JP2023137721A

JP2023137721A - バッテリ管理装置

Info

Publication number: JP2023137721A
Application number: JP2022044062A
Authority: JP
Inventors: 太志山根; Hiroshi Yamane; 拓也菊地; Takuya Kikuchi
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2022-03-18
Filing date: 2022-03-18
Publication date: 2023-09-29
Anticipated expiration: 2042-03-18
Also published as: JP7535073B2

Abstract

【課題】バッテリパックのＩＤ設定の利便性をより向上させることができるバッテリ管理装置を提供すること。【解決手段】バッテリ管理装置は、車両に搭載され、並列に接続された複数のバッテリパックのそれぞれに内蔵されたバッテリ管理装置であって、バッテリパックが車両側のハーネスに接続されたときに、複数のポートのそれぞれに印加された電圧値を判定する判定部と、電圧値に基づいて、バッテリパックのＩＤを決定する決定部と、を有する。【選択図】図３

Description

本開示は、バッテリ管理装置に関する。

従来、自動車において、複数のバッテリパックが並列に接続され、バッテリパック毎に搭載された複数のスレーブＢＭＳ（Battery Management System）と、それらの上位コントローラに相当する１つのマスターＢＭＳとが、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信を行うシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特表２０１９－５３２６０５号公報

上述したシステムでは、マスターＢＭＳが各バッテリパックを識別するために、各バッテリパックにＩＤが設定されるが、従来では、予めバッテリパック毎に決められたＩＤを設定しておく必要があり、利便性の点で改善の余地があった。

本開示の一態様の目的は、バッテリパックのＩＤ設定の利便性をより向上させることができるバッテリ管理装置を提供することである。

本開示の一態様に係るバッテリ管理装置は、車両に搭載され、並列に接続された複数のバッテリパックのそれぞれに内蔵されたバッテリ管理装置であって、前記車両には、前記バッテリパックと１対１に接続されるハーネスが搭載されており、前記ハーネスには、グランドへの接続または非接続のいずれかに設計された複数のハーネス側配線が設けられており、前記バッテリパックには、前記複数のハーネス側配線のそれぞれに接続される複数のパック側配線が設けられており、前記バッテリ管理装置は、前記複数のパック側配線のそれぞれと接続される複数のポートと、前記バッテリパックが前記ハーネスに接続されたときに、前記複数のポートのそれぞれに印加された電圧値を判定する判定部と、前記電圧値に基づいて、前記バッテリパックのＩＤを決定する決定部と、を有する。

本開示によれば、バッテリパックのＩＤ設定の利便性をより向上させることができる。

本開示の実施の形態に係るバッテリパックシステムの構成を示す模式図本開示の実施の形態に係るバッテリパックおよびハーネスの構成を示す模式図本開示の実施の形態に係るＭＢＭＳの構成を示すブロック図本開示の実施の形態に係るＭＢＭＳの動作を示すフローチャート

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

まず、本実施の形態に係るバッテリパックシステム１の構成について、図１を用いて説明する。図１は、バッテリパックシステム１の構成例を示す模式図である。

図１に示すバッテリパックシステム１は、車両（例えば、電気自動車）に搭載される。

バッテリパックシステム１は、１つのＭＢＭＳ（Master Battery Management System）１０、複数のバッテリパック２０、１つのＶＣＵ（Vehicle Control Unit）３０を有する。

複数のバッテリパック２０は、並列に接続されている。各バッテリパック２０には、ＰＢＭＳ（Pack Battery Management System）２１が内蔵されている。なお、図示は省略するが、各バッテリパック２０には、充放電可能な二次電池、高電圧リレー（例えば、正極側リレー、負極側リレー）、抵抗器、電圧計、電流計等も含まれる。

ＶＣＵ３０は、自動車の全般的な制御を行うコンピュータである。ＶＣＵ３０は、ＭＢＭＳ１０の上位のコンピュータ（コントローラ）に相当する。

ＭＢＭＳ１０は、主に、各バッテリパック２０の管理を行うコンピュータである。ＭＢＭＳ１０は、ＰＢＭＳ２１の上位のコンピュータ（コントローラ）に相当する。

ＰＢＭＳ２１は、主に、バッテリパック２０の状態を監視したり、高電圧リレーの駆動を制御したりするコンピュータである。バッテリパック２０の状態としては、例えば、バッテリパック２０内の電流、電圧、温度や、劣化度、充電量（ＳＯＣ：State Of Charge）等が挙げられる。このＰＢＭＳ２１は、「バッテリ管理装置」の一例に相当する。

ＭＢＭＳ１０と、ＶＣＵ３０、ＰＢＭＳ２１のそれぞれとは、ＣＡＮ（Controller Area Network）による通信を行う。各ＰＢＭＳ２１と、ＭＢＭＳ１０とは、ＣＡＮ通信線（符号略）を介して電気的に接続される。また、ＭＢＭＳ１０と、ＶＣＵ３０とは、ＣＡＮ通信線（符号略）を介して電気的に接続される。

以上、バッテリパックシステム１の構成について説明した。

次に、本実施の形態に係るバッテリパック２０およびハーネス４０の構成について、図２を用いて説明する。図２は、バッテリパック２０およびハーネス４０の構成例を示す模式図である。

なお、図２では複数のバッテリパック２０のうちの１つのみを図示しており、以下ではその１つのバッテリパック２０を例に挙げて説明するが、以下の説明は、バッテリパックシステム１に含まれるバッテリパック２０全てに当てはまるものとする。

図２に示すハーネス４０は、バッテリパック２０の数に応じて、車両に搭載される。すなわち、車両には、複数のハーネス４０が搭載される。１つのハーネス４０に対し、１つのバッテリパック２０が接続される。

図２に示すように、ハーネス４０は、ハーネス側配線４１～４４およびコネクタ４５を備えている。

ハーネス側配線４１～４４の一端は、グランド（シャシＧＮＤ）への接続または非接続のいずれかに設計されている。図２の例では、ハーネス側配線４１、４２、４４それぞれの一端はグランドへ接続されるように設計されており、ハーネス側配線４３の一端はグランドへ接続されないように設計されている。なお、このハーネス側配線４１～４４の設計は、ハーネス４０毎に異なっている。

ハーネス側配線４１～４４の他端は、それぞれ、ハーネス４０（コネクタ４５）にバッテリパック２０が接続された場合に、後述するパック側配線３１～３４に接続される。

コネクタ４５は、バッテリパック２０との接続部分である。バッテリパック２０は、コネクタ４５に対して着脱自在である。

なお、図示は省略しているが、ハーネス４０には、上述したＣＡＮ通信線（ＰＢＭＳ２１とＭＢＭＳ１０とを接続する通信線）が含まれている。

図２に示すように、バッテリパック２０は、パック側配線３１～３４を備えている。パック側配線３１～３４の一端は、それぞれ、ＰＢＭＳ２１に設けられたポート（入力端子）Ｐ１～Ｐ４に接続されている。パック側配線３１～３４の他端は、それぞれ、ハーネス４０（コネクタ４５）にバッテリパック２０が接続された場合に、上述したハーネス側配線４１～４４の他端に接続される。

また、パック側配線３１～３４のそれぞれには、電圧印加用の分岐配線（符号略）が連結されている。

ハーネス４０（コネクタ４５）にバッテリパック２０が接続された際、ＰＢＭＳ２１のポートＰ１～Ｐ４のそれぞれには、例えば、５Ｖまたは０Ｖのいずれかが印加される。どちらの電圧値が印加されるかは、パック側配線３１～３４それぞれの接続先であるハーネス側配線４１～４４がグランドに接続されているか否かによって決まる。

例えば図２の場合では、上述したとおり、ハーネス側配線４１、４２、４４がグランドに接続されており、かつ、ハーネス側配線４３がグランドに接続されていない設計となっている。よって、ハーネス側配線４１、４２、４４のそれぞれとパック側配線３１、３２、３４を介して接続されるポートＰ１、Ｐ２、Ｐ４には、５Ｖが印加されることになる。一方、ハーネス側配線４３とパック側配線３３を介して接続されるポートＰ３には、０Ｖが印加されることになる。

上述したとおり、ハーネス側配線４１～４４それぞれのグランドへの接続／非接続の設計は、ハーネス４０毎に異なっている。よって、ＰＢＭＳ２１毎（バッテリパック２０毎）に、ポートＰ１～Ｐ４に印加される電圧値の組み合わせも異なることになる。

以上、バッテリパック２０およびハーネス４０の構成について説明した。

次に、本実施の形態に係るＰＢＭＳ２１の構成について、図３を用いて説明する。図３は、ＰＢＭＳ２１の構成例を示すブロック図である。

図示は省略するが、ＰＢＭＳ２１は、ハードウェアとして、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、コンピュータプログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、作業用メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）等を有する。以下に説明する機能は、ＣＰＵがＲＯＭから読み出したコンピュータプログラムをＲＡＭにて実行することにより実現される。

図３に示すように、ＰＢＭＳ２１は、判定部１１０および決定部１２０を有する。

判定部１１０は、バッテリパック２０がハーネス４０に接続されたときに、複数のポートＰ１～Ｐ４のそれぞれに印加された電圧値を判定する。

例えば、上述した図２の場合では、判定部１１０は、ポートＰ１の電圧値は５Ｖであり、ポートＰ２の電圧値は５Ｖであり、ポートＰ３の電圧値は０Ｖであり、ポートＰ４の電圧値は５Ｖである、と判定する。

決定部１２０は、判定部１１０により判定された各電圧値に基づいて、バッテリパック２０のＩＤを決定する。

例えば、上述したようにポートＰ１～Ｐ４それぞれの電圧値が、５Ｖ、５Ｖ、０Ｖ、５Ｖである場合、決定部１２０は、５Ｖを「１」に変換し、０Ｖを「０」に変換する。そして、決定部１２０は、その変換により得られた数字の列「１１０１」を、バッテリパック２０のＩＤに決定する。このように、バッテリパック２０のＩＤは、二進数で表現されることになる。

決定部１２０は、決定したバッテリパック２０のＩＤを記憶する。このＩＤは、ＰＢＭＳ２１からＭＢＭＳ１０へ送信される情報（例えば、バッテリパック２０の状態を示す情報）に付与される。これにより、ＭＢＭＳ１０は、受信した情報がそのバッテリパック２０から送信されてきたものであるか（言い換えれば、情報の送信元のバッテリパック２０）を識別することができる。

以上、ＰＢＭＳ２１の構成について説明した。

次に、ＰＢＭＳ２１の動作について、図４を用いて説明する。図４は、ＰＢＭＳ２１の動作を示すフローチャートである。

図４に示すフローは、例えば、バッテリパック２０がハーネス４０（コネクタ４５）に接続された際に開始される。

まず、判定部１１０は、ポートＰ１～Ｐ４それぞれに印加された電圧値を判定する（ステップＳ１）。

次に、決定部１２０は、各電圧値に基づいて、バッテリパック２０のＩＤを決定し、記憶する（ステップＳ２）。

以上説明したように、本実施の形態のＰＢＭＳ２１は、車両に搭載され、並列に接続された複数のバッテリパック２０のそれぞれに内蔵されたバッテリ管理装置であって、車両には、バッテリパック３０と１対１に接続されるハーネス４０が搭載されており、ハーネス４０には、グランドへの接続または非接続のいずれかに設計された複数のハーネス側配線４１～４４が設けられており、バッテリパック２０には、複数のハーネス側配線４１～４４のそれぞれに接続される複数のパック側配線３１～３４が設けられており、ＰＢＭＳ２１は、複数のパック側配線３１～３４のそれぞれと接続される複数のポートＰ１～Ｐ４と、バッテリパック２０がハーネス４０に接続されたときに、複数のポートＰ１～Ｐ４のそれぞれに印加された電圧値を判定する判定部１１０と、電圧値に基づいて、バッテリパック２０のＩＤを決定する決定部１２０と、を有することを特徴とする。

この特徴により、本実施の形態のＰＢＭＳ２１は、バッテリパック２０をハーネス４０に接続するだけでＰＢＭＳ２１が自動的にバッテリパック２０のＩＤを認識する。よって、従来のように、予めバッテリパック２０毎に決められたＩＤを設定する作業等を行う必要がなく、複数のバッテリパックのそれぞれにＩＤを設定する際の利便性をより向上させることができる。

なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。

本開示のバッテリ管理装置は、複数のバッテリパックのそれぞれにＩＤを設定する場合に有用である。

１バッテリパックシステム
１０ＭＢＭＳ
２０バッテリパック
２１ＰＢＭＳ
３０ＶＣＵ
３１、３２、３３、３４パック側配線
４０ハーネス
４１、４２、４３、４４ハーネス側配線
４５コネクタ
１１０判定部
１２０決定部
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ポート

Claims

車両に搭載され、並列に接続された複数のバッテリパックのそれぞれに内蔵されたバッテリ管理装置であって、
前記車両には、前記バッテリパックと１対１に接続されるハーネスが搭載されており、
前記ハーネスには、グランドへの接続または非接続のいずれかに設計された複数のハーネス側配線が設けられており、
前記バッテリパックには、前記複数のハーネス側配線のそれぞれに接続される複数のパック側配線が設けられており、
前記バッテリ管理装置は、
前記複数のパック側配線のそれぞれと接続される複数のポートと、
前記バッテリパックが前記ハーネスに接続されたときに、前記複数のポートのそれぞれに印加された電圧値を判定する判定部と、
前記電圧値に基づいて、前記バッテリパックのＩＤを決定する決定部と、を有する、
バッテリ管理装置。
前記複数のハーネス側配線の前記グランドへの接続または非接続の設計は、前記複数のハーネス毎に異なっている、
請求項１に記載のバッテリ管理装置。
前記ＩＤは、二進数で表現される、
請求項１または２に記載のバッテリ管理装置。