JP5656571B2

JP5656571B2 - 通信システム

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Publication number: JP5656571B2
Application number: JP2010250695A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　司; 司伊藤; 山内　誠; 誠山内
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Filing date: 2010-11-09
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Description

本発明は、通信システムに関する。

周知のように、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両には、動力源となるモータと、該モータに電力を供給する高電圧・大容量のバッテリが搭載されている。このバッテリは、リチウムイオン電池或いは水素ニッケル電池等からなる電池セルを直列に複数接続して構成されるものである。従来では、バッテリを安全に利用するために、各電池セルのセル電圧を監視し、過充電及び過放電を防止するための制御を行っている。

一般的に、バッテリーを構成する各セルのセル電圧を監視するためには、数セル分のセル電圧を同時に計測可能（厳密には例えば１２セル全ての電圧計測結果（デジタル値）を得るまでに１００μｓ程度は必要）な計測ユニットをセルの総数に応じて複数用意すれば良いが、計測ユニット間でセル電圧の計測タイミングにズレが生じると、各セルの状態（過充電状態か過放電状態か）を正確に把握することができず、適切なバッテリ制御を行うことが困難となる。

例えば、下記特許文献１に記載された技術では、数セル分のセル電圧を計測可能な監視装置を複数設け、各監視装置がそれぞれ一定時間（数十ｍｓ）経過する毎にセル電圧の計測を行うことにより、監視装置間のセル電圧計測タイミングを同期化（一致）させている。また、この特許文献１の技術では、監視装置を、システムコントローラからクロック信号を受けるマスター監視装置と、該マスター監視装置からクロック信号を受けるスレーブ監視装置とに分け、各装置が上記クロック信号に同期して通信を行うことにより、各装置間の通信の同期化を図っている。

さらに、この特許文献１の技術では、各監視装置に、クロック信号の供給が一定時間ない場合に動作停止状態に切り換わる機能を設け、バッテリに異常が発生した場合に、システムコントローラからマスター監視装置へのクロック信号の供給を停止させて、マスター監視装置、ひいてはスレーブ監視装置を動作停止状態に切り換えることにより、無駄な電力消費を抑えている。

特開２００２−３５４６９７号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術では、バッテリに異常が発生していなくとも、マスター監視装置が故障してスレーブ監視装置へのクロック信号の供給が停止した場合にスレーブ監視装置が動作停止状態に切り換わるため、スレーブ監視装置は正常であるにも関わらず、スレーブ監視装置がセル電圧を計測し、そのセル電圧計測結果をシステムコントローラへ送信することが不可能となる（故障発生時には通信の継続が困難）。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、故障発生時における通信の継続性を確保可能な通信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、本発明では、通信システムに係る第１の解決手段として、マスターユニットと複数のスレーブユニットで構成され、前記複数のスレーブユニットは所定処理の処理結果を前記マスターユニットに送信する通信システムにおいて、少なくとも１つのスレーブユニットから前記マスターユニットへの前記処理結果の送信を他のスレーブユニットが監視し、前記他のスレーブユニットは、前記処理結果の送信が一定期間確認されなかった場合に、各々のタイマに基づいて前記所定処理によって得られた処理結果を前記マスターユニットに送信することを特徴とする。

また、本発明では、通信システムに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記少なくとも１つのスレーブユニットは、第１周期で前記所定処理を行うと共に、前記第１周期より短い第２周期で前記所定処理の処理結果を分割して前記マスターユニットに送信し、前記他のスレーブユニットは、前記少なくとも１つのスレーブユニットから前記マスターユニットへの前記処理結果の送信が一定期間確認されなかった場合に、各々のタイマに基づく第３周期で前記所定処理を行うと共に、前記第３周期より短い第４周期で前記所定処理の処理結果を分割して前記マスターユニットに送信することを特徴とする。

また、本発明では、通信システムに係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記マスターユニットと前記複数のスレーブユニットとは、ＣＡＮバスを介して接続されていることを特徴とする。

さらに、本発明では、通信システムに係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれか１つの解決手段において、前記マスターユニットは、バッテリの充放電を管理するバッテリ制御ユニットであり、前記スレーブユニットは、前記バッテリを構成するセルの電圧計測を前記所定処理として行い、その電圧計測結果を前記処理結果として前記バッテリ制御ユニットに送信するセル電圧センサユニットであることを特徴とする。

本発明によれば、前記もう１つのスレーブユニットが故障して前記マスターユニットへの前記処理結果の送信を実施できなくても、他のスレーブユニットは、それぞれ前記所定処理によって得られた処理結果を前記マスターユニットに送信できるため、故障発生時における通信の継続性を確保することが可能である。

本実施形態におけるバッテリ管理システム（通信システム）の構成概略図である。メインセンサユニットＳＵ１の通信動作を表すフローチャートである。サブセンサユニットＳＵ２〜ＳＵ４の通信動作を表す第１フローチャートである。サブセンサユニットＳＵ２〜ＳＵ４の通信動作を表す第２フローチャートである。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、本発明に係る通信システムの一実施形態として、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載されるバッテリの充放電を管理するバッテリ管理システムを例示する。このバッテリ管理システムは、図１に示すように、バッテリＢＴと、バッテリ制御ユニットＭＵと、４つのセル電圧センサユニットＳＵ１〜ＳＵ４とから概略構成されている。

バッテリＢＴは、４つのセルモジュールＭ１〜Ｍ４を直列に接続して構成されている。また、各セルモジュールＭ１〜Ｍ４は、それぞれリチウムイオン電池或いは水素ニッケル電池等からなる電池セル（以下、セルと略す）を直列に１２個接続して構成されている。つまり、バッテリＢＴは、合計４８個のセルを直列に接続して構成されている。

なお、図１では、セルモジュールＭ１を構成する各セルの符号をＣ１＿Ｍ１〜Ｃ１２＿Ｍ１とし、セルモジュールＭ２を構成する各セルの符号をＣ１＿Ｍ２〜Ｃ１２＿Ｍ２とし、セルモジュールＭ３を構成する各セルの符号をＣ１＿Ｍ３〜Ｃ１２＿Ｍ３とし、セルモジュールＭ４を構成する各セルの符号をＣ１＿Ｍ４〜Ｃ１２＿Ｍ４とする。

バッテリ制御ユニットＭＵと各セル電圧センサユニットＳＵ１〜ＳＵ４は、２本の通信線（ツイストペア線）からなる通信バスＢＳ（ＣＡＮバス）を介して接続されている。ＣＡＮ（Controller Area Network）通信は、通信バスＢＳを構成する２本の通信線に電圧差があるか否かによって「０」または「１」のデータを送信する差動電圧通信方式を採用しているため、耐ノイズ性が高く、車載ユニット間の通信に好適である。

セル電圧センサユニットＳＵ１は、セルモジュールＭ１を構成する各セルＣ１＿Ｍ１〜Ｃ１２＿Ｍ１の端子間電圧（セル電圧）を計測するために、１３本の配線で各セルＣ１＿Ｍ１〜Ｃ１２＿Ｍ１の両端子（正極端子、負極端子）と接続されている。
セル電圧センサユニットＳＵ２は、セルモジュールＭ２を構成する各セルＣ１＿Ｍ２〜Ｃ１２＿Ｍ２のセル電圧を計測するために、１３本の配線で各セルＣ１＿Ｍ２〜Ｃ１２＿Ｍ２の両端子と接続されている。
セル電圧センサユニットＳＵ３は、セルモジュールＭ３を構成する各セルＣ１＿Ｍ３〜Ｃ１２＿Ｍ３のセル電圧を計測するために、１３本の配線で各セルＣ１＿Ｍ３〜Ｃ１２＿Ｍ３の両端子と接続されている。
セル電圧センサユニットＳＵ４は、セルモジュールＭ４を構成する各セルＣ１＿Ｍ４〜Ｃ１２＿Ｍ４のセル電圧を計測するために、１３本の配線で各セルＣ１＿Ｍ４〜Ｃ１２＿Ｍ４の両端子と接続されている。

セル電圧センサユニットＳＵ１は、第１周期でセルモジュールＭ１を構成する各セルＣ１＿Ｍ１〜Ｃ１２＿Ｍ１のセル電圧計測を行うと共に、第１周期よりも短い第２周期でセル電圧計測結果を分割してバッテリ制御ユニットＭＵへＣＡＮ送信する。ここで、ＣＡＮ送信とは、ＣＡＮプロトコルに規定されたデータフレームのデータフィールドにセル電圧計測結果（デジタルデータ）をセットすることで送信用のデータフレーム（以下、送信フレームと称す）を作成し、この送信フレームを差動電圧通信方式によって送信することを指す。

上記の第１周期及び第２周期は、１セル当りのセル電圧計測結果のビット長に応じて適宜設定すれば良い。例えば、１セル当りのセル電圧計測結果のビット長を１６ビットと仮定すると、ＣＡＮプロトコルに規定されたデータフレームのデータフィールドにセットできる最大ビット長は６４ビットであるので、１回のＣＡＮ送信で４セル分のセル電圧計測結果しか送信できない。そのため、１セル当りのセル電圧計測結果のビット長が１６ビットの場合、１２セル分のセル電圧計測結果を３回に分割して送信する必要がある。

この場合、例えば第１周期を６０ｍｓ、第２周期を２０ｍｓとすると、セル電圧センサユニットＳＵ１は、６０ｍｓ周期でセルモジュールＭ１を構成する１２個のセルＣ１＿Ｍ１〜Ｃ１２＿Ｍ１のセル電圧を同時に計測する。なお、厳密には、セル電圧センサユニットＳＵ１は、セルＣ１＿Ｍ１から順番にセル電圧を計測（Ａ／Ｄ変換）するため、１２セル全てのセル電圧計測結果（１６ビットデータ×１２）を得るまでに１００μｓ程度は必要である。なお、この１２セル全てのセル電圧計測に要する時間としての１００μｓは、実用上、セル電圧計測タイミングの同時性を保証し得る値である。

また、セル電圧センサユニットＳＵ１は、上記のように６０ｍｓ周期で取得した１２セル分のセル電圧計測結果を、セルＣ１＿Ｍ１〜セルＣ４＿Ｍ１のセル電圧計測結果を含む第１グループと、セルＣ５＿Ｍ１〜セルＣ８＿Ｍ１のセル電圧計測結果を含む第２グループと、セルＣ９＿Ｍ１〜セルＣ１２＿Ｍ１のセル電圧計測結果を含む第３グループとの３つのグループに分割し、２０ｍｓ周期で各グループに属するセル電圧計測結果を順番にデータフレームにセットして送信する。この結果、６０ｍｓの間に、１２セル全てのセル電圧計測結果がバッテリ制御ユニットＭＵに送信されることになる。
なお、以下では説明の便宜上、上記のような機能を有するセル電圧センサユニットＳＵ１をメインセンサユニットと言い換える。

一方、セル電圧センサユニットＳＵ２は、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの送信フレームの送信を監視し、初回の送信フレームの送信が確認された時点でセルモジュールＭ２を構成する各セルＣ１＿Ｍ２〜Ｃ１２＿Ｍ２のセル電圧計測を行うと共に、第２周期でセル電圧計測結果を分割してバッテリ制御ユニットＭＵへＣＡＮ送信する。

このセル電圧センサユニットＳＵ２の第２周期は、メインセンサユニットＳＵ１の第２周期と同じ値に設定される。つまり、第２周期を２０ｍｓとすると、セル電圧センサユニットＳＵ２は、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの初回の送信フレームの送信が確認された時点（初回の送信フレームの送信は６０ｍｓ周期で確認される）で、セルモジュールＭ２を構成する１２個のセルＣ１＿Ｍ２〜Ｃ１２＿Ｍ２のセル電圧を同時に計測する。なお、厳密には、１２セル全てのセル電圧計測結果を得るまでに１００μｓ程度は必要であるが、セル電圧計測タイミングの同時性は保証される。

また、セル電圧センサユニットＳＵ２は、上記のように取得した１２セル分のセル電圧計測結果を、セルＣ１＿Ｍ２〜セルＣ４＿Ｍ２のセル電圧計測結果を含む第１グループと、セルＣ５＿Ｍ２〜セルＣ８＿Ｍ２のセル電圧計測結果を含む第２グループと、セルＣ９＿Ｍ２〜セルＣ１２＿Ｍ２のセル電圧計測結果を含む第３グループとの３つのグループに分割し、２０ｍｓ周期で各グループに属するセル電圧計測結果を順番にデータフレームにセットして送信する。この結果、次に、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの初回の送信フレームの送信が確認されるまでの間、つまり、６０ｍｓの間に、セルモジュールＭ２を構成する１２セル全てのセル電圧計測結果がバッテリ制御ユニットＭＵに送信されることになる。

さらに、セル電圧センサユニットＳＵ２は、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの送信フレームの送信が一定期間確認されなかった場合に、タイマに基づく第３周期でセルモジュールＭ２を構成する各セルＣ１＿Ｍ２〜Ｃ１２＿Ｍ２のセル電圧計測を行うと共に、第３周期より短い第４周期でセル電圧計測結果を分割してバッテリ制御ユニットＭＵへＣＡＮ送信する。本実施形態において、第３周期は第１周期（６０ｍｓ）と同じ値に、第４周期は第２周期（２０ｍｓ）と同じ値に設定されているが、異なる値にしても良い。

同様に、セル電圧センサユニットＳＵ３は、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの送信フレームの送信を監視し、初回の送信フレームの送信が確認された時点でセルモジュールＭ３を構成する各セルＣ１＿Ｍ３〜Ｃ１２＿Ｍ３のセル電圧計測を行うと共に、第２周期でセル電圧計測結果を分割してバッテリ制御ユニットＭＵへＣＡＮ送信する。

つまり、セル電圧センサユニットＳＵ３は、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの初回の送信フレームの送信が確認された時点で、セルモジュールＭ３を構成する１２個のセルＣ１＿Ｍ３〜Ｃ１２＿Ｍ３のセル電圧を同時に計測する。なお、厳密には、１２セル全てのセル電圧計測結果を得るまでに１００μｓ程度は必要であるが、セル電圧計測タイミングの同時性は保証される。

また、セル電圧センサユニットＳＵ３は、上記のように取得した１２セル分のセル電圧計測結果を、セルＣ１＿Ｍ３〜セルＣ４＿Ｍ３のセル電圧計測結果を含む第１グループと、セルＣ５＿Ｍ３〜セルＣ８＿Ｍ３のセル電圧計測結果を含む第２グループと、セルＣ９＿Ｍ３〜セルＣ１２＿Ｍ３のセル電圧計測結果を含む第３グループとの３つのグループに分割し、２０ｍｓ周期で各グループに属するセル電圧計測結果を順番にデータフレームにセットして送信する。この結果、次に、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの初回の送信フレームの送信が確認されるまでの間、つまり、６０ｍｓの間に、セルモジュールＭ３を構成する１２セル全てのセル電圧計測結果がバッテリ制御ユニットＭＵに送信されることになる。

さらに、セル電圧センサユニットＳＵ３は、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの送信フレームの送信が一定期間確認されなかった場合に、タイマに基づく第３周期でセルモジュールＭ３を構成する各セルＣ１＿Ｍ３〜Ｃ１２＿Ｍ３のセル電圧計測を行うと共に、第３周期より短い第４周期でセル電圧計測結果を分割してバッテリ制御ユニットＭＵへＣＡＮ送信する。

同様に、セル電圧センサユニットＳＵ４は、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの送信フレームの送信を監視し、初回の送信フレームの送信が確認された時点でセルモジュールＭ４を構成する各セルＣ１＿Ｍ４〜Ｃ１２＿Ｍ４のセル電圧計測を行うと共に、第２周期でセル電圧計測結果を分割してバッテリ制御ユニットＭＵへＣＡＮ送信する。

つまり、セル電圧センサユニットＳＵ４は、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの初回の送信フレームの送信が確認された時点で、セルモジュールＭ４を構成する１２個のセルＣ１＿Ｍ４〜Ｃ１２＿Ｍ４のセル電圧を同時に計測する。なお、厳密には、１２セル全てのセル電圧計測結果を得るまでに１００μｓ程度は必要であるが、セル電圧計測タイミングの同時性は保証される。

また、セル電圧センサユニットＳＵ４は、上記のように取得した１２セル分のセル電圧計測結果を、セルＣ１＿Ｍ４〜セルＣ４＿Ｍ４のセル電圧計測結果を含む第１グループと、セルＣ５＿Ｍ４〜セルＣ８＿Ｍ４のセル電圧計測結果を含む第２グループと、セルＣ９＿Ｍ４〜セルＣ１２＿Ｍ４のセル電圧計測結果を含む第３グループとの３つのグループに分割し、２０ｍｓ周期で各グループに属するセル電圧計測結果を順番にデータフレームにセットして送信する。この結果、次に、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの初回の送信フレームの送信が確認されるまでの間、つまり、６０ｍｓの間に、セルモジュールＭ４を構成する１２セル全てのセル電圧計測結果がバッテリ制御ユニットＭＵに送信されることになる。

さらに、セル電圧センサユニットＳＵ４は、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの送信フレームの送信が一定期間確認されなかった場合に、タイマに基づく第３周期でセルモジュールＭ４を構成する各セルＣ１＿Ｍ４〜Ｃ１２＿Ｍ４のセル電圧計測を行うと共に、第３周期より短い第４周期でセル電圧計測結果を分割してバッテリ制御ユニットＭＵへＣＡＮ送信する。
なお、以下では説明の便宜上、上記のような同じ機能を有するセル電圧センサユニットＳＵ２〜ＳＵ４をサブセンサユニットと言い換える。

このように構成された本バッテリ管理システムにおいて、バッテリ制御ユニットＭＵは本発明における「マスターユニット」に相当し、セル電圧センサユニットＳＵ１〜ＳＵ４は「スレーブユニット」に相当する。また、メインセンサユニットＳＵ１は「少なくとも１つのスレーブユニット」に相当し、サブセンサユニットＳＵ２〜ＳＵ４は「他のスレーブユニット」に相当する。

なお、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへ送信フレームが送信されると、通信バスＢＳにはその送信フレームに応じた差動電圧が発生するため、各サブセンサユニットＳＵ２〜ＳＵ４も送信フレームを受信することができる。従って、各サブセンサユニットＳＵ２〜ＳＵ４は、通信バスＢＳから取り込んだ差動電圧に基づいて、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの送信フレームの送信を監視する。

また、周知のように、ＣＡＮプロトコルに規定されたデータフレームには、通信調停の優先順位を決定付ける情報（「ＩＤ」）が含まれているため、各サブセンサユニットＳＵ２〜ＳＵ４から同時にバッテリ制御ユニットＭＵへのＣＡＮ送信（送信フレームの送信）が行われた場合でも、優先順位の高いユニットの送信フレームから順番に送信されることになるため、データの衝突は発生しない。

次に、上記のように構成された本バッテリ管理システムの通信動作について詳細に説明する。図２は、メインセンサユニットＳＵ１の通信動作を表すフローチャートである。メインセンサユニットＳＵ１は、６０ｍｓ周期で図２（ａ）に示す６０ｍｓ周期処理を実行する。この図２（ａ）に示すように、メインセンサユニットＳＵ１は、６０ｍｓ周期処理の開始と同時に２０ｍｓ周期タイマをスタートさせる（ステップＳ１）。

続いて、メインセンサユニットＳＵ１は、セルモジュールＭ１を構成する各セルＣ１＿Ｍ１〜Ｃ１２＿Ｍ１のセル電圧を計測（Ａ／Ｄ変換）し、１２セル分のセル電圧計測結果（１６ビットデータ×１２）を得る（ステップＳ２）。なお、上述したように、１２セル全てのセル電圧計測結果を得るまでに１００μｓ程度は必要であるが、セル電圧計測タイミングの同時性は保証される。そして、メインセンサユニットＳＵ１は、処理回数カウンタａを「０」にリセットし（ステップＳ３）、図２（ｂ）に示す２０ｍｓ周期処理を起動する（ステップＳ４）。

２０ｍｓ周期処理の起動後、メインセンサユニットＳＵ１は、図２（ｂ）に示すように、処理回数カウンタａが「３」未満か否かを判定し（ステップＳ４ａ）、「Ｎｏ」の場合（ａ≧３の場合）には２０ｍｓ周期処理を終了する。一方、メインセンサユニットＳＵ１は、上記ステップＳ４ａにおいて「Ｙｅｓ」の場合（ａ＜３の場合）、１２セル分のセル電圧計測結果からセルＣ（ａ×４＋１）＿Ｍ１〜セルＣ（ａ×４＋４）＿Ｍ１のセル電圧計測結果を含む第（ａ＋１）グループを抽出する（ステップＳ４ｂ）。

ここで、初回の２０ｍｓ周期処理の場合、処理回数カウンタａ＝０であるため、ステップＳ４ｂにおいて、１２セル分のセル電圧計測結果からセルＣ１＿Ｍ１〜セルＣ４＿Ｍ１のセル電圧計測結果を含む第１グループ（６４ビットデータ）が抽出される。

続いて、メインセンサユニットＳＵ１は、第（ａ＋１）グループに属するセル電圧計測結果をデータフレームのデータフィールドにセットして送信フレームＦ（ａ＋１）を作成し（ステップＳ４ｃ）、当該作成した送信フレームＦ（ａ＋１）をバッテリ制御ユニットＭＵにＣＡＮ送信する（ステップＳ４ｄ）。ここで、例えば処理回数カウンタａ＝０の場合、送信フレームＦ（１）となるが、これは１回目に送信される送信フレームを意味する。

そして、メインセンサユニットＳＵ１は、処理回数カウンタａをインクリメントし（ステップＳ４ｅ）、２０ｍｓ周期タイマが２０ｍｓの計時を終了するタイミング（次周期の２０ｍｓの計時が開始されるタイミング）で上述した２０ｍｓ周期処理を実行する（ステップＳ４ｆ）。

つまり、２回目に２０ｍｓ周期処理が実行される場合、処理回数カウンタａ＝１になっているため、上記ステップＳ４ｂにおいて、１２セル分のセル電圧計測結果からセルＣ５＿Ｍ１〜セルＣ８＿Ｍ１のセル電圧計測結果を含む第２グループが抽出され、上記ステップＳ４ｄにおいて、第２グループに属するセル電圧計測結果を含む送信フレームＦ（２）がバッテリ制御ユニットＭＵにＣＡＮ送信される。

さらに、３回目に２０ｍｓ周期処理が実行される場合、処理回数カウンタａ＝２になっているため、上記ステップＳ４ｂにおいて、１２セル分のセル電圧計測結果からセルＣ９＿Ｍ１〜セルＣ１２＿Ｍ１のセル電圧計測結果を含む第３グループが抽出され、上記ステップＳ４ｄにおいて、第３グループに属するセル電圧計測結果を含む送信フレームＦ（３）がバッテリ制御ユニットＭＵにＣＡＮ送信される。

以上のようなメインセンサユニットＳＵ１の通信動作によって、６０ｍｓ周期でモジュールＭ１を構成する１２セル分のセル電圧計測結果が得られると共に、その６０ｍｓの間に、２０ｍｓ周期で１２セル全てのセル電圧計測結果が３分割されてバッテリ制御ユニットＭＵに送信されることになる。

図３及び図４は、サブセンサユニットＳＵ２〜ＳＵ４の通信動作を表すフローチャートである。なお、図３及び図４に示す通信動作は各サブセンサユニットＳＵ２〜ＳＵ４で共通であるため、以下ではサブセンサユニットＳＵ２を代表的に用いて説明する。

上述したように、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへ送信フレームＦ（ａ＋１）が送信されると、通信バスＢＳにはその送信フレームに応じた差動電圧が発生するため、サブセンサユニットＳＵ２も送信フレームＦ（ａ＋１）を受信することができる。従って、サブセンサユニットＳＵ２は、通信バスＢＳから取り込んだ差動電圧に基づいて、図３に示すＣＡＮ受信監視処理を実行する。

この図３に示すように、サブセンサユニットＳＵ２は、通信バスＢＳから取り込んだ差動電圧に基づいて、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの送信フレームＦ（ａ＋１）の送信が一定期間確認されなかった（差動電圧に一定期間変化がなかった）か否かを判定する（ステップＳ１１）。

サブセンサユニットＳＵ２は、上記ステップＳ１１において「Ｙｅｓ」の場合、６０ｍｓ周期タイマをスタートさせ（ステップＳ１２）、同時にメインセンサユニットＳＵ１と同様の６０ｍｓ周期処理を起動する（ステップＳ１３）。つまり、サブセンサユニットＳＵ２は、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの送信フレームＦ（ａ＋１）の送信が一定期間確認されなかった場合、６０ｍｓ周期でセルモジュールＭ２を構成する１２セル分のセル電圧計測を行うと共に、２０ｍｓ周期でセル電圧計測結果を分割してバッテリ制御ユニットＭＵへＣＡＮ送信する。

これにより、メインセンサユニットＳＵ１が故障してバッテリ制御ユニットＭＵへの送信フレームＦ（ａ＋１）の送信が実施できなくとも、サブセンサユニットＳＵ２はセルモジュールＭ２を構成する１２セル分のセル電圧の計測及びバッテリ制御ユニットＭＵへのセル電圧計測結果の送信を継続して行うことができる。

一方、上記ステップＳ１１において「Ｎｏ」の場合、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの送信フレームＦ（ａ＋１）の送信が一定期間内に確認された（送信フレームＦ（ａ＋１）を受信した）場合、サブセンサユニットＳＵ２は、送信フレームＦ（ａ＋１）を受信したタイミングで、割込み処理として図４（ａ）に示すＣＡＮ受信割込み処理を実行する。

この図４（ａ）に示すように、サブセンサユニットＳＵ２は、送信フレームＦ（ａ＋１）を受信してＣＡＮ受信割込み処理を開始すると、その受信した送信フレームＦ（ａ＋１）のチェック処理を行い（ステップＳ２１）、正常に受信したか否かを判定する（ステップＳ２２）。

サブセンサユニットＳＵ２は、上記ステップＳ２２において「Ｙｅｓ」の場合（正常受信の場合）、受信した送信フレームＦ（ａ＋１）がメインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへ送信された初回（１回目）の送信フレームか否かを判定する（ステップＳ２３）。

サブセンサユニットＳＵ２は、上記ステップＳ２３において「Ｙｅｓ」の場合、つまりメインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの初回の送信フレームＦ（１）の送信が確認された場合、２０ｍｓ周期タイマをスタートさせ（ステップＳ１４）、セルモジュールＭ２を構成する各セルＣ１＿Ｍ２〜Ｃ１２＿Ｍ２のセル電圧を計測し、１２セル分のセル電圧計測結果を得る（ステップＳ２５）。

そして、サブセンサユニットＳＵ２は、処理回数カウンタｂを「０」にリセットし（ステップＳ２６）、図４（ｂ）に示す２０ｍｓ周期処理を起動する（ステップＳ２７）。なお、サブセンサユニットＳＵ２は、上記ステップＳ２２において「Ｎｏ」の場合（異常受信の場合）、予め規定された受信データエラー処理を実行する（ステップＳ２８）。

２０ｍｓ周期処理の起動後、サブセンサユニットＳＵ２は、図４（ｂ）に示すように、処理回数カウンタｂが「３」未満か否かを判定し（ステップＳ２７ａ）、「Ｎｏ」の場合（ｂ≧３の場合）には２０ｍｓ周期処理を終了する。一方、サブセンサユニットＳＵ２は、上記ステップＳ２７ａにおいて「Ｙｅｓ」の場合（ｂ＜３の場合）、１２セル分のセル電圧計測結果からセルＣ（ｂ×４＋１）＿Ｍ２〜セルＣ（ｂ×４＋４）＿Ｍ２のセル電圧計測結果を含む第（ｂ＋１）グループを抽出する（ステップＳ２７ｂ）。

ここで、初回の２０ｍｓ周期処理の場合、処理回数カウンタｂ＝０であるため、ステップＳ２７ｂにおいて、１２セル分のセル電圧計測結果からセルＣ１＿Ｍ２〜セルＣ４＿Ｍ２のセル電圧計測結果を含む第１グループ（６４ビットデータ）が抽出される。続いて、サブセンサユニットＳＵ２は、第（ｂ＋１）グループに属するセル電圧計測結果をデータフレームのデータフィールドにセットして送信フレームＦ（ｂ＋１）を作成し（ステップＳ２７ｃ）、当該作成した送信フレームＦ（ｂ＋１）をバッテリ制御ユニットＭＵにＣＡＮ送信する（ステップＳ２７ｄ）。

そして、サブセンサユニットＳＵ２は、処理回数カウンタｂをインクリメントし（ステップＳ２７ｅ）、２０ｍｓ周期タイマが２０ｍｓの計時を終了するタイミング（次周期の２０ｍｓの計時が開始されるタイミング）で上述した２０ｍｓ周期処理を実行する（ステップＳ２７ｆ）。

つまり、２回目に２０ｍｓ周期処理が実行される場合、処理回数カウンタｂ＝１になっているため、上記ステップＳ２７ｂにおいて、１２セル分のセル電圧計測結果からセルＣ５＿Ｍ２〜セルＣ８＿Ｍ２のセル電圧計測結果を含む第２グループが抽出され、上記ステップＳ２７ｄにおいて、第２グループに属するセル電圧計測結果を含む送信フレームＦ（２）がバッテリ制御ユニットＭＵにＣＡＮ送信される。

さらに、３回目に２０ｍｓ周期処理が実行される場合、処理回数カウンタｂ＝２になっているため、上記ステップＳ２７ｂにおいて、１２セル分のセル電圧計測結果からセルＣ９＿Ｍ２〜セルＣ１２＿Ｍ２のセル電圧計測結果を含む第３グループが抽出され、上記ステップＳ２７ｄにおいて、第３グループに属するセル電圧計測結果を含む送信フレームＦ（３）がバッテリ制御ユニットＭＵにＣＡＮ送信される。

以上のようなサブセンサユニットＳＵ２の通信動作によって、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの初回の送信フレームの送信が確認された時点でモジュールＭ２を構成する１２セル分のセル電圧計測結果が得られると共に、次にメインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの初回の送信フレームの送信が確認されるまでの間に、２０ｍｓ周期で１２セル全てのセル電圧計測結果が３分割されてバッテリ制御ユニットＭＵに送信されることになる。

また、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの初回の送信フレームの送信が確認されなかった場合、つまり、メインセンサユニットＳＵ１が故障してバッテリ制御ユニットＭＵへの送信フレームＦ（ａ＋１）の送信が実施できなかった場合でも、６０ｍｓ周期でモジュールＭ２を構成する１２セル分のセル電圧計測結果が得られると共に、２０ｍｓ周期で１２セル全てのセル電圧計測結果が３分割されてバッテリ制御ユニットＭＵに送信されることになる。

サブセンサユニットＳＵ３及びＳＵ４もサブセンサユニットＳＵ２と同じ通信動作を行うため、結果的に、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの初回の送信フレームの送信が確認された時点でモジュールＭ２〜Ｍ４を構成する３６セル分のセル電圧計測結果が同時に得られると共に、次にメインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの初回の送信フレームの送信が確認されるまでの間に、２０ｍｓ周期で３６セル全てのセル電圧計測結果が３分割されてバッテリ制御ユニットＭＵに送信されることになる。

また、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの初回の送信フレームの送信が確認されなかった場合でも、６０ｍｓ周期でモジュールＭ２〜Ｍ４を構成する３６セル分のセル電圧計測結果が得られると共に、２０ｍｓ周期で３６セル全てのセル電圧計測結果が３分割されてバッテリ制御ユニットＭＵに送信されることになる。

以上のように、本実施形態によれば、メインセンサユニットＳＵ１が故障してバッテリ制御ユニットＭＵへの送信フレームの送信を実施できなくても、他のサブセンサユニットＳＵ２〜ＳＵ４は、それぞれ１２セル分のセル電圧計測によって得られたセル電圧計測結果をバッテリ制御ユニットＭＵに送信できるため、故障発生時における通信の継続性を確保することが可能である。

なお、本実施形態では、サブセンサユニットＳＵ２〜ＳＵ４間のセル電圧計測タイミングにズレはない（同期している）が、メインセンサユニットＳＵ１とサブセンサユニットＳＵ２〜ＳＵ４との間ではセル電圧計測タイミングにズレが生じる。しかしながら、このズレは、実用上、許容できるレベルであるので、システム全体としてセル電圧センサユニットＳＵ１〜ＳＵ４間のセル電圧計測タイミングは同期していると看做せる。

また、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
（１）上記実施形態では、セル電圧センサユニットＳＵ１〜ＳＵ４のそれぞれが、１２セル分のセル電圧計測結果を３分割してバッテリ制御ユニットＭＵに送信する場合を例示したが、１セルモジュール当りのセル数が少ない場合や、１セル当りのセル電圧計測結果のビット長が短い場合など、１セルモジュール分のセル電圧計測結果を１回でＣＡＮ送信できる場合には、わざわざ分割送信する必要はない。

このように分割送信をしない場合、メインセンサユニットＳＵ１は、一定周期でセルモジュールＭ１を構成する１２セル分のセル電圧計測を行うと共に、そのセル電圧計測結果を含む送信フレームをバッテリ制御ユニットＭＵに送信する。一方、各サブセンサユニットＳＵ２〜ＳＵ４は、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの送信フレームの送信が確認された時点でモジュールＭ２〜Ｍ４を構成する３６セル分のセル電圧計測結果を取得し、それらのセル電圧計測結果を含む送信フレームをバッテリ制御ユニットＭＵに送信する。また、各サブセンサユニットＳＵ２〜ＳＵ４は、メインセンサユニットＳＵ１からバッテリ制御ユニットＭＵへの送信フレームの送信が一定期間確認されなかった場合、６０ｍｓ周期でモジュールＭ２〜Ｍ４を構成する３６セル分のセル電圧計測結果を取得し、それらのセル電圧計測結果を含む送信フレームをバッテリ制御ユニットＭＵに送信する。

（２）上記実施形態では、本発明に係る通信システムとして、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載されるバッテリの充放電を管理するバッテリ管理システムを例示して説明したが、本発明はこれに限らず、マスターユニットと複数のスレーブユニットで構成され、複数のスレーブユニットは所定処理の処理結果をマスターユニットに送信する通信システムに広く適用することができる。

（３）上記実施形態では、４つのセル電圧センサユニットＳＵ１〜ＳＵ４を備えるバッテリ管理システムを例示したが、セル電圧センサユニット（スレーブユニット）の個数はこれに限定されず、２個以上あれば良い。また、バッテリＢＴを構成するセルモジュールの数も４つに限定されず、セルモジュールを構成するセルの数も１２個に限定されない。

ＢＴ…バッテリ、ＭＵ…バッテリ制御ユニット（マスターユニット）、ＳＵ１〜ＳＵ４…セル電圧センサユニット（スレーブユニット）

Claims

バッテリの充放電を管理するバッテリ制御ユニットと、前記バッテリのセルモジュール毎に設けられ、当該セルモジュールを構成する複数のセルの電圧計測処理を行い、その電圧計測結果を前記バッテリ制御ユニットに送信する複数のセル電圧センサユニットとで構成され、前記複数のセル電圧センサユニットは前記電圧計測結果を前記バッテリ制御ユニットに送信する通信システムにおいて、
少なくとも１つのセル電圧センサユニットは、第１周期で前記電圧計測処理を行うと共に、前記第１周期より短い第２周期で前記電圧計測結果を分割して前記バッテリ制御ユニットに送信し、
他のセル電圧センサユニットは、前記少なくとも１つのセル電圧センサユニットから前記バッテリ制御ユニットへの最初の前記電圧計測結果の送信が確認された時点で、各々のタイマに基づく第３周期で前記複数のセルの前記電圧計測処理を同時に行い、前記少なくとも１つのセル電圧センサユニットから前記バッテリ制御ユニットへの前記電圧計測結果の送信が一定期間確認されなかった場合には、前記第３周期より短い第４周期で前記電圧計測結果を分割して前記バッテリ制御ユニットに送信する
ことを特徴とする通信システム。
前記バッテリ制御ユニットと前記複数のセル電圧センサユニットとは、ＣＡＮバスを介して接続されていることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。