(57)【要約】【課題】信号伝送線の終端抵抗の異常を検出し、信号伝送線に終端抵抗を適正に接続することができる電池監視制御装置及び終端抵抗異常検出方法を提供する。【解決手段】電池監視制御装置１００は、電池の状態を監視し、一対の信号伝送線３０に並列に接続された複数の監視部２０と、信号伝送線の一端側に接続された一つの制御部１０とを備える。制御部が接続された信号伝送線の一端側に第１の終端抵抗３１が形成さる。複数の監視部の各々に、信号伝送線の他端側の第２の終端抵抗を形成するための抵抗２３とスイッチ２４とを備える。制御部には、信号伝送線に流れる電流量を検出し、該電流量を、予め記憶された第１及び第２の終端抵抗を通して流れる電流量と比較し、比較の結果を基に信号伝送線の断線を検出する異常検出部１４と、複数の監視部のうちの最遠方の監視部の抵抗を信号伝送線に接続するようにスイッチ２４を制御するスイッチ制御部１５を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の状態を監視し、一対の信号伝送線に並列に接続された複数の監視部と、前記信号伝送線の一端側に接続された一つの制御部と、を備えた電池監視制御装置において、
前記制御部が接続された前記信号伝送線の一端側に形成された第１の終端抵抗と、
前記複数の監視部の各々に備えられ、前記信号伝送線の他端側の第２の終端抵抗を形成するための抵抗と、前記複数の監視部のうちの一つの監視部の前記抵抗のみを前記信号伝送線に接続するように制御されるスイッチと、
前記信号伝送線に流れる電流量を検出し、前記電流量を、予め記憶された前記第１及び第２の終端抵抗を通して流れる電流量と比較し、前記比較の結果を基に前記信号伝送線の断線を含む異常による終端抵抗の異常を検出する異常検出手段と、
を備えたことを特徴とする電池監視制御装置。
【請求項２】
前記異常検出手段は、前記信号伝送線に送出される伝送信号の電圧によって前記信号伝送線に流れる電流量が、前記第１及び第２の終端抵抗に流れる予め定められた所定の電流量より減少したことにより、前記第２の終端抵抗の不接続を検出することを特徴とする請求項１に記載の電池監視制御装置。
【請求項３】
通信可能な前記信号伝送線に接続された複数の監視部のうち、前記信号伝送線上で前記制御部から最も遠方の位置の監視部の前記スイッチのみにより前記抵抗を前記信号伝送線に接続するよう、前記スイッチのオン／オフを制御するスイッチ制御手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池監視制御装置。
【請求項４】
電池の状態を監視する複数の監視部が並列に接続され、一つの制御部が一端側に接続された一対の信号伝送線の終端抵抗の異常検出方法であって、
前記制御部が接続された前記信号伝送線の一端側に第１の終端抵抗を形成し、
前記複数の監視部の各々に備えられた抵抗と該抵抗を前記信号伝送線に接続するスイッチとのうち、一つの監視部の前記抵抗と前記スイッチとにより、前記信号伝送線の他端側の第２の終端抵抗を形成し、
前記信号伝送線に流れる電流量を検出し、前記電流量を、予め記憶された前記第１及び第２の終端抵抗を通して流れる電流量と比較し、前記比較の結果を基に前記信号伝送線の断線を含む異常による終端抵抗の異常を検出する
ことを特徴とする終端抵抗異常検出方法。
【請求項５】
前記信号伝送線に送出される伝送信号の電圧によって前記信号伝送線に流れる電流量が、前記第１及び第２の終端抵抗に流れる予め定められた所定の電流量より減少したことにより、前記第２の終端抵抗の不接続を検出する
ことを特徴とする請求項４に記載の終端抵抗異常検出方法。
【請求項６】
通信可能な前記信号伝送線に接続された複数の監視部のうち、前記信号伝送線上で前記制御部から最も遠方の位置の監視部の前記スイッチのみにより前記抵抗を前記信号伝送線に接続するよう、前記スイッチのオン／オフを制御する
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の終端抵抗異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の状態を監視し、一対の信号伝送線に並列に接続された複数の監視部と、該一対の信号伝送線の一端側に接続された一つの制御部とを備えた電池監視制御装置及び終端抵抗異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動フォークリフト、ハイブリッド車又は電気自動車等には、複数の充電可能な単電池を直列に接続した組電池を有する電池モジュールを複数備え、高電圧の電力を供給する電池パックが実装される。このような電池パックは、内部の各電池の状態を監視し、各電池の状態を適正に保つよう制御する電池監視制御装置を備えている。
【０００３】
電池監視制御装置の従来の構成例を図４に示す。電池監視制御装置１００は、各電池の電圧、電流、温度等の状態を検出し、検出した状態情報から電池の残容量等の演算や異常状態の判定を行い、それらの演算又は判定の結果により、各電池の充放電の制御や異常に対する対処等の処理を行う。
【０００４】
電池監視制御装置１００は、それらの処理を行うために、例えば電池監視ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の監視部２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）と、例えば電池制御ＥＣＵ等の制御部１０とを備える。
【０００５】
各監視部２０は、電池モジュール毎に複数備えられ、各電池モジュール内の各単電池の電圧、電流、温度等を検知し、該検知した情報を基に、該電池モジュールの充電状態や過充電又は過放電等を判定し、各電池の充放電の制御や異常に対する対処等の処理を行う、マイクロコンピュータやロジック回路等を有する監視処理部２１を備える。
【０００６】
各監視部２０は、ＣＡＮ（Control Area Network）通信等の通信用の一対の信号伝送線３０に、デイジーチェーン接続やマルチドロップ接続等により並列に接続され、該信号伝送線３０を介して制御部１０と種々の通信信号を送受信する通信回路２２を備える。各監視部２０の搭載数は、電池パック内の組電池の構成（直列数や並列数）に応じて増減される。
【０００７】
制御部１０は、複数の監視部２０に対して一つ備えられ、各監視部２０の動作を監視制御し、各監視部２０からの監視情報に基づいて、各電池モジュールの各単電池の状態を適正に保つよう制御する、マイクロコンピュータやロジック回路等による制御処理部１１を備える。
【０００８】
制御部１０は、ＣＡＮ通信等の通信用の一対の信号伝送線３０の一端側に接続され、該信号伝送線３０に並列接続された複数の監視部２０と、種々の通信信号を送受信する通信回路１２を備える。
【０００９】
Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  ＣＡＮ通信等の高速通信を行う場合、高速通信用の一対の信号伝送線３０には、その両端にインピーダンス整合用の二つの終端抵抗３１，３２を接続し、インピーダンスの不整合に起因する伝送信号の反射による波形歪や不要電磁波の放射を防ぎ、また、ノイズに対する耐性を高めている。
【００１０】
本発明に関連する技術として、通信伝送路に複数の局がマルチドロップ方式で接続されたネットワークシステムにおいて、各局に終端抵抗を設け、通信異常が発生したとき、通信可能な最遠方の局に対して、終端抵抗を通信伝送路に接続させる技術が、特許文献１等により知られている。
【００１１】
また、通信バスの両端に抵抗値が異なる終端抵抗を接続し、該通信バスに接続された各端末通信装置がデータ出力時の出力電流を測定し、該出力電流を基に、当該端末通信装置のどちら側の通信バスに断線が発生しているかを認識する技術が、特許文献２等により知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平９−２３７１１６号公報
【特許文献２】特開平１０−２９４７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図４に示した従来の電池監視制御装置１００において、図５に示すように、信号伝送線３０に断線が発生すると、断線個所（Ｘ）より上位側（制御部１０に近い側）の監視部２０ａ，２０ｂは、制御部１０と通信が可能であるが、通信可能な信号伝送線３０に終端抵抗３２が接続されていない状態となるため、インピーダンスの不整合に起因する波形歪や不要電磁波の放射が引起こされ、ノイズ耐性が弱まり、通信が不安定になってしまう。
【００１４】
上記課題に鑑み、本発明は、一対の信号伝送線に並列に接続された複数の監視部と、該信号伝送線の一端側に接続された一つの制御部とを備えた電池監視制御装置において、信号伝送線の終端抵抗の異常を検出することができ、また、該異常の検出時に該信号伝送線に終端抵抗を適正に接続することができる電池監視制御装置及び終端抵抗異常検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一つの形態に係る電池監視制御装置は、電池の状態を監視し、一対の信号伝送線に並列に接続された複数の監視部と、前記信号伝送線の一端側に接続された一つの制御部と、を備えた電池監視制御装置において、前記制御部が接続された前記信号伝送線の一端側に形成された第１の終端抵抗と、前記複数の監視部の各々に備えられ、前記信号伝送線の他端側の第２の終端抵抗を形成するための抵抗と、前記複数の監視部のうちの一つの監視部の前記抵抗を前記信号伝送線に接続するように制御されるスイッチと、前記信号伝送線に流れる電流量を検出し、前記電流量を、予め記憶した前記第１及び第２の終端抵抗を通して流れる電流量と比較し、前記比較の結果を基に前記信号伝送線の断線を含む異常による終端抵抗の異常を検出する異常検出手段と、を備える。
【００１６】
また、前記異常検出手段は、前記信号伝送線に送出される伝送信号の電圧によって前記信号伝送線に流れる電流量が、前記第１及び第２の終端抵抗に流れる予め定められた所定の電流量より減少したことにより、前記第２の終端抵抗の不接続を検出する。
【００１７】
また、通信可能な前記信号伝送線に接続された複数の監視部のうち、前記信号伝送線上で前記制御部から最も遠方の位置の監視部の前記スイッチのみにより前記抵抗を前記信号伝送線に接続するよう、前記スイッチのオン／オフを制御するスイッチ制御手段を備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、信号伝送線に流れる電流量を検出し、該電流量を、予め記憶した第１及び第２の終端抵抗を通して流れる電流量と比較することにより、終端抵抗の異常を検出することができる。
【００１９】
また、各監視部に終端抵抗を形成するための抵抗と該抵抗を信号伝送線に接続するためのスイッチとを備え、終端抵抗の接続位置を任意に変更し得るようにしたことにより、信号伝送線に断線等が発生した場合でも、信号伝送線に終端抵抗を適正に接続し、インピーダンスの不整合に起因する波形歪や不要電磁波の放射を防ぎ、ノイズ耐性を高め、信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態の電池監視制御装置の構成例を示す図である。
【図２】断線発生時の本実施形態の電池監視制御装置の態様例を示す図である。
【図３】本実施形態の終端抵抗異常検出の動作例のフローを示す図である。
【図４】従来の電池監視制御装置の構成例を示す図である。
【図５】断線発生時の従来の電池監視制御装置の態様例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本実施形態の電池監視制御装置の構成例を示す。図１に示すように、電池監視制御装置１００は、電池の状態を監視する複数の監視部２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）と一つの制御部１０とを備える。
【００２２】
一つの制御部１０は、ＣＡＮ通信等の通信用の一対の信号伝送線３０の一端側に接続され、複数の監視部２０は、該信号伝送線３０にデイジーチェーン接続等により並列に接続される。制御部１０が接続された信号伝送線３０の一端側に、制御部１０の内部又はその近傍に終端抵抗３１が接続され、第１の終端抵抗が形成される。
【００２３】
各監視部２０は、信号伝送線３０の終端抵抗を形成するための抵抗２３と、該抵抗２３を信号伝送線３０に接続するためのスイッチ２４とを備える。各スイッチ２４は、制御部１０のスイッチ制御部１５の指令に基づき、各監視部２０の監視処理部２１により、オン／オフが制御される。
【００２４】
制御部１０のスイッチ制御部１５は、複数の監視部２０ａ，２０ｂ，２０ｃのうち、信号伝送線３０上で制御部１０から最も遠方の位置の監視部２０ｃの抵抗２３のみを信号伝送線３０に接続するよう、各スイッチ２４のオン／オフを制御する。従って、制御部１０から最遠方の監視部２０ｃ内の抵抗２３により、信号伝送線３０の他端側の第２の終端抵抗が形成される。
【００２５】
制御部１０には、通信回路１２から信号伝送線３０に送出される伝送信号の電圧により信号伝送線３０に流れる電流量を検知する電流センサ１３を備える。電流センサ１３の出力は、制御処理部１１の異常検出部１４に入力され、異常検出部１４は、電流センサ１３で検知された電流量を基に、信号伝送線３０の断線、短絡等による終端抵抗の異常を検出する。
【００２６】
例えば、通信回路１２から伝送信号を送出するとき、一対の信号伝送線３０の一方（ＣＡＮＨ）の電圧が３．５Ｖに、一対の信号伝送線３０の他方（ＣＡＮＬ）の電圧が１．５Ｖになるとする。
【００２７】
このとき、信号伝送線３０の両端の終端抵抗、すなわち、制御部１０側の終端抵抗３１と監視部２０ｃ内の抵抗２３とが、それぞれ１２０Ωであり、二つの終端抵抗が信号伝送線３０に正常に接続されている場合、電流センサ１３により検知される電流量は、約３３ｍＡ（＝２×（３．５Ｖ−１．５Ｖ）÷１２０Ω）となる。
【００２８】
これに対して、信号伝送線３０の断線等により、監視部２０ｃ内の抵抗２３が通信可能な信号伝送線３０から切り離されて不接続となった場合、通信可能な信号伝送線３０には一つの終端抵抗３１しか接続されていない状態となり、電流センサ１３により検知される電流量は、約１６．５ｍＡ（＝（３．５Ｖ−１．５Ｖ）÷１２０Ω）となり、電流量が減少する。また、信号伝送線３０に短絡や地絡が発生した場合、電流センサ１３で検知される電流量は、正常時の信号伝送線３０に流れる約３３ｍＡと異なる電流量となる。
【００２９】
異常検出部１４は、電流センサ１３により検知される電流量を、予め記憶した第１及び第２の終端抵抗３１，１３を通して流れる電流量から算定される所定量と比較し、該比較の結果を基に信号伝送線３０の断線を含む異常による終端抵抗の異常を検出する。
【００３０】
ここで、図２に示すように信号伝送線３０が断線したとすると、断線個所（Ｘ）より上位側（制御部１０に近い側）の監視部２０ａ，２０ｂは、制御部１０と通信が可能であるが、信号伝送線３０の他端側に第２の終端抵抗が接続されていない状態となる。
【００３１】
信号伝送線３０の断線は、上述したように異常検出部１４により検出される。信号伝送線３０の断線が検出されると、制御処理部１１のスイッチ制御部１５は、複数の監視部２０ａ，２０ｂ，２０ｃのうち、以下のようにして、通信可能な信号伝送線３０上で制御部１０から最も遠方の位置の監視部２０ｂのスイッチ２４のみをオンにするよう制御する。
【００３２】
スイッチ制御部１５は、信号伝送線３０上で制御部１０から遠方に位置する順に、監視部２０ａ，２０ｂ，２０ｃの識別情報を予め格納したテーブルを記憶しておく。そして、該テーブルに従って、最も遠方の監視部２０ｃのスイッチ２４のみをオンにするようスイッチ制御線１６を介して指令を送出する。
【００３３】
該指令の送出後、異常検出部１４で信号伝送線３０の異常が検出されるか否かを判定する。この場合、信号伝送線３０が断線個所（Ｘ）で断線されているため、断線個所（Ｘ）より遠方（下位）側の監視部２０ｃのスイッチ２４のみをオンにさせても、第２の終端抵抗が形成されず、一つの終端抵抗しか接続されていないため、異常検出部１４で異常が検出される。
【００３４】
そこで、スイッチ制御部１５は、監視部２０ｃから一つ近方（上位）側に位置する監視部２０ｂのスイッチ２４のみをオンにするようスイッチ制御線１６を介して指令を送出する。該指令の送出後、異常検出部１４で信号伝送線３０の異常が検出されるか否かを判定する。この場合、信号伝送線３０の断線個所（Ｘ）より近方の監視部２０ｂのスイッチ２４がオンになるので、第２の終端抵抗が形成され、二つの終端抵抗が信号伝送線３０に接続されるので、異常検出部１４では正常として検出される。
【００３５】
このように、スイッチ制御線１６を用いて最遠方の監視部２０ｃのスイッチ２４から順に一つずつオンにさせ、異常検出部１４で正常が検出されたときに、スイッチ２４の制御を停止する。こうすることにより、信号伝送線３０に断線が発生しても、断線箇所より近方の監視部２０のうちで最も遠方に位置する監視部２０のスチッチ１４のみをオンにさせ、信号伝送線３０の他端側に第２の終端抵抗を適正に形成させることができる。
【００３６】
通信可能な信号伝送線３０上で制御部１０から最も遠方の監視部２０のスイッチ２４のみをオンにさせる他の手法として、スイッチ制御線１６を設けることなく、信号伝送線３０を介して最も遠方に位置する監視部２０ｃから順にポーリング信号を送信し、そのレスポンスが受信されない場合には、当該レスポンスの無い監視部２０ｃより一つ近方の監視部２０ｂにポーリング信号を順次送信し、そのレスポンスが受信された監視部２０ｂに対してスイッチ２４をオンにさせる指令を、信号伝送線３０を介して送信する構成としてもよい。
【００３７】
図３に本実施形態の終端抵抗異常検出の動作例のフローを示す。なお、初期段階で各監視部２０のスイッチ２４が全てオフにされた後、スイッチ制御部１５により、最も遠方の監視部２０のスイッチ２４のみがオンにされ、その監視部２０の抵抗２３により第２の終端抵抗が形成されているものとする。
【００３８】
まず、制御部１０は、送出する伝送信号の電圧により信号伝送線３０に流れる電流量を電流センサ１３により検出する（ステップＳ３１）。そして、異常検出部１４は、該電流量が、二つの終端抵抗に流れる予め定められた所定の電流量より少ないか否かを判定する（ステップＳ３２）。
【００３９】
信号伝送線３０に流れる電流量が、予め定められた所定の電流量にほぼ等しい場合（ステップＳ３２でＮＯの場合）、終端抵抗に異常は発生していないと判定し、ステップＳ３１に戻って同様の動作を繰り返す。
【００４０】
信号伝送線３０に流れる電流量が、予め定められた所定の電流量より少ない場合（ステップＳ３２でＹＥＳの場合）、第２の終端抵抗が不接続（異常）であることを検出し、スイッチ制御部１５により、信号伝送線３０上で遠方に位置する監視部２０から順に一つずつそのスイッチ２４のみをオンにし、その抵抗２３により信号伝送線３０の他端側の第２の終端抵抗を形成する（ステップＳ３３）。
【００４１】
そして、スッテプＳ３１，Ｓ３２の動作を繰り返し、信号伝送線３０に流れる電流量が、二つの終端抵抗に流れる所定の電流量にほぼ等しいと判定されるまで（ステップＳ３２でＮＯとなるまで）、ステップＳ３３により一つの監視部２０のスイッチ２４のみを遠方のものから順にオンにさせる動作を繰り返す。
【００４２】
以上の動作により、信号伝送線３０の両端のインピーダンス整合用の第１及び第２の終端抵抗を利用し、その終端抵抗に流れる総電流を基に、信号伝送線３０の断線による終端抵抗の不接続を含む異常を検出することができる。
【００４３】
また、信号伝送線３０の断線の検出時に、正常な（断線していない）信号伝送線３０に接続された監視部２０のうち、制御部１０から最も遠方に位置する監視部２０のスイッチ２４のみをオンにし、正常な信号伝送線３０の最遠端部で第２の終端抵抗を適正に形成することができる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上に述べた実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成又は実施形態を採ることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１００  電池監視制御装置
１０  制御部
１１  制御処理部
１２  通信回路
１３  電流センサ
１４  異常検出部
１５  スイッチ制御部
１６  スイッチ制御線
２０  監視部
２１  監視処理部
２２  通信回路
２３  抵抗
２４  スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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