JP2013250086A - 蓄電装置システムおよび蓄電装置システムの通信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】蓄電装置のインピーダンスに影響されることなく、蓄電装置を介した通信を行える技術を提供すること。
【解決手段】蓄電装置システム100は、少なくとも一個の蓄電装置CLを含む蓄電装置モジュールMod1〜Mod4と、蓄電装置モジュールに一端が接続されたコンデンサCt1,Ct2と、コンデンサCt1,Ct2と、蓄電装置モジュールの少なくとも一部とを含む充放電路Lbaと、コンデンサCt1,Ct2の他端に接続される通信経路30と、通信経路30および充放電路Lbaを用いて通信する蓄電装置監視装置CS1〜CS4とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】蓄電装置システム100は、少なくとも一個の蓄電装置CLを含む蓄電装置モジュールMod1〜Mod4と、蓄電装置モジュールに一端が接続されたコンデンサCt1,Ct2と、コンデンサCt1,Ct2と、蓄電装置モジュールの少なくとも一部とを含む充放電路Lbaと、コンデンサCt1,Ct2の他端に接続される通信経路30と、通信経路30および充放電路Lbaを用いて通信する蓄電装置監視装置CS1〜CS4とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、蓄電装置システムおよび蓄電装置システムの通信方法に関し、詳しくは、蓄電装置を監視するための通信に利用される通信配線の技術に関する。
従来、ハイブリッド自動車や電気自動車には多くの電池セル(蓄電装置)が搭載されており、電池セルを複数個群にしたものを電池モジュール(蓄電装置モジュール)、さらに電池モジュールを複数個群にしたものをバッテリーパックと呼ばれる。なお、電池モジュールは組電池とも呼ばれる。その際、電池モジュール(組電池)毎に各電池セルを監視する電池セル監視装置が取り付けられ、各電池セル監視装置が測定したセル電圧等の測定データは電池管理装置へ送られる。電池管理装置は、その測定データをもとにバッテリーパックを制御するが、制御に必要な電池にはセル電圧等の測定データの通信等が行われる。このような通信に利用される通信配線の技術として、例えば、特許文献1に記載されたものが知られている。その従来技術文献においては、制御部(電池管理装置)と検出部(セル監視装置)との間の通信に電力供給線、すなわち、電池セルの充放電線を用いた技術が記載されている。
しかしながら、上記特許文献1では、制御部と検出部との間に電池が接続される。そのため、検出部の場所により、(例えば、制御部と検出部までの間に介在する電池数が異なるため、介在する電池数の増加に伴って、すなわち、電池自体のインピーダンスの増加に伴って、通信信号の減衰量が増加し、)通信に影響がある虞があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、蓄電装置システムにおいて、蓄電装置のインピーダンスに影響されることなく、蓄電装置を介した通信を行える技術を提供するものである。
本明細書によって開示される蓄電装置システムは、少なくとも一個の蓄電装置を含む蓄電装置モジュールと、前記蓄電装置モジュールに一端が接続されたコンデンサと、前記コンデンサと、前記蓄電装置モジュールの少なくとも一部と、を含む充放電路と、前記コンデンサの他端に接続される通信経路と、前記通信経路および前記充放電路を用いて通信する蓄電装置監視装置とを備える。
本構成によれば、蓄電装置モジュールに一端が接続されたコンデンサの影響により,蓄電装置のインピーダンスがあっても電圧の低下が少ないため、正常に通信ができる。すなわち、通信経路に蓄電装置がある影響を無視できる。そのため、蓄電装置システムにおいて、蓄電装置のインピーダンスに影響されることなく、蓄電装置を介した通信を行える。
また、コンデンサを介して充放電路と接続される通信経路が設けられ、複数の蓄電装置監視装置間の通信が、通信経路および充放電路を用いて行われる。そのため、通信配線およびカップリングコンデンサの個数が低減され、蓄電装置監視装置間の通信において、通信配線に係る構成を簡略化できる。
また、コンデンサを介して充放電路と接続される通信経路が設けられ、複数の蓄電装置監視装置間の通信が、通信経路および充放電路を用いて行われる。そのため、通信配線およびカップリングコンデンサの個数が低減され、蓄電装置監視装置間の通信において、通信配線に係る構成を簡略化できる。
上記蓄電装置システムにおいて、前記通信経路および前記充放電路を用いて前記蓄電装置監視装置を管理する蓄電装置管理装置をさらに備えるようにしてもよい。
本構成によれば、さらに蓄電装置監視装置と蓄電装置管理装置との間の通信において、通信配線に係る構成を簡略化できる。
本構成によれば、さらに蓄電装置監視装置と蓄電装置管理装置との間の通信において、通信配線に係る構成を簡略化できる。
また、上記蓄電装置システムにおいて、前記蓄電装置監視装置は、前記通信経路に接続されるカップリングコンデンサを含み、前記通信経路および前記充放電路を用いて通信される通信信号の周波数における、前記蓄電装置モジュール、前記カップリングコンデンサ、および前記コンデンサのインピーダンスを、それぞれ、Zmod、Zcc、Zctとすると、以下の関係、Zcc<ZctおよびZmod<Zctを満たすように前記カップリングコンデンサおよび前記コンデンサの容量が設定されているようにしてもよい。
本構成によれば、蓄電装置モジュールによるインピーダンスの影響を確実に低減して、通信信号のレベル低下を抑制することができる。
本構成によれば、蓄電装置モジュールによるインピーダンスの影響を確実に低減して、通信信号のレベル低下を抑制することができる。
また、前記通信経路および前記充放電路を用いて通信される通信信号の振幅は、前記蓄電装置モジュールの電圧にほぼ等しいようにしてもよい。
本構成によれば、通信信号の振幅を大きくすることによって、通信信号のノイズ耐性を増加させることができる。
本構成によれば、通信信号の振幅を大きくすることによって、通信信号のノイズ耐性を増加させることができる。
また、本明細書によって開示される蓄電装置システムの通信方法は、少なくとも一個の蓄電装置を含む蓄電装置モジュールと、前記蓄電装置モジュールを含む充放電路と、前記蓄電装置モジュールの状態を監視する蓄電装置監視装置とを備えた蓄電装置システムにおける通信方法であって、前記蓄電装置モジュールに一端が接続されたコンデンサを設け、前記コンデンサの他端に接続される通信経路を設け、前記通信経路に前記蓄電装置監視装置を接続し、前記蓄電装置監視装置の通信を、前記通信経路および前記充放電路を用いて行うものである。
上記蓄電装置システムの通信方法において、前記蓄電装置システムは、前記蓄電装置監視装置を管理する蓄電装置管理装置を備え、前記蓄電装置管理装置は、前記通信経路および前記充放電路を用いて前記蓄電装置監視装置を管理するようにしてもよい。
また、上記蓄電装置システムの通信方法において、前記蓄電装置監視装置は、前記通信経路に接続されるカップリングコンデンサを含み、前記通信経路および前記充放電路を用いて通信される通信信号の周波数における、前記蓄電装置モジュール、前記カップリングコンデンサ、および前記コンデンサのインピーダンスを、それぞれ、Zmod、Zcc、Zctとすると、以下の関係、Zcc<ZctおよびZmod<Zctを満たすように前記カップリングコンデンサおよび前記コンデンサの容量を設定するようにしてもよい。
また、蓄電装置システムの通信方法において、前記通信経路および前記充放電路を用いて通信される通信信号の振幅を、前記蓄電装置モジュールの電圧にほぼ等しくなるように設定するようにしてもよい。
本発明によれば、蓄電装置モジュールに一端が接続されたコンデンサによるインピーダンスの影響により、蓄電装置のインピーダンスに影響されることなく、蓄電装置を介した通信を行える。
図1〜図4を参照して、本発明に係る電池システムの一実施形態を説明する。
1.電池システムの構成
図1は、本実施形態に係る電池システム(蓄電装置システムの一例)100の電気的構成を概略的に示すブロック図である。電池システム100は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される車載用の電池システムである。なお、電池システム100は車載用に限られず、直流電源システムとして様々な用途に適用できる。
1.電池システムの構成
図1は、本実施形態に係る電池システム(蓄電装置システムの一例)100の電気的構成を概略的に示すブロック図である。電池システム100は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される車載用の電池システムである。なお、電池システム100は車載用に限られず、直流電源システムとして様々な用途に適用できる。
電池システム100は、複数(本実施形態では4個)の電池モジュール(蓄電装置モジュールの一例)Mod1〜Mod4、複数(本実施形態では4個)の電池セル監視装置(蓄電装置監視装置の一例)CS1〜CS4、電池管理装置(蓄電装置管理装置の一例)20、共通通信線(通信経路の一例)30、充放電ライン(充放電路の一例)Lbaおよび端子T1〜T2等を備える。なお、電池モジュールMod1〜Mod4および電池セル監視装置CS1〜CS4はバッテリーパック10を構成する。
各電池モジュールMod1〜Mod4は、少なくとも一個の(本実施形態では4個)の電池セル(蓄電装置の一例)CLを含み、直列接続され、全体で一つのバッテリ電源Ba(「全電池」に相当する)を構成する。ここでは、電池セルCLは、例えば、二次電池であるリチウム電池である。なお、電池セルCLはこれに限られず、鉛電池であってもよいし、一次電池であってもよい。また、電池セルCLの数は一個でもよい。すなわち、各電池モジュールMod1〜Mod4は、それぞれ、一個の電池セルCLであってもよい。
正極端子T1は、バッテリ電源Baの正極DCpに接続され、負極端子T2はバッテリ電源Baの負極DCnに接続される。バッテリ電源Baを充放電する際には、正極端子T1、充放電ラインLba、および負極端子T2を介して行われる。本実施形態では、充放電ラインLbaは、正極端子T1から電池モジュールMod1〜Mod4を介して負極端子T2に至るまでの経路であり、第1終端コンデンサCt1および第2終端コンデンサCt2と、電池モジュールMod1〜Mod4とを含んで形成される。なお、充放電ラインLbaは、本実施形態の構成に限られず、電池モジュールMod1〜Mod4の少なくとも一部を含む構成であればよい。例えば、充放電ラインLbaは、第1終端コンデンサCt1と、電池モジュールMod2〜Mod4とを含む構成であってもよい。
また、その一端がバッテリ電源Baの正極DCpに接続される第1終端コンデンサCt1と、その一端がバッテリ電源Baの負極DCnに接続される第2終端コンデンサCt2が設けられ、共通通信線30は、第1終端コンデンサCt1の他端と第2終端コンデンサCt2の他端との間を接続する。すなわち、共通通信線30は、第1終端コンデンサCt1および第2終端コンデンサCt2を介して、充放電ラインLbaと並列接続される。また、共通通信線30は、各電池セル監視装置CS1〜CS4および電池管理装置20の各通信部(13,14、23,24)と接続される。なお、通信のみを考慮した場合、第1終端コンデンサCt1および第2終端コンデンサCt2の内、いずれか一方は省略されてもよい。その際、終端コンデンサCtが接続されない側の共通通信線30の一端は、開放とされる。ノイズ等を考慮した場合は、本実施形態のように、両終端コンデンサCt1,Ca2を設けることが好ましい。
第1終端コンデンサCt1および第2終端コンデンサCt2は、共通通信線30側をバッテリ電源Ba側から直流的に絶縁するとともに、通信信号の反射を防止するために設けられる。また、各終端コンデンサCt1,Ct2は、充放電ラインLbaおよび共通通信線30を流れる通信電流を増大させ、ノイズ耐性を向上させるために設けられる。
ここで、第1終端コンデンサCt1および第2終端コンデンサCt2は、本発明における「蓄電装置モジュールに一端が接続されたコンデンサ」の一例である。なお、本発明における「コンデンサ」は、第1終端コンデンサCt1および第2終端コンデンサCt2に限られず、例えば、電池モジュールMod1と電池モジュールMod2の間の充放電ラインLbaと、共通通信線30との間に設けられるコンデンサであってもよい。
各電池セル監視装置CS1〜CS4は、各電池モジュールMod1〜Mod4に対応して設けられ、各電池セルCLの状態を監視する。各電池セル監視装置CS1〜CS4は、ADC(アナログ−デジタルコンバータ)11、マイコン12、受信部13(「通信部」の一例)、送信部14(「通信部」の一例)、通信ライン15、帰還ライン16、カップリングコンデンサCc、検出抵抗Rd等を含む。
ADC11は、各電池セルCLに接続され、電池セルCLから電池セルCLの電圧等のアナログ信号を入力し、アナログ信号をデジタル信号に変換して、デジタル信号に変換された電池セルCLの電圧等をマイコン12に供給する。マイコン12は、CPUおよびメモリ等を含み、電池セル監視装置CS内の各部を制御する。
検出抵抗Rdは、他の電池セル監視装置CSあるいは電池管理装置20から送信された通信信号を検出する。検出された検出信号(電圧)は受信部13に入力され、マイコン12に供給される。
ADC11によって検出された電池セルCLの電圧等はマイコン12に供給され、マイコン12によって所定の通信信号(送信信号)に変換されて送信部14に供給される。送信信号は、送信部14から通信ライン15および共通通信線30を介して電池管理装置20あるいは他の電池セル監視装置CSに送信される。一方、マイコン12は、電池管理装置20あるいは他の電池セル監視装置CSからの通信信号を、共通通信線30、通信ライン15および受信部13を介して受け取る。
通信ライン15はカップリングコンデンサCcを介して共通通信線30に接続される。カップリングコンデンサCcは、共通通信線30側と電池セル監視装置CSの内部とを直流的に絶縁する。帰還ライン16は電池モジュールModの負電極(−)に接続される。
なお、各電池セル監視装置CS1〜CS4の電源ラインは、図1に示されないが、各電池セル監視装置CS1〜CS4の電源は、別途、電池セルから供給される。
なお、各電池セル監視装置CS1〜CS4の電源ラインは、図1に示されないが、各電池セル監視装置CS1〜CS4の電源は、別途、電池セルから供給される。
また、電池管理装置20は、例えば、通信回路21、マイコン22、受信部23、送信部24、通信ライン25、帰還ライン26、送信用絶縁素子27、受信用絶縁素子28、カップリングコンデンサCc0、検出抵抗Rd0等を含む。
電池管理装置20は、各電池セル監視装置CS1〜CS4の通信部13,14と共通通信線30および充放電ラインLbaを介して接続され、各電池セル監視装置CS1〜CS4、および各電池セルCLを管理する。
マイコン22は、例えば、CPUおよびメモリを含み、各電池管理装置20からの各セル電圧データに基づき、各電池セルCLのセル電圧を管理・制御する。また、マイコン22は、例えば、各監視装置CS1〜CS4に対してそのIDを割り当てる。
送信用絶縁素子27および受信用絶縁素子28は、その内側、すなわち、電池管理装置20の通信回路21およびマイコン22をバッテリ電源Baから絶縁し、例えば、フォトカプラによって構成される。通信回路21は電池セル監視装置CSと電池管理装置20との間の通信に関するインターフェイスを行う。
2.通信の際の通信経路
以下、電池システム100内の通信形態に応じた通信経路を説明する。
2−1.電池管理装置から各電池セル監視装置へ通信する場合
電池管理装置20から各電池セル監視装置CS1〜CS4に対して通信を行う場合は、図1の矢印で示されるように、通信信号は、電池管理装置20の送信部24から出力され、カップリングコンデンサCc0を介して共通通信線30に送出される。そして、通信信号は、共通通信線30から各電池セル監視装置CS1〜CS4の検出抵抗Rd1〜Rd4によって検出され、各受信部13を介して各マイコン12に供給される。また、各電池セル監視装置CS1〜CS4に供給された通信信号は、図1の矢印で示されるように、各帰還ライン16、充放電ラインLba、および帰還ライン26を経由して、電池管理装置20に戻る。
以下、電池システム100内の通信形態に応じた通信経路を説明する。
2−1.電池管理装置から各電池セル監視装置へ通信する場合
電池管理装置20から各電池セル監視装置CS1〜CS4に対して通信を行う場合は、図1の矢印で示されるように、通信信号は、電池管理装置20の送信部24から出力され、カップリングコンデンサCc0を介して共通通信線30に送出される。そして、通信信号は、共通通信線30から各電池セル監視装置CS1〜CS4の検出抵抗Rd1〜Rd4によって検出され、各受信部13を介して各マイコン12に供給される。また、各電池セル監視装置CS1〜CS4に供給された通信信号は、図1の矢印で示されるように、各帰還ライン16、充放電ラインLba、および帰還ライン26を経由して、電池管理装置20に戻る。
2−2.電池セル監視装置から電池管理装置へ通信する場合
一方、各電池セル監視装置CS1〜CS4から電池管理装置20に対して通信を行う場合、例えば、電池セル監視装置CS4から電池管理装置20に対して通信を行う場合は、図1の二重矢印で示されるように、通信信号は、電池セル監視装置CS4の送信部14から出力され、カップリングコンデンサCc4を介して共通通信線30に送出される。そして、通信信号は、共通通信線30から電池管理装置20のカップリングコンデンサCc0を介して検出抵抗Rd0によって検出され、受信部23および受信用絶縁素子28等を介してマイコン22に供給される。また、電池管理装置20に供給された通信信号は、図1の二重矢印で示されるように、帰還ライン26、充放電ラインLba、および帰還ライン16を経由して、電池セル監視装置CS4に戻る。
一方、各電池セル監視装置CS1〜CS4から電池管理装置20に対して通信を行う場合、例えば、電池セル監視装置CS4から電池管理装置20に対して通信を行う場合は、図1の二重矢印で示されるように、通信信号は、電池セル監視装置CS4の送信部14から出力され、カップリングコンデンサCc4を介して共通通信線30に送出される。そして、通信信号は、共通通信線30から電池管理装置20のカップリングコンデンサCc0を介して検出抵抗Rd0によって検出され、受信部23および受信用絶縁素子28等を介してマイコン22に供給される。また、電池管理装置20に供給された通信信号は、図1の二重矢印で示されるように、帰還ライン26、充放電ラインLba、および帰還ライン16を経由して、電池セル監視装置CS4に戻る。
2−3.電池セル監視装置間で通信する場合
次に、一つ電池セル監視装置CSから他の電池セル監視装置CSに対して通信を行う場合を、すなわち電池セル監視装置間で通信する場合を、図2〜図4を参照して説明する。図2は電池セル監視装置間で通信する場合、詳細には、電池セル監視装置CS1から他の電池セル監視装置CS2〜CS4に対して通信を行う場合の通信経路を概略的に示す図であり、図3はその等価回路である。図4は、その場合の送信信号Ssおよび受信信号Srの波形例を示すグラフである。
次に、一つ電池セル監視装置CSから他の電池セル監視装置CSに対して通信を行う場合を、すなわち電池セル監視装置間で通信する場合を、図2〜図4を参照して説明する。図2は電池セル監視装置間で通信する場合、詳細には、電池セル監視装置CS1から他の電池セル監視装置CS2〜CS4に対して通信を行う場合の通信経路を概略的に示す図であり、図3はその等価回路である。図4は、その場合の送信信号Ssおよび受信信号Srの波形例を示すグラフである。
電池セル監視装置CS1から他の電池セル監視装置CS2〜CS4に対して通信を行う場合、図2の矢印で示されるように、通信信号(送信信号)Ssは、電池セル監視装置CS1の信号発生部に相当するマイコン12および送信部14から出力され、カップリングコンデンサCc1を介して共通通信線30に送出される。そして、送信信号Ssは、共通通信線30から電池セル監視装置CS2〜CS4の各カップリングコンデンサCc2〜Cc4を介して各検出抵抗Rd2〜Rd4によって検出され、各受信部13を介して各マイコン12に供給される。また、各電池セル監視装置CS2〜CS4に供給された送信信号Ssは、図2の矢印で示されるように、各帰還ライン16、充放電ラインLba、および電池セル監視装置CS1の帰還ライン16を経由して、電池セル監視装置CS1の信号発生部12,14に戻る。なお、送信信号Ssは検出抵抗Rd1にも供給され、信号検出部に相当するマイコン12および受信部13によって検出される。
次に、図3を参照して、各インピーダンス条件を説明する。このインピーダンス条件は、検出抵抗Rdによって検出される通信信号の大きさを、できるだけ信号源の大きさに近づけて通信の信頼性を高めるためのものである。
ここで、信号源の電圧をVsとし、電池モジュールによるインピーダンスをZmod(Zmod1〜Zmod4)、カップリングコンデンサのインピーダンスをZcc(Zcc1〜Zcc4)、終端コンデンサのインピーダンスZct(Zct1,Zct2)、検出抵抗Rdによるインピーダンスの大きさZrdとする。
理想としては、信号源の圧Vsと検出抵抗Rdによる検出電圧Vrdとが同一となることである。そのためには、検出電圧VrdはインピーダンスZccとインピーダンスZrdとによる分圧であるため、インピーダンスZccが小さい方が、検出電圧Vrdは大きくなる。そのため、
Zcc<Zrd ……式1
また、終端コンデンサCtにかかる電圧Vctは、図3に示されるように、Vct=Vcc+Vrd+Vzmodとなるが、インピーダンスZmodが小さい場合、Vct=Vcc+Vrdに近似できる。これにより、Vs=Vct1+Vcc1となり、Vct1の電圧を大きく取りたい場合、
Zcc<Zct ……式2
の条件が必要となる。
また、検出電圧Vrdを大きくしたいため、Zmodは、Zcc+Zrdより小さい必要があり、
Zmod<Zcc+Zrd ……式3
の条件が必要となる。
また、図3に示されるように、Zct1が小さいと、Vzmod4≒Vcc4+Vrd4となり、Vzmod4は通常小さい値であるため、Vrd4は小さな値となってしまい、正常な受信ができなくなってしまう可能性がある。そのため、以下の関係を有することが、より好ましい。
Zmod<Zct ……式4
理想としては、信号源の圧Vsと検出抵抗Rdによる検出電圧Vrdとが同一となることである。そのためには、検出電圧VrdはインピーダンスZccとインピーダンスZrdとによる分圧であるため、インピーダンスZccが小さい方が、検出電圧Vrdは大きくなる。そのため、
Zcc<Zrd ……式1
また、終端コンデンサCtにかかる電圧Vctは、図3に示されるように、Vct=Vcc+Vrd+Vzmodとなるが、インピーダンスZmodが小さい場合、Vct=Vcc+Vrdに近似できる。これにより、Vs=Vct1+Vcc1となり、Vct1の電圧を大きく取りたい場合、
Zcc<Zct ……式2
の条件が必要となる。
また、検出電圧Vrdを大きくしたいため、Zmodは、Zcc+Zrdより小さい必要があり、
Zmod<Zcc+Zrd ……式3
の条件が必要となる。
また、図3に示されるように、Zct1が小さいと、Vzmod4≒Vcc4+Vrd4となり、Vzmod4は通常小さい値であるため、Vrd4は小さな値となってしまい、正常な受信ができなくなってしまう可能性がある。そのため、以下の関係を有することが、より好ましい。
Zmod<Zct ……式4
例えば、送信信号Ssの周波数f=20kHz、各電池モジュールの抵抗値Rmod=10mΩ、各カップリングコンデンサの容量Cc=1μF、各終端コンデンサの容量Ct=0.01μF、各検出抵抗の抵抗値=10kΩに設定すると、Zmod=10mΩ、Zcc≒8Ω、Zct≒800Ω、Zrd=10kΩとなって、上記式(1)から式(4)のインピーダンス条件を満たす。
なお、送信信号(通信信号)Ssの振幅は、電池モジュールの電圧にほぼ等しくすることが、好ましい。この場合、大きな振幅の送信信号Ssが得られ、送信信号Ssのノイズ耐性が増す。
また、共通通信線30と充放電ラインLbaとで形成されるループ回路の配線経路は、電池セル監視装置CSと電池モジュールModと間の配線経路より長くなる。そのため、ノイズ耐性の観点から、ループ回路に流れる信号電流値を大きく設定できるように、終端コンデンサのインピーダンスZctは、上記条件を満たしつつ、できるだけ小さく設定されることが好ましい。
図4には、電池セル監視装置CS1の信号検出部12,13によって検出された送信信号Ssと、電池セル監視装置CS4の信号検出部12,13によって検出された受信信号Srの波形が示される。図4に示されるように、0V(Lレベル)および2.5V(Hレベル)で示される送信信号(デジタル信号)Ssが0V(Lレベル)および2.0V(Hレベル)で示される受信信号(デジタル信号)Srとなり、電池セル監視装置CS1と電池セル監視装置CS4との間で通信できることが確認された。
4.実施形態の効果
上記したように、本実施形態においては、第1終端コンデンサCt1および第2終端コンデンサCt2を介してバッテリ電源Baによって形成される充放電路Lbaと並列接続される共通通信線30が設けられる。そのため、各電池セル監視装置CS1〜CS4間の通信および各電池セル監視装置CS1〜CS4と電池管理装置20との間の通信が、単に共通通信線30および充放電路Lbaを利用するだけで好適に行える。すなわち、通信ラインは共通通信線30の一本で済む。
上記したように、本実施形態においては、第1終端コンデンサCt1および第2終端コンデンサCt2を介してバッテリ電源Baによって形成される充放電路Lbaと並列接続される共通通信線30が設けられる。そのため、各電池セル監視装置CS1〜CS4間の通信および各電池セル監視装置CS1〜CS4と電池管理装置20との間の通信が、単に共通通信線30および充放電路Lbaを利用するだけで好適に行える。すなわち、通信ラインは共通通信線30の一本で済む。
その結果、各電池セル監視装置CS1〜CS4間の通信および各電池セル監視装置CS1〜CS4と電池管理装置20との間の通信に係る構成が、電池セル監視装置と電池管理装置とを個々に送受信経路によって接続する構成と比べて、簡略化される。例えば、通信線の本数が低減されるとともに、各電池セル監視装置CS1〜CS4において、送受信のための絶縁素子が省略できる。また絶縁素子が設けられる場合には、絶縁素子より電池管理装置20側に通信回路が必要であり、その通信回路用に別途電源回路が必要であったが、そのような電源回路も不要となる。それにより、電池システム100のコストを低減させることができる。すなわち、本実施形態によれば、通信配線を低減しつつ、簡易な構成で電池システム100内での多様な通信を可能とすることができる。
また、上記接続構成の共通通信線30は、所定の絶縁基準規定の適用外となるため、絶縁基準規定に則した高耐圧要件が不要となる。そのため、各終端コンデンサCt1,Ct2および各カップリングコンデンサCc0〜Cc4の耐圧はバッテリ電源Baの電圧(電池モジュールMod1〜Mod4による総電圧)に耐えるものであればよい。その結果、各コンデンサCt1,Ct2、Cc0〜Cc4に使用できる部品の範囲を広げることができる。すなわち、回路設計の余地が増す。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態における共通通信線(通信経路)30を、車両のボディアースとすることもできる。なお、この場合、各終端コンデンサCt1,Ct2および各カップリングコンデンサCc0〜Cc4の耐圧は、所定の絶縁基準規定による絶縁耐圧を満たす必要がある。
(2)上記実施形態では、電池システム100に電池管理装置20が含まれる例を示したが、これに限られない。すなわち、電池システム100の構成として電池管理装置20が含まれない構成であってもよい。
(3)各カップリングコンデンサCc0〜Cc4に代えて、トランスを用いてもよい。
10…セル状態検出装置、13…受信部、14…送信部、20…電池管理装置、30…共通通信線、100…電池システム、Mod1〜Mod4…電池モジュール、Cc0〜Cc4…カップリングコンデンサ、CS1〜CS4…電池セル監視装置、Ct1,Ct2…終端コンデンサ
Claims (8)
- 少なくとも一個の蓄電装置を含む蓄電装置モジュールと、
前記蓄電装置モジュールに一端が接続されたコンデンサと、
前記コンデンサと、前記蓄電装置モジュールの少なくとも一部と、を含む充放電路と、
前記コンデンサの他端に接続される通信経路と、
前記通信経路および前記充放電路を用いて通信する蓄電装置監視装置と、
を備えた蓄電装置システム。 - 前記通信経路および前記充放電路を用いて前記蓄電装置監視装置を管理する蓄電装置管理装置をさらに備える、請求項1に記載の蓄電装置システム。
- 前記蓄電装置監視装置は、前記通信経路に接続されるカップリングコンデンサを含み、
前記通信経路および前記充放電路を用いて通信される通信信号の周波数における、前記蓄電装置モジュール、前記カップリングコンデンサ、および前記コンデンサのインピーダンスを、それぞれ、Zmod、Zcc、Zctとすると、以下の関係、
Zcc<ZctおよびZmod<Zct
を満たすように前記カップリングコンデンサおよび前記コンデンサの容量が設定されている、請求項1または請求項2に記載の蓄電装置システム。 - 前記通信経路および前記充放電路を用いて通信される通信信号の振幅は、前記蓄電装置モジュールの電圧にほぼ等しい大きさに設定されている、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の蓄電装置システム。
- 少なくとも一個の蓄電装置を含む蓄電装置モジュールと、前記蓄電装置モジュールを含む充放電路と、前記蓄電装置モジュールの状態を監視する蓄電装置監視装置とを備えた蓄電装置システムにおける通信方法であって、
前記蓄電装置モジュールに一端が接続されたコンデンサを設け、
前記コンデンサの他端に接続される通信経路を設け、
前記通信経路に前記蓄電装置監視装置を接続し、
前記蓄電装置監視装置の通信を、前記通信経路および前記充放電路を用いて行う、蓄電装置システムの通信方法。 - 前記蓄電装置システムは、前記蓄電装置監視装置を管理する蓄電装置管理装置を備え、
前記蓄電装置管理装置は、前記通信経路および前記充放電路を用いて前記蓄電装置監視装置を管理する、請求項5に記載の蓄電装置システムの通信方法。 - 前記蓄電装置監視装置は、前記通信経路に接続されるカップリングコンデンサを含み、
前記通信経路および前記充放電路を用いて通信される通信信号の周波数における、前記蓄電装置モジュール、前記カップリングコンデンサ、および前記コンデンサのインピーダンスを、それぞれ、Zmod、Zcc、Zctとすると、以下の関係、
Zcc<ZctおよびZmod<Zct
を満たすように前記カップリングコンデンサおよび前記コンデンサの容量を設定する、請求項5または請求項7に記載の蓄電装置システムの通信方法。 - 前記通信経路および前記充放電路を用いて通信される通信信号の振幅を、前記蓄電装置モジュールの電圧にほぼ等しくなるように設定する、請求項5から請求項7のいずれか一項に記載の蓄電装置システムの通信方法。
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