JP2017514450A - 電池を備えた電気設備における通信システム - Google Patents

電池を備えた電気設備における通信システム Download PDF

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Abstract

【解決手段】本発明は、１対の第１(l+)及び第２(l-)の電源導体によって並列に接続されて、電池を管理するためのデバイス(BMS1, BMS2)に夫々接続されている複数の電池(B1, B2)と、全体的なエネルギー管理のためのデバイス(EMS) と、第１及び第２の電源導体(l+, l-)に交流信号を与えるように構成された発生器(101) と、様々な管理デバイス(EMS, BMS1, BMS2) に夫々接続されて、第１及び第２の電源導体(l+, l-)に夫々接続されている複数の送受信回路(M) とを備えており、各送受信回路(M) は、データを送信するために、第１及び第２の電源導体(l+, l-)間の送受信回路のインピーダンスを２つの状態間で切り替えて、データを受信するために、第１及び第２の電源導体(l+, l-)における交流信号の振幅を表す値が閾値より大きいか又は小さいかを検出するように構成されている。

Description

本願は、１対の電源導体によって並列に接続されている複数の電池を備えた電気設備における管理デバイス間のデータ通信に関する。
電池は、２つのDC電圧供給ノード、つまりDC電圧供給端子間に直列及び／又は並列に接続された複数の再充電可能な基本セル（セル、蓄電池など）群である。電池は一般に電池管理システムBMS 又は電池管理デバイスに関連付けられており、すなわち、充電段階又は放電段階中に電池を保護する機能、電池セルの平衡化機能、電池セルの温度監視機能、電池の充電状態及び／又は劣化状態監視機能などの様々な機能を実施することができる電子回路に関連付けられている。電池管理デバイスは、電池電圧供給端子及び／又は電池の内部ノードに接続されてもよい。電池の基本セル、及びこの電池に関連付けられた管理デバイスは、２つの電池電圧供給端子に夫々接続された２つの突起部へのアクセスを残した同一の保護筐体に収容されていることが多い。保護筐体、電池セル及び電池管理デバイスを備えた組立体は、一般に「電池パック」と称される。
欧州特許出願公開第1753112 号明細書
ある用途では、負荷に電力を供給するため、及び／又は電源によって充電されるために、複数の電池が１対の電源導体によって並列に接続されている。このような用途では、エネルギー管理システムEMS 又はエネルギー管理デバイスが一般に、特には設備を保護する機能及び／又は様々な電池の状態を監視する機能を実施するために設けられている。EMS は、電池の状態に関する情報を得るために様々な電池のBMS をポーリング可能とされるべきである。一般にBMS は、例えば配電タイプ、電流制限要求などの情報を交換するために相互に及び／又はEMS と更に通信可能とされるべきである。
このために、EMS とポーリングされるBMS との有線通信を一般に使用する。各電池のBMS に接続された特定のコネクタが、例えば各電池パックの外側に設けられて有線接続部を形成してもよい。そのため、EMS と電池パックとの間に（電源導体に加えて）追加のコネクタ及び／又はケーブルを設ける必要があり、特にコスト、機械的堅牢性などの点から様々な問題を引き起こす場合があることが不利である。
有線通信の不利点を避けるために、EMS とBMS との電波（非接触）による通信を使用することが可能である。しかしながら、無線通信の使用も、特にコスト、複雑さ、電力消費量などの点で不利である。
１対の電源導体によって並列に接続されている複数の電池を備えたシステム内で、エネルギー管理デバイス、つまりEMS が電池管理デバイス、つまりBMS と通信し得る確実で簡単且つ安価な手段を設けることが望ましい。
このために、実施形態は、２個のDC電圧供給端子間に接続されている複数の基本セルを夫々有し、１対の第１及び第２の電源導体によって並列に接続されて、電池管理デバイスに夫々接続されている複数の電池と、システムのためのエネルギー管理デバイスと、前記第１及び第２の電源導体に第１のACキャリア信号を与えることができる発生器と、異なる前記管理デバイスに夫々接続されて、前記第１及び第２の電源導体に夫々接続されている複数の送受信回路とを備えており、各送受信回路は、データを送信するために、前記第１の信号に関する前記第１及び第２の電源導体間の前記送受信回路のインピーダンスを２つの状態間で切り替えて前記第１の信号の振幅を変調することができ、データを受信するために、前記第１の信号の振幅を表す値が閾値より大きいか又は小さいかを検出することができることを特徴とするシステムを提供する。
実施形態によれば、各電池は、前記電源導体にエンドインダクタンスを介して接続されている。
実施形態によれば、前記システムは、前記電池に前記一対の電源導体を介して接続されている少なくとも１つの負荷又は電源を更に備えている。
実施形態によれば、前記少なくとも１つの負荷又は電源は、前記電源導体にエンドインダクタンスを介して接続されている。
実施形態によれば、各送受信回路は、該送受信回路を前記第１の電源導体に接続する第１のノードと前記送受信回路を前記第２の電源導体に接続する第２のノードとの間に、第１の抵抗器と直列にスイッチを有する分岐と、該分岐に並列な第２の抵抗器とを有している。
実施形態によれば、各送受信回路は、前記第１のノードと中間のノードとの間にデカップリングコンデンサを有しており、前記分岐及び前記第２の抵抗器は、前記中間のノードと前記第２のノードとの間に接続されている。
実施形態によれば、各送受信回路は、２つの入力端子が前記第２の抵抗器の両端に接続されている受信回路を有しており、該受信回路は、前記第２の抵抗器のAC信号の振幅レベルを表す二値信号を出力端子に与えることができる。
実施形態によれば、前記発生器は、前記電源導体にデカップリングコンデンサを介して接続されている。
実施形態によれば、周期的な周波数信号の波長が前記一対の電源導体の最大の長さより８倍大きいように、前記発生器は前記周期的な周波数信号を前記電源導体に与えることができる。
実施形態によれば、前記エネルギー管理デバイスは、前記発生器に接続されており、前記電池管理デバイスのポーリング段階中のみ、前記発生器を制御して前記一対の電源導体にAC信号を与えることができ、残りの時間、前記発生器をスタンバイ状態で維持することができる。
実施形態によれば、各送受信回路は、該送受信回路に関連付けられている管理デバイスにCAN 制御部を介して接続されている。
前述及び他の特徴及び利点を、添付図面を参照して本発明を限定するものではない具体的な実施形態について以下に詳細に説明する。
１対の電源導体によって並列に接続された複数の電池と、システムのエネルギーを一般的に管理するデバイスとを備えたシステムの実施形態を概略的に示す図である。 公知のタイプの通信ネットワークの例を概略的且つ部分的に示す図である。 図１のシステムの送受信回路の実施形態を更に詳細に示す図である。 図３の送受信回路の受信回路の実施形態を更に詳細に示す図である。
明瞭化のために、同一の要素は様々な図面で同一の参照番号で示されている。
図１は、１対の電源導体によって並列に接続されている複数の電池を備えたシステムの実施形態を概略的に示す。示された例では、システムは、並列に接続された２つの電池B1及び電池B2を備えている。しかしながら、記載された実施形態を３以上の多くの並列に接続された電池が設けられている用途に適合させることは、当業者の技能の範囲内である。電池B1は、正のDC電圧供給端子v1+ と負のDC電圧供給端子v1- との間に直列及び／又は並列に接続されている複数の基本セルC1を有しており、電池B2は、正のDC電圧供給端子v2+ と負のDC電圧供給端子v2- との間に直列及び／又は並列に接続されている複数の基本セルC2を有している。電池B1の正のDC電圧供給端子v1+ 及び電池B2の正のDC電圧供給端子v2+は電源導体l+によって共に接続されており、電池B1の負のDC電圧供給端子v1- 及び電池B2の負のDC電圧供給端子v2-は電源導体l-によって共に接続されている。電源導体l+及び電源導体l-は、電池B1及び電池B2を並列に接続する１対の電源導体を形成している。この例では、電源導体l+及び電源導体l-は更に、負荷L の正の電源端子vL+ 及び負の電源端子vL- に夫々接続されている。
図１のシステムの各電池は、電池を管理するためのデバイスBMS 、夫々電池B1のための電池管理デバイスBMS1及び電池B2のための電池管理デバイスBMS2に接続されている。示された例では、電池B1を管理するための電池管理デバイスBMS1は、電池B1のDC電圧供給端子v1+ 及びDC電圧供給端子v1- を介してのみ電池B1に接続されており、電池B2を管理するための電池管理デバイスBMS2は、電池B2のDC電圧供給端子v2+ 及びDC電圧供給端子v2- を介してのみ電池B2に接続されている。しかしながら、記載された実施形態はこの特定の場合に限定されない。変形例として、各電池に関連付けられた電池管理デバイスBMS が、電池の主電圧供給端子に接続されず、電池内の接続ノードのみに接続されるか、電池の主電圧供給端子及び電池内の接続ノードの両方に接続されるか、及び／又は電源導体l+及び電源導体l-に接続されることが可能である。
図１のシステムは、エネルギー管理デバイスEMS を更に備えている。示された例では、エネルギー管理デバイスEMS は、負荷L の電源端子vL+ 及び電源端子vL- に接続されている。しかしながら、記載された実施形態はこの特定の場合に限定されない。
以下に説明されているように、エネルギー管理デバイスEMS が電池B1の電池管理デバイスBMS1及び電池B2の電池管理デバイスBMS2と通信し得ること、及び／又は電池管理デバイスBMS1及び電池管理デバイスBMS2が相互に又はエネルギー管理デバイスEMS と通信し得ることが望ましい。
記載された実施形態の態様によれば、並列に接続された電池を備えたあらゆる電気設備内に本質的に存在する一対の電源導体l+及び電源導体l-によって形成された電力バスが、データを伝送するために使用されている。
このために、図１のシステムは、システムの電源導体l+及び電源導体l-にAC信号を与えることができる、すなわち、電池のDC電圧に重畳されるAC信号（つまり、キャリア信号）をシステムの電源経路を通じて送信することができるAC信号発生器101 、つまりキャリア発生器を備えている。示された例では、発生器101 は端子vac1と端子vac2との間にAC電圧を印加し、端子vac1は電源導体l-に接続されており、端子vac2は絶縁コンデンサ、つまりデカップリングコンデンサ103 を介して電源導体l+に接続されている。デカップリングコンデンサ103 の機能は、発生器101 が電池のDC電圧を確認することなく、発生器101 によって発生するAC信号を電力バスl+/l- に向かって伝送することである。
図１のシステムは、特にキャリア信号が電池B1及び電池B2又は負荷L によって吸収される又は減衰することを避けるために、一対の電源導体l+/l- の端部に（電源導体l+/l- と電池B1，B2の端子との間、及び電源導体l+/l-と負荷L の端子との間に）、電池B1，B2と負荷L との間のDC電圧供給端子を通電する機能、及び電力バスl+/l- 上のACキャリア信号が電池B1，B2又は負荷L に向かって伝送されることを防ぐ機能を有するエンドインダクタンス105 を更に備えている。より具体的には、示された例では、第１のエンドインダクタンス105 が電源導体l+をDC電圧供給端子v1+ に接続し、第２のエンドインダクタンス105 が電源導体l+をDC電圧供給端子v2+ に接続し、第３のエンドインダクタンス105 が電源導体l+を電源端子vL+ に接続する。
図１のシステムは、エネルギー管理デバイスEMS 、電池管理デバイスBMS1及び電池管理デバイスBMS2の各々に接続された送受信回路、つまりモデムM （すなわち、図示された例では３つの送受信回路M ）を更に備えている。各送受信回路M は、電源導体l+及び電源導体l-に接続されており、データを送信するために、電源導体l+及び電源導体l-によって伝送される信号のAC成分に関する電源導体l+及び電源導体l-間の送受信回路M のインピーダンスを２つの値間で切り替えることができ、データを受信するために、電源導体l+及び電源導体l-によって伝送される信号のAC成分の振幅が閾値より大きいか又は小さいかを検出することができる。
特に標準規格ISO 11898 に記載されているCAN 通信プロトコル（「コントローラエリアネットワーク」）に準拠する、電池管理デバイスBMS とエネルギー管理デバイスEMS との通信のためのシステムを設けて、このシステムが、エネルギー管理デバイスEMS と電池管理デバイスBMS との通信の管理を標準CAN 制御部を用いて行うことができることが更に望ましい。
図１のシステムがCAN 通信プロトコルに準拠するために、特に標準CAN 制御部を用いて通信を管理し得るために、一定の制約を尊重すべきである。
図２は、従来のCAN 通信ネットワークの例を概略的に示す。このようなネットワークでは、データ伝送に使用される物理的な支持体は、導体CAN_H 及び導体CAN_L を有する、一般的にはCAN バスと称される差動対である。この差動対の端部で、エンド抵抗器R が、図２に示されているように導体CAN_H と導体CAN_L とを接続してもよい。複数の同一の送受信回路201 が差動対に接続されてもよく、異なる送受信回路201 は、相互に通信することができる異なる機器（不図示）と関連付けられ得る。簡略化のために、２つの送受信回路201 のみが図２に示されている。各送受信回路201 は、送受信回路201 を導体CAN_H に接続するノードNHと高基準電位Vcc を与えるノードとの間にスイッチSHを有しており、送受信回路201 を導体CAN_L に接続するノードNLと（本明細書では任意には０Ｖであるとみなされる）低基準電位GND を与えるノードとの間にスイッチSLを有している。同一の送受信回路201 のスイッチSH及びスイッチSLの制御ノードが、二値制御信号を与える同一のノードCAN_TXに接続されている。各送受信回路201 は受信段階203 を更に有しており、受信段階203 は、ノードNHとノードNLとの間の電圧が閾値より大きいか又は小さいかを検出することができ、検出結果に応じた状態を有する二値信号を出力ノードCAN_RXに与えることができる。
図２のCAN ネットワークは以下のように作動する。CAN バスを通じて送信される二値情報が、導体CAN_L と導体CAN_H との電位差によってコード化される。差動対に接続された全ての送受信回路201 のスイッチSH及びスイッチSLがオフ状態（非導通状態）であるとき、導体CAN_L 及び導体CAN_H の電位が、送受信回路201 内の分圧ブリッジ（不図示）を介してVcc ／２に等しい中間電位に設定される。このようにして、導体CAN_L と導体CAN_H との電位差は略ゼロになる。各送受信回路201 は、自身のスイッチSL及びスイッチSHを同時的にオンすることにより、導体CAN_H 及び導体CAN_L の電位を夫々電位Vcc 及び電位GND に離すことができるため、導体CAN_H と導体CAN_L との電位差をバス全体を通じて検出可能であるように増加させる。チャネルが使用されていない（異なる送受信回路201 のスイッチSL及びスイッチSHがオフ状態である）とき、導体CAN_H と導体CAN_L との電位差は比較的低いレベルにある。このような状態は、CAN プロトコルでは高いロジックレベルとして解釈されるレセッシブ状態である。少なくとも１つの送受信回路201 のスイッチSL及びスイッチSHがオン状態であるとき、導体CAN_H と導体CAN_L との電位差は比較的高いレベルにある。このような状態は、CAN プロトコルでは低いロジックレベルとして解釈されるドミナント状態である。送受信回路201 によってCAN バスを通じてデータを読み取る段階中、送受信回路のスイッチSH及びスイッチSLがオフ状態に制御される。その後、CAN バスの導体CAN_L と導体CAN_H との間の電圧レベルを、受信段階203 によって閾値と比較することができるため、この比較結果を表す二値信号を出力ノードCAN_RXに与える。
低いロジックレベル及び高いロジックレベル夫々のドミナント特性及びレセッシブ特性は、CAN プロトコル動作の中心部分であり、送受信回路201 に夫々接続された複数の機器によって通信チャネルの共有を管理するために特に使用される。
実際、制御回路、つまりCAN 制御部は、各通信機器と通信機器に関連付けられた送受信回路201 とのインターフェースを形成する。CAN 制御部は、送受信回路201 の入力ノードCAN_TXに接続されている出力ピンと、送受信回路201 の出力ノードCAN_RXに接続されている入力ピンとを有している。CAN 制御部は、関連する機器からデータを受信し、送受信回路201 を制御してデータをCAN バスを通じて送信すること、及び／又は送受信回路201 からデータを受信して、そのデータを関連する機器に与えることができる。通信のソフトウェア管理は、例えば標準規格ISO 11898 に従ってCAN 制御部によって行われてもよい。
図１に関連して記載されたタイプのシステムで標準CAN 制御部を使用して通信を管理し得るために、通信チャネルは、第１のロジックレベルに相当するドミナント状態、及び第２のロジックレベルに相当するレセッシブ状態を有し得るべきである。この条件は、特にシステムが複数の送受信回路M に共通する単一のキャリア発生器101 を備えているため、図１のシステムで尊重される。
図３は、図１のシステムの送受信回路M の実施形態を更に詳細に示す。実際には、図１のシステムの全ての送受信回路M は同一又は同様であってもよい。
送受信回路M は、電源導体l+に接続されるように構成された第１のノード（つまり端子）A+と、電源導体l-に接続されるように構成された第２のノード（つまり端子）A-とを有している。この例では、送受信回路M は、第１のノードA+と中間のノードB との間にコンデンサ301 を有し、中間のノードB と第２のノードA-との間に直列にスイッチSW及び抵抗器Rtx を更に有し、またスイッチSW及び抵抗器Rtxを有する分岐と並列に、中間のノードB を第２のノードA-に接続する抵抗器Rrx を更に有している。非制限例として、抵抗器Rtx 及びスイッチSWが同一のスイッチング素子、例えばMOS トランジスタに相当してもよく、この場合、抵抗器Rtx はMOS トランジスタの内部オン抵抗になる。コンデンサ301 は、中間のノードB が電池のDC電圧を確認することなく、発生器101 によって発生するAC信号を送受信回路M の中間のノードB に向かって伝送する機能を有する絶縁コンデンサ、つまりデカップリングコンデンサである。
送受信回路M のスイッチSWがオン（導通）状態であるとき、電源導体l+及び電源導体l-によって伝送される信号のAC成分に関する電源導体l+と電源導体l-との間の送受信回路M のインピーダンスは低い状態にあり、送受信回路M のスイッチSWがオフ（非導通）状態であるとき、電源導体l+及び電源導体l-によって伝送される信号に関する電源導体l+と電源導体l-との間の送受信回路M のインピーダンスは高い状態にある。
スイッチSWの制御ノードは、二値制御信号を受信することができる、送受信回路M の入力ノードCAN_TXに接続されている。送受信回路M は、抵抗器Rrx の両端に接続されている受信回路RXを更に有しており、受信回路RXは、中間のノードB と第２のノードA-との間のAC電圧の振幅が閾値より大きいか又は小さいかを検出することができ、比較結果に応じた状態を有する二値信号を送受信回路M の出力ノードCAN_RXに与えることができる。
図１の通信システムは以下のように作動する。一対の電源導体l+/l- つまり電力バスで送信される二値データが、電力バスによって伝送されるAC信号の振幅によってコード化される。電力バスに接続された全ての送受信回路M のスイッチSWがオフ（非導通）状態にあるとき、電力バスによって伝送される信号のAC成分の振幅は高いレベルにある。各送受信回路M は、自身のスイッチSWをオンすることによって、電力バスによって伝送される信号のAC成分に関する電源導体l+と電源導体l-との間の送受信回路M のインピーダンスを減少させることができるため、電力バスによって伝送されるAC信号の振幅をバス全体を通じて検出可能であるように減少させる。チャネルが使用されていない（異なる送受信回路M のスイッチSWがオフである）とき、電力バスでのAC信号の振幅は比較的高いレベルにある。このような状態はレセッシブ状態であり、その理由は、全ての送受信回路M が高いインピーダンス状態であるときのみ、この状態が得られるからである。この状態は高いロジックレベルとして解釈されてもよい。少なくとも１つの送受信回路M のスイッチSWがオンであるとき、電力バスでのAC信号の振幅は比較的低いレベルにある。このような状態はドミナント状態であり、その理由は、少なくとも１つの送受信回路M が低いインピーダンス状態になると即座にこの状態が得られるからである。この状態は低いロジックレベルとして解釈されてもよい。送受信回路M によって電力バスを通じてデータを読み取る段階中、送受信回路のスイッチSWはオフ状態に制御される。その後、電力バス上のキャリア信号の振幅レベルを表す送受信回路M の抵抗器Rrx のAC電圧VRrxの振幅レベルを、受信回路RXによって閾値と比較して、この比較結果を表す二値信号を送受信回路M の出力ノードCAN_RXに与えてもよい。
従って、図１のシステムの挙動は、図２に関連して記載されたタイプのCAN ネットワークに存在するように、高いロジックレベル及び低いロジックレベル夫々のレセッシブ特性及びドミナント特性を有している。
図１のシステムの利点は、例えばネットワークの異なる通信機器、すなわち図示された例ではエネルギー管理デバイスEMS 、電池管理デバイスBMS1及び電池管理デバイスBMS2とこの通信機器に関連付けられた送受信回路M との間にインターフェースを形成すべく接続されてもよい標準CAN 制御部にこのシステムが適合するということである。例として、各送受信回路M の入力ノードCAN_TX及び出力ノードCAN_RXが、標準CAN 制御部の出力ピン（つまり送信ピン）又は入力ピン（つまり受信ピン）に夫々接続されてもよい。非制限例として、CAN 制御部（不図示）がエネルギー管理デバイスEMS 、電池管理デバイスBMS1及び電池管理デバイスBMS2に一体化されてもよい。従って、通信のソフトウェア管理は、CAN 制御部に一体化された標準CAN 管理スタックによって完全に提供され得る。（特に使用されるスイッチSWのタイプに応じて）CAN 制御部からの信号との互換性を確保するために、場合によってはロジック反転回路（不図示）が設けられて、CAN 制御部の出力と送受信回路M の入力ノードCAN_TXとの間にインターフェースが形成されてもよいことに注目すべきである。
図４は、図３の送受信回路M の受信回路RXの非制限実施形態をブロック形式で概略的に示す。
図４の受信回路RXは、ノード、つまり端子e1，e2を介して抵抗器Rrx の両端に接続されるように構成されているバイアス段階401 を有している。バイアス段階401 は、ACキャリア信号に関する電源導体l+と電源導体l-との間の送受信回路M のインピーダンスに関与し、VDD ／２を中心とするAC電圧を出力する。VDD は、送受信回路M に電力を供給するための局所電圧である。バイアス段階401 は更に、チャネルでの測定の影響を制限するために後の増幅器とインピーダンスを一致させる。図４の受信回路RXは、キャリア信号の周波数帯域外のあり得る寄生信号をフィルタリングすることができるフィルタリング段階403 、例えば三次バターワース帯域フィルタを、バイアス段階401 の出力に更に有している。図４の受信回路RXは、下流の処理段階に適合するダイナミックレンジを可能にする増幅段階405 を、フィルタリング段階403 の出力に更に有している。図４の受信回路RXは、サンプリングされる周波数帯域のAC信号の電力を測定するための測定段階407 を、増幅段階405 の出力に更に有している。実際には、電力測定を使用することによって、簡単なピーク測定より更に感度を有する、AC信号の振幅を表す対数測定結果を得ることが可能になる。図４の受信回路RXは、測定段階407 によって与えられる電力の測定閾値と比較する比較段階409 を、測定段階407 の出力に更に有している。比較閾値は固定されてもよく、又は自己調節可能であってもよい。比較段階の出力が送受信回路M の出力ノードCAN_RXに接続されてもよい。
本発明者らによって行われた試験によって、図１に関連して記載されたタイプのシステムでは、電気設備の電力バスを通じて伝搬されるACキャリア信号が、電力バスの端部で反射する波との干渉により、局所的に減衰及び／又は増幅することが示された。そのため、電力バスで伝送されるACキャリア信号は、λ／４の倍数である間隔を開けて伝送路上で分散する局所的な最大値及び最小値を有する。ここで、λはキャリア信号の波長であり、λ=Vj／ｆの式により得られる。ここで、Vjは導体中のAC信号の伝搬速度であり、ｆはAC信号の周波数である。このような最小値及び最大値は、伝送路のインピーダンスの局所反転と等価であり、AC信号のドミナントレベル及びレセッシブレベルの反転を局所的に引き起こして、元の信号の再構築を防ぐ。ネットワークにおけるノードの数又は送受信回路M の数が多くなる程、このような寄生反射現象はますます強くなる。
しかしながら、本発明者らは、データ伝送路として使用される電力バスの全長、つまり最大の長さがλ／８以下であるとき、このような寄生障害がデータ信号の正確な再構築を妨げないと判断した。ここで、λはキャリア信号の波長である。
非制限例として、電力バスの全長が３メートルであるシステムでは位相速度Vj＝155 ×106m.s-1に関して、キャリア信号の周波数を、好ましくはおよそ6.5 MHz より小さくすべきである。実際には、キャリア信号の周波数f は、レセッシブ状態とドミナント状態との信号レベル差が最大ピークに近いように、例えばレセッシブ状態とドミナント状態との信号レベル差が最大である周波数に対して20％の範囲内であるように選択される。このような周波数は、例えば、システムの異なる特性に基づくシミュレーションによって決定されてもよい。
上記に示されているように、ジュール効果による損失を最小限度に抑えるべくDC状態で低いインピーダンスを有する一方、電力バスに接続された異なる機器によるキャリア信号の減衰を制限すべくキャリア信号の周波数で高いインピーダンスを有するように、エンドインダクタンス105 の大きさが設定されている。更に、インダクタンスの値、体積、直列抵抗及びそのコストの間で妥協点を見つけるべきである。本発明者らは、多くの用途で、10〜30μＨの範囲内の値を有するエンドインダクタンス105 が満足のいく妥協点を提供すると判断した。
提供されるシステムの利点は、特に電気設備を管理するための異なるデバイス間の通信専用の有線接続部を設ける必要がなく、無線通信ユニットも設ける必要がないということである。
別の利点は、このシステムが上記に説明されているように標準CAN 制御部に適合するということである。
更に、提供されているシステムでは、送受信回路M は汎用性があり、すなわち、キャリア信号の周波数が変わるときに適合される必要がない。従って、同一の送受信回路M が、異なるケーブル長及び／又は異なる数の通信機器を有する設備に使用され得る。場合によっては、ケーブル長が著しく変わる場合、キャリア信号の周波数のみを変更すべきである。
具体的な実施形態が述べられている。様々な変更、調整及び改良が当業者に容易に想起される。
特に、図１に示されている例では、キャリア信号の発生器101 は、一般的なエネルギー管理デバイスEMS の近傍で電力バスl+/l-に接続されている。記載された実施形態はこの特定の場合に限定されない。より一般的には、発生器101 は電力バスのあらゆるポイントに接続されてもよい。限定することなく、発生器101 はエネルギー管理デバイスEMS によって駆動されてもよく、エネルギー管理デバイスEMS は、例えば、電池管理デバイスBMS のポーリングが望まれている場合のみ発生器101 を制御してキャリア信号を電力バスで送信して、電力を節約するために発生器101 を残りの時間スタンバイ状態に維持するように選択されてもよいことが有利である。
更に、電力バスで高いDC電圧を用いたある高電力の用途では、送受信回路M と電池B1及び電池B2又は負荷L との間に、更なる絶縁段階（変圧器、容量性リンク、光結合素子など）が追加されてもよい。
更に、記載された実施形態は、発生器101 によって発生するACキャリア信号に関して特定の波形に限定されない。非制限例として、発生器101 が、正弦波信号、三角形信号、矩形信号、又は上記の基準を満たす基本周波数を有するあらゆる他の周期的なAC信号を供給してもよい。
更に、キャリア信号の振幅は必ずしも電圧制御されず、変形例として電流制御されてもよい。
更に、記載された実施形態は、システムのデプロイメントの前に発生器101 が所定の固定周波数ｆで送信する場合に限定されない。変形例として、発生器101 が複数の周波数を発生させることができてもよく、システムは初期化段階を実行して、初期化段階中に、複数のキャリア周波数を試験して満足のいく通信を可能にする周波数を選択してもよい。同様に、送受信回路M の受信回路RXが（図４の例のような）周波数フィルタを有している場合、周波数フィルタは、周波数フィルタの帯域幅の中心がキャリア信号の基本周波数に自動的になるように自己調節可能であってもよい。
図１の例では、負荷L が電源と取り替えられてもよいことに更に注目すべきである。より一般的には、提供される解決法は、対の電源導体l+/l- に接続された一又は複数の負荷及び／又は一又は複数の電源を備えたシステムに適合する。
本特許出願は、参照によって本明細書に組み込まれる仏国特許出願第14／53188 号明細書の優先権を主張している。

Claims (11)

  1. ２個のDC電圧供給端子(v1+, v1-, v2+, v2-)間に接続されている複数の基本セル(C1, C2)を夫々有し、１対の第１(l+)及び第２(l-)の電源導体によって並列に接続されて、電池管理デバイス(BMS1, BMS2)に夫々接続されている複数の電池(B1, B2)と、
    システムのためのエネルギー管理デバイス(EMS) と、
    前記第１及び第２の電源導体(l+, l-)に第１のACキャリア信号を与えることができる発生器(101) と、
    異なる前記管理デバイス(EMS, BMS1, BMS2) に夫々接続されて、前記第１及び第２の電源導体(l+, l-)に夫々接続されている複数の送受信回路(M) と
    を備えており、
    各送受信回路(M) は、データを送信するために、前記第１の信号に関する前記第１及び第２の電源導体(l+, l-)間の前記送受信回路のインピーダンスを２つの状態間で切り替えて前記第１の信号の振幅を変調することができ、データを受信するために、前記第１の信号の振幅を表す値が閾値より大きいか又は小さいかを検出することができることを特徴とするシステム。
  2. 各電池(B1, B2)は、前記電源導体(l+, l-)にエンドインダクタンス(105) を介して接続されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
  3. 前記電池(B1, B2)に前記一対の電源導体(l+, l-)を介して接続されている少なくとも１つの負荷(L) 又は電源を更に備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。
  4. 前記少なくとも１つの負荷(L) 又は電源は、前記電源導体(l+, l-)にエンドインダクタンス(105) を介して接続されていることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
  5. 各送受信回路(M) は、該送受信回路を前記第１の電源導体(l+)に接続する第１のノード(A+)と前記送受信回路を前記第２の電源導体(l-)に接続する第２のノード(A-)との間に、第１の抵抗器(Rtx) と直列にスイッチ(SW)を有する分岐と、該分岐に並列な第２の抵抗器(Rrx) とを有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシステム。
  6. 各送受信回路(M) は、前記第１のノード(A+)と中間のノード(B) との間にデカップリングコンデンサ(301) を有しており、前記分岐(SW, Rtx) 及び前記第２の抵抗器(Rrx) は、前記中間のノード(B) と前記第２のノード(A-)との間に接続されていることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
  7. 各送受信回路(M) は、２つの入力端子(e1, e2)が前記第２の抵抗器(Rrx) の両端に接続されている受信回路(RX)を有しており、該受信回路(RX)は、前記第２の抵抗器(Rrx) のAC信号の振幅レベルを表す二値信号を出力端子(CAN_RX)に与えることができることを特徴とする請求項５又は６に記載のシステム。
  8. 前記発生器(101) は、前記電源導体(l+, l-)にデカップリングコンデンサ(103) を介して接続されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のシステム。
  9. 周期的な周波数信号の波長（λ）が前記一対の電源導体(l+, l-)の最大の長さより８倍大きいように、前記発生器(101) は前記周期的な周波数信号を前記電源導体(l+, l-)に与えることができることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のシステム。
  10. 前記エネルギー管理デバイス(EMS) は、前記発生器(101) に接続されており、前記電池管理デバイス(BMS1, BMS2)のポーリング段階中のみ、前記発生器(101) を制御して前記一対の電源導体(l+, l-)にAC信号を与えることができ、残りの時間、前記発生器(101) をスタンバイ状態で維持することができることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のシステム。
  11. 各送受信回路(M) は、該送受信回路に関連付けられている管理デバイス(EMS, BMS1, BMS2) にCAN 制御部を介して接続されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のシステム。
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