JP2010207029A - 制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信処理負荷を軽減しながらも、電池ユニットの異常時に迅速に対応できる制御装置を提供する。
【解決手段】モータＭＧ１，ＭＧ２に給電する電池ユニット１０を制御する電池制御部１７４と通信線ＣＡＮで接続され、電池制御部から送信される制御情報に基づいて走行用モータを含むシステムを制御し、システムの制御情報が記憶されるメモリと、バス型ネットワークに接続された複数の電池制御部から送信される制御情報に基づいて、各電池ユニットの状態を管理して、当該管理情報をメモリに記憶する電池ユニット管理処理と、各電池制御部に固有のＩＤ情報を含む送信命令であって、各電池制御部に電池ユニットの制御情報を要求する送信命令の送信インタバルを、メモリに記憶された各電池ユニットの状態に基づいて異ならせるポーリング処理と、を実行するシステム制御部１７０とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、走行用モータに給電するための電池ユニットを制御する電池制御部と通信線で接続され、電池制御部から送信される制御情報に基づいて走行用モータを含むシステムを制御する制御装置及び制御方法に関する。

近年、環境に配慮した車両として、電気自動車やハイブリッド車、燃料電池車などが注目されている。これらの車両には、走行駆動力を発生するモータと、モータに供給される電力を蓄えるニッケル水素電池やリチウムイオン電池を採用した電池ユニットが搭載されている。ハイブリッド車には、動力源として電動機とともに内燃機関がさらに搭載され、燃料電池車には、動力源として電動機と車両駆動用の直流電源として燃料電池がさらに搭載されている。

電池ユニットの充電状態を管理するために、電池ユニットの充放電電圧や電流を管理する電池制御部が電池ユニットに組み込まれ、電池制御部と車両のシステムを制御するシステム制御部がＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）を介した調歩同期式のシリアル通信線で接続されている。

システム制御部は、シリアル通信線を介して電池制御部から送信される充放電電流や電圧等の制御情報を受信して電池ユニットの充電状態を管理し、電池ユニットの状態に基づいて、モータ制御部を介して走行用モータを駆動制御している。

このような車両に搭載された車両駆動用の電池ユニットを、一般家庭の電源から直接充電することが可能な車両が開発されつつある。例えば、家屋に設けられた商用電源のコンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から電池ユニットへ電力が供給される。このように車両外部の電源から車両に搭載された電池ユニットを直接充電することが可能な車両を「プラグイン車」と称する。

プラグイン車では、一回の充電により長距離を走行できるように、複数の電池ユニットが搭載される場合が多い。

ところで、特許文献１には、携帯電話やノートパソコン、プレーヤー、デジタルカメラなどの携帯型電子機器に使用する複数の電池パックを直並列接続して構成される複数電池パック電源装置が開示されている。

複数電池パック電源装置は、複数の電池パックの接続、制御に柔軟に対応するために、複数の電池パックに、それぞれが充電式の複数のセルと充放電状態の検出や充放電の制御を行うための回路を内蔵し、１つをマスタ電池パック、それ以外をスレーブ電池パックとして接続し、マスタ電池パックが、スレーブ電池パックに対し通信により充放電状態を示すデータを送信要求して全体のデータを管理し、充放電状態を判定してコマンドを送信し充放電の制御を行い、スレーブ電池パックは、データ要求に応じて充放電状態を示すデータを送信しコマンドを受信して充放電を行うように構成されている。

特開２０００−２９４２９８号公報

しかし、プラグイン車に搭載される複数の電池ユニットが一体として車両の電気負荷に接続される場合には、一部の電池ユニットの故障により走行が不可能になる等の不都合が生じるため、一つの電池ユニットの電池制御部が他の全ての電池ユニットの電池制御部を統括するよりも、車両側のシステム制御部が個々の電池ユニットを管理することが望まれる。信頼性、安全性の観点で、故障が発生した電池ユニットのみシステムから切り離すような状況も生じるからである。

そのような場合に、個々の電池ユニットを制御する電池制御部とシステム制御部とを、個別の通信線で一対一に接続するスタートポロジーを採用すると、システム制御部に複数のＵＡＲＴ等の通信回路ブロックが必要となるばかりか、通信負荷が大きくなり、システム制御部の本来の機能が損なわれる虞がある。

例えば、一つの電池制御部が５０バイト程度の制御データを、ＵＡＲＴを用いてシステム制御部に送信する場合、システム制御部では１バイト単位でソフトウェアによるシリアル通信割込み処理を実行する必要があり、複数の電池制御部が同様のデータを送信すると、高価な高速のマイクロコンピュータを用いない限りシステム制御部の処理が破綻する虞がある。

そこで、システム制御部が、各電池ユニットを管理する電池制御部との通信周期を長く設定すると、特定の電池ユニットに急激な温度情報等が発生した緊急時に、対応が遅延して車両に損傷が発生する虞もある。

また、複数系統のＵＡＲＴを備えたマイクロコンピュータを条件にすると、システム制御部を構築するマイクロコンピュータの選択の余地も狭くなる。

本発明の目的は、上述の問題に鑑み、通信処理負荷を軽減しながらも、電池ユニットの異常時に迅速に対応できる制御装置及び制御方法を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による制御装置の特徴構成は、制御情報を記憶する記憶部と、各電池を制御する電池制御部とバス型ネットワークで接続され、各電池制御部から所定のタイミングで送信される電池状態に関する情報を制御情報として前記記憶部に記憶させる記憶処理と、前記記憶部に記憶される電池状態に関する情報に基づいて、電池状態に関する情報の送信タイミングを各電池制御部に変更させる送信タイミング変更処理と、を実行する制御部と、を備えている点にある。

上述の構成によれば、制御部と複数の電池制御部とがバス型ネットワークに接続されるバストポロジーが採用されるため、制御部に複数の通信処理ブロックを備える必要が無くなり、制御部が各電池制御部から得られた電池状態に関する情報に基づいて、緊急性が高いと判断した電池制御部には短いインタバルで電池状態に関する情報を送信させて詳細に管理し、緊急性が低いと判断した電池制御部には長いインタバルで電池状態に関する情報を送信させるように、各電池制御部に対して送信タイミング変更処理を実行することにより、全体として通信負荷を軽減することができるようになる。

以上説明した通り、本発明によれば、通信処理負荷軽減しながらも、電池ユニットの異常時に迅速に対応できる制御装置を提供することができるようになった。

本発明により制御装置が組み込まれたプラグインハイブリッド車の全体構成図 動力分割機構の共線図 プラグインハイブリッド車に備えられた電子制御装置のブロック構成図 システム制御部の説明図 システム制御部により実行される初期化処理を示すフローチャート システム制御部により実行されるポーリング処理のタイミングチャート システム制御部により実行されるポーリング処理のフローチャート システム制御部により実行される自己診断処理のフローチャート

以下、本発明による制御装置をプラグインハイブリッド車両に適用される場合について説明する。

図１に示すように、車両外部に設置された電源から車両に搭載された高圧の蓄電装置１５０を直接充電することが可能なプラグイン車の一例であるハイブリッド車１（以下、「プラグインハイブリッド車」と記す。）は、動力源としてエンジン１００、第１ＭＧ（Motor Generator）１１０、第２ＭＧ（Motor Generator）１２０を備えている。

プラグインハイブリッド車１は、エンジン１００及び第２ＭＧ１２０の少なくとも一方からの駆動力によって走行可能なように、エンジン１００、第１ＭＧ１１０及び第２ＭＧ１２０が動力分割機構１３０に連結されている。

第１ＭＧ１１０及び第２ＭＧ１２０は交流回転電機で構成され、例えば、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルを備える三相交流同期回転機（図３参照）が用いられる。

動力分割機構１３０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含み、ピニオンギヤがサンギヤ及びリングギヤと係合する遊星歯車機構で構成されている。

ピニオンギヤを自転可能に支持するキャリアがエンジン１００のクランクシャフトに連結され、サンギヤが第１ＭＧ１１０の回転軸に連結され、リングギヤが第２ＭＧ１２０の回転軸及び減速機１４０に連結され、図２に示すように、エンジン１００、第１ＭＧ１１０、及び第２ＭＧ１２０の回転数が共線図上に直線で結ばれるように関係付けられている。

プラグインハイブリッド車１には、エンジン１００の駆動力によって第１ＭＧ１１０で発電された電力によって充電され、充電された電力を第２ＭＧ１２０に給電するＤＣ２８０Ｖ程度の高圧バッテリである複数の電池ユニット１０が搭載されている。尚、本実施形態では三つの電池ユニット１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）が搭載されている（図３参照）。

これらの電池ユニット１０は、ニッケル水素バッテリやリチウムイオンバッテリでなり、充電ケーブル３００を介して車両の外部電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路を備えた充電装置１５０により充電可能に構成されている。

図１及び図３に示すように、プラグインハイブリッド車１には、車両の動力を統括制御するシステム制御部としてのプラグイン・ハイブリッドビークルＥＣＵ（以下、「ＰＩＨＶ−ＥＣＵ」と記す。）１７０、第一ＭＧ１１０及び第二ＭＧ１２０を制御するモータＥＣＵ（以下、「ＭＯＴ−ＥＣＵ」と記す。）１７１、エンジンを制御するエンジンＥＣＵ１（以下、「ＥＮＧ−ＥＣＵ」と記す。）１７２、外部電力により電池ユニット１０を充電制御する充電ＥＣＵ（以下、「ＣＨＧ−ＥＣＵ」と記す。）１７３の他、制動機構を制御するブレーキＥＣＵ、盗難防止機能を実現する防盗ＥＣＵ等の複数の電子制御装置（Electric Control Unit；以下、「ＥＣＵ」と記す。）が搭載されている。

各ＥＣＵは、単一または複数のＣＰＵと、ＣＰＵにより実行される制御プログラムが格納されたＲＯＭと、ＣＰＵのワーキング領域として使用されるＲＡＭと、入出力回路と、一本のネットワークに複数の通信デバイスが接続されるバス型ネットワークであるＣＡＮ（Controller Area Network）用のインタフェース回路（以下、「ＣＡＮ−Ｉ／Ｆ」と記す。）等を備え、ＤＣ１２Ｖ程度の低圧バッテリから供給される電力で駆動される。

各ＥＣＵは、ＣＡＮ−Ｉ／Ｆを介してＣＡＮ通信線で接続され、ＥＣＵ間で必要な各種の制御情報がＣＡＮを介して授受される。

電池ユニット１０がシステムメインリレーＲｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３を介して昇降圧コンバータ３０に接続され、昇降圧コンバータ３０の出力電圧が第１インバータ４０及び第２インバータ５０で交流電圧に変換された後に、第１ＭＧ１１０及び第２ＭＧ１２０に印加されるように構成されている。

昇降圧コンバータ３０は、リアクトルと、電力スイッチング素子である２つのｎｐｎ型トランジスタと、２つのダイオードとを含む。リアクトルの一端が電池ユニット１０の正極側に接続され、他端が２つのｎｐｎ型トランジスタの接続ノードに接続されている。２つのｎｐｎ型トランジスタは直列に接続され、各ｎｐｎ型トランジスタにダイオードが逆並列に接続されている。

ｎｐｎ型トランジスタとして、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を好適に用いることができる。また、ｎｐｎ型トランジスタに代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等の電力スイッチング素子を用いることも可能である。

第１インバータ４０は、互いに並列に接続されたＵ相アーム、Ｖ相アーム、及びＷ相アームを備えている。各相アームは、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを含み、各ｎｐｎ型トランジスタにはダイオードが逆並列に接続されている。各相アームを構成する２つのｎｐｎ型トランジスタの接続ノードが、第１ＭＧ１１０の対応するコイル端に接続されている。

第１インバータ４０は、昇降圧コンバータ３０から供給される直流電力を交流電力に変換して第１ＭＧ１１０へ供給し、或は、第１ＭＧ１１０により発電された交流電力を直流電力に変換してコンバータ３０へ供給する。

第２インバータ５０も、第１インバータ４０と同様に構成され、各相アームを構成する２つのｎｐｎ型トランジスタの接続ノードが、第２ＭＧ１２０の対応するコイル端に接続されている。

第２インバータ５０は、昇降圧コンバータ３０から供給される直流電力を交流電力に変換して第２ＭＧ１２０へ供給し、或は、第２ＭＧ１２０により発電された交流電力を直流電流に電力して昇降圧コンバータ３０へ供給する。

ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、システムの起動スイッチであるイグニッションスイッチがオン操作されると、低圧バッテリから各ＥＣＵに給電するための電源リレーＲＹを閉じて各ＥＣＵを起動した後、システムメインリレーＲｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３を閉じ、運転者のアクセル操作等に基づいてＭＯＴ−ＥＣＵ１７１及び必要に応じてＥＧＮ−ＥＣＵ１７２を制御して車両を走行制御する。

ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、電池ユニット１０の充電状態（以下、「ＳＯＣ（State Of Charge）」と記す。）を監視し、ＳＯＣが所定範囲内にあるとき、ＭＯＴ−ＥＣＵ１７１を介して、電池ユニット１０に蓄えられた電力または第１ＭＧ１１０により発電された電力の少なくとも一方を用いて第２ＭＧ１２０を駆動し、エンジン１００の動力をアシストする。第２ＭＧ１２０の駆動力は減速機１４０を介して駆動輪１６０に伝達される。

ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、電池ユニット１０のＳＯＣが予め定められた値よりも低くなると、エンジンＥＣＵ１７２を介してエンジン１００を始動し、動力分割機構１３０を介して駆動される第１ＭＧ１１０の発電電力を電池ユニット１０に蓄えるように制御する。

さらに、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、電池ユニット１０のＳＯＣが予め定められた値よりも高くなると、エンジンＥＣＵ１７２を介してエンジン１００を停止し、ＭＯＴ−ＥＣＵ１７１を介し電池ユニット１０に蓄えられた電力を用いて第２ＭＧ１２０を駆動する。

ＭＯＴ−ＥＣＵ１７１は、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０からの制御指令に基づいて、モータ走行時には昇降圧コンバータ３０の電力スイッチング素子を制御して電池ユニット１０の出力電圧を所定レベルに昇圧し、第２インバータ５０の各相アームを制御して第２ＭＧ１２０を駆動し、充電時には第１インバータ４０の各相アームを制御して、第１ＭＧ１１０からの発電電力を直流電力に変換し、昇降圧コンバータ３０で降圧して電池ユニット１０を充電する。

一方、車両の制動時等に、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、減速機１４０を介して駆動輪１６０により駆動される第２ＭＧ１２０を発電機として制御し、第２ＭＧ１２０により発電された電力を電池ユニット１０に蓄えるようにＭＯＴ−ＥＣＵ１７１に制御指令を発する。つまり、第２ＭＧ１２０は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして用いられる。

つまり、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、車両の要求トルクと電池ユニット１０のＳＯＣ等に基づいて、エンジン１００、第１ＭＧ１１０及び第２ＭＧ１２０を制御する。

尚、図１では、第２ＭＧ１２０による駆動輪１６０が前輪である場合を示しているが、前輪に代えてまたは前輪とともに後輪を駆動輪１６０としてもよい。

図１及び図３に示すように、プラグインハイブリッド車１には、車両外部の電源から電池ユニット１０へ充電電力を供給するための充電ケーブル３００を接続するための充電インレット２７０を備えている。尚、図１では、充電インレット２７０が車体後部に設けられているが、車体前部に設けられるものであってもよい。

充電インレット２７０に接続された充電ケーブル３００からの交流電力が、充電装置１５０により直流電力に変換された後に、電池ユニット１０が充電されるように構成されている。

充電ケーブル３００は、一端側に外部電源、例えば家屋に設けられた電源コンセントと接続するプラグ３２０が設けられ、他端側に充電インレット２７０と接続するコネクタ３３０を備えている。

充電ケーブル３００には、外部電源から車両に給電可能な定格電流に対応するパルス信号（以下、「コントロールパイロット信号」または「ＣＰＬＴ信号」と記す。）を生成する信号生成部と、給電ようのリレーが組み込まれたＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）３２０が設けられている。

イグニッションスイッチがオフされた状態で、コネクタ３３０が充電インレット２７０に挿入されると、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０にＣＣＩＤ３２０から出力されるＣＰＬＴ信号が入力される。

ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、ＣＰＬＴ信号を検知すると、低圧バッテリから各ＥＣＵに給電するための電源リレーＲＹを閉じて各ＥＣＵを起動した後に、システムメインリレーＲｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３を閉じて、充電装置１５０を制御して充電制御を開始する。

充電装置１５０には、交流電力を直流電力に変換する整流回路と、整流回路で整流された直流電圧を所定の充電電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０からの充電指令に含まれる充電電力量に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を制御するＣＨＧ−ＥＣＵ１７３を備えている。

電池ユニット１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）には、各電池ユニットから充放電される電圧、電流、温度を監視し、電池ユニットの状態を制御情報としてＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０に送信する電池制御部としてのバッテリＥＣＵ（以下、「ＢＡＴ−ＥＣＵ」と記す。）１７４（１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃ）が組み込まれている。

図４に示すように、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０には、ＣＰＵと、ＣＰＵにより実行される制御プログラムが格納されたＲＯＭと、ＣＰＵのワーキング領域として使用されるＲＡＭ１７０ｄと、イグニッションスイッチやＣＰＬＴ信号を入力する入出力回路１７０ａと、二系統のＣＡＮ−Ｉ／Ｆ１７０ｂ，１７０ｃを備えている。

ＣＡＮ−Ｉ／Ｆ１７０ｂ，１７０ｃは、上述したバス型ネットワークであるＣＡＮ用のインタフェース回路であり、第一の系統のＣＡＮ−Ｉ／Ｆ１７０ｂを介して上述したＭＯＴ−ＥＣＵ１７１，ＥＮＧ−ＥＣＵ１７２，ＣＨＧ−ＥＣＵ１７３等に接続され、第二の系統のＣＡＮ−Ｉ／Ｆ１７０ｃを介してＢＡＴ−ＥＣＵ１７４（１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃ）に接続されている。

ＣＡＮ−Ｉ／Ｆ１７０ｂ，１７０ｃには、ＣＡＮトランシーバと、プロトコル制御部と、メールボックスであるＣＡＮ用データ格納ＲＡＭ等が設けられている。

ＣＡＮ通信線を介して送信されるデータのフレームタイプには、データフレームとリモートフレームの二種がある。データフレームは、フレームの開始を示すスタートオブフレームＳＯＦと、ＳＯＦに続くアービトレーションフィールドと、送信データのデータ数を設定するコントロールフィールドと、送信データを格納する最大８バイトのデータフィールドと、ＣＲＣフィールドと、ＡＣＫフィールドと、エンドオブフレームＥＯＦで構成されている。リモートフレームは、データフレームからデータフィールドを除いた構成で、データの送信要求に用いられる。

プロトコル制御部は、ＣＡＮトランシーバを介して受信されるアービトレーションフィールドに設定されるメッセージＩＤに基づいて、ＣＡＮ通信線上のデータが混信しないように、優先順位の高いメッセージＩＤを含むデータが受信されるときに、それより優先順位の低いメッセージＩＤを含むデータの送信を回避する調停処理を実行する。

ＣＡＮ用データ格納ＲＡＭは、データフレームに設定される８バイトのデータフィールドに設定されるメッセージをバッファリングして、プロトコル制御部に出力するとともに、プロトコル制御部で受信されたメッセージを格納するデータ記憶領域である。

第一の系統のＣＡＮ−Ｉ／Ｆ１７０ｂでは、ＣＡＮプロトコルＩＳＯ１１８９８に準拠した通常のＣＡＮプロトコルに基づいて、マルチマスタ方式で各ＥＣＵ間で制御情報の送受信が行なわれるように使用される。

第二の系統のＣＡＮ−Ｉ／Ｆ１７０ｃでは、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０によるリモートフレームを用いたポーリング制御により、ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４（１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃ）からの制御情報がＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０に送信されるローカル通信として使用される。つまり、第二の系統のＣＡＮ−Ｉ／Ｆ１７０ｃには、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０と複数のＢＡＴ−ＥＣＵ１７４のみが接続されている。

ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、第二の系統のＣＡＮ−Ｉ／Ｆ１７０ｃを介して、ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４（１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃ）から送信される充放電電圧、電流、温度、故障情報等の制御情報を受信して、それらをＲＡＭ１７０ｄに記憶するとともに、電圧、電流、温度情報に基づいて各電池ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃの充電状態ＳＯＣを算出してＲＡＭ１７０ｄに記憶する。

ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、走行時にはＲＡＭ１７０ｄに記憶されたＳＯＣと、運転者によるアクセルペダルの踏込み量から求まる車両要求トルク等に基づいて、ＭＯＴ−ＥＣＵ１７１、ＥＮＧ−ＥＣＵ１７２を制御し、充電時にはＲＡＭに記憶されたＳＯＣに基づいて所定の目標ＳＯＣに充電するようにＣＨＧ−ＥＣＵ１７３を制御する。

ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４（１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃ）には、それぞれ固有のＩＤ情報が設定され、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、各ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４に固有のＩＤ情報を含む送信命令であって、各ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４に電池ユニットの制御情報を要求する送信命令を、所定の送信インタバルで送信するポーリング制御を実行する。

尚、通信制御局がネットワークに接続された複数の通信被制御局に対して、定期的に送信データの有無を確認する送信命令を個別に出力し、送信命令を受信した通信被制御局がそれに応答してデータを送信する通信制御をポーリング方式といい、通信制御局が通信被制御局に所定の順番に送信命令を出力する制御をポーリング制御と記載している。

ポーリング制御では、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０から、アービトレーションフィールドのメッセージＩＤに各ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４に対応するＩＤ情報が設定されたリモートフレームが送信される。

各ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４は、受信したリモートフレームが自身のＩＤ情報を含むと判断すると、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０に充放電電圧、電流、温度等の制御情報を返信する。

返信されるデータフレームは、アービトレーションフィールドにデータ種別を示すメッセージＩＤ（１６個のＩＤが設定可能である）が設定され、データフィールドにメッセージＩＤに対応する充放電電圧、電流、温度等の制御情報がセットされる。

尚、通常、ＣＡＮプロトコルでは、リモートフレームが、リモートフレームに設定されたメッセージＩＤに対するデータ送信要求となるが、本実施形態では、リモートフレームに設定されたメッセージＩＤはポーリング先のＢＡＴ−ＥＣＵ１７４を識別するためのＩＤに用いられ、これに応答してＢＡＴ−ＥＣＵ１７４から返信されるデータフレームには、当該ポーリング用のＩＤとは独立して１６個のメッセージＩＤ毎に８バイトの制御情報が送信可能に構成されている。従って、最大１２８バイト（＝１６×８）の制御情報が送信可能になる。

但し、ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４から返信されるデータ容量が少ない場合には、リモートフレームで設定されたＩＤ情報をデータフレームのＩＤ情報に設定し、最大８バイトのデータフィールドに設定できる制御情報のみで返信用のデータフレームを構成してもよい。

ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、所定のインタバルで各ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４（１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃ）にポーリング制御を実行し、各ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４（１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃ）から返信された制御情報が全てＣＡＮ用データ格納ＲＡＭにバッファリングされたことを確認して、受信データの処理を実行する。

従って、各ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４（１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃ）から返信された制御情報が全てＣＡＮ用データ格納ＲＡＭにバッファリングされるまでの間は、走行制御等の他の処理が実行され、ＵＡＲＴ等を用いた場合に必要となる１バイト単位の割込み受信処理が不要となり、通信処理に大きな負担がかからないように構成することが可能となる。

各電池ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃが車両に搭載された初期には、各ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃにはＩＤ情報が設定されていない。つまり、各電池ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃは共通部品として供給され、車両に構成された後に、ＩＤ情報が設定されるように構成されている。

ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、初期に、各ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃにＩＤ情報を設定するために、システムメインリレーＲｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３を介して、各電池ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃを個別に負荷に接続して、対応するＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃに異なるＩＤ情報を送信する初期化処理を実行するように構成されている。

その後、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、各ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃに対してポーリング処理を実行する。

ポーリング処理では、状態が急変している電池ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃのＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃに対する送信命令の送信インタバルを、他のＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃに対する送信命令の送信インタバルよりも短く設定するように構成されている。

さらに、ポーリング処理では、システムメインリレーを介して負荷に接続されている電池ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃのＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃに対する送信命令の送信インタバルを、負荷から切り離されている他の電池ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃのＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃに対する送信命令の送信インタバルよりも短く設定するようにも構成されている。

ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃは、初期化処理が実行される前に、自身の電池ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃに異常が発生していることを検知すると、各ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃに設定されるＩＤ情報よりも優先度の高いＩＤ情報を付した故障情報を送信するように構成されている。

ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０により初期化処理が実行される前に、故障が発生している場合に、各ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃから、ＩＤ情報よりも優先度の高いＩＤ情報を付した故障情報が送信されると、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０が初期化処理を実行中であっても、ＣＡＮ−Ｉ／Ｆ１７０ｃのプロトコル制御部により、当該故障情報が優先して受信される。

以下、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０と第二の系統のＣＡＮ−Ｉ／Ｆ１７０ｃを介した各ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃとの通信制御について詳述する。

図５に示すように、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、低圧バッテリから初期に給電されると、各ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃに対する初期化処理を行なう必要があると判断して（ＳＡ１）、三台のＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃに対する初期化処理を実行する。

先ず、変数Ｎに１を設定して（ＳＡ２）、システムメインリレーＲｙ１を閉じて一台目の電池ユニット１０ａを負荷に接続する（ＳＡ３）。負荷には、昇降圧コンバータ３０や、図示していない低圧バッテリへの充電回路、エアコンディショナ等が含まれる。

システムメインリレーＲｙ１を閉じられると、ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａは、自身の電池ユニット１０ａから電流が負荷に放電される状態を検知し、システムメインリレーＲｙ１が閉じられていると判断する。

ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａによりシステムメインリレーＲｙ１が閉じられていると判断されるまでの所定時間が経過すると（ＳＡ４）、リモートフレームでＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａのＩＤ情報を送信する（ＳＡ５）。

ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａは、ＩＤ情報を受信すると、自身のＲＡＭに当該ＩＤ情報を格納して、アクノリッジを返信する。ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａへの制御電源は電池ユニット１０ａの電力で賄われ、従ってＲＡＭは常時給電されているため、イグニッションスイッチがオフされてもデータが消失することがないように構成されている。

次に、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、システムメインリレーＲｙ１をオフして、変数Ｎをインクリメントする（ＳＡ６）。ステップＳＡ７では、変数Ｎが４になったかを判断し、変数Ｎが４になれば初期化処理を終了する。

ここでは、変数Ｎが２に更新されているため、ステップＳＡ３に戻って、システムメインリレーＲｙ２を閉じて、ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ｂに対して同様の処理を実行して、変数Ｎを３に更新する（ＳＡ４，５，６）。

ステップ７では変数Ｎが３に更新されているため、ステップＳＡ３に戻って、システムメインリレーＲｙ３を閉じて、ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ｃに対して同様の処理を実行して、変数Ｎを４に更新し、初期化処理を終了する（ＳＡ４，５，６，７）。

初期化処理で各ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４に設定されるＩＤ情報は、０を除く値、例えば、順に１，２，３の値が設定される。ＩＤ情報として０の設定が留保されるのは、初期化処理の前に何れかのＢＡＴ−ＥＣＵ１７４が自身の電池ユニット１０を自己診断して故障を検知したときに、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０に故障情報を送信するためのデータフレームでＩＤ情報を０に設定するためである。

ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０から出力されるリモートフレームと、故障が発生したＢＡＴ−ＥＣＵ１７４からのデータフレームが通信線上で競合する場合に、ＩＤ情報が０に設定されたデータフレームが優先して送信されるようになる。

尚、ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４は、電池ユニットに設けられた自己診断回路を動作させて、そのときの電圧センサ、電流センサ、温度センサ等の出力に基づいて故障が発生しているか否か等の自己診断を行なう。

図６は、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０により実行されるポーリング処理が示されている。ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０により、ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａにリモートフレームによる送信命令が出力されると、ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａはこれを受けてＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０に制御情報を出力する。

ＣＡＮ通信線上を流れるフレームデータは、最大１Ｍｂｐｓに設定可能である。ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａから返信されるフレームデータは、最大１６個のメッセージＩＤに対してそれぞれ８バイトの制御情報が送信可能に構成され、最大で１２８バイトの制御情報が送信される。

いま、ある通信速度でＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａから最大で１２８バイトの制御情報が送信されるときに、６ｍｓｅｃ．程度の時間を要する場合を例に説明すると、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、ポーリング処理を行なってから７ｍｓｅｃ．程度経過した時点で、ＣＡＮ用データ格納ＲＡＭを参照して全ての制御情報が受信されているか否かを確認し、全ての制御情報が受信されていれば、受信された制御情報を自身のＲＡＭに格納して、次のポーリング対象となるＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａに対して送信命令を出力するのである。

以下、同様に所定インタバルでポーリング制御を実行して、ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ａからＢＡＴ−ＥＣＵ１７４ｃから制御情報を収集するのである。

ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、全ての電池ユニット１０が正常で、且つ、システムメインリレーＲｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３を介して負荷に接続されている場合は、図６に示すように、各ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４に対して順番にポーリング制御するが、何れかの電池ユニット１０に異常が発生し、或いは、何れかの電池ユニット１０が負荷に接続されていない場合には、ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４に制御情報を要求する送信命令の送信インタバルを、メモリに記憶された各電池ユニット１０の状態に基づいて異ならせるようにポーリング処理を実行する。

このため、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０のＲＡＭ１７０ｄにはポーリングカウンタとして使用する領域が区分されている。

図７に示すように、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、１ｍｓｅｃ．のタイマ割込み処理で、前回送信命令を出力した後、７ｍｓｅｃ．経過し（ＳＢ１）、ＣＡＮ用データ格納ＲＡＭに受信すべき全ての制御情報がバッファリングされていることを確認すると（ＳＢ２）、受信データをＲＡＭに格納して（ＳＢ３）、前回送信命令を出力したＢＡＴ−ＥＣＵ１７４のポーリングカウンタの値をクリアする（ＳＢ４）。

ステップＳＢ２で、全ての制御情報が受信完了していない場合には、受信制限タイマに設定されている所定時間（ここでは、１０ｍｓｅｃ．に設定されている）が経過すると、通信異常が発生していると判断して（ＳＢ７）、ステップＳＢ４の処理に移行する。

次に、各ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４のポーリングカウンタの値を比較して一番大きな値を示すポーリングカウンタに対応するＢＡＴ−ＥＣＵ１７４を特定して、当該ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４に送信命令を出力する（ＳＢ５）。

さらに、次の送信命令を出力するために、各ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４のポーリングカウンタの値を更新する（ＳＢ６）。ここでは、システムメインリレーがオフされている電池ユニット１０、つまり、負荷に給電されていない待機中の電池ユニット１０のポーリングカウンタを１カウントアップし、システムメインリレーがオンされている電池ユニット１０、つまり、負荷に給電されている給電中の電池ユニット１０のポーリングカウンタを２カウントアップし、状態が急変している電池ユニット１０のポーリングカウンタを５カウントアップする。

上述したステップＳＢ１からＳＢ７のポーリング処理が、記憶部に記憶される電池状態に関する情報に基づいて、電池状態に関する情報の送信タイミングを各電池制御部に変更させる送信タイミング変更処理となる。

状態が急変している電池ユニット１０とは、ポーリング処理で収集されＲＡＭに格納された制御情報に含まれる電圧、電流、温度等が異常に変化していると判断される電池ユニット１０である。

例えば、各電池制御部から所定のタイミングで送信される電池温度に基づいて、温度変化率（上昇率）を算出する。温度変化率とは、所定時間当りの温度変化の程度を示すものであり、温度の急変とは、温度変化率が所定値以上となる場合をいう。温度変化率が所定値以上の場合に、ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４への送信命令の出力インタバルを現在の出力インタバルよりも短くなるように変更する。例えば、1分間に１℃以上の温度変化があれば、ポーリングカウンタの値を５カウントアップする。

状態が急変している電池ユニット１０の有無は、例えば、図８に示すフローチャートで設定される状態急変フラグに基づいて判断される。

このようなポーリング処理は、イグニッションスイッチがオンされている間、或いは、充電ケーブル３００が接続され、充電処理が実行されている間、行なわれる。

図８に示すように、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、受信した制御情報から各電池ユニット１０のＳＯＣを算出して、受信した制御情報とともにＲＡＭに記憶する（ＳＣ１）。そして、前回受信した制御情報に含まれる電池の温度情報と今回受信した温度情報から温度上昇率を算出してＲＡＭに記憶する（ＳＣ２）。

ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、温度上昇率が許容値よりも高い電池ユニットの存在を検知すると（ＳＣ３）、該当する電池ユニットのＢＡＴ−ＥＣＵ１７４の状態急変フラグをセットし（ＳＣ３）、温度上昇率が許容値以下であれば、該当する電池ユニットのＢＡＴ−ＥＣＵ１７４の状態急変フラグをリセットする（ＳＣ４）。

さらに、受信した制御情報から各電池ユニット１０の状態を監視して、制御情報に含まれる故障情報に基づいて故障が発生したと検知され、或いは、電圧や電流等の制御情報から短絡や断線等の異常診断を行ない、異常であると診断されると（ＳＣ５）、異常診断コードをＲＡＭに記憶して、第一のＣＡＮ−Ｉ／Ｆ１７０ｂに接続されているメータＥＣＵに異常診断コードを送信する（ＳＣ６）。

ステップＳＣ５の診断処理では、特定の電池ユニット１０の温度上昇が許容値を上回る状態が所定時間継続すると故障と判断する処理が含まれる。

ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、何れかの電池ユニット１０に故障が発生したと診断すると、当該電池ユニット１０に対応するシステムメインリレーをオフして、負荷から切り離す。

メータＥＣＵは、受信した異常診断コードに基づいて運転席の前方に備えた表示パネルに故障情報を表示して、運転者にメンテナンスを促す。

上述の温度上昇異常は、充電処理で特に重要視される。充電処理は、充電対象となる電池ユニット１０に接続されているシステムメインリレーが個別にオンされ、或いは、全てのシステムメインリレーがオンされた状態で実行される。

ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、各ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４から送信される制御情報に基づいて各電池ユニット１０のＳＯＣを算出し、充電状態が目標ＳＯＣになったか否かを判断して、充電が終了した電池ユニット１０に接続されているシステムメインリレーを個別にオフし、最終の電池ユニット１０の充電が終了すると、当該最終の電池ユニット１０に接続されているシステムメインリレーをオフして、ＣＨＧ−ＥＣＵ１７３に充電停止命令を出力する。

充電処理中に電池ユニット１０が満充電に近づいた時点で、温度が異常に上昇すると、電池ユニット１０が破損する虞があるため、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１７０は、充電処理中の温度上昇率が許容値よりも大きくなる特定の電池ユニット１０を集中的に監視すべく、ポーリングカウンタの値を５単位でカウントアップするように構成されている。本発明では、許容値は、例えば、１００ｍｓｅｃ．で数十度上昇するような値に設定されている。

上述のようにポーリングカウンタの値を設定することにより、システムメインリレーがオフされている電池ユニット１０よりもシステムメインリレーがオンされている電池ユニット１０に対するポーリング処理が優先され、状態が急変している電池ユニット１０に対するポーリング処理が、正常の電池ユニット１０に対するポーリング処理よりも優先される。

従って、複数のＢＡＴ−ＥＣＵ１７４にポーリング処理して各ＢＡＴ−ＥＣＵ１７４から電池ユニット１０の制御情報を収集しながらも、状態が急変し、緊急性の高い電池ユニット１０の制御情報を優先して収集できる自由度の高いシステムとなっている。

尚、上述したポーリングカウンタの加算値や、許容値は例示であり、この値に限定されるものでは無く、システムや電池の種類等に応じて適宜設定されるものである。

つまり、本発明による制御装置は、バス型ネットワークに接続された複数の電池制御部のそれぞれから送信される制御情報に基づいて、各電池ユニットの状態を管理して、当該管理情報をメモリに記憶する電池ユニット管理処理と、各電池制御部に固有のＩＤ情報を含む送信命令であって、各電池制御部に電池ユニットの制御情報を要求する送信命令の送信インタバルを、メモリに記憶された各電池ユニットの状態に基づいて異ならせるポーリング処理とを実行するＰＩＨＶ−ＥＣＵを備えている。

以下、別実施形態を説明する。上述の実施形態では、ＰＩＨＶ−ＥＣＵに複数の電池制御部（ＢＡＴ−ＥＣＵ）がＣＡＮ通信線を介して接続される場合を説明したが、複数の電池制御部（ＢＡＴ−ＥＣＵ）がバス型ネットワークに接続されるものであれば、ＣＡＮ通信線に限るものではなく、例えば、ＬＩＮ通信線に接続されるものであってもよい。

上述した実施形態では、車両に三台の電池ユニットが搭載される場合を説明したが、電池ユニットの数は三台に限定されるものではなく、四台以上の電池ユニットが搭載される場合であっても同様である。

上述した実施形態では、エンジンとＭＧ（Motor Generator）が搭載されたハイブリッド車両を例示して本発明を説明したが、本発明の適用対象はハイブリッド車両に限定されるものでは無く、エンジンを搭載せず、ＭＧ（Motor Generator）のみで走行する電気自動車にも適用できることはいうまでもない。

上述の実施形態は何れも一具体例であり、各部の具体的な回路構成、制御構成は、本発明の作用効果を奏する範囲で適宜変更設計可能である。

１：プラグインハイブリッド車
１０（ａ，ｂ，ｃ）：電池ユニット
１１０，１２０：走行用モータ（ＭＧ１，ＭＧ２）
１７４（ａ，ｂ，ｃ）：電池制御部（ＢＡＴ−ＥＣＵ）
１７０：システム制御部（ＰＩＨＶ−ＥＣＵ）
１７０ａ：入出力部（Ｉ／Ｏ）
１７０ｂ：第一の系統のＣＡＮ−Ｉ／Ｆ
１７０ｃ：バス型ネットワークのインタフェース（第二の系統のＣＡＮ−Ｉ／Ｆ）
１７０ｄ：メモリ（ＲＡＭ）

Claims (5)

1. 複数の電池を備えたシステムを制御する制御装置であって、
   制御情報を記憶する記憶部と、
   各電池を制御する電池制御部とバス型ネットワークで接続され、各電池制御部から所定のタイミングで送信される電池状態に関する情報を制御情報として前記記憶部に記憶させる記憶処理と、
   前記記憶部に記憶される電池状態に関する情報に基づいて、電池状態に関する情報の送信タイミングを各電池制御部に変更させる送信タイミング変更処理と、を実行する制御部と、
   を備えている制御装置。
2. 前記電池状態に関する情報に電池温度に関する情報が含まれ、
   前記制御部は、前記電池制御部から所定のタイミングで送信される電池温度に関する情報を前記記憶部に記憶させる記憶処理と、
   前記記憶処理により前記記憶部に記憶された電池温度に関する情報に基づいて、電池温度の変化率を算出する温度変化率算出処理と、
   前記温度変化率算出処理により算出された温度変化率に基づいて、電池温度に関する情報の送信タイミングを前記電池制御部に変更させる送信タイミング変更処理と、
   を実行する請求項１記載の制御装置。
3. 前記制御部は、負荷に接続されている電池の電池制御部に対する送信タイミングのインタバルを、負荷から切り離されている他の電池の電池制御部に対する送信タイミングのインタバルよりも短く設定する請求項１記載の制御装置。
4. 前記送信タイミング変更処理は、各電池制御部に固有のＩＤ情報を含む送信命令であって、各電池制御部に電池状態に関する情報を要求する送信命令の送信インタバルを、前記記憶部に記憶された各電池の電池状態に関する情報に基づいて異ならせるポーリング処理を実行することにより前記送信タイミングを変更し、
   前記制御部は、各電池を個別に負荷に接続して、各電池に対応する電池制御部に異なるＩＤ情報を送信する初期化処理を実行する請求項１から３の何れかに記載の制御装置。
5. 複数の電池を備えたシステムを制御する制御方法であって、
   各電池を制御する電池制御部とバス型ネットワークで接続され、各電池制御部から所定のタイミングで送信される電池状態に関する情報を制御情報として記憶部に記憶させる記憶処理と、
   前記記憶部に記憶される電池状態に関する情報に基づいて、電池状態に関する情報の送信タイミングを各電池制御部に変更させる送信タイミング変更処理と、を実行する制御方法。

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