した第一信号を、前記第二端部に位置する前記電池モジュールの前記第二通信端子へ出力する制御部をさらに備え、
前記モジュール内制御部は、自己の前記電池モジュールにおける前記第二通信端子から得られた前記第一信号の一端に連結された前記制御情報を自己に対する前記制御情報として取得し、前記第一信号から前記自己に対する前記制御情報を削除した残余の信号を新たな第一信号として自己の前記電池モジュールにおける前記第一通信端子へ出力する請求項３記載の電池パックシステム。

【請求項8】

前記各電池モジュールは、
前記各電池モジュールの前記第二端部側に設けられた第三通信端子と、
前記各電池モジュールの前記第一端部側に設けられた第四通信端子とをさらに備え、
前記モジュール内制御部は、自己の前記電池モジュールにおける前記第四通信端子から得られた第二信号の一端に、自己の前記電池モジュールに関するモジュール情報を連結して新たな第二信号として自己の前記電池モジュールにおける前記第三通信端子へ出力する請求項７記載の電池パックシステム。

【請求項9】

前記モジュール内制御部は、自己の前記電池モジュールにおける前記第一通信端子から得られた第二信号の一端に、自己の前記電池モジュールに関するモジュール情報を連結して新たな第二信号として自己の前記電池モジュールにおける前記第二通信端子へ出力する請求項７記載の電池パックシステム。

【請求項10】

前記端部モジュールは、
前記第三正端子と前記第三負端子との間に介設されるインダクタと、
前記インダクタの中点と導通する中間接続端子とをさらに備える請求項２記載の電池パックシステム。

【請求項11】

複数の前記電池列を備え、
前記複数の電池列を並列接続するための並列化モジュールをさらに備え、
前記並列化モジュールは、前記電池列毎に設けられ、
前記第一端部に位置する前記電池モジュールの前記第一正端子に接続される第一正接続端子と、
前記第一端部に位置する前記電池モジュールの前記第一負端子に接続される第一負接続端子と、
前記第一正接続端子と導通する正出力端子及び正並列端子と、
前記第一負接続端子と導通する負出力端子及び負並列端子とを備え、
前記第一正接続端子及び前記第一負接続端子は、前記並列化モジュールにおける、前記電池列の列方向と直交する方向の外面に位置し、
前記正並列端子及び前記負並列端子は、前記並列化モジュールにおける、前記第一正接続端子及び前記第一負接続端子とは反対側の外面に位置する請求項１記載の電池パックシステム。

【請求項12】

前記並列化モジュールは、前記第一正接続端子及び前記第一負接続端子から得られた電圧を平滑化するフィルタをさらに備える請求項１１記載の電池パックシステム。

【請求項13】

前記各電池モジュールは、前記蓄電部を複数含み、
前記切換回路は、前記蓄電部毎に、前記接続状態を切り換える請求項１～１２のいずれか１項に記載の電池パックシステム。

【請求項14】

請求項１～１２のいずれか１項に記載の電池パックシステムに用いられる前記電池モジュールである電池モジュール。

【請求項15】

請求項１～１２のいずれか１項に記載の電池パックシステムに用いられる前記端部モジュールである端部モジュール。

【請求項16】

請求項１１又は１２に記載の電池パックシステムに用いられる前記並列化モジュールである並列化モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池を備えた電池パックシステム、電池モジュール、端部モジュール、及び並列化モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、電気自動車に搭載される電池パックが知られている（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２０２２－１１５４９５

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、電気自動車は、その車種やメーカによって、要求される電圧等の電気的な仕様が異なる。電気自動車以外の電動装置についても、要求される電圧等の電気的な仕様が異なる。そのため、電池パックを共通化することが困難となっている。

【0005】

本発明の目的は、共通化の程度を高めることが容易な電池パックシステム、電池モジュール、端部モジュール、及び並列化モジュールを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る電池パックシステムは、複数の電池モジュールが一列に連結され、第一端部と第二端部とを有する電池列と、前記電池列の前記第二端部に連結される端部モジュールとを備え、前記各電池モジュールは、前記各電池モジュールの前記第一端部側に設けられた第一正端子、及び第一負端子と、前記各電池モジュールの前記第二端部側に設けられた第二正端子、及び第二負端子と、前記第一正端子と前記第二正端子との間に電流を流すための正側経路部と、前記第二負端子と前記第一負端子との間に電流を流すための負側経路部とを備え、前記複数の電池モジュールが連結された状態で、互いに隣接する前記電池モジュール相互間で、一方の前記第一正端子と他方の前記第二正端子、及び一方の前記第一負端子と他方の前記第二負端子が、それぞれ電気的に接続され、前記正側経路部と前記負側経路部とのうち少なくとも一方の経路部は、電荷を蓄える蓄電部と、前記少なくとも一方の経路部における電流経路に前記蓄電部を加入させる加入状態と前記電流経路から前記蓄電部を離脱させる離脱状態とを含む接続状態を切り換える切換回路とを含み、前記端部モジュールは、前記電池列の前記第二端部に位置する前記電池モジュールの、前記第二正端子に接続される第三正端子と、前記第二負端子に接続される第三負端子とを備え、前記第三正端子と前記第三負端子とが導通する。

【0007】

この構成によれば、複数の電池モジュールが一列に連結された電池列に、端部モジュールが連結されることによって、複数の電池モジュールが備える蓄電部が直列接続される。従って、電気自動車等の電動装置毎に要求される電圧に応じて電池モジュールの数を増減することによって、出力電圧を変化させることができる。その結果、電池パックシステムは、種々の電動装置に適用することができ、共通化の程度を高めることが容易となる。さらに、切換回路を用いて動的に蓄電部の直列数を変化させて出力波形を変化させることができるので、電動装置毎に要求される電圧波形に適合させることが可能となり、共通化の程度を高めることが容易となる。

【0008】

また、前記正側経路部は、前記蓄電部と、前記正側経路部の電流経路に前記蓄電部を加入させる前記加入状態と前記正側経路部の電流経路から前記蓄電部を離脱させる前記離脱状態とを含む接続状態を切り換える前記切換回路とを含み、前記負側経路部は、前記蓄電部と、前記負側経路部の電流経路に前記蓄電部を加入させる前記加入状態と前記負側経路部の電流経路から前記蓄電部を離脱させる前記離脱状態とを含む接続状態を切り換える前記切換回路とを含むことが好ましい。

【0009】

この構成によれば、各電池モジュールの正側経路部と負側経路部の両方に蓄電部が設けられるので、蓄電部の直列数を増大させることが容易である。

【0010】

また、前記各電池モジュールは、前記各電池モジュールの前記第一端部側に設けられた第一通信端子と、前記各電池モジュールの前記第二端部側に設けられた第二通信端子とをさらに備え、前記複数の電池モジュールが連結された状態で、互いに隣接する前記電池モジュール相互間で、一方の前記第一通信端子と他方の前記第二通信端子が、それぞれ電気的に接続され、前記各電池モジュールは、前記第一通信端子又は前記第二通信端子から得られた制御情報に応じて前記切換回路による前記接続状態を切り換えさせるモジュール内制御部をさらに備えることが好ましい。

【0011】

この構成によれば、電池列の第一端部に設けられた第一通信端子、又は電池列の第二端部に設けられた第二通信端子へ、制御信号を入力することによって、各電池モジュールの接続状態の切り換えを制御することが可能となる。

【0012】

また、前記各電池モジュールに対する前記制御情報を前記電池列における前記複数の電池モジュールの連結順に連結した第一信号を、前記第一端部に位置する前記電池モジュールの前記第一通信端子へ出力する制御部をさらに備え、前記モジュール内制御部は、自己の前記電池モジュールにおける前記第一通信端子から得られた前記第一信号の一端に連結された前記制御情報を自己に対する前記制御情報として取得し、前記第一信号から前記自己に対する前記制御情報を削除した残余の信号を新たな第一信号として自己の前記電池モジュールにおける前記第二通信端子へ出力することが好ましい。

【0013】

この構成によれば、制御部は、各電池モジュールに対する制御情報を、複数の電池モジュールの連結順に連結して第一端部に位置する電池モジュールの第一通信端子へ出力するだけでよく、送信先の電池モジュールの通信アドレスが不要である。従って、電池モジュールの増減や入れ替えを行う場合であっても、各電池モジュールに通信アドレスを設定する必要がない。

【0014】

また、前記各電池モジュールは、前記各電池モジュールの前記第二端部側に設けられた第三通信端子と、前記各電池モジュールの前記第一端部側に設けられた第四通信端子とをさらに備え、前記モジュール内制御部は、自己の前記電池モジュールにおける前記第三通信端子から得られた第二信号の一端に、自己の前記電池モジュールに関するモジュール情報を連結して新たな第二信号として自己の前記電池モジュールにおける前記第四通信端子へ出力することが好ましい。

【0015】

この構成によれば、各電池モジュールのモジュール情報が、各電池モジュールの連結順に連結された第二信号が、電池列における第一端部の第四通信端子から出力される。従って、送信先の電池モジュールに通信アドレスを設定しなくても、第二信号から、各電池モジュールのモジュール情報を正しく取得することが可能となる。その結果、電池モジュールの増減や入れ替えを行う場合であっても、各電池モジュールに通信アドレスを設定する必要がない。

【0016】

また、前記モジュール内制御部は、自己の前記電池モジュールにおける前記第二通信端子から得られた第二信号の一端に、自己の前記電池モジュールに関するモジュール情報を連結して新たな第二信号として自己の前記電池モジュールにおける前記第一通信端子へ出力することが好ましい。

【0017】

この構成によれば、送受信用の通信端子を兼用することができる。

【0018】

また、前記各電池モジュールに対する前記制御情報を前記電池列における前記複数の電池モジュールの連結順に連結した第一信号を、前記第二端部に位置する前記電池モジュールの前記第二通信端子へ出力する制御部をさらに備え、前記モジュール内制御部は、自己の前記電池モジュールにおける前記第二通信端子から得られた前記第一信号の一端に連結された前記制御情報を自己に対する前記制御情報として取得し、前記第一信号から前記自己に対する前記制御情報を削除した残余の信号を新たな第一信号として自己の前記電池モジュールにおける前記第一通信端子へ出力することが好ましい。

【0019】

この構成によれば、制御部は、各電池モジュールに対する制御情報を、複数の電池モジュールの連結順に連結して第二端部に位置する電池モジュールの第二通信端子へ出力するだけでよく、送信先の電池モジュールの通信アドレスが不要である。従って、電池モジュールの増減や入れ替えを行う場合であっても、各電池モジュールに通信アドレスを設定する必要がない。

【0020】

また、前記各電池モジュールは、前記各電池モジュールの前記第二端部側に設けられた第三通信端子と、前記各電池モジュールの前記第一端部側に設けられた第四通信端子とをさらに備え、前記モジュール内制御部は、自己の前記電池モジュールにおける前記第四通信端子から得られた第二信号の一端に、自己の前記電池モジュールに関するモジュール情報を連結して新たな第二信号として自己の前記電池モジュールにおける前記第三通信端子へ出力することが好ましい。

【0021】

この構成によれば、各電池モジュールのモジュール情報が、各電池モジュールの連結順に連結された第二信号が、電池列における第二端部の第三通信端子から出力される。従って、送信先の電池モジュールに通信アドレスを設定しなくても、第二信号から、各電池モジュールのモジュール情報を正しく取得することが可能となる。その結果、電池モジュールの増減や入れ替えを行う場合であっても、各電池モジュールに通信アドレスを設定する必要がない。

【0022】

また、前記モジュール内制御部は、自己の前記電池モジュールにおける前記第一通信端子から得られた第二信号の一端に、自己の前記電池モジュールに関するモジュール情報を連結して新たな第二信号として自己の前記電池モジュールにおける前記第二通信端子へ出力することが好ましい。

【0023】

この構成によれば、送受信用の通信端子を兼用することができる。

【0024】

また、前記端部モジュールは、前記第三正端子と前記第三負端子との間に介設されるインダクタと、前記インダクタの中点と導通する中間接続端子とをさらに備えることが好ましい。

【0025】

この構成によれば、電池パックシステムを、インバータ回路として動作させることが可能となる。

【0026】

また、複数の前記電池列を備え、前記複数の電池列を並列接続するための並列化モジュールをさらに備え、前記並列化モジュールは、前記電池列毎に設けられ、前記第一端部に位置する前記電池モジュールの前記第一正端子に接続される第一正接続端子と、前記第一端部に位置する前記電池モジュールの前記第一負端子に接続される第一負接続端子と、前記第一正接続端子と導通する正出力端子及び正並列端子と、前記第一負接続端子と導通する負出力端子及び負並列端子とを備え、前記第一正接続端子及び前記第一負接続端子は、前記並列化モジュールにおける、前記電池列の列方向と直交する方向の外面に位置し、前記正並列端子及び前記負並列端子は、前記並列化モジュールにおける、前記第一正接続端子及び前記第一負接続端子とは反対側の外面に位置することが好ましい。

【0027】

この構成によれば、並列化モジュールが連結された複数の電池列を、電池列の列方向と直交する方向に連結することによって、複数の電池列を並列接続することが可能となる。その結果、電池パックシステムの電流容量を増大させることができる。

【0028】

また、前記並列化モジュールは、前記第一正接続端子及び前記第一負接続端子から得られた電圧を平滑化するフィルタをさらに備えることが好ましい。

【0029】

この構成によれば、各電池列の出力電圧がフィルタによって平滑化されるので、並列接続された複数の電池列相互間で、瞬間的に生じる出力電圧の差異が低減される。その結果、電池列相互間での瞬時的な電流の入出力を低減することができる。

【0030】

また、前記各電池モジュールは、前記蓄電部を複数含み、前記切換回路は、前記蓄電部毎に、前記接続状態を切り換えることが好ましい。

【0031】

この構成によれば、各電池モジュールに蓄電部が複数含まれているので、電池パックシステム全体の蓄電部の直列数を増大させることが容易である。

【0032】

また、本発明に係る電池モジュールは、上述の電池パックシステムに用いられる前記電池モジュールである。

【0033】

この構成によれば、上述の電池パックシステムによって共通化の程度を高めることが容易となる。

【0034】

また、本発明に係る端部モジュールは、上述の電池パックシステムに用いられる前記端部モジュールである。

【0035】

この構成によれば、上述の電池パックシステムによって共通化の程度を高めることが容易となる。

【0036】

また、本発明に係る並列化モジュールは、上述の電池パックシステムに用いられる前記並列化モジュールである。

【0037】

この構成によれば、上述の電池パックシステムによって共通化の程度を高めることが容易となる。

【発明の効果】

【0038】

このような構成の電池パックシステム、電池モジュール、端部モジュール、及び並列化モジュールは、共通化の程度を高めることが容易である。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】本発明の一実施形態に係る電池パックシステムの外観の一例を概略的に示す斜視図である。

【図2】図１に示す電池モジュール、端部モジュール、及び並列化モジュールの外観を概略的に示す斜視図である。

【図3】図１に示す直列ブロックの電気的構成の一例を概略的に示すブロック図である。

【図4】単位モジュールの構成を説明するための概略的な回路図である。

【図5】切換回路としてフルブリッジを用いた単位モジュールＥＭの一例を示す概念的な回路図である。

【図6】第一シリアル信号の送受信動作の一例を説明するための説明図である。

【図7】第二シリアル信号の送受信動作の一例を説明するための説明図である。

【図8】直列ブロックの並列接続を説明するための説明図である。

【図9】図１に示す電池パックシステムの別の実施形態を示す概略的な斜視図である。

【図10】図９に示す電池パックシステムの概略回路図である。

【図11】図９に示す電池パックシステムの別の実施形態を示す概略的な斜視図である。

【図12】図１１に示す電池パックシステムの概略回路図である。

【図13】図９に示す電池パックシステムの別の実施形態を示す概略的な斜視図である。

【図14】図１３に示す電池パックシステムの概略回路図である。

【図15】図１１に示す電池パックシステムの別の実施形態を示す概略的な斜視図である。

【図16】図１５に示す電池パックシステムの概略回路図である。

【図17】図１５に示す電池パックシステムの別の実施形態を示す概略的な斜視図である。

【図18】図１７に示す電池パックシステムの概略回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。各図には、方向関係を明確にするために適宜ＸＹＺ直交座標軸を示している。図１は、本発明の一実施形態に係る電池パックシステムの外観の一例を概略的に示す斜視図である。

【0041】

図１に示す電池パックシステム１は、大略的に、複数の電池モジュール２と、複数の端部モジュール４と、複数の並列化モジュール５とを備えている。電池モジュール２、端部モジュール４、及び並列化モジュール５は、それぞれ略直方体形状の筐体を有している。

【0042】

複数の電池モジュール２は、Ｘ方向に沿って一列に連結され、電池列３を構成している。電池列３の＋Ｘ側端部が第一端部３１、電池列３の－Ｘ側端部が第二端部３２とされている。すなわち、＋Ｘ方向は第一端部３１側、－Ｘ方向は第二端部３２側となる。

【0043】

電池列３の第二端部３２に端部モジュール４が連結され、電池列３の第一端部３１に並列化モジュール５が連結されている。並列化モジュール５、電池列３、及び端部モジュール４が連結された直列ブロック１１が、Ｙ軸方向に複数連結されて電池パックシステム１が構成されている。電池モジュール２、端部モジュール４、及び並列化モジュール５は、互いに脱着可能とされている。

【0044】

図２は、図１に示す電池モジュール２、端部モジュール４、及び並列化モジュール５の外観を概略的に示す斜視図である。電池モジュール２の＋Ｘ側外壁面には、第一正端子Ｔｐ１、第一負端子Ｔｍ１、第一通信端子Ｔｃ１、及び第四通信端子Ｔｃ４が設けられている。電池モジュール２の－Ｘ側外壁面には、第二正端子Ｔｐ２、第二負端子Ｔｍ２、第二通信端子Ｔｃ２、及び第三通信端子Ｔｃ３が設けられている。

【0045】

端部モジュール４の＋Ｘ側外壁面には、第三正端子Ｔｐ３、第三負端子Ｔｍ３、第五通信端子Ｔｃ５、及び第六通信端子Ｔｃ６が設けられている。端部モジュール４の＋Ｚ側外壁面には、中間接続端子Ｔｉが設けられている。なお、中間接続端子Ｔｉが設けられるのは、＋Ｚ側外壁面に限られず、－Ｚ側又は－Ｘ側外壁面であってもよい。

【0046】

並列化モジュール５の－Ｘ側外壁面には、第一正接続端子Ｔｐｃ１、第一負接続端子Ｔｍｃ１、第一通信接続端子Ｔｃｃ１、及び第二通信接続端子Ｔｃｃ２が設けられている。並列化モジュール５の、Ｘ方向と直交する方向の－Ｙ側外壁面には、正出力端子Ｔｐｏ及び負出力端子Ｔｍｏが設けられている。並列化モジュール５の、Ｘ方向と直交する方向であって、かつ正出力端子Ｔｐｏ及び負出力端子Ｔｍｏとは反対側の＋Ｙ側外壁面には、正並列端子Ｔｐｐ及び負並列端子Ｔｍｐが設けられている。なお、＋Ｙ側外壁面に正出力端子Ｔｐｏ及び負出力端子Ｔｍｏ、－Ｙ側外壁面に正並列端子Ｔｐｐ及び負並列端子Ｔｍｐが設けられていてもよい。

【0047】

複数の電池モジュール２が連結されると、互いに隣接する電池モジュール２相互間で、一方の第一正端子Ｔｐ１、第一負端子Ｔｍ１、第一通信端子Ｔｃ１、及び第四通信端子Ｔｃ４と、他方の第二正端子Ｔｐ２、第二負端子Ｔｍ２、第二通信端子Ｔｃ２、及び第三通信端子Ｔｃ３とが、それぞれ接続される。

【0048】

また、第二端部３２に位置する電池モジュール２と端部モジュール４とが連結されると、第二端部３２に位置する電池モジュール２の第二正端子Ｔｐ２、第二負端子Ｔｍ２、第二通信端子Ｔｃ２、及び第三通信端子Ｔｃ３と、端部モジュール４の第三正端子Ｔｐ３、第三負端子Ｔｍ３、第五通信端子Ｔｃ５、及び第六通信端子Ｔｃ６とが、それぞれ接続される。

【0049】

また、第一端部３１に位置する電池モジュール２と並列化モジュール５とが連結されると、第一端部３１に位置する電池モジュール２の第一正端子Ｔｐ１、第一負端子Ｔｍ１、第一通信端子Ｔｃ１、及び第四通信端子Ｔｃ４と、並列化モジュール５の第一正接続端子Ｔｐｃ１、第一負接続端子Ｔｍｃ１、第一通信接続端子Ｔｃｃ１、及び第二通信接続端子Ｔｃｃ２とが、それぞれ接続される。

【0050】

このように電池モジュール２と端部モジュール４と並列化モジュール５とが連結された直列ブロック１１が、複数、Ｙ方向に連結されると、互いに隣接する並列化モジュール５相互間で、一方の正出力端子Ｔｐｏ及び負出力端子Ｔｍｏと、他方の正並列端子Ｔｐｐ及び負並列端子Ｔｍｐとが、それぞれ接続される。

【0051】

図３は、図１に示す直列ブロック１１の電気的構成の一例を概略的に示すブロック図である。各電池モジュール２は、その筐体内に、第一正端子Ｔｐ１と第二正端子Ｔｐ２との間に電流を流すための正側経路部２１と、第二負端子Ｔｍ２と第一負端子Ｔｍ１との間に電流を流すための負側経路部２２と、モジュール内制御部２３とを備えている。

【0052】

正側経路部２１及び負側経路部２２は、それぞれ、複数の単位モジュールＥＭを含んでいる。単位モジュールＥＭは、端子Ｔ１（第一端子）と端子Ｔ２（第二端子）とを備えている。

【0053】

正側経路部２１内の複数の単位モジュールＥＭは、直列接続され、互いに隣接する単位モジュールＥＭ間で、高電位側の単位モジュールＥＭの端子Ｔ２が、低電位側の単位モジュールＥＭの端子Ｔ１に接続されている。最も高電位側の単位モジュールＥＭの端子Ｔ１は第一正端子Ｔｐ１に接続され、最も低電位側の単位モジュールＥＭの端子Ｔ２は第二正端子Ｔｐ２に接続されている。これにより、正側経路部２１は、第一正端子Ｔｐ１から第二正端子Ｔｐ２に至る電流経路を構成する。

【0054】

負側経路部２２は、最も高電位側の単位モジュールＥＭの端子Ｔ１が第二負端子Ｔｍ２に接続され、最も低電位側の単位モジュールＥＭの端子Ｔ２が第一負端子Ｔｍ１に接続される点を除いて、正側経路部２１と同様に構成されている。これにより、負側経路部２２は、第二負端子Ｔｍ２から第一負端子Ｔｍ１に至る電流経路を構成する。

【0055】

なお、正側経路部２１内の単位モジュールＥＭの数、すなわち蓄電部Ｂ１の数は、一つであってもよく、負側経路部２２内の単位モジュールＥＭの数、すなわち蓄電部Ｂ１の数は、一つであってもよい。

【0056】

図４は、単位モジュールＥＭの構成を説明するための概略的な回路図である。単位モジュールＥＭは、端子Ｔ１，Ｔ２、電荷を蓄える蓄電部Ｂ１、端子Ｔ１及び端子Ｔ２への蓄電部Ｂ１の電気的な接続状態を切り換えるスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２（切換回路）を含んでいる。スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２は、切換回路の一例であり、図４に示す例では、ハーフブリッジを構成している。

【0057】

具体的には、蓄電部Ｂ１とスイッチング素子ＳＷ１とが直列接続され、蓄電部Ｂ１とスイッチング素子ＳＷ１の直列回路と並列にスイッチング素子ＳＷ２が接続されている。スイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ２の接続点が端子Ｔ１に接続され、スイッチング素子ＳＷ２と蓄電部Ｂ１の接続点が端子Ｔ２に接続されている。

【0058】

端子Ｔ１は、自モジュールよりも高電位側の単位モジュールＥＭの端子Ｔ２に接続され、端子Ｔ２は、自モジュールよりも低電位側の単位モジュールＥＭの端子Ｔ１に接続される。これにより、複数の単位モジュールＥＭが直列接続されている。

【0059】

スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２としては、種々のスイッチング素子を用いることができ、例えばトランジスタ等の半導体スイッチング素子を好適に用いることができる。スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２は、モジュール内制御部２３からの制御信号に応じてオン、オフする。

【0060】

蓄電部Ｂ１としては、種々の二次電池を好適に用いることができ、単電池に限られず、複数の二次電池を組み合わせた組電池を蓄電部Ｂ１として用いてもよい。

【0061】

符号Ａで示す単位モジュールＥＭの蓄電部Ｂ１は、接続状態が加入状態とされており、符号Ｂで示す単位モジュールＥＭの蓄電部Ｂ１は、接続状態が離脱状態とされている。加入状態ではスイッチング素子ＳＷ１がオン、スイッチング素子ＳＷ２がオフすることにより、正側経路部２１、負側経路部２２の電流経路に蓄電部Ｂ１が加入する。離脱状態ではスイッチング素子ＳＷ１がオフ、スイッチング素子ＳＷ２がオンすることにより、正側経路部２１、負側経路部２２の電流経路から蓄電部Ｂ１が離脱する。

【0062】

なお、単位モジュールＥＭは切換回路としてフルブリッジを用いてもよい。図５は、切換回路としてフルブリッジを用いた単位モジュールＥＭの一例を示す概念的な回路図である。図５に示すフルブリッジの単位モジュールＥＭは、図４に示すハーフブリッジの単位モジュールＥＭに加えて、さらにスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４を備える。スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４としては、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２と同様のスイッチング素子を用いることができる。

【0063】

具体的には、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４の直列回路がスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の直列回路と並列に接続されている。スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の接続点が端子Ｔ１に接続され、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４の接続点が端子Ｔ２に接続されている。

【0064】

図５に示すフルブリッジの単位モジュールＥＭは、符号Ａで示す加入状態、符号Ｂで示す離脱状態に加えて、符号Ｃで示す反転状態とすることができる。反転状態の単位モジュールＥＭでは、蓄電部Ｂ１が、極性を反転させて接続される。

【0065】

加入状態ではスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ４がオン、スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ３がオフする。離脱状態ではスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３がオフ、スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４がオンする。反転状態ではスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ４がオフ、スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ３がオンする。なお、離脱状態ではスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３をオン、スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４をオフさせてもよい。

【0066】

モジュール内制御部２３は、例えば、所定の論理演算を実行するＣＰＵ(Central Processing Unit)、データを一時的に記憶するＲＡＭ(Random Access Memory)、不揮発性の記憶装置、シリアル通信回路、及びこれらの周辺回路等を備えて構成され、所定のプログラムを実行することによって動作する。

【0067】

モジュール内制御部２３は、第一通信端子Ｔｃ１から得られた制御情報に応じてスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２をオンオフさせ、自電池モジュール２内の各単位モジュールＥＭにおける接続状態を切り換える。以下、モジュール内制御部２３が、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を制御して加入状態及び離脱状態を含む接続状態を制御すること、又はスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４を制御して加入状態、離脱状態、及び反転状態を含む接続状態を制御することを、単に、接続状態を制御する、と記載する。

【0068】

端部モジュール４は、その筐体内に、インダクタＬ１，Ｌ２と、端部制御部４１と、電流センサ４２とを備えている。インダクタＬ１の一端は第三正端子Ｔｐ３に接続され、インダクタＬ１の他端はインダクタＬ２の一端に接続され、インダクタＬ２の他端は第三負端子Ｔｍ３に接続されている。すなわち、インダクタＬ１，Ｌ２は、第三正端子Ｔｐ３と第三負端子Ｔｍ３との間に介設されている。

【0069】

インダクタＬ１，Ｌ２の接続点、すなわちインダクタＬ１，Ｌ２の中点は、中間接続端子Ｔｉと導通接続されている。なお、インダクタＬ１，Ｌ２の代わりにセンタータップ付リアクトルを用い、センタータップを中間接続端子Ｔｉと接続してもよい。

【0070】

端部モジュール４がインダクタＬ１，Ｌ２を備えることによって、電池パックシステム１を、インバータ回路として動作させることが可能となる。なお、端部モジュール４は、インダクタＬ１，Ｌ２及び中間接続端子Ｔｉを備えていなくてもよく、第三正端子Ｔｐ３と第三負端子Ｔｍ３とが短絡されていてもよい。

【0071】

電流センサ４２は、電池列３に流れる電流を検出し、その電流値を端部制御部４１へ出力する。

【0072】

端部制御部４１は、例えば、所定の論理演算を実行するＣＰＵ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、不揮発性の記憶装置、シリアル通信回路、及びこれらの周辺回路等を備えて構成され、所定のプログラムを実行することによって動作する。

【0073】

端部制御部４１は、電流センサ４２で検出された電流値を、第二シリアル信号ＳＳ２（第二信号）として第六通信端子Ｔｃ６へ送信する。第二シリアル信号ＳＳ２の送受信動作については後述する。

【0074】

並列化モジュール５は、その筐体内に、制御部５１と、フィルタ５２とを備えている。フィルタ５２は、第一正端子Ｔｐ１と正出力端子Ｔｐｏとの間に介設されるインダクタＬと、正出力端子Ｔｐｏと負出力端子Ｔｍｏとの間に介設されるキャパシタＣとを含む、いわゆるＬＣフィルタである。正並列端子Ｔｐｐは正出力端子Ｔｐｏと導通接続され、負並列端子Ｔｍｐは負出力端子Ｔｍｏと導通接続されている。

【0075】

制御部５１は、例えば、所定の論理演算を実行するＣＰＵ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、不揮発性の記憶装置、シリアル通信回路、及びこれらの周辺回路等を備えて構成され、所定のプログラムを実行することによって動作する。

【0076】

制御部５１は、各電池モジュール２及び端部モジュール４に対する制御情報を、直列ブロック１１における複数の電池モジュール２及び端部モジュール４の連結順に連結した第一シリアル信号ＳＳ１（第一信号）を、第一通信接続端子Ｔｃｃ１を介して第一端部３１に位置する電池モジュール２の第一通信端子Ｔｃ１へ出力する。第一シリアル信号ＳＳ１の送受信動作については後述する。

【0077】

なお、第一信号の一例として第一シリアル信号ＳＳ１、第二信号の一例として第二シリアル信号ＳＳ２を示したが、第一信号及び第二信号は、パラレル信号であってもよい。また、第一通信端子Ｔｃ１乃至第六通信端子Ｔｃ６、および第一通信接続端子Ｔｃｃ１、および第二通信接続端子Ｔｃｃ２は、導体同士が接触するコネクタとして構成されてもよい。または、電波や光等の非接触の手段により一対一で接続されるように構成されてもよい。

【0078】

以上のように構成された複数の電池モジュール２、端部モジュール４、及び並列化モジュール５が連結されると、すべての電池モジュール２における加入状態の蓄電部Ｂ１が、インダクタＬ１，Ｌ２を介して直列接続され、その蓄電部Ｂ１の出力電圧の合計が、正出力端子Ｔｐｏと負出力端子Ｔｍｏとの間に、電池パックシステム１の出力電圧Ｖｏｕｔとして出力される。

【0079】

電池パックシステム１は、連結される電池モジュール２の数を増減することができるので、電気自動車等の電動装置毎に要求される電圧に応じて電池モジュール２の数を増減することによって、出力電圧Ｖｏｕｔを変化させることができる。従って、電池パックシステム１は、種々の電動装置に適用することができ、共通化の程度を高めることが容易となる。

【0080】

さらに、制御情報を用いて加入状態の蓄電部Ｂ１の数を動的に変化させることができるので、蓄電部Ｂ１の充電状態や出力電圧に応じて出力電圧Ｖｏｕｔを微調整することが可能となる。さらに、端部モジュール４が、インダクタＬ１，Ｌ２と中間接続端子Ｔｉとを備える構成とした場合には、電池パックシステム１をインバータ回路として動作させ、電池パックシステム１を二つ用いて中間接続端子Ｔｉから単相交流電圧を出力し、電池パックシステム１を三つ用いて中間接続端子Ｔｉから三相交流電圧を出力することが可能となる。

【0081】

図６は、第一シリアル信号ＳＳ１の送受信動作の一例を説明するための説明図である。図６では、第一端部３１に位置する電池モジュール２を電池モジュール２（１）、電池モジュール２（１）に隣接する電池モジュール２を電池モジュール２（２）、電池モジュール２（２）に隣接し、第二端部３２に位置する電池モジュール２を電池モジュール２（３）と記載する。また、電池モジュール２（１）に対する制御情報をＤ１、電池モジュール２（２）に対する制御情報をＤ２、電池モジュール２（３）に対する制御情報をＤ３、端部モジュール４に対する制御情報をＤ４と記載している。

【0082】

まず、制御部５１は、各電池モジュール２及び端部モジュール４に対する制御情報Ｄ１～Ｄ４を、各電池モジュール２及び端部モジュール４の連結順に連結した第一シリアル信号ＳＳ１を、第一通信接続端子Ｔｃｃ１から電池モジュール２（１）へ送信する。図６では、並列化モジュール５から近い順の連結順に制御情報Ｄ１～Ｄ４を連結する例を示したが、並列化モジュール５から遠い順の連結順に制御情報Ｄ１～Ｄ４を連結してもよい。

【0083】

電池モジュール２（１）のモジュール内制御部２３は、電池モジュール２（１）の第一通信端子Ｔｃ１から得られた第一シリアル信号ＳＳ１の一端、例えば先頭に連結された制御情報Ｄ１を取得し、第一シリアル信号ＳＳ１から制御情報Ｄ１を削除した残余の制御情報Ｄ２～Ｄ４を新たな第一シリアル信号ＳＳ１として電池モジュール２（１）の第二通信端子Ｔｃ２から電池モジュール２（２）へ出力する。

【0084】

電池モジュール２（１）のモジュール内制御部２３は、このようにして得られた制御情報Ｄ１に基づいて、電池モジュール２（１）内の各蓄電部Ｂ１の接続状態を制御する。

【0085】

電池モジュール２（２），２（３）のモジュール内制御部２３は、電池モジュール２（１）のモジュール内制御部２３と同様、自己の電池モジュール２の第一通信端子Ｔｃ１から得られた第一シリアル信号ＳＳ１の先頭に連結された自己の制御情報を取得し、第一シリアル信号ＳＳ１から自己の制御情報を削除した残余の制御情報を新たな第一シリアル信号ＳＳ１として自己の電池モジュール２の第二通信端子Ｔｃ２から出力する。

【0086】

また、電池モジュール２（２），２（３）のモジュール内制御部２３は、このようにして得られた自己の制御情報に基づいて、電池モジュール２（２），２（３）内の各蓄電部Ｂ１の接続状態を制御する。

【0087】

制御部５１が、並列化モジュール５から遠い順の連結順に制御情報Ｄ１～Ｄ４を連結した場合には、電池モジュール２（１）～２（３）は、第一通信端子Ｔｃ１から得られた第一シリアル信号ＳＳ１の末端に連結された制御情報を自己の制御情報として取得すればよい。

【0088】

このように、制御部５１は、制御情報Ｄ１～Ｄ４を、各電池モジュール２及び端部モジュール４の連結順に連結した第一シリアル信号ＳＳ１を送信することによって、各電池モジュール２及び端部モジュール４を制御することができるので、各電池モジュール２及び端部モジュール４にアドレスを設定する必要がない。従って、電池モジュール２を増減したり入れ替えたりした場合であっても、各電池モジュール２にアドレスを設定する必要がないので、電気自動車等の電動装置毎に要求される電圧に応じて電池モジュール２の数を増減することが容易となる。

【0089】

図７は、第二シリアル信号ＳＳ２の送受信動作の一例を説明するための説明図である。図７では、電池モジュール２（１）に関するモジュール情報をＭ１、電池モジュール２（２）に関するモジュール情報をＭ２、電池モジュール２（３）に関するモジュール情報をＭ３、端部モジュール４に関するモジュール情報をＭ４と記載している。

【0090】

まず、端部モジュール４の端部制御部４１は、例えば電流センサ４２によって検出された電流値を、端部モジュール４に関するモジュール情報Ｍ４として第六通信端子Ｔｃ６から電池モジュール２（３）へ送信する。

【0091】

次に、電池モジュール２（３）のモジュール内制御部２３は、電池モジュール２（３）における第三通信端子Ｔｃ３から得られた第二シリアル信号ＳＳ２の一端、例えば末端に、電池モジュール２（３）に関するモジュール情報Ｍ３を連結して新たな第二シリアル信号ＳＳ２として電池モジュール２（３）の第四通信端子Ｔｃ４から電池モジュール２（２）へ出力する。

【0092】

モジュール内制御部２３は、例えば電池モジュール２（３）内の、各蓄電部Ｂ１の端子電圧や、各蓄電部Ｂ１のＳＯＣ（State Of Charge）等を、モジュール情報Ｍ３とすることができる。各蓄電部Ｂ１の端子電圧は、例えば各単位モジュールＥＭに、図略の電圧検出回路を設けることによって、検出することができる。

【0093】

各蓄電部Ｂ１のＳＯＣは、例えば離脱状態の蓄電部Ｂ１の開放端電圧を検出し、開放端電圧とＳＯＣとの関係を示す開放端電圧－ＳＯＣ特性テーブルを参照することによって、各蓄電部Ｂ１の開放端電圧から取得してもよい。

【0094】

あるいは、各蓄電部Ｂ１に流れる電流を検出する図略の電流検出回路を備え、各蓄電部Ｂ１に流れる電流を、充電方向の電流値をプラス、放電方向の電流値をマイナスとして積算し、各蓄電部Ｂ１の満充電容量に対する電流積算値の比率から各蓄電部Ｂ１のＳＯＣを算出してもよい。

【0095】

電池モジュール２（２），２（１）のモジュール内制御部２３は、電池モジュール２（３）のモジュール内制御部２３と同様、自己の電池モジュール２における第三通信端子Ｔｃ３から得られた第二シリアル信号ＳＳ２の末端に、自己の電池モジュール２に関するモジュール情報を連結して新たな第二シリアル信号ＳＳ２とし、自己の電池モジュール２の第四通信端子Ｔｃ４へ出力する。

【0096】

なお、電池モジュール２（１）～２（３）は、第二シリアル信号ＳＳ２の先頭に、自己の電池モジュール２に関するモジュール情報を連結して新たな第二シリアル信号ＳＳ２としてもよい。

【0097】

このようにしてモジュール情報Ｍ１～Ｍ４が連結された第二シリアル信号ＳＳ２が、第二通信接続端子Ｔｃｃ２で受信され、並列化モジュール５の制御部５１によって、モジュール情報Ｍ１～Ｍ４が取得される。

【0098】

この構成によれば、第二シリアル信号ＳＳ２におけるモジュール情報Ｍ１～Ｍ４の連結順によって、各モジュール情報がどの電池モジュール２及び端部モジュール４のモジュール情報かを特定することができる。従って、各電池モジュール２及び端部モジュール４にアドレスを設定する必要がない。その結果、電池モジュール２を増減したり入れ替えたりした場合であっても、各電池モジュール２にアドレスを設定する必要がないので、電気自動車等の電動装置毎に要求される電圧に応じて電池モジュール２の数を増減することが容易となる。

【0099】

また、制御部５１は、第二シリアル信号ＳＳ２を受信することによって、各電池モジュール２及び端部モジュール４に関するモジュール情報Ｍ１～Ｍ４を取得することができる。そして、制御部５１は、モジュール情報Ｍ１～Ｍ４に基づき制御情報Ｄ１～Ｄ４を第一シリアル信号ＳＳ１として送信することによって、各電池モジュール２における蓄電部Ｂ１の接続状態を制御することができる。

【0100】

その結果、制御部５１は、各電池モジュール２における各単位モジュールＥＭの出力を、個別に制御することができるので、電池パックシステム１を、いわゆるモジュラーマルチレベル変換器（MMC：Modular Multilevel Converter）として動作させることができる。さらに、ＭＭＣは原理的に蓄電部Ｂ１の電圧幅のステップでしか出力電圧Ｖｏｕｔを変化させることができないが、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御技術と組み合わせることで、ステップの中間の電圧も出力電圧Ｖｏｕｔとして出力可能になる。

【0101】

また、各蓄電部Ｂ１の、ＳＯＣ、温度、連続通電時間、連続休止時間等をモジュール情報とすれば、制御部５１は、これらの情報に基づき各蓄電部Ｂ１毎に接続状態の制御内容を決定することによって、電池パックシステム１を安定動作させたり蓄電部Ｂ１の劣化を低減させたりすることが可能となる。

【0102】

なお、第三通信端子Ｔｃ３の代わりに第二通信端子Ｔｃ２を用い、第四通信端子Ｔｃ４の代わりに第一通信端子Ｔｃ１を用い、第一通信端子Ｔｃ１及び第二通信端子Ｔｃ２を送受信に兼用することによって、第四通信端子Ｔｃ４及び第三通信端子Ｔｃ３を備えない構成としてもよい。

【0103】

次に、直列ブロック１１の並列接続について説明する。図８は、直列ブロック１１の並列接続を説明するための説明図である。図８では、フィルタ５２、インダクタＬ１，Ｌ２、及び中間接続端子Ｔｉの記載を省略している。

【0104】

図１に示すように複数の直列ブロック１１がＹ軸方向に連結されると、図８に示すように、Ｙ方向に互いに隣接する並列化モジュール５相互間で、一方の正出力端子Ｔｐｏ及び負出力端子Ｔｍｏと、他方の正並列端子Ｔｐｐ及び負並列端子Ｔｍｐとが、それぞれ接続される。

【0105】

その結果、複数の直列ブロック１１が並列接続される。これにより、正出力端子Ｔｐｏ、負出力端子Ｔｍｏ間に出力される電流容量を増大させることができる。このように、並列化モジュール５を用いることによって、並列接続する直列ブロック１１の数を容易に増減することができる。その結果、電池パックシステム１の電流容量を、容易に変化させることができる。従って、電池パックシステム１は、電気自動車等の電動装置毎に要求される電流に応じた電流容量とすることが容易である。

【0106】

また、複数の直列ブロック１１を並列接続し、各直列ブロック１１の単位モジュールＥＭをＭＭＣ制御等によりスイッチング動作させると、直列ブロック１１相互間で出力電圧の瞬時値に差異が生じる。そうすると、直列ブロック１１相互間で瞬時的な電流の入出力が繰り返し発生し、好ましくない。そこで、並列化モジュール５にフィルタ５２を設け、各直列ブロック１１の出力電圧を平滑することによって、直列ブロック１１相互間での瞬時的な電流の入出力を低減することができる。

【0107】

なお、必ずしも並列化モジュール５にフィルタ５２を設ける必要はない。並列化モジュール５にフィルタ５２を設ける代わりに、各直列ブロック１１の出力電圧を制御部５１によるＰＷＭ制御により電圧ステップの中間電圧を出力し、かつ電圧ステップを十分に小さくすることによって直列ブロック１１相互間での出力電圧差を低減してもよい。これにより、並列化モジュール５のフィルタ５２を不要とすることが可能となる。しかしながら、蓄電部Ｂ１を、複数の電池セルを組み合わせた電池モジュールにより構成した場合等、電圧ステップを小さくすることが難しい。従って、フィルタ５２を備えることが、より好ましい。

【0108】

また、並列化モジュール５が制御部５１を備える例に限らない。並列化モジュール５の外部に制御部を設けてもよく、単一の制御部によって、複数の直列ブロック１１を制御してもよい。

【0109】

また、端部制御部４１に制御部５１を備えてもよい。端部制御部４１に制御部５１を備えた場合、制御部５１は、第一シリアル信号ＳＳ１を、第五通信端子Ｔｃ５を介して第二端部３２に位置する電池モジュール２の第二通信端子Ｔｃ２へ出力すればよく、各電池モジュール２のモジュール内制御部２３は、第二通信端子Ｔｃ２から得られた第一シリアル信号ＳＳ１から自モジュールの制御情報を取得し、その制御情報を削除した残余の制御情報を新たな第一シリアル信号ＳＳ１として第一通信端子Ｔｃ１から出力すればよい。

【0110】

同様に、端部制御部４１に制御部５１を備えた場合、各電池モジュール２のモジュール内制御部２３は、第四通信端子Ｔｃ４から得られた第二シリアル信号ＳＳ２の一端に、自己の電池モジュール２に関するモジュール情報を連結して新たな第二シリアル信号ＳＳ２として第三通信端子Ｔｃ３へ出力し、制御部５１は、第六通信端子Ｔｃ６で受信された第二シリアル信号ＳＳ２を取得すればよい。

【0111】

また、電池パックシステム１は、制御部５１を備えていなくてもよく、電池パックシステム１の外部に制御部５１が設けられていてもよい。

【0112】

図９は、図１に示す電池パックシステム１の別の実施形態を示す概略的な斜視図である。図９に示す電池パックシステム１ａは、電池パックシステム１とは、直列ブロック１１ａを二列備える点、及び各直列ブロック１１ａにおける第一端部３１の第一負端子Ｔｍ１同士が、負極バスバーＢＢ１によって短絡される点で異なる。また、電池パックシステム１ａは、制御部５１を備えず、電池パックシステム１ａの外部に設けられた制御部５１が各直列ブロック１１ａの第一端部３１の第一通信端子Ｔｃ１及び第四通信端子Ｔｃ４に接続される。これにより、外部の制御部５１によって、電池パックシステム１ａが制御される例を示している。

【0113】

直列ブロック１１ａは、並列化モジュール５を備えず、直列ブロック１１における端部モジュール４の代わりに端部モジュール４ａを備える。端部モジュール４ａは、端部モジュール４とは、インダクタＬ１，Ｌ２及び中間接続端子Ｔｉを備えず、第三正端子Ｔｐ３と第三負端子Ｔｍ３とが短絡されている点で異なる。

【0114】

図１０は、図９に示す電池パックシステム１ａの概略回路図である。図１０では、モジュール内制御部２３、端部制御部４１、及び通信に関する回路の記載を省略している。電池パックシステム１ａによれば、図１０に示す各単位モジュールＥＭの接続状態を適宜制御することによって、第一端部３１の二つの第一正端子Ｔｐ１間に、単相交流電圧を出力することが可能となる。

【0115】

図１１は、図９に示す電池パックシステム１ａの別の実施形態を示す概略的な斜視図である。図１１に示す電池パックシステム１ｂは、電池パックシステム１ａとは、直列ブロック１１ａの代わりに直列ブロック１１ｂを備える点、及び、負極バスバーＢＢ１に加えて、各直列ブロック１１ｂにおける第一端部３１の第一正端子Ｔｐ１同士が、正極バスバーＢＢ２によって短絡される点で異なる。

【0116】

直列ブロック１１ｂは、直列ブロック１１ａとは、端部モジュール４ａの代わりに端部モジュール４を備える点で異なる。

【0117】

図１２は、図１１に示す電池パックシステム１ｂの概略回路図である。図１２では、モジュール内制御部２３、端部制御部４１、及び通信に関する回路の記載を省略している。電池パックシステム１ｂによれば、図１２に示す通り、いわゆるインバータ回路を構成することができる。従って、各単位モジュールＥＭの接続状態をＭＭＣ制御することによって、電池パックシステム１ｂをインバータ回路として動作させ、二つの中間接続端子Ｔｉ間に、単相交流電圧を出力することが可能となる。

【0118】

図１３は、図９に示す電池パックシステム１ａの別の実施形態を示す概略的な斜視図である。図１３に示す電池パックシステム１ｃは、電池パックシステム１ａとは、直列ブロック１１ａを、三つＹ方向に連結する点、及び、三つの直列ブロック１１ａにおける第一端部３１の第一負端子Ｔｍ１同士が、負極バスバーＢＢ１によって短絡される点で異なる。

【0119】

図１４は、図１３に示す電池パックシステム１ｃの概略回路図である。図１３では、モジュール内制御部２３、端部制御部４１、及び通信に関する回路の記載を省略している。電池パックシステム１ｃによれば、図１３に示す各単位モジュールＥＭの接続状態を適宜制御することによって、第一端部３１の三つの第一正端子Ｔｐ１間に、三相交流電圧を出力することが可能となる。

【0120】

図１５は、図１１に示す電池パックシステム１ｂの別の実施形態を示す概略的な斜視図である。図１５に示す電池パックシステム１ｄは、電池パックシステム１ｂとは、直列ブロック１１ｂを、三つＹ方向に連結する点、及び、第一端部３１の三つの第一負端子Ｔｍ１同士が負極バスバーＢＢ１によって短絡され、第一端部３１の三つの第一正端子Ｔｐ１同士が正極バスバーＢＢ２によって短絡される点で異なる。

【0121】

図１６は、図１５に示す電池パックシステム１ｄの概略回路図である。図１５では、モジュール内制御部２３、端部制御部４１、及び通信に関する回路の記載を省略している。電池パックシステム１ｄによれば、図１６に示す通り、いわゆる三相インバータ回路を構成することができる。従って、各単位モジュールＥＭの接続状態をＭＭＣ制御することによって、電池パックシステム１ｄを三相インバータ回路として動作させ、三つの中間接続端子Ｔｉ間に、三相交流電圧を出力することが可能となる。

【0122】

図１７は、図１５に示す電池パックシステム１ｄの別の実施形態を示す概略的な斜視図である。図１７に示す電池パックシステム１ｅは、電池パックシステム１ｂにおける三つの直列ブロック１１ｂのうち一つを、直列ブロック１１ｃで置き換える点で異なる。

【0123】

直列ブロック１１ｃは、直列ブロック１１ａにおける電池モジュール２を、電池モジュール２ａで置き換える点で異なる。電池モジュール２ａは、電池モジュール２とは、蓄電部Ｂ１の代わりに蓄電部Ｂ２を用いる点で異なる。蓄電部Ｂ２は、蓄電部Ｂ１よりも、蓄電容量が大きく、電流定格が小さい。

【0124】

図１８は、図１７に示す電池パックシステム１ｅの概略回路図である。図１８では、モジュール内制御部２３、端部制御部４１、及び通信に関する回路の記載を省略している。電池パックシステム１ｅによれば、図１８に示す通り、複数の直列ブロック１１ｂから構成されたインバータ回路に対し、蓄電部Ｂ１よりも蓄電容量が大きい蓄電部Ｂ２を備えた直列ブロック１１ｃが並列接続される。

【0125】

これにより、電流定格の大きな蓄電部Ｂ１を用いたインバータ回路によって、複数の中間接続端子Ｔｉ間に高電流を出力可能としつつ、蓄電容量が大きい蓄電部Ｂ２を備えた直列ブロック１１ｃから、インバータ回路へエネルギーを供給することが可能となる。さらに直列ブロック１１ｂを一つ追加することで、三相交流電圧に対応することも可能である。

【0126】

電流定格と蓄電容量が共に大きな電池は入手が困難である。一方、電流定格が大きく蓄電容量の小さな蓄電部Ｂ１や、電流定格が小さく蓄電容量の大きな蓄電部Ｂ２は、電流定格と蓄電容量が共に大きな電池よりも入手が容易である。従って、電流定格と蓄電容量が共に大きな電池を用いるよりも、蓄電部Ｂ１，Ｂ２を組み合わせる電池パックシステム１ｅを構成することは容易である。

【符号の説明】

【0127】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ 電池パックシステム
２，２ａ 電池モジュール
３ 電池列
４，４ａ 端部モジュール
５ 並列化モジュール
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 直列ブロック
２１ 正側経路部
２２ 負側経路部
２３ モジュール内制御部
３１ 第一端部
３２ 第二端部
４１ 端部制御部
４２ 電流センサ
５１ 制御部
５２ フィルタ
Ｂ１，Ｂ２ 蓄電部
ＢＢ１ 負極バスバー
ＢＢ２ 正極バスバー
Ｃ キャパシタ
Ｄ１～Ｄ４ 制御情報
ＥＭ 単位モジュール
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２ インダクタ
Ｍ１～Ｍ４ モジュール情報
ＳＳ１ 第一シリアル信号（第一信号）
ＳＳ２ 第二シリアル信号（第二信号）
ＳＷ１～ＳＷ４ スイッチング素子
Ｔ１，Ｔ２ 端子
Ｔｃ１ 第一通信端子
Ｔｃ２ 第二通信端子
Ｔｃ３ 第三通信端子
Ｔｃ４ 第四通信端子
Ｔｃ５ 第五通信端子
Ｔｃ６ 第六通信端子
Ｔｃｃ１ 第一通信接続端子
Ｔｃｃ２ 第二通信接続端子
Ｔｉ 中間接続端子
Ｔｍ１ 第一負端子
Ｔｍ２ 第二負端子
Ｔｍ３ 第三負端子
Ｔｍｃ１ 第一負接続端子
Ｔｍｏ 負出力端子
Ｔｍｐ 負並列端子
Ｔｐ１ 第一正端子
Ｔｐ２ 第二正端子
Ｔｐ３ 第三正端子
Ｔｐｃ１ 第一正接続端子
Ｔｐｏ 正出力端子
Ｔｐｐ 正並列端子
Ｖｏｕｔ 出力電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】