JP3594542B2 - Ｂｃｕ制御システム - Google Patents

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明はＢＣＵ制御システムに関し、特にたとえば電気自動車の動力源として搭載され走行用モータに駆動電流を供給する自動車用バッテリの各種性能テストや耐久テスト等を実施するのに使用されるＢＣＵ制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の動力源となる自動車用バッテリの各種計測データをバッテリコントロールユニット（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：以下「ＢＣＵ」という。）の記録装置（メモリ）に保存し、測定作業終了後にＢＣＵに通信回線により接続されたパーソナルコンピュータ（以下「コンピュータ」という。）を用いて記録装置に保存されている各種計測データを解析している。例えば、バッテリの残存容量（ＳＯＣ）を算出して充放電状態を判別する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように測定作業終了後に改めてＢＣＵの記録装置に保存されているバッテリの各種計測データを、通信回線を介してコンピュータに収集してその解析を行うことは、極めて能率が悪くまた処理に時間がかかるばかりでなく、警告情報や故障情報が生じた場合の迅速な対応ができないという問題がある。
【０００４】
また、コンピュータとＢＣＵの通信に関しては、コンピュータはデータが必要なときにその都度ＢＣＵにデータ送信コマンドを送り、そのコマンドに対応するデータをＢＣＵから受信するようにしている。そのため、データ収集のための通信量が多くなり、それに伴いコンピュータおよびＢＣＵの負荷も大きくなるという問題がある。
【０００５】
更に、検出されるバッテリ情報、例えば電圧や温度などの検出点数が異なる場合、バッテリのデータ収集プログラムをカスタマイズしなければならないと言う煩わしさがあり、プログラム知識の乏しい人にとってはメンテナンスがし辛いという問題がある。
【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、新規なＢＣＵ制御システムを提供することである。
【０００７】
この発明の他の目的は、リアルタイムにＢＣＵやバッテリの状態を把握できる、ＢＣＵ制御システムを提供することである。
【０００８】
この発明の他の目的は、コンピュータやＢＣＵに過大な通信負荷を与えることのない、ＢＣＵ制御システムを提供することである。
【０００９】
この発明のその他の目的は、異なる仕様に対して簡単に対応できる、ＢＣＵ制御システムを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、自動車用バッテリ、このバッテリの状態に基づいてアクチュエータを制御するＢＣＵ、およびＢＣＵと通信手段によりデータ通信可能に接続されるコンピュータを備え、このコンピュータからデータ収集コマンドおよびアクチュエータ制御コマンドをＢＣＵに送る、ＢＣＵ制御システムである。
【００１１】
【作用】
自動車用バッテリの状態に基づいてアクチュエータを制御するＢＣＵにコンピュータからデータ収集コマンドを送ることにより、コンピュータはリアルタイムでバッテリ状態に基づくデータの表示、記録および解析を行う。また、コンピュータからＢＣＵにアクチュエータ制御コマンドを送ることにより、アクチュエータ、例えばファンやリレーは自動的に制御される。
【００１２】
さらに、コンピュータからＢＣＵに送られるデータ収集コマンドは、データ選択コマンド、データ送信開始コマンドおよびデータ送信停止コマンドの３つに分けられているので、コンピュータは選択コマンドおよび送信開始コマンドさらには送信停止コマンドをＢＣＵに送るだけで必要なデータを必要なときに収集でき、しかもデータ受信中はコンピュータからＢＣＵに別のコマンドを送る必要がないので、コンピュータやＢＣＵの通信負荷は軽減される。
【００１３】
また、コンピュータのデータ収集プログラムは、例えばバッテリの仕様や状態検出点数等の異なるマップファィルを使用することで自動的に設定される。
【００１４】
【発明の効果】
この発明によれば、ＢＣＵとコンピュータをデータ通信させているので、リアルタイムにデータ表示や解析ができると共に、必要な時にコマンドを送信することでインターラクティブにＢＣＵの制御が可能となる。その結果、動作確認、解析や故障の検出を簡単に行える。
【００１５】
また、ＢＣＵに対するコンピュータからのデータ収集コマンドをデータ選択、データ送信開始およびデータ送信停止の３つに分けることにより、データ収集中はコンピュータからＢＣＵにコマンドを送信する必要がなくなるので、両者間の通信量が削減され高速通信が可能となる。
【００１６】
さらに、異なる仕様のマップファィルをコンピュータに読み込むことにより、自動的にデータ収集プログラムが設定できるので、メンテナンスも容易になる。
【００１７】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して以下に行う実施例の詳細な説明により一層明らかとなろう。
【００１８】
【実施例】
図１〜図３に示すこの発明の一実施例のＢＣＵ制御システム１０は、複数の電池セルを直列接続して構成される自動車用バッテリ１２、このバッテリ１２の温度、電圧、電流およびエラー情報等を入力として各種計測データ、例えばバッテリ残存容量（ＳＯＣ）を算出するＢＣＵ１４、このＢＣＵ１４とは通信線によりデータ通信可能に接続されるコンピュータ１６およびＢＣＵ１４からの制御信号により制御されて自動車用バッテリ１２を保護するリレーやファン等のアクチュエータ１８を含む。
【００１９】
図２はバッテリシステム部２０の概略ブロック図で、このバッテリシステム部２０は、自動車用バッテリ１２、このバッテリ１２の電圧、温度および電流を検出して各種計測データを算出するＢＣＵ１４、このＢＣＵ１４からの信号により制御されるファン１８Ａ、１８Ｂおよびリレー１８Ｃを含んでいる。
【００２０】
そして、自動車用バッテリ１２の正極リード端子２２と負極リード端子２４の間には図示されない走行用モータが直流を交流に周波数変換するインバータを介して接続される。また、ＢＣＵ１４は通信回線ＲＳ２３２Ｃを介してデータ通信可能にコンピュータ１６と接続されている。
【００２１】
図３はＢＣＵ制御システムの全体構成を示す回路ブロック図である。
【００２２】
図３において、ＢＣＵ１４はサーミスタ２６による温度検出回路２８、バッテリ１２の電圧検出回路３０、漏電検出回路３２、電流センサ３４による電流検出回路３６、リレー制御回路３８、リレー溶着検出回路４０、ファン制御回路４２、およびこれらの各回路からの入力信号に基づき各種計測データおよび制御データを算出するマイコン４４を含む。そして、マイコン４４で算出された各データはコンピュータ１６との間で通信回線によりデータ通信が行われる。なお、マイコン４４は必要な制御処理を行うためにＣＰＵ，ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含む。
【００２３】
また、リレー制御回路３８およびファン制御回路４２はマイコン４４からの制御信号によりリレー制御ドライバ４６およびファン制御ドライバ４８を介してリレー１８Ｃ、ファン１８Ａおよび１８Ｂを夫々制御する。なお、ＢＣＵ１４、コンピュータ１６および各回路やドライバ等の動作電源は図示省略されている。
【００２４】
図４は、この発明の実施例におけるコンピュータ１６に対するデータ収集プログラムの初期化処理を行う動作説明のフローチャートである。
【００２５】
すなわち、バッテリの温度や電圧等の検出点数やファン、リレー等の制御情報などがファイルされている仕様の異なるバッテリ、例えばバッテリＡおよびバッテリＢに関する各マップファイルをコンピュータ１６のＲＡＭに読み込むことにより、自動的に検出点数や制御方法を設定するものである。
【００２６】
図４において、ステップＳ１でコンピュータ１６のＲＡＭにマップファイルを読み込み、ステップＳ３でＣＰＵによりこのマップファイルを解析し、ステップＳ５でライブラリを選択する。すなわち、マップファイルのデータタイプ項目からその項目を表示する画面ライブラリを選択する。
【００２７】
そして、ステップＳ７でグラフ画面の表示としてデータ画面表示、さらにステップＳ９でファン、リレーの制御画面の表示として制御画面表示を設定することによりコンピュータ１６に対するデータ収集プログラムの初期化処理が終了する。
【００２８】
さらに、このように異なる仕様のバッテリボックスに対してデータ収集個所を自動的に設定できるので、データ収集プログラムのコンパイル無しにバッテリの検出点数等を柔軟に対応でき、プログラム知識が乏しい人でもメンテナンスを行うことができる。
【００２９】
次に図５に示すフローチャートに基づきＢＣＵ１４とコンピュータ１６の間のデータ通信および処理動作について説明する。
【００３０】
この発明ではデータの高速通信化を計るために、コンピュータ１６からＢＣＵ１４に対するデータ収集コマンドをデータ選択コマンド、データ送信開始コマンドおよびデータ送信停止コマンドの３つに分けている。
【００３１】
図５において、前処理としてステップＳ１１でデータ選択コマンドをコンピュータ１６よりＢＣＵ１４に送信する。ＢＣＵ側ではステップＳ１３でこのコマンドを受信し、ステップＳ１５で受信したコマンドを解析し、そしてステップＳ１７で送信データを選択する。
【００３２】
次にデータ収集開始処理として、ステップＳ１９でコンピュータ１６からＢＣＵ１４にデータ送信開始コマンドを送信する。ＢＣＵ１４ではステップＳ２１でこのコマンドを受信し、ステップＳ２３でコマンドを解析し、ステップＳ２５でデータを送信した後、ステップＳ４９でデータ送信停止コマンドを受信するまでステップＳ２５でデータの送信を継続する。
【００３３】
一方、コンピュータ１６ではステップＳ２７でデータを受信し、ステップＳ２９でそのデータをコンピュータ１６のバッファ（メモリ）に蓄積し、さらにステップＳ３１でバッファがオーバーフローしているか否かを判断する。その結果が“ＹＥＳ”であればエラー処理を行い、“ＮＯ”であればステップＳ２７に戻りデータの受信を継続する。
【００３４】
そして、ステップＳ３３ではステップＳ２９でバッファに蓄積されたデータを読み出し、ステップＳ３５でデータの有無を確認する。その結果“ＹＥＳ”でデータがなければステップＳ３３に戻り、“ＮＯ”でデータがあればステップＳ３７に進む。
【００３５】
ステップＳ３７ではデータをチェックしたか否かを判断し、“ＮＯ”でデータをチェックしなければステップＳ３３に戻り、“ＹＥＳ”でデータをチェックしておれば、ステップＳ３９でデータを解析、ステップＳ４１でデータをコンピュータ１６の画面に表示、ステップＳ４３でデータをグラフ描画、さらにステップＳ４５でデータをメモリに保存してステップＳ３３に戻る。
【００３６】
最後に、データ収集停止処理としてステップＳ４７においてコンピュータ１６よりデータ送信停止コマンドをＢＣＵ１４へ送信し、ステップＳ４９でデータ送信停止コマンドを受信したか否かを確認し、“ＹＥＳ”であえれば一連のデータ受信の動作を終了する。ステップＳ４９で“ＮＯ”であればステップＳ２５に戻りＢＣＵ１４よりコンピュータ１６にデータを送信する。
【００３７】
図６および図７は、図５で説明したデータの受信方法に基づいて自動車用バッテリ１２のリレー制御とファン制御を夫々行うものである。
【００３８】
なお、図６に示すファン制御の動作フローと図７に示すリレー制御の動作フローは実質的に同じにつき、ここではファン制御の動作フローについてのみ説明し、リレー制御の動作フローの説明は省略する。なお、図６のステップ番号Ｓ５１〜Ｓ７３は、図７ではステップ番号Ｓ８１〜Ｓ１０３にそれぞれ対応する。
【００３９】
図６にいおいて、前処理としてのデータ選択コマンドがコンピュータ１６よりＢＣＵ１４に既に送信されて送信データの選択を完了している。
【００４０】
コンピュータ１６によりファン制御を行う場合、ステップＳ５１でファン制御コマンドを送信すると、ＢＣＵ１４はステップＳ５３でそのコマンドを受信、ステップＳ５５でコマンドを解析、ステップＳ５７でファン制御に関するデータを収集し、ステップＳ５９でファンが稼働しているか否かを判断する。その結果“ＹＥＳ”であればステップＳ６１でファン状態は稼動中、“ＮＯ”であればステップＳ６３でファン状態は停止中として夫々ステップＳ６５において各ファン状態をコンピュータ１６に送信する。
【００４１】
一方、コンピュータ１６では、ステップＳ６７でファン状態を受信し、ステップＳ６９でその状態を画面に表示する。そして、ステップＳ７１でファンが正常に制御されているか否かを判断し、その結果“ＹＥＳ”であればファン制御処理を終了する。ステップＳ７１の判断結果が“ＮＯ”であればステップＳ７３でエラー表示を行い一連のファン制御処理が終了する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例であるＢＣＵ制御システムを説明するための概略構成図である。
【図２】図１におけるバッテリシステム部の概略ブロック図である。
【図３】この発明の一実施例のＢＣＵ制御システムを示すの回路ブロック図である。
【図４】図３のコンピュータにデータ収集用プログラムを読み込んで初期化処理を行う手順を示す動作フローチャートである。
【図５】図３におけるＢＣＵとコンピュータ間のデータ受信と処理動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】図３におけるファンの制御を示すファン制御フローチャートである。
【図７】図３におけるリレーの制御を示すリレー制御フローチャートである。
【符号の説明】
１０ …ＢＣＵ制御システム
１２ …自動車用バッテリ
１４ …ＢＣＵ
１６ …コンピュータ
１８ …アクチュエータ
１８Ａ、１８Ｂ …ファン
１８Ｃ …リレー

Claims (12)

  1. 自動車用バッテリ、
    前記バッテリの状態に基づいてアクチュエータを制御するＢＣＵ、および
    前記ＢＣＵと通信手段によりデータ通信可能に接続されるコンピュータを備え、
    前記コンピュータからデータ収集コマンドおよびアクチュエータ制御コマンドを前記ＢＣＵに送る、ＢＣＵ制御システム。
  2. 前記アクチュエータは前記バッテリのファンを含む、請求項１記載のＢＣＵ制御システム。
  3. 前記アクチュエータ制御コマンドはファン制御コマンドを含み、
    前記ＢＣＵは前記ファン制御コマンドの受信に応答して前記ファンの状態を示すデータを前記コンピュータに送信し、
    前記コンピュータは前記データに基づいて前記ファンの状態を表示する、請求項２記載のＢＣＵ制御システム。
  4. 前記アクチュエータは前記バッテリのリレーを含む、請求項１記載のＢＣＵ制御システム。
  5. 前記アクチュエータ制御コマンドはリレー制御コマンドを含み、
    前記ＢＣＵは前記リレー制御コマンドの受信に応答して前記リレーの状態を示すデータを前記コンピュータに送信し、
    前記コンピュータは前記データに基づいて前記リレーの状態を表示する、請求項４記載のＢＣＵ制御システム。
  6. 前記データ収集コマンドは、データ選択コマンド、データ送信開始コマンドおよびデータ送信停止コマンドを含む、請求項１ないし５のいずれかに記載のＢＣＵ制御システム。
  7. 前記データ収集コマンドに応じて前記ＢＣＵは前記バッテリの状態を示す状態データを前記コンピュータに送信する、請求項６記載のＢＣＵ制御システム。
  8. 前記バッテリの状態は、少なくとも前記バッテリの電流、温度および電圧を含む、請求項７記載のＢＣＵ制御システム。
  9. 前記コンピュータのデータ収集プログラムを自動的に設定するためのマップファイルをさらに備える、請求項１ないし８のいずれかに記載のＢＣＵ制御システム。
  10. 自動車用バッテリの状態に基づいてアクチュエータを制御するＢＣＵの制御方法であって、
    (a) ＢＣＵへデータ送信コマンドを送信するステップ、
    (b) ＢＣＵからデータを受信するステップ、
    (c) データをバッファに蓄積するステップ、および
    (d) バッファからデータを読み出してデータ解析，データ表示およびグラフ描画の少なくとも１つを実行するステップを含む、制御方法。
  11. 自動車用バッテリの状態に基づいてアクチュエータを制御するＢＣＵの制御方法であって、
    (a) ＢＣＵへアクチュエータ制御コマンドを送信するステップ、
    (b) ＢＣＵからアクチュエータの状態を示すデータを受信するステップ、および
    (c) データに従ってアクチュエータの状態を表示するステップを含む、制御方法。
  12. (d) データに基づいてアクチュエータが正常に制御されているかどうか判断するステップ、および
    (e) アクチュエータが正常に制御されていないときエラー表示を行うステップをさらに含む、請求項１１記載の制御方法。
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