WO2021053721A1 - 蓄電池装置 - Google Patents
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Abstract
実施形態による蓄電池装置は、電波による通信を行う信頼性の高い蓄電池装置を提供するものであって、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電池監視ユニットと、を備えた電池モジュールを複数と、複数の前記電池監視ユニットと電波による通信を行い、前記電池セルの電圧の測定値と前記組電池の温度の測定値とを周期的に受信する電池管理ユニットと、を備え、前記電池管理ユニットは、複数の前記電池監視ユニットとの通信が妨害されていると判断したときに、前記電池監視ユニットとの通信周期を長くするとともに、少なくとも前記通信周期に対応する、前記組電池の充電可能電流の値および放電可能電流の値を設定し、設定した値を上位装置へ通知する。
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、蓄電池モジュールと管理装置との間の通信を電波により無線化する検討がされている。
一方で、電波による無線通信は、妨害により障害が発生する可能性があるため、従来、例えば複数の伝送手段を設ける等の対策により通信の信頼性を担保することが提案されている。
しかしながら、電波通信を行う際には妨害による障害発生の可能性を完全に排除することはできないため、妨害を受けた場合であっても蓄電池装置を動作させ、蓄電池装置の可用性を高める対策が望まれていた。
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、電波による通信を行う信頼性の高い蓄電池装置を提供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電池監視ユニットと、を備えた電池モジュールを複数と、複数の前記電池監視ユニットと電波による通信を行い、前記電池セルの電圧の測定値と前記組電池の温度の測定値とを周期的に受信する電池管理ユニットと、を備え、前記電池管理ユニットは、複数の前記電池監視ユニットとの通信が妨害されていると判断したときに、前記電池監視ユニットとの通信周期を長くするとともに、少なくとも前記通信周期に対応する、前記組電池の充電可能電流の値および放電可能電流の値を設定し、設定した値を上位装置へ通知する。
以下に、第1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、電磁接触器CP、CMと、を備えている。
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、電磁接触器CP、CMと、を備えている。
電池モジュールMDLは、複数の電池セル(図示せず)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。
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回路(図示せず)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。
電磁接触器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。電磁接触器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。
電磁接触器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。電磁接触器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。
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、および、電磁接触器CN、CP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。
次に、本実施形態の蓄電池装置の動作の一例について説明する。
図2は、一実施形態の蓄電池装置の動作の一例を説明するための図である。
電池管理ユニット20は、上位装置から運転許可通知若しくは停止通知を受信すると(ステップSA1)、複数の電池監視ユニット10に対して測定値のデータの出力指令とセルバランス指令とを送信する(ステップSA2)。
図2は、一実施形態の蓄電池装置の動作の一例を説明するための図である。
電池管理ユニット20は、上位装置から運転許可通知若しくは停止通知を受信すると(ステップSA1)、複数の電池監視ユニット10に対して測定値のデータの出力指令とセルバランス指令とを送信する(ステップSA2)。
なお、電池管理ユニット20は、複数の電池監視ユニット10へデータの出力指令とセルバランス指令とを送信してもよい、タイミングをずらして複数の電池監視ユニット10へ、順次、指令を送信してもよい。
電池監視ユニット10は、電池管理ユニット20からデータの出力指令とセルバランス指令とを受信すると、複数の電池セルの電圧と、組電池BTの少なくとも1か所の温度と、を測定し(ステップSA3)、測定値を電池管理ユニット20へ送信する(ステップSA4)。
電池管理ユニット20と電池監視ユニット10とは、上記ステップSA2乃至ステップSA4を繰り返し行う。すなわち、電池管理ユニット20は、電池監視ユニット10から電圧の測定値と温度の測定値とを受信すると、受信した電圧値に基づいて、セルバランス指令を更新し、データの出力指令とセルバランス指令とを複数の電池監視ユニット10へ送信する(ステップSA2)。なお、本実施形態では、電池管理ユニット20がステップSA2を行ってから次にステップSA2を行うまでの期間を、電池管理ユニット20と電池監視ユニット10との通信周期とする。
続いて、電池監視ユニット10は、電池管理ユニット20から受信したセルバランス指令に従って複数の電池セルの電圧の均等化を行うように、セルバランス回路(図示せず)の状態を更新する(ステップSA5)。例えば、電池監視ユニット10は、電池管理ユニット20から受信したセルバランス指令に従って、他の電池セルとの電圧差が大きい電池セルを放電させるようにセルバランス回路(図示せず)のスイッチング素子を切り替える。
電池管理ユニット20は、複数の電池監視ユニット10から電圧の測定値と温度の測定値を受信した後に、電流センサSSから高電位側の主回路に流れる電流の検出値を受信する(ステップSA6)。
なお、図2に示す例では、電池管理ユニット20は、電池監視ユニット10から電圧および温度の測定値を受信した後に、電流センサSSから電流の測定値を受信しているが、上記動作の順序は逆であってもよく、電池監視ユニット10から電圧および温度の測定値を受信する動作と、電流センサSSから電流の測定値を受信する動作とを並列に行っても構わない。
続いて、電池管理ユニット20は、電池監視ユニット10から受信した電圧および温度の値、および、電流センサSSから受信した値に基づいて、電池監視ユニット10との間の通信周期と、組電池BTの許容電流(充電可能電流および放電可能電流)とを設定するための演算を行う(ステップSA7)。
本実施形態では、電池管理ユニット20は、複数の電池監視ユニット10との通信に際し、妨害による障害が発生しているか否か判断し、妨害を受けているときに電池監視ユニット10との通信周期を長くする。電池管理ユニット20は、例えば、通信の失敗による再送信が所定期間において所定回数以上に達したときに、電池監視ユニット10との間の通信周期を長くする。
このとき、電池管理ユニット20は、通信周期と、組電池BTのSOC、SOHと、組電池BTの温度とに応じて、充電可能電流および放電可能電流の値を設定して、組電池BTへ充電および放電を行う装置(例えば上位装置)に対して設定値を通知する。また、電池管理ユニット20は、組電池BTへの充電および放電を許可するか否かについても判断し、充電可能電流および放電可能電流の値とともに、充放電を許可するか否かを通知する(ステップSA8)。
図3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の上記ステップ8Aの動作の一例について説明する。
電池管理ユニット20は、所定期間内において、複数の電池監視ユニット10との間で通信を試みた結果、再送信を行った回数をカウントし(ステップSB1)、カウント数が所定の閾値を超えたか否か判断する(ステップSB2)。
電池管理ユニット20は、カウント数が所定の閾値以下であるときには、電池監視ユニット10との通信周期を短くする。すなわち、電池管理ユニット20は、所定期間における通信回数が増えるように、標準値と下限値との間の範囲において通信周期を一段階短くする。電池管理ユニット20は、下限値以上、上限値以下の範囲で通信周期を段階的に変更することができる。なお、電池管理ユニット20が通信周期を段階的に長く若しくは短くするときの一段階の時間幅は、組電池BTのSOCや温度などに応じて調整されてもよい。このとき、電池監視ユニット10との通信周期が所定の標準値に設定されている場合には、電池管理ユニット20は、通信周期を変更しない。(ステップSB4)。
ステップSB2にてカウント数が所定の閾値を超えていると判断したときには、電池管理ユニット20は、電池監視ユニット10との通信周期を長くする。すなわち、電池管理ユニット20は、所定期間における通信回数が減るように、標準値と上限値との間の範囲において通信周期を一段階長くする(ステップSB3)。
電池管理ユニット20は、ステップSB3およびステップSB4の後、電池監視ユニット10との通信周期を用いて、組電池BTの充電可能電流の値および放電可能電流の値を設定する(ステップSB5)。
本実施形態の蓄電池装置では、通常時(通信の障害が発生していないとき)における通信周期(標準値)を例えば0.1秒とし、通信周期の上限値を例えば1秒としている。電池管理ユニット20は、現在設定されている通信周期が0.1秒であるときに、ステップSB2にてカウント数が所定の閾値を超えていると判断した場合には、通信周期を0.1秒から例えば0.5秒として通信周期を長くする。
なお、電池管理ユニット20は、現在設定されている通信周期が1秒であるときに、ステップSB2にてカウント数が所定の閾値を超えていると判断した場合には、通信周期を長くすることなく、充電および放電を禁止させるように上位装置へ通知してもよい。
図4A-図4Dは、電池監視ユニットと電池管理ユニットとの通信周期と、組電池のSOCおよびSOHと、組電池の温度とに対応する、充電可能電流および放電可能電流の値の一例を示す図である。ここでは、組電池BTのSOHが所定の閾値以上である(劣化の度合いが小さい)ときの、組電池BTの充電可能電流および放電可能電流の値の一例を示している。
図4Aは、組電池BTのSOHが所定の閾値以上であって、組電池BTの温度が25℃であるときの、通信周期と組電池BTのSOCとに対応する充電可能電流の値を示している。
図4Bは、組電池BTのSOHが所定の閾値以上であって、組電池BTの温度が25℃であるときの、通信周期と組電池BTのSOCとに対応する放電可能電流の値を示している。
図4Bは、組電池BTのSOHが所定の閾値以上であって、組電池BTの温度が25℃であるときの、通信周期と組電池BTのSOCとに対応する放電可能電流の値を示している。
図4Cは、組電池BTのSOHが所定の閾値以上であって、組電池BTの温度が-30℃であるときの、通信周期と組電池BTのSOCとに対応する充電可能電流の値を示している。
図4Dは、組電池BTのSOHが所定の閾値以上であって、組電池BTの温度が-30℃であるときの、通信周期と組電池BTのSOCとに対応する放電可能電流の値を示している。
図4Dは、組電池BTのSOHが所定の閾値以上であって、組電池BTの温度が-30℃であるときの、通信周期と組電池BTのSOCとに対応する放電可能電流の値を示している。
電池管理ユニット20は、例えば、図4A-図4Dに示す、組電池BTのSOCおよびSOHと、組電池BTの温度と、通信周期とに対応する、充電可能電流の値と放電可能電流との値を格納した複数のテーブルを備えていてもよい。このとき、電池管理ユニット20は、組電池BTのSOHと温度とから対応するテーブルを選択し、通信周期と組電池BTのSOCに対応する充電可能電流の値および放電可能電流の値を求めることができる。電池管理ユニット20は、組電池BTの温度の連続する値に対するテーブルを備える必要はなく、組電池BTの温度に最も近い値に対するテーブルを用いて、得られた値の誤差を修正して、充電可能電流の値および放電可能電流の値を求めてもよい。
電池管理ユニット20は、例えば、複数の電池監視ユニット10から受信した電圧および温度の測定値と、電流センサSSから受信した電流の値に基づいて、複数の組電池BTのSOHを演算することができる。複数の組電池BTのSOHにばらつきがある場合には、電池管理ユニット20は、最も劣化度が大きい組電池BTのSOH、温度、SOC、および、通信周期に対応する、充電可能電流の値と放電可能電流の値とを、複数の組電池BTの値とすることができる。
例えば、通信周期を0.1秒から0.5秒として単位時間当たりの通信回数を減らし、複数の組電池BTのSOHが所定の閾値以上であって、組電池BTの温度が25℃であるとき、電池管理ユニット20は、図4Aおよび図4Bに示す組電池BTのSOCと通信周期との関係から、充電可能電流の値と放電可能電流の値とを演算することができる。図4Aおよび図4Bによれば、通信周期が0.5秒であるときには、組電池BTのSOCの全域にわたって、充電可能電流は3It[A]であり、放電可能電流は3It[A]である。なお、It[A]は、単位時間当たりの定格電流[Ah/h]である。
例えば、通信周期を0.1秒から1秒として単位時間あたりの通信回数を減らし、複数の組電池BTのSOHが所定の閾値以上であって、組電池BTの温度が-30℃であるとき、電池管理ユニット20は、図4Cおよび図4Dに示す組電池BTのSOCと通信周期との関係から、充電可能電流の値と放電可能電流の値とを演算することができる。図4Cによれば、通信周期が1秒であるときには、組電池BTのSOCが50%以上であるときに充電可能電流は1It[A]であり、組電池BTのSOCが50%未満であるときに充電可能電流は3It[A]である。図4Dによれば、通信周期が1秒であるときには、組電池BTのSOCが10%以上であるときに放電可能電流は3It[A]であり、組電池BTのSOCが10%未満であるときに放電可能電流は1It[A]である。
電池管理ユニット20は、組電池BTのSOHが所定の閾値未満であるときには、組電池BTの温度およびSOCと、通信周期とに基づいて、組電池BTの充電可能電流の値および放電可能電流の値を演算することができる。
図5Aおよび図5Bは、電池監視ユニットと電池管理ユニットとの通信周期と、組電池のSOCおよびSOHと、組電池の温度とに対応する、充電可能電流および放電可能電流の値の一例を示す図である。
図5Aは、組電池BTのSOHが所定の閾値未満であって、組電池BTの温度が25℃であるときの、通信周期と組電池BTのSOCとに対応する充電可能電流の値を示している。
図5Bは、組電池BTのSOHが所定の閾値未満であって、組電池BTの温度が25℃であるときの、通信周期と組電池BTのSOCとに対応する放電可能電流の値を示している。
組電池BTのSOCが所定の閾値以上であるときと同様に、電池管理ユニット20は、例えば、図5Aおよび図5Bに示す、組電池BTのSOCおよびSOHと、組電池BTの温度と、通信周期とに対応する、充電可能電流の値と放電可能電流との値を格納した複数のテーブルを備えていてもよい。このとき、電池管理ユニット20は、組電池BTのSOHと温度とから対応するテーブルを選択し、通信周期と組電池BTのSOCに対応する充電可能電流の値および放電可能電流の値を求めることができる。
例えば、通信周期を0.1秒から0.5秒として単位時間あたりの通信回数を減らし、複数の組電池BTのSOHが所定の閾値未満であって、組電池BTの温度が25℃であるとき、電池管理ユニット20は、図5Aおよび図5Bに示す組電池BTのSOCと通信周期との関係から、充電可能電流の値と放電可能電流の値とを演算することができる。図5Aによれば、通信周期が0.5秒であるときには、組電池BTのSOCが80%以上であるときに充電可能電流は1It[A]であり、組電池BTのSOCが80%未満であるときに充電可能電流は3It[A]である。図5Bによれば、通信周期が0.5秒であるときには、組電池BTのSOCが15%以上であるときに放電可能電流は3It[A]であり、組電池BTのSOCが15%未満であるときに放電可能電流は1It[A]である。
電池管理ユニット20は、上記のように求められた充電可能電流の値と放電可能電流の値とを、上位装置へ通知する(ステップSB6)。
続いて、電池管理ユニット20は、電流センサSSから電流値を取得する(ステップSB7)。このとき、電池管理ユニット20は、所定期間にわたって所定のサンプリングレートで電流センサSSから電流値を取得する。
電池管理ユニット20は、電流センサSSから取得した所定期間の電流値から、組電池BTの放電電流が所定期間連続して制限値(放電電流制限値)を超えているか否か判断する(ステップSB8)。このとき、放電電流の制限値は、連続して安全に放電することができる電流の上限値であり、放電可能電流の値と同じであってもよい。
放電電流の値が、所定期間連続して制限値を超えていないときには、電池管理ユニット20は、放電を許可する旨を上位装置へ通知する(ステップSB9)。
放電電流の値が、所定期間連続して制限値を超えているときには、電池管理ユニット20は、放電を停止する要求を上位装置へ通知する(ステップSB10)。
放電電流の値が、所定期間連続して制限値を超えているときには、電池管理ユニット20は、放電を停止する要求を上位装置へ通知する(ステップSB10)。
また、電池管理ユニット20は、電流センサSSから取得した所定期間の電流値から、組電池BTの充電電流が所定期間連続して制限値(充電電流制限値)を超えているか否か判断する(ステップSB11)。このとき、充電電流の制限値は、連続して安全に充電することができる電流の上限値であり、充電可能電流の値と同じであってもよい。
充電電流の値が、所定期間連続して制限値を超えていないときには、電池管理ユニット20は、充電を許可する旨を上位装置へ通知する(ステップSB12)。
充電電流の値が所定の期間連続して制限値を超えているときには、電池管理ユニット20は、充電を停止する要求を上位装置へ通知する(ステップSB13)。
充電電流の値が所定の期間連続して制限値を超えているときには、電池管理ユニット20は、充電を停止する要求を上位装置へ通知する(ステップSB13)。
上記のように、上位装置が充電電流制限値または放電電流制限値を逸脱して、組電池BTの充電または放電を行う場合、蓄電池装置の安全性を担保できないため、電池管理ユニット20は、組電池BTの充電または放電(若しくは充電と放電との両方)を停止するように上位装置へ要求する。このことにより蓄電池装置の安全を確保できる。なお、組電池BTのSOCが高いときには、電池管理ユニット20は、組電池BTの放電を停止する要求をする必要はない。また、組電池BTのSOCが低いときには、電池管理ユニット20は、組電池BTの充電を停止する要求をする必要はない。電池管理ユニット20が、組電池BTの充電時と放電時とのそれぞれについて、組電池BTのSOCの値に応じた判断を行うことにより、蓄電池装置の可用性を高められる。
上記のように、本実施形態の蓄電池装置では、通信状態が悪いときに、電池管理ユニット20と電池監視ユニット10との間での通信頻度を下げることにより、継続的に電池セルの電圧の測定値および組電池BTの温度の測定値が受信されないことを回避している。
例えば、所定期間、電池管理ユニット20にて、通信障害により組電池BTの電圧および温度を監視することができない場合には、組電池BTが正常であっても、蓄電池装置が停止する可能性がある。蓄電池装置が停止すると、負荷装置への電力供給がなくなるため、蓄電池装置の信頼性が低下する一因となる。
これに対し、本実施形態の蓄電池装置では、組電池BTが正常であるときに、通信障害により電池管理ユニット20と電池監視ユニット10との間で一時的に通信が難しい状況となった場合に、蓄電池装置が停止することを防ぎ、蓄電池装置の信頼性を担保している。
すなわち、本実施形態の蓄電池装置によれば、電波による通信を行う信頼性の高い蓄電池装置を提供することができる。
すなわち、本実施形態の蓄電池装置によれば、電波による通信を行う信頼性の高い蓄電池装置を提供することができる。
次に、第2実施形態の蓄電池装置について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態の蓄電池装置では、電池管理ユニット20と電池監視ユニット10との間で、電波による無線通信を行う点は上述の第1実施形態と同様であるが、複数のチャンネルを切り換える通信方式を採用している点が上述の第1実施形態と異なっている。
本実施形態の蓄電池装置では、電池管理ユニット20と電池監視ユニット10との間で、電波による無線通信を行う点は上述の第1実施形態と同様であるが、複数のチャンネルを切り換える通信方式を採用している点が上述の第1実施形態と異なっている。
図6は、電池監視ユニットと電池管理ユニットと間で行われる無線通信の方式の一例について説明するための図である。
本実施形態の蓄電池装置では、電池管理ユニット20と電池監視ユニット10との間で、周波数ホッピング(FH)等により複数のチャンネルを切り換える通信方式(例えばBluetooth(登録商標))による無線通信を行っている。
本実施形態の蓄電池装置では、電池管理ユニット20と電池監視ユニット10との間で、周波数ホッピング(FH)等により複数のチャンネルを切り換える通信方式(例えばBluetooth(登録商標))による無線通信を行っている。
この例では、複数の電池監視ユニット10にて1つのチャンネルが共有される。図6では、複数の電池監視ユニット10を含む第1モジュール群MDL1により用いられるチャンネルと、他の複数の電池監視ユニット10を含む第2モジュール群MDL2とにより用いられるチャンネルとの一例を、時系列で示している。なお、図6において、周波数方向における濃淡は電磁波の強度を示している。濃く表示されている部分は電磁波が強く、薄く表示されている部分は電磁波が弱いことを示す。
図6に示す領域CHAは、妨害電波の影響が大きい電磁波の周波数帯域である。領域CHAと重複しているチャネルを用いると、通信障害により通信を行うことが困難になる。
図7は、第2実施形態の蓄電池装置における電池監視ユニットと電池管理ユニットと間で行われる無線通信の方式の一例について説明するための図である。
上記のように妨害電波による通信障害を回避するために、本実施形態の蓄電池装置では、電池管理ユニット20と複数の電池監視ユニット10との間の通信において、領域CHAと重複しているチャンネルをスキップして用いている。この場合、妨害電波による影響を回避することができる一方で、複数のモジュール群MDL1、MDL2が限られたチャンネルを利用して通信を行うこととなり、通信が輻輳することにより成立できなくなる可能性がある。
上記のように妨害電波による通信障害を回避するために、本実施形態の蓄電池装置では、電池管理ユニット20と複数の電池監視ユニット10との間の通信において、領域CHAと重複しているチャンネルをスキップして用いている。この場合、妨害電波による影響を回避することができる一方で、複数のモジュール群MDL1、MDL2が限られたチャンネルを利用して通信を行うこととなり、通信が輻輳することにより成立できなくなる可能性がある。
そこで、本実施形態の蓄電池装置では、妨害電波により使用できないチャンネル数が所定の閾値を超えたときに、電池管理ユニット20は電池監視ユニット10との通信周期を長く(単位時間当たりの通信回数を減少)させ、その通信周期に対応した充電可能電流の値および放電可能電流の値を設定して充放電電流を制限する。
以下に、本実施形態の蓄電池装置の電池管理ユニットの動作の一例について説明する。
図8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他の例を説明するためのフローチャートである。ここでは、上述の第1実施形態の蓄電池装置における、電池管理ユニット20の上記ステップ8Aの動作の一例について説明する。
図8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他の例を説明するためのフローチャートである。ここでは、上述の第1実施形態の蓄電池装置における、電池管理ユニット20の上記ステップ8Aの動作の一例について説明する。
電池管理ユニット20は、妨害電波により利用できないチャンネル数の情報を取得し(ステップSC1)、利用できないチャンネル数が所定の閾値を超えたか否か判断する(ステップSC2)。
電池管理ユニット20は、利用できないチャンネル数が所定の閾値以下であるときには、組電池BTの充電可能電流および放電可能電流を定格の最大値に設定して、上位装置へ設定値を送信する(ステップSC3)。
続いて、電池管理ユニット20は、電池監視ユニット10との通信周期を通常時の値(所定の標準値)に設定する(ステップSC4)。本実施形態では、電池監視ユニット10との通信周期の通常時の値は、0.1秒である。
ステップSC2にて利用できないチャンネル数が所定の閾値を超えていると判断したときには、電池管理ユニット20は、例えば上述の第1実施形態のステップSB5と同様に、電池監視ユニット10との通信周期を長くして、通信周期と、組電池BTのSOCおよびSOHと、組電池BTの温度とに応じて、充電可能電流および放電可能電流の値を設定する(ステップSC5)。
ステップSC6乃至ステップSC13は、上述の第1実施形態のステップSB6乃至ステップSB13と同様である。
ステップSC6乃至ステップSC13は、上述の第1実施形態のステップSB6乃至ステップSB13と同様である。
上記のように、本実施形態の蓄電池装置では、通信状態が悪いときに、電池管理ユニット20と電池監視ユニット10との間での通信頻度を下げることにより、利用できるチャンネルに通信が輻輳することを回避し、組電池BTの温度の測定値が受信されないことを回避している。
すなわち、本実施形態の蓄電池装置によれば、電波による通信を行う信頼性の高い蓄電池装置を提供することができる。
すなわち、本実施形態の蓄電池装置によれば、電波による通信を行う信頼性の高い蓄電池装置を提供することができる。
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 (5)
- 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電池監視ユニットと、を備えた電池モジュールを複数と、
複数の前記電池監視ユニットと電波による通信を行い、前記電池セルの電圧の測定値と前記組電池の温度の測定値とを周期的に受信する電池管理ユニットと、を備え、
前記電池管理ユニットは、複数の前記電池監視ユニットとの通信が妨害されていると判断したときに、前記電池監視ユニットとの通信周期を長くするとともに、少なくとも前記通信周期に対応する、前記組電池の充電可能電流の値および放電可能電流の値を設定し、設定した値を上位装置へ通知する、蓄電池装置。 - 前記電池管理ユニットは、複数の前記電池監視ユニットとの間で前記通信の失敗による再送信を行った回数をカウントし、所定期間における再送信の回数が所定の閾値を超えたときに、複数の前記電池監視ユニットとの前記通信が妨害されていると判断する、請求項1記載の蓄電池装置。
- 前記電池管理ユニットは、複数の前記電池監視ユニットとの間で複数のチャンネルを切り替える方式による前記通信を行い、妨害により前記通信に使用できないチャンネル数が所定の閾値を超えたときに、複数の前記電池監視ユニットとの前記通信が妨害されていると判断する、請求項1記載の蓄電池装置。
- 前記電池管理ユニットにより設定される前記組電池の充電可能電流の値および放電可能電流の値は、前記通信周期と、前記組電池のSOHおよびSOCと、前記組電池の少なくとも1か所の温度と、に対応する値である、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。
- 複数の前記組電池に流れる電流を検出する電流センサを更に備え、
前記電池管理ユニットは、前記電流センサにより検出された電流の値を取得し、前記組電池の充電電流の値が充電電流制限値を所定期間連続して超えたときに、前記組電池の充電を停止する要求を前記上位装置へ送信し、前記組電池の放電電流の値が放電電流制限値を所定期間連続して超えたときに、前記組電池の放電を停止する要求を前記上位装置へ送信する、請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の蓄電池装置。
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