JP2015100179A - 電池監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通信線の復路で断線が生じた場合でも断線箇所より先にあるセルの電圧を推定できる電池監視装置を提供する。
【解決手段】電池監視装置は、複数の電池セルを有する電池スタックの外部に配設される第１制御部と、電池スタックに配設され、電池セルの出力電圧を検出する複数の第２制御部と、複数の第２制御部と第１制御部とを接続するデイジーチェーンと、電池スタックの複数の電池セルの合計の電圧を検出するスタック電圧検出部とを含み、第１制御部は、断線がデイジーチェーンの復路で生じていると判定すると、スタック電圧値と、断線の発生箇所よりも下流側の第２制御部から検出されるセル電圧値の合計との差分を、断線の発生箇所よりも上流側にある第２制御部に接続される電池セルの数で割り、断線箇所よりも上流側にある第２制御部に接続される電池セルの電圧を推定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池監視装置に関する。

従来より、低圧側のメインマイコンが各電圧監視用に出力した共通の電圧検出起動指令に呼応して、高圧側の第１〜第５電圧監視用ＩＣが、対応する単位セルの測定電圧のデータをメインマイコンに送信する、複数組電池の状態監視ユニットがある（例えば、特許文献１参照）。

メインマイコンは、受信した単位セルのディジタルの電圧信号の数が、通信線上に存在する第１〜第５の電圧監視用の数と一致するか否かによって、正常な受信データであるか否かを判定する。

特開２０１１−０５０１７６号公報

ところで、従来の複数組電池の状態監視ユニットでは、通信の異常が通信線の往路（上り側の通信線）又は復路（下り側の通信線）のいずれで生じているかを判定できず、また、通信線の復路で断線が生じた場合に断線箇所より先にあるセルの電圧を推定できないという課題がある。

そこで、本発明は、通信線の復路で断線が生じた場合でも断線箇所より先にあるセルの電圧を推定できる電池監視装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面の電池監視装置は、複数の電池セルを有する電池スタックの外部に配設される第１制御部と、前記電池スタックに配設され、前記電池セルの出力電圧を検出し、当該検出電圧を表す電圧データを出力する複数の第２制御部と、前記複数の第２制御部と前記第１制御部とを接続するデイジーチェーンと、前記電池スタックに含まれる前記複数の電池セルの合計の電圧であるスタック電圧を検出するスタック電圧検出部とを含み、前記第１制御部は、前記デイジーチェーンを介して前記複数の第２制御部に送信データを送信した後の所定の期間内に、前記デイジーチェーンを介して前記複数の第２制御部から応答がなく、かつ、前記スタック電圧検出部によって検出されるスタック電圧と、前記第２制御部から前記デイジーチェーンを介して送信されるすべての電圧データが表す検出電圧の合計電圧との差に基づき、前記デイジーチェーンの断線が前記デイジーチェーンの復路で生じていると判定すると、前記断線の発生箇所よりも前記復路の前記デイジーチェーンにおける上流側にある前記第２制御部に、パッシブセルバランスを実行させるための指令を送信し、前記スタック電圧検出部によって検出されるスタック電圧値と、前記断線の発生箇所よりも下流側の前記第２制御部から検出されるセル電圧値の合計との差分を、前記断線の発生箇所よりも上流側にある前記第２制御部に接続される前記電池セルの数で割り、前記断線箇所よりも上流側にある前記第２制御部に接続される前記電池セルの電圧を推定する。

本発明によれば、通信線の往路又は復路のいずれで生じているかを判定できる電池監視装置を提供できるという効果が得られる。

実施の形態の電池監視装置１００Ａを示す図である。 実施の形態の電池監視装置１００ＡにおけるＥＣＵ１１０とＩＣ１〜ＩＣ４との間におけるデータの流れを示す図である。 実施の形態の電池監視装置１００Ａの信号線１７０に断線が生じた場合のＥＣＵ１１０の処理内容を示すフローチャート（その１）である。 実施の形態の電池監視装置１００Ａの信号線１７０に断線が生じた場合のＥＣＵ１１０の処理内容を示すフローチャート（その２）である。

以下、本発明の電池監視装置を適用した実施の形態について説明する。

＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の電池監視装置１００Ａを示す図であり、（Ａ）は電池監視装置１００Ａを模式的に示す図、（Ｂ）はＩＣチップ１６０の構成を示す図である。

実施の形態の電池ユニット１００は、主な構成要素として、ＥＣＵ（Electric Control Unit：電子制御装置）１１０と、スタック１２０とを含む。スタック１２０は、複数のセル１５０とＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）チップ１６０を含む。実施の形態の電池監視装置１００Ａは、ＥＣＵ１１０と、ＩＣチップ１６０とによって構成される。

電池ユニット１００は、例えば、ハイブリッド自動車又は電気自動車（ＥＶ（Electric Vehicle））の電動の駆動装置を駆動するための電力を出力する電源として用いられる。

図１（Ａ）には、電池監視装置１００の構成要素として、ＥＣＵ１１０と４つのＩＣチップ１６０（ＩＣ１〜ＩＣ４とも称す）を示す。図１（Ａ）では、ＥＣＵ１１０の構成要素として、マイコン１１１、アイソレータ１１２、及びスタック電圧検出回路１１３を示す。電圧制御部１１０Ａとメモリ１１０Ｂは、マイコン１１１に内蔵されている。

ＩＣ１〜ＩＣ４とＥＣＵ１１０は、信号線１７０によってデイジーチェーン方式で接続されている。各信号線１７０には、矢印で示す方向に信号が転送される。

図１では、信号線１７０を、往路の信号線１７０Ａと、復路の信号線１７０Ｂとに分けて取り扱う。往路の信号線１７０Ａは、ＥＣＵ１１０からＩＣ１〜ＩＣ４に向かっている。なお、ＩＣ４から出てＩＣ４に戻る信号線１７０も往路の信号線１７０Ａとして取り扱う。

また、復路の信号線１７０Ｂは、ＩＣ４から出てＥＣＵ１１０に向かう信号線である。ただし、往路の信号線１７０Ａと、復路の信号線１７０Ｂを区別しない場合には、単に信号線１７０と称す。

ここで、ＥＣＵ１１０から最も遠いＩＣ４が最上位のＩＣチップ１６０であり、ＥＣＵ１１０に最も近いＩＣ１が最下位のＩＣチップ（１６０）であるとする。

ＩＣ１〜ＩＣ４はすべて同様の構成を有しており、４つの入力端子と４つの出力端子を有する。図１（Ａ）ではＩＣ１〜ＩＣ４の入力端子と出力端子を丸印（○）で示す。

ＩＣ１〜ＩＣ４は、それぞれ、対応するブロック１５０Ｂに含まれる４つのセル１５０の出力電圧を検出し、４つの出力電圧の平均値を求める。また、ＩＣ１〜ＩＣ４は、それぞれ、４つの出力電圧の平均値を表す電圧データを信号線１７０を介してＥＣＵ１１０に送信する。

また、ＩＣチップ１６０は、図１（Ｂ）に示すように、例えば、データ処理部１６０Ａと電圧検出部１６０Ｂを有する構成であればよい。データ処理部１６０Ａは、電圧検出指令が入力されると、電圧検出部１６０Ｂにブロック１５０Ｂに含まれる４つのセル１５０の出力電圧の平均値を求めさせ、出力電圧の平均値に基づいて、電圧データを生成する。また、データ処理部１６０Ａは、ＥＣＵ１１０から送信される電圧検出指令と、他のＩＣから送信される電圧データの転送を行う。

スタック電圧検出回路１１３は、スタック１２０に含まれる４つのブロック１５０Ｂに含まれる４つのセル１５０の出力電圧の合計値（スタック電圧）を検出する回路である。

スタック電圧検出回路１１３が検出するスタック電圧を表すデータは、マイコン１１１の電圧制御部１１０Ａに入力される。スタック電圧は、ＥＣＵ１１０が、信号線１７０の断線が、往路の信号線１７０Ａ又は復路の信号線１７０Ｂのいずれで発生しているかを判定する際に用いられる。

スタック電圧検出回路１１３としては、直列に接続される１６個のセル１５０の両端間の電圧を検出できる回路であればよい。スタック電圧検出回路１１３は、スタック１２０単位で電圧を検出する。

各セル１５０は、例えば、リチウムイオン二次電池であり、電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担う二次電池である。

このような電池ユニット１００において、各ＩＣチップ１６０は、４つのセル１５０の両端間電圧を検出する。検出された４つのセル１５０の両端間電圧の平均値を表すデータは、ＥＣＵ１１０に伝送される。

ＥＣＵ１１０は、各ＩＣチップ１６０から伝送される両端間電圧を表すデータに基づき、スタック１２０に含まれるセル１５０のうち、出力電圧が所定電圧以上のセル１５０を放電させることにより、スタック１２０に含まれるセル１５０の出力電圧を調整する。

なお、セル１５０の出力電圧とは、セル１５０の両端間電圧又は充電電圧と同義である。

実施の形態の電池ユニット１００では、スタック１２０に含まれるセル１５０の出力電圧を調整するために、ＥＣＵ１１０は、電池ユニット１００のスタック１２０の電圧制御処理を行う。電圧制御処理は、電圧制御部１１０Ａが行う。

なお、図１には１つのスタック１２０を示すが、さらに多くのスタックが直列又は並列に接続されていてもよい。

次に、図２を用いて、ＥＣＵ１１０とＩＣ１〜ＩＣ４との間におけるデータの流れについて説明する。

図２は、実施の形態の電池監視装置１００ＡにおけるＥＣＵ１１０とＩＣ１〜ＩＣ４との間におけるデータの流れを示す図である。なお、図２において横軸は時間軸を表す。また、図２には、ＩＣ３とＩＣ４との間で断線が生じている状態を示すが、まずは断線が生じていないものとして説明を行う。

実施の形態の電池監視装置１００Ａでは、ＥＣＵ１１０からＩＣ１〜ＩＣ４のそれぞれに順番に電圧検出指令が送信され、その後に、ＩＣ４、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１がそれぞれ自己に対応する４つのセル１５０の平均電圧値を表す電圧データをＥＣＵ１１０に送信する。

図２では、縦方向において上から下に向かって電圧検出指令と電圧データの流れを示すために、ＥＣＵ、ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４、ＩＣ４、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１、ＥＣＵのブロックを示す。また、各ブロックの右側には、各ブロックで受信される電圧検出指令と、各ブロックから出力される電圧データとを示す。

なお、電圧検出指令と電圧データが上から下に来るほど右側にずれているのは、時間の経過を表したものである。

図２に示すように、電圧検出指令は、矢印Ａで示すように、ＥＣＵ１１０からＩＣ１〜ＩＣ４に順番に転送される。ＩＣ１〜ＩＣ４は、それぞれ、順番に電圧検出指令を受信する。

また、電圧検出指令は、ＩＣ４まで到達した後は、信号線１７０（図１参照）によって再びＩＣ４、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１、ＥＣＵ１１０の順に転送され、ＥＣＵ１１０に戻される。なお、矢印Ａの起点において、ＥＣＵ１１０が信号線１７０（図１参照）に出力した段階の電圧検出指令を太枠で示す。

ＥＣＵ１１０は、４つのセル１５０の出力電圧の平均値を表す電圧データをＥＣＵ１１０に送信させるための電圧検出指令を、ＩＣ１〜ＩＣ４に対して順番に送信する。

ここで、ＥＣＵ１１０が電圧検出指令をＩＣ１〜ＩＣ４に対して順番に送信するとは、次のような意味である。

すなわち、ＥＣＵ１１０は、デイジーチェーンを構築する信号線１７０に電圧検出指令を出力する、電圧検出指令は、ＩＣ１〜ＩＣ４に順番に回覧される。ＩＣ１〜ＩＣ４の各々は、図２に示すように、順番に電圧データをＥＣＵ１１０に送信する。

実施の形態では、ＩＣ１〜ＩＣ４の間では、データ又は指令は、信号線１７０によって構成されるデイジーチェーンによって、ＩＣ１からＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４に向けて上位側に転送され、ＩＣ４で折り返して、ＩＣ４からＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１に向けて下位側に転送される。

従って、ＩＣ１は、ＥＣＵ１１０から電圧検出指令を受信した場合には、電圧データ又は電圧検出指令をＩＣ２に送信する。また、ＩＣ２は、ＩＣ１から電圧データ又は電圧検出指令を受信した場合には、電圧データ又は電圧検出指令をＩＣ３に送信する。また、ＩＣ３は、ＩＣ２から電圧データ又は電圧検出指令を受信した場合には、電圧データ又は電圧検出指令をＩＣ４に送信する。

また、ＩＣ４は、ＩＣ３から電圧データ又は電圧検出指令を受信した場合には、電圧データ又は電圧検出指令を折り返してＩＣ３に送信する。また、ＩＣ３は、ＩＣ４から電圧データ又は電圧検出指令を受信した場合には、電圧データ又は電圧検出指令をＩＣ２に送信する。また、ＩＣ２は、ＩＣ３から電圧データ又は電圧検出指令を受信した場合には、電圧データ又は電圧検出指令をＩＣ１に送信する。また、ＩＣ１は、ＩＣ２から電圧データ又は電圧検出指令を受信した場合には、電圧データ又は電圧検出指令をＥＣＵ１１０に送信する。

以上より、ＩＣ１は電圧検出指令を受信して自己の順番が来ると、対応する４つのセル１５０の出力電圧の平均値を表す電圧データを作成し、自己より上位側のＩＣ２に送信する。

また、ＩＣ２は電圧検出指令を受信して自己の順番が来ると、対応する４つのセル１５０の出力電圧の平均値を表す電圧データを作成し、自己より上位側のＩＣ３に送信する。

また、ＩＣ３は電圧検出指令を受信して自己の順番が来ると、対応する４つのセル１５０の出力電圧の平均値を表す電圧データを作成し、自己より上位側のＩＣ４に送信する。

また、ＩＣ４は電圧検出指令を受信して自己の順番が来ると、対応する４つのセル１５０の出力電圧の平均値を表す電圧データを作成し、ＩＣ３に送信する。

図２には、ＩＣ４、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１が信号線１７０（図１参照）に出力した段階の電圧データを太枠で示す。

ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４は、電圧検出指令を受信すると、図２に示すように、ＩＣ１から順に上位側のＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４に向けて信号線１７０を介して電圧データを送信する。

すなわち、まず、最も下位側のＩＣ１が、自己に対応する４つのセル１５０の電圧データを、矢印Ｂ１で示すように、上位側のＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４に向けて信号線１７０を介して送信する。電圧データは、ＩＣ４から再び信号線１７０を介してＩＣ３、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１を経て、ＥＣＵ１１０に到達する。

次に、ＩＣ１よりも１つ上位側のＩＣ２が、自己に対応する４つのセル１５０の電圧データを、矢印Ｂ２で示すように、上位側のＩＣ３、ＩＣ４に向けて信号線１７０を介して送信する。電圧データは、ＩＣ４から再び信号線１７０を介してＩＣ３、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１を経て、ＥＣＵ１１０に到達する。

次に、ＩＣ２よりも１つ上位側のＩＣ３が、自己に対応する４つのセル１５０の電圧データを、矢印Ｂ３で示すように、上位側のＩＣ４に向けて信号線１７０を介して送信する。電圧データは、ＩＣ４から再び信号線１７０を介してＩＣ３、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１を経て、ＥＣＵ１１０に到達する。

最後に、最も上位側のＩＣ４が、自己に対応する４つのセル１５０の電圧データを、矢印Ｂ４で示すように、ＩＣ３に向けて信号線１７０を介して送信する。電圧データは、ＩＣ３、ＩＣ２、ＩＣ１を経て、ＥＣＵ１１０に到達する。

また、ＩＣ１〜ＩＣ４は、信号線１７０によって構成されるデイジーチェーンを転送される電圧データがＩＣ４で折り返された後は、自己以外のＩＣの電圧データを取得する。

具体的には、ＩＣ４は、図２にグレーで示すＩＣ１〜ＩＣ３の電圧データを取得する。すなわち、ＩＣ４は、ＩＣ４でデイジーチェーンを折り返された後に、ＩＣ１〜ＩＣ３の電圧データを取得する。

また、ＩＣ３は、図２にグレーで示すＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ４の電圧データを取得する。すなわち、ＩＣ３は、ＩＣ４でデイジーチェーンを折り返された後に、ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ４の電圧データを取得する。

また、ＩＣ２は、図２にグレーで示すＩＣ１、ＩＣ３、ＩＣ４の電圧データを取得する。すなわち、ＩＣ２は、ＩＣ４でデイジーチェーンを折り返された後に、ＩＣ１、ＩＣ３、ＩＣ４の電圧データを取得する。

また、ＩＣ１は、図２にグレーで示すＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４の電圧データを取得する。すなわち、ＩＣ１は、ＩＣ４でデイジーチェーンを折り返された後に、ＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４の電圧データを取得する。

以上のように、実施の形態の電池監視装置１００Ａによれば、上位側のＩＣは、下位側のＩＣの電圧データを入手することができる。これは、上述のように、最も下位側のＩＣ１から順番に、自己に対応する４つのセル１５０の電圧データを、信号線１７０を介して、上位側に送信するからである。

すなわち、ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３が信号線１７０を介して電圧データを上位側に出力することにより、信号線１７０を伝送される電圧データがＩＣ４で折り返した後は、ＩＣ１〜ＩＣ４は、それぞれ、ＩＣ１〜ＩＣ４のすべての電圧データを入手することができる。

このため、すべてのＩＣ１〜ＩＣ４は、すべてのＩＣ１〜ＩＣ４の電圧データを用いて、電圧値の平均化等の処理を行うことができる。

次に、図２に示すデータの転送方法において、ＩＣ４とＩＣ３との間の復路の信号線１７０Ｂ（図１参照）において、断線が生じた場合のデータの転送状況について説明する。

ＩＣ４とＩＣ３との間の復路の信号線１７０Ｂ（図１参照）において、断線が生じていると、ＩＣ４からＩＣ３には復路の信号線１７０Ｂでデータを転送できないため、矢印Ａで示す電圧検出指令と、矢印Ｂ１〜Ｂ４で示すＩＣ１〜ＩＣ４の電圧データとを、復路の信号線１７０ＢでＩＣ４からＩＣ３に転送することができなくなる。

なお、図２において、破線で示す電圧検出指令と電圧データは、復路の信号線１７０ＢでＩＣ４とＩＣ３との間の断線によって転送されない部分を示す。

このように断線が生じると、電圧検出指令がＥＣＵ１１０に戻ることはない。また、ＩＣ１〜ＩＣ４の電圧データがＥＣＵ１１０に届くこともない。

また、信号線１７０に断線が生じていない場合にＥＣＵ１１０が電圧検出指令をＩＣ１〜ＩＣ４に送信してから、電圧検出指令が往路の信号線１７０Ａを転送されることによってＩＣ１〜ＩＣ４を経て、さらに復路の信号線１７０Ｂを転送されることによって、ＥＣＵ１１０が電圧検出指令を受信するまでの時間は、信号線１７０の経路長やＩＣ１〜ＩＣ４の処理速度等によって決まる。

このため、実施の形態では、ＥＣＵ１１０は、ＩＣ１〜ＩＣ４に電圧検出指令を送信してから、所定の期間内に電圧検出指令を受信しない場合は、信号線１７０に断線が生じたと判定する。

また、ＥＣＵ１１０は、信号線１７０に断線が生じたと判定した場合は、信号線１７０を介してＩＣ１〜ＩＣ４に、ＩＣ１〜ＩＣ４をテストモードにするためのテストモード指令を送信する。

また、ＩＣ１〜ＩＣ４のうち、信号線１７０を介してＥＣＵ１１０からテストモード指令を受信したＩＣは、テストモード中におけるＥＣＵ１１０からの要求に対して応答を行う場合は、復路の信号線１７０Ｂを介して応答を行う。すなわち、この場合、テストモード指令を受信したＩＣは、往路の信号線１７０Ａを介して自己よりも上位側のＩＣに応答を行うのではなく、内部で転送先を切り替えて、復路の信号線１７０Ｂを介して自己よりも下位側のＩＣに応答を行う。

また、ＩＣ１〜ＩＣ４のうち、信号線１７０を介してＥＣＵ１１０からテストモード指令を受信したＩＣが複数ある場合は、テストモード指令を受信した複数のＩＣは、それぞれ、互いに異なる待機時間が経過した後に、復路の信号線１７０Ｂを介して応答を行う。

また、ＥＣＵ１１０は、テストモード中にＩＣ（ＩＣ１〜ＩＣ４のうち、断線箇所よりも下位側のＩＣ）から受信する応答に基づいて、信号線１７０の断線箇所を特定する。少なくとも、往路の信号線１７０Ａ又は復路の信号線１７０Ｂのいずれかにおいて、ＩＣ１〜ＩＣ４のうちのどのＩＣ間で断線が生じているかを特定することができる。これは、往路の信号線１７０Ａで断線が生じた場合においても、図２に示すように復路の信号線１７０Ｂで断線が生じた場合と同様に、電圧検出指令がＥＣＵ１１０に戻ることはなく、ＩＣ１〜ＩＣ４の電圧データがＥＣＵ１１０に届くこともないからである。ＥＣＵ１１０は、往路の信号線１７０Ａで断線が生じた場合においても、信号線１７０を介してＩＣ１〜ＩＣ４に、ＩＣ１〜ＩＣ４をテストモードにするためのテストモード指令を送信する。

また、ＥＣＵ１１０は、往路の信号線１７０Ａ又は復路の信号線１７０Ｂのいずれかにおいて、ＩＣ１〜ＩＣ４のうちのどのＩＣ間で断線が生じているかを特定した後に、断線箇所よりも下位側のＩＣをリカバリーモードにするためのリカバリーモード指令を送信する。このリカバリーモード指令は、断線箇所を表す情報（どのＩＣとどのＩＣの間の信号線１７０で断線が生じているかを表す情報）を含む。

また、ＥＣＵ１１０は、リカバリーモードにおいて断線箇所よりも下位側のＩＣから送信される電圧データと、スタック電圧検出回路１１３（図１参照）によって検出されるスタック電圧とに基づき、断線がＩＣ１〜ＩＣ４のうちのどのＩＣ間の往路の信号線１７０Ａ又は復路の信号線１７０Ｂのいずれにおいて生じているかを判定する。

この判定は次のようにして行う。ここでは、図２に示すように、ＩＣ３とＩＣ４との復路の信号線１７０Ｂで断線が生じている場合の判定方法について図３及び図４を用いて説明する。

図３は、実施の形態の電池監視装置１００Ａの信号線１７０に断線が生じた場合のＥＣＵ１１０の処理内容を示すフローチャート（その１）である。

ＥＣＵ１１０は、処理をスタートする（スタート）。処理のスタートは、例えば、電池監視装置１００Ａ及び電池ユニット１００を搭載する車両のイグニッションがオンにされたときに行うようにすればよい。なお、車両のイグニッションがオフのときであっても、この処理を実行するようにしてもよい。

ＥＣＵ１１０は、電圧検出指令をＩＣ１〜ＩＣ４に送信する（ステップＳ１）。ステップＳ１の処理は、ＥＣＵ１１０がＩＣ１〜ＩＣ４に対して電圧検出指令を送信する処理である。

また、ここでは、ＩＣ１〜ＩＣ４は、識別子によって区別されており、ＥＣＵ１１０は、ＩＣ１〜ＩＣ４の識別子を保持しているものとする。ＩＣ１〜ＩＣ４は、自己の電圧データをＥＣＵ１１０に送信する際に、自己の電圧データに自己の識別子を関連付けて送信する。

また、ＩＣ１〜ＩＣ４は、ＥＣＵ１１０から電圧検出指令を受信すると、自己よりも上位側のＩＣに電圧検出指令を転送するとともに、電圧データを生成する。

従って、ステップＳ１の処理によってＥＣＵ１１０から電圧検出指令がＩＣ１〜ＩＣ４に送信されると、ＩＣ１〜ＩＣ４が電圧検出指令を順番に受信する。

また、この結果、電圧検出指令を受信したＩＣ１〜ＩＣ４からＥＣＵ１１０に対して、順番に電圧データが送信される。

次に、ＥＣＵ１１０は、信号線１７０を一巡した電圧検出指令が一定時間以内に戻ってくるか否かを判定する（ステップＳ２）。信号線１７０に異常がなければ、往路の信号線１７０Ａを介してＩＣ１〜ＩＣ４を転送され、さらに復路の信号線１７０Ｂを経て、電圧検出指令がＥＣＵ１１０に戻るからである。

すなわち、ステップＳ２で電圧検出指令が戻っているか否かを判定することにより、信号線１７０の断線の有無を判定することができる。

ＥＣＵ１１０は、信号線１７０を一巡した電圧検出指令が一定時間以内に戻ってこない場合は（Ｓ２：ＮＯ）、信号線１７０に断線が生じていると判定する（ステップＳ３）。なお、この時点では、信号線１７０のどこかに断線が生じていることは分かるが、信号線１７０のどこに（どのＩＣとどのＩＣとの間に）断線が生じているかは、まだ分からない。

次いで、ＥＣＵ１１０は、ＩＣ１〜ＩＣ４にテストモード指令を送信する（ステップＳ４）。テストモード指令は、ＩＣ１〜ＩＣ４のうち、断線箇所よりも下位側にあるＩＣをテストモードにするモード変更するための指令である。

テストモード指令を受信したＩＣは、テスト用の応答を行うテストモードにモード変更される。テストモードでは、ＩＣは、復路の信号線１７０Ｂを介して、応答をＥＣＵ１１０に送信する。この応答は、ＩＣ（ＩＣ１〜ＩＣ４のいずれか）を識別する識別子を含む指令であればよい。

次いで、ＥＣＵ１１０は、テストモード指令に対して応答の無かったＩＣを検出し、断線箇所を特定する（ステップＳ５）。

例えば、ＩＣ１〜ＩＣ３からは応答があるが、ＩＣ４からは応答がない場合は、ＥＣＵ１１０は、ＩＣ３とＩＣ４との間の往路の信号線１７０Ａ、又は、復路の信号線１７０Ｂの少なくともいずれかにおいて、断線が生じたと判定する。

なお、ＩＣ３とＩＣ４との間において、往路の信号線１７０Ａに断線が生じた場合は、テストモード指令がＩＣ４に転送されない。また、ＩＣ３とＩＣ４との間において、復路の信号線１７０Ｂに断線が生じた場合は、テストモード指令はＩＣ４に転送されるが、ＩＣ４の電圧データは、ＩＣ３には転送されず、この結果、ＥＣＵ１１０に転送されない。

次いで、ＥＣＵ１１０は、ＩＣ１〜ＩＣ３に対してリカバリーモード指令を送信する（ステップＳ６）。リカバリーモードは、断線箇所よりも下位側のＩＣに対して、断線箇所に最も近いＩＣを最上位のＩＣとして、電圧制御処理を継続させるモードであり、リカバリーモード指令は、リカバリーモードを実現するためにＩＣに送信する指令である。

また、このリカバリーモード指令は、断線箇所を表す情報（どのＩＣとどのＩＣの間の信号線１７０で断線が生じているかを表す情報）を含む。すなわち、ＩＣ３とＩＣ４との間で断線が生じている場合には、リカバリーモード指令には、ＩＣ３とＩＣ４で断線が生じていることを表す情報が含まれる。リカバリーモード指令に含まれる断線箇所を表す情報は、往路の信号線１７０Ａと復路の信号線１７０Ｂとを区別せずに、どのＩＣとどのＩＣの間の信号線１７０で断線が生じているかを表す情報である。

これにより、ＩＣ３とＩＣ４との間において、往路の信号線１７０Ａに断線が生じた場合は、ＩＣ３は、自己が最上位であることを認識して、ＥＣＵ１１０に対する応答を行う。すなわち、ＩＣ３は、ＩＣ４から電圧データが転送されてくることを待つことなく、自己の電圧データをＥＣＵ１１０に送信するようになる。

なお、ＩＣ４は、電圧データの送信を行わずに、自己に対応する４つのセル１５０の電圧の平均化処理を継続する。

ＥＣＵ１１０は、ＩＣ１〜ＩＣ４に対して、セルバランス指令を送信する（ステップＳ７）。ここで、セルバランス処理とは、各ＩＣ１〜ＩＣ４が、自己に対応する４つのセル１５０の電圧のバランスを取るために、自己に対応する４つのセル１５０のうち最も出力電圧が低いセル１５０の出力電圧に合わせるように、残りの３つのセル１５０を放電させる処理である。

セルバランス指令とは、各ＩＣ１〜ＩＣ４に対して、セルバランス処理を実行させるための指令である。各ＩＣ１〜ＩＣ４は、ＥＣＵ１１０からセルバランス指令を受信すると、セルバランス処理を実行し、自己に対応する４つのセル１５０のうち最も出力電圧が低いセル１５０の出力電圧に合わせるように、残りの３つのセル１５０を放電させる。各セル１５０には、放電を行うための放電回路が接続されている。

次に、ＥＣＵ１１０は、スタック電圧検出回路１１３によって検出されるスタック電圧と、断線発生箇所よりも下位側のＩＣから送信される電圧データが表す出力電圧との電圧差を監視する（ステップＳ８）。ここで、電圧データは、１つのＩＣに対応する４つのセル１５０の出力電圧の平均値を表すため、ＥＣＵ１１０は、断線発生箇所よりも下位側のすべてのＩＣから送信されるすべての電圧データが表す平均電圧をそれぞれ４倍した電圧値をスタック電圧から引いて得る電圧差を監視すればよい。

次いで、ＥＣＵ１１０は、電圧差が所定電圧以上低下するか否かを判定する（ステップＳ９）。電圧差が表す電圧値は、断線箇所よりも上位側のＩＣに対応するセル１５０の出力電圧の合計値である。

ここで、断線箇所が往路の信号線１７０Ａである場合は、断線箇所よりも上位側のＩＣにはセルバランス指令は転送されず、断線箇所よりも上位側のＩＣはセルバランス処理を実行しない。このため、セルバランス処理によるブロック１５０Ｂの電圧は、殆ど変動しない。

一方、断線箇所が復路の信号線１７０Ｂである場合は、断線箇所よりも上位側のＩＣにセルバランス指令が転送されるため、断線箇所よりも上位側のＩＣはセルバランス処理を実行する。このため、セルバランス処理によってブロック１５０Ｂの電圧は、低下する。

従って、ステップＳ９での判定に用いる所定電圧の値を予め実験等で求めておき、ＥＣＵ１１０のメモリ１１０Ｂに格納しておくことにより、ステップＳ９の判定を実現することができる。

ＥＣＵ１１０は、ステップＳ９において、電圧差が所定電圧以上低下していない場合（Ｓ９：ＮＯ）は、往路の信号線１７０Ａで断線が発生したと判定する（ステップＳ１０）。従って、例えば、ステップＳ５において、ＩＣ３とＩＣ４との間で断線が発生していることを特定している場合にステップＳ９でＮＯと判定した場合は、ＩＣ３とＩＣ４との間の往路の信号線１７０Ａで断線が発生していることが特定される。

一方、ＥＣＵ１１０は、ステップＳ９において、電圧差が所定電圧以上低下している場合（Ｓ９：ＹＥＳ）は、復路の信号線１７０Ｂで断線が発生したと判定する（ステップＳ１１）。従って、例えば、ステップＳ５において、ＩＣ３とＩＣ４との間で断線が発生していることを特定している場合にステップＳ９でＹＥＳと判定した場合は、ＩＣ３とＩＣ４との間の復路の信号線１７０Ｂで断線が発生していることが特定される。

ステップＳ１１の処理が終了すると、ＥＣＵ１１０は、一連の処理を終了する（エンド）。

また、ステップＳ１０に進行した場合は、ＥＣＵ１１０は図４に示すステップＳ１５に進行する。

なお、ＥＣＵ１１０は、一連の処理を終了してから所定の期間が経過した後に、再び一連の処理を開始（スタート）するように構成されていてもよい。

また、ＥＣＵ１１０は、ステップＳ２において、信号線１７０を一巡した電圧検出指令が一定時間以内に戻ってきたと判定した場合は（Ｓ２：ＹＥＳ）、ＩＣ１〜ＩＣ４から電圧データが転送されるのを待つ（ステップＳ１２）。

次いで、ＥＣＵ１１０は、すべてのＩＣから電圧データを受信したか否かを判定する（ステップＳ１３）。ＥＣＵ１１０は、受信した電圧データに含まれる識別子をＥＣＵ１１０内で保持する各ＩＣの識別子と照合することにより、すべてのＩＣの電圧データが揃ったか否かを判定する。

ＥＣＵ１１０は、すべてのＩＣの電圧データが揃っていないと（Ｓ１３：ＮＯ）と判定した場合は、フローをステップＳ１４に進行させる。

ＥＣＵ１１０は、一定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１４）。この一定時間は、例えば、ＩＣ１〜ＩＣ４が電圧データを生成してＥＣＵ１１０に転送するまでに必要な平均的な時間に設定すればよく、電池監視装置１００Ａの用途等に応じて適切な時間に設定すればよい。

ＥＣＵ１１０は、一定時間が経過していないと判定すると（Ｓ１４：ＮＯ）、フローをステップＳ１２にリターンする。引き続きＩＣ１〜ＩＣ４の電圧データを待つためである。

また、ＥＣＵ１１０は、一定時間が経過したと判定すると（Ｓ１４：ＮＯ）、フローをステップＳ１にリターンする。一定時間内にＩＣ１〜ＩＣ４の電圧データが揃わなかった場合は、ステップＳ１からフローをやり直すこととしたものである。

また、ＥＣＵ１１０は、ステップＳ１３で、すべてのＩＣから電圧データを受信したと判定した場合は、フローをステップＳ１にリターンする。ステップＳ１からフローをやり直すことにより、繰り返しＩＣ１〜ＩＣ４の監視を行うこととしたものである。

以上のようにして、ＥＣＵ１１０による電圧制御処理が行われる。ＥＣＵ１１０は、往路の信号線１７０Ａと復路の信号線１７０Ｂとのいずれで断線が生じているかを判定する。図２に示すようにＩＣ３とＩＣ４との復路の信号線１７０Ｂで断線が生じている場合には、電圧差が所定電圧以上低下することになる。

図４は、実施の形態の電池監視装置１００Ａの信号線１７０に断線が生じた場合のＥＣＵ１１０の処理内容を示すフローチャート（その２）である。

実施の形態の電池監視装置１００Ａは、断線が復路の信号線１７０Ｂで生じたと判定すると（Ｓ１０）、断線箇所より上位のＩＣに、セルバランス指令を送信する（ステップＳ１５）。断線箇所より上位のＩＣに、自律してセルバランスを実行させるためである。復路の信号線１７０Ｂで断線が生じている場合は、断線箇所よりも上位側にあるＩＣ（ここではＩＣ４）にセルバランス指令を送信することができる。

ＥＣＵ１１０は、セルバランスが完了するまでの所定の時間だけ待機する（ステップＳ１６）。所定の時間は、セル１５０の特性等に基づいて予め評価して決めておけばよい。

ＥＣＵ１１０は、スタック電圧検出回路１１３によって検出されるスタック電圧値と、断線の発生箇所よりも下位側のＩＣ（ここではＩＣ１〜ＩＣ３）から検出されるセル電圧値の合計との差分（電圧差）を取得する（ステップＳ１７）。

ＥＣＵ１１０は、ステップＳ１７で得る差分から断線箇所よりも上位のＩＣ（ここではＩＣ４）に対応するセル１５０の電圧を合計したセル電圧を得ることにより、セル電圧を推定する（ステップＳ１８）。

ＥＣＵ１１０は、ステップＳ１８で得たセル電圧の推定値を、断線の発生箇所よりも上位側にあるＩＣに接続されるセル１５０の数で割り、断線の発生箇所よりも上位側にあるＩＣ（ここではＩＣ４）に接続されるセル１５０の電圧を推定する（ステップＳ１９）。

以上のように、ＥＣＵ１１０は、スタック電圧検出回路１１３によって検出されるスタック電圧値と、断線の発生箇所よりも下位側のＩＣから検出されるセル電圧値の合計との差分を、断線の発生箇所よりも上位側にあるＩＣに接続されるセル１５０の数で割り、断線箇所よりも上位側にあるＩＣに接続されるセル１５０の電圧を推定する。

ここで、セル電圧値とは、断線の発生箇所よりも上位のＩＣに対応するすべてのＩＣに対応するセル１５０の出力電圧の合計値である。セル電圧値は、例えば、断線の発生箇所よりも上位のＩＣの各々に対応する４つのセル１５０の出力電圧の平均値を表す電圧データを４倍した値（４倍値）を計算し、断線箇所よりも上位のＩＣの各々について求めた４倍値を合計することによって求めることができる。

例えば、ＩＣ３とＩＣ４との間の往路の信号線１７０Ｂで断線が生じた場合は、ＥＣＵ１１０には断線箇所よりも下流側のＩＣ１〜ＩＣ３の電圧データが入力されるため、ＥＣＵ１１０は、ＩＣ１〜ＩＣ３が送信する電圧データから、ＩＣ１〜ＩＣ３のそれぞれに対応する４つのセル１５０のセル電圧を得ることができる。

従って、ＥＣＵ１１０は、ＩＣ１〜ＩＣ３のセル電圧の合計値（３つのセル電圧の合計値）を演算し、スタック電圧から３つのセル電圧の合計値を差し引き、差し引いて得る差分の電圧値を断線の発生箇所よりも上流側にあるＩＣ４に接続されるセル１５０の数（４つ）で割れば、断線箇所よりも上流側にあるＩＣ４に接続されるセル１５０の電圧を推定することができる。

なお、セル電圧値は、４つのセル１５０の両端間電圧に等しいため、各ＩＣからＥＣＵ１１０に両端間電圧を表すデータを送信してもよい。また、４つのセル１５０の各電圧を表すデータを送信してもよい。

このように、実施の形態によれば、断線が通信線の復路で生じている場合に、断線箇所よりも上流側にあるＩＣに接続されるセル１５０の電圧を推定できる電池監視装置１００Ａ、及び、電池ユニット１００を提供することができる。

以上、本発明の例示的な実施の形態の電池監視装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

１００ 電池ユニット
１００Ａ、３００Ａ 電池監視装置
１１０ ＥＣＵ
１１３ スタック電圧検出回路
１２０ スタック
１５０ セル
１５０Ｂ ブロック
１６０ ＩＣチップ
１６０Ａ データ処理部
１６０Ｂ 電圧検出部
１７０、１７０Ａ、１７０Ｂ 信号線

Claims (1)

1. 複数の電池セルを有する電池スタックの外部に配設される第１制御部と、
   前記電池スタックに配設され、前記電池セルの出力電圧を検出し、当該検出電圧を表す電圧データを出力する複数の第２制御部と、
   前記複数の第２制御部と前記第１制御部とを接続するデイジーチェーンと、
   前記電池スタックに含まれる前記複数の電池セルの合計の電圧であるスタック電圧を検出するスタック電圧検出部と
   を含み、
   前記第１制御部は、
   前記デイジーチェーンを介して前記複数の第２制御部に送信データを送信した後の所定の期間内に、前記デイジーチェーンを介して前記複数の第２制御部から応答がなく、かつ、前記スタック電圧検出部によって検出されるスタック電圧と、前記第２制御部から前記デイジーチェーンを介して送信されるすべての電圧データが表す検出電圧の合計電圧との差に基づき、前記デイジーチェーンの断線が前記デイジーチェーンの復路で生じていると判定すると、前記断線の発生箇所よりも前記復路の前記デイジーチェーンにおける上流側にある前記第２制御部に、パッシブセルバランスを実行させるための指令を送信し、
   前記スタック電圧検出部によって検出されるスタック電圧値と、前記断線の発生箇所よりも下流側の前記第２制御部から検出されるセル電圧値の合計との差分を、前記断線の発生箇所よりも上流側にある前記第２制御部に接続される前記電池セルの数で割り、前記断線箇所よりも上流側にある前記第２制御部に接続される前記電池セルの電圧を推定する、電池監視装置。

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