CN113002354B - 车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆。一种电动车辆包括：电池组，其包括电池ECU；与电池组分开设置的门ECU；以及，与电池组和门ECU分开设置的HVECU，其被配置为控制作为控制目标的电池的电池电力和电池电流中的任何一个。门ECU安装在电池组外部的位置处，并中继电池ECU和HVECU之间的通信。

Description

车辆
技术领域
本发明涉及一种其上安装有可更换电池组的车辆。
背景技术
日本未审查专利申请公开第2019-156007号(JP 2019-156007A)公开了一种控制设备，该控制设备通过使用指示二次电池的输入电力的上限值的电力上限值(Win)来控制安装在车辆上的二次电池的输入电力。
发明内容
近来，使用二次电池作为动力源的电动车辆(例如，电力车辆或混合动力车辆)已经变得普及。在电动车辆中，当由于电池的劣化等导致二次电池的容量或性能降低时，可以考虑更换安装在电动车辆上的二次电池。
二次电池通常以电池组的形式安装在车辆上。电池组包括二次电池、检测二次电池的状态(例如，电流、电压和温度)的传感器以及控制设备。在下文中，电池组中包括的控制设备和传感器有时分别称为“电池ECU”和“电池传感器”。适用于二次电池的外围设备(例如，控制设备和传感器)被安装在电池组上。维护电池组以使得二次电池及其外围设备正常工作。因此，当更换安装在车辆上的二次电池时，出于车辆维护的目的，认为期望更换安装在车辆上的整个电池组以及二次电池。
如JP 2019-156007A中所述，与电池组分开安装在车辆上并且通过使用电力上限值来控制二次电池的输入电力的控制设备是众所周知的。控制设备被配置为执行基于电力的输入限制。基于电力的输入限制是用于控制二次电池的输入电力以使得二次电池的输入电力不超过电力上限值的处理。通常，在采用执行基于电力的输入限制的控制设备的车辆上，安装有包括电池ECU的电池组，该电池ECU利用电池传感器的检测值来获得电力上限值。
当更换这种电池组时，可以考虑如下配置：其中，单独设置中继通信的控制设备，以使得能够在更换后在更换电池组与车辆的控制设备之间进行通信。在具有这种配置的车辆中，在通信期间交换的规定信息被存储在单独设置的控制设备中的情况下，例如，当诸如二次电池的温度升高到高于预期的缺陷发生时，单独设置的控制设备需要被安装为使得控制设备不受电池组中产生的热量的影响。
本发明提供一种其上安装有可更换电池组的车辆，其中，中继电池组与车辆的控制设备之间的通信的控制设备被安装在适当的位置。
根据本发明的一个方面的车辆包括：电池组，其包括二次电池；被配置为检测所述二次电池的状态的第一电池传感器；以及，第一电子控制设备、第二电子控制设备以及第三电子控制设备，第二电子控制设备包括存储设备，其存储从电池组获取的规定信息，第三电子控制设备与电池组和第二电子控制设备分开设置，并且被配置为控制作为控制目标的二次电池的电池电力和电池电流中的任何一个。第二电子控制设备被安装在电池组外部的位置处。第二电子控制设备被配置为中继第一电子控制设备和第三电子控制设备之间的通信。
以这种方式，由于第二电子控制设备被安装在电池组外部的位置处，因此可以防止第二电子控制设备受到当在电池组中发生缺陷时产生的热量的影响。因此，可以保护存储从发生了缺陷的电池组获取的规定信息的存储设备。
在以上方面中，第二电子控制设备可被安装在车辆中的电池组的非正上方的位置处。
当在电池组中发生缺陷时产生的热量的影响在车辆中的电池组正上方的位置处大于在电池组的非正上方的位置处。因此，通过将第二电子控制设备设置在电池组的非正上方的位置处，可以防止第二电子控制设备受到当在电池组中发生缺陷时产生的热量的影响。
在以上方面，电池组可以被安装在车辆的车厢外部。第二电子控制设备可以被安装在车辆的车厢内部。
以这种方式，由于当在车辆的车厢外部的电池组中发生缺陷时产生的热量不太可能由车辆的车厢传递，因此可以防止第二电子控制设备受到当在电池组中发生缺陷时产生的热量的影响。
在以上方面中，第二电子控制设备可以以被隔热材料覆盖的状态安装。
以这种方式，由于当在电池组中发生缺陷时产生的热量不太可能被隔热材料传递，因此可以防止第二电子控制设备受到当在电池组中发生缺陷时产生的热量的影响。
在以上方面中，第二电子控制设备可以在存储设备中存储关于在第一电子控制设备和第三电子控制设备之间交换的信息的历史信息。
以这种方式，中继在第一电子控制设备和第三电子控制设备之间的通信的第二电子控制设备的存储设备存储关于在第一电子控制设备和第三电子控制设备之间交换的信息的历史信息。因此，当在电池组的使用期间发生与电池电力的控制相关的任何缺陷时，可以使用所存储的历史信息容易地将电池组中的缺陷的原因与车辆中的缺陷的原因分开。
在以上方面中，第二电子控制设备可以在存储设备中存储最近的预定时段内的历史信息。
以这种方式，可以在无需不必要地增加存储设备的存储容量的情况下将历史信息存储在存储设备中。
在以上方面中，第一电子控制设备可以使用第一电池传感器的检测值来计算电池电力和电池电流中的另一个的第一极限值。第二电子控制设备可以将由第一电子控制设备计算的第一极限值转换为与控制目标相对应的第二极限值。第三电子控制设备可以使用第二极限值来控制该控制目标。
以这种方式，由第一电子控制设备计算的第一极限值被第二电子控制设备转换成第二极限值，使得在不改变第三电子控制设备的配置的情况下，第三电子控制设备控制作为控制目标的二次电池的电池电力和电池电流中的任何一个。
根据本发明的前述方面，可以提供一种其上安装有可更换电池组的车辆，其中，在适当的位置处安装中继电池组与车辆的控制设备之间的通信的控制设备。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：
图1是图示根据本发明的实施例的电动车辆的配置的图；
图2是图示根据本发明的实施例的车辆中包括的各个控制设备的连接状态的图；
图3是示出用于确定目标电池电力的映射的示例的图；
图4是示出电池组、HVECU和门ECU(gate ECU)的详细配置的图；
图5是示出从车辆上方观察的门ECU的位置的示例的图；
图6是示出在车辆的车厢内部的门ECU的位置的示例的图；以及
图7是示出从车辆的侧面观察的门ECU的位置的示例的图。
具体实施方式
将参考附图详细描述本发明的实施例。在附图中，相同或对应的部分将由相同的附图标记表示，并且将不重复其描述。在下文中，电子控制单元也被称为“ECU”。
图1是示出根据本发明的实施例的电动车辆(在下文中，称为“车辆”)100的配置的图。在本实施例中，假定车辆100是前轮驱动四轮车辆(更具体地，混合动力车辆)，但是可以适当地改变车轮数和驱动方法。例如，驱动方法可以是后轮驱动或四轮驱动。
参照图1，包括电池ECU 13的电池组10被安装在车辆100上。此外，与电池组10分开地，电动机ECU 23、发动机ECU 33、HVECU50和门ECU 60被安装在车辆100上。在本实施例中，根据本发明，电池ECU 13、门ECU 60和HVECU 50分别对应于“第一控制设备”、“第二控制设备”和“第三控制设备”的示例。
电池组10包括电池11、电压传感器12a、电流传感器12b、温度传感器12c、电池ECU13和系统主继电器(SMR)14。电池11用作二次电池。在本实施例中，采用包括多个电连接的锂离子电池的组装电池作为电池11。构成组装电池的每个二次电池也称为“单体”。在本实施例中，构成电池11的各锂离子电池对应于“单体”。此外，电池组10中包括的二次电池不限于锂离子电池，并且可以是不同类型的二次电池(例如，镍氢电池)。可以采用电解液类型的二次电池或全固态类型的二次电池作为二次电池。
电压传感器12a检测电池11的每个单体的电压。电流传感器12b检测流过电池11的电流(充电侧为负)。温度传感器12c检测电池11的每个单体的温度。每个传感器将检测结果输出到电池ECU 13。电流传感器12b设置在电池11的电流路径上。在本实施例中，在每个单体中设置有一个电压传感器12a和一个温度传感器12c。然而，本发明不限于此，并且可以为多个单体中的每个或为一个组装电池设置一个电压传感器12a和一个温度传感器12c。以下，将电压传感器12a、电流传感器12b和温度传感器12c统称为“电池传感器12”。电池传感器12可以是电池管理系统(BMS)，除了上述传感器功能之外，该电池管理系统还具有充电状态(SOC)估计功能、健康状态(SOH)估计功能、单体电压均衡功能、诊断功能和通信功能。
SMR 14被配置为在将电池组10的外部连接端子T1、T2连接到电池11的电力路径的连接和断连之间进行切换。作为SMR 14，例如，可以采用电磁机械继电器。在本实施例中，电源控制单元(PCU)24连接到电池组10的外部连接端子T1、T2。电池11经由SMR 14连接到PCU24。当SMR 14处于闭合状态(连接状态)时，可以在电池11和PCU 24之间交换电力。另一方面，当SMR 14处于断开状态(断连状态)时，将电池11连接到PCU 24的电力路径被断连。在本实施例中，SMR 14由电池ECU 13控制。电池ECU 13根据来自HVECU 50的指令控制SMR14。例如，SMR 14在例如车辆100的行驶期间处于闭合状态(连接状态)。
车辆100包括作为行驶所使用的动力源的发动机31、第一电动发电机21a(以下称为“MG 21a”)和第二电动发电机21b(以下称为“MG21b”)。MG 21a、21b中的每个都是电动发电机，其用作使用所提供的驱动电力输出转矩的电动机，和用作使用所提供的转矩来发电的发电机这两者。交流电电动机(例如永磁同步电动机或感应电动机)用作MG 21a、21b中的每个。MG 21a、21b中的每个经由PCU 24电连接到电池11。MG 21a、21b分别具有转子轴42a、42b。转子轴42a、42b分别对应于MG 21a、21b的旋转轴。
车辆100还包括单小齿轮类型的行星齿轮42。发动机31的输出轴41和MG 21a的转子轴42a中的每个均连接至行星齿轮42。例如，发动机31可以例如是包括多个气缸(例如，四个气缸)的火花点火式内燃机。发动机31通过在每个气缸中燃烧燃料来产生动力，并且使用所产生的动力来旋转所有气缸共有的曲轴(未示出)。发动机31的曲轴经由扭力阻尼器(未示出)连接至输出轴41。输出轴41通过曲轴的旋转而旋转。
行星齿轮42具有三个旋转元件，即，输入元件、输出元件和反作用元件。更具体地，行星齿轮42包括太阳齿轮、与太阳齿轮同轴布置的内啮合齿轮、与太阳齿轮和内啮合齿轮啮合的小齿轮以及可自转且可公转地固定小齿轮的行星齿轮架。行星齿轮架对应于输入元件，内啮合齿轮对应于输出元件，并且太阳齿轮对应于反作用元件。
发动机31和MG 21a的每个均经由行星齿轮42机械地连接至驱动轮45a、45b。发动机31的输出轴41连接至行星齿轮42的行星齿轮架。MG 21a的转子轴42a连接到行星齿轮42的太阳齿轮。从发动机31输出的转矩输入到行星齿轮架。行星齿轮42被配置成将从发动机31输出到输出轴41的转矩分成两部分，并且将这两部分分别传递到太阳齿轮(进一步，传递到MG 21a)和内啮合齿轮。当从发动机31输出的转矩输出到内啮合齿轮时，由MG 21a引起的反作用转矩作用在太阳齿轮上。
行星齿轮42和MG 21b被配置成使得从行星齿轮42输出的动力和从MG 21b输出的动力被组合并传递至驱动轮45a、45b。更具体地，与从动齿轮43啮合的输出齿轮(未示出)被附接到行星齿轮42的内啮合齿轮。另外，被附接到MG 21b的转子轴42b的从动齿轮(未示出)也与从动齿轮43啮合。从动齿轮43用于将从MG 21b输出到转子轴42b的转矩和从行星齿轮42的内啮合齿轮输出的转矩组合。以上述方式组合的驱动转矩被传递至差动齿轮44，并经由从差动齿轮44延伸到右侧和左侧的驱动轴44a、44b进一步传递到驱动轮45a、45b。变速箱(transmission)4由上述的MG 21a、21b、行星齿轮42、转子轴42a、42b、从动齿轮43以及差动齿轮44构成。
MG 21a、21b分别设置有电动机传感器22a、22b，其检测MG 21a、21b的状态(例如，电流、电压、温度和转速)。电动机传感器22a、22b中的每个将检测结果输出到电动机ECU23。发动机31设置有发动机传感器32，该发动机传感器32检测发动机31的状态(例如，进气量、进气压力、进气温度、排气压力、排气温度、催化剂温度、发动机冷却液温度和转速)。发动机传感器32将检测结果输出到发动机ECU33。
HVECU 50被配置为向发动机ECU 33输出用于控制发动机31的命令(控制命令)。发动机ECU 33被配置为根据来自HVECU 50的命令控制发动机31的各种致动器(例如，节气门、点火设备和喷射器(均未示出))。HVECU 50可以经由发动机ECU 33执行发动机控制。
HVECU 50被配置为将用于控制MG 21a、21b中的每个的命令(控制命令)输出到电动机ECU 23。电动机ECU 23被配置为根据来自HVECU 50的命令产生与MG 21a、21b中的每个的目标转矩相对应的电流信号(例如，指示电流的大小和频率的信号)，并将所产生的电流信号输出到PCU 24。HVECU 50可以经由电动机ECU 23执行电动机控制。
PCU 24包括例如与MG 21a、21b相对应设置的两个逆变器以及布置在每个逆变器和电池11之间的转换器。PCU 24被配置为将电池11中累积的电力供应给MG 21a、21b中的每个，并将由MG 21a、21b中的每个产生的电力供应给电池11。PCU 24配置为分开地控制MG21a、21b的状态。例如，PCU 24可以在将MG 21a设定为再生状态(即，发电状态)的同时将MG 21b设定为供电状态。PCU 24被配置为将由MG 21a、21b中的一个产生的电力提供给另一个。换句话说，MG 21a和MG 21b被配置为在彼此之间交换电力。
车辆100被配置为执行混合动力车辆(HV)行驶和电动车辆(EV)行驶。在发动机31产生行驶驱动力的同时，由发动机31和MG 21b执行HV行驶。在发动机31停止的同时由MG21b执行EV行驶。当发动机31停止时，每个气缸中的燃烧停止。当每个气缸中的燃烧停止时，发动机31不产生燃烧能量(进一步，不产生车辆的行驶驱动力)。HVECU 50被配置为根据情况在EV行驶和HV行驶之间切换。
图2是示出根据本发明的实施例的车辆100中包括的每个控制设备的连接状态的图。参考图2，车辆100包括局部总线B1和全局总线B2。局部总线B1和全局总线B2中的每个可以是例如控制器区域网(CAN)总线。
电池ECU 13、电动机ECU 23和发动机ECU 33连接到局部总线B1。尽管在图2中未示出，例如，人机界面(HMI)控制设备连接到全局总线B2。HMI控制设备的示例包括控制导航系统或仪表盘的控制设备。另外，全局总线B2经由中央网关(CGW，未示出)连接到另一全局总线。
HVECU 50连接到全局总线B2。HVECU 50被配置为与连接到全局总线B2的每个控制设备执行CAN通信。此外，HVECU 50经由门ECU 60连接到局部总线B1。门ECU 60被配置为中继HVECU 50与连接到本地总线B1的每个控制设备(例如，电池ECU 13、电动机ECU 23和发动机ECU 33)之间的通信。HVECU 50被配置为与经由门ECU 60连接到本地总线B1的每个控制设备执行CAN通信。如上所述，在本实施例中，车辆控制系统由连接到本地总线B1的每个控制设备构成。
在本实施例中，采用微型计算机作为电池ECU 13、电动机ECU 23、发动机ECU 33、HVECU 50和门ECU 60中的每个。电池ECU 13、电动机ECU 23、发动机ECU 33、HVECU 50和门ECU 60包括处理器13a、23a、33a、50a、60a、随机存取存储器(RAM)13b、23b、33b、50b、60b、存储设备13c、23c、33c、50c、60c和通信接口(I/F)13d、23d、33d、50d、60d。例如，可以采用中央处理单元(CPU)作为每个处理器。每个通信I/F都包括CAN控制器。RAM用作工作存储器，其临时存储由处理器处理的数据。每个存储设备被配置为存储规定信息。每个存储设备包括例如只读存储器(ROM)和可重写非易失性存储器(例如，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和数据闪存)。除了程序之外，每个存储设备还存储该程序中使用的信息(例如，映射、数学表达式和各种参数)。当处理器分别执行存储在存储设备中的程序时，执行车辆的各种控制。然而，本发明不限于此，并且各种控制可以由专用硬件(电子电路)执行。每个ECU中包括的处理器的数量也是可选的，并且任何ECU都可以包括多个处理器。
返回图1，将描述电池11的充电/放电控制。以下，将电池11的输入电力和电池11的输出电力统称为“电池电力”。HVECU 50使用电池11的SOC来确定目标电池电力。然后，HVECU50控制电池11的充电/放电，使得电池电力接近目标电池电力。然而，电池11的这种充电/放电控制受到下面将要描述的输入和输出限制的约束。以下，有时将充电侧(输入侧)的目标电池电力称为“目标输入电力”，有时将放电侧(输出侧)的目标电池电力称为“目标输出电力”。在本实施例中，放电侧的电力由正号(+)表示，而充电侧的电力由负号(-)表示。然而，在比较电力的大小时，使用绝对值而无论符号(+/-)如何。换句话说，其值接近零的电力较小。当设定了电力的上限值和下限值时，上限值位于电力的绝对值更大的一侧，而下限值位于电力的绝对值更小的一侧。当电力超过正侧的上限值时，表示电力变为大于正侧的上限值(即，在正侧更远离零)。当电力超过负侧的上限值时，意味着电力变为大于负侧的上限值(即，在负侧上更远离零)。SOC指示剩余电荷量，并且例如通过0％至100％表示当前电荷量与完全充电状态下的电荷量之比。作为测量SOC的方法，可以采用诸如电流积分法和OCV估计法的公知的方法。
图3是示出用于确定目标电池电力的映射的示例的图。在图3中，基准值C0表示SOC控制中心值，电力值PA表示目标输入电力的上限值，并且电力值PB表示目标输出电力的上限值。通过参考图3中所示的映射连同图1，当电池11的SOC为基准值C0时，目标电池电力变为零，并且不执行电池11的充电/放电。在电池11的SOC小于基准值C0的区域(过度放电的区域)中，目标输入电力随着电池11的SOC的减小而增加，直到目标输入电力达到上限值(电力值PA)。另一方面，在电池11的SOC大于基准值C0的区域(过度充电的区域)中，目标输出电力随着电池11的SOC的增加而增加，直到目标输出电力达到上限值(电力值PB)。当HVECU 50根据图3所示的映射确定目标电池电力并执行电池11的充电/放电以使得电池电力变为接近于所确定的目标电池电力时，电池11的SOC可以变为接近基准值C0。SOC的基准值C0可以固定或取决于车辆100的状况而可变。
HVECU 50被配置为使用电池ECU 13和门ECU 60提供电池11的输入和输出限制。HVECU 50设定电池11的输入电力的上限值Win和电池11的输出电力的上限值Wout，并控制电池电力以使得电池电力不超过设定的Win和Wout。HVECU 50通过控制发动机31和PCU 24来调节电池电力。当Win或Wout小于目标电池电力(即，接近于零)时，控制电池电力以使得电池电力不超过Win或Wout，而不是目标电池电力。
电池ECU 13被配置为使用电池传感器12的检测值来设定电池11的输入电流的上限值IWin。电池ECU 13还被配置为使用电池传感器12的检测值来设定电池11的输出电流的上限值IWout。同时，HVECU50被配置为使用Win控制电池11的输入电力。HVECU 50被配置为执行基于电力的输入限制(即，用于控制电池11的输入电力以使得电池11的输入电力不超过Win的处理)。此外，HVECU 50被配置为使用Wout来控制电池11的输出电力。HVECU 50被配置为执行基于电力的输出限制(即，用于控制电池11的输出电力以使得电池11的输出电力不超过Wout的处理)。
以这种方式，对应于从电池组10输出的IWin和IWout，由HVECU50获得用于控制电池电力的Win和Wout。因此，插入在电池组10和HVECU 50之间的门ECU 60中继电池组10和HVECU50之间的通信，并将IWin和IWout分别转换为Win和Wout。利用这种配置，HVECU 50可以适当地执行包括在电池组10中的电池11的基于电力的输入和输出限制。
在具有这种配置的车辆100中，当由于电池11的劣化等而导致电池11的容量或性能降低时，可以考虑更换安装在车辆100上的电池11。
电池11通常以如上所述的电池组10的形式安装在车辆100上。如上所述，适合于电池11的外围设备(例如，电池传感器12和电池ECU 13)安装在电池组10上。电池组10被维护以使得电池11及其外围设备可以正常操作。因此，当更换安装在车辆100上的电池11时，出于车辆维护的目的，认为期望更换安装在车辆100上的整个电池组10以及电池11。
在更换这种电池组的情况下，单独设置如上所述的中继通信的门ECU 60，以使得能够在更换后在更换电池组10和HVECU 50之间进行通信。在具有这种配置的车辆中，例如，在门ECU 60中的通信期间交换的规定信息被存储在存储设备60c中的情况下，例如当诸如电池组10的温度升高到高于预期的缺陷出现时，门ECU 60需要被安装为使得ECU 60不受电池组10中产生的热量的影响。
因此，在本实施例中，假设门ECU 60被安装在电池组10外部的位置处。更具体地，假定门ECU 60被安装在电池组10的非正上方的位置处。
以这种方式，由于门ECU 60被安装在电池组10外部的位置处，因此可以防止门ECU60受到当电池组10中发生缺陷时产生的热量的影响。因此，可以保护存储从其中发生了缺陷的电池组10获取的规定信息的存储设备60c。
电动机ECU 23、发动机ECU 33和HVECU 50也被安装在电池组10外部的预定位置处。此外，电池ECU 13被安装在电池组10内部的预定位置处。
以下，将描述本实施例中的电池ECU 13、HVECU 50和门ECU 60中的每个的配置的示例，并且将详细描述存储在门ECU 60中的规定信息的示例和安装门ECU 60的位置的示例。
图4是示出电池组10、HVECU 50和门ECU 60的详细配置的图。通过参照图4连同图2，在本实施例中，电池组10中包括的电池11是包括多个单体111的组装电池。每个单体111可以是例如锂离子电池。每个单体111包括正极端子111a、负极端子111b和电池壳体111c。在电池11中，一个单体111的正极端子111a和另一相邻单体111的负极端子111b通过导电汇流条112彼此电连接。单体111串联连接。
电池组10除电池11之外还包括电池传感器12、电池ECU 13和SMR 14。从电池传感器12输出到电池ECU 13的信号(以下，也称为“电池传感器信号”)包括指示从电压传感器12a输出的电压VB的信号、指示从电流传感器12b输出的电流IB的信号以及指示从温度传感器12c输出的温度TB的信号。电压VB指示每个单体111的电压的实际测量值。电流IB指示流过电池11的电流的实际测量值(充电侧为负)。温度TB指示每个单体111的温度的实际测量值。
电池ECU 13重复地获取最新的电池传感器信号。电池ECU 13获取电池传感器信号的间隔(在下文中，也称为“采样周期”)可以是固定的或可变的。在本实施例中，假设采样周期为8毫秒。然而，本发明不限于此，并且采样周期可以在预定范围(例如，从1毫秒到1秒的范围)内可变。
电池ECU 13包括IWin计算单元131和IWout计算单元132。IWin计算单元131被配置为使用电池传感器12的检测值(即，电池传感器信号)获得IWin。可以采用公知的方法作为IWin计算方法。IWin计算单元131可以确定IWin，使得执行用于保护电池11的充电电流限制。可以确定IWin以防止例如电池11的过度充电、Li沉积、高速率劣化和过热。IWout计算单元132被配置为使用电池传感器12的检测值(即，电池传感器信号)获得IWout。可以采用公知的方法作为IWout计算方法。IWout计算单元132可以确定IWout，使得执行用于保护电池11的放电电流限制。可以确定IWout以防止例如电池11的过度放电、Li沉积、高速率劣化和过热。在电池ECU13中，例如，IWin计算单元131和IWout计算单元132由图2所示的处理器13a和由处理器13a执行的程序实现。然而，本发明不限于此，并且这些单元中的每个都可以由专用硬件(电子电路)来实现。
电池组10将由IWin计算单元131获得的IWin、由IWout计算单元132获得的IWout和从电池传感器12输入的信号(即，电池传感器信号)作为命令信号S1输出到门ECU 60。这些信息从电池组10中包括的电池ECU 13输出到设置在电池组10外部的门ECU 60。如图2所示，电池ECU 13和门ECU 60经由CAN通信交换信息。
门ECU 60包括将在下面描述的Win转换单元61和Wout转换单元62。在门ECU 60中，Win转换单元61和Wout转换单元62例如由图2所示的处理器60a和由处理器60a执行的程序实现。然而，本发明不限于此，并且这些单元中的每个都可以由专用硬件(电子电路)来实现。
Win转换单元61使用以下等式(1)将IWin转换为Win。等式(1)被预先存储在存储设备60c(参照图2)中：
Win ＝ IWin × VBs . . . (1)
在等式(1)中，VBs表示由电池传感器12检测到的电池11的电压的实际测量值。在本实施例中，采用平均单体电压(例如，构成电池11的所有单体111的电压的平均值)作为VB。然而，本发明不限于此，而是代替平均单体电压，可以采用最大单体电压(即，所有单体111的电压当中的最高电压)和最小单体电压(即，所有单体111的电压当中的最低电压)或组装电池的端子间电压(即，当SMR 14处于闭合状态时施加在外部连接端子T1和外部连接端子T2之间的电压)作为VBs。Win转换单元61可以使用电池传感器信号(特别是电压VB)来获取VBs。Win转换单元61根据以上等式(1)通过将IWin乘以VBs来将IWin转换为Win。
Wout转换单元62使用以下等式(2)将IWout转换为Wout。等式(2)中的VBs与等式(1)中的相同。等式(2)预先存储在存储设备60c(参照图2)中：
Wout ＝ IWout × VBs . . . (2)
Wout转换单元62可以使用电池传感器信号(特别是电压VB)来获取VBs(即，由电池传感器12检测到的电池11的电压的实际测量值)。Wout转换单元62根据以上等式(2)通过将IWout乘以VBs来将IWout转换为Wout。
当IWin、IWout和电池传感器信号从电池组10输入到门ECU 60时，门ECU 60的Win转换单元61和Wout转换单元62将IWin和IWout分别转换为Win和Wout。然后，从门ECU 60向HVECU50输出包括Win、Wout和电池传感器信号的命令信号S2。如图2所示，门ECU 60和HVECU 50经由CAN通信交换信息。
此外，在存储设备60c中设定了用作环形缓冲器的存储区域(以下简称为“环形缓冲器”)60e。存储设备60c被配置为即使在车辆100的电源断连之后也至少保持存储在环形缓冲器60e中的信息。环形缓冲器60e存储包括在电池ECU 13和HVECU 50之间交换的各种检测结果、各种计算结果以及各种控制命令的信息。换句话说，环形缓冲器60e存储从电池ECU13输入的IWin、IWout、IB、VB和TB、作为Win转换单元61的计算结果的Win、作为Wout转换单元62的计算结果的Wout以及下面将描述的控制命令SM1、SM2和SE。
电池ECU 13和HVECU 50之间交换的信息被重复地获取并存储在环形缓冲器60e中。当自获取信息以来已经经过了预定时间时，它会被新获取的信息覆盖。因此，环形缓冲器60e存储在最近的预定时段内在电池ECU 13和HVECU 50之间交换的信息。
HVECU 50包括下面将描述的控制单元51。在HVECU 50中，控制单元51例如由图2所示的处理器50a和由处理器50a执行的程序实现。然而，本发明不限于此，并且控制单元51可以由专用硬件(电子电路)来实现。
控制单元51被配置为使用上限值Win来控制电池11的输入电力。此外，控制单元51被配置为使用上限值Wout来控制电池11的输出电力。在本实施例中，控制单元51准备分别用于MG 21a、21b和发动机31的控制命令SM1、SM2和SE，如图1所示，使得电池11的输入电力和输出电力分别不超过上限值Win、Wout。控制单元51将包括用于MG21a、21b的控制命令SM1、SM2以及用于发动机31的控制命令SE的命令信号S3输出到门ECU 60。然后，从HVECU 50输出的命令信号S3的控制命令SM1、SM2经由门ECU 60被发送到电动机ECU 23。电动机ECU 23根据接收到的控制命令SM1、SM2控制PCU 24(见图1)。此外，从HVECU 50输出的命令信号S3中的控制命令SE经由门ECU 60被发送到发动机ECU 33。发动机ECU 33根据接收到的控制命令SE来控制发动机31。分别根据控制命令SM1、SM2和SE来控制MG 21a、21b和发动机31，并且因此，控制电池11的输入电力和输出电力，使得电池11的输入电力和输出电力分别不超过上限值Win、Wout。通过控制发动机31和PCU 24，HVECU 50可以调节电池11的输入电力和输出电力。
在下文中，在本实施例中，将参照图5至7描述门ECU 60的安装位置的示例。
图5是示出从车辆100上方观察的门ECU 60的位置的示例的图。图6是示出车辆100的车厢内部的门ECU 60的位置的示例的图。图7是示出从车辆100的侧面观察的门ECU 60的位置的示例的图。
如图5所示，门ECU 60例如被安装在仪表盘80和仪表板82之间，仪表板82用作设置有发动机31和变速器4的发动机室与车厢之间的边界。如图6所示，仪表盘80设置有例如导航系统的显示器83a、杂物箱83b和空调的出风口83c等。电池组10设置在作为前轮的驱动轮45a、45b和作为后轮的从动轮45c、45d之间。如图5所示，门ECU60设置在车厢内部的、从车辆100上方观察时不与电池组10重叠的位置处。
如图7所示，电池组10被安装在车辆100的地板84下方。换句话说，电池组10设置在车厢外部的位置处。此外，门ECU 60被安装在电池组10的非正上方的位置处。
如上所述，根据本实施例的车辆100包括具有电池ECU 13的电池组10以及与电池组10分开地设置的HVECU 50和门ECU 60。
电池ECU 13被配置为使用电池传感器12的检测值来获得IWin(即，指示电池11的输入电流的上限值的电流上限值)和IWout(即，指示电池11的输出电流的上限值的电流上限值)。电池组10被配置为输出IWin和IWout。
门ECU 60被配置为中继在电池ECU 13和HVECU 50之间的通信。Win转换单元61、Wout转换单元62和包括环形缓冲器60e的存储设备60c被安装在门ECU 60上。当从电池组10将IWin和IWout输入到门ECU 60时，门ECU 60的Win转换单元61和Wout转换单元62将IWin和IWout分别转换为Win和Wout。然后，将Win和Wout从门ECU 60输出到HVECU 50。此外，门ECU 60在存储设备60c的环形缓冲器60e中存储IWin、IWout、Win、Wout、IB、VB、TB、SM1、SM2和SE。为此，环形缓冲器60e存储在最近的预定时段中的关于上述信息的历史信息。
HVECU 50被配置为使用从门ECU 60输入的上限值Win来控制电池11的输入电力。此外，HVECU 50被配置为使用从门ECU 60输入的上限值Wout来控制电池11的输出电力。因此，HVECU 50可以使用上限值Win、Wout适当地执行基于电力的输入和输出限制。
如上所述，由于门ECU 60的存储设备60c存储了关于在电池ECU13和HVECU 50之间交换的信息的历史信息，因此在更换后在使用更换电池组10期间发生与电池电力的控制有关的任何缺陷时，可以使用存储的历史信息容易地将电池组10中的缺陷的原因与除电池组10之外的车辆100中的缺陷的原因分开。
当分析在车辆中已经发生的各种缺陷的原因时，从门ECU 60的环形缓冲器60e中读出在最近的预定时段内在电池ECU 13和HVECU50之间交换的信息。当从电池组10接收的信息包括一些异常信息时(例如，当温度传感器的检测历史中的值超过可以正常获得的范围时)，可以确定缺陷的原因在电池组10中。另一方面，当从电池组10接收到的信息是正常的并且从HVECU 50接收到的信息包括一些异常信息时(例如，当指示对MG 21a、MG 21b或发动机31的控制命令的值超出了可以正常获得的范围时)，则可以确定缺陷的原因在HVECU50中。因此，可以很容易地将电池组10中的缺陷的原因与除电池组10之外的车辆100中的缺陷的原因分开。
此外，由于存储可以使用其来容易地分开这种缺陷的原因的信息的门ECU 60被设置在电池组10的外部位置处，因此可以防止门ECU60受到当电池组10中发生缺陷时产生的热量影响。因此，可以保护存储从发生了缺陷的电池组中获取的上述规定信息的存储设备60c。特别地，当电池组10中发生缺陷时产生的热量的影响在车辆100中的电池组10的正上方的位置处大于在电池组10的非正上方的位置处。因此，通过将门ECU 60设置在电池组10的非正上方的位置处，可以防止门ECU 60受到在电池组10中发生缺陷时产生的热量的影响。此外，由于在车厢外部的电池组10中发生缺陷时产生的热量不太可能被车厢传递，因此可以防止门ECU 60受到在电池组10中发生缺陷时产生的热量的影响。
因此，可以提供一种其上安装有可更换电池组的车辆，其中，中继电池组与车辆的控制设备之间的通信的控制设备被安装在适当的位置处。
另外，由于环形缓冲器60e存储在最近的预定时段中的历史信息，因此可以在无需不必要地增加存储设备60c的存储容量的情况下存储历史信息。
此外，当在电池ECU 13中计算出的电池电流极限值IWin、IWout与HVECU 50中的控制目标的极限值不同时，门ECU 60分别将IWin和IWout转换为Win和Wout。因此，可以使用来自电池组10的信息来控制电池组10的电池电力，而无需改变HVECU 50的配置。
在下文中，将描述修改示例。在上述实施例中，尽管已经描述了其中电池ECU 13、电动机ECU 23和发动机ECU 33连接到局部总线B1的示例，但是电动机ECU 23和发动机ECU33可以连接到全局总线B2。
此外，在上述实施例中，作为电动车辆的配置，虽然已经描述了图1所示的混合动力车辆的配置的示例，但是本发明不特别限于此。电动车辆可以是例如其上未安装发动机的电动车辆，或者是其中使用从车辆外部提供的电力对电池组的二次电池进行充电的插电式混合动力车辆(PHV)。
此外，在上述实施例中，尽管已经描述了其中HVECU 50被配置为经由电池ECU 13控制SMR 14的示例，但是HVECU 50可以被配置为直接地控制SMR 14，而不是经由电池ECU13。
另外，在上述实施例中，虽然已经描述了电池组10所包括的电池11(二次电池)为组装电池的示例，但电池11例如可以是单个电池。
此外，在上述实施例中，尽管已经描述了在存储设备60c的环形缓冲器60e中存储了作为在电池ECU 13和HVECU 50之间交换的信息的IWin、IWout、Win、Wout、IB、VB、TB、SM1、SM2和SE的门ECU 60，但是门ECU 60可以在存储设备60c的环形缓冲器60e中存储例如上述信息当中的、使用其可以将预先假定的缺陷原因分开的至少一条信息分。
此外，在上述实施例中，尽管已经描述了将电池ECU 13和HVECU50之间交换的信息存储在存储设备60c的环形缓冲器60e中的门ECU60，但是除了上述信息以外，门ECU 60还可以在存储设备60c的环形缓冲器60e中存储在电动机ECU 23与HVECU 50之间交换的信息以及在发动机ECU 33与HVECU 50之间交换的信息中的至少一个。这样，可以容易地识别其中发生了缺陷的部分。
另外，在上述实施例中，虽然已经描述将在电池ECU 13和HVECU50之间交换的信息存储在存储设备60c的环形缓冲器60e中的门ECU60，但门ECU 60存储信息的间隔可以与门ECU 60获取信息的间隔相同或相比更长。这样，可以根据可以在存储设备60c上写入信息的速度来设定门ECU 60存储信息的间隔。因此，可以拓宽可以被选作环形缓冲器60e的存储器的类型。此外，例如，通过将存储信息的间隔设定为比获取信息的间隔长，可以存储在预定时段内的历史信息，而不必增加存储容量。
此外，在上述实施例中，尽管已经描述了执行基于电力的输入和输出限制的HVECU50，但是HVECU 50可以执行例如基于电流的输入和输出限制。在这种情况下，省略了门ECU60的Win转换单元61和Wout转换单元62。
另外，在上述实施例中，尽管已经描述了计算电池电流的上限值IWin、IWout的电池ECU 13，但是电池ECU 13可以计算例如电池电力的上限值Win、Wout。在这种情况下，省略了门ECU 60的Win转换单元61和Wout转换单元62。
此外，在上述实施例中，已经描述了门ECU 60被安装在仪表板82和仪表盘80之间的示例，但是本发明不限于此，并且ECU 60可以被安装在车辆100的内部并且至少安装在电池组10的外部。例如，门ECU 60可以被安装在车辆100的后侧的后备箱中，或者被安装在车辆100的外部的内侧，例如顶部和支柱。可替代地，例如，当电池组10被安装在车辆100的后侧的后备箱下方时，门ECU 60可以被安装在座椅下方或车辆100的中央等。这样，可以避免由事故等引起的对门ECU60的损坏。
此外，在上述实施例中，已经描述了其中门ECU 60被安装在仪表板82和仪表盘80之间的示例。然而，例如，可以以被隔热材料覆盖的状态安装门ECU 60。这样，由于在电池组10中发生缺陷时产生的热量不太可能由隔热材料传递，因此可以防止门ECU 60受到在电池组中发生缺陷时产生的热量的影响。
此外，可以适当地组合并执行上述修改示例的一部分或全部。在所有方面，本发明中公开的实施例应被认为是说明性的，而不应被认为是限制性的。本发明的范围不是由上述说明而是由权利要求书所示，并且意图包括与权利要求同等的含义以及其范围内的所有变形。

Claims (7)

1.一种车辆，其特征在于，包括：
电池组，所述电池组包括二次电池、被配置为检测所述二次电池的状态的第一电池传感器、第一电子控制设备、以及系统主继电器；
第二电子控制设备，所述第二电子控制设备包括存储设备，所述存储设备存储从所述电池组获取的规定信息；以及
第三电子控制设备，所述第三电子控制设备与所述电池组和所述第二电子控制设备分开设置，并被配置为控制作为控制目标的所述二次电池的电池电力和电池电流中的任何一个；其中：
所述第二电子控制设备被安装在所述电池组外部的位置处；
所述第二电子控制设备被配置为中继所述第一电子控制设备和所述第三电子控制设备之间的通信；以及
所述第一电子控制设备根据来自所述第三电子控制设备的指令控制所述系统主继电器。
2.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述第二电子控制设备被安装在所述车辆中的所述电池组的非正上方的位置处。
3.根据权利要求1或2所述的车辆，其特征在于：
所述电池组被安装在所述车辆的车厢外部；以及
所述第二电子控制设备被安装在所述车辆的所述车厢内部。
4.根据权利要求1或2所述的车辆，其特征在于，以被隔热材料覆盖的状态安装所述第二电子控制设备。
5.根据权利要求1或2所述的车辆，其特征在于，所述第二电子控制设备被配置为在所述存储设备中存储关于在所述第一电子控制设备与所述第三电子控制设备之间交换的信息的历史信息。
6.根据权利要求5所述的车辆，其特征在于，所述第二电子控制设备被配置为在所述存储设备中存储最近的预定时段内的所述历史信息。
7.根据权利要求1或2所述的车辆，其特征在于：
所述第一电子控制设备被配置为使用所述第一电池传感器的检测值来计算所述电池电力和所述电池电流中的另一个的第一极限值；
所述第二电子控制设备被配置为将由所述第一电子控制设备计算的所述第一极限值转换为与所述控制目标相对应的第二极限值；以及
所述第三电子控制设备被配置为使用所述第二极限值来控制所述控制目标。
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