WO2015040911A1 - 電池制御ユニットシステム - Google Patents

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悟士 山本
隆広 都竹
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Definitions

  • the present invention relates to a battery control unit system that detects the state of a battery that drives a vehicle, monitors the state of the battery based on the detected information, and controls circuit devices around the battery based on the monitoring result. About.
  • the voltage, current, temperature, and the like of the battery that drives the vehicle are detected, and based on the detected information, the charge / discharge state, abnormal / normal state, etc. of the battery are monitored by calculation.
  • a battery control unit system for controlling circuit devices around the battery such as a battery connection / disconnection switch using a relay or the like for connecting or disconnecting the battery to the power supply path or a circuit for equalizing the voltage of each unit cell is provided.
  • the battery control unit system also has a communication function with an electronic control unit such as a vehicle control unit that monitors and controls the operation state of the vehicle.
  • the battery control unit system is generally called a battery ECU (Electronic Control Unit) and is composed of several microcontrollers. Some microcontrollers perform battery voltage monitoring, current monitoring, temperature monitoring, and the like, and other microcontrollers perform self-diagnosis of the battery control unit system itself, system monitoring, and CAN ( Controller (Area Network) has a function to perform communication.
  • a battery ECU Electronic Control Unit
  • microcontrollers Some microcontrollers perform battery voltage monitoring, current monitoring, temperature monitoring, and the like, and other microcontrollers perform self-diagnosis of the battery control unit system itself, system monitoring, and CAN ( Controller (Area Network) has a function to perform communication.
  • FIG. 2 shows a connection configuration example of a conventional battery control unit (hereinafter also referred to as “battery ECU”) system.
  • the battery ECU system 1 is housed in the battery pack 10 together with the battery 3 and the battery connection / disconnection switch 4.
  • the battery pack 10 includes a battery pack switch 2 that is manually turned on when the battery 3 is used.
  • the internal power supply 5 of the battery ECU system 1 is connected to the battery 3 via the battery pack switch 2, and the battery ECU system 1 is operated by the internal power supply 5 fed from the battery 3 via the battery pack switch 2.
  • the battery pack switch 2 is set to ON, the battery ECU system 1 starts a monitoring control operation, turns on the battery connection / disconnection switch 4, and connects a power supply line that connects the battery 3 and the load circuit of the vehicle 20. Make it conductive.
  • the battery 3 is generally a battery stack in which a plurality of single cells are connected in series, and further an assembled battery in which a plurality of battery stacks are connected in parallel.
  • the battery ECU system 1 starts operation when power is supplied from the battery 3 when the battery pack switch 2 is turned on, detects the voltage, current, temperature, and the like of each unit cell of the battery 3 by a sensor (not shown), 3 is monitored and the state of the battery 3 is appropriately managed.
  • the battery ECU system 1 When the battery ECU system 1 starts operation, the battery ECU system 1 transmits / receives information to / from an electronic control unit such as a vehicle control unit mounted on the vehicle 20 via the CAN communication communication line 6, and transmits information based on the state of the battery 3 to the vehicle 20. And information on the operating state such as the traveling state of the vehicle 20 is received from the vehicle 20 side.
  • an electronic control unit such as a vehicle control unit mounted on the vehicle 20 via the CAN communication communication line 6
  • information based on the state of the battery 3 to the vehicle 20.
  • information on the operating state such as the traveling state of the vehicle 20 is received from the vehicle 20 side.
  • connection configuration of the battery ECU system 1 shown in FIG. 2 when the battery pack switch 2 is turned off, the supply of current to the battery ECU system 1 is stopped, and all the operations of the battery ECU system 1 are stopped. Accordingly, the battery connection / disconnection switch 4 is turned off, and the power supply path connecting the battery 3 and the load circuit of the vehicle 20 is cut off. The monitoring control operation by the battery ECU system 1 cannot be continued in a state where the battery pack switch 2 is turned off.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which the state of a part of a vehicle can be monitored.
  • the battery pack switch 2 is inserted in the connection path between the battery 3 that supplies current to the battery ECU system 1 and the battery ECU system 1.
  • the connection path between the ECU system 1 and the battery 3 is physically connected or disconnected by the battery pack switch 2.
  • the present invention provides the battery ECU 10 to monitor the battery ECU system 1 without using an auxiliary battery even if the battery pack switch 2 provided in the battery pack 10 and turned on when the battery 3 is used is turned off.
  • a battery control unit system that enables a control operation to be continued.
  • the battery control unit system detects a state of a battery driving a vehicle, monitors the state of the battery based on the detected information, and calculates circuit devices around the battery based on the monitoring result.
  • a battery control unit system to be controlled which is an internal power supply that is directly connected in parallel to the battery and supplies power to the battery control unit system, and a microcontroller that operates with the internal power supply, the battery and the battery control unit
  • the battery ECU system includes an internal power source that is directly connected in parallel to the battery and supplies power to the battery control unit system.
  • the monitoring control operation can be continued.
  • the battery ECU system can be controlled to operate in an arbitrary operation mode in accordance with the on / off of the battery pack switch.
  • FIG. 1 shows a connection configuration example of the battery ECU system of the present embodiment.
  • the same components as those in the connection configuration example of FIG. As shown in FIG. 1, the internal power supply 5 of the battery ECU system 1 is directly connected to the battery 3 in parallel.
  • the battery ECU system 1 is powered by an internal power supply 5 and operates.
  • a microcontroller 7 is provided in the battery ECU system 1, and the microcontroller 7 detects ON / OFF of the battery pack switch 2 by software processing.
  • the battery pack switch 2 is a manual switch provided in the battery pack 10 and is set to ON when the battery 3 is used.
  • the battery pack 10 houses the battery 3, the battery ECU system 1, and the battery connection / disconnection switch 4.
  • One end of the battery pack switch 2 is connected to the negative terminal (ground potential) of the battery 3, and the other end of the battery pack switch 2 is connected (pull-up) to the positive potential of the internal power supply 5 through the resistor 8. , Connected to the input terminal 9 of the microcontroller 7.
  • the microcontroller 7 monitors the level of the input terminal 9, and detects by software processing that the battery pack switch 2 is off if it is high and the battery pack switch 2 is on if it is low.
  • the battery ECU system 1 detects the voltage, current, temperature, and the like of each unit cell of the battery 3 by a sensor (not shown) as in the conventional case.
  • the charging / discharging state and abnormal / normal state of the battery 3 are monitored, and the state of the battery 3 is appropriately managed.
  • the battery ECU system 1 transmits / receives information to / from an electronic control unit such as a vehicle control unit mounted on the vehicle 20 via the CAN communication communication line 6 and transmits information based on the state of the battery 3 to the vehicle 20 side. At the same time, information on the operating state such as the traveling state of the vehicle 20 is received from the vehicle 20 side.
  • an electronic control unit such as a vehicle control unit mounted on the vehicle 20 via the CAN communication communication line 6 and transmits information based on the state of the battery 3 to the vehicle 20 side.
  • information on the operating state such as the traveling state of the vehicle 20 is received from the vehicle 20 side.
  • the battery ECU system 1 can operate by supplying power from the internal power source 5 directly connected to the battery 3 in parallel.
  • the battery ECU system 1 can be operated in an arbitrary operation mode different from the operation when the battery pack switch 2 is ON while the operation of the battery ECU system 1 is continued.
  • the operation mode when the battery pack switch 2 is OFF only an operation mode in which only a part of the microcontroller of the battery ECU system 1 is operated and only a part of the monitoring control operation of the battery ECU system 1 is performed, or the battery A low power consumption mode such as an operation mode in which the monitoring control of the ECU system 1 is intermittently performed can be set.
  • the battery connection / disconnection switch 4 for connecting the battery 3 to the load circuit of the vehicle 20 is conventionally provided.
  • the battery pack switch 2 can be appropriately controlled by the determination operation in the battery ECU system 1 based on the information on the operating state of the vehicle 20 without being disconnected uniformly when the battery pack switch 2 is off.
  • the on / off of the battery connection switch 4 is always linked to the on / off of the battery pack switch 2, and even when the vehicle 20 is traveling, the battery pack switch 2 is turned off due to a failure or the like. The battery connection switch 4 is turned off, and the vehicle 20 cannot be operated properly.
  • connection configuration example of the present embodiment shown in FIG. 1 even if the battery pack switch 2 is turned off due to an erroneous operation, abnormality, or the like, the battery ECU system 1 does not have the travel state of the vehicle 20 acquired by CAN communication. Based on the information on the operating state, it is possible to appropriately determine whether or not the battery connection / disconnection switch 4 is turned on / off in accordance with the traveling state of the vehicle 20.
  • the battery ECU system 1 maintains the battery connection switch 4 on for a while based on the information on the operating state of the vehicle 20.
  • a notification or the like for encouraging retreat travel is given to the user via the communication line 6 of CAN communication, and the user retreats the vehicle 20 to be fed from the battery 3 according to the notification. It becomes possible.

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Abstract

　電池制御ユニットシステムに関し、電池パックに備えられ、電池の使用時にオンに設定される電池パックスイッチがオフにされても、補助電池を用いることなく、電池ＥＣＵシステムの監視制御の動作を継続させることを可能にする。車両２０を駆動する電池３の状態を検知し、該検知した情報を基に該電池３の状態を演算により監視し、該監視の結果により該電池３周辺の回路装置を制御する電池制御ユニットシステム１であって、電池３に直接並列に接続され、電池制御ユニットシステム１に給電する内部電源５を備え、内部電源５で動作するマイクロコントローラ７により、電池パックスイッチ２のオン／オフを、ソフトウェア処理により検出する。電池パックスイッチ２がオフのとき、電池制御ユニットシステム１を低消費電力モードで動作させ、或いは、電池制御ユニットシステム１は、車両２０の走行状態に応じて電池接断スイッチ４をオンにしておく。

Description

電池制御ユニットシステム
　本発明は、車両を駆動する電池の状態を検知し、該検知した情報を基に該電池の状態を演算により監視し、該監視の結果により該電池周辺の回路装置を制御する電池制御ユニットシステムに関する。
　車両を駆動する電池の電圧、電流、温度等を検知し、該検知した情報を基に、該電池の充放電状態や異常／正常状態等を演算により監視し、該監視の結果により、該電池を給電路に接続し又は切断するリレー等を用いた電池接断スイッチや各単電池の電圧を均等化する回路等の電池周辺の回路装置を制御する電池制御ユニットシステムが備えられている。該電池制御ユニットシステムは、また、車両の稼動状態を監視制御する車両制御ユニット等の電子制御ユニットとの通信機能を有している。
　電池制御ユニットシステムは、一般に、電池ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも称され、幾つかのマイクロコントローラから構成される。或るマイクロコントローラは、電池の電圧監視、電流監視、温度監視等を行い、他のマイクロコントローラは、電池制御ユニットシステム自体の自己診断、システム監視、車両制御ユニット等の電子制御ユニットとのＣＡＮ（Controller Area Network）通信等を行う機能を有している。
　図２に従来の電池制御ユニット（以下、「電池ＥＣＵ」ともいう。）システムの接続構成例を示す。電池ＥＣＵシステム１は、電池３及び電池接断スイッチ４と共に、電池パック１０に収容される。電池パック１０には、電池３の使用時に手動によりオンに設定される電池パックスイッチ２が備えられている。
　電池ＥＣＵシステム１の内部電源５は、電池パックスイッチ２を介して電池３に接続され、電池ＥＣＵシステム１は、電池３から電池パックスイッチ２を介して給電される内部電源５により動作する。電池ＥＣＵシステム１は、電池パックスイッチ２がオンに設定されると、監視制御動作を開始し、電池接断スイッチ４をオンにして、電池３と車両２０の負荷回路とを接続する給電線を導通状態にする。
　電池３は、一般に、複数の単電池を直列に接続した電池スタックが用いられ、更には複数の電池スタックを並列に接続した組電池が用いられる。電池ＥＣＵシステム１は、電池パックスイッチ２のオンにより、電池３から給電されると動作を開始し、電池３の各単電池の電圧、電流及び温度等を、図示省略のセンサにより検知し、電池３の充放電状態や異常／正常状態等を監視し、電池３の状態を適正に管理する。
　また、電池ＥＣＵシステム１は、動作を開始すると、車両２０に搭載された車両制御ユニット等の電子制御ユニットとＣＡＮ通信の通信線６により情報を送受信し、電池３の状態に基づく情報を車両２０側に送信するとともに、車両２０側から車両２０の走行状態等の稼動状態の情報を受信する。
　図２に示した電池ＥＣＵシステム１の接続構成の場合、電池パックスイッチ２がオフに操作されると、電池ＥＣＵシステム１への電流の供給が停止し、電池ＥＣＵシステム１の動作が全て停止し、それに伴って、電池接断スイッチ４がオフになり、電池３と車両２０の負荷回路とを接続する給電路が遮断される。電池パックスイッチ２がオフにされた状態で、電池ＥＣＵシステム１による監視制御の動作を継続させることはできない。
　これに対して、複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）を備えた車両の電源制御装置において、車両のイグニションキーがオフにされたとき、一部の電子制御ユニット（ＥＣＵ）の動作を補助電池により継続させ、車両の一部の部位の状態を監視し得るようにした構成が、例えば下記の特許文献１等に開示されている。
特開２００７－１８９７６０号公報
　図２に示した従来の電池ＥＣＵシステム１の接続構成例では、電池ＥＣＵシステム１への電流を供給する電池３と電池ＥＣＵシステム１との間の接続経路に電池パックスイッチ２が挿入され、電池ＥＣＵシステム１と電池３との接続経路が、電池パックスイッチ２により物理的に導通又は切断される。
　このような接続構成例の場合、電池パックスイッチ２がオフにされたときは、電池ＥＣＵシステム１への電流の供給が停止し、電池ＥＣＵシステム１の監視制御の動作が全て停止し、それに伴って、電池３を車両２０の負荷回路に接続する電池接断スイッチ４がオフになってしまう。
　そのため、車両２０の走行中に、電池パックスイッチ２が故障等によりオフになる異常が発生すると、電池接断スイッチ４のオフにより、突然、電池３と車両２０の負荷回路との接続が切断され、車両２０を適正に運行させることができなくなってしまう。
　上記課題に鑑み、本発明は、電池パック１０に備えられ、電池３の使用時にオンに設定される電池パックスイッチ２がオフにされても、補助電池を用いることなく、電池ＥＣＵシステム１が監視制御の動作を継続することを可能にする電池制御ユニットシステムを提供する。
　本発明に係る電池制御ユニットシステムは、車両を駆動する電池の状態を検知し、該検知した情報を基に該電池の状態を演算により監視し、該監視の結果により該電池周辺の回路装置を制御する電池制御ユニットシステムであって、前記電池に直接並列に接続され、前記電池制御ユニットシステムに給電する内部電源と、前記内部電源で動作するマイクロコントローラであって、前記電池及び前記電池制御ユニットシステムを収容する電池パックに備えられた電池パックスイッチのオン／オフを、ソフトウェア処理により検出する前記マイクロコントローラと、を備える。
　本発明によれば、電池パックスイッチがオフにされても、電池に直接並列に接続され、電池制御ユニットシステムに給電する内部電源を備えたことにより、補助電池を用いることなく、電池ＥＣＵシステムによる監視制御の動作を継続させることが可能になる。また、電池パックスイッチのオン／オフをマイクロコントローラのソフトウェア処理により検出することにより、電池パックスイッチのオン／オフに応じて、電池ＥＣＵシステムを任意の動作モードで動作するよう制御することができる。
本実施形態の電池ＥＣＵシステムの接続構成例を示す図である。 従来の電池制御ユニットシステムの接続構成例を示す図である。
　本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本実施形態の電池ＥＣＵシステムの接続構成例を示す。なお、図１において、図２の接続構成例と同一の構成要素には、同一の符号を付している。図１に示すように、電池ＥＣＵシステム１の内部電源５は、電池３に直接並列に接続される。電池ＥＣＵシステム１は、内部電源５により給電され動作する。
　電池ＥＣＵシステム１内にマイクロコントローラ７が備えられ、マイクロコントローラ７は、ソフトウェア処理により電池パックスイッチ２のオン／オフを検出する。電池パックスイッチ２は、電池パック１０に備えられた手動のスイッチであり、電池３を使用するときにオンに設定される。電池パック１０は、電池３、電池ＥＣＵシステム１及び電池接断スイッチ４を収容する。
　電池パックスイッチ２の一端は、電池３の負極端子（接地電位）に接続され、電池パックスイッチ２の他端は、抵抗８を介して内部電源５の正極電位に接続（プルアップ）されるとともに、マイクロコントローラ７の入力端子９に接続される。
　電池パックスイッチ２がオフのとき、マイクロコントローラ７の入力端子９には、抵抗８を介して正極電位にプルアップされたハイレベル電位が入力され、一方、電池パックスイッチ２がオンのとき、マイクロコントローラ７の入力端子９には、電池３の負極端子（接地電位）のローレベル電位が入力される。従って、マイクロコントローラ７は、入力端子９のレベルを監視し、ハイレベルであれば電池パックスイッチ２がオフ、ローレベルであれば電池パックスイッチ２がオンであると、ソフトウェア処理によって検出する。
　マイクロコントローラ７により、電池パックスイッチ２のオンが検出されたとき、電池ＥＣＵシステム１は、従来と同様に、電池３の各単電池の電圧、電流及び温度等を、図示省略のセンサにより検知し、電池３の充放電状態や異常／正常状態等を監視し、電池３の状態を適正に管理する。
　また、電池ＥＣＵシステム１は、車両２０に搭載された車両制御ユニット等の電子制御ユニットと、ＣＡＮ通信の通信線６により情報を送受信し、電池３の状態に基づく情報を車両２０側に送信するとともに、車両２０側から車両２０の走行状態等の稼動状態の情報を受信する。
　一方、電池パックスイッチ２がオフにされても、電池ＥＣＵシステム１は、電池３に直接並列に接続された内部電源５からの給電により動作可能であり、マイクロコントローラ７により、電池パックスイッチ２のオフが検出されたとき、電池ＥＣＵシステム１の動作を持続させたまま、電池パックスイッチ２がオンのときの動作と異なる任意の動作モードで、電池ＥＣＵシステム１を動作させることができる。
　電池パックスイッチ２がオフのときの動作モードの例として、電池ＥＣＵシステム１の一部のマイクロコントローラのみを動作させ、電池ＥＣＵシステム１の監視制御動作の一部のみを行わせる動作モード、或いは電池ＥＣＵシステム１の監視制御を間欠的に行わせる動作モード等による低消費電力モードとすることができる。
　また、電池パックスイッチ２がオフのときでも、電池ＥＣＵシステム１の監視制御の動作を継続させておくことができるので、電池３を車両２０の負荷回路に接続する電池接断スイッチ４を、従来のように、電池パックスイッチ２がオフのときに一律に切断することなく、車両２０の稼動状態の情報に基づいて、電池ＥＣＵシステム１における判定動作により、適正に制御することができる。
　即ち、従来の接続構成例では、電池接断スイッチ４のオン／オフは、電池パックスイッチ２のオン／オフに常に連動し、車両２０の走行中でも、電池パックスイッチ２が故障等によりオフになると、電池接断スイッチ４がオフとなり、車両２０を適正に運行させることができない。
　それに対して、図１に示す本実施形態の接続構成例では、電池パックスイッチ２が誤操作や異常等によりオフになっても、電池ＥＣＵシステム１は、ＣＡＮ通信により取得した車両２０の走行状態等の稼動状態の情報に基づいて、車両２０の走行状態に即して、電池接断スイッチ４のオン／オフを適正に判断して制御することができる。
　そのため、車両２０の走行中に電池パックスイッチ２がオフになる異常が発生した場合、電池ＥＣＵシステム１は、車両２０の稼動状態の情報に基づいて、電池接断スイッチ４を暫時オンに維持するよう制御し、その間に、ＣＡＮ通信の通信線６を介して退避走行を促す通知等をユーザに対して行い、ユーザは、該通知に従って、電池３から給電させる車両２０を退避走行させること等が可能となる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上に述べた実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または実施形態を取ることができる。
　１　　　電池ＥＣＵシステム
　２　　　スイッチ
　３　　　電池
　４　　　スイッチ素子
　５　　　内部電源
　６　　　ＣＡＮ通信の通信線
　７　　　マイクロコントローラ
　８　　　抵抗
　９　　　入力端子
　１０　　電池パック
　２０　　車両

Claims (4)

  1. 　車両を駆動する電池の状態を検知し、該検知した情報を基に該電池の状態を演算により監視し、該監視の結果により該電池周辺の回路装置を制御する電池制御ユニットシステムであって、
    　前記電池に直接並列に接続され、前記電池制御ユニットシステムに給電する内部電源と、
    　前記内部電源で動作するマイクロコントローラであって、前記電池及び前記電池制御ユニットシステムを収容する電池パックに備えられた電池パックスイッチのオン／オフを、ソフトウェア処理により検出する前記マイクロコントローラと、
    　を備えた電池制御ユニットシステム。
  2. 　前記マイクロコントローラは、前記電池パックスイッチのオフを検出したとき、前記電池制御ユニットシステムを、低消費電力モードで動作するよう制御する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電池制御ユニットシステム。
  3. 　前記マイクロコントローラは、前記電池パックスイッチのオフを検出したとき、前記車両の稼動状態の情報に基づいて、前記電池と前記車両とを接続する給電線に備えられた電池接断スイッチをオンに維持するよう制御する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電池制御ユニットシステム。
  4. 　前記マイクロコントローラは、前記電池パックスイッチのオン／オフを、前記マイクロコントローラの入力端子に入力されるハイレベル電位またはローレベル電位により検出することを特徴とする請求項１に記載の電池制御ユニットシステム。
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