JP7645923B2

JP7645923B2 - 充電制御システム

Info

Publication number: JP7645923B2
Application number: JP2023057138A
Authority: JP
Inventors: 俊幸阿部; 誠卜部; 佑紀林
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2023-03-31
Filing date: 2023-03-31
Publication date: 2025-03-14
Anticipated expiration: 2043-03-31
Also published as: JP2024144946A; US20240332989A1; CN118739458A

Description

本発明は、充電制御システムに関する。

近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池を搭載するモビリティにおける充給電に関する研究開発が行われている。

車両で使用されたバッテリモジュールは、家庭用等の他の用途にリユースすることができる。バッテリモジュールをリユースする技術としては、例えば特許文献１のような技術が提案されている。

特開２０２２－１７５５９５号公報

ところで、二次電池を搭載するモビリティに関する技術においては、リユースする前にバッテリモジュールを一時保管する必要があるが、バッテリモジュールを構成するバッテリの劣化を抑制するために、バッテリを定期的に充電する必要がある。

しかし、このようなバッテリモジュールを複数保管する場合、全てのバッテリモジュールを充電するためには、充電装置が複数必要となり、バッテリモジュールをリユースするためのコストが増大する。

本願は上記課題の解決のため、バッテリモジュールをリユースする際のコストを抑制することができる充電制御システムの達成を目的としたものである。そして、延いてはエネルギーの効率化に寄与するものである。

本開示の一態様に係る充電制御システムは、充電装置と、前記充電装置と電気的に接続される複数のバッテリモジュールと、各バッテリモジュール間を相互に通信するための通信線と、を備え、前記複数のバッテリモジュールは、それぞれ、バッテリと、前記充電装置から前記バッテリへの電力の供給を遮断する遮断装置と、各バッテリモジュールを制御するバッテリ制御装置と、を備え、前記通信線は、前記遮断装置の動作情報を各バッテリモジュール間で送受信可能であり、前記バッテリ制御装置は、前記通信線によって供給される前記動作情報に基づいて、前記複数のバッテリモジュールのうちの１つのバッテリモジュールの前記遮断装置によって当該１つのバッテリモジュールのバッテリへの電力の供給を行わせ、他のバッテリモジュールの前記遮断装置によって当該他のバッテリモジュールのバッテリへの電力の供給を遮断させ、当該１つのバッテリモジュールへ前記充電装置から充電を行い、他のバッテリモジュールへ充電を行わないように制御する。

また、各バッテリモジュールにおいて、前記通信線を介して各バッテリモジュール間を相互に通信するための識別子は同一であってもよい。

本発明によれば、バッテリモジュールをリユースする際のコストを抑制することができる充電制御システムを提供することができる。

本実施形態に係る充電制御システムの構成を示すブロック図である。本実施形態に係るＩＰＵの構成を示すブロック図である。ＣＡＮバスを介して送信されるＣＡＮデータの送信内容を示す図である。本実施形態に係る、２つのＩＰＵにおける充電動作の例を時系列で示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の充電制御システムの実施形態について説明する。なお、以下の実施形態の説明に用いる各図面は、各部の縮尺を適宜変更している場合がある。また、以下の実施形態の説明に用いる各図面は、説明のため、構成を省略して示している場合がある。また、各図面及び本明細書中において、同一の符号は同様の要素を示す。

図１は、本実施形態に係る充電制御システム１の構成を示すブロック図である。充電制御システム１は、車両に搭載されていたＩＰＵ（ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＰｏｗｅｒＵｎｉｔ）３－１～３－ｎをリユースする前に、ＩＰＵ３－１～３－ｎを一時的に保管するために用いられる。充電制御システム１は、複数のＩＰＵ３－１～３－ｎを構成するバッテリの劣化を抑制するために、当該バッテリを定期的に充電する。

ここで、複数のＩＰＵ３－１～３－ｎは、同時に充電すると、充電装置２や外部の電源装置に過大な負荷がかかる。また、定格電圧が異なる複数のＩＰＵ３－１～３－ｎは、同時に充電することができない。また、別々の充電装置を用いると、充電制御システムを複数用意する必要があり、充電のためのコストが増大する。そこで、本実施形態に係る充電制御システム１は、ＩＰＵ３－１～３－ｎのうちの１つのみを充電するように制御を行う。

図１に示すように、充電制御システム１は、充電装置２と、バッテリモジュールとしての複数のＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎと、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）バス４と、ケーブル５と、を備える。

充電装置２は、例えば、外部電源装置等で構成され、ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎと電気的に接続され、各ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎへ電力を供給する。詳細には、充電装置２は、ケーブル５を介して、複数のＩＰＵ３のそれぞれと並列接続される。充電装置２は、各ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎへ電力を供給することによって、各ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎにおけるバッテリを充電する。

また、ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎは、それぞれ、ＩＰＵについて同一の仕様を実装している製造者（同一製造者又は実質的に同一な２以上の協働製造者）によって製造され、同一の仕様を実装している製造者によって製造された別々の車両に搭載されていたＩＰＵである。

図２は、本実施形態に係るＩＰＵ３－１～３－ｎの構成を示すブロック図である。ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎは、それぞれ、同様の構成であるため、以下ではＩＰＵ３－１の構成について説明する。図２に示すように、ＩＰＵ３－１は、バッテリ３０１と、コンタクタ３０２と、バッテリＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）３０３と、を備える。

バッテリ３０１は、充電装置２によって充電されると共に、放電することによって他の機器に電力を供給する高圧バッテリである。バッテリ３０１は、例えば、リチウムイオン二次電池で構成される複数のバッテリセルが直列に接続された大容量バッテリである。

コンタクタ３０２は、バッテリＥＣＵ３０３の制御に従い、バッテリ３０１から他の電子機器への電力の供給及び充電装置２からバッテリ３０１への電力の供給を遮断及び開通する。本実施形態に係る充電制御システム１では、コンタクタ３０２は、充電装置２からバッテリ３０１へ電力の供給を遮断及び開通する。

バッテリＥＣＵ３０３は、ＩＰＵ３－１を統括的に制御する。バッテリＥＣＵ３０３は、ＣＰＵに代表されるプロセッサ、半導体メモリ等の記憶装置、外部装置とのインターフェース等を含む。

ＣＡＮバス４は、各ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎを電気的に相互接続し、各ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎ間を相互に通信するための通信線である。ＣＡＮバス４は、コンタクタ３０２の動作情報を各バッテリモジュール間で送受信可能である。具体的には、ＣＡＮバス４は、動作情報として、コンタクタ３０２をＯＮ／ＯＦＦするときのビットを送受信するために使用される。

また、各ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎにおいて、ＣＡＮバス４を介して各ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎ間を相互に通信するための識別子であるＣＡＮ＿ＩＤは同一である。具体的には、上述したように、ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎは、それぞれ、同一製造者によって製造された別々の車両に搭載されていたため、各ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎにおけるＣＡＮ＿ＩＤは同一である。

そこで、本実施形態に係る充電制御システム１において、バッテリＥＣＵ３０３は、ＣＡＮバス４によって供給される動作情報に基づいて、複数のＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎのうちの１つのＩＰＵ（例えば、ＩＰＵ３－１）のコンタクタ３０２によって当該１つのＩＰＵのバッテリ３０１への電力の供給を行わせ、他のＩＰＵ（例えば、ＩＰＵ３－２～ＩＰＵ３－ｎ）のコンタクタ３０２によって当該他のＩＰＵのバッテリ３０１への電力の供給を遮断させ、当該１つのＩＰＵへ充電装置２から充電を行い、他のＩＰＵへ充電を行わないように制御する。

具体的には、ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎにおけるバッテリＥＣＵ３０３は、ＣＡＮデータにおいて、動作情報として、コンタクタ３０２をＯＮ／ＯＦＦするときのビットを用いる。すなわち、ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎにおけるバッテリＥＣＵ３０３は、コンタクタ３０２をＯＮしたときのビットを“０”に設定し、コンタクタ３０２をＯＦＦしたときのビットを“１”に設定する。

そして、例えば、ＩＰＵ３－１におけるバッテリＥＣＵ３０３は、ＣＡＮバス４を介してビット“０”を他のＩＰＵ３－２～ＩＰＵ３－ｎに送信する際に、ＣＡＮバス４を介して他のＩＰＵ３－２～ＩＰＵ３－ｎのいずれかからビット“１”を受信した場合、他のＩＰＵ３－２～ＩＰＵ３－ｎのいずれかにおけるコンタクタ３０２がＯＮしていると判断し、ＩＰＵ３－１におけるコンタクタ３０２をＯＮしない。

図３は、ＣＡＮバス４を介して送信されるＣＡＮデータの送信内容を示す図である。図３に示す例では、送信ビット“１”は、リセッシブ（劣勢）を意味し、全てのＩＰＵが送信ビット“１”を送信するとき、ＣＡＮバス４には、送信ビット“１”が伝達される。また、送信ビット“０”は、ドミナント（優勢）を意味し、１つのＩＰＵが送信ビット“０”を送信するとき、ＣＡＮバス４には、送信ビット“０”が伝達される。従来の例では、全てのＩＰＵが“１”を送信するとき、ＣＡＮバスには、送信ビット“１”が伝達される。この場合、全てのＩＰＵは、ビット“０”を送信しているＩＰＵがないと認識する。

１つのＩＰＵがビット“０”を送信し、他のＩＰＵがビット“１”を送信するとき、ＣＡＮバスには、送信ビット“０”が伝達される。この場合、“０”を送信したＩＰＵは、そのＩＰＵ自体のデータが優先されていると認識し、ビット“１”を送信したＩＰＵは、ビット“０”を送信しており、優先される他のＩＰＵが存在することを認識する。

２つのＩＰＵがビット“０”を送信し、他のＩＰＵがビット“１”を送信するとき、ＣＡＮバスには、送信ビット“０”が伝達される。この場合、ビット“０”を送信したＩＰＵは、そのＩＰＵ自体のデータが優先されていると認識できるが、他に“０”を送信しているＩＰＵが存在することは認識できない。ビット“１”を送信したＩＰＵは、他にビット“０”を送信しており、優先されるＩＰＵが存在することを認識する。

従来の例では、同時にデータを送信したいＩＰＵが複数存在する場合、図３に示すＣＡＮデータのＩＤにおいて上述したＩＰＵの優劣が決定され、他に優先するＩＰＵが存在すると認識された場合、その時点でＣＡＮデータの送信を停止する。優先されるＩＰＵは、最後までＩＤを送信でき、その後のＣＡＮデータについても送信を継続できる。

本実施形態に係る充電制御システム１は、ＩＰＵの優劣決定機能を、図３に示すＣＡＮデータのＩＤだけでなく、データフィールドにまで拡張する。すなわち、充電制御システム１は、動作情報としてのコンタクタ３０２をＯＮ／ＯＦＦするときのビットを、ＣＡＮデータのデータフィールドにおいて保持する。これにより、充電制御システム１は、優劣決定機能をＣＡＮデータのデータフィールドに拡張し、コンタクタ３０２がＯＮしているＩＰＵが存在することを他のＩＰＵが認識できるようにする。

また、ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎにおけるバッテリＥＣＵ３０３は、同一の仕様であるため、バッテリＥＣＵ３０３によって送信される動作情報より前のＩＤ情報などは、全てのＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎが同一のデータを送信し、各ＩＰＵは、各ＩＰＵ自体のデータが伝達されていると判断する。コンタクタ３０２をＯＮすることが優先されるように、バッテリＥＣＵ３０３は、コンタクタ３０２をＯＮしたときのビットを“０”に設定し、コンタクタ３０２をＯＦＦしたときのビットを“１”に設定する。

全てのＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎがビット“１”（コンタクタ３０２をＯＦＦ）を送信するとき、ＣＡＮバス４には、送信ビット“１”が伝達される。この場合、各ＩＰＵでは、全てのＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎがビット“０”を送信しているＩＰＵがないと認識できるため、コンタクタ３０２をＯＮして充電を行っているＩＰＵは無いと認識する。これにより、全てのＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎは、その後のＣＡＮデータについても送信を継続できる。

１つのＩＰＵ（例えば、ＩＰＵ３－１）がビット“０”（コンタクタ３０２をＯＮ）を送信し、他のＩＰＵ（例えば、ＩＰＵ３－２～ＩＰＵ３－ｎ）がビット“１”（コンタクタ３０２をＯＦＦ）を送信するとき、ＣＡＮバス４には、送信ビット“０”が伝達される。この場合、ビット“０”を送信する１つのＩＰＵは、当該ＩＰＵ自体のデータが優先されていることを認識できる。ビット“１”を送信する他のＩＰＵは、他のＩＰＵがビット“０”を送信し、他のＩＰＵコンタクタ３０２がＯＮされ、充電中であることを認識できる。

これにより、ビット“０”を送信する１つのＩＰＵは、その後のＣＡＮデータの送信を継続し、バッテリの電圧情報などのような充電に必要な情報を充電装置２へ送信する。ビット“１”を送信する他のＩＰＵは、その後のＣＡＮデータの送信を停止し、コンタクタ３０２をＯＮにしない。

２つのＩＰＵ（例えば、ＩＰＵ３－１及びＩＰＵ３－２）がビット“０”（コンタクタ３０２をＯＮ）を送信し、他のＩＰＵ（例えば、ＩＰＵ３－３～ＩＰＵ３－ｎ）がビット“１”（コンタクタ３０２をＯＦＦ）を送信するとき、ＣＡＮバス４には、送信ビット“０”が伝達される。しかし、上述した１つのＩＰＵ（例えば、ＩＰＵ３－１）がビット“０”（コンタクタ３０２をＯＮ）を送信し、他のＩＰＵ（例えば、ＩＰＵ３－２～ＩＰＵ３－ｎ）がビット“１”を送信する場合の制御によって、同時に２つ以上のＩＰＵがビット“０”を送信する状況にはならない。

図４は、本実施形態に係る、２つのＩＰＵ３－１及びＩＰＵ３－２における充電動作の例を時系列で示す図である。なお、図４における充電量の変動率は、概略的なものであり、実際の充電量の変動率とは異なる。また、充電開始閾値及び充電完了閾値も実際に使用されるものとは異なる。

ＩＰＵ３－１は、時間ｔ０から自然放電され、ビット“１”（コンタクタ３０２をＯＦＦ）を送信する。その後、ＩＰＵ３－１は、時間ｔ１において、充電開始閾値（満充電の１０％）に到達したため、ビット“０”（コンタクタ３０２をＯＮ）を送信し、充電を開始する。その後、ＩＰＵ３－１は、時間ｔ３において、充電完了閾値（満充電の９０％）に到達したため、ビット“１”（コンタクタ３０２をＯＦＦ）を送信し、自然放電される。

ＩＰＵ３－２は、時間ｔ０から自然放電され、ビット“１”（コンタクタ３０２をＯＦＦ）を送信する。その後、ＩＰＵ３－２は、時間ｔ２において、充電開始閾値（満充電の１０％）に到達しているが、ＩＰＵ３－１が送信したビット“０”（コンタクタ３０２をＯＮ）を受信しているため、充電を開始せず、自然放電のまま待機する。

その後、時間ｔ３において、ＩＰＵ３－１がビット“１”（コンタクタ３０２をＯＦＦ）を送信し、ＣＡＮバス４において伝達されるビットが“１”になると、ＩＰＵ３－２は、ビット“０”（コンタクタ３０２をＯＮ）を送信し、充電を開始する。なお、時間ｔ３において、ＣＡＮバス４において伝達されるビットは、一瞬だけ“１”（コンタクタ３０２をＯＦＦ）になり、直ぐに“０”（コンタクタ３０２をＯＮ）になる。その後、ＩＰＵ３－２は、時間ｔ４において、充電完了閾値（満充電の９０％）に到達したため、ビット“１”（コンタクタ３０２をＯＦＦ）を送信し、自然放電される。

本実施形態に係る充電制御システム１は、上述したような制御を行うことによって、同一のＣＡＮ＿ＩＤを用いて、ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎのうちの１つのＩＰＵにおけるコンタクタ３０２だけを自動的にＯＮし、他のＩＰＵにおけるコンタクタ３０２を自動的にＯＦＦすることができる。よって、充電制御システム１は、ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎのうちの１つのＩＰＵにおけるバッテリ３０１のみを充電し、他のＩＰＵにおけるバッテリ３０１を充電しないように制御することができる。

本実施形態に係る充電制御システム１によれば、以下の効果を奏する。
充電制御システム１は、充電装置２と、充電装置２と電気的に接続される複数のＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎと、各ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎ間を相互に通信するためのＣＡＮバス４と、を備え、複数のＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎは、それぞれ、バッテリ３０１と、充電装置２からバッテリ３０１への電力の供給を遮断するコンタクタ３０２と、各ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎを制御するバッテリＥＣＵ３０３と、を備え、ＣＡＮバス４は、コンタクタ３０２の動作情報を各ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎ間で送受信可能であり、バッテリＥＣＵ３０３は、ＣＡＮバス４によって供給される動作情報に基づいて、複数のＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎのうちの１つのＩＰＵ（例えば、ＩＰＵ３－１）のコンタクタ３０２によって当該１つのＩＰＵのバッテリ３０１への電力の供給を行わせ、他のＩＰＵ（例えば、ＩＰＵ３－２～ＩＰＵ３－ｎ）のコンタクタ３０２によって当該他のＩＰＵのバッテリ３０１への電力の供給を遮断させ、当該１つのＩＰＵへ充電装置２から充電を行い、他のＩＰＵへ充電を行わないように制御する。

上述したような制御を行うことによって、充電制御システム１は、ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎのうちの１つのＩＰＵにおけるバッテリ３０１のみを充電し、他のＩＰＵにおけるバッテリ３０１を充電しないように制御することができる。よって、充電制御システム１は、充電装置２に対して新たな仕組みを導入する必要がなく、１つのＩＰＵにおけるバッテリ３０１のみを充電することができるため、ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎをリユースする際のコストを抑制することができる。

また、各ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎにおいて、ＣＡＮバス４を介して各ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎ間を相互に通信するための識別子であるＣＡＮ＿ＩＤは同一である。このような構成を備えることによって、充電制御システム１は、各ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎ間で同一のＣＡＮ＿ＩＤを用いることによって、ＩＰＵ３－１～ＩＰＵ３－ｎのうちの１つのＩＰＵにおけるコンタクタ３０２だけを自動的にＯＮすることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。

１充電制御システム
２充電装置
３－１～３－ｎＩＰＵ（バッテリモジュール）
４ＣＡＮバス（通信線）
５ケーブル
３０１バッテリ
３０２コンタクタ（遮断装置）
３０３バッテリＥＣＵ

Claims

充電装置と、
前記充電装置と電気的に接続される複数のバッテリモジュールと、
各バッテリモジュール間を相互に通信するための通信線と、
を備え、
前記複数のバッテリモジュールは、それぞれ、
バッテリと、
前記充電装置から前記バッテリへの電力の供給を遮断する遮断装置と、
各バッテリモジュールを制御するバッテリ制御装置と、を備え、
前記通信線は、前記遮断装置の動作情報を各バッテリモジュール間で送受信可能であり、
前記バッテリ制御装置は、前記通信線によって供給される前記動作情報に基づいて、前記複数のバッテリモジュールのうちの１つのバッテリモジュールの前記遮断装置によって当該１つのバッテリモジュールのバッテリへの電力の供給を行わせ、他のバッテリモジュールの前記遮断装置によって当該他のバッテリモジュールのバッテリへの電力の供給を遮断させ、前記１つのバッテリモジュールへ前記充電装置から充電を行い、前記他のバッテリモジュールへ充電を行わないように制御し、
各バッテリモジュールにおいて、前記通信線を介して各バッテリモジュール間を相互に通信するための識別子は同一であり、
前記バッテリ制御装置は、前記動作情報として、ＣＡＮデータにおいて前記遮断装置をＯＮ／ＯＦＦするときのビットを用い、
前記バッテリ制御装置は、前記遮断装置をＯＮ／ＯＦＦするときのビットを前記ＣＡＮデータのデータフィールドにおいて保持する、
充電制御システム。
前記複数のバッテリモジュールにおいて、同時にデータを送信しようとする複数の前記バッテリ制御装置が存在する場合、前記ＣＡＮデータの前記データフィールドにおいて、優先される１つのバッテリ制御装置を決定し、当該優先される１つのバッテリ制御装置は、前記ＣＡＮデータの送信を継続し、優先されない他のバッテリ制御装置は、前記ＣＡＮデータの送信を停止する、請求項１に記載の充電制御システム。