具体实施方式
下面,根据附图来说明本发明的实施方式。
图1是示出本发明实施方式的多单元电池系统的结构的框图。在图中,多单元电池系统由多个模块1-1~1-4和主设备10构成。多个模块1-1~1-4分别由层叠了多个单元(例如4个或8个)的电池单元2-1~2-4和从设备3-1~3-4构成。电池单元2-1~2-4串联连接,向负载电路20供电。从设备3-1~3-4分别管理所对应的电池单元2-1~2-4的状态。特别地,在本实施方式中,从设备3-1~3-4根据来自后述的主设备10的控制来赋予一系列编号,并与主设备10进行通信,由此报告各电池单元2-1~2-4的电池信息(电压、温度)。
从设备3-1~3-4分别在经由本地信号线30从前级从设备接收到从低电平变为高电平的编号赋予接收请求信号S1的时机,经由本地通信总线31接收从主设备10发送来的编号赋予信号S2,由此对自身赋予编号,然后经由本地通信总线31向主设备10返回表示编号赋予正常完成的编号赋予完成信号S3。
与此同时,各从设备3-1~3-4经由本地信号线30向下一级从设备发送从低电平变为高电平的编号赋予接收请求信号S1。换言之,各从设备3-1~3-4在未经由本地信号线30接收到从低电平变为高电平的编号赋予接收请求信号S1时,忽略经由本地通信总线31从主设备10发送来的编号赋予信号S2。
主设备10执行对多个模块1-1~1-4赋予一系列编号的编号赋予处理,并且在通常动作时经由本地通信总线31与多个模块1-1~1-4进行通信,收集和管理各电池单元2-1~2-4的电池信息。更具体地说,在尚未对多个模块(从设备)1-1~1-4进行编号赋予的初始状态下,主设备10执行对多个模块(从设备)1-1~1-4赋予一系列编号的编号赋予处理,并在该编号赋予处理时或上述通信时,检测各模块1-1~1-4中发生的问题。
主设备10在编号赋予处理中,首先经由本地信号线30发送从低电平变为高电平的编号赋予接收请求信号S1,并且经由本地通信总线31发送包含所要赋予的编号的编号赋予信号S2。由此,接收到该编号赋予信号S2的第一从设备(在图示的例子中为从设备3-1)对自身赋予编号。
之后,主设备10在每次经由本地通信总线31从从设备3-1~3-4接收到编号赋予完成信号S3时,经由本地通信总线31发送包含下一个编号的编号赋予信号S2。由此,执行依次在从设备3-1~3-4中赋予一系列编号i的编号赋予处理。在针对所发送的编号赋予信号S2,未从各模块1-1~1-4的从设备3-1~3-4经由本地通信总线31返回编号赋予完成信号S3的情况下,主设备10判断为该模块(从设备、电池单元)发生了问题。
此外,主设备10在编号赋予处理后的通信时,经由本地通信总线31与多个模块1-1~1-4的从设备3-1~3-4依次进行通信,发送和接收包含赋予给各模块1-1~1-4的编号i的电池信息。此时,当在该通信中来自模块1-1~1-4的从设备3-1~3-4中的任意一方的通信发生中断、或者所赋予的编号i重复时,判断为该模块(从设备、电池单元)发生了问题。
此外,主设备10从各模块1-1~1-4的从设备3-1~3-4收集电池信息,并经由车内通信线A、B与其他外部单元(例如车载充电器、快速充电器、其他主设备)40、41进行各种数据的收发、动作管理等。
另外,在编号赋予处理时,例如可以根据(1)某个模块1-i的从设备3-i未能赋予编号(未返回编号赋予完成信号)、(2)返回了不同于编号赋予顺序的编号等,而检测出问题,并且无论哪种情况都能得知发生问题的模块的编号,因此能够确定是哪个模块(设置于哪个位置的模块)。
此外,在编号赋予后,例如可以根据(1)编号重复、(2)未返回编号等,而检测出问题,并且在该情况下,由于知道发生问题的模块的编号,因此也能够确定是哪个模块(设置于哪个位置的模块)。
此外,主设备10在编号赋予后检测到问题时,再次执行编号赋予处理,而在该编号赋予处理中再次检测到问题时,更换该模块,然后再次执行编号赋予处理。
此外,本地信号线30是单纯的信号线,用于向模块1-1~1-4发送使其执行编号赋予所需的、从低电平变为高电平的编号赋予接收请求信号S1。与此相对,本地通信总线31是所谓的数据总线,用来发送和接收一系列编号及电池信息等的信息。
即,在仅使用本地通信总线31对模块1-1~1-4赋予编号时,必须发送和接收赋予给模块1-1~1-4的编号以及表示对哪个模块进行编号赋予的指示信息,并接收和发送来自模块1-1~1-4的响应。因此,包括硬件、软件在内的接口变得复杂。与此相对,在本实施方式中,通过分开使用本地信号线30和本地通信总线31,从而能够利用包括硬件、软件在内的简单接口来实现编号赋予动作。
另外,虽然在图1中只示出了4个模块1-1~1-4,但实际上可以具有更多(十几个)模块。
接下来,图2是示出本实施方式的多单元电池系统的主设备的概略结构的框图。在图中,主设备10由输入部(传感器信息等)10-1、控制部10-2、存储部10-3、通信部10-4以及电源部10-5构成。输入部10-1输入来自各种传感器的信息。控制部10-2根据预定程序来执行编号赋予处理等。存储部10-3存储各种数据、电池信息等。通信部10-4经由本地信号线30、本地通信总线31以及车内通信线A、B与外部进行通信。电源部10-5向主设备10的各部分供电。
接下来,图3是示出本实施方式的多单元电池系统的模块的概略结构的框图。在图中,模块1-i(i=1~4)由电池单元2-i和从设备3-i构成。如前所述,电池单元2-i由层叠的多个单元(例如4个或8个)构成。从设备3-i由电源部3-i-1、通信部3-i-2、隔离部3-i-3、CPU 3-i-4、电压测量部3-i-5、温度测量部3-i-6以及电源部3-i-7构成。
通信部3-i-2经由本地信号线30和本地通信总线31与主设备10之间发送和接收各种信号。电源部3-i-1提供用于驱动通信部3-i-2的电力。隔离部3-i-3将电源系统不同的电路分离开。CPU 3-i-4根据预定程序经由通信部3-i-2与主设备10之间发送和接收各种信号,并取得由电压测量部3-i-5测量出的电池电压信息以及由温度测量部3-i-6测量出的电池温度信息等电池信息。电压测量部3-i-5测量电池单元2-i的输出电压。温度测量部3-i-6测量电池单元2-i的温度。
接下来说明本实施方式的动作。
图4是示出本实施方式的多单元电池系统的主设备10的编号赋予处理的主程序的流程图。主设备10判断系统电源是否接通(步骤S10),当系统电源接通时,判断是否处于初始状态而尚未对多个模块1-1~1-4赋予编号(步骤S12)。然后,当处于初始状态而尚未赋予编号时,执行对所有模块1-1~1-4赋予一系列编号的编号赋予处理(步骤S18)。后面会对该编号赋予处理进行详细描述。
另一方面,当并未处于初始状态而已对模块1-1~1-4进行了编号赋予时,与多个模块1-1~1-4的从设备3-1~3-4依次进行通信,进行电池信息的收集等的从设备间通信(步骤S14)。在该从设备间通信中,也要判断是否在模块1-1~1-4的某个中发生了任何编号赋予异常。后面会对该从设备间通信进行详细描述。
然后,在该从设备间通信中,判断是否某个模块发生了任何编号赋予异常(步骤S16),当某个模块发生了任何编号赋予异常时,更换模块,更具体地说,由用户更换发生问题的模块并进行预定操作(复位操作等),之后,在上述步骤S18中执行对所有模块1-1~1-4赋予一系列编号的编号赋予处理。
另一方面,在从设备间通信中未发生编号赋予异常时,主设备10或者结束该处理,或者继续通常动作,即,继续步骤S14中的从设备间通信。
图5是用于说明本实施方式的多单元电池系统的主设备侧的编号赋予动作的流程图。首先,主设备10对将要赋予给模块1-1~1-4的一系列编号i进行初始化,将其设为“1”(步骤S30)。然后,主设备10经由本地信号线30发送从低电平变为高电平的编号赋予接收请求信号S1(步骤S32),经由本地通信总线31发送包含编号i的编号赋予信号S2(步骤S34)。
然后,主设备10判断是否经由本地通信总线31从模块1-1~1-4的从设备3-1~3-4中的某个接收到包含编号i的编号赋予完成信号S3(步骤S36)。在该情况下,当编号i=1的编号赋予正常完成时,从模块1-1的从设备3-1返回包含编号i的编号赋予完成信号S3。
即,模块1-1的从设备3-1在正常接收到从低电平变为高电平的编号赋予接收请求信号S1以及包含编号i=1的编号赋予信号S2,进而正常完成编号i=1的编号赋予时,向主设备10返回包含编号i=1的编号赋予完成信号S3。另一方面,如果存在任何问题,例如,从设备3-1自身的动作异常,或者从设备3-1与主设备10之间的本地信号线30或本地通信总线31发生断线等的通信线路异常,则不会返回包含编号i=1的编号赋予完成信号S3,或者虽然返回了编号赋予完成信号S3,但不是编号i=1。
因此,主设备10在被返回了包含编号i的编号赋予完成信号S3时,判断为模块1-1的从设备3-1正常,将编号i递增1(步骤S38),判断是否经由本地信号线30从最后的模块接收到编号赋予接收请求信号S1,即,判断是否完成了针对所有模块的编号赋予(步骤S40),在未从最后的模块接收到编号赋予接收请求信号S1的情况下,返回步骤S34,重复上述处理。
即,主设备10在对编号i依次递增1的同时,在步骤S34中经由本地通信总线31发送包含编号i的编号赋予信号S2,在步骤S36中判断是否接收到包含编号i的编号赋予完成信号S3,当接收到包含编号i的编号赋予完成信号S3时,判断为模块1-i的从设备3-i正常。另外,从低电平变为高电平的编号赋予接收请求信号S1依次从前级从设备向后级从设备发送。
另一方面,在上述一系列动作中,主设备10在未接收到包含编号i的编号赋予完成信号S3时,判断为发生了某些问题,例如,从设备3-i自身的动作异常,或者从设备3-i与主设备10之间的本地信号线30或本地通信总线31发生了断线等的通信线路异常,并报告第i个模块1-i的从设备3-i发生了异常(通过视觉和/或声音的方式通知给用户)(步骤S42),结束该处理,返回上述主程序。因此,用户能够容易地确定是哪个模块发生了异常,能够迅速地更换存在异常的模块。
接下来,图6是用于说明本实施方式的多单元电池系统的模块(从设备)侧的编号赋予动作的流程图。模块1-1~1-4的从设备3-1~3-4首先判断是否经由本地信号线30接收到从低电平变为高电平的编号赋予接收请求信号S1(步骤S50),当接收到编号赋予接收请求信号S1时,判断是否经由本地通信总线31从主设备10接收到包含编号i的编号赋予信号S2(步骤S52)。
然后,从设备3-1~3-4在经由本地通信总线31从主设备10接收到包含编号i的编号赋予信号S2时,存储编号i(步骤S54),并经由本地通信总线31向主设备10返回包含编号i的编号赋予完成信号S3(步骤S56),然后经由本地信号线30向下一级从设备发送从低电平变为高电平的编号赋予接收请求信号S1(步骤S58),结束该处理。
这样,在从设备3-1~3-4中,在正常接收到从低电平变为高电平的编号赋予接收请求信号S1以及包含编号i的编号赋予信号S2,进而正常完成编号i的编号赋予时,向主设备10返回包含编号i的编号赋予完成信号S3,在此情况下,主设备10判断为编号i的模块1-i(从设备3-i)正常。
另一方面,在未向主设备10返回包含编号i的编号赋予完成信号S3时,在主设备10侧判断为发生了某些问题,例如,从设备3-1~3-4自身的动作异常,或者从设备3-1~3-4与主设备10之间的本地信号线30或本地通信总线31发生了断线等的通信线路异常等。
这里,图7(a)~(c)是用于说明在上述编号赋予动作中正常进行了编号赋予的情况下的动作的框图。另外,在图7(a)~(c)中说明了对X个模块1-1~1-X赋予编号的例子。在图7(a)中,主设备10首先发送从低电平变为高电平的编号赋予接收请求信号S1,并经由本地通信总线31发送包含编号i的编号赋予信号S2。在该情况下,由于从设备3-1接收到编号赋予接收请求信号S1,因此从设备3-1接收包含编号i的编号赋予信号S2而执行编号赋予,而其他从设备3-2~3-X由于未接收到编号赋予接收请求信号S1,因此忽略包含编号i的编号赋予信号S2。
接收到包含编号i的编号赋予信号S2的从设备3-1在正常完成编号赋予时,经由本地通信总线31向主设备10返回包含编号i的编号赋予完成信号S3。由此,主设备10判断为对从设备3-1进行了正常的编号赋予。之后,如图7(b)所示,从设备3-1经由本地信号线30向下一级从设备3-2发送从低电平变为高电平的编号赋予接收请求信号S1。并且,从主设备10在本地通信总线31上发送包含编号i=2的编号赋予信号S2。
在该情况下,模块1-2的从设备3-2接收到编号赋予接收请求信号S1,因此从设备3-2接收来自主设备10的包含编号i=2的编号赋予信号S2而执行编号赋予,并在正常完成编号赋予时,经由本地通信总线31向主设备10返回包含编号i=2的编号赋予完成信号S3。由此,主设备10判断为对模块1-2的从设备3-2进行了正常的编号赋予。
同样地,在图7(c)中示出了经由本地信号线30向最后的从设备3-X发送从低电平变为高电平的编号赋予接收请求信号S1的情况。此时,从主设备10在本地通信总线31上发送包含编号i=X的编号赋予信号S2。从设备3-X接收来自主设备10的包含编号i=X的编号赋予信号S2而执行编号赋予,并在正常完成编号赋予时,经由本地通信总线31向主设备10返回包含编号i=X的编号赋予完成信号S3。由此,主设备10判断对模块1-X的从设备3-X进行了正常的编号赋予。
接下来,图8(a)~(c)是用于说明在上述编号赋予动作中正常时和检测出异常时的动作的框图。在图8(a)~(c)中,与图7(a)~(c)同样,说明了对X个模块1-1~1-X赋予编号的例子。在图8(a)中,与上述图7(a)相同,主设备10首先发送从低电平变为高电平的编号赋予接收请求信号S1,并经由本地通信总线31发送包含编号i的编号赋予信号S2。在该情况下,从设备3-1接收到编号赋予接收请求信号S1,因此接收包含编号i的编号赋予信号S2而执行编号赋予。从设备3-1经由本地通信总线31向主设备10返回包含编号i的编号赋予完成信号S3。由此,主设备10判断为对模块1-1的从设备3-1进行了正常的编号赋予。
接下来,在图8(b)中,正常完成编号赋予的从设备3-1经由本地信号线30向下一级从设备3-2发送从低电平变为高电平的编号赋予接收请求信号S1。并且,从主设备10在本地通信总线31上发送包含编号i=2的编号赋予信号S2。
但是,在图8(b)所示的例子的情况下,从设备3-2未向主设备10返回包含编号i=2的编号赋予完成信号S3。因此,在主设备10侧判断为发生了某些问题,例如模块1-2的从设备3-2自身的动作异常,或者模块1-2的从设备3-2与主设备10之间的本地信号线30或本地通信总线31发生了断线等的通信线路异常等,并判断为没有正常地赋予编号。
此外,在图8(c)所示的例子中,经由本地信号线30向最后的模块1-X的从设备3-X发送从低电平变为高电平的编号赋予接收请求信号S1。此时,从主设备10在本地通信总线31上发送包含编号i=X的编号赋予信号S2。
在该情况下,从设备3-X未向主设备10返回包含编号i=X的编号赋予完成信号S3。因此,在主设备10侧判断为发生了某些问题,例如模块1-X的从设备3-X自身的动作异常,或者模块1-X的从设备3-X与主设备10之间的本地信号线30或本地通信总线31发生了断线等的通信线路异常等,并判定为没有正常地赋予编号。
接下来,图9是用于说明本实施方式的编号赋予后的异常检查动作的流程图。在多单元电池系统中,主设备10在编号赋予处理后的通信时,经由本地通信总线31与多个模块1-1~1-4的从设备3-1~3-4依次进行通信,发送和接收包含赋予给各模块1-1~1-4的编号i的电池信息。此时,当在该通信中来自模块1-1~1-4的从设备3-1~3-4中的任意一方的通信发生中断、或者所赋予的编号i重复时,判断为该模块(从设备、电池单元)发生了问题。
主设备10首先对将要赋予给模块1-1~1-4的一系列编号i进行初始化,将其设为“1”(步骤S70)。接着,主设备10经由本地通信总线31与编号i的模块1-i之间发送和接收电池信息等信息(步骤S72)。
接着,主设备10判断是否经由本地通信总线31从模块1-1~1-4的从设备3-1~3-4中的某个接收到电池信息等信息(步骤S74)。然后,主设备10在从模块1-1~1-4的从设备3-1~3-4中的某个接收到电池信息等信息时,判断是否是编号i的模块1-i(步骤S76)。
然后,在从编号i的模块1-i接收到电池信息等信息时,判断为模块1-i的从设备3-i正常,将编号i递增1(步骤S78),判断是否经由本地信号线30从最后的模块接收到编号赋予接收请求信号S1,即,判断是否完成了对所有模块的编号赋予(步骤S80),在未从最后的模块接收到编号赋予接收请求信号S1的情况下,返回步骤S72,重复上述处理。
即,主设备10在对编号i依次递增1的同时,在步骤S72中经由本地通信总线31与编号i的模块1-i之间发送和接收电池信息等信息,在步骤S72、S74中判断是否从编号i的模块1-i接收到电池信息等信息,在从编号i的模块1-i接收到电池信息等信息时,判断为模块1-i正常。
另一方面,在上述一系列动作中,主设备10在未从编号i的模块1-i接收到电池信息等信息时,判断为发生了某些问题,例如,从设备3-i自身的动作异常,或者从设备3-i与主设备10之间的本地信号线30或本地通信总线31发生了断线等的通信线路异常,并报告第i个模块1-i发生了异常(通过视觉和/或声音的方式通知给用户)(步骤S82)。由于上述编号i的编号赋予是按照模块的布线顺序进行的,因此,用户能够容易地确定是哪个模块发生了异常,能够迅速地更换存在异常的模块。
接下来,图10(a)、(b)是用于说明上述编号赋予之后的异常检查动作的框图。另外,在图10(a)、(b)中,说明了对X个模块1-1~1-X进行异常检查的例子。在图10(a)中,主设备10在经由本地通信总线31与从设备3-1~3-X之间依次发送和接收电池信息等信息时,虽然从从设备3-1、3-2或从设备3-4~3-X接收到电池信息等信息,但是与设备3-3之间未能接收到电池信息等信息。
在该情况下,主设备10判断为模块1-3的从设备3-3存在某些问题,例如,从设备3-3自身的动作异常,或者从设备3-3与主设备10之间的本地信号线30或本地通信总线31发生了断线等的通信线路异常,并报告模块1-3发生了异常。
此外,在图10(b)中,主设备10在经由本地通信总线31与从设备3-1~3-X之间依次发送和接收电池信息等信息时,与从设备3-5之间未能接收到电池信息等信息。在该情况下,主设备10判断为模块1-5的从设备3-5发生了某些问题,例如,从设备3-5自身的动作异常,或者从设备3-5与主设备10之间的本地信号线30或本地通信总线31发生了断线等的通信线路异常,并报告模块1-5发生了异常。
根据上述本实施方式,无论采用哪种方式连接模块,都能够按照布线顺序对多个模块赋予一系列编号。
此外,根据本实施方式,由于在编号赋予中采用了本地信号线,从而可以利用普通的输入输出端口(低电平或高电平)对多个模块赋予编号,因此无需使用编号赋予用通信端口。
此外,根据本实施方式,由于在编号赋予中采用了本地信号线,因此能够简单的电路来实现,能够削减部件数量和安装面积。
此外,根据本实施方式,在维护、维修等中进行模块更换或模块替换时,若检测到未赋予编号的情况会再次自动执行编号赋予动作以赋予一系列编号,因此能够减轻作业量。