JP3581825B2

JP3581825B2 - Power storage device

Info

Publication number: JP3581825B2
Application number: JP2000296108A
Authority: JP
Inventors: 教至宮嶋; 好美宮本; 豊和大川; 美千子坂入
Original assignee: 日立ホーム・アンド・ライフ・ソリューション株式会社
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2020-09-28
Also published as: JP2002110259A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄電装置に係わり、特に、電気自動車、電動カート等の移動体機器や、ビデオカメラ、パソコン等の携帯機器や、停電時の電源バックアップ機器や、セキュリティ機器等の製品の直流電源として使われる蓄電装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のニッケル水素電池、リチウム電池等の二次電池は、エネルギー密度、寿命等に優れ、家庭用蓄電装置やその他の蓄電媒体の一つとしての実用化が進められている。これらの二次電池では、例えば、移動体機器や家庭用機器の電源として使用される場合に、必要な出力を効率よく所定時間持続するには、１０〜３０Ａｈの電池容量と１００〜３５０Ｖ程度の電池電圧が必要である。そこで、公称電圧１．２Ｖのニッケル水素電池や公称電圧３．６Ｖのリチウム電池を複数直列に接続して組電池とし、これを用いて機器に必要な電源電圧を得るようにしている。
【０００３】
二次電池は、放電した電池を充電することにより繰り返し使用できる電池であるが、二次電池そのものの組成により充電時及び放電時にそれぞれ制限電圧値を有しており、これを超えた充電または放電を行うと、二次電池の性能劣化の原因となる。このため、二次電池の充放電を行う場合には、その電池電圧を監視しながら充放電を行う方法が採用されている。
【０００４】
このような組電池の監視装置としては、例えば、特開平９−１３９２３７号公報に示されているように、組電池の中の不具合な蓄電池を具体的に特定できるようにするために、モジュール電池単位に電池電圧を測定する電圧監視ユニットを設け、この各電圧監視ユニットで検出した電池電圧データを制御装置に伝送することが行なわれる。そして、複数の電圧監視ユニットとそれらの情報を必要とする制御装置との間の信号配線、及び電圧監視ユニット同士の信号配線数を削減するために、電圧監視ユニットと制御装置間及び各電圧監視ユニット間の信号配線をシリアル信号配線とし、各電圧監視ユニット内にディップスイッチを備え、このディプスイッチによりそれぞれのアドレスを予め設定し、制御装置に伝送する電圧データに各電圧監視ユニットのアドレスを付加して制御装置における識別を可能にしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる従来の組電池の監視装置では、各電圧監視ユニット内にアドレスを設定するための設定スイッチを必要としているために、各電圧監視ユニット内の配線数とスペースがその分増加し、アドレス誤設定が発生するおそれがあり、組立て工数及び検査工数の増加とコスト高を招くものであった。
【０００６】
本発明の目的は、確実な電池監視制御を行なう為に用意する各電池監視装置のアドレス識別用回路部品を不要とし、電池監視装置の配線スペース、組立て工数及び検査工数を削減できる蓄電装置を得ることにある。
【０００９】
本発明の第１の特徴は、直列接続した複数の二次電池と、前記二次電池を一つ以上の所定単位でその電池電圧を監視する複数の電池監視装置と、蓄電装置を制御する制御装置と、前記制御装置と前記各電池監視装置間を接続するバス信号配線とを備え、前記制御装置はマスター側制御手段を有し、前記電池監視装置は、接続ポート及び絶縁回路を有する通信インターフェース回路と、記憶部を有するスレーブ側制御手段と、前記二次電池の電池電圧を検出して前記スレーブ側制御手段に出力する電圧検出回路とを有し、前記絶縁回路は前記接続ポートと前記スレーブ側制御手段との間に設け、前記各スレーブ側制御手段は、前記マスター側制御手段との処理動作により設定したそれぞれの自己アドレスを前記記憶部に記憶すると共に、前記電圧検出回路で検出した電池電圧に基づいて出力する制御信号に前記記憶部に記憶された自己アドレスを付加して前記マスター側制御手段に送信する構成にしたことにある。
【００１０】
本発明の第２の特徴は、直列接続した複数の二次電池と、前記二次電池を一つ以上の所定単位でその電池電圧を監視する複数の電池監視装置と、蓄電装置を制御する制御装置と、前記制御装置と前記電池監視装置間及び前記各電池監視装置間を接続する信号配線とを備え、前記制御装置は、接続ポート、絶縁回路、絶縁回路電源及びマスター側制御手段を有し、前記制御装置の絶縁回路はその接続ポートとそのマスター側制御手段との間に設け、前記電池監視装置は、接続ポート及び絶縁回路を有する通信インターフェース回路と、記憶部を有するスレーブ側制御手段と、前記二次電池の電池電圧を検出して前記スレーブ側制御手段に出力する電圧検出回路とを有し、前記電池監視装置の絶縁回路はその接続ポートとそのスレーブ側制御手段との間に設け、前記絶縁回路電源は、前記制御装置の絶縁回路と前記各電池監視装置の絶縁回路とに電源供給し、前記各スレーブ側制御手段は、前記マスター側制御手段との処理動作により設定したそれぞれの自己アドレスを前記記憶部に記憶すると共に、前記電圧検出回路で検出した電池電圧に基づいて出力する制御信号に前記記憶部に記憶された自己アドレスを付加して前記マスター側制御手段に送信する構成にしたことにある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施例を図を用いて説明する。
【００１３】
まず、本発明の第１実施例を図１から図３を用いて説明する。
【００１４】
最初に、本発明の第１実施例の蓄電装置の構成を図１及び図２を用いて説明する。図１は本発明の第１実施例の蓄電装置の構成図、図２は図１の蓄電装置における組電池の構成図である。
【００１５】
図１において、蓄電装置は、制御装置１、複数の組電池５及びこれらを接続する信号配線６、７を備えている。制御装置１は、組電池５をスレーブとするマスターを構成するものであり、接続ポート２１、絶縁回路２２、マスター側制御手段２３及び絶縁回路電源２４を有している。接続ポート２１は、制御装置１が外部と送受信するためのポートであり、信号配線６を介して組電池５の第１接続ポート９に接続されている。絶縁回路２２は、電位レベルの異なる信号と制御装置１の内部回路（具体的にはマスター側制御手段２３）とを絶縁するものであり、組電池５の外部に対して電気的独立を保つものである。
【００１６】
マスター側制御手段２３は、例えばマイコンで構成されて蓄電装置全体を制御する機能と組電池５を制御する機能とを有するものであり、絶縁回路２２及び接続ポート２１を介して外部と信号を送受信すると共に、絶縁回路電源２４にオンオフ信号を出力する。絶縁回路電源２４は、制御装置１にのみ搭載され、マスター側制御手段２３からのオンオフ信号に基づいて動作し、絶縁回路２２及び各組電池５の絶縁回路１１に電源を供給する。このように、絶縁回路電源２４は、制御装置１にのみ搭載し、消費電力削減に関わる電源遮断動作を制御装置１に委ねることにより、装置全体の構成の簡略化を図っている。
【００１７】
組電池５は、モジュール電池４及び電池監視装置２を備えており、制御装置１をマスターとするスレーブを構成するものであり、複数設けられている。
【００１８】
モジュール電池４は、ニッケル水素電池やリチウム電池等よりなる二次電池３を複数直列に接続して構成され、必要な電圧を発生するように設けられている。
【００１９】
電池監視装置２は、通信インターフェース回路１２、スレーブ側制御手段１４、電圧検出回路１３及び信号有無検出回路１７を有している。通信インターフェース回路１２は、接続ポート１９及び絶縁回路１１を有している。そして、接続ポート１９は、図２に示すように、第１接続ポート９及び第２接続ポート１０を有しており、第１接続ポート９と第２接続ポート１０とは直接接続されている。制御装置１に対して第１番目に接続される電池監視装置２における第１接続ポート９は、信号配線６を介して制御装置１の接続ポート２１に接続されている。第２接続ポート１０は次の電池監視装置２の第１接続ポート９に信号配線７を介して接続されている。２番目以降の電池監視装置２における第１接続ポート９は、その前の電池監視装置２の第２接続ポート１０に信号配線７を介して接続されている。最後の電池監視装置２は、第１接続ポート９により前の電池監視装置２と送受信するのみであり、第２接続ポート１０を次の電池監視装置２に接続する必要はない。絶縁回路１１は、電位レベルの異なる信号と電池監視装置２の内部回路（具体的にはスレーブ側制御手段１４、信号有無検出回路１７及び電圧検出回路１３）とを絶縁するものであり、制御装置１及び他の電池監視装置２に対して電気的独立を保つものである。これにより、制御装置１と電池監視装置２とを結ぶ信号配線６、電池監視装置２間を結ぶ信号配線７及び各接続ポート９、１０は、制御装置１及び電池監視装置２の内部回路とは独立して接続された状態となり、これらの内部回路の電気的な影響を受けることなく、通信機能を保持することができる。
【００２０】
電圧検出回路１３は、各二次電池３の電池状態を検出するものであり、具体的には各二次電池３の両端の電池電圧を検出し、検出した電池電圧をスレーブ側制御手段１４に出力するように接続されている。
【００２１】
スレーブ側制御手段１４は、例えばマイコンで構成されており、通信インターフェース回路１２を介して制御装置１及び他の組電池５と送受信されると共に、電圧検出回路１３で検出した電池電圧の信号が入力される。この電圧検出回路１３で検出した電池電圧が二次電池３の制限電圧値を超えている場合には、スレーブ側制御手段１４でそれを認識して後述するように設定されるアドレスと共に不具合情報である制御信号を通信インターフェース回路１２を通して制御装置１に送信する。これにより、制御装置１は不具合な組電池を特定して認識することができる。また、このスレーブ側制御手段１４は、仮アドレス生成のための乱数発生部１５及び設定されたアドレスを記憶するための記憶部１６を有している。
【００２２】
信号有無検出回路１７は、回線上の信号の有無を検出し、スレーブ側制御手段１４に出力し、スレーブ側制御手段１４からの制御信号出力を回線上の信号がない場合に行なうように制御するものである。これにより、バス通信信号配線６、７の回線上への出力を短い待ち時間で行なうことができる。
【００２３】
信号配線６は蓄電装置全体をコントロールする制御装置１と電池監視装置２を接続して情報の送受信を行なうものであり、信号配線７は各電池監視装置２を接続して情報の送受信を行なうものである。制御装置１と組電池５との間及び各組電池５の間で受け渡す情報は、この信号配線６、７によるバス接続を用いて送受信される。従って、本実施例においては、一つの発信源の情報は他の受信先に同時に伝わることとしている。これにより、不具合な二次電池の検出に基づく制御を迅速に行なうことができ、信頼性の高いものとすることができる。
【００２４】
また、信号配線６、７は、バス通信信号線とともに、電源供給線として別途配線を抱き込ませて、複数の電池監視装置２に対して絶縁回路の電源を供給するようにしている。なお、バス通信信号線と絶縁回路電源２４の電源供給線と兼ねる方法として、電源供給線に信号を重畳し、周波数帯域の違いで信号だけを分離するようにすることが考えられ、このようにすることによりケーブル本数の削減を図ることが可能である。
【００２５】
次に、かかる蓄電装置のスレーブアドレス設定方法の一例を図３を用いて説明する。図３は図１の蓄電装置のスレーブアドレス設定方法を示すフロチャート図である。図３（Ａ）はマスター側となる制御装置１の処理動作フローチャート、図３（Ｂ）はスレーブ側となる組電池５の処理動作フローチャートを示す。
【００２６】
マスター側制御手段２３は、スレーブアドレスの設定または再設定が必要と判断した場合に、バス接続された信号配線６、７で接続されている全てのスレーブ側制御手段１４に対してアドレス設定のコマンドを発行またはアドレス再設定のコマンドを発行して送信する（ステップ４０）。なお、ここでは、アドレス再設定の場合について説明するが、アドレス設定が必要な場合もこれと同様に行なうものである。
【００２７】
スレーブ側制御手段１４は、このコマンドを受信すると、コマンドの受信処理を行ない（ステップ５０）、そのコマンドの種類の判定を行なう（ステップ５１）。この判定で、アドレス再設定コマンドと判定した場合には、スレーブ側制御手段１４が持つ乱数発生部１５（ここでは電池電圧検出データをシードとする乱数発生プログラム）を用いて１〜Ｎ以下（Ｎは予め定めた上限値でここでは２５５とする）の乱数を発生させ、その乱数を仮の自己アドレスとする（ステップ５２）。
【００２８】
次いで、返信データの準備を行ない（ステップ５３）、その仮アドレスを待ち時間としてカウントし、採用した乱数による返信待ち時間の調整処理を行ない（ステップ５４）、その仮アドレスを返信処理し、マスター側制御手段２３に送信する（ステップ５５）。この待ち時間に関しては、信号有無検出回路１７と併用することにより、必要最低限の待ち時間に設定することができる。
【００２９】
このスレーブ側制御手段１４から仮アドレスの送信を受けたマスター側制御手段２３は、仮アドレスの受信処理を行ない（ステップ４１）、有効受信データ件数が仮アドレスの種類数と同じか否かを判定する（ステップ４２）。マスター側制御手段２３側では、全てのスレーブ側制御手段１４が異なる仮アドレスであるとすれば、有効受信データ件数と仮アドレスの種類数が最終的に同じになるはずであるから、このステップ４２の判定で、有効受信データ件数と仮アドレスの種類数が同じでない場合にはステップ４０に戻ってアドレス再設定コマンドの発行を行ない、有効受信データ件数と仮アドレスの種類数が同じになるまで繰り返す。
【００３０】
ステップ４２において、有効受信データ件数と仮アドレスの種類数が同じになった場合には、マスター側制御手段２３は仮アドレスに重複があるか判定する（ステップ４３）。この判定で、仮アドレスに重複がある場合には、ステップ４０に戻ってアドレス再設定コマンドの発行を行ない、仮アドレスの重複がなくなるまで繰り返す。
【００３１】
そして、仮アドレスの重複がなくなった場合には、スレーブ側制御手段１４の全てに異なるアドレスデータが配分されるものとして、マスター側制御手段２３はアドレス確定コマンドの発行を行ない、全てのスレーブ側制御手段１４に送信する。スレーブ側制御手段１４では、このアドレス確定コマンドの送信を受けて、コマンド受信処理をし（ステップ５０）、そのコマンドの種類の判定を行なう（ステップ５１）。この判定で、コマンドがアドレス確定コマンドであると判定した場合には、その仮アドレスをマスター側制御手段２３の本当の自己アドレスとして記憶部１６に記憶し（ステップ５６）、ステップ５３からステップ５５の処理を行なう。このようにして自動的に複数の電池監視装置２のアドレスを確定させることができる。
【００３２】
このように、乱数発生部１５により仮アドレスを発生してこれを自己アドレスに確定するように処理動作させたので、簡単に各電池監視装置２に自己アドレスを設定することができる。
【００３３】
なお、ステップ５１において、コマンドの種類がアドレス設定コマンド及びアドレス確定コマンドでない場合には、ステップ５０に戻る。
【００３４】
本実施例によれば、制御手段の処理動作により自動的に設定するアドレスを用いて電池監視装置２を特定することができるので、電圧検出回路１３で検出した電池電圧が二次電池３の制限電圧値を超えている場合には、スレーブ側制御手段１４でそれを認識してこのアドレスと共に不具合情報を通信インターフェース回路１２を通して制御装置１に送信することにより、制御装置１のマスター側制御手段２３で不具合な組電池５を特定することができる。従って、制御装置１では不具合な組電池５を特定して必要な制御、例えばその組電池５の存在を外部に警報する等を確実に行なうことができる。
【００３５】
また、各電圧監視装置５内にアドレスを設定するためのディップスイッチ等の回路部品を必要としないために、各電圧監視装置５内の配線数が削減でき、回路部品に基づく誤配線及びアドレス誤設定の発生を防ぐことができ、組立て工数及び検査工数を削減できると共に、各電圧監視装置５内の回路部品及び配線スペースを少なくできてコスト低減を図ることができる。
【００３６】
さらには、制御装置１の制御手段をマスター側制御手段とし、各電池監視装置２の制御手段をスレーブ側制御手段としたので、複数の各電池監視装置２を実質的に同一のものとすることができ、安価なものとすることができる。
【００３７】
次に、本発明の第２実施例を図４及び図５を用いて説明する。
【００３８】
まず、本発明の第２実施例の蓄電装置における組電池の構成を図４を用いて説明する。図４は本発明の第２実施例の蓄電装置における電池監視装置の構成図である。なお、本実施例においては、制御装置及び他の電池監視装置との接続構成は第１実施例と共通するので、図示及び重複する説明を省略する。
【００３９】
図４の電池監視装置２は、マスターである制御装置１とスレーブである電池監視装置２を接続したときに、上流のマスターからの情報を接続ポート９で受け取り、必要であれば情報を付加した上で、接続ポート１０から下流のスレーブへ情報を中継し、下流のスレーブも同様の手段で中継し、全スレーブへマスターからの情報を伝達していく場合に必要となる構成例であり、シリアル通信信号配線６、７としたものである。
【００４０】
具体的には、絶縁回路として第１絶縁回路１１ａと第２絶縁回路１１ｂとを設け、第１接続ポート９と第１絶縁回路１１ａとを受信用差動増幅器１８ａ及び送信用差動増幅器１８ｂを介して接続すると共に、第２接続ポート１０と第２絶縁回路１１ｂとを受信用差動増幅器１８ｃ及び送信用差動増幅器１８ｄを介して接続している。そして、第１絶縁回路１１ａはスレーブ側制御手段１４の入力ポートＳｉ１及び出力ポートＳｏ２に接続され、第２絶縁回路１１ｂはスレーブ側制御手段１４の入力ポートＳｉ２及び出力ポートＳｏ２に接続されている。
【００４１】
スレーブ側制御手段１４は、アドレスを記録する記憶部１６を有しているが、第１実施例に示す乱数発生部を有していないものである。
【００４２】
次いで、かかる蓄電装置のスレーブアドレス設定方法の一例を図５を用いて説明する。図５は本発明の第２実施例の蓄電装置のスレーブアドレス設定方法を示す電文フォーマットである。本実施例ではスレーブアドレスを設定するのに電文（コマンドデータ文）を用いたことを特徴とするものである。
【００４３】
マスター側制御手段２３は、スレーブアドレスの設定または再設定が必要と判断した場合に、信号配線６で接続されている１番目のスレーブ側制御手段１４に対してアドレス設定の電文またはアドレス再設定の電文Ａを発行して送信する。この電文例は、スレーブ最大接続数を１６個とし、現実に構成するスレーブ数を８個とした場合の電文例であり、電文種別、コマンド種別、付属データ等を有する。電文種別は、マスター側からスレーブ側への送信かまたはスレーブ側からマスター側への送信かを区別するための情報であり、前者のときにＨ’００となり、後者のときにＨ’０１となる。コマンド種別は、アドレス設定かまたはアドレス再設定かを区別するための情報である。付属データは、スレーブアドレスを特定して識別するための情報であり、実スレーブに対して最初のビットからその実スレーブ数だけ割当てられ、その後のビットには１を設定してある。なお、ここでは、アドレス再設定の場合について説明するが、アドレス設定の場合もこれと同様に行なうものである。
【００４４】
マスター側制御手段２３に最初に接続されている１番目のスレーブ側制御手段１４は、マスター側制御手段２３から第１接続ポート９を通して前述の電文Ａを受信した場合に、この電文Ａを判断して自分がマスター側制御手段２３から１番目のスレーブ側制御手段１４であることを認識し、電文Ｂの如く自らが存在することを示すデータビットを付属データの８ビット目に加工し、自己アドレスとして記憶部１６に記憶した後、第２接続ポート１０から下流のスレーブ側制御手段１４へ電文Ｂを中継する。
【００４５】
次の下流のスレーブ側制御手段１４は、この電文Ａを受信した場合に、この電文Ｂを判断して自分がマスター側制御手段２３から２番目のスレーブ側制御手段１４であることを認識し、自らが存在することを示すデータビットを電文の付属データの７ビット目に加工し、自己アドレスとして記憶部１６に記憶した後、第２接続ポート１０から下流のスレーブ側制御手段１４へその電文を中継する。このようにして、各スレーブ側制御手段１４の自己アドレスを自動的に設定して記憶部１６に記憶し、下流側のスレーブ側制御手段１４へその電文を順次加工しながら中継する。
【００４６】
そして、末端の（この実施例では８番目の）スレーブ側制御手段１４は、マスター側制御手段２３が予め全スレーブ数を設定することができるので、末端のスレーブ側制御手段１４が電文を加工したときに、末端のスレーブ側制御手段１４自身が自らが末端であることを認識することができる。これにより、末端となるスレーブ側制御手段１４は、電文種別をＨ’０１に変更して、下流のスレーブ側制御手段１４ではなく、今度は上流のスレーブ側制御手段１４に対して電文Ｃを返信する。
【００４７】
次の上流のスレーブ側制御手段１４は、電文種別をＨ’０１に変更して、それをさらに上流に中継し、最終的に電文Ｃがマスター側制御手段２３に伝達される。これにより、マスター側制御手段２３は、全てのスレーブ側制御手段１４のアドレス設定が完了したかを確認することができる。
【００４８】
このようにして、本実施例においては、自動的にかつ接続順に複数の電池監視装置２の通信アドレスを確定させることができる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、確実な電池監視制御を行なうことができると共に、各電池監視装置のアドレス識別用の回路部品を必要とせずに安価で電池監視装置の配線スペース、組立て工数及び検査工数を削減できる蓄電装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の蓄電装置の構成図である。
【図２】図１の蓄電装置における組電池の構成図である。
【図３】図１の蓄電装置のスレーブアドレス設定方法を示すフロチャート図である。
【図４】本発明の第２実施例の蓄電装置における組電池の構成図である。
【図５】本発明の第２実施例のスレーブアドレス設定方法を示す電文フォーマットである。
【符号の説明】
１…制御装置、２…電池監視装置、３…二次電池、４…モジュール電池、５…組電池、６…信号配線、７…信号配線、９…第１接続ポート、１０…第２接続ポート、１１…絶縁回路、１２…通信インターフェース回路、１３…電圧検出回路、１４…スレーブ側制御手段、１５…乱数発生部、１６…記憶部、１７…信号有無検出回路、１９…接続ポート、２１…接続ポート、２２…絶縁回路、２３…マスター側制御手段、２４…絶縁回路電源。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power storage device, and in particular, as a DC power supply for products such as mobile devices such as electric vehicles and electric carts, portable devices such as video cameras and personal computers, power backup devices during power outages, and security devices. This is suitable for a power storage device to be used.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, secondary batteries such as nickel-metal hydride batteries and lithium batteries are excellent in energy density, life, and the like, and are being put to practical use as one of household power storage devices and other power storage media. In these secondary batteries, for example, when used as a power source for mobile devices and home appliances, in order to efficiently maintain a required output for a predetermined time, a battery capacity of 10 to 30 Ah and a voltage of about 100 to 350 V are required. Battery voltage is required. Therefore, a plurality of nickel-metal hydride batteries having a nominal voltage of 1.2 V and lithium batteries having a nominal voltage of 3.6 V are connected in series to form an assembled battery, and a power supply voltage required for the device is obtained using the battery.
[0003]
A secondary battery is a battery that can be used repeatedly by charging a discharged battery.However, depending on the composition of the secondary battery itself, the secondary battery has a limited voltage value at the time of charging and at the time of discharging, respectively. This causes deterioration of the performance of the secondary battery. For this reason, when charging / discharging the secondary battery, a method of charging / discharging while monitoring the battery voltage is adopted.
[0004]
As such an assembled battery monitoring apparatus, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-139237, a module battery is used to specifically identify a defective storage battery in the assembled battery. A voltage monitoring unit for measuring a battery voltage is provided for each unit, and battery voltage data detected by each of the voltage monitoring units is transmitted to a control device. Then, in order to reduce the number of signal wires between the plurality of voltage monitoring units and the control device that needs the information and the number of signal wires between the voltage monitoring units, the voltage monitoring unit and the control device and each voltage monitoring unit are reduced. The signal wiring between the units is a serial signal wiring, and each voltage monitoring unit is equipped with a dip switch, and each address is set in advance by this dip switch, and the address of each voltage monitoring unit is added to the voltage data transmitted to the control device Thus, the identification in the control device is enabled.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a conventional monitoring device for assembled batteries requires a setting switch for setting an address in each voltage monitoring unit, so that the number of wires and space in each voltage monitoring unit increase accordingly, and the address There is a risk of erroneous setting, which leads to an increase in the number of assembling steps and inspection steps and an increase in cost.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a power storage device which eliminates the need for an address identification circuit component of each battery monitoring device prepared for performing reliable battery monitoring control, and can reduce wiring space, assembling man-hours, and inspection man-hours of the battery monitoring device. It is in.
[0009]
A first feature of the present invention is that a plurality of secondary batteries connected in series, a plurality of battery monitoring devices that monitor the battery voltage of the secondary batteries in one or more predetermined units, and a control that controls a power storage device A communication interface having a connection port and an insulation circuit, comprising: a device; and a bus signal line for connecting the control device and each of the battery monitoring devices. The control device has master-side control means. A slave-side control unit having a circuit, a storage unit, and a voltage detection circuit that detects a battery voltage of the secondary battery and outputs the battery voltage to the slave-side control unit, wherein the insulation circuit includes the connection port and the slave. The slave-side control means stores each self-address set by the processing operation with the master-side control means in the storage unit, and Adds the self address stored in the storage unit in the control signal to be output based on the battery voltage detected by the detection circuit lies in that a configuration to be transmitted to the master control unit.
[0010]
A second feature of the present invention is a plurality of secondary batteries connected in series, a plurality of battery monitoring devices that monitor the battery voltage of the secondary batteries in one or more predetermined units, and a control that controls a power storage device. Device, and signal wiring for connecting between the control device and the battery monitoring device and between each of the battery monitoring devices, wherein the control device has a connection port, an insulation circuit, an insulation circuit power supply, and master-side control means. An insulation circuit of the control device is provided between the connection port and the master-side control means, the battery monitoring device includes a communication interface circuit having a connection port and an insulation circuit, and a slave-side control means having a storage unit. A voltage detecting circuit for detecting a battery voltage of the secondary battery and outputting the battery voltage to the slave-side control means, wherein the insulation circuit of the battery monitoring device has a connection port and the slave-side control means. The insulated circuit power supply supplies power to the insulated circuit of the control device and the insulated circuit of each of the battery monitoring devices, and each of the slave-side control means performs a processing operation with the master-side control means. Each of the set self-addresses is stored in the storage unit, and the self-address stored in the storage unit is added to a control signal output based on the battery voltage detected by the voltage detection circuit, and the master-side control means is added. Is transmitted.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0014]
First, a configuration of a power storage device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of a power storage device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of an assembled battery in the power storage device of FIG.
[0015]
In FIG. 1, the power storage device includes a control device 1, a plurality of assembled batteries 5, and signal wirings 6 and 7 connecting these. The control device 1 constitutes a master having the battery pack 5 as a slave, and includes a connection port 21, an insulating circuit 22, master-side control means 23, and an insulating circuit power supply 24. The connection port 21 is a port for the control device 1 to transmit and receive to and from the outside, and is connected to the first connection port 9 of the battery pack 5 via the signal wiring 6. The insulating circuit 22 insulates signals having different potential levels from the internal circuit of the control device 1 (specifically, the master-side control means 23), and maintains electrical independence from the outside of the battery pack 5. It is.
[0016]
The master-side control means 23 has, for example, a function of controlling the entire power storage device and a function of controlling the assembled battery 5 by being constituted by a microcomputer, and transmitting and receiving signals to and from the outside via the insulating circuit 22 and the connection port 21. At the same time, an on / off signal is output to the insulation circuit power supply 24. The insulation circuit power supply 24 is mounted only on the control device 1, operates based on an on / off signal from the master-side control unit 23, and supplies power to the insulation circuit 22 and the insulation circuit 11 of each battery pack 5. As described above, the insulating circuit power supply 24 is mounted only on the control device 1, and the power supply cutoff operation related to the reduction in power consumption is left to the control device 1, thereby simplifying the configuration of the entire device.
[0017]
The assembled battery 5 includes the module battery 4 and the battery monitoring device 2, and constitutes a slave having the control device 1 as a master, and a plurality of the assembled batteries 5 are provided.
[0018]
The module battery 4 is configured by connecting a plurality of secondary batteries 3 made of a nickel-metal hydride battery, a lithium battery, or the like in series, and is provided to generate a required voltage.
[0019]
The battery monitoring device 2 includes a communication interface circuit 12, a slave control unit 14, a voltage detection circuit 13, and a signal presence / absence detection circuit 17. The communication interface circuit 12 has a connection port 19 and the insulation circuit 11. The connection port 19 has a first connection port 9 and a second connection port 10 as shown in FIG. 2, and the first connection port 9 and the second connection port 10 are directly connected. The first connection port 9 of the battery monitoring device 2 connected first to the control device 1 is connected to the connection port 21 of the control device 1 via the signal wiring 6. The second connection port 10 is connected to the first connection port 9 of the next battery monitoring device 2 via the signal wiring 7. The first connection port 9 in the second and subsequent battery monitoring devices 2 is connected to the second connection port 10 of the preceding battery monitoring device 2 via the signal wiring 7. The last battery monitoring device 2 only transmits and receives to and from the previous battery monitoring device 2 through the first connection port 9, and does not need to connect the second connection port 10 to the next battery monitoring device 2. The insulation circuit 11 insulates signals having different potential levels from internal circuits of the battery monitoring device 2 (specifically, the slave-side control means 14, the signal presence / absence detection circuit 17, and the voltage detection circuit 13). 1 and the other battery monitoring device 2 are kept electrically independent. Accordingly, the signal wiring 6 connecting the control device 1 and the battery monitoring device 2, the signal wiring 7 connecting the battery monitoring device 2 and the connection ports 9, 10 are different from the internal circuits of the control device 1 and the battery monitoring device 2. Independently connected, the communication function can be maintained without being affected by the electrical effects of these internal circuits.
[0020]
The voltage detection circuit 13 detects the battery state of each secondary battery 3. Specifically, the voltage detection circuit 13 detects the battery voltage at both ends of each secondary battery 3, and sends the detected battery voltage to the slave control unit 14. Connected to output.
[0021]
The slave-side control means 14 is composed of, for example, a microcomputer. The slave-side control means 14 is transmitted and received to and from the control device 1 and another assembled battery 5 via the communication interface circuit 12 and receives a signal of the battery voltage detected by the voltage detection circuit 13. Is done. When the battery voltage detected by the voltage detection circuit 13 exceeds the limit voltage value of the secondary battery 3, the slave side control means 14 recognizes the battery voltage, and sends the address set as described later together with the defect information. A certain control signal is transmitted to the control device 1 through the communication interface circuit 12. Thereby, the control device 1 can specify and recognize the defective battery pack. Further, the slave-side control means 14 has a random number generation unit 15 for generating a temporary address and a storage unit 16 for storing the set address.
[0022]
The signal presence / absence detection circuit 17 detects the presence / absence of a signal on the line, outputs the signal to the slave-side control means 14, and controls the slave-side control means 14 to output a control signal when there is no signal on the line. Things. Thus, the output of the bus communication signal lines 6 and 7 onto the line can be performed with a short waiting time.
[0023]
Signal wiring 6 connects the control device 1 for controlling the entire power storage device and the battery monitoring device 2 to transmit and receive information, and signal wiring 7 connects the battery monitoring devices 2 to transmit and receive information. It is. Information to be transferred between the control device 1 and the battery pack 5 and between the battery packs 5 is transmitted and received using the bus connection by the signal wires 6 and 7. Therefore, in this embodiment, information of one transmission source is transmitted to another destination at the same time. As a result, control based on detection of a defective secondary battery can be performed quickly, and high reliability can be achieved.
[0024]
In addition, the signal wirings 6 and 7 are separately embraced as power supply lines together with the bus communication signal lines, so that the power of the insulation circuit is supplied to the plurality of battery monitoring devices 2. In addition, as a method of also serving as a bus communication signal line and a power supply line of the insulating circuit power supply 24, it is conceivable to superimpose a signal on the power supply line and to separate only the signal by a difference in frequency band. By doing so, it is possible to reduce the number of cables.
[0025]
Next, an example of a method of setting a slave address of the power storage device will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing a slave address setting method of the power storage device of FIG. FIG. 3A shows a processing operation flowchart of the control device 1 on the master side, and FIG. 3B shows a processing operation flowchart of the battery pack 5 on the slave side.
[0026]
When the master-side control unit 23 determines that setting or resetting of the slave address is necessary, the master-side control unit 23 issues an address setting command to all the slave-side control units 14 connected by the bus-connected signal wires 6 and 7. Is issued or an address reset command is issued and transmitted (step 40). Here, the case of resetting the address will be described, but the same applies to the case where the address setting is necessary.
[0027]
Upon receiving this command, the slave-side control means 14 performs command reception processing (step 50), and determines the type of the command (step 51). If it is determined in this determination that the command is an address reset command, the random number generation unit 15 (here, a random number generation program using the battery voltage detection data as a seed) included in the slave-side control unit 14 is used to perform 1 to N or less (N Is a predetermined upper limit value and is 255 in this case), and the random number is used as a temporary self address (step 52).
[0028]
Next, the reply data is prepared (step 53), the temporary address is counted as a waiting time, the reply waiting time is adjusted by the adopted random number (step 54), the temporary address is returned, and the master side is returned. It is transmitted to the control means 23 (step 55). The waiting time can be set to the minimum necessary waiting time by using the signal presence detecting circuit 17 together.
[0029]
The master-side control means 23, which has received the transmission of the temporary address from the slave-side control means 14, performs reception processing of the temporary address (step 41), and determines whether or not the number of valid reception data is equal to the number of types of the temporary address. (Step 42). On the master side control unit 23 side, if all the slave side control units 14 have different temporary addresses, the number of valid reception data and the number of types of temporary addresses should be finally the same. If it is determined that the number of valid received data items and the number of types of temporary addresses are not the same, the process returns to step 40 to issue an address reset command, and is repeated until the number of valid received data items and the number of types of temporary addresses become the same. .
[0030]
If the number of valid received data and the number of types of temporary addresses are the same in step 42, the master-side control means 23 determines whether the temporary addresses overlap (step 43). If there is an overlap in the temporary addresses, the process returns to step 40 to issue an address reset command, and repeats until there is no overlap in the temporary addresses.
[0031]
Then, when the duplication of the tentative address is eliminated, it is assumed that different address data is distributed to all of the slave-side control means 14, and the master-side control means 23 issues an address confirmation command, To the means 14. In response to the transmission of the address determination command, the slave-side control means 14 performs command reception processing (step 50), and determines the type of the command (step 51). If it is determined in this determination that the command is an address determination command, the temporary address is stored in the storage unit 16 as the true self address of the master-side control means 23 (step 56), and the process proceeds from step 53 to step 55. Perform processing. In this manner, the addresses of the plurality of battery monitoring devices 2 can be automatically determined.
[0032]
As described above, the temporary address is generated by the random number generation unit 15 and the processing operation is performed so as to determine the temporary address as the self address. Therefore, the self address can be easily set in each battery monitoring device 2.
[0033]
If it is determined in step 51 that the type of the command is not the address setting command or the address determination command, the process returns to step 50.
[0034]
According to the present embodiment, the battery monitoring device 2 can be specified by using the address automatically set by the processing operation of the control means, so that the battery voltage detected by the voltage detection circuit 13 When the voltage value is exceeded, the slave side control means 14 recognizes the voltage value and transmits the defect information together with the address to the control apparatus 1 through the communication interface circuit 12 to thereby control the master side control means 23 of the control apparatus 1. Thus, the defective battery pack 5 can be specified. Therefore, the control device 1 can reliably perform the necessary control by specifying the defective battery pack 5, for example, alarming the existence of the battery pack 5 to the outside.
[0035]
In addition, since circuit components such as a dip switch for setting an address in each voltage monitoring device 5 are not required, the number of wirings in each voltage monitoring device 5 can be reduced, and erroneous wiring and address errors based on the circuit components can be reduced. Setting can be prevented, the number of assembling steps and the number of inspection steps can be reduced, and the circuit components and wiring space in each voltage monitoring device 5 can be reduced, so that the cost can be reduced.
[0036]
Furthermore, since the control means of the control device 1 is the master control means and the control means of each battery monitoring device 2 is the slave control means, the plurality of battery monitoring devices 2 are made substantially the same. And can be inexpensive.
[0037]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0038]
First, the configuration of the battery pack in the power storage device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a configuration diagram of a battery monitoring device in a power storage device according to a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the connection configuration with the control device and other battery monitoring devices is common to that of the first embodiment, so that illustration and redundant description are omitted.
[0039]
The battery monitoring device 2 in FIG. 4 receives information from the upstream master at the connection port 9 when the control device 1 as the master and the battery monitoring device 2 as the slave are connected, and adds information if necessary. The above is an example of a configuration required when relaying information from the connection port 10 to downstream slaves, and relaying downstream slaves by the same means, and transmitting information from the master to all slaves. The communication signal wirings 6 and 7 are used.
[0040]
Specifically, a first insulation circuit 11a and a second insulation circuit 11b are provided as insulation circuits, and the first connection port 9 and the first insulation circuit 11a are connected to the reception differential amplifier 18a and the transmission differential amplifier 18b. And the second connection port 10 and the second insulating circuit 11b are connected via the differential amplifier for reception 18c and the differential amplifier for transmission 18d. The first insulating circuit 11a is connected to the input port Si1 and the output port So2 of the slave control means 14, and the second insulating circuit 11b is connected to the input port Si2 and the output port So2 of the slave control means 14.
[0041]
The slave side control means 14 has a storage section 16 for recording an address, but does not have the random number generation section shown in the first embodiment.
[0042]
Next, an example of a method of setting a slave address of the power storage device will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a message format showing a slave address setting method of the power storage device according to the second embodiment of the present invention. The present embodiment is characterized in that a telegram (command data sentence) is used to set the slave address.
[0043]
When determining that the slave address needs to be set or reset, the master-side control means 23 sends an address setting message or an address reset message to the first slave-side control means 14 connected by the signal wiring 6. Issue and transmit message A. This message example is a message example in which the maximum number of slave connections is 16 and the number of actually configured slaves is 8, and has a message type, a command type, attached data, and the like. The message type is information for distinguishing transmission from the master side to the slave side or transmission from the slave side to the master side, and becomes H'00 in the former case and H'01 in the latter case. . The command type is information for distinguishing between address setting and address resetting. The attached data is information for identifying and identifying the slave address, and is assigned to the actual slave from the first bit by the number of the actual slaves, and 1 is set to the subsequent bits. Here, the case of resetting the address will be described, but the same applies to the case of setting the address.
[0044]
When the first slave-side control means 14 first connected to the master-side control means 23 receives the above-described message A from the master-side control means 23 through the first connection port 9, the first slave-side control means 14 determines this message A. The master-side control means 23 recognizes that it is the first slave-side control means 14, and processes the data bit indicating that it is present, such as the message B, into the 8th bit of the attached data, and sends its own address. After that, the message B is relayed from the second connection port 10 to the slave side control means 14 on the downstream side.
[0045]
When the next downstream slave-side control means 14 receives this message A, it determines this message B and recognizes that it is the second slave-side control means 14 from the master-side control means 23, The data bit indicating the existence of the message is processed into the 7th bit of the attached data of the message, stored in the storage unit 16 as the self address, and the message is sent from the second connection port 10 to the downstream control unit 14 on the downstream side. Relay. In this way, the self-address of each slave-side control unit 14 is automatically set and stored in the storage unit 16, and the message is relayed to the downstream slave-side control unit 14 while processing the message sequentially.
[0046]
In the terminal (eighth in this embodiment) slave-side control means 14, since the master-side control means 23 can set the total number of slaves in advance, the terminal-side slave-side control means 14 processes the message. Sometimes, the slave-side control means 14 at the end can recognize that it is the end. As a result, the slave side control means 14 at the end changes the message type to H'01 and returns the message C to the upstream slave side control means 14 instead of the downstream slave side control means 14 this time. I do.
[0047]
The next upstream slave-side control means 14 changes the message type to H'01, relays it further upstream, and finally the message C is transmitted to the master-side control means 23. Thereby, the master-side control means 23 can confirm whether the address setting of all the slave-side control means 14 has been completed.
[0048]
In this manner, in the present embodiment, the communication addresses of the plurality of battery monitoring devices 2 can be determined automatically and in the order of connection.
[0049]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to perform a reliable battery monitoring control, the wiring space of a battery monitoring apparatus, the assembly man-hour, and the inspection man-hour are reduced at low cost without requiring the circuit component for address identification of each battery monitoring apparatus. A power storage device that can be obtained can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a power storage device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a battery pack in the power storage device of FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing a method of setting a slave address of the power storage device of FIG. 1;
FIG. 4 is a configuration diagram of a battery pack in a power storage device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a message format showing a slave address setting method according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 control device 2 battery monitoring device 3 secondary battery 4 module battery 5 battery pack 6 signal wiring 7 signal wiring 9 first connection port 10 second connection port , 11: Insulation circuit, 12: Communication interface circuit, 13: Voltage detection circuit, 14: Slave side control means, 15: Random number generation unit, 16: Storage unit, 17: Signal presence / absence detection circuit, 19: Connection port, 21 ... Connection port, 22: insulation circuit, 23: master side control means, 24: insulation circuit power supply.

Claims

A plurality of secondary batteries connected in series, a plurality of battery monitoring devices for monitoring the battery voltage of the secondary batteries in one or more predetermined units, a control device for controlling a power storage device, the control device, and A bus signal line for connecting the battery monitoring devices; the control device has master-side control means; the battery monitoring device has a communication interface circuit having a connection port and an insulation circuit; and a slave side having a storage unit. Control means, and a voltage detection circuit for detecting the battery voltage of the secondary battery and outputting the voltage to the slave side control means, the insulation circuit is provided between the connection port and the slave side control means, Each of the slave-side control means stores its own address set by the processing operation with the master-side control means in the storage unit, and detects the voltage detected by the voltage detection circuit. Power storage device, characterized in that by adding a self-address stored in the storage unit in the control signal to be output based on the voltage transmitted to the master control unit.

A plurality of secondary batteries connected in series, a plurality of battery monitoring devices for monitoring the battery voltage of the secondary batteries in one or more predetermined units, a control device for controlling a power storage device, the control device, and the battery Signal wiring for connecting between the monitoring devices and between the respective battery monitoring devices, the control device has a connection port, an insulation circuit, an insulation circuit power supply and master side control means, and the insulation circuit of the control device is Provided between a connection port and its master-side control means, the battery monitoring device includes a communication interface circuit having a connection port and an insulation circuit, a slave-side control means having a storage unit, and a battery voltage of the secondary battery. A voltage detection circuit for detecting and outputting the detected voltage to the slave-side control means, wherein the insulation circuit of the battery monitoring device is provided between a connection port thereof and the slave-side control means; Power supply supplies power to an insulation circuit of the control device and an insulation circuit of each of the battery monitoring devices, and each of the slave-side control means sends its own address set by a processing operation with the master-side control means. Storing in the storage unit, adding a self-address stored in the storage unit to a control signal output based on the battery voltage detected by the voltage detection circuit, and transmitting the control signal to the master-side control unit. Power storage device.