WO2022039063A1 - 蓄電システム - Google Patents

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WO2022039063A1
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communication
slave
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悠介 鈴木
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株式会社村田製作所
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    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage

Definitions

  • the present invention relates to a power storage system.
  • an ID (Identifier) is assigned to each slave device in order to manage each slave device.
  • an ID (Identifier) is assigned to each slave device in order to manage each slave device.
  • Patent Document 1 in a system including a master unit and a plurality of slave units, all switches possessed by each slave unit are turned off in the initial state, and switches are switched from the slave unit to which an address corresponding to an ID is assigned. A technique for sequentially setting addresses for slave units by turning them on is described.
  • the ID can be set only when the power is turned on, and can be performed at an arbitrary timing. could not. Further, since it is considered that the ID setting is completed when a predetermined time has elapsed from the time when the power is turned on, there is a problem that it is not clear whether or not the ID setting is properly performed. As described above, the technique described in Patent Document 1 is insufficient as a technique for setting an ID for a slave device.
  • one of the objects of the present invention is to provide a power storage system capable of appropriately setting an ID for each of a plurality of slave devices.
  • the present invention A master device including a first control unit and a pair of first communication terminals, It has a second control unit, a pair of second communication terminals, and a slave device including a battery unit.
  • the slave device has a pair of first switches connected in series with a pair of second communication terminals. A pair of first communication terminals and a pair of second communication terminals are connected.
  • the second control unit controls the pair of first switches from on to off.
  • the first control unit is a power storage system that assigns an ID to a slave device.
  • the ID can be set appropriately for each of multiple slave devices. It should be noted that the contents of the present invention are not limitedly interpreted by the effects exemplified in the present specification.
  • FIG. 1 is a diagram referred to when a configuration example of a power storage system according to an embodiment is described.
  • FIG. 2 is a sequence diagram referred to when an operation example of the power storage system according to the embodiment is described.
  • FIG. 3 is a sequence diagram referred to when an operation example of the power storage system according to the embodiment is described.
  • FIG. 4 is a sequence diagram referred to when an operation example of the power storage system according to the embodiment is described.
  • FIG. 5 is a sequence diagram referred to when an operation example of the power storage system according to the embodiment is described.
  • FIG. 6 is a diagram referred to when an operation example of the power storage system according to the embodiment is described.
  • FIG. 7 is a diagram referred to when an operation example of the power storage system according to the embodiment is described.
  • FIG. 8 is a diagram referred to when an operation example of the power storage system according to the embodiment is described.
  • the power storage system 10 is roughly composed of one master device (master device 100) and N slave devices (slave device (1), slave device (2) ... Slave connected to the master device 100. It has a device (N)). N is an integer of 1 or more. The value of N can be any value such as 16 or 32. When distinguishing individual slave devices, they are simply abbreviated as slave devices. In FIG. 1, a slave device (1) and a slave device (N) are shown.
  • the slave device (1) is the slave device located at the highest level among the N slave devices
  • the slave device (N) is the slave device located at the lowest position, that is, the terminal position.
  • the master device 100 is, for example, a BMU (Battery Management Unit), and the slave device is, for example, a power storage module having a battery unit (battery unit 208 described later).
  • the slave device performs a process of controlling the balance between the battery cells constituting the battery unit and transmitting information such as the cell voltage, the current flowing through the battery unit, and the temperature to the master device 100.
  • the master device 100 controls charging / discharging on / off, balance control between slave devices, information transmission to higher-level devices, and the like based on information from slave devices.
  • the configuration related to the power storage system 10 is stored and held in a predetermined rack, for example.
  • the master device 100 has an MCU (Micro Control Unit) 101 which is an example of a first control unit, and communication terminals 1A and 1B which are a pair of first communication terminals.
  • the MCU 101 comprehensively controls the operation of the master device 100. Further, the MCU 101 assigns an ID to each slave device connected to the MCU 101.
  • the communication terminal 1A is connected to the differential transmission line D + for differential communication, and the communication terminal 1B is connected to the differential transmission line D- for differential communication.
  • Differential signal communication is performed between the master device 100 and each slave device using the differential transmission lines D + and D ⁇ . Specifically, differential signal communication based on CAN (Controller Area Network), RS485, or the like is performed. The differential signal is generated and output by the MCU 101.
  • a terminating resistor 102 equal to the characteristic impedance of the transmission line is connected between the differential transmission lines D + and D ⁇ .
  • the master device 100 has a positive electrode terminal (B +) 110 and a negative electrode terminal (B ⁇ ) 111.
  • the positive electrode terminal 110 and the negative electrode terminal 111 are connected to a power line for power transmission.
  • the positive electrode terminal 110 is connected to the power line PLA, and the negative electrode terminal 111 is connected to the power line PLB.
  • the positive electrode terminal 110 is connected to the external positive electrode terminal (EB +) 112, and the negative electrode terminal 111 is connected to the external negative electrode terminal (EB ⁇ ) 113.
  • the external positive electrode terminal 112 and the external negative electrode terminal 113 are terminals connected to a charging device or a load.
  • a switch 115 is connected between the external positive electrode terminal 112 and the positive electrode terminal 110.
  • the switch 115 By turning on / off the switch 115, it is controlled whether the power from the charging device is charged / stopped with respect to the power storage system 10 or the power of the power storage system 10 is supplied / stopped with respect to the load.
  • the switch 115 is turned on / off by, for example, the MCU 101.
  • the slave device (1) includes an MCU 201 which is an example of a second control unit, a pair of communication terminals 2A and 2B which are second communication terminals, and a pair of communication terminals 3A and 3B which are third communication terminals. have.
  • the MCU201 comprehensively controls the operation of the slave device (1).
  • the MCU 201 has a non-volatile memory 201A.
  • the ID assigned to the slave device (1) and the termination information indicating the slave device for which the termination setting has been made are written and stored in the non-volatile memory 201A.
  • the non-volatile memory 201A may be mounted separately from the MCU 201.
  • the communication terminal 2A and the communication terminal 3A are connected, and the communication terminal 2B and the communication terminal 3B are connected.
  • the slave device (1) has a pair of first switches 202 and 203 connected in series with the pair of second communication terminals 2A and 2B.
  • the switches 202 and 203 are composed of, for example, semiconductor switches capable of bidirectional communication, and have substantially the same electrical characteristics (electrical characteristics such as on-resistance).
  • the semiconductor switch capable of bidirectional communication for example, a semiconductor switch in which an n-channel MOSFET and a p-channel MOSFET are connected in parallel can be used.
  • the ON resistance becomes high or low depending on the direction of communication, and two-way communication cannot be performed normally. Therefore, by using a semiconductor switch capable of bidirectional communication (a semiconductor switch in which an n-channel MOSFET and a p-channel MOSFET are connected in parallel), the ON resistance is lowered in both directions and normal bidirectional communication becomes possible.
  • a semiconductor switch capable of bidirectional communication a semiconductor switch in which an n-channel MOSFET and a p-channel MOSFET are connected in parallel
  • the switch 202 is provided on the communication line connecting the communication terminal 2A and the communication terminal 3A.
  • the switch 203 is provided on a communication line connecting the communication terminal 2B and the communication terminal 3B.
  • the on / off of the switches 202 and 203 is controlled by the MCU 201.
  • the MCU 201 is connected between the communication terminal 2A and the switch 202, and between the communication terminal 2B and the switch 203.
  • the slave device (1) has a terminal setting unit 205.
  • the terminal setting unit 205 is connected between a pair of communication lines connecting the switches 202 and 203 and the communication terminals 2A and 2B.
  • the terminating unit 205 has a terminating resistance setting switch 205A and a resistor 205B, which are second switches, and the terminating resistance setting switch 205A and the resistor 205B are connected in series.
  • the on / off of the terminating resistance setting switch 205A is controlled by the MCU 201.
  • the terminating setting is made by turning on the terminating resistance setting switch 205A of the terminating slave device in the power storage system 10.
  • the terminating resistance 205B is preferably a resistance equal to the characteristic impedance of the transmission line.
  • the switch 205A is composed of, for example, a semiconductor switch capable of bidirectional communication, and has an on-resistance that is sufficiently small with respect to the resistance value of the terminating resistor 205B.
  • a semiconductor switch capable of bidirectional communication for example, a semiconductor switch in which an n-channel MOSFET and a p-channel MOSFET are connected in parallel can be used.
  • the communication terminal 2A is connected to the communication terminal 1A of the master device 100, and the communication terminal 2B is connected to the communication terminal 1B of the master device 100.
  • the slave device (1) can receive a notification (command) based on the differential communication signal from the master device 100.
  • the notification from the master device 100 is input to the MCU 201.
  • the MCU 201 controls according to the notification.
  • the communication terminal 3A and the communication terminal 3B are connected to the communication terminals 2A and 2B of the slave device (2) one lower than the slave device (1). As a result, the notification of the master device 100 is transmitted to the lower slave device.
  • the communication terminals 3A and 3B of the terminal slave device (N) are not connected to other slave devices. As described above, the N slave devices are daisy-chained using the communication terminals 2A and 2B and the communication terminals 3A and 3B. Further, the communication terminals 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, and 3B are terminals for differential communication.
  • the slave device (1) has a battery unit 208, a positive electrode terminal (B +) 210, and a negative electrode terminal (B ⁇ ) 211.
  • the battery unit 208 has one or more batteries (single cell). As the battery, a lithium ion battery is used, but a battery other than the lithium ion battery may be used.
  • the positive electrode side of the battery unit 208 is connected to the positive electrode terminal 210, and the negative electrode side of the battery unit 208 is connected to the negative electrode terminal 211.
  • the positive electrode terminal 210 is connected to the power line PLA.
  • the negative electrode terminal 211 is connected to the power line PLB.
  • the power output from the N slave devices is supplied to the master device 100 via the power lines PLA and PLB, and the power supplied to the master device 100 is supplied to the master device 100 via the external positive electrode terminal 112 and the external negative electrode terminal 113. Is supplied to the load.
  • the electric power from the charging device is supplied to the master device 100 via the external positive electrode terminal 112 and the external negative electrode terminal 113, and the electric power supplied to the master device 100 is supplied to the master device 100 via the power lines PLA and PLB. It is supplied to N slave devices.
  • N slave devices In the power storage system 10 shown in FIG. 1, an example in which N slave devices are connected in parallel is shown, but N slave devices may be connected in series, or a series-parallel combination may be used. May be good.
  • 2 to 5 are sequence diagrams for explaining an operation example of the power storage system 10.
  • 6 to 8 are diagrams for explaining the state of each switch during a predetermined operation of the power storage system 10. Although it is divided into FIGS. 2 to 5 due to the space shown in the figure, it is actually a series of sequences performed continuously.
  • the power storage system 10 has a master device 100 and N slave devices, but for ease of understanding, it is not connected to the power storage system 10 in FIGS. 2 to 5.
  • the slave device (N + 1) is shown. Further, in FIGS. 6 to 8, some configurations (mainly power-related configurations) are not shown as appropriate.
  • FIG. 2 shows the initial state.
  • the initial state is a state in which an ID is not assigned to each slave device and the terminating resistor is not set in the slave device located at the lowest level (terminating resistance is not set). It should be noted that the state in which the ID once set is reset (including the resetting of the terminating resistance accompanying this) can also be the initial state.
  • the transmission of the notification made from the master device 100 to the slave device described below is transmitted by differential communication using the differential transmission lines D + and D-. Further, the processing on the master device 100 side is performed by the MCU 101 unless otherwise specified.
  • the communication bus switches 202 and 203 are turned on (connected), and the terminating resistance setting switch 205A is turned off (open).
  • the MCU 201 controls the switches 202 and 203 to be turned on and turns off the terminating resistance switch 205A.
  • the on / off of each such switch is the same for all slave devices.
  • the ID allocation start command is broadcasted from the master device 100 to all slave devices.
  • the ID allocation start command corresponds to an example of a predetermined communication signal.
  • FIG. 6 since the switches 202 and 203 of all the slave devices are turned on, it is possible to notify all the slave devices of the ID allocation start command.
  • the ID allocation start command is input to the MCU 201.
  • MCU201 sets its own ID to a fixed value dedicated to unassigned. Specifically, the MCU 201 stores a fixed value dedicated to ID unassignment in the non-volatile memory 201A.
  • the fixed value dedicated to unassigned is a temporary ID, which is a value common to all slave devices.
  • the fixed value dedicated to unassignment may be included in the ID allocation start command, or may be set in advance in the slave device.
  • the MCU 201 turns off the switches 202 and 203 and turns on the terminating resistance setting switch 205A.
  • the switches 202 and 203 of each slave device are opened, and the terminating resistance setting switch 205A is connected.
  • the individual ID allocation process shown in FIG. 4 is performed. IDs are assigned in order from the slave device closest to the master device 100 among the N slave devices.
  • the master device 100 notifies the slave device (1) of the ID1 setting command.
  • the ID1 setting command is input to the MCU 201 of the slave device (1).
  • the switches 202 and 203 of the slave device (1) are off, the ID1 setting command is not transmitted to the slave device lower than the slave device (1).
  • the MCU201 of the slave device (1) to which the ID1 setting command is input identifies that ID1 has been assigned to itself, and rewrites the unallocated fixed value stored in the non-volatile memory 201A to ID1. Then, the MCU 201 transmits an acknowledgment (ACK) to the master device 100. After the acknowledgment is completed, the MCU 201 turns on the switches 202 and 203 and turns off the terminating resistance setting switch 205A.
  • ACK acknowledgment
  • the master device 100 that has received the acknowledgment from the slave device (1) notifies the slave device (2) of the ID2 setting command.
  • the switches 202 and 203 of the slave device (1) are turned on, the ID2 setting command can be notified to the slave device (2).
  • the switches 202 and 203 of the slave device (2) are off, the ID2 setting command is not notified to the slave device lower than the slave device (2).
  • the slave device (1) that has written the ID1 to the non-volatile memory 201A ignores the ID2 setting command.
  • the MCU 201 of the slave device (2) performs the same processing as that performed by the MCU 201 of the slave device (1).
  • the MCU 201 of the slave device (2) to which the ID2 setting command is input rewrites the unallocated fixed value stored in the non-volatile memory 201A to ID2.
  • the MCU 201 transmits an acknowledgment (ACK) to the master device 100.
  • ACK acknowledgment
  • the MCU 201 turns on the switches 202 and 203 of the slave device (2) and turns off the terminating resistance setting switch 205A.
  • the master device 100 cannot determine whether or not the terminal slave device is the slave device (N). Therefore, the master device 100 that has received the acknowledgment from the slave device (N) notifies the ID (N + 1) setting command to the next slave device (N + 1). As described above, the slave device (N + 1) is not connected to the power storage system 10. Therefore, the acknowledgment from the slave device (N + 1) is not transmitted to the master device 100. The master device 100 determines that the terminal slave device is the slave device (N) when the acknowledgment from the slave device (N + 1) is not received for a predetermined time.
  • the process transitions to the process shown in FIG. After it is determined that the terminating slave device is the slave device (N), the terminating information indicating that the terminating slave device for which the terminating resistance is set is the slave device (N) is notified to the slave device.
  • the termination information is broadcast to all slave devices.
  • the MCU201 of the slave device (slave device other than the termination) that has received the termination information stores the termination information, in other words, the ID N of the slave device for which the termination resistance is set, in the non-volatile memory 201A. Further, the MCU 201 of the terminating slave device (slave device (N) in this example) that has received the terminating information stores the terminating information in the non-volatile memory 201A and sets the terminating by turning on the terminating resistance setting switch 205A. conduct.
  • the termination setting in the power storage system 10 is appropriately performed.
  • the master device 100 In the operation of assigning an ID to each slave device described above, the master device 100 notifies each slave device of an ID allocation start command while the operation of the master device 100 and each slave device is continued. May be started.
  • the ID can be appropriately set for each of the plurality of slave devices. Further, since the manual work of the operator (operator) does not intervene in the setting of the ID, it is possible to prevent an artificial ID setting error. Further, the IDs are set in the order of proximity to the master device, and the slave device located at the lowest position is terminated, so that the assigned ID can be intuitively understood by the operator. Moreover, since the termination information is notified to all slave devices, it is possible to clarify that the termination setting has been made. The terminating resistance can be set appropriately. Similar to the ID assignment, since the manual work of the worker does not intervene, it is possible to prevent an artificial termination setting error.
  • the ID can be appropriately assigned to a plurality of slave devices, and the termination can be set in the slave device located at the lowest level.
  • the timing of automatic ID assignment or the like is not limited to a specific timing such as when the power is turned on.
  • the non-volatile memory of each slave device stores the ID set for itself and the ID of the slave device for which the termination setting has been made. As a result, if there is no change in the configuration of the power storage system such as the number of slave devices, it is not necessary to reassign the ID or reset the terminating resistance.
  • switches switching 202 and 203 having substantially the same electrical characteristics such as on-resistance are arranged on the D + side and the D- side of the differential transmission line. As a result, even if noise is mixed in the differential transmission line, the noise is canceled on the receiving side (slave device side), so that the noise immunity can be improved.
  • the termination setting is not made when notifying the ID allocation start command and the termination information. Therefore, if the ID allocation start command and the termination information are transmitted by high-speed differential communication, the ID allocation start command and the termination information may not be properly notified due to the influence of reflected noise. Therefore, the master device 100 may be controlled to notify the ID allocation start command and the end information at a communication speed lower than a predetermined speed that is not affected by the reflected noise.
  • the ID setting command since the ID setting command is set to terminate the slave device on the receiving side, it can be transmitted at a normal communication speed, that is, a high communication speed (see FIG. 4).
  • the ID (N + 1) setting command which is the last ID setting command shown in FIG. 4, is notified in a state where there is no corresponding slave device, in other words, the termination setting is not made.
  • the slave device (N + 1) since the slave device (N + 1) is not connected to the power storage system 10, an acknowledgment from the slave device (N + 1) may be transmitted to the master device 100 regardless of the influence of reflected noise. do not have. Therefore, it is not necessary to slow down the communication speed in consideration of the influence of reflected noise when transmitting the ID (N + 1) setting command from the master device 100.
  • the control unit 101 of the master device 100 sets the communication speed at the time of notifying the ID allocation start command and the end information to be lower than the communication speed at the time of assigning the ID, that is, at the time of notifying the ID setting command.
  • the communication speed at the time of notifying the ID allocation start command and the end information is 9600 bps (bits per second), and the communication speed at the time of notifying the ID setting command is 115200 bps.
  • the ID assigned to each slave device can be any value. If individual slave devices can be identified, it does not necessarily have to be in order from the higher-level slave device. Further, in a configuration in which a differential communication signal is input to the MCU, a transceiver may be provided as needed. Further, the worker may be notified that the ID assignment and the termination setting have been completed.

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Abstract

複数のスレーブ機器にIDを適切に割り当てる。 第1の制御部と、一対の第1の通信端子とを備えるマスター機器と、第2の制御部と、一対の第2の通信端子と、電池部とを備えるスレーブ機器とを有し、スレーブ機器は、一対の第2の通信端子と直列に接続される一対の第1のスイッチを有し、一対の第1の通信端子と一対の第2の通信端子とが接続されており、所定の通信信号がマスター機器からスレーブ機器に通知されると、第2の制御部が一対の第1のスイッチをオンからオフに制御し、第1の制御部は、スレーブ機器にIDを付与する蓄電システムである。

Description

蓄電システム
 本発明は、蓄電システムに関する。
 マスター機器および複数のスレーブ機器を備えるシステムでは、各スレーブ機器を管理するために、各スレーブ機器に対してID(Identifier)を付与することが行われる。下記の特許文献1には、マスタユニットと複数のスレーブユニットとを備えたシステムにおいて、各スレーブユニットが有するスイッチを初期状態では全てオフとし、IDに相当するアドレスが割り当てられたスレーブユニットからスイッチをオンとすることで、スレーブユニットに対して順次、アドレスを設定する技術が記載されている。
特開平9-116565号公報
 しかしながら、特許文献1に記載の技術では、IDを設定する際に全てのスイッチをオフにする必要があるため、IDの設定を電源投入時しか行うことができず、任意のタイミングで行うことができなかった。また、電源投入時から所定の時間が経過したことをもってIDの設定が終了したとみなしているため、IDの設定が適切に行われたか否かが明確でないという問題があった。このように、特許文献1に記載の技術は、スレーブ機器に対してIDを設定する技術としては不十分であった。
 したがって、本発明は、複数のスレーブ機器のそれぞれに対してIDを適切に設定することができる蓄電システムを提供することを目的の一つとする。
 本発明は、
 第1の制御部と、一対の第1の通信端子とを備えるマスター機器と、
 第2の制御部と、一対の第2の通信端子と、電池部とを備えるスレーブ機器と
 を有し、
 スレーブ機器は、一対の第2の通信端子と直列に接続される一対の第1のスイッチを有し、
 一対の第1の通信端子と一対の第2の通信端子とが接続されており、
 所定の通信信号がマスター機器からスレーブ機器に通知されると、第2の制御部が一対の第1のスイッチをオンからオフに制御し、
 第1の制御部は、スレーブ機器にIDを付与する
 蓄電システムである。
 複数のスレーブ機器のそれぞれに対してIDを適切に設定することができる。なお、本明細書で例示された効果により本発明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構成例に関する説明がなされる際に参照される図である。 図2は、一実施形態に係る蓄電システムの動作例に関する説明がなされる際に参照されるシーケンス図である。 図3は、一実施形態に係る蓄電システムの動作例に関する説明がなされる際に参照されるシーケンス図である。 図4は、一実施形態に係る蓄電システムの動作例に関する説明がなされる際に参照されるシーケンス図である。 図5は、一実施形態に係る蓄電システムの動作例に関する説明がなされる際に参照されるシーケンス図である。 図6は、一実施形態に係る蓄電システムの動作例に関する説明がなされる際に参照される図である。 図7は、一実施形態に係る蓄電システムの動作例に関する説明がなされる際に参照される図である。 図8は、一実施形態に係る蓄電システムの動作例に関する説明がなされる際に参照される図である。
 以下、本発明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われる。
<一実施形態>
<変形例>
 以下に説明する実施形態等は本発明の好適な具体例であり、本発明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。
<一実施形態>
[蓄電システム]
(蓄電システムの概略的な構成例)
 始めに、図1を参照して、本実施形態に係る蓄電システム(蓄電システム10)の構成例について説明する。蓄電システム10は、概略的には、1台のマスター機器(マスター機器100)と、マスター機器100に接続されるN台のスレーブ機器(スレーブ機器(1)、スレーブ機器(2)・・・スレーブ機器(N))とを有している。なお、Nは1以上の整数である。Nの値は、16や32等、任意の値とすることができる。個々のスレーブ機器を区別する場合には、単にスレーブ機器と略称する。図1では、スレーブ機器(1)およびスレーブ機器(N)が示されている。
 なお、以下の説明では、マスター機器100に対する接続位置が近いほど上位、マスター機器100に対する接続位置がマスター機器100から離れるほど下位と称し、最も下位を終端と適宜、称する。本例では、スレーブ機器(1)がN台のスレーブ機器のなかで最も上位に位置するスレーブ機器であり、スレーブ機器(N)が最も下位、すなわち、終端に位置するスレーブ機器である。
 マスター機器100は、例えば、BMU(Battery Management Unit)であり、スレーブ機器は、例えば、電池部(後述する電池部208)を有する蓄電モジュールである。この場合、スレーブ機器は、電池部を構成する電池セル間のバランス制御や、セル電圧、電池部に流れる電流、温度等の情報をマスター機器100に伝達する処理を行う。マスター機器100は、スレーブ機器からの情報に基づいて、充放電をオン/オフする制御や、スレーブ機器間のバランス制御、上位の機器への情報伝達等を行う。なお、蓄電システム10に係る構成は、例えば、所定のラックに収納、保持される。
(マスター機器の構成例)
 次に、図1を参照して、蓄電システム10を構成する機器の詳細な構成例について説明する。始めに、マスター機器100の構成例について説明する。マスター機器100は、第1の制御部の一例であるMCU(Micro Control Unit)101と、一対の第1の通信端子である通信端子1A、1Bとを有する。MCU101は、マスター機器100の動作を統括的に制御する。また、MCU101は、自身に接続される各スレーブ機器に対してIDを付与する。
 通信端子1Aは、差動通信用の差動伝送ラインD+に接続されており、通信端子1Bは、差動通信用の差動伝送ラインD-に接続されている。差動伝送ラインD+、D-を用いて、マスター機器100と各スレーブ機器間で、差動信号通信が行われる。具体的には、CAN(Controller Area Network)やRS485等に基づく差動信号通信が行われる。差動信号は、MCU101によって生成、出力される。差動伝送ラインD+、D-の間には、伝送ラインの特性インピーダンスに等しい終端抵抗102が接続されている。
 また、マスター機器100は、正極端子(B+)110および負極端子(B-)111を有している。正極端子110および負極端子111は、電力伝送用のパワーラインに接続されている。具体的には、正極端子110はパワーラインPLAに接続されており、負極端子111はパワーラインPLBに接続されている。また、正極端子110は、外部正極端子(EB+)112に接続されており、負極端子111は外部負極端子(EB-)113に接続されている。外部正極端子112および外部負極端子113は、充電装置や負荷に対して接続される端子である。外部正極端子112および正極端子110との間にはスイッチ115が接続されている。スイッチ115をオン/オフすることにより、充電装置からの電力を蓄電システム10に対して充電/停止するか、蓄電システム10の電力を負荷に対して供給/停止するかの制御がなされる。スイッチ115のオン/オフは、例えば、MCU101によって行われる。
(スレーブ機器の構成例)
 次に、スレーブ機器(1)の構成例について説明する。なお、以下に説明する事項は、他のスレーブ機器にも同様に当てはまる。スレーブ機器(1)は、第2の制御部の一例であるMCU201と、一対の第2の通信端子である通信端子2A、2Bと、一対の第3の通信端子である通信端子3A、3Bとを有している。
 MCU201は、スレーブ機器(1)の動作を統括的に制御する。MCU201は、不揮発性メモリ201Aを有している。不揮発性メモリ201Aに、例えば、スレーブ機器(1)に割り当てられたIDや、終端設定がなされたスレーブ機器を示す終端情報が書き込まれ記憶される。MCU201が不揮発性メモリ201Aを有している例を示したが、MCU201とは別に不揮発性メモリ201Aが実装されてもよい。
 通信端子2Aと通信端子3Aとが接続されており、通信端子2Bと通信端子3Bとが接続されている。また、スレーブ機器(1)は、一対の第2の通信端子2A、2Bと直列に接続される一対の第1のスイッチ202、203を有している。スイッチ202、203は、例えば、双方向通信可能な半導体スイッチにより構成されており、互いに略同一の電気特性(オン抵抗等の電気特性)を有している。双方向通信可能な半導体スイッチとしては、例えばnチャネルMOSFETとpチャネルMOSFETとが並列に接続された半導体スイッチを用いることができる。双方向ではなく、片方向スイッチの場合は、通信の方向に応じてON抵抗が高くなったり低くなったりしてしまい、正常に双方向の通信ができない。そこで双方向通信可能な半導体スイッチ(nチャネルMOSFETとpチャネルMOSFETとが並列に接続された半導体スイッチ)を用いることで、双方向でON抵抗が低くなり正常な双方向通信が可能となる。
 スイッチ202は、通信端子2Aと通信端子3Aとを接続する通信ラインに設けられている。スイッチ203は、通信端子2Bと通信端子3Bとを接続する通信ラインに設けられている。スイッチ202、203のオン/オフは、MCU201によって制御される。MCU201は、通信端子2Aとスイッチ202との間、および、通信端子2Bとスイッチ203との間に接続されている。
 また、スレーブ機器(1)は、終端設定部205を有している。終端設定部205は、スイッチ202、203と通信端子2A、2Bとを接続する一対の通信ライン間に接続されている。終端設定部205は、第2のスイッチである終端抵抗設定スイッチ205Aと抵抗205Bとを有しており、終端抵抗設定スイッチ205Aと抵抗205Bは直列に接続されている。終端抵抗設定スイッチ205Aのオン/オフは、MCU201によって制御される。蓄電システム10における終端のスレーブ機器の終端抵抗設定スイッチ205Aがオンされることにより終端設定がなされる。なお、終端抵抗205Bは伝送ラインの特性インピーダンスに等しい抵抗であることが好ましい。スイッチ205Aは、例えば、双方向通信可能な半導体スイッチにより構成されており、終端抵抗205Bの抵抗値に対して十分小さいオン抵抗を有している。双方向通信可能な半導体スイッチとしては、例えばnチャネルMOSFETとpチャネルMOSFETとが並列に接続された半導体スイッチを用いることができる。
 通信端子2Aはマスター機器100の通信端子1Aと接続されており、通信端子2Bはマスター機器100の通信端子1Bと接続されている。これにより、スレーブ機器(1)は、マスター機器100からの差動通信信号に基づく通知(コマンド)を受け取ることが可能となる。マスター機器100からの通知は、MCU201に入力される。MCU201は、通知に応じた制御を行う。
 また、通信端子3A、通信端子3Bは、スレーブ機器(1)の1つ下位のスレーブ機器(2)の通信端子2A、2Bと接続される。これにより、マスター機器100の通知が下位のスレーブ機器に伝送される。なお、終端のスレーブ機器(N)の通信端子3A、3Bは、他のスレーブ機器とは接続されない。このように、N台のスレーブ機器は、通信端子2A、2Bおよび通信端子3A、3Bを用いたデイジーチェーン接続されている。また、通信端子1A、1B、2A、2B、3A、3Bは、差動通信用の端子である。
 また、スレーブ機器(1)は、電池部208と、正極端子(B+)210と、負極端子(B-)211とを有している。電池部208は、1または複数の電池(単セル)を有している。係る電池としては、リチウムイオン電池が用いられるが、リチウムイオン電池以外の電池が用いられてもよい。電池部208の正極側が正極端子210に接続され、電池部208の負極側が負極端子211に接続されている。正極端子210は、パワーラインPLAに接続されている。負極端子211は、パワーラインPLBに接続されている。これにより、N台のスレーブ機器から出力される電力がパワーラインPLA、PLBを介してマスター機器100に供給され、マスター機器100に供給された電力が、外部正極端子112および外部負極端子113を介して負荷に供給される。また、充電の場合は、充電装置からの電力が外部正極端子112および外部負極端子113を介してマスター機器100に供給され、マスター機器100に供給された電力がパワーラインPLA、PLBを介して、N台のスレーブ機器に供給される。なお、図1に示した蓄電システム10は、N台のスレーブ機器が並列に接続された例を示したが、N台のスレーブ機器が直列に接続されてもよいし、直並列が組み合わされてもよい。
[蓄電システムの動作例]
 次に、図2~図8を参照しつつ、蓄電システム10の動作例について説明する。図2~図5は、蓄電システム10の動作例を説明するためのシーケンス図である。図6~図8は、蓄電システム10の所定の動作時における各スイッチの状態を説明するための図である。なお、図示のスペースの都合上図2~図5に分割しているが、実際には、連続して行われる一連のシーケンスである。また、上述したように蓄電システム10はマスター機器100とN台のスレーブ機器とを有しているが、理解を容易とするために、図2~図5では、蓄電システム10に接続されていないスレーブ機器(N+1)が示されている。さらに、図6~図8では、一部の構成(主に電力関係の構成)の図示を適宜、省略している。
 図2は、初期状態を示す。初期状態とは、各スレーブ機器に対するIDが未割当であり、且つ、最も下位に位置するスレーブ機器において終端抵抗の設定がなされていない状態(終端抵抗未設定)である。なお、一度設定されたIDの再設定(これに伴う終端抵抗の再設定も含む)がなされる状態も初期状態になり得る。
 なお、以下に説明するマスター機器100からスレーブ機器に対してなされる通知の送信は、差動伝送ラインD+、D-を使用した差動通信によって送信される。また、マスター機器100側の処理は、特に断らない限りMCU101によって行われる。
 図2および図6に示すように、初期状態では、通信バススイッチであるスイッチ202、203がオン(接続)されており、終端抵抗設定スイッチ205Aがオフ(オープン)されている。例えば、マスター機器100からID割り当て開始指令がスレーブ機器に送信される前の状態で、MCU201は、スイッチ202、203をオンに制御し、終端抵抗スイッチ205Aをオフする。係る各スイッチのオン/オフは、全てのスレーブ機器において同一である。
 次に、処理が図3に示す処理に遷移する。図3に示すように、マスター機器100からID割当開始指令がブロードキャストで全てのスレーブ機器に通知される。本実施形態では、ID割当開始指令が所定の通信信号の一例に対応している。図6に示すように、全てのスレーブ機器のスイッチ202、203がオンされていることから、ID割当開始指令を全てのスレーブ機器に通知することが可能となる。
 ID割当開始指令を受信した各スレーブ機器は、以下の処理を行う。ID割当開始指令がMCU201に入力される。MCU201は、自身のIDを未割当専用の固定値に設定する。具体的には、MCU201は、ID未割り当て専用の固定値を不揮発性メモリ201Aに記憶する。未割当専用の固定値は、仮のIDであり、全スレーブ機器に共通の値である。未割当専用の固定値はID割当開始指令に含まれていてもよいし、予めスレーブ機器に設定されていてもよい。
 また、MCU201は、スイッチ202、203をオフし、終端抵抗設定スイッチ205Aをオンする。これにより、図7に示すように、各スレーブ機器のスイッチ202、203がオープンとなり、終端抵抗設定スイッチ205Aが接続された状態となる。
 次に、図4に示す個別ID割当処理が行われる。IDは、N台のスレーブ機器のうち、マスター機器100に近いスレーブ機器から順に付与される。始めに、マスター機器100からスレーブ機器(1)に対してID1設定指令が通知される。ID1設定指令は、スレーブ機器(1)のMCU201に入力される。なお、上述したように、スレーブ機器(1)のスイッチ202、203はオフであることから、ID1設定指令はスレーブ機器(1)より下位のスレーブ機器には送信されない。
 ID1設定指令が入力されたスレーブ機器(1)のMCU201は、自身にID1が付与されたと識別し、不揮発性メモリ201Aに記憶されている未割当専用の固定値をID1に書き換える。そして、MCU201は、肯定応答(ACK)をマスター機器100に送信する。肯定応答が終了した後、MCU201は、スイッチ202、203をオンするとともに、終端抵抗設定スイッチ205Aをオフする。
 スレーブ機器(1)からの肯定応答を受信したマスター機器100は、スレーブ機器(2)に対してID2設定指令を通知する。ここで、スレーブ機器(1)のスイッチ202、203はオンされていることから、ID2設定指令はスレーブ機器(2)に通知可能となる。一方で、スレーブ機器(2)のスイッチ202、203はオフであることからID2設定指令はスレーブ機器(2)より下位のスレーブ機器に通知されることはない。また、ID1を不揮発性メモリ201Aに書き込んだスレーブ機器(1)は、ID2設定指令を無視する。
 スレーブ機器(2)のMCU201は、スレーブ機器(1)のMCU201が行った処理と同様の処理を行う。ID2設定指令が入力されたスレーブ機器(2)のMCU201は、不揮発性メモリ201Aに記憶されている未割当専用の固定値をID2に書き換える。そして、MCU201は、肯定応答(ACK)をマスター機器100に送信する。肯定応答が終了した後、MCU201はスレーブ機器(2)のスイッチ202、203をオンするとともに、終端抵抗設定スイッチ205Aをオフする。
 以降、同様の処理が繰り返される。この段階では、マスター機器100は、終端のスレーブ機器がスレーブ機器(N)であるか否かを判断することができない。そこで、スレーブ機器(N)からの肯定応答を受信したマスター機器100は、次のスレーブ機器(N+1)に対するID(N+1)設定指令を通知する。上述したように、スレーブ機器(N+1)は、蓄電システム10に接続されていない。このため、スレーブ機器(N+1)からの肯定応答がマスター機器100に送信されることがない。マスター機器100は、スレーブ機器(N+1)からの肯定応答が所定時間、受信されないことをもって、終端のスレーブ機器がスレーブ機器(N)であると判定する。
 そして、処理が図5に示す処理に遷移する。終端のスレーブ機器がスレーブ機器(N)であると判定された後、終端抵抗設定対象のスレーブ機器がスレーブ機器(N)であることを示す終端情報がスレーブ機器に対して通知される。終端情報は、ブロードキャストにより全てのスレーブ機器に通知される。
 終端情報を受信したスレーブ機器(終端以外のスレーブ機器)のMCU201は、不揮発性メモリ201Aに終端情報、換言すれば、終端抵抗設定対象のスレーブ機器のID Nを記憶する。また、終端情報を受信した終端のスレーブ機器(本例におけるスレーブ機器(N))のMCU201は、不揮発性メモリ201Aに終端情報を記憶するとともに、終端抵抗設定スイッチ205Aをオンすることで終端設定を行う。以上の処理によって、図8に示すように、蓄電システム10における終端設定が適切になされる。
 以上、説明した、各スレーブ機器にIDを付与する動作は、マスター機器100および各スレーブ機器の運転が継続された状態で、マスター機器100から各スレーブ機器に対してID割当開始指令が通知されると開始されるようにしてもよい。
[効果]
 以上、説明した本実施形態によれば、例えば、以下の効果を得ることができる。
 複数のスレーブ機器のそれぞれに対してIDを適切に設定することができる。また、IDの設定に関して作業者(オペレータ)の手作業が介在しないため、人為的なID設定ミスを防ぐことができる。また、マスター機器から近い順にIDが設定され、最も下位に位置するスレーブ機器が終端されることで、割り当てられたIDを作業者が直感的に理解し易くすることができる。また、終端情報が全てのスレーブ機器に通知されるので、終端設定がなされたことを明確にすることができる。
 終端抵抗を適切に設定することができる。IDの割当と同様、作業者の手作業が介在しないため、人為的な終端設定ミスを防ぐことができる。また、反射ノイズの影響により通信品質が劣化してしまうことを抑制することができる。ところで、終端抵抗を自動で設定する技術自体は提案されている(例えば、特開2010-247969号公報参照)。しかしながら、本実施形態によれば、複数のスレーブ機器に対してIDを適切に割り当てることができつつ、最も下位に位置するスレーブ機器において終端設定することができる。例えば、上述した特許文献に記載の技術では、終端設定の対象を選択するために事前にIDの割当が完了している必要がある。このように、複数のスレーブ機器に対してIDを適切に割り当てつつ、最も下位に位置するスレーブ機器において終端設定するためには本実施形態に係る処理を行う必要があり、従来技術の単純な組み合わせでは不可能である。
 本実施形態では、デフォルトの状態、すなわち、初期状態において全てのスレーブ機器がマスター機器と接続されている。したがって、マスター機器100から全てのスレーブ機器にID割当開始指令をブロードキャストにより任意のタイミングで送信できるので、任意のタイミングでIDの自動割当と終端抵抗の自動設定が可能となる。例えば、複数台のスレーブ機器が並列接続された状態で1台のスレーブ機器が故障等により蓄電システムから離脱した場合に、ID割当開始指令を通知することにより、新たに蓄電システムを構成する各スレーブ機器に新たなIDの自動割当および終端抵抗の自動設定を行うことが可能となる。同様に、スレーブ機器が追加された場合でも、追加されたスレーブ機器を含む各スレーブ機器に対して、新たなIDの自動割当および終端抵抗の自動設定を行うことが可能となる。このように、本実施形態によれば、IDの自動割当等を行うタイミングが、電源投入時等の特定のタイミングに限定されることはない。
 また、本実施形態によれば、各スレーブ機器の不揮発性メモリに、自身に設定されたIDおよび終端設定がなされたスレーブ機器のIDを記憶している。これにより、スレーブ機器の台数等の蓄電システムの構成に変更がない場合には、IDの再割当や終端抵抗の再設定を行う必要がない。例えば、蓄電システムを再起動した場合でもIDの再割当や終端抵抗の再設定を行う必要がない。
 また、差動伝送ラインのD+側、D-側にオン抵抗等の電気特性が略同一であるスイッチ(スイッチ202、203)を配置している。これにより、差動伝送ラインにノイズが混入しても受信側(スレーブ機器側)でノイズがキャンセルされるので、ノイズ耐性を向上させることができる。
<変形例>
 以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明の内容は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
 上述した一実施形態において、ID割当開始指令および終端情報を通知する際に、終端設定がなされていない。したがって、ID割当開始指令および終端情報を高速の差動通信により送信すると反射ノイズの影響でID割当開始指令および終端情報が適切に通知できない虞がある。したがって、マスター機器100が、反射ノイズの影響がでない程度の所定速度より低速の通信速度でID割当開始指令および終端情報を通知する制御を行うようにしてもよい。
 一方で、ID設定指令は、受信側のスレーブ機器の終端設定がなされているため、通常の通信速度、つまり、高速の通信速度で送信することができる(図4参照)。ここで、図4に示す最後のID設定指令であるID(N+1)設定指令は、対応するスレーブ機器がない、換言すれば、終端設定がなされていない状態で通知される。しかしながら、スレーブ機器(N+1)は、蓄電システム10に接続されていないことから、反射ノイズの影響の有無に関わらずスレーブ機器(N+1)からの肯定応答はマスター機器100に対して送信されることはない。したがって、マスター機器100からID(N+1)設定指令を送信する際に反射ノイズの影響を考慮して通信速度を遅くする必要はない。以上から、マスター機器100の制御部101は、ID割当開始指令および終端情報の通知をするときの通信速度をID付与時、すなわち、ID設定指令の通知時における通信速度よりも低速にするようにしてもよい。一例として、ID割当開始指令および終端情報の通知をするときの通信速度は9600bps(bits per second)であり、ID設定指令の通知時における通信速度は115200bpsである。
 上述した一実施形態において、個々のスレーブ機器に割り当てられるIDは、任意の値とすることができる。個々のスレーブ機器を識別できれば、必ずしも上位のスレーブ機器から順番である必要はない。また、差動通信信号がMCUに入力される構成において、必要に応じてトランシーバが設けられていてもよい。また、ID割当および終端設定が完了したことが作業者に報知されるようにしてもよい。
 上述した実施形態、変形例で説明した事項は、適宜組み合わせることが可能である。また、実施形態で説明された材料、工程等はあくまで一例であり、例示された材料等に本発明の内容が限定されるものではない。
10・・・蓄電システム
1A、1B・・・一対の第1の通信端子
2A、2B・・・一対の第2の通信端子
3A、3B・・・一対の第3の通信端子
100・・・マスター機器
101・・・MCU(第1の制御部)
(1)~(N+1)・・・スレーブ機器
201・・・MCU(第2の制御部)
201A・・・不揮発性メモリ
202、203・・・一対の第1のスイッチ
205・・・終端設定部
205A・・・終端抵抗スイッチ
205B・・・終端抵抗

Claims (11)

  1.  第1の制御部と、一対の第1の通信端子とを備えるマスター機器と、
     第2の制御部と、一対の第2の通信端子と、電池部とを備えるスレーブ機器と
     を有し、
     前記スレーブ機器は、前記一対の第2の通信端子と直列に接続される一対の第1のスイッチを有し、
     前記一対の第1の通信端子と前記一対の第2の通信端子とが接続されており、
     所定の通信信号が前記マスター機器から前記スレーブ機器に通知されると、前記第2の制御部が一対の前記第1のスイッチをオンからオフに制御し、
     前記第1の制御部は、前記スレーブ機器にIDを付与する
     蓄電システム。
  2.  前記スレーブ機器は、一対の第3の通信端子を有し、
     N台の前記スレーブ機器が、前記第2の通信端子と前記第3の通信端子とでデイジーチェーン接続されている
     請求項1に記載の蓄電システム。
  3.  前記所定の通信信号が前記マスター機器からN台の前記スレーブ機器に通知されることに応じて、
     前記第2の制御部が、前記一対の第1のスイッチをオンからオフに制御し、
     前記第1の制御部は、N台の前記スレーブ機器のうち、前記マスター機器に近い前記スレーブ機器からIDを順に付与し、ID付与された前記スレーブ機器の前記第2の制御部は、前記一対の第1のスイッチをオフからオンに制御する
     請求項2に記載の蓄電システム。
  4.  前記一対の第1のスイッチと前記第2の通信端子との間に一対の通信ラインを有し、
    前記一対の通信ライン間に第2のスイッチと抵抗とを含む終端設定部が接続されており、
     前記所定の通信信号が前記マスター機器からN台の前記スレーブ機器に通知されることに応じて、前記第2のスイッチがオフからオンに制御され、
     前記スレーブ機器にIDが付与された後、前記第2のスイッチがオンからオフに制御され、
     N台目の前記スレーブ機器は、前記第1の制御部からN台目の前記スレーブ機器が終端であることを示す終端情報の通知がなされると、N台目の前記スレーブ機器の前記第2のスイッチがオフからオンに制御されることにより終端設定される
     請求項3に記載の蓄電システム。
  5.  前記終端情報はN台の前記スレーブ機器の全てに通知される
     請求項4に記載の蓄電システム。
  6.  前記第1の制御部は、前記所定の通信信号の通知および前記終端情報の通知をするときの通信速度を前記IDの付与時における通信速度よりも低速にする
     請求項4または5に記載の蓄電システム。
  7.  前記一対の第1の通信端子、前記一対の第2の通信端子、および、前記一対の第3の通信端子は、差動通信用の端子である
     請求項1から6までの何れかに記載の蓄電システム。
  8.  前記スレーブ機器は不揮発性メモリを有し、前記付与されたIDおよび/または前記終端情報が前記不揮発性メモリに記憶される
     請求項4から6までの何れかに記載の蓄電システム。
  9.  前記マスター機器および前記スレーブ機器の運転が継続された状態で、前記マスター機器から前記スレーブ機器に対して前記所定の通信信号が通知されると、前記IDを付与する動作が開始される
     請求項1から8までの何れかに記載の蓄電システム。
  10.  前記一対の第1のスイッチのそれぞれは半導体スイッチで構成され、前記半導体スイッチは略同一の電気特性を有する
     請求項1から9までの何れかに記載の蓄電システム。
  11.  前記マスター機器から前記所定の通信信号が前記スレーブ機器に送信される前の状態で、前記第2の制御部は、前記一対の第1のスイッチをオンに制御する
     請求項1から10までの何れかに記載の蓄電システム。
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