JP2019030134A - 蓄電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】蓄電モジュール間を接続する通信線の絶縁性を高め、もって蓄電装置を家庭などに設置する際の作業者の安全性を向上させること。【解決手段】複数の蓄電モジュール10が通信線によってデイジーチェーン接続されている蓄電装置1であって、各蓄電モジュール10は、組電池31と、組電池31から供給される電力によって動作し、組電池31の状態を監視する監視IC32と、監視IC32に接続されている第1のフォトカプラ33と、監視IC32に接続されている第2のフォトカプラ34と、を有し、蓄電モジュール10の第2のフォトカプラ34がデイジーチェーン接続における次段の蓄電モジュール10の第1のフォトカプラ33に通信線を介して接続されている、蓄電装置1。【選択図】図2
Description
本明細書で開示する技術は、複数の蓄電モジュールが通信線によってデイジーチェーン接続されている蓄電装置に関する。
従来、複数の蓄電モジュールが通信線によってデイジーチェーン接続されている蓄電装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
具体的には、特許文献1に記載の電源装置は、電池セルと、電池セルから電力が供給されている電池状態検出部と、電池状態検出部に接続されている2つの通信インターフェースとを有する機能モジュールを複数備えている。各機能モジュールは一方の通信インターフェースが上段の機能モジュールの通信インターフェースに通信ラインを介して接続され、他方の通信インターフェースが下段の機能モジュールの通信インターフェースに通信ラインを介して接続されている。
具体的には、特許文献1に記載の電源装置は、電池セルと、電池セルから電力が供給されている電池状態検出部と、電池状態検出部に接続されている2つの通信インターフェースとを有する機能モジュールを複数備えている。各機能モジュールは一方の通信インターフェースが上段の機能モジュールの通信インターフェースに通信ラインを介して接続され、他方の通信インターフェースが下段の機能モジュールの通信インターフェースに通信ラインを介して接続されている。
ところで、近年、家庭や事業所などに設置される固定型の蓄電装置が普及している。固定型の蓄電装置を用いると、例えば電気料金が安い夜間に充電して昼間に使用することが可能になる。これにより電気料金を節約できる上、昼間の電力需要のピークを抑制することにも寄与する。また、昼間に太陽光発電によって充電することによって資源の節約や環境保護にも貢献する。
しかしながら、前述した特許文献1に記載の電源装置は、固定型の蓄電装置として用いる場合に安全性が懸念される。具体的には、特許文献1に記載の電源装置では電池セルから電力が供給されている電池状態検出部から通信インターフェースを介して通信ラインに高電圧が印加される。このため、蓄電装置を家庭などに設置する際に作業者が通信ラインに触れて感電すると危険である。
本明細書では、蓄電モジュール間を接続する通信線の絶縁性を高め、もって蓄電装置を家庭などに設置する際の作業者の安全性を向上させる技術を開示する。
本明細書によって開示される蓄電装置は、複数の蓄電モジュールが通信線によってデイジーチェーン接続されている蓄電装置であって、各前記蓄電モジュールは、蓄電素子と、前記蓄電素子から供給される電力によって動作し、前記蓄電素子の状態を監視する監視部と、前記監視部に接続されている第1のアイソレータと、前記監視部に接続されている第2のアイソレータと、を有し、前記蓄電モジュールの前記第2のアイソレータが前記デイジーチェーン接続における次段の前記蓄電モジュールの前記第1のアイソレータに前記通信線を介して接続されている。
上記の蓄電装置によると、蓄電モジュール間を接続する通信線の絶縁性を高めることができ、もって蓄電装置を家庭などに設置する際の作業者の安全性が向上する。
(本実施形態の概要)
本明細書によって開示される蓄電装置は、複数の蓄電モジュールが通信線によってデイジーチェーン接続されている蓄電装置であって、各前記蓄電モジュールは、蓄電素子と、前記蓄電素子から供給される電力によって動作し、前記蓄電素子の状態を監視する監視部と、前記監視部に接続されている第1のアイソレータと、前記監視部に接続されている第2のアイソレータと、を有し、前記蓄電モジュールの前記第2のアイソレータが前記デイジーチェーン接続における次段の前記蓄電モジュールの前記第1のアイソレータに前記通信線を介して接続されている。
本明細書によって開示される蓄電装置は、複数の蓄電モジュールが通信線によってデイジーチェーン接続されている蓄電装置であって、各前記蓄電モジュールは、蓄電素子と、前記蓄電素子から供給される電力によって動作し、前記蓄電素子の状態を監視する監視部と、前記監視部に接続されている第1のアイソレータと、前記監視部に接続されている第2のアイソレータと、を有し、前記蓄電モジュールの前記第2のアイソレータが前記デイジーチェーン接続における次段の前記蓄電モジュールの前記第1のアイソレータに前記通信線を介して接続されている。
上記の蓄電装置によると、蓄電モジュール間を接続する通信線が上段の蓄電モジュールの第2のアイソレータと下段の蓄電モジュールの第1のアイソレータとに接続されるので、通信線の絶縁性を高めることができる。このため、蓄電素子から電力が供給される監視部から通信線に高電圧が印加されることを防止できる。これにより、蓄電装置を家庭などに設置する際に作業者が通信線に触れて感電した場合の危険性を低減でき、作業者の安全性が向上する。
上記の蓄電装置は、前記複数の蓄電モジュールを管理する管理部と、前記管理部に接続されている第3のアイソレータと、を有する管理装置を備え、前記第3のアイソレータが前記デイジーチェーン接続の最上段の前記蓄電モジュールの前記第1のアイソレータに通信線を介して接続されてもよい。
上記の蓄電装置によると、管理装置と最上段の蓄電モジュールとを接続する通信線が管理装置の第3のアイソレータと最上段の蓄電モジュールの第1のアイソレータとに接続されるので、通信線の絶縁性を高めることができる。このため、管理部から通信線に高電圧が印加されることを防止できる。これにより、蓄電装置を家庭などに設置する際に作業者が通信線に触れて感電した場合の危険性を低減でき、作業者の安全性が向上する。
上記の蓄電装置は、各前記アイソレータに電圧を印加する電源部を備えてもよい。
一般に監視部はアイソレータを1つしか介さないことを想定して設計されている。このため、二つの蓄電モジュールの間にアイソレータを2重に設けると信号が減衰し、正常に通信できない虞がある。上記の蓄電装置によると、電源部から各アイソレータに電圧を印加するので、アイソレータを1つしか介さないことを想定して設計されている監視部を用いる場合であっても、アイソレータを2重に設けることによって通信線を絶縁しつつ、正常に通信できる。
<一実施形態>
一実施形態について図1〜図3を参照しつつ説明する。
一実施形態について図1〜図3を参照しつつ説明する。
(1)蓄電装置の全体構成
図1を参照して、一実施形態に係る蓄電装置1の全体構成について説明する。蓄電装置1は家庭や事業所などに設置される固定型の蓄電装置である。蓄電装置1は正極端子12P及び負極端子12Nを介して接続される図示しない充電装置によって充電され、正極端子12P及び負極端子12Nを介して接続される図示しない電気機器に電力を供給する。
図1を参照して、一実施形態に係る蓄電装置1の全体構成について説明する。蓄電装置1は家庭や事業所などに設置される固定型の蓄電装置である。蓄電装置1は正極端子12P及び負極端子12Nを介して接続される図示しない充電装置によって充電され、正極端子12P及び負極端子12Nを介して接続される図示しない電気機器に電力を供給する。
図1に示すように、蓄電装置1は複数の蓄電モジュール10、BMU11(Battery Management Unit)、遮断器13などを備えている。BMU11は管理装置の一例である。図1では蓄電モジュール10の数が6個の場合を示しているが、蓄電モジュール10の数は6個に限定されるものではなく、適宜に決定できる。蓄電モジュール10の数は可変であり、蓄電装置1を設置した後に必要に応じて増減することもできる。
各蓄電モジュール10は組電池31を備えており、それらの組電池31が電力線14によって直列に接続されている。組電池31の接続は直列に限定されるものではなく、並列に接続されてもよいし、直列と並列とを組み合わせて接続されてもよい。これらの組電池31をどのように接続するかは適宜に決定できる。
上述した電力線14による接続とは別に、各蓄電モジュール10はデイジーチェーン接続によってBMU11と通信可能に接続されている。図1に示す例ではBMU11と複数の蓄電モジュール10とが通信線52によって直列にデイジーチェーン接続されている。蓄電装置1ではBMU11と複数の蓄電モジュール10とがリング状にデイジーチェーン接続されることには対応していないが、これらがリング状にデイジーチェーン接続されるように構成することも可能である。
以降の説明ではデイジーチェーン接続においてある蓄電モジュール10より接続順がBMU11に近い蓄電モジュール10を当該ある蓄電モジュール10の上段の蓄電モジュール10といい、当該ある蓄電モジュール10より接続順がBMU11から遠い蓄電モジュール10を当該ある蓄電モジュール10の下段の蓄電モジュール10という。以降の説明ではBMU11に直接接続されている蓄電モジュール10を最上段の蓄電モジュール10といい、末端の蓄電モジュール10を最下段の蓄電モジュール10という。
BMU11は各蓄電モジュール10を一元的に管理する装置である。蓄電装置1ではコストを低減するために各蓄電モジュール10に管理部が設けられておらず、BMU11によって各蓄電モジュール10が一元的に管理される。
遮断器13は複数の蓄電モジュール10が接続されている電流経路15に直列に設けられている。遮断器13は組電池31の過充電や過放電などの異常が予見される場合に電流経路15を遮断して組電池31を異常から保護するためのものである。遮断器13は例えばFET(Field Effect transistor)やリレーであり、BMU11によって開閉される。
遮断器13は複数の蓄電モジュール10が接続されている電流経路15に直列に設けられている。遮断器13は組電池31の過充電や過放電などの異常が予見される場合に電流経路15を遮断して組電池31を異常から保護するためのものである。遮断器13は例えばFET(Field Effect transistor)やリレーであり、BMU11によって開閉される。
(2)蓄電モジュールの構成
図2を参照して、蓄電モジュール10の構成について説明する。ここで、図2において一点鎖線20はBMU11と各蓄電モジュール10とをデイジーチェーン接続している通信系を示している。一点鎖線20で示す通信系はBMU11から蓄電モジュール10に後述する起動信号及び停止信号を送信するためのものであり、BMU11から蓄電モジュール10への一方向のみにデータの送信が可能である。以降の説明では一点鎖線20で示す通信系のことを起動・停止信号通信系20というものとする。
図2を参照して、蓄電モジュール10の構成について説明する。ここで、図2において一点鎖線20はBMU11と各蓄電モジュール10とをデイジーチェーン接続している通信系を示している。一点鎖線20で示す通信系はBMU11から蓄電モジュール10に後述する起動信号及び停止信号を送信するためのものであり、BMU11から蓄電モジュール10への一方向のみにデータの送信が可能である。以降の説明では一点鎖線20で示す通信系のことを起動・停止信号通信系20というものとする。
図2には示していないが、蓄電装置1はBMU11と各蓄電モジュール10とが双方向に通信可能なシリアル通信系も備えている。シリアル通信系ではBMU11と各蓄電モジュール10とが共通の通信バスに接続されており、パルストランスによって通信が絶縁化されている。シリアル通信系におけるBMU11と各蓄電モジュール10との接続形態は適宜に決定することができる。
蓄電モジュール10は組電池31(蓄電素子の一例)、監視IC32(Integrated Circuit)、第1のフォトカプラ33(第1のアイソレータの一例)、第2のフォトカプラ34(第2のアイソレータの一例)などを備えている。監視IC32、第1のフォトカプラ33及び第2のフォトカプラ34は図示しない回路基板に実装されている。監視IC32は監視部の一例である。
組電池31は20個の電池セル35が直列に接続されたものである。各電池セル35は繰り返し充電可能な二次電池であり、具体的には例えば正極にリン酸鉄系材料、負極にグラファイトを用いたリチウムイオン電池である。各電池セル35の電圧は例えば3.5Vである。このため20個の電池セル35が直列に接続されている組電池31の電圧は70Vとなり、蓄電モジュール10の数が6個の場合は蓄電装置1全体で420Vとなる。
電池セル35の数は20個に限定されるものではなく、適宜に決定できる。電池セル35の接続は直列に限定されるものではなく、並列に接続されてもよいし、直列と並列とを組み合わせて接続されてもよい。これらの電池セル35をどのように接続するかは適宜に決定できる。
監視IC32は組電池31から印加される電圧によって動作するものであり、以下に説明する第1の通信機能、第2の通信機能、監視機能、省電力機能などを有している。
第1の通信機能は起動・停止信号通信系20を介して前段の蓄電モジュール10(最上段の蓄電モジュール10の場合はBMU11)、及び、次段の蓄電モジュール10と通信する機能である。
第2の通信機能は前述した図示しないシリアル通信系を介してBMU11と通信する機能である。
第1の通信機能は起動・停止信号通信系20を介して前段の蓄電モジュール10(最上段の蓄電モジュール10の場合はBMU11)、及び、次段の蓄電モジュール10と通信する機能である。
第2の通信機能は前述した図示しないシリアル通信系を介してBMU11と通信する機能である。
監視機能は、各電池セル35の電圧を検出し、シリアル通信系を介してBMU11に送信する機能である。詳しくは後述するが、監視IC32は電圧を検出すると直ちにBMU11に送信するのではなく、BMU11から送信が指示されるまで待機し、送信が指示されるとBMU11に電圧値を送信する。監視IC32は各電池セル35の電圧に加えて組電池31全体の電圧を検出してBMU11に送信してもよい。
省電力機能はBMU11の指示の下で省電力モードに移行する機能である。詳しくは後述するが、BMU11は起動・停止信号通信系20を介して各監視IC32に停止信号を送信することによって各監視IC32に省電力モードへの移行を指示する。監視IC32は停止信号を受信すると通常モードから省電力モードに移行する。監視IC32は省電力モードに移行すると機能を停止し、BMU11からの起動信号を待ち受ける状態になる。監視IC32は省電力モードに移行した後にBMU11から起動信号を受信すると通常モードに復帰する。
第1のフォトカプラ33は前段の蓄電モジュール10(最上段の蓄電モジュール10の場合はBMU11)から監視IC32に送信される起動信号及び停止信号を中継するものである。第1のフォトカプラ33は受光素子が監視IC32に接続されている。
第2のフォトカプラ34は監視IC32から次段の蓄電モジュール10に送信される起動信号及び停止信号を中継するものである。第2のフォトカプラ34は発光素子が監視IC32に接続されている。
第2のフォトカプラ34は監視IC32から次段の蓄電モジュール10に送信される起動信号及び停止信号を中継するものである。第2のフォトカプラ34は発光素子が監視IC32に接続されている。
(3)BMUの構成
BMU11は管理部40、第3のフォトカプラ41(第3のアイソレータの一例)、内蔵電源43、及び、絶縁型DC/DCコンバータ42(電源部の一例)を備えている。
管理部40は蓄電モジュール10から供給される電力によって動作するものであり、CPU40A、ROM40B、RAM40C、通信IC40Dなどを備えている。ROM40Bには各種の制御プログラムが記憶されている。通信IC40Dは起動・停止信号通信系20及び前述した図示しないシリアル通信系を介して各蓄電モジュール10と通信するための回路である。図1及び図2では省略しているが、通信IC40Dは前述した図示しない充電装置とも通信可能に接続される。管理部40(より具体的にはCPU40A)はROM40Bに記憶されている制御プログラムを実行することによって後述する各種の処理を実行する。
BMU11は管理部40、第3のフォトカプラ41(第3のアイソレータの一例)、内蔵電源43、及び、絶縁型DC/DCコンバータ42(電源部の一例)を備えている。
管理部40は蓄電モジュール10から供給される電力によって動作するものであり、CPU40A、ROM40B、RAM40C、通信IC40Dなどを備えている。ROM40Bには各種の制御プログラムが記憶されている。通信IC40Dは起動・停止信号通信系20及び前述した図示しないシリアル通信系を介して各蓄電モジュール10と通信するための回路である。図1及び図2では省略しているが、通信IC40Dは前述した図示しない充電装置とも通信可能に接続される。管理部40(より具体的にはCPU40A)はROM40Bに記憶されている制御プログラムを実行することによって後述する各種の処理を実行する。
第3のフォトカプラ41は管理部40と最上段の蓄電モジュール10の監視IC32との通信を中継するものである。第3のフォトカプラ41は発光素子が管理部40の通信IC40Dに接続されている。
絶縁型DC/DCコンバータ42は管理部40の内蔵電源43から印加される電圧を絶縁変換によって5Vに降圧し、通信線53を介して各フォトカプラの発光素子に印加する回路である。図2では絶縁型DC/DCコンバータ42から第2のフォトカプラ34の発光素子及び第3のフォトカプラ41の発光素子に電圧を印加する経路の一部を省略しているが、これらのフォトカプラの発光素子にも絶縁型DC/DCコンバータ42から5Vの電圧が印加される。一般に5Vは感電しても人体への影響がほぼなく、危険性がない電圧である。
図2に示すように、絶縁型DC/DCコンバータ42は通信線54によって各蓄電モジュール10の第2のフォトカプラ34の受光素子及びBMU11の第3のフォトカプラ41の受光素子にも接続されている。
絶縁型DC/DCコンバータ42は管理部40の内蔵電源43から印加される電圧を絶縁変換によって5Vに降圧し、通信線53を介して各フォトカプラの発光素子に印加する回路である。図2では絶縁型DC/DCコンバータ42から第2のフォトカプラ34の発光素子及び第3のフォトカプラ41の発光素子に電圧を印加する経路の一部を省略しているが、これらのフォトカプラの発光素子にも絶縁型DC/DCコンバータ42から5Vの電圧が印加される。一般に5Vは感電しても人体への影響がほぼなく、危険性がない電圧である。
図2に示すように、絶縁型DC/DCコンバータ42は通信線54によって各蓄電モジュール10の第2のフォトカプラ34の受光素子及びBMU11の第3のフォトカプラ41の受光素子にも接続されている。
(4)起動・停止信号通信系
図2に示すように、BMU11の第3のフォトカプラ41の受光素子はデイジーチェーン接続における最上段の蓄電モジュール10の第1のフォトカプラ33の発光素子に通信線51を介して接続されている。これにより、BMU11と最上段の蓄電モジュール10とを接続している通信線51は2重に設けられたフォトカプラ(すなわちBMU11の第3のフォトカプラ41、及び、最上段の蓄電モジュール10の第1のフォトカプラ33)によってBMU11の管理部40及び最上段の蓄電モジュール10の監視IC32から電気的に絶縁されている。
図2に示すように、BMU11の第3のフォトカプラ41の受光素子はデイジーチェーン接続における最上段の蓄電モジュール10の第1のフォトカプラ33の発光素子に通信線51を介して接続されている。これにより、BMU11と最上段の蓄電モジュール10とを接続している通信線51は2重に設けられたフォトカプラ(すなわちBMU11の第3のフォトカプラ41、及び、最上段の蓄電モジュール10の第1のフォトカプラ33)によってBMU11の管理部40及び最上段の蓄電モジュール10の監視IC32から電気的に絶縁されている。
最下段の蓄電モジュール10を除いて、各蓄電モジュール10の第2のフォトカプラ34の受光素子はデイジーチェーン接続における次段の蓄電モジュール10の第1のフォトカプラ33の発光素子に通信線52を介して接続されている。これにより、上段の蓄電モジュール10と下段の蓄電モジュール10とを接続している通信線52は2重に設けられたフォトカプラ(すなわち上段の蓄電モジュール10の第2のフォトカプラ34、及び、下段の蓄電モジュール10の第1のフォトカプラ33)によって上段の蓄電モジュール10の監視IC32及び下段の蓄電モジュール10の監視IC32から電気的に絶縁されている。
BMU11の絶縁型DC/DCコンバータ42は前述したように通信線53によって各蓄電モジュール10の第1のフォトカプラ33の発光素子に接続されているとともに、通信線54によって各蓄電モジュール10の第2のフォトカプラ34の受光素子及びBMU11の第3のフォトカプラ41の受光素子に接続されている。これらの通信線53,54も各フォトカプラによってBMU11の管理部40や各蓄電モジュール10の監視ICから電気的に絶縁されている。
(5)管理部によって実行される処理
次に、BMU11の管理部40によって実行される処理について説明する。ここでは管理部40によって実行される処理として受信処理、保護処理、及び、省電力処理について説明する。
次に、BMU11の管理部40によって実行される処理について説明する。ここでは管理部40によって実行される処理として受信処理、保護処理、及び、省電力処理について説明する。
受信処理はシリアル通信系を介して各蓄電モジュール10から電圧値を受信する処理である。管理部40は各蓄電モジュール10に電圧値の送信を指示し、各蓄電モジュール10の監視IC32は電圧値の送信が指示されるとBMU11に電圧値を送信する。ただし、各蓄電モジュール10が一斉に電圧値を送信すると管理部40の処理が一時に集中してしまう。このため、管理部40は蓄電モジュール10毎に時間をずらして電圧値の送信を指示する。これにより各蓄電モジュール10がBMU11に電圧値を送信するタイミングが分散され、処理の集中が回避される。
保護処理は、各蓄電モジュール10から受信した電圧値を監視し、過充電や過放電などの異常が予見される場合に電流経路15を遮断して組電池31を異常から保護する処理である。具体的には例えば、管理部40はいずれかの電池セル35の電圧値がある一定の値まで上昇すると過充電が近いと判断し(すなわち過充電を予見し)、遮断器13を開いて電流経路15を遮断する。逆に、管理部40はいずれかの電池セル35の電圧値がある一定の値まで下降すると過放電が近いと判断し(すなわち過放電を予見し)、遮断器13を開いて電流経路15を遮断する。これにより組電池31が異常から保護される。
省電力処理は、前述した保護処理において過放電が予見されて電流経路15を遮断した場合に、監視IC32によって消費される電力を抑制するために監視IC32を省電力モードに移行させる処理である。具体的には、管理部40は、保護処理によって電流経路15を遮断すると、起動・停止信号通信系20を介して最上段の蓄電モジュール10に停止信号を送信する。送信された停止信号は最上段の蓄電モジュール10から下段の蓄電モジュール10に順次転送され、各蓄電モジュール10の監視IC32は転送後に省電力モードに移行する。
管理部40は、各監視IC32を省電力モードに移行させた後、前述した充電装置から充電開始を通知する信号を受信すると、監視IC32を通常モードに復帰させる。具体的には、管理部40は当該信号を受信すると起動・停止信号通信系20を介して最上段の蓄電モジュール10に起動信号を送信する。最上段の蓄電モジュール10の監視IC32は起動信号を受信すると通常モードに復帰し、次段の蓄電モジュール10に起動信号を送信する。次段の蓄電モジュール10の監視IC32は起動信号を受信すると通常モードに復帰し、更に次段の蓄電モジュール10に起動信号を送信する。これにより各監視IC32が順に通常モードに復帰する。
管理部40は各監視IC32が通常モードに復帰して組電池31の監視が確立されると遮断器13を閉じる。これにより蓄電装置1が充電装置によって充電される。
管理部40は各監視IC32が通常モードに復帰して組電池31の監視が確立されると遮断器13を閉じる。これにより蓄電装置1が充電装置によって充電される。
(3)実施形態の効果
上記実施形態に係る蓄電装置1の効果を、図3に示す比較例を参照しつつ説明する。図3に示す比較例では各蓄電モジュール100に第2のフォトカプラ34が設けられておらず、上段の蓄電モジュール100の監視IC32が通信線102及び103を介して下段の蓄電モジュール100の第1のフォトカプラ33に直に接続されている。通信線102及び103には監視IC32から70Vという高電圧が印加されるので、作業者が通信線102,103に触れて感電すると危険である。
上記実施形態に係る蓄電装置1の効果を、図3に示す比較例を参照しつつ説明する。図3に示す比較例では各蓄電モジュール100に第2のフォトカプラ34が設けられておらず、上段の蓄電モジュール100の監視IC32が通信線102及び103を介して下段の蓄電モジュール100の第1のフォトカプラ33に直に接続されている。通信線102及び103には監視IC32から70Vという高電圧が印加されるので、作業者が通信線102,103に触れて感電すると危険である。
これに対し、図2に示すように、蓄電装置1によると、蓄電モジュール10間を接続する通信線52が上段の蓄電モジュール10の第2のフォトカプラ34と下段の蓄電モジュール10の第1のフォトカプラ33とに接続されるので、通信線52の絶縁性を高めることができる。このため、組電池31から電力が供給される監視IC32から通信線52に高電圧が印加されることを防止できる。これにより、蓄電装置1を家庭などに設置する際に作業者が通信線52に触れて感電した場合の危険性を低減でき、作業者の安全性が向上する。
蓄電装置1によると、通信線51がBMU11の第3のフォトカプラ41と最上段の蓄電モジュール10の第1のフォトカプラ33とに接続されるので、通信線51の絶縁性を高めることができる。このため、管理部40から通信線51に高電圧が印加されることを防止できる。これにより、蓄電装置1を家庭などに設置する際に作業者が通信線51に触れて感電した場合の危険性を低減でき、作業者の安全性が向上する。
蓄電装置1によると、絶縁型DC/DCコンバータ42から各フォトカプラに電圧を印加することにより、通信線51,52を絶縁しつつ正常に通信することができる。一般に監視IC32はフォトカプラを1つしか介さないことを想定して設計されているので、二つの蓄電モジュール10の間にフォトカプラを2重に設けると信号が減衰し、正常に通信できない虞がある。蓄電装置1によると、絶縁型DC/DCコンバータ42から各フォトカプラに電圧を印加するので、フォトカプラを1つしか介さないことを想定して設計されている監視IC32を用いる場合であっても、フォトカプラを2重に設けることによって通信線51,52を絶縁しつつ、正常に通信できる。
<他の実施形態>
本明細書で開示される技術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、例えば次のような種々の態様も含まれる。
本明細書で開示される技術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、例えば次のような種々の態様も含まれる。
(1)上記実施形態ではアイソレータとしてフォトカプラを例に説明した。しかしながら、アイソレータはフォトカプラに限定されるものではなく、例えばデジタルアイソレータであってもよい。
(2)上記実施形態ではBMU11に第3のフォトカプラ41が設けられている場合を例に説明したが、第3のフォトカプラ41を設けず、図3に示す比較例のように管理部40が最上段の蓄電モジュール10の第1のフォトカプラ33に直に接続されてもよい。
(3)上記実施形態ではBMU11によって各蓄電モジュール10が一元的に管理される場合を例に説明した。これに対し、個々の蓄電モジュール10に管理部を設け、各蓄電モジュール10をそれぞれその蓄電モジュール10に設けられている管理部によって管理してもよい。その場合、BMU11は前述した保護処理や省電力処理だけを実行してもよい。
(4)上記実施形態で説明した各蓄電モジュール10は複数の電池セル35の電圧(言い換えるとSOC)を均等化する均等化回路を備えてもよい。均等化回路は電池セル35毎に放電抵抗とスイッチとが設けられている回路である。これらのスイッチはBMU11の指示の下で監視IC32によって開閉される。
具体的には例えば、蓄電モジュール10が直列接続されている場合は、BMU11の管理部40は全ての蓄電モジュール10の中から相対的に電圧が高い電池セル35を判断し、その電池セル35を放電させるよう監視IC32に指示する。電池モジュール10が並列接続されている場合は、管理部40は蓄電池モジュール10毎にその蓄電モジュール10の中から相対的に電圧が高い電池セル35を判断し、その電池セル35を放電させるよう監視IC32に指示する。監視IC32はBMU11から放電が指示された電池セル35に対応するスイッチを閉じることによってその電池セル35を放電抵抗によって放電させる。これにより各電池セル35の電圧が均等化される。
電池セル35間の電圧の均等化に加えて、蓄電モジュール10間の電圧を均等化する均等化回路を備えてもよい。
具体的には例えば、蓄電モジュール10が直列接続されている場合は、BMU11の管理部40は全ての蓄電モジュール10の中から相対的に電圧が高い電池セル35を判断し、その電池セル35を放電させるよう監視IC32に指示する。電池モジュール10が並列接続されている場合は、管理部40は蓄電池モジュール10毎にその蓄電モジュール10の中から相対的に電圧が高い電池セル35を判断し、その電池セル35を放電させるよう監視IC32に指示する。監視IC32はBMU11から放電が指示された電池セル35に対応するスイッチを閉じることによってその電池セル35を放電抵抗によって放電させる。これにより各電池セル35の電圧が均等化される。
電池セル35間の電圧の均等化に加えて、蓄電モジュール10間の電圧を均等化する均等化回路を備えてもよい。
(5)上記実施形態で説明した各蓄電モジュール10は組電池31の温度を検出する温度センサを備え、検出した温度をBMU11に送信してもよい。温度センサは1つの組電池31に対して1つだけ設けられてもよいし、複数設けられてもよい。
(6)上記実施形態では起動・停止信号通信系20とは別にシリアル通信系を備える場合を例に説明したが、シリアル通信系に替えて、起動・停止信号通信系20と同様にフォトカプラを用いる通信系を備え、それによりBMU11と各蓄電モジュール10との逆方向の通信を可能にしてもよい。具体的には、起動・停止信号通信系20とは各フォトカプラの通信方向が逆である別の通信系を備え、起動・停止信号通信系20と当該別の通信系とによってBMU11と各蓄電モジュール10との双方向の通信を可能にしてもよい。
(7)上記実施形態では蓄電素子として複数の電池セル35からなる組電池31を例に説明したが、蓄電素子は一つの電池セル35によって構成されてもよい。蓄電素子はリン酸鉄系リチウムイオン電池に限らず、マンガン系リチウムイオン電池、負極にチタンを含むチタン系リチウムイオン電池、鉛電池など他の二次電池でもよい。更に、蓄電素子は二次電池に限らず、キャパシタでもよい。
(8)上記実施形態では管理部として1つのCPU40Aを有する管理部40を例に説明したが、管理部の構成はこれに限られない。例えば、管理部は複数のCPUを備える構成や、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)などのハード回路を備える構成や、ハード回路及びCPUの両方を備える構成でもよい。
1…蓄電装置、10…蓄電モジュール、11…BMU(管理装置の一例)、31…組電池(蓄電素子の一例)、32…監視IC(監視部の一例)、33…第1のフォトカプラ(第1のアイソレータの一例)、34…第2のフォトカプラ(第2のアイソレータの一例)、40…管理部、41…第3のフォトカプラ(第3のアイソレータの一例)、42…絶縁型DC/DCコンバータ(電源部の一例)、51〜54…通信線
Claims (3)
- 複数の蓄電モジュールが通信線によってデイジーチェーン接続されている蓄電装置であって、
各前記蓄電モジュールは、
蓄電素子と、
前記蓄電素子から供給される電力によって動作し、前記蓄電素子の状態を監視する監視部と、
前記監視部に接続されている第1のアイソレータと、
前記監視部に接続されている第2のアイソレータと、
を有し、
前記蓄電モジュールの前記第2のアイソレータが前記デイジーチェーン接続における次段の前記蓄電モジュールの前記第1のアイソレータに前記通信線を介して接続されている、蓄電装置。 - 請求項1に記載の蓄電装置であって、
前記複数の蓄電モジュールを管理する管理部と、
前記管理部に接続されている第3のアイソレータと、
を有する管理装置を備え、
前記第3のアイソレータが前記デイジーチェーン接続の最上段の前記蓄電モジュールの前記第1のアイソレータに通信線を介して接続されている、蓄電装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の蓄電装置であって、
各前記アイソレータに電圧を印加する電源部を備える、蓄電装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2017147925A JP2019030134A (ja) | 2017-07-31 | 2017-07-31 | 蓄電装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2019030134A true JP2019030134A (ja) | 2019-02-21 |
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JP (1) | JP2019030134A (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014170942A1 (ja) * | 2013-04-15 | 2014-10-23 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電池システム |
WO2016114116A1 (ja) * | 2015-01-16 | 2016-07-21 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 蓄電池制御システム |
JP2017112697A (ja) * | 2015-12-15 | 2017-06-22 | 株式会社デンソー | 組電池制御装置 |
-
2017
- 2017-07-31 JP JP2017147925A patent/JP2019030134A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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