JP2011072161A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の個数が増大したとしても、電圧データの転送時間の増大を抑制することができる。
【解決手段】監視回路２（１）〜２（Ｎ）は、電池ブロック１（１）〜１（Ｎ）に対応して設けられ、通信線Ｌ１を介して縦列接続されている。状態情報取得部２１は、対応する電池ブロック１を構成する各二次電池１ｘから各二次電池１ｘの電圧データを取得する。演算部２２は、状態情報取得部２１により取得された各二次電池１ｘの電圧データの代表値を算出する。通信部２３は、演算部２２により算出された代表値を制御部３に送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、互いに直列接続された複数個の二次電池を監視する技術に関するものである。

近年、エンジンと電気モータとを併用するハイブリッドカー等では、複数の二次電池が直列接続された組電池が動力源として用いられている。このような組電池は例えば８０セルもの多数の二次電池が直列接続されているため、組電池全体の信頼性を確保することが容易ではない。

そのため、二次電池の電圧、充放電電流、及び温度等の情報から二次電池の充電状態や劣化状態を正確に算出し、適切な制御を行う事が一般的に行われている。特に、二次電池としてエネルギー密度の高いリチウムイオン電池を採用した場合、その安全性を確保するために、リチウムイオン電池の個々の電圧等をモニタすることで常にリチウムイオン電池の充電状態や劣化状態を把握し、リチウムイオン電池を適切に制御することが必要となる。

ここで、二次電池個々の電圧をモニタするためには、膨大な数のワイヤハーネス、個々の二次電池の電圧をモニタする集積回路、及び高性能のマイコン等が必要になる。

二次電池の電圧監視回路としては、特許文献１に示すようなフライングキャパシタ回路が公知であるが、直列接続される二次電池の個数が増えると、回路規模の増大やマイコンの負荷の増大というような問題を招いてしまう。

図３は、特許文献１に示すフライングキャパシタ回路の回路図を示している。このフライングキャパシタ回路は、セル群１、セル選択スイッチ群２，３、サンプリングスイッチ４、フライングキャパシタとしてのコンデンサ５、トランスファスイッチ６、及びＡ／Ｄ変換器７を備えている。

セル群１は、直列接続されたＮ個の二次電池を含む。セル選択スイッチ群３は、セル群１を構成する各二次電池の正極に接続されたＮ個のスイッチＳＵ（１）〜ＳＵ（Ｎ）を含む。セル選択スイッチ群２は、セル群１を構成する各二次電池の負極に接続されたＮ個のスイッチＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｎ）を含む。サンプリングスイッチ４は、セル選択スイッチ群２、３に接続され、一対のスイッチＳｐｌ−Ｕ及びスイッチＳｐｌ−Ｌを含む。コンデンサ５は、サンプリングスイッチ４及びトランスファスイッチ６間に接続されている。

トランスファスイッチ６は、スイッチＴｍｓ−Ｕ及びスイッチＴｍｓ−Ｌを含み、コンデンサ５をＡ／Ｄ変換器７に接続する。

このフライングキャパシタ回路では、セル選択スイッチ群２及びセル選択スイッチ群３を構成する各スイッチのうち、測定対象となる二次電池に対応するスイッチがオンされて二次電池が選択され、スイッチＳｐｌ−Ｕ及びスイッチＳｐｌ−Ｌがオンされて、選択された二次電池の電圧がコンデンサ５にコピーされる。その後、スイッチＴｍｓ−Ｕ及びスイッチＴｍｓ−Ｌがオンされ、コンデンサ５がＡ／Ｄ変換器７に接続され、コンデンサ５にコピーされた電圧がＡ／Ｄ変換され、選択された二次電池の電圧が測定される。

また、このフライングキャパシタ回路では、セル選択スイッチ群２、セル選択スイッチ群３、サンプリングスイッチ４、及びトランスファスイッチ６のオン・オフによりセル群１とＡ／Ｄ変換器７との絶縁が確保されている。

このようにフライングキャパシタ回路では、セル群１を構成する二次電池の個数が増大するにつれて、スイッチの数が増大し、回路規模が増大することが分かる。そこで、近年、回路規模の増大を抑制するために、二次電池の電圧を測定する回路を監視回路として集積化する研究が盛んに行われている。

特開２００１−２０１５２２号公報

そして、このような監視回路を含む電源装置では、監視回路は所定個数の二次電池からなる電池ブロック毎に設けられ、各監視回路は縦列接続され、縦列接続の最下流の監視回路がＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む制御部に接続されて構成されている。

しかしながら、二次電池の電圧を測定する回路を集積化しても、各監視回路は縦列接続されているため、監視回路により測定された電圧データの制御部への転送時間は、上流側に設けられた監視回路ほど増大してしまう。

これにより、二次電池の個数が少し増大するだけで、全ての監視回路から制御部への電圧データの転送時間が大幅に増大してしまい、この転送時間の大幅な増大により、制御部による電圧データの処理時間が圧迫されてしまう。

その結果、二次電池の個数が大規模化すると、制御部はより短時間で電圧データを処理しなければならず、制御部を処理能力の低い安価なＣＰＵで構成することが困難となる。

本発明の目的は、二次電池の個数が増大したとしても、制御部が全ての監視回路からのデータを取得するのに要する時間の増大を抑制することができる電源装置を提供することである。

（１）本発明の一局面による電源装置は、直列接続された複数の二次電池を所定個数毎に区分することで得られる複数の電池ブロックと、各電池ブロックに対応して設けられ、第１の通信線を介して縦列接続された複数の監視回路と、縦列接続の最下流の監視回路と第２の通信線を介して接続された制御部とを備え、前記監視回路は、対応する電池ブロックを構成する各二次電池から各二次電池の状態を表す状態情報を取得する状態情報取得部と、前記状態情報取得部により取得された各二次電池の状態情報の代表値を算出する演算部と、前記演算部により算出された代表値を前記制御部に送信する通信部とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、各監視回路は、対応する電池ブロックを構成する各二次電池の状態情報をそのまま送信するのではなく、各二次電池の状態情報の代表値を算出し、この代表値を制御部に送信する。そのため、各監視回路からは１つの代表値が送信されることになり、二次電池の個数が増大しても、全ての監視回路からの制御部へのデータの転送時間の増大を抑制することができる。これにより、制御部によるデータの処理時間の短縮が抑制され、制御部を処理能力の低い安価なＣＰＵにより構成することができる。

（２）前記監視回路は、電源装置の動作モードを設定するためのモード信号を受信するモード信号受信部を更に備え、前記演算部は、前記モード信号受信部が前記モード信号を受信した場合、前記代表値を算出することが好ましい。

この構成によれば、監視回路にモード信号を入力することで、電源装置を、演算部に代表値を算出させる動作モードで動作させることができる。

（３）前記演算部は、前記モード信号受信部が前記モード信号を受信しない場合、前記代表値を算出することなく、前記状態情報取得部により取得された各二次電池の各状態情報を前記通信部に送信させることが好ましい。

この構成によれば、監視回路にモード信号を入力しないことで、監視回路が各二次電池の状態情報をそのまま制御部に送信する動作モードで、電源装置を動作させることができる。

（４）前記代表値は、前記状態情報の平均値、加算値、最大値、最小値、並びに最大値及び最小値の差分値の少なくともいずれか１つを含むことが好ましい。

この構成によれば、監視回路は、対応する電池ブロックを構成する各二次電池の状態情報の平均値、加算値、最大値、最小値、並びに最小値及び最大値の差分値等を代表値として算出することができる。

（５）前記状態情報は、二次電池の電圧を示す電圧データであることが好ましい。

この構成によれば、制御部は二次電池の電圧に関するデータを取得することができる。

（６）前記監視回路は、少なくとも前記代表値を記憶する記憶部を備えることが好ましい。

この構成によれば、各監視回路に代表値を保持させておき、制御部は必要に応じて監視回路から代表値を取得することができる。

本発明によれば、全ての監視回路から制御部へのデータの転送時間の増大を抑制することができる。これにより、制御部によるデータの処理時間の短縮が抑制され、制御部を処理能力の低い安価なＣＰＵにより構成することができる。

本発明の一実施の形態による電源装置の回路図である。 本発明の一実施の形態による監視回路の動作を示すフローチャートである。 特許文献１に示すフライングキャパシタ回路の回路図を示している。

以下、本発明の一実施の形態による電源装置について図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施の形態による電源装置の回路図である。図１に示すように電源装置は、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の電池ブロック１（１）〜１（Ｎ）、Ｎ個の監視回路２（１）〜２（Ｎ）、及び制御部３を備えている。

電池ブロック１（１）〜１（Ｎ）は、直列接続された複数の二次電池１ｘを所定個数毎に区分することで得られる。ここで、電池ブロック１（１）〜１（Ｎ）を総称する場合は、電池ブロック１と表す。

以下の説明では、電池ブロック１を構成する二次電池１ｘの個数を５個として説明するが、これは一例にすぎず、２個以上であればどのような個数を採用してもよい。また、電池ブロック１（１）を縦列接続の最下流の電池ブロック１とし、電池ブロック１（Ｎ）を縦列接続の最上流の電池ブロック１とする。二次電池１ｘとしては、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の二次電池を採用することができる。

監視回路２（１）〜２（Ｎ）は、電池ブロック１（１）〜１（Ｎ）に対応して設けられ、通信線Ｌ１を介して縦列接続されている。ここで、通信線Ｌ１としては、例えばデータをシリアルで伝送するものを採用することができる。なお、監視回路２（１）〜２（Ｎ）を総称する場合は、監視回路２と表す。

また、各監視回路２は、１チップに集積された集積回路により構成されている。そして、監視回路２はＮ個存在するため、監視回路２（１）〜２（Ｎ）は、Ｎ−１本の通信線Ｌ１により縦列接続されている。

また、監視回路２は、状態情報取得部２１、演算部２２、通信部２３、モード信号受信部２４、及び記憶部２５を備えている。

状態情報取得部２１は、対応する電池ブロック１を構成する各二次電池１ｘから各二次電池１ｘの状態を表す状態情報を取得する。本実施の形態では、状態情報として各二次電池１ｘの正極及び負極間の電圧を示す電圧データを採用する。

ここで、各二次電池１ｘと監視回路２とは、各二次電池１ｘの電圧を検出するための検出線Ｌ３を介して接続されている。本実施の形態では、電池ブロック１を構成する二次電池１ｘの個数は５個であるため、１つの電池ブロック１につき６本の検出線Ｌ３が接続されている。また、各検出線Ｌ３には抵抗Ｒが設けられている。

そして、状態情報取得部２１は、隣接する２本の検出線Ｌ３の間のそれぞれに設けられたＡ／Ｄ変換器を備え、Ａ／Ｄ変換器から例えば一定の周期で各二次電池１ｘの電圧データを取り込み、各二次電池１ｘの電圧を測定する。

演算部２２は、状態情報取得部２１により取得された各二次電池１ｘの電圧データの代表値を算出する。ここで、電圧データの代表値としては、電池ブロック１を構成する各二次電池１ｘの電圧データの平均値、加算値、最大値、最小値、並びに最小値及び最大値の差分値の少なくともいずれか１つを採用することができるが、以下の説明では、平均値を採用した場合を例に挙げて説明する。

平均値としては、電池ブロック１を構成する５個の二次電池１ｘの電圧データの相加平均値又は相乗平均値を採用すればよい。加算値としては、電池ブロック１を構成する５個の二次電池１ｘの電圧データの合計値を採用すればよい。最大値としては、電池ブロック１を構成する５個の二次電池１ｘの電圧データの最大値を採用すればよい。最小値としては、電池ブロック１を構成する５個の二次電池１ｘの電圧データの最小値を採用すればよい。最小値及び最大値の差分値としては、電池ブロック１を構成する５個の二次電池１ｘの最小値及び最大値の差の絶対値を採用すればよい。

通信部２３は、演算部２２により算出された代表値を制御部３に送信する。ここで、通信部２３は、上流側に接続された監視回路２から送信されたデータを受信する通信ポートＰ１と（図略）、下流側に接続された監視回路２にデータを送信する通信ポートＰ２と（図略）が含まれている。

そして、通信部２３は、自身の監視回路２を送信元とするデータを通信ポートＰ２から出力すると共に、通信ポートＰ１に入力された上流側の監視回路２からのデータを通信ポートＰ２から出力する。

なお、通信線Ｌ１は、一端が上流側の監視回路２の通信ポートＰ２に接続され（図略）、他端が下流側の監視回路２の通信ポートＰ１に接続されている（図略）。

モード信号受信部２４は、例えば、モード信号線Ｌ４が接続された通信ポートＰ３により構成され（図略）、電源装置の動作モードを設定するためのモード信号を受信する。

ここで、演算部２２は、モード信号受信部２４がモード信号を受信した場合、代表値を算出する。一方、演算部２２は、モード信号受信部２４がモード信号を受信しない場合、代表値を算出することなく、状態情報取得部２１により取得された各二次電池１ｘの電圧データを通信部２３に送信させる。すなわち、監視回路２にモード信号が入力されている場合、電源装置は、電圧データの代表値を算出する第１のモードで動作し、監視回路２にモード信号が入力されていない場合、電源装置は、電圧データの代表値を算出しない第２の動作モードで動作する。

ここで、演算部２２は、例えばモード信号受信部２４にハイレベルの信号が入力されている場合、モード信号が受信されていると判定し、モード信号受信部２４にローレベルの信号が入力されている場合、モード信号が受信されていないと判定すればよい。

なお、本実施の形態では、モード信号は、制御部３から出力され、モード信号線Ｌ４を介して監視回路２に入力される場合を例に挙げて説明するが、本電源装置に接続される負荷装置又は充電装置から入力されるようにしてもよい。

記憶部２５は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能な不揮発性の記憶装置により構成され、演算部２２により算出された代表値等を記憶する。

制御部３は、監視回路２（１）と通信線Ｌ２を介して接続されている。ここで、制御部３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を備えるマイコンにより構成され、各監視回路２から送信された電圧データに対して所定の演算処理を行い、演算結果に基づいて、各二次電池１ｘの充放電を制御する。

また、制御部３は、クロック信号線Ｌ５を介してクロック信号を各監視回路２に入力し、各監視回路２の動作を同期させる。また、制御部３は、モード信号線Ｌ４を介してモード信号を各監視回路２に入力し、電源装置を第１の動作モード又は第２の動作モードで動作させる。なお、本実施の形態では、クロック信号は制御部３により出力されているが、これに限定されず、別途、クロック生成回路を設け、このクロック生成回路からクロック信号を各監視回路２に入力するようにしてもよい。

制御部３と監視回路２（１）〜２（Ｎ）とはそれぞれモード信号を伝送するモード信号線Ｌ４及び各監視回路２の動作を同期させるためのクロック信号を伝送するクロック信号線Ｌ５を介して接続されている。

このように構成された電源装置の動作の概要は下記のようになる。各監視回路２は、対応する電池ブロック１を構成する全ての二次電池１ｘの電圧を測定し、第１の動作モードにおいては代表値を算出し、算出した代表値を送信し、第２の動作モードにおいては、測定した電圧データを送信する。

監視回路２から送信された代表値又は電圧データは通信線Ｌ１を経由して、下流側の監視回路２によって順次に転送され、監視回路２（１）に到達し、監視回路２（１）から通信線Ｌ２を介して制御部３に送信される。

以下、第２のモードにおいて、制御部３が全ての二次電池１ｘの電圧データを取得するのに要する時間について考察する。なお、下記の説明では、電池ブロック１の個数を１０個、つまり、直列接続された二次電池１ｘの個数を５０個とする。

監視回路２が二次電池１ｘの電圧データを取得してから、その電圧データが制御部３に転送されるまでに要する時間をＴａとすると、Ｔａは、監視回路２（１０）〜監視回路２（２）から監視回路２（１）への電圧データの転送に要する時間Ｔａｉｃと、監視回路２（１）から制御部３への電圧データの転送に要する時間Ｔａｃｐｕとの和により表される。

Ｔａ＝Ｔａｉｃ＋Ｔａｃｐｕ
ここで、１つの二次電池１ｘの電圧データのデータ長を２ｂｙｔｅとし、隣接する監視回路２間の通信速度ｖ１を１Ｍｂｐｓとし、監視回路２（１）及び制御部３間の通信速度ｖ２を２００ｋｂｐｓとする。

ｎ（＝１〜１０）番目の監視回路を監視回路２（ｎ）と表すと、監視回路２（ｎ）には５個の二次電池１ｘが接続されており、監視回路２（ｎ）は１回の送信につき５個の二次電池１ｘの電圧データをまとめて送信するため、監視回路２（ｎ）から送信される電圧データのデータ長は、１６ｂｉｔ（＝２ｂｙｔｅ×８ｂｉｔ）×５＝８０ｂｉｔとなる。

また、通信速度ｖ１は１Ｍｂｐｓであるため、監視回路２（ｎ）から送信された電圧データが監視回路２（ｎ−１）に到達するまでに要する時間は、８０ｂｉｔ／１Ｍｂｐｓ＝８０μｓとなる。

よって、監視回路２（１０）から送信される電圧データが監視回路２（１）に到達するのに要する時間は７２０μｓ（＝８０μｓ×９）、監視回路２（９）から送信される電圧データが監視回路２（１）に到達するのに要する時間は６４０μｓ（＝８０μｓ×８）、・・・、監視回路２（２）から送信される電圧データが監視回路２（１）に到達するのに要する時間は８０μｓ（８０μｓ×１）となる。そのため、Ｔａｉｃは、下記の式により表される。

Ｔａｉｃ＝Σ_{ｎ＝１〜９}（ｎ×８０μｓ）
これにより、Ｔａｉｃ＝３．６ｍｓとなる。

また、通信速度ｖ２＝２００ｋｂｐｓであるため、１ｂｉｔのデータが監視回路２（１）から制御部３までに到達するのに要する時間は、１ｂｉｔ／２００ｋｂｐｓ＝５μｓとなる。また、監視回路２（１）から制御部３には、５０個分の二次電池１ｘの電圧データが送信されるため、監視回路２（１）から制御部３に送信される電圧データのデータ量は、２ｂｙｔｅ×８ｂｉｔ×５０セルとなり、Ｔａｃｐｕは下記の式により表される。

Ｔａｃｐｕ＝５μｓ×２ｂｙｔｅ×８ｂｉｔ×５０セル
よって、Ｔａｃｐｕ＝４ｍｓとなる。

したがって、Ｔａは、３．６ｍｓ＋４．０ｍｓ＝７．６ｍｓとなる。

ここで、制御部３の処理単位を１０ｍｓとすると、Ｔａ＝７．６ｍｓであるため、制御部３は、残りの２．４ｍｓ（＝１０ｍｓ−７．６ｍｓ）以内に受信した電圧データを処理しなければならず、比較的高速な処理が要求される。

次に、第１のモードにおいて、制御部３が全ての監視回路２から代表値を取得するのに要する時間について考察する。まず、監視回路２（ｎ）は、測定した５つの電圧データの代表値を算出する。ここで、代表値のデータ長は２ｂｙｔｅとなる。

この例において、全ての二次電池１ｘの代表値が制御部３に転送されるまでに要する時間をＴｂとし、監視回路２（１０）〜監視回路２（２）から監視回路２（１）への代表値の転送に要する時間をＴｂｉｃとし、監視回路２（１）から制御部３への代表値の転送に要する時間をＴｂｃｐｕとすると、Ｔｂは以下の式により表される。

Ｔｂ＝Ｔｂｉｃ＋Ｔｂｃｐｕ
ここで、通信速度ｖ１は１Ｍｂｐｓであり、監視回路２（ｎ）は１回の送信につき２ｂｙｔｅのデータを送信するため、監視回路２（ｎ）から送信された代表値が監視回路２（ｎ−１）に到達するまでに要する時間は、２ｂｙｔｅ×８ｂｉｔ／１Ｍｂｐｓ＝１６μｓとなる。

よって、監視回路２（１０）から送信される代表値が監視回路２（１）に到達するのに要する時間は１４４μｓ（＝１６μｓ×９）、監視回路２（９）から送信される代表値が監視回路２（１）に到達するのに要する時間は１２８μｓ（＝１６μｓ×８）、・・・、監視回路２（２）から送信される代表値が監視回路２（１）に到達するのに要する時間は１６μｓ（＝１６μｓ×１）となる。そのため、Ｔｂｉｃは、下記の式により表される。

Ｔｂｉｃ＝Σ_{ｎ＝１〜９}（ｎ×１６μｓ）
これにより、Ｔｂｉｃ＝０．７２ｍｓとなる。

また、１ｂｉｔのデータが監視回路２（１）から制御部３までに到達するのに要する時間は、上述したように、１ｂｉｔ／２００ｋｂｐｓ＝５μｓである。また、監視回路２（１）から制御部３には、１０個分の代表値が送信されるため、監視回路２（１）から制御部３に送信される代表値のデータ量は、１０×２ｂｙｔｅ×８ｂｉｔとなり、Ｔｂｃｐｕは下記の式により表される。

Ｔｂｃｐｕ＝５μｓ×２ｂｙｔｅ×８ｂｉｔ×１０
これにより、Ｔｂｃｐｕ＝０．８ｍｓとなる。

したがって、Ｔｂは、０．７２ｍｓ＋０．８ｍｓ＝１．５２ｍｓとなる。

ここで、制御部３の処理単位を１０ｍｓとすると、Ｔｂ＝１．５２ｍｓであるため、制御部３での処理時間は、８．４８ｍｓ（＝１０ｍｓ−１．５２ｍｓ）となり、第１のモードを採用した場合、第２のモードを採用した場合に比べて３倍以上も処理時間が増大していることが分かる。そのため、第１のモードを採用すると、第２のモードを採用する場合に比べて、処理能力が１／３以下のＣＰＵで制御部３を構成することが可能となる。

また、通常、制御部３の処理能力を向上させるためには、ＣＰＵの動作周波数の高速化が考えられるが、周波数の増加はノイズ、発熱の増加を招き、また、電源電圧の低下による動作スピードの低下等も懸念されるため、信頼性を高める上で好ましくはない。そのため、第１のモードを採用し、かつ安価なＣＰＵにより制御部３を構成することで、監視回路２及び制御部３間の通信精度を高めつつ、より安価なシステムを構成とすることができる。

次に、電源回路の動作について説明する。図２は、本発明の一実施の形態による監視回路２の動作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、状態情報取得部２１は、電圧データの取得タイミングに到達すると（ステップＳ１でＹＥＳ）、各二次電池１ｘの電圧データを取得する（ステップＳ２）。一方、状態情報取得部２１は、電圧データの取得タイミングに到達していない場合（ステップＳ１でＮＯ）処理をステップＳ１に戻し、電圧データの取得タイミングに到達するまで待機する。

ここで、監視回路２には５個の二次電池１ｘが接続されているため、監視回路２は、５個の電圧データを取得することになる。

また、各監視回路２は、クロック信号により動作の同期が図られている。したがって、全ての監視回路２は、このクロック信号に基づいて動作することで、電圧データを同時に取得することができる。

次に、演算部２２は、モード信号受信部２４によりモード信号が受信されている場合は（ステップＳ３でＹＥＳ）、すなわち、第１のモードである場合、ステップＳ１で取得した５個の電圧データの代表値を算出する（ステップＳ４）。

次に、通信部２３は、電圧データの取得タイミングに到達してから所定の送信タイミングが経過すると（ステップＳ５でＹＥＳ）、演算部２２により算出された代表値を制御部３に送信する（ステップＳ６）。

ここで、所定の送信タイミングは、監視回路２（１）〜２（１０）のそれぞれに対して個別の値が設定されている。具体的には、電圧データの取得タイミングに到達してから代表値を送信するまでに要する時間をＴα（１）〜Ｔα（１０）とし、監視回路２（ｎ）のＴαをＴα（ｎ）とすると、Ｔα（ｎ）は電圧データの取得に要する時間ｔ１と、電圧データを取得してから代表値を算出するまでに要する時間ｔ２と、代表値を算出してから代表値を送信するまでの待機時間ｔｗ（ｎ）との和により表される。つまり、Ｔα（ｎ）＝ｔ１＋ｔ２＋ｔｗ（ｎ）により表される。

ここで、各監視回路２（１）〜２（１０）は、一斉に電圧データの取得を開始するため、ｔ１＋ｔ２の経過タイミングは、各監視回路２で同一となる。また、ｔｗ（ｎ）としては、下段の監視回路２（ｎ−１）から送信された代表値が制御部３に到達するまでの時間を採用すればよい。

具体的には、監視回路２（１）は、下段に監視回路２が存在しないため、時間ｔ２が経過すると直ぐに代表値を送信すればよい。そのため、ｔｗ（１）＝０が設定されている。

また、通信速度ｖ２は２００ｋｂｐｓであり、代表値は２ｂｙｔｅであるため、代表値が監視回路２（１）から制御部３に到達するのに要する時間は、２ｂｙｔｅ×８ｂｉｔ／２００ｋｂｐｓ＝８０μｓである。

よって、監視回路２（２）は、時間ｔ２が経過してから、８０μｓが経過したタイミングで、代表値を制御部３に送信すればよい。そのため、ｔｗ（２）＝８０μｓが設定されている。

また、監視回路２間のデータの転送時間は、上述したように１６μｓである。よって、監視回路２（２）から送信された代表値が制御部３に到達するのに要する時間は、１６μｓ＋８０μｓとなる。

よって、監視回路２（３）は、時間ｔ２が経過してから、１６μｓ＋８０μｓが経過したタイミングで、代表値を制御部３に送信すればよい。そのため、ｔｗ（３）＝ｔｗ（２）＋１６が設定されている。

同様にして、待機時間ｔｗ（４）＝ｔｗ（３）＋１６、ｔｗ（５）＝ｔｗ（４）＋１６、・・・、ｔｗ（１０）＝ｔｗ（９）＋１６が設定されている。

ゆえに、待機時間ｔｗ（ｎ）は、ｔｗ（ｎ）＝ｔｗ（ｎ−１）＋１６で表され、監視回路２（ｎ）は、電圧データの取得を開始してから、ｔ１＋ｔ２＋ｔｗ（ｎ）経過したタイミングで代表値を送信することになる。

ステップＳ３において、モード信号受信部２４によりモード信号が受信されていない場合（ステップＳ３でＮＯ）、すなわち、第２のモードである場合、演算部２２は、代表値を算出することなく、所定の送信タイミングに到達したときに（ステップＳ７でＹＥＳ）、５個の二次電池１ｘのそれぞれの電圧データをまとめて制御部３に送信する（ステップＳ８）。

この場合、所定の送信タイミングは、下記のように定められている。監視回路２（ｎ）が、電圧データを取得してから、送信するまでに要する時間であるＴα（ｎ）は、代表値を算出する必要がないため、Ｔα（ｎ）＝ｔ１＋ｔｗ（ｎ）となる。

ここで、監視回路２（ｎ）は、５個の二次電池１ｘの電圧データをまとめて送信し、１つの電圧データのデータ長は２ｂｙｔｅであるため、各監視回路２間のデータの転送時間は、上述したように、８０μｓとなる。また、監視回路２（１）及び制御部３間のデータの転送時間も上述したように８０μｓとなる。

よって、ｔｗ（０）＝８０、ｔｗ（１）＝８０＋ｔｗ（０）、ｔｗ（２）＝８０＋ｔｗ（１）、・・・、ｔｗ（１０）＝８０＋ｔｗ（９）と設定される。

ゆえに、待機時間ｔｗ（ｎ）は、ｔｗ（ｎ）＝ｔｗ（ｎ−１）＋８０で表され、監視回路２（ｎ）は、電圧データの取得を開始してから、ｔ１＋ｔｗ（ｎ）経過したタイミングで電圧データを送信することになる。

なお、第１のモードを設定した場合、Ｔα（ｎ）＝ｔ１＋ｔ２＋ｔｗ（ｎ）であり、第２のモードを設定した場合、Ｔα（ｎ）＝ｔ１＋ｔｗ（ｎ）であり、第２のモードを設定した場合、ｔ２が含まれていないため、一見、第２のモードの方が転送時間が短くなるように見える。

しかしながら、第２のモードでのｔｗ（ｎ）は、ｔｗ（ｎ）＝ｔｗ（ｎ−１）＋８０であり、第１のモードでのｔｗ（ｎ）は、ｔｗ（ｎ）＝ｔｗ（ｎ−１）＋１６であり、第１のモードにおけるｔｗ（ｎ）と第２のモードにおけるｔｗ（ｎ）との差に比べて、ｔ２は遙かに小さくなるため、Ｔαにとって、ｔ２よりもｔｗ（ｎ）の方が支配的となる。よって、第１のモードを採用することで、制御部３が、全ての監視回路２からの代表値を取得するのに要する時間を大幅に短縮することができる。

このように、本電源装置によれば、各監視回路２は、対応する電池ブロックを構成する各二次電池１ｘの電圧データを送信するのではなく、各二次電池１ｘの電圧データの代表値を算出し、この代表値を制御部３に送信する。そのため、各監視回路２からは１つの代表値が送信されることになり、二次電池１ｘの個数が増大しても、全ての監視回路２からの制御部３へのデータの転送時間の増大を抑制することができる。これにより、制御部３によるデータの処理時間の短縮が抑制され、制御部３を処理能力の低い安価なＣＰＵにより構成することができる。

なお、上記説明では、状態情報として二次電池１ｘの電圧データを採用したが、これに限定されず、二次電池１ｘの状態を示すデータであればどのようなデータを採用してもよい。具体的には、二次電池１ｘの温度データを採用することができる。

状態情報として温度データを採用する場合は、各二次電池に温度センサを設け、監視回路２は、各温度センサにより測定された温度データを状態情報として取得すればよい。

また、監視回路２は、算出した代表値や、測定した電圧データを記憶部２５に記憶させ、制御部３が必要に応じて記憶部２５に記憶された代表値及び電圧データを取得できるようにしてもよい。この場合、制御部３と各監視回路２とを通信線により個別に結線し、制御部３は、代表値及び電圧データの取得を希望する監視回路２に通信線を介して送信要求を送信し、送信要求を受信した監視回路２に代表値及び電圧データを送信させるようにすればよい。

本発明の電源装置によると、直列接続された複数の二次電池の状態情報を効率よく送信することが可能となり、安価なＣＰＵを選定できることから、電気自動車やハイブリッドエレベータ等の電源装置に好適に用いることができる。

１ 電池ブロック
１ｘ 二次電池
２ 監視回路
３ 制御部
２１ 状態情報取得部
２２ 演算部
２３ 通信部
２４ モード信号受信部
２５ 記憶部

Claims (6)

1. 直列接続された複数の二次電池を所定個数毎に区分することで得られる複数の電池ブロックと、
   各電池ブロックに対応して設けられ、第１の通信線を介して縦列接続された複数の監視回路と、
   縦列接続の最下流の監視回路と第２の通信線を介して接続された制御部とを備え、
   前記監視回路は、
   対応する電池ブロックを構成する各二次電池から各二次電池の状態を表す状態情報を取得する状態情報取得部と、
   前記状態情報取得部により取得された各二次電池の状態情報の代表値を算出する演算部と、
   前記演算部により算出された代表値を前記制御部に送信する通信部とを備えることを特徴とする電源装置。
2. 前記監視回路は、電源装置の動作モードを設定するためのモード信号を受信するモード信号受信部を更に備え、
   前記演算部は、前記モード信号受信部が前記モード信号を受信した場合、前記代表値を算出することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 前記演算部は、前記モード信号受信部が前記モード信号を受信しない場合、前記代表値を算出することなく、前記状態情報取得部により取得された各二次電池の各状態情報を前記通信部に送信させることを特徴とする請求項２記載の電源装置。
4. 前記代表値は、前記状態情報の平均値、加算値、最大値、最小値、並びに最大値及び最小値の差分値の少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電源装置。
5. 前記状態情報は、二次電池の電圧を示す電圧データであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電源装置。
6. 前記監視回路は、少なくとも前記代表値を記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電源装置。