JP7472940B2 - 電池監視装置、電池ｅｃｕ、及びサテライト - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されている電池セルの状態を監視する電池監視装置、電池ＥＣＵ、及びサテライトに関する。

電池監視装置は、一般的に、電池ＥＣＵと、電池ＥＣＵの指令により電池セルの電圧を検出するサテライトと、電池ＥＣＵとサテライトとの間で通信を行う通信装置とを備える。このような電池監視装置の中には、特許文献１等のように、通信装置を無線モジュールにして、通信を無線化したものがある。

特許第６０９３４４８号

ここで、新たな構成の電池監視装置、電池ＥＣＵ、及びサテライトが望まれている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、新たな構成の電池監視装置、電池ＥＣＵ、及びサテライトを提供することを目的とする。

第１構成は、
車両に搭載されている電池セルを監視する電池監視装置（９５ａ～９５ｅ）であって、
複数の親機（３４）、及び複数の前記親機それぞれに対して前記電池セルの電圧を検出する旨の指令を送信するマイコン（４３）を有する電池ＥＣＵ（４０）と、
子機（３２）を有し、前記子機を介して前記マイコンの指令を受信することにより、前記電池セルの電圧を検出するサテライト（２０）と、を備え、
複数の前記親機は、前記マイコンに並列に接続されている。
第１構成によれば、新たな構成の電池監視装置を提供することができる。
電池監視装置の通信を無線化した場合であっても、有線の場合と同様に、通信装置で消費される暗電流を抑制するため、エンジンやモータ等の車両の動力装置の始動スイッチをＯＮにすると同時に、無線モジュールを起動させて無線接続を開始させるシステムになると考えられる。
しかしながら、無線接続は、開始してから完了するまでに数秒程度かかる。その数秒間は、電池セルの電圧を検出できず、その結果、電池セルの充電状態（Ｓ０Ｃ：State Of Charge）等を算出できない。そのため、動力装置の始動スイッチをＯＮにした際に、速やかに電池セルの監視を開始できず、その結果、速やかに車両を発進させることができない等の弊害が生じる。
そこで、第２構成は、第１構成において、
複数の前記親機は、それぞれ自身に対応する前記子機が定められており、対応する前記子機との間で無線接続が完了した後に、前記マイコンの指令の無線通信を行う。
第２構成によれば、複数の親機が、自身に対応する子機との間で無線接続をするため、各親機の無線接続に要する負担が軽減される。これにより、各親機と、対応する子機との間における無線接続を速やかに完了させることができる。そのため、マイコンの指令の無線通信を速やかに開始することができる。その結果、マイコンの指令の無線通信を速やかに開始でき、ひいては速やかに電池セルの監視を開始できる。

本発明によれば、複数の親機が、自身に対応する子機との間で無線接続をするため、各親機の無線接続に要する負担が軽減される。これにより、各親機と、対応する子機との間における無線接続を速やかに完了させることができる。そのため、マイコンの指令の無線通信を速やかに開始することができる。その結果、マイコンの指令の無線通信を速やかに開始でき、ひいては速やかに電池セルの監視を開始できる。

第１実施形態の電池監視装置を示す概略図 無線モジュールの無線接続等を示すフローチャート 同無線接続等を示すタイムチャート 同無線接続等の別態様を示すタイムチャート 第２実施形態の電池監視装置を示す概略図 第３実施形態の電池監視装置を示す概略図 第４実施形態の電池監視装置を示す概略図 第５実施形態の電池監視装置を示す概略図

次に本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。但し、本発明は実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施できる。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の電池監視装置９５ａを示す概略図である。電池監視装置９５ａは、直列に接続されている複数の電池モジュール９１からなる組電池９０を監視する。各電池モジュール９１は、直列に接続された複数の単位電池９２からなる。各単位電池９２は、単体の電池セルであってもよいし、複数の電池セルの直列接続体であってもよい。組電池９０及び電池監視装置９５ａは、いずれも車両に搭載されている。車両は、エンジン若しくはモータ又はその両方からなる走行用の動力装置を備えている。

電池監視装置９５ａは、電池ＥＣＵ４０と、電池モジュール９１毎に設けられたサテライト２０と、電池ＥＣＵ４０と各サテライト２０との間で無線通信を行う無線モジュール３０とを有する。車両は、キーレスエントリ装置１０を備える。キーレスエントリ装置１０は、コントローラ１３と施錠／解錠装置１８とを有する。コントローラ１３は、施錠ボタン１４と解錠ボタン１５とを有し、施錠ボタン１４が押されると無線で施錠信号を送信し、解錠ボタン１５が押されると無線で解錠信号を送信する。施錠／解錠装置１８は、施錠信号を受信すると車両のドアを施錠し、解錠信号を受信すると車両のドアを解錠する。

無線モジュール３０は、サテライト２０に設けられている子機３２と、電池ＥＣＵ４０に設けられている親機３４とを有する。子機３２は、サテライト２０の本体部分の内側に設けられていてもよいし、サテライト２０の本体部分の外側に設けられていてもよい。親機３４は、電池ＥＣＵ４０の本体部分の内側に設けられていてもよいし、電池ＥＣＵ４０の本体部分の外側に設けられていてもよい。

各サテライト２０は、電源２１と監視ＩＣ２３とを有する。電源２１は、電池モジュール９１、監視ＩＣ２３に接続されると共に、絶縁素子２７を介して子機３２に接続されている。電源２１は、電池モジュール９１から取得した電力を、監視ＩＣ２３及び子機３２に供給する。その電力により、監視ＩＣ２３及び子機３２が動作する。

監視ＩＣ２３は、複数の単位電池９２の各端子に接続されると共に、絶縁素子２７を介して子機３２に接続されている。絶縁素子２７は、電源２１及び監視ＩＣ２３が高電圧帯の回路に形成され、子機３２が低電圧帯の回路に形成されていることから、それら両者間の絶縁処理を行いつつ、電力や電気信号を伝達するために設けられている。

電池ＥＣＵ４０は、電源４７とマイコン４３とを有する。電源４７は、電池モジュール９１とは別の電池９８、マイコン４３及び親機３４に接続されており、電池９８から取得した電力を、マイコン４３及び親機３４に供給する。その電力により、マイコン４３及び親機３４が動作する。

マイコン４３は、各サテライト２０に対する指令を親機３４に送信する。親機３４は、その指令を各子機３２に無線送信する。各子機３２は、その指令を受信すると、その指令を監視ＩＣ２３に送信する。監視ＩＣ２３は、その指令に基づいて各単位電池９２の端子間電圧や電池電流、セル温度等を検出したり、自己診断を実施したりし、その電圧データや電流データ、セル温度データ、自己診断結果等を子機３２に送信する。子機３２は、それらのデータを親機３４に無線送信する。

親機３４は、それらのデータを受信すると、それらのデータをマイコン４３に送信する。マイコン４３は、それらのデータに基づいて、各単位電池９２の内部抵抗及び充電状況（ＳＯＣ）等を演算する。それにより、組電池９０を監視する。

本実施形態では、キーレスエントリ装置１０のコントローラ１３からの解錠信号が、子機３２及び親機３４を起動させるための起動信号として作用する。詳しくは、車両の動力装置をＯＦＦにした状態では、子機３２及び親機３４は、いずれも起動はしていないが、解錠信号は受信できるスタンバイの状態になっている。そして、子機３２及び親機３４は、それぞれ解錠信号を受信すると起動して、相手方との無線接続を開始する。

図２は、解錠信号を発信してから無線接続が完了するまでの流れを示すフローチャートである。また、図３は、同流れを示すタイムチャートである。まず、ドライバー等がコントローラ１３の解錠ボタン１５を押すことにより、解錠信号が発信される（Ｓ１０１）。その解錠信号を親機３４が受信すること（Ｓ１０２）により親機３４が起動を開始する（Ｓ１０３）。また、その解錠信号を子機３２が受信すること（Ｓ１０４）により、子機３２が起動を開始する（Ｓ１０５）。その後、起動した親機３４と子機３２とが無線接続を開始して（Ｓ１０６）、その後、無線接続を完了させる（Ｓ１０７）。その後、親機３４及び子機３２は待機する。

その後、所定の判定装置が、動力装置の始動スイッチがＯＮになったか否かを判定する（Ｓ１０８）。ＯＮになっていない場合（Ｓ１０８：ＮＯ）、同判定を繰り返す。ＯＮになった場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、判定装置は、各監視ＩＣ２３に所定の信号を有線又は無線で送信することにより、各監視ＩＣ２３を起動させる。起動した監視ＩＣ２３は、単位電池９２の端子間電圧や電池電流、セル温度等を検出したり、自己診断を実施したりし、それらのデータを子機３２に送信する。子機３２はそれらのデータを親機３４に無線送信する。これにより、子機３２と親機３４との無線通信を開始され（Ｓ１０９）、監視ＩＣ２３とマイコン４３との通信が開始される。マイコン４３から監視ＩＣ２３へは、指令等が送信される。他方、監視ＩＣ２３からマイコン４３へは、電圧データ等が送信される。

なお、上記では、Ｓ１０８で動力装置の始動スイッチがＯＮになったか否かを判定し、ＯＮになった場合には、無線通信を開始する態様を示したが、これに代えて、図４に示すように、Ｓ１０８でドライバーが運転席に着座したか否かを判定し、着座したと判定した場合には、無線通信を開始するようにしてもよい。

本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。通信の無線化によりハーネスの配置スペースを削減できる。また、動力装置の始動スイッチをＯＮにするよりも前に、キーレスエントリ装置１０の解錠信号により無線モジュール３０を起動させて、無線接続を開始させることができる。そのため、動力装置の始動スイッチをＯＮにすると同時に無線モジュール３０を起動させる場合よりも早く、無線接続を開始して、その場合よりも早く無線接続を完了させることができる。そのため、速やかに組電池９０の監視を開始できる。その結果、速やかに車両を発進させることができる。

また、無線モジュール３０を起動させる起動信号は、キーレスエントリ装置１０の解錠信号であるため、ドライバーが車両から離れている比較的早い時期に、解錠信号により無線モジュール３０を起動させて、無線接続を開始できる。そのため、無線接続を開始してから動力装置の始動スイッチをＯＮにするまでの間の時間を、長く確保することができる。そのため、無線接続に長い時間がかかる場合等にも、動力装置の始動スイッチをＯＮにするまでに、無線接続を完了させ易くなる。そのため、動力装置の始動スイッチをＯＮにした後、速やかに電池セルの監視を開始し易くなる。

また、親機３４及び子機３２の両方が解錠信号を受信して起動するので、この点でも、速やかに無線接続を開始できる。

次に第１実施形態以外の実施形態について説明する。以下の実施形態では、それ以前の実施形態のものと同一の又は対応する部材等は、同一の符号を付して、第１実施形態と異なる点のみを説明する。ただし、電池監視装置については、実施形態毎に異なる符号を付する。

［第２実施形態］
図５を参照しつつ、第２実施形態の電池監視装置９５ｂについて説明する。親機３４及び子機３２は、いずれも解錠信号を受信する構成及び機能を有していない。親機３４は、車両の動力装置をＯＦＦにした状態では、起動しておらず、また、無線信号を受信可能なスタンバイの状態にもなっていない。他方、子機３２は、車両の動力装置をＯＦＦにした状態では、起動はしていないが、親機３４からの無線信号は受信できるスタンバイの状態になっている。

電池監視装置９５ｂの電池ＥＣＵ４０には、電源４７と親機３４とを接続する配線上にスイッチ４１が設けられている。施錠／解錠装置１８は、コントローラ１３からの解錠信号を受信すると、車両のドアを解錠すると共にＣＡＮ４２を通じてマイコン４３に所定の信号を送信する。マイコン４３は、その信号を受信するとスイッチ４１をＯＮにすることにより、親機３４を起動させる。起動した親機３４は、子機３２に無線信号を送信することにより、子機３２を起動させる。

本実施形態によれば、次の効果が得られる。マイコン４３がスイッチ４１をＯＮにすることにより親機３４を起動させるため、親機３４は、解錠信号を受信可能な状態でスタンバイしていなくても、起動することができる。そのため、親機３４のスタンバイに要する暗電流さえも削減できる。

また、親機３４が子機３２に無線信号を送信することにより子機３２を起動させるため、子機３２については、親機３４からの無線信号のみ受信可能であればよく、解錠信号を受信可能である必要がない。そのため、子機３２の機能及び構成をシンプルにできる。

［第３実施形態］
図６を参照しつつ、第３実施形態の電池監視装置９５ｃについて説明する。子機３２は、第２実施形態と同様、解錠信号を受信する構成及び機能を有していない。親機３４は、解錠信号を受信して起動してから、子機３２に無線信号を送信することにより、子機３２を起動させる。

本実施形態によれば、親機３４が解錠信号を受信する態様において、第２実施形態と同様、子機３２の機能及び構成をシンプルにできる。

［第４実施形態］
図７を参照しつつ、第４実施形態の電池監視装置９５ｄについて説明する。親機３４は、解錠信号を受信する構成及び機能を有していない。子機３２は、解錠信号を受信して起動してから、親機３４に無線信号を送信することにより、親機３４を起動させる。

本実施形態によれば、子機３２が親機３４に無線信号を送信することにより親機３４を起動させるため、親機３４については、子機３２からの無線信号のみ受信可能であればよく、解錠信号を受信可能である必要がない。そのため、親機３４の機能及び構成をシンプルにできる。

［第５実施形態］
次に、図８を参照しつつ、第５実施形態の電池監視装置９５ｅについて説明する。本実施形態では、電池監視装置９５ｅは、親機３４を複数有する。各親機３４は、自身に対応する単数又は複数の子機３２が定められており、その自身に対応する子機３２に無線信号を送信する。子機３２は、自身に対応する親機３４からの無線信号の受信により起動して、その自身に対応する親機３４と無線接続を開始する。

本実施形態によれば、複数の各親機３４が、自身に対応する子機３２に無線信号を送信するため、各親機３４の子機３２を起動させる負担が軽減される。また、複数の各親機３４が、自身に対応する子機３２と無線接続をするため、各親機３４の無線接続に要する負担が軽減される。以上により、子機３２の数が多い場合にも、親機３４と子機３２との無線接続を速やかに完了させることができる。

［その他の実施形態］
各実施形態は、次のように変更して実施することもできる。例えば、各実施形態において、解錠信号の代わりに、それとは別の無線信号又は有線信号により、無線モジュール３０を起動させるようにしてもよい。

具体的には、例えば、車両のドアを開くと、無線モジュール３０を起動させるための起動信号が、親機３４、子機３２、マイコン４３又は監視ＩＣ２３等に、有線又は無線で送信されるようにしてもよい。また例えば、人感センサが人影を感知すると、無線モジュール３０を起動させるための起動信号が、親機３４、子機３２、マイコン４３又は監視ＩＣ２３等に、有線又は無線で送信されるようにしてもよい。また例えば、ドライバーが運転席に座ると、無線モジュール３０を起動させるための起動信号が、親機３４、子機３２、マイコン４３又は監視ＩＣ２３等に、有線又は無線で送信されるようにしてもよい。

また例えば、図５に示す第２実施形態等において、電池ＥＣＵ４０の電源４７と親機３４とを接続する配線上にスイッチ４１を設ける代わりに、サテライト２０の電源２１と子機３２とを接続する配線上にスイッチを設けてもよい。そして、解錠信号を施錠／解錠装置１８が受信すると、施錠／解錠装置１８は、ＣＡＮを通じて監視ＩＣ２３に信号を送信し、監視ＩＣ２３は、その信号を受信するとスイッチをＯＮにすることにより、子機３２を起動させるようにしてもよい。そして、起動した子機３２が親機３４に無線信号を送信することにより、親機３４を起動させるようにしてもよい。

また例えば、図７に示す第４実施形態において、いずれか１つの子機３２のみが解錠信号を受信し、その子機３２が親機３４に無線信号を送信することにより親機３４を起動させ、親機３４が、その子機３２以外の各子機３２に無線信号を送信することにより、各子機３２を起動させるようにしてもよい。

また例えば、図８に示す第５実施形態において、初期状態においては、各親機３４は、自身に対応する子機３２が定められておらず、各親機３４は、自身に対応する子機３２の台数のみが定められているようにしてもよい。そして、各親機３４は、自身が送信した無線信号を受信した子機３２又は自身が受信した無線信号を送信した子機３２であって、未だ他の親機３４を自身の親機３４としていない子機３２を、上記台数だけ自身に対応する子機３２と定めて、その子機３２と無線接続をするようにしてもよい。

２０…サテライト、３０…無線モジュール、４０…電池ＥＣＵ、９５ａ～９５ｅ…電池監視装置。

Claims (11)

1. 車両に搭載されている電池セルを監視する電池監視装置（９５ａ～９５ｅ）であって、
   複数の親機（３４）、及び複数の前記親機それぞれに対して前記電池セルの電圧を検出する旨の指令を送信するマイコン（４３）を有する電池ＥＣＵ（４０）と、
   子機（３２）を有し、前記子機を介して前記マイコンの指令を受信することにより、前記電池セルの電圧を検出する複数のサテライト（２０）と、を備え、
   複数の前記親機は、前記マイコンに並列に接続されており、
   複数の前記親機のそれぞれは、複数の前記子機に、前記マイコンの指令を送信可能である、電池監視装置。
2. 複数の前記親機のそれぞれに対して、複数の前記子機が前記マイコンの指令の送信対象として定められている、請求項１に記載の電池監視装置。
3. 前記親機及び前記子機は、前記電池ＥＣＵと前記サテライトとの間で無線通信を行う無線モジュール（３０）を構成し、
   前記親機は、前記無線モジュールを起動させるための起動信号を受信し、前記無線モジュールを起動させる、請求項１に記載の電池監視装置。
4. 複数の前記親機のそれぞれに対して、複数の前記子機のうち無線通信を行う子機の台数が定められている、請求項１に記載の電池監視装置。
5. 複数の前記親機のそれぞれは、前記台数だけ自身に対応する前記子機を定め、定めた前記子機と無線接続をする、請求項４に記載の電池監視装置。
6. 複数の前記親機は、それぞれ自身に対応する前記子機が定められており、対応する前記子機との間で無線接続が完了した後に、前記マイコンの指令の無線通信を行う、請求項１又は３に記載の電池監視装置。
7. 前記電池ＥＣＵは、前記マイコン及び複数の前記親機に電力を供給する電源（４７）を有する、請求項１～５のいずれか１項に記載の電池監視装置。
8. 前記親機は、前記車両の走行用の動力装置の始動スイッチをＯＮにするよりも前に送信可能な起動信号の受信により起動して、前記無線接続を開始するように構成されている、請求項６に記載の電池監視装置。
9. 前記車両は、コントローラ（１３）と、前記コントローラからの解錠信号により前記車両のドアを解錠する解錠装置（１８）と、を有するキーレスエントリ装置（１０）を備え、
   前記起動信号は前記解錠信号である、請求項８に記載の電池監視装置。
10. 前記親機は、前記起動信号を受信して起動してから、自身に対応する前記子機に無線信号を送信し、前記子機は、前記無線信号の受信により起動するように構成されている、請求項８に記載の電池監視装置。
11. 車両に搭載されている電池セルの電圧を検出するサテライト（２０）と、
    前記サテライトに設けられ、前記電池セルの電圧を検出する旨の指令を受信する子機（３２）と、を有する電池監視装置（９５ａ～９５ｅ）に適用される電池ＥＣＵ（４０）において、
    複数の親機（３４）と、
    複数の前記親機それぞれに対して前記電池セルの電圧を検出する旨の指令を送信するマイコン（４３）と、備え、
    複数の前記親機は、前記マイコンに並列に接続されており、
    複数の前記親機のそれぞれは、複数の前記子機に、前記マイコンの指令を送信可能である、電池ＥＣＵ。

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