(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列及び／又は並列に接続された複数の蓄電池に取り付けられる複数の監視ユニットと、
前記複数の監視ユニットと無線通信接続が可能な管理ユニットと、を備え、
前記管理ユニットは、
予め記憶してある前記複数の監視ユニットの識別情報を順次選択し、
選択した監視ユニットとの間の通信を確立すべく、選択した監視ユニットの識別情報を含む接続リクエストメッセージを、前記複数の監視ユニットへ送信し、
通信が確立された前記監視ユニットに、監視データの計測リクエストを送信し、
前記複数の監視ユニットは夫々、
間欠的に、スリープ状態から前記管理ユニットとの無線通信のために起動して自機の識別情報を含む接続リクエストメッセージを受信したか否かを判断し、
前記接続リクエストメッセージを受信しない場合には、スリープ状態へ遷移し、
前記接続リクエストメッセージを受信した場合には、前記計測リクエストの受信に応じて当該監視ユニットが接続されている前記蓄電池の監視データを計測し、計測した監視データを前記管理ユニットに無線送信してから、前記管理ユニットよりスリープ指示を受信するか又は前記管理ユニットとの通信接続が切断されるとスリープ状態へ遷移する、蓄電池監視装置。
【請求項２】
前記監視ユニットと、前記管理ユニットとが、同一の蓄電池盤に設置される、請求項１に記載の蓄電池監視装置。
【請求項３】
前記監視ユニットは、当該監視ユニットが接続されている前記蓄電池の電圧、内部抵抗、及び温度を含む監視データを、前記管理ユニットに無線送信する、請求項１又は２に記載の蓄電池監視装置。
【請求項４】
前記管理ユニットは、Ｗｅｂサーバ機能を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄電池監視装置。
【請求項５】
前記管理ユニットは、前記複数の蓄電池の全体的な状態を表すアイコンを含む画面表示用の画面データを作成する、請求項４に記載の蓄電池監視装置。
【請求項６】
直列及び／又は並列に接続された複数の蓄電池に取り付けられる複数の監視ユニットにより前記複数の蓄電池を監視し、
管理ユニットは、予め記憶してある前記複数の監視ユニットの識別情報を順次選択し、
選択した監視ユニットとの間の通信を確立すべく、選択した監視ユニットの識別情報を含む接続リクエストメッセージを、前記複数の監視ユニットへ送信し、
通信が確立された前記監視ユニットに、監視データの計測リクエストを送信し、
前記複数の監視ユニットは夫々、
間欠的に、スリープ状態から前記管理ユニットとの無線通信のために起動して自機の識別情報を含む接続リクエストメッセージを受信したか否かを判断し、
前記接続リクエストメッセージを受信しない場合にはスリープ状態へ遷移し、
前記接続リクエストメッセージを受信した場合には、前記計測リクエストの受信に応じて当該監視ユニットが接続されている前記蓄電池の監視データを計測し、計測した監視データを前記管理ユニットに無線送信してから、前記管理ユニットよりスリープ指示を受信するか又は前記管理ユニットとの通信接続が切断されるとスリープ状態へ遷移し、
前記管理ユニットは、前記複数の監視ユニットから監視データを取得する、蓄電池監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池監視装置及び蓄電池監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、蓄電システムにおいて、中継盤が、上位の電力制御装置と下位の各蓄電池盤とに通信接続されることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６１３５７６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一態様は、無線通信を用いた蓄電池の監視技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様に係る蓄電池監視装置は、直列及び／又は並列に接続された複数の蓄電池に取り付けられる複数の監視ユニットと、前記複数の監視ユニットと無線通信接続が可能な管理ユニットと、を備え、前記管理ユニットから前記複数の監視ユニットに同報送信されるメッセージに含まれる、特定の監視ユニットの識別情報を用いて、前記管理ユニットと前記特定の監視ユニットとの間の通信を確立する。【０００６】
本発明の他の一態様に係る蓄電池監視方法は、直列及び／又は並列に接続された複数の蓄電池に取り付けられる複数の監視ユニットにより前記複数の蓄電池を監視し、管理ユニットから前記複数の監視ユニットに同報送信されるメッセージに含まれる、特定の監視ユニットの識別情報を用いて、前記管理ユニットと前記特定の監視ユニットとの間の通信を確立し、前記管理ユニットにより監視データを取得する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様に係る蓄電池監視装置は、複数の蓄電池の中に含まれる特定の蓄電池を監視する監視ユニットと管理ユニットとの一対一の無線通信を確立して、当該特定の蓄電池から監視データを無線で取得できる。これにより、ワイヤリングコストを低減しながら、蓄電池の遠隔監視を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】蓄電池監視装置の概要を示す図である。
【図２】コントロールユニットの構成を示すブロック図である。
【図３】コントロールユニットとセンサユニットとの間の通信を示す概略図である。
【図４】通信確立の手順を示すフローチャートである。
【図５】Ｗｅｂブラウザ上の遠隔監視画面を示す図である。
【図６】コントロールユニットにおける処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】センサユニットにおける処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態２の通信手順を示す概略図である。
【図９】比較例における通信手順を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
蓄電システムでは、多数の蓄電池が直列及び／又は並列に接続される。数百個の蓄電池で構成される大規模な蓄電システムもある。大規模な蓄電システムにおいて個々の蓄電池を遠隔監視することに対するニーズが高まっている。そのような蓄電池監視の実現のために、蓄電池それぞれに取り付けられた複数の監視ユニットと、それら監視ユニットからデータを取得する管理ユニットとを有線接続すると、ネットワーク敷設コストがかさんでしまう。
ワイヤリングコスト及び通信コストを低減しながら、蓄電池の遠隔監視を実現できる技術が求められている。
【００１０】
近距離無線通信規格の中では、IoT用途で、Bluetooth Low Energy（登録商標）が注目されている（以下、ＢＬＥという）。ＢＬＥにより、安価に無線通信を行うことができる。
【００１１】
本発明者らは、管理ユニットから複数の監視ユニットに同報送信されるメッセージに、特定の監視ユニットの識別情報を含め、その識別情報を用いて、管理ユニットと当該特定の監視ユニットとの間の通信を確立するコンセプトを考案した。
【００１２】
この通信方式により、多数の蓄電池に付随する多数の監視ユニットが設けられる場合でも、それら監視ユニットから順次、管理ユニットで監視データを確実に取得できる。
【００１３】
前記監視ユニットと、前記管理ユニットとが、同一の蓄電池盤に設置されてもよい。
無線通信を用いているため、配線の数が少ない。そのため、既設の蓄電池盤にも、比較的容易に、この蓄電池監視装置を取り付ける（後付けする）ことが可能である。
【００１４】
前記監視ユニットは、当該監視ユニットが接続されている前記蓄電池の電圧、内部抵抗、及び温度を含む監視データを、前記管理ユニットに無線送信してもよい。
このような構成により、蓄電池の健康状態（ＳＯＨ）を監視できる。
【００１５】
前記管理ユニットは、Ｗｅｂサーバ機能を有してもよい。前記管理ユニットは、前記複数の蓄電池の全体的な状態を表すアイコンを含む画面表示用の画面データを作成してもよい。
このような構成により、管理ユニットに接続する端末のＷｅｂブラウザにて蓄電池の遠隔監視を行うことができる。複数の蓄電池の全体的な状態を表すアイコンにより、蓄電システムの状態の把握が容易になる。
【００１６】
前記管理ユニットは、複数の監視ユニット夫々に順番にメッセージを送信し、通信が確立された特定の監視ユニットが管理ユニットから送信される計測及び監視データの送信のリクエストに応じて起動し、監視データを計測し、監視データを送信してもよい。複数の監視ユニットは夫々、間欠的にメッセージを受信するか否かを判断し、自機の識別情報を含むメッセージを受信しない場合には、スリープ状態に戻る。
このような構成により、監視ユニットの起動している時間を節約して起動中の消費電力を全体として低減して、監視ユニット側の消費電力のバラつきを抑えることが可能となる。
【００１７】
以下、図面を参照しながら、蓄電池監視装置の実施形態（鉛蓄電池監視装置）を説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１に示す鉛蓄電池監視装置は、直列及び／又は並列に接続された複数の鉛蓄電池１のそれぞれに取り付けられる複数のセンサユニット（監視ユニット）２０と、複数のセンサユニット２０と無線通信接続が可能なコントロールユニット（管理ユニット）１０とを備える。
【００１９】
ここでは、複数の鉛蓄電池１が直列に接続されたものをバンクと称し、複数のバンクが並列に接続されたものを監視対象単位としてドメインと称してもよい。
【００２０】
コントロールユニット１０と、複数のセンサユニット２０とは、監視対象である複数の鉛蓄電池を格納している蓄電池盤に設置される。例えば、蓄電池盤の開閉蓋の内側に、コントロールユニット１０が取り付けられる。複数のセンサユニット２０は、蓄電池盤内に並べられる複数の鉛蓄電池１の上にそれぞれ設置される。
【００２１】
コントロールユニット１０は、Ｗｅｂサーバ機能を有し、ネットワーク接続されたコンピュータ（ＰＣ）や、タブレット等の端末によるアクセスを受け付けてもよい。
【００２２】
図２は、コントロールユニット１０の構成を示すブロック図である。コントロールユニット１０は、制御部１００、記憶部１１０、第１通信部５１、及び第２通信部５２を備える。
【００２３】
制御部１００は、プロセッサを有しており、記憶部１１０に記憶してあるプログラムに基づいて第１通信部５１、及び第２通信部５２を制御する。
【００２４】
記憶部１１０は、不揮発性メモリを用いる。記憶部１１０は予めプログラムを記憶する。記憶部１１０は、後述のメニュー画面での操作によって設定された内容を記憶する。記憶部１１０は、制御部１００によって取得される蓄電池情報を記憶する。
【００２５】
第１通信部５１は、センサユニット２０と無線通信接続を実現する無線通信モジュールである。コントロールユニット１０は、第１通信部５１によって複数のセンサユニット２０と通信接続する。第１通信部５１は、ＢＬＥによって通信を実現する。
【００２６】
第２通信部５２は、図１に示した顧客のネットワークと接続するための接続モジュールであって、例えば有線ＬＡＮに対応するネットワークカードである。第２通信部５２は、ネットワーク接続されたコンピュータ（ＰＣ）や、タブレット端末との通信接続を可能とする通信モジュールである。第２通信部５２は、有線ＬＡＮ、無線ＬＡＮ又はＵＳＢ（Universal Serial Bus）対応の通信デバイスであって、顧客のネットワークを介さずに保守担当者のコンピュータやタブレット端末と通信可能であってもよい。
【００２７】
図３は、コントロールユニット１０とセンサユニット２０との間の通信を示す概略図である。コントロールユニット１０から複数のセンサユニット２０に同報送信されるメッセージには、特定のセンサユニット２０の識別情報が含まれている。
メッセージは、ＭＡＣアドレス格納部と、メッセージ本体とを含んでもよい。ＭＡＣアドレス格納部に、特定のセンサユニット２０の識別情報を格納してもよい。
【００２８】
図４は、通信確立の手順を示すフローチャートである。先ず、コントロールユニット１０が、全体通信（ブロードキャスト）を開始する（Ｓ１）。コントロールユニット１０から複数のセンサユニット２０に同報送信されるメッセージには、特定のセンサユニット２０の識別情報（例えば、Ｎｏ．２）が含まれている。識別情報は、ブロードキャストされるメッセージのＭＡＣアドレス格納部に書き込まれてもよく、その際メッセージ本体には情報が無くてもよい（メッセージ本体は空でもよい）。
【００２９】
複数のセンサユニット２０はそれぞれ、メッセージに含まれる識別情報が、自機のそれと一致するかを判定する（Ｓ２）。例えば、図３に示したＮｏ．１のセンサユニット２０は、コントロールユニット１０からのメッセージを無視する（何もしない）。そして、Ｎｏ．２のセンサユニット２０のみが、コントロールユニット１０と接続する。換言すると、Ｎｏ．２のセンサユニット２０とコントロールユニット１０との専用回線が開く（図４、Ｓ３）。
【００３０】
その後、Ｎｏ．２のセンサユニット２０は、当該センサユニットが取り付けられている鉛蓄電池１の、電圧、内部抵抗、及び温度、の監視データを、専用回線を通じてコントロールユニット１０に送信する。
【００３１】
コントロールユニット１０は、Ｎｏ．２のセンサユニット２０から監視データを取得した後、図４のＳ１に戻り、他のセンサユニットの識別情報（例えば、Ｎｏ．３）を含むメッセージをブロードキャストする。
【００３２】
コントロールユニット１０は、Ｗｅｂサーバ機能を有し、複数の鉛蓄電池１の全体的な状態を表すアイコンを含む画面表示用の画面データを作成する。
【００３３】
図５は、コントロールユニット１０にネットワーク接続されたＷｅｂブラウザ端末に表示される遠隔監視画面の例を示す。遠隔監視画面は、全体ステータスのアイコンと、蓄電池電圧状態のアイコンと、蓄電池内部抵抗状態のアイコンと、を含む。
【００３４】
全体ステータスのアイコンとして、「正常」を示すアイコンのほか、「注意」を示すアイコンや、「警告」を示すアイコンが用意されてもよい。蓄電池電圧状態のアイコンと蓄電池内部抵抗状態のアイコンについても、同様に、「注意」や「警告」を示すアイコンが用意されてもよい。
【００３５】
上述の鉛蓄電池監視装置では、コントロールユニット１０から複数のセンサユニット２０に同報送信されるメッセージに、特定のセンサユニット２０の識別情報を含め、その識別情報を用いて、コントロールユニット１０と当該特定のセンサユニット２０との間の通信を確立する。
そのため、複数のバンクを含む蓄電池群を持つ蓄電システムのように、数百個の鉛蓄電池１に付随する数百個のセンサユニット２０が設けられる場合でも、それらセンサユニット２０から順次、コントロールユニット１０で監視データを確実に取得できる。
【００３６】
鉛蓄電池監視装置では、センサユニット２０と、コントロールユニット１０とが、同一の蓄電池盤に設置される。監視装置を備えていない既設の蓄電池盤にも、比較的容易に、この鉛蓄電池監視装置を取り付ける（後付けする）ことが可能である。
【００３７】
センサユニット２０は、当該センサユニット２０が接続されている鉛蓄電池１の電圧、内部抵抗、及び温度、の監視データを、コントロールユニット１０に無線送信する。そのため、鉛蓄電池１の健康状態（ＳＯＨ）を監視できる。
【００３８】
コントロールユニット１０は、Ｗｅｂサーバ機能を有し、複数の鉛蓄電池１の全体的な状態を表すアイコンを含む画面表示用の画面データを作成する。複数の鉛蓄電池１の監視データ（数値データ）について、閾値との比較や、統計処理を行って、全体的な状態を決定してもよい。
コントロールユニット１０にＬＡＮ接続する端末のＷｅｂブラウザにて、鉛蓄電池１の遠隔監視を行うことができる。複数の鉛蓄電池１の全体的な状態を表すアイコンにより、蓄電システムの状態の把握が容易になる。
【００３９】
ＢＬＥでは、４０チャンネルのうち、３チャンネルがブロードキャストに用いられる。特定のセンサユニット２０とコントロールユニット１０との通信が確立し、専用回線が開いた後、残りのチャンネルを使うようにしてもよい。
【００４０】
（実施の形態２）
実施の形態２における鉛電池監視装置のハードウェア構成は、実施の形態１と同様であるので共通する構成には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態２では、コントロールユニット１０と、センサユニット２０との間の通信は、ＢＬＥが用いられる点で実施の形態１と同様であるが、通信処理手順が異なる。
【００４１】
図６は、コントロールユニット１０における処理手順の一例を示すフローチャートである。コントロールユニット１０は、所定のタイミング（例えば１日に１回）に、バンク単位で以下の処理を実行する。コントロールユニット１０は、全てのバンクについて順に処理を実行する。コントロールユニット１０は、内蔵するメモリに、以下の処理を実行するタイミング、接続対象のセンサユニット２０の識別情報を記憶している。
【００４２】
コントロールユニット１０は、センサユニット２０の識別情報を１つ選択する（ステップＳ２０１）。コントロールユニット１０は、選択した識別情報を含む接続リクエストメッセージをＢＬＥによって送信し（ステップＳ２０２）、選択した識別情報のセンサユニット２０との通信接続（ペアリング）が確立したか否かを判断する（ステップＳ２０３）。
【００４３】
ステップＳ２０３において通信接続が確立したと判断した場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、コントロールユニット１０は、計測リクエストを、通信接続しているセンサユニット２０へ送信し（ステップＳ２０４）、計測リクエストに応じて計測して得られる監視データを受信できたか否か判断する（ステップＳ２０５）。
【００４４】
監視データを受信できたと判断された場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、コントロールユニット１０は、スリープ指示を、通信接続しているセンサユニット２０へ送信し（ステップＳ２０６）、通信接続を切断し（ステップＳ２０７）、処理を次のステップＳ２０８へ進める。
【００４５】
コントロールユニット１０は、対象バンクに含まれる全てのセンサユニット２０の識別情報を選択したか否かを判断する（ステップＳ２０８）。全て選択していないと判断された場合（Ｓ２０８：ＮＯ）、コントロールユニット１０は、処理をステップＳ２０１へ戻し、次のセンサユニット２０の識別情報を選択する。
【００４６】
全て選択したと判断された場合（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、コントロールユニット１０は、バンクに対する所定のタイミングでの処理を終了する。
【００４７】
ステップＳ２０３にて確立していないと判断された場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、コントロールユニット１０は、処理をステップＳ２０３へ戻して待機する。コントロールユニット１０は、所定待機時間で所定回数試行し、通信確立ができなかった場合、処理をステップＳ２０７へ進める。
【００４８】
ステップＳ２０５で受信できないと判断された場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、コントロールユニット１０は、処理をステップＳ２０５へ戻して待機する。コントロールユニット１０は、所定待機時間で所定回数試行し、データを受信できなかった場合、処理をステップＳ２０７へ進める。
【００４９】
図７は、センサユニット２０における処理手順の一例を示すフローチャートである。センサユニット２０は、例えば２秒又は３秒毎と間欠的に、スリープ状態からＢＬＥの通信デバイスを起動させ（ステップＳ３０１）、自身への接続リクエストを受信できたか否かを判断する（ステップＳ３０２）。
【００５０】
接続リクエストを受信できなかったと判断された場合（Ｓ３０２：ＮＯ）、センサユニット２０は、再度スリープ状態へ遷移し（ステップＳ３０３）、処理を終了する。
【００５１】
ステップＳ３０２で接続リクエストを受信できたと判断された場合（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、センサユニット２０は全体を起動し（ステップＳ３０４）、計測リクエストを受信したか否かを判断する（ステップＳ３０５）。計測リクエストを受信したと判断された場合（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、センサユニット２０は、自装置が取り付けられている鉛蓄電池における電圧、内部抵抗、及び、温度の監視データを計測する（ステップＳ３０６）。センサユニット２０は、計測によって得られた監視データを、計測リクエストに対して応答としてコントロールユニット１０へ送信する（ステップＳ３０７）。
【００５２】
センサユニット２０は、スリープ指示を受信したか否かを判断し（ステップＳ３０８）、受信したと判断した場合、スリープ状態へ遷移し（ステップＳ３０３）、処理を終了する。
【００５３】
センサユニット２０は、ステップＳ３０５で計測リクエストを受信できなかったと判断された場合（Ｓ３０５：ＮＯ）、処理をステップＳ３０５へ戻して待機する。センサユニット２０は、所定待機時間で所定回数試行し、計測リクエストを受信できなかった場合、処理をステップＳ３０３へ進める。
【００５４】
センサユニット２０は、ステップＳ３０８でスリープ指示を受信できなかったと判断された場合（Ｓ３０８：ＮＯ）、処理をステップＳ３０８へ戻して待機する。センサユニット２０は、所定待機時間で所定回数試行し、スリープ指示を受信できなかった場合、処理をステップＳ３０３へ進める。
【００５５】
図８は、実施の形態２の通信手順を示す概略図である。図７では、コントロールユニット１０が図６のフローチャートに示した手順を実行し、センサユニット２０がそれに応じて図７のフローチャートに示した手順を実行することによるセンサユニット２０における起動時間が示されている。図８に示すように、センサユニット２０は、ＢＬＥの通信デバイスで接続リクエストを受信できたか否かを間欠的に判断し、受信できたときのみ起動している。図９は、比較例における通信手順を示す概略図である。図９では、比較例としてコントロールユニット１０が複数のセンサユニット２０を一度に起動させる場合のセンサユニット２０の起動時間を示す。図９に示すように、比較例ではセンサユニット２０は、一旦揃って起動するため、コントロールユニット１０からの計測リクエストに迅速に対応する一方、多数のセンサユニット２０が接続されている場合、起動してから実際に計測を行なって対応するまでの待機状態が他と異なり長くなり、消費電力が大きくなる。
【００５６】
図８及び図９に示すように、コントロールユニット１０からセンサユニット２０に対して順次、１対１のＢＬＥ通信を確立し、計測を実行させて計測の結果得られる監視データを受信する。これにより、センサユニット２０における起動したままの待機状態となる時間を低減し、起動中の消費電力を全体として低減して、センサユニット２０側の消費電力のバラつきを抑えることを可能とする。
【００５７】
コントロールユニット１０に、センサユニット２０との通信を実現する第１通信部５１を複数備え、同時的に、異なるセンサユニット２０と通信接続できるようにしてもよい。例えば並列に接続されたバンクに対し、同時的に図６−図８に示した処理手順を実行するようにしてもよい。
【００５８】
上述した実施形態は例であり、本発明はこれに限定されない。用いられる無線通信の通信規格は、ＢＬＥに限定されない。蓄電池は、鉛蓄電池に限定されず、リチウムイオン電池や、その他の二次電池であってもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１    鉛蓄電池
１０  コントロールユニット（管理ユニット）
２０  センサユニット（監視ユニット）
【要約】
無線通信を用いた蓄電池の監視技術を提供する。本発明の一態様に係る蓄電池監視装置は、直列及び／又は並列に接続された複数の蓄電池に取り付けられる複数の監視ユニットと、前記複数の監視ユニットと無線通信接続が可能な管理ユニットと、を備え、前記管理ユニットから前記複数の監視ユニットに同報送信されるメッセージに含まれる、特定の監視ユニットの識別情報を用いて、前記管理ユニットと前記特定の監視ユニットとの間の通信を確立する。【図１】
0006708318.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006708318.tif 000008
【図８】
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【図９】
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