JP2003209932A - 電池電源装置とその制御方法及びアドレス設定方法 - Google Patents
電池電源装置とその制御方法及びアドレス設定方法Info
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Abstract
続し、各組電池ブロックにそれぞれ電池ECUを接続し
た電池電源装置の制御方法及びアドレス設定方法を提供
する。 【解決手段】 各組電池ブロック1a〜1fに電池EC
U2a〜2fを接続し、各電池ECU2a〜2fを通信
ライン15で接続すると共に、各電池ECU2a〜2f
毎に複数のアドレス設定端子13a〜13fとアドレス
線14との接続が異なるように設定する。通信ラインを
通じて組電池ブロック1a〜1fの異常発生が検出され
たとき、アドレスから識別される組電池ブロック1a〜
1fをそれに接続された開閉接点4a〜4fのオフ制御
により並列又は直並列接続から切り離し、全体の機能が
停止又は低下することを防止する。
Description
ッド車を構成する場合などに必要とされる大きな駆動電
力を供給する電池電源装置とその制御方法及びアドレス
設定方法に関するものである。
る電池電源装置は、複数(例えば、6個)の蓄電池を直
列接続して電池モジュールを構成し、更に、複数(例え
ば、30個)の電池モジュールを直列接続して組電池ブ
ロックを構成し、この組電池ブロックの動作状態を管理
するために、組電池ブロックの電圧、電流、温度を検出
し、その検出結果に応じて異常検出や各種制御を行う電
池ECU(Electronic Control U
nit)を設けて構成され、走行駆動用のモータに駆動
電力を供給すると共に、車両発電機からの供給電力によ
り充電がなされるように構成される。
どの場合には、前記組電池ブロックと前記電池ECUと
を組み合わせた組電池システムを直列及び/又は並列に
接続することが構想されている。
を直並列に接続して大きな電力要求に対応させた電池電
源装置30の構成を示すものである。各組電池ブロック
1a〜1fにはその動作状態を管理するために、それぞ
れ電池ECU2a〜2fを接続して電池システムA〜F
が構成され、直並列に接続された各組電池ブロック1a
〜1fは正極充放電端子11と負極充放電端子12に接
続され、各組電池ブロック1a〜1fの動作状態はそれ
ぞれ電池ECU2a〜2fによって監視、制御される。
電電流を検出する電流センサ3a〜3fの他、前記電池
モジュール毎の電圧、電池モジュール毎の電池温度、組
電池ブロック1a〜1fの環境温度をそれぞれ検出する
各センサ(図示せず)が設けられており、各センサの検
出出力はそれぞれ電池ECU2a〜2fに入力される。
各電池ECU2a〜2fは入力された電圧、電流、温度
の検出出力をもとに組電池ブロック1a〜1fの動作状
態や異常発生を監視すると共に、温度検出出力をもとに
組電池ブロック1a〜1fに設けられた送風装置等の冷
却手段を制御する。また、入力された電圧、電流、温度
の検出出力からSOC(State of Charg
e=電池容量に対する蓄電された電気量)を演算する。
このSOCや電圧等の検出出力などは組電池ブロック1
a〜1fの動作状態データとして外部出力して、ハイブ
リッド車の場合では車両制御ECUに入力され、電池電
源装置30に対する充放電制御に利用される。
電池システムA〜Fを組み合わせて電池電源装置30を
構成した場合に、1つの組電池ブロック1a〜1fに不
具合が生じたとき、それが全体に影響を及ぼし車両への
供給電力が低下する問題があった。例えば、組電池シス
テムCの組電池ブロック1cを構成する1個の蓄電池に
短絡が生じると、その組電池ブロック1cは出力電圧が
低下し、並列に接続された他の組電池ブロック1a,1
eより電圧が低い状態になるため、他の組電池ブロック
1a,1b,1e,1fからの電流が流入し、各組電池
ブロック間で容量のアンバランスが発生し、正極充放電
端子11及び負極充放電端子12から出力される供給電
力が低下することになる。
合わせて電池電源装置を構成した場合に、各組電池シス
テムA〜Fそれぞれの動作状態を車両側から管理し、各
組電池システムA〜F相互間での情報伝送を行う際に、
各組電池システムA〜Fを識別するためのアドレスを付
与する必要がある。一般にアドレス設定はメモリにアド
レス番号を記憶させるが、個々のアドレス番号を付与し
たメモリ構成によるコストアップをまねき、組電池シス
テムA〜Fを同一機種として互換性のある状態にするこ
とができない。また、組立時あるいは交換時に間違った
機種を設置してしまう恐れもある。
池システムを組み合わせて電池電源装置を構成した場合
の問題点を解決する電池電源装置とその制御方法及びア
ドレス設定方法を提供することにある。
の本願第1発明は、複数の蓄電池を直列接続した複数の
組電池ブロックを並列又は直並列に接続すると共に、各
組電池ブロックそれぞれに組電池ブロックの動作状態を
管理する電池ECUを設けて構成された電池電源装置の
制御方法であって、前記電池ECUによって組電池ブロ
ックに不具合が検出されたとき、不具合が検出された組
電池ブロックを並列接続から切り離すように制御するこ
とを特徴とする。
両の駆動電力供給源に適用したとき、車両の走行状態は
常に一定でないため、電池電源装置の負荷状態も常に変
化する。従って、電池電源装置の電力容量は、車両が必
要とする最大の使用電力に対応できるように余裕をもっ
た構成がなされており、異常発生した組電池ブロックを
並列又は直並列接続から切り離しても車両の動力性能を
急激に低下させることはない。また、車両が最大の使用
電力を要求する状態は短時間であり、電池は短時間の過
負荷状態には対応でき、不具合が発生した組電池ブロッ
クの切り離しにより最大許容負荷レベルが下がっても、
それを越える負荷電力には耐えることができ、不具合の
発生が全体に影響することを防止できる。
列接続した複数の組電池ブロックを並列及び/又は直列
に接続すると共に、各組電池ブロックそれぞれに組電池
ブロックの動作状態を管理する電池ECUを設け、各電
池ECUにその相互間及び外部装置との間の通信手段が
設けられてなる電池電源装置のアドレス設定方法であっ
て、前記各電池ECUに、組電池ブロックの数に対応で
きるビット数のアドレス設定用端子を設けると共に、前
記ビット数の接続ラインと前記アドレス設定用端子との
間の接続を各電池ECU毎に異なるように設定したこと
を特徴とする。
置を構成した場合、各組電池ブロックそれぞれの動作状
態を管理するための各電池ECUを通信ラインで接続
し、更には通信ラインを外部の制御手段と接続し、各組
電池ブロックの動作状態を個別に監視することが要求さ
れる。これを実現するためには、各電池ECUにアドレ
スを設定することを要するが、それを各電池ECUに組
電池ブロックの数に対応できるビット数のアドレス設定
用端子を設けることにより、接続ラインとの接続を各電
池ECU毎に異なるように設定することでアドレス設定
が可能となり、各電池ECUは互換性のある共通仕様と
して生産性あるいは保守性を向上させることができる。
アドレス設定方法は、複数の蓄電池を直列接続した複数
の組電池ブロックを並列又は直並列に接続すると共に、
各組電池ブロックそれぞれに組電池ブロックの動作状態
を管理する電池ECUを設け、各電池ECUにその相互
間の通信手段が設けられ、各電池ECUに、組電池ブロ
ックの数に対応できるビット数のアドレス設定用端子を
設けると共に、前記ビット数の接続ラインと前記アドレ
ス設定用端子との間の接続により特定の電池ECUをマ
スター電池ECUとし、他の電池ECUをスレーブ電池
ECUに設定したことを特徴とする。
た各電池ECUは、アドレス設定用端子と接続ラインと
の間の接続によって、1つの電池ECUをマスターに、
他の電池ECUをスレーブに設定することができ、通信
手段により各スレーブ電池ECUの動作状態に関する情
報はマスター電池ECUに集め、マスター電池ECUに
より電池電源装置全体の管理を行うことができる。
列接続した複数の組電池ブロックを並列又は直並列に接
続すると共に、各組電池ブロックそれぞれに組電池ブロ
ックの動作状態を管理する電池ECUが設けられてなる
電池電源装置であって、各電池ECUにその相互間の通
信手段を設けると共に、各電池ECUに組電池ブロック
の数に対応するビット数のアドレス設定用端子を設け、
前記ビット数の接続ラインと前記アドレス設定用端子と
の間の接続により特定の電池ECUがマスター電池EC
Uに、他の電池ECUがスレーブ電池ECUに設定され
てなることを特徴とする。
た各電池ECUは、アドレス設定用端子と接続ラインと
の間の接続によって、1つの電池ECUをマスターに、
他の電池ECUをスレーブに設定することができ、通信
手段により各スレーブ電池ECUの動作状態に関する情
報はマスター電池ECUに集め、マスター電池ECUに
より電池電源装置全体の管理を行うことができる。マス
ター電池ECUは、各スレーブ電池ECUの動作状態に
関する情報を収集し、その情報を外部に通信することに
より、電池電源装置を使用する外部装置から電池電源装
置の動作状態を監視して、的確な制御を実施することが
できる。
管理する組電池ブロックに不具合が検出されたとき、前
記組電池ブロックと並列接続関係にある他の組電池ブロ
ックの1つをマスター電池ECUに設定変更した後、不
具合が検出された組電池ブロックを並列接続から切り離
す機能を備えて構成することにより、マスター電池EC
Uが管理する組電池ブロックに不具合が発生したとき、
マスター設定を他の電池ECUに設定変更して、不具合
が発生した組電池ブロックを並列接続から切り離すと、
電池電源装置としての出力電圧に変わりなく、マスター
電池ECUによる全体管理も可能なので、電池電源装置
の動作を1つの組電池ブロックの不具合により停止させ
ることがない。
の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であ
って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
尚、従来構成と同一の構成要素には同一の符号を付し
て、本発明の特徴を明確にする。
して走行するハイブリッド車、特に大型のハイブリッド
車の走行駆動用電源に適用した電池電源装置について示
すものである。大型ハイブリッド車が必要とする大きな
負荷電力に対応させるために、本実施形態に係る電池電
源装置10は、図1に示すように、6個の組電池ブロッ
ク1a〜1fを用いて、組電池ブロック1aと組電池ブ
ロック1b、組電池ブロック1cと組電池ブロック1
d、組電池ブロック1eと組電池ブロック1fとをそれ
ぞれ直列接続し、更に直列接続された3組を並列に接続
した直並列接続により、大きな出力電圧と出力電流が供
給できるように構成されている。
ル−水素蓄電池を6個直列接続した電池モジュールを更
に40個直列接続したもので、電流センサ3a〜3f及
び図示しない電圧センサ、温度センサ等の検出手段や電
池を冷却するための冷却ファンを設けて構成されてい
る。また、各組電池ブロック1a〜1fにはそれぞれ電
池ECU2a〜2fが接続され、組電池システムA〜F
に構成される。各組電池システムA〜Fには正極端子5
a〜5f及び負極端子6a〜6fが外部露出しているの
で、組立時や保守点検時に作業者がこれに触れて感電す
ることを防止すると共に、個別に直並列接続から切り離
しできるように、リレーによる開閉接点4a〜4fが各
組電池ブロック1a〜1fと直列に接続されている。ま
た、直列接続の正極側となる組電池システムA,C,E
には開閉接点4a,4c,4eと並列に抵抗器8a,8
c,8eを介して副開閉接点7a,7c,7eが接続さ
れ、電池電源装置10を始動するときには、この副開閉
接点7a,7c,7eを先に閉じて突入電流による弊害
を防止している。
び電圧センサ、温度センサによって検出される各組電池
ブロック1a〜1fの充放電電流及び電圧、電池モジュ
ール単位での電圧及び温度、組電池ブロック1a〜1f
を冷却する空気温度(環境温度)をもとに組電池ブロッ
ク1a〜1fの動作状態を監視し、冷却ファンの回転を
制御すると共に、電圧、電流、温度の検出値から電池容
量に対して蓄電された電気量であるSOCを演算し、こ
れが適正な状態に維持されるような充電及び放電の状態
が得られるように車両側の制御装置である車両制御EC
Uに要求する。また、電圧、電流、温度の検出結果やS
OCの演算結果に基づいて異常状態が検出されたときに
は、異常発生信号が前記車両制御ECUに出力される。
1fはそれぞれ電池ECU2a〜2fによって動作状態
が管理されると同時に、各電池ECU2a〜2fの管理
データは車両側の車両制御ECUに伝送され、車両制御
ECUは走行状態に応じた制御データを各電池ECU2
a〜2fに伝送する。このデータ伝送を行うために、各
電池ECU2a〜2fの相互間及び車両制御ECUとの
間で情報伝送ができるように、各電池ECU2a〜2f
にそれぞれネットワークインタフェースが設けられ、こ
のネットワークインタフェースを用いて各電池ECU2
a〜2fの間が通信ライン15により接続されて電池ネ
ットワークが構成されている。この電池ネットワークは
通信端子16から車両側の車両ネットワークに接続さ
れ、車両ネットワークを通じて車両制御ECUに接続さ
れる。
互間及び車両側との間に通信ネットワークを構成する場
合に、各電池ECU2a〜2fそれぞれを識別するため
にアドレスを設定する必要があり、各電池ECU2a〜
2fには、それぞれアドレス設定端子13a〜13fが
設けられている。このアドレス設定端子13a〜13f
は、3つの端子と3本のアドレス線14との接続を電池
ECU2a〜2f毎に変えることによりアドレス設定で
きるようにして、各組電池システムA〜Fが同一仕様で
もアドレスは異なるようにする構成がなされている。
池システムA〜Fの数に対応するビット数で設けられ
る。ここでは組電池システムA〜Fの数は6台なので、
それを識別するための最小のビット数は3であるため、
3つのアドレス設定端子13a〜13fと3本のアドレ
ス線14との接続を図示するように、各電池ECU2a
〜2f毎に異なるように設定することによってアドレス
設定することができる。即ち、各電池ECU2a〜2f
の3つのアドレス設定端子13a〜13fのうち、アド
レス線14に接続されている端子を「1」、接続されて
いない端子を「0」とする3ビットのアドレス設定がな
されている。3本のアドレス線14はアドレス端子17
から車両側に接続される。
電池ブロック1a〜1fのうち1台に異常が発生した場
合、それは電池ECU2a〜2fによって検出されるの
で、通信ライン15から通信端子16を通じて異常発生
が車両側に伝送され、上記アドレス設定構造により異常
が生じた組電池ブロック1a〜1fが識別できる。異常
発生を受信した車両制御ECUは、アドレスに該当する
電池ECU2a〜2fに制御指令を送信するので、該当
する電池ECU2a〜2fはリレーにより開閉接点4a
〜4fを開き、異常発生した組電池ブロック1a〜1f
を直並列接続から切り離す。
池電源装置10の負荷状態も常に変化する。従って、電
池電源装置10の電力容量は、車両が必要とする最大の
使用電力に対応できるように余裕をもった構成がなされ
ており、異常発生した組電池ブロック1a〜1fの切り
離しにより車両の動力性能を急激に低下させることはな
い。また、電池は短時間の過負荷状態には対応でき、車
両の高負荷状態も短時間なので、組電池ブロック1a〜
1fの1つを切り離して最大許容負荷レベルが下がって
も、それを越える負荷電力には耐えることができる。ま
た、車両制御ECUは異常発生を報知されたとき電池電
源装置10からの最大許容負荷レベルを下げ、モータと
エンジンとを併用するハイブリッド車は電池電力の低下
をエンジンで補うように制御することができる。
用いて電池電源装置10を構成したとき、車両制御EC
Uとの間のデータ伝送を各電池ECU2a〜2f毎に行
うのでなく、特定の電池ECU、実施形態構成では電池
ECU2aをマスターとして、他の電池ECU2b〜2
fをスレーブに設定し、マスター電池ECU2aと車両
制御ECUとの間でデータ伝送を行うように構成され
る。マスター電池ECU2aは各スレーブ電池ECU2
b〜2fの動作状態に関する各種情報を収集し、それら
と自らの情報を車両制御ECUに伝送する。
各組電池ブロック1a〜1fに不具合が検出されたと
き、前述したように組電池ブロック1a〜1fのうち不
具合が発生したものを並列接続から切り離すように制御
されるが、不具合がマスター電池ECU2aが管理する
組電池ブロック2aであった場合には、マスター設定を
並列接続の関係にある他の電池ECU2c,2d,2
e,2fに変更する。その後、不具合が発生した組電池
ブロック1a,1bを並列接続から切り離すように制御
する。この制御によりマスター電池ECU2aが管理す
る組電池ブロック1aに不具合が生じた場合でも、マス
ター設定は維持され、電池電源装置10は1つの組電池
ブロック1aの不具合により機能停止してしまうことが
ない。
の変更の情報を車両制御ECUに伝送することは言うま
でもないが、そのタイミングは不具合が発生した組電池
ブロック1aのマスター電池ECU2aが不具合検出時
に情報伝送しても、電池ECU2c,2d,2e,2f
のうち新たにマスター設定されたものが情報伝送しても
よい。
リッド車に適用した例を示したが、これに限定されるも
のではなく、大型機器の電源のバックアップに用いられ
る無停電電源装置や、生産現場における自動搬送車両な
どにも適用可能であることは言うまでもない。
具合は発生したものを接続から切り離した後、そこに新
たなものに交換することにより、電池電源装置10を正
常に回復させることができる。移動を伴わない装置、例
えば前記無停電電源装置では、不具合発生が検出された
後、速やかに交換作業を実施することができる。
の組電池ブロックを並列又は直並列に接続して電池電源
装置に構成した場合に、その1つに不具合が発生したと
き、それを並列又は直並列接続から切り離すように制御
するので、1つの組電池ブロックの不具合により全体の
機能が低下あるいは停止することが防止できる。
又は直列に接続して電池電源装置に構成した場合に、各
組電池ブロックそれぞれにその動作状態を管理する各電
池ECUを設けると共に全体を総合的に管理する必要が
あり、各電池ECUにアドレスを設定する。アドレス設
定は複数のアドレス設定端子への接続状態の変化により
アドレス設定することができ、電池ECUを互換性のあ
る共通仕様として、生産性や保守性を向上させることが
できる。
ターに、その他をスレーブに設定することにより、各組
電池ブロックの動作状態をマスター電池ECUに集めて
電池電源装置を総合的に管理することができ、電池電源
装置を使用する装置側との情報伝送が容易となる。
ック図。
ック図。
Claims (6)
- 【請求項1】 複数の蓄電池を直列接続した複数の組電
池ブロックを並列又は直並列に接続すると共に、各組電
池ブロックそれぞれに組電池ブロックの動作状態を管理
する電池ECUを設けて構成された電池電源装置の制御
方法であって、前記電池ECUによって組電池ブロック
に不具合が検出されたとき、不具合が検出された組電池
ブロックを並列接続から切り離すように制御することを
特徴とする電池電源装置の制御方法。 - 【請求項2】 複数の蓄電池を直列接続した複数の組電
池ブロックを並列及び/又は直列に接続すると共に、各
組電池ブロックそれぞれに組電池ブロックの動作状態を
管理する電池ECUを設け、各電池ECUにその相互間
及び外部装置との間の通信手段が設けられてなる電池電
源装置のアドレス設定方法であって、前記各電池ECU
に、組電池ブロックの数に対応できるビット数のアドレ
ス設定用端子を設けると共に、前記ビット数の接続ライ
ンと前記アドレス設定用端子との間の接続を各電池EC
U毎に異なるように設定したことを特徴とする電池電源
装置のアドレス設定方法。 - 【請求項3】 複数の蓄電池を直列接続した複数の組電
池ブロックを並列又は直並列に接続すると共に、各組電
池ブロックそれぞれに組電池ブロックの動作状態を管理
する電池ECUを設け、各電池ECUにその相互間の通
信手段が設けられ、各電池ECUに、組電池ブロックの
数に対応できるビット数のアドレス設定用端子を設ける
と共に、前記ビット数の接続ラインと前記アドレス設定
用端子との間の接続により特定の電池ECUをマスター
電池ECUとし、他の電池ECUをスレーブ電池ECU
に設定したことを特徴とする電池電源装置のアドレス設
定方法。 - 【請求項4】 複数の蓄電池を直列接続した複数の組電
池ブロックを並列又は直並列に接続すると共に、各組電
池ブロックそれぞれに組電池ブロックの動作状態を管理
する電池ECUが設けられてなる電池電源装置であっ
て、各電池ECUにその相互間の通信手段を設けると共
に、各電池ECUに組電池ブロックの数に対応するビッ
ト数のアドレス設定用端子を設け、前記ビット数の接続
ラインと前記アドレス設定用端子との間の接続により特
定の電池ECUがマスター電池ECUに、他の電池EC
Uがスレーブ電池ECUに設定されてなることを特徴と
する電池電源装置。 - 【請求項5】 マスター電池ECUは、各スレーブ電池
ECUの動作状態に関する情報を収集し、その情報を外
部に通信する機能を備えてなる請求項4に記載の電池電
源装置。 - 【請求項6】 マスター電池ECUが管理する組電池ブ
ロックに不具合が検出されたとき、前記組電池ブロック
と並列接続関係にある他の組電池ブロックの1つをマス
ター電池ECUに設定変更した後、不具合が検出された
組電池ブロックを並列接続から切り離す機能を備えてな
る請求項4又は5に記載の電池電源装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002003141A JP3893291B2 (ja) | 2002-01-10 | 2002-01-10 | ハイブリッド車用電池電源装置 |
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EP03250006A EP1328052B1 (en) | 2002-01-10 | 2003-01-02 | Battery power source device and method for controlling the same |
DE60314788T DE60314788T2 (de) | 2002-01-10 | 2003-01-02 | Batteriestromversorgungsvorrichtung und Verfahren zur Steuerung derselben |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002003141A JP3893291B2 (ja) | 2002-01-10 | 2002-01-10 | ハイブリッド車用電池電源装置 |
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JP3893291B2 JP3893291B2 (ja) | 2007-03-14 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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EP (1) | EP1328052B1 (ja) |
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