(57)【要約】【課題】電力用の出力用スイッチ構造を入状態に切り替えない限り、通信用端子に過大な電位が生じることがなく、安全性を高めるとともに、製造コストを抑え、また、蓄電システムの使用時における切り替え操作も容易な蓄電装置及び蓄電システムを提供する。【解決手段】直列に接続された複数の蓄電セルと、蓄電セルの電圧値を個別に監視する電圧監視回路と、出力用スイッチ構造を介して、複数の蓄電セルの＋側の端部と接続された＋側電力端子と、複数の蓄電セルの−側の端部と接続された−側電力端子と、通信用スイッチ構造を介して、電圧監視回路と接続された通信用端子とを備える蓄電装置であって、出力用スイッチ構造は、複数の蓄電セルの＋側の端部と前記＋側電力端子との間で、通電状態と絶縁状態とを切り替え可能に構成されており、通信用スイッチ構造は、出力用スイッチ構造の切り替え動作に連動して、通電状態と絶縁状態とが切り替わるように構成する。【選択図】図１
2014202488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の蓄電セルと、
前記蓄電セルの電圧値を個別に監視する電圧監視回路と、
出力用スイッチ構造を介して、前記複数の蓄電セルの＋側の端部と接続された＋側電力端子と、
前記複数の蓄電セルの−側の端部と接続された−側電力端子と、
通信用スイッチ構造を介して、前記電圧監視回路と接続された通信用端子と、
を備える蓄電装置であって、
前記出力用スイッチ構造は、前記複数の蓄電セルの＋側の端部と前記＋側電力端子との間で、通電状態と絶縁状態とを切り替え可能に構成されており、
前記通信用スイッチ構造は、前記出力用スイッチ構造の切り替え動作に連動して、通電状態と絶縁状態とが切り替わるように構成されていることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記通信用スイッチ構造が、前記電圧監視回路と前記通信用端子との間に設けられたメカスイッチを備えることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記通信用スイッチ構造が、前記メカスイッチの近傍に設けられたコイルをさらに備え、
前記コイルの一端が、前記＋側電力端子と接続されていることを特徴とする請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記蓄電セルが、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンバッテリーのいずれかであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の蓄電装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の蓄電装置を複数備え、
前記複数の蓄電装置の前記＋側電力端子及び前記−側電力端子が、電力線によって互いに接続されるとともに、
前記複数の蓄電装置の前記通信用端子が、通信線によって互いに接続されていることを特徴とする蓄電システム。
【請求項６】
前記複数の蓄電装置が、デイジーチェーン接続されていることを特徴とする請求項５に記載の蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに接続された複数個のキャパシタセルやバッテリーセルなどの蓄電セルを備えた蓄電装置、及びこの蓄電装置を互いに接続した蓄電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高電圧、大容量の蓄電装置として、複数個の電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタなどから構成されるキャパシタセルや、複数個のリチウムイオンバッテリーなどから構成されるバッテリーセルなどの蓄電セルが複数接続されて構成される蓄電装置が知られている。
【０００３】
また、さらなる高電圧化、大容量化を目的として、このような蓄電装置を複数接続して構成される蓄電システムも知られている。
このような蓄電装置や蓄電システムでは、特許文献１や特許文献２に開示されているように、安全性を高めたり、長寿命化を図ることを目的として、それぞれの蓄電セルや蓄電装置の電圧を監視している。
【０００４】
図３は、従来の蓄電システムの一例を説明するためのブロック構成図である。
図３に示すように、従来の蓄電システム１００は、複数の蓄電装置１１０が、それぞれ電力線１１２及び通信線１１４によって接続されている。
【０００５】
蓄電装置１１０は、直列に接続された複数の蓄電セル１２０ａ〜１２０ｎと、電圧監視回路１２２とを備えており、それぞれの蓄電セル１２０ａ〜１２０ｎのセル電圧を電圧監視回路１２２によって監視するように構成されている。
【０００６】
また、蓄電装置１１０は、＋側電力端子１２４及び−側電力端子１２６を備えており、直列に接続された蓄電セル１２０ａ〜１２０ｎの両端とそれぞれ接続されており、蓄電装置１１０を直列に接続（デイジーチェーン接続）可能となっている。
【０００７】
さらに、蓄電装置１１０は、通信用端子１２８を備えており、電圧監視回路１２２と接続されており、互いの蓄電装置１１０間において、蓄電装置１１０の電圧情報などがやり取り可能となっている。
【０００８】
このように構成された蓄電システム１００では、蓄電装置１１０同士を、電力線１１２によって接続していくと、＋側開放端子と−側開放端子との間の電圧、すなわち、蓄電システム１００の開放電圧が蓄電装置の数に比例して非常に高電圧となってくる。
【０００９】
このため、電力線１１２を接続する際に、感電などの危険性が生じるため、＋側電力端子１２４と蓄電セル１２０ａ〜１２０ｎの＋側端子１２１との間には、出力用スイッチ構造１３０が設けられている。
【００１０】
出力用スイッチ構造１３０としては、例えば、挿入することで＋側電力端子１２４と＋側端子１２１とを通電させる安全プラグや、挿入することで＋側電力端子１２４と＋側端子１２１とを絶縁する絶縁カバーなどが知られている。
【００１１】
このように出力用スイッチ構造１３０を設けることによって、出力用スイッチ構造１３０を入状態としない限り、＋側電力端子１２４の電位はゼロであるため、電力線１１２を接続する際に、電力端子に触れてしまっても、感電するようなことはなく、安全性を高めることが出来ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−１６８７２０号公報
【特許文献２】特開２０１２−１４３０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、このような蓄電システム１００では、電圧監視回路１２２も蓄電装置１１０と同じ電位を有している。このため、通信線１１４によって、蓄電装置１１０同士を接続した場合、通信用端子１２８にも電位が現れ、通信線１１４を接続する際にも感電などの危険性が生じていた。
【００１４】
このため、この通信用端子１２８にも、出力用スイッチ構造１３０と同様なスイッチ構造を設けたり、トランジスタスイッチなどを設けることなどが考えられるが、このような構造を設けた場合、製造コストが上昇してしまうことになる。
【００１５】
また、電力用の出力用スイッチ構造１３０と、通信用のスイッチ構造が分かれて設けられている場合、切り替え操作が煩雑となり、蓄電システム１００を使用する際に、片方の切り替え操作を忘れてしまうことなどが懸念される。特に、大型出力用途で使用される場合など、使用される蓄電装置の数の増加に起因して、切り替え操作が煩雑となる可能性が高くなる傾向にある。
【００１６】
本発明は、このような現状を鑑み、電力用の出力用スイッチ構造を入状態に切り替えない限り、通信用端子に過大な電位が生じることがなく、安全性を高めるとともに、製造コストを抑え、また、蓄電システムの使用時における切り替え操作も容易な蓄電装置及び蓄電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、前述したような目的を達成するために発明されたものであって、本発明の蓄電装置は、直列に接続された複数の蓄電セルと、
前記蓄電セルの電圧値を個別に監視する電圧監視回路と、
出力用スイッチ構造を介して、前記複数の蓄電セルの＋側の端部と接続された＋側電力端子と、
前記複数の蓄電セルの−側の端部と接続された−側電力端子と、
通信用スイッチ構造を介して、前記電圧監視回路と接続された通信用端子と、
を備える蓄電装置であって、
前記出力用スイッチ構造は、前記複数の蓄電セルの＋側の端部と前記＋側電力端子との間で、通電状態と絶縁状態とを切り替え可能に構成されており、
前記通信用スイッチ構造は、前記出力用スイッチ構造の切り替え動作に連動して、通電状態と絶縁状態とが切り替わるように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
このように構成することによって、出力用スイッチ構造を通電状態としない限り、電力端子や通信用端子に、蓄電セルによる電位が発生することがなく、安全性に優れた蓄電装置とすることができる。
【００１９】
また、出力用スイッチ構造と通信用スイッチ構造とが連動しているため、切り替え操作が容易であり、このような蓄電装置を用いた蓄電システムの使用時における切り替え操作も簡便とすることができる。
【００２０】
前記通信用スイッチ構造としては、前記電圧監視回路と前記通信用端子との間に設けられたメカスイッチを備えることが好ましい。
また、この場合、前記通信用スイッチ構造として、前記メカスイッチの近傍に設けられたコイルをさらに備え、
前記コイルの一端を、前記＋側電力端子と接続することができる。
通信用スイッチ構造を、このように構成することによって、電圧監視回路と通信用端子とを電気的に絶縁することができるとともに、高速な通信を行うことができる。
【００２１】
また、前記蓄電セルは、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンバッテリーのいずれかとすることができる。
【００２２】
また、本発明の蓄電システムは、上述するいずれかの蓄電装置を複数備え、
前記複数の蓄電装置の前記＋側電力端子及び前記−側電力端子が、電力線によって互いに接続されるとともに、
前記複数の蓄電装置の前記通信用端子が、通信線によって互いに接続されていることを特徴とする。
【００２３】
この場合、前記複数の蓄電装置を、デイジーチェーン接続することができる。
このように構成することによって、高電圧、大容量の蓄電システムでありながら、出力用スイッチ構造を通電状態としない限り、電力端子や通信用端子に、蓄電セルによる電位が発生することがないため、電力線や通信線を接続する際に、感電などの事故が生じることがなく、安全性に優れた蓄電システムとすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、高電圧、大容量の蓄電システムでありながら、出力用スイッチ構造を通電状態としない限り、電力端子や通信用端子に、蓄電セルによる電位が発生することがないため、電力線や通信線を接続する際に、感電などの事故が生じることがなく、安全性に優れた蓄電装置及び蓄電システムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本実施例の蓄電装置を説明するためのブロック構成図である。
【図２】図２は、図１の蓄電装置を用いた蓄電システムを説明するためのブロック構成図である。
【図３】図３は、従来の蓄電システムの一例を説明するためのブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を、図面に基づいてより詳細に説明する。なお、本実施例の実施形態を以下に記すが、本発明はこの実施形態に限られるものではない。また、本発明に用いられる実施形態においては、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンバッテリーなどの蓄電セルを用いた蓄電装置及び蓄電システムに好適に用いることができる。
【００２７】
図１は、本実施例の蓄電装置を説明するためのブロック構成図、図２は、図１の蓄電装置を用いた蓄電システムを説明するためのブロック構成図である。
図１に示すように、本実施例の蓄電装置１０は、複数の蓄電セル１２ａ〜１２ｎと、電圧監視回路１４と、＋側電力端子１６及び−側電力端子１８と、通信用端子２０ａ，２０ｂと、出力用スイッチ構造２２と、通信用スイッチ構造２４とを備えている。
【００２８】
蓄電セル１２ａ〜１２ｎは、特に限定されるものではないが、例えば、上述するようにリチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタなどのキャパシタセルや、リチウムイオンバッテリーなどのバッテリーセルを用いることができる。
【００２９】
また、蓄電セル１２ａ〜１２ｎは直列に接続されており、直列に接続された蓄電セル１２ａ〜１２ｎの−側の端部は、−側電力端子１８に接続されている。一方で、＋側の端部は、＋側端子１３となっている。
【００３０】
また、＋側端子１３と＋側電力端子１６との間に、通電状態と絶縁状態とを切り替え可能な出力用スイッチ構造２２が設けられている。出力用スイッチ構造２２としては、＋側端子１３・＋側電力端子１６間において、通電状態と絶縁状態の切り替えが可能であるものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、挿入することで＋側電力端子１６と＋側端子２２とを通電させる安全プラグや、挿入することで＋側電力端子１６と＋側端子２２とを絶縁する絶縁カバーなどを用いることができる。
【００３１】
電圧監視回路１４は、蓄電セル１２ａ〜１２ｎの電圧値を個別に監視可能に構成された回路であれば、特に限定されるものではなく、アナログ回路であってもデジタル回路であっても構わない。また、蓄電セル１２ａ〜１２ｎの電圧値以外にも、例えば、蓄電セルの残容量や、充放電時の電流値などを監視できるように構成しても構わない。
【００３２】
また、電圧監視回路１４と通信用端子２０ａとの間に、通電状態と絶縁状態とを切り替え可能な通信用スイッチ構造２４が設けられている。この通信用スイッチ構造２４は、出力用スイッチ構造２２の切り替え動作に応じて、通電状態と絶縁状態とが切り替わるように連動している。
【００３３】
なお、本実施例においては、図１に示すように、電圧監視回路１４と通信用端子２０ａとの間にメカスイッチ２４ａが設けられており、このメカスイッチ２４ａの近傍に電磁石の役割を持つコイル２４ｂが設けられている。
【００３４】
コイル２４ｂの一端は、抵抗や定電流ダイオードなど素子２３を介して、＋側電力端子１６に接続されている。このように構成することによって、出力用スイッチ構造２２が通電状態になると、コイル２４ｂに電流が流れて電磁力を発生させ、この電磁力によってメカスイッチ２４ａを閉じ、電圧監視回路１４と通信用端子２０ａとの間を通電状態とすることができる。
【００３５】
なお、本実施例では、このような通信用スイッチ構造２４を用いているが、このように出力用スイッチ構造２２と連動して通電状態と絶縁状態とが切り替わるスイッチ構造であれば特に限定されるものではなく、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）などのスイッチング素子を用いて通信用スイッチ構造２４を構成することもできる。
【００３６】
ただし、通信用スイッチ構造２４として、メカスイッチ２４ａを用いた方が、複数の蓄電装置１０間の通信（複数の電圧監視回路１４間の通信）に遅延が発生しづらく、望ましい。
【００３７】
また、本実施例では、電圧監視回路１４と通信用端子２０ｂとは、直接接続されているが、電圧監視回路１４と通信用端子２０ｂとの間に、通信用スイッチ構造２４を設けても構わない。
【００３８】
このように構成された蓄電装置１０を、図２に示すように、電力線３２及び通信線３４によって複数接続（デイジーチェーン接続）することによって、本実施例の蓄電システム３０は構成されている。
【００３９】
なお、複数の蓄電装置１０の＋側電力端子１６及び−側電力端子１８を、電力線３２によって互いに接続するとともに、複数の蓄電装置１０の通信用端子２０ａ，２０ｂを、通信線３４によって互いに接続した後、出力用スイッチ構造２２を通電状態に切り替えることによって、蓄電システム３０として使用することができる。
【００４０】
以上、本発明の好ましい実施の形態を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、上記実施例では、複数の蓄電セル１２ａ〜１２ｎの電圧値を電圧監視回路１４によって測定しているだけであるが、各蓄電セル１２ａ〜１２ｎ間の電圧バランスを補正するための均等化制御回路を設けてもよいなど、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０      蓄電装置
１２ａ〜１２ｎ    蓄電セル
１３      ＋側端子
１４      電圧監視回路
１６      ＋側電力端子
１８      −側電力端子
２０ａ，２０ｂ    通信用端子
２２      出力用スイッチ構造
２４      通信用スイッチ構造
２４ａ    メカスイッチ
２４ｂ    コイル
３０      蓄電システム
３２      電力線
３４      通信線
１００    蓄電システム
１１０    蓄電装置
１１２    電力線
１１４    通信線
１２０ａ〜１２０ｎ    蓄電セル
１２１    ＋側端子
１２２    電圧監視回路
１２４    ＋側電力端子
１２６    −側電力端子
１２８    通信用端子
１３０    出力用スイッチ構造
【図１】
2014202488.tif 000003
【図２】
2014202488.tif 000004
【図３】
2014202488.tif 000005