特開 2024-83000 電池モジュールおよび電池システム

(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】P2024083000

(43)【公開日】2024-06-20

(54)【発明の名称】電池モジュールおよび電池システム

(51)【国際特許分類】

   H02H 7/18 20060101AFI20240613BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240613BHJP

   H02H 7/00 20060101ALI20240613BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240613BHJP

   H01M 10/42 20060101ALI20240613BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20240613BHJP

   B60L 50/64 20190101ALI20240613BHJP

【ＦＩ】

H02H7/18

H02J7/00 S

H02H7/00 L

H01M10/48 P

H01M10/42 P

B60L3/00 S

B60L50/64

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022197271

(22)【出願日】2022-12-09

(71)【出願人】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100117606

【弁理士】

【氏名又は名称】安部 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100121186

【弁理士】

【氏名又は名称】山根 広昭

(74)【代理人】

【識別番号】100130605

【弁理士】

【氏名又は名称】天野 浩治

(72)【発明者】

【氏名】吉長 正幸

(72)【発明者】

【氏名】古川 公彦

【テーマコード（参考）】

5G053

5G503

5H030

5H125

【Ｆターム（参考）】

5G053AA05

5G053BA04

5G053CA01

5G053DA01

5G053EC01

5G053EC05

5G053FA05

5G503AA07

5G503BA04

5G503BB01

5G503FA06

5G503FA17

5H030AA10

5H030AS08

5H030FF43

5H030FF44

5H125AA01

5H125AC12

5H125BB00

5H125BC28

5H125CD04

5H125EE13

5H125EE23

5H125FF05

(57)【要約】

【課題】電池の生産性を向上させる。
【解決手段】電池モジュール１００は、組電池１０と、第１コンタクタ１１と、第２コンタクタ１２と、一対の接続点３０，４０と、プリチャージ回路１３と、サービスプラグ１４とを備えている。第１コンタクタは、組電池に対して組電池の正極側から直列に接続されている。第２コンタクタは、組電池に対して組電池の負極側から直列に接続されている。一対の接続点は、直列に接続された第１コンタクタと、組電池と、第２コンタクタの両端に設けられている。プリチャージ回路は、一方のコンタクタに対して並列に接続されている。サービスプラグは、一対の接続点の間において、プリチャージ回路が並列に接続されたコンタクタとは組電池を挟んで反対側の極側に設けられている。サービスプラグは、他方のコンタクタに対して直列に接続されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

組電池と、
前記組電池に対して前記組電池の正極側から直列に接続された第１コンタクタと、
前記組電池に対して前記組電池の負極側から直列に接続された第２コンタクタと、
直列に接続された前記第１コンタクタと、前記組電池と、前記第２コンタクタの両端に設けられ、外部負荷と接続される一対の接続点と、
前記第１コンタクタおよび前記第２コンタクタのうちいずれか一方のコンタクタに対して並列に接続されたプリチャージ回路であって、直列に接続されたプリチャージ抵抗と第３コンタクタとを有するプリチャージ回路と、
サービスプラグと
を備え、
前記サービスプラグは、前記一対の接続点の間において、前記プリチャージ回路が並列に接続された前記一方のコンタクタとは前記組電池を挟んで反対側の極側に設けられ、前記第１コンタクタおよび前記第２コンタクタのうち他方のコンタクタに対して直列に接続された、電池モジュール。

【請求項2】

前記プリチャージ回路は、前記第２コンタクタに対して並列に接続され、
前記サービスプラグは、前記第１コンタクタに対して直列に接続されている、請求項１に記載された電池モジュール。

【請求項3】

前記プリチャージ回路は、前記第１コンタクタに対して並列に接続され、
前記サービスプラグは、前記第２コンタクタに対して直列に接続されている、請求項１に記載された電池モジュール。

【請求項4】

制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記第１コンタクタ、前記第２コンタクタおよび前記第３コンタクタが開状態に指示された状態から、前記第３コンタクタを閉状態に指示する処理と、
前記外部負荷の電圧値が予め定められた値以下であるか否かを判定する処理と、
前記外部負荷の電圧値が前記予め定められた値以下ではない場合に、前記第１コンタクタが溶着していると判定する処理と
が実行されるように構成された、請求項１～３のいずれか一項に記載された電池モジュール。

【請求項5】

制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記第１コンタクタおよび前記第２コンタクタが閉状態に指示された状態であり、前記第３コンタクタが開状態に指示された状態から、前記第２コンタクタを開状態に指示する処理と、
前記外部負荷の電圧値が予め定められた値以下であるか否かを判定する処理と、
前記外部負荷の電圧値が前記予め定められた値以下ではない場合に、前記第２コンタクタが溶着していると判定する処理と
が実行されるように構成された、請求項１～３のいずれか一項に記載された電池モジュール。

【請求項6】

制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記第１コンタクタおよび前記第２コンタクタが閉状態に指示された状態であり、前記第３コンタクタが開状態に指示された状態から、前記第２コンタクタを開状態に指示する処理と、
前記外部負荷の電圧値が予め定められた値以下であるか否かを判定する処理と、
前記外部負荷の電圧値が前記予め定められた値以下ではない場合に、前記第１コンタクタを開状態に指示する処理と、
前記第１コンタクタが開状態に指示された後に、前記外部負荷の電圧値が前記予め定められた値以下であるか否かを判定する処理と、
前記外部負荷の電圧値が前記予め定められた値以下である場合に、前記第２コンタクタが溶着していると判定する処理と
が実行されるように構成された、請求項１～３のいずれか一項に記載された電池モジュール。

【請求項7】

組電池と、
前記組電池に対して前記組電池の正極側から直列に接続された第１コンタクタと、
前記組電池に対して前記組電池の負極側から直列に接続された第２コンタクタと、
前記第１コンタクタおよび前記第２コンタクタのうちいずれか一方のコンタクタに対して並列に接続されたプリチャージ回路であって、直列に接続されたプリチャージ抵抗と第３コンタクタとを有するプリチャージ回路と、
前記プリチャージ回路が並列に接続された前記一方のコンタクタとは前記組電池を挟んで反対側の極側に設けられ、前記第１コンタクタおよび前記第２コンタクタのうち他方のコンタクタに対して直列に接続されたサービスプラグと、
を備えた、電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池モジュールおよび電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

国際公開２０１２／１６８９６３号には、並列に接続された第１電池および第２電池と、第１リレーと、第２リレーと、コントローラとを有する電池システムが開示されている。第１リレーは、第１電池の充放電を許容するオン状態と、第１電池の充放電を禁止するオフ状態との間を切り替えられる。第２リレーは、第２電池の充放電を許容するオン状態と、第２電池の充放電を禁止するオフ状態との間を切り替えられる。コントローラは、第１リレーおよび第２リレーのオン状態およびオフ状態を制御する。コントローラは、第１電池および第２電池の充放電を行うときに、第１リレーおよび第２リレーをオン状態にする順序を変更する。かかる構成によって、第１リレーおよび第２リレーの劣化が抑制されるとされている。なお、同公報に開示されている電池システムでは、第１電池および第２電池をそれぞれ構成する組電池にサービスプラグが設けられている。サービスプラグは、直列に接続された組電池の中間位置に設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開２０１２／１６８９６３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明者は、メンテナンス時の安全性をより向上させたいと考えている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

ここで開示される電池モジュールは、組電池と、組電池に対して組電池の正極側から直列に接続された第１コンタクタと、組電池に対して組電池の負極側から直列に接続された第２コンタクタと、直列に接続された第１コンタクタ、組電池、第２コンタクタの両端に設けられ、外部負荷と接続される一対の接続点と、第１コンタクタおよび第２コンタクタのうちいずれか一方のコンタクタに対して並列に接続されたプリチャージ回路であって、直列に接続されたプリチャージ抵抗と第３コンタクタとを有するプリチャージ回路と、サービスプラグとを備えている。サービスプラグは、一対の接続点の間において、プリチャージ回路が並列に接続された一方のコンタクタとは組電池を挟んで反対側の極側に設けられ、第１コンタクタおよび第２コンタクタのうち他方のコンタクタに対して直列に接続されている。かかる電池モジュールは、メンテナンス時の安全性がより良好である。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、電池システム１を示す模式図である。

【図2】図２は、制御装置５０で実行される処理を示すフローチャートである。

【図3】図３は、制御装置５０で実行される処理を示すフローチャートである。

【図4】図４は、電池モジュール１００Ａを示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、ここで開示される技術の一実施形態について図面を参照して説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。各図面は模式的に描かれており、必ずしも実物を反映していない。また、同一の作用を奏する部材・部位には、適宜に同一の符号を付し、重複する説明は適宜に省略される。

【0008】

〈電池システム１〉
図１は、電池システム１を示す模式図である。図１に示されているように、電池システム１は、電池モジュール１００と、外部負荷２００とを備えている。電池モジュール１００は、車両の負荷（電動モータなどの駆動装置）、外部電源などの外部負荷２００に接続されている。

【0009】

〈電池モジュール１００〉
電池モジュール１００は、並列に接続された第１系統１１０と第２系統１２０と、制御装置５０とを備えている。電池モジュール１００は、外部負荷２００と接続される一対の接続点３０，４０とを備えている。この実施形態では、第１系統１１０と第２系統１２０は、接続点３０，４０を介して並列に接続されている。電池モジュール１００は、外部負荷２００の電圧を測定する電圧測定装置６０を備えている。

【0010】

電池モジュール１００の第１系統１１０は、組電池１０と、第１コンタクタ１１と、第２コンタクタ１２と、プリチャージ回路１３と、サービスプラグ１４とを備えている。一対の接続点３０，４０は、直列に接続された第１コンタクタ１１と、組電池１０と、第２コンタクタ１２の両端に位置している。換言すると、第１コンタクタ１１と、組電池１０と、第２コンタクタ１２は、接続点３０，４０の間において直列に接続されている。

【0011】

第２系統１２０は、第１系統１１０と同様に、組電池２０と、第１コンタクタ２１と、第２コンタクタ２２と、プリチャージ回路２３と、サービスプラグ２４とを備えている。第２系統１２０は、接続点３０，４０を介して第１系統１１０と並列に接続されている。以下では、電池モジュール１００における第１系統１１０の回路構成を説明する。ここでは、第１系統１１０と第２系統１２０は、同様の回路構成であるため、第２系統１２０の回路構成の説明は、省略する。

【0012】

〈第１系統１１０〉
第１系統１１０では、組電池１０と、第１コンタクタ１１と、第２コンタクタ１２とが直列に接続されている。第１系統１１０では、第２コンタクタ１２に対してプリチャージ回路１３が並列に接続されている。また、第１系統１１０では、組電池１０と、第１コンタクタ１１と、第２コンタクタ１２とに対して、サービスプラグ１４が直列に接続されている。

【0013】

〈組電池１０〉
組電池１０は、予め定められた数の単電池がバスバを介して直列に接続された電池群である。単電池としては、例えば、電解質を介して一対の電極（正極と負極）の間で電荷担体が移動することによって繰り返し充放電が可能な、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池等の二次電池が用いられうる。組電池１０には、並列に接続された１または複数の単電池が接続されていてもよい。

【0014】

〈第１コンタクタ１１〉
第１コンタクタ１１は、組電池１０に対して正極側から直列に接続されている。第１コンタクタ１１は、組電池１０の正極側において、組電池１０と外部負荷２００の電気的な接続と遮断を切り替える装置である。第１コンタクタ１１は、開状態と閉状態との間を切り替え可能に構成されている。開状態は、組電池１０の正極側において、組電池１０と外部負荷２００とが遮断されている状態である。閉状態は、組電池１０の正極側において、組電池１０と外部負荷２００とが接続されている状態である。第１コンタクタ１１は、制御装置５０と通信可能に接続されている。第１コンタクタ１１は、制御装置５０によって、閉状態と開状態の切り替えが制御されている。

【0015】

〈第２コンタクタ１２〉
第２コンタクタ１２は、組電池１０に対して負極側から直列に接続されている。第２コンタクタ１２は、組電池１０の負極側において、組電池１０と外部負荷２００の電気的な接続と遮断を切り替える装置である。第２コンタクタ１２は、開状態と閉状態との間を切り替え可能に構成されている。第２コンタクタ１２は、第１コンタクタ１１と同様、制御装置５０と通信可能に接続されている。第２コンタクタ１２は、制御装置５０によって、閉状態と開状態の切り替えが制御されている。組電池１０が充放電される時には、第１コンタクタ１１と第２コンタクタ１２とがいずれも閉状態にされる。組電池１０が充放電されない時には、第１コンタクタ１１と第２コンタクタ１２とのうち少なくとも一方が開状態にされうる。

【0016】

〈プリチャージ回路１３〉
プリチャージ回路１３は、この実施形態では、組電池１０の負極側に接続された第２コンタクタ１２に対して並列に接続されている。プリチャージ回路１３は、プリチャージ抵抗１３ａと、第３コンタクタ１３ｂとが直列に接続された回路である。プリチャージ回路１３は、組電池１０から外部負荷２００に電力が供給される際に、電力供給直後に外部負荷２００に突入電流が流れることを防ぐ回路である。プリチャージ回路１３の第３コンタクタ１３ｂは、制御装置５０と通信可能に接続されている。第３コンタクタ１３ｂは、制御装置５０によって閉状態と開状態の切り替えが制御されている。

【0017】

この実施形態では、外部負荷２００の起動時に第１コンタクタ１１が閉状態にされた後、第２コンタクタ１２が閉状態にされる前に、プリチャージ回路１３の第３コンタクタ１３ｂが閉状態にされる。これによって、外部負荷２００は、プリチャージ抵抗１３ａが接続されたプリチャージ回路１３を介して組電池１０と接続される。このとき、外部負荷２００には、外部負荷２００の起動時直後に第１コンタクタ１１と第２コンタクタ１２が閉状態にされた場合と比べて低い電流で組電池１０から電力が供給される。その後、外部負荷２００の電位が上がった状態で第２コンタクタ１２が閉状態にされる。これによって、外部負荷２００に大電流が流れることが防止される。

【0018】

〈サービスプラグ１４〉
サービスプラグ１４は、電池モジュール１００と外部負荷２００の回路の接続および切断を物理的に切り替えるための設備である。サービスプラグ１４は、電池モジュール１００、外部負荷２００などの大電流が流れうる部分の点検、メンテナンスなどの際に、適宜に切断され、電源回路が遮断される。サービスプラグ１４は、組電池１０と外部負荷２００に対して直列に接続されている。

【0019】

サービスプラグ１４は、組電池１０の正極側の接続点３０と、組電池１０の負極側の接続点４０の間に設けられている。この実施形態では、サービスプラグ１４は、プリチャージ回路１３が並列に接続された第２コンタクタ１２とは組電池１０を挟んで反対側の極側に設けられている。換言すると、サービスプラグ１４は、組電池１０の正極側に設けられている。サービスプラグ１４は、第１コンタクタ１１に対して直列に接続されている。この実施形態では、サービスプラグ１４は、第１コンタクタ１１と接続点３０の間に設けられている。

【0020】

なお、サービスプラグ１４が設けられる位置は、プリチャージ回路１３が並列に接続されたコンタクタとは組電池１０を挟んで反対側の極側に設けられている限りにおいて、特に限定されない。例えば、サービスプラグ１４は、上述した第１系統１１０において組電池１０と第１コンタクタ１１の間に設けられていてもよい。

【0021】

第１系統１１０には、組電池１０および外部負荷２００に過電流が流れることを防ぐためのヒューズ１５が設けられていてもよい。ヒューズ１５は、正極側の接続点３０と、負極側の接続点４０との間のいずれかの位置において、組電池１０と直列に接続されているとよい。ヒューズ１５は、組電池１０を構成するいずれかの単電池の間に設けられていてもよい。特に限定されないが、この実施形態では、ヒューズ１５は、第１コンタクタ１１とサービスプラグ１４の間に設けられている。

【0022】

ところで、電動車両用の電池モジュールなど、組電池による高い出力が要求される電池モジュールには、高い安全性が求められる。電池モジュールの安全性を確保するため、電池モジュールにはサービスプラグが設けられている。従来では、国際公開２０１２／１６８９６３号に開示されているように、サービスプラグは、複数の単電池が直列に接続されている組電池内に組み込まれている。サービスプラグは、例えば、組電池において電圧が約半分になる位置に設けられうる。

【0023】

上述した実施形態では、電池モジュール１００は、組電池１０と、第１コンタクタ１１と、第２コンタクタ１２と、一対の接続点３０，４０と、プリチャージ回路１３と、サービスプラグ１４とを備えている。第１コンタクタ１１は、組電池１０に対して組電池１０の正極側から直列に接続されている。第２コンタクタ１２は、組電池１０に対して組電池１０の負極側から直列に接続されている。一対の接続点３０，４０は、直列に接続された第１コンタクタ１１と、組電池１０と、第２コンタクタ１２の両端に設けられ、外部負荷２００と接続されている。プリチャージ回路１３は、第２コンタクタ１２に対して並列に接続されている。プリチャージ回路１３は、直列に接続されたプリチャージ抵抗１３ａと第３コンタクタ１３ｂとを有している。サービスプラグ１４は、一対の接続点３０，４０の間において、プリチャージ回路１３が並列に接続された第２コンタクタ１２とは組電池１０を挟んで反対側の極側に設けられている。サービスプラグ１４は、第１コンタクタ１１に対して直列に接続されている。

【0024】

電池モジュール１００では、サービスプラグ１４が切断されることによって点検、メンテナンスなどの際の作業（以下、単に「作業」とも称する。）の安全性が確保されている。上述した実施形態では、組電池１０の負極側にプリチャージ回路１３、組電池１０の正極側にサービスプラグ１４が設けられている。組電池１０の正極側および負極側それぞれに安全性を確保する構成が設けられていることによって、作業時の安全性が向上しうる。

【0025】

例えば、上述した実施形態では、組電池１０の正極側の第１コンタクタ１１が溶着する不具合が生じた場合における作業時の安全性が向上されている。従来のように、直列に接続された組電池における単電池間にサービスプラグが設けられている場合には、サービスプラグが切断された状態であったとしても、組電池の正極および負極の両方の極側において組電池の一部が外部負荷と物理的に接続されている。上述した実施形態では、第１コンタクタ１１が溶着している場合にも、サービスプラグ１４を切断することによって、組電池１０の正極側と、外部負荷２００との接続が物理的に遮断されている。このため、第１コンタクタ１１が溶着している場合においても、より安全に作業できる。

【0026】

また、電池モジュール１００では、安全性を確保するため、電池モジュール１００に含まれるコンタクタの溶着が判定される場合がある。第１コンタクタ１１と第２コンタクタ１２のうち、いずれのコンタクタが溶着しているかを判定する必要がある場合にも、作業の安全性を確保するための溶着判定を減らすことができる。例えば、組電池１０の正極側と外部負荷２００の接続は、サービスプラグ１４によって切断されることができる。このため、作業の安全性を確保するための溶着判定は、必ずしも必要ではない。作業の安全性を確保するための溶着判定については、組電池１０の負極側と外部負荷２００の接続を切り替える第２コンタクタ１２の溶着の有無を判定することによって、作業の安全性が確保されうる。

【0027】

なお、上述したように、電池モジュール１００は、第１系統１１０と、第１系統１１０と同様の回路構成の第２系統１２０と、制御装置５０とを備えている。第２系統１２０は、組電池２０と、組電池２０の正極側から直列に接続された第１コンタクタ２１と、組電池２０の負極側から直列に接続された第２コンタクタ２２と、プリチャージ回路２３と、サービスプラグ２４と、ヒューズ２５とを備えている。プリチャージ回路２３は、直列に接続されたプリチャージ抵抗２３ａと第３コンタクタ２３ｂとを有し、第２コンタクタ２２に直列に接続されている。制御装置５０は、電池モジュール１００に含まれるいずれのコンタクタが溶着しているかを判定することができるように構成されている。これによって、電池モジュール１００の安全性が確保されやすくなっている。以下、制御装置５０で実行される処理の一例を説明する。

【0028】

〈制御装置５０〉
制御装置５０は、上述したように、第１コンタクタ１１、第２コンタクタ１２および第３コンタクタ１３ｂの閉状態と開状態の切り替えを制御している。制御装置５０は、例えば、マイクロコンピュータである。制御装置５０は、例えば、通信用インターフェースと、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭとを備えている。図１に示されているように、制御装置５０は、指示部５１と、取得部５２と、判定部５３とを備えている。指示部５１、取得部５２および判定部５３は、例えば、複数のプロセッサによって実現されてもよい。指示部５１、取得部５２および判定部５３は、それぞれ互いに通信可能に構成されていてもよい。

【0029】

指示部５１は、電池モジュール１００に含まれるコンタクタ１１，１２，２１，２２，１３ｂ，２３ｂと接続されている。指示部５１は、コンタクタ１１，１２，２１，２２，１３ｂ，２３ｂそれぞれに対して閉状態および開状態の切り替えを指示することができるように構成されている。指示部５１は、コンタクタ１１，１２，２１，２２，１３ｂ，２３ｂと通信可能に接続されている。なお、ここでは、「閉状態に指示する」、「開状態に指示する」等の表現は、コンタクタを閉状態および開状態にするための信号を送信するなど、制御装置５０が、コンタクタを指示された状態に切り替えまたは維持する指示を出すことを意味している。このため、例えば、コンタクタが溶着している場合には、開状態に指示されたとしても、閉状態が維持されうる。

【0030】

取得部５２は、外部負荷２００に印加されている電圧を取得する。取得部５２は、電圧測定装置６０と通信可能に接続されている。電圧測定装置６０は、外部負荷２００に並列に接続されており、外部負荷２００に印加される電圧を測定可能な装置でありうる。判定部５３は、外部負荷２００の電圧値に基づいて、電池モジュール１００に含まれるコンタクタ１１，１２，２１，２２の溶着の有無を判定する。制御装置５０には、溶着の有無を判定する系統番号が自動で入力されるように構成されていてもよい。制御装置５０には、並列に接続されている系統の数（この実施形態では、２）が予め記録されていてもよい。

【0031】

図２は、制御装置５０で実行される処理を示すフローチャートである。図２では、外部負荷２００の起動時に実行される、第１コンタクタ１１，２１および第３コンタクタ１３ｂ，２３ｂの溶着判定時のフローチャートが示されている。外部負荷２００の起動時には、第１コンタクタ１１，２１、第２コンタクタ１２，２２、第３コンタクタ１３ｂ，２３ｂは、いずれも開状態に指示された状態で、以下の制御が開始される。

【0032】

外部負荷２００の起動時には、溶着の有無を判定される系統が選択される。溶着の有無を判定される系統の番号は、例えば、ｎ（すなわち、第ｎ系統）で表される。外部負荷２００の起動直後には、ｎには０が入力される。ステップＳ０では、ｎにｎ＋１が代入される。このため、ｎに１が入力され、第１系統１１０のコンタクタの溶着の有無が判定される。

【0033】

ステップＳ２では、指示部５１は、第１系統１１０の第３コンタクタ１３ｂを閉状態に指示する。ステップＳ４では、判定部５３は、取得部５２で取得された外部負荷２００の電圧値が規定値以下であるか否かを判定する。ここでの規定値は、外部負荷２００が組電池１０，２０に接続されていない場合に取りうる電圧値に基づいて予め定められうる。規定値は、外部負荷２００が組電池１０，２０に接続されていない場合に取りうる電圧値よりも高く、外部負荷２００が組電池１０，２０に接続されている場合に取りうる電圧値よりも低い電圧値に設定されうる。規定値は、例えば、外部負荷２００が組電池１０，２０に接続されていない場合に取りうる電圧値よりもわずかに高い値に設定されうる。

【0034】

第１系統１１０の第１コンタクタ１１が溶着している場合には、ステップＳ２において第３コンタクタ１３ｂを閉状態にした際に、溶着した第１コンタクタ１１を介して組電池１０の正極側が外部負荷２００と接続される。このため、外部負荷２００の電圧値が規定値よりも高くなりうる。ステップＳ４において外部負荷２００の電圧値が規定値以下ではない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ３０に進む。ステップＳ３０では、判定部５３は、第１系統１１０の第１コンタクタ１１が溶着していると判定する。このとき、外部負荷２００の起動は停止され、点検、メンテナンスなどが行われうる。

【0035】

ステップＳ４において外部負荷２００の電圧値が規定値以下ではある場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ６では、判定部５３は、第１系統１１０の第１コンタクタ１１が溶着していないと判定し、指示部５１は、第１系統１１０の第３コンタクタ１３ｂを開状態に指示する。

【0036】

ステップＳ８では、ｎ（ここでは、１）が並列に接続されている系統の数（この実施形態では、２）以上であるか否かが判定される。ｎが並列に接続されている系統の数以上ではない（Ｎｏ）ため、ステップＳ０に戻る。ステップＳ０に戻り、ｎに２が入力される。

【0037】

ステップＳ２では、指示部５１は、第２系統１２０の第３コンタクタ２３ｂを閉状態に指示する。ステップＳ４では、判定部５３は、取得部５２で取得された外部負荷２００の電圧値が規定値以下であるか否かを判定する。ステップＳ４において外部負荷２００の電圧値が規定値以下ではない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ３０に進む。上述した第１系統１１０の第１コンタクタ１１の溶着の判定と同様に、ステップＳ３０では、判定部５３は、第２系統１２０の第１コンタクタ２１が溶着していると判定する。このとき、外部負荷２００の起動は停止され、点検、メンテナンスなどが行われうる。

【0038】

ステップＳ４において外部負荷２００の電圧値が規定値以下である場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ６では、判定部５３は、第２系統１２０の第１コンタクタ２１が溶着していないと判定し、指示部５１は、第２系統１２０の第３コンタクタ２３ｂを開状態に指示する。

【0039】

ステップＳ８では、再びｎ（ここでは、２）が並列に接続されている系統の数（この実施形態では、２）であるか否かが判定される。ｎが並列に接続されている系統の数である（Ｙｅｓ）ため、ステップＳ１０に進む。

【0040】

ステップＳ１０では、第１系統１１０の第１コンタクタ１１および第２系統１２０の第１コンタクタ２１を閉状態に指示する。ステップＳ１２では、第１系統１１０の第３コンタクタ１３ｂを閉状態に指示する。

【0041】

ステップＳ１４では、判定部５３は、取得部５２で取得された外部負荷２００の電圧値が規定値以上であるか否かを判定する。ここでの規定値は、外部負荷２００が組電池１０に接続されている場合に取りうる電圧値に基づいて予め定められうる。規定値は、外部負荷２００が組電池１０に接続されている場合に取りうる電圧値よりも低い電圧値に設定されうる。

【0042】

第１系統１１０のプリチャージ回路１３に異常（例えば、プリチャージ抵抗１３ａまたは第３コンタクタ１３ｂの故障など）が発生している場合には、プリチャージ回路１３を介した外部負荷２００と組電池１０との接続に不具合が生じうる。このため、取得される電圧値は、プリチャージ回路１３を介して外部負荷２００と組電池１０が正常に接続されている場合と比較して低くなりうる。ステップＳ１４において取得される電圧値が規定値以上ではない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ４０に進む。ステップＳ４０では、判定部５３は、第１系統１１０のプリチャージ回路１３に異常が発生していると判定する。このとき、外部負荷２００の起動は停止され、点検、メンテナンスなどが行われうる。

【0043】

ステップＳ１４において取得される電圧値が規定値以上ではある場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ１６では、判定部５３は、プリチャージ回路１３は正常であると判定する。指示部５１は、第１系統１１０、第２系統１２０の第２コンタクタ１２，２２を閉状態に指示する。ステップＳ１８では、指示部５１は、第１系統１１０の第３コンタクタ１３ｂを開状態に指示する。外部負荷２００は、正常に起動される。

【0044】

なお、上述した外部負荷２００の起動時の制御は、例えば、外部負荷２００が停止された際に実行された溶着判定の結果が確認された後に実行されてもよい。また、外部負荷２００の起動時の制御は、上述した形態に限定されない。例えば、ステップＳ１２では、第２系統１２０の第３コンタクタ２３ｂが閉状態にされ、プリチャージ回路２３の異常の有無が判定されてもよい。ステップＳ１２では、第１系統１１０の第３コンタクタ１３ｂおよび第２系統１２０の第３コンタクタ２３ｂの両方が閉状態にされてもよい。また、ステップＳ１４における電圧測定およびプリチャージ回路１３，２３の異常の有無が判定されなくてもよい。

【0045】

上述した実施形態では、制御装置５０は、第１系統１１０の第１コンタクタ１１、第２コンタクタ１２および第３コンタクタ１３ｂが開状態に指示された状態から、第３コンタクタ１３ｂを閉状態に指示する処理（Ｓ２）と、外部負荷２００の電圧値が予め定められた値以下であるか否かを判定する処理（Ｓ４）と、外部負荷２００の電圧値が予め定められた値以下ではない場合（Ｓ４，Ｎｏ）に、第１コンタクタ１１が溶着していると判定する処理（Ｓ３０）とが実行されるように構成されている。かかる処理により第１コンタクタ１１の溶着が検知されることによって、電池モジュール１００、外部負荷２００等に起こりうる不具合を未然に防ぐための点検、メンテナンスなどをすることができる。また、第２系統１２０に関しても、同様の処理が実行可能に構成されている。第１系統１１０および第２系統１２０それぞれについて個別に上記処理が実行されることによって、いずれの系統の第１コンタクタが溶着しているかを判定することができる。これによって、点検、メンテナンスされるべき第１コンタクタが特定されやすくなる。なお、系統の数は、上述した２つに限定されず、３以上の系統が並列に接続されていてもよい。

【0046】

図３は、制御装置５０で実行される処理を示すフローチャートである。図３では、外部負荷２００の停止時に実行される、第２コンタクタ１２，２２の溶着判定時のフローチャートが示されている。外部負荷２００の停止時には、第１コンタクタ１１，２１および第２コンタクタ１２，２２が閉状態に指示され、第３コンタクタ１３ｂ，２３ｂが開状態に指示された状態で、以下の制御が開始される。

【0047】

ステップＳ５０では、指示部５１は、第２コンタクタ１２，２２を開状態に指示する。ステップＳ５２では、判定部５３は、外部負荷２００の電圧が規定値以下であるか否かを判定する。ここでの規定値は、外部負荷２００の起動時に第１コンタクタ１１，２１の溶着判定時の規定値と同様の値であってもよい。

【0048】

第２コンタクタ１２，２２のうち少なくともいずれかが溶着している場合には、ステップＳ５０において第１コンタクタ１１，２１を開状態に指示したとしても、溶着したコンタクタを介して組電池１０，２０の少なくともいずれかが外部負荷２００と電気的に接続される。このため、外部負荷２００の電圧値が規定値よりも高くなりうる。

【0049】

ステップＳ５２において、外部負荷２００の電圧値が規定値以下である場合（Ｙｅｓ）には、第２コンタクタ１２，２２はいずれも溶着していないと判定され、ステップＳ５４に進む。ステップＳ５４では、指示部５１は、第１コンタクタ１１，２１が開状態に指示する。外部負荷２００は、正常に停止される。

【0050】

ステップＳ５２において、外部負荷２００の電圧値が規定値以下ではない場合（Ｎｏ）には、第２コンタクタ１２，２２のうちいずれかが溶着していると判定され、ステップＳ６０に進む。ステップＳ６０以降では、第２コンタクタ１２，２２のうちいずれのコンタクタが溶着しているかが特定されうる。

【0051】

ステップＳ６０では、指示部５１は、第１系統１１０の第１コンタクタ１１を開状態に指示する。第２系統１２０の第１コンタクタ２１は、閉状態のままである。

【0052】

第２系統１２０の第２コンタクタ２２が溶着していない場合には、系統１２０の組電池２０と外部負荷２００とが電気的に遮断されている。第１系統１１０の第１コンタクタ１１が溶着している場合には、ステップＳ６０の処理によって第１系統１１０の組電池１０と外部負荷２００との接続が遮断される。このため、ステップＳ６０の処理によって、外部負荷２００の電圧値が規定値よりも低くなりうる。

【0053】

ステップＳ６２では、判定部５３は、外部負荷２００の電圧が規定値以下であるか否かを判定する。ステップＳ６２において、外部負荷２００の電圧が規定値以下である場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ６４に進む。ステップＳ６４では、判定部５３は、第１系統１１０の第２コンタクタ１２が溶着していると判定する。ステップＳ６６では、指示部５１は、第２系統１２０の第１コンタクタ２１を開状態に指示する。外部負荷２００は、停止され、点検、メンテナンスなどが行われうる。

【0054】

ステップＳ６２において、外部負荷２００の電圧が規定値以下ではない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ７０に進む。ステップＳ７０では、指示部５１は、第１系統１１０の第１コンタクタ１１を閉状態に指示し、第２系統１２０の第１コンタクタ２１を開状態に指示する。

【0055】

第１系統１１０の第２コンタクタ１２が溶着していない場合には、第１系統１１０の組電池１０と外部負荷２００とが電気的に遮断されている。第２系統１２０の第２コンタクタ２２が溶着している場合には、ステップＳ６０の処理によって第２系統１２０の組電池２０と外部負荷２００との接続が遮断される。このため、ステップＳ６０の処理によって、外部負荷２００の電圧値が規定値よりも低くなりうる。

【0056】

ステップＳ７２では、判定部５３は、外部負荷２００の電圧が規定値以下であるか否かを判定する。ステップＳ７２において、外部負荷２００の電圧が規定値以下である場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ７４に進む。ステップＳ７４では、判定部５３は、第２系統１２０の第２コンタクタ２２が溶着していると判定する。ステップＳ７６では、指示部５１は、第１系統１１０の第１コンタクタ１１を開状態に指示する。外部負荷２００は、停止され、点検、メンテナンスなどが行われうる。

【0057】

上述したステップＳ６２では、第１系統１１０の第１コンタクタ１１を開状態、第２系統１２０の第１コンタクタ２１を閉状態に制御した状態で、外部負荷２００の電圧値を測定している。上述したステップＳ７２では、第１系統１１０の第１コンタクタ１１を閉状態、第２系統１２０の第１コンタクタ２１を開状態に制御した状態で、外部負荷２００の電圧値を測定している。第２コンタクタ１２，２２がいずれも溶着している場合には、およびステップＳ７２のいずれの処理においても、外部負荷２００の電圧が規定値よりも高くなりうる。このため、ステップＳ７２において、外部負荷２００の電圧値が規定値以下ではない場合（Ｎｏ）には、第２コンタクタ１２，２２の両方が溶着していると判定される（ステップＳ８０）。外部負荷２００は、停止され、点検、メンテナンスなどが行われうる。

【0058】

上述した実施形態では、制御装置５０は、第１コンタクタ１１，２１および第２コンタクタ１２，２２が閉状態に指示された状態であり、第３コンタクタ１３ｂ，２３ｂが開状態に指示された状態から、第２コンタクタ１２，２２を開状態に指示する処理（Ｓ５０）と、外部負荷２００の電圧値が予め定められた値以下であるか否かを判定する処理（Ｓ５２）と、外部負荷２００の電圧値が予め定められた値以下ではない場合（Ｓ５２でＮｏ）に、第１コンタクタを開状態に指示する処理（Ｓ６０，７０）と、第１コンタクタが開状態に指示された後に、外部負荷２００の電圧値が予め定められた値以下であるか否かを判定する処理（Ｓ６２，Ｓ７２）と、外部負荷２００の電圧値が予め定められた値以下である場合（Ｓ６２，Ｓ７２でＹｅｓ）に、第２コンタクタが溶着していると判定する処理（Ｓ６４，７４）とが実行されるように構成されている。ここで、ステップＳ６２でＹｅｓと判定された場合には、第１系統１１０の第２コンタクタ１２が溶着していると判定される。ステップＳ７２でＹｅｓと判定された場合には、第２系統１２０の第２コンタクタ２２が溶着していると判定される。このように、制御装置５０は、いずれの第２コンタクタが溶着しているかを判定することも可能である。かかる処理が実行され、第２コンタクタの溶着が検知されることによって、電池モジュール１００、外部負荷２００等に起こりうる不具合を未然に防ぐための点検、メンテナンスなどをすることができる。なお、系統の数は、上述した２つに限定されず、３以上の系統が並列に接続されていてもよい。

【0059】

また、系統の数が１つの場合（例えば、外部負荷２００に第１系統１１０のみが接続されている場合）には、上述した制御のうち、外部負荷２００の電圧値が予め定められた値以下ではない場合に第１系統１１０の第２コンタクタ１２が溶着していると判断される。このとき、複数の系統のうち、いずれのコンタクタが溶着しているかを特定するためのステップＳ６０以降の処理は、実行されなくてもよい。系統の数が複数の場合においても、かかる制御が実行されることによって、第２コンタクタ１２，２２のうち少なくともいずれかの第２コンタクタが溶着していることが判定されうる。

【0060】

なお、上述したコンタクタの溶着判定およびプリチャージ回路の異常検出判定の制御は一例であり、上述したタイミングおよび制御方法に限定されない。

【0061】

なお、電池モジュールの回路構成は、上述した形態に限定されない。図４は、電池モジュール１００Ａを示す模式図である。図４に示されている電池モジュール１００Ａでは、プリチャージ回路１３，２３は、第１コンタクタ１１，２１に対して並列に接続され、サービスプラグ１４，２４は、第２コンタクタ１２，２２に対して直列に接続されている。かかる電池モジュール１００Ａにおいても、プリチャージ回路１３，２３とサービスプラグ１４，２４とが組電池１０，２０の異なる極側に設けられていることによって、コンタクタが溶着する不具合が生じた場合における作業時の安全性が向上されている。また、上述した処理と同様の処理が実行されることによって、コンタクタの溶着の検出が可能である。

【0062】

以上、ここで開示される技術について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた実施形態などは本発明を限定しない。また、ここで開示される技術は、種々変更でき、特段の問題が生じない限りにおいて、各構成要素やここで言及された各処理は適宜に省略され、または、適宜に組み合わされうる。

【0063】

例えば、上述した実施形態では、第１系統１１０および第２系統１２０それぞれにヒューズ１５，２５が設けられている。かかる形態に限定されず、電池システム１には、外部負荷２００に直列に接続されたヒューズがさらに設けられていてもよい。例えば、電池システムには、系統の数が多くなった場合に、各系統ではヒューズが溶断されないながらも外部負荷に大きな電流が流れることを防ぐようなヒューズが設けられていてもよい。

【0064】

また、本明細書は、以下の各項に記載の開示を含んでいる。

【0065】

項１：
組電池と、
前記組電池に対して前記組電池の正極側から直列に接続された第１コンタクタと、
前記組電池に対して前記組電池の負極側から直列に接続された第２コンタクタと、
直列に接続された前記第１コンタクタと、前記組電池と、前記第２コンタクタの両端に設けられ、外部負荷と接続される一対の接続点と、
前記第１コンタクタおよび前記第２コンタクタのうちいずれか一方のコンタクタに対して並列に接続されたプリチャージ回路であって、直列に接続されたプリチャージ抵抗と第３コンタクタとを有するプリチャージ回路と、
サービスプラグと
を備え、
前記サービスプラグは、前記一対の接続点の間において、前記プリチャージ回路が並列に接続された前記一方のコンタクタとは前記組電池を挟んで反対側の極側に設けられ、前記第１コンタクタおよび前記第２コンタクタのうち他方のコンタクタに対して直列に接続された、電池モジュール。

【0066】

項２：
前記プリチャージ回路は、前記第２コンタクタに対して並列に接続され、
前記サービスプラグは、前記第１コンタクタに対して直列に接続されている、項１に記載された電池モジュール。

【0067】

項３：
前記プリチャージ回路は、前記第１コンタクタに対して並列に接続され、
前記サービスプラグは、前記第２コンタクタに対して直列に接続されている、項１に記載された電池モジュール。

【0068】

項４：
制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記第１コンタクタ、前記第２コンタクタおよび前記第３コンタクタが開状態に指示された状態から、前記第３コンタクタを閉状態に指示する処理と、
前記外部負荷の電圧値が予め定められた値以下であるか否かを判定する処理と、
前記外部負荷の電圧値が前記予め定められた値以下ではない場合に、前記第１コンタクタが溶着していると判定する処理と
が実行されるように構成された、項１～３のいずれか一項に記載された電池モジュール。

【0069】

項５：
制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記第１コンタクタおよび前記第２コンタクタが閉状態に指示された状態であり、前記第３コンタクタが開状態に指示された状態から、前記第２コンタクタを開状態に指示する処理と、
前記外部負荷の電圧値が予め定められた値以下であるか否かを判定する処理と、
前記外部負荷の電圧値が前記予め定められた値以下ではない場合に、前記第２コンタクタが溶着していると判定する処理と
が実行されるように構成された、項１～３のいずれか一項に記載された電池モジュール。

【0070】

項６：
制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記第１コンタクタおよび前記第２コンタクタが閉状態に指示された状態であり、前記第３コンタクタが開状態に指示された状態から、前記第２コンタクタを開状態に指示する処理と、
前記外部負荷の電圧値が予め定められた値以下であるか否かを判定する処理と、
前記外部負荷の電圧値が前記予め定められた値以下ではない場合に、前記第１コンタクタを開状態に指示する処理と、
前記第１コンタクタが開状態に指示された後に、前記外部負荷の電圧値が前記予め定められた値以下であるか否かを判定する処理と、
前記外部負荷の電圧値が前記予め定められた値以下である場合に、前記第２コンタクタが溶着していると判定する処理と
が実行されるように構成された、項１～３のいずれか一項に記載された電池モジュール。

【0071】

項７：
組電池と、
前記組電池に対して前記組電池の正極側から直列に接続された第１コンタクタと、
前記組電池に対して前記組電池の負極側から直列に接続された第２コンタクタと、
前記第１コンタクタおよび前記第２コンタクタのうちいずれか一方のコンタクタに対して並列に接続されたプリチャージ回路であって、直列に接続されたプリチャージ抵抗と第３コンタクタとを有するプリチャージ回路と、
前記プリチャージ回路が並列に接続された前記一方のコンタクタとは前記組電池を挟んで反対側の極側に設けられ、前記第１コンタクタおよび前記第２コンタクタのうち他方のコンタクタに対して直列に接続されたサービスプラグと、
を備えた、電池システム。

【符号の説明】

【0072】

１ 電池システム
１０，２０ 組電池
１１，２１ 第１コンタクタ
１２，２２ 第２コンタクタ
１３，２３ プリチャージ回路
１３ｂ，２３ｂ 第３コンタクタ
１３ａ，２３ａ プリチャージ抵抗
１４，２４ サービスプラグ
１５，２５ ヒューズ
３０，４０ 接続点
５０ 制御装置
５１ 指示部
５２ 取得部
５３ 判定部
６０ 電圧測定装置
１００，１００Ａ 電池モジュール
１１０ 第１系統
１２０ 第２系統
２００ 外部負荷

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】