JP4628019B2 - データ収集装置 - Google Patents

Description

本発明は、主としてハイブリッドカーに搭載されて、多数の電池モジュールの電圧と電流とを互いに同期して検出するのに使用されるデータ収集装置に関する。

多数のデータを所定の周期で検出して、これをマルチプレクサ等で順番に切り換えてデジタル値に変換する装置は開発されている。この装置において、複数のデータを互いに同期して検出する必要があることがある。たとえば、ハイブリッドカーに搭載されるバッテリの残容量を検出する装置においては、バッテリの電流と電池電圧とを同期して検出する必要がある。電池電圧が電流によって変化するからである。

複数のＡ／Ｄコンバータでもって、異なるデータを同期して検出する装置は、各々のＡ／Ｄコンバータに、同期するタイミングパルスを入力する。各々のＡ／Ｄコンバータが、入力されるタイミングパルスに同期して、アナログ信号として入力されるデータをデジタル値に変換するためである。このことを実現する装置は開発されている（特許文献１及び２参照）。
特開２００３−２８３５８４号公報 特開２００１−１８４８０４号公報

以上の公報に記載される装置は、複数のＡ／Ｄコンバータを備え、各々のＡ／Ｄコンバータには、同じタイミングパルスを入力している。したがって、各々のＡ／Ｄコンバータは、タイミングパルスを入力する回線を介して接続している。ところで、複数のＡ／Ｄコンバータを別々の場所に配置して、各々のＡ／Ｄコンバータが異なるデータをデジタル値に変換する装置は、各々のＡ／Ｄコンバータを、タイミングパルスを伝送するためにリード線で接続する必要がある。とくに、タイミングパルスを伝送する回線は専用回線であるから、専用のリード線を配線する必要がある。接続するリード線を多くすることは、製造コストと部品コストを高くするばかりでなく、安定性をも低下させる原因ともなる。それは、リード線が、ほとんど例外なく、接触不良を皆無にできないコネクタを介して接続されるからである。とくに、ハイブリッドカー等の車両のように厳しい外的環境で長い年月にわたって使用されると、コネクタの金属表面が酸化し、あるいは接続部分に異物が侵入し、さらに弾性的に押圧する圧力が次第に低下する等の原因で接触不良が発生する。また、接触不良は、コネクタの接続回線数が増加するにしたがって著しく多くなる。この弊害は、接続回線を少なくして防止できる。回線数が少なくなると、コネクタの接続数が少なくなって、接触不良が起こる確率が減少するからである。

本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、複数のＡ／Ｄコンバータをタイミングパルスを入力する専用回線で接続することなく、Ａ／Ｄコンバータを非同期に動作させて少なくともふたつの検出データを互いに同期して検出できるデータ収集装置を提供することにある。

本発明のデータ収集装置は、２組の異なるデータを特定のタイミングで検出するメイン回路１０とサブ回路２０とを備える。このデータ収集装置は、サブ回路２０を通信回線４１を介してメイン回路１０に接続して、サブ回路２０が検出する検出データをデジタル値に変換してメイン回路１０に伝送する。サブ回路２０は、時間と共に変化する複数チャンネルの第１検出データを所定の周期で第１デジタル値にＡ／Ｄ変換する第１Ａ／Ｄコンバータ２２と、この第１Ａ／Ｄコンバータ２２がＡ／Ｄ変換する複数チャンネルの第１デジタル値を一時的に記憶するバッファ２３と、第１Ａ／Ｄコンバータ２２の入力側及び出力側にそれぞれ接続されるローパスフィルタとを備える。メイン回路１０は、時間と共に変化する第２検出データを第１Ａ／Ｄコンバータ２２に非同期に第２デジタル値にＡ／Ｄ変換する第２Ａ／Ｄコンバータ１２と、第１検出データをバッファ２３に一時記憶させるタイミングを特定するデータ検出タイミングコマンド（ＶS）をサブ回路２０に送信する制御回路１３と、第２Ａ／Ｄコンバータ１２の入力側及び出力側にそれぞれ接続されるローパスフィルタとを備える。サブ回路２０は、メイン回路１０からデータ検出タイミングコマンド（ＶS）が入力されると、第１Ａ／Ｄコンバータ２２でＡ／Ｄ変換される第１デジタル値をバッファ２３に一時的に記憶すると共に、メイン回路１０から次のデータ検出タイミングコマンド（ＶS）が入力されるまでに、バッファ２３に記憶する複数チャンネルの第１デジタル値を通信回線４１でメイン回路１０に伝送する。メイン回路１０は、データ検出タイミングコマンド（ＶS）に同期して第２検出データをＡ／Ｄ変換して第２デジタル値を検出すると共に、データ検出タイミングコマンド（ＶS）で第１Ａ／Ｄコンバータ２２でＡ／Ｄ変換されたバッファ２３に記憶される第１デジタル値を通信回線４１を介してサブ回路２０から検出する。データ収集装置は、メイン回路１０がデータ検出タイミングコマンド（ＶS）のタイミングで複数チャンネルの第１デジタル値と第２デジタル値とを検出する。

本発明の収集装置は、車両に搭載されてバッテリ３１の残容量を正しく検出する装置とすることができる。このデータ収集装置は、サブ回路２０を、複数の電池モジュール３２の電圧を検出する電圧検出回路２１として、メイン回路１０を、電池モジュール３２に流れる電流と電圧から電池モジュール３２の残容量を検出するバッテリコントロール回路１１とすることができる。このデータ収集装置は、メイン回路１０であるバッテリコントロール回路１１が、電池モジュール３２の電流を検出し、検出した電流と、サブ回路２０から入力される電池モジュール３２の電圧とで電池モジュール３２の残容量を検出する。

サブ回路２０である電圧検出回路２１は、複数の電池モジュール３２の電圧を切り換えて検出するマルチプレクサ２４を備えて、マルチプレクサ２４で切り換えて、複数の電池モジュール３２の電圧を一定の周期で順番にＡ／Ｄ変換することができる。

第１Ａ／Ｄコンバータ２２の入力側に接続されるローパスフィルタ１５は、マルチプレクサ２４と電池モジュール３２との間に接続され第１Ａ／Ｄコンバータ２２の出力側に接続されるローパスフィルタは、前記所定の周期に基づき決定されるカットオフ周波数を持つデジタルローパスフィルタ２７である。

さらに、本発明のデータ収集装置は、サブ回路２０を、複数組の電圧検出回路２１とすることができる。

さらに、サブ回路２０である電圧検出回路２１は、第１Ａ／Ｄコンバータ２２でＡ／Ｄ変換された複数のデジタル信号を演算して第１デジタル値を検出する演算回路２８を備えることができる。

メイン回路１０であるバッテリコントロール回路１１は、サブ回路２０の電圧検出回路２１に出力するデータ検出タイミングコマンド（ＶS）の周期を５〜５００ｍｓｅｃとすることができる。

さらにメイン回路１０は、時間的に遅れて検出される検出データに合わせて、時間的に先に検出された検出データを遅延させるための遅延回路１８を備えてもよい。

またメイン回路１０及び／又はサブ回路２０が有する異なる複数の検出部において、同じ信号処理方式を適用し遅れ時間を略等しく合わせるように構成することもできる。

本発明のデータ収集装置は、複数のＡ／Ｄコンバータを、タイミングパルスを入力する専用回線で接続することなく、Ａ／Ｄコンバータを互いに非同期に動作させて複数の検出データを互いに同期して検出できる。それは、本発明のデータ収集装置が、サブ回路とメイン回路のＡ／Ｄコンバータを非同期にＡ／Ｄ変換させるが、サブ回路はメイン回路からデータ検出タイミングコマンド（ＶS）が入力されると、このタイミングに同期して検出する第１デジタル値をバッファに一時記憶させ、バッファに記憶している第１デジタル値を次のデータ検出タイミングコマンド（ＶS）が入力されるまでの間にメイン回路に伝送し、さらにメイン回路が、データ検出タイミングコマンド（ＶS）に同期して、第２Ａ／Ｄコンバータで第２デジタル値を検出するからである。

さらに、本発明のデータ収集装置は、データ検出タイミングコマンド（ＶS）に同期して検出した第１デジタル値をバッファに一時記憶させて、これを次のデータ検出タイミングコマンド（ＶS）までの間にメイン回路に伝送するので、多数の第１デジタル値を、データ伝送速度の制限された通信回線を介してサブ回路からメイン回路に伝送できる。

また、本発明は、互いに非同期にＡ／Ｄ変換している第１Ａ／Ｄコンバータと第２Ａ／Ｄコンバータを、データ検出タイミングコマンド（ＶS）でもって、実質的にはほぼ同じタイミングで第１デジタル値と第２デジタル値とを検出しながら、メイン回路とサブ回路とをタイミングパルスを伝送する専用回線で接続することなく、通信回線を介して接続することができる特長もある。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのデータ収集装置を例示するものであって、本発明はデータ収集装置を以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

以下、データ収集装置が車両に搭載されてバッテリの残容量を検出する装置として詳述する。ただし、本発明のデータ収集装置は、バッテリの残容量を検出する装置に特定しない。データ収集装置は、２組の異なるデータを非同期のＡ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換しながら、特定のタイミングで２組のデータを検出する他の装置に使用できる。

図１は、車両に搭載されてバッテリの残容量を検出するデータ収集装置を示す。この図のデータ収集装置は、たとえば、ハイブリッドカー、燃料自動車、電気自動車等の車両に搭載されて、車両を走行させるモーターを駆動するバッテリ３１の残容量を検出する。この図に示すデータ収集装置は、メイン回路１０であるバッテリコントロール回路（ＢＣＭ：バッテリ・コントロール・モジュール）１１と、サブ回路２０である電池モジュール３２の電圧温度検出回路（ＶＴ）２１とを備える。

メイン回路１０のバッテリコントロール回路１１は、電池モジュール３２を直列に接続しているバッテリ３１の電流を検出し、さらに、電流を検出するタイミングで各々の電池モジュール３２の電圧をサブ回路２０である電圧検出回路２１を介して検出してバッテリ３１の残容量、正確には各々の電池モジュール３２の残容量を検出する。さらに、バッテリコントロール回路１１は、検出した残容量に基づいて、バッテリ３１の充放電電流をコントロールする。

図に示すバッテリ３１は、複数の二次電池を直列に接続して電池モジュール３２とし、この電池モジュール３２をさらに直列に接続して出力電圧を高くしている。電池モジュール３２は、１ないし複数個の二次電池を直列に接続している。二次電池は、ニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池であるが、ニッケルカドミウム電池、コンデンサ等、全ての蓄電素子を使用できる。このバッテリ３１は、３０〜６０個の電池モジュール３２を直列に接続して、出力電圧を２００〜４００Ｖとする。

図のデータ収集装置は、２組の異なるデータである、電池モジュール３２の電流を特定のタイミングで検出するメイン回路１０であるバッテリコントロール回路（ＢＣＭ）１１と、サブ回路２０である電圧検出回路（ＶＴ）２１とを備える。サブ回路２０の電圧検出回路２１は、通信回線４１を介してメイン回路１０のバッテリコントロール回路１１に接続され、サブ回路２０の電圧検出回路２１が検出する検出データである電池モジュール３２の電圧をデジタル値に変換してメイン回路１０に伝送する。

図１のデータ収集装置は、２組の電圧検出回路２１を備える。２組の電圧検出回路２１は、２組に分割されたバッテリ３１の電池モジュール３２の電圧を検出する。各々の電圧検出回路２１は、互いに同期することなく、一定のサンプリング周期で電池モジュール３２の電圧をＡ／Ｄ変換する。各々の電圧検出回路２１は、通信回線４１を介してメイン回路１０であるバッテリコントロール回路１１に接続される。各々の電圧検出回路２１は、バッテリコントロール回路１１に、通信回線４１を介して、電池モジュール３２の電圧をＡ／Ｄ変換して伝送する。

図２は、図１に示すデータ収集装置のブロック図である。この図において、サブ回路２０である電圧検出回路２１は、複数の電池モジュール３２を切り換えて電圧を検出するマルチプレクサ２４と、このマルチプレクサ２４と電池モジュール３２との間に接続されて高い周波数成分の雑音を除くローパスフィルタ２５と、マルチプレクサ２４の出力側に接続されて電池モジュール３２の電圧を一定のサンプリング周期で第１デジタル値にＡ／Ｄ変換する第１Ａ／Ｄコンバータ２２と、この第１Ａ／Ｄコンバータ２２にサンプリング周期のタイミングコマンドを出力する第１タイミングパルス発生回路２６と、第１Ａ／Ｄコンバータ２２の出力側に接続しているデジタルローパスフィルタ２７と、デジタルローパスフィルタ２７の出力側に接続されて、複数のデジタル信号を演算して正確な電池モジュール３２の電圧を検出する演算回路２８と、演算回路２８から出力される第１デジタル値である電池モジュール３２の電圧を、メイン回路１０であるバッテリコントロール回路１１からデータ検出タイミングコマンド（ＶS）が入力されると一時的に記憶して出力するバッファ２３とを備える。

メイン回路１０であるバッテリコントロール回路１１は、電池モジュール３２の電流を検出する電流センサー１４と、電流センサー１４の出力側に接続されて高い周波数成分の雑音を除去するローパスフィルタ１５と、ローパスフィルタ１５の出力をＡ／Ｄ変換して第２デジタル値とする第２Ａ／Ｄコンバータ１２と、この第２Ａ／Ｄコンバータ１２にタイミングパルスを入力する第２タイミングパルス発生回路１６と、第２Ａ／Ｄコンバータ１２の出力側に接続しているデジタルローパスフィルタ１７と、デジタルローパスフィルタ１７の出力側に接続している、遅れ時間調整のための遅延回路１８と、この遅延回路１８の出力側と、サブ回路２０の電圧検出回路２１にデータ検出タイミングコマンド（ＶS）を出力すると共に、電池モジュール３２の残容量を演算する制御回路１３とを備える。

電圧検出回路２１の第１Ａ／Ｄコンバータ２２と、バッテリコントロール回路１１の第２Ａ／Ｄコンバータ１２は、互いに同期することなく電圧と電流をＡ／Ｄ変換する。すなわち、第１タイミングパルス発生回路２６と、第２タイミングパルス発生回路１６とは互いに同期しないタイミングパルスを発生する。

マルチプレクサ２４は、第１Ａ／Ｄコンバータ２２が電池モジュール３２の電圧をＡ／Ｄ変換するサンプリング周期を特定する。すなわち、マルチプレクサ２４が電圧を検出する電池モジュール３２を所定の周期で切り換え、第１Ａ／Ｄコンバータ２２が電池モジュール３２の電圧をＡ／Ｄ変換する。第１タイミングパルス発生回路２６は、マルチプレクサ２４に、電池モジュール３２を切り換えるタイミングパルスを出力し、第１Ａ／Ｄコンバータ２２には切り換えられた電池モジュール３２の電圧をＡ／Ｄ変換するタイミングパルスを出力する。

第１タイミングパルス発生回路２６から出力されるタイミングパルスによって、マルチプレクサ２４と第１Ａ／Ｄコンバータ２２は、たとえば１０ｍｓｅｃの全チャンネル変換時間に、全ての電池モジュール３２の電圧を第１デジタル値にＡ／Ｄ変換する。マルチプレクサ２４と第１Ａ／Ｄコンバータ２２は、全チャンネル変換時間である１０ｍｓｅｃに、例えば３２チャンネルの電池モジュール３２を順番に切り換えて、３１０ｎｓｅｃのサンプリング周期でＡ／Ｄ変換する。このマルチプレクサ２４と第１Ａ／Ｄコンバータ２２は、１０ｍｓｅｃの周期で全ての電池モジュール３２の電圧を順番に時間をずらせてＡ／Ｄ変換して出力する。

マルチプレクサ２４は、入力側にサンプルホールド回路（図示せず）を設けて、全ての電池モジュール３２の電圧を同時に検出することもできる。サンプルホールド回路は、各々の電池モジュール３２の電圧を一時的に記憶して保持する回路である。このサンプルホールド回路は、第１タイミングパルス発生回路２６からタイミングパルスが入力されると、全ての電池モジュール３２の電圧を一時的に記憶する。マルチプレクサ２４がサンプルホールド回路を順番に切り換えて、記憶される電池モジュール３２の電圧を第１Ａ／Ｄコンバータ２２でＡ／Ｄ変換する。

サンプルホールド回路を備える電圧検出回路２１は、メイン回路１０であるバッテリコントロール回路１１からデータ検出タイミングコマンド（ＶS）が入力されるタイミングに、全ての電池モジュール３２の電圧をサンプルホールド回路に記憶させる。その後、サンプルホールド回路に記憶される電池モジュール３２の電圧をマルチプレクサ２４で切り換えて、第１Ａ／Ｄコンバータ２２でＡ／Ｄ変換する。この電圧検出回路２１は、全ての電池モジュール３２の電圧を、データ検出タイミングコマンド（ＶS）に同期して検出できる。ただ、サンプルホールド回路を設けないで、マルチプレクサ２４で電池モジュール３２を順番に切り換えて、電池モジュール３２の電圧をＡ／Ｄ変換する電圧検出回路２１も、全チャンネル変換時間の１０ｍｓｅｃに全ての電圧をＡ／Ｄ変換して検出できる。したがって、全チャンネル変換時間を十分に短く、たとえば５０ｍｓｅｃ以下、好ましくは３０ｍｓｅｃ以下として、全ての電池モジュール３２の電圧を残容量の演算にほとんど誤差が発生しない時間に検出できる。

バッテリコントロール回路１１は、全データ伝送周期である１００ｍｓｅｃの時間間隔で、データ検出タイミングコマンド（ＶS）を電圧検出回路２１に出力し、１００ｍｓｅｃに１回の割合で電池モジュール３２の残容量を演算する。全チャンネル変換時間を１０ｍｓｅｃとする電圧検出回路２１は、全ての電池モジュール３２の電圧を検出するタイミングのずれが、最大で１０ｍｓｅｃ以内となる。

図２に示す装置は、１０ｍｓｅｃの全チャンネル変換時間に、全３２チャンネルの電池モジュール３２の電圧をＡ／Ｄ変換する。その後デジタルローパスフィルタ２７で雑音成分を除去し、出力される信号を演算回路２８で演算して、正確に電池モジュール３２の電圧を検出できる。図のデジタルローパスフィルタ２７は、カットオフ周波数を例えば重み付けを調整してサンプリング周期が１０ｍｓｅｃより構成される５．３Ｈｚ（時定数３０ｍｓｅｃ）とするハイカットフィルタである。時定数が全チャンネル変換時間の１０ｍｓｅｃより長いため、電池モジュール３２の電圧を検出する時間が１０ｍｓｅｃ以内にずれても、電池モジュール３２の残容量推定に大きく影響を与えることがない。また電圧検出・電流検出いずれにも同じ伝達特性のフィルタを用いることで、時間遅れを更に合わせこむことができる。このように複数の異なる検出部で、同じ信号処理方式を適用し遅れ時間を略等しく合わせることが可能となる。

検出して演算された各々の電池モジュール３２の電圧信号である第１デジタル値はバッファ２３に一時的に記憶される。このバッファ２３には、全チャンネル変換時間である１０ｍｓｅｃの周期で、全電池モジュール３２の電圧を記憶する。バッファ２３は、常に繰り返し全チャンネル変換時間である１０ｍｓｅｃの周期で電池モジュール３２の電圧を記憶し、あるいはデータ検出タイミングコマンド（ＶS）が入力されるときに電池モジュール３２の電圧を記憶する。繰り返し電池モジュール３２の電圧を１０ｍｓｅｃの周期で記憶するバッファ２３は、バッテリコントロール回路１１からデータ検出タイミングコマンド（ＶS）が入力されると、次のデータ検出タイミングコマンド（ＶS）が入力されるまでの全データ伝送周期の１００ｍｓｅｃに、記憶している各々の電池モジュール３２の電圧である第１デジタル値を出力する。

データ検出タイミングコマンド（ＶS）が入力されるときに、電池モジュール３２の電圧を記憶するバッファ２３は、バッテリコントロール回路１１からデータ検出タイミングコマンド（ＶS）が入力されると、演算された全ての電池モジュール３２の電圧を一時的に記憶し、その後、次のデータ検出タイミングコマンド（ＶS）が入力されるまでの全データ伝送周期の１００ｍｓｅｃに、記憶している電池モジュール３２の電圧信号である第１デジタル値を順番に出力する。

電圧検出回路２１は、全チャンネル変換時間の１０ｍｓｅｃに、全ての電池モジュール３２の電圧をＡ／Ｄ変換して電圧を検出できる。しかしながら、検出された全ての電池モジュール３２の電圧を示す第１デジタル値は、全チャンネル変換時間の１０ｍｓｅｃの短い時間には、バッテリコントロール回路１１に伝送できない。通信回線４１のデータ伝送速度に制限を受けるからである。電圧検出回路２１とバッテリコントロール回路１１は、たとえばＲＳ４２２、又はＲＳ２３２等の通信回線４１を介して接続される。電圧検出回路２１は、バッテリコントロール回路１１からデータ検出タイミングコマンド（ＶS）が入力されると、全チャンネル変換時間の１０ｍｓｅｃよりも長い全データ伝送周期の１００ｍｓｅｃの間に、検出した全ての電池モジュール３２の電圧を示す第１デジタル値をバッテリコントロール回路１１に伝送する。したがって、バッテリコントロール回路１１は、全ての電池モジュール３２の電圧を示す第１デジタル値を伝送できる全データ伝送周期で、電圧検出回路２１にデータ検出タイミングコマンド（ＶS）を出力する。全データ伝送周期を１００ｍｓｅｃに設定すると、１０ｍｓｅｃに４つの電池モジュール３２の電圧を示す第１デジタル値を伝送して、１００ｍｓｅｃで３２チャンネルの電池モジュール３２の電圧を伝送できる。

さらに、バッテリコントロール回路１１は、電池モジュール３２の電流を電流センサー１４で検出する。電流センサー１４の出力はローパスフィルタ１５で雑音成分を除去して、データ検出タイミングコマンド（ＶS）のタイミングに同期して、第２Ａ／Ｄコンバータ１２が検出する電流をＡ／Ｄ変換する。第２Ａ／Ｄコンバータ１２がデータ検出タイミングコマンド（ＶS）に同期してＡ／Ｄ変換するように、第２タイミングパルス発生回路１６からタイミングパルスが第２Ａ／Ｄコンバータ１２に入力される。このタイミングでタイミングパルスを出力するように、第２タイミングパルス発生回路１６は、データ検出タイミングコマンド（ＶS）に同期してタイミングパルスを出力する。第２Ａ／Ｄコンバータ１２でＡ／Ｄ変換された電流信号は、デジタルローパスフィルタ１７でさらに雑音成分を除去して正確な電流値を示す第２デジタル値が検出される。検出された電流値である第２デジタル値は、遅延回路１８で電圧検出回路２１がバッテリコントロール回路１１に通信回線４１を介してデータを送信するために要する時間である１００ｍｓｅｃの遅延がなされて制御回路１３に入力される。この遅延回路１８は、ハードウェア構成のみならず、ソフトウエアでも容易に実現できる。
図３は、メイン回路１０のバッテリコントロール回路１１からサブ回路２０の電圧検出回路２１にデータ検出タイミングコマンド（ＶS）を出力して、第１デジタル値を検出するタイミングチャートを示す。この図のバッテリコントロール回路１１と電圧検出回路２１は、以下の工程で、各々の電池モジュール３２の電圧と電流を同期して検出して残容量を演算する。

さらに、バッテリコントロール回路１１は、電池モジュール３２の電流を電流センサー１４で検出する。電流センサー１４の出力はローパスフィルタ２５で雑音成分を除去して、データ検出タイミングコマンド（ＶS）のタイミングに同期して、第２Ａ／Ｄコンバータ１２が検出する電流をＡ／Ｄ変換する。第２Ａ／Ｄコンバータ１２がデータ検出タイミングコマンド（ＶS）に同期してＡ／Ｄ変換するように、第２タイミングパルス発生回路１６からタイミングパルスが第２Ａ／Ｄコンバータ１２に入力される。このタイミングでタイミングパルスを出力するように、第２タイミングパルス発生回路１６は、データ検出タイミングコマンド（ＶS）に同期してタイミングパルスを出力する。第２Ａ／Ｄコンバータ１２でＡ／Ｄ変換された電流信号は、デジタルローパスフィルタ１７でさらに雑音成分を除去して正確な電流値を示す第２デジタル値が検出される。検出された電流値である第２デジタル値は、遅延回路１８で電圧検出回路２１がバッテリコントロール回路１１に通信回線４１を介してデータを送信するために要する時間である１００ｍｓｅｃの遅延がなされて制御回路１３に入力される。この遅延回路１８は、ハードウェア構成のみならず、ソフトウエアでも容易に実現できる。
図３は、メイン回路１０のバッテリコントロール回路１１からサブ回路２０の電圧検出回路２１にデータ検出タイミングコマンド（ＶS）を出力して、第１デジタル値を検出するタイミングチャートを示す。この図のバッテリコントロール回路１１と電圧検出回路２１は、以下の工程で、各々の電池モジュール３２の電圧と電流を同期して検出して残容量を演算する。

(1) バッテリコントロール回路１１は、全データ伝送周期である１００ｍｓｅｃの周期でデータ検出タイミングコマンド（ＶS）を電圧検出回路２１に出力する。
(2) 電圧検出回路２１は、データ検出タイミングコマンド（ＶS）を検出すると、このタイミングに検出している全電池モジュール３２の電圧をバッファ２３に一時的に記憶させる。ただし、電圧検出回路２１は、データ検出タイミングコマンド（ＶS）に同期することなく、全チャンネル変換時間の１０ｍｓｅｃの周期で全電池モジュール３２の電圧を検出しているので、データ検出タイミングコマンド（ＶS）を検出してから、次の全チャンネル変換時間である１０ｍｓｅｃに検出する全電池モジュール３２の電圧をバッテリコントロール回路１１に一時記憶させることもできる。いずれにしても、電圧検出回路２１は、全チャンネル変換時間である１０ｍｓｅｃに全ての電池モジュール３２の電圧を検出して、バッファ２３に一時記憶させるので、全電池モジュール３２の電圧検出時間のずれは最大で１０ｍｓｅｃとなる。

(3) その後、電圧検出回路２１は、バッファ２３に記憶している電池モジュール３２の電圧である第１デジタル値を、次のデータ検出タイミングコマンド（ＶS）が入力されるまでのタイミングである全データ伝送周期の１００ｍｓｅｃに、通信回線４１を介してバッテリコントロール回路１１に伝送する。たとえば、１組の電圧検出回路２１が検出する３２チャンネルの電池モジュール３２の電圧値である３２個の第１デジタル値は、１０ｍｓｅｃに４チャンネルの割合で、通信回線４１を介してバッテリコントロール回路１１に伝送される。第１デジタル値が９ビットであれば、１０ｍｓｅｃに６４チャンネル（６４００チャンネル／秒）の割合で、全データ伝送周期の１００ｍｓｅｃで全ての第１デジタル値が通信回線４１でバッテリコントロール回路１１に伝送される。
(4) 以上のようにして、バッテリコントロール回路１１は、データ検出タイミングコマンド（ＶS）を電圧検出回路２１に出力して、次のデータ検出タイミングコマンド（ＶS）を出力するまでの全データ伝送周期の１００ｍｓｅｃに、全ての電池モジュール３２の電圧値を示す第１デジタル値を検出する。

(5) バッテリコントロール回路１１は、データ検出タイミングコマンド（ＶS）に同期して電池モジュール３２の電流を第２デジタル値として検出する。電流を示す第２デジタル値は、データ検出タイミングコマンド（ＶS）に同期しており、電池モジュール３２の電圧を示す第１デジタル値もデータ検出タイミングコマンド（ＶS）のタイミングで検出された電圧である。
(6) バッテリコントロール回路１１は、検出された電流と電圧から各々の電池モジュール３２の残容量を演算する。演算された残容量に基づいて、電池モジュール３２を直列に接続しているバッテリ３１の充放電電流をコントロールする。すなわち、バッテリ３１の過充電と過放電を防止しながら、残容量が所定の範囲になるように、充放電電流をコントロールしながら、バッテリ３１を充放電させる。

本発明の一実施例にかかるデータ収集装置の概略構成図である。 図１に示すデータ収集装置のブロック図である。 バッテリコントロール回路がデータ検出タイミングコマンドを出力して第１デジタル値と第２デジタル値を検出するタイミングチャートである。

符号の説明

１０…メイン回路
１１…バッテリコントロール回路
１２…第２Ａ／Ｄコンバータ
１３…制御回路
１４…電流センサー
１５…ローパスフィルタ
１６…第２タイミングパルス発生回路
１７…デジタルローパスフィルタ
１８…遅延回路
２０…サブ回路
２１…電圧検出回路
２２…第１Ａ／Ｄコンバータ
２３…バッファ
２４…マルチプレクサ
２５…ローパスフィルタ
２６…第１タイミングパルス発生回路
２７…デジタルローパスフィルタ
２８…演算回路
３１…バッテリ
３２…電池モジュール
４１…通信回線

Claims (6)

1. 
   複数の異なるデータを特定のタイミングで検出するメイン回路(10)とサブ回路(20)とを備え、サブ回路(20)を通信回線(41)を介してメイン回路(10)に接続して、サブ回路(20)が検出する検出データをデジタル値に変換してメイン回路(10)に伝送するデータ収集装置であって、
   サブ回路(20)は、時間と共に変化する複数チャンネルの第１検出データを所定の周期で第１デジタル値にＡ／Ｄ変換する第１Ａ／Ｄコンバータ(22)と、この第１Ａ／Ｄコンバータ(22)がＡ／Ｄ変換する複数チャンネルの第１デジタル値を一時的に記憶するバッファ(23)と、第１Ａ／Ｄコンバータ(22)の入力側及び出力側にそれぞれ接続されるローパスフィルタとを備えており、
   メイン回路(10)は、時間と共に変化する第２検出データを第１Ａ／Ｄコンバータ(22)に非同期に第２デジタル値にＡ／Ｄ変換する第２Ａ／Ｄコンバータ(12)と、第１検出データをバッファ(23)に一時記憶させるタイミングを特定するデータ検出タイミングコマンド（ＶS）をサブ回路(20)に出力する制御回路(13)と、第２Ａ／Ｄコンバータ(12)の入力側及び出力側にそれぞれ接続されるローパスフィルタとを備えており、
   サブ回路(20)は、メイン回路(10)からデータ検出タイミングコマンド（ＶS）が入力されると、第１Ａ／Ｄコンバータ(22)でＡ／Ｄ変換される第１デジタル値をバッファ(23)に一時的に記憶すると共に、メイン回路(10)から次のデータ検出タイミングコマンド（ＶS）が入力されるまでに、バッファ(23)に記憶する複数チャンネルの第１デジタル値を通信回線(41)でメイン回路(10)に伝送し、
   メイン回路(10)は、データ検出タイミングコマンド（ＶS）に同期して第２検出データをＡ／Ｄ変換して第２デジタル値を検出すると共に、データ検出タイミングコマンド（ＶS）で第１Ａ／Ｄコンバータ(22)でＡ／Ｄ変換されたバッファ(23)に記憶される第１デジタル値を通信回線(41)を介してサブ回路(20)から検出し、
   メイン回路(10)がデータ検出タイミングコマンド（ＶS）のタイミングで複数チャンネルの第１デジタル値と第２デジタル値とを検出するようにし、
   このデータ収集装置が車両に搭載されてバッテリ(31)の残容量を検出する装置で、サブ回路(20)が複数の電池モジュール(32)の電圧を検出する電圧検出回路(21)で、メイン回路(10)が電池モジュール(32)に流れる電流と電圧から電池モジュール(32)の残容量を検出するバッテリコントロール回路(11)で、
   メイン回路(10)であるバッテリコントロール回路(11)が、電池モジュール(32)の電流を検出し、検出した電流と、サブ回路(20)から入力される電池モジュール(32)の電圧とで電池モジュール(32)の残容量を検出し、
   サブ回路(20)である電圧検出回路(21)が、複数の電池モジュール(32)の電圧を切り換えて検出するマルチプレクサ(24)を備えており、マルチプレクサ(24)で切り換えて、複数の電池モジュール(32)の電圧を一定の周期で順番にＡ／Ｄ変換し、
   第１Ａ／Ｄコンバータ(22)の入力側に接続されるローパスフィルタは、マルチプレクサ(24)と電池モジュール(32)との間に接続され
   第１Ａ／Ｄコンバータ(22)の出力側に接続されるローパスフィルタは、前記所定の周期に基づき決定されるカットオフ周波数を持つデジタルローパスフィルタ(27)であるデータ収集装置。
2. サブ回路(20)が、複数組の電圧検出回路(21)である請求項１に記載されるデータ収集装置。
3. サブ回路(20)である電圧検出回路(21)が、第１Ａ／Ｄコンバータ(22)でＡ／Ｄ変換された複数のデジタル信号を演算して第１デジタル値を検出する演算回路(28)を備える請求項１または２に記載されるデータ収集装置。
4. メイン回路(10)であるバッテリコントロール回路(11)から、サブ回路(20)の電圧検出回路(21)に出力されるデータ検出タイミングコマンド（ＶS）の周期が５〜５００ｍｓｅｃである請求項１に記載されるデータ収集装置。
5. メイン回路(10)はさらに、時間的に遅れて検出される検出データに合わせて、時間的に先に検出された検出データを遅延させるための遅延回路(18)を備える請求項１に記載されるデータ収集装置。
6. メイン回路(10)及び／又はサブ回路(20)が有する異なる複数の検出部において、同じ信号処理方式を適用し遅れ時間を略等しく合わせるように構成された、請求項１に記載されるデータ収集装置。
   

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