(57)【要約】【課題】１種類のバッテリモジュールを複数組み合わせて、バッテリシステムを形成できるバッテリモジュールを提供する。【解決手段】リレー制御部２４は、マスターモードと、スレーブモードと、を有する。マスターモードの場合にはリレー制御部２４からのリレー制御信号がゲート回路２６を介しリレー駆動回路３２に供給され、スレーブモードの場合には外部リレー制御信号がゲート回路２６を介しリレー駆動回路３２に供給される。従って、バッテリモジュールはいずれのモードでも動作可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、バッテリを制御するバッテリ制御回路を含むバッテリ装置と、
バッテリ制御回路の電力の供給をオンオフするリレーと、
リレーをオンオフするリレー駆動回路と、
リレー駆動回路を制御するリレー制御信号を出力するリレー制御部と、
外部からの外部リレー制御信号と、リレー制御部からのリレー制御信号が入力されるゲート回路と、
を含み、
リレー制御部は、マスターモードと、スレーブモードと、を有し、
マスターモードの場合にはリレー制御部からのリレー制御信号がゲート回路を介しリレー駆動回路に供給され、スレーブモードの場合には外部リレー制御信号がゲート回路を介しリレー駆動回路に供給される、
バッテリモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リレーによって、動作停止されるバッテリモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両（ＨＶ）や、電気自動車（ＥＶ）においては、走行用のモータの電源として、高圧、大容量のバッテリを搭載する。このバッテリでは、必要な容量の電池セルを集めてモジュール化し、バッテリモジュールの管理のための電池ＥＣＵ（電子制御ユニット）をモジュール内に設ける場合が多い。
【０００３】
このようなバッテリモジュールは、車両に必要な容量とすれば、１車両に１つ搭載すればよい。すなわち、大型車両用にバッテリモジュールを設計するのであれば、それに最適な容量のバッテリを製作し、そのバッテリを管理するための電池ＥＣＵを開発すればよい。しかし、各車両専用にバッテリモジュールを製造すると、汎用性のないモジュールを多種類製造することになり、開発、製造コストが増加し、また１つのバッテリモジュールを大型化すると、その管理が難しくなることも多い。
【０００４】
このため、車両にバッテリモジュールを複数搭載することが考えられるが、この場合、複数のバッテリモジュール全体の管理を行うことも必要となる。特許文献１では、複数のバッテリモジュールを搭載するとともに、異常発生時は、上位の制御装置によって複数のバッテリモジュールの動作を停止させている。このような異常対策などは、１つの上位の制御装置が行った方が、制御破綻が生じにくくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−０６８５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のバッテリシステムでは、上位の制御装置を開発するとともに、各バッテリモジュール内のＥＣＵについても上位制御装置からの制御が可能なように対処する必要もある。異常時のバッテリモジュールの遮断のための構成は、確実に動作する必要があるが、一方コスト面からは、このようなシステムについてなるべく簡略なものとしたいという要望もある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、バッテリと、バッテリを制御するバッテリ制御回路を含むバッテリ装置と、バッテリ制御回路の電力の供給をオンオフするリレーと、リレーをオンオフするリレー駆動回路と、リレー駆動回路を制御するリレー制御信号を出力するリレー制御部と、外部からの外部リレー制御信号と、リレー制御部からのリレー制御信号が入力されるゲート回路と、を含み、リレー制御部は、マスターモードと、スレーブモードと、を有し、マスターモードの場合にはリレー制御部からのリレー制御信号がゲート回路を介しリレー駆動回路に供給され、スレーブモードの場合には外部リレー制御信号がゲート回路を介しリレー駆動回路に供給されることを特徴とする。
【０００８】
また、バッテリモジュールは、単独で動作する場合には、マスターモードで動作するとよい。
【０００９】
また、バッテリモジュールを複数用意した場合に、１つのバッテリモジュールをマスターモードで動作させるとともに、他のバッテリモジュールをスレーブモードで動作させるとよい。
【００１０】
また、マスターモードで動作するバッテリモジュールは、リレー制御部から、リレー制御信号を出力し、スレーブモードで動作するバッテリモジュール外部リレー制御信号を受け入れる。
【００１１】
また、ゲート回路はアンド回路であり、リレー制御部は、マスターモードの場合に、ゲート回路の外部リレー制御信号の入力端をＨレベルに固定してリレー制御信号をリレー駆動回路に供給し、スレーブモードの場合に、ゲート回路のリレー制御信号の入力端をＨレベルに固定して外部リレー制御信号をリレー駆動回路に供給する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、１種類のバッテリモジュールをマスター、スレーブのいずれかとして任意に機能させることができる。従って、複数のバッテリモジュールからバッテリシステムを構成した場合に、１種類のバッテリモジュールを用いることができる。また、バッテリモジュールの構成は従来の専用のバッテリモジュールに対する追加の部材が少なく、開発、製造のコストを全体として削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】バッテリモジュール単体の構成を示す図である。
【図２】３つのバッテリモジュールを組み合わせたバッテリシステムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。
【００１５】
＜バッテリモジュール＞
図１は、実施形態に係るバッテリモジュールの構成を示す図である。例えば、乗用車など比較的小型の車両の場合、このバッテリモジュールを単独で使用することで対処できる。
【００１６】
高圧バッテリ１０は、直列および並列接続された多数の電池セルからなるバッテリ装置であり、例えば、２００Ｖ〜３００Ｖ程度の直流電圧を出力する大容量の組電池で構成される。この高圧バッテリ１０は、そのバッテリ管理のためのバッテリ制御回路１２を内蔵する。バッテリ制御回路１２は、電池セルブロックの電圧検出や温度検出を行うとともに、これら検出結果に基づく充放電の制限などを行う。そして、このバッテリ制御回路１２が動作停止することで、メインリレーがオフして高圧バッテリ１０が動作停止する。なお、高圧バッテリ１０は、リチウムイオン電池などの二次電池でもよいし、燃料電池でもよく、太陽電池を組み合わせてもよい。
【００１７】
制御ＥＣＵ２０は、メイン制御回路２２を有しており、これはマイクロコンピュータにより構成される。このメイン制御回路２２は、バッテリ制御回路１２に制御信号を送り、高圧バッテリ１０の動作を制御する。なお、この例において、制御ＥＣＵ２０は、走行用モータや、エンジンの制御も行う能力を持っており、車両の走行制御に必要な処理を実行する。
【００１８】
制御ＥＣＵ２０は、リレー制御部２４を有しており、これもマイクロコンピュータで構成される。このリレー制御部２４は、基本的に常時オンしており、必要な際にメイン制御回路２２などをオン状態に移行させる、ウェイクアップなどの処理を行う。例えば、ユーザが車両走行のために車両システムをオンしたことを検知した場合や、定期的な自己診断のタイミングにおいて、ウェイクアップのための処理を行う。
【００１９】
リレー制御部２４の出力は、ゲート回路２６を介し、リレー駆動回路３２に接続されている。ゲート回路２６は、この例ではアンド回路で構成されている。ゲート回路２６の一方の入力端には、外部入力端子３０およびリレー制御部２４の出力が接続されており、他方の入力端にはリレー制御部２４の別の出力が接続されている。そして、２つの入力端への入力信号がいずれもＨレベルの場合に、ゲート回路２６はＨレベルを出力する。
【００２０】
この例は、バッテリモジュールが単独で動作する場合を示しており、外部入力端子３０は、他の線路に接続されていない。従って、リレー制御部２４の２つの出力によって、ゲート回路２６の出力が決定される。そして、リレー制御部２４は、外部入力端子３０に接続されている出力を常時Ｈレベルに設定し、他の出力としてリレー制御信号を出力する。従って、ゲート回路２６からはリレー制御信号が出力され、これがリレー駆動回路３２に供給される。なお、ゲート回路２６は、アンド回路に限定されることはない。例えば、リレー制御部２４の外部入力端子３０に接続されている出力を常時Ｌレベルに設定すれば、アンド回路に代えてオア回路を採用することで同様の結果が得られる。さらに、スイッチも用いて、リレー駆動回路３２への制御信号を選択することもできる。
【００２１】
リレー駆動回路３２は、ゲート回路２６から供給される制御信号に応じ、リレー３４のリレーコイル３４ａに電流を供給する。すなわち、Ｈレベルの制御信号が供給された場合に、リレー３４が駆動される。リレー３４は、常開リレーであり、リレー駆動回路３２によってリレーコイル３４ａに電流が流れることで、リレースイッチ３４ｂがオンする。なお、リレー３４は必ずしも常開リレーでなくてもよい。車両システムのオン時は、リレーコイル３４ａに電流が流れ、リレー３４がオンする。
【００２２】
リレー３４は、電源ライン３６からの電力供給をオンオフするものであり、この例では、電源ライン３６と、メイン制御回路２２、バッテリ制御回路１２との接続をオンオフする。なお、リレー制御部２４には、電源ライン３６が直接接続されており、リレー３４がオフされても、電力は供給され続ける。
【００２３】
なお、電源ライン３６は、車載されている各種の補機に電力を供給する補機電池などの出力であり、例えば１２Ｖの電源ラインである。
【００２４】
また、リレー制御部２４は、外部出力端子３８を有しており、ここからリレー制御信号が出力可能になっている。この例では、外部出力端子３８が２つ設けられている。
【００２５】
ここで、制御ＥＣＵ２０は、車両全体の各種動作を制御するが、基本的にはメイン制御回路２２がその制御を行う。リレー制御部２４は、メイン制御回路２２の動作を補助するものであり、メイン制御回路２２をウェイクアップしたり、異常発生時にリレー３４をオフして、バッテリモジュールを動作停止（シャットダウン）させる。
【００２６】
例えば、ユーザによって車両システムがオフされたときに、リレー制御部２４は、リレー３４をオフする。これによって、メイン制御回路２２、バッテリ制御回路１２には、電力が供給されなくなり、これら制御回路がオフ状態となる。これにより、車載各種機器の制御が停止され、また高圧バッテリ１０のシステムメインリレーがオフになり、高圧バッテリ１０からの電力出力も停止される。
【００２７】
一方、車両システムがオンされた場合、リレー制御部２４がこれを検知し、リレー３４をオンする。これによって、メイン制御回路２２、バッテリ制御回路１２がウェイクアップして動作を開始し、車両が走行可能になる。また、各種車載機器も動作状態になる。
【００２８】
そして、なんらかのエラー発生などによって、メイン制御回路２２が暴走したり、高圧バッテリ１０に異常が発生したときには、この信号がリレー制御部２４に供給される。リレー制御部２４がメイン制御回路２２の異常を検出してもよいし、メイン制御回路２２が自己診断してその結果をリレー制御部２４に供給してもよい。また、バッテリ制御回路１２は、自己で異常判定を行い異常発生時にリレー制御部２４に異常信号を送信してもよいし、リレー制御部２４がバッテリ制御回路１２の異常を検出してもよい。
【００２９】
異常検知した場合には、リレー制御部２４がリレー駆動回路３２によりリレー３４を開放して、メイン制御回路２２、バッテリ制御回路１２への電力供給を停止する。従って、高圧バッテリ１０のシステムメインリレーがオフになり、高圧バッテリ１０からの電力出力も停止され、安全が確保される。
【００３０】
ここで、図１の実施形態においては、外部入力端子３０から信号が入力されないため、ゲート回路２６は、単にリレー制御信号を通過させるだけであってその必要はない。しかし、大型車両などで、バッテリモジュールを複数設けた場合に、ゲート回路２６を用いて複数バッテリモジュールにより全体動作の円滑な制御が可能になる。
【００３１】
＜バッテリシステム＞
図２には、図１に示したバッテリモジュールを３つ用いたバッテリシステムについて示してある。左側のバッテリモジュール１００がマスターモードで動作し、真ん中および右側のバッテリモジュール１０２，１０４がスレーブモードで動作する。
【００３２】
まず、バッテリモジュール１００は、リレー制御部２４から、常時Ｈレベル信号と、リレー制御信号を出力し、これらをゲート回路２６に供給する。このため図１と同様に、リレー制御信号がそのままゲート回路２６を通過して、リレー駆動回路３２に供給される。従って、リレー制御部２４によりリレー３４がオンオフされる。なお、この例では、１つのバッテリモジュールに２つの外部出力端子３８を設けたが、外部出力端子３８は１つとして、外部において分岐してもよい。
【００３３】
そして、バッテリモジュール１００の外部出力端子３８からは、リレー駆動回路３２に供給されるのと同じリレー制御信号が出力される。
【００３４】
バッテリモジュール１０２，１０４の外部入力端子３０には、バッテリモジュール１００の外部出力端子３８から出力されるリレー制御信号がそれぞれ入力される。そして、バッテリモジュール１０２，１０４のリレー制御部２４は、外部入力端子３０については非制御とし、ゲート回路２６には、常時Ｈレベル信号を供給する。従って、バッテリモジュール１０２，１０４のゲート回路２６は、外部入力端子３０から供給されるバッテリモジュール１００のリレー制御信号を外部リレー制御信号として受け入れ、これをそのまま自己のリレー駆動回路３２に供給する。従って、バッテリモジュール１００のリレー制御部２４からのリレー制御信号によって、３つのバッテリモジュール１００，１０２，１０４のリレー３４を一括して制御することができ、ＥＣＵ、バッテリについての電力供給のオフについて制御に破綻を来すことを防止することができる。また、ゲート回路２６として、オア回路を用いた場合には、外部入力端子３０については非制御とし、ゲート回路２６には、常時Ｌレベル信号を供給すればよい。
【００３５】
なお、制御ＥＣＵ２０のメイン制御回路２２は、マスターモードとして動作するバッテリモジュール１００のメイン制御回路２２が基本的に処理を行い、個別のバッテリモジュールにおける各種処理についてはそれぞれのメイン制御回路２２が行うとよい。
【００３６】
各バッテリモジュールにおいて、マスターモードとするか、スレーブモードとするかについては、設定用のコンピュータにおいて個別に設定するとよい。また、外部入力端子３０に所定の信号が入力されることでスレーブモード、信号が入力されないことでマスターモードというように認識してもよい。
【００３７】
本実施形態では、バッテリモジュール１００，１０２，１０４については、同一の構成でよく、個数を変更することで、１種類のバッテリモジュールを乗用車から大型車までに対応できる。また、バッテリモジュールにおいて、外部入力端子３０、ゲート回路、外部出力端子３８を追加するだけでよい。また、リレー制御部２４においては、マスターモード、スレーブモードの別に応じて、２つの出力信号を出力するロジックを追加するだけでよい。従って、バッテリモジュールの開発は、車両専用のバッテリモジュールを開発するのと同様であり、また装置自体が大型化することもない。このように、本実施形態のバッテリモジュールは、汎用性があり、各種の車両への搭載が可能であり、この構成自体は従来のものとそれほど変更しなくてよく、全体としてコスト削減を図ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  高圧バッテリ、１２  バッテリ制御回路、２０  制御ＥＣＵ、２２  メイン制御回路、２４  リレー制御部、２６  ゲート回路、３０  外部入力端子、３２  リレー駆動回路、３４  リレー、３４ａ  リレーコイル、３４ｂ  リレースイッチ、３６  電源ライン、３８  外部出力端子、１００，１０２，１０４  バッテリモジュール。
【図１】
2018142415.tif 000003
【図２】
2018142415.tif 000004