JP6190065B2

JP6190065B2 - 電気機械的アダプタ

Info

Publication number: JP6190065B2
Application number: JP2016533883A
Authority: JP
Inventors: シェートリヒ、トーマス; ヴェーバー、ヨッヘン; ツィヴァノポーロス、クリサントス; ベルクマン、スヴェン
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-08-13
Filing date: 2014-08-04
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2034-08-04
Also published as: EP3033889A1; WO2015022221A1; JP2016530627A; US10070202B2; CN105432094A; DE102013215968A1; EP3033889B1; CN105432094B; US20160202322A1

Description

本発明は、少なくとも１つの制御装置を備える電気機械的アダプタに関する。

従来技術で公知のアダプタは、２つのインタフェース間の信号レベルを変換し、従って、制御装置上では、例えば様々なセンサが駆動可能である。

公知の従来技術の欠点は、各アダプタが独自のハードウェア回路を必要とし、さらに追加的に、アダプタのインタフェースに接続された各ユニットが独自の評価回路を備えているということである。

これに対して、独立請求項の固有の特徴を備えた本発明に係るやり方には、電気機械的アダプタが少なくとも１つの制御装置を備え、その際に、アダプタは少なくとも、バッテリ側の少なくとも１つの監視ユニットとの通信のための第１のインタフェースと、バッテリ側の監視ユニットの上位の監視ユニットとの通信のための第２のインタフェースと、少なくとも１つのセンサ及び／又はアクチュエータの接続のための第３のインタフェースと、を備え、制御装置は、第１のインタフェースと第２のインタフェースとの間の信号を変換するという利点がある。

本発明の更なる別の好適な実施形態は、従属請求項の主題である。

有利に、電気機械的アダプタは、上記信号の変換のために更なる別の構成要素を備え、例えば、ＣＡＮバスコントローラ及び／又はプログラム可能な構成要素を備える。プログラム可能な構成要素によって、例えば、新しい通信プロトコルへの信号の変換の調整を行うことが可能であり、その際に、上記更なる別の構成要素及び／又は電気機械的アダプタは交換されなくてもよい。

第１のインタフェースは直列インタフェースを含み、この直列インタフェースは、有利にデータを非同期的に伝送し、エラー検出及び誤り訂正を含み、これにより通信エラーが検出される。

第１のインタフェース、第２のインタフェース、及び／又は、第３のインタフェースは、有利に差込接続部を含み、従って、設置空間に対して最適化させて電気機械的アダプタを利用することが可能であり、及び／又は、電気機械的アダプタは、例えば制御ユニット、通信線、センサ、アクチュエータ、及び／又は、監視ユニットと着脱可能に接続されている。

有利に、電気機械的アダプタの制御装置は、第１のインタフェースと第２のインタフェースとの間の信号を信号の形状及び／又は信号レベルの調整によって変換する方法を含む。

更なる別の実施形態において、信号は、第３のインタフェースのセンサ信号に従って変換され、その際に、制御装置は、有利に第３のインタフェースのセンサ信号によって、第１のインタフェースと第２のインタフェースとの間の信号の変換の調整、及び／又は、エラー処理を実施する。

有利に、制御装置は、上記信号への信頼性検査を実施し、例えば、様々な測定方法及び／又は様々なセンサによって検出される信号の信号比較を用いて信頼性検査を実施し、及び／又は、信号と、極値及び／又は平均値についての所定の閾値と、を比較する。

これにより、第１の有利な実施形態において、制御装置は、所定の閾値の範囲外に存在する信号を遮断することが可能であり、これにより、例えば最大電圧の超過による、後のエラーが防止される。

第２の実施形態において、制御装置は、上記信号のための格納されている代替値を利用し、例えば、格納されている最大閾値は、或る信号がこの最大閾値を超える場合に利用される。

第３の実施形態において、制御装置は、上記信号の検出のためのサンプリング周波数を調整し、例えば、比較された信号が許容範囲内で互いに一致しない場合には、標準状態の早期検出を保証するために、サンプリング周波数が上げられる。比較された信号がもはや互いに異ならない場合には、サンプリング周波数が再び下げられる。

第４の実施形態において、制御装置は、信頼性検査の際に信号が互いに一致しない場合には、アクチュエータを作動させる。有利に、制御装置は警報信号を出力し、従って、更なる別の監視ユニットは、エラー処理のための措置を取ることが可能であり、例えば接触器の解放によって、車両の電気駆動部からバッテリを分離することが可能である。

有利に、制御装置は、信号の形態及び／又は前記信号レベルを用いて信号検出エラーを検出し、例えば、故障したセンサ、破損したケーブルを検出し、及び／又は、通信エラーを検出し、例えば、電気機械的アダプタと更なる別の制御ユニットとの間の電線上での寄生結合（Ｓｔｏｅｒｅｉｎｋｏｐｐｌｕｎｇ）による通信エラーを検出する。信頼性検査に従って、制御装置は、第３のインタフェースで警報信号を出力する。

電気機械的アダプタは、バッテリ側の監視ユニット内、及び／又は、バッテリ側の監視ユニットと、当該バッテリ側の監視ユニットの上位の中央監視ユニットと、の間の通信接続内、及び／又は、バッテリ側の監視ユニットの上位の中央監視ユニット内で、有利に、電気機械的アダプタの解消可能な差込接続を用いて通信線を差し替えることによって利用される。

本発明の実施例が図面に示され、以下の明細書の記載において詳細に解説される。
従来技術によるバッテリ管理構造を示す。バッテリ側の監視ユニット内での本発明に係る電気機械的アダプタの利用の一例を示す。バッテリ側の監視ユニットと、当該バッテリ側の監視ユニットの上位の中央監視ユニットと、の間の通信接続内での本発明に係る電気機械的アダプタの利用の一例を示す。バッテリ側の監視ユニットの上位の中央監視ユニット内での本発明に係る電気機械的アダプタの利用の一例を示す。本発明に係る電気機械的アダプタの一実施形態を示す。

同一の符号は、全ての図面において同一の装置要素を表す。

図１は、従来技術によるバッテリ管理構造１０を備えたバッテリ管理システム（ＢＭＳ＝ｂａｔｔｅｒｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ）を示している。少なくとも１つのバッテリセルを監視する少なくとも１つの監視ユニット１１（１）、１１（２）、１１（ｎ）は、通信インタフェースによって、通信バス１２を介して中央制御ユニット１９（ＢＣＵ：ｂａｔｔｅｒｙｃｏｎｔｒｏｌｕｎｉｔ）と接続されている。

少なくとも１つのバッテリセルを監視する監視ユニット１１（１）、１１（２）、１１（ｎ）は、例えば、高電圧部１１（１、ＨＶ）、１１（ｎ、ＨＶ）と、例えば、低電圧部１１（１、ＬＶ）、１１（ｎ、ＬＶ）と、例えば高電圧部１１（１、ＨＶ）、１１（ｎ、ＨＶ）と低電圧部１１（１、ＬＶ）、１１（ｎ、ＬＶ）とを結合するための、少なくとも１つの更なる別の構成要素１１（１、１）、１１（１、２）、１１（２、ｋ）と、通信バス１２の通信ドライバと、を備える。

中央制御ユニット１９は、高電圧部１９（ＨＶ）及び低電圧部１９（ＬＶ）と、例えば高電圧部１９（ＨＶ）と低電圧部１９（ＬＶ）とを結合するための、少なくとも１つの更なる別の構成要素１９（１）、１９（ｍ）、及び／又は、通信バス１２のための通信ドライバと、を備える。中央制御ユニット１９は、例えば少なくとも１つのセンサから信号を受信し及び／又は少なくとも１つのアクチュエータを作動させるために、更なる別の通信接続を含む。少なくとも１つのセンサは、例えば、高電圧部１９（ＨＶ）と接続されたシャント（Ｓｈｕｎｔ）センサ１５であり、及び／又は、低電圧部１９（ＬＶ）と接続されたホール（Ｈａｌｌ）センサ１４である。少なくとも１つのアクチュエータは、例えば、少なくとも１つのバッテリセルを含むバッテリと、バッテリ充電のための充電ステーションと、の間で高電圧部１９（ＨＶ）を直流的に絶縁するためのユニット１３（ＢＤＵ：ｂａｔｔｅｒｙｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｕｎｉｔ）を備える。

中央制御ユニット１９は、少なくとも１つの更なる別の構成要素１９（１）、１９（ｍ）を介して、少なくとも１つの更に別のユニット１８と接続され、例えば、中央車両制御ユニット（ＶＣＵ：ｖｅｈｉｃｌｅｃｏｎｔｒｏｌｕｎｉｔ）と接続されている。さらに、中央制御ユニット１９は、例えば、高電圧インタロック（Ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ）回路の信号、及び／又は、更に別のユニット１８により車両の事故が検出された際に信号の、信号を受信するために、更なる別の通信接続１６、１７を備える。例えば、高圧インタロック回路が遮断された場合には、中央制御ユニット１９はユニット１３を作動させ、充電ステーションからバッテリを分離する。

図２ａは、バッテリ側の監視ユニット１１（ｎ）内での本発明に係る電気機械的アダプタ２０の利用の一例を示している。更なる別の実施形態において、バッテリ側の各監視ユニット１１（１）、１１（２）、１１（ｎ）は、電気機械的アダプタ２０を備える。有利に、監視ユニット１１（１）、１１（２）、１１（ｎ）は、本実施形態においては本質的に安全である。なぜならば、監視ユニット１１（１）、１１（２）、１１（ｎ）内ではバッテリセルの熱暴走への監視が行われ、電気機械的アダプタ２０に用いて、中央制御ユニットとの通信が行われるからである。

図２ｂは、バッテリ側の監視ユニット１１（ｎ）と、当該バッテリ側の監視ユニット１１（１）、１１（２）、１１（ｎ）の上位の中央監視ユニット１９と、の間の通信接続１２内での本発明に係る電気機械的アダプタ２０の利用の一例を示している。

図２ｃは、バッテリ側の監視ユニット１１（１）、１１（２）、１１（ｎ）の上位の中央監視ユニット１９内での、本発明に係る電気機械的アダプタ２０の利用の一例を示している。

有利に、第１の実施形態において、中央監視ユニット１９は、電気機械的アダプタ２０を丸ごと、例えば、中央監視ユニット１９のハウジング内に配置された回路基板の形状により備え、その際に、電気機械的アダプタ２０の少なくとも１つのインタフェースは、更なる別のインタフェースを介して通信接続１２と接続されている。

第２の有利な実施形態において、中央監視ユニット１９は、電気機械的アダプタ２０の少なくとも１つのインタフェースが通信接続１２と直接接続されるという形態により、電気機械的アダプタ２０を備える。

図３では、少なくとも１つの制御装置３０を備えた本発明に係る電気機械的アダプタ２０の一実施形態が開示されている。少なくとも１つのインタフェース３８を介して、電気機械的アダプタ２０は、通信接続１２によって、バッテリ側の少なくとも１つの監視ユニット１１（１）、１１（２）、１１（ｎ）と接続されている。通信接続１２は、好適に直列インタフェースであり、例えば、ＵＡＲＴ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｅｃｅｉｖｅｒｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ、汎用非同期送受信回路）又はＳＰＩ（ｓｅｒｉａｌｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ、シリアル・ペリフェラル・インタフェース）である。

電気機械的アダプタ２０は、中央制御ユニット１９、即ち例えばバッテリ側の監視ユニット１１（１）、１１（２）、１１（ｎ）の上位の監視ユニット、及び／又は、更なる別の制御ユニット、の間の通信のための少なくとも１つのインタフェース３３、３４を備える。制御装置３０と中央制御ユニット１９との間の通信ために、電気機械的アダプタ２０は、少なくとも１つの更なる別の構成要素３１、３６を備え、例えば、ＣＡＮバスコントローラ、及び／又は、少なくとも１つのプログラム可能な構成要素、例えば、ＣＰＬＤ（ｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｌｏｇｉｃｄｅｖｉｃｅ、結合プログラム可能論理回路）又はＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｇａｔｅａｒｒａｙ、書き換え可能なゲートアレイ）を備える。

第１のインタフェース（３８）と第２のインタフェース（３３、３４）との間の信号は、制御装置（３０）によって、及び／又は、電気機械的アダプタ（２０）の更なる別の構成要素（３１、３６）によって、信号の形状及び／又は信号レベルの調整によって変換される。これにより、有利に、第１のインタフェースの第１の通信プロトコルから、第２のインタフェースの第２の通信プロトコルへの信号の変換が可能であり、その際に例えば、信号メッセージの値域及び／又は物理的単位が換算される。

電気機械的アダプタ２０は、少なくとも１つの更なる別のインタフェースを備え、例えば、過電圧信号又は不足電圧信号のため、及び／又は、サーミスタ（ＮＴＣ：ｎｅｇａｔｉｖｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ、ＮＴＣサーミスタ）の抵抗のためのインタフェース３９と、少なくとも１つのアクチュエータを作動させるためのインタフェース３５と、を備える。

電気機械的アダプタ２０は、例えば、有利にＳＰＩ（ｓｅｒｉａｌｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を介して制御装置３０と接続されたウォッチドック（Ｗａｔｃｈｄｏｇ）のような、少なくとも１つの更なる別の構成要素３２を備える。

有利に、電気機械的アダプタ２０、及び／又は、少なくとも１つの更なる別の構成要素３１、３６は、第１のインタフェース３８と第３のインタフェース３５、３９との間、第２のインタフェース３３、３４と第３のインタフェース３５、３９との間の信号を変換する。

Claims

少なくとも１つの制御装置（３０）を備える電気機械的アダプタ（２０）において、
前記電気機械的アダプタ（２０）は少なくとも、
バッテリ側の少なくとも１つの監視ユニット（１１（１）、１１（２）、１１（ｎ））との通信のための第１のインタフェース（３８）と、
前記バッテリ側の監視ユニット（１１（１）、１１（２）、１１（ｎ））の上位の監視ユニット（１９）と前記電気機械的アダプタ（２０）との通信のための第２のインタフェース（３３、３４）と、
少なくとも１つの別のセンサ及び／又は別のアクチュエータを接続するための第３のインタフェース（３５、３９）と、を備え、
前記制御装置（３０）は、前記第１のインタフェース（３８）と前記第２のインタフェース（３３、３４）との間の信号を変換し、
前記電気機械的アダプタ（２０）は、前記信号の変換のために、更なる別の構成要素（３１、３６）を備え、
前記上位の監視ユニット（１９）は、前記バッテリ側の監視ユニット（１１（１）、１１（２）、１１（ｎ））と接続された少なくとも１つのセンサから信号を受信し、及び又は、前記監視ユニット（１１（１）、１１（２）、１１（ｎ））を含むバッテリと前記バッテリを充電するための充電ステーションとの間を絶縁する少なくとも１つのアクチュエータを作動させ、
更なる別の構成要素（３１、３６）は、前記第１のインタフェース（３８）の第１の通信プロトコルから前記第２のインタフェース（３３、３４）の第２の通信プロトコルへ信号を変換することを特徴とする、電気機械的アダプタ（２０）。
前記更なる別の構成要素（３１、３６）は、ＣＡＮバスコントローラ及び／又はプログラム可能な構成要素を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気機械的アダプタ（２０）。
前記第１のインタフェース（３８）は、直列インタフェースであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気機械的アダプタ（２０）。
前記第１のインタフェース（３８）、前記第２のインタフェース（３３、３４）、及び／又は、前記第３のインタフェース（３５、３９）は、差込接続部を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気機械的アダプタ（２０）。
少なくとも１つの制御装置（３０）を備える電気機械的アダプタ（２０）を駆動する方法において、
第１のインタフェース（３８）と第２のインタフェース（３３、３４）との間の信号が、前記電気機械的アダプタ（２０）の前記制御装置（３０）によって、及び／又は、前記電気機械的アダプタ（２０）の更なる別の構成要素（３１、３６）によって、信号の波形及び／又は信号レベルの調整により変換され、第１の通信プロトコルから第２の通信プロトコルへ信号を変換されることを特徴とする、方法。
前記信号は、前記電気機械的アダプタ（２０）の第３のインタフェース（３５、３９）に接続されたセンサのセンサ信号に従って変換されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
前記制御装置（３０）は、信号と、極値及び／又は平均値についての所定の閾値と、を比較することを特徴とする、請求項５又は６に記載の方法。
前記制御装置（３０）は、前記所定の閾値の範囲外に存在する信号を遮断することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
前記制御装置（３０）は、前記信号のための格納されている代替値を利用することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
前記制御装置（３０）は、前記信号の検出のためのサンプリング周波数を調整することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
前記制御装置（３０）は、前記比較された信号が互いに一致しない場合にはアクチュエータを作動させることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
前記制御装置（３０）は、信号の波形及び／又は信号レベルを用いて、信号検出エラー及び／又は通信エラーを検出することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
前記制御装置（３０）は、信号検出エラー及び／又は通信エラーにより、第３のインタフェース（３５、３９）で警報信号を出力することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
バッテリ側の監視ユニット（１１（１）、１１（２）、１１（ｎ））内、及び／又は、バッテリ側の監視ユニット（１１（１）、１１（２）、１１（ｎ））と、当該バッテリ側の監視ユニット（１１（１）、１１（２）、１１（ｎ））の上位の中央監視ユニット（１９）と、の間の通信接続（１２）内、及び／又は、前記バッテリ側の監視ユニット（１１（１）、１１（２）、１１（ｎ））の上位の中央監視ユニット（１９）内に配置される、請求項１〜４のいずれかに記載の電気機械的アダプタ（２０）。