JP6075259B2

JP6075259B2 - 電池パックおよび電池パックの制御方法

Info

Publication number: JP6075259B2
Application number: JP2013199095A
Authority: JP
Inventors: 隆介長谷; 隆広都竹
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2033-09-26
Also published as: JP2015065777A; WO2015045539A1

Description

本発明は、電池モジュールの識別情報を設定する電池パックおよび電池パックの制御方法に関する。

電池パックには、電池制御部である電池制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）と、電池パックが有する電池モジュールの監視部である電池監視ＥＣＵと、がＣＡＮ（Controller Area Network）バスにより並列に接続されている。そのため、新しい電池モジュールを取り替える場合や、使用済みで劣化があまり進んでいない電池モジュールを他の電池パックで利用する場合に、電池監視ＥＣＵに割り振られた識別情報（ＩＤ）の再設定が必要になる。また、電池パックを組み立てるときも電池監視ＥＣＵの識別情報を設定する必要がある。しかしながら、簡易な方法で識別情報を設定することができない。

例えば、電池制御ＥＣＵと電池監視ＥＣＵを直列に接続し、接続順を基に電池監視ＥＣＵの識別情報を設定する方法が知られているが、その場合にはＣＡＮバス以外の専用の信号線が必要になる。

特開２０１２−１２０３４７号公報

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、電池モジュールの識別情報の設定を容易にできる電池パック、電池制御方法を提供することを目的とする。

本実施の態様のひとつである電池パックは、電池モジュールを監視する監視部と、監視部と通信をして電池モジュールを制御する電池制御部と、を備え、電池制御部と１つ以上の監視部とが通信線を介して並列に接続されている。

電池制御部は、監視部を識別する識別情報が利用されているか否かを示す利用情報を、監視部に送信する。
監視部は、電池制御部から利用情報を受信すると、利用情報を参照して、利用されていない識別情報である仮識別情報を算出し、仮識別情報を電池制御部に送信する。

電池制御部は、監視部から仮識別情報を受信すると、仮識別情報を利用情報に反映させて記憶部に記憶し、利用情報を監視部に送信する。
監視部は、利用情報を受信すると、仮識別情報が受信した利用情報に反映されていると判定した場合、仮識別情報を監視部の識別情報として記憶部に記憶する。

実施の態様によれば、電池モジュールの識別情報の設定を容易にできるという効果を奏する。

図１は、電池パックの一実施例を示す図である。図２は、利用情報と仮識別情報のデータ構造の一実施例を示す図である。図３は、電池制御部の動作の一実施例を示すフロー図である。図４は、監視部の動作の一実施例を示すフロー図である。

以下図面に基づいて、実施形態について詳細を説明する。
図１は、電池パックの一実施例を示す図である。図１に示す電池パック１は、電池制御部２、電池モジュール３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ（以降、電池モジュール３と呼ぶこともある）を有している。電池モジュール３それぞれには、組電池４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ（以降、組電池４と呼ぶこともある）と組電池４それぞれの状態を監視する監視部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ（以降、監視部５と呼ぶこともある）とを有している。なお、図１には電力配線については示されていない。

なお、電池パック１は車両などに設けることが考えられる。車両は、例えば、電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）、リフト、電動リーチリフトなどである。

電池制御部２は、制御部、記憶部および周辺回路を有し、信号線６（例えば、ＣＡＮバス）を介して並列に接続されている監視部５と通信をし、電池モジュール３の充放電の監視と制御をする。電池制御部２は、例えば、電池制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）などが考えられる。電池制御部２の制御部はＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）を用いることが考えられる。記憶部は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリなどが考えられる。なお、記憶部にはパラメータ値、変数値などのデータを記録してもよいし、実行時のワークエリアとして用いてもよい。また、制御部が記憶部を有している場合には記憶部を用いなくてもよい。

電池制御部２は、監視部５を識別する識別情報が利用されているか否かを示す情報である後述する利用情報を、監視部５に送信する。利用情報は、識別情報が利用されているか否かを示す情報（利用状況を示す情報）である。

電池制御部２は、監視部５から後述する仮識別情報を受信すると、仮識別情報を利用情報に反映させて記憶部に記憶し、利用情報を監視部５に送信する。
監視部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、制御部、記憶部および周辺回路を有し、電池制御部２と通信をし、電池モジュール３の充放電の監視をする。監視部５は、例えば、電池監視ＥＣＵなどが考えられる。監視部５の制御部はＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ、ＰＬＤなど）を用いることが考えられる。監視部５の記憶部は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリなどが考えられる。なお、記憶部にはパラメータ値、変数値などのデータを記録してもよいし、実行時のワークエリアとして用いてもよい。また、制御部が記憶部を有している場合には記憶部を用いなくてもよい。

監視部５は、電池制御部２から利用情報を受信すると、利用情報を参照して、利用されていない識別情報である仮識別情報を算出し、仮識別情報を電池制御部２に送信する。
監視部５は、利用情報を受信すると、仮識別情報が受信した利用情報に反映されていると判定した場合、仮識別情報を監視部５の識別情報として記憶部に記憶する。

図２は、利用情報と仮識別情報のデータ構造の一実施例を示す図である。
利用情報は、電池モジュール３それぞれを識別するための識別情報と、電池モジュール３それぞれの利用状況を示す情報を有する。図２の利用情報２０１の「識別情報」それぞれは電池モジュール３それぞれに割り振られる識別情報が、ビット位置に対応付けられて記憶されている。本例では、８ビットの左側から順番にビット位置を表す「１」「２」「３」「４」「５」「６」「７」「８」を、電池モジュール３それぞれの識別情報として対応付けている。

次に、電池モジュール３の利用状況を示す情報は、本例では「０」「１」「１」「１」「０」「０」「０」「０」により表され、識別情報「１」「２」「３」「４」「５」「６」「７」「８」（ビット位置）に対応付けられて記憶されている。「０」は識別情報が未定である（利用されていない）ことを示す。すなわち、電池モジュール３が交換され、識別情報が未定である（利用されていない）ことを示す。「１」は既に識別情報が利用されていることを示す。

仮識別情報は、監視部５が算出した識別情報である。図２の仮識別情報２０２の「仮識別情報」には、算出した仮識別情報であるビット位置を表す「１」が記憶されている。
図２の利用情報２０３は、「識別情報」を示すビット位置「１」に、仮識別情報「１」が反映されたことを示している。即ち、仮識別情報により、利用情報の利用状況を示す情報が「０」から「１」へ更新されたことを示している。

なお、本例ではビット位置を表す情報を用いて仮識別情報を示したが、ビット位置を表す情報に限定されるものではなく、仮識別情報として仮の番号（例えば正の整数）を用いてもよい。

電池制御部の動作について説明する。
図３は、電池制御部の動作の一実施例を示すフロー図である。
ステップＳ１では、電池制御部２が現在の監視部５の識別情報の利用状況を示す利用情報を生成する。例えば、電池モジュール３を交換する際に、電池モジュール３が抜かれたことを検出すると利用情報が生成される。または、電池パックに設けられたスイッチが利用者により操作されたことを検出すると利用情報が生成される。または、ウェークアップ時や電池パックに接続されたサービスツールなどからの信号を検出して利用情報を生成してもよい。

ステップＳ２では、電池制御部２が監視部５に利用情報をブロードキャストで送信する。
ステップＳ３では、電池制御部２が監視部５から仮識別情報を取得したか否かを判定し、仮識別情報を取得した場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ４に移行し、それ以外の場合（Ｎｏ）にはステップＳ３で仮識別情報を取得するまで待つ。ただし、一定時間経過しても仮識別情報を取得できない場合にはステップＳ１に移行してもよい。

ステップＳ４では、取得した仮識別情報が既に利用されているか否かを電池制御部２が判定をし、利用されていない場合（Ｎｏ）にはステップＳ５に移行する。利用されている場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１に移行して、再度利用情報を生成してブロードキャストで送信する。

ステップＳ５では、仮識別情報が利用されていない場合に、仮識別情報を送信した電池モジュールの仮識別情報を、電池制御部２が識別情報として確定して記憶部に記憶する。具体的には、図２の利用情報２０１のうち、仮識別情報が示す識別情報に対応するビット位置の情報を「０」から「１」へ更新して、更新されたビットに対応する識別情報を確定する。

なお、ステップＳ３で、複数の監視部５から複数の仮識別情報を取得する場合、ステップＳ５では、複数の仮識別情報を集約する。そして、複数の仮識別情報であるビット位置を表す情報が異なる場合、即ち、複数の仮識別情報であるビット位置を表す情報が重複しない場合は、電池制御部２が識別情報として確定して記憶部に記憶する。また、複数の仮識別情報であるビット位置を表す情報が同じ場合、即ち、複数の仮識別情報であるビット位置を表す情報が重複する場合は、電池制御部２は識別情報として確定しない。
その後、確定した識別情報を反映させた利用情報を、電池制御部２が監視部５にブロードキャストで送信する。なお、複数の仮識別情報が重複したために識別情報が確定されない場合でも、電池制御部２が監視部５に利用情報をブロードキャストで送信する。これにより、監視部５は、自身が送信した仮識別情報が識別情報として確定されなかった（反映されなかった）ことを知ることができる。

ステップＳ６では、電池モジュール３すべての識別情報が確定したか否かを判定し、識別情報がすべて確定している場合（Ｙｅｓ）には処理を終了し、すべてが確定していない場合（Ｎｏ）にはステップＳ３に移行して、確定していない電池モジュール３の監視部５からの仮識別情報を待つ。

監視部の動作について説明する。
図４は、監視部の動作の一実施例を示すフロー図である。
ステップＳ４０１では、監視部５が利用情報を取得したか否かを判定し、取得した場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ４０２に移行する。それ以外の場合（Ｎｏ）にはステップＳ４０１で仮識別情報を取得するまで待つ。ただし、一定時間経過しても仮識別情報を取得できない場合には利用情報の再送要求をしてもよい。

ステップＳ４０２では、監視部５の記憶部に識別情報が確定されていない場合（Ｎｏ）にはステップＳ４０３に移行し、既に識別情報が確定されている場合（Ｙｅｓ）にはこの処理を終了する。なお、識別情報が確定されていることを電池制御部２へ通知してもよい。

ステップＳ４０３では、監視部５が監視部５と接続されているセンサにより計測された計測値を取得し、その計測値を用いて仮識別情報を算出する。仮識別情報の算出は、例えば、電流計や電圧計などのうち１つ以上のセンサが計測した値を入力として、ランダムな値を計算により求める。または、計測した値の下位の値を直接用いることが考えられる。

ステップＳ４０４では、監視部５が利用情報を参照し、算出した仮識別情報が既に利用されているか否かを判定し、利用されていない場合（Ｎｏ）にはステップＳ４０５に移行する。利用されている場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ４０３に移行して、算出した仮識別情報をインクリメントまたはデクリメントするなどして仮識別情報の内容を変更する。利用されていない仮識別情報が算出されるまで仮識別情報を変更する。

ステップＳ４０５では、監視部５が仮識別情報を電池制御部２へ送信する。
ステップＳ４０６では、監視部５が利用情報を取得したか否かを判定し、取得した場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ４０７に移行する。それ以外の場合（Ｎｏ）にはステップＳ４０６で仮識別情報を取得するまで待つ。ただし、一定時間経過しても仮識別情報を取得できない場合には利用情報の再送要求をしてもよい。

ステップＳ４０７では、仮識別情報が利用情報に反映されているか否かを監視部５が判定し、反映されている場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ４０８に移行する。即ち、ステップＳ４０６で取得した利用情報２０１のうち、監視部５が送信した仮識別情報であるビット位置を表す情報と同じビット位置の情報が「１」であるかどうか確認する。情報が「１」であれば、監視部５が送信した仮識別情報が利用情報に反映されたと判定し、情報が「０」であれば、仮識別情報が利用情報に反映されてないと判定する。反映されていない場合（Ｎｏ）にはステップＳ４０１に移行する。

ステップＳ４０８では、監視部５が仮識別情報を識別情報として確定して記憶部に記憶する。
本実施形態によれば、識別情報を監視部が決めることにより、電池モジュールの識別情報の設定を容易にできるという効果を奏する。

また、出荷時や電池モジュールを組み換える際に識別情報を自動で設定することで、製造工程や販売店サービス時の手間を省くことができる。
また、識別情報の設定は、電池モジュールが交換された場合に限らず、電池パックが組み立てられた場合などの初期設定でも実施可能である。

また、電池モジュールの識別情報に、電池モジュールの監視部の識別情報も含まれる。
また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

１電池パック、
２電池制御部、
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ電池モジュール、
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ組電池、
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ監視部、
６信号線、
２０１、２０３利用情報、
２０２仮識別情報、

Claims

電池モジュールを監視する監視部と、前記監視部と通信をして前記電池モジュールを制御する電池制御部と、を備え、前記電池制御部と１つ以上の前記監視部とが通信線を介して並列に接続されている電池パックであって、
前記電池制御部は、前記監視部を識別する識別情報が利用されているか否かを示す利用情報を、前記監視部に送信し、
前記監視部は、前記電池制御部から前記利用情報を受信すると、前記利用情報を参照して、前記利用情報で利用されていない識別情報である仮識別情報を算出し、前記仮識別情報を前記電池制御部に送信し、
前記電池制御部は、前記監視部から前記仮識別情報を受信すると、前記仮識別情報を前記利用情報に反映させて記憶部に記憶し、前記利用情報を前記監視部に送信し、
前記監視部は、前記利用情報を受信すると、前記仮識別情報が受信した前記利用情報に反映されていると判定した場合、前記仮識別情報を前記監視部の識別情報として記憶部に記憶する、
ことを特徴とする電池パック。
前記監視部は、算出した前記仮識別情報が既に利用されている場合に、再度仮識別情報を算出することを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
前記電池制御部は、前記監視部から送信された前記仮識別情報が既に利用されている場合に、前記利用情報を再度前記監視部に送信することを特徴とする請求項１または２に記載の電池パック。
電池モジュールを監視する監視部と、前記監視部と通信をして前記電池モジュールを制御する電池制御部と、を備え、前記電池制御部と１つ以上の前記監視部とが通信線を介して並列に接続されている電池パックの制御方法であって、
前記電池制御部は、前記監視部を識別する識別情報が利用されているか否かを示す利用情報を、前記監視部に送信し、
前記監視部は、前記電池制御部から前記利用情報を受信すると、前記利用情報を参照して、利用されていない識別情報である仮識別情報を算出し、前記仮識別情報を前記電池制御部に送信し、
前記電池制御部は、前記監視部から前記仮識別情報を受信すると、前記仮識別情報を前記利用情報に反映させて記憶部に記憶し、前記利用情報を前記監視部に送信し、
前記監視部は、前記利用情報を受信すると、前記利用情報を参照して、前記仮識別情報が受信した前記利用情報に反映されていると判定した場合、前記仮識別情報を前記監視部の識別情報として記憶部に記憶する、
ことを特徴とする電池パックの制御方法。
前記監視部は、算出した前記仮識別情報が既に利用されている場合に、再度仮識別情報を算出することを特徴とする請求項４に記載の電池パックの制御方法。
前記電池制御部は、前記監視部から送信された前記仮識別情報が既に利用されている場合、再度前記利用情報を前記監視部に送信することを特徴とする請求項４または５に記載の電池パックの制御方法。