CN101548192A - 电动汽车的电源管理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了电动汽车的电源管理装置，准确简单地进行具有多个模块的电动汽车的电源部的管理。在电动汽车的电源管理装置(30)中，在构成电机(2)的电源部(5)的、集中多个电池单元构成的模块(5A～5L)中，分别安装用于检测各模块的电压和温度的模块状态检测单元(12A～12L)，根据由各模块状态检测单元检测出的信息，由控制单元(10)判定各模块的状态。各模块状态检测单元通过编号通信线(21)串联，根据从连接上游的模块状态检测单元发送的ID信息，对自身赋予识别编号，向连接下游的模块状态检测单元发送包括识别编号的ID信息。控制单元通过编号通信线及通信线(22)与各模块状态检测单元连接，根据通过编号通信线及通信线发送的检测信息，对应每个模块指定各模块的异常。

Description

电动汽车的电源管理装置
技术领域
本发明涉及一种包括配置有多个模块的电源部的电动汽车的电源管理装置。
背景技术
对于电动汽车，在车体中装载有作为驱动源的电机和作为其电源部的电池。在电动汽车中，由于电池的性能和容量影响到行驶距离，因此，通常装载有多个可充电电池。但是，电动汽车用的电池由于反复充电放电而导致寿命性能的劣化加快，而且，温度环境也成为劣化的主要原因，在具有多个电池的情况下，因各个电池的装载位置等不同造成劣化的进展情况也不同，由此导致难以判断是哪一个电池劣化到哪种程度。所以，在日本特开平7-311248号中，在保养等时，将检测线连接到各电池的端子，并根据该连接线得到的电压变化来指定已经劣化的电池。
根据专利文献1的记载，在进行作业时，由作业人员利用夹子(clip)等将电压检测用的测量线安装到电池的端子上，与检测电路连接，根据检测到的电压来指定已经劣化的电池，但是，这必须通过作业人员逐一地进行检测动作，因此非常繁琐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以准确且简单地进行包括多个模块的电动汽车的电源部的管理的电源管理装置。
为了达到上述目的，在本发明的第一方面中，电动汽车的电源管理装置包括配置有多个模块的电源部，模块集中了多个电池单元，该电动汽车的电源管理装置包括：模块状态检测单元，安装于各模块，模块状态检测单元用于检测各模块的电压和温度；以及控制单元，根据通过各模块状态检测单元检测出的信息，判断各模块的状态，其中，各模块状态检测单元通过编号通信线串联连接，各模块状态检测单元具有如下功能：根据从连接上游的模块状态检测单元发送的ID信息，为自身赋予识别编号，并向连接下游的模块状态检测单元发送包括识别编号的ID信息，控制单元通过编号通信线以及通信线与各模块状态检测单元连接，控制单元根据通过编号通信线以及通信线发送的检测信息，对应每个模块指定各模块的异常。
而且，根据本发明第一方面的电动汽车的电源管理装置，其中，各模块状态检测单元和控制单元通过编号通信线被连接成环状。
根据本发明，每当根据通过安装于各模块的模块状态检测单元检测出的信息来判断各模块的状态时，通过编号通信线串联连接模块状态检测单元，由于模块状态检测单元具有如下的功能：根据从连接上游的模块状态检测单元发送的ID信息为自身赋予识别编号，并向连接下游的模块状态检测单元发送包括该识别编号的ID信息，因此，可以准确地进行模块的识别，而不考虑模块的配置。而且，模块状态检测单元在被配置于各模块后被赋予识别编号，因此，在配置各模块状态检测单元的时刻，可以使用相同的单元，这样，可以减少部件的种类，降低管理费用，而且，不会发生组装错误。此外，控制单元通过编号通信线和通信线与各模块状态检测单元连接，根据通过编号通信线和通信线发送的检测信息，对应每个模块指定(判断)各模块的异常，由此，可以电气指定异常的模块，而没有繁杂的作业，因此，可以简单地进行电源部的管理。
而且，在连接成环状的情况下，可以将发送ID信息的功能和检测各模块异常的功能集中于控制单元，且可简化各模块状态检测单元的功能。
附图说明
图1是本发明一实施例的电动汽车的概略构成图；
图2是表示本发明涉及的电源部构成和控制系统的构成的框图；
图3是表示各模块状态检测单元发送的数据的通信协议的图；
图4(a)和图4(b)是表示各模块状态检测单元发送的数据构成的示意图；
图5是发送数据中包括的ID信息的内容的示意图；
图6是用于自动赋予各模块状态检测单元所具有的ID信息的列表的示意图；
图7是表示通过各模块状态检测单元执行的自动编号控制的内容的流程图；以及
图8是表示对模块自动赋予的其他形式的框图。
符号说明
1     电动汽车                   2     电机
3     车轮                       5     电源部
5A～5L     多个模块              10    控制单元
12A～12L   模块状态检测单元      21    编号通信线
22    通信线                     30    电源管理装置
具体实施方式
通过编号通信线以及通信线连接各模块和控制单元，并根据通过编号通信线以及通信线发送出的检测信息，通过控制单元判断各模块的异常，从而实现了可准确且简单地进行具有多个模块的电动汽车的电源部的管理的电源管理装置。
实施例
下面，参照附图对本发明的实施例进行说明。在图1中，符号1表示的电动汽车通过电机2的驱动使车轮3转动并行驶。在设置于电动汽车1的车室内部20的座椅4的下部配置有作为电机2的电源部的电池组件(unit)5。电池组件5构成作为电池组(pack)，该电池组将多个单元(cell)作为一个模块并具备多个这样的模块。电池组件5被收容于组件收容部8中，该组件收容部8由构成车体的底板(floor panel)6和设置于底板6下面的遮板7构成。在本实施方式中，如图2所示，在电池组件5中串联有模块5A～模块5L共计12个模块。
电动汽车1包括连接于电机2和电池组件5的变换器(inverter)9、以及用于冷却电池组件5的冷却装置15。冷却装置15包括设置于组件收容部8的排出风扇11、配置于空气导入通路13的送风扇14、以及压缩机18，冷却装置15构成为：在经由空气导入通路13和热交换器17之间，引入用符号S表示的作为冷却气流的送风气流，通过压缩机18的驱动，使制冷剂循环冷却，由此，冷却空气，并生成冷却风，通过管路16将冷却风提供到组件收容部8内，并通过排风扇11向车外排出。
如图2所示，电动汽车包括电源管理装置30。电源管理装置30包括：模块状态检测单元12A～12L，安装于各模块，用于检测各模块的电压和温度；以及控制单元10，根据由各模块状态检测单元检测出的信息判定各模块的状态。
模块状态检测单元12A～12L由众所周知的计算机构成，在各模块状态检测单元中安装有相同结构的计算机。各模块状态检测单元以单向通信的方式由控制单元10开始通过编号通信线21串联连接。在本实施例中，编号通信线21的始端和终端均连接于控制单元10。模块状态检测单元12A～12L通过通信线22连接于控制单元10，通过该通信线22可以进行温度和电压等信息的通信。
各模块状态检测单元12A～12L具有如下的功能：根据从连接上游的模块状态检测单元发送的ID信息对自身赋予识别编号，并将包括该识别编号的ID信息发送到连接下游的模块状态检测单元。
控制单元10由公知的计算机构成，并具有如下功能：接收并存储通过通信线22从各模块状态检测单元12A～12L发送的温度以及电压信息，同时，通过编号通信线21向下游的模块状态检测单元12A发送ID信息。而且，将控制单元10构成为：将从各模块状态检测单元12A～12L发送的温度以及电压信息与通过编号通信线21发送的识别号码相关联地进行存储。在控制单元10中预先设定有基准电压以及基准温度等判定值。
根据图3所示的通信协议，进行从一个模块状态检测单元发送的数据的通信，而且，将从一个模块状态检测单元发送的数据设定为图4(a)所示的编号数据帧的格式。关于通信协议，通信方式为单方向、起停异步(asynchronous)(UART基准)，起始位(ST)为1bit，数据位为8bit，奇偶校验位(PT)为1bit偶数奇偶校验，结束位(SP)为1bit，通信速度例如为19.2kbps±1％，接口(I/F)相当于ISO9141。
编号数据帧作为由标题(header)、编号数据以及检查和构成的一系列数据而被发送，其中，标题是控制单元10指示是否是从模块状态检测单元发送的数据的标题。编号数据帧的数据如图4(b)所示，包括ID信息#1～ID信息#4。在各ID信息中，如图5所示，包括缺省值(default)、编号结束、ID变更、编号错误的信息。
在本实施例中，对编号顺序和分配的自动编号进行不同的设定，通过图6所示ID信息表来确定该设定。ID信息表被存储于各模块状态检测单元中，各模块状态检测单元构成为根据该表为自身赋予自动编号并储存。
下面，利用图7所示的流程图，对在各模块状态检测单元中进行的自动编号控制进行说明。而且，在本实施例中，将该控制设定为如下状态进行说明、即通过操作车辆的点火开关等，控制单元10的电源接通(ON)，控制单元10启动，此时开始该控制。
在图7的步骤A1中，当点火开关变为接通(ON)状态时，一个模块状态检测单元接收编号数据帧。如果接收，则在步骤A2中，对通信错误或数据帧异常的检测进行判断。在此，如果没有通信错误或数据帧异常，进入到A3步骤。在步骤A3中，根据图6所示的数据表，从编号数据帧中算出本次的编号ID，并进入步骤A4。
在步骤A4中，比较前次的编号ID和在步骤A3中算出的本次的编号ID，判断ID编号的内容。在此，如果前次和本次的ID编号没有变更或相同时，进入步骤A5，以包括用于表示对自身ID信息正常赋予编号ID的信息的方式进行发送，在步骤A6中，通过控制单元10和信号线22开始通信，然后结束该控制。
在步骤A4中，如果没有前次的编号ID，对于该模块而言，本次是初始编号的情况下，进入步骤A7。在步骤A7中，将在步骤A3中算出的本次编号ID确定为自身编号ID，在步骤A8中，将该编号ID的信息写入自身ROM中，并进入步骤A9。在步骤A9中，判断写入是否正常结束，当正常结束时，进入步骤A5，以包括用于表示对自身的ID信息正常赋予编号ID的信息的方式进行发送。如果无法正常写入，则进入步骤A10，以包括用于表示不能对自身的ID信息正常赋予编号ID的信息的方式进行发送，结束该控制。
在步骤4A中，如果前次编号ID与本次编号ID不同，则进入步骤A11。在步骤A11中，将在步骤A3中算出的本次编号ID确定为自身编号ID，在步骤A12中，将该编号ID信息写入自身ROM中，并进入步骤A13。在步骤A13中，判断写入是否正常结束，在正常情况下，进入步骤A14，以包括用于表示对自身ID信息正常变更编号ID的信息的方式进行发送，在步骤A6中，通过控制单元10和信号线22开始通信，并结束该控制。如果写入不正常，则进入步骤A10，以包含用于表示不能对自身ID信息正常赋予编号ID的信息的方式发送，然后结束控制。
例如，如果从控制单元10发送初始编号数据帧，则连接于下游的模块状态检测单元12A接收该信息，模块状态检测单元12A自身进行上述内容的控制，并向模块状态检测单元12B发送自身的ID信息。在各模块状态检测单元中执行上述的数据的流程和控制，最后返回控制单元10。
在控制单元10中，根据包括在从模块状态检测单元发送的编号数据帧中的赋予ID，作成与各模块对应的数据表，在步骤A6中，开始通信，由此，根据赋予ID，将发送来的温度和电压的信息与各模块关联地写入数据表中并进行存储。
并且，将写入数据表中的各模块的电压和温度、与基准电压和基准温度进行比较，并判定该状态。例如在检测电压小于规定电压的情况下、或者在检测温度大于基准温度的情况下，判断在该模块中存在异常，并将该内容告知驱动器。作为告知单元，在驾驶座椅等处设置报警器或报警灯，只要使这些报警器或报警灯动作即可。
在上述构成的电源管理装置30中，每当根据由安装于构成电池组件5的各模块5A～5L的模块状态检测单元12A～12L检测出的信息来判断各模块状态时，通过编号通信线21串联连接模块状态检测单元12A～12L，根据从连接上游的模块状态检测单元发送的ID信息，为自身赋予识别编号，将包括该识别编号的ID信息向连接下游的模块状态检测单元发送，因此，模块自身将用于识别自身的ID赋予给自身，而不必考虑各模块的配置，这样，可以准确地识别模块。而且，控制单元10通过编号通信线21以及通信线22与各模块状态检测单元连接，根据通过通信线22发送的检测信息，相对于每个模块判断各模块的异常，因此，可以电气指定异常的模块，而不存在繁杂的作业，易于进行电池组件5的管理。
即使模块状态检测单元自身不赋予用于识别自身的ID，也可以假设一种将事先赋予了ID的模块状态检测单元装载于各模块的装置，但是，在这种情况下，模块与模块状态检测单元是一对一的关系，因此，导致存在误组装的问题。但是，根据本发明的结构，可以消除这样的误组装的问题，提高作业性。而且，如本发明所述，由于各模块状态检测单元12A～12L赋予用于识别自身的ID，因此，可以将相同结构的模块状态检测单元分别装载于各个模块5A～5L，实现部件通用化，可以实现降低成本。
在本实施例中，虽然已经对如图2所示的方式进行了说明、即相对于模块5A～5L，作为识别信息，按照模块5A～5L的排列顺序赋予编号ID1至编号ID12，但是，模块5A～5L并不限于按照该顺序进行排列，例如，如图8所示，也可以从模块5G开始。
在本实施例中，虽然已经对以单体形式安装电机2的车辆作为电动汽车的情况为例进行了说明，但是，作为电动汽车的形式，并不限于这种形式，也可以在装载了内燃机和电机2的所谓混合动力方式的电动汽车中，且即使在模块的个数不同的情况下、即在具有通过连接多个单元的方式来构成的电源部的情况下，也可以通过适用本发明来获得与本发明同样的技术效果。
产业上的可利用性
可以准确且简单地进行具有多个模块的电动汽车的电源部的管理，可以适用于电源管理装置。

Claims (2)

1.一种电动汽车的电源管理装置，所述电动汽车的电源管理装置包括配置有多个模块的电源部，所述模块集中了多个电池单元，所述电动汽车的电源管理装置的特征在于，包括：
模块状态检测单元，安装于所述各模块，所述模块状态检测单元用于检测所述各模块的电压和温度；以及
控制单元，根据通过所述各模块状态检测单元检测出的信息，判断所述各模块的状态，
其中，所述各模块状态检测单元通过编号通信线串联连接，所述各模块状态检测单元具有如下功能：根据从连接上游的所述模块状态检测单元发送的ID信息，为自身赋予识别编号，并向连接下游的所述模块状态检测单元发送包括所述识别编号的ID信息，
所述控制单元通过所述编号通信线以及通信线与所述各模块状态检测单元连接，所述控制单元根据通过所述编号通信线以及所述通信线发送的检测信息，对应每个所述模块指定所述各模块的异常。
2.根据权利要求1所述的电动汽车的电源管理装置，其特征在于，
所述各模块状态检测单元和所述控制单元通过所述编号通信线被连接成环状。
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