JP5671937B2 - 蓄電システムおよび出力コントローラ - Google Patents
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Description
出力コントローラが通信路を介してなされる通信の結果、蓄電ユニットの個別出力電圧の情報を受け取り、出力コントローラが全体出力電圧の情報と、蓄電ユニットの個別出力電圧の情報とから蓄電ユニットの接続形態を判定する蓄電システムである。
本願開示の出力コントローラは、それぞれが分離された構成とされ、互いに直列および/または並列に接続される複数の蓄電ユニットと接続され、複数の蓄電ユニットの全体出力電圧の情報が供給され、
複数の蓄電ユニットに対して通信路を介して接続され、通信路を介してなされる通信の結果、蓄電ユニットの個別出力電圧の情報が入力され、
全体出力電圧の情報と、蓄電ユニットの個別出力電圧の情報とから蓄電ユニットの接続形態を判定する。
好ましくは、蓄電ユニットの数をNとし、全体出力電圧をV(Total)とし、個別出力電
圧をV(1),V(2),・・・,V(N)とし、接続形態の並列数をMとする時に、出力コント
ローラが判定式が成立するか否かを判定し、
判定式が成立する場合に、(N/M)並列M直列と判定する。
判定式:V(1)=V(2)=・・・・=V(N)=(1/M)×V(Total)
大出力を発生するために多数の蓄電素子例えば電池セルを使用する場合、複数の蓄電ユニット(以下、蓄電モジュールと称する)を接続し、複数の蓄電モジュールに対して共通に制御装置を設ける構成が採用される。かかる構成を電池システムと称する。蓄電モジュールは、複数の電池セルとコントローラとを組み合わせた単位である。
サブモジュールAS1〜AS4のそれぞれにおいて、電池ブロックを直列接続するために、接続用の金属板例えばバスバーが使用される。バスバーは、細長い棒状の金属である。バスバーには、電池ブロックから導出されている接続金属板等との接続のために複数の穴が形成されている。
さらに、図3に示すように、N個の蓄電モジュールMOD1〜MODNが直列に接続される。蓄電モジュールMOD1〜MODNが絶縁部ISを介してインターフェースバスBSと接続されている。各蓄電モジュールMODには、モジュールコントローラCNTと外部のインターフェースバスBSとの間を接続するために絶縁インターフェースIFが設けられている。この絶縁インターフェースIFが蓄電モジュールMODとインターフェースバスBSとの間の絶縁を受け持っている。さらに、各モジュールコントローラが全体の制御装置(以下、出力コントローラと適宜称する。)ICNTと接続され、出力コントローラICNTが充電管理、放電管理、劣化抑制等のための管理を行う。
使用される。例えばI2Cバスを使用することができる。I2Cバスは、SCL(シリアルクロック)と双方向のSDA(シリアル・データ)の2本の信号線で通信を行う同期式のシリアル通信である。
複数の蓄電モジュールの接続形態を検出することができる蓄電システムの一例について以下説明する。上述したような構成をそれぞれが有し、等しい出力を発生するN個の蓄電モジュール、例えば6個の蓄電モジュールMOD1〜MOD6が使用される。図5、図6および図7は、異なる接続形態で蓄電モジュールMOD1〜MOD6が接続されている例を示す。
ルの個別出力電圧V(1)〜V(6)が供給される。
Rは、CPUに対して、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等が接続されている。制御部PRは、ROMに記憶されているプログラムを実行することにより、蓄電モジュールMOD1〜MOD6を統括的に管理する。
ETの寄生ダイオードがダイオードDcおよびDdとして機能する。
NTにおいて、抵抗R1およびR2によって分圧される。抵抗R1およびR2の接続点から取り出された電圧がA/DコンバータADに供給され、デジタル値に変換される。A/DコンバータADからのデジタル信号が制御部PRに対して供給される。制御部PRは、デジタル値に変換された全体出力電圧と、バスBSを介して供給される各モジュールの個別電圧V(1)〜V(6)を使用して蓄電モジュールMOD1〜MOD6の接続形態がどのようなものかを判定(検出)する。
接続形態の判定処理について図8のフローチャートを参照して説明する。このフローチャートに示す処理は、出力コントローラICNTの制御部PRによってなされる。なお、図8および後述する図9の処理では、使用する蓄電モジュールの個数をN(=1,2,・・・,N)としている。処理が開始し、最初のステップS1において、蓄電モジュールMOD1〜MOD6との間でなされた通信の結果、蓄電モジュールの数Nが判明する。
うに、A/DコンバータADの出力をV(Total)とする。抵抗R1およびR2の分圧比を
キャンセルするように、A/DコンバータADでは、入力電圧を増幅する。例えば分圧比が1/2であれば、A/DコンバータADが入力電圧を2倍とする。なお、A/DコンバータADの出力を増幅しないでも良い。その場合には、判定処理に使用する各蓄電モジュールの出力電圧に対して抵抗の分圧比に対応する係数が乗算される。さらに、抵抗分圧以外の構成によって全体出力電圧V(Total)を制御部PRに供給するようにしても良い。
V(1)=V(2)=・・・・=V(N)=(1/M)×V(Total)
すなわち、この式が成立するかどうかが判定される。式が成立しない場合には、処理がステップS5に移り、式が成立する場合には、処理がステップS9に移る。なお、上式において、許容できる範囲の差は、検出誤差とみなし、等号が成立するものと扱われる。
V(Total)が成立する。したがって、M=2の場合に、ステップS4の判定結果が肯定と
なる。この場合には、ステップS9の判定結果は、(6/2=3)並列2直列となる。そして、ステップS10において、3並列2直列の場合の制御処理がなされる。
ステップS10として示される判定結果に応じた処理の一例は、図9に示すものである。ステップS9において、(N/M)並列M直列と判定されると、ステップS11において、M=1か否かが判定される。上述したように、M=1であることは、接続形態が全並列であることを意味する。
て、現在の出力電流の電流値がディスプレイDPに表示される。すなわち、I(Total)/
(N/M)の結果の電流値が表示される。そして、処理が終了する。なお、ステップS13の電圧値の表示は、直列接続の場合になされ、ステップS14の電流値の表示は、並列接続の場合になされることが好ましい。すなわち、ステップS11の判定の結果、(M=1)の場合には、電流値の表示を行い、(M=1)でない場合には、電圧値の表示を行うようになされる。
図10を参照して応用例について説明する。例えば6個の蓄電モジュールを全て直列に接続した蓄電装置をn個使用し、各蓄電装置のそれぞれの出力コントローラICNT1〜ICNTnと統合出力コントローラICNTnnとがバスBSnnによって、接続される。統合出力コントローラICNTnnに対して充電装置CHおよび負荷LOがスイッチ回路SWを介して接続される。
上述した説明では、蓄電素子として、リチウムイオン二次電池を使用している。しかしながら、リチウムイオン二次電池以外の二次電池を使用しても良い。さらに、二次電池以外の蓄電素子例えば電気二重層キャパシタ (Electric Double Layer Capaciter)を使用しても良い。
ICNT・・・出力コントローラ
CNT・・・各蓄電モジュールのコントローラ
ICNT・・・出力コントローラ
PR・・・制御部
DP・・・ディスプレイ
CH・・・充電装置
LO・・・負荷
Claims (11)
- それぞれが分離された構成とされ、互いに直列および/または並列に接続される複数の蓄電ユニットと、複数の前記蓄電ユニットの全体出力電圧の情報が供給され、複数の前記蓄電ユニットに対して通信路を介して接続される出力コントローラとを備え、
前記出力コントローラが前記通信路を介してなされる通信の結果、前記蓄電ユニットの個別出力電圧の情報を受け取り、前記出力コントローラが前記全体出力電圧の情報と、前記蓄電ユニットの個別出力電圧の情報とから前記蓄電ユニットの接続形態を判定する蓄電システム。 - 前記蓄電ユニットの数をNとし、前記全体出力電圧をV(Total)とし、前記個別出力電
圧をV(1),V(2),・・・,V(N)とし、前記接続形態の並列数をMとする時に、前記出
力コントローラが判定式が成立するか否かを判定し、
前記判定式が成立する場合に、(N/M)並列M直列と判定する請求項1に記載の蓄電システム。
判定式:V(1)=V(2)=・・・・=V(N)=(1/M)×V(Total) - 前記出力コントローラが前記蓄電ユニットの接続形態の判定結果に応じて、前記蓄電ユニットを制御する請求項1または2に記載の蓄電システム。
- 前記蓄電ユニットは、複数の蓄電素子が収納ケースに収納され、
前記収納ケースに、前記蓄電素子の電極端子と接続される外部電極端子と、前記蓄電素子を管理する蓄電ユニットコントローラと接続される通信端子を設けた請求項1〜3の何れかに記載の蓄電システム。 - 前記出力コントローラは、(電圧値の総和)/Mおよび(電流値の総和)/(N/M)の少なくとも一方を表示装置に表示する請求項2に記載の蓄電システム。
- 前記出力コントローラが前記Mの値を1として判定の処理を行い、前記判定式が成立しない場合には、(M=N)まで、順にMの値を+1して前記判定式が成立するか否かを判定し、
(M>N)の場合には、エラー処理を行う請求項2に記載の蓄電システム。 - 前記出力コントローラが前記蓄電ユニットの接続形態に直列接続が存在すると判定すると、前記直列接続の間の出力電圧をほぼ等しくするバランス動作を行うように、前記蓄電ユニットを制御する請求項3に記載の蓄電システム。
- それぞれが分離された構成とされ、互いに直列および/または並列に接続される複数の蓄電ユニットと接続され、複数の前記蓄電ユニットの全体出力電圧の情報が供給され、
複数の前記蓄電ユニットに対して通信路を介して接続され、前記通信路を介してなされる通信の結果、前記蓄電ユニットの個別出力電圧の情報が入力され、
前記全体出力電圧の情報と、前記蓄電ユニットの個別出力電圧の情報とから前記蓄電ユニットの接続形態を判定する出力コントローラ。 - 前記蓄電ユニットの数をNとし、前記全体出力電圧をV(Total)とし、前記個別出力電
圧をV(1),V(2),・・・,V(N)とし、前記接続形態の並列数をMとする時に、判定式
が成立するか否かを判定し、
前記判定式が成立する場合に、(N/M)並列M直列と判定する請求項8に記載の出力コントローラ。
判定式:V(1)=V(2)=・・・・=V(N)=(1/M)×V(Total) - 前記出力コントローラが前記蓄電ユニットの接続形態の判定結果に応じて、前記蓄電ユニットを制御する請求項8または9に記載の出力コントローラ。
- 前記出力コントローラは、(V(Total)/M)の電圧値を表示装置に表示する請求項9
に記載の出力コントローラ。
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