JP2016143531A - 蓄電池装置、蓄電池システム、方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の電池セルを備えた対応するセルモジュールの状態測定を行い、測定データを送信する複数のセル監視装置32−1〜32−24と、複数のセル監視装置と通信線81を介して接続され、測定データを受信して複数のセル監視装置の管理を行う電池管理装置36と、を備えた蓄電池装置である。セル監視装置は、前回の測定データに対して変化があった測定データを、全測定データを送信可能な容量よりも少ない容量の送信データを用いて通信線81を介して電池管理装置36に送信する。
【選択図】図2
Description
リチウムイオン二次電池を例に考えると、単セルの蓄電容量は概ね100Wh程度である。したがって、MWhオーダーの蓄電池装置を実現するには、数千個乃至数万個オーダーのセルを直列および並列に並べ、所望の電圧及び電流容量を有する蓄電池装置を構成する必要がある。
この場合において、数10V、数10A程度の単位で構成した電池モジュールを多数組合せ、BMU(Battery Management System)を用いて全電池モジュールの状態を統括して監視する手法が一般に採用されている。
このような場合に、通信容量の増大をまかなうためにデータのサンプリング頻度(サンプリング周期)及び通信頻度を低下させて対処することも考えられるが、蓄電池装置の信頼性の観点からは望ましくは無い。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、データのサンプリング頻度を維持しつつ、通信容量の増大を抑制することが可能な蓄電池装置、蓄電池システム、方法及びプログラムを提供する。
セル監視装置は、前回の測定データに対して変化があった測定データを、全測定データを送信可能な容量よりも少ない容量の送信データを用いて通信線を介して電池管理装置に送信する。
図1は、実施形態の蓄電池装置を備えた蓄電池システムの概要構成ブロック図である。
蓄電池システム10は、大別すると、電力を蓄える蓄電池装置11と、蓄電池装置11から供給された直流電力を所望の電力品質を有する交流電力に変換して負荷に供給する電力変換装置(PCS:Power Conditioning System)12と、を備えている。
電池盤21−1〜21−Nは、互いに並列に接続された複数の電池ユニット23−1〜23−M(Mは自然数)と、ゲートウェイ装置24と、後述のBMU(Battery Management Unit:電池管理装置)及びCMU(Cell Monitoring Unit:セル監視装置)に動作用の直流電源を供給する直流電源装置25と、を備えている。
電池ユニット23−1〜23−Mは、それぞれ、高電位側電源供給ライン(高電位側電源供給線)LH及び低電位側電源供給ライン(低電位側電源供給線)LLを介して、出力電源ライン(出力電源線;母線)LHO、LLOに接続され、主回路である電力変換装置12に電力を供給している。
電池ユニット23−1は、大別すると、複数(図1では、24個)のセルモジュール31−1〜31−24と、セルモジュール31−1〜31−24にそれぞれ設けられた複数(図1では、24個)のCMU32−1〜32−24と、サービスディスコネクト33と、電流センサ34と、コンタクタ35と、を備え、複数のセルモジュール31−1〜31−24、サービスディスコネクト33、電流センサ34及びコンタクタ35は、直列に接続されている。
BMU36は、ゲートウェイ装置24の制御下で、電池ユニット23−1全体を制御し、各CMU32−1〜32−24との通信結果(後述する電圧データ及び温度データ)及び電流センサ34の検出結果に基づいてコンタクタ35の開閉制御を行う。
電池端子盤22は、電池盤21−1〜21−Nに対応させて設けられた複数の盤遮断器41−1〜41−Nと、蓄電池装置11全体を制御するマイクロコンピュータとして構成されたマスタ(Master)装置42と、を備えている。
セルモジュール31−1〜31−24は、それぞれ、直列接続された複数(図2では、10個)の電池セル61−1〜61−10を備えている。
以下の説明において、BMU36の起動時等の初期状態においては、BMU36のメモリ73に格納されるセルモジュール31−1〜31−24のデータの全部または一部が、取り込めていない状態(初期状態)にあるものとする。
このため、CMU32−1〜32−24は、すべての計測データ(電圧データ及び温度データ)をBMU36へ送信する。
そして、所定時間が経過すると、図3に示すように、BMU36のメモリ73にCMU32−1〜32−24の全ての計測データが保存されている状態となる。
図4は、変化分送信許可データのデータフォーマットの一例の説明図である。
図4においては、説明の容易のため、各測定データにIDを割り振っている。例えば、電池セル61−1〜61−10の電圧データ(DV1〜DV10)については、ID=C1〜C10を割り当てている。また電池モジュール37−1〜電池モジュール37−24の温度データ(DT1〜DT6)については、ID=T1〜T6を割り当てている。
図6は、実施形態のCMUの処理フローチャートである。
ところで、CMU32−1〜32−24のMPU63は、対応する電圧温度計測IC62により、セルモジュール31−1〜31−24を構成している電池セル61−1〜61−10のそれぞれの電圧を計測し、電圧計測の結果である電圧データDV1〜DV10及び所定箇所(図5の例では、6箇所)の温度を計測し、温度計測の結果である温度データDT1〜DT6と、をメモリ65に格納する(ステップS11)。
さらに、メモリ65には、電池セル61−1〜61−10にそれぞれ対応する前回の電圧データDVP1〜DVP10が格納されており、温度測定の所定箇所のそれぞれに対応する前回の温度データDTP1〜DTP6が格納されている。
ここで、差異があるというのは、所定の閾値以上の差が生じているという意味で有り、所定の閾値が0である場合(=計測限界値以上の差がある場合)を含んでもよい。
ステップS12の判別において、差異が無かった場合には(ステップS12;No)変化フラグVFをリセットする(=“0”とする)(ステップS14)。
続いて、CMU32−1〜32−24のMPU63は、全ての前回データDPと今回データDNとの比較が終わったか否かを判別する(ステップS15)。
ステップS15の判別において、未だ全ての前回データDPと今回データDNとの比較が終わっていない場合には(ステップS15;No)、CMU32−1〜32−24のMPU63は、再び処理をステップS12に移行して以下同様の処理を繰り返す。
具体的には、図7に示すように、第n送信タイミングにおいて、未だ全データについては、送っていないかあるいは、第(n−1)送信タイミングにおいて、温度データDT6まで送信していた場合には、伝送路余裕領域AFの先頭から電圧データDV1→電圧データDV2→電圧データDV3→…のように順次格納し、伝送路余裕領域AFの容量で送信可能な範囲で電圧データDV6まで格納して送信を行う。
そして、BMU36は、所定の手順で起動が完了すると、コンタクタ状態通知をゲートウェイ装置24に対して行い、ゲートウェイ装置24は、マスタ装置42に対し、起動電池盤を構成する電池ユニット23−1〜23−Mをその運転状態(正常運転状態、要充電状態、停止状態等)毎に電池ユニット数を通知し、電力変換装置12は、負荷への電力供給を行うこととなる。
また、本実施形態の蓄電池装置の制御プログラムを、ROM等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
11 蓄電池装置
12 電力変換装置
21 電池盤
22 電池端子盤
23−1〜23−M 電池ユニット
24 ゲートウェイ装置
25 直流電源装置
31−1〜31−24 セルモジュール
32−1〜32−24 CMU(セル監視装置)
36 BMU(電池管理装置)
37−1〜37−24 電池モジュール
61−1〜61−10 電池セル
62 電圧温度計測IC
63 MPU
64 通信コントローラ
65 メモリ
71 MPU
72 通信コントローラ
73 メモリ
81 通信バス(通信線)
DT1〜DT6 温度データ(今回の測定データ)
DTP1〜DTP6 温度データ(前回の測定データ)
DV1〜DV10 電圧データ(今回の測定データ)
DVP1〜DVP10 電圧データ(前回の測定データ)
AF 伝送路余裕領域
ALD 記憶領域
DN 今回データ
DP 前回データ
DS 送信データ
SV 変化分送信許可データ
VF 変化フラグ
Claims (8)
- 複数の電池セルを備えた対応するセルモジュールの状態測定を行い、測定データを送信する複数のセル監視装置と、
複数の前記セル監視装置と通信線を介して接続され、前記測定データを受信して前記複数のセル監視装置の管理を行う電池管理装置と、を備えた蓄電池装置であって、
前記セル監視装置は、前回の測定データに対して変化があった測定データを、全測定データを送信可能な容量よりも少ない容量の送信データを用いて前記通信線を介して前記電池管理装置に送信する、
蓄電池装置。 - 前記送信データは、可変長データであり、
前記セル監視装置は、前回の測定データに対して変化があった測定データを優先的に含む前記送信データとして生成する、
請求項1記載の蓄電池装置。 - 前記送信データは、固定長データで有り、
前記セル監視装置は、所定容量の前記送信データを生成するに際し、前記変化があった測定データの全容量に対し、前記送信データが送信可能な測定データの容量が余っている場合に、当該余った容量部分に、全ての測定データのうちから所定の順番で、当該容量に含めることが可能な測定データを格納して送信するとともに、複数の前記送信データにまたがって前記全ての測定データを前記電池管理装置に順次送信する、
請求項1記載の蓄電池装置。 - 前記電池管理装置は、複数の前記セル監視装置に対し、前記セル監視装置が前回の測定データに対して変化があった測定データを前記送信データを用いて変化が無かった測定データよりも優先して送信することを許可する変化分送信許可データを前記通信線を介して送信する、
請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の蓄電池装置。 - 前記測定データは、前記セルモジュールを構成している各電池セルの電圧データ及び前記セルモジュールの所定箇所の温度データを少なくとも含む、
請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の蓄電池装置。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の蓄電池装置と、
前記蓄電池装置と第2の通信線を介して接続された電力変換装置と
を備えた蓄電池システムであって、
前記電池管理装置は、前記測定データに基づいて、蓄電池装置の状態に対応する状態データを前記電力変換装置に送信し、
前記電力変換装置は、前記状態データに基づいて各前記蓄電池装置からの電力供給を受けて負荷に供給する、
蓄電池システム。 - 複数の電池セルを備えた対応するセルモジュールの状態測定を行い、測定データを送信する複数のセル監視装置と、複数の前記セル監視装置と通信線を介して接続され、前記測定データを受信して前記複数のセル監視装置の管理を行う電池管理装置と、を備えた蓄電池装置で実行される方法であって、
前回の測定データに対して変化があった測定データを、全測定データを送信可能な容量よりも少ない容量の送信データを生成するために抽出する過程と、
前記生成した送信データを前記通信線を介して前記電池管理装置に送信する過程と、
を備えた方法。 - 複数の電池セルを備えた対応するセルモジュールの状態測定を行い、測定データを送信する複数のセル監視装置と、複数の前記セル監視装置と通信線を介して接続され、前記測定データを受信して前記複数のセル監視装置の管理を行う電池管理装置と、を備えた蓄電池装置をコンピュータにより制御するためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
前回の測定データに対して変化があった測定データを、全測定データを送信可能な容量よりも少ない容量の送信データを生成するために抽出する手段と、
前記生成した送信データを前記通信線を介して前記電池管理装置に送信する手段と、
して機能させるプログラム。
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