JP2015060746A - Battery monitor and control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、充電可能な電池の状態を検知し、検知した情報を基に該電池の状態を判定し、該判定の結果により該電池の状態を適正に保つよう制御する電池監視制御システムに関する。 The present invention relates to a battery monitoring and control system that detects the state of a rechargeable battery, determines the state of the battery based on the detected information, and controls to maintain the state of the battery appropriately based on the result of the determination.
フォークリフトや電気自動車やハイブリッドカー等に用いられる充電可能な電池には、単電池を直列に接続した電池モジュールが用いられ、更には、複数の電池モジュールを並列に又は直列に接続した組電池が用いられる。 For rechargeable batteries used in forklifts, electric vehicles, hybrid cars, etc., battery modules in which single cells are connected in series are used, and further, assembled batteries in which a plurality of battery modules are connected in parallel or in series are used. It is done.
このような電池の電圧、電流、温度等を検知し、検知した情報を基に、該電池の充放電状態や正常/異常状態等を判定し、該判定の結果により、該電池を負荷へ接続し又は負荷から切断し、或いは直列接続された各単電池の電圧を均等化する等、電池の状態を適正に保つよう制御する電池監視制御システムが備えられている。 The battery voltage, current, temperature, etc. are detected, and based on the detected information, the battery charge / discharge status, normal / abnormal status, etc. are determined, and the battery is connected to the load according to the determination result. However, a battery monitoring control system for controlling the state of the battery appropriately such as disconnecting from the load or equalizing the voltage of each unit cell connected in series is provided.
電池監視制御システムは、電池監視ECU(Electronic Control Unit)及び電池制御ECUを備える。電池監視ECUは、電池モジュールに備えられ、電池モジュールを構成する各単電池の電圧、電流、温度等を検知し、該検知した情報を基に、該電池モジュールの充電状態や過充電又は過放電等を判定し、電池モジュールの異常を監視する。 The battery monitoring control system includes a battery monitoring ECU (Electronic Control Unit) and a battery control ECU. The battery monitoring ECU is provided in the battery module, detects the voltage, current, temperature, etc. of each single cell constituting the battery module, and based on the detected information, the charging state, overcharge or overdischarge of the battery module Etc. and monitor the battery module for abnormalities.
電池制御ECUは、1又は複数の電池監視ECUに対して1つ備えられ、各電池監視ECUの動作を監視制御し、各電池監視ECUからの監視情報に基づいて、各電池モジュールの各単電池の状態を適正に保つよう制御するとともに、車輌等の負荷回路側の状態情報を受信し、また、負荷回路側へ電池の状態情報を送信する機能を有する。 One battery control ECU is provided for one or a plurality of battery monitoring ECUs, monitors and controls the operation of each battery monitoring ECU, and each cell of each battery module is based on monitoring information from each battery monitoring ECU. In addition to controlling to keep the state of the vehicle properly, it has a function of receiving state information on the load circuit side of the vehicle or the like, and transmitting battery state information to the load circuit side.
図2は電池監視ECUから電池制御ECUへ電池の異常を通知する異常通知ラインの接続構成例を示す。各電池監視ECU10は、電池監視IC12、マイクロコントローラ13及びエミッタ接地のトランジスタ14を備える。
FIG. 2 shows a connection configuration example of an abnormality notification line for notifying a battery abnormality from the battery monitoring ECU to the battery control ECU. Each
電池監視IC12は、監視対象の電池モジュール11の各単電池の電圧、電流、温度等を検知し、該検知情報をマイクロコントローラ13に送信する。マイクロコントローラ13は、電池監視IC12により検知した情報を基に、電池モジュール11の状態を判定し、電池モジュール11の異常を検出した場合、電池監視IC12に電池の異常を知らせる異常通知信号を送信する。
The
電池監視IC12は、電池モジュール11が正常のとき、電池監視ECU10内のトランジスタ14をオフにするようトランジスタ14のベース電流を制御し、マイクロコントローラ13から異常通知信号が受信されるなどにより、電池モジュール11の異常が検出されたとき、トランジスタ14をオンにするようトランジスタ14のベース電流を制御する。
The
各電池監視ECU10のトランジスタ14のコレクタは、1本の異常通知信号ラインLに接続される。異常通知信号ラインLの一端は、電池制御ECU20において、抵抗21を介して、接地電位と異なる電位の電極22に接続されると共に、電池制御ECU20のマイクロコントローラ23の入力端子に接続される。
The collector of the
各電池監視ECU10のトランジスタ14が全てオフの状態の間は、異常通知信号ラインLの電位は、抵抗21を介して接続された電極22の電位となり、電池制御ECU20のマイクロコントローラ23の入力端子に、電極22の電位のレベル信号が入力される。
While all the
一方、電池監視ECU10の何れかで電池モジュール11の異常が検出され、何れかの電池監視ECU10のトランジスタ14がオンに制御されると、異常通知信号ラインLの電位は、接地電位となり、電池制御ECU20のマイクロコントローラ23の入力端子に、接地電位のレベル信号が入力される。
On the other hand, when an abnormality of the
電池制御ECU20のマイクロコントローラ23の入力端子に、接地電位のレベル信号が入力されると、電池制御ECU20のマイクロコントローラ23は、電池監視ECU10の何れかで電池モジュール11の異常が検出されたことを認識する。
When a ground potential level signal is input to the input terminal of the
各電池監視ECU10のエミッタ接地トランジスタ14のコレクタを1本の異常通知信号ラインLに接続した構成は、各エミッタ接地トランジスタ14のコレクタから出力される接地電位のレベル信号に対して、ワイアードオア回路を構成するため、複数の電池監視ECU10からの異常通知信号を、1本の異常通知信号ラインLにまとめて、電池制御ECU20に伝送することが可能である。
In the configuration in which the collector of the
組電池の異常検出に関する装置として、各電池モジュール対応に異常電圧検出回路を備え、該異常電圧検出回路で異常を検出したとき、1本の異常通知ラインの電位を変化させ、該1本の異常通知ラインの電位変化により、他の回路部へ異常信号を伝送する装置は、下記の特許文献1等に記載されている。 As an apparatus related to the abnormality detection of the assembled battery, an abnormal voltage detection circuit is provided for each battery module, and when an abnormality is detected by the abnormal voltage detection circuit, the potential of one abnormality notification line is changed, and the one abnormality is detected. A device that transmits an abnormal signal to another circuit unit by changing the potential of the notification line is described in Patent Document 1 below.
図2に示した電池監視制御システムの構成例において、電池監視ECU10から電池制御ECU20へ電池モジュール11の異常を通知する異常通知信号ラインLは、電池監視ECU10から電池制御ECU20へ、異常通知信号を伝送するためにだけ使用される専用ラインである。
In the configuration example of the battery monitoring control system shown in FIG. 2, the abnormality notification signal line L for notifying the abnormality of the
一方、電池監視ECU10は、電池モジュール11が搭載される車輌等が稼動していないときなどには、通常の動作時より長い周期で監視を行い、或いは一部の監視機能のみ働かせて他の監視機能を停止させるなどの休止状態に設定される。休止状態に設定された電池監視ECU10は、車輌等の稼動開始時等に電池制御ECU20により動作状態に起動される。
On the other hand, the battery monitoring ECU 10 performs monitoring at a longer cycle than that during normal operation when a vehicle or the like on which the
休止状態の電池監視ECU10を電池制御ECU20から動作状態に起動するために、電池制御ECU20から電池監視ECU10へ起動信号を伝送するための信号ラインを、従来は異常通知信号ラインLとは別に設けていた。そのため、信号ラインを接続するコネクタやハーネスピン数が増加し、コストの増大を招いていた。
A signal line for transmitting an activation signal from the
上記課題に鑑み、本発明は、電池制御ECU20から電池監視ECU10へ起動信号を伝送する信号ラインと、異常通知信号ラインLとを兼用させ、コネクタやハーネスピン等を含む部品数を削減し、低コスト化を図ることができる電池監視制御システムを提供する。
In view of the above problems, the present invention reduces the number of components including connectors, harness pins, etc. by combining the signal line for transmitting the activation signal from the
本発明に係る電池監視制御システムは、電池モジュールの異常を監視する少なくとも1つの電池監視ユニットと、前記電池監視ユニットの動作を監視制御する電池制御ユニットと、前記電池監視ユニットから前記電池制御ユニットへの、前記電池モジュールの正常と異常とを示す異常通知信号を、異なる電位のレベル信号に対応させて伝送し、かつ、前記電池制御ユニットから前記電池監視ユニットへの、前記電池監視ユニットを休止状態から動作状態へ起動する起動信号を、前記異なる電位のレベル信号に対応させて伝送する、1本の異常通知・起動信号ラインと、を備えたものである。 The battery monitoring control system according to the present invention includes at least one battery monitoring unit that monitors abnormality of a battery module, a battery control unit that monitors and controls the operation of the battery monitoring unit, and the battery monitoring unit to the battery control unit. An abnormality notification signal indicating normality and abnormality of the battery module is transmitted in correspondence with level signals of different potentials, and the battery monitoring unit is suspended from the battery control unit to the battery monitoring unit. And a single abnormality notification / activation signal line for transmitting an activation signal for activating to an operating state in correspondence with the level signals of different potentials.
本発明によれば、電池監視ユニットと電池制御ユニットとの間で、異なる電位のレベル信号に対応させて送信する異常通知信号及び起動信号を、1本の異常通知・起動信号ラインで伝送することにより、専用の起動信号伝送ラインを設ける必要がなく、コネクタやハーネスピン等を含む部品数を削減し、低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, between the battery monitoring unit and the battery control unit, the abnormality notification signal and the activation signal transmitted in correspondence with the level signals of different potentials are transmitted through one abnormality notification / activation signal line. Therefore, it is not necessary to provide a dedicated start signal transmission line, and the number of parts including connectors and harness pins can be reduced, and the cost can be reduced.
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、前述の課題を解決するための手段に記載した「電池監視ユニット」及び「電池制御ユニット」は、以下の説明では「電池監視ECU」及び「電池制御ECU」とも称する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The “battery monitoring unit” and the “battery control unit” described in the means for solving the above-described problems are also referred to as “battery monitoring ECU” and “battery control ECU” in the following description.
図1は、電池監視ECUと電池制御ECUとの間の異常通知・起動信号ラインの接続構成例を示す。図1の構成例において、各電池監視ECU10の電池監視IC12は、監視対象の電池モジュール11の各単電池の電圧、電流、温度等を検知し、該検知情報をマイクロコントローラ13に送信する。
FIG. 1 shows a connection configuration example of an abnormality notification / activation signal line between a battery monitoring ECU and a battery control ECU. In the configuration example of FIG. 1, the
各電池監視ECU10のマイクロコントローラ13は、電池監視IC12により検知した情報を基に電池モジュール11の状態を判定し、電池モジュール11の異常を検出した場合、電池監視IC12に電池の異常を知らせる異常通知信号を送信する。
The
電池監視IC12は、電池モジュール11が正常のとき、電池監視ECU10内のエミッタ接地のトランジスタ14をオフにするようベース電流を制御し、マイクロコントローラ13から異常通知信号が受信されるなどにより、電池モジュール11の異常が検出されたとき、トランジスタ14をオンにするようトランジスタ14のベース電流を制御する。
The
各電池監視ECU10のトランジスタ14のコレクタは、1本の異常通知・起動信号ラインL1に接続される。異常通知・起動信号ラインL1の一端は、電池制御ECU20において、抵抗21を介して、接地電位と異なる電位の電極22に接続されると共に、電池制御ECU20のマイクロコントローラ23の異常通知信号受信用の入力端子に接続される。
The collector of the
各電池監視ECU10のトランジスタ14が全てオフの状態の間は、異常通知・起動信号ラインL1の電位は、抵抗21を介して接続された電極22の電位となり、電池制御ECU20のマイクロコントローラ23の異常通知信号受信用の入力端子に、電極22の電位のレベル信号が入力される。
While all the
一方、電池監視ECU10の何れかで電池モジュール11の異常が検出され、何れかの電池監視ECU10のトランジスタ14がオンに制御されると、異常通知・起動信号ラインL1の電位は、接地電位となり、電池制御ECU20のマイクロコントローラ23の入力端子に、接地電位のレベル信号が入力される。
On the other hand, when an abnormality of the
電池制御ECU20は、マイクロコントローラ23の異常通知信号受信用の入力端子に、電極22の電位のレベル信号が入力されているときは、各電池監視ECU10で監視される各電池モジュール11は正常であると認識し、マイクロコントローラ23の異常通知信号受信用の入力端子に、接地電位のレベル信号が入力されたときは、各電池監視ECU10の何れかで電池モジュール11の異常が検出されたことを認識する。
In the
このように、複数の電池監視ECU10からの正常と異常とを示す異常通知信号を、異なる電位のレベル信号に対応させて、1本の異常通知・起動信号ラインL1によりまとめて、電池制御ECU20に伝送することが可能である。異常通知・起動信号ラインL1により、電池監視ECU10から電池制御ECU20への異常通知信号を伝送する動作は、図2で説明した異常通知信号ラインLによる異常通知信号の伝送動作と同様である。
In this way, abnormality notification signals indicating normality and abnormality from the plurality of
一方、電池制御ECU20には、異常通知・起動信号ラインL1にコレクタが接続され、電池制御ECU20のマイクロコントローラ23によりオン/オフが制御されるエミッタ接地のトランジスタ24を設ける。また、異常通知・起動信号ラインL1に、各電池監視ECU10のマイクロコントローラ13の起動信号受信用の入力端子を接続する。
On the other hand, the
電池制御ECU20のマイクロコントローラ23は、電池監視ECU10の休止状態の監視を、動作状態に起動して監視させるとき、トランジスタ24をオンにするようベース電流を制御する。エミッタ接地トランジスタ24がオンにされると、異常通知・起動信号ラインL1の電位は、接地電位となる。
The
異常通知・起動信号ラインL1の電位が接地電位になると、各電池監視ECU10のマイクロコントローラ13の起動信号受信用の入力端子に、接地電位のレベル信号が入力される。マイクロコントローラ13の起動信号受信用の入力端子に、接地電位のレベル信号が起動信号として入力されると、休止状態の監視を行なっていたマイクロコントローラ13は、動作状態に起動する。
When the abnormality notification / activation signal line L1 becomes the ground potential, the ground potential level signal is input to the activation signal receiving input terminal of the
なお、各電池監視ECU10の休止状態にあったマイクロコントローラ13は、起動信号受信用の入力端子に、接地電位のレベル信号が起動信号として入力されると、動作状態になるよう起動するが、起動信号受信用の入力端子に電極22の電位のレベル信号が入力されたからといって、電池監視ECU10が休止状態になるのではなく、電池監視ECU10が休止状態の監視を行なうようになるのは、他の信号線による指令等の別途の要因によって設定される。
Note that the
図1に示した構成例において、異常通知・起動信号ラインL1の電位が接地電位となる場合は、次の(1)及び(2)の2つの場合がある。
(1)何れかの電池監視ECU10が異常通知信号を送信した場合
(2)電池制御ECU20が起動信号を送信した場合
そのため、休止状態にある電池監視ECU10のマイクロコントローラ13は、電池制御ECU20からの起動信号の送信が無くても、他の電池監視ECU10により異常通知信号が伝送されると、該異常通知信号を起動信号と見なして、休止状態から動作状態に起動する。
In the configuration example shown in FIG. 1, when the potential of the abnormality notification / activation signal line L1 becomes the ground potential, there are the following two cases (1) and (2).
(1) When any of the
各電池モジュール11は、同一の環境下で使用されるため、他の電池監視ECU10で電池モジュール11の異常が検出された場合、自身の電池監視ECU10でも電池モジュール11の異常が検出される可能性が高まる。そのため、上記(1)及び(2)の何れの場合でも、休止状態の電池監視ECU10は、動作状態へ起動されることが望ましい。
Since each
また、電池制御ECU20のマイクロコントローラ23の入力端子には、上記(1)及び(2)の何れの場合でも、接地電位のレベル信号が入力されるが、電池制御ECU20では、自身が送信する起動信号の送信タイミングを認識することができるので、起動信号の送信タイミング以外のタイミングで、接地電位のレベル信号が入力されたとき、電池監視ECU10が異常通知信号を伝送したと認識することが可能である。
In addition, the ground potential level signal is input to the input terminal of the
従って、異常通知・起動信号ラインL1を、電池監視ECU10から電池制御ECU20への、正常/異常を異なる電位のレベル信号に対応させた異常通知信号の伝送、及び、電池制御ECU20から電池監視ECU10への、該異なる電位のレベル信号に対応させた起動信号の伝送、に支障なく兼用することができる。
Therefore, the abnormality notification / activation signal line L1 is transmitted from the
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。例えば、上述の実施形態では、バイポーラ型のトランジスタ14,24を用いた構成例について説明したが、トランジスタ14,24には、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)等のユニポーラ型のトランジスタを用いてもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment described above, A various structure or embodiment can be taken in the range which does not deviate from the summary of this invention. it can. For example, in the above-described embodiment, the configuration example using the
また、マイクロコントローラ13が、電池監視IC12により検知した情報を基に、電池モジュール11の状態を判定する構成のほかに、電池監視IC12自身が電池モジュール11の状態を判定し、トランジスタ14をオンにするようトランジスタ14のベース電流を制御する構成としてもよい。
In addition to the configuration in which the
10 電池監視ECU
11 電池モジュール
12 電池監視IC
13 マイクロコントローラ
14 トランジスタ
L1 異常通知・起動信号ライン
20 電池制御ECU
21 抵抗
22 接地電位と異なる電位の電極
23 マイクロコントローラ
24 トランジスタ
10 Battery monitoring ECU
11
13
21
Claims (2)
前記電池監視ユニットの動作を監視制御する電池制御ユニットと、
前記電池監視ユニットから前記電池制御ユニットへの、前記電池モジュールの正常と異常とを示す異常通知信号を、異なる電位のレベル信号に対応させて伝送し、かつ、前記電池制御ユニットから前記電池監視ユニットへの、前記電池監視ユニットを休止状態から動作状態へ起動する起動信号を、前記異なる電位のレベル信号に対応させて伝送する、1本の異常通知・起動信号ラインと、
を備えた電池監視制御システム。 At least one battery monitoring unit for monitoring abnormality of the battery module;
A battery control unit that monitors and controls the operation of the battery monitoring unit;
An abnormality notification signal indicating normality and abnormality of the battery module is transmitted from the battery monitoring unit to the battery control unit in correspondence with level signals of different potentials, and from the battery control unit to the battery monitoring unit An abnormality signal / activation signal line for transmitting an activation signal for activating the battery monitoring unit from a hibernation state to an operation state in correspondence with the level signal of the different potential;
Battery monitoring control system with
Priority Applications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2018054390A (en) * | 2016-09-28 | 2018-04-05 | 株式会社ケーヒン | Voltage detecting device |
CN115107563A (en) * | 2022-07-22 | 2022-09-27 | 潍柴动力股份有限公司 | Dormancy control method, device, equipment and storage medium of battery management system |
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- 2013-09-19 JP JP2013194256A patent/JP2015060746A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10845420B2 (en) | 2016-09-28 | 2020-11-24 | Keihin Corporation | Voltage detecting apparatus |
CN115107563A (en) * | 2022-07-22 | 2022-09-27 | 潍柴动力股份有限公司 | Dormancy control method, device, equipment and storage medium of battery management system |
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