JP6906326B2 - 電池装置および電池装置の制御方法 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、電池装置および電池装置の制御方法に関する。
電池装置は、例えば、複数の電池モジュールと、電池管理回路と、を備えている。電池装置がリチウムイオン電池を搭載している場合、複数の電池モジュールのそれぞれは、例えば、複数の電池セルを含む組電池と、電池監視回路と、を備えている。電池管理回路は、例えば、電池監視回路へ電源を供給するとともに、電池監視回路の動作を制御可能に構成されている。
電池管理回路と複数の電池監視回路とは、例えば、ＣＡＮ（control area network）通信プロトコルに基づいて複数の電池監視回路と種々の情報を互いに伝送することがある。ＣＡＮ通信プロトコルに基づいて通信を行う複数の回路には、種々の情報の発信元を識別するために用いる一意のＩＤが設定される。
特開２０１３−１０９６２８号公報
従来は、例えば、複数の電池監視回路を区別するＩＤ（識別子）を設定するために、外部にＩＤ設定用の装置を接続して複数の電池監視回路のそれぞれにコマンドを送信してＩＤを設定することがあった。
また、複数の電池監視回路のそれぞれにＤＩＰスイッチ等のＩＤ設定用の構成を設けて、ＩＤ設定用の構成を操作することによりＩＤを設定することがあった。
また、電池管理回路と複数の電池監視回路とにＩＤ設定用の専用の通信インタフェースを設けて、複数の電池モジュールをＣＡＮ通信ラインに順次接続し、接続順などによりＩＤを一括で設定することがあった。
複数の電池監視回路の個々にＩＤを設定する場合、電池モジュールの台数が多くなると台数分の作業を繰り返す手間がかかり、設定に時間を要する可能性があった。
また、ＩＤを設定するための構成を追加する場合には、電池装置の部品数が増加し、電池装置が大型することや、コストが上昇する可能性があった。
本発明の実施形態は上記事情を鑑みて成されたものであって、回路間の通信の信頼性を担保する電池装置および電池装置の制御方法を提供することを目的とする。
実施形態による電池装置は、複数の電池セルを含む組電池と、前記電池セルの電圧と前記組電池の電流および温度とを検出する電池監視回路と、を備えた複数の電池モジュールと、複数の前記電池監視回路のそれぞれに電源供給可能であって、複数の前記電池監視回路と通信ラインを介して通信可能に構成された制御回路と、を備え、前記電池監視回路は、起動時に、所定期間、前記通信ラインを介して他の前記電池監視回路と前記制御回路との間で伝送される信号をモニタして使用されているＩＤを取得し、前記使用されているＩＤと重複しないＩＤを自身のＩＤとして設定し、前記通信ラインを介して前記自身のＩＤを伝送する。
図１は、一実施形態の電池装置の一構成例を概略的に示すブロック図である。 図２は、一実施形態の電池装置の制御方法の一例を説明するためのシーケンス図である。
以下、一実施形態に係る電池装置および電池装置の制御方法について図面を参照して説明する。
図１は、一実施形態の電池装置の一構成例を概略的に示すブロック図である。
本実施形態の電池装置は、制御回路（ＥＣＵ： Electrical Control Unit）１０と、複数の電池モジュールＭＤＬ１、ＭＤＬ２と、を備えている。本実施形態では、例えば２台の電池モジュールＭＤＬ１、ＭＤＬ２を備えた電池装置を一例として説明する。
電池モジュールＭＤＬ１は、組電池ＢＴ１と、電池監視回路（ＣＭＵ：Cell Monitoring Unit）２１と、を備えている。電池モジュールＭＤＬ２は、組電池ＢＴ２と、電池監視回路２２と、を備えている。
組電池ＢＴ１と組電池ＢＴ２とは、例えば、複数のリチウムイオン電池セル（図示せず）を含んでいる。組電池ＢＴ１と組電池ＢＴ２とは、例えば、電気的に直列に接続されている。組電池ＢＴ１の正極端子は高電位側の主回路と電気的に接続可能であり、組電池ＢＴ２の負極端子は低電位側の主回路と電気的に接続可能である。
電池監視回路２１、２２は、それぞれが電源ライン（ｐｏｗｅｒ）４１、４２を介して制御回路１０と電気的に接続し、制御回路１０から供給される電源によりそれぞれが起動可能であり、組電池ＢＴ１、ＢＴ２に含まれるリチウムイオン電池セルの電圧を検出し、電流センサにより組電池ＢＴ１、ＢＴ２に流れる電流を検出し、温度センサにより組電池ＢＴ１、ＢＴ２の近傍の少なくとも１ヶ所の温度を検出可能である。
電池監視回路２１、２２は、ソフトウエアにより構成されてもよく、ハードウエアにより構成されてもよく、ソフトウエアとハードウエアとを組み合わせて構成されていてもよい。例えば、電池監視回路２１、２２のそれぞれは、少なくとも１つのプロセッサ（ＣＰＵ（central processing unit）やＭＰＵ（micro processing unit）等）と、メモリＭ１、Ｍ２と、を備えている。電池監視回路２１、２２のメモリＭ１、Ｍ２には、ＣＡＮプロトコルに基づいて自身が通信を行うために設定したＩＤを記憶することができる。
なお、電池監視回路２１、２２は、過去に通信を行うために設定したＩＤをメモリＭ１、Ｍ２に記憶していてもよく、ＣＡＮプロトコルに基づいて通信を行うために使用するＩＤとして複数の識別子候補を予めメモリＭ１、Ｍ２に記憶していてもよい。
電池監視回路２１、２２と制御回路１０とは、例えば、共通の通信ライン（ＣＡＮ）３０を介して通信可能に接続されている。電池監視回路２１、２２と制御回路とは、通信ライン３０を介して、ＣＡＮプロトコルに基づいて通信を行うことが可能である。
制御回路１０は、複数の電池監視回路２１、２２から電圧、電流、および温度の情報を受信し、組電池ＢＴ１、ＢＴ２のＳＯＣを演算可能である。また、制御回路１０は、例えば図示しない上位制御装置と通信可能であって、組電池ＢＴ１、ＢＴ２のＳＯＣ（state of charge）や、電池モジュールＭＤＬ１、ＭＤＬ２から取得した電圧、電流、および温度の情報等を、上位制御装置へ通知することができる。
制御回路１０は、ソフトウエアにより構成されてもよく、ハードウエアにより構成されてもよく、ソフトウエアとハードウエアとを組み合わせて構成されていてもよい。例えば、制御回路１０は、少なくとも１つのプロセッサ（ＣＰＵやＭＰＵ等）と、メモリ（いずれも図示せず）と、を備えている。
図２は、一実施形態の電池装置の制御方法の一例を説明するためのシーケンス図である。ここでは、電池装置において、複数の電池監視回路２１、２２がＣＡＮプロトコルを用いて通信を行う際のＩＤを設定する動作の一例について説明する。
制御回路１０は、電池監視回路２１、２２を順次起動する。
まず、制御回路１０は電池監視回路２１へ電源を供給し、電池監視回路２１を起動する（ＰｏｗｅｒＯｎ）。
電池監視回路２１は、電源供給されて起動（Ｂｏｏｔ）し、例えばメモリＭ１に既にＣＡＮ通信用に自身のＩＤが記憶され、設定された状態であるか否か（初期設定が必要であるか否か）を確認する。なお、電池監視回路２１は、初期設定の要否に関わらず、起動時に、毎回、自身のＩＤを設定する動作を行うものとしてもよい。
自身のＩＤが設定されているとき（初期設定が不要であると判断したとき）には、電池監視回路２１は組電池ＢＴ１の電池セルの電圧と、組電池ＢＴ１の電流および温度を検出し、設定された自身のＩＤとともに電圧、電流、温度などの各種の情報を通信ライン３０へ出力する。
自身のＩＤが設定されていないとき（初期設定が必要であると判断したとき）には、電池監視回路２１は、通信ライン３０を介して伝送される信号を所定期間だけモニタする。電池監視回路２１が信号をモニタする期間は、例えば、他の電池監視回路２２と制御回路１０との間で電圧等の情報を通信するサイクルよりも長ければよく、例えば１００ｍ秒で設定してもよい。なお、電池監視回路２２と制御回路１０との間での通信サイクルは、電池装置および電池装置を搭載した上位装置等の構成により異なるため、電池監視回路２１が信号をモニタする期間は適宜調整することが望ましい。
電池監視回路２１は、通信ライン３０を介して伝送される信号をモニタし、他の回路（制御回路１０や他の電池監視装置２２）により使用されているＩＤを取得する（ＳｅａｒｃｈＯｔｈｅｒＣＡＮＩＤ）。
電池監視回路２１は、他の回路(制御回路１０および電池監視装置２２)により使用されているＩＤと重複しないＩＤを自身のＩＤとして設定する(ＳｅｔＣＡＮＩＤ)。なお、電池監視回路２１は、過去に使用していた自身のＩＤが内蔵されたメモリＭ１に記憶されている場合、メモリＭ１に記憶されている過去の自身のＩＤが、使用されているＩＤと異なるときに、メモリＭ１に記憶されている過去の自身のＩＤを自身のＩＤとして優先して設定してもよい。
電池監視回路２１は、自身のＩＤを設定した後、通信ライン３０へ設定した自身のＩＤを送信する（ＳｅｎｄＣＡＮＩＤ）。制御回路１０は、通信ライン３０を介して受信したＩＤを電池監視回路２１のＩＤとして、例えばメモリに記憶する。
自身のＩＤを設定した後、電池監視回路２１は、組電池ＢＴ１の電池セルの電圧と、組電池ＢＴ１の電流および温度とを検出し、設定した自身のＩＤとともに、電圧、電流、温度などの各種の情報を通信ライン３０へ出力する。
続いて、制御回路１０は、電池監視回路２２へ電源を供給し、電池監視回路２２を起動する（ＰｏｗｅｒＯｎ）。
電池監視回路２２は、電源供給されて起動（Ｂｏｏｔ）し、例えばメモリＭ２に既にＣＡＮ通信用の自身のＩＤが記憶され、設定された状態であるか否か（初期設定が必要であるか否か）を確認する。
自身のＩＤが設定されているとき（初期設定が不要であると判断したとき）には、電池監視回路２２は、組電池ＢＴ２の電池セルの電圧と、組電池ＢＴ２の電流および温度との検出を開始し、設定された自身のＩＤとともに電圧、電流、温度などの各種の情報を通信ライン３０へ出力する。
自身のＩＤが設定されていないとき（初期設定が必要であると判断したとき）には、電池監視回路２２は、通信ライン３０を介して伝送される信号を所定期間だけモニタする。電池監視回路２２が信号をモニタする期間は、例えば、他の電池監視回路２１と制御回路１０との間で電圧等の情報を通信するサイクルよりも長ければよく、例えば１００ｍ秒で設定してもよい。なお、電池監視回路２２と制御回路１０との間での通信サイクルは、電池装置および電池装置を搭載した上位装置等の構成により異なるため、電池監視回路２１が信号をモニタする期間は適宜調整することが望ましい。
電池監視回路２２は、通信ライン３０を介して伝送される信号をモニタし、他の回路（制御回路１０や他の電池監視装置２１）により使用されているＩＤを取得する（ＳｅａｒｃｈＯｔｈｅｒＣＡＮＩＤ）。例えば、電池監視回路２１が、自身のＩＤと共に各種情報を通信ライン３０へ出力したときに（ＳｅｎｄＣＡＮＭｅｓｓａｇｅ）、電池監視回路２２は、通信ライン３０を介して電池監視回路２１から出力されたＩＤと各種情報を受信して、電池監視回路２１が使用しているＩＤを取得することができる。
電池監視回路２２は、上記のように取得した他の回路(制御回路１０および電池監視装置２１)により使用されているＩＤと重複しないＩＤを、自身のＩＤとして設定する(ＳｅｔＣＡＮＩＤ)。なお、電池監視回路２２は、過去に使用していた自身のＩＤが内蔵されたメモリＭ２に記憶されている場合、メモリＭ２に記憶されている過去の自身のＩＤが、使用されているＩＤと異なるときに、メモリＭ２に記憶されている過去の自身のＩＤを自身のＩＤとして優先して設定してもよい。
電池監視回路２２は、自身のＩＤを設定した後、通信ライン３０へ設定した自身のＩＤを送信する（ＳｅｎｄＣＡＮＩＤ）。制御回路１０は、通信ライン３０を介して受信したＩＤを電池監視回路２２のＩＤとして、例えばメモリに記憶する。
自身のＩＤを設定した後、電池監視回路２２は、組電池ＢＴ２の電池セルの電圧と、組電池ＢＴ１の電流および温度とを検出し、設定した自身のＩＤとともに、電圧、電流、温度などの各種の情報を通信ライン３０へ出力する。
上記のように、制御回路１０は、複数の電池監視回路２１、２２を順次起動し、複数の電池監視回路２１、２２がＣＡＮ通信を行う際に用いるＩＤを設定することができ、制御回路１０は、通信ライン３０を介して伝送される情報の発信元を識別することが可能となる。
本実施形態によれば、制御回路１０が順次複数の電池監視回路２１、２２を起動し、自動的に複数の電池監視回路２１、２２の個々にＩＤを設定することができるため、電池モジュールの台数が多くなったときでも作業を繰り返す手間がかかることなく、短時間で作業を終了することが可能となる。
また、本実施形態によれば、ＩＤを設定するための構成を電池装置に追加する必要はないため、電池装置の部品数が増加し、電池装置が大型することや、コストが上昇することを回避することができる。
また、本実施形態の電池装置では、電池監視回路２１、２２にて自身が通信に使用するＩＤを選択して設定する動作を行うため、制御回路１０での処理を軽減することが可能となる。
上記のように、本実施形態によれば、回路間の通信の信頼性を担保する電池装置および電池装置の制御方法を提供することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０…制御回路、２１、２２…電池監視回路、Ｍ１、Ｍ２…メモリ、３０…通信ライン、４１、４２…電源ライン、ＢＴ１、ＢＴ２…組電池、ＭＤＬ１、ＭＤＬ２…電池モジュール

Claims (4)

  1. 複数の電池セルを含む組電池と、前記電池セルの電圧と前記組電池の電流および温度とを検出する電池監視回路と、を備えた複数の電池モジュールと、
    複数の前記電池監視回路のそれぞれに電源供給可能であって、複数の前記電池監視回路と通信ラインを介して通信可能に構成された制御回路と、を備え、
    前記電池監視回路は、起動時に、所定期間、前記通信ラインを介して他の前記電池監視回路と前記制御回路との間で伝送される信号をモニタして使用されているＩＤを取得し、前記使用されているＩＤと重複しないＩＤを自身のＩＤとして設定し、前記通信ラインを介して前記自身のＩＤを伝送する、電池装置。
  2. 前記電池監視回路はメモリを備え、設定した前記自身のＩＤを前記メモリに記憶可能であって、過去の前記自身のＩＤと前記使用されているＩＤとが異なるときに、過去の前記自身のＩＤを前記自身のＩＤとして設定する、請求項１記載の電池装置。
  3. 制御回路は、電池監視回路に電源を供給して起動し、
    前記電池監視回路は、所定期間、通信ラインを介して他の前記電池監視回路と前記制御回路との間で伝送される信号をモニタして、通信に使用されているＩＤを取得し、
    前記電池監視回路は、前記使用されているＩＤと重複しないＩＤを自身のＩＤとして設定し、
    前記電池監視回路は、前記通信ラインを介して前記自身のＩＤを伝送し、
    前記制御回路は、前記通信ラインを介して前記自身のＩＤを取得し、前記電池監視回路のＩＤとして設定する、電池装置の制御方法。
  4. 前記電池監視回路は、設定した前記自身のＩＤをメモリに記憶し、
    前記電池監視回路は、前記自身のＩＤを設定するときに、前記メモリに記憶された過去の前記自身のＩＤと前記使用されているＩＤとが異なるときに、過去の前記自身のＩＤを前記自身のＩＤとして設定する、請求項３記載の電池装置の制御方法。
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