JP5111275B2 - 監視装置及びそれを用いた蓄電装置制御システム，鉄道車両 - Google Patents

Description

本発明は蓄電池を監視する監視装置及びそれを用いた蓄電装置制御システム，鉄道車両に関する。

充電や放電を繰り返すことができる蓄電池は電源装置として用い易く、携帯端末やノートＰＣの電源からハイブリッド自動車の動力源に至るまで、広く利用されている。

蓄電池にはその化学的特性から適正に蓄えられるエネルギー量や適正な充放電電流が決まっている。これらを越えて充放電すると、化学的特性が変化して性能が低下したり壊れたりする。したがって、蓄電池を長持ちさせるためには蓄電池の状態を見ながら充放電を適正に調整する必要がある。

このことから、蓄電池を利用するシステムでは、蓄電池の電圧等の状態を検知する監視装置が備えられ、検知した蓄電池の状態情報を充放電制御部に伝え、これを基に充放電を制御するのが普通である。

自動車のような出力規模の大きいシステムで蓄電池を用いる際、大電力や大エネルギー容量を確保するため、蓄電池を多直列する（特許文献１）。この時、ある程度まとまった小規模な直列ごとに監視装置を備え、充放電制御部がその各々と連携できるようにすれば、監視装置のサイズや配線の上で都合が良い。

特開２００３−７０１７９号公報

自動車の動力源としての用途では、多直列した蓄電池全体は数百ボルトの高電圧となる。監視装置はセンサで蓄電池と結線されていたり至近にあったりするので、高電圧による破壊を防止するため適切な絶縁を施す必要がある。これにはフォトカプラをはじめとする絶縁素子を使えるが、その分コストがかかる。

特許文献１の方法によれば、多直列された蓄電池に多数付随する監視装置（セルコントローラ）を一列に接続する際、その間をフォトカプラで絶縁する必要がなくなる。別途設ける充放電制御部（バッテリコントローラ）との通信路は直列の両端の監視装置に限り、この２箇所だけを多直列された蓄電池分の耐圧をもって絶縁することで、蓄電装置を安価に構成できる。

しかし、特許文献１の蓄電装置は電気自動車或いはハイブリッド電気自動車向けに１４４ボルト程度の電圧であり、比較的安価なフォトカプラで絶縁できる程度で済んでいることが前提である。これよりも大規模なシステム、例えばハイブリッド鉄道車両向けに蓄電池を架線電圧相当の１５００ボルトまで多直列した場合、１５００ボルトもの高圧に耐える絶縁素子が必要である。このような高耐圧素子は高価である。

本発明の目的は、このように蓄電池を多直列した高電圧な組電池を用いた場合でも、簡単且つ安価な構成で、蓄電池を長寿命可能な監視装置及びそれを用いた蓄電装置制御システムを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、複数の蓄電池からなる部分組電池が複数直列に接続された組電池と、複数の部分組電池を監視し、各々が直列に接続された複数の監視装置と、組電池の充放電を制御する制御装置と、制御装置からその制御装置に隣接する監視装置へ情報を伝送する通信路と、を有し、複数の監視装置の各々は、複数の部分組電池の状態に基づいて充放電制御情報を生成する複数の処理手段と、電気エネルギーを受電でき、電源指令を受けた場合に給電し、電源指令を受けない場合に給電出力を停止する電源手段と、前記制御装置側に隣接して配置された監視装置または隣接する制御装置と通信を行うため第１の通信手段と、他方側に隣接して配置された監視装置と通信を行うため第２の通信手段と、処理手段と第１の通信手段又は第２の通信手段間に配置され、部分組電池の電圧以上の耐圧で絶縁する絶縁手段と、を有し、監視装置は、制御装置と他の監視装置を介して接続される場合には、制御装置側に隣接する監視装置の電源手段の給電出力に連動する電源指令に基づき、電源手段の給電のオン／オフを切替え、制御装置と隣接する場合には、隣接する制御装置から入力される電源指令に基づき、電源手段の給電のオン／オフを切替える構成とする。

また、複数の蓄電池からなる部分組電池と接続され、部分組電池を監視し、他の監視装置と直列に接続される監視装置において、直列に接続された複数の監視装置の一端は、部分組電池の充放電を制御する制御装置と接続され、監視装置は、部分組電池の状態に基づいて充放電制御情報を生成する処理手段と、電気エネルギーを受電でき、電源指令を受けた場合に給電し、電源指令を受けない場合に給電出力を停止する電源手段と、制御装置側に隣接して配置された監視装置または隣接する制御装置と通信を行うため第１の通信手段と、他方側に隣接して配置された監視装置と通信を行うため第２の通信手段と、処理手段と第２の通信手段間に配置され、部分組電池の電圧以上の耐圧で絶縁する絶縁手段と、を有し、制御装置と他の監視装置を介して接続される場合には、制御装置側に隣接する監視装置の電源手段の給電出力に連動する電源指令に基づき、電源手段の給電のオン／オフを切替え、制御装置と隣接する場合には、隣接する制御装置から入力される電源指令に基づき、電源手段の給電のオン／オフを切替える構成とする。

また、複数の蓄電池からなる部分組電池が複数直列に接続された組電池と、複数の部分組電池を監視し、各々が直列に接続された複数の監視装置と、組電池の充放電を制御する制御装置と、を有し、複数の監視装置の一端は、前記制御装置と接続され、複数の監視装置の各々は、複数の部分組電池の状態に基づいて充放電制御情報を生成する複数の処理手段と、制御装置側に隣接して配置された監視装置または隣接する制御装置と通信を行うため第１の通信手段と、他方側に隣接して配置された監視装置と通信を行うため第２の通信手段と、電気エネルギーを受電でき、電源指令を受けた場合に給電し、電源指令を受けない場合に給電出力を停止する電源手段と、処理手段と第１の通信手段及び第２の通信手段間に配置され、部分組電池の電圧を絶縁する絶縁手段と、を有し、前記複数の監視装置の各々は、制御装置と他の監視装置を介して接続される場合には、制御装置側に隣接する監視装置の電源手段の給電出力を条件とする電源指令に基づき、電源手段の給電のオン／オフを切替え、制御装置と隣接する場合には、隣接する制御装置の電源手段の給電出力を条件とする電源指令に基づき、電源手段の給電のオン／オフを切替える構成とする。

蓄電池を多直列した高電圧な組電池を用いた場合でも、簡単且つ安価な構成で、蓄電池を長寿命可能な監視装置及びそれを用いた蓄電装置制御システムを提供できる。

以下各実施例について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の蓄電装置制御システムの一実施形態を示した図である。

組電池ｂは複数の蓄電池からなる。負荷ｌｄは組電池ｂのエネルギーを消費したり、エネルギーを発生して組電池ｂを充電したりする。制御装置ｃｔｌは負荷ｌｄを変化させて組電池ｂと負荷ｌｄの間のエネルギーの出入り（組電池ｂの充放電）を調整できる。つまり組電池の充放電を制御できる。

遮断器ｂｒは通電可能と通電不可能の２つの状態を有する。これらの状態は制御装置ｃｔｌの遮断制御装置ｂｒｃからの指令で制御できる。遮断器ｂｒを通電不可能とした時、組電池ｂは負荷ｌｄと電気的に切り離され、負荷ｌｄとの間で充放電できなくなる。

組電池ｂは、部分組電池であるバッテリモジュールｂ１，ｂ２，ｂ３が複数直列に接続されて成る。そのうちバッテリモジュールｂ１は基準電位ｇｎｄに接地される。バッテリモジュールｂ１，ｂ２，ｂ３は、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池のような充放電可能なバッテリセル（蓄電池）が複数個直列に繋がって成る。本実施例では鉄道用途を考え、バッテリモジュールの両端の電圧は適正な範囲で充放電した場合に最大４００ボルト程度、組電池ｂの電圧は最大１２００ボルト程度である。

なお、バッテリモジュールの数は本例の３に限らず、複数あれば本発明を同様の形態で実施できる。バッテリモジュール１つの電圧も４００ボルトに限らず、異なる電圧でも本発明は適用可能である。

電圧センサｃｃ１，ｃｃ２，ｃｃ３はそれぞれバッテリモジュールｂ１，ｂ２，ｂ３と同電位で、バッテリモジュール内部のバッテリセルの電圧値を測って出力する電圧センサである。

監視装置ｍｏ１，ｍｏ２，ｍｏ３は、複数の部分組電池であるバッテリモジュールを監視するものであり、監視装置の各々が直列に接続されている。具体的には、それぞれバッテリモジュールｂ１，ｂ２，ｂ３に付随し、自身が付随するバッテリモジュールの状態として電圧やＳＯＣ（蓄電されたエネルギー÷適正に蓄電できるエネルギー）を検出し、またこれらが適正な値かどうかでバッテリモジュールの異常を検知するのが主な機能である。本実施例では各監視装置の構成は同じである。例えば後で説明する監視装置ｍｏ３上の絶縁手段ｉｓ３，接点ｒ３，通信回路ｃ３２は本実施例では利用しないが、それでもこれらを省かず各監視装置を同じ構成にするのは、製造管理や組み立てが容易なためである。以下ではバッテリモジュールｂ２と監視装置ｍｏ２を中心に説明する。

電源手段ｐ２はスイッチング電源回路である。これにバッテリモジュールｂ２から電圧（最大４００ボルト）を印加することで、この後で説明する処理手段であるマイコンｍ２や絶縁手段ｉｓ２，通信回路ｃ２１、加えて監視装置ｍｏ２に関する図示していない諸々の要素に給電するために適切な電気エネルギー（例えば一般の素子で広く利用される３.３ボルトや５ボルト電源）を監視するバッテリモジュールｂ２から受電し、出力できる。なお、電源手段ｐ２には比較的高効率で安価なスイッチング電源方式を用いたが、このような給電機能を備えれば、どのような電源方式でも良い。

電源素子ｉｃ２はスイッチング電源回路である電源手段ｐ２を制御する素子である。スイッチング電源方式に必要な発振機構を内部に有している。電源素子ｉｃ２が発振中は電源手段ｐ２の給電出力が有り、発振停止中は給電出力が停止する。また、電源素子ｉｃ２はリモートｏｆｆ制御端子を有し、ここに印加される電源指令に応じて発振の動作と停止を切り替えられる。具体的には、この端子が短絡状態であれば（電源指令として“短絡状態”を印加すれば）発振でき、開放状態であれば（電源指令として“開放状態”を印加すれば）発振を停止する。このような電源素子は、スイッチング電源方式が一般的なことから、安価に手に入る。

つまり、電源手段ｐ２内の電源素子ｉｃ２は、電源指令入力端子ｐｃｉ２に電源指令の入力がない場合は、給電出力を停止する。

なお、ここでは電源手段ｐ２を比較的高効率で安価なスイッチング電源方式とし、その中に制御用のリモートｏｆｆ可能な電源素子ｉｃ２を配したが、電源手段ｐ２は、先の通りの給電機能及び外部から印加される電源指令により出力を停止するリモートｏｆｆ制御端子とを備えればどのような電源方式でもよい。

電源指令入力端子ｐｃｉ２は、下側に隣接して配置された監視装置ｍｏ１の電源手段ｐ１の出力に連動する電源指令を受け取り電源手段ｐ２内の電源素子ｉｃ２へと印加するための電源指令入力端子である。電源指令入力端子ｐｃｉ１は、隣接して配置された制御装置ｃｔｌから電源手段ｐ１に印加する電源指令を受け取ることとなる。

監視装置ｍｏ２は処理手段であるマイコンｍ２を備える。マイコンｍ２は電圧センサｃｃ２から結線を介して電圧値を受け取り、部分組電池であるバッテリモジュールｂ２の電圧を検出する。マイコンｍ２が電圧センサｃｃ２から電圧値を受け取る方式はどのようなものでも良い。

マイコンｍ２は受け取ったバッテリモジュールｂ２の電圧値を演算処理し、ＳＯＣを検出する。また、電圧値やＳＯＣを予め定めた閾値と比較し、その結果からバッテリモジュールｂ２の異常を検出する。なお、マイコンｍ２で検出する情報は制御装置ｃｔｌが必要とする情報に合わせて決めればよく、電圧値やＳＯＣに限らない。例えばバッテリモジュールｂ２に電流センサを備え、電流値を検出するようにしても良い。あるいは温度センサを備え、温度を検出するようにしても良い。

つまり処理手段であるマイコンｍ２は、部分組電池であるバッテリモジュールｂ２の状態情報に基づいてＳＯＣなどの充放電制御情報を生成するものである。

第１の通信手段である通信回路ｃ２１は、監視装置ｍｏ２と基準電位に近い一方側に隣接して配置された監視装置ｍｏ１と通信するための下通信回路である。また第１の通信手段である通信回路ｃ１１は、制御装置ｃｔｌ通信するための通信回路である。マイコンｍ２は、通信回路ｃ２１を介し、マイコンｍ１との間で情報を送受信できる。この際の通信はどのような方式でも良い。ここでは簡単なシリアル通信とする。

第２の通信手段である通信回路ｃ２２は、監視装置ｍｏ２と基準電位から遠い他方側に隣接して配置された監視装置ｍｏ３と通信するための上通信回路である。第２の通信手段である通信回路ｃ２２と処理手段であるマイコンｍ２との間はフォトカプラのような絶縁手段ｉｓ２で絶縁される。マイコンｍ２は、絶縁手段ｉｓ２と通信回路ｃ２２を介して監視装置ｍｏ３のマイコンｍ３との間で情報を送受信できる。この際の通信はどのような方式でも良い。ここでは簡単なシリアル通信とする。この第２の通信手段には、隣接して配置された監視装置ｍｏ３の電源手段ｐ３から給電される。

絶縁手段（フォトカプラ）ｉｓ２は、バッテリモジュールｂ２並みの電圧、即ち４００ボルト程度の絶縁を目的とした使用に耐える品であればよい。つまり、この絶縁手段ｉｓ２は、部分組電池であるバッテリモジュールｂ２の電圧以上の耐圧で絶縁していることが特徴である。

電源入力端子ｐａ２は監視装置ｍｏ３の電源手段ｐ３を電源入力とする上電源入力端子である。通信回路ｃ２２へは、電源入力端子ｐａ２から給電する。電源回路ｒｃ２は、この給電ラインに乗るノイズを除去して通信回路ｃ２２に安定した電源を提供するための電源回路である。

接点ｒ２は、十分な給電があれば短絡し、なければ開放するという機能を持ち、かつ、バッテリモジュールｂ２相当４００ボルトの絶縁に使用できるという絶縁ａ接点リレーである。接点ｒ２は、このような機能を持つものであればどのような物でも良い。ここでは入力側の発光ダイオードが点灯した時に限って出力側のリレーが閉じるという素子を用いる。このような品は絶縁手段（フォトカプラ）ｉｓ２と同程度に安価である。

つまり、接点ｒ２は、電源路絶縁手段であり、電源手段ｐ２から電源指令を受給でき、かつ電源手段ｐ２と後述する電源指令出力端子ｐｃｏ２間に配置され、部分組電池であるバッテリモジュールｂ２の電圧以上の耐圧で絶縁すればよい。

電源指令出力端子ｐｃｏ２は、電源指令入力手段ｐｃｉ２とは反対側に設けられ、隣接して配置された監視装置ｍｏ３へ電源指令を出力するための端子である。具体的には、絶縁ａ接点リレーである接点ｒ２の状態を電源指令“開放状態”や“短絡状態”として出力し、監視装置ｍｏ３の電源素子ｉｃ３のリモートｏｆｆ制御端子へと印加するための電源指令出力端子である。

以上、監視装置ｍｏ２の構成を説明したが、監視装置ｍｏ１，ｍｏ３も同様の構成である。特に監視装置ｍｏ１は、電源手段ｐ１とバッテリモジュールｂ１との結線を通じて基準電位に接地している。

次に制御装置ｃｔｌの構成を説明する。制御装置ｃｔｌは基準電位ｇｎｄに接地されている。よって、同電位のバッテリモジュールｂ１や初段の監視装置ｍｏ１と絶縁なしに接続できる。また制御装置ｃｔｌ上の各要素へは、組電池ｂ以外の十分豊富なエネルギーを持つ電源装置から給電される。

マイコンｔｍは、主に組電池ｂの充放電量を調整するための計算処理を行う。

通信回路ｔｃｂは、初段の監視装置ｍｏ１の通信回路ｃ１１と結線される。マイコンｔｍは通信回路ｔｃｂ，通信回路ｃ１１を介してマイコンｍ１との間で情報を送受信できる。この際の通信仕様は何でもよいが、ここでは簡単なシリアル通信とする。マイコンｔｍはマイコンｍ１を介して監視装置ｍｏ１，ｍｏ２，ｍｏ３で検出したバッテリモジュールｂ１，ｂ２，ｂ３の電圧やＳＯＣや異常情報を取得できる。この動作については後述する。

マイコンｔｍは、取得したバッテリモジュールｂ１，ｂ２，ｂ３の電圧やＳＯＣを基に、例えばＳＯＣが予め定めた閾値より高ければ充電を止める、ＳＯＣが小さ過ぎれば放電を止めて優先的に充電する、というような充放電制御情報を演算する。また、もしバッテリモジュールｂ１，ｂ２，ｂ３のいずれかが異常との情報を受ければ、遮断器ｂｒを動作させて組電池ｂの充放電を強制的に止めるという保護動作もできる。

リレーｔｒは、マイコンｔｍからの指令で短絡と開放を切り替えられるリレーである。リレーｔｒは初段の監視装置ｍｏ１の電源指令入力端子ｐｃｉ１を介して電源素子ｉｃ１のリモートｏｆｆ制御端子と接続され、開放や短絡の状態を電源指令として印加する。この関係は、接点ｒ１と電源素子ｉｃ２との関係や、接点ｒ２と電源素子ｉｃ３との関係と同様である。

本実施例の構成にて、制御装置ｃｔｌが組電池ｂの充放電の制御に必要なバッテリモジュールｂ１，ｂ２，ｂ３の状態情報を取得する様子を示す。便宜上、制御装置ｃｔｌ内のマイコンｔｍから通信回路ｔｃｂ，通信回路ｃ１１を経て隣接して配置された監視装置ｍｏ１内のマイコンｍ１に至る双方向の通信路を上位通信路、マイコンｍ１から絶縁手段（フォトカプラ）ｉｓ１，通信回路ｃ１２，通信回路ｃ２１を経てマイコンｍ２に至る双方向の通信路を通信路１２，マイコンｍ２から絶縁手段（フォトカプラ）ｉｓ２，通信回路ｃ２２，通信回路ｃ３１を経てマイコンｍ３に至る双方向の通信路を通信路２３と呼ぶ。

図２は、制御装置ｃｔｌのマイコンｔｍがバッテリモジュールｂ３の状態情報を取得するまでの上位通信路、通信路１２，通信路２３上の伝送データの流れを時系列に沿って示す図である。各々の通信路において伝送データがどちらに向かっているかを明示するため、基準電位側への伝送をｄｏｗｎ（下り）、これと反対側への伝送をｕｐ（上り）と呼ぶ。ヘッダｈｄ３，制御データｃｄ３，状態情報ｓｄ３は伝送データである。丸印で示されたｍｔｕ，ｍ１ｕ，ｍ２ｕ，ｍ３ｕ，ｍ２ｄ，ｍ１ｄ，ｍｔｄはマイコンの処理を表す。

まず、マイコンｔｍが処理ｍｔｕにて、マイコンｍ３に宛てたバッテリモジュールｂ３の状態情報送付のリクエストを生成し、上位通信路のｕｐへと送信する。リクエストはヘッダｈｄ３，制御データｃｄ３から成る。ヘッダｈｄ３はリクエストの宛先を記したものである。制御データｃｄ３はリクエストの内容（この場合であればバッテリモジュールｂ３の状態情報の送付）等を記した制御データである。

マイコンｍ１は上位通信路のｕｐを介してこのリクエストを受信し、処理ｍ１ｕにてヘッダｈｄ３に記された宛先を調べる。宛先はマイコンｍ３で自身宛てではないため、受信したリクエスト（ヘッダｈｄ３と制御データｃｄ３）をそのまま通信路１２のｕｐへと送信する。

マイコンｍ２は通信路１２のｕｐを介してこのリクエストを受信し、処理ｍ２ｕにてヘッダｈｄ３に記された宛先を調べる。マイコンｍ１と同様に自分宛てでないことを確認し、リクエストをそのまま通信路２３のｕｐへと送信する。

マイコンｍ３は通信路２３のｕｐを介してこのリクエストを受信し、処理ｍ３ｕにてヘッダｈｄ３に記された宛先を調べる。このリクエストが自分宛てであることを確認した後、制御データｃｄ３からリクエストの内容を読み取る。ここではバッテリモジュールｂ３の状態情報の送付要請が記されている。これを受け、自身が検出したバッテリモジュールｂ３の電圧とＳＯＣと異常情報をマイコンｔｍに応答すべく、これらで成る状態情報ｓｄ３を生成し、通信路２３のｄｏｗｎへと送信する。

マイコンｍ２は、通信路２３のｄｏｗｎを介して状態情報ｓｄ３を受信し、処理ｍ２ｄにてこのデータをそのまま通信路１２のｄｏｗｎへと送信する。この際、マイコンｔｍでの必要に応じ、例えばマイコンｍ２にてバッテリモジュールｂ３のＳＯＣとバッテリモジュールｂ２のＳＯＣを比較した結果を状態情報ｓｄ３に付加して送信することもできる。

マイコンｍ１は、通信路１２のｄｏｗｎを介して状態データを受信し、処理ｍ１ｄにてこのデータをそのまま上位通信路のｄｏｗｎへと送信する。これに関しては処理ｍ２ｄと同様である。

マイコンｔｍは、上位通信路のｄｏｗｎを介して状態データを受信し、処理ｍｔｄにて展開する。こうしてマイコンｔｍは、処理ｍｔｕで送信したリクエストの通りバッテリモジュールｂ３の状態情報を取得する。

マイコンｔｍは、同様の手順でマイコンｍ２からバッテリモジュールｂ２の状態情報を受け取ることや、マイコンｍ１からバッテリモジュールｂ１の状態情報を受け取ることができ、取得したバッテリモジュールｂ１，ｂ２，ｂ３の状態情報を用いて組電池ｂの充放電を制御できる。なお、制御装置ｃｔｌが各バッテリモジュールｂ１，ｂ２，ｂ３の状態情報を取得できるのであれば、通信と処理の手順や内容はこれに限らない。

本実施例の構成にて、リレーｔｒを操作する時の動作を説明する。

図３は、リレーｔｒを操作した時に電源手段ｐ１，ｐ２，ｐ３の出力及び遮断器ｂｒの状態がどのように変化するかを示す図である。

初め、リレーｔｒは短絡状態である。この時、先に説明した電源素子ｉｃ１のリモートｏｆｆ制御端子に印加される電源指令（上位電源指令）は“短絡状態”である。よって電源素子ｉｃ１は発振可能で、電源手段ｐ１は監視装置ｍｏ１上の絶縁ａ接点リレーである接点ｒ１を含む諸要素に給電している。これを受けて絶縁ａ接点リレーである接点ｒ１は短絡しており、電源素子ｉｃ２のリモートｏｆｆ制御端子には電源指令“短絡状態”が印加されている。よって電源素子ｉｃ２は発振可能であり、電源手段ｐ２は監視装置ｍｏ２上の絶縁ａ接点リレーである接点ｒ２を含む諸要素に給電している。絶縁ａ接点リレーである接点ｒ２と電源素子ｉｃ３に関しても同様で、電源手段ｐ３は監視装置ｍｏ３上の諸要素に給電している。

ある時間Ｔｏｆｆに、リレーｔｒはマイコンｔｍからの指令により開放する。この時、電源素子ｉｃ１のリモートｏｆｆ制御端子に印加される電源指令（上位電源指令）は“開放状態”に変わる。これを受けて電源素子ｉｃ１は発振を停止するため、電源手段ｐ１からの給電が停止する。遅延ｄｆ１は、時間Ｔｏｆｆから電源手段ｐ１の給電出力が十分に小さくなるまでの伝播時間である。電源手段ｐ１からの給電がなくなった絶縁ａ接点リレーである接点ｒ１は開放し、電源素子ｉｃ２のリモートｏｆｆ制御端子に印加される電源指令は“開放状態”に変わり、電源手段ｐ２も給電出力を停止する。遅延ｄｆ２は、電源手段ｐ１の給電出力が十分に小さくなった時間Ｔｏｆｆ＋ｄｆ１から電源手段ｐ２の給電出力が十分に小さくなるまでの伝播時間である。電源手段ｐ２からの給電がなくなった絶縁ａ接点リレーである接点ｒ２は開放し、電源素子ｉｃ３のリモートｏｆｆ制御端子には電源指令“開放状態”が印加され、電源手段ｐ３からの給電が停止する。遅延ｄｆ３は、電源手段ｐ２の給電出力が十分に小さくなった時間Ｔｏｆｆ＋ｄｆ１から電源手段ｐ３の給電出力が十分に小さくなるまでの伝播時間である。

このようにして電源手段ｐ１，ｐ２，ｐ３全ての給電出力が停止している状態から、ある時間Ｔｏｎにマイコンｔｍからの指令を受けてリレーｔｒが短絡する。この時、電源素子ｉｃ１のリモートｏｆｆ制御端子に印加される電源指令（上位電源指令）は再び“短絡状態”に変わり、電源手段ｐ１から監視装置ｍｏ１上の絶縁ａ接点リレーを含む諸要素への給電が再開される。遅延ｄｎ１は、時間Ｔｏｎから電源手段ｐ１の給電再開までの伝播時間である。電源手段ｐ１からの給電を受け、絶縁ａ接点リレーである接点ｒ１は短絡に変わり、電源素子ｉｃ２のリモートｏｆｆ制御端子に電源指令“開放状態”が印加され、電源手段ｐ２が給電を再開する。遅延ｄｎ２はこの間の伝播時間である。これを受け、遅延ｄｎ３を経て、電源手段ｐ３も同様に給電を再開する。

以上のように、リレーｔｒの短絡か開放かの状態を操作することで、これに連動して電源手段ｐ１，ｐ２，ｐ３の給電を動作させたり停止させたりできる。

マイコンｔｍは、リレーｔｒを操作する際、遮断制御装置ｂｒｃへ遮断器ｂｒの操作指令を出す。これは、電源手段ｐ１，ｐ２，ｐ３が止まりバッテリモジュールｂ１，ｂ２，ｂ３の状態を検出できなくなった状況にて組電池ｂを適正な範囲を越えて充放電し過ぎないようにするためである。具体的には、マイコンｔｍはリレーｔｒを開放する時に遮断制御装置ｂｒｃへ予めその事を伝え、これを受けて遮断制御装置ｂｒｃが遮断器ｂｒを通電不可にする。またマイコンｔｍはリレーｔｒを短絡する時に遮断制御装置ｂｒｃへその事を伝え、これを受けて遮断制御装置ｂｒｃは電源手段ｐ１，ｐ２，ｐ３が給電を再開するまでの余裕を持った後に遮断器ｂｒを通電可にする。したがって図３のように、時間Ｔｏｆｆにリレーｔｒを開放するよりも先行時間ｄｆｂだけ先に遮断器ｂｒが通電不可となり、時間Ｔｏｎにリレーｔｒを短絡した後は待ち時間ｄｎｂを経て遮断器ｂｒが通電可となる。

以上が本実施例の構成において、リレーｔｒの状態を操作する時の動作である。

本実施例の蓄電装置制御システムでは、監視手段ｍｏ３上の主たる要素（マイコンｍ３，通信回路ｃ３１，絶縁手段（フォトカプラ）ｉｓ３の発光側，電源手段ｐ３，接点ｒ３の発光側）及び監視装置ｍｏ２上の一部要素（絶縁手段（フォトカプラ）ｉｓ２の非発光側，接点ｒ２の非発光側，電源回路ｒｃ２）はバッテリモジュールｂ３と同電位になる。同様に、監視装置ｍｏ２上の主たる要素と監視装置ｍｏ１上の一部要素はバッテリモジュールｂ２と同電位になる。また監視装置ｍｏ１の主たる要素はバッテリモジュールｂ１と同電位（基準電位）になる。したがって、絶縁手段（フォトカプラ）ｉｓ２及び絶縁ａ接点リレーｒ２にかかる電圧はバッテリモジュールｂ２相当４００ボルトである。また、絶縁手段ｉｓ１及びａ接点リレーである接点ｒ１にかかる電圧はバッテリモジュールｂ１の電圧相当４００ボルトである。このように、部分組電池であるバッテリモジュールの電圧と少なくとも同じ、またはそれ以上の耐圧で絶縁する絶縁手段を使える、つまり組電池ｂ相当１２００ボルトの絶縁に使える高耐圧な素子を使わず、バッテリモジュール相当４００ボルトの絶縁に使える素子のみで用いるため、簡単且つ安価な構成で、蓄電池を長寿命可能な監視装置及びそれを用いた蓄電装置制御システムを提供することができる。

本実施例の蓄電装置制御システムを用いると、長時間、組電池ｂを利用しない場合、リレーｔｒを操作するだけで監視装置ｍｏ１，ｍｏ２，ｍｏ３の電力消費を停止でき、組電池ｂの過放電を防ぐことができる。数百〜千数百ボルトと高圧な監視装置ｍｏ２，ｍｏ３の電圧消費を止めるのにそれらに直接触れる必要がないため簡単で安全である。

本実施例の蓄電装置制御システムでは、例えば電源指令出力端子ｐｃｏ１と電源指令入力端子ｐｃｉ２の間の結線のような、各電源手段に電源指令を印加する結線が断線した時、電源素子ｉｃ１，ｉｃ２，ｉｃ３のリモートｏｆｆ制御端子では電源指令“開放状態”が印加されるのと同じこととなり、給電が停止する。これにより、電源指令路の断線で監視装置の動作を止められず組電池ｂが過放電するということがなくなり、組電池ｂを長持ちさせられる。

図４は、本発明の蓄電装置制御システムの他の実施形態を示した図である。図１と大きく異なる点は、部分組電池であるバッテリモジュールｂ２の電圧以上の耐圧で絶縁する絶縁手段ｉｓ２が処理手段であるマイコンｍ２と第１の通信手段である通信回路ｃ２１間に配置されていることである。

具体的には、監視装置ｍｏ２′は、図１の監視装置ｍｏ２から次の点を変更したものである。次の点以外は、図１の監視装置と同様である。

絶縁手段（フォトカプラ）ｉｓ２の位置をマイコンｍ２と通信回路ｃ２２の間からマイコンｍ２と通信回路ｃ２１の間へと変えた。これに伴い、通信回路ｃ２２へは電源手段ｐ２から給電し、通信回路ｃ２１へは監視装置ｍｏ１′の電源手段ｐ１から電源入力端子ｐｉ２を介して給電するようにした。電源素子ｉｃ２へは同監視装置上にある接点ｒ２を介して電源指令を印加するようにし、電源路絶縁手段である接点ｒ２へは監視装置ｍｏ１′の電源手段ｐ１から電源入力端子ｐｉ２を介して給電するようにした。つまり、隣接して配置された監視装置ｍｏ１′から電源手段ｐ２に印加する（給電する）電源指令を電源入力端子ｐｉ２で受け取る。また、電源路絶縁手段である接点ｒ２は、電源入力端子ｐｉ２と電源手段ｐ２間に配置され、実施例１と同様、バッテリモジュールの電圧以上の耐圧で絶縁するものである。電源手段ｐ２の給電出力は、電源出力端子ｐｏ２から監視装置ｍｏ３′へと出力される。

監視装置ｍｏ１′，ｍｏ３′はそれぞれ監視装置ｍｏ１，ｍｏ３を同様に変更したものである。ただし、監視装置ｍｏ１′に関しては上記“下監視装置の電源手段”を制御装置ｃｔｌ′の電源ｔｐに読み替える。電源ｔｐはマイコンｔｍからの指令で給電出力の有無を切り替えられる。接点ｒ１は電源ｔｐからの給電があれば短絡し、なければ開放する。

マイコンｔｍは、実施例１と同様に図２のようにしてバッテリモジュールｂ１，ｂ２，ｂ３の状態情報を取得できる。

各電源手段ｐ１，ｐ２，ｐ３の給電出力は、実施例１でのリレーｔｒの開閉の代わりに、電源ｔｐの給電有／無を切り替えることで、図３と同様に動作／停止できる。

本実施例の蓄電装置制御システムでは、例えば監視装置ｍｏ２′において、電源手段ｐ２のリモートオン／オフ用のラインと、電源手段ｐ２と絶縁された通信回路ｃ２１への給電ラインを、電源入力端子ｐｉ２からのライン１つで済ませている。実施例１ではこれらのラインは別々（リモートオン／オフ用には電源指令入力端子ｐｃｉ２、通信回路への給電には電源入力端子ｐａ２）であった。このように、本実施例の蓄電装置制御システムは実施例１の蓄電装置制御システムよりも省配線に構成できる。

また、図５は、本実施例の鉄道車両の動力装置の一構成例を示すものである。

運転装置ｄｒｖは、操作状態に応じた運転指令を変換器ｌｄへ伝送する。変換器ｌｄは、運転指令に応じ、輪軸に繋がるモータｍｔの回転を制御する。これにより、運転装置ｄｒｖを操作して車両を加減速できる。

変換器ｌｄは、モータを動作させるための電力を、２つの動力装置から得る。１つはエンジン発電機ｓｒｃ１である。この装置は、エンジンで発電機を駆動して発生させた電力を、変換器ｌｄへ供給する。もう１つは蓄電装置ｓｒｃ２である。この装置は、蓄電池を放電して発生させた電力を電力線２を介して変換器ｌｄへ供給し、またモータｍｔからの回生電力を電力線２を介して蓄電池へ充電する。

変換器ｌｄは、２つの動力装置の各々からの給電量を、運転指令に応じた必要電力に加え、動力源の状態を考慮して決める。蓄電装置ｓｒｃ２との間では、通信線３を介して蓄電池の状態を受信し、充放電の制御指令を送信することで、充放電量を調整する。

エンジン発電機ｓｒｃ１及び蓄電装置ｓｒｃ２から変換器ｌｄに供給する電圧は、直流１５００Ｖである。

図１，図４は、蓄電装置ｓｒｃ２の具体的な構成例である。

以下、図６を参照し、蓄電装置ｓｒｃ２の他の構成例を説明する。

基本的な構成は、図１，図４で説明したものと同じであり、複数の蓄電池からなる部分組電池が複数直列に接続された組電池と、その複数の部分組電池を監視し、各々が直列に接続された複数の監視装置と、組電池の充放電を制御する制御装置と、を有する構成である。

図６に示すように、蓄電装置ｓｒｃ２は、複数の蓄電池である二次電池セルを直列接続した部分組電池であるバッテリモジュールｂ１〜ｂ３を含む。各バッテリモジュールの定格電圧は５００Ｖであり、３つのバッテリモジュールｂ１〜ｂ３を直列接続することで定格電圧１５００Ｖの組電池を構成している。組電池の両極端子は充放電の制御装置ｃｔｌを介して電力線２に接続し、先述の変換器ｌｄと繋がる。制御装置ｃｔｌは２つの通信チャネルを備えるマイコンｔｍを含み、そのうち１つの通信チャネルは変換器ｌｄと通信線３で繋がる。バッテリモジュールｂ１の負極と制御装置ｃｔｌは車体に接地され、電位は０Ｖである。

部分組電池のバッテリモジュールｂ１〜ｂ３の各々には、電池の電圧を検出する監視装置ｍｏ１〜ｍｏ３が取り付けられている。監視装置ｍｏ１は、電圧センサｃｃ１及び絶縁手段ｉｓ１４を介して電圧センサｃｃ１と接続するマイコンｍ１を有する。監視装置ｍｏ２，ｍｏ３についても同様である。

マイコンｍ１は２つの通信チャネルを有し、一方は絶縁手段ｉｓ１１を介して通信手段である通信回路ｃ１１と、他方は絶縁手段ｉｓ１２を介して通信手段である通信回路ｃ１２と繋がる。マイコンｍ２は２つの通信チャネルを有し、一方は絶縁手段ｉｓ２１を介して通信回路ｃ２１と、他方は絶縁手段ｉｓ２２を介して通信回路ｃ２２と繋がる。マイコンｍ３は２つの通信チャネルを有し、一方は絶縁手段ｉｓ３１を介して通信回路ｃ３１と、他方は絶縁手段ｉｓ３２を介して通信回路ｃ３２と繋がる。つまり、１つの監視装置には、２つの通信手段（第１の通信手段，第２の通信手段）を有し、マイコンと第１の通信手段間，マイコンと第２の通信手段間、それぞれに絶縁手段を設けた構造であることが特徴である。

絶縁手段ｉｓ１１，ｉｓ１２，ｉｓ２１，ｉｓ２２，ｉｓ３１，ｉｓ３２は全て、バッテリモジュールの電圧にあたる５００Ｖを絶縁でき、且つ双方向に信号を伝送できる。

監視装置ｍｏ３と監視装置ｍｏ２との間では、通信回路ｃ３１と通信回路ｃ２２とが接続され、マイコンｍ２とマイコンｍ３が２つの絶縁手段ｉｓ２２，ｉｓ３１を介して通信できる。監視装置ｍｏ２と監視装置ｍｏ１との間では、通信回路ｃ２１と通信回路ｃ１２とが接続され、マイコンｍ２とマイコンｍ１が２つの絶縁手段ｉｓ１２，ｉｓ２１を介して通信できる。監視装置ｍｏ１と制御装置ｃｔｌとの間では、通信回路ｃ１１とマイコンｔｍの通信チャネルの１つが繋がり、マイコンｍ１とマイコンｔｍが絶縁手段ｉｓ１１を介して通信できる。

監視装置ｍｏ２の通信回路ｃ２１，マイコンｍ２，通信回路ｃ２２の電位基準は、分圧手段ｖｄ２で決められる。通信回路ｃ２１の電位基準はバッテリモジュールｂ２の負極、通信回路ｃ２２の電位基準はバッテリモジュールｂ２の正極で、マイコンｍ２の電位基準はバッテリモジュールｂ２の両極電圧を抵抗で２等分した分圧点である。つまり、分圧手段は、部分組電池であるバッテリモジュールの両極に接続して負極電位より高く、正極電位よりも低い中間電位となるように複数の抵抗を直列接続された組抵抗で構成され、処理手段であるマイコンの基準電位が、その中間電位であるとするものである。このようにマイコンｍ２の電位基準をバッテリモジュールｂ２の中間電位とすることで、絶縁手段ｉｓ２４への印加電圧はバッテリモジュールの定格電圧の半分の２５０Ｖで済む。監視装置ｍｏ１，監視装置ｍｏ３の電位基準も同様である。

以上の構成によれば、マイコンｍ１〜ｍ３及びマイコンｔｍの全てが直接あるいは他のマイコンを中継する形で通信路で繋がり、通信路上の基準電位は２５０Ｖずつ異なって分布し、絶縁手段ｉｓ１１，ｉｓ１２，ｉｓ２１，ｉｓ２２，ｉｓ３１の各々には２５０Ｖが印加される。

表１に回路及びマイコンの基準電位をまとめる。

電源手段ｐ１〜ｐ３及び絶縁手段ｉｓ１３，ｉｓ２３，ｉｓ３３は、各監視装置の電源に係る。監視装置ｍｏ１〜ｍｏ３の電源は、各々バッテリモジュールｂ１〜ｂ３の電圧を電源手段ｐ１〜ｐ３でマイコン等の電源電圧に変換して供給する。各電源手段は、制御装置ｃｔｌの側に隣接して接続する監視装置あるいは制御装置のマイコンから絶縁手段を介して制御信号を受信し、この信号に応じて電源出力をオン・オフする。すなわち、電源手段ｐ１は制御装置ｃｔｌから、電源手段ｐ２，ｐ３はそれぞれ監視装置ｍｏ１，ｍｏ２から絶縁手段ｉｓ１３，ｉｓ２３を介してオン・オフを制御できる。

電源ｐ０は、バッテリモジュールとは別に車両に搭載された電源系統に繋がり、制御装置ｃｔｌに電源を供給する。

上記の電源構成の詳細を、図７を用いて説明する。

図７は、電源手段に係る制御装置ｃｔｌと監視装置ｍｏ１、及び監視装置ｍｏ１と監視装置ｍｏ２の接続構成である。尚、監視装置ｍｏ２と監視装置ｍｏ３の接続構成は、監視装置ｍｏ１と監視装置ｍｏ２の接続構成と同様である。

電源手段ｐ１は絶縁トランスｔｒ１を介してバッテリモジュールｂ１の両極と接続する電源素子ｉｃ１及びリレーｒ１で構成されたスイッチング電源であり、絶縁トランスｔｒ１で絶縁したバッテリモジュールｂ１の電力をマイコンｍ１と通信回路ｃ１２へ供給する。リレーｒ１は、制御装置ｃｔｌからの信号により、電源素子ｉｃ１や絶縁トランスｔｒ１へのバッテリモジュールｂ１からの電源供給を断続するノーマリオフの接点であり、制御装置ｃｔｌとリレーｒ１の接点側は５００Ｖ以上の耐圧で絶縁されている。

リレーｒ１の接点側が開放している時は、バッテリモジュールｂ１からマイコンｍ１と通信回路ｃ１２へ供給する電力を取り出せない。すなわち、電源手段ｐ１は出力オフとなる。リレーｒ１の発光側は、制御装置ｃｔｌのマイコンｔｍのポートとトランジスタを介して接続し、マイコンｔｍのポートをハイにすると、マイコンｔｍの電源でもある電源ｐ０から通電される。すなわち、電源ｐ０をオンしてマイコンｔｍを起動し、その後マイコンｔｍのポートをハイにすれば、リレーｒ１の接点側が閉じ、電源手段ｐ１から通信回路ｃ１２及びマイコンｍ１への給電がオンする。

制御装置ｃｔｌと監視装置ｍｏ１の間でマイコンｔｍと接点ｒ１とを結ぶ信号線が切れると、リレーｒ１の発光側への通電が停止するため、電源手段ｐ１の出力はオフする。

通信回路ｃ１１へは、電源ｐ０から、接点ｒ１の発光側を通電するための電力線を利用して給電される。

電源手段ｐ２は電源手段ｐ１と同様の構成であり、バッテリモジュールｂ２の電力を通信回路ｃ２２とマイコンｍ２に供給する。リレーｒ２の受光側は、監視装置ｍｏ１のマイコンｍ１と絶縁手段ｉｓ１３を介して接続され、マイコンｍ１のポートをハイにすれば通電される。すなわち、マイコンｍ１から接点ｒ２の接点の開閉を操作し、出力オン・オフを切り替えられる。

監視装置ｍｏ１と監視装置ｍｏ２の間でマイコンｍ１とリレーｒ２とを結ぶ信号線が切れると、リレーｒ２の発光側への通電が停止するため、電源手段ｐ２の出力はオフする。

通信回路ｃ２１へは、電源手段ｐ１から、接点ｒ２の発光側を通電するための電力線を利用して給電される。

以上の電源構成により、監視装置ｍｏ１の電源は制御装置ｃｔｌからオン・オフ可能であり、監視装置ｍｏ２の電源は監視装置ｍｏ１からオン・オフ可能であり、監視装置ｍｏ３の電源は監視装置ｍｏ２からオン・オフ可能である。すなわち、各監視装置の電源状態は隣接する監視装置または制御装置によりオン・オフ可能である。

本構成の下で、制御装置ｃｔｌが各バッテリモジュールの状態を取得する様子を、バッテリモジュールｂ３の状態を取得する場合を例にした図８を用いて説明する。

時刻ｕ１にマイコンｔｍが状態情報をリクエストする制御データｃｄ３を生成する処理ｍｔｕを開始する。制御データｃｄ３の、宛先をマイコンｍ３に設定し、マイコンｔｍは制御データｃｄ３をマイコンｍ１へ送信する。これを受信したマイコンｍ１は宛先を確認する処理ｍ１ｕを行い、マイコンｍ２へ制御データｃｄ３を送信する。これを受信したマインｍ２でも同様の処理ｍ２ｕを行い、マイコンｍ３へ制御データｃｄ３を送信する。これを受信したマイコンｍ３は、処理ｍ３ｕで宛先が自身であることを確認し、状態情報の処理を行い、状態情報ｓｄ３を生成し、宛先がマイコンｔｍに設定された状態情報ｓｄ３をマイコンｍ２へ送信する。これを受信したマイコンｍ２は転送のための処理ｍ２ｄを行い、マイコンｍ１に転送し、マイコンｍ１も同様の処理ｍ１ｄを行い、マイコンｔｍへ転送する。これにより、マイコンｔｍへ状態情報ｓｄ３が届く。

マイコンｔｍは同様の手順でマイコンｍ１，ｍ２の各々からバッテリモジュールｂ１，ｂ２の状態情報を収集できる。

次に、本構成の下で制御装置ｃｔｌが監視装置の起動と終了を制御する様子を、図９を用いて説明する。便宜のため、マイコンのポートの初期論理をローとする。

まず、起動の手順を示す。時刻ｔ０に、電源ｐ０及び電源手段ｐ１〜ｐ３はオフしている。初め、時刻ｔ１に電源ｐ０をオンし、マイコンｔｍを起動する。次に時刻ｔ２にマイコンｔｍがポートをハイにすることにより電源手段ｐ１がオンし、マイコンｍ１が起動する。時刻ｔ３に、マイコンｍ１がポートをハイにすると、電源手段ｐ２がオンし、マイコンｍ２が起動する。時刻ｔ４に、マイコンｍ２がポートをハイにすると、電源手段ｐ３がオンし、マイコンｍ３が起動し、全てのマイコン及び周辺回路が起動状態になり、先述した電池状態の検出や伝送が可能となる。

次に、終了の手順を示す。時刻ｔ５に、マイコンｔｍがポートをローにすると、まず電源手段ｐ１がオフする。すると、マイコンｍ１のポートがオフになって電源手段ｐ２がオフし、更に連鎖的に電源手段ｐ３がオフする。その後、時刻ｔ６に電源ｐ０をオフする。これで初期時刻ｔ０の状態に戻る。

以上に示した本実施例の蓄電装置によると、複数の部分組電池であるバッテリモジュールを直列接続した高圧な組電池の状態を、各絶縁箇所でバッテリモジュールの定格電圧の半分を絶縁した監視装置を組み合わせることで検出できる。

更に、電位の隣接する２つの監視装置間は２つの絶縁手段を介して接続するため、１つの絶縁手段が絶縁手段として機能しなくなった場合でも、もう１つの絶縁手段でマイコン間の絶縁を維持でき、絶縁不能の連鎖を防止できるため、高信頼である。

また、制御装置から全ての監視装置の電源オン・オフを制御できるため、監視装置を利用しない時には監視装置へ給電するバッテリモジュールの消耗を極力抑えられる。

また、監視装置間を繋ぐハーネスの断線で電源制御用の信号を送達できない監視装置は自動的に電源オフするため、バッテリモジュールの過放電を回避できる。

本実施例ではバッテリモジュール３つ直列した組電池と３つの監視装置で蓄電装置を構成したが、バッテリモジュールを更に増設した場合に適用することも可能である。この場合、更に高電位のバッテリモジュールに繋がる監視装置を、監視装置ｍｏ３の絶縁手段ｉｓ３２，ｉｓ３３及び通信回路ｃ３２に接続すれば、監視装置ｍｏ１と監視装置ｍｏ２との関係や、監視装置ｍｏ２と監視装置ｍｏ３との関係と同様に扱える。

本発明に係る蓄電装置制御システムの一実施例を示す図である。 図１の制御装置がバッテリモジュールの状態を取得するための通信の様子を表す図である。 図１の制御装置にあるリレーを操作した時の各電源手段と遮断器の状態変化を表す図である。 本発明に係る蓄電装置制御システムの他の実施例を示す図である。 本発明に係る蓄電装置制御システムを利用した鉄道車両の動力装置の一実施例を示す図である。 本発明に係る蓄電装置制御システムの他の実施例を示す図である。 図６に示す電源手段の一実施例を示す図である。 図６に示す制御装置がバッテリモジュールの状態情報を取得するための通信の様子を示す図である。 図６に示す監視装置を起動及び終了させる手順を示す図である。

符号の説明

ｌｄ 負荷
ｃｔｌ，ｃｔｌ′ 制御装置
ｂ 組電池
ｂ１，ｂ２，ｂ３ バッテリモジュール
ｇｎｄ 基準電位
ｂｒ 遮断器
ｃｃ１，ｃｃ２，ｃｃ３ 電圧センサ
ｍｏ１，ｍｏ２，ｍｏ３，ｍｏ１′，ｍｏ２′，ｍｏ３′ 監視装置
ｐ１，ｐ２，ｐ３ 電源手段
ｒ１，ｒ２，ｒ３ 接点
ｉｃ１，ｉｃ２，ｉｃ３ 電源素子
ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｔｍ マイコン
ｒｃ１，ｒｃ２，ｒｃ３ 電源回路
ｉｓ１，ｉｓ２，ｉｓ３ 絶縁手段
ｃ１１，ｃ１２，ｃ２１，ｃ２２，ｃ３１，ｃ３２，ｔｃｂ，ｔｃｉ 通信回路
ｐｃｉ１，ｐｃｉ２，ｐｃｉ３ 電源指令入力端子
ｐｃｏ１，ｐｃｏ２，ｐｃｏ３ 電源指令出力端子
ｐａ１，ｐａ２，ｐａ３，ｐｉ１，ｐｉ２，ｐｉ３ 電源入力端子
ｂｒｃ 遮断制御装置
ｍｔｕ，ｍ１ｕ，ｍ２ｕ，ｍ３ｕ，ｍ２ｄ，ｍ１ｄ，ｍｔｄ 処理
ｈｄ３ ヘッダ
ｃｄ３ 制御データ
ｓｄ３ 状態情報
ｄｆ１，ｄｆ２，ｄｆ３，ｄｎ１，ｄｎ２，ｄｎ３ 遅延
ｄｆｂ 先行時間
ｄｎｂ 待ち時間
ｐｏ１，ｐｏ２，ｐｏ３ 電源出力端子

Claims (22)

1. 複数の蓄電池からなる部分組電池が複数直列に接続された組電池と、
   前記複数の部分組電池を監視し、各々が直列に接続された複数の監視装置と、
   前記組電池の充放電を制御する制御装置と、
   前記制御装置から前記制御装置に隣接する監視装置へ情報を伝送する通信路と、を有し、
   前記複数の監視装置の各々は、
   前記複数の部分組電池の状態に基づいて充放電制御情報を生成する複数の処理手段と、
   電気エネルギーを受電でき、電源指令を受けた場合に給電し、電源指令を受けない場合に給電出力を停止する電源手段と、
   前記制御装置側に隣接して配置された監視装置または隣接する前記制御装置と通信を行うため第１の通信手段と、
   他方側に隣接して配置された監視装置と通信を行うため第２の通信手段と、
   前記処理手段と前記第２の通信手段間に配置され、前記部分組電池の電圧以上の耐圧で絶縁する絶縁手段と、を有し、
   前記監視装置は、
   前記制御装置と他の監視装置を介して接続される場合には、前記制御装置側に隣接する監視装置の前記電源手段の給電出力に連動する前記電源指令に基づき、前記電源手段の給電のオン／オフを切替え、
   前記制御装置と隣接する場合には、隣接する前記制御装置から入力される前記電源指令に基づき、前記電源手段の給電のオン／オフを切替えることを特徴とする蓄電装置制御システム。
2. 請求項１記載の蓄電装置制御システムにおいて、
   前記複数の監視装置の各々は、
   前記制御装置側に隣接して配置された監視装置または隣接する前記制御装置から前記電源手段に印加する電源指令を受け取る電源指令入力端子と、
   前記電源手段から給電がある場合に前記他方側に隣接して配置された監視装置へ電源指令を出力し、前記電源手段から給電が無い場合に前記他方側に隣接して配置された監視装置へ電源指令を出力しない電源指令出力端子と、
   前記電源手段から電源指令を受給でき、且つ前記電源手段と前記電源指令出力端子間に配置され、前記部分組電池の電圧以上の耐圧で絶縁する電源路絶縁手段と、を有する蓄電装置制御システム。
3. 請求項２記載の蓄電装置制御システムにおいて、
   前記第２の通信手段へは、前記他方側に隣接して配置された監視装置の電源手段から給電される蓄電装置制御システム。
4. 複数の蓄電池からなる部分組電池が複数直列に接続された組電池と、
   前記複数の部分組電池を監視し、各々が直列に接続された複数の監視装置と、
   前記組電池の充放電を制御する制御装置と、
   前記制御装置から前記制御装置に隣接する監視装置へ情報を伝送する通信路と、を有し、
   前記複数の監視装置の各々は、
   前記複数の部分組電池の状態に基づいて充放電制御情報を生成する複数の処理手段と、
   電気エネルギーを受電でき、電源指令を受けた場合に給電し、電源指令を受けない場合に給電出力を停止する電源手段と、
   前記制御装置側に隣接して配置された監視装置または隣接する前記制御装置と通信を行うため第１の通信手段と、
   他方側に隣接して配置された監視装置と通信を行うため第２の通信手段と、
   前記処理手段と前記第１の通信手段間に配置され、前記部分組電池の電圧以上の耐圧で絶縁する絶縁手段と、を有し、
   前記監視装置は、
   前記制御装置と他の監視装置を介して接続される場合には、前記制御装置側に隣接する監視装置の前記電源手段の給電出力に連動する前記電源指令に基づき、前記電源手段の給電のオン／オフを切替え、
   前記制御装置と隣接する場合には、隣接する前記制御装置から入力される前記電源指令に基づき、前記電源手段の給電のオン／オフを切替えることを特徴とする蓄電装置制御システム。
5. 請求項４記載の蓄電装置制御システムにおいて、
   前記複数の監視装置の各々は、
   前記制御装置側に隣接して配置された監視装置または隣接する前記制御装置から前記電
   源手段に印加する電源指令を受け取る電源入力端子と、
   前記電源入力手段から電源指令を受給でき、且つ前記電源入力端子と前記電源手段間に
   配置され、前記部分組電池の電圧以上の耐圧で絶縁する電源路絶縁手段と、
   前記電源手段から給電がある場合に前記他方側に隣接して配置された監視装置へ電源指令を出力し、前記電源手段から給電が無い場合に前記他方側に隣接して配置された監視装置へ電源指令を出力しない電源指令出力端子と、
   を有する蓄電装置制御システム。
6. 請求項４記載の蓄電装置制御システムにおいて、
   前記第１の通信手段へは、前記制御装置側に隣接して配置された監視装置または隣接する前記制御装置から給電される蓄電装置制御システム。
7. 請求項４記載の蓄電装置制御システムにおいて、
   前記第１の通信手段へは、前記電源入力端子から給電される蓄電装置制御システム。
8. 複数の蓄電池からなる部分組電池と接続され、前記部分組電池を監視し、他の監視装置と直列に接続される監視装置において、
   前記直列に接続された複数の監視装置の一端は、前記部分組電池の充放電を制御する制御装置と接続され、
   前記監視装置は、
   前記部分組電池の状態に基づいて充放電制御情報を生成する処理手段と、
   電気エネルギーを受電でき、電源指令を受けた場合に給電し、電源指令を受けない場合に給電出力を停止する電源手段と、
   前記制御装置側に隣接して配置された監視装置または隣接する前記制御装置と通信を行うため第１の通信手段と、
   他方側に隣接して配置された監視装置と通信を行うため第２の通信手段と、
   前記処理手段と前記第２の通信手段間に配置され、前記部分組電池の電圧以上の耐圧で絶縁する絶縁手段と、を有し、
   前記制御装置と他の監視装置を介して接続される場合には、前記制御装置側に隣接する監視装置の前記電源手段の給電出力に連動する前記電源指令に基づき、前記電源手段の給電のオン／オフを切替え、
   前記制御装置と隣接する場合には、隣接する前記制御装置から入力される前記電源指令に基づき、前記電源手段の給電のオン／オフを切替えることを特徴とする監視装置。
9. 請求項８記載の監視装置において、
   前記制御装置側に隣接して配置された監視装置または隣接する前記制御装置から前記電源手段に印加する電源指令を受け取る電源指令入力端子と、
   前記電源手段から給電がある場合に前記他方側に隣接して配置された監視装置へ電源指令を出力し、前記電源手段から給電が無い場合に前記他方側に隣接して配置された監視装置へ電源指令を出力しない電源指令出力端子と、
   前記電源手段から電源指令を受給でき、且つ前記電源手段と前記電源指令出力端子間に配置され、前記部分組電池の電圧以上の耐圧で絶縁する電源路絶縁手段と、を有する監視装置。
10. 請求項９記載の監視装置において、
    前記第２の通信手段へは、前記他方側に隣接して配置された監視装置の電源手段から給電される監視装置。
11. 複数の蓄電池からなる部分組電池と接続され、前記部分組電池を監視し、直列に接続される他の監視装置と接続可能な監視装置において、
    前記直列に接続された複数の監視装置の一端は、前記部分組電池の充放電を制御する制御装置と接続され、
    前記監視装置は、
    前記部分組電池の状態に基づいて充放電制御情報を生成する処理手段と、
    電気エネルギーを受電でき、電源指令を受けた場合に給電し、電源指令を受けない場合に給電出力を停止する電源手段と、
    前記制御装置側に隣接して配置された監視装置または隣接する前記制御装置と通信を行うため第１の通信手段と、
    他方側に隣接して配置された監視装置と通信を行うため第２の通信手段と、
    前記処理手段と前記第１の通信手段間に配置され、前記部分組電池の電圧以上の耐圧で絶縁する絶縁手段と、を有し、
    前記制御装置と他の監視装置を介して接続される場合には、前記制御装置側に隣接する監視装置の前記電源手段の給電出力に連動する前記電源指令に基づき、前記電源手段の給電のオン／オフを切替え、
    前記制御装置と隣接する場合には、隣接する前記制御装置から入力される前記電源指令に基づき、前記電源手段の給電のオン／オフを切替えることを特徴とする監視装置。
12. 請求項１１記載の監視装置において、
    前記制御装置側に隣接して配置された監視装置または隣接する前記制御装置から前記電源手段に印加する電源指令を受け取る電源入力端子と、
    前記電源入力手段から電源指令を受給でき、且つ前記電源入力端子と前記電源手段間に配置され、前記部分組電池の電圧以上の耐圧で絶縁する電源路絶縁手段と、
    前記電源手段から給電がある場合に前記他方側に隣接して配置された監視装置へ電源指令を出力し、前記電源手段から給電が無い場合に前記他方側に隣接して配置された監視装置へ電源指令を出力しない電源指令出力端子と、
    を有する監視装置。
13. 請求項１１記載の監視装置において、
    前記第１の通信手段へは、前記制御装置側に隣接して配置された監視装置または隣接する前記制御装置から給電される監視装置。
14. 請求項１２記載の監視装置において、
    前記第１の通信手段へは、前記電源入力端子から給電される監視装置。
15. 複数の蓄電池からなる部分組電池が複数直列に接続された組電池と、
    複数の部分組電池を監視し、各々が直列に接続された複数の監視装置と、
    前記組電池の充放電を制御する制御装置と、を有し、
    前記複数の監視装置の一端は、前記制御装置と接続され、
    前記複数の監視装置の各々は、
    前記複数の部分組電池の状態に基づいて充放電制御情報を生成する複数の処理手段と、
    前記制御装置側に隣接して配置された監視装置または隣接する前記制御装置と通信を行
    うため第１の通信手段と、
    他方側に隣接して配置された監視装置と通信を行うため第２の通信手段と、
    電気エネルギーを受電でき、電源指令を受けた場合に給電し、電源指令を受けない場合に給電出力を停止する電源手段と、
    前記処理手段と前記第１の通信手段及び前記第２の通信手段間に配置され、前記部分組
    電池の電圧を絶縁する絶縁手段と、を有し、
    前記複数の監視装置の各々は、
    前記制御装置と他の監視装置を介して接続される場合には、前記制御装置側に隣接する監視装置の前記電源手段の給電出力を条件とする前記電源指令に基づき、前記電源手段の給電のオン／オフを切替え、
    前記制御装置と隣接する場合には、隣接する前記制御装置の電源手段の給電出力を条件とする前記電源指令に基づき、前記電源手段の給電のオン／オフを切替えることを特徴とする蓄電装置制御システム。
16. 請求項１５記載の蓄電装置制御システムにおいて、
    前記監視装置は、１つの前記部分組電池に１つ有する蓄電装置制御システム。
17. 請求項１５記載の蓄電装置制御システムにおいて、
    前記絶縁手段は、前記部分組電池の電圧以上の絶縁耐圧を有する蓄電装置制御システム。
18. 請求項１５記載の蓄電装置制御システムにおいて、
    前記監視装置は、
    前記部分組電池の電圧を分圧する分圧手段と、
    前記部分組電池と接続し、前記部分組電池の状態を検知するセンサと、
    前記センサと絶縁された信号線で接続して前記センサの出力を受信し、且つ前記分圧手段により基準電位が決まる処理手段と、
    を有することを特徴とする蓄電装置制御システム。
19. 請求項１５記載の蓄電装置制御システムにおいて、
    前記監視装置は、前記部分組電池の電圧を電源電圧に変換する電源手段を有する蓄電装置制御システム。
20. 請求項１９記載の蓄電装置制御システムにおいて、
    前記電源手段は、他の前記監視装置の電源手段から絶縁手段を介して電力が供給されたときに、接続された前記部分組電池の電圧を電源電圧に変換する蓄電装置制御システム。
21. 請求項１８記載の蓄電装置制御システムにおいて、
    前記分圧手段は、前記部分組電池の両極に接続して負極電位より高く、正極電位よりも
    低い中間電位となるように複数の抵抗を直列接続された組抵抗で構成され、
    前記処理手段の基準電位が前記中間電位である蓄電装置制御システム。
22. 請求項１乃至７のいずれか１項、又は請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の蓄電装置制御システムを有する鉄道車両。

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