JP2005283516A

JP2005283516A - 二次電池モニタシステム

Info

Publication number: JP2005283516A
Application number: JP2004101499A
Authority: JP
Inventors: Fujio Kurokawa; 不二雄黒川; Toshiyuki Mori; 俊之森
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】
電話交換局等に設けられる緊急時のための、多数の二次電池モジュールの動作状態を、簡素化されたケーブル接続によりモニタする。
【解決手段】
二次電池モジュール１１（ｘ）の端子から供給される電力により動作し、二次電池モジュールの正負端子間電圧値を取得するＡ／Ｄコンバータ１１１と、通信ケーブルから供給される電力により動作し、Ａ／Ｄコンバータ１１１が取得した前記正負端子間電圧の値と二次電池モジュールに割り当てられたＩＤとからなる二次電池モジュール情報を前記通信ケーブルを介して所定のホスト装置１２に送信する通信回路１１２とからなるモニタ端末回路、および、通信回路１１２にケーブルを介して二次電池モジュール情報の送信要求を発行するとともに、当該ケーブルを介して二次電池モジュール情報を受信するホスト装置１２からなることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、電話交換局等に設けられる緊急時のための、多数の二次電池モジュールの動作状態を、簡素化されたケーブル接続によりモニタできる二次電池モニタシステムに関する。

電話交換局等に設けられる緊急時用の電源システムでは、図１の機能ブロック図に示すように、二次電池ユニットＵを構成する複数の二次電池モジュールＣＭ１〜ＣＭ１２は、太実線で示す電源ラインＥＬにより直・並列接続されている。

この種の緊急時用の電源システムにおける二次電池ユニットＵは、停電時に、電話回線が不通となることを防止する目的のほか、電話局設備における照明用電力、各種電子機器駆動電力として使用される。

図３の実構成図にも示すように、二次電池ユニットＵは、ＣＭ１〜ＣＭ３の第１の直列接続セット，ＣＭ４〜ＣＭ６の第２の直列接続セット，ＣＭ７〜ＣＭ９の第３の直列接続セット，ＣＭ１０〜ＣＭ１２の第４の直列接続セットが並列接続されて構成されている。

二次電池ユニットＵには、ホスト装置９０と、二次電池ユニットＵに設けられた電池チェック回路９１と、二次電池モジュールＣＭ１〜ＣＭ１２の正負端子間にそれぞれ接続された細実線で示したチェック用ラインＣＬとからなる二次電池モニタシステム９が付帯している。

図２に示すように、電池チェック回路９１は、二次電池モジュールＣＭ１〜ＣＭ１２の端子電圧を測定する１２個の差動増幅器９１１と、各差動増幅器９１１からの出力電圧を選択する選択回路９１２と、選択回路９１２が選択した差動増幅器９１１のアナログ出力をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路９１３と、選択回路９１２，Ａ／Ｄ変換回路９１３を制御する制御回路９１４とを備えている。

図１のホスト装置９０は、所定時間ごとに電池チェック回路９１にチェック開始要求を発行し、これに応じて、電池チェック回路９１は、たとえば、二次電池モジュールＣＭ１〜ＣＭ１２の正負端子間電圧が所定レベル内にあるか否かをチェックすることができる。

ホスト装置９０では、二次電池モジュールＣＭ１〜ＣＭ１２の何れかが、異常に低い電圧値を呈していることを検出したときは、たとえば図示しないディスプレイに警告表示を行うことができる。

ところが、図１，図２に示した二次電池モニタシステム９では、図３の実構成図（電源ラインをプレートＰで示す）に示すようにチェック用ラインＣＬの本数が多数となるため配線が煩雑となるし、メンテナンスにも手間がかかるという問題がある。

本発明は、電話交換局等に設けられる緊急時用の、多数の二次電池モジュールの動作状態を、簡素化されたケーブル接続によりモニタできる二次電池モニタシステムを提供することを目的とする。

本発明の二次電池モニタシステムは、複数の二次電池モジュールが直列および／または並列に接続されて構成された二次電池ユニットの、前記各二次電池モジュールの正負端子間電圧をモニタするものであって、前記二次電池モジュールの端子から供給される電力により動作し、前記二次電池モジュールの前記正負端子間電圧の値を取得するＡ／Ｄコンバータと、通信ケーブルから供給される電力により動作し、前記Ａ／Ｄコンバータが取得した前記正負端子間電圧の値と二次電池モジュールに割り当てられたＩＤとからなる二次電池モジュール情報を前記通信ケーブルを介して所定のホスト装置に送信する通信回路とからなるモニタ端末回路、および、前記通信回路に前記通信ケーブルを介して二次電池モジュール情報の送信要求を発行するとともに、当該通信ケーブルを介して前記通信回路から前記二次電池モジュール情報を受信する前記ホスト装置からなることを特徴とする。

本発明の二次電池モニタシステムは、電話回線の停電時のバックアップ用二次電池ユニットに適用でき、また電話局設備や病院設備等における照明用電力、各種電気・電子機器駆動電力として使用される。

本発明の二次電池モニタシステムでは、前記ホスト装置は、受信した前記二次電池モジュール情報から、不良な二次電池モジュール（充電容量が低下した二次電池モジュール等）を検出することができる。これにより、当該二次電池モジュールの交換、あるいは二次電池ユニットの交換を速やかに行うことができる。

本発明の二次電池モニタシステムにおいては、前記モニタ端末回路は、前記二次電池モジュールの電圧を昇圧または降圧して前記Ａ／Ｄコンバータを駆動する電源回路を備えることができる。

本発明の二次電池モニタシステムでは、二次電池モジュールの電圧の検出を、当該二次電池モジュールごとに設けたモニタ端末回路により行い、二次電池モジュール情報を通信ケーブルによりホスト装置に送信するので、ケーブル配線が簡素化され二次電池モジュールの管理が容易となる。

図４は本発明の二次電池モニタシステムの一実施形態を示す説明図である。図４において、モニタ対象となる二次電池ユニットＵは、停電等の緊急時に使用されるもので、複数の二次電池モジュールＣＭ１〜ＣＭ１２からなる。二次電池モジュールＣＭ１〜ＣＭ１２は、太実線で示す電源ラインＥＬにより直列／並列接続されている。

二次電池ユニットＵは、図３に示した従来のシステムにおけると同様、ＣＭ１〜ＣＭ３の第１の二次電池モジュール直列接続セット，ＣＭ４〜ＣＭ６の第２の二次電池モジュール直列接続セット，ＣＭ７〜ＣＭ９の第３の二次電池モジュール直列接続セット，ＣＭ１０〜ＣＭ１２の第４の二次電池モジュール直列接続セットが並列接続されて構成されている。

二次電池モニタシステム１は、二次電池モジュールＣＭ１，ＣＭ２，・・・，ＣＭ１２ごとにそれぞれ設けられるもので、モニタ端末回路（符号１１（１），１１（２），・・・，１１（１２）で示す）と、ホスト装置１２と、二次電池モジュール情報受信回路１３とを備えている。モニタ端末回路１１（１），１１（２），・・・，１１（１２）はそれぞれ２つの端子を備えており、これらの端子が二次電池モジュールＣＭ１，ＣＭ２，・・・，ＣＭ１２の正負端子にそれぞれ接続されている。

モニタ端末回路１１（ｘ）（ｘ＝１，２，・・・，１２：以下同様）は、バス１００に接続された通信ラインＣＣ（バス１００と通信ラインＣＣとが本発明の通信ケーブルを構成する）により二次電池モジュール情報受信回路１３に接続されており、二次電池モジュール情報受信回路１３はホスト装置１２に接続されている。

モニタ端末回路１１（ｘ）は、図５に示すように、Ａ／Ｄコンバータ１１１と、通信回路１１２とを備えている。Ａ／Ｄコンバータ１１１は二次電池モジュールＣＭｘからの電力により駆動され、通信回路１１２は、バス１００からの電力により駆動される。

Ａ／Ｄコンバータ１１１は電池モジュールＣＭｘの端子電圧Ｖ（ｘ）（アナログ値）をデジタル値Ｄ（ｘ）に変換する。このデジタル値Ｄ（ｘ）を示す信号値は、二次電池モジュールの正負端子間電圧を示す。通信回路１１２は所定の規格（たとえば、ＲＳ２３２，ＲＳ４８５等）に準拠したインタフェースを備えており、予めセットされている電池モジュールのＩＤ（ｘ）とともに、電圧情報（デジタル値Ｄ（ｘ））を二次電池モジュール情報Ｉｎｆ（ｘ）として二次電池モジュール情報受信回路１３に送信することができる。

ホスト装置１２は、二次電池モジュール情報受信回路１３を介して二次電池モジュール情報Ｉｎｆ（ｘ）を受信することができる。図６に示すように、ホスト装置１２は、ＣＰＵ１２１と、記憶装置１２２（ここでは、ＲＯＭ１２２１とＲＡＭ１２２２とからなる）と、通信回路１２３と、ディスプレイ１２４とを含んでいる。

ＣＰＵ１２１は、ＲＯＭ１２２１またはＲＡＭ１２２２に格納されたモニタプログラムを実行することができる。モニタプログラムは、通信回路１２３により取得した二次電池モジュール情報Ｉｎｆ（ｘ）について所定条件を満たしているか否かの判定を行い、判定結果に応じて所定の処理を行う。たとえば、Ｉｎｆ（ｘ）を構成する電圧情報（デジタル値Ｄ（ｘ））が所定値以下である場合には、所定の処理、たとえば、該当するＩＤ（ｘ）を持つ二次電池モジュールについてディスプレイ１２４による警告表示を行うことができる。

記憶装置１２２は、ＲＯＭ１２２１，ＲＡＭ１２２２に加え、さらにハードディスク等の磁気記録媒体を含むことができる。通信回路１２３は二次電池モジュール情報受信回路１３から二次電池モジュール情報を受信することができる。なお、二次電池モニタシステム１では、二次電池モジュール情報受信回路１３を設けずに、通信回路１２３がモニタ端末回路１１（ｘ）から二次電池モジュール情報Ｉｎｆ（ｘ）を受信するようにもできる。ディスプレイ１２４には、二次電池モジュールＣＭｘが不良である場合の警告表示、あるいは電池モジュールＣＭｘは正常である旨の表示を行うことができる。

なお、本発明では、二次電池ユニットＵを構成する電池モジュールの個数や接続態様は図４に限定されず、たとえばホスト装置１２が、複数の二次電池ユニットＵをモニタするように構成してもよい。

以下、図４〜図６により説明した二次電池モニタシステムの動作を、図７〜図９のフローチャートにより説明する。
図７のフローチャートに示すように、ホスト装置１２が二次電池モジュール情報Ｉｎｆ（ｘ）の取得処理を開始すると、まずｘがゼロにセットされる（Ｓ１０１：ｘ＝０とする）。次に、ｘをインクリメントし（Ｓ１０２：ｘ＝１とし）、二次電池モジュールＣＭ１に対し二次電池モジュール情報の送信を要求する（Ｓ１０３）。

ホスト装置１２は、二次電池モジュール情報を受信するまで待機し（Ｓ１０４）、二次電池モジュール情報を受信すると、これを所定記憶部（たとえば、図６のＲＡＭ１２２２）に格納する（Ｓ１０５）。つぎにｘが所定の値ｍａｘ（図４〜図６の例ではｍａｘ＝１２）を超えたか否かを判断する（Ｓ１０６）。ｘ＝１のときには、処理をＳ１０２に戻し、ｘをインクリメントし（ｘ＝２とし）てＳ１０３〜Ｓ１０６の処理を繰り返し、ｘの値を「１２」にまで増加させる。
ｘ＝１３となったときは、ｘ＞ｍａｘとなるので、Ｓ１０６では処理をＩｎｆ（ｘ）の解析プロセスに渡し（Ｓ１０７）、Ｉｎｆ（ｘ）の取得処理を終了する。

一方、図８のフローチャートに示すように、モニタ端末回路１１（ｘ）の通信回路１１２は、ホスト装置１２から二次電池モジュール情報受信回路１３を介して二次電池モジュール情報Ｉｎｆ（ｘ）の送信要求を受信すると（Ｓ２０１）、Ａ／Ｄコンバータ１１１に端子間電圧Ｖ（ｘ）の検出を指示する（Ｓ２０３）。

ここで、通信回路１１２はＡ／Ｄコンバータ１１１から、端子間電圧Ｖ（ｘ）の検出値（デジタルデータＤ（ｘ））を受け取ったとき（Ｓ２０３の「ＹＥＳ」）は、二次電池モジュール情報受信回路１３を介してホスト装置１２に、Ｄ（ｘ）と二次電池モジュールＣＭｘのＩＤ（ｘ）とを二次電池モジュール情報Ｉｎｆ（ｘ）として送信する（Ｓ２０４）が、検出値（デジタルデータＤ（ｘ））を受け取らないとき（Ｓ２０３の「ＮＯ」）は、ＩＤ（ｘ）のみを二次電池モジュール情報Ｉｎｆ（ｘ）として送信する（Ｓ２０５）。

ホスト装置１２が、モニタ端末回路１１（ｘ）の通信回路１１２から、二次電池モジュール情報Ｉｎｆ（ｘ）を取得した後の解析プロセスを図９により説明する。二次電池モジュール情報Ｉｎｆ（ｘ）の解析プロセスが開始されると、まず、ｘがゼロにセットされる（Ｓ３０１：ｘ＝０とする）。次に、ｘをインクリメントし（Ｓ３０２：ｘ＝１とし）、二次電池モジュールＣＭ１の電圧データＤ（１）を記憶装置（図６のＲＡＭ１２２２）から読み出す（Ｓ３０３）。次に、電圧データＤ（１）が示す電圧Ｖｄ（１）が、所定の上限電圧値（Ｖｄｍａｘ）以下か否か（Ｖｄ（１）≦Ｖｄｍａｘ）をチェックする（Ｓ３０４）。

Ｖｄ（１）＞Ｖｄｍａｘのとき（Ｓ３０４の「ＮＯ」）は警告を出力し（Ｓ３０６）、Ｖｄ（１）≦Ｖｄｍａｘのとき（Ｓ３０４の「ＹＥＳ」）は処理をＳ３０５に渡す。Ｓ３０５では、電圧データＤ（１）が示す電圧Ｖｄ（１）が、所定の下限電圧値（Ｖｄｍｉｎ）以上か否か（Ｖｄ（１）≦Ｖｄｍａｘ）をチェックする。Ｖｄ（１）＜Ｖｄｍｉｎのとき（Ｓ３０５の「ＮＯ」）は警告を出力し（Ｓ３０６）、Ｖｄ（１）≧Ｖｄｍｉｎのとき（Ｓ３０５の「ＹＥＳ」）は、ｘが所定の値ｍａｘ（図４〜図６の例ではｍａｘ＝１２）を超えたか否かを判断する（Ｓ３０７）。ｘ＝１のときには、処理をＳ３０２に戻し、ｘをインクリメントし（ｘ＝２とし）てＳ３０３〜Ｓ３０７の処理を繰り返し、ｘの値を「１２」にまで増加させる。

ｘ＝１３となったときは、ｘ＞ｍａｘとなるので、Ｓ３０７では処理を二次電池モジュール情報Ｉｎｆ（ｘ）の解析プロセスを終了する。
Ｓ３０６での警告出力は、ディスプレイ（図６の符号１２４参照）による画像出力、あるいは他の機器への通信出力により実現することができる。

従来の二次電池モジュールのモニタシステムを示すブロック図である。従来の二次電池モジュールのモニタシステムにおける電池チェック回路を示す図である。従来の二次電池モジュールのユニットＵの実構成図である。本発明の二次電池モニタシステムの実施形態を示す説明図である。図４の二次電池モニタシステムで使用されるモニタ端末回路を詳細に示すブロック図である。図４の二次電池モニタシステムで使用されるホスト装置を詳細に示すブロック図である。図４の二次電池モニタシステムのホスト装置による電源情報の取得処理を示すフローチャートである。図４の二次電池モニタシステムのモニタ端末装置における処理を示すフローチャートである。図４の二次電池モニタシステムのホスト装置による電源情報の解析プロセスを示すフローチャートである。

符号の説明

１１（ｘ）（ｘ＝１，２，・・・，１２）モニタ端末回路
１２ホスト装置
１３二次電池モジュール情報受信回路
１００バス
１１１Ａ／Ｄコンバータ
１１２，１２３通信回路
１２１ＣＰＵ
１２２記憶装置
１２４ディスプレイ
１２２１ＲＯＭ
１２２２ＲＡＭ
ＣＣ通信ライン
ＣＭｘ（ｘ＝１，２，・・・，１２）二次電池モジュール
Ｄ（ｘ）デジタル値
ＥＬ電源ライン
Ｕ二次電池ユニット

Claims

複数の二次電池モジュールが直列および／または並列に接続されて構成された二次電池ユニットの、前記各二次電池モジュールの正負端子間電圧をモニタする二次電池モニタシステムであって、
前記二次電池モジュールの端子から供給される電力により動作し、前記二次電池モジュールの前記正負端子間電圧の値を取得するＡ／Ｄコンバータと、
通信ケーブルから供給される電力により動作し、前記Ａ／Ｄコンバータが取得した前記正負端子間電圧の値と二次電池モジュールに割り当てられたＩＤとからなる二次電池モジュール情報を前記通信ケーブルを介して所定のホスト装置に送信する通信回路と、
からなるモニタ端末回路、および、
前記通信回路に前記通信ケーブルを介して二次電池モジュール情報の送信要求を発行するとともに、当該通信ケーブルを介して前記通信回路から前記二次電池モジュール情報を受信する前記ホスト装置、
を備えたことを特徴とする二次電池モニタシステム。
前記ホスト装置は、受信した前記二次電池モジュール情報から不良な二次電池モジュールを検出することを特徴とする請求項１に記載の二次電池モニタシステム。
前記モニタ端末回路は、前記二次電池モジュールの電圧を昇圧または降圧して前記Ａ／Ｄコンバータを駆動する電源回路を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の二次電池モニタシステム。