CN105074486A - 电池监控系统及识别信息设定方法 - Google Patents

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Abstract

监控电池状态的多个监控单元(10)的每个将对应于从先前的控制单元(3)或者监控单元(10)输入的输入信号的识别信息分配为自身的识别信息；向随后的监控单元(10)输出与对应于该监控单元(10)已分配给自身的识别信息的输入信号不同的信号；以及，在对应于输入信号的识别信息与该监控单元(10)已分配给自身的识别信息不同的情况下，将对应于该输入信号的识别信息重新分配为自身的识别信息。

Description

电池监控系统及识别信息设定方法
技术领域
本文中所讨论的本发明涉及一种用于监控多个电池的状态的技术。
背景技术
近年来，通过并联连接多个电池以稳定地向负载供应大量电能所获得的电池已被安装在诸如电动叉车、混合动力车辆或者电动车辆的车辆上。
另外，一些监控每个电池的状态的电池监控系统包括使每个电池根据对每个电池的监控结果充电和放电的控制单元。在这样的电池监控系统中，控制单元需要识别信息，该识别信息被分别分配给监控电池状态的多个监控单元的每个，以便从每个监控单元获取监控结果。
在两个电池的位置被交换或者至少一个电池被新电池替换的情况下，当对应于电池的监控单元的识别信息在交换或者替换之后发生了改变时，对应于电池的监控单元在交换或者替换之后不能正常地与控制单元通信。
因此，需要在交换或者替换之后重新设定对应于电池的监控单元的识别信息。(例如，参见专利文献1和2)。
引用列表
专利文献
【专利文献1】日本公开特许公报第2006-268254号；
【专利文献2】日本公开特许公报第2011-181392号。
发明内容
技术问题
然而，在所有监控单元串联连接，即菊花链连接的情况下，即使当中间的监控单元已被交换或者中间的监控单元已被替换时，不得不重新设定所有监控单元的识别信息，并且因此存在识别信息的重新设定将需要大量时间和精力的问题。
因此，本发明旨在提供一种电池监控系统以及识别信息设定方法，其使得能够在监控并联连接的电池的状态的监控单元串联连接的情况下，容易地重新设定监控单元的识别信息。
问题的解决方案
本发明的电池监控系统包括多个监控单元，其监控电池的状态，以及控制单元，其使用已分配给串联连接的多个监控单元的每个的识别信息来与多个监控单元通信。
多个监控单元的每个将对应于已从先前的控制单元或者监控单元输出的第一信号的识别信息分配为自身的识别信息，向随后的监控单元输出与对应于所涉监控单元已分配给自身的识别信息的第一信号不同的第二信号，并且在对应于第一信号的识别信息与所涉监控单元已分配给自身的识别信息不同的情况下，将对应于第一信号的识别信息重新分配为自身的识别信息。
因此，在串联连接的多个监控单元中的中间的监控单元被新监控单元替换的情况下，因为需要重新设定除新监控单元的识别信息之外的随后的监控单元的识别信息，与在替换监控单元之后给所有监控单元重新设定识别信息的情况相比，可以用更简单的方式执行监控单元的识别信息的重新设定。
本发明的有益效果
根据本发明，在监控并联连接的电池的状态的监控单元串联连接的情况下，可以容易地执行监控单元的识别信息的重新设定。
附图说明
图1是示出了一个实施例的电池监控系统的图；
图2是示出了监控单元的操作的流程图；
图3是示出了存储在存储单元中的信息的示例的图；
图4是示出了控制单元的操作的流程图；
图5是示出了控制单元的操作的流程图。
具体实施方式
图1是示出了一个实施例的电池监控系统的图。
图1中所示的电池监控系统1包括多个电池模块2(2-1至2-5)，控制单元(电池ECU)3，以及主继电器4。应注意，电池监控系统1被安装在诸如电动叉车、混合动力车辆或者电动车辆的车辆上。另外，电池模块2的数量不限于5个。
电池模块2-1至2-5的每个包括电池5、继电器6、电压检测单元7、电流检测单元8、温度检测单元9以及监控单元(监控ECU)10。
电池5是可充电电池，并且例如是锂离子二次电池或者镍氢电池。可以通过包括串联连接的多个电池配置电池5。电池5并联连接并且向负载11供电。
在主继电器4和电池5之间提供继电器6。当主继电器4被接通同时继电器6也被接通时，电能可以从电池5被供应至负载11。
电压检测单元7检测电池5的电压，并且例如可以是电压计。
电流检测单元8检测在充电期间流到电池5的电流，以及在放电期间从电池5流出的电流，并且例如可以是电流计。
温度检测单元9检测电池5的周围温度，并且例如是热敏电阻器。
监控单元10包括继电器控制单元12、存储单元13、识别信息设定单元14、以及通信单元15。应注意，继电器控制单元12、识别信息设定单元14、以及通信单元15例如通过使用CPU(中央处理单元)、多核CPU、可编程器件(FPGA(现场可编程门阵列))、PLD(可编程逻辑器件等)来配置，并且通过CPU、可编程器件或者PLD读取和执行已存储在存储单元13中的程序来实现。
继电器控制单元12控制继电器6的接通和断开。
存储单元13例如是ROM(只读存储器)或者RAM(随机存取存储器)，并且存储了各种信息和各种程序。
识别信息设定单元14为自身设定识别信息并且使存储单元13在其中存储识别信息。例如，在5条识别信息“101”、“102”、“103”、“104”、“105”被分别地分配给电池模块2-1至2-5的情况下，首位电池模块2-1的识别信息设定单元14分配“101”作为自身的识别信息并使存储单元13在其中存储该信息。在电池模块2-1后面布置的电池模块2-2的识别信息设定单元14分配“102”作为自身的识别信息并使存储单元13在其中存储该信息。在电池模块2-2后面布置的电池模块2-3的识别信息设定单元14分配“103”作为自身的识别信息并使存储单元13在其中存储该信息。在电池模块2-3后面布置的电池模块2-4的识别信息设定单元14分配“104”作为自身的识别信息并使存储单元13在其中存储该信息。在电池模块2-4后面布置的电池模块2-5的识别信息设定单元14分配“105”作为自身的识别信息并使存储单元13在其中存储该信息。
通信单元15输入(接收)已从先前的控制单元3或者先前的监控单元10输出(传送)的信号并且向随后的监控单元10输出(传送)信号。
控制单元3包括控制主继电器4的接通和断开的继电器控制单元16、存储单元17、异常确定单元18以及与电池模块2-1至2-5的监控单元10通信的通信单元19。应注意存储单元17例如是ROM或者RAM，并且存储多条信息和各种程序。继电器控制单元16、异常确定单元18以及通信单元19例如通过使用CPU、多核CPU、可编程器件(FPGA、PLD等)配置，并且通过CPU、可编程器件或者PLD读取和执行已存储在存储单元17中的程序来实现。当控制单元3借助通信单元19接收已从每个电池模块2-1至2-5传送的识别信息时，控制单元3使存储单元17在其中存储与电池模块2-1至2-5的顺序相关的识别信息。控制单元3使用已存储在存储单元17中的识别信息，以便借助于通信单元19接收已从每个电池模块2-1至2-5传送的并且指示电池5的状态(例如，电池5的电压、电流和温度)的信息。当在接收到的信息中所指示的电池5的状态落入已预先指定的条件之下(例如，当电池5的电压、电流和温度的至少一个高于阈值时)时，控制单元3判定电池模块2-1至2-5的电池5中的至少一个电池5的状态是异常的，并且过渡到疏散运行模式(例如，用于向控制车辆移动的主控制单元传送命令以在固定时间内逐渐地减速和停止车辆并且在固定时间经过之后借助继电器控制单元16关闭主继电器4的过程)。在已从电池模块2-1至2-5传送的多条识别信息中的至少一条识别信息已经被存储在存储单元17中并且与此同时主继电器4被接通的情况下，控制单元3判定在电能从电池5被供应至负载11时已执行了电池模块2-1至2-5的交换或者替换，并过渡到疏散运行模式。在电池模块2-1至2-5中的至少一个电池模块2传送指示已发生通信异常的信息的情况下，控制单元3过渡到疏散运行模式。
电池模块2-1至2-5的控制单元3和监控单元10经由通信单元15和19串联连接，其被称为菊花链连接。
应注意，用于设定识别信息的信号并不限于占空比变化的方波；然而，在按上面的相同方式根据方波的占空比设定识别信息时，通信单元15的配置与使用需要诸如调制处理或者编码处理这样的复杂处理的信号来设定识别信息的情况相比，可以变得简单。
每个电池模块2-1至2-5的识别信息设定单元14可以通过使用输入信号的频率或者单位时间输入信号的脉冲数量设定识别信息。除了方波之外，数字值或者字符信息可以被用作用于设定识别信息的信号。
当使电池模块2-1至2-5的控制单元3和监控单元10互连的通信线路在识别信息设定处理中并未使用时，通信线路可以用于向控制单元3传送指示已发生了通信异常的信息。
图2是示出监控单元10的操作的流程图。
首先，当识别信息设定定时已来到时，监控单元10的识别信息设定单元14参考存储在存储单元13中并通过相互关联输入信号、识别信息以及输出信号(下文中被称为识别信息设定信息)获得的信息，获取对应于已被存储在存储单元13中的自身的识别信息的输入信号，并判断所获取的输入信号与已向自身的通信单元15输入的信号是否相互匹配(S21)。应注意，例如在初始设定之后的固定时间间隔处设定识别信息设定定时，或者当通信线路由于电池模块2的互换或者替换与自身的通信单元15的通信连接器连接时设定识别信息设定定时。将在后面描述识别信息的初始设定中的操作。应注意，匹配的判断并不限于通过比较输入信号作判断。识别信息设定单元14可以参照识别信息设定信息获取已被存储在存储单元13中的自身的识别信息以及对应于已向自身的通信单元15输入的信号的识别信息，可以将两条识别信息相互比较，并且可以判断它们是否相互匹配。
接下来，在识别信息设定单元14判定对应于自身的识别信息的输入信号和已输入到通信单元15的信号相互匹配的情况下(在S21中的“是”)当继电器6并未被接通时(在S22中的“否”)，识别信息设定单元14借助于继电器控制单元12接通继电器6(S23)。
接下来，当继电器6处于接通状态时(在S22或者S23中的“是”)，识别信息设定单元14参考识别信息设定信息，获取对应于自身的识别信息的输出信号，向随后的监控单元10输出所获取的输出信号(S24)，并在其后向控制单元3传送自身的识别信息(S25)，然后终止识别信息设定过程。
在识别信息设定单元14判定对应于自身的识别信息的输入信号和已输入到通信单元15的信号不相互匹配的情况下(在S21中的“否”)，当继电器6被接通时(在S26中的“是”)，识别信息设定单元14借助于继电器控制单元12断开继电器6。
接下来，当继电器6处于断开状态(在S26或者S27中的“否”)并且与此同时已输入到所涉监控单元10的通信单元15的信号包含在识别信息设定信息中时(在S28中的“是”)，识别信息设定单元14使存储单元13在其中存储对应于该信号的识别信息作为自身的识别信息(S29)，并且在其后借助于继电器控制单元12接通继电器6(S23)。关于随后的操作，如上所述，识别信息设定单元14参考识别信息设定信息，获取对应于自身的识别信息的输出信号，向随后的监控单元10输出所获取的输出信号(S24)，并且在其后向控制单元3传送自身的识别信息(S25)，然后终止识别信息设定过程。
当已被输入到通信单元15的信号并未包含在识别信息设定信息中时(在S28中的“否”)，识别信息设定单元14向控制单元3传送指示已发生通信异常的信息(S30)。
例如，在识别信息的初始设定时，当作为已从控制单元3输出并且已被输入到电池模块2-1的通信单元15的信号的方波的占空比为10％时，电池模块2-1参考图3中所示的识别信息设定信息，获取对应于“10％”的识别信息(“101”)，使存储单元13在其中存储识别信息(“101”)作为自身的识别信息，并且在其后借助于继电器控制单元12接通继电器6。接着，电池模块2-1参考图3中所示的识别信息设定信息，获取方波的占空比“20％”作为对应于自身的识别信息(“101”)的输出信号，向随后的电池模块2-2的监控单元10输出所获取的占空比“20％”的方波，并在其后向控制单元3传送自身的识别信息(“101”)。在识别信息的初始设定时，当作为已从电池模块2-1输出并且已输入到电池模块2-2的通信单元15的信号的方波的占空比是20％时，电池模块2-2参考图3中所示的识别信息设定信息，获取对应于占空比“20％”的识别信息(“102”)，使存储单元13在其中存储识别信息(“102”)作为自身的识别信息，并在其后借助于继电器控制单元12接通继电器6。接着，电池模块2-2参考图3中所示的识别信息设定信息，获取方波的占空比“30％”作为对应于自身的识别信息(“102”)的输出信号，向随后的电池模块2-3的监控单元10输出所获取的占空比“30％”的方波，并在其后向控制单元3传送自身的识别信息(“102”)。在识别信息的初始设定时，当作为已从电池模块2-2输出并且已输入到电池模块2-3的通信单元15的信号的方波的占空比是“30％”时，电池模块2-3参考图3中所示的识别信息设定信息，获取对应于占空比“30％”的识别信息(“103”)，使存储单元13在其中存储识别信息(“103”)作为自身的识别信息，并且在其后借助于继电器控制单元12接通继电器6。接着，电池模块2-3参考图3中所示的识别信息设定信息，获取方波的占空比“40％”作为对应于自身的识别信息(“103”)的输出信号，向随后的电池模块2-4的监控单元10输出所获取的占空比“40％”的信号，并在其后向控制单元3传送自身的识别信息(“103”)。在识别信息的初始设定时，当作为已从电池模块2-3输出并且已输入到电池模块2-4的通信单元15的信号的方波的占空比是40％时，电池模块2-4参考图3中所示的识别信息设定信息，获取对应于占空比“40％”的识别信息(“104”)，使存储单元13在其中存储识别信息(“104”)作为自身的识别信息，并且在其后借助于继电器控制单元12接通继电器6。接着，电池模块2-4参考图3中所示的识别信息设定信息，获取方波的占空比“50％”作为对应于自身的识别信息(“104”)的输出信号，向随后的电池模块2-5的监控单元10输出所获取的占空比“50％”的信号，并在其后向控制单元3传送自身的识别信息(“104”)。在识别信息的初始设定时，当作为已从电池模块2-4输出并且已输入到电池模块2-5的通信单元15的信号的方波的占空比是50％时，电池模块2-5参考图3中所示的识别信息设定信息，获取对应于占空比“50％”的识别信息(“105”)，使存储单元13在其中存储识别信息(“105”)作为自身的识别信息，并且在其后借助于继电器控制单元12接通继电器6，并向控制单元3传送自身的识别信息(“105”)。
这样，与通过传送和接收数字信息来设定识别信息的情况相比，监控单元10的配置可以变得更简单，因为可以仅通过传送和接收占空比已发生变化的信号来设定识别信息。控制单元3可以通过接收来自监控单元10的识别数字来识别连接的监控单元10的数量。
例如，在识别信息是“104”的电池模块2-4被识别信息是“102”的新电池模块2替换的情况下，在识别信息设定定时到来时，替换后的电池模块2的识别信息设定单元14参考图3中所示的识别信息设定信息并获取方波的占空比“20％”作为对应于自身的识别信息“102”的输入信号。接着，当识别信息设定单元14判定所获取的占空比“20％”与已输入到自身的通信单元15的信号的占空比“40％”并不相互匹配时，在继电器6未被断开的情况下，识别信息设定单元14借助于继电器控制单元12断开继电器6。接着，识别信息设定单元14参考图3中所示的识别信息设定信息，获取“104”作为对应于已输入到通信单元15的信号的占空比“40％”的识别信息，使存储单元13在其中存储所获取的识别信息(“104”)作为自身的识别信息，并在其后借助于继电器控制单元12接通继电器6。接着，识别信息设定单元14参考图3中所示的识别信息设定信息，获取方波的占空比“50％”作为对应于自身的识别信息“104”的输出信号，向随后的电池模块2-5的监控单元10输出所获取的占空比“50％”的方波，并在其后向控制单元3传送“104”作为自身的识别信息，然后终止识别信息重新设定过程。应注意，当电池模块2-4被新电池模块2替换时，随后的电池模块2-5的识别信息设定单元14可能根据在重新设定之前已从新电池模块2传送的信号设定错误的识别信息。在这种情况下，在新电池模块2的识别信息的重新设定已完成之后，再次设定随后的电池模块2-5的识别信息。
例如，在由于电池模块2-3的通信单元15变得异常或者通信线路从电池模块2-3的通信单元15的通信连接器拔出、而从电池模块2-3的通信单元15向电池模块2-4的通信单元15的输入了占空比“100％”的信号或者占空比“0％”的信号的情况下，电池模块2-4的识别信息设定单元14判定占空比“100％”的输入信号或者占空比“0％”的输入信号并未包含在图3中所示的识别信息设定信息中并向控制单元3传送指示已发生通信异常的信息。
图4是示出了控制单元3的操作的流程图。
首先，当控制单元3的异常确定单元18从电池模块2-1到2-5中的至少一个电池模块2接收了指示已发生了通信异常的信息时(在S41中的“是”)，异常确定单元18过渡到疏散运行模式(S42)。另外，当异常确定单元18从电池模块2-1至2-5接收识别信息时(在S41中的“否”以及在S43中的“是”)，在至少一条接收的识别信息已经被存储在存储单元17中(在S44中的“是”)并且主继电器4被接通(S45中的是)的情况下，异常确定单元18过渡到疏散运行模式(S43)。这样，在发生通信异常的情况下以及在电池2已被替换而电池5正在被使用的情况下，模式可以过渡到疏散运行模式并因此可能增强车辆的安全性。
如上所述，根据本实施例的电池监控系统1，电池模块2-1至2-5的每个监控单元10分配对应于已从先前的控制单元3或者监控单元10输入的输入信号的识别信息作为自身的识别信息，向随后的监控单元10输出与对应于与所涉监控单元10已分配给自身的识别信息的输入信号不同的输出信号，并且在对应于输入信号的识别信息与该监控单元10已分配给自身的识别信息不同的情况下，将对应于输入信号的识别信息重新分配为自身的识别信息。这样，在电池模块2-1至2-5中的电池模块2-4被新电池模块2替换的情况下，由于仅需要给新电池模块2重新设定识别信息或者除了新电池模块2的识别信息之外给随后的电池模块2-5重新设定识别信息，与在替换电池模块2-4之后给所有的电池模块2-1至2-5重新设定识别信息的情况相比，可以用更简单的方式重新设定识别信息。
图5是示出了用于确认电池模块2的数量的控制单元3的操作的流程图。应注意，如上文所述，假设当控制单元3接收已从每个电池模块2-1至2-5传送的识别信息时，控制单元3使存储单元17在其中存储识别信息。
例如，当已到了预先指定的时间时或者当确认电池模块2的数量的指令已从外部输入时，控制单元3将已被存储在存储单元17中的识别信息的数量(S51)设定为电池模块2的数量，并使存储单元17在其中存储电池模块2的数量(S52)。
应注意，控制单元3可以将已被存储在存储单元17中的识别信息的数量设定为监控单元10的数量。
另外，控制单元3可以通过获得监控单元10的数量并在其后用每个电池模块2中配备的监控单元10的数量除以监控单元10的数量来获得电池模块2的数量。在这种情况下，即使在一个电池模块2中配备了多个监控单元10，也可以获得电池模块2的数量。
因此，即使在为了增加或者降低并联连接的电池5的总体容量而改变电池模块2的数量或者监控单元10的数量时，控制单元3也可以掌握电池模块2的数量或者监控单元10的数量。这样，无需根据电池模块2的数量或者监控单元10的数量的变化改变程序的常数，也无需准备另外的程序。因此，可以抑制管理成本的增长以及制造成本的增长。
标记的说明
1电池监控系统
2-1至2-5电池模块
3控制单元
4主继电器
5电池
6继电器
7电压检测单元
8电流检测单元
9温度检测单元
10监控单元
11负载
12继电器控制单元
13存储单元
14识别信息设定单元
15通信单元
16继电器控制单元
17存储单元
18异常确定单元
19通信单元

Claims (6)

1.一种电池监控装置，包括：
多个监控单元，其监控电池的状态；以及
控制单元，其使用已分配给串联连接的所述多个监控单元的每个的识别信息来与所述多个监控单元通信，其中
所述多个监控单元的每个将对应于已从先前的控制单元或者监控单元输入的输入信号的识别信息分配为自身的识别信息，向随后的监控单元输出与对应于该监控单元已分配给自身的识别信息的输入信号不同的信号，并且在对应于所述输入信号的识别信息与该监控单元已分配给自身的识别信息不同的情况下，将对应于所述输入信号的识别信息重新分配为自身的识别信息。
2.根据权利要求1所述的电池监控装置，其中
所述控制单元判定在已从所述多个监控单元传送的识别信息已被存储在存储单元中的情况下，监控单元的交换或者替换已被执行。
3.根据权利要求1或2所述的电池监控装置，其中
所述多个监控单元的每个将对应于已从先前的控制单元或者监控单元输入的方波的占空比的识别信息分配为自身的识别信息，向随后的监控单元输出与对应于该监控装置已分配给自身的所述识别信息的方波的占空比不同的占空比的方波，并且在对应于所述输入的方波的占空比的识别信息与该监控单元已分配给自身的所述识别信息不同的情况下，将对应于所述输入的方波的占空比的识别信息重新分配为自身的识别信息。
4.一种识别信息设定方法，包括：
通过使用多个监控单元的每个来监控电池的状态，将对应于已从与串联连接的多个监控单元通信的先前的监控单元或者控制单元输入的输入信号的识别信息分配为自身的识别信息；
通过使用监控单元的每个，向随后的监控单元输出与对应于该监控单元已分配给自身的识别信息的输入信号不同的信号；以及
在对应于所述输入信号的识别信息与该监控单元已分配给自身的所述识别信息不同的情况下，通过使用监控单元的每个，将对应于所述输入信号的识别信息重新分配为自身的识别信息。
5.一种电池监控装置，包括：
多个监控单元，其监控电池的状态；以及
控制单元，其使用已分配给串联连接的所述多个监控单元的每个的识别信息来与所述多个监控单元通信，其中
当已从先前的控制单元或者监控单元输出的信号已被输入到所述多个监控单元的每个时，监控单元的每个将对应于所述输入信号的占空比的识别信息分配为自身的识别信息，并且向随后的监控单元输出与所述输入信号的占空比不同的占空比的信号。
6.根据权利要求5所述的电池监控装置，其中，
在所述监控单元的每个已分配自身的识别信息之后，所述多个监控单元的每个向所述控制单元传送自身的识别信息，以及
所述控制单元根据已被接收的识别信息的数量获得包括所述监控单元的电池模块的数量或者所述监控单元的数量。
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