JP2018142415A - Battery module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リレーによって、動作停止されるバッテリモジュールに関する。 The present invention relates to a battery module whose operation is stopped by a relay.
ハイブリッド車両(HV)や、電気自動車(EV)においては、走行用のモータの電源として、高圧、大容量のバッテリを搭載する。このバッテリでは、必要な容量の電池セルを集めてモジュール化し、バッテリモジュールの管理のための電池ECU(電子制御ユニット)をモジュール内に設ける場合が多い。 In a hybrid vehicle (HV) or an electric vehicle (EV), a high-voltage, large-capacity battery is mounted as a power source for a running motor. In many cases, this battery collects battery cells having a required capacity into a module, and a battery ECU (electronic control unit) for managing the battery module is provided in the module.
このようなバッテリモジュールは、車両に必要な容量とすれば、1車両に1つ搭載すればよい。すなわち、大型車両用にバッテリモジュールを設計するのであれば、それに最適な容量のバッテリを製作し、そのバッテリを管理するための電池ECUを開発すればよい。しかし、各車両専用にバッテリモジュールを製造すると、汎用性のないモジュールを多種類製造することになり、開発、製造コストが増加し、また1つのバッテリモジュールを大型化すると、その管理が難しくなることも多い。 If such a battery module has a capacity required for the vehicle, one battery module may be mounted on one vehicle. That is, if a battery module is designed for a large vehicle, a battery having an optimum capacity may be manufactured and a battery ECU for managing the battery may be developed. However, if battery modules are manufactured exclusively for each vehicle, many types of non-generic modules will be manufactured, which will increase development and manufacturing costs. If one battery module is enlarged, its management becomes difficult. There are also many.
このため、車両にバッテリモジュールを複数搭載することが考えられるが、この場合、複数のバッテリモジュール全体の管理を行うことも必要となる。特許文献1では、複数のバッテリモジュールを搭載するとともに、異常発生時は、上位の制御装置によって複数のバッテリモジュールの動作を停止させている。このような異常対策などは、1つの上位の制御装置が行った方が、制御破綻が生じにくくなる。
For this reason, it is conceivable to mount a plurality of battery modules on the vehicle. In this case, it is also necessary to manage the plurality of battery modules as a whole. In
特許文献1のバッテリシステムでは、上位の制御装置を開発するとともに、各バッテリモジュール内のECUについても上位制御装置からの制御が可能なように対処する必要もある。異常時のバッテリモジュールの遮断のための構成は、確実に動作する必要があるが、一方コスト面からは、このようなシステムについてなるべく簡略なものとしたいという要望もある。
In the battery system of
本発明は、バッテリと、バッテリを制御するバッテリ制御回路を含むバッテリ装置と、バッテリ制御回路の電力の供給をオンオフするリレーと、リレーをオンオフするリレー駆動回路と、リレー駆動回路を制御するリレー制御信号を出力するリレー制御部と、外部からの外部リレー制御信号と、リレー制御部からのリレー制御信号が入力されるゲート回路と、を含み、リレー制御部は、マスターモードと、スレーブモードと、を有し、マスターモードの場合にはリレー制御部からのリレー制御信号がゲート回路を介しリレー駆動回路に供給され、スレーブモードの場合には外部リレー制御信号がゲート回路を介しリレー駆動回路に供給されることを特徴とする。 The present invention relates to a battery, a battery device including a battery control circuit that controls the battery, a relay that turns on and off power supply of the battery control circuit, a relay drive circuit that turns on and off the relay, and relay control that controls the relay drive circuit Including a relay control unit that outputs a signal, an external relay control signal from the outside, and a gate circuit to which a relay control signal from the relay control unit is input, and the relay control unit includes a master mode, a slave mode, In the master mode, the relay control signal from the relay control unit is supplied to the relay drive circuit via the gate circuit. In the slave mode, the external relay control signal is supplied to the relay drive circuit via the gate circuit. It is characterized by being.
また、バッテリモジュールは、単独で動作する場合には、マスターモードで動作するとよい。 Further, the battery module may be operated in the master mode when operating alone.
また、バッテリモジュールを複数用意した場合に、1つのバッテリモジュールをマスターモードで動作させるとともに、他のバッテリモジュールをスレーブモードで動作させるとよい。 When a plurality of battery modules are prepared, one battery module may be operated in the master mode and the other battery modules may be operated in the slave mode.
また、マスターモードで動作するバッテリモジュールは、リレー制御部から、リレー制御信号を出力し、スレーブモードで動作するバッテリモジュール外部リレー制御信号を受け入れる。 Further, the battery module that operates in the master mode outputs a relay control signal from the relay control unit, and accepts the battery module external relay control signal that operates in the slave mode.
また、ゲート回路はアンド回路であり、リレー制御部は、マスターモードの場合に、ゲート回路の外部リレー制御信号の入力端をHレベルに固定してリレー制御信号をリレー駆動回路に供給し、スレーブモードの場合に、ゲート回路のリレー制御信号の入力端をHレベルに固定して外部リレー制御信号をリレー駆動回路に供給する。 The gate circuit is an AND circuit, and in the master mode, the relay control unit fixes the input terminal of the external relay control signal of the gate circuit to the H level and supplies the relay control signal to the relay drive circuit. In the mode, the input terminal of the relay control signal of the gate circuit is fixed to the H level, and the external relay control signal is supplied to the relay drive circuit.
本発明によれば、1種類のバッテリモジュールをマスター、スレーブのいずれかとして任意に機能させることができる。従って、複数のバッテリモジュールからバッテリシステムを構成した場合に、1種類のバッテリモジュールを用いることができる。また、バッテリモジュールの構成は従来の専用のバッテリモジュールに対する追加の部材が少なく、開発、製造のコストを全体として削減することができる。 According to the present invention, one type of battery module can be arbitrarily functioned as either a master or a slave. Therefore, when a battery system is composed of a plurality of battery modules, one type of battery module can be used. Further, the configuration of the battery module has few additional members with respect to the conventional dedicated battery module, and the development and manufacturing costs can be reduced as a whole.
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described herein.
<バッテリモジュール>
図1は、実施形態に係るバッテリモジュールの構成を示す図である。例えば、乗用車など比較的小型の車両の場合、このバッテリモジュールを単独で使用することで対処できる。
<Battery module>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a battery module according to the embodiment. For example, in the case of a relatively small vehicle such as a passenger car, this battery module can be used alone.
高圧バッテリ10は、直列および並列接続された多数の電池セルからなるバッテリ装置であり、例えば、200V〜300V程度の直流電圧を出力する大容量の組電池で構成される。この高圧バッテリ10は、そのバッテリ管理のためのバッテリ制御回路12を内蔵する。バッテリ制御回路12は、電池セルブロックの電圧検出や温度検出を行うとともに、これら検出結果に基づく充放電の制限などを行う。そして、このバッテリ制御回路12が動作停止することで、メインリレーがオフして高圧バッテリ10が動作停止する。なお、高圧バッテリ10は、リチウムイオン電池などの二次電池でもよいし、燃料電池でもよく、太陽電池を組み合わせてもよい。
The high-
制御ECU20は、メイン制御回路22を有しており、これはマイクロコンピュータにより構成される。このメイン制御回路22は、バッテリ制御回路12に制御信号を送り、高圧バッテリ10の動作を制御する。なお、この例において、制御ECU20は、走行用モータや、エンジンの制御も行う能力を持っており、車両の走行制御に必要な処理を実行する。
The
制御ECU20は、リレー制御部24を有しており、これもマイクロコンピュータで構成される。このリレー制御部24は、基本的に常時オンしており、必要な際にメイン制御回路22などをオン状態に移行させる、ウェイクアップなどの処理を行う。例えば、ユーザが車両走行のために車両システムをオンしたことを検知した場合や、定期的な自己診断のタイミングにおいて、ウェイクアップのための処理を行う。
The control ECU 20 has a
リレー制御部24の出力は、ゲート回路26を介し、リレー駆動回路32に接続されている。ゲート回路26は、この例ではアンド回路で構成されている。ゲート回路26の一方の入力端には、外部入力端子30およびリレー制御部24の出力が接続されており、他方の入力端にはリレー制御部24の別の出力が接続されている。そして、2つの入力端への入力信号がいずれもHレベルの場合に、ゲート回路26はHレベルを出力する。
The output of the
この例は、バッテリモジュールが単独で動作する場合を示しており、外部入力端子30は、他の線路に接続されていない。従って、リレー制御部24の2つの出力によって、ゲート回路26の出力が決定される。そして、リレー制御部24は、外部入力端子30に接続されている出力を常時Hレベルに設定し、他の出力としてリレー制御信号を出力する。従って、ゲート回路26からはリレー制御信号が出力され、これがリレー駆動回路32に供給される。なお、ゲート回路26は、アンド回路に限定されることはない。例えば、リレー制御部24の外部入力端子30に接続されている出力を常時Lレベルに設定すれば、アンド回路に代えてオア回路を採用することで同様の結果が得られる。さらに、スイッチも用いて、リレー駆動回路32への制御信号を選択することもできる。
This example shows a case where the battery module operates alone, and the
リレー駆動回路32は、ゲート回路26から供給される制御信号に応じ、リレー34のリレーコイル34aに電流を供給する。すなわち、Hレベルの制御信号が供給された場合に、リレー34が駆動される。リレー34は、常開リレーであり、リレー駆動回路32によってリレーコイル34aに電流が流れることで、リレースイッチ34bがオンする。なお、リレー34は必ずしも常開リレーでなくてもよい。車両システムのオン時は、リレーコイル34aに電流が流れ、リレー34がオンする。
The
リレー34は、電源ライン36からの電力供給をオンオフするものであり、この例では、電源ライン36と、メイン制御回路22、バッテリ制御回路12との接続をオンオフする。なお、リレー制御部24には、電源ライン36が直接接続されており、リレー34がオフされても、電力は供給され続ける。
The
なお、電源ライン36は、車載されている各種の補機に電力を供給する補機電池などの出力であり、例えば12Vの電源ラインである。
The
また、リレー制御部24は、外部出力端子38を有しており、ここからリレー制御信号が出力可能になっている。この例では、外部出力端子38が2つ設けられている。
The
ここで、制御ECU20は、車両全体の各種動作を制御するが、基本的にはメイン制御回路22がその制御を行う。リレー制御部24は、メイン制御回路22の動作を補助するものであり、メイン制御回路22をウェイクアップしたり、異常発生時にリレー34をオフして、バッテリモジュールを動作停止(シャットダウン)させる。
Here, the
例えば、ユーザによって車両システムがオフされたときに、リレー制御部24は、リレー34をオフする。これによって、メイン制御回路22、バッテリ制御回路12には、電力が供給されなくなり、これら制御回路がオフ状態となる。これにより、車載各種機器の制御が停止され、また高圧バッテリ10のシステムメインリレーがオフになり、高圧バッテリ10からの電力出力も停止される。
For example, when the vehicle system is turned off by the user, the
一方、車両システムがオンされた場合、リレー制御部24がこれを検知し、リレー34をオンする。これによって、メイン制御回路22、バッテリ制御回路12がウェイクアップして動作を開始し、車両が走行可能になる。また、各種車載機器も動作状態になる。
On the other hand, when the vehicle system is turned on, the
そして、なんらかのエラー発生などによって、メイン制御回路22が暴走したり、高圧バッテリ10に異常が発生したときには、この信号がリレー制御部24に供給される。リレー制御部24がメイン制御回路22の異常を検出してもよいし、メイン制御回路22が自己診断してその結果をリレー制御部24に供給してもよい。また、バッテリ制御回路12は、自己で異常判定を行い異常発生時にリレー制御部24に異常信号を送信してもよいし、リレー制御部24がバッテリ制御回路12の異常を検出してもよい。
When the
異常検知した場合には、リレー制御部24がリレー駆動回路32によりリレー34を開放して、メイン制御回路22、バッテリ制御回路12への電力供給を停止する。従って、高圧バッテリ10のシステムメインリレーがオフになり、高圧バッテリ10からの電力出力も停止され、安全が確保される。
When an abnormality is detected, the
ここで、図1の実施形態においては、外部入力端子30から信号が入力されないため、ゲート回路26は、単にリレー制御信号を通過させるだけであってその必要はない。しかし、大型車両などで、バッテリモジュールを複数設けた場合に、ゲート回路26を用いて複数バッテリモジュールにより全体動作の円滑な制御が可能になる。
Here, in the embodiment of FIG. 1, since no signal is input from the
<バッテリシステム>
図2には、図1に示したバッテリモジュールを3つ用いたバッテリシステムについて示してある。左側のバッテリモジュール100がマスターモードで動作し、真ん中および右側のバッテリモジュール102,104がスレーブモードで動作する。
<Battery system>
FIG. 2 shows a battery system using three battery modules shown in FIG. The
まず、バッテリモジュール100は、リレー制御部24から、常時Hレベル信号と、リレー制御信号を出力し、これらをゲート回路26に供給する。このため図1と同様に、リレー制御信号がそのままゲート回路26を通過して、リレー駆動回路32に供給される。従って、リレー制御部24によりリレー34がオンオフされる。なお、この例では、1つのバッテリモジュールに2つの外部出力端子38を設けたが、外部出力端子38は1つとして、外部において分岐してもよい。
First, the
そして、バッテリモジュール100の外部出力端子38からは、リレー駆動回路32に供給されるのと同じリレー制御信号が出力される。
Then, the same relay control signal that is supplied to the
バッテリモジュール102,104の外部入力端子30には、バッテリモジュール100の外部出力端子38から出力されるリレー制御信号がそれぞれ入力される。そして、バッテリモジュール102,104のリレー制御部24は、外部入力端子30については非制御とし、ゲート回路26には、常時Hレベル信号を供給する。従って、バッテリモジュール102,104のゲート回路26は、外部入力端子30から供給されるバッテリモジュール100のリレー制御信号を外部リレー制御信号として受け入れ、これをそのまま自己のリレー駆動回路32に供給する。従って、バッテリモジュール100のリレー制御部24からのリレー制御信号によって、3つのバッテリモジュール100,102,104のリレー34を一括して制御することができ、ECU、バッテリについての電力供給のオフについて制御に破綻を来すことを防止することができる。また、ゲート回路26として、オア回路を用いた場合には、外部入力端子30については非制御とし、ゲート回路26には、常時Lレベル信号を供給すればよい。
Relay control signals output from the
なお、制御ECU20のメイン制御回路22は、マスターモードとして動作するバッテリモジュール100のメイン制御回路22が基本的に処理を行い、個別のバッテリモジュールにおける各種処理についてはそれぞれのメイン制御回路22が行うとよい。
The
各バッテリモジュールにおいて、マスターモードとするか、スレーブモードとするかについては、設定用のコンピュータにおいて個別に設定するとよい。また、外部入力端子30に所定の信号が入力されることでスレーブモード、信号が入力されないことでマスターモードというように認識してもよい。
In each battery module, the master mode or the slave mode may be individually set in a setting computer. Further, the slave mode may be recognized when a predetermined signal is input to the
本実施形態では、バッテリモジュール100,102,104については、同一の構成でよく、個数を変更することで、1種類のバッテリモジュールを乗用車から大型車までに対応できる。また、バッテリモジュールにおいて、外部入力端子30、ゲート回路、外部出力端子38を追加するだけでよい。また、リレー制御部24においては、マスターモード、スレーブモードの別に応じて、2つの出力信号を出力するロジックを追加するだけでよい。従って、バッテリモジュールの開発は、車両専用のバッテリモジュールを開発するのと同様であり、また装置自体が大型化することもない。このように、本実施形態のバッテリモジュールは、汎用性があり、各種の車両への搭載が可能であり、この構成自体は従来のものとそれほど変更しなくてよく、全体としてコスト削減を図ることができる。
In the present embodiment, the
10 高圧バッテリ、12 バッテリ制御回路、20 制御ECU、22 メイン制御回路、24 リレー制御部、26 ゲート回路、30 外部入力端子、32 リレー駆動回路、34 リレー、34a リレーコイル、34b リレースイッチ、36 電源ライン、38 外部出力端子、100,102,104 バッテリモジュール。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
バッテリ制御回路の電力の供給をオンオフするリレーと、
リレーをオンオフするリレー駆動回路と、
リレー駆動回路を制御するリレー制御信号を出力するリレー制御部と、
外部からの外部リレー制御信号と、リレー制御部からのリレー制御信号が入力されるゲート回路と、
を含み、
リレー制御部は、マスターモードと、スレーブモードと、を有し、
マスターモードの場合にはリレー制御部からのリレー制御信号がゲート回路を介しリレー駆動回路に供給され、スレーブモードの場合には外部リレー制御信号がゲート回路を介しリレー駆動回路に供給される、
バッテリモジュール。
A battery and a battery device including a battery control circuit for controlling the battery;
A relay for turning on and off the power supply of the battery control circuit;
A relay drive circuit for turning on and off the relay;
A relay control unit that outputs a relay control signal for controlling the relay drive circuit;
An external relay control signal from the outside, a gate circuit to which the relay control signal from the relay control unit is input,
Including
The relay control unit has a master mode and a slave mode,
In the master mode, the relay control signal from the relay control unit is supplied to the relay drive circuit through the gate circuit, and in the slave mode, the external relay control signal is supplied to the relay drive circuit through the gate circuit.
Battery module.
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Cited By (1)
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CN112186819A (en) * | 2019-07-02 | 2021-01-05 | 广州哨马智能装备科技有限公司 | Inspection robot, power supply system protection device and control method thereof |
-
2017
- 2017-02-27 JP JP2017034516A patent/JP2018142415A/en active Pending
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CN112186819B (en) * | 2019-07-02 | 2022-09-09 | 广州哨马智能装备科技有限公司 | Inspection robot, power supply system protection device and control method thereof |
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