DE102023129348A1

DE102023129348A1 - Batterieüberwachungsvorrichtung, funkübertragungsverfahren für batteriebezogene informationen und programm

Info

Publication number: DE102023129348A1
Application number: DE102023129348.6A
Authority: DE
Inventors: Shogo Shigemori; Tatsuhiro NUMATA; Tetsuya Watanabe
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2022-10-31
Filing date: 2023-10-25
Publication date: 2024-05-02
Also published as: JP2024065570A; US20240142539A1; CN117949833A

Abstract

Eine Batterieüberwachung beinhaltet mehrere Überwachungseinheiten (44) und eine Funkübertragungseinheit (46). Die mehreren Überwachungseinheiten sind konfiguriert, um batteriebezogene Informationen einschließlich mindestens Informationen zu erlangen, die einen Zustand einer Batterie angeben. Die Funkübertragungseinheit ist konfiguriert, um drahtlos die batteriebezogenen Informationen, die durch die mehreren Überwachungseinheiten erlangt werden, an eine Steuervorrichtung zu übertragen.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Batterieüberwachungsvorrichtung, eine drahtloses Übertragungsverfahren bzw. Funkübertragungsverfahren für batteriebezogene Informationen und ein Programm.
Beispielsweise hat ein Fahrzeug wie ein Hybridfahrzeug (HV), ein Plug-in-Hybridfahrzeug (PHV) oder ein Elektrofahrzeug (EV) eine zusammengesetzte Batterie wie eine Lithium-Ionen-Batterie zum Betrieb des Fahrzeugs. Beispielsweise beinhaltet ein Batteriesystemüberwacher, der in der JP 2019 - 527 528 A beschrieben ist, eine Zellenmessschaltung, die eine Spannung eines Paars von Anschlüssen eines Batteriemoduls oder einen Strom, der durch das Paar von Anschlüssen fließt, unter mehreren Batteriemodulen in einem Batteriesystem misst.
Funkkommunikationssendeempfänger sind jeweils einer unterschiedlichen Zellenmessschaltung zugeordnet und übertragen Informationen der Spannung oder des Stroms, die durch die Zellenmessschaltung gemessen werden. Eine Steuervorrichtung ist konfiguriert, um die Informationen über die Spannung oder den Strom von dem Funkkommunikationssendeempfänger zu empfangen, um den Operationszustand des Batteriesystems zu überwachen.
Wenn mehrere Überwachungseinheiten kommunizierbar mit einer Funkübertragungseinheit verbunden sind, werden batteriebezogene Informationen, die für jede der Überwachungseinheiten erlangt werden, drahtlos übertragen. Wenn jedoch die Funkübertragungseinheit drahtlos die batteriebezogenen Informationen, die für jede der Überwachungseinheiten erlangt werden, überträgt, erhöht sich die Anzahl von Malen drahtloser Übertragungen. Dann nimmt beispielsweise die Anzahl von Malen des Überwachens einer Batterie pro Zeiteinheit ab, was zu einer Verzögerung beim Finden einer Anomalie bezüglich der Batterie führt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Batterieüberwachungsvorrichtung, ein Funkübertragungsverfahren und ein Programm bereitzustellen, die in der Lage sind, die Anzahl von Malen drahtlosen Übertragens von batteriebezogenen Informationen zu begrenzen.
Eine Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet mehrere Überwachungseinheiten und eine Funkübertragungseinheit. Die mehreren Überwachungseinheiten sind konfiguriert, um batteriebezogene Informationen einschließlich mindestens Informationen zu erlangen, die einen Zustand einer Batterie angeben. Die Funkübertragungseinheit ist konfiguriert, um drahtlos die batteriebezogenen Informationen, die durch die mehreren Überwachungseinheiten erlangt werden, an eine Steuervorrichtung zu übertragen. Verglichen mit einer Konfiguration, bei der eine Überwachungseinheit für die Funkübertragungseinheit vorgesehen ist, kann die Datenmenge, die durch die Funkübertragungseinheit übertragen werden, erhöht werden und die Anzahl von Malen drahtloser Übertragung der batteriebezogenen Informationen kann eingeschränkt werden.
Wenn Funkkommunikation angewendet wird, tritt ein Fehler wahrscheinlicher auf als bei der drahtgebundenen Kommunikation, da es eine Einschränkung eines Funkkommunikationszustands gibt. Jedoch, sogar, wenn die Datenmenge erhöht wird, ist es wünschenswert, eine Fehlerrate so weit wie möglich einzuschränken und die Anzahl von Wiederübertragungen einzuschränken und die Anzahl von drahtlosen Übertragungen so weit wie möglich einzuschränken.
Die Funkübertragungseinheit kann drahtlos die unterschiedlichen Typen von Informationen unter den batteriebezogenen Informationen übertragen, die durch die mehreren Überwachungseinheiten erlangt werden. In diesem Fall kann die Funkübertragungseinheit drahtlos die unterschiedlichen Typen von Informationen kollektiv übertragen, so dass die Gesamtmenge von Daten, die kollektiv zu übertragen sind, eingeschränkt werden kann. Demzufolge können Kommunikationsfehler bei Funkkommunikation eingeschränkt werden. Dementsprechend ist es möglich, eine Abnahme der Anzahl von Malen der Überwachungen der Batterie pro Zeiteinheit zu verringern. Daher kann Sicherheit verbessert werden, ohne so weit wie möglich Erfassen einer Anomalie bezüglich der Batterie zu verpassen.
Unter den batteriebezogenen Informationen, die durch die mehreren Überwachungseinheiten erlangt werden, können mehrere Informationsstücke kollektiv in Kombination von Typen von Informationen übertragen werden, die eine kleinere Datenmenge als eine Kombination von Typen von Informationen haben, die die größte Datenmenge haben. Da in diesem Fall drahtloses Übertragen in einer Kombination ausgeführt wird, bei der die Datenmenge reduziert ist, kann die Menge der kollektiv zu übertragenden Daten eingeschränkt werden und die Fehlerrate drahtloser Kommunikation kann eingeschränkt werden. Die Funkübertragungseinheit kann die batteriebezogenen Informationen, die durch die mehreren Überwachungseinheiten erlangt werden, derart drahtlos übertragen, dass die Gesamtmenge von Daten, die drahtlos kollektiv zu übertragen sind, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs fällt, indem die Typen von Daten der batteriebezogenen Informationen kombiniert werden. In diesem Fall kann beispielsweise die Gesamtmenge von Daten, die kollektiv zu übertragen sind, verglichen mit einem Fall reduziert werden, in dem eine Kombination der Datentypen batteriebezogener mit der größten Datenmenge drahtlos übertragen wird. Demzufolge können Kommunikationsfehler bei drahtloser Kommunikation bzw. Funkkommunikation eingeschränkt werden und eine Abnahme der Anzahl von Malen des Überwachens der Batterie kann eingeschränkt werden.
Die Funkübertragungseinheit und die mehreren Überwachungseinheiten können kommunikativ in einer Netzwerktopologie einer Sternverbindung verbunden sein. In diesem Fall kann die Kommunikationsverbindung sogar, wenn ein Fehler in manchen der mehreren Überwachungseinheiten auftritt, separat mit den anderen Überwachungseinheiten aufrechterhalten werden und somit kann die Kommunikationsverbindung normal zwischen den Überwachungseinheiten und der Funkübertragungseinheit fortgesetzt werden.
Ein Funkübertragungsverfahren gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet: Erlangen von batteriebezogenen Informationen, die mindestens Informationen beinhalten, die einen Zustand einer Batterie angeben, durch mehrere Überwachungseinheiten; Übertragen der batteriebezogenen Informationen von den mehreren Überwachungseinheiten an eine Funkübertragungseinheit , die mit den mehreren Überwachungseinheiten drahtgebunden verbunden ist; und drahtloses Übertragen der batteriebezogenen Informationen von der Funkübertragungseinheit an eine Steuervorrichtung.
Ein Programm gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet Anweisungen für eine Batterieüberwachungsvorrichtung, die mehrere Überwachungseinheiten, die konfiguriert sind, um batteriebezogene Informationen einschließlich mindestens Informationen, die einen Zustand einer Batterie angeben, zu erlangen, und eine Funkübertragungseinheit beinhaltet, die kommunizierbar mit den mehreren Überwachungseinheiten verbunden ist und konfiguriert ist, um drahtlos die batteriebezogenen Information zu übertragen. Die Anweisungen sind konfiguriert, um: die mehreren Überwachungseinheiten zu veranlassen, die batteriebezogenen Informationen zu erlangen; die mehreren Überwachungseinheiten zu veranlassen, die batteriebezogenen Informationen an die Funkübertragungseinheit zu übertragen; und die Funkübertragungseinheit zu veranlassen, drahtlos die batteriebezogenen Informationen an eine Steuervorrichtung zu übertragen.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenschau mit den Zeichnungen ersichtlicher. In den Zeichnungen:

1 ist ein Blockschaltbild, das schematisch ein Batterieüberwachungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform illustriert;
2 ist ein Diagramm, das schematisch eine Struktur einer Batteriepackung illustriert;
3 ist eine Seitenansicht eines Batteriemoduls und einer Überwachungsvorrichtung;
4 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Struktur einer Batteriepackung und eines drahtlosen Ausbreitungspfads bzw. Funkausbreitungspfads illustriert;
5 ist ein elektrisches Konfigurationsdiagramm des Batterieüberwachungssystems;
6 ist ein erstes Kommunikationssequenzdiagramm, das schematisch einen Ablauf einer Kommunikationsherstellungsverarbeitung zwischen der Überwachungsvorrichtung und einer Steuervorrichtung illustriert;
7 ist ein zweites Kommunikationssequenzdiagramm, das schematisch einen Ablauf einer Kommunikationsherstellungsverarbeitung zwischen der Überwachungsvorrichtung und der Steuervorrichtung illustriert;
8 ist ein Sequenzdiagramm, das schematisch einen Ablauf einer Kommunikationsverarbeitung zwischen der Überwachungsvorrichtung und der Steuervorrichtung illustriert;
9 ist ein erläuterndes Diagramm, das Beziehungen zwischen Typen von Daten und Datenmengen und Kombinationsbeispiele von Übertragungsdatentypen illustriert;
10 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Kombinationsbeispiele der Übertragungsdatentypen illustriert;
11 ist ein erstes Diagramm, das schematisch eine Übertragungsreihenfolge von Daten illustriert;
12 ist ein Sequenzdiagramm einer Kommunikationsverarbeitung;
13 ist ein zweites Diagramm, das schematisch eine Übertragungsreihenfolge von Daten illustriert;
14 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Struktur einer Batte- riepackung gemäß einer zweiten Ausführungsform illustriert;
15 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Struktur einer Batteriepackung gemäß einer dritten Ausführungsform illustriert;
16 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Struktur einer Batteriepackung gemäß einer vierten Ausführungsform illustriert; und
17 ist ein elektrisches Konfigurationsdiagramm eines Batterieüberwachungssystems gemäß einer fünften Ausführungsform.

Nachfolgend werden Ausführungsformen eines Batterieüberwachungssystems 1 gemäß den Zeichnungen beschrieben. In den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen sind gleiche oder ähnliche Komponenten der Ausführungsformen den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen zugewiesen und Beschreibungen davon können weggelassen werden.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform wird gemäß 1 bis 13 beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, ist das Batterieüberwachungssystem 1 in einem Fahrzeug 10 eingebaut. Das Fahrzeug 10 ist beispielsweise ein Hybridfahrzeug (HV), ein Plug-in-Hybridfahrzeug (PHV) oder ein Elektrofahrzeug (EV). Das Fahrzeug 10 verwendet eine zusammengesetzte Batterie 12 (vgl. 2) einer Batteriepackung 11, die an einem Fahrzeug 10 als mindestens eine Antriebsquelle zum Fahren montiert ist.
Die Batteriepackung (BAT) 11, eine Leistungssteuereinheit (PCU) 14, ein Motor (MG) 15 und eine Host-ECU 16 sind innerhalb einer Fahrzeugkarosserie 13 montiert. Die Batteriepackung 11 ist unterhalb eines Insassensitzes (beispielsweise ein Fahrersitz) der Fahrzeugkarosserie 13 installiert. Die Batteriepackung 11 kann in einem Brennkraftmaschinenraum der Fahrzeugkarosserie 13 angeordnet sein oder kann um einen Rahmen der Fahrzeugkarosserie 13 herum, in einem Kofferraum oder dergleichen, angeordnet sein.
Wie in 2 illustriert ist, beinhaltet die Batteriepackung 11 mehrere Batteriemodule 20. In jedem der mehreren Batteriemodule 20 sind mehrere Batteriezellen 22 gruppiert. Die Batteriepackung 11 beinhaltet mehrere Gruppen von Batteriemodulen 20. Eine große Anzahl von Batteriezellen 22 sind in dem Batteriemodul 20 aufgenommen, um eine zusammengesetzte Batterie 12 auszubilden. Elektrische Energie zum Antreiben des Motors 15 ist in der zusammengesetzten Batterie 12 gespeichert. Die elektrische Energie, die in der zusammengesetzten Batterie 12 gespeichert ist, wird als eine Antriebsquelle des Fahrzeugs 10 verwendet. Die PCU 14, die in 1 illustriert ist, versorgt den Motor 15 mit der elektrischen Energie, die in der zusammengesetzten Batterie 12 der Batteriepackung 11 gespeichert ist. Wenn das Fahrzeug 10 gebremst ist, gibt der Motor 15 regenerative elektrische Energie an die zusammengesetzte Batterie 12 zurück und die zusammengesetzte Batterie 12 der Batteriepackung 11 wird gemäß der elektrischen Energie, die durch den Motor 15 erzeugt wird, geladen.
-Struktur von Batteriepackung 11 -
Als nächstes wird ein Strukturbeispiel der Batteriepackung 11 gemäß 2 bis 4 beschrieben. In 2 ist eine Innenwand eines Gehäuses 30 durch eine langstrichzweipunktierte Linie angegeben. In dem Gehäuse 30 wird eine Längsrichtung des Gehäuses 30 als eine X-Richtung bezeichnet und eine Querrichtung wird als eine Y-Richtung bezeichnet. Eine vertikale Richtung senkrecht zu einer Montageoberfläche des Gehäuses 30 auf der Fahrzeugkarosserie 13 wird als eine Z-Richtung bezeichnet. Die X-Richtung, die Y-Richtung und die Z-Richtung kreuzen sich (beispielsweise orthogonal) miteinander. Die X-Richtung entspricht einer vorbestimmten Richtung und die Y-Richtung entspricht einer kreuzenden Richtung. Das Gehäuse 30 beinhaltet eine erste Wandoberfläche 30a, die sich entlang der X-Richtung erstreckt, und eine zweite Wandoberfläche 30b, die sich entlang der Y-Richtung erstreckt. Das Gehäuse 30 ist in einer rechteckigen Boxform eines flachen Typs, eines planaren Typs oder eines Typs mit niedriger Höhe ausgebildet.
Wie in 2 illustriert ist, sind die zusammengesetzte Batterie 12, mehrere Überwachungsvorrichtungen 40 und eine Steuervorrichtung 50 in dem Gehäuse 30 der Batteriepackung 11 über eine Ebenenrichtung, die durch die X-Richtung und die Y-Richtung definiert ist, aufgenommen. Die Überwachungsvorrichtung 40 entspricht einer Batterieüberwachungsvorrichtung oder einem Hauptkörper der Batterieüberwachungsvorrichtung. Jede der Überwachungsvorrichtungen 40 beinhaltet eine Überwachungsschaltung, die die Batteriepackung 11 überwacht, und wird als ein Satellitenbatteriemodul (SBM) bezeichnet.
Eine untere Oberfläche des Gehäuses 30 in der Z-Richtung ist die Montageoberfläche auf der Fahrzeugkarosserie 13. In der vorliegenden Ausführungsform ist die X-Richtung die Recht-Links-Richtung des Fahrzeugs 10, die Y-Richtung ist die Vorderseite-Rückseite-Richtung des Fahrzeugs 10 und die Z-Richtung ist die Aufwärts-Abwärts-Richtung des Fahrzeugs 10. Die Anordnung die in 2 bis 4 illustriert ist, ist nur ein Beispiel. Die Montagerichtung der Batteriepackung 11 an die Fahrzeugkarosserie 13 ist ein Beispiel und die Batteriepackung 11 kann auf irgendeine Weise hinsichtlich des Fahrzeugs 10 angeordnet sein.
Die zusammengesetzte Batterie 12 beinhaltet die mehreren Batteriemodule 20, die parallel in der X-Richtung angeordnet sind. Die Batteriemodule 20 können als Batteriestapel, Batterieblöcke oder dergleichen bezeichnet werden. Die zusammengesetzte Batterie 12 kann durch Verbinden der Batteriemodule 20 in Serie und/oder parallel konfiguriert sein, aber in der vorliegenden Ausführungsform ist ein Beispiel illustriert, in dem die Batteriemodule 20 in Serie verbunden sind.
Jedes der Batteriemodule 20 beinhaltet die Batteriezellen 22, die jeweils in einer rechteckigen Boxform konfiguriert sind. Jedes der Batteriemodule 20 hat eine Konfiguration, in der die Batteriezellen 22 in eine bestimmte Gruppe gruppiert sind. In jedem der Batteriemodule 20 sind die Batteriezellen 22 parallel in der Y-Richtung angeordnet. Jede der Batteriezellen 22 ist in einem Batteriekasten (nicht gezeigt) aufgenommen, wobei die relativen Positionen der Batteriezellen 22 fixiert sind. Der Batteriekasten ist aus Metall oder Harz gefertigt. Wenn der Batteriekasten aus Metall gefertigt ist und in einer rechteckigen Boxform ausgebildet ist, ist ein elektrisch isolierendes Element vollständig zwischen der Wandoberfläche des Batteriekastens und der Batteriezelle 22 eingefügt bzw. angeordnet. Das isolierende Element kann teilweise zwischen der Wandoberfläche des Batteriekastens und der Batteriezelle 22 eingefügt bzw. angeordnet sein.
Der Modus des Fixierelements ist nicht speziell beschränkt, solange die relativen Positionen der Batteriezellen 22 fixiert werden können. Beispielsweise kann eine Konfiguration eingesetzt werden, in der die Batteriezellen 22 durch ein Band, das eine Streifenform hat, gehalten werden. In diesem Fall kann ein Separator zum Aufrechterhalten einer Separationsdistanz zwischen den Batteriezellen 22 zwischen den Batteriezellen 22 eingefügt bzw. angeordnet sein.
Jedes der Batteriemodule 20 beinhaltet die Batteriezellen 22, die in Serie verbunden sind. Jedes der Batteriemodule 20 der vorliegenden Ausführungsform ist durch die Batteriezellen 22 konfiguriert, die in der Y-Richtung angeordnet sind und in Serie verbunden sind, und die zusammengesetzte Batterie 12 stellt eine Gleichspannungsquelle (DC) bereit.
Jede der Batteriezellen 22 ist eine Sekundärbatterie, die eine elektromotorische Kraft durch eine chemische Reaktion erzeugt. Beispielsweise kann eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, eine Nickel-Wasserstoff-Sekundärbatterie oder eine organische Radikalbatterie als die Sekundärbatterie verwendet werden. Die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie ist eine Sekundärbatterie unter Verwendung von Lithium als Ladungsträger. Die Sekundärbatterie, die als die Batteriezelle 22 eingesetzt werden kann, kann nicht nur eine Sekundärbatterie sein, in der das Elektrolyt eine Flüssigkeit ist, sondern kann ebenso eine sogenannte Feststoffbatterie unter Verwendung eines festen Elektrolyts sein.
Wie in 2 bis 4 gezeigt ist, sind die Batteriezellen 22 so gestapelt, dass die Seitenoberflächen der Batteriekasten in Kontakt miteinander in der Y-Richtung sind. Jede der Batteriezellen 22 hat einen positiven Elektrodenanschluss 23 und einen negativen Elektrodenanschluss 24, die an beiden Enden in der X-Richtung angeordnet sind und in der Z-Richtung, insbesondere in einer Z+-Richtung, die eine Oberseite angibt, hervorstehen. Unter den Batteriezellen 22 befinden sich die Positionen der vorstehenden Endflächen des positiven Elektrodenanschlusses 23 und des negativen Elektrodenanschlusses 24 in der Z-Richtung auf der gleichen Höhe. Die Batteriezellen 22 sind so gestapelt, dass die positiven Elektrodenanschlüsse 23 und die negativen Elektrodenanschlüsse 24 abwechselnd in der Y-Richtung angeordnet sind.
Auf der oberen Oberfläche jedes der Batteriemodule 20, ist ein Paar linearer Stromschieneneinheiten 25 an beiden Enden in der X-Richtung angeordnet. Die Stromschieneneinheiten 25 sind an beiden Enden in der X-Richtung der Endflächen des Batteriekastens angeordnet, von denen der positive Elektrodenanschluss 23 und der negative Elektrodenanschluss 24 hervorstehen.
Jede der Stromschieneneinheiten 25 beinhaltet mehrere Stromschienen 26, die elektrisch die positiven Elektrodenanschlüsse 23 und die negativen Elektrodenanschluss24 verbinden, die abwechselnd in der Y-Richtung angeordnet sind, und eine Stromschienenabdeckung 27, die die Stromschienen 26 abdeckt. Jede der Stromschienen 26 ist ein Plattenmaterial, das aus Metall mit hoher Leitfähigkeit wie etwa Kupfer oder Aluminium gefertigt ist. Jede der Stromschiene 26 verbindet elektrisch den positiven Elektrodenanschluss 23 und den negativen Elektrodenanschluss 24 der Batteriezellen 22, die in der Y-Richtung benachbart zueinander sind. Demnach sind in jedem der Batteriemodule 20 die Batteriezellen 22 in Serie verbunden. Jedes der Batteriemodule 20 ist durch paralleles Anordnen der Batteriezellen 22 in der Y-Richtung konfiguriert. Wie in 3 und 4 illustriert ist, sind die Stromschienenabdeckungen 27 entlang der Y-Richtung angeordnet, um die positiven Elektrodenanschlüsse 23 und die negativen Elektrodenanschlüsse 24 der Batteriezellen 22 in den Batteriemodulen 20 abzudecken. Wie in 3 illustriert ist, sind die Stromschienenabdeckungen 27 an beiden Enden der Batteriezellen 22 in der X-Richtung angeordnet und stehen aufwärts von den oberen Oberflächen der Batteriezellen 22 hervor. Wie in 3 illustriert ist, ist ein Raum S1a vorgesehen, um durch eine Deckoberfläche 11g der Batteriepackung umgeben zu sein, das heißt, eine obere innere Oberfläche 30c des Gehäuses 30, eine Innenfläche der Stromschienenabdeckung 27 und eine obere Oberfläche der Batteriezelle 22 umgeben zu sein. Der Raum S1a befindet sich unterhalb der oberen Innenfläche 30c des Gehäuses 30 und ist vorgesehen, um in der X-Richtung zu kommunizieren. Wie später beschrieben ist, ist der Raum S1a als ein Ausbreitungspfad einer elektromagnetischen Welle vorgesehen.
Hierbei wird ein elektrischer Verbindungszustand eines bestimmten Batteriemoduls 20 beschrieben. In dem bestimmten Batteriemodul 20 ist ein Ende einer bestimmten ersten Batteriezelle 22 in der X-Richtung eine positive Elektrode und das andere Ende ist eine negative Elektrode. Ein positiver Elektrodenanschluss 23 ist mit der positiven Elektrode der Batteriezelle 22 verbunden und ein negativer Elektrodenanschluss 24 ist mit der negativen Elektrode der Batteriezelle 22 verbunden. Eine zweite Batteriezelle 22 ist angeordnet, um einer lateralen Seite der ersten Batteriezelle 22 in der Y-Richtung zugewandt zu sein. Die zweite Batteriezelle 22 ist gegenüberliegend zur ersten Batteriezelle 22 in Positionen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode in der X-Richtung. Der negative Elektrodenanschluss 24 der ersten Batteriezelle 22 ist mit dem positiven Elektrodenanschluss 23 der zweiten Batteriezelle 22 durch die Stromschiene 26 verbunden.
Ferner ist eine dritte Batteriezelle 22 angeordnet, um einer lateralen Seite der zweiten Batteriezelle 22 in der Y-Richtung zugewandt zu sein. In der dritten Batteriezelle 22 sind die positive Elektrode und die negative Elektrode gegenüberliegend in der X-Richtung hinsichtlich der zweiten Batteriezelle 22 angeordnet und der negative Elektrodenanschluss 24 der zweiten Batteriezelle 22 und der positive Elektrodenanschluss 23 der dritten Batteriezelle 22 sind durch die Stromschiene 26 verbunden. Wie vorstehend beschrieben ist, sind die Batteriezellen 22 in der Y-Richtung angeordnet, während die Positionen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode in der X-Richtung gewechselt werden, und der positive Elektrodenanschluss 23 und der negative Elektrodenanschluss 24 sind durch die Stromschiene 26 verbunden. Somit sind die Batteriezellen 22 der Batteriemodule 20 elektrisch in Serie verbunden.
In jedem der Batteriemodule 20 hat eine von zwei Batteriezellen 22, die sich an den gegenüberliegenden Enden der in Y-Richtung angeordneten Batteriezellen 22 befinden, das höchste Potential und die andere das niedrigste Potential. Ein Draht 20w ist mit mindestens einem des positiven Elektrodenanschlusses 23 der Batteriezelle 22, die das höchste Potential hat, und des negativen Elektrodenanschlusses 24 der Batteriezelle 22, die das niedrigste Potential hat, verbunden.
Wie in 2 bis 4 gezeigt ist, sind der positive Elektrodenanschluss 23 der Batteriezelle 22, die das höchste Potential in einem von zwei Batteriemodulen 20 hat, die in der X-Richtung benachbart zueinander sind, und der negative Elektrodenanschluss 24 der Batteriezelle 22, die das niedrigste Potential in dem anderen hat, miteinander mittels des Drahts 20w verbunden. Somit sind die Batteriemodule 20 elektrisch in Serie verbunden.
Eines der zwei Batteriemodule 20, die an den Endabschnitten der Batteriemodule 20 sind, die in der X-Richtung angeordnet sind, ist auf der Seite mit dem höchsten Potential und das andere ist auf der Seite mit dem niedrigsten Potential. In dem Batteriemodul 20 auf der Seite mit dem höchsten Potential ist ein Ausgangsanschluss mit dem positiven Elektrodenanschluss 23 der Batteriezelle 22 verbunden, die aus den Batteriezellen 22 das höchste Potential hat.
In dem Batteriemodul 20 auf der Seite mit dem niedrigsten Potential ist ein Ausgangsanschluss mit dem negativen Elektrodenanschluss 24 der Batteriezelle 22 verbunden, die aus den Batteriezellen 22 das niedrigste Potential hat. Diese zwei Ausgangsanschlüsse sind mit einer elektrischen Vorrichtung wie der PCU 14 verbunden, die an dem Fahrzeug 10 montiert ist. Der positive Elektrodenanschluss 23 und der negative Elektrodenanschluss 24 können in der X-Richtung mindestens teilweise einander zugewandt oder überhaupt nicht einander zugewandt sein.
Es ist zu beachten, dass die zwei Batteriemodule 20, die in der X-Richtung benachbart zueinander sind, nicht elektrisch mittels des Drahts 20w verbunden sein müssen und irgendwelche zwei der Batteriemodule 20 können elektrisch mittels des Drahts 20w verbunden sein.
Jede der Stromschienenabdeckungen 27, die in 3 und 4 illustriert sind, sind aus einem elektrisch isolierendem Material wie Harz ausgebildet. Jede der Stromschienenabdeckungen 27 ist linear von einem Ende zum anderen Ende des Batteriemoduls 20 entlang der Y-Richtung vorgesehen, um die Stromschienen 26 abzudecken. Jede der Stromschienenabdeckungen 27 kann eine Trennwand aufweisen. Durch Bereitstellen der Trennwand ist es möglich, Isolierung zwischen den zwei Stromschienen 26, die in der Y-Richtung benachbart zueinander sind, zu verbessern.
Wie in 2 gezeigt ist, ist eine Überwachungsvorrichtung 40 für zwei Batteriemodule 20 vorgesehen, die in der X-Richtung benachbart zueinander sind. Hierbei ist eine Konfiguration gezeigt, in der die Überwachungsvorrichtung 40 für jedes eines Paars benachbarter Batteriemodule 20 vorgesehen ist, aber die Überwachungsvorrichtung 40 kann für jedes einzelne Batteriemodul 20 vorgesehen sein, wie in einer später beschriebenen dritten Ausführungsform gezeigt ist, oder kann für jedes von drei oder mehr Batteriemodulen 20 bereitgestellt werden.
Die Überwachungsvorrichtung 40 ist an der Innenseite der ersten Wandoberfläche 30a des Gehäuses 30 entlang der Erstreckungsrichtung (X-Richtung) der ersten Wandoberfläche 30a vorgesehen und ist entlang der X-Richtung über die zwei Batteriemodule 20 angeordnet. Die Überwachungsvorrichtungen 40 befinden sich an den Enden der Batteriemodule 20 in der Y-Richtung und sind in der X-Richtung angeordnet. Die Überwachungsvorrichtungen 40 sind an der Innenseite der ersten Wandoberfläche 30a vorgesehen, die sich entlang der X-Richtung des Gehäuses 30 erstreckt. Die Überwachungsvorrichtungen 40 befinden sich in der Y-Richtung an der gleichen Position.
In der in 2 illustrierten Struktur sind die Überwachungsvorrichtungen 40 an Enden der Batteriemodule 20 auf einer Seite in der Y-Richtung angeordnet, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf diese Struktur beschränkt. Beispielsweise können die Überwachungsvorrichtungen 40 in der Y-Richtung für jedes der zwei Batteriemodule 20 abwechselnd an einem Ende und am anderen Ende angeordnet sein, oder sie können nicht regelmäßig abwechselnd angeordnet sein.
Die Überwachungsvorrichtung 40 ist beispielsweise in eine Vertiefung, die im Batteriemodul 20 vorgesehen ist, eingepasst und mit einer Schraube fixiert. Ein Verfahren zum Fixieren der Überwachungsvorrichtung 40 ist nicht auf dieses Verfahren beschränkt. Die Überwachungsvorrichtung 40 kann beispielsweise durch thermisches Verstemmen am Batteriemodul 20 fixiert werden, bei dem Bonden und Verpressen unter Anwendung von Wärme und Druck ausgeführt wird. Die Überwachungsvorrichtung 40 kann durch eine Schnappverbindungsstruktur unter Verwendung elastischer Verformung eines Metalls oder Harzmaterials am Batteriemodul 20 fixiert werden. Externe Abmessungen der Überwachungsvorrichtung 40 sind so festgelegt, dass bei der Anbringung am Batteriemodul 20 eine Beziehung der Abmessung in X-Richtung > der Abmessung in Z-Richtung > der Abmessung in Y-Richtung erfüllt wird. Um die Überwachungsvorrichtung 40 herum ist ein Raum S1 vorgesehen. Der Raum S1 ist ein Raum, der teilweise von der ersten Wandoberfläche 30a und der zweiten Wandoberfläche 30b des Gehäuses 30 und der Wandoberfläche 20a des Batteriemoduls 20 umgeben ist. Die Überwachungsvorrichtung 40 ist unter den XYZ-Richtungen in der Y-Richtung mit der kleinsten Dicke angeordnet. Sogar wenn das Batteriemodul 20 durch Anordnen einer großen Anzahl von Batteriezellen 22 in der Y-Richtung konfiguriert ist und konfiguriert ist, um in der Y-Richtung breit zu sein, kann die Überwachungsvorrichtung 40 in dem Raum S1 angeordnet sein, in dem die Y-Richtung minimiert ist. Demzufolge kann der Raum S1 auf der Innenseite der ersten Wandoberfläche 30a des Gehäuses 30 effektiv genutzt werden. Die Überwachungsvorrichtung 40 kann an einer Position angeordnet sein, die sich von der Höhenmitte der Batteriezelle 22 auf der Wandoberfläche 20a des Batteriemoduls 20 näher an einer Oberseite in der Z-Richtung als an einer Unterseite in der Z-Richtung befindet. Wenn der meiste Teil der Überwachungsvorrichtung 40 auf der Oberseite von der Höhenmitte der Batteriezelle 22 angeordnet ist, kann der andere Teil auf der Unterseite von der Höhenmitte der Batteriezelle 22 angeordnet sein. In anderen Worten kann die Überwachungsvorrichtung 40 so vorgesehen sein, dass eine Region, in der sich die Anordnungsposition auf der Oberseite von der Höhenmitte der Batteriezelle 22 befindet, größer ist als eine Region, in der sich die Anordnungsposition auf der Unterseite befindet. Zu diesem Zeitpunkt kann die Überwachungsvorrichtung 40 beispielsweise einfach von der Oberseite des Batteriemoduls 20 aus angeordnet werden, und die Zusammenbaubarkeit bei Anordnung der Überwachungsvorrichtung 40 im Batteriemodul 20 kann verbessert werden.
Die Steuervorrichtung 50 ist an der äußeren Endfläche in X-Richtung des Batteriemoduls 20 angebracht, das sich von allen Batteriemodulen 20 am Endabschnitt in der X-Richtung befindet. Wie in 5 illustriert ist, beinhaltet jede der Überwachungsvorrichtungen 40 eine Antenne 49 und die Steuervorrichtung 50 beinhaltet eine Antenne 57, und die Steuervorrichtung 50 und die Überwachungsvorrichtungen 40 sind drahtlos miteinander verbunden.
Wird eine Struktur eingesetzt, in der die Steuervorrichtung 50 durch Drähte mit den Überwachungsvorrichtungen 40 verbunden ist, ist es erforderlich Kabelbäume zwischen den Überwachungsvorrichtungen 40 und der Steuervorrichtung 50 zu verbinden. Beispielsweise in einem Fall, in dem ein Operator Kabelbäume in den Raum S1 auf der Innenseite der ersten Wandoberfläche 30a des Gehäuses 30 einführt, um die Überwachungsvorrichtungen 40 und die Steuervorrichtung 50 zu verbinden, ist die Zusammenbaubarkeit schlecht möglich und erfordert viele Arbeitsstunden. In dieser Hinsicht, da die Überwachungsvorrichtungen 40 und die Steuervorrichtung 50 so konfiguriert sind, dass sie drahtlos miteinander verbunden werden können, ist es möglich, die Überwachungsvorrichtungen 40 ohne Verschlechterung der Zusammenbaubarkeit anzuordnen, selbst wenn die Überwachungsvorrichtungen 40 in dem minimalen Raum S1 angeordnet sind.
Es ist zu beachten, dass ein Fixierelement zum Fixieren der Überwachungsvorrichtung 40 am Batteriemodul 20 bevorzugt beispielsweise aus einem nichtmagnetischen Material gefertigt ist, wodurch die Leistung der drahtlosen Kommunikation bzw. Funkkommunikation verbessert werden kann. Die Komponenten des Batteriemoduls 20 sind vorzugsweise aus einem nichtmagnetischen Material gefertigt, insbesondere wenn keine magnetischen Eigenschaften erforderlich sind.
Die Überwachungsvorrichtung 40 ist in der Y-Richtung an der Endfläche des Batteriemoduls 20 fixiert. Wie in 2 und 3 illustriert ist, ist die Überwachungsvorrichtung 40 mit einer Erfassungsleitung L verbunden. Die Erfassungsleitung L ist für jedes der Batteriemodule 20 konfiguriert. Die Erfassungsleitung L erstreckt sich von einem oberen Abschnitt der Überwachungsvorrichtung 40 aufwärts und ist an einem Endabschnitt des Batteriemoduls 20 gebogen, um sich über die oberen Oberflächen der Batteriezellen 22 in der Y-Richtung zu erstrecken. Die Erfassungsleitung L gibt einen Kabelbaum zum Erfassen einer Spannung zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 23 und dem negativen Elektrodenanschluss 24 jeder der Batteriezellen 22 an.
Die Erfassungsleitungen L erstrecken sich in der Y-Richtung entlang der oberen Oberflächen der Batteriezellen 22, die ein Batteriemodul 20 bilden. Die Erfassungsleitung L erstreckt sich zwischen den Stromschienenabdeckungen 27, die an beiden Enden jeder der Batteriezellen 22 ausgebildet sind, in der X-Richtung. Die Erfassungsleitung L ist elektrisch mit dem positiven Elektrodenanschluss 23 und dem negativen Elektrodenanschluss 24 jeder der Batteriezellen 22 durch einen Kerndraht (nicht dargestellt) verbunden, der sich von einer Zwischenposition, die sich in der Y-Richtung erstreckt, zu beiden Seiten in der X-Richtung erstreckt.
-Beschreibung der Struktur des Gehäuses 30-
Als Gegenmaßnahme zur EMV kann das Gehäuse 30 beispielsweise elektromagnetische Wellen reflektieren. EMV ist eine Abkürzung für Elektromagnetische Verträglichkeit. Das Gehäuse 30 beinhaltet ein Harzmaterial und ein Metall mit magnetischen Eigenschaften zur Reflexion elektromagnetischer Wellen, das heißt, ein magnetisches Material. Das Gehäuse 30 kann das Harzmaterial beinhalten, während das magnetische Material das Harzmaterial bedeckt oder in das Harzmaterial eingebettet ist. Das Gehäuse 30 kann aus einem Harzmaterial ausgebildet sein, kann aber durch ein Chassis des Fahrzeugs 10 für die EMV-Gegenmaßnahme abgedeckt sein. Das Gehäuse 30 kann Kohlefaser beinhalten. Das Gehäuse 30 kann ein Material beinhalten, das in der Lage ist, elektromagnetische Wellen zu absorbieren, anstatt in der Lage zu sein, elektromagnetische Wellen zu reflektieren.
Die Wandoberflächen 20a (vgl. 2 und 4), die sich an den Enden der Batteriemodule 20 auf einer Seite in der Y-Richtung befinden, erstrecken sich in der X-Richtung. Die Wandoberflächen 20a können mit einem reflektierenden Element (beispielsweise einem Metall oder einem magnetischen Material mit magnetischen Eigenschaften) bedeckt sein, das konfiguriert ist, um elektromagnetische Wellen zu reflektieren. Der auf der Innenseite der ersten Wandoberfläche 30a des Gehäuses 30 befindliche Raum S1 ist beispielsweise ein Raum, dessen Längs- und Querabmessungen in YZ-Richtung etwa einige mm bis einige cm bis einige zehn cm betragen.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist der Raum S1 teilweise durch Wandoberflächen 20a der Batteriemodule 20 und die erste Wandoberfläche 30a, die untere Innenfläche 30d, die obere Innenfläche 30c und die zweiten Wandoberfläche 30b des Gehäuses 30 umgeben. Der Raum S1 ist teilweise durch ein Metall verschlossen, das als das reflektierende Element dient, und ist nur zu einem Raum S1b geöffnet, in dem die Steuervorrichtung 50 angeordnet ist. Der Raum S1b befindet sich auf einer Seite in der X-Richtung und ist benachbart zu einer dritten Wandoberfläche 30e, die sich in 4 in einer linken Richtung befindet.
Die Überwachungsvorrichtungen 40 sind in dem Raum S1 angeordnet. Die Überwachungsvorrichtungen 40 sind periodisch in X-Richtung angeordnet, beispielsweise in gleichen Intervallen. In einem Fall, in dem der Raum S1 mit Metall bedeckt ist, bildet der Raum S1 einen Hohlleiterraum bzw. Wellenleiterraum, der einem sogenannten Rechteckhohlleiter ähnelt. Wie in 4 illustriert ist, bildet das Gehäuse 30 einen Raum, der in der Draufsicht durch die erste Wandoberfläche 30a, die zweite Wandfläche 30b, die dritte Wandoberfläche 30e und eine vierte Wandoberfläche 30f geschlossen ist. Die erste Wandoberfläche 30a ist der vierten Wandoberfläche 30f zugewandt, und die zweite Wandoberfläche 30b ist der dritten Wandoberfläche 30e zugewandt. Zu diesem Zeitpunkt hat ein Ausbreitungsraum der elektromagnetischen Welle, wenn die Steuervorrichtung 50 und die Überwachungsvorrichtungen 40 drahtlos miteinander kommunizieren, in der Draufsicht eine L-Form. Eine elektromagnetische Funkwelle, die durch die Steuervorrichtung 50 ausgestrahlt wird, wird durch die erste Wandoberfläche 30a reflektiert und in den Raum S1 weitergeleitet, und wird von der dritten Wandoberfläche 30e reflektiert und in den Raum S1 weitergeleitet, um jede der Überwachungsvorrichtungen 40 zu erreichen. Eine elektromagnetische Funkwelle, die durch jede der Überwachungsvorrichtungen 40 abgestrahlt wird, breitet sich im Raum S1 aus, wird von der ersten Wandoberfläche 30a reflektiert und erreicht die Steuervorrichtung 50, und breitet sich im Raum S1 aus, wird durch die dritte Wandoberfläche 30e reflektiert und erreicht die Steuervorrichtung 50. Demzufolge, wenn die Steuervorrichtung 50 und die Überwachungsvorrichtung 40 drahtlos miteinander kommunizieren, breitet sich die Funkwelle in einem L-förmigen Ausbreitungspfad aus, der den Raum S1 beinhaltet.
In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der Ausbreitungspfad der elektromagnetischen Welle, wenn die Steuervorrichtung 50 und die Überwachungsvorrichtungen 40 drahtlos miteinander kommunizieren, auch den in 3 illustrierten Raum S1a. Der Raum S1 a ist sandwichartig zwischen Stromschienenabdeckungen 27, die an beiden Enden in der X-Richtung der Batteriezellen 22 angeordnet sind, sandwichartig angeordnet und ist so vorgesehen, dass er durch die Deckoberfläche 11a der Batteriepackung 11, das heißt, der oberen Innenfläche 30c des Gehäuses 30, und die oberen Oberflächen der Batteriezellen 22 umgeben ist. Der Raum S1a ist so vorgesehen, um eine Lücke zwischen der oberen Innenfläche 30c des Gehäuses 30 und den Stromschienenabdeckungen 27 zu haben. Der Raum S1a erstreckt sich in der X-Richtung entlang einer Unterseite der oberen Innenfläche 30c des Gehäuses 30. Der Raum S1a erstreckt sich in der X-Richtung, um mit dem Raum S1b verbunden zu sein, in dem die Steuervorrichtung 50 angeordnet ist. Da, wie vorstehend beschrieben ist, die Räume S1a und S1b als Ausbreitungspfade der elektromagnetischen Funkwellen zwischen der Steuervorrichtung 50 und den Überwachungsvorrichtungen 40 dienen können, kann die Anzahl von Kommunikationspfaden zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen L-förmigen Ausbreitungspfad erhöht werden. In der vorstehenden Beschreibung ist der Raum S1a mit einer Lücke zwischen der oberen Innenfläche 30c des Gehäuses 30 und den Stromschienenabdeckungen 27 versehen, aber diese Lücke muss nicht bereitgestellt werden.
Das Gehäuse 30 beinhaltet ein Loch, durch das ein Aufnahmeraum der Batteriepackung 11 mit einem externen Raum außerhalb des Aufnahmeraums kommuniziert. Das Loch wird zur Belüftung, Speisung von Strom- und Signalleitungen und dergleichen verwendet. In einer Konfiguration mit dem Loch kann ein Abdeckabschnitt (nicht dargestellt) bereitgestellt werden, der das Loch abdeckt. Der Abdeckabschnitt ist beispielsweise aus einem Verbinder, einem elektromagnetischen Abschirmungselement oder einem Dichtungsmaterial ausgebildet. Der Abdeckabschnitt verschließt einen Teil oder das gesamte Loch zwischen dem Aufnahmeraum der Batteriepackung 11 und dem externen Raum außerhalb des Aufnahmeraums.
Der Abdeckabschnitt beinhaltet beispielsweise ein Metallmaterial mit magnetischen Eigenschaften. Der Abdeckabschnitt kann ein Harzmaterial beinhalten, während das magnetische Material das Harzmaterial bedeckt oder in das Harzmaterial eingebettet ist. Der Abdeckabschnitt kann Kohlefaser beinhalten.
Das Loch des Gehäuses 30 kann durch ein Element abgedeckt werden, das im Aufnahmeraum des Gehäuses 30 aufgenommen ist, ohne dass der Abdeckabschnitt zusätzlich vorgesehen ist. Die Strom- und Signalleitungen können über den Unterbringungsraum und den externen Raum angeordnet sein, wobei sie von einem elektrisch isolierenden Element gehalten werden, das einen Teil der Wand des Gehäuses 30 bildet.
-Modifikation von Anordnungsmodus der Überwachungsvorrichtungen 40 und der Steuervorrichtung 50-
Die Anbringungsstruktur der Überwachungsvorrichtungen 40 und der Steuervorrichtung 50 ist nicht auf die in 2 illustrierte Struktur beschränkt. Beispielsweise können die Überwachungsvorrichtungen 40 jeweils an den Batteriemodulen 20 innerhalb des Gehäuses 30 angebracht sein, aber die Steuervorrichtung 50 kann an einer Außenoberfläche des Gehäuses 30 angebracht sein kann. So kann beispielsweise eine Anbringungsstruktur verwendet werden, bei der eine Wandoberfläche des Gehäuses 30 in einer Region vorgesehen ist, in der die Überwachungsvorrichtungen 40 und die Steuervorrichtung 50 einander zugewandt sind. In diesem Fall, obwohl sich eine Ausbreitungsumgebung für Funkwellen zwischen den Überwachungsvorrichtungen 40 und der Steuervorrichtung 50 verglichen mit der in 2 illustrierten Anbringungsstruktur verschlechtert, ist die Anbringungsstruktur zum Ausführen einer Kommunikationsverarbeitung zwischen den Überwachungsvorrichtungen 40 und der Steuervorrichtung 50 ausreichend.
Die Antenne 49, die in jeder der Überwachungsvorrichtungen 40 beinhaltet ist, ist so angeordnet, dass sie sich in der Z-Richtung nicht mit den Stromschieneneinheiten 25 überlappt, das heißt, um in der Z-Richtung mehr als die Stromschieneneinheiten 25 hervorzustehen. Die Antenne 57 der Steuervorrichtung 50 kann vorgesehen sein, um mehr als die Stromschieneneinheiten 25 in der Z-Richtung hervorzustehen. Die mit der Steuervorrichtung 50 verbundene Antenne 57 kann beispielsweise in der Z-Richtung auf gleicher Höhe wie die Antenne 49 von jeder der Überwachungsvorrichtungen 40 angeordnet sein. Die Anordnungsbeziehung zwischen den Antennen 49 und 57 ist nicht auf die vorstehend beschriebene Beziehung beschränkt.
-Modifikation der Anordnungsstruktur der Batteriemodule 20-
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Batteriemodule 20, in denen jeweils die Batteriezellen 22 verpackt sind, vorbereitet und direkt im Gehäuse 30 gelagert. Es kann jedoch auch eine sogenannte batteriemodullose Struktur verwendet werden. So kann beispielsweise, was auch als „Zelle-zu-Packung“ bezeichnet wird, die Modularisierung der Batteriezellen 22 entfallen, und die Batteriezellen 22 können direkt in der Batteriepackung 11 gelagert werden.
Die Batteriemodule 20 können direkt in einem Rahmen oder einer Plattform des Fahrzeug 10 gelagert werden, was auch als „Batteriemodul-zu-Plattform“ bezeichnet wird. Die Batteriezellen 22 können direkt auf einem Chassis des Fahrzeugs 10 als ein Teil der Fahrzeugkarosseriestruktur gepackt werden, was auch als „Zelle-zu-Chassis“ bezeichnet wird. Da die Anordnungspositionen der Steuervorrichtung 50 und der Überwachungsvorrichtungen 40 fixiert sind, ist es weniger wahrscheinlich, dass die Steuervorrichtung 50 und die Überwachungsvorrichtungen 40 durch zeitliche Veränderungen der Kommunikationsposition beeinflusst werden, wie beispielsweise die Kommunikationsverarbeitung zwischen Smartphones und Tabletendgeräten.
-Beschreibung der Konfigurationen von PCU14, Motor 15 und Host-ECU 16-
Die Host-ECU 16 und die Steuervorrichtung 50 können ganz oder teilweise integriert sein oder separat bereitgestellt werden. Die in 1 illustrierte PCU 14 führt eine bidirektionale Energiewandlung zwischen der Batteriepackung 11 und dem Motor 15 gemäß einem Steuersignal von der Host-ECU 16 aus. Die PCU 14 beinhaltet beispielsweise einen Inverter, der den Motor 15 antreibt, und einen Wandler, der eine an den Inverter gelieferte Gleichspannung so erhöht, dass sie gleich oder größer als die Ausgangsspannung der Batteriepackung 11 ist.
Der Motor 15 ist eine rotierende elektrische Wechselstrommaschine und ist beispielsweise ein Dreiphasen-Wechselstrom-Synchronmotor, in dem ein Permanentmagnet in einem Rotor eingebettet ist. Der Motor 15 wird durch die PCU 14 angetrieben, um eine Rotationsantriebskraft zu erzeugen, und die vom Motor 15 erzeugte Antriebskraft wird auf Antriebsräder des Fahrzeugs 10 übertragen. Andererseits operiert der Motor 15 während Bremsens des Fahrzeugs 10 als ein Generator und führt eine regenerative Energieerzeugung aus. Die elektrische Energie, die durch den Motor 15 erzeugt wird, wird der Batteriepackung 11 durch die PCU 14 zugeführt und in der zusammengesetzten Batterie 12 der Batteriepackung 11 gespeichert.
Die Host-ECU 16 beinhaltet eine CPU, ein ROM, ein RAM, einen Speicher, wie beispielsweise eine nichtflüchtige Halbleiterspeichervorrichtung, und einen Ein-/Ausgabeport zur Eingabe und Ausgabe verschiedener Signale. Ein von der Host-ECU 16 auszuführendes Verarbeitungsprogramm wird im Speicher gespeichert und die CPU führt das im Speicher gespeicherte Programm aus. Der Speicher wird als nichtflüchtiges, greifbares Speichermedium verwendet. Die Steuervorrichtung 50 empfängt Informationen über eine Zellenspannung jeder der Batteriezellen 22 der zusammengesetzten Batterie 12 von den Überwachungsvorrichtungen 40 der Batteriepackung 11, misst einen Ladezustand (SOC) und steuert die PCU12, um Antreiben des Motors 15 und Laden und Entladen der Batteriepackung 11 zu steuern.
Ein Stromsensor (CUR) 17 (vgl. 5) ist in der Steuervorrichtung (CTRL DEV) 50 konfiguriert oder mit dieser verbunden und der Stromsensor 17 misst den Strom, der durch die zusammengesetzte Batterie 12 fließt, in der die Batteriezellen 22 in Serie verbunden sind. So kann der Strom, der durch die gesamte zusammengesetzte Batterie 12 fließt, gemessen werden. Die Steuervorrichtung 50 und die Host-ECU 16 können Informationen über den Strom, der durch die zusammengesetzte Batterie 12 und die Batteriezellen 22 fließt, aus Messinformationen des Stromsensors 17 erlangen.
Hierbei ist eine Konfiguration illustriert, in der der Stromsensor 17 mit der Steuervorrichtung 50 verbunden ist, aber der Stromsensor 17 kann auch mit der Host-ECU 16 verbunden sein und die Host-ECU 16 kann Informationen über den Strom, der durch die zusammengesetzte Batterie 12 fließt, durch den Stromsensor 17 erlangen. Da die Steuervorrichtung 50 und die Host-ECU 16 kommunikativ miteinander verbunden sein können, können die Informationen des Stroms, der durch die zusammengesetzte Batterie 12 fließt, miteinander geteilt werden, ungeachtet dessen, welche Konfiguration die Informationen des Stroms von dem Stromsensor 17 erlangt.
Nachfolgend werden spezifische Konfigurationen der Überwachungsvorrichtungen 40 und der Steuervorrichtung 50 beschrieben.
-Spezifisches Konfigurationsbeispiel für ein System von Überwachungsvorrichtungen 40-
Wie in 5 illustriert ist, beinhaltet jede der Überwachungsvorrichtungen (MNT DEV) 40 eine Energieversorgungsschaltung (PSC) 41, mehrere Überwachungseinheiten (MU) 44, eine Funkkommunikationseinheit (WCU) 46, eine Anpassungsschaltung (MC) 48 und eine Antenne 49. Jede der Überwachungsvorrichtungen 40 ist durch Montieren der Überwachungseinheiten 44 und der Funkkommunikationseinheit 46 auf einem identischen Substrat konfiguriert. Das heißt, die Anzahl von Überwachungseinheiten 44 ist größer als die Anzahl von Funkkommunikationseinheiten 46 auf dem identischen Substrat. Die Energieversorgungsschaltung 41 erzeugt aus der von den Batteriemodulen 20 gelieferten Spannung eine Betriebsspannung und liefert die erzeugte Spannung an die Überwachungseinheiten 44 und die Funkkommunikationseinheit 46.
Ein Temperatursensor (TEMP) 44a ist direkt am Batteriemodul 20 oder an der Überwachungsvorrichtung 40 montiert. Die Überwachungseinheit 44 empfängt ein Sensorsignal von dem Temperatursensor 44a und misst Temperaturinformationen des Batteriemoduls 20 als batteriebezogene Informationen. Wenn der Temperatursensor 44a an der Überwachungsvorrichtung 40 montiert ist und eine Temperatur der Überwachungsvorrichtung 40 durch den Temperatursensor 44a gemessen wird, ist es möglich, die Temperatur der Batteriezellen 22 in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur zu messen. Dementsprechend können die Temperaturinformationen in Abhängigkeit von der Temperatur der Batteriezellen 22 als batteriebezogene Information gemessen werden.
Jede der Überwachungseinheiten 44 empfängt Sensorsignale basierend auf den Zellenspannungen der Batteriezellen 22 für jedes der Batteriemodule 20. Die Überwachungseinheit 44 beinhaltet einen ASIC-Überwachungs-IC mit einem Multiplexer und einem A/D-Wandler. ASIC ist eine Abkürzung für Application Specific Integrated Circuit (anwendungsspezifische integrierte Schaltung). Die Überwachungseinheit 44 empfängt selektiv Informationen über die Zellenspannung einer erforderlichen Batteriezelle 22 der Batteriezellen 22 durch einen Multiplexer, wandelt die Informationen in digitale Daten durch den A/D-Wandler um und führt dann die erforderliche Verarbeitung aus. Dementsprechend erlangt die Überwachungseinheit 44 die Information über die Zellenspannung als batteriebezogene Information.
Die Überwachungseinheit 44 führt eine Fehlerdiagnose eines Schaltungsabschnitts oder der Erfassungsleitung L der Überwachungsvorrichtung 40 durch und überwacht Diagnoseinformationen. Die Überwachungseinheit 44 führt beispielsweise eine Eigendiagnoseverarbeitung durch, um zu bestimmen, ob die Erfassungsleitung L getrennt ist oder nicht, und erlangt diese Diagnoseinformationen als batteriebezogene Informationen. Insbesondere bestimmt die Überwachungseinheit 44, ob oder nicht die von den zwei Erfassungsleitungen L erlangten Zellenspannungen im normalen Bereich liegen, wodurch das Eigendiagnoseergebnis zum Bestimmen, ob die Erfassungsleitungen L getrennt sind oder nicht, als batteriebezogene Information erlangt wird.
Dementsprechend kann die Überwachungseinheit 44 der Überwachungsvorrichtung 40 als die batteriebezogenen Informationen die Spannungsinformationen bezüglich der zusammengesetzten Batterie 12, die Temperaturinformationen der zusammengesetzten Batterie 12 oder der Überwachungsvorrichtung 40, die Diagnoseinformationen, die in Bezug auf die zusammengesetzte Batterie 12 oder die Überwachungsvorrichtung 40 diagnostiziert wurden, und dergleichen erlangen.
Obwohl die Überwachungseinheiten 44 als integrierte Schaltungen in der Überwachungsvorrichtung 40 konfiguriert sind, können die Überwachungseinheiten 44 so konfiguriert werden, dass sie die Spannungsinformationen, die Temperaturinformationen und die Diagnoseinformationen separat erlangen. Eine Überwachungseinheit 44 kann konfiguriert sein, um Informationen von mindestens zwei oder mehr Typen von Daten aus den Spannungsinformationen, den Temperaturinformationen und den Diagnoseinformationen zu erlangen.
Die Funkkommunikationseinheit 46 und die Überwachungseinheiten 44 sind in über einen Bus Daisy-Chain-artig verbunden. ID-Informationen (beispielsweise 1, 2 ...) werden jeder der Überwachungseinheiten 44 vorab zugewiesen, und jede der Überwachungseinheiten 44 speichert die ID-Informationen vorab in einem eingebauten nichtflüchtigen Speicher. Wenn die Funkkommunikationseinheit 46 Informationen an die Überwachungseinheiten 44 überträgt, überträgt die Funkkommunikationseinheit 46 die Informationen, die zu übertragen sind, zusammen mit den ID-Informationen jeder der Überwachungseinheiten 44 als einen Overhead (Kopfzeile, Fußzeile), so dass die Informationen individuell an die Überwachungseinheiten 44 übertragen werden können. Ferner, wenn die Funkkommunikationseinheit 46 die gleichen Informationen an alle die Überwachungseinheiten 44 überträgt, kann die Funkkommunikationseinheit 46 die Informationen durch Übertragen der Informationen durch den Bus verbreiten.
Wenn die Überwachungseinheit 44 der Überwachungsvorrichtung 40 die vorstehend beschriebenen batteriebezogenen Informationen erlangt, speichert die Überwachungseinheit 44 die batteriebezogenen Informationen in einem im ASIC eingebauten Speicher oder in einem in der Funkkommunikationseinheit 46 montierten Speicher. Die Funkkommunikationseinheit 46 beinhaltet einen Funk-IC zusammen mit einem sogenannten Mikrocontroller und kommuniziert drahtlos unterschiedliche Daten mit der Steuervorrichtung 50 durch die Anpassungsschaltung 48 und die Antenne 49 durch den Funk-IC.
Die Funkkommunikationseinheit 46 ist als Steuerschaltung mit einer Funktion zur Steuerung von Batterieüberwachungsinformationen der Überwachungseinheit 44 oder eines Zeitplans zur Selbstfehlerdiagnose versehen. Wenn die Funkkommunikationseinheit 46 der Überwachungsvorrichtung 40 die batteriebezogenen Informationen wie die Batterieinformationen, die Temperaturinformationen oder die Diagnoseinformationen von der Überwachungseinheit 44 empfängt, überträgt die Funkkommunikationseinheit 46 die batteriebezogenen Informationen an die Steuervorrichtung 50.
Die Anpassungsschaltung 48 und die Antenne 49 der Überwachungsvorrichtung 40 stellen eine physikalische Schnittstelle dar, um ein Ausgangssignal der Funkkommunikationseinheit 46 in eine Funkwelle umzuwandeln und die Funkwelle in den Raum S1 auszustrahlen, und um die im Raum S1 ausgestrahlte Funkwelle zu empfangen und die Funkwelle in die Funkkommunikationseinheit 46 einzugeben.
Die Funkkommunikationseinheit 46 der Überwachungsvorrichtung 40 empfängt Informationen wie unterschiedliche Befehlsinformationen von einem Funk-IC 54 der Steuervorrichtung 50. Der Funk-IC der Funkkommunikationseinheit 46 stellt eine Kommunikationsvorrichtung dar, die beispielsweise eine Datengröße, ein Format, einen Zeitplan und eine Fehlererfassung bei der Kommunikation zwischen den Überwachungsvorrichtungen 40 und der Steuervorrichtung 50 steuert. Wenn die Funkkommunikationseinheit 46 beim Empfang der Informationen einen Fehler erfasst, fordert die Funkkommunikationseinheit 46 den Funk-IC 54 der Steuervorrichtung 50 auf, die Informationen erneut zu übertragen.
In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Funkkommunikationseinheit 46 sowohl den Mikrocontroller als auch den Funk-IC. Jedoch können die Funktionen des Mikrocontrollers und des Funk-IC separat implementiert werden. Wenn die Funkkommunikationseinheit 46 durch den Funk-IC konfiguriert wird, kann der Mikrocontroller zwischen der Funkkommunikationseinheit 46 und der Überwachungseinheit 44 eingefügt bzw. angeordnet sein. Zu diesem Zeitpunkt kann der Mikrocontroller, der an der Überwachungsvorrichtung 40 montiert ist, den Erlangungszeitplan oder den Übertragungszeitplan der batteriebezogenen Informationen durch die Überwachungseinheiten 44 verwalten.
-Spezifisches Konfigurationsbeispiel für System der Steuervorrichtung 50-
Die Steuervorrichtung 50 beinhaltet eine Energieversorgungsschaltung (PSC) 51, einen Hauptmikrocontroller 53 (MMC), den Funk-IC (WIC) 54, einen Sub-Mikrocontroller (SMC), eine Anpassungsschaltung (MC) 56 und eine Antenne 57. Die Energieversorgungsschaltung 51 der Steuervorrichtung 50 erzeugt eine Betriebsspannung unter Verwendung einer Spannung, die von einer Zusatzbatterie (AUX BAT) 60 bereitgestellt wird und stellt die Operationsspannung dem Funk-IC 54, dem Sub-Mikrocontroller 55 und dem Hauptmikrocontroller 53 bereit.
Die Anpassungsschaltung 56 und die Antenne 57 der Steuervorrichtung 50 stellen eine physikalische Schnittstelle dar, um ein vom Funk-IC54 ausgegebenes Signal in eine Funkwelle umzuwandeln und die Funkwelle in den Raum S1 abzustrahlen, und um die im Raum S1 ausgestrahlte Funkwelle zu empfangen und die Funkwelle in den Funk-IC 54 einzugeben.
Der Funk-IC 54 der Steuervorrichtung 50 empfängt die batteriebezogenen Informationen von der Funkkommunikationseinheit 46 jeder der Überwachungsvorrichtungen 40 und überträgt die Informationen an den Hauptmikrocontroller 53 der Steuervorrichtung 50. Der Funk-IC 54 der Steuervorrichtung 50 empfängt Daten, die von dem Hauptmikrocontroller 53 übertragen werden, und überträgt die Daten an die Funkkommunikationseinheit 46 jeder der Überwachungsvorrichtungen 40 durch Unicast- oder Broadcast-Kommunikation. Der Funk-IC 54 stellt eine Kommunikationsvorrichtung dar, die eine Datengröße, ein Format, einen Zeitplan und Fehlererfassung in der Kommunikation zwischen jeder der Überwachungsvorrichtungen 40 und der Steuervorrichtung 50 steuert. Der Funk-IC 54 hat eine Funktion, eine Wiederübertragungsanforderung an jede der Überwachungsvorrichtungen 40 zu stellen, wenn ein Fehler in Daten erfasst wird, die von der Funkkommunikationseinheit 46 jeder der Überwachungsvorrichtungen 40 übertragen werden.
Der Hauptmikrocontroller 53 der Steuervorrichtung 50 verwendet Informationen wie die Spannungsinformationen und die Temperaturinformationen, die in den batteriebezogenen Informationen beinhaltet sind, die von der Funkkommunikationseinheit 46 übertragen werden, um SOC, Diagnoseinformationen und dergleichen zu berechnen, die als Zustandsindex der Batteriezelle 22 dienen, und überträgt den SOC, die Diagnoseinformationen und dergleichen an die Host-ECU 16. Der Hauptmikrocontroller 53 steuert Schalten eines Ein/Aus-Zustands und Steuern des Ausgleichs von Spannungen der Batteriezellen 22.
Der Hauptmikrocontroller 53 überträgt Informationen wie ein Steuersignal an die Funkkommunikationseinheit 46 jeder der Überwachungsvorrichtungen 40 durch den Funk-IC 54 durch drahtlose Kommunikation bzw. Funkkommunikation und steuert den Operationszustand jeder der Überwachungsvorrichtungen 40. Der Sub-Mikrocontroller 55 der Steuervorrichtung 50 überwacht Daten zwischen dem Funk-IC 54 und dem Hauptmikrocontroller 53 und überwacht einen Operationszustand des Hauptmikrocontrollers 53. Der Sub-Mikrocontroller 55 kann den Operationszustand des Funk-IC 54 überwachen.
In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Steuervorrichtung 50 den Sub-Mikrocontroller 55 und der Sub-Mikrocontroller 55 überwacht die Daten zwischen dem Funk-IC 54 und dem Hauptmikrocontroller 53 und überwacht den Operationszustand des Hauptmikrocontrollers 53. Die Konfiguration der Steuervorrichtung 50 ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise muss die Steuervorrichtung 50 den Sub-Mikrocontroller 55 nicht beinhalten.
Der Hauptmikrocontroller 53 der Steuervorrichtung 50 kann den Erlangungszeitplan der Batterieüberwachungsinformationen oder den Kommunikationszeitplan jeder der Überwachungseinheiten 44 anstelle der Funkkommunikationseinheit 46 verwalten. Der Hauptmikrocontroller 53 kann den Erlangungszeitplan der Selbstdiagnoseinformationen jeder Überwachungsvorrichtungen 40 verwalten.
In der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, in dem der Hauptmikrocontroller 53 der Steuervorrichtung 50 den SOC, die Diagnoseinformationen und dergleichen, die als der Zustandsindex der Batteriezelle 22 dienen, unter Verwendung der batteriebezogenen Informationen wie den Spannungsinformationen und den Temperaturinformationen, die von der Funkkommunikationseinheit 46 übertragen werden, berechnet und den SOC, die Diagnoseinformationen und dergleichen an die Host-ECU 16 überträgt. Jedoch ist die Berechnung der batteriebezogenen Informationen nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
Beispielsweise kann die Funkkommunikationseinheit 46 jeder der Überwachungsvorrichtungen 40 den SOC, die Diagnoseinformationen und dergleichen, die als der Zustandsindex der Batteriezelle 22 dienen, unter Verwendung der von den Überwachungseinheiten 44 erlangten batteriebezogenen Informationen berechnen und das Berechnungsergebnis an den Funk-IC 54 der Steuervorrichtung 50 übertragen. Ferner kann die Funkkommunikationseinheit 46 jeder der Überwachungsvorrichtungen 40 die Anomaliediagnose der Batteriezellen 22 oder der Überwachungseinheiten 44 unter Verwendung des Berechnungsergebnisses durchführen und das Ergebnis der Anomaliediagnose an den Funk-IC 54 der Steuervorrichtung 50 übertragen. Die von der Überwachungseinheit 44 jedes der Überwachungsgeräte 40 erlangten batteriebezogenen Informationen können von der Funkkommunikationseinheit 46 jeder der Überwachungsvorrichtungen 40 berechnet werden.
-Funkkommunikationsverfahren-
Ein Funkkommunikationsverfahren zwischen der Steuervorrichtung 50 und den Überwachungsvorrichtungen 40 wird gemäß 6 bis 8 beschrieben. In dem Batterieüberwachungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Überwachungsvorrichtungen 40 mit der Steuervorrichtung 50 über ein sternförmiges Netzwerk bzw. Sternnetzwerk verbunden, in dem die Steuervorrichtung 50 ein zentraler Knotenpunkt ist, und es ist eine Paketkommunikation zwischen den Überwachungsvorrichtungen 40 und der Steuervorrichtung 50 möglich. Ein Paket beinhaltet eine Zugangsadresse zum Bestimmen eines Kommunikationspartners, eine Protokolldateneinheit, die die zu übertragenden und zu empfangenden Daten in einer oberen Schicht angibt, und einen Fehlererfassungscode durch einen zyklischen Prüfcode (CRC). In dem Batterieüberwachungssystem 1 ist die Anzahl von Kommunikationsknoten drei oder mehr.
Die Steuervorrichtung 50 kann beispielsweise die Anzahl von Kommunikationsfehlern, die Anzahl von Malen des Auftretens von Wiederübertragungen von Kommunikationsdaten und einen Empfangssignalstärkenindikator (RSSI) mit jeder der Überwachungsvorrichtungen 40 als Kommunikationsaufzeichnungsinformationen in der vorstehend beschriebenen Anordnungsumgebung messen. Die Steuervorrichtung 50 kann ein Frequenzband mit einer guten Kommunikationsaufzeichnung vorab basierend auf den Kommunikationsaufzeichnungsinformationen eingrenzen, das eingegrenzte Frequenzband in einem internen Speicher des Funk-IC 54 speichern und ein Frequenzband aus den im Speicher gespeicherten Frequenzbändern auswählen, um Kommunikation auszuführen.
Ferner kann eine externe Kommunikationseinheit, wie beispielsweise ein Datenkommunikationsmodul (DCM), separat am Fahrzeug 10 montiert werden und das Datenkommunikationsmodul kann konfiguriert sein, um eine Datenkommunikation mit der Außenseite auszuführen. In diesem Fall des Fahrzeugs 10 ist es wünschenswert, Kommunikation unter Verwendung eines Frequenzbands auszuführen, das sich von dem Frequenzband unterscheidet, das in dem Datenkommunikationsbatteriemodul verwendet wird.
Die Steuervorrichtung 50 stellt individuell mit jeder der Überwachungsvorrichtungen 40 eine Kommunikation her und kommuniziert drahtlos Informationen. Nachfolgend wird die drahtlose Kommunikation bzw. Funkkommunikation zwischen einer Steuervorrichtung 50 und einer Überwachungsvorrichtung 40 beschrieben, aber die Steuervorrichtung 50 führt eine ähnliche Verarbeitung mit allen Überwachungsvorrichtungen 40 aus.
Wie in 6 illustriert ist, führen die Überwachungsvorrichtung 40 und die Steuervorrichtung 50 bei S10 eine Kommunikationsherstellungsverarbeitung aus. Die Kommunikationsherstellungsverarbeitung wird beispielsweise ausgeführt, wenn die Überwachungsvorrichtung 40 aktiviert wird und wenn die Steuervorrichtung 50 aktiviert wird. Wenn das Fahrzeug 10 gestartet wird, operiert ein Benutzer den Zündungsschalter von AUS auf EIN und zu diesem Zeitpunkt wird ein Startsignal an die Steuervorrichtung 50 gegeben. Wenn die Steuervorrichtung 50 aktiviert ist, wird die Kommunikationsherstellungsverarbeitung zwischen der Steuervorrichtung 50 und allen den Überwachungsvorrichtungen 40 ausgeführt. Die Kommunikationsherstellungsverarbeitung ist eine Verarbeitung, die für die Unicast-Kommunikation erforderlich ist und für die Broadcast-Kommunikation bzw. Verbreitungskommunikation nicht erforderlich ist. Wenn die Kommunikationsherstellungsverarbeitung erfolgreich war, setzt die Steuervorrichtung 50 bei S20 von 5 eine periodische Kommunikationsverarbeitung mit der Überwachungsvorrichtung 40 fort, mit der die Kommunikation hergestellt wird.
Wie in 7 gezeigt ist, kann die Kommunikationsherstellungsverarbeitung in eine Verbindungsherstellungsverarbeitung, die bei S11 gezeigt ist, und eine Paarungsverarbeitung, die bei S12 gezeigt ist, unterteilt werden. Die Überwachungsvorrichtung 40 und die Steuervorrichtung 50 führen bei S11 eine Verbindungsherstellungsverarbeitung aus. Die Verbindungsherstellungsverarbeitung startet, wenn die Überwachungsvorrichtung 40 bei S11a ein Verbindungsanforderungspaket überträgt.
Wenn die Überwachungsvorrichtung 40 das Verbindungsanforderungspaket bei S11a an die Steuervorrichtung 50 überträgt, empfängt die Steuervorrichtung 50 das Verbindungsanforderungspaket bei S11 b. Wenn die Überwachungsvorrichtung 40 eine Ankündigungsoperation ausführt, wird das Verbindungsanforderungspaket als Ankündigungspaket bezeichnet. Das Verbindungsanforderungspaket beinhaltet beispielsweise ID-Informationen der Überwachungsvorrichtung 40 und ID-Informationen der Steuervorrichtung 50. Die Überwachungsvorrichtung 40 überträgt das Verbindungsanforderungspaket periodisch, bis die Verbindungsherstellung abgeschlossen ist.
Die Steuervorrichtung 50 erfasst die Überwachungsvorrichtung 40, indem sie das Verbindungsanforderungspaket durch eine Verbindungsakzeptanzoperation empfängt, und dann überträgt die Steuervorrichtung 50 ein Verbindungspaket als Antwort an die erfasste Überwachungsvorrichtung 40 bei S11 c. Wenn die Überwachungsvorrichtung 40 das Verbindungspaket empfängt, kann die Überwachungsvorrichtung 40 die Verbindungsherstellung mit der Steuervorrichtung 50 erkennen. Demzufolge kann die Ziel-überwachungsvorrichtung 40 eine Verbindung mit der Steuervorrichtung 50 herstellen. Wenn die Verbindungsherstellung abgeschlossen ist, stoppt die Überwachungsvorrichtung 40 Übertragen des Verbindungsanforderungspakets.
Wenn die Verbindungsherstellungsverarbeitung endet, wird anschließend die Paarungsverarbeitung ausgeführt. Die Paarungsverarbeitung ist eine Verarbeitung zur verschlüsselten Datenkommunikation und beinhaltet eine Verarbeitung zum Austausch eindeutiger Informationen, wie bei S12a und S12b illustriert ist. In dieser Austauschverarbeitung werden eindeutige Informationen ausgetauscht, über die der jeweils andere verfügt. Die Verschlüsselung unter Verwendung der eindeutigen Informationen kann nach Ausführung der Austauschverarbeitung bei S12a und S12b ausgeführt werden. Die eindeutigen Informationen sind beispielsweise Schlüsselinformationen oder Informationen zum Erzeugen eines Schlüssels. Demzufolge endet die Kommunikationsherstellungsverarbeitung, die bei S10 von 5 gezeigt ist.
Wenn die Überwachungsvorrichtung 40 und die Steuervorrichtung 50 die Kommunikationsherstellungsverarbeitung bei S10 von 6 abschließen, führen die Überwachungsvorrichtung 40 und die Steuervorrichtung 50 die periodische Kommunikationsverarbeitung bei S20 von 6 aus. Wie in 8 illustriert ist, überträgt die Steuervorrichtung 50 bei S21 Anweisungsinformationen eines Batterieüberwachungssteuerbefehls an die Funkkommunikationseinheit 46 der Überwachungsvorrichtung 40, für die die Kommunikationsherstellungsverarbeitung abgeschlossen wurde. Die Steuervorrichtung 50 überträgt Anforderungsinformationen einschließlich beispielsweise einer Erlangungsanforderung für die batteriebezogenen Informationen der Überwachungseinheit 44 und eine Übertragungsanforderung für die erlangten Informationen als den Batterieüberwachungssteuerbefehl.
Wenn die Anweisungsinformationen des Batterieüberwachungssteuerbefehls empfangen werden, überträgt die Funkkommunikationseinheit 46 der Überwachungsvorrichtung 40 bei S22 die Anweisungsinformationen des Batterieüberwachungssteuerbefehls an die Überwachungseinheiten 44, um eine Erlangungsanweisung der batteriebezogenen Informationen zu übertragen. Die Funkkommunikationseinheit 46 überträgt simultan die Erlangungsanweisung der batteriebezogenen Informationen an die Überwachungseinheiten 44, indem sie den Batterieüberwachungssteuerbefehl an die Überwachungseinheiten 44 verbreitet.
Obwohl die Funkkommunikationseinheit 46 simultan die Anweisungsinformationen des Batterieüberwachungssteuerbefehls an die Überwachungseinheiten 44 bei S22 überträgt, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann die Funkkommunikationseinheit 46 ID-Informationen der Überwachungseinheiten 44 zu einem Paket hinzufügen und die Anweisungsinformationen individuell übertragen.
Wenn jede der Überwachungseinheiten 44 die Anweisungsinformationen der Erlangungsanweisung empfängt, führt jede der Überwachungseinheiten 44 bei S23 eine Batterieüberwachungssteuerung aus, wie beispielsweise eine Messverarbeitung für die Spannung der Batteriezellen 22 und/oder die Fehlerdiagnose. Jede der Überwachungseinheiten 44 erlangt die Spannungsinformationen, die Temperaturinformationen und/oder die Diagnoseinformationen jeder der Batteriezellen 22 als die batteriebezogenen Informationen, wenn sie die Batterieüberwachungssteuerung ausführt. Als nächstes überträgt bei S24 jede der Überwachungseinheiten 44 die erlangten batteriebezogenen Informationen als eine Antwort an die Funkkommunikationseinheit 46. Dabei übertragen die Überwachungseinheiten 44 in Synchronisation miteinander durch den Bus Signale an die Funkkommunikationseinheit 46.
Wenn die Funkkommunikationseinheit 46 die von den Überwachungseinheiten 44 erlangten Informationen bei S25 empfängt, kombiniert die Funkkommunikationseinheit 46 diese Stücke batteriebezogener Informationen. Kombinieren bedeutet in diesem Fall, Kombinieren in ein Paket oder mehrere kontinuierliche Pakete. Die Funkkommunikationseinheit 46 erzeugt Antwortdaten basierend auf den bei S25 kombinierten batteriebezogenen Informationen und überträgt die Antwortdaten an die Steuervorrichtung 50. Der Funk-IC 54 der Steuervorrichtung 50 empfängt die Antwortdaten bei S26.
-Beschreibung der Wiederübertragungsverarbeitung, wenn ein Kommunikationsfehler auftritt-
Hierbei wird eine Verarbeitung beschrieben, die ausgeführt wird, wenn ein Fehler in Daten auftritt, die durch den Funk-IC 54 empfangen werden. Wenn die Funkkommunikationseinheit 46 der Überwachungsvorrichtung 40 ein Paket der batteriebezogenen Informationen an die Steuervorrichtung 50 überträgt, extrahiert der Funk-IC 54 der Steuervorrichtung 50 einen zyklischen Prüfcode (CRC) zur Fehlererfassung aus dem empfangenen Paket und erfasst einen Fehler. Der Funk-IC 54 empfängt die Batterieüberwachungsinformationen, wenn kein Fehler in dem Paket erfasst wird. Dann überträgt der Funk-IC 54 die batteriebezogenen Informationen an den Hauptmikrocontroller 53 und der Hauptmikrocontroller 53 führt eine vorbestimmte Verarbeitung aus.
Andererseits, wenn ein Fehler in dem Paket erfasst wird, fordert der Funk-IC 54 die Überwachungsvorrichtung 40 auf, die batteriebezogenen Informationen erneut zu übertragen. Wenn die Steuervorrichtung 50 eine Wiederübertragungsanforderung an die Funkkommunikationseinheit 46 der Überwachungsvorrichtung 40 stellt, überträgt die Funkkommunikationseinheit 46 der Überwachungsvorrichtung 40 die vorherig übertragenen Batterieüberwachungsinformationen erneut an die Steuervorrichtung 50. Wenn sich beispielsweise die Ausbreitungsumgebung für Funkwellen verschlechtert und sich Kommunikationsfehler wiederholen, haben die Funkkommunikationseinheit 46 und die Überwachungseinheit 44 der Überwachungsvorrichtung 40 wahrscheinlich unzureichende Ressourcen für die Ausführung anderer Tätigkeiten. In diesem Fall, sogar, wenn es eine Anforderung zum Erlangen der nächsten batteriebezogenen Informationen von der Steuervorrichtung 50 gibt, erlangt die Überwachungsvorrichtung 40 die batteriebezogenen Informationen und überträgt die batteriebezogenen Informationen zeitversetzt. Demnach ist es wünschenswert, Kommunikationsfehler zu minimieren.
-Beschreibung der Verarbeitung der Steuervorrichtung 50-
Als nächstes wird eine Verarbeitung beschrieben, die durch die Steuervorrichtung 50 ausgeführt wird. Bei S30 bezieht sich der Hauptmikrocontroller 53 der Steuervorrichtung 50 auf die vom Funk-IC 54 empfangenen Antwortdaten und führt eine vorbestimmte Verarbeitung basierend auf den Antwortdaten aus. Bei S30 führt die Steuervorrichtung 50 beispielsweise die vorbestimmte Verarbeitung basierend auf mehreren Stücken der Batterieüberwachungsinformationen aus, die innerhalb einer vorbestimmten Periode erlangt werden.
Beispielsweise erlangt die Steuervorrichtung 50 der vorliegenden Ausführungsform den Wert der Zellenspannung jeder der Batteriezellen 22 aus mehreren Stücken batteriebezogener Informationen, die von den Überwachungsvorrichtungen 40 während der vorbestimmten Periode erlangt werden, und erlangt ferner den Wert des Zellenstroms durch den Stromsensor 17, der in Serie mit den Batteriezellen 22 verbunden ist. Die Steuervorrichtung 50 schätzt einen Innenwiderstand und eine Leerlaufspannung jeder der Batteriezellen 22 basierend auf der Zellenspannung und dem Zellenstrom.
Die Steuervorrichtung 50 kann basierend auf dem geschätzten Innenwiderstand einen SOH-Wert berechnen. SOH ist eine Abkürzung für State Of Health (Alterungszustand) und ist ein Index, der den Verschlechterungszustand einer Batterie angibt. Die Steuervorrichtung 50 kann eine Anomalie der Batteriezelle 22 erfassen, indem sie die Leerlaufspannungen der Batteriezellen 22 miteinander vergleicht und bestimmt, ob eine Differenz zwischen den Leerlaufspannungen innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt.
Die „vorbestimmte Verarbeitung“ wird in der vorliegenden Ausführungsform hauptsächlich durch den Hauptmikrocontroller 53 ausgeführt, kann aber auch durch eine andere Konfiguration in der Steuervorrichtung 50 ausgeführt werden. Auf diese Weise kann eine Sequenz für einen Zyklus ausgeführt werden.
-Modifikation der Sequenz in Fig. 8-
Die Steuervorrichtung 50 kann eine andere Kommunikation verarbeiten, wenn angenommen wird, dass zwischen dem Übertragen der Anweisungsinformationen des Batterieüberwachungssteuerbefehls an die Funkkommunikationseinheit 46 der Überwachungsvorrichtung 40 bei S21 und dem Empfang der Antwortdaten bei S26 eine Leerlaufzeit liegt.
Die Steuervorrichtung 50 überträgt die Anweisungsinformationen des Batterieüberwachungssteuerbefehls periodisch gemäß einer Zeitplansteuerung. Es kann jedoch beispielsweise einen Fall geben, in dem die batteriebezogenen Informationen entsprechend dem Batterieüberwachungssteuerbefehl im vorherigen Zyklus noch nicht empfangen wurden, obwohl der Zeitpunkt zum Übertragen der Anweisungsinformationen des Batterieüberwachungssteuerbefehls im gegenwärtigen Zyklus bei S21 gekommen ist. In so einem Fall kann die Steuervorrichtung 50 die batteriebezogenen Informationen im vorherigen Zyklus vor Empfangen der batteriebezogenen Informationen bei S26 im gegenwärtigen Zyklus empfangen und nach Übertragen der Anweisungsinformationen des Batterieüberwachungssteuerbefehls bei S21 im aktuellen Zyklus empfangen.
Ferner kann die Steuervorrichtung 50 beispielsweise die Anweisungsinformationen des Batterieüberwachungssteuerbefehls in dem nächsten Zyklus an die Funkkommunikationseinheit 46 der Überwachungsvorrichtung 40 vor Empfangen der Antwortdaten der batteriebezogenen Informationen gemäß den Anweisungsinformationen des Batterieüberwachungssteuerbefehls in dem gegenwärtigen Zyklus bei S26 übertragen und den aktuellen Zyklus beenden.
-Drahtlose Übertragungsdaten-
Als nächstes werden Inhalte von Daten, die drahtlos von der Funkkommunikationseinheit 46 an die Steuervorrichtung 50 übertragen werden, gemäß 9 beschrieben. Wie vorstehend beschrieben ist, erlangt die Überwachungsvorrichtung 40 eine große Varietät von Daten, die durch die Überwachungseinheiten 44 erlangt werden, und überträgt die Daten an die Steuervorrichtung 50. Demzufolge kann die Steuervorrichtung 50 basierend auf den empfangenen Daten eine umfassende Verarbeitung ausführen. Demnach ist es erforderlich, dass die Funkkommunikationseinheit 46 der Überwachungsvorrichtung 40 effizient drahtlos die unterschiedlichen Daten an die Steuervorrichtung 50 überträgt.
Die Funkkommunikationseinheit 46 der Überwachungsvorrichtung 40 kann unterschiedliche Typen von Informationen für jede der Überwachungseinheiten 44 unter den batteriebezogenen Informationen, die durch die Überwachungseinheit 44 erlangt werden, auswählen und drahtlos die ausgewählten Informationen kollektiv übertragen. Hierbei bedeutet kollektives drahtloses Übertragen Übertragen in einem Paket oder kontinuierliches Übertragen mehrerer Pakete. Wie vorstehend beschrieben ist, beinhalten Beispiele des Datentyps der batteriebezogenen Informationen die Spannungsinformationen der Zellenspannung der Batteriezellen 22 der zusammengesetzten Batterie 12, die Temperaturinformationen der zusammengesetzten Batterie 12 oder der Überwachungsvorrichtung 40 und die Diagnoseinformationen, die in Bezug auf die zusammengesetzte Batterie 12 oder die Überwachungsvorrichtung 40 diagnostiziert werden.
9 illustriert relativ die Datenmenge für jeden Typ von Daten. Beispielsweise ist die Datenmenge der Spannungsinformationen der Zellenspannung 50 Bytes, eine Datenmenge der Temperaturinformationen 10 Bytes und die Datenmenge der Spannungsinformationen ist etwa ein Mehrfaches der Datenmenge der Temperaturinformationen. Der Grund dafür ist, dass die Überwachungseinheit 44 für jedes der Batteriemodule 20 vorgesehen ist und die Datenmenge der Spannungsinformationen der Batteriezelle 22, die zu überwachen sind, relativ größer als die Temperaturinformationen und die Diagnoseinformationen ist.
Eine Datenmenge einer Selbstdiagnose A, die die Anwesenheit oder Abwesenheit der Trennung der Erfassungsleitungen L der Überwachungseinheiten 44 angibt, ist 2 Bytes, eine Datenmenge einer Selbstdiagnose B, die die Anwesenheit oder Abwesenheit der Anomalie der Überwachungseinheiten 44 angibt, ist 4 Bytes und eine Datenmenge einer Selbstdiagnose C, die einen Anomaliebestimmungsinhalt der Überwachungseinheiten 44 angibt, ist 8 Bytes. Wie vorstehend beschrieben ist, variiert die Datenmenge abhängig vom Typ der Daten. Diese Datenmengen stellen beispielhaft Datenmengen zur relativen Beschreibung dar und sind nicht auf die in 9 illustrierten Beispiele beschränkt.
Die Funkkommunikationseinheit 46 kann drahtlos eine Kombination von Typen von Daten mit einer kleineren Datenmenge als eine Kombination von Typen von Daten mit der größten Datenmenge unter den batteriebezogenen Informationen, die durch die Überwachungseinheiten 44 erlangt werden, übertragen. Hier bedeutet „eine Kombination drahtlos übertragen“ drahtloses Übertragen der Kombination von Daten in einem Paket oder drahtloses Übertragen der Kombination von Daten in mehreren kontinuierlichen Paketen.
Wie illustriert ist, wird die Datenmenge maximiert, wenn mehrere Stücke von Spannungsinformationen der Zellenspannungen der Batteriezellen 22, die von jeder der mehreren Überwachungseinheiten 44 erlangt werden, kombiniert werden. Demnach, wenn die Spannungsinformationen der Zellenspannungen, die durch jede der Überwachungseinheiten 44 erlangt werden, kombiniert werden, nimmt die Datenmenge zu. Auf diese Weise können die mehreren Stücke von Spannungsinformationen der Zellenspannungen kombiniert werden. Wenn jedoch die Daten mit der größten Datenmenge kombiniert werden, nimmt die für die Kommunikation erforderliche Zeit zu und somit wird ein Kommunikationszyklus lang. In einem Fall, in dem der Zyklus so festgelegt ist, dass er lang und konstant ist, so dass Kommunikation auch bei einer Kombination von Typen von Daten mit einer großen Datenmenge ausgeführt werden kann, wenn Kommunikation bei einer Kombination von Typen von Daten mit einer kleinen Datenmenge in den nachfolgenden Zyklen ausgeführt wird, ist eine für die Kommunikation erforderliche Zeit signifikant kürzer als der Kommunikationszyklus, der als konstant festgelegt ist, und es wird eine nutzlose Zeit im Kommunikationszyklus erzeugt. Wenn die Spannungsinformationen, die durch die Überwachungseinheit 44 erlangt werden, drahtlos in Kombination mit einem anderen Typ von Daten übertragen werden, kann die Gesamtmenge von Daten, die kollektiv zu übertragen sind, verglichen mit einem Fall reduziert werden, in dem drahtlos eine Kombination von Stücken von batteriebezogenen Informationen, die die größte Datenmenge haben, übertragen wird. Demzufolge können Kommunikationsfehler bei Funkkommunikation eingeschränkt werden.
Ferner ist die Datenmenge der Temperaturinformationen größer als die der Diagnoseinformationen. Demnach kann die Funkkommunikationseinheit 46 drahtlos die Spannungsinformationen oder die Temperaturinformationen in Kombination mit den Diagnoseinformationen übertragen. Eine solche Kombination von Informationsstücken kann vorab bestimmt und im eingebauten Speicher der Funkkommunikationseinheit 46 gespeichert werden. Es ist wünschenswert, dass die Funkkommunikationseinheit 46 die kollektiv zu übertragenden Zieldaten bestimmt, indem sie die Typen der Daten unter Bezugnahme auf den Inhalt der Kombination kombiniert und die Zieldaten drahtlos kollektiv überträgt. Hier bedeutet „kollektives drahtloses Übertragen“ das drahtlose Übertragen von Daten in Form eines Pakets oder die drahtlose Übertragung von Daten durch mehrere kontinuierliche Pakete.
Unter den vorstehend beispielhaft beschriebenen Typen von Daten können, wie auf der linken Seite von 10 illustriert ist, die Spannungsinformationen und die Temperaturinformationen der Batteriezellen 22 kombiniert und kollektiv drahtlos übertragen werden. Wie auf der rechten Seite von 10 illustriert ist, können die Spannungsinformationen der Batteriezellen 22, die Diagnoseinformationen der Selbstdiagnose A und die Diagnoseinformationen der Selbstdiagnose C kombiniert und kollektiv drahtlos übertragen werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, wählt die Funkkommunikationseinheit 46 unterschiedliche Typen von Informationen für jede der Überwachungseinheiten 44 aus und überträgt die Informationen kollektiv drahtlos. Auf diese Weise ist es möglich, die Gesamtmenge von Daten, die drahtlos kollektiv übertragen werden, zu reduzieren. Demzufolge ist es möglich, die Kommunikationsfehlerrate drahtloser Kommunikation zu begrenzen. Demnach ist es möglich, eine Abnahme der Anzahl von Malen der Überwachungen der Batterie zu verringern.
Die Funkkommunikationseinheit 46 kann die batteriebezogenen Informationen, die durch die mehreren Überwachungseinheiten 44 erlangt werden, derart drahtlos übertragen, dass die Gesamtmenge von Daten, die drahtlos kollektiv zu übertragend sind, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist, indem die Typen von Daten der batteriebezogenen Informationen kombiniert werden. In anderen Worten kann der Typ von Daten mit der Datenmenge, die innerhalb einer Zeit des vorbestimmten einen Zyklus oder weniger übertragen werden kann, kombiniert werden und drahtlos übertragen werden. Da die Gesamtdatenmenge innerhalb des vorbestimmten Bereichs sein kann, wenn drahtlos kollektiv übertragen wird, kann die Gesamtmenge von Daten, die drahtlos kollektiv zu übertragen sind, reduziert werden. Demzufolge kann die Fehlerrate drahtlosen Übertragens reduziert werden.
Die Funkkommunikationseinheit 46 kann die batteriebezogenen Informationen, die drahtlos zu übertragen sind, gemäß einer Lesezeit der batteriebezogenen Informationen ändern, die durch die mehreren Überwachungseinheiten 44 erlangt werden. Wenn jede der Überwachungseinheiten 44 die batteriebezogenen Informationen erlangt, speichert jede der Überwachungseinheiten 44 die batteriebezogenen Informationen in dem eingebauten Speicher und überträgt ferner die batteriebezogenen Informationen an die Funkkommunikationseinheit 46. Zu diesem Zeitpunkt hängt die Zeit, in der jede der Überwachungseinheiten 44 die batteriebezogenen Informationen liest, von der Datenmenge der batteriebezogenen Informationen ab und ändert sich proportional zur Datenmenge.
Wenn die Funkkommunikationseinheit 46 die batteriebezogenen Informationen von jeder der Überwachungseinheiten 44 empfängt, speichert die Funkkommunikationseinheit 46 die batteriebezogenen Informationen in dem eingebauten Speicher. Die Funkkommunikationseinheit 46 überträgt die batteriebezogenen Informationen, die im eingebauten Speicher gespeichert sind, an die Steuervorrichtung 50 zu einem planmä-ßigen Zeitpunkt. Zu diesem Zeitpunkt hängt die Lesezeit für die Funkkommunikationseinheit 46 zum Lesen der batteriebezogenen Informationen aus dem eingebauten Speicher von der Datenmenge der batteriebezogenen Informationen ab und ändert sich proportional.
Daher kann die Funkkommunikationseinheit 46 die batteriebezogenen Informationen auswählen und drahtlos übertragen, indem eine Kombination vermieden wird, bei der die Lesezeit der batteriebezogenen Informationen lang ist, und indem eine Kombination vermieden wird, bei der die Gesamtmenge von Daten groß ist. Demzufolge kann die Gesamtmenge von Daten, die drahtlos kollektiv zu übertragen sind, angepasst werden und die Gesamtmenge von Daten, die drahtlos kollektiv zu übertragen sind, kann reduziert werden. Demzufolge kann die Fehlerrate drahtloser Kommunikation reduziert werden.
-Erstes Beispiel für Übertragungsdaten-
Ein Beispiel für Übertragungsdaten wird nachfolgend beschrieben. Wie in 11 und 12 illustriert ist, kann die Funkkommunikationseinheit 46 jeder der Überwachungsvorrichtungen 40 (401 ... 40n) drahtlos die batteriebezogenen Informationen der mehreren Überwachungseinheiten 44 zu unterschiedlichen Zeitpunkten übertragen.
Wenn die Steuervorrichtung 50 den Zeitplan für drahtlose Übertragung durch die Überwachungsvorrichtungen 40 verwaltet, führt jede der Überwachungsvorrichtungen 40 eine drahtlose Übertragung während einer Zeit aus, die gemäß dem Zeitplan zugeordnet ist. Beispielsweise, wie in 11 illustriert ist, übertragen die Überwachungsvorrichtungen 40 (401 ... 40n) sequentiell die batteriebezogenen Informationen, die durch die Überwachungseinheiten 44 erlangt werden, die auf ID=1 vorfestgelegt sind, an die Steuervorrichtung 50.
In dem nächsten Zyklus CI2 übertragen die Überwachungsvorrichtungen 40 (401 ... 40n) sequentiell die batteriebezogenen Informationen, die durch die Überwachungseinheiten 44 erlangt werden, die auf ID=2 vorfestgelegt sind, an die Steuervorrichtung 50. Hierbei sind nur zwei Beispiele von ID = 1 und 2 illustriert. Demnach übertragen in dem nächsten Zyklus CI1 die Überwachungsvorrichtungen 40 (401 ... 40n) sequentiell die batteriebezogenen Informationen, die durch die Überwachungseinheiten 44 erlangt werden, die auf ID=1 vorfestgelegt sind, an die Steuervorrichtung 50.
Hier werden nur zwei Beispiele für ID =1 und 2 gezeigt, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die vorliegende Offenbarung auf einen Fall angewendet werden, in dem jede der Überwachungsvorrichtungen 40 (beispielsweise 401 ... 40n) eine große Anzahl von Überwachungseinheiten 44 beinhaltet, die insgesamt auf drei oder mehr vorfestgelegt sind, wie ID=1, 2, 3..... Die Überwachungsvorrichtungen 40 (401 ... 40n) können periodisch und sequentiell die batteriebezogenen Informationen, die durch die Überwachungseinheiten 44 erlangt werden, denen ID=1, 2 und 3 ... zugewiesen ist, an die Steuervorrichtung 50 übertragen.
Wie in 12 illustriert ist, weist die Steuervorrichtung 50 die Funkkommunikationseinheit 46 an, den Batterieüberwachungssteuerbefehl an die Überwachungseinheit 44 mit ID=1 bei S41a auszugeben. Die Funkkommunikationseinheit 46 empfängt die Anweisung des Batterieüberwachungssteuerbefehls und überträgt den Batterieüberwachungssteuerbefehl an die Überwachungseinheit 44 mit ID=1 bei S42a. Die Überwachungseinheit 44 mit ID=1 führt Überwachungssteuerung bei S43a aus und gibt die batteriebezogenen Informationen bei S44a an die Funkkommunikationseinheit 46 zurück. Dann gibt die Funkkommunikationseinheit 46 die batteriebezogenen Informationen, die durch die Überwachungseinheit 44 mit ID=1 erlangt werden, an die Steuervorrichtung 50 zurück.
Andererseits weist die Steuervorrichtung 50 bei S41b die Funkkommunikationseinheit 46 an, den Batterieüberwachungssteuerbefehl an die Überwachungseinheit 44 mit ID=2 auszugeben. Die Funkkommunikationseinheit 46 empfängt die Anweisung des Batterieüberwachungssteuerbefehls und überträgt den Batterieüberwachungssteuerbefehl an die Überwachungseinheit 44 mit ID=2 bei S42b. Die Überwachungseinheit 44 mit ID=2 führt Überwachungssteuerung bei S43b aus und gibt die batteriebezogenen Informationen bei S44b an die Funkkommunikationseinheit 46 zurück. Dann gibt die Funkkommunikationseinheit 46 die batteriebezogenen Informationen, die durch die Überwachungseinheit 44 mit ID=2 erlangt werden, an die Steuervorrichtung 50 zurück.
Auf diese Weise kann die Funkkommunikationseinheit 46 einer bestimmten Überwachungsvorrichtung 40 (beispielsweise 401) die batteriebezogenen Informationen der IDs = 1 und 2 in den Zyklen CI1 und CI2 drahtlos übertragen. Wenn die batteriebezogenen Informationen auf diese Weise empfangen werden, kann die Steuervorrichtung 50 die batteriebezogenen Informationen von jeder der Überwachungseinheiten 44 in einem konstanten Zyklus empfangen. Die Kommunikationsfehlerrate pro Kommunikation ist die gleiche wie in dem Fall, in dem eine Überwachungseinheit 44 für jede der Überwachungsvorrichtungen 40 vorgesehen ist, aber die Steuerung kann einfach ausgeführt werden.
Wie in 12 illustriert ist, können, nachdem die Funkkommunikationseinheit 46 bei S42a den Batterieüberwachungssteuerbefehl an die Überwachungseinheit 44 mit ID=1 überträgt, die batteriebezogenen Informationen, die im vorherigen Zyklus angewiesenen und bei S43z in der Überwachungseinheit 44 erlangt werden, bei S44z empfangen werden. In diesem Fall kann die Funkkommunikationseinheit 46 die batteriebezogenen Informationen, die in dem vorherigen Zyklus erlangt werden, an die Steuervorrichtung 50 bei S45z zurückgeben.
Ferner kann die Steuervorrichtung 50, wenn sie bei S45a eine Antwort der batteriebezogenen Informationen der Überwachungseinheit 44 mit ID=1 einer bestimmten Überwachungsvorrichtung 40 (beispielsweise 401) empfängt, bei S41c unmittelbar den Batterieüberwachungssteuerbefehl im nächsten Zyklus an die Überwachungseinheit 44 mit ID=1 der bestimmten Überwachungsvorrichtung 40 (beispielsweise 401) übertragen. Dann, da die Funkkommunikationseinheit 46 den Batterieüberwachungssteuerbefehl unmittelbar an die Überwachungseinheit 44 mit ID=1 überträgt, kann der Zyklus verkürzt werden.
-Modifikation der Sequenz in Fig. 12-
In dem vorstehenden Beispiel teilt die Steuervorrichtung 50 die Anweisungsinformationen des Batterieüberwachungssteuerbefehls auf und überträgt die aufgeteilten Anweisungsinformationen in 41 a und 41 b. Die Steuervorrichtung 50 kann jedoch die Überwachungseinheiten 44 mit den IDs =1 und 2 kollektiv anweisen.
-Zweites Beispiel für Übertragungsdaten-
Ein zweites Beispiel für Übertragungsdaten wird nachfolgend beschrieben. Wie in 13 und illustriert ist, kann die Funkkommunikationseinheit 46 jeder der Überwachungsvorrichtungen 40 (401 ... 40n) drahtlos die batteriebezogenen Informationen, die durch jede der Überwachungseinheiten 44 erlangt werden, zusammen übertragen.
Wenn die Steuervorrichtung 50 den Zeitplan für drahtlose Übertragung durch die Überwachungsvorrichtungen 40 verwaltet, führt jede der Überwachungsvorrichtungen 40 eine drahtlose Übertragung während einer Zeit aus, die gemäß dem Zeitplan zugeordnet ist. Wie in 13 illustriert ist, wenn Daten sequentiell von den Überwachungseinheiten 44 mit IDs = 1 und 2 empfangen werden, die Daisy-Chain-artig verbunden sind, kann die Funkkommunikationseinheit 46 diese Stücke von Daten zusammen in einem Zyklus CI in einer Zeit übertragen, die jeder der Überwachungsvorrichtungen 40 zugeordnet ist.
Es ist wünschenswert, dass die Steuervorrichtung 50 die Zelleneigenschaften und dergleichen auf einmal vergleicht, indem sie die Eigenschaften aller der Batteriezellen 22, die die zusammengesetzte Batterie 12 bilden, auf einmal erlangt, aber es kann einige Zeit dauern, bis die Daten (beispielsweise die Zellenspannung und dergleichen) von allen den Überwachungseinheiten 44 erlangt werden. Durch die Zuordnung von Zeit wie im zweiten Beispiel der Übertragungsdaten ist es möglich, Daten zu verwenden, die zu möglichst nahe beieinanderliegenden Zeitpunkten, vorzugsweise zu dem gleichen Zeitpunkt, erlangt wurden. Somit können die Eigenschaften in Synchronisation mit dem Zeitpunkt erlangt werden. Die Steuervorrichtung 50 kann die batteriebezogenen Informationen von den Überwachungsvorrichtungen 40 (401 ... 40n) zeitnah sammeln und die Spannungsinformationen der zusammengesetzten Batterie 12 genau überwachen. Demzufolge kann die Steuervorrichtung 50 eine Verarbeitung mit einem zeitlichen Spielraum ausführen.
-Überblick über die vorliegende Ausführungsform-
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die mehreren Überwachungseinheiten 44 (Überwachungs-ICs) auf jeder der Überwachungsvorrichtungen 40 montiert und die mehreren Überwachungsvorrichtungen 44 erlangen die batteriebezogenen Informationen einschließlich mindestens der Informationen, die den Zustand der Batterie angeben. Die Funkkommunikationseinheit 46 überträgt drahtlos die batteriebezogenen Informationen, die durch die mehreren Überwachungseinheiten 44 erlangt werden. Demnach kann verglichen mit einer Konfiguration, bei der nur eine Überwachungseinheit 44 für die Funkkommunikationseinheit 46 vorgesehen ist, die Datenmenge, die durch die Funkkommunikationseinheit 46 übertragen wird, erhöht werden und die Anzahl von Malen drahtloser Übertragung der batteriebezogenen Informationen kann eingeschränkt werden.
Wenn die mehreren Überwachungseinheiten 44 für eine Funkkommunikationseinheit 46 vorgesehen sind, kann die Datenmenge, die drahtlos zu übertragen ist, erhöht werden. Da jedoch Funkkommunikation angewendet wird, gibt es eine Einschränkung für den Funkkommunikationszustand. Demnach ist es sogar, wenn die Datenmenge erhöht wird, wünschenswert, die Fehlerrate so weit wie möglich einzuschränken und die Anzahl von Wiederübertragungen einzuschränken und die Anzahl von drahtlosen Übertragungen so weit wie möglich einzuschränken. Indem die Fehlerrate und die Anzahl von Wiederübertragungen so weit wie möglich eingeschränkt werden, kann auch eine Abnahme der Anzahl von Malen der Batterieüberwachungen pro Zeiteinheit eingeschränkt werden, was zu früher Erfassung einer Anomalie bezüglich der Batterie führt.
Daher wählt die Funkkommunikationseinheit 46 unter den batteriebezogenen Informationen, die durch die mehreren Überwachungseinheiten 44 erlangt werden, unterschiedliche Typen von Informationen für jede der Überwachungseinheiten 44 aus und überträgt diese drahtlos. In diesem Fall wählt die Funkkommunikationseinheit 46 unterschiedliche Typen von Informationen aus und überträgt die ausgewählten Informationen kollektiv drahtlos, wodurch die Gesamtmenge von Daten, die kollektiv zu übertragen sind, reduziert wird. Dadurch ist es möglich, Kommunikationsfehler bei drahtloser Kommunikation einzuschränken, und demzufolge ist es möglich, eine Abnahme der Anzahl von Malen einer Batterieüberwachung bezüglich der zusammengesetzten Batterie 12 einzuschränken.
Die Funkkommunikationseinheit 46 kann drahtlos eine Kombination von Typen von Daten mit einer kleineren Datenmenge als eine Kombination von Typen von Daten mit der größten Datenmenge unter den batteriebezogenen Informationen übertragen, die von den mehreren Überwachungseinheiten 44 erlangt werden. Die Funkkommunikationseinheit 46 kann die batteriebezogenen Informationen, die durch die mehreren Überwachungseinheiten 44 erlangt werden, derart drahtlos übertragen, dass die Gesamtmenge von Daten, die drahtlos kollektiv zu übertragend sind, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist, indem die Typen von Daten der batteriebezogenen Informationen kombiniert werden.
Ferner, da die Überwachungsvorrichtung 40 über die mehreren Batteriemodule 20 angeordnet ist und die Überwachungseinheiten 44 für jedes der mehreren Batteriemodule 20 vorgesehen sind, kann die Anzahl von Funkkommunikationseinheiten 46 reduziert werden und die Kosten können verglichen mit einer Konfiguration gesenkt werden, in der die Überwachungseinheiten 44 individuell für die Funkkommunikationseinheit 46 vorgesehen sind. Da die Überwachungsvorrichtungen 40 beispielsweise entlang der Seitenoberfläche der Batteriemodule 20 angeordnet sind, kann beispielsweise die Höhe in der Z-Richtung niedriger als bei einer zweiten, später beschriebenen Ausführungsform konfiguriert werden und die gesamte Struktur kann konfiguriert sein, um niedriger in der Höhe zu sein.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform wird gemäß 14 beschrieben. Wie in 14 illustriert ist, kann die Überwachungsvorrichtung 40 auf der oberen Oberfläche jedes der mehreren Batteriemodule 20 angeordnet sein. Die Überwachungsvorrichtung 40 ist an einem Zwischenabschnitt jedes der Batteriemodule 20, die sich in der Y-Richtung erstrecken, angeordnet und verbindet die Erfassungsleitungen L in beiden Richtungen in der Y-Richtung. 14 illustriert eine Konfiguration, bei der die Überwachungsvorrichtung 40 an einer Mittelposition in der Y-Richtung auf der oberen Oberfläche jedes der Batteriemodule 20 angeordnet ist, aber die Überwachungsvorrichtung 40 muss nicht notwendigerweise an der Mittelposition in der Y-Richtung angeordnet sein. Sie ist nicht auf die Mittelposition in der Y-Richtung beschränkt und kann an jeder beliebigen Position angeordnet sein, solange es sich um den Zwischenabschnitt in der Y-Richtung handelt.
Jede der Überwachungsvorrichtungen 40 beinhaltet mehrere (beispielsweise zwei oder mehr) Überwachungseinheiten 44 und ist durch jeweiliges Verbinden von Erfassungsleitungen L mit den mehreren Überwachungseinheiten 44 konfiguriert. Jede der Überwachungseinheiten 44 ist durch eine integrierte Schaltungsvorrichtung, die Überwachungs-IC genannt wird, konfiguriert. Die Überwachungseinheiten 44 können die Spannungen der mehreren Batteriezellen 22 in jedem der Batteriemodule 20 durch Erfassungsleitungen L erfassen. Ein oberes Ende jeder der Überwachungsvorrichtungen 40 steht mehr als die oberen Enden der Stromschienenabdeckungen 27 in der Z-Richtung hervor.
Wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beinhaltet die Steuervorrichtung 50 den Funk-IC 54 und jede der Überwachungsvorrichtungen 40 beinhaltet die Funkkommunikationseinheit 46. Das Gehäuse 30 ist am oberen inneren Ende in der Z-Richtung mit einer Lücke versehen und die Lücke ist als ein Ausbreitungsraum S2 für Funkwellen vorgesehen. Die Steuervorrichtung 50 kann mittels des Ausbreitungsraums S2 drahtlos mit den mehreren Überwachungsvorrichtungen 40 kommunizieren. Wenn der Funk-IC 54 der Steuervorrichtung 50 mit den Funkkommunikationseinheiten 46 der mehreren Überwachungsvorrichtungen 40 durch eine direkte Welle kommunizieren kann, ist es möglich, eine gute Ausbreitungsumgebung für die Funkwellen aufrechtzuerhalten.
Da die Überwachungseinrichtungen 40 so angeordnet sind, dass sie mehr als die oberen Enden der Stromschienenabdeckung 27 hervorragen, breiten sich die Funkwellen im Ausbreitungsraum S2 oberhalb der oberen Enden der Stromschienenabdeckungen 27 aus, wodurch die Kommunikation zwischen der Steuervorrichtung 50 und den Überwachungsvorrichtungen 40 vereinfacht wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, da die Überwachungsvorrichtungen 40 nicht auf den Seitenoberflächen in der Y-Richtung der Batteriemodule 20 angeordnet sein müssen, kann die Breite in der Y-Richtung des Gehäuses 30 eingeschränkt werden und das Gehäuse 30 kann verkleinert werden.
(Dritte Ausführungsform)
Eine dritte Ausführungsform wird gemäß 15 beschrieben. Wie in 15 illustriert ist, sind die Überwachungsvorrichtungen 40 jeweils entlang der Seitenoberflächen in der Y-Richtung der Batteriemodule 20 angeordnet. Jede der Überwachungsvorrichtungen 40 beinhaltet die Funkkommunikationseinheit 46 und die Überwachungseinheiten 44 und die Überwachungseinheiten 44 sind mit der Erfassungsleitung L verbunden. Jede der Überwachungsvorrichtungen 40 kann auch nur eine Überwachungseinheit 44 beinhalten. Die Überwachungseinheiten 44 sind mit einem Ende der Erfassungsleitung verbunden, die sich in der Y-Richtung erstreckt. Demzufolge können die Überwachungseinheiten 44 die Spannungen der Batteriezellen 22 erfassen.
Wie in der ersten Ausführungsform ist der Raum S1 auf der Innenseite der ersten Wandoberfläche 30a des Gehäuses 30 vorgesehen. Der Funk-IC 54 der Steuervorrichtung 50 kann eine drahtlose Kommunikation bzw. Funkkommunikation mit den Funkkommunikationseinheiten 46 der Überwachungsvorrichtungen 40 ausführen, indem er den Raum S1 als einen Pseudowellenleiterraum verwendet. Die Überwachungsvorrichtungen 40 sind periodisch (beispielsweise in gleichen Intervallen) entlang der X-Richtung angeordnet. Auch in einem solchen Anordnungsmodus der dritten Ausführungsform ist es möglich, die Überwachungsvorrichtungen 40 unter Reduzierung der Höhe wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform anzuordnen.
(Vierte Ausführungsform)
Eine vierte Ausführungsform wird gemäß 16 beschrieben. Wie in 16 illustriert ist, können die Überwachungsvorrichtungen 40 jeweils entlang der Seitenoberflächen in der X-Richtung der Batteriemodule 20 angeordnet sein. Die Erfassungsleitung L ist entlang der oberen Oberfläche jedes der Batteriemodule 20 angeordnet, erstreckt sich in der X-Richtung durch die Seitenoberfläche in der Y-Richtung jedes der Batteriemodule 20 in einer L-Form zur Seitenfläche und ist ferner mit der Überwachungsvorrichtung 40 auf der Seitenfläche in der X-Richtung entlang der Y-Richtung verbunden.
Wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die Steuervorrichtung 50 drahtlos mit den Überwachungsvorrichtungen 40 verbunden. Auch in einem solchen Anordnungsmodus der vierten Ausführungsform ist es möglich, die Überwachungsvorrichtungen 40 anzuordnen, während die Höhe wie in der ersten Ausführungsform, die vorstehend beschrieben ist, reduziert wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, da die Überwachungsvorrichtungen 40 nicht auf den Seitenoberflächen in der Y-Richtung der Batteriemodule 20 angeordnet sein müssen, kann die Breite in der Y-Richtung des Gehäuses 30 eingeschränkt werden und das Gehäuse 30 kann verkleinert werden. Ferner, da die Überwachungsvorrichtungen 40 nicht auf den oberen Oberflächen der Batteriemodule 20 angeordnet sein müssen, kann die Höhe des Gehäuses 30 in der Z-Richtung begrenzt und das Gehäuse 30 verkleinert werden. Wenn die Kommunikationsverbindungsumgebung zwischen der Steuervorrichtung 50 und den Überwachungsvorrichtungen 40 als wichtig erachtet wird, kann der Raum S1 oder S2, der in den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben ist, an dem Ende in der Y-Richtung oder dem oberen Ende in der Z-Richtung des Gehäuses 30 bereitgestellt werden.
(Fünfte Ausführungsform)
Eine fünfte Ausführungsform wird gemäß 17 beschrieben. In der ersten Ausführungsform sind die Funkkommunikationseinheit 46 und die Überwachungseinheiten 44 Daisy-Chain-artig verbunden, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Wie in 17 illustriert ist, können die Funkkommunikationseinheit 46 und die Überwachungseinheiten 44 in einer Netzwerktopologie durch eine verdrahtete Verbindung einer Sternverbindung verbunden sein.
Die Überwachungseinheiten 44 sind durch Draht auf demselben Substrat wie die Funkkommunikationseinheit 46 verbunden. Daher besteht bei der Daisy-Chain-Verbindung, wenn eine Anomalie in manchen der Überwachungseinheiten 44 auftritt, eine Wahrscheinlichkeit, dass die Funkkommunikationseinheit 46 die Kommunikation mit anderen Überwachungseinheiten 44 nicht aufrechterhalten kann.
Bei der Konfiguration der Netzwerktopologie der vorliegenden Ausführungsform kann sogar, wenn ein Fehler in manchen der mehreren Überwachungseinheiten 44 auftritt, die Kommunikationsverbindung separat von den anderen Überwachungseinheiten 44 aufrechterhalten werden, so dass die Kommunikation zwischen den anderen Überwachungseinheiten 44 und der Funkkommunikationseinheit 46 normal fortgesetzt werden kann. Ferner werden in der vorliegenden Ausführungsform die gleichen Operationen und Wirkungen wie beim Daisy-Chain-Verbindungsmodus erlangt.
Zur Konfiguration des Netzes können mindestens zwei oder mehr eines Sternnetzwerks, eines Maschennetzwerks und eines Daisy-Chain-Netzwerks kombiniert werden.
(Weitere Ausführungsformen)
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann beispielsweise modifiziert oder erweitert werden, was noch beschrieben wird. Irgendeine der Überwachungsvorrichtungen 40 (401 ... 40n) kann konfiguriert sein, um als ein Relais zu dienen. So kann beispielsweise die Überwachungsvorrichtung 40, die an einer Position am nächsten zur Steuervorrichtung 50 angeordnet ist (beispielsweise die Überwachungseinrichtung 401), als Relais dienen. Wenn beispielsweise die Überwachungsvorrichtung 401 als ein Relais dient, kommuniziert der Funk-IC 54 der Steuervorrichtung 50 mit der Funkkommunikationseinheit 46 der Überwachungsvorrichtung 401 und die Funkkommunikationseinheit 46 der Überwachungsvorrichtung 401 kommuniziert mit der Funkkommunikationseinheit 46 der Überwachungsvorrichtung 402.
Beispielsweise wurde in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ein Beispiel beschrieben, in dem die Funkkommunikationseinheit 46 den Mikrocontroller und den Funk-IC beinhaltet und jede der Überwachungseinheiten 44 den ASIC beinhaltet. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Die Funkkommunikationseinheit 46 kann eine Hardwarekonfiguration haben, bei der Funktionen in eine Funkübertragungseinheit und eine Funkempfangseinheit unterteilt sind. Eine Konfiguration, bei der jede der Überwachungsvorrichtungen 40 keinen Mikrocontroller beinhaltet, kann angewendet werden. Das heißt, die Funkkommunikationseinheit 46 kann nur den Funk-IC beinhalten und kann so konfiguriert sein, dass sie eine Kommunikationsverbindung mit den Überwachungseinheiten 44 herstellt. Die Messsteuerung durch die Überwachungseinheit 44 und die Zeitplansteuerung der Selbstdiagnose (beispielsweise die Selbstdiagnosen A, B und C) können durch den Hauptmikrocontroller 53 der Steuervorrichtung 50 ausgeführt werden.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem der Hauptmikrocontroller 53 der Steuervorrichtung 50 den Innenwiderstand und die Leerlaufspannung der Batteriezelle 22 basierend auf der Zellenspannung und dem Zellenstrom schätzt und den SOH basierend auf dem geschätzten Innenwiderstand und der geschätzten Leerlaufspannung berechnet. Die Schätzung des Innenwiderstands, die Schätzung der Leerlaufspannung und die Berechnung des SOH sind jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise können einige oder alle der Verarbeitungen aus der Schätzung des Innenwiderstands, der Schätzung der Leerlaufspannung und der Berechnung des SOH innerhalb jeder der Überwachungsvorrichtungen 40 beispielsweise durch die Funkkommunikationseinheit 46 ausgeführt werden.
Es wurde zwar ein Beispiel beschrieben, bei dem jede der Überwachungsvorrichtungen 40 Batterieüberwachungsinformationen basierend auf der Erlangungsanforderung von dem Kontroller 50 erlangt, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Jede der Überwachungsvorrichtungen 40 kann autonom Batterieüberwachungsinformationen erlangen und kann die Batterieüberwachungsinformationen an die Steuervorrichtung 50 basierend auf einer Übertragungsanforderung von der Steuervorrichtung 50 übertragen.
In der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem die Überwachungsvorrichtungen 40 mit den Steuervorrichtungen 50 in einem drahtlosen Sternnetzwerk verbunden sind. Jedoch ist die Netzwerktopologie der Steuervorrichtung 50 und der Überwachungsvorrichtungen 40 nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Ein drahtgebundenes Verbindungsnetzwerk kann gemischt sein. Wie vorstehend beschrieben ist, ist die Netzwerktopologie zwischen der Steuervorrichtung 50 und den Überwachungsvorrichtungen 40 nicht insbesondere beschränkt.
In der vorliegenden Ausführungsform operiert, wenn das Fahrzeugs 10 gestartet wird, ein Benutzer den Zündungsschalter von AUS auf EIN und zu diesem Zeitpunkt wird ein Startsignal an die Steuervorrichtung 50 gegeben. Auf diese Weise wurde ein Beispiel beschrieben, in dem die Steuervorrichtung 50 durch Schalten des Zündungsschalters von AUS nach EIN aktiviert wird. Das heißt, wenn der Zündungsschalter in dem AUS-Zustand ist, ist die Steuervorrichtung 50 in einem Schlafzustand.
Jedoch ist die Operation der Steuervorrichtung 50, wenn der Zündungsschalter im AUS-Zustand ist, nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann sogar, wenn der Zündungsschalter ausgeschaltet ist, die Steuervorrichtung 50 aktiviert werden. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 50 die Verbindungsherstellung mit den Überwachungsvorrichtungen 40 aufrechterhalten.
Die Anordnung und Anzahl der Batteriemodule 20 und der Batteriezellen 22, die die zusammengesetzte Batterie 12 bilden, sind nicht auf das vorstehend beschriebene Beispiel beschränkt. Der Anordnungsmodus der Überwachungsvorrichtungen 40 und/oder der Steuervorrichtung 50 in der Batteriepackung 11 ist nicht auf die vorstehend beschriebene Form beschränkt.
Obwohl ein Beispiel beschrieben wurde, in dem eine Steuervorrichtung 50 in der Batteriepackung 11 vorgesehen ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt und es können mehrere Steuervorrichtungen 50 vorgesehen sein. Das heißt, die Batteriepackung 11 kann mehrere Überwachungsvorrichtungen 40 und eine oder mehr Steuervorrichtungen 50 beinhalten. In der Batteriepackung 11 können mehrere Sätze von Funkkommunikationssystemen vorgesehen sein, die zwischen der Steuervorrichtung 50 und den mehreren Überwachungsvorrichtungen 40 konstruiert sind.
Obwohl die Ausführungsformen, bei denen jede der Überwachungsvorrichtungen 40 die mehreren Überwachungseinheiten 44 beinhaltet, beschrieben wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt und jede der Überwachungsvorrichtungen 40 kann eine Überwachungseinheit 44 (Überwachungs-IC) beinhalten. In diesem Fall kann die Funkkommunikationseinheit 46 für jede Überwachungseinheit 44 vorgesehen werden. Die Funkkommunikationseinheit 46 kann so konfiguriert sein, dass sie den Mikrocontroller nicht beinhaltet. In diesem Fall kann der Hauptmikrocontroller 53 einen Teil der vorstehend beschriebenen Funktionen der Funkkommunikationseinheit 46 bilden.
Obwohl Beispiele beschrieben wurden, in denen eine Überwachungsvorrichtung 40 für jedes von einem oder zwei Batteriemodulen 20 angeordnet ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann eine Überwachungsvorrichtung 40 für drei oder mehr Batteriemodule 20 angeordnet sein. So können beispielsweise zwei oder mehr Überwachungsvorrichtungen 40 für ein Batteriemodul 20 angeordnet sein.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist ein Batteriemodul 20 als eine Gruppe festgelegt und mehrere Gruppen sind parallel angeordnet und in der Batteriepackung 11 gelagert. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Eine Gruppe muss nicht in Einheiten eines Batteriemoduls 20, eines Batteriestapels und eines Batterieblocks vorgesehen sein. Die Batteriezellen 22, die durch Unterteilung eines Batteriemoduls 20 erlangt werden, können als eine Gruppe betrachtet werden. Ferner hinaus können die Batteriezellen 22 beispielsweise in Form einer Zelle-zu-Packung oder einer Zelle-zu-Chassis verpackt und in dem Fahrzeug 10 auf modullose Weise gelagert werden. In so einem Fall können eine oder mehr Batteriezellen 22 als eine Gruppe betrachtet werden.
Die Überwachungsvorrichtung 40 kann über mehrere Gruppen von Batteriezellen 22 konfiguriert sein. In diesem Fall können mehrere Überwachungseinheiten 44 für jede Gruppe vorgesehen sein. Die Überwachungsvorrichtung 40 kann für jede Gruppe vorgesehen sein und in diesem Fall können die Überwachungseinheiten 44 konfiguriert sein, um die Batteriezellen 22 für jede Gruppe zu überwachen. Die Anzahl von Batteriezellen 22, die in jeder Gruppe beinhaltet sind, muss nicht unbedingt gleich sein und kann für jede Gruppe unterschiedlich sein.
Die Steuervorrichtung 50, die Überwachungsvorrichtungen 40, die Host-ECU 16 und die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung können durch einen dedizierten Computer erreicht werden, der durch einen Prozessor und einen Speicher bereitgestellt wird, die so programmiert sind, dass sie eine oder mehrere Funktionen ausführen, die von einem Computerprogramm verkörpert werden. Alternativ können die Steuervorrichtung 50, die Überwachungsvorrichtung 40, die Host-ECU 16 und die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung durch einen dedizierten Computer erreicht werden, der durch Bilden eines Prozessors mit einer oder mehr dedizierten Hardwarelogikschaltungen bereitgestellt wird.
Alternativ können die Steuervorrichtung 50, die Überwachungsvorrichtungen 40, die Host-ECU 16 und die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung unter Verwendung eines oder mehrerer dedizierter Computer, die durch eine Kombination eines Prozessors und des Speichers, die programmiert sind, um eine oder mehrere Funktionen auszuführen, und eines Prozessors mit einer oder mehreren Hardwarelogikschaltungen gebildet werden. Das Computerprogramm kann als Anweisungen, die durch einen Computer auszuführen sind, in einem greifbaren, nichtflüchtigen, computerlesbaren Medium gespeichert werden.
Die Mittel und/oder Funktionen, die von dem Prozessor und dergleichen bereitgestellt werden, können nämlich durch Software, die in greifbaren Speichervorrichtungen und Computern zu deren Ausführung gespeichert ist, nur Software, nur Hardware oder eine Kombination davon bereitgestellt werden. Beispielsweise können einige oder alle vom Authentifizierungsprozessor bereitgestellten Funktionen als Hardware realisiert werden. Ein Modus, in dem eine bestimmte Funktion als Hardware realisiert wird, beinhaltet einen Modus, in dem einer oder mehrere ICs verwendet werden.
Der Prozessor kann unter Verwendung einer CPU, einer MPU, einer GPU oder eines DFP implementiert werden. DFP ist eine Abkürzung für Datenflussprozessor. Der Prozessor kann durch Kombinieren mehrerer Typen arithmetischer Verarbeitungseinheiten wie einer CPU, einer MPU und einer GPU verwirklicht werden. Der Prozessor kann als eine System-on-Chip (SoC) verwirklicht werden. SoC ist eine Abkürzung für System-on-Chip (Ein-Chip-System).
Ferner kann ein Abschnitt, der unterschiedliche Verarbeitungen ausführt, die in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschrieben sind, unter Verwendung von Hardware wie einem FPGA oder einem ASIC verwirklicht werden. Die unterschiedlichen Programme können in einem nichtflüchtigen, greifbaren Aufzeichnungsmedium gespeichert werden. Als Speichermedium für das Programm kann ein nichtflüchtiges, computerlesbares Medium wie eine HDD, eine SSD, ein Flash-Speicher und eine SD-Karte verwendet werden. FPGA ist eine Abkürzung für Field Programmable Gate Array (im Feld programmierbare (Logik-)Gatter-Anordnung). HDD ist eine Abkürzung für Hard Disk Drive (Festplattenlaufwerk). SSD ist eine Abkürzung für Solid State Drive (Solid-State-Laufwerk). SD ist eine Abkürzung für Secure Digital.
Obwohl die vorliegende Offenbarung gemäß den Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es ersichtlich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf solche Ausführungsformen oder Strukturen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung umfasst unterschiedliche Modifikationen und Variationen innerhalb des Umfangs von Äquivalenten. Ferner sind unterschiedliche Kombinationen und Modi sowie andere Kombinationen und Modi einschließlich nur eines Elements, mehreren oder weniger Elementen ebenso innerhalb des Umfangs und der Idee der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2019527528 A [0002]

Claims

Batterieüberwachungsvorrichtung, aufweisend: mehrere Überwachungseinheiten (44), die konfiguriert sind, um batteriebezogene Informationen einschließlich mindestens Informationen zu erlangen, die einen Zustand einer Batterie angeben; und eine Funkübertragungseinheit (46), die konfiguriert ist, um drahtlos die batteriebezogenen Informationen, die durch die mehreren Überwachungseinheiten erlangt werden, an eine Steuervorrichtung zu übertragen.
Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Funkübertragungseinheit konfiguriert ist, um kollektiv mehrere Informationsstücke in den batteriebezogenen Informationen, die durch die mehreren Überwachungseinheiten erlangt werden, zu übertragen, und die mehreren Informationsstücke zueinander unterschiedliche Typen von Informationen sind.
Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Funkübertragungseinheit konfiguriert ist, um kollektiv mehrere Informationsstücke in den batteriebezogenen Informationen, die durch die mehreren Überwachungseinheiten erlangt werden, in einer Kombination von Typen von Informationen, die eine kleinere Datenmenge als eine Kombination von Typen von Informationen haben, die größte Daten in den batteriebezogenen Informationen haben, die durch die mehreren Überwachungseinheiten erlangt werden, zu übertragen.
Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Funkübertragungseinheit konfiguriert ist, um kollektiv mehrere Informationsstücke in den batteriebezogenen Informationen, die durch die mehreren Überwachungseinheiten erlangt werden, derart zu übertragen, dass eine Gesamtmenge von Daten, die kollektiv zu übertragen sind, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs fällt, indem Typen von Informationen in den batteriebezogenen kombiniert werden.
Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Funkübertragungseinheit konfiguriert ist, um kollektiv mehrere Informationsstücke in den batteriebezogenen Informationen, die durch die mehreren Überwachungseinheiten erlangt werden, zu übertragen, und die Funkübertragungseinheit konfiguriert ist, um die mehreren Informationsstücke gemäß einer Lesezeit der batteriebezogenen Informationen, die durch die mehreren Überwachungseinheiten erlangt werden, zu übertragen.
Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die mehreren Überwachungseinheiten und die Funkübertragungseinheit in einem Hauptkörper der Batterieüberwachungsvorrichtung beinhaltet sind, die batteriebezogenen Informationen als Typen der batteriebezogenen Informationen Spannungsinformationen der Batterie, Temperaturinformationen der Batterie oder des Hauptkörpers der Batterieüberwachungsvorrichtung und Diagnoseinformationen, die bezüglich der Batterie oder des Hauptkörpers der Batterieüberwachungsvorrichtung diagnostiziert werden, beinhalten, und die Funkübertragungseinheit konfiguriert ist, um drahtlos die Spannungsinformationen oder die Temperaturinformationen in Kombination mit den Diagnoseinformationen zu übertragen.
Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Funkübertragungseinheit konfiguriert ist, um drahtlos die batteriebezogenen Informationen für jede der mehreren Überwachungseinheiten zu einem unterschiedlichen Zeitpunkt zu übertragen.
Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mehreren Überwachungseinheiten und die Funkübertragungseinheit auf einem identischen Substrat angeordnet sind.
Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Funkübertragungseinheit und die mehreren Überwachungseinheiten kommunikativ in einer Netzwerktopologie einer Sternverbindung verbunden sind.
Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die mehreren Überwachungseinheiten und die Funkübertragungseinheit in einem Hauptkörper der Batterieüberwachungsvorrichtung beinhaltet sind, die Batterie mehrere Gruppen beinhaltet und jede der mehreren Gruppen mehrere Batteriezellen beinhaltet, die parallel angeordnet sind, der Hauptkörper der Batterieüberwachungsvorrichtung konfiguriert ist, um über mehrere Seitenoberflächen der mehreren Gruppen angeordnet zu sein, und die mehreren Überwachungseinheiten für jede der mehreren Gruppen vorgesehen sind und konfiguriert sind, um die mehreren Batteriezellen in jeder der mehreren Gruppen zu überwachen.
Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die mehreren Überwachungseinheiten und die Funkübertragungseinheit in einem Hauptkörper der Batterieüberwachungsvorrichtung beinhaltet sind, die Batterie mehrere Gruppen beinhaltet und jede der mehreren Gruppen mehrere Batteriezellen beinhaltet, die parallel angeordnet sind, und der Hauptkörper der Batterieüberwachungsvorrichtung konfiguriert ist, um auf einer Seitenoberfläche der mehreren Gruppen angeordnet zu sein.
Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die mehreren Überwachungseinheiten und die Funkübertragungseinheit in einem Hauptkörper der Batterieüberwachungsvorrichtung beinhaltet sind, die Batterie mehrere Gruppen beinhaltet und jede der mehreren Gruppen mehrere Batteriezellen beinhaltet, die parallel angeordnet sind, der Hauptkörper der Batterieüberwachungsvorrichtung konfiguriert ist, um für eine oder mehr der mehreren Gruppen vorgesehen zu sein, und konfiguriert ist, um in einem Raum (S1) angeordnet zu sein, der teilweise durch ein reflektierendes Element umgeben ist und einen Pseudowellenleiter bildet, durch den eine elektromagnetische Welle sich drahtlos entlang einer vorbestimmten Richtung ausbreitet, und das reflektierende Element konfiguriert ist, um die elektromagnetische Welle zu reflektieren.
Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die mehreren Gruppen parallel in der vorbestimmten Richtung angeordnet sind, und der Hauptkörper der Batterieüberwachungsvorrichtung konfiguriert ist, um über zwei Seitenoberflächen von zwei benachbarten Gruppen in den mehreren Gruppen in dem Raum auf einer Innenseite einer Wandoberfläche eines Gehäuses, die sich in der vorbestimmten Richtung erstreckt, angeordnet zu sein.
Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die mehreren Gruppen parallel in der vorbestimmten Richtung angeordnet sind, und der Hauptkörper der Batterieüberwachungsvorrichtung konfiguriert ist, um entlang einer Seitenoberfläche in der vorbestimmten Richtung jeder der mehreren Gruppen angeordnet zu sein.
Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die mehreren Überwachungseinheiten und die Funkübertragungseinheit in einem Hauptkörper der Batterieüberwachungsvorrichtung beinhaltet sind, die Batterie mehrere Gruppen beinhaltet, die parallel in einer vorbestimmten Richtung angeordnet sind, jede der mehreren Gruppen mehrere Batteriezellen beinhaltet, die parallel in einer kreuzenden Richtung angeordnet sind, die die vorbestimmte Richtung kreuzt, und der Hauptkörper der Batterieüberwachungsvorrichtung konfiguriert ist, um an einem Zwischenabschnitt in der kreuzenden Richtung auf mehreren oberen Oberflächen der mehreren Batteriezellen in jeder der mehreren Gruppen angeordnet zu sein.
Funkübertragungsverfahren, umfassend: Erlangen von batteriebezogenen Informationen, die mindestens Informationen beinhalten, die einen Zustand einer Batterie angeben, durch mehrere Überwachungseinheiten (44); Übertragen der batteriebezogenen Informationen von den mehreren Überwachungseinheiten an eine Funkübertragungseinheit (46), die mit den mehreren Überwachungseinheiten drahtgebunden verbunden ist; und drahtloses Übertragen der batteriebezogenen Informationen von der Funkübertragungseinheit an eine Steuervorrichtung.
Programm, das Anweisungen für eine Batterieüberwachungsvorrichtung aufweist, die mehrere Überwachungseinheiten (44), die konfiguriert sind, um batteriebezogene Informationen einschließlich mindestens Informationen, die einen Zustand einer Batterie angeben, zu erlangen, und eine Funkübertragungseinheit (46) beinhaltet, die kommunizierbar mit den mehreren Überwachungseinheiten verbunden ist und konfiguriert ist, um drahtlos die batteriebezogenen Information zu übertragen, wobei die Anweisungen konfiguriert sind, um: die mehreren Überwachungseinheiten zu veranlassen, die batteriebezogenen Informationen zu erlangen; die mehreren Überwachungseinheiten zu veranlassen, die batteriebezogenen Informationen an die Funkübertragungseinheit zu übertragen; und die Funkübertragungseinheit zu veranlassen, drahtlos die batteriebezogenen Informationen an eine Steuervorrichtung zu übertragen