JP6048300B2

JP6048300B2 - 電池監視装置、及び、電池ユニット

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Publication number: JP6048300B2
Application number: JP2013091796A
Authority: JP
Inventors: 典男西脇
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2033-04-24
Also published as: JP2014215137A

Description

本発明は、電池監視装置、及び、電池ユニットに関する。

従来より、低圧側のメインマイコンが各電圧監視用に出力した共通の電圧検出起動指令に呼応して、高圧側の第１〜第５電圧監視用ＩＣが、対応する単位セルの測定電圧のデータをメインマイコンに送信する、複数組電池の状態監視ユニットがある（例えば、特許文献１参照）。

メインマイコンは、受信した単位セルのディジタルの電圧信号の数が、通信線上に存在する第１〜第５の電圧監視用の数と一致するか否かによって、正常な受信データであるか否かを判定する。

特開２０１１−０５０１７６号公報

ところで、従来の複数組電池の状態監視ユニットでは、電圧信号は、始端側の電圧監視用ＩＣから終端側の電圧監視用ＩＣに向かって送信されるため、各電圧監視用ＩＣは、自己より終端側の電圧監視用ＩＣの電圧信号を得ることができない。

このため、各電圧監視用ＩＣが、対応する単位セルの電圧の電圧を制御する際に、自己より終端側の電圧監視用ＩＣの電圧信号がないので、単位セルの電圧制御を効率的に行うことができないという課題がある。

そこで、本発明は、効率的に電圧制御を行うことができる電池監視装置、及び、電池ユニットを提供することを目的とする。

本発明の一局面の電池監視装置は、電池セルを含む複数の電池スタックの外部に配設される第１制御部と、前記複数の電池スタックにそれぞれ配設され、前記電池セルの出力電圧を検出し、当該検出電圧を表す電圧データを出力する第２制御部と、複数の前記第２制御部を前記第１制御部に接続するデイジーチェーンとを含み、前記第２制御部は、自己に対応する前記電池セルの電圧データを前記デイジーチェーンを介して前記第１制御部に送信する際に、自己に対応する前記電池セルの電圧データを、前記第１制御部に対して自己よりも遠い側にある他の第２制御部に出力し、前記第１制御部に対して自己よりも遠い側にある他の第２制御部が出力した前記電圧データを取得し、前記デイジーチェーンにおけるデータの転送方向において、前記デイジーチェーンの折り返し点よりも前記第１制御部に近い側において、前記第１制御部に対して自己よりも遠い側にある他の第２制御部が出力した前記電圧データを取得する。

本発明によれば、効率的に電圧制御を行うことができる電池監視装置、及び、電池ユニットを提供できるという効果が得られる。

実施の形態の電池監視装置及び電池ユニットを示す図である。実施の形態の電池監視装置１００Ａにおけるデータ及びクロックの流れを示す図である。実施の形態の電池監視装置１００ＡにおけるＥＣＵ１１０とＩＣ１〜ＩＣ４との間におけるデータの流れを示す図である。ＥＣＵ１１０とＩＣ１〜ＩＣ４がデータの送受信及び転送を行うための処理を示す図である。比較用の電池監視装置における電圧データの送信経路を示す図である。

以下、本発明の電池監視装置、及び、電池ユニットを適用した実施の形態について説明する。

＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の電池監視装置及び電池ユニットを示す図である。

実施の形態の電池ユニット１００は、主な構成要素として、ＥＣＵ（Electric Control Unit：電子制御装置）１１０と、スタック１２０及び１３０とを含む。スタック１２０及び１３０は、それぞれ、複数のセル１５０とＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）チップ１６０を含む。実施の形態の電池監視装置は、ＥＣＵ１１０と、スタック１２０及び１３０に含まれるＩＣチップ１６０とによって構成される。

なお、図１には、電池ユニット１００の平面視での配置の一例を概略的に示す。ＥＣＵ１１０とスタック１２０及び１３０との配置は、図１に示すパターンに限られず、他のパターンによる配置であってもよい。

電池ユニット１００は、例えば、電気自動車の駆動装置を駆動するための電力を出力する電源として用いられる装置である。ここで、電気自動車の駆動装置とは、電池ユニット１００の電力を用いて走行用モータを駆動することにより車両を駆動させる装置である。

なお、電気自動車は、電力を用いて走行用モータを駆動して走行するものであれば、その方式や構成の詳細は任意である。電気自動車は、典型的には、動力源がエンジンと走行用モータであるハイブリッド自動車（ＨＶ（Hybrid Vehicle））、動力源が走行用モータのみである電気自動車（ＥＶ（Electric Vehicle））を含む。

ＥＣＵ１１０は、電池ユニット１００のスタック１２０及び１３０の電圧制御処理を実行する制御装置であり、第１制御部の一例である。ＥＣＵ１１０は、電圧制御部１１０Ａ、及びメモリ１１０Ｂを含む。メモリ１１０Ｂはデータの書き込み及び読み出しが可能な不揮発性メモリである。なお、ＥＣＵ１１０は、スタック１２０及び１３０の認証処理を行う認証部をさらに有していてもよい。

また、ＥＣＵ１１０による電圧制御処理については後述することとし、ここでは、図１を用いて、ＥＣＵ１１０とスタック１２０、１３０の物理的な構成について主に説明する。

スタック１２０と１３０は、同様の構成を有し、ケーブル１４０で直列に接続されている。このため、ここでは、スタック１２０の構成について詳しく説明する。

スタック１２０は、複数のセル１５０とＩＣチップ１６０を含む。図１には、スタック１２０に含まれる複数のセル１５０のうち、両端に位置する８つのセル１５０Ｈ１、１５０Ｈ２、１５０Ｈ３、１５０Ｈ４、１５０Ｌ１、１５０Ｌ２、１５０Ｌ３、１５０Ｌ４を示す。

なお、以下では、セル１５０Ｈ１、１５０Ｈ２、１５０Ｈ３、１５０Ｈ４、１５０Ｌ１、１５０Ｌ２、１５０Ｌ３、１５０Ｌ４と、セル１５０Ｌ４及びセル１５０Ｈ１との間に位置するセル１５０（図示を省略）とを特に区別しない場合には、単にセル１５０と称す。

各セル１５０には＋と−の符号で正極性端子と負極性端子の位置を示す。スタック１２０に含まれる複数のセル１５０は、接続部１５１によって直列に接続されている。

セル１５０Ｈ１、１５０Ｈ２、１５０Ｈ３、１５０Ｈ４は、接続部１５１Ｈ１、１５１Ｈ２、１５１Ｈ３によって直列に接続されている。また、セル１５０Ｈ４の正極性端子（＋）は、接続部１５１Ｈ４を介してケーブル１４０の一端１４０Ａに接続されており、セル１５０Ｈ１の負極性端子（−）は接続部１５１Ａに接続されている。

同様に、セル１５０Ｌ１、１５０Ｌ２、１５０Ｌ３、１５０Ｌ４は、接続部１５１Ｌ１、１５１Ｌ２、１５１Ｌ３によって直列に接続されている。また、セル１５０Ｌ４の正極性端子（＋）は、接続部１５１Ｌ４を介して図示しないセル１５０の負極性端子（−）に接続されており、セル１５０Ｌ１の負極性端子（−）は接続部１５１Ｂに接続されている。

なお、接続部１５１Ａ、１５１Ｈ１、１５１Ｈ２、１５１Ｈ３、１５１Ｈ４、接続部１５１Ｂ、１５１Ｌ１、１５１Ｌ２、１５１Ｌ３、１５１Ｌ４を特に区別しない場合には、単に接続部１５１と称す。

また、セル１５０Ｌ４とセル１５０Ｈ１との間に位置する複数のセル１５０（図示を省略）は、図示しない接続部１５１によって直列に接続されている。これにより、スタック１２０に含まれる複数のセル１５０は、接続部１５１によって直列に接続されている。

従って、スタック１２０に含まれる複数のセル１５０のうち、最も電位が高いのはセル１５０Ｈ４であり、最も電位が低いのはセル１５０Ｌ１である。

各セル１５０は、例えば、リチウムイオン二次電池であり、電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担う二次電池である。ここでは、リチウムイオン二次電池のことをリチウムイオン電池と称する。リチウムイオン電池は、過充電や過放電に弱いことから、保護回路を設け、過充電保護、過放電保護、及び過電流保護を行う。過充電保護、過放電保護、及び過電流保護は、ＥＣＵ１１０とＩＣチップ１６０とが協働することによって行われる。

ＩＣチップ１６０は、スタック１２０に含まれるセル１５０を４つずつ管理するように構成されている。図１には、セル１５０Ｈ１、１５０Ｈ２、１５０Ｈ３、１５０Ｈ４に接続されるＩＣチップ１６０Ｈと、セル１５０Ｌ１、１５０Ｌ２、１５０Ｌ３、１５０Ｌ４に接続されるＩＣチップ１６０Ｌを示す。

図示を省略するが、セル１５０Ｌ４とセル１５０Ｈ１との間に位置する複数のセル１５０については、４つのセル１５０に対して、１つのＩＣチップ１６０が接続されている。すなわち、スタック１２０には、４の倍数個のセル１５０が含まれており、４つのセル１５０に対して、１つのＩＣチップ１６０が接続されている。

ここで、１つのＩＣチップ１６０に接続される４つのセル１５０をブロック１５０Ｂと称する。すなわち、セル１５０Ｈ１、１５０Ｈ２、１５０Ｈ３、１５０Ｈ４は、ブロック１５０ＢＨを構成し、セル１５０Ｌ１、１５０Ｌ２、１５０Ｌ３、１５０Ｌ４は、ブロック１５０ＢＬを構成する。

また、スタック１２０に含まれる複数のＩＣチップ１６０（ＩＣチップ１６０Ｈ、１６０Ｌを含む）を特に区別しない場合には、単にＩＣチップ１６０と称す。各ＩＣチップ１６０は、第２制御部の一例である。

ＩＣチップ１６０Ｈは、５本のケーブル１６１を介して、接続部１５１Ａ、１５１Ｈ１、１５１Ｈ２、１５１Ｈ３、１５１Ｈ４に接続されている。ＩＣチップ１６０Ｈは、５本のケーブル１６１を介して、セル１５０Ｈ１、１５０Ｈ２、１５０Ｈ３、１５０Ｈ４の各々の両端間電圧を検出する。

同様に、ＩＣチップ１６０Ｌは、５本のケーブル１６１を介して、接続部１５１Ｂ、１５１Ｌ１、１５１Ｌ２、１５１Ｌ３、１５１Ｌ４に接続されている。ＩＣチップ１６０Ｌは、５本のケーブル１６１を介して、セル１５０Ｌ１、１５０Ｌ２、１５０Ｌ３、１５０Ｌ４の各々の両端間電圧を検出する。

また、各ＩＣチップ１６０は、信号線１７０を介して、ＥＣＵ１１０とループ状に接続されている。ＥＣＵ１１０は、信号線１７０を介して、電圧制御処理に際してデータ等の伝送を行う。

図１に示す信号線１７０は、ＥＣＵ１１０と各ＩＣチップ１６０との間をループ状に接続している。信号線１７０は、ＩＣチップ１６０Ｈで折り返しており、デイジーチェーンを構築している。ＥＣＵ１１０からＩＣチップ１６０に伝送されるデータは、各ＩＣチップ１６０を順番に伝送されて、ＥＣＵ１１０に戻るように信号線１７０が接続されている。

すなわち、例えば、ＥＣＵ１１０からＩＣチップ１６０に送信され、ＩＣチップ１６０からＥＣＵ１１０に送信されるデータは、２本の信号線のうちの一方（例えば右側の信号線）を介して、ＥＣＵ１１０からＩＣチップ１６０Ｌを経て順番にＩＣチップ１６０Ｈまで伝送される。また、ＥＣＵ１１０からＩＣチップ１６０に送信されるデータは、２本の信号線１７０のうちの他方（例えば左側の信号線）を介して、ＩＣチップ１６０Ｈから順番にＩＣチップ１６０Ｌを経てＥＣＵ１１０に伝送される。このように信号線１７０は、ＥＣＵ１１０と各ＩＣチップ１６０との間をループ状に接続してデイジーチェーンを構築している。

また、以上ではスタック１２０について説明したが、スタック１３０はスタック１２０と同様の構成を有する。図１では、スタック１３０については、見易さを優先して一部の符号のみを示す。

スタック１３０の接続部１５１Ｂは、ケーブル１４０の他端１４０Ｂに接続されている。従って、スタック１２０に含まれる複数のセル１５０と、スタック１３０に含まれる複数のセル１５０とは、すべて直列に接続されている。

これらのセル１５０のうちで、最も電位が高いのはスタック１３０のセル１５０Ｈ４であり、最も電位が低いのはスタック１２０のセル１５０Ｌ１である。

なお、図１には、２つのスタック１２０、１３０が直列に接続される形態を示すが、さらに多くのスタックが直列に接続されていてもよく、また、スタックは１つのみ（例えば、スタック１２０のみ）であってもよい。なお、ここではスタック１２０、１３０が直列に接続されている形態を示すが、スタック１２０、１３０は並列に接続されていてもよい。

このような電池ユニット１００において、各ＩＣチップ１６０は、４つのセル１５０の両端間電圧を検出する。検出された４つのセル１５０の両端間電圧の平均値を表すデータは、ＥＣＵ１１０に伝送される。

ＥＣＵ１１０は、各ＩＣチップ１６０から伝送される両端間電圧を表すデータに基づき、スタック１２０及び１３０に含まれるセル１５０のうち、出力電圧が所定電圧以上のセル１５０を放電させることにより、スタック１２０及び１３０に含まれるセル１５０の出力電圧を調整する。

出力電圧の調整は、例えば、ＩＣチップ１６０が外部に放電用抵抗器を有し、出力電圧が所定電圧以上になったセル１５０の両端子をＩＣチップ１６０の外部の放電用抵抗器に接続し、セル１５０の出力電流を放電用抵抗器に通流させることによって行えばよい。

なお、セル１５０の出力電圧とは、セル１５０の両端間電圧又は充電電圧と同義である。

実施の形態の電池ユニット１００では、スタック１２０及び１３０に含まれるセル１５０の出力電圧を調整するために、ＥＣＵ１１０は、電池ユニット１００のスタック１２０及び１３０の電圧制御処理を行う。電圧制御処理は、電圧制御部１１０Ａが行う。

次に、図２を用いて、実施の形態の電池監視装置１００Ａについて説明する。

図２は、実施の形態の電池監視装置１００Ａを示す図であり、（Ａ）は電池監視装置１００Ａを模式的に示す図、（Ｂ）はＩＣチップ１６０の構成を示す図である。

図２（Ａ）には、電池監視装置１００の構成要素として、ＥＣＵ１１０とＩＣ１〜ＩＣ４を示す。ＩＣ１〜ＩＣ４は、それぞれ、図１に示すＩＣチップ１６０に相当する。また、図２（Ａ）では、ＥＣＵ１１０の構成要素として、マイコン１１１とアイソレータ１１２を示す。電圧制御部１１０Ａとメモリ１１０Ｂは、マイコン１１１に内蔵されている。

ＩＣ１〜ＩＣ４とＥＣＵ１１０は、信号線１７０によってデイジーチェーン方式で接続されている。各信号線１７０には、矢印で示す方向に信号が転送される。

ここで、ＥＣＵ１１０から最も遠いＩＣ４が最上位のＩＣチップ１６０（図１参照）であり、ＥＣＵ１１０に最も近いＩＣ１が最下位のＩＣチップ（１６０）であるとする。

ＩＣ１〜ＩＣ４はすべて同様の構成を有しており、４つの入力端子と４つの出力端子を有する。図２（Ａ）ではＩＣ１〜ＩＣ４の入力端子と出力端子を丸印（○）で示す。

ＩＣ１〜ＩＣ４の各々において、左下側の端子と、右上側の端子は、信号線１７０の矢印が入力する方向を示すため、入力端子である。また、ＩＣ１〜ＩＣ４の各々において、右下側の端子と、左上側の端子は、信号線１７０の矢印が出力する方向を示すため、出力端子である。

最下位のＩＣ１の左下側の入力端子と、右下側の出力端子は、信号線１７０によってＥＣＵ１１０に接続されている。ＩＣ１は、例えば、図示しない端子が電源ＶＣＣにプルアップされることにより、自己が最下位のＩＣチップ１６０であることを認識できるようになっている。

また、最上位のＩＣ４の左上側の出力端子と、右上側の入力端子とは、信号線１７０でループ状に接続されており、自己が最上位のＩＣチップ１６０であることを認識できるようになっている。

以上のように、ＩＣ１はＥＣＵ１１０と信号線１７０によって接続されており、ＩＣ１〜ＩＣ４は、信号線１７０によって接続されている。

信号線１７０は、デイジーチェーン方式でＩＣ１〜ＩＣ４とＥＣＵ１１０を接続している。

ＩＣ１〜ＩＣ４は、それぞれ、対応するブロック１５０Ｂに含まれる４つのセル１５０の出力電圧を検出し、４つの出力電圧の平均値を求める。また、ＩＣ１〜ＩＣ４は、それぞれ、４つの出力電圧の平均値を表す電圧データを信号線１７０を介してＥＣＵ１１０に送信する。

また、ＩＣチップ１６０は、図２（Ｂ）に示すように、例えば、データ処理部１６０Ａと電圧検出部１６０Ｂを有する構成であればよい。データ処理部１６０Ａは、電圧検出指令が入力されると、電圧検出部１６０Ｂにブロック１５０Ｂに含まれる４つのセル１５０の出力電圧の平均値を求めさせ、出力電圧の平均値に基づいて、電圧データを生成する。また、データ処理部１６０Ａは、ＥＣＵ１１０から送信される電圧検出指令と、他のＩＣから送信される電圧データの転送を行う。

次に、図３及び図４を用いて、ＥＣＵ１１０とＩＣ１〜ＩＣ４との間におけるデータの流れと、ＥＣＵ１１０及びＩＣ１〜ＩＣ４における処理について説明する。

図３は、実施の形態の電池監視装置１００ＡにおけるＥＣＵ１１０とＩＣ１〜ＩＣ４との間におけるデータの流れを示す図である。図４は、ＥＣＵ１１０とＩＣ１〜ＩＣ４がデータの送受信及び転送を行うための処理を示す図である。なお、図３において横軸は時間軸を表す。

実施の形態１の電池監視装置１００Ａでは、ＥＣＵ１１０からＩＣ１〜ＩＣ４のそれぞれに順番に電圧検出指令が送信され、その後に、ＩＣ４、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１がそれぞれ自己に対応する４つのセル１５０の平均電圧値を表す電圧データをＥＣＵ１１０に送信する。

図３では、縦方向において上から下に向かって電圧検出指令と電圧データの流れを示すために、ＥＣＵ、ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４、ＩＣ４、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１、ＥＣＵのブロックを示す。また、各ブロックの右側には、各ブロックで受信される電圧検出指令と、各ブロックから出力される電圧データとを示す。

なお、電圧検出指令と電圧データが上から下に来るほど右側にずれているのは、時間の経過を表したものである。

図３に示すように、電圧検出指令は、矢印Ａで示すように、ＥＣＵ１１０からＩＣ１〜ＩＣ４に順番に転送される。ＩＣ１〜ＩＣ４は、それぞれ、順番に電圧検出指令を受信する。

また、電圧検出指令は、ＩＣ４まで到達した後は、信号線１７０（図１、図２参照）によって再びＩＣ４、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１、ＥＣＵ１１０の順に転送され、ＥＣＵ１１０に戻される。なお、矢印Ａの起点において、ＥＣＵ１１０が信号線１７０（図１、図２参照）に出力した段階の電圧検出指令を太枠で示す。

ＥＣＵ１１０は、４つのセル１５０の出力電圧の平均値を表す電圧データをＥＣＵ１１０に送信させるための電圧検出指令を、ＩＣ１〜ＩＣ４に対して順番に送信する。

ここで、ＥＣＵ１１０が電圧検出指令をＩＣ１〜ＩＣ４に対して順番に送信するとは、次のような意味である。

すなわち、ＥＣＵ１１０は、デイジーチェーンを構築する信号線１７０に電圧検出指令を出力する、電圧検出指令は、ＩＣ１〜ＩＣ４に順番に回覧される。ＩＣ１〜ＩＣ４の各々は、図３に示すように、順番に電圧データをＥＣＵ１１０に送信する。

このようなＥＣＵ１１０による電圧検出指令の送受信の処理と、ＩＣ１〜ＩＣ４から電圧データを受信する処理は、図４（Ａ）に示す通りである。

ＥＣＵ１１０は、処理をスタートする（スタート）。処理のスタートは、例えば、電池監視装置１００Ａ及び電池ユニット１００を搭載する車両のイグニッションがオンにされたときに行うようにすればよい。なお、車両のイグニッションがオフのときであっても、この処理を実行するようにしてもよい。

ＥＣＵ１１０は、電圧検出指令をＩＣ１〜４に送信する（ステップＳ１）。ステップＳ１の処理は、ＥＣＵ１１０がＩＣ１〜ＩＣ４に対して、電圧検出指令を送信する処理である。

また、ここでは、ＩＣ１〜ＩＣ４は、識別子によって区別されており、ＥＣＵ１１０は、ＩＣ１〜ＩＣ４の識別子を保持しているものとする。

次に、ＥＣＵ１１０は、各ＩＣ（１〜４のいずれか）から電圧データを受信したか否かを判定する（ステップＳ２）。ＥＣＵ１１０は、ＩＣ（１〜４のいずれか）から電圧データを受信していないと判定した場合（Ｓ２：ＮＯ）は、ステップＳ２の処理を繰り返し実行する。

ＥＣＵ１１０は、ＩＣ（１〜４のいずれか）から電圧データを受信したと判定した場合は、フローをステップＳ３に進行させ、すべてのＩＣ１〜ＩＣ４から電圧データを受信したか否かを判定する（ステップＳ３）。

ＥＣＵ１１０がすべてのＩＣ１〜ＩＣ４から電圧データを受信するまで、電圧検出指令をＩＣに送信し、ＩＣから電圧データを受信する処理を繰り返し実行するために、ステップＳ３の処理は設けられている。

ＥＣＵ１１０は、ステップＳ３において、ＩＣ１〜ＩＣ４のすべてから電圧データを受信したと判定した場合は、一連の処理を終了する（エンド）。

一方、ＥＣＵ１１０は、ステップＳ３において、ＩＣ１〜ＩＣ４のすべてから電圧データを受信していないと判定した場合は、ステップＳ３の処理を繰り返し実行する。

以上のようにして、ＥＣＵ１１０は、ＩＣ１〜ＩＣ４に対して、電圧検出指令を送信する。

また、ＥＣＵ１１０から電圧検出指令が送信されると、ＩＣ１〜ＩＣ４は、それぞれ図４（Ｂ）に示す処理を実行する。図４（Ｂ）に示す処理は、ＩＣ１〜ＩＣ４で共通の処理であるため、ここでは処理の主体を「ＩＣ」として説明する。なお、図４（Ｂ）に示す処理は、ＩＣチップ１６０のデータ処理部１６０Ａ（図２（Ｂ）参照）によって実行される。

ＩＣは、処理をスタートする（スタート）。ＩＣは、ＥＣＵ１１０から電圧検出指令を受信することによって、処理をスタートさせるようにしてもよい。また、ＩＣは、例えば、電池監視装置１００Ａ及び電池ユニット１００を搭載する車両のイグニッションがオンにされたときに行うようにしてもよい。なお、車両のイグニッションがオフのときであっても、この処理を実行するようにしてもよい。

ＩＣは、データ又は指令を受信したか否かを判定する（ステップＳ１１）。ここで、データとは電圧データであり、指令とは電圧検出指令である。すなわち、ステップＳ１１において、ＩＣは、電圧データ又は電圧検出指令を受信したか否かを判定する。

なお、ＩＣは、ステップＳ１１において、データ又は指令を受信していないと判定した場合は、ステップＳ１１の処理を繰り返し実行する。

ＩＣは、ステップＳ１１において、データ又は指令を受信したと判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）は、電圧検出指令を受信したか否かを判定する（ステップＳ１２）。

ＩＣは、ステップＳ１２において、電圧検出指令を受信したと判定した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）は、フローをステップＳ１３に進行させる。

一方、ＩＣは、ステップＳ１２において、電圧検出指令を受信していないと判定した場合（Ｓ１２：ＮＯ）は、フローをステップＳ１５に進行させる。この場合は、ＩＣが電圧データを受信している場合であるからである。

ＩＣは、ステップＳ１３において、自己が電圧データを生成してＥＣＵ１１０に送信する順番であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。

電圧検出指令は、最下位のＩＣ１から最上位のＩＣ４に向けて図３に示すように順番にＥＣＵ１００から送信される。

最下位のＩＣ１は、自己より下位のＩＣが存在しないため、自己が電圧データを未送信である場合に、自己の順番であると判定すればよい。

また、ＩＣ２〜ＩＣ４は、自己より一段手前（一段下位の）ＩＣの電圧データを転送したか否かに基づいて、自己の順番であるか否かを判定すればよい。ＩＣ２〜ＩＣ４は、それぞれ、ＥＣＵ１１０から電圧検出指令を受信したときに、自己の順番であると判定すればよい。

また、このような判定の代わりに、ＩＣ１は、例えば、図示しない端子が電源ＶＣＣにプルアップされることにより、自己が最下位のＩＣチップ１６０であることを認識できるようにされていてもよく、ＥＣＵ１１０から電圧検出指令を受信したときに、最下位のＩＣ１は、自己の順番であると判定するようにしてもよい。

ＩＣは、ステップＳ１３において、自己の順番であると判定した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）は、自己に対応する４つのセル１５０の平均電圧を表す電圧データを生成し、ＥＣＵ１１０に送信する（ステップＳ１４）。このとき、ＩＣ１〜ＩＣ３は、自己よりも上位側のＩＣに向けて電圧データを送信する。また、ＩＣ４は、ＩＣ３に向けて電圧データを送信する。

ＩＣは、ステップＳ１４の処理を終了すると一連の処理を終了する（エンド）。

また、ステップＳ１２において、電圧検出指令を受信していない（Ｓ１２：ＮＯ）と判定した場合は、ＩＣは、電圧データを次段のＩＣに転送するとともに、電圧データがＩＣ４で折り返された後に、ＩＣ４からＥＣＵ１１０に向けて転送されている場合は、自己以外のＩＣの電圧データを取得する（ステップ１５）。

ステップＳ１２で電圧検出指令を受信していない（Ｓ１２：ＮＯ）と判定した場合は、ＩＣが自己以外のＩＣの電圧データを受信した場合である。

また、ＩＣに自己以外のＩＣから電圧データが転送されるのは、電圧データがＩＣ１からＩＣ４に向かって（すなわち、下位側から上位側に向かって）いる場合と、電圧データがＩＣ４からＩＣ１を経てＥＣＵ１１０に向かって（すなわち、上位側から下位側に向かって）いる場合とがある。

電圧データがＩＣ１からＩＣ４に向かって（すなわち、下位側から上位側に向かって）いる場合は、電圧データは、信号線１７０によって構成されるデイジーチェーンのうち、下位側から上位側に向かう線路を転送される。

また、電圧データがＩＣ４からＩＣ１を経てＥＣＵ１１０に向かって（すなわち、上位側から下位側に向かって）いる場合は、電圧データは、信号線１７０によって構成されるデイジーチェーンのうち、上位側から下位側に向かう線路を転送される。

従って、ステップＳ１５では、ＩＣは、電圧データを次段のＩＣに転送するとともに、信号線１７０によって構成されるデイジーチェーンのうち、上位側から下位側に向かう線路を電圧データが転送されている場合は、自己の電圧データ以外の電圧データを取得する。

具体的には、ＩＣ４は、ＩＣ３から電圧データが転送され、ＩＣ４でデイジーチェーンを折り返された後に、ＩＣ１〜ＩＣ３の電圧データを取得する。また、ＩＣ３は、ＩＣ４でデイジーチェーンを折り返された後に、ＩＣ４から電圧データが転送されると、ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ４の電圧データを取得する。

また、ＩＣ２は、ＩＣ４でデイジーチェーンを折り返された後に、ＩＣ３から電圧データが転送されると、ＩＣ１、ＩＣ３、ＩＣ４の電圧データを取得する。また、ＩＣ１は、ＩＣ４でデイジーチェーンを折り返された後に、ＩＣ２から電圧データが転送されると、ＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４の電圧データを取得する。

なお、ＩＣ２は、ＩＣ４でデイジーチェーンを折り返される前に、ＩＣ１の電圧データを取得してもよい。また、ＩＣ３は、ＩＣ４でデイジーチェーンを折り返される前に、ＩＣ１、ＩＣ２の電圧データを取得してもよい。また、ＩＣ４は、ＩＣ４でデイジーチェーンを折り返される前に、ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３の電圧データを取得してもよい。

また、ステップＳ１３において、自己の順番ではないと判定した場合は、ＩＣは、電圧検出指令を次段のＩＣに転送する（ステップＳ１６）。

ステップＳ１５又はＳ１６の処理が終了すると、ＩＣは、ステップＳ１４の処理を終了すると一連の処理を終了する（エンド）。

ここで、ステップＳ１５とＳ１６における電圧データ又は電圧検出指令が転送される経路について説明する。

実施の形態では、ＩＣ１〜ＩＣ４の間では、データ又は指令は、信号線１７０によって構成されるデイジーチェーンによって、ＩＣ１からＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４に向けて上位側に転送され、ＩＣ４で折り返して、ＩＣ４からＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１に向けて下位側に転送される。

従って、ＩＣ１は、ＥＣＵ１１０から電圧検出指令を受信した場合には、電圧データ又は電圧検出指令をＩＣ２に送信する。また、ＩＣ２は、ＩＣ１から電圧データ又は電圧検出指令を受信した場合には、電圧データ又は電圧検出指令をＩＣ３に送信する。また、ＩＣ３は、ＩＣ２から電圧データ又は電圧検出指令を受信した場合には、電圧データ又は電圧検出指令をＩＣ４に送信する。

また、ＩＣ４は、ＩＣ３から電圧データ又は電圧検出指令を受信した場合には、電圧データ又は電圧検出指令を折り返してＩＣ３に送信する。また、ＩＣ３は、ＩＣ４から電圧データ又は電圧検出指令を受信した場合には、電圧データ又は電圧検出指令をＩＣ２に送信する。また、ＩＣ２は、ＩＣ３から電圧データ又は電圧検出指令を受信した場合には、電圧データ又は電圧検出指令をＩＣ１に送信する。また、ＩＣ１は、ＩＣ２から電圧データ又は電圧検出指令を受信した場合には、電圧データ又は電圧検出指令をＥＣＵ１１０に送信する。

以上より、ＥＣＵ１１０がＩＣ１に対して電圧検出指令を送信した場合は、ＩＣ１は対応する４つのセル１５０の出力電圧の平均値を表す電圧データを作成し、自己より上位側のＩＣ２に送信する。

また、ＥＣＵ１１０がＩＣ２に対して電圧検出指令を送信した場合は、ＩＣ２は対応する４つのセル１５０の出力電圧の平均値を表す電圧データを作成し、自己より上位側のＩＣ３に送信する。

また、ＥＣＵ１１０がＩＣ４に対して電圧検出指令を送信した場合は、ＩＣ４は対応する４つのセル１５０の出力電圧の平均値を表す電圧データを作成し、ＩＣ３に送信する。

図３には、ＩＣ４、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１が信号線１７０（図１、図２参照）に出力した段階の電圧データを太枠で示す。

ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４は、電圧検出指令を受信すると、図３に示すように、ＩＣ１から順に上位側のＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４に向けて信号線１７０を介して電圧データを送信する。

すなわち、まず、最も下位側のＩＣ１が、自己に対応する４つのセル１５０の電圧データを、矢印Ｂ１で示すように、上位側のＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４に向けて信号線１７０を介して送信する。電圧データは、ＩＣ４から再び信号線１７０を介してＩＣ３、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１を経て、ＥＣＵ１１０に到達する。

次に、ＩＣ１よりも１つ上位側のＩＣ２が、自己に対応する４つのセル１５０の電圧データを、矢印Ｂ２で示すように、上位側のＩＣ３、ＩＣ４に向けて信号線１７０を介して送信する。電圧データは、ＩＣ４から再び信号線１７０を介してＩＣ３、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１を経て、ＥＣＵ１１０に到達する。

次に、ＩＣ２よりも１つ上位側のＩＣ３が、自己に対応する４つのセル１５０の電圧データを、矢印Ｂ３で示すように、上位側のＩＣ４に向けて信号線１７０を介して送信する。電圧データは、ＩＣ４から再び信号線１７０を介してＩＣ３、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１を経て、ＥＣＵ１１０に到達する。

最後に、最も上位側のＩＣ４が、自己に対応する４つのセル１５０の電圧データを、矢印Ｂ４で示すように、ＩＣ３に向けて信号線１７０を介して送信する。電圧データは、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１を経て、ＥＣＵ１１０に到達する。

また、ＩＣ１〜ＩＣ４は、信号線１７０によって構成されるデイジーチェーンを転送される電圧データがＩＣ４で折り返された後は、自己以外のＩＣの電圧データを取得する。

具体的には、ＩＣ４は、図３にグレーで示すＩＣ１〜ＩＣ３の電圧データを取得する。すなわち、ＩＣ４は、ＩＣ４でデイジーチェーンを折り返された後に、ＩＣ１〜ＩＣ３の電圧データを取得する。

また、ＩＣ３は、図３にグレーで示すＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ４の電圧データを取得する。すなわち、ＩＣ３は、ＩＣ４でデイジーチェーンを折り返された後に、ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ４の電圧データを取得する。

また、ＩＣ２は、図３にグレーで示すＩＣ１、ＩＣ３、ＩＣ４の電圧データを取得する。すなわち、ＩＣ２は、ＩＣ４でデイジーチェーンを折り返された後に、ＩＣ１、ＩＣ３、ＩＣ４の電圧データを取得する。

また、ＩＣ１は、図３にグレーで示すＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４の電圧データを取得する。すなわち、ＩＣ１は、ＩＣ４でデイジーチェーンを折り返された後に、ＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４の電圧データを取得する。

以上のように、実施の形態の電池監視装置１００Ａによれば、上位側のＩＣは、下位側のＩＣの電圧データを入手することができる。これは、上述のように、最も下位側のＩＣ１から順番に、自己に対応する４つのセル１５０の電圧データを、信号線１７０を介して、上位側に送信するからである。

すなわち、ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３が信号線１７０を介して電圧データを上位側に出力することにより、信号線１７０を伝送される電圧データがＩＣ４で折り返した後は、ＩＣ１〜ＩＣ４は、それぞれ、ＩＣ１〜ＩＣ４のすべての電圧データを入手することができる。

このため、すべてのＩＣ１〜ＩＣ４は、すべてのＩＣ１〜ＩＣ４の電圧データを用いて、電圧値の平均化等の処理を行うことができる。

従って、実施の形態によれば、効率的に電圧制御を行うことができる電池監視装置１００Ａ、及び、電池ユニット１００を提供することができる。

ここで、図５を用いて、比較用の電池監視装置による電圧データの送信経路について説明する。

図５は、比較用の電池監視装置における電圧データの送信経路を示す図である。比較用の電池監視装置は、実施の形態の電池監視装置１００Ａと同様に、ＩＣ１からＩＣ４とＥＣＵ１１０が信号線１７０によってデイジーチェーン形式で接続されている。この接続関係は、図２に示す接続関係と同様である。

このため、図５には、ＩＣ１〜ＩＣ４とＥＣＵ１１０との間における電圧データの流れを図３と同様の表記形式で示す。図５において横軸は時間軸を表す。

ＥＣＵ１１０からＩＣ１〜ＩＣ４のそれぞれに順番に電圧検出指令が送信され、その後に、ＩＣ４、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１がそれぞれセル１５０の電圧を表す電圧データをＥＣＵ１１０に送信する。

図５に示すように、電圧検出指令は、矢印Ｃで示すように、ＥＣＵからＩＣ１〜ＩＣ４に順番に転送される。ＩＣ１〜ＩＣ４は、それぞれ、順番に電圧検出指令を受信する。

また、電圧検出指令は、ＩＣ４まで到達した後は、信号線１７０（図１、図２参照）によって再びＩＣ４、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１、ＥＣＵ１１０の順に転送される。

また、電圧検出指令を受信したＩＣ４、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１は、それぞれが監視するセル１５０の出力電圧を表す電圧データをＥＣＵ１１０に向かって送信する。図５には、ＩＣ４、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１が信号線１７０（図１、図２参照）に出力した段階の電圧データを太枠で示す。

この結果、ＩＣ４から出力される電圧データは、矢印Ｄ１で示すように、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１を経てＥＣＵ１１０に到達する。また、ＩＣ３から出力される電圧データは、矢印Ｄ２で示すように、ＩＣ２、ＩＣ１を経てＥＣＵ１１０に到達する。

また、また、ＩＣ２から出力される電圧データは、矢印Ｄ３で示すように、ＩＣ１を経てＥＣＵ１１０に到達する。また、ＩＣ１から出力される電圧データは、矢印Ｄ４で示すようにＥＣＵ１１０に到達する。

すなわち、ＩＣ３は、ＩＣ４の電圧データを入手することができ、ＩＣ２は、ＩＣ４とＩＣ３の電圧データを入手することができ、ＩＣ１は、ＩＣ４、ＩＣ３、ＩＣ２の電圧データを入手することができる。

しかしながら、ＩＣ４は、ＩＣ１〜ＩＣ３の電圧データを入手できず、ＩＣ３は、ＩＣ１とＩＣ２の電圧データを入手できず、ＩＣ２はＩＣ１の電圧データを入手できない。

このため、ＩＣ４は、ＩＣ１〜ＩＣ３の電圧データを用いて電圧制御を行うことができず、ＩＣ３は、ＩＣ１とＩＣ２の電圧データを用いて電圧制御を行うことができず、ＩＣ２はＩＣ１の電圧データを用いて電圧制御を行うことができない。

このように、比較用の電池監視装置では、効率的に電圧制御を行うことができない。特に、比較用の電池監視装置では、ＩＣ２〜ＩＣ４は、自己よりも下位側のＩＣの電圧データを取得できないため、自己の電圧データと、自己より上位側の電圧データとを用いて、電圧データが表す電圧値の平均値を取得する等の電圧制御を行うことになるため、自己より上位側の電圧データを反映した電圧制御を行うことができない。

従って、比較用の電池監視装置では、効率的に電圧制御を行うことができない。

また、比較用の電池監視装置において自己より上位側の電圧データを反映させるには、自己より上位側のＩＣの電圧データをＥＣＵ１１０から取得することが必要である。

このように自己より上位側のＩＣの電圧データをＥＣＵ１１０から取得するには、ＥＣＵ１１０でＩＣ１〜ＩＣ４の電圧データを集中管理するとともに、信号線１７０を用いて電圧制御のためだけにＥＣＵ１１０から電圧データをＩＣに送信する必要が生じるため、比較用の電池監視装置では、効率的に電圧制御を行うことができない。

これに対して、実施の形態の電池監視装置１００Ａによれば、ＩＣ１〜ＩＣ４のすべてにおいて、自己以外のＩＣの電圧データを入手することができる。

このため、ＩＣ１〜ＩＣ４の各々では、４つのＩＣ１〜ＩＣ４で生成された電圧データを用いて、４つのＩＣ１〜ＩＣ４に対応するセル１５０の電圧値を、例えば、ＩＣ１〜ＩＣ４で生成された４つの電圧データが表す電圧値の平均値に設定するような電圧制御を容易に行うことができる。

また、実施の形態の電池監視装置１００Ａによれば、ＩＣ１〜ＩＣ４の各々において、自己よりも上位側のＩＣから取得した電圧データに加えて、自己よりも下位側のＩＣから取得した電圧データを用いて電圧制御を行うことができるので、ＩＣ１〜ＩＣ４の各々で分散的にセル１５０の電圧制御を行うことができる。すなわち、実施の形態では、ＩＣ１〜ＩＣ４の各々において、電圧の分散制御が可能になる。

これは、比較例の電池監視装置のように、ＥＣＵ１１０にデータを集めて集中的に電圧制御を行う場合に比べて、非常に効率的である。

また、実施の形態の電池監視装置１００Ａによれば、ＩＣ１〜ＩＣ４の各々がＩＣ１〜ＩＣ４に対応するセル１５０の電圧データを取得することができるので、ＥＣＵ１１０から電圧制御用の指令を受けることなく、ＩＣ１〜ＩＣ４の各々が自立的にセル１５０の電圧制御を行うことができる。

従って、実施の形態によれば、効率的に電圧制御を行うことができる電池監視装置１００Ａ及び電池ユニット１００を提供することができる。

なお、以上では、スタック１２０、１３０がそれぞれ４つのＩＣチップ１６０（ＩＣ１〜ＩＣ４）を含む形態について説明したが、１つのスタック（１２０、１３０）に含まれるＩＣチップ１６０の数はさらに多くてもよい。また、１つのスタック（１２０、１３０）に含まれるＩＣチップ１６０の数は３つ以下であってもよい。

以上、本発明の例示的な実施の形態の電池監視装置、及び、電池ユニットについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

１００電池ユニット
１００Ａ電池監視装置
１１０ＥＣＵ
１２０、１３０スタック
１５０、１５０Ｈ１、１５０Ｈ２、１５０Ｈ３、１５０Ｈ４、１５０Ｌ１、１５０Ｌ２、１５０Ｌ３、１５０Ｌ４セル
１５０Ｂブロック
１６０、１６０Ｈ、１６０ＬＩＣチップ
１６０Ａデータ処理部
１６０Ｂ電圧検出部
１７０信号線

Claims

電池セルを含む複数の電池スタックの外部に配設される第１制御部と、
前記複数の電池スタックにそれぞれ配設され、前記電池セルの出力電圧を検出し、当該検出電圧を表す電圧データを出力する第２制御部と、
複数の前記第２制御部を前記第１制御部に接続するデイジーチェーンと
を含み、
前記第２制御部は、
自己に対応する前記電池セルの電圧データを前記デイジーチェーンを介して前記第１制御部に送信する際に、自己に対応する前記電池セルの電圧データを、前記第１制御部に対して自己よりも遠い側にある他の第２制御部に出力し、
前記第１制御部に対して自己よりも遠い側にある他の第２制御部が出力した前記電圧データを取得し、
前記デイジーチェーンにおけるデータの転送方向において、前記デイジーチェーンの折り返し点よりも前記第１制御部に近い側において、前記第１制御部に対して自己よりも遠い側にある他の第２制御部が出力した前記電圧データを取得する、電池監視装置。
電池セルを含む複数の電池スタックと、
前記電池スタックの外部に配設される第１制御部と、
前記複数の電池スタックにそれぞれ配設され、前記電池セルの出力電圧を検出し、当該検出電圧を表す電圧データを出力する第２制御部と、
複数の前記第２制御部を前記第１制御部に接続するデイジーチェーンと
を含み、
前記第２制御部は、
自己に対応する前記電池セルの電圧データを前記デイジーチェーンを介して前記第１制御部に送信する際に、自己に対応する前記電池セルの電圧データを、前記第１制御部に対して自己よりも遠い側にある他の第２制御部に出力し、
前記第１制御部に対して自己よりも遠い側にある他の第２制御部が出力した前記電圧データを取得し、
前記デイジーチェーンにおけるデータの転送方向において、前記デイジーチェーンの折り返し点よりも前記第１制御部に近い側において、前記第１制御部に対して自己よりも遠い側にある他の第２制御部が出力した前記電圧データを取得する、電池ユニット。