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1、(10)申请公布号 CN 104040780 A (43)申请公布日 2014.09.10 CN 104040780 A (21)申请号 201380000028.9 (22)申请日 2013.01.07 H01M 10/48(2006.01) H02J 7/00(2006.01) H02J 7/02(2006.01) (71)申请人 株式会社日立制作所 地址 日本东京都 (72)发明人 笠井成彦 田中克佳 中畑尚之 (74)专利代理机构 北京尚诚知识产权代理有限 公司 11322 代理人 龙淳 (54) 发明名称 蓄电系统控制装置 (57) 摘要 本发明提供能够支持多种规格和用途的蓄电 池和。
2、 / 或上级系统的蓄电系统控制装置。本发明 有代表性的实施方式的蓄电系统控制装置， 与蓄 电池模块连接， 该蓄电池模块包括多个蓄电池单 元， 和用于获取作为关于上述蓄电池单元的状态 的信息的电池信息的状态监视部， 上述蓄电系统 控制装置包括控制部， 上述控制部从上述状态监 视部接收上述电池信息， 并基于上述电池信息输 出用于进行上述蓄电池单元的控制的控制信号， 上述控制部， 具有多种用于在与上述状态监视部 之间授受数据的通信接口， 在与不同的上述通信 接口对应的多种上述状态监视部或者上述蓄电池 单元之间， 能够进行上述电池信息和上述控制信 号的发送接收。 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 。
3、2013.03.01 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2013/050017 2013.01.07 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2014/106893 JA 2014.07.10 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104040780 A CN 104040780 A 1/1 页 2 1. 一种蓄电系统控制装置， 其特征在于 ： 与蓄电池模块连接， 所述蓄电池模块包括多个蓄电池单元， 和用于获取作为关于所述 蓄。
4、电池单元的状态的信息的电池信息的状态监视部， 所述蓄电系统控制装置包括控制部， 所述控制部从所述状态监视部接收所述电池信 息， 并基于所述电池信息输出用于进行所述蓄电池单元的控制的控制信号， 所述控制部， 具有多种用于在与所述状态监视部之间授受数据的第一通信接口， 在与不同的所述第一通信接口对应的多种所述状态监视部或者所述蓄电池单元之间， 能够进行所述电池信息和所述控制信号的发送接收。 2. 如权利要求 1 所述的蓄电系统控制装置， 其特征在于 ： 所述控制部中， 作为所述第一通信接口， 具有至少一种以上的进行串行通信的通信接口， 和至少一种 以上的基于差分信号进行通信的通信接口。 3. 如权。
5、利要求 2 所述的蓄电系统控制装置， 其特征在于 ： 所述控制部中， 作为所述第一通信接口， 具有用于进行包含从所述状态监视部输出的所述电池信息和 从所述控制部输出的所述控制信号的串行通信的多个通信接口。 4. 如权利要求 2 所述的蓄电系统控制装置， 其特征在于 ： 所述控制部中， 作为所述第一通信接口， 具有用于进行包含从所述状态监视部输出的所述电池信息的 串行通信的多个通信接口， 和用于进行包含直接对所述蓄电池单元进行控制的电池控制信 号的通信的通信接口。 5. 如权利要求 2 所述的蓄电系统控制装置， 其特征在于 ： 所述控制部中， 作为所述第一通信接口， 具有用于进行包含从所述状态监。
6、视部输出的所述电池信息和 从所述控制部输出的所述控制信号的串行通信的多个通信接口， 和用于进行包含直接对所 述蓄电池单元进行控制的电池控制信号的通信的通信接口。 6. 如权利要求 1 所述的蓄电系统控制装置， 其特征在于 ： 还与利用所述蓄电池模块的上级系统连接， 所述控制部， 具有一种以上的用于在与所述上级系统之间授受数据的第二通信接口， 在与对应于不 同的所述第二通信接口的一种以上的所述上级系统之间， 能够进行数据的授受。 7. 如权利要求 1 所述的蓄电系统控制装置， 其特征在于 ： 所述控制部， 在与多个不同种类的所述状态监视部或者所述蓄电池单元之间， 能够并行地进行所述 电池信息和所。
7、述控制信号的发送接收。 权 利 要 求 书 CN 104040780 A 2 1/5 页 3 蓄电系统控制装置 技术领域 0001 本发明涉及电池控制的技术， 特别涉及适用于由锂离子电池、 锂离子电容器等蓄 电池构成的蓄电系统的控制装置中的有效技术。 背景技术 0002 以锂离子电池为首的蓄电池模块中， 进行电池的状态监视并基于该信息进行容量 的调整、 平衡 （balancing） 等的控制电路和控制装置是不可或缺的， 将它们包含在内而构成 蓄电系统。 在此， 由于电池的控制基于状态监视的结果信息而进行， 因此需要具有通信接口 （IF） 来用于从进行状态监视的集成电路 （IC） 等电路或装置将。
8、电池信息发送到控制装置， 以 及将供控制装置进行容量调整等控制的信号发送到状态监视装置或电池。 0003 作为与此关联的技术， 例如日本特开 2000-74786 号公报 （专利文献 1） 中， 记载了 一种电动汽车用电池组控制装置， 包括 ： 以由多个单电池构成的电动汽车驱动用电池组为 电源， 进行单电池的状态的检测和诊断并将该状态暂时存储的单电池控制器 ； 以安装在电 动汽车上的辅助电池为电源， 对电池组的充放电进行控制的蓄电池控制器 ； 和用于在单电 池控制器与蓄电池控制器之间彼此发送接收数据的接口， 蓄电池控制器上设置有 RAM， 并在 蓄电池控制器的电源即将关闭之前将至少包含上述诊断。
9、的结果的电池信息从单电池控制 器发送到蓄电池控制器并存储在 RAM 中， 由此能够实现自诊断结果等数据的存储安全性和 单电池容量差异的降低。 0004 现有技术文献 0005 专利文献 0006 专利文献 1 ： 日本特开 2000-74786 号公报 发明内容 0007 发明要解决的技术问题 0008 近年来， 蓄电池系统开始用于各种用途， 例如安装在作为 UPS（不间断电源） 等系 统电源的后备电源、 电动汽车 / 混合动力车等上， 或安装在工程机械上， 因而根据其用途的 不同， 蓄电池模块的规格 （specifi cation） 中电池的种类和单电池数也存在多种。此外， 使 用电池的上级。
10、系统的规格也根据用途而存在多种。 0009 以往的控制装置以及状态监视装置， 根据状态监视装置中按照蓄电池系统的用途 和规格而采用的通信标准， 分别设置了固有的通信接口。即， 针对多种蓄电池的每种规格， 分别利用具有不同通信接口的控制装置来实现支持 （应对） 。此外， 对于上级系统， 也同样 地对上级系统的每种规格分别利用具有不同通信接口的控制装置来实现支持。因此， 例如 在应用于蓄电池和上级系统的规格不同的设备等的情况下， 相应地也需要重新开发控制装 置， 存在开发成本增大的问题。 0010 因此， 本发明的目的在于， 提供一种能够支持多种规格和用途的蓄电池和 / 或上 级系统的蓄电系统控制。
11、装置。 说 明 书 CN 104040780 A 3 2/5 页 4 0011 本发明的上述目的以及其它目的、 新特征， 可通过本说明书的记述以及附图而明 确。 0012 解决问题的技术手段 0013 将本申请公开的发明中有代表性的技术方案的概要说明如下。 0014 本发明有代表性的实施方式的蓄电系统控制装置， 与蓄电池模块连接， 该蓄电池 模块包括多个蓄电池单元， 和用于获取作为关于上述蓄电池单元的状态的信息的电池信息 的状态监视部， 上述蓄电系统控制装置包括控制部， 上述控制部从上述状态监视部接收上 述电池信息， 并基于上述电池信息输出用于进行上述蓄电池单元的控制的控制信号， 上述 控制部。
12、， 具有多种用于在与上述状态监视部之间授受数据的第一通信接口， 在与不同的上 述第一通信接口对应的多种上述状态监视部或者上述蓄电池单元之间， 能够进行上述电池 信息和上述控制信号的发送接收。 0015 发明效果 0016 将通过本申请公开的发明中有代表性的技术方案所获得的效果简单说明如下。 0017 即， 根据本发明有代表性的实施方式， 通过使蓄电系统控制装置能够支持多种规 格和用途的蓄电池和 / 或上级系统， 能够使用通用的控制装置来应对蓄电池或上级系统的 规格或用途的变更， 能够实现开发周期的缩短和成本的降低。 附图说明 0018 图 1 是概要性表示本发明之一实施方式的蓄电系统控制装置的。
13、结构例的图。 0019 图 2（a） 、（b） 是概要性表示本发明之一实施方式中蓄电系统控制装置的具体结构 例的图。 0020 图 3（a） （c） 是概要性表示本发明之一实施方式中在控制部的接口与状态监视 部之间授受信息的具体结构例的图。 0021 图 4（a） 、（b） 是概要性表示现有技术中蓄电系统控制装置的结构例的图。 具体实施方式 0022 下面基于附图详细说明本发明的实施方式。此外， 在用于说明实施方式的所有图 中， 对于同一部分原则上标注相同附图标记， 省略其重复说明。此外， 以下为了使本发明的 特征易于理解， 与现有技术比较着进行说明。 0023 图 4 是概要性表示现有技术中。
14、蓄电系统控制装置的结构例的图。图 4（a） 、（b） 中， 对不同规格的蓄电池模块 （图 4（a） 中为蓄电池模块 1（401） ， 图 4（b） 中为蓄电池模块 3（403） ） 内的多个单电池， 分别设置由进行状态监视的电路 / 装置构成的状态监视部 （图 4 （a） 中为状态监视部 1（201） 、 图 4（b） 中为状态监视部 3（203） ） 。 0024 由这些状态监视部获取到的关于蓄电池单元的状态的信息即电池信息， 被发送到 蓄电系统控制装置 100， 此时的通信接口各自不同 （图 4（a） 中为 SPI（串行外围设备接口） ， 图 4 （b） 中为 RS485） 。此外， 蓄电。
15、系统控制装置 100 所连接的上级系统的规格也不相同 （图 4（a） 中为上级系统 A301， 图 4（b） 中为上级系统 B302） ， 其与蓄电系统控制装置 100 之间 的通信接口也各自不同 （图 4（a） 中为 CAN（控制器局域网络） ， 图 4（b） 中为 Ethernet（以 太网， 注册商标） ） 。 说 明 书 CN 104040780 A 4 3/5 页 5 0025 因此， 在蓄电系统控制装置 100 中， 以与这些通信接口对应的方式分别独立地构 成控制部 （图 4（a） 中为控制部 110 ， 图 4（b） 中为 110” ） 。并且， 在图 4（b） 的控制部 110。
16、” 的例子中， 还具有用于输出直接对蓄电池模块 3（403） 进行中继控制等指示的电池控制信 号的接口。 像这样， 以往， 根据蓄电池和上级系统的规格等分别开发了由控制电路等构成的 专用控制部。 此时， 具有能够以与蓄电池和上级系统的规格相匹配的方式、 用少量的部件开 发控制部的优点， 但另一方面， 存在当蓄电池和上级系统的种类增加时， 与开发、 制造和管 理相关的负担急速增大的缺点。 0026 因此， 作为本发明之一实施方式的蓄电系统控制装置， 对于多种规格和用途的蓄 电池和 / 或上级系统， 通过预先具备与它们之间进行信息授受所可能需要的多种通信接 口， 使得能够以通用的控制装置来应对蓄电。
17、池和上级系统的规格和用途的变更等。 0027 图 1 是概要性表示本发明之一实施方式的蓄电系统控制装置的结构例的图。蓄电 系统控制装置 100 例如由电路基板构成， 是作为具有未图示的多个蓄电池模块的蓄电系统 的一部分而设置的装置， 例如包括由微机和集成电路等构成的控制部110。 该蓄电系统控制 装置 100 例如具有可与由集成电路和微机等构成的多个规格的状态监视部 （图中状态监视 部 1（201） 状态监视部 3（203） ） 以及一种以上规格的上级系统 （图中上级系统 A301、 上 级系统 B302） 分别连接的结构。 0028 各状态监视部 1（201） 3（203） 分别安装于未图示。
18、的一个以上的蓄电池模块上， 具有对蓄电池模块内的多个单电池进行电压、 温度、 电流、 电阻值等电池信息的测量和计算 的传感器和运算功能。获取到的电池信息利用规定的通信接口向蓄电系统控制装置 100 发 送。通信接口存在因蓄电池模块的容量和规模等不同而不同的情况。此外， 基于来自蓄电 系统控制装置 100 的控制信号， 使蓄电池模块内的单电池中高容量的单电池放电来进行容 量调整 （balancing） 等控制处理。 0029 各上级系统 A301、 B302 分别为利用蓄电池系统的设备、 装置或系统 （例如电动汽 车、 混合动力车等车辆， 以及工程机械等） 中的控制装置等， 利用规定的通信接口，。
19、 在与蓄电 系统控制装置 100 之间进行信息的授受。通信接口存在因上级系统的功能或用途等不同而 不同的情况。 0030 蓄电系统控制装置 100 的控制部 110 基于从状态监视部 1（201） 3（203） 等状 态监视部发送来的电池信息， 进行各蓄电池模块的状态监视， 根据需要通过状态监视部向 蓄电池模块发送用于使特定的单电池放电以进行容量调整等控制的控制信号。此外， 根据 需要对与上级系统 A301、 B302 等上级系统间的通信进行控制， 进行电池信息和控制信息的 发送接收。 0031 为了与不同规格和用途的状态监视部 1 （201） 3 （203） 以及上级系统 A301、 B30。
20、2 等之间进行通信， 控制部 110 具有多个不同种类的通信接口 （图中接口 （IF） 1 6） 。例如 在与状态监视部之间的通信中具有 SPI、 I2C（内置集成电路） 、 RS422 或 RS485， 在与上级系 统之间具有 CAN 或 Ethernet（注册商标） 等种类的通信接口。 0032 此处的通信接口尤其是与状态监视部之间的接口基本上是串行通信的 接口， 但为了应对在大容量蓄电池系统中使用时的噪声问题， 还具有使用差分信号的接口 （RS422/485 等） 。此外， 包括与上级系统之间的通信接口在内， 在接口使用了差分信号的情 况下， 配备合适的收发器 （transceiver）。
21、 （图中收发器 3（123） 收发器 5（125） ） 。 说 明 书 CN 104040780 A 5 4/5 页 6 0033 在图 1 的例子中控制部 110 具有 6 种通信接口， 但基本上对所具备的通信接口的 数目及其种类并无特别限制。例如， 对于特定种类的通信接口可以具有两个以上的相同的 该接口， 除图示的通信接口的种类以外也可以具有并行通信接口等其它接口。 不过， 在本实 施方式中， 考虑到实际上的用途， 在与状态监视部之间具有至少一个以上的串行通信的接 口， 并且还具有一个以上的使用差分信号的接口。 0034 此外， 图 1 的例子采用了在多个通信接口上同时地连接多种状态监视部。
22、和上级系 统的结构， 但在实际应用时， 如图 2 所示， 成为根据状态监视部和上级系统的规格和用途而 仅使用必要的接口的形式。 0035 图 2 是概要性表示蓄电系统控制装置 100 的具体结构例的图。在图 2（a） 、（b） 中 表示了与上述图 4（a） 、（b） 中的蓄电池模块 （蓄电池模块 1（401） 和蓄电池模块 3（403） ） 以及上级系统 （上级系统 A301 和上级系统 B302） 分别对应地， 适用了本实施方式的控制部 110 的情况下的蓄电系统控制装置 100 的结构例。 0036 图 2（a） 的例子中， 在控制部 110 中， 实际仅使用了与状态监视部 1（201） 。
23、所利用 的通信接口 SPI 对应的接口 1（111） 、 与上级系统 A301 所利用的通信接口 CAN 对应的接口 4（114） 和收发器 4（124） ， 其它接口和收发器并未使用。 0037 同样地， 在图 2（b） 的例子中， 与图 2（a） 的例子中的控制部 110 相同地， 在控制 部 110 中， 实际使用了与状态监视部 3（203） 所利用的通信接口 RS485 对应的接口 3（113） 和收发器 3（123） 、 与上级系统 B302 所利用的通信接口 Ethernet（注册商标） 对应的接口 5（115） 和收发器 5（125） 。此外， 还使用了用于输出直接对蓄电池模块 。
24、3（403） 进行中继 控制等指示的电池控制信号的接口 6 （126） 。这样， 通过具有相同控制部 110 的蓄电系统控 制装置 100， 能够应对不同规格和用途的蓄电池模块、 状态监视装置和上级系统。 0038 此外， 对于未使用的通信接口和收发器的部分， 例如停止包含待机等在内的动作， 不进行电力供给， 能够实现节电化。此时， 实际上使用的通信接口的识别， 例如可在状态监 视部或上级系统被实际连接到蓄电系统控制装置 100 上并运行时， 检测它们输出的电信 号， 自动执行识别 ； 也可以使用DIP开关 （Dial in-line Package Switch， 双列直插式封装开 关） 和。
25、寄存器等设定单元从外部预先设定。 0039 在图 2 （a） 、（b） 的例子中， 连接到蓄电系统控制装置 100 上的蓄电池模块和状态监 视部为1种， 即， 在与状态监视部之间的通信中使用的接口为1种 （图中为SPI或者RS485） 。 另一方面， 例如， 在同时控制锂离子电池和铅蓄电池等不同种类的蓄电池模块的混合结构 的情况下， 为了与不同规格的状态监视部之间并行地进行通信， 也能够同时使用多个不同 种类的接口。 0040 图 3 是概要性表示在控制部 110 的接口与状态监视部之间授受信息的结构例的 图。在图 3（a） 的例子中， 表示了上述图 2（a） 的例子中所示的控制部 110 的。
26、接口， 此处， 与状态监视部之间进行通信的多个接口 （图中例如 IF1（111） 和 IF2（112） 等） 分别为串行 通信接口， 从状态监视部发送来的电池信息 （例如电压或温度等） 和对状态监视部发送的控 制信号 （例如对蓄电池模块或单电池的警告信号或停止指示信号等） 全部被包含在串行通 信中。 0041 图 3（b） 的例子中， 表示了上述图 2（b） 的例子中所示的控制部 110 的接口， 此处， 除了仅包含从状态监视部发送来的电池信息的多个串行通信的接口 （图中例如 IF1 （111） 说 明 书 CN 104040780 A 6 5/5 页 7 IF3（113） ） 之外， 还有一。
27、个用于发送直接对蓄电池模块或单电池进行控制的电池控制信号 的接口 （图中 IF6（116） ） 。这里的电池控制信号例如为中继控制等的 “0” 、“1” 信号 （对外 传输信号） 。 0042 图 3（c） 的例子与图 3（b） 的例子相同， 但对其融合了图 3（a） 的结构， 除了包含 全部从状态监视部发送来的电池信息和对状态监视部发送的控制信号的串行通信的接口 （图中例如 IF1（111） IF3（113） ） 之外， 还有一个用于发送直接对蓄电池模块或单电池 进行中继控制等的电池控制信号的接口 （图中 IF6 （116） ） 。由此， 使得蓄电池的控制系统重 复化 （有冗余） ， 能够实。
28、现可靠性的提高。 0043 如上面所说明的， 根据本发明之一实施方式的蓄电系统控制装置， 对多种规格和 用途的蓄电池模块 （以及获取其状态信息的状态监视部） 和 / 或上级系统， 预先具备与它们 之间进行信息授受所可能需要的多种通信接口。 由此， 对于蓄电池模块、 状态监视部或上级 系统等的规格和用途的变更等， 使得能够以通用的控制部 110 和蓄电系统控制装置 100 来 进行应对， 能够实现开发周期的缩短和成本的降低。 0044 以上基于实施方式对发明人所提出的发明进行了具体地说明， 但本发明并不被限 定在上述实施方式中， 在不脱离其主旨的范围内可进行各种变更是无需多言的。 例如， 上述 。
29、实施例是为了使本发明更易于理解而进行的详细说明， 并不限定于必须具备所说明的全部 的结构。另外， 对于上述实施方式的结构的一部分， 能够进行其它结构的追加、 删除、 替换。 0045 工业利用性 0046 本发明可用于由锂离子电池或锂离子电容器等蓄电池构成的蓄电系统的控制装 置。 0047 附图标记说明 ： 0048 100蓄电系统控制装置， 110控制部， 111116接口 （IF） 16， 123 125收发器 3 5， 201 203状态监视部 1 3， 301上级系统 A， 302上级 系统 B， 401、 403蓄电池模块 1、 3。 说 明 书 CN 104040780 A 7 1/4 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 104040780 A 8 2/4 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 104040780 A 9 3/4 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 104040780 A 10 4/4 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 104040780 A 11 。