(57)【要約】【課題】電池ユニット間を片方向通信可能な光ファイバで接続しつつ、識別情報の自動付与を可能とする。【解決手段】各電池ユニット１は、マスタ送信部からのデータを受信可能なユニット受信部１４と、ユニット制御部１３とユニット受信部１４との間に接続された並列スイッチ１８と、を備えており、マスタユニット２が、光ファイバ５を介してマスタ送信部と接続された電池ユニット１に対し、識別情報設定要求を送信することで、電池ユニット１は、ユニット受信部１４で識別情報設定要求を受信したことを受けて直列スイッチ１７をＯＦＦし、並列スイッチ１８をＯＮしてユニット制御部１３が該識別情報設定要求に含まれる識別情報を自身の識別情報として設定すると共に、該電池ユニット１のユニット送信部１５に接続された、他の電池ユニット１に対して、該設定された識別情報と異なる識別情報を設定する要求を送出可能に構成する。【選択図】図１
2014143771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信を行うためのマスタ送信部とマスタ受信部を備えるマスタユニット(2)と、
数珠繋ぎで接続される複数の電池ユニット(1)と、
前記複数の電池ユニット(1)同士及びマスタユニット(2)間を接続すると共に、一方向にデータを送出可能な光ファイバ(5)と、
を備え、
前記光ファイバ(5)を介して前記複数の電池ユニット(1)及びマスタユニット(2)が接続されてなる電源システムであって、
各電池ユニット(1)は、
前記マスタ送信部からのデータを受信可能なユニット受信部(14)と、
前記ユニット受信部(14)で受信したデータを送信可能なユニット送信部(15)と、
前記ユニット受信部(14)とユニット送信部(15)との間を接続する直列スイッチ(17)と、
前記ユニット受信部(14)とユニット送信部(15)との間で、前記直列スイッチ(17)と並列に接続されたユニット制御部(13)と、
前記ユニット制御部(13)と前記ユニット受信部(14)との間に接続された並列スイッチ(18)と、
を備えており、
前記マスタユニット(2)が、前記光ファイバ(5)を介して前記マスタ送信部と接続された電池ユニット(1)に対し、識別情報設定要求を送信することで、前記電池ユニット(1)は、前記ユニット受信部(14)で識別情報設定要求を受信したことを受けて前記直列スイッチ(17)をＯＦＦし、前記並列スイッチ(18)をＯＮして前記ユニット制御部(13)が該識別情報設定要求に含まれる識別情報を自身の識別情報として設定すると共に、該電池ユニット(1)のユニット送信部(15)に接続された、他の電池ユニット(1)に対して、該設定された識別情報と異なる識別情報を設定する要求を送出可能に構成してなることを特徴とする電源システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電源システムであって、
各電池ユニット(1)はさらに、前記ユニット制御部(13)に給電するためのユニット電源部(16)を備えており、
前記ユニット電源部(16)は、前記ユニット受信部(14)に接続されており、
前記ユニット制御部(13)が、動作モードとして、待機モードと、識別情報設定モードと、運用モードを有しており、
前記ユニット受信部(14)が、前記マスタユニット(2)側からの識別情報設定要求を受信すると、前記ユニット電源部(16)が前記ユニット制御部(13)を待機モードから識別情報設定モードに移行させるよう構成してなることを特徴とする電源システム。
【請求項３】
請求項２に記載の電源システムであって、
前記電池ユニット(1)は、識別情報が付与されるまでは待機モードとなり、
待機モードから識別情報設定モードを経て、該識別情報が付与されると運用モードに移行するよう構成してなることを特徴とする電源システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一に記載の電源システムであって、
前記ユニット制御部(13)は、
前記ユニット電源部(16)と電源供給ライン(PW)を介して接続されており、
前記並列スイッチ(18)と通信ライン(CO)を介して接続されてなることを特徴とする電源システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一に記載の電源システムであって、
前記直列スイッチ(17)は、前記ユニット制御部(13)によってＯＮ／ＯＦＦを制御され、
前記並列スイッチ(18)は、前記ユニット電源部(16)によってＯＮ／ＯＦＦを制御されることを特徴とする電源システム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一に記載の電源システムであって、
前記マスタユニット(2)が、接続されたすべての電池ユニット(1)に対して識別情報が付与されて識別情報設定が終了したことを認識すると、各電池ユニット(1)の前記直列スイッチ(17)をＯＮにしてなることを特徴とする電源システム。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか一に記載の電源システムであって、
前記ユニット制御部(13)は、識別情報が設定されると、前記直列スイッチ(17)をＯＮにしてなることを特徴とする電源システム。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一に記載の電源システムであって、
待機モードが、前記電池ユニット(1)の消費電力を抑えた省電力モードであることを特徴とする電源システム。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一に記載の電源システムであって、さらに、
前記電池ユニット(1)は、
複数の電池セル(11)を直列及び／又は並列に接続した一以上の電池ブロック(12)と、
前記電池ブロック(12)の出力を外部に取り出すための出力ライン(PL)と、
を備えてなることを特徴とする電源システム。
【請求項１０】
通信を行うためのマスタ送信部とマスタ受信部を備えるマスタユニット(2)と、
数珠繋ぎで接続される複数の電池ユニット(1)と、
前記複数の電池ユニット(1)同士及びマスタユニット(2)間を接続すると共に、一方向にデータを送出可能な光ファイバ(5)と、
を備え、
前記光ファイバ(5)を介して前記複数の電池ユニット(1)及びマスタユニット(2)が接続されてなる電源システムにおいて、各電池ユニット(1)に対して固有の識別情報を設定する方法であって、
各電池ユニット(1)がそれぞれ待機モードにある状態で、前記マスタユニット(2)が、前記光ファイバ(5)を介して前記マスタ送信部と接続された下流側の電池ユニット(1)に対し、識別情報設定要求を送信する工程と、
前記電池ユニット(1)が該識別情報設定要求を受けて、待機モードから識別情報設定モードに移行し、該識別情報設定要求に含まれる識別情報を自身の識別情報として設定する工程と、
前記電池ユニット(1)が、前記設定された識別情報と異なる識別情報に設定した上で、該電池ユニット(1)のユニット送信部(15)に接続された下流側の他の電池ユニット(1)に対して、識別情報設定要求を送出する工程と、
識別情報の設定に際して異なる識別情報に再設定した該識別情報設定要求を、下流側の電池ユニット(1)に対して送出する工程を繰り返しながら、各電池ユニット(1)に対して順次識別情報を設定し、すべての電池ユニット(1)に対して識別情報が設定されると、最終段の電池ユニット(1)の下流側に接続されたマスタユニット(2)に対して、異なる識別情報に設定した該識別情報設定要求を送出する工程と、
前記マスタユニット(2)が該識別情報設定要求を受けることで、各電池ユニット(1)に対する識別情報の設定が終了したと判定して、識別情報設定を終了する工程と、
を含むことを特徴とする電源システムの識別情報設定方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電源システムの識別情報設定方法であって、
前記設定された識別情報と異なる識別情報が、所定の増分を付加した識別情報であることを特徴とする電源システムの識別情報設定方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の電源システムの識別情報設定方法であって、
各電池ユニット(1)は、
前記マスタ送信部からのデータを受信可能なユニット受信部(14)と、
前記ユニット受信部(14)で受信したデータを送信可能なユニット送信部(15)と、
前記ユニット受信部(14)とユニット送信部(15)との間を接続する直列スイッチ(17)と、
前記ユニット受信部(14)とユニット送信部(15)との間で、前記直列スイッチ(17)と並列に接続されたユニット制御部(13)と、
前記ユニット制御部(13)と前記ユニット受信部(14)との間に接続された並列スイッチ(18)と、
を備えており、
各電池ユニット(1)が識別情報を設定する工程が、前記ユニット受信部(14)で識別情報設定要求を受信したことを受けて、前記直列スイッチ(17)をＯＦＦし、前記並列スイッチ(18)をＯＮして前記ユニット制御部(13)が自身の識別情報を設定することを特徴とする電源システムの識別情報設定方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電源システムの識別情報設定方法であって、
前記直列スイッチ(17)は、待機モードにおいてＯＦＦ状態にされてなることを特徴とする電源システムの識別情報設定方法。
【請求項１４】
請求項１１から１３のいずれか一に記載の電源システムの識別情報設定方法であって、
各電池ユニット(1)はさらに、前記ユニット制御部(13)に給電するためのユニット電源部(16)を備えており、
前記ユニット電源部(16)は、前記ユニット受信部(14)に接続されており、
前記ユニット制御部(13)が、動作モードとして、待機モードと、識別情報設定モードと、運用モードを有しており、
前記ユニット受信部(14)が、前記マスタユニット(2)からの識別情報設定要求を受信すると、前記ユニット電源部(16)が前記ユニット制御部(13)を待機モードから識別情報設定モードに移行させるよう構成してなることを特徴とする電源システム。
【請求項１５】
複数台を数珠繋ぎに接続して電源システムを構築可能であると共に、マスタユニット(2)に接続されて識別情報を自動設定可能な電池ユニットであって、
マスタユニット(2)のマスタ送信部からのデータを受信可能なユニット受信部(14)と、
前記ユニット受信部(14)で受信したデータを送信可能なユニット送信部(15)と、
前記ユニット受信部(14)とユニット送信部(15)との間を接続する直列スイッチ(17)と、
前記ユニット受信部(14)とユニット送信部(15)との間で、前記直列スイッチ(17)と並列に接続されたユニット制御部(13)と、
前記ユニット制御部(13)と前記ユニット受信部(14)との間に接続された並列スイッチ(18)と、
を備え、
前記ユニット受信部(14)及びユニット送信部(15)に光ファイバ(5)を接続して、マスタユニット(2)及び他の電池ユニット(1)と接続可能に構成してなり、
マスタユニット(2)が、光ファイバ(5)を介して前記マスタ送信部と接続された電池ユニット(1)に対し、識別情報設定要求を送信することで、前記電池ユニット(1)は、前記ユニット受信部(14)で識別情報設定要求を受信したことを受けて前記直列スイッチ(17)をＯＦＦし、前記並列スイッチ(18)をＯＮして前記ユニット制御部(13)が該識別情報設定要求に含まれる識別情報を自身の識別情報として設定すると共に、該電池ユニット(1)のユニット送信部(15)に接続された、他の電池ユニット(1)に対して、該設定された識別情報と異なる識別情報を設定する要求を送出可能に構成してなることを特徴とする電池ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列や並列に接続された複数の電池セルを内蔵し電力を供給可能としたユニット状の電池ユニットを、複数台接続可能とした電源システム、及びこの電源システムにおいて、各電池ユニットに識別情報を設定するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池セルを多数内蔵して出力電圧と出力電流の両方を大きくしている電池ユニットを、ユニット状に構成して、複数台の電池ユニットを直列に接続することにより、より大きな電力を供給可能とした電源システムは開発されている。このような電源システムでは、各電池ユニットの動作を監視し、一部の電池ユニットの電圧などに異常が生じた場合、これを検出して切り離したり出力を停止するなどの対策がなされている。
【０００３】
このような監視を行うには、各電池ユニットを識別するためのアドレスなどの識別ＩＤ情報を、個別に付与する必要がある。従来は、このような識別ＩＤを個別に設定するため、ディップスイッチを設けたり、予め識別ＩＤをＥ2ＰＲＯＭに書き込む等の作業が行われていた。
【０００４】
しかしながら、このようなＩＤを手動で設定する作業は極めて煩雑となる。そこで、自動的に各電池ユニットにＩＤを付与する方法も幾つか提案されている（例えば特許文献１）。このような従来の電池ユニット同士の接続では、マスタユニットと銅線で接続され、マスタニットと電池ユニット間で通信を行うことにより、ＩＤを順次付与していく方式が採用されていた。このようにユニット間の接続に銅線を用いる場合は、双方向通信が可能であるため、比較的容易にＩＤの付与が行える。
【０００５】
一方、直列接続される電池ユニットの接続数が増えると、出力電圧が大きくなるため、絶縁を考慮する必要がある。特に近年の高出力化、大容量化の要求に応じて、個々の電池ユニットの出力や電池ユニットの接続数は増大する傾向にある。このような高出力の電池ユニットを組み合わせる場合においては、電池ユニット間を導線で接続する場合は絶縁のための機構が必要になり、耐圧の高い素子を使用することが求められ、部品コストが上昇する。また、物理的に耐圧が不足する場合は、絶縁距離を設ける必要が生じて、装置が大型化するという問題が生じる。
【０００６】
そこで、このような銅線を用いた電気接続に替えて、光ファイバを用いた光通信での接続が提案されている（特許文献１）。光通信では基本的に絶縁が不要となることから、高耐圧の素子や絶縁構成が不要になり、安全性を高めることができる。
【０００７】
しかしながら、光ファイバは一般に双方向通信ができず、仮に一本の光ファイバで双方向通信を行わせようとすれば発光素子と受光素子を各接続部に設ける必要が生じ、また送受信を時分割で行うためのタイミングの管理などが必要となって、接続インターフェースの構成が複雑化するという問題があった。一方で双方向通信ができない場合は、従来の手法でＩＤを付与することができない。このためＩＤ付与を行うべく全二重通信を可能にするため、図４に示すように電池ユニット４０１と各マスタユニット４０２との間に２本の光ファイバ４０５を接続する必要が生じる。しかしながらこの構成では、電池ユニットの接続数に応じた接続端子をマスタユニット側に用意する必要が生じ、電池ユニットの個数が増えるとマスタユニットの接続端子が肥大化し、配線も煩雑となり、コストやスペースの点で不利となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１５７４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、電池ユニット間を片方向通信可能な光ファイバで接続しつつ、識別情報の自動付与が可能な電源システム及び電源システムの識別情報設定方法並びに電池ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の第１の電源システムによれば、通信を行うためのマスタ送信部とマスタ受信部を備えるマスタユニット２と、数珠繋ぎで接続される複数の電池ユニット１と、前記複数の電池ユニット１同士及びマスタユニット２間を接続すると共に、一方向にデータを送出可能な光ファイバ５と、を備え、前記光ファイバ５を介して前記複数の電池ユニット１及びマスタユニット２が接続されてなる電源システムであって、各電池ユニット１は、前記マスタ送信部からのデータを受信可能なユニット受信部１４と、前記ユニット受信部１４で受信したデータを送信可能なユニット送信部１５と、前記ユニット受信部１４とユニット送信部１５との間を接続する直列スイッチ１７と、前記ユニット受信部１４とユニット送信部１５との間で、前記直列スイッチ１７と並列に接続されたユニット制御部１３と、前記ユニット制御部１３と前記ユニット受信部１４との間に接続された並列スイッチ１８と、を備えており、前記マスタユニット２が、前記光ファイバ５を介して前記マスタ送信部と接続された電池ユニット１に対し、識別情報設定要求を送信することで、前記電池ユニット１は、前記ユニット受信部１４で識別情報設定要求を受信したことを受けて前記直列スイッチ１７をＯＦＦし、前記並列スイッチ１８をＯＮして前記ユニット制御部１３が該識別情報設定要求に含まれる識別情報を自身の識別情報として設定すると共に、該電池ユニット１のユニット送信部１５に接続された、他の電池ユニット１に対して、該設定された識別情報と異なる識別情報を設定する要求を送出可能に構成できる。これにより、一方向にデータを送出可能な光ファイバを用いて、マスタユニットから下流側に接続された電池ユニットに対して、識別情報を順次設定することができる。
【００１１】
また、第２の電源システムによれば、各電池ユニット１はさらに、前記ユニット制御部１３に給電するためのユニット電源部１６を備えており、前記ユニット電源部１６は、前記ユニット受信部１４に接続されており、前記ユニット制御部１３が、動作モードとして、待機モードと、識別情報設定モードと、運用モードを有しており、前記ユニット受信部１４が、前記マスタユニット２側からの識別情報設定要求を受信すると、前記ユニット電源部１６が前記ユニット制御部１３を待機モードから識別情報設定モードに移行させるよう構成できる。これによって、マスタユニットが識別情報設定要求を発すると、マスタユニットに接続された電池ユニット側で、ユニット電源部がユニット制御部を識別情報設定モードに移行させることができる。
【００１２】
さらに第３の電源システムによれば、前記電池ユニット１は、識別情報が付与されるまでは待機モードとなり、待機モードから識別情報設定モードを経て、該識別情報が付与されると運用モードに移行するよう構成できる。
【００１３】
さらにまた、第４の電源システムによれば、前記ユニット制御部１３は、前記ユニット電源部１６と電源供給ラインＰＷを介して接続されており、前記並列スイッチ１８と通信ラインＣＯを介して接続することができる。
【００１４】
さらにまた、第５の電源システムによれば、前記直列スイッチ１７は、前記ユニット制御部１３によってＯＮ／ＯＦＦを制御され、前記並列スイッチ１８は、前記ユニット電源部１６によってＯＮ／ＯＦＦを制御することができる。
【００１５】
さらにまた、第６の電源システムによれば、前記マスタユニット２が、接続されたすべての電池ユニット１に対して識別情報が付与されて識別情報設定が終了したことを認識すると、各電池ユニット１の前記直列スイッチ１７をＯＮにすることができる。これによって、運用モードにおいてはマスタユニットから送出されるデータを、下流側の電池ユニットに対してそのまま送出できるので、マスタユニットで識別情報を指示された電池ユニットが該データを受信して所定の動作を行うことが可能となる。
【００１６】
さらにまた、第７の電源システムによれば、前記ユニット制御部１３は、識別情報が設定されると、前記直列スイッチ１７をＯＮにすることができる。これによって、運用モードにおいてはマスタユニット２から送出されるデータを、下流側の電池ユニットに対してそのまま送出できるので、マスタユニットで識別情報を指示された電池ユニットが該データを受信して所定の動作を行うことが可能となる。
【００１７】
さらにまた、第８の電源システムによれば、待機モードを、前記電池ユニット１の消費電力を抑えた省電力モードとできる。これにより、識別情報が設定されるまでは、いいかえると電池ユニットが未だ本来の動作を行えない状態においては、消費電力を少なくしてエネルギーの無駄を省くことができる。
【００１８】
さらにまた、第９の電源システムによれば、さらに前記電池ユニット１は、複数の電池セル１１を直列及び／又は並列に接続した一以上の電池ブロック１２と、前記電池ブロック１２の出力を外部に取り出すための出力ラインＰＬとを備えることができる。これにより、電池ユニット間の接続を、高電圧出力用のラインと、信号用のラインとに分離して、両者間の絶縁を図ることができる。
【００１９】
さらにまた、第１０の電源システムの識別情報設定方法によれば、通信を行うためのマスタ送信部とマスタ受信部を備えるマスタユニット２と、数珠繋ぎで接続される複数の電池ユニット１と、前記複数の電池ユニット１同士及びマスタユニット２間を接続すると共に、一方向にデータを送出可能な光ファイバ５と、を備え、前記光ファイバ５を介して前記複数の電池ユニット１及びマスタユニット２が接続されてなる電源システムにおいて、各電池ユニット１に対して固有の識別情報を設定する方法であって、各電池ユニット１がそれぞれ待機モードにある状態で、前記マスタユニット２が、前記光ファイバ５を介して前記マスタ送信部と接続された下流側の電池ユニット１に対し、識別情報設定要求を送信する工程と、前記電池ユニット１が該識別情報設定要求を受けて、待機モードから識別情報設定モードに移行し、該識別情報設定要求に含まれる識別情報を自身の識別情報として設定する工程と、前記電池ユニット１が、前記設定された識別情報と異なる識別情報に設定した上で、該電池ユニット１のユニット送信部１５に接続された下流側の他の電池ユニット１に対して、識別情報設定要求を送出する工程と、識別情報の設定に際して異なる識別情報に再設定した該識別情報設定要求を、下流側の電池ユニット１に対して送出する工程を繰り返しながら、各電池ユニット１に対して順次識別情報を設定し、すべての電池ユニット１に対して識別情報が設定されると、最終段の電池ユニット１の下流側に接続されたマスタユニット２に対して、異なる識別情報に設定した該識別情報設定要求を送出する工程と、前記マスタユニット２が該識別情報設定要求を受けることで、各電池ユニット１に対する識別情報の設定が終了したと判定して、識別情報設定を終了する工程とを含むことができる。これにより、一方向にデータを送出可能な光ファイバを用いて、マスタユニットから下流側に接続された電池ユニットに対して、識別情報を順次設定することができる。
【００２０】
さらにまた、第１１の電源システムの識別情報設定方法によれば、前記設定された識別情報と異なる識別情報を、所定の増分を付加した識別情報とできる。
【００２１】
さらにまた、第１２の電源システムの識別情報設定方法によれば、各電池ユニット１は、前記マスタ送信部からのデータを受信可能なユニット受信部１４と、前記ユニット受信部１４で受信したデータを送信可能なユニット送信部１５と、前記ユニット受信部１４とユニット送信部１５との間を接続する直列スイッチ１７と、前記ユニット受信部１４とユニット送信部１５との間で、前記直列スイッチ１７と並列に接続されたユニット制御部１３と、前記ユニット制御部１３と前記ユニット受信部１４との間に接続された並列スイッチ１８とを備えており、各電池ユニット１が識別情報を設定する工程が、前記ユニット受信部１４で識別情報設定要求を受信したことを受けて、前記直列スイッチ１７をＯＦＦし、前記並列スイッチ１８をＯＮして前記ユニット制御部１３が自身の識別情報を設定することができる。
【００２２】
さらにまた、第１３の電源システムの識別情報設定方法によれば、前記直列スイッチ１７は、待機モードにおいてＯＦＦ状態とできる。
【００２３】
さらにまた、第１４の電源システムの識別情報設定方法によれば、各電池ユニット１はさらに、前記ユニット制御部１３に給電するためのユニット電源部１６を備えており、前記ユニット電源部１６は、前記ユニット受信部１４に接続されており、前記ユニット制御部１３が、動作モードとして、待機モードと、識別情報設定モードと、運用モードを有しており、前記ユニット受信部１４が、前記マスタユニット２からの識別情報設定要求を受信すると、前記ユニット電源部１６が前記ユニット制御部１３を待機モードから識別情報設定モードに移行させるよう構成できる。これによって、マスタユニットが識別情報設定要求を発すると、マスタユニットに接続された電池ユニット側で、ユニット電源部１６がユニット制御部を識別情報設定モードに移行させることができる。
【００２４】
さらにまた、第１５の電池ユニットによれば、複数台を数珠繋ぎに接続して電源システムを構築可能であると共に、マスタユニット２に接続されて識別情報を自動設定可能な電池ユニットであって、マスタユニット２のマスタ送信部からのデータを受信可能なユニット受信部１４と、前記ユニット受信部１４で受信したデータを送信可能なユニット送信部１５と、前記ユニット受信部１４とユニット送信部１５との間を接続する直列スイッチ１７と、前記ユニット受信部１４とユニット送信部１５との間で、前記直列スイッチ１７と並列に接続されたユニット制御部１３と、前記ユニット制御部１３と前記ユニット受信部１４との間に接続された並列スイッチ１８と、を備え、前記ユニット受信部１４及びユニット送信部１５に光ファイバ５を接続して、マスタユニット２及び他の電池ユニット１と接続可能に構成してなり、マスタユニット２が、光ファイバ５を介して前記マスタ送信部と接続された電池ユニット１に対し、識別情報設定要求を送信することで、前記電池ユニット１は、前記ユニット受信部１４で識別情報設定要求を受信したことを受けて前記直列スイッチ１７をＯＦＦし、前記並列スイッチ１８をＯＮして前記ユニット制御部１３が該識別情報設定要求に含まれる識別情報を自身の識別情報として設定すると共に、該電池ユニット１のユニット送信部１５に接続された、他の電池ユニット１に対して、該設定された識別情報と異なる識別情報を設定する要求を送出可能に構成できる。これにより、一方向にデータを送出可能な光ファイバを用いて、マスタユニットから下流側に接続された電池ユニットに対して、識別情報を順次設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１に係る電池パックとマスタユニットとの接続形態を示す模式図である。
【図２】図１の電池ユニットの構成を示すブロック図である。
【図３】図２の電源システムで各電池ユニットに対してＩＤ情報を設定する手順を示すフローチャートである。
【図４】従来の電池ユニットとマスタユニットとの接続形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源システム及び電源システムの識別情報設定方法並びに電池ユニットを例示するものであって、本発明は電源システム及び電源システムの識別情報設定方法並びに電池ユニットを以下のものに特定しない。特に本明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施の形態に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、及び「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記しているが、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（実施例１）
【００２７】
本発明の実施例１に係る電源システム１００を図１に示す。この電源システム１００は、マスタユニット２と、複数台の電池ユニット１（１Ａ〜１Ｅ）とを通信線として光ファイバ５で接続している。マスタユニット２と電池ユニット１Ａ〜１Ｅとは、マルチドロップ接続可能としている。図１の例では、５台の電池ユニット１Ａ〜１Ｅをマスタユニット２に光ファイバ５で数珠繋ぎに接続すると共に、最終段の電池ユニット１Ｅをマスタユニット２に接続している。なおこの図では信号線のみを図示しており、電源出力を接続した出力ラインは図示していない。
【００２８】
図２に、各電池ユニット１のブロック図を示している。各電池ユニット１は、複数の電池セル１１を内蔵しており、その出力ラインＰＬを系統出力として、各種の負荷に接続して、電源として駆動電力を供給する。電池ユニット１の電池セル１１は、外部の商用電源（例えば深夜電力）や、太陽光発電などの電力を受けて充電可能であり、また蓄電された電力を放電して、電力供給源として機能する。マスタユニット２は、複数台の電池ユニット１の充放電状態を監視する。
【００２９】
電池ユニット１は、ユニット受信部１４とユニット送信部１５を備える。なお、本明細書ではマルチドロップ接続において、マスタユニット２のマスタ送信部に接続される側を上流側、マスタ受信部に接続される側を下流側と呼ぶ。各ユニットは、光ファイバ５を介して接続される。具体的には、図２に示すようにマスタユニット２と電池ユニット１Ａとは、マスタ送信部とユニット受信部１４とを光ファイバ５で接続し、電池ユニット１Ａと電池ユニット１ｎとは、電池ユニット１Ａのユニット送信部１５と電池ユニット１ｎのユニット受信部１４とを光ファイバ５で接続し、さらに電池ユニット１ｎとマスタユニット２とは、電池ユニット１ｎのユニット送信部１５とマスタユニット２のマスタ受信部とを光ファイバ５で、それぞれ接続している。この例では各ユニットの受信部、送信部にそれぞれ、光ファイバ５接続用の端子を設けており、各ユニット内部で光通信によりデータのやりとりが行われる。ここでは光ファイバ接続用端子に光ファイバ５で接続して光通信を行っている。ただ、光ファイバ接続用端子をコネクタ状とし、コネクタ同士を直接係合できる形態とすれば、光ファイバのようなユニット間を接続する別部材のケーブルを不要とすることもできる。
（光ファイバ５）
【００３０】
光ファイバ５は、ユニット間で一方向にデータを送出可能なタイプ、すなわち片方向通信のみが使用可能なタイプを使用することで、構成を簡素化できる。光ファイバ５を用いて、最下流の電池ユニット１ｎから、マスタユニット２のマスタ受信部に対して、情報が送信される。
（マスタユニット２）
【００３１】
マスタユニット２は、電池ユニット１と接続するインターフェースとしてマスタ受信部とマスタ送信部とを備える。これらマスタ受信部とマスタ送信部は、マスタ制御部に接続される。このマスタユニット２は、マルチドロップ接続の終端に接続されて、マスタ制御部で各電池ユニット１を制御、管理する。マスタ制御部では、出力電流をモニタしたり、各電池ユニット１の充電状態、放電状態を監視して、異常状態を検出する。具体的にはマスタ制御部が、各電池ユニット１の電流値をモニタして、所定の閾値電流を超えると過電流と判定して、警告を発したり、電池ユニット１の交換を促す。このようにマスタユニット２は、保護回路として機能する。
【００３２】
さらにマスタユニット２は、接続される各電池ユニット１に対して個別の識別情報を自動的に設定する識別情報自動設定機能を備える。具体的には、マスタ制御部が、マスタ送信部から識別情報設定要求を電池ユニット１に向けて送信する（詳細は後述）。このようなマスタ制御部は、ＤＳＰやマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）やＣＰＵ、ＬＳＩ、ＦＰＧＡやＡＳＩＣ等のゲートアレイで実現できる。
【００３３】
さらにまたマスタユニット２は、接続されている各電池ユニット１に内蔵される電池ブロック１２の並列数を検出可能としている。また保護回路は、この検出された電池ブロック１２の並列数に応じて、電池ブロック１２を過電流から保護するための、閾値電流の設定を自動で変更することもできる。
【００３４】
またマスタユニット２は、必要に応じて外部機器と通信するための通信インターフェースや、電源システムに対してユーザが操作を行うためのユーザインターフェースを設けることもできる。例えば電源コントローラに操作部としてキーボードやマウス、タッチパネルやコンソール等の入力デバイスを接続し、最大電流量を規定したり、接続された電池ユニットの使用可否を設定できる。また、電池ユニットに異常が発生した際にユーザに告知するための表示パネルや表示灯を設けてもよい。
（電池ユニット１）
【００３５】
電池ユニット１は、マスタユニット２をマスタとするマスタ−スレーブ通信の、スレーブ側として機能する。各電池ユニット１は、ユニット受信部１４と、ユニット送信部１５と、ユニット制御部１３と、ユニット電源部１６と、一以上の電池ブロック１２と、出力ラインＰＬとを備えている。
【００３６】
ユニット受信部１４とユニット送信部１５は、他の電池ユニット１やマスタユニット２との通信インターフェースとなる。これらユニット受信部１４とユニット送信部１５とは、直列スイッチ１７を介して接続される。直列スイッチ１７のＯＮ／ＯＦＦはユニット制御部１３によって制御される。また直列スイッチ１７と並列に、ユニット受信部１４とユニット送信部１５との間にユニット制御部１３が接続される。さらにユニット制御部１３とユニット受信部１４との間には、並列スイッチ１８が接続される。並列スイッチ１８はユニット電源部１６によってＯＮ／ＯＦＦを制御される。
【００３７】
このように、ユニット制御部１３を、ユニット受信部１４とユニット送信部１５との間で、直列スイッチ１７と並列に接続することで、直列スイッチ１７をＯＦＦすると、ユニット受信部１４で受けたデータはユニット制御部１３で受信される。いいかえると、ユニット受信部１４で受けたデータがそのまま直列スイッチ１７及びユニット送信部１５を介して次段の電池ユニットに送信されることがない。このため、後述する識別情報設定モードにおいて、各電池ユニットで個別の識別情報を順次設定する際に有利となる。その一方で、識別情報が設定された状態で運用モードにおいては、ユニット制御部１３が直列スイッチ１７をＯＮすることにより、ユニット受信部１４で受けたデータがそのままユニット送信部１５を経て次段の電池ユニットに送出される。いいかえると、マスタユニット２から送出されるデータはすべての電池ユニットに送出されるため、データに含まれる識別情報に従って、該当する電池ユニットでデータを受信して所定の処理を行うことが可能となる。
（電池ブロック１２）
【００３８】
電池ブロック１２は、充電可能な二次電池セル１１を複数、直列に接続したものである。また電池ブロック１２同士は、並列に接続されている。なお、電池セル１１や電池ブロック１２の接続形態はこの接続例に限られるものでなく、例えば複数の電池セルを並列に接続した電池ブロックを直列に接続することもできる。一方で電池ブロック１２の出力は、出力ラインＰＬから出力される。電池ブロック１２間で出力ラインＰＬ同士を直列又は並列に接続して、電源システムの出力を得る。この例では、各電池ユニット１は５０Ｖ、３３Ａｈの出力を得ており、この電池ユニット１を１４個を直列接続すれば、電源システム全体で７００Ｖの出力が得られる。また一方で、電池ブロック１２からの信号線がユニット制御部１３にも接続されており、電池ブロック１２の温度や電流値等をユニット制御部１３で管理する。特に、高電圧出力用のラインと、信号用のラインとを分離すると共に、信号用のラインを光ファイバ５とすることで、両者間の絶縁を容易に図ることができる。
（ユニット制御部１３）
【００３９】
ユニット制御部１３は、電池ユニット１を制御する部材であって、他の電池ユニット１やマスタユニット２とデータ通信したり、電池ユニット１の識別情報を取得する識別情報設定モードを実行する等、各種の制御を行う。ユニット制御部１３も、ＤＳＰやマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）やＣＰＵ、ＬＳＩ、ＦＰＧＡやＡＳＩＣ等のゲートアレイで実現できる。このユニット制御部１３は、ユニット電源部１６と電源供給ラインＰＷを介して接続されており、また並列スイッチ１８と通信ラインＣＯを介して接続されている。
（ユニット電源部１６）
【００４０】
このユニット制御部１３を駆動するための駆動電力は、ユニット電源部１６から供給される。ユニット電源部１６は、電池ブロック１２から供給される電力を、ユニット制御部１３を駆動できる電極に変換する電圧変換回路が利用できる。好適にはスイッチングレギュレータとする。これによって電池ユニット１は、内蔵される電池ブロック１２で給電され、外部電源を用いることなく自律的に駆動できる。またユニット電源部１６は、ユニット受信部１４に接続されている。ここでユニット制御部１３は、動作モードとして、待機モードと、識別情報設定モードと、運用モードを有している。
【００４１】
待機モードは、例えば消費電力の少ない省電力モードである。識別情報が設定されるまでは、いいかえると電池ユニット１が未だ本来の動作を行えない状態においては、消費電力を少なくしてエネルギーの無駄を省くことができる。待機モードにおいては、各電池ユニット１の直列スイッチ１７及び並列スイッチ１８がそれぞれＯＦＦ状態とされている。そして待機モード時において、ユニット受信部１４が識別情報設定要求を受信すると、ユニット電源部１６がユニット制御部１３を待機モードから識別情報設定モードに移行させる。具体的には、識別情報設定要求を受けて、ユニット受信部１４と接続されたユニット電源部１６が起動され、並列スイッチ１８をＯＮに切り替えると共に、ユニット制御部１３への供給電力を待機モードから識別情報設定モードの電力に変更する。このような構成によって、マスタユニット２が識別情報設定要求を発すると、マスタユニット２に接続された電池ユニット１側で、識別情報設定モードに自動的に移行させることができる。
【００４２】
識別情報設定モードにおいては、各ユニット制御部１３は、識別情報設定要求に含まれる識別情報に従って、自身の識別情報を設定すると共に、この識別情報と異なる識別情報に設定して、次段の電池ユニット１に対しても識別情報設定要求を送信する。このようにして、各電池ユニット１は順次識別情報を設定していく。
【００４３】
またマスタユニット２は、最終段に接続された電池ユニット１から識別情報設定要求を受けると、接続されたすべての電池ユニット１に対して識別情報が付与されたものと認識する。そして識別情報設定が終了すると、各電池ユニット１の直列スイッチ１７をＯＮにして運用モードに移行する。運用モードにおいては、マスタユニット２から電池ユニット１側に送出されるデータは、各電池ユニット１のユニット受信部１４から直列スイッチ１７を経てユニット送信部１５に送出されるため、各電池ユニット１でデータを受信できる。このためマスタユニット２はデータに送り先の識別情報を含めておくことで、該当する電池ユニット１でデータを受け取って、所定の動作を行わせることが可能となる。
【００４４】
なお、直列スイッチ１７をＯＮするタイミングは、すべての電池ユニットで識別情報が設定されたタイミングとする他、各電池ユニットにおいて識別情報が設定される度に順次、ユニット制御部が直列スイッチ１７をＯＮにするよう構成してもよい。
【００４５】
またこの電池ユニット１は、一旦付与されたＩＤ情報を保持するＥ2ＰＲＯＭのような不揮発性メモリを有していない。このため各電池ユニット１のＩＤ情報は、電池ユニット１の電源を落とすと消失するが、電源投入時すなわち電池ユニット１の起動時に、再び自動的にＩＤ情報が各電池ユニット１に付与されるＩＤ自動取得機能を備えている。また、電池ユニット１の起動時には、一律に初期値が再設定されるように構成されている。これにより、電池ユニット１の製造時や接続時に、予め異なるＩＤ情報を設定する必要が無く、製造工程や設置作業を省力化できる利点が得られる。なおＩＤ情報の初期値は、ＩＤ情報として取り得る最大の値、例えばＩＤ＝２５５を設定しておき、一方でＩＤ自動取得機能により自動で取得されるＩＤ情報を０又は１を初期値として昇順に付与することで、自動取得されるＩＤ情報の値と初期値との抵触を回避できる。
【００４６】
ただ、電池ユニットに設定された識別情報を保持するための識別情報メモリを備えてもよい。この場合は、マスタユニットから付与された識別情報が識別情報メモリに記録されるまでは待機モードとなり、識別情報設定モードを経て、該識別情報が識別情報メモリに記録されると運用モードに移行するよう構成できる。
（ＩＤ情報設定方法）
【００４７】
この電源システム１００は、各電池ユニット１に対して識別情報としてＩＤ情報を自動設定する機能を備える。以下、この手順を図３のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、予め複数台の電池ユニット１とマスタユニット２とを光ファイバ５で接続している。各電池ユニット１は工場出荷状態、すなわち識別情報は付与されておらず、初期値（例えば２５５）等とされている。また、各電池ユニット１の直列スイッチ１７及び並列スイッチ１８は共にＯＦＦ（オープン）となっており、待機モードとなっている。
【００４８】
この状態で、まずステップＳ１において、マスタユニット２が下流側に接続された電池ユニット１に対し識別情報設定を要求する。具体的には、マスタユニット２のマスタ送信部から電池ユニット１Ａのユニット受信部１４に、光ファイバ５を介して識別情報設定要求が送信される。
【００４９】
次にステップＳ２において、下流側の電池ユニットが識別情報設定要求を受けて識別情報設定モードに移行する。具体的には、電池ユニット１Ａのユニット受信部１４が識別情報設定要求を受信すると、ユニット受信部１４と接続されたユニット電源部１６が起動され、並列スイッチ１８をＯＦＦからＯＮに切り替える。また、ユニット制御部１３への供給電力を待機モードから識別情報設定モードの電力に上げる。
【００５０】
これを受けて、ユニット制御部１３は自身の識別情報を設定する（ステップＳ３）。好ましくは、識別情報設定要求に、設定すべき識別情報（例えばＩＤ番号０）を含める。さらにユニット制御部１３は、ＩＤ番号に所定の増分（例えば＋１）を付加して、識別情報設定要求を更新する（ステップＳ４）。例えば、ＩＤ番号をＩＤ＋１に書き換える。
【００５１】
次に、下流側に接続された電池ユニットが存在する場合かどうかを判定し（ステップＳ５）、存在する場合は下流側の電池ユニットに対し、同様に識別情報設定を要求し（ステップＳ６）、上述したステップＳ２〜Ｓ４のステップを繰り返す。例えば図２の例では、電池ユニット１ｎに、ＩＤ＋１（例えばＩＤ番号０＋１＝１）の識別情報を設定し、さらに増分を識別情報に加算して（例えばＩＤ番号１＋１＝２）、次段の電池ユニットに送出する。このようにしてすべての電池ユニットに固有の識別情報が付与されると、最終段の電池ユニット１ｎは自身の識別情報ＩＤnに増分を付加した識別情報設定要求（ＩＤ番号ＩＤn＋１）を、ユニット送信部１５からマスタユニット２のマスタ受信部に返す（ステップＳ７）。マスタユニット２は、この識別情報設定要求を受けて、接続されたすべての電池ユニットに対して識別情報が付与されたことを認識し、識別情報設定モードを終了する。
【００５２】
また一方でマスタユニット２は、識別情報設定要求に含まれる識別情報から増分を減算して（ＩＤ番号（ＩＤn＋１）−１＝ＩＤn）、電池ユニットの接続台数を把握することができる。そしてマスタユニット２は、識別情報設定モードの終了すると、運用モードに移行する。これを受けて、マスタユニット２は各電池ユニット１に対し、マスタ−スレーブ通信を開始する。各電池ユニット１は、ＩＤ情報によって識別できる。通信方式は、ＲＳ−４８５等の既知の通信方式を利用できる。マスタユニット２は、各電池ユニット１の電池情報（電池電圧、温度、異常情報等）を入手することができる。
【００５３】
このような構成によって、マスタユニット２が識別情報設定要求を発すると、マスタユニット２に接続された電池ユニット１側で、識別情報設定モードに自動的に移行させることができる。また、識別情報設定モードで各電池ユニット１の識別情報が設定された後は、運用モードに自動的に移行させて、所定の動作を行わせることができる。これによって、複数台の電池ユニット１が接続された状態で、自動で各電池ユニット１に対して識別情報を割り振ることが可能となり、光ファイバ５による片方向通信においても簡単にアドレス設定を行うことができる。また、複数台の電池ユニット１を接続して、大容量の電源システムを構築できる。接続数を調整することで、電源システム全体の電源容量を調整でき、要求される規模に応じた電源システムを柔軟に構築できる。また、いずれかの電池セルに異常が発生しても、マスタユニット側でこれを検出し、異常な電池セルを含む電池ユニットのみを交換可能とすることで、電池交換に要する費用を削減できる利点も得られる。
【００５４】
各電池ユニット１は、共通のハードウェア構成としている。図２に示す電池ユニット１は、１３個の電池セル１１を直列に接続した電池ブロック１２を、３本並列に接続している。また各電池ブロック１２には、電池セル１１の温度を検出する温度センサや電池ブロック１２のブロック電圧を検出する電圧センサを接続できる。温度センサにはサーミスタ等が利用できる。さらに複数の電池ブロック１２と接続される電池ユニット１の出力ラインＰＬには、電池ユニット１の充放電電流を検出する電流検出部が設けられ、ユニット制御部１３に入力される。ユニット制御部１３は電池セル１１の温度や電池セル１１又はブロック電圧に基づいて電池ブロック１２の過充電、過放電を検出し、異常を検出すると、マスタユニット２に対して異常信号を出力する。マスタユニット２は、異常が発生した電池ユニット１を特定して、ユーザに対して異常の発生を告知すると共に、点検や交換を促す。
（電池セル１１）
【００５５】
電池セル１１は、一方向に延在された円柱状又は円筒状の電池セルの他、角形の外装缶を利用したタイプが利用できる。この電池セル１１は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の二次電池が好適に使用できる。特にリチウムイオン二次電池とすることが望ましい。リチウムイオン二次電池は容積密度が高いために、電池パック２０の小型化、軽量化に適している。またリチウムイオン二次電池は充放電可能な温度領域が鉛蓄電池やニッケル水素電池に比べて広く、効率よく充放電が可能になる。
【００５６】
また電池セル１１の正極材料にはリン酸鉄系材料を用いることが好ましい。これにより、安全性を高めることができ、充放電の温度依存性を抑制することができ、特に低温時にも比較的高い充放電効率を維持できるので、冬場でも効率よく充放電が可能になる。
【００５７】
さらにリチウムイオン二次電池の正極は、３成分正極とすることができる。このリチウムイオン二次電池は、正極に、従来のコバルト酸リチウムに代わって、Ｌｉ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｏ複合酸化物とコバルト酸リチウム混合を利用する。このリチウムイオン二次電池は、正極にリチウムに加えて、３成分からなるＮｉ−Ｍｎ−Ｃｏを使用することから、高電圧で充電して熱安定性が高く、充電最大電圧を４．３Ｖと高くして容量を大きくできる。
【００５８】
ただし、充電時の電圧は、使用する電池セル１１において、満充電と判断される電圧よりも意図的に低い電圧に設定することが好ましい。例えば、リチウムイオン二次電池を使用する場合、一般的な条件下では４．２Ｖ付近で満充電と判断されるが、４Ｖで満充電と判定するよう設定する。これにより、電池セルの長寿命化が図れる。
【００５９】
なお、上記の例ではマスタユニットを別途用意しているが、これに代えて、電池ユニットに上述の識別情報の処理に関するマスタユニットの機能を追加することで、上流側に接続した電池ユニットをマスタユニットとして動作させるように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明に係る電源システム及び電源システムの識別情報設定方法並びに電池ユニットは、夜間電力や太陽電池パネルで充電して使用する家庭用、プラント用の電源装置等に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１００…電源システム
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１ｎ…電池ユニット
２…マスタユニット
５…光ファイバ
１１…電池セル
１２…電池ブロック
１３…ユニット制御部
１４…ユニット受信部
１５…ユニット送信部
１６…ユニット電源部
１７…直列スイッチ
１８…並列スイッチ
４０１…電池ユニット
４０２…マスタユニット
４０５…光ファイバ
ＰＬ…出力ライン
ＰＷ…電源供給ライン
ＣＯ…通信ライン
【図１】
2014143771.tif 000003
【図２】
2014143771.tif 000004
【図３】
2014143771.tif 000005
【図４】
2014143771.tif 000006