JP2024506436A - バッテリシステム、それを含む電気車、および電気車の動作方法 - Google Patents

Abstract

電気車に適用されたバッテリシステムは、複数のバッテリセルを含むバッテリパック、前記バッテリパックに関する情報を測定し、前記測定された情報に基づいて前記バッテリパックを管理するバッテリ管理システム、および前記電気車の始動の停止状態で、前記バッテリ管理システムに電力を供給し、前記バッテリ管理システムから生成されるバッテリパック管理情報を保存するバッテリブラックボックスを含むことができる。前記バッテリパック管理情報は、前記複数のバッテリセルの複数のセル電圧、前記バッテリパックの電流および温度、並びに前記バッテリパックの絶縁抵抗のうち少なくとも一つに関する情報を含むことができる。

Description

［関連出願との相互引用］
本出願は２０２１年１２月２４日付韓国特許出願第１０－２０２１－０１８７７００号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。

本開示はバッテリシステム、それを含む電気車、および電気車の動作方法に関する。

ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）は、バッテリの電圧、電流、温度などをリアルタイムでモニタリングして、測定した情報をベースにバッテリ状態を推定することができる。バッテリは電気車の駆動のための電力を提供することができる。電気車は車両の駆動力がモータからのみ供給される車両だけでなく、内燃機関とモータが共に車両の駆動力を提供する車両を含むことができる。

バッテリが取り付けられた電気車の始動が止まると（ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｏｆｆ）、電気車内の他の電場ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）と同様にＢＭＳもパワーオフ状態となる。一般に電気車の火災は車両の始動が止まった状態で発生するので、電気車に火災が発生した場合は火災が発生した時点でのバッテリ状態の分析が不可能である。

電気車の始動が停止した後にもバッテリ状態を保存できる装置および方法を提供する。

発明の一特徴による電気車に適用されたバッテリシステムは、複数のバッテリセルを含むバッテリパック、前記バッテリパックに関する情報を測定し、前記測定された情報に基づいて前記バッテリパックを管理するバッテリ管理システム、および前記電気車の始動の停止状態で、前記バッテリ管理システムに電力を供給し、前記バッテリ管理システムから生成されるバッテリパック管理情報を保存するバッテリブラックボックスを含み得る。前記バッテリパック管理情報は、前記複数のバッテリセルの複数のセル電圧、前記バッテリパックの電流および温度、並びに前記バッテリパックの絶縁抵抗のうち少なくとも一つに関する情報を含み得る。

前記バッテリブラックボックスは、前記バッテリパック管理情報を受信する通信部、前記通信部から前記バッテリパック管理情報の伝達を受けてメモリに保存する制御部、および前記電気車の始動の停止状態で前記バッテリ管理システムに電力を供給するブラックボックスバッテリを含み得る。

前記ブラックボックスバッテリは、前記電気車の始動状態で充電され得る。

前記バッテリブラックボックスは、前記電気車の始動の停止状態で、前記ブラックボックスバッテリの出力電圧が前記バッテリ管理システムに供給され、前記電気車の始動状態で、前記ブラックボックスバッテリが充電されるように動作する電力スイッチング部をさらに含み得る。

前記通信部は、前記電気車の電子制御回路とＣＡＮ通信により前記電気車の始動の停止または始動を指示する始動状態情報を受信し、前記制御部は、前記始動状態情報に応じて前記電力スイッチング部を制御し得る。

前記バッテリ管理システムは前記バッテリパック管理情報を前記バッテリブラックボックスに伝送するための第１通信部を含み、前記前記バッテリブラックボックスは前記バッテリパック管理情報を受信する第２通信部を含み、前記第１通信部および前記第２通信部はＣＡＮ通信で連結され得る。

本発明の他の特徴による電気車は、補助バッテリ、そしてバッテリパック、前記バッテリパックを管理するバッテリ管理システム、および電気車の始動の停止状態でバッテリパック管理情報を保存するバッテリブラックボックスを含むバッテリシステムを含み得る。前記電気車は、前記電気車の始動状態で前記補助バッテリと前記バッテリ管理システムを連結し、前記電気車の始動の停止状態で前記バッテリブラックボックスと前記バッテリ管理システムを連結するスイッチング部をさらに含み得る。

前記バッテリブラックボックスは、前記電気車の始動の停止状態で前記バッテリ管理システムに電力を供給するためのブラックボックスバッテリを含み、前記バッテリパック管理情報は、前記複数のバッテリセルの複数のセル電圧、前記バッテリパックの電流および温度、並びに前記バッテリパックの絶縁抵抗のうち少なくとも一つに関する情報を含み得る。

前記電気車は、前記電気車の始動状態で、前記補助バッテリおよび前記ブラックボックスバッテリを充電するためのＤＣ－ＤＣコンバータをさらに含み得る。

前記バッテリブラックボックスは、前記電気車の始動の停止状態で、前記バッテリ管理システムから生成されるバッテリパック管理情報を保存し得る。

前記バッテリブラックボックスは、前記バッテリパック管理情報を受信する通信部；および

前記通信部から前記バッテリパック管理情報の伝達を受けてメモリに保存する制御部をさらに含み得る。

前記バッテリブラックボックスは、前記電気車の始動の停止状態で、前記ブラックボックスバッテリの出力電圧が前記バッテリ管理システムに供給され、前記電気車の始動状態で、前記ブラックボックスバッテリが充電されるように動作する電力スイッチング部をさらに含み得る。

前記通信部は、前記電気車の電子制御回路とＣＡＮ通信により前記電気車の始動の停止または始動を指示する始動状態情報を受信し、前記制御部は、前記始動状態情報に応じて前記電力スイッチング部を制御し得る。

前記電気車は、前記電気車の始動または停止を感知して始動状態情報を生成し、前記バッテリ管理システムおよび前記バッテリブラックボックスの少なくとも一つに前記始動状態情報を伝送する電子制御回路をさらに含み得る。

前記バッテリ管理システムは前記バッテリパック管理情報を前記バッテリブラックボックスに伝送するための第１通信部を含み、前記バッテリブラックボックスは前記バッテリパック管理情報を受信する第２通信部を含み、前記第１通信部および前記第２通信部はＣＡＮ通信で連結され得る。

発明のまた他の特徴による電気車の動作方法において、前記電気車は複数のバッテリセルを含むバッテリパックを管理するバッテリ管理システムを含むバッテリシステムから電力の供給を受け得る。前記電気車の動作方法は、前記バッテリシステムを含む電気車の始動状態、バッテリブラックボックスが前記バッテリ管理システムに電力を供給する段階、前記バッテリ管理システムが前記バッテリパックに関する情報を取得してバッテリパック管理情報を生成する段階、および前記バッテリブラックボックスが、前記バッテリ管理システムから生成されるバッテリパック管理情報を保存する段階を含み得る。前記バッテリパック管理情報は、前記複数のバッテリセルの複数のセル電圧、前記バッテリパックの電流および温度、前記バッテリパックの絶縁抵抗のうち少なくとも一つに関する情報を含み得る。

前記電気車の動作方法は、前記電気車の始動状態で、前記ブラックボックスバッテリが充電される段階、および前記電気車の始動状態で、前記電気車の補助バッテリが前記バッテリ管理システムに電力を供給する段階をさらに含み得る。

本発明は電気車の始動が停止した後にもバッテリ状態を保存できるバッテリシステム、それを含む電気車、および電気車の動作方法を提供する。

一実施形態によるバッテリシステムが適用された電気車を図式的に示す図である。 一実施形態によるバッテリシステムの内部を図式的に示す図である。 一実施形態によるバッテリブラックボックスを図式的に示す図である。 一実施形態による電気車の始動または始動の停止によるバッテリシステムの動作を示すフローチャートである。 電気車の始動状態でのスイッチング部の動作を図式的に示す図である。 電気車の始動の停止状態でのスイッチング部の動作を図式的に示す図である。

以下、添付する図面を参照して本明細書に開示された実施形態を詳細に説明するが、同一または類似の構成要素には同一または類似の図面符号を付与し、これに係る重複する説明は省略する。以下の説明において使用される構成要素に対する接尾辞「モジュール」および／または「部」は、明細書作成の容易さだけが考慮されて付与されるか混用されるものであって、それ自体で互いに区別される意味または役割を有するのではない。また、本明細書に開示された実施形態を説明するにあたり関連する公知技術に係る具体的な説明が本明細書に開示された実施形態の要旨を曖昧にすると判断される場合はその詳細な説明を省略する。また、添付する図面は本明細書に開示された実施形態の理解を容易にするためのものであり、本明細書に開示された技術的思想は添付する図面によって制限されず、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものとして理解しなければならない。

第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するために使用できるが、前記構成要素は前記用語によって限定されない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。

本出願で、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するためであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加の可能性をあらかじめ排除しないものとして理解しなければならない。

一実施形態による構成のうち特定の制御条件で他の構成を制御する構成には、他の構成を制御するために必要な制御アルゴリズムを具体化した命令の集合として具現されたプログラムがインストールされる。制御構成はインストールされたプログラムにより入力データおよび保存されたデータを処理して出力データを生成する。制御構成はプログラムを保存する不揮発性メモリおよびデータを保存するメモリを含むことができる。

以下、図面を参照して、一実施形態によるバッテリシステムおよびそれを含む電気車を説明する。電気車は内燃機関なしでモータのみで駆動される車両、内燃機関とモータの両方を含むハイブリッド車両などを含む。

図１は一実施形態によるバッテリシステムが適用された電気車を図式的に示す図である。

図１に示すように、電気車１はバッテリシステム２、電力変換装置４０、電子制御回路（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ，ＥＣＵ，５０）、ＤＣ－ＤＣコンバータ６０、補助バッテリ７０、スイッチング部８０、およびＣＡＮバスライン９０を含む。

電力変換装置４０は、バッテリパック１０の放電によりバッテリパック１０から供給される電力を電気車１に駆動力を提供するモータ（図示せず）に供給するか、モータ以外の他の電装負荷に供給する。この時、電力変換装置４０はバッテリパック１０のバッテリ電圧ＶＢの入力を受けて、バッテリパック１０の電流（以下、バッテリパック電流，ＩＢ）は電力変換装置４０に流れる。また、電力変換装置４０はオルタネータ（図示せず）から供給される電力または外部商用電源から供給される電力をバッテリパック１０に供給して、バッテリパック１０を充電することができる。

電力変換装置４０の動作はＥＣＵ５０により制御される。ＥＣＵ５０の制御命令はＣＡＮバスライン９０を介して電力変換装置４０に伝送される。ＥＣＵ５０は制御に必要な情報を電力変換装置４０に要請して、電力変換装置４０から受信する。

ＥＣＵ５０は電気車１を制御するために必要な情報を取得し、取得した情報に基づいて制御命令を生成し、ＣＡＮバスライン９０を介して制御命令を対応する構成に伝送する。

例えば、ＥＣＵ５０は電気車１の始動を感知して、始動感知をバッテリ管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ，ＢＭＳ，２０）およびＢＭＳブラックボックス３０の少なくとも一つに伝送し、スイッチング部８０を制御して補助バッテリ７０からＢＭＳ２０に電源電圧ＶＣＣが供給されるように制御することができる。また、ＥＣＵ５０は電気車１の始動の停止を感知し、始動の停止感知をＢＭＳ２０およびＢＭＳブラックボックス３０の少なくとも一つに伝送し、スイッチング部８０を制御してＢＭＳブラックボックス３０からＢＭＳ２０に電源電圧ＶＣＣが供給されるように制御することができる。この時、ＥＣＵ５０はスイッチング部８０の動作を制御するためのスイッチング制御信号ＰＳＷを生成することができる。

また、ＥＣＵ５０は始動を感知すると、リレー5を閉じてＤＣ－ＤＣコンバータ６０により補助バッテリ７０が充電されるように制御することができる。ＥＣＵ５０は始動の停止を感知すると、リレー5を開放してＤＣ－ＤＣコンバータ６０と補助バッテリ７０の間の連結関係を遮断することができる。この時、ＥＣＵ５０はリレー5を制御するためのリレー制御信号ＲＳを生成することができる。

ＤＣ－ＤＣコンバータ６０は、入力電圧Ｖｉｎを用いて補助バッテリ７０およびＢＭＳブラックボックス３０を充電するための電力を供給する。ＤＣ－ＤＣコンバータ６０から供給される電力の出力電圧は補助バッテリ７０およびＢＭＳブラックボックス３０の充電に適したレベルであり得る。ＤＣ－ＤＣコンバータ６０の入力電圧Ｖｉｎは壁電源のような商用電源であるかバッテリシステム２から供給され得る。

リレー5は、ＤＣ－ＤＣコンバータ６０の出力端ＤＯＵＴと接点Ｎ１の間に連結されており、リレー制御信号ＲＳに応じて開閉する。接点Ｎ１は補助バッテリ７０の正極に連結された充電端子ＡＢ２およびバッテリブラックボックス３０の充電端子ＢＢ２に連結されている。したがって、リレー5が閉じられると、ＤＣ－ＤＣコンバータ６０から供給される電力により補助バッテリ７０およびバッテリブラックボックス３０は充電され得る。

補助バッテリ７０は電気車１の電装負荷（図示せず）に電力を供給する。負荷は電気車１の動作を制御する多様な種類の電子制御装置、速度センサ、スイッチ、スピーカ、ランプなどのように電流が流れて電力を消費するすべての種類の電装負荷を含むことができる。補助バッテリ７０の出力端子ＡＢ１を介して出力電圧ＡＯＵＴが電装負荷およびスイッチング部８０に供給され得る。

スイッチング部８０は、スイッチング制御信号ＰＳＷに応じて補助バッテリ７０およびバッテリブラックボックス３０のうちの一つとＢＭＳ２０を連結する。ＢＭＳ２０が補助バッテリ７０と連結されると、補助バッテリ７０の出力電圧１がＢＭＳ２０の電源電圧ＶＣＣとしてＢＭＳ２０の電源端子ＰＷに供給され得る。ＢＭＳ２０がバッテリブラックボックス３０と連結されると、バッテリブラックボックス３０の出力端子ＢＢ１を介して供給される出力電圧２がＢＭＳ２０の電源電圧ＶＣＣとしてＢＭＳ２０の電源端子ＰＷに供給され得る。

バッテリシステム１はバッテリパック１０、ＢＭＳ２０、バッテリブラックボックス３０、および第１および第２コンタクタ１０１，１０２を含む。

第１コンタクタ１０１はバッテリパック１０の正極Ｐ＋と電力変換装置４０の間に連結されており、ＢＭＳ２０の制御によりスイッチングする。第２コンタクタ１０２はバッテリパック１０の負極Ｐ－と電力変換装置４０の間に連結されており、ＢＭＳ２０の制御によりスイッチングする。ＢＭＳ２０は第１および第２コンタクタ１０１，１０２のスイッチング動作を制御するスイッチング信号ＳＣ１，ＳＣ２を生成して第１および第２コンタクタ１０１，１０２に供給し得る。

バッテリパック１０は直列連結された複数のバッテリセル（１０＿１～１０＿ｎ、ｎは２以上の自然数）を含む。

ＢＭＳ２０は、複数のバッテリセル（１０＿１～１０＿ｎ）それぞれの両端に連結されている。ＢＭＳ２０は複数のバッテリセル（１０＿１～１０＿ｎ）それぞれのセル電圧を測定し、バッテリパック１０の電流（以下、バッテリパック電流）および温度（以下、バッテリパック温度）を測定し、複数のバッテリセル（１０＿１～１０＿ｎ）に対するセルバランシングを制御および遂行し得る。

ＢＭＳ２０は、複数のバッテリセル（１０＿１～１０＿ｎ）の複数のセル電圧、測定されたバッテリパック１０に係る情報に基づいてバッテリパック１０のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）、ＳＯＰ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ）などを推定する。ＢＭＳ２０はＥＣＵ５０から取得される電気車１に係る情報および推定されたバッテリパック１０の状態に基づいて充放電を制御することができる。

また、ＢＭＳ２０はバッテリパック１０に対する絶縁抵抗を測定し得る。バッテリパック１０に対する絶縁抵抗はバッテリパック１０とグラウンドの間の絶縁状態を示す抵抗である。多様な絶縁測定方法が公知されており、一実施形態よるＢＭＳ２０は公知された絶縁測定方法のうち一つを用いることができる。

バッテリブラックボックス３０は電気車１の始動が停止した後にＢＭＳ２０に電源電圧を供給し、ＢＭＳ２０から受信される複数のセル電圧、バッテリパック電流、およびバッテリパック温度に係る情報を保存する。

図２は一実施形態によるバッテリシステムの内部を図式的に示す図である。

図２に図示のように、ＢＭＳ２０はモニタリング回路２１、ＭＣＵ２２、通信部２３、および電源部２４を含む。バッテリパック１０内にはバッテリパック電流を測定するための電流センサ２５およびバッテリパック温度を測定するための温度センサ２６が位置する。

電流センサ２５はバッテリパック電流を測定し、測定したバッテリパック電流に係る情報をＭＣＵ２２に伝送する。図２では電流センサ２５はバッテリセル１０＿１と正極端Ｐ＋の間に位置する場合を示しているが、電流センサ２５はバッテリパック電流の経路の任意の地点に位置し得る。電流センサ２５はホールセンサとして具現することができ、バッテリパック電流による磁場による電圧信号（以下、電流感知信号，ＩＳ）をＭＣＵ２２に伝達することができる。

温度センサ２６はバッテリパック温度を測定し、バッテリパック温度に係る情報をＭＣＵ２２に伝送する。図２では１個の温度センサ２６がバッテリセル１０＿ｎと負極端Ｐ－の間に連結されている場合が示されているが、二つ以上の温度センサがバッテリパック１０の他のセルの間に位置してもよい。温度センサ２６はサーミスタ（ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）として実現することができ、温度センサ２６の両端電圧（以下、温度感知信号，ＴＳ）がＭＣＵ２２に伝達されることができる。

モニタリング回路２１は、複数のバッテリセル（１０＿１～１０＿ｎ）それぞれに対して、バッテリセル（１０＿ｉ、ｉは１からｎまでの自然数のうち一つ）の正極および負極の間の電圧差を測定して、測定された電圧差に基づくバッテリセル電圧ＶＳｉを生成する。モニタリング回路２１は、複数のバッテリセル（１０＿１～１０＿ｎ）の複数のセル電圧（ＶＣ１～ＶＣｎ）をＭＣＵ２２に伝達する。モニタリング回路２１はＭＣＵ２２から伝達されるセルバランシング制御信号ＢＳに基づいて、複数のバッテリセル（１０＿１～１０＿ｎ）のうちバランシング対象セルを放電させ得る。

ＭＣＵ２２は電流感知信号によるバッテリパック電流、温度感知信号によるバッテリパック温度、および複数のセル電圧（ＶＣ１～ＶＣｎ）に係る情報を取得してバッテリパック１０の充放電を制御し、複数のバッテリセル（１０＿１～１０＿ｎ）に対するセルバランシング動作を制御するためのセルバランシング制御信号ＢＳを生成し、バッテリパック１０で発生し得る異常を診断する。ＭＣＵ２２は、バッテリパック１０に対する充電およびバッテリパック１０からの放電のために第１および第２コンタクタ１０１，１０２をターンオンさせ得る。第１および第２コンタクタ１０１，１０２がオン状態の時、バッテリパック１０は充電されるか、電力変換装置４０に電力を供給し得る。ＭＣＵ２２は、第１および第２コンタクタ１０１，１０２をオンさせるレベルのスイッチング信号ＳＣ１，ＳＣ２を生成するか、第１および第２コンタクタ１０１，１０２をオフさせるレベルのスイッチング信号ＳＣ１，ＳＣ２を生成し得る。

ＢＭＳ２０は、電気車の始動の停止状態で、バッテリパック１０を一定の周期（以下、モニタリング周期）ごとにモニタリングする。モニタリング周期ごとに、モニタリング回路２１は複数のセル電圧（ＶＣ１～ＶＣｎ）を生成してＭＣＵ２２に伝達し、電流センサ２５はバッテリパック電流を感知して電流感知信号ＩＳをＭＣＵ２２に伝達し、温度センサ２６はバッテリパック温度を感知して温度感知信号ＴＳをＭＣＵ２２に伝達し、ＭＣＵ２２は絶縁抵抗を測定する。

モニタリング周期ごとに、ＭＣＵ２２は複数のセル電圧（ＶＣ１～ＶＣｎ））、バッテリパック電流、バッテリパック温度、および絶縁抵抗に係る情報を集約および処理してバッテリ管理情報ＢＭＩを生成し、通信部２３に伝達する。電気車の始動の停止状態でモニタリング周期ごとに生成される情報をバッテリ管理情報ＢＭＩという。バッテリ管理情報ＢＭＩはＣＡＮデータタイプで具現することができる。

ＢＭＳ２０は電気車の始動が始動した状態では、バッテリ管理情報ＢＭＩを生成しない。電気車の始動が始動した状態で、ＢＭＳ２０がバッテリパックの管理に必要な情報を処理するので、外部に情報を伝送する必要がない。ただし、ＥＣＵ５０のように承認された外部装置からバッテリパックに係る情報要請がある場合、ＢＭＳ２０は要請された情報を通信部２３に伝達する。

通信部２３は、ＣＡＮバスライン９０から受信される情報をＭＣＵ２２に伝達するか、ＭＣＵ２２の制御に応じてＣＡＮバスライン９０にバッテリパックに係る情報またはバッテリ管理情報ＢＭＩをＣＡＮバスライン９０に伝送する。

電源部２４は、電源電圧ＶＣＣをＢＭＳ２０の各構成に適したレベルに変換して供給する。例えば、電源部２４は電源電圧ＶＣＣをＭＣＵ２２に適したレベルの電圧ＶＳ１に変換してＭＣＵ２２に供給し得る。電源部２４は電源電圧ＶＣＣをモニタリング回路２１に適したレベルの電圧ＶＳ３に変換してＭＣＵ２２に供給し得る。電源部２４は電源電圧ＶＣＣを通信部２３に適したレベルの電圧ＶＳ２に変換して通信部２３に供給し得る。

図３は一実施形態によるバッテリブラックボックスを図式的に示す図である。

図３に示すように、バッテリブラックボックス３０は制御部３１、メモリ３２、ブラックボックスバッテリ３３、通信部３４、および電力スイッチング部３５を含むことができる。

通信部３４はＣＡＮバスライン９０からバッテリ管理情報ＢＭＩを受信し、バッテリ管理情報ＢＭＩを制御部３１に伝達する。通信部３４は制御部３１の制御に応じて制御部３１から伝達された情報をＣＡＮバスライン９０に伝送し得る。

制御部３１はバッテリ管理情報ＢＭＩを受信すると、メモリ３２に保存する。図３では制御部３１とメモリ３２を別途の構成として示しているが、制御部３１がメモリ３２を含むことができる。制御部３１はバッテリ管理情報ＢＭＩに基づいて異常イベントを感知し、感知した異常イベントに係る情報をメモリ３２に記録する。例えば、制御部３１はバッテリ管理情報ＢＭＩを分析して急激なセル電圧の変化、バッテリパック温度の変化、絶縁抵抗の変化などが発生した場合、発生したイベントに係る情報をメモリ３２に記録し得る。

ブラックボックスバッテリ３３は、電気車１の始動が始動した状態でＤＣ－ＤＣコンバータ６０により充電され、電気車１の始動が停止した状態でＢＭＳ２０に電力を供給し、バッテリブラックボックス３０の電源として動作することができる。

電力スイッチング部３５は、制御部３１の制御に応じてブラックボックスバッテリ３３をＤＣ－ＤＣコンバータ６０およびスイッチング部８０の一つに連結する。制御部３１は電力スイッチング部３５の制御のための電力スイッチング信号ＰＳＳを電力スイッチング部３５に伝送し得る。

ブラックボックスバッテリ３３の正極ＢＢ＋は、電力スイッチング部３５に連結されており、ブラックボックスバッテリ３３の負極ＢＢ－は、グラウンドに連結されている。制御部３１の制御により電力スイッチング部３５がブラックボックスバッテリ３３の正極ＢＢ＋とＤＣ－ＤＣコンバータ６０を連結すると、ブラックボックスバッテリ３３はＤＣ－ＤＣコンバータ６０からの出力電圧ＤＯＵＴにより充電され得る。制御部３１の制御により電力スイッチング部３５がブラックボックスバッテリ３３の正極ＢＢ＋とスイッチング部８０を連結すると、ブラックボックスバッテリ３３の出力電圧ＢＯＵＴがスイッチング部８０に伝達され得る。

ＥＣＵ５０は始動および始動の停止に係る情報（以下、始動状態情報）を、ＣＡＮバスライン９０を介してＢＭＳ２０に伝送する。ＭＣＵ２２のみ始動状態情報を受信する場合、ＭＣＵ２２はＣＡＮバスライン９０またはＣＡＮ通信でない他の方式で制御部３１にこの情報を伝送することができる。ＭＣＵ２２だけでなくバッテリブラックボックス３０の通信部３４を介して制御部３１も始動状態情報を受信することができる。または、バッテリブラックボックス３０のみ始動状態情報を受信することができる。このように、ＥＣＵ５０はＣＡＮ通信により始動状態情報をＢＭＳ２０およびバッテリブラックボックス３０の少なくとも一つに伝送することができる。

図４は一実施形態による電気車の始動または始動の停止によるバッテリシステムの動作を示すフローチャートである。

先に、電気車の始動をするとＥＣＵ５０が始動を感知し、これに対応する始動状態情報、リレー5を閉に制御するリレー制御信号ＲＳ、および補助バッテリ７０とＢＭＳ２０を連結するためのスイッチング制御信号ＰＳＷを生成する。始動状態情報はＣＡＮバスライン９０を介してＢＭＳ２０およびバッテリブラックボックス３０の少なくとも一つに伝送され得る。

電気車１の始動が始動することにより、リレー5が閉じられてＤＣ－ＤＣコンバータ６０は補助バッテリ７０およびブラックボックスバッテリ３３に連結され、バッテリブラックボックス３０はパワーオフ（ｐｏｗｅｒ ｏｆｆ）状態になり、ＢＭＳ２０はスイッチング部８０を介して補助バッテリ７０から電源電圧ＶＣＣの供給を受ける（Ｓ１）。補助バッテリ７０およびブラックボックスバッテリ３３はＤＣ－ＤＣコンバータ６０から供給される出力電圧ＤＯＵＴにより充電され得る。

図５は電気車の始動状態でのスイッチング部の動作を図式的に示す図である。

図５に示すように、スイッチング部８０は、スイッチング制御信号ＰＳＷに応じて補助バッテリ７０に連結された接点ＳＮ２とＢＭＳ２０の電源部２４に連結された接点ＳＮ１を連結する。すると、補助バッテリ７０の出力電圧ＡＯＵＴがＢＭＳ２０の電源電圧ＶＣＣに供給され得る。

電気車１の始動が始動した後、ＢＭＳ２０は複数のセル電圧（ＶＣ１～ＶＣｎ））を測定し、バッテリパック電流および温度を測定し、絶縁抵抗を測定する（Ｓ２）。

電気車１が始動した後、ＥＣＵ５０は電気車１の始動が停止したか否かを持続的に判断する（Ｓ３）。

Ｓ３段階の判断結果、始動状態の場合、Ｓ２段階が行われる。Ｓ３段階の判断結果、始動が停止すると、ＥＣＵ５０が始動の停止を感知して、これに対応する始動状態情報、リレー5を開に制御するリレー制御信号ＲＳ、およびバッテリブラックボックス３０とＢＭＳ２０を連結するためのスイッチング制御信号ＰＳＷを生成する。始動状態情報はＣＡＮバスライン９０を介してＢＭＳ２０およびバッテリブラックボックス３０の少なくとも一つに伝送され得る。

電気車１の始動が停止することにより、リレー5が開放されて、ＤＣ－ＤＣコンバータ６０は補助バッテリ７０およびブラックボックスバッテリ３３と分離され、バッテリブラックボックス３０はパワーオン（ｐｏｗｅｒ ｏｎ）状態になり、ＢＭＳ２０はスイッチング部８０を介してブラックボックスバッテリ３３から電源電圧ＶＣＣの供給を受ける（Ｓ４）。

図６は電気車の始動の停止状態でのスイッチング部の動作を図式的に示す図である。

図６に示すように、スイッチング部８０はスイッチング制御信号ＰＳＷに応じてブラックボックスバッテリ３３に連結された接点ＳＮ３とＢＭＳ２０の電源部２４に連結された接点ＳＮ１を連結する。すると、ブラックボックスバッテリ３３の出力電圧ＢＯＵＴがＢＭＳ２０の電源電圧ＶＣＣに供給され得る。

バッテリブラックボックス３０がパワーオンすると、ＢＭＳ２０から生成されたバッテリ管理情報ＢＭＩがバッテリブラックボックス３０に伝送され、バッテリブラックボックス３０は受信したバッテリ管理情報ＢＭＩを保存する（Ｓ５）。

電気車１の始動が停止した後、ＥＣＵ５０は電気車１の始動が始動したかどうかを持続的に判断する（Ｓ６）。

Ｓ６段階の判断結果、始動の停止状態の場合、Ｓ５段階が行われる。Ｓ６段階の判断結果、始動が始動すると、Ｓ１段階が行われ得る。

ブラックボックスバッテリ３３は、始動の停止状態で最小５日間ＢＭＳ２０に電力を供給できるように製作することができる。また、ブラックボックスバッテリ３３はＥＯＬ（Ｅｎｄ ｏｄ Ｌｉｆｅ）状態でも最小３日間ＢＭＳ２０に電力を供給できるように製作することができる。参考までにＥＯＬはＳＯＨが６０％まで減少した状態であり得る。

例えば、ＢＭＳ２０の動作電流が２００ｍＡであり、ＢＭＳ２０の動作に必要な電源電圧ＶＣＣが１２Ｖであり、バッテリブラックボックス３０の動作電流が２００ｍＡであり、バッテリブラックボックス３０の動作に必要な電源電圧ＶＣＣが１２Ｖである条件で、概ね５．２日（＝１２５時間）の間ＢＭＳ２０およびバッテリブラックボックス３０が動作するためにブラックボックスバッテリ３３は５００００ｍＡｈ（１２５ｈ＊２００ｍＡ＋１２５ｈ＊２００ｍＡ）の容量を有して出力電圧が１２Ｖになるように製作することができる。

メモリ３２は、現在の時点を基準として少なくとも直前の１日間のバッテリ管理情報（ＣＡＮデータ）が保存されるように製作することができる。制御部３１は、メモリ３２に保存されたデータのうち古くなったデータから削除して上書きする方式でバッテリ管理情報をメモリ３２に記入する。

バッテリブラックボックス３０のケースはチタンのように熱に強い材質で製作することができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、本発明の属する分野で通常の知識を有する者が多様に変形および改良した形態もまた、本発明の権利範囲に属する。

Claims (16)

1. 電気車に適用されたバッテリシステムにおいて、
   複数のバッテリセルを含むバッテリパックと、
   前記バッテリパックに関する情報を測定し、前記測定された情報に基づいて前記バッテリパックを管理するバッテリ管理システムと、
   前記電気車の始動の停止状態で、前記バッテリ管理システムに電力を供給し、前記バッテリ管理システムから生成されるバッテリパック管理情報を保存するバッテリブラックボックスと、を含み、
   前記バッテリパック管理情報は、前記複数のバッテリセルの複数のセル電圧、前記バッテリパックの電流および温度、並びに前記バッテリパックの絶縁抵抗のうち少なくとも一つに関する情報を含む、バッテリシステム。
2. 前記バッテリブラックボックスは、
   前記バッテリパック管理情報を受信する通信部と、
   前記通信部から前記バッテリパック管理情報の伝達を受けてメモリに保存する制御部と、
   前記電気車の始動の停止状態で前記バッテリ管理システムに電力を供給するブラックボックスバッテリと、を含む、請求項１に記載のバッテリシステム。
3. 前記ブラックボックスバッテリは、
   前記電気車の始動状態で充電される、請求項２に記載のバッテリシステム。
4. 前記バッテリブラックボックスは、
   前記電気車の始動の停止状態で、前記ブラックボックスバッテリの出力電圧が前記バッテリ管理システムに供給され、前記電気車の始動状態で、前記ブラックボックスバッテリが充電されるように動作する電力スイッチング部をさらに含む、請求項２に記載のバッテリシステム。
5. 前記通信部は、
   前記電気車の電子制御回路とＣＡＮ通信により前記電気車の始動の停止または始動を指示する始動状態情報を受信し、
   前記制御部は、
   前記始動状態情報に応じて前記電力スイッチング部を制御する、請求項４に記載のバッテリシステム。
6. 前記バッテリ管理システムは前記バッテリパック管理情報を前記バッテリブラックボックスに伝送するための第１通信部を含み、
   前記バッテリブラックボックスは前記バッテリパック管理情報を受信する第２通信部を含み、
   前記第１通信部および前記第２通信部はＣＡＮ通信で連結された、請求項１から５のいずれか一項に記載のバッテリシステム。
7. 補助バッテリと、
   バッテリパック、前記バッテリパックを管理するバッテリ管理システム、および電気車の始動の停止状態でバッテリパック管理情報を保存するバッテリブラックボックスを含むバッテリシステムと、
   前記電気車の始動状態で前記補助バッテリと前記バッテリ管理システムを連結し、前記電気車の始動の停止状態で前記バッテリブラックボックスと前記バッテリ管理システムを連結するスイッチング部と、を含み、
   前記バッテリブラックボックスは、
   前記電気車の始動の停止状態で前記バッテリ管理システムに電力を供給するためのブラックボックスバッテリを含み、
   前記バッテリパック管理情報は、複数のバッテリセルの複数のセル電圧、前記バッテリパックの電流および温度、並びに前記バッテリパックの絶縁抵抗のうち少なくとも一つに関する情報を含む、電気車。
8. 前記電気車の始動状態で、前記補助バッテリおよび前記ブラックボックスバッテリを充電するためのＤＣ－ＤＣコンバータをさらに含む、請求項７に記載の電気車。
9. 前記バッテリブラックボックスは、
   前記電気車の始動の停止状態で、前記バッテリ管理システムから生成されるバッテリパック管理情報を保存する、請求項７または８に記載の電気車。
10. 前記バッテリブラックボックスは、
    前記バッテリパック管理情報を受信する通信部；および
    前記通信部から前記バッテリパック管理情報の伝達を受けてメモリに保存する制御部をさらに含む、請求項９に記載の電気車。
11. 前記バッテリブラックボックスは、
    前記電気車の始動の停止状態で、前記ブラックボックスバッテリの出力電圧が前記バッテリ管理システムに供給され、前記電気車の始動状態で、前記ブラックボックスバッテリが充電されるように動作する電力スイッチング部をさらに含む、請求項１０に記載の電気車。
12. 前記通信部は、
    前記電気車の電子制御回路とＣＡＮ通信により前記電気車の始動の停止または始動を指示する始動状態情報を受信し、
    前記制御部は、
    前記始動状態情報に応じて前記電力スイッチング部を制御する、請求項１１に記載の電気車。
13. 前記電気車の始動または始動の停止を感知して始動状態情報を生成し、前記バッテリ管理システムおよび前記バッテリブラックボックスの少なくとも一つに前記始動状態情報を伝送する電子制御回路をさらに含む、請求項７または８に記載の電気車。
14. 前記バッテリ管理システムは前記バッテリパック管理情報を前記バッテリブラックボックスに伝送するための第１通信部を含み、
    前記バッテリブラックボックスは前記バッテリパック管理情報を受信する第２通信部を含み、
    前記第１通信部および前記第２通信部はＣＡＮ通信で連結された、請求項１３に記載の電気車。
15. 複数のバッテリセルを含むバッテリパックを管理するバッテリ管理システムを含むバッテリシステムから電力の供給を受ける電気車の動作方法において、
    前記バッテリシステムを含む電気車の始動状態、バッテリブラックボックスが前記バッテリ管理システムに電力を供給する段階と、
    前記バッテリ管理システムが前記バッテリパックに関する情報を取得してバッテリパック管理情報を生成する段階と、
    前記バッテリブラックボックスが、前記バッテリ管理システムから生成されるバッテリパック管理情報を保存する段階と、を含み、
    前記バッテリパック管理情報は、前記複数のバッテリセルの複数のセル電圧、前記バッテリパックの電流および温度、前記バッテリパックの絶縁抵抗のうち少なくとも一つに関する情報を含む、電気車の動作方法。
16. 前記電気車の始動状態で、ブラックボックスバッテリが充電される段階と、
    前記電気車の始動状態で、前記電気車の補助バッテリが前記バッテリ管理システムに電力を供給する段階と、をさらに含む、請求項１５に記載の電気車の動作方法。

Images