JP6183651B2 - Storage element monitoring system - Google Patents
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Description
蓄電素子の状態を監視するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for monitoring the state of a storage element.
従来から、直列接続された複数の電池セルを一組として複数組が直列結合されてなるバッテリパックの充放電監視装置がある。この充電状態制御装置は、各組の電池セルの電圧変動を監視する複数の半導体集積回路ユニットと、制御部とを備える。上記複数の半導体集積回路ユニットは、通信ラインによって、制御部に対して直列に接続されている。制御部から制御データが一の半導体集積回路ユニットに送信されると、一の半導体集積回路ユニットから他の半導体集積回路ユニットへと順次、各監視データが受け渡されて、制御部に送信される。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a charge / discharge monitoring device for a battery pack in which a plurality of battery cells connected in series are combined as a set and a plurality of sets are connected in series. This state-of-charge control device includes a plurality of semiconductor integrated circuit units that monitor voltage fluctuations in each set of battery cells, and a control unit. The plurality of semiconductor integrated circuit units are connected in series to the control unit by a communication line. When control data is transmitted from the control unit to one semiconductor integrated circuit unit, each monitoring data is sequentially transferred from one semiconductor integrated circuit unit to another semiconductor integrated circuit unit and transmitted to the control unit. .
ところで、上記充放電監視装置のような構成では、半導体集積回路ユニット側は、監視対象の蓄電素子の電圧に依存する一方、制御部側は、蓄電素子の電圧に依存しないように半導体集積回路ユニット側とは電気的に絶縁するのが一般的である。しかし、従来の構成では、半導体集積回路ユニット間のデータの受け渡しは、制御部側とは絶縁され、かつ、蓄電素子に電気的に接続された通信ラインを介して行うようになっている。このため、半導体集積回路ユニット間の通信ラインまで蓄電素子の電圧に依存してしまい、例えば、蓄電素子の電圧を受けて、高電圧となることで、安全性、信頼性が問題になる。また、例えば、１か所でも蓄電素子等の外部電源と接続すると、ノイズが乗ってしまうといった問題があった。 By the way, in the configuration like the charge / discharge monitoring device, the semiconductor integrated circuit unit side depends on the voltage of the storage element to be monitored, while the control unit side does not depend on the voltage of the storage element. Generally, it is electrically insulated from the side. However, in the conventional configuration, data transfer between the semiconductor integrated circuit units is performed via a communication line that is insulated from the control unit side and electrically connected to the storage element. For this reason, it depends on the voltage of the power storage element up to the communication line between the semiconductor integrated circuit units. For example, when the voltage of the power storage element is received and becomes a high voltage, safety and reliability become a problem. Further, for example, there is a problem that noise occurs when connected to an external power source such as a power storage element even at one place.
本明細書では、半導体集積回路ユニット等の監視ユニット間の通信ラインまで蓄電素子の電圧に依存してしまうことを抑制することが可能な技術を開示する。 The present specification discloses a technique capable of suppressing the dependence on the voltage of a storage element up to a communication line between monitoring units such as a semiconductor integrated circuit unit.
本明細書によって開示される蓄電素子監視システムは、複数の監視ユニットと、コントロールユニットと、前記コントロールユニットに対して、前記複数の監視ユニットを直列に接続する通信ラインと、を備え、前記コントロールユニットは、前記通信ラインを介して、前記複数の監視ユニットの少なくとも１つに指令を送信する指令送信処理を実行する構成を有し、前記各監視ユニットは、蓄電素子に電気的に接続され、当該蓄電素子を監視し、前記指令に応じたデータを、前記通信ラインを介して、前記コントロールユニットに送信する結果送信処理を実行する構成を有し、前記通信ラインは、前記蓄電素子とは電気的に絶縁されている。 An electricity storage element monitoring system disclosed in the present specification includes a plurality of monitoring units, a control unit, and a communication line that connects the plurality of monitoring units in series to the control unit. Is configured to execute a command transmission process for transmitting a command to at least one of the plurality of monitoring units via the communication line, and each of the monitoring units is electrically connected to a storage element, and The power storage element is monitored, and a result transmission process is performed to transmit data according to the command to the control unit via the communication line. The communication line is electrically connected to the power storage element. Is insulated.
本明細書によって開示される発明によれば、監視ユニット間の通信ラインまで蓄電素子の電圧に依存してしまうことを抑制することができる。 According to the invention disclosed by this specification, it can suppress depending on the voltage of an electrical storage element to the communication line between monitoring units.
（実施形態の概要）
本明細書によって開示される蓄電素子監視システムは、複数の監視ユニットと、コントロールユニットと、前記コントロールユニットに対して、前記複数の監視ユニットを直列に接続する通信ラインと、を備え、前記コントロールユニットは、前記通信ラインを介して、前記複数の監視ユニットの少なくとも１つに指令を送信する指令送信処理を実行する構成を有し、前記各監視ユニットは、蓄電素子に電気的に接続され、当該蓄電素子を監視し、前記指令に応じたデータを、前記通信ラインを介して、前記コントロールユニットに送信する結果送信処理を実行する構成を有し、前記通信ラインは、前記蓄電素子とは電気的に絶縁されている。
(Outline of the embodiment)
An electricity storage element monitoring system disclosed in the present specification includes a plurality of monitoring units, a control unit, and a communication line that connects the plurality of monitoring units in series to the control unit. Is configured to execute a command transmission process for transmitting a command to at least one of the plurality of monitoring units via the communication line, and each of the monitoring units is electrically connected to a storage element, and The power storage element is monitored, and a result transmission process is performed to transmit data according to the command to the control unit via the communication line. The communication line is electrically connected to the power storage element. Is insulated.
この蓄電素子監視システムによれば、通信ラインは蓄電素子とは電気的に絶縁されているため、監視ユニット間の通信ラインまで蓄電素子の電圧に依存してしまうことを抑制することができる。 According to this power storage element monitoring system, since the communication line is electrically insulated from the power storage element, it is possible to suppress dependence on the voltage of the power storage element up to the communication line between the monitoring units.
上記蓄電素子監視システムでは、前記通信ラインに電力を供給する電力供給部が、前記コントロールユニットに備えられていてもよい。 In the storage element monitoring system, the control unit may include a power supply unit that supplies power to the communication line.
各監視ユニットの全ての中に通信ライン用の電力供給部を設けると、コストの問題や、素子が過剰に増えることでのシステムの信頼性が低下するおそれがある。監視ユニットのどれか一つに電力供給部を設ける構成であると、通信に関する構成の共通化を阻害し得る。この蓄電素子監視システムによれば、監視ユニットに電力供給部が備えられている構成に比べて、システムの信頼性を向上させることができる。 If the power supply unit for the communication line is provided in all of the monitoring units, there is a risk that the reliability of the system due to the problem of cost or excessive increase of the elements may be lowered. If the power supply unit is provided in any one of the monitoring units, the common configuration related to communication may be hindered. According to this storage element monitoring system, the reliability of the system can be improved as compared with the configuration in which the monitoring unit includes the power supply unit.
上記蓄電素子監視システムでは、前記監視ユニットは、前記通信ラインに接続され、前記蓄電素子とは電気的に絶縁された状態で通信を行う絶縁型インタフェースと、前記絶縁型インタフェースが設けられ、前記絶縁型インタフェースの入力側と出力側との間にスリットが形成された基板とを有していてもよい。 In the power storage element monitoring system, the monitoring unit is connected to the communication line, and is provided with an insulated interface that performs communication in a state of being electrically insulated from the power storage element, and the insulated interface, and the insulated interface is provided. You may have the board | substrate with which the slit was formed between the input side and output side of a type | mold interface.
この蓄電素子監視システムによれば、スリットが設けられていない構成に比べて、絶縁型インタフェースの入力側と出力側との間の沿面距離が長くなり、絶縁型インタフェースの絶縁性が向上する。 According to this power storage element monitoring system, the creepage distance between the input side and the output side of the insulated interface is increased compared to a configuration in which no slit is provided, and the insulation of the insulated interface is improved.
上記蓄電素子監視システムでは、前記コントロールユニットは、外部電源から供給される電力を降圧させる変換回路を備え、前記コントロールユニットは、前記変換回路を介して電力が供給され、前記電力供給部は、前記変換回路を介さずに前記外部電源から直接電力が供給されてもよい。 In the power storage element monitoring system, the control unit includes a conversion circuit that steps down power supplied from an external power source, the control unit is supplied with power via the conversion circuit, and the power supply unit Electric power may be directly supplied from the external power supply without going through the conversion circuit.
この蓄電素子の監視システムによれば、電力供給部は、変換回路を介さずに外部電源から直接電力が供給されるため、変換エネルギーのロスを抑制しつつ、通信ラインに電力を供給することができる。 According to this power storage element monitoring system, the power supply unit can supply power to the communication line while suppressing loss of conversion energy because power is directly supplied from the external power supply without going through the conversion circuit. it can.
＜一実施形態＞
一実施形態について図１、図２を参照しつつ説明する。図１に示すように、本実施形態のバッテリ１は、例えば鉄道車両等に搭載され、電気エネルギーで作動する動力源に電力を供給するものである。
<One Embodiment>
An embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. As shown in FIG. 1, a battery 1 according to this embodiment is mounted on, for example, a railway vehicle and supplies power to a power source that operates with electric energy.
（バッテリの構成）
バッテリ１は、複数の組電池１２と、複数の組電池１２を監視する監視システム４とを備える。各組電池１２は、蓄電素子の一例であり、複数のセルＣＮが直列接続された構成である。各セルＣＮは、繰り返し充電可能な二次電池であり、具体的にはリチウムイオン電池である。なお、図１および以下の説明では、各組電池１２は、１０個のセルＣ１〜Ｃ１０を有するものとする。
(Battery configuration)
The battery 1 includes a plurality of assembled
各組電池１２は、直列に接続されており、鉄道車両等に搭載された充電器１８または、鉄道車両等の内部に設けられた動力源等の負荷１８に接続される。
Each assembled
（監視システムの構成）
監視システム４は、各組電池１２を監視する複数のセルセンサ（以下、ＣＳ）２００と、各ＣＳ２００を管理するバッテリーマネージャー（以下、ＢＭ）１００とを有する。ＢＭ１００は、コントロールユニットの一例であり、ＣＳ２００は、監視ユニットの一例である。また、監視システム４は、蓄電素子監視システムの一例である。
(Configuration of monitoring system)
The monitoring system 4 includes a plurality of cell sensors (hereinafter referred to as CS) 200 that monitors each assembled
（ＢＭの構成）
ＢＭ１００は、制御部１１０、電源部１２０、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０、通信部１４０を備える。図１に示すように、制御部１１０は、中央処理装置（以下、ＣＰＵ）１１０Ａ、メモリ１１０Ｂを有する。メモリ１１０Ｂには、制御部１１０の動作を制御するための各種のプログラムが記憶されており、ＣＰＵ１１０Ａは、メモリ１１０Ｂから読み出したプログラムに従って、通信部１４０を制御する。メモリ１１０Ｂは、ＲＡＭやＲＯＭを有する。なお、上記各種のプログラムが記憶される媒体は、ＲＡＭ等以外に、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク装置、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリでもよい。
(Configuration of BM)
The BM 100 includes a
電源部１２０は、外部電源Ｅの電圧（例えば２４Ｖ）を、ＣＰＵ１１０Ａや通信部１４０が駆動可能な電圧（例えば５Ｖ）に降圧し、ＣＰＵ１１０Ａや通信部１４０に電力を供給する。電源部１２０は、リニア型のボルテージレギュレータでもＤＣＤＣコンバータでもよい。なお、電源部は、変換回路の一例である。
The
絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０は、外部電源Ｅの電圧（例えば２４Ｖ）を、一定の電圧（例えば５Ｖ）に降圧する。絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０は、高電位（例えば５Ｖ）側が、高電位ポート１３０Ａと接続されており、低電位（例えばＧＮＤ）側が、低電位ポート１３０Ｂと接続されている。降圧された電圧は、高電位ポート１３０Ａや、後述するＢＭ側送信用フォトカプラ１４０Ａに電力として供給される。なお、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０は、電力供給部の一例である。
The insulating DC /
絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０は、１組のトランスによって完全に絶縁されている。これにより、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０は、外部電源Ｅと、高電位ポート１３０Ａおよび低電位ポート１３０Ｂと、を電気的に絶縁させ、外部電源Ｅの影響を受けずに安定的に高電位ポート１３０Ａおよび低電位ポート１３０Ｂに電力を供給する。
Insulating
通信部１４０は、ＢＭ側送信用フォトカプラ１４０Ａ、およびＢＭ側受信用フォトカプラ１４０Ｂを備える。
The
ＢＭ側送信用フォトカプラ１４０Ａは、ダイオード１５１とドランジスタ１５２とを有する。ダイオード１５１はＣＰＵ１１０Ａに接続され、ＣＰＵ１１０Ａからの信号をトランジスタ１５２に受け渡す。ドランジスタ１５２は、送信ポート１５２Ａと送信ポート１５２Ｂとに接続されている。ドランジスタ１５２は、ダイオード１５１から受け渡されたＣＰＵ１１０Ａからの信号を、送信ポート１５２Ａと送信ポート１５２Ｂとに受け渡す。なお、トランジスタ１５２は、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０によってプルアップされている。
The BM-
ＢＭ側受信用フォトカプラ１４０Ｂは、トランジスタ１６１とダイオード１６２とを有する。トランジスタ１６１はＣＰＵ１１０Ａに接続され、ダイオード１６２からの信号をＣＰＵ１１０Ａに受け渡す。ダイオード１６２は、受信ポート１６２Ａと受信ポート１６２Ｂとに接続されている。ダイオード１６２は、受信ポート１６２Ａと受信ポート１６２Ｂとから受け渡された信号を、トランジスタ１６１に受け渡す。
The BM-
（ＣＳの構成）
ＣＳ２００は、電源回路２１０、処理実行部２２０、センサユニット２３０、および送受信部２４０を有する。
(Composition of CS)
The
電源回路２１０は、各組電池１２の電圧（例えば４０Ｖ）を、処理実行部２２０、センサユニット２３０、および送受信部２４０が駆動可能な電圧（例えば５Ｖ）に降圧し、電力として供給する。電源回路２１０は、リニア型のボルテージレギュレータでもＤＣＤＣコンバータでもよい。
The
処理実行部２２０は、中央処理装置（以下、ＣＰＵ）２２０Ａ、メモリ２２０Ｂを有する。メモリ２２０Ｂには、処理実行部２２０の動作を制御するための各種のプログラムが記憶されており、ＣＰＵ２２０Ａは、メモリ２２０Ｂから読み出したプログラムに従って、センサユニット２３０の各センサ、および送受信部２４０を制御する。メモリ２２０Ｂは、ＲＡＭやＲＯＭを有する。なお、上記各種のプログラムが記憶される媒体は、ＲＡＭ等以外に、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク装置、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリでもよい。
The
センサユニット２３０は、図示しない電圧測定回路と温度測定回路とを有する。電圧測定回路は、各組電池１２に含まれる各セルＣ１〜Ｃ１０の両端に接続され、各セルＣ１〜Ｃ１０の両端間の電圧Ｖ［Ｖ］を、処理実行部２２０からの指示に基づいて測定する。温度測定回路は、接触式あるいは非接触式で組電池１２に含まれる各セルＣ１〜Ｃ１０の温度ＴＤ［℃］を、処理実行部２２０からの指示に基づいて測定する。
The
送受信部２４０は、絶縁型インタフェースの一例であり、起動回路２４０Ａ、受信回路２４０Ｂ、および送信回路２４０Ｃを備える。起動回路２４０Ａは、起動用フォトカプラ２５０を有し、起動用フォトカプラ２５０は、トランジスタ２５１とダイオード２５２とを有する。トランジスタ２５１は、後述するスイッチＳＷに接続される。ダイオード２５２は、起動ポート２５２Ａと起動ポート２５２Ｂとに接続されている。ダイオード２５２は、起動ポート２５２Ａと起動ポート２５２Ｂとから受け渡された信号を、トランジスタ２５１に受け渡す。
The transmission /
スイッチＳＷは、例えばＰｃｈのＭＯＳＦＥＴである。トランジスタ２５１のコレクタは、スイッチＳＷのゲートに接続されている。また、スイッチＳＷのソース側に各組電池１２が接続され、スイッチＳＷのドレイン側に電源回路２１０が接続されている。
The switch SW is, for example, a Pch MOSFET. The collector of the
このため、スイッチＳＷが導通すれば、各組電池１２と電源回路２１０とが導通し、電源回路２１０は、処理実行部２２０、センサユニット２３０、および送受信部２４０に電力を供給することができる。一方、スイッチＳＷの導通が停止すれば、各組電池１２と電源回路２１０の導通が停止し、電源回路２１０は、処理実行部２２０、センサユニット２３０、および送受信部２４０に電力を供給できなくなる。
Therefore, when the switch SW is turned on, each assembled
受信回路２４０Ｂは、ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０を有する。ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０は、トランジスタ２６１とダイオード２６２とを有する。トランジスタ２６１は、ＣＰＵ２２０Ａに接続され、ダイオード２６２からの信号をＣＰＵ２２０Ａに受け渡す。ダイオード２６２は、受信ポート２６２Ａと受信ポート２６２Ｂとに接続されている。ダイオード２６２は、受信ポート２６２Ａと受信ポート２６２Ｂとから受け渡された信号を、トランジスタ２６１に受け渡す。
The receiving
送信回路２４０Ｃは、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０を有する。ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０は、ダイオード２７１とドランジスタ２７２とを有する。ダイオード２７１は、スイッチＳＴを介してＣＰＵ２２０Ａに接続され、ＣＰＵ２２０Ａからの信号をトランジスタ２７２に受け渡す。
The
ドランジスタ２７２は、送信ポート２７２Ａ、送信ポート２７２Ｂ、信号ポート２７３Ａ、および信号ポート２７３Ｂに接続されている。ドランジスタ２７２は、ダイオード２７１から受け渡されたＣＰＵ２２０Ａからの信号を、送信ポート２７２Ａと送信ポート２７２Ｂとに受け渡す。
The transistor 272 is connected to the
信号ポート２７３Ａは、ＣＳ２００内で、起動ポート２５２Ａと接続されている。また、信号ポート２７３Ｂは、ＣＳ２００内で、起動ポート２５２Ｂと接続されている。このため、信号ポート２７３Ａと起動ポート２５２Ａ、および信号ポート２７３Ｂと起動ポート２５２Ｂとは同電位となる。
The
（ＢＭと最上位のＣＳとの接続）
図１に示すように、ＢＭ１００と最上位のＣＳ２００とは、通信ラインＴＬおよび電源ラインＤＬによって接続されている。具体的には、第１通信ラインＴＬ１、第２通信ラインＴＬ２、第１電源ラインＤＬ１、第２電源ラインＤＬ２の４本によって接続されている。なお、通信ラインＴＬ、電源ラインＤＬは、通信ラインの一例である。
(Connection between BM and top-level CS)
As shown in FIG. 1, the BM 100 and the
より詳細には、第１通信ラインＴＬ１によって、送信ポート１５２Ａと受信ポート２６２Ａとが接続され、第２通信ラインＴＬ２によって、送信ポート１５２Ｂと受信ポート２６２Ｂとが接続される。上述したように、送信ポート１５２Ａ、送信ポート１５２Ｂには、ＢＭ側送信用フォトカプラ１４０Ａが接続されており、受信ポート２６２Ａ、受信ポート２６２Ｂには、ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０が接続されている。このため、通信ラインＴＬによって、ＢＭ側送信用フォトカプラ１４０ＡとＣＳ側受信用フォトカプラ２６０とが接続される。
More specifically, the
したがって、制御部１１０からの指令が、通信ラインＴＬを介して、処理実行部２２０に受け渡される。
Therefore, a command from the
また、第１電源ラインＤＬ１によって、高電位ポート１３０Ａと起動ポート２５２Ａとが接続され、第２電源ラインＤＬ２によって、低電位ポート１３０Ｂと起動ポート２５２Ｂとが接続される。上述したように、高電位ポート１３０Ａ、低電位ポート１３０Ｂには、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０が接続されており、起動ポート２５２Ａ、起動ポート２５２Ｂには、起動回路２４０Ａが接続されている。このため、電源ラインＤＬによって、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０と起動回路２４０Ａとが接続される。
Further, the first power supply line DL1 connects the high
したがって、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０からの信号が、電源ラインＤＬを介して、起動回路２４０Ａに受け渡され、当該信号によって、各組電池１２と電源回路２１０が導通したり、導通が停止したりする。
Therefore, a signal from the DCDC converter for
上述したように、ＢＭ１００側は、ＢＭ側送信用フォトカプラ１４０Ａによって、外部電源Ｅと、送信ポート１５２Ａおよび送信ポート１５２Ｂと、を電気的に絶縁させている。かつ、トランジスタ１５２は、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０によってプルアップされているため、送信ポート１５２Ａおよび送信ポート１５２Ｂは、外部電源Ｅの影響を受けない。
As described above, the BM 100 side electrically insulates the external power source E from the
また、ＢＭ１００側は、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０によって、外部電源Ｅと、高電位ポート１３０Ａおよび低電位ポート１３０Ｂと、を電気的に絶縁させている。このため、高電位ポート１３０Ａおよび低電位ポート１３０Ｂは、外部電源Ｅの影響を受けない。
On the BM100 side, the external power source E is electrically insulated from the high
一方、ＣＳ２００側は、ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０によって、各組電池１２と、受信ポート２６２Ａおよび受信ポート２６２Ｂと、を電気的に絶縁させている。また、起動用フォトカプラ２５０によって、各組電池１２と、起動ポート２５２Ａおよび起動ポート２５２Ｂと、を電気的に絶縁させている。このため、受信ポート２６２Ａおよび受信ポート２６２Ｂ、起動ポート２５２Ａおよび起動ポート２５２Ｂは、各組電池１２の影響を受けない。
On the other hand, on the
したがって、通信ラインＴＬおよび電源ラインＤＬが、外部電源Ｅおよび各組電池１２の電圧に依存することなく、ＢＭ１００からＣＳ２００へ指令や信号の受け渡しができる。
Therefore, the communication line TL and the power supply line DL can exchange commands and signals from the BM 100 to the
（ＢＭと最下位のＣＳとの接続）
図１に示すように、ＢＭ１００と最下位のＣＳ２００とは、通信ラインＴＬおよび電源ラインＤＬによって接続されている。具体的には、第１通信ラインＴＬ１、第２通信ラインＴＬ２、第１電源ラインＤＬ１、第２電源ラインＤＬ２の４本によって接続されている。
(Connection between BM and lowest CS)
As shown in FIG. 1, the BM 100 and the
より詳細には、第１通信ラインＴＬ１によって、送信ポート２７２Ａと受信ポート１６２Ａとが接続され、第２通信ラインＴＬ２によって、送信ポート２７２Ｂと受信ポート１６２Ｂとが接続される。上述したように、送信ポート２７２Ａ、送信ポート２７２Ｂには、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０が接続されており、受信ポート１６２Ａ、受信ポート１６２Ｂには、ＢＭ側受信用フォトカプラ１４０Ｂが接続されている。このため、通信ラインＴＬによって、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０とＢＭ側受信用フォトカプラ１４０Ｂとが接続される。
More specifically, the
また、第１電源ラインＤＬ１によって、高電位ポート１３０Ａと信号ポート２７３Ａとが接続され、第２電源ラインＤＬ２によって、低電位ポート１３０Ｂと信号ポート２７３Ｂとが接続される。上述したように、高電位ポート１３０Ａ、低電位ポート１３０Ｂには、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０が接続されており、信号ポート２７３Ａ、信号ポート２７３Ｂには、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０が接続されている。このため、電源ラインＤＬによって、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０とＣＳ側送信用フォトカプラ２７０とが接続される。
Further, the first power supply line DL1 connects the high
上述したように、ＢＭ１００側は、ＢＭ側受信用フォトカプラ１４０Ｂによって、外部電源Ｅと、受信ポート１６２Ａおよび受信ポート１６２Ｂと、を電気的に絶縁させている。
As described above, the BM 100 side electrically insulates the external power source E from the reception port 162A and the
また、ＢＭ１００側は、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０によって、外部電源Ｅと、高電位ポート１３０Ａおよび低電位ポート１３０Ｂと、を電気的に絶縁させている。このため、高電位ポート１３０Ａおよび低電位ポート１３０Ｂは、外部電源Ｅの影響を受けない。
On the BM100 side, the external power source E is electrically insulated from the high
一方、ＣＳ２００側は、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０によって、各組電池１２と、送信ポート２７２Ａおよび送信ポート２７２Ｂと、を電気的に絶縁させている。また、同様にＣＳ側送信用フォトカプラ２７０によって、各組電池１２と、信号ポート２７３Ａおよび信号ポート２７３Ｂと、を電気的に絶縁させている。このため、送信ポート２７２Ａおよび送信ポート２７２Ｂ、信号ポート２７３Ａおよび信号ポート２７３Ｂは、各組電池１２の影響を受けない。
On the other hand, on the
したがって、通信ラインＴＬおよび電源ラインＤＬが、外部電源Ｅおよび各組電池１２の電圧に依存することなく、ＣＳ２００からＢＭ１００へ指令や信号の受け渡しができる。
Therefore, the communication line TL and the power supply line DL can exchange commands and signals from the
（ＣＳとＣＳとの接続）
図１に示すように、各ＣＳ２００同士は、通信ラインＴＬおよび電源ラインＤＬによって接続されている。具体的には、第１通信ラインＴＬ１、第２通信ラインＴＬ２、第１電源ラインＤＬ１、第２電源ラインＤＬ２の４本によって接続されている。
(Connection between CS and CS)
As shown in FIG. 1, the
より詳細には、第１通信ラインＴＬ１によって、送信ポート２７２Ａと受信ポート２６２Ａとが接続され、第２通信ラインＴＬ２によって、送信ポート２７２Ｂと受信ポート２６２Ｂとが接続される。上述したように、送信ポート２７２Ａ、送信ポート２７２Ｂには、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０が接続されており、受信ポート２６２Ａ、受信ポート２６２Ｂには、ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０が接続されている。このため、通信ラインＴＬによって、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０とＣＳ側受信用フォトカプラ２６０とが接続される。
More specifically, the
また、第１電源ラインＤＬ１によって、信号ポート２７３Ａと起動ポート２５２Ａとが接続され、第２電源ラインＤＬ２によって、信号ポート２７３Ｂと起動ポート２５２Ｂとが接続される。上述したように、信号ポート２７３Ａ、信号ポート２７３Ｂには、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０が接続されており、起動ポート２５２Ａ、起動ポート２５２Ｂには、起動用フォトカプラ２５０が接続されている。このため、電源ラインＤＬによって、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０と起動用フォトカプラ２５０とが接続される。
Further, the
上述したように、ＣＳ２００側は、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０によって、各組電池１２と、送信ポート２７２Ａおよび送信ポート２７２Ｂと、を電気的に絶縁させている。また、ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０によって、各組電池１２と、受信ポート２６２Ａおよび受信ポート２６２Ｂと、を電気的に絶縁させている。このため、送信ポート２７２Ａおよび送信ポート２７２Ｂ、受信ポート２６２Ａおよび受信ポート２６２Ｂは、各組電池１２の影響を受けない。
As described above, the
一方、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０によって、各組電池１２と、信号ポート２７３Ａおよび信号ポート２７３Ｂと、を電気的に絶縁させている。また、起動用フォトカプラ２５０によって、各組電池１２と、起動ポート２５２Ａおよび起動ポート２５２Ｂと、を電気的に絶縁させている。このため、信号ポート２７３Ａおよび信号ポート２７３Ｂ、起動ポート２５２Ａおよび起動ポート２５２Ｂは、各組電池１２の影響を受けない。
On the other hand, each assembled
したがって、通信ラインＴＬおよび電源ラインＤＬが、各組電池１２の電圧に依存することなく、各ＣＳ２００同士で指令や信号の受け渡しができる。
Therefore, the communication line TL and the power supply line DL can exchange commands and signals between the
以上から、通信ラインＴＬおよび電源ラインＤＬが、外部電源Ｅおよび各組電池１２の電圧に依存することなく、各ＣＳ２００同士間やＣＳ２００とＢＭ１００との間で指令や信号の受け渡しができる。
As described above, the communication line TL and the power supply line DL can exchange commands and signals between the
なお、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０、ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０および起動用フォトカプラ２５０が、例えば基板上にそれぞれ備えられている場合、各フォトカプラの入力側と出力側との間の基板にスリットが設けられているほうが望ましい。大規模の蓄電システムになると、例えば、数百ボルト以上の高電圧が各フォトカプラにかかってしまう。この場合、通常のフォトカプラを用意するだけでは、高電圧に対抗できる基板上の沿面距離が稼げず、絶縁が取れない。そこで、スリットを設けることで、各フォトカプラの入力側と出力側との沿面距離が長くなり、各フォトカプラの絶縁性を増やすことができる。
When the CS-
（データの受け渡しについて）
監視システム４では、ＣＰＵ１１０Ａからの指令に基づき、一のＣＳ２００から隣接する他のＣＳ２００へ、順次指令を受け渡していく。
(About data transfer)
In the monitoring system 4, based on the command from the
具体的には、図２に示す通り、ＣＰＵ１１０Ａは、各組電池１２の監視指令等の各種の指令をＣＳ２００へ送信するか否かを判断する（Ｓ１）。ＣＰＵ１１０Ａは、各組電池１２の監視指令等の各種の指令をＣＳ２００へ送信すると判断した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、通信ラインＴＬを介して一のＣＳ２００に送信する送信処理（指令送信処理の一例）を実行する。この場合、その一のＣＳ２００が当該指令を受信し、処理実行部２２０は、例えば各セルＣ１〜Ｃ１０の電圧Ｖや温度ＴＤを測定する等、受信した指令に基づく処理を実行する（Ｓ２）。その後、一のＣＳ２００の処理実行部２２０は、次の順位のＣＳ２００に監視指令等の各種の指令と、上記指令に応じたデータである、組電池１２の状態の結果データとを送信する送信処理（結果送信処理の一例）を実行する（Ｓ３）。
Specifically, as shown in FIG. 2, the
ＣＰＵ１１０Ａは、送信処理で各組電池１２へ送信した監視指令等の各種の指令を受信したか否かを判断する（Ｓ４）。ＣＰＵ１１０Ａは、各種の指令を受信していないと判断した場合（Ｓ４：ＮＯ）、各種の指令が次の順位のＣＳ２００で実行されるため、Ｓ２、Ｓ３の処理が繰り返される。一方、ＣＰＵ１１０Ａは、各種の指令を受信したと判断した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、全てのＣＳ２００へ各種の指令の受け渡しが完了したと判断して、指令の受け渡しを終了する。
The
このように、処理実行部２２０は、受け取った指令に基づいて処理を実行し、処理を実行した後、下位のＣＳ２００へ指令を受け渡す。そしてこのような指令の受け渡しが各ＣＳ２００間で繰り返されることで、全てのＣＳ２００にＢＭ１００からの指令の受け渡しが完了する。ＣＳ２００は、受信した指令を、受信した指令に基づく処理を実行した後で、次の順位のＣＳ２００に指令を送信するため、最下位のＣＳ２００に指令の受け渡しが完了するまでに時間が掛かる。
As described above, the
一方、監視システム４では、例えばＣＳ２００の起動指令や停止指令など、緊急を要する指令をＢＭ１００からＣＳ２００へ受け渡す場合、上述した指令の受け渡しとは別の方式で指令を受け渡す。
On the other hand, in the monitoring system 4, when an urgent command such as a CS200 start command or a stop command is transferred from the BM 100 to the
具体的には、図２に示す通り、ＣＰＵ１１０Ａは、各組電池１２の監視指令等の各種の指令をＣＳ２００へ送信すると判断した場合、即ち、組電池１２の起動指令等の緊急の指令をＣＳ２００へ送信すると判断した場合（Ｓ１：ＮＯ）、電源ラインＤＬを介して一のＣＳ２００に送信する送信処理を実行する。
Specifically, as shown in FIG. 2, when
この場合、その一のＣＳ２００の起動回路２４０Ａが当該指令を受信し、処理実行部２２０を起動状態とする処理を実行する（Ｓ５）。そして、処理実行部２２０は、受け取った指令に基づいて処理の実行を完了したか否かに関わらず、次の順位のＣＳ２００に指令を送信する。このため、処理実行部２２０が、受信した指令に基づく処理を実行した後で、次の順位のＣＳ２００に指令を送信する方式に比べて、全てのＣＳ２００に指令の受け渡しが完了するまでに時間が掛かることを抑制することができる。
In this case, the
（本実施形態の効果）
本実施形態によれば、ＢＭ１００は、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０と通信部１４０とを備える。絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０は、外部電源Ｅと電源ラインＤＬとを電気的に絶縁させ、外部電源Ｅの影響を受けずに安定的に電源ラインＤＬに電力を供給させる。通信部１４０は、ＢＭ側送信用フォトカプラ１４０Ａ、およびＢＭ側受信用フォトカプラ１４０Ｂを備え、外部電源Ｅと通信ラインＴＬとを電気的に絶縁させる。一方、ＣＳ２００は、送受信部２４０を備える。送受信部２４０は、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０と、ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０とを有し、通信ラインＴＬおよび電源ラインＤＬを介してＢＭ１００と接続されている。このため、通信ラインＴＬおよび電源ラインＤＬは、各組電池１２とは電気的に絶縁された状態で、ＢＭ１００とＣＳ２００とを接続している。したがって、通信ラインＴＬおよび電源ラインＤＬが、外部電源Ｅおよび各組電池１２の電圧に依存することなく、各ＣＳ２００同士間やＣＳ２００とＢＭ１００との間で指令や信号の受け渡しができる。
(Effect of this embodiment)
According to the present embodiment, the BM 100 includes the insulating
また、送受信部２４０は、各組電池１２の電圧に依存することなく指令の受け渡しが可能となるため、高電圧である各組電池１２から電力を供給する構成に比べて、耐圧の高い部品を使用したり、高電圧でない回路との接触を避けるため、配線の引き回しに制限が加えられたりという不都合を解消することができる。
In addition, since the transmission /
また、送受信部２４０は、各組電池１２の電圧に依存することなく指令の受け渡しが可能となるため、組電池１２の電圧が異常となった場合であっても、データの受け渡しには影響が及ばず、組電池１２が異常であることを正しくＢＭ１００に伝えることができる。
In addition, since the transmission /
また、図１に示すように、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０と最上位のＣＳ２００とを接続する電源ラインＤＬ、各ＣＳ２００同士を接続する電源ラインＤＬ、および最下位のＣＳ２００と絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０とを接続する電源ラインＤＬによって、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０と各ＣＳ２００とは、全体としてリング状に接続されている。このため、各ＣＳ２００で指令の受け渡しによる電圧低下を抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 1, the power supply line DL that connects the
また、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０は、外部電源の電圧（例えば２４Ｖ）を、一定の電圧（例えば５Ｖ）に降圧する。高電位（例えば５Ｖ）側が、高電位ポート１３０Ａと接続されており、低電位（例えばＧＮＤ）側が、低電位ポート１３０Ｂと接続されている。降圧された電圧は、高電位ポート１３０Ａや、ＢＭ側送信用フォトカプラ１４０Ａに電力として供給される。このため、外部電源Ｅから供給される電力を、電源部１２０によって変換された後の電圧を、更に変換する構成に比べて、変換エネルギーのロスを抑制することができる。また、変換エネルギーのロスを抑制することができるため、１つの絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０で、ＢＭ側送信用フォトカプラ１４０Ａのみならず、高電位ポート１３０Ａおよび低電位ポート１３０Ｂに繋がる電源ラインＤＬに十分な電力を供給することができ、電源ラインＤＬを共通化することができる。
Further, the insulation DC /
＜他の実施形態＞
本明細書で開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。
<Other embodiments>
The technology disclosed in the present specification is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings, and includes, for example, the following various aspects.
上記実施形態では、ＢＭ１００は、１つのＣＰＵとメモリを有する構成であった。しかし、ＢＭ１００は、これに限らず、複数のＣＰＵを備える構成や、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハード回路を備える構成や、ハード回路及びＣＰＵの両方を備える構成でもよい。 In the above embodiment, the BM 100 has a configuration including one CPU and a memory. However, the BM 100 is not limited to this, and may have a configuration including a plurality of CPUs, a configuration including hardware circuits such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or a configuration including both hardware circuits and CPUs.
上記実施形態では、スイッチＳＷは、ＰｃｈのＭＯＳＦＥＴである例を挙げた。しかしこれに限らず、例えばバイポーラトランジスタや、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子であってもよく、また、通常はクローズ状態であり、オープン指令信号を与えた場合に限りオープン状態になるノーマルクローズタイプでもよい。 In the above embodiment, the switch SW is an example of a Pch MOSFET. However, the present invention is not limited to this. For example, a semiconductor element such as a bipolar transistor or a MOSFET may be used, and a normally closed type that is normally in a closed state and that is open only when an open command signal is given may be used.
上記実施形態では、蓄電素子として、複数のセルが直列接続された組電池１２を例に挙げた。しかしこれに限らず、蓄電素子は、１つのセルからなる単電池でもよく、複数のセルが並列接続されたものでもよい。また、蓄電素子が複数のセルを有する場合、セル数は、２つ、３つ、４つ以上でもよく、セル数は適宜変更可能である。また、蓄電素子は、鉛電池、マンガン系リチウムイオン電池など他の二次電池でもよい。更に、蓄電素子は、二次電池に限らず、キャパシタでも電気二重層コンデンサでもよい。
In the said embodiment, the assembled
上記実施形態では、送受信部２４０は、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０と、ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０とを備える例を挙げた。しかしこれに限らず、送受信部２４０は、２組の極板の間に絶縁体を挟み、極板の電圧を変化させることで指令の受け渡しを実現してもよい。要するに、絶縁性が保たれたまま、指令の受け渡しが実現できればよい。
In the above embodiment, the transmission /
上記実施形態では、ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０は、１つで構成されている例を挙げた。しかしこれに限らず、ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０は２つ以上の複数でもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the CS-
上記実施形態では、ＣＳ２００は２つまたは３つである構成を例に挙げた。しかしこれに限らず、ＣＳ２００は、４つ以上であってもよい。
In the above embodiment, the configuration in which the number of
１：バッテリ １２：組電池 １００：ＢＭ １３０：絶縁型ＤＣＤＣコンバータ ２００：ＣＳ ２２０：処理実行部 ＤＬ：電源ライン ＴＬ：通信ライン 1: Battery 12: Battery pack 100: BM 130: Insulated DCDC converter 200: CS 220: Processing execution unit DL: Power supply line TL: Communication line
Claims (1)
コントロールユニットと、
前記コントロールユニットに対して、前記複数の監視ユニットを直列に接続する通信ラインと、を備え、
前記コントロールユニットは、前記通信ラインを介して、前記複数の監視ユニットの少なくとも１つに指令を送信する指令送信処理を実行する構成を有し、
前記各監視ユニットは、蓄電素子に電気的に接続され、当該蓄電素子を監視し、前記指令に応じたデータを、前記通信ラインを介して、前記コントロールユニットに送信する結果送信処理を実行する構成を有し、前記監視ユニットは、前記通信ラインに接続され、前記蓄電素子とは電気的に絶縁された状態で通信を行う絶縁型インタフェースと、前記絶縁型インタフェースが設けられ、前記絶縁型インタフェースの入力側と出力側との間にスリットが形成された基板とを有し、
前記通信ラインは、前記蓄電素子とは電気的に絶縁されており、
前記通信ラインに電力を供給する電力供給部が、前記コントロールユニットに備えられており、
前記コントロールユニットは、外部電源から供給される電力を降圧させる変換回路を備え、
前記コントロールユニットは、前記変換回路を介して電力が供給され、前記電力供給部は、前記変換回路を介さずに前記外部電源から直接電力が供給される、蓄電素子監視システム。
Multiple monitoring units;
A control unit;
A communication line for connecting the plurality of monitoring units in series to the control unit,
The control unit has a configuration for executing a command transmission process for transmitting a command to at least one of the plurality of monitoring units via the communication line;
Each of the monitoring units is electrically connected to a power storage element, monitors the power storage element, and executes a result transmission process for transmitting data according to the command to the control unit via the communication line The monitoring unit is connected to the communication line, and is provided with an insulated interface that communicates in a state of being electrically insulated from the power storage element, and the insulated interface. A substrate having a slit formed between the input side and the output side;
The communication line is electrically insulated from the storage element,
A power supply unit for supplying power to the communication line is provided in the control unit,
The control unit includes a conversion circuit that steps down power supplied from an external power source,
The storage element monitoring system , wherein the control unit is supplied with electric power through the conversion circuit, and the electric power supply unit is supplied with electric power directly from the external power supply without going through the conversion circuit .
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