JP2010061939A - 多セル電池システム、及び管理番号符番方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な回路構成で、不具合が発生したモジュールを容易に特定可能とする多セル電池システムを提供する。
【解決手段】マスタ１０は、符番受信要求信号Ｓ１を送信するとともに、付与すべき一連の番号を順番に符番信号Ｓ２として順次送信する。スレーブ３−１〜３−４は、各々、マスタ１０または前段のスレーブから符番受信要求信号Ｓ１を受信するタイミングで、符番信号Ｓ２を受信して符番を実行した後、符番完了信号Ｓ３をマスタ１０に返信するとともに、次段のスレーブに対して符番受信要求信号Ｓ１を送信する。マスタ１０は、各モジュール１−１〜１−４から符番完了信号Ｓ３が返信されない場合、そのモジュールに不具合が発生したと判断する。また、モジュールが交換された場合にも、上記符番動作を自動的に実行する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電池セルと該電池セルの状態を監視するスレーブとを備え、直列接続された複数のモジュールと、該複数のモジュールの状態を監視するマスタとからなる多セル電池システム、及び管理番号符番方法に関する。

電気自動車や、ハイブリッドカーなどでは、リチウムイオン電池等の複数の電池セルをモジュール化し、該モジュールを直列接続して高電圧で使用する多セル電池システムが用いられている。該多セル電池システムでは、それぞれのモジュールにおける電池セルの温度や、出力電圧を監視して最適な電圧値に保つ必要がある。

従来、このような多セル電池システムでは、各セル、あるいは各モジュールの電池セルの出力電圧を監視し、出力電圧の異常により不具合が発生したことを検知していた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２０１５２２号公報

しかしながら、従来技術では、車体振動や、車両環境によっては、各モジュールの電池セルの出力電圧のばらつきや、端子の接触不良や、断線及び瞬断が発生する可能性があり、各モジュールの電池セルの出力電圧を正確に監視することが難しいという問題がある。

また、いずれかのモジュールで故障などの不具合が発生した場合、どのモジュールで不具合が発生したかを特定する必要がある。そのためには、モジュールをどのように接続しても配線通りに自動的に符番され、修理等で１モジュールを交換したとしても、符番されていないことを検出して自動的に符番しなければならない。しかしながら、従来技術では、このような問題の対応策について何ら述べられていなかった。

そこで本発明は、簡単な回路構成で、不具合が発生したモジュールを容易に特定することができる多セル電池システム、及び管理番号符番方法を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、電池セルと該電池セルの状態を監視するスレーブとを備え、直列接続された複数のモジュールと、該複数のモジュールの各々が備えるスレーブとの間で通信することにより前記電池セルの状態を監視するマスタとからなる多セル電池システムであって、前記マスタは、各モジュールに符番すべき一連の番号を順番に符番信号として前記複数のモジュールに対して送信し、前記複数のモジュールは、各々、符番を実行させるための符番受信要求信号を受信すると、前記マスタからの符番信号を受信し、該符番信号に含まれる番号情報に基づいて符番を実行し、該符番が完了すると、直列接続された次段のモジュールに対して前記符番受信要求信号を送信することで、直列接続された順番に一連の番号を符番することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、前記マスタは、前記複数のモジュールのうちのいずれかで、一定時間内に符番が完了されなかった場合、そのモジュールに異常があったと判断することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、前記複数のモジュールは、各々、符番が完了すると、前記マスタに対して符番完了信号を返信し、前記サーバは、前記符番完了信号が一定時間内に受信された場合に、当該符番完了信号を返信してきたモジュールでの符番が完了したと判断し、前記符番完了信号が一定時間内に受信されない場合に、そのモジュールに異常があったと判断することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、前記マスタにより、前記複数のモジュールのうちのいずれかのモジュールで異常があったと判断された場合、前記マスタ及び前記複数のモジュールは、再度、一連の番号を前記複数のモジュールに符番する動作を実行することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、前記符番受信要求信号は、ローレベルからハイレベルへ立ち上がることで有効となる信号であり、直列接続された順番にモジュール間を接続する信号ラインを介して送信され、前記符番信号は、前記マスタと前記複数のモジュールとを共通接続する通信ラインを介して、前記マスタから前記複数のモジュールに対して送信されることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、前記符番完了信号は、前記通信ラインを介して、前記複数のモジュールの各々から前記マスタに対して送信されることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、電池セルと該電池セルの状態を監視するスレーブとを備え、直列接続された複数のモジュールに対して、該複数のモジュールの各々が備えるスレーブとの間で通信することにより前記電池セルの状態を監視するマスタによって一連の番号を順番に符番する管理番号符番方法であって、前記マスタは、前記複数のモジュールの各々に符番すべき一連の番号を順番に符番信号として前記マスタから前記複数のモジュールに対して送信するステップを含み、前記複数のモジュールは、各々、符番を実行させるための符番受信要求信号を受信すると、前記マスタからの符番信号を受信するステップと、前記受信した符番信号に含まれる番号情報に基づいて符番を実行するステップと、前記符番が完了すると、直列接続された次段のモジュールに対して前記符番受信要求信号を送信するステップとを含むことを特徴とする。

前記マスタから、各モジュールに符番すべき一連の番号を順番に符番信号として複数のモジュールに対して送信し、複数のモジュールの各々で、マスタあるいは前段のモジュールから符番信号に基づいて符番を実行させるための符番受信要求信号を受信すると、マスタからの符番信号を受信し、該符番信号に含まれる番号情報に基づいて符番を実行し、該符番が完了すると、直列接続された次段のモジュールに対して符番受信要求信号を送信することで、直列接続された順番に一連の番号を符番する。マスタは、前記複数のモジュールのうちのいずれかで、一定時間内に符番が完了されなかった場合、そのモジュールに異常があったと判断する。したがって、モジュールをどのように接続しても、複数のモジュールに対して配線通りに一連の番号を符番することができ、不具合が発生したモジュールを容易に特定することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態による多セル電池システムの構成を示すブロック図である。図において、多セル電池システムは、複数のモジュール１−１〜１−４と、マスタ１０とからなる。複数のモジュール１−１〜１−４は、各々、複数のセル（例えば、４つ、または８つ）を積層した電池セル２−１〜２−４と、スレーブ３−１〜３−４とからなる。電池セル２−１〜２−４は、直列に接続されており、負荷回路２０に電力を供給する。スレーブ３−１〜３−４は、各々、対応する電池セル２−１〜２−４の状態を管理する。特に、本実施形態では、スレーブ３−１〜３−４は、後述するマスタ１０からの制御に従って、一連の番号を付けるとともに、マスタ１０との間で通信を行うことで、各電池セル２−１〜２−４の電池情報（電圧、温度）を報知するようになっている。

スレーブ３−１〜３−４は、各々、ローカル信号ライン３０を介してＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとなる符番受信要求信号Ｓ１を前段のスレーブから受信するタイミングで、ローカル通信バス３１を介してマスタ１０から送信されてくる符番信号Ｓ２を受信することで自身に符番し、符番が正常に完了したことを示す符番完了信号Ｓ３をローカル通信バス３１を介してマスタ１０に返信する。

各スレーブ３−１〜３−４は、これと同時に次段のスレーブに対して、ローカル信号ライン３０を介して、ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとなる符番受信要求信号Ｓ１を送信するようになっている。言い換えると、各スレーブ３−１〜３−４は、ローカル信号ライン３０を介してＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとなる符番受信要求信号Ｓ２を受信していない場合には、ローカル通信バス３１を介してマスタ１０から送信されてくる符番信号Ｓ１を無視するようになっている。

マスタ１０は、複数のモジュール１−１〜１−４に対して一連の番号を付ける符番処理を実行するとともに、通常動作時に複数のモジュール１−１〜１−４とローカル通信バス３１を介して通信して各電池セル２−１〜２−４の電池情報を収集して管理する。より具体的には、マスタ１０は、複数のモジュール（スレーブ）１−１〜１−４にまだ符番されていない初期状態である場合に、複数のモジュール（スレーブ）１−１〜１−４に一連の番号を付ける符番処理時を実行するとともに、該符番処理時、あるいは上記通信時に、各モジュール１−１〜１−４で発生する不具合を検出するようになっている。

マスタ１０は、符番処理において、まず、ローカル信号ライン３０を介して、ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとなる符番受信要求信号Ｓ１を送信するとともに、ローカル通信バス３１を介して付与すべき番号を含む符番信号Ｓ２を送信する。これにより、該符番信号Ｓ２を受信した第１のスレーブ（図示の例ではスレーブ３−１）は自身に符番を実行する。

その後、マスタ１０は、スレーブ３−１〜３−４からローカル通信バス３１を介して符番完了信号Ｓ３を受信する度に、ローカル通信バス３１を介して次の番号を含む符番信号Ｓ２を送信する。これにより、順次、スレーブ３−１〜３−４において一連の番号ｉを付ける符番が実行される。マスタ１０は、送信した符番信号Ｓ２に対して、各モジュール１−１〜１−４のスレーブ３−１〜３−４からローカル通信バス３１を介して符番完了信号Ｓ３が返信されない場合、そのモジュール（スレーブ、電池セル）に不具合が発生したと判断するようになっている。

また、マスタ１０は、符番処理後の通信時に、複数のモジュール１−１〜１−４のスレーブ３−１〜３−４との間でローカル通信バス３１を介して順次通信を行い、各モジュール１−１〜１−４に付与された番号ｉを含む電池情報を送受信するようになっている。このとき、その通信でモジュール１−１〜１−４のスレーブ３−１〜３−４のいずれかからの通信が途絶えた場合や、付与された番号ｉが重複していた場合に、そのモジュール（スレーブ、電池セル）に不具合が発生したと判断するようになっている。

また、マスタ１０は、各モジュール１−１〜１−４のスレーブ３−１〜３−４から電池情報を収集し、他の外部ユニット（例えば、車載充電器、急速充電器、他のマスタ）４０、４１との間で、車内通信ラインＡ、Ｂを介して、各種データの授受、動作管理等を行うようになっている。

なお、符番処理時には、（１）あるモジュール１−ｉのスレーブ３−ｉで符番ができない（符番完了信号が返ってこない）、（２）符番順と違う番号が返ってくる、などから不具合を検出でき、いずれの場合も、不具合が発生したモジュールの番号が分かるので、どのモジュール（どの場所に設置されたモジュール）であるかを特定することができる。

また、符番後には、（１）番号が重複した、（２）番号が返ってこない、などから不具合を検出でき、この場合も、不具合が発生したモジュールの番号が分かるので、どのモジュール（どの場所に設置されたモジュール）であるかを特定することができる。

また、マスタ１０は、符番後に、不具合が検出された場合には、再度、符番処理を実行し、この符番処理で、再度、不具合が検出された場合には、そのモジュールの交換後、再度、符番処理を実行するようになっている。

また、ローカル信号ライン３０は、単純な信号ラインであり、モジュール１−１〜１−４に対して、符番を実行させるためのＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとなる符番受信要求信号Ｓ１を送信するために用いている。これに対して、ローカル通信バス３１は、いわゆるデータバスであり、一連の番号や、電池情報などの情報を送受信するために用いている。

つまり、モジュール１−１〜１−４に符番するためにローカル通信バス３１だけを用いた場合には、モジュール１−１〜１−４に符番する番号や、どのモジュールに対して符番を実行させるかの指示情報を送受信したり、モジュール１−１〜１−４からの応答を送受信しなければならない。このため、ハードウェア、ソフトウェアを含めたインターフェースが複雑になる。これに対して、本実施形態では、ローカル信号ライン３０とローカル通信バス３１を使い分けることで、ハードウェア、ソフトウェアを含め、簡単なインターフェースで、符番動作を実現することが可能となる。

なお、図１では、４つのモジュール１−１〜１−４を示しているが、実際には、さらに多くの十数個のモジュールを備えるようにしてもよい。

次に、図２は、本実施形態による、多セル電池システムのマスタの略構成を示すブロック図である。図において、マスタ１０は、入力部（センサ情報等）１０−１、制御部１０−２、記憶部１０−３、通信部１０−４、及び電源部１０−５からなる。入力部１０−１は、各種センサからの情報を入力する。制御部１０−２は、所定のプログラムに従って、符番処理などを実行する。記憶部１０−３は、各種データ、電池情報などを記憶する。通信部１０−４は、ローカル信号ライン３０や、ローカル通信バス３１、車内通信ラインＡ、Ｂを介して、外部との通信を行う。電源部１０−５は、マスタ１０の各部への電力を供給する。

次に、図３は、本実施形態による、多セル電池システムのモジュールの略構成を示すブロック図である。図において、モジュール１−ｉ（ｉ＝１〜４）は、電池セル２−ｉとスレーブ３−ｉとからなる。電池セル２−ｉは、前述したように、積層した複数のセル（例えば、４つ、または８つ）からなる。スレーブ３−ｉは、通信部３−ｉ−１、電源部３−ｉ−２、アイソレーション部３−ｉ−３、ＣＰＵ３−ｉ−４、電圧計測部３−ｉ−５、温度計測部３−ｉ−６、及び電源部３−ｉ−７からなる。

通信部３−ｉ−１は、ローカル信号ラインや３０、ローカル通信バス３１を介して、マスタ１０との間で、各種信号を送受信する。電源部３−ｉ−２は、通信部３−ｉ−１を駆動するための電力を供給する。アイソレーション部３−ｉ−３は、電源系が異なる回路を分離する。ＣＰＵ３−ｉ−４は、所定のプログラムに従って、通信部３−ｉ−１を介してマスタ１０との間での各種信号の送受信や、電圧計測部３−ｉ−５による電池の電圧情報、温度計測部３−ｉ−６による電池の温度情報などの電池情報の取得を行う。電圧計測部３−ｉ−５は、電池セル２−ｉの出力電圧を計測する。温度計測部３−ｉ−６は、電池セル２−ｉの温度を計測する。

次に、本実施形態の動作について説明する。
図４は、本実施形態による多セル電池システムのマスタ１０の符番処理に係るメインルーチンを示すフローチャートである。マスタ１０は、システム電源がＯＮにされたか否を判断し（ステップＳ１０）、システム電源がＯＮにされると、初期状態でまだモジュール１−１〜１−４に符番されていないか否かを判断する（ステップＳ１２）。そして、初期状態でまだ符番されていない場合には、全てのモジュール１−１〜１−４に一連の番号を付ける符番処理を実行する（ステップＳ１８）。なお、該符番処理の詳細については後述する。

一方、初期状態でなく、既にモジュール１−１〜１−４に符番されている場合には、モジュール１−１〜１−４のスレーブ３−１〜３−４との間で順番に通信し、電池情報を収集するなどのスレーブ間通信を行う（ステップＳ１４）。該スレーブ間通信においても、モジュール１−１〜１−４のいずれかにおいて、何らかの符番異常が発生していないかを判別する。なお、該スレーブ間通信の詳細については後述する。

そして、該スレーブ間通信において、いずれかのモジュールで何らかの符番異常が発生したか否かを判断し（ステップＳ１６）、いずれかのモジュールで何らかの符番異常が発生した場合には、モジュール交換後に、より具体的には、ユーザにより不具合が発生したモジュールが交換され、所定の操作（リセット操作など）が行われると、前述したステップＳ１８で、全てのモジュール１−１〜１−４に一連の番号を付ける符番処理を実行する。

一方、マスタ１０は、スレーブ間通信において、符番異常が発生しなかった場合には、当該処理を終了するか、通常動作、すなわち、ステップＳ１４でのスレーブ間通信を継続する。

図５は、本実施形態による、多セル電池システムのマスタ側での符番動作を説明するためのフローチャートである。マスタ１０は、まず、モジュール１−１〜１−４に付ける一連の番号ｉを初期化し、「１」とする（ステップＳ３０）。次に、マスタ１０は、ローカル信号ライン３０を介して、ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとなる符番受信要求信号Ｓ１を送信し（ステップＳ３２）、ローカル通信バス３１を介して、番号ｉを含む符番信号Ｓ２を送信する（ステップＳ３４）。

次に、マスタ１０は、モジュール１−１〜１−４のスレーブ３−１〜３−４のいずれかから、ローカル通信バス３１を介して、番号ｉを含む符番完了信号Ｓ３を受信したか否かを判断する（ステップＳ３６）。この場合、番号ｉ＝１の符番が正常に完了すると、モジュール１−１のスレーブ３−１から番号ｉを含む符番完了信号Ｓ３が返信される。

つまり、モジュール１−１のスレーブ３−１は、ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとなる符番受信要求信号Ｓ１、及び番号ｉ＝１を含む符番信号Ｓ２を正常に受信し、さらに、番号ｉ＝１の符番が正常に完了すると、番号ｉ＝１を含む符番完了信号Ｓ３をマスタ１０に返信する。一方、何らかの不具合、例えば、スレーブ３−１自体の動作異常や、スレーブ３−１とサーバ１０との間で、ローカル信号ライン３０、あるいはローカル通信バス３１が断線しているなどの通信経路異常があると、番号ｉ＝１を含む符番完了信号Ｓ３は返信されない、あるいは符番完了信号Ｓ３は返信されるものの、番号ｉ＝１ではないことになる。

ゆえに、マスタ１０は、番号ｉを含む符番完了信号Ｓ３が返信されると、モジュール１−１のスレーブ３−１は正常であると判断し、番号ｉを１だけインクリメントし（ステップＳ３８）、ローカス信号ライン３０を介して、最後のモジュールから符番受信要求信号Ｓ１を受信したか否か、すなわち、全モジュールに対する符番が完了したか否かを判断し（ステップＳ４０）、まだ、最後のモジュールから符番受信要求信号Ｓ１を受信していない場合には、ステップＳ３４に戻り、上述した処理を繰り返す。

すなわち、マスタ１０は、番号ｉを１ずつインクリメントしながら、ステップＳ３４で、ローカル通信バス３１を介して、番号ｉを含む符番信号Ｓ２を送信し、ステップＳ３６で、番号ｉを含む符番完了信号Ｓ３を受信したか否かを判断し、番号ｉを含む符番完了信号Ｓ３を受信すると、モジュール１−ｉのスレーブ３−ｉは正常であると判断する。なお、ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとなる符番受信要求信号Ｓ１は、前段のスレーブから後段のスレーブへ順次送信される。

一方、上述した一連の動作において、マスタ１０は、番号ｉを含む符番完了信号Ｓ３を受信しないと、何らかの不具合、例えば、スレーブ３−ｉ自体の動作異常や、スレーブ３−ｉとサーバ１０との間で、ローカル信号ライン３０、あるいはローカル通信バス３１が断線しているなどの通信経路異常が発生していると判断し、ｉ番目のモジュール１−ｉのスレーブ３−ｉに異常が発生したことを報知（視覚的、及び／または音響的にユーザに通知）し（ステップＳ４２）、当該処理を終了し、前述したメインルーチンに戻る。したがって、ユーザは、どのモジュールで異常が発生したかを容易に特定することができ、異常があったモジュールを迅速に交換することができる。

次に、図６は、本実施形態による、多セル電池システムのモジュール（スレーブ）側での符番動作を説明するためのフローチャートである。モジュール１−１〜１−４のスレーブ３−１〜３−４は、まず、ローカル信号ライン３０を介して、ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとなる符番受信要求信号Ｓ１を受信したか否かを判断し（ステップＳ５０）、符番受信要求信号Ｓ１を受信した場合には、ローカル通信バス３１を介して、マスタ１０から番号ｉを含む符番信号Ｓ２を受信したか否かを判断する（ステップＳ５２）。

そして、スレーブ３−１〜３−４は、ローカル通信バス３１を介して、マスタ１０から番号ｉを含む符番信号Ｓ２を受信した場合には、番号ｉを記憶し（ステップＳ５４）、マスタ１０に対して、ローカル通信バス３１を介して、番号ｉを含む符番完了信号Ｓ３を返信し（ステップＳ５６）、次段のスレーブに対して、ローカル信号ライン３０を介して、ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとなる符番受信要求信号Ｓ１を送信し（ステップＳ５８）、当該処理を終了する。

このように、スレーブ３−１〜３−４において、ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとなる符番受信要求信号Ｓ１、及び番号ｉを含む符番信号Ｓ２が正常に受信され、さらに、番号ｉの符番が正常に完了した場合には、番号ｉを含む符番完了信号Ｓ３がマスタ１０に返信された場合には、マスタ１０では、番号ｉのモジュール１−ｉ（スレーブ３−ｉ）が正常であると判断される。

一方、番号ｉを含む符番完了信号Ｓ３がマスタ１０に返信されない場合には、マスタ１０側では、何らかの不具合、例えば、スレーブ３−１〜３−４自体の動作異常や、スレーブ３−１〜３−４とサーバ１０との間で、ローカル信号ライン３０、あるいはローカル通信バス３１が断線しているなどの通信経路異常などが発生したと判断される。

ここで、図７（ａ）〜（ｃ）は、上述した符番動作において正常に符番が実行された場合の動作を説明するためのブロック図である。なお、図７（ａ）〜（ｃ）では、Ｘ個のモジュール１−１〜１−Ｘに対して符番する例について説明する。図７（ａ）では、マスタ１０は、まず、ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとなる符番受信要求信号Ｓ１を送信し、ローカル通信バス３１を介して、番号ｉを含む符番信号Ｓ２を送信する。この場合、符番受信要求信号Ｓ１は、スレーブ３−１により受信されるので、スレーブ３−１が、番号ｉを含む符番信号Ｓ２を受信して符番を実行することになり、他のスレーブ３−２〜３−Ｘは、符番受信要求信号Ｓ１を受信しないので、番号ｉを含む符番信号Ｓ２を無視することになる。

番号ｉを含む符番信号Ｓ２を受信したスレーブ３−１は、符番が正常に完了すると、マスタ１０に対して、ローカル通信バス３１を介して、番号ｉを含む符番完了信号Ｓ３を返信する。これにより、マスタ１０は、スレーブ３−１に対する符番が正常に行われたと判断する。その後、スレーブ３−１は、図７（ｂ）に示すように、次段のスレーブ３−２に対して、ローカル信号ライン３０を介して、ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとなる符番受信要求信号Ｓ１を送信する。また、サーバ１０からは、ローカル通信バス３１上に、番号ｉ＝２を含む符番信号Ｓ２が送信される。

この場合、符番受信要求信号Ｓ１は、モジュール１−２のスレーブ３−２に受信されるので、スレーブ３−２は、サーバ１０からの番号ｉ＝２を含む符番信号Ｓ２を受信して符番を実行し、符番が正常に完了すると、マスタ１０に対して、ローカル通信バス３１を介して、番号ｉ＝２を含む符番完了信号Ｓ３を返信する。これにより、マスタ１０は、モジュール１−２のスレーブ３−２に対する符番が正常に行われたと判断する。

同様に、図７（ｃ）には、最後のスレーブ３−Ｘにローカル信号ライン３０を介して、ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとなる符番受信要求信号Ｓ１が送信された場合を示す。このとき、サーバ１０からは、ローカル通信バス３１上に、番号ｉ＝Ｘを含む符番信号Ｓ２が送信される。スレーブ３−Ｘは、サーバ１０からの番号ｉ＝Ｘを含む符番信号Ｓ２を受信して符番を実行し、符番が正常に完了すると、マスタ１０に対して、ローカル通信バス３１を介して、番号ｉ＝Ｘを含む符番完了信号Ｓ３を返信する。これにより、マスタ１０は、モジュール１−Ｘのスレーブ３−Ｘに対する符番が正常に行われたと判断する。

次に、図８（ａ）〜（ｃ）は、上述した符番動作において正常時と異常が検出された場合の動作を説明するためのブロック図である。なお、図８（ａ）〜（ｃ）では、図７（ａ）〜（ｃ）と同様に、Ｘ個のモジュール１−１〜１−Ｘに対して符番する例について説明する。図８（ａ）では、上述した図７（ａ）と同様に、マスタ１０は、まず、ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとなる符番受信要求信号Ｓ１を送信し、ローカル通信バス３１を介して、番号ｉを含む符番信号Ｓ２を送信する。この場合、スレーブ３−１が、符番受信要求信号Ｓ１を受信するので、番号ｉを含む符番信号Ｓ２を受信して符番を実行することになる。スレーブ３−１は、マスタ１０に対して、ローカル通信バス３１を介して、番号ｉを含む符番完了信号Ｓ３を返信する。これにより、マスタ１０は、モジュール１−１のスレーブ３−１に対する符番が正常に行われたと判断する。

次に、図８（ｂ）では、正常に符番が完了したスレーブ３−１が次段のスレーブ３−２に対して、ローカル信号ライン３０を介して、ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとなる符番受信要求信号Ｓ１を送信する。また、サーバ１０からは、ローカル通信バス３１上に、番号ｉ＝２を含む符番信号Ｓ２が送信される。

しかしながら、図８（ｂ）に示す例の場合、スレーブ３−２から番号ｉ＝２を含む符番完了信号Ｓ３がマスタ１０に返信されない。このため、マスタ１０側では、何らかの不具合、例えば、モジュール１−２のスレーブ３−２自体の動作異常や、モジュール１−２のスレーブ３−２とサーバ１０との間で、ローカル信号ライン３０、あるいはローカル通信バス３１が断線しているなどの通信経路異常などが発生し、符番が正常に行われなかったと判断する。

また、図８（ｃ）に示す例では、最後のモジュール１−Ｘのスレーブ３−Ｘにローカル信号ライン３０を介して、ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとなる符番受信要求信号Ｓ１が送信される。このとき、サーバ１０からは、ローカル通信バス３１上に、番号ｉ＝Ｘを含む符番信号Ｓ２が送信される。

この場合、スレーブ３−Ｘから番号ｉ＝Ｘを含む符番完了信号Ｓ３がマスタ１０に返信されない。このため、マスタ１０側では、何らかの不具合、例えば、モジュール１−Ｘのスレーブ３−Ｘ自体の動作異常や、モジュール１−Ｘのスレーブ３−Ｘとサーバ１０との間で、ローカル信号ライン３０、あるいはローカル通信バス３１が断線しているなどの通信経路異常などが発生し、符番が正常に行われなかったと判断する。

次に、図９は、本実施形態による、符番後の異常チェック動作を説明するためのフローチャートである。多セル電池システムでは、マスタ１０は、符番処理後の通信時に、複数のモジュール１−１〜１−４のスレーブ３−１〜３−４との間でローカル通信バス３１を介して順次通信を行い、各モジュール１−１〜１−４に付与された番号ｉを含む電池情報を送受信する。このとき、その通信でモジュール１−１〜１−４のスレーブ３−１〜３−４のいずれかからの通信が途絶えた場合や、付与された番号ｉが重複していた場合に、そのモジュール（スレーブ、電池セル）に不具合が発生したと判断する。

マスタ１０は、まず、モジュール１−１〜１−４に付ける一連の番号ｉを初期化し、「１」とする（ステップＳ７０）。次に、マスタ１０は、ローカル通信バス３１を介して、番号ｉのモジュール１−ｉとの間で、電池情報などの情報を送受信する（ステップＳ７２）。

次に、マスタ１０は、モジュール１−１〜１−４のスレーブ３−１〜３−４のいずれかから、ローカル通信バス３１を介して、電池情報などの情報を受信したか否かを判断する（ステップＳ７４）。そして、マスタ１０は、モジュール１−１〜１−４のスレーブ３−１〜３−４のいずれかから、電池情報などの情報を受信すると、番号ｉのモジュール１−ｉであるか否かを判断する（ステップＳ７６）。

そして、番号ｉのモジュール１−ｉから電池情報などの情報を受信した場合には、モジュール１−ｉのスレーブ３−ｉは正常であると判断し、番号ｉを１だけインクリメントし（ステップＳ７８）、ローカス信号ライン３０を介して、最後のモジュールから符番受信要求信号Ｓ１を受信したか否か、すなわち、全モジュールに対する符番が完了したか否かを判断し（ステップＳ８０）、まだ、最後のモジュールから符番受信要求信号Ｓ１を受信していない場合には、ステップＳ７２に戻り、上述した処理を繰り返す。

すなわち、マスタ１０は、番号ｉを１ずつインクリメントしながら、ステップＳ７２で、ローカル通信バス３１を介して、番号ｉのモジュール１−ｉとの間で、電池情報などの情報を送受信し、ステップＳ７２、Ｓ７４で、番号ｉのモジュール１−ｉから電池情報などの情報を受信したか否かを判断し、番号ｉのモジュール１−ｉから電池情報などの情報を受信した場合には、モジュール１−ｉは正常であると判断する。

一方、上述した一連の動作において、マスタ１０は、番号ｉのモジュール１−ｉから電池情報などの情報が受信されないと、何らかの不具合、例えば、スレーブ３−ｉ自体の動作異常や、スレーブ３−ｉとサーバ１０との間で、ローカル信号ライン３０、あるいはローカル通信バス３１が断線しているなどの通信経路異常が発生していると判断し、番号ｉのモジュール１−ｉに異常が発生したことを報知（視覚的、及び／または音響的にユーザに通知）する（ステップＳ８２）。上記番号ｉは、モジュールの配線順に符番されているため、ユーザは、どのモジュールで異常が発生したかを容易に特定することができ、異常があったモジュールを迅速に交換することができる。

次に、図１０（ａ）、（ｂ）は、上述した符番後の異常チェック動作を説明するためのブロック図である。なお、図１０（ａ）、（ｂ）では、Ｘ個のモジュール１−１〜１−Ｘに対して異常チェックする例について説明する。図１０（ａ）では、マスタ１０が、ローカル通信バス３１を介して、スレーブ３−１〜３−Ｘとの間で、順番に電池情報などの情報を送受信する際に、スレーブ３−１、３−２、あるいは３−４〜３−Ｘからは、電池情報などの情報を受信したが、スレーブ３−３との間では、電池情報などの情報を受信できなかった。

この場合、マスタ１０は、モジュール１−３のスレーブ３−３に、何らかの不具合、例えば、スレーブ３−３自体の動作異常や、スレーブ３−３とサーバ１０との間で、ローカル信号ライン３０、あるいはローカル通信バス３１が断線しているなどの通信経路異常が発生していると判断し、モジュール１−３に異常が発生したことを報知する。

また、図１０（ｂ）では、マスタ１０が、ローカル通信バス３１を介して、スレーブ３−１〜３−Ｘとの間で、順番に電池情報などの情報を送受信する際に、スレーブ３−５との間で、電池情報などの情報を受信できなかった。この場合、マスタ１０は、モジュール１−５のスレーブ３−５に、何らかの不具合、例えば、スレーブ３−５自体の動作異常や、スレーブ３−５とサーバ１０との間で、ローカル信号ライン３０、あるいはローカル通信バス３１が断線しているなどの通信経路異常が発生していると判断し、モジュール１−５に異常が発生したことを報知する。

上述した本実施形態によれば、モジュールをどのように接続しても、複数のモジュールに対して配線通りに一連の番号を符番することができる。

また、本実施形態によれば、符番にローカル信号ラインを利用することで、通常の入出力ポート（ＬｏｗレベルまたはＨｉｇｈレベル）で、複数のモジュールに対して符番することができるため、符番用に通信ポートを使用しなくてよい。

また、本実施形態によれば、符番にローカル信号ラインを利用することで、簡単な回路で実現することができ、部品点数の削減と実装面積の削減とを図ることができる。

また、本実施形態によれば、メンテナンスで、修理等でモジュール交換するときや、モジュールを入れ替えた場合でも、符番されていないことを検出して、再度、自動的に符番動作が実行されて一連の番号が符番されるので、作業を軽減することができる。

本発明の実施形態による多セル電池システムの構成を示すブロック図である。 本実施形態による、多セル電池システムのマスタの略構成を示すブロック図である。 本実施形態による、多セル電池システムのモジュールの略構成を示すブロック図である。 本実施形態による多セル電池システムのマスタ１０の符番処理に係るメインルーチンを示すフローチャートである。 本実施形態による、多セル電池システムのマスタ側での符番動作を説明するためのフローチャートである。 本実施形態による、多セル電池システムのモジュール（スレーブ）側での符番動作を説明するためのフローチャートである。 符番動作において正常に符番が実行された場合の動作を説明するためのブロック図である。 符番動作において正常時と異常が検出された場合の動作を説明するためのブロック図である。 本実施形態による、符番後の異常チェック動作を説明するためのフローチャートである。 符番後の異常チェック動作を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１−１〜１−４ モジュール
２−１〜２−４ 電池セル
３−１〜３−４ スレーブ
３−ｉ−１ 電源部
３−ｉ−２ 通信部
３−ｉ−３ アイソレーション部
３−ｉ−４ ＣＰＵ
３−ｉ−５ 電圧計測部
３−ｉ−６ 温度計測部
３−ｉ−７ 電源部
１０ マスタ
１０−１ 入力部
１０−２ 制御部
１０−３ 記憶部
１０−４ 通信部
１０−５ 電源部
２０ 負荷回路
３０ ローカル信号ライン
３１ ローカル通信バス
４０、４１ 外部ユニット

Claims (7)

1. 電池セルと該電池セルの状態を監視するスレーブとを備え、直列接続された複数のモジュールと、該複数のモジュールの各々が備えるスレーブとの間で通信することにより前記電池セルの状態を監視するマスタとからなる多セル電池システムであって、
   前記マスタは、各モジュールに符番すべき一連の番号を順番に符番信号として前記複数のモジュールに対して送信し、
   前記複数のモジュールは、各々、符番を実行させるための符番受信要求信号を受信すると、前記マスタからの符番信号を受信し、該符番信号に含まれる番号情報に基づいて符番を実行し、該符番が完了すると、直列接続された次段のモジュールに対して前記符番受信要求信号を送信することで、直列接続された順番に一連の番号を符番することを特徴とする多セル電池システム。
2. 前記マスタは、前記複数のモジュールのうちのいずれかで、一定時間内に符番が完了されなかった場合、そのモジュールに異常があったと判断することを特徴とする請求項１記載の多セル電池システム。
3. 前記複数のモジュールは、各々、符番が完了すると、前記マスタに対して符番完了信号を返信し、
   前記サーバは、前記符番完了信号が一定時間内に受信された場合に、当該符番完了信号を返信してきたモジュールでの符番が完了したと判断し、前記符番完了信号が一定時間内に受信されない場合に、そのモジュールに異常があったと判断することを特徴とする請求項２記載の多セル電池システム。
4. 前記マスタにより、前記複数のモジュールのうちのいずれかのモジュールで異常があったと判断された場合、前記マスタ及び前記複数のモジュールは、再度、一連の番号を前記複数のモジュールに符番する動作を実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の多セル電池システム。
5. 前記符番受信要求信号は、ローレベルからハイレベルへ立ち上がることで有効となる信号であり、直列接続された順番にモジュール間を接続する信号ラインを介して送信され、
   前記符番信号は、前記マスタと前記複数のモジュールとを共通接続する通信ラインを介して、前記マスタから前記複数のモジュールに対して送信されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の多セル電池システム。
6. 前記符番完了信号は、前記通信ラインを介して、前記複数のモジュールの各々から前記マスタに対して送信されることを特徴とする請求項５記載の多セル電池システム。
7. 電池セルと該電池セルの状態を監視するスレーブとを備え、直列接続された複数のモジュールに対して、該複数のモジュールの各々が備えるスレーブとの間で通信することにより前記電池セルの状態を監視するマスタによって一連の番号を順番に符番する管理番号符番方法であって、
   前記マスタは、
   前記複数のモジュールの各々に符番すべき一連の番号を順番に符番信号として前記マスタから前記複数のモジュールに対して送信するステップを含み、
   前記複数のモジュールは、各々、
   符番を実行させるための符番受信要求信号を受信すると、前記マスタからの符番信号を受信するステップと、
   前記受信した符番信号に含まれる番号情報に基づいて符番を実行するステップと、
   前記符番が完了すると、直列接続された次段のモジュールに対して前記符番受信要求信号を送信するステップと
   を含むことを特徴とする管理番号符番方法。
   

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