專利名稱：電池控制器的制作方法
技術領域：
本發明是關于電池控制器，特別是關于進行鉛電池、鋰電池、鎳氫電池、雙電荷層電容器等蓄電裝置的狀態檢測和控制的電池控制器。
背景技術：
在使用電池等蓄電裝置的電源裝置、分散型儲電裝置、電動汽車中，為了安全且有效地使用蓄電裝置，采用了檢測蓄電裝置的狀態、控制蓄電裝置的電池控制器。所謂蓄電裝置的狀態，包括表示充電到什么程度、或者剩余多少能夠放電的電能的充電狀態(取State OfCharge的第一個字母，稱為SOC)或剩余容量，和表示劣化或弱化到什么程度的健康狀態(取State Of Health的第一個字母，稱為SOH)或劣化度等。
另一方面，隨著汽車IT化、電動化的發展，高可靠性電池或具有診斷功能的電源的必要性也提高了。
在附加診斷功能的情況下，需要有某種非易失性存儲裝置。作為非易失性存儲器，有EEPROM(電擦除可編程ROM(ElectronicallyErasable and Programmable Read Only Memory))等。
EEPROM，是存儲在浮柵是否蓄積電荷的2值或者大于等于2值的信息、通過由浮柵中電荷的有無而導致的源極區域和漏極區域之間的導通的變化來讀取信息的非易失性半導體存儲裝置。
過去的分柵型快閃EEPROM，利用電場集中在浮柵的突起部，進行信息擦除。由于電場集中在突起部，所以僅突起部周邊的隧道絕緣膜的一部分集中地且較早地劣化。
因此縮短了單元的壽命。換言之，快閃EEPROM的可以寫入擦除的次數較少，所以希望實現單元的長壽命化、寫入擦除次數的增加。因此，進行了以設備自身使得寫入擦除次數增加的努力(例如，專利文件1)。
另外，也進行了當重寫次數達到界限值時進行警告通知的電路方面的改進(例如，專利文件2)。
專利文件1特開平11-284088號公報專利文件2特開2002-25281號公報發明內容但是，所述過去的EEPROM，在重寫次數上有一定的界限，當用于需要超過其界限的重寫次數時就需要進行更換，考慮到經濟性和維護方便性，希望發明不需要更換的存儲裝置。
本發明是鑒于上述問題進行的，其目的在于提供可以不需要更換存儲器、能夠確保需要的重寫次數的電池控制器。
關于本發明的一種電池控制器，其計測二次電池的電壓、電流和溫度中的至少1個、運算上述二次電池的狀態信息，其特征在于，具有用于保持所述二次電池的狀態信息的存儲裝置，所述存儲裝置，具有能夠以一個單位或者多個單位重寫的由非易失性存儲器構成的多個存儲器組、選擇所述存儲器組的開關、以及對被選擇的所述存儲器組進行所述二次電池的狀態信息的寫入或者讀出的讀出器/寫入器。
另外，關于本發明的一種電池控制器，其計測二次電池的電壓、電流和溫度中的至少1個、運算上述二次電池的狀態信息，其特征在于，具有用于保持所述二次電池的狀態信息的存儲裝置，具備能夠以一個單位或者多個單位重寫的由非易失性存儲器構成的多個非易失性存儲器組、對應于各個所述存儲器組而設置的、進行數據的寫入或者讀出的讀出器/寫入器、以及選擇所述存儲器組和與所述存儲器組對應的讀出器/寫入器的開關，切換所述開關以選擇所述存儲器組和所述讀出器/寫入器，通過被選擇的所述讀出器/寫入器對被選擇的所述存儲器組進行所述二次電池的狀態信息的寫入或者讀出。
根據本發明的電池控制器，優選根據來自外部的關于寫入信號依次選擇與被選擇的存儲器組不同的別的存儲器組。
根據本發明的電池控制器，優選具有計數各個存儲器組的重寫次數的計數器，根據由所述計數器所計數的所述存儲器組的寫入次數切換所述存儲器組。
根據本發明的電池控制器，優選根據向被選擇的所述存儲器組的寫入的錯誤信息切換所述存儲器組。
根據本發明的電池控制器，優選具有對于所述存儲器組從外部讀出或者寫入所述存儲器組所保持的數據的訪問裝置。
根據本發明的電池控制器，優選所述訪問裝置具有用于接收或發送所述二次電池的狀態信息的通信電路，通過無線通信，與外部的設備進行數據的讀出或者寫入。
根據本發明，在電池控制器中，可以實現存儲器的重寫次數的n倍化、前n次為止的數據履歷的記錄以及數據備份功能的強化、能夠削減微機的功能和運算所需的ROM和RAM的容量。
圖1是表示把根據本發明的電池控制器適用于混合動力車的電動力系的實施方式1的框圖。
圖2是表示把根據本發明的電池控制器適用于混合動力車的電動力系的實施方式2的框圖。
圖3是表示把根據本發明的電池控制器適用于混合動力車的電動力系的實施方式3的框圖。
圖4是表示把根據本發明的電池控制器適用于混合動力車的電動力系的實施方式4的框圖。
圖5是表示把根據本發明的電池控制器適用于汽車用電源系的實施方式的框圖。
圖6是表示把根據本發明的電池控制器適用于分散型儲電裝置的
具體實施例方式
參照圖1說明把根據本發明的電池控制器適用于混合動力車的電動力系統的實施方式1。
電動力系，具有以二次電池501作為電源、通過變換器507而被控制供電的電動發動機508，和進行對二次電池501的狀態監視等的電池控制器100。另外，還有以二次電池501作為電源的燈、加熱器等電負載512。
電動發動機508，與未圖示的車輪相結合，驅動車輪。
變換器507，把二次電池501的直流電變換成交流電，驅動電動發動機508。另外，變換器507，把由電動發動機508所發電的交流電變換成直流電，輸入二次電池501中。
作為車載電源的二次電池(蓄電池電源)501，是鉛電池、鋰二次電池、鎳氫電池、雙電荷層電容器等可以充電的電池。二次電池501連接到電池控制器100的Vbat端子上。
電池控制器100，把用電阻元件503和504對二次電池501的端子電壓進行了分壓的電壓，作為傳感檢測數據(計測數據)輸入V+端子和V-端子。
電池控制器100，在T+端子和T-端子上連接有溫度傳感器505，作為傳感檢測數據(計測數據)輸入溫度計測信號。電池控制器100，在I端子上連接電流傳感器506，作為傳感檢測數據(計測數據)輸入電流計測數據。
另外，電池控制器100，在作為串行通信端口的SCI1端子上連接有變換器507，在K-LINE端子上連接有診斷裝置509。
電池控制器100，內置有微機101、讀出器/寫入器102、開關103、指示器111以及由非易失性存儲器構成的存儲器組104a～104n。
微機101，利用存儲于存儲器組104a～104n中的數據和端子電壓、電流、溫度等傳感檢測數據，進行種種運算。例如，進行SOC運算或SOH運算、二次電池501或電池控制器100的異常檢測等運算。
另外，微機101進行存儲于存儲器組104a～104n中的寫入數據處理。例如，進行二次電池501的使用次數、SOC或SOH的運算結果、異常檢測結果等的寫入數據處理。
診斷裝置509，通過通信讀取存儲于存儲器組104a～104n中的SOC運算結果或SOH運算結果、二次電池501或電池控制器100的異常檢測結果、二次電池501的使用次數等。在圖示的實施方式中，通過K-LINE能夠進行電池控制器100和診斷裝置509雙向的通信，但也可以經由連接于二次電池501上的電源線通過電線輸送進行通信。
另外，通過電池控制器100和變換器507進行串行通信，變換器507根據電池控制器100的SOC運算和SOH運算的運算結果控制充放電。
電池控制器100，從外部信號輸入端子IN輸入切斷信號。切斷信號，是通知發動機起動鍵切斷的信號。電池控制器100接收到該信號，就向存儲器組寫入各運算結果和電池的狀態等。電池控制器100也可以根據這種來自外部的關于寫入的信號依次選擇與被選擇的存儲器組不同的別的存儲器組。
接著，說明由微機101進行的對存儲器組104a～104n的數據寫入、讀出。
微機101進行讀取器·寫入器102、開關103、存儲器組104a～存儲器組104n等的電源供應等動作管理。
讀取器·寫入器102，根據微機101的指令，對于由開關103所選擇的存儲器組104a～104n的一個進行數據的寫入處理和讀出處理。
開關103，用于切換進行數據的寫入、讀出的存儲器組104a～104n，也稱為選擇器。開關103，由MOS晶體管等開關器件和控制它們的邏輯電路構成。
指示器111，指示最后被寫入的存儲器組。在此，設置在開關103和存儲器組之間，但也可以設在讀出器/寫入器102和開關103之間，或者可以由微機101軟件性的進行處理。
存儲器組104a～104n，是可以以任何單位進行重寫、或可以進行電源的接通/切斷的、由EEPROM或快存儲器等非易失性存儲器構成的。這種存儲器器件是有可重寫次數的上限的。
存儲器組104a～104n中，以規定的間隔重寫微機101中的SOC運算結果或SOH運算結果、二次電池501或電池控制器100的異常檢測結果、二次電池501的使用次數、二次電池501的電壓或充放電電流值、溫度、以及電壓或電流、溫度的最大值或最小值、平均值、電池使用時間、重寫次數等。
然后，重寫對象存儲器組，通過指示器控制，在每次向存儲器組104a～104n重寫時被依次切換。由此，與存儲組為1個的情況相比，重寫次數變成n倍。另外，通過示出開關103最后寫入數據的存儲器組，使最新的數據讀取為開關最后寫的存儲器。
或者，每次重寫時，在該存儲器組重寫入重寫次數。讀取時，該重寫次數也被讀取，按照次數較多的順序可以識別為新的數據。
然后，通過反復讀各存儲器組104a～104n，可以作為其前n次的數據履歷進行活用。進一步，由于依次切換重寫對象存儲器組，數據的備份功能被加強。
另外，通過同時向多個存儲器組104a～104n重寫同一數據，即便，某一個存儲器組的重寫失敗，由于在其他的存儲器組中也被重寫，所以提高了冗余性。
作為電池控制器100的運算的特征，還有監視蓄電裝置(二次電池501)的老化。例如，使用從現在到前10次的重寫信息。因此，以一個存儲器對此進行對應時，需要10次的存儲容量。
因此，如本發明這樣，通過準備10個可以以任意單位進行重寫的存儲器組，能夠實現存儲容量和成本基本相同，而重寫次數達到10倍。
電池控制器100的向非易失性存儲器的寫入定時，是通過來自上位的控制器、例如混合控制器或發動機控制器的寫入命令(信號)、數據更新命令(信號)等控制信號而進行的。進一步，也可以通過電池控制器100內的處理裝置，例如微機101等，根據電池控制器100內的狀態，進行寫入或更新。
另外，作為電池控制器100的向非易失性存儲器的寫入定時，有發動機起動鍵切斷時或者發生異常等時。
發動機起動鍵切斷時，向電池控制器100的電源供電也被切斷。另外，作為異常的內容，也存在預想不到的電源斷路異常情況。為此，在電池控制器100中需要有存儲器寫入用的備份電源。
另外，如上所述，能夠減輕微機101的運算負荷，能夠削減微機101的功能和運算所必需的ROM和RAM的容量。能夠進一步小型化、低成本化。
進一步，在以任意單位的重寫之外，由于可以接通/切斷重寫或讀出對象存儲器組的電源，與以一個存儲器對應的情況相比，在上述的例子中可以把消耗電流削減至10分之1。
在此，開關103也可以組裝到讀出器/寫入器102中。
根據本實施方式，由于能夠大幅度地改善存儲器可以重寫次數的上限值，所以能夠頻繁地向存儲器進行重寫。因此，由于發動機起動鍵切斷之前的數據或由于預想不到的電源切斷異常發生之前的數據被記錄，所以能夠削減存儲器寫入用備份電源或者縮短備份時間。
由開關103進行的存儲器組104a～104n的切換，包括根據每個存儲器組的寫入次數的切換，按照規定順序的切換，寫入后進行錯誤檢查、發現錯誤時向預先規定的存儲器組、或者按照規定的切換順序應該被選擇的存儲器組的切換，根據電池控制器100內的狀態的切換，根據通過上位控制器的指令信號的切換。
這些切換，通過與預先規定的設定值的關系，或者通過來自其他的控制器的指令信號或命令指令而執行。
參照圖2說明把根據本發明的電池控制器適用于混合動力車的電動力系統的實施方式2。另外，在圖2中，與圖1對應的部分，附加與圖1中的符號相同的符號，省略其說明。
在本實施方式中，讀出器/寫入器102a～102n設在指示器111和存儲器組104a～104n之間，與各存儲器組104a～104n的每一個成對地、設置有各存儲器組專用讀出器/寫入器102a～102n。
在本實施方式中，與重寫或讀出對象存儲器組104a～104n的選擇同時，通過開關103選擇相應的讀出器/寫入器102a～102n。
通過控制重寫或讀出對象的讀出器/寫入器102a～102n或存儲器組104a～104n的電源的接通/切斷，可以削減耗電。
在本實施方式中，讀出器/寫入器個數增加了，但與上述實施方式1相同，可以實現重寫次數的n倍化、前n次為止的數據履歷的記錄以及數據備份功能的強化，還可以削減微機的功能和運算所需的ROM和RAM的容量。甚至，能夠實現小型、低成本化。另外，能夠去除存儲器寫入用的備份電源或者縮短備份時間。
參照圖3說明把根據本發明的電池控制器適用于混合動力車的電動力系的實施方式3。
在本實施方式中，在指示器111和存儲器組104a～104n之間配設有計數器301。計數器301計數存儲器組104a～104n的重寫次數。
在實施方式1、2中，重寫對象存儲器組在每次向存儲器組104a～104n重寫時被依次切換，但在本實施方式中，可以以任意的次數切換重寫對象存儲器組。
并且，被控制為利用計數器301計數各存儲器組104a～104n的重寫次數，當該存儲器組的重寫次數接近上限值時，增加向其他存儲器組的重寫頻度。
即，微機101進行控制，使得在該存儲器組104a～104n的重寫次數接近上限值時，增加向其他存儲器組的重寫頻度。
本實施方式對于按照存儲的內容分派存儲器組的情況有效。例如，分派存儲各種運算結果的存儲器組、存儲異常信息的存儲器組等。由此，存儲內容的數據管理變容易了。
另外，計數器301，也可以配設在微機101和讀出器/寫入器102之間、或者讀出器/寫入器102和開關103之間。而且，也可以不必以物理的方式設置單獨的計數器，而利用微機101的功能來實現。
根據本實施方式，與上述實施方式1相同，可以實現重寫次數的n倍化、前n次為止的數據履歷的記錄以及數據備份功能的強化、消耗電的削減，還可以削減微機的功能和運算所需的ROM和RAM的容量。甚至，能夠實現小型、低成本化。另外，能夠去除存儲器寫入用的備份電源或者縮短備份時間。
參照圖4說明把根據本發明的電池控制器適用于混合動力車的電動力系的實施方式4。另外，在圖4中，與圖1對應的部分，也附加與圖1中的符號相同的符號，省略其說明。
在本實施方式中，對于各存儲器組104a～104n的每一個設置有讀出器/寫入器102a～102n、計數器301a～301n。
在本實施方式中，也以任意的次數切換重寫對象存儲器組104a～104n。并且，利用計數器301a～301n分別計數各存儲器組104a～104n的重寫次數，將其結果傳送到微機101。
微機101進行控制，使得在該存儲器組104a～104n的重寫次數接近上限值時，增加向其他存儲器組的重寫頻度。
本實施方式也與實施方式3相同，對于按照存儲的內容分派存儲器組的情況有效。例如，分派存儲各種運算結果的存儲器組、存儲異常信息的存儲器組等。由此，存儲內容的數據管理變容易了。
另外，在構成具有讀出器/寫入器、計數器、存儲器組的存儲裝置之際有效。
在本實施方式中，與上述實施方式1相同，可以實現重寫次數的n倍化、前n次為止的數據履歷的記錄以及數據備份功能的強化，消耗電的削減，還可以削減微機的功能和運算所需的ROM和RAM的容量。甚至，能夠實現小型、低成本化。另外，能夠去除存儲器寫入用的備份電源或者縮短備份時間。
參照圖5說明把根據本發明的電池控制器適用于汽車用電源系的實施方式5。另外，在圖5中，與圖1對應的部分，也附加與圖1中的符號相同的符號，省略其說明。
汽車用電源系，具有二次電池501、交流發電機601、電負載512、電池控制器100。
交流發電機601，通過汽車發動機(未圖示)的動力被驅動，產生電負載602所需的電能，對二次電池501進行充電。
電池控制器100的串行通信端口SCI1端子上連接有RF模塊603。RF模塊603為無線通信裝置，通過無線通信向診斷裝置509發送微機101進行的運算結果、或存儲于存儲器組104a～104n的數據。
另外，RF模塊603設置于電池控制器100的外部，但也RF模塊603也可以設置在電池控制器100的內部。
診斷裝置509，內置有可以與RF模塊603進行無線通信的RF模塊510，通過無線通信讀取來自電池控制器100的信息。即，診斷裝置509，構成了對于存儲器組104a～104n進行讀取或寫入來自外部的存儲器組104a～104n所保持的數據的訪問裝置。
通過把診斷裝置509組裝到駕駛座的操作面板中，可以實時地向駕駛者報告二次電池501的狀態。駕駛者根據報告內容，可以采取如更換二次電池501等適當的措施。
另外，也可以把診斷裝置509組裝到與無鍵入口系統對應的鍵(終端)中。此時，駕駛者根據來自鍵(終端)的報告內容，可以采取如更換二次電池501等適當的措施。
此處的報告有通過液晶顯示器或LED等的視覺報告、利用蜂鳴器等的聲音的聽覺報告、或通過振動器等的振動的感覺報告。
在本實施方式中，電池控制器100，與實施方式1相同，內置有微機101、讀出器/寫入器102、開關103以及存儲器組104a～104n。
因此，本實施方式中，與上述實施方式1相同，可以實現重寫次數的n倍化、前n次為止的數據履歷的記錄以及數據備份功能的強化、消耗電的削減，還可以削減微機的功能和運算所需的ROM和RAM的容量。
另外，本實施方式中，作為電池控制器100，也可以適用實施方式2、3、4所示的電池控制器。
參照圖6說明把根據本發明的電池控制器適用于分散型儲電裝置的實施方式。另外，在圖6中，與圖1對應的部分，也附加與圖1中的符號相同的符號，省略其說明。
分散型儲電裝置，在電線PS上，通過切換器705A、705B、705C、705D選擇性地接通/切斷控制變換器700、商用電源701、太陽能發電裝置702、負載裝置703A。而且，電線PS上還連接有另一個負荷裝置703B。二次電池501的兩端連接到控制變換器700上。另外，這些設備，有的在裝置內具有切換器。
太陽能發電裝置702，是通過太陽能電池把太陽光變換成直流電，通過變換器輸出交流電的裝置。
負載裝置703A、負載裝置703B為空調裝置、冰箱、微波爐、照明等家電用品、或者電動發動機、電梯、計算機、醫療設備等電器、或第2電源裝置。
控制變換器700，是含有MCU706、把交流電變換成直流電、或者把直流電轉換成交流電的充放電器。MCU706被連接成可以與切換器705A、705B、705C、705D、負載裝置703B進行雙向通信。由此，控制變換器700，兼作充放電的控制、和控制太陽能發電裝置702、負載裝置703A、703B等設備的控制器。
另外，電池控制器100也被連接成可以通過串行通信端子SCI1與控制變換器700進行串行通信。
根據該適用例(實施方式)，當負載裝置703A、703B所需要的電能從商用電源701和太陽能發電裝置702得不到滿足時，經由控制變換器700供電來自二次電池501的電能。而且，當來自商用電源701和太陽能發電裝置702的電能供電過剩時，經由控制變換器700蓄電到二次電池501中。
在這些動作中，電池控制器100利用存儲于存儲器121中的數據或傳感檢測數據進行種種運算。例如，進行SOC運算或SOH運算、電池或電池控制器100的異常檢測等。并且，把二次電池501的狀態運算結果和異常檢測結果發送到控制變換器700。控制變換器700據此控制充放電等。
在這些動作中，電池控制器100利用存儲于存儲器組104a～104n的數據或傳感檢測數據進行種種運算。例如，SOC運算或SOH運算、電池或電池控制器的異常檢測等。
另外，進行存儲器中存儲的數據的運算。例如，電池的使用次數、上述運算結果和異常檢測結果等。
然后，把二次電池501的狀態運算結果和異常檢測結果發送到控制變換器700。控制變換器700據此控制充放電等。
另外，在定期檢查和故障診斷時，利用診斷裝置509，通過通信讀取存儲在存儲器組104a～104n中的SOC運算結果和SOH結果、電池或電池控制器的異常檢測結果、電池的使用次數等。
由此，充實定期檢查和故障診斷的內容。另外，花費于此的時間也縮短了。
另外，由于可以檢測電池控制器100、二次電池501的狀態，所以能夠安全而且有效地活用二次電池501。
另外，在本實施方式中，由于設有二次電池501，所以可以降低商用電源701的合同電量和耗電量、太陽能發電裝置702的發電額定，能夠實現設備費和運行成本的削減。并且，通過在耗電量在某一時間段集中時從電源裝置向商用電源701供電，當耗電量少時向電源裝置儲蓄電能，可以緩和耗電量的集中，實現耗電量平均化。
進一步，由于控制變換器700監視負載裝置703的電能消耗、控制負載裝置703，所以能夠達成節能和電能的有效利用。
在本實施方式中，電池控制器100，與實施方式1相同，內置有微機101、讀出器/寫入器102、開關103以及存儲器組104a～104n。
因此，本實施方式中，與上述實施方式1相同，可以實現重寫次數的n倍化、前n次為止的數據履歷的記錄以及數據備份功能的強化、消耗電的削減，還可以削減微機的功能和運算所需的ROM和RAM的容量。
另外，本實施方式中，作為電池控制器100，也可以適用實施方式2、3、4所示的電池控制器。
權利要求
1.一種電池控制器，其計測二次電池的電壓、電流和溫度中的至少1個并運算上述二次電池的狀態信息，其特征在于，具有用于保持所述二次電池的狀態信息的存儲裝置，所述存儲裝置具有能夠以一個單位或者多個單位重寫的由非易失性存儲器構成的多個存儲器組、選擇所述存儲器組的開關、以及對被選擇的所述存儲器組進行所述二次電池的狀態信息的寫入或者讀出的讀出器/寫入器。
2.一種電池控制器，其計測二次電池的電壓、電流和溫度中的至少1個并運算上述二次電池的狀態信息，其特征在于，具有用于保持所述二次電池的狀態信息的存儲裝置，具備能夠以一個單位或者多個單位重寫的由非易失性存儲器構成的多個非易失性存儲器組、對應于各個所述存儲器組而設置的、進行數據的寫入或者讀出的讀出器/寫入器、以及選擇所述存儲器組和與所述存儲器組對應的讀出器/寫入器的開關，切換所述開關以選擇所述存儲器組和所述讀出器/寫入器，通過被選擇的所述讀出器/寫入器對被選擇的所述存儲器組進行所述二次電池的狀態信息的寫入或者讀出。
3.根據權利要求1或2所述的電池控制器，其特征在于，根據來自外部的關于寫入的信號，依次選擇與被選擇的存儲器組不同的別的存儲器組。
4.根據權利要求1或2所述的電池控制器，其特征在于，具有對各個存儲器組的重寫次數進行計數的計數器，根據由所述計數器所計數的所述存儲器組的寫入次數切換所述存儲器組。
5.根據權利要求1或2所述的電池控制器，其特征在于，根據對被選擇的所述存儲器組的寫入的錯誤信息切換所述存儲器組。
6.根據權利要求1或2所述的電池控制器，其特征在于，具有對于所述存儲器組、從外部讀出或者寫入所述存儲器組所保持的數據的訪問裝置。
7.根據權利要求6所述的電池控制器，其特征在于，所述訪問裝置具有用于接收或發送所述二次電池的狀態信息的通信電路，通過無線通信，與外部的設備進行數據的讀出或者寫入。
全文摘要
提供一種可以不需要更換存儲器、能確保所需重寫次數的電池控制器。設置可以以一個單位或者多個單位進行重寫的多個存儲器組(104a～104n)，通過開關(103)切換使用該存儲器組(104a～104n)。具有向存儲器組(104a～104n)進行數據的寫入或讀出的讀出器/寫入器(102)，在每次切換時通過開關(103)依次切換重寫對象存儲器組。
文檔編號H02J7/00GK1848590SQ20061005968
公開日2006年10月18日 申請日期2006年3月17日 優先權日2005年3月17日
發明者江守昭彥, 河原洋平, 高橋廣考, 村林文夫, 平沢今吉, 大越哲郎 申請人:新神戶電機株式會社