JP2015089212A - 蓄電素子の監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の監視ユニット間において、全ての指令を、監視ユニットによる動作の実行が完了した後、次の順位の監視ユニットに送信する構成に比べて、特定の指示を受け渡す場合に時間がかかることを抑制し、利便性を向上させること。【解決手段】ＣＰＵ１１０ＡがＣＳ２００の起動指令等の緊急の指令を、電源ラインＤＬを介して一のＣＳ２００に送信する送信処理を実行すると、その一のＣＳ２００の起動回路２４０Ａが当該指令を受信し、処理実行部２２０を起動状態とする処理を実行する。そして、処理実行部２２０は、受け取った指令に基づいて処理の実行を完了したか否かに関わらず、次の順位のＣＳ２００に指令を送信する。このため、処理実行部２２０が、受信した指令に基づく処理を実行した後で、次の順位のＣＳ２００に指令を送信する方式に比べて、全てのＣＳ２００に指令の受け渡しが完了するまでに時間が掛かることを抑制することができる。【選択図】図１

Description

蓄電素子の状態を監視するための技術に関する。

従来から、直列接続された複数の電池セルを一組として複数組が直列結合されてなるバッテリパックの充放電監視装置がある。この充電状態制御装置は、各組の電池セルの電圧変動を監視する複数の半導体集積回路ユニットと、制御部とを備え、複数の半導体集積回路ユニットは、制御部に対して複数の半導体集積回路ユニットを直列に接続する通信ライン（直列ライン）によって、接続されている。この充放電監視装置では、制御部からの指示に基づき、一の半導体集積回路ユニットから他の半導体集積回路ユニットへ、順次データを受け渡していく。具体的には、制御部が起動指示等の各種の指示を一の半導体集積回路ユニットに送信すると、その一の半導体集積回路ユニットは、受信した指示に基づく処理を実行し、次の順位の半導体集積回路ユニットに指示を送信する。次の半導体集積回路ユニットは、受信した指示に基づく処理を実行し、更に次の順位の半導体集積回路ユニットに送信していく（特許文献１参照）。

特開２０１３−１５３５９６号公報

ところで、従来の装置では、上述したように、制御部から受け渡される全ての指示を、複数の半導体集積回路ユニット間で順次受け渡していく構成である。このため、制御部が、例えば各半導体集積回路ユニットを起動させるための起動指示や、停止させるための停止指示などの特定の指示を受け渡す場合でも、全ての半導体集積回路ユニットが起動したり、停止したりするまでに時間がかかるなど、利便性が悪いといった問題があった。

本明細書では、複数の監視ユニット（半導体集積回路ユニットなど）間において、全ての指示を、監視ユニットによる動作の実行が完了した後、次の順位の監視ユニットに送信する構成に比べて、特定の指示を受け渡す場合に時間がかかることを抑制し、利便性を向上させることが可能な技術を開示する。

本明細書によって開示される蓄電素子の監視システムは、蓄電素子を監視する複数の監視ユニットと、コントロールユニットと、前記コントロールユニットに対して、前記複数の監視ユニットを直列に接続する第１直列ラインおよび第２直列ラインと、を備え、前記コントロールユニットは、第１指示を、前記第１直列ラインを介して、前記複数の監視ユニットのうちの一の監視ユニットに送信する第１直列送信処理と、第２指示を、前記第２直列ラインを介して、前記複数の監視ユニットのうちの一の監視ユニットに送信する第２直列送信処理と、を実行し、前記各監視ユニットは、前記第１指示を受信した場合、当該第１指示に基づく動作の実行が完了した後、当該第１指示を、次の順位の監視ユニットに送信する第１処理と、前記第２指示を受信した場合、当該第２指示に基づく動作の実行が完了したか否かに関わらず、当該第２指示を、次の順位の監視ユニットに送信する第２処理を実行する構成を有する。

本明細書によって開示される発明によれば、複数の監視ユニット間において、全ての指令を、監視ユニットによる動作の実行が完了した後、次の順位の監視ユニットに送信する構成に比べて、特定の指示を受け渡す場合に時間がかかることを抑制し、利便性を向上させることができる。

一実施形態に係るバッテリのブロック図 データの受け渡しのフローチャート ３つの監視ユニットが存在する場合のバッテリのブロック図

（実施形態の概要）
本明細書によって開示される蓄電素子の監視システムは、蓄電素子を監視する複数の監視ユニットと、コントロールユニットと、前記コントロールユニットに対して、前記複数の監視ユニットを直列に接続する第１直列ラインおよび第２直列ラインと、を備え、前記コントロールユニットは、第１指示を、前記第１直列ラインを介して、前記複数の監視ユニットのうちの一の監視ユニットに送信する第１直列送信処理と、第２指示を、前記第２直列ラインを介して、前記複数の監視ユニットのうちの一の監視ユニットに送信する第２直列送信処理と、を実行し、前記各監視ユニットは、前記第１指示を受信した場合、当該第１指示に基づく動作の実行が完了した後、当該第１指示を、次の順位の監視ユニットに送信する第１処理と、前記第２指示を受信した場合、当該第２指示に基づく動作の実行が完了したか否かに関わらず、当該第２指示を、次の順位の監視ユニットに送信する第２処理を実行する構成を有する。

この蓄電素子の監視システムによれば、監視ユニットが第１指示を受信した場合、当該第１指示に基づく動作の実行が完了した後、当該第１指示を、次の順位の監視ユニットに送信する第１処理を実行し、監視ユニットが第２指示を受けた場合、当該第２指示に基づく動作の実行が完了したか否かに関わらず、当該第２指示を、次の順位の監視ユニットに送信する第２処理を実行する。このため、全ての指示を、監視ユニットによる動作の実行が完了した後、次の順位の監視ユニットに送信する構成に比べて、特定の指示を受け渡す場合に時間がかかることを抑制し、利便性を向上させることができる。

上記蓄電素子の監視システムでは、前記第１指示は、前記複数の監視ユニットを制御する制御指令信号であり、前記第２指示は、前記複数の監視ユニットを起動状態とする起動指令信号、および前記複数の監視ユニットを停止状態とする停止指令信号のいずれか一方であり、前記第１処理は、前記蓄電素子の状態を監視する処理であり、前記第２処理は、前記複数の監視ユニットを起動状態とする処理、および前記複数の監視ユニットを停止状態とする処理のいずれか一方でもよい。

この蓄電素子の監視システムによれば、第１指示は、複数の監視ユニットを制御する制御指令信号であり、第２指示は、複数の監視ユニットを起動状態とする起動指令信号、および複数の監視ユニットを停止状態とする停止指令信号のいずれか一方である。このため、コントロールユニットは、複数の監視ユニットを起動状態にしたり停止状態にしたりするような緊急性を要する場合は、並列ラインを介して指令信号を送信し、複数の監視ユニットを制御する通常の制御の場合は、直列ラインを介して指令信号を送信する。したがって、この蓄電素子の監視システムは、指令信号に応じて最適なラインで各指令信号を受け渡すことができる。

上記蓄電素子の監視システムでは、前記コントロールユニットは、制御部と、前記第２直並列ラインを介して、前記複数の監視ユニットに直並列に接続される電源インタフェースと、外部電源から供給される電力を降圧させる変換回路と、を備え、前記制御部は、前記変換回路を介して電力が供給され、前記電源インタフェースは、前記変換回路を介さずに前記外部電源から直接電力が供給されてもよい。

この蓄電素子の監視システムによれば、電源インタフェースは、変換回路を介さずに外部電源から直接電力が供給されるため、変換エネルギーのロスを抑制しつつ、電力供給ができる。

上記蓄電素子の監視システムでは、前記第２直列ラインは、前記コントロールユニットと、最上位の監視ユニットとを電気的に接続する上位側直列ラインと、前記コントロールユニットと、最下位の監視ユニットとを電気的に接続する下位側直列ラインと、前記上位側直列ラインと前記下位側直列ラインとの間で、前記複数の監視ユニットを直列に接続する中位側直列ラインと、で構成されていてもよい。

この蓄電素子の監視システムによれば、監視ユニットは、上位側直列ラインと下位側直列ラインの間で、中位側直列ラインによって直列に接続されている。これによって、直列ラインは全体として閉ループになる。このため、直列ラインが閉ループとならない構成に比べて、電源インタフェース生成される変更信号や電力が、データの受け渡しによる減衰によって低下することを抑制することができる。

＜一実施形態＞
一実施形態について図１から図３を参照しつつ説明する。図１に示すように、本実施形態のバッテリ１は、例えば鉄道車両等に搭載され、電気エネルギーで作動する動力源に電力を供給するものである。

（バッテリの構成）
バッテリ１は、複数の組電池１２と、複数の組電池１２を監視する監視システム４とを備える。各組電池１２は、蓄電素子の一例であり、複数のセルＣＮが直列接続された構成である。各セルＣＮは、繰り返し充電可能な二次電池であり、具体的にはリチウムイオン電池である。なお、図１および以下の説明では、各組電池１２は、１０個のセルＣ１〜Ｃ１０を有するものとする。

各組電池１２は、直列に接続されており、鉄道車両等に搭載された充電器１８または、鉄道車両等の内部に設けられた動力源等の負荷１８に接続される。

（監視システムの構成）
監視システム４は、各組電池１２を監視する複数のセルセンサ（以下、ＣＳ）２００と、各ＣＳ２００を管理するバッテリーマネージャー（以下、ＢＭ）１００を有する。ＢＭ１００は、コントロールユニットの一例であり、ＣＳ２００は、監視ユニットの一例である。

ＢＭ１００は、制御部１１０、電源部１２０、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０、通信部１４０を備える。図１に示すように、制御部１１０は、中央処理装置（以下、ＣＰＵ）１１０Ａ、メモリ１１０Ｂを有する。メモリ１１０Ｂには、制御部１１０の動作を制御するための各種のプログラムが記憶されており、ＣＰＵ１１０Ａは、メモリ１１０Ｂから読み出したプログラムに従って、通信部１４０を制御する。メモリ１１０Ｂは、ＲＡＭやＲＯＭを有する。なお、上記各種のプログラムが記憶される媒体は、ＲＡＭ等以外に、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク装置、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリでもよい。

電源部１２０は、外部電源の電圧（例えば２４Ｖ）を、ＣＰＵ７０や通信部７４が駆動可能な電圧（例えば５Ｖ）に降圧し、ＣＰＵ７０や通信部７４に電力を供給する。電源部１２０は、リニア型のボルテージレギュレータでもＤＣＤＣコンバータでもよい。なお、電源部１２０は、変換回路の一例である。

絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０は、外部電源Ｅの電圧（例えば２４Ｖ）を、一定の電圧（例えば５Ｖ）に降圧する。絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０は、高電位（例えば５Ｖ）側が、高電位ポート１３０Ａと接続されており、低電位（例えばＧＮＤ）側が、低電位ポート１３０Ｂと接続されている。降圧された電圧は、高電位ポート１３０Ａや、後述するＢＭ側送信用フォトカプラ１４０Ａに電力として供給される。なお、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０は、電源インタフェースの一例である。

絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０は、１組のトランスによって完全に絶縁されている。これにより、外部電源Ｅと、高電位ポート１３０Ａおよび低電位ポート１３０Ｂと、を電気的に絶縁させ、外部電源Ｅの影響を受けずに安定的に高電位ポート１３０Ａおよび低電位ポート１３０Ｂに電力を供給する。

通信部１４０は、ＢＭ側送信用フォトカプラ１４０Ａ、およびＢＭ側受信用フォトカプラ１４０Ｂを備える。ＢＭ側送信用フォトカプラ１４０Ａは、ダイオード１５１とドランジスタ１５２とを有する。ダイオード１５１はＣＰＵ１１０Ａに接続され、ＣＰＵ１１０Ａからの信号をトランジスタ１５２に受け渡す。ドランジスタ１５２は、送信ポート１５２Ａと送信ポート１５２Ｂとに接続されている。ドランジスタ１５２は、ダイオード１５１から受け渡されたＣＰＵ１１０Ａからの信号を、送信ポート１５２Ａと送信ポート１５２Ｂとに受け渡す。なお、トランジスタ１５２は、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０によってプルアップされている。

ＢＭ側受信用フォトカプラ１４０Ｂは、トランジスタ１６１とダイオード１６２とを有する。トランジスタ１６１はＣＰＵ１１０Ａに接続され、ダイオード１６２からの信号をＣＰＵ１１０Ａに受け渡す。ダイオード１６２は、受信ポート１６２Ａと受信ポート１６２Ｂとに接続されている。ダイオード１６２は、受信ポート１６２Ａと受信ポート１６２Ｂとから受け渡された信号を、トランジスタ１６１に受け渡す。

（ＣＳの構成）
ＣＳ２００は、電源回路２１０、処理実行部２２０、センサユニット２３０、および送受信部２４０を有する。

電源回路２１０は、各組電池１２の電圧（例えば４０Ｖ）を、処理実行部２２０、センサユニット２３０、および送受信部２４０が駆動可能な電圧（例えば５Ｖ）に降圧し、電力として供給する。電源回路２１０は、リニア型のボルテージレギュレータでもＤＣＤＣコンバータでもよい。

処理実行部２２０は、中央処理装置（以下、ＣＰＵ）２２０Ａ、メモリ２２０Ｂを有する。メモリ２２０Ｂには、処理実行部２２０の動作を制御するための各種のプログラムが記憶されており、ＣＰＵ２２０Ａは、メモリ２２０Ｂから読み出したプログラムに従って、センサユニット２３０の各センサ、および送受信部２４０を制御する。メモリ２２０Ｂは、ＲＡＭやＲＯＭを有する。なお、上記各種のプログラムが記憶される媒体は、ＲＡＭ等以外に、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク装置、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリでもよい。

センサユニット２３０は、図示しない電圧測定回路と温度測定回路とを有する。電圧測定回路は、各組電池１２に含まれる各セルＣ１〜Ｃ１０の両端に接続され、各セルＣ１〜Ｃ１０の両端間の電圧Ｖ［Ｖ］を、処理実行部２２０からの指示に基づいて測定する。温度測定回路は、接触式あるいは非接触式で組電池１２に含まれる各セルＣ１〜Ｃ１０の温度ＴＤ［℃］を、処理実行部２２０からの指示に基づいて測定する。

送受信部２４０は、起動回路２４０Ａ、受信回路２４０Ｂ、および送信回路２４０Ｃを備える。起動回路２４０Ａは、起動用フォトカプラ２５０を有し、起動用フォトカプラ２５０は、トランジスタ２５１とダイオード２５２とを有する。トランジスタ２５１は、後述するスイッチＳＷに接続される。ダイオード２５２は、起動ポート２５２Ａと起動ポート２５２Ｂとに接続されている。ダイオード２５２は、起動ポート２５２Ａと起動ポート２５２Ｂとから受け渡された信号を、トランジスタ２５１に受け渡す。

スイッチＳＷは、例えばＰｃｈのＭＯＳＦＥＴである。トランジスタ２５１のコレクタは、スイッチＳＷのゲートに接続されている。また、スイッチＳＷのソース側に各組電池１２が接続され、スイッチＳＷのドレイン側に電源回路２１０が接続されている。

このため、スイッチＳＷが導通すれば、各組電池１２と電源回路２１０が導通し、電源回路２１０は、処理実行部２２０、センサユニット２３０、および送受信部２４０に電力を供給する。一方、スイッチＳＷの導通が停止すれば、各組電池１２と電源回路２１０の導通が停止し、電源回路２１０は、処理実行部２２０、センサユニット２３０、および送受信部２４０に電力を供給できなくなる。

受信回路２４０Ｂは、ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０を有する。ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０は、トランジスタ２６１とダイオード２６２とを有する。トランジスタ２６１は、ＣＰＵ２２０Ａに接続され、ダイオード２６２からの信号をＣＰＵ２２０Ａに受け渡す。ダイオード２６２は、受信ポート２６２Ａと受信ポート２６２Ｂとに接続されている。ダイオード２６２は、受信ポート２６２Ａと受信ポート２６２Ｂとから受け渡された信号を、トランジスタ２６１に受け渡す。

送信回路２４０Ｃは、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０を有する。ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０は、ダイオード２７１とドランジスタ２７２とを有する。ダイオード２７１は、スイッチＳＴを介してＣＰＵ２２０Ａに接続され、ＣＰＵ２２０Ａからの信号をトランジスタ２７２に受け渡す。

ドランジスタ２７２は、送信ポート２７２Ａ、送信ポート２７２Ｂ、信号ポート２７３Ａ、および信号ポート２７３Ｂに接続されている。ドランジスタ２７２は、ダイオード２７１から受け渡されたＣＰＵ２２０Ａからの信号を、送信ポート２７２Ａと送信ポート２７２Ｂとに受け渡す。

信号ポート２７３Ａは、ＣＳ２００内で、起動ポート２５２Ａと接続されている。また、信号ポート２７３Ｂは、ＣＳ２００内で、起動ポート２５２Ｂと接続されている。このため、信号ポート２７３Ａと起動ポート２５２Ａ、および信号ポート２７３Ｂと起動ポート２５２Ｂとは同電位となる。

（ＢＭと最上位のＣＳとの接続）
図１に示すように、ＢＭ１００と最上位のＣＳ２００とは、通信ラインＴＬおよび電源ラインＤＬによって接続されている。具体的には、第１通信ラインＴＬ１、第２通信ラインＴＬ２、第１電源ラインＤＬ１、第２電源ラインＤＬ２の４本によって接続されている。なお、通信ラインＴＬは第１直列ラインの一例であり、電源ラインＤＬは、第２直列ラインの一例である。また、ＢＭ１００と最上位のＣＳ２００とを繋ぐ電源ラインＤＬは、上位側直列ラインの一例である。

より詳細には、第１通信ラインＴＬ１によって、送信ポート１５２Ａと受信ポート２６２Ａとが接続され、第２通信ラインＴＬ２によって、送信ポート１５２Ｂと受信ポート２６２Ｂとが接続される。上述したように、送信ポート１５２Ａ、送信ポート１５２Ｂには、ＢＭ側送信用フォトカプラ１４０Ａが接続されており、受信ポート２６２Ａ、受信ポート２６２Ｂには、ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０が接続されている。このため、通信ラインＴＬによって、ＢＭ側送信用フォトカプラ１４０ＡとＣＳ側受信用フォトカプラ２６０とが接続される。

したがって、制御部１１０からの指令が、通信ラインＴＬを介して、処理実行部２２０に受け渡される。

また、第１電源ラインＤＬ１によって、高電位ポート１３０Ａと起動ポート２５２Ａとが接続され、第２電源ラインＤＬ２によって、低電位ポート１３０Ｂと起動ポート２５２Ｂとが接続される。上述したように、高電位ポート１３０Ａ、低電位ポート１３０Ｂには、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０が接続されており、起動ポート２５２Ａ、起動ポート２５２Ｂには、起動回路２４０Ａが接続されている。このため、電源ラインＤＬによって、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０と起動回路２４０Ａとが接続される。

したがって、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０からの信号が、電源ラインＤＬを介して、起動回路２４０Ａに受け渡され、当該信号によって、各組電池１２と電源回路２１０が導通したり、導通が停止したりする。

上述したように、ＢＭ１００側は、ＢＭ側送信用フォトカプラ１４０Ａによって、外部電源Ｅと、送信ポート１５２Ａおよび送信ポート１５２Ｂと、を電気的に絶縁させている。かつ、トランジスタ１５２は、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０によってプルアップされているため、送信ポート１５２Ａおよび送信ポート１５２Ｂは、外部電源Ｅの影響を受けない。

また、ＢＭ１００側は、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０によって、外部電源Ｅと、高電位ポート１３０Ａおよび低電位ポート１３０Ｂと、を電気的に絶縁させている。このため、高電位ポート１３０Ａおよび低電位ポート１３０Ｂは、外部電源Ｅの影響を受けない。

一方、ＣＳ２００側は、ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０によって、各組電池１２と、受信ポート２６２Ａおよび受信ポート２６２Ｂと、を電気的に絶縁させている。また、起動用フォトカプラ２５０によって、各組電池１２と、起動ポート２５２Ａおよび起動ポート２５２Ｂと、を電気的に絶縁させている。このため、受信ポート２６２Ａおよび受信ポート２６２Ｂ、起動ポート２５２Ａおよび起動ポート２５２Ｂは、各組電池１２の影響を受けない。

したがって、外部電源Ｅ、各組電池１２の電圧に依存することなく、ＢＭ１００からＣＳ２００へ指令や信号の受け渡しができる。

（ＢＭと最下位のＣＳとの接続）
図１に示すように、ＢＭ１００と最下位のＣＳ２００とは、通信ラインＴＬおよび電源ラインＤＬによって接続されている。具体的には、第１通信ラインＴＬ１、第２通信ラインＴＬ２、第１電源ラインＤＬ１、第２電源ラインＤＬ２の４本によって接続されている。なお、ＢＭ１００と最下位のＣＳ２００とを接続する電源ラインＤＬは、下位側直列ラインの一例である。

より詳細には、第１通信ラインＴＬ１によって、送信ポート２７２Ａと受信ポート１６２Ａとが接続され、第２通信ラインＴＬ２によって、送信ポート２７２Ｂと受信ポート１６２Ｂとが接続される。上述したように、送信ポート２７２Ａ、送信ポート２７２Ｂには、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０が接続されており、受信ポート１６２Ａ、受信ポート１６２Ｂには、ＢＭ側受信用フォトカプラ１４０Ｂが接続されている。このため、通信ラインＴＬによって、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０とＢＭ側受信用フォトカプラ１４０Ｂとが接続される。

また、第１電源ラインＤＬ１によって、高電位ポート１３０Ａと信号ポート２７３Ａとが接続され、第２電源ラインＤＬ２によって、低電位ポート１３０Ｂと信号ポート２７３Ｂとが接続される。上述したように、高電位ポート１３０Ａ、低電位ポート１３０Ｂには、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０が接続されており、信号ポート２７３Ａ、信号ポート２７３Ｂには、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０が接続されている。このため、電源ラインＤＬによって、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０とＣＳ側送信用フォトカプラ２７０とが接続される。

上述したように、ＢＭ１００側は、ＢＭ側受信用フォトカプラ１４０Ｂによって、外部電源Ｅと、受信ポート１６２Ａおよび受信ポート１６２Ｂと、を電気的に絶縁させている。

また、ＢＭ１００側は、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０によって、外部電源Ｅと、高電位ポート１３０Ａおよび低電位ポート１３０Ｂと、を電気的に絶縁させている。このため、高電位ポート１３０Ａおよび低電位ポート１３０Ｂは、外部電源Ｅの影響を受けない。

一方、ＣＳ２００側は、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０によって、各組電池１２と、送信ポート２７２Ａおよび送信ポート２７２Ｂと、を電気的に絶縁させている。また、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０によって、各組電池１２と、信号ポート２７３Ａおよび信号ポート２７３Ｂと、を電気的に絶縁させている。このため、送信ポート２７２Ａおよび送信ポート２７２Ｂ、信号ポート２７３Ａおよび信号ポート２７３Ｂは、各組電池１２の影響を受けない。

したがって、外部電源Ｅ、各組電池１２の電圧に依存することなく、ＣＳ２００からＢＭ１００へ指令や信号の受け渡しができる。

（ＣＳとＣＳとの接続）
図１に示すように、各ＣＳ２００同士は、通信ラインＴＬおよび電源ラインＤＬによって接続されている。具体的には、第１通信ラインＴＬ１、第２通信ラインＴＬ２、第１電源ラインＤＬ１、第２電源ラインＤＬ２の４本によって接続されている。なお、各ＣＳ２００同士を繋ぐ電源ラインＤＬは、中位側直列ラインの一例である。

より詳細には、第１通信ラインＴＬ１によって、送信ポート２７２Ａと受信ポート２６２Ａとが接続され、第２通信ラインＴＬ２によって、送信ポート２７２Ｂと受信ポート２６２Ｂとが接続される。上述したように、送信ポート２７２Ａ、送信ポート２７２Ｂには、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０が接続されており、受信ポート２６２Ａ、受信ポート２６２Ｂには、ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０が接続されている。このため、通信ラインＴＬによって、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０とＣＳ側受信用フォトカプラ２６０とが接続される。

また、第１電源ラインＤＬ１によって、信号ポート２７３Ａと起動ポート２５２Ａとが接続され、第２電源ラインＤＬ２によって、信号ポート２７３Ｂと起動ポート２５２Ｂとが接続される。上述したように、信号ポート２７３Ａ、信号ポート２７３Ｂには、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０が接続されており、起動ポート２５２Ａ、起動ポート２５２Ｂには、起動用フォトカプラ２５０が接続されている。このため、電源ラインＤＬによって、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０と起動用フォトカプラ２５０とが接続される。

上述したように、ＣＳ２００側は、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０によって、各組電池１２と、送信ポート２７２Ａおよび送信ポート２７２Ｂと、を電気的に絶縁させている。また、ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０によって、各組電池１２と、受信ポート２６２Ａおよび受信ポート２６２Ｂと、を電気的に絶縁させている。このため、送信ポート２７２Ａおよび送信ポート２７２Ｂ、受信ポート２６２Ａおよび受信ポート２６２Ｂは、各組電池１２の影響を受けない。

一方、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０によって、各組電池１２と、信号ポート２７３Ａおよび信号ポート２７３Ｂと、を電気的に絶縁させている。また、起動用フォトカプラ２５０によって、各組電池１２と、起動ポート２５２Ａおよび起動ポート２５２Ｂと、を電気的に絶縁させている。このため、信号ポート２７３Ａおよび信号ポート２７３Ｂ、起動ポート２５２Ａおよび起動ポート２５２Ｂは、各組電池１２の影響を受けない。

したがって、各組電池１２の電圧に依存することなく、各ＣＳ２００同士は、指令や信号の受け渡しができる。

以上から、外部電源Ｅ、各組電池１２の電圧に依存することなく、ＣＳ２００とＢＭ１００との間で指令や信号の受け渡しができる。

なお、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０、ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０および起動用フォトカプラ２５０が、例えば基板上にそれぞれ備えられている場合、各フォトカプラの入力側と出力側との間の基板にスリットが設けられているほうが望ましい。大規模の蓄電システムになると、例えば、数百ボルト以上の高電圧が各フォトカプラにかかってしまう。この場合、通常のフォトカプラを用意するだけでは、高電圧に対抗できる基板上の沿面距離が稼げず、絶縁が取れない。そこで、スリットを設けることで、各フォトカプラの入力側と出力側との沿面距離が長くなり、各フォトカプラの絶縁性を増やすことができる。

また、図３に示す通り、ＣＳ２００が３つの場合、各ＣＳ２００は、電源ラインＤＬによって、ループ状に接続される。上述した通り、ＢＭ１００と最上位のＣＳ２００、および、ＢＭ１００と最下位のＣＳ２００とは、電源ラインＤＬによって接続されている。このため、接続された電源ラインＤＬは、全体として閉ループになる。これによって、電源ラインＤＬが閉ループとならない構成に比べて、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０によって生成される電力が、全てのＣＳ２００に供給されるまでに、減衰によって低下することを抑制することができる。なお、ＣＳ２００が４つ以上の場合でも同じである。

（データの受け渡しについて）
監視システム４では、ＣＰＵ７０からの指令に基づき、一のＣＳ２００から隣接する他のＣＳ２００へ、順次指令を受け渡していく。

具体的には、図２に示す通り、ＣＰＵ１１０Ａは、各組電池１２の監視指令等の各種の指令（第１指示、制御指令信号の一例）をＣＳ２００へ送信するか否かを判断する（Ｓ１）。ＣＰＵ１１０Ａは、各組電池１２の監視指令等の各種の指令をＣＳ２００へ送信すると判断した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、通信ラインＴＬを介して一のＣＳ２００に送信する送信処理（第１直列送信処理の一例）を実行する。

この場合、その一のＣＳ２００が当該指令を受信し、処理実行部２２０は、例えば各セルＣ１〜Ｃ１０の電圧Ｖや温度ＴＤを測定する等、受信した指令に基づく処理（第１処理の一例）を実行する（Ｓ２）。その後、一のＣＳ２００の処理実行部２２０は、次の順位のＣＳ２００に監視指令等の各種の指令を送信する（Ｓ３）。

ＣＰＵ１１０Ａは、送信処理で組電池１２へ送信した監視指令等の各種の指令を受信したか否かを判断する（Ｓ４）。ＣＰＵ１１０Ａは、各種の指令を受信していないと判断した場合（Ｓ４：ＮＯ）、各種の指令が次の順位のＣＳ２００で実行されるため、Ｓ２、Ｓ３の処理が繰り返される。一方、ＣＰＵ１１０Ａは、各種の指令を受信したと判断した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、全てのＣＳ２００へ各種の指令の受け渡しが完了したと判断して、指令の受け渡しを終了する。

このように、処理実行部２２０は、受け取った指令に基づいて処理を実行し、処理を実行した後、下位のＣＳ２００へ指令を受け渡す。そしてこのような指令の受け渡しが各ＣＳ２００間で繰り返されることで、全てのＣＳ２００にＢＭ１００からの指令の受け渡しが完了する。ＣＳ２００は、受信した指令を、受信した指令に基づく処理を実行した後で、次の順位のＣＳ２００に指令を送信するため、最下位のＣＳ２００に指令の受け渡しが完了するまでに時間が掛かる。

一方、監視システム４では、例えばＣＳ２００の起動指令や停止指令など、緊急を要する指令をＢＭ１００からＣＳ２００へ受け渡す場合、上述した指令の受け渡しとは別の方式で指令を受け渡す。

具体的には、図２に示す通り、ＣＰＵ１１０Ａは、各組電池１２の監視指令等の各種の指令（第２指示、起動指令信号、停止指令信号の一例）をＣＳ２００へ送信すると判断した場合、即ち、各組電池１２の起動指令等の緊急の指令をＣＳ２００へ送信すると判断した場合（Ｓ１：ＮＯ）、電源ラインＤＬを介して一のＣＳ２００に送信する送信処理（第２直列送信処理の一例）を実行する。

この場合、その一のＣＳ２００の起動回路２４０Ａが当該指令を受信し、処理実行部２２０を起動状態とする処理（第２処理の一例）を実行する（Ｓ５）。そして、処理実行部２２０は、受け取った指令に基づいて処理の実行を完了したか否かに関わらず、次の順位のＣＳ２００に指令を送信する。このため、処理実行部２２０が、受信した指令に基づく処理を実行した後で、次の順位のＣＳ２００に指令を送信する方式に比べて、全てのＣＳ２００に指令の受け渡しが完了するまでに時間が掛かることを抑制することができる。

（本実施形態の効果）
本実施形態によれば、ＣＰＵ１１０ＡがＣＳ２００の起動指令等の緊急の指令を、電源ラインＤＬを介して一のＣＳ２００に送信する送信処理を実行すると、その一のＣＳ２００の起動回路２４０Ａが当該指令を受信し、処理実行部２２０を起動状態とする処理を実行する。そして、処理実行部２２０は、受け取った指令に基づいて処理の実行を完了したか否かに関わらず、次の順位のＣＳ２００に指令を送信する。このため、処理実行部２２０が、受信した指令に基づく処理を実行した後で、次の順位のＣＳ２００に指令を送信する方式に比べて、全てのＣＳ２００に指令の受け渡しが完了するまでに時間が掛かることを抑制することができる。

また、送受信部２４０は、各組電池１２の電圧に依存することなく指令の受け渡しが可能となるため、高電圧である各組電池１２から電力を供給する構成に比べて、耐圧の高い部品を使用したり、高電圧でない回路との接触を避けるため、配線の引き回しに制限が加えられたりという不都合を解消することができる。

また、送受信部２４０は、各組電池１２の電圧に依存することなく指令の受け渡しが可能となるため、各組電池１２の電圧が異常となった場合であっても、データの受け渡しには影響が及ばず、各組電池１２が異常であることを正しくＢＭ１００に伝えることができる。

また、図３に示すように、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０と最上位のＣＳ２００とを接続する電源ラインＤＬ、各ＣＳ２００同士を接続する電源ラインＤＬ、および最下位のＣＳ２００と絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０とを接続する電源ラインＤＬによって、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０と各ＣＳ２００とは、全体としてリング状に接続されている。このため、各ＣＳ２００でデータの受け渡しによる電圧低下を抑制することができる。

また、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０は、外部電源の電圧（例えば２４Ｖ）を、一定の電圧（例えば５Ｖ）に降圧する。高電位（例えば５Ｖ）側が、高電位ポート１３０Ａと接続されており、低電位（例えばＧＮＤ）側が、低電位ポート１３０Ｂと接続されている。降圧された電圧は、高電位ポート１３０Ａや、ＢＭ側送信用フォトカプラ１４０Ａに電力として供給される。このため、外部電源Ｅから供給される電力を、電源部１２０によって変換された後の電圧を、更に変換する構成に比べて、変換エネルギーのロスを抑制することができる。また、変換エネルギーのロスを抑制することができるため、１つの絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０で、ＢＭ側送信用フォトカプラ１４０Ａのみならず、高電位ポート１３０Ａおよび低電位ポート１３０Ｂに繋がる電源ラインＤＬに十分な電力を供給することができ、電源ラインＤＬを共通化することができる。

＜他の実施形態＞
本明細書で開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。

上記実施形態では、ＢＭ１００は、１つのＣＰＵとメモリを有する構成であった。しかし、ＢＭ１００は、これに限らず、複数のＣＰＵを備える構成や、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハード回路を備える構成や、ハード回路及びＣＰＵの両方を備える構成でもよい。

上記実施形態では、スイッチＳＷは、ＰｃｈのＭＯＳＦＥＴである例を挙げた。しかしこれに限らず、例えばバイポーラトランジスタや、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子であってもよく、また、通常はクローズ状態であり、オープン指令信号を与えた場合に限りオープン状態になるノーマルクローズタイプでもよい。

上記実施形態では、蓄電素子として、複数のセルが直列接続された組電池１２を例に挙げた。しかしこれに限らず、蓄電素子は、１つのセルからなる単電池でもよく、複数のセルが並列接続されたものでもよい。また、蓄電素子が複数のセルを有する場合、セル数は、２つ、３つ、４つ以上でもよく、セル数は適宜変更可能である。また、蓄電素子は、鉛電池、マンガン系リチウムイオン電池など他の二次電池でもよい。更に、蓄電素子は、二次電池に限らず、キャパシタでも電気二重層コンデンサでもよい。

上記実施形態では、送受信部２４０は、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０と、ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０とから構成される例を挙げた。しかしこれに限らず、送受信部２４０は、２組の極板の間に絶縁体を挟み、極板の電圧を変化させることで指令の受け渡しを実現してもよい。要するに、絶縁性が保たれたまま、指令の受け渡しが実現できればよい。

上記実施形態では、絶縁用ＤＣＤＣコンバータ１３０、ＣＳ側送信用フォトカプラ２７０と、およびＣＳ側受信用フォトカプラ２６０によって、組電池１２の電圧に依存することなくデータの受け渡しが可能となる構成において、起動回路２４０Ａと、起動回路２４０Ａに接続された電源ラインＤＬとによって、全てのＣＳ２００に緊急の指令の受け渡しが完了するまでに時間が掛かることを抑制する例に挙げた。しかしこれに限らず、ＢＭ１００側とＣＳ２００側とを絶縁することなく、組電池１２の電圧に依存しつつデータの受け渡しが可能となる構成においても、起動回路２４０Ａと、各起動回路２４０Ａに接続された電源ラインＤＬとによって、全てのＣＳ２００に緊急の指令の受け渡しが完了するまでに時間が掛かることを抑制してもよい。

上記実施形態では、ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０は、１つで構成されている例を挙げた。しかしこれに限らず、ＣＳ側受信用フォトカプラ２６０は２つ以上の複数でもよい。

上記実施形態では、ＣＳ２００は２つまたは３つである構成を例に挙げた。しかしこれに限らず、ＣＳ２００は、４つ以上であってもよい。

また、本監視システム４を採用した蓄電装置でもよい。

１：バッテリ １２：組電池 １００：ＢＭ １３０：絶縁型ＤＣＤＣコンバータ ２００：ＣＳ ２２０：処理実行部 ＤＬ：電源ライン ＴＬ：通信ライン

Claims (4)

1. 蓄電素子を監視する複数の監視ユニットと、
   コントロールユニットと、
   前記コントロールユニットに対して、前記複数の監視ユニットを直列に接続する第１直列ラインおよび第２直列ラインと、を備え、
   前記コントロールユニットは、
   第１指示を、前記第１直列ラインを介して、前記複数の監視ユニットのうちの一の監視ユニットに送信する第１直列送信処理と、
   第２指示を、前記第２直列ラインを介して、前記複数の監視ユニットのうちの一の監視ユニットに送信する第２直列送信処理と、を実行し、
   前記各監視ユニットは、
   前記第１指示を受信した場合、当該第１指示に基づく動作の実行が完了した後、当該第１指示を、次の順位の監視ユニットに送信する第１処理と、
   前記第２指示を受信した場合、当該第２指示に基づく動作の実行が完了したか否かに関わらず、当該第２指示を、次の順位の監視ユニットに送信する第２処理を実行する、蓄電素子の監視システム。
2. 請求項１に記載の蓄電素子の監視システムであって、
   前記第１指示は、前記複数の監視ユニットを制御する制御指令信号であり、
   前記第２指示は、前記複数の監視ユニットを起動状態とする起動指令信号、および前記複数の監視ユニットを停止状態とする停止指令信号のいずれか一方であり、
   前記第１処理は、前記蓄電素子の状態を監視する処理であり、
   前記第２処理は、前記複数の監視ユニットを起動状態とする処理、および前記複数の監視ユニットを停止状態とする処理のいずれか一方である、蓄電素子の監視システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の蓄電素子の監視システムであって、
   前記コントロールユニットは、
   制御部と、
   前記第２直列ラインを介して、前記複数の監視ユニットに直列に接続される電源インタフェースと、
   外部電源から供給される電力を降圧させる変換回路と、を備え、
   前記制御部は、前記変換回路を介して電力が供給され、
   前記電源インタフェースは、前記変換回路を介さずに前記外部電源から直接電力が供給される、蓄電素子の監視システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の蓄電素子の監視システムであって、
   前記第２直列ラインは、
   前記コントロールユニットと、最上位の監視ユニットとを電気的に接続する上位側直列ラインと、
   前記コントロールユニットと、最下位の監視ユニットとを電気的に接続する下位側直列ラインと、
   前記上位側直列ラインと前記下位側直列ラインとの間で、前記複数の監視ユニットを直列に接続する中位側直列ラインと、で構成されている、蓄電素子の監視システム。

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