JP5401239B2 - 電池制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、組電池の電池制御装置に関する。

車両用回転電機の駆動システムは、直流電力を供給するための二次電池と、二次電池から供給された直流電力を３相交流電力に変換するインバータ装置とを備えており、３相交流電力は車両に搭載された回転電機に供給される。この３相交流の回転電機は、電動機の機能と発電機の機能とを備えている。例えば、回生制動運転などにおいて３相交流の回転電機が発電機として運転される場合には、回転電機が発電した３相交流電力はインバータ装置により直流電力に変換され、直流電力が二次電池に供給されて蓄積される。

多数のセル電池を直列接続された電池モジュールで構成されている二次電池は、特に、電池モジュールにリチウム電池を用いた二次電池は、過充電状態や過放電状態にならないように管理することが必要となる。例えば、このような電池システムとしては、特許文献１に開示されたものが知られている。

特許文献１に記載の電池システムでは、直列接続された二次電池を、複数個の電池セルを単位電池セルのブロックとし、単位電池セルを複数個直列したシステム構成となっている。そして、単位電池セルの制御は制御ＩＣで行われ、その制御ＩＣの統合制御はメインコントローラにより制御されている。メインコントローラと制御ＩＣとの間における信号の送受信は、第１のＬＡＮにより行われ、電池システムとインバータなどの外部装置との信号の送受信は、メインコントローラの第２のＬＡＮで行うようになっている。このようなＬＡＮによる送受信は、メインコントローラにおいて所定の時間間隔ごとに割込み処理を実行することにより行われている。

特開２００５−３１８７５１号公報

しかしながら、上述した従来の技術では、メインコントローラの割込み処理による制御ＩＣの制御や、異常データの送受信の処理は開示されているものの、割込み自体の異常、例えば割込みが発生しなかった場合や必要としない割り込みが発生した場合の処理について開示されていない。そのため、そのような状況が生じた場合、制御ＩＣの誤制御や外部装置への誤送信が生ずる可能性があり、電池システムとしての信頼性に問題がある。

本発明に係る電池制御装置は、複数の単電池を有する組電池モジュールと、前記組電池モジュールに設けられた前記複数の単電池について、個別に測定および所定の制御をするための少なくとも１つの第１の制御装置と、前記第１の制御装置を統括制御する第２の制御装置とを備えた電池制御装置であって、前記第２の制御装置と前記第１の制御装置との間で通信コマンド信号の送受信を行うための第１の通信手段と、前記電池制御装置の外部にある上位制御装置と前記第２の制御装置との間で送受信を行うための第２の通信手段と、前記第１の通信手段を介した第１の割り込みタスクを行わせる第１の割り込み信号の発生回数、および前記第２の通信手段を介した第２の割り込みタスクを行わせる第２の割り込み信号の発生回数（ＮＩＲＱ１）を、個別に計数する計数手段と、前記計数手段により所定時間内に計数された前記第１の割り込み信号の発生回数と前記第２の割り込み信号の発生回数との和を算出し、その和と予め設定された所定割り込み総数とを比較し、前記比較の結果が一致している場合には前記第１の割り込みタスクおよび前記第２の割り込みタスクが正常に動作していると判定し、前記比較の結果が一致していない場合には前記第１の割り込みタスクおよび前記第２の割り込みタスクのいずれか一方または両方において割り込み異常が生じていると判定する判定手段とを備え、前記第１の制御装置および前記上位制御装置との間における通信制御と、前記組電池モジュールにおける状態管理のための制御とを、前記第２の制御装置により監視することを特徴とする。

本発明によれば、電池制御装置の信頼性の向上を図ることができる。

ハイブリッド自動車用駆動システムの構成を示すブロック図である。 ハイブリッド自動車用駆動システムにおける電池制御装置の電気的な接続構成を示す図である。 モジュール電池制御装置２００を詳細に示す図である。 モジュール電池制御装置２００の動作フローを示すフローチャートである。 図４のステップ９００の通常モードの処理の詳細を示すフローチャートである。 通常モード処理における動作を示すタイミングチャートである。 通常モード処理の他の例を示すフローチャートである。 図７に示す処理の変形例を示すフローチャートである。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。以下に説明する実施形態では、ハイブリッド自動車用駆動システムの駆動電源に適用した電池制御装置について説明する。なお、以下に説明する実施形態の構成は、ハイブリッド電車などの鉄道車両などにも適用できる。

＜ハイブリッド自動車用駆動システムの概略構成＞
まず、図１を用いて、ハイブリッド自動車用駆動システムについて説明する。図１に示すハイブリッド自動車１の駆動システムは、駆動輪２に機械的に接続された車軸３がデファレンシャルギア４と接続され、デファレンシャルギア４の入力軸が変速機５と接続されている。そして、駆動源として、内燃機関であるエンジン６と電動発電機７の駆動力を切替える駆動力切替装置８を介して変速機５の入力となっている。

図１では駆動輪２の駆動源として、エンジン６と電動発電機７とが並列に配置された、いわゆるパラレルハイブリッド方式である。また、ハイブリッド自動車用駆動システムには、駆動輪２の駆動源として電動発電機７のエネルギーを用い、エンジン６のエネルギーは電動発電機７の駆動源、すなわち蓄電器を充電するようにした、いわゆるシリアルハイブリッド方式があり、本発明はこれらの方式、又は組合せた方式共に採用することができる。

電動発電機７には電力変換装置９を介して、電源装置である蓄電装置１００が電気的に接続されている。電力変換装置９は制御装置１０によって制御される。

電動発電機７を電動機として作動させる時には、電力変換装置９は、蓄電装置１００から出力された直流電力を三相交流電力に変換する直流−交流変換回路として機能する。また、回生制動の際に電動発電機７を発電機として作動させる時には、電力変換装置９は、電動発電機７から出力された三相交流電力を直流電力に変換する交流−直流変換回路として機能する。電力変換装置９の直流側には、蓄電装置１００のモジュール電池の正負極端子が電気的に接続される。電力変換装置９の交流側には２つのスイッチング半導体素子による３直列回路があり、直列回路の２つのスイッチング半導体素子の中間には、電動発電機４の電機子巻線の３つの相の巻線が電気的に接続されるようになっている。

電動発電機７は、駆動輪５を駆動するための原動機として機能し、電機子（固定子）と、電機子に対向配置され、回転可能に保持された界磁（回転子）とを備え、永久磁石の磁束を界磁に用いた永久磁石界磁式三相交流同期回転電機である。電動発電機７は、電機子巻線に供給された三相交流電力により形成されて同期速度で回転する回転磁界と、永久磁石の磁束との磁気的な作用に基づいて、駆動輪５の駆動に必要な回転動力を発生する

電動発電機７を電動機として駆動する時には、電機子は、電力変換装置９によって制御された三相交流電力の供給を受けて回転磁界を発生させる。一方、電動発電機９を発電機として駆動する時には、電機子は、磁束の鎖交により三相交流電力を発生させる部位となり、磁性体である電機子鉄心（固定子鉄心）と、電機子鉄心に装着された三相の電機子巻線（固定子巻線）とを備えている。界磁は、電動発電機７を電動機或いは発電機として駆動する時、界磁磁束を発生させる部位であり、磁性体である界磁鉄心（回転子鉄心）と、界磁鉄心に装着された永久磁石とを備えている。

電動発電機７としては、電機子巻線に供給された三相交流電力により形成されて同期速度で回転する回転磁界と、巻線の励磁による磁束との磁気的な作用に基づいて、回転動力を発生する巻線界磁式三相交流同期回転電機、或いは三相交流誘導回転電機などを採用してもよい。巻線界磁式三相交流同期回転電機の場合、電機子の構成は永久磁石界磁式三相交流同期回転電機と基本的に同じである。一方、界磁の構成は異なっており、磁性体である界磁鉄心に界磁巻線（回転子巻線）を巻く構成になっている。尚、巻線界磁式三相交流同期回転電機では、界磁巻線が巻かれた界磁鉄心に永久磁石を装着し、巻線による磁束の漏れを抑える場合もある。界磁巻線は外部電源から界磁電流の供給を受けて励磁されることにより磁束を発生する。

電動発電機７には駆動力切替装置８、変速機５、デファレンシャルギア４を介して駆動輪２の車軸３が機械的に接続されている。変速機５は、電動発電機７から出力された回転動力を変速してデファレンシャルギア４に伝達する。デファレンシャルギア４は、変速機５から出力された回転動力を左右の車軸３に伝達する。駆動力切替装置８は、エンジン制御や走行制御などの上位制御装置によって切替えられ、エンジン制御での加速走行、アイドルストップからの電動発電機７によるエンジン始動、ブレーキ制御における回生ブレーキ協調などで切替えて電動機又は発電機として動作させる。

蓄電装置１００は、電動発電機７が回生時に発生した電力を自身の駆動用電力として充電し、電動発電機７を発電機として駆動する祭に、この駆動に必要な電力を放電する駆動用車載電源である。例えば、１００Ｖ以上の定格電圧を有するように、数十本のリチウムイオン電池により構成されたバッテリシステムである。尚、蓄電装置１００の詳細な構成については後述する。

蓄電装置１００には、電動発電機７の他に、車載補機（たとえばパワーステアリング装置，エアーブレーキ）に動力を供給する電動アクチュエータ、蓄電装置１００よりも定格電圧が低く、車内電装品（たとえばライト，オーディオ、車載電子制御装置）に駆動電力を供給する電装用電源である低圧バッテリなどがＤＣ／ＤＣコンバータを介して電気的に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータは、蓄電装置１００の出力電圧を降圧して電動アクチュエータや低圧バッテリなどに供給したり、低圧バッテリの出力電圧を昇圧して蓄電装置１００などに供給したりする昇降圧装置である。低圧バッテリには定格電圧１２Ｖの鉛バッテリを用いている。低圧バッテリとしては、同じ定格電圧を有するリチウムイオンバッテリ或いはニッケル水素バッテリを用いてもよい。

ハイブリッド自動車１の力行時（発進、加速、通常走行など）、制御装置１０に正のトルク指令が与えられて電力変換装置９の作動が制御されると、蓄電装置１００に蓄電された直流電力は電力変換装置９により三相交流電力に変換されて電動発電機７に供給される。これにより、電動発電機７が駆動されて回転動力が発生する。発生した回転動力は、駆動力切替装置８、変速機５及びデファレンシャルギア４を介して車軸３に伝達され、駆動輪２を駆動する。

ハイブリッド自動車１の回生時（減速、制動など）、制御装置１０に負のトルク指令が与えられて電力変換装置９の作動が制御されると、駆動輪２の回転動力により駆動される電動発電機７から発生した三相交流電力は直流電力に変換されて蓄電装置１００に供給される。これにより、変換された直流電力は蓄電装置１００に充電される。

制御装置１０は、上位制御装置から出力されたトルク指令値から電流指令値を演算すると共に、電流指令値と、電力変換装置９の間を流れる実電流との差分に基づいて電圧指令値を演算し、この演算された電圧指令値に基づいてＰＷＭ（パルス幅変調）信号を発生させ、そのＰＷＭ信号を電力変換装置９に出力する。

<蓄電装置１００の全体構成>
次に、図２を用いて、蓄電装置１００の全体構成について説明する。蓄電装置１００は、前述したように、電動発電機７を駆動するための車載電源であり、モジュール電池制御装置２００と電池駆動ユニット３００で構成されている。蓄電装置１００は、電力変換装置９を介して電動発電機７に接続され、電力変換装置９によって充放電が制御される。

モジュール電池制御装置２００は、複数のリチウム単電池２１４から成る第１モジュール電池セット２４１と、複数のリチウム単電池２１４から成る第２モジュール電池セット２４２と、電池制御回路２５０とで構成されている。第１モジュール電池セット２４１は、電池モジュール２１１と、セル制御回路２２１と、電池モジュール２１１の温度センサ２３１とを備えている。第２モジュール電池セット２４２は、電池モジュール２１２と、セル制御回路２２２と、電池モジュール２１２の温度センサ２３２とを備えている。

なお、図２では、モジュール電池制御装置２００は、第１モジュール電池セット２４１と第２モジュール電池セット２４２の２つで構成されているが、モジュール電池セットの数は２つに限定されることなく、２つ以上の構成であっても良い。

第１モジュール電池セット２４１の電池モジュール２１１と第２モジュール電池セット２４２の電池モジュール２１２とは、スイッチとヒューズが直列接続された保守・点検用のサービスディスコネクトブロック２１３を介して直列接続されている。高電位側電池モジュール２１１の正極側は、コンタクタ３１０を介して電力変換装置９の正極端子１１０に接続されている。一方、低電位側電池モジュール２１２の負極側は、コンタクタ３２０を介して電力変換装置９の負極端子１２０に接続されている。正極側コンタクタ３１０には、プリチャージ用コンタクタ３１１とプリチャージ用抵抗３１２の直列回路が並列接続されており、正極側コンタクタ３１０をオンにする前にコンタクタ３１１をオンすることにより、電力変換装置９に並列接続される大容量平滑コンデンサの初期時の突入電流を制限する構成となっている。

電池駆動ユニット３００には、上述したコンタクタ３１０、３１１、３２０、プリチャージ用抵抗３１２の他に、負極側ラインに設けられた電流センサ３３０を備えている。電流センサ３３０は、電池モジュール２１１，２１２から供給される総電流を検出する。電流センサ３３０で検出された総電流値はモジュール電池制御装置２００に出力される。コンタクタ３１０、３１１、３２０は、電力変換装置９からの指令によりオン、オフ動作するようになっている。

電力変換装置９は、スイッチング半導体素子のオン・オフ動作によって直流電力を三相交流電力に変換し、或いは、三相交流電力を直流電力に変換する装置であり、制御装置１１、パワーモジュール１４およびドライバー装置１５を備えている。

パワーモジュール１４は、スイッチング素子を三相フルブリッジに接続した電力変換回路であり、直流端子と三相交流端子とを有している。直流端子の正極側には電池駆動ユニット３００の正極側コンタクタ３１０の端子１１０が接続され、直流端子の負極側には負極側コンタクタ３１０の端子１２０が接続される。ドライバー装置１５は、制御装置１１から出力された指令信号（ＰＷＭ信号）に基づいて、パワーモジュール１４を作動させるための駆動信号を生成し、この生成された駆動信号を６つのスイッチング半導体素子のゲート電極に出力する。

パワーモジュール１４は、ドライバー装置１５から出力された３アーム分（６つのスイッチング半導体素子分）の駆動信号により、各スイッチング素子のスイッチング（オン・オフ）動作を行うことにより、直流電力を三相交流電力に変換して電動発電機７に出力したり、電動発電機７から出力された三相交流電力を直流電力に変換して電池モジュール２１１、２１２に出力したりする。

モジュール電池制御装置２００に設けられた電池制御回路２５０は、第１、第２モジュール電池セット２４１、２４２の状態を管理及び制御すると共に、電力変換装置９にモジュール電池制御装置２００の状態などを通知する。第１、第２モジュール電池セット２４１、２４２の状態の管理及び制御には、総電圧、総電流、温度などの計測、セル制御回路２２１，２２２に対する指令の出力などがある。

セル制御回路２２１、２２２は、電池制御回路２５０からの指令によって複数のリチウム単電池２１４の状態を管理及び制御するためのものであり、複数の集積回路（ＩＣ）によって構成されている。複数のリチウム単電池２１４の状態の管理及び制御には、各リチウム単電池２１４の電圧の計測、各リチウム単電池２１４の蓄電量の調整などがある。セル制御回路２２１、２２２を構成する各集積回路は、対応する複数のリチウム単電池２１４が決められており、対応する複数のリチウム単電池２１４に対して状態の管理及び制御を行う。

電池制御回路２５０の電源には、車載補機、例えばライトやオーディオ機器などの電源として搭載された補機用バッテリ（公称出力電圧１２Ｖのバッテリ）を用いている。また、セル制御回路２２１、２２２を構成する集積回路の電源には、対応する複数のリチウム単電池２１４を用いている。このため、セル制御回路２２１、２２２と第１、第２電池モジュール２４１、２４２は接続線を介して電気的に接続されている。各集積回路には、対応する複数のリチウム単電池の最高電位の電圧が接続線を介して印加されている。各集積回路は、印加された電圧を電源回路によって降圧（例えば５Ｖに降圧）し、これを動作電源として用いる。

電池制御回路２５０は、第１、第２モジュール電池セット２４１、２４２に通信を実施して充電状態や動作状態などを監視すると共に、充電状態の調整や異常検出などを行う。電池制御回路２５０は、マイクロコンピュータを含む複数の電子回路部品が回路基板に実装されることにより構成されている。

また、電池制御回路２５０は、上位制御装置と通信を実施し、電池モジュール２４１、２４２の情報などを上位制御装置に出力すると共に、イグニションキースイッチの作動に基づく起動信号などが入力される。上位制御装置は、モータ制御装置１１、さらにはその上位の車両制御装置（例えば、図１に示した制御装置１０）などを示す。

さらに、電池制御回路２５０は、電池駆動ユニット３００の電流センサ３３０の出力信号に基づいて電池モジュール２１１，２１２からの電流を検出するとともに、直列接続された電池モジュール２１１、２１２の総電圧を検出する。上述した補機用バッテリの電圧が電池制御回路２５０に入力されると、電池制御回路２５０の電源回路が動作して複数の電子回路部品に対して駆動電圧が印加される。その結果、複数の電子回路部品が動作し、電池制御回路２５０が起動する。

電池制御回路２５０が起動すると、セル制御回路２２１、２２２に対して起動信号が出力される。セル制御回路２２１、２２２では、起動指令に基づいて複数の集積回路の電源回路が順次動作する。これにより複数の集積回路が順次起動し、セル制御回路２２１、２２２が起動する。セル制御回路２２１、２２２の起動後、モジュール電池制御装置２００では、所定の初期処理が実行され、蓄電装置１００の起動が完了すると上位制御装置に対して完了報告が出力される。なお、所定の初期処理としては、例えば、電池制御回路２５０による各リチウム単電池２１４の電圧の測定、異常診断、第1、第２モジュール電池セット２４１、２４２の電圧、電流、温度の測定などがある。

上位制御装置から電池制御回路２５０に停止信号が入力されると、電池制御回路２５０はセル制御回路２２１、２２２に対して停止信号を出力する。これにより、モジュール電池制御装置２００では、所定の終了処理が実行される。そして、所定の終了処理が終了すると、セル制御回路２２１、２２２の各集積回路の電源回路がオフする。これにより、セル制御回路２２１、２２２が停止する。セル制御回路２２１、２２２が停止し、通信ができなくなると、電池制御回路２５０の電源回路の動作が停止し、複数の電子回路部品の動作が停止して、蓄電装置１００が停止する。ここでの所定の終了処理としては、例えば、第１、第２モジュール電池セット２４１、２４２による各リチウム単電池２１４の電圧の測定、各リチウム単電池２１４の蓄電量の調整などがある。

電池制御回路２５０とモータ制御装置１１などの間の情報伝達には、車載ローカルエリアネットワークＣＡＮによる通信を用いている。また、電池制御回路２５０とセル制御回路２２１、２２２との間の情報伝達には、ローカルインターフェースネットワークＬＩＮによる通信を用いている。

<モジュール電池制御装置２００の構成>
次に、図３を用いて、モジュール電池制御装置２００について説明する。図３では、高電位側の電池モジュール２１１、温度センサ２３１、および対応するセル制御回路２２１で構成された第１モジュール電池セット２４１と、２つのモジュール電池セット２４１，２４２を制御する電池制御回路２５０について示した。なお、第２モジュール電池セット２４２は１つのブロックとして示しているが、内部の構成、動作は、第１モジュール電池セット２４１と同一である。

モジュール電池制御装置２００のうち、電池制御回路２５０は、マイクロコンピュータ２５１（以下、「マイコン２５１」と略称する）と、電源回路２５３と、電流センサ３３０、電圧センサ２５５および温度センサ２３１と、それらの処理回路２５４、２５６、２５７と、セル制御回路２２１（２２１Ａ〜２２１Ｃ）との信号伝達のためのインターフェース回路２５２とを含む複数の電子回路部品により構成されている。セル制御回路２２１は、リチウム単電池２１４に電気的に接続された３個の集積回路（ＩＣ）２２１Ａ〜２２１Ｃを含む複数の電子回路部品により構成されている。

第１モジュール電池セット２４１のリチウム単電池２１４は、４本の直列ブロックＢＧ１と６本の直列ブロックＢＧ２、ＢＧ３の計３２個で構成され、第２モジュール電池セット２４２についても同様である。 セル制御回路２２１は、リチウム単電池２１４に対応して複数の抵抗２２３を備える。抵抗２２３は、リチウム単電池２１４の充電量を調整する際に用いられ、リチウム単電池２１４から放出された電流を熱に変換して消費する消費用回路素子である。抵抗２２３は、集積回路２２１Ａに対して４個（Ｒ１〜Ｒ４）、２３１Ｂ〜２３１Ｃに対して６個（Ｒ１〜Ｒ６）ずつ設けられている。

インターフェース回路２５２は、電位レベルの異なる信号を送受信するための光学的絶縁素子であるフォトカプラＰＨ１〜ＰＨ６で構成される。フォトカプラＰＨ１およびＰＨ３は、集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃのうちの最始端にあたる集積回路２２１Ａとマイコン２５１との間に設けられ、フォトカプラＰＨ４は最終端にあたる集積回路２２１Ｃとマイコン２５１との間に設けられる。なおＰＨ２、ＰＨ５、ＰＨ６は、マイコン２５１と第２モジュール電池セット２４２との間のフォトカプラである。

第１電池モジュール２１１を構成する１６本のリチウム単電池２１４と、第２電池モジュール２１２を構成する１６本のリチウム単電池２１４とを合わせた３２本のリチウム単電池２１４は、各集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃに対応させて６グループに割り振られている。具体的には、電気的に直列に接続された３２本のリチウム単電池２１４をその接続順にしたがって電位的に上位から順番に４本、６本、６本に区切り、第１、第２電池モジュール２１１、２１２で６グループを構成している。

すなわち、電位的に１番目のリチウム単電池２１４から電位的に４番目のリチウム単電池２１４までの電気的に直列に接続されたリチウム単電池群を第１グループＢＧ１、電位的に５番目のリチウム単電池２１３から電位的に１０番目のリチウム単電池２１４までの電気的に直列に接続されたリチウム単電池群を第２グループＢＧ２、・・・、電位的に２７番目のリチウム単電池２１３から電位的に３２番目のリチウム単電池２１４までの電気的に直列に接続されたリチウム単電池群を第６グループＢＧ６（図示していない）というように３６本のリチウム単電池２１４をグループ分けしている。

尚、本実施形態では、各電池ブロック毎に複数のリチウム単電池２１４を６グループに分けた場合を例に挙げ、さらに第１モジュール電池セット２４１に対応する３グループについて説明するが、モジュールやグループの分け方は、これに限定されるものではない。

集積回路２２１Ａには、第１グループＢＧ１を構成する４つのリチウム単電池２１４（ＢＣ１〜ＢＣ４）のそれぞれの正極側及び負極側が電気的に接続され、リチウム単電池２１４のそれぞれの端子電圧に基づくアナログ信号が集積回路２２１Ａに取り込まれる。集積回路２２１Ａは、アナログデジタル変換器を備えており、取り込まれたアナログ信号を順次、デジタル信号に変換し、第１グループを構成する４つのリチウム単電池２１４の端子電圧を検出する。

集積回路２２１Ａには、リチウム単電池２１４に対応して個別に直列接続された電圧取り込みスイッチが内蔵されており、このスイッチを順次切替えることによって、第１グループＢＧ１のリチウム単電池２１４の端子電圧の取り込みが行われる。集積回路２２１Ｂ〜２２１Ｃの場合も、集積回路２２１Ａの場合と同様に電圧取り込みスイッチを順次切替えることによって、第２、第３グループＢＧ２、ＢＧ３のリチウム単電池２１４の電圧を取り込めるようになっている。

集積回路２２１Ａには、電圧調整スイッチを接続したバイパス直列回路が内蔵されている。第１グループＢＧ１を構成する４つのリチウム単電池２１４のそれぞれの正極側と負極側との間（端子間）には、抵抗２２３（Ｒ１〜Ｒ４）と、バイパス直列回路が並列に接続されている。他のグループＢＧ２、ＢＧ３も、第１グループＢＧ１の場合と同様に、リチウム単電池２１４の正極側と負極側との間にバイパス直列回路が電気的に並列に接続されている。

集積回路２２１Ａは、電池制御回路２５０から出力された調整指令に基づいて、電圧調整スイッチを所定時間、個別に導通させることにより、それに対応したリチウム単電池２１４を放電することで、リチウム単電池２１４の充電状態ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を調整する。集積回路２２１Ｂ〜２２１Ｃも集積回路２２１Ａの場合と同様に、バイパス直列回路の電圧調整スイッチの導通を個別に制御して、対応するグループを構成する６つのリチウム単電池２１４の充電状態ＳＯＣを個別に調整する。

以上のように、電圧調整スイッチの導通を個別に制御し、各グループを構成するリチウム単電池２１４の充電状態ＳＯＣを個別に調整すれば、全グループのリチウム単電池２１４の充電状態ＳＯＣを均一にでき、リチウム単電池２１４の過充電などを抑制できる。

集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃは、対応するグループＢＧ１、ＢＧ２、ＢＧ３を構成する４つ、６つ、６つのリチウム単電池２１４の異常状態を検出する。異常状態には過充電及び過放電がある。過充電及び過放電の検出は、各集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃにおいて、検出されたリチウム単電池２１４の端子電圧と、過充電閾値及び過放電閾値のそれぞれとを比較することにより行われる。過充電は端子電圧の検出値が過充電閾値を越えた場合に、過放電は端子電圧の検出値が過放電閾値を下回った場合にそれぞれ判断される。また、集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃは、自己の内部回路の異常、例えば充電状態の調整に用いられるスイッチング半導体素子の異常、温度異常などを自己診断する。

このように、第１モジュール電池セット２４１を構成する集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃはいずれも同じ機能を有している。すなわち、対応するグループの４つ、６つ、６つのリチウム単電池２１４（ＢＣ１〜ＢＣ４、又はＢＣ６）の端子電圧検出、充電状態の調整、異常状態の検出、及び自己の内部回路の異常診断を実行するように、集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃは同じ内部回路により構成されている。第２電池モジュール２４２についても同じ内部回路により構成され、同じ動作をさせるようになっている。

集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃは、電源端子（Ｖｃｃ）、電圧端子（Ｖ１〜Ｖ４またはＶ６、ＧＮ）、及びバイパス端子（Ｂ１〜Ｂ４またはＢ６）を備えている。バイパス端子（Ｂ１〜Ｂ４またはＢ６）には リチウム単電池２１４の正極が抵抗２２３を介して接続される。電圧端子（Ｖ１〜Ｖ４またはＶ６、ＧＮ）には、リチウム単電池２１４の正極が直接接続される。電源端子（Ｖｃｃ）は、電圧端子Ｖ１（最も高電位側のリチウム単電池２１４の正極側の電圧端子）に接続されている。電圧端子（Ｖ１〜Ｖ４またはＶ６、ＧＮ）及びバイパス端子（Ｂ１〜Ｂ４またはＢ６）の両者は、電気的に接続されるリチウム単電池２１４の電位順にしたがって交互に配置されている。

電圧端子ＧＮは、対応するグループを構成する４つ、６つ、４つのリチウム単電池２１４のうちの最低電位のリチウム単電池ＢＣ４，ＢＣ６の負極側に電気的に接続されている。これにより、各集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃは、対応するグループの最低電位を基準電位として動作する。

このように、各集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃの基準電位が異なっていれば、電池モジュール２１１から各集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃに印加される電圧の差を小さくすることができるので、集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃの耐圧をより小さくできると共に、安全性や信頼性をより向上させることができる。

各集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃの電源端子Ｖｃｃには、対応するグループＢＧ１〜ＢＧ３を構成する４つ、６つ、６つのリチウム単電池２１４のうちの最高電位のリチウム単電池ＢＣ１の正極側に電気的に接続されている。これにより、各集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃは、対応するグループＢＧ１〜ＢＧ３の最高電位の電圧から、内部回路を動作させるための電圧（例えば５Ｖ）を発生させている。

このように、各集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃの内部回路の動作電圧を、対応するグループＢＧ１〜ＢＧの最高電位の電圧から発生させるようにしているので、対応するグループＢＧ１〜ＢＧを構成する４つ、６つ、６つのリチウム単電池２１４から消費される電力を均等にでき、対応するグループを構成する４つ、６つ、６つのリチウム単電池２１４の充電状態ＳＯＣが不均衡になることを抑制できる。

集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃには通信系の複数の端子が設けられ、通信コマンド信号を送受信するための通信コマンド信号用送受信端子（ＴＸ，ＲＸ）、及び異常信号や異常テスト信号を送受信するための異常信号用送受信端子（ＦＦＯ，ＦＦＩ）を備えている。集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃの通信コマンド信号用送受信端子（ＴＸ、ＲＸ）は、第１モジュール電池セット２４１の対応するグループの電位の順に従って直列に接続されている。

すなわち、集積回路２２１Ａ（上位電位の集積回路）の通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ）と、集積回路２２１Ｂ（下位電位の集積回路であって、上位電位の集積回路に対して電位的に次の電位の集積回路）の通信コマンド信号用受信端子（ＲＸ）とを直列に接続し、集積回路２２１Ｂの通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ）と、集積回路２２１Ｃの通信コマンド信号用受信端子（ＲＸ）とを直列に接続している。第２モジュール電池セット２４２でも同様に接続されており、このような接続方式を本実施例ではディジーチェーン接続方式と呼ぶ。

第１モジュール電池セット２４１の集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃの異常信号用送受信端子（ＦＦＯ，ＦＦＩ）は、第２モジュール電池セット２４２の集積回路とも直列接続され、対応するグループの電位の順に従って直列に接続されている。すなわち、上位電位の集積回路の異常信号用送信端子（ＦＦＯ）と、上位電位の集積回路に対して電位的に次の電位となる下位電位の集積回路の異常信号用受信端子（ＦＦＩ）とを直列に接続している。

複数のリチウム単電池２１４の最高電位のグループに対応する集積回路２２１Ａの通信コマンド信号用受信端子（ＲＸ）には、伝送路２５２０を介してインターフェース回路２５２のフォトカプラＰＨ１の受光側が接続されている。フォトカプラＰＨ１の発光側には、マイコン２５１の通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ１）が接続されている。また、複数のリチウム単電池２１４の最低電位のグループに対応する集積回路２２１Ｃの通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ）には、伝送路２５２０を介してフォトカプラＰＨ４の発光側が接続され、フォトカプラＰＨ４の受光側にはマイコン２５１の通信コマンド信号用受信端子（ＲＸ１）が接続されている。

それらの接続により、セル制御回路２２１と電池制御回路２５０との間には、それらの間において電気的に絶縁されると共に、マイコン２５１からフォトカプラＰＨ１→集積回路２２１Ａ→・・・→集積回路２２１Ｃ→フォトカプラＰＨ４を順番に経由してマイコン２５１に至る通信コマンド信号用ループ伝送路２５２０が形成される。このループ伝送路２５２０の信号の伝送は、シリアル伝送である。

通信コマンド信号用ループ伝送路２５２０には、マイコン２５１から出力された通信コマンド信号が伝送される。通信コマンド信号は、通信（制御）内容を示すデータ領域など、複数の領域が設けられた複数バイトの信号であり、上述の伝送順にしたがってループ状に伝送される。

マイコン２５１から集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃに出力される通信コマンド信号には、リチウム単電池２１４の検出された端子電圧を要求するための要求信号、リチウム単電池２１４の充電状態を調整させるための指令信号、各集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃをスリープ状態からウエイクアップ状態、すなわち起動させるための起動信号、各集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃをウエイクアップ状態からスリープ状態、すなわち動作を停止させるための停止信号、各集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃの通信用のアドレスを設定するためのアドレス設定信号、各集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃの異常状態を確認するための異常確認信号などが含まれている。

尚、本実施例では、通信コマンド信号を集積回路２２１Ａから集積回路２２１Ｃに向かって伝送する場合を例に挙げて説明したが、集積回路２２１Ｃから集積回路２２１Ａに向って伝送するようにしても構わない。

また、図３に示す例では、マイコン２５１は通信コマンド信号用送受信端子（ＴＸ、ＲＸ）を２チャンネル有している。ＴＸ１とＲＸ１は、第１モジュール電池セット２４１のセル制御回路２２１との信号伝送に用いられる。ＴＸ２とＲＸ２は、フォトカプラＰＨ２とＰＨ５を介して第２モジュール電池セット２４２のセル制御回路との信号伝送に用いられ、上述したＴＸ１とＲＸ１と同様に信号伝送を行うようになっている。

なお、通信コマンド信号用送受信端子（ＴＸ、ＲＸ）を１チャンネルとして、第１モジュール電池セット２４１のセル制御回路２２１と第２モジュール電池セット２４２のセル制御回路とを、ディジーチェーン接続方式で接続することもできる。

さらに、複数のリチウム単電池２１４の最高電位のグループに対応する第１モジュール電池セット２４１の集積回路２２１Ａの異常信号用受信端子（ＦＦＩ）には、伝送路２５２１を介してフォトカプラＰＨ３の受光側が接続され、フォトカプラＰＨ３の発光側には伝送路２５２１を介してマイコン２５１の異常テスト信号用送信端子（ＦＦＯ）が接続されている。

また、複数のリチウム単電池２１４の最低電位のグループに対応する第２モジュール電池セット２の集積回路の異常信号用送信端子（ＦＦＯ）には、フォトカプラＰＨ６の発光側が接続され、フォトカプラＰＨ６の受光側には、マイコン２５１の異常信号用受信端子（ＦＦＩ）が電気的に接続されている。

それらの接続により、セル制御回路２２１と電池制御回路２５０との間には、それらの間において電気的に絶縁されると共に、マイコン２５１からフォトカプラＰＨ３→集積回路２２１Ａ→・・・→集積回路２２１Ｃ→第２モジュール電池セット２４２の集積回路→フォトカプラＰＨ６を順番に経由してマイコン２５１に至る異常信号用ループ伝送路２５２１が形成される。そのループ伝送路２５２１の信号の伝送は、シリアル伝送である。

異常信号用ループ伝送路２５２１には、マイコン２５１から出力された異常テスト信号が伝送される。異常テスト信号は、第１モジュール電池セット２４１の集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃ、及び第２モジュール電池セット２４２の集積回路の異常や通信回路の断線などの異常を検出するために伝送される１ビットのＨｉレベル信号であり、上述の伝送順にしたがって伝送される。もし、異常がある場合には、異常テスト信号はＬｏｗレベルの信号としてマイコン２５１に戻ってくる。これにより、マイコン２５１は集積回路の異常や通信回路の断線などの異常を検出できる。

また、集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃのうちのいずれかにおいて異常を検出した場合、異常信号用ループ伝送路２５２１には、異常を検出した集積回路、例えば集積回路２２１Ｃから異常を示す信号が出力される。異常を示す信号は１ビットの信号であり、第２モジュール電池セット２４２の集積回路（３回路）→フォトカプラＰＨ６を順番に経由してマイコン２５１に伝送される。これにより、異常を検出した集積回路からマイコン２５１に対して異常を速やかに通知できる。

尚、本実施形態では、異常テスト信号を集積回路２２１Ａから第２モジュール電池セット２４２の集積回路に向かって伝送する場合を例に挙げて説明したが、第２モジュール電池セット２４２の集積回路から集積回路２２１Ａに向って伝送するようにしても構わない。また、異常を示す信号を、異常を検出した集積回路から、電位的に下位の集積回路に向かって伝送する場合を例に挙げて説明するが、異常を検出した集積回路から、電位的に上位の集積回路に向って伝送するようにしても構わない。

フォトカプラＰＨ１〜ＰＨ６は、セル制御回路２２１、２２２と電池制御回路２５０のマイコン２５１との間において通信コマンド信号用ループ伝送路２５２０（ＴＸ、ＲＸの端子間）及び異常信号用ループ伝送路２５２１（ＦＦＯ、ＦＦＩの端子間）を電気的に絶縁すると共に、セル制御回路２２１、２２２と電池制御回路２５０との間において送受信される信号を光に変換して伝送する。

前述したように、セル制御回路２２１、２２２及び電池制御回路２５０はその電源電位及び電源電圧が大きく異なる。このため、セル制御回路２２１、２２２と電池制御回路２５０との間を電気的に接続して信号伝送を実施しようとすると、伝送される信号の電位変換及び電圧変換が必要となり、セル制御回路２２１、２２２と電池制御回路２５０との間のインターフェース回路が大きくかつ高価になり、小型かつ安価な制御装置の提供ができなくなる。そこで、本実施形態では、セル制御回路２２１、２２２と電池制御回路２５０との間の通信を、フォトカプラＰＨ１〜ＰＨ６を用いたインターフェース回路２５２とし、制御装置の小型化及び低コスト化を図っている。

また、前述したように、集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃと第２モジュール電池セット２４２の集積回路間においても、その電源電位が異なっている。

しかし、本実施形態では、複数のリチウム単電池２１４の対応するグループの電位順にしたがって集積回路を電気的に直列に接続、すなわちディジーチェーン方式により接続しているので、各集積回路間の信号伝送を電位変換（レベルシフト）によって簡単に実施できる。各集積回路は信号受信側に電位変換（レベルシフト）回路を備えている。従って、他回路素子よりも高価なフォトカプラを設けることなく、各集積回路間の信号伝送を実施できるので、小型かつ安価な制御装置を提供できる。

マイコン２５１は、各種信号を入力し、その入力信号から得られた入力情報に基づいて或いはその入力情報から演算された演算情報に基づいて、前述した通信コマンド信号をセル制御回路２２１、２２２に送受信すると共に、上位制御装置（モータ制御装置１１や車両制御装置）に対しても伝送路２５２２を介して信号の送受信を実行する。

電池制御回路２５０は、上述したマイコン２５１やインターフェース回路２５２のフォトカプラＰＨ１〜ＰＨ６の他に次のような構成になっている。マイコン２５１の電源端子Ｖｃｃ用に補機用バッテリ（例えば１２Ｖ）から電源回路２５０で降圧（例えば５Ｖ）する電源回路２５３、電池モジュール２１１、２１２に流れる電流を検出する電流センサ３３０の処理回路２５４、電池モジュール２１１、２１２の総電圧を検出する電圧センサ２５５とその処理回路２５６、電池モジュール２１１、２１２の内部に設けられ、モジュール電池の温度を検出する温度センサの処理回路２５７などで構成されている。

マイコン２５１に入力される信号としては、通信コマンド信号用受信端子（ＲＸ１、ＲＸ２）に対して集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃから出力された各リチウム単電池２１４の端子電圧信号、異常信号用受信端子（ＦＦＩ）に対して集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃのうち、異常を検出した集積回路から出力された異常信号、処理回路２５４、２５６、２５７から出力されたアナログ信号Ｓｉ、Ｓｖ、Ｓｔ１、Ｓｔ２、上位制御装置とのＣＡＮ通信を受信するＣＡＮＲ、電源回路２５０から出力されたマイコン２５１の電源電圧Ｖｃｃ、キースイッチ（ＫＥＹ ＳＷ）に連動する起動信号ＡＣＣがある。

一方、マイコン２５１から出力される信号としては、通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ１、ＴＸ２）から出力される各集積回路２２１Ａ〜２２１Ｃのリチウム単電池２１４の電圧取り込みスイッチの選択信号、充電状態を調整する電圧調整スイッチの動作信号、また、上位制御装置とのＣＡＮ通信を送信するＣＡＮＴがある。

なお、上述は第１モジュール電池セット２４１の制御を行う例で主に説明したが、図３に示すマイコン２５１は、通信コマンド信号用送信端子（ＴＸ）と通信コマンド信号用受信端子（ＲＸ）とをそれぞれ２端子備え、通信コマンド信号用送受信は第２電池モジュール２４２の制御も同様に行われる。

<モジュール電池制御装置２００の動作フロー>
図４、図５、図６は、図３に示したモジュール電池制御装置２００の動作フローを示した図である。なお、以下、セル、セル電池の名称はリチウム単電池２１４と同義であり、またセル制御回路（図３で示した２２１）と、集積回路（図３で示した２２１Ａ〜２２１Ｃ）は、第１モジュール電池セット２４１と第２モジュール電池セット２４２を含めてＣ／ＣとＣ／ＣＩＣの記号で示している。

まず、初期化の処理について、図４のステップ順に説明する。ステップ８０１にて、車両のキースイッチがＯＮ、エンジン始動のための操作が行われると、あるいは車両の駐車状態から走行のための操作が成された状態になると、あるいは各集積回路Ｃ／ＣＩＣがＳｌｅｅｐ状態からＷａｋｅ ｕｐ状態になると、ステップ８０２にて、電池制御回路２５０が起動されて初期化がなされる。

次に、ステップ８０３にて、ＣＡＮ通信がなされるようになる。これにより、ＣＡＮに接続された各制御装置にいわゆる空メッセージが出され、各制御装置間の通信の状態確認が行われる。

ステップ８０４にて、電池制御回路２５０からセル制御回路Ｃ／Ｃに起動と初期化のための通信コマンドが送信される。 各集積回路Ｃ／ＣＩＣは通信コマンドを受信することにより、いわゆるウェイクアップ（Ｗａｋｅ Ｕｐ）状態となる。

ステップ８０５では、各電池セルが全て直列に接続された総電池に関して、電圧が電圧センサ２５５で検出され、電流が電流センサ３３０により検出され、温度が温度センサ２３１で検出され、それぞれ電池制御回路２５０に入力される。電池制御回路２５０において、これらの検出信号がそれぞれの処理回路２５４、２５６、２５７に入力され、処理回路２５４、２５６、２５７の出力がマイコン２５１に入力される。

一方、ステップ８０４において、セル制御回路Ｃ/Ｃは起動と初期化の通信コマンドを受け、（ステップ８０６）、各集積回路Ｃ/ＣＩＣはこの通信コマンドを受信することにより、各セル２１３の電圧測定を繰り返し実行する（ステップ８０７）。

ステップ８０７にて各集積回路Ｃ/ＣＩＣは独自に各電池セルの端子電圧を測定し、その測定値を記憶回路に記憶する（ステップ８０８）。ステップ８０７における各電池セルの電圧測定結果から、ステップ８０９で各集積回路Ｃ/ＣＩＣは独自に各電池セルの充放電、過放電の判定を行う。もし異常があれば診断フラグがセットされ、電池制御回路２５０は前記診断フラグを検知でき、異常を検知できる。各集積回路Ｃ/ＣＩＣはそれぞれ独自に電池セル電圧の計測と電池セルの異常診断を行うので、多くの電池セルから電池モジュールが構成されていても、全ての電池セルの状態が短時間に診断できる。

ステップ８１０にて、各電池セルの状態検出がなされたことを確認し、ステップ８１１にて、初期化が完了するとともに、診断フラグがセットされなかったことを確認することにより、異常状態が存在しないことを検知できる。異常が無いことを確認されると、図２に示した電池駆動ユニット３００のＣＡＮ信号により、メインコンタクタ３２０を閉じ、次にメインコンタクタ３１０を閉じて、電池モジュール２１１，２１２の直列回路から電力変換装置９への直流電力の供給が開始される。そして、ステップ９００から後述する通常モードが開始される。

ステップ８０１におけるキースイッチＯＮの時点から電力供給開始可能までの経過は、時間的に約１００ｍｓｅｃ以下にできる。このように短時間に直流電力の供給を可能とすることで、運転者の要求に十分対応することが可能となる。さらにこの短期間の間に、各集積回路Ｃ/ＣＩＣのアドレスが設定されるともに、各集積回路Ｃ/ＣＩＣは関連する各グループの電池セルの全ての電圧を測定し、それら各測定結果を記憶し、更に異常診断を完了することが可能となる。

そして、各電池セルの電圧の測定は、メインコンタクタ３１０、３２０がＯＮになる前に、すなわち、電力変換装置９とモジュール電池制御装置２００とが電気的に接続される前になされる。このため、該各電池セルの電圧の測定は、電力変換装置９への電力供給の前であり、電流供給前に測定された各電池セルの端子電圧から正確に充電状態ＳＯＣを求めることが可能となる。

<マイコン２５１の割り込み異常判定の動作フロー>
次に、ステップ９００の通常モードの処理について、図５の処理フローと図６のタイミングチャート、図７の処理フローにより説明する。通常モード９００は、ステップ９０１の割込みＴａｓｋで構成されている。割り込みタスクは３つあり、第一は中央のフローで示す「Ｍａｉｎ Ｔａｓｋ」、第二は右側のフローで示す「ＬＩＮ Ｔａｓｋ」、第三は左側のフローで示す「割り込み異常判定Ｔａｓｋ」である。なお、図６において、（ａ），（ｂ）は「Ｍａｉｎ Ｔａｓｋ」のタイミングチャートを示し、（ｃ）〜（ｇ）は「ＬＩＮ Ｔａｓｋ」のタイミングチャートを示し、（ｈ）〜（ｉ）は「割り込み異常判定Ｔａｓｋ」のタイミングチャートを示している。

（Ｍａｉｎ Ｔａｓｋ）
「Ｍａｉｎ Ｔａｓｋ」は上位制御装置とのＣＡＮ通信を実行するタスクであり、ステップ９０２では、「Ｍａｉｎ Ｔａｓｋ」の割込み信号ＩＲＱ１を発生する。図６の（ａ）に示すように、割込み信号ＩＲＱ１は一定時間間隔ＴＩＲＱ１で繰り返し発生する。ＮＩＲＱ１は割込み回数を表している。

ステップ９０３では、図６の（ｂ）に示すように、割り込みが発生する毎にＣＡＮ通信とセンサＡ／Ｄ値の取り込み処理を示し、その結果を上位制御装置に伝送する。すなわち、電流センサ３３０から出力された電流センサ信号、電池モジュール２１１，２１２の総電圧に関して電圧センサ２５５から出力された電圧センサ信号、および、電池モジュール２１１，２１２の内部に設けられた温度センサ（例えばサーミスタ素子）２３１、２３２から出力された温度センサ信号をＡ／Ｄ変換器に取り込むための、センサＡ／Ｄ値入力の処理を実行する。そして、その結果をＣＡＮにより上位制御装置に通信する通信処理を実行する。

ここで、図３に示したように電池制御回路２５０のマイコン２５１は、通信コマンド信号用送受信端子（ＴＸ、ＲＸ端子）を２つ有する２チャンネルのＣＡＮ通信機能を備えており、第１モジュール電池セット２４１と第２モジュール電池セット２４２のそれぞれについて、「Ｍａｉｎ Ｔａｓｋ」が実行される。

ステップ９０４では、図６（ａ）に示した割込み信号ＩＲＱ１の割込み回数ＮＩＲＱ１を算出する。この算出結果は、後述する割込み異常判定に使用される。

（ＬＩＮ Ｔａｓｋ）
「ＬＩＮ Ｔａｓｋ」はセル制御回路２２１との通信を実行するタスクであり、ステップ９０５では、図６の（ｃ）に示すように、「ＬＩＮ Ｔａｓｋ」の割込み信号ＩＲＱ２を発生する。この割込み信号ＩＲＱ２の入力により、ステップ９０６では、電池モジュール２１１、２１２のセル電圧を測定するための選択スイッチを指令し、電圧測定値を通信コマンド信号用ループ伝送路２５２０を介して取得する処理を実行する。また、「ＬＩＮ Ｔａｓｋ」では、その他の処理として、異常信号用ループ伝送路２５２１を介して検出される異常フラグの取得などを実行する。異常信号用ループ伝送路２５２１においては、第１モジュール電池セット２４１と第２モジュール電池セット２４２のセル制御回路Ｃ／Ｃの全てが、直列接続されている。

図６の（ｃ）に示すように、割込み信号ＩＲＱ２は所定時間で繰り返し生ずる。ＮＩＲＱ２は割込み回数を表す。まず、割込み信号ＩＲＱ１（ＮＩＲＱ１＝１）により、図６の（ｄ）のように、測定すべきセル電圧のセル選択スイッチをオンするためのオン指示を、セル制御回路Ｃ／Ｃに伝送する。（ｄ）に示す「Ｏｄｄ」は、セルの配置に付加された直列番号の奇数番号Ｏｄｄを表している。

次に、図６の（ｃ）に示す割込み回数ＮＩＲＱ２＝２の割込み信号ＩＲＱ２によって、図６の（ｅ）に示すように、セル制御回路Ｃ／Ｃから伝送された奇数番号Ｏｄｄに対応するセル電圧を読み込む。次に、割込み回数ＮＩＲＱ２＝５の割込み信号ＩＲＱ２によって、図６の（ｄ）に示す偶数番号Ｅｖｅｎのセル選択スイッチのオン指示をセル制御回路Ｃ／Ｃに伝送し、さらに、割込み回数ＮＩＲＱ２＝７の割込み信号ＩＲＱ２で、図６の（ｅ）に示すように偶数番号Ｅｖｅｎに対応するセル電圧を読み込む。

次に、割込み回数ＮＩＲＱ２＝１０の割込み信号ＩＲＱ２で、図６の（ｆ）に示すようにセル選択スイッチのオフ指示をセル制御回路Ｃ／Ｃに伝送して、セル電圧の取得が終了する。割込み回数ＮＩＲＱ２＝１１〜２０ではその他の処理、割込み回数ＮＩＲＱ２＝２１〜２３は休止処理である。

ステップ９０７では、図６の（ｃ）に示した割込み信号ＩＲＱ２の割込み回数ＮＩＲＱ２を算出する。この算出結果は、後述する割込み異常判定に使用される。

（割込み異常判定Ｔａｓｋ）
ステップ９０８では、図６の（ｈ）に示すように、「割込み異常判定Ｔａｓｋ」を行わせる割込み信号ＩＲＱ３を発生する。割込み信号ＩＲＱ３は、「Ｍａｉｎ Ｔａｓｋ」の最初の定時割込み信号ＩＲＱ１（ＮＩＲＱ１＝１）に同期して入力される。そして、時間ＴＩＲＱ３が経過後に、再び割込み信号ＩＲＱ３が入力されると、図６の（ｉ）に示すように、以下の割り込み異常判定処理が実行される。

なお、図６の（ｈ）〜（ｊ）では、割込み回数ＮＩＲＱ２＝２３の割込み信号ＩＲＱ２の発生から、割込み回数ＮＩＲＱ１＝１１の割込み信号ＩＲＱ１の発生までの時間を拡大して示した。２回目の割り込み信号ＩＲＱ３の発生タイミングは、その割り込み信号ＩＲＱ３の発生から、次の周期の割込み回数ＮＩＲＱ１＝１１の割込み信号ＩＲＱ１の発生までの時間が、割り込み異常判定処理の処理時間よりも大きくなるように設定される。

ステップ９０９では、その時点（図６（ｈ）の時間ＴＩＲＱ３が経過後の割込み信号ＩＲＱ３入力時）における割り込み信号ＩＲＱ１の回数ＮＩＲＱ１と割込み信号ＩＲＱ２の回数ＮＩＲＱ２とを加算して、その結果を割込み総数ＮＩＲＱ１２とする。ステップ９１０では、あらかじめ設定されている割込みセット総数ＮＩＲＱｓｅｔと、ステップ９０９で求めた割込み総数ＮＩＲＱ１２とが一致しているか否かを判定する。一致している場合には、ステップ９１１へ進んで「割込み正常」と判定される。一方、一致していない場合には、ステップ９１２へ進んで「割込み異常」と判定される。ステップ９１３では、それぞれの回数をクリアし、回数を初期状態とする。

図６に示すタイミングチャートの例では、正常な割込み処理が実行された場合、所定時間間隔ＴＩＲＱ１で発生する割り込み信号ＩＲＱ１の割込み回数ＮＩＲＱ１は８回で、所定のパターンで発生する割り込み信号ＩＲＱ２の割込み回数は２３回であるので、割込み総数ＮＩＲＱ１２は３１回となる。割込み時間の一例を示すと、ＴＩＲＱ１（ＮＩＲＱ１が１から８）＝２５ｍｓ、ＩＲＱ２では、ＮＩＲＱ２＝１と６が１１ｍｓ、ＮＩＲＱ２＝２１が３６ｍｓ、ＮＩＲＱ２＝０など他が７ｍｓ、ＴＩＲＱ３＝２００ｍｓの時、割込み総数ＮＩＲＱ１２が上述の３１回となる。よって、ステップ９１０における割込みセット総数ＮＩＲＱｓｅｔは３１とされる。

なお、時間ＴＩＲＱ３は、図６に示すように、「Ｍａｉｎ Ｔａｓｋ」が８回だけ処理される時間ＴＩＲＱ１×８より僅かに短く設定されている。そのため、割り込み信号ＩＲＱ３の周期ＴＩＲＱ３からＴＩＲＱ１×８が経過するまでの時間内に、割込み異常判定Ｔａｓｋが終了するようになっている。

図７は、図４に示したステップ９００の通常モード処理の他の例を示すフローチャートである。図５における「割り込み異常判定Ｔａｓｋ」は、図６（ｉ）のタイミングチャートで示すように、割り込み信号ＩＲＱ３による割り込み処理であった。しかし、図７に示すフローチャートにおいては、割り込み信号ＩＲＱ２による「ＬＩＮ Ｔａｓｋ」の割り込み処理の中で、割り込み異常判定を実行するようにしている。図７において、ステップ９１４からステップ９１９までの処理が、「割り込み異常判定Ｔａｓｋ」に相当する。

図７のステップ９１４では、割り込み信号ＩＲＱ２の回数ＮＩＲＱ２と、あらかじめ設定されている割り込みセット回数ＮＩＲＱ２ｓｅｔとの一致を判定する。すなわち、割り込み異常判定Ｔａｓｋを実行すべきタイミングとなったか否かを判定する。ステップ９１４で不一致と判定されると（ＮＯ判定）、割り込み異常判定Ｔａｓｋは実行されない。一方、一致と判定されると（ＹＥＳ判定）、ステップ９１５に進んで、割り込み信号ＩＲＱ１の回数ＮＩＲＱ１と割込み信号ＩＲＱ２の回数ＮＩＲＱ２を加算したものを割込み総数ＮＩＲＱ１２とする。

次いで、ステップ９１６では、あらかじめ設定されている割込みセット総数ＮＩＲＱｓｅｔと割込み総数ＮＩＲＱ１２との一致を判定する。ステップ９１６で一致と判定されると（ＹＥＳ判定）ステップ９１７へ進み、割込み正常と判定する。一方、ステップ９１６で不一致と判定されると（ＮＯ判定）ステップ９１８へ進み、割込み異常と判定する。ステップ９１９では、ＮＩＲＱ１、ＮＩＲＱ２およびＮＩＲＱ１２の回数をそれぞれクリアし、回数を初期状態とする。

図６の（ｊ）は、図７のフローチャートの場合の割り込み異常判定の処理のタイミングを示したものである。この場合、割り込みセット回数ＮＩＲＱ２ｓｅｔは、ＮＩＲＱ２＝２３が設定されており、２３回目の割り込み信号ＮＩＲＱ２によって割り込み異常判定の処理が実行され、割り込み信号ＮＩＲＱ１＝１１で割り込み異常判定結果をＭａｉｎ ＴａｓｋのＣＡＮ通信で伝送する。

なお、図７のフローチャートでは、割り込み異常判定Ｔａｓｋを「ＬＩＮ Ｔａｓｋ」の割り込み処理中に行うようにしているが、図８に示すように、割り込み異常判定Ｔａｓｋを「Ｍａｉｎ Ｔａｓｋ」側のステップ９０４の後にメインタスク側に設けても良い。図８に示すフローチャートでは、「Ｍａｉｎ Ｔａｓｋ」のステップ９０４の処理に続いて、ステップ９２４〜ステップ９１９の処理が実行される。

ステップ９２４では、割り込み信号ＩＲＱ１の回数ＮＩＲＱ１と、あらかじめ設定されている割り込みセット回数ＮＩＲＱ１ｓｅｔとの一致を判定する。ステップ９２４で不一致と判定されると（ＮＯ判定）、割り込み異常判定Ｔａｓｋは実行されない。一方、一致と判定されると（ＹＥＳ判定）、ステップ９１５に進んで、割り込み信号ＩＲＱ１の回数ＮＩＲＱ１と割込み信号ＩＲＱ２の回数ＮＩＲＱ２を加算したものを割込み総数ＮＩＲＱ１２とする。以下、ステップ９１６〜ステップ９１９までの処理は、図７の場合と同様なので説明を省略する。

図５のステップ９１２や図７のステップ９１８における割込み異常の例としては、ノイズによる割込み発生、マイコン２５１のクロック信号の時間が短くなる場合など、割込み総数ＮＩＲＱ１２が割込みセット総数ＮＩＲＱｓｅｔより多くなる場合や、ノイズによる割込みのキャンセル、クロック信号の時間が長くなる場合など、割込み総数ＮＩＲＱ１２が割込みセット総数ＮＩＲＱｓｅｔより少なくなる場合などである。

なお、図６の割込み時間ＴＩＲＱ３中における「Ｍａｉｎ Ｔａｓｋ」の割込みは、回数ＮＩＲＱ１＝８回で示しており、各割込みにおいて「ＬＩＮ Ｔａｓｋ」で取得したセル電圧は、グループに分けてＣＡＮ通信により上位制御装置に伝送される。例えば、図３に示したモジュール電池制御装置２００では、セルが３２個あり、４個のセル電圧を８回に分けてＣＡＮ通信により上位制御装置に伝送する。すなわち、セル電圧の３２個の情報は、割込み時間ＴＩＲＱ１×８の間に伝送されることになる。

そこで、割込み時間ＴＩＲＱ３経過後、次の「Ｍａｉｎ Ｔａｓｋ」の割込み信号ＩＲＱ１（ＮＩＲＱ１＝１１）において、図５のステップ９０８以下の割込み異常判定Ｔａｓｋやステップ９１４以下の割込み異常判定Ｔａｓｋで、割込み総回数ＮＩＲＱ１２が割り込みセット総数ＮＩＲＱｓｅｔと等しいと判定された場合には、正常通知と、セル２９から３２の４個のセル電圧とを伝送する。一方、等しくないと判定された場合には、異常通知と、セル２９から３２の４個のセル電圧とを伝送する。異常通知では、セル１から３２のセル電圧は、必ずしも正確な値ではないが、それに対しては上位制御装置の判断にゆだねられる。

なお、「Ｍａｉｎ Ｔａｓｋ」のＮＩＲＱ１＝１からＮＩＲＱ１＝８のＣＡＮ通信で伝送されるセル電圧は、当該割込み時間ＴＩＲＱ１×８より１周期前の割込みで取得したセル電圧である。そのため、割り込み異常通知をＮＩＲＱ１＝１１で伝送すると、ＮＩＲＱ１＝１１以降に８回に分けて伝送されるセル電圧は、必ずしも正確でないことを事前に知ることができ、上位制御装置の対応を容易にすることができる。

本実施の形態では、モジュール電池制御装置２００の電池制御回路２５０と上位制御装置とのＣＡＮ通信と、セル制御回路Ｃ／ＣとのＬＩＮ通信の割り込みＴａｓｋにおいて、それぞれの割り込み信号の回数を計数し、所定周期で２つの回数の加算値が所定回数と一致する時に正常と判定し、不一致の時に異常（マイコン２５１の異常）と判定した。そのような判定を行うことにより、各Ｔａｓｋが正常に動作していることが確認できるので、モジュール電池セット制御装置２００の信頼性を向上させることができる。

なお、上述した実施の形態では、図２〜図３に示したようにリチウム単電池２１４が４本の直列ブロックＢＧ１と６本の直列ブロックＢＧ２、ＢＧ３から成る電池モジュール２１１，２１２を備えて、合計３２個のリチウム単電池２１４で構成されているモジュール電池制御装置２００を例に説明したが、直列ブロック数やそれを構成する単電池数はこれに限られるものではない。また、単電池についても、リチウム電池以外であっても良い。

また、セル制御回路Ｃ／Ｃを構成する集積回路Ｃ／ＣＩＣの数も図２〜図３に限られるものではない。さらに、セル制御回路Ｃ／Ｃを制御するマイコン２５１も単一である必要はなく、例えば、第１、第２、あるいはそれ以上のモジュール電池セット毎にあってもよい。また、割り込みＴａｓｋも２つに限定されることはなく、少なくとも２つの割り込みＴａｓｋと割り込み異常判定Ｔａｓｋとを有するシステムに実施することができる。

上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。

１０：制御装置、１００：蓄電装置、２００：モジュール電池制御装置、２１１，２１２：電池モジュール、２１４：リチウム単電池、２２１，２２２：セル制御回路、２４１：第１モジュール電池セット、２４２：第２モジュール電池セット、２５２：インターフェース回路、２５０：電池制御回路、２５１：マイコン、３００：電池駆動ユニット、２５２０〜２５２２：伝送路

Claims (9)

1. 複数の単電池を有する組電池モジュールと、
   前記組電池モジュールに設けられた前記複数の単電池について、個別に測定および所定の制御をするための少なくとも１つの第１の制御装置と、
   前記第１の制御装置を統括制御する第２の制御装置とを備えた電池制御装置であって、
   前記第２の制御装置と前記第１の制御装置との間で通信コマンド信号の送受信を行うための第１の通信手段と、
   前記電池制御装置の外部にある上位制御装置と前記第２の制御装置との間で送受信を行うための第２の通信手段と、
   前記第１の通信手段を介した第１の割り込みタスクを行わせる第１の割り込み信号の発生回数、および前記第２の通信手段を介した第２の割り込みタスクを行わせる第２の割り込み信号の発生回数を、個別に計数する計数手段と、
   前記計数手段により所定時間内に計数された前記第１の割り込み信号の発生回数と前記第２の割り込み信号の発生回数との和を算出し、その和と予め設定された所定割り込み総数とを比較し、前記比較の結果が一致している場合には前記第１の割り込みタスクおよび前記第２の割り込みタスクが正常に動作していると判定し、前記比較の結果が一致していない場合には前記第１の割り込みタスクおよび前記第２の割り込みタスクのいずれか一方または両方において割り込み異常が生じていると判定する判定手段とを備え、
   前記第１の制御装置および前記上位制御装置との間における通信制御と、前記組電池モジュールにおける状態管理のための制御とを、前記第２の制御装置により監視することを特徴とする電池制御装置。
2. 請求項１に記載の電池制御装置において、
   前記通信コマンド信号は、前記単電池の端子電圧を要求するための要求信号、前記単電池の充電状態を調整させるための指令信号、前記第１の制御装置をスリープ状態からウエイクアップ状態にするための起動信号、前記第１の制御装置をウエイクアップ状態からスリープ状態にするための停止信号、前記第１の制御装置における通信用アドレスを設定するためのアドレス設定信号、前記第１の制御装置の異常状態を確認するための異常確認信号、のいずれかを含むことを特徴とする電池制御装置。
3. 請求項１または２に記載の電池制御装置において、
   前記判定手段は、前記第１の割り込み信号による前記第１の割り込みタスク時に、前記計数手段で計数される前記第１の割り込み信号の発生回数が予め設定された所定回数と一致したことを条件として、割り込みが正常であるか否かについての判定処理を実行することを特徴とする電池制御装置。
4. 請求項１または２に記載の電池制御装置において、
   前記判定手段は、前記第２の割り込み信号による前記第２の割り込みタスク時に、前記計数手段で計数される前記第２の割り込み信号の発生回数が予め設定された所定回数と一致したことを条件として、割り込みが正常であるか否かについての判定処理を実行することを特徴とする電池制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池制御装置において、
   前記所定時間は、前記第２の制御装置の正常動作についての判定処理中に前記第１および第２の割り込み信号が発生しないように設定されていることを特徴とする電池制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池制御装置において、
   前記第１の通信手段では、少なくとも前記第１の制御装置への単電池電圧測定指令の送信および測定された電圧値の前記第２の制御装置への送信が行われ、
   前記第２の通信手段では、少なくとも前記判定手段による判定処理結果および前記測定された電圧値の前記外部の装置への送信が行われることを特徴とする電池制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の電池制御装置において、
   前記第１の制御装置の配置個数は前記第２の制御装置の配置個数に対して、少なくとも等しい配置個数で構成されていることを特徴とする電池制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の電池制御装置において、
   前記第１の通信手段は、前記第２の制御装置の送信端子から出て該第２の制御装置の受信端子へと戻るループ状の伝送路を有し、該伝送路上に前記第１の制御装置が直列接続されていることを特徴とする電池制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の電池制御装置において、
   前記第１の割り込み信号の発生間隔は、前記第２の割り込み信号の発生間隔に比較して、短く設定されていることを特徴とする電池制御装置。
   

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