JP2015113108A - バッテリーモジュール化構造におけるモジュール情報の更新方法 - Google Patents

バッテリーモジュール化構造におけるモジュール情報の更新方法 Download PDF

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Abstract

【課題】バッテリーモジュール化構造におけるモジュール情報の更新方法。【解決手段】バッテリーモジュール構造におけるモジュール情報の更新方法は、複数のバッテリーモジュールと各バッテリーモジュールに連結された下位バッテリー管理部からなる下位モジュールに対して、上位制御機が各下位バッテリー管理部との通信を行って下位モジュールを制御して管理するバッテリーモジュール化構造における下位モジュールの情報を更新する方法であって、下位モジュールがさらに連結される場合、上位制御機が、追加された下位モジュールとのメッセージ交換を行って下位モジュールの追加を認識する過程と、上位制御機が、追加された下位モジュールとのメッセージ交換を行い、追加された下位モジュールに新たな固有ＩＤを付与することにより、追加された下位モジュールを登録する過程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリーモジュール化構造に関するものであって、より詳細には、バッテリーモジュール化構造において、モジュールを追加または除去するか否かを自動認識してモジュール情報を新たに更新できる方法に関する。
通常、車両用バッテリーやその他の用途を有する電力貯蔵装置は、高出力、高容量の電気エネルギーを貯蔵して出力するために、多数のバッテリーを直列／並列に連結したバッテリーパッケージ構造を適用している。
このようなバッテリーパッケージ構造において、多数のバッテリーモジュールを連結して構成したバッテリーパック及び各バッテリーモジュールを制御して管理するバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）は様々な方法で構成されるが、例えば、各バッテリーモジュールごとに測定機能を担当する下位バッテリー管理部を備え、多数の下位バッテリー管理部を１つの上位制御機が統制するバッテリーモジュール化構造が挙げられる。
バッテリーモジュール化構造において、下位バッテリー管理部は、各バッテリーモジュールに連結して該当バッテリーモジュールに関する情報を収集する。
また、上位制御機は、バッテリーパックを制御して管理するために各下位バッテリー管理部に連結され、下位バッテリー管理部を介して各バッテリーモジュールを制御して管理することができる。
このような下位バッテリー管理部と上位制御機がバッテリー管理システムを構成するが、バッテリー管理システムは、バッテリーパックの電圧、電流、温度、充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）などのバッテリー状態情報を収集し、収集されるバッテリー状態情報を車両制御や充電制御などに用いるように車両内部／外部の他の制御機に提供する。
このようなバッテリーモジュール化構造は、多様なバッテリーの要求仕様を好都合に適用でき、モジュール化構造により費用を低減できるため、今後バッテリーパックの構成時に大いに拡大適用されると見込まれる。
一方、バッテリーモジュール化構造における上位制御機は、バッテリーモジュールと下位バッテリー管理部の組み合わせによる個別構成、すなわち下位モジュールが何個で構成されているかの情報が必要である。
しかし、従来、下位モジュールの個数情報が固定されている状態を、上位制御機のソフトウェアに格納しているため、上位制御機が汎用設計できないという問題があった。
バッテリー管理システム（ＢＭＳ）のソフトウェア（ＳＷ）は、コストダウンのために、今後下位モジュールの個数と無関係のプラットフォーム（ｐｌａｔｆｏｒｍ）化した構造で製作される可能性が大きい。
また、バッテリーモジュール化構造が適用されたバッテリーパック及びシステムでは、下位モジュールの個数が変われるため、モジュール構成の変化を上位制御機が直ちに認識しなければならないが、一般化された下位モジュールの認識技法はまだ設けられていない。
本発明は、上記のような問題点を解決するために創出したものであって、バッテリーモジュール化構造において、下位モジュールの追加または除去時に、これを上位制御機が自動認識して下位モジュールの情報を新たに更新できる方法を提供することにその目的がある。
本発明は、複数のバッテリーモジュールと各バッテリーモジュールに連結された下位バッテリー管理部からなる下位モジュールに対して、上位制御機が各下位バッテリー管理部との通信を行って下位モジュールを制御して管理するバッテリーモジュール化構造における下位モジュールの情報を更新する方法であって、下位モジュールがさらに連結される場合、上位制御機が、追加された下位モジュールとのメッセージ交換を行って下位モジュールの追加を認識する過程と、上位制御機が、追加された下位モジュールとのメッセージ交換を行い、追加された下位モジュールに新たな固有ＩＤを付与することにより、追加された下位モジュールを登録する過程と、を含むことを特徴とするバッテリーモジュール構造におけるモジュール情報の更新方法を提供する。
ここで、前記下位モジュールの追加を認識する過程は、追加された下位モジュールが連結された後、動作を開始する時、メッセージを上位制御機に送信する段階と、上位制御機が、追加された下位モジュールが送信したメッセージを受信して新たな下位モジュールが連結されたことを認知する段階と、を含むことを特徴とする。
また、前記下位モジュールの追加を認識する過程は、上位制御機が、追加された下位モジュールのメッセージを受信した後、バッテリーパック単位の測定情報が非連続的に変更されることを確認し、新たな下位モジュールが連結されたことを最終認知する段階をさらに含むことを特徴とする。
また、前記追加された下位モジュールが送信するメッセージは、特定ＣＡＮメッセージＩＤのメッセージ、または、所定のＩＤ範囲から選択されたＣＡＮメッセージＩＤのメッセージであることを特徴とする。
また、前記追加された下位モジュールが送信するメッセージは、所定のＩＤ範囲から選択されたＣＡＮメッセージＩＤのメッセージであり、複数の下位モジュールがさらに連結されて追加された下位モジュールと上位制御機との情報交換により、同じＣＡＮメッセージＩＤのメッセージを送信する他の下位モジュールがあることを確認した場合、前記ＩＤ範囲から他のＩＤのメッセージを送信するように設定されることを特徴とする。
また、前記追加された下位モジュールを登録する過程は、上位制御機がＣＡＮ通信により、追加された下位モジュールに応答命令を送信する段階と、前記下位モジュールが応答すると、上位制御機が新たな固有ＩＤを下位モジュールに付与する段階と、を含むことを特徴とする。
また、本発明によるモジュール情報の更新方法は、上位制御機が、既に登録された下位モジュールが除去されることを認識する過程と、下位モジュールの除去を確認した後、除去された下位モジュールの情報を削除する過程と、をさらに含むことを特徴とする。
ここで、前記下位モジュールが除去されることを認識する過程は、上位制御機が、登録された下位モジュールから周期的にＣＡＮメッセージを受信する段階と、上位制御機が、登録されている下位モジュールのうち、特定ＩＤの下位モジュールのＣＡＮメッセージが受信されていないことを確認し、既に登録された下位モジュールの除去を認知する段階と、を含むことを特徴とする。
また、前記下位モジュールの除去を認識する過程は、上位制御機が、ＣＡＮメッセージを送信していないＩＤの下位モジュールに対して、応答命令の送信及び応答確認の過程を行い、除去された下位モジュールを最終確認する段階をさらに含むことを特徴とする。
また、上位制御機が、除去された下位モジュールの情報を削除した後、残り下位モジュールに対してメッセージ交換を行って固有ＩＤを新たに付与する段階をさらに含むことを特徴とする。
本発明の方法によれば、バッテリーモジュール化構造において、下位モジュールの追加または除去時に、これを上位制御機が自動認識して下位モジュールの変更事項を適用することにより、バッテリーモジュール化構造の車両適用時にシステム費用の増加を最小化し、汎用性を確保することができる。
本発明によるバッテリーモジュール化構造を示す連結構成図である。 本発明によるモジュール認識方法を示すフローチャートである。
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例について本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施するように詳細に説明する。
本発明は、バッテリーモジュール化構造において、下位モジュールの追加または除去時に、これを上位制御機が自動認識して下位モジュールの情報を新たに更新できる方法を提供する。
本発明は、車両通信規格のＣＡＮ通信を用いた情報交換方式及びバッテリーパック情報の変化検出方式に基づいたものであり、下位モジュールの追加または削除時に、下位モジュールの変更事項を適用するために、上位制御機は、下位モジュール（下位バッテリー管理部）との所定のプロトコルを用いたメッセージ交換を行って下位モジュールの追加または除去を自動認識するように構成される。
図１は、本発明によるバッテリーモジュール化構造を示す図面であり、図２は、本発明によるモジュール認識方法を示すフローチャートである。
まず、本発明では、新たな下位モジュール１３が追加される場合、上位制御機１４に新たな下位モジュールが自動で登録される。
この際、モジュール追加の認識及び登録過程は、新たな下位モジュール１３が特定のメッセージ、すなわちモジュール追加の認識及び自動登録が行われるようにするためのメッセージを上位制御機１４に伝送し、その後、上位制御機１４が、モジュールの追加を自動認識して新たな固有ＩＤを、追加された下位モジュールに付与する過程からなる。
また、本発明で特定の下位モジュール１３が除去されると、上位制御機１４はこれを認識し、除去された下位モジュールを内部データ及びロジックから削除するが（ＩＤ及びモジュール情報などの削除）、この過程で上位制御機は、メッセージを伝送しない下位モジュール１３を確認する方法により、特定の下位モジュールが除去されることを認識する。
また、本発明のモジュール認識方法は、下位モジュール１３の登録や除去過程中に、上位制御機１４がパック単位のバッテリー測定情報を確認して下位モジュールの追加または除去があるか否か、すなわち新たな下位モジュールがさらに連結されたり、既に登録されていた下位モジュールのうち、特定下位モジュールが除去されたことを認知する過程を含む。
また、下位モジュール１３は、バッテリーモジュール１１とそのバッテリーモジュールに関する情報測定を担当する下位バッテリー管理部１２の組み合わせによる構成（バッテリーモジュールとこれに連結された１つの下位バッテリー管理部を含む単位構成）を意味する。
まず、バッテリー管理システム（ＢＭＳ）１０を構成する下位モジュール１３のバッテリー管理部１２は、登録前に登録のために使用する特定のＣＡＮメッセージＩＤを有するか、使用可能な所定のＩＤ範囲（ｒａｎｇｅ）（例えば、０×ＡＡＡ〜０×ＢＢＢ）を持つ。
また、バッテリーモジュール化構造において、下位モジュール１３が新たに連結されて動作を開始する時、前記新たな下位モジュールのバッテリー管理部１２は、登録のために前記特定のＣＡＮメッセージＩＤまたは所定のＩＤ範囲から選択されたＣＡＮメッセージＩＤを上位制御機１４に伝送する。
次に、上位制御機１４は、ＣＡＮメッセージＩＤを受信し、登録されていない下位モジュール１３が新たに連結されたことを認知する。
また、通常のバッテリーモジュール化構造では、上位制御機１４が全バッテリーパック単位の情報をセンサを用いて収集するようになっているため、モジュール追加の認識過程で前記上位制御機１４がＣＡＮメッセージＩＤを受信した後、バッテリーパックの電圧または電流など、パック単位のバッテリー測定情報を確認して新たな下位モジュール１３が連結されたことを最終的に認知する。
この際、上位制御機１４は、バッテリーパックの電圧または電流などの測定情報が以前のバッテリーパック状態に比べて非連続的に変更された場合、下位モジュール１３が新たに連結されたと認知する。
また、既に登録された下位モジュールのＩＤ以外の固有ＩＤを新たな下位モジュールに付与すると共にその下位モジュールを登録するために、上位制御機１４は、ＣＡＮ通信を用いて新たな下位モジュール１３に応答命令を送信する。
次に、下位モジュール１３が上位制御機１４に応答すると、上位制御機は、下位モジュールとの相互メッセージプロトコルによって、追加された下位モジュールに新たな固有ＩＤを付与し、追加された下位モジュールを登録する。
その後、新たに登録された下位モジュール１３は、登録時に付与された固有ＩＤ情報を上位制御機１４から受信した状態で、それからは与えられた固有ＩＤに基づいた関連ＣＡＮ ＩＤを用いて上位制御機とのメッセージを交換する。
この際、ＣＡＮ ＩＤは、追加された下位モジュール１３が登録前に送信したメッセージＩＤの範囲、すなわち登録のために使用するように各下位モジュールに予め設定されているメッセージＩＤの範囲とは異なる範疇の値を持つ。
一方、複数の下位モジュールが新たに連結される場合、その登録過程は前述した過程に比べてあまり変わりないが、その過程を説明すると、新たに追加された下位モジュール１３の各バッテリー管理部が、登録のために特定のＣＡＮメッセージＩＤまたは所定のＩＤ範囲内の特定ＣＡＮメッセージＩＤを上位制御機１４に伝送する。
次に、上位制御機１４は、下位モジュール１３が伝送したＣＡＮメッセージＩＤを受信し、登録されていない下位モジュールが新たに連結されたことを認知する。
ただし、上記のように複数の下位モジュール１３が連結される場合、各下位モジュールが登録のために送信するＣＡＮメッセージＩＤのうち、同じＩＤが存在する場合がある。
したがって、本発明でモジュール追加の認識過程は、各下位モジュール１３が上位制御機１４との情報交換により、登録前に同じＣＡＮメッセージＩＤを送信する他の下位モジュールがあるか否かを確認する過程を基本的に含む。
同じＣＡＮメッセージＩＤを送信する他の下位モジュール１３があれば、下位モジュールは所定のＩＤ範囲から他のＩＤを上位制御機１４に送信し、同じＩＤを送信する他の下位モジュールがない場合は、該当メッセージＩＤを持続的に上位制御機に送信する。
この際、上位制御機１４は、登録前ＩＤのメッセージの個数に基づいて何個の下位モジュール１３が新たに追加されたかを確認することができる。
次に、上位制御機１４が新たな下位モジュール１３が連結されたことを認知すると、パックの電圧または電流などのパック単位のバッテリー測定情報を確認し、新たな下位モジュールが連結されたことを最終的に認知する。
この際、上位制御機１４は、バッテリーパックの電圧または電流などの測定情報が以前のバッテリーパック状態に比べて非連続的に変更された場合、下位モジュール１３が新たに連結されたと認知する。
その後、上位制御機１４は、それぞれの追加された下位モジュール１３に対して所定のメッセージプロトコルを用いて下位モジュールの登録を開始する。
具体的には、既に登録された下位モジュールのＩＤ以外の固有ＩＤを新たな下位モジュールに付与すると共に、その下位モジュールを新たに登録するために、上位制御機１４は、ＣＡＮ通信を用いて新たな下位モジュール１３に応答命令を送信する。
次に、各下位モジュール１３が上位制御機１４に応答すると、上位制御機は、下位モジュールとの相互メッセージプロトコルによって、追加された下位モジュールに新たな固有ＩＤを付与し、追加された下位モジュールを登録する。
その後、新たに登録された各下位モジュール１３は、登録時に付与された固有ＩＤ情報を上位制御機１４から受信した状態で、それからは与えられた固有ＩＤに基づいた関連ＣＡＮ ＩＤを用いて上位制御機とのメッセージを交換する。
次に、下位モジュールの除去過程について説明すると、上位制御機１４は、登録された下位モジュール１３から周期的にＣＡＮメッセージを受信する。
この際、登録されている下位モジュール１３のうち、特定ＩＤの下位モジュールのＣＡＮメッセージを受信しないことを確認した場合、上位制御機１４は、バッテリーパック単位の情報を測定して非連続的な変化が発生したか否かを確認する。
もし、これを満足する場合、ＣＡＮメッセージを送信しないＩＤの下位モジュールに対して、応答命令送信及び応答確認の過程を所定のメッセージプロトコルにより行い、除去された下位モジュールを最終確認する手続きを進行する。
この際、特定下位モジュールの応答がない場合、上位制御機１４は、該当下位モジュールが除去されたと確認し、除去された下位モジュールの情報を削除し（登録情報及び内部データ、ロジックなどから該当下位モジュールを削除）、必要によって、残り下位モジュール１３に対して所定のプロトコルに従うメッセージの送受信方法で固有ＩＤを新たに付与する。
上述したように、下位モジュールの追加または除去の自動認識過程、追加された下位モジュールの登録過程、モジュール除去過程などについて説明した。
本発明は、複数のバッテリーモジュールからなるバッテリーパックの構成、そして各バッテリーモジュールの下位バッテリー管理部とこれらをコントロールする上位制御機からなるバッテリー管理システムの構成を有するバッテリーモジュール化構造に適用可能であり、下位モジュールの追加／除去に対する自動認識機能を実現することで、システムの費用増加を最小化することができる。
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲がここに限定されることはなく、次の特許請求の範囲で定義する本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。
１０ バッテリー管理システム
１１ バッテリーモジュール
１２ 下位バッテリー管理部
１３ 下位モジュール
１４ 上位制御機

Claims (10)

  1. 複数のバッテリーモジュールと各バッテリーモジュールに連結された下位バッテリー管理部からなる下位モジュールに対して、上位制御機が各下位バッテリー管理部との通信を行って下位モジュールを制御して管理するバッテリーモジュール化構造における下位モジュールの情報を更新する方法であって、
    下位モジュールがさらに連結される場合、上位制御機が、追加された下位モジュールとのメッセージ交換を行って下位モジュールの追加を認識する過程と、
    上位制御機が、追加された下位モジュールとのメッセージ交換を行い、追加された下位モジュールに新たな固有ＩＤを付与することにより、追加された下位モジュールを登録する過程と、を含むことを特徴とするバッテリーモジュール構造におけるモジュール情報の更新方法。
  2. 前記下位モジュールの追加を認識する過程は、
    追加された下位モジュールが連結された後、動作を開始する時、メッセージを上位制御機に送信する段階と、
    上位制御機が、追加された下位モジュールが送信したメッセージを受信して新たな下位モジュールが連結されたことを認知する段階と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール構造におけるモジュール情報の更新方法。
  3. 前記下位モジュールの追加を認識する過程は、
    上位制御機が、追加された下位モジュールのメッセージを受信した後、バッテリーパック単位の測定情報が非連続的に変更されることを確認し、新たな下位モジュールが連結されたことを最終認知する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のバッテリーモジュール構造におけるモジュール情報の更新方法。
  4. 前記追加された下位モジュールが送信するメッセージは、特定ＣＡＮメッセージＩＤのメッセージ、または、所定のＩＤ範囲から選択されたＣＡＮメッセージＩＤのメッセージであることを特徴とする請求項２に記載のバッテリーモジュール構造におけるモジュール情報の更新方法。
  5. 前記追加された下位モジュールが送信するメッセージは、所定のＩＤ範囲から選択されたＣＡＮメッセージＩＤのメッセージであり、
    複数の下位モジュールがさらに連結されて追加された下位モジュールと上位制御機との情報交換により、同じＣＡＮメッセージＩＤのメッセージを送信する他の下位モジュールがあることを確認した場合、前記ＩＤ範囲から他のＩＤのメッセージを送信するように設定されることを特徴とする請求項２に記載のバッテリーモジュール構造におけるモジュール情報の更新方法。
  6. 前記追加された下位モジュールを登録する過程は、
    上位制御機がＣＡＮ通信により、追加された下位モジュールに応答命令を送信する段階と、
    前記下位モジュールが応答すると、上位制御機が新たな固有ＩＤを下位モジュールに付与する段階と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール構造におけるモジュール情報の更新方法。
  7. 上位制御機が、既に登録された下位モジュールが除去されたことを認識する過程と、
    下位モジュールの除去を確認した後、除去された下位モジュールの情報を削除する過程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール構造におけるモジュール情報の更新方法。
  8. 前記下位モジュールが除去されることを認識する過程は、
    上位制御機が、登録された下位モジュールから周期的にＣＡＮメッセージを受信する段階と、
    上位制御機が、登録されている下位モジュールのうち、特定ＩＤの下位モジュールのＣＡＮメッセージが受信されていないことを確認し、既に登録された下位モジュールの除去を認知する段階と、を含むことを特徴とする請求項７に記載のバッテリーモジュール化構造におけるモジュール情報の更新方法。
  9. 前記下位モジュールの除去を認識する過程は、
    上位制御機が、ＣＡＮメッセージを送信していないＩＤの下位モジュールに対して、応答命令の送信及び応答確認の過程を行い、除去された下位モジュールを最終確認する段階をさらに含むことを特徴とする請求項７または８に記載のバッテリーモジュール化構造におけるモジュール情報の更新方法。
  10. 上位制御機が、除去された下位モジュールの情報を削除した後、残り下位モジュールに対してメッセージ交換を行って固有ＩＤを新たに付与する段階をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のバッテリーモジュール化構造におけるモジュール情報の更新方法。
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