JP2010518566A - バッテリモジュール、モジュールからなるパック - Google Patents

Abstract

本発明は、バッテリモジュールに関する。バッテリモジュールは、セル（１０）、２つの外部端子（２３，２４）、メッセージ通信基盤（１０２，２９）、メッセージ処理ユニットを有し、通信基盤（１０２，２９）に接続され、メッセージを送受信するモジュール制御ユニット（１００）を備える。本発明によれば、セル評価のための第１メッセージシステムと、セル形成のための第２メッセージシステムと、ユーザ端子を介して接続された複数のモジュールを有するバッテリパックが消費者機器へ電気エネルギを供給するために該機器に接続されたときにバッテリパックを利用するための第３メッセージシステムとのうち少なくとも２つのメッセージシステムがメッセージ処理ユニットに設けられ、メッセージ処理ユニットは、何れか１つのメッセージシステムに設定され得る。

Description

本発明は、充電可能及び放電可能な、電気エネルギを貯蔵するセルを有するバッテリモジュールに関する。

本発明の適用の１つの領域は、例えば、電気自動車におけるトラクションモータ駆動装置を駆動する電源として用いられるようなパワーバッテリである。

バッテリモジュールは、例えば、固定された装置への電力供給のように、明らかに、他のものに適用され得る。

パワーバッテリのこれらの適用は、例えば、リチウム金属高分子セル技術を使用する。

モジュールにおいては、セルは２つの外部接続端子の間に接続されている。例えば、バッテリは、接続端子が直列に接続されたいくつかのモジュールからなる。

ＥＰ−Ｂ−９９８７７８によれば、充電及び放電動作の間、通信基盤を介してモジュールを制御するメインコンピュータを備えたバッテリが知られている。各モジュールは、ネットワークモード又は独立モードで動作し得る。モジュールは、メインコンピュータとの通信接続が切れていることによってネットワークモードから独立モードに変化する。

各バッテリモジュールに見受けられる問題の１つは、その寿命中に直面する異なる環境への適用能力である。

特に、各モジュールが通信基盤を有する場合、環境ごとに通信基盤を設けることを避けるために、この基盤を異なる環境において使用できなければならない。

さらに一般的に、不利な点の１つは、その製品寿命中における異なるユーザによるバッテリの使用が、異なる物質的及びソフトウェアのアーキテクチャに基づいており、システムの信頼性にとって厄介で有害な、次々に起こる状況の変化をもたらすことである。

アーキテクチャが単一モジュール（研究開発、全ての低電圧のアプリケーション）、ネットワークで結ばれた複数のモジュール（製造工程や保守工程、工業的な自動化の分野）、及び直列に接続されたモジュール（高電力、高電圧のアプリケーション、自動車のアプリケーション）の何れであっても、異なる環境においてモジュールのために選択される実施形態は、異なる技術に基づき、互換性のない異なるシステムになり得る。

加えて、それぞれに特化することが想定されるが、最低限の動作や安全制約、最終製品から得られる最低限の特性、固定数のセルを有するバッテリモジュール単体の構造のような、それらのシステムに共通のいくつかの要素は存在する。

この難局に対して、１つのモジュールから別のモジュールへ変化する、組み込まれた装置を備えることによって、バッテリモジュールの特殊化がやがて実現される。この特殊化は、事実上、バッテリモジュール又はバッテリの不利な固定化、異なる装置の供給の管理、バッテリセットの技術的な状況の管理の提供、アプリケーションの各分野に特有の生産工具の使用、これらの全てが有する非常に高額な費用を負うことになる。

本発明は、上述の不利を克服し、１つの同じ通信基盤の異なる環境における使用を容易にするバッテリモジュールを得ることを目的とする。

このため、本発明の第１の主題は、
−再充電可能且つ放電可能な、電気エネルギを貯める複数のセルと、
−セルを利用するための２つの外部端子と、
−外部との少なくとも１つの通信アクセスを有するメッセージ通信基盤と、
−メッセージ処理ユニットを有し、前記通信基盤を通じてメッセージを送信及び受信するために該通信基盤に接続されたモジュール制御ユニットと、
を備えたバッテリモジュールであって、
−セル評価のための第１メッセージシステムと、
−セル形成のための第２メッセージシステムと、
−ユーザ端子を介して接続されたいくつかのモジュールを有するバッテリパックが消費者の機器に電気エネルギを供給するために該機器と結合したときの該バッテリパックの利用のための第３メッセージシステムと、
のうちの少なくとも２つのメッセージシステムが前記メッセージ処理ユニットに設けられ、前記メッセージ処理ユニットは、設けられたメッセージシステムの何れか１つに、前記通信基盤の利用のために設定可能なことを特徴とする。

そのため、第３メッセージシステムによれば、前記通信基盤は、セルによる電力供給が必要な機械又は消費者機器に使用されることができる。

第１メッセージシステムによれば、前記通信基盤は、例えば、バッテリモジュール又はバッテリが消費者機器に組み込まれる前にモジュールの状況を調査分析するために、モジュールに設けられた全てのセル測定機能と対話することができる。

モジュールの利用の前に、モジュールは、まず、形成装置を用いたそのセルの形成工程に置かれる。この形成装置の産業用論理制御装置は、第２メッセージシステムによって通信基盤の使用を可能にして、この形成のために要求されるデータをモジュールから集める。

本発明の他の特徴によれば、
−前記モジュール制御ユニットは、
メッセージシステム設定についての情報を受信する手段と、
メッセージシステム設定についての前記情報を記憶する永久メモリ（３２）と、
前記永久メモリに存在するメッセージシステム設定についての前記情報に対応する前記メッセージシステムの通りにメッセージ処理ユニットを設定するための自動設定手段とを有する。

−前記自動設定手段は、前記永久メモリに存在する、メッセージシステム設定についての情報の数値をポーリングする手段と、メッセージシステム設定についての前記情報によって示された前記数値に対応するメッセージシステムを自動選択するための手段とを有する。

−前記通信基盤は、バス形式であって、外部への前記アクセスを通信バスへ接続させる。

−前記第１メッセージシステムは、第１の実環境（material environment）におけるモジュールの利用を可能とする手段を有し、前記手段は、前記モジュールの前記メッセージ処理ユニットを前記第１メッセージシステムの通りに設定するための情報を前記モジュールへ送信する手段を有して、メッセージシステムを前記モジュールにダウンロードする装置と、モジュールのセルを電気エネルギで充電するために、充電電流を運搬する運搬リンクを介して該モジュールに接続された充電器と、ユーザが動作コマンドメッセージを前記充電器及び／又は前記モジュールへ送信すると共に、前記充電器及び／又は前記モジュールからその状況を受信することを可能にするマン・マシン・インターフェースとを備え、それらがそれぞれのメッセージ通信アクセスを介して前記通信バスに接続されている。

−前記セルの電圧及び電流、並びに前記モジュールの温度を測定する手段を備え、前記制御ユニットは、その測定値を、各メッセージシステムに設けられた少なくとも１つの測定値送信メッセージによって前記通信基盤を介して送信することができる。

−前記メッセージ処理ユニットは、前記第２メッセージシステムの前記測定手段のための少なくとも１つの較正パラメータを伝達するメッセージを前記ダウンロード装置から受信する手段と、前記較正パラメータをメモリに記憶する手段とを備えている。

−前記第１メッセージシステムは、非同期的である。

−前記通信基盤は、バス形式であって、外部への前記アクセスを通信バスへ接続させ、前記第２メッセージシステムは、セル形成のための第２の実環境においてモジュールの利用を可能とする手段を有し、前記手段は、それぞれのユーザ端子が一緒に接続されていない複数のモジュールと、前記モジュールのセルを電気エネルギで充電するために、充電電流を運搬するための少なくとも１つの運搬リンクを介して前記モジュールに接続されると共に、充電オン状況又は充電オフ状況にされる少なくとも１つの充電器と、前記モジュールの前記ユーザ端子に接続され、前記モジュールのセルの放電オン状況又は前記モジュールのセルの放電オフ状況にされる放電バンクを有し、前記モジュールの前記セルを形成する形成装置とを備え、それらがそれぞれのメッセージ通信アクセルを介して前記通信バスへ接続され、前記形成装置は、前記充電器への充電オンコマンド及び前記放電バンクへの放電オフコマンドのメッセージと、前記充電器への充電オフコマンド及び前記放電バンクへの放電オンコマンドのメッセージとを送信する手段を有する。

−前記メッセージ処理ユニットは、前記モジュールのセルを充電するための充電設定値を伝える、前記モジュールから関連する前記充電器へのメッセージと、前記モジュールの状況及び警報を伝える、前記モジュールから前記形成装置へのメッセージと、のうちの少なくとも１つのメッセージを前記第２メッセージシステムにおいて作成する手段と、前記充電器により前記モジュールへ送信され、該充電器の状況及び該充電器の危険性がある警報を伝える状況メッセージを受信して、該充電器の状況メッセージが無い、又は該充電器の状況メッセージが警報、若しくは電流あるいは温度の状況が所定の許容範囲外であることを示す場合に前記モジュールを安全な退却状態へ移行させる手段とを有している。

−前記第２メッセージシステムは、ＣＡＮｏｐｅｎフォーマットである。

−前記通信基盤は、バス形式であって、外部への前記アクセスを通信バスへ接続させ、前記第３メッセージシステムは、セルの利用のための第３の実環境においてモジュールの利用を可能にする手段有し、前記手段は、それぞれのユーザ端子が一緒に接続された複数のモジュールと、前記モジュールのセルを電気エネルギで充電するために、充電電流を運搬するための少なくとも１つの運搬リンクを介して前記モジュールに接続される少なくとも１つの充電器と、消費者機器のスーパーバイザとを備え、それらがそれぞれのメッセージ通信アクセルを介して前記通信バスへ接続されている。

−前記メッセージ処理ユニットは、前記第３メッセージシステムにおいて、前記充電器へ向けた、セルの充電設定値を作成する手段を有する。

−前記モジュールは、前記第３メッセージシステムにおいて、マスターモジュール又はスレーブモジュールとして設定され、マスターモジュールとして設定されたモジュールの前記メッセージ処理ユニットは、コマンドメッセージを他のスレーブモジュールに送信する手段を有し、スレーブモジュールとして設定されたモジュールの前記メッセージ処理ユニットは、前記マスターモジュールからのコマンドメッセージを実行する手段を有する。

−マスターとなるモジュールの前記メッセージ処理ユニットは、第３メッセージシステムにおいて、前記モジュールから前記スーパーバイザへ送信され、バッテリパックの状況、バッテリパックの総電圧、バッテリパックのレベルの中から少なくとも１つのデータ項目を送信する第１メッセージと、少なくとも１つの警報を送信する、前記モジュールから前記スーパーバイザへの第２メッセージと、該パックによって供給され若しくは該パックによって吸収される電流の数値及び／又は該パックの最高温度の数値を、前記モジュールからスーパーバイザへ送信する第３メッセージとの中から少なくとも１つのメッセージを作成する手段を有する。

−マスターとなる前記モジュールの前記メッセージ処理ユニットは、警報の認識と、パックのモジュールをアクティブモードに移行させ、該パックのモジュールがアクティブモードに変わったときに、前記消費者機器が機能することを許可するためにモジュールによるアクティブモード移行メッセージを前記スーパーバイザへ送信する消費リクエストと、バッテリパックの前記モジュールをスタンバイ状態にするリクエストと、バッテリパックの前記モジュールをシャットダウンするリクエストとのうちの少なくとも１つを第３メッセージシステムにおいてスーパーバイザから前記モジュールへ送信するための、第４メッセージを受信する手段を有している。

−マスターとなる前記モジュールにおいて、前記メッセージ処理ユニットは、前記第３メッセージシステムにおける前記モジュールの前記メッセージのための同期化フレームを送信する手段を有する。

−前記通信基盤は、ＣＡＮバス形式である。

−前記第１、第２及び第３メッセージシステムの前記メッセージは、前記バスへ送信する優先順序として、メッセージシステム設計についての情報を伝えるメッセージのための非常に高い優先度、前記マスターモジュールによる同期化フレームの送信のための非常に高い優先度、モジュールによる前記充電器への警報、データ、設定値の送信のための高い優先度、前記充電器による不良メッセージ又は状況メッセージの送信のための高い優先度、前記マスターモジュールから前記スレーブモジュールへのコマンドの送信のための高い優先度、前記マスターモジュールから前記スーパーバイザへの第１、第２及び第３メッセージの送信のための低い優先度、前記スーパーバイザから前記マスターモジュールへの前記第４メッセージの送信のための低い優先度、を有している。

−前記モジュールの前記通信基盤は、前記メッセージを送信するために通信バスに接続されている。

−前記モジュールの前記ユーザ端子は、前記バッテリパックを利用するために互いに電気的に接続されていて、１つのモジュールだけがマスターモジュールとして設定される一方、他のモジュールが前記第３メッセージシステムのメッセージにとって、前記マスターモジュールのスレーブモジュールとして設定され、前記スレーブモジュールは、前記マスターモジュールを介して前記第３メッセージシステムのメッセージを送信及び受信する。

−各モジュールは、該モジュールのセルの機能についてのデータを作成する手段を有し、前記マスターモジュールは、前記バスに同期化フレームを送信する手段を有し、複数の前記モジュールは、それらのデータを搬送するメッセージを、互いに異なる時間に前記バスに送信する。

図１は、本発明に係るバッテリモジュールの第１、第２及び第３環境を示す。 図２は、本発明に係るバッテリモジュールの第１、第２及び第３環境を示す。 図３は、本発明に係るバッテリモジュールの第１、第２及び第３環境を示す。 図４は、本発明に係るバッテリモジュールを概略的に示す。 図５は、図１，２，３の環境の１つにおけるメッセージシステムのための、図式的且つ例示的な設定インターフェースを概略的に示す。 図６は、図１，２，３の環境の１つにおけるメッセージシステム設定のための、別の図式的且つ例示的な設定インターフェースを概略的に示す。 図７は、第１メッセージシステムの異なる要素間におけるメッセージの交換を概略的に示す。 図８は、横軸Ｘに沿った異なるモジュールによる時間同期化フレームの専有期間の表である。時間は縦軸Ｙに沿って示される。 図９は、第２環境で用いられる電気回路を概略的に示す。 図１０は、本発明に係るバッテリモジュールに連携される充電器の１つの実施形態を概略的に示す。

本発明は、以下の、何ら限定することのない例を示す詳細な説明を添付図面を参照しながら読むことで、よりよく理解することができるだろう。

まず、バッテリモジュールについての一般的な説明を以下に記載する。

バッテリモジュール
図４は、本発明の例示的な実施形態に係るバッテリモジュールＭＥを示している。バッテリモジュールＭＥは、２つの第１外部ユーザ端子２３，２４間に設けられている。バッテリモジュールＭＥは、再充電可能且つ放電可能であって直列に接続されたｍ個の同一のセル１０と、そのセル１０を制御する制御ユニット２０とを備えている。この制御ユニット２０は、例えば、プリント電子回路基板で構成されてもよい。

一実施形態では、セル１０は、例えばリチウム金属ポリマ中で組み立てられたフィルムの組立品で構成されている。これらのフィルムの全厚さは、３００μｍ未満であって、例えば、約１５０μｍである。セル１０の公称運転温度は２０℃より高く、例えば、リチウム金属ポリマ技術においては９０℃である。

バッテリ又はバッテリパックは、１又は、ユーザ端子２３、２４を介して接続された複数のモジュールＭＥで構成されている。いくつか又は全てのモジュールＭＥは、端子２３，２４を介して互いに直列又は並列に接続され得る。

数個のモジュールＭＥが設けられる場合、これらのモジュールＭＥの充電回路は、例えば、すべてのモジュールＭＥのための１つの充電器を有していてもよいし、１つのモジュールＭＥにつき１台の充電器を有していてもよい。そのため、以下の説明では、異なるモジュールＭＥに対応した数台の別個の充電器ＣＨＧが設けられている場合、これらの別個の充電器ＣＨＧは、すべてのモジュールのための１つの充電器に置き換えてもよい。

図４に示す実施形態では、モジュールＭＥは、対応するセル１０を公称運転温度まで加熱するための１つ又は複数の電気加熱部材又は電気加熱板３３を有している。例えば、モジュールＭＥは、第１領域と第２領域との異なる２つの領域にそれぞれ設けられた第１及び第２加熱部材３３を有している。例えば、第１領域は、第１壁領域であり、第２領域は、第２中央領域である。それぞれの加熱部材３３には、加熱スイッチ３４が直列に接続されている。加熱スイッチ３４の開閉は、温度調整段階において、加熱部材３３によるセルの加熱又は非加熱を実行すべく、後述するユニット１００によって制御される。さらに、保護的な温度ヒューズ３５が加熱部材３３に直列に接続されている。また、モジュールＭＥは、対応するそれぞれのセル１０の端子電圧を測定するユニット２５と、モジュールＭＥの温度を測定する少なくとも１つのユニット２６と、セル１０の電流を測定するユニット２８とをユニット２０内に有している。例えば、モジュールの温度を異なった加熱領域で測定するユニット２６、２７が設けられている。例えば、ユニット２６は、モジュールの外壁領域で温度を測定する一方、ユニット２７は、モジュールの中央領域で温度を測定する。ユニット２５、２６、２７、２８の電圧、温度、および電流の測定値は、例えば、マイクロコントローラを有する、ユニット２０のコンピュータと制御装置１００に送られる。例えば、ユニット１００には、ＲＡＭメモリ３１と、永久的なバックアップメモリ３２（例えば、ＥＥＰＲＯＭタイプ）とが設けられている。

さらに、モジュールは、制御ユニット１００が外部と通信するのを可能にする情報通信基盤を有している。この情報通信基盤は、予め決められたタイプのものであり、１個の同じバッテリに含まれるモジュールごとに同じものが用いられる。それぞれのモジュールの情報通信基盤は、外部へのアクセス２９を有している。アクセス２９は、予め決められたタイプの外部の通信バスＢに接続されて、他の装置のバッテリモジュールのような他のエンティティ（entity）と情報を交換する。図４では、このモジュールの情報通信基盤は、ユニット１００から所定のタイプの外部通信アクセス２９への信号の送信及び受信のためにアクセス１０１に接続された信号変換部材１０２，１０３を有している。信号変換部材１０２，１０３は、外部アクセス２９で受信した信号を、アクセス１０１で受信されなければならない、ユニット１００に準拠した信号に変換したり、アクセス１０１からユニット１００によって送信された信号を、外部へ送信するために、アクセス２９において予め決められたタイプの信号に変換したりする。情報通信基盤の所定のタイプは、例えば、外部アクセス２９がＣＡＮバス、即ち、多重通信に接続されるように設計されている。この場合の部材１０２はＣＡＮインターフェースである。

それに加えて、モジュールＭＥは、図示は省略するが、別のアクセスを介して制御ユニット１００に接続されるシリーズリンク（series link）をさらに有している。このシリーズリンクは、例えば、ＲＳ２３２タイプである。

ユニット１００においては、異なる、第１、第２及び第３メッセージシステムが、例えばその永久メモリ３２に記憶されている。第１、第２及び第３メッセージシステムはそれぞれ、後述する、バスへの異なる接続アーキテクチャを有する、モジュールＭＥの第１、第２及び第３環境で使用される。

以下では、３つの環境のそれぞれがまず説明され、それぞれに関連する３つのメッセージシステムが続いて説明される。

＜セル評価のための第１環境＞
図１には、セルＣの評価のために用いられる第１環境におけるバッテリモジュールＭＥを示す。この第１環境は、以下の要素がそれぞれ、アクセスを介して通信バスＢに接続されたアーキテクチャを有している。

＞ユニット２０が以下の機能を実行しなければならないバッテリモジュールＭＥ。バッテリモジュールＭＥは、他の動作アーキテクチャでも見受けられるが、ネットワークへの適応（a network orientation）を有している。

・マイクロコントローラと回路基板供給にリンクされたローカル機能
・バッテリの物理量の取得と測定:各セルの電圧、モジュールの全体電圧、モジュールを流れる電流、２箇所の温度領域における内部温度（即ち、モジュールの周辺領域又は壁の値Ｔ１と中央部の値Ｔ２）
・バッテリの温度管理:加熱部材の制御による温度調節
・バッテリモジュール充電の管理と充電器の運転
・安全装置とシステム警報の作動
・バスＢを介した通信
＞充電ケーブルを介して電気エネルギで充電するために、太い左右矢印で示すように、モジュールＭＥのセルの端末２３、２４と電気的に接続される出力端子を有する充電器ＣＨＧ。セルを充電するために、充電器ＣＨＧは、第１に、初期温度上昇段階の間、加熱部材３３によってそれ自体を公称温度に達するまで確実に加熱し、それから、熱調整段階の間、加熱スイッチ３４が開閉制御されることでこの公称温度となった状態でセルを充電する。動作の安全性のために独立しているものの、充電器は、モジュールＭＥの周辺機器として機能し、モジュールＭＥから受信した設定値を出力端子における電圧として送信する。

＞開始コマンドや停止コマンドのようなコマンドやバッテリモジュールの状態をスクリーンに表示させるコマンドをユーザが送信することを可能とするマン・マシンインターフェースＩＨＭ。

＞プログラムをバスＢにダウンロードすることを許可して、モジュールＭＥのユニット１００にその動作のために格納する装置ＰＣＭＡＰ。

そのため、このＰＣＭＡＰ装置は、第１、第２及び第３メッセージシステムの、モジュールＭＥのユニット１００へのダウンロードを許可する。

第１メッセージシステムＭ１は、モジュールＭＥに提供され、通信バスＢにおいて第１環境の要素とメッセージを交換する。第１メッセージシステムは、セル評価メッセージシステムと呼ばれる。この第１環境では、第１メッセージシステムのメッセージは非同期的に送られる。

＜セル形成のための第２環境＞
図２では、セル形成と呼ばれる、セル１０の製造工程のためのステップで使用される第２環境におけるバッテリモジュールＭＥが示されている。この形成は、エネルギの貯蔵を確実にするためにセル１０に必要最小限の特性を分け与える、それぞれのセル１０の電気化学的な調整を含んでいる。

セルの形成は、固定数ｍ（例えば、１２個）のセルの形態で規定されている。この第２形成環境は、第１環境におけるモジュールＭＥの機能を使用する。第２形成は、以下の要素がそれぞれのアクセスを介して通信バスＢへ接続されたアーキテクチャを有している。

＞複数のモジュールＭＥ、即ち、電気端子２３，２４において電気的に独立なｎ個のモジュールＭＥ１〜ＭＥｎ。

＞それぞれがモジュールＭＥ１〜ＭＥｎに対応し、それぞれ上述の充電器と同様のｎ個の充電器ＣＨＧ１〜ＣＨＧｎ。各充電器は、左右二重矢印で示す、対応するモジュールとの充電リンクを有している。

＞セルを形成するためにモジュールＭＥのセル１０の端子２３，２４に接続された形成装置ＦＯＲ。この形成装置ＦＯＲは、例えば、形成工程を実行するプログラムを有する産業用のプログラマブル論理制御装置を備えている。この形成制御装置は、バスＢと設定制御ユニットＣＯＭＦＯＲに接続されている。

形成は、セルの特定の循環に対応しており、形成装置ＦＯＲによって制御される。

一般に、循環は、セルの充電及び放電のサイクルの連続を意味する。一実施形態では、充電器ＣＨＧは、主接続によって電力が供給されており、また、制御アクセスＡＣＣＩＮＴＣＨから状態を制御されて、その電力供給を遮断する遮断手段ＩＮＴＣＨを有している。充電のときには、充電器ＣＨＧは、電力が供給される。放電のときには、充電器ＣＨＧの電力供給は中断される。

図１０に示す実施形態では、バッテリモジュールを充電するための充電器ＣＨＧは、
−モジュールのセルに電気的に接続される出力端子ＳＣＨと、
−量的な充電設定値ＣＯＮＳＣＨにより所定の電力源ＡＬＥＸＴからの電気エネルギでセルを充電する手段であって、出力端子ＳＣＨに接続され、さらに、入力部ＥＣＯＮＳＣＨを有して量的な充電設定値ＣＯＮＳＣＨを受信する充電手段ＭＣＨと、
−所定の電力源ＡＬＥＸＴに接続される電気接続ＣＸＡＬＥＸＴと、
−電気接続と充電手段との間に設けられ、充電状態と遮断状態とが制御可能な遮断手段ＩＮＴＣＨと、
−供給切換コマンドＣＯＭＩＮＴＣＨを含む少なくとも１つのメッセージＭＣＨ１と、量的な充電設定値ＣＯＮＳＣＨを含む少なくとも１つのメッセージＭＣＨ２とを受信することができ、充電器の外部との通信アクセスＡＣＣＩＮＦＣＨを少なくとも１つ有する情報通信基盤ＩＮＦＣＨと、
−情報通信基盤ＩＮＦＣＨ及び充電手段に接続されて、供給切換コマンド（即ち、充電させる導通コマンド又は充電を遮断する遮断コマンド）に従って遮断手段ＩＮＴＣＨの状態を命令すると共に、充電手段に量的な充電設定値ＣＯＮＳＣＨを与える自動制御手段ＣＯＭＣＨとを有している。

前述の実施形態では、充電器の情報通信基盤ＩＮＦＣＨは、バスＢに接続されるように設計されている。

形成されるとき、モジュールＭＥのセル１０は、図９に示される放電バンク（discharge bank）ＢＤに接続される。この放電バンクＢＤは第１及び第３環境では存在しない。この放電バンクＢＤは、その状態がアクセスＡＢＤＩＮＴから制御される遮断手段ＩＮＴＢＤに直列接続された放電抵抗ＲＢＤをモジュールＭＥのユーザ端子２３，２４への電気接続のための電気端子ＢＲＤ１，ＢＲＤ２の間に有している。この放電バンクＢＤはまた、通信バスＢに接続されるアクセスＡＢＤＢを有している。

形成装置ＦＯＲは、供給切替コマンドをバスＢを介して充電器ＣＨＧに送信して、充電器ＣＨＧを充電又は充電の停止状態に移行させる。形成装置ＦＯＲは、モジュールＭＥが充電状態に置かれているのか、放電状態に置かれているのかを示すメッセージをバスＢを介してモジュールＭＥに送信する。形成装置ＦＯＲは、充電器ＨＣＧをモジュールＭＥのセルから切り離してモジュールＭＥのセルを抵抗ＲＢＤに放電させるために遮断手段ＩＮＴＢＤを閉じるか、又は、抵抗ＲＢＤをモジュールＭＥのセルから切り離してモジュールＭＥのセルを充電器ＣＨＧによって充電するために遮断手段ＩＮＴＢＤを開かせる、遮断手段ＩＮＴＢＤのための切替コマンドを、バスＢを介してアクセスＡＢＤＩＮＴに送信する。手段ＩＮＴＣＨ、ＡＬＥＸＴ、ＢＤのためのコマンドは、第１に形成論理制御装置ＦＯＲと遮断手段ＩＮＴＣＨとの間を、第２に形成論理制御装置ＦＯＲと放電バンクＢＤとの間を、バスＢ又は専用の電気リンクを介して伝わることができる。

形成アーキテクチャでは、形成装置ＦＯＲはネットワークのマスターエンティティ（master entity）であって、他の要素ＭＥ、ＣＨＧはスレーブとなる周辺機器である。セルの形成は、複数のモジュールをネットワーク中で独立に動作させる。バスＢに基づく形成アーキテクチャは、例えば、ＣＡＮをＣＡＬアプリケーションレイヤーで特化して、互換性のある産業用機器に使用できるようにしたＣＡＮｏｐｅｎプロトコル（ユーザ及びメーカーグループＣｉＡ（CAN in Automation）によって開発された）を使用している。ＣＡＮｏｐｅｎの実施形態では、例えば、通信速度は１２５Ｋボーである。

第２メッセージシステムＭ２は、モジュールＭＥに設けられて、メッセージを通信バスＢを介してこの第２環境の要素と交換する。第２メッセージシステムＭ２は、セル形成メッセージシステムと呼ばれる。第２メッセージシステムは、第１メッセージシステムにさらなるメッセージを加えたもの相当する。
＜セル利用のための第３環境＞
図３では、バッテリモジュールＭＥが本質的に電気エネルギを端子２３，２４から、消費者の自動車ＶＥ、例えば、自動車のモータ駆動装置に供給する第３環境におけるバッテリモジュールＭＥを示す。自動車ＶＥには、バッテリモジュールＭＥが存在している。この第３利用環境は、以下の要素がそれらのアクセスによって通信バスＢにそれぞれ接続されるアーキテクチャを有している。

＞複数のモジュールＭＥ。すなわち、電気端子２３，２４によって接続されてバッテリ又はバッテリパックを構成し、図示は省略するが、２つの端子２３，２４が自動車ＶＥに接続され、モジュールのセルが自動車に電流を供給するｎ個のモジュールＭＥ１〜ＭＥｎ。

＞それぞれモジュールＭＥ１〜ＭＥｎに結合され、それぞれ前述の充電器ＣＨＧと同じであって、左右二重矢印で示される、結合されるモジュールとの充電リンクをそれぞれが有するｎ個の充電器ＣＨＧ１〜ＣＨＧｎ。

＞消費者の自動車ＶＥのスーパーバイザＳＶＥ。このスーパーバイザＳＶＥは、自動車ＶＥに設けられたコンピュータを有する。

＞プログラムをバスＢへダウンロードを許可して、モジュールＭＥを機能させるためにモジュールＭＥのユニット１００へ記憶させる装置ＰＣＭＡＰ。第３環境の拡張版では、この装置ＰＣＭＡＰは、第１環境のバージョンに加えて、以下の動作を可能とする。

・バスＢを介した、モジュールＭＥ内のソフトウェアのモジュールＭＥからのダウンロード。

・バッテリパックの設定：それぞれのモジュールにさらに設けられ且つ後述するようにモジュールのユニット１００に接続されたＣＡＮバス又は例えば、ＲＳ２３２タイプのシリーズリンクによる、モジュールＭＥ１〜ＭＥｎのネットワークの規定（アドレス、モジュールＭＥの個数、ＣＡＮ通信スピード、メッセージシステム）。

・バッテリへのコマンドの送信。

・システムの監視、バッテリによる測定値の読み込み、表示、記録。

・モジュールＭＥと充電器ＣＨＧとの間の配線の自動制御。

この第３アーキテクチャは、マスタースレーブやマスター／スーパーバイザなどの対話式システムのように編成される。図３においてＭＥ１で示される１つのモジュールＭＥがマスターである一方、スーパーバイザＳＶＥを除く他の要素がそのスレーブである。モジュールＭＥ１〜ＭＥｎと通信するために、スーパーバイザＳＶＥは、スレーブモジュールＭＥ２〜ＭＥｎと通信するマスターモジュールＭＥ１と通信する。

一実施形態では、バスＢは、第１通信ネットワークと第２通信ネットワークとで形成されている。モジュールは、バッテリの内部で、例えば、ＣＡＮ方式の、即ち、多重ネットワークの第２通信ネットワークによって一緒に接続されている。マスターモジュールＭＥ１は、第２通信ネットワークを制御する。このため、マスターモジュールとスレーブモジュールのそれぞれは、第２ネットワークとの通信インターフェースを有している。

加えて、モジュールＭＥのうち、マスターモジュールＭＥ１だけが、例えば、ＣＡＮ方式の、外部への第１通信ネットワークとの別のインターフェースを有している。スーパーバイザＳＶＥと充電器もまた、第１ネットワークとのインターフェースを有している。

２つの通信ネットワーク、即ち、第１及び第２通信ネットワークの分離は、論理的又は物理的な観点から考えることができる。換言すれば、これら２つのネットワークは相互に連結されていてもよいし、されていなくてもよい。各スレーブモジュールは、第２ネットワークを介してマスターモジュールへ測定値を送信する前に、測定値のインテグリティ（integrity）を制御する。

第１及び第３環境では、バスＢは、第１及び第３メッセージシステムにおいて受信側のアドレスを含んでいないメッセージを介したデータ分散バスの役割を果たす。

自動車のモータ駆動装置へ電力を供給するアプリケーションにおいては、バッテリパックは、選択したメッセージシステムの定義に応じた２〜１５の最大値ｍ個のモジュールを備えている。実施形態の一例では、パックは９又は１０のモジュールを備え、総電圧の最大値は３６０又は４００Ｖで、使用開始時の最大電力は７２又は８０ｋＷである。アーキテクチャＶＥのモジュールは、ユニットの電圧を集積するために、電気的に直列に接続されている。

第３メッセージシステムＭ３は、モジュールに設けられて、メッセージをこの第３環境の要素と通信バスＢにおいて交換する。第３メッセージシステムＭ３は、セル利用メッセージシステムと呼ばれる。

各モジュールは、電気的な割り当てを決定するアドレスを受信する。そのため、マスターモジュールＭＥ１はバッテリパックの０Ｖに接続された負極２３を有する一方、最高列のモジュールＭＥｎはバッテリパックの正電圧に接続された正極２４を有する。

内部的には、マスターモジュールは、内部加熱、充電及び放電処理の運転、パックの大きさに合わせた異なる動作モードの管理、並びに、パックとして機能するための外部コマンド、警報及び安全面の処理を確実に行う。マスターモジュールＭＥ１はまた、ネットワーク負荷の分散と交換の信頼性が最も高くなるように、バスＢにおいてモジュールＭＥ１〜ＭＥｎから送信されるデータの全体的な同期を確実に行う。

１つの充電器を有する充電回路においては、マスターモジュールＭＥ１は、充電器ＣＨＧにバスＢを介して設定値を送信することによって充電器ＣＨＧを運転する。モジュールＭＥに対応した個別の充電器を有する充電回路においては、モジュールＭＥ１〜ＭＥｎのそれぞれは、それらに対応する充電器ＣＨＧ１〜ＣＨＧｎにバスＢを介して設定値を送信することによって充電器ＣＨＧ１〜ＣＨＧｎを運転する。

充電器ＣＨＧは、バスＢを介して読み込んだ設定値を、充電端子における出力電圧値に変換する。

外部的には、マスターモジュールＭＥ１は、スーパーバイザＳＶＥと通信する。マスターモジュールＭＥ１とスーパーバイザＳＶＥとの間の情報の交換は、次のものを含む。

−マスターモジュールＭＥ１からスーパーバイザＳＶＥへは、バッテリの状況と総合値を表現するメッセージと、システムの警報及び関連する負荷の削減を包含するメッセージとを含む。

−スーパーバイザＳＶＥからマスターモジュールＭＥ１へは、自動車ＶＥの状況についての共通制御及び情報メッセージを含む。このメッセージは、その後、マスターモジュールＭＥ１によって処理される。
＜メッセージシステムの設定＞
各モジュールＭＥにおいては、制御ユニット１００は、第１セル評価メッセージシステム、第２セル形成メッセージシステム及び第３セル利用メッセージシステムの何れか１つで作動するように設定され得る。モジュールＭＥは、当然ながら、メッセージシステムのうちの１つ（例えば、第１セル評価メッセージシステム）に初期設定で設定される。

例えば、モジュールＭＥをメッセージシステムとして設定するために、メッセージシステム設定についての情報が外部端子からモジュールＭＥへ送られる。そのため、メッセージシステム設定についての情報を送信するための手段が設けられている。

第１環境では、ＰＣＭＡＰ装置が、第１メッセージシステムを設定するための情報をモジュールＭＥに送信する。モジュールＭＥが第２環境にある場合には、設定制御ユニットＣＯＭＦＯＲがモジュールＭＥに第２メッセージシステムを設定するための情報を送信する。モジュールＭＥが第３環境にある場合には、ＰＣＭＡＰ装置が第３メッセージシステムを設定するための情報をモジュールＭＥへ送信する。以下、これらＰＣＭＡＰ装置とこの設定制御ユニットＣＯＭＦＯＲは、それらの異なる環境において、設定要素（configuring elements）と呼ぶ。

図示する実施形態では、メッセージシステムを設定するための情報は、通信バスＢによって、モジュールＭＥのユニット１００へ伝達される。

図示していない実施形態では、メッセージシステム設定についての情報は、バスＢ以外の通信手段、例えば上述したシリーズリンクによって、モジュールＭＥのユニット１００へ伝達される。そのとき、メッセージシステム設定についての情報を送信するための手段は、モジュールＭＥの、このその他の通信手段に接続される。

各モジュールＭＥのユニット１００は、メッセージシステム設定についての情報を受信する手段を有している。メッセージシステム設定についての情報がモジュールＭＥのユニット１００によって受信されたとき、ユニット１００はこの情報を永久メモリ３２に記憶する。

各モジュールＭＥのユニット１００は、永久メモリ３２内に存在するメッセージシステム設定についての情報の値をポーリングする手段と、メッセージシステム設定についての情報によって示される値に対応するメッセージシステムを自動的に選択するための手段とを有している。このポーリングと選択とは、例えば、メッセージがバスＢを介してユニット１００によって受信されたときはすぐに実行される。

そのため、各モジュールＭＥのユニット１００は、前記メモリ内に存在するメッセージシステム設定についての情報に対応するメッセージシステムに応じて、メッセージ処理ユニットを自動的に設定するための手段を有している。そのため、メッセージ処理ユニットは、受信されたメッセージを処理して、あるいは、前記メッセージシステム設定についての情報によって選択されるメッセージシステムに属するメッセージとしてバスＢへ送信されるメッセージを処理する。

パス又はモジュールにおいてバスＢを介した通信が行える状態になるとすぐに、ユーザは、前記設定要素によって、図５に示す例で後述する各モジュールの設定機能（configuration functions）を利用することができる。

設定要素ＰＣＭＡＰ、ＣＯＭＦＯＲでは、設定インターフェースは、設定されるモジュールＭＥの回路基板のシリアル番号をユーザに要求する。シリアル番号は、回路基板の製造中に永久メモリに書き込まれているので、ネットワークに接続された全てのコンピュータの間で識別力のある要素となる。

ユーザは、まず、ネットワークアーキテクチャを定義する要素を選択する。：パックにおけるモジュールＭＥの個数ｎ。メッセージシステム設定についての情報に対応する、選択されたメッセージシステムＭＥＳの識別子。バスＣＡＮの速度ＶＣＡＮ。場合によっては、全てのモジュールに対して１つの充電器であったり、モジュールごとに１つの充電器である充電する構成要素とモジュールＭＥとの間の充電回路のアーキテクチャＣＨ。次に、モジュールＭＥのパックアドレスＡＤＲに対応して列ＮＣＡＲにシリアル番号が入力される。このシリアル番号は、パック中で維持される（例えば、アドレス１は第１評価アーキテクチャについてである）。続いて、新しい設定情報の送信が、認証キーＶＡＬを押すことによって認証される。その後、設定結果列ＲＥＳが、動作がうまく実行されたか、されなかったかを示す。

設定要素はまた、パック又はモジュールが期待された設定となっているかを設定読み込みキーＬＥＣを押すことによって確認する設定確認機能を有する。そのとき、設定結果列ＲＥＳは、それに答えて、全てのモジュールが、メッセージシステムＭＥＳを定義するメニュー欄に表示されている設定となっているかを示す。

図６は、上述したシリーズリンクのような、バスＢ以外の通信手段を使用する、図５の設定インターフェースの変形を示す。機能ＶＳＥＲは、ボーで表される通信速度のような、シリーズリンクのパラメータの設定を可能とする。書き込み機能ＥＣＲは、モジュールＭＥのアドレスＡＤＲ、メッセージシステムＭＥＳの識別子、通信速度ＶＣＡＮ、モジュールＭＥの個数ｎ、充電回路のアーキテクチャＣＨを選択した後、選択された設定を書き込むために使用される。この機能は、初期設定にかかわりなく有効である。設定読み込み機能ＬＥＣは、ＡＤＲ、ＭＥＳ、ＶＣＡＮ、ｎ、ＣＨに対応する値の読み込みを可能にする。付属機能ＶＥＲはまた、モジュールＭＥ内のソフトウェアのバージョンの読み込みを可能にする。
＜セル評価のための第１メッセージシステム＞
第１メッセージシステムは、図７において矢印で示す、メッセージの交換を提供する。すなわち、装置ＰＣＭＡＰと充電器ＣＨＧとの間、装置ＰＣＭＡＰとモジュールＭＥとの間、装置ＰＣＭＡＰとインターフェースＩＨＭとの間、モジュールＭＥと充電器ＣＨＧとの間、モジュールＭＥとインターフェースＩＨＭとの間。

バスＢを介してこれらのメッセージによって伝達される情報は、以下の例の一つ又は他のものを含んでいる。

物理的な大きさは、モジュールにおいて測定ユニットによって得られ、モジュールによってＰＣＭＡＰ装置へ送信される瞬時の測定値（各セルの電圧、モジュールの温度、セルの電流（充電時は正で、放電時は負）、モジュールセルの電圧）と、モジュールによってＰＣＭＡＰ装置及びマン・マシン・インターフェースＩＨＭへ送信される他の情報（モジュールの残量割合、電力）とを含む。

変換された総量は、モジュールにおいて算出されて記憶される。これらを集めるために、ＰＣＭＡＰ装置は、要求メッセージをモジュールへ送信する。モジュールは、値又はこの値を獲得した日付で返答する。これらの値は、例えば、以下のうちの１又は複数のものを含む。：セルの内部抵抗Ｒｖ、セルの当該抵抗Ｒｖの測定値に対応する電圧Ｖ。

モジュールによってＰＣＭＡＰ装置又はマン・マシン・インターフェースＩＨＭへ送信される、状況についての情報は、例えば、モジュールがオフとなっている、スタンバイ状態である、動作中である、充電状態である、放電状態である、又はその他の状態であるという事実を含む。充電器ＣＨＧによってＰＣＭＡＰ装置又はマン・マシン・インターフェースへ送信される、状況についての情報は、例えば、充電器が機能する準備ができた状態である、充電器の電圧が所定の許容範囲の範囲外となっている、充電器の電圧が制限されている、充電器の温度が所定の許容範囲の範囲外となっているという事実を含む。

ＰＣＭＡＰ装置又はマン・マシン・インターフェースＩＨＭによって送信されるコマンドは、例えば、モジュールをシャットダウンさせるコマンド、モジュールを作動させるコマンドを含む。ＰＣＭＡＰ装置によって送信されるコマンドは、例えば、モジュールの警報を不能にするコマンド、モジュールの較正のためのコマンドを含む。

モジュールＭＥ又はＰＣＭＡＰ装置によって充電器ＣＨＧへ送信される設定値は、充電器のための電圧設定値である。

テストコマンドは、ＰＣＭＡＰ装置によってマン・マシン・インターフェースＩＨＭへ送信されるテストスタートコマンドを含む。マン・マシン・インターフェースＩＨＭは、このテストコマンドに対する返答をＰＣＭＡＰ装置へ送信する。

バッテリパラメータは、ＰＣＭＡＰ装置によりモジュールＭＥへ送信される要求メッセージによって要求される。モジュールＭＥは、要求メッセージ中で示されたパラメータの値を含む返答メッセージを返信する。これらバッテリパラメータは、例えばモジュールＭＥのシリアル番号、仕様に準じたバッテリ容量、温度測定期間、電圧ポーリング期間を含む。

警報は、モジュールＭＥによってＰＣＭＡＰ装置及びマン・マシン・インターフェースＩＨＭへ送信されるメッセージを含む。：当該メッセージは、例えば、熱暴走警報、異常加熱警報、電圧又は温度の故障測定警報、重放電警報などである。警報はまた、充電器によって他の全ての要素に送信される不良メッセージを含む。モジュールＭＥ又は充電器ＣＨＧに記録された警報のログはＰＣＭＡＰ装置によって集められることができる。そうするために、ＰＣＭＡＰ装置は、モジュールＭＥ又は充電器ＣＨＧに、それらのログの中から所定の警報を読み取るための要求メッセージを送信する。その後、モジュール又は充電器は、ＰＣＭＡＰ装置に、要求メッセージで特定された警報の値を含む返答メッセージを返信する。返答メッセージ中の各値には、警報値と共に記録された、警報の日付に関する情報が関連づけられている。

較正後の正しいパラメータは、ユニット２５による（セル、モジュールの）電圧測定、セル２８による電流測定、セル２６，２７による温度測定専用のアナログ測定回路の変換係数である。測定回路は、アフィンタイプの法則によって合成され、乗算するゲインと加算する定数との２つの係数を用いている。まず、機能上の工場試験の間に実行される較正段階でアフィン変換されるために必要な初期設定の係数が準備される。較正の後、測定された物理的な大きさの合成は、初期設定の係数ではなく、正しい係数を用いてなされる。これらのパラメータは、不揮発性メモリ、例えば、回路基板上の３２に記憶され、アクセス保護される。ＰＣＭＡＰ装置は、パラメータタイプの要求に基づいて、それを読み取ることができる。これらのパラメータは、記憶されたままであり、他のメッセージシステムにも使用できる。
＜セル形成のための第２メッセージシステム＞
第２メッセージシステムは、形成に必要なデータを含み且つ、クライアント・サーバモードを使ったマスター形成装置ＦＯＲのリクエストに応じてモジュールＭＥ及び充電器ＣＨＧからバスＢを介してマスター形成装置ＦＯＲに送信される第１メッセージを有している。マスター形成装置ＦＯＲによるリクエストは、周期的に発生するか又はイベントに関連して発生するように、予め設定されている。

ＣＡＮｏｐｅｎを用いた実施形態では、これらの第１形成メッセージは、ＳＤＯ（Service Data Object）フォーマットとなっている。モジュールＭＥ及び充電器ＣＨＧはＳＤＯサーバとして作動し、形成装置ＦＯＲはＳＤＯクライアントとして作動する。ＳＤＯを介した交換では、ディクショナリ（dictionary）中の全てのオブジェクト（object）にアクセスすることができる。このディクショナリは、通信とアプリケーションとの間のインターフェースとして使用され、以下のフィールドを有している。

インデックス：ディクショナリ中のオブジェクトの番号。これにより、オブジェクトへの読み取りアクセス、書き込みアクセスが与えられる。

名前：オブジェクト又はデータ項目の通常の名前。

ユニット：適用可能であれば、大きさの単位。

コーディング：ＣＡＮｏｐｅｎ標準による、データ項目のコンピュータコーディング。

サブインデックス：複雑なデータ（データ又は集合のグループ化）のためのものである。これによりサブインデックスを伴った分類又はサブインデックスを伴わない分類が可能となる。例えば、同じタイプのサブアッセンブリに分解できるエンティティのためのサブインデックス。例えば、
インデックス：２０００
名前：セル電圧
サブインデックス１ ：voltage cell 1
サブインデックス１２：voltage cell 12
ＳＤＯメッセージは、例えば７オクテットのデータである。

第２形成メッセージシステムは、マスター形成装置ＦＯＲによる介入がない、要素ＭＥ、ＣＨＧとの間の第２自動安全メッセージを有する。

第２の安全メッセージは、非同期的且つ周期的に、最も高い優先順位でリアルタイムに送信される。第２の安全メッセージは、以下のものを有する。

−充電器ＣＨＧにより、受信するように連結されたモジュールＭＥへ送信されるメッセージＭＳＧ１。メッセージＭＳＧ１は、充電器ＣＨＧの状況、可能性のある警報（不良）を、例えば約１秒周期で、送信する。

−モジュールＭＥにより、受信するように連結された充電器ＣＨＧへ送信されるメッセージＭＳＧ２。メッセージＭＳＧ２は、充電設定値を、ＭＳＧ１及びＭＳＧ３よりも短い周期、例えば１５０ｍｓ周期で、送信する。

−モジュールＭＥにより、形成装置ＦＯＲへ送信されるメッセージＭＳＧ３。メッセージＭＳＧ３は、モジュールＭＥの状況、警報を、例えば約１秒周期で、送信する。

モジュールＭＥが形成運転モードになるとすぐに、メッセージＭＳＧ１の規則的な受信を確認する。メッセージＭＳＧ１を受信しなかったり、充電器ＣＨＧの電圧又は温度が上述の許容範囲を外れていることや警報がメッセージＭＳＧ１により示されたりすることによって、モジュールＭＥが問題を検出すると、モジュールＭＥは、所定の安全な退却状態となる。

充電器ＣＨＧが形成運転モードとなるとすぐに、メッセージＭＳＧ２の受信を確認する。メッセージＭＳＧ２を受信しないことによって、充電器ＣＨＧが問題を検出すると、充電器ＣＨＧは、所定の安全な退却状態となる。

ＣＡＮｏｐｅｎの実施形態では、これらの第２安全メッセージはＰＤＯ（Process Data Object）フォーマットである。ＰＤＯメッセージは、例えば、８オクテットのデータで構成される。
＜セル利用のための第３メッセージシステム＞
この第３メッセージシステムは、モジュールＭＥとそれに関連する充電器ＣＨＧの両方へ送信されるグループメッセージを提供する。このため、ＭＥｉ／ＣＨＧｉのグループのｎ個のアドレスが規定される。ここで、ｉは、１〜ｎの数字である。これらのグループメッセージは、モジュール及び充電器への書き込みメッセージである。

マスターモジュールＭＥ１によって運転される同期化メカニズムが用いられる。同期化メカニズムは、どの時点においてもバスＢに過負荷がかからないように、モジュール及び／又は充電器が同じデータを同じタイミングで送信するのを防止する。このため、マスターモジュールＭＥ１は、同期化フレームを他のエレメントへ送信する。これにより、特に、ＰＣＭＡＰ装置及びマスターモジュールＭＥ１が、非常に短時間に大きな容量の情報を受信しないようにして、代わりに、均一に分配されたデータを時間をかけて受信することができる。この同期化フレームは、第１環境における第１メッセージシステムでは提供されていない。

スレーブモジュールＭＥ２〜ＭＥｎが同期化フレームを受信したときには、スレーブモジュールＭＥ２〜ＭＥｎは、それぞれのモジュールフレーム内でそれら自身を同期させ、それらのデータを異なる遅延時間でバスＢへ送信する。この同期化フレームは例えば、周期Ｔのように、周期的であってもよい。それぞれ異なるアドレスＡＤＲｉ（ｉは、１〜ｎの数字）を有するスレーブモジュールＭＥｉは、それらのデータを、例えば、遅延時間Ｒ＝ｋ＊ＡＤＲｉでバスＢへ送信する。ここで、ｋは時定数である。例えば、図８では、スレーブモジュールＭＥｉ（ｉは、１〜ｎの数字）は、それらのデータをバスＢへ、例えば、遅延時間Ｒ＝ｉ＊Ｔ’（ここで、Ｔ’はＴ／ｎに等しい時定数。）で送信される。例えば、図８では、Ｔ＝１５０ｍｓ、ｎ＝１５、Ｔ’＝１０ｍｓであって、モジュールＭＥ１〜ＭＥ１５のデータの送信時間枠は、色が濃いボックスで、斜線状に示されている。他の例示的な実施形態では、明らかに、Ｔ’はＴ／ｎより小さくてもよい。

モジュールによる送信に関するデータは、例えば、以下のものを有している。

−物理的な大きさ（例えば、測定値）
−警報
−状況
−充電器の設定値
充電器ＣＨＧ１〜ＣＨＧｎにも同様のものが適用される。充電器ＣＨＧ１〜ＣＨＧｎはそれぞれ、以下のものを送信する。

−モジュールに対応する充電器ＣＨＧの不良メッセージ
−モジュールに対応する充電器ＣＨＧの状況メッセージ
マスターモジュールＭＥ１は、他のモジュールおよび充電器によって送信されたデータを集める。モジュールフレームのうちの１つが無い場合には、警報が作成される。それにより、スーパーバイザＳＶＥの方向への全ての警報がアクティブになり、最大許容放電電流及び最大許容セル再生電流がゼロにされる。

他のメッセージの送信が非同期的に管理され得る。

フレームの同期化が無い場合には、モジュールＭＥ及び充電器ＣＨＧは、安全モードへ移行する。安全モードでは、充電のための電圧設定値が最大値に設定される。

マスターモジュールＭＥ１とスーパーバイザＳＶＥとの間の通信は、第１メッセージシステムに加えて、例えば、以下のメッセージを含み得る。

−モジュールＭＥ１によってスーパーバイザＳＶＥへ送信される第１メッセージ。第１メッセージは、状況、バッテリパックの総電圧、バッテリレベル（モジュールのレベルの最小値）、最大許容放電電流値、最大許容セル再生電流値（自動車ＶＥがセルを充電するときにセルが再生される）を伝える。

−モジュールＭＥ１によってスーパーバイザＳＶＥへ送信される第２メッセージ。第２メッセージは、（例えば、予め規定された温度を超えたときの）熱的な警報、（例えば、セルの電圧が上述の許容範囲から外れたときの）重大な電圧の警報、（例えば、モジュールにおける温度ヒューズ３５の欠陥、又は、モジュールの温度を測定するユニット２６，２７の熱電対の故障の場合の）一般的な警報などの、１又は複数の警報を送信する。

−モジュールＭＥ１によってスーパーバイザＳＶＥへ送信される第３メッセージ。第３メッセージは、端子２３，２４においてバッテリにより供給される電流値若しくはバッテリにより吸収される電流値、並びに／又は、パックの最大温度を送信する。

−スーパーバイザＳＶＥからモジュールＭＥ１へ送信される第４メッセージ。第４メッセージは、少なくとも以下の１つを含む。

＞警報の確認
＞消費リクエスト（自動車のモータ駆動装置へのアプリケーションにおける、走行のためのリクエスト）。バッテリパックのモジュールの何れか１つがスタンバイ状態又はシャットダウン状態ならば、モジュールＭＥ１が消費リクエストメッセージを受信すると、パックのモジュールＭＥ１及び他のモジュールＭＥをアクティブモードに変化させる。パックのモジュールＭＥがアクティブモードに移行したときには、モジュールＭＥ１は、アクティブモードへの移行メッセージをスーパーバイザＳＶＥへ返信する。スーパーバイザＳＶＥが、このアクティブモードへの移行メッセージを受信したときだけ、自動車ＶＥは動作（つまり、自動車のモータ駆動装置へのアプリケーションにおける、走行）が許可される。

＞バッテリパックをスタンバイ状態にするためのリクエスト。マスターモジュールＭＥがスタンバイリクエストを受信すると、他のモジュールをスタンバイモードにするために、このリクエストが他のモジュールへ再送信される。全てのモジュールＭＥがスタンバイ状態となったときに、バッテリパックのスタンバイモードがアクティブになる。

＞バッテリパックをシャットダウンさせるためのリクエスト。マスターモジュールＭＥがシャットダウンリクエストを受信すると、他のモジュールをシャットダウンさせるために、このリクエストが他のモジュールへ再送信される。モジュールＭＥの少なくとも１つがシャットダウン状態に移行することによって、バッテリパックがシャットダウンモードになる。

第１、第２及び第３メッセージシステムにおいて、メッセージは、バスＢにおける送信の優先順位を有している。これらの優先順位は、第１、第２及び第３メッセージシステムにおいて、例えば以下で示される降順を有している。

−設定要素からモジュールＭＥへ送信されるメッセージシステム設定についての情報を送信するメッセージのための非常に高い優先順位。

−マスターモジュールＭＥ１によって送信される同期化フレームの送信のための非常に高い優先順位。

−モジュールＭＥによる警報、物理的な大きさ（例えば、測定値）、充電器の設定値の送信のための高い優先順位。

−充電器による不良メッセージ又は状況メッセージの送信のための高い優先順位。

−マスターモジュールＭＥ１によるスレーブモジュールへの、コマンドの送信のための高い優先順位。

−モジュールＭＥによる、変換された総量、状況、パラメータ、警報日時の送信のための中程度の優先順位。

−ＰＣＭＡＰ装置による、他のメッセージの送信のための中程度の優先順位。

−マスターモジュールＭＥ１によるスーパーバイザＳＶＥへの、上述の第１、第２及び第３メッセージの送信のための低い優先順位。

−スーパーバイザＳＶＥによるマスターモジュールＭＥ１への、上述の第４メッセージの送信のための低い優先順位。

ネットワークＢの接続が無い場合には、モジュールは、最も安全な退却モードであるシャットダウンモードとなる。

Claims (22)

1. 再充電可能且つ放電可能な、電気エネルギを貯める複数のセル（１０）と、
   セル利用のための２つの外部端子（２３，２４）と、
   外部との少なくとも１つの通信アクセス（２９）を有するメッセージ通信基盤（１０２，２９）と、
   メッセージ処理ユニットを有し、前記通信基盤（１０２，２９）を通じてメッセージを送信及び受信するために該通信基盤に接続されたモジュール制御ユニット（１００）とを備えたバッテリモジュールであって、
   セル評価のための第１メッセージシステムと、
   セル形成のための第２メッセージシステムと、
   ユーザ端子を介して接続されたいくつかのモジュールを有するバッテリパックが消費者の機器に電気エネルギを供給するために該機器と結合したときの該バッテリパックの利用のための第３メッセージシステムと、のうちの少なくとも２つのメッセージシステムが前記メッセージ処理ユニットに設けられ、
   前記メッセージ処理ユニットは、設けられたメッセージシステムの何れか１つに、前記通信基盤（１０２，２９）の利用のために設定可能なことを特徴とするバッテリモジュール。
2. 請求項１のバッテリモジュールにおいて、
   前記モジュール制御ユニットは、
   メッセージシステム設定についての情報を受信する手段と、
   メッセージシステム設定についての前記情報を記憶する永久メモリ（３２）と、
   前記永久メモリ（３２）に存在するメッセージシステム設定についての前記情報に対応する前記メッセージシステムの通りにメッセージ処理ユニットを設定するための自動設定手段とを有することを特徴とするバッテリモジュール。
3. 請求項２のバッテリモジュールにおいて、
   前記自動設定手段は、前記永久メモリ（３２）に存在する、メッセージシステム設定についての情報の数値をポーリングする手段と、メッセージシステム設定についての前記情報によって示された前記数値に対応するメッセージシステムを自動選択するための手段とを有することを特徴とするバッテリモジュール。
4. 前記請求項の何れか１つのバッテリモジュールにおいて、
   前記通信基盤は、バス形式であって、外部への前記アクセスを通信バスへ接続させることを特徴とするバッテリモジュール。
5. 請求項２，３が組み合わせられた請求項４のバッテリモジュールにおいて、
   前記第１メッセージシステムは、第１の実環境におけるモジュール（ＭＥ）の利用を可能とする手段（Ｍ１）を有し、
   前記手段（Ｍ１）は、
   前記モジュールの前記メッセージ処理ユニットを前記第１メッセージシステムのように設定するための情報を前記モジュールへ送信する手段を有し、メッセージシステムを前記モジュール（ＭＥ）にダウンロードする装置（ＰＣＭＡＰ）と、
   モジュール（ＭＥ）のセルを電気エネルギで充電するために、充電電流を運搬する運搬リンクを介して該モジュール（ＭＥ）に接続された充電器（ＣＨＧ）と、
   ユーザが動作コマンドメッセージを前記充電器及び／又は前記モジュールへ送信すると共に、前記充電器及び／又は前記モジュールからその状況を受信することを可能にするマン・マシン・インターフェース（ＩＨＭ）とを備え、それらがそれぞれのメッセージ通信アクセスを介して前記通信バス（Ｂ）に接続されていることを特徴とするバッテリモジュール。
6. 前記請求項の何れか１つのバッテリモジュールにおいて、
   前記セルの電圧及び電流、並びに前記モジュールの温度を測定する手段（２６，２７，２８）を備え、
   前記制御ユニット（１００）は、その測定値を、各メッセージシステムに設けられた少なくとも１つの測定値送信メッセージによって前記通信基盤を介して送信することができることを特徴とするバッテリモジュール。
7. 請求項５を取り入れた請求項６のバッテリモジュールにおいて、
   前記メッセージ処理ユニット（１００）は、
   前記第２メッセージシステムにおける前記測定手段のための少なくとも１つの較正パラメータを伝達するメッセージを前記ダウンロードする装置から受信する手段と、
   前記較正パラメータをメモリに記憶する手段とを備えていることを特徴とするバッテリモジュール。
8. 前記請求項の何れか１つのバッテリモジュールにおいて、
   前記第１メッセージシステムは、非同期的であることを特徴とするバッテリモジュール。
9. 前記請求項の何れか１つのバッテリモジュールにおいて、
   前記通信基盤は、バス形式であって、外部への前記アクセスを通信バスへ接続させ、
   前記第２メッセージシステムは、セル形成のための第２の実環境においてモジュール（ＭＥ）の利用を可能とする手段（Ｍ２）を有し、
   前記手段（Ｍ２）は、
   それぞれのユーザ端子が一緒に接続されていない複数のモジュールと、
   前記モジュール（ＭＥ）のセルを電気エネルギで充電するために、充電電流を運搬するための少なくとも１つの運搬リンクを介して前記モジュールに接続されると共に、充電オン状況又は充電オフ状況にされる少なくとも１つの充電器（ＣＨＧ）と、
   前記モジュールの前記ユーザ端子（２３，２４）に接続され、前記モジュールのセルの放電オン状況又は前記モジュールのセルの放電オフ状況にされる放電バンク（ＢＤ）を有し、前記モジュールの前記セルを形成する形成装置（ＦＯＲ）とを備え、それらがそれぞれのメッセージ通信アクセルを介して前記通信バス（Ｂ）へ接続され、
   前記形成装置（ＦＯＲ）は、前記充電器への充電オンコマンド及び前記放電バンクへの放電オフコマンドのメッセージと、前記充電器への充電オフコマンド及び前記放電バンクへの放電オンコマンドのメッセージとを送信する手段を有することを特徴とするバッテリモジュール。
10. 請求項９のバッテリモジュールにおいて、
    前記メッセージ処理ユニット（１００）は、
    前記モジュールのセルを充電するための充電設定値を伝える、前記モジュール（ＭＥ）から関連する前記充電器（ＣＨＧ）へのメッセージ（ＭＳＧ２）と、前記モジュール（ＭＥ）の状況及び警報を伝える、前記モジュール（ＭＥ）から前記形成装置（ＦＯＲ）へのメッセージ（ＭＳＧ３）と、のうちの少なくとも１つのメッセージを前記第２メッセージシステムにおいて作成する手段と、
    前記充電器（ＣＨＧ）により前記モジュール（ＭＥ）へ送信され、該充電器の状況及び該充電器の危険性がある警報を伝える状況メッセージ（ＭＳＧ１）を受信して、該充電器の状況メッセージが無い、又は該充電器の状況メッセージが警報、若しくは電流あるいは温度の状況が所定の許容範囲外であることを示す場合に前記モジュールを安全な退却状態へ移行させる手段とを有していることを特徴とするバッテリモジュール。
11. 前記請求項の何れか１つのバッテリモジュールにおいて、
    前記第２メッセージシステムは、ＣＡＮｏｐｅｎフォーマットであることを特徴とするバッテリモジュール。
12. 前記請求項の何れか１つのバッテリモジュールにおいて、
    前記通信基盤は、バス形式であって、外部への前記アクセスを通信バスへ接続させ、
    前記第３メッセージシステムは、セルの利用のための第３の実環境においてモジュール（ＭＥ）の利用を可能にする手段（Ｍ３）を有し、
    前記手段（Ｍ３）は、
    それぞれのユーザ端子が一緒に接続された複数のモジュールと、
    前記モジュール（ＭＥ）のセルを電気エネルギで充電するために、充電電流を運搬するための少なくとも１つの運搬リンクを介して前記モジュールに接続される少なくとも１つの充電器（ＣＨＧ）と、
    消費者機器のスーパーバイザ（ＳＶＥ）とを備え、それらがそれぞれのメッセージ通信アクセルを介して前記通信バス（Ｂ）へ接続されていることを特徴とするバッテリモジュール。
13. 前記請求項の何れか１つのバッテリモジュールにおいて、
    前記メッセージ処理ユニット（１００）は、前記第３メッセージシステムにおいて、前記充電器へ向けた、セルの充電設定値を作成する手段を有することを特徴とするバッテリモジュール。
14. 前記請求項の何れか１つのバッテリモジュールにおいて、
    前記モジュール（ＭＥ）は、前記第３メッセージシステムにおいて、マスターモジュール又はスレーブモジュールとして設定され、
    マスターモジュールとして設定されたモジュール（ＭＥ）の前記メッセージ処理ユニット（１００）は、コマンドメッセージを他のスレーブモジュールに送信する手段を有し、
    スレーブモジュールとして設定されたモジュール（ＭＥ）の前記メッセージ処理ユニット（１００）は、前記マスターモジュールからのコマンドメッセージを実行する手段を有することを特徴とするバッテリモジュール。
15. 請求項１４のバッテリモジュールにおいて、
    マスターとなるモジュール（ＭＥ）の前記メッセージ処理ユニット（１００）は、第３メッセージシステムにおいて、
    前記モジュール（ＭＥ）から前記スーパーバイザ（ＳＶＥ）へ送信され、バッテリパックの状況、バッテリパックの総電圧、バッテリパックのレベルの中から少なくとも１つのデータ項目を送信する第１メッセージと、
    少なくとも１つの警報を送信する、前記モジュール（ＭＥ）から前記スーパーバイザ（ＳＶＥ）への第２メッセージと、
    該パックによって供給され若しくは該パックによって吸収される電流の数値及び／又は該パックの最高温度の数値を、前記モジュール（ＭＥ１）からスーパーバイザ（ＳＶＥ）へ送信する第３メッセージとの中から少なくとも１つのメッセージを作成する手段を有することを特徴とするバッテリモジュール。
16. 請求項１４又は１５のバッテリモジュールにおいて、
    マスターとなる前記モジュールの前記メッセージ処理ユニットは、
    警報の認識と、
    パックのモジュールをアクティブモードに移行させ、該パックのモジュール（ＭＥ）がアクティブモードに変わったときに、前記消費者機器が機能することを許可するためにモジュール（ＭＥ１）によるアクティブモード移行メッセージを前記スーパーバイザ（ＳＶＥ）へ送信する消費リクエストと、
    バッテリパックの前記モジュールをスタンバイ状態にするリクエストと、
    バッテリパックの前記モジュールをシャットダウンするリクエストとのうちの少なくとも１つを第３メッセージシステムにおいてスーパーバイザ（ＳＶＥ）から前記モジュール（ＭＥ１）へ送信するための、第４メッセージを受信する手段を有していることを特徴とするバッテリモジュール。
17. 請求項１４〜１６の何れか１つのバッテリモジュールにおいて、
    マスターとなる前記モジュールにおいて、
    前記メッセージ処理ユニット（１００）は、前記第３メッセージシステムにおける前記モジュールの前記メッセージのための同期化フレームを送信する手段を有することを特徴とするバッテリモジュール。
18. 前記請求項の何れか１つのバッテリモジュールにおいて、
    前記通信基盤は、ＣＡＮバス形式であることを特徴とするバッテリモジュール。
19. 前記請求項のバッテリモジュールにおいて、
    前記第１、第２及び第３メッセージシステムの前記メッセージは、前記バス（Ｂ）へ送信する優先順序として、
    メッセージシステム設計についての情報を伝えるメッセージのための非常に高い優先度、
    前記マスターモジュール（ＭＥ１）による同期化フレームの送信のための非常に高い優先度、
    モジュール（ＭＥ）による前記充電器への警報、データ、設定値の送信のための高い優先度、
    前記充電器による不良メッセージ又は状況メッセージの送信のための高い優先度、
    前記マスターモジュール（ＭＥ１）から前記スレーブモジュールへのコマンドの送信のための高い優先度、
    前記マスターモジュール（ＭＥ１）から前記スーパーバイザ（ＳＶＥ）への第１、第２及び第３メッセージの送信のための低い優先度、
    前記スーパーバイザ（ＳＶＥ）から前記マスターモジュール（ＭＥ１）への前記第４メッセージの送信のための低い優先度、
    を有していることを特徴とするバッテリモジュール。
20. 前記請求項の何れか１つのバッテリモジュールを複数備えたパックであって、
    前記モジュール（ＭＥ）の前記通信基盤は、前記メッセージを送信するために通信バス（Ｂ）に接続されていることを特徴とするパック。
21. 請求項２０のパックにおいて、
    前記モジュール（ＭＥ）の前記ユーザ端子（２３，２４）は、前記バッテリパックを利用するために互いに電気的に接続されていて、
    １つのモジュールだけがマスターモジュール（ＭＥ１）として設定される一方、他のモジュール（ＭＥ）が前記第３メッセージシステムのメッセージにとって、前記マスターモジュールのスレーブモジュールとして設定され、
    前記スレーブモジュールは、前記マスターモジュール（ＭＥ１）を介して前記第３メッセージシステムのメッセージを送信及び受信することを特徴とするパック。
22. 請求項２１のパックにおいて、
    各モジュール（ＭＥ）は、該モジュールのセルの機能についてのデータを作成する手段（２６，２７，２８，１００）を有し、
    前記マスターモジュール（ＭＥ１）は、前記バスに同期化フレームを送信する手段を有し、
    複数の前記モジュール（ＭＥ）は、それらのデータを搬送するメッセージを、互いに異なる時間に前記バス（Ｂ）に送信することを特徴とするパック。

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