组合电池系统、蓄电池系统以及组合电池系统的监视控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种组合电池系统、蓄电池系统以及组合电池系统的监视控制方法。
【背景技术】
[0002]在陆海空的交通工具(船舶、铁道、汽车等)的驱动系统、后备供电用UPS (Uninterruptible Power Supply，不间断电源装置)、用于电力系统稳定化的大规模蓄电设备等各种领域中，使用铅电池或锂离子电池等二次电池。在这些蓄电池设备中，为了得到系统所需要的输出、容量，串联和并联连接大量二次电池单元和/或二次电池模块而构成蓄电池系统。二次电池根据其化学性质决定可充放电的电流或功率量，超过其而进行充放电时，有可能引起性能急剧的劣化或故障。为了防止这些，需要一边监视二次电池的状态一边进行充放电。此外，向蓄电池系统流入的电流时时刻刻发生变化，因此在假定在特别短的时间内产生较大电流变化的蓄电池系统中，为了确保其安全性，要求在较早的周期收集电池信息。此外，为了使构成蓄电池系统的各蓄电池模块的电压、电流、温度、电池容量等状态信息的测量误差最小，需要以较高的时刻精度同时测量蓄电池模块的状态。
[0003]以往的组合电池系统将蓄电池模块设置在不燃性的金属壳体内，由电池控制器对各蓄电池模块的状态进行监视。电池控制器与各蓄电池模块有线连接，定期收集电压等信息。但是，大量布线的情况下绝缘或维护(定期检查)需要成本，因此提出了将通信无线化的方案。
[0004]在专利文献I中记载了如下的组合电池系统:在串联连接多个电池单元而构成的组合电池系统中，通过无线信号向管理装置发送电池单元的电池信息。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2010-142083号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的问题
[0009]然而，如专利文献I所示，在金属壳体的内部设置有无线通信用天线的组合电池系统中，在金属制的壳体内部电波反射而生成大量反射波，天线之间的传播路径成为具有多个路径的多路径环境。因此，在天线的接收点合成多个电波，依存于天线的位置或通信频率，传播特性较大地发生变化。例如，相对于在某通信信道中电波传播特性良好，在其他通信信道中有时电波传播特性较大下降。电波传播特性依存于频率而发生较大变化，因此在某频率下的通信中，在管理装置侧与蓄电池模块之间存在无法进行通信的可能性。该情况下，存在如下的问题:测量指示传递不到在该频率下电波传播特性劣化的蓄电池模块。
[0010]另一方面，为了组合电池系统的放热等，基于金属壳体的电波的密封不完全的情况下，串联和/或并联连接多个组合电池系统而使用的蓄电池系统中，存在相邻的组合电池系统之间的通信干扰的问题。此外，从组合电池系统泄漏了电波的情况下，即使事先进行了金属壳体内部的传播特性的调整，壳体内部的传播特性也会根据周边环境而变化，因此要求用于避免金属壳体内的电波传播的下降且避免与相邻系统的干扰的方法。
[0011]本发明的目的是提供一种能够恰当地进行通信的组合电池系统、蓄电池系统以及组合电池系统的监视控制方法。
[0012]用于解决问题的手段
[0013]为了解决所述问题，本发明的电池系统的特征在于，具备:蓄电池模块侧管理装置，其具有电池监视部，其对属于包含串联、并联或串并联连接的多个蓄电池而构成的蓄电池模块的各蓄电池的电池状态进行监视来取得电池信息，并且具有在收纳有该蓄电池模块的金属壳体内通过无线传送所述电池信息的通信部；以及管理装置，其在所述金属壳体内与收纳在所述金属壳体内的多个蓄电池模块各自所具备的所述蓄电池模块侧管理装置相互进行无线通信来管理各个所述蓄电池模块，所述管理装置每隔预定间隔对所述各蓄电池模块侧管理装置发送包含用于指定下个测量定时的信息的测量指示，并对所述电池监视部进行控制，以便按照所述测量指示在各个所述蓄电池模块之间同时测量蓄电池的电池状
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[0014]本发明的蓄电池电池系统的特征在于，在排列多个所述组合电池系统而构成的蓄电池系统中，对每个所述组合电池系统变更所述各组合电池系统的通信时间、通信频率、通信空间或扩频码中的某一个。
[0015]发明效果
[0016]根据本发明，能够提供一种可恰当地进行通信的组合电池系统、蓄电池系统以及组合电池系统的监视控制方法。
【附图说明】
[0017]图1是表示排列了多个本发明的第I实施方式的组合电池系统的蓄电池系统的结构的图。
[0018]图2是表示上述第I实施方式的组合电池系统的结构的图。
[0019]图3是表示上述第I实施方式的蓄电池模块的结构的图。
[0020]图4是表示具备上述第I实施方式的蓄电池模块的组合电池系统的结构的图。
[0021]图5是说明上述第I实施方式的组合电池系统的电池性能与电池信息收集周期的关系的图。
[0022]图6是表示收纳了上述第I实施方式的蓄电池模块的小盒子内的电波传播特性的图。
[0023]图7是说明上述第I实施方式的组合电池系统内的电波传播特性的图。
[0024]图8是说明上述第I实施方式的组合电池系统之间的电波泄漏引起的干扰的图。
[0025]图9是示意性地表示排列了多个上述第I实施方式的组合电池系统时的结构的图。
[0026]图10是说明基于上述第I实施方式的组合电池系统的多路访问控制方式的干扰避免方法的图。
[0027]图11是表示本发明的第2实施方式的组合电池系统的管理装置的通信控制的流程图。
[0028]图12是表示上述第2实施方式的组合电池系统的管理装置与各蓄电池模块之间的通信控制的控制序列图。
[0029]图13是表示在上述第2实施方式的组合电池系统内的管理装置与蓄电池模块之间进行时分复用通信的例子的图。
[0030]图14是表示本发明的第3实施方式的组合电池系统的管理装置的通信控制的流程图。
[0031]图15是表示上述第3实施方式的组合电池系统的管理装置与各蓄电池模块之间的通信控制的控制序列图。
[0032]图16是表示在上述第3实施方式的组合电池系统内的管理装置与蓄电池模块之间进行时分复用通信的例子的图。
[0033]图17是表示在本发明的第4实施方式的组合电池系统内的管理装置与蓄电池模块之间进行时分复用通信的例子的图。
[0034]图18是表示在本发明的第5实施方式的组合电池系统内的管理装置与蓄电池模块之间进行时分复用通信的例子的图。
[0035]图19是表示在本发明的第6实施方式的组合电池系统内的管理装置与蓄电池模块之间进行时分复用通信的例子的图。
[0036]图20是表示在本发明的第7实施方式的组合电池系统内的管理装置与蓄电池模块之间进行时分复用通信的例子的图。
[0037]图21是表示本发明的第8实施方式的组合电池系统的管理装置与各蓄电池模块之间的通信控制的控制序列图。
[0038]图22是表示上述第8实施方式的组合电池系统的管理装置与各蓄电池模块之间的通信控制的控制序列图。
【具体实施方式】
[0039]以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细的说明。
[0040](第I实施方式)
[0041]图1是表示排列了多个本发明的第I实施方式的组合电池系统的蓄电池系统的结构的图。本实施方式的蓄电池系统是应用于通过无线信号进行多个电池单元的监视控制和管理的组合电池系统的例子。
[0042]〔整体结构〕
[0043]如图1所示，蓄电池系统10具备配置了多个的组合电池系统100 — I?100 — η和管理组合电池系统100 — I?100 - η整体的蓄电池系统控制器20而构成。组合电池系统100 — I?100 - η的结构相同，因此以组合电池系统100 — 3为代表进行表示。另夕卜，在以下的说明中，在不对组合电池系统100 — I?100 — η进行特别区别的情况下，表述为组合电池系统100。
[0044]组合电池系统100具备排列配置了多个(在此为每一列4个的4层)的蓄电池模块110和管理装置120。
[0045]将组合电池系统100收纳在由金属壳体101构成的电池架中。在金属壳体101的前面设有金属制的门102和用于开关门102的把手103，并采用根据需要可对内部的蓄电池模块110进行检修、更换的结构。在门102上设有网格状的孔102a，可以吸入用于冷却金属壳体内的空气。将网格状的孔102a的长边设成比金属壳体101内部的无线通信电波的波长的一半短。金属壳体101构成一个组合电池系统100的壳体。同样地，也将管理装置120收纳在金属壳体21内，在金属壳体21的前面设置金属制的门22和用于开关门22的把手33。在门22上设有网格状的孔22a。
[0046]组合电池系统100被金属壳体101覆盖，不向外部泄漏无线通信信号，不受到外部的其他系统的无线通信信号的干扰，因此得到良好的通信品质。另外，构成金属壳体101的导体也可以是具有比波长充分小的格子的网格状。
[0047]如图1所示，将收纳了各蓄电池模块110的多个小盒子111和收纳了管理装置120的小盒子121多层重叠地固定在金属壳体101上。金属壳体101构成电池架，该电池架的一个与组合电池系统100的一个对应。在图1中，组合电池系统100 — I?100 - η和蓄电池系统控制器20构成蓄电池系统10。此外，以在金属壳体101的内部容纳4个蓄电池模块110，且在金属壳体101的内侧下部设置管理装置120为例子。从金属壳体101的下部输出外部电极接口 104。
[0048]针对每个组合电池系统100 — I?100 - η，从管理装置120经由外部电极接口104向上位控制器即蓄电池系统控制器20传递通过组合电池系统100内的管理装置120收集的各蓄电池模块的信息，由蓄电池系统控制器20对蓄电池系统100整体进行管理。
[0049]在金属壳体101内部排列多个进行无线通信的组合电池系统100而构成蓄电池系统10的情况下，需要使组合电池系统100之间的无线电波不产生干扰。
[0050]图2是表示上述组合电池系统100的结构的图，图2(a)是透视内部而表示的立体图，图2(b)是其侧面图。
[0051]如图2所示，各蓄电池模块110通过导轨112在设有用于气冷以及绝缘的间隔的状态下被固定在金属制的小盒子111上。小盒子111排列配置各蓄电池模块110，并在背面具备电极端子113和气冷用风扇114。蓄电池模块110的电极端子IlOa与小盒子111背面的电极端子113是1:1对应，通过改变电极端子113的连接方法可以改变各蓄电池模块110的串联/并联的结构。另外，为了放热而设有气冷用风扇114。顺便说一下，金属壳体除了具有热传导良好，容易进行电池的温度控制的特征外，还具有反射或屏蔽电波的特征。
[0052]另外，各蓄电池模块110、小盒子111以及组合电池系统100 — I?100 — η等的配置/设置数量、形状为一例，可以采用任意结构。
[0053]〔组合电池系统的内部结构〕
[0054]图3是表示上述蓄电池模块110的结构的图。图4是表示具备上述各蓄电池模块110的组合电池系统100的结构的图。
[0055][蓄电池模块110]
[0056]如图3和图4所示，蓄电池模块110具备串联连接的二次电池115、单元监视部116、控制部117、通信部118以及天线119。在图3和图4中，二次电池115与单元监视部116 (电池监视部)、控制部117、通信部118以及天线119连接，并将它们作为一个蓄电池模块HO。
[0057]二次电池115串联、并联或串并联连接了多个电池单元。此外，将最上位电位的电极和最下位电位的电极输出为外部电极接口 104 (参照图4)。此时，外部电极接口 10