JP2000074786A

JP2000074786A - 電気車用組電池制御装置

Info

Publication number: JP2000074786A
Application number: JP10249713A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Sodeno; 強袖野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1998-09-03
Publication date: 2000-03-14
Anticipated expiration: 2018-09-03
Also published as: JP3674328B2

Abstract

(57)【要約】【課題】自己診断結果等のデータ保持の安全性やセル
容量ばらつき低減を図ることができる電気車用組電池制
御装置の提供。【解決手段】複数のセルC1〜C96で構成される電気車
駆動用組電池１を電源とし、セルC1〜C96の状態の検出
および診断を行い一時記憶するセルコントローラC/C1〜
C/C12と、電気車に搭載された補助電池２を電源とし、
組電池１の充放電を制御するバッテリーコントローラB/
Cと、セルコントローラC/C1〜C/C12およびバッテリーコ
ントローラB/C間を相互にデータを送受信するためのイ
ンタフェースI/F６とを備え、バッテリーコントローラB
/CにRAM４を設けるとともに、バッテリーコントローラB
/Cの電源オフ直前に少なくとも前記診断の結果を含む電
池情報をセルコントローラC/C1〜C/C12からバッテリー
コントローラB/Cへ送信してRAM４に記憶させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気車用組電池制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電気自動車の駆動用電池には、
複数の単位電池（以下ではセルと呼ぶ）から成る組電池
が用いられる。組電池の各セルはモジュールと呼ばれる
所定数のセル毎に区分（ひとまとめをモジュール電池と
呼ぶ）され、各モジュール電池毎に設けられたセルコン
トローラによってモジュール電池を構成するセルが管理
される。各セルコントローラは、それが管理するモジュ
ール電池から電力が供給される。一方、車両側には各セ
ルコントローラを制御して組電池を管理するバッテリー
コントローラが設けられており、セルコントローラおよ
びバッテリーコントローラ間はシリアル通信により相互
にデータが送受信される。充放電の際、バッテリーコン
トローラはセルコントローラからのセル電圧データに基
づいて充放電制御を行う。また、セルコントローラは検
出したセルの電圧や温度等からモジュール電池の電池状
態を自己診断し、その結果をセルコントローラのメモリ
に記憶する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電気自動車
の状態を診断装置で調べる際には、バッテリーコントロ
ーラから診断装置へデータを取り込み、そのデータに基
づいて組電池の状態も含めた車両の状態が診断される。
このとき、セルコントローラのメモリに記憶された自己
診断結果は、バッテリーコントローラを介して診断装置
へ送られる。しかしながら、上述したようにセルコント
ローラはモジュール電池を電源としているため、モジュ
ール電池が異常状態となった場合には、正常にデータを
保持できないおそれがある。また、データ保持のための
電流は車両停止時に暗電流として作用するので、セル容
量のばらつきの原因になる。

【０００４】本発明の目的は、自己診断結果等のデータ
保持の安全性やセル容量ばらつき低減を図ることができ
る電気車用組電池制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】発明の実施の形態を示す
図１および２に対応付けて説明する。（１）請求項１の発明は、複数の単位電池C1〜C96で構
成される電気車駆動用組電池１を電源とし、単位電池C1
〜C96の状態の検出および診断を行い一時的に記憶する
電池情報収集部C/C1〜C/C12と、電気車に搭載された補
助電池２を電源とし、組電池１の充放電を制御する制御
部B/Cと、電池情報収集部C/C1〜C/C12および制御部B/C
間を相互にデータを送受信するための通信手段６，１４
とを備える電気車用組電池制御装置に適用され、制御部
B/Cに記憶部４を設けるとともに、制御部B/Cの電源オフ
直前に少なくとも前記診断の結果を含む一時的に記憶し
た電池情報を、電池情報収集部C/C1〜C/C12から制御部B
/Cへ送信して記憶部４に記憶させる記憶指示部３を設け
たことにより上述の目的を達成する。（２）請求項２の発明は、請求項１に記載の電気車用組
電池制御装置において、記憶部４に記憶された電池情報
を車両外部へ出力する出力装置７を設けた。

【０００６】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。

【０００７】

【発明の効果】請求項１および２の発明によれば、通信
所要時間の比較的長い診断結果を制御部の電源をオフす
る直前にその記憶部に記憶させるようにしたので、制御
部の電源オフの最中に診断結果を電池情報収集部で記憶
する従来の装置のように診断結果保持のために単位電池
の電力を消費することがない。その結果、単位電池の容
量ばらつきの原因となる暗電流を防止することができ
る。また、単位電池の故障などによる診断結果データの
消失を防止することができる。請求項２の発明では、電
池情報を車両外部へ出力する出力装置を設けたので、車
両外部の故障診断装置等に電池情報を出力して電池の状
態を診断させることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を参照して本発
明の実施の形態を説明する。図１は本発明による車両用
組電池制御装置の一実施の形態を示すブロック図であ
る。図１に示した組電池１は９６個のセルC1〜C96が直
列に接続されたものであり、セルC1〜C96は８個数ずつ
まとめられてモジュール電池M1，…，M12を構成してい
る。なお、組電池および各モジュール電池を構成するセ
ルの個数は上述の個数に限定されるものではない。C/C
1，C/C2，…，C/C12は、モジュール電池毎に設けられて
モジュール単位にセルを管理するセルコントローラであ
り、それぞれ各モジュール電池M1〜M12から電力（電圧V
1）が供給される。セルコントローラC/C1〜C/C12は各セ
ルの電圧，温度を検出するとともに、過電圧，センサ異
常，セルコントローラC/C1〜C/C12自体の異常等を自己
診断してRAM11（後述する）に記憶する。セルコントロ
ーラC/C1〜C/C12はバッテリーコントローラB/Cからの起
動信号V2がオンされることにより起動し、起動信号V2が
オフしたらモジュール電池M1〜M12からの電力もオフと
なる。バッテリーコントローラB/Cは補助電池２を電源
（電圧V3）としており、車両のイグニッションスイッチ
および組電池１の充電のオン・オフに連動してオン・オ
フされる。

【０００９】バッテリーコントローラB/CはCPU３，RAM
４，ROM５，インタフェースI/F６を備えており、インタ
フェースI/F６はシリアル通信により各セルコントロー
ラC/C1〜C/C12と通信を行う。SDはインタフェースI/F６
の送信端子であり、RDは受信端子である。バッテリーコ
ントローラB/Cはこの通信を用いて各セルコントローラC
/C1〜C/C12を制御するとともに、逆に各セルコントロー
ラC/C1〜C/C12からの情報（上述した検出結果および自
己診断結果であり、以下では電池情報と呼ぶ）を受信す
る。受信された電池情報はバッテリーコントローラB/C
のRAM４（バックアップRAM）に記憶され、セルコントロ
ーラC/C1〜C/C12の制御に利用されたり、容量計（不図
示）の容量表示等に利用される。

【００１０】また、８は車両の故障診断を行う診断装置
であり、バッテリーコントローラB/CのインタフェースI
/F７を介して接続される。なお、診断装置８はバッテリ
ーコントローラB/Cだけでなく車両全体の制御装置とも
接続され、車両側から車両情報を受信して故障の有無や
故障内容を診断する。組電池１に関しては、バッテリコ
ントローラB/Cから上述の電池情報を受信して診断を行
う。

【００１１】図２はセルコントローラC/C1を詳細に示す
図である。なお、ここではセルコントローラーC/C1を例
に上げて説明するが、他のセルコントローラも同様であ
る。セルコントローラC/C1は、CPU１０，RAM１１，ROM
１２，A/Dコンバータ１３，インタフェースI/F１４を備
えている。A/Dコンバータ１３は、各セルC1〜C8の端子
電圧をデジタル信号に変換してCPU１０へ送る。この端
子電圧データは一旦RAM１１に記憶され、これらのデー
タに基づいて上述した自己診断を行う。自己診断結果は
RAM１１に記憶され、バッテリーコントローラB/Cの指示
を待ってシリアル通信によりバッテリーコントローラB/
Cに送信される。

【００１２】上述したように、バッテリーコントローラ
B/Cはシリアル通信で送信される電池情報に基づいてセ
ルコントローラC/C1〜C/C12の制御を行うが、通常（走
行中や充電中）の制御では、電池情報の内の電圧検出情
報，温度検出情報および自己診断結果から得られる異常
検出情報（電圧異常、温度異常の有無）のみがセルコン
トローラC/C1〜C/C12からバッテリーコントローラB/Cへ
送られる。バッテリーコントローラB/Cは電圧検出情
報，温度検出情報に基づいて充放電制御を行い、異常検
出情報に基づいて警告表示等により異常を運転者に伝え
るとともにフェイルセーフ動作（出力制限等）を行わせ
る。

【００１３】一方、セルコントローラC/C1〜C/C12によ
る自己診断結果は、バッテリーコントローラB/Cの電源V
3がオフとなる直前にバッテリーコントローラB/Cへ送ら
れ、バッテリーコントローラB/CのRAM４に記憶される。
RAM４は電源V3がオフされた後も補助電池２を電源とし
てバックアップされており、記憶された自己診断結果は
電源V3オフ後も保持される。

【００１４】上述したように、通常制御時には電圧検出
情報，温度検出情報および異常検出情報のみを送信して
異常検出情報以外の自己診断結果を送信しない理由は、
自己診断結果の通信に要する時間（通信所要時間）が長
く通常制御に影響するためである。異常検出情報と自己
診断結果との通信所要時間を比較すると次のようにな
る。

【００１５】（異常検出情報送信時）バッテリーコント
ローラB/CおよびセルコントローラC/C1〜C/C12間の通信
はシリアル通信で行われるため、バッテリーコントロー
ラB/Cからデータを所定フォーマットで送信したとき、
そのデータは１２個のセルコントローラC/C1〜C/C12を
直列（リング状）に受送信してバッテリーコントローラ
B/Cに戻ってくる。異常検出情報の場合、４byteのデー
タをバッテリーコントローラB/Cから送信する。このデ
ータは異常なセルがどのセルかを特定する必要がないの
で、セルコントローラC/C1〜C/C12を一回りすれば情報
が確定する。このとき、通信速度を9600bpsとすれば通
信所要時間は次式（１）に示すように５９．６msとな
る。

【数１】（1／9600bps）×11bit×4byte×13 59.6ms …（１）電圧検出情報，温度検出情報によりセルコントローラC/
C1〜C/C12を制御する通常制御は１００ms毎に行われる
ので、この制御の間に上述のデータ送信を行う。

【００１６】（自己診断結果送信時）自己診断結果のデ
ータは異常検出情報のデータより大きくなり９byteのデ
ータになる。このデータはセルを特定する必要があるの
で、バッテリーコントローラB/Cは９byteのデータをセ
ルコントローラ１２個分、つまり図３に示すように１２
回送受信しなければ情報が確定しない。このとき、通信
所要時間は次式（２）に示すように６１４msとなる。

【数２】｛（1／9600bps）×11bit×9byte×13｝＋40ms×12 614ms …（２）式（２）において、40msは図３に示すようにデータを１
２回送信する際の送信間隔である。この場合には通信所
要時間が６１４msと大きくなるため、自己診断結果の通
信を通常の通信（充放電制御に必要な電圧検出情報，温
度検出情報の通信）に割り込ませると通常制御に大きな
影響を与える。そのため、通常制御時に自己診断結果の
送信は避けなければならない。

【００１７】図４の（ａ）はセルコントローラC/C1〜C/
C12で行われる制御を示すフローチャートであり、
（ｂ）はバッテリーコントローラB/Cで行われる制御を
示すフローチャートである。以下では、図４を参照して
通信制御の手順を説明する。車両のイグニッションスイ
ッチがオンされた時や組電池１の充電が開始された時に
バッテリーコントローラB/Cへの電力供給（電圧V3）が
開始され、図４（ｂ）に示すフローがスタートし、ステ
ップＳ１でセルコントローラC/C1〜C/C12への起動信号V
2をオンにする。起動信号V2がオンとなったならば各セ
ルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ１２は起動し、図４
（ａ）のフローがスタートする。

【００１８】最初に図４（ｂ）に示すバッテリーコント
ローラB/Cのフローチャートから説明する。ステップＳ
１で起動電源V2をオンしたならば、ステップＳ２におい
て通信開始信号をシリアル通信でセルコントローラC/C1
〜C/C12に送信する。ステップＳ３は通常制御のルーチ
ンであり、セルコントローラC/C1〜C/C12から送信され
たセル電圧検出情報およびセル温度検出情報に基づいて
充放電制御を行うとともに、送信された異常検出情報
（電圧異常、温度異常の有無）に基づいて警告やフェイ
ルセーフ動作を行わせる。ステップＳ４はイグニッショ
ンスイッチのオフ動作または充電オフ動作があったか否
かを判断するステップであり、いずれかがオフとなった
ならばステップＳ５へ進む。なお、ステップＳ４でイグ
ニッションスイッチのオフ動作または充電オフ動作があ
った後も、後述するステップＳ８までバッテリーコント
ローラB/Cへの電力V3はオン状態が保持される。

【００１９】ステップＳ５では、セルコントローラC/C1
〜C/C12に自己診断結果の送信を要求する。ステップＳ
６はセルコントローラC/C1〜C/C12からの自己診断結果
を受信したか否かを判断するステップであり、受信した
ならばステップＳ７へ進み受信した自己診断結果をRAM
４（図１参照）に記憶する。その後、ステップＳ８で起
動信号V2をオフした後にバッテリーコントローラB/C自
身の電力V3をオフする。

【００２０】次いで、図４（ａ）に示すセルコントロー
ラC/C1〜C/C12のフローチャートについて説明する。こ
れらは、上述したように起動信号V2がオンとなったとき
にスタートする。ステップＳ１１はバッテリーコントロ
ーラB/Cからの通信開始信号を受信したか否かを判断す
るステップであり、通信開始信号を受信したならばステ
ップＳ１２へ進んで通常制御のルーチンを行う。この通
常制御では、充放電制御に必要な各セルの電圧，温度を
検出するとともに、過電圧，センサ異常，セルコントロ
ーラC/C1〜C/C12自体の異常等を自己診断する。これら
の情報の内、電圧検出情報，温度検出情報および自己診
断結果から得られる異常検出情報（電圧異常、温度異常
の有無）は上述したように通信所要時間が５９．６msと
短いので、１００ms毎に行われる通常制御の間にバッテ
リーコントローラB/Cへ送信される。

【００２１】ステップＳ１３はバッテリーコントローラ
B/Cからの自己診断結果送信要求を受信したか否かを判
断するステップであり、受信したならばステップＳ１４
へ進んで自己診断結果をバッテリーコントローラB/Cへ
送信する。ステップＳ１５は起動信号V2のオフ信号を受
信したか否かを判断するステップであり、受信したなら
ばステップＳ１６へ進んでセルコントローラC/C1〜C/C1
2自身の電力V1をオフしてフローを終了する。なお、図
４において破線で示す矢印は信号の流れを示している。

【００２２】上述したように、本実施の形態では、通信
所要時間が比較的長い自己診断結果は、通常制御時にセ
ルコントローラC/C1〜C/C12からバッテリーコントロー
ラB/Cへ送信せず、バッテリーコントローラB/Cの電源オ
フ直前に送信してRAM４に記憶するようにした。そのた
め、電源オフ後もセルコントローラC/C1〜C/C12に自己
診断結果を保持する必要が無いので、モジュール電池M1
〜M12の故障によるデータ消失等を防止することができ
るとともに、セル容量のばらつきの要因となる暗電流も
防止することができる。また、従来はセルコントローラ
C/C1〜C/C12毎に診断装置８を接続する必要があるが、
本実施の形態では、診断装置８をバッテリーコントロー
ラB/Cに接続してRAM４に記憶されている診断結果（１２
個のセルコントローラC/C1〜C/C12各々の診断結果）を
読み込めば良いので、故障診断を容易に行うことができ
る。

【００２３】なお、上述した実施の形態では、診断装置
８は車両とは別に設けられ、故障診断を行う際に車両に
接続して診断を行うようにしたが、車両自身に診断装置
を設置するようにしても良い。また、上述した説明では
バッテリーコントローラB/CおよびセルコントローラC/C
1〜C/C12間をシリアル通信でデータ送信する場合につい
て説明したが、シリアル通信に限らずパラレルに通信す
る場合にも本発明を適用することができる。

【００２４】以上説明した実施の形態と特許請求の範囲
の要素との対応において、セルC1〜C96は単位電池を、
セルコントローラC/C1〜C/C12は電池情報収集部を、バ
ッテリーコントローラB/Cは制御部を、インターフェー
スI/F６，１４は通信手段を、RAM４は記憶装置を、イン
ターフェースI/F７は出力装置ををそれぞれ構成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による車両用組電池制御装置の一実施の
形態を示すブロック図。

【図２】セルコントローラC/C1を詳細に示す図。

【図３】自己診断結果の通信を説明する図。

【図４】（ａ）はセルコントローラC/C1〜C/C12で行わ
れる制御を示すフローチャート、（ｂ）はバッテリーコ
ントローラB/Cで行われる制御を示すフローチャート。

【符号の説明】１組電池２補助電池３，１０ CPU ４，１１ RAM ５，１２ ROM ６，７，１４インタフェースI/F B/C バッテリーコントローラ C1〜C96 セル C/C1〜C/C12 セルコントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｐ３０２３０２ＣＦターム(参考） 2G016 CA03 CB11 CB12 CB31 CC01 CC03 CC16 CC27 CC28 5G003 BA03 DA04 DA17 DA18 EA09 FA06 GC05 5H030 AA03 AA04 AA06 AS08 BB01 BB21 FF51 5H111 BB06 CC13 HA05 HB09 JJ02 5H115 PG04 PI13 TI05 TO05 TR19 TU05 TU11 TZ07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の単位電池で構成される電気車駆動
用組電池を電源とし、前記単位電池の状態の検出および
診断を行い一時的に記憶する電池情報収集部と、電気車
に搭載された補助電池を電源とし、前記組電池の充放電
を制御する制御部と、前記電池情報収集部および制御部
間を相互にデータを送受信するための通信手段とを備え
る電気車用組電池制御装置において、前記制御部に記憶部を設けるとともに、前記制御部の電
源オフ直前に少なくとも前記診断の結果を含む一時的に
記憶した電池情報を、前記電池情報収集部から前記制御
部へ送信して前記記憶部に記憶させる記憶指示部を設け
たことを特徴とする電気車用組電池制御装置。
【請求項２】請求項１に記載の電気車用組電池制御装
置において、前記記憶部に記憶された電池情報を車両外部へ出力する
出力装置を設けたことを特徴とする電気車用組電池制御
装置。