(57)【要約】【課題】ハイブリッド電気自動車または燃料電池用電気自動車のバッテリー管理動作を効率的で安定的に行うための自動車バッテリー管理システムを提供する。【解決手段】複数のバッテリーセルの各バッテリーセルの充電状態を管理するために、前記複数のバッテリーセルのそれぞれの充電電圧値を検出するための電圧検出部を有する複数のスレーブ制御ユニットと、前記複数のバッテリーセル全体の代表電流値を検出するための電流検出部を有し、前記複数のスレーブ制御ユニットとインターフェース動作を行って、前記複数のバッテリーセル全体の充電状態を管理するためのマスター制御ユニットとを含むことを特徴とする。【選択図】図３
2008099538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバッテリーセルの各バッテリーセルの充電状態を管理するために、前記複数のバッテリーセルのそれぞれの充電電圧値を検出するための電圧検出部を有する複数のスレーブ制御ユニットと、
前記複数のバッテリーセル全体の代表電流値を検出するための電流検出部を有し、前記複数のスレーブ制御ユニットとインターフェース動作を行って、前記複数のバッテリーセル全体の充電状態を管理するためのマスター制御ユニットと、を含んでなることを特徴とする自動車バッテリー管理システム。
【請求項２】
前記マスター制御ユニットは、
前記複数のスレーブ制御ユニットをそれぞれオン、オフ制御するとともに、前記複数のバッテリーセル全体の充電状態を管理するためのマスター制御部と、
前記複数のスレーブ制御ユニットとインターフェースするためのインターフェース部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の自動車バッテリー管理システム。
【請求項３】
前記スレーブ制御ユニットは、
前記マスター制御部の動作制御によって電源をオン、オフするための電源部と、
前記複数のバッテリーセルの等価化回路を駆動するためのバランシング管理部と、
前記複数のバッテリーセルの温度を検出するための温度検出部と、
前記複数のバッテリーセルの充電状態を管理するためのスレーブ制御部と、
前記マスター制御ユニットとインターフェースするためのインターフェース部と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の自動車バッテリー管理システム。
【請求項４】
前記マスター制御部では、前記電流検出部によって検出された前記複数のバッテリーセル全体の代表電流値を前記スレーブ制御部に伝送し、前記スレーブ制御部では、前記電圧検出部によって検出された電圧値と、前記代表電流値を比較し、安全検査を実施することを特徴とする請求項３に記載の自動車バッテリー管理システム。
【請求項５】
前記スレーブ制御部では、前記複数のバッテリーセルの充電状態とパワー値を計算して前記マスター制御部に伝送し、前記マスター制御部では、前記各スレーブ制御部から伝送される充電状態とパワー値を参照して、前記複数のバッテリーセル全体の充電状態とパワー値を計算することを特徴とする請求項３に記載の自動車バッテリー管理システム。
【請求項６】
前記マスター制御部では、前記計算された複数のバッテリーセル全体の充電状態とパワー値をハイブリッドコントロールユニットに伝送することを特徴とする請求項５に記載の自動車バッテリー管理システム。
【請求項７】
前記マスター制御部では、前記ハイブリッドコントロールユニットから伝送される車両走行状態情報によって、前記スレーブ制御ユニットをオン、オフ制御することを特徴とする請求項６に記載の自動車バッテリー管理システム。
【請求項８】
前記マスターコントロールユニットは、前記スレーブ制御ユニットとは分離された補助電源を使用することを特徴とする請求項１に記載の自動車バッテリー管理システム。
【請求項９】
前記スレーブコントロールユニットは、前記補助電源とは分離された高電圧電源を直接使用することを特徴とする請求項８に記載の自動車バッテリー管理システム。
【請求項１０】
前記スレーブコントロールユニットは、前記マスター制御ユニットから絶縁された通信経路を使用することを特徴とする請求項８に記載の自動車バッテリー管理システム。
【請求項１１】
前記バッテリーセルは、ハイブリッド電気自動車または燃料電池用電気自動車に使用されるリチウム電池であることを特徴とする請求項１に記載の自動車バッテリー管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車バッテリー管理システムに係り、より詳しくは、ハイブリッド電気自動車または燃料電池用電気自動車に適したバッテリー管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、一般的なハイブリッド電気自動車の構成を示す図である。ハイブリッド電気自動車には、モーター１、インバーター２、バッテリー管理システム３、バッテリー４、発電機５、エンジン６、及びハイブリッドコントロールユニット（ＨＣＵ：Ｈｙｂｒｉｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）７が含まれる。
一方、エンジン６では、ガソリン燃料の燃焼によって発電のための動力を発生させ、発電機５は、エンジン出力シャフトと連結されて、設定された所定の電圧を発生させ、バッテリー４は、発電機で発電された電気を充電するとともに、モーター１のトルク発生に必要な電源を供給する。
【０００３】
また、バッテリー管理システム（ＢＭＳ：Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ＳｙＳｔｅｍ）３は、バッテリーの作動領域内で電流、電圧及び温度などを検出し、適正な充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を維持及び管理し、インバーター２は、バッテリーの電圧を３相に変換してモーターを駆動させる。
そして、ハイブリッドコントロールユニット（ＨＣＵ）７では、車両状態と走行モードなどを全般的に制御し、かつバッテリー管理システム３から提供されるＳＯＣ情報とバッテリーパワーなどを参照して、安定した車両運行となるようにする。
【０００４】
バッテリー管理システム３には、図２に示すように、電流検出部と、電圧検出部と、温度検出部、及びバッテリー制御部が含まれる。電流検出部及び電圧検出部では、バッテリー４の現在電流値と電圧値を検出してバッテリー制御部に出力する。
また、温度検出部は、バッテリーの温度を検出して、バッテリー制御部に出力し、バッテリー制御部は、検出されたバッテリー電流、電圧、及び温度を受信し、バッテリー４の充電状態（ＳＯＣ）を適切に維持させるバッテリー管理動作を行う。
【０００５】
ハイブリッド電気自動車または燃料電池用電気自動車のバッテリー管理システムは、電気エネルギーとパワー性能を向上させるために必要なＫ個のバッテリーを直列で連結して使うことになる。
しかし、直列で使われるＫ個のバッテリーを、一つのバッテリー制御部によって全て管理すれば、バッテリーのそれぞれに対する正確な制御ができないため、例えば、Ｎｉ−ＭＨ電池の代わりにリチウム電池を使う場合、任意のリチウム電池が過充電などによって爆発する致命的な問題点が発生する。
【特許文献１】特表２００４−５２４７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前記のような問題点を解決するためになされたもので、バッテリー管理システムを、一つのマスター制御ユニットと複数のスレーブ制御ユニットから構成し、全体的なバッテリー管理はマスター制御ユニットで行い、部分的なバッテリー管理は複数のスレーブ制御ユニットでそれぞれ行うことで、ハイブリッド電気自動車または燃料電池用電気自動車のバッテリー管理動作を効率的で安定的に行うための自動車バッテリー管理システムを提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数のバッテリーセルの各バッテリーセルの充電状態を管理するために、前記複数のバッテリーセルのそれぞれの充電電圧値を検出するための電圧検出部を有する複数のスレーブ制御ユニットと、前記複数のバッテリーセル全体の代表電流値を検出するための電流検出部を有し、前記複数のスレーブ制御ユニットとインターフェース動作を行って、前記複数のバッテリーセル全体の充電状態を管理するためのマスター制御ユニットと、を含んでなることを特徴とする。
【０００８】
前記マスター制御ユニットは、前記複数のスレーブ制御ユニットをそれぞれオン、オフ制御するとともに、前記複数のバッテリーセル全体の充電状態を管理するためのマスター制御部と、前記複数のスレーブ制御ユニットとインターフェースするためのインターフェース部と、を含むことを特徴とし、前記スレーブ制御ユニットは、前記マスター制御部の動作制御によって電源をオン、オフするための電源部と、前記複数のバッテリーセルの等価化回路を駆動するためのバランシング管理部と、前記複数のバッテリーセルの温度を検出するための温度検出部と、前記複数のバッテリーセルの充電状態を管理するためのスレーブ制御部と、前記マスター制御ユニットとインターフェースするためのインターフェース部と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
前記マスター制御部では、前記電流検出部によって検出された前記複数のバッテリーセル全体の代表電流値を前記スレーブ制御部に伝送し、前記スレーブ制御部では、前記電圧検出部によって検出された電圧値と、前記代表電流値を比較し、安全検査を実施することを特徴とし、前記スレーブ制御部では、前記複数のバッテリーセルの充電状態とパワー値を計算して前記マスター制御部に伝送し、前記マスター制御部では、前記各スレーブ制御部から伝送される充電状態とパワー値を参照して、前記複数のバッテリーセル全体の充電状態とパワー値を計算することを特徴とする。
【００１０】
前記マスター制御部では、前記計算された複数のバッテリーセル全体の充電状態とパワー値をハイブリッドコントロールユニットに伝送し、前記ハイブリッドコントロールユニットから伝送される車両走行状態情報によって、前記スレーブ制御ユニットをオン、オフ制御することを特徴とする。
【００１１】
前記マスターコントロールユニットは、前記スレーブ制御ユニットとは分離された補助電源を使用し、前記スレーブコントロールユニットは、前記補助電源とは分離された高電圧電源を直接使用することを特徴とする。  
【００１２】
前記スレーブコントロールユニットは、前記マスター制御ユニットから絶縁された通信経路を使用することを特徴とする。
【００１３】
前記バッテリーセルは、ハイブリッド電気自動車または燃料電池用電気自動車に使用されるリチウム電池であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ハイブリッド電気自動車または燃料電池用電気自動車に適したバッテリー管理システムを適用して、バッテリー管理動作を効率的で安定的に行い、さらにバッテリー管理システムを簡素化して、製造費用及び設計の容易性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１６】
本発明は、ハイブリッド電気自動車または燃料電池用電気自動車に適用されるバッテリー管理システムであって、電気エネルギーとパワー性能を向上させるために必要なＫ個のバッテリーを直列に連結して使用する場合、バッテリー管理動作をより効率よく行うために、バッテリー管理システムを一つのマスター制御ユニット（ＭａＳｔｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）と複数のスレーブ制御ユニット（Ｓｌａｖｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）から構成する。
そして、全体的なバッテリー管理はマスターコントロールユニットで行い、部分的なバッテリー管理は複数のスレーブコントロールユニットでそれぞれ行うことで、全体的なバッテリー管理と部分的なバッテリー管理を安定的に行うようにする。
【００１７】
図３は、本発明による自動車バッテリー管理システムの構成を示す図である。例えば、Ｎｉ−ＭＨ電池の代わりに複数のリチウム電池を電気エネルギーソースとして直列に連結して使用する場合、本発明では、所定数（たとえば、４個）のバッテリーセルに対する充電状態（ＳＯＣ）を部分的に細密に管理するためのＮ個の複数のスレーブ制御ユニット３１１〜３１ｎと、複数のスレーブ制御ユニットとのインターフェース動作を行って、バッテリー全体の充電状態（ＳＯＣ）を管理するための一つのマスター制御ユニット３０とに分けてバッテリー管理システムを構成する。
【００１８】
マスター制御ユニット３０は、バッテリー全体の代表電流値を検出する電流検出部３０１と、複数のスレーブ制御ユニットをそれぞれオン、オフ制御し、バッテリー全体の充電状態を管理するためのマスター制御部３００と、複数のスレーブ制御ユニットとインターフェースするためのインターフェース部３０２とを含んで構成される。
また、スレーブ制御ユニット３１は、マスター制御部３００から伝送されるスレーブオン、オフ（Ｓｌａｖｅ  Ｏｎ・Ｏｆｆ）制御信号によって電源をオン、オフするための電源部３１１と、所定数の電気エネルギーソース、例えば４個のバッテリーセルの電圧値を検出する電圧検出部３１２と、４個のバッテリーセルの等価化回路を駆動するバランシング管理部３１３と、温度を検出する温度検出部３１４と、バッテリーセルの充電状態を管理するためのスレーブ制御部３１０と、マスター制御ユニットとインターフェースするためのインターフェース部とを含んで構成される。
【００１９】
そして、マスター制御部３００では、例えば図４に示すように、電流検出部３０１によってバッテリー全体の代表電流値が検出されれば（Ｓ１０）、インターフェース部３０２を通じて、各スレーブ制御部３１０に代表電流値を伝送する（Ｓ１１）。
各スレーブ制御部３１０では、マスター制御部３００から伝送されるバッテリー代表電流値を受信すれば、電圧検出部３１２によって検出された電圧値と代表電流値を比較して、現在電流対比電圧の割合が、正常の充電及び放電動作の実行に適した状態であるかを判別する安全検査を実施する。
【００２０】
また、各スレーブ制御部３１０では、電圧検出部３１２によって検出された電圧値と、温度検出部３１４によって検出された温度を参照して、４個のバッテリーセルの充電状態（ＳＯＣ）とパワー値を計算した後、インターフェース部３１６を通じてマスター制御部３００に伝送する。
そして、マスター制御部３００では、各スレーブ別充電状態及びパワー値を受信すれば（Ｓ１２）、各スレーブ別充電状態とパワー値を全て参照して、バッテリー全体の充電状態とパワー値を算出する（Ｓ１３）。
【００２１】
バッテリー全体の充電状態とパワー値が算出されれば、マスター制御部３００では、ハイブリッドコントロールユニット（ＨＣＵ）に、バッテリー全体の充電状態とパワー値を伝送し（Ｓ１４）、運転走行モード設定及び車両状態などが、ハイブリッドコントロールユニット（ＨＣＵ）によって正常に制御される。
また、ハイブリッドコントロールユニット（ＨＣＵ）では、車両走行状態などを知らせる情報をマスター制御部３００に伝送して、バッテリー充電及び放電の動作が行われるようにする。例えば、マスター制御部３００で、駐車にあたる車両走行状態情報を受信する場合（Ｓ１５）、各スレーブ別オン、オフ制御信号を出力し（Ｓ１６）、高電圧のバッテリー電源が放電しないようにする。
【００２２】
これにより、マスター制御部３００では、前記のように、バッテリー全体の充電状態とパワー値をハイブリッドコントロールユニットに提供するバッテリー管理システムの基本機能を忠実に実行することができ、また、ハイブリッドコントロールユニットから伝送される車両走行状態情報によって、各スレーブ制御ユニットを適切にオン、オフ制御することができる。
そして、マスターコントロールユニットは、図３に示すように、スレーブ制御ユニットとは分離された補助電源部３２、例えば１２Ｖ補助電源を使用し、スレーブコントロールユニットは、補助電源とは分離された高電圧電源を直接使用することにより、バッテリー管理システムの電源配線と設計を一層簡素化することができる。
また、スレーブコントロールユニットは、マスター制御ユニットから絶縁された通信経路を使用することにより、高電圧計と１２Ｖ低電圧計の絶縁性を確保し、回路設計をより安定的で簡素化することができる。
【００２３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、ハイブリッド電気自動車または燃料電池用電気自動車に適したバッテリー管理システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一般的なハイブリッド電気自動車の構成を示す図である。
【図２】一般的なバッテリー管理システムの構成を示す図である。
【図３】本発明によるバッテリー管理システムの構成を示す図である。
【図４】本発明によるマスター制御部におけるバッテリー管理動作の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２６】
１    モーター
２    インバーター
３    バッテリー管理システム
４    バッテリー
５    発電機
６    エンジン
７    ハイブリッドコントロールユニット
３０    マスター制御ユニット
３１    スレーブ制御ユニット
３２    補助電源部
【図１】
2008099538.tif 000003
【図２】
2008099538.tif 000004
【図３】
2008099538.tif 000005
【図４】
2008099538.tif 000006