WO2018061507A1 - 蓄電モジュール、蓄電システム、電動車両および電力システム - Google Patents

蓄電モジュール、蓄電システム、電動車両および電力システム Download PDF

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WO2018061507A1
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communication unit
power storage
power
connector
storage module
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直之 菅野
浩二 梅津
小澤 淳史
文仁 駒木根
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present disclosure relates to a power storage module, a power storage system, an electric vehicle, and a power system.
  • the output becomes a high voltage of, for example, 1000 V (volts) or more.
  • a high voltage for example, 1000 V (volts) or more.
  • an object of the present disclosure is to provide a power storage module, a power storage system, an electric vehicle, and a power system corresponding to a power storage system that can output a high voltage.
  • a monitor circuit for acquiring information about the battery unit A first communication unit that converts information acquired by the monitor circuit from an electrical signal to an optical signal, an optical communication unit that transmits from the primary side to the secondary side using optical communication, and an optical signal to an electrical signal
  • a second communication unit for conversion A microcomputer that communicates via the optical communication unit and the second communication unit, A power storage module in which a first communication unit, an optical communication unit, and a second communication unit are configured as an integrated optical communication unit.
  • the present disclosure for example, A plurality of power storage modules connected in series; An integrated control unit for controlling a plurality of power storage modules, The power storage module A monitor circuit for acquiring information about the battery unit; A first communication unit that converts information acquired by the monitor circuit from an electrical signal to an optical signal, an optical communication unit that transmits from the primary side to the secondary side using optical communication, and an optical signal to an electrical signal A second communication unit for conversion; A microcomputer that communicates via the optical communication unit and the second communication unit, The power storage system includes a first communication unit, an optical communication unit, and a second communication unit configured as an integrated optical communication unit.
  • the present disclosure may be an electric vehicle including a conversion device that receives power supply from the power storage system described above and converts the power into a driving force of the vehicle, and a control device that performs information processing related to vehicle control based on information related to the power storage system. .
  • the present disclosure also includes a power information transmission / reception unit that transmits / receives a signal to / from another device via a network, and the power system performs charge / discharge control of the power storage system described above based on information received by the power information transmission / reception unit. Good.
  • a power storage module compatible with a power storage system that can output a high voltage can be provided.
  • the effects described here are not necessarily limited, and may be any effects described in the present disclosure. Further, the contents of the present disclosure are not construed as being limited by the exemplified effects.
  • FIG. 1 is a block diagram for explaining a schematic configuration example of a power storage system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating an external appearance example of the power storage module according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a connection form of the power storage modules according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a connection example in the power storage system according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a configuration example of a module controller according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a power supply path according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram for explaining in detail a configuration example of the power storage system according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a configuration example of a balance circuit in one embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a first example of an insulating unit according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a configuration when the insulation distance is minimum in the first example.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a configuration when the insulation distance is intermediate in the first example.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a configuration when the insulation distance is the maximum in the first example.
  • FIG. 13 is a diagram for describing a configuration in the case where the insulation distance is the minimum in the second example of the insulating unit according to the embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining a configuration when the insulation distance is intermediate in the second example.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a configuration when the insulation distance is the maximum in the second example.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a configuration when the insulation distance is minimum in the first example.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a configuration when the insulation distance is intermediate in the first example.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining
  • FIG. 16 is a diagram for describing a configuration in the case where the insulation distance is the minimum in the third example of the insulating portion according to the embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining a configuration when the insulation distance is intermediate in the third example.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining a configuration when the insulation distance is maximum in the third example.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining an application example.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining an application example.
  • Secondary battery a secondary battery applicable to the embodiments of the present disclosure will be described.
  • An example of the secondary battery is a lithium ion secondary battery including a positive electrode active material and a carbon material such as graphite as a negative electrode active material, and includes a positive electrode active material having an olivine structure as a positive electrode material.
  • a lithium iron phosphate compound LiFePO 4
  • a lithium iron composite phosphate compound containing different atoms LiFe x M 1-x O 4 : M is one or more types
  • x is preferably 0 ⁇ x ⁇ 1). Further, when there are two or more kinds of M 1, they are selected so that the sum of the subscripts is 1 ⁇ x.
  • M includes transition elements, IIA group elements, IIIA group elements, IIIB group elements, IVB group elements, and the like.
  • those containing at least one of cobalt (Co), nickel, manganese (Mn), iron, aluminum, vanadium (V), and titanium (Ti) are preferable.
  • the positive electrode active material is a metal oxide (for example, selected from Ni, Mn, Li, etc.) or phosphoric acid having a composition different from that of the oxide on the surface of the lithium iron phosphate compound or lithium iron composite phosphate compound.
  • the coating layer containing a compound (for example, lithium phosphate etc.) etc. may be given.
  • lithium composite oxide such as lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) may be used.
  • graphite used as a negative electrode active material There is no limitation in particular as graphite used as a negative electrode active material, The graphite material used in an industry can be used widely.
  • As the negative electrode material lithium titanate (Li 2 TiO 3 ), silicon (Si) -based material, tin (Sn) -based material, or the like may be used.
  • the method for producing the battery electrode is not particularly limited, and a wide variety of methods used in the industry can be used.
  • the electrolytic solution used in the present disclosure is not particularly limited, and a wide variety of electrolytic solutions used in the industry can be used, including liquids and gels.
  • Outline of power storage system When a large number of power storage elements such as battery cells are used to generate a large output, a plurality of power storage units (hereinafter referred to as power storage modules as appropriate) are connected in series, and a common control device (A configuration in which an integrated control unit is provided is employed. Such a configuration is referred to as a power storage system.
  • a power storage module is a unit in which a plurality of battery cells and a module controller are combined. As shown in FIG. 1, N power storage modules MOD1 to MODN are connected in series. The power storage modules MOD1 to MODN are connected to the interface bus BS via the insulating part IS.
  • each module controller is connected to the entire control device (hereinafter referred to as a control box as appropriate) ICNT, and the control box ICNT performs management for charge management, discharge management, deterioration suppression, and the like.
  • the control box ICNT is constituted by a microcomputer.
  • a serial interface is used as the bus in the power storage module and the bus BS connecting the power storage modules MOD1 to MODN and the control box ICNT.
  • an SM bus System Management Bus
  • CAN Controller Area Network
  • SPI Serial Peripheral Interface
  • I2C bus can be used.
  • the I2C bus is synchronous serial communication in which communication is performed using two signal lines of SCL (serial clock) and bidirectional SDA (serial data).
  • the module controller CNT of each power storage module MOD and the control box ICNT communicate with each other. That is, the control box ICNT receives information on the internal state of each power storage module, that is, battery information, and the charging process and the discharging process of each power storage module are managed.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a mechanical configuration of the power storage module MOD.
  • the outer case of the power storage module MOD includes a metal outer lower case 2a and an outer upper case 2b that are processed by sheet metal.
  • a material for the exterior lower case 2a and the exterior upper case 2b it is preferable to use a material having high thermal conductivity and emissivity. Excellent casing heat dissipation can be obtained, and temperature rise in the case can be suppressed.
  • the material of the exterior lower case 2a and the exterior upper case 2b is aluminum, an aluminum alloy, copper, or a copper alloy.
  • an external positive terminal 3 and an external negative terminal 4 for charging / discharging the power storage module MOD are provided on the back surface of the case.
  • a current breaker 5 is provided on the back of the power storage module MOD. By providing the current breaker 5, safety can be improved. Further, a connector 6 for communication with the control circuit arranged in the case 2 is provided. The control circuit is provided for monitoring the temperature of the battery unit and controlling charging, discharging, and the like. Further, a display element such as an LED indicating an operating state is provided on the front surface of the case.
  • the outer lower case 2a of the case has a box-like configuration, and the outer upper case 2b is provided so as to cover the opening.
  • the submodules AS1 to AS4 are stored in the storage space of the outer lower case 2a.
  • a plurality of bosses are formed on the bottom surface of the exterior lower case 2a.
  • the submodules AS1 to AS4 are assembled in advance outside the case.
  • Each sub module is a unit in which a plurality of battery blocks are integrated by an insulating case as a sub storage case.
  • a molded part such as plastic can be used.
  • the submodules AS1 to AS4 store a plurality of battery blocks in a case so that the positive terminal and the negative terminal of the internal battery block are not exposed.
  • One battery block is, for example, eight cylindrical lithium ion secondary battery cells connected in parallel.
  • the submodules AS1 and AS2 are obtained by integrating six battery blocks by an upper case and a lower case, respectively.
  • a connecting metal plate such as a bus bar is used to connect the battery blocks in series.
  • the bus bar is an elongated rod-shaped metal.
  • a plurality of holes are formed in the bus bar for connection to a connection metal plate or the like led out from the battery block.
  • battery blocks B1 to B16 each having eight battery cells connected in parallel are connected in series. Connecting 8 batteries in parallel is called 8P. Connecting 16 battery blocks in series is referred to as 16S. Therefore, the battery part BB of each power storage module shown in FIG. 3 has a configuration of 8P16S.
  • Battery blocks B1 to B16 are each connected to a module controller CNT, and charge / discharge is controlled. Charging / discharging is performed via the external positive terminal 3 and the external negative terminal 4.
  • the battery blocks B1 to B6 are included in the submodule AS1
  • the battery blocks B11 to B16 are included in the submodule AS2.
  • battery blocks B7 and B10 are included in submodule AS3, and battery blocks B8 and B9 are included in submodule AS4.
  • Information such as the voltage between the positive and negative electrodes of each battery block is supplied to the module controller CNT via the bus 10.
  • FIG. 4 shows a more specific connection configuration of the power storage system.
  • FIG. 4 shows an example in which four power storage modules MOD1 to MOD4 are connected in series. In this case, the total voltage taken out to the positive terminal 3 (VB +) and the negative terminal 4 (VB ⁇ ) is about 200V.
  • Each of the power storage modules MOD1 to MOD4 includes module controllers CNT1 to CNT4 and battery units BB1 to BB4, respectively.
  • the module controllers CNT1 to CNT4 are connected via a bus, and the communication terminal of the module controller CNT4 is connected to the control box ICNT. Information such as voltage for each module from each module controller is transmitted to the control box ICNT.
  • the control box ICNT further includes a communication terminal 11 so that communication with the outside is possible. Note that communication between the module controller CNT and the control box ICNT is performed via an insulating unit ISC and a communication unit COM which will be described later.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a module controller CNT which is an example of a monitor circuit.
  • the module controller CNT detects the voltages at both ends of the n battery blocks B1 to Bn connected in series and the voltage of each battery block.
  • a multiplexer 15 is provided for sequentially outputting the voltage across the battery blocks B1 to Bn and the voltage of each battery block.
  • the multiplexer 15 switches channels according to a predetermined control signal, for example, and selects one analog voltage data from n analog voltage data.
  • One analog voltage data selected by the multiplexer 15 is supplied to an A / D converter (indicated as ADC (Analog to Digital)) in the figure.
  • the A / D converter 16 converts the analog voltage data supplied from the multiplexer 15 into digital voltage data.
  • analog voltage data is converted into digital voltage data of 14 to 18 bits.
  • various methods such as a successive approximation method and a ⁇ (delta sigma) method can be used.
  • the digital voltage data from the A / D converter 16 is supplied to the REGCNT 17 constituted by a microcomputer or the like.
  • the REGCNT 17 performs switching control for outputting selected digital voltage data and performing balance processing (cell balance processing) for equalizing the voltage of each battery block.
  • cell balance control method a known method can be applied in addition to the so-called passive method and active method.
  • the module controller CNT monitors the voltage of each battery block, converts the detected voltage into a digital signal, and transmits it to the control box ICNT.
  • the temperature of each battery block may be detected, converted into digital data, and transmitted to the control box ICNT.
  • a current flowing through the n battery blocks may be detected, and the detected current value may be converted into digital data and transmitted to the control box ICNT. That is, the module controller CNT acquires at least one of information on the battery unit BB, information on voltage, information on current, and information on temperature.
  • the A / D converter 16 and the REGCNT 17 are low-voltage power supply units that can operate with a low-voltage power supply, for example, 5V.
  • power for the low voltage power supply unit is supplied from, for example, the battery unit BB.
  • FIG. 6 is a diagram showing a power storage system having n power storage modules MOD1 to MODn.
  • Each of the power storage modules MOD1 to MODn includes communication units COM1 to COMn, insulating units ISC1 to ISCn, the above-described module controllers CNT1 to CNTn, and battery units BB1 to BBn.
  • the n power storage modules and the control box ICNT are connected.
  • communication lines L1 and L2 and power supply line Lp1 are used.
  • Bidirectional communication is performed between the control box ICNT and the power storage modules MOD1 to MODn through the communication lines L1 and L2.
  • CAN is used as the communication method.
  • CAN is used as an in-vehicle LAN.
  • the communication unit COM and the insulating unit ISC may be included in the module controller CNT.
  • the insulating units ISC1 to ISCn have a function of insulating between the communication units COM1 to COMn and the module controllers CNT1 to CNTn. That is, the reference potentials of the power supplies of the communication units COM1 to COMn and the reference potentials of the power supplies of the module controllers CNT1 to CNTn are separated and made independent.
  • the power supply voltage of the control box ICNT and the communication units COM1 to COMn is set to 0 to + 5V.
  • the power supply voltage of the module controller CNT1 of the power storage module MOD1 is 0 to + 5V
  • the power supply voltage of the module controller CNT2 of the power storage module MOD2 is + 50V to + 55V
  • the power supply voltage of the module controller CNTn of the power storage module MODn is (+ 50 ⁇ n). V to (+ 50 ⁇ n) + 5V.
  • the power supply voltage of the module controller CNTn of the power storage module MODn is supplied from the battery unit BB, for example.
  • FIG. 7 is a block diagram for explaining a detailed configuration example of the power storage system.
  • Each power storage module MOD and the control box ICNT are connected by communication lines L1 and L2 and a power supply line Lp1.
  • each power storage module MOD and the corresponding battery unit BB are connected by a power supply line Lp2. Since the configuration of the module controller CNT has already been described, redundant description is omitted.
  • the insulating unit ISC performs, for example, SPI communication with each of the module controller CNT and the communication unit COM. Details of the insulating portion ISC will be described later.
  • the communication unit COM of each power storage module MOD is configured to include a communication unit for performing communication, an MCU (Micro Controller Unit) that is an example of a microcomputer that controls each unit of the communication unit COM, and a power supply unit.
  • MCU Micro Controller Unit
  • a power supply voltage of 3.5 V is input from the control box ICNT to the power supply unit through the power supply line Lp.
  • the control box ICNT includes, for example, a control unit (HOST) 61, a power count unit 62, a communication unit 63, an AC / DC converter 64, and a power supply unit 65.
  • HOST control unit
  • the AC / DC converter 64 is connected to an external power source such as a commercial power source.
  • the AC / DC converter 64 converts alternating current (AC) power supplied from an external power source into direct current (DC) power.
  • the DC power converted to the AC / DC converter 64 is supplied to the power supply unit 65.
  • the power supply unit 65 generates a power supply voltage of 3.5 V and supplies it to the communication unit COM.
  • the power supplied to the communication unit COM is used as, for example, an MCU power supply voltage.
  • the power generated by the power supply unit 65 is supplied to the secondary side of the insulating unit ISC via the communication unit COM, for example, and the configuration related to the secondary side of the insulating unit ISC (for example, a second communication unit described later) ) Used as a power source.
  • the power on the primary side of the module controller CNT and the insulating unit ISC is supplied from, for example, the battery unit BB.
  • the voltage of all or part of the battery unit BB is supplied to the module controller CNT via the power line Lp2 and used as a power source.
  • the power of battery unit BB may be stepped down as appropriate.
  • the power line Lp ⁇ b> 2 that is a power supply path is illustrated in a simplified manner to prevent the illustration from being complicated. That is, in the present embodiment, the power supplied to the module controller CNT and the power supplied to the communication unit COM are insulated by the insulating unit ISC.
  • the battery unit BB in the present embodiment is connected to the balance circuit 50.
  • An example of the balance circuit 50 will be described.
  • the magnetic core M is divided into 14 magnetic cores M1 to M14, and the secondary coil W0 is divided into 14 secondary coils W01 to W014.
  • a voltage of 716.8 V is applied to each of the primary side switches S01 to S014.
  • the flyback transformer is configured separately, and the primary side and secondary side switches are also connected to the respective coils, and the switching operation can be controlled independently. Therefore, it is possible to control power to be taken out from a plurality of battery block groups in parallel or to supply power to a plurality of battery block groups in parallel.
  • the amount of power can be controlled by controlling the length of the on period of the switching operation.
  • the insulating unit ISC transmits information on the battery unit BB acquired by the module controller CNT from the primary side to the secondary side using optical communication.
  • An example of the bidirectional communication method performed through the insulating unit ISC is optical communication. More specifically, the insulating unit ISC transmits information about the battery unit BB from the primary side by optical cable transmission (optical fiber transmission) using an optical cable (optical fiber) rather than optical space transmission for transmitting light in space. Transmit to the secondary side.
  • the primary side is a side that mainly functions as a transmission unit
  • the secondary side is a side that mainly functions as a reception unit.
  • information such as a command may be transmitted from the secondary side to the primary side during a predetermined operation (for example, initialization processing at the time of starting the power storage module MOD). That is, the primary side may function as a receiving unit, and the secondary side may function as a transmitting unit.
  • the insulating unit ISC has a first communication unit 71 and a first connector 72 on the primary side, and has a second communication unit 73 and a second connector 74 on the secondary side. Between the 1st connector 72 and the 2nd connector 74, it connects to the optical cable 75, for example, an optical communication part (optical transmission part) is comprised by these structures.
  • the insulation distance between the primary side and the secondary side is set larger than the set value.
  • the insulation distance between the primary side and the secondary side depends on, for example, the distance between the opposing surfaces of the first connector 72 and the second connector 74 and the shortest distance between the conductive parts on the primary side and the secondary side. It is prescribed.
  • the set value is a value set according to the output voltage of the battery unit BB.
  • the output voltage of the battery unit BB is about 700V.
  • the set value is set to 12 mm (millimeters) as a set value that can ensure the safety standard distance.
  • the first communication unit 71 has a light emitting element (not shown) and a drive circuit for driving the light emitting element.
  • As the light emitting element for example, an LED (Light Emitting Diode) is used.
  • the first communication unit 71 also includes a conversion unit that optically converts (modulates) digital data received from the module controller CNT through SPI communication. The first communication unit 71 controls the drive circuit based on the converted data to cause the light emitting element to emit light. Light emitted from the light emitting element is transmitted to the second connector 74 via the optical cable 75.
  • the second communication unit 73 converts (demodulates) a light receiving element such as a photodiode that receives light transmitted through the optical cable 75 and incident on the second connector 74, and an electric signal corresponding to SPI communication. And a conversion unit.
  • the second communication unit 73 supplies the converted electrical signal to the MCU of the communication unit COM.
  • the MCU of the communication unit COM communicates with the optical communication unit via the second communication unit 73.
  • the communication part of the communication part COM transmits the information regarding the battery part BB corresponding to the said electric signal to the control box ICNT.
  • the first communication unit 71 may function as a reception unit, and the second communication unit 73 may function as a transmission unit. Therefore, in this embodiment, the 1st communication part 71 also has a light receiving element etc., and the 2nd communication part 73 also has a light emitting element etc.
  • the primary side configuration (the first communication unit 71 and the first connector 72), the secondary side configuration (the second communication unit 73 and the second connector 74), and the optical cable 75 are integrated. It is configured as an optical communication unit.
  • the primary side configuration (first communication unit 71 and first connector 72), the secondary side configuration (second communication unit 73 and second connector 74), and the optical cable 75 are integrated on the same substrate. It has become. If each configuration is provided on a separate board, it is necessary to adjust the connection between the optical cable and the connector with high accuracy. However, with the above-described configuration, it is not necessary to individually adjust the wavelength and phase at the time of optical transmission, and the insulation distance can be easily set. Stable communication quality can be maintained.
  • the primary side configuration may be provided on a predetermined substrate, and the secondary side configuration may be provided on a substrate different from the substrate.
  • the core / cladding material of the optical cable 75 for example, quartz glass is used. At least one of the core / cladding may be made of plastic.
  • Plastic optical fiber with both core / cladding made of plastic has a larger wire diameter and superior flexibility compared to glass, and can be connected to any position even when incorporated into an electronic circuit board. Can be taken. That is, in connection with the optical connector, the optical cable 75 can be easily connected in a state where the cross-sectional form is more suitable for optical conduction. Plastic optical fibers exhibit good light guiding performance in the visible light wavelength region. For this reason, it is possible to use an inexpensive LED or PD as a light source, and to construct a low-cost optical transmission system.
  • the properties of plastic are high in breaking strength and elongation, and excellent in durability.
  • a plastic optical fiber has a large diameter and a large opening angle, it can easily transmit a large amount of light.
  • the amount of received light and the amount of received light in the optical converter can be used more than those made of glass.
  • the optical cable 75 When the optical cable 75 is made of plastic, it is preferable to cover the periphery of the optical cable 75 with a flame retardant made of a flame retardant material.
  • the flame retardant material is, for example, a mold (resin) or a tube which is a flame retardant material of V1 or higher of the standard indicating flame retardancy.
  • the optical cable 75 has, for example, a two-layer structure in which the periphery is covered with a primary covering layer that is a protective layer, and the periphery is covered with a flame retardant covering material.
  • the entire optical cable 75 is further integrated on the substrate with a flame retardant. Thereby, it can prevent that the flame retardance of the electrical storage module MOD falls.
  • Insulation corresponding to, for example, 1000 V can be realized by using an optical cable connection without reducing the flame retardance of the insulating portion and the surrounding structure.
  • a configuration corresponding to a high-voltage power system can be realized. For example, since the configuration of the insulating portion is integrated, reliability is high and stable communication can be maintained even after the power storage module has been used for a long time.
  • first example of insulation part ISC A first example of the insulating portion ISC in the above-described embodiment will be described.
  • the primary side configuration (first communication unit 71 and first connector 72) of the insulating unit ISC, the secondary side configuration (second communication unit 73 and second connector 74), and an optical cable 75 are used.
  • the module controller CNT is formed on the substrate 81, and the communication unit COM is formed on the substrate 83.
  • the insulating portion ISC three second areas (hereinafter appropriately referred to as islands) 101, 102, and 103 are formed with respect to a primary area 91 (hereinafter referred to as an island as appropriate). .
  • the second islands 101, 102, and 103 have different distances from the first island 91.
  • An island is a portion where patterns (conductors) of power, ground, and communication rights exist.
  • the second island 101 having the smallest distance to the first island 91 has the smallest insulation distance
  • the second island 102 having the middle distance to the first island 91 has the middle insulation distance.
  • the second island 103 having the maximum distance to the island 91 has the maximum insulation distance.
  • FIG. 10 shows a configuration in which the island 101 is selected when the required insulation distance is IS1.
  • a second communication unit 73 and a second connector 74 are arranged on the island 101, and an optical cable 75 is provided between the first connector 72 of the island 91 and the second connector 74 of the island 101.
  • auxiliary conductors 111a and 111b and 112a and 112b are added for communication between the second communication unit 73 and the MCU of the communication unit COM and for supplying power to the second communication unit 73.
  • auxiliary conductors 111a to 112b 0 ⁇ jumper wires or the like can be used.
  • the second communication unit 73 and the second connector 74 are arranged with respect to the island 102, and the first connector 72 of the island 91 and the second connector of the island 102 are arranged.
  • An optical cable 75 is provided between 74.
  • the auxiliary conductors 111a and 111b between the island 101 and the island 102 are deleted.
  • the auxiliary conductor 112 b is used for communication between the second communication unit 73 and the MCU of the communication unit COM and for supplying power to the second communication unit 73.
  • the insulation distance is IS1 + IS2. Since the island 101 is composed of a conductor pattern, it is not included in the insulation distance.
  • the second communication unit 73 and the second connector 74 are arranged on the island 103, and the first connector 72 of the island 91 and the second connector of the island 103 are arranged.
  • An optical cable 75 is provided between 74.
  • the auxiliary conductors 111a and 111b between the island 101 and the island 102 and the auxiliary conductors 112a and 112b between the island 102 and the island 103 are deleted.
  • the insulation distance is IS1 + IS2 + IS3. Since the island 101 and the island 102 are composed of conductor patterns, they are not included in the insulation distance.
  • the first example described above has the following effects or advantages. It can be in the best form when assembled at the factory. It is possible to change the insulation distance freely. Further, in terms of cost, since only one type of substrate pattern is required, the substrate cost can be reduced. Furthermore, on the work surface, when assembling at the factory, it is possible to change the insulation distance only by instructing the mounting / non-mounting of external parts, and if it is necessary to change the insulation distance, the external parts can be changed. It is possible to cope with only.
  • a plurality of substrates having different insulation distances are prepared in advance, the substrates are selected according to the necessary insulation distance (use voltage), and the second is placed on the island of the selected substrate.
  • a communication 73 and a second connector 74 are arranged.
  • the board 82A having the insulation distance IS11 is used, and the second communication unit 73 and the second connector 74 are arranged with respect to the island 121 of the board 82A.
  • An optical cable 75 is provided between the first connector 72 of the island 91 and the second connector 74 of the island 121.
  • the board 82B having the insulation distance IS12 is used, and the second communication unit 73 and the second connector 74 are arranged with respect to the island 122 of the board 82B.
  • An optical cable 75 is provided between the first connector 72 on the island 91 and the second connector 74 on the island 122.
  • the board 82C having the insulation distance IS13 is used, and the second communication unit 73 and the second connector 74 are arranged with respect to the island 123 of the board 82C.
  • An optical cable 75 is provided between the first connector 72 of the island 91 and the second connector 74 of the island 123.
  • the second example described above has the following effects or advantages. After shipment, the system is changed at the shipment destination, and the best mode can be selected when changing the insulation distance. It is possible to change the insulation distance freely. Further, since no external parts are required, the cost can be reduced. Further, on the work surface, when the insulation distance needs to be changed, the insulation distance can be changed only by replacing the substrate.
  • the primary side and the secondary side are separate substrates, and the distance between the substrates is set according to the required insulation distance (use voltage). .
  • the primary side substrate 131 and the secondary side substrate 132 are arranged at a distance of the insulation distance IS21.
  • the first communication unit 71 and the second connector 72 are arranged with respect to the substrate 131
  • the second communication unit 73 and the second connector 74 are arranged with respect to the substrate 132
  • an optical cable is provided between the first connector 72 and the second connector 74. 75 is provided.
  • the primary side substrate 131 and the secondary side substrate 132 are arranged at a distance of the insulation distance IS22.
  • the first communication unit 71 and the second connector 72 are arranged with respect to the substrate 131
  • the second communication unit 73 and the second connector 74 are arranged with respect to the substrate 132
  • an optical cable is provided between the first connector 72 and the second connector 74. 75 is provided.
  • the primary-side substrate 131 and the secondary-side substrate 132 are arranged at an insulation distance IS23.
  • the first communication unit 71 and the second connector 72 are arranged with respect to the substrate 131
  • the second communication unit 73 and the second connector 74 are arranged with respect to the substrate 132
  • an optical cable is provided between the first connector 72 and the second connector 74. 75 is provided.
  • the third example described above has the following effects or advantages.
  • the system is changed at the customer at the time of assembly at the factory or after shipment, and it is easy to cope even when the insulation distance is changed. It is possible to change the insulation distance freely. As long as the optical fiber cable can be reached, it can be installed at a place where it is bent 90 degrees (the degree of freedom of the installation angle increases). Further, in terms of cost, since only one type of substrate pattern is required, the substrate cost can be reduced. Furthermore, since no external parts are required, the cost can be reduced. Furthermore, on the work surface, when assembling at the factory, the insulation distance can be changed only by changing the position of the substrate on the secondary side. Furthermore, when the insulation distance needs to be changed, the insulation distance can be changed only by changing the position of the secondary substrate.
  • FIG. 19 schematically illustrates an example of a configuration of a hybrid vehicle that employs a series hybrid system to which the present disclosure is applied.
  • a series hybrid system is a car that runs on an electric power driving force conversion device using electric power generated by a generator driven by an engine or electric power once stored in a battery.
  • the hybrid vehicle 7200 includes an engine 7201, a generator 7202, a power driving force conversion device 7203, a driving wheel 7204a, a driving wheel 7204b, a wheel 7205a, a wheel 7205b, a battery 7208, a vehicle control device 7209, various sensors 7210, and a charging port 7211. Is installed.
  • the above-described power storage module or power storage system according to the embodiment of the present disclosure is applied to the battery 7208.
  • Hybrid vehicle 7200 travels using power driving force conversion device 7203 as a power source.
  • An example of the power driving force conversion device 7203 is a motor.
  • the electric power / driving force conversion device 7203 is operated by the electric power of the battery 7208, and the rotational force of the electric power / driving force conversion device 7203 is transmitted to the driving wheels 7204a and 7204b.
  • the power driving force conversion device 7203 can be applied to either an AC motor or a DC motor by using DC-AC (DC-AC) or reverse conversion (AC-DC conversion) where necessary.
  • Various sensors 7210 control the engine speed through the vehicle control device 7209 and control the opening of a throttle valve (throttle opening) (not shown).
  • Various sensors 7210 include a speed sensor, an acceleration sensor, an engine speed sensor, and the like.
  • the rotational force of the engine 7201 is transmitted to the generator 7202, and the electric power generated by the generator 7202 by the rotational force can be stored in the battery 7208.
  • the resistance force at the time of deceleration is applied as a rotational force to the power driving force conversion device 7203, and the regenerative power generated by the power driving force conversion device 7203 by this rotational force is applied to the battery 7208. Accumulated.
  • the battery 7208 is connected to an external power source of the hybrid vehicle, so that the battery 7208 can receive power from the external power source using the charging port 211 as an input port and store the received power.
  • an information processing device that performs information processing related to vehicle control based on information related to the secondary battery may be provided.
  • an information processing apparatus for example, there is an information processing apparatus that displays a remaining battery level based on information on the remaining battery level.
  • a series hybrid vehicle that runs on a motor using electric power generated by a generator driven by an engine or electric power stored once in a battery has been described as an example.
  • the present disclosure is also effective for a parallel hybrid vehicle that uses both the engine and motor outputs as the drive source, and switches between the three modes of running with the engine alone, running with the motor alone, and engine and motor running as appropriate. Applicable.
  • the present disclosure can be effectively applied to a so-called electric vehicle that travels only by a drive motor without using an engine.
  • the technology according to the present disclosure can be suitably applied to, for example, the battery 7208 among the configurations described above.
  • the power storage system according to one embodiment is applied to the battery 7208.
  • Storage system in a house as an application example An example in which the present disclosure is applied to a residential power storage system will be described with reference to FIG.
  • a power storage system 9100 for a house 9001 power is stored from a centralized power system 9002 such as a thermal power generation 9002a, a nuclear power generation 9002b, and a hydropower generation 9002c through a power network 9009, an information network 9012, a smart meter 9007, a power hub 9008, and the like. Supplied to the device 9003.
  • power is supplied to the power storage device 9003 from an independent power source such as the home power generation device 9004.
  • the electric power supplied to the power storage device 9003 is stored. Electric power used in the house 9001 is supplied using the power storage device 9003.
  • the same power storage system can be used not only for the house 9001 but also for buildings.
  • the house 9001 is provided with a power generation device 9004, a power consumption device 9005, a power storage device 9003, a control device 9010 that controls each device, a smart meter 9007, and a sensor 9011 that acquires various types of information.
  • Each device is connected by a power network 9009 and an information network 9012.
  • a solar cell, a fuel cell, or the like is used, and the generated power is supplied to the power consumption device 9005 and / or the power storage device 9003.
  • the power consuming apparatus 9005 is a refrigerator 9005a, an air conditioner 9005b, a television receiver 9005c, a bath 9005d, or the like.
  • the electric power consumption device 9005 includes an electric vehicle 9006.
  • the electric vehicle 9006 is an electric vehicle 9006a, a hybrid car 9006b, and an electric motorcycle 9006c.
  • the battery which concerns on one Embodiment of this indication mentioned above with respect to the electrical storage apparatus 9003 is applied.
  • the smart meter 9007 has a function of measuring the usage amount of commercial power and transmitting the measured usage amount to an electric power company.
  • the power network 9009 may be any one or a combination of DC power supply, AC power supply, and non-contact power supply.
  • Various sensors 9011 are, for example, human sensors, illuminance sensors, object detection sensors, power consumption sensors, vibration sensors, contact sensors, temperature sensors, infrared sensors, and the like. Information acquired by the various sensors 9011 is transmitted to the control device 9010. Based on the information from the sensor 9011, the weather condition, the condition of the person, and the like can be grasped, and the power consumption device 9005 can be automatically controlled to minimize the energy consumption. Furthermore, the control device 9010 can transmit information on the house 9001 to an external power company or the like via the Internet.
  • the power hub 9008 performs processing such as branching of power lines and DC / AC conversion.
  • a communication method of the information network 9012 connected to the control device 9010 a method using a communication interface such as UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter), Bluetooth (registered trademark), ZigBee (registered trademark).
  • a sensor network based on a wireless communication standard such as Wi-Fi.
  • the Bluetooth (registered trademark) system is applied to multimedia communication and can perform one-to-many connection communication.
  • ZigBee (registered trademark) uses a physical layer of IEEE (Institute of Electrical and Electronics Electronics) (802.15.4). IEEE 802.15.4 is the name of a short-range wireless network standard called PAN (Personal Area Network) or W (Wireless) PAN.
  • the control device 9010 is connected to an external server 9013.
  • the server 9013 may be managed by any one of the house 9001, the electric power company, and the service provider.
  • Information transmitted / received by the server 9013 is, for example, information on power consumption information, life pattern information, power charges, weather information, natural disaster information, and power transactions. These pieces of information may be transmitted / received from a power consuming device (for example, a television receiver) in the home, or may be transmitted / received from a device outside the home (for example, a mobile phone). Such information may be displayed on a device having a display function, for example, a television receiver, a mobile phone, a PDA (Personal Digital Assistant) or the like.
  • a control device 9010 that controls each unit is configured by a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like, and is stored in the power storage device 9003 in this example.
  • the control device 9010 is connected to the power storage device 9003, the home power generation device 9004, the power consumption device 9005, the various sensors 9011, the server 9013, and the information network 9012.
  • the control device 9010 functions to adjust the amount of commercial power used and the amount of power generation. have. In addition, you may provide the function etc. which carry out an electric power transaction in an electric power market.
  • electric power can be stored not only in the centralized power system 9002 such as the thermal power 9002a, the nuclear power 9002b, and the hydropower 9002c but also in the power storage device 9003 in the power generation device 9004 (solar power generation, wind power generation). it can. Therefore, even if the generated power of the home power generation apparatus 9004 fluctuates, it is possible to perform control such that the amount of power to be sent to the outside is constant or discharge is performed as necessary.
  • the power obtained by solar power generation is stored in the power storage device 9003, and midnight power with a low charge is stored in the power storage device 9003 at night, and the power stored by the power storage device 9003 is discharged during a high daytime charge. You can also use it.
  • control device 9010 is stored in the power storage device 9003.
  • control device 9010 may be stored in the smart meter 9007, or may be configured independently.
  • the power storage system 9100 may be used for a plurality of homes in an apartment house, or may be used for a plurality of detached houses.
  • the technology according to the present disclosure can be preferably applied to the power storage device 9003 among the configurations described above.
  • the power storage system according to one embodiment can be applied to the power storage device 9003.
  • the present disclosure is applicable not only to large electric vehicles and aircraft, but also to electric motorcycles, electric bicycles, electric tricycles, electric agricultural machines, electric small flying vehicles (also referred to as drones, etc.), and the like.
  • the present disclosure can also be applied to electronic devices (PCs, smartphones, mobile phones, electric tools, toys, etc.) in which secondary batteries can be used, and the present disclosure is an electronic device that receives power supply from the battery device described above. Disclosure can also be realized.
  • a common power source based on the power of the battery unit BB is provided, and power is supplied from the common power source to the secondary side of the communication unit COM and the insulating unit ISC via the control box ICNT.
  • the common power source is constituted by a storage element such as a capacitor or an electric double layer capacitor.
  • power from a common power supply may be appropriately stepped down by an insulation type DC / DC converter to generate a power supply voltage, and the power supply voltage may be supplied to the secondary side of the communication unit COM or the insulation unit ISC. .
  • the balance circuit 50 may not be provided.
  • the lithium ion battery is exemplified as an example of the secondary battery, but the present disclosure can be applied to a configuration using another secondary battery.
  • the configurations, methods, processes, shapes, materials, numerical values, and the like of the above-described embodiments can be combined with each other without departing from the gist of the present disclosure.
  • the present disclosure is not limited to an apparatus, a system, and the like, and can be realized in any form.
  • this indication can also take the following structures.
  • a monitor circuit for acquiring information about the battery unit A first communication unit that converts the information acquired by the monitor circuit from an electrical signal into an optical signal; an optical communication unit that transmits the information from a primary side to a secondary side using optical communication; A second communication unit for converting into a signal; A microcomputer that performs communication via the optical communication unit and the second communication unit;
  • the power storage module according to (2) further including an optical cable that connects the first connector and the second connector.
  • the power storage module according to (3) wherein the optical cable is made of plastic, and the optical cable is covered with a flame retardant.
  • the area on the substrate in which the first communication unit and the first connector are formed and the area on the substrate in which the second communication unit and the second connector are formed are separated according to an insulation distance required.
  • the power storage module according to (5) The power storage module according to (5).
  • a plurality of candidate areas having different insulation distances are formed in advance with respect to the area on the substrate on which the first communication unit and the first connector are formed, and the candidate areas are formed according to the required insulation distance.
  • the first communication unit and the first connector are provided on a first substrate;
  • the power storage module according to (8) wherein a distance between the first substrate and the second substrate is set according to a required insulation distance.
  • the power storage module is: A monitor circuit for acquiring information about the battery unit; A first communication unit that converts the information acquired by the monitor circuit from an electrical signal into an optical signal; an optical communication unit that transmits the information from a primary side to a secondary side using optical communication; A second communication unit for converting into a signal; A microcomputer that performs communication via the optical communication unit and the second communication unit;
  • the power storage system in which the first communication unit, the optical communication unit, and the second communication unit are configured as an integrated optical communication unit.
  • An electric vehicle comprising: a conversion device that receives supply of electric power from the power storage system according to (14) and converts the power into a driving force of the vehicle; and a control device that performs information processing related to vehicle control based on information related to the power storage system.
  • a power information transmitting / receiving unit that transmits and receives signals to and from other devices via a network; The electric power system which performs charging / discharging control of the electrical storage system as described in (14) based on the information which the said electric power information transmission / reception part received.

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Abstract

電池部に関する情報を取得するモニタ回路と、モニタ回路により取得された情報を、電気信号から光信号に変換する第1通信部と、光通信を使用して1次側から2次側に伝送する光通信部と、光信号から電気信号に変換する第2通信部と、光通信部と第2通信部を介して通信を行うマイクロコンピュータとを有し、第1通信部と光通信部と第2通信部とが一体の光通信ユニットとして構成された蓄電モジュールである。

Description

蓄電モジュール、蓄電システム、電動車両および電力システム
 本開示は、蓄電モジュール、蓄電システム、電動車両および電力システムに関する。
 従来から複数の電池セルを使用した蓄電システム(蓄電池システムとも称される)が記載されている(例えば、下記特許文献1を参照のこと)。
特許第5543014号
 蓄電システムの規模が大型化することにより、その出力が例えば、1000V(ボルト)以上の高圧となる。このような高圧な蓄電システムにおいても絶縁通信を行うことができるシステムの構築が望まれている。
 したがって、本開示は、高電圧を出力できる蓄電システムに対応した蓄電モジュール、蓄電システム、電動車両および電力システムを提供することを目的の一つとする。
 上述の課題を解決するために、本開示は、例えば、
 電池部に関する情報を取得するモニタ回路と、
 モニタ回路により取得された情報を、電気信号から光信号に変換する第1通信部と、光通信を使用して1次側から2次側に伝送する光通信部と、光信号から電気信号に変換する第2通信部と、
 光通信部と第2通信部を介して通信を行うマイクロコンピュータと
 を有し、
 第1通信部と光通信部と第2通信部とが一体の光通信ユニットとして構成された
 蓄電モジュールである。
 本開示は、例えば、
 直列に接続された複数の蓄電モジュールと、
 複数の蓄電モジュールを制御する統合制御部と
 を有し、
 蓄電モジュールは、
 電池部に関する情報を取得するモニタ回路と、
 モニタ回路により取得された情報を、電気信号から光信号に変換する第1通信部と、光通信を使用して1次側から2次側に伝送する光通信部と、光信号から電気信号に変換する第2通信部と、
 光通信部と第2通信部を介して通信を行うマイクロコンピュータと
 を有し、
 第1通信部と光通信部と第2通信部とが一体の光通信ユニットとして構成された
 蓄電システムである。
 本開示は、上述の蓄電システムから、電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、蓄電システムに関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両でもよい。
 また、本開示は、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部とを備え、電力情報送受信部が受信した情報に基づき、上述した蓄電システムの充放電制御を行う電力システムでもよい。
 本開示の少なくとも一の実施形態によれば、高電圧を出力できる蓄電システムに対応した蓄電モジュールを提供できる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。また、例示された効果により本開示の内容が限定して解釈されるものではない。
図1は、一実施形態に係る蓄電システムの概略構成例を説明するためのブロック図である。 図2は、一実施形態に係る蓄電モジュールの外観例を示す分解斜視図である。 図3は、一実施形態に係る蓄電モジュールの接続形態を説明するための図である。 図4は、一実施形態に係る蓄電システムにおける接続例を説明するための図である。 図5は、一実施形態に係るモジュールコントローラの構成例を説明するための図である。 図6は、一実施形態に係る電力の供給路を説明するための図である。 図7は、一実施形態に係る蓄電システムの構成例を詳細に説明するためのブロック図である。 図8は、一実施形態におけるバランス回路の構成例を説明するための図である。 図9は、一実施形態における絶縁部の第1の例を説明するための図である。 図10は、第1の例で絶縁距離が最小の場合の構成を説明するための図である。 図11は、第1の例で絶縁距離が中間の場合の構成を説明するための図である。 図12は、第1の例で絶縁距離が最大の場合の構成を説明するための図である。 図13は、一実施形態における絶縁部の第2の例で絶縁距離が最小の場合の構成を説明するための図である。 図14は、第2の例で絶縁距離が中間の場合の構成を説明するための図である。 図15は、第2の例で絶縁距離が最大の場合の構成を説明するための図である。 図16は、一実施形態における絶縁部の第3の例で絶縁距離が最小の場合の構成を説明するための図である。 図17は、第3の例で絶縁距離が中間の場合の構成を説明するための図である。 図18は、第3の例で絶縁距離が最大の場合の構成を説明するための図である。 図19は、応用例を説明するための図である。 図20は、応用例を説明するための図である。
 以下、本開示の実施形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
<1.一実施形態>
<2.応用例>
<3.変形例>
 以下に説明する実施形態等は本開示の好適な具体例であり、本開示の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。
「二次電池」
 始めに、本開示の実施形態等に対して適用可能な二次電池について説明する。二次電池の一例は、正極活物質と、黒鉛等の炭素材料を負極活物質として含むリチウムイオン二次電池であり、正極材料としてオリビン構造を有する正極活物質を含有するものである。
 オリビン構造を有する正極活物質としてさらに好ましくは、リチウム鉄リン酸化合物(LiFePO4)、または、異種原子を含有するリチウム鉄複合リン酸化合物(LiFex1-x4:Mは1種類以上の金属、xは0<x<1である。)が好ましい。また、M が2種以上の場合は、各々の下付数字の総和が1-xとなるように選定される。
 Mとしては、遷移元素、IIA族元素、IIIA族元素、IIIB族元素、IVB族元素等が挙げられる。特にコバルト(Co),ニッケル,マンガン(Mn),鉄,アルミニウム,バナジウム(V),およびチタン(Ti)のうちの少なくとも1種を含むものが好ましい。
 正極活物質は、リチウム鉄リン酸化合物またはリチウム鉄複合リン酸化合物の表面に、該酸化物とは異なる組成の金属酸化物(例えば、Ni、Mn、Liなどから選択されるもの)やリン酸化合物(例えば、リン酸リチウム等)等を含む被覆層が施されていてもよい。
 リチウム(Li)を吸蔵および放出することが可能な正極材料として、層状岩塩構造を有するコバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMnO2)、スピネル構造を有するマンガン酸リチウム(LiMn24)などのリチウム複合酸化物が使用されてもよい。
 負極活物質として使用される黒鉛としては、特に限定はなく、業界において用いられる黒鉛材料を広く用いることができる。負極の材料として、チタン酸リチウム(Li2TiO3)、シリコン(Si)系材料、スズ(Sn)系材料等が使用されてもよい。
 電池の電極の製造法としては、特に限定はなく、業界において用いられている方法を広く用いることができる。
 本開示に用いられる電解液としては、特に限定はなく、液状、ゲル状を含み、業界において用いられる電解液を広く用いることができる。
「蓄電システムの概要」
 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、蓄電モジュールと適宜称する)を直列に接続し、複数の蓄電モジュールに対して共通の制御装置(統合制御部)を設ける構成が採用される。かかる構成を蓄電システムと称する。
 蓄電モジュールは、複数の電池セル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。図1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。
 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、コントロールボックスと適宜称する。)ICNTと接続され、コントロールボックスICNTが充電管理、放電管理、劣化抑制等のための管理を行う。コントロールボックスICNTは、マイクロコンピュータによって構成されている。
 蓄電モジュール内のバス並びに蓄電モジュールMOD1~MODNとコントロールボックスICNTとを接続するバスBSとしては、シリアルインターフェースが使用される。シリアルインターフェースとしては、具体的にSMバス(System Management Bus)、CAN(Controller Area Network)、SPI(Serial Peripheral Interface)等が使用される。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。
 各蓄電モジュールMODのモジュールコントローラCNTとコントロールボックスICNTとが通信を行う。すなわち、各蓄電モジュールの内部状態の情報、すなわち、電池情報をコントロールボックスICNTが受け取り、各蓄電モジュールの充電処理および放電処理が管理される。コントロールボックスICNTがN個の蓄電モジュールの直列接続の出力(例えば、N×51.2V)を負荷に対して供給する。N=14の例では、出力が(14×51.2V=716.8V)となる。
「蓄電モジュール」
 図2は、蓄電モジュールMODの機械的構成を示す斜視図である。蓄電モジュールMODの外装ケースは、板金加工された金属製の外装下ケース2aおよび外装上ケース2bからなる。外装下ケース2aおよび外装上ケース2bの材料としては、高い熱伝導率および輻射率を有する材料を用いることが好ましい。優れた筐体放熱性を得ることができ、ケース内の温度上昇を抑制することができる。例えば、外装下ケース2aおよび外装上ケース2bの材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金または銅または銅合金である。ケースの背面には、蓄電モジュールMODに対して充放電のための外部正極端子3および外部負極端子4が設けられている。
 さらに、蓄電モジュールMODの背面に電流遮断器5が設けられている。電流遮断器5を設けることで、安全性を向上することができる。さらに、ケース2内に配されている制御回路との間の通信用のコネクタ部6が設けられている。制御回路は、電池ユニットの温度の監視を行い、充電、放電等を制御するために設けられている。さらに、ケースの前面には、動作状態を示すLED等の表示素子が設けられている。
 ケースの外装下ケース2aが箱状の構成を有し、その開口を覆うように、外装上ケース2bが設けられる。外装下ケース2aの収納スペース内に、サブモジュールAS1~AS4が収納される。サブモジュールAS1~AS4をビス止め等により固定するために、外装下ケース2aの底面に複数のボスが形成されている。サブモジュールAS1~AS4は、予めケースの外において組み立てられる。
 各サブモジュールは、複数の電池ブロックを副収納ケースとしての絶縁性のケースによって一体化したものである。サブモジュールのケースとしては、プラスチック等のモールド部品を使用することができる。サブモジュールAS1~AS4は、内部の電池ブロックの正極端子および負極端子が露出しないように、複数の電池ブロックをケース内に収納するものである。
 一つの電池ブロックは、例えば8本の円筒状リチウムイオン2次電池セルを並列接続したものである。サブモジュールAS1およびAS2は、それぞれ6個の電池ブロックを上ケースおよび下ケースによって一体化したものである。サブモジュールAS3およびAS4は、それぞれ2個の電池ブロックを上ケースおよび下ケースによって一体化したものである。したがって、合計(6+6+2+2=16個)の電池ブロックが使用される。これらの電池ブロックが例えば直列に接続される。
 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。
 図3に示すように、それぞれ8本の電池セルが並列に接続された電池ブロックB1~B16が直列に接続されている。8本の電池を並列接続することは8Pと称される。16個の電池ブロックを直列に接続することは16Sと称される。したがって、図3に示す各蓄電モジュールの電池部BBは、8P16Sの構成を有するものとされている。電池ブロックB1~B16は、それぞれモジュールコントローラCNTに接続され、充放電が制御される。充放電は、外部正極端子3および外部負極端子4を介してなされる。例えば電池ブロックB1~B6がサブモジュールAS1に含まれており、電池ブロックB11~B16がサブモジュールAS2に含まれている。さらに、電池ブロックB7およびB10がサブモジュールAS3に含まれ、電池ブロックB8およびB9がサブモジュールAS4に含まれる。
 各電池ブロックの正負電極間の電圧等の情報がバス10を介してモジュールコントローラCNTに対して供給される。モジュールコントローラCNTは、各電池ブロックの電圧、電流、および温度をモニタし、モニタした結果を電池情報として出力する。例えば一つの蓄電モジュールMODは、(16×3.2V=51.2V)を出力する。
 図4に、蓄電システムのより具体的な接続構成を示す。図4は、4個の蓄電モジュールMOD1~MOD4を直列に接続した例である。この場合では、正極端子3(VB+)および負極端子4(VB-)に取り出される合計の電圧が約200Vである。各蓄電モジュールMOD1~MOD4には、モジュールコントローラCNT1~CNT4と電池部BB1~BB4とがそれぞれ含まれている。
 モジュールコントローラCNT1~CNT4がバスを介して接続され、モジュールコントローラCNT4の通信端子がコントロールボックスICNTに対して接続されている。コントロールボックスICNTに対して、各モジュールコントローラからのモジュール毎の電圧等の情報が伝送される。コントロールボックスICNTは、さらに、外部との通信が可能なように通信端子11を有する。なお、モジュールコントローラCNTとコントロールボックスICNTとの間の通信は、後述する絶縁部ISCおよび通信部COMを介してなされる。
「モジュールコントローラ」
 図5は、モニタ回路の一例であるモジュールコントローラCNTの構成例を示す図である。モジュールコントローラCNTは、直列に接続されたn個の電池ブロックB1~Bnの両端の電圧と、各電池ブロックの電圧を検出するようになされる。電池ブロックB1~Bnの両端の電圧と各電池ブロックの電圧を順次出力するマルチプレクサ15が設けられている。
 マルチプレクサ15は、例えば、所定の制御信号に応じてチャネルを切り替え、n個のアナログ電圧データの中から一のアナログ電圧データを選択する。マルチプレクサ15によって選択された一のアナログ電圧データがA/Dコンバータ(図ではADC(Analog to Digital Converter)と表記する)16に供給される。
 A/Dコンバータ16は、マルチプレクサ15から供給されるアナログ電圧データをデジタル電圧データに変換する。例えばアナログ電圧データが14~18ビットのデジタル電圧データに変換される。なお、A/Dコンバータ16の方式としては、逐次比較方式やΔΣ(デルタシグマ)方式など、種々の方式を使用できる。
 A/Dコンバータ16からのデジタル電圧データがマイクロコンピュータ等により構成されるREGCNT17に供給される。REGCNT17は、選択したデジタル電圧データを出力したり、各電池ブロックの電圧を均一化するためのバランス処理(セルバランス処理)を行うためのスイッチング制御を行う。セルバランス制御の方式は、所謂、パッシブ方式、アクティブ方式と称される方式の他、公知の方式を適用できる。
 モジュールコントローラCNTは、各電池ブロックの電圧をモニタし、検出した電圧をデジタル信号に変換してコントロールボックスICNTに伝送するものである。電圧に加えて各電池ブロックの温度を検出し、温度をデジタルデータに変換し、コントロールボックスICNTに対して伝送するようにしてもよい。また、電圧に加えてn個の電池ブロックに流れる電流を検出し、検出した電流値をデジタルデータに変換し、コントロールボックスICNTに対して伝送するようにしてもよい。すなわち、モジュールコントローラCNTは、電池部BBに関する情報である、電圧に関する情報、電流に関する情報および温度に関する情報の少なくとも一つの情報を取得する。
 図5に示すモジュールコントローラCNTにおいて、A/Dコンバータ16およびREGCNT17は、低電圧例えば5Vの電源で動作することができる低電圧電源部である。本実施形態では、低電圧電源部に対する電源を例えば、電池部BBから供給するようになされる。
 図6は、n個の蓄電モジュールMOD1~MODnを有する蓄電システムを示す図である。各蓄電モジュールMOD1~MODnが通信部COM1~COMnと、絶縁部ISC1~ISCnと、上述したモジュールコントローラCNT1~CNTnと、電池部BB1~BBnとから構成されている。n個の蓄電モジュールと、コントロールボックスICNTとが接続される。接続のために、通信用ラインL1およびL2と、電源用ラインLp1とが使用される。通信用ラインL1およびL2を通じてコントロールボックスICNTと蓄電モジュールMOD1~MODnとの間で双方向通信がなされる。通信方式として、例えばCANが使用される。最近では、CANは、車載LANとして使用されている。なお、通信部COMおよび絶縁部ISCがモジュールコントローラCNTに含まれている構成でもよい。
 絶縁部ISC1~ISCnは、通信部COM1~COMnとモジュールコントローラCNT1~CNTnとの間を絶縁する機能を有する。すなわち、通信部COM1~COMnの電源の基準電位と、モジュールコントローラCNT1~CNTnの電源の基準電位とが分離され、独立したものとされる。
 一例として、コントロールボックスICNTおよび通信部COM1~COMnの電源電圧が0~+5Vとされる。蓄電モジュールMOD1のモジュールコントローラCNT1の電源電圧が0~+5Vとされ、蓄電モジュールMOD2のモジュールコントローラCNT2の電源電圧が+50V~+55Vとされ、蓄電モジュールMODnのモジュールコントローラCNTnの電源電圧が(+50×n)V~(+50×n)+5Vとされる。蓄電モジュールMODnのモジュールコントローラCNTnの電源電圧が例えば、電池部BBから供給される。
 図7は、蓄電システムの詳細な構成例を説明するためのブロック図である。各蓄電モジュールMODとコントロールボックスICNTと間が通信用ラインL1、L2と、電源用ラインLp1とにより接続される。また、各蓄電モジュールMODと対応する電池部BBとが電源用ラインLp2により接続される。モジュールコントローラCNTの構成については既に説明しているので、重複した説明を省略する。
 絶縁部ISCは、モジュールコントローラCNTおよび通信部COMのそれぞれと、例えばSPI通信を行う。なお、絶縁部ISCの詳細については後述する。
 各蓄電モジュールMODの通信部COMは、通信を行うための通信部と、通信部COMの各部を制御するマイクロコンピュータの一例であるMCU(Micro Controller Unit) と、電源部とを含んで構成されている。コントロールボックスICNTから電源部に対して、電源用ラインLpを通じて例えば3.5Vの電源電圧が入力される。
 コントロールボックスICNTは、例えば、制御部(HOST)61と、電力カウント部62と、通信部63と、AC/DCコンバータ64と、電力供給部65とを備えている。
 AC/DCコンバータ64は、商用電源等の外部電源に接続される。AC/DCコンバータ64は、外部電源から供給される交流(AC(Alternating Current))電力 を直流(DC(Direct Current))電力に変換する。AC/DCコンバータ64に変換された直流電力が電力供給部65に供給される。電力供給部65が例えば、3.5Vの電源電圧を生成して通信部COMに供給する。通信部COMに供給された電力は、例えば、MCUの電源電圧として使用される。
 また、電力供給部65により生成された電力は、例えば通信部COMを介して絶縁部ISCの2次側に供給され、絶縁部ISCの2次側に係る構成(例えば、後述する第2通信部)の電源として使用される。
 なお、モジュールコントローラCNTおよび絶縁部ISCの1次側の電力は、例えば、電池部BBから供給される。電池部BBの全てまたは一部の電圧が電力ラインLp2を介してモジュールコントローラCNTに供給され、電源として用いられる。電池部BBの電力が適宜降圧されてもよい。なお、図7では、図示が煩雑となることを防止するため電力の供給路である電力ラインLp2を簡略化して示している。すなわち、本実施形態では、モジュールコントローラCNTに供給される電力と通信部COMに供給される電力とが、絶縁部ISCにより絶縁されている。
「バランス回路」
 本実施形態における電池部BBは、バランス回路50に接続されている。バランス回路50の一例について説明する。図8に示すように、磁芯Mを14個の磁芯M1~M14に分割し、2次側コイルW0を14個の2次側コイルW01~W014に分割する。このようにすれば、14個の蓄電モジュールを分離してケース収納することができる。図8の構成では、1次側スイッチS01~S014のそれぞれに対して716.8Vの電圧が印加される。しかしながら、図8の構成は、フライバックトランスが別々に構成され、その1次側および2次側のスイッチも各コイルにそれぞれ接続されて独立にスイッチング動作を制御することが可能である。したがって、複数の電池ブロックグループから並行して電力を取り出したり、複数の電池ブロックグループに対して並行して電力を供給する制御が可能となる。しかも、スイッチング動作のオン期間の長さを制御することによって、電力量を制御することができる。
「絶縁部」
 再び図7に戻り、絶縁部ISCの構成例について説明する。絶縁部ISCは、モジュールコントローラCNTにより取得された電池部BBに関する情報を、光通信を使用して1次側から2次側に伝送する。絶縁部ISCを通じてなされる双方向通信方式としては、光通信を例示することができる。より具体的には、絶縁部ISCは、光を空間で伝送する光空間伝送ではなく、光ケーブル(光ファイバ)を使用した光ケーブル伝送(光ファイバ伝送)により、電池部BBに関する情報を1次側から2次側に伝送する。
 ここで1次側とは、主に送信ユニットとして機能する側であり、2次側とは、主に受信ユニットとして機能する側である。しかしながら、所定の動作時(例えば、蓄電モジュールMODの起動時における初期化処理)において、2次側から1次側にコマンド等の情報が伝送される場合がある。すなわち、1次側が受信ユニットとして機能し、2次側が送信ユニットとして機能する場合もある。
 絶縁部ISCは、1次側に第1通信部71と第1コネクタ72とを有し、2次側に第2通信部73と第2コネクタ74とを有している。第1コネクタ72と第2コネクタ74との間が光ケーブル75に接続されており、例えば、これらの構成により光通信部(光伝送部)が構成される。1次側と2次側との間の絶縁距離は、設定値よりも大きくされている。1次側と2次側との間の絶縁距離は、例えば、第1コネクタ72と第2コネクタ74との対向する面間の距離や、1次側と2次側の導電部の最短距離により規定される。設定値は、電池部BBの出力電圧に応じて設定される値である。本実施形態では、電池部BBの出力電圧が約700V程度である。電池部BBの出力電圧に余裕をみて1000Vとした場合には、安全規格の距離の要求を確保できる設定値として、例えば設定値が12mm(ミリメートル)に設定される。
 第1通信部71は、図示しない発光素子および当該発光素子を駆動する駆動回路を有している。発光素子としては、例えばLED(Light Emitting Diode)が用いられる。また、第1通信部71は、SPI通信によりモジュールコントローラCNTから受信したデジタルデータを光変換(変調)する変換部を有している。第1通信部71は、変換後のデータに基づいて駆動回路を制御して発光素子を発光させる。発光素子から出射された光が光ケーブル75を介して第2コネクタ74に伝送される。
 第2通信部73は、光ケーブル75を介して伝送され第2コネクタ74に入射した光を受光するフォトダイオード等の受光素子と、受光した光をSPI通信に対応した電気信号に変換(復調)する変換部とを有している。第2通信部73は、変換後の電気信号を通信部COMのMCUに供給する。このように、通信部COMのMCUは、光通信部と第2通信部73を介して通信を行う。そして、MCUの制御に応じて通信部COMの通信部が、当該電気信号に対応する電池部BBに関する情報をコントロールボックスICNTに送信する。
 なお、上述したように、本実施形態では、第1通信部71が受信ユニットとして、また、第2通信部73が送信ユニットとして機能する場合がある。したがって、本実施形態では、第1通信部71も受光素子等を有しており、第2通信部73も発光素子等を有している。
 本実施形態では、1次側の構成(第1通信部71および第1コネクタ72)と、2次側の構成(第2通信部73および第2コネクタ74)と、光ケーブル75とが、一体の光通信ユニットとして構成されている。例えば、1次側の構成(第1通信部71および第1コネクタ72)と、2次側の構成(第2通信部73および第2コネクタ74)と、光ケーブル75とが、同一基板上に一体化されている。各構成を別々の基板に設けてしまうと特に光ケーブルとコネクタとの接続を高精度で調整することが必要となる。しかしながら上述した構成により、光伝送の際の波長や位相を個別に高精度の調整を行う必要がなく、絶縁距離の設定が容易となる他、絶縁距離の変動をなくすことができ、長期的に安定した通信品質を保つことができる。また、メンテナンス時においても、各構成を一体化した基板のみを交換するだけでよいので、簡単な交換、変更を可能とすることができる。さらに、製造工程においても一定で高品質の通信基板を作製することができる。なお、1次側の構成を所定の基板上に設け、2次側の構成を当該基板と異なる基板上に設けるようにしてもよい。
 光ケーブル75のコア/クラッドの材質としては、例えば、石英ガラスが使用される。コア/クラッドの少なくとも一方がプラスチックにより構成されていてもよい。コア/クラッドが共にプラスチックでできたプラスチック光ファイバは、ガラス製に比較して線径が太く、しかも柔軟性に優れており、電子回路基板に組み込んだ際にも自由な位置への接続形態を採ることができる。つまり、光コネクタに対する接続では断面形態をより光導通に適した状態で光ケーブル75を簡単に接続することができる。プラスチック光ファイバは、可視光波長領域で良好な導光性能を示す。このため、安価なLEDやPDを光源として使用でき、低価格な光伝送システムを構築することが可能となる。また、プラスチックの特性として破断強度・伸度が高く、耐久性に優れている。また、プラスチック光ファイバは、大口径で開口角が大きいため容易に多くの光量を伝送できる。光変換器(上述した第1、第2通信部71、73)での入光量と受光量がガラス製よりも多く利用できる。
 光ケーブル75をプラスチックにより構成した場合には、光ケーブル75の周囲を難燃性材料からなる難燃剤で被覆することが好ましい。難燃性材料は、例えば、難燃性を示す規格のV1以上の難燃性材料であるモールド(樹脂)やチューブである。光ケーブル75は、例えば、その周囲が保護層である1次被覆層により被覆され、さらにその周囲が難燃性被覆材で被覆された2層構造を成す。その光ケーブル75全体が、さらに難燃材で基板上に一体化される。これにより蓄電モジュールMODの難燃性が低下してしまうことを防止することができる。
 以上説明した一実施形態により例えば、以下の効果が得られる。
 蓄電モジュール内における通信路の絶縁対策を効果的に行うことができる。
 絶縁部やその周囲の構成の難燃性を低下させることなく、光ケーブル接続を用いることにより例えば1000Vにも対応した絶縁を実現することができる。
 高電圧の電力システムに対応した構成を実現することができる。
 例えば、絶縁部の構成が一体化されていることで、蓄電モジュールが長期間使用された後においても信頼性が高く、安定した通信が維持できる。
「絶縁部ISCの第1の例」
 上述した一実施形態における絶縁部ISCの第1の例について説明する。第1の例では、絶縁部ISCの1次側の構成(第1通信部71および第1コネクタ72)と、2次側の構成(第2通信部73および第2コネクタ74)と、光ケーブル75とが、図9に示すように、同一の基板82上に一体化されている。また、モジュールコントローラCNTが基板81上に形成され、通信部COMが基板83上に形成されている。
 絶縁部ISCにおいて、1次側の第1のエリア(以下、島と適宜称する)91に対して、3個の第2のエリア(以下、島と適宜称する)101、102及び103が形成される。第2の島101、102及び103は、第1の島91に対する距離が異なるものである。島とは、電源、グランド、通信ライツのパターン(導体)が存在する部分のことである。第1の島91に対する距離が最小の第2の島101は、絶縁距離が最小であり、第1の島91に対する距離が中間の第2の島102は、絶縁距離が中間であり、第1の島91に対する距離が最大の第2の島103は、絶縁距離が最大である。
 このように、絶縁距離が異なる複数の島(2次側)を設けることによって、絶縁距離(電圧)に応じて島を選択し、選択された島に第2通信部73及び第2コネクタ74を配置する。図10は、必要絶縁距離をIS1とする場合に、島101を選択する場合の構成を示す。島101に対して第2通信部73及び第2コネクタ74が配置され、島91の第1コネクタ72と島101の第2コネクタ74間に光ケーブル75が設けられる。さらに、第2通信部73と通信部COMのMCUの間の通信と第2通信部73への電源供給のために、補助導体111a,111b及び112a,112bを追加する。補助導体111a~112bとしては、0Ωのジャンパー線などを使用できる。
 絶縁距離をより長くしたい場合には、図11に示すように、島102に対して第2通信部73及び第2コネクタ74が配置され、島91の第1コネクタ72と島102の第2コネクタ74間に光ケーブル75が設けられる。さらに、島101及び島102間の補助導体111a及び111bが削除される。第2通信部73と通信部COMのMCUの間の通信と第2通信部73への電源供給のために、補助導体112bが使用される。図11の構成では、絶縁距離がIS1+IS2となる。島101は導体パターンで構成されているため、絶縁距離には含まれない。
 絶縁距離を最大としたい場合には、図12に示すように、島103に対して第2通信部73及び第2コネクタ74が配置され、島91の第1コネクタ72と島103の第2コネクタ74間に光ケーブル75が設けられる。さらに、島101及び島102間の補助導体111a及び111b、並びに島102及び島103間の補助導体112a及び112bが削除される。図12の構成では、絶縁距離がIS1+IS2+IS3となる。島101及び島102は導体パターンで構成されているため、絶縁距離には含まれない。
 上述した第1の例は、以下のような効果又は利点を有する。
 工場で組み立て時にベストな形態とすることができる。
 絶縁距離を自由に変更することが可能となる。
 また、コストの面では、基板パターン種類が1種類でよいので、基板コストの低減が可能である。
 さらに作業面では、工場で組み立て時、外付け部品のマウント/非マウントの指示のみで、絶縁距離の変更が可能であり、また、絶縁距離の変更が必要になった場合、外付け部品の変更のみで対応することが可能である。
「絶縁部ISCの第2の例」
 絶縁部ISCの第2の例は、予め絶縁距離が異なる複数の基板をあらかじめ準備しておき、必要な絶縁距離(使用電圧)に応じて基板を選択し、選択された基板の島に第2通信73と第2コネクタ74を配置するようにしたものである。
 必要な絶縁距離が最小の場合には、図13に示すように、絶縁距離IS11の基板82Aが使用され、基板82Aの島121に対して第2通信部73及び第2コネクタ74が配置され、島91の第1コネクタ72と島121の第2コネクタ74間に光ケーブル75が設けられる。
 必要な絶縁距離が中間の場合には、図14に示すように、絶縁距離IS12の基板82Bが使用され、基板82Bの島122に対して第2通信部73及び第2コネクタ74が配置され、島91の第1コネクタ72と島122の第2コネクタ74間に光ケーブル75が設けられる。
 必要な絶縁距離が最大の場合には、図15に示すように、絶縁距離IS13の基板82Cが使用され、基板82Cの島123に対して第2通信部73及び第2コネクタ74が配置され、島91の第1コネクタ72と島123の第2コネクタ74間に光ケーブル75が設けられる。
 上述した第2の例は、以下のような効果又は利点を有する。
 出荷後、出荷した先でシステムが変更になり、絶縁距離を変更する場合にベストな形態を選択することができる。
 絶縁距離を自由に変更することが可能となる。
 また、外付け部品が不要なため、コスト低減が可能である。
 さらに作業面では、絶縁距離の変更が必要になった場合、基板の取り換えのみで、絶縁距離の変更が可能である。
「絶縁部ISCの第3の例」
 絶縁部ISCの第3の例は、1次側と2次側を別の基板とし、必要な絶縁距離(使用電圧)に応じて基板間の距離を設定して配置するようにしたものである。
 必要な絶縁距離が最小の場合には、図16に示すように、1次側の基板131と2次側の基板132を絶縁距離IS21の距離で配置する。基板131に対して第1通信部71及び第2コネクタ72が配置され、基板132に対して第2通信部73及び第2コネクタ74が配置され、第1コネクタ72と第2コネクタ74間に光ケーブル75が設けられる。
 必要な絶縁距離が中間の場合には、図17に示すように、1次側の基板131と2次側の基板132を絶縁距離IS22の距離で配置する。基板131に対して第1通信部71及び第2コネクタ72が配置され、基板132に対して第2通信部73及び第2コネクタ74が配置され、第1コネクタ72と第2コネクタ74間に光ケーブル75が設けられる。
 必要な絶縁距離が最大の場合には、図18に示すように、1次側の基板131と2次側の基板132を絶縁距離IS23の距離で配置する。基板131に対して第1通信部71及び第2コネクタ72が配置され、基板132に対して第2通信部73及び第2コネクタ74が配置され、第1コネクタ72と第2コネクタ74間に光ケーブル75が設けられる。
 上述した第3の例は、以下のような効果又は利点を有する。
 工場で組み立て時、あるいは出荷後に、客先でシステムが変更になり、絶縁距離を変更する場合でも対応しやすい形態である。
 絶縁距離を自由に変更することが可能となる。
 光ファイバーケーブルが届く範囲内であれば、90度曲がったような場所にでも設置可能である(設置する角度の自由度が増加する)。
 また、コストの面では、基板パターン種類が1種類でよいので、基板コストの低減が可能である。
 さらに、外付け部品が不要のため、コスト低減可能である。
 さらに作業面では、工場で組み立て時、2次側の基板の位置の変更のみで、絶縁距離の変更が可能である。
 さらに、絶縁距離の変更が必要になった場合、2次側の基板の位置の変更のみで、絶縁距離の変更が可能である。
<2.応用例>
 次に、本開示の応用例について説明するが、本開示の応用例は下記の例に限定されるものではない。
「応用例としての車両における蓄電システム」
 本開示を車両用の蓄電システムに適用した例について、図19を参照して説明する。図19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。
 このハイブリッド車両7200には、エンジン7201、発電機7202、電力駆動力変換装置7203、駆動輪7204a、駆動輪7204b、車輪7205a、車輪7205b、バッテリー7208、車両制御装置7209、各種センサ7210、充電口7211が搭載されている。バッテリー7208に対して、上述した本開示の一実施形態に係る蓄電モジュールまたは蓄電システムが適用される。
 ハイブリッド車両7200は、電力駆動力変換装置7203を動力源として走行する。電力駆動力変換装置7203の一例は、モーターである。バッテリー7208の電力によって電力駆動力変換装置7203が作動し、この電力駆動力変換装置7203の回転力が駆動輪7204a、7204bに伝達される。なお、必要な個所に直流-交流(DC-AC)あるいは逆変換(AC-DC変換)を用いることによって、電力駆動力変換装置7203が交流モーターでも直流モーターでも適用可能である。各種センサ7210は、車両制御装置7209を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度(スロットル開度)を制御したりする。各種センサ7210には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。
 エンジン7201の回転力は発電機7202に伝えられ、その回転力によって発電機7202により生成された電力をバッテリー7208に蓄積することが可能である。
 図示しない制動機構によりハイブリッド車両が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置7203に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置7203により生成された回生電力がバッテリー7208に蓄積される。
 バッテリー7208は、ハイブリッド車両の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口211を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
 図示しないが、二次電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていても良い。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置などがある。
 なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或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、モーターで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモーターの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モーターのみで走行、エンジンとモーター走行という3つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本開示は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本開示は有効に適用可能である。
 以上、本開示に係る技術が適用され得るハイブリッド車両7200の一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、バッテリー7208に好適に適用され得る。具体的には、一実施形態に係る蓄電システムをバッテリー7208に適用する。
 「応用例としての住宅における蓄電システム」
 本開示を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図20を参照して説明する。例えば住宅9001用の蓄電システム9100においては、火力発電9002a、原子力発電9002b、水力発電9002c等の集中型電力系統9002から電力網9009、情報網9012、スマートメータ9007、パワーハブ9008等を介し、電力が蓄電装置9003に供給される。これと共に、家庭内発電装置9004等の独立電源から電力が蓄電装置9003に供給される。蓄電装置9003に供給された電力が蓄電される。蓄電装置9003を使用して、住宅9001で使用する電力が給電される。住宅9001に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
 住宅9001には、発電装置9004、電力消費装置9005、蓄電装置9003、各装置を制御する制御装置9010、スマートメータ9007、各種情報を取得するセンサ9011が設けられている。各装置は、電力網9009および情報網9012によって接続されている。発電装置9004として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置9005および/または蓄電装置9003に供給される。電力消費装置9005は、冷蔵庫9005a、空調装置9005b、テレビジョン受信機9005c、風呂9005d等である。さらに、電力消費装置9005には、電動車両9006が含まれる。電動車両9006は、電気自動車9006a、ハイブリッドカー9006b、電気バイク9006cである。
 蓄電装置9003に対して、上述した本開示の一実施形態に係る電池が適用される。スマートメータ9007は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網9009は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせても良い。
 各種のセンサ9011は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサ等である。各種センサ9011により取得された情報は、制御装置9010に送信される。センサ9011からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置9005を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置9010は、住宅9001に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。
 パワーハブ9008によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置9010と接続される情報網9012の通信方式としては、UART(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter:非同期シリアル通信用送受信回路)等の通信インタ ーフェースを使う方法、Bluetooth(登録商標)、ZigBee(登録商標)、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(登録商標)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。
 制御装置9010は、外部のサーバ9013と接続されている。このサーバ9013は、住宅9001、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていても良い。サーバ9013が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置(たとえばテレビジョン受信機)から送受信しても良いが、家庭外の装置(たとえば、携帯電話機等)から送受信しても良い。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistants)等に、表示されても良い。
 各部を制御する制御装置9010は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等で構成され、この例では、蓄電 装置9003に格納されている。制御装置9010は、蓄電装置9003、家庭内発電装置9004、電力消費装置9005、各種センサ9011、サーバ9013と情報網9012により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていても良い。
 以上のように、電力が火力9002a、原子力9002b、水力9002c等の集中型電力系統9002のみならず、家庭内発電装置9004(太陽光発電、風力発電)の発電電力を蓄電装置9003に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置9004の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置9003に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置9003に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置9003によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
 なお、この例では、制御装置9010が蓄電装置9003内に格納される例を説明したが、スマートメータ9007内に格納されても良いし、単独で構成されていても良い。さらに、蓄電システム9100は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
 以上、本開示に係る技術が適用され得る蓄電システム9100の一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、蓄電装置9003に好適に適用され得る。具体的には、一実施形態に係る蓄電システムを蓄電装置9003に適用することができる。
「その他の応用例」
 本開示は、大型の電動車両や航空機に限らず、電動バイク、電動自転車、電動三輪車、電動農耕機、電動小型飛行体(ドローン等とも称される)等にも応用可能である。また、本開示は、二次電池が使用され得る電子機器(PC、スマートフォン、携帯電話、電動工具、おもちゃ等)にも応用可能であり、上述した電池装置から電力の供給を受ける電子機器として本開示を実現することも可能である。
<3.変形例>
 以上、本開示の実施形態について具体的に説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
 上述した実施形態において、電池部BBの電力に基づく共通電源を設け、当該共通電源からコントロールボックスICNTを介して、通信部COMや絶縁部ISCの2次側に電力が供給されるようにしてもよい。共通電源は、コンデンサ、電気二重層キャパシタ等の蓄電素子により構成される。例えば、共通電源からの電力を絶縁型のDC/DCコンバータで適宜降圧して電源電圧を生成し、当該電源電圧が通信部COMや絶縁部ISCの2次側に供給されるようにしてもよい。
 上述した実施形態では、電池部BBがバランス回路50に接続された構成について説明したが、バランス回路50はなくてもよい。
 上述した実施形態では、二次電池の一例としてリチウムイオン電池を挙げたが、他の二次電池を使用した構成に対しても本開示を適用することができる。
 例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
 また、上述の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本開示の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。また、本開示は、装置、システム等に限らず、任意の形態により実現することができる。
 なお、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
(1)
 電池部に関する情報を取得するモニタ回路と、
 前記モニタ回路により取得された前記情報を、電気信号から光信号に変換する第1通信部と、光通信を使用して1次側から2次側に伝送する光通信部と、光信号から電気信号に変換する第2通信部と、
 前記光通信部と前記第2通信部を介して通信を行うマイクロコンピュータと
 を有し、
 前記第1通信部と前記光通信部と前記第2通信部とが一体の光通信ユニットとして構成された
 蓄電モジュール。
(2)
 前記光通信ユニットは、1次側に前記第1通信部と第1コネクタとを有し、2次側に前記第2通信部と第2コネクタとを有する
 (1)に記載の蓄電モジュール。
(3)
 前記第1コネクタと前記第2コネクタとを接続する光ケーブルを有する
 (2)に記載の蓄電モジュール。
(4)
 前記光ケーブルは、プラスチックから構成されており、該光ケーブルに難燃材が被覆されている
 (3)に記載の蓄電モジュール。
(5)
 前記第1通信部、第1コネクタ、第2通信部および第2コネクタが同一基板上に設けられている
 (2)乃至(4)に記載の蓄電モジュール。
(6)
 前記第1通信部及び第1コネクタが形成されている前記基板上のエリアと、前記第2通信部および第2コネクタが形成されている前記基板上のエリアが必要とする絶縁距離に応じて離れているようにした
 (5)に記載の蓄電モジュール。
(7)
 前記第1通信部及び第1コネクタが形成されている前記基板上のエリアに対して、互いに異なる絶縁距離を有する複数の候補エリアを予め形成し、必要とする絶縁距離に応じて前記候補エリアのうちの一つを選択し、選択された候補エリアに前記第2通信部および第2コネクタが形成された
 (6)に記載の蓄電モジュール。
(8)
 前記第1通信部および前記第1コネクタが第1の基板に設けられ、
 前記第2通信部および前記第2コネクタが前記第1基板と異なる第2基板に設けられている
 (2)乃至(4)に記載の蓄電モジュール。
(9)
 必要とする絶縁距離に応じて前記第1基板及び前記第2基板間の距離が設定された
 (8)に記載の蓄電モジュール。
(10)
 前記モニタ回路に供給される電力と前記マイクロコンピュータに供給される電力とが絶縁されている
 (1)乃至(9)に記載の蓄電モジュール。
(11)
 前記1次側と前記2次側との絶縁距離は、前記電池部の出力電圧に応じて設定される値である
 (1)乃至(10)に記載の蓄電モジュール。
(12)
 前記電池部を有する
 (1)乃至(11)に記載の蓄電モジュール。
(13)
 前記電池部が複数のリチウムイオン電池セルにより構成されている
 (12)に記載の蓄電モジュール。
(14)
 直列に接続された複数の蓄電モジュールと、
 前記複数の蓄電モジュールを制御する統合制御部と
 を有し、
 前記蓄電モジュールは、
 電池部に関する情報を取得するモニタ回路と、
 前記モニタ回路により取得された前記情報を、電気信号から光信号に変換する第1通信部と、光通信を使用して1次側から2次側に伝送する光通信部と、光信号から電気信号に変換する第2通信部と、
 前記光通信部と前記第2通信部を介して通信を行うマイクロコンピュータと
 を有し、
 前記第1通信部と前記光通信部と前記第2通信部とが一体の光通信ユニットとして構成された
 蓄電システム。
(15)
 (14)に記載の蓄電システムから、電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、前記蓄電システムに関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両。
(16)
 他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部とを備え、
 前記電力情報送受信部が受信した情報に基づき、(14)に記載の蓄電システムの充放電制御を行う電力システム。
71・・・第1通信部
72・・・第1コネクタ
73・・・第2通信部
74・・・第2コネクタ
75・・・光ケーブル
BB・・・電池部
CNT・・・モジュールコントローラ
ICNT・・・コントロールボックス
ISC・・・絶縁部
MOD・・・蓄電モジュール

Claims (16)

  1.  電池部に関する情報を取得するモニタ回路と、
     前記モニタ回路により取得された前記情報を、電気信号から光信号に変換する第1通信部と、光通信を使用して1次側から2次側に伝送する光通信部と、光信号から電気信号に変換する第2通信部と、
     前記光通信部と前記第2通信部を介して通信を行うマイクロコンピュータと
     を有し、
     前記第1通信部と前記光通信部と前記第2通信部とが一体の光通信ユニットとして構成された
     蓄電モジュール。
  2.  前記光通信ユニットは、1次側に前記第1通信部と第1コネクタとを有し、2次側に前記第2通信部と第2コネクタとを有する
     請求項1に記載の蓄電モジュール。
  3.  前記第1コネクタと前記第2コネクタとを接続する光ケーブルを有する
     請求項2に記載の蓄電モジュール。
  4.  前記光ケーブルは、プラスチックから構成されており、該光ケーブルに難燃材が被覆されている
     請求項3に記載の蓄電モジュール。
  5.  前記第1通信部、第1コネクタ、第2通信部および第2コネクタが同一基板上に設けられている
     請求項2に記載の蓄電モジュール。
  6.  前記第1通信部及び第1コネクタが形成されている前記基板上のエリアと、前記第2通信部および第2コネクタが形成されている前記基板上のエリアが必要とする絶縁距離に応じて離れているようにした
     請求項5に記載の蓄電モジュール。
  7.  前記第1通信部及び第1コネクタが形成されている前記基板上のエリアに対して、互いに異なる絶縁距離を有する複数の候補エリアを予め形成し、必要とする絶縁距離に応じて前記候補エリアのうちの一つを選択し、選択された候補エリアに前記第2通信部および第2コネクタが形成された
     請求項5に記載の蓄電モジュール。
  8.  前記第1通信部および前記第1コネクタが第1基板に設けられ、
     前記第2通信部および前記第2コネクタが前記第1基板と異なる第2基板に設けられている
     請求項2に記載の蓄電モジュール。
  9.  必要とする絶縁距離に応じて前記第1基板及び前記第2基板間の距離が設定された
     請求項8に記載の蓄電モジュール。
  10.  前記モニタ回路に供給される電力と前記マイクロコンピュータに供給される電力とが絶縁されている
     請求項1に記載の蓄電モジュール。
  11.  前記1次側と前記2次側との絶縁距離は、前記電池部の出力電圧に応じて設定される値である
     請求項1に記載の蓄電モジュール。
  12.  前記電池部を有する
     請求項1に記載の蓄電モジュール。
  13.  前記電池部が複数のリチウムイオン電池セルにより構成されている
     請求項12に記載の蓄電モジュール。
  14.  直列に接続された複数の蓄電モジュールと、
     前記複数の蓄電モジュールを制御する統合制御部と
     を有し、
     前記蓄電モジュールは、
     電池部に関する情報を取得するモニタ回路と、
     前記モニタ回路により取得された前記情報を、電気信号から光信号に変換する第1通信部と、光通信を使用して1次側から2次側に伝送する光通信部と、光信号から電気信号に変換する第2通信部と、
     前記光通信部と前記第2通信部を介して通信を行うマイクロコンピュータと
     を有し、
     前記第1通信部と前記光通信部と前記第2通信部とが一体の光通信ユニットとして構成された
     蓄電システム。
  15.  請求項14に記載の蓄電システムから、電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、前記蓄電システムに関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両。
  16.  他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部とを備え、
     前記電力情報送受信部が受信した情報に基づき、請求項14に記載の蓄電システムの充放電制御を行う電力システム。
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