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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-09-14
(54)【発明の名称】電池システム、電池処理方法
(51)【国際特許分類】
H02J 7/02 20160101AFI20220907BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20220907BHJP
H01M 10/48 20060101ALI20220907BHJP
H01M 10/44 20060101ALI20220907BHJP
【ＦＩ】
H02J7/02 H
H02J7/00 X
H01M10/48 P
H01M10/44 Q
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021574178
(86)(22)【出願日】2019-07-11
(85)【翻訳文提出日】2021-12-13
(86)【国際出願番号】 CN2019095568
(87)【国際公開番号】W WO2021003731
(87)【国際公開日】2021-01-14
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】515090628
【氏名又は名称】株式会社スリーダムアライアンス
(71)【出願人】
【識別番号】521544300
【氏名又は名称】ワン，ジェイソン
(71)【出願人】
【識別番号】521544311
【氏名又は名称】シ，ミンジエ
(74)【代理人】
【識別番号】110000165
【氏名又は名称】グローバル・アイピー東京特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】根津 晃
(72)【発明者】
【氏名】ワン，ジェイソン
(72)【発明者】
【氏名】シ，ミンジエ
【テーマコード（参考）】
5G503
5H030
【Ｆターム（参考）】
5G503BA03
5G503BB01
5G503CA01
5G503CA11
5G503EA05
5G503FA06
5G503GD04
5G503HA02
5H030AA08
5H030AS08
5H030BB09
5H030FF42
5H030FF43
(57)【要約】
開示される電池システムでは、電池パックと電池管理装置が接続され、かつ電池パックと充電装置が接続されていない場合には、複数の電池モジュールの各々によって算出される各電池モジュールの状態情報、または、電池管理装置によって算出される各電池モジュールの状態情報を、各電池モジュールと電池管理装置の間で共有する。電池パックと充電装置が接続され、かつ電池パックと電池管理装置が接続されていない場合には、複数の電池モジュールの各々によって算出される各電池モジュールの状態情報を、各電池モジュールと充電装置の間で共有する。
【選択図】図８
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
直列に接続された再充電可能な複数の電池モジュールを含む電池パックと、前記電池パックの負荷である機器内に設けられ、前記複数の電池モジュールの各々と通信可能な電池管理装置と、
前記機器内に設けられ、前記電池パックと前記電池管理装置が接続されている場合に前記電池パックを流れる第１電流を検出する第１電流センサと、
前記電池パックを充電するための充電装置であって、前記複数の電池モジュールの各々と通信可能な充電装置と、
前記充電装置に設けられ、前記電池パックと前記充電装置が接続されている場合に前記電池パックを流れる第２電流を検出する第２電流センサと、
を有する電池システムであって、
前記複数の電池モジュールの各々は、各電池モジュールの電圧を検出し、
前記電池パックと前記電池管理装置が接続され、かつ前記電池パックと前記充電装置が接続されていない場合には、各電池モジュールの電圧と前記第１電流とに基づいて、各電池モジュール又は前記電池管理装置のいずれか一方が、対応する電池モジュールの状態情報を算出するとともに、算出される各電池モジュールの状態情報を、各電池モジュールと前記電池管理装置の間で共有し、
前記電池パックと前記充電装置が接続され、かつ前記電池パックと前記電池管理装置が接続されていない場合には、各電池モジュールの電圧と前記第２電流とに基づいて、各電池モジュールが、対応する電池モジュールの状態情報を算出するとともに、算出される各電池モジュールの状態情報を、各電池モジュールと前記充電装置の間で共有し、
各電池モジュールは、
対応する状態情報が格納されている第１メモリと、
対応する状態情報が前記電池管理装置によって算出される場合には、前記電池管理装置から前記状態情報を受信して前記第１メモリに書き込み、対応する状態情報が前記充電装置によって算出される場合には、前記充電装置から前記状態情報を受信して前記第１メモリに書き込む第１制御部と、を備え、
前記電池管理装置は、
各電池モジュールの状態情報が格納されている第２メモリと、
各電池モジュールの状態情報を算出して前記第２メモリに書き込む、又は、各電池モジュールの状態情報が対応する電池モジュールによって算出される場合には、各電池モジュールから前記状態情報を受信して前記第２メモリに書き込む第２制御部と、を備えた、
電池システム。
【請求項2】
各電池モジュールの状態情報は、各電池モジュールの充電率（ＳＯＣ）の情報を含み、前記電池管理装置の第２制御部は、前記第２メモリに格納されている各電池モジュールの充電率である第１充電率と、前記第２メモリに新たに書き込むべき各電池モジュールの充電率である第２充電率との差分の絶対値を算出し、前記絶対値が所定の第１閾値以下である場合には、前記第１充電率を上位装置に通知し、前記絶対値が前記第１閾値より大きい第２閾値以上である場合には、前記第２充電率を前記上位装置に通知し、前記絶対値が前記第１閾値より大きく、かつ前記第２閾値より小さい場合には、前記第１充電率と前記第２充電率の間の充電率である第３充電率を前記上位装置に通知する、
請求項１に記載された電池システム。
【請求項3】
各電池モジュールの状態情報は、各電池モジュールの充電率（ＳＯＣ）の情報を含み、各電池モジュールは、直列に接続された複数の電池セルとセルバランサを備え、当該セルバランサは、各電池モジュールの前記複数の電池セル間の電圧に差がある場合には、前記複数の電池セルの間で電圧が実質的に同一となるように動作し、
前記電池管理装置の第２制御部は、前記複数の電池モジュールに対して算出された充電率に差がある場合には、各電池モジュールのセルバランサによって前記複数の電池モジュールの間で充電率が実質的に同一となるように前記複数の電池モジュールを制御し、実質的に同一となった充電率の情報を各電池モジュールに通知する、
請求項１又は２に記載された電池システム。
【請求項4】
各電池モジュールの状態情報は、少なくとも充電率（ＳＯＣ）および健全度（ＳＯＨ）の情報を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載された電池システム。
【請求項5】
直列に接続された再充電可能な複数の電池モジュールを含む電池パックのための電池管理方法であって、前記電池パックは、前記電池パックの負荷である機器内に設けられる電池管理装置、および、前記電池パックを充電するための充電装置と接続可能であって、
前記方法は、前記電池パックと前記電池管理装置が接続され、かつ前記電池パックと前記充電装置が接続されていない場合に、
(a-1) 前記電池管理装置が、前記電池パックを流れる第１電流を、前記機器内に設けられた第１電流センサから取得するステップと、
(a-2) 各電池モジュール又は前記電池管理装置のいずれか一方が、各電池モジュールで検出された電圧と、前記取得された前記第１電流とに基づいて、対応する電池モジュールの状態情報を算出するステップと、
(a-3) 前記複数の電池モジュールの各々によって算出される各電池モジュールの状態情報、または、前記電池管理装置によって算出される各電池モジュールの状態情報を共有するステップと、
を含み、
前記方法は、前記電池パックと前記充電装置が接続され、かつ前記電池パックと前記電池管理装置が接続されていない場合に、
(b-1) 前記充電装置が、前記電池パックを流れる第２電流を、前記充電装置内の第２電流センサから取得するステップと、
(b-2) 各電池モジュールの電圧と前記第２電流とに基づいて、各電池モジュールが、対応する電池モジュールの状態情報を算出するステップと、
(b-3) 前記複数の電池モジュールの各々によって算出される各電池モジュールの状態情報を、各電池モジュールと前記充電装置の間で共有するステップと、
を含む電池管理方法。
【請求項6】
前記状態情報が前記電池管理装置によって算出される場合に、各電池モジュールが、前記電池管理装置から対応する状態情報を受信し、各電池モジュールの第１メモリに書き込むステップと、前記状態情報が前記充電装置によって算出される場合に、各電池モジュールが、前記充電装置から対応する状態情報を受信し、対応する前記第１メモリに書き込むステップと、
前記電池管理装置が、各電池モジュールの状態情報を算出して前記電池管理装置の第２メモリに書き込む、又は、各電池モジュールの状態情報が対応する電池モジュールによって算出される場合に、各電池モジュールから前記状態情報を受信して、前記第２メモリに書き込むステップと、
を含む、請求項５に記載された電池管理方法。
【請求項7】
各電池モジュールの状態情報は、各電池モジュールの充電率（ＳＯＣ）の情報を含み、前記方法は、
前記電池管理装置が、前記第２メモリに格納されている各電池モジュールの充電率である第１充電率と、前記第２メモリに新たに書き込むべき各電池モジュールの充電率である第２充電率との差分の絶対値を算出するステップと、
前記絶対値が所定の第１閾値以下である場合には前記第１充電率を上位装置に通知し、前記絶対値が前記第１閾値より大きい第２閾値以上である場合には、前記第２充電率を前記上位装置に通知するステップと、
前記絶対値が前記第１閾値より大きく、かつ前記第２閾値より小さい場合には、前記第１充電率と前記第２充電率の間の充電率である第３充電率を前記上位装置に通知するステップと、
を含む、請求項６に記載された電池管理方法。
【請求項8】
各電池モジュールの状態情報は、各電池モジュールの充電率（ＳＯＣ）の情報を含み、各電池モジュールは、直列に接続された複数の電池セルとセルバランサを備え、当該セルバランサは、各電池モジュールの前記複数の電池セル間の電圧に差がある場合には、前記複数の電池セルの間で電圧が実質的に同一となるように動作し、
前記方法は、
前記電池管理装置が、前記複数の電池モジュールに対して算出された充電率に差がある場合には、各電池モジュールのセルバランサによって前記複数の電池モジュールの間で充電率が実質的に同一となるように前記複数の電池モジュールを制御するステップと、
前記電池管理装置が、前記実質的に同一となった充電率の情報を各電池モジュールに通知するステップと、
を含む、請求項６又は７に記載された電池管理方法。
【請求項9】
各電池モジュールの状態情報は、少なくとも充電率（ＳＯＣ）および健全度（ＳＯＨ）の情報を含む、請求項５から８のいずれか１項に記載された電池管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電池システムおよび電池処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電気モータによって走行する電気自動車や、内燃機関と電動モータを動力源として備えたハイブリッド自動車の普及が進んでいる。電気自動車やハイブリッド自動車等、電動機を走行駆動のために使用する車両には二次電池（以下、単に「電池」という。）が搭載されている。
【0003】
電池が搭載される車両において電池の状態を監視するために、充電率（ＳＯＣ：State of Charge）等の状態情報を算出することが知られている（例えば、特開２０１１－１１３７５９号公報、特開２０１１－１５１９８３号公報を参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、多くのケースで、車両等の電池が搭載される機器では電池が脱着可能に構成されている。そのため、電池の使用形態として、電池が搭載された機器を動作させる場合、機器から電池を取り外して電池を充電装置により充電する場合、あるいは、機器から取り外した電池を別の機器に取り付けて動作させる場合等の様々な使用形態がある。このような電池の交換を含む様々な使用形態を考慮したときに、従来は、電池の充放電制御を正確に行い続けることができないという課題がある。
【0005】
例えば、充電ステーションで充電した電池を機器に取り付けて機器を動作させる場合、上述した文献に記載された従来のシステムでは、機器に取り付けた後に電池のＳＯＣを算出し、算出したＳＯＣに基づいて電池の充放電動作を制御する。しかし、機器に取り付ける前の電池の状態情報、例えば、充電ステーションでの充電履歴の情報等が考慮されていないため、機器を動作させた後の充放電制御が適切なものとならない可能性がある。
【0006】
従って、電池の様々な使用形態において、電池の充放電制御を正確に行い続けることができる仕組みが求められる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様は、直列に接続された再充電可能な複数の電池モジュールを含む電池パックと、前記電池パックの負荷である機器内に設けられ、前記複数の電池モジュールの各々と通信可能な電池管理装置と、前記機器内に設けられ、前記電池パックと前記電池管理装置が接続されている場合に前記電池パックを流れる第１電流を検出する第１電流センサと、前記電池パックを充電するための充電装置であって、前記複数の電池モジュールの各々と通信可能な充電装置と、前記充電装置に設けられ、前記電池パックと前記充電装置が接続されている場合に前記電池パックを流れる第２電流を検出する第２電流センサと、を含む電池システムであって、前記複数の電池モジュールの各々は、各電池モジュールの電圧を検出し、前記電池パックと前記電池管理装置が接続され、かつ前記電池パックと前記充電装置が接続されていない場合には、各電池モジュールの電圧と前記第１電流とに基づいて、各電池モジュール又は前記電池管理装置のいずれか一方が、対応する電池モジュールの状態情報を算出するとともに、算出される各電池モジュールの状態情報を各電池モジュールと前記電池管理装置の間で共有し、前記電池パックと前記充電装置が接続され、かつ前記電池パックと前記電池管理装置が接続されていない場合には、各電池モジュールの電圧と前記第２電流とに基づいて、各電池モジュールが、対応する電池モジュールの状態情報を算出するとともに、算出される各電池モジュールの状態情報を各電池モジュールと前記充電装置の間で共有し、各電池モジュールは、対応する状態情報が格納されている第１メモリと、対応する状態情報が前記電池管理装置によって算出される場合には、前記電池管理装置から前記状態情報を受信して前記第１メモリに書き込み、対応する状態情報が前記充電装置によって算出される場合には、前記充電装置から前記状態情報を受信して前記第１メモリに書き込む第１制御部と、を備え、前記電池管理装置は、各電池モジュールの状態情報が格納されている第２メモリと、各電池モジュールの状態情報を算出して前記第２メモリに書き込む、又は、各電池モジュールの状態情報が対応する電池モジュールによって算出される場合には、各電池モジュールから前記状態情報を受信して前記第２メモリに書き込む第２制御部と、を備えた電池システムである。
【0008】
本発明の別の態様は、直列に接続された再充電可能な複数の電池モジュールを含む電池パックのための電池管理方法であって、前記電池パックは、前記電池パックの負荷である機器内に設けられる電池管理装置、および、前記電池パックを充電するための充電装置と接続可能であって、前記方法は、前記電池パックと前記電池管理装置が接続され、かつ前記電池パックと前記充電装置が接続されていない場合に、(a-1) 前記電池管理装置が、前記電池パックを流れる第１電流を、前記機器内に設けられた第１電流センサから取得するステップと、(a-2) 各電池モジュール又は前記電池管理装置のいずれか一方が、各電池モジュールで検出された電圧と、前記取得された前記第１電流とに基づいて、対応する電池モジュールの状態情報を算出するステップと、(a-3) 前記複数の電池モジュールの各々によって算出される各電池モジュールの状態情報、または、前記電池管理装置によって算出される各電池モジュールの状態情報を共有するステップと、を含み、前記方法は、前記電池パックと前記充電装置が接続され、かつ前記電池パックと前記電池管理装置が接続されていない場合に、(b-1) 前記充電装置が、前記電池パックを流れる第２電流を、前記充電装置内の第２電流センサから取得するステップと、(b-2) 各電池モジュールの電圧と前記第２電流とに基づいて、各電池モジュールが、対応する電池モジュールの状態情報を算出するステップと、(b-3) 前記複数の電池モジュールの各々によって算出される各電池モジュールの状態情報を、各電池モジュールと前記充電装置の間で共有するステップと、を含む電池管理方法である。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施形態の電池システムにおいて、電池パックが車両に接続されているときの概略構成を示す図である。
【図2】実施形態の電池システムにおいて、電池パックが充電ステーションに接続されているときの概略構成を示す図である。
【図3】実施形態の電池システムにおいて、電池パックが電気自動車に接続されているときの機能ブロック図である。
【図4】実施形態の電池システムにおいて、電池パックが充電ステーションに接続されているときの機能ブロック図である。
【図5】実施形態の電池システムにおいて、セル管理ユニットに含まれるメモリの構成例を示す図である。
【図6】実施形態の電池システムのマスタＢＭＵ処理を示すシーケンスチャートである。
【図7】実施形態の電池システムのマスタＣＭＵ処理を示すシーケンスチャートである。
【図8】実施形態の電池システムにおいて、電池モジュールの状態情報の引継例を示すシーケンスチャートである。
【図9】実施形態の電池システムにおいて、電池モジュールの状態情報の引継例を示すシーケンスチャートである。
【図10】実施形態の電池管理装置においてＳＯＣ決定処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の一実施形態に係る電池システム１について説明する。本実施形態の電池システム１は、例えば車両（機器の一例）に搭載されている電池パックを管理するためのシステムである。
本実施形態の電池システム１では、電池パックが搭載された車両を動作させる場合、車両から電池パックを取り外して電池パックを充電ステーションで充電する場合、あるいは、車両から取り外した電池パックを別の車両に取り付けて動作させる場合等の様々な使用形態を考慮して、電池パックに含まれる複数の電池モジュールの各々の状態情報を引き継ぐように構成される。例えば、電池モジュールの状態情報が、車両内の電池管理ユニットから電池モジュールに、あるいは電池モジュールから充電ステーションに引き継がれるように構成される。
本実施形態の説明において、充電ステーションは、本発明の充電装置の一例である。本実施形態の充電ステーションは、車両の充電口から電池パックの充電を行う充電スタンドとは異なり、車両から取り外された電池パック単独で充電を行うための設備である。
本実施形態の電池システム１では、電池パックが搭載された車両を動作させる場合、車両から電池パックを取り外して電池パックを充電ステーションで充電する場合、あるいは、車両から取り外した電池パックを別の車両に取り付けて動作させる場合等の様々な使用形態を考慮して、電池パックに含まれる複数の電池モジュールの各々の状態情報を引き継ぐように構成される。例えば、電池モジュールの状態情報が、車両内の電池管理ユニットから電池モジュールに、あるいは電池モジュールから充電ステーションに引き継がれるように構成される。
本実施形態の説明において、充電ステーションは、本発明の充電装置の一例である。本実施形態の充電ステーションは、車両の充電口から電池パックの充電を行う充電スタンドとは異なり、車両から取り外された電池パック単独で充電を行うための設備である。
【0011】
（１）電池システムの全体構成
先ず、図１および図２を参照して、本実施形態の電池システム１の全体構成について説明する。図１は、本実施形態の電池システム１において、電池パック２が車両に接続されているときの概略構成を示す図である。図２は、本実施形態の電池システム１において、電池パック２が充電ステーションに接続されているときの概略構成を示す図である。
先ず、図１および図２を参照して、本実施形態の電池システム１の全体構成について説明する。図１は、本実施形態の電池システム１において、電池パック２が車両に接続されているときの概略構成を示す図である。図２は、本実施形態の電池システム１において、電池パック２が充電ステーションに接続されているときの概略構成を示す図である。
【0012】
図１を参照すると、電池パック２が車両に搭載された状態では、車両のコネクタＣｖと、電池パック２のコネクタＣｂとが接続されている。図１では、コネクタＣｖ，Ｃｂが概略的に示されている。電池パック２は、例えば、複数の電池モジュール２０－１～２０－４が直列に接続されて構成されている。
なお、電池パック２に含まれる電池モジュールの数は図１に示した例に限られず、所望の数に設定可能である。また、説明の便宜のために、車両に単一の電池パック２が搭載される例について説明するが、車両に搭載される電池パック２の数は、所望の数に設定可能である。
以下の説明では、複数の電池モジュール２０－１～２０－４の各々について共通する事項について言及するときには、適宜、総称して「電池モジュール２０」と表記する。
なお、電池パック２に含まれる電池モジュールの数は図１に示した例に限られず、所望の数に設定可能である。また、説明の便宜のために、車両に単一の電池パック２が搭載される例について説明するが、車両に搭載される電池パック２の数は、所望の数に設定可能である。
以下の説明では、複数の電池モジュール２０－１～２０－４の各々について共通する事項について言及するときには、適宜、総称して「電池モジュール２０」と表記する。
【0013】
各電池モジュール２０は、積層して構成された複数の電池セル（電池セル群）と、各電池セルの両端に接続されるセル管理ユニット（ＣＭＵ）とを含む。すなわち、図１に示すように、複数の電池モジュール２０－１～２０－４は、それぞれ、複数の電池セル群２１－１～２１－４と、複数のセル管理ユニット（ＣＭＵ:Cell Management Unit）２２－１～２２－４とを含む。図１に示すように、複数の電池モジュール２０－１～２０－４の電池セル群２１は、直列に接続されている。各電池セル群は、並列に接続された電池セルの組合せが複数、直列に接続された形態でもよい（例えば、８ｓ４ｐ型の電池モジュール等）。
【0014】
以下の説明では、複数の電池セル群２１－１～２１－４の各々について共通する事項について言及するときには適宜、総称して「電池セル群２１」と表記し、複数のセル管理ユニット２２－１～２２－４の各々について共通する事項について言及するときには適宜、総称して「セル管理ユニット２２」と表記する。
以下の説明において、直列に接続された電池セル群２１－１～２１－４の両端電圧は、対応する電池モジュールの電圧と等価であり、直列に接続された複数の電池モジュールの両端電圧は、対応する電池パックの電圧と等価である。
以下の説明において、直列に接続された電池セル群２１－１～２１－４の両端電圧は、対応する電池モジュールの電圧と等価であり、直列に接続された複数の電池モジュールの両端電圧は、対応する電池パックの電圧と等価である。
【0015】
セル管理ユニット２２は、対応する電池モジュール２０を制御するための電子回路を含む。電池パック２が車両に搭載された状態では、セル管理ユニット２２が車両の電池管理ユニット（ＢＭＵ：Battery Management Unit）３と接続される。セル管理ユニット２２と電池管理ユニット３の間のデータ通信には、電池系のＣＡＮ（Controller Area Network）バス１０１が使用される。
【0016】
電池パック２が車両に搭載された状態では、電池セル群２１－１～２１－４が直列に接続される閉回路が形成される。当該閉回路上には、車両側の負荷Ｌ１と、閉回路を流れる電流を検出するために車両に設けられた電流センサ４（第１電流センサの例）と、が接続される。
負荷Ｌ１は、例えばインバータ等の電力変換装置である。インバータは、電池パック２の直流電圧を交流電圧に変換して車両の走行駆動に用いられる交流電動機（例えば三相交流電動機）に供給する。
なお、セル管理ユニット２２が車両の電池管理ユニット３と接続されているときの電池パック２に対する充電態様としては、車両の減速時の交流電動機の回生電力による電池パック２への充電と、車両に設けられた充電口から家庭用電源あるいは、例えばＣＨＡｄｅＭＯ等の規格に対応した充電スタンド（例えば急速充電器）から車両内の充電器を介した電池パック２への充電とがありうる。
負荷Ｌ１は、例えばインバータ等の電力変換装置である。インバータは、電池パック２の直流電圧を交流電圧に変換して車両の走行駆動に用いられる交流電動機（例えば三相交流電動機）に供給する。
なお、セル管理ユニット２２が車両の電池管理ユニット３と接続されているときの電池パック２に対する充電態様としては、車両の減速時の交流電動機の回生電力による電池パック２への充電と、車両に設けられた充電口から家庭用電源あるいは、例えばＣＨＡｄｅＭＯ等の規格に対応した充電スタンド（例えば急速充電器）から車両内の充電器を介した電池パック２への充電とがありうる。
【0017】
電池管理ユニット３は、電流センサ４によって検出された電流値を取得し、電池モジュール２０から電池モジュール２０の電圧値を取得し、電池モジュール２０の充放電を制御するための制御装置である。電池管理ユニット３は、電流センサ４と、車両内の上位の制御装置である車両制御ユニット（ＶＣＵ：Vehicle Control Unit）５に接続される。電池管理ユニット３と車両制御ユニット５の間のデータ通信には、車両系のＣＡＮバス１０２が使用される。
【0018】
電池管理ユニット３は、例えば、電池パック２の充電率（ＳＯＣ：State of Charge）やエラーコード等の状態情報を車両制御ユニット５に通知する。例えば、車両制御ユニット５は、電池管理ユニット３から電池パック２のＳＯＣの情報を受信すると、当該ＳＯＣに対応するＳＯＣインジケータを車両のインストルメントパネルに表示する。車両制御ユニット５は、電池管理ユニット３からエラーコードを受信すると、当該エラーコードに対応する警告インジケータを車両のインストルメントパネルに表示する。
【0019】
図２を参照すると、電池パック２が充電ステーションに接続された状態では、充電ステーションのコネクタＣｓと、電池パック２のコネクタＣｂとが接続されている。図２では、コネクタＣｓ，Ｃｂが概略的に示されている。電池パック２が充電ステーションに搭載された状態では、セル管理ユニット２２が充電ステーションの充電制御ユニット６と接続される。この状態では、セル管理ユニット２２と充電制御ユニット（ＣＣＵ：Charge Control Unit）６がＣＡＮバス１０３によって通信可能な状態となる。
【0020】
電池パック２が充電ステーションに接続された状態では、電池セル群２１－１～２１－４が直列に接続される閉回路が形成される。当該閉回路上には、閉回路を流れる電流を検出するために充電ステーションに設けられた電流センサ７（第２電流センサの例）と、が接続される。
充電制御ユニット６は、電流センサ７によって検出された電流値を取得し、電池モジュール２０から電池モジュール２０の電圧値を取得し、電池モジュール２０の充電を制御する。
充電制御ユニット６は、電流センサ７によって検出された電流値を取得し、電池モジュール２０から電池モジュール２０の電圧値を取得し、電池モジュール２０の充電を制御する。
【0021】
ＣＡＮバス１０１～１０３経由で行われるＣＡＮ通信では、セル管理ユニット２２、電池管理ユニット３、充電制御ユニット６の少なくともいずれかが、送信ノード又は受信ノードとなりうる。送信ノードから送信されるデータフレームには、データと、送信ノードを特定するためのＩＤと、が含まれている。このＩＤは、通信調停のためにも使用される。すなわち、複数の送信ノードが同時にバスへフレームを送出する場合、送信ノードのＩＤの値によってバスを占有する優先順位が決定され、異なるＩＤの送信ノードからのフレームの衝突が回避される。
なお、送信ノードによるデータフレームの送信は、受信ノードによるリモートフレームの送信に応じて行われてもよいし、リモートフレームを使用せずに行われてもよい。
なお、送信ノードによるデータフレームの送信は、受信ノードによるリモートフレームの送信に応じて行われてもよいし、リモートフレームを使用せずに行われてもよい。
【0022】
（２）電池システムの各ユニットの構成
次に、本実施形態の電池システム１の各ユニットの構成について、図３～図５を参照して説明する。図３は、本実施形態の電池システム１において、電池パック２が車両に接続されているときの機能ブロック図である。図４は、本実施形態の電池システム１において、電池パック２が充電ステーションに接続されているときの機能ブロック図である。図５は、本実施形態のセル管理ユニット２２に含まれるメモリの構成例を示す図である。
なお、以下の説明では、電池モジュール２０の状態情報を適宜、単に「状態情報」と略記する。
次に、本実施形態の電池システム１の各ユニットの構成について、図３～図５を参照して説明する。図３は、本実施形態の電池システム１において、電池パック２が車両に接続されているときの機能ブロック図である。図４は、本実施形態の電池システム１において、電池パック２が充電ステーションに接続されているときの機能ブロック図である。図５は、本実施形態のセル管理ユニット２２に含まれるメモリの構成例を示す図である。
なお、以下の説明では、電池モジュール２０の状態情報を適宜、単に「状態情報」と略記する。
【0023】
（２－１）セル管理ユニット
図３を参照すると、セル管理ユニット２２は、コントローラ２２１（第１制御部の一例）と、メモリ２２２（第１メモリの例）と、セル監視ユニット２２３と、ＣＡＮトランシーバ２２４と、を含む。
コントローラ２２１は、マイクロコンピュータ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、Ａ／Ｄ（Analogue to Digital）変換器等を含む。コントローラ２２１では、マイクコンピュータが所定のプログラムを実行することで電池モジュール２０に要求される機能を実現する。
図３を参照すると、セル管理ユニット２２は、コントローラ２２１（第１制御部の一例）と、メモリ２２２（第１メモリの例）と、セル監視ユニット２２３と、ＣＡＮトランシーバ２２４と、を含む。
コントローラ２２１は、マイクロコンピュータ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、Ａ／Ｄ（Analogue to Digital）変換器等を含む。コントローラ２２１では、マイクコンピュータが所定のプログラムを実行することで電池モジュール２０に要求される機能を実現する。
【0024】
コントローラ２２１によって実現される機能は、少なくとも以下の内容を含む。
(1-i) 電流センサ４又は電流センサ７によって検出された電流値を含むデータフレームをＣＡＮバス１０１又は１０３から受信するように、ＣＡＮトランシーバ２２４を制御すること
(1-ii) 予め設定されたタイミングで、電池モジュール２０の電圧値と、充電制御ユニット６から取得した電流値とに基づき、電池モジュール２０の状態情報を算出すること
(1-iii) 算出した電池モジュール２０の状態情報を含むデータフレームをＣＡＮバス１０３に送出するように、ＣＡＮトランシーバ２２４を制御すること
(1-iv) 算出した状態情報、又は、ＣＡＮトランシーバ２２４で受信した状態情報を、メモリ２２２に書き込むこと
(1-v) 必要に応じて、電池モジュール２０の電圧値を含むデータフレームをＣＡＮバス１０１に送出するように、ＣＡＮトランシーバ２２４を制御すること
(1-i) 電流センサ４又は電流センサ７によって検出された電流値を含むデータフレームをＣＡＮバス１０１又は１０３から受信するように、ＣＡＮトランシーバ２２４を制御すること
(1-ii) 予め設定されたタイミングで、電池モジュール２０の電圧値と、充電制御ユニット６から取得した電流値とに基づき、電池モジュール２０の状態情報を算出すること
(1-iii) 算出した電池モジュール２０の状態情報を含むデータフレームをＣＡＮバス１０３に送出するように、ＣＡＮトランシーバ２２４を制御すること
(1-iv) 算出した状態情報、又は、ＣＡＮトランシーバ２２４で受信した状態情報を、メモリ２２２に書き込むこと
(1-v) 必要に応じて、電池モジュール２０の電圧値を含むデータフレームをＣＡＮバス１０１に送出するように、ＣＡＮトランシーバ２２４を制御すること
【0025】
メモリ２２２は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性メモリであり、電池モジュール２０を識別する電池モジュールコードと、コントローラ２２１によって算出された状態情報、あるいは電池管理ユニット３から取得した状態情報とを格納する。電池モジュールコードは、電池モジュール２０の製造時にメモリ２２２に書き込まれる。
図５に例示するように、電池モジュール２０の状態情報は、ＳＯＣ（State of Charge；充電率）、ＳＯＨ（State of health；健全度）、サイクルカウント、エラーコードの各パラメータを含む。例えば、メモリ２２２では各パラメータに対して１セクタが割り当てられる。
図５に例示するように、電池モジュール２０の状態情報は、ＳＯＣ（State of Charge；充電率）、ＳＯＨ（State of health；健全度）、サイクルカウント、エラーコードの各パラメータを含む。例えば、メモリ２２２では各パラメータに対して１セクタが割り当てられる。
【0026】
ＳＯＣ，ＳＯＨをメモリ２２２に書き込むタイミングは特に限定しないが、例えば所定時間毎に（例えば３秒毎に）メモリ２２２に書き込まれる。なお、ＳＯＣ，ＳＯＨを算出するタイミングの間隔は、ＳＯＣ、ＳＯＨの書込みのタイミングの間隔よりも短くしてもよい。
ここで、メモリ２２２の書き換え寿命を考慮し、好ましくは以下のように書込みが行われる。
例えば、図５に示すように、ＳＯＣを格納すべきメモリ２２２内の１セクタが２Ｋバイト（２０４８バイト）で構成され、２バイトの書込み領域毎に順にデータが書き込まれる。このとき、前回Ｎ－１番目の書込み領域に格納されているＳＯＣに対して、今回算出したＳＯＣが０．５％以上の変動があった場合に限り、Ｎ番目の書込み領域に、今回算出したＳＯＣを上書きする。今回算出したＳＯＣが０．５％以上の変動がない場合には、Ｎ番目の書込み領域に今回算出したＳＯＣを上書きしない。
同様に、図５に示すように、ＳＯＨを格納すべきメモリ２２２内の１セクタが２Ｋバイト（２０４８バイト）で構成され、２バイトの書込み領域毎に順にデータが書き込まれる。このとき、前回Ｎ－１番目の書込み領域に格納されているＳＯＨに対して、今回算出したＳＯＨが０．１％以上の変動があった場合に限り、Ｎ番目の書込み領域に、今回算出したＳＯＨを上書きする。今回算出したＳＯＨが０．１％以上の変動がない場合には、Ｎ番目の書込み領域に今回算出したＳＯＨを上書きしない。
算出されたＳＯＣが５０％以下に低下した場合、および、当該ＳＯＣが９５％を超えた場合に、サイクルカウントがインクリメントされてメモリ２２２の対応するセクタに書き込まれる。このとき、Ｎ－１番目の書込み領域に記録されているサイクルカウントに対してインクリメントした値がＮ番目の書込み領域に書き込まれる。
ここで、メモリ２２２の書き換え寿命を考慮し、好ましくは以下のように書込みが行われる。
例えば、図５に示すように、ＳＯＣを格納すべきメモリ２２２内の１セクタが２Ｋバイト（２０４８バイト）で構成され、２バイトの書込み領域毎に順にデータが書き込まれる。このとき、前回Ｎ－１番目の書込み領域に格納されているＳＯＣに対して、今回算出したＳＯＣが０．５％以上の変動があった場合に限り、Ｎ番目の書込み領域に、今回算出したＳＯＣを上書きする。今回算出したＳＯＣが０．５％以上の変動がない場合には、Ｎ番目の書込み領域に今回算出したＳＯＣを上書きしない。
同様に、図５に示すように、ＳＯＨを格納すべきメモリ２２２内の１セクタが２Ｋバイト（２０４８バイト）で構成され、２バイトの書込み領域毎に順にデータが書き込まれる。このとき、前回Ｎ－１番目の書込み領域に格納されているＳＯＨに対して、今回算出したＳＯＨが０．１％以上の変動があった場合に限り、Ｎ番目の書込み領域に、今回算出したＳＯＨを上書きする。今回算出したＳＯＨが０．１％以上の変動がない場合には、Ｎ番目の書込み領域に今回算出したＳＯＨを上書きしない。
算出されたＳＯＣが５０％以下に低下した場合、および、当該ＳＯＣが９５％を超えた場合に、サイクルカウントがインクリメントされてメモリ２２２の対応するセクタに書き込まれる。このとき、Ｎ－１番目の書込み領域に記録されているサイクルカウントに対してインクリメントした値がＮ番目の書込み領域に書き込まれる。
【0027】
最も書き換え頻度が高いＳＯＣの場合、ＳＯＣの記録機能は以下のとおりである。上記メモリ構成の例では、例えばＳＯＣを各書込み領域に約１０００回書き込んだ場合に（例えば３０００秒後に）ＳＯＣに割り当てられたセクタの書込みが終了になるため、当該セクタのデータを消去して新たなデータの書込みが行われる。メモリ２２２の書き換え可能回数を１０万回とすると、１０万回×３０００秒＝約１０年の記録機能を有しており、実用上問題ない。上述したように、前回値と今回値の変動が大きい場合に限ってＳＯＣの書き込みを行うことで、さらに長い期間の記録機能を有する。
【0028】
メモリ２２２のエラーコードに対応するセクタには、予め定義されたエラー発生条件を満たす事象が発生した場合に、当該事象に対応するエラーコードが書き込まれる。エラー発生条件は、例えば、電池モジュール２０に設けられる温度センサ（図示せず）によって検出される温度が所定の閾値よりも高いという条件、電池モジュール２０の電圧値が異常値を示すという条件等である。
【0029】
好ましくは、メモリ２２２には、電池モジュール２０に固有の属性データを格納する。
属性データは、製造者コード、製造日、シリアルコード、電池タイプ、および、組合せコードの各データを含む。例えば４個の電池モジュール２０によって電池パック２が構成されている場合に、各電池モジュール２０に属性データが割り当てられる４個の電池モジュール２０の各々のメモリ２２２は、属性データのうちいずれか１つのデータを格納していればよい。
属性データは、製造者コード、製造日、シリアルコード、電池タイプ、および、組合せコードの各データを含む。例えば４個の電池モジュール２０によって電池パック２が構成されている場合に、各電池モジュール２０に属性データが割り当てられる４個の電池モジュール２０の各々のメモリ２２２は、属性データのうちいずれか１つのデータを格納していればよい。
【0030】
好ましくは、属性データは、セル管理ユニット２２と電池管理ユニット３の初期化時において電池管理ユニット３によって参照され、電池パック２の検証に用いられる。例えば、組合せコードとして、同一の電池パック２を構成する複数の電池モジュールに対して共通のコードが割り当てられる。その場合、電池管理ユニット３は、車両に搭載されている電池パック２内のすべての電池モジュールに割り当てられた組合せコードが同じでない場合には、所定のエラーコードを車両制御ユニット５に送信する。それによって、電池パック２内の電池モジュールの正しい組合せを維持する。その場合、電池パック２内の各電池モジュールの使用履歴が同一となるため、例えば、すべての電池モジュールのＳＯＨを均等に維持することができる。
【0031】
セル監視ユニット２２３は、電池セル群２１の各電池セルの端子間電圧を検出するとともに、電池セルバランシングを実行する。電池セルバランシングは、直列に接続された電池セル群２１の電池セル間の電圧に差がある場合に、各電池セルの電圧が実質的に同一となるようにする（つまり、各電池セルの電圧を均等化する）処理である。電池セルバランシングを行うことによって、電池モジュール２０の電池容量を最大限に活用できるようになる。セル監視ユニット２２３は、セルバランサの一例である。
電池セルバランシングの方法については、特に限定するものではなく、パッシブバランシングでもアクティブバランシングでもよい。
電池セルバランシングの方法については、特に限定するものではなく、パッシブバランシングでもアクティブバランシングでもよい。
【0032】
ＣＡＮトランシーバ２２４は、ＣＡＮプロトコルに従って通信を行う通信インタフェースユニットである。
ＣＡＮトランシーバ２２４は、ＣＡＮバス１０１，１０３にコントローラ２２１からの信号（例えば、データフレームに対応する信号）を送信するとともに、電池管理ユニット３および充電制御ユニット６から送信された信号を、それぞれＣＡＮバス１０１，１０３から受信するように構成される。ＣＡＮトランシーバ２２４からＣＡＮバス１０１，１０３に送出されるデータフレームには、送信ノードであるセル管理ユニット２２を特定するＩＤが含まれる。
ＣＡＮトランシーバ２２４は、ＣＡＮバス１０１，１０３にコントローラ２２１からの信号（例えば、データフレームに対応する信号）を送信するとともに、電池管理ユニット３および充電制御ユニット６から送信された信号を、それぞれＣＡＮバス１０１，１０３から受信するように構成される。ＣＡＮトランシーバ２２４からＣＡＮバス１０１，１０３に送出されるデータフレームには、送信ノードであるセル管理ユニット２２を特定するＩＤが含まれる。
【0033】
（２－２）電池管理ユニット
再度図３を参照すると、電池管理ユニット３は、コントローラ３１（第２制御部の一例）と、メモリ３２（第２メモリの例）と、ＣＡＮトランシーバ３３と、を含む。
コントローラ３１は、マイクロコンピュータ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器等を含む。コントローラ３１では、マイクコンピュータが所定のプログラムを実行することで電池管理ユニット３に要求される機能を実現する。
再度図３を参照すると、電池管理ユニット３は、コントローラ３１（第２制御部の一例）と、メモリ３２（第２メモリの例）と、ＣＡＮトランシーバ３３と、を含む。
コントローラ３１は、マイクロコンピュータ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器等を含む。コントローラ３１では、マイクコンピュータが所定のプログラムを実行することで電池管理ユニット３に要求される機能を実現する。
【0034】
コントローラ３１によって実現される機能は、少なくとも以下の内容を含む。
(2-i) 電池モジュール２０の電圧値を含むデータフレームをＣＡＮバス１０１から受信するように、ＣＡＮトランシーバ３３を制御すること
(2-ii) 予め設定されたタイミングで、電池モジュール２０の電圧値と、電流センサ４によって検出された電流値とに基づき、電池モジュール２０の状態情報を算出すること
(2-iii) 算出した電池モジュール２０の状態情報を含むデータフレームをＣＡＮバス１０１，１０２に送出するように、ＣＡＮトランシーバ３３を制御すること
(2-iv) 車両制御ユニット５に通知すべきＳＯＣを決定すること（後述するＳＯＣ決定処理を参照）
(2-i) 電池モジュール２０の電圧値を含むデータフレームをＣＡＮバス１０１から受信するように、ＣＡＮトランシーバ３３を制御すること
(2-ii) 予め設定されたタイミングで、電池モジュール２０の電圧値と、電流センサ４によって検出された電流値とに基づき、電池モジュール２０の状態情報を算出すること
(2-iii) 算出した電池モジュール２０の状態情報を含むデータフレームをＣＡＮバス１０１，１０２に送出するように、ＣＡＮトランシーバ３３を制御すること
(2-iv) 車両制御ユニット５に通知すべきＳＯＣを決定すること（後述するＳＯＣ決定処理を参照）
【0035】
メモリ３２は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性メモリであり、例えば、セル管理ユニット２２から取得した電池モジュールコードと、コントローラ３１によって算出された電池モジュール２０の状態情報、あるいは電池モジュール２０から取得した状態情報とを格納する。メモリ３２の構成は図５に示した構成と同様でよい。
【0036】
上記（2-iv）に関連してコントローラ３１は、電池モジュール２０および車両制御ユニット５の各々との間で初期化を実行するときに、電池モジュール２０から取得したＳＯＣと、メモリ３２に記録されている電池モジュール２０のＳＯＣとの比較結果に基づいて、車両制御ユニット５に通知すべきＳＯＣを決定する。この決定方法については、後述する。
【0037】
コントローラ３１は、電池モジュール２０－１～２０－４に対して算出されたＳＯＣ若しくは電圧に差がある場合には、各電池モジュール２０のセル監視ユニット２２３によって電池モジュール２０－１～２０－４の間でＳＯＣ若しくは電圧が実質的に同一となるように、電池モジュール２０－１～２０－４を制御してもよい。例えば、コントローラ３１は、電池モジュール２０－１～２０－４の電圧のうち最も低い電圧の値を各電池モジュール２０に通知し、各電池モジュール２０のセル監視ユニット２２３は通知された電圧の値になるように電池セル群２１を放電させる処理を行う。
コントローラ３１は、実質的に同一となったＳＯＣのデータを各電池モジュール２０に通知することが好ましい。
コントローラ３１は、実質的に同一となったＳＯＣのデータを各電池モジュール２０に通知することが好ましい。
【0038】
ＣＡＮトランシーバ３３は、ＣＡＮプロトコルに従って通信を行う通信インタフェースユニットである。
ＣＡＮトランシーバ３３は、ＣＡＮバス１０１，１０２にコントローラ３１からの信号（例えば、データフレームに対応する信号）を送信するとともに、セル管理ユニット２２から送信された信号をＣＡＮバス１０１から受信するように構成される。ＣＡＮトランシーバ３３からＣＡＮバス１０１，１０２に送出されるデータフレームには、送信ノードである電池管理ユニット３を特定するＩＤが含まれる。
ＣＡＮトランシーバ３３は、ＣＡＮバス１０１，１０２にコントローラ３１からの信号（例えば、データフレームに対応する信号）を送信するとともに、セル管理ユニット２２から送信された信号をＣＡＮバス１０１から受信するように構成される。ＣＡＮトランシーバ３３からＣＡＮバス１０１，１０２に送出されるデータフレームには、送信ノードである電池管理ユニット３を特定するＩＤが含まれる。
【0039】
（２－３）充電制御ユニット
図４を参照すると、充電制御ユニット６は、コントローラ６１と、メモリ６２と、ＣＡＮトランシーバ６３と、を含む。
コントローラ６１は、マイクロコンピュータ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器等を含む。コントローラ３１では、マイクコンピュータが所定のプログラムを実行することで充電制御ユニット６に要求される機能を実現する。
図４を参照すると、充電制御ユニット６は、コントローラ６１と、メモリ６２と、ＣＡＮトランシーバ６３と、を含む。
コントローラ６１は、マイクロコンピュータ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器等を含む。コントローラ３１では、マイクコンピュータが所定のプログラムを実行することで充電制御ユニット６に要求される機能を実現する。
【0040】
コントローラ６１によって実現される機能は、少なくとも以下の内容を含む。
(3-i) 電池モジュール２０の状態情報を含むデータフレームをＣＡＮバス１０３から受信するように、ＣＡＮトランシーバ６３を制御すること
(3-ii) 電流センサ７によって検出された電流値を含むデータフレームをＣＡＮバス１０３に送出するように、ＣＡＮトランシーバ６３を制御すること
(3-iii) 電池モジュール２０の充電を制御すること
(3-iv) 電池モジュール２０から取得した状態情報の少なくとも一部（例えばＳＯＣ）を、充電ステーションの表示装置６５に表示させるための画像データを生成すること
(3-i) 電池モジュール２０の状態情報を含むデータフレームをＣＡＮバス１０３から受信するように、ＣＡＮトランシーバ６３を制御すること
(3-ii) 電流センサ７によって検出された電流値を含むデータフレームをＣＡＮバス１０３に送出するように、ＣＡＮトランシーバ６３を制御すること
(3-iii) 電池モジュール２０の充電を制御すること
(3-iv) 電池モジュール２０から取得した状態情報の少なくとも一部（例えばＳＯＣ）を、充電ステーションの表示装置６５に表示させるための画像データを生成すること
【0041】
メモリ６２は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性メモリであり、例えば、電池モジュール２０から取得した電池モジュールコードと、電池モジュール２０を充電中にセル管理ユニット２２から取得した状態情報とを格納する。メモリ６２の構成は図５に示した構成と同様でよい。
【0042】
ＣＡＮトランシーバ６３は、ＣＡＮプロトコルに従って通信を行う通信インタフェースユニットである。
ＣＡＮトランシーバ６３は、ＣＡＮバス１０３にコントローラ６１からの信号（例えば、データフレームに対応する信号）を送信するとともに、セル管理ユニット２２から送信された信号をＣＡＮバス１０３から受信するように構成される。ＣＡＮトランシーバ６３からＣＡＮバス１０３に送出されるデータフレームには、送信ノードである充電制御ユニット６を特定するＩＤが含まれる。
ＣＡＮトランシーバ６３は、ＣＡＮバス１０３にコントローラ６１からの信号（例えば、データフレームに対応する信号）を送信するとともに、セル管理ユニット２２から送信された信号をＣＡＮバス１０３から受信するように構成される。ＣＡＮトランシーバ６３からＣＡＮバス１０３に送出されるデータフレームには、送信ノードである充電制御ユニット６を特定するＩＤが含まれる。
【0043】
（３）ＳＯＣ，ＳＯＨの算出方法
上述したように、セル管理ユニット２２は、電池モジュール２０の電圧値と、充電制御ユニット６から取得した電流値とに基づき、電池モジュール２０の状態情報を算出し、電池管理ユニット３は、電池モジュール２０の電圧値と、電流センサ４によって検出された電流値とに基づき、電池モジュール２０の状態情報を算出する。つまり、電池モジュール２０の電圧値と電池モジュール２０を流れる電流値に基づいて例えばＳＯＣ，ＳＯＨが算出される。
ここで、ＳＯＣ，ＳＯＨの算出方法は限定されないが、好ましい算出方法について以下で述べる。なお、以下では、セル管理ユニット２２がＳＯＣ，ＳＯＨを算出する場合について説明するが、電池管理ユニット３についても同様である。
上述したように、セル管理ユニット２２は、電池モジュール２０の電圧値と、充電制御ユニット６から取得した電流値とに基づき、電池モジュール２０の状態情報を算出し、電池管理ユニット３は、電池モジュール２０の電圧値と、電流センサ４によって検出された電流値とに基づき、電池モジュール２０の状態情報を算出する。つまり、電池モジュール２０の電圧値と電池モジュール２０を流れる電流値に基づいて例えばＳＯＣ，ＳＯＨが算出される。
ここで、ＳＯＣ，ＳＯＨの算出方法は限定されないが、好ましい算出方法について以下で述べる。なお、以下では、セル管理ユニット２２がＳＯＣ，ＳＯＨを算出する場合について説明するが、電池管理ユニット３についても同様である。
【0044】
電池モジュール２０の設計上の容量、つまり初期の満充電容量（「初期容量」という。）をＦＣＣ０とし、電池モジュール２０のライフタイムにおける満充電容量をＦＣＣ（変数）とした場合、ＦＣＣは、電池モジュール２０の使用および時間の経過によって低下していく。ＦＣＣの低下は、主として、サイクル寿命とカレンダー寿命の２つの劣化モードによって生ずる。サイクル寿命は電池の充放電を繰り返したときの劣化モードであり、カレンダー寿命は電池を放置したときの劣化モードである。
ここで、ＳＯＨの算出に当たって、セル管理ユニット２２は、サイクル寿命とカレンダー寿命の各々の劣化係数を特定するためのルックアップテーブルを参照する。サイクル寿命のルックアップテーブルは、サイクルカウントと劣化係数（容量の劣化度合）の関係を示すデータである。サイクル寿命のルックアップテーブルは、所定の放電深度の条件下でのサイクルカウントとＦＣＣの測定値から得られるデータである。
カレンダー寿命のルックアップテーブルは、電池モジュール２０を所定のＳＯＣに調整して所定の温度で放置したときの実験結果から得られるデータであり、時間と劣化係数（容量の劣化度合）の関係を示すデータである。
セル管理ユニット２２は、これらの２つの劣化係数に基づいて、ＦＣＣ（満充電容量）を逐次更新する。つまり、電池モジュール２０のライフタイムの間、ＦＣＣ（満充電容量）はＦＣＣ０（初期容量）から徐々に低下していくことになる。さらにセル管理ユニット２２は、ＳＯＨ＝ＦＣＣ／ＦＣＣ０の式に従ってＳＯＨを算出する。
なお、電池パック２が温度センサを備え、異なる温度に対する上記ルックアップテーブルを設けることで、算出されるＳＯＨの精度をさらに高めることができる。
ここで、ＳＯＨの算出に当たって、セル管理ユニット２２は、サイクル寿命とカレンダー寿命の各々の劣化係数を特定するためのルックアップテーブルを参照する。サイクル寿命のルックアップテーブルは、サイクルカウントと劣化係数（容量の劣化度合）の関係を示すデータである。サイクル寿命のルックアップテーブルは、所定の放電深度の条件下でのサイクルカウントとＦＣＣの測定値から得られるデータである。
カレンダー寿命のルックアップテーブルは、電池モジュール２０を所定のＳＯＣに調整して所定の温度で放置したときの実験結果から得られるデータであり、時間と劣化係数（容量の劣化度合）の関係を示すデータである。
セル管理ユニット２２は、これらの２つの劣化係数に基づいて、ＦＣＣ（満充電容量）を逐次更新する。つまり、電池モジュール２０のライフタイムの間、ＦＣＣ（満充電容量）はＦＣＣ０（初期容量）から徐々に低下していくことになる。さらにセル管理ユニット２２は、ＳＯＨ＝ＦＣＣ／ＦＣＣ０の式に従ってＳＯＨを算出する。
なお、電池パック２が温度センサを備え、異なる温度に対する上記ルックアップテーブルを設けることで、算出されるＳＯＨの精度をさらに高めることができる。
【0045】
さらに、セル管理ユニット２２は、電池モジュール２０の電圧値と電池モジュール２０を流れる電流値に基づいて、充放電による現在消費容量（ＣＣＣとする。）を算出する。上記ＦＣＣとＣＣＣによって電池モジュール２０のＳＯＣが算出される。すなわち、ＳＯＣ＝１－（ＣＣＣ／ＦＣＣ）の式に従って電池モジュール２０のＳＯＣが算出される。
【0046】
（４）電池システムの動作
次に、本実施形態の電池システム１の動作について、図６および図７を参照して説明する。
本実施形態の電池システム１では、電池パック２の使用状態に応じて、マスタＢＭＵ処理とマスタＣＭＵ処理のうちいずれかの処理が行われる。
マスタＢＭＵ処理とは、電池パック２が電池管理ユニット３に接続されているときの処理である。マスタＢＭＵ処理では、電池管理ユニット（ＢＭＵ）３がマスタとなり、電池モジュール２０のセル管理ユニット２２がスレーブとなって協調動作し、各電池モジュール２０の状態情報が算出、記録される。図６は、本実施形態の電池システム１において、マスタＢＭＵ処理を示すシーケンスチャートである。
マスタＣＭＵ処理とは、電池パック２と充電ステーションの充電制御ユニット６が接続され、かつ電池パック２と電池管理ユニット３が接続されていない場合の処理である。マスタＣＭＵ処理では、電池モジュール２０のセル管理ユニット（ＣＭＵ）２２がマスタとなり、充電ステーションの充電制御ユニット６がスレーブとなって協調動作し、各電池モジュール２０の状態情報が算出、記録される。図７は、本実施形態の電池システム１において、マスタＣＭＵ処理を示すシーケンスチャートである。
次に、本実施形態の電池システム１の動作について、図６および図７を参照して説明する。
本実施形態の電池システム１では、電池パック２の使用状態に応じて、マスタＢＭＵ処理とマスタＣＭＵ処理のうちいずれかの処理が行われる。
マスタＢＭＵ処理とは、電池パック２が電池管理ユニット３に接続されているときの処理である。マスタＢＭＵ処理では、電池管理ユニット（ＢＭＵ）３がマスタとなり、電池モジュール２０のセル管理ユニット２２がスレーブとなって協調動作し、各電池モジュール２０の状態情報が算出、記録される。図６は、本実施形態の電池システム１において、マスタＢＭＵ処理を示すシーケンスチャートである。
マスタＣＭＵ処理とは、電池パック２と充電ステーションの充電制御ユニット６が接続され、かつ電池パック２と電池管理ユニット３が接続されていない場合の処理である。マスタＣＭＵ処理では、電池モジュール２０のセル管理ユニット（ＣＭＵ）２２がマスタとなり、充電ステーションの充電制御ユニット６がスレーブとなって協調動作し、各電池モジュール２０の状態情報が算出、記録される。図７は、本実施形態の電池システム１において、マスタＣＭＵ処理を示すシーケンスチャートである。
【0047】
例えば車両が走行中のときには、電池パック２が車載されて電池管理ユニット３に接続されているため、マスタＢＭＵ処理が行われる。また、充電スタンドから車両内の充電器（図示せず）を介して電池パック２を充電する場合も電池パック２と電池管理ユニット３が接続されているため、マスタＢＭＵ処理が行われる。マスタＢＭＵ処理は、例えば３秒毎に繰り返し行われる。
他方、電池パック２を車両から取り外して充電ステーションの充電制御ユニット６と接続し、電池パック２を充電する場合には、電池パック２と電池管理ユニット３が接続されていないため、マスタＣＭＵ処理が行われる。マスタＣＭＵ処理は、例えば３秒毎に繰り返し行われる。
なお、マスタＢＭＵ処理およびマスタＣＭＵ処理の実行タイミングの間隔は、ＳＯＣ、ＳＯＨの書込みのタイミングの間隔（例えば３秒）よりも短くしてもよい。
他方、電池パック２を車両から取り外して充電ステーションの充電制御ユニット６と接続し、電池パック２を充電する場合には、電池パック２と電池管理ユニット３が接続されていないため、マスタＣＭＵ処理が行われる。マスタＣＭＵ処理は、例えば３秒毎に繰り返し行われる。
なお、マスタＢＭＵ処理およびマスタＣＭＵ処理の実行タイミングの間隔は、ＳＯＣ、ＳＯＨの書込みのタイミングの間隔（例えば３秒）よりも短くしてもよい。
【0048】
（４－１）マスタＢＭＵ処理（図６）
上述したように、マスタＢＭＵ処理では、車載されている電池管理ユニット３がマスタとなり、電池モジュール２０のセル管理ユニット２２がスレーブとなって協調動作することによって、実質的に実時間で電池モジュール２０のＳＯＣ，ＳＯＨを算出する。
図６を参照すると、マスタＢＭＵ処理では、ステップＳ１０～Ｓ２６の各処理がサブルーチンとして繰り返し行われる。このサブルーチンでは、前述したように、所定時間毎に（例えば３秒毎に）ＳＯＣ，ＳＯＨが算出されて電池管理ユニット３のメモリ３２およびセル管理ユニット２２のメモリ２２２に書き込まれる。
上述したように、マスタＢＭＵ処理では、車載されている電池管理ユニット３がマスタとなり、電池モジュール２０のセル管理ユニット２２がスレーブとなって協調動作することによって、実質的に実時間で電池モジュール２０のＳＯＣ，ＳＯＨを算出する。
図６を参照すると、マスタＢＭＵ処理では、ステップＳ１０～Ｓ２６の各処理がサブルーチンとして繰り返し行われる。このサブルーチンでは、前述したように、所定時間毎に（例えば３秒毎に）ＳＯＣ，ＳＯＨが算出されて電池管理ユニット３のメモリ３２およびセル管理ユニット２２のメモリ２２２に書き込まれる。
【0049】
すなわち、前回の書き込みタイミングから所定時間経過して次の書き込みタイミングになると（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、電池管理ユニット３は、車両に設けられた電流センサ４によって検出された電流値を取得する（ステップＳ１２）。さらに、電池管理ユニット３は、セル管理ユニット２２に対して、電池モジュール２０の電圧データに対するデータ要求を送信する（ステップＳ１３）。セル管理ユニット２２はデータ要求に応じて、電池モジュール２０の電圧値を含む電圧データを電池管理ユニット３に送信する（ステップＳ１４）。
【0050】
次いで電池管理ユニット３は、電池モジュール２０の状態情報を算出する（ステップＳ１６）。より具体的には、電池管理ユニット３は、ステップＳ１２，Ｓ１４で得られた電流値と電圧値に基づいて、電池モジュール２０の状態情報としてＳＯＣ，ＳＯＨを算出する。ＳＯＣ，ＳＯＨの算出方法は既に説明したとおりである。電池モジュール２０の状態情報としてのサイクルカウントは、算出されたＳＯＣが所定の条件（例えば、算出されたＳＯＣが５０％以下に低下したという条件、あるいは、当該ＳＯＣが９５％を超えたという条件）を満たしたときにインクリメントされる。すなわち、ステップＳ１６では、電池モジュール２０の状態情報として、ＳＯＣ、ＳＯＨ、および、サイクルカウントの各データが算出される。
なお、図６のシーケンスチャートには図示していないが、電池モジュール２０について予め定義されたエラー発生条件を満たす事象が発生した場合には、電池管理ユニット３は、当該事象に対応するエラーコードを電池モジュール２０の状態情報として特定する。
なお、図６のシーケンスチャートには図示していないが、電池モジュール２０について予め定義されたエラー発生条件を満たす事象が発生した場合には、電池管理ユニット３は、当該事象に対応するエラーコードを電池モジュール２０の状態情報として特定する。
【0051】
電池管理ユニット３は、電池モジュール２０の状態情報として、ＳＯＣ，ＳＯＨ，サイクルカウント、さらには、事象の発生に応じたエラーコードをセル管理ユニット２２および車両制御ユニット５に送信するとともに（ステップＳ１８，Ｓ２０）、メモリ３２に書き込む（ステップＳ２２）。セル管理ユニット２２は、ステップＳ１８で受信した状態情報をメモリ２２２に書き込む（ステップＳ２４）。車両制御ユニット５は、ステップＳ２０で受信した状態情報に基づいて、車両の表示情報を更新する処理を行う（ステップＳ２６）。
【0052】
ステップＳ２６では、車両制御ユニット５は、電池管理ユニット３から電池モジュール２０のＳＯＣの情報を受信すると、当該ＳＯＣに対応するＳＯＣインジケータを車両のインストルメントパネルに表示する。また、車両制御ユニット５は、電池管理ユニット３からエラーコードを受信すると、当該エラーコードに対応する警告インジケータを車両のインストルメントパネルに表示する。
【0053】
前述したように、ステップＳ２２，Ｓ２４では、所定の条件を満たしたときに、メモリの書込み領域毎に順にデータが書き込まれる。例えば、ＳＯＣの場合、前回Ｎ－１番目の書込み領域に格納されているＳＯＣに対して、今回算出したＳＯＣが０．５％以上の変動があった場合に限り、Ｎ番目の書込み領域に、今回算出したＳＯＣを上書きする。今回算出したＳＯＣが０．５％以上の変動がない場合には、Ｎ番目の書込み領域に今回算出したＳＯＣを上書きしない。
図６に示す処理を行うことで、マスタＢＭＵ処理では、電池モジュール２０の充放電が行われている間、所定時間ごとに電池モジュール２０のＳＯＣ、ＳＯＨ、および、サイクルカウントが算出され、それぞれの履歴データがメモリに記録されていく。ＳＯＣ、ＳＯＨ、および、サイクルカウントの各々に割り当てられたメモリ内のセクタのすべての書込み領域にデータが書き込まれた場合には、当該セクタのデータを消去して新たなデータの書込みが行われる。
図６に示す処理を行うことで、マスタＢＭＵ処理では、電池モジュール２０の充放電が行われている間、所定時間ごとに電池モジュール２０のＳＯＣ、ＳＯＨ、および、サイクルカウントが算出され、それぞれの履歴データがメモリに記録されていく。ＳＯＣ、ＳＯＨ、および、サイクルカウントの各々に割り当てられたメモリ内のセクタのすべての書込み領域にデータが書き込まれた場合には、当該セクタのデータを消去して新たなデータの書込みが行われる。
【0054】
（４－２）マスタＣＭＵ処理（図７）
上述したように、マスタＣＭＵ処理では、電池モジュール２０のセル管理ユニット２２がマスタとなり、充電ステーションの充電制御ユニット６がスレーブとなって協調動作することによって、実質的に実時間で電池モジュール２０のＳＯＣ，ＳＯＨを算出する。
図７を参照すると、マスタＣＭＵ処理では、充電開始（ステップＳ３０）から充電終了（ステップＳ４８）までの間に、ステップＳ３２～Ｓ４６の各処理がサブルーチンとして繰り返し行われる。このサブルーチンでは、前述したように、所定時間毎に（例えば３秒毎に）ＳＯＣ，ＳＯＨが算出されてセル管理ユニット２２のメモリ２２２および充電制御ユニット６のメモリ６２に書き込まれる。
上述したように、マスタＣＭＵ処理では、電池モジュール２０のセル管理ユニット２２がマスタとなり、充電ステーションの充電制御ユニット６がスレーブとなって協調動作することによって、実質的に実時間で電池モジュール２０のＳＯＣ，ＳＯＨを算出する。
図７を参照すると、マスタＣＭＵ処理では、充電開始（ステップＳ３０）から充電終了（ステップＳ４８）までの間に、ステップＳ３２～Ｓ４６の各処理がサブルーチンとして繰り返し行われる。このサブルーチンでは、前述したように、所定時間毎に（例えば３秒毎に）ＳＯＣ，ＳＯＨが算出されてセル管理ユニット２２のメモリ２２２および充電制御ユニット６のメモリ６２に書き込まれる。
【0055】
すなわち、前回の書き込みタイミングから所定時間経過して次の書き込みタイミングになると（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、セル管理ユニット２２は、充電ステーションの充電制御ユニット６に対して、電流データに対するデータ要求を送信する（ステップＳ３３）。充電制御ユニット６はデータ要求に応じて、充電ステーションの電流センサ７によって検出された電流値を含む電流データをセル管理ユニット２２に送信する（ステップＳ３４）。さらに、セル管理ユニット２２は、電池モジュール２０の電圧値を取得する（ステップＳ３６）。
なお、充電制御ユニット６とセル管理ユニット２２の間のデータ通信のみに専用に割り当てられるレジスタおよびメッセージＩＤを定義し、当該メッセージＩＤを介して、ステップＳ３４の電流データの送信が行われることが好ましい。上記レジスタが活性化される条件を予め定義しておくことで、セル管理ユニット２２は、通信相手が電池管理ユニット３から充電制御ユニット６に切り替えられたことを認識できる。
なお、充電制御ユニット６とセル管理ユニット２２の間のデータ通信のみに専用に割り当てられるレジスタおよびメッセージＩＤを定義し、当該メッセージＩＤを介して、ステップＳ３４の電流データの送信が行われることが好ましい。上記レジスタが活性化される条件を予め定義しておくことで、セル管理ユニット２２は、通信相手が電池管理ユニット３から充電制御ユニット６に切り替えられたことを認識できる。
【0056】
次いでセル管理ユニット２２は、電池モジュール２０の状態情報を算出する（ステップＳ３８）。より具体的には、セル管理ユニット２２は、ステップＳ３４，Ｓ３６で得られた電流値と電圧値に基づいて、電池モジュール２０の状態情報としてＳＯＣ，ＳＯＨを算出する。ＳＯＣ，ＳＯＨの算出方法は既に説明したとおりである。電池モジュール２０の状態情報としてのサイクルカウントは、算出されたＳＯＣが所定の条件（例えば、算出されたＳＯＣが９５％を超えるという条件）を満たしたときにインクリメントされる。すなわち、ステップＳ３８では、電池モジュール２０の状態情報として、ＳＯＣ、ＳＯＨ、および、サイクルカウントの各データが算出される。
なお、図７のシーケンスチャートには図示していないが、電池モジュール２０について予め定義されたエラー発生条件を満たす事象が発生した場合には、セル管理ユニット２２は、当該事象に対応するエラーコードを電池モジュール２０の状態情報として特定する。
なお、図７のシーケンスチャートには図示していないが、電池モジュール２０について予め定義されたエラー発生条件を満たす事象が発生した場合には、セル管理ユニット２２は、当該事象に対応するエラーコードを電池モジュール２０の状態情報として特定する。
【0057】
セル管理ユニット２２は、電池モジュール２０の状態情報として、ＳＯＣ，ＳＯＨ，サイクルカウント、さらには、事象の発生に応じたエラーコードを充電ステーションに送信するとともに（ステップＳ４０）、メモリ２２２に書き込む（ステップＳ４２）。充電ステーションの充電制御ユニット６は、ステップＳ４０で受信した状態情報をメモリ６２に書き込む（ステップＳ４４）。
【0058】
マスタＢＭＵ処理と同様に、マスタＣＭＵ処理のステップＳ４２，Ｓ４４では、所定の条件を満たしたときに、メモリの書込み領域毎に順にデータが書き込まれる。
図７に示す処理を行うことで、マスタＣＭＵ処理では、電池モジュール２０の充電が行われている間、所定時間ごとに電池モジュール２０のＳＯＣ、ＳＯＨ、および、サイクルカウントが算出され、それぞれの履歴データがメモリに記録されていく。ＳＯＣ、ＳＯＨ、および、サイクルカウントの各々に割り当てられたメモリ内のセクタのすべての書込み領域にデータが書き込まれた場合には、当該セクタのデータを消去して新たなデータの書込みが行われる。
充電制御ユニット６は、例えば、ＳＯＣが所定の閾値を超えた等の充電終了条件を満たすかを判定し、充電終了条件を満たしていない場合には（ステップＳ４６：ＮＯ）、ステップＳ３３に戻ってセル管理ユニット２２からのデータ要求を待機する。充電終了条件を満たした場合には（ステップＳ４６：ＹＥＳ）、電池モジュール２０に対する充電を終了する（ステップＳ４８）。
図７に示す処理を行うことで、マスタＣＭＵ処理では、電池モジュール２０の充電が行われている間、所定時間ごとに電池モジュール２０のＳＯＣ、ＳＯＨ、および、サイクルカウントが算出され、それぞれの履歴データがメモリに記録されていく。ＳＯＣ、ＳＯＨ、および、サイクルカウントの各々に割り当てられたメモリ内のセクタのすべての書込み領域にデータが書き込まれた場合には、当該セクタのデータを消去して新たなデータの書込みが行われる。
充電制御ユニット６は、例えば、ＳＯＣが所定の閾値を超えた等の充電終了条件を満たすかを判定し、充電終了条件を満たしていない場合には（ステップＳ４６：ＮＯ）、ステップＳ３３に戻ってセル管理ユニット２２からのデータ要求を待機する。充電終了条件を満たした場合には（ステップＳ４６：ＹＥＳ）、電池モジュール２０に対する充電を終了する（ステップＳ４８）。
【0059】
（５）電池システムにおける電池モジュールの状態情報の引継ぎ動作
次に、電池パック２の使用形態を考慮したときに、電池パック２の電池モジュール２０の状態情報がどのように引き継がれ、それによって、セル管理ユニット２２と電池管理ユニット３の間、および、セル管理ユニット２２と充電制御ユニット６の間で状態情報が共有されるかについて説明する。
次に、電池パック２の使用形態を考慮したときに、電池パック２の電池モジュール２０の状態情報がどのように引き継がれ、それによって、セル管理ユニット２２と電池管理ユニット３の間、および、セル管理ユニット２２と充電制御ユニット６の間で状態情報が共有されるかについて説明する。
【0060】
以下、電池システム１における電池モジュール２０の状態情報の引継ぎ動作について、図８～図１０を参照して説明する。
図８および図９は、それぞれ、本実施形態の電池システム１において、電池モジュール２０の状態情報の引継例を示すシーケンスチャートである。図１０は、車両の電源投入時に、電池管理ユニット３が車両制御ユニット５に通知すべきＳＯＣを決定するＳＯＣ決定処理の例を示すフローチャートである。
図８および図９は、それぞれ、本実施形態の電池システム１において、電池モジュール２０の状態情報の引継例を示すシーケンスチャートである。図１０は、車両の電源投入時に、電池管理ユニット３が車両制御ユニット５に通知すべきＳＯＣを決定するＳＯＣ決定処理の例を示すフローチャートである。
【0061】
（５－１）電池モジュールの状態情報の第１の引継ぎ例（図８）
図８は、電池パック２が車両で充放電される状態と、電池パック２が充電ステーションで充電される状態とが切り替えられる場合のシーケンスチャートである。
先ず、電池パック２が車両に搭載された状態で電池パック２が充放電を行っている場合（つまり、図６のマスタＢＭＵ処理が実行される場合）を想定する（ステップＳ５０）。ステップＳ５０のマスタＢＭＵ処理では、実質的に実時間で電池モジュール２０の状態情報がセル管理ユニット２２に逐次記録される。
図８は、電池パック２が車両で充放電される状態と、電池パック２が充電ステーションで充電される状態とが切り替えられる場合のシーケンスチャートである。
先ず、電池パック２が車両に搭載された状態で電池パック２が充放電を行っている場合（つまり、図６のマスタＢＭＵ処理が実行される場合）を想定する（ステップＳ５０）。ステップＳ５０のマスタＢＭＵ処理では、実質的に実時間で電池モジュール２０の状態情報がセル管理ユニット２２に逐次記録される。
【0062】
次いで、電池パック２を車両から取り外した後に充電ステーションに接続させ、電池パック２の充電を行う場合を想定する。充電ステーションには、電池パック２が充電ステーションに接続されたことを物理的あるいは電気的に検出する検出手段が設けられている。当該検出手段によって、電池パック２の各電池モジュール２０が充電ステーションに接続されたことが検出されると（ステップＳ５２）、充電ステーションの充電制御ユニット６と電池モジュール２０のセル管理ユニット２２の間でＣＡＮによる通信が確立され、初期化が実行される（ステップＳ５４）。
【0063】
ステップＳ５４の初期化の中で、セル管理ユニット２２のメモリ２２２に記録されている電池モジュール２０の状態情報が、充電ステーションの充電制御ユニット６に引き継がれる。より具体的には、セル管理ユニット２２は、メモリ２２２に記録されている電池モジュール２０の状態情報を充電制御ユニット６に送信し、充電制御ユニット６は、受信した状態情報をメモリ６２に記録する。すなわち、電池パック２が充電ステーションに接続されると、電池パック２の電池モジュール２０と充電ステーションの充電制御ユニット６との間で、電池モジュール２０の状態情報が共有される。
初期化が完了すると、充電制御ユニット６は、電池モジュール２０に対する充電が開始されるように制御する。このとき、充電制御ユニット６は、電池モジュール２０から引き継がれた状態情報に基づいて充電制御を開始する。充電開始前の状態情報を考慮して制御が開始されるため、正確な制御を行うことができる。
電池モジュール２０に対する充電が行われている間は、セル管理ユニット２２と充電制御ユニット６との間で、マスタＣＭＵ処理（図７参照）が実行されて（ステップＳ５６）、実質的に実時間で電池モジュール２０の状態情報が共有される。
初期化が完了すると、充電制御ユニット６は、電池モジュール２０に対する充電が開始されるように制御する。このとき、充電制御ユニット６は、電池モジュール２０から引き継がれた状態情報に基づいて充電制御を開始する。充電開始前の状態情報を考慮して制御が開始されるため、正確な制御を行うことができる。
電池モジュール２０に対する充電が行われている間は、セル管理ユニット２２と充電制御ユニット６との間で、マスタＣＭＵ処理（図７参照）が実行されて（ステップＳ５６）、実質的に実時間で電池モジュール２０の状態情報が共有される。
【0064】
次いで、電池パック２の充電が完了した後に、当該電池パック２を再び車両に搭載して電源を投入した場合を想定する。電源投入した後、セル管理ユニット２２と電池管理ユニット３の間、および、電池管理ユニット３と車両制御ユニット５の間で、それぞれＣＡＮによる通信が確立される。その後、少なくともステップＳ８０～Ｓ９０の各処理を含む初期化が実行される。
【0065】
先ず、セル管理ユニット２２のメモリ２２２に記録されている電池モジュール２０の状態情報が、電池管理ユニット３に引き継がれる。より具体的に、セル管理ユニット２２は、メモリ２２２に記録されている電池モジュール２０の状態情報を電池管理ユニット３に送信し、電池管理ユニット３は、受信した状態情報をメモリ３２に記録する。
【0066】
このとき、好ましくは、車両に搭載された電池パック２が正しい電池モジュール２０の組合せを含むか否かについての検証が行われる。この場合、セル管理ユニット２２は、自身の属性データに含まれる組合せＩＤを状態情報とともに電池管理ユニット３に送信する（ステップＳ８０）。電池パック２に含まれる各電池モジュール２０から送信された属性データに含まれる組合せコードがすべて同一である場合には、正しい電池モジュール２０の組合せであるため（ステップＳ８２：ＹＥＳ）、ステップＳ８０で受信した状態情報をメモリ３２に記録する（ステップＳ８６）。すなわち、電池パック２が車両に搭載されると、電池パック２の電池モジュール２０と車両内の電池管理ユニット３との間で、電池モジュール２０の状態情報が共有される。
他方、電池パック２に含まれる各電池モジュール２０から送信された属性データに含まれる組合せコードが同一ではない場合には（ステップＳ８２：ＮＯ）、所定のエラーコードを車両制御ユニット５に送信する（ステップＳ８４）。車両制御ユニット５は、エラーコードを受信すると、当該エラーコードに対応する警告インジケータを車両のインストルメントパネルに表示する処理を行う（ステップＳ９２）。
他方、電池パック２に含まれる各電池モジュール２０から送信された属性データに含まれる組合せコードが同一ではない場合には（ステップＳ８２：ＮＯ）、所定のエラーコードを車両制御ユニット５に送信する（ステップＳ８４）。車両制御ユニット５は、エラーコードを受信すると、当該エラーコードに対応する警告インジケータを車両のインストルメントパネルに表示する処理を行う（ステップＳ９２）。
【0067】
電池パック２が正しい電池モジュール２０の組合せを含む場合には、電池管理ユニット３は、ＳＯＣ決定処理を実行する（ステップＳ８８）。ＳＯＣ決定処理とは、電池パック２を車両に搭載した後に、車両のインストルメントパネルに表示するＳＯＣインジケータの基礎となるＳＯＣ（「Ｖｘ」とする。）を決定するための処理であり、その詳細な処理が図１０のフローチャートに示される。
【0068】
以下、図１０を参照して、ＳＯＣ決定処理について説明する。
ＳＯＣ決定処理では先ず、電池管理ユニット３は、最後に電池管理ユニット（ＢＭＵ）３のメモリ３２で記録されたＳＯＣであるＶ１と、引継ぎ時にセル管理ユニット（ＣＭＵ）２２から受信した最新のＳＯＣであるＶ２との差分ΔＳＯＣを算出する（ステップＳ１００）。図８の例では、最後に電池管理ユニット（ＢＭＵ）３のメモリ３２で記録されたＳＯＣは、ステップＳ５０のマスタＢＭＵ処理において最後にメモリ３２に書き込まれたＳＯＣである。引継ぎ時にセル管理ユニット（ＣＭＵ）２２から受信した最新のＳＯＣは、ステップＳ８０で受信した最新のＳＯＣである。
そして、電池管理ユニット３は、以下のようにして、ＳＯＣインジケータの基礎となるＳＯＣであるＶｘを決定する。ΔＳＯＣの絶対値である｜ΔＳＯＣ｜が小さい場合、例えば５％以下である場合には、電池管理ユニット３は、Ｖｘ＝Ｖ１（つまり、最後にメモリ３２に記録されたＳＯＣ）とする（ステップＳ１０４）。｜ΔＳＯＣ｜が大きい場合、例えば１０％以上である場合には、電池管理ユニット３は、Ｖｘ＝Ｖ２（つまり、引き継がれた最新のＳＯＣ）とする（ステップＳ１０８）。｜ΔＳＯＣ｜が５％より大きく、かつ１０％より小さい場合には、例えばＶ１とＶ２の平均値をＶｘとする（ステップＳ１０６）。
なお、ステップＳ１０６においてＶｘをＶ１とＶ２の平均値としたのは一例に過ぎず、Ｖ１とＶ２の間の値であれば如何なる値であってもよい。上述した例では、Ｖ１，Ｖ２，Ｖｘはそれぞれ、第１充電率、第２充電率、第３充電率の例である。
ＳＯＣ決定処理では先ず、電池管理ユニット３は、最後に電池管理ユニット（ＢＭＵ）３のメモリ３２で記録されたＳＯＣであるＶ１と、引継ぎ時にセル管理ユニット（ＣＭＵ）２２から受信した最新のＳＯＣであるＶ２との差分ΔＳＯＣを算出する（ステップＳ１００）。図８の例では、最後に電池管理ユニット（ＢＭＵ）３のメモリ３２で記録されたＳＯＣは、ステップＳ５０のマスタＢＭＵ処理において最後にメモリ３２に書き込まれたＳＯＣである。引継ぎ時にセル管理ユニット（ＣＭＵ）２２から受信した最新のＳＯＣは、ステップＳ８０で受信した最新のＳＯＣである。
そして、電池管理ユニット３は、以下のようにして、ＳＯＣインジケータの基礎となるＳＯＣであるＶｘを決定する。ΔＳＯＣの絶対値である｜ΔＳＯＣ｜が小さい場合、例えば５％以下である場合には、電池管理ユニット３は、Ｖｘ＝Ｖ１（つまり、最後にメモリ３２に記録されたＳＯＣ）とする（ステップＳ１０４）。｜ΔＳＯＣ｜が大きい場合、例えば１０％以上である場合には、電池管理ユニット３は、Ｖｘ＝Ｖ２（つまり、引き継がれた最新のＳＯＣ）とする（ステップＳ１０８）。｜ΔＳＯＣ｜が５％より大きく、かつ１０％より小さい場合には、例えばＶ１とＶ２の平均値をＶｘとする（ステップＳ１０６）。
なお、ステップＳ１０６においてＶｘをＶ１とＶ２の平均値としたのは一例に過ぎず、Ｖ１とＶ２の間の値であれば如何なる値であってもよい。上述した例では、Ｖ１，Ｖ２，Ｖｘはそれぞれ、第１充電率、第２充電率、第３充電率の例である。
【0069】
図１０に示すようにしてＳＯＣ（Ｖｘ）を決定するのは、再始動のために電池パック２を搭載した車両の電源投入を行う場合と、車両に電池パック２を取り付けてから最初に電源投入する場合とで、車両のインストルメントパネルに表示するＳＯＣインジケータの表示に齟齬が生じないようにするためである。前者の場合には、電源投入の前後で電池モジュール２０の実際のＳＯＣはほとんど変化しない一方で、後者の場合には、電池パック２の充電等によって、電源投入の前後で電池モジュール２０の実際のＳＯＣに大きな変化が生じうる。しかし、電池管理ユニット３では、前者の場合と後者の場合を判別することができない。そのため、仮に常にＶｘ＝Ｖ１（つまり、最後にメモリ３２に記録されたＳＯＣ）としたならば、電池パック２を充電した後も、電源投入直後にＳＯＣインジケータで表示されるＳＯＣが低いままとなり運転者の期待に反することになる。また、仮に常にＶｘ＝Ｖ２（つまり、引き継がれた最新のＳＯＣ）としたならば、単に電源を再投入したに過ぎない場合でも電源投入直後にＳＯＣインジケータに表示されるＳＯＣが変動し、運転者に違和感を生じさせることになる。
そこで、図１０に示すように、Ｖ１とＶ２の差分の絶対値に応じてＶｘを決定することが好ましく、それによってＳＯＣインジケータの表示に齟齬が生じないようにすることができる。なお、このＶｘの決定方法では、電池モジュール２０の実際のＳＯＣとＳＯＣインジケータに表示されるＳＯＣとで誤差が生ずる場合があるが、車両のインストルメントパネルに表示されるＳＯＣインジケータは表示分解能が低いことから、当該誤差は問題とならない。例えば、ＳＯＣインジケータは電欠から満充電までの間で数個の目盛りで表され、その分解能は上記誤差よりも低いことが多い。
そこで、図１０に示すように、Ｖ１とＶ２の差分の絶対値に応じてＶｘを決定することが好ましく、それによってＳＯＣインジケータの表示に齟齬が生じないようにすることができる。なお、このＶｘの決定方法では、電池モジュール２０の実際のＳＯＣとＳＯＣインジケータに表示されるＳＯＣとで誤差が生ずる場合があるが、車両のインストルメントパネルに表示されるＳＯＣインジケータは表示分解能が低いことから、当該誤差は問題とならない。例えば、ＳＯＣインジケータは電欠から満充電までの間で数個の目盛りで表され、その分解能は上記誤差よりも低いことが多い。
【0070】
図８を再度参照すると、初期化が終了した後は、車両の動作に伴い電池パック２の充放電が開始される。このとき、電池管理ユニット３は、電池モジュール２０から引き継がれた状態情報に基づいて充放電制御を開始する。充放電開始前の状態情報を考慮して制御が開始されるため、正確な制御を行うことができる。電池パック２の充放電が開始されると、セル管理ユニット２２、電池管理ユニット３、および、車両制御ユニット５の間でマスタＢＭＵ処理（図６参照）が実行される（ステップＳ９４）。
【0071】
（５－２）電池モジュールの状態情報の第２の引継ぎ例（図９）
図９は、車両に搭載された電池パック２が交換される場合のシーケンスチャートである。
先ず、電池モジュール２０Ａを含む電池パックが車両に搭載された状態で電池パックが充放電を行っている場合（つまり、図６のマスタＢＭＵ処理が実行される場合）を想定する（ステップＳ７０）。ステップＳ７０のマスタＢＭＵ処理では、実質的に実時間で電池モジュール２０Ａの状態情報がセル管理ユニット２２に逐次記録される。
図９は、車両に搭載された電池パック２が交換される場合のシーケンスチャートである。
先ず、電池モジュール２０Ａを含む電池パックが車両に搭載された状態で電池パックが充放電を行っている場合（つまり、図６のマスタＢＭＵ処理が実行される場合）を想定する（ステップＳ７０）。ステップＳ７０のマスタＢＭＵ処理では、実質的に実時間で電池モジュール２０Ａの状態情報がセル管理ユニット２２に逐次記録される。
【0072】
次いで、車両の電池パックを交換する場合を想定する。すなわち、電池モジュール２０Ａを含む電池パックに代えて、電池モジュール２０Ｂを含む電池パックを車両に搭載して電源を投入した場合を想定する。
この場合、ステップＳ８０～Ｓ９４のシーケンスチャートの流れは、図８の場合と同じである。すなわち、電池モジュール２０Ｂに記録されている状態情報が初期化において車両の電池管理ユニット３に引き継がれる。電池モジュール２０Ｂを含む電池パックが車両に搭載されると、電池パックの電池モジュール２０Ｂと車両内の電池管理ユニット３との間で、電池モジュール２０Ｂの状態情報が共有される。そして電池管理ユニット３は、引き継がれた電池モジュール２０Ｂの状態情報に基づいて電池モジュール２０Ｂの充放電制御を開始する。そのため、車両における電池パック２の充放電制御を継続的に行われ、それゆえ適切に充放電制御を行うことができる。
なお、図９の場合もステップＳ８８においてＳＯＣ決定処理が実行されるため、電池モジュール２０Ａについて最後に記録されたＳＯＣと、電池モジュール２０Ｂから引き継がれた最新のＳＯＣとの間に乖離がある場合でも、運転者に違和感が生じないようなＳＯＣインジケータの表示とすることができる。
この場合、ステップＳ８０～Ｓ９４のシーケンスチャートの流れは、図８の場合と同じである。すなわち、電池モジュール２０Ｂに記録されている状態情報が初期化において車両の電池管理ユニット３に引き継がれる。電池モジュール２０Ｂを含む電池パックが車両に搭載されると、電池パックの電池モジュール２０Ｂと車両内の電池管理ユニット３との間で、電池モジュール２０Ｂの状態情報が共有される。そして電池管理ユニット３は、引き継がれた電池モジュール２０Ｂの状態情報に基づいて電池モジュール２０Ｂの充放電制御を開始する。そのため、車両における電池パック２の充放電制御を継続的に行われ、それゆえ適切に充放電制御を行うことができる。
なお、図９の場合もステップＳ８８においてＳＯＣ決定処理が実行されるため、電池モジュール２０Ａについて最後に記録されたＳＯＣと、電池モジュール２０Ｂから引き継がれた最新のＳＯＣとの間に乖離がある場合でも、運転者に違和感が生じないようなＳＯＣインジケータの表示とすることができる。
【0073】
以上説明したように、本実施形態の電池システム１では、電池パック２と電池管理ユニット３が接続され、かつ電池パック２と充電ステーションの充電制御ユニット６が接続されていない場合には、各電池モジュール２０の状態情報を、各電池モジュール２０と電池管理ユニット３の間で共有する。電池パック２と充電ステーションの充電制御ユニット６が接続され、かつ電池パック２と電池管理ユニット３が接続されていない場合には、各電池モジュール２０の状態情報を、各電池モジュール２０と充電制御ユニット６の間で共有する。例えば、電池パック２と電池管理ユニット３が接続される場合に、電池モジュール２０の状態情報が電池管理ユニット３に引き継がれ、電池パック２と充電ステーションが接続される場合、電池モジュール２０に状態情報が充電ステーションの充電制御ユニット６に引き継がれる。そのため、車両に搭載されている電池パック２を交換する場合や、電池パック２を車両から取り外して充電ステーションで充電する場合等において、引き継がれた各電池モジュール２０の状態情報を考慮して、車両における電池モジュール２０に対する充放電制御、および、充電ステーションでの電池モジュール２０に対する充電制御を開始できるため、これらの制御を最適なものにすることができる。
【0074】
例えば、本実施形態では、電池モジュール２０のセル管理ユニット２２には、状態情報として、ＳＯＣ，ＳＯＨの履歴情報やエラーコードを格納している。これらの情報を車両側又は充電ステーション側に引き継ぐことで、電池管理ユニット３及び／又は充電制御ユニット６は、当該履歴情報やエラーコードを考慮して充放電制御あるいは放電制御を開始することができる。ＳＯＣ，ＳＯＨの履歴情報やエラーコードを引き継ぐことで、より正確な充放電制御を行うことができる。
【0075】
本実施形態の電池システム１では、引き継ぐべき電池モジュール２０の状態情報を、ＳＯＣ、ＳＯＨ、サイクルカウント、エラーコードの各パラメータに限定することで、各ユニットのメモリの容量を比較的小さくすることができる。
その一方で、引継ぎ対象となる状態情報を、ＳＯＣ、ＳＯＨ、サイクルカウント、エラーコードの各パラメータに限られず、例えば満充電容量ＦＣＣを所定時間ごとに保存し、かつ引き継いでもよい。
その一方で、引継ぎ対象となる状態情報を、ＳＯＣ、ＳＯＨ、サイクルカウント、エラーコードの各パラメータに限られず、例えば満充電容量ＦＣＣを所定時間ごとに保存し、かつ引き継いでもよい。
【0076】
本実施形態の電池システム１では、電池モジュール２０に対する正確な状態情報を算出するのに必要となる電池モジュール２０を流れる電流値を検出するセンサを、車両側および充電ステーション側に設けるようにした。言い換えると、電池モジュール２０は電流センサを備えていない。そのため、電池モジュール２０は、正確な状態情報を保持しつつ比較的低コストで済む。
【0077】
上述した実施形態において、図６のマスタＢＭＵ処理では、車載されている電池管理ユニット３がマスタとなり、電池モジュール２０のセル管理ユニット２２がスレーブとなって協調動作することによって電池モジュール２０のＳＯＣ，ＳＯＨを算出する場合について説明したが、その限りではない。電池モジュール２０のセル管理ユニット２２がマスタとなり、電池管理ユニット３がスレーブとなって協調動作してもよい。その場合、セル管理ユニット２２は、電流センサ４によって検出された電流値を電池管理ユニット３から取得する。そして、セル管理ユニット２２は、電池モジュール２０の電圧値と、電池管理ユニット３から取得した電流値とに基づいて、電池モジュール２０のＳＯＣ，ＳＯＨを算出する。
【0078】
上述した実施形態において、図７のマスタＣＭＵ処理では、電池モジュール２０のセル管理ユニット２２がマスタとなり、充電ステーションの充電制御ユニット６がスレーブとなって協調動作することによって電池モジュール２０のＳＯＣ，ＳＯＨを算出する場合について説明したが、その限りではない。充電ステーションの充電制御ユニット６がマスタとなり、電池モジュール２０のセル管理ユニット２２がスレーブとなって協調動作してもよい。その場合、充電制御ユニット６は、電池モジュール２０の電圧値をセル管理ユニット２２から取得する。そして、充電制御ユニット６は、セル管理ユニット２２から取得した電圧値と、電流センサ７によって検出された電流値とに基づいて、電池モジュール２０のＳＯＣ，ＳＯＨを算出する。
【0079】
本明細書で記載されるすべての例示および条件付けられた表現は、発明者による技術の促進に寄与する本発明とその概念について読者の理解を助ける教示目的のために意図したものであって、そのように特定的に記載された例示および条件に対する限定無しに解釈されるべきであり、明細書におけるそのような例示の構成は、本発明の優劣の提示には関連しない。本発明の実施形態について詳細に説明されているが、様々な変更、置換、代用が、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなくなされうることが理解されるべきである。
【符号の説明】
【0080】
１…電池システム
２…電池パック
２０－１～２０－４…電池モジュール
２１－１～２１－４…電池セル群
２２－１～２２－４…セル管理ユニット（ＣＭＵ）
２２１…コントローラ
２２２…メモリ
２２３…セル監視ユニット
２２４…ＣＡＮトランシーバ
３…電池管理ユニット（ＢＭＵ）
３１…コントローラ
３２…メモリ
３３…ＣＡＮトランシーバ
４，７…電流センサ７
５…車両制御ユニット（ＶＣＵ）
６…充電制御ユニット（ＣＣＵ）
６１…コントローラ
６２…メモリ
６３…ＣＡＮトランシーバ
６５…表示装置
１０１…電池系ＣＡＮバス
１０２…車両系ＣＡＮバス
Ｃｂ，Ｃｖ，Ｃｓ…コネクタ
２…電池パック
２０－１～２０－４…電池モジュール
２１－１～２１－４…電池セル群
２２－１～２２－４…セル管理ユニット（ＣＭＵ）
２２１…コントローラ
２２２…メモリ
２２３…セル監視ユニット
２２４…ＣＡＮトランシーバ
３…電池管理ユニット（ＢＭＵ）
３１…コントローラ
３２…メモリ
３３…ＣＡＮトランシーバ
４，７…電流センサ７
５…車両制御ユニット（ＶＣＵ）
６…充電制御ユニット（ＣＣＵ）
６１…コントローラ
６２…メモリ
６３…ＣＡＮトランシーバ
６５…表示装置
１０１…電池系ＣＡＮバス
１０２…車両系ＣＡＮバス
Ｃｂ，Ｃｖ，Ｃｓ…コネクタ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】