JP6172033B2 - 電池監視装置および電池監視方法 - Google Patents

電池監視装置および電池監視方法 Download PDF

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Description

本発明は、複数の電池それぞれの状態を監視する電池監視装置および電池監視方法に関する。
電動フォークリフト、ハイブリッド車、電気自動車などの車両に搭載される電池パックは、負荷へ大きな電力を安定して供給するため、単電池または複数の電池を直列に接続した組電池を有する電池モジュールを、それぞれ複数並列に接続して用いることが知られている。電池モジュールそれぞれは、単電池または組電池以外に、電池の状態を計測する各種センサと、各種センサの計測結果を用いて電池の状態を監視する複数の監視部と、を有している。また、電池パックにおいては、複数の監視部と、複数の監視部から電池の状態を示す情報を取得する制御部と、が送受信可能に接続され、制御部は電池の異常判定や電池パックの各部の制御をしている。
また、電池パックにおいて複数の監視部と制御部との接続は、複数の監視部と制御部とを信号線により環状に接続してもよい。しかしながら、環状に接続した場合においては、監視部または信号線に異常がある場合、あるいは、電池モジュールまたは電池を交換する場合、に制御部はすべての監視部との送受信ができなくなる。
関連する技術として、複数のノードがデイジーチェーンにより接続されるデータ通信システムにおいて、1つのリンクが故障などしたとき、そのリンクに接続されている2つノードが、データを逆方向に送信することにより、互いに通信できるようにする技術が知られている。例えば、特許文献1を参照。
また、関連する技術として、複数の局を接続する伝送通路から構成される2つのループが、互いに逆向きにデータを送信する構成において、伝送通路に遮断が起きても、局の出力ポートを切り替えて、局間での通信を継続する技術が知られている。例えば、特許文献2を参照。
また、関連する技術として、デイジーチェーン接続された各センサ部において、どのセンサ部間でオープン故障が生じたのか、どのセンサ部がセンサ故障となったのかを特定する技術が知られている。例えば、特許文献3を参照。
特開2013−192265号公報 特開平05−347631号公報 特開2012−111370号公報
本発明は、複数の監視部と制御部とが信号線により環状接続されている場合に、一方または他方の方向において制御部と送受信が可能な監視部の個数を求めて、個数が多い方向の監視部と送受信を継続する電池監視装置および電池監視方法を提供することを目的とする。
本実施の形態によれば、電池監視装置は、電池の状態を監視する複数の監視部と、制御部と、を有し、複数の監視部と制御部とは信号線により環状接続されている。
制御部は、制御部に接続される一方の監視部へ第1の検知信号を送信し、監視部あるいは信号線に異常があると、異常を検知した監視部から送信される第2の検知信号、または、第2の検知信号を受信した監視部それぞれにより所定の変化をさせた第2の検知信号、を制御部に接続される他方の監視部から受信し、第2の検知信号に基づいて、一方の監視部から異常を検知した監視部までの監視部の個数を求める。
また、制御部は、他方の監視部へ第1の検知信号を送信した場合、監視部あるいは信号線に異常があると、異常を検知した監視部から送信される第3の検知信号、または、第3の検知信号を受信した監視部それぞれにより所定の変化をさせた第3の検知信号、を一方の監視部から受信し、第3の検知信号に基づいて、他方の監視部から異常を検知した監視部までの監視部の個数を求める。
制御部は、他方の監視部から異常を検知した監視部までの監視部の個数と、一方の監視部から異常を検知した監視部までの監視部の個数と、を比較し、多いと判定された個数に係る監視部と送受信をする。
本実施の態様によれば、複数の監視部と制御部とが信号線により環状接続されている場合に、一方または他方の方向において制御部と送受信が可能な監視部の個数を求めて、個数が多い方向の監視部と送受信を継続することができる。
図1は、電池監視装置の一実施例を示す図である。 図2は、複数の異常箇所がある電池監視装置を示す図である。 図3は、複数の異常箇所がある電池監視装置を示す図である。 図4は、電池監視装置の制御部の動作の一実施例を示すフロー図である。 図5は、電池監視装置の制御部の動作の一実施例を示すフロー図である。 図6は、電池監視装置の監視部の動作の一実施例を示すフロー図である。 図7は、電池監視装置の監視部の動作の一実施例を示すフロー図である。
以下図面に基づいて実施形態について詳細に説明する。
図1は、電池監視装置の一実施例を示す図である。図1に示す電池監視装置1は、電池モジュール2(2−1〜2−5)、制御部3、メインリレー4を備えている。電池監視装置1は、例えば、電動フォークリフト、ハイブリッド車、電気自動車などの車両に搭載することが考えられる。
電池モジュール2(2−1〜2−5)それぞれは、電力線により互いに並列接続され、メインリレー4を介して負荷11に電力を供給する。なお、電池モジュール2の数は5つに限定されるものではない。制御部3は、メインリレー4を切り替える(オン/オフ)制御をする。メインリレー4は、制御部3により切り替え(オン/オフ)制御され、電池モジュール2(2−1〜2−5)の電池5それぞれから負荷11へ電力を供給する電力線を遮断する。
電池モジュール2について説明する。
電池モジュール2(2−1〜2−5)それぞれは、電池5、リレー6、電圧検出部7、電流検出部8、温度検出部9、監視部10(10−1〜10−5)を備えている。
電池モジュール2の電池5それぞれは、電力線により互いに並列接続され、メインリレー4を介して負荷11に電力を供給する。また、電池5は充電可能な電池であり、例えば、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池などが考えられる。電池5は、例えば、単電池あるいは複数の電池を直列接続させた組電池などが考えられる。
リレー6は、メインリレー4と電池5との間に設けられている。リレー6がオンしているときにメインリレー4がオンすると、電池5から電力線を介して負荷11へ電力が供給される。電圧検出部7は、電池5の電圧を検出するもので、例えば、電圧計が考えられる。電流検出部8は、充電時または放電時に電池5から流れる電流を検出するもので、例えば、電流計が考えられる。温度検出部9は、電池5の周辺温度を検出するもので、例えば、サーミスタが考えられる。
監視部10は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、マルチコアCPU、プログラマブルなデバイス(FPGA(Field Programmable Gate Array)、PLD(Programmable Logic Device)など)により構成され、記憶部12に記憶されているプログラムをCPU、マルチコアCPU、プログラマブルなデバイスなどが読み出して実行することにより、後述する監視部の機能が実現される。また、監視部10(10−1〜10−5)それぞれは、リレー6を切り替える(オン/オフ)制御をする。監視部10(10−1〜10−5)それぞれは、例えば、監視ECU(Electronic Control Unit)である。また、監視部10(10−1〜10−5)それぞれは、記憶部12、検知部13、送受信部14を備える。記憶部12はROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などであり、各種情報や各種プログラムを記憶する。
1.監視部10または信号線が正常である場合について説明する。
検知部13は、監視部10(10−1〜10−5)それぞれまたは信号線が正常であるか否かを判定するために、制御部3から監視部10−1の方向(一方の方向、図1の図面上で見て時計回りまたは右回り)に監視部10−1〜10−5の順に送信される後述する第1の検知信号を、送受信部14を介して受信する。また、検知部13は、制御部3から監視部10−5の方向(他方の方向、図1の図面上で見て反時計回りまたは左回り)に監視部10−5〜10−1の順に送信される第1の検知信号を、送受信部14を介して受信する。なお、反時計回りが一方の方向、時計回りが他方の方向でも良い。
続いて、その検知部13が正常に第1の検知信号を受信できると、第1の検知信号を受信した監視部10は、該検知部13を有する監視部10から制御部3までの監視部10が正常であることを検知し、第1の検知信号を次の監視部10または制御部3に送信する。
また、一方の方向(時計回り)で第1の検知信号を受信できた場合には、その検知部13を有する監視部10から他方の方向(反時計回りの方向)にある制御部3、監視部10、信号線はすべて正常であるので、記憶部12に他方の方向と送受信可能な状態であることを記憶する。他方の方向(反時計回り)で第1の検知信号を受信できた場合には、その検知部13を有する監視部10から一方の方向(時計回りの方向)にある制御部3、監視部10、信号線はすべて正常であるので、記憶部12に一方の方向と送受信可能な状態であることを記憶する。
なお、図1において、制御部3から監視部10−1の方向(一方の方向)へ第1の検知信号を送信した場合、監視部10−1から監視部10−5の方向(一方の方向)へ第1の検知信号が順に送信され、監視部10−5から送信された第1の検知信号を制御部3が受信する。あるいは、制御部3から監視部10−5の方向(他方の方向)へ第1の検知信号を送信した場合、監視部10−5から監視部10−1の方向(他方の方向)へ第1の検知信号が順に送信され、監視部10−1から送信された第1の検知信号を制御部3が受信する。
ここで、第1の検知信号は、所定期間Tにおいて所定期間t1(t1<T)だけパルスを送信させた信号である。すなわち、予め決めたデューティ比のパルス信号を送信する。ただし、第1の検知信号は予め決めたデューティ比のパルス信号に限定されるものではなく、予め決められた周波数の信号(パルス信号以外の信号などを含む)を送信してもよいし、予め決めた形状の波形の信号を送信してもよいし、予め決められた電圧の信号を送信してもよい。さらに、第1の検知信号は複数回送信してもよい。
上記のように、制御部3が第1の検知信号を正常に受信できた場合、第1の検知信号を送信した監視部10(10−1〜10−5)またはその送信に用いられた信号線が正常であると判定できる。信号線が正常であるとは、例えば、信号線がコネクタを両端に有するハーネスの場合、線材に断線がない状態、および、監視部10のコネクタにハーネスのコネクタが正しく嵌合している状態である。
なお、制御部3から監視部10への第1の検知信号の送信は、監視部10−1の方向(一方の方向)から先にしてもよいし、監視部10−5の方向(他方の方向)から先にしてもよい。さらに、制御部3が一方の方向において監視部10(10−1〜10−5)および信号線が正常であると判定した場合には、他方の方向へ第1の検知信号の送信をしなくてもよい。また、その逆についても同様のことが言える。
また、上記では検知部13は、前段の制御部3または監視部10から送信される第1の検知信号を受信した場合、監視部10に異常がなければ、次の監視部10または制御部3へ第1の検知信号を送信したが、受信した第1の検知信号を、所定の変化をさせてから次の監視部10または制御部3へ送信してもよい。第1の検知信号を変化させるとは、例えば、受信した第1の検知信号のデューティ比が4(%)である場合に、デューティ比を8(%)にして出力することが考えられる。なお、予め決められた周波数を所定の周波数に変化させた信号(パルス信号以外の信号など)を送信してもよいし、予め決めた形状の波形を所定の形状に変化させた信号を送信してもよいし、予め決められた電圧の信号を送信してもよい。
2.監視部10または信号線に異常がある場合について説明する。
2−1.前段の制御部3または監視部10から一方の方向(時計回り)に第1の検知信号または後述する第2の検知信号が送信された場合
A.検知部13が、第1の検知信号または第2の検知信号を送受信部14を介して受信できない場合、その検知部13に第1の検知信号、第2の検知信号を送信できない前段の監視部10、あるいは前段の監視部10と自身の監視部10とが接続されている信号線に、異常があると判定する。
ここで、受信できない場合とは、例えば、予め決められた時間を経過しても第1の検知信号または第2の検知信号を受信できない場合などが考えられる。また、信号線が異常であるとは、例えば、線材に断線がある状態やコネクタが抜けている状態である。
また、監視部10が一方の方向(時計回り)で第1の検知信号または第2の検知信号を受信できない場合、その検知部13を有する監視部10から他方の方向(反時計回りの方向)にある制御部3、監視部10、信号線の何処かに異常があるので、記憶部12に他方の方向と送受信可能な状態にないことを記憶する。
ここで、第2の検知信号は、第1の検知信号と異なる信号で、制御部3に接続される一方の監視部10−1へ制御部3から第1の検知信号が送信された場合(一方の方向に送信された場合)に、監視部10(10−1〜10−5)あるいは信号線に異常があることを検知した監視部10の検知部13が、送受信部14を介して一方の方向にある監視部10または制御部3に送信する信号である。例えば監視部10−3が異常を検知した場合であれば、監視部10−2あるいは監視部10−2と監視部10−3とを接続する信号線に異常があるとして、監視部10−4へ第2の検知信号を送信する。
B.検知部13は、第2の検知信号を送受信部14を介して受信した場合、該検知部13を有する監視部10から制御部3の方向(他方の方向)に異常があることを検知する。
また、監視部10が一方の方向(時計回り)で第2の検知信号を受信した場合、その検知部13を有する監視部10から他方の方向(反時計回りの方向)にある制御部3、監視部10、信号線の何処かに異常箇所があるので、記憶部12に他方の方向と送受信可能な状態でないことを記憶する。
2−2.制御部3または監視部10から他方の方向(反時計回り)に第1の検知信号または後述する第3の検知信号が送信された場合
C.検知部13が、第1の検知信号または第3の検知信号を送受信部14を介して受信できない場合、その検知部13に第1の検知信号、第3の検知信号を送信できない前段の監視部10、あるいは前段の監視部10と自身の監視部10とが接続されている信号線に、異常があると判定する。
また、監視部10が他方の方向(反時計回り)で第1の検知信号または第3の検知信号を受信できない場合、その検知部13を有する監視部10から一方の方向(時計回りの方向)にある制御部3、監視部10、信号線の何処かに異常があるので、記憶部12に一方の方向と送受信可能な状態にないことを記憶する。
ここで、第3の検知信号は、第1の検知信号と異なる信号で、制御部3に接続される他方の監視部10−5へ制御部3から第1の検知信号が送信された場合(他方の方向に送信された場合)に、監視部10(10−1〜10−5)あるいは信号線に異常があることを検知した監視部10の検知部13が、送受信部14を介して他方の方向にある監視部10または制御部3に送信する信号である。例えば監視部10−2が異常を検知した場合であれば、監視部10−3あるいは監視部10−3と監視部10−2とを接続する信号線に異常があるとして、監視部10−1へ第3の検知信号を送信する。
D.検知部13は、第3の検知信号を送受信部14を介して受信した場合、該検知部13を有する監視部10から制御部3の方向(一方の方向)に異常があることを検知する。
また、監視部10が他方の方向(反時計回り)で第3の検知信号を受信した場合、その検知部13を有する監視部10から一方の方向(時計回りの方向)にある制御部3、監視部10、信号線の何処かに異常があるので、記憶部12に他方の方向と送受信可能な状態でないことを記憶する。
なお、前段の監視部10から送信される第2の検知信号または第3の検知信号を受信した検知部13は、受信した第2の検知信号または第3の検知信号を、所定の変化をさせてから、送受信部14を介して次の監視部10または制御部3へ送信する。所定の変化をさせるとは、所定期間Tにおいて所定期間t2(t1≠t2<T)だけパルスを送信させることが考えられる。例えば、受信した第2の検知信号または第3の検知信号のデューティ比が54(%)である場合に、その受信したデューティ比を所定の変化(例えば4(%))をさせてデューティ比を58(%)にすることが考えられる。ただし、第2の検知信号または第3の検知信号は予め決めたデューティ比のパルス信号に限定されるものではなく、予め決められた周波数の信号(パルス信号以外の信号など)を送信してもよいし、予め決めた形状の波形の信号を送信してもよいし、予め決められた電圧の信号を送信してもよい。さらに、第2の検知信号または第3の検知信号は複数回送信してもよい。
3.異常箇所が1つの場合について説明する
E.監視部10−2と監視部10−3との間に信号線に異常がある場合を例に、異常箇所の特定について説明をする。第1の検知信号が一方の方向(時計回り)に送信された場合に、監視部10−4がデューティ比54(%)の第2の検知信号を監視部10−3から受信すると、監視部10−2から制御部3の方向(他方の方向、反時計回りの方向)に異常があることを検知する。
監視部10−3が異常を検知した場合には、監視部10−3はデューティ比54(%)(=基準値50(%)+4(%))の第2の検知信号を監視部10−4に送信し、監視部10−4はデューティ比54(%)を58(%)(=54(%)+4(%))に変化させた第2の検知信号を監視部10−5に送信し、監視部10−5はデューティ比58(%)を62(%)(=58(%)+4(%))に変化させた第2の検知信号を制御部3に送信する。その結果、デューティ比62(%)の第2の検知信号を受信した制御部3は、異常箇所を特定することができる。すなわち、本例では受信した第2の検知信号のデューティ比を4(%)変化させているので、デューティ比62(%)を受信した制御部3は、(62(%)−基準値50(%))/4(%)=3を求めて、監視部10−5の方向(他方の方向)に監視部10−5から数えて3個目にある監視部10−3が異常を検知したこと、および、監視部10−2あるいは監視部10−2と監視部10−3を接続する信号線に異常があることを検知できる。
次に、第1の検知信号が他方の方向(反時計回り)に送信された場合に、監視部10−1がデューティ比54(%)の第2の検知信号を監視部10−2から受信すると、監視部10−2から制御部3の方向(一方の方向、時計回りの方向)に異常があることを検知する。
第1の検知信号が他方の方向に送信された場合に、監視部10−2が異常を検知した場合に、監視部10−2はデューティ比54(%)(=基準値50(%)+4(%))の第3の検知信号を監視部10−1に送信し、監視部10−1はデューティ比54(%)を58(%)(=54(%)+4(%))に変化させた第3の検知信号を制御部3に送信する。その結果、デューティ比58(%)の第3の検知信号を受信した制御部3は、異常箇所を特定することができる。すなわち、本例では受信した第3の検知信号のデューティ比を4(%)変化させているので、デューティ比58(%)を受信した制御部3は、(58(%)−基準値50(%))/4(%)=2を求めて、監視部10−1の方向(一方の方向)に監視部10−1から数えて2個目にある監視部10−2が異常を検知したこと、および、監視部10−3あるいは監視部10−2と監視部10−3を接続する信号線に異常があることを検知できる。
また、制御部3が、接続される監視部10の総数、本例では5個、を予め認識している場合、第2の検知信号により監視部10−3が異常を検知し、第3の検知信号により監視部10−2が異常を検知しているので、監視部10(10−1〜10−5)はすべて正常であることが推定される、そうすると監視部10−2と監視部10−3との間の信号線に、線材が断線している状態あるいはコネクタが抜けている状態があると推定できる。
F.監視部10の入出力方向の切り替えについて説明する。
項目E.において監視部10−2と監視部10−3との間に信号線の異常がある場合、監視部10−1、10−2は、一方の方向(時計回り)で第1の検知信号を受信できたので、制御部3、監視部10−1、10−2は送受信可能な方向に入出力方向を切り替える。例えば、監視部10−1、10−2の監視情報を制御部3に送信する場合には、監視部10−1、10−2の送受信部14は他方の方向(反時計回り)に監視情報を送信できるようにする。その際には、制御部3の送受信部17はその監視情報を受信できるようにする。また、制御部3から監視部10−1、10−2へ情報を送信する場合には、監視部10−1、10−2の送受信部14は一方の方向(時計回り)でその情報を受信できるようにする。その際には、制御部3の送受信部17はその情報を送信できるようにする。
また、監視部10−3、10−4、10−5は、他方の方向(反時計回り)で第1の検知信号を受信できたので、制御部3、監視部10−3、10−4、10−5は送受信可能な方向に入出力方向を切り替える。例えば、監視部10−3、10−4、10−5の監視情報を制御部3に送信する場合には、監視部10−3、10−4、10−5の送受信部14は一方の方向(時計回り)に監視情報を送信できるようにする。その際には、制御部3の送受信部17はその監視情報を受信できるようにする。また、制御部3から監視部10−3、10−4、10−5へ情報を送信する場合には、監視部10−3、10−4、10−5の送受信部14は他方の方向(反時計回り)でその情報を受信できるようにする。その際には、制御部3の送受信部17はその情報を送信できるようにする。
4.異常箇所が複数の場合について説明する
G.図2、図3は、複数の異常箇所がある電池監視装置を示す図である。図2、図3の電池監視装置には、監視部10−2と監視部10−3とを接続する信号線の異常箇所(b1)および監視部10−4と監視部10−5とを接続する信号線の異常箇所(b2)が示されている。
まず、第1の検知信号が一方の方向に送信された場合には、信号線の異常箇所(b1)により監視部10−2から送信させた第1の検知信号を監視部10−3で受信できないため、監視部10−3はデューティ比54(%)(=基準値50(%)+4(%))の第2の検知信号を監視部10−4に送信し、監視部10−4はデューティ比54(%)を58(%)(=54(%)+4(%))に変化させた第2の検知信号を監視部10−5に送信する。しかし、信号線の異常箇所(b2)により監視部10−4から送信させた第2の検知信号を監視部10−5で受信できないため、監視部10−5はデューティ比54(%)の第2の検知信号を制御部3に送信する。その結果、デューティ比54(%)の第2の検知信号を受信した制御部3は、(54(%)−基準値50(%))/4(%)=1を求めて、監視部10−5の方向(他方の方向)に監視部10−5から数えて1個目にある監視部10−5が異常を検知したこと、および、監視部10−4あるいは監視部10−4と監視部10−5を接続する信号線に異常があることを検知できる。
次に、第1の検知信号が他方の方向に送信された場合には、信号線の異常箇所(b2)により監視部10−5から送信させた第1の検知信号を監視部10−4で受信できないため、監視部10−4はデューティ比54(%)(=基準値50(%)+4(%))の第3の検知信号を監視部10−3に送信し、監視部10−3はデューティ比54(%)を58(%)(=54(%)+4(%))に変化させた第3の検知信号を監視部10−2に送信する。しかし、信号線の異常箇所(b1)により監視部10−3から送信させた第2の検知信号を監視部10−2で受信できないため、監視部10−2はデューティ比54(%)の第3の検知信号を監視部10−1に送信し、監視部10−1はデューティ比54(%)を58(%)(=54(%)+4(%))に変化させた第3の検知信号を制御部3に送信する。その結果、デューティ比58(%)の第3の検知信号を受信した制御部3は、本例では受信した第3の検知信号のデューティ比を4(%)変化させているので、デューティ比58(%)を受信した制御部3は、(58(%)−基準値50(%))/4(%)=2を求めて、監視部10−1の方向(一方の方向)に監視部10−1から数えて2個目にある監視部10−2が異常を検知したこと、および、監視部10−2あるいは監視部10−2と監視部10−3を接続する信号線に異常があることを検知できる。
また、第2の検知信号により監視部10−5が異常を検知し、第3の検知信号により監視部10−2が異常を検知しているので、監視部10−3と監視部10−4に異常があるか、あるいは監視部10−2と監視部10−3との間にある信号線と監視部10−4と監視部10−5との間にある信号線とに、線材が断線している状態あるいはコネクタが抜けている状態があると推定できる。
H.監視部10の入出力方向の切り替えについて説明する。
図2、図3において異常箇所b1、b2に異常がある場合、監視部10−1、10−2は、一方の方向(時計回り)で第1の検知信号を受信できたので、監視部10−1、10−2は送受信可能な方向に入出力方向を切り替える。例えば、監視部10−1、10−2の監視情報を制御部3に送信する場合には、監視部10−1、10−2の送受信部14は他方の方向(反時計回り)に監視情報を送信できるようにする。その際には、制御部3の送受信部17はその監視情報を受信できるようにする。また、制御部3から監視部10−1、10−2へ情報を送信する場合には、監視部10−1、10−2の送受信部14は一方の方向(時計回り)でその情報を受信できるようにする。その際には、制御部3の送受信部17はその情報を送信できるようにする。
また、監視部10−5は、他方の方向(反時計回り)で第1の検知信号を受信できたので、監視部10−5は送受信可能な方向に入出力方向を切り替える。例えば、監視部10−5の監視情報を制御部3に送信する場合には、監視部10−5の送受信部14は一方の方向(時計回り)に監視情報を送信できるようにする。その際には、制御部3の送受信部17はその監視情報を受信できるようにする。また、制御部3から監視部10−5へ情報を送信する場合には、監視部10−5の送受信部14は他方の方向(反時計回り)でその情報を受信できるようにする。その際には、制御部3の送受信部17はその情報を送信できるようにする。
このように、複数の監視部10(10−1〜10−5)と制御部3とが信号線により環状接続されている場合に、第1の検知信号、第2の検知信号、第3の検知信号を受信した監視部10が、第1の検知信号、第2の検知信号、第3の検知信号を利用することにより、制御部3に接続される一方の監視部10の方向または他方の監視部10の方向に異常があることを検知できる。
制御部3について説明する。
制御部3は、例えば、CPU、マルチコアCPU、プログラマブルなデバイスなどにより構成され、記憶部15に記憶されているプログラムをCPU、マルチコアCPU、又はプログラマブルなデバイスなどが読み出して実行することにより、後述する制御部3の機能が実現される。なお、制御部3は電池ECUなどである。また、制御部3は、記憶部15、特定部16、送受信部17を備える。記憶部15は、例えば、ROMやRAMであり、各種情報や各種プログラムを記憶する。
5.監視部10または信号線が正常である場合について説明する。
制御部3の特定部16は、第1の検知信号を、制御部3に接続される一方の監視部10−1または制御部3に接続される他方の監視部10−5へ、送受信部17を介して送信する。
制御部3から制御部3の一方に接続される監視部10−1へ第1の検知信号が送信された場合に、制御部3の他方に接続される監視部10−5から送信された第1の検知信号を、送受信部17を介して特定部16が受信した場合は、監視部10(10−1〜10−5)および信号線は正常であると、制御部3が判定する。
また、制御部3から制御部3の他方に接続される監視部10−5へ第1の検知信号が送信された場合に、制御部3の一方に接続される監視部10−1から送信された第1の検知信号を、送受信部17を介して特定部16が受信した場合も、監視部10−1〜10−5および信号線は正常であると、制御部3が判定する。
さらに、制御部3が一方の方向において監視部10(10−1〜10−5)および信号線が正常であると判定した場合には、他方の方向へ第1の検知信号の送信をしなくてもよい。また、その逆についても同様のことが言える。なお、第1の検知信号は複数回送信してもよい。
6.監視部10または信号線に異常がある場合について説明する。
他方の監視部10−5から受信した第2の検知信号と、一方の監視部10−1から受信した第3の検知信号と、に基づいて特定部16は異常箇所を特定する。
制御部3は、第2の検知信号と第3の検知信号に基づいて、監視部あるいは信号線の異常箇所を特定する。例えば、制御部3は、他方の監視部10−5から受信した第2の検知信号の変化と、一方の監視部10−1から受信した第3の検知信号の変化と、を検出し、検出した変化に応じて監視部あるいは信号線の異常箇所を特定する。
また、制御部3は、第2の検知信号と第3の検知信号に基づいて、異常を検知した監視部までの監視部の個数を求める。例えば、制御部3は、他方の監視部10−5から受信した第2の検知信号の変化に基づいて、他方の監視部10−5から異常を検知した監視部10までの監視部10の個数(個数A)と、一方の監視部10−1から受信した第3の検知信号の変化に基づいて、一方の監視部10−1から異常を検知した監視部10までの監視部10の個数(個数B)を求める。
制御部3は、個数Aと、個数Bと、を比較し、多いと判定された個数に係る監視部10と送受信をするために、制御部3の入出力方向を設定する。
7.異常箇所が1つの場合について説明する
監視部10−2と監視部10−3との間に信号線の異常がある場合を例に説明をする。第1の検知信号が一方の方向に送信された場合に、監視部10−3が異常を検知した場合には、制御部3は監視部10−5からデューティ比62(%)の第2の検知信号を受信する。その結果、デューティ比62(%)の第2の検知信号を受信した制御部3は、本例では受信した第2の検知信号のデューティ比を4(%)変化させているので、デューティ比62(%)を受信した場合、(62(%)−基準値50(%))/4(%)=3を求めて、監視部10−5の方向(他方の方向)に監視部10−5から数えて3個目にある監視部10−3が異常を検知したこと、および、監視部10−2あるいは監視部10−2と監視部10−3を接続する信号線に異常箇所があることを特定できる。
次に、第1の検知信号が他方の方向に送信された場合に、監視部10−2が異常を検知した場合には、制御部3は監視部10−1からデューティ比58(%)の第3の検知信号を受信する。その結果、デューティ比58(%)の第3の検知信号を受信した制御部3は、異常箇所を特定することができる。すなわち、本例では受信した第3の検知信号のデューティ比を4(%)変化させているので、デューティ比58(%)を受信した制御部3は、(58(%)−基準値50(%))/4(%)=2を求めて、監視部10−1の方向(一方の方向)に監視部10−1から数えて2個目にある監視部10−2が異常を検知したこと、および、監視部10−3あるいは監視部10−3と監視部10−2を接続する信号線に異常箇所があることを特定できる。
また、制御部3が、接続される監視部10の総数、本例では5個、を予め認識している場合、第2の検知信号により監視部10−3が異常を検知し、第3の検知信号により監視部10−2が異常を検知しているので、監視部10(10−1〜10−5)はすべて正常であることが推定される、そうすると監視部10−2と監視部10−3との間の信号線に、線材が断線している状態あるいはコネクタが抜けている状態があると特定できる。
また、制御部3は、他方の監視部10−5から受信したデューティ比62(%)の第2の検知信号の変化に基づいて、他方の監視部10−5から異常を検知した監視部10までの監視部10の個数3と、一方の監視部10−1から受信したデューティ比58(%)の第3の検知信号の変化に基づいて、一方の監視部10−1から異常を検知した監視部10までの監視部10の個数2を求める。続いて、制御部3は、他方の監視部10−5から異常を検知した監視部10までの監視部10の個数3と、一方の監視部10−1から異常を検知した監視部10までの監視部10の個数2と、を比較し、多いと判定された個数3に係る監視部10と送受信をするために、制御部3の入出力方向を設定する。すなわち、制御部3は監視部10−3、10−4、10−5と送受信可能に入出力方向を設定する。
なお、制御部3は、多いと判定された個数が所定値以下である場合、監視部10との送受信を行わないようにする。
8.異常箇所が複数の場合について説明する
第1の検知信号が一方の方向に送信された場合には、信号線の異常箇所(b1、b2)により第1の検知信号および第2の検知信号を受信できない監視部10−3、10−5があるため、監視部10−5はデューティ比54(%)の第2の検知信号を制御部3に送信する。その結果、デューティ比54(%)の第2の検知信号を受信した制御部3は、(54(%)−50(%))/4(%)=1を求めて、監視部10−5の方向(他方の方向)に監視部10−5から数えて1個目にある監視部10−5が異常を検知したこと、および、監視部10−4あるいは監視部10−4と監視部10−5を接続する信号線に異常箇所があることを特定できる。
次に、第1の検知信号が他方の方向に送信された場合には、信号線の異常箇所(b2、b1)により第1の検知信号および第3の検知信号を受信できない監視部10−4、10−2があるため、監視部10−1はデューティ比58(%)の第3の検知信号を制御部3に送信する。その結果、デューティ比58(%)の第3の検知信号を受信した制御部3は、本例では受信した第3の検知信号のデューティ比を4(%)変化させているので、デューティ比58(%)を受信した制御部3は、(58(%)−基準値50(%))/4(%)=2を求めて、監視部10−1の方向(一方の方向)に監視部10−1から数えて2個目にある監視部10−2が異常を検知したこと、および、監視部10−2あるいは監視部10−2と監視部10−3を接続する信号線に異常箇所があることを特定できる。
また、第2の検知信号により監視部10−5が異常を検知し、第3の検知信号により監視部10−2が異常を検知しているので、監視部10−3と監視部10−4に異常があるか、あるいは監視部10−2と監視部10−3との間にある信号線と監視部10−4と監視部10−5との間にある信号線とに、線材が断線している状態あるいはコネクタが抜けている状態があると推定できる。
また、制御部3は、他方の監視部10−5から受信したデューティ比54(%)の第2の検知信号に基づいて、他方の監視部10−5から異常を検知した監視部10までの監視部10の個数1と、一方の監視部10−1から受信したデューティ比58(%)の第3の検知信号に基づいて、一方の監視部10−1から異常を検知した監視部10までの監視部10の個数2を求める。続いて、制御部3は、他方の監視部10−5から異常を検知した監視部10までの監視部10の個数1と、一方の監視部10−1から異常を検知した監視部10までの監視部10の個数2と、を比較し、多いと判定された個数2に係る監視部10と送受信をするために、制御部3の入出力方向を設定する。すなわち、制御部3は監視部10−1、10−2と送受信可能に入出力方向を設定する。
なお、制御部3は、多いと判定された個数が所定値以下である場合、監視部10との送受信を行わないようにする。例えば、所定値が3である場合に、多いと判定された個数が2であるときには、監視部10との送受信を行わないようにする。
本実施の態様によれば、複数の監視部10(10−1〜10−5)と制御部3とが信号線により環状接続されている場合に、一方または他方の方向において制御部3と送受信が可能な監視部10の個数を求めて、個数が多い方向の監視部10それぞれと制御部3とが送受信を可能にすることで、電池モジュール2の監視部10と送受信を継続することができる。
電池監視装置の動作について説明する。
図4、図5は、電池監視装置の制御部の動作の一実施例を示すフロー図である。
ステップS1では、制御部3が第1の検知信号を送信する方向を設定する。本例では図1に示す監視部10−1の方向(一方の方向)に設定する。なお、複数の監視部10(10−1〜10−5)についても一方の方向に設定する。送信する方向の設定は、例えば、電池監視装置に電力が供給された後(電源オン)、所定の期間は一方の方向に設定されることが考えられる。
ステップS2では、第1の検知信号を、制御部3が制御部3に接続される一方の監視部10−1へ送信する。
ステップS3では、制御部3が第1の検知信号を受信したか否かを判定し、第1の検知信号を受信した場合(Yes)にはステップS4に移行し、第1の検知信号以外(第2の検知信号、第3の検知信号)を受信した場合(No)にはステップS5に移行する。例えば、制御部3が監視部10−5から第1の検知信号を受信した場合にはステップS4に移行する。なお、所定時間経過しても第1の検知信号、第2の検知信号、第3の検知信号を受信できない場合には異常箇所を特定しないで、異常があることを上位のECUなどに通知する。
ステップS4では、制御部3が複数の監視部10(10−1〜10−5)と信号線とが正常であると判定する。
ステップS5では制御部3が第2の検知信号または第3の検知信号を受信する。
ステップS6では、制御部3が一方の方向に設定されているか否かを判定し、一方の方向に設定されている場合(Yes)にはステップS7に移行し、他方の方向に設定されている場合(No)にはステップS9に移行する。すなわち、一方の方向に設定されている場合には第2の検知信号を受信したとしてステップS7に移行する。他方の方向に設定されている場合には第3の検知信号を受信したとしてステップS9に移行する。
ステップS7では、制御部3から他方の方向にある異常を検知した監視部10を特定し、他方の監視部10−5から受信した第2の検知信号に基づいて、他方の監視部10−5から異常を検知した監視部10までの監視部10の個数(個数A)を求める。例えば図2の場合であれば、異常を検知した監視部10は監視部10−5なので個数1を求める。
ステップS8では、制御部3が他方の方向に設定してステップS2に移行する。例えば、電力が供給された後(電源オン)、所定の期間は一方の方向に設定し、その後所定の期間は他方の方向に設定することが考えられる。
続いて、ステップS2〜S6の処理を行い、ステップS6では他方の方向に設定されているのでステップS9に移行する。すなわち、第3の検知信号を受信したとしてステップS9に移行する。
ステップS9では、制御部3から一方の方向にある異常を検知した監視部10を特定し、一方の監視部10−1から受信した第3の検知信号に基づいて、一方の監視部10−1から異常を検知した監視部10までの監視部10の個数(個数B)を求める。例えば図3の場合であれば、異常を検知した監視部10−2を特定し、一方の監視部10−1から異常を検知した監視部10−2までの監視部10の個数2を求める。
ステップS10では、制御部3が個数Aと、個数Bと、を比較し、多いと判定された個数に係る監視部10を選択する。図2、図3の例では、一方の監視部10−1から異常を検知した監視部10−2を選択する。
ステップS11では、多いと判定された個数が所定値以上であるか否かを制御部3が判定し、所定値以上である場合(Yes)にはステップS12に移行し、所定値より少ない場合(No)にはステップS12に移行する。ただし、ステップS11の処理はなくてもよく、直接ステップS10からステップS12に移行してもよい。
ステップS12では、ステップS10で選択した監視部10、または、ステップS11で所定値以上であった監視部10、と制御部3が送受信するために制御部3の入出力方向を設定する。図2、図3の例では、監視部10−1、10−2と送受信可能な方向に、制御部3の入出力方向を設定する。
ステップS13では、制御部3が監視部10(10−1〜10−5)と送受信をしないように設定をする。
監視部の動作について説明をする。
図6、図7は、電池監視装置の監視部の動作の一実施例を示すフロー図である。
ステップS601では、第1の検知信号を送信する方向を、監視部10が一方の方向に設定をする。本例では図1に示す監視部10−1の方向(一方の方向)に設定する。例えば、電力が供給された後(電源オン)、所定の期間は一方の方向に設定することが考えられる。
ステップS602では、監視部10が第1の検知信号を受信したか否かを判定し、第1の検知信号を受信した場合(Yes)にはステップS603に移行し、第2の検知信号を受信した場合(No)にはステップS605に移行する。
ステップS603では、監視部10から他方の方向にある制御部3、監視部10、信号線はすべて正常であるので、監視部10が記憶部12に他方の方向と送受信可能な状態であることを記憶する。
ステップS604では、監視部10が第1の検知信号を送信する。例えば、制御部3から第1の検知信号を受信した監視部10−1は、監視部10−2に第1の検知信号を送信する。また、監視部10−4から第1の検知信号を受信した監視部10−5は、制御部3に第1の検知信号を送信して、ステップS612に移行する。
ステップS605では、監視部10が第2の検知信号を受信したか否かを判定し、第2の検知信号を受信した場合(Yes)にはステップS606に移行し、第2の検知信号を受信できない場合(No)にはステップS609に移行する。
ステップS606では、監視部10が第2の検知信号を受信したので、監視部10から他方の方向にある制御部3、監視部10、信号線の何処かに異常箇所があることを検知し、監視部10が記憶部12に他方の方向と送受信可能な状態でないことを記憶する。
ステップS607では、監視部10が受信した第2の検知信号を所定の変化をさせる。例えば、受信した第2の検知信号のデューティ比54(%)であれば4(%)変化させてデューティ比58(%)にする。
ステップS608では、監視部10が所定の変化をさせた第2の検知信号を送信して、ステップS612に移行する。例えば、監視部10−3から第2の検知信号を受信した監視部10−4は、第2の検知信号を所定の変化をさせて、監視部10−5に送信する。また、監視部10−4から第2の検知信号を受信した監視部10−5は、第2の検知信号を所定の変化をさせて、制御部3に送信する。
ステップS609では、監視部10が所定時間を経過したか否かを判定し、所定時間を経過している場合(Yes)にはステップS610に移行し、所定時間を経過していない場合(No)にはステップS602に移行する。
ステップS610では、所定時間を経過しても第1の検知信号も第2の検知信号も受信できない場合、監視部10から他方の方向にある制御部3、監視部10、信号線の何処かに異常箇所があることを検知し、監視部10が記憶部12に他方の方向と送受信可能な状態でないことを記憶する。
ステップS611では、所定時間を経過しても第1の検知信号も第2の検知信号も受信できない場合、監視部10が第2の検知信号を一方の方向にある監視部10または制御部3に送信して、ステップS612に移行する。
ステップS612では、第1の検知信号を送信する方向を、監視部10が他方の方向に設定をする。本例では図1に示す監視部10−5の方向(他方の方向)に設定する。例えば、電力が供給された後(電源オン)、所定の期間は一方の方向に設定し、その後所定の期間は他方の方向に設定することが考えられる。
ステップS613では、監視部10が第1の検知信号を受信したか否かを判定し、第1の検知信号を受信した場合(Yes)にはステップS614に移行し、第2の検知信号を受信した場合(No)にはステップS616に移行する。
ステップS614では、監視部10から一方の方向にある制御部3、監視部10、信号線はすべて正常であるので、監視部10が記憶部12に他方の方向と送受信可能な状態であることを記憶する。
ステップS615では、監視部10が第1の検知信号を送信する。例えば、制御部3から第1の検知信号を受信した監視部10−5は、監視部10−4に第1の検知信号を送信する。また、監視部10−2から第1の検知信号を受信した監視部10−1は、制御部3に第1の検知信号を送信して、ステップS623に移行する。
ステップS616では、監視部10が第3の検知信号を受信したか否かを判定し、第3の検知信号を受信した場合(Yes)にはステップS617に移行し、第3の検知信号を受信できない場合(No)にはステップS620に移行する。
ステップS617では、監視部10が第3の検知信号を受信したので、監視部10から一方の方向にある制御部3、監視部10、信号線の何処かに異常箇所があることを検知し、監視部10が記憶部12に一方の方向と送受信可能な状態でないことを記憶する。
ステップS618では、監視部10が受信した第3の検知信号を所定の変化をさせる。例えば、受信した第3の検知信号のデューティ比54(%)であれば4(%)変化させてデューティ比58(%)にする。
ステップS619では、監視部10が所定の変化をさせた第3の検知信号を送信する。例えば、監視部10−4から第3の検知信号を受信した監視部10−3は、第3の検知信号を所定の変化をさせて、監視部10−2に送信する。また、監視部10−2から第3の検知信号を受信した監視部10−1は、第3の検知信号を所定の変化をさせて、制御部3に送信して、ステップS623に移行する。
ステップS620では、監視部10が所定時間を経過したか否かを判定し、所定時間を経過している場合(Yes)にはステップS621に移行し、所定時間を経過していない場合(No)にはステップS613に移行する。
ステップS621では、所定時間を経過しても第1の検知信号も第3の検知信号も受信できない場合、監視部10から一方の方向にある制御部3、監視部10、信号線の何処かに異常箇所があることを検知し、監視部10が記憶部12に一方の方向と送受信可能な状態でないことを記憶する。
ステップS622では、所定時間を経過しても第1の検知信号も第3の検知信号も受信できない場合、監視部10が第3の検知信号を他方の方向にある監視部10または制御部3に送信して、ステップS623に移行する。
ステップS623では、監視部10が、一方の方向(時計回り)で第1の検知信号を受信できた場合に、記憶部12に他方の方向(反時計回りの方向)と送受信可能な状態であることが記憶されていれば、他方の方向と送受信可能な方向に入出力方向を切り替える。また、監視部10が、他方の方向(反時計回り)で第1の検知信号を受信できた場合に、記憶部12に一方の方向(時計回りの方向)と送受信可能な状態であることが記憶されていれば、一方の方向と送受信可能な方向に入出力方向を切り替える。
本実施の態様によれば、複数の監視部10(10−1〜10−5)と制御部3とが信号線により環状接続されている場合に、一方または他方の方向において制御部3と送受信が可能な監視部10の個数を求めて、個数が多い方向の監視部10それぞれと制御部3とが送受信を可能にすることで、電池モジュール2の監視部10と送受信を継続することができる。
また、本実施形態の、制御部3から一方の方向(時計回りの方向)の監視部10に送信される第1の検知信号と、制御部3から他方の方向(反時計回りの方向)の監視部10に送信される第1の検知信号は、同じデューティ比の信号でも、異なるデューティ比の信号でも良い。異なるディーティ比とは、例えば、一方の方向に送信される第1の検知信号のデューティ比が4%であり、他方の方向に送信される第1の検知信号のデューティ比が6%が考えられるが、デューティ比はこれに限定されない。
また、本実施形態の、異常を検知した監視部10から送信される第2の検知信号と、第3の検知信号は、同じディーティ比の信号でも、異なるデューティ比の信号でもよい。
また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
1 電池監視装置、
2 電池モジュール、
3 制御部、
4 メインリレー、
5 電池、
6 リレー、
7 電圧検出部、
8 電流検出部、
9 温度検出部、
10 監視部、
11 負荷、
12 記憶部、
13 検知部、
14 送受信部、
15 記憶部、
16 特定部、
17 送受信部、

Claims (4)

  1. 電池の状態を監視する複数の監視部と制御部とが信号線により環状接続される電池監視装置であって、
    前記制御部は、
    前記制御部に接続される一方の監視部へ第1の検知信号を送信し、前記監視部あるいは前記信号線に異常があると、異常を検知した監視部から送信される第2の検知信号、または、前記第2の検知信号を受信した監視部それぞれにより所定の変化をさせた第2の検知信号、を前記制御部に接続される他方の監視部から受信し、前記第2の検知信号に基づいて、前記他方の監視部から前記異常を検知した監視部までの前記監視部の個数を求め、
    前記他方の監視部へ第1の検知信号を送信した場合、前記監視部あるいは前記信号線に異常があると、異常を検知した監視部から送信される第3の検知信号、または、前記第3の検知信号を受信した監視部それぞれにより所定の変化をさせた第3の検知信号、を前記一方の監視部から受信し、前記第3の検知信号に基づいて、前記一方の監視部から前記異常を検知した監視部までの前記監視部の個数を求め、
    前記他方の監視部から前記異常を検知した監視部までの前記監視部の個数と、前記一方の監視部から前記異常を検知した監視部までの前記監視部の個数と、を比較し、多いと判定された個数に係る前記監視部と送受信をする、
    ことを特徴とする電池監視装置。
  2. 請求項1に記載の電池監視装置であって、
    送受信を可能にした前記監視部は、送受信する情報に応じて、送受信を可能にした前記監視部の入出力を切り替える、ことを特徴とする電池監視装置。
  3. 請求項1または2に記載の電池監視装置であって、
    前記制御部は、前記多いと判定された個数が所定値以下である場合、前記監視部との送受信を行わないようにする、ことを特徴とする電池監視装置。
  4. 電池の状態を監視する複数の監視部と制御部とが信号線により環状接続される電池監視装置の電池監視方法であって、
    前記制御部は、
    前記制御部に接続される一方の監視部と他方の監視部へ第1の検知信号を送信し、
    前記監視部は、
    前記一方の監視部へ前記第1の検知信号が送信された場合、前段の監視部あるいは前記信号線に異常があると、異常を検知したことを示す第2の検知信号、または、前記第2の検知信号を受信した場合に所定の変化をさせた第2の検知信号、を次の監視部または前記制御部に送信し、
    また、前記他方の監視部へ前記第1の検知信号が送信された場合、前段の監視部あるいは前記信号線に異常があると、異常を検知したことを示す第3の検知信号、または、前記第3の検知信号を受信した場合に所定の変化をさせた第3の検知信号、を次の監視部または前記制御部に送信し、
    前記制御部は、
    前記第2の検知信号と前記第3の検知信号に基づいて、前記他方の監視部から前記異常を検知した監視部までの監視部の個数と、前記一方の監視部から前記異常を検知した監視部までの監視部の個数と、をそれぞれ求め、多いと判定された個数に係る前記監視部と送受信をする、
    ことを特徴とする電池監視方法。
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