电池组用多冷却风扇控制系统的制作方法

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电池组用多冷却风扇控制系统的制作方法

本发明涉及可通过使用单一控制盘驱动用于对电池组进行冷却的多个冷却风扇来可使用由最少配线股数形成的电线束的电池组用多冷却风扇控制系统。



背景技术:

通常,电动汽车作为应对尾气而开发的车辆,与普通的安装有内燃机的车辆相比,噪音少且没有尾气。

这种电动汽车为通过电能来驱动电动机,并通过动力传递装置来使车轮旋转并行驶的环保车辆,电池被用作驱动力所需的动力源。

用于电动汽车的电池(battery)将由可进行充放电的多个二次电池(cell)组成一组(pack)的电池作为主动力源,因此,几乎没有尾气且噪音极少。

但是,上述电池具有内部电阻,因此,在充放电的过程中会伴随发热。因此,随着电池反复进行充放电,电池的温度会上升。

并且,通常,若上述电池在高温的状态下持续使用,则寿命会减少。因此,为了保护电池,当电池处于高温状态时,通过控制来限制充放电电流。但是,在此情况下,车辆无法获得充分的推进力,对于混合汽车而言,这将导致内燃机的燃油经济性变差。

基于上述理由,在电动车辆和/或混合动力车辆的电池组组装体设置电池管理系统(BMS,Battery Management System)模块,从而防止电池的过充电或过放电,或者防止因在使用电池的过程中温度上升等而导致的电池燃烧及爆炸等的安全事故并维持电池的最优状态。

这种电池管理系统模块通过测定各个电池的电压及温度来判断电池是否存在异常,各个电池的电极端子与印刷电路板(PCB)和温度传感器电连接,在印刷电路板中测定的各个电极的电压和通过温度传感器测定的各个电极端子的温度向电池管理系统模块传递,通过控制多个冷却风扇来对多个电池组进行冷却。

在韩国公开专利公报第10-2003-0097103号(专利文献1)中公开了包括如下部件的电动车辆的电池冷却控制装置:电池托盘,用于使多个电池在各个已设定的区域排列;电池温度检测部,用于检测上述多个电池的温度;电池控制部,以减少通过上述电池温度检测部检测的多个电池之间的温度偏差的方式产生用于对上述各个已设定的区域的电池进行独立冷却控制的驱动控制信号;冷却风扇,独立设置于上述电池托盘的设定区域,根据从上述电池控制部供给的驱动控制信号的输入来驱动,从而对在上述设定区域排列的电池进行冷却;以及冷却风扇驱动控制部,电连接在上述电池控制部与上述冷却风扇之间,用于约束从上述电池控制部向上述冷却风扇供给的驱动控制信号的流动。

在专利文献1中,使各个冷却风扇驱动状态被分为高(High)、中(Medium)、低(Low)、关闭(Off)的冷却风扇控制线与电池控制部电连接,通过独立的冷却风扇控制来减少电池之间的温度偏差,以此抑制电池的性能降低。

但是,在专利文献1中,仅使冷却风扇驱动状态处于4种状态中的一种,并不通过连续的值进行控制。

另一方面,以往,用于对电池进行冷却的多个冷却风扇使用轴流风扇,与引导件一同被模块化来设置于电池组,模块化的多个冷却风扇通过设置用托架来实现一体化并被固定。

在此情况下,在各个冷却风扇中,驱动各个叶轮的驱动马达与一对电源线、呈现出马达的转速的FG信号线、控制线(脉宽调制(PWM)控制用占空比(duty ratio)值)相连接,例如,为了驱动3个冷却风扇,使用具有12个配线的电线束(wire harness)来与多个引脚连接器相连接组装,从而导致组装性及成本上升。

并且,以往,各个驱动马达的驱动印刷电路板的大小受到限制,因此,因狭小的空间,很难使用用于体现多种功能的信号处理装置,例如,微处理器(CPU)。因此,产生需要直接在电池管理系统中控制冷却风扇用驱动马达的负担。



技术实现要素:

技术问题

因此,本发明为了解决上述问题而提出,本发明的目的在于,提供如下的电池组用多冷却风扇控制系统,即,为了对电池组进行冷却,以使用马达与马达之间的空间的方式使用覆盖多个冷却风扇的大尺寸的单一印刷电路板来构成控制盘,从而可将可执行多种功能的信号处理用处理器安装于控制盘。

本发明的再一目的在于,提供如下的电池组用多冷却风扇控制系统,即,在单一印刷电路基板的控制盘搭载信号处理用处理器,同时,在控制盘直接安装多个冷却风扇,由此,使用由最少限度的配线形成的电线束来与电池管理系统相连接。

本发明的另一目的在于,提供如下的电池组用多冷却风扇控制系统,即,在单一印刷电路板的控制盘设置信号处理用处理器,从电池管理系统接收控制值来独立运营多个冷却风扇的转速控制或者通过集中控制来谋求系统的稳定化。

本发明的又一目的在于,提供如下的电池组用多冷却风扇控制系统,即,在多个冷却风扇中发生异常时,通过增加剩余冷却风扇的风量来使整体风量维持原有水平。

解决问题的方案

根据本发明的一特征,本发明提供一种电池组用多冷却风扇控制系统,其特征在于,包括:第一壳体,隔着间隔配置有多个吸入口;多个冷却风扇,与上述多个吸入口对应地进行配置,用于产生送风力;第二壳体,以收容多个冷却风扇的方式与上述第一壳体的背面相结合,具有多个排出口;以及控制装置,设置于上述第二壳体的内侧,用于控制冷却风扇并进行供电,上述控制装置包括至少一个信号处理装置,上述信号处理装置用于根据从电池管理系统接收的马达驱动信息来驱动上述多个冷却风扇。

上述控制装置可包括:控制盘,设置于上述第二壳体的内部,固定设置多个冷却风扇;信号处理装置,安装于上述控制盘,根据分别从电池管理系统接收的马达驱动信息来产生用于控制上述多个冷却风扇的多个驱动信号;多个驱动器,安装于上述控制盘,根据在上述信号处理装置产生的多个驱动信号,分别驱动多个冷却风扇的马达;以及电线束,用于连接上述电池管理系统与控制盘,收发用于驱动多个冷却风扇的马达的电源、马达的驱动信息及马达的状态信息,可通过上述电线束来共同接收用于驱动多个马达的电源和马达的驱动信息。

并且,本发明还可包括通信模块,设置于上述电线束与信号处理装置之间,用于接收马达的驱动信息,并收发马达的状态信息,上述电线束包括用于共同接收外部电源和电源控制信号的3个配线和2个通信模块用配线。

上述通信模块可以为控制器区域网络通信(CAN,controller area network)、本地互连网络通信(LIN,Local Interconnect Network)及通用异步收发器(UART,Universal asynchronous receiver/transmitter)通信方式中的一种。

上述冷却风扇分别可包括:马达,定子和转子以径向间隙型构成;以及叶轮,与上述转子一同旋转,向吸入口的轴方向吸入空气来向半径方向排出空气,上述马达包括:轴承衬套,在中央部形成贯通孔,一端固定于控制盘;定子,内周部固定于上述轴承衬套的外周;一对套筒轴承,隔着间隔设置于上述轴承衬套的贯通孔;旋转轴,以可旋转的方式被上述一对套筒轴承支撑;以及转子,在上述定子的外周隔着气隙配置,转子支撑体的中央部与旋转轴相结合,外周部与叶轮相结合。

上述控制盘可包括:本体,配置于设置有吸入口的壳体的背面,配置有上述信号处理装置和驱动器;以及多个连接部,从上述本体朝向吸入口的背面部分突出,用于固定对上述马达进行支撑的轴承衬套。

上述信号处理装置通过上述电线束的通信输入来从电池管理系统接收马达转速控制所需的占空比值,并向电池管理系统传送马达的电流、电压、温度及状态信息。

并且,上述信号处理装置可根据从与上述马达相邻设置的霍尔传感器接收的各个马达的转子位置信号来计算各个马达的当前转速,来向电池管理系统传送各个马达的转速信号。

进而,本发明的电池组用多冷却风扇控制系统还可包括:多个引导部,呈耳蜗结构,以使通过上述冷却风扇向半径方向排出的空气聚集来向一侧引导空气流动的方式与上述第一壳体形成为一体;以及多个管道部,以连接上述引导部与排出口之间的方式与上述第二壳体形成为一体。

根据本发明的另一特征,本发明提供一种电池组用多冷却风扇控制系统,其特征在于,包括:壳体,在一侧及另一侧分别具有多个吸入口和排出口;多个冷却风扇,以与多个吸入口相对应的方式设置于上述壳体的内部,具有多个叶轮和马达;以及控制装置,用于通过控制上述多个冷却风扇的驱动来对电池组进行冷却,上述控制装置包括:控制盘,设置于上述壳体的内部,固定设置上述多个冷却风扇;至少一个信号处理装置,安装于上述控制盘,根据分别从电池管理系统接收的马达驱动信息来产生用于控制上述多个冷却风扇的多个驱动信号;多个驱动器,安装于上述控制盘,根据在上述信号处理装置产生的多个驱动信号,分别驱动多个冷却风扇的马达;以及电线束,用于连接上述电池管理系统与控制盘,收发用于驱动多个冷却风扇的马达的电源、马达的驱动信息及马达的状态信息,通过上述电线束来共同接收用于驱动多个马达的电源和马达的驱动信息。

上述信号处理装置以达到从上述电池管理系统接收的目标转速的方式实施比例积分微分控制(PID,Proportional-Integral-Derivative Control)来控制各个马达的转速,检测在各个马达流动的过电流、电压、温度来与预先设定的基准值进行比较,在所检测到的值大于预先设定的基准值的情况下,停止马达的驱动。

并且,若多个马达中的一个马达发生异常,则上述信号处理装置进行如下控制:限制对于发生异常的马达的驱动输出,使剩余马达以正常驱动水平以上的方式驱动,由此获得与发生异常之前相同的风量。

发明的效果

如上所述,在本发明中,为了对电池组进行冷却,以使用马达与马达之间的空间的方式使用覆盖多个冷却风扇的大尺寸的单一印刷电路板来构成控制盘,从而可将可执行多种功能的信号处理用处理器安装于控制盘。

并且,在本发明中,在单一印刷电路基板的控制盘搭载信号处理用处理器,同时,在控制盘直接安装多个冷却风扇,由此,使用由最少限度的配线形成的电线束来与电池管理系统相连接。

并且,在本发明中,当多个冷却风扇中发生异常时,通过增加剩余冷却风扇的风量来使整体风量达到与之前水平相同。

进而,在本发明中,独立运营多个冷却风扇的控制或者通过集中控制来谋求系统稳定化。

附图说明

图1至图3为分别示出本发明第一实施例至第三实施例的电池组用多冷却风扇控制系统的框电路图。

图4至图6为分别示出第一实施例至第三实施例的电池组用多冷却风扇控制系统的工作的流程图。

图7为示出适用本发明第一实施例至第三实施例的电池组用多冷却风扇控制系统的电池冷却装置的正面立体图。

图8为图7所示的电池冷却装置的俯视图。

图9为图8的A-A'线剖视图。

图10为示出从第一壳体分离在本发明的电池冷却装置的背面起到盖作用的第二壳体的状态的背部面分解立体图。

具体实施方式

以下,参照附图,详细说明本发明的实施例。在此过程中,为了说明的明确性和便利性,图中所示的结构要素的大小或形状等被放大。

首先,在说明本发明的第一实施例至第三实施例的电池组用多冷却风扇控制系统之前,参照图7至图10,说明适用本发明的电池冷却装置。

参照图7至图10,本发明的电池冷却装置包括:壳体10,设置于电池组(未图示)的侧面,包括吸入经由电池组的空气的多个吸入口32、34、36及向外部排出空气的多个排出口40、42;多个冷却风扇20,在壳体10隔着间隔设置多个,用于产生送风力;以及控制盘50,设置于壳体10,与冷却风扇20电连接,用于控制冷却风扇20并供电。

通过隔着间隔配置多个电池单元来形成一个电池组,在电池组的一面设置电池冷却装置,若电池冷却装置被驱动,则向电池单元之间的空间吸入空气并经由电池单元之间来对各个电池单元进行冷却。

而且,在电池组的另一侧面,即,可在设置冷却装置的一面的相反侧面设置吸入外部空气的吸入管。

壳体10包括:多个吸入口32、34、36;第一壳体12,与多个吸入口32、34、36相对应的多个冷却风扇20及控制盘50配置于第一壳体12;以及第二壳体14,以盖形态与第一壳体12相结合,在后方或上方形成排出口40、42。

在第一壳体12配置多个冷却风扇20,即,冷却风扇22、24、26,冷却风扇20作为圆心型鼓风机,使得具有多叶片式风扇(siroccofan)结构的叶轮84与转子82的旋转轴74相连接,从而,向半径方向排出沿着轴方向流入的空气。并且,在上述叶轮84的外侧形成数量与冷却风扇20的数量相同的引导部62,上述引导部62呈耳蜗结构,使得通过冷却风扇20的叶轮84向半径方向排出的空气聚集来向一侧引导空气流动作为一例,在冷却风扇20为3个的情况下,即,由冷却风扇22、24、26构成的情况下,引导部62在第一壳体12形成3个。

在引导部62的上端形成空气排出部64,用于排出冷却风扇20的空气,上述空气排出口64与在第二壳体14形成的管道部66相连接,管道部的出口与用于向外部排出在第二壳体14的后方上端的管道部聚集的空气的排出口40、42相连接。

排出口40、42形成于第二壳体14的上端后方,可由一个排出口形成,也可由两个排出口形成,与冷却风扇的数量相同地,可由三个排出口形成。图示的实施例中具有2个排出口40、42。

在图10所示的实施例中,排出口40、42形成于第二壳体14的上侧后方,并使空气向第二壳体14的后方排出。而且,作为另一实施例,排出口形成于第二壳体14的上部面,并向上侧方向排出空气。

因此,本发明的电池冷却装置能够以符合设置电动汽车等的电池组的部分的特性的方式自由地改变排出口的位置,从而可提高互换性。

第二壳体14以可被密封的方式与第一壳体12相结合,并紧贴在电池组的一面。这种第二壳体14的边缘紧贴于电池组的边缘,且在内部面具有空间部,从而可使经由电池单元的空气向空间部流入。

本发明的电池冷却装置具有多个冷却风扇22、24、26及吸入口32、34、36并配置于电池组的一面,因此,在电池单元的整体面均匀地形成被冷却的空气的流动,从而防止电池单元被局部冷却。即,在冷却风扇20为3个的情况下,吸入口32、34、36也形成3个,3个吸入口32、34、36在电池组的一面隔开规定间隔配置,因此,使得被冷却的空气的流动在电池组的整体面均匀地分布。

冷却风扇20可由在第一壳体12隔开规定间隔设置的第一冷却风扇22、第二冷却风扇24及第三冷却风扇26构成。这种冷却风扇20可根据电池组的尺寸形成2个或3个以上。

第一冷却风扇22、第二冷却风扇24及第三冷却风扇26分别由定子80和转子82以径向间隙型构成的第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3和与上述转子82的旋转轴74相连接的叶轮84构成。例如,第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3可分别为芯型无刷直流(BLDC)单相马达构成。在上述定子80的中央部形成贯通孔,例如,固定于由黄铜形成的轴承衬套72的外周,在轴承衬套72的贯通孔,一对套筒轴承86、88隔着间隔设置,旋转轴74以可旋转的方式被一对套筒轴承86、88支撑。

在通过第一壳体12和第二壳体14形成的空间内部可配置用于控制第一冷却风扇22、第二冷却风扇24及第三冷却风扇26的驱动的控制盘50。例如,控制盘50可采用在固定于第二壳体14之后通过第一壳体12按压的方式的固定结构。在此情况下,控制盘50不使用额外的固定螺栓或固定装置,而是通过与第二壳体14的一体型固定钩或防脱离槽相结合的方式组装,当组装第一壳体12和第二壳体14时,从第一壳体12突出的引导部62按压控制盘50来进行固定。

如图9及图10所示,上述轴承衬套72的一端在通过控制盘50的贯通孔之后弯曲,从而固定于控制盘50。

上述定子80包括:定子芯80a,与轴承衬套72的外周部相结合;以及定子线圈80b,卷绕于在定子芯80a的外周形成的线轴。并且,定子80通过轴承衬套72来固定于控制盘50,定子芯80b的一端及另一端分别通过固定于控制盘50的终端引脚80c来与后述的驱动器相连接。

在上述定子80的外周,隔着气隙构成转子82的磁铁82a和背轭82b呈环形,转子82的中央部通过转子支撑体85来与旋转轴74形成为一体,转子支撑体85与向轴方向吸入空气并向半径方向排出空气的多个叶片形成为一体,从而形成具有多叶片式风扇结构的叶轮84。

如图9及图10所示,控制盘50包括:本体54,与第一壳体12的背面下侧相对应地配置,固定于第二壳体14;第一连接部51,从上述本体54的一侧突出,来与第一冷却风扇22电连接;第二连接部52,从上述本体54的中央突出,来与第二冷却风扇24电连接;以及第三连接部53,从上述本体54的另一侧突出,来与第三冷却风扇26电连接。

上述图9及图10所示的控制盘50呈第一连接部51、第二连接部52及第三连接部53从本体54突出延伸的形状,控制盘50可呈大小与第二壳体14的底部面相对应的矩形形状。

在此情况下,第二壳体14在底部面形成凹槽,控制盘50能够以没有高度差的方式配置于底部面的凹槽。

本发明的电池组用多冷却风扇控制系统安装于图10所示的单一的控制盘50。

在本发明中,为了对电池组进行冷却,以使用冷却风扇(马达)与冷却风扇(马达)之间的空间的方式使用覆盖多个冷却风扇22、24、26的大尺寸的单一印刷电路板来构成控制盘50,从而可将可执行多种功能的信号处理用处理器(CPU)安装于控制盘50。

并且,在本发明中,在单一控制盘50装载信号处理用处理器,同时,在控制盘50形成用于汽车内部的控制的控制器区域网络通信部7,由此,可构成使用由最少限度的配线形成的电线束91~93来便捷地与电池管理系统相连接的电池组用多冷却风扇控制系统。

在以下的多冷却风扇控制系统的说明过程中,以冷却风扇为3个的情况为例来进行说明。

参照图1,本发明第一实施例的电池组用多冷却风扇控制系统以与3个冷却风扇22、24、26相对应的方式使用第一控制单元(CPU1)3-1、第二控制单元(CPU2)3-2及第三控制单元(CPU3)3-3等3个控制单元来控制冷却风扇22、24、26用第一马达(M1)5-1、第二马达(M2)5-2及第三马达(M3)5-3。

在第一实施例的多冷却风扇控制系统中,第一控制单元3-1、第二控制单元3-2及第三控制单元3-3分别与第一驱动器(DRV1)4-1、第二驱动器(DRV2)4-2及第三驱动器(DRV3)4-3相连接,第一驱动器4-1、第二驱动器4-2及第三驱动器4-3与第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3相连接。

通过与第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3相邻设置的第一霍尔传感器(HS1)6-1、第二霍尔传感器(HS2)6-2及第三霍尔传感器(HS3)6-3(Hall Sensor)检测各个马达的转子位置信号H1、H2、H3来向第一控制单元3-1、第二控制单元3-2及第三控制单元3-3提供。

优选地,第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3适用单相驱动方式的无刷直流马达,当然,也可以使用其他种类的马达。

上述第一控制单元(CPU1)3-1、第二控制单元(CPU2)3-2及第三控制单元(CPU3)3-3可由微计算机或微处理器等的信号处理装置构成,通过通信输入(input),从电池管理系统接收马达转速控制所需的占空比值,根据所接收的占空比来产生脉冲宽度被控制的脉宽调制驱动信号来向第一驱动器(DRV1)4-1、第二驱动器(DRV2)4-2及第三驱动器(DRV3)4-3施加,检测向第一马达(M1)5-1、第二马达(M2)5-2及第三马达(M3)5-3施加的电流、电压、温度及状态信息来通过通信输入向电池管理系统传送。

并且,上述第一控制单元3-1、第二控制单元3-2及第三控制单元3-3根据从第一霍尔传感器(HS1)6-1、第二霍尔传感器(HS2)6-2及第三霍尔传感器(HS3)6-3接收的各个马达的转子位置信号H1、H2、H3来计算第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3的当前转速,从而向电池管理系统传送各个马达的转速信号PFM1、PFM2、PFM3。

例如,第一驱动器(DRV1)4-1、第二驱动器(DRV2)4-2及第三驱动器(DRV3)4-3分别为单相电波驱动电路,可由双结构P沟道和N沟道开关晶体管构成,根据从第一控制单元3-1、第二控制单元3-2及第三控制单元3-3施加的脉宽调制驱动信号来驱动第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3。第一驱动器(DRV1)4-1、第二驱动器(DRV2)4-2及第三驱动器(DRV3)4-3可通过电波驱动方式或半波驱动方式构成,根据驱动方式,电路结构可以改变,与第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3相连接的信号线的数量也可以改变。

构成本发明的多冷却风扇控制系统的第一控制单元3-1、第二控制单元3-2、第三控制单元3-3、第一驱动器4-1、第二驱动器4-2、第三驱动器4-3、第一霍尔传感器6-1、第二霍尔传感器6-2及第三霍尔传感器6-3安装于在第一壳体12的背面设置的单一的控制盘50a。

并且,控制盘50a包括:电源控制电路1,接收从外部(电池组)施加的DC、48V的外部电源Vdd、Gnd和从电池管理系统施加的电源控制(Power Control)信号来向第一驱动器4-1、第二驱动器4-2及第三驱动器4-3施加DC、12V的马达驱动电压;以及稳压电路2,接收上述电源控制电路1的电压来产生驱动第一控制单元3-1、第二控制单元3-2及第三控制单元3-3所需的DC、5V的驱动电压。

上述电源控制电路1具有反向电压防止功能,并且,具有断开电源的功能,在冷却风扇22、24、26未根据从电池管理系统施加的电源控制信号进行工作的情况下,通过断开输出来减少待机功耗。

并且,在控制盘50a设置7针连接器91,连接器91与从外部的包括7骨线的电线束91相连接,通过电线束91收发48V的外部电源Vdd、Gnd、电源控制信号、在控制盘50a与电池管理系统之间收发的通信输入、向电池管理系统传送的马达的转速信号PFM1、PFM2、PFM3。

上述通信输入用于从电池管理系统接收马达转速控制所需的占空比值并向电池管理系统传送马达的电流、电压、温度及状态信息。

在上述第一实施例中,通过电线束91,从电池管理系统共同接收作为用于驱动3个冷却风扇22、24、26的控制信号的外部电源Vdd、Gnd、电源控制信号、通信输入。

上述控制盘50a和设置于其的第一控制单元3-1、第二控制单元3-2、第三控制单元3-3、第一驱动器4-1、第二驱动器4-2、第三驱动器4-3及包括电源控制电路1和稳压电路2的电源装置构成用于控制冷却风扇的控制装置。

上述第一实施例的电池组用多冷却风扇控制系统根据图4所示的流程图来控制电池组用多个冷却风扇。

首先,若向控制盘50a施加外部电源Vdd、Gnd(步骤S11),则从电源控制电路1和稳压电路2分别产生DC、12V的马达驱动电压和DC、5V的驱动电压来向第一驱动器4-1、第二驱动器4-2、第三驱动器4-3和第一控制单元3-1、第二控制单元3-2、第三控制单元3-3施加,第一控制单元3-1、第二控制单元3-2、第三控制单元3-3和第一驱动器4-1、第二驱动器4-2、第三驱动器4-3被激活。

之后,第一控制单元3-1、第二控制单元3-2及第三控制单元3-3从分别从电池管理系统共同接收的通信输入接收与马达的目标转速对应的脉宽调制驱动信号的占空比值(步骤S12),则基于此,产生脉宽调制驱动信号来驱动第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3(步骤S13)。

即,第一控制单元3-1、第二控制单元3-2及第三控制单元3-3参照从第一霍尔传感器(HS1)6-1、第二霍尔传感器(HS2)6-2及第三霍尔传感器(HS3)6-3接收的各个马达的转子位置信号H1、H2、H3,来交替开启在第一驱动器4-1、第二驱动器4-2及第三驱动器4-3所形成的开关晶体管,由此向定子线圈施加脉宽调制驱动信号。由此,第一驱动器4-1、第二驱动器4-2及第三驱动器4-3向第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3施加脉宽调制驱动信号来驱动马达的转子。

之后,第一控制单元3-1、第二控制单元3-2及第三控制单元3-3以所接收的各个马达的转子位置信号H1、H2、H3为基础来检测第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3的转速并向电池管理系统传送马达的转速信号PFM1、PFM2、PFM3,并且,以达到从电池管理系统接收的目标转速的方式实施比例积分微分控制来控制第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3的转速(步骤S14)。

在此情况下,第一控制单元3-1、第二控制单元3-2及第三控制单元3-3检测各个马达的过电流、电压、温度来与预先设定的基准值进行比较(步骤S15),在所检测到的值大于预先设定的基准值的情况下,停止马达的驱动(步骤S16)。

如上所述,在本发明中,随着第一控制单元3-1、第二控制单元3-2及第三控制单元3-3形成于控制盘50a,通过检测第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3的过电流、电压、温度来与预先设定的基准值进行比较,以此检测马达的状态,若3个中的1个马达发生异常,则限制对于发生异常的马达的驱动输出,使剩余2个马达正常驱动,或者使剩余2个马达以正常驱动以上的状态进行驱动,从而得到通过3个马达来在3个冷却风扇22、24、26产生的风量。

如上所述,第一实施例的电池组用多冷却风扇控制系统通过一个通信输入线从电池管理系统共同接收3个马达的目标脉宽调制控制所需的脉宽调制驱动信号的占空比值,在控制部50a的内部以相同指令驱动第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3。

在本发明中,在尺寸增加的单一的控制盘50a固定用于驱动3个冷却风扇22、24、26的叶轮84的第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3,即,直接安装固定定子80,使得第一驱动器4-1、第二驱动器4-2及第三驱动器4-3的输出端子直接与马达的定子线圈80b相连接,并且,可直接安装用于检测各个马达的转子位置信号的第一霍尔传感器6-1、第二霍尔传感器6-2及第三霍尔传感器6-3。

并且,随着在控制盘50a安装第一控制单元3-1、第二控制单元3-2及第三控制单元3-3,可通过共同接收外部电源Vdd、Gnd、电源控制信号、通信输入的4个配线和用于向电池管理系统传送各个马达的马达转速信号PFM1、PFM2、PFM3的3个配线构成电线束91,与以往相比,可很大程度减少电线束91的配线股数。

进而,在本发明中,随着在控制盘50a安装第一控制单元3-1、第二控制单元3-2及第三控制单元3-3,可体现从电池管理系统仅接收目标脉宽调制信号来独立控制第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3的分散控制。

在上述第一实施例中,提出了通过在控制盘形成第一控制单元3-1、第二控制单元3-2及第三控制单元3-3等3个控制单元来对第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3的转速进行控制的例,但如同本发明的第二实施例及第三实施例,也可通过使用控制盘上的一个控制单元3-1来控制第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3。

参照图2,本发明第二实施例的电池组用多冷却风扇控制系统使用1个第一控制单元3-1来驱动第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3,由此控制3个冷却风扇22、24、26。

在第二实施例的多冷却风扇控制系统中,第一控制单元3-1与第一驱动器4-1、第二驱动器4-2及第三驱动器4-3相连接,第一驱动器4-1、第二驱动器4-2及第三驱动器4-3分别与第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3相连接。

通过与第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3相邻设置的第一霍尔传感器6-1、第二霍尔传感器6-2及第三霍尔传感器6-3检测各个马达的转子位置信号H1、H2、H3来向第一控制单元3-1供给。

在本发明的第二实施例中,除使用一个控制单元3-1之外,与第一实施例类似。因此,对相同结构要素赋予相同附图标记,并省略对其的详细说明。

在第二实施例中,第一控制单元(CPU1)3-1从电池管理系统通过通信输入接收占空比值,上述占空比值为用于控制第一马达(M1)5-1、第二马达(M2)5-2及第三马达(M3)5-3的转速的控制信号。

上述第一控制单元(CPU1)3-1通过通信输入依次接收对于第一马达(M1)5-1、第二马达(M2)5-2及第三马达(M3)5-3的占空比值,根据所接收到的各个马达的占空比,依次产生脉冲宽度被控制的脉宽调制驱动信号来依次向第一驱动器(DRV1)4-1、第二驱动器(DRV2)4-2及第三驱动器(DRV3)4-3施加,通过检测向第一马达(M1)5-1、第二马达(M2)5-2及第三马达(M3)5-3施加的电流、电压、温度及状态信息来通过通信输入向电池管理系统传送。

并且,上述第一控制单元3-1根据从第一霍尔传感器(HS1)6-1、第二霍尔传感器(HS2)6-2及第三霍尔传感器(HS3)6-3接收的各个马达的转子位置信号H1、H2、H3来计算第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3的当前转速来向电池管理系统传送各个马达的转速信号PFM1、PFM2、PFM3。

上述第二实施例的电池组用多冷却风扇控制系统根据图5所示的流程图控制电池组用多个冷却风扇。

首先,若向控制盘50b施加外部电源Vdd、Gnd(步骤S21),则从电源控制电路1和稳压电路2分别产生DC、12V的马达驱动电压和DC、5V的驱动电压来向第一驱动器4-1、第二驱动器4-2、第三驱动器4-3及第一控制单元3-1施加,从而使第一控制单元3-1和第一驱动器4-1、第二驱动器4-2及第三驱动器4-3被激活。

之后,若第一控制单元3-1从由电池管理系统所发送的通信输入依次接收与3个马达的目标转速相对应的脉宽调制驱动信号的占空比值,则基于此,产生用于驱动第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3的脉宽调制驱动信号(步骤S22~步骤S24)。

即,第一控制单元3-1参照从第一霍尔传感器(HS1)6-1、第二霍尔传感器(HS2)6-2及第三霍尔传感器(HS3)6-3接收的各个马达的转子位置信号H1、H2、H3来交替开启在第一驱动器4-1、第二驱动器4-2及第三驱动器4-3形成的开关晶体管,由此向定子线圈施加脉宽调制驱动信号。由此,第一驱动器4-1、第二驱动器4-2及第三驱动器4-3向第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3施加脉宽调制驱动信号来驱动马达的转子(步骤S25~步骤S27)。

之后,第一控制单元3-1基于所接收的各个马达的转子位置信号H1、H2、H3来检测第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3的转速来向电池管理系统传送马达的转速信号PFM1、PFM2、PFM3,并且,以达到从电池管理系统接收的目标转速的方式实施比例积分微分控制来控制第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3的转速(步骤S28~步骤S30)。

在此情况下,第一控制单元3-1检测各个马达的过电流、电压、温度来与预先设定的基准值进行比较(步骤S31~步骤S33),在所检测的值大于预先设定的基准值的情况下,停止对应马达的驱动(步骤S34~步骤S36)。

第二实施例与上述第一实施例类似,随着在控制盘50b安装第一控制单元3-1,通过用于共同接收外部电源Vdd、Gnd、电源控制信号、通信输入的4个配线和用于向电池管理系统传送各个马达的马达转速信号PFM1、PFM2、PFM3的3个配线来构成电线束91,从而,与以往相比,电线束92的配线股数可以减少。

并且,在第二实施例中,随着在控制盘50b安装第一控制单元3-1,从电池管理系统仅接收控制信号来独立控制第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3。

在第二实施例中,在尺寸增加的单一的控制盘50b固定第一控制单元3-1、用于驱动3个冷却风扇22、24、26的叶轮84的第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3,即,直接安装及固定定子80,第一驱动器4-1、第二驱动器4-2及第三驱动器4-3的输出端子直接与马达的定子线圈80b相连接,并且,可直接安装用于检测各个马达的转子位置信号的第一霍尔传感器6-1、第二霍尔传感器6-2及第三霍尔传感器6-3。

参照图3,本发明第三实施例的电池组用多冷却风扇控制系统与第二实施例类似,3个冷却风扇22、24、26使用1个第一控制单元3-1来驱动控制第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3。

第三实施例和第二实施例的不同点在于通信模块,使用控制器区域网络通信部7来传送及接收控制盘50c与电池管理系统之间的通信所需的信息。因此,在第三实施例中,对与第二实施例相同的结构要素赋予相同的附图标记,并省略对其的详细说明。

第一控制单元3-1通过控制器区域网络通信部7来与电池管理系统网络连接,第一控制单元3-1与第一驱动器4-1、第二驱动器4-2及第三驱动器4-3相连接,第一驱动器4-1、第二驱动器4-2及第三驱动器4-3分别与第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3相连接。

与第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3相邻设置的第一霍尔传感器6-1、第二霍尔传感器6-2及第三霍尔传感器6-3检测各个马达的转子位置信号H1、H2、H3来向第一控制单元3-1提供。

上述控制器区域网络通信部7可以为通常用于汽车内部控制的控制器区域网络通信模块。

控制器区域网络通信用于通过由2股数据配线形成的控制器区域网络数据总线来构成车辆内部的节点(node)的ECU及各种信息通信系统与娱乐系统之间的数据传送和控制,作为为了使微控制器或装置以在车辆内无主机的方式互相进行通信而设计的标准通信规格,进行主从(master-slave)方式的数据通信。

控制器区域网络通信部7在控制盘50c与电池管理系统之间通过控制器区域网络通信方式来执行分组数据通信,从而收发包含控制上述马达所需的马达转速、马达的电流、电压、温度及状态(status)信息的通信输入(input)、各个马达的马达转速信号(PFM1、PFM2、PFM3)。

在上述实施例的说明过程中,提出了通过控制器区域网络通信部7并通过控制器区域网络通信方式执行数据通信,但是,可执行基于本地互联网络通信的主从方式的数据通信或通用异步收发器方式的通信。

第一控制单元(CPU1)3-1通过控制器区域网络通信部7来通过控制器区域通信方式从电池管理系统接收控制马达所需的马达转速,并发送马达的电流、电压、温度及状态信息和各个马达的马达转速信号PFM1、PFM2、PFM3。

上述第三实施例的电池组用多冷却风扇控制系统根据图6所示的流程图控制电池组用多个冷却风扇。

首先,若向控制盘50b施加外部电源Vdd、Gnd(步骤S41),则分别从电源控制电路1和稳压电路2产生DC、12V的马达驱动电压和DC、5V的驱动电压来向第一驱动器4-1、第二驱动器4-2、第三驱动器4-3和第一控制单元3-1施加,第一控制单元3-1和第一驱动器4-1、第二驱动器4-2及第三驱动器4-3被激活。

之后,第一控制单元3-1通过控制器区域网络通信部7从电池管理系统接收分组数据,以此接收在上述分组数据中所包含的与3个马达的目标转速相对应的脉宽调制驱动信号的占空比值(步骤S42)。

之后,第一控制单元3-1以所接收的与3个马达的目标转速相对应的脉宽调制驱动信号的占空比值为基础来产生用于驱动第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3的脉宽调制驱动信号。

即,第一控制单元3-1参照从第一霍尔传感器6-1、第二霍尔传感器6-2及第三霍尔传感器6-3接收的各个马达的转子位置信号H1、H2、H3,通过交替打开在第一驱动器4-1、第二驱动器4-2及第三驱动器4-3分别形成的开关晶体管来向定子线圈施加脉宽调制驱动信号。由此,第一驱动器4-1、第二驱动器4-2及第三驱动器4-3向第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3施加脉宽调制驱动信号来驱动马达的转子(步骤S43~步骤S45)。

之后,后续的由第一控制单元3-1以使第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3达到目标转速的方式对各个马达进行比例积分微分控制并判断马达的状态的步骤(步骤S46~步骤S54)以与图5中的步骤(步骤S28~步骤S36)相同的方式进行。

第三实施例与上述第二实施例类似,随着在控制盘50c安装第一控制单元3-1,通过用于共同接收外部电源Vdd、Gnd、电源控制信号的3个配线和通过控制器区域网络通信部7来与电池管理系统进行控制器区域网络通信所需的2个配线构成电线束93,与以往相比,电线束93的配线股数可以很大程度减少。

并且,在第三实施例中,随着在控制盘50c设置第一控制单元3-1,可从电池管理系统仅接收控制信号来独立控制第一马达5-1、第二马达5-2及第三马达5-3。

本发明并不局限于控制3个冷却风扇,根据需要,可增加或减少冷却风扇的数量。

以上,以特定优选实施例为例进行图示并说明了本发明,本发明并不局限于上述实施例,在不超出本发明的思想的范围内,本发明所属技术领域的普通技术人员可进行多种变更和修改。

产业上的可利用性

本发明适用于随着使用单一控制盘来驱动用于对电池组进行冷却的多个冷却风扇,来可使用由最少配线股数形成的电线束的电池组用多冷却风扇控制系统。

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