JP2012070528A

JP2012070528A - 蓄電装置、およびその制御方法

Info

Publication number: JP2012070528A
Application number: JP2010212979A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Hosaka; 義幸保坂
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2012-04-05

Abstract

【課題】低消費電力モード時の消費電力を最小限に抑えることが可能な蓄電装置を提供する。
【解決手段】低消費電力モードに移行した時刻および通常モードに復帰した時刻を取得して、それらの時刻の差分と予め測定しておいた蓄電池の自己放電電流から、低消費電力モード中の蓄電池の自己放電容量を計算し、この値を低消費電力モードへの切換え直前の残存容量から、差し引くことで、残存容量を補正する
【選択図】図２

Description

本発明は電気エネルギーを貯蔵する蓄電装置、およびその制御方法に関する。

リチウムイオン二次電池などの蓄電池を用いた蓄電装置を安全に運用するためには、装置に蓄えられた電気エネルギーあるいは放電容量を正確に把握しておくことが重要である。図３は、従来の蓄電装置の容量測定手段の構成を示すブロック図である。図３において、容量測定手段は充放電が可能な蓄電手段１と、蓄電手段１に蓄えられた容量を計測する容量計測手段５から構成される。容量計測手段５は、例えばマイクロコントローラー２と、蓄電手段１から放電される電流と、蓄電手段１に充電される電流が検出可能な電流検出ブロック３から構成される。電流検出ブロック３は、電流検出用の抵抗と電流検出用アンプによって構成され、電流検出用の抵抗を流れる電流を計測し、電流検出用アンプで時間積算する。

上記の構成とすることにより、蓄電手段１に出入りする電流を電流検出ブロック３で検出し、マイクロコントローラー２で容量を演算して蓄電手段の残存容量を把握することができる。

しかし、蓄電手段１から容量計測手段５へは常に電気量計測手段等を動作させるために電気エネルギーが供給されるため、その分蓄電池に蓄えられた電気エネルギーの利用効率は低下する。蓄電装置に蓄えられたエネルギーを有効に活用するには、先の電気量計測手段等で消費される電気エネルギーを最小限に抑える必要がある。

蓄電装置の電気エネルギー消費を解決する手段として、特許文献１では所定時間以上充電および放電の指令が共に無い放置時にはＣＰＵを低消費電力モードに切換えると共に容量監視のための周辺装置の作動を停止させ、この放置時間中に一定時間間隔ごとにＣＰＵを通常動作モードに戻しかつ自己放電量の演算に必要な一部の周辺装置だけを起動して自己放電量を演算し、電池容量を求めて記憶させる技術が開示されている。

特開平１０−１６４７６４号公報

しかしながら、特許文献１による蓄電装置は、ＣＰＵや低消費電力モード中における蓄電池の自己放電による容量低下を把握するために、蓄電池の放電容量を演算するのに必要な回路を一定時間間隔で作動させており、その都度電力が消費されるという課題が存在する。そこで本発明は、放置中の蓄電池の消費を最小限に抑えつつ、自己放電による容量低下を考慮した残存容量を正確に把握することができる蓄電装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する手段として、本発明によれば、電気エネルギーを蓄積可能な蓄電手段と、蓄電手段の充電および／または放電を制御する制御手段からなる蓄電装置であって、制御手段は、少なくとも蓄電手段に蓄えられる放電容量を計測する容量計測手段と、蓄電装置の外部または内部から送信される時刻情報を取得する時刻情報取得手段と、放電容量、時刻情報および蓄電手段の自己放電特性を記憶する記憶手段と、蓄電手段から制御手段への電力供給を制御するスイッチを備えることを特徴とする蓄電装置が得られる。

上記構成とすることで、蓄電装置が充電または放電を一定時間以上行わないときは、蓄電装置の維持に最低限必要な機能だけが動作するように、制御手段を構成する回路素子への電力供給をスイッチにより制御する低消費電力モードに移行し、蓄電手段に蓄えられる電気エネルギーの消費を低減させることができる。

蓄電装置が低消費電力モードに移行する際、時刻情報取得手段は、その時刻を遮断時刻情報として取得し、記憶手段に格納する。また、蓄電装置が低消費電力モードから通常モードに復帰する際の時刻を起動時刻情報として取得し、記憶手段に格納する。こうして得られた遮断時刻情報と起動時刻情報から蓄電装置が低消費電力モードで動作していた時間を知ることができる。この時間と、あらかじめ記憶手段に記憶されていた蓄電池の自己放電特性から、蓄電手段の自己放電量を算出し、蓄電手段に蓄えられているエネルギーを補正することができる。低消費電力モードにおいては、蓄電装置の維持に最低限必要な機能以外は停止しているため、蓄電手段の自己放電量以外の理由で放電容量が減少することはほとんどない。

すなわち、本発明により、低消費電力モード時の蓄電池の消費を最小限に抑えながら、蓄電池の自己放電による容量低下を考慮した残存容量を把握することができる。

本発明による蓄電装置の構成を示すブロック図である。本発明による蓄電装置の動作を示すフロー図である。従来の蓄電装置の容量測定手段の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明による蓄電装置の構成を示すブロック図である。図１において、蓄電装置は蓄電手段１と蓄電量を計測する容量計測手段５から構成される。容量計測手段５は、少なくともマイクロコントローラー２、電流検出ブロック３、および時刻情報取得手段４、制御スイッチ（図示せず）によって構成される。マイクロコントローラー２は、タイマ、ＡＤ変換、通信用の入出力ポートを備えたものを使用する。電流検出ブロック３は、電流検出用の抵抗と電流検出用アンプによって構成され、電流検出用の抵抗を流れる電流を計測し、電流検出用アンプで時間積算することによって容量を算出することができる。また、時刻情報取得手段４は任意のタイミングで時刻情報を取得することができる。

時刻情報取得手段４は、例えば電波時計を使用することができる。電波時計は、アンテナと専用ＩＣで構成される。アンテナで受信した時刻情報をマイクロコントローラー２に送信し、マイクロコントローラー２内で処理を行なうことで、時刻情報を取得することができる。

また、電波時計の代わりにグローバル・ポジショニング・システム（略称：ＧＰＳ）を利用して時刻情報を取得してもよい。ＧＰＳ衛星から送信される情報は、ＧＰＳ用のレシーバを用いるか適切なアンテナとＧＰＳ用ＩＣを組み合わせたモジュールでの受信することができる。受信した時刻情報をマイクロコントローラー２に送信し、マイクロコントローラー２内で処理を行なうことで、時刻情報を取得することができる。

また、蓄電装置がインターネットに接続できる環境にある場合は、ネットワーク・タイム・プロトコル（略称：ＮＴＰ）を利用して時刻情報を取得してもよい。ＮＴＰにより取得した時刻情報をマイクロコントローラー２に送信し、マイクロコントローラー２内で処理を行なうことで、時刻情報を取得することができる。

また、ともにリアルタイムクロックモジュール（略称：ＲＴＣ）を実装してもよい。ＲＴＣを用いた場合は、低消費電力モードに移行しても、ＲＴＣを動作させておく必要がある。ＲＴＣによる電力消費を抑えるため、ＲＴＣへの電源供給は、メインの蓄電池からではなく、コイン形リチウム電池などの一次電池を別途内蔵し供給することが望ましい。

さらに、上記の時刻情報取得手段を複数個組み込んだシステムであってもよい。複数の時刻情報取得手段を持つことにより、一つの手段で時刻情報が取り込めなかった時でも、その他の手段を使い時刻情報を取り込むことができ、情報を取りこぼすのを防止することができる。

取得した時刻情報は、例えば、不揮発性の記録媒体に代表される記憶手段（図示せず）に記憶され、必要なときに取り出すことができる。また、記憶手段にはあらかじめ計測された蓄電手段の自己放電特性が記憶されている。

次に、本発明による蓄電装置の動作を説明する。図２には、本発明による蓄電装置の動作フローを示すフロー図である。蓄電手段１が充電器または負荷に接続されて充放電される通常モードにおいて、容量計測手段５は蓄電手段１へ出入りする電流を測定し、時間積算していくことで蓄電手段１の残存容量を算出する。一定時間、充電もしくは放電が行なわれない場合は、容量計測手段５で電力が消費されるのを防ぐため、容量計測手段５への電力供給を遮断する低消費電力モードに切換える。その際、切換え直前の時刻情報を時刻情報取得手段４により取得し、蓄電手段１の残存容量とともに記憶手段に記憶させる。なお、容量計測手段５以外にも電力を消費する機能が存在する場合は、その機能も停止するように電力供給を制御してもよい。

上記低消費電力モードにおいては、低消費電力モードから復帰させるために最低限必要な回路は動作させておいて構わない。低消費電力モードからの復帰は、充電または放電によるほか、充放電以外に外部から通常モードへの復帰を示唆する信号の入力による構成としても構わない。

通常モードに復帰する際に、時刻情報取得手段４は復帰直後の時刻情報を取得する。通常モードへ復帰した直後の時刻情報と、省電力モードへ移行する直前の時刻情報との差は、蓄電装置が低消費電力モードにあった時間である。この低消費電力モードにあった時間と、予め記憶手段に記憶されている蓄電手段の自己放電特性から、自己放電によって減少した容量を計算することができる。例えば、低消費電力モードであった時間ΔＴ（ｈ）、自己放電による消費電力をＰｒ（Ｗ）とすれば、自己放電による放電容量は、ＰｒとΔＴの積（Ｗｈ）で計算できる。この分を、低消費電力モードに移行する直前の残存容量から差し引くことで、真の残存容量を計算することができる。

以上のような動作により、低消費電力モード時の蓄電池の消費を最小限に抑えながら、自己放電による容量低下を考慮した残存容量を把握する蓄電装置を提供することができる。

１蓄電手段
２マイクロコントローラー
３電流検出ブロック
４時刻情報取得手段
５容量計測手段

Claims

電気エネルギーを蓄積可能な蓄電手段と、前記蓄電手段の充電および／または放電を制御する制御手段からなる蓄電装置であって、前記制御手段は、少なくとも前記蓄電手段の放電容量を計測する容量計測手段と、前記蓄電装置の外部または内部から送信される時刻情報を取得する時刻情報取得手段と、前記蓄電手段の自己放電特性を記憶するとともに、前記電気エネルギーの容量と前記時刻情報を記憶する記憶手段と、前記蓄電手段から前記制御手段への電力供給を制御するスイッチを備えることを特徴とする蓄電装置。
一定時間充電または放電が行われないときに、少なくとも容量測定手段を遮断する処理と、遮断後、充電または放電が行われる時に、前記容量測定手段を起動させる処理を含む蓄電装置の制御方法であって、あらかじめ蓄電手段の自己放電情報を記憶手段に格納する処理と、前記容量測定手段を遮断する処理の前に、蓄電装置の内部、または外部から取得した時刻情報を遮断時刻情報として前記記憶手段に格納する処理と、前記容量測定手段を起動させる処理の後に、前記蓄電装置の内部、または外部から取得した前記時刻情報を起動時刻として前記記憶手段に格納する処理と、前記起動時刻と前記遮断時刻の差を遮断時間とし、前記自己放電情報と前記遮断時間の積を前記蓄電手段の自己放電量として、前記蓄電手段に蓄えられる容量を補正する処理を含むことを特徴とする蓄電装置の制御方法。