WO2023073975A1 - 電池電源回路 - Google Patents

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    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
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    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a battery power supply circuit.
  • the present invention was made in view of this background, and aims to provide a technology that enables emergency calls.
  • the main invention of the present invention for solving the above problems is a battery power supply circuit comprising a drive battery module for driving a passenger vehicle, a control unit for automatically operating the passenger vehicle, and a spare battery module. and a communication unit, wherein, when a collision of the passenger vehicle is detected, the control unit stops discharging voltage output of the drive battery module to stop the automatic operation, and the control unit and the communication unit section is powered by the spare battery module, and the communication section emits an emergency signal indicating the collision.
  • emergency calls can be made.
  • FIG. 2 is a circuit block diagram showing an outline of the configuration of a battery module 2;
  • FIG. 1 is a circuit block diagram showing an outline of a configuration of a passenger mobile battery power supply circuit 100;
  • FIG. 2 is a circuit block diagram showing an outline of a passenger mobile body battery power supply circuit 200.
  • FIG. 3 is a flow chart diagram showing an outline of control of a main controller 12 of a passenger mobile body battery power supply circuit 200.
  • the battery module 2 has a battery cell group 1H with a high voltage rating, in which a plurality of lithium ion secondary battery cells are connected in series, is used as an energization interrupting element for outputting or stopping the discharge voltage. is connected to terminal 7 through FET4 and FET5 connected in series.
  • the module controller 3 detects the voltage of at least one lithium-ion secondary battery cell of the battery cell group 1H or the voltage appearing across the shunt resistor 6, that is, the current of the battery cell group 1H, and uses the detection results to Accordingly, the FET4 and FET5 are turned on or off to control the output or stop of the discharge voltage of the battery cell group 1H from the terminal 7.
  • the module controller 3 also turns on or off the FETs 4 and 5 according to instructions from the main controller 12, which will be described later, using an insulated communication line 13 (not shown in detail).
  • the battery power supply 100 for a passenger mobile unit has, for example, three battery modules 2 connected in series via terminals 7 to form two groups of battery modules, and the two groups of battery modules output A high DC voltage is applied to the three-phase inverter circuit 10 .
  • the three-phase inverter circuit 10 converts the input DC voltage into a three-phase AC voltage and outputs it to drive a three-phase motor 11 .
  • the main controller 12 communicates with the three-phase inverter circuit 10 using an insulated communication line 13 (not shown in detail) to transmit and receive information on control of the three-phase inverter circuit 10 and information on control of the battery module 2 .
  • a lead-acid battery 15 as a backup power supply is connected to the battery module group 2 via a charging circuit 8, and the FET4 and FET5 of all the battery modules 2 of the battery module group 2 are turned on to turn on the battery module group 2. FET4 and FET5 of all the battery modules 2 in the battery module 2 group are turned off and the battery module 2 When the power supply from the group to the three-phase inverter circuit 10 is stopped, the constant voltage source 14 is generated via the regulator 9 to supply the main controller 12 and the three-phase inverter circuit 10 with power for restarting them.
  • the passenger mobile battery power circuit 200 replaces the battery module 2 of the passenger mobile battery power circuit 100 with a driving battery module 2a having the same internal configuration as the battery module 2, and It has the same configuration as that in which the lead-acid battery 15 is replaced with a spare battery module 2b having the same internal configuration as the drive battery module 2a, and is driven by power supplied from the drive battery module 2a group and the constant voltage source 14. It is the structure which added the steering control part 12 which carries out.
  • the three-phase inverter circuit 10 controls a three-phase motor 11 for driving or braking the rear wheels, and the steering control unit 12 controls the steering angle of the front wheels, thereby automatically driving the electric vehicle. conduct.
  • the software having the control algorithm for the automatic operation control is performed by the main controller 12 together with the control of the battery module 2a group using an insulated communication line, or by another controller dedicated to automatic operation control (not shown). Either method may be used.
  • the drive battery module 2a is used to supply power to the three-phase inverter circuit 10 and the steering control unit 12, while the spare battery module 2b is used as a backup when the output of the battery module 2a group is stopped. Therefore, the configuration inside the drive battery module 2a and the spare battery module 2b is basically made up of common parts, but since the uses of the drive battery module 2a and the spare battery module 2b are significantly different, the drive battery module Assume that the discharge control parameters and charge control parameters as software of the module controller 3 of the spare battery module 2a and the spare battery module 2b are different from each other.
  • the driving battery module 2a and the spare battery module 2b are made common, which is effective in suppressing an increase in the overall cost of the passenger mobile battery power supply circuit 200.
  • the lead-acid battery 15 as a backup power supply for the passenger mobile battery power supply circuit 100 is composed of a lithium ion secondary battery cell having a significantly longer battery life.
  • FET 4 and FET 5 of all the battery modules 2 in the drive battery module 2a group are turned off to temporarily stop the discharge voltage output of the battery module 2 group. This is effective in reducing the probability of occurrence of the problem that the three-phase inverter circuit 10 cannot be restarted due to the end-of-life failure of No. 15, and the electric vehicle cannot run.
  • the main controller 12 is connected to the communication unit 15, and transmits and receives communication signals including an emergency signal or a restart permission signal indicating a collision accident of an electric vehicle according to the flow charts described later.
  • the communication unit 15 may have the same circuit configuration and communication method as those used in conventional mobile phones.
  • the main controller 12 is also connected to an acceleration sensor 14 and used to detect acceleration according to a flow chart to be described later.
  • the three-phase inverter circuit 10 and the three-phase motor 11 of the passenger mobile battery power supply circuit 200, and the steering control unit 12 are used to rotate a plurality of propellers for flight control. It can be replaced with a plurality of three-phase inverter circuits and three-phase motors for the automatic flight control. be.
  • Step 1 the main controller 12 of the passenger mobile battery power supply circuit 200 turns on the FET4 and FET5 of all the battery modules 2a in the battery module 2a group to supply power to the three-phase inverter circuit 10 and the steering control unit 12. Then, in Step 2, control processing for automatic operation (not shown in detail) is prepared.
  • Step 3 the main controller 12 uses the insulated communication line 13 to detect whether or not the group of drive battery modules 2a cannot be discharged. If it is determined that discharge is not possible for some reason, the process proceeds to Step 7, stops automatic operation, turns off FET4 and FET5 of all the drive battery modules 2a, and outputs the discharge voltage of the battery module 2a group. is stopped, otherwise, the process proceeds to Step 4.
  • Step 4 the main controller 12 detects the acceleration of the electric vehicle using the acceleration sensor 14, and detects whether the acceleration exceeds a predetermined value or whether the acceleration change rate exceeds a predetermined value. However, if it is determined that either the acceleration exceeds a predetermined value or the acceleration change rate exceeds a predetermined value, that is, if the electric vehicle collides with another vehicle, etc., the process proceeds to Step 6. On the other hand, if not, it returns to Step2.
  • Step 6 the main controller 12 stops the automatic operation control, turns off the FET4 and FET5 of all the battery modules 2a of the battery module 2a group using the insulated communication line 13, and switches from the battery module 2a group to the inverter. 10 and uses the communication unit 15 to transmit an emergency signal regarding the collision accident of the electric vehicle.
  • the highest potential present in the electric vehicle is not the high voltage of the group of drive battery modules 2a, but equivalent to the rated voltage of one battery module 2a.
  • the emergency signal is received by equipment included in an infrastructure having an emergency rescue system.
  • the main controller 12 After stopping the discharge voltage output of all drive battery modules 2a in Step 6, the main controller 12 receives power from the spare battery module 2b and continues its drive,
  • Step 8 when a restart permission signal is received from a communication device (not shown) of an occupant or mechanic using the communication unit 15, the process proceeds to Step 9, and all drive battery modules are detected using the insulated communication line 13.
  • FET4 and FET5 of 2a are turned on to supply the electric power of the battery module 2a group to the three-phase inverter circuit 10 and the steering control unit 12 to restart and return to Step 2, enabling automatic operation of the electric vehicle. otherwise, terminate the control sequence.
  • the passenger mobile battery power supply circuit 200 can solve both the first to third problems while suppressing cost increases.
  • Battery Module 12 Main Controller 100 Passenger Mobile Battery Power Circuit 200 Passenger Mobile Battery Power Circuit

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Abstract

【課題】緊急通報ができるようにする。 【解決手段】電池電源回路であって、乗用移動体を駆動するための駆動電池モジュールと、乗用移動体を自動運転する制御部と、予備電池モジュールと、通信部と、を備え、乗用移動体の衝突を検知した場合に、制御部が、駆動電池モジュールの放電電圧出力を停止して自動運転を停止し、制御部および通信部が予備電池モジュールからの電力供給を受けて駆動し、通信部が衝突を示す緊急信号を発信する。

Description

電池電源回路
　本発明は、電池電源回路に関する。
　近年、地球環境への配慮から、内燃機関すなわちエンジンで駆動するエンジン駆動式自動車がモータで駆動する電気自動車に置き換わりつつある。また、電気自動車には自動運転技術が開発され始め、さらにまた、次世代型交通手段として、人が乗るドローン（乗用飛行体）の開発が注目され始めている。特に、電気自動車において、モータを駆動するための電池電源にエネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池が多く使用され、また、バックアップ用の電池電源として、エンジン駆動式自動車のエンジンの始動または補機類に電力供給するための電池電源として用いられてきた鉛蓄電池が多く使用されている。
特開2018-223922号公報
　万一の火災が周囲へ波及することの予防のための早急な緊急通報の必要性がある。
　本発明はこのような背景を鑑みてなされたものであり、緊急通報ができる技術を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するための本発明の主たる発明は、電池電源回路であって、乗用移動体を駆動するための駆動電池モジュールと、前記乗用移動体を自動運転する制御部と、予備電池モジュールと、通信部と、を備え、前記乗用移動体の衝突を検知した場合に、前記制御部が、前記駆動電池モジュールの放電電圧出力を停止して前記自動運転を停止し、前記制御部および前記通信部が前記予備電池モジュールからの電力供給を受けて駆動し、前記通信部が前記衝突を示す緊急信号を発信する。
　その他本願が開示する課題やその解決方法については、発明の実施形態の欄及び図面により明らかにされる。
　本発明によれば、緊急通報ができる。
電池モジュール２の構成の概略を示す回路ブロック図である。 乗用移動体電池電源回路１００の構成の概略を示す回路ブロック図である。 乗用移動体電池電源回路２００の概略を示す回路ブロック図である。 乗用移動体電池電源回路２００のメインコントローラ１２の制御の概略を示すフローチャート図である。
　図１に示すように、電池モジュール２は、複数のリチウムイオン二次電池セルが直列接続された高電圧定格の電池セル群１Ｈを、その放電電圧を出力または停止する通電遮断素子として極性を対向して直列接続したＦＥＴ４およびＦＥＴ５を介して端子７に接続する。モジュールコントローラ３は、電池セル群１Ｈの少なくとも１個のリチウムイオン二次電池セルの電圧、または、シャント抵抗６の両端に現れる電圧すなわち電池セル群１Ｈの電流を検知して、それらの検知結果に応じてＦＥＴ４およびＦＥＴ５をオンまたはオフに操作し端子７からの前記電池セル群１Ｈの放電電圧の出力または停止を制御する。また、モジュールコントローラ３は、詳細図示しない絶縁性通信ライン１３を用いて後述のメインコントローラ１２からの指示によりＦＥＴ４およびＦＥＴ５をオンまたはオフに操作する。
　乗用移動体電池電源１００は、図２に示すように、例えば、３個の電池モジュール２を、端子７を介して直列接続して電池モジュール２群を成し、前記電池モジュール２群が出力する高電圧の直流電圧を３相インバータ回路１０に印加する。前記３相インバータ回路１０は、入力した前記直流電圧を３相交流電圧に変換および出力し３相モータ１１を駆動する。メインコントローラ１２は詳細図示しない絶縁性通信ライン１３を用いて３相インバータ回路１０と通信を行うことにより前記３相インバータ回路１０の制御に関する情報および電池モジュール２の制御に関する情報を送受信する。バックアップ用電源としての鉛蓄電池１５は、充電回路８を介して電池モジュール群２と接続し、前記電池モジュール２群の全ての電池モジュール２のＦＥＴ４およびＦＥＴ５がオンに操作されて前記電池モジュール２群から３相インバータ回路１０へ電力供給されている場合は前記充電回路８によって充電される一方、前記電池モジュール２群内のすべての電池モジュール２のＦＥＴ４およびＦＥＴ５がオフに操作されて前記電池モジュール２群から３相インバータ回路１０への電力供給が停止している場合はレギュレータ９を介して定電圧源１４を生成しメインコントローラ１２および３相インバータ回路１０へそれらの再起動用電力を供給する。これによって、例えば、電気自動車の衝突の場合、全ての前記電池モジュール２の放電電圧出力を停止して、３相インバータ回路１０がその電池モジュール２群からの電力供給を受けられない場合、鉛蓄電池１５の電力を前記定電圧源１４を介して利用し再起動する。前記電池モジュール２群の全ての電池モジュール２内のＦＥＴ４およびＦＥＴ５をオフに操作して前記電池モジュール２群の電圧出力を停止した場合、前記電池モジュール２群の高電圧に伴う感電事故を防止できるメリットを得られる。
　図３に示すように、乗用移動体電池電源回路２００は、前記乗用移動体電池電源回路１００の、前記電池モジュール２を、前記電池モジュール２と同じ内部構成の駆動電池モジュール２ａに置き換え、および、前記鉛蓄電池１５を、前記駆動電池モジュール２ａと同じ内部構成の予備電池モジュール２ｂに置き換えたものと同じ構成であり、また、駆動電池モジュール２ａ群および定電圧源１４からの電力供給を受けて駆動する操舵制御部１２を追加した構成である。３相インバータ回路１０が、後輪を駆動または制動するための３相モータ１１の制御を行い、および、前記操舵制御部１２が、前輪の操舵角の制御を行うことにより電気自動車の自動運転を行う。前記自動運転制御のための制御アルゴリズムを有するソフトウェアは、メインコントローラ１２が絶縁性通信ラインを用いた電池モジュール２ａ群の制御とまとめて行う方式、または、図示しない別の自動運転制御専用のコントローラが行う方式、のいずれであっても良い。
　なお、前記駆動電池モジュール２ａは、３相インバータ回路１０および操舵制御部１２への電力供給用途である一方、前記予備電池モジュール２ｂは、前記電池モジュール２ａ群が出力停止した場合のバックアップ用途であるため、前記駆動電池モジュール２ａおよび前記予備電池モジュール２ｂ内の構成は基本的に共通の部品で構成するが、前記駆動電池モジュール２ａおよび前記予備電池モジュール２ｂの用途が大きく異なるため、前記駆動電池モジュール２ａおよび前記予備電池モジュール２ｂのモジュールコントローラ３のソフトウェアとしての放電制御パラメータおよび充電制御パラメータをそれぞれ異なるものとする。
　これによって、前記駆動電池モジュール２ａおよび予備電池モジュール２ｂを部品共通化して乗用移動体電池電源回路２００の全体のコストアップの抑制に奏功する。
　当該乗用移動体電池電源回路２００では、前記乗用移動体電池電源回路１００のバックアップ電源用途としての鉛蓄電池１５を、それよりも相対的に電池寿命が大幅に長いリチウムイオン二次電池セルで構成される予備電池モジュール２ｂに置き換えるため、前記駆動電池モジュール２ａ群内の全ての電池モジュール２のＦＥＴ４およびＦＥＴ５がオフに操作されて前記電池モジュール２群の放電電圧出力が一旦停止した際に前記鉛蓄電池１５の寿命故障に伴い前記３相インバータ回路１０の再起動が不能となり電気自動車の走行が不能となる問題の発生確率の低減に奏功する。
　メインコントローラ１２は通信部１５と接続し、後述のフローチャート図に従う電気自動車の衝突事故を示す緊急信号または再起動許可信号を含む通信信号の送受信を行う。前記通信部１５は、従来技術の携帯電話に用いられるものと同じ回路構成および通信方式で良い。また、メインコントローラ１２は、加速度センサ１４と接続し、後述のフローチャート図に従う加速度の検知に用いる。
　なお、乗用飛行体すなわちスカイドライブの構成については、当該乗用移動体電池電源回路２００の３相インバータ回路１０および３相モータ１１、および、操舵制御部１２を、複数個のプロペラを回転し飛行制御するための複数個の３相インバータ回路および３相モータに置き換えることができ、その自動飛行制御に関する前記利便性向上および前記安全性向上のための制御の概略は、後述のフローチャート図と概ね同じである。
　乗用移動体電池電源回路２００のメインコントローラ１２の制御の概略について、次に、図４のフローチャート図を用いて説明する。
　乗用移動体電池電源回路２００のメインコントローラ１２は、Ｓｔｅｐ１にて、電池モジュール２ａ群の全ての電池モジュール２ａのＦＥＴ４およびＦＥＴ５をオンに操作して３相インバータ回路１０および操舵制御部１２へ電力供給し、Ｓｔｅｐ２にて、詳細図示しない自動運転の制御処理に備える。
　メインコントローラ１２は、Ｓｔｅｐ３にて、絶縁性通信ライン１３を用いて駆動電池モジュール２ａ群の放電が不可か否かを検知し、前記駆動電池モジュール２ａ群の内少なくとも１個の駆動電池モジュール２ａが何等かの要因により放電不可であると判定した場合は、Ｓｔｅｐ７へ移行し、自動運転を停止し、全ての駆動電池モジュール２ａのＦＥＴ４およびＦＥＴ５をオフに操作し、電池モジュール２ａ群の放電電圧出力を停止する一方、そうでない場合は、Ｓｔｅｐ４へ移行する。
　メインコントローラ１２は、Ｓｔｅｐ４にて、加速度センサ１４を用いて電気自動車の加速度を検知し、前記加速度が所定値を上回るか否か、または、加速度変化率が所定値を上回るか否か、を検知し、前記加速度が所定値を上回った、または、前記加速度変化率が所定値を上回った、のいずれか1個を判定した場合すなわち電気自動車が他車等と衝突した場合は、Ｓｔｅｐ６へ移行する一方、そうでない場合は、Ｓｔｅｐ２へ帰還する。
　メインコントローラ１２は、Ｓｔｅｐ６にて、前記自動運転制御を停止し絶縁性通信ライン１３を用いて電池モジュール２ａ群の全ての電池モジュール２ａのＦＥＴ４およびＦＥＴ５をオフに操作し前記電池モジュール２ａ群からインバータ１０への電力供給を停止し、かつ、通信部１５を用いて前記電気自動車の衝突事故に関する緊急信号を発信する。これにより、電気自動車内に存在する最高電位が駆動電池モジュール２ａ群の高電圧でなく電池モジュール２ａが１個分の定格電圧と同等になり、乗員または救助者の感電リスクを回避功し、および、電気自動車の搭乗者の有無に関わらず早急な衝突事故情報の発信によりリチウムイオン二次電池セルを搭載することに伴う万一の火災拡大リスクの低減に奏功する。したがって、前記緊急信号の受信は、緊急救助体制を有するインフラに含まれる機器で行われることが好ましい。
　Ｓｔｅｐ６にて、全ての駆動電池モジュール２ａの放電電圧出力を停止して以降、メインコントローラ１２は予備電池モジュール２ｂからの電力を受けてその駆動を継続し、
　Ｓｔｅｐ８にて、通信部１５を用いて図示しない乗員または整備者の通信機器からの再起動許可信号を受信した場合は、Ｓｔｅｐ９へ移行し、前記絶縁性通信ライン１３を用いて全ての駆動電池モジュール２ａのＦＥＴ４およびＦＥＴ５をオンに操作して電池モジュール２ａ群の電力を３相インバータ回路１０および操舵制御部１２へ供給して再起動してＳｔｅｐ２へ帰還し、電気自動車の自動運転を実行可能にする一方、そうでない場合は、制御シーケンスを終了する。
　これらによって、本発明の実施例の乗用移動体電池電源回路２００は、コストアップを抑制しながら、前記第1課題ないし第３課題の解決の両立を実現できる。
　以上、本実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
　　２　　　電池モジュール
　　１２　　メインコントローラ
　　１００　乗用移動体電池電源回路
　　２００　乗用移動体電池電源回路

Claims (5)

  1. 　乗用移動体を駆動するための駆動電池モジュールと、
    　前記乗用移動体を自動運転する制御部と、
    　予備電池モジュールと、
    　通信部と、
    　を備え、
    　前記乗用移動体の衝突を検知した場合に、前記制御部が、前記駆動電池モジュールの放電電圧出力を停止して前記自動運転を停止し、前記制御部および前記通信部が前記予備電池モジュールからの電力供給を受けて駆動し、前記通信部が前記衝突を示す緊急信号を発信する電池電源回路。
  2. 　前記駆動電池モジュールおよび前記予備電池モジュールは、全ての構成部品が共通であり、充電制御パラメータおよび放電制御パラメータがそれぞれ異なる請求項１に記載の電池電源回路。
  3. 　前記駆動電池モジュールが放電電圧出力停止の場合に、前記通信部が、再起動許可通信信号を受信したとき、前記制御部は、前記駆動電池モジュールの放電電圧を出力する請求項１または２に記載の電池電源回路。
  4. 　加速度センサをさらに備え、
    　前記衝突の検知は、前記加速度センサによる加速度の検知結果を用いる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電池電源回路。
  5. 　前記乗用移動体は、電気自動車または乗用飛行体である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電池電源回路。
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