JP2022129354A - 電池管理システム - Google Patents

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Abstract

【課題】起動時において電波干渉を抑制できる電池管理システムを提供すること。【解決手段】電池管理システム60は、電池を収容する筐体内に配置された複数の監視装置30および制御装置40を備える。監視装置は、電池情報を取得して監視する監視IC33と、無線IC35を有する。複数の監視装置の起動時において、複数の監視装置と制御装置との間で無線通信の接続確立を行うために、無線ICのそれぞれは周期的なアドバタイジングイベントでアドバタイズ動作を実行し、制御装置はスキャン動作を実行する。2つ以上の監視装置の無線ICは、互いに異なるタイミングでアドバタイズ動作を実行するように、アドバタイジングイベントの発生周期を管理するイベント管理部352を有する。【選択図】図4

Description

この明細書における開示は、電池管理システムに関する。
特許文献1は、電池管理システムを開示している。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。
特許第6093448号公報
特許文献1に記載の電池管理システムは、搭載性などを考慮すると、監視対象である電池とともに、筐体に収容される。つまり、電池を収容する筐体内に、電池管理システムを構成する複数の電池セル管理装置(監視装置)と組電池管理装置(制御装置)が配置される。このように、筐体内において、複数の監視装置とひとつの制御装置との間で無線通信が行われる。複数の監視装置の起動時に、監視装置のそれぞれがアドバタイズ動作を周期的に実行するため、電波干渉が生じる虞がある。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、電池管理システムにはさらなる改良が求められている。
開示されるひとつの目的は、起動時において電波干渉を抑制できる電池管理システムを提供することにある。
ここに開示された電池管理システムは、
電池(20、21、22)の状態を示す電池情報を取得して監視する監視部(33)と、監視部との間でデータを送受信し、無線通信を実行可能な無線回路部(35)と、をそれぞれ有し、電池を収容する筐体(50)内に配置された複数の監視装置(30)と、
筐体内に配置され、複数の監視装置における無線回路部のそれぞれとの間で無線通信を行い、電池情報に基づいて所定の処理を実行する制御装置(40)と、を備え、
複数の監視装置の起動時において、複数の監視装置と制御装置との間で無線通信の接続確立を行うために、無線回路部のそれぞれは周期的なアドバタイジングイベントでアドバタイズ動作を実行し、制御装置はスキャン動作を実行し、
2つ以上の監視装置の無線回路部は、互いに異なるタイミングでアドバタイズ動作を実行するように、アドバタイジングイベントの発生周期を管理するイベント管理部(352)をそれぞれ有している。
開示された電池管理システムによれば、2つ以上の監視装置の無線回路部が、アドバタイジングイベントの発生周期を管理するイベント管理部を有している。イベント管理部を有する無線回路部は、イベント管理部によるイベント発生周期の管理により、互いに異なるタイミングでアドバタイズ動作を実行することができる。この結果、起動時において電波干渉を抑制することができる。
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
電池パックを備える車両を示す図である。 第1実施形態に係る電池管理システムを備える電池パックの概略構成を示す平面図である。 監視装置および制御装置の位置関係を示す図である。 電池管理システムの構成を示すブロック図である。 監視装置と制御装置との間の通信シーケンスの一例を示す図である。 接続確立までの通信シーケンスの一例を示す図である。 アドバタイズ処理を示すフローチャートである。 アドバタイジングイベントの発生周期を示す図である。 参考例において、2つの監視装置のアドバタイズ動作を示すタイミングチャートである。 第1実施形態において、2つの監視装置のアドバタイズ動作を示すタイミングチャートである。 第2実施形態に係る電池管理システムにおいて、イベント管理部が実行する処理を示すフローチャートである。 2つの監視装置のアドバタイズ動作を示すタイミングチャートである。 再接続を説明するための図である。 第3実施形態に係る電池管理システムにおいて、イベント管理部が実行する処理を示すフローチャートである。 アドバタイジングイベントの発生周期を示す図である。 監視装置が実行するアドバタイズ処理を示すフローチャートである。 制御装置が実行するスキャン処理を示すフローチャートである。 電池管理システムの構成の別例を示すブロック図である。 監視装置および制御装置の位置関係の別例を示す図である。
以下、図面に基づいて複数の実施形態を説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。
(第1実施形態)
先ず、図1に基づき、本実施形態に係る電池管理システムが搭載される車両、特に、電池管理システムを備える電池パック周辺の構成について説明する。図1は、車両の概略構成を示す図である。車両は、電気自動車、ハイブリッド自動車などの電動車両である。
<車両>
図1に示すように、車両10は、電池パック(BAT)11と、PCU12と、MG13と、ECU14を備えている。PCUは、Power Control Unitの略称である。MGは、Motor Generatorの略称である。ECUは、Electronic Control Unitの略称である。
電池パック11は、後述する組電池20を備えており、充放電可能な直流電圧源を提供する。電池パック11は、車両10の電気負荷に電力を供給する。電池パック11は、PCU12を通じてMG13へ電力を供給する。電池パック11は、PCU12を通じて充電される。電池パック11は、主機バッテリと称されることがある。
電池パック11は、たとえば図1に示すように、車両10のフロントコンパートメントに配置される。電池パック11は、リアコンパートメント、座席下、または床下などに配置されてもよい。たとえばハイブリッド自動車の場合、エンジンが配置されるコンパートメントは、エンジンコンパートメント、エンジンルームと称されることがある。
PCU12は、ECU14からの制御信号にしたがい、電池パック11とMG13との間で双方向の電力変換を実行する。PCU12は、電力変換器と称されることがある。PCU12は、たとえばインバータを含んでいる。インバータは、直流電圧を交流電圧、たとえば三相交流電圧に変換してMG13へ出力する。インバータは、MG13の発電電力を直流電圧に変換してコンバータへ出力する。PCU12は、コンバータを含んでもよい。コンバータは、電池パック11とインバータとの間の通電経路に配置される。コンバータは、直流電圧を昇降圧する機能を有する。
MG13は、交流回転電機、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。MG13は、車両10の走行駆動源、すなわち電動機として機能する。MG13は、PCU12により駆動されて回転駆動力を発生する。MG13が発生した駆動力は、駆動輪に伝達される。MG13は、車両10の制動時に発電機として機能し、回生発電を行う。MG13の発電電力は、PCU12を通じて電池パック11に供給され、電池パック11内の組電池20に蓄えられる。
ECU14は、プロセッサ、メモリ、入出力インターフェース、およびこれらを接続するバス等を備えたコンピュータを含む構成である。プロセッサは、演算処理のためのハードウェアである。プロセッサは、たとえばコアとしてCPUを含んでいる。CPUは、Central Processing Unitの略称である。メモリは、コンピュータにより読み取り可能なプログラムおよびデータ等を非一時的に格納または記憶する非遷移的実体的記憶媒体である。メモリは、プロセッサによって実行される種々のプログラムを格納している。
ECU14は、たとえば電池パック11から組電池20に関する情報を取得し、PCU12を制御することにより、MG13の駆動および電池パック11の充放電を制御する。ECU14は、電池パック11から、組電池20の電圧、温度、電流、SOC、SOHなどの情報を取得してもよい。ECU14は、組電池20の電圧、温度、電流などの電池情報を取得して、SOCやSOHを算出してもよい。SOCは、State Of Chargeの略称である。SOHは、State Of Healthの略称である。
ECU14のプロセッサは、たとえばメモリに格納されたPCU制御プログラムに含まれる複数の命令を実行する。これにより、ECU14は、PCU12を制御するための機能部を複数構築する。ECU14では、メモリに格納されたプログラムが複数の命令をプロセッサに実行させることで、複数の機能部が構築される。ECU14は、EVECUと称されることがある。
<電池パック>
次に、図2に基づき、電池パック11の構成の一例について説明する。図2は、電池パック11の内部構造を示す平面図である。図2では、筐体を二点鎖線で示している。
図2に示すように、電池パック11は、組電池20と、複数の監視装置30と、制御装置40と、筐体50を備えている。
筐体50は、電池パック11を構成する他の要素、つまり組電池20、監視装置30、および制御装置40を収容している。筐体50は、金属材料を用いて形成されてもよいし、樹脂材料を用いて形成されてもよい。金属部分と樹脂部分を有してもよい。筐体50は、略直方体状をなしている。図2では、筐体50における車両10への搭載面の長手方向をX方向と示し、短手方向をY方向と示している。そして、搭載面に対して垂直となる上下方向をZ方向と示している。X方向、Y方向、およびZ方向は、互いに直交する位置関係にある。以下において、特に断りのない限り、Z方向から平面視した形状、すなわちX方向およびY方向により規定されるXY平面に沿う形状を、平面形状と示す。また、Z方向からの平面視を、単に平面視と示すことがある。
本実施形態では、車両10の左右方向がX方向に相当し、前後方向がY方向に相当し、上下方向がZ方向に相当する。電池スタック21から監視装置30に向かう方向が上方向、監視装置30から電池スタック21に向かう方向が下方向である。筐体50において車両10への搭載面は、電池スタック21に対して下方向の面である。図2の配置は一例にすぎず、車両10に対して電池パック11をどのように配置してもよい。
組電池20は、X方向に並んで配置された複数の電池スタック21を有している。電池スタック21は、電池ブロック、電池モジュールと称されることがある。組電池20は、複数の電池スタック21が直列に接続されて構成されている。各電池スタック21は、複数の電池セル22を有している。電池スタック21は、直列に接続された複数の電池セル22を有している。本実施形態の電池スタック21は、Y方向に並んで配置された複数の電池セル22が直列に接続されて構成されている。組電池20は、上記した直流電圧源を提供する。組電池20、電池スタック21、および電池セル22が、電池に相当する。
電池セル22は、化学反応によって起電圧を生成する二次電池である。二次電池として、たとえばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池を採用することができる。リチウムイオン二次電池は、リチウムを電荷担体とする二次電池である。電解質が液体の一般的なリチウムイオン二次電池の他、固体の電解質を用いたいわゆる全固体電池も含み得る。
各電池スタック21の上面において、X方向の両端には、直線状のバスバーユニット23が配置されている。つまり各電池スタック21には、一対のバスバーユニット23が配置されている。バスバーユニット23は、複数の電池セル22を電気的に接続している。各電池セル22は、扁平形状に形成されており、Y方向において側面同士が重なるように積層されている。電池セル22は、X方向の両端に、Z方向、より詳しくは上方向に突出する図示しない正極端子および負極端子を有している。電池セル22は、Y方向において、正極端子および負極端子が交互に配置されるように積層されている。
各バスバーユニット23は、図示しない複数のバスバーおよびバスバーカバーを有している。バスバーは、銅などの導電性が良好な金属を材料とする板材である。バスバーは、Y方向において隣り合う電池セル22の正極端子と負極端子とを電気的に接続している。これにより、各電池スタック21において、複数の電池セル22が電気的に直列に接続されている。なお、各電池スタック21において、Y方向の一端側に配置される電池セル22の正極端子は、所定の正極配線に接続され、他端側に配置される電池セル22の負極端子は、所定の負極配線に接続されている。
バスバーカバーは、樹脂などの電気絶縁材料を用いて形成されている。バスバーカバーは、複数のバスバーを覆うようにY方向に沿って電池スタック21の端から端まで直線状に設けられている。
監視装置30は、複数の電池スタック21に対して個別に設けられている。監視装置30は、図2に示すように、各電池スタック21において一対のバスバーユニット23の間に配置されている。監視装置30は、バスバーユニット23にネジ等で固定されている。監視装置30は、図示しない回路基板を有しており、回路基板の板厚方向がZ方向に略一致するように、固定されている。監視装置30は、後述するように、制御装置40との間で無線通信可能に構成されている。監視装置30が備える後述のアンテナ37は、Z方向において、バスバーユニット23と重ならないように、つまりZ方向においてバスバーユニット23よりも上方に突出するように配置されている。
制御装置40は、X方向において電池スタック21の間に配置されている。制御装置40は、図示しない回路基板を有しており、回路基板の板厚方向がX方向に略一致するように配置されている。制御装置40は、たとえば電池スタック21の側面に固定されてもよいし、筐体50の下面に固定されてもよい。制御装置40は、各監視装置30と無線通信可能に構成されている。制御装置40が備える後述のアンテナ42は、Z方向において、監視装置30の無線アンテナと同程度の高さに配置されている。つまり制御装置40が備えるアンテナ42は、Z方向において、バスバーユニット23よりも突出するように設けられている。
電池パック11において、監視装置30および制御装置40が、電池管理システム60を提供する。つまり電池パック11は、電池管理システム60を備えている。
<監視装置および制御装置の位置関係>
次に、図2および図3に基づき、筐体50内に収容された複数の監視装置30と制御装置40の位置関係について説明する。図3は、図2に示した電池パック11において、複数の監視装置30および制御装置40の位置関係を示す図である。図3では、監視装置30をSBM、制御装置40をECUと示している。SBMは、Satellite Battery Moduleの略称である。図3では、平面視において、制御装置40を中心とする仮想的な円を一点鎖線で示している。平面視において、制御装置40を通る仮想的な直線ILを二点鎖線で示している。
図2および図3に示すように、電池パック11は、複数の監視装置30と、ひとつの制御装置40を備えている。複数の監視装置30は、監視装置30A、監視装置30B、監視装置30C、監視装置30D、監視装置30E、監視装置30F、監視装置30G、監視装置30Hを含んでいる。複数の監視装置30は、監視装置30G、監視装置30E、監視装置30C、監視装置30A、監視装置30B、監視装置30D、監視装置30F、監視装置30Hの順に、X方向に並んで配置されている。
平面視において、複数の監視装置30のうちの2つ以上は、制御装置40を中心とする仮想的な円の円周上の異なる位置に配置されている。円は、真円である。たとえば、ひとつの円周上に配置される監視装置30の数は2つでもよいし、3つ以上でもよい。すべての監視装置30が、単一の円の円周上に配置されてもよい。
本実施形態では、2つの監視装置30が、ひとつの円周上に配置されている。仮想的な円は同心円であり、それぞれの円周上に、2つの監視装置30が配置されている。ひとつの監視装置30が複数の円の円周上に配置されるのではなく、ひとつの円の円周上のみに配置されている。具体的には、監視装置30A、30Bが、制御装置40にもっとも近い円である第1円の円周上に配置されている。監視装置30C、30Dが、第1円のひとつ外側にある第2円の円周上に配置されている。監視装置30E、30Fが、第2円のひとつ外側にある第3円の円周上に配置されている。監視装置30G、30Hが、第3円のひとつ外側にある第4円の円周上に配置されている。共通する円に配置された2つの監視装置30は、制御装置40を中心とする2回対称性を有している。
また、平面視において、2つの監視装置30が、制御装置40を通る仮想的な直線ILに対して線対称配置されている。線対称配置とは、2つの監視装置30が直線ILに対して完全な線対称の配置のみならず、ほぼ線対称の配置も含みうる。線対称配置された2つの監視装置30のひとつが第1監視装置に相当し、他のひとつが第2監視装置に相当する。直線ILは、2つの監視装置30の並び方向に対して直交する方向に延びている。具体的には、直線ILは、Y方向に延びている。監視装置30Aと監視装置30Bは、直線ILに対して線対称配置である。監視装置30Cと監視装置30Dは、直線ILに対して線対称配置である。監視装置30Eと監視装置30Fは、直線ILに対して線対称配置である。監視装置30Gと監視装置30Hは、直線ILに対して線対称配置である。監視装置30A、30C、30E、30Gと、監視装置30B、30D、30F、30Hは、直線ILに対して線対称配置である。つまり、監視装置30の全体が、直線ILに対して線対称配置である。
また、平面視において、制御装置40は、2つの監視装置30の中点に配置されている。中点とは、制御装置40と監視装置30それぞれとの距離が完全一致のみならず、ほぼ一致する状態も含みうる。2つの監視装置30のひとつが第3監視装置に相当し、他のひとつが第4監視装置に相当する。具体的には、制御装置40は、X方向において、複数の監視装置30の略中央に配置されている。制御装置40は、X方向において、監視装置30Aと監視装置30Bの間に配置されている。制御装置40は、X方向において、監視装置30A、30Bの中点に配置されている。同様に、制御装置40は、X方向において、監視装置30C、30Dの中点に配置されている。制御装置40は、X方向において、監視装置30E、30Fの中点に配置されている。制御装置40は、X方向において、監視装置30G、30Hの中点に配置されている。
<電池管理システム>
次に、図4に基づいて、電池管理システムの概略構成について説明する。図4は、電池管理システムの構成を示すブロック図である。
図4に示すように、電池管理システム60は、複数の管理装置(SBM)30と、制御装置(ECU)40を備えている。制御装置40は、電池ECU、BMUと称されることがある。BMUは、Battery Management Unitの略称である。電池管理システム60は、無線通信を利用して電池を管理するシステムである。電池管理システム60では、ひとつの制御装置40と複数の監視装置30との間で、無線通信が実行される。
<監視装置>
まず、監視装置30について説明する。各監視装置30の構成は互いにほぼ共通であるため、共通構成について以下に説明する。監視装置30は、電源回路(PSC)31と、マルチプレクサ(MUX)32と、監視IC(MIC)33と、マイコン(MC)34と、無線IC(WIC)35と、フロントエンド回路(FE)36と、アンテナ(ANT)37を備えている。監視装置30内の各要素間の通信については、有線で行われる。
電源回路31は、電池スタック21から供給される電圧を用いて、監視装置30が備える他の回路要素の動作電源を生成する。本実施形態では、電源回路31が、電源回路311、312、313を含んでいる。電源回路311は、電池スタック21から供給される電圧を用いて所定の電圧を生成し、監視IC33に供給する。電源回路312は、電源回路311にて生成された電圧を用いて所定の電圧を生成し、マイコン34に供給する。電源回路313は、電源回路311にて生成された電圧を用いて所定の電圧を生成し、無線IC35に供給する。
マルチプレクサ32は、電池パック11が備える複数のセンサ70の検出信号を入力し、ひとつの信号として出力する選択回路である。マルチプレクサ32は、監視IC33からの選択信号にしたがい、入力を選択(切り替え)してひとつの信号として出力する。センサ70は、電池セル22それぞれの物理量を検出するセンサ、および、いずれの電池セル22であるかを判別するためのセンサなどを含んでいる。物理量検出センサは、たとえば電圧センサ、温度センサ、電流センサなどを含んでいる。
監視IC33は、マルチプレクサ32を通じて、セル電圧、セル温度、セル判別などの電池情報をセンシング(取得)し、マイコン34に送信する。監視IC33は、セル監視回路(CSC)と称されることがある。CSCは、Cell Supervising Circuitの略称である。監視IC33は、自己を含む監視装置30の回路部分の故障診断を実行し、監視データとして電池情報とともに診断結果を送信する機能を有してもよい。監視IC33は、マイコン34から送信された電池情報の取得を要求するデータを受信すると、マルチプレクサ32を通じて電池情報をセンシングし、電池情報を含む少なくとも含む監視データをマイコン34に送信する。監視IC33が、監視部に相当する。
マイコン34は、プロセッサであるCPU、メモリであるROMおよびRAM、入出力インターフェース、およびこれらを接続するバス等を備えたマイクロコンピュータである。CPUが、RAMの一時記憶機能を利用しつつ、ROMに格納された種々のプログラムを実行することで、複数の機能部を構築する。ROMは、Read Only Memoryの略称である。RAMは、Random Access Memoryの略称である。
マイコン34は、監視IC33によるセンシングや自己診断のスケジュールを制御する。マイコン34は、監視IC33から送信された監視データを受信し、無線IC35に送信する。マイコン34は、監視IC33に電池情報の取得を要求するデータを送信する。一例として、本実施形態のマイコン34は、無線IC35から送信された電池情報の取得を要求するデータを受信すると、監視IC33に電池情報の取得を要求するデータを送信する。
無線IC35は、データを無線で送受信するためにRF回路(RF)350およびマイコン(MC)351を含んでいる。無線IC35は、送信データを変調し、RF信号の周波数で発振する送信機能を有している。無線IC35は、受信データを復調する受信機能を有している。RFは、radio frequencyの略称である。
無線IC35は、マイコン34から送信された電池情報を含むデータを変調し、フロントエンド回路36およびアンテナ37を介して制御装置40に送信する。無線IC35は、電池情報を含む送信データに、通信制御情報などの無線通信に必要なデータなどを付与して送信する。無線通信に必要なデータは、たとえば識別子(ID)や誤り検出符号などを含む。無線IC35は、SBM30と制御装置40との間の通信のデータサイズ、通信形式、スケジュール、エラー検知などを制御する。
無線IC35は、制御装置40から送信されたデータをアンテナ37およびフロントエンド回路36を介して受信し、復調する。無線IC35は、たとえば電池情報の取得および送信要求を含むデータを受信すると、要求に対する応答として、監視IC33を通じて電池情報を含む監視データを取得して制御装置40に送信する。無線IC35が、無線回路部に相当する。
無線IC35は、イベント管理部(EM)352を有している。イベント管理部352は、無線IC35がアドバタイズ動作を実行するためのアドバタイジングイベントの発生周期を管理する。イベント管理部352は、たとえば無線IC35が備えるマイコン351において、CPUが、RAMの一時記憶機能を利用しつつ、ROMに格納された種々のプログラムを実行することで構築される機能部のひとつである。アドバタイズ動作およびイベント管理については、後述する。
フロントエンド回路36は、無線IC35とアンテナ37とのインピーダンス整合のための整合回路、および、不要な周波数成分を除去するフィルタ回路を有している。
アンテナ37は、電気信号であるRF信号を電波に変換して空間に放射する。アンテナ37は、空間を伝搬する電波を受信して、電気信号に変換する。
<制御装置>
次に、図4に基づいて、制御装置40について説明する。制御装置40は、電源回路(PSC)41と、アンテナ(ANT)42と、フロントエンド回路(FE)43と、無線IC(WIC)44と、メインマイコン(MMC)45と、サブマイコン(SMC)46を備えている。制御装置40内の各要素間の通信については、有線で行われる。
電源回路41は、バッテリ(BAT)15から供給される電圧を用いて、制御装置40が備える他の回路要素の動作電源を生成する。バッテリ15は、車両10に搭載された、電池パック11とは別の直流電圧源である。バッテリ15は、車両10の補機に電力を供給するため、補機バッテリと称されることがある。本実施形態では、電源回路41が、電源回路411、412を含んでいる。電源回路411は、バッテリ15から供給される電圧を用いて所定の電圧を生成し、メインマイコン45やサブマイコン46に供給する。図の簡略化のため、電源回路411とサブマイコン46との電気的な接続を省略している。電源回路412は、電源回路411にて生成された電圧を用いて所定の電圧を生成し、無線IC44に供給する。
アンテナ42は、電気信号であるRF信号を電波に変換して空間に放射する。アンテナ42は、空間を伝搬する電波を受信して、電気信号に変換する。
フロントエンド回路43は、無線IC44とアンテナ42とのインピーダンス整合のための整合回路、および、不要な周波数成分を除去するフィルタ回路を有している。
無線IC44は、データを無線で送受信するためのRF回路およびマイコンを有している。無線IC44は、無線IC35同様、送信機能および受信機能を有している。無線IC44は、監視装置30から送信されたデータをアンテナ42およびフロントエンド回路43を介して受信し、復調する。そして、電池情報を含む監視データを、メインマイコン45に送信する。無線IC44は、メインマイコン45から送信されたデータを受信して変調し、フロントエンド回路43およびアンテナ42を介して監視装置30に送信する。無線IC44は、送信データに、通信制御情報などの無線通信に必要なデータなどを付与して送信する。無線通信に必要なデータは、たとえば識別子(ID)や誤り検出符号などを含む。無線IC44は、監視装置30と制御装置40との間の通信のデータサイズ、通信形式、スケジュール、エラー検知などを制御する。
メインマイコン45は、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース、およびこれらを接続するバス等を備えたマイクロコンピュータである。ROMは、CPUによって実行される種々のプログラムを格納している。メインマイコン45は、監視装置30に対して電池情報を含む監視データの処理を要求するコマンドを生成し、該コマンドを含む送信データを、無線IC44に送信する。本実施形態のメインマイコン45は、電池情報を含む監視データの取得および送信を要求するコマンドを生成する。この明細書に記載の要求は、指示と称されることがある。
メインマイコン45は、無線IC44から送信された電池情報を含む監視データを受信し、監視データに基づいて所定の処理を実行する。たとえばメインマイコン45は、取得した電池情報を、ECU14に送信する処理を実行する。メインマイコン45は、電池情報に基づいてSOCおよび/またはSOHを算出し、算出したSOC、SOHを含む電池情報をECU14に送信してもよい。メインマイコン45は、電池情報に基づいて、各電池セル22の電圧を均等化させる均等化処理を実行してもよい。メインマイコン45は、車両10のIG信号を取得し、車両10の駆動状態に応じて上記した処理を実行してもよい。メインマイコン45は、電池情報に基づいて、電池セル22の異常を検出する処理を実行してもよいし、異常検出情報をECU14に送信してもよい。
サブマイコン46は、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース、およびこれらを接続するバス等を備えたマイクロコンピュータである。ROMは、CPUによって実行される種々のプログラムを格納している。サブマイコン46は、制御装置40内の監視処理を実行する。たとえばサブマイコン46は、無線IC44とメインマイコン45との間のデータを監視してもよい。サブマイコン46は、メインマイコン45の状態を監視してもよい。サブマイコン46は、無線IC44の状態を監視してもよい。
<無線通信>
次に、図5に基づき、監視装置30と制御装置40との間の無線通信について説明する。図5は、監視装置30と制御装置40との間の通信シーケンスの一例を示す図である。図5では、ひとつの監視装置30と制御装置40との間の無線通信について説明する。図5では、監視IC33をMIC33、無線IC35をWIC35、制御装置40をECU40と示している。
図5に示すように、監視装置30の無線IC35および制御装置40は、無線通信の接続確立処理を実行する(ステップS10)。接続確立処理については、後述する。
接続が確立すると、次いで、無線IC35および制御装置40は、ペアリング処理を実行する(ステップS20)。具体的には、暗号化通信のために、固有情報の交換、つまりペアリングを実行する。無線IC35と制御装置40との間でペア情報を保持した状態、つまりボンディングした状態になると、ペアリング処理を終了する。
ペアリング処理が終了すると、無線回路部35および制御装置40は、データ通信を実行する。図5に示すように、制御装置40は、監視装置30に対して、電池情報を含む監視データの取得要求および送信要求を含む送信データ、つまり要求データを送信する(ステップS30)。
監視装置30の無線IC35は、要求データを受信すると、電池情報を含む監視データの取得要求を、監視IC33に対して送信する(ステップS31)。本実施形態では、無線IC35は、取得要求を、マイコン34を介して監視IC33に送信する。
監視IC33は、取得要求を受信すると、センシングを実行する(ステップS32)。監視IC33は、センシングを実行し、マルチプレクサ32を通じて各電池セル22の電池情報を取得する。また、監視IC33は、回路の故障診断を実行する。
次いで、監視IC33は、電池情報を含む監視データを無線IC35に送信する(ステップS33)。本実施形態では、電池情報とともに故障診断結果を含む監視データを送信する。監視IC33は、マイコン34を介して無線IC35に送信する。
無線IC35は、監視IC33が取得した監視データを受信すると、監視データを含む送信データ、つまり応答データを制御装置40に対して送信する(ステップS34)。
制御装置40は、応答データを受信すると、監視データに基づいて所定の処理を実行する。なお、要求処理を実行する制御装置40はマスタ、応答処理を実行する監視装置30はスレーブと称されることがある。
上記したステップS10~S35の処理は、各監視装置30と制御装置40との間で実行される。電池管理システム60は、ステップS10、S20の処理を、たとえば初期的に実行する。ステップS10、S20の処理が実行された後は、周期的にデータ通信処理、つまりステップS30~S35の処理を周期的に実行する。
<接続確立処理>
次に、図6に基づき、上記したステップS10の処理、つまり接続確立処理について説明する。図6は、接続確立までの通信シーケンスの一例を示す図である。図6は、図5に対応している。
各監視装置30および制御装置40は、起動時にステップS10、S20の処理を実行する。起動時は、たとえば動作電源の供給時である。電池スタック21やバッテリ15から常時電源が供給される構成では、車両10の製造工程や修理工場での部品交換後において起動となる。起動時は、IG信号など、起動信号の供給時でもよい。たとえば、ユーザの操作によってIG信号がオフからオンに切り替わると、起動となる。起動時には、制御装置40と、該制御装置40との無線通信の接続対象であるすべての監視装置30との間で、ステップS10、S20の処理が実行される。
図6に示すように、まず、制御装置40がスキャン動作を実行し(ステップS11)、無線IC35がアドバタイズ動作を実行する(ステップS12)。スキャン動作の開始は、アドバタイズ動作の開始より早くてもよいし、ほぼ同じタイミングでもよい。アドバタイズ動作の開始より遅くてもよい。スキャン動作を実行する制御装置40は、セントラル、スキャナと称されることがある。アドバタイズ動作を実行する無線IC35は、ペリフェラル、アドバタイザと称されることがある。
無線IC35は、自分の存在を制御装置40に伝えるために、アドバタイズ動作を実行する。無線IC35のイベント管理部352は、アドバタイジングイベントを周期的に発生させる。無線IC35は、アドバタイジングイベントごとに、アドバタイズメントパケット(ADV_PKT)を送信する。つまり無線IC35は、周期的にアドバタイズ動作を実行する。アドバタイズメントパケットには、自身とECU14のID情報などが含まれる。起動時において、複数の監視装置30の無線IC35が、制御装置40に対して、アドバタイズメントパケットを送信する。アドバタイズメントパケットは、アドバタイズフレーム、アドバタイズ用データなどと称されることがある。
制御装置40は、スキャン動作によって、ひとつのアドバタイズメントパケット、つまりひとつの無線IC35を検出すると、検出した無線IC35に対して、接続要求(CONNECT_REQ)を送信する(ステップS13)。
そして、無線IC35が接続要求を受信すると、ひとつの監視装置30と制御装置40との間において接続が確立する(ステップS14)。接続確立した監視装置30の無線IC35は、アドバタイズメントパケットの送信を停止する。制御装置40は、すべての監視装置30の無線IC35との間で接続確立するまで、スキャン動作を継続する。監視装置30は、制御装置40との間で接続確立するまで、周期的にアドバタイズ動作を実行する。
<アドバタイジングイベント>
次に、図7および図8に基づき、アドバタイジングイベントについて説明する。図7は、無線IC35のイベント管理部352が実行するイベント管理処理の一例を示すフローチャートである。イベント管理部352は、接続確立処理(ステップS10)時において、以下に示す処理を実行する。
図7に示すように、無線IC35のイベント管理部352は、アドバタイジングイベントを生成する(ステップS100)。イベント管理部352は、無線IC35の起動を基準として、起動後の初回のアドバタイジングイベントを発生させる。本実施形態では、初回のアドバタイジングイベントの発生タイミングが、複数の無線IC35で互いにほぼ同じである。無線IC35は、アドバタイジングイベントに応じてアドバタイズメントパケットを送信する。
次いで、イベント管理部352は、周期をランダムに設定する(ステップS110)。イベント管理部352は、無線IC35が保持する固有の値、たとえばIDやネットワークインターフェースを識別するアドレスを用いて、生成多項式などの特定の関数により周期を算出して設定する。無線IC35は、上記した固有の値に代えて、無線IC35以外の監視装置30の要素からの入力情報、たとえば監視IC33が取得した監視情報やマイコン34からのコマンド(指示)を用いて、生成多項式などの特定の関数により周期を算出して設定する。つまり、イベント管理部352は、該イベント管理部352を備える監視装置30に固有の値を用いて、生成多項式などの特定の関数により周期を算出して設定する。
このように、イベント管理部352は、生成多項式などの特定の関数を用いた演算により、周期をランダムに設定する。つまり、周期として乱数を設定する。本実施形態では、一例として、所定の周期に付加する遅延量を、特定の関数により算出することで、周期をランダムに設定する。所定の周期は、複数の監視装置30で共通の値である。
次いで、イベント管理部352は、制御装置40から接続要求を受信したか否かを判定する(ステップS120)。イベント管理部352は、ステップS110で設定した周期内に接続要求を受信した場合、アドバタイジングイベントの生成を停止し(ステップS130)、一連の処理を終了する。
一方、ステップS110で設定した周期内に接続要求を受信しない場合、イベント管理部352は、ステップS110で設定した周期が経過すると、ステップS100以降の処理を再び実行する。つまり、ステップS110で設定した周期を経過すると、イベント管理部352は、新たにアドバタイジングイベントを生成する。
上記したイベント管理処理において、ステップS120、S130の処理は、無線IC35によるアドバタイズ動作の継続判定および停止処理と共通の処理としてもよい。周期の設定処理は、アドバタイジングイベントの生成処理の前に実行してもよいし、2つの処理を並行して実行してもよい。
図8は、アドバタイジングイベントの発生周期を示す図である。図8では、アドバタイジングイベントをEVTと示し、アドバタイジングイベントの発生周期をTと示している。上記した所定の周期をINTと示し、遅延量をDLYと示している。
上記したように、所定の周期INTは、複数の監視装置30で共通の値である。遅延量DLYは、イベント管理部352が特定の関数を用いて算出するランダムな値、つまり乱数である。これにより、イベント管理部352は、アドバタイジングイベントの発生周期Tを、ランダムに設定する。図8に示す例では、遅延量DLYが互いに異なることで、第1周期T1と第2周期T2とが異なっている。
<第1実施形態のまとめ>
図9は、参考例において、2つの監視装置30のアドバタイズ動作のタイミングを示す図である。図10は、本実施形態に係る電池管理システム60において、2つの監視装置30のアドバタイズ動作のタイミングを示す図である。図9および図10では、2つの監視装置30として、監視装置30A、30Bを例示している。監視装置30AをSBM30A、監視装置30BをSBM30Bと示している。
参考例の監視装置30A、30Bの無線IC35は、ともに上記したイベント管理部352を有していない。それぞれの無線IC35において、起動後の初回のアドバタイジングイベントの発生タイミングは、互いにほぼ同じである。それぞれの無線IC35は、共通の周期でアドバタイジングイベントを生成する。このため、図9に示すように、監視装置30A、30Bのアドバタイズ動作のタイミングが、周期的に(繰り返し)重なる。よって、起動時に、監視装置30A、30Bがアドバタイズメントパケットを送信すると、電波干渉を生じる虞がある。
本実施形態では、監視装置30A、30Bそれぞれの無線IC35が、イベント管理部352を有している。イベント管理部352は、アドバタイジングイベントの発生周期をランダムに設定する。このため、図10に示すように、監視装置30A、30Bのアドバタイズ動作のタイミングが周期的に重なるのを抑制することができる。起動時に、監視装置30A、30Bがアドバタイズメントパケットを送信しても、参考例に比べて電波干渉が生じ難い。
このように、本実施形態に係る電池管理システム60によれば、イベント管理部352が、互いに異なるタイミングでアドバタイズ動作を実行するように、アドバタイジングイベントの発生周期を管理する。具体的には、イベント管理部352が、該イベント管理部352を有する監視装置30に固有の値を用いて、生成多項式などの特定の関数により、アドバタイジングイベントの発生周期をランダムに設定する。したがって、起動時に複数の監視装置30がアドバタイズ動作を実行しても、電波干渉が生じるのを抑制することができる。本実施形態では、アドバタイジングイベントの周期が毎回ランダムに変わるため、外部からのノイズなどを回避できる可能性を高めることができる。特に周期的なノイズを回避できる可能性を高めることができる。つまり、接続確立を、確実に行うことができる。
電池管理システム60を構成する制御装置40と複数の監視装置30は、電池パック11の筐体50内に収容されている。制御装置40と複数の監視装置30は、閉じた空間(限定された狭い空間)に配置されている。閉じた空間内において、ひとつの制御装置40と複数の監視装置30との無線通信、つまり一対多の無線通信を行う。本実施形態では、複数の監視装置30のそれぞれがイベント管理部352を有している。複数の監視装置30において、イベント管理部352が、アドバタイジングイベントの発生周期をランダムに設定する。したがって、起動時に、複数の監視装置30がアドバタイズ動作を実行しても、電波干渉が生じるのを抑制することができる。図10では2つの監視装置30A、30Bについて例示したが、複数の監視装置30A~30Hについても同様に、アドバタイジングイベントの発生タイミング、つまりアドバタイズ動作のタイミングを互いに異ならせることができる。
本実施形態では、たとえば2つの監視装置30A、30Bが、制御装置40を中心とする仮想的な円の円周上に配置されている。このように配置された監視装置30A、30Bは、平面視において、制御装置40までの距離が互いにほぼ等しい。しかしながら、監視装置30A、30Bのそれぞれが、イベント管理部352を有している。したがって、起動時に監視装置30A、30Bのそれぞれがアドバタイズ動作を実行しても、電波干渉が生じるのを抑制することができる。
本実施形態では、制御装置40を中心とする仮想的な円が同心円であり、同心円のそれぞれに2つの監視装置30が配置されている。監視装置30A、30Bが、第1円の円周上に配置されている。監視装置30C、30Dが、第2円の円周上に配置されている。監視装置30E、30Fが、第3円の円周上に配置されている。監視装置30G、30Hが第4円の円周上に配置されている。したがって、同一の円周上に配置された監視装置30のそれぞれが起動時にアドバタイズ動作を実行しても、電波干渉が生じるのを抑制することができる。
ひとつの円の円周上に配置される監視装置30の数は2つに限定されない。3つ上の監視装置30がひとつの円の円周上に配置されてもよい。同心円において、各円の円周上に配置される監視装置30の数が互いに等しい例を示したが、これに限定されない。たとえば、第1円と第2円とで、監視装置30の数が異なってもよい。本実施形態では、仮想的な円として同心円の例を示したが、これに限定されない。ひとつの円のみでもよい。
本実施形態では、たとえば2つの監視装置30A、30Bが、制御装置40を通る仮想的な直線ILに対して線対称配置されている。このように配置された監視装置30A、30Bは、平面視において、制御装置40までの距離が互いにほぼ等しい。しかしながら、監視装置30A、30Bのそれぞれは、イベント管理部352を有している。したがって、起動時に監視装置30A、30Bのそれぞれがアドバタイズ動作を実行しても、電波干渉が生じるのを抑制することができる。監視装置30Cと監視装置30Dの位置関係、監視装置30Eと監視装置30Fの位置関係、および監視装置30Gと監視装置30Hの位置関係についても同様である。
本実施形態では、制御装置40が、たとえば2つの監視装置30A、30Bの中点に配置されている。このように配置された監視装置30A、30Bは、平面視において、制御装置40までの距離が互いにほぼ等しい。しかしながら、監視装置30A、30Bのそれぞれは、イベント管理部352を有している。したがって、起動時に監視装置30A、30Bのそれぞれがアドバタイズ動作を実行しても、電波干渉が生じるのを抑制することができる。監視装置30Cと監視装置30Dの位置関係、監視装置30Eと監視装置30Fの位置関係、および監視装置30Gと監視装置30Hの位置関係についても同様である。
本実施形態では、イベント管理部352が、各無線IC35で共通の値である所定の周期INTに、IDなどをもとに算出したランダム値である遅延量DLYを付加して、アドバタイジングイベントの発生周期をランダムに設定した。しかしながら、アドバタイジングイベントの発生周期をランダムに設定する方法は、上記した例に限定されない。たとえば、上記した遅延量DLYのみによって、アドバタイジングイベントの発生周期をランダムに設定してもよい。
(第2実施形態)
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、アドバタイジングイベントの発生周期を乱数で設定した。これに代えて、起動後の初回のアドバタイジングイベントのタイミングをずらしてもよい。
図11は、本実施形態に係る電池管理システム60において、接続確立処理時にイベント管理部352が実行する処理のフローチャートである。
図11に示すように、無線IC35のイベント管理部352は、初回のアドバタイジングイベントを発生させるまでの待機時間およびアドバタイジングイベントの周期を設定する(ステップS200)。待機時間は、イベント管理部352を有する無線IC35の起動タイミングに基づく基準タイミングから、初回のアドバタイジングイベントの発生タイミングまでの時間である。待機時間は、無線IC35ごとに、互いに異なる値が予め設定されている。周期は、先行実施形態のように可変値ではなく、固定値(一定値)である。基準タイミングは、起動タイミングでもよいし、起動タイミングに所定値(固定値)を付加したものでもよい。所定値は、複数の無線IC35で共通の値である。イベント管理部352は、予めメモリに格納された待機時間および周期を読み出して設定(セット)する。
次に、イベント管理部352は、ステップS200で設定した待機時間および周期にしたがい、アドバタイジングイベントを生成する(ステップS210)。イベント管理部352は、基準タイミングから所定の待機時間経過後、起動後の初回のアドバタイジングイベントを発生させる。イベント管理部352は、2回目以降のアドバタイジングイベントを、上記した所定の周期で発生させる。無線IC35は、アドバタイジングイベントに応じてアドバタイズメントパケットを送信する。
次いで、イベント管理部352は、制御装置40から接続要求を受信したか否かを判定する(ステップS220)。イベント管理部352は、ステップS200で設定した周期内に接続要求を受信した場合、アドバタイジングイベントの生成を停止し(ステップS230)、一連の処理を終了する。
一方、ステップS200で設定した周期内に接続要求を受信しない場合、イベント管理部352は、ステップS200で設定した周期が経過すると、ステップS210以降の処理を再び実行する。つまり、ステップS200で設定した周期を経過すると、イベント管理部352は、新たにアドバタイジングイベントを生成する。
上記したイベント管理処理において、ステップS220、S230の処理は、無線IC35によるアドバタイズ動作の継続判定および停止処理と共通の処理としてもよい。電池管理システム60において、イベント管理部352が実行する処理以外の構成については、先行実施形態に記載の構成と同様である。たとえば、制御装置40と複数の監視装置30との位置関係についても同様である。
<第2実施形態のまとめ>
図12は、本実施形態に係る電池管理システム60において、2つの監視装置30のアドバタイズ動作のタイミングを示す図である。図12でも、2つの監視装置30として、監視装置30A、30Bを例示している。また、監視装置30AをSBM30A、監視装置30BをSBM30Bと示している。図12において、基準タイミングをST、基準タイミングSTから起動後の初回のアドバタイジングイベントの発生タイミングまでの待機時間をWTと示している。アドバタイジングイベントの発生周期、つまりアドバタイズ動作の周期をT0と示している。
監視装置30Aの無線IC35の起動タイミングと、監視装置30Bの無線IC35の起動タイミングは、上記したようにほぼ等しい。よって、基準タイミングSTも、互いにほぼ等しい。監視装置30Aの待機時間WT1と、監視装置30Bの待機時間WT2とは、互いに異なっている。待機時間WT1、WT2の差の分、起動後の初回のアドバタイジングイベントの発生タイミングに、ずれが生じる。周期T0は、固定値(一定値)であり、監視装置30A、30Bで共通の値である。それぞれの無線IC35は、共通の周期T0でアドバタイジングイベントを生成する。待機時間WT1、WT2の差の分、2回目以降のアドバタイジングイベントの発生タイミングに、ずれが生じる。したがって、監視装置30A、30Bのアドバタイズ動作のタイミングが周期的に重なるのを抑制することができる。起動時に、監視装置30A、30Bがアドバタイズメントパケットを送信しても、電波干渉が生じ難い。
このように、本実施形態に係る電池管理システム60によれば、イベント管理部352が、互いに異なるタイミングでアドバタイズ動作を実行するように、アドバタイジングイベントの発生周期を管理する。具体的には、それぞれの無線IC35の起動を基準とした、初回のアドバタイジングイベントの発生タイミングが互いに異なるように、アドバタイジングイベントの発生周期を設定する。したがって、起動時に複数の監視装置30がアドバタイズ動作を実行しても、電波干渉が生じるのを抑制することができる。本実施形態では、周期自体は固定であるため、何周期分の時間があれば複数の監視装置30について接続確立が完了するか、制御装置40が把握しやすい。これにより、制御装置40の制御性を向上することができる。
本実施形態でも、閉じた空間内において、ひとつの制御装置40と複数の監視装置30との無線通信、つまり一対多の無線通信を行う。複数の監視装置30は、イベント管理部352をそれぞれ有している。複数の監視装置30において、イベント管理部352が、初回のアドバタイジングイベントの発生タイミングが互いに異なるように、アドバタイジングイベントの発生周期を設定する。したがって、起動時に、複数の監視装置30がアドバタイズ動作を実行しても、電波干渉が生じるのを抑制することができる。図12では2つの監視装置30A、30Bについて例示したが、複数の監視装置30A~30Hについても同様に、アドバタイジングイベントの発生タイミング、つまりアドバタイズ動作のタイミングを互いに異ならせることができる。
(第3実施形態)
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、起動時のアドバタイジングイベントについて説明した。本実施形態では、再接続時のアドバタイジングイベントについて説明する。
図13は、切断後の再接続を説明するために、制御装置40のデータの送受信タイミングを示す図である。図13では、一例として、3つの監視装置30(30A,30B、30C)との間での無線通信について示している。Txは、制御装置40から監視装置30へ送信される要求データの送信タイミングを示している。Rxは、監視装置30から制御装置40へ送信される応答データの受信タイミングを示している。Rxの末尾は、いずれの監視装置30から送信された応答データかを示している。たとえばRxAは、監視装置30Aから送信された応答データである。
制御装置40と、ひとつの監視装置30との間の接続状態が切断されると、制御装置40は、接続確立している残りの監視装置30との通信を継続した状態で、切断した監視装置30との再接続(接続確立)を実行する。たとえば通信環境の悪化などにより、切断が生じる。図13に示す例では、制御装置40と監視装置30Bとの接続が切断される。制御装置40は、残りの監視装置30との接続を継続する。具体的には、監視装置30Cとの間でデータを送受信する。そして、3つの監視装置30との通信が終了すると、制御装置40は、監視装置30Bと再接続するためにスキャン動作を実行する。また、監視装置30Bは、アドバタイズ動作を実行する。これにより、制御装置40と監視装置30Bとは再び接続確立する。再接続処理が終了すると、所定の順序で3つの監視装置30とのデータの送受信を実行する。
図14は、本実施形態に係る電池管理システム60において、接続確立処理時にイベント管理部352が実行する処理のフローチャートである。
まずイベント管理部352は、ステップS100の処理同様、アドバタイジングイベントを生成する(ステップS300)。次いで、イベント管理部352は、起動時か否かを判定する(ステップS310)。つまり、起動時の接続確立なのか、再接続時の接続確立なのかを判定する。
起動時と判定すると、イベント管理部352は、ステップS120の処理同様、アドバタイジングイベントの発生周期をランダムに設定する(ステップS320)。たとえば、先行実施形態同様、所定の周期(INT)に、特定の関数により算出した乱数である遅延量(DLY)を付加することで、発生周期をランダムに設定する。
一方、起動時ではない、つまり再接続時であると判定すると、イベント管理部352は、ステップS320で設定する周期よりも短い周期を設定する(ステップS330)。たとえば、所定の周期(INT)を発生周期として設定する。遅延量が付加されない分、DステップS320で設定する周期よりも短い。
次いで、イベント管理部352は、ステップS120の処理同様、制御装置40から接続要求を受信したか否かを判定する(ステップS340)。イベント管理部352は、ステップS320またはステップS330で設定した周期内に接続要求を受信した場合、ステップS130同様、アドバタイジングイベントの生成を停止し(ステップS350)、一連の処理を終了する。
一方、ステップS320またはステップS330で設定した周期内に接続要求を受信しない場合、イベント管理部352は、設定した周期が経過すると、ステップS300以降の処理を再び実行する。つまり、設定した周期を経過すると、イベント管理部352は、新たにアドバタイジングイベントを生成する。
上記したイベント管理処理において、ステップS340、S350の処理は、無線IC35によるアドバタイズ動作の継続判定および停止処理と共通の処理としてもよい。ステップS310、S320、S330の処理、つまり起動時判定処理および周期設定処理は、アドバタイジングイベントの生成処理(ステップS300)の前に実行してもよいし、2つの処理を並行して実行してもよい。電池管理システム60において、イベント管理部352が実行する処理以外の構成については、先行実施形態に記載の構成と同様である。
<第3実施形態のまとめ>
複数の監視装置30のうちのひとつと制御装置40との接続が切断された場合、残りの監視装置30と制御装置40との無線通信は継続(維持)される。つまり、再び接続確立するためにアドバタイズ動作を実行するのは、切断されたひとつの監視装置30のみである。このため、複数の無線IC35のアドバタイズ動作が重なり、これにより電波干渉が生じることはない。また、要求データや応答データの送受信に用いる周波数帯と、アドバタイズ動作およびスキャン動作で用いる周波数帯とが異なっている。このため、再び接続確立するために切断された監視装置30の無線IC35がアドバタイズ動作を実行しても、データ通信中の他の電波と干渉する可能性は低いか、干渉しない。
本実施形態では、複数の監視装置30のうちのひとつと制御装置40との無線通信の接続が切断された後の再接続時において、接続確立を行う監視装置30のイベント管理部352は、アドバタイジングイベントの発生周期を起動時の周期よりも短く設定する。図15に示すように、起動時には、所定の周期(INT)に、特定の関数により算出した乱数である遅延量(DLY)を付加することで、発生周期をランダムに設定する。再接続時には、所定の周期(INT)を発生周期として設定する。したがって、再接続時のほうが起動時よりもアドバタイジングイベントの発生周期が短い。つまり、再接続時におけるアドバタイジングイベントの発生が、起動時よりも早い。所定期間中に、より多くのアドバタイジングイベントが発生し、ひいてはアドバタイズ動作が実行される。
このように、再接続時は、アドバタイズ動作を実行しても電波干渉の可能性が低いため、起動時よりもアドバタイジングイベントの発生周期を短くし、再接続時間を短縮することができる。これにより、データ通信を継続している他の監視装置30の遅れ、たとえば制御装置40による電池情報(監視データ)の取得遅れ、を抑制することができる。本実施形態によれば、起動時の電波干渉を抑制しつつ、再接続時間を短縮することができる。
アドバタイジングイベントの発生周期は、上記した例に限定されない。たとえば上記した例において、再接続時の周期を、所定の周期(INT)より短くしてもよい。また、第2実施形態(図11および図12参照)に示した構成において、再接続時の発生周期を、起動時の発生周期T0よりも短くしてもよい。さらに、待機時間を、起動時の待機時間WTよりも短くしてもよい。
(第4実施形態)
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では特に言及しなかったが、識別情報に基づいて、アドバタイズ動作やスキャン動作の停止を判断するようにしてもよい。つまり、接続確立する対象を限定してもよい。
図16は、本実施形態に係る電池管理システム60において、無線IC35のそれぞれが接続確立時に実行するアドバタイズ処理を示すフローチャートである。アドバタイズ処理は、接続確立時に無線IC35が実行する処理のうち、イベント管理部352が実行するイベント管理処理を除く処理である。図17は、本実施形態に係る電池管理システム60において、制御装置40が接続確立時に実行するスキャン処理を示すフローチャートである。
制御装置40は、接続対象である複数の監視装置30(無線IC35)それぞれの識別情報を予め有している。複数の監視装置30の無線IC35のそれぞれは、接続対象である制御装置40(無線IC44)の識別情報を有している。識別情報は、たとえばデバイスごとに付与されたIDである。
図16に示すように、監視装置30の無線IC35は、まずアドバタイズ動作を実行する(ステップS400)。無線IC35は、イベント管理部352が生成するアドバタイジングイベントにしがたって、アドバタイズ動作を実行する。無線IC35は、周期的にアドバタイズ動作を実行する。
無線IC35は、接続要求を受信する(ステップS410)と、すべての接続対象と接続したか否か、つまり所定の接続数に到達したか否か判定する(ステップS420)。無線IC35は、自身が保有する接続対象の識別情報と、接続要求データに含まれる識別情報とを照合することで、すべての接続対象と接続したか否かを判定する。
接続対象が複数ある場合、すべての接続対象との接続が完了していないと、ステップS400の処理に戻る。すべての接続対象との接続が完了していると、ステップS430の処理に移行する。たとえば接続対象がひとつの制御装置40の場合、ステップS410で接続要求を受信すると、続くステップS420の判定処理もYESとなる。
すべての接続対象との接続が完了すると、無線IC35は、アドバタイズ動作を終了し(ステップS430)、一連の処理を終了する。
図17に示すように、制御装置40(無線IC44)は、まずスキャン動作を実行する(ステップS500)。
制御装置40は、アドバタイズメントパケットを受信、つまり接続対象を検出する(ステップS510)と、検出した接続対象に対して接続要求を送信する(ステップS520)。さらに制御装置40は、すべての接続対象と接続したか否か、つまり所定の接続数に到達したか否かを判定する(ステップS530)。制御装置40は、自身が保有する接続対象の識別情報と、アドバタイズメントパケットに含まれる識別情報とを照合することで、すべての接続対象と接続したか否かを判定する。すべての接続対象との接続が完了していないと、ステップS400の処理に戻る。
すべての接続対象との接続が完了すると、制御装置40は、スキャン動作を終了し(ステップS540)、一連の処理を終了する。
接続確立後、データ通信中にノイズ等によって通信環境が悪化し、データの送受信が一定期間できなくなると、監視装置30の無線IC35が図16に示した処理を再び実行するとともに、制御装置40が図17に示した処理を再び実行する。たとえば、無線IC35は、電池情報を含む監視データの送信が一定期間できなくなると、上記したアドバタイズ動作を再び実行する。制御装置40は、電池情報を含む監視データの受信が一定期間できなくなると、上記したアドバタイズ動作を再び実行する。
電池管理システム60において、監視装置30が実行するアドバタイズ処理および制御装置40が実行するスキャン処理以外については、先行実施形態に記載した構成と同様である。
<第4実施形態のまとめ>
上記したように、本実施形態では、監視装置30が、接続対象である制御装置40の識別情報を予め有しており、識別情報を有するすべての制御装置40、つまりすべての接続対象との接続が確立すると、アドバタイズ動作を停止する。これにより、誤接続を抑制することができる。たとえば、車両10の周囲に存在する他の車両(たとえば、同一車種)の制御装置との間で接続確立するのを抑制することができる。
同様に、制御装置40は、接続対象である監視装置30の識別情報を予め有しており、識別情報を有するすべての監視装置30、つまりすべての接続対象との接続が確立すると、スキャン動作を停止する。これにより、誤接続を抑制することができる。たとえば、車両10の周囲に存在する他の車両(たとえば、同一車種)の監視装置との間で接続確立するのを抑制することができる。
本実施形態に記載の構成は、先行実施形態に記載した構成のいずれとも組み合わせが可能である。
(他の実施形態)
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば開示は、実施形態において示された部品および/または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および/または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および/または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。
明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。
ある要素または層が「上にある」、「連結されている」、「接続されている」または「結合されている」と言及されている場合、それは、他の要素、または他の層に対して、直接的に上に、連結され、接続され、または結合されていることがあり、さらに、介在要素または介在層が存在していることがある。対照的に、ある要素が別の要素または層に「直接的に上に」、「直接的に連結されている」、「直接的に接続されている」または「直接的に結合されている」と言及されている場合、介在要素または介在層は存在しない。要素間の関係を説明するために使用される他の言葉は、同様のやり方で(例えば、「間に」対「直接的に間に」、「隣接する」対「直接的に隣接する」など)解釈されるべきである。この明細書で使用される場合、用語「および/または」は、関連する列挙されたひとつまたは複数の項目に関する任意の組み合わせ、およびすべての組み合わせを含む。
空間的に相対的な用語「内」、「外」、「裏」、「下」、「低」、「上」、「高」などは、図示されているような、ひとつの要素または特徴の他の要素または特徴に対する関係を説明する記載を容易にするためにここでは利用されている。空間的に相対的な用語は、図面に描かれている向きに加えて、使用または操作中の装置の異なる向きを包含することを意図することができる。例えば、図中の装置をひっくり返すと、他の要素または特徴の「下」または「真下」として説明されている要素は、他の要素または特徴の「上」に向けられる。したがって、用語「下」は、上と下の両方の向きを包含することができる。この装置は、他の方向に向いていてもよく(90度または他の向きに回転されてもよい)、この明細書で使用される空間的に相対的な記述子はそれに応じて解釈される。
マイコンやICが手段および/または機能を提供する例を示したが、これに限定されない。コンピュータプログラムにより具体化されたひとつ以上の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、専用ハードウェア論理回路を用いて実現されてもよい。さらに、コンピュータプログラムを実行するプロセッサとひとつ以上のハードウェア論理回路との組み合わせにより構成されたひとつ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。手段および/または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供できる。たとえばプロセッサが備える機能の一部または全部はハードウェアとして実現されても良い。或る機能をハードウェアとして実現する態様には、ひとつ以上のICなどを用いて実現する態様が含まれる。プロセッサは、CPUの代わりに、MPUやGPU、DFPを用いて実現されていてもよい。プロセッサは、CPUや、MPU、GPUなど、複数種類の演算処理装置を組み合せて実現されていてもよい。プロセッサは、システムオンチップ(SoC)として実現されていても良い。さらに、各種処理部は、FPGAや、ASICを用いて実現されていても良い。各種プログラムは、非遷移的実体的記録媒体に格納されていればよい。プログラムの保存媒体としては、HDDやSSD、フラッシュメモリ、SDカードなど、多様な記憶媒体を採用可能であるDFPは、Data Flow Processorの略称である。SoCは、System on Chipの略称である。FPGAは、Field Programmable Gate Arrayの略称である。ASICは、Application Specific Integrated Circuitの略称である。HDDは、Hard disk Driveの略称である。SSDは、Solid State Driveの略称である。SDは、Secure Digitalの略称である。
たとえば監視装置30がマイコン34を備える例を示したが、これに限定されるものではない。図18に示すように、監視装置30がマイコン34を備えない構成の電池管理システム60を採用してもよい。図18は、図4に対応している。この構成では、無線IC35が、監視IC33との間でデータの送受信を行う。監視IC33によるセンシングや自己診断のスケジュール制御については、無線IC35が実行してもよいし、制御装置40のメインマイコン45が実行してもよい。
組電池20を構成する電池スタック21および電池セル22の配置や個数は上記した例に限定されない。電池パック11において、監視装置30および/または制御装置40の配置は、上記した例に限定されない。
たとえば図19に示す例では、2つの電池スタック21がY方向に並んで配置されて対をなしている。そして、対をなす電池スタック21によるスタック列が、X方向に並んで配置されている。図19では、電池パック11が、スタック列を8列有している。監視装置30は、電池スタック21のそれぞれに設けられている。監視装置30は、電池スタック21のY方向の側面であって、対をなす電池スタック21同士の対向面とは反対の面に設けられている。制御装置40は、X方向において、複数のスタック列の略中央に配置されている。制御装置40は、Y方向において、対をなす電池スタック21の略中央に配置されている。
平面視において、4つの監視装置30が、制御装置40を中心とする仮想的な円の円周上の異なる位置に配置されている。図19では、便宜上、仮想的な円をひとつのみ図示しているが、仮想的な円は同心円であり、各円の円周上に、4つの監視装置30が配置されている。また、平面視において、2つの監視装置30が、制御装置40を通る仮想的な直線IL1に対して線対称配置されている。また、2つの監視装置30が、制御装置40を通る仮想的な直線IL2に対して線対称配置されている。直線IL1は、Y方向に略平行な直線であり、IL2はX方向に略平行な直線である。また、平面視において、制御装置40は、2つの監視装置30の中点に配置されている。
電池スタック21ごとに監視装置30を配置する例を示したが、これに限定されない。たとえば複数の電池スタック21に対して、ひとつの監視装置30を配置してもよい。ひとつの電池スタック21に対して、複数の監視装置30を配置してもよい。
電池パック11が、ひとつの制御装置40を備える例を示したが、これに限定されない。複数の制御装置40を備えてもよい。つまり電池パック11は、ひとつ以上の制御装置40を備えればよい。電池管理システム60は、ひとつの制御装置40と複数の監視装置30との間に構築される無線通信システムを複数組備えてもよい。
監視装置30が、監視IC33をひとつ備える例を示したが、これに限定されない。複数の監視IC33を備えてもよい。この場合において、監視IC33ごとに無線IC35を設けてもよいし、複数の監視IC33に対して、ひとつの無線IC35を設けてもよい。
制御装置40と無線通信を行うすべての監視装置30が、イベント管理部352を有する例を示したが、たとえば2つの監視装置30のみがイベント管理部352を有してもよい。イベント管理部352を有する2つの監視装置30において、起動時に電波干渉が生じるのを抑制することができる。つまり、2つ以上の監視装置30が、イベント管理部352を有せばよい。イベント管理部352が、互いに異なるタイミングでアドバタイズ動作を実行するようにアドバタイジングイベントの発生周期を管理するため、イベント管理部352を有する2つ以上の監視装置30において、起動時に電波干渉が生じるのを抑制することができる。
10…車両、11…電池パック、12…PCU、13…MG、14…ECU、15…バッテリ、20…組電池、21…電池スタック、22…電池セル、23…バスバーユニット、30…監視装置、31、311、312、313…電源回路、32…マルチプレクサ、33…監視IC、34…マイコン、35…無線IC、350…マイコン、351…RF回路、352…イベント管理部、36…フロントエンド回路、37…アンテナ、40…制御装置、41、411、412…電源回路、42…アンテナ、43…フロントエンド回路、44…無線IC、45…メインマイコン、46…サブマイコン、50…筐体、60…電池管理システム、70…センサ
ここに開示された電池管理システムは、
電池(20、21、22)の状態を示す電池情報を取得して監視する監視部(33)と、監視部との間でデータを送受信し、無線通信を実行可能な無線回路部(35)と、をそれぞれ有し、電池を収容する筐体(50)内に配置された複数の監視装置(30)と、
筐体内に配置され、複数の監視装置における無線回路部のそれぞれとの間で無線通信を行い、電池情報に基づいて所定の処理を実行する制御装置(40)と、を備え、
複数の監視装置の起動時において、複数の監視装置と制御装置との間で無線通信の接続確立を行うために、無線回路部のそれぞれは周期的なアドバタイジングイベントでアドバタイズ動作を実行し、制御装置はスキャン動作を実行し、
2つ以上の監視装置の無線回路部は、互いに異なるタイミングでアドバタイズ動作を実行するように、アドバタイジングイベントの発生周期を管理するイベント管理部(352)をそれぞれ有している。
開示された電池管理システムのひとつにおいて、イベント管理部を有する監視装置は、制御装置を中心とする仮想的な円の円周上の異なる位置に配置されている。開示された電池管理システムの他のひとつにおいて、イベント管理部を有する監視装置は、第1監視装置と第2監視装置を含み、制御装置は、第1監視装置および第2監視装置の中点に配置されている。開示された電池管理システムの他のひとつにおいて、イベント管理部を有する監視装置は、第3監視装置と第4監視装置を含み、第3監視装置および第4監視装置が、制御装置を通る仮想的な直線に対して線対称配置されている。

Claims (9)

  1. 電池(20、21、22)の状態を示す電池情報を取得して監視する監視部(33)と、前記監視部との間でデータを送受信し、無線通信を実行可能な無線回路部(35)と、をそれぞれ有し、前記電池を収容する筐体(50)内に配置された複数の監視装置(30)と、
    前記筐体内に配置され、複数の前記監視装置における前記無線回路部のそれぞれとの間で無線通信を行い、前記電池情報に基づいて所定の処理を実行する制御装置(40)と、を備え、
    複数の前記監視装置の起動時において、複数の前記監視装置と前記制御装置との間で無線通信の接続確立を行うために、前記無線回路部のそれぞれは周期的なアドバタイジングイベントでアドバタイズ動作を実行し、前記制御装置はスキャン動作を実行し、
    2つ以上の前記監視装置の前記無線回路部は、互いに異なるタイミングで前記アドバタイズ動作を実行するように、前記アドバタイジングイベントの発生周期を管理するイベント管理部(352)をそれぞれ有している、電池管理システム。
  2. 前記イベント管理部は、前記アドバタイジングイベントの発生周期を乱数で設定する、請求項1に記載の電池管理システム。
  3. 前記イベント管理部は、それぞれの前記無線回路部の起動を基準とした、起動後の初回の前記アドバタイジングイベントの発生タイミングが互いに異なるように、前記アドバタイジングイベントの発生周期を設定する請求項1に記載の電池管理システム。
  4. 前記イベント管理部を有する前記監視装置は、前記制御装置を中心とする仮想的な円の円周上の異なる位置に配置されている、請求項1~3いずれか1項に記載の電池管理システム。
  5. 前記仮想的な円は同心円であり、
    それぞれの円周上に、前記イベント管理部を有する2つ以上の前記監視装置が配置されている、請求項4に記載の電池管理システム。
  6. 前記イベント管理部を有する前記監視装置は、第1監視装置と第2監視装置を含み、
    前記制御装置は、前記第1監視装置および前記第2監視装置の中点に配置されている、請求項1~3いずれか1項に記載の電池管理システム。
  7. 前記イベント管理部を有する前記監視装置は、第3監視装置と第4監視装置を含み、
    前記第3監視装置および前記第4監視装置が、前記制御装置を通る仮想的な直線に対して線対称配置されている、請求項1~3いずれか1項に記載の電池管理システム。
  8. 前記イベント管理部を有する前記監視装置のひとつと前記制御装置との無線通信の接続が切断された後、再び接続確立を行うために、前記接続確立を行う前記監視装置の前記イベント管理部は、前記アドバタイジングイベントの発生周期を前記起動時よりも短く設定する、請求項1~7いずれか1項に記載の電池管理システム。
  9. 前記監視装置は、接続対象である前記制御装置の識別情報を予め有しており、前記識別情報を有するすべての前記制御装置との接続が確立すると前記アドバタイズ動作を停止し、
    前記制御装置は、接続対象である前記監視装置の識別情報を予め有しており、前記識別情報を有するすべての前記監視装置との接続が確立すると前記スキャン動作を停止する、請求項1~8いずれか1項に記載の電池管理システム。
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