JP5488173B2 - Power line communication device - Google Patents
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Description
本発明は、電力線通信装置に関する。 The present invention relates to a power line communication device.
交流商用電源（ＡＣ電源）を電力源として動作する通信親機及び通信子機と照明負荷とを電力線を介して接続した通信回路において、当該通信回路を遮断するスイッチと、当該スイッチと並列に接続されるコンデンサとを設けることにより、当該スイッチを遮断した場合であっても、交流商用電源の交流電力が当該コンデンサを介して通信子機に供給する通信システムが知られている。 A communication master unit that operates using an AC commercial power source (AC power source) as a power source and a communication circuit in which a communication slave unit and a lighting load are connected via a power line, and a switch that cuts off the communication circuit and a parallel connection with the switch There is known a communication system in which AC power of an AC commercial power supply is supplied to a communication slave unit via the capacitor even when the switch is cut off by providing the capacitor.
しかしながら、上記の通信システムにおいて、交流商用電源の代わりに電池を用いた場合、使用に伴う電池の状態の変化によって、電力線通信に用いられる信号の特性が変化してしまうため、電力線通信の通信環境が変化し、電力線通信ができなくなる可能性があった。 However, in the above communication system, when a battery is used instead of an AC commercial power supply, the characteristics of signals used for power line communication change due to changes in the state of the battery that accompany use. May change and power line communication may not be possible.
そこで、本発明は、電池の状態の変化によって、電力線通信が不可能になることを防ぐ電力線通信装置を提供する。 Therefore, the present invention provides a power line communication device that prevents power line communication from becoming impossible due to a change in battery state.
本発明は、電池の状態を検出する電池状態検出手段と、電池状態検出手段により検出された電池の状態に応じて、電力線通信の通信信号の通信周波数を設定する周波数設定手段を備えることにより上記課題を解決する。 The present invention includes a battery state detection unit that detects a battery state, and a frequency setting unit that sets a communication frequency of a communication signal for power line communication according to the state of the battery detected by the battery state detection unit. Solve the problem.
本発明によれば、電池の状態により通信信号の特性が変化しても、通信に適した特性の周波数を設定し通信を行うため、電池の状態の変化によって、電力線通信が不可能になることを防ぐことができる。 According to the present invention, even if the characteristics of the communication signal change depending on the state of the battery, the communication is performed by setting the frequency of the characteristic suitable for communication, so that the power line communication becomes impossible due to the change in the state of the battery. Can be prevented.
以下、発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
《第１実施形態》
図１は、本発明の実施形態に係る電力線通信装置を備えた、組電池１によるモータ４の車両用の駆動システムを示すブロック図である。同図に示す組電池１は、複数の単電池１００を直列又は並列に接続し、その両極に電力供給線２及びリレースイッチ５を介してインバータ３を接続したものである。単電池１００には、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池が用いられる。電池モジュール１０は、複数の単電池１００を含むユニットであり、組電池１には、複数の電池モジュール１０が搭載される。
<< First Embodiment >>
FIG. 1 is a block diagram showing a vehicle drive system for a motor 4 using a
組電池１から供給される直流電流は、電力変換装置であるインバータ３により交流電流に変換されて交流モータ４に供給され、当該交流モータ４が駆動される。これにより、組電池１の負荷である、インバータ３及びモータ４は、組電池１からの電力供給を受ける。リレースイッチ５は、電力供給線２に設けられ、スイッチの一端側が組電池１及び電池制御部６に接続され、スイッチの他端側がインバータ３に接続される。リレースイッチ５をオン、オフを切り換えることにより、組電池１から負荷側への電力の供給が切り換えられる。電池制御部６は、電池モジュール１０に並列に接続され、各電池制御部６は、接続される電池モジュール１０からの電力の供給により駆動する。
The direct current supplied from the assembled
なお、同図に示す組電池１によるモータ４の駆動システムは、本実施形態に係る装置を説明するための一例であって、組電池１による電力の供給対象が直流モータの場合はインバータ３を省略することができ、さらに電力の供給対象はモータ４以外の負荷とすることもできる。
The driving system of the motor 4 by the assembled
次に、組電池１に含まれる電池モジュール１０及び単電池１００の構成の例を、図２及び図３を用いて説明する。図２は、複数の単電池１００のうち、２個の単電池１００の斜視図を示しており、上方の電池を単電池２０１、下方の電池を単電池１０１と称している。
Next, examples of configurations of the
図２に示す単電池１０１は、端部に板状の電極端子１１１を有し、電極端子１１１の逆向きの端部に板状の電極端子１１２が、それぞれ電池の外方に向けて設けられている。電極端子１１１は陽極を、電極端子１１２は陰極の極性を有している。そしてスペーサ１２１とスペーサ１２２が電極端子１１１を狭持し、スペーサ１２３とスペーサ１２４は電極端子１１２を狭持する。スペーサは絶縁性を有しており、セル電極１０１と積層される単電池１０２との間の絶縁性を保つ。出力端子１３１は、電極端子１１１と電気的に接続されており、図３に示す電池モジュールの出力端子１３１となる。
The
単電池２０１は、単電池１０１の上面より積層される。スペーサ２２１は、単電池２０１の電極端子２１１を上下から狭持するスペーサであって、下側のスペーサを示す。スペーサ２２３は、単電池２０１の電極端子２１２を上下から狭持するスペーサであって、同様に下側のスペーサを示している。電極端子２１１は陰極の極性を有し、電極端子２１２は陽極の極性を有す。単電池１０１と単電池２０１が積層される際は、電極端子１１１と電極端子２１１が電気的に接続される。これにより、単電池１０１と単電池２０１は、直列に接続され、積層される。よって、スペーサ１２２、２２１が設けられている部分には、単電池１０１と２０１の積層方向に隙間が設けられることとなる。
The
図３は、電池モジュール１０を示す斜視図である。この電池モジュール１０の単電池３０１は、図２に示す単電池１０１、２０１を８個積層したものである（以下、８個の単電池を単電池３０１と総称する）。
FIG. 3 is a perspective view showing the
単電池３０１の一端には、陽極、陰極それぞれの出力端子１３１、１３２が接続される。スリーブ３０２は、積層されたそれぞれのスペーサに設けられた孔に挿入され、ボルト等により締め付けることでセル電池３０１及びスペーサ３０５を固定する。絶縁カバー３３１は、出力端子３１１及び３１２が接続された単電池３０１の端面側に取り付けられ、電極端子を覆い、電極端子と単電池外部との間の絶縁性を保つ。同様に絶縁カバー３３２は、出力端子１３１、１３２の接続面とは逆側に取り付けられ、電極端子を覆う。スペーサ３０５とアッパーケース３６１の間には、緩衝材３０４挿入する。緩衝材３０４は、車両等に電池モジュールを搭載する時に、車両の振動による単電池への影響を防ぐ機能を司る。
One end of the
ケース３６０は、アッパーケース３６１とロアケース３６３を有し、図示するようにロアケース３６３に単電池３０１等のアッセンブリを入れ、アッパーケース３６１とロアケース３６３との開口部をカシメ加工することで、単電池３０１及びスペーサ３０５等が収容される。ケース３６０は、薄板スチール板により形成される。
The
またアッパーケース３６１の表面には、ケース３６０の内方を向く、膨出部３６２が形成される。膨出部３６２は、アッパーケース３６１の中央部分をプレス成形により、エンボス状に形成される。
A bulging
差込口３０７は、絶縁カバー３３１に設けられ、コネクタ（図示しない）と嵌合する。コネクタが差込口に３０７に嵌合されると、単電池３０１を構成する単電池の電圧検出端子（図示しない）は、コネクタの端子と電気的に接続される。
The
そして、組電池１は、扁平型（ラミネートタイプ）の単電池１００を積層した電池モジュール１０を重ねた電池であって、図３に示す電池モジュール１０を積層することにより形成される。
The assembled
次に、組電池１に含まれる電池モジュール１０と、電池モジュール１０に接続される電池制御部６について、図４を用いて、説明する。図４は、図１の点線部分Ａに相当し、電池モジュール１０と電池制御部６との接続部分のブロック図を示す。
Next, the
電池制御部６は、電池モジュール１０と並列に接続されており、後述するように、単電池１００の各種の制御及び電力線通信による外部との通信を行う。電池制御部６には、ＰＬＣ子機６１、電池電圧検出部６２、電池容量演算部６３、浮遊容量演算部６４、周波数設定部６５及びキャリア発生部６６が設けられる。
The battery control unit 6 is connected in parallel with the
ＰＬＣ子機６１（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）は、後述するＰＬＣ親機８と電力供給線２を介して電力線通信を行い、電池電圧検出部６２により検出された単電池１００の検出電圧等を含むデータを送信する。ＰＬＣ子機６１から送信される信号は交流の通信信号であり、周波数は後述する周波数設定部６５により設定され、通信信号の波形電圧は、後述するキャリア発生部６６により設定される。通信信号の周波数帯域には、インバータ３のスイッチング動作によるノイズ、外部からのノイズ等を避けた帯域が設定される。本例において、電力線通信の通信信号の周波数には、当該周波数帯域内であって、予め２種類の周波数ｆａ及び周波数ｆｂが設定されている。またＰＬＣ子機６１には、通信信号を送受信する送受信器（図示しない）が設けられている。
The PLC slave unit 61 (Power Line Communication) performs power line communication with the PLC master unit 8 to be described later and the
電池電圧検出部６２は、電池モジュール１０に含まれる各単電池１００の端子間の電圧を検出する。単電池１００のそれぞれの端子から電池電圧検出部６２に対して、配線が接続されており、電池電圧検出部６２は、当該配線から単電池１００の電圧を検出する。
The battery
電池容量演算部６３は、電池電圧検出部６２により検出された検出電圧から単電池１００の電池容量（ＳＯＣ（％）：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を演算する。単電池１００の検出電圧及び電池容量には、所定の関係がある。そのため、検出電圧と電池容量との関係を示すデータが電池容量演算部６３に保存されており、電池容量演算部６３は、当該データを用いて、電池容量を演算する。各単電池１００の電池容量は、各単電池１００の検出電圧から演算することができ、当該各単電池１００の電池容量の総和をとることにより、電池モジュール１０の電池容量が演算される。
The battery
浮遊容量演算部６４は、電池モジュール１０内で発生する静電容量である浮遊容量を、電池容量演算部６３により演算された電池容量に基づいて演算する。
The
ここで、浮遊容量と電池容量について、図５を用いて説明する。図５は、電池モジュール１０において、電池容量に対する浮遊容量の関係を示すグラフである。本例において、組電池１は、状態によって、組電池１内の浮遊容量が変化する特性を有しており、その特性は、図５に示すように、電池容量に影響する。図５において、横軸は、電池容量（％）を、縦軸は浮遊容量（ｎＦ）を示す。電池モジュール１０の電池容量が０％の時、浮遊容量はＡ（ｎＦ）であり、浮遊容量は電池容量の増加に伴って増加し、電池モジュール１０の電池容量が１００％の時、浮遊容量はＢ（ｎＦ）（＞Ａ（ｎＦ））となる。すなわち、組電池１内の浮遊容量は、組電池１の電池容量から推定することができる。
Here, stray capacitance and battery capacity will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a graph showing the relationship of the stray capacity with respect to the battery capacity in the
浮遊容量演算部６４は、上記の特性を利用して、予め電池容量と浮遊容量との関係を示すデータを保存しておき、電池容量演算部６３により演算された電池容量と当該データから、電池モジュール１０の浮遊容量を演算する。
The stray
周波数設定部６５は、浮遊容量演算部６４により演算された浮遊容量に応じて、電力線通信の通信信号のキャリア周波数をｆａ又はｆｂに設定する。なお、浮遊容量に対して、設定されるキャリア周波数については、後述する。
The
キャリア発生部６６は、周波数設定部６５により設定されたキャリア周波数に、送信データを示す高周波信号を重畳し、ＰＬＣ子機６１から送信される通信信号の信号電圧を発生する。そして、ＰＬＣ子機６１は、キャリア発生部６６により生成された通信信号を送信する。
The
図１に戻り、ＰＬＣ親機８は、電力供給線２により組電池１とリレースイッチ５を介して並列に接続され、電力供給線２を介してＰＬＣ子機６１と電力線通信を行う。ＰＬＣ親機８には、通信信号を発信する発信器（図示しない）と、通信信号を送受信する送受信部（図示しない）が設けられる。ＰＬＣ親機８は、電池制御部６に含まれる電池電圧検出部６２に対して、電力線通信により制御信号を送信し、電池電圧検出部６２は、通信信号に含まれる当該制御信号に応じて、単電池１００の電圧を検出する。またＰＬＣ親機８は、電力線通信による通信信号をモニタし、ＰＬＣ子機６１との通信状態を管理する。なお、ＰＬＣ親機８は、インバータ３及びモータ４等を含む負荷側の回路の制御部分の一部でもよく、必ずしも独立した制御部分とする必要はない。
Returning to FIG. 1, the PLC master unit 8 is connected in parallel via the
ここで、本例の電力線通信における、通信信号の周波数特性と組電池１内で発生する浮遊容量との関係について、図６を用いて説明する。図６は、ＰＬＣ子機６１からＰＬＣ親機８へ送信される通信信号の周波数特性を示した図であり、（i）は組電池１の浮遊容量が低い時の周波数特性を、（ii）は組電池１の浮遊容量が高い時の周波数特性を示す。
Here, the relationship between the frequency characteristic of the communication signal and the stray capacitance generated in the assembled
上記の通り、組電池１内には電池内の浮遊容量が存在し、当該浮遊容量が、電力線通信を行う回路内の電気素子と共に作用して、信号の伝送に影響を及ぼす。浮遊容量が変化しなければ、電力線通信において、信号損失の少ない周波数をキャリア周波数として設定すれば通信をすることができる。しかし、本例の組電池１は、組電池１の充電状態に応じて、組電池１内の浮遊容量が変化するため、通信信号の特性も変化する。
As described above, there is a stray capacitance in the battery in the assembled
特に図３のような電池モジュール１０の場合、電池自体の浮遊容量に加え、単電池１００とケース３６０との間などに大きな浮遊容量が生じるため、その影響が電力線通信に大きく影響する。さらに、これらを積層して組電池にするとその影響はさらに大きくなる。図３に示すように、積層された複数の単電池３０１は、積層面積を同一にするため、単電池３０１を構成する正極板又は負極板の間が誘電層として作用し浮遊容量が生じやする。または、図３に示す電池モジュール１０を積層する場合に。ケース３６０のコーティング層等が誘電層として作用するため、浮遊容量が生じやすくなる。そのため、本例の組電池１は、図６に示すような特性を有する。
In particular, in the case of the
本例の電力線通信のシステム回路において、浮遊容量に対する、通信信号の周波数特性を示すと、図６のような特性となる。図６において、縦軸は信号のゲイン（ｄＢ）を示し、横軸は周波数（Ｈｚ）を示す。また、電力線通信が可能なゲインレベル（閾値ゲイン）をＧとし、通信信号の周波数帯域をｆ１〜ｆ２とする。 In the power line communication system circuit of this example, the frequency characteristics of the communication signal with respect to the stray capacitance are shown in FIG. In FIG. 6, the vertical axis represents signal gain (dB), and the horizontal axis represents frequency (Hz). The power line communication is capable gain level (threshold gain) and G, the frequency band of the communication signal and f 1 ~f 2.
グラフ（i）に示すように、組電池１の電池容量が小さい場合、周波数帯域（ｆ１〜ｆ２）において、通信信号のゲインがＧより高くなる周波数範囲は、ｆｓとなる。そのため、組電池１の電池容量が小さい場合、周波数範囲（ｆｓ）内でキャリア周波数が設定されれば、電力線通信ができる。一方、グラフ（ii）に示すように、組電池１の電池容量が大きい場合、周波数帯域（ｆ１〜ｆ２）において、通信信号のゲインがＧより高くなる周波数範囲は、ｆｔとなる。そのため、組電池１の電池容量が大きい場合、周波数範囲（ｆｔ）内でキャリア周波数が設定されれば、電力線通信ができる。
As shown in the graph (i), when the battery capacity of the assembled
すなわち、組電池１内の浮遊容量が大きくなると、周波数帯域（ｆ１〜ｆ２）において、通信可能な周波数範囲が、ｆｓからｆｔに、低周波側へ遷移する。そして、上記の通り、組電池１の電池容量が大きくなると、組電池１内の浮遊容量は大きくなるため、周波数帯域（ｆ１〜ｆ２）において、通信可能な周波数範囲が、ｆｓからｆｔに低周波側へ遷移する。本例において、例えば、図６に示すように、通信信号のキャリア周波数をｆｐに設定して電力線通信を行う場合、組電池１の電池容量が小さい時は、周波数（ｆｐ）に対するゲイン（Ｇｐ１）はＧを越えるため、電力線通信を行うことができる。一方、電池１の電池容量が大きい時は、周波数（ｆｐ）に対するゲイン（Ｇｐ２）はＧより低くなるため、電力線通信を行うことができない。
That is, when the stray capacitance in the
本例は、組電池１の状態を把握し、状態に応じたキャリア周波数を設定して、電力線通信を行う。以下、本例の電池制御部６における制御内容を、図７及び８を用いて説明する。図７は、電池制御部６の制御手順を示すフローチャートである。
In this example, the state of the assembled
図７に示すように、ステップＳ１にて、電池電圧検出部６２は、接続されている単電池１００の電圧を検出する（ステップＳ１）。なお、単電池１００を検出するタイミングは、図示しないイグニッションキーがオンになり、組電池１からモータ４等の負荷に電力が供給されてから、一定の周期で検出してもよく、任意のタイミングでもよく、またモータ４等に負荷が加わる前のタイミングでもよい。
As shown in FIG. 7, in step S1, the battery
ステップＳ２にて、電池容量演算部６３は、各単電池１００の検出電圧から単電池１００の電池容量を演算し、電池モジュール１０の電池容量を演算する。電池制御部６には、検出電圧と電池容量との関係を示すデータが保存されているため、電池容量演算部６３は、ステップ１の検出電圧から、電池モジュール１０の電池容量を演算する。
In step S <b> 2, the battery
ステップＳ３にて、浮遊容量演算部６４は、電池モジュール１０の電池容量から、電池モジュール１０の浮遊容量を演算する。電池制御部６には、電池容量と浮遊容量との関係を示すデータが保存されているため、電池容量演算部６３は、ステップ２の電池容量から浮遊容量を演算する。
In step S <b> 3, the stray
周波数設定部６５は、浮遊容量演算部６４により演算された浮遊容量に基づいて、現在、設定されているキャリア周波数（ｆａ）に対するゲインが、ゲインレベルＧより高いか否かを判定する（ステップＳ４）。図６に示すように、浮遊容量に応じて、通信信号の周波数特性が変わることが分かっているため、キャリア発生部６６にて選択可能な周波数ｆａ及びｆｂについて、浮遊容量に対する通信信号のゲイン特性を示すデータを電池制御部６に保存する。そして、周波数設定部６５は、当該データに基づいて、ステップＳ４の判定を行う。なお、当該浮遊容量に対する通信信号のゲイン特性は、例えば、実装される組電池１及び電力線通信システムを用いて実験を行い、設定されるキャリア周波数の特性を予め取得してもよく、また、電力線通信システムに組み込まれる回路について、回路シミュレーターにより解析し、特性を算出してもよい。
The
次に、ステップ５及びステップ６の制御内容を、図８を用いて説明する。図８は、通信信号のキャリア周波数に対するゲイン特性を示し、（i）は、浮遊容量がＣａとなる場合の特性を、（ii）は、浮遊容量がＣｂ（＞Ｃａ）となる場合の特性を示す。 Next, the control contents of step 5 and step 6 will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows gain characteristics of the communication signal with respect to the carrier frequency. (I) shows the characteristics when the stray capacitance is Ca, and (ii) shows the characteristics when the stray capacitance is Cb (> Ca). Show.
グラフ（i）に示すように、電池モジュール１０の浮遊容量がＣａの場合、現在設定されているキャリア周波数（ｆａ）に対するゲイン（Ｇａ１）は、ゲインレベル（Ｇ）より高いため、周波数設定部６５は、現在のキャリア周波数（ｆａ）を変更せず、キャリア発生部６６は、当該キャリア周波数（ｆａ）の通信信号を発生する（ステップＳ６）。
As shown in the graph (i), when the stray capacitance of the
一方、グラフ（ii）に示すように、電池モジュール１０の浮遊容量がＣｂの場合、現在、設定されているキャリア周波数（ｆａ）に対するゲイン（Ｇａ２）は、ゲインレベル（Ｇ）より低いため、キャリア周波数（ｆａ）の通信信号では、電力線通信を行うことができない。そのため、周波数設定部６５は、キャリア周波数（ｆａ）をキャリア周波数（ｆｂ）に変更する（ステップＳ５）。キャリア周波数（ｆｂ）に対するゲイン（Ｇｂ）は、ゲインレベル（Ｇ）より高いため、キャリア周波数（ｆｂ）の通信信号により、電力線通信を行うことができる。そして、キャリア発生部６６は、変更されたキャリア周波数（ｆｂ）の通信信号を発生する（ステップＳ６）。
On the other hand, as shown in the graph (ii), when the stray capacitance of the
上記のように、本例は、組電池１の状態に応じて、通信信号のキャリア周波数を設定し、電力線通信を行う。これにより、組電池１の状態の変化に応じて、通信可能な周波数をキャリア周波数として設定し通信を行うことができるため、電池の状態の変化によって、電力線通信が不可能になることを防ぐことができる。
As described above, in this example, the carrier frequency of the communication signal is set according to the state of the assembled
また本例は、周波数設定部６５により、通信信号のゲインが通信可能なゲインレベル（Ｇ）以上となるキャリア周波数が設定される。これにより、本例において、通信信号は、組電池の状態が変化しても、通信のために十分なゲインを得ることができるため、電力線通信が不可能になることを防ぐことができる。
In this example, the
また本例は、組電池１に含まれる電池の浮遊容量を演算し、当該浮遊容量に応じて、キャリア周波数を設定し電力線通信を行う。これにより、信号特性の変化に影響する浮遊容量に応じて、通信可能なキャリア周波数を設定することができ、電力線通信が不可能になることを防ぐことができる。
In this example, the stray capacity of the battery included in the assembled
また本例は、組電池１に含まれる電池の検出電圧から浮遊容量を演算し、当該浮遊容量に基づいて、キャリア周波数を設定し電力線通信を行う。これにより、容量調整等の際に検出される検出電圧を利用して、浮遊容量を演算しキャリア周波数を設定するため、本例は電力線通信の信号ゲインを計測する計測器やセンサ等を必ずしも設ける必要がないため、構成の簡素化、コストの軽減を図ることができる。
In this example, the stray capacitance is calculated from the detection voltage of the battery included in the assembled
また本例は、予め設定されている複数の周波数の中からキャリア周波数を設定し、電力線通信を行う。これにより、本例は予め決まった周波数を発振する発信回路を設けるため、回路の簡素化を図ることができる。 In this example, a carrier frequency is set from a plurality of preset frequencies, and power line communication is performed. As a result, in this example, since a transmission circuit that oscillates a predetermined frequency is provided, the circuit can be simplified.
なお、本例は、電池容量演算部６３、浮遊容量演算部６４、周波数設定部６５及びキャリア周波数６６を、電池制御部６に設けたが、ＰＬＣ親機８を含む制御部分に設けてもよい。ＰＬＣ親機８は、ＰＬＣ子機６１と電力線通信を行うため、電力線通信により単電池１００の検出電圧を受信して、ステップＳ２以降の処理を行うことにより、ＰＬＣ親機８側で、キャリア周波数を設定することができる。
In this example, the battery
また、本例は、上記制御を、単電池１００の電圧を検出する毎に行う必要はない。例えば、ＰＬＣ親機８及びＰＬＣ子機６１が、定期的に電力線通信を行う場合において、通信信号のゲインが所定のゲインより低くなった時、信号特性が変化したと判断して、上記の制御を行い、必要に応じて、キャリア周波数を設定してもよい。また、ＰＬＣ親機８及びＰＬＣ子機６１は、電力線通信の送受信テストを行い、十分なゲインの信号を受信できない場合に、上記の制御を行い、必要に応じて、キャリア周波数を設定してもよい。
In this example, it is not necessary to perform the above control every time the voltage of the
また、本例は、電池モジュール１０の電池容量から電池モジュール１０の浮遊容量を演算し、キャリア周波数を設定するが、電池モジュール１０の電池容量の総和から組電池１の電池容量を算出し、当該電池容量に基づいて、組電池１の浮遊容量を演算し、キャリア周波数を設定してもよい。例えば、各電池制御部６は、接続されている電池の検出電圧を検出し、ＰＬＣ子機６１からＰＬＣ親機８へ検出電圧のデータを電力線通信により送信する。そして、ＰＬＣ親機８を含む制御部分は、当該検出電圧データから、各単電池１００又は各電池モジュール１０の電池容量を演算し、総和をとることで、組電池１の浮遊容量を演算する。そして、当該制御部分又は電池制御部６は、演算された浮遊容量に基づき、キャリア周波数を設定する。
In this example, the stray capacity of the
また本例は、電池モジュール１０の浮遊容量の総和から組電池１の浮遊容量を算出し、当該浮遊容量に基づいて、キャリア周波数を設定してもよい。
In this example, the stray capacity of the
また本例は、単電池１００の検出電圧を検出し、キャリア周波数を設定するが、組電池１の電流積算値に応じて、キャリア周波数を設定し電力線通信を行ってもよい。電流積算値は、組電池１に電流センサを設け、所定の時間の電流値を検出し、検出された電流値を積算することにより測定される。電流積算値は、組電池１の電池容量に相当するため、上記と同様に、電池制御部６は、浮遊容量を演算し、キャリア周波数を設定する。これにより、本例は、電池電圧検出部６２の代わりに電流センサを設け、電流積算値に応じてキャリア周波数を設定し、電力線通信を行うことができる。
In this example, the detection voltage of the
また本例は、電力線通信の通信信号の周波数を２種類の周波数としたが、周波数設定部６５において、周波数を連続して変更できるようにし、組電池１の状態に応じて、設定可能な周波数範囲内で、通信可能なゲインとなる周波数を設定し、電力線通信を行ってもよい。
Moreover, although the frequency of the communication signal of power line communication was made into two types of frequencies in this example, in the
また本例の組電池１は、積層型の電池以外の電池であってもよい。
Further, the assembled
なお、本例の電池電圧検出部６２、電池容量演算部６３及び浮遊容量演算部６４が本発明の「電池状態検出手段」に相当し、周波数設定部６５が「周波数設定手段」に、キャリア周波数が「通信周波数」に相当する。
The battery
《第２実施形態》
発明の他の実施形態に係る電力線通信装置を、図９及び１０を用いて説明する。本例は上述した第１実施形態に対して、周波数設定部６５により設定されるキャリア周波数を、ｆａ、ｆｂ及びｆｃ（ｆａ＞ｆｂ＞ｆｃ）とする点が異なる。これ以外の構成で上述した第１実施形態と同じ構成は、その記載を適宜、援用する。図９は、発明の他の実施形態に係る電力線通信装置において、電池制御部６の制御手順を示すフローチャートである。図１０は、通信信号のキャリア周波数に対するゲイン特性を示し、（i）は、浮遊容量がＣａとなる場合の特性を、（ii）は、浮遊容量がＣｂ（＞Ｃａ）となる場合の特性を示す。
<< Second Embodiment >>
A power line communication apparatus according to another embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. This example is different from the first embodiment described above in that the carrier frequencies set by the
本例の電池制御部６における制御内容を、図９及び図１０を用いて説明するが、ステップＳ１〜ステップＳ３の制御内容は、第１実施形態に係る電池制御部６の制御内容である、ステップＳ１〜ステップＳ３と同様であるため、省略する。 Although the control content in the battery control part 6 of this example is demonstrated using FIG.9 and FIG.10, the control content of step S1-step S3 is the control content of the battery control part 6 which concerns on 1st Embodiment. Since it is the same as step S1-step S3, it abbreviate | omits.
まず、ステップＳ３において、演算された浮遊容量がＣａであり、現在のキャリア周波数がｆａに設定されている、ことを前提として、ステップＳ４及びステップＳ６の制御内容について、説明する。図１０のグラフ（i）に示すように、電池モジュール１０の浮遊容量がＣａの場合、現在、設定されているキャリア周波数（ｆａ）に対するゲイン（Ｇａ１）は、ゲインレベル（Ｇ）より高いため（ステップＳ４）、周波数設定部６５は、現在のキャリア周波数（ｆａ）を変更せず、キャリア発生部６６は、当該キャリア周波数（ｆａ）の通信信号を発生する（ステップＳ６）。
First, the control contents of steps S4 and S6 will be described on the premise that the calculated stray capacitance is Ca and the current carrier frequency is set to fa in step S3. As shown in the graph (i) of FIG. 10, when the stray capacitance of the
次に、電池モジュール１０の浮遊容量がＣａからＣｂに変化した場合における、ステップＳ４、ステップＳ５１〜ステップＳ５３及びステップＳ６の制御内容を説明する。
Next, the control contents of step S4, step S51 to step S53, and step S6 when the stray capacitance of the
電池モジュール１０の浮遊容量がＣａからＣｂに変化した場合、図１０のグラフ（ii）に示すように、現在、設定されているキャリア周波数（ｆａ）に対するゲイン（Ｇａ２）は、ゲインレベル（Ｇ）より低いため（ステップＳ４）、キャリア周波数（ｆａ）の通信信号では、電力線通信を行うことができず、ステップＳ５１へ進む。
When the stray capacitance of the
ステップＳ５１にて、周波数設定部６５は、選択可能なキャリア周波数の中で、通信可能なキャリア周波数を特定する。すなわち、周波数設定部６５は、キャリア周波数ｆｂ及びｆｃについて、浮遊容量に対するゲイン特性を参照し、浮遊容量（Ｃｂ）に対する、キャリア周波数ｆｂ及びｆｃのゲインを特定する。なお、キャリア周波数ｆｂ及びｆｃについて、浮遊容量に対するゲイン特性は、予め電池制御部６に保存されている。そして、周波数設定部６５は、特定されたゲインとゲインレベル（Ｇ）とを比較し、ゲイン（Ｇ）より高い場合、通信可能と判断する。図１０において、浮遊容量（Ｃｂ）に対する、キャリア周波数ｆｂ及びｆｃのゲインは、グラフ（ii）に示すように、Ｇｂ及びＧｃとなり、ゲインレベル（Ｇ）より高いため、周波数設定部６５は、キャリア周波数ｆｂ及びｆｃを通信可能な周波数と特定する。
In step S51, the
ステップＳ５２にて、周波数設定部６５は、通信可能なキャリア周波数が複数ある場合、最も低い周波数を、通信信号のキャリア周波数として特定する。図１０のグラブ（ii）において、通信可能な周波数は２種類あるが、低い周波数であるキャリア周波数ｆｃが、通信信号のキャリア周波数として特定される。なお、通信可能な周波数が１つしかない場合は、当該周波数が、通信信号のキャリア周波数として特定される。
In step S52, when there are a plurality of communicable carrier frequencies, the
そして、ステップＳ５３にて、周波数設定部６５は、ステップＳ５２により特定されたキャリア周波数（ｆｃ）を、通信信号のキャリア周波数に設定する（ステップＳ５３）。キャリア発生部６６は、当該キャリア周波数（ｆｃ）の通信信号を発生する（ステップＳ６）。
In step S53, the
上記のように、周波数設定部６５により設定可能な周波数の中で、ゲインレベル（Ｇ）より高いゲインに対する周波数が複数ある場合、本例は、より低い周波数をキャリア周波数として設定し、電力線通信を行う。これにより、電力線通信時の消費電力を抑制しつつ、電力線通信を可能とすることができる。
As described above, when there are a plurality of frequencies for gains higher than the gain level (G) among the frequencies that can be set by the
なお、本例は、通信可能な周波数が複数ある場合、言い換えると、ゲインレベル（Ｇ）より高いゲインに対する周波数が複数ある場合、最も低い周波数をキャリア周波数として設定し、電力線通信を行うが、当該複数の周波数の中で、最もゲインが高くなる周波数をキャリア周波数として設定し、電力線通信を行ってもよい。これにより、より高い信号出力で、電力線通信を行うことができるため、安定した電力線通信を実現することができる。 In this example, when there are a plurality of communicable frequencies, in other words, when there are a plurality of frequencies for a gain higher than the gain level (G), the lowest frequency is set as the carrier frequency and power line communication is performed. Of the plurality of frequencies, the frequency with the highest gain may be set as the carrier frequency to perform power line communication. Thereby, since power line communication can be performed with a higher signal output, stable power line communication can be realized.
《第３実施形態》
発明の他の実施形態に係る電力線通信装置を、図１１及び１２を用いて説明する。本例は上述した第１実施形態に対して、電池制御部６における制御内容が異なる。これ以外の構成で上述した第１実施形態と同じ構成は、その記載を適宜、援用する。図１１は、電池モジュール１０の電池容量に対する通信信号のゲイン特性を示し、図１２は、電池制御部６の制御手順を示すフローチャートである。
<< Third Embodiment >>
A power line communication apparatus according to another embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. This example differs from the above-described first embodiment in the control contents in the battery control unit 6. The description of the same configuration as that of the first embodiment described above in other configurations is incorporated as appropriate. FIG. 11 shows the gain characteristic of the communication signal with respect to the battery capacity of the
まず、本例の電池制御部６の制御内容を説明する前に、図６及び図１１を用いて、電池容量、キャリア周波数及び通信信号のゲインの関係について説明する。 First, before describing the control contents of the battery control unit 6 of this example, the relationship between the battery capacity, the carrier frequency, and the gain of the communication signal will be described with reference to FIGS. 6 and 11.
図６に示すように、キャリア周波数として選択可能な周波数帯域（ｆ１〜ｆ２）のうち、ゲインがＧより高くなる周波数範囲は、電池容量が大きくなると、低周波数側、すなわちｆｓからｆｔに、遷移する。そのため、本例は、予め閾値となる電池容量（以下、閾値電池容量と称す）を設定し、電池容量演算部６３により演算される電池容量と当該閾値電池容量とを比較する。そして、電池容量が閾値電池容量より高い場合、低い周波数をキャリア周波数として設定し、電池容量が閾値電池容量より低い場合、高い周波数をキャリア周波数として設定する。
As shown in FIG. 6, in the frequency band (f 1 to f 2 ) that can be selected as the carrier frequency, the frequency range in which the gain is higher than G is the lower frequency side, that is, from f s to f when the battery capacity increases. Transition to t . Therefore, in this example, a battery capacity serving as a threshold (hereinafter referred to as a threshold battery capacity) is set in advance, and the battery capacity calculated by the
本例において、閾値電池容量を６０％として、電池容量に対する通信信号のゲイン特性は、図１１に示す特性となる。図１１において、グラフ（i）は、キャリア周波数がｆａとなる時の、電池容量に対するゲイン特性を示し、グラフ（ii）は、キャリア周波数がｆｂ（＞ｆａ）となる時の、電池容量に対するゲイン特性を示す。 In this example, the threshold battery capacity is set to 60%, and the gain characteristic of the communication signal with respect to the battery capacity is the characteristic shown in FIG. In FIG. 11, graph (i) shows the gain characteristic with respect to the battery capacity when the carrier frequency is fa, and graph (ii) shows the gain with respect to the battery capacity when the carrier frequency is fb (> fa). Show properties.
電池容量が０％から６０％（閾値電池容量）の間にある場合は、高周波数側のキャリア周波数（ｆａ）に対して、ゲインがゲインレベルＧより高くなり、電力線通信を行うことができるため、周波数設定部６５は、ｆａをキャリア周波数として設定する。一方、電池容量が６０％（閾値電池容量）〜１００％の間にある場合は、低周波数側のキャリア周波数（ｆｂ）に対して、ゲインがゲインレベルＧより高くなり、電力線通信を行うことができるため、周波数設定部６５は、ｆｂをキャリア周波数として設定する。これにより、本例は、組電池の電池容量が変化しても、電力線通信を行うことができる。
When the battery capacity is between 0% and 60% (threshold battery capacity), the gain is higher than the gain level G with respect to the carrier frequency (fa) on the high frequency side, and power line communication can be performed. The
以下、図１２を用いて、本例の制御手順について説明する。なお、本例において、図４に示す、浮遊容量演算部６４は必ずしも必要ではないため、電池制御部６は、浮遊容量演算部６４を省略してもよい。
Hereinafter, the control procedure of this example will be described with reference to FIG. In this example, since the stray
ステップＳ１及びステップＳ２は、第１実施形態に係る電池制御部６の制御内容である、ステップＳ１及びステップＳ２と同様であるため、省略する。 Since step S1 and step S2 are the same as step S1 and step S2, which are the control contents of the battery control unit 6 according to the first embodiment, they are omitted.
ステップＳ２にて、電池モジュール１０の電池容量が演算されると、ステップＳ３１にて、電池制御部６は、演算された電池容量と閾値電池容量とを比較する。電池容量が閾値電池容量より大きい場合、周波数設定部６５は、低周波数側の周波数（ｆｂ）を選択し、キャリア周波数として設定する（ステップＳ３２）。
When the battery capacity of the
一方、電電池容量が閾値電池容量より小さい場合、周波数設定部６５は、高周波数側の周波数（ｆａ）を選択し、キャリア周波数として設定する（ステップＳ３３）。そして、キャリア発生部６６は、ステップＳ３２又はステップＳ３３により設定されたキャリア周波数の通信信号を発生する（ステップＳ３４）。
On the other hand, when the battery capacity is smaller than the threshold battery capacity, the
上記のように、本例は、組電池１に含まれる電池の電池容量が閾値電池容量より高い場合、低周波数側の周波数をキャリア周波数として設定し、組電池１に含まれる電池の電池容量が閾値電池容量より低い場合、高周波数側の周波数をキャリア周波数として設定し、電力線通信を行う。
As described above, in this example, when the battery capacity of the battery included in the assembled
これにより、本例は、組電池１の電池容量の変化に応じて、電力線通信の信号のキャリア周波数を設定することができるため、電池の状態の変化によって、電力線通信が不可能になることを防ぐことができる。
Thereby, in this example, since the carrier frequency of the signal of the power line communication can be set according to the change of the battery capacity of the assembled
なお、本例は閾値電池容量を６０％とするが、６０％以外の値でもよい。また、本例において選択可能な周波数のうち、一の周波数における、電池容量に対するゲインが、他の周波数における、電池容量に対するゲインより高くなる（または低くなる）電池容量の値を閾値電池容量にしてもよい。すなわち、図１１において、周波数（ｆｂ）における、電池容量に対するゲインが、周波数（ａ）における、電池容量に対するゲインより、電池容量４０％を境に、高くなっている。そのため、本例は、電池容量４０％を閾値電池容量に設定し、上記と同様の制御を行う。これにより、本例は、組電池１の電池容量の変化に応じて、電力線通信の信号のキャリア周波数を設定することができ、また、選択可能な周波数のうち、よりゲインが高くなる周波数を、キャリア周波数として設定することができる。
In this example, the threshold battery capacity is set to 60%, but a value other than 60% may be used. In addition, a battery capacity value at which the gain for the battery capacity at one frequency among the frequencies selectable in this example is higher (or lower) than the gain for the battery capacity at another frequency is set as a threshold battery capacity. Also good. That is, in FIG. 11, the gain with respect to the battery capacity at the frequency (fb) is higher than the gain with respect to the battery capacity at the frequency (a) with a battery capacity of 40% as a boundary. Therefore, in this example, the
《第４実施形態》
発明の他の実施形態に係る電力線通信装置を、図１３及び図１４を用いて説明する。本例は上述した第１実施形態に対して、電池制御部６に、周波数特性演算部６７を備える点が異なる。これ以外の構成で上述した第１実施形態と同じ構成は、その記載を適宜、援用する。図１３は、図１の点線部分Ａに相当し、電池モジュール１０と電池制御部６との接続部分のブロック図を示す。
<< 4th Embodiment >>
A power line communication apparatus according to another embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. This example differs from the first embodiment described above in that the battery control unit 6 includes a frequency
図１３に示すように、電池制御部６は、周波数特性演算部６７を備える。周波数特性演算部６７は、ある電池容量において、周波数設定部６５により選択可能な周波数帯域（ｆ１〜ｆ２）に対する通信信号のゲイン特性を、周波数特性として演算する。
As shown in FIG. 13, the battery control unit 6 includes a frequency
次に、周波数特性演算部６７における、周波数特定の演算方法について説明する。例えば、イグニッションキーがオンになり組電池１に負荷が掛からない状態で、電池容量演算部６３は、電池電圧検出部６２の検出電圧から、電池モジュール１０の電池容量を演算する。また、周波数設定部６５及びキャリア発生部６６は、周波数帯域（ｆ１〜ｆ２）の中で、低周波数側から順にキャリア周波数として設定し、通信信号を発振する。ＰＬＣ子機６１及びＰＬＣ親機８は当該キャリア周波数の通信信号をテスト信号として送受信し、電池制御部６は、受信信号から信号ゲインを測定する。そして、同様に、周波数帯域（ｆ１〜ｆ２）において、低周波数側の周波数から高周波数側の周波数まで、信号ゲインが測定されることにより、周波数帯域（ｆ１〜ｆ２）の周波数特性が演算される。
Next, a frequency specifying calculation method in the frequency
次に、電池容量と周波数特性との関係について説明する。周波数特性演算部６７により演算される周波数特性を、図１４に示す。図１４は、キャリア周波数に対するゲイン特性を示す。グラフ（i）は電池容量（Ｃ１）の時の周波数特性を、グラフ（ii）は電池容量（Ｃ１）より高い電池容量（Ｃ２）の時の周波数特性を、グラフ（ii）は電池容量（Ｃ１）より低い電池容量（Ｃ３）の時の周波数特性を示す。周波数特性演算部６７は、電池容量（Ｃ１）の時、図１３のグラフ（i）に示す周波数特性を、上記の演算方法により演算したとする。
Next, the relationship between battery capacity and frequency characteristics will be described. The frequency characteristics calculated by the frequency
図１４のグラフ（i）に示すように、周波数帯域（ｆ１〜ｆ２）において、周波数（ｆｓ）の時、ゲインがピーク値を示す。すなわち、電池容量（Ｃ１）の時、キャリア周波数をｆｓに設定し、電力線通信を行う場合、信号のゲインが最も高くなる。また、図１４に示すように、周波数帯域（ｆ１〜ｆ２）において、電池容量が大きくなると、周波数帯域は低周波側に遷移し（図１４のグラフ（ii）に示す。）、電池容量が小さくなると、周波数帯域は高周波側に遷移する（図１４のグラフ（iii）に示す。）。 As shown in the graph (i) in FIG. 14, the gain has a peak value at the frequency (fs) in the frequency band (f 1 to f 2 ). That is, when the battery capacity (C 1 ) is set and the carrier frequency is set to fs and the power line communication is performed, the signal gain becomes the highest. Further, as shown in FIG. 14, when the battery capacity increases in the frequency band (f 1 to f 2 ), the frequency band transitions to the low frequency side (shown in graph (ii) in FIG. 14), and the battery capacity. When becomes smaller, the frequency band transitions to the high frequency side (shown in graph (iii) of FIG. 14).
上記特性を用いて、本例の電池制御部６は、電池容量演算部６３により演算された電池容量及び周波数特性演算部により演算された周波数特性から閾値周波数（ｆｓ）及び閾値電池容量（Ｃ１）を設定し、周波数設定部６５は、演算された電池容量がＣ１より高い場合、閾値周波数（ｆｓ）より低い周波数をキャリア周波数として設定し、演算された電池容量がＣ１より低い場合、閾値周波数（ｆｓ）より高い周波数をキャリア周波数として設定する。
Using the above characteristics, the battery control unit 6 of the present example uses the battery capacity calculated by the battery
すなわち、電池１の状態が変化することにより電池容量が電池容量（Ｃ１）から変化した場合、閾値周波数（ｆｓ）に対するゲインはピーク値より低くなるため、本例は、電池容量の変化に応じて、閾値周波数（ｆｓ）から周波数を変動させて、キャリア周波数を設定する。
That is, when the battery capacity is changed from the battery capacity (C 1 ) by changing the state of the
これにより、本例は、組電池１の状態の変化に応じて、通信可能な周波数をキャリア周波数として設定し通信を行うことができるため、電池の状態の変化によって、電力線通信が不可能になることを防ぐことができる。また、本例は、周波数帯域を演算して、演算結果を用いてキャリア周波数を設定するため、組電池１の使用環境や使用期間等により周波数特性が変動したとしても、変動に追随して、通信可能な信号により電力線通信を行うことができる。
Thereby, according to the change of the state of the assembled
なお、本例の周波数演算部６７が、本発明の「周波数演算手段」に相当する。
The
１…組電池
１０…電池モジュール
１００…単電池
１０１、２０１、３０１…単電池
１１１、１１２、２１１、２１２…電極端子
１２１〜１２４、２２１、２２３…スペーサ
１３１、１３２…出力端子
３０２…スリーブ
３０４…緩衝材
３０５…スペーサ
３０７…差込口
３３１、３３２…絶縁カバー
３６０…ケース
３６１…アッパーケース
３６３…ロアケース
２…電力供給線
３…インバータ
４…モータ
５…リレースイッチ
６…電池制御部
６１…ＰＬＣ子機
６２…電池電圧検出部
６３…電池温度検出部
６４…浮遊容量演算部
６５…周波数設定部
６６…キャリア発生部
６７…周波数特性演算部
８…ＰＬＣ親機
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記電池の状態を検出する電池状態検出手段と、
前記電池状態検出手段により検出された電池の状態に応じて、前記電力線通信の通信信号の通信周波数を設定する周波数設定手段とを有する
ことを特徴とする電力線通信装置。 In a power line communication device that performs power line communication through a power line connected to a battery,
Battery state detecting means for detecting the state of the battery;
A power line communication apparatus comprising: a frequency setting unit configured to set a communication frequency of a communication signal of the power line communication according to a battery state detected by the battery state detection unit.
通信可能なゲイン以上となる周波数を前記通信周波数として設定することを特徴とする請求項１記載の電力線通信装置。 The frequency setting means includes
The power line communication apparatus according to claim 1, wherein a frequency that is equal to or higher than a communicable gain is set as the communication frequency.
前記電池状態検出手段は、前記組電池の浮遊容量を演算し、
前記周波数設定手段は、前記浮遊容量に応じて、前記通信周波数を設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力線通信装置。 The battery is an assembled battery,
The battery state detection means calculates the floating capacity of the assembled battery,
The power line communication device according to claim 1, wherein the frequency setting unit sets the communication frequency according to the stray capacitance.
前記周波数設定手段は、
前記電池状態検出手段により検出された電池の電池容量が所定の電池容量より高い場合、前記複数の所定の周波数の中から低い周波数を前記通信周波数として設定し、
前記電池状態検出手段により検出された電池の電池容量が前記所定の電池容量より低い場合、前記複数の所定の周波数の中から高い周波数を前記通信周波数として設定することを特徴とする請求項７に記載の電力線通信装置。 The battery state detecting means detects a battery capacity of the battery;
The frequency setting means includes
When the battery capacity of the battery detected by the battery state detection means is higher than a predetermined battery capacity, a low frequency is set as the communication frequency from the plurality of predetermined frequencies,
The high frequency from among the plurality of predetermined frequencies is set as the communication frequency when the battery capacity of the battery detected by the battery state detection means is lower than the predetermined battery capacity. The power line communication device described.
前記周波数設定手段は、前記周波数特性演算手段により演算された周波数特性に応じて、前記通信周波数を設定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電力線通信装置。 A frequency characteristic calculating means for calculating a frequency characteristic of the communication signal according to the state of the battery detected by the battery state detecting means;
The power line communication apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the frequency setting unit sets the communication frequency according to the frequency characteristic calculated by the frequency characteristic calculation unit.
前記周波数設定手段は、
前記所定の電池容量に対する周波数特性から閾値周波数を設定し、
前記電池の電池容量が前記所定の電池容量より高い場合、前記閾値周波数より低い周波数を前記通信周波数として設定し、
前記電池の電池容量が前記所定の電池容量より低い場合、前記閾値周波数より高い周波数を前記通信周波数として設定することを特徴とする請求項９記載の電力線通信装置。 The frequency characteristic calculation means calculates the frequency characteristic at a predetermined battery capacity of the battery,
The frequency setting means includes
Set a threshold frequency from the frequency characteristics for the predetermined battery capacity,
When the battery capacity of the battery is higher than the predetermined battery capacity, a frequency lower than the threshold frequency is set as the communication frequency,
The power line communication device according to claim 9, wherein when the battery capacity of the battery is lower than the predetermined battery capacity, a frequency higher than the threshold frequency is set as the communication frequency.
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