JP7332570B2 - 電池監視方法及び電池監視システム - Google Patents

Description

本発明は、本発明は、電池監視方法及び電池監視システムに係り、より詳しくは、車両の電源等に用いられる二次電池の状態を監視するのに好適な電池監視方法及び電池監視システムに関する。

例えば、車両の電源等に用いられる二次電池は、多くの場合、複数の電池セルを直列に接続してなる組電池としての構成を有している。更に、このような二次電池においては、その組電池を構成する各電池セルの電流検出及び電圧検出の同期が確保される。例えば、特許文献１等には、電圧検出タイミングを基準に電流検出タイミングを補正する構成が開示されている。また、例えば、特許文献２等には、電流検出タイミングを基準に電圧検出タイミングを補正する構成が開示されている。そして、これにより検出される同期した電流値及び電圧値に基づいて、その各電池セルの状態検知が行われる。

また、例えば、図９に示すように、特許文献３に記載の電池監視システム１０１は、監視装置１３０は、組電池１２０の電流計１５７の電流値Ｉをそれぞれの監視装置１３０の電流検出手段１５８により検出する。また組電池１２０を構成する各電池セル１１０の電圧値Ｖをそれぞれの監視装置１３０の電圧検出手段１５１により検出する。この監視装置１３０と無線通信を行う制御装置１４０とを備えている。そして、制御装置１４０の要求に基づいて、その同期したタイミングで検出された電流値Ｉ及び各電圧値Ｖを関連付けて子機１５３が送信する構成となっている。

国際公開第２０１５／１９４１１２号 特開２０１２－１５４６４１号公報 特開２０２０－５３１７６号公報

しかしながら、上記従来技術の構成では、制御装置の要求を、監視装置が受信に失敗すると、同期したタイミングで検出された電流値及び各電圧値を監視装置が送信することができない。

本発明が解決しようとする課題は、制御装置の要求を、監視装置が受信に失敗したときであっても、監視装置で検出された電圧値を監視装置に送信することができるようにすることである。

上記課題を解決するため、本発明の電池監視方法は、複数の電池セルを直列に接続してなる組電池の電流値を検出するとともに、監視装置とデータ通信を行うデータ通信部を備えて電圧検出指示信号を送信することにより前記監視装置において検出された前記各電池セルの電圧値を取得する制御装置と、前記組電池について各電池セルの電圧値を検出する電圧検出手段と、前記制御装置からの電圧検出指示信号を受信するとともに、前記電圧検出手段により検出した各電池セルの電圧値を前記制御装置に送信するデータ通信部とを含む監視装置とを備えた電池監視システムにおいて、前記監視装置により、前記制御装置からの電圧検出指示信号の受信に基づいて電流値検出と同期するタイミングで各電池セルの電圧値を検出して前記制御装置に送信する電圧送信のステップと、前記監視装置からの複数回の電圧検出指示信号の受信に基づいて電圧検出指示信号の受信間隔を学習する学習のステップと、前記学習のステップにおいて学習した受信間隔に基づいて設定された受信待機時間を経過しても前記制御装置からの電圧検出指示信号を受信しない場合に、電圧検出指示信号の受信に失敗したと判断して設定されたタイミングで各電池セルの電圧値を検出して前記監視装置に送信する自動電圧送信のステップとを実行することを特徴とする。

前記学習のステップでは、前記監視装置からの３回以上の電圧検出指示信号の受信における複数の受信間隔に基づいて電圧検出指示信号の受信間隔を学習するようにしてもよい。

前記学習のステップでは、既に学習した電圧検出指示信号の受信間隔を、新たに受信した電圧検出指示信号に基づいて更新するようにしてもよい。
前記監視装置は、前記学習のステップにおける電圧検出指示信号の受信間隔を未学習の場合であって、受信待機時間が予め時間が設定された学習用時間を経過した場合に、前記電圧検出指示信号と非同期で自発的に検出した各電池セルの電圧値を前記制御装置に送信する非同期電圧送信のステップを備えてもよい。

前記制御装置により、設定されたタイミングで前記組電池の電流値を検出するとともに、前記監視装置に電圧検出指示信号を送信することにより、前記監視装置において前記電流値と同期して検出された前記各電池セルの電圧値を受信し、各電池セルの内部抵抗を算出するとともに、各電池セルの過充電若しくは過放電を監視し、前記制御装置が、前記監視装置が電圧検出指示信号を受信できなかった場合に、前記監視装置において前記電流値と同期して検出された前記各電池セルの電圧値を受信できなかった場合に、前記電流値と同期しないで検出された前記各電池セルの電圧値に基づいて、各電池セルの過充電若しくは過放電を算出するようにしてもよい。

本発明の電池監視装置では、複数の電池セルを直列に接続してなる組電池について前記各電池セルの電圧値を検出する電圧検出手段と、前記組電池の電流値を検出するとともに、監視装置とデータ通信を行うデータ通信部を備えて電圧検出指示信号を送信することにより前記監視装置において検出された前記各電池セルの電圧値を取得する制御装置と、前記制御装置からの電圧検出指示信号を受信するとともに、前記電圧検出手段により検出した各電池セルの電圧値を前記制御装置に送信するデータ通信部とを備えた監視装置と、を備えた電池監視システムであって、前記監視装置は、前記監視装置からの電圧検出指示信号の受信に基づいて電流値検出と同期するタイミングで各電池セルの電圧値を検出して前記監視装置に送信する電圧送信手段と、前記監視装置からの複数回の電圧検出指示信号の受信に基づいて電圧検出指示信号の受信間隔を学習する学習手段と、前記学習のステップにおいて学習した受信間隔に基づいて設定された受信待機時間を経過しても前記制御装置からの電圧検出指示信号を受信しない場合に、電圧検出指示信号の受信に失敗したと判断して設定されたタイミングで各電池セルの電圧値を検出して前記監視装置に送信する自動電圧送信手段と、して構成されたことを特徴とする。

制御装置の要求を、監視装置が受信に失敗したときであっても、監視装置で検出された電圧値を制御装置に送信することができる。

電池監視システムの概略構成図。 正常時の電池監視システムの処理を示すタイムチャート。 受信間隔を学習済みの場合に電圧検出指示信号の受信を失敗したときの電池監視システム１の処理を示すタイムチャート。 受信間隔を未学習の場合に電圧検出指示信号の受信を失敗したときの電池監視システム１の処理を示すタイムチャート。 監視装置による電圧値Ｖ検出の処理手順を示すフローチャートの全体。 １回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを受けた場合の監視装置の処理を示すフローチャート。 ２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを受けた場合の監視装置の処理を示すフローチャート。 ３回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを受けた場合の監視装置の処理を示すフローチャート。 従来技術の電池監視システムの概略構成図。

（第１の実施形態）
以下、電池監視システムの一実施形態を図面に従って説明する。
（第１の実施形態の構成）
＜電池監視システム１＞
図１は、電池監視システムの概略構成図である。図１に示すように、本実施形態の電池監視システム１は、組電池２０について、その各電池セル１０の電圧値Ｖを検出する監視装置３０を備える。また、この監視装置３０と無線によるデータ通信を行う制御装置４０を備えている。

＜組電池２０＞
本実施形態の電池監視システム１は、例えば、複数の組電池２０を備えた電動車両等に適用される。組電池２０は、複数の電池セル１０を直列に接続してなる。図１に示す例において、この電池監視システム１は、複数の組電池２０が直列に接続される用途に用いられている。

＜監視装置３０＞
電池監視システム１は、これらの各組電池２０に対応して独立に設けられた複数の監視装置３０を備えている。各監視装置３０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリを備えたコンピュータとして構成されている。そして、対応する組電池２０の各電池セル１０について、その電圧検出を実行する電圧検出部５１を備えている。また、これらの各監視装置３０は、それぞれ、その無線アンテナ５２を用いたデータ通信を実行するデータ通信部５３を備えている。更に、制御装置４０もまた、その無線アンテナ５４を用いたデータ通信を実行するデータ通信部５５を備えている。そして、本実施形態の電池監視システム１は、これにより、その無線によるデータ通信の実行によって、各監視装置３０が検出した各電池セル１０の電圧値Ｖを制御装置４０が取得する構成となっている。

また、監視装置３０には、受信間隔Ｔ２を学習するためのカウンタである学習用タイマ３１を備える。また、電圧検出指示信号ＶＣＳの受信を失敗したときでも、送信間隔Ｔ１と同期して電圧を測定するためのカウンタである同期用タイマ３２を備える。

＜電流センサ５７＞
また、本実施形態の電池監視システム１は、その直列に接続された各組電池２０が形成する電力供給線５６に設けられた電流センサ５７を備えている。

＜制御装置４０＞
本実施形態の制御装置４０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリを備えたコンピュータとして構成されている。電流センサ５７の出力信号に基づいて、その直列に接続された各組電池２０の電流検出、つまりは、これらの各組電池２０を構成する直列に接続された各電池セル１０の電流検出を実行する電流検出部５８を備えている。電池監視システム１は、信号線５９を用いた有線接続によって、その電流センサ５７の出力信号が制御装置４０に入力される。

＜電池管理部６０＞
制御装置４０は、その電流検出部５８において検出された各組電池２０の電流値Ｉが、データ通信の実行により各監視装置３０から取得した各電池セル１０の電圧値Ｖとともに電池管理部６０に入力される。制御装置４０は、その検出した電流値Ｉ及び取得した各電圧値Ｖに基づいて電池管理部６０が、その各組電池２０の管理処理を実行する構成になっている。

具体的には、電池管理部６０は、演算処理を実行する演算処理回路、及び制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリを備えた情報処理装置としての構成を有している。また、電池管理部６０は、各組電池２０の管理処理として、例えば、その組電池２０毎に、電流値Ｉ及び各電圧値Ｖに基づいて、各電池セル１０の内部抵抗値を演算する。そして、本実施形態の電池管理部６０は、その電流値Ｉの積算値及び各電圧値Ｖに基づいて、各電池セル１０のＳＯＣ（State of Charge）を演算する。

また、本実施形態の電池管理部６０は、所定時間に流れた電流量、及び各電圧値Ｖの変化に基づいて、各電池セル１０の満充電容量を演算する。更に、本実施形態の電池管理部６０は、上記ＳＯＣに加え、各電池セル１０の健全度や劣化状態を表すＳＯＨ（State of Health）を演算する。尚、このＳＯＨは、例えば、初期の満充電容量を１００％として、その劣化時における満充電容量の割合に表される。更に、電池管理部６０は、これら電流値Ｉ及び各電圧値Ｖに基づき演算した各電池セル１０の状態量に基づいて、各電池セル１０及び各組電池２０の診断を実行する（ダイアグ検知）。そして、本実施形態の電池管理部６０は、これらの各状態量に基づいて、その各組電池２０の出力電力に上限を設定する（パワーリミット設定）。

更に、本実施形態の電池管理部６０は、その制御装置４０が検出した電流値Ｉ及び制御装置４０が各監視装置３０から取得した各電圧値Ｖに基づいて、電流センサ５７の異常、及び各監視装置３０の電圧検出部５１を構成する電圧センサの異常を検知する。尚、これら各センサの異常検知は、例えば、電流が流れているにも関わらず電圧が変化しない、或いは、電圧が変化しているにも関わらず電流が印加されない等の矛盾の検出に基づき実行される。そして、本実施形態の電池管理部６０は、このような組電池２０の管理処理を実行することにより、その各組電池２０の安全性を担保する構成になっている。

（第１の実施形態の作用）
図２は、正常時の電池監視システム１の処理を示すタイムチャートである。図３は、受信間隔Ｔ２を学習済みの場合に電圧検出指示信号の受信を失敗したときの電池監視システム１の処理を示すタイムチャートである。図４は、受信間隔Ｔ２を未学習の場合に電圧検出指示信号の受信を失敗したときの電池監視システム１の処理を示すタイムチャートである。以下、図２～４を参照して、電池監視システム１の処理を説明する。

＜制御装置４０の正常時の動作＞
図１に示す制御装置４０は、監視装置３０へ電圧検出指示信号ＶＣＳをデータ通信部５５の無線アンテナ５４から、監視装置３０のデータ通信部５３の無線アンテナ５２に所定の送信間隔Ｔ１で無線により送信する。すなわち図２に示すように、監視装置３０は、この送信間隔Ｔ１と同じ間隔の受信間隔Ｔ２で電圧検出指示信号ＶＣＳを受信する。

制御装置４０は、電圧検出指示信号ＶＣＳを送信後、所定の「測定待機時間Ｔｍ」を待機してから電流計測を実施する。「測定待機時間Ｔｍ」は、各電池セル１０の電圧計測時間ｖ１～ｖ６に、電流計測時間ｉ１～ｉ６が、同期して同時に行われるように調整するための待機時間である。

電流計測は６つの電池セル１０を、時間をずらせながら電流計測時間ｉ１～ｉ６でそれぞれの電池セル１０を順次計測する。
監視装置３０は、第１回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを受信すると、直ちに電圧検出部５１に計測指示を出して、各電池セル１０の電圧を電圧計測時間ｖ１～ｖ６において、順次測定する。なお、電流計測時間ｉ１～ｉ６に合わせて待機するようにしてもよい。測定した各電池セル１０の電圧値Ｖは、データ通信部５３から制御装置４０に送信する。

制御装置４０は、監視装置３０から電圧値Ｖを受信し、各電池セル１０の内部抵抗を算出する。また、電圧値Ｖから過充電若しくは過放電を検出する。
＜監視装置３０の正常時の動作＞
監視装置３０は、この１回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを受信したとき、学習用タイマ３１を起動する。

制御装置４０は、２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを送信間隔Ｔ１で、監視装置３０に送信する。監視装置３０は、２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを受信間隔Ｔ２で受信する。監視装置３０は、２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを受信間隔Ｔ２で受信したタイミングで、起動していた学習用タイマ３１からカウントを読み出し、受信間隔Ｔ２を記憶して学習する。その後、学習用タイマ３１は、停止され、リセットされる。

また、監視装置３０は、２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを受信間隔Ｔ２で受信したタイミングで、同期用タイマ３２を起動する。
＜受信間隔Ｔ２を学習済みの場合に電圧検出支持信号の受信を失敗したときの動作＞
次に、図３を参照して、受信間隔Ｔ２を学習済みの場合に、電圧検出指示信号ＶＣＳの受信を失敗したときの電池監視システム１の処理を示すタイムチャートを説明する。

図３の左側には、図２に示す受信間隔Ｔ２を学習した後の状態で、３回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを受信したときの、タイムチャートを示す。
制御装置４０は、送信間隔Ｔ１に従って、３回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを監視装置３０に送信する。

監視装置３０は、３回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを受信間隔Ｔ２で受信する。このとき学習用タイマ３１は、既に学習済みであるので、動作は停止されている。一方、同期用タイマ３２は、３回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを受信すると、そのカウントは停止され、ゼロリセットされて、再起動される。

＜監視装置３０が電圧検出指示信号ＶＣＳの受信を失敗＞
続いて、制御装置４０から送信間隔Ｔ１で、４回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを送信間隔Ｔ１で送信する。ここで、この４回目の電圧検出指示信号ＶＣＳは、何らかの理由で監視装置３０は、４回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを受信間隔Ｔ２で受信することができない場合がある。この場合は、同期用タイマ３２は、受信間隔Ｔ２を経過したとき、実際には監視装置３０は、４回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを受信間隔Ｔ２で受信していない。しかしながら、監視装置３０は、同期用タイマ３２に基づいて、４回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを受信間隔Ｔ２で受信すべきタイミングと判断し、実際に監視装置３０が、４回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを受信間隔Ｔ２で受信したと同じ動作をする。

すなわち、同期用タイマ３２に基づいた受信間隔Ｔ２で、監視装置３０は、直ちに電圧検出部５１に計測指示を出して、各電池セル１０の電圧を電圧計測時間ｖ１～ｖ６において、順次測定する。測定した電圧値Ｖは、制御装置４０に送信される。

また、同期用タイマ３２は停止し、ゼロリセットされ、直ちに次の受信間隔Ｔ２のカウントを開始する。
したがって、監視装置３０及び制御装置４０は、実際に監視装置３０が４回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを受信したのと同じ動作をする。

＜受信間隔Ｔ２を未学習の場合に電圧検出支持信号の受信を失敗したときの動作＞
次に、図４を参照して、監視装置３０が１回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを正常に受信したが、２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを正常に受信できなかった場合について説明する。

監視装置３０が１回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを正常に受信すると、監視装置３０は、図２で説明した場合と同じ動作を行なう。そして、同じように学習用タイマ３１を起動し、カウントを開始する。ところが２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを正常に受信できなかった場合は、当然受信間隔Ｔ２は特定できない。そこで、学習用タイマ３１は、予想される受信間隔Ｔ２より十分に長い受信待機時間Ｔｒの間、２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの受信を待機する。しかしながら、この受信待機時間Ｔｒの間に２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの受信を確認できない場合は、２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの受信に失敗したと判断して、学習用タイマ３１を停止する。これと同時に、監視装置３０が自律的に、電圧計測時間ｖ１～ｖ６を設定して電圧値Ｖを測定する。そして、その測定結果は、制御装置４０に送信される。

＜監視装置３０による電圧値Ｖ検出の処理手順＞
図５は、監視装置３０による電圧値Ｖ検出の処理手順を示すフローチャートの全体を示す。このフローチャートに沿って、監視装置３０による電圧値Ｖ検出の処理手順を説明する。なお、図５は、図６～８に詳細に示すフローチャートの全体の流れを示すもので、各ステップの内容の表示は省略している。また、各ステップの符号、丸で囲った接続子１～４は、図６～８と共通するものである。以下図６～８を参照して、監視装置３０による電圧値Ｖ検出の処理手順を説明する。

＜１回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの受信＞
図６は、１回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの監視装置３０の受信処理を示すフローチャートである。監視装置３０の電圧検出の処理が開始されると（開始）、まず学習用タイマ３１が起動される（Ｓ１）。ここでは、まだ一度も電圧検出指示信号ＶＣＳを受けていないので受信間隔の学習は、未学習の状態である。

次に、起動信号ＯＦＦか否かを判断し（Ｓ２）、ＯＦＦの場合は（Ｓ２：ＹＥＳ）接続子１を介して処理を終了する。ＯＮの場合は（Ｓ２：ＮＯ）、１回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの計測指示を受信したか否かを判断する（Ｓ３）。計測指示を受信していない場合は（Ｓ３：ＮＯ）、学習用タイマ３１がタイムアウトか否かを判断し（Ｓ４）、タイムアウトしていないと判断したときには（Ｓ４：ＮＯ）、Ｓ２に戻り、待機のループとなる。

＜１回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの受信に失敗した場合＞
また、計測指示を受信せず（Ｓ３：ＮＯ）、学習用タイマ３１がタイムアウトした場合は（Ｓ４：ＹＥＳ）、１回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを正常に受信できなかったとして、同期電圧の計測を不可と判断し、学習用タイマ３１をゼロリセットして再起動する（Ｓ４１）。また、同期電圧の計測が不可のため、電流計測とは非同期の監視装置３０の自律的な電圧計測を行なう（Ｓ４２）。そして、電流測定と非同期で測定した電圧値Ｖを制御装置４０へ送信する（Ｓ４３）。その後、Ｓ２に戻り、１回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを待ち受ける。

＜１回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの受信に成功した場合＞
一方、学習用タイマ３１のタイムアウト前に（Ｓ４：ＮＯ）、１回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの計測指示を受信した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、１回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを正常に受信できたとして、学習用タイマ３１をゼロリセットして再起動する（Ｓ３１）。このときから、学習用タイマ３１がカウントアップされ、受信間隔Ｔ２を学習中の状態となる。監視装置３０は、この１回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの受信タイミングに基づいて、制御装置４０の電流計測時間ｉ１～ｉ６に同期するように、各電池セル１０の電圧計測時間ｖ１～ｖ６で電池セル１０の電圧値Ｖを計測する（Ｓ３２）。ここで計測した電圧値Ｖは、制御装置４０に送信される（Ｓ３３）。その後、接続子２を介し、図７のフローチャートの手順に進む。

＜２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの受信＞
図７は、２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの監視装置３０の受信処理を示すフローチャートである。

まず、起動信号ＯＦＦか否かを判断し（Ｓ５）、ＯＦＦの場合は（Ｓ５：ＹＥＳ）接続子１を介して処理を終了する。ＯＮの場合は（Ｓ５：ＮＯ）、２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの計測指示を受信したか否かを判断する（Ｓ６）。計測指示を受信していない場合は（Ｓ６：ＮＯ）、学習用タイマ３１がタイムアウトか否かを判断し（Ｓ７）、タイムアウトしていないと判断したときには（Ｓ７：ＮＯ）、Ｓ５に戻り、２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの計測指示の受信を待ち受ける待機のループとなる。ここでは、監視装置３０は、受信間隔Ｔ２の学習中の状態である。

＜２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの受信に失敗した場合＞
また、計測指示を受信せず（Ｓ６：ＮＯ）、学習用タイマ３１がタイムアウトした場合は（Ｓ７：ＹＥＳ）、２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを正常に受信できなかったとして、受信間隔Ｔ２の学習を失敗したと判断し、学習用タイマ３１をゼロリセットして再起動する（Ｓ７１）。また、電圧検出指示信号ＶＣＳに基づいた同期電圧の計測が不可のため、電流計測とは非同期の監視装置３０の自律的な電圧計測を行なう（Ｓ７２）。そして、電流測定と非同期で測定した電圧値Ｖを制御装置４０へ送信する（Ｓ７３）。その後、処理は、再びＳ２に戻り、再び連続した電圧検出指示信号ＶＣＳを正常に受信できるのを待機する。

＜２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの受信に成功した場合＞
一方、学習用タイマ３１のタイムアウト前に（Ｓ７：ＮＯ）、２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの計測指示を受信した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを正常に受信できたとして、学習用タイマ３１を停止して、そのカウント数をメモリに記憶する（Ｓ６１）。また、このタイミングで、同期用タイマ３２を起動する。

監視装置３０は、この２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの受信タイミングに基づいて、制御装置４０の電流計測時間ｉ１～ｉ６に同期するように、各電池セル１０の電圧計測時間ｖ１～ｖ６で電池セル１０の電圧値Ｖを計測する（Ｓ６２）。ここで計測した電圧値Ｖは、制御装置４０に送信される（Ｓ６３）。その後、接続子４を介し、図８のフローチャートの手順に進む。

＜３回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの受信＞
図８は、３回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの監視装置３０の受信処理を示すフローチャートである。

まず、起動信号ＯＦＦか否かを判断し（Ｓ８）、ＯＦＦの場合は（Ｓ８：ＹＥＳ）接続子１を介して処理を終了する。ＯＮの場合は（Ｓ８：ＮＯ）、３回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの計測指示を受信したか否かを判断する（Ｓ９）。計測指示を受信していない場合は（Ｓ９：ＮＯ）、同期用タイマ３２がタイムアウトか否かを判断し（Ｓ１０）、タイムアウトしていないと判断したときには（Ｓ１０：ＮＯ）、Ｓ８に戻り、３回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを待ち受ける待機のループとなる。ここでは、監視装置３０は、受信間隔Ｔ２が学習済みの状態である。

＜３回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの受信に失敗した場合＞
また、計測指示を受信せず（Ｓ９：ＮＯ）、同期用タイマ３２が受信待機時間Ｔｒをタイムアウトした場合は（Ｓ１０：ＹＥＳ）、３回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを正常に受信できなかったとして、同期用タイマ３２をゼロリセットして再起動する（Ｓ１０１）。この場合、電圧検出指示信号ＶＣＳに基づいた同期電圧の計測が不可であるが、同期用タイマ３２に基づいて、制御装置４０の電流計測時間ｉ１～ｉ６に同期するように、各電池セル１０の電圧計測時間ｖ１～ｖ６で電池セル１０の電圧値Ｖを計測する（Ｓ９２）。そして、電流測定と同期で測定した電圧値Ｖを制御装置４０へ送信する（Ｓ９３）。その後、処理は、再びＳ８に戻り、再び連続した電圧検出指示信号ＶＣＳを正常に受信できるのを待機する。

＜３回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの受信に成功した場合＞
一方、同期用タイマ３２のタイムアウト前に（Ｓ１０：ＮＯ）、３回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの計測指示を受信した場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、３回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを正常に受信できたとして、同期用タイマ３２をゼロリセットして再起動する（Ｓ９１）。監視装置３０は、この３回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの受信タイミングに基づいて、制御装置４０の電流計測時間ｉ１～ｉ６に同期するように、各電池セル１０の電圧計測時間ｖ１～ｖ６で電池セル１０の電圧値Ｖを計測する（Ｓ９２）。ここで計測した電圧値Ｖは、制御装置４０に送信される（Ｓ９３）。

＜４回目以降＞
図８において、Ｓ９３の計測した電圧値Ｖを制御装置４０に送信する処理が終了すると、Ｓ８に戻り、起動信号がＯＦＦとならない限り（Ｓ８：ＮＯ）、３回目の電圧検出指示信号ＶＣＳに対する処理と同じように４回目以降の電圧検出指示信号ＶＣＳに対して処理される。そして起動信号がＯＦＦとなったら（Ｓ８：ＹＥＳ）、処理が終了する（終了）。

（第１の実施形態の効果）
（１）制御装置４０で測定した組電池２０の電流値Ｉと、監視装置３０で測定した電池セル１０の電圧値Ｖから、制御装置では、電流値Ｉ、電圧値Ｖから組電池２０の異常を判定することができる。

（２）さらに、制御装置４０では、電圧検出指示信号ＶＣＳを監視装置３０に送信することで、監視装置３０に同期させて測定した電圧値Ｖを取得することで、電池セル１０の内部抵抗やＳＯＣなどを監視することができる。

（３）もし通信エラーなどで監視装置３０が電圧検出指示信号ＶＣＳを受信できなかった場合でも、監視装置３０は、予め電圧検出指示信号ＶＣＳ間の受信間隔Ｔ２を学習してメモリに記憶しておくことで、電圧検出指示信号ＶＣＳの受信予定の時間に近い時間で、自律的に電圧値Ｖを測定し、制御装置４０に送信する。このため、制御装置４０は、監視装置３０から電池セル１０の電圧値Ｖを取得することができる。

（４）もし通信エラーなどで監視装置３０が電圧検出指示信号ＶＣＳを受信できなかった場合でも、制御装置４０が、監視装置３０の電圧検出指示信号ＶＣＳの受信を確認したり、改めて監視装置３０に電圧検出指示信号ＶＣＳを送信するリトライの手順が不要となる。

（５）組電池２０の電流値Ｉは、制御装置４０のみで測定し、従来技術のように各監視装置３０では測定しない。このため、監視装置３０が簡易となる。また、電池監視システム１の構成も簡易となる。さらに監視装置３０を増設する場合でも、低コストで対応できる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態は、受信間隔Ｔ２の記憶の態様が異なる。第１の実施形態では、説明の単純化のため、最初に連続して２回の電圧検出指示信号ＶＣＳを正常に受信できた場合に、その受信間隔Ｔ２を監視装置３０のメモリに記憶して、処理が終了するまで、学習した受信間隔Ｔ２を同期用タイマ３２によりカウントして電圧値Ｖの計測をしている。

ところで、最初に連続して２回受信した電圧検出指示信号ＶＣＳが正常に受信しても、ノイズや変動等に起因して受信間隔Ｔ２が、設計値のとおりに処理できない場合がありうる。そこで、第２の実施形態では、学習した受信間隔Ｔ２のデータを複数の平均を用いたり、更新したりすることで、よりノイズや変動による影響を小さくするものである。

（第２の実施形態の構成）
第２の実施形態の電池監視システムのハード構成は、第１の実施形態の電池監視システム１と同様であるので説明は省略する。

（第２の実施形態の作用）
＜３回以上の電圧検出指示信号ＶＣＳに基づく場合＞
１回目の電圧検出指示信号ＶＣＳと２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳとを正常に受信した場合は、学習用タイマ３１によりカウントした１回目と２回目の時間間隔を受信間隔Ｔ２とするのは、第１の実施形態と同じである。第１の実施形態では、この段階で学習を終了し、学習用タイマ３１は以後停止される。第２の実施形態では、２回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを正常に受信した時点で、学習用タイマ３１をゼロリセットして、再起動する。次に３日目の電圧検出指示信号ＶＣＳを正常に受信した場合は、１回目と２回目の時間間隔と２回目と３回目の時間間隔の平均を新たな受信間隔Ｔ２として学習を更新する。同様に、４回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを正常に受信した場合は、これら３つの時間間隔の平均を新たな受信間隔Ｔ２として学習を更新する。

＜サンプリングの回数の制限＞
上述した３回以上の電圧検出指示信号ＶＣＳに基づく場合、その後の時間間隔も学習用タイマ３１で測定し、すべての時間間隔の平均とするような構成も可能である。しかし、以下のように受信間隔Ｔ２のサンプリングの回数を例えば３回分に制限してもよい。この場合、５回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを正常に受信した場合は、１回目と２回目の時間間隔は無視し、２回目と３回目、３回目と４回目、４回目と５回目の時間間隔の平均を新たな受信間隔Ｔ２として学習結果を更新して記憶する。６回目も同様に直近３回分の時間間隔の平均を新たな受信間隔Ｔ２として学習結果を更新して記憶する。

＜電圧検出指示信号ＶＣＳの受信に失敗した場合＞
例えば、７回目の電圧検出指示信号ＶＣＳの受信に失敗した場合は、第１の実施形態と同様に、記憶された受信間隔Ｔ２に基づいてセットされた同期用タイマ３２に基づいて電圧の測定を行う。このタイミングに合わせて、学習用タイマ３１をゼロリセットして、再起動する。そして８回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを正常に受信した場合は、直近の正常に学習できた３回分の平均、すなわち６回目と７回目、７回目と８回目の時間間隔は無視し、学習済みとしてメモリに記憶された３回目と４回目、４回目と５回目、５回目と６回目の受信間隔Ｔ２の平均をそのまま更新しないで維持する。

そして、９回目の電圧検出指示信号ＶＣＳを正常に受信できた場合は、４回目と５回目、５回目と６回目、８回目と９回目の受信間隔Ｔ２の平均を新たな学習結果としてメモリの受信間隔Ｔ２を更新する。

ほかの更新方法の例としては、さらに連続して３回学習に成功した時間間隔の平均のみを用いて更新するようにしてもよい。
＜１回分の電圧検出指示信号ＶＣＳに基づく場合＞
以上述べた例は、いずれも複数の時間間隔に基づいて学習結果を更新する場合を説明したが、毎回直前の電圧検出指示信号ＶＣＳの時間間隔に基づいて、メモリに記憶された受信間隔Ｔ２を更新するようにしてもよい。この場合も、正常に受信できなかった場合は、メモリに記憶された受信間隔Ｔ２は更新されない。

（第２の実施形態の効果）
（６）ノイズや温度変化、電圧変動などにより測定した電圧検出指示信号ＶＣＳの受信間隔Ｔ２が不正確になったときでも、複数の受信間隔Ｔ２を平均することで、正確に電圧検出指示信号ＶＣＳの受信を予測することができる。

（７）経時的にノイズや温度変化、電圧変動などにより測定した電圧検出指示信号ＶＣＳの受信間隔Ｔ２が変化した場合でも、記憶した受信間隔Ｔ２を更新することで、正確に電圧検出指示信号ＶＣＳの受信を予測することができる。

（その他の別例）
〇本実施形態では、車載用の電池パックを例に説明したが、その用途は限定されず、船舶や航空機はもちろん、地上載置用の電池の監視用のシステムとして用いることができる。

〇本実施形態の電池セルは、リチウムイオン二次電池を例に説明したが、これに限定されず各種の非水二次電池、固形電池、アルカリ二次電池などにおいても広く適用できる。
○組電池２０は、その電池セルの数量など必ずしも図１に示すような構成に限定されない。

〇各実施形態及び変形例に記載された態様は、矛盾がない限り相互に置換して実施することができる。
〇実施形態に示したタイムチャートやフローチャートは、本発明の実施の一形態に過ぎず、その工程、手順、順序などは、当業者により適宜付加し削除し置換し、順序を変えて実施できることは言うまでもない。

○本実施形態は、本発明の一例であり、特許請求の範囲を逸脱しない限り、当業者によりその構成を付加し、削除し、または変更して実施することができる。

１…電池監視システム。
１０…電池セル
２０…組電池
３０…監視装置
３１…学習用タイマ
３２…同期用タイマ
４０…制御装置
５１…電圧検出部（電圧検出手段）
５２…無線アンテナ
５３…データ通信部
５４…無線アンテナ
５５…データ通信部
５６…電力供給線
５７…電流センサ
５８…電流検出部
５９…信号線
６０…電池管理部（情報処理装置）
ＶＣＳ…電圧検出指示信号
Ｔ１…送信間隔
Ｔ２…受信間隔
Ｔｒ…受信待機時間
Ｔｍ…測定待機時間
ｉ１～ｉ６…各電池セルの電圧計測に同期させた電流計測時間
ｖ１～ｖ６…各電池セルの電圧計測時間
Ｖ…電圧値
Ｉ…電流値

Claims (5)

1. 複数の電池セルを直列に接続してなる組電池の電流値を検出するとともに、監視装置とデータ通信を行うデータ通信部を備えて電圧検出指示信号を送信することにより前記監視装置において検出された前記各電池セルの電圧値を取得する制御装置と、
   前記組電池について各電池セルの電圧値を検出する電圧検出手段と、前記制御装置からの電圧検出指示信号を受信するとともに、前記電圧検出手段により検出した各電池セルの電圧値を前記制御装置に送信するデータ通信部とを含む監視装置とを備えた電池監視システムにおいて、
   前記監視装置により、前記制御装置からの電圧検出指示信号の受信に基づいて電流値検出と同期するタイミングで各電池セルの電圧値を検出して前記制御装置に送信する電圧送信のステップと、
   前記監視装置により、前記制御装置からの複数回の電圧検出指示信号の受信に基づいて電圧検出指示信号の受信間隔を学習する学習のステップと、
   前記学習のステップにおいて学習した受信間隔に基づいて設定された受信待機時間を経過しても前記制御装置からの電圧検出指示信号を受信しない場合に、電圧検出指示信号の受信に失敗したと判断して設定されたタイミングで各電池セルの電圧値を検出して前記制御装置に送信する自動電圧送信のステップとを実行するとともに、
   前記監視装置は、
   前記学習のステップにおける電圧検出指示信号の受信間隔を未学習の場合であって、受信待機時間が予め時間が設定された学習用時間を経過した場合に、前記電圧検出指示信号と非同期で自発的に検出した各電池セルの電圧値を前記制御装置に送信する非同期電圧送信のステップを備えたことを特徴とする電池監視方法。
2. 前記学習のステップでは、前記監視装置からの３回以上の電圧検出指示信号の受信における複数の受信間隔に基づいて電圧検出指示信号の受信間隔を学習することを特徴とする請求項１に記載の電池監視方法。
3. 前記学習のステップでは、既に学習した電圧検出指示信号の受信間隔を、新たに受信した電圧検出指示信号に基づいて更新することを特徴とする請求項１又は２に記載の電池監視方法。
4. 前記制御装置により、
   設定されたタイミングで前記組電池の電流値を検出するとともに、前記監視装置に電圧検出指示信号を送信することにより、前記監視装置において前記電流値と同期して検出された前記各電池セルの電圧値を受信し、各電池セルの内部抵抗を算出するとともに、各電池セルの過充電若しくは過放電を監視し、
   前記制御装置が、前記監視装置が電圧検出指示信号を受信できなかった場合に、前記監視装置において前記電流値と同期して検出された前記各電池セルの電圧値を受信できなかった場合に、前記電流値と同期しないで検出された前記各電池セルの電圧値に基づいて、各電池セルの過充電若しくは過放電を算出することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の電池監視方法。
5. 複数の電池セルを直列に接続してなる組電池について前記各電池セルの電圧値を検出する電圧検出手段と、
   前記組電池の電流値を検出するとともに、監視装置とデータ通信を行うデータ通信部を備えて電圧検出指示信号を送信することにより前記監視装置において検出された前記各電池セルの電圧値を取得する制御装置と、
   前記制御装置からの電圧検出指示信号を受信するとともに、前記電圧検出手段により検出した各電池セルの電圧値を前記制御装置に送信するデータ通信部とを備えた監視装置と、を備えた電池監視システムであって、
   前記制御装置は、
   前記監視装置からの電圧検出指示信号の受信に基づいて電流値検出と同期するタイミングで各電池セルの電圧値を検出して前記制御装置に送信する電圧送信手段と、
   前記制御装置からの複数回の電圧検出指示信号の受信に基づいて電圧検出指示信号の受信間隔を学習する学習手段と、
   前記学習手段において学習した受信間隔に基づいて設定された受信待機時間を経過しても前記制御装置からの電圧検出指示信号を受信しない場合に、電圧検出指示信号の受信に失敗したと判断して設定されたタイミングで各電池セルの電圧値を検出して前記制御装置に送信する自動電圧送信手段と、
   前記監視装置は、
   前記学習手段における電圧検出指示信号の受信間隔を未学習の場合であって、受信待機時間が予め時間が設定された学習用時間を経過した場合に、前記電圧検出指示信号と非同期で自発的に検出した各電池セルの電圧値を前記制御装置に送信する非同期電圧送信手段とを備えて構成されたことを特徴とする電池監視システム。