JP2013109441A

JP2013109441A - 拡張式電池コントロールシステム

Info

Publication number: JP2013109441A
Application number: JP2011252279A
Authority: JP
Inventors: Fa Hua Xie; 謝發華; Ming Lun Liu; 劉明倫; ▲れい▼文誠; Wen Cheng Rei; zhi zhang Chen; 陳志章
Original assignee: National Chung Shan Institute of Science and Technology NCSIST
Current assignee: National Chung Shan Institute of Science and Technology NCSIST
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2013-06-06
Also published as: US20130138857A1; TW201317787A

Abstract

【課題】拡張式電池コントロールシステムを提供する。
【解決手段】処理ユニットと、処理ユニットに接続され、処理ユニットによって処理されたデータを格納する記録装置と、処理ユニットに接続される入力インターフェースと、処理ユニットに接続される出力インターフェースと、から構成される。入力インターフェースと二次応用の蓄電モジュール内電池コントロールシステムとが接続されることにより、処理ユニットから、蓄電モジュール内電池の関連モニタデータと指令が、記録装置へ伝送されて格納され、また、出力インターフェースで、外部集中制御機構と、モニタデータと指令を交換し合って、より良い使用互換性が実現され、また、即時に、電池状態をモニタや記録する効果が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、拡張式電池コントロールシステムに関し、特に、入力インターフェースを利用して二次応用の蓄電モジュール内電池コントロールシステムに接続されて、処理ユニットから、蓄電モジュール内電池の関連するモニタデータを記録装置へ伝送して格納し、また、出力インターフェースを介して、外部集中制御機構と、モニタデータと指令とを交換し合って、より良い使用互換性が得られ、また、即時に、電池状態をモニタや格納することができるものに関する。

一般の、電気車両は、例えば、電気バスや電気自動車、電気バーク等の交通手段において、普通、蓄電池と電池コントロールシステムからなるパワー蓄電モジュールが利用され、その蓄電池の蓄電容量が、電気車両が使用できないほどまで低下すると、例えば、蓄電容量が、７０％やより低くなる場合、除外された後のパワー蓄電モジュールには、十分に、電気回路や無停電電源装置ＵＰＳ或いは再生エネルギー等に利用されてエネルギー貯蔵とする蓄電容量があり、それは、パワー電池の二次応用と言われ、また、二次応用とも略称され、これにより、有効にパワー蓄電モジュールの余剰価値が向上されることができ、そして、有効に、エネルギー貯蔵用蓄電モジュールの構築コストを低減できる。

また、一般のパワー蓄電モジュール内の電池コントロールシステム（ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）は、それぞれ、の蓄電池の電圧や温度、システム電流及び蓄電量（Ｓｔａｔｅｏｆｃｈａｒｇｅ，ＳＯＣ）等の関連するモニタ情報しか供給できず、また、予めにセットされた通信プロトコルで、ハードウェアインターフェースと情報を交換して、蓄電池に関連する保護措置を扱う。

しかしながら、パワー電池二次応用により、除外された大量のパワー蓄電モジュール（蓄電池とその電池コントロールシステムを含む）を、再び、エネルギー貯蔵に利用でき、この時、パワー蓄電モジュールは、エネルギー貯蔵蓄電モジュールとして利用され、数多いエネルギー貯蔵蓄電モジュールを、大型のエネルギー貯蔵蓄電システムに組み立てる場合、除外されたパワー蓄電モジュールは、根源やタイプが異なるため、即ち、型番やメーカそしてタイプが異なるため、供給されるモニタ情報や通信プロトコルが、エネルギー貯蔵蓄電システムによって利用されず、また、除外された後のパワー蓄電モジュールは、その蓄電池状況が、新しい蓄電池に及ばず、厳密にモニタや追跡が、更に大切になり、また、二次応用の時、蓄電システム全体の安定や安全のために、数多い除外されたパワー蓄電モジュールをコントロールすることが必要になり、そのため、集中制御機構で、各蓄電池状況をモニタすることが必要であり、上記集中制御機構で、膨大な情報を処理する時、異なる伝送インターフェースや通信プロトコル及び測定情報に即したことは、非常に大きい負担になり、また、パワー蓄電モジュールは、元のパワー応用において、新しい蓄電池でありながら、瞬間大電力を供給するが、その電池コントロールシステムは、瞬時電池状況だけをモニタし、そして、すべての電池瞬時電圧や温度及び電流を記録する機能を持っていないし、除外された後の二次応用される蓄電モジュールにとっては、前記機能が、モニタやその異状を追跡するに、必要とするものであり、また、除外されたパワー蓄電モジュールは、リースにより手に入れたため、蓄電池の充放電記録データが、代金計算の根拠であり、そして、除外されたパワー蓄電モジュールを取り外して、エネルギー貯蔵に必要とする電池コントロールシステムを更新する場合、直接に、拡張式電池コントロールシステムを後付けることと比較すると、余計な人事や材料及び作業時間によるコストが高くなる。

本発明者は、上記欠点を解消するため、慎重に研究し、また、学理を活用して、有効に上記欠点を解消でき、設計が合理である本発明に係る拡張式電池コントロールシステムを提案する。

本発明の主な目的は、入力インターフェースを、二次応用の蓄電モジュール内電池コントロールシステムに接続することにより、処理ユニットで、蓄電モジュール内電池の関連モニタデータを引き取って、記録装置へ伝送して格納させ、また、蓄電システムに必要とする出力インターフェースと通信プロトコルで、外部集中制御機構と、モニタデータと指令を交換し合って、より良い使用互換性が得られ、また、即時に、電池状態をモニタや格納する効果が得られる拡張式電池コントロールシステムを提供する。

本発明は、上記目的を達成するための拡張式電池コントロールシステムであり、処理ユニットと、処理ユニットに接続され、処理ユニットによって処理されたデータを格納する記録装置と、処理ユニットに接続される入力インターフェースと、処理ユニットに接続される出力インターフェースと、が含有される。

本発明の一実施例において、上記処理ユニットは、プロセッサ（Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やメモリ管理機構（ＭＣＵ）、デジタル信号処理（ＤＳＰ）、プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）、論理回路、マイクロコンピュータ或いはコンピュータである。

本発明の一実施例において、上記記録装置は、フラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ）や携帯式記憶媒体、メモリカード或いはハードディスクである。

本発明の一実施例において、上記入力インターフェースは、ＲＳ２３２やＲＳ４８５、Ｉ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ − ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）Ｂｕｓ、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）Ｂｕｓ、ＬＩＮ（ＬｏｃａｌＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔＮｅｔｗｏｒｋ）Ｂｕｓ、ＦｌｅｘＲａｙＢｕｓ、ＳＭＢｕｓ（ＳｙｓｔｅｍＭａｎａｇｅｍｅｎｔＢｕｓ）、ＳＰＩ（ＳｅｒｉａｌＰｅｒｉｐｈｅｒａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４或いは関連する伝送インターフェースである。

本発明の一実施例において、上記入力インターフェースは、二次応用蓄電モジュールの電池コントロールシステムが接続される。

本発明の一実施例において、上記出力インターフェースは、ブルートゥース通信プロトコルや短距離無線伝送通信プロトコル、無線パン通信プロトコル、ＩＥＥＥ８０２．１１通信プロトコル、ＩＥＥＥ８０２．１５通信プロトコル、ＩＥＥＥ８０２．１６通信プロトコル、無線ＬＡＮ通信プロトコル或いはＷｉ−Ｆｉ通信プロトコルである。

本発明の一実施例において、上記出力インターフェースは、伝送ラインであり、その伝送インターフェースは、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）ＢｕｓやＬＩＮ（ＬｏｃａｌＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔＮｅｔｗｏｒｋ）Ｂｕｓ、ＦｌｅｘＲａｙＢｕｓ、ＳＭＢｕｓ（ＳｙｓｔｅｍＭａｎａｇｅｍｅｎｔＢｕｓ）、イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）（登録商標）或いは関連する伝送インターフェースである。

本発明の一実施例において、上記出力インターフェースは、集中制御機構と、ハンドシェイキングコミュニケーションを行う。

以下、図面を参照しながら、本発明の特徴や技術内容について、詳しく説明するが、それらの図面等は、参考や説明のためであり、本発明は、それによって制限されることが無い。

本発明の基本構造概念図である。本発明の使用状態概念図である。本発明の他の使用状態の概念図である。

図１と図２及び図３は、それぞれ、本発明の基本構造概念図と本発明の使用状態概念図及び本発明の他の使用状態の概念図である。図のように、本発明に係る拡張式電池コントロールシステムは、少なくとも、処理ユニット１１と記録装置１２、入力インターフェース１３及び出力インターフェース１４から構成される。

上記の処理ユニット１１は、プロセッサ（Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やメモリ管理機構（ＭＣＵ）、デジタル信号処理（ＤＳＰ）、プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）、論理回路、マイクロコンピュータ或いはコンピュータである。

上記記録装置１２は、処理ユニット１１が接続され、処理ユニットによって処理されたデータを格納し、上記記録装置１２は、フラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ）や携帯式記憶媒体、メモリカード或いはハードディスクである。

上記入力インターフェース１３は、処理ユニット１１が接続され、上記入力インターフェース１３は、二次応用蓄電モジュール１５内の電池コントロールシステム１７に必要とする通信インターフェースと伝送経路１３ａに一致し、ＲＳ２３２やＲＳ４８５、Ｉ２ＣＢｕｓ、ＣＡＮＢｕｓ、ＬＩＮＢｕｓ、ＦｌｅｘＲａｙＢｕｓ、ＳＭＢｕｓ、ＳＰＩ、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４或いは関連する伝送インターフェースである。

上記出力インターフェース１４は、処理ユニット１１が接続され、上記出力インターフェース１４は、集中制御機構８に必要とする通信インターフェースと伝送経路１４ａに一致し、無線のブルートゥース通信プロトコルや短距離無線伝送通信プロトコル、無線パン通信プロトコル、ＩＥＥＥ８０２．１１通信プロトコル、ＩＥＥＥ８０２．１５通信プロトコル、ＩＥＥＥ８０２．１６通信プロトコル、無線ＬＡＮ通信プロトコル或いはＷｉ−Ｆｉ通信プロトコルであり、また、上記出力インターフェース１４ａは、伝送ラインであってもよく、その伝送インターフェースは、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）ＢｕｓやＬＩＮ（ＬｏｃａｌＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔＮｅｔｗｏｒｋ）Ｂｕｓ、ＦｌｅｘＲａｙＢｕｓ、ＳＭＢｕｓ（ＳｙｓｔｅｍＭａｎａｇｅｍｅｎｔＢｕｓ）、イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）（登録商標）或いは関連する伝送インターフェースである。

本発明によれば、図３のように、二次応用の蓄電モジュール１５と２５を、それぞれ、その電池コントロールシステム１７と２７を２組の拡張式電池コントロールシステム１０と２０の入力インターフェース１３、２３に接続し（上記入力インターフェース１３、２３は、本発明の一実施例であり、実用上、入力インターフェース１３、２３の他に、必要とする他の接続インターフェースが設けられても良い）、二次応用の蓄電モジュール１５が、電気バスから除外され、その電池コントロールシステム１７が、ＦｌｅｘＲａｙＢｕｓを利用して、有線伝送で通信する場合、そして、拡張式電池コントロールシステム１０の入力インターフェース１３が、ＦｌｅｘＲａｙＢｕｓとメモリマップトＩ／Ｏ経路１３ａが有線伝送で、また、二次応用の蓄電モジュール２５が、電気自動車から除外され、その電池コントロールシステム２７が、ＣＡＮＢｕｓを利用して有線伝送で通信する場合、拡張式電池コントロールシステム２０の入力インターフェース２３は、ＣＡＮＢｕｓとメモリマップトＩ／Ｏ経路２３ａが、有線伝送で通信するため、それぞれ、処理ユニット１１と２１で、入力インターフェース１３、２３を介して、二次応用蓄電モジュール１５と２５内の蓄電池セット１６、２６内の各蓄電池によって発生した瞬時電圧や温度、電流、蓄電池状態及び他の関連する瞬時電池詳細情報を捕獲して、それぞれを、記録装置１２と２２に格納し、モニタする操作員が、必要に応じて、集中制御機構８から、それぞれ、出力インターフェース１４と２４に対して、ハンドシェイキングコミュニケーションを行い、また、処理ユニット１１と２１を介して、記録装置１２と２２から、二次応用蓄電池セット１６、２６の関連詳細情報を取得し、或いは、記録装置１２と２２が、携帯式記憶媒体である場合、モニタ操作員により、格納されたデータを読み出し、集中制御機構８に必要とする伝送インターフェースは、イーサネット（登録商標）に限定された場合、伝送経路が、有線伝送であり、また、集中制御に必要とするデータが、それぞれ、伝送される蓄電池セット１６と２６内の数多い蓄電池において測定された最高電圧や最低電圧、最高温度、最低温度、瞬時電流、現在蓄電量及び蓄電池安全状態等の情報だけであれば、それぞれ、処理ユニット１１と２１で、集中制御機構８に必要とされるデータを処理して、それぞれ、出力インターフェース１４と２４を介して、イーサネット（登録商標）と伝送経路１４ａと２４ａで、有線伝送で、集中制御機構８へ送る。それぞれ、二次応用蓄電モジュール１５と２５の処理ユニット１１と２１によって処理された後の伝送データが、集中制御機構８に必要とするものであるため、二次応用蓄電モジュール１５と２５は、それぞれ、拡張式電池コントロールシステム１０と２０に利用される時、より良い使用互換性が実現され、また、これにより、集中制御機構８の即時モニタと拡張式電池コントロールシステム１０と２０は、分散して電池状態を格納する効果が得られる。

本発明によれば、二次応用蓄電モジュール１５、２５を応用する時のコストを低減でき、元の蓄電モジュール構成と電池コントロールシステムを保留でき、また、他にもうひとつの拡張式電池コントロールシステムを設計することにより、集中制御システム８に対して、一致した規格の伝送インターフェースと通信プロトコルを有させ、そのため、すべての各蓄電池電圧や温度、電流、蓄電池状態及び他の関連瞬時電池詳細情報を格納する機能が実現される。

以上のように、本発明に係る拡張式電池コントロールシステムは、有効に従来の諸欠点を解消でき、入力インターフェースと二次応用蓄電モジュールの電池コントロールシステムとを接続することにより、処理ユニットで、各電池の関連モニタデータを記録装置へ伝送して格納でき、また、出力インターフェースで、外部集中制御機構とモニタデータと指令を交換し合うことができるため、より良い使用互換性が実現され、また、即時に、電池状態をモニタや格納する効果が得られ、そのため、本発明は、より進歩的かつより実用的で、法に従って特許を出願する。

以上は、ただ、本発明のより良い実施例であり、本発明は、それによって制限されることが無く、本発明に係わる特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが、特許請求の範囲内に含まれる。

１０、２０拡張式電池コントロールシステム
１１、２１処理ユニット
１２、２２記録装置
１３、２３入力インターフェース
１３ａ、２３ａ入力経路
１４、２４出力インターフェース
１４ａ、２４ａ出力経路
１５、２５二次応用蓄電モジュール
１６、２６二次応用蓄電池セット
１７、２７二次応用電池コントロールシステム
８集中制御機構

Claims

処理ユニットと、
処理ユニットに接続され、処理ユニットから送られたデータを格納する記録装置と、
処理ユニットに接続される入力インターフェースと、
処理ユニットに接続される出力インターフェースと、
が含有されることを特徴とする拡張式電池コントロールシステム。
上記処理ユニットは、プロセッサ（Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やメモリ管理機構（ＭＣＵ）、デジタル信号処理（ＤＳＰ）、プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）、論理回路、マイクロコンピュータ或いはコンピュータが含有されることを特徴とする請求項１に記載の拡張式電池コントロールシステム。
上記記録装置は、フラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ）や携帯式記憶媒体、メモリカード或いはハードディスクであることを特徴とする請求項１に記載の拡張式電池コントロールシステム。
上記入力インターフェースは、ＲＳ２３２やＲＳ４８５、Ｉ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ − ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）Ｂｕｓ、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）Ｂｕｓ、ＬＩＮ（ＬｏｃａｌＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔＮｅｔｗｏｒｋ）Ｂｕｓ、ＦｌｅｘＲａｙＢｕｓ、ＳＭＢｕｓ（ＳｙｓｔｅｍＭａｎａｇｅｍｅｎｔＢｕｓ）、ＳＰＩ（ＳｅｒｉａｌＰｅｒｉｐｈｅｒａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４或いは関連する伝送インターフェースであることを特徴とする請求項１に記載の拡張式電池コントロールシステム。
上記入力インターフェースは、二次応用蓄電モジュールの電池コントロールシステムが接続されることを特徴とする請求項１に記載の拡張式電池コントロールシステム。
上記出力インターフェースは、ブルートゥース通信プロトコルや短距離無線伝送通信プロトコル、無線パン通信プロトコル、ＩＥＥＥ８０２．１１通信プロトコル、ＩＥＥＥ８０２．１５通信プロトコル、ＩＥＥＥ８０２．１６通信プロトコル、無線ＬＡＮ通信プロトコル或いはＷｉ−Ｆｉ通信プロトコルであることを特徴とする請求項１に記載の拡張式電池コントロールシステム。
上記出力インターフェースは、伝送ラインであり、その伝送インターフェースは、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）ＢｕｓやＬＩＮ（ＬｏｃａｌＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔＮｅｔｗｏｒｋ）Ｂｕｓ、ＦｌｅｘＲａｙＢｕｓ、ＳＭＢｕｓ（ＳｙｓｔｅｍＭａｎａｇｅｍｅｎｔＢｕｓ）、イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）（登録商標）或いは関連する伝送インターフェースであることを特徴とする請求項１に記載の拡張式電池コントロールシステム。
上記出力インターフェースは、集中制御機構とハンドシェイキングコミュニケーションを行うことを特徴とする請求項１に記載の拡張式電池コントロールシステム。