JP2015133823A - 組電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】電池監視ＩＣ毎に生じる起動ラグを抑制しつつ、マイコンと電池監視ＩＣ間における通信負荷を軽減できる組電池システムを提供すること。
【解決手段】各電池セルの電圧を検出するもので自身に接続されている複数の電池セルの個数であるセル数を有した複数の電池監視ＩＣ３１〜３４と、電圧の検出開始を指示するＡＤ起動コマンドを各電池監視ＩＣ３１〜３４に対して送信するマイコン４０と、を備えた電池監視ユニット１００であり、電池監視ＩＣ３１〜３４の夫々は、ＡＤ起動コマンドを取得すると、ＡＤ起動コマンドに含まれるセル番号と接続セル情報に含まれるセル数とを比較し、セル番号がセル数と同じ場合及びセル番号がセル数より小さい場合、ＡＤ起動コマンドに含まれるセル番号を最初に電圧を検出する電池セルのセル番号に決定し、セル番号がセル数よりも大きい場合、最上位のセル番号を最初に電圧を検出する電池セルのセル番号に決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、直列に接続された複数の電池セルを含む組電池の制御を行う組電池システムに関するものである。

従来、直列に接続された複数の電池セルを含む組電池の制御を行う組電池システムの一例として、特許文献１に開示された電池システムがある。

この電池システムは、組電池と第１〜第３電池監視ＩＣ（特許文献１の電池ＥＣＵ）とマイコン（特許文献１の制御ＥＣＵ）とを備えて構成されている。第１〜第３電池監視ＩＣは、組電池毎に設けられ、対応する組電池の各々の電池セルの電池状態を検出し、検出した電池状態の情報を送信する。

また、電池システムでは、第２通信バスを介して第１〜第３電池監視ＩＣをそれぞれ接続し、第１〜第３電池監視ＩＣの電池状態の情報を第１電池監視ＩＣに全て集約する。一方、第１通信バスを介して第１電池監視ＩＣをマイコンに接続し、第１電池監視ＩＣからマイコンに判定結果を送信する。

このように、第１〜第３電池監視ＩＣの間でマイコンから独立した通信経路を形成している。よって、電池セルや組電池の数が増えたとしても、第１〜第３電池監視ＩＣからマイコンへの第１通信バスのトラフィック負荷の増大が抑制され、通信負荷の増大が抑制される。

特開２０１２−８３１２３号公報

ところで、各電池監視ＩＣは、マイコンから送信されたコマンドに応じて、電池状態を検出することが考えられる。さらに、各電池監視ＩＣは、接続されている電池セルの数が異なることもありうる。

このように各電池監視ＩＣに接続されている電池セルが異なる場合、各電池監視ＩＣに対するコマンドは、各電池監視ＩＣに接続されている電池セルの数に応じて設定することが好ましい。よって、マイコンは、各電池監視ＩＣに対して、異なるタイミングでコマンドを送信することになる。例えば、マイコンは、第１電池監視ＩＣに対して電池状態の検出を指示するコマンドを送信した後に、第２電池監視ＩＣに対して電池状態の検出を指示するコマンドを送信することになる。しかしながら、各電池監視ＩＣに対して異なるタイミングでコマンドを送信すると、電池監視ＩＣ毎に電池状態の検出を開始するタイミングズレ（起動ラグとも称する）が発生するだけでなく、マイコンと電池監視ＩＣ間の通信負荷が増えるという問題が生じる。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、電池監視ＩＣ毎に生じる起動ラグを抑制しつつ、マイコンと電池監視ＩＣ間における通信負荷を軽減することができる組電池システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
直列に接続された複数の電池セルｃ１〜ｃｎ（ｎは１以上の自然数）を含む組電池（１０）の制御を行う組電池システムであって、
各電池セルの電圧を検出する複数の電池監視ＩＣ（３１〜３４）と、
各電池監視ＩＣと通信可能に構成されており、電圧の検出開始を指示するコマンドを各電池監視ＩＣに対して送信するマイコン（４０）と、を備え、
複数の電池監視ＩＣの夫々は、自身以外の電池監視ＩＣとは異なる複数の電池セルが検出対象として接続されており、自身に接続されている複数の電池セルの最上位の電池セルから最下位の電池セルまでの夫々に対する通し番号であるセル番号を含む接続セル情報を有するものであり、
マイコンは、各電池監視ＩＣに共通の情報であり、且つ各電池監視ＩＣにおいて最初に検出を行う電池セルを指示する情報を含むコマンドを、各電池監視ＩＣに対して送信する送信手段を有し、
複数の電池監視ＩＣの夫々は、
コマンドを取得すると、コマンドに含まれる情報に基づいて、自身に接続されている複数の電池セルのセル番号から最初に電圧を検出する電池セルのセル番号を決定する決定手段と、
自身に接続されている複数の電池セルのうち、決定手段にて決定されたセル番号の電池セルの電圧を最初に検出する検出手段と、を有することを特徴とする。

このように、各電池監視ＩＣに共通の情報であり、且つ各電池監視ＩＣにおいて最初に検出を行う電池セルを指示する情報を含むコマンドを用いることで、複数の電池監視ＩＣに対して、電圧の検出開始を指示するコマンドを共通にすることができる。このように、コマンドを共通化することができるので、各電池監視ＩＣに対して同時にコマンドを送信することが可能となる。つまり、マイコン４０は、一つのコマンドを一度送信するだけで、複数の電池監視ＩＣに対して電圧の検出開始を指示することができる。

従って、各電池監視ＩＣに対して、電池監視ＩＣ毎に異なるコマンドを順番に送信する比較例よりも起動ラグを抑制することができる。つまり、マイコンが、一つのコマンドを各電池監視ＩＣに対して同時に送信する場合であっても、各電池監視ＩＣ間でコマンドを取得するタイミングに誤差が生じることもありうる。

このように、各電池監視ＩＣ間でコマンドを取得するタイミングに誤差が生じることで、起動ラグが生じることになる。しかしながら、この場合、起動ラグが生じたとしても、この起動ラグを上述のような誤差程度に留めることができる。

また、上述のように、マイコンは、複数の電池監視ＩＣに対して一つのコマンドを一度送信するだけで、複数の電池監視ＩＣに対して電圧の検出開始を指示することができる。よって、各電池監視ＩＣに対して、電池監視ＩＣ毎に異なるコマンドを順番に送信する場合よりも、マイコンと電池監視ＩＣ間における通信負荷を軽減することができる。

電池監視ユニットの概略構成を示すブロック図である。 電池監視ＩＣの概略構成を示すブロック図である。 マイコンの処理動作を示すフローチャートである。 電池監視ＩＣの処理動作を示すフローチャートである。 マイコンによるコマンドの送信タイミングと電池監視ＩＣによる電圧検出タイミングとの関係を示す図面である。 比較例におけるマイコンによるコマンドの送信タイミングと電池監視ＩＣによる電圧検出タイミングとの関係を示す図面である。

以下、本発明の実施形態による組電池システムについて、図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、本発明の組電池システムを電池監視ユニット１００（以下、単にユニット１００とも称する）に適用した例を採用する。

ユニット１００は、いわゆるハイブリッド車両（プラグインハイブリッド車両を含む）や電気車両のように、電気モータを走行駆動源とする車両に搭載されるものである。これらの車両は、組電池１０により供給される電力により、走行用電気モータが駆動される。

ユニット１００は、組電池１０に必要な各種パラメータ(電圧、電流、温度など)を検出し、車両の各種制御を行う自身以外の制御装置へ情報提供するものである。よって、ユニット１００は、電池センサと言い換えることもできる。また、組電池システムは、電池容量を演算する電池ＥＣＵにも適用可能である。

なお、組電池１０は、複数の電池セルｃ１〜ｃｎ（ｎは１以上の自然数）が直列に接続されてなるものである。この組電池１０は、回生ブレーキにより充電されたり、発電用モータを備えている場合には、その発電用モータによって発電された電力によって充電されたりする。さらに、プラグインハイブリッド車両や電気車両の場合には、組電池１０は、いわゆる充電スタンドにて充電することも可能である。

このように、組電池１０は、車両の走行に伴って、充放電が繰り返し実行されるものである。また、プラグインハイブリッド車両や電気車両の場合には、組電池１０は、走行用電気モータの電力源以外の電力源（例えば、車両内の電装品や車両外の電化製品などの電力源）としても使用することができる。つまり、ユニット１００は、車両に搭載された電力源としての組電池１０の制御を行うものである。ただし、本発明の組電池システムは、車両に搭載された電力源としての組電池１０の制御を行うものに限定されるものではない。本発明の組電池システムは、直列に接続された複数の電池セルｃ１〜ｃｎを含む組電池１０の制御を行うものであれば目的を達成できる。

図１は、本実施形態によるユニット１００の全体構成を示している。図１に示されるように、ユニット１００は、主に、第１電池監視ＩＣ３１〜第４電池監視ＩＣ３４と、マイコン４０とを備えて構成されている。また、ユニット１００は、組電池１０が電気的に接続されている。なお、第１電池監視ＩＣ３１を監視ＩＣ３１，第２電池監視ＩＣ３２を監視ＩＣ３２，第３電池監視ＩＣ３３を監視ＩＣ３３，第４電池監視ＩＣ３４を監視ＩＣ３４とも称する。また、監視ＩＣ３１〜監視ＩＣ３４の夫々を区別する必要がない場合は、単に監視ＩＣ３１〜３４とも称する。

また、本実施形態では、電池監視ＩＣを四つ備える構成を採用している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、複数の電池監視ユニットを備えるものであれば、目的を達成することができる。

監視ＩＣ３１〜３４の夫々は、複数の電池セルが接続されている。また、監視ＩＣ３１〜３４の夫々は、自身以外の監視ＩＣ３１〜３４とは異なる複数の電池セルが電圧の検出対象として接続されている。例えば、監視ＩＣ３１には、電池セルｃ１〜ｃ１４の１４個の電池セルが接続されている。また、監視ＩＣ３２には、電池セルｃ１５〜ｃ２７の１３個の電池セルが接続されている。この監視ＩＣ３１〜３４の夫々は、自身に接続された複数の電池セルを電源として動作する。

監視ＩＣ３１〜３４の夫々は、自身に接続されている複数の電池セルの最上位の電池セルから最下位の電池セルまでの夫々に対する通し番号であるセル番号と、自身に接続されている複数の電池セルの個数であるセル数とを含む接続セル情報を有している。セル番号は、１以上の自然数である。セル数は、２以上の自然数である。つまり、監視ＩＣ３１〜３４の夫々は、自身に接続されている複数の電池セルの最上位の電池セルから最下位の電池セルの夫々に対してセル番号を関連付けて記憶しているとともに、セル数を記憶している。言い換えると、監視ＩＣ３１〜３４の夫々は、自身に接続されている複数の電池セルの夫々に対してセル番号を関連付けて管理している。まお、監視ＩＣ３１〜３４の夫々は、自身の記憶装置（図示省略）に接続セル情報を記憶しておく。

例えば、監視ＩＣ３１に接続されている電池セルｃ１〜ｃ１４においては、最上位の電池セルが電池セルｃ１４であり、最下位の電池セルが電池セルｃ１である。よって、監視ＩＣ３１は、電池セルｃ１〜電池セルｃ１４に対応するセル番号である１〜１４と、セル数である１４とを含む接続セル情報を有している。

また、監視ＩＣ３２に接続されている電池セルｃ１５〜ｃ２７においては、最上位の電池セルは電池セルｃ２７であり、最下位の電池セルは電池セルｃ１５である。よって、監視ＩＣ３２は、電池セルｃ１５〜電池セルｃ２７に対応するセル番号である１〜１３と、セル数である１３とを含む接続セル情報を有している。

このように、本実施形態では、最下位の電池セルをセル番号１として、最下位の電池セルから最上位の電池セルまで順番にセル番号を付与している。よって、最上位のセル番号とセル数とが同じ値を示すことになる。なお、監視ＩＣ３１〜３４の夫々に接続された最上位の電池セルは、監視ＩＣ３１〜３４の夫々に接続された複数の電池セルのなかで最高電位の電池セルである。一方、監視ＩＣ３１〜３４の夫々に接続された最下位の電池セルは、監視ＩＣ３１〜３４の夫々に接続された複数の電池セルのなかで最低電位の電池セルである。

監視ＩＣ３１〜３４の夫々は、自身に接続されている各電池セルの電圧を個別に検出するとともに、その検出結果である各電池セルの電圧値をマイコン４０に送信する。また、監視ＩＣ３１〜３４の夫々は、マイコン４０からコマンドを取得すると、コマンドに含まれる情報に基づいて、自身に接続されている複数の電池セルのセル番号から最初に電圧を検出する電池セルのセル番号を決定する（決定手段）。つまり、監視ＩＣ３１〜３４の夫々は、コマンドに含まれる情報に基づいて、自身に接続されている複数の電池セルのなかから最初に電圧を検出する電池セルを決定する。なお、ここでのコマンドは、各監視ＩＣ３１〜３４に対して電圧の検出開始を指示するコマンドであり、言い換えるとＡＤ起動開始指示を示すコマンドである。よって、以下、ＡＤ起動コマンドとも称する。

そして、監視ＩＣ３１〜３４の夫々は、自身に接続されている複数の電池セルのうち、決定手段にて決定されたセル番号の電池セルの電圧を最初に検出する（検出手段）。なお、監視ＩＣ３１〜３４の夫々は、複数の電池セルの電圧ＡＤ変換を実施する。このように、各監視ＩＣ３１〜３４における検出結果である各電池セルの電圧値は、ＡＤ変換された値であるため、ＡＤ変換結果と称することもできる。

なお、各監視ＩＣ３１〜３４（検出手段）は、セレクトモードでの電圧検出と、スキャンモードでの電圧検出を行うことができる。セレクトモードは、各監視ＩＣ３１〜３４に接続されている複数の電池セルにおける単一の電池セルを電圧検出の対象として電圧検出を行うモードである。このセレクトモードでは、各監視ＩＣ３１〜３４の夫々が決定した電池セル（マイコン４０から命令されたセル番号の電池セル、又は最上位の電池セル）のみの電圧検出を行う。

一方、スキャンモードは、各監視ＩＣ３１〜３４に接続されている複数の電池セルにおける全ての電池セルを順番に電圧検出の対象として電圧検出を行うモードである。このスキャンモードでは、各監視ＩＣ３１〜３４の夫々が決定した電池セル（マイコン４０から命令されたセル番号の電池セル、又は最上位の電池セル）から順番に最下位の電池セルまで電圧検出を行う。言い換えると、スキャンモードでは、各監視ＩＣ３１〜３４の夫々が決定した電池セルから、セル番号が小さい方に順番に電圧検出を行う。

なお、スキャンモードで電圧検出を行う際には、リング状に電圧検出を行うようにしてもよい。一例として、セル番号１〜１４の電池セルｃ１〜ｃ１４が接続された監視ＩＣ３１を用いて説明する。監視ＩＣ３１は、最初に電圧を検出する電池セルのセル番号をセル番号１３に決定することもありうる。このような場合、リング状に電圧検出を行うと、検出順番は、セル番号１３→１２→１１→・・・→１→１４となる。よって、最上位の電池セルから電圧検出を行わなくても、全ての電池セルの電圧検出を行うことができる。

また、監視ＩＣ３１〜３４の夫々は、検出結果の送信指示を示すコマンドをマイコン４０から取得すると、この検出結果をマイコン４０に送信する。なお、ここでのコマンドは、各監視ＩＣ３１〜３４による検出結果の送信指示を示すコマンドであり、以下、送信コマンドとも称する。この監視ＩＣ３１〜３４の夫々における処理動作に関しては、後ほど詳しく説明する。なお、監視ＩＣ３１〜３４の夫々は、少なくとも電池セルの電圧を検出するものであればよく、電池セルのその他の状態を検出するものであってもよい。

監視ＩＣ３１〜３４は、図１に示すように、信号線を介して直列に接続されている。具体的には、監視ＩＣ３１は、マイコン４０及び監視ＩＣ３２と直接接続されており、両者と信号（コマンドや検出結果など）のやり取りを行う。監視ＩＣ３２は、監視ＩＣ３１と監視ＩＣ３３と直接接続されており、両者と信号のやり取りを行う。監視ＩＣ３３は、監視ＩＣ３２と監視ＩＣ３４と直接接続されており、両者と信号のやり取りを行う。監視ＩＣ３４は、監視ＩＣ３３と直接接続されており、監視ＩＣ３３と信号のやり取りを行う。

よって、監視ＩＣ３１〜３４のうち、マイコン４０との間で直接通信を行なっているのは監視ＩＣ３１だけである。また、監視ＩＣ３１〜３４の夫々は、信号を梯子渡しする。従って、監視ＩＣ３１は、マイコン４０からのコマンドを直接取得するとともに、自身の検出結果をマイコン４０に直接伝達する。一方、監視ＩＣ３２〜３４は、マイコン４０からのコマンドを他の監視ＩＣ３１〜３４を介して取得すると共に、自身の検出結果を他の監視ＩＣ３１〜３４を介してマイコン４０に伝達する。なお、本実施形態のように、複数の監視ＩＣ３１〜３４は、同一通信線内に接続することが可能で、監視ＩＣ３１〜３４の夫々に識別子が付与されている。

ところで、監視ＩＣ３１〜３３の夫々は、マイコン４０から送信されたコマンドを梯子渡しする。よって、例えば、監視ＩＣ３１がマイコン４０から送信されたコマンドを取得するタイミングと、監視ＩＣ３２がマイコン４０から送信されたコマンドを取得するタイミングとは異なる。しかしながら、監視ＩＣ３１〜３３の夫々は、自身が受け取ったコマンドを他の監視ＩＣ３２〜３４に転送するだけである。よって、監視ＩＣ３１と監視ＩＣ３２との間に生じるコマンドを取得するタイミングのズレは、監視ＩＣ３１がコマンドを監視ＩＣ３２に転送するのに要する時間程度である。

上述のように、マイコン４０と監視ＩＣ３１〜３４との間で、相互に信号の通信が行われるが、図１に示されるように、マイコン４０は低圧系回路に属し、監視ＩＣ３１〜３４は高圧系回路に属している。そこで、低圧系回路に属するマイコン４０と高圧系回路に属する監視ＩＣ３１〜３４との絶縁を確保するために、マイコン４０と監視ＩＣ３１〜３４との間には、フォトカプラ５０が設けられている。言い換えると、フォトカプラ５０は、マイコン４０などの動作電源である低圧系(例えば１２Ｖ系)と、監視ICなどの動作電源である高圧系(組電池１０)とを絶縁するものである。なお、上述のように、監視ＩＣ３１〜３４間を梯子渡しで信号を伝達するようにする構成とすることで、フォトカプラ５０の数を最小化することができる。

なお、組電池１０は、リレー２０が接続されているときに電源供給が可能であり、リレー２０が遮断されると電源供給を停止する。つまり、リレー２０を遮断することで、組電池１０からの電源供給を停止させることができる。

また、組電池１０には、電流センサ６０が取り付けられている。この電流センサ６０は、組電池１０に流れる電流を検出するものである。また、電流センサ６０は、マイコン４０と接続されており、検出結果をマイコン４０に出力する。なお、この電流センサ６０による電流検出タイミングと、監視ＩＣ３１〜３４による電圧検出タイミングを同期させれば、内部抵抗などを算出することができる。

ここで、図２に基づいて、監視ＩＣ３１〜３４の概略構成に関して説明する。監視ＩＣ３１〜３４は、どれも同じ構成を有している。よって、ここでは、監視ＩＣ３１に関してのみ説明する。なお、図２においては、便宜上、一部の配線は省略している。また、図２におけるＶＣＣは監視ＩＣ３１〜３４の電源電圧であり、ＶＳＳは監視ＩＣ３１〜３４のグランドに相当するものである。

監視ＩＣ３１は、主に、セル選択スイッチ３１ａ、ＡＤコンバータ３１ｂ、ロジック回路３１ｃを備えて構成されている。

セル選択スイッチ３１ａは、ロジック回路３１ｃからの指示で動作するものであり、監視ＩＣ３１に接続されている複数の電池セルｃ１〜ｃ１４の中から、検出対象のセルを接続すべく、スイッチ（図示省略）を制御する回路である。これによって、複数の電池セルｃ１〜ｃ１４のうちから検出対象として一つの電池セルが選択される。そして、セル選択スイッチ３１ａによって選択された電池セルの電圧がＡＤコンバータ３１ｂに入力される。

そして、ＡＤコンバータ３１ｂは、入力された電池セルの電圧をＡＤ変換して、変換結果をロジック回路３１ｃに出力する。このように、監視ＩＣ３１は、セル選択スイッチ３１ａで選択した電池セルの電圧をＡＤコンバータ３１ｂで変換してロジック回路３１ｃに出力する。よって、監視ＩＣ３１は、セル選択スイッチ３１ａが電池セルを選択することで電池セルの電圧を検出するということができる。

ロジック回路３１ｃは、内部にレジスタ（図示省略）を備えて構成されている。ロジック回路３１ｃは、レジスタ管理や、監視ＩＣ３１内の各種素子への駆動命令及び停止命令を実施する。また、監視ＩＣ３１のロジック回路３１ｃは、マイコン４０や監視ＩＣ３２との通信を行う。ただし、上述のように、監視ＩＣ３２〜３４の夫々は、自身と直接接続された監視ＩＣ３１〜３４との間で通信を行う。

ロジック回路３１ｃのレジスタは、ＡＤ起動コマンドに割り当てられたアドレスの領域（第１領域）、送信コマンドに割り当てられたアドレスの領域（第２領域）、電圧値の保存用に割り当てられたアドレスの領域（第３領域）を有している。そして、ロジック回路３１ｃは、ＡＤ起動コマンドにWriteを示す情報が含まれていた場合、この情報に従って所定の情報をレジスタの第１領域に書き込む。同様に、ロジック回路３１ｃは、送信コマンドにWriteを示す情報が含まれていた場合、この情報に従って所定の情報をレジスタの第２領域に書き込む。また、ロジック回路３１ｃは、検出された電圧の値（電圧値）を個別に、レジスタの第３領域に書き込む。そして、ロジック回路３１ｃは、検出結果をマイコン４０に送信する際には、レジスタの第３領域に格納されている電圧値を検出結果として送信する。なお、ロジック回路３１ｃの構成は、これに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。

マイコン４０は、各監視ＩＣ３１〜３４との通信や、電流センサ６０によるセンシングを実施する。また、マイコン４０は、各監視ＩＣ３１〜３４と通信可能に構成されており、ＡＤ起動コマンドを各監視ＩＣ３１〜３４に対して送信する。より詳細には、マイコン４０は、各監視ＩＣ３１〜３４に共通の情報であり、且つ各監視ＩＣ３１〜３４において最初に検出を行う電池セルを指示する情報を含むコマンドを、各監視ＩＣ３１〜３４に対して送信する（送信手段）。このコマンドがＡＤ起動コマンドである。なお、本実施形態では、各監視ＩＣ３１〜３４に共通の情報であり、且つ各監視ＩＣ３１〜３４において最初に検出を行う電池セルを指示する情報として、電圧の検出を開始する電池セルを示すセル番号を含むＡＤ起動コマンドを送信する。また、マイコン４０は、送信コマンドを各監視ＩＣ３１〜３４に対して送信する。このようにして、マイコン４０は、各監視ＩＣ３１〜３４に対して命令を行う。なお、マイコン４０は、電流センサ６０以外の各種センサのセンシングを実施するものであってもよい。

また、マイコン４０は、複数の監視ＩＣ３１〜３４の全てに対してコマンドを送信するブロードキャストモードと、複数の監視ＩＣ３１〜３４における一部の監視ＩＣ３１〜３４に対してコマンドを送信するナローキャストモードとを有する。本実施形態では、ブロードキャストモードで動作する例を採用している。

マイコン４０が行う電池制御の一例を簡単に説明する。マイコン４０は、電流センサ６０、各監視ＩＣ３１〜３４、及び組電池１０の温度を検出する温度センサ（図示省略）から検出結果などの信号を取り込む。その後、マイコン４０は、各監視ＩＣ３１〜３４によって検出された各電池セルの電圧に基づいて、組電池１０全体の電池容量（残存容量）を算出し、走行用電気モータの駆動状態を制御する上位の制御装置（図示せず）に提供する。その上位の制御装置は、提供された残存容量に基づいて、車両の乗員に、電池残量や、走行可能距離を示す情報を提供したり、ハイブリッド車両においては、エンジン出力と電気モータ出力の比率を決定したりする。ただし、マイコン４０が行う電池制御は、これに限定されるものではない。

なお、マイコン４０は、各監視ＩＣ３１〜３４の夫々に接続されている電池セルの個数を把握（記憶）している。よって、マイコン４０は、各監視ＩＣ３１〜３４に対して、各電池監視ＩＣ３１〜３４に対応するセル数を送信するようにしてもよい。よって、各監視ＩＣ３１〜３４は、マイコン４０からセル数を受信すると、そのセル数を記憶装置に記憶する。このようにすることで、マイコン４０は、各監視ＩＣ３１〜３４と電池セルとの接続状態(断線など)に左右されず命令を出すことができる。

ここで、図３〜図５を用いて、本実施形態における電池監視ユニット１００の処理動作に関して説明する。まず、図３，図５を用いて、マイコン４０の定期処理動作に関して説明する。マイコン４０は、予め決められた時刻になると、又は所定時間毎に図３のフローチャートで示す処理を実行する。なお、ここでは、各監視ＩＣ３１〜３４をスキャンモードで動作させる例を採用している。

ステップＳ１０では、コマンドを準備する。このとき、マイコン４０は、ＡＤ起動コマンドと、送信コマンドとを準備する。マイコン４０は、例えば、自身に設けられた記憶装置（図示省略）から、ＡＤ起動コマンドと送信コマンドとを取り出す。

ここで、ＡＤ起動コマンドと送信コマンドとに関して説明する。まず、ＡＤ起動コマンドに関して説明する。図５に、ＡＤ起動コマンドの一例を示す。ＡＤ起動コマンドは、例えば、命令種別としてスキャンＡＤ、命令対象としてＡＬＬ、Write/ReadとしてWrite、設定値１としてセル番号１４から開始、設定値２にセル番号１まで実施などを含む。

スキャンＡＤは、本発明の特許請求の範囲におけるスキャンモード情報に相当するものであり、スキャンモードでのＡＤ起動開始指示を示す情報である。ＡＬＬは、全ての監視ＩＣ３１〜３４を示す情報である。Writeは、レジスタの第１領域への書き込みを示す情報である。セル番号１４から開始とは、電圧検出をセル番号１４から開始することを示す情報である。このように、設定値１の情報は、各監視ＩＣ３１〜３４において最初に検出を行う電池セルを指示する情報である。つまり、設定値１の情報は、各監視ＩＣ３１〜３４に共通の情報であり、且つ各監視ＩＣ３１〜３４において最初に検出を行う電池セルを指示する情報（セル番号）である。セル番号１まで実施とは、電圧検出をセル番号１まで実施することを示す情報である。

従って、図５に示すＡＤ起動コマンドは、全ての監視ＩＣ３１〜３４に対するコマンドであり、レジスタの第１領域に所定の情報を書き込み、セル番号１４の電池セルからセル番号１の電池セルまで、スキャンモードで電圧検出する命令を示している。一方、結果の送信指示を示す送信コマンドは、図示は省略するが、例えば、命令種別として検出結果の送信を示す情報、命令対象として対応するＩＣ番号、Write/ReadとしてReadなどを含む。

なお、Write/ReadにおけるWriteは、監視ＩＣ３１〜３４に設けられたロジック回路３１ｃに対して、ロジック回路３１ｃに設けられたレジスタの第１領域や第２領域に所定の情報を書き込むように指示するためのものである。そして、ロジック回路３１ｃは、第１領域に書き込みがなされていると電池セルの電圧検出を実行し、第２領域に書き込みがなされていると電池セルの電圧検出をマイコン４０に送信する。

ステップＳ１１では、ステップＳ１０で準備したＡＤ起動コマンドを送信する。ステップＳ１２では、ステップＳ１０で準備した送信コマンドを送信する。このステップＳ１１，Ｓ１２を実行する際、マイコン４０は、自身の通信回路（図示省略）を送信動作させる。なお、ステップＳ１１とステップＳ１２とは、異なるタイミング（異なる時刻）で送信する。つまり、ステップＳ１２は、ステップＳ１１での処理を実行した所定時間後に行うものである。そして、ステップＳ１３では、各監視ＩＣ３１〜３４から検出結果を受信する。このステップＳ１３を実行する際、マイコン４０は、自身の通信回路（図示省略）を送信動作から受信動作に切替えて、各監視ＩＣ３１〜３４から検出結果を受信する。

次に、図４，図５を用いて、各監視ＩＣ３１〜３４の処理動作に関して説明する。なお、監視ＩＣ３１〜３４は、どれも同じ処理動作を実行する。よって、ここでは、主に監視ＩＣ３１と監視ＩＣ３２に関して説明する。

各監視ＩＣ３１〜３４は、マイコン４０からＡＤ起動コマンドを取得すると、図４のフローチャートで示す処理を実行する。例えば、図５に示すように、監視ＩＣ３１は、ＡＤ起動コマンドをタイミングｔ１で取得して、図４のフローチャートで示す処理を実行する。また、監視ＩＣ３２は、ＡＤ起動コマンドをタイミングｔ２で取得して、図４のフローチャートで示す処理を実行する。監視ＩＣ３３や監視ＩＣ３４に関しても、ＡＤ起動コマンドを取得したタイミングで図４のフローチャートで示す処理を実行する。なお、図４のフローチャートで示す処理は、主に各監視ＩＣ３１〜３４に設けられたロジック回路３１ｃが行うものである。

ステップＳ２０では、開始セル番号とセル数とを比較して、開始セル番号の方がセル数よりも大きいか否かを判定する（決定手段）。なお、この開始セル番号は、取得したＡＤ起動コマンドの設定値１におけるセル番号であり、図５の例ではセル番号１４である。また、この開始セル番号は、本発明の特許請求の範囲における、コマンドに含まれるセル番号に相当するものである。セル数は、各監視ＩＣ３１〜３４の夫々が所持しているセル数である。よって、監視ＩＣ３１のセル数は１４であり、監視ＩＣ３２セル数は１３である。

そして、開始セル番号がセル数よりも大きくない場合はステップＳ２１へ進み、開始セル番号がセル数よりも大きい場合はステップＳ２２へ進む。つまり、監視ＩＣ３１は、ステップＳ２１へ進むことになる。一方、監視ＩＣ３２は、ステップＳ２２へ進むことになる。

ステップＳ２１では、指示通りＡＤ検出を開始する。つまり、監視ＩＣ３１は、ＡＤ起動コマンドに含まれるセル番号が接続セル情報に含まれるセル数と同じ場合、コマンドに含まれるセル番号（ここではセル番号１４）を最初に電圧を検出する電池セルのセル番号に決定する（決定手段）。そして、監視ＩＣ３１は、自身に接続されている複数の電池セルのうち、決定手段にて決定したセル番号の電池セルの電圧を最初に検出する（検出手段）。言い換えると、監視ＩＣ３１は、自身に接続されている複数の電池セルのうち、決定手段にて決定したセル番号の電池セルを最初に選択する（検出手段）。

さらに、ここでは、各監視ＩＣ３１〜３４をスキャンモードで動作させる例を採用している。よって、監視ＩＣ３１は、スキャンモード情報を含むＡＤ起動コマンドを取得すると、自身に接続されている複数の電池セルのうち、決定手段にて決定されたセル番号の電池セルの電圧を最初に検出する。さらに、監視ＩＣ３１は、これとともに、セル番号順に、自身に接続されている複数の電池セルにおける残りの電池セルの電圧を検出する。言い換えると、監視ＩＣ３１は、決定手段にて決定されたセル番号の電池セルの電圧を最初に選択すると共に、セル番号順に、自身に接続されている複数の電池セルにおける残りの電池セルを選択する。つまり、図５に示すように、監視ＩＣ３１は、セル番号１４の電池セルからセル番号１の電池セルまで順番に電圧を検出する。

なお、各監視ＩＣ３１〜３４は、ＡＤ起動コマンドに含まれるセル番号が接続セル情報に含まれるセル数よりも小さい場合も、コマンドに含まれるセル番号を最初に電圧を検出する電池セルのセル番号に決定する（決定手段）。

ステップＳ２２では、最上位の電池セルを開始セルとしてＡＤ検出を開始する。つまり、監視ＩＣ３２は、ＡＤ起動コマンドに含まれるセル番号が接続セル情報に含まれるセル数よりも大きい場合、最上位のセル番号（ここではセル番号１３）を最初に電圧を検出する電池セルのセル番号に決定する（決定手段）。そして、監視ＩＣ３２は、自身に接続されている複数の電池セルのうち、決定手段にて決定したセル番号の電池セルの電圧を最初に検出する（検出手段）。

さらに、ここでは、各監視ＩＣ３１〜３４をスキャンモードで動作させる例を採用している。よって、監視ＩＣ３２は、スキャンモード情報を含むＡＤ起動コマンドを取得すると、自身に接続されている複数の電池セルのうち、決定手段にて決定されたセル番号の電池セルの電圧を最初に検出する。さらに、監視ＩＣ３２は、これとともに、セル番号順に、自身に接続されている複数の電池セルにおける残りの電池セルの電圧を検出する。つまり、図５に示すように、監視ＩＣ３２は、セル番号１３の電池セルからセル番号１の電池セルまで順番に電圧を検出する。

ここで、図５と図６を用いて、本発明の効果を説明する。なお、図６は、比較例におけるタイムチャートである。

詳細には、図６は、複数の監視ＩＣと、各監視ＩＣに対して異なるタイミングでＡＤ起動コマンドを送信するマイコンとを備えた電池監視ユニット（比較例）のタイムチャートである。比較例の第１監視ＩＣは、セル番号１（最下位）〜セル番号１４（最上位）の１４個の電池セルが接続されている。一方、比較例の第２監視ＩＣは、セル番号１（最下位）〜セル番号１３（最上位）の１３個の電池セルが接続されている。

そして、比較例のマイコンは、レジスタの第１領域に所定の情報を書き込み、セル番号１４の電池セルからセル番号１の電池セルまで、スキャンモードで電圧検出する命令を示すＡＤ起動コマンドを第１監視ＩＣに対して送信する。ＡＤ起動コマンドは、第１監視ＩＣに対するコマンドである。このＡＤ起動コマンドを受け取った第１監視ＩＣは、セル番号１４の電池セルから、セル番号１の電池セルまで順番に電圧を検出する。

また、比較例のマイコンは、レジスタの第１領域に所定の情報を書き込み、セル番号１３の電池セルからセル番号１の電池セルまで、スキャンモードで電圧検出する命令を示すＡＤ起動コマンドを第２監視ＩＣに対して送信する。ＡＤ起動コマンドは、第２監視ＩＣに対するコマンドである。このＡＤ起動コマンドを受け取った第２監視ＩＣは、セル番号１３の電池セルから、セル番号１の電池セルまで順番に電圧を検出する。

ところで、比較例のマイコンは、図６に示すように、第１監視ＩＣに対するＡＤ起動コマンドを送信した後、所定時間後に第２監視ＩＣに対するＡＤ起動コマンドを送信する。よって、第１監視ＩＣは、タイミングｔ３でＡＤ検出を開始する。一方、第２監視ＩＣは、タイミングｔ４でＡＤ検出を開始する。よって、電池監視ユニットでは、タイミングｔ３からタイミングｔ４までの期間が起動ラグとして発生することになる。つまり、タイミングｔ３からタイミングｔ４までの期間の分だけ、第１監視ＩＣと第２監視ＩＣとに電圧検出を開始するタイミングズレが発生する。また、比較例のマイコンは、各監視ＩＣの夫々に異なるコマンドを送信しているので、その分、マイコンと電池監視ＩＣ間における通信負荷が増える。

これに対して、本実施形態の電池監視ユニット１００は、各監視ＩＣ３１〜３４に共通の情報であり、且つ各監視ＩＣ３１〜３４において最初に検出を行う電池セルを指示する情報を含むコマンドを用いる。これによって、本実施形態の電池監視ユニット１００は、複数の監視ＩＣ３１〜３４に対して、電圧の検出開始を指示するコマンドを共通にすることができる。このように、コマンドを共通化することができるので、各監視ＩＣ３１〜３４に対して同時にコマンドを送信することが可能となる。つまり、マイコン４０は、一つのコマンドを一度送信するだけで、複数の監視ＩＣ３１〜３４に対して電圧の検出開始を指示することができる。

従って、各監視ＩＣ３１〜３４に対して、監視ＩＣ３１〜３４毎に異なるコマンドを順番に送信する比較例よりも起動ラグを抑制することができる。つまり、マイコン４０が、一つのコマンドを各監視ＩＣ３１〜３４に対して同時に送信する場合であっても、各監視ＩＣ３１〜３４間でコマンドを取得するタイミングに誤差が生じることもありうる。

例えば、図５に示すように、監視ＩＣ３１は、タイミングｔ１でコマンドを受け取っているのに対して、監視ＩＣ３１は、タイミングｔ２でコマンドを受け取っている。これは、監視ＩＣ３１は、マイコン４０から送信されたＡＤ起動コマンドをマイコン４０から直接受け取っていのに対して、監視ＩＣ３２は、マイコン４０から送信されたＡＤ起動コマンドを監視ＩＣ３１を介して受け取っているためである。

このように、各監視ＩＣ３１〜３４間でコマンドを取得するタイミングに誤差が生じることで、起動ラグが生じることになる。しかしながら、この場合、起動ラグが生じたとしても、この起動ラグを上述のような誤差程度に留めることができる。つまり、監視ＩＣ３１に対する監視ＩＣ３２の通信遅れ程度に起動ラグを抑えることができる。

また、上述のように、マイコン４０は、複数の電池監視ＩＣ３１〜３４に対して一つのコマンドを一度送信するだけで、複数の電池監視ＩＣ３１〜３４に対して電圧の検出開始を指示することができる。よって、各監視ＩＣ３１〜３４に対して、監視ＩＣ３１〜３４毎に異なるコマンドを順番に送信する場合よりも、マイコン４０と監視ＩＣ３１〜３４間における通信負荷を軽減することができる。

さらに、監視ＩＣ３１〜３４の夫々における電池セルの接続セル数に依存しない検出スケジュールを作成でき、同一検出スケジュールで、各種接続セル数のバリエーションにも対応可能である。

なお、本実施形態では、各監視ＩＣ３１〜３４がスキャンモードで電圧検出を行う例を採用した。しかしながら、上述のように、各監視ＩＣ３１〜３４は、セレクトモードで電圧検出を行うこともできる。

この場合、マイコン４０は、各監視ＩＣ３１〜３４に接続されている複数の電池セルにおける単一の電池セルの電圧検出を指示するセレクトモード情報を含むＡＤ起動コマンドを送信する（送信手段）。マイコン４０は、例えば、上述のＡＤ起動コマンドにおける命令種別をスキャンＡＤから、セレクトモードでのＡＤ起動開始指示を示す情報であるセレクトＡＤに置き換えたＡＤ起動コマンドを送信する。そして、各監視ＩＣ３１〜３４は、マイコン４０からセレクトモード情報を含むＡＤ起動コマンドを取得すると、自身に接続されている複数の電池セルのうち、決定手段にて決定されたセル番号の電池セルのみの電圧を検出する（検出手段）。

このように、各監視ＩＣ３１〜３４がセレクトモードで電圧検出を行う場合であっても、上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。また、マイコン４０からの命令をセル数に依存することなく単一化できる。また、マイコン４０から各監視ＩＣに対する命令の自由度が高まる。

また、本実施形態では、マイコン４０が通信網内の全ての監視ＩＣ３１〜３４に対してコマンドを送信する例（ブロードキャストモード）を採用した。つまり、マイコン４０が通信網内の全ての監視ＩＣ３１〜３４に対して命令を行う例である。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。各監視ＩＣに対して送信するコマンドの命令対象を変更することによって、監視ＩＣ３１〜３４における一部の監視ＩＣのみにコマンドを送信する例（ナローキャストモード）も採用することができる。言い換えると、マイコン４０は、監視ＩＣ３１〜３４における一部の監視ＩＣのみに命令を行うこともできる。この場合、マイコン４０は、例えば、上述のＡＤ起動コマンドにおける設定値１及び設定値２を一つのセル番号に置き換えたＡＤ起動コマンドを送信する。

このように、ナローキャストモードであっても、上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。また、マイコン４０からの命令をセル数に依存することなく単一化できる。また、マイコン４０から各監視ＩＣに対する命令の自由度が高まる。

上記実施形態のマイコン４０は、各監視ＩＣ３１〜３４に共通の情報であり、且つ各監視ＩＣ３１〜３４において最初に検出を行う電池セルを指示する情報として、電圧の検出を開始する電池セルを示すセル番号を含むＡＤ起動コマンドを送信する例を採用した。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではない。

マイコン４０は、各監視ＩＣ３１〜３４に共通の情報であり、且つ各監視ＩＣ３１〜３４において最初に検出を行う電池セルを指示する情報として、最上位セル情報を含むＡＤ起動コマンドを送信するものであってもよい。この最上位セル情報は、最上位の電池セルの電圧を最初に検出するように指示する情報である。

各監視ＩＣ３１〜３４は、最上位セル情報を含むＡＤ起動コマンドを取得すると、コマンドに含まれる最上位セル情報に基づいて、自身に接続されている複数の電池セルにおける最上位の電池セルのセル番号を最初に電圧を検出する電池セルのセル番号に決定する。このように、各監視ＩＣ３１〜３４は、決定手段を有する。例えば、監視ＩＣ３１は、最上位セル情報を含むＡＤ起動コマンドを取得すると、セル番号１４を最初に電圧を検出する電池セルのセル番号に決定する。よって、監視ＩＣ３１は、電池セルｃ１４の電圧を最初に検出する。また、監視ＩＣ３２は、最上位セル情報を含むＡＤ起動コマンドを取得すると、セル番号１３を最初に電圧を検出する電池セルのセル番号に決定する。よって、監視ＩＣ３２は、電池セルｃ１３の電圧を最初に検出する。このようにしても、上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。

１０ 組電池、ｃ１〜ｃｎ 電池セル、２０ リレー、３１〜３４ 第１電池監視ＩＣ〜第４電池監視ＩＣ、３１ａ セル選択スイッチ、３１ｂ ＡＤコンバータ、３１ｃ ロジック回路、４０ マイコン、５０ フォトカプラ、１００ 電池監視ユニット

Claims (6)

1. 直列に接続された複数の電池セルｃ１〜ｃｎ（ｎは１以上の自然数）を含む組電池（１０）の制御を行う組電池システムであって、
   各電池セルの電圧を検出する複数の電池監視ＩＣ（３１〜３４）と、
   各電池監視ＩＣと通信可能に構成されており、電圧の検出開始を指示するコマンドを各電池監視ＩＣに対して送信するマイコン（４０）と、を備え、
   複数の前記電池監視ＩＣの夫々は、自身以外の前記電池監視ＩＣとは異なる複数の電池セルが検出対象として接続されており、自身に接続されている複数の電池セルの最上位の電池セルから最下位の電池セルまでの夫々に対する通し番号であるセル番号を含む接続セル情報を有するものであり、
   前記マイコンは、各電池監視ＩＣに共通の情報であり、且つ各電池監視ＩＣにおいて最初に検出を行う電池セルを指示する情報を含む前記コマンドを、各電池監視ＩＣに対して送信する送信手段を有し、
   複数の前記電池監視ＩＣの夫々は、
   前記コマンドを取得すると、該コマンドに含まれる前記情報に基づいて、自身に接続されている複数の電池セルのセル番号から最初に電圧を検出する電池セルのセル番号を決定する決定手段と、
   自身に接続されている複数の電池セルのうち、前記決定手段にて決定されたセル番号の電池セルの電圧を最初に検出する検出手段と、を有することを特徴とする組電池システム。
2. 複数の前記電池監視ＩＣの夫々は、自身に接続されている複数の電池セルの個数であるセル数を含む前記接続セル情報を有するものであり、
   前記マイコンは、各電池監視ＩＣに共通の情報であり、且つ各電池監視ＩＣにおいて最初に検出を行う電池セルを指示する情報として、電圧の検出を開始する電池セルを示すセル番号を含む前記コマンドを送信するものであり、
   前記決定手段は、前記コマンドを取得すると、前記コマンドに含まれるセル番号と、前記接続セル情報に含まれるセル数とを比較し、該セル番号が該セル数と同じ場合及び該セル番号が該セル数より小さい場合は、前記コマンドに含まれるセル番号を最初に電圧を検出する電池セルのセル番号に決定し、該セル番号が該セル数よりも大きい場合は、最上位のセル番号を最初に電圧を検出する電池セルのセル番号に決定することを特徴とする請求項１に記載の組電池システム。
3. 前記マイコンは、各電池監視ＩＣに対して、各電池監視ＩＣに対応するセル数を送信することを特徴とする請求項２に記載の組電池システム。
4. 前記マイコンは、各電池監視ＩＣに接続されている複数の前記電池セルにおける単一の電池セルの電圧検出を指示するセレクトモード情報、又は、各電池監視ＩＣに接続されている複数の前記電池セルにおける全ての電池セルを順番に電圧検出することを指示するスキャンモード情報を含む前記コマンドを前記送信手段にて送信するものであり、
   前記検出手段は、セレクトモード情報を含む前記コマンドを取得すると、自身に接続されている複数の電池セルのうち、前記決定手段にて決定されたセル番号の電池セルのみの電圧を検出し、スキャンモード情報を含む前記コマンドを取得すると、自身に接続されている複数の電池セルのうち、前記決定手段にて決定されたセル番号の電池セルの電圧を最初に検出すると共に、前記セル番号順に、自身に接続されている複数の電池セルにおける残りの電池セルの電圧を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の組電池システム。
5. 前記マイコンは、複数の前記電池監視ＩＣの全てに対して前記コマンドを前記送信手段にて送信するブロードキャストモードと、複数の前記電池監視ＩＣにおける一部の電池監視ＩＣに対して前記コマンドを前記送信手段にて送信するナローキャストモードとを備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の組電池システム。
6. 前記マイコンは、各電池監視ＩＣに共通の情報であり、且つ各電池監視ＩＣにおいて最初に検出を行う電池セルを指示する情報として、最上位の電池セルの電圧を最初に検出するように指示する最上位セル情報を含む前記コマンドを送信するものであり、
   前記決定手段は、前記コマンドを取得すると、前記コマンドに含まれる最上位セル情報に基づいて、自身に接続されている複数の前記電池セルにおける最上位の電池セルのセル番号を最初に電圧を検出する電池セルのセル番号に決定することを特徴とする請求項１に記載の組電池システム。

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