JP6736867B2 - Monitoring circuit and monitoring method - Google Patents
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Description
本発明は、電池の監視をする監視回路および監視方法に関する。 The present invention relates to a monitoring circuit and a monitoring method for monitoring a battery.
電池電圧を計測する監視IC(Integrated Circuit)と、一つ以上の監視ICと通信をする監視CPU(Central Processing Unit)と、を備える電池電圧を監視する監視回路は、監視CPUから監視ICへの電圧計測指示(コマンド)を、共有バスを用いて、ブロードキャスト通信で行うため、監視ICが電圧計測指示を受信できていないと、電池電圧を計測することができない。 A monitoring circuit for monitoring a battery voltage, which includes a monitoring IC (Integrated Circuit) that measures a battery voltage and a monitoring CPU (Central Processing Unit) that communicates with one or more monitoring ICs, is provided from the monitoring CPU to the monitoring IC. Since the voltage measurement instruction (command) is broadcasted using the shared bus, the battery voltage cannot be measured unless the monitoring IC has received the voltage measurement instruction.
また、電源投入後に監視CPUから電圧計測指示を監視ICが受信できない場合、監視ICは計測ができないため、監視ICが初期情報として記憶している情報を、監視ICが計測した電池電圧として認識してしまう。そうした場合に、初期情報に過充電あるいは過放電を示す値が設定されていると、監視ICから送信されたこの初期情報を受信して、監視CPUは電池が故障をしていると誤認識をしてしまうことがある。 Further, if the monitoring IC cannot receive the voltage measurement instruction from the monitoring CPU after the power is turned on, the monitoring IC cannot measure, so the information stored as the initial information by the monitoring IC is recognized as the battery voltage measured by the monitoring IC. Will end up. In such a case, if a value indicating overcharge or overdischarge is set in the initial information, the initial information sent from the monitoring IC is received and the monitoring CPU erroneously recognizes that the battery is out of order. I may end up doing it.
そこで、電源投入後に電圧計測指示を受信できない場合に、監視ICと監視CPUとの間で行われる通信に異常が発生したことを検出したい。
関連する技術として、電動制御装置と複数の電池パックがバスで接続され、電動制御装置が電池パックにブロードキャスト通信をする技術が知られている。例えば、特許文献1を参照。
Therefore, when the voltage measurement instruction cannot be received after the power is turned on, it is desired to detect that an abnormality has occurred in the communication performed between the monitoring IC and the monitoring CPU.
As a related technique, a technique is known in which an electric control device and a plurality of battery packs are connected by a bus, and the electric control device performs broadcast communication with the battery pack. For example, see Patent Document 1.
また、関連する技術として、BMU(Battery Management Unit)が複数のCMU(Cell Monitoring Unit)に対してブロードキャスト通信で電源投入を指示し、電源投入を指示された複数のCMUそれぞれは自己診断ログチェックを行い正常に起動できるかを判定し、起動する技術が知られている。その技術によれば、BMUはCMUの起動待ち状態となると、CMUそれぞれに対し通信を利用して自動付番をするように指示をする。例えば、特許文献2を参照。 Further, as a related technique, a BMU (Battery Management Unit) instructs a plurality of CMUs (Cell Monitoring Units) to turn on power by broadcast communication, and each of the plurality of CMUs instructed to turn on a self-diagnosis log check. There is known a technique of performing activation by determining whether it can be activated normally. According to the technique, when the BMU enters a CMU activation waiting state, the BMU instructs each CMU to use communication to perform automatic numbering. For example, see Patent Document 2.
また、関連する技術として、診断用電位が入力された入力端子の電圧測定値が診断用電位に対応する電圧値と異なるとき、マルチプレクサの異常と判定する電圧測定装置が知られている。例えば、特許文献3を参照。 In addition, as a related technique, there is known a voltage measuring device that determines that the multiplexer is abnormal when the voltage measured value of the input terminal to which the diagnostic potential is input is different from the voltage value corresponding to the diagnostic potential. For example, see Patent Document 3.
本発明の一側面に係る目的は、計測部と制御部との間で行われる通信に異常が発生したことを検出することができる監視回路および監視方法を提供することである。 An object of one aspect of the present invention is to provide a monitoring circuit and a monitoring method that can detect that an abnormality has occurred in communication performed between a measurement unit and a control unit.
本発明の態様のひとつである電池電圧を監視する監視回路は、電池電圧を計測する計測部と、計測部と通信をする制御部と、を備える。
計測部は、制御部から電圧計測指示を受信すると、電池の電圧を記憶する記憶領域に記憶されている初期情報を、計測した電池の電圧を示す電圧情報に変更し、参照用電圧を記憶する記憶領域に記憶されている初期情報を、計測した参照用電圧を示す参照用電圧情報に変更する。
A monitoring circuit that monitors a battery voltage, which is one aspect of the present invention, includes a measuring unit that measures the battery voltage, and a control unit that communicates with the measuring unit.
Upon receiving the voltage measurement instruction from the control unit, the measuring unit changes the initial information stored in the storage area for storing the battery voltage into voltage information indicating the measured battery voltage, and stores the reference voltage. The initial information stored in the storage area is changed to reference voltage information indicating the measured reference voltage.
制御部は、計測部から受信した、電圧情報が電池の初期情報で、参照用電圧情報も初期情報である場合、計測部が電圧計測指示を受信していないと判定する。 When the voltage information received from the measurement unit is the initial information of the battery and the reference voltage information is also the initial information, the control unit determines that the measurement unit has not received the voltage measurement instruction.
計測部と制御部との間で行われる通信に異常が発生したことを検出することができる。 It is possible to detect that an abnormality has occurred in the communication performed between the measurement unit and the control unit.
以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図1は、監視回路の一実施例を示す図である。図1に示す電池3aから3jを監視する監視回路は、監視CPU1(制御部)、監視IC2a、2b(計測部)を備える。監視CPU1と監視IC2a、2bとはI/O(Input/Output)バス5、通信バス6を介して接続されている。なお、以降において電池の符号を3と記載し、監視ICの符号を2と記載する場合がある。
Embodiments will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a monitoring circuit. The monitoring circuit for monitoring the
監視CPUについて説明する。
監視CPU1は、CPUやプログラマブルなデバイス(FPGA(Field Programmable Gate Array)、PLD(Programmable Logic Device)など)などが考えられる。
The monitoring CPU will be described.
The monitoring CPU 1 may be a CPU or a programmable device (FPGA (Field Programmable Gate Array), PLD (Programmable Logic Device), or the like).
監視CPU1は、監視IC2a、2bとI/Oバス5および通信バス6を介して通信をし、監視IC2a、2bが計測した電池3aから3jの電圧を電池3と監視IC2とに接続される電圧検出線7を介して取得する。また、図1には記載されていないが、例えば、電池パックに監視回路が一つ以上設けられているような場合であれば、監視回路の上位に設けられている電池パックを制御する電池パック制御回路に、監視回路が監視している電池の状態などの情報を通知する。
The monitoring CPU 1 communicates with the
監視CPU1はT/R端子を有する。監視CPU1のT/R端子と監視IC2a、2bそれぞれのT/R端子とは通信バス6で接続され、通信バス6を介して、監視CPU1は監視IC2a、2bそれぞれにブロードキャスト通信で、電圧計測指示(コマンドCom1)と電圧取得指示(コマンドCom2)とを送信する。
The monitoring CPU 1 has a T/R terminal. The T/R terminal of the monitoring CPU 1 and the T/R terminals of the
電圧計測指示は電池3aから3jの電圧を計測するための指示である。電圧計測指示を送信すると、監視CPU1は監視IC2a、2bそれぞれのI/O端子から出力される応答を待つ。
The voltage measurement instruction is an instruction for measuring the voltage of the
電圧取得指示は電池3aから3jの計測した電圧を、監視IC2a、2bそれぞれから監視CPU1に送信させるための指示である。電圧取得指示を送信すると、監視CPU1は監視IC2a、2bそれぞれから計測情報が送信されてくるのを待つ。
The voltage acquisition instruction is an instruction for transmitting the measured voltages of the
また、監視CPU1はI/O端子を有する。監視CPU1のI/O端子と監視IC2a、2bそれぞれのI/O端子とはI/Oバス5で接続され、I/Oバス5を介して、監視CPU1は監視IC2a、2bそれぞれから電圧計測指示に対する応答を受信する。監視IC2a、2bそれぞれから出力される電圧計測指示に対する応答は二値信号である。
Further, the monitoring CPU 1 has an I/O terminal. The I/O terminal of the monitoring CPU 1 and the I/O terminals of the
しかしながら、監視IC2a、2bそれぞれから二値信号がI/Oバス5上に出力されると、出力された二値信号がI/Oバス5上で合成されるため、監視CPU1は監視IC2a、2bが電圧計測指示を受信できたか否かの判定ができない。また、I/Oバス5上にノイズが乗った場合にも監視IC2a、2bが電圧計測指示を受信できたか否かの判定ができない。
However, when the binary signals are output from the
そこで、後述する電圧情報および参照用電圧情報を監視IC2a、2bそれぞれから送信させる。そして、受信した電圧情報が電池の初期情報で、参照用電圧情報も初期情報であると、監視CPU1が判定した場合には、受信した電圧情報が電池の初期情報で、参照用電圧情報も初期情報であることを送信した監視IC2が、電圧計測指示を受信できなかったとする。ただし、電圧情報の初期情報と、参照用電圧情報の初期情報と、は同じ値を示していてもよい。初期情報として、例えば、0xFFF(24ビット、HEXフォーマットにおける過充電を示す値)が考えられる。
Therefore, voltage information and reference voltage information, which will be described later, are transmitted from each of the
さらに、監視IC2から受信した、電圧情報が電池の初期情報で、参照用電圧情報が計測した参照用電圧である場合、電池3に異常がある、または、電池3と監視IC2とに接続される電圧検出線7が断線していると判定する。
Further, when the voltage information received from the monitoring IC 2 is the initial information of the battery and the reference voltage information is the measured reference voltage, the battery 3 has an abnormality or is connected to the battery 3 and the monitoring IC 2. It is determined that the
監視ICについて説明する。
監視IC2a、2bは、電池3aから3jの電圧を計測して監視CPU1に送信する。監視IC2a、2bは、監視CPU1から電圧計測指示を受信すると、監視IC2a、2bそれぞれに設けられている記憶部の電池3aから3jそれぞれに対応する記憶領域4bから4fおよび4hから4lに記憶されている初期情報を、電池3aから3jの計測した電圧を示す電圧情報に変更する。なお、記憶領域の符号を4と記載する場合がある。
The monitoring IC will be described.
The
また、監視IC2a、2bは、電圧計測指示を受信すると、記憶部の記憶領域4a、4gに記憶されている初期情報を参照用電圧に変更する。
参照用電圧は参照用電圧を生成する回路により出力される。参照用電圧を生成する回路は、図1の例では、監視IC2aの端子P1と端子P2とを接続した配線を含む回路および監視IC2bの端子P1と端子P2とを接続した配線を含む回路である。従って、図1の例では参照用電圧は0[V]で、記憶領域4a、4gにそれぞれ例えば、0x000(24ビット、HEXフォーマットにおける0[V]を示す値)に対応する参照電圧情報が記憶される。ただし、参照用電圧を生成する回路は、図1に示す回路に限定されるものでなく、例えば電源投入後に所定の電圧が生成され、記憶領域4a、4gに記憶される回路であればよい。
When the
The reference voltage is output by the circuit that generates the reference voltage. In the example of FIG. 1, the circuit that generates the reference voltage is a circuit that includes a wiring that connects the terminals P1 and P2 of the
監視回路の動作について説明する。
図2は、監視CPU(制御部)と監視IC(計測部)の動作の一実施例を示す図である。ステップS1では、監視CPU1が電圧計測指示(コマンドCom1)を監視IC2a、2bそれぞれに、通信バス6を介して送信する。
The operation of the monitoring circuit will be described.
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the operations of the monitoring CPU (control unit) and the monitoring IC (measurement unit). In step S1, the monitoring CPU 1 transmits a voltage measurement instruction (command Com1) to each of the
ステップT1では、監視IC2a、2bそれぞれが電圧計測指示を受信したか否かを判定して、受信した場合(Yes)にはステップT2に移行し、受信できない場合(No)にはステップT4に移行する。図2の例では、監視IC2aは電圧計測指示を受信したのでステップT2に移行し、監視IC2bは電圧計測指示を受信できないのでステップT4に移行する。電圧計測指示を受信できない原因として、例えば、監視CPU1と監視IC2bとの通信異常がある。
In step T1, it is determined whether or not each of the
ステップT2では、電圧計測指示を受信した監視IC2が、電圧計測指示を受信すると、電池3の電圧を記憶する記憶領域4に記憶されている初期情報を、計測した電池3の電圧を示す電圧情報に変更し、参照用電圧を記憶する記憶領域4に記憶されている初期情報を、計測した参照用電圧を示す参照用電圧情報に変更する。 In step T2, when the monitoring IC 2 that receives the voltage measurement instruction receives the voltage measurement instruction, the initial information stored in the storage area 4 that stores the voltage of the battery 3 is set to the voltage information indicating the measured voltage of the battery 3. And the initial information stored in the storage area 4 for storing the reference voltage is changed to reference voltage information indicating the measured reference voltage.
図2の例では、監視IC2aが、電池3aから3eの電圧を記憶する記憶領域4bから4fに記憶されている初期情報を、計測した電池3aから3eの電圧を示す電圧情報に変更する。また、監視IC2aは、参照用電圧を記憶する記憶領域4aに記憶されている初期情報を、計測した参照用電圧を示す参照用電圧情報に変更する。
In the example of FIG. 2, the
監視IC2bは、電圧計測指示を受信していないので、電池3fから3jの電圧の計測をしないため、記憶領域4hから4lに記憶されている初期情報は変更されない。また、参照用電圧を記憶する記憶領域4gに記憶されている初期情報も、計測した参照用電圧を示す参照用電圧情報に変更されない。
Since the
ステップT3では、電圧計測指示を受信した監視IC2が、電圧計測指示に対する応答を、I/Oバス5を介して監視CPU1に送信する。図2の例では、監視IC2aが二値信号「High」をI/Oバス5上に出力する。しかしながら、監視IC2a、2bそれぞれから二値信号「High」が出力された場合でも、I/Oバス5上に「High」出力される。そうすると、監視IC2bが電圧計測指示を受信していない場合でも、監視IC2aが二値信号「High」が出力していれば、I/Oバス5上に二値信号「High」が出力されることになる。従って、出力された二値信号に基づいて、監視CPU1は監視IC2a、2bが電圧計測指示を受信できたか否かの判定ができない。
In step T3, the monitoring IC 2 that has received the voltage measurement instruction transmits a response to the voltage measurement instruction to the monitoring CPU 1 via the I/O bus 5. In the example of FIG. 2, the
ステップS2では、監視CPU1が応答を受信する。図2の例では、監視IC2aがI/Oバス5上に出力した二値信号「High」を受信する。
ステップS3では、監視CPU1が電圧取得指示(コマンドCom2)を、通信バス6を介して監視IC2a、2bそれぞれに送信する。
In step S2, the monitoring CPU 1 receives the response. In the example of FIG. 2, the
In step S3, the monitoring CPU 1 transmits a voltage acquisition instruction (command Com2) to each of the
ステップT4では、監視IC2a、2bそれぞれが電圧取得指示を受信したか否かを判定して、受信した場合(Yes)にはステップT5に移行する。ただし、受信できない場合(No)には電圧情報および参照用電圧情報を、監視CPU1に送信しない。
In step T4, it is determined whether or not each of the
ステップT5では、電圧取得指示を受信した監視IC2が電圧情報および参照用電圧情報を、通信バス6を介して監視CPU1に送信する。図2の例では、監視IC2aが電圧情報および参照用電圧情報(Data2a)を監視CPU1に送信し、監視IC2bが電圧情報および参照用電圧情報(Data2b)を監視IC2aと異なるタイミングで監視CPU1に送信する。
In step T5, the monitoring IC 2 that has received the voltage acquisition instruction transmits the voltage information and the reference voltage information to the monitoring CPU 1 via the communication bus 6. In the example of FIG. 2, the
ステップS4では、監視CPU1が監視IC2から電圧情報および参照用電圧情報を受信する。ステップS5では、監視CPU1が監視IC2a、2bから受信した、電圧情報が電池の初期情報で、参照用電圧情報も初期情報で、あるかを判定する。図2の例では、ステップS5において、監視IC2bから送信された電圧情報が電池の初期情報で、参照用電圧情報も初期情報で、あるので、ステップS6において、監視IC2bが電圧計測指示を受信していないとして、受信異常が発生したとする。
In step S4, the monitoring CPU 1 receives the voltage information and the reference voltage information from the monitoring IC 2. In step S5, the monitoring CPU 1 determines whether the voltage information received from the
また、監視CPU1は、電圧情報が電池の初期情報で、参照用電圧情報が計測した参照用電圧である場合には、電池3に異常がある、または、電池3と監視IC2とに接続される電圧検出線7が断線していると判定できる。
When the voltage information is the initial information of the battery and the reference voltage information is the measured reference voltage, the monitoring CPU 1 has an abnormality in the battery 3 or is connected to the battery 3 and the monitoring IC 2. It can be determined that the
実施形態によれば、電圧計測指示を受信できない状態にあるときには、電圧情報および参照用電圧情報を監視IC2a、2bそれぞれから送信させる。そして、受信した電圧情報が電池の初期情報で、参照用電圧情報も初期情報であると、監視CPU1が判定した場合には、受信した電圧情報が電池の初期情報で、参照用電圧情報も初期情報であることを送信した監視IC2が電圧計測指示を受信できなかったとすることができる。さらに、監視IC2a、2bから受信した、電圧情報が電池の初期情報で、参照用電圧情報が計測した参照用電圧である場合、電池3aから3jに異常がある、または、電池3と監視IC2とに接続される電圧検出線7が断線していると判定することができる。
According to the embodiment, when the voltage measurement instruction cannot be received, the voltage information and the reference voltage information are transmitted from each of the
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。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and changes can be made without departing from the gist of the present invention.
1 監視CPU
2、2a、2b 監視IC
3、3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h、3i、3j 電池
4、4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4h、4i、4j、4k、4l 記憶領域
5 I/Oバス
6 通信バス
7 電圧検出線
1 Monitoring CPU
2, 2a, 2b Monitoring IC
3, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h, 3i,
Claims (4)
前記電池の電圧を計測する計測部と、
前記計測部と通信をする制御部と、
参照用電圧を生成する回路と、を備え、
前記計測部は、前記制御部から電圧計測指示を受信すると、前記電池の電圧を記憶する記憶領域に記憶されている初期情報を、計測した前記電池の電圧を示す電圧情報に変更し、前記参照用電圧を記憶する記憶領域に記憶されている初期情報を、前記生成する回路が生成した前記参照用電圧を前記計測部が計測した前記参照用電圧を示す参照用電圧情報に変更するとともに、
前記制御部は、前記計測部に前記電圧計測指示を送信した後に、前記計測部から受信した、前記電圧情報が前記電池の前記初期情報で、前記参照用電圧情報も前記初期情報である場合、前記計測部が前記電圧計測指示を受信していないと判定する、
ことを特徴とする監視回路。 A monitoring circuit for monitoring the battery,
A measuring unit that measures the voltage of the battery,
A control unit that communicates with the measurement unit,
A circuit for generating a reference voltage ,
The measuring unit receives the voltage measurement instruction from the control unit, the initial information stored in the storage area for storing the voltage of the battery, and change the voltage information indicating the voltage of the battery is measured, the reference the initial information stored in the storage area for storing use voltage, with changing the reference voltage circuit is generated for the generated reference voltage information indicating the reference voltages the measuring portion is measured in total,
The control unit, after transmitting the voltage measurement instruction to the measurement unit, received from the measurement unit, the voltage information is the initial information of the battery, the reference voltage information is also the initial information, It is determined that the measurement unit has not received the voltage measurement instruction,
A monitoring circuit characterized by the above.
前記制御部は、
前記計測部から受信した、前記電圧情報が前記電池の前記初期情報で、前記参照用電圧情報が計測した前記参照用電圧である場合、前記電池に異常がある、または、前記電池と前記計測部とに接続される電圧検出線が断線していると判定する、
ことを特徴とする監視回路。 The monitoring circuit according to claim 1, wherein
The control unit is
When the voltage information received from the measuring unit is the initial information of the battery and the reference voltage information is the reference voltage measured, the battery has an abnormality, or the battery and the measuring unit. It is determined that the voltage detection line connected to and is disconnected,
A monitoring circuit characterized by the above.
前記制御部は、前記計測部に電圧計測指示を送信し、
前記計測部は、電圧計測指示を受信すると、前記電池の電圧を記憶する記憶領域に記憶されている初期情報を、計測した前記電池の電圧を示す電圧情報に変更し、参照用電圧を記憶する記憶領域に記憶されている初期情報を、前記生成する回路が生成した前記参照用電圧を前記計測部が計測した前記参照用電圧を示す参照用電圧情報に変更し、前記電圧計測指示に対する応答を前記制御部に送信し、
前記制御部は、前記応答を受信すると、前記計測部が計測した前記電池の電圧を取得するために電圧取得指示を、前記計測部に送信し、
前記計測部は、前記電圧取得指示を受信すると、前記電圧情報と前記参照用電圧情報とを前記制御部に送信し、
前記制御部は、前記計測部から受信した、前記電圧情報が前記電池の前記初期情報で、前記参照用電圧情報も前記初期情報である場合、前記計測部が前記電圧計測指示を受信していないと判定する、
ことを特徴とする監視回路の監視方法。 A monitoring method of a monitoring circuit, comprising: a measuring unit that measures a battery voltage; a control unit that communicates with the measuring unit; and a circuit that generates a reference voltage ,
The control unit transmits a voltage measurement instruction to the measurement unit,
Upon receiving the voltage measurement instruction, the measuring unit changes the initial information stored in the storage area for storing the voltage of the battery into voltage information indicating the measured voltage of the battery, and stores the reference voltage. the initial information stored in the storage area, to change the reference voltage circuit is generated for the generated reference voltage information indicating the reference voltages the measuring portion is measured in total, in response to said voltage measurement instruction To the control unit,
When the control unit receives the response, the control unit transmits a voltage acquisition instruction to acquire the voltage of the battery measured by the measurement unit, to the measurement unit,
The measurement unit, when receiving the voltage acquisition instruction, transmits the voltage information and the reference voltage information to the control unit,
If the voltage information received from the measurement unit is the initial information of the battery and the reference voltage information is also the initial information, the control unit has not received the voltage measurement instruction. Judge,
A method of monitoring a monitoring circuit, which is characterized by the above.
前記計測部から受信した、前記電圧情報が前記電池の前記初期情報で、前記参照用電圧情報が計測した前記参照用電圧である場合、前記電池に異常がある、または、前記電池と前記計測部とに接続される電圧検出線が断線していると判定する、
ことを特徴とする監視回路の監視方法。
A method of monitoring a monitoring circuit according to claim 3, wherein
When the voltage information received from the measuring unit is the initial information of the battery and the reference voltage information is the reference voltage measured, the battery has an abnormality, or the battery and the measuring unit. It is determined that the voltage detection line connected to and is disconnected,
A method of monitoring a monitoring circuit, which is characterized by the above.
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