KR100487473B1

KR100487473B1 - 배터리 컨트롤 유닛의 제어 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR100487473B1
Application number: KR10-2003-7003935A
Authority: KR
Inventors: 하시모또에이이찌로
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2001-09-05
Publication date: 2005-05-06
Also published as: JP2002091548A; EP1319556B1; WO2002024486A1; US6850035B2; DE60131288D1; JP3594542B2; DE60131288T2; KR20030038747A; EP1319556A4; US20040027091A1; CN1230328C; EP1319556A1; CN1474759A

Abstract

BCU 제어 시스템(10)은, 자동차용 배터리(12)의 온도, 전압 및 전류 등의 배터리 상태에 기초하여 각종 계측 데이터를 산출하여 팬(18A, 18B) 및 릴레이(12C) 등의 액튜에이터를 제어하는 BCU(14), 및 BCU와 통신선에 의해 접속되어 데이터 통신을 행하는 컴퓨터(16)를 포함하고, 이 컴퓨터(16)로부터 데이터 수집 커맨드 및 액튜에이터 제어 커맨드를 BCU(14)로 보내며, 컴퓨터는, 배터리 및 BCU로부터 각종 데이터를 수집하여, 예를 들면 데이터 표시나 해석 등의 처리를 행함과 함께, BCU를 제어한다.

Description

배터리 컨트롤 유닛의 제어 시스템 및 방법{CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR BATTERY CONTROL UNIT}

본 발명은 배터리 컨트롤 유닛(BCU)의 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 예를 들면 전기 자동차의 동력원으로서 탑재되어 주행용 모터에 구동 전류를 공급하는 자동차용 배터리의 각종 성능 테스트나 내구 테스트 등을 실시하는 데 사용되는 BCU 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

종래, 전기 자동차(EV)나 하이브리드 전기 자동차(HEV)의 동력원이 되는 자동차용 배터리의 각종 계측 데이터를 배터리 컨트롤 유닛(이하, 「BCU」라고 함)의 기록 장치(메모리)에 보존하고, 측정 작업 종료 후에 BCU에 통신 회선에 의해 접속된 퍼스널 컴퓨터(이하, 「컴퓨터」라고 함)를 이용하여 기록 장치에 보존되어 있는 각종 계측 데이터를 해석하고 있다. 예를 들면, 배터리의 잔존 용량(SOC)을 산출하여 충방전 상태를 판별한다.

그러나, 상술한 바와 같이 측정 작업 종료 후에 다시 BCU의 기록 장치에 보존되어 있는 배터리의 각종 계측 데이터를, 통신 회선을 통해 컴퓨터에 수집하여 그 해석을 행하는 것은, 매우 비능률적이며, 또한 처리에 시간이 걸릴 뿐만 아니라, 경고 정보나 고장 정보가 발생한 경우에 신속한 대응을 할 수 없다고 하는 문제가 있다.

또한, 컴퓨터와 BCU와의 통신에 관해서는, 컴퓨터는 데이터가 필요할 때에 그 때마다 BCU에 데이터 송신 커맨드를 보내고, 그 커맨드에 대응하는 데이터를 BCU로부터 수신하도록 하고 있다. 그 때문에, 데이터 수집을 위한 통신량이 많아지고, 그에 수반하여 컴퓨터 및 BCU의 부하도 커진다고 하는 문제가 있다.

또한, 검출되는 배터리 정보, 예를 들면 전압이나 온도 등의 검출 점수가 다른 경우, 배터리의 데이터 수집 프로그램을 커스터마이즈해야만 하는 번거로움이 있어, 프로그램 지식이 부족한 사람에게 있어서는 메인터넌스하기 어렵다고 하는 문제가 있다.

<발명의 개시>

그 때문에, 본 발명의 주된 목적은, 신규 BCU 제어 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 리얼타임으로 BCU나 배터리의 상태를 파악할 수 있는 BCU 제어 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 컴퓨터나 BCU에 과대한 통신 부하를 제공하지 않는 BCU 제어 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 그 밖의 목적은, 다른 사양에 대하여 간단하게 대응할 수 있는 BCU 제어 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 BCU 제어 시스템은, 자동차용 배터리와, 이 배터리의 상태에 기초하여 액튜에이터를 제어하는 BCU, 및 BCU와 통신 수단에 의해 데이터 통신 가능하게 접속되는 컴퓨터를 구비하며, 이 컴퓨터로부터 데이터 수집 커맨드 및 액튜에이터 제어 커맨드를 BCU로 보낸다.

자동차용 배터리의 상태에 기초하여 액튜에이터를 제어하는 BCU에 컴퓨터로부터 데이터 수집 커맨드를 보냄으로써, 컴퓨터는 리얼타임으로 배터리 상태에 기초하는 데이터의 표시, 기록 및 해석을 행한다. 또한, 컴퓨터로부터 BCU로 액튜에이터 제어 커맨드를 보냄으로써, 액튜에이터, 예를 들면 팬이나 릴레이는 자동적으로 제어된다.

또한, 컴퓨터로부터 BCU로 보내어지는 데이터 수집 커맨드는, 데이터 선택 커맨드, 데이터 송신 개시 커맨드 및 데이터 송신 정지 커맨드의 3개로 나누어져 있기 때문에, 컴퓨터는 선택 커맨드 및 송신 개시 커맨드 또는 송신 정지 커맨드를 BCU로 보내는 것만으로 필요한 데이터를 필요할 때에 수집할 수 있고, 또한 데이터 수신 중에는 컴퓨터로부터 BCU로 다른 커맨드를 보낼 필요가 없기 때문에, 컴퓨터나 BCU의 통신 부하는 경감된다.

또한, 컴퓨터의 데이터 수집 프로그램은, 예를 들면 배터리의 사양이나 상태 검출 점수 등이 다른 맵 파일을 사용함으로써 자동적으로 설정된다.

본 발명에 따르면, BCU와 컴퓨터를 데이터 통신시키고 있기 때문에, 리얼타임으로 데이터 표시나 해석을 행할 수 있음과 함께, 필요할 때에 커맨드를 송신함으로써 인터액티브하게 BCU의 제어가 가능해진다. 그 결과, 동작 확인, 해석이나 고장의 검출을 간단하게 행할 수 있다.

또한, BCU에 대한 컴퓨터로부터의 데이터 수집 커맨드를 데이터 선택, 데이터 송신 개시 및 데이터 송신 정지의 3개로 나눔으로써, 데이터 수집 중에는 컴퓨터로부터 BCU로 커맨드를 송신할 필요가 없어지기 때문에, 양자간의 통신량이 삭감되어 고속 통신이 가능해진다.

또한, 다른 사양의 맵 파일을 컴퓨터로 읽어들임으로써, 자동적으로 데이터 수집 프로그램을 설정할 수 있기 때문에, 메인터넌스도 용이해진다.

본 발명의 하나의 국면에 따르면, 자동차용 배터리의 상태에 기초하여 액튜에이터를 제어하는 배터리 컨트롤 유닛(BCU)의 제어 방법은,

(a) BCU로 데이터 송신 커맨드를 송신하는 단계와,

(b) BCU로부터 데이터를 수신하는 단계와,

(c) 데이터를 버퍼에 축적하는 단계, 및

(d) 버퍼로부터 데이터를 읽어내서 데이터 해석, 데이터 표시 및 그래프 묘화 중 적어도 하나를 실행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 국면에 따르면, 자동차용 배터리의 상태에 기초하여 액튜에이터를 제어하는 배터리 컨트롤 유닛(BCU)의 제어 방법은,

(a) BCU로 액튜에이터 제어 커맨드를 송신하는 단계와,

(b) BCU로부터 액튜에이터의 상태를 나타내는 데이터를 수신하는 단계, 및

(c) 데이터에 따라 액튜에이터의 상태를 표시하는 단계를 포함한다.

이 국면에서는, 제어 방법은, 또한

(d) 데이터에 기초하여 액튜에이터가 정상적으로 제어되고 있는지의 여부를 판단하는 단계와,

(e) 액튜에이터가 정상적으로 제어되고 있지 않을 때 에러 표시를 행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 상술한 목적, 그 밖의 목적, 특징 및 이점은, 도면을 참조하여 이하에 행하는 실시예의 상세한 설명에 의해 한층 더 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예로서, BCU 제어 시스템을 설명하기 위한 개략적인 구성도.

도 2는 도 1에서의 배터리 시스템부의 개략적인 블록도.

도 3은 본 발명의 일 실시예의 BCU 제어 시스템을 도시하는 회로 블록도.

도 4는 도 3의 컴퓨터로 데이터 수집용 프로그램을 읽어들여 초기화 처리를 행하는 수순을 도시하는 동작 순서도.

도 5는 도 3에서의 BCU와 컴퓨터 간의 데이터 수신과 처리 동작을 설명하기 위한 순서도.

도 6은 도 3에서의 팬의 제어를 도시하는 팬 제어 순서도.

도 7은 도 3에서의 릴레이의 제어를 도시하는 릴레이 제어 순서도.

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

도 1∼도 3에 도시한 본 발명의 일 실시예의 BCU 제어 시스템(10)은, 복수의 전지 셀을 직렬 접속하여 구성되는 자동차용 배터리(12), 이 배터리(12)의 온도, 전압 및 전류 등을 입력으로 하여 각종 계측 데이터, 예를 들면 배터리 잔존 용량(SOC)을 산출하는 BCU(14), 이 BCU(14)와는 통신선에 의해 데이터 통신 가능하게 접속되는 컴퓨터(16) 및 BCU(14)으로부터의 제어 신호에 의해 제어되어 자동차용 배터리(12)를 보호하는 릴레이나 팬 등의 엑튜에이터(18)를 포함한다.

도 2는 배터리 시스템부(20)의 개략적인 블록도이며, 이 배터리 시스템부(20)는, 자동차용 배터리(12), 이 배터리(12)의 전압, 온도 및 전류를 검출하여 각종 계측 데이터를 산출하는 BCU(14), 이 BCU(14)로부터의 신호에 의해 제어되는 팬(18A, 18B) 및 릴레이(18C)를 포함하고 있다.

그리고, 자동차용 배터리(12)의 정극 리드 단자(22)와 부극 리드 단자(24) 사이에는 도시되지 않은 주행용 모터가 직류를 교류로 주파수 변환하는 인버터를 통해 접속된다. 또한, BCU(14)는 통신 회선 RS232C를 통해 데이터 통신 가능하게 컴퓨터(16)와 접속되어 있다.

도 3은 BCU 제어 시스템의 전체 구성을 도시하는 회로 블록도이다.

도 3에서, BCU(14)는 서미스터(26)에 의한 온도 검출 회로(28), 배터리(12)의 전압 검출 회로(30), 누전 검출 회로(32), 전류 센서(34)에 의한 전류 검출 회로(36), 릴레이 제어 회로(38), 릴레이 용착 검출 회로(40), 팬 제어 회로(42), 및 이들의 각 회로로부터의 입력 신호에 기초하여 각종 계측 데이터 및 제어 데이터를 산출하는 마이크로 컴퓨터(44)를 포함한다. 그리고, 마이크로 컴퓨터(44)에 의해 산출된 각 데이터는 컴퓨터(16)와의 사이에서 통신 회선에 의해 데이터 통신이 행해진다. 또한, 마이크로 컴퓨터(44)는 필요한 제어 처리를 행하기 위해 CPU, ROM, RAM 등을 포함한다.

또한, 릴레이 제어 회로(38) 및 팬 제어 회로(42)는 마이크로 컴퓨터(44)로부터의 제어 신호에 의해 릴레이 제어 드라이버(46) 및 팬 제어 드라이버(48)를 통해 릴레이(18C), 팬(18A, 18B)을 각각 제어한다. 또한, BCU(14), 컴퓨터(16) 및 각 회로나 드라이버 등의 동작 전원은 도시되어 있지 않다.

도 4는 본 발명의 실시예에서의 컴퓨터(16)에 대한 데이터 수집 프로그램의 초기화 처리를 행하는 동작 설명의 순서도이다.

즉, 배터리의 온도나 전압 등의 검출 점수나 팬, 릴레이 등의 제어 정보 등이 파일되어 있는 사양이 다른 배터리, 예를 들면 배터리 A 및 배터리 B에 관한 각 맵 파일을 컴퓨터(16)의 RAM으로 읽어들임으로써, 자동적으로 검출 점수나 제어 방법을 설정하는 것이다.

도 4에서, 단계 S1에서 컴퓨터(16)의 RAM으로 맵 파일을 읽어들이고, 단계 S3에서 CPU에 의해 이 맵 파일을 해석하고, 단계 S5에서 라이브러리를 선택한다. 즉, 맵 파일의 데이터 타입 항목으로부터 그 항목을 표시하는 화면 라이브러리를 선택한다.

그리고, 단계 S7에서 그래프 화면의 표시로서 데이터 화면 표시, 또한 단계 S9에서 팬, 릴레이의 제어 화면의 표시로서 제어 화면 표시를 설정함으로써 컴퓨터(16)에 대한 데이터 수집 프로그램의 초기화 처리가 종료된다.

또한, 이와 같이 다른 사양의 배터리 박스에 대하여 데이터 수집 개소를 자동적으로 설정할 수 있기 때문에, 데이터 수집 프로그램의 컴파일 없이 배터리의 검출 점수 등에 유연하게 대응할 수 있어, 프로그램 지식이 부족한 사람이라도 메인터넌스를 행할 수 있다.

다음으로 도 5에 도시한 순서도에 기초하여 BCU(14)와 컴퓨터(16) 사이의 데이터 통신 및 처리 동작에 대하여 설명한다.

본 발명에서는 데이터의 고속 통신화를 도모하기 위해, 컴퓨터(16)로부터 BCU(14)에 대한 데이터 수집 커맨드를 데이터 선택 커맨드, 데이터 송신 개시 커맨드 및 데이터 송신 정지 커맨드의 3개로 나누고 있다.

도 5에서, 전 처리로서 단계 S11에서 데이터 선택 커맨드를 컴퓨터(16)로부터 BCU(14)로 송신한다. BCU측에서는 단계 S13에서 이 커맨드를 수신하고, 단계 S15에서 수신한 커맨드를 해석하고, 그리고 단계 S17에서 송신 데이터를 선택한다.

다음으로 데이터 수집 개시 처리로서, 단계 S19에서 컴퓨터(16)로부터 BCU(14)로 데이터 송신 개시 커맨드를 송신한다. BCU(14)에서는 단계 S21에서 이 커맨드를 수신하고, 단계 S23에서 커맨드를 해석하고, 단계 S25에서 데이터를 송신한 후, 단계 S49에서 데이터 송신 정지 커맨드를 수신할 때까지 단계 S25에서 데이터의 송신을 계속한다.

한편, 컴퓨터(16)에서는 단계 S27에서 데이터를 수신하고, 단계 S29에서 그 데이터를 컴퓨터(16)의 버퍼(메모리)에 축적하며, 또한 단계 S31에서 버퍼가 오버플로우되고 있는지의 여부를 판단한다. 그 결과가 "예"이면 에러 처리를 행하고, "아니오"이면 단계 S27로 되돌아가 데이터의 수신을 계속한다.

그리고, 단계 S33에서는 단계 S29에서 버퍼에 축적된 데이터를 판독하고, 단계 S35에서 데이터의 유무를 확인한다. 그 결과 "예"로 데이터가 없으면 단계 S33으로 되돌아가고, "아니오"로 데이터가 있으면 단계 S37로 진행한다.

단계 S37에서는 데이터를 체크하였는지의 여부를 판단하고, "아니오"로 데이터를 체크하지 않았으면 단계 S33으로 되돌아가고, "예"로 데이터를 체크하고 있으면, 단계 S39에서 데이터를 해석하고, 단계 S41에서 데이터를 컴퓨터(16)의 화면에 표시하고, 단계 S43에서 데이터를 그래프 묘화하며, 또한 단계 S45에서 데이터를 메모리에 보존하고 단계 S33으로 되돌아간다.

마지막으로, 데이터 수집 정지 처리로서 단계 S47에서 컴퓨터(16)로부터 데이터 송신 정지 커맨드를 BCU(14)로 송신하고, 단계 S49에서 데이터 송신 정지 커맨드를 수신하였는지의 여부를 확인하여, "예"이면 일련의 데이터 수신 동작을 종료한다. 단계 S49에서 "아니오"이면 단계 S25로 되돌아가 BCU(14)로부터 컴퓨터(16)로 데이터를 송신한다.

도 6 및 도 7은, 도 5에서 설명한 데이터의 수신 방법에 기초하여 자동차용 배터리(12)의 릴레이 제어와 팬 제어를 각각 행하는 것이다.

또한, 도 6에 도시한 팬 제어의 동작 플로우와 도 7에 도시한 릴레이 제어의 동작 플로우는 실질적으로 동일하므로, 여기서는 팬 제어의 동작 플로우에 대해서만 설명하고, 릴레이 제어의 동작 플로우의 설명은 생략한다. 또한, 도 6의 단계 번호 S51∼S73은, 도 7에서 단계 번호 S81∼S103에 각각 대응한다.

도 6에서, 전 처리로서의 데이터 선택 커맨드가 컴퓨터(16)로부터 BCU(14)로 이미 송신되어 송신 데이터의 선택이 완료되어 있다.

컴퓨터(16)에 의해 팬 제어를 행하는 경우, 단계 S51에서 팬 제어 커맨드를 송신하면, BCU(14)는 단계 S53에서 그 커맨드를 수신하고, 단계 S55에서 커맨드를 해석하며, 단계 S57에서 팬 제어에 관한 데이터를 수집하고, 단계 S59에서 팬이 가동하고 있는지의 여부를 판단한다. 그 결과 "예"이면 단계 S61에서 팬 상태는 가동 중, "아니오"이면 단계 S63에서 팬 상태는 정지 중으로서 각각 단계 S65에서 각 팬 상태를 컴퓨터(16)로 송신한다.

한편, 컴퓨터(16)에서는, 단계 S67에서 팬 상태를 수신하고, 단계 S69에서 그 상태를 화면에 표시한다. 그리고, 단계 S71에서 팬이 정상적으로 제어되고 있는지의 여부를 판단하고, 그 결과 "예"이면 팬 제어 처리를 종료한다. 단계 S71의 판단 결과가 "아니오"이면 단계 S73에서 에러 표시를 행하고 일련의 팬 제어 처리를 종료한다.

본 발명이 상세하게 설명되고 도시되었지만, 그것은 단순한 도해 및 일례로서 이용한 것으로서, 한정하는 것으로 이해되어서는 안되며, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부된 청구항의 문언에 의해서만 한정된다.

Claims

자동차용 배터리와,

상기 배터리의 상태에 기초하여 액튜에이터를 제어하는 배터리 컨트롤 유닛(BCU)과,

통신 수단에 의해 상기 배터리 컨트롤 유닛과 데이터 통신 가능하게 접속되는 컴퓨터

를 포함하며,

상기 컴퓨터로부터 데이터 수집 커맨드 및 액튜에이터 제어 커맨드를 상기 배터리 컨트롤 유닛으로 보내는 배터리 컨트롤 유닛의 제어 시스템.
제1항에 있어서,

상기 액튜에이터는 상기 배터리의 팬을 포함하는 배터리 컨트롤 유닛의 제어 시스템.
제2항에 있어서,

상기 액튜에이터 제어 커맨드는 팬 제어 커맨드를 포함하고,

상기 팬 제어 커맨드의 수신에 응답하여 상기 팬의 상태를 나타내는 데이터를 상기 컴퓨터로 송신하며,

상기 컴퓨터는 상기 데이터에 기초하여 상기 팬의 상태를 표시하는 배터리 컨트롤 유닛의 제어 시스템.
제1항에 있어서,

상기 액튜에이터는 상기 배터리의 릴레이를 포함하는 배터리 컨트롤 유닛의 제어 시스템.
제4항에 있어서,

상기 액튜에이터 제어 커맨드는 릴레이 제어 커맨드를 포함하고,

상기 배터리 컨트롤 유닛은 상기 릴레이 제어 커맨드의 수신에 응답하여 상기 릴레이의 상태를 나타내는 데이터를 상기 컴퓨터로 송신하며,

상기 컴퓨터는 상기 데이터에 기초하여 상기 릴레이의 상태를 표시하는 배터리 컨트롤 유닛의 제어 시스템.
제1항에 있어서,

상기 데이터 수집 커맨드는, 데이터 선택 커맨드, 데이터 송신 개시 커맨드, 및 데이터 송신 정지 커맨드를 포함하는 배터리 컨트롤 유닛의 제어 시스템.
제6항에 있어서,

상기 데이터 수집 커맨드에 따라 상기 배터리 컨트롤 유닛은 상기 배터리의 상태를 나타내는 상태 데이터를 상기 컴퓨터로 송신하는 배터리 컨트롤 유닛의 제어 시스템.
제7항에 있어서,

상기 배터리의 상태는 적어도 상기 배터리의 전류, 온도 및 전압을 포함하는 배터리 컨트롤 유닛의 제어 시스템.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 컴퓨터의 데이터 수집 프로그램을 자동적으로 설정하기 위한 맵 파일을 더 포함하는 배터리 컨트롤 유닛의 제어 시스템.
자동차용 배터리의 상태에 기초하여 액튜에이터를 제어하는 배터리 컨트롤 유닛(BCU)의 제어 방법에 있어서,

(a) 배터리 컨트롤 유닛으로 데이터 송신 커맨드를 송신하는 단계와,

(b) 배터리 컨트롤 유닛으로부터 데이터를 수신하는 단계와,

(c) 데이터를 버퍼에 축적하는 단계와,

(d) 버퍼로부터 데이터를 읽어내서 데이터 해석, 데이터 표시 및 그래프 묘화 중 적어도 하나를 실행하는 단계

를 포함하는 배터리 컨트롤 유닛의 제어 방법.
자동차용 배터리의 상태에 기초하여 액튜에이터를 제어하는 배터리 컨트롤 유닛(BCU)의 제어 방법에 있어서,

(a) 배터리 컨트롤 유닛으로 액튜에이터 제어 커맨드를 송신하는 단계와,

(b) 배터리 컨트롤 유닛으로부터 액튜에이터의 상태를 나타내는 데이터를 수신하는 단계와,

(c) 데이터에 따라 액튜에이터의 상태를 표시하는 단계

를 포함하는 배터리 컨트롤 유닛의 제어 방법.
제11항에 있어서,

(d) 데이터에 기초하여 액튜에이터가 정상적으로 제어되고 있는지의 여부를판단하는 단계와,

(e) 액튜에이터가 정상적으로 제어되고 있지 않을 때 에러 표시를 행하는 단계

를 더 포함하는 배터리 컨트롤 유닛의 제어 방법.