JP6127813B2 - 蓄電装置、蓄電システムおよび蓄電装置の制御方法 - Google Patents
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Description
充放電可能な蓄電部と、
蓄電部の正極側と第1の外部端子との間に配される第1の電源ラインと、
蓄電部の負極側と第2の外部端子との間に配される第2の電源ラインと、
第1および第2の電源ラインとそれぞれ接続され、動作状態において、制御回路に対して出力電圧を供給する電源回路と、
電源回路の動作状態と不動作状態とを制御する電源制御回路と、
蓄電部と並列に接続され、蓄電部の電圧から形成された第1の制御信号を電源制御回路に対して供給し、電源回路を動作状態とする第1の制御信号生成回路と、
第1の外部端子および第2の外部端子に印加される外部電圧の立ち上がりに対応する第2の制御信号を電源制御回路に供給して電源回路を所定時間動作状態とする第2の制御信号生成回路と、
電源回路の出力電圧が供給される制御回路によって電源回路を継続的に動作状態とする第3の制御信号を生成する第3の制御信号生成回路と
を備える蓄電装置である。
複数の蓄電装置の並列接続を含む蓄電システムであって、
蓄電装置のそれぞれは、
外部との接続のための第1の外部端子および第2の外部端子と、
充放電可能な蓄電部と、
蓄電部の正極側と第1の外部端子との間に配される第1の電源ラインと、
蓄電部の負極側と第2の外部端子との間に配される第2の電源ラインと、
第1および第2の電源ラインとそれぞれ接続され、動作状態において、制御回路に対して出力電圧を供給する電源回路と、
電源回路の動作状態と不動作状態とを制御する電源制御回路と、
蓄電部と並列に接続され、蓄電部の電圧から形成された第1の制御信号を電源制御回路に対して供給し、電源回路を動作状態とする第1の制御信号生成回路と、
第1の外部端子および第2の外部端子に印加される外部電圧の立ち上がりに対応する第2の制御信号を電源制御回路に供給して電源回路を所定時間動作状態とする第2の制御信号生成回路と、
電源回路の出力電圧が供給される制御回路によって電源回路を継続的に動作状態とする第3の制御信号を生成する第3の制御信号生成回路とを備える
蓄電システムである。
<1.第1の実施の形態>
<2.第1の実施の形態の変形例>
<3.第2の実施の形態>
<4.変形例>
<5.応用例>
なお、以下に説明する実施の形態は、好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本開示の範囲は、以下の説明において、特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
「蓄電モジュールの概略」
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には、一例として、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。蓄電モジュールは、外装ケース内に収納される、電池ブロックとモジュールコントローラとを組み合わせた単位である。電池ブロックは、例えば、8本の円筒状のリチウムイオン二次電池を並列接続したものである。蓄電モジュールの外装ケース内で、例えば、16個の電池ブロックが直列に接続されている。なお、電池ブロックの個数および接続形態は、適宜、変更できる。さらに、リチウムイオン二次電池以外の二次電池が使用されてもよい。
蓄電モジュールが複数個、使用されて構成される蓄電装置の概略について説明する。図1は、蓄電装置の一例を示す。蓄電装置では、N個の蓄電モジュールMOD1〜MODNが直列に接続される。蓄電モジュールの接続個数および接続形態は、適宜変更できる。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。
図4を参照して、蓄電装置(ストリング)の具体的な構成の一例について説明する。図4では、通信回線ライン等の通信用の構成については、図示を適宜、省略している。蓄電装置における電池部BTは、例えば16個の蓄電モジュールMOD1〜MOD16が接続されることで構成される。接続される蓄電モジュールMODの個数は、用途に応じて適宜設定される。なお、図示は省略しているが、個々の電池の電圧を検出してSOC(State Of Charge)を算出する電池モニタが電池部BTに設けられていてもよい。電池モニタによ
って検出された電池の電圧値やSOC等の情報が出力コントローラICNTの制御部11に供給されるようにしてもよい。
から構成されるマイクロコンピュータである。制御部11に対して、図示しないROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等が接続される。制御部11は、RAMをワークメモリとして使用して、ROMに記憶されたプログラムに従った制御を行う。制御部11は、例えば、電池モニタから供給される情報を使用して、電池部BTを管理する各種の制御を行う。
蓄電装置の電池部BTの電圧を利用してなされる起動動作の一例について、図5のフローチャートを参照して説明する。蓄電装置の電源がオフの状態では、例えば、スイッチSW1がオン、スイッチSW2がオフ、スイッチSW3がオフの状態とされている。さらに、充電制御スイッチ12および放電制御スイッチ13は、例えば、オフされている。
次に、蓄電装置の停止動作について、図6のフローチャートを参照して説明する。ステップS11では、蓄電装置の電源がオフされ、蓄電装置が停止される。蓄電装置の電源をオフするには、例えば、ユーザによって、スイッチ等の操作部が操作されることによってなされる。ユーザの操作に限らず、蓄電装置の電源が自動的にオフされてもよい。蓄電装置の電源がオフされると、処理がステップS12に進む。
図7を参照して外部電源立ち上げ部18の一例について説明する。端子T1(正の電源ラインL1)およびT2(負の電源ラインL2)間に外部電源(電圧EB+)が印加される。ラインL1およびL2間に抵抗R1およびR2の直列回路と、抵抗R3およびツェナーダイオードZD1の直列回路とが接続される。
第1の実施の形態では、パワーラインLpwには、比較的高い電圧(例えば800V)が印加されている。制御部11には、図4では省略されているが、通信回線ラインLcom が接続される。通信回線ラインLcom は、一般的に人の手によって制御部本体に接続/離脱されることがある。したがって、制御部11は、高圧側と絶縁されることが安全上好ましい。
上述した外部の電圧EB+が適正な値に比して極めて高い場合には、その電圧がDC−DCコンバータ14に入力されるので、非常に危険である。一方、外部の電圧EB+が適正な値に比して低い場合には、その低い電圧で起動してしまうと、システムが不安定となるおそれがある。第2の実施の形態では、かかる点を考慮して、図9に示すように、放電制御スイッチ13と並列に制御されているダイオード13aをスイッチ23に置き換え、電圧EB+が適正な範囲の値の場合のみ、スイッチ23をオンとする。
以上、本開示の複数の実施形態について説明したが、本開示は、上述した実施形態に限られることなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態等における回路素子の種類、回路素子の抵抗値等の特性、および回路素子の配置は一例であり、本開示の主旨を逸脱しない範囲で適宜、変更することができる。
以下、蓄電装置の応用例について説明する。なお、蓄電装置の応用例は、以下に説明する応用例に限られることはない。
本開示を住宅用の蓄電装置に適用した例について、図11を参照して説明する。例えば住宅101用の蓄電装置100においては、火力発電102a、原子力発電102b、水力発電102c等の集中型電力系統102から電力網109、情報網112、スマートメータ107、パワーハブ108等を介し、電力が蓄電装置103に供給される。これと共に、家庭内発電装置104等の独立電源から電力が蓄電装置103に供給される。蓄電装置103に供給された電力が蓄電される。蓄電装置103を使用して、住宅101で使用する電力が給電される。住宅101に限らずビルに関しても同様の蓄電装置を使用できる。
を使う方法、Bluetooth(登録商標)、ZigBee、Wi−Fi等の無線通信規格によるセンサネットワークを利用する方法がある。Bluetooth(登録商標)方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ZigBeeは、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4の物理層を使用するものである。IEEE802.15.4は、PAN(Personal
Area Network) またはW(Wireless)PANと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
示されても良い。
本開示を車両用の蓄電装置に適用した例について、図12を参照して説明する。図12に、本開示が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
14・・・・DC−DCコンバータ
15・・・・制御スイッチ
15a・・・スイッチング素子
15b・・・スイッチング素子
16・・・・電源立上部
18・・・・外部電源立ち上げ部
19a〜19d、22・・・絶縁部
21・・・過大電圧および過小電圧を検出する検出回路
T1・・・・正の端子
T2・・・・負の端子
L1・・・・正の電源ライン
L2・・・・負の電源ライン
Claims (6)
- 外部との接続のための第1の外部端子および第2の外部端子と、
充放電可能な蓄電部と、
前記蓄電部の正極側と前記第1の外部端子との間に配される第1の電源ラインと、
前記蓄電部の負極側と前記第2の外部端子との間に配される第2の電源ラインと、
前記第1および第2の電源ラインとそれぞれ接続され、動作状態において、制御回路に対して出力電圧を供給する電源回路と、
前記電源回路の動作状態と不動作状態とを制御する電源制御回路と、
前記蓄電部と並列に接続され、前記蓄電部の電圧から形成された第1の制御信号を前記電源制御回路に対して供給し、前記電源回路を動作状態とする第1の制御信号生成回路と、
前記第1の外部端子および第2の外部端子に印加される外部電圧の立ち上がりに対応する第2の制御信号を前記電源制御回路に供給して前記電源回路を所定時間動作状態とする第2の制御信号生成回路と、
前記電源回路の出力電圧が供給される前記制御回路によって前記電源回路を継続的に動作状態とする第3の制御信号を生成する第3の制御信号生成回路と
を備える蓄電装置。 - 前記第2の制御信号生成回路は、
前記外部電圧を基準電圧と比較する比較器と、
前記外部電圧が前記基準電圧より大の場合に出力される前記比較器の出力を微分する微分回路と
を有する請求項1に記載の蓄電装置。 - 前記制御回路と高電圧の部分との間に絶縁回路を配置する請求項1に記載の蓄電装置。
- 前記外部電圧の前記電源回路に対する供給路に対してスイッチ素子を挿入し、
前記外部電圧の値が適正な範囲の場合にのみ前記スイッチ素子を介して前記外部電圧が前記電源回路に供給される請求項1に記載の蓄電装置。 - 複数の蓄電装置の並列接続を含む蓄電システムであって、
前記蓄電装置のそれぞれは、
外部との接続のための第1の外部端子および第2の外部端子と、
充放電可能な蓄電部と、
前記蓄電部の正極側と前記第1の外部端子との間に配される第1の電源ラインと、
前記蓄電部の負極側と前記第2の外部端子との間に配される第2の電源ラインと、
前記第1および第2の電源ラインとそれぞれ接続され、動作状態において、制御回路に対して出力電圧を供給する電源回路と、
前記電源回路の動作状態と不動作状態とを制御する電源制御回路と、
前記蓄電部と並列に接続され、前記蓄電部の電圧から形成された第1の制御信号を前記電源制御回路に対して供給し、前記電源回路を動作状態とする第1の制御信号生成回路と、
前記第1の外部端子および第2の外部端子に印加される外部電圧の立ち上がりに対応する第2の制御信号を前記電源制御回路に供給して前記電源回路を所定時間動作状態とする第2の制御信号生成回路と、
前記電源回路の出力電圧が供給される前記制御回路によって前記電源回路を継続的に動作状態とする第3の制御信号を生成する第3の制御信号生成回路とを備える
蓄電システム。 - 外部との接続のための第1の外部端子および第2の外部端子と、
充放電可能な蓄電部と、
前記蓄電部の正極側と前記第1の外部端子との間に配される第1の電源ラインと、
前記蓄電部の負極側と前記第2の外部端子との間に配される第2の電源ラインと、
前記第1および第2の電源ラインとそれぞれ接続され、動作状態において、制御回路に対して出力電圧を供給する電源回路と、
前記電源回路の動作状態と不動作状態とを制御する電源制御回路とを備える蓄電装置の制御方法であって、
前記蓄電部と並列に接続され、前記蓄電部の電圧から第1の制御信号を生成し、前記第1の制御信号を前記電源制御回路に対して供給して前記電源回路を動作状態とし、
前記第1の外部端子および第2の外部端子に印加される外部電圧の立ち上がりに対応する第2の制御信号を生成し、前記第2の制御信号を前記電源制御回路に対して供給して前記電源回路を所定時間動作状態とし、
前記制御回路によって第3の制御信号を生成し、前記第3の制御信号によって、前記電源回路を継続的に動作状態とする
蓄電装置の制御方法。
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