JP7106766B2 - 蓄電池装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電池装置に関する。

複数の蓄電池モジュールを組み合わせた蓄電池装置は、様々な用途で利用されている。近年、蓄電池装置の構成の簡素化を目的に、蓄電池と管理装置間の通信を電波により無線化する検討がされている。屋外や屋内に設置された状態で使用される蓄電池装置は、盤やコンテナといった金属製の筐体内に収納されることがある。金属の板で囲まれた閉鎖空間において、通信回路から電波を発射すると、電波が乱反射して著しい干渉が生じる可能性がある。

上記のような電波干渉を抑制する対策として、一般的に、ダイバーシティの導入が知られている。蓄電池装置に適用する場合には、蓄電池モジュールと電池管理回路とは筐体内で移動しないため、偏波ダイバーシティを導入することが有効である。

日本国特開２０１９－０６１８７０号公報

しかしながら、蓄電池モジュールと電池管理回路（通信機器を含む）との間の通信は、概ね、特定の偏波に集中する可能性があり、どの向きにいくつの蓄電池モジュールと通信可能となるように通信機器を配置するかが課題となる。

例えば、空間上の互いに直交する３つの軸全ての方向において、等しく１つの偏波面に全ての蓄電池モジュールとの通信が集中してもよいように通信機器を配置すると、単純に送受信機器を３倍の台数用意する必要があり、蓄電池装置を構築するが増大する。

本発明の実施形態は上記事情を鑑みて成されたものであって、電波により通信を行う蓄電池装置の構成を簡素化することを目的とする。

実施形態による蓄電池装置は、複数の電池セルを含む組電池と、前記電池セルの電圧と前記組電池の少なくとも１か所の温度とを測定する測定回路と、空間上で互いに直交する第１方向、第２方向、および第３方向のいずれかの偏波面による電波を送受信するアンテナを含む無線送受信モジュールと、前記測定回路および前記無線送受信モジュールの動作を制御する演算処理装置と、を備えた蓄電池モジュールを複数と、前記第１方向の偏波面による電波を送受信するアンテナを含む第１無線送受信モジュールと、前記第２方向の偏波面による電波を送受信するアンテナを含む第２無線送受信モジュールと、前記第１無線送受信モジュールと前記第２無線送受信モジュールとの動作を制御する演算処理装置と、を備えた電池管理ユニットと、を備え、前記第１方向の偏波面は、前記電池管理ユニットにおいてアンテナの最低受信感度となる確率が他の方向の偏波面よりも小さく、前記第１無線送受信モジュールの数は、前記第２無線送受信モジュールの数よりも多い。

図１は、一実施形態の蓄電池装置の構成例を概略的に示す図である。 図２は、図１に示す蓄電池装置の蓄電池モジュールの一構成例を概略的に示した図である。 図３は、図１に示す蓄電池装置の電池管理ユニットの一構成例を概略的に示した図である。 図４は、図３に示す電池管理ユニットの第１乃至第４無線送受信モジュールの一構成例を説明するための図である。 図５は、電波による通信のシミュレーションを行った蓄電池装置の一構成例を概略的に示す図である。 図６は、図５に示す蓄電池装置のモデルについて、電池管理ユニットと複数の蓄電池モジュールとの間で電波による通信のシミュレーションを行った結果の一例を示す図である。 図７は、電波による通信のシミュレーションを行った蓄電池装置の他の構成例を概略的に示す図である。 図８は、図７に示す蓄電池装置のモデルについて、電池管理ユニットと複数の蓄電池モジュールとの間で電波による通信のシミュレーションを行った結果の一例を示す図である。 図９は、一実施形態の蓄電池装置における電池管理ユニットの動作の一例を説明するためのフローチャートである。

実施形態

以下に、実施形態の蓄電池装置の一構成例について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、一実施形態の蓄電池装置の構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の蓄電池装置は、複数の電池モジュールＭＤＬと、電池管理ユニット（ＢＭＵ：Battery Management Unit）２０と、電流センサＳＳと、第１コンタクタＣＰと、第２コンタクタＣＮと、を備えている。

電池モジュールＭＤＬは、複数の電池セル（図２に示す）を含む組電池ＢＴと、電池監視ユニット（ＣＭＵ：Cell Monitoring Unit）１０と、を備えている。
組電池ＢＴは、例えば、直列又は並列に接続されたリチウムイオン電池の電池セルを複数備えている。

電池監視ユニット１０は、複数の電池セルそれぞれの電圧と、組電池ＢＴの少なくとも１か所の温度とを検出する測定回路（図２に示す）と、演算処理装置（図２に示す）と、電池管理ユニット２０との間で電波による無線通信を行うことが可能な無線送受信モジュール（図２に示す）を備え、周期的に電池管理ユニット２０へ測定値を送信することができる。
また、電池監視ユニット１０は、電池管理ユニット２０から受信した制御信号に基づいて、複数の電池セルの電圧の均等化（セルバランス）を行う。

電池監視ユニット１０は、例えばハードウエアにより構成されてもよく、ソフトウエアにより構成されてもよく、ハードウエアとソフトウエアを組み合わせて構成されてもよい。電池監視ユニット１０は、例えば、ＣＰＵやＭＰＵなどのプロセッサを少なくとも１つと、プロセッサにより実行されるプログラムが記録されたメモリと、を備え、ソフトウエアにより上記動作を実現する回路である。

本実施形態の蓄電池装置は、複数の電池モジュールＭＤＬを直列に接続することにより合計３００個の電池セルを直列に接続させて、満充電時における高電位側の主回路と低電位側の主回路との間の電圧を１０ｋＶとしている。
電流センサＳＳは、高電位側の主回路に流れる電流の値を検出し、電池管理ユニット２０へ検出値を供給する。

第１コンタクタＣＰは、複数の電池モジュールＭＤＬの最も高電位側の端子と正極端子との間を接続する主回路に介在し、複数の電池モジュールＭＤＬと正極端子との電気的接続を切替えることができる。コンタクタＣＰは、電池管理ユニット２０からの制御信号により、接点を開閉する動作を制御される。

第２コンタクタＣＮは、複数の電池モジュールＭＤＬの最も低電位側の端子と負極端子との間を接続する主回路に介在し、複数の電池モジュールＭＤＬと負極端子との電気的接続を切替えることができる。コンタクタＣＮは、電池管理ユニット２０からの制御信号により、接点を開閉する動作を制御される。

電池管理ユニット２０は、複数の電池監視ユニット１０、および、上位制御回路（図示せず）のそれぞれと通信可能である。なお、本実施形態の蓄電池装置では、電池管理ユニット２０は、複数の電池監視ユニット１０との間で電波による無線通信を行い、上位制御回路との間で有線通信を行うことが可能な通信回路を備えている。

電池管理ユニット２０は、上位制御回路から各種制御信号を受信し、受信した情報に基づいて複数の電池監視ユニット１０、第１コンタクタＣＰ、および、第２コンタクタＣＮの動作を制御することが可能である。

電池管理ユニット２０は、複数の電池監視ユニット１０それぞれから複数の電池セル（又は組電池ＢＴ）の電圧の検出値と組電池ＢＴの温度の検出値とを周期的に受信し、電流センサＳＳから複数の組電池ＢＴに流れる電流の検出値を周期的に受信する。電池管理ユニット２０は、受信した値に基づいて、組電池ＢＴ（又は電池セル）の充電状態（ＳＯＣ：state of charge）および劣化状態（ＳＯＨ：state of health)を演算することができる。組電池ＢＴのＳＯＣは、例えば、組電池ＢＴの満充電時の容量［Ａｈ］に対する、組電池ＢＴの現在の容量［Ａｈ］の割合（＝（現在の容量／満充電時の容量）×１００）である。組電池ＢＴのＳＯＨは、例えば、組電池ＢＴの満充電時の容量の初期値［Ａｈ］に対する、現在の満充電時の容量［Ａｈ］の割合（＝（満充電時の容量の初期値／現在の満充電時の容量）×１００）である。

電池管理ユニット２０は、複数の電池セルの電圧や複数の組電池ＢＴに流れる電流を監視し、複数の電池セルの電圧を均等化するよう電池監視ユニット１０を制御する。電池管理ユニット２０は、例えば、電池セルが過充電や過放電などの異常な状態とならないよう電池システムの動作を制御する。

電池管理ユニット２０は、ハードウエアにより構成されてもよく、ソフトウエアにより構成されてもよく、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせにより構成されてもよい。電池管理ユニット２０は、例えば、プロセッサを少なくとも１つと、プロセッサにより実行されるプログラムを記録したメモリと、を備えていてもよい。

図２は、図１に示す蓄電池装置の蓄電池モジュールの一構成例を概略的に示した図である。
蓄電池モジュールＭＤＬは、電圧・温度測定回路１１と、演算処理装置１２と、無線送受信モジュール１３と、を備えている。

電圧・温度測定回路１１は、組電池ＢＴの複数の電池セルＣＬそれぞれの正極端子と負極端子とに電気的に接続され、複数の電池セルＣＬの正極端子の電圧の値と、負極端子の電圧の値とを測定することができる。

また、電圧・温度測定回路１１は、図示しない温度センサを備え、複数の電池セルＣＬ近傍の少なくとも１か所の温度の値を測定することができる。
電圧・温度測定回路１１は、測定した電圧の値および温度の値を周期的に演算処理装置１２へ送信する。

電圧・温度測定回路１１は、演算処理装置１２からセルバランス制御信号を受信する。電圧・温度測定回路１１は、図示しないセルバランス回路を含む。セルバランス回路は、受信したセルバランス制御信号にしたがって、複数の電池セルＣＬの電圧を均等化するように（例えば電圧が大きい電池セルＣＬを放電させるように）動作する。

演算処理装置１２は、電圧・温度測定回路１１から受信した正極端子と負極端子との電圧を用いて、複数の電池セルＣＬそれぞれの電圧の値を演算する。演算処理装置１２は、複数の電池セルＣＬそれぞれの電圧の値と、電圧・温度測定回路１１から受信した温度の値とを、無線送受信モジュール１３へ送信する。

また、演算処理装置１２は、無線送受信モジュール１３を介して電池管理ユニット２０から受信したセルバランス制御信号を電圧・温度測定回路１１へ送信し、セルバランス回路を動作させる。

無線送受信モジュール１３は、特定方向の偏波面を含む電波を送信および受信する送受信機を備えている。無線送受信モジュール１３は、偏波ダイバーシティ方式により、電池管理ユニット２０と電波による通信を行うことができる。

図３は、図１に示す蓄電池装置の電池管理ユニットの一構成例を概略的に示した図である。
電池管理ユニット２０は、第１無線送受信モジュール２１１と、第２無線送受信モジュール２１２と、第３無線送受信モジュール２１３と、第４無線送受信モジュール２１４と、演算処理装置２２と、Ａ／Ｄ変換回路２３と、第１コンタクタ駆動回路２４Ｐと、第２コンタクタ駆動回路２４Ｍと、通信インタフェース２５と、を備えている。

Ａ／Ｄ変換回路２３は、電流センサＳＳから受信したアナログ信号の電流値（若しくは電流相当値）を、デジタル信号の電流値（若しくは電流相当値）に変換して、演算処理装置２２へ送信する。

第１コンタクタ駆動回路２４Ｐは、演算処理装置２２から受信した制御信号に従って、第１コンタクタＣＰの接点を開閉させる。
第２コンタクタ駆動回路２４Ｍは、演算処理装置２２から受信した制御信号に従って、第２コンタクタＣＮの接点を開閉させる。

通信インタフェース２５は、演算処理装置２２と図示しない上位装置との間に介在している。通信インタフェース２５は、上位装置と通信ラインにより電気的に接続され、所定の通信プロトコルにより、演算処理装置２２および上位装置との間で通信データの送受信を可能とするように構成されている。

演算処理装置２２は、第１乃至第４無線送受信モジュール２１１－２１４を介して複数の蓄電池モジュールＭＤＬから受信した電圧値および温度値（若しくは、電圧相当値および温度相当値）と、Ａ／Ｄ変換回路２３から受信した電流値（若しくは電流相当値）とを用いて、例えば、組電池ＢＴのＳＯＣ（State Of Charge）やＳＯＨ（State Of Health）を演算することができる。

演算処理装置２２は、例えば、組電池ＢＴのＳＯＣやＳＯＨを周期的に上位装置へ送信するとともに、組電池ＢＴの充電および放電それぞれの許可や停止を上位装置へ通知することができる。
また、演算処理装置２２は、上位装置から受信した通信データに基づいて、第１コンタクタ駆動回路２４Ｐと第２コンタクタ駆動回路２４Ｍとに制御信号を送信する。

本実施形態の蓄電池装置では、電池管理ユニット２０は、アンテナの向きを複数の方向として、異なる方向の偏波面による複数の電波を送受信できるように設置された複数の無線送受信モジュール２１１－２１４を備えている。電池管理ユニット２０は、特定方向の偏波面による電波を送受信する無線送受信モジュールを、その他の偏波面による電波を送受信する無線送受信モジュールよりも多く備えている。

図４は、図３に示す電池管理ユニットの第１乃至第４無線送受信モジュールの一構成例を説明するための図である。
電池管理ユニット２０は、第１乃至第４無線送受信モジュール２１１－２１４が配置された基板ＣＢを備えている。

第１無線送受信モジュール２１１は、特定方向（例えばＺ方向）の偏波面による電波を送信および受信するように設置されたアンテナＡＴ１を備え、特定方向の偏波面による電波を送信および受信する送受信機である。第１無線送受信モジュール２１１は、偏波ダイバーシティ方式により、複数の蓄電池モジュールＭＤＬの電池監視ユニット１０と電波による通信を行うことができる。

第２無線送受信モジュール２１２は、特定方向（例えばＺ方向）の偏波面による電波を送信および受信するように設置されたアンテナＡＴ２を備え、特定方向の偏波面による電波を送信および受信する送受信機である。第２無線送受信モジュール２１２は、偏波ダイバーシティ方式により、複数の蓄電池モジュールＭＤＬの電池監視ユニット１０と電波による通信を行うことができる。

第３無線送受信モジュール２１３は、特定方向（例えばＺ方向）の偏波面による電波を送信および受信するように設置されたアンテナＡＴ３を備え、特定方向の偏波面による電波を送信および受信する送受信機である。第３無線送受信モジュール２１３は、偏波ダイバーシティ方式により、複数の蓄電池モジュールＭＤＬの電池監視ユニット１０と電波による通信を行うことができる。

第４無線送受信モジュール２１４は、第１乃至第３無線送受信モジュール２１１－２１３と異なる他の特定方向（例えばＸ方向）の偏波面による電波を送信および受信するように設置されたアンテナＡＴ４を備え、上記他の特定方向の偏波面による電波を送信および受信する送受信機である。第４無線送受信モジュール２１４は、偏波ダイバーシティ方式により、複数の蓄電池モジュールＭＤＬの電池監視ユニット１０と電波による通信を行うことができる。

なお、Ｘ方向、Ｚ方向、および、Ｙ方向（第１乃至第３方向）は互いに空間上にて直交する方向である。また本実施形態では、Ｚ方向は、例えば、蓄電池装置が設置された状態において、複数の蓄電池モジュールＭＤＬそれぞれが特定の偏波面（Ｚ方向の偏波面）による電波を放射したときに、電池管理ユニット２０のアンテナにて最も受信電力［ｄＢｍ］が大きくなる（最低受信感度の受信電力となる確率が他の方向よりも小さくなる）偏波面の方向である。なお、送受信に有利な（受信電力が最も大きくなる）偏波面は、シミュレーションや実験により事前に設定することが可能である。

次に、本実施形態の蓄電池装置の電池管理ユニット２０と複数の電池モジュールＭＤＬとの間で電波による通信のシミュレーションを行った結果の例について説明する。
図５は、電波による通信のシミュレーションを行った蓄電池装置の一構成例を概略的に示す図である。
図５では、筐体として金属製のコンテナ１００を備えた蓄電池装置のシミュレーションを行ったモデルの上面図と側面図とを示している。なお、上面図におけるコンテナ１００の上板と、側面図におけるコンテナ１００の一側板とを省略している。

図５に示す蓄電池装置は、コンテナ１００と、制御装置ＣＴＲと、複数の蓄電池モジュールＭＤＬと、断路器３０と、棚５０と、を備えている。棚５０は、複数の絶縁柱４０と複数の棚板と、を備えている。

コンテナ１００は、略直方体の空間を囲む床板と、上板と、複数の側板と、を備えている。コンテナ１００は、蓄電池装置が設置される面と床板とが略平行となるように配置される。

コンテナ１００の床板と上板と側板とは、金属製の略矩形状の板である。床板と上板とは対向するように配置されている。床板は、コンテナ１００内に収納される機器を支持する支持部材である。一対の側板は、床板と上板との間において互いに対向し、他の一対の側板と直交するように配置されている。

コンテナ１００内の空間には、２つの棚５０と、２つの制御器盤ＣＴＲと、複数の蓄電池モジュールＭＤＬとが収納されている。２つの棚５０は、床板の短手方向Ｄ２に互いに間隔を置いて、コンテナ１００の床板上に配置されている。棚５０は、コンテナ１００の床板の長手方向Ｄ１において、制御器盤ＣＴＲと並んで配置されている。

棚５０の複数の棚板それぞれは略矩形状である。複数の棚板それぞれは、棚板により支持される蓄電池モジュールＭＤＬの組電池ＢＴを電気的に接続される配線などの導電部材を備えていてもよい。複数の棚板は、４つの角の近傍において絶縁柱４０により支持され、互いに所定の間隔をおいた状態で位置決めされている。

複数の蓄電池モジュールＭＤＬは、床板の長手方向Ｄ１に沿って棚板上に並んで配置されている。１つの棚５０に収納された複数の蓄電池モジュールＭＤＬは、棚板の導電部材および断路器３０を介して、組電池ＢＴが直列又は並列に接続され得る。

断路器３０は、例えば、隣接する棚板上に配置された複数の蓄電池モジュールＭＤＬ間の電気的接続を遮断可能に構成されている。例えば、メンテナンス作業を行うときや、故障や劣化のために蓄電池モジュールＭＤＬを交換する作業を行うときには、断路器３０により、蓄電池モジュールＭＤＬと主回路との電気的接続を遮断することができる。

制御器盤ＣＴＲは、制御対象である複数の蓄電池モジュールＭＤＬと通信を行う電池管理ユニット２０を備えている。電池管理ユニット２０は、例えば、方向Ｄ１に並んで配置された棚５０に収納された複数の蓄電池モジュールＭＤＬを制御対象とする。

図６は、図５に示す蓄電池装置のモデルについて、電池管理ユニットと複数の蓄電池モジュールとの間で電波による通信のシミュレーションを行った結果の一例を示す図である。

ここでは、複数の蓄電池モジュールＭＤＬからＺ方向の偏波面による電波（Ｚ方向の偏波）を放射したときに、電池管理ユニット２０における偏波面毎の受信電力および２つの偏波面を組み合わせたときの受信電力の累積確率の一例を示している。また、図６に示すグラフＬ１は、Ｚ方向の偏波面による電波とＸ方向の偏波面による電波（Ｘ方向の偏波）との電力の大きい方、又は、Ｚ方向の偏波面による電波とＹ方向の偏波面による電波（Ｙ方向の偏波）との電力の大きい方の、受信電力とその累積確率との関係の一例を示している。

電池管理ユニット２０の最低受信感度となる受信電力では、Ｚ方向の偏波の累積確率が最も低く、Ｚ方向の偏波を受信できない確率はＡであった。したがって、Ｚ方向の偏波を受信できる確率は１－Ａとなる。これは、金属製の筐体に囲まれた閉鎖空間に電波を放射すると、電波が筐体に反射され、稀に、特定の偏波だけでは通信が成立しない電池モジュールＭＤＬが発生するためであると考えられる。

これに対し、Ｚ方向の偏波とＸ方向の偏波との、電力が大きい方を受信したとき、若しくは、Ｚ方向の偏波とＹ方向の偏波との、電力が大きい方を受信したときには、電池管理ユニット２０にて電波を受信できない確率は略ゼロであった。

次に、金属製の筐体を備えた電池盤として構成された蓄電池装置のモデルについてシミュレーションを行った結果の一例について説明する。
図７は、電波による通信のシミュレーションを行った蓄電池装置の他の構成例を概略的に示す図である。図７では、異なる２つの方向から見たときの、蓄電池装置の側面図を示している。

蓄電池装置は、筐体２００と、制御ユニットＵＮＴと、複数の蓄電池モジュールＭＤＬと、を備えている。
筐体２００は、底板と、上板と、底板と上板との間に配置される４つの側板と、複数の仕切り板と、を備えている。底板と上板と側板とは、金属材料により形成されている。複数の仕切り板は、底板および上板と略平行となるように配置され、底板と上板と側板とに囲まれた空間を複数に区切るよう互いに間隔を置いて位置決めされている。

複数の蓄電池モジュールＭＤＬは、筐体２００の仕切り板により区切られた空間のそれぞれにおいて並んで収納されている。この例では、蓄電池モジュールＭＤＬは、略直方体形状の筐体を備え、例えば筐体の長手方向が奥行き方向Ｄ３となるように、幅方向Ｄ２に並んで配置されている。仕切り板により区切られた筐体２００内の空間は、高さ方向Ｄ１の幅が蓄電池モジュールＭＤＬの筐体の高さ方向Ｄ１の幅と略等しい。したがって、高さ方向Ｄ１に並ぶ蓄電池モジュールＭＤＬの間には筐体２００の仕切り板が介在している。複数の蓄電池モジュールＭＤＬの組電池ＢＴは、例えば、蓄電池モジュールＭＤＬと筐体２００の側板との間に生じる空間に配置される配線等の導電部材により、電気的に接続され得る。

制御ユニットＵＮＴは、仕切り板により区切られた空間の最も上部（高さ方向Ｄ１における上板側の端部）に配置されている。制御ユニットＵＮＴは、電池管理ユニット２０を備えている。電池管理ユニット２０は、筐体２００内に収納された複数の蓄電池モジュールＭＤＬを制御対象とする。

図８は、図７に示す蓄電池装置のモデルについて、電池管理ユニットと複数の蓄電池モジュールとの間で電波による通信のシミュレーションを行った結果の一例を示す図である。
ここでは、複数の蓄電池モジュールＭＤＬからＺ方向の偏波を放射したときに、電池管理ユニット２０における偏波面毎の受信電力および２つの偏波面を組み合わせたときの受信電力の累積確率の一例を示している。また、図８に示すグラフＬ２は、Ｚ方向の偏波とＸ方向の偏波との電力の大きい方、又は、Ｚ方向の偏波とＹ方向の偏波との電力の大きい方の、受信電力とその累積確率との関係の一例を示している。

電池管理ユニット２０の最低受信感度となる受信電力では、Ｙ方向の偏波の累積確率が最も低く、電池管理ユニット２０がＹ方向の偏波を受信できない確率はＡであった。したがって、電池管理ユニット２０がＹ方向の偏波を受信できる確率は１－Ａとなる。

これに対し、Ｚ方向の偏波とＸ方向の偏波とのうちの電力が大きい方を受信するとき、若しくは、Ｚ方向の偏波とＹ方向の偏波とのうちの電力が大きい方を受信するときには、電池管理ユニット２０が電波を受信できない確率は略ゼロであった。

上記コンテナモデルおよび盤モデルの蓄電池装置において、ＦＤＴＤ（時間領域差分：Finite-difference time-domain）法によるシミュレーションによれば、確率Ａは１×１０^－４オーダーの数値であった。したがって、主に強く受信できる偏波面（Ｚ方向の偏波面）でない偏波面（Ｘ方向の偏波面又はＹ方向の偏波面）による電波を送受信可能な無線送受信モジュールの数は、制御対象の蓄電池モジュールＭＤＬ数を１万で除した（１×１０^－４を乗じた）値の数（１より小さい場合には１つ）あればよいこととなる。

実際に蓄電池装置が設置される環境とシミュレーションの条件との差を考慮しても、主に強く受信できる偏波面（Ｚ方向の偏波面）でない偏波面（Ｘ方向の偏波面又はＹ方向の偏波面）による電波を送受信可能な無線送受信モジュールの数は、制御対象である蓄電池モジュールＭＤＬ数を１千で除した値の数（１より小さい場合には１つ）あればよいこととなる。
一方で、主に強く受信できる偏波面（Ｚ方向の偏波面）による電波を送受信可能な無線送受信モジュールは、制御対象である蓄電池モジュールＭＤＬ数のほぼ同数と接続できるだけの数が必要である。ここで、１つの無線送受信モジュールが、１つの蓄電池モジュールＭＤＬと接続可能（通信可能）である場合は、無線送受信モジュールの数と蓄電池モジュールＭＤＬの数とは同数となる。

上記のことから、例えば図１に示すように、３つの蓄電池モジュールＭＤＬが制御対象である電池管理ユニット２０は、主に強く受信できる偏波面（Ｚ方向の偏波面）による電波を送受信可能な無線送受信モジュールを３つと、主に強く受信できる偏波面（Ｚ方向の偏波面）でない偏波面（Ｘ方向の偏波面又はＹ方向の偏波面）による電波を送受信可能な無線送受信モジュールを１つと、を少なくとも備えていればよい。
このとき、電波による通信の信頼性を向上させるために、電池管理ユニット２０は、例えば、Ｘ方向の偏波を送受信可能な無線送受信モジュールと、Ｙ方向の偏波を送受信可能な無線送受信モジュールと、の両方を１つずつ備えていてもよい。電池管理ユニット２０が、主に強く受信できる偏波面でない複数方向の偏波を受信可能となり、電波による通信の信頼性をより向上させることができる。

なお、電波による送受信に有利な偏波面は、シミュレーションなどにより事前に確認することができる。したがって、空間上の３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸）全ての方向の各々について、その偏波面に全ての蓄電池モジュールとの通信が集中してもよいように無線送受信モジュールを配置する必要はなく、蓄電池装置にて信頼性の高い通信を行うために必要な無線送受信モジュールの数を減らすことができる。

次に、本実施形態の蓄電池装置において、複数の蓄電池モジュールＭＤＬと電波による通信を開始するときの、電池管理ユニットの動作の一例について説明する。
図９は、一実施形態の蓄電池装置における電池管理ユニットの動作の一例を説明するためのフローチャートである。

ここでは、電池管理ユニット２０は、複数の蓄電池モジュールＭＤＬと順次ペアリングを行う。最初に、電池管理ユニット２０の演算処理装置２２は、全ての無線送受信モジュール２１１－２１４から、未だペアリングされていない所定の蓄電池モジュールＭＤＬへのペアリング開始信号を送信させる（ステップＳＴ１）。すなわち、第１乃至第３無線送受信モジュール２１１－２１３はＺ方向の偏波を送信し、第４無線送受信モジュール２１４はＸ方向の偏波を送信する。

続いて演算処理装置２２は、全ての無線送受信モジュール２１１－２１４を、所定の電池モジュールＭＤＬからの応答信号を受信可能な状態とする（ステップＳＴ２）。

演算処理装置２２は、所定期間、所定の電池モジュールＭＤＬからの応答がなかったときには（ステップＳＴ４）、エラーであるとし、ペアリングを終了する。このとき、演算処理装置２２は、通信エラーであることを上位装置へ通知してもよい。

所定の電池モジュールＭＤＬから応答信号を受信したときには（ステップＳＴ４）、演算処理装置２２は、無線送受信モジュール２１１－２１４における応答信号受信時の受信電波強度を取得する（ステップＳＴ５）。

演算処理装置２２は、応答信号受信時の受信電波強度が最も大きい無線送受信モジュールを所定の蓄電池モジュールＭＤＬに割り当てる（ステップＳＴ６）。
ここで、演算処理装置２２は、無線送受信モジュール２１１－２１４の中から、応答信号受信時の受信電波強度が最も大きくなった偏波を受信可能なアンテナを有し、同時接続に空きのある無線送受信モジュールがあるか否か判断する（ステップＳＴ７）。

ステップＳＴ７において、条件を満たす無線送受信モジュールがあるときには、演算処理装置２２は、条件に該当する無線送受信モジュールを所定の蓄電池モジュールＭＤＬに割り当てて、ペアリングを行う。
ステップＳＴ７において、条件を満たす無線送受信モジュールがないときには、演算処理装置２２はエラーであるとし、ペアリングを終了する。このとき、演算処理装置２２は、通信エラーであることを上位装置へ通知してもよい。

演算処理装置２２は、制御対象である全ての蓄電池モジュールＭＤＬとペアリングできたか否か判断する（ステップＳＴ８）。未だペアリングしていない制御対象の蓄電池モジュールＭＤＬがあるときには、演算処理装置２２は、ステップＳＴ１へ戻りペアリングを継続する。すべての蓄電池モジュールＭＤＬとペアリングが完了しているときには、演算処理装置２２は、ペアリングを正常に終了する。

上述したシミュレーション結果によれば、主に強く受信できる偏波面と、他の偏波面を組み合わせて電池管理ユニット２０にて電波の送受信を行うことにより、電波を受信できない確率は略ゼロである。したがって、蓄電池装置が正常に動作しているときには、上記のように電池管理ユニット２０の無線送受信モジュール２１１－２１４と蓄電池モジュールＭＤＬとのペアリングを行うことにより、全ての蓄電池モジュールＭＤＬとのペアリングを行うことが可能である。

上記のように、本実施形態の蓄電池装置は無線送受信モジュールを多数備える必要がなく、電波により通信を行う蓄電池装置の構成を簡素化することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims (4)

1. 複数の電池セルを含む組電池と、前記電池セルの電圧と前記組電池の少なくとも１か所の温度とを測定する測定回路と、空間上で互いに直交する第１方向、第２方向、および第３方向のいずれかの偏波面による電波を送受信するアンテナを含む無線送受信モジュールと、前記測定回路および前記無線送受信モジュールの動作を制御する演算処理装置と、を備えた蓄電池モジュールを複数と、
   前記第１方向の偏波面による電波を送受信するアンテナを含む第１無線送受信モジュールと、前記第２方向の偏波面による電波を送受信するアンテナを含む第２無線送受信モジュールと、前記第１無線送受信モジュールと前記第２無線送受信モジュールとの動作を制御する演算処理装置と、を備えた電池管理ユニットと、を備え、
   前記第１方向の偏波面は、前記電池管理ユニットにおいてアンテナの最低受信感度の受信電力となる確率が他の方向の偏波面よりも小さく、
   前記第１無線送受信モジュールの数は、前記第２無線送受信モジュールの数よりも多い、蓄電池装置。
2. 前記電池管理ユニットは、前記蓄電池モジュールの全てと送受信可能になるだけの数の前記第１無線送受信モジュールを備えている、請求項１記載の蓄電池装置。
3. 前記電池管理ユニットは、前記第３方向の偏波面による電波を送受信するアンテナを含む第３無線送受信モジュールを備え、
   前記第１無線送受信モジュールの数は、前記第３無線送受信モジュールの数よりも多く、前記第３無線送受信モジュールの数は、前記第２無線送受信モジュールの数よりも多い、請求項１又は請求項２記載の蓄電池装置。
4. 複数の前記蓄電池モジュールと前記電池管理ユニットとが収納される金属製の筐体を備えている、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の蓄電池装置。

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