JP2009089453A - 電池監視回路および電池制御システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも2つ以上の素電池からなり、正負の出力端子を有する組電池と、前記素電池の電圧をそれぞれ検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路によって検出された電圧検出信号を電力線通信信号に変調し、変調した電力線通信信号を前記正負の出力端子間に重畳して出力する電力線通信回路とを備える。
【選択図】図1
Description
この特許文献1の発明によれば、太陽電池101と蓄電池103による電力蓄電手段とを組み合わせたようなシステムでも、電源系統102の電力を監視しながら、蓄電池103からの放電電力を制御するため、蓄電池103に蓄電された電力を電源系統102に売電したりすることなく、負荷電力のピークを低減することができる。特許文献1のように蓄電手段を有する分散型電源システムは、逆潮流電力を制御可能であるため有用である。
リチウムイオン二次電池は、過充電および過放電に対する素電池の保護が必要であり、素電池の電圧が電池特性によって決まる所定電圧を超過した場合充電を禁止し、所定電圧を下回った場合放電を禁止するという電圧監視機能が必要である。そのような監視システムの一例として、特許文献2がある。特許文献2は、電池1個ごとに、電池の電力測定、内部抵抗測定、充電回数測定を行うヘルス・メータと電力線搬送モデムをモジュールとして一体化し、各モジュールの電池を直列に接続し、上記電池のヘルス・メータにより検出された各電池の健康状態を表す電池情報を、電力線搬送通信機能を用いて処理し、直列に接続された電池の1個ずつの健康状態を集中して管理する電池の集中管理システムである。
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、全素電池の電圧をより低コストで監視できる電池監視回路および電池制御システムを提供することを目的とする。
これにより、複数の素電池の電圧情報を、一つの電力線通信回路を用いて組電池の出力端子から電力線通信により外部に出力することができるので、通信用の配線を必要とせず多数の素電池の過充電状態および過放電状態をモニタすることができる。
これにより、より少ない部品で回路を構成することができ、低コスト化を図ることができる。
これにより、一つの組電池単位で過充電を二重に保護することができ、外部からの充電継続を完全に禁止することができるので、安全性の高い組電池を提供することができる。
これにより、素電池の過充電または過放電を禁止することができる。
これにより、組電池と制御回路を電力線通信により通信することがができるので、通信用の配線を用いず多数の素電池の過充電状態および過放電状態を制御することができる。
変調方式としては、OFDM方式(直交周波数分割多重方式)やSS方式(スペクトラム拡散変調方式)などを用いることができるが、ここでは、周波数利用効率が高くより高速伝送に適しているOFDM方式を用いた。電力線通信回路8から出力される信号には、どの素電池かを識別する識別番号と、それに対応する素電池の電圧値の情報を含ませておくとよい。
このような電池監視回路8を組電池1に接続することにより、複数の素電池2の電圧値情報を組電池1の出力端子3、4を介した電力線通信により外部に送出することができる。従って、通信のための追加の配線を必要とせず、多数の素電池2を有するシステムにおいても簡便に全素電池の電圧監視を行うことのできる、信頼性の高い組電池を提供することができる。しかも電力線通信回路8から出力される信号には、どの素電池かを識別する識別番号を含ませることにより、電圧異常を発生した素電池を特定することができる。
電圧検出回路7は、過充電基準電圧源(図示しない)を備え、各素電池2の電圧を電圧比較器75にて過充電基準電圧と比較する。電圧検出回路7は、どれか一つの素電池2が過充電基準電圧を超過した場合に過充電検出信号76を信号処理部85に出力する。同様に、各素電池2の電圧を電圧比較器75にて過放電基準電圧源と比較し、どれか一つの素電池2が過放電基準電圧を下回った場合に過放電検出信号77を信号処理部85に出力する。さらに、過充電検出信号76および過放電検出信号77に加えて、どの素電池にて異常が検出されたかを識別する識別番号情報を伝えるための識別信号78を含ませておくとよい。
信号処理部85は、信号77または77の情報を変調してDA変換器82に送り、図2と同様にアナログ信号処理部83、カプラ84を介して出力端子3、4に出力する。図3の電圧検出回路7を用いる場合は、電力線通信信号には素電池2の電圧値自体の情報は含まれず、代わりに過充電または過放電検出がされたかどうかの情報が含まれることになる。図3の構成とすることにより、電池監視回路5の使用部品を減らし、より低コスト化を図ることができる。
図5の場合、複数の組電池1を接続しているので、電力線通信ラインにおいて、複数のモデムが同時にデータを送った場合にライン上で信号が衝突しないための接続方式として、無線LANで用いられているのと同様のCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)方式を用いている。これにより、モデムは通信開始前に通信ライン上の他のモデムからの通信の有無を調査し、各モデムがランダムな時間待ってからデータを通信ライン上に送信するので、異なる組電池の電池監視回路からのデータが衝突することがなく、信頼性の高い電力線通信を行うことができる。
電池監視回路5が図2の構成の場合は、各素電池の電圧値が電力線通信により制御回路12に送出される。制御回路12は、どれか一つの素電池2の電圧が過電圧状態になったことを検出した場合、充放電回路11に充電禁止指令を送ることで過充電保護動作を行うことができる。同様に、どれか一つの素電池の電圧が過放電状態になったことを制御回路12が判断した場合、制御回路12は充放電回路11に放電禁止指令を送ることで過放電保護動作を行うことができる。
電池監視回路5が図3の構成の場合は、組電池内のどれか1つの素電池が過充電状態または過放電状態であるか否かの検出情報が、電力線通信を用いて電池監視回路5から制御回路12に送出される。この場合も、制御回路12は、電池監視回路5における過充電または過放電の検出情報に基づいて、充放電回路11の充電禁止または放電禁止の保護動作を行うことができる。
なお、図6は図4または図5に示した充放電回路11及び制御回路12の記載を省略している。
上記過電圧保護素子20は、組電池1の過充電に対する2重保護のために設けるものであり、図3の電圧比較器75において検出される過充電検出信号76より高い過充電電圧に到った場合に遮断状態となるように、電圧検出回路7により制御される。より詳しくは、図3の電圧検出回路における過充電検出信号14は、素電池の電圧が第1の基準電圧を超えた際に過充電検出状態となり、さらに第1の基準電圧より高い第2の基準電圧を超えた際に、電圧検出回路2は過電圧保護素子20が遮断状態となるように信号21を制御する。これにより、組電池は過電圧保護素子20により外部から電気的に遮断されるので、外部から出力端子4を介した過充電が継続することがないため、過充電に対して2重保護された信頼性の高い電池監視回路を提供することができる。
2 素電池
3 正の出力端子
4 負の出力端子
5 電池監視回路
6 外装体
7 電圧検出回路
8 電力線通信回路
11 充放電回路
12 制御回路
13 制御用電力線通信回路
71 AD変換器
72 マイコン
75 電圧比較器
20 過電圧保護素子
Claims (5)
- 少なくとも2つ以上の素電池からなり、正負の出力端子を有する組電池と、
前記素電池の電圧をそれぞれ検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路によって検出された電圧検出信号を電力線通信信号に変調し、変調した電力線通信信号を前記正負の出力端子間に重畳して出力する電力線通信回路と
を備える電池監視回路。 - 前記電圧検出回路は、前記各素電池の電圧を基準電圧と比較する電圧比較器を備え、前記素電池の電圧が基準電圧以上または基準電圧以下を検出する請求項1記載の電池監視回路。
- 前記電池監視回路は、更に前記正負の出力端子の少なくとも一方に電気的に接続された過電圧保護素子を備え、前記過電圧保護素子は、前記電圧検出回路が過電圧を検出したとき前記過電圧保護素子を遮断状態にする請求項1記載の電池監視回路。
- 少なくとも2つ以上の素電池からなり、正負の出力端子を有する組電池と、前記素電池の電圧をそれぞれ検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路によって検出された電圧検出信号を電力線通信信号に変調し、変調した電力線通信信号を前記正負の出力端子間に重畳して出力する電力線通信回路とを備える電池監視回路と、
前記正負の出力端子間に接続された充放電回路と、
前記電圧検出回路が前記素電池の過充電電圧または過放電電圧を検出したとき、充電または放電を禁止する制御回路と
を備える電池制御システム。 - 前記制御回路は、制御用電力線通信回路を有し、前記制御用電力線通信回路が前記電池監視回路の電力線通信回路と電力線通信を行い、電力線通信信号に変調された電圧検出信号に基づき制御回路が充放電回路の運転を制御する請求項4記載の電池制御システム。
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