JP2011130540A - 機器 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電池に複数の負荷を接続して構成された機器で蓄電池の状態に応じて負荷ごとに制御するにあたり、負荷の追加、変更によっても制御ソフトや信号線の追加といったハードウエアの変更箇所を極力少なくすること。
【解決手段】複数の負荷と、これら負荷に電源を供給する蓄電池を備えた機器において、負荷のそれぞれに、負荷と蓄電池との間を開閉するスイッチング素子と、スイッチング素子を制御するとともにそれぞれの負荷に関する固有情報を保持したコントローラを備える。そして、蓄電池の状態を検出するとともに、検出した蓄電池の状態に関する状態パラメータ信号を、電源供給ラインを介して電力線通信によりコントローラに送信する状態検出装置を有し、コントローラは、状態パラメータ信号と固有情報とを照合し、スイッチング素子を動作させて、負荷への電力供給を遮断もしくは開始する機能を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車、ビルシステム等、蓄電池とこの蓄電池から電力の供給を受ける負荷を有した機器に関するものである。

蓄電池は、自動車、独立型電源システム、無停電電源システム等、様々な用途に用いられている。

自動車を例にとれば、自動車用の蓄電池はエンジン始動や、点火、照明用の電源として用いられていたが、自動車を構成する多くの装置の電装化が進み、多くの電装品を搭載する様になった。なお、自動車は、充電装置を有しており、この充電装置により蓄電池が充電されること、電装への電力供給は、充電装置および蓄電池の少なくとも一方、あるいは両方によって行なわれることは周知である。

これらの電装品は、自動車の運行上に必要不可欠な装置と、そうでない装置に大別される。例えば、前者は、燃料供給装置、電動式パワーステアリング装置、バイワイヤーブレーキシステムや、前照灯、方向指示灯等の各種保安装置と、これらを制御するＥＣＵであり、後者は、ナビゲーションシステムやオーディオシステム、空調システム等などが例示される。

自動車に搭載される蓄電池には、当然のことながら入出力可能な電力および電力量の制限がある。また、蓄電池を充電するとともに、蓄電池とともに各種の負荷に電力を供給する充電装置にもその容量があり、容量以上の電力を供給することはできない。

その為、蓄電池の電力を有効に使う工夫や、重要な負荷に電力を選択的に供給して、重要性の低い負荷への電力供給を制限する機能が提案されている。例えば、特許文献１には、負荷毎に、負荷と蓄電池の間にスイッチ素子を介挿し、単一のメインコントローラでスイッチ素子の開閉動作を行なうことにより、重要な負荷に供給電力を集中するシステムが示されている。

また、特許文献２には、負荷への電力配分を適切に行なうことを目的として、負荷毎に電源供給ラインの過負荷を検出する過負荷検出器と、電源遮断用のスイッチを設け、過負荷を検出した負荷への電力供給を遮断する構成が示されている。特許文献２では、過負荷検出器から送出される過負荷検出信号は、電源供給ラインを用いた電力線通信により、単一の通信コントローラを介して単一のＣＰＵに入力され、ＣＰＵが過負荷となった負荷と電源供給ラインとの間に配置したスイッチを開状態として、負荷と電源ラインとの接続を遮断する。

特開２００９−３３７８７号公報 特開２００７−４３４７３号公報

特許文献１および特許文献２の構成では、いずれも、負荷と電源との間に設けたスイッチの開閉動作は、単一のコントローラ（特許文献２においては、ＣＰＵ）により行なう。また、蓄電池（バッテリ）の状態はこのメインコントローラがバッテリ電圧等により把握する。したがって、システム内にある負荷を追加する場合、あるいは逆にシステム内にある負荷を取り外す場合、メインコントローラを動作させるプログラムを変更する必要がある。また、場合によっては、スイッチング素子や電源供給ラインの配線等を変更する必要があった。

本発明は、前記した状況に鑑み、蓄電池、負荷、蓄電池と負荷との間を開閉するスイッチを備えた機器において、負荷を追加する、あるいは負荷を機器から取り外す際に、前記したような、メインコントローラの動作プログラムの変更を必要としない構成を提供するものである。

前記した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、複数の負荷と、前記負荷に電源を供給する蓄電池を備えた機器であって、前記負荷のそれぞれに、前記負荷と前記蓄電池との間を開閉するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を制御するとともに、それぞれの負荷に関する固有情報を保持したコントローラを備え、前記蓄電池の状態を検出するとともに、検出した前記蓄電池の状態に関する状態パラメータ信号を、電源供給ラインを介して電力線通信により前記コントローラに送信する状態検出装置を備え、前記コントローラは、前記状態パラメータ信号と前記固有情報とを照合し、前記スイッチング素子を動作させて、前記負荷への電力供給を遮断もしくは開始することを機器を示すものである。

本発明の請求項２に係る発明は、請求項１の機器において、前記状態パラメータ信号として、前記蓄電池の充電状態（ＳＯＣ）、劣化状態（ＳＯＨ）、蓄電池容量（ＣＡＰ）、蓄電池温度（Ｔ）の少なくとも一つを含むことを特徴とする。

本発明の請求項３に係る発明は、請求項１〜２に記載の機器において、前記状態検出装置が、前記蓄電池に一体に取り付けられ、かつ蓄電池に関する固有情報を保持したことを特徴とする。

本発明の請求項４に係る発明は、請求項２に記載の機器において、前記状態検出装置は、前記蓄電池の初期の状態を学習記憶し、前記状態の変化で前記蓄電池の前記劣化状態（ＳＯＨ）を検出することを特徴とする。

本発明の請求項５に係る発明は、請求項２の機器において、前記蓄電池への入力電流あるいは出力電流のいずれか一方あるいは両方を検出する電流検出装置を有し、前記電源供給ラインを介して電力線通信により、この電流信号を前記状態検出装置に送出し、前記電流信号に基いて、前記状態検出装置において前記蓄電池の状態パラメータ信号を発生することを特徴とする。

本発明の請求項６に係る発明は、請求項１〜５の機器において、充電装置を備え、この充電装置は、充電コントローラを備え、前記充電装置と、前記蓄電池および前記負荷とは前記電源供給ラインで接続され、前記蓄電池の状態パラメータ信号が電源供給ラインを介して充電コントローラに入力され、前記充電コントローラは前記蓄電池の状態パラメータ信号に応じて前記蓄電池への充電の可否判定を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項７に係る発明は、請求項６に記載の機器において、前記充電装置の複数とこれに対応した複数の充電コントローラを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、蓄電池に負荷を追加する、あるいは負荷を取り外すといった負荷構成の変更によって、従来必要であった、メインコントローラの動作プログラムの変更を要しないという、顕著な効果を奏する。また、システム変更による結線の変更といった、ハードウエアの変更点も少なくできる。

本発明の第１の実施形態による機器の構成を示す図 本発明の第１の実施形態による機器に負荷を追加した状態を示す図 本発明の第２の実施形態による機器の構成を示す図 本発明の第２の実施形態による他の機器の構成を示す図 状態検出装置の構成例を示す図 コントローラの構成例を示す図 本発明の第２の実施形態による電流検出装置の構成を示す図

（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明を適用した機器の構成について、図を参照しながら詳細な説明を行なう。

図１は、本発明の第１の実施の形態による機器１０１の構成を示す図である。なお、本実施形態では、本発明を自動車に適用した例、すなわち、機器１０１が自動車である例について述べる。

機器１０１は、蓄電池１０２と、複数の電気的な負荷１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅを備える。なお、本実施形態では、負荷の数を５個としたが、負荷のの数は複数であればよく、本発明は、負荷の数を限定するものではない。

本実施形態では、負荷１０３ａとしてエアコンブロワーファン、負荷１０３ｂとしたエンジンスタータ、負荷１０３ｃとしてウインドウの熱線ヒータ、負荷１０３ｄとして、ブレーキランプ、負荷１０３ｅとして室内灯を想定する。

蓄電池１０２と、複数の負荷１０３ａ，・・・，１０３ｅとはコントローラ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅをそれぞれ介して電源供給ライン１０６に接続される。なお、負荷１０３ａ，・・・，１０３ｅのそれぞれに対応したコントローラ１０４ａ，・・・，１０４ｅが設けられている。

蓄電池１０２とこれらの負荷１０３ａ，・・・，１０３ｅが接続されると、蓄電池１０２からの電力により、コントローラ１０４ａ，・・・，１０４ｅが駆動される。一方、蓄電池１０２には状態検出装置１０５が接続されている。

状態検出装置１０５には、蓄電池１０２の状態を示す状態パラメータを検出する機能を有する。蓄電池１０２の状態パラメータとしては、蓄電池の充電状態（ＳＯＣ；満充電状態の容量に対する、蓄電池が放電可能な電気量）、劣化状態（ＳＯＨ；初期状態の満充電電池が放電可能な電気量に対する、電池を現時点で満充電とした場合に放電可能な電気量）、内部抵抗等の蓄電池１０２の状態を示すパラメータを採用することができる。また、蓄電池１０２の温度（Ｔ）を状態パラメータとして採用してもよい。また、蓄電池１０２の固有情報（例；初期の満充電容量）を状態検出装置１０５の内部に記憶させておき、蓄電池１０２の現時点での容量（ＣＡＰ）を状態パラメータとして推定し、この容量（ＣＡＰ）と初期容量とから前記した充電状態（ＳＯＣ）を算出してもよい。

なお、前記した蓄電池１０２の状態パラメータの検出方法は、公知の方法、あるいは公知の方法から当業者により容易に得られる方法で検出することができる。

本発明の機器１０１において、前記した状態パラメータ（例として、ＳＯＣ、ＳＯＨ、Ｔ、ＣＡＰの少なくとも一つ）は、任意の形式で、より好ましくは標準化されたプロトコルにより変調された状態パラメータ信号として電力線通信により、状態検出装置１０５から各々の負荷１０３ａ，・・・，１０３ｅに設けられたコントローラ１０４ａ，・・・，１０４ｅに送信される。

コントローラ１０４ａ，・・・，１０４ｅは、蓄電池１０２の状態に関する情報を状態パラメータ信号として受け取り、この情報と負荷１０３ａ，・・・，１０３ｅにそれぞれ固有の情報に基き、図６に示したように、負荷１０３ａ，・・・，１０３ｅと、電源供給ライン１０６との間に配置されたスイッチング素子３０３を制御する。

ここで、コントローラ１０４ａ，・・・，１０４ｅのそれぞれは、対応する負荷１０３ａ，・・・，１０３ｅに固有の情報を保持している。この固有情報とは負荷１０３ａ，・・・，１０３ｅの重要度に関する情報であり、例えば、後述する図６において、負荷制御部３０２の内部に記憶できる。

この重要度に関する情報は、状態パラメータによって表すことができる。例えば、本実施形態のように、機器１０１が車両としての最低限の機能を発揮するとともに、車両として、法令に定められた機能を発揮するための負荷は重要度が高く、その他の負荷は、その必要度合いに応じて重要度の序列が付けられる。例えば、エンジンスタータである負荷１０３ｂは、車両の最低限の走行機能を発揮するために必須であることから、重要度は高い。また、ブレーキランプである負荷１０３ｄは、法令で定められた要件上、必須であることから、重要度は高い。その他のエアコンブロワーファン（負荷１０３ａ）、ウインドウの熱線ヒータ（負荷１０３ｃ）、室内灯（負荷１０３ｅ）は、動作しなくても、車両の運行は可能であることから、必須の負荷ではなく、重要度は低い。

本発明では、負荷１０３ａ，・・・，１０３ｅのそれぞれの重要度が、それぞれのコントローラ１０４ａ，・・・，１０４ｅに記憶されている。そして、重要度は、前記した状態パラメータによって表される。例えば、状態パラメータを充電状態（ＳＯＣ）とした場合、各負荷毎に、負荷の動作が許容される充電状態が設定され、状態検出装置１０５から受信した充電状態が、許容される充電状態の範囲内であれば、コントローラによってその負荷に電源供給ライン１０６から電力が供給されるよう、スイッチング素子３０３が閉状態に制御される。

したがって負荷の重要度が上がるに従い、負荷の動作可能な充電状態の下限閾値を低く設定すればよい。

そして、ある負荷において、状態検出装置１０５から受信した蓄電池１０２の充電状態が、予めその負荷に固有の情報としてコントローラ１０４ａ，・・・，１０４ｅに記憶された，動作が許容される充電状態の範囲外であれば、コントローラ１０４ａ，・・・，１０４ｅに内蔵されたスイッチング素子３０３（図６参照）が開状態に制御される。また、動作が許容される範囲内であれば、このスイッチング素子３０３が閉状態に制御される。

この負荷１０３ａ，・・・，１０３ｅの動作許容範囲を示す状態パラメータ値、すなわち、上記の例においては、動作可能な充電状態の下限閾値は、負荷１０３ａ，・・・，１０３ｅの固有情報として、予めコントローラ１０４ａ，・・・，１０４ｅを負荷１０３ａ，・・・，１０３ｅと組み合わせる時点で書きこんでおいてもよいが、負荷１０３ａ，・・・，１０３ｅを機器１０１に搭載してから外部よりの通信により書き換え可能としてもよい。

そして、機器１０１の最低限の機能を発揮させるよう、前記したように、重要度の高い負荷の動作が許容される充電状態の下限閾値を、重要度の低い負荷に許容する充電状態の下限閾値よりも低く設定すれば、蓄電池１０２の充電状態の低下に応じて、重要度の低い負荷への電力供給が遮断されるので、重要度の高い負荷への電力供給が不可能となるリスクをより低くすることができる。

また、本発明によれば、それぞれの負荷１０３ａ，・・・，１０３ｅがそれぞれの重要度に応じて負荷と電源供給ライン１０６間の接続および遮断をコントローラ１０４ａ，・・・，１０４ｅにより行ない、その重要度は、蓄電池の状態パラメータで規定されるため、図２に示したように、負荷１０３ｆをコントローラ１０４ｆとともに、機器１０１へ追加することは、既存の負荷１０３ａ，・・・，１０３ｅと電源供給ライン１０６との接続−遮断の動作制御に影響を及ぼすことはない。

また、状態検出装置１０５から送信される蓄電池１０２の状態に関する状態パラメータ信号は、電源供給ライン１０６を介して電力線通信により、コントローラ１０４ａ，・・・，１０４ｆに入力されるため、負荷とコントローラを電源線に接続するだけで、所期の負荷の接続−遮断動作を行なうことができる。

同様に、機器１０１から、重要度の低い負荷を除去する場合にも、ただ単に、該当する負荷とコントローラを電源線から取り外すだけで、機器１０１は、所期の負荷の接続−遮断動作を行なうことができる。

したがって、本発明によれば、複数の負荷によって構成された機器において、蓄電池の状態に応じて、重要度の低い負荷より電源遮断していくため、重要度の低い負荷によって蓄電池１０２の電力を消費し、重要度の高い負荷が動作不能となることによって、機器が動作不能となるリスクを抑制することができるとともに、負荷の追加や除去によってもコントローラの動作プログラムを修正する必要はない。また、電源供給ラインとコントローラ間とを電気的に接続、あるいは遮断することのみによって、負荷の追加、除去を行なうことができ、利便性を飛躍的に高めることができる。

なお、本例では、状態パラメータとして蓄電池１０２の充電状態を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、状態パラメータとして蓄電池の容量（ＣＡＰ、蓄電池の残存容量の意である）であってもよく、蓄電池の出力可能電力であってもよく、蓄電池温度（Ｔ）であってもよく、蓄電池の内部抵抗（直流抵抗、交流抵抗）であってもよく、これらの一部あるいは全ての組み合わせであってもよい。

例えば、熱線ヒータは消費電力量の大きな負荷であるが、これは降霜や凍結といった、気温（エンジンスタート時の蓄電池温度とほぼ同等）が低い場合にのみ必要な負荷であることから、降霜や凍結の恐れがないような気温の場合には、熱線ヒータを蓄電池１０２から自動的に遮断でき、自動車の使用者が誤って熱線ヒータのスイッチをＯＮ状態とし続けたために、蓄電池１０２の残存容量が低下し、自動車のエンジンが始動不能となるような不測の事態を未然に防ぐことができる。

また、蓄電池１０２の温度（Ｔ）によって、蓄電池１０２の出力可能な電力量が変化する。したがって、検出した蓄電池の状態パラメータを温度補正することにより、より正確な、負荷の遮断−接続の制御が可能となる。

さらに、状態パラメータとしてＳＯＨを採用し、蓄電池１０２の初期の状態（例として内部抵抗や、特定の負荷、例えばエンジンスタータ動作時の最低電圧（すなわち、出力特性に相当））を学習記憶し、この状態の変化で蓄電池１０２の劣化状態（ＳＯＨ）を検出する方式としてもよい。

また、状態パラメータとして内部抵抗値や特定負荷での出力特性の初期値を学習記憶し、この状態パラメータの初期値からの変移量としてもよい。また、状態パラメータの値は、機器１０１の使用状況によってばらつきが発生するため、特に初期値を学習記憶する場合、単一の状態バラメータではなく、初期の複数回で状態パラメータを取得し、これらの複数の状態パラメータを統計的な処理を施し、より確度の高い状態パラメータの初期値を得ることができる。

また、ＳＯＨや内部抵抗値等の、蓄電池１０２の劣化状態を表現しうる状態パラメータを検出し、これらの状態パラメータから劣化状態を推定し、劣化状態の進行に応じて、負荷を遮断する状態パラメータの下限閾値を上昇させれば、蓄電池１０２の過放電を抑制でき、蓄電池１０２の寿命伸張にとり好ましく、機器１０１をより長期間安定して動作させることが可能となる。

（本発明の第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態による機器１０１´の構成を示す図である。機器１０１´は、図１に示した機器１０１に電流検出装置１０７と充電装置１０８および充電コントローラ１０９を付加した構成を有する。

機器１０１´において、蓄電池１０２、負荷１０３ａ，・・・１０３ｅ、コントローラ１０４ａ，・・・１０４ｅ、電源供給ラインの構成と動作は、前記した機器１０１と変わるところはない。

機器１０１´では、蓄電池１０２の入出力電流を検出する電流検出装置１０７を有する。したがって、例えば、入出力電流を積算することにより、蓄電池１０２のＳＯＣを精度よく、検出可能である。電流検出装置１０７と状態検出装置１０５との間の信号の送受信は、別に設けた信号線を用いてもよいが、電源供給ライン１０６を介した電力線通信によれば、前記したような別途の信号線を必要とせず、また電流検出装置１０７の機器内への配置の自由度が高まり好ましい。

電流検出装置１０７から送信された電流信号は状態検出装置１０５に入力され、状態検出装置１０５は、この信号から例えば蓄電池１０２のＳＯＣを各コントローラに電源供給ライン１０６を介して電力線通信により送出される。そして、そのＳＯＣの情報に基づき、例えば、蓄電池１０２が負荷によって放電され、スタータの動作に必要なＳＯＣの下限値に近接した場合には、負荷への電源供給をコントローラによって遮断すればよい。なお、電流検出装置１０７の電流信号から蓄電池１０２のＳＯＣを状態検出装置１０５が出力を発生させる例を示したが、これに限定されるものではない。

その他の例として、電流検出装置１０７において、蓄電池１０２の出力（放電）電流と、入力（電流）を個別に計測しておき、蓄電池１０２の出力電流の積算値と蓄電池のＳＯＨを関連付けることにより、より精度よくＳＯＨを計測できる。ＳＯＨは前記した第１の実施形態で示したが如く、ＳＯＨの低下によって、不要不急の負荷をコントローラにより遮断状態としてもよい。また、ＳＯＨの低下によって、負荷を電源供給ライン１０６から遮断する、状態パラメータの下限閾値を上昇させてもよい。このような構成により、機器１０１´の動作に必須の負荷に長期間安定して蓄電池１０２から電源を供給できるため、機器１０１´の信頼性を向上することができる。

次に充電装置１０８および充電コントローラ１０９の動作について説明する。例えば機器１０１が自動車である場合には、充電装置１０８はエンジンによって動作するオルタネータとレギュレータに相当する。蓄電池１０２の状態を示す状態パラメータ信号は、状態検出装置１０５から電源供給ラインを介して充電コントローラ１０９に入力される。例えば、状態パラメータ信号が蓄電池１０２のＳＯＣである場合、ＳＯＣが上昇し、満充電状態に近くなると、充電コントローラにより、充電装置１０８を電源供給ライン１０６から遮断すれば、充電装置１０８を作動するための機械的負荷が減少するので、エンジンの負荷が減少し、車両の燃費を向上できる。

また、充電装置１０８と充電コントローラ１０９を一系統とすることもできるが、例えば、図４に示したように、この系統の複数を配置することもできる。このような複数の充電装置１０８と充電コントローラ１０９の適用する機器１０１´の例として、回生充電システムを備えた自動車や、プラグインハイブリッド方式の自動車、太陽光発電、燃料電池発電、ガスタービン発電等の独立型電源と商用電源、あるいはこれら複数の独立型電源を併用した家屋、建物、店舗等の電源システムあるいは自動車、車両、船舶等に適用できるが、これらの限定されるものではなく、複数の負荷と蓄電池を含む機器あるいはシステムに適用できることは自明である。

前記した回生充電システムを備えた自動車を機器１０１´とした場合、自動車に設けられた発電装置とレギュレータ（あるいはモータジェネレータとＤＣ／ＤＣコンバータ）が一方の充電装置１０８に相当し、回生ブレーキシステムがもう一方の充電装置１０８´に相当する。それぞれの充電系統は、前記した充電装置１０８と充電コントローラ１０９および充電装置１０８´と充電コントローラ１０９´の対からなり、互いが並列になるよう、電源供給ライン１０６に接続される。

そして、充電コントローラ１０９，１０９´は、蓄電池１０２の状態パラメータ信号に応じて、電源供給ライン１０６と充電装置１０８，１０８´との間の接続、遮断を行なう。

そして、充電装置１０８によりＳＯＣが１００％未満（例として７０％）であるＰＳＯＣ状態（部分充電状態）まで充電し、それ以降は、充電装置１０８´による回生充電で蓄電池１０２を充電するようにする。このような制御は、蓄電池１０２の状態パラメータ信号としてＳＯＣを採用し、充電コントローラ１０９は、蓄電池のＳＯＣが例えば７０％以下の場合にのみ、充電装置１０８を電源供給ライン１０６に接続し、蓄電池のＳＯＣが７０％以下の領域では、充電装置１０８を電源供給１０６ラインから遮断する制御を行なえばよい。一方で、回生エネルギーを扱う充電装置１０８´はＳＯＣの０％から１００％の範囲で電源供給ライン１０６に接続し、かつ１００％を越える領域で充電装置１０８´を電源供給１０６から遮断すれば、回生エネルギーと高い確率で蓄電池１０２に充電可能となり、かつ回生エネルギーで蓄電池１０２を過充電させることもない。

なお、前記したような７０％、あるいは１００％といったＳＯＣの閾値は、その一例を示したものであり、蓄電池１０２の特性に応じて適宜変更すべきである。例えば、蓄電池を長期間ＰＳＯＣ状態とした場合には、蓄電池容量が低下する場合があるため、定期的にリフレッシュ充電と呼ばれる、一種の過充電操作を充電装置１０８あるいは充電装置１０８´を用いて行なえばよい。このような制御は充電コントローラ１０９，１０９´のいずれか一方にプログラムとして予め組み込んでおけばよいことである。

また、複数の充電系統を同種の充電装置として、その充電容量に大小を設けることもできる。例えば、機器１０１´として、太陽光発電を用いたビルシステム（負荷としてコンピュータ、空調設備、防災システム、照明システム等の電気的負荷を有する）とした場合、２系統の太陽光発電装置を充電装置１０８とし、一方の充電装置１０８が蓄電池１０２の容量に対して０．５ＣＡ、他方の充電装置１０８が蓄電池１０２の容量に対して０．０５ＣＡとした場合、蓄電池１０２が満充電あるいはこれに近い状態までは両方の充電装置で蓄電池１０２を充電し、その後は、蓄電池１０２を容量の小さい、０．０５ＣＡの充電装置１０８で充電すれば、蓄電池１０２の過充電劣化を抑制できる。

このような制御を行なうためには、容量の大きい充電装置１０８に対応した充電コントローラ１０９において、蓄電池１０２のＳＯＣが例として９５％で充電装置１０８を電源供給ラインから遮断し、容量の小さい充電装置１０８に対応した充電コントローラ１０９では、蓄電池１０２の過充電電気量が蓄電池容量の例として１５％となった時点で容量の小さい充電装置１０８を電源供給ライン１０６から遮断すれば、過充電による蓄電池１０２の劣化を抑制しつつ、短時間の充電が可能となり、好ましい。

また、充電系統を複数系統有している場合、それぞれの充電系統の特性に応じた動作を選択できる。例えば、太陽光発電のように発電可能な時間帯が限定された充電装置１０８と、発電可能な時間帯が限定された充電装置１０８´とが並列している場合を説明する。充電装置１０８´が充電可能な時間帯は、充電装置１０８に対応した充電コントローラ１０９が充電系統Ａを電源供給ライン１０６に接続し、充電装置１０８´が、これに対応した充電コントローラ１０９´により、電源供給ライン１０６から遮断される。

このとき、天候不順等、充電系統Ａから蓄電池１０２に十分な電力が供給できない場合、これらは蓄電池１０２の放電電圧の低下や、ＳＯＣの低下となって状態検出装置１０５により検出され、検出された状態パラメータ信号は、電源供給ラインを介して充電装置１０８´の充電コントローラ１０９´に受信され、この状態パラメータ信号に応じて、充電コントローラ１０９´内に予めプログラムあるいは記憶された必要とする充電量を確保するまで、充電装置１０８´からの充電が行われ、蓄電池１０２の状態が、充電装置１０８´による充電を不要とするまでに回復した場合には、充電コントローラ１０９´により充電装置１０８´が電源供給ライン１０６から遮断される。

このような制御は充電コントローラ１０９´においてＳＯＣが特定範囲で充電装置１０８´を電源供給ライン１０６に接続あるいは遮断し、この特定範囲外で充電装置１０８´を電源供給ライン１０６に遮断あるいは接続する制御でよく、他方の充電系統、すなわち、充電装置１０８と充電コントローラ１０９の対においても同様である。

前記の制御によれば、複数系統の充電系統を設けた場合、その中の充電系統がダウンあるいは十分な充電量を供給できない状態になった場合には、残された充電系統により蓄電池１０２を充電可能であり、機器１０１´の信頼性を向上することができる。

なお、第２の実施形態においては、電流検出装置１０７と、充電装置１０８および充電コントローラ１０９を併用した例示したが、第１の実施形態の機器１０１に電流検出装置１０７のみを付加したものであってよい。

一方で、第１の実施形態の機器１０１に充電装置と充電コントローラを付加したものであってよい。また、図４においては、充電系統を２系統とした例を記載したが、充電系統を３系統以上としても差し支えない。

図５は本発明の第１および第２の実施形態における状態検出装置１０５の構成の一例を示す図である。状態検出装置１０５は、蓄電池状態検出部２０１、電力線通信部２０２、定電圧電源部２０３で構成することができる。定電圧電源部２０３は、一般的に広く流通しているレギュレータＩＣ（図示せず）とコンデンサ（図示せず）等を用いた、公知の構成を採用することができる。

定電圧電源部２０３は、蓄電池１０２からの電力の供給を受け、所定電圧範囲内に制御された電源を供給する。蓄電池状態検出部２０１は、Ａ／Ｄ変換部２０１ａ、演算制御部２０１ｂおよび履歴記憶部２０１ｃ、蓄電池仕様情報記憶部２０１ｄから構成することができる。

Ａ／Ｄ変換部２０１ａは蓄電池１０２の電圧をデジタル情報に変換する。また、バッテリ状態を検出する際に、バッテリ温度（Ｔ）を採用する際には、温度センサ２０１ｅを配置し、この温度センサ２０１ｅからの情報を、Ａ／Ｄ変換部２０１ａでデジタル情報に変換することができる。

演算制御部２０１ｂはデジタル化した蓄電池１０２の電圧情報や温度情報、およびこれらの各情報の履歴や、蓄電池仕様情報記憶部２０１ｄに記憶された、蓄電池１０２の放電容量、温度−出力特性、蓄電池１０２の開放電圧と充電状態との関係等の、蓄電池１０２に固有の仕様情報に基き、蓄電池１０２の充電状態（ＳＯＣ）、劣化状態（ＳＯＨ）、蓄電池１０２の容量（ＣＡＰ）、出力可能な電力等の蓄電池１０２の状態パラメータを復変調部２０１ｆにより数ＭＨｚの状態パラメータ信号に変調し、好ましくは、Ｓ／Ｎ比向上のため、バンドパスフィルタ２０１ｇを介して電源供給ライン１０６に出力することができる。

図６はコントローラ１０４ａの構成例を示す図である。なお、他のコントローラ１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅ，１０４ｆも、コントローラ１０４ａと同様の構成を適用できる。

一構成例によるコントローラ１０４ａは、電力線通信部３０１、定電圧電源部２０３、負荷制御部３０２、スイッチング素子３０３を備える。

負荷１０３ａと電源供給ラインの間にスイッチング素子３０３が介挿され、スイッチング素子は、負荷制御部３０２によりその開閉状態が制御される。定電圧電源部３０４は電源供給ライン１０６に常に接続されており、負荷制御部３０２と電力線通信部３０１に安定化された電源を供給する。

電力線通信部３０１は、状態検出装置１０５から電源供給ライン１０６を介して送出された状態パラメータ信号を復調し、コントローラ１０４ａの内部に予め記憶された状態パラメータ信号の閾値、すなわち、負荷に固有な情報と比較することにより、負荷制御部３０２がスイッチング素子３０３を開閉制御する。コントローラ１０４ａの動作は前記した例あるいは前記した例から容易に得られる動作プログラムによって動作する。コントローラに格納された状態パラメータ信号の閾値情報が、対応する負荷の重要度を反映するもの、あるいは不要の度合いを反映するもの、負荷の選択の順序等の負荷に固有な情報であればよい。

充電コントローラ１０９，１０９´については図示しないが、コントローラ１０４ａと同様の構成を適用できる。充電コントローラ１０９，１０９´に内蔵されたスイッチング素子（図示せず）を介して充電装置１０８，１０８´が電源供給ライン１０６に接続され、状態検出装置１０５から電源供給ライン１０６に通して充電コントローラ１０９，１０９´に状態パラメータ信号が送出される。充電コントローラ１０９，１０９´は、状態パラメータ信号に基づき、スイッチング素子を開閉制御する。スイッチング素子の開閉制御は、第２の実施形態例で述べた制御およびこの形態例から容易に得られる制御を行なう。充電装置が単一に存在する、あるいは充電装置が複数存在する場合の制御については第２の実施形態例で述べたとおりである。

図７は本発明の第２の実施形態における電流検出装置１０７の一構成例を示す図である。図７に示した電流検出装置１０７は電源供給ライン１０６に介挿されたシャント抵抗１０７ａを有する。シャント抵抗１０７ａの両端電圧から電流演算部１０７ｂで電流を演算し、電力線通信部１０７ｄで変調して電流信号とし、電源供給ライン１０６に電流信号として送出する構成とすればよい。また、電源供給ライン１０６に接続された定電圧電源部１０７ｃからの電力供給により、電力線通信部１０７ｄと電流演算部１０７ｂが動作する。なお、既に述べたように、電流信号を別途の信号線で状態検出装置１０５に送出することもできるが、別途の信号線を配置が必要となる点で不利であり、図７に示したように、検出した電流信号を、電源供給ライン１０６を介して状態検出装置１０５に送出した構成が好ましい。

以上のように本発明は、蓄電池から複数の負荷に電力を供給する機器に利用可能であり、その利用可能性は極めて多岐にわたり、有用なものである。

１０１ 機器
１０１´ 機器
１０２ 蓄電池
１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ 負荷
１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅ，１０４ｆ コントローラ
１０５ 状態検出装置
１０６ 電源供給ライン
１０７ 電流検出装置
１０７ａ シャント抵抗
１０７ｂ 電流演算部
１０７ｃ 定電圧電源部
１０７ｄ 電力線通信部
１０８，１０８´ 充電装置
１０９，１０９´ 充電コントローラ
２０１ 蓄電池状態検出部
２０１ａ Ａ／Ｄ変換部
２０１ｂ 演算制御部
２０１ｃ 履歴記憶部
２０１ｄ 蓄電池仕様情報記憶部
２０１ｅ 温度センサ
２０１ｆ 復変調部
２０１ｇ バンドパスフィルタ
２０２ 電力線通信部
２０３ 定電圧電源部
３０１ 電力線通信部
３０２ 負荷制御部
３０３ スイッチング素子
３０４ 定電圧電源部

Claims (7)

1. 複数の負荷と、
   前記負荷に電源を供給する蓄電池を備えた機器であって、
   前記負荷のそれぞれに、前記負荷と前記蓄電池との間を開閉するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を制御するとともに、それぞれの負荷に関する固有情報を保持したコントローラを備え、
   前記蓄電池の状態を検出するとともに、検出した前記蓄電池の状態に関する状態パラメータ信号を、電源供給ラインを介して電力線通信により前記コントローラに送信する状態検出装置を備え、
   前記コントローラは、前記状態パラメータ信号と前記固有情報とを照合し、前記スイッチング素子を動作させて、前記負荷への電力供給を遮断もしくは開始することを特徴とする機器。
2. 前記状態パラメータ信号として、前記蓄電池の充電状態（ＳＯＣ）、劣化状態（ＳＯＨ）、蓄電池容量（ＣＡＰ）、蓄電池温度（Ｔ）、内部抵抗の少なくとも一つを含む請求項１に記載の機器。
3. 前記状態検出装置は、前記蓄電池に一体に取り付けられ、かつ蓄電池に関する固有情報を保持した請求項１〜２に記載の機器。
4. 前記状態検出装置は、前記蓄電池の初期の状態を学習記憶し、前記状態の変化で前記蓄電池の前記劣化状態（ＳＯＨ）を検出する請求項２に記載の機器。
5. 前記蓄電池への入力電流あるいは出力電流のいずれか一方あるいは両方を検出する電流検出装置を有し、前記電源供給ラインを介して電力線通信により、この電流信号を前記状態検出装置に送出し、前記電流信号に基いて、前記状態検出装置において前記蓄電池の状態パラメータ信号を発生する請求項２に記載の機器。
6. 充電装置を備え、前記充電装置に対応した充電コントローラを備え、前記充電装置と、前記蓄電池および前記負荷とは前記電源供給ラインで接続され、前記蓄電池の状態パラメータ信号が電源供給ラインを介して充電コントローラに入力され、前記充電コントローラは前記蓄電池の状態パラメータ信号に応じて前記蓄電池への充電の可否判定を行うことを特徴とする請求項１〜５に記載の機器。
7. 前記充電装置の複数とこれに対応した複数の充電コントローラを備えた請求項６に記載の機器。

Images