JP2020027768A - 電池監視装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】通信品質、通信安定性、通信信頼性の向上を図った電池監視装置を提供する。【解決手段】 ＥＣＵ基板１２０と、当該ＥＣＵ基板１２０と直接通信できない検出基板１０１〜１０ｎと、は、当該検出基板１０１〜１０ｎの中継として設定されている検出基板１０１〜１０ｎである中継基板を経由して通信を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、電池監視装置に関する。
複数の電池モジュールを有する電池パックの状態を監視する電池監視装置として、例えば、特許文献１、２に示すものが提案されている。特許文献１、２に示す電池監視装置は、各電池モジュールの状態情報を検出する複数の検出ユニット（検出部）と、複数の検出ユニットからの状態情報を取得するＥＣＵ（監視部）と、を備えている。
特許文献１、２では、各検出ユニットとＥＣＵとが無線通信を行うことにより、ＥＣＵが複数の検出ユニットにより検出された状態情報を検出する。
しかしながら、上述した特許文献１、２では、各検出ユニットとＥＣＵとの通信経路が１つである。このため、単一の通信経路に障害などが発生すると通信が途絶えてしまう。また、ノイズに弱いシステムとなり、ノイズ耐性に懸念が生じる。即ち、通信品質、通信安定性、通信信頼性に問題があった。
特開２０１６−１５７６８１号公報 特開２０１８−６１３０３号公報
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、通信品質、通信安定性、通信信頼性の向上を図った電池監視装置を提供することを目的としている。
本発明の態様であるバッテリ監視装置は、電池パックを構成する複数の電池モジュール毎に対応して設けられた複数の検出部であって、対応する前記電池モジュールの状態情報を検出する検出回路、及び、該検出回路が検出した前記状態情報を無線送信するための第１無線回路、を各々有する前記複数の検出部と、前記複数の検出部から送信された前記状態情報を受信する第２無線回路を有する監視部と、を備えた電池監視装置であって、前記第１無線回路は、他の検出部から無線送信された前記状態情報を受信し、当該受信した前記他の検出部の状態情報を前記第２無線回路に無線送信できることを特徴とする。
前記監視部と、当該監視部と直接通信できない前記検出部と、は、当該検出部の中継として設定されている検出部である中継検出部を経由して通信を行ってもよい。
前記監視部は、前記複数の検出部のうち１つの検出部宛に前記状態情報の送信指示を無線送信し、送信した結果、前記１つの検出部と直接通信できない場合、前記１つの検出部の中継として設定されている検出部である中継検出部宛に前記１つの検出部の状態情報の送信指示を送信してもよい。
前記監視部は、複数の前記第２無線回路を有してもよい。
前記監視部は、前記複数の第２無線回路のうち１つの第２無線部を用いて前記検出部と通信できない場合、前記第２無線回路を切り替えて前記検出部と通信を行ってもよい。
以上説明した態様によれば、通信品質、通信安定性、通信信頼性の向上を図ることができる。
本発明の電池監視装置の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す電池監視装置の電気構成図である。 第１実施形態における図２に示すＥＣＵ基板のＥＣＵ及び検出用基板のマイコンの処理手順を示すフローチャートである。 第１実施形態における図２に示すＥＣＵ基板のＥＣＵ及び検出用基板のマイコンの処理手順を示すフローチャートである。 第２実施形態における図２に示すＥＣＵ基板のＥＣＵ及び検出用基板のマイコンの処理手順を示すフローチャートである。
（第１実施形態）
本発明の電池監視装置１０の一実施形態について図１〜図２を参照して説明する。図１は、本発明の電池監視装置１０の一実施形態を示す斜視図である。図２は、図１に示す電池監視装置１０の電気構成図である。電池監視装置１０は、図示しない車両に搭載された電池パック２０の状態を監視する装置である。このような車両は、ハイブリッドカーや電気自動車などの電動モータからの駆動力により走行する車両である。電池パック２０は、この車両に搭載された電動モータに電源を供給する。
電池パック２０は、互いに直列接続された複数の電池モジュール２０１〜２０ｎから構成されている。複数の電池モジュール２０１〜２０ｎは、互いに直列接続された複数の電池２２０（図２参照）から構成されている。なお、本実施形態では、電池モジュール２０１〜２０ｎが複数の電池２２０から構成されている例について説明するが、電池モジュール２０１〜２０ｎは１つの電池２２０から構成されていてもよい。
電池監視装置１０は、電池パック２０を構成する電池モジュール２０１〜２０ｎの状態を監視する装置であり、複数の電池モジュール２０１〜２０ｎ毎に対応して設けられた検出用基板１０１〜１０ｎ（検出部）と、１つのＥＣＵ基板１２０（監視部）と、を有している。
複数の検出用基板１０１〜１０ｎは、電池モジュール２０１〜２０ｎに対して１対１で設けられ、１つの電池モジュール２０１〜２０ｎに対して１つの検出用基板１０１〜１０ｎが搭載されている。複数の検出用基板１０１〜１０ｎは各々、図２に示すように、電圧計測回路（検出回路）１１０と、マイクロコンピュータ（以下、マイコン）１１１と、第１無線回路１１２と、を有している。
電圧計測回路１１０は、電池モジュール２０１〜２０ｎを構成する電池の電圧を計測する回路である。第１無線回路１１２は、変復調回路やアンテナ（図示せず）などを有し、後述するＥＣＵ基板１２０や他の検出用基板１０１〜１０ｎと無線通信するための回路である。マイコン１１１は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有し、電圧計測回路１１０や第１無線回路１１２の制御を司る。
ＥＣＵ基板１２０は、複数の検出用基板１０１〜１０ｎに対して１つ設けられている。ＥＣＵ基板１２０は、第２無線回路１２１、１２２と、ＥＣＵ１２３と、を有している。
本実施形態では、第２無線回路１２１、１２２は、２つ設けられている。第２無線回路１２１、１２２は各々、変復調回路やアンテナ（図示せず）などを有し、後述する複数の検出用基板１０１〜１０ｎと無線通信するための回路である。ＥＣＵ１２３は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有し、第２無線回路１２１、１２２の制御を司り、検出用基板１０１〜１０ｎにより計測された電圧に基づいて電池パック２０１〜２０ｎの監視処理（異常検出処理や均等化処理など）を行う。
次に、上述した構成の電池監視装置１０の動作について簡単に説明する。まず、ＥＣＵ１２３は、各検出用基板１０１〜１０ｎに対して順次、電圧の測定値（状態情報）の指示信号（送信指示）を送信する。例えば、複数の検出用基板１０１〜１０ｎの１つである検出用基板１０１に送信指示を送信する場合について説明する。ＥＣＵ１２３は、最初に第２無線回路１２１を用いて検出用基板１０１宛に対して指示信号を送信する。
ＥＣＵ１２３の第２無線回路１２１と検出用基板１０１との直接通信ができなければ、ＥＣＵ１２３は、次に第２無線回路１２２を用いて検出用基板１０１宛に対して指示信号を送信する。ＥＣＵ１２３の第２無線回路１２２と検出用基板１０１との直接通信ができなければ、ＥＣＵ１２３は、次に他の検出用基板１０２〜１０ｎの１つである中継基板を経由して指示信号を送信する。
次に、上記概略で説明した電池監視装置の監視処理について図３及び図４のフローチャートを参照して以下説明する。まず、ＥＣＵ１２３は、電池モジュール２０１〜２０ｎの電圧測定処理を順次、実行する。まず、電池モジュール２０１の電圧測定処理について説明する。
電池モジュール２０１の電圧測定処理において、ＥＣＵ１２３は、第２無線回路１２１を用いて検出用基板１０１宛に測定値の送信を指示する指示信号を送信する（ステップＳ１０）。第２無線回路１２１と検出用基板１０１との通信が可能であれば、検出用基板１０１は、ＥＣＵ基板１２０からの指示信号を受信する。
検出用基板１０１のマイコン１１１は、送り元がＥＣＵ基板１２０、宛先が自身の指示信号を受信すると（ステップＳ２０１でＹ）、電圧計測回路１１０を制御して対応する電池モジュール２０１の電池２２０の電圧を計測する（ステップＳ２０２）。さらに、検出用基板１０１は、中継基板の更新を行う（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３において、検出用基板１０１は、他の検出用基板１０２〜１０ｎ宛に順次、更新信号を送信する。
他の検出用基板１０２〜１０ｎのうち検出用基板１０１と通信可能なものは、上記更新信号を受信する。そして、他の検出用基板１０２〜１０ｎのマイコン１１１は、更新信号を受信すると（ステップＳ２０４でＹ）、送り元である検出用基板１０１宛に返信信号を送信した後（ステップＳ２０５）、ステップＳ２０１に戻る。検出用基板１０１は、他の検出用基板１０２〜１０ｎから返信信号を受け取ると、受け取った返信信号のうちＲＳＳＩ（受信信号強度）が最も高い検出用基板１０２〜１０ｎを中継基板として更新する（ステップＳ２０３）。なお、検出用基板１０１は、更新信号を送信してから返信信号を受信するまでの通信遅延が最も小さい検出用基板１０２〜１０ｎを中継基板として更新してもよい。
その後、検出用基板１０１は、ステップＳ２０２で計測した計測値と、ステップＳ２０３で更新した中継基板と、をＥＣＵ基板１２０宛に送信した後（ステップＳ２０６）、ステップＳ２０１に戻る。ＥＣＵ１２３は、検出用基板１０１から計測値と更新した中継基板とを受信すると（ステップＳ１１でＹ）、図示しないＲＡＭ内に保存した計測値と中継基板とを更新して保存して（ステップＳ１２）、処理を終了する。
一方、第２無線回路１２１と検出用基板１０１との通信が不可であれば、指示信号に対する検出用基板１０１からの返信がない。そこで、ＥＣＵ１２３は、例えば、所定時間以上経過しても検出用基板１０１から計測値など受信できなければ（ステップＳ１１でＮ）、第２無線回路１２１と検出用基板１０１との通信が不可であると判断する。次に、ＥＣＵ１２３は、第２無線回路１２２を用いて検出用基板１０１宛に指示信号を送信する（ステップＳ１３）。
検出用基板１０１のマイコン１１１は、送り元がＥＣＵ基板１２０の指示信号を受信すると（ステップＳ２０１でＹ）、同様に、ステップＳ２０２〜Ｓ２０４に進む。これにより、同様に、検出用基板１０１からＥＣＵ基板１２０宛に、ステップＳ２０２で計測した計測値と、ステップＳ２０３で更新した中継基板と、が送信される。ＥＣＵ１２３は、第２無線回路１２２により検出用基板１０１から計測値と更新した中継基板とを受信すると（ステップＳ１４）、ステップＳ１２に進み、図示しないＲＡＭ内に保存した計測値と中継基板とを更新して保存して、処理を終了する。
また、第２無線回路１２２と検出用基板１０１との通信が不可であれば、指示信号に対する検出用基板１０１からの返信がない。そこで、ＥＣＵ１２３は、所定時間以上経過しても、或いは、所定回数以上送信リトライしても、検出用基板１０１からの計測値などが受信できなければ（ステップＳ１４でＮ）、第２無線回路１２２と検出用基板１０１との通信が不可であると判断し、図４のステップＳ１５に進む。
ステップＳ１５においてＥＣＵ１２３は、ＲＡＭ内に記憶された検出用基板１０１に対する中継基板宛に指示信号（検出用基板１０１宛）の中継を指示する中継信号を送信する。ＥＣＵ基板１２０と中継基板との通信が可能であれば、中継基板となる検出用基板１０２〜１０ｎのマイコン１１１は、中継信号を受信する（図４のステップＳ２０７）。中継基板となる検出用基板１０２〜１０ｎのマイコン１１１は、宛先が自身、送り元がＥＣＵ基板１２０の中継信号を受信すると（ステップ２０７でＹ）、検出用基板１０１宛に計測値の指示信号を送信する（ステップＳ２０８）。
中継基板と検出用基板１０１との通信が可能であれば、検出用基板１０１は、送り元が中継基板の指示信号を受信する。検出用基板１０１は、送り元が中継基板の指示信号を受信すると（ステップＳ２０９でＹ）、電圧計測回路１１０を制御して対応する電池モジュール２０１の電池の電圧を計測する（ステップＳ２１０）。その後、検出用基板１０１は、送り元である中継基板宛に計測値を送信する（ステップＳ２１１）。
中継基板となる検出用基板１０２〜１０ｎのマイコン１１１は、検出用基板１０１から計測値を受信すると（ステップＳ２１２でＹ）、受信した計測値をＥＣＵ基板１２０宛に送信する（ステップＳ２１３）。ＥＣＵ１２３は、中継基板から計測値を受信すると（ステップＳ１６でＹ）、図示しないＲＡＭ内に保存した計測値を更新して保存する（ステップＳ１７）。ＥＣＵ１２３は、中継信号を送信して計測値を受信できなければ（ステップＳ１６でＮ）、直ちに処理を終了する。
その後、ＥＣＵ１２３は、電池モジュール２０２〜２０ｎの電圧測定処理を実行する。電池モジュール２０２〜２０ｎの電圧測定処理においてＥＣＵ１２３は、指示信号の宛先を各々検出用基板１０２〜１０ｎにするだけで、上述した電池モジュール２０１の電圧測定処理とほぼ同様であるためここでは詳細な説明を省略する。
上述した実施形態によれば、中継基板の第１無線回路１１２は、他の検出用基板１０１〜１０ｎから無線送信された計測値を受信し、当該受信した他の検出用基板１０１〜１０ｎからの計測値をＥＣＵ基板１２０宛に送信する。これにより、ＥＣＵ基板１２０と検出用基板１０１〜１０ｎのうち何れかが直接通信できなくても、中継基板を経由して通信できるようになるため、通信品質、通信安定性、通信信頼性の向上を図ることができる。
また、上述した実施形態によれば、ＥＣＵ基板１２０は、複数の検出用基板１０１〜１０ｎの１つ、例えば検出用基板１０１宛に計測値の送信指示を無線送信し、送信した結果、検出用基板１０１と直接通信できない場合、検出用基板１０１の中継となる中継基板宛に検出用基板１０１の状態情報の送信指示を送信する。これにより、ＥＣＵ基板１２０と検出用基板１０１〜１０ｎとが直接通信できるときは、直接通信することができる。また、ＥＣＵ基板１２０と検出用基板１０１〜１０ｎとが直接通信できないときは、中継基板を経由して通信することができる。
また、上述した実施形態によれば、ＥＣＵ基板１２０は、複数の第２無線回路１２１、１２２を有している。これにより、複数の第２無線回路１２１、１２２のうち一方を用いて検出用基板１０１〜１０ｎと通信できない場合、他方を用いて通信することができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の電池監視装置１０について説明する。第１実施形態と第２実施形態とで大きく異なる点は、第１実施形態では、ＥＣＵ１２３が中継を指示していたが、第２実施形態では、検出用基板１０１〜１０ｎがＥＣＵ基板１２０と直接通信できるか否かを判断し、中継を指示するようにしてもよい。直接通信できるか否かの判断としては、例えば、検出用基板１０１〜１０ｎから計測値を送信したときに、ＥＣＵ基板１２０から受信完了通知（ＡＣＫ）を受信できるか否かによって判断できる。
上記概略で説明した第２実施形態における電池監視装置１０の監視処理について図５のフローチャートを参照して以下説明する。なお、図５では、第１実施形態で既に説明した図３及び図４のフローチャートを同等の部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
まず、ＥＣＵ１２３は、電池モジュール２０１〜２０ｎの電圧測定処理を順次、実行する。まず、電池モジュール２０１の電圧測定処理について説明する。電池モジュール２０１の電圧測定処理において、ＥＣＵ１２３は、第１実施形態と同様にステップＳ１０〜Ｓ１４を実行する。第２実施形態では、ＥＣＵ１２３は、ステップＳ１４で計測値が受信できなければ（ステップＳ１４でＮ）、中継信号を送信せずに直ちに処理を終了する。また、ＥＣＵ１２３は、計測値を受信すると（ステップＳ１１でＹ又はステップＳ１４でＹ）、受信完了通知（ＡＣＫ）を送信する（ステップＳ１５）。
検出用基板１０１のマイコン１１１は、第１実施形態と同様にステップＳ２０１〜Ｓ２０３、Ｓ２０６を実行した後、ＡＣＫを受信したか否かを判断する（ステップＳ２１４）。ＡＣＫを受信すれば（ステップＳ２１４でＹ）、マイコン１１１はステップＳ２０１に戻る。
マイコン１１１は、所定時間以上経過しても、或いは、所定回数以上送信リトライしても、ＡＣＫを受信できなければ（ステップＳ２１４でＮ）、ステップＳ２０３で更新した中継基板宛にステップＳ２０２で計測した計測値と、中継指示と、を送信した後（ステップＳ２１５）、ステップＳ２０１に戻る。
マイコン１１１は、中継指示を受信すると（ステップＳ２１６）、中継指示に合わせて送られた計測値をＥＣＵ基板１２０宛に送信した後（ステップＳ２１７）、ステップＳ２０１に戻る。
なお、上述した実施形態によれば、通信の優先順位は、第２無線回路１２１を用いた直接通信、第２無線回路１２２を用いた直接通信、中継通信の順であった。しかしながら、通信の優先順位は、これに限定されるものではなく、中継通信、直接通信の順であってもよい。
また、上述した実施形態によれば、ＥＣＵ基板１２０は、２つの第２無線回路１２１、１２２を有していたが、これに限ったものではない。ＥＣＵ基板１２０が有する第２無線回路の数は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
また、上述した実施形態によれば、中継基板は、検出用基板１０１〜１０ｎ同士が通信を行ってそのＲＳＳＩや通信遅延に基づいて定めていたが、これに限ったものではない。中継基板は、例えば、隣接する検出用基板１０１〜１０ｎなど予め定めてもよい。
また、上述した実施形態によれば、検出用基板１０１〜１０ｎは、指示信号の受信時に中継基板の更新を行っていたが、これに限ったものではない。検出用基板１０１〜１０ｎは、指示信号の受信とは別のタイミングで中継基板の更新を行うようにしてもよい。
また、上述した実施形態によれば、複数の検出用基板１０１〜１０ｎの１つである検出用基板１０１の送信指示を送信する場合について説明したが、検出用基板１０２〜１０ｎの場合も同様である。
また、上述した実施形態によれば、ＲＳＳＩが最も高い検出基板１０２〜１０ｎを中継基板として更新する例を示していたが、ＲＳＳＩが高い方の第２無線回路１２１、１２２を選択して優先的に使用するようにしてもよい。
また、上述した実施形態によれば、ＥＣＵ基板１２０や、計測値の送信指示が出された検出用基板１０１〜１０ｎが中継を指示していたが、これに限ったものではない。中継基板が中継を指示するようにしてもよい。計測値の送信指示が出された検出用基板１０１〜１０ｎと、ＥＣＵ基板１２０と、が直接通信できない場合、検出用基板１０１〜１０ｎからデータを送信してもＥＣＵ基板１２０から帰ってくるはずのＡＣＫが受信できない。中継基板は、ＥＣＵ基板１２０からのＡＣＫを検出用基板１０１〜１０ｎが受信できないことを検知し、検出用基板１０１〜１０ｎへデータ送信指示をし、データを送信させ、中継基板からＥＣＵ基板１２０へデータを送信するようにしてもよい。
また、上述した実施形態によれば、ＥＣＵ基板１２０から送信指示を送った検出用基板１０１〜１０ｎが計測値を送信していたが、これに限ったものではない。検出用基板１０１〜１０ｎからＥＣＵ基板１２０に対して一定時間経過毎に計測値を送信するようにしてもよい。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
１０ 電池監視装置
２０ 電池パック
１０１〜１０ｎ 検出用基板（検出部）
１１０ 電圧計測回路（検出回路）
１１２ 第１無線回路
１２０ ＥＣＵ基板（監視部）
１２１、１２２ 第２無線回路
２０１〜２０ｎ 電池モジュール

Claims (5)

  1. 電池パックを構成する複数の電池モジュール毎に対応して設けられた複数の検出部であって、対応する前記電池モジュールの状態情報を検出する検出回路、及び、該検出回路が検出した前記状態情報を無線送信するための第１無線回路、を各々有する前記複数の検出部と、
    前記複数の検出部から送信された前記状態情報を受信する第２無線回路を有する監視部と、を備えた電池監視装置であって、
    前記第１無線回路は、他の検出部から無線送信された前記状態情報を受信し、当該受信した前記他の検出部の状態情報を前記第２無線回路に無線送信できることを特徴とする電池監視装置。
  2. 前記監視部と、当該監視部と直接通信できない前記検出部と、は、当該検出部の中継として設定されている検出部である中継検出部を経由して通信を行うことを特徴とする請求項１に記載の電池監視装置。
  3. 前記監視部は、前記複数の検出部のうち１つの検出部宛に前記状態情報の送信指示を無線送信し、送信した結果、前記１つの検出部と直接通信できない場合、前記１つの検出部の中継として設定されている検出部である中継検出部宛に前記１つの検出部の状態情報の送信指示を送信することを特徴とする請求項２に記載の電池監視装置。
  4. 前記監視部は、複数の前記第２無線回路を有することを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の電池監視装置。
  5. 前記監視部は、前記複数の第２無線回路のうち１つの第２無線部を用いて前記検出部と通信できない場合、前記第２無線回路を切り替えて前記検出部と通信を行うことを特徴とする請求項４に記載の電池監視装置。
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