JP2006262647A - 機器コントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】 演算処理手段の起動時間を短縮が短縮して応答性のよい制御を実行し、併せて部品点数の削減を図ることのできる機器コントローラ、特に、バッテリ電源の電池コントローラや電源コントローラ、温調コントローラ等として用いられる電子制御式の機器コントローラを提供する。
【解決手段】 制御対象機器の物理量（たとえば、電圧、電流、温度）を検出手段によって検出し、前記検出手段による前記物理量の検出値に基づいて前記制御対象機器の状態を演算する演算処理手段（マイクロコンピュータ１１８）を備えた機器コントローラにおいて、前記検出手段による前記物理量の検出値の変化を監視し、当該検出値が変化したことにより、前記演算処理手段を起動させる連動起動回路（１１２、１１３、１３５）を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、機器コントローラに係り、特に、バッテリ電源の電池コントローラや電源コントローラ、温調コントローラ等として用いられる電子制御式の機器コントローラに関する。

鉛電池やリチウム二次電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタなどの二次電池を用いた電源装置、分散型電力貯蔵装置、電気自動車では、二次電池を安全に、且つ有効に使用するために、二次電池の状態を検知し、二次電池を制御する電池コントローラ（機器コントローラ）が用いられている。

二次電池の状態としては、どの程度まで充電されているか、あるいはどの程度放電可能な電荷量が残っているのかを示す充電状態（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ の頭文字をとり、ＳＯＣと称す。）または残存容量や、どの程度まで劣化や弱っているのかを示す健康状態（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ の頭文字をとり、ＳＯＨと称す。）または劣化度などがある。

従来の機器コントローラは、演算処理手段の起動を外部スイッチのオン等、外部からの起動信号によって行っている（例えば、特許文献１）。
特開２００４−１９７５８５号公報

このため、従来の機器コントローラは、演算処理手段の起動時間の短縮を図ることが難しく、専用の起動信号線なども必要で、その分、部品点数が多くなる。
又、予め定められた入力電圧にのみ対応するように作られており、汎用性がなかった。

更に、従来の機器コントローラでは、予め接続される二次電池の種類に対応した電池特性にのみ対応できる状態推定や充放電制御しかできなかった。

更にまた、電池コントローラのような機器コントローラに接続される機器は多種多様であるが、接続される各機器に応じて通信インターフェイスなどの専用設計が必要であった。

乗用車は１２Ｖの鉛電池が多く使われ、バスやトラックは１２Ｖの鉛電池が２個直列接続された２４Ｖの鉛電池が多く使われていることに対して、従来の機器コントローラでは、電圧検出回路やレギュレータ回路などは各二次電池に応じた専用設計が必要であった。

本発明は、前記点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、演算処理手段の起動時間を短縮が短縮して応答性のよい制御を実行し、併せて部品点数の削減を図ることのできる機器コントローラ、特に、バッテリ電源の電池コントローラや電源コントローラ、温調コントローラ等として用いられる電子制御式の機器コントローラを提供することにある。

前記目的を達成するべく、本発明による機器コントローラは、基本的には、制御対象機器の物理量を検出手段によって検出し、前記検出手段による前記物理量の検出値に基づいて前記制御対象機器の状態を演算する演算処理手段を備えた機器コントローラにおいて、前記検出手段による前記物理量の検出値の変化を監視し、当該検出値が変化したことにより、前記演算処理手段を起動させる連動起動回路を有することを特徴としている。

本発明による機器コントローラにおいては、前記検出手段によって検出される制御対象機器の物理量は、電圧、電流、温度の少なくともいずれか一つである。

本発明による機器コントローラは、好ましくは、前記検出手段による前記物理量の検出値のゲインを可変設定するゲイン可変アンプを有する。

本発明による機器コントローラは、好ましくは、前記演算手段による演算データを外部へ送信する通信手段を有し、前記通信手段は切替設定可能な複数の通信インターフェイスを備えている。

本発明による機器コントローラは、好ましくは、各々異なる電圧を入力とする複数の電圧レギュレータが直列に接続されている。

また、本発明による機器コントローラは、制御対象機器の物理量を検出手段によって検出し、前記検出手段による前記物理量の検出値に基づいて前記制御対象機器の状態を演算する演算処理手段を備えた機器コントローラにおいて、電源入力部に、各々異なる電圧を入力とする複数の電圧レギュレータが直列に接続されている。

本発明による電池コントローラは、上述の発明による機器コントローラを用い、二次電池の電圧、電流、温度の少なくとも１つを計測して前記二次電池の状態情報を演算する。

本発明による電源コントローラは、上述の発明による機器コントローラを用い、発電機の出力電圧、電気負荷の入力電圧によって発電機、電気負荷の状態情報を演算する。

本発明による電源コントローラは、上述の発明による温調コントローラを用い、温度調節器の温度を検出して前記温度調節器の状態情報を演算する。
温調コントローラ。

本発明による自動車は、上述の発明による機器コントローラを車載制御機器の機器コントローラとして用いている。

本発明によれば、電流や電圧、温度等、制御対象機器の物理量を検出値の変化を検出して、演算処理手段を起動させるため、起動時間の短縮が短縮され、併せて起動信号線などの部品点数を削減できる。

本発明による機器コントローラの一つの実施形態を、図１を参照して説明する。
機器コントローラ１００は、電圧測定端子１０１と、温度測定端子１０２と、電流測定端子１０３と、接地端子１０４と、第１の電源入力端子１０９と、第２の電源入力端子１１０と、起動端子１１１と、Ｖｄｄ出力を行う電源供給端子１０８とを有する。

電圧測定端子１０１は、鉛電池やリチウム二次電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタなどの二次電池の電圧端子に接続される。
温度測定端子１０２は、サーミスタなどの温度センサに接続される。

電流測定端子１０３は、シャント抵抗やカレントトランスなどの電流センサに接続される。
接地端子１０４は装置の接地端子に接続される。自動車ではシャーシが接地端子となっている場合が多い。

第１の電源入力端子１０９は１２Ｖ（Ｖｂａｔ１）の二次電池へ接続され、第２の電源入力端子１１０は２４Ｖ（Ｖｂａｔ２）の二次電池へ接続される。１２Ｖの二次電池が２個直列接続された２４Ｖの二次電池の場合、その共通接続点を第１の電源入力端子１０９に、２４Ｖの端子を第２の電源入力端子１１０に接続する。

機器コントローラ１００の電源入力部に、第１の電圧レギュレータ１１３と第２の電圧レギュレータ１１４とが互いに直列に接続されている。

第１の電圧レギュレータ１１３は、第１の電源入力端子１０９と第２の電圧レギュレータの出力を入力として、１２Ｖを５Ｖあるいは３．３Ｖに変換し、これを電源供給端子１０８と電源起動リセット回路１１５と基準電源回路１１６に出力する。

第２の電圧レギュレータ１１４は、第２の電源入力端子１１０を入力として、２４Ｖを１２Ｖに変換し、これを第１の電圧レギュレータ１１３に出力する。

これにより、仮に、第２の電源入力端子１１０に接続された１２Ｖの二次電池が故障した場合も、第１の電源入力端子１０９に接続された二次電池により動作可能であり、機器コントローラ１００や全体システムの高信頼化が図られる。

電源供給端子１０８は、電流センサや外部機器へ電源を供給する端子であり、機器コントローラ１００が内蔵している第１の電圧レギュレータ１１３によって二次電池の電圧１２Ｖや２４Ｖから、例えば、５Ｖなどの電圧に変換された電圧を電流センサや外部機器へ供給する。

起動端子１１１は、マイクロコンピュータ１１８に接続され、起動信号を受けた際に、後述のマイクロコンピュータ１１８を起動させる。起動信号としては、車載コントローラでは、キー・オン信号やドア・オープン信号などである。

機器コントローラ１００は、更に、電流連動起動回路１０５と、電圧連動起動回路１１２と、温度連動起動回路１３５を有する。

電流連動起動回路１０５は、電流測定端子１０３に接続され、電流検出値の変化を監視し、電流の変化を検知すると、後述のマイクロコンピュータ１１８などを起動させる回路である。

電圧連動起動回路１１２は、１２Ｖの二次電池へ接続される第一の電源入力端子１０９や、２４Ｖの二次電池へ接続される第二の電源入力端子１１０に接続され、二次電池の電圧検出値の変化を監視し、電圧の変化を検知すると、後述のマイクロコンピュータ１１８などを起動させる回路である。

温度連動起動回路１３５は、温度測定端子１０２に接続され、温度検出値の変化を監視し、温度の変化を検知すると、後述のマイクロコンピュータ１１８などを起動させる回路である。

これらの連動起動回路１０５、１１２、１３５によるマイクロコンピュータ１１８の起動は、起動端子１１１を介してキー・オン信号やドア・オープン信号などの外部信号を受けてからマイクロコンピュータ１１８を起動する場合に比べ、起動時間や配線数を削減することができる。

機器コントローラ１００は、更に、ゲイン可変アンプ１０６と、マルチプレクサ１０７と、第１の電圧レギュレータ１１３と、第２の電圧レギュレータ１１４と、電源起動リセット回路１１５、基準電源回路１１６と、ＡＤコンバータ１１７と、マイクロコンピュータ１１８と、オシレータ１１９と、リード・オンリー・メモリ１２０と、ランダム・アクセス・メモリ１２１と、不揮発性メモリ１２２とを有する。

ゲイン可変アンプ１０６は、電圧測定端子１０１や温度測定端子１０２、電流測定端子１０３より入力される検出値（電圧）の増幅するアンプであり、検出値のゲイン（利得）を可変設定する。このゲイン可変アンプ１０６のゲインは、ソフトウェア処理あるいはＯＴＰ（Ｏｎｅ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｍｅｍｏｒｙ：一度だけ書き込み可能なメモリや）、端子設定等により適正値に設定される。

このゲイン可変アンプ１０６を用いて、各種二次電池の電圧に応じてゲインを変えることにより、適用できる二次電池の種類が拡大する。

同様に、このゲイン可変アンプ１０６を用いて、各種二次電池の電流や、電流センサの種類に応じてゲインを変えることにより、適用できる二次電池や電流センサの種類が拡大する。

また、このゲイン可変アンプ１０６を用いて、温度センサの種類に応じてゲインを変えることにより、適用できる温度センサの種類が拡大する。

マルチプレクサ１０７は、電圧測定端子１０１や温度測定端子１０２、電流測定端子１０３より入力され、ゲイン変換された信号を選択し、ＡＤコンバータ１１７へ入力する。

これにより、ＡＤコンバータ１１７を各測定端子に設ける必要がなくなり、ＡＤコンバータの必要個数を削減できる。

ゲイン可変アンプ１０６は、マルチプレクサ１０７とＡＤコンバータ１１７の間に設けることも可能である。この場合、ゲイン可変アンプ１０６の回路規模を削減できるが、各測定端子に応じてゲインを逐次変える。

電源起動リセット回路１１５は、第１の電圧レギュレータ１１３の出力を受けてマイクロコンピュータ１１８を起動と同時にリセットする。

基準電源回路１１６は、第１の電圧レギュレータ１１３の出力を受けてより安定した高精度な電圧を出力する。

ＡＤコンバータ１１７は、基準電源回路１１６の出力電圧を基準にマルチプレクサ１０７で選択されたアナログ電圧をデジタル化する。

マイクロコンピュータ１１８は、演算処理手段であり、ＡＤコンバータ１１７で変換されたデジタルデータなどを用いて種々の演算を行う。例えば、ＳＯＣ演算やＳＯＨ演算、電池や機器コントローラ１００自体の異常検出などを行う。

オシレータ１１９は、水晶発振器やコンデンサ、抵抗などの部品で構成された発振回路であり、一定周期の信号を生成する。マイクロコンピュータ１１８はこの信号に基づいて種々の演算を行う。

リード・オンリー・メモリ１２０は、読み出し専用のメモリであり、マイクロコンピュータ１１８の演算手順などが記憶されている。

ランダム・アクセス・メモリ１２１は、任意のアドレスを指定して読み書きすることが可能なメモリであり、マイクロコンピュータ１１８で演算された結果及び演算過程の種々の値が読み書きされる。

不揮発性メモリ１２２は、電気的に消去（書き換え）できるメモリであり、電源を切ってもデータは消えない。マイクロコンピュータ１１８は、で演算された、ＳＯＣ演算結果やＳＯＨ演算結果、電池や機器コントローラ１００自体の異常検出結果などが記憶される。

機器コントローラ１００は、更に、汎用インターフェイス回路１２３と、第１の切替回路１２４と、第２の切替回路１２５と、第１の通信回路１２６と、第２の通信回路１２７と、汎用端子１２８と、シリアル通信端子１２９と、第１の通信端子１３０と、第１のアクセス端子１３１と、第２の通信端子１３２と、第２のアクセス端子１３３とを有する。

汎用インターフェイス回路１２３は、外部機器に接続され、外部機器のオン／オフ動作などを制御する。

第１の切替回路１２４は、マイクロコンピュータ１１８が内蔵している通信回路ブロックと第１の通信端子１３０とを第１の通信回路１２６を介して接続するか、直接接続するかの切替えを行う。

第２の切替回路１２５は、マイクロコンピュータ１１８が内蔵している通信回路ブロックと第２の通信端子１３２とを第２の通信回路１２７を介して接続するか、直接接続するかの切替えを行う。

第１の通信回路１２６は、各種通信規格に従ったデータフォーマットや電圧振幅レベルを生成する回路である。ここではＫ−Ｌｉｎｅの規格に準拠した回路としている。

第２の通信回路１２７は、各種通信規格に従ったデータフォーマットや電圧振幅レベルを生成する回路である。ここではＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｉａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の規格に準拠した回路としている。

汎用端子１２８は、外部機器に接続され、外部機器のオン／オフ動作などを制御する。
シリアル通信端子１２９は、デジタルデータを１ビットずつ連続的に送信または受信する通信端子である。

第１の通信端子１３０は、第１の切替回路１２４の接続状況に応じてシリアル通信かＫ−Ｌｉｎｅの両方に対応できる通信端子である。これは、通信手段が切替設定可能な複数の通信インターフェイスを備えていることを意味する。

第１のアクセス端子１３１は、第１の通信回路１２６に直接アクセスできる端子である。外部機器は、この第１のアクセス端子１３１にアクセスすることにより、第１の通信回路１２６を利用できる。

これにより、外部機器が機器コントローラ１００の一部の回路ブロックを共用化できる。そして、全体の部品点数を削減できる。

第２の通信端子１３２は、第２の切替回路１２５の接続状況に応じてシリアル通信かＣＡＮの両方に対応できる通信端子である。これも、通信手段が切替設定可能な複数の通信インターフェイスを備えていることを意味する
第２のアクセス端子１３３は、第２の通信回路１２７に直接アクセスできる端子である。外部機器は、この第２のアクセス端子１３３にアクセスすることにより、第２の通信回路１２７を利用できる。

これにより、外部機器が機器コントローラ１００の一部の回路ブロックを共用化できる。そして、全体の部品点数を削減できる。

機器コントローラ１００は、上述の回路ブロックを有し、二次電池のＳＯＣ演算やＳＯＨ演算といった状態検知を行う。また、電池や機器コントローラ１００自体の異常検出などを行う。そして、演算結果や記憶情報を通信で外部機器へ伝える。

本実施形態の機器コントローラ１００によれば、電流や電圧、温度の変化を検出して機器コントローラ１００を起動させるため、起動時間の短縮が短縮される。また、起動信号線などの部品点数を削減できる。

また、本実施形態の機器コントローラ１００により、種々の二次電池の電圧や電流、種々の温度センサや電流センサ、各種通信方式に対応でき、種々の電池特性に対応して状態推定や充放電制御を行うことができ、汎用性が拡大する。

さらに、各通信回路に直接アクセスできる端子を設けることにより、外部機器が機器コントローラ１００の一部の回路ブロックを共用化でき、全体の部品点数を削減できる。

加えて、１２Ｖ、２４Ｖ対応の複数の電圧レギュレータを備えることにより、システムの動作信頼性が向上し、併せて、予め定められた入力電圧にのみ対応するものではないから、汎用性が向上する。

乗用車は１２Ｖの鉛電池が多く使われ、バスやトラックは１２Ｖの鉛電池が２個直列接続された２４Ｖの鉛電池が多く使われていることに対して、電圧検出回路やレギュレータ回路など、各二次電池に応じた専用設計を必要としない。

また、通信手段が切替設定可能な複数の通信インターフェイスを備えていることにより、機器コントローラに接続される機器は多種多様であっても対応でき、接続される各機器に応じて通信インターフェイスなどの専用設計を必要としない。

上述の構成による機器コントローラ１００をハイブリッド自動車の電池コントローラに適用した適用例（実施形態）１のエレクトリックパワートレインを、図２を参照して説明する。なお、ここでは、機器コントローラ１００を電池コントローラ１００と呼ぶ。

エレクトリックパワートレインは、インバータ２１２によって電力供給を制御される電動モータ２１３を有する。電動モータ２１３は、図示されていない車輪に結合され、車輪を駆動する。

インバータ２１２は、ＣＰＵを内蔵したインテリジェンスなインバータであり、二次電池２０１、２０２の直流電力を交流電力に変換し、電動モータ２１３を駆動する。また、インバータ２１２は、電動モータ２１３で発電された交流電力を直流電力に変換し、二次電池２０１、２０２に入力する。

電動モータ２１３の車載電源として、直列接続の二次電池（バッテリ電源）２０１、２０２を有する。二次電池２０１、２０２は、鉛電池やリチウム二次電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタなど、充電可能な電池である。二次電池２０２は電池コントローラ１００の第１の電源入力端子１０９に接続され、二次電池２０１と２０２とは電池コントローラ１００の第２の電源入力端子１１０に接続される。

直列接続の二次電池２０１、２０２の両端には、抵抗素子２０３、２０４が直列接続され、電源電圧の分圧が行われる。二次電池２０１と２０２の共通接続点は電池コントローラ１００の電圧測定端子１０１に接続されている。

外部機器として、二次電池２０１、２０２の冷却を行う電動ファン２０５と、リレーボックス２０８がある。

電動ファン２０５は、電池コントローラ１００の汎用端子１２８ａに接続され、その動作は電池コントローラ１００により制御される。

リレーボックス２０８は、二次電池２０１、２０２とインバータ２１２とを接続したり、切り離したりする回路である。リレーボックス２０８は、電池コントローラ１００の汎用端子１２８ｂ、１２８ｃに接続され、その動作は電池コントローラ１００により制御される。

電池コントローラ１００の電流測定端子１０３にはシャント抵抗やカレントトランスなどによる電流センサ２０７が接続されている。

電池コントローラ１００のシリアル通信端子１２９には、第２の電池コントローラ２０９が双方向にデータ通信可能に接続されている。第２の電池コントローラ２０９は、マイクロコントローラを有し、電池コントローラ１００の処理の一部を担当するものであり、電池コントローラ１００の電源供給端子１０８より電力供給される。

電池コントローラ１００の第２の通信端子１３２には、システムコントローラ２１０が接続されている。システムコントローラ２１０は、電池コントローラ１００によるＳＯＣ演算やＳＯＨ演算などの演算結果に応じてインバータ２１２や車両全体を制御する。

電池コントローラ１００の第１の通信端子１３０には、パーソナルコンピュータ２１１が接続されている。パーソナルコンピュータ２１１は、電池コントローラ１００による演算や記憶されたＳＯＣ演算結果、ＳＯＨ演算結果、電池や電池コントローラ１００の異常検出結果、電池の使用回数などを通信により読み取る。

つぎに、図２に示されている適用例１のエレクトリックパワートレインの制御系の動作を、図３に示されているフローチャートを参照して説明する。

先ず、ステップ１において、電池コントローラ１００の初期化を行う。
次に、ステップ２において、電池コントローラ１００の電源供給端子１０８より第２の電池コントローラ２０９に対してＶｄｄ出力を行う。

次に、ステップ３において、電池コントローラ１００の電圧測定端子１０１、電流測定端子１０３、温度測定端子１０２に現れる電圧、電流、温度の各データをセンシングする。また、ステップ３では、第２の電池コントローラ２０９の初期化を行う。

次に、ステップ４において、電池コントローラ１００のシリアル通信端子１２９によるシリアル通信によって、センシングデータを第２の電池コントローラ２０９に送信する。
次に、ステップ５において、第２の電池コントローラ２０９が電池コントローラ１００よりのセンシングデータを受信する。

次に、ステップ６において、第２の電池コントローラ２０９が受信したセンシングデータに基づいてＳＯＣ、ＳＯＨ等の電池状態を演算する。
次に、ステップ７において、第２の電池コントローラ２０９が電池状態の演算データをシリアル通信によって電池コントローラ１００へ送信する。

次に、ステップ８において、電池コントローラ１００がシリアル通信端子１２９にシリアル通信によって第２の電池コントローラ２０９よりの電池状態の演算データを受信する。
次に、ステップ９において、電池コントローラ１００が受信した演算データをＣＡＮ通信とシリアル通信の各々のための通信プロトコル変換を行う。

次に、ステップ１０において、電池コントローラ１００の第２の通信端子１３２よりＣＡＮ通信によって電池状態の演算データをシステムコントローラ２１０へ出力し、また、電池コントローラ１００の第１の通信端子１３０よりシリアル通信によって電池状態の演算データをパーソナルコンピュータ２１１へ出力する。

これにより、センシングデータの取り込み、電池状態の演算結果のＣＡＮ通信およびシリアル通信の出力と、電池状態の演算とが、電池コントローラ１００と第２の電池コントローラ２０９とで分散して行われ、各コントローラの負荷軽減が図られる。

つぎに、上述の構成による機器コントローラ１００をハイブリッド自動車の電池コントローラに適用した適用例（実施形態）２のエレクトリックパワートレインを、図４を参照して説明する。なお、図４において、図２に対応する部分は、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。また、ここでも、機器コントローラ１００を電池コントローラ１００と呼ぶ。

適用例２では、システムコントローラ２１０が、電池コントローラ１００に代えて、第２の電池コントローラ２０９とＣＡＮによって双方向に通信可能に接続されている。このこと以外は、図２に示されている実施形態と々構成である。

つぎに、図４に示されている適用例２のエレクトリックパワートレインの制御系の動作を、図５に示されているフローチャートを参照して説明する。

先ず、ステップ１１において、電池コントローラ１００の初期化を行う。
次に、ステップ１２において、電池コントローラ１００の電源供給端子１０８より第２の電池コントローラ２０９に対してＶｄｄ出力を行う。

次に、ステップ１３において、電池コントローラ１００の電圧測定端子１０１、電流測定端子１０３、温度測定端子１０２に現れる電圧、電流、温度の各データをセンシングする。また、ステップ１３では、第２の電池コントローラ２０９の初期化を行う。

次に、ステップ１４において、電池コントローラ１００のシリアル通信端子１２９によるシリアル通信によって、センシングデータを第２の電池コントローラ２０９に送信する。
次に、ステップ１５において、第２の電池コントローラ２０９が電池コントローラ１００よりのセンシングデータを受信する。

次に、ステップ１６において、第２の電池コントローラ２０９が受信したセンシングデータに基づいてＳＯＣ、ＳＯＨ等の電池状態を演算する。
次に、ステップ１７において、第２の電池コントローラ２０９が電池状態の演算データをシリアル通信によって電池コントローラ１００へ送信する。

次に、ステップ１８において、電池コントローラ１００がシリアル通信端子１２９にシリアル通信によって第２の電池コントローラ２０９よりの電池状態の演算データを受信する。また、第２の電池コントローラ２０９自体が電池状態の演算データをＣＡＮ通信のための通信プロトコル変換を行う。

次に、ステップ１９において、電池コントローラ１００が受信した演算データをシリアル通信のための通信プロトコル変換を行う。また、第２の電池コントローラ２０９がＣＡＮ通信によって電池状態の演算データをシステムコントローラ２１０へ出力する。

次に、ステップ２０において、電池コントローラ１００の第１の通信端子１３０よりシリアル通信によって電池状態の演算データをパーソナルコンピュータ２１１へ出力する。

これにより、センシングデータの取り込み、電池状態の演算結果のシリアル通信による出力と、電池状態の演算、電池状態の演算結果のＣＡＮ通信による出力とが、電池コントローラ１００と第２の電池コントローラ２０９とで分散して行われ、各コントローラの負荷軽減が図られる。

上述した適用例１、適用例２のように、本実施形態による電池コントローラ１００は、異なる機器構成に対応することが可能となる。

つぎに、上述の構成による機器コントローラ１００をハイブリッド自動車の電池コントローラに適用した適用例（実施形態）３のエレクトリックパワートレインを、図６を参照して説明する。なお、図６においても、図２に対応する部分は、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。また、ここでも、機器コントローラ１００を電池コントローラ１００と呼ぶ。

適用例３では、第２の電池コントローラ２０９が省略され、インバータ２１２が電池コントローラ１００の第２の通信回路１２７の第２のアクセス端子１３３とシリアル通信端子１２９に接続され、第２の通信回路１２７の第２の通信端子１３２にシステムコントローラ２１０が接続されている。

この適用例では、電池コントローラ１００の第２の通信回路１２７に外部機器であるインバータ２１２が直接アクセスでき、インバータ２１２よりのデータが第２の通信回路１２７をスルーしてシステムコントローラ２１０へ流れる。このように、電池コントローラ１００の一部の回路ブロックを共用化でき、全体の部品点数を削減できる。

つぎに、図６に示されている適用例３のエレクトリックパワートレインの制御系の動作を、図７に示されているフローチャートを参照して説明する。

先ず、ステップ２１において、電池コントローラ１００の初期化を行う。
次に、ステップ２２において、電池コントローラ１００の電圧測定端子１０１、電流測定端子１０３、温度測定端子１０２に現れる電圧、電流、温度の各データをセンシングする。また、ステップ２２では、インバータ内ＣＰＵの初期化を行う。

次に、ステップ２３において、電池コントローラ１００のシリアル通信端子１２９によるシリアル通信によって、センシングデータをインバータ２１２に送信する。
次に、ステップ２４において、インバータ２１２が電池コントローラ１００よりのセンシングデータを受信する。

次に、ステップ２５において、インバータ２１２が受信したセンシングデータに基づいて内蔵ＣＰＵを用いてＳＯＣ、ＳＯＨ等の電池状態を演算する。
次に、ステップ２６において、インバータ２１２がインバータ制御のための演算を行う。

次に、ステップ２７において、インバータ２１２自体が電池状態の演算データをＣＡＮ通信のための通信プロトコル変換を行う。
次に、ステップ２８において、第２の電池コントローラ２０９が電池状態の演算データをシリアル通信によって電池コントローラ１００へ送信すると共に、ＣＡＮ通信のための通信プロトコル変換を行った通信データをＣＡＮ通信によって電池コントローラ１００へ送信する。

次に、ステップ２９において、電池コントローラ１００がシリアル通信端子１２９にシリアル通信によって第２の電池コントローラ２０９よりの電池状態の演算データを受信すると共に、第２の電池コントローラ２０９よりのＣＡＮ通信による電池状態の演算データを第２の通信回路１２７の第２のアクセス端子１３３に入力する。

次に、ステップ３０において、電池コントローラ１００が受信した演算データをＫ−ｌｉｎｅ通信のための通信プロトコル変換を行う。また、第２の通信回路１２７の第２のアクセス端子１３３に入力したＣＡＮ通信による電池状態の演算データを第２の通信回路１２７の第２の通信端子１３２よりシステムコントローラ２１０へ出力する。

次に、ステップ３１において、Ｋ−ｌｉｎｅ通信のための通信プロトコル変換した電池状態の演算データを電池コントローラ１００の第１の通信端子１３０よりシリアル通信によってパーソナルコンピュータ２１１へ出力する。

これにより、センシングデータの取り込み、電池状態の演算結果のＫ−ｌｉｎｅ通信による出力と、電池状態の演算、電池状態の演算結果のＣＡＮ通信による出力とが、電池コントローラ１００とインバータ２１２とで分散して行われ、各機器のＣＰＵ負荷の軽減が図られる。

つぎに、上述の構成による機器コントローラ１００を分散型電力貯蔵装置の電池コントローラに適用した適用例（実施形態）４を、図８を参照して説明する。なお、図８においても、図２に対応する部分は、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。また、ここでも、機器コントローラ１００を電池コントローラ１００と呼ぶ。

分散型電力貯蔵装置は、電力線ＰＳに、制御変換器７００、商用電源７０１、太陽光発電装置７０２、負荷装置７０３Ａが切替器７０５Ａ、７０５Ｂ、７０５Ｃ、７０５Ｄによって選択的にオン／オフされる。また、電力線ＰＳにはもう一つの負荷装置７０３Ｂが接続されている。二次電池２０１の両端は制御変換器７０４に接続されている。なお、これらの機器は、装置内に切替器を有することもある。

太陽光発電装置７０２は、太陽電池により太陽光を直流電力に変換し、インバータ装置により交流電力を出力する装置である。

負荷装置７０３Ａ、負荷装置７０３Ｂは、空気調和装置、冷蔵庫、電子レンジ、照明などの家電品や、電動モータ、エレベータ、コンピュータ、医療機器などの電気機器や、第２の電源装置である。

制御変換器７００は、ＭＣＵ７０６を含み、交流電力を直流電力に変換、または、直流電力を交流電力に変換する充放電器である。ＭＣＵ７０６は、切替器７０５Ａ、７０５Ｂ、７０５Ｃ、７０５Ｄ、負荷装置７０３Ｂと双方向に通信可能に接続されている。これにより、制御変換器７００は、充放電の制御や、太陽光発電装置７０２、負荷装置７０３Ａ、７０３Ｂなどの機器を制御する制御器を兼ねている。

また、電池コントローラ１００もシリアル通信端子１２９によって制御変換器７０４シリアル通信可能にと接続されている。

この適用例（実施形態）によれば、負荷装置７０３Ａ、７０３Ｂが必要とする電力を、商用電源７０１や太陽光発電装置７０２で賄い切れない時には、制御変換器７０４を介して、二次電池２０１から電力を供給する。そして、商用電源７０１や太陽光発電装置７０２からの電力供給が過剰となっている時には、制御変換器７０４を介して二次電池２０１に蓄電する。

これらの動作の中で、電池コントローラ１００はメモリ１２１に記憶されたデータやセンシングデータを用いて種々の演算を行う。例えば、ＳＯＣ演算やＳＯＨ演算、電池や電池コントローラ１００の異常検出などを行う。そして、二次電池２０１の状態演算結果や異常検出結果を制御変換器７０４に送る。制御変換器７０４はこれに応じて充放電等を制御する。

また、定期点検や故障診断時には、電池コントローラ１００にシリアル通信可能に接続されているパーソナルコンピュータ２１１を用いて電池コントローラ１００で演算された結果や記憶されたＳＯＣ演算結果やＳＯＨ演算結果、電池や電池コントローラ１００の異常検出結果、電池の使用回数などを通信により読み取る。

これにより、定期点検や故障診断の内容が充実される。また、これらにかかる時間が短縮される。

また、電池コントローラ１００は、二次電池２０１の状態検知が可能なため、二次電池２０１を安全に、且つ有効に活用することが可能となる。

また、これらの実施形態では、二次電池２０１を設けているため、商用電源７０１の契約電力や消費電力、太陽光発電装置７０２の発電定格を下げることが可能となり、設備費やランニングコストの削減を図ることができる。そして、消費電力がある時間帯に集中している時に、電源装置から商用電源７０１に電力を供給し、消費電力が少ない時に、電源装置に蓄電することで、消費電力の集中を緩和し、消費電力の平準化を図ることが可能となる。

更に、制御変換器７０４は、負荷装置７０３Ａ、７０３Ｂの電力消費を監視し、負荷装置７０３Ａ、７０３Ｂを制御するため、省エネルギや電力の有効利用が達成できる。

つぎに、上述の構成による機器コントローラ１００を自動車の電源供給装置に適用した適用例（実施形態）５を、図９を参照して説明する。なお、図９においても、図２に対応する部分は、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。また、ここでは、機器コントローラ１００を電源コントローラ１００と呼ぶ。
この電源供給装置は、発電機９０１と、電気負荷９０８を有する。

発電機９０１は、自動車エンジンの回転出力軸にベルトを介して接続され、これにより電気を発電し、電気負荷９０８に電気を供給する。電気負荷９０８は、ライトやヒータ、オーディオ機器などの車両上の電気装置である。

発電機９０１と電気負荷９０８は、抵抗素子９０４とリレー９０６の直列接続及びこれらに並列接続されたリレー９０５とを介して接続されている。抵抗素子９０２と９０３は、直列接続され、発電機９０１の出力に接続され、その電圧を分圧している。抵抗素子９０２と９０３の共通接続点は、電源コントローラ１００の温度測定端子１０２に接続されている。

温度接続端子１０２は、図１に示されているように、ゲイン可変アンプ１０６を介してＡＤコンバータ１１７に接続されているため、ゲイン可変アンプも検出することができる。

また、抵抗素子２０３と２０４は直列接続され、電気負荷９０８の両端に接続され、その電圧を分圧している。抵抗素子２０３と２０４の共通接続点は電源コントローラ１００の電圧測定端子１０１に接続されている。電源コントローラ１００は、抵抗素子９０４とリレー９０６の直列接続及びこれらに並列接続されたリレー９０５とを介した発電機９０１の出力電圧と電気負荷９０８の入力電圧をモニタしている。

最初に、発電機９０１が始動したときや、電気負荷９０８が接続された直後は、発電機９０１と電気負荷９０８の電圧が大きく異なるケースがある。その様な場合には、抵抗素子９０４に接続されているリレー９０６をオンし、リレー９０５をオフする。すると、抵抗素子９０４により電気負荷９０８に流れる電流が制限され、電気負荷９０８に過大な電流が流れるのを防止することができる。

その後、発電機９０１の出力電圧と電気負荷９０８の入力電圧がほぼ等しい電圧になった時点でリレー９０６をオフし、リレー９０５をオンする。

また、電源コントローラ１００は、発電機９０１の出力電圧や電気負荷９０８の入力電圧、リレー９０５、９０６のオン、オフ状態より、発電機９０１や電気負荷９０８、リレー９０５、９０６の動作状態を診断する。そして、電源コントローラ１００は、発電機９０１の出力電圧や電気負荷９０８の入力電圧、リレー９０５、９０６のオン、オフ状態、発電機９０１や電気負荷９０８、リレー９０５、９０６の動作状態の診断結果などを第１の通信端子１３０を介して通信で上位コントローラへ伝える。上位コントローラはこれを受けて全体システムの制御や診断を行う。

図では起動端子１１１が接続されていないが、電圧連動起動回路１１２や温度連動起動回路１３５（ここでは電圧連動起動回路と同等な機能に相当する）が、発電機９０１の始動や発電量の変動に伴う電圧変化や、電気負荷９０８の接続による電圧変化や消費電力の変動による電圧変化等を検知して自動的に起動する。

また、ここでは、温度測定端子１０２を用いたが、電流測定端子１０３を用いることもできることは言うまでもない。

このようにゲイン可変アンプ１０６を設けたことにより、各測定端子の計測対象が拡大し、汎用性が向上する。また、電池以外のリレーボックス９０７などの装置にも適用するこが可能となっており用途の汎用性も拡大されている。

さらに、電流や電圧変化を検出して、電源コントローラ１００を起動させるため、起動時間の短縮が短縮される。また、起動信号線などの部品点数を削減できる。

つぎに、上述の構成による機器コントローラ１００を温度調整機能付き座椅子の温調コントローラに適用した適用例（実施形態）６を、図１０を参照して説明する。なお、図１０においても、図２に対応する部分は、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。また、ここでは、機器コントローラ１００を温調コントローラ１００と呼ぶ。

座椅子１０００には、その各部に温度調節器１００１、１００２、１００３が埋め込まれている。また、座椅子１０００には、温度調節器１００１、１００２、１００３の各々に対応して温度センサ１００４、１００５、１００６が埋め込まれている。

温度調節器は、ヒータや冷却器などで構成されている。温度調節器１００１、１００２、１００３は、それぞれ、座椅子１０００に設けられた温調コントローラ１００の汎用端子１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃに接続されている。

温度調節器１００４、１００５、１００６は、それぞれ、温調コントローラ１００の温度測定端子１０２、電圧測定端子１０１、電流測定端子１０３に接続されている。

電圧測定端子１０１、電流測定端子１０３は、ゲイン可変アンプ１０６を介してＡＤコンバータ１１７に接続されているため（図１参照）、ゲイン可変アンプ１０６のゲインを調節することにより、電圧測定端子１０１、電流測定端子１０３からも温度を検出することができる。

温調コントローラ１００は、温度センサ１００４〜１００６の各々の検出値に応じて、または第１の通信端子１３０を介して入力される外部信号により、温度調節器１００１〜１００３をそれぞれ制御し、座椅子１０００の温度を調節する。これにより、座椅子１０００の利用者は快適なすわり心地を得ることができる。

図では、起動端子１１１が接続されていないが、電圧連動起動回路１１２や電流連動起動回路１０５（ここではいずれも温度連動起動回路と同等な機能に相当する）、温度連動起動回路１３５が、温度変化を検知して自動的に起動する。

加えて、温調コントローラ１００は、温度センサ１００４〜１００６の検出値に応じて、人の有無や、着座状態を検知し、その情報を第１の通信端子１３０を介して上位コントローラへ伝える。上位コントローラはこの情報を元に、システム全体の制御や安全管理を行うことができる。

このように本発明によれば、ゲイン可変アンプ１０６を設けたことにより、各測定端子の計測対象が拡大し、汎用性が向上する。また、電池以外の温度調節機能付の座椅子などの装置にも適用することが可能となっており、用途の汎用性も拡大されている。

さらに、温度変化を検出して、温調コントローラ１００を起動させるため、起動時間の短縮が短縮される。また、起動信号線などの部品点数を削減できる。

つぎに、上述の構成による機器コントローラ１００をハイブリッド自動車の各部の機器コントローラに適用した適用例（実施形態）７を、図１１を参照して説明する。

ハイブリッド自動車は、車両走行の原動機として、内燃機関１１０１と電動モータ１１０２とを有する。電動モータ１１０２は、二次電池１１１０を電源とし、インバータ１１１１による電力制御のもとに電力供給され、それに応じて駆動される。
ハイブリッド自動車は、走行エネルギによって発電を行う発電機１１０３を有する。

内燃機関１１０１、電動モータ１１０２、発電機１１０３は、動力伝達系において動力分割伝達機構１１０４に接続され、動力分割伝達機構１１０４によってプロペラ軸１１０５に機械的に接続、切離しされる。

前後左右の４個の車輪１１０６ａ、１１０６ｂ、１１０６ｃ、１１０６ｄの各々には、電動ブレーキ装置１１０７ａ、１１０７ｂ、１１０７ｃ、１１０７ｄが設けられている。電動ブレーキ装置１１０７ａ〜１１０７ｄは、周知の構造のものであり、それぞれ、インバータ、モータ、ディスクブレーキ他からなり、インバータによる電力制御のもとにモータを駆動し、モータによってディスクブレーキを駆動する。

ハイブリッド自動車は、操舵系として、ステアリングホイール１１０８、電動パワーステアリング装置１１０９を有する。電動パワーステアリング装置１１０９は、周知の構造のものであり、インバータ、モータ、舵取り装置などからなる。電動パワーステアリング１１０９は、ステアリングホイール１１０８の回転情報（操舵角情報）を電気信号として受け取り、これに基づいてインバータによる電力制御のもとにモータを駆動し、モータによって舵取り装置を駆動する。

二次電池１２００、電動ブレーキ装置１１０７ａ、１１０７ｂ、１１０７ｃ、１１０７ｄ、電動パワーステアリング装置１１０９には、それぞれ、機器コントローラ１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆが電気的に接続されている。これら機器コントローラ１００Ａ〜１００Ｆは、システムコントローラ１２１２、インバータ１１１１と双方向に通信可能に接続されている。

機器コントローラ１００Ａ〜１００Ｆは、図１に示されている機器コントローラ１００と同じ構成の機器コントローラであり、機器コントローラ１００は、前述したように、各測定端子の計測対象や適用可能な機器が拡大し、汎用性が向上されているため、二次電池１１０の電池コントローラ以外に、電動ブレーキ装置１１０７ａ〜１１０７ｄのコントローラや電動パワーステアリング１１０３のコントローラにも適用可能である。

機器コントローラ１００Ａ〜１００Ｆは、それぞれが接続されている機器の電圧や電流、温度など、機器の状態を表す物理量を測定し、その電力を求めたり、当該機器の運転状態や故障の有無などを検出する。

図では起動端子１１１が接続されていないが、電圧連動起動回路１１２や電流連動起動回路１０５、温度連動起動回路１３５が、各入力の変化を検知して自動的に起動する。

そして、システムコントローラ１２１２は、システム全体の制御や各機器の電力供給の制御など、各機器の制御、管理を行う。これにより、システムコントローラ１２１２は、最適な制御を行うことが可能となり、高信頼な自動車制御システムを実現することが可能となる。

本発明による機器コントローラの一つの実施形態を示すブロック線図。 本発明による機器コントローラをハイブリッド自動車の電池コントローラに適用した適用例（実施形態）１のエレクトリックパワートレインを示すブロック線図。 適用例１のエレクトリックパワートレインの制御系の動作を示すフローチャート。 本発明による機器コントローラをハイブリッド自動車の電池コントローラとして適用した適用例（実施形態）２のエレクトリックパワートレインを示すブロック線図。 適用例２のエレクトリックパワートレインの制御系の動作を示すフローチャート。 本発明による機器コントローラをハイブリッド自動車の電池コントローラとして適用した適用例（実施形態）３のエレクトリックパワートレインを示すブロック線図。 適用例３のエレクトリックパワートレインの制御系の動作を示すフローチャート。 本発明による機器コントローラを分散型電力貯蔵装置の電池コントローラに適用した適用例（実施形態）４を示すブロック線図。 本発明による機器コントローラを自動車の電源供給装置の電源コントローラに適用した適用例（実施形態）５を示すブロック線図。 本発明による機器コントローラを温度調整機能付き座椅子の温調コントローラに適用した適用例（実施形態）６を示すブロック線図。 本発明による機器コントローラをハイブリッド自動車の各部の機器コントローラに適用した適用例（実施形態）７を示すブロック線図。

符号の説明

１００ 機器コントローラ（電池コントローラ、電源コントローラ、温調コントローラ）
１００Ａ〜１００Ｆ 機器コントローラ
１０１ 電圧測定端子
１０２ 温度測定端子
１０５ 電流連動起動回路
１０６ ゲイン可変アンプ
１０７ マルチプレクサ
１０８ 電源供給線
１０９ 第１の電源入力端子
１１０ 第２の電源入力端子
１１１ 起動端子
１１２ 電圧連動起動回路
１１３ 第１の電圧レギュレータ
１１４ 第２の電圧レギュレータ
１１５ 電源起動リセット回路
１１６ 基準電源回路
１１７ ＡＤコンバータ
１１８ マイクロコンピュータ
１１９ オシレータ
１２０ リード・オンリー・メモリ
１２１ ランダム・アクセス・メモリ
１２２ 不揮発性メモリ
１２３ 汎用インターフェイス回路
１２４ 第１の切替回路
１２５ 第２の切替回路
１２６ 第１の通信回路
１２７ 第２の通信回路
１２８ 汎用端子
１２９ シリアル通信端子
１３０ 第１の通信端子
１３１ 第１のアクセス端子
１３２ 第２の通信端子
１３３ 第２のアクセス端子
１３５ 温度連動起動回路
２０１、２０２ 二次電池
２０３、２０４ 抵抗素子
２０５ 電動ファン
２０６ 温度センサ
２０７ 電流センサ
２０８ リレーボックス
２０９ 第２の電源コントローラ
２１０ システムコントローラ
２１１ パーソナルコンピュータ
２１２ インバータ
２１３ 電動モータ
７０１ 商用電源
７０２ 太陽光発電装置
７０３ 負荷装置
７０４ 制御変換器
７０５ 切替器
９０１ 発電機
９０２〜９０４ 抵抗素子
９０５、９０６ リレー
９０８ 電気負荷
１０００ 座椅子
１００１〜１００３ 温度調節器
１００４〜１００６ 温度センサ
１１０１ 内燃機関
１１０２ 電動モータ
１１０３ 発電機
１１０４ 動力分割伝達機構
１１０５ プロペラ軸
１１０６ａ〜１１０６ｄ 車輪
１１０７ａ〜１１０７ｄ 電動ブレーキ装置
１１０８ ステアリングホイール
１１０９ 電動パワーステアリング装置
１１１０ 二次電池
１１１１ インバータ
１２１２ システムコントローラ

Claims (10)

1. 制御対象機器の物理量を検出手段によって検出し、該検出手段による前記物理量の検出値に基づいて前記制御対象機器の状態を演算する演算処理手段を備えた機器コントローラであって、
   前記検出手段による前記物理量の検出値の変化を監視し、当該検出値が変化したことにより、前記演算処理手段を起動させる連動起動回路を有することを特徴とする機器コントローラ。
2. 前記検出手段によって検出される制御対象機器の物理量は、電圧、電流、温度の少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の機器コントローラ。
3. 前記検出手段による前記物理量の検出値のゲインを可変設定するゲイン可変アンプを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の機器コントローラ。
4. 前記演算手段による演算データを外部へ送信する通信手段を有し、該通信手段は、切替設定可能な複数の通信インターフェイスを備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の機器コントローラ。
5. 電源入力部に、各々異なる電圧を入力とする複数の電圧レギュレータが直列に接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の機器コントローラ。
6. 制御対象機器の物理量を検出手段によって検出し、該検出手段による前記物理量の検出値に基づいて前記制御対象機器の状態を演算する演算処理手段を備えた機器コントローラであって、
   電源入力部に、各々異なる電圧を入力とする複数の電圧レギュレータが直列に接続されていることを特徴とする機器コントローラ。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の機器コントローラを用い、二次電池の電圧、電流、温度の少なくとも１つを計測して前記二次電池の状態情報を演算することを特徴とする電池コントローラ。
8. 請求項１から６のいずれか一項に記載の機器コントローラを用い、発電機の出力電圧、電気負荷の入力電圧によって発電機、電気負荷の状態情報を演算することを特徴とする電源コントローラ。
9. 請求項１から６のいずれか一項に記載の機器コントローラを用い、温度調節器の温度を検出して前記温度調節器の状態情報を演算することを特徴とする温調コントローラ。
10. 請求項１から６のいずれか一項に記載の機器コントローラを車載制御機器の機器コントローラとして用いることを特徴とする自動車。

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