JP2011182558A - 組電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】単位電池ボード毎に搭載された単位電池の電圧等の測定及び該測定値を保持する手段と、該保持した測定値を該バッテリ管理ユニットにデジタル信号として送信する手段等を有し、複数の単位電池ボードと該バッテリ管理ユニットとを1重又は2重のループ状通信路により接続し、該ループ状通信路を介して該各単位電池ボードと該バッテリ管理ユニット間で、該測定値等の送受を行うよう構成する。
【選択図】図1A
Description
バッテリ管理ユニット間を直流絶縁することは容易であり、バッテリ管理ユニットにおける耐圧制限の問題は解消できる可能性は大きい。したがって、バッテリ管理ユニットと単位電池ボードを接続するにあたって、非特許文献1のように単位電池ボード8個毎にセル情報計測通信制御装置を設置する必要はなくなる。
図1Aは本発明の組電池の全体構成を概念的に示す図である。組電池1は、バッテリ管理ユニットBMU100と、n個の単位電池ボードUBB200/1〜200/nとが通信路300でループ状に接続されたものである。また、各単位電池ボードUBB200には、単位電池500が搭載されており、単位電池500は、直列に接続され、電力ライン400を通して負荷または充電器に接続される。
このようにして、各単位電池ボードUBBは、信号線251及び252とMPU201、ドライバスイッチ202及びインバータ204によってループ状に接続され、ループ状通信路300を構成する。
周囲温度は二つの電池セルに共通するので、単位電池ボード200の電池セル近辺の空きスペースに宙ブラに設置されたサーミスタ203(p)によって、MPU201のAD5端子に接続され、ディジタル値として測定され、さらに周辺温度としてディジタル変換され、テーブル3000(図5B)の3005欄に記憶される。
情報は順次このようにして、後位の単位電池ボードに伝達され、最終的には単位電池ボード200/1に(0・Er+0/5)ボルト信号として到達し、MPU200/1の送信ポートTXより出力され、UB変換器801により、平衡伝送信号に変換されて、バッテリ管理ユニットBMU100のBU変換回路802に伝達される。
最前の単位電池ボードUBB200/nの受信メーセージ(図14の(1))には、BMU200からのコマンドフレームが含まれている。UBB200/nは、これに自己の応答フレームを付加して、送信メッセージ(図14の(2))を作成し、後位の単位電池ボードUBB200/n−1に送付する。これを後位の単位電池ボードUBB/n−1が受信し、それに自己の応答フレームを付加して、送信メッセージ(図14の(3))を作成し、さらに後位の単位電池ボードUBB200/n−2に送付する。
そこで、BMU100は、コマンドフレームの後尾に“TK”を付加して送付し、送信権を最前位の単位電池ボードUBB200/nに授与したものである(図14の(1))。
測定データの要求は、C1形式コマンドフレームに於いて、DAに対象UBBiのNADiを設定し、RVコマンドを送付する(S2001)。当該RVコマンドを受信してもDAに示されたNADiが自己のNADjと一致しないUBBjは、特に何もせずに後位のUBBj−1に該コマンドをそのまま転送する(S2002)。
単位電池500の電圧の均等化は全UBB200を対象に行うので、C1形式コマンドフレームのDAをall“0”に設定し、PMに均等化のための単位電池指定電圧値を設定したEQLコマンドを最前位のUBB200/nに向けて送出する(S2021)。
図19Cは、該割り込みを検知した後の中央処理装置CPU2011の動作フローを示す。
図21Aに処理A、図21Bに処理B、図21Cに処理C、図21Dに処理D、図21Eに処理Eについてのフローチャートを示す。処理F,Gについては省略する。
要送信バイト数pをR1形式の応答フレーム長10バイトに設定(S6002)して、受信バイト位置カウンタRBCを“1”だけ加算して(S5023),終了(S5030)する。
各コマンドの受領で開始(S6300)し、RS及びRVコマンドに対してはR2形式応答フレームを作成、RT及びRRコマンドに対しては、それぞれR3及びR4形式の応答フレームを作成する(S6301)。
次に、受信バイト位置カウンタRBCを“1”だけ加算して(S5023)、終了(S5030)する。
“END”と判定された場合(S5510、YES)、“END”受信を登録(S5511)し、受信バイト位置カウンタRBCを“1”だけ加算して(S5023),終了(S5030)する。
例えば温度測定は、1S割り込みで、内部抵抗測定は、10S割り込みで行う。実行手順は、電池電圧測定の場合と同じであるので、詳細説明は省略する。
組電池1が不動作時には、バッテリ管理ユニット100から予め、PWSDコマンドが全単位電池宛UBB200に送付され、電源自己保持用に使用されるMPU201のデータ出力端子DO1が“low”に設定されている。
BMU100は常に一定の時間内に必ずトークンTKを送出する。単位電池ボード200に各種の指令を出すコマンドにTKを付加することで実現するが、指令することがない場合には、アイドルコマンドIDLを送出し、その後ろにTKを付加する。
100 バッテリ管理ユニットBMU
200/n 単位電池ボードUBB/n
201 マイクロ・プロセッサ・ユニットMPU
202 送信信号用ドライバスイッチ
203 サーミスタ
204 インバータ
205 抵抗
206 電流センサ
207 アンプ
208 DC−DC変換器
251 信号受信線
252 信号送信線
300、301、302、310 通信路
400 電力ライン
500 単位電池
600 信号線用コネクタ
700 電力線用コネクタ
801 U/B変換回路
802 B/U変換回路
1001 中央処理装置CPU
1002 一次記憶装置RAM
1003 シリアル通信インタフェースSCI
1010 バス回路
2010 バス回路
2011 中央処理装置CPU
2012 一次記憶装置RAM
2013 シリアル通信インタフェースSCI
2014 アナログ・ディジタル変換器ADC
2015 データ制御DATA
3000 測定値テーブル
3100 測定項目
3200 測定値
4000 PM値取り込みテーブル
4100 取り込み項目
4200 取り込み値
AD「 」 アナログ・ディジタル変換ポート「 」
ARF 準備応答フレーム
Er 電池公称起電力
p 追加して送信すべきバイト数
RBC 受信バイト位置カウンタ
RBM 受信バッファメモリ
SBC 送信バイト位置カウンタ
SBM 送信バッファメモリ
SBN 要送信バイト数カウンタ
SRB 送受信バッファ
WRF 送信待応答フレーム
Claims (13)
- 複数の単位電池を接続して構成される組電池であって、
各単位電池を搭載した単位電池ボードと該複数の単位電池ボードに共通のバッテリ管理ユニットを構成要素として有し、
個別単位電池ボード毎に
搭載された単位電池の電圧、単位電池の温度、単位電池の周辺温度及び単位電池の内部抵抗のすべて又はその一部の測定及び該測定値を保持する手段と
該保持した測定値を該バッテリ管理ユニットにディジタル信号として送信する手段と
該バッテリ管理ユニットよりディジタル信号として送られて来る単位電池指定電圧値を受信する手段と
を有することを特徴とする組電池。
- 請求項1に記載の組電池であって、
該複数の単位電池ボードと該バッテリ管理ユニットとが1重のループ状通信路又は2重のループ状通信路により接続され、該ループ状通信路を介して該各単位電池ボードと該バッテリ管理ユニット間で、該測定値、該単位電池指定電圧値および関連制御情報の送受を行うこと
を特徴とする組電池。
- 請求項1または請求項2に記載の組電池であって、
個別単位電池ボードに1個の電池セルまたは相互に接続された複数個の電池セルが搭載され、それぞれの電池セル毎に電池電圧、電池温度、電池内部抵抗のすべて又は一部の測定及び該測定値を保持する手段を有することを特徴とする組電池。
- 請求項1から請求項3のいずれかに記載の組電池であって、
各個別単位電池ボートにおいて、
該保持した単位電池電圧の測定値が該受信した単位電池指定電圧値より高い場合に、当該単位電池ボード内の電池セルの放電を開始し、
同等または低い場合に、当該電池セルの放電を停止または停止状態を継続することを特徴する組電池。
- 請求項1から請求項4のいずれかに記載の組電池であって、
各単位電池ボードは、前位より送られてくるフレームの宛先アドレスが全単位電池ボード宛で、かつ該フレームのコマンドが情報要求コマンドの場合に、該フレーム情報のすべてを後位にそのまま転送するとともに、トークンを検出後、該フレームの最後尾と該検出したトークンとの間に当該要求された情報を挿入して後位に送出することを特徴とする組電池。
- 請求項1から請求項5のいずれかに記載の組電池であって、
個別単位電池ボード毎に
搭載された単位電池の電圧、単位電池の温度、単位電池の内部抵抗及び周辺温度のすべて又は一部の測定及び該測定値を保持する手段と、
該保持した測定値を該バッテリ管理ユニットへ送信をする手段と、
該バッテリ管理ユニットからの単位電池の指定電圧値を受信する手段と、
該保持した測定値と該受信した単位電池指定電圧値とを比較し、比較結果に従い充放電制御をする手段とを有し、
それらの手段を1つのマイコンで実行制御する組電池。
- 請求項1から請求項6のいずれかに記載の組電池であって、
該バッテリ管理ユニットが全単位電池ボードより単位電池電圧情報、単位電池温度情報、単位電池内部抵抗情報、単位電池周辺温度情報およびステータス情報のすべて又は一部を収集するために、ループ状通信路で接続された単位電池ボード群の一端の単位電池ボードに向けて全単位電池ボード宛または特定の単位電池ボード宛に情報要求のフレームを送信し、他端の単位電池ボードより、全単位電池ボードまたは該特定の単位電池ボードの当該情報を受信することを特徴とする組電池。
- 請求項1から請求項7のいずれかに記載の組電池であって、
一のループ状通信路を構成する隣接単位電池ボード間の接続を単線で構成することを特徴とする組電池。 - 請求項8に記載の組電池であって、
各単位電池ボードが前位より受信する情報の信号レベルに対して、後位に送信する情報の信号レベルを単位電池の電位差分だけレベルシフトして送付することを特徴とする組電池。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の組電池であって、
該バッテリ管理ユニットが複数の単位電池ボードより送られてくる各単位電池の電圧情報、温度情報、内部抵抗情報又は周囲温度情報を分析し、該各単位電池の維持すべき電圧値を算出し、該電圧値を単位電池指定電圧値として全単位電池ボード宛または特定単位電池ボード宛に送出することを特徴とする組電池。 - 請求項8または請求項9に記載の組電池あって、
前位の隣接単位電池ボードとを結ぶ信号線にバッテリ管理ユニットより送られてくるデータ信号波形の“high”状態の継続内に、DC−DCコンバータを動作せ、さらに該DC−DCコンバータの出力電圧によって、マイクロプロセッサを起動し、該DC−DCコンバータの自己保持回路をONにすることを特徴とする組電池。 - 請求項8または請求項9に記載の組電池であって、
前位の隣接単位電池ボードとを結ぶ信号線にバッテリ管理ユニットより送られてくるデータ信号波形を直流再生してDC−DCコンバータを動作させ、さらに該DC−DCコンバータの出力電圧のよって、マイクロプロセッサを起動し、該DC−DCコンバータの自己保持回路をONにすることを特徴とする組電池。 - 請求項6に記載の組電池を実現するために個別単位電池ボードのマイコンに搭載されるソフトウエアプログラム。
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