JP2016143593A - セル監視装置、方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態のセル監視装置は、電池管理装置と通信線を介して接続可能な通信コントローラと、初期化時に通信コントローラの起動処理を行うとともに、セル監視装置全体を制御する制御装置と、を備えており、電池管理装置の制御下でセルモジュールの監視を行い、制御装置は、電力を供給する電源の電圧が変化し、当該制御装置の電源電圧である第1の電圧が所定の動作許容電圧を上回っている状態で、通信コントローラの電源電圧である第2の電圧が前記通信コントローラの動作許容電圧を下回った場合に、電池管理装置が通信コントローラの異常を検出する周期よりも短い周期で通信コントローラの再起動処理を行う。
【選択図】図3
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 Unit)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。
BMUと電池モジュールとの間の通信においては、例えば、CAN(Controller Area Network)規格に則った通信(送受信)が行われている。ここで、大容量の蓄電池システムにおいては、電池モジュールが多数になることから、通信線、すなわち、伝送距離が長くなる。
このため、電池制御系は、ロウパワーで動作できるため、より低電圧で構成可能であるが、通信系は、ハイパワーで動作させる必要があり、より高電圧が必要とされ、電源系統が2系統必要となっていた。
この場合において、従来においては、信頼性確保のため、電源電圧が回復した段階で、蓄電池システムの電池制御系及び通信系をリセットして再起動することが行われていた。
このため、蓄電池システムが一時的に停止してしまうという不具合が生じることとなっていた。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、蓄電池システム全体の停止を回避しつつ、通信系を確実に回復させることが可能なセル監視装置、方法及びプログラムを提供する。
そして、制御装置は、電力を供給する電源の電圧が変化し、当該制御装置の電源電圧である第1の電圧が所定の動作許容電圧を上回っている状態で、通信コントローラの電源電圧である第2の電圧が前記通信コントローラの動作許容電圧を下回った場合に、電池管理装置が通信コントローラの異常を検出する周期よりも短い周期で通信コントローラの再起動処理を行う。
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機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。
CMU32−1〜32−24は、同一構成であるので、ここでは、CMU32−1を例として詳細構成について説明する。
また、直流電源装置25から供給される電力の電圧は、例えば、12Vとされている。
図4は、BMUの処理フローチャートである。
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、取り込まれていない状態(初期状態)にあるものとする。
このため、BMU36は、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)を受信する(ステップS11)。
そして、これ以降は、CMU32−1〜32−24は、計測データである電圧データ及び温度データをサンプリングするためのサンプリング周期及びBMU36へデータを送信する(通知する)伝送周期を通常動作時の周期として、定期的に通信を行うこととなる。
ここで、CMU32−1〜32−24における伝送周期Tcは一定であるが、データの輻湊を起こさないように、伝送(通信)タイミングは、それぞれ別個に設定されているものとし、以下においては、CMU32−1を例として説明する。
このとき、BMU36は、CMU32−1〜32−24毎に通常通信として計測データを受信し(ステップS12)、前回の計測データから所定の伝送周期Tcで今回の計測データを受信したか否かを判別する(ステップS13)。
図6に示すように、CMU32−1は、時刻t1及び時刻t2においては、伝送周期Tc毎にBMU36に対し、計測データである電圧データ及び温度データを送信していたが、時刻t3に相当する時刻においては、電源瞬停により、計測データの送信が一時的に行えなかった。
図8は、電源瞬停時のCMUの動作説明図である。
ここでは、直流電源装置25の出力電圧が通常電圧(たとえば、12V)から通信コントローラ64の許容動作電圧に相当する電圧未満(例えば、8V未満)となり、かつ、MPU63の許容動作電圧以上(例えば、5V以上)となった場合について説明する。
この結果、直流電源装置25の出力電圧が通常電圧に復帰している場合には、通信コントローラ64は、通信復帰状態となり、再び所定の伝送周期Tc毎に計測データの送信を行い(ステップS26)、処理を再びステップS21に移行して以下、同様の処理を繰り返す。
図9に示すように、CMU32−1は、時刻t1においては、BMU36に対し、計測データである電圧データ及び温度データを送信していたが、時刻t2に相当する時刻以降においては、計測データの送信が継続的に行えなかった。
なお、ステップS17の処理終了後、ステップS12に移行するのに代えて、ステップS11に移行するように構成することも可能である。
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 電池ユニット
24 ゲートウェイ装置
25 直流電源装置
31−1 セルモジュール
32−1〜32−24 CMU(セル監視装置)
33 サービスディスコネクト
34 電流センサ
35 コンタクタ
36 BMU(電池管理装置)
37 電池モジュール
41 盤遮断機
42 マスタ装置
51 制御電源線
52 制御通信線
61 電池セル
62 電圧温度計測IC
63 MPU(制御装置)
64 通信コントローラ
65 メモリ
66 第1電源回路
67 第2電源回路
68 コンパレータ
71 MPU
72 通信コントローラ
73 メモリ
81 通信バス
CEN CANトランシーバイネーブル信号
LOV 低電圧検出信号
PW1 第1電源
PW2 第2電源
RST リセット信号
Tc 伝送周期
Claims (7)
- 電池管理装置と通信線を介して接続可能な通信コントローラと、
初期化時に前記通信コントローラの起動処理を行うとともに、セル監視装置全体を制御する制御装置と、を備え、前記電池管理装置の制御下でセルモジュールの監視を行うセル監視装置であって、
前記制御装置は、電力を供給する電源の電圧が変化し、当該制御装置の電源電圧である第1の電圧が所定の動作許容電圧を上回っている状態で、前記通信コントローラの電源電圧である第2の電圧が前記通信コントローラの動作許容電圧を下回った場合に、前記電池管理装置が前記通信コントローラの異常を検出する周期よりも短い周期で前記通信コントローラの再起動処理を行う、
セル監視装置。 - 前記電源から供給された電力を変換して、前記制御装置に前記第1の電圧を有する電力を供給する第1の電源回路と、
前記電源から供給された電力を変換して、前記通信コントローラに前記第1の電圧よりも高い前記第2の電圧を有する電力を供給する第2の電源回路と、
を備えた請求項1に記載のセル監視装置。 - 前記再起動処理に際し、前記通信コントローラの初期化処理を行う、
請求項1または請求項2記載のセル監視装置。 - 前記制御装置は、前記再起動処理に際し、前記通信コントローラの電源供給を遮断する、
請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のセル監視装置。 - 前記制御装置は、前記再起動処理に際し、前記通信コントローラの電源供給を遮断してから電源瞬停時に想定される電圧復帰時間以上の所定時間待機してから再度前記電源供給を行う、
請求項4記載のセル監視装置。 - 電池管理装置と通信線を介して接続可能な通信コントローラと、初期化時に前記通信コントローラの起動処理を行うとともに、セル監視装置全体を制御する制御装置と、を備え、セルモジュールの監視を行うセル監視装置で実行される方法であって、
電力を供給する電源の電圧が変化し、当該制御装置の電源電圧である第1の電圧が所定の動作許容電圧を上回っている状態で、前記通信コントローラの電源電圧である第2の電圧が前記通信コントローラの動作許容電圧を下回ったか否かを判別する過程と、
前記判別に基づいて、前記制御装置の電源電圧である第1の電圧が所定の動作許容電圧を上回っている状態で、前記通信コントローラの電源電圧である第2の電圧が前記通信コントローラの動作許容電圧を下回った場合に、前記電池管理装置が前記通信コントローラの異常を検出する周期よりも短い周期で前記通信コントローラの再起動処理を行う過程と、
を備えた方法。 - 電池管理装置と通信線を介して接続可能な通信コントローラと、初期化時に前記通信コントローラの起動処理を行うとともに、セル監視装置全体を制御する制御装置と、を備え、セルモジュールの監視を行うセル監視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、
電力を供給する電源の電圧が変化し、当該制御装置の電源電圧である第1の電圧が所定の動作許容電圧を上回っている状態で、前記通信コントローラの電源電圧である第2の電圧が前記通信コントローラの動作許容電圧を下回ったか否かを判別する手段と、
前記判別に基づいて、前記制御装置の電源電圧である第1の電圧が所定の動作許容電圧を上回っている状態で、前記通信コントローラの電源電圧である第2の電圧が前記通信コントローラの動作許容電圧を下回った場合に、前記電池管理装置が前記通信コントローラの異常を検出する周期よりも短い周期で前記通信コントローラの再起動処理を行う手段と、
して機能させるプログラム。
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