JP5351469B2 - Battery control system and battery control method - Google Patents

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Abstract

The present invention provides a technique for supervising a state of the battery cells corresponding to a high voltage and a large capacity of the battery as constituted to connect the battery cell in series and in parallel. The battery is constituted by forming a block 4 connecting a plurality of the battery cells 5 in series, forming the serial block 7 connecting at least one of the blocks in series, and connecting a plurality of the serial blocks in parallel. The block controller 1 is provided in each of the blocks to supervise a state of the battery cell inside the block. Each of the block controller, the serial controller 2 and a host controller 3 are communicably connected by linking together. The serial controller is designed to supervise the serial block and the host controller is designed to supervise the whole state of the battery by supervising a parallel constitution of the serial block according to the data obtained from the serial controller.

Description

本発明は、単電池を直列に接続して組電池を形成し、その組電池を直並列に接続して構成した蓄電池の高圧化および大容量化に対応して、単電池の状態を監視制御するシステムの小型化およびその構成変更の容易性を実現する電池制御システムおよび電池制御方法に関する。   The present invention monitors and controls the state of a unit cell in response to an increase in the capacity and capacity of a storage battery formed by connecting unit cells in series to form an assembled battery and connecting the assembled cells in series and parallel. The present invention relates to a battery control system and a battery control method for realizing downsizing of a system to be performed and ease of configuration change.
近年、新しい動力システムであるハイブリッドシステムを搭載した鉄道車両が実用化されている。このハイブリッドシステムは、エンジンと蓄電池とを組み合わせて、鉄道車両の駆動力に電気モータを使用している。具体的には、発車時には蓄電池の電力を使用し、加速時にはエンジンによって作動する発電機と蓄電池との電力を合わせて電気モータを駆動する。減速時には電気モータを発電機として用い、ブレーキ制動にともなう回生エネルギを電気に変換して蓄電池に充電する。   In recent years, railway vehicles equipped with a hybrid system, which is a new power system, have been put into practical use. This hybrid system uses an electric motor for the driving force of a railway vehicle by combining an engine and a storage battery. Specifically, the electric power of the storage battery is used at the time of departure, and the electric motor is driven by combining the electric power of the generator and the storage battery operated by the engine at the time of acceleration. At the time of deceleration, an electric motor is used as a generator, and regenerative energy accompanying brake braking is converted into electricity to charge the storage battery.
前記した蓄電池では、単電池を直列に接続した組電池を並列に接続した構成が用いられている。通常、組電池では、単電池個々の性能のばらつきや単電池毎の温度のばらつきにより、特定の単電池が過放電あるいは過充電を受けて、その単電池の性能が早期に劣化することがある。その結果、性能劣化した1個の単電池のために、蓄電池全体の性能が低下することがある。   In the above-described storage battery, a configuration in which assembled batteries in which single cells are connected in series is connected in parallel is used. Usually, in a battery pack, due to variations in individual cell performance and temperature variations from cell to cell, a specific cell may be overdischarged or overcharged, and the performance of the cell may deteriorate early. . As a result, the performance of the entire storage battery may be reduced due to a single unit cell with degraded performance.
特許文献1には、組電池を並列に接続した構成において、組電池ごとにその状態(電流および温度)を監視する検出器と、その検出器から組電池の状態に係る情報を取得して異常な組電池を切り離す判断処理を行う1台の統括コントローラとを備えたシステムが開示されている。ただし、この開示されているシステムで想定されている蓄電池の容量は、24V、1Ah程度である。   In Patent Document 1, in a configuration in which assembled batteries are connected in parallel, a detector that monitors the state (current and temperature) of each assembled battery, and information related to the state of the assembled battery is acquired from the detector. A system including one overall controller that performs a determination process for disconnecting a simple assembled battery is disclosed. However, the capacity of the storage battery assumed in this disclosed system is about 24 V, 1 Ah.
しかしながら、鉄道車両に搭載される蓄電池は、1500V〜2000V程度の高圧用である。そのため、特許文献1に記載の構成を、鉄道車両用の蓄電池の構成にそのまま適用すると、検出器に備えられる絶縁部分が、1500V〜2000Vに対応できるものでなければならなくなる。その結果、検出器の絶縁部分のサイズが大きくなり、また、絶縁部分のコストも増大するという問題がある。
また、特許文献1に記載のシステムでは、高圧化および大容量化を行う場合、単電池を増加して組電池を作り直し、それに合わせて単電池の状態を監視する検出器も作り直すといった構成変更を行わなければならず、構成変更が容易ではないという問題もある。
特表2005−528070号公報
However, a storage battery mounted on a railway vehicle is for a high voltage of about 1500V to 2000V. Therefore, when the configuration described in Patent Document 1 is applied as it is to the configuration of a storage battery for railway vehicles, the insulating portion provided in the detector must be able to handle 1500V to 2000V. As a result, there is a problem that the size of the insulating portion of the detector increases and the cost of the insulating portion also increases.
In addition, in the system described in Patent Document 1, in the case of increasing the voltage and capacity, a configuration change is made such that the number of cells is increased and the assembled battery is rebuilt, and the detector for monitoring the state of the cell is also rebuilt accordingly. There is also a problem that the configuration change is not easy.
JP 2005-528070 A
そこで、本発明は、単電池を直列に接続した組電池を直並列に接続して構成された蓄電池の高圧化および大容量化に対応して、単電池の状態を監視制御するシステムの小型化およびその構成変更の容易性を実現する電池制御システムおよび電池制御方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention reduces the size of the system for monitoring and controlling the state of the unit cell in response to the increase in the voltage and capacity of the storage battery configured by connecting the assembled cells connected in series in series and parallel. It is another object of the present invention to provide a battery control system and a battery control method that realize the ease of configuration change.
前記課題を解決するため、本発明は、複数の単電池を直列に接続したブロックを形成し、そのブロックを複数直列に接続した直列単位を形成し、その直列単位を複数並列に接続した構成を有する蓄電池を制御の対象とする電池制御システムであって、前記ブロックから給電されて動作し、そのブロック内の前記単電池の電圧および前記ブロックの度を監視し、当該電圧および当該温度を含むブロック情報送信する複数の第1コントローラと、前記第1コントローラから前記ブロック情報を受信し、前記直列単位の電圧と電流とをセンサを用いて取得し、前記直列単位のSOC、電流、温度を監視し、前記直列単位を構成するブロック間で充電量の均等化を行うための放電制御をするとともに、前記直列単位の電圧、電流およびSOCならびに前記ブロック情報含む直列単位情報送信する第2コントローラと、前記第2コントローラから前記直列単位情報を受信し、並列する前記直列単位間で電圧、電流、SOC、温度の少なくとも一つを監視して前記ブロックの異常を判定し、異常があると判定した前記ブロックを切り離す制御をする第3コントローラと、によって構成され、前記第1コントローラ同士が、数珠繋ぎで通信可能に接続され、前記第2コントローラが、前記数珠繋ぎの一端に位置する前記第1コントローラからさらに数珠繋ぎで通信可能に接続され、前記第3コントローラが、前記直列単位ごとに設けられる第2コントローラと通信可能に接続されること、を特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention forms a block in which a plurality of single cells are connected in series, forms a series unit in which the blocks are connected in series, and has a configuration in which the series units are connected in parallel. a battery control system for an object of controlling the accumulator with operates is powered from the block, to monitor the temperature of the voltage and the blocks of said unit cells in the block, including the voltage and the temperature a plurality of first controller that sends block information, from said first controller receives the block information to obtain the voltage and current of the series unit with a sensor, SOC of the series unit, current, temperature monitoring, with a discharge control for performing an equalization of the charging amount between blocks constituting the series unit, if the voltage of the series units, current and SOC A second controller for transmitting serial unit information including the block information, the second receiving the serial unit information from the controller, the voltage across the series units in parallel, the current, SOC, at least one temperature monitoring wherein determining the abnormality of the block, and a third controller for controlling disconnecting the block there is an abnormality, it is constituted by the by the first controller to each other, communicatively-connected in a row, the second controller is communicatively coupled with more daisy chain from the first controller located at one end of the prior SL beaded, said third controller is communicatively connected to the second controller provided for each of the series unit, It is characterized by.
本発明によれば、単電池を直列に接続して組電池を形成し、その組電池を直並列に接続して構成した蓄電池の高圧化および大容量化に対応して、単電池の状態を監視制御するシステムの小型化およびその構成変更の容易性を実現できる。   According to the present invention, the unit cells are connected in series to form a battery pack, and the battery unit is connected in series and parallel. It is possible to reduce the size of the system for monitoring and control and to easily change the configuration.
次に、本発明を実施するための最良の形態(以降、「実施形態」という)について、適宜図面を用いながら詳細に説明する。   Next, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
《比較例》
初めに、比較例における電池制御システムの構成について、図5を用いて説明する。図5は、比較例における電池制御システムの構成を示す図である。
図5に示す電池制御システム200は、蓄電池の高圧化に対応して、背景技術に記載した特許文献1に記載の組電池と検出器とをセットとして、そのセットを直列に接続した場合を示している。
《Comparative example》
First, the configuration of the battery control system in the comparative example will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a battery control system in a comparative example.
The battery control system 200 shown in FIG. 5 shows a case where the battery pack and the detector described in Patent Document 1 described in the background art are set as a set, and the set is connected in series, in response to the high pressure of the storage battery. ing.
まず、蓄電池の接続構成について説明する。蓄電池は、図5に示すように、その複数の単電池5が直列に接続された単位をブロック4とし、そのブロック4がさらに複数個(4a〜4m)直列に接続された単位を直列単位7とし、その直列単位7が並列に複数個接続されて構成される。そして、直列単位7の端極が電極端子6(6a,6b)に接続される。そして、電極端子6から、電力が入出力される。
なお、図5には、直列単位7が2つ(7a,7b)しか記載されていないが、大容量化に対応するために、3以上の直列単位7が並列に接続されていても構わない。
First, the connection configuration of the storage battery will be described. As shown in FIG. 5, the storage battery has a unit in which the plurality of single cells 5 are connected in series as a block 4, and a unit in which a plurality of the blocks 4 are connected in series (4a to 4 m) is a series unit 7. And a plurality of the serial units 7 are connected in parallel. And the end electrode of the series unit 7 is connected to the electrode terminal 6 (6a, 6b). Then, power is input / output from the electrode terminal 6.
In FIG. 5, only two series units 7 (7a, 7b) are shown, but three or more series units 7 may be connected in parallel in order to cope with an increase in capacity. .
次に、単電池5を監視する監視系について説明する。監視系は、直列単位7ごとにブロックコントローラ10が配置されている。ブロックコントローラ10は、ブロック4内の単電池5の一個ずつの単電池電圧またはSOC(State of Charge)を監視するとともに、ブロック4内の温度を温度センサTMを介して監視する。さらに、ブロックコントローラ10は、電流センサCTおよび電圧センサPTを介して、それぞれ直列単位7の電流および電圧を取得する。そして、ブロックコントローラ10は、監視しているSOC、温度、電流、および電圧を用いて、単電池5の状態を監視し、その監視結果に係る情報を、統括コントローラ30に送信する。なお、図5に示しているブロックコントローラ10は、全て同様の動作をする。   Next, a monitoring system for monitoring the cell 5 will be described. In the monitoring system, a block controller 10 is arranged for each serial unit 7. The block controller 10 monitors the cell voltage or SOC (State of Charge) of each cell 5 in the block 4 and also monitors the temperature in the block 4 via the temperature sensor TM. Further, the block controller 10 acquires the current and voltage of the series unit 7 through the current sensor CT and the voltage sensor PT, respectively. Then, the block controller 10 monitors the state of the unit cell 5 using the monitored SOC, temperature, current, and voltage, and transmits information related to the monitoring result to the overall controller 30. All the block controllers 10 shown in FIG. 5 perform the same operation.
ブロックコントローラ10と統括コントローラ30との間は、統括コントローラ30に接続されている1本の伝送媒体に、ブロックコントローラ10が複数接続されている。そして、統括コントローラ30とブロックコントローラ10との通信は、一度に1つのブロックコントローラ10と行われる。
統括コントローラ30は、各ブロックコントローラ10から送信されてきた情報を受信し、蓄電池全体の状態を制御する。例えば、統括コントローラ30は、あるブロック4についての情報を受信して、そのブロック4を異常と判定したときには、切替機能を有する図示しない切替装置を介して、異常な状態となっているブロック4を切り離す対応をとることが可能である。
Between the block controller 10 and the overall controller 30, a plurality of block controllers 10 are connected to one transmission medium connected to the overall controller 30. Communication between the general controller 30 and the block controller 10 is performed with one block controller 10 at a time.
The overall controller 30 receives information transmitted from each block controller 10 and controls the state of the entire storage battery. For example, when the general controller 30 receives information on a block 4 and determines that the block 4 is abnormal, the general controller 30 determines the block 4 in an abnormal state via a switching device (not shown) having a switching function. It is possible to take measures to detach.
また、ブロックコントローラ10には、絶縁20(以降、絶縁部ともいう。)が備えられている。これは、統括コントローラ30の基準電位(グランド)に対して、ブロックコントローラ10の電位が直列単位7の電圧分高くなるために、絶縁20によって、ブロックコントローラ10内の回路を保護する必要があるからである。さらに、絶縁20は、鉄道車両に設置されている蓄電池の周辺に発生するノイズによって変動する電位にも対応可能となるように、耐圧が設けられる必要がある。   Further, the block controller 10 is provided with insulation 20 (hereinafter also referred to as an insulation part). This is because, since the potential of the block controller 10 is higher than the reference potential (ground) of the general controller 30 by the voltage of the series unit 7, it is necessary to protect the circuit in the block controller 10 by the insulation 20. It is. Furthermore, the insulation 20 needs to be provided with a withstand voltage so as to be able to cope with a potential that fluctuates due to noise generated around the storage battery installed in the railway vehicle.
また、比較例における電流制御システム200では、直列単位7の電圧を高圧化する場合には、ブロック4とブロックコントローラ10とを組として、その組を単位として直列に増加すればよく、容易に構成を変更することができる。   Further, in the current control system 200 in the comparative example, when the voltage of the series unit 7 is increased, the block 4 and the block controller 10 may be used as a set, and the set may be increased in series as a unit. Can be changed.
しかし、比較例は、蓄電池の大容量化に対しては、改良の余地が想定される。その改良の余地について以下に示す。
(1)蓄電池の高圧化を行うと、絶縁20も高耐圧化しなければならなくなる。それにともなって、絶縁距離の確保のため、特に絶縁20の絶縁部のサイズが格段に大きくなるため、ブロックコントローラ10の装置サイズが大きくなる。
(2)統括コントローラ30は、一度に1つのブロックコントローラ10としか通信できない。そのため、蓄電池の高圧化にともなって、ブロック4とブロックコントローラ10の組が増加すると、ブロックコントローラ10の数に比例して、通信に係る通信処理時間、および受信した情報を処理するための情報処理時間が増大する。すなわち、蓄電池全体の情報を処理するための処理周期が長くなり、ブロック4の異常に対して瞬時に対応することが困難となる。
(3)統括コントローラ30は、ブロック4の直列および並列の双方について監視制御しているので、蓄電池の高圧化および大容量化に対応して、その制御を実行させるプログラムの変更が複雑になる。
However, in the comparative example, there is a room for improvement for increasing the capacity of the storage battery. The room for improvement is shown below.
(1) When the pressure of the storage battery is increased, the insulation 20 must also have a higher breakdown voltage. Along with this, in order to secure the insulation distance, the size of the insulation part of the insulation 20 is particularly large, so that the device size of the block controller 10 is large.
(2) The overall controller 30 can communicate with only one block controller 10 at a time. Therefore, when the number of sets of the block 4 and the block controller 10 increases as the storage battery increases in pressure, the communication processing time for communication and the information processing for processing the received information are proportional to the number of the block controllers 10. Time increases. That is, the processing cycle for processing the information of the entire storage battery becomes long, and it becomes difficult to respond instantaneously to the abnormality of the block 4.
(3) Since the overall controller 30 monitors and controls both the serial and parallel blocks 4, the change of the program for executing the control becomes complicated in response to the increase in the voltage and capacity of the storage battery.
そこで、蓄電池の高圧化および大容量化に対応するために、比較例より、さらに、システムの小型化およびその構成変更の容易性を実現可能な実施形態について、次に説明する。   Then, in order to cope with the high voltage and large capacity of the storage battery, an embodiment capable of realizing further downsizing of the system and easiness of changing the configuration will be described.
《実施形態》
本実施形態における電池制御システムの構成について、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態における電池制御システムの構成を示す図である。
<Embodiment>
The configuration of the battery control system in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a battery control system in the present embodiment.
まず、蓄電池の接続構成について説明する。単電池5、ブロック4、直列単位7は、前記した比較例と同様であるので、同じ符号を付し、説明を省略する。そして、直列単位7が並列に複数接続されて、直列単位7の端極が電極端子6(6a,6b)に接続される。そして、電極端子6から、電力が入出力される。
なお、図1には、直列単位7が2つ(7a,7b)しか記載されていないが、大容量化に対応するために、3以上の直列単位7が並列に接続されていても構わない。
First, the connection configuration of the storage battery will be described. Since the unit cell 5, the block 4, and the series unit 7 are the same as those in the comparative example described above, the same reference numerals are given and the description is omitted. A plurality of series units 7 are connected in parallel, and the end electrodes of the series units 7 are connected to the electrode terminals 6 (6a, 6b). Then, power is input / output from the electrode terminal 6.
Although only two series units 7 (7a, 7b) are shown in FIG. 1, three or more series units 7 may be connected in parallel in order to cope with an increase in capacity. .
次に、単電池5を監視する監視系について説明する。監視系は、ブロック4ごとにブロックコントローラ1(第1コントローラ)が配置されている。そして、ブロックコントローラ1m(10)と統括コントローラ3(第3コントローラ)との間には、直列コントローラ2(第2コントローラ)が備えられている。   Next, a monitoring system for monitoring the cell 5 will be described. In the monitoring system, a block controller 1 (first controller) is arranged for each block 4. A serial controller 2 (second controller) is provided between the block controller 1m (10) and the overall controller 3 (third controller).
ブロックコントローラ1は、ブロック4内の単電池5の一個ずつの単電池電圧を検出する。また、ブロックコントローラ1は、ブロック4ごとの温度を温度センサTMを介して検出する。そして、ブロックコントローラ1は、相互に数珠繋ぎに接続されて、検出した単電池電圧およびブロック4の温度をブロックごとにブロック情報として、step-by-step(順送り)で直列コントローラ2に送信する。順送りでブロック情報を送信する理由は、ブロックコントローラ1には絶縁部が備えられているので、絶縁部によって高電圧および高電流から保護された処理回路を経由するためである。なお、図1に示しているブロックコントローラ1は、全て同様の動作をする。
また、ブロックコントローラ1は、ブロック4の組電池から給電されて動作するものとする。
The block controller 1 detects the unit cell voltage of each unit cell 5 in the block 4. Moreover, the block controller 1 detects the temperature for every block 4 via the temperature sensor TM. The block controller 1 is connected to each other in a daisy chain, and transmits the detected unit cell voltage and the temperature of the block 4 to the serial controller 2 as block information for each block in a step-by-step manner. The reason why the block information is transmitted in order is that the block controller 1 is provided with an insulating part, and therefore passes through a processing circuit protected from high voltage and high current by the insulating part. All the block controllers 1 shown in FIG. 1 perform the same operation.
Further, the block controller 1 is operated by being supplied with power from the assembled battery of the block 4.
そして、直列コントローラ2は、ブロックコントローラ1が送信する情報を受信する。また、直列コントローラ2は、直列単位7の電流について電流センサCTを介して取得し、直列単位7の電圧について電圧センサPTを介して取得する。そして、直列コントローラ2は、直列単位7の状態を監視する。すなわち、直列単位7の状態とは、SOC、許容充放電電流、および温度である。なお、電流センサCTや電圧センサPTは、直列単位7に対してのみ測定されればよい。
次に、直列コントローラ2は、統括コントローラ3に、直列単位7の状態に係る直列単位情報を送信する。
And the serial controller 2 receives the information which the block controller 1 transmits. Moreover, the serial controller 2 acquires the current of the series unit 7 via the current sensor CT, and acquires the voltage of the series unit 7 via the voltage sensor PT. The serial controller 2 monitors the state of the serial unit 7. That is, the state of the series unit 7 is SOC, allowable charge / discharge current, and temperature. The current sensor CT and the voltage sensor PT need only be measured for the series unit 7.
Next, the serial controller 2 transmits serial unit information related to the state of the serial unit 7 to the overall controller 3.
なお、直列コントローラへの給電は、外部給電とする。このことにより、いずれかのブロックコントローラ1が動作しなくなっても、直列コントローラ2は動作しているので、動作しなくなったブロックコントローラ1に係る情報を、統括コントローラ3に送信することが可能となる。
また、直列コントローラへいずれかのブロック4から給電されるとすれば、ブロックコントローラ1と直列コントローラ2とでは消費電力が異なる。そのため、ブロック4の消費電力にアンバランスが生じ、直列コントローラの給電に係るブロック4の電池残量(SOC)が、他のブロックのSOCとずれてしまい、直列単位7に含まれるブロック4間のSOCに不統一が生じる。
Note that power supply to the series controller 2 is external power supply. As a result, even if any one of the block controllers 1 does not operate, the serial controller 2 is operating. Therefore, it is possible to transmit information related to the block controller 1 that has stopped operating to the general controller 3. .
Further, if power is supplied from any of the blocks 4 to the serial controller 2, the power consumption differs between the block controller 1 and the serial controller 2. Therefore, the power consumption of the block 4 is unbalanced, and the remaining battery level (SOC) of the block 4 related to the power supply of the series controller 2 is deviated from the SOC of the other blocks. Inconsistency occurs in the SOC.
統括コントローラ3は、各直列コントローラ2から送信されてきた直列単位情報を受信し、蓄電池全体の状態を制御する。すなわち、統括コントローラ3は、直列単位7の並列の状態を監視する。
また、直列コントローラ2と統括コントローラ3との間は、直列コントローラ2ごとに別個の伝送媒体(光ファイバ、通信用ケーブル等)によって接続されている。したがって、統括コントローラ3には、直列コントローラ2の数の伝送媒体を接続可能な接続部が備えられている。
The overall controller 3 receives the serial unit information transmitted from each serial controller 2 and controls the state of the entire storage battery. That is, the overall controller 3 monitors the parallel state of the serial unit 7.
The serial controller 2 and the general controller 3 are connected to each serial controller 2 by a separate transmission medium (optical fiber, communication cable, etc.). Therefore, the overall controller 3 is provided with a connection portion that can connect the number of transmission media of the serial controller 2.
次に、ブロックコントローラ1および直列コントローラ2に備えられている絶縁部について以下に説明する。
ブロックコントローラ1には、絶縁8(第1の絶縁)が備えられている。この絶縁8は、ブロックコントローラ1がブロック4から給電されているため、ブロック4の電圧に対する耐圧が備えられていればよいことになる。すなわち、絶縁8は、直列単位7の電圧より、低い電圧(ブロック4の電圧)に対する耐圧を備えていればよい。
また、直列コントローラ2には、絶縁9(第2の絶縁)が備えられる。この絶縁9は、比較例(図5参照)において示した絶縁20(図5参照)と同様の耐圧のものである。この絶縁9は、直列単位7の電圧に対する耐圧を備えている必要がある。
したがって、絶縁8の耐圧は、絶縁9の耐圧より低くてよい。
Next, the insulation part with which the block controller 1 and the serial controller 2 are provided is demonstrated below.
The block controller 1 is provided with insulation 8 (first insulation). Since the block controller 1 is supplied with power from the block 4, the insulation 8 only needs to have a withstand voltage against the voltage of the block 4. That is, the insulation 8 only needs to have a withstand voltage against a voltage lower than the voltage of the series unit 7 (the voltage of the block 4).
Further, the series controller 2 is provided with an insulation 9 (second insulation). This insulation 9 has the same breakdown voltage as the insulation 20 (see FIG. 5) shown in the comparative example (see FIG. 5). The insulation 9 needs to have a withstand voltage against the voltage of the series unit 7.
Therefore, the breakdown voltage of the insulation 8 may be lower than the breakdown voltage of the insulation 9.
以上、説明した実施形態における電池制御システム100によれば、ブロックコントローラ1の給電をブロック4から行うことによって、ブロックコントローラ1に備える絶縁8の耐圧を、比較例に示した絶縁20の耐圧より、小さくできる。したがって、ブロックコントローラ1の小型化を実現することができる。また、絶縁8の耐圧を小さくするために、ブロックコントローラ1を相互に数珠繋ぎで接続する必要がある。そして、ブロックコントローラ1を数珠繋ぎに接続することによって、ブロック4とブロックコントローラ1とを組として、同じ組を直列に増設することによって、高圧化が可能となる。すなわち、構成変更の容易性が実現される。   As described above, according to the battery control system 100 in the embodiment described above, by supplying power from the block controller 1 from the block 4, the breakdown voltage of the insulation 8 included in the block controller 1 is more than the breakdown voltage of the insulation 20 shown in the comparative example. Can be small. Therefore, the block controller 1 can be downsized. Further, in order to reduce the withstand voltage of the insulation 8, it is necessary to connect the block controllers 1 in a daisy chain. Then, by connecting the block controllers 1 in a daisy chain, the block 4 and the block controller 1 are combined into a set, and the same set is added in series, thereby increasing the pressure. That is, the ease of configuration change is realized.
また、直列コントローラ2を設けたことにより、直列コントローラ2が電圧センサPTおよび電流センサCTと接続されて、その情報を取得すれば、直列単位7の状態を監視するのに必要な情報を揃えることが可能となる。したがって、電圧センサPTおよび電流センサCTの接続先の数を減少させることが可能となり、配線数を低減できる。すなわち、電流制御システム100の小型化を実現できる。
また、直列コントローラ2を設けたことにより、統括コントローラ3には、直列コントローラ2の数分のコネクタを備える接続部を設ければよいので、その接続部の巨大化を防止することが可能である。
Further, by providing the series controller 2, if the series controller 2 is connected to the voltage sensor PT and the current sensor CT and acquires the information, information necessary for monitoring the state of the series unit 7 is prepared. Is possible. Accordingly, the number of connection destinations of the voltage sensor PT and the current sensor CT can be reduced, and the number of wirings can be reduced. That is, the current control system 100 can be reduced in size.
In addition, since the serial controller 2 is provided, the overall controller 3 may be provided with connection portions having connectors equivalent to the number of the serial controller 2, so that the connection portion can be prevented from becoming enormous. .
さらに、直列コントローラ2を設けたことにより、直列コントローラ2は、直列単位7の状態を監視し、統括コントローラ3は、直列単位7の並列の状態を監視するので、それぞれの処理分担を切り分けることが可能となる。
例えば、直列単位7の直列方向の構成の変更は、ブロック4の増減によって行えばよいので、直列コントローラ2におけるプログラムの変更でよく、ハードウェアとしては、絶縁8の耐圧の増減変更でよい。すなわち、直列コントローラ2の変更で対処できる。
また、大容量化に対応する直列単位7の並列数の変更は、統括コントローラ3の接続部における接続数の増減と、その接続数の増減に対応するプログラムの変更でよい。したがって、統括コントローラ3の変更で対処可能となる。
そして、前記したように、プログラムの変更は、直列だけ、または並列だけについて考慮されればよく、構成変更の容易性が実現できる。
このように、さまざまな直並列構成の電池制御システムの構築が容易となる。
Further, by providing the serial controller 2, the serial controller 2 monitors the state of the serial unit 7, and the overall controller 3 monitors the parallel state of the serial unit 7, so that each processing share can be divided. It becomes possible.
For example, since the configuration of the serial unit 7 in the serial direction may be changed by increasing or decreasing the block 4, the program in the serial controller 2 may be changed, and the hardware may be changed by increasing or decreasing the withstand voltage of the insulation 8. That is, it can be dealt with by changing the serial controller 2.
Further, the change in the parallel number of the serial unit 7 corresponding to the increase in capacity may be an increase / decrease in the number of connections in the connection section of the overall controller 3 and a program change corresponding to the increase / decrease in the number of connections. Therefore, it is possible to cope with the change of the overall controller 3.
As described above, the change of the program only needs to be considered only in series or only in parallel, and the ease of configuration change can be realized.
In this way, it becomes easy to construct battery control systems having various series-parallel configurations.
なお、電池制御システム100は、図示しない制御機能を備えて、異常となったブロック4を切り離す制御を行ってもよい。この場合、統括コントローラ3は、直列コントローラ2から受信した直列単位情報を用いてどのブロック4に異常があるかを判定し、その判定結果に基づいて、制御機能を用いて該当するブロック4を切り離す制御を行うことが可能である。
また、電池制御システム100は、図示しないブロック4ごとに放電機能を備えて、充電量のブロック4間の均等化を行う制御を行ってもよい。この場合、直列コントローラ2は、ブロックコントローラ1から受信したブロック情報に基づいて、放電機能を作用させる。
Note that the battery control system 100 may be provided with a control function (not shown) and perform control for separating the abnormal block 4. In this case, the overall controller 3 determines which block 4 has an abnormality using the serial unit information received from the serial controller 2 and separates the corresponding block 4 using the control function based on the determination result. Control can be performed.
In addition, the battery control system 100 may include a discharge function for each block 4 (not shown) and perform control to equalize the charge amount between the blocks 4. In this case, the serial controller 2 operates the discharge function based on the block information received from the block controller 1.
(変形例)
図1に示す電池制御システム100の変形例について、図2〜図4を用いて説明する。図2〜図4は、それぞれ電池制御システムの構成の変形例を示す図である。
まず、図2と図1との違いは、直列コントローラ2と統括コントローラ3との接続形態である。図2では、直列コントローラ2と統括コントローラ3との通信は、一本の伝送媒体で接続されている。したがって、直列コントローラ2の台数が増加しても、統括コントローラの接続部のサイズが巨大化することはない。
次に、図3と図1との違いは、ブロックコントローラ1に備える絶縁部8b(8)が、2個で構成されることである。すなわち、上側のブロックコントローラ1との通信用と下側のブロックコントローラ1との通信用と、別々の絶縁部8b(8)が備えられている。絶縁部8b(8)を図3に示すように備えることによって、絶縁部8b(8)間の距離を離すことが容易になるため、それぞれに必要な耐圧を小さく抑えることができる。これにより、耐圧に必要な素子の小型化及び絶縁距離を短くすることができる。また、直列コントローラの絶縁9についても同様に、分けることで絶縁素子の小型化を実現することが可能となる。
また、図4と図1との違いは、直列コントローラ2と統括コントローラ3との接続形態が異なること、および、ブロックコントローラ1に備える絶縁部8b(8)が2個で構成されることである。したがって、直列コントローラ2の台数が増加しても、統括コントローラの接続部のサイズが巨大化することはない。また、絶縁部8b(8)間の距離を離すことが容易になるため、耐圧の確保が容易になる。
(Modification)
A modification of the battery control system 100 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2-4 is a figure which shows the modification of a structure of a battery control system, respectively.
First, the difference between FIG. 2 and FIG. 1 is the connection form of the serial controller 2 and the general controller 3. In FIG. 2, the communication between the serial controller 2 and the overall controller 3 is connected by a single transmission medium. Therefore, even if the number of series controllers 2 increases, the size of the connecting portion of the overall controller does not increase.
Next, the difference between FIG. 3 and FIG. 1 is that the insulating portion 8b (8) provided in the block controller 1 is composed of two pieces. That is, separate insulating portions 8b (8) are provided for communication with the upper block controller 1 and for communication with the lower block controller 1. By providing the insulating portions 8b (8) as shown in FIG. 3, it becomes easy to increase the distance between the insulating portions 8b (8), and thus the required breakdown voltage can be kept small. As a result, it is possible to reduce the size and insulation distance of the elements necessary for the withstand voltage. Similarly, the insulation 9 of the series controller can be divided to realize downsizing of the insulating element.
4 and FIG. 1 is that the serial controller 2 and the overall controller 3 are connected differently and that the block controller 1 includes two insulating portions 8b (8). . Therefore, even if the number of series controllers 2 increases, the size of the connecting portion of the overall controller does not increase. Further, since it becomes easy to increase the distance between the insulating portions 8b (8), it is easy to ensure the withstand voltage.
以上、実施形態および変形例について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲で実施することができる。例えば、実施形態に記載した蓄電池は、風力発電用の蓄電池として用いることが可能であり、鉄道において変電所に設置されていた回生電力の吸収・放電用の設備の代わりに、変電所に限らずに設置して用いることも可能である。   As mentioned above, although embodiment and the modification were demonstrated, this invention is not limited to these, It can implement in the range which does not change the meaning. For example, the storage battery described in the embodiment can be used as a storage battery for wind power generation, and is not limited to a substation, instead of a facility for absorbing and discharging regenerative power installed at a substation in a railway. It is also possible to install and use.
本実施形態における電池制御システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the battery control system in this embodiment. 電池制御システムの構成の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a structure of a battery control system. 電池制御システムの構成の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a structure of a battery control system. 電池制御システムの構成の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a structure of a battery control system. 比較例における電池制御システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the battery control system in a comparative example.
符号の説明Explanation of symbols
1 ブロックコントローラ
2 直列コントローラ
3 統括コントローラ
4 ブロック
5 単電池
6 電極端子
7 直列単位
8(8a,8b) 絶縁(低圧)
9 絶縁(高圧)
100(100a,100b,100c) 電池制御システム
1 block controller 2 series controller 3 general controller 4 block 5 unit cell 6 electrode terminal 7 series unit 8 (8a, 8b) insulation (low pressure)
9 Insulation (high pressure)
100 (100a, 100b, 100c) Battery control system

Claims (6)

  1. 複数の単電池を直列に接続したブロックを形成し、そのブロックを複数直列に接続した直列単位を形成し、その直列単位を複数並列に接続した構成を有する蓄電池を制御の対象とする電池制御システムであって、
    前記ブロックから給電されて動作し、そのブロック内の前記単電池の電圧および前記ブロックの度を監視し、当該電圧および当該温度を含むブロック情報送信する複数の第1コントローラと、
    前記第1コントローラから前記ブロック情報を受信し、前記直列単位の電圧と電流とをセンサを用いて取得し、前記直列単位のSOC、電流、温度を監視し、前記直列単位を構成するブロック間で充電量の均等化を行うための放電制御をするとともに、前記直列単位の電圧、電流およびSOCならびに前記ブロック情報含む直列単位情報送信する第2コントローラと、
    前記第2コントローラから前記直列単位情報を受信し、並列する前記直列単位間で電圧、電流、SOC、温度の少なくとも一つを監視して前記ブロックの異常を判定し、異常があると判定した前記ブロックを切り離す制御をする第3コントローラと、
    によって構成され、
    前記第1コントローラ同士は、数珠繋ぎで通信可能に接続され、
    前記第2コントローラは、前記数珠繋ぎの一端に位置する前記第1コントローラからさらに数珠繋ぎで通信可能に接続され、
    前記第3コントローラは、前記直列単位ごとに設けられる第2コントローラと通信可能に接続されること、
    を特徴とする電池制御システム。
    A battery control system for controlling a storage battery having a configuration in which a plurality of cells are connected in series, a series unit in which the blocks are connected in series is formed, and the series units are connected in parallel. Because
    Operates is powered from the block, to monitor the temperature of the voltage and the blocks of said unit cells in the block, a plurality of first controllers for transmitting the block information including the voltage and the temperature,
    Receiving the block information from the first controller, obtained using sensors and a voltage and current of the series unit, SOC of the series unit, current, monitor the temperature, between blocks constituting the series unit A second controller for performing discharge control for equalizing the amount of charge and transmitting serial unit information including the serial unit voltage, current and SOC, and the block information ;
    The serial unit information is received from the second controller , and at least one of voltage, current, SOC, and temperature is monitored between the parallel serial units to determine an abnormality of the block, and it is determined that there is an abnormality a third controller for controlling disconnecting the block,
    Composed by
    The first controllers are connected to each other so as to communicate with each other,
    The second controller is further communicatively-connected in a row from the first controller located at one end of the prior SL beaded,
    The third controller is communicatively connected to a second controller provided for each serial unit;
    A battery control system characterized by.
  2. 前記第2コントローラは、外部電源から給電されて動作すること、
    を特徴とする請求項1に記載の電池制御システム。
    The second controller operates by being supplied with power from an external power source;
    The battery control system according to claim 1.
  3. 前記直列単位において、直列接続する前記単電池を増設する場合は、前記ブロックと前記第1コントローラとを組として増設すること、
    を特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池制御システム。
    In the series unit, when adding the cells connected in series, add the block and the first controller as a set,
    The battery control system according to claim 1 or 2, wherein
  4. 前記蓄電池の容量を増加する場合は、前記直列単位とその直列単位に対応する前記第1コントローラと前記第2コントローラとを組として増設すること、
    を特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池制御システム。
    When increasing the capacity of the storage battery, adding the first unit and the second controller corresponding to the series unit and the series unit as a set,
    The battery control system according to claim 1 or 2, wherein
  5. 前記第1コントローラは、絶縁を備え、記絶縁は、数珠繋ぎで接続された一方の前記第1コントローラとの絶縁用と、数珠繋ぎで接続された他方の前記第1コントローラとの絶縁用と、で個別の絶縁部で構成されること
    を特徴とする請求項1に記載の電池制御システム。
    Wherein the first controller comprises an insulating front Kize' edge, and for insulation and insulation of the connected one of the first controller in daisy chain, and connected the other of the first controller in daisy chain, The battery control system according to claim 1, wherein the battery control system is configured by an individual insulating part.
  6. 複数の単電池を直列に接続したブロックを形成し、そのブロックを複数直列に接続した直列単位を形成し、その直列単位を複数並列に接続した構成を有する蓄電池を監視する電池制御システムにおいて用いられる電池制御方法であって、
    前記電池制御システムは、
    前記ブロックから給電されて動作し、そのブロック内の前記単電池の電圧および前記ブロックの温度を監視する複数の第1コントローラと、前記直列単位ごとに前記第1コントローラが数珠繋ぎで通信可能に接続され、その数珠繋ぎの一端に位置する前記第1コントローラに通信可能に接続される第2コントローラと、前記第2コントローラに通信可能に接続される第3コントローラと、を備え、
    前記第1コントローラは、前記ブロック内の前記単電池の電圧および前記ブロックの温度を含むブロック情報順送りで前記第2コントローラに送信し、
    前記第2コントローラは、前記第1コントローラから前記ブロック情報を受信し、前記直列単位の電圧と電流とをセンサを用いて取得し、前記直列単位のSOC、電流、温度を監視前記直列単位を構成するブロック間で充電量の均等化を行うための放電制御をするとともに、前記直列単位の電圧、電流およびSOCならびに前記ブロック情報を含む直列単位情報を前記第3コントローラに送信し、
    前記第3コントローラは、前記第2コントローラから前記直列単位情報を受信し、並列する前記直列単位間で電圧、電流、SOC、温度の少なくとも一つを監視して前記ブロックの異常を判定し、異常があると判定した前記ブロックを切り離す制御をすること、
    を特徴とする電池制御方法。
    Used in a battery control system for monitoring a storage battery having a configuration in which a plurality of cells are connected in series to form a series unit in which the blocks are connected in series, and the series units are connected in parallel. A battery control method comprising:
    The battery control system includes:
    A plurality of first controllers that operate by being supplied with power from the block and monitor the voltage of the unit cells and the temperature of the block in the block, and the first controller is connected in a daisy chain for each series unit. A second controller communicatively connected to the first controller located at one end of the daisy chain, and a third controller communicatively connected to the second controller,
    Wherein the first controller transmits the block information including the temperature of the voltage and the blocks of the unit cells before Symbol block to the second controller forward,
    The second controller, wherein the first controller receives the block information to obtain the voltage and current of the series unit with a sensor, SOC of the series unit, current, temperature monitoring, the serial unit Discharge control for equalizing the amount of charge between the blocks constituting the same , and transmitting the serial unit information including the voltage, current and SOC of the serial unit and the block information to the third controller,
    The third controller receives the serial unit information from the second controller , and monitors at least one of voltage, current, SOC, and temperature between the parallel serial units to determine an abnormality of the block, Controlling to cut off the block determined to be,
    A battery control method.
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