JP2004006136A - 車両管理システム - Google Patents
車両管理システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004006136A JP2004006136A JP2002160240A JP2002160240A JP2004006136A JP 2004006136 A JP2004006136 A JP 2004006136A JP 2002160240 A JP2002160240 A JP 2002160240A JP 2002160240 A JP2002160240 A JP 2002160240A JP 2004006136 A JP2004006136 A JP 2004006136A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery pack
- controller
- vehicle management
- management system
- diagnosis result
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
【課題】外部システムが有する管理データベースに組電池システムの動作状況を蓄積することにより、ユーザ側および保守・サービス側の双方の利便性の向上を図る。
【解決手段】車両管理システムは、コントローラ９と、無線通信ユニット１１とを有する。コントローラ９は、組電池システム１００の動作状況を検出するとともに、この検出結果に基づいて組電池システム１００の動作状況を診断し、この診断結果を出力する。無線通信ユニット１１は、中央情報管理センタ１５１が有する管理データベースに組電池システム１００に関する診断結果を蓄積するために、コントローラ９より出力された診断結果を、無線通信によって、中央情報管理センタ１５１に送信する。
【選択図】図５
【解決手段】車両管理システムは、コントローラ９と、無線通信ユニット１１とを有する。コントローラ９は、組電池システム１００の動作状況を検出するとともに、この検出結果に基づいて組電池システム１００の動作状況を診断し、この診断結果を出力する。無線通信ユニット１１は、中央情報管理センタ１５１が有する管理データベースに組電池システム１００に関する診断結果を蓄積するために、コントローラ９より出力された診断結果を、無線通信によって、中央情報管理センタ１５１に送信する。
【選択図】図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両管理システムに係り、特に、車両の駆動系に電力を供給する組電池システムの管理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題などから、ハイブリッド自動車や電気自動車が注目されており、そのために各種の二次電池が開発されている。リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高く、密閉性に優れ、かつ、メンテナンスフリーであるため、ハイブリッド自動車や電気自動車用のバッテリとして優れているが、大型のものは実用化されていない。そこで、複数個の小型の電池セルを直列に接続することによって組電池化し、この組電池システムを用いて、車両の駆動に必要な電圧や容量を確保している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、組電池システムに故障が生じた場合、通常の車両故障と同様に、ディーラ等のサービス工場に車両を入庫する必要があるため、ユーザ側にとって時間的な負担が大きい。一方、サービス工場側では、故障診断装置を車両に接続して、組電池システムの状態を示すデータを読み出し、組電池システムにおける故障箇所を特定する必要がある。しかしながら、このデータを事前に入手できれば、故障診断作業や修理作業の効率化を図ることができる。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、外部システムが有する管理データベースに組電池システムの動作状況を蓄積することにより、ユーザ側および保守・サービス側の双方の利便性の向上を図ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、本発明は、車両の駆動系に電力を供給する組電池システムと、組電池システムの動作状況を検出するとともに、この検出結果に基づいて組電池システムの動作状況を診断し、この診断結果を出力するコントローラと、外部システムが有する管理データベースに組電池システムに関する診断結果を蓄積するために、コントローラより出力された診断結果を、無線通信によって、外部システムに送信する通信ユニットとを有する車両管理システムを提供する。
【０００６】
ここで、上記構成において、コントローラは、組電池の総電圧値が所定の電圧値よりも高い場合に、組電池が過充電状態であると判断し、この判断結果を上記診断結果として出力してもよい。また、コントローラは、組電池の総電圧値が所定の電圧値よりも低い場合に、組電池が過放電状態であると判断し、この判断結果を上記診断結果として出力してもよい。また、コントローラは、組電池の残存容量を算出するとともに、この算出結果を上記診断結果として出力してもよい。また、コントローラは、イグニッションキーをオンにした場合に流れるプリチャージ電流の電流値が所定の電流値よりも低い場合に、電流経路系にフェールが生じていると判断し、この判断結果を上記診断結果として出力してもよい。さらに、コントローラは、組電池のセル温度の上昇率が減少しない場合に、冷却ファンが故障していると判断し、この判断結果を上記診断結果として出力してもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施形態に係るネットワークを用いた車両管理システムの全体構成図である。この管理システムは、各ユーザが保有する車両（ハイブリッド自動車や電気自動車）に搭載された組電池システム１００の動作状況をリアルタイムで管理するとともに、各ユーザに対して最新の情報を随時提供する。組電池システム１００は、車両の駆動系に電力を供給する。また、それぞれの組電池システム１００には、通信ユニットが内蔵されている。組電池システム１００の動作状況に関するデータは、無線通信端末１１０を介した無線通信ネットワークによって、外部システムである中央情報管理センタ１５１に送信される。中央情報管理センタ１５１が組電池システム１００よりデータを受信した場合、ホストコンピュータ１５１ａは、受信したデータを管理データベースに蓄積する。したがって、多数のユーザより随時受信した膨大なデータは、この管理データベースによって一元的に管理される。
【０００８】
組電池システム１００と中央情報管理センタ１５１との間のデータ通信には、基地局を介した移動体無線通信システムや人工衛星を介した衛星通信システム等を利用することができる。また、組電池システム１００のデータを送信する無線通信端末１１０としては、組電池システム１００にハーネスを介して接続する形態の通信端末でもよいが、ワイヤレス通信によって組電池システム１００と切り離して携帯可能な小型通信端末を採用することが望ましい。本実施形態では、携帯可能な通信端末として、組電池システム１００との間でワイヤレス通信を行うための通信回路を内蔵した専用の携帯型電話機（携帯電話）を用いている。なお、ユーザが既に携帯電話を所有している場合には、ユーザの携帯電話に接続してデータ通信を行う端末でもよい。
【０００９】
車両に搭載される組電池システム１００が単一の場合、このシステム１００に、無線通信端末１１０との間のワイヤレス通信を制御するための通信回路が内蔵される。また、車両に搭載される組電池システム１００が複数の場合、例えば、図２に示すように、組電池システム＃０１，＃０２，＃０３，＃０４，＃０５，・・・が搭載されている場合、これらがネットワーク１０１を介して互いに接続され、送信すべきデータが一元化されることが好ましい。例えば、ネットワーク１０１上の特定の組電池システム（例えば、＃０１）にワイヤレス通信を制御するための通信回路＃０１ａが内蔵される。なお、ネットワーク１０１は、リアルタイム制御に適した車両用のネットワークである。また、ワイヤレス通信方式としては、例えば、近距離無線通信の標準規格であるブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）を採用してもよい。なお、通信回路＃０１ａは、ユーザ専用の無線通信端末１１０との間のワイヤレス通信以外にも、工場の生産ラインにおけるラインエンドの検査ツールとの間で、或いは、ディーラ等のサービス工場におけるサービスツールとの間で、ワイヤレス通信を行うことも可能である。
【００１０】
一方、図１に示すように、中央情報管理センタ１５１は、専用ネットワーク１５０を介して、開発本部１５２、ソフトウェア開発環境１５３、営業・サービス本部１５４、或いは、検査・品質保証本部１５５といった複数の部門に接続されている。それとともに、このセンタ１５１は、工場の生産ラインにおける検査ツール１５６ｂにも接続されている。検査ツール１５６ｂには、組電池システム１００に内蔵された通信回路＃０１ａとワイヤレス通信を行う際に使用される通信アダプタが設けられている。また、この専用ネットワーク１５０には、各地のディーラ等の専用ネットワーク１６０，１７０が接続されている。これらのネットワーク１６０，１７０環境下では、中央情報管理センタ１５１の管理データベースに蓄積された情報を共有しながら、サービスツール１６１，１７１やセールスツール１６２，１７２を使用することができる。なお、上記ネットワーク１５０，１６０，１７０は、インターネット１８０にも相互接続されているため、無線通信端末１１０を介してデータ通信に加えて、各ユーザのパーソナルコンピュータを介したデータ通信も可能である。
【００１１】
以上のような構成を有する車両管理システムでは、工場の生産ラインにおけるラインエンド１５６で、検査ツール１５６ｂを用いて、個々の車両に搭載される組電池システム１００に関するデータの初期値を管理データベースに蓄積する。最適学習値や最適定数等は、このデータベースに蓄積された初期データを解析することによって算出される。出荷される組電池システム１００には、これらの値がセットされる。そして、市場への出荷後は、蓄積対象となるデータとして、ユーザから送信されたデータが加えられる。この場合、それぞれのユーザは、自己の車両が稼働状態の場合には、停車中か走行中かに拘わらず、組電池システム１００に関するデータを中央情報管理センタ１５１に随時送信することが可能である。すなわち、自己の車両に搭載された組電池システム１００の状態を知りたい場合、ユーザは、無線通信端末１１０を用いて中央情報管理センタ１５１にデータを送信することによって、組電池システム１００の状態を示す情報を受信することができる。特に、走行中の車両から無線通信によってリアルタイムでデータを送信できるため、走行中にしか現れない異常や再現性の希薄な異常への対処が容易になる。
【００１２】
中央情報管理センタ１５１にデータを送信する場合、ユーザは、無線通信端末１１０に予めセットされている特定の番号を押すだけよい。これにより、組電池システム＃０１とのワイヤレス通信が自動的にスタンバイし、中央情報管理センタ１５１が呼び出される。そして、無線通信端末１１０と中央情報管理センタ１５１との接続が確立すると、車両内のネットワーク１０１を介して、通信回路＃０１ａより識別情報（本実施形態では車体番号）付のデータが無線通信端末１１０に送信される。そして、これにユーザの識別コード等が負荷されて、無線通信端末１１０から中央情報管理センタ１５１にデータが送信される。
【００１３】
中央情報管理センタ１５１の管理データベースに蓄積された初期データと、各ユーザからのデータとは、管理データベースへのアクセス権を与えられた各部署にネットワーク１５０を介して配信される。これにより、ユーザの車両に搭載された組電池システム１００の状態が管理されるとともに、ユーザに対して各種サービスを提供する。具体的には、組電池システム１００に関する必要情報の収集、動作状態の評価、リアルタイム診断、不具合対応、経時的な変化を把握した上での予測診断、再現困難な不具合の診断等が、担当部署において行われる。また、ユーザに対するサービスの一環として、車両の入庫前の事前診断、個々のユーザに対応した定期検査といった入庫連絡等が、担当部署において行われる。それとともに、ディーラ等に必要なデータを適宜配信して、サービスツール１６１，１７１を用いた点検や診断も指示される。さらに、市場における部品レベルでの絶対的な品質評価、リアルタイムでの統計データの採取、部品製造メーカ毎の相対的な品質評価等も担当部署において行われ、その評価結果が各部門にフィードバックされる。
【００１４】
それぞれのユーザに対するデータ解析結果や診断結果等は、中央情報管理センタ１５１において、ユーザ毎の履歴情報として時系列に蓄積・管理される。そして、インターネット１８０上のホームページを介して間接的に、或いは、無線通信端末１１０を介して直接的に、ユーザに提供される。したがって、ユーザは、自己のパーソナルコンピュータからホームページを閲覧し、或いは、無線通信端末１１０から中央情報管理センタ１５１に直接アクセスし、予め登録してある自己の識別番号、氏名、パスワード等を入力することにより、自己の情報にアクセスすることができる。なお、正規に登録されたユーザからパーソナルコンピュータを介して中央情報管理センタ１５１のホストコンピュータ１５１ａにアクセスすることもできる。ただし、この場合には、セキュリティの観点より、ユーザからのアクセスに一定の制限が設けられており、自己に関する診断結果といった一般情報のみアクセスが許可される。
【００１５】
つぎに、データの送信元になる組電池システム１００について説明する。図３は、本実施形態に係る組電池システム１００の構成図であり、図４は、組電池システム１００の回路図である。ボックス１は、内部に空間が形成された樹脂製の箱体であって、一例として、そのサイズは６４０ｍｍ×２４０ｍｍ×１９０ｍｍである。このボックス１内には、複数の電池セル２０を重ね合わせることによって構成された組電池２が収納されている。本実施形態では、電池セル２０として、薄板状のリチウム系電池（マンガン系リチウム電池）を用いており、金属層の両面を樹脂層で覆ったラミネートシート内に発電要素が収容されている。この電池セル２０の板厚は５ｍｍ程度であり、これを数十枚（例えば８０枚）直列に接続することによって組電池２が構成されている。また、電池セル１０の一方の縁部（図３の上方）には、正極の電極タブ２１が突出して設けられているとともに、これとは反対側に縁部（図３の下方）には、負極の電極タブ２１が突出して設けられている。
【００１６】
組電池２を構成する一連の電池セル２０は、一方向からみた場合に、表面と裏面とが交互に反転するように配置されている。したがって、隣接した２つの電池セル２０において、正極の電極タブ２１と負極の電極タブ２１とは互いに対向する。そして、互いに対向して隣接した電極タブ２１同士を接続することによって、一連の電池セル２０が直列に接続される。そして、組電池２における右上端の電極タブ２１は、電流センサ６とリレー７とを介して、互いに並列な２つの正極コネクタ３ａに接続されている。電流センサ６は、組電池２の充放電電流を検出する。この検出結果は、電流制限値の管理や組電池２の残存容量を算出する際に用いられる。また、リレー７は、図示しない外部システムから供給される制御信号によって制御され、故障した組電池システム１００の電流経路を遮断する。一方、組電池２における左下端の電極タブ２１は、互いに並列な２つの負極コネクタ３ｂに接続されている。
【００１７】
ここで、組電池２は、右電池セル群２ａと左電池セル群２ｂとに分けられており、両セル群２ａ，２ｂとの間にはヒューズ８と安全プラグ４とが設けられている。具体的には、右電池セル群２ａは、その上下において互いに対向した電極タブ２１同士を接合することによって、直列に接続されている。そして、右電池セル群２ａの左上端（組電池２でみた場合には中間上）の電極タブ２１は、第１の配線１４ａと接合している。この配線１４ａには、ヒューズ８が設けられている。ヒューズ８は、負荷側の制御暴走時や短絡、或いは、ボックス１内部での短絡等に起因して異常電流が流れた場合に溶断し、組電池システム１００内の電流経路を遮断する。一方、左電池セル群２ｂも、その上下において互いに対向した電極タブ２１同士を接合することによって、直列に接続されている。そして、左電池セル群２ｂの右下端（組電池２でみた場合には中間下）の電極タブ２１は、第２の配線１４ｂと接合している。そして、第１の配線１４ａと第２の配線１４ｂとは、安全プラグ４を介して電気的に接続されている。安全プラグ４は、ボックス１の外壁部に着脱可能に設けられており、このプラグ４を引き抜くことにより、組電池システム１００の電流経路を物理的に遮断する。このような安全プラグ４を設ける理由は、リレー７誤動作に起因した誤出力を防止するため、或いは、メンテナンス時や組電池システム１００の輸送時における感電を防止するためである。このように、右電池セル群２ａと左電池セル群２ｂとは、配線１４ａ，１４ｂを介して接続されているため、組電池２全体において、電池セル２０が直列接続された形態となる。
【００１８】
また、ボックス１には、この内部空間を冷却するための冷却ファン１３と、スリット状の空気取入口１２とが設けられている。この冷却ファン１３の回転によって、ボックス１内の空気が強制的に外部に排出される。したがって、充放電時に組電池２が発熱しても、空冷によって組電池２の温度上昇を効率的に抑制することができる。なお、ボックス１の各部位の温度検出を行うために、本実施形態では３カ所にサーミスタ３０が設けられている。具体的には、第１のサーミスタ３０は、ボックス１の内部空間に配置されており、第２のサーミスタ３０は、隣接した電池セル２０の間に挟持されており、第３のサーミスタ３０は、電極タブ２１と接触して設けられている。
【００１９】
さらに、ボックス１の所定部位（本実施形態では冷却用ファン１３の直上）には、外部システムとの間で通信を行うための制御コネクタ１５が設けられている。
【００２０】
一方、電池セル２０を重ね合わせることによって構成された組電池２上には、基板５が載置されており、この基板５にはバランサ回路４０が搭載されている。バランサ回路４０は、それぞれの電極タブ２１と接続されている。バランサ回路４０は、それぞれの電池セル２０におけるセル電圧のばらつきを修正し、組電池２全体でこれらが均一になるように制御する。バランサ回路４０は、互いに磁気結合された複数の巻き線を有するトランスと、それぞれの巻き線に直列接続されたスイッチと、セル電圧を監視する監視回路とのセットを電池セル２０の個数分だけ有する。そして、バランサ回路４０は、セル電圧が所定のしきい値を超えた場合に、スイッチによるスイッチングを停止することにより、セル電圧の異常な上昇を回避する。その結果、特定の電池セル２０の過放電や過充電を防ぎ、電池セル２０の劣化を防止する。なお、バランサ回路４０の詳細については、特開２００１−３０９５７３号公報に開示されているので必要ならば参照されたい。
【００２１】
また、基板５には、コントローラ９が搭載されており、このコントローラ９は、有線通信ユニット１０と無線通信ユニット１１とを含む。これらのユニット１０，１１は、組電池システム１００の動作状態に関するデータを外部システムに送信するための通信回路である。具体的には、有線通信ユニット１０は、上述した制御コネクタ１５を介して、電源系全体を制御する外部のコントローラとの間で制御上必要なデータの送受信を行う。また、無線通信ユニット１１は、上述した通信回路＃０１ａに相当し、無線通信によって、管理者側のシステムに対してデータを送信する。なお、コントローラ９は、基板５上に直接載置してもよいが、コントローラ９を搭載した別の基板を基板５上に載置した場合においても同様の形態を実現できる。
【００２２】
図５は、組電池システム１００におけるデータの入出力を示す図である。コントローラ９は、組電池システム１００の動作状況の診断に先立ち、まず、その動作状況を検出する。具体的には、リレー７の溶着の有無が検出されるとともに、組電池２の漏電の有無も検出される。サーミスタ３０からのセンサ信号に基づいて、電極タブ２１の温度、電池セル２０本体の温度、および、ボックス１の内部空間の温度が検出される。また、バランサ回路４０からの信号に基づいて、組電池２全体の総電圧、電池セル２０毎の過放電および過充電が検出される。さらに、電流センサ６からのセンサ信号に基づいて、電流が検出される。そして、コントローラ９は、以下の各種ルーチンを所定の期間毎に呼び出して、これらの検出結果を用いた診断を行う。
【００２３】
図６は、過充電検出ルーチンのフローチャートである。まず、ステップ１において、バランサ回路４０からの総電圧値が読み込まれる。ステップ２では、総電圧値が所定の過充電電圧値よりも高いか否かが判断される。この過充電電圧値は、過充電の有無を判断する判定しきい値である。ステップ２で否定判定された場合には、過充電状態ではないと判断し、過充電フラグを”０”にセットして（ステップ３）、本ルーチンを抜ける。これに対して、ステップ２で肯定判定された場合には、過充電状態であると判断し、過充電フラグを”１”にセットして（ステップ４）、本ルーチンを抜ける。コントローラ９は、過充電に関する診断結果、すなわち、過充電フラグの設定内容を無線通信ユニット１１に出力する。無線通信ユニット１１は、コントローラ９からの診断結果を、無線通信によって、外部システムである中央情報管理センタ１５１に送信する。この診断結果を受信した中央情報管理センタ１５１は、管理データベースに今回受信したデータを蓄積することにより、組電池システム１００に関する診断結果を蓄積・管理する。
【００２４】
図７は、過放電検出ルーチンのフローチャートである。まず、ステップ１１において、バランサ回路４０からの総電圧値が読み込まれる。ステップ１２では、総電圧値が所定の過放電電圧値よりも低いか否かが判断される。この過放電電圧値は、過放電の有無を判断する判定しきい値である。ステップ１２で否定判定された場合には、過放電状態ではないと判断し、過放電フラグを”０”にセットして（ステップ１３）、本ルーチンを抜ける。これに対して、ステップ１２で肯定判定された場合には、過放電状態であると判断し、過放電フラグを”１”にセットして（ステップ１４）、本ルーチンを抜ける。コントローラ９は、過放電に関する診断結果、すなわち、過放電フラグの設定内容を無線通信ユニット１１に出力する。無線通信ユニット１１は、コントローラ９からの診断結果を、無線通信によって、外部システムである中央情報管理センタ１５１に送信する。この診断結果を受信した中央情報管理センタ１５１は、管理データベースに今回受信したデータを蓄積することにより、組電池システム１００に関する診断結果を蓄積・管理する。
【００２５】
図８は、残存容量（ＳＯＣ）推定ルーチンのフローチャートである。まず、ステップ２１において、電流センサ６からの電流値が読み込まれる。ステップ２２では、電流値を積算することによって、電流値積算ベースの残存容量ＳＯＣ＿Ｉが下式に従い算出される。
【数１】
【００２６】
図９は、電流値積算による残存容量ＳＯＣ＿Ｉの算出の説明図である。あるサンプル間隔ｔにおいて、電流値がＩ＿ＯＬＤからＩ＿ＮＥＷに変化した場合、この変化に起因した残存容量ΔＳＯＣ＿Ｉは、斜線で示した部分の面積に相当する。サンプル間隔ｔが極短時間である場合、ΔＳＯＣ＿Ｉは台形の面積として近似計算できる。そして、今回算出されたΔＳＯＣ＿Ｉを従前の残存容量ＳＯＣ＿Ｉ＿ＯＬＤに加算することにより、残存容量ＳＯＣ＿Ｉ［Ａｈ］が算出される。
【００２７】
続くステップ２３，２４において、バランス回路４０からの総電圧値と、サーミスタ３０からのセル温度とが読み込まれる。そして、ステップ２５において、今回読み込まれたセル温度に関するマップが存在するか否かが判断される。ステップ２５で否定判定された場合、すなわち、現在のセル温度に関するマップが存在しない場合には、電流値積算ベースで算出された残存容量ＳＯＣ＿Ｉを最終的な残存容量ＳＯＣとして設定し（ステップ２６）、本ルーチンを抜ける。
【００２８】
これに対して、ステップ２５で肯定判定された場合、すなわち、現在のセル温度に関するマップが存在する場合には、総電圧値と電流値とセル温度とに基づいて、マップベースの残存容量ＳＯＣ＿Ｍが算出される（ステップ２７）。このマップは、セルの温度毎に設けられており、電流値と総電圧とを入力変数とした残存容量ＳＯＣ＿Ｍが記述されている。コントローラ９は、対応するマップを参照し、これらの入力変数に対応する残存容量ＳＯＣ＿Ｍを検索する。そして、マップ検索より特定された残存容量ＳＯＣ＿Ｍを最終的な残存容量ＳＯＣとして設定し（ステップ２８）、本ルーチンを抜ける。
【００２９】
コントローラ９は、このようにして算出された残存容量ＳＯＣを診断結果として無線通信ユニット１１に出力する。無線通信ユニット１１は、コントローラ９からの診断結果を、無線通信によって、外部システムである中央情報管理センタ１５１に送信する。この診断結果を受信した中央情報管理センタ１５１は、管理データベースに今回受信したデータを蓄積することにより、組電池システム１００に関する診断結果を蓄積・管理する。
【００３０】
図１０は、電流経路系のフェール検出ルーチンのフローチャートである。また、図１１は、プリチャージの説明図である。車両の動力源となるモータの出力はインバータ５０によって設定されるが、このインバータ５０は、大容量（数千μＦ）のコンデンサ５１を含む。イグニッションキーをオフからオンにした場合には、まず、このコンデンサ５１をプリチャージする必要がある。ただし、メインリレー７を介したプリチャージでは過電流が流れてしまい好ましくない。そこで、メインリレー７と並列にプリチャージリレー７ａを設け、プリチャージ抵抗６０で電流を絞りながら、コンデンサ５１のプリチャージを行う。なお、このプリチャージに際しては、メインリレー７は遮断状態に設定される。
【００３１】
まず、ステップ３１において、イグニッションキーがオンになったか否かが判断される。このステップ３１で否定判定された場合、すなわち、イグニッションキーがオフの場合には、ステップ３２以降の手順をスキップして、本ルーチンを抜ける。
【００３２】
これに対して、イグニッションキーがオンの場合には、プリチャージリレー７ａをオンにする（ステップ３２）。これにより、プリチャージ抵抗６０とプリチャージリレー７ａとを介してプリチャージ電流が流れて、インバータ５０のコンデンサ５１が充電される。ステップ３３では、電流センサ６からの電流値が読み込まれる。そして、続くステップ３４において、プリチャージ電流の電流値が所定値よりも小さいか否かが判断される。この所定値は、プリチャージ電流が殆ど流れていない状態を判断する際の基準を与えるしきい値であり、０若しくは０に近い値（例えば１〜２アンペア程度）に設定されている。
【００３３】
ステップ３４で否定判定された場合、すなわち、所定値以上のプリチャージ電流が流れている場合には、電流経路系に異常はないと判断する。そして、ステップ３５に進み、フェールフラグを”０”に設定した上で、本ルーチンを抜ける。このフェールフラグが”０”に設定されるということは、電流経路系に異常がないことを示す。
【００３４】
これに対して、ステップ３４で肯定判定された場合、すなわち、電流値が所定値よりも小さい場合には、ステップ３６に進み、この状態が所定の時間が経過したか否かが判断される。このステップ３６で否定判定された場合には、ステップ３３に戻り、肯定判定された場合にはステップ３７に進む。つまり、低電流状態が所定時間続いた場合には、ステップ３７に進み、フェールフラグを”１”に設定した上で、本ルーチンを抜ける。このフェールフラグが”１”に設定されているということは、電流経路系に異常が生じていることを示す。具体的には、電流センサ６の故障、プリチャージ抵抗６０の断線、プリチャージリレー７ａの故障、或いは、ヒューズ８の溶断等が挙げられる。
【００３５】
コントローラ９は、電流経路系の異常の有無を示すフェールフラグの設定内容を診断結果として無線通信ユニット１１に出力する。無線通信ユニット１１は、コントローラ９からの診断結果を、無線通信によって、外部システムである中央情報管理センタ１５１に送信する。この診断結果を受信した中央情報管理センタ１５１は、管理データベースに今回受信したデータを蓄積することにより、組電池システム１００に関する診断結果を蓄積・管理する。
【００３６】
図１２は、冷却ファンの故障診断ルーチンのフローチャートである。まず、ステップ４１において冷却ファン１３をオンして、ボックス１の内部の空気を外部に排出する。続くステップ４２において、サーミスタ３０からのセル温度が読み込まれる。そして、ステップ４３において、セル温度の上昇率が減少したか否かが判断される。すなわち、従前のセル温度の上昇率よりも今回のセル温度の上昇率の方が小さいか否かが判断される。冷却ファン１３が回転して、ボックス１内の空気が適切に排出されている場合には、セル温度の上昇率は減少するはずである。したがって、このステップ４３で肯定判定された場合には、冷却ファン１３は故障していないと判断して、ファン故障フラグを”０”に設定した上で（ステップ４４）、本ルーチンを抜ける。
【００３７】
これに対して、ステップ４３で否定判定された場合、すなわち、セル温度の上昇率が減少していない場合には、ステップ４５に進み、この状態が所定の時間が経過したか否かが判断される。このステップ４５で否定判定された場合には、ステップ４２に戻り、肯定判定された場合にはステップ４６に進む。つまり、セル温度の上昇率が減少していない状態が所定時間続いた場合には、ステップ４６に進み、ファン故障フラグを”１”に設定した上で、本ルーチンを抜ける。このファン故障フラグが”１”に設定されているということは、冷却ファン１３が故障していることを示す。
【００３８】
コントローラ９は、冷却ファン１３の故障の有無を示すファン故障フラグの設定内容を診断結果として無線通信ユニット１１に出力する。無線通信ユニット１１は、コントローラ９からの診断結果を、無線通信によって、外部システムである中央情報管理センタ１５１に送信する。この診断結果を受信した中央情報管理センタ１５１は、管理データベースに今回受信したデータを蓄積することにより、組電池システム１００に関する診断結果を蓄積・管理する。
【００３９】
このように、本実施形態では、中央情報管理センタ１５１が、それぞれのユーザの車両に搭載された組電池システム１００に関する診断結果を、無線通信によって車両側より収集する。収集された診断結果は、中央情報管理センタ１５１における管理データベースに蓄積されて一元的に管理される。これにより、中央情報管理センタ１５１側において、各ユーザの組電池システム１００の動作状況をリアルタイムで把握することができる。また、管理データベースに蓄積されたデータをユーザやディーラにフィードバックすることにより、ユーザに対してより高品質なサービスを提供することができる。それとともに、ディーラを含む保守側における利便性の向上を図ることができる。
【００４０】
なお、上述した実施形態では、過充電、過放電、残存容量、電流経路のフェールおよび冷却ファンの故障を診断しているが、これらの全てを診断する必要はなく、これらの項目の少なくとも一つを診断すれば足り、いくつかを組み合わせてもよい。また、これら以外の項目を診断項目として追加してもよいのは当然である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、外部システムが有する管理データベースに組電池システムの動作状況を蓄積することにより、ユーザ側および保守・サービス側の双方の利便性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ネットワークを用いた車両管理システムの全体構成図
【図２】組電池システムのネットワーク系を示す説明図
【図３】組電池システムの構成図
【図４】組電池システムの回路図
【図５】組電池システムにおけるデータの入出力を示す図
【図６】過充電検出ルーチンのフローチャート
【図７】過放電検出ルーチンのフローチャート
【図８】残存容量推定ルーチンのフローチャート
【図９】電流値積算による残存容量の算出の説明図
【図１０】電流経路系のフェール検出ルーチンのフローチャート
【図１１】プリチャージの説明図
【図１２】冷却ファンの故障診断ルーチンのフローチャート
【符号の説明】
１ ボックス
２ 組電池
２ａ 右電池セル群
２ｂ 左電池セル群
３ａ 正極コネクタ
３ｂ 負極コネクタ
４ 安全プラグ
５ バランサ基板
６ 電流センサ
７ リレー
８ ヒューズ
９ コントローラ
１０ 有線通信ユニット
１１ 無線通信ユニット
１２ 空気取入口
１３ 冷却ファン
１４ａ 第１の配線
１４ｂ 第２の配線
１５ 制御コネクタ
１６ コネクタ
１７ 配線
２０ 電池セル
２１ 電極タブ
３０ サーミスタ
４０ バランサ回路
５０ インバータ
５１ コンデンサ
６０ プリチャージ抵抗
１００ 組電池システム
１０１ ネットワーク
１１０ 無線通信端末
１５０ ネットワーク
１５１ 中央情報管理センタ
１５１ａ ホストコンピュータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両管理システムに係り、特に、車両の駆動系に電力を供給する組電池システムの管理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題などから、ハイブリッド自動車や電気自動車が注目されており、そのために各種の二次電池が開発されている。リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高く、密閉性に優れ、かつ、メンテナンスフリーであるため、ハイブリッド自動車や電気自動車用のバッテリとして優れているが、大型のものは実用化されていない。そこで、複数個の小型の電池セルを直列に接続することによって組電池化し、この組電池システムを用いて、車両の駆動に必要な電圧や容量を確保している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、組電池システムに故障が生じた場合、通常の車両故障と同様に、ディーラ等のサービス工場に車両を入庫する必要があるため、ユーザ側にとって時間的な負担が大きい。一方、サービス工場側では、故障診断装置を車両に接続して、組電池システムの状態を示すデータを読み出し、組電池システムにおける故障箇所を特定する必要がある。しかしながら、このデータを事前に入手できれば、故障診断作業や修理作業の効率化を図ることができる。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、外部システムが有する管理データベースに組電池システムの動作状況を蓄積することにより、ユーザ側および保守・サービス側の双方の利便性の向上を図ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、本発明は、車両の駆動系に電力を供給する組電池システムと、組電池システムの動作状況を検出するとともに、この検出結果に基づいて組電池システムの動作状況を診断し、この診断結果を出力するコントローラと、外部システムが有する管理データベースに組電池システムに関する診断結果を蓄積するために、コントローラより出力された診断結果を、無線通信によって、外部システムに送信する通信ユニットとを有する車両管理システムを提供する。
【０００６】
ここで、上記構成において、コントローラは、組電池の総電圧値が所定の電圧値よりも高い場合に、組電池が過充電状態であると判断し、この判断結果を上記診断結果として出力してもよい。また、コントローラは、組電池の総電圧値が所定の電圧値よりも低い場合に、組電池が過放電状態であると判断し、この判断結果を上記診断結果として出力してもよい。また、コントローラは、組電池の残存容量を算出するとともに、この算出結果を上記診断結果として出力してもよい。また、コントローラは、イグニッションキーをオンにした場合に流れるプリチャージ電流の電流値が所定の電流値よりも低い場合に、電流経路系にフェールが生じていると判断し、この判断結果を上記診断結果として出力してもよい。さらに、コントローラは、組電池のセル温度の上昇率が減少しない場合に、冷却ファンが故障していると判断し、この判断結果を上記診断結果として出力してもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施形態に係るネットワークを用いた車両管理システムの全体構成図である。この管理システムは、各ユーザが保有する車両（ハイブリッド自動車や電気自動車）に搭載された組電池システム１００の動作状況をリアルタイムで管理するとともに、各ユーザに対して最新の情報を随時提供する。組電池システム１００は、車両の駆動系に電力を供給する。また、それぞれの組電池システム１００には、通信ユニットが内蔵されている。組電池システム１００の動作状況に関するデータは、無線通信端末１１０を介した無線通信ネットワークによって、外部システムである中央情報管理センタ１５１に送信される。中央情報管理センタ１５１が組電池システム１００よりデータを受信した場合、ホストコンピュータ１５１ａは、受信したデータを管理データベースに蓄積する。したがって、多数のユーザより随時受信した膨大なデータは、この管理データベースによって一元的に管理される。
【０００８】
組電池システム１００と中央情報管理センタ１５１との間のデータ通信には、基地局を介した移動体無線通信システムや人工衛星を介した衛星通信システム等を利用することができる。また、組電池システム１００のデータを送信する無線通信端末１１０としては、組電池システム１００にハーネスを介して接続する形態の通信端末でもよいが、ワイヤレス通信によって組電池システム１００と切り離して携帯可能な小型通信端末を採用することが望ましい。本実施形態では、携帯可能な通信端末として、組電池システム１００との間でワイヤレス通信を行うための通信回路を内蔵した専用の携帯型電話機（携帯電話）を用いている。なお、ユーザが既に携帯電話を所有している場合には、ユーザの携帯電話に接続してデータ通信を行う端末でもよい。
【０００９】
車両に搭載される組電池システム１００が単一の場合、このシステム１００に、無線通信端末１１０との間のワイヤレス通信を制御するための通信回路が内蔵される。また、車両に搭載される組電池システム１００が複数の場合、例えば、図２に示すように、組電池システム＃０１，＃０２，＃０３，＃０４，＃０５，・・・が搭載されている場合、これらがネットワーク１０１を介して互いに接続され、送信すべきデータが一元化されることが好ましい。例えば、ネットワーク１０１上の特定の組電池システム（例えば、＃０１）にワイヤレス通信を制御するための通信回路＃０１ａが内蔵される。なお、ネットワーク１０１は、リアルタイム制御に適した車両用のネットワークである。また、ワイヤレス通信方式としては、例えば、近距離無線通信の標準規格であるブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）を採用してもよい。なお、通信回路＃０１ａは、ユーザ専用の無線通信端末１１０との間のワイヤレス通信以外にも、工場の生産ラインにおけるラインエンドの検査ツールとの間で、或いは、ディーラ等のサービス工場におけるサービスツールとの間で、ワイヤレス通信を行うことも可能である。
【００１０】
一方、図１に示すように、中央情報管理センタ１５１は、専用ネットワーク１５０を介して、開発本部１５２、ソフトウェア開発環境１５３、営業・サービス本部１５４、或いは、検査・品質保証本部１５５といった複数の部門に接続されている。それとともに、このセンタ１５１は、工場の生産ラインにおける検査ツール１５６ｂにも接続されている。検査ツール１５６ｂには、組電池システム１００に内蔵された通信回路＃０１ａとワイヤレス通信を行う際に使用される通信アダプタが設けられている。また、この専用ネットワーク１５０には、各地のディーラ等の専用ネットワーク１６０，１７０が接続されている。これらのネットワーク１６０，１７０環境下では、中央情報管理センタ１５１の管理データベースに蓄積された情報を共有しながら、サービスツール１６１，１７１やセールスツール１６２，１７２を使用することができる。なお、上記ネットワーク１５０，１６０，１７０は、インターネット１８０にも相互接続されているため、無線通信端末１１０を介してデータ通信に加えて、各ユーザのパーソナルコンピュータを介したデータ通信も可能である。
【００１１】
以上のような構成を有する車両管理システムでは、工場の生産ラインにおけるラインエンド１５６で、検査ツール１５６ｂを用いて、個々の車両に搭載される組電池システム１００に関するデータの初期値を管理データベースに蓄積する。最適学習値や最適定数等は、このデータベースに蓄積された初期データを解析することによって算出される。出荷される組電池システム１００には、これらの値がセットされる。そして、市場への出荷後は、蓄積対象となるデータとして、ユーザから送信されたデータが加えられる。この場合、それぞれのユーザは、自己の車両が稼働状態の場合には、停車中か走行中かに拘わらず、組電池システム１００に関するデータを中央情報管理センタ１５１に随時送信することが可能である。すなわち、自己の車両に搭載された組電池システム１００の状態を知りたい場合、ユーザは、無線通信端末１１０を用いて中央情報管理センタ１５１にデータを送信することによって、組電池システム１００の状態を示す情報を受信することができる。特に、走行中の車両から無線通信によってリアルタイムでデータを送信できるため、走行中にしか現れない異常や再現性の希薄な異常への対処が容易になる。
【００１２】
中央情報管理センタ１５１にデータを送信する場合、ユーザは、無線通信端末１１０に予めセットされている特定の番号を押すだけよい。これにより、組電池システム＃０１とのワイヤレス通信が自動的にスタンバイし、中央情報管理センタ１５１が呼び出される。そして、無線通信端末１１０と中央情報管理センタ１５１との接続が確立すると、車両内のネットワーク１０１を介して、通信回路＃０１ａより識別情報（本実施形態では車体番号）付のデータが無線通信端末１１０に送信される。そして、これにユーザの識別コード等が負荷されて、無線通信端末１１０から中央情報管理センタ１５１にデータが送信される。
【００１３】
中央情報管理センタ１５１の管理データベースに蓄積された初期データと、各ユーザからのデータとは、管理データベースへのアクセス権を与えられた各部署にネットワーク１５０を介して配信される。これにより、ユーザの車両に搭載された組電池システム１００の状態が管理されるとともに、ユーザに対して各種サービスを提供する。具体的には、組電池システム１００に関する必要情報の収集、動作状態の評価、リアルタイム診断、不具合対応、経時的な変化を把握した上での予測診断、再現困難な不具合の診断等が、担当部署において行われる。また、ユーザに対するサービスの一環として、車両の入庫前の事前診断、個々のユーザに対応した定期検査といった入庫連絡等が、担当部署において行われる。それとともに、ディーラ等に必要なデータを適宜配信して、サービスツール１６１，１７１を用いた点検や診断も指示される。さらに、市場における部品レベルでの絶対的な品質評価、リアルタイムでの統計データの採取、部品製造メーカ毎の相対的な品質評価等も担当部署において行われ、その評価結果が各部門にフィードバックされる。
【００１４】
それぞれのユーザに対するデータ解析結果や診断結果等は、中央情報管理センタ１５１において、ユーザ毎の履歴情報として時系列に蓄積・管理される。そして、インターネット１８０上のホームページを介して間接的に、或いは、無線通信端末１１０を介して直接的に、ユーザに提供される。したがって、ユーザは、自己のパーソナルコンピュータからホームページを閲覧し、或いは、無線通信端末１１０から中央情報管理センタ１５１に直接アクセスし、予め登録してある自己の識別番号、氏名、パスワード等を入力することにより、自己の情報にアクセスすることができる。なお、正規に登録されたユーザからパーソナルコンピュータを介して中央情報管理センタ１５１のホストコンピュータ１５１ａにアクセスすることもできる。ただし、この場合には、セキュリティの観点より、ユーザからのアクセスに一定の制限が設けられており、自己に関する診断結果といった一般情報のみアクセスが許可される。
【００１５】
つぎに、データの送信元になる組電池システム１００について説明する。図３は、本実施形態に係る組電池システム１００の構成図であり、図４は、組電池システム１００の回路図である。ボックス１は、内部に空間が形成された樹脂製の箱体であって、一例として、そのサイズは６４０ｍｍ×２４０ｍｍ×１９０ｍｍである。このボックス１内には、複数の電池セル２０を重ね合わせることによって構成された組電池２が収納されている。本実施形態では、電池セル２０として、薄板状のリチウム系電池（マンガン系リチウム電池）を用いており、金属層の両面を樹脂層で覆ったラミネートシート内に発電要素が収容されている。この電池セル２０の板厚は５ｍｍ程度であり、これを数十枚（例えば８０枚）直列に接続することによって組電池２が構成されている。また、電池セル１０の一方の縁部（図３の上方）には、正極の電極タブ２１が突出して設けられているとともに、これとは反対側に縁部（図３の下方）には、負極の電極タブ２１が突出して設けられている。
【００１６】
組電池２を構成する一連の電池セル２０は、一方向からみた場合に、表面と裏面とが交互に反転するように配置されている。したがって、隣接した２つの電池セル２０において、正極の電極タブ２１と負極の電極タブ２１とは互いに対向する。そして、互いに対向して隣接した電極タブ２１同士を接続することによって、一連の電池セル２０が直列に接続される。そして、組電池２における右上端の電極タブ２１は、電流センサ６とリレー７とを介して、互いに並列な２つの正極コネクタ３ａに接続されている。電流センサ６は、組電池２の充放電電流を検出する。この検出結果は、電流制限値の管理や組電池２の残存容量を算出する際に用いられる。また、リレー７は、図示しない外部システムから供給される制御信号によって制御され、故障した組電池システム１００の電流経路を遮断する。一方、組電池２における左下端の電極タブ２１は、互いに並列な２つの負極コネクタ３ｂに接続されている。
【００１７】
ここで、組電池２は、右電池セル群２ａと左電池セル群２ｂとに分けられており、両セル群２ａ，２ｂとの間にはヒューズ８と安全プラグ４とが設けられている。具体的には、右電池セル群２ａは、その上下において互いに対向した電極タブ２１同士を接合することによって、直列に接続されている。そして、右電池セル群２ａの左上端（組電池２でみた場合には中間上）の電極タブ２１は、第１の配線１４ａと接合している。この配線１４ａには、ヒューズ８が設けられている。ヒューズ８は、負荷側の制御暴走時や短絡、或いは、ボックス１内部での短絡等に起因して異常電流が流れた場合に溶断し、組電池システム１００内の電流経路を遮断する。一方、左電池セル群２ｂも、その上下において互いに対向した電極タブ２１同士を接合することによって、直列に接続されている。そして、左電池セル群２ｂの右下端（組電池２でみた場合には中間下）の電極タブ２１は、第２の配線１４ｂと接合している。そして、第１の配線１４ａと第２の配線１４ｂとは、安全プラグ４を介して電気的に接続されている。安全プラグ４は、ボックス１の外壁部に着脱可能に設けられており、このプラグ４を引き抜くことにより、組電池システム１００の電流経路を物理的に遮断する。このような安全プラグ４を設ける理由は、リレー７誤動作に起因した誤出力を防止するため、或いは、メンテナンス時や組電池システム１００の輸送時における感電を防止するためである。このように、右電池セル群２ａと左電池セル群２ｂとは、配線１４ａ，１４ｂを介して接続されているため、組電池２全体において、電池セル２０が直列接続された形態となる。
【００１８】
また、ボックス１には、この内部空間を冷却するための冷却ファン１３と、スリット状の空気取入口１２とが設けられている。この冷却ファン１３の回転によって、ボックス１内の空気が強制的に外部に排出される。したがって、充放電時に組電池２が発熱しても、空冷によって組電池２の温度上昇を効率的に抑制することができる。なお、ボックス１の各部位の温度検出を行うために、本実施形態では３カ所にサーミスタ３０が設けられている。具体的には、第１のサーミスタ３０は、ボックス１の内部空間に配置されており、第２のサーミスタ３０は、隣接した電池セル２０の間に挟持されており、第３のサーミスタ３０は、電極タブ２１と接触して設けられている。
【００１９】
さらに、ボックス１の所定部位（本実施形態では冷却用ファン１３の直上）には、外部システムとの間で通信を行うための制御コネクタ１５が設けられている。
【００２０】
一方、電池セル２０を重ね合わせることによって構成された組電池２上には、基板５が載置されており、この基板５にはバランサ回路４０が搭載されている。バランサ回路４０は、それぞれの電極タブ２１と接続されている。バランサ回路４０は、それぞれの電池セル２０におけるセル電圧のばらつきを修正し、組電池２全体でこれらが均一になるように制御する。バランサ回路４０は、互いに磁気結合された複数の巻き線を有するトランスと、それぞれの巻き線に直列接続されたスイッチと、セル電圧を監視する監視回路とのセットを電池セル２０の個数分だけ有する。そして、バランサ回路４０は、セル電圧が所定のしきい値を超えた場合に、スイッチによるスイッチングを停止することにより、セル電圧の異常な上昇を回避する。その結果、特定の電池セル２０の過放電や過充電を防ぎ、電池セル２０の劣化を防止する。なお、バランサ回路４０の詳細については、特開２００１−３０９５７３号公報に開示されているので必要ならば参照されたい。
【００２１】
また、基板５には、コントローラ９が搭載されており、このコントローラ９は、有線通信ユニット１０と無線通信ユニット１１とを含む。これらのユニット１０，１１は、組電池システム１００の動作状態に関するデータを外部システムに送信するための通信回路である。具体的には、有線通信ユニット１０は、上述した制御コネクタ１５を介して、電源系全体を制御する外部のコントローラとの間で制御上必要なデータの送受信を行う。また、無線通信ユニット１１は、上述した通信回路＃０１ａに相当し、無線通信によって、管理者側のシステムに対してデータを送信する。なお、コントローラ９は、基板５上に直接載置してもよいが、コントローラ９を搭載した別の基板を基板５上に載置した場合においても同様の形態を実現できる。
【００２２】
図５は、組電池システム１００におけるデータの入出力を示す図である。コントローラ９は、組電池システム１００の動作状況の診断に先立ち、まず、その動作状況を検出する。具体的には、リレー７の溶着の有無が検出されるとともに、組電池２の漏電の有無も検出される。サーミスタ３０からのセンサ信号に基づいて、電極タブ２１の温度、電池セル２０本体の温度、および、ボックス１の内部空間の温度が検出される。また、バランサ回路４０からの信号に基づいて、組電池２全体の総電圧、電池セル２０毎の過放電および過充電が検出される。さらに、電流センサ６からのセンサ信号に基づいて、電流が検出される。そして、コントローラ９は、以下の各種ルーチンを所定の期間毎に呼び出して、これらの検出結果を用いた診断を行う。
【００２３】
図６は、過充電検出ルーチンのフローチャートである。まず、ステップ１において、バランサ回路４０からの総電圧値が読み込まれる。ステップ２では、総電圧値が所定の過充電電圧値よりも高いか否かが判断される。この過充電電圧値は、過充電の有無を判断する判定しきい値である。ステップ２で否定判定された場合には、過充電状態ではないと判断し、過充電フラグを”０”にセットして（ステップ３）、本ルーチンを抜ける。これに対して、ステップ２で肯定判定された場合には、過充電状態であると判断し、過充電フラグを”１”にセットして（ステップ４）、本ルーチンを抜ける。コントローラ９は、過充電に関する診断結果、すなわち、過充電フラグの設定内容を無線通信ユニット１１に出力する。無線通信ユニット１１は、コントローラ９からの診断結果を、無線通信によって、外部システムである中央情報管理センタ１５１に送信する。この診断結果を受信した中央情報管理センタ１５１は、管理データベースに今回受信したデータを蓄積することにより、組電池システム１００に関する診断結果を蓄積・管理する。
【００２４】
図７は、過放電検出ルーチンのフローチャートである。まず、ステップ１１において、バランサ回路４０からの総電圧値が読み込まれる。ステップ１２では、総電圧値が所定の過放電電圧値よりも低いか否かが判断される。この過放電電圧値は、過放電の有無を判断する判定しきい値である。ステップ１２で否定判定された場合には、過放電状態ではないと判断し、過放電フラグを”０”にセットして（ステップ１３）、本ルーチンを抜ける。これに対して、ステップ１２で肯定判定された場合には、過放電状態であると判断し、過放電フラグを”１”にセットして（ステップ１４）、本ルーチンを抜ける。コントローラ９は、過放電に関する診断結果、すなわち、過放電フラグの設定内容を無線通信ユニット１１に出力する。無線通信ユニット１１は、コントローラ９からの診断結果を、無線通信によって、外部システムである中央情報管理センタ１５１に送信する。この診断結果を受信した中央情報管理センタ１５１は、管理データベースに今回受信したデータを蓄積することにより、組電池システム１００に関する診断結果を蓄積・管理する。
【００２５】
図８は、残存容量（ＳＯＣ）推定ルーチンのフローチャートである。まず、ステップ２１において、電流センサ６からの電流値が読み込まれる。ステップ２２では、電流値を積算することによって、電流値積算ベースの残存容量ＳＯＣ＿Ｉが下式に従い算出される。
【数１】
図９は、電流値積算による残存容量ＳＯＣ＿Ｉの算出の説明図である。あるサンプル間隔ｔにおいて、電流値がＩ＿ＯＬＤからＩ＿ＮＥＷに変化した場合、この変化に起因した残存容量ΔＳＯＣ＿Ｉは、斜線で示した部分の面積に相当する。サンプル間隔ｔが極短時間である場合、ΔＳＯＣ＿Ｉは台形の面積として近似計算できる。そして、今回算出されたΔＳＯＣ＿Ｉを従前の残存容量ＳＯＣ＿Ｉ＿ＯＬＤに加算することにより、残存容量ＳＯＣ＿Ｉ［Ａｈ］が算出される。
【００２７】
続くステップ２３，２４において、バランス回路４０からの総電圧値と、サーミスタ３０からのセル温度とが読み込まれる。そして、ステップ２５において、今回読み込まれたセル温度に関するマップが存在するか否かが判断される。ステップ２５で否定判定された場合、すなわち、現在のセル温度に関するマップが存在しない場合には、電流値積算ベースで算出された残存容量ＳＯＣ＿Ｉを最終的な残存容量ＳＯＣとして設定し（ステップ２６）、本ルーチンを抜ける。
【００２８】
これに対して、ステップ２５で肯定判定された場合、すなわち、現在のセル温度に関するマップが存在する場合には、総電圧値と電流値とセル温度とに基づいて、マップベースの残存容量ＳＯＣ＿Ｍが算出される（ステップ２７）。このマップは、セルの温度毎に設けられており、電流値と総電圧とを入力変数とした残存容量ＳＯＣ＿Ｍが記述されている。コントローラ９は、対応するマップを参照し、これらの入力変数に対応する残存容量ＳＯＣ＿Ｍを検索する。そして、マップ検索より特定された残存容量ＳＯＣ＿Ｍを最終的な残存容量ＳＯＣとして設定し（ステップ２８）、本ルーチンを抜ける。
【００２９】
コントローラ９は、このようにして算出された残存容量ＳＯＣを診断結果として無線通信ユニット１１に出力する。無線通信ユニット１１は、コントローラ９からの診断結果を、無線通信によって、外部システムである中央情報管理センタ１５１に送信する。この診断結果を受信した中央情報管理センタ１５１は、管理データベースに今回受信したデータを蓄積することにより、組電池システム１００に関する診断結果を蓄積・管理する。
【００３０】
図１０は、電流経路系のフェール検出ルーチンのフローチャートである。また、図１１は、プリチャージの説明図である。車両の動力源となるモータの出力はインバータ５０によって設定されるが、このインバータ５０は、大容量（数千μＦ）のコンデンサ５１を含む。イグニッションキーをオフからオンにした場合には、まず、このコンデンサ５１をプリチャージする必要がある。ただし、メインリレー７を介したプリチャージでは過電流が流れてしまい好ましくない。そこで、メインリレー７と並列にプリチャージリレー７ａを設け、プリチャージ抵抗６０で電流を絞りながら、コンデンサ５１のプリチャージを行う。なお、このプリチャージに際しては、メインリレー７は遮断状態に設定される。
【００３１】
まず、ステップ３１において、イグニッションキーがオンになったか否かが判断される。このステップ３１で否定判定された場合、すなわち、イグニッションキーがオフの場合には、ステップ３２以降の手順をスキップして、本ルーチンを抜ける。
【００３２】
これに対して、イグニッションキーがオンの場合には、プリチャージリレー７ａをオンにする（ステップ３２）。これにより、プリチャージ抵抗６０とプリチャージリレー７ａとを介してプリチャージ電流が流れて、インバータ５０のコンデンサ５１が充電される。ステップ３３では、電流センサ６からの電流値が読み込まれる。そして、続くステップ３４において、プリチャージ電流の電流値が所定値よりも小さいか否かが判断される。この所定値は、プリチャージ電流が殆ど流れていない状態を判断する際の基準を与えるしきい値であり、０若しくは０に近い値（例えば１〜２アンペア程度）に設定されている。
【００３３】
ステップ３４で否定判定された場合、すなわち、所定値以上のプリチャージ電流が流れている場合には、電流経路系に異常はないと判断する。そして、ステップ３５に進み、フェールフラグを”０”に設定した上で、本ルーチンを抜ける。このフェールフラグが”０”に設定されるということは、電流経路系に異常がないことを示す。
【００３４】
これに対して、ステップ３４で肯定判定された場合、すなわち、電流値が所定値よりも小さい場合には、ステップ３６に進み、この状態が所定の時間が経過したか否かが判断される。このステップ３６で否定判定された場合には、ステップ３３に戻り、肯定判定された場合にはステップ３７に進む。つまり、低電流状態が所定時間続いた場合には、ステップ３７に進み、フェールフラグを”１”に設定した上で、本ルーチンを抜ける。このフェールフラグが”１”に設定されているということは、電流経路系に異常が生じていることを示す。具体的には、電流センサ６の故障、プリチャージ抵抗６０の断線、プリチャージリレー７ａの故障、或いは、ヒューズ８の溶断等が挙げられる。
【００３５】
コントローラ９は、電流経路系の異常の有無を示すフェールフラグの設定内容を診断結果として無線通信ユニット１１に出力する。無線通信ユニット１１は、コントローラ９からの診断結果を、無線通信によって、外部システムである中央情報管理センタ１５１に送信する。この診断結果を受信した中央情報管理センタ１５１は、管理データベースに今回受信したデータを蓄積することにより、組電池システム１００に関する診断結果を蓄積・管理する。
【００３６】
図１２は、冷却ファンの故障診断ルーチンのフローチャートである。まず、ステップ４１において冷却ファン１３をオンして、ボックス１の内部の空気を外部に排出する。続くステップ４２において、サーミスタ３０からのセル温度が読み込まれる。そして、ステップ４３において、セル温度の上昇率が減少したか否かが判断される。すなわち、従前のセル温度の上昇率よりも今回のセル温度の上昇率の方が小さいか否かが判断される。冷却ファン１３が回転して、ボックス１内の空気が適切に排出されている場合には、セル温度の上昇率は減少するはずである。したがって、このステップ４３で肯定判定された場合には、冷却ファン１３は故障していないと判断して、ファン故障フラグを”０”に設定した上で（ステップ４４）、本ルーチンを抜ける。
【００３７】
これに対して、ステップ４３で否定判定された場合、すなわち、セル温度の上昇率が減少していない場合には、ステップ４５に進み、この状態が所定の時間が経過したか否かが判断される。このステップ４５で否定判定された場合には、ステップ４２に戻り、肯定判定された場合にはステップ４６に進む。つまり、セル温度の上昇率が減少していない状態が所定時間続いた場合には、ステップ４６に進み、ファン故障フラグを”１”に設定した上で、本ルーチンを抜ける。このファン故障フラグが”１”に設定されているということは、冷却ファン１３が故障していることを示す。
【００３８】
コントローラ９は、冷却ファン１３の故障の有無を示すファン故障フラグの設定内容を診断結果として無線通信ユニット１１に出力する。無線通信ユニット１１は、コントローラ９からの診断結果を、無線通信によって、外部システムである中央情報管理センタ１５１に送信する。この診断結果を受信した中央情報管理センタ１５１は、管理データベースに今回受信したデータを蓄積することにより、組電池システム１００に関する診断結果を蓄積・管理する。
【００３９】
このように、本実施形態では、中央情報管理センタ１５１が、それぞれのユーザの車両に搭載された組電池システム１００に関する診断結果を、無線通信によって車両側より収集する。収集された診断結果は、中央情報管理センタ１５１における管理データベースに蓄積されて一元的に管理される。これにより、中央情報管理センタ１５１側において、各ユーザの組電池システム１００の動作状況をリアルタイムで把握することができる。また、管理データベースに蓄積されたデータをユーザやディーラにフィードバックすることにより、ユーザに対してより高品質なサービスを提供することができる。それとともに、ディーラを含む保守側における利便性の向上を図ることができる。
【００４０】
なお、上述した実施形態では、過充電、過放電、残存容量、電流経路のフェールおよび冷却ファンの故障を診断しているが、これらの全てを診断する必要はなく、これらの項目の少なくとも一つを診断すれば足り、いくつかを組み合わせてもよい。また、これら以外の項目を診断項目として追加してもよいのは当然である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、外部システムが有する管理データベースに組電池システムの動作状況を蓄積することにより、ユーザ側および保守・サービス側の双方の利便性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ネットワークを用いた車両管理システムの全体構成図
【図２】組電池システムのネットワーク系を示す説明図
【図３】組電池システムの構成図
【図４】組電池システムの回路図
【図５】組電池システムにおけるデータの入出力を示す図
【図６】過充電検出ルーチンのフローチャート
【図７】過放電検出ルーチンのフローチャート
【図８】残存容量推定ルーチンのフローチャート
【図９】電流値積算による残存容量の算出の説明図
【図１０】電流経路系のフェール検出ルーチンのフローチャート
【図１１】プリチャージの説明図
【図１２】冷却ファンの故障診断ルーチンのフローチャート
【符号の説明】
１ ボックス
２ 組電池
２ａ 右電池セル群
２ｂ 左電池セル群
３ａ 正極コネクタ
３ｂ 負極コネクタ
４ 安全プラグ
５ バランサ基板
６ 電流センサ
７ リレー
８ ヒューズ
９ コントローラ
１０ 有線通信ユニット
１１ 無線通信ユニット
１２ 空気取入口
１３ 冷却ファン
１４ａ 第１の配線
１４ｂ 第２の配線
１５ 制御コネクタ
１６ コネクタ
１７ 配線
２０ 電池セル
２１ 電極タブ
３０ サーミスタ
４０ バランサ回路
５０ インバータ
５１ コンデンサ
６０ プリチャージ抵抗
１００ 組電池システム
１０１ ネットワーク
１１０ 無線通信端末
１５０ ネットワーク
１５１ 中央情報管理センタ
１５１ａ ホストコンピュータ
Claims (6)
- 車両管理システムにおいて、
車両の駆動系に電力を供給する組電池システムと、
前記組電池システムの動作状況を検出するとともに、当該検出結果に基づいて前記組電池システムの動作状況を診断し、当該診断結果を出力するコントローラと、
外部システムが有する管理データベースに前記組電池システムに関する診断結果を蓄積するために、前記コントローラより出力された診断結果を、無線通信によって、前記外部システムに送信する通信ユニットと
を有することを特徴とする車両管理システム。 - 前記コントローラは、前記組電池の総電圧値が所定の電圧値よりも高い場合に、前記組電池が過充電状態であると判断し、当該判断結果を前記診断結果として出力することを特徴とする請求項１に記載された車両管理システム。
- 前記コントローラは、前記組電池の総電圧値が所定の電圧値よりも低い場合に、前記組電池が過放電状態であると判断し、当該判断結果を前記診断結果として出力することを特徴とする請求項１に記載された車両管理システム。
- 前記コントローラは、前記組電池の残存容量を算出するとともに、当該算出結果を前記診断結果として出力することを特徴とする請求項１に記載された車両管理システム。
- 前記コントローラは、イグニッションキーをオンにした場合に流れるプリチャージ電流の電流値が所定の電流値よりも低い場合に、電流経路系にフェールが生じていると判断し、当該判断結果を前記診断結果として出力することを特徴とする請求項１に記載された車両管理システム。
- 前記コントローラは、前記組電池のセル温度の上昇率が減少しない場合に、冷却ファンが故障していると判断し、当該判断結果を前記診断結果として出力することを特徴とする請求項１に記載された車両管理システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002160240A JP2004006136A (ja) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | 車両管理システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002160240A JP2004006136A (ja) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | 車両管理システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004006136A true JP2004006136A (ja) | 2004-01-08 |
Family
ID=30429727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002160240A Pending JP2004006136A (ja) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | 車両管理システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004006136A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010045901A (ja) * | 2008-08-11 | 2010-02-25 | Panasonic Ev Energy Co Ltd | 車両制御システム及び車両用制御装置 |
| JP2011008954A (ja) * | 2009-06-23 | 2011-01-13 | Toyota Motor Corp | 電源装置 |
| KR20110114604A (ko) * | 2008-12-31 | 2011-10-19 | 도이체 포스트 아게 | 데이터 메모리를 가진 저장 매체 및 충전 스테이션 |
| JP2015502885A (ja) * | 2011-12-02 | 2015-01-29 | オダイン システムズ、 エルエルシー | ハイブリッド車における燃料最適化装置及び方法 |
| JP2017045718A (ja) * | 2015-08-28 | 2017-03-02 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 情報端末の制御方法及び情報端末 |
| US9643593B2 (en) | 2007-07-12 | 2017-05-09 | Power Technology Holdings Llc | Hybrid vehicle drive system and method for fuel reduction during idle |
| US9751518B2 (en) | 2007-07-12 | 2017-09-05 | Power Technology Holdings, Llc | Hybrid vehicle drive system and method and idle reduction system and method |
| US9878616B2 (en) | 2007-07-12 | 2018-01-30 | Power Technology Holdings Llc | Hybrid vehicle drive system and method using split shaft power take off |
| US10427520B2 (en) | 2013-11-18 | 2019-10-01 | Power Technology Holdings Llc | Hybrid vehicle drive system and method using split shaft power take off |
| US10781910B2 (en) | 2017-08-03 | 2020-09-22 | Power Technology Holdings Llc | PTO lubrication system for hybrid vehicles |
| US10792993B2 (en) | 2007-07-12 | 2020-10-06 | Power Technology Holdings Llc | Vehicle drive system and method and idle reduction system and method |
| US11225240B2 (en) | 2011-12-02 | 2022-01-18 | Power Technology Holdings, Llc | Hybrid vehicle drive system and method for fuel reduction during idle |
| US11584242B2 (en) | 2007-07-12 | 2023-02-21 | Power Technology Holdings Llc | Hybrid vehicle drive system and method and idle reduction system and method |
-
2002
- 2002-05-31 JP JP2002160240A patent/JP2004006136A/ja active Pending
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9878616B2 (en) | 2007-07-12 | 2018-01-30 | Power Technology Holdings Llc | Hybrid vehicle drive system and method using split shaft power take off |
| US11801824B2 (en) | 2007-07-12 | 2023-10-31 | Power Technology Holdings, Llc | Hybrid vehicle drive system and method and idle reduction system and method |
| US11584242B2 (en) | 2007-07-12 | 2023-02-21 | Power Technology Holdings Llc | Hybrid vehicle drive system and method and idle reduction system and method |
| US11077842B2 (en) | 2007-07-12 | 2021-08-03 | Power Technology Holdings Llc | Hybrid vehicle drive system and method and idle reduction system and method |
| US10792993B2 (en) | 2007-07-12 | 2020-10-06 | Power Technology Holdings Llc | Vehicle drive system and method and idle reduction system and method |
| US9751518B2 (en) | 2007-07-12 | 2017-09-05 | Power Technology Holdings, Llc | Hybrid vehicle drive system and method and idle reduction system and method |
| US9283954B2 (en) | 2007-07-12 | 2016-03-15 | Odyne Systems, Llc | System for and method of fuel optimization in a hybrid vehicle |
| US10071647B2 (en) | 2007-07-12 | 2018-09-11 | Power Technology Holdings Llc | System for and method of fuel optimization in a hybrid vehicle |
| US10214199B2 (en) | 2007-07-12 | 2019-02-26 | Power Technology Holdings Llc | Hybrid vehicle drive system and method and idle reduction system and method |
| US9643593B2 (en) | 2007-07-12 | 2017-05-09 | Power Technology Holdings Llc | Hybrid vehicle drive system and method for fuel reduction during idle |
| JP2010045901A (ja) * | 2008-08-11 | 2010-02-25 | Panasonic Ev Energy Co Ltd | 車両制御システム及び車両用制御装置 |
| KR101690342B1 (ko) * | 2008-12-31 | 2016-12-27 | 도이체 포스트 아게 | 데이터 메모리를 가진 저장 매체 및 충전 스테이션 |
| JP2012514302A (ja) * | 2008-12-31 | 2012-06-21 | ドイチェ ポスト アーゲー | データメモリを備えた貯蔵媒体及び充電ステーション |
| KR20110114604A (ko) * | 2008-12-31 | 2011-10-19 | 도이체 포스트 아게 | 데이터 메모리를 가진 저장 매체 및 충전 스테이션 |
| JP2011008954A (ja) * | 2009-06-23 | 2011-01-13 | Toyota Motor Corp | 電源装置 |
| EP2267821A3 (en) * | 2009-06-23 | 2012-01-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Power supply apparatus |
| JP2015502885A (ja) * | 2011-12-02 | 2015-01-29 | オダイン システムズ、 エルエルシー | ハイブリッド車における燃料最適化装置及び方法 |
| US11225240B2 (en) | 2011-12-02 | 2022-01-18 | Power Technology Holdings, Llc | Hybrid vehicle drive system and method for fuel reduction during idle |
| US10427520B2 (en) | 2013-11-18 | 2019-10-01 | Power Technology Holdings Llc | Hybrid vehicle drive system and method using split shaft power take off |
| CN106485330A (zh) * | 2015-08-28 | 2017-03-08 | 松下知识产权经营株式会社 | 信息终端的控制方法以及信息终端 |
| JP2017045718A (ja) * | 2015-08-28 | 2017-03-02 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 情報端末の制御方法及び情報端末 |
| US11598408B2 (en) | 2017-08-03 | 2023-03-07 | Power Technology Holdings Llc | PTO lubrication system for hybrid vehicles |
| US10781910B2 (en) | 2017-08-03 | 2020-09-22 | Power Technology Holdings Llc | PTO lubrication system for hybrid vehicles |
| US11898629B2 (en) | 2017-08-03 | 2024-02-13 | Power Technology Holdings Llc | PTO lubrication system for hybrid vehicles |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7768235B2 (en) | Battery management system and method for automotive vehicle | |
| JP6419046B2 (ja) | 蓄電システムの故障形態判定装置 | |
| CN102105808B (zh) | 电池单元诊断***和方法 | |
| US9297858B2 (en) | Secondary battery management system and method for exchanging battery cell information | |
| JP4987581B2 (ja) | 電池制御装置 | |
| JP6638928B2 (ja) | バッテリー管理システム | |
| WO2019184848A1 (zh) | 电动汽车及其提示*** | |
| JP2004006136A (ja) | 車両管理システム | |
| JP6488562B2 (ja) | 電池及び充電装置の管理システム、方法並びに充電装置 | |
| JP2007282375A (ja) | ハイブリッド車両制御システム及びハイブリッド車両制御方法 | |
| JP2013085363A (ja) | 電池状態管理装置、電池状態管理方法 | |
| JP2014054083A (ja) | 電池劣化予測システム | |
| JP5573575B2 (ja) | 車両用バッテリ監視装置、車両用バッテリ監視システム及び車両用のバッテリ診断方法 | |
| JP7197611B2 (ja) | スレーブｂｍｓ点検システム及び方法 | |
| JP2021051413A (ja) | バッテリ管理装置 | |
| JPH1014003A (ja) | 車載電池の情報伝達装置 | |
| CN112550074A (zh) | 一种电动汽车电池内部温度安全预警方法及监测*** | |
| KR20150089638A (ko) | 컨택터 수명 도달 판단 장치 및 방법 | |
| JP2024026100A (ja) | 電池状態予測装置および電池状態予測方法 | |
| CN115718258A (zh) | 电池故障检测 | |
| JP2004007915A (ja) | 車両管理システム | |
| JP4195241B2 (ja) | 組電池ユニット | |
| KR20160111234A (ko) | 전기자동차용 소형 이차 전지 매트릭스 제어장치 및 방법 | |
| KR20180008215A (ko) | 배터리 셀의 온도 제어 시스템 및 방법 | |
| JP7067556B2 (ja) | 故障診断装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050510 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071029 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080228 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080703 |