特許 7486356 蓄電池盤

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-09

(45)【発行日】2024-05-17

(54)【発明の名称】蓄電池盤

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20240510BHJP

   H02J 7/10 20060101ALI20240510BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20240510BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240510BHJP

   B60L 53/68 20190101ALI20240510BHJP

   B60L 53/30 20190101ALI20240510BHJP

   B60L 53/67 20190101ALN20240510BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 S

H02J7/10 L

H01M10/44 P

H01M10/48 301

B60L53/68

B60L53/30

H02J7/00 303C

B60L53/67

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020107191

(22)【出願日】2020-06-22

(65)【公開番号】P2022002458

(43)【公開日】2022-01-06

【審査請求日】2023-04-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000124591

【氏名又は名称】河村電器産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078721

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 喜樹

(72)【発明者】

【氏名】馬渡 弘友希

(72)【発明者】

【氏名】河合 智成

【審査官】麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－２０７９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１３７９７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０８８１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｊ ７／１０

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｂ６０Ｌ ５３／６８

Ｂ６０Ｌ ５３／３０

Ｂ６０Ｌ ５３／６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電池、商用電力により前記蓄電池を充電するためのＡＣ／ＤＣ変換部、前記蓄電池の蓄電電力を交流出力するためのＤＣ／ＡＣ変換部、盤内の温度を調整するための空調手段、盤内に設置された温度センサから温度情報を入手して異常値を示していないか監視する監視ユニット、前記監視ユニットの判断結果を受けて前記蓄電池及び前記空調手段を含む盤内の制御対象機器を制御する制御ユニットを備えて、前記蓄電池の充放電を実施する蓄電池盤であって、
前記監視ユニット及び前記制御ユニットを管理するマスターユニットを備え、
前記マスターユニットは、前記監視ユニット及び前記制御ユニットと通信して設定変更を実施する操作部を有し、
前記監視ユニットに温度情報を通知する温度センサの変更、或いは前記制御対象機器に変更が発生したら、前記操作部を操作して前記変更に伴う前記制御ユニット及び前記監視ユニットの設定変更を可能としたことを特徴とする蓄電池盤。

【請求項2】

前記監視ユニット及び制御ユニットは、外部と通信する通信部をそれぞれ有する一方、
前記マスターユニットは、前記監視ユニット及び前記制御ユニットと通信するマスター通信部を有し、互いにインターネット・プロトコルによる通信を実施することを特徴とする請求項１記載の蓄電池盤。

【請求項3】

前記監視ユニットは、温度異常値を検出したら前記制御ユニットに異常発生情報を送信する一方、前記異常発生情報を受信した前記制御ユニットは、対応する制御対象機器に制御命令を出して温度制御を実施し、
更に前記マスターユニットは、前記監視ユニットが出力する異常発生情報を管理する異常発生監視部を有し、
前記異常発生監視部は、所定時間内に同一の異常発生情報が複数出力されたら、
最初の異常発生情報にのみ制御ユニットに対応させ、その後の異常発生情報に対しては無効とするよう前記制御ユニットを制御することを特徴とする請求項１又は２記載の蓄電池盤。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、搭載した蓄電池の蓄電電力により車両充電等を行う蓄電池盤に関する。

【背景技術】

【0002】

蓄電池を搭載した蓄電池盤は、昨今では電動車両を充電する車両充電器との連携で利用されたりしており、普及が進んでいる。車両充電器と連携する場合は、出力の大きさや充電車両の台数、系統側（キュービクル側）の容量によって、様々な容量の蓄電池を搭載した蓄電池盤が提供されている。
このような蓄電池盤は、盤全体の運転を安全に実施するために、また蓄電池の電力を効率良く出力させるために、温度センサや制御機器が搭載されて温度等を監視し、必要に応じて制御機器を制御して温度制御を実施している（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－６１８４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

蓄電池盤は、その能力によってまたユーザーの要求によって盤内に設置される蓄電池や電力変換器の数が増減される。そのため、盤内を監視する温度センサと制御機器の組み合わせパターンも多数存在する。
しかしながら、それらを監視・制御する装置側のソフトウェアが、制御する内容を固定化して設計してしまうと、現場の環境に応じて温度点数や制御する数を変更したい場合は、その都度ソフトウェアのカスタマイズが発生してしまい、ユーザーに対してスピーディーに最適な盤を提供できない。また、発売当初は制御対象の想定をしていなかった機器を、発売後に増設した場合も同様である。
そのため、温度等を管理する監視ユニットと制御機器を制御する制御ユニットを設けて管理することで、蓄電池盤の内部構成が変更されても、容易に対応可能としたが、それでも監視ユニット、制御ユニットはそれぞれ１台のみとは限らず、多数存在する場合は、設定変更は引き続き面倒であった。

【0005】

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、温度センサの数、制御対象機器に変更が発生しても、制御内容を容易に変更できる蓄電池盤を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、蓄電池、商用電力により蓄電池を充電するためのＡＣ／ＤＣ変換部、蓄電池の蓄電電力を交流出力するためのＤＣ／ＡＣ変換部、盤内の温度を調整するための空調手段、盤内に設置された温度センサから温度情報を入手して異常値を示していないか監視する監視ユニット、監視ユニットの判断結果を受けて蓄電池及び空調手段を含む盤内の制御対象機器を制御する制御ユニットを備えて、蓄電池の充放電を実施する蓄電池盤であって、監視ユニット及び制御ユニットを管理するマスターユニットを備え、マスターユニットは、監視ユニット及び制御ユニットと通信して設定変更を実施する操作部を有し、監視ユニットに温度情報を通知する温度センサの変更、或いは制御対象機器に変更が発生したら、操作部を操作して変更に伴う制御ユニット及び監視ユニットの設定変更を可能としたことを特徴とする。
この構成によれば、マスターユニットから監視ユニット及び制御ユニットを管理でき、温度センサの数、制御対象機器が変更されても、マスターユニットの操作で設定変更できる。よって、監視ユニット、制御ユニットを個別に操作する必要がなく利便性が良い。

【0007】

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、監視ユニット及び制御ユニットは、外部と通信する通信部をそれぞれ有する一方、マスターユニットは、監視ユニット及び制御ユニットと通信するマスター通信部を有し、互いにインターネット・プロトコルによる通信を実施することを特徴とする。
この構成によれば、ＩＰアドレスを設定すれば互いの通信が可能となるため、管理対象機器が複数であっても簡易な操作でマスターユニットを監視ユニット及び制御ユニットに接続できる。

【0008】

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、監視ユニットは、温度異常値を検出したら制御ユニットに異常発生情報を送信する一方、異常発生情報を受信した制御ユニットは、対応する制御対象機器に制御命令を出して温度制御を実施し、更にマスターユニットは、監視ユニットが出力する異常発生情報を管理する異常発生監視部を有し、異常発生監視部は、所定時間内に同一の異常発生情報が複数出力されたら、最初の異常発生情報にのみ制御ユニットに対応させ、その後の異常発生情報に対しては無効とするよう制御ユニットを制御することを特徴とする。
この構成によれば、複数箇所の温度が同時に異常値を示して、同一の異常発生情報が連続して監視ユニットから出力されたら、制御ユニットから同様の制御命令が共通する制御対象機器に連続して送信されることになり、装置に一時的に負荷が掛かることが予想されるが、最初の制御命令のみ実行させ、その後の同一の制御命令は無効にできる。そのため、制御ユニットの制御処理に不必要な負荷が掛かることを防止でき、安定した制御を実施できる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、マスターユニットから監視ユニット及び制御ユニットを管理でき、温度センサの数、制御対象機器が変更されても、マスターユニットの操作で設定変更できる。よって、監視ユニット、制御ユニットを個別に操作する必要がなく利便性が良い。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係る蓄電池盤の一例を示す構成図であり、蓄電電力により車両を充電する構成を示している。

【図2】監視ユニットの機能ブロック図である。

【図3】制御ユニットの機能ブロック図である。

【図4】マスターユニットの機能ブロック図である。

【図5】監視ユニット、制御ユニット双方の設定の流れを示すフローチャートである。

【図6】蓄電池盤の警報発生時の制御の流れを示すフローチャートである。

【図7】蓄電池盤の他の例を示す機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る蓄電池盤の一例を示す構成図であり、電力の供給先として車両を充電する車両充電器が接続された構成を示している。
蓄電池盤１は、蓄電池１１に加えて、商用電力を直流に変換するＡＣ／ＤＣ変換部１２、蓄電電力を充電器６に出力するためのＤＣ／ＡＣ変換部１３、冷却のためのファン１４、加温するためのヒータ１５、温度センサ１６、異常発生を報知する警報ランプ１７、温度を監視する監視ユニット３、蓄電池盤１を制御する制御ユニット４、監視ユニット３及び制御ユニット４を管理するマスターユニット５等を備えている。
尚、この蓄電池盤１には３台の車両充電器（ＥＶ充電器）６が接続された構成を示している。

【0012】

温度センサ１６は、蓄電池１１の温度を計測する第１温度センサ１６ａ、ＡＣ／ＤＣ変換部１６の温度を計測する第２温度センサ１６ｂ、ＤＣ／ＡＣ変換部１３の温度を計測する第３温度センサ１６ｃの３個を備えている。また、ファン１４、ヒータ１５はそれぞれ２台設置されている。

【0013】

図２は監視ユニット３の機能ブロック図を示している。監視ユニット３は、温度センサ１６の温度情報が入力される複数のアナログ信号入力部３１、運転を停止する停止スイッチ１８の接点信号を始め、図示しない扉の開閉を検知する接点信号等の各種接点信号が入力される接点信号入力部３２、外部と通信する監視ユニット通信ＩＦ３３、設定情報を記憶する監視ユニット設定記憶部３４、監視ユニット３を制御する監視ユニット制御部３５等を備えている。

【0014】

監視ユニット制御部３５は、温度センサ１６から入手した温度情報から、計測点の温度が設定した範囲内にあるか監視し、設定した範囲を外れた温度を検出したら、異常発生と判断して制御ユニット４に異常発生情報を通知する。
尚、監視ユニット３は、制御ユニット４及びマスターユニット５との間でＩＰ通信を実施する。

【0015】

図３は制御ユニット４の機能ブロック図を示している。制御ユニット４は、制御対象機器を接続する制御対象接続部４１、外部と通信する制御ユニット通信ＩＦ４２、設定情報を記憶する制御ユニット設定記憶部４３、制御ユニット４を制御する制御ユニット制御部４４等を備えている。制御ユニット４は、蓄電池１１、ＡＣ／ＤＣ変換部１２、ＤＣ／ＡＣ変換部１３、ファン１４、ヒータ１５等を制御するし、電力供給先の車両充電器６と通信して出力電力を制御する。

【0016】

また制御ユニット制御部４４は、監視ユニット３から異常発生情報を受信したら警報ランプ１７を点灯させ、また警報ブザー１７ａ（図７に示す）を鳴動させる。そして、異常発生情報を受けて制御命令を生成して制御対象機器に出力する。例えば、計測温度が設定した範囲の下限値を下回る異常であれば、ヒータ１５をオン操作する。
尚、制御ユニット４は監視ユニット３及びマスターユニット５とＩＰ通信を実施する。

【0017】

図４はマスターユニット５の機能ブロック図を示している。マスターユニット５は、各種設定操作を行う操作部５１、設定内容を表示する表示部５２、管理対象の監視ユニット３、制御ユニット４と通信するマスターユニット通信ＩＦ５３、管理対象の機器（ユニット）を記憶する管理ユニット記憶部５４、マスターユニット５を制御するマスターユニット制御部５５等を備えている。このマスターユニット５は、例えばパーソナルコンピュータが使用できる。

【0018】

このマスターユニット５は、監視ユニット３及び制御ユニット４の設定に加えて、制御ユニット４が出力する制御命令が、短時間に同一の命令が連続して発生しないよう制御命令の最適化処理を実施する機能を有している。
具体的に、マスターユニット制御部５５は、監視ユニット３が出力する異常発生情報を読み取って、同一の異常発生情報が同時（例えば１０秒以内）に複数発生した場合に、制御ユニット４が個々の異常発生信号を受けて制御命令を重複して出力する場合が発生する。このような事態を防止するために、最適化処理が実施される。

【0019】

例えば、計測している３ヶ所の温度が同時期に下限値を下回るといった異常が発生したら、同一の制御対象機器（例えば、ヒータ１５）に対して同一の制御命令が制御ユニット４から３回出力される可能性がある。この２回目以降の制御命令は必要ないため、最初の異常発生情報のみ許可して制御命令を送信させ、その後受信した同一の異常発生情報に対しては無視するよう制御ユニット４を制御する。
こうすることで、制御処理に不必要な負荷が掛かることを防止でき、安定した制御を実施できる。

【0020】

このように構成された蓄電池盤１の設定は以下のように行われる。図５は設定の流れを示すフローチャートであり、このフローを参照して説明する。何れの設定操作も、マスターユニット５の表示部５２に設定画面が表示され、表示された指示に従い操作部５１から入力が行われる。
まず初期設定が行われ、制御対象ユニットとの通信を実施するための設定が行われる（Ｓ１）。ここで、監視ユニット３、制御ユニット４のＩＰアドレス等が設定され、設定された情報は管理ユニット記憶部５４に登録保存される。
通信が可能となったら、次に制御ユニット４が設定される。具体的に、ポート毎に機器名称等が入力されて制御対象機器とポートとの紐付けが成され、制御対象接続部４１に接続された制御対象機器が設定される（Ｓ２）。この設定で、例えばファン１４やヒータ１５が制御対象として設定される。設定された情報は制御ユニット設定記憶部４３に保存される。

【0021】

次に、監視ユニット３が設定される。具体的に、接点入力ポート設定（Ｓ３）が成されて、接点信号入力部３２に接続された図示しない蓄電池盤１の扉の開閉情報等の接点信号の受信を可能とする。また、アナログ入力ポート設定（Ｓ４）が成されて、アナログ信号入力部３１に接続された温度センサの設定が行われ、温度情報の入力を可能とする。
また、このアナログ入力ポート設定において、異常を判断する条件となる上限値／下限値が設定される。こうして設定された情報は、監視ユニット設定記憶部３４に保存される。

【0022】

入力設定が完了したら、次に制御負荷を軽減するために、制御の順番、実行間隔等が設定される（Ｓ５）。ここでは、制御対象機器へ出力する接点出力の順番、信号を出力する間隔（ディレイ時間）等が設定される。
最後に、その他の機器に対する制御が設定される（Ｓ６）。具体的に、温度異常が発生した際のＡＣ／ＤＣ変換部１２、ＤＣ／ＡＣ変換部１３、蓄電池１１等の制御の設定、制御の順番設定、制御項目間のディレイ時間等が設定される。
尚、これらは蓄電池盤１を起動させる初期設定の流れを示しているが、これに加えて、温度センサ１６の数、制御対象機器の変更等が発生した際も、マスターユニット５からの操作で、設定変更を行うことができる。

【0023】

このように、マスターユニット５から監視ユニット３及び制御ユニット４を管理でき、温度センサ１６の数、制御対象機器が変更されても、マスターユニット５の操作で設定変更できる。よって、監視ユニット３、制御ユニット４を個別に操作する必要がなく利便性が良い。
また、ＩＰアドレスを設定すれば互いの通信が可能となるため、管理対象機器が複数であっても簡易な操作でマスターユニット５を監視ユニット３及び制御ユニット４に接続できる。

【0024】

こうして設定された蓄電池盤１は、次のように動作する。図６は、警報発生時、即ち監視ユニット３が異常値を検知した時の制御の流れを示すフローチャートであり、図６を参照して説明する。
温度センサ１６から温度情報、他の接点入力情報、更に蓄電池１１、ＡＣ／ＤＣ変換部１２、ＤＣ／ＡＣ変換部１３等から情報を取得して監視制御が行われるが、ここでは温度異常が発生した場合を中心に説明する。

【0025】

温度センサ１６により温度を監視（Ｓ１１）し、温度に異常値を示す場所が発生したら、監視ユニット３から異常発生情報が出力される（Ｓ１２でＹｅｓ）。何れの温度も所定の範囲内であれば監視を継続する（Ｓ１２でＮｏ）。
異常発生情報が出力されたら、制御ユニット４はその内容に応じた制御を実施する（Ｓ１３）。例えば温度が低下して設定範囲を外れたら、加温するためにヒータ１５をオン操作する。

【0026】

そして、マスターユニット５は、監視ユニット３が出力する異常発生情報を監視し、その後同一内容の異常発生情報が連続して出力されないか監視する（Ｓ１４）。連続して発生したら、制御命令の最適化処理を行う（Ｓ１５）。
例えば、１０秒の間に、３つの温度センサ１６が相次いで同様の異常値を示したら、同一の異常発生情報が出力されるが、最適化処理が実施されてマスターユニット５から制御ユニット４に対して同一の制御命令が連続して出力されないよう制御が行われる。

【0027】

この構成によれば、複数箇所の温度が同時に異常値を示して、同一の異常発生情報が連続して監視ユニット３から出力されたら、制御ユニット４から同様の制御命令が共通する制御対象機器に連続して送信されることになり、装置に一時的に負荷が掛かることが予想されるが、最初の制御命令のみ実行させ、その後の同一の制御命令は無効にできる。そのため、制御ユニット４の制御処理に不必要な負荷が掛かることを防止でき、安定した制御を実施できる。

【0028】

図７は、蓄電池盤１の他の例を示している。図７では、蓄電池１１を多数備えて、２つの筐体（第１蓄電池盤１ａ、第２蓄電池盤１ｂ）により構成された状態を示している。例えば１２台といった多数の車両充電器６に電力を供給する場合、多数の蓄電池１１が必要となり、このように２つの筐体を使用する場合がある。このような場合、監視ユニット３、制御ユニット４がそれぞれ複数存在するが、マスターユニット５を各ユニットに接続することで、１台のマスターユニット５から設定操作ができる。

【0029】

尚、上記実施形態では、マスターユニット５を蓄電池盤１の内部に設置しているが、蓄電池盤１と分離して外部に配置し、外部から監視ユニット３及び制御ユニット４の設定を可能としても良い。

【符号の説明】

【0030】

１・・蓄電池盤、３・・監視ユニット、４・・制御ユニット、５・・マスターユニット、６・・車両充電器、１１・・蓄電池、１２・・ＡＣ／ＤＣ変換部、１３・・ＤＣ／ＡＣ変換部、１４・・ファン（空調手段）、１５・・ヒータ（空調手段）、１６・温度センサ、３２・・監視ユニット通信ＩＦ（通信部）、３５・・監視ユニット制御部、４２・・制御ユニット通信ＩＦ（通信部）、４４・・制御ユニット制御部、５１・・操作部、５２・・表示部、５３・・マスターユニット通信ＩＦ（マスター通信部）、５５・・マスタユニット制御部（異常発生監視部）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】