蓄電系統(tǒng)控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供能夠支持多種規(guī)格和用途的蓄電池和/或上級系統(tǒng)的蓄電系統(tǒng)控制裝置。本發(fā)明有代表性的實施方式的蓄電系統(tǒng)控制裝置，與蓄電池模塊連接，該蓄電池模塊包括多個蓄電池單元，和用于獲取作為關于上述蓄電池單元的狀態(tài)的信息的電池信息的狀態(tài)監(jiān)視部，上述蓄電系統(tǒng)控制裝置包括控制部，上述控制部從上述狀態(tài)監(jiān)視部接收上述電池信息，并基于上述電池信息輸出用于進行上述蓄電池單元的控制的控制信號，上述控制部，具有多種用于在與上述狀態(tài)監(jiān)視部之間授受數(shù)據(jù)的通信接口，在與不同的上述通信接口對應的多種上述狀態(tài)監(jiān)視部或者上述蓄電池單元之間，能夠進行上述電池信息和上述控制信號的發(fā)送接收。
【專利說明】蓄電系統(tǒng)控制裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電池控制的技術，特別涉及適用于由鋰離子電池、鋰離子電容器等蓄電池構成的蓄電系統(tǒng)的控制裝置中的有效技術。
【背景技術】
[0002]以鋰離子電池為首的蓄電池模塊中，進行電池的狀態(tài)監(jiān)視并基于該信息進行容量的調(diào)整、平衡(balancing)等的控制電路和控制裝置是不可或缺的，將它們包含在內(nèi)而構成蓄電系統(tǒng)。在此，由于電池的控制基于狀態(tài)監(jiān)視的結果信息而進行，因此需要具有通信接口(IF)來用于從進行狀態(tài)監(jiān)視的集成電路(IC)等電路或裝置將電池信息發(fā)送到控制裝置，以及將供控制裝置進行容量調(diào)整等控制的信號發(fā)送到狀態(tài)監(jiān)視裝置或電池。
[0003]作為與此關聯(lián)的技術，例如日本特開2000-74786號公報(專利文獻I)中，記載了一種電動汽車用電池組控制裝置，包括:以由多個單電池構成的電動汽車驅動用電池組為電源，進行單電池的狀態(tài)的檢測和診斷并將該狀態(tài)暫時存儲的單電池控制器；以安裝在電動汽車上的輔助電池為電源，對電池組的充放電進行控制的蓄電池控制器；和用于在單電池控制器與蓄電池控制器之間彼此發(fā)送接收數(shù)據(jù)的接口，蓄電池控制器上設置有RAM，并在蓄電池控制器的電源即將關閉之前將至少包含上述診斷的結果的電池信息從單電池控制器發(fā)送到蓄電池控制器并存儲在RAM中，由此能夠實現(xiàn)自診斷結果等數(shù)據(jù)的存儲安全性和單電池容量差異的降低。
[0004]現(xiàn)有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2000-74786號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的技術問題
[0008]近年來，蓄電池系統(tǒng)開始用于各種用途，例如安裝在作為UPS (不間斷電源)等系統(tǒng)電源的后備電源、電動汽車/混合動力車等上，或安裝在工程機械上，因而根據(jù)其用途的不同，蓄電池模塊的規(guī)格(specificat1n)中電池的種類和單電池數(shù)也存在多種。此外，使用電池的上級系統(tǒng)的規(guī)格也根據(jù)用途而存在多種。
[0009]以往的控制裝置以及狀態(tài)監(jiān)視裝置，根據(jù)狀態(tài)監(jiān)視裝置中按照蓄電池系統(tǒng)的用途和規(guī)格而采用的通信標準，分別設置了固有的通信接口。即，針對多種蓄電池的每種規(guī)格，分別利用具有不同通信接口的控制裝置來實現(xiàn)支持(應對)。此外，對于上級系統(tǒng)，也同樣地對上級系統(tǒng)的每種規(guī)格分別利用具有不同通信接口的控制裝置來實現(xiàn)支持。因此，例如在應用于蓄電池和上級系統(tǒng)的規(guī)格不同的設備等的情況下，相應地也需要重新開發(fā)控制裝置，存在開發(fā)成本增大的問題。
[0010]因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠支持多種規(guī)格和用途的蓄電池和/或上級系統(tǒng)的蓄電系統(tǒng)控制裝置。[0011]本發(fā)明的上述目的以及其它目的、新特征，可通過本說明書的記述以及附圖而明確。
[0012]解決問題的技術手段
[0013]將本申請公開的發(fā)明中有代表性的技術方案的概要說明如下。
[0014]本發(fā)明有代表性的實施方式的蓄電系統(tǒng)控制裝置，與蓄電池模塊連接，該蓄電池模塊包括多個蓄電池單元，和用于獲取作為關于上述蓄電池單元的狀態(tài)的信息的電池信息的狀態(tài)監(jiān)視部，上述蓄電系統(tǒng)控制裝置包括控制部，上述控制部從上述狀態(tài)監(jiān)視部接收上述電池信息，并基于上述電池信息輸出用于進行上述蓄電池單元的控制的控制信號，上述控制部，具有多種用于在與上述狀態(tài)監(jiān)視部之間授受數(shù)據(jù)的第一通信接口，在與不同的上述第一通信接口對應的多種上述狀態(tài)監(jiān)視部或者上述蓄電池單元之間，能夠進行上述電池信息和上述控制信號的發(fā)送接收。
[0015]發(fā)明效果
[0016]將通過本申請公開的發(fā)明中有代表性的技術方案所獲得的效果簡單說明如下。
[0017]S卩，根據(jù)本發(fā)明有代表性的實施方式，通過使蓄電系統(tǒng)控制裝置能夠支持多種規(guī)格和用途的蓄電池和/或上級系統(tǒng)，能夠使用通用的控制裝置來應對蓄電池或上級系統(tǒng)的規(guī)格或用途的變更，能夠實現(xiàn)開發(fā)周期的縮短和成本的降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是概要性表示本發(fā)明之一實施方式的蓄電系統(tǒng)控制裝置的結構例的圖。
[0019]圖2 (a)、(b)是概要性表示本發(fā)明之一實施方式中蓄電系統(tǒng)控制裝置的具體結構例的圖。
[0020]圖3 (a)?(C)是概要性表示本發(fā)明之一實施方式中在控制部的接口與狀態(tài)監(jiān)視部之間授受信息的具體結構例的圖。
[0021]圖4 (a)、(b)是概要性表示現(xiàn)有技術中蓄電系統(tǒng)控制裝置的結構例的圖。
【具體實施方式】
[0022]下面基于附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。此外，在用于說明實施方式的所有圖中，對于同一部分原則上標注相同附圖標記，省略其重復說明。此外，以下為了使本發(fā)明的特征易于理解，與現(xiàn)有技術比較著進行說明。
[0023]圖4是概要性表示現(xiàn)有技術中蓄電系統(tǒng)控制裝置的結構例的圖。圖4(a)、(b)中，對不同規(guī)格的蓄電池模塊(圖4 (a)中為蓄電池模塊I (401)，圖4 (b)中為蓄電池模塊
3(403))內(nèi)的多個單電池，分別設置由進行狀態(tài)監(jiān)視的電路/裝置構成的狀態(tài)監(jiān)視部(圖4(a)中為狀態(tài)監(jiān)視部I (201)、圖4 (b)中為狀態(tài)監(jiān)視部3 (203))。
[0024]由這些狀態(tài)監(jiān)視部獲取到的關于蓄電池單元的狀態(tài)的信息即電池信息，被發(fā)送到蓄電系統(tǒng)控制裝置100，此時的通信接口各自不同(圖4 (a)中為SPI (串行外圍設備接口)，圖4 (b)中為RS485)。此外，蓄電系統(tǒng)控制裝置100所連接的上級系統(tǒng)的規(guī)格也不相同(圖
4(a)中為上級系統(tǒng)A301，圖4 (b)中為上級系統(tǒng)B302)，其與蓄電系統(tǒng)控制裝置100之間的通信接口也各自不同(圖4 (a)中為CAN (控制器局域網(wǎng)絡)，圖4 (b)中為Ethernet (以太網(wǎng)，注冊商標))。[0025]因此，在蓄電系統(tǒng)控制裝置100中，以與這些通信接口對應的方式分別獨立地構成控制部(圖4 (a)中為控制部110，，圖4 (b)中為110，，)。并且，在圖4 (b)的控制部110”的例子中，還具有用于輸出直接對蓄電池模塊3 (403)進行中繼控制等指示的電池控制信號的接口。像這樣，以往，根據(jù)蓄電池和上級系統(tǒng)的規(guī)格等分別開發(fā)了由控制電路等構成的專用控制部。此時，具有能夠以與蓄電池和上級系統(tǒng)的規(guī)格相匹配的方式、用少量的部件開發(fā)控制部的優(yōu)點，但另一方面，存在當蓄電池和上級系統(tǒng)的種類增加時，與開發(fā)、制造和管理相關的負擔急速增大的缺點。
[0026]因此，作為本發(fā)明之一實施方式的蓄電系統(tǒng)控制裝置，對于多種規(guī)格和用途的蓄電池和/或上級系統(tǒng)，通過預先具備與它們之間進行信息授受所可能需要的多種通信接口，使得能夠以通用的控制裝置來應對蓄電池和上級系統(tǒng)的規(guī)格和用途的變更等。
[0027]圖1是概要性表示本發(fā)明之一實施方式的蓄電系統(tǒng)控制裝置的結構例的圖。蓄電系統(tǒng)控制裝置100例如由電路基板構成，是作為具有未圖示的多個蓄電池模塊的蓄電系統(tǒng)的一部分而設置的裝置，例如包括由微機和集成電路等構成的控制部110。該蓄電系統(tǒng)控制裝置100例如具有可與由集成電路和微機等構成的多個規(guī)格的狀態(tài)監(jiān)視部(圖中狀態(tài)監(jiān)視部I (201)?狀態(tài)監(jiān)視部3 (203))以及一種以上規(guī)格的上級系統(tǒng)(圖中上級系統(tǒng)A301、上級系統(tǒng)B302)分別連接的結構。
[0028]各狀態(tài)監(jiān)視部I (201)?3 (203)分別安裝于未圖示的一個以上的蓄電池模塊上，具有對蓄電池模塊內(nèi)的多個單電池進行電壓、溫度、電流、電阻值等電池信息的測量和計算的傳感器和運算功能。獲取到的電池信息利用規(guī)定的通信接口向蓄電系統(tǒng)控制裝置100發(fā)送。通信接口存在因蓄電池模塊的容量和規(guī)模等不同而不同的情況。此外，基于來自蓄電系統(tǒng)控制裝置100的控制信號，使蓄電池模塊內(nèi)的單電池中高容量的單電池放電來進行容量調(diào)整(balancing)等控制處理。
[0029]各上級系統(tǒng)A301、B302分別為利用蓄電池系統(tǒng)的設備、裝置或系統(tǒng)(例如電動汽車、混合動力車等車輛，以及工程機械等)中的控制裝置等，利用規(guī)定的通信接口，在與蓄電系統(tǒng)控制裝置100之間進行信息的授受。通信接口存在因上級系統(tǒng)的功能或用途等不同而不同的情況。
[0030]蓄電系統(tǒng)控制裝置100的控制部110基于從狀態(tài)監(jiān)視部I (201)?3 (203)等狀態(tài)監(jiān)視部發(fā)送來的電池信息，進行各蓄電池模塊的狀態(tài)監(jiān)視，根據(jù)需要通過狀態(tài)監(jiān)視部向蓄電池模塊發(fā)送用于使特定的單電池放電以進行容量調(diào)整等控制的控制信號。此外，根據(jù)需要對與上級系統(tǒng)A301、B302等上級系統(tǒng)間的通信進行控制，進行電池信息和控制信息的發(fā)送接收。
[0031]為了與不同規(guī)格和用途的狀態(tài)監(jiān)視部I (201)?3 (203)以及上級系統(tǒng)A301、B302等之間進行通信，控制部110具有多個不同種類的通信接口(圖中接口(IF) I?6)。例如在與狀態(tài)監(jiān)視部之間的通信中具有SP1、I2C (內(nèi)置集成電路)、RS422或RS485，在與上級系統(tǒng)之間具有CAN或Ethernet (注冊商標)等種類的通信接口。
[0032]此處的通信接口——尤其是與狀態(tài)監(jiān)視部之間的接口——基本上是串行通信的接口，但為了應對在大容量蓄電池系統(tǒng)中使用時的噪聲問題，還具有使用差分信號的接口(RS422/485等)。此外，包括與上級系統(tǒng)之間的通信接口在內(nèi)，在接口使用了差分信號的情況下，配備合適的收發(fā)器(transceiver)(圖中收發(fā)器3 (123)?收發(fā)器5 (125))。[0033]在圖1的例子中控制部110具有6種通信接口，但基本上對所具備的通信接口的數(shù)目及其種類并無特別限制。例如，對于特定種類的通信接口可以具有兩個以上的相同的該接口，除圖示的通信接口的種類以外也可以具有并行通信接口等其它接口。不過，在本實施方式中，考慮到實際上的用途，在與狀態(tài)監(jiān)視部之間具有至少一個以上的串行通信的接口，并且還具有一個以上的使用差分信號的接口。
[0034]此外，圖1的例子采用了在多個通信接口上同時地連接多種狀態(tài)監(jiān)視部和上級系統(tǒng)的結構，但在實際應用時，如圖2所示，成為根據(jù)狀態(tài)監(jiān)視部和上級系統(tǒng)的規(guī)格和用途而僅使用必要的接口的形式。
[0035]圖2是概要性表示蓄電系統(tǒng)控制裝置100的具體結構例的圖。在圖2 (a)、(b沖表示了與上述圖4 (a)、(b)中的蓄電池模塊(蓄電池模塊I (401)和蓄電池模塊3 (403))以及上級系統(tǒng)(上級系統(tǒng)A301和上級系統(tǒng)B302)分別對應地，適用了本實施方式的控制部110的情況下的蓄電系統(tǒng)控制裝置100的結構例。
[0036]圖2 (a)的例子中，在控制部110中，實際僅使用了與狀態(tài)監(jiān)視部I (201)所利用的通信接口 SPI對應的接口 I (111)、與上級系統(tǒng)A301所利用的通信接口 CAN對應的接口
4(114)和收發(fā)器4 (124)，其它接口和收發(fā)器并未使用。
[0037]同樣地，在圖2 (b)的例子中，與圖2 Ca)的例子中的控制部110相同地，在控制部110中，實際使用了與狀態(tài)監(jiān)視部3 (203)所利用的通信接口 RS485對應的接口 3 (113)和收發(fā)器3 (123)、與上級系統(tǒng)B302所利用的通信接口 Ethernet (注冊商標)對應的接口
5(115)和收發(fā)器5 (125)。此外，還使用了用于輸出直接對蓄電池模塊3 (403)進行中繼控制等指示的電池控制信號的接口 6(126)。這樣，通過具有相同控制部110的蓄電系統(tǒng)控制裝置100，能夠應對不同規(guī)格和用途的蓄電池模塊、狀態(tài)監(jiān)視裝置和上級系統(tǒng)。
[0038]此外，對于未使用的通信接口和收發(fā)器的部分，例如停止包含待機等在內(nèi)的動作，不進行電力供給，能夠實現(xiàn)節(jié)電化。此時，實際上使用的通信接口的識別，例如可在狀態(tài)監(jiān)視部或上級系統(tǒng)被實際連接到蓄電系統(tǒng)控制裝置100上并運行時，檢測它們輸出的電信號，自動執(zhí)行識別；也可以使用DIP開關(Dial in-line Package Switch,雙列直插式封裝開關)和寄存器等設定單元從外部預先設定。
[0039]在圖2(a)、(b)的例子中，連接到蓄電系統(tǒng)控制裝置100上的蓄電池模塊和狀態(tài)監(jiān)視部為I種，即，在與狀態(tài)監(jiān)視部之間的通信中使用的接口為I種(圖中為SPI或者RS485 )。另一方面，例如，在同時控制鋰離子電池和鉛蓄電池等不同種類的蓄電池模塊的混合結構的情況下，為了與不同規(guī)格的狀態(tài)監(jiān)視部之間并行地進行通信，也能夠同時使用多個不同種類的接口。
[0040]圖3是概要性表示在控制部110的接口與狀態(tài)監(jiān)視部之間授受信息的結構例的圖。在圖3 (a)的例子中，表示了上述圖2 (a)的例子中所示的控制部110的接口，此處，與狀態(tài)監(jiān)視部之間進行通信的多個接口(圖中例如IFl (111)和IF2 (112)等)分別為串行通信接口，從狀態(tài)監(jiān)視部發(fā)送來的電池信息(例如電壓或溫度等)和對狀態(tài)監(jiān)視部發(fā)送的控制信號(例如對蓄電池模塊或單電池的警告信號或停止指示信號等)全部被包含在串行通信中。
[0041]圖3 (b)的例子中，表示了上述圖2 (b)的例子中所示的控制部110的接口，此處，除了僅包含從狀態(tài)監(jiān)視部發(fā)送來的電池信息的多個串行通信的接口(圖中例如IFl(Ill)?IF3 (113 ))之外，還有一個用于發(fā)送直接對蓄電池模塊或單電池進行控制的電池控制信號的接口(圖中IF6 (116))。這里的電池控制信號例如為中繼控制等的信號(對外傳輸信號)。
[0042]圖3 (C)的例子與圖3 (b)的例子相同，但對其融合了圖3 (a)的結構，除了包含全部從狀態(tài)監(jiān)視部發(fā)送來的電池信息和對狀態(tài)監(jiān)視部發(fā)送的控制信號的串行通信的接口(圖中例如IFl (111)~IF3 (113))之外，還有一個用于發(fā)送直接對蓄電池模塊或單電池進行中繼控制等的電池控制信號的接口(圖中IF6(116))。由此，使得蓄電池的控制系統(tǒng)重復化(有冗余)，能夠實現(xiàn)可靠性的提高。
[0043]如上面所說明的，根據(jù)本發(fā)明之一實施方式的蓄電系統(tǒng)控制裝置，對多種規(guī)格和用途的蓄電池模塊(以及獲取其狀態(tài)信息的狀態(tài)監(jiān)視部)和/或上級系統(tǒng)，預先具備與它們之間進行信息授受所可能需要的多種通信接口。由此，對于蓄電池模塊、狀態(tài)監(jiān)視部或上級系統(tǒng)等的規(guī)格和用途的變更等，使得能夠以通用的控制部110和蓄電系統(tǒng)控制裝置100來進行應對，能夠實現(xiàn)開發(fā)周期的縮短和成本的降低。
[0044]以上基于實施方式對發(fā)明人所提出的發(fā)明進行了具體地說明，但本發(fā)明并不被限定在上述實施方式中，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)可進行各種變更是無需多言的。例如，上述實施例是為了使本發(fā)明更易于理解而進行的詳細說明，并不限定于必須具備所說明的全部的結構。另外，對于上述實施方式的結構的一部分，能夠進行其它結構的追加、刪除、替換。
[0045]工業(yè)利用性
[0046]本發(fā)明可用于由鋰離子電池或鋰離子電容器等蓄電池構成的蓄電系統(tǒng)的控制裝置。
[0047]附圖標記說明:
[0048]100……蓄電系統(tǒng)控制裝置，110……控制部，111~116……接口(IF)I~6，123~125……收發(fā)器3~5，201~203……狀態(tài)監(jiān)視部I~3，301……上級系統(tǒng)A，302……上級系統(tǒng)B，401、403……蓄電池模塊1、3。
【權利要求】
1.一種蓄電系統(tǒng)控制裝置，其特征在于: 與蓄電池模塊連接，所述蓄電池模塊包括多個蓄電池單元，和用于獲取作為關于所述蓄電池單元的狀態(tài)的信息的電池信息的狀態(tài)監(jiān)視部， 所述蓄電系統(tǒng)控制裝置包括控制部，所述控制部從所述狀態(tài)監(jiān)視部接收所述電池信息，并基于所述電池信息輸出用于進行所述蓄電池單元的控制的控制信號， 所述控制部， 具有多種用于在與所述狀態(tài)監(jiān)視部之間授受數(shù)據(jù)的第一通信接口， 在與不同的所述第一通信接口對應的多種所述狀態(tài)監(jiān)視部或者所述蓄電池單元之間，能夠進行所述電池信息和所述控制信號的發(fā)送接收。
2.如權利要求1所述的蓄電系統(tǒng)控制裝置，其特征在于: 所述控制部中， 作為所述第一通信接口，具有至少一種以上的進行串行通信的通信接口，和至少一種以上的基于差分信號進行通信的通信接口。
3.如權利要求2所述的蓄電系統(tǒng)控制裝置，其特征在于: 所述控制部中， 作為所述第一通信接口，具有用于進行包含從所述狀態(tài)監(jiān)視部輸出的所述電池信息和從所述控制部輸出的所述控制信號的串行通信的多個通信接口。
4.如權利要求2所述的蓄電系統(tǒng)控制裝置，其特征在于: 所述控制部中， 作為所述第一通信接口，具有用于進行包含從所述狀態(tài)監(jiān)視部輸出的所述電池信息的串行通信的多個通信接口，和用于進行包含直接對所述蓄電池單元進行控制的電池控制信號的通信的通信接口。
5.如權利要求2所述的蓄電系統(tǒng)控制裝置，其特征在于: 所述控制部中， 作為所述第一通信接口，具有用于進行包含從所述狀態(tài)監(jiān)視部輸出的所述電池信息和從所述控制部輸出的所述控制信號的串行通信的多個通信接口，和用于進行包含直接對所述蓄電池單元進行控制的電池控制信號的通信的通信接口。
6.如權利要求1所述的蓄電系統(tǒng)控制裝置，其特征在于: 還與利用所述蓄電池模塊的上級系統(tǒng)連接， 所述控制部， 具有一種以上的用于在與所述上級系統(tǒng)之間授受數(shù)據(jù)的第二通信接口，在與對應于不同的所述第二通信接口的一種以上的所述上級系統(tǒng)之間，能夠進行數(shù)據(jù)的授受。
7.如權利要求1所述的蓄電系統(tǒng)控制裝置，其特征在于: 所述控制部， 在與多個不同種類的所述狀態(tài)監(jiān)視部或者所述蓄電池單元之間，能夠并行地進行所述電池信息和所述控制信號的發(fā)送接收。
【文檔編號】H02J7/00GK104040780SQ201380000028
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年1月7日 優(yōu)先權日:2013年1月7日
【發(fā)明者】笠井成彥, 田中克佳, 中畑尚之 申請人:株式會社日立制作所