JP2018536379A - ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャのためのシステムと方法 - Google Patents

ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャのためのシステムと方法 Download PDF

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Abstract

本開示の１つの実施形態は、第一及び第二のバッテリモジュールを有するバッテリストリングと、バッテリ制御システムと、を含むバッテリシステムを説明する。バッテリ制御システムは、第一のバッテリモジュールの動作に関する第一のモジュールレベルの動作パラメータを決定する第一のセルコントロールと、第二のバッテリモジュールの動作に関する第二のモジュールレベルの動作パラメータを決定する第二のセルコントロールと、少なくとも一部に第一及び第二のモジュールレベルの動作パラメータに基づいて、バッテリストリングの動作に関するストリングレベルの動作パラメータを決定する通信可能なストリング制御ユニットと、少なくとも一部にストリングレベルの動作パラメータに基づいて、バッテリシステムの動作に関するシステムレベルの動作パラメータを決定し、少なくとも一部にシステムレべルの動作パラメータに基づいて、バッテリシステムの動作を制御するシステム制御ユニットと、を含む。

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１５年１１月４日に出願された“ＦＬＥＸＩＢＬＥ ＳＣＡＬＡＢＬＥ ＢＡＴＴＥＲＹ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭ”と題する米国仮特許出願第６２／２５０，９８９号の優先権と利益を主張するものであり、同仮出願の全体をあらゆる目的のために参照によって本願に援用する。
本開示は一般にバッテリシステムに関し、より詳しくは、バッテリシステムで使用されるバッテリ制御システムに関する。
本項は、後述の本開示の様々な態様に関係しうる技術のいろいろな局面を読み手に紹介しようとするものである。この考察は、本開示の様々な態様をよりよく理解しやすくするための背景情報を読み手に提供することに役立つと思われる。したがって、これらの記述は、先行技術の自認としてではなく、この観点から読むべきであると理解すべきである。
電気システムは、多くの場合、生成された電気エネルギーを捕捉（例えば蓄積）し、及び／又は電力を供給するためのバッテリシステムを含む。実際には、バッテリシステムは、様々な用途に、及び／又は様々な配置で利用される電気システムの中に含められてよい。例えば、定置型電源システムは、発電機により出力される電力を受け取り、この電力を電気エネルギーとして蓄積するバッテリシステムを含んでいてもよい。このようにして、バッテリシステムは、蓄積された電気エネルギーを使って電気負荷に電力を供給してもよい。
それに加え、自動車の電気システムは、例えば自動車の推進力（例えば、動力）を提供及び／又は補助するために電力を供給するバッテリシステムを含んでいてもよい。本開示の解釈において、このような自動車をｘＥＶと呼び、これらは以下の種類の自動車の何れか、何れかの変形、及び／又は何れかの組合せを含んでいてよい。例えば、電気自動車（ＥＶ）は、車両推進力の一次供給源として蓄電池式電気推進システム（例えば、１つ又は複数のモータ）を利用してよい。そのため、電気自動車の中のバッテリシステムは、蓄電池式電気推進システムに電力を供給するために実装されてもよい。それに加え、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）は、蓄電池式電気推進システムと内燃機関推進システムの組合せを利用して車両推進力を生成してもよい。そのため、バッテリシステムは、電力を蓄電池式電気推進システムに供給することにより、車両推進力の少なくとも一部を直接提供しやすくするために実装されてもよい。
さらに、マイクロハイブリッド電気自動車（ｍＨＥＶ）は、車両推進力の一次供給源として内燃機関推進システムを使用してもよいが、「ストップ−スタート」方式を実装するためにバッテリシステムを利用してもよい。特に、ｍＨＥＶは、アイドリング時に内燃機関を停止させ、推進が望まれるときに内燃機関を始動（例えば、再始動）させてもよい。このような方式を実装しやすくするために、バッテリシステムは、内燃機関が停止されている間に電力を供給し続け、内燃機関を始動させるために電力を供給してもよい。このようにして、バッテリシステムは、車両推進力の提供を間接的に補助してもよい。
いずれの場合でも、バッテリシステムはバッテリシステムの動作を制御する（例えば、監視及び／又は管理する）バッテリ制御システムを含んでいてもよい。例えば、バッテリ制御システムは、バッテリシステムの動作パラメータ（例えば、電圧及び／又は電流）を測定して、バッテリシステムに対し、少なくとも一部にこの動作パラメータに基づいて動作を調整するように命令してもよい。それゆえ、バッテリ制御システムの実装は、少なくとも一部にバッテリシステムの実装（例えば、配置及び／又は構成）に基づいて様々であってよい。しかしながら、いくつかの例において、バッテリシステムの実装は、少なくとも一部にバッテリシステムを利用する電気システムの標的用途及び／又は配置に基づいて様々であってよい。
本開示の範囲に適合する特定の実施形態を以下に概説する。これらの実施形態は、本開示の範囲を限定しようとするものではなく、開示された特定の実施形態の簡単な概要を提供することのみが意図されている。実際には、本開示は後述の実施形態と同様でも異なっていてもよい各種の形態を含んでいてもよい。
本開示は一般に、例えば電気システムの中で電気エネルギーを捕捉し（例えば、蓄し）、及び／又は蓄積された電気エネルギーを使って電力を供給するために使用されるバッテリシステムに関する。いくつかの実施形態において、バッテリシステムは、バッテリシステムの動作を制御するために使用されるバッテリ制御システムを含んでいてもよい。動作を制御しやすくするために、バッテリ制御システムは、バッテリシステムの動作に関係する動作パラメータを決定すること、及び／又はバッテリシステムに対して、制御動作を実行するように命令する制御コマンドを決定すること等、様々な機能を実行してもよい。
いくつかの実施形態において、バッテリ制御システムにより実行される機能は、バッテリシステムの実装（例えば、階層構成）に依存してもよい。しかしながら、いくつかの例において、異なる電気システム及び／又は異なる標的用途において使用されるバッテリシステムの実装は様々であってよい。そのため、異なるバッテリ制御システムにより実行される機能及び、それゆえその実装は様々であってよい。
実装の柔軟性を改善しやすくするために、本開示はハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを決定するための技術を提供し、これは、削減された実装関連費用で多数の異なるバッテリ制御システムを実装するために利用されてよい。いくつかの実施形態において、ハイブリッドバッテリ制御システムは、バッテリ制御システムを実装するために使用されてもよい基本的（例えば、標準的）ビルディングブロックを含んでいてもよい。例えば、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、セル制御ユニット、ストリング制御ユニット、及びシステム制御ユニットのほか、各々により提供される機能と、対応する機能を提供するための各々におけるインフラストラクチャを特定してもよい。
それゆえ、いくつかの実施形態において、設計システムは、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを、少なくとも一部に、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャの中に提供されるビルディングブロックを使って適合可能（例えば、実装可能）とされることが意図される、バッテリ制御システムにより提供されることになる標的制御レベル（例えば、粒度）及び／又は標的機能に基づいて決定してもよい。標的制御レベル及び／又は標的機能を決定しやすくするために、いくつかの実施形態において、設計システムはバッテリ制御システムに対応するバッテリシステムを分析してもよい。このようにして、設計システムはバッテリシステムの実装（例えば、階層構成）を決定してもよい。
例えば、バッテリシステムが複数のバッテリセルを持つバッテリモジュールを含む場合、設計システムは、標的制御レベルがセル制御レベル及び／又はモジュール制御レベルを含むと判断してもよい。これに加え、設計システムは、標的機能がモジュールレベル機能、例えばバッテリモジュールの電圧を決定すること、及び／又はセルレベル機能、例えば１つ又は複数のバッテリセルの電圧を決定することを含むと判断してもよい。さらに、バッテリシステムが直列に接続された複数のバッテリモジュールを持つバッテリストリングを含む場合、設計システムは、標的制御レベルがストリング制御レベルを含み、標的機能がストリングレベル機能、例えば、バッテリストリングの動作パラメータ（例えば、電圧又は電流）を決定すること、及び／又はバッテリモジュールの動作を相互調整することを含むと決定してもよい。さらに、バッテリシステムが複数のバッテリストリングを含む場合、設計システムは、標的制御レベルがシステム制御レベルを含み、標的機能がシステムレベル機能、例えば、バッテリストリングの動作を相互調整することを含むと決定してもよい。
いくつかの例では、バッテリ制御システムは複数の異なるバッテリ制御システムアーキテクチャの何れの１つを使って実装されてもよい。しかしながら、異なるバッテリ制御システムアーキテクチャの各々は、実装の柔軟性及び／又は実装関連費用に対して様々な影響を与えるかもしれない。それゆえ、いくつかの実施形態において、設計では、複数の候補からハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを、例えば各候補に関する、予想される実装の柔軟性及び／又は予想される実装関連費用を示すメトリクスを提供する目的関数を使って選択してもよい。
いくつかの実施形態において、実装の柔軟性を決定するために、設計システムは、候補であるバッテリ制御システムアーキテクチャが実装可能な異なるバッテリ制御システムの数及び／又は異なるバッテリ制御システムの標的機能の数を決定してもよい。それに加え、実装関連費用を決定しやすくするために、設計システムは、候補であるバッテリ制御システムアーキテクチャにおいて使用されるインフラストラクチャを決定してもよい。いくつかの実施形態において、実装関連費用は、バッテリ制御システムを実装するために使用されるマイクロプロセッサの数、絶縁バリアの数、及び／又は通信インフラストラクチャを減らすことによって削減されてもよい。
実装の柔軟性を改善し、及び／又は実装関連費用を削減しやすくするために、いくつかの実施形態において、設計システムにより決定されるハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、少なくとも一部に電圧領域及び／又は制御レベル階層に基づいてビルディングブロック内の機能を分類してもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、より計算集約性の低い機能を、例えばセル制御ユニットに分配することによって実装の柔軟性を改善しやすくしてもよい。他方で、いくつかの実施形態において、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、より計算集約性の高い処理機能を、例えばストリング制御ユニットに集中させることによってマイクロプロセッサの数を減らし、及び、それゆえ実装関連費用を削減させやすくしてもよい。さらに、いくつかの実施形態において、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、異なる電圧領域（例えば、範囲）で動作する構成要素間の通信を、例えばストリング制御ユニットに集中させることによって絶縁バリアの数を減らし、及び、それゆえ実装関連費用を削減させやすくしてもよい。
それに加え、いくつかの実施形態において、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは統合型ストリング制御ユニットを含んでいてもよく、これは、セル制御ユニットとストリング制御ユニットの機能を統合している。換言すれば、別々のストリング制御ユニットとセル制御ユニットの代わりに、バッテリシステムは、統合型ストリング制御ユニットを用いて実装されてもよい。このようにして、統合型ストリング制御ユニットを使用してバッテリ制御システムを実装することにより、通信インフラストラクチャを減らし、及び、それゆえ実装関連費用を削減しやすくしてもよい。
それに加え、いくつかの実施形態において、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、ストリング制御ユニット（例えば、統合型ストリング制御ユニット）を、例えばリップコードバス等の１つ又は複数のシリアル通信バスを使って、シリアル通信ネットワークを介して通信可能に連結できるようにしてもよい。いくつかの実施形態において、シリアル通信ネットワークはストリング制御ユニットを、例えば主ストリング制御ユニットと１つ又は複数の従属制御ユニットでデイジチェーンとして通信可能に連結してもよい。シリアル通信ネットワークを使い、ストリング制御ユニットは自己設定及び／又は故障表示を容易にするシリアル通信信号を通信してもよい。
例えば、主ストリング制御ユニットは主周波数（例えば、１００Ｈｚ）のシリアル通信信号を生成してもよく、これは、それが主ストリング制御ユニットであることを示す。これに加え、主ストリング制御ユニットは、故障が検出されたことを示す故障周波数のシリアル通信信号を生成してもよい。主ストリング制御ユニットはすると、シリアル通信信号を従属ストリング制御ユニットにシリアル通信バスを介して通信してもよい。
それゆえ、少なくとも一部にシリアル通信信号の周波数に基づいて、従属ストリング制御ユニットはバッテリシステム内に故障が検出されたか否かを判断してもよい。故障が検出されていれば、従属ストリング制御ユニットは、故障周波数のシリアル通信信号を出力し、故障が検出されたことを示してもよい。他方で、故障が検出されていない場合、従属ストリング制御ユニットは、少なくとも一部に受け取った周波数に基づいて、シリアル通信ネットワーク内のその順番を判断してもよい。例えば、ストリング制御ユニットは、受け取った周波数が主周波数と等しければ、それがシリアル通信ネットワーク内の第一の従属ストリング制御ユニットであると判断してもよい。
それに加え、従属ストリング制御ユニットは、シリアル通信ネットワーク内のその順番を示す順番周波数を決定してもよい。いくつかの実施形態において、順番周波数は受け取った周波数の何分の一かであってもよい。例えば、シリアル通信ネットワーク内の第一の従属ストリング制御ユニットにより決定された順番周波数（例えば、５０Ｈｚ）は、受け取った周波数の半分及び、それゆえ主周波数（例えば、１００Ｈｚ）の半分であってもよい。すると、第一の従属ストリング制御ユニットは、順番周波数のシリアル通信信号をシリアル通信ネットワーク内の次の従属ストリング制御ユニットに通信してもよい。このようにして、次の従属ストリング制御ユニットは、シリアル通信ネットワーク内のその順番が第二の従属ストリング制御ユニットであると判断してもよい。
故障を検出しやすくするために、いくつかの実施形態において、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャはセル制御ユニット故障検出機能を提供してもよい。しかしながら、いくつかの実施形態において、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、セル制御ユニットに限定的な処理機能を含めることによって実装関連費用を削減してもよい。例えば、マイクロプロセッサの代わりに、セル制御ユニットは第一のアナログ−デジタル（ＡＤＣ）変換器と、第二のアナログ−デジタル変換器と、論理回路内とを含んでいてもよく、論理回路は論理回路内で形成された回路接続に基づいて論理演算及び／又は算術演算を実行する。
それゆえ、バッテリシステムの信頼性を向上させるために、セル制御ユニットは限定的な処理能力でも故障検出を提供するように実装されてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、第一のアナログ−デジタル変換器は、電圧センサからセンサデータ（例えば、アナログ表現）を受け取り、バッテリモジュール内の第一のセル群全体で測定された電圧を示す第一のセル群電圧（例えば、デジタル表現）を生成してもよい。それに加え、第二のアナログ−デジタル変換器は、電圧センサからセンサデータを受け取り、バッテリモジュール内の第二のセル群全体で測定された電圧を示す第二のセル群電圧を生成してもよい。さらに、第二のアナログ−デジタル変換器は、バッテリモジュール全体で測定された電圧を示す、測定セル群電圧（例えば、デジタル表現）を生成してもよい。
少なくとも一部に、第一のセル群電圧と第二のセル群電圧に基づいて、論理回路は計算バッテリモジュール電圧を、例えば第一のセル群電圧と第二のセル群電圧を合計することにより決定してもよい。それに加え、故障が存在すると予想されるか否かを判断するために、論理回路は計算バッテリモジュール電圧を測定バッテリモジュール電圧と比較してもよい。例えば、いくつかの実施形態において、論理回路は、計算バッテリモジュール電圧と測定バッテリ測定モジュール電圧との電圧差が差の閾値より大きいときに故障が存在することが予想されると判断してもよい。このようにして、実装の柔軟性を改善し、及び／又は実装関連費用を削減するハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャが決定され、様々なバッテリ制御システムを実装するために使用されてもよい。
本開示のこれら及びその他の特徴、態様、及び利点は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めばよりよく理解され、図面全体を通じて、同様の文字は同様の部品を示している。
本開示のある実施形態による、バッテリシステムを含む電気システムのブロック図である。 本開示のある実施形態による、特許請求項１の電気システムバッテリシステムを備える自動推進車両の斜視図である。 本開示のある実施形態による、図２の自動車の概略図である。 本開示のある実施形態による、バッテリ制御システムを含む図１のバッテリシステムのブロック図である。 本開示のある実施形態による、図４のバッテリ制御システムの標的アーキテクチャを決定するために使用される設計システムのブロック図である。 本開示のある実施形態による、図６の設計システムを動作させるためのプロセスのフロー図である。 本開示のある実施形態による、図４のバッテリ制御システムの標的機能を決定するためのプロセスのフロー図である。 本開示のある実施形態による、標的機能を実装するために使用される図４のバッテリ制御システム内のインフラストラクチャを決定するためのプロセスのフロー図である。 本開示のある実施形態による、ある例示的アーキテクチャに基づくセル制御ユニット、ストリング制御ユニット、及びシステム制御ユニットを使用して実装されたバッテリ制御システムを備える図４のバッテリシステムのブロック図である。 本開示のある実施形態による図９のシステム制御ユニットのブロック図である。 本開示のある実施形態による図９のストリング制御ユニットのブロック図である。 本開示のある実施形態による図９のセル制御ユニットのブロック図である。 本開示のある実施形態による、他の例示的アーキテクチャに基づくセル制御ユニット、統合型ストリング制御ユニット、及びシステム制御ユニットを使用して実装されたバッテリ制御システムを備える図４のバッテリシステムのブロック図である。 本開示のある実施形態による図１３の統合型ストリング制御ユニットのブロック図である。 本開示のある実施形態による、図１４の統合型ストリング制御ユニットを実装するためのプロセスのフロー図である。 本開示のある実施形態による、シリアル通信バスデイジチェーンを介して通信可能に連結された主ストリング制御ユニットと従属ストリング制御ユニットのブロック図である。 本開示のある実施形態による、図１６のシリアル通信バスデイジチェーンの中でシリアル通信信号を通信するためのプロセスのフロー図である。 本開示のある実施形態による、少なくとも一部にシリアル通信信号に基づいて従属ストリング制御ユニットを動作させるためのプロセスのフロー図である。 本開示のある実施形態による、図１６のシリアル通信バスデイジチェーン内のストリング制御ユニットにより出力される例示的シリアル通信信号のプロットである。 本開示のある実施形態による、バッテリシステム内の２つのバッテリモジュール及び１つのセル制御ユニットのブロック図である。 本開示のある実施形態による、図２０のセル制御ユニットを動作させて故障を検出するためのプロセスのフロー図である。
本開示の１つ又は複数の具体的実施形態を以下に説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するための試みとして、明細書においては実際の実装のすべての特徴が説明されているわけではない。理解すべき点として、何れかのこのような実際の実装の開発において、あらゆるエンジニアリング又は設計プロジェクトと同様に、システム関係及び事業関係の制約を満たすこと等の開発者の具体的な目標を達成するために、実装ごとの決定が数多く下されなければならず、これらは実装によって様々であるかもしれない。さらに、理解すべき点として、このような開発活動は複雑で時間がかかるかもしれないが、それでも、本開示の利益を有する当業者にとって、設計、製作、及び製造の定例的業務となるであろう。
一般に、バッテリシステムは１つ又は複数の発電機により生成された電気エネルギーを捕捉（例えば、蓄積）し、及び／又は蓄積された電気エネルギーを使って１つ又は複数の電気負荷に電力を供給するために実装されてもよい。これらの利点を利用して、１つ又は複数のバッテリシステムが電気システムの中に含まれることが多い。実際には、バッテリシステムは、例えば定置型電源システムから車両用電気システムまで、多岐にわたる標的用途を実現するために様々な配置の電気システムの中で利用されてよい。
異なる標的用途を実装しやすくするために、電気システムと、それゆえ電気システム内で使用されるバッテリシステムの配置は調整されてもよい。例えば、１つの標的用途において、電気システムは、高（例えば、４８Ｖ、６００Ｖ、又は７２０Ｖ）電圧領域の電力を使用して動作するように設計された第一の電気負荷（例えば、構成要素）と、低（例えば、３Ｖ、５Ｖ、又は１２Ｖ）の電圧領域の電力を使用して動作する第二の電気負荷を含んでいてもよい。そのため、バッテリシステムは、高電圧領域の第一の電気負荷に電力を供給するために実装されてもよい。
いくつかの実施形態において、高電圧領域を提供しやすくするために、バッテリシステムは、１つ又は複数のバッテリストリングとして直列に接続された複数のバッテリモジュール（例えば、パック）で実装されてもよい。それに加え、第一の電気負荷を動作させるのに十分な電力を提供しやすくするために、いくつかの実施形態において、バッテリシステムは並列に接続された複数のバッテリモジュール及び／又は複数のバッテリストリングで実装されてもよい。さらに、低電圧領域内の第二の電気負荷に電力を供給するためにバッテリシステム及び／又は外部電源が実装されてもよい。
動作（例えば、電気エネルギーの蓄積及び／又は電力の供給）を制御するために、バッテリシステムはバッテリ制御システムを含んでいてもよい。特に、バッテリ制御システムは、様々な機能を実行することによってバッテリシステムの動作を制御してもよく、この機能とは例えば、バッテリシステムの動作に関係する動作パラメータ（例えば、電圧、電流、及び／又は温度）を決定すること、バッテリ制御システム内で動作パラメータを通信すること、動作パラメータを外部通信ネットワークに通信すること、及び／又はバッテリシステムに対して制御動作を実行するように命令する制御コマンドを決定すること等である。例えば、バッテリ制御システムは、バッテリモジュール内の１つ又は複数のバッテリセル、１つ又は複数のバッテリモジュール、１つ又は複数のバッテリストリング、及び／又はバッテリシステム全体の動作パラメータを決定してもよい。それに加え、バッテリ制御システムは、電気システム内のサブシステムの動作を相互調整する監視用制御システムに動作パラメータを通信してもよい。さらに、バッテリ制御システムは、故障が検出されたときに、リレイ（例えば、回路ブレーカ）を開くように命令する制御コマンドを通信してもよい。
いくつかの例において、バッテリ制御システムにより提供されることになる機能は、対応するバッテリシステムの実装（例えば、階層構成）に依存してもよい。しかしながら、前述のように、バッテリシステムの実装は、異なる電気システム及び／又は異なる標的用途において使用されるときに様々であってもよい。換言すれば、異なるバッテリシステムの中で使用されるバッテリ制御システムは、実装において、例えば提供された機能及び／又は制御レベル（例えば、粒度）等において様々であってもよい。
いくつかの実施形態において、バッテリ制御システムは、バッテリ制御システムアーキテクチャを使って実装されてもよい。例えば、純粋に中央集中的なバッテリ制御システムアーキテクチャは特定のバッテリ制御システムのために設計されるかもしれず、したがって、実装の柔軟性（例えば、適合するバッテリシステムのバリエーションの数）を限定するかもしれない。これと正反対に、純粋に分散型のバッテリ制御システムアーキテクチャでは、冗長インフラストラクチャの量が増え、実装の柔軟性は改善されるかもしれないが、その結果、実装関連費用は増大する。
したがって、本開示は、例えば実装の柔軟性を改善し、及び／又は実装関連費用を削減するハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを決定する技術を提供する。いくつかの実施形態において、ハイブリッドバッテリ制御システムは、バッテリ制御システムを実装するために使用されてもよい基本的（例えば、標準的）ビルディングブロックを含んでいてもよい。例えば、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、特定のセルレベル機能及び／又はモジュールレベル機能を提供するための特定のインフラストラクチャを備えるセル制御ユニットを提供してもよい。それに加え、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、特定のストリングレベル機能を提供するための特定のインフラストラクチャを備えるストリング制御ユニットを提供してもよい。さらに、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、特定のシステムレベル機能を提供するための特定のインフラストラクチャを備えるシステム制御ユニットを提供してもよい。
いくつかの実施形態において、設計システムはハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを、少なくとも一部に、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャの中に提供されるビルディングブロックを使って実装されるように意図されるバッテリ制御システムにより提供されることになる標的制御レベル（例えば、粒度）及び／又は標的機能に基づいて決定してもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、設計システムはハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを、少なくとも一部に標的機能を実装するために使用されると予想されるインフラストラクチャ（例えば、処理、パワー、及び／又は通信インフラストラクチャ）に基づいて決定してもよい。
ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを決定しやすくするために、いくつかの実施形態において、設計システムは目的関数を使って複数の候補を分析してもよい。いくつかの実施形態において、目的関数は、予想される実装の柔軟性及び／又は予想される実装関連費用を示す、候補に関連するメトリクスを提供してもよい。例えば、いくつかの実施形態において、目的関数は、プロセッサの数を減らし、絶縁バリアの数を減らし、及び／又は通信インフラストラクチャの数を減らすことを標的としてもよい。このようにして、設計システムは複数の候補の中からハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを選択してもよい。
いくつかの実施形態において、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、様々なビルディングブロックの機能を、少なくとも一部に電圧領域及び／又は制御レベル階層に基づいて分類してもよい。例えば、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、セル制御ユニット内のバッテリモジュール及び／又はバッテリモジュール内のバッテリセルに関連する測定機能を分類してもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、外部の（例えば、バッテリ制御システムからの）通信機能をシステム制御ユニットに集中させてもよく、それによって外部通信機能を実装するために利用される通信インフラストラクチャが削減される。
さらに、いくつかの実施形態において、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、より計算集約性の高い処理機能を１つのビルディングブロックに集中させてもよい。例えば、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、より計算集約性の高い処理機能をストリング制御ユニットに集中させてもよく、それによって処理機能を実装するために利用される処理インフラストラクチャが削減される。他方で、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、より計算集約性の低い機能を複数の異なるビルディングブロック間で分配してもよい。例えば、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、より計算集約性の低い処理機能をセル制御ユニット、ストリング制御ユニット、及びシステム制御ユニットの間で分配してもよく、それによって複数の異なる制御レベル（例えば、粒度）を提供することにより実装の柔軟性が改善される。
それに加え、いくつかの実施形態において、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、異なる電圧領域で動作する構成要素間の通信機能を１つのビルディングブロックに（例えば、バッテリ制御システム内で）集中させてもよい。例えば、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、異なる電圧領域で動作する電気構成要素間の通信をストリング制御ユニットに集中させてもよい。このようにして、その他のビルディングブロックは、絶縁バリアを設けずに実装されてもよく、それによって通信機能を実装するために使用されるパワーインフラストラクチャが減る。
前述のように、バッテリストリングは直列に接続された１つ又は複数のバッテリモジュールを含んでいてもよい。換言すれば、バッテリストリングは一般に、少なくとも１つのバッテリモジュールを含む。それゆえ、いくつかの実施形態において、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、セル制御ユニットとストリング制御ユニットの機能を統合する統合型制御ユニットを含んでいてもよい。換言すれば、別々のストリング制御ユニットとセル制御ユニットの代わりに、バッテリシステムは１つの統合型ストリング制御ユニットを含んでいてもよい。このようにして、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、特により複雑でないバッテリシステム（例えば、単独バッテリモジュールのバッテリストリング）において、通信インフラストラクチャを減らしやすくしてもよい。実際には、いくつかの実施形態において、統合型ストリング制御ユニットを使用することにより、例えば単独バッテリモジュール及び／又は単独バッテリストリングを備えるバッテリシステムにおいて、システム制御ナニットの使用が回避されてもよい。
いくつかの実施形態において、ストリング制御ユニット（例えば、統合型ストリング制御ユニット）は、Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＣＡＮ）等の並列（例えば、一次）通信ネットワークによって通信可能に連結されてもよい。バッテリ制御システムの信頼性を向上させるために、ストリング制御ユニットはまた、リップコードバス等の１つ又は複数のシリアル通信バスを介してシリアル（例えば、バックアップ）通信ネットワークを介して通信可能に連結されてもよい。いくつかの実施形態において、シリアル通信ネットワークはストリング制御ユニットを、例えば、主（例えば、第一の）ストリング制御ユニットと１つ又は複数の従属（例えば、第二の）制御ユニットによるデイジチェーンで通信可能に連結してもよい。
それに加え、いくつかの実施形態において、シリアル通信ネットワークにより、ストリング制御ユニットが自動設定及び／又は故障表示を容易にするために使用されるシリアル通信信号を通信することができる。いくつかの実施形態において、ストリング制御ユニットは、シリアル通信ネットワーク内のその順番及び／又は故障がバッテリシステム内で検出されたか否かを示す周波数のシリアル通信信号を生成してもよい。例えば、故障が検出されていなければ、第一のストリング制御ユニットは主周波数のシリアル通信信号を生成してもよく、これは、それが主ストリング制御ユニットであることを示す。他方で、故障が検出されている場合、第一のストリング制御ユニットは、故障周波数のシリアル通信信号を生成してもよく、これは、故障がバッテリシステム内で検出されたことを示す。
シリアル通信信号をシリアル通信バスに出力することにより、ストリング制御ユニットによって、シリアル通信ネットワークの中の次のストリング制御ユニットが故障が検出されたことを判断することが可能となってもよい。例えば、第二のストリング制御ユニットが第一のストリング制御ユニットから故障周波数のシリアル通信信号を受け取ると、第二のストリング制御ユニットは故障が検出されたことを確認し、故障が確認された後に故障周波数のシリアル通信信号を出力して、バッテリシステム内で故障が検出されたことを示してもよい。
それに加え、シリアル通信バスにシリアル通信信号を出力することにより、ストリング制御ユニットは、従属ストリング制御ユニットがシリアル通信ネットワーク内のその順番を決定することを可能にしてもよい。例えば、第二のストリング制御ユニットが第一のストリング制御ユニットから主周波数のシリアル通信信号を受け取ると、第二のストリング制御ユニットは、第一のストリング制御ユニットが主ストリング制御ユニットであり、それゆえ、それがシリアル通信ネットワーク内の第一の従属ストリング制御ユニットであると判断してもよい。
従属ストリング制御ユニットはまた、シリアル通信ネットワーク内のその順番を示す順番周波数を決定してもよい。いくつかの実施形態において、順番周波数は受け取った周波数の何分の１かであってもよい。例えば、第二のストリング制御ユニットにより決定された順番周波数は、受け取った周波数の半分及び、それゆえ、主周波数の半分であってもよい。それゆえ、その順番周波数のシリアル通信信号をシリアル通信ネットワーク内の第三のストリング制御ユニットに通信することにより、ストリング制御ユニットは、第三のストリング制御ユニットが、それはシリアル通信ネットワーク内の第二の従属ストリング制御ユニットであると判断することを可能にしてもよい。
前述のように、ストリング制御ユニットは、故障がストリング制御ユニット、セル制御ユニットに通信可能に連結されたセル制御ユニット、及び／又はセル制御ユニットに電気的に連結されたバッテリモジュールの中で発生したと予想されるか否かを判断してもよい。それに加え、前述のように、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、計算集約的な機能をストリング制御ユニットに集中させてもよい。それゆえ、いくつかの実施形態において、ストリング制御ユニットはプロセッサ（例えば、プロセッサユニット及び／又は処理回路）を含んでいてもよく、これは、ストリング制御ユニットが故障を検出するための、より複雑なデータ分析動作を実行することを可能にしてもよい。
他方で、いくつかの実施形態において、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、実装関連費用を削減しやすくするために、限定された処理能力を有するセル制御ユニットを提供してもよい。しかしながら、これによって、セル制御ユニットが実行できるデータ分析動作の複雑さが制限されるかもしれない。例えば、プロセッサの代わりに、セル制御はバッテリモジュール内の第一のバッテリセル群の動作パラメータ（例えば、電圧）の表示を判断する第一のアナログ−デジタル（ＡＤＣ）変換器と、バッテリモジュール内の第二のバッテリセル群の、及びバッテリモジュール全体の動作パラメータの演算の表示表現を判断する第二のアナログ−デジタル変換器と、論理回路とを含んでいてもよい。
いくつかの実施形態において、論理回路は、論理回路内で形成された回路接続に基づいて、論理演算及び／又は算術演算を実行してもよい。例えば、論理回路は、１つ又は複数の論理ゲート等の演算回路を含んでいてもよい。それに加え、論理回路は、１つ又は複数の演算増幅器等の比較回路を含んでいてもよい。それゆえ、いくつかの実施形態において、論理回路の処理能力は、プロセッサと比較してより限定されているかもしれない。
それでもなお、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、セル制御ユニットが故障検出能力を備えるように実装されることを可能にしてもよい。例えば、第一のアナログ−デジタル変換器は、第一のバッテリセル群電圧の表示（例えば、デジタル表現）を決定してもよい。それに加え、第二のアナログ−デジタル変換器は、第二のバッテリセル群電圧の表示のほか、バッテリモジュール電圧の第一の表示を決定してもよい。少なくとも一部に第一のバッテリセル群電圧と第二のバッテリセル群電圧に基づいて、論理回路はバッテリモジュール電圧の第二の表示を決定してもよい。それに加え、論理回路は、バッテリモジュール電圧の第一の表示をバッテリモジュール電圧の第二の表示と比較して、故障がセル制御ユニットの中に存在すると予想されるか否かを判断してもよい。例えば、論理回路は、これら２つの差が閾値（例えば、電圧又はパーセンテージ）より大きいときに、故障が存在すると予想されると判断してもよい。このようにして、実装の柔軟性を改善し、及び／又は実装関連費用を削減するハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャが決定され、様々なバッテリ制御システムを実装するために使用されてもよい。
説明に役立てるために、バッテリシステム１２を含む電気システム１０が図１に示されている。バッテリシステム１２に加え、電気システム１０は、電源１４と、電気負荷１６と、監視用制御システム１８と、も含む。いくつかの実施形態において、監視用制御システム１８は、電気システム１０の動作を制御してもよい。例えば、監視用制御システム１８は、電気システム１０の中のサブシステム（例えば、バッテリシステム１２、電源１４、及び／又は電気負荷１６）の動作パラメータを決定し、及び／又はその動作を相互調整してもよい。
動作を制御しやすくするために、監視用制御システム１８は、監視用プロセッサ２０と監視用メモリ２２と、を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、監視用メモリ２２は、監視用プロセッサ２０により実行可能な命令を記憶する有形の非一時的コンピュータ可読媒体を含んでいてもよい。それゆえ、このような実施形態において、監視用メモリ２２としては、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ）、Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ）、上書き可能不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ）、ハードドライブ、光ディスク等が含まれていてもよい。それに加え、監視用プロセッサ２０は１つ又は複数の汎用処理ユニット及び／又は処理回路を含んでいてもよい。例えば、監視用プロセッサ２０としては、１つ又は複数のマイクロプロセッサ、１つ又は複数の特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、及び／又は１つ又は複数のＦｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）が含まれていてもよい。
前述のように、バッテリシステム１２は、受け取った電力を電気エネルギーとして蓄積させ、蓄積した電気エネルギーを使って電力を供給してもよい。それゆえ、図のように、バッテリシステム１２は電源１４に電気的に接続され、これは、電源１４が電力をバッテリシステム１２に供給することを可能にしてもよい。いくつかの実施形態において、電源１４は電力を出力する１つ又は複数のマシン、構成要素、及び／又はデバイスを含んでいてもよい。例えば、電源１４は送電網、発電機、交流発電機、エネルギー蓄積システム（例えば、他のバッテリシステム）等であってもよい。
それに加え、図のように、バッテリシステム１２は電気負荷１６に電気的に接続され、これは、バッテリシステム１２が電力を電気負荷１６に供給することを可能にしてもよい。いくつかの実施形態において、電気負荷１６としては、電力を使って動作を実行し、及び／又は電力を電気エネルギーとして捕捉する１つ又は複数のマシン、構成要素、及び／又はデバイスを含んでいてもよい。例えば、電気負荷１６としては、コンピュータ、エンジン制御ユニット、ディスプレイ、電球、電気モータ、エネルギー蓄積システム（例えば、別のバッテリシステム）、暖房換気空気調整（ＨＶＡＣ）システム等が含まれていてもよい。
図の実施形態において、バッテリシステム１２は、１つ又は複数のバッテリモジュール２４とバッテリ制御システム２６を含む。いくつかの実施形態において、バッテリ制御システム２６は、バッテリシステム１２の動作を制御してもよい。例えば、バッテリ制御システム２６は、バッテリモジュール２４の動作パラメータを決定し、複数のバッテリモジュール２４の動作を相互調整し、バッテリシステム１２に対して、制御動作を実行するように命令する制御コマンドを通信し、及び／又は監視用制御システム１８と通信してもよい。
動作を制御しやすくするために、バッテリ制御システム２６はプロセッサ２８とメモリ３０を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、メモリ３０は、プロセッサ２８により実行される命令、プロセッサ２８により決定された結果（例えば、動作パラメータ）、及び／又はプロセッサ２８により分析／処理されることになる情報（例えば、動作パラメータ）を記憶する有形の非一時的コンピュータ可読媒体を含んでいてもよい。それゆえ、このような実施形態において、メモリ３０としては、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ）、Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ）、上書き可能不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ）、ハードドライブ、光ディスク等が含まれていてもよい。それに加え、プロセッサ２８は、１つ又は複数の汎用処理ユニット、処理回路、及び／又は論理回路を含んでいてもよい。例えば、プロセッサ２８としては、１つ又は複数のマイクロプロセッサ、１つ又は複数の特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、及び／又は１つ又は複数のＦｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）が含まれていてもよい。
それに加え、電気エネルギーを蓄積させ、電力を供給しやすくするために、バッテリシステム１２は１つ又は複数のバッテリモジュール２４を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、バッテリシステム１２の記憶容量は、少なくとも一部にバッテリモジュール２４の数に基づいていてもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、電気システム１０を備えるバッテリシステム１２の動作能力は、少なくとも一部に、例えば標的電圧領域内で動作するための直列及び／又は並列のバッテリモジュール２４の配置に基づいていてもよい。したがって、いくつかの実施形態において、バッテリモジュール２４と、それゆえバッテリシステム１２の実装（例えば、数及び／又は配置）は、少なくとも一部に、電気システム１０の配置及び／又は標的用途に基づいて様々であってよい。
しかしながら、前述のように、電気システム１０は幅広い用途で利用されてよい。そのため、異なるバッテリシステム１２の実装は、相互に異なっていてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、電気システム１０は定置型電源システム、工業用システム、製造システム、オートメーションシステム等、例えば工場やプラントの中に含められてもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、電気システム１０は、比較器等のコンピューティングシステム、又は自動推進車両（例えば、航空機、ボート、トラック、又は自動車）等の自動推進システムに含められてもよい。
考えうる用途の一例を提供するために、第一のバッテリシステム１２Ａを利用する自動推進車両３２が図２に示されている。自動推進車両３２に関する考察は、本開示の技術の説明に役立てるためのものにすぎず、技術の範囲を限定しない。いくつかの実施形態において、自動推進車両３２はｘＥＶであってもよく、これはバッテリシステム１２を利用して、例えば自動推進車両３２の加速及び／又は減速に使用される車両推進力を提供及び／又は補助する。他の実施形態において、自動推進車両３２は、例えば加速するための内燃機関及び／又は減速するための摩擦ブレーキを使って、車両推進力を生成する従来の自動車３２であってもよい。
自動推進車両３２の第一のバッテリシステム１２Ａ及び電気システム１０のより詳しい図が図３に示されている。前述のように、バッテリシステム１２はバッテリ制御システム２６と１つ又は複数のバッテリモジュール２４を含む。それに加え、前述のように、電気システム１０は、バッテリシステム１２に加えて、電源１４と、電気負荷１６と、監視用制御システム１８と、を含んでいてもよい。例えば、図の自動推進車両３２において、電気負荷１６としては、車両コンソール３８と、暖房換気空気調整（ＨＶＡＣ）システム３７を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、電気負荷１６はそれに加え、又はその代わりに、モータモードで動作する機械的エネルギー源４０（例えば、電気モータ）を含んでいてもよい。
それに加え、図の自動推進車両３２において、電源１４は交流発電機４２を含み、これは機械的エネルギー源４０（例えば、内燃機関及び／又は回転する車輪）により生成された機械的エネルギーを電気エネルギーに変換してもよい。いくつかの実施形態において、電源１４は、それに加え、又はその代わりに、発電機モードで動作する機械的エネルギー源４０（例えば、電気モータ）を含んでいてもよい。
図のように、自動推進車両３２はまた、車両制御システム４３も含む。いくつかの実施形態において、車両制御システム４３は一般に、自動推進車両３２の動作を制御してもよく、これは電気システム１０を含む。それゆえ、図の自動推進車両３２において、監視用制御システム１８は車両制御システム４３の中に含められてもよい。しかしながら、車両制御システム４３はそれに加えて、電気システム１０以外の構成要素、例えば内燃機関推進システムの動作を制御してもよい。
前述のように、異なるバッテリシステム１２のバッテリモジュール２４の数及び／又は配置は、少なくとも一部に標的用途に基づいて異なっていてもよい。例えば、図の自動推進車両３２において、バッテリシステム１２は２つのバッテリモジュール２４、すなわち第一のバッテリモジュール２４Ａと第二のバッテリモジュール２４Ｂを含む。いくつかの実施形態において、第一のバッテリモジュール２４Ａは１つ又は複数のバッテリセネル３６を含んでいてもよく、これは第一のバッテリモジュール２４Ａの端子に直列及び／又は並列に接続される。同様に、いくつかの実施形態において、第二のバッテリモジュール２４Ｂは１つ又は複数のバッテリセル３６を含んでいてもよく、これは第二のバッテリモジュール２４Ｂの端子に直列及び／又は並列に接続される。
いくつかの実施形態において、バッテリシステム１２は、複数の電圧領域との動作適合性を容易にするための複数のバッテリモジュール２４を含んでいてもよい。例えば、図の実施形態において、第一のバッテリモジュール２４Ａは、第一の（例えば、高い、又は４８ボルトの）電圧領域の電力を使って動作しても（例えば、受け取り、及び／又は供給しても）よい。他方で、第二のバッテリモジュール２４Ｂは、第二の（例えば、低い、又は１２ボルトの）電圧領域の電力を使って動作してもよい。
それに加え、又はその代わりに、いくつかの実施形態において、バッテリシステム１２は、実装の柔軟性及び／又は実装の容易さを改善するために複数のバッテリモジュール２４を含んでいてもよい。例えば、第一のバッテリモジュール２４Ａと第二のバッテリモジュール２４Ｂが直列に接続されているとき、その代わりに１つのバッテリモジュール２４が使用されてもよい。しかしながら、このようなバッテリモジュール２４は大型で、重く、及び／又はその端子においてより高い電圧を生成するかもしれず、それによってバッテリモジュール２４の移動させやすさが制限される。それに加え、このようなバッテリモジュール２４は、例えば第一のバッテリモジュール２４Ａ及び第二のバッテリモジュール２４Ｂがその代わりに並列に接続されている別のバッテリシステム１２においては、実装の柔軟性を限定するかもしれない。
比較のために、図４は、定置型電源システム等、異なる用途で使用される第二のバッテリシステム１２Ｂを示す。図のように、第二のバッテリシステム１２Ｂは、第一のバッテリモジュール２４Ａ及び第二のバッテリモジュール２４Ｂに加えて、多数のバッテリモジュール２４を含む。特に、図のバッテリシステム１２は、各々が直列に接続された複数のバッテリモジュール２４を含む複数のバッテリチェーン４４を含み、これらがプラスのバス４７とマイナスのバス４９との間に並列に接続されている。例えば、第一のバッテリチェーン４４Ａは、直列に接続されたＮ個のバッテリモジュール２４を含む。いくつかの実施形態において、各バッテリモジュール２４は、電気的に同じであることが意図され、それゆえ、各バッテリチェーン４４は同じ数のバッテリモジュール２４を含んでいてもよい。
少なくとも一部に、バッテリモジュール２４の数が異なることから、第一のバッテリシステム１２Ａにおいて利用されるバッテリ制御システム２６と第二のバッテリシステム１２Ｂにおいて利用されるバッテリ制御システム２６は異なっていてもよい。例えば第一のバッテリモジュール２４Ａと第二のバッテリモジュール２４Ｂの動作を単に相互調整する代わりに、第二のバッテリシステム１２Ｂにおけるバッテリ制御システム２６は、複数のバッテリチェーン４４の動作を相互調整してもよい。換言すれば、異なるバッテリ制御システム２６は、特に異なる用途で使用される場合、異なる制御機能を実行してもよい。
異なる制御機能を説明するのに役立てるために、バッテリ制御システム２６は、少なくとも一部に、バッテリ制御システムアーキテクチャに基づいて実装されてもよい。一般に、複数の異なるバッテリ制御システムアーキテクチャは、バッテリ制御システム２６を実装することができてもよい。しかしながら、複数の異なるバッテリ制御システムアーキテクチャは、実装の柔軟性及び／又は実装関連費用に様々な影響を与えるかもしれない。
例えば、バッテリ制御システム２６のために特に設計された純粋に中央集中型のバッテリ制御システムアーキテクチャを使って、バッテリシステム１２を実装することが可能であるかもしれない。バッテリシステム１２のために特に設計されているため、純粋に中央集中型のバッテリ制御システムアーキテクチャは、冗長なインフラストラクチャを減らしてもよく、それによって実装関連費用が削減される。しかしながら、純粋に中央集中型バッテリ制御システムアーキテクチャは一般に、バッテリ制御システム２６に固有であり、それによって実装の柔軟性（例えば、適合可能なバッテリシステムのバリエーションの数）が制限される。
それと正反対に、純粋に分散型のバッテリ制御システムアーキテクチャを使ってバッテリ制御システム２６を実装することも可能であってよく、これは、バッテリシステム１２の中で実装されてもよい考えうる各制御機能のための基本的ビルディングブロックを提供する。このようにして、純粋に分散型のバッテリ制御システムアーキテクチャの中のビルディングブロックは様々なバッテリ制御システム２６を実装するために使用されてよく、それによって実装の柔軟性が改善される。しかしながら、純粋に分散型のバッテリ制御システムアーキテクチャにより、冗長なインフラストラクチャの量が増えるかもしれない。例えば、各ビルディングブロックは他のビルディングブロックと通信してもよいため、ビルディングブロックの数が増えると、バッテリ制御システム２６を実装するために使用される通信インフラストラクチャ（例えば、通信インタフェース及び／又はバス）が増えるかもしれず、それによって実装関連費用が増大する。
両極端の利点を利用して、いくつかの実施形態において、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、実装の柔軟性が改善され、及び／又は実装関連費用が削減されたバッテリ制御システム２６を実装するために使用されてもよい。特に、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、各々が異なるレベルの（例えば、抽象度又は粒度）制御を提供する基本的ビルディングブロックを提供してもよい。例えば、基本的ビルディングブロックはセル制御ユニット４６を含んでいてもよく、これはバッテリモジュールレベル及び／又はバッテリセルレベル制御機能を提供する。それに加え、基本的ビルディングブロックは、システム制御ユニット４８を含んでいてもよく、これはバッテリシステムレベル制御機能を提供する。
さらに、基本的ビルディングブロックはストリング制御ユニット５０を含んでいてもよく、これはバッテリストリングレベル制御機能を提供する。本明細書において使用さるかぎり、バッテリストリングは、１つ又は、直列接続された複数のバッテリモジュール２４を表すことが意図される。それゆえ、バッテリチェーン４４は、１つ又は複数のバッテリストリング５２を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、バッテリチェーン４４は、制御の複雑さをそれほど増大させることなく、制御の粒度を維持しやすくするために複数のバッテリストリング５２に分割されてもよい。例えば、図の実施形態において、バッテリチェーン４４は３つのＭ番号のバッテリモジュール２４、すなわち第一のバッテリストリング５２Ａ、第二のバッテリストリング５２Ｂ、及び第三のバッテリストリング５２Ｃに分割される。
さらに、ハイブリッド制御システムアーキテクチャは、ビルディングブロックの各々において使用されるインフラストラクチャを提供してもよい。例えば、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、セル制御ユニット４６、システム制御ユニット４８、及びストリング制御ユニット５０の各々に含まれる処理インフラストラクチャ、パワーインフラストラクチャ、及び／又は通信インフラストラクチャを明示してもよい。いくつかの実施形態において、処理インフラストラクチャは、ビルディングブロック内で使用される１つ又は複数のプロセッサユニット、処理回路、及び／又は論理回路を示していてもよい。それに加え、通信インフラストラクチャは、ビルディングブロック内で使用される１つ又は複数の通信インタフェースを含んでいてもよい。
さらに、パワーインフラストラクチャは、ビルディングブロック内で使用される１つ又は複数の絶縁バリア５６及び／又は標的動作電圧領域を示してもよい。前述のように、バッテリシステム１２は複数の異なる電圧領域で動作してもよい。例えば、図の実施形態において、バッテリモジュール２４は高電圧領域内で動作してもよい。それゆえ、バッテリモジュール２４は、高電圧領域の電力を使って動作するように設計された電気構成要素に電力を供給する高電圧電源として動作してもよく、この電気構成要素は、バッテリ制御システム２６の一部を含んでいてもよい。しかしながら、バッテリ制御システム２６の別の部分は、低電圧領域の電力を使って動作するように、及びそれゆえ、低（例えば、外部）電圧電源５４からの電力を受け取るように設計されてもよい。
異なる部分が異なる電圧領域で動作することから、バッテリ制御システム２６は１つ又は複数の絶縁バリア５６を含んでいてもよい。特に、絶縁バリア５６は、第一の（例えば、高）電圧領域で動作する電気構成要素を第二の（例えば、低）電圧領域で動作する電気構成要素を電気的に絶縁してもよい。これに加え、いくつかの実施形態において、絶縁バリア５６はバッテリシステム１２を、車両筐体又はデバイスハウジング等、コモングラウンド（例えば、システムグラウンド）から電気的に絶縁してもよい。
このようにして、バッテリ制御システム２６は、少なくとも一部にバッテリ制御システム２６により提供されることになる標的機能及びビルディングブロックの各々により提供される機能に基づいて、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャの中で特定されたビルディングブロックを使って実装されてもよい。しかしながら、いくつかの例において、複数の異なるハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャが、バッテリ制御システム２６の実装を可能にすると予想されるかもしれない。さらに、いくつかの例において、複数の異なるハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは各々、実装の柔軟性及び／又は実装関連費用に異なる影響を与えるかもしれない。
換言すれば、適当なハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを決定することは複雑なプロセスであるかもしれない。それゆえ、いくつかの実施形態において、設計システムは、バッテリ制御システム２６を実装するために使用されるハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャの決定を、例えば複数の候補の中からハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを各種の要因に基づいて選択することによって容易にするために使用されてもよい。
ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャのための設計システム
説明に役立てるために、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを決定するために使用されてもよい設計システム５８の１つの実施形態が図５に示されている。図の実施形態において、設計システム５８は、１つ又は複数のバッテリシステム１２、通信ネットワーク６０、１つ又は複数の入力デバイス６２、及び１つ又は複数の出力デバイス６４に通信可能に連結されている。理解すべき点として、図の実施形態は、設計システム５８に通信可能に連結されてもよい構成要素を例示することが意図されているにすぎない。例えば、他の実施形態において、設計システム５８は、バッテリシステム１２、通信ネットワーク６０、入力デバイス６２、及び出力デバイス６４の何れの組合せにも通信可能に連結されてよい。
いずれの場合も、通信ネットワーク６０、入力デバイス６２、及び／又は出力デバイス６４は、設計システム５８への通信及び／又はそこからの通信を容易にしてもよい。例えば、通信ネットワーク６０は設計システム５８が他の電子デバイスと通信することを可能にしてもよい。それゆえ、いくつかの実施形態において、通信ネットワーク６０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ネットワーク等のパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）、８０２．１１ｘ Ｗｉ−Ｆｉネットワーク等のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、４Ｇ又はＬＴＥセルラネットワーク等のワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＣＡＮ）、及び／又はＬｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＬＩＮ）であってもよい。
それに加え、入力デバイス６２は、例えばユーザ入力を受け取ることにより、ユーザによる設計システム５８との対話を容易にしてもよい。それゆえ、いくつかの実施形態において、入力デバイス６２としては、ボタン、キーボード、マウス、トラックパッド、及び／又はその他が含まれていてもよい。さらに、出力デバイス６２は、例えば決定された情報を示すことによってユーザによる設計システム５８との対話を容易にしてもよい。それゆえ、いくつかの実施形態において、出力デバイス６４としては、電子ディスプレイ、スピーカ、及び／又はその他が含まれていてもよい。
ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを決定しやすくするために、設計システムは設計プロセッサ６８と設計メモリ７０を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、設計メモリ７０は、設計プロセッサ６８により実行可能な命令を記憶する有形の非一時的コンピュータ可読媒体を含んでいてもよい。それゆえ、このような実施形態において、設計メモリ７０は、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ）、Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ）、上書き可能不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ）、ハードドライブ、光ディスク、及びその他が含まれていてもよい。それに加え、設計プロセッサ６８は、１つ又は複数の汎用処理ユニット、処理回路、及び／又は論理回路を含んでいてもよい。例えば、設計プロセッサ６８としては、１つ又は複数のマイクロプロセッサ、１つ又は複数の特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、及び／又は１つ又は複数のＦｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）が含まれていてもよい。
前述のように、設計システム５８は、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを、実装の柔軟性及び／又は実装関連費用等、様々な要因に基づいて選択することにより決定してもよい。いくつかの実施形態において、設計システム５８は、複数の候補を少なくとも一部に目的関数７２に基づいて分析してもよい。特に、目的関数７２は、候補が各種の要素を実現する能力の予想を考慮するメトリクスを示していてもよい。それゆえ、いくつかの実施形態において、設計システム５８は、目的関数７２を設計メモリ７０に記憶し、入力デバイス６２を介して目的関数を受け取り、及び／又は通信ネットワーク６０を介して目的関数を受け取ってもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、設計システム５８は、ハイブリッドバッテリ制御システムを使ってバッテリ制御システム２６を実装しやすくするために、出力デバイス６４及び／又は通信ネットワーク６０を介して、決定されたハイブリッドバッテリ制御システムを示してもよい。
さらに、いくつかの実施形態において、設計システム５８は、通信ネットワーク６０及び／又は入力デバイス６２を介して候補のうちの１つ又は複数を受け取ってもよい。それに加え、又はその代わりに、設計システム５８は、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャがそれと適合可能となることが意図される１つ又は複数のバッテリシステム１２及び／又はバッテリ制御システム２６の分析を介して候補のうちの１つ又は複数を決定してもよい。例えば、いくつかの実施形態において、設計システム５８は、少なくとも一部にバッテリ制御システム２６の中に実装されてもよい標的制御レベル、バッテリ制御システム２６により提供されることになる標的機能、及び／又は各標的機能を実装するために使用されるインフラストラクチャに基づいて候補を決定してもよい。
説明に役立てるために、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを決定するためのプロセス７４の１つの実施形態が図６に示されている。一般に、プロセス７４は、バッテリ制御システムの標的制御レベルを決定するステップ（プロセスブロック７６）と、バッテリ制御システムの標的機能を決定するステップ（プロセスブロック７８）と、標的機能の各々を実装するためのインフラストラクチャを決定するステップ（プロセスブロック８０）と、標的機能を制御レベル間で分配するステップ（プロセスブロック８２）と、を含む。いくつかの実施形態において、プロセス７４は、設計プロセッサ６８等のプロセッサを使って、設計メモリ７０等の有形の非一時的コンピュータ可読媒体内に記憶された命令を実行することによって実装されてもよい。
それに加え、いくつかの実施形態において、設計システム５８は、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを使って実装可能とすることが意図されるバッテリ制御システム２６内の標的制御レベルを決定し（プロセスブロック７６）、標的制御レベルの各々で提供されることになる標的機能を決定してもよい（プロセスブロック７８）。いくつかの実施形態において、設計システム５８は、標的制御レベル及び／又は標的機能を、通信ネットワーク６０及び／又は入力デバイス６２から、例えば手作業によるユーザ入力に基づいて受け取ってもよい。それに加え、又はその代わりに、標的制御レベル及び／又は標的機能を決定しやすくするために、設計システム５８は、バッテリ制御システム２６がその中で使用されるバッテリシステム１２を分析してもよい。バッテリシステム１２を分析することにより、設計システム５８はバッテリシステム１２の実装（例えば、階層構成）を決定してもよい。
例えば、図４の第二のバッテリシステム１２Ｂを分析することにより、設計システム５８は、第二のバッテリシステム１２Ｂにおけるバッテリセル３６、バッテリモジュール２４、バッテリストリング５２、及び／又はバッテリチェーン４４の数及び／又は標的動作パラメータを決定してもよい。特に、設計システム５８は、第二のバッテリシステム１２Ｂが、各々が特定の数（例えば、４つ又は１６）のバッテリセル３６を含むバッテリモジュール２４で実装されると決定してもよい。それに加え、設計システム５８は、第二のバッテリシステム１２Ｂがバッテリチェーン４４、１つあたりの特定の数（例えば、３つ）のバッテリストリング５２で実装されると決定してもよい。
少なくとも一部にバッテリシステム１２の実装に基づいて、設計システム５８はバッテリシステム１２のバッテリ制御システム２６の中で使用されてもよい制御レベルを決定してもよい。例えば、図４の第二のバッテリシステム１２Ｂに関して、設計システム５８は、バッテリ制御システム２６がセル制御レベル、モジュール制御レベル、ストリング制御レベル、及び／又はシステム制御レベルを提供してもよいと決定してもよい。それに加え、少なくとも一部にバッテリシステム１２の実装に基づいて、設計システム５８は制御レベルの各々において提供されることになる標的機能を決定してもよい。
説明に役立てるために、異なる制御レベルにおける標的機能を決定するためのプロセス８４の１つの実施形態が図７に示されている。一般に、プロセス８４は、標的セルレベル機能を決定するステップ（プロセスブロック８６）と、標的モジュールレベル機能を決定するステップ（プロセスブロック８８）と、ストリングレベル機能を決定するステップ（プロセスブロック９０）と、システムレベル機能を決定するステップ（プロセスブロック９２）と、を含む。いくつかの実施形態において、プロセス８４は、設計プロセッサ６８等のプロセッサを使って、設計メモリ７０等の有形の非一時的コンピュータ可読媒体に記憶された命令を実行することによって実装されてもよい。
したがって、いくつかの実施形態において、設計システム５８は標的セルレベル機能を決定してもよい（プロセスブロック８６）。特に、設計システム５８は、バッテリ制御システム２６がバッテリシステム１２の中のバッテリセル３６の動作を制御するために使用したいと望む可能性のある制御機能を決定してもよい。いくつかの実施形態において、バッテリ制御システム２６により利用される制御機能は、バッテリシステム１２の中のバッテリセル３６の数、バッテリモジュール２４、１つあたりのバッテリセル３６の数、バッテリモジュール２４の中のバッテリセル３６の電気接続、バッテリセル３６の標的動作電圧、バッテリセル３６の標的動作電流、バッテリセル３６の電力定格、バッテリセル３６の記憶容量、及び／又はバッテリセル３６の標的動作温度等、バッテリシステム１２内のバッテリセル３６の実装に依存していてもよい。
それゆえ、少なくとも一部にバッテリセルの実装に基づいて、設計システム５８は標的セルレベル機能を決定してもよい。いくつかの実施形態において、設計システム５８は、標的セルレベル機能が、例えばバッテリセル３６の中の故障を検出するために、バッテリセル３６の動作パラメータ（例えば、電圧）を決定することを含むと決定してもよい。設計システム５８はまた、標的セルレベル機能が、例えば故障がバッテリセル３６内で検出されたときにバッテリセル３６を切断することにより、バッテリセル３６への電力の供給（例えば、充電）、及び／又はバッテリセル３６からの電力の供給（例えば、放電）を制御するために、制御コマンドを提供することを含むと決定してもよい。
それに加え、設計システム５８は標的モジュールレベル機能を決定してもよい（プロセスブロック８８）。特に、設計システム５８は、バッテリ制御システム２６がバッテリシステム１２の中のバッテリモジュール２４の動作を制御するために使用したいと望む可能性のある制御機能を決定してもよい。いくつかの実施形態において、バッテリ制御システム２６により利用される制御機能は、バッテリシステム１２内のバッテリモジュール２４の数、バッテリストリング５２、１つあたりのバッテリモジュール２４の数、バッテリチェーン４４、１つあたりのバッテリモジュール２４の数、バッテリモジュール２４の標的動作電圧、バッテリモジュール２４の電力定格、バッテリモジュール２４の記憶容量、及び／又はバッテリモジュール２４の標的動作温度等、バッテリシステム１２のバッテリモジュール２４の実装に依存してもよい。
それゆえ、少なくとも一部にバッテリモジュールの実装に基づいて、設計システム５８は、標的モジュールレベル機能を決定してもよい。いくつかの実施形態において、設計システム５８は、標的モジュールレベル機能が、例えばバッテリモジュール２４内の故障を検出するために、バッテリモジュール２４の動作パラメータ（例えば、電圧）を決定することを含むと決定してもよい。それに加え、設計システム５８は、標的モジュールレベル機能が、例えば複数のバッテリセル３６がほぼ同じ電圧及び／又はほぼ同じ電流で動作するようにバッテリモジュール２４内の複数のバッテリセル３６の動作を相互調整することを含むと決定してもよい。さらに、設計システム５８は、標的モジュールレベル機能が、例えばバッテリモジュール２４内で故障が検出されたときにバッテリモジュール２４を切断することにより、バッテリモジュール２４への電力の供給（例えば、充電）を制御し、及び／又はバッテリモジュール２４からの電力の供給（例えば、放電）を制御する制御コマンドを提供することを含むと決定してもよい。
さらに、設計システム５８は、標的ストリングレベル機能を決定してもよい（プロセスフロック９０）。特に、設計システム５８は、バッテリシステム２６がバッテリシステム１２内のバッテリストリング５２の動作を制御するために利用したいと望む可能性のある制御機能を決定してもよい。いくつかの実施形態において、バッテリ制御システム２６により利用される制御機能は、バッテリシステム１２内のバッテリストリング５２の数、バッテリチェーン４４、１つあたりのバッテリストリング５２の数、バッテリストリング５２の標的動作電圧、及び／又はバッテリストリング５２の標的動作電流等、バッテリシステム１２の中のバッテリストリング５２の実装に依存してもよい。
それゆえ、少なくとも一部にバッテリストリングの実装に基づいて、設計システム５８は標的ストリングレベル機能を決定してもよい。いくつかの実施形態において、設計システム５８は、標的ストリングレベル機能が、例えばバッテリストリング５２内の故障を検出するために、バッテリストリング５２の動作パラメータ（例えば、電圧）を決定することを含むと決定してもよい。それに加え、設計システム５８は、標的ストリングレベル機能が、例えば複数のバッテリモジュール２４がほぼ同じ電圧及び／又はほぼ同じ電流で動作するように、バッテリストリング５２の中のバッテリモジュール２４の動作を相互調整することを含むと決定してもよい。さらに、設計システム５８は、標的ストリングレベル機能が、例えばバッテリストリング５２において故障が検出されたときに、バッテリストリング５２を切断することにより、バッテリストリング５２への電力の供給（例えば、充電）を制御し、及び／又はバッテリストリング５２からの電力の供給（例えば、放電）を制御することを含むと決定してもよい。
設計システム５８はまた、標的システムレベル機能を決定してもよい（プロセスブロック９２）。特に、設計システム５８は、バッテリ制御システム２６がバッテリシステム１２の動作を制御するために利用したいと望む可能性のある制御機能を決定してもよい。いくつかの実施形態において、バッテリ制御システム２６により利用される制御機能は、バッテリシステム１２の標的動作電圧及び／又はバッテリシステム１２の標的動作電流等、バッテリシステム１２の実装に依存してもよい。
それゆえ、少なくとも一部にバッテリシステムの実装に基づいて、設計システム５８は標的システムレベル機能を決定してもよい。いくつかの実施形態において、設計システム５８は、標的システムレベル機能が、例えばバッテリシステム１２内の故障を検出するためにバッテリシステム１２の動作パラメータ（例えば、電圧）を決定することを含むと決定してもよい。それに加え、設計システム５８は、標的システムレベル機能が、例えば、複数のバッテリストリング５２がほぼ同じ電圧及び／又はほぼ同じ電流で動作するように、バッテリシステム内の複数のバッテリストリング５２の動作を相互調整することを含むと決定してもよい。さらに、設計システム５８は、標的ストリングレベル機能が、例えば、バッテリシステム１２内で故障が検出されたときにバッテリシステム１２を切断することにより、バッテリシステム１２への電力の供給（例えば、充電）及び／又はバッテリシステム１２からの電力の供給（例えば、放電）を制御するための制御コマンドを提供することを含むと決定してもよい。
このようにして、設計システム５８は、バッテリ制御システム２６の標的機能を決定してもよい。前述のように、いくつかの実施形態において、標的機能は、例えば標的セルレベル機能、標的モジュールレベル機能、標的ストリングレベル機能、及び／又は標的システムレベル機能を決定するために、複数の異なる制御レベルで決定されてもよい。理解すべき点として、標的機能は、いずれの数の制御レベルについて決定されてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、標的機能は標的チェーンレベル機能を含んでいてもよい。さらに、いくつかの実施形態において、標的機能は、特に例えばバッテリモジュール２４の数がより少ない、より複雑でないバッテリシステム１２では、１つの制御レベルで決定されてもよい。
図６のプロセス７４に戻ると、設計システム５８は、標的機能の各々を実行するために、バッテリシステム１２内で使用されることが予想されるインフラストラクチャを決定してもよい（プロセスブロック８０）。いくつかの実施形態において、標的機能を実装しやすくするために、バッテリ制御システム２６は、データを通信し、データを処理し、及び／又は電力を利用してもよい。それゆえ、いくつかの実施形態において、設計システム５８は、標的機能を実装するために利用されることが予想される通信インフラストラクチャ、処理インフラストラクチャ、及び／又はパワーインフラストラクチャを決定してもよい。
説明に役立てるために、標的機能を実装するために利用されることが予想されるインフラストラクチャを決定するためのプロセス９４の１つの実施形態が図８に示されている。一般に、プロセス９４は、標的機能を実装するための処理インフラストラクチャを決定するステップ（プロセスブロック９６）と、標的機能を実装するための通信インフラストラクチャを決定するステップ（プロセスブロック９８）と、標的機能を実装するためのパワーインフラストラクチャを決定するステップ（プロセスブロック１００）と、を含む。いくつかの実施形態において、プロセス９４は、設計プロセッサ６８等のプロセッサを使って、設計メモリ７０等の有形の非一時的コンピュータ可読媒体内に記憶された命令を実行することによって実装されてもよい。
したがって、いくつかの実施形態において、設計システム５８は、標的機能を実装するために使用されると予想される処理インフラストラクチャを決定してもよい（プロセスブロック９６）。いくつかの実施形態において、バッテリ制御システム２６は、動作を制御するために使用されるデータを処理及び／又は分析するために、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）、論理回路、プロセッサユニット、及び／又は処理回路等の異なる種類の処理インフラストラクチャを利用してもよい。それゆえ、いくつかの実施形態において、設計システム５８は、標的機能を実装するために使用されると予想される処理インフラストラクチャの数及び／又は種類を決定してもよい。
それに加え、設計システム５８は、標的機能を実装するために使用されると予想される通信インフラストラクチャを決定してもよい（プロセスブロック９８）。いくつかの実施形態において、バッテリ制御システム２６は、異なる構成要素間の外部及び／又は内部のデータ通信のために、異なる種類の通信インフラストラクチャ、例えばシリアル通信インタフェース、パラレル通信インタフェース、シリアル通信バス、及び／又はパラレル通信バスを利用してもよい。それゆえ、いくつかの実施形態において、設計システム５８は、標的機能を実装するために使用されると期待される通信インフラストラクチャの数及び／又は種類を決定してもよい。
さにら、設計システム５８は、標的機能を実装するために使用されると予想されるパワーインフラストラクチャを決定してもよい（プロセスブロック１００）。いくつかの実施形態において、バッテリ制御システム２６は、データを処理及び／又は通信しやすくするためにパワーを消費するかもしれない。それゆえ、いくつかの実施形態において、設計システム５８は、バッテリ制御システム２６の構成要素の標的動作電圧（例えば、電圧領域）を決定してもよく（プロセスブロック１０２）、標的動作電圧の電力を供給するために使用されると予想される電源を決定してもよい（プロセスブロック１０６）。
前述のように、いくつかの実施形態において、バッテリ制御システム２６の異なる部分は異なる電圧領域で動作してもよく、それゆえ、それらの間に絶縁バリア５６を含んでいてもよい。したがって、いくつかの実施形態において、設計システム５８は、標的機能を実装するために使用されるバッテリ制御システム２６の複数の部分が異なる電圧領域で動作するか否かを決定し、絶縁バリア５６が標的機能を実装するために使用されると予想されるか否かを、少なくとも一部に、標的機能を実装するために使用されると期待されるバッテリ制御システム２６の複数の部分が異なる電圧領域で動作するか否かに基づいて決定してもよい。
このようにして、設計システム５８は、１つ又は複数の標的機能を実装するために使用されると予想されるバッテリ制御システム２６のインフラストラクチャを決定してもよい。前述のように、いくつかの実施形態において、標的機能は、処理インフラストラクチャ、通信インフラストラクチャ、及び／又はパワーインフラストラクチャを使って実装されてもよい。理解すべき点として、他の実施形態では、それに加え、又はその代わりに、標的機能を実装するために他の種類のインフラストラクチャが使用され、それゆえ、設計システムにより決定されてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、標的機能を実装するためのインフラストラクチャとしては、スペーシングインフラストラクチャ、パッケージングインフラストラクチャ、及び／又はスイッチング（例えば、リレイ、コンタクタ、及び／又は回路ブレーカ）インフラストラクチャ等、他の物理的インフラストラクチャを含んでいてもよい。
図６のプロセス７４に戻ると、設計システム５８は、標的機能及び関連するインフラストラクチャをビルディングブロックに割り当てることにより（プロセスブロック８２）、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを決定してもよい。特に、設計システム５８は、標的機能のうちのどれをビルディングブロックに割り当てられるかを決定してもよい。前述のように、標的機能は、ビルディングブロック内のインフラストラクチャを使って実装されてもよく、それによってビルディングブロックの大きさ、ビルディングブロックのパッキング（例えば、バッテリモジュール内）構成要素の数、動作電力消費、及び／又は構成要素の費用等、実装関連費用に影響を与える。それに加え、標的機能を提供することにより、実装可能な異なるバッテリ制御システム２６の数が増えるかもしれず、それによって実装の柔軟性に影響を与える。
それゆえ、どの標的機能を提供するかを決定するために、設計システム５８は、各標的機能を提供することが実装の柔軟性及び／又は実装関連費用に与える影響を評価してもよい。いくつかの実施形態において、予想される影響のバランスを取りやすくするために、設計システム５８は目的関数７２を利用してもよい。例えば、目的関数７２に基づいて、設計システム５８はより少ないバッテリ制御システム２６で利用されると予想される標的機能を除外してもよく、これは、特にその標的機能を利用しないバッテリ制御システム２６における実装関連費用の増大のほうが、その標的機能を提供することによる実装の柔軟性の改善より重視されるかもしれないからである。他方で、目的関数７２に基づいて、設計システムは、より多くのバッテリ制御システム２６で利用されると予想される標的機能を割り当ててもよく、これは、実装の柔軟性の改善のほうが、その標的機能を提供することによる実装関連費用の増大より重視されるかもしれないからである。
いくつかの例において、複数の標的機能は少なくとも部分的に重複していてもよい。例えば、バッテリストリング５２を流れる電流を決定する機能はまた、バッテリストリング５２内のバッテリモジュールを流れる電流も示してよい。それに加え、バッテリストリング５２を切断するようにリレイに命令する機能はまた、バッテリストリング５２の中のバッテリモジュールも切断してよい。さらに、バッテリモジュール２４全体の電圧を決定する機能は、少なくともバッテリモジュール２４内のバッテリセル３６全体の電圧の表示も提供してよい。
いくつかの実施形態において、設計システム５８は、少なくとも部分的に重複する、割り当てられるべき標的機能を決定してもよい。このようにして、実装関連費用を削減しやすくするために、設計システム５８は、いくつかの標的機能が関連のインフラストラクチャと共により少ない（例えば、１つの）ビルディングブロックに集中されるように、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを決定してもよい。特に、いくつかの標的機能を集中させることは、バッテリ制御システム２６を実装するために使用される冗長なインフラストラクチャの量を減らしやすくするかもしれず、それによって実装関連費用が削減される。
それに加え、設計システム５８は、いくつかの標的機能が関連のインフラストラクチャと共に複数のビルディングブロックに分散されるように、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを決定してもよい。いくつかの例において、各ビルディングブロックにより提供される標的機能は、実装の柔軟性に影響を与えるかもしれない。例えば、ストリング制御ユニット５０とセル制御ユニット４６のどちらも標的機能を提供できる場合、バッテリシステム２６は、ストリング制御ユニット５０、セル制御ユニット４６、又はストリング制御ユニット５０とセル制御ユニット４６の両方を使って、その標的機能を実装してもよい。それゆえ、いくつかの標的機能を分散させることによって、適合するバッテリ制御システム２６（例えば、異なる標的制御レベルを有する）の数を増やしやすくするかもしれず、したがって実装の柔軟性が改善される。
したがって、標的機能を集中させるか、分散させるかを決定しやすくするために、設計システム５８は、標的を分散させることが実装の柔軟性及び／又は実装関連費用に与えると予想される影響を判断してもよい。いくつかの実施形態において、予想される影響のバランスを取りやすくするために、設計システム５８は目的関数７２を利用してもよい。例えば、目的関数７２に基づいて、設計システム５８は、計算集約的機能をストリング制御ユニット５０に集中させ、それによってバッテリ制御システム２６内で実装されるセル制御ユニット４６内の処理インフラストラクチャを減らし、システム制御ユニット４８内の処理インフラストラクチャを減らし、及び／又は通信インフラストラクチャを減らしやすくする。それに加えて、目的関数７２に基づき、設計システム５８は、異なる電圧領域で動作する電気構成要素間の通信を容易にするために使用される通信機能をストリング制御ユニット５０に集中させてもよく、それによって絶縁バリア５６、セル制御ユニット４６、及び／又はシステム制御ユニット４８の数を減らしやすくなる。
さらに、目的関数７２に基づいて、設計システム５８は、外部構成要素との通信を容易にするために使用される通信機能をシステム制御ユニット４８に集中させてもよく、それによってセル制御ユニット４６及び／又はストリング制御ユニット５０内の通信インフラストラクチャを減らしやすくなる。さらに、目的関数７２に基づいて、設計システム５８は、いくつかの動作パラメータを決定するために使用される機能を集中させてもよい。例えば、電流決定機能をストリング制御ユニット５０に集中させることにより、そうでなければ電流の流れをセル制御ユニット４６からストリング制御ユニット５０へと通信するために使用されるかもしれない通信インフラストラクチャを不要としてもよい。
他方で、目的関数７２に基づいて、設計システム５８は、制御の粒度を改善しやすくするために、計算がより複雑でない機能を異なる制御レベルに分散させてもよい。例えば、制御システム５８は、電圧決定機能をセル制御ユニット４６とストリング制御ユニット５０に分散させてもよく、それによってバッテリ制御システム２６が複数の異なる制御レベルの何れかの組合せを決定することが可能となる。このようにして、設計システム５８は、異なる制御レベルのバッテリ制御システム２６の実装を可能にするためにハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを決定してもよい。例えば、ハイブリッド制御システムアーキテクチャは、システム制御レベルのみのバッテリ制御システム２６のほか、モジュール制御レベル、ストリング制御レベル、及びシステム制御レベルのバッテリ制御システム２６を実装することを可能にしてもよい。
さらに、いくつかの実施形態において、複数の制御レベルを提供することは、バッテリ制御システム２６の動作を改善しやすくしてもよい。いくつかの実施形態において、これは、例えばバッテリ制御システム２６が故障の原因の所在をよりよく特定できるようにすることにより、診断を改善しやすくしてもよい。例えば、バッテリストリング５２の中で故障が検出されると、モジュール制御レベルにおける動作パラメータを決定することにより、バッテリ制御システム２６は、故障の原因として特定のバッテリモジュール２４を特定してもよく、それによってバッテリストリング５２全体ではなく、その特定のバッテリモジュール２４を交換できることになる。
このようにして、上述の技術を利用することにより、設計システム５８は、バッテリ制御システム２６の実装の柔軟性を改善し、及び／又は実装関連費用を削減するハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを決定してもよい。いくつかの実施形態において、実装の柔軟性と実装関連費用は反比例しているかもしれない。それゆえ、目的関数７２を利用することにより、設計システム５８は、実装の柔軟性に対する予想される影響と実装関連費用に対する予想される影響との間の標的バランスをとってもよい。実際には、いくつかの実施形態において、設計システム５８は、目的関数７２を調整することにより、実装関連費用と実装の柔軟性の間の異なる標的バラストをとるハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを決定しやすくしてもよい。換言すれば、設計システム５８は、実装の柔軟性と実装関連費用との間の異なるバランスが得られる、複数の異なるハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを決定できてもよい。説明に役立てるために、いくつかの例示的なハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを以下に説明する。
例示的なハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャ
第二のバッテリシステム１２Ｂの中のバッテリ制御システム２６を実装するために使用されるハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャの一例が図９に示されている。図のように、第二のバッテリシステム１２Ｂは、低電圧電源５４とバッテリモジュール２４（例えば、高電圧電源）を含み、これらは各々、バッテリセル３６を含む。それに加え、第二のバッテリシステム１２Ｂは、プラスのバス４７とマイナスのバス４９との間に並列に接続されたバッテリチェーン４４を含み、これらは各々、直列に接続され、バッテリストリング５２に構成されるバッテリモジュール２４を含む。
さらに、バッテリ制御システム２６は、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャにより提供されるような、セル制御ユニット４６、ストリング制御ユニット５０、及びシステム制御ユニット４８を使って実装される。前述のように、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、システム制御ユニット４８により提供されることになるシステムレベル機能を示してもよい。例えば、システムレベル機能は、バッテリ制御システム２６と、監視用制御システム１８等の外部構成要素との間の通信を集中化することを含んでいてもよい。それに加え、システムレベル機能は、バッテリシステム１２の中のバッテリストリング５２の動作を相互調整すること、及び／又はストリング制御ユニット５０に電力を供給することを含んでいてもよい。
それゆえ、いくつかの実施形態において、システム制御ユニット４８は低電圧電源５４に電気的に連結されていてもよく、それによってシステム制御ユニット４８は電力を受け取ることが可能となる。それに加え、いくつかの実施形態において、システム制御ユニット４８は、ストリング制御ユニット５０に電気的に連結されてもよく、それによってシステム制御ユニット４８はストリング制御ユニット５０に電力を供給することが可能となる。さらに、いくつかの実施形態において、システム制御ユニット４８は、ストリング制御ユニット５０に通信可能に連結されてもよく、それによってシステム制御ユニット４８はストリング制御ユニット５０に命令（例えば、制御コマンド）を通信することが可能となる。システムレベル機能を提供することを可能にするために、前述のように、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、システム制御ユニット４８の中で使用されるインフラストラクチャを示してもよい。
説明に役立てるために、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャにより特定されてもよいシステム制御ユニット４８（例えば、ビルディングブロック）の１つの実施形態が図１０に示されている。図のように、システム制御ユニット４８は、パラレル通信インタフェース１１０と、シリアル通信インタフェース１１２と、処理ユニット１１４と、メモリ１１６と、外部通信インタフェース１１８と、システムリレイ通信インタフェース１２０と、を含む。理解すべき点として、上記の構成要素は例示することが意図されているにすぎない。換言すれば、実際の実施例において、システム制御ユニット４８は追加の構成要素及び／又はこれより少ない構成要素を含んでいてもよい。
図の実施形態に関して、システム制御ユニット４８の中の処理インフラストラクチャは処理ユニット１１４を含み、これはシステムレベル機能を提供するためにメモリ１１６内に記憶された命令を実行する。それゆえ、いくつかの実施形態において、処理ユニット１１４は１つ又は複数のマイクロプロセッサを含んでいてもよく、メモリ１１６は、処理ユニット１１４により実行可能な命令を記憶する有形の非一時的コンピュータ可読媒体を含んでいてもよい。それゆえ、このような実施形態において、メモリ１１６としては、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ）、Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ）、上書き可能不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ）、ハードドライブ、光ディスク、及びその他が含まれていてもよい。
前述のように、システム制御ユニット４８は、バッテリシステム１２の動作を相互調整してもよい。動作を相互調整しやすくするために、処理ユニット１１４はバッテリシステム１２の動作に関係する動作パラメータを処理及び／又は分析してもよい（プロセスブロック１２２）。それに加え、前述のように、システム制御ユニット４８は、バッテリ制御システム２６からの外部通信を集中させてもよい。外部通信を提供しやすくするために、処理ユニット１１４は外部通信データを生成し、及び／又は受け取った外部通信データを処理してもよい（プロセスブロック１２４）。
それゆえ、集中化された外部通信機能を提供しやすくするために、通信インフラストラクチャは外部通信インタフェース１１８を含む。いくつかの実施形態において、外部通信インタフェース１１８は、外部通信ネットワークに通信可能に連結されてもよく、それによってシステム制御ユニット４８が外部通信ネットワークを介して外部構成要素との通信データの送信及び／又は受信を行うことが可能となる。それに加え、バッテリシステムコーディネーション機能を提供しやすくするために、通信インフラストラクチャは、パラレル通信インタフェース１１０及び／又はシリアル通信インタフェース１１２を含む。いくつかの実施形態において、パラレル通信インタフェース１１０は、Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＣＡＮ）等のパラレル通信ネットワークに通信可能に連結されてもよく、シリアル通信インタフェース１１２は、リップコードネットワーク等のシリアル通信ネットワークに通信可能に連結されてもよい。このようにして、パラレル通信インタフェース１１０及び／又はシリアル通信インタフェース１１２は、システム制御ユニット４８がストリング制御ユニット５０に命令を送信し、及び／又はそこから動作パラメータを受け取ることを可能にしてもよい。
それに加え、通信インフラストラクチャは、システムリレイ通信インタフェース１２０を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、システムリレイ通信インタフェース１２０は、例えばシステムリレイに通信可能に連結されてもよく、これは、閉じることによってバッテリシステム１２を電気負荷１６に接続し、開くことによってバッテリシステムを電気負荷１６から切断する。このようにして、システムリレイ通信インタフェース１２０は、システム制ユニット４８が例えば、少なくとも一部に受け取ったバッテリシステム動作パラメータの分析に基づいて、バッテリシステムを接続又は切断することを可能にしてもよい。このようにして、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、システム制御ユニット４８のビルディングブロックを、各種のシステムレベル機能を提供するために使用される関連のインフラストラクチャと共に提供してもよい。
図９に示される第二のバッテリシステム１２Ｂに戻ると、前述のように、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、ストリング制御ユニット５０の各々により提供されることになるストリングレベル機能を示してもよい。例えば、ストリングレベル機能は、対応するバッテリストリング５２内のバッテリモジュール２４の動作を相互調整することを含んでいてもよい。それに加え、ストリングレベル機能は、対応するバッテリストリング５２からシステム制御ユニット４８への通信を集中させることを含んでいてもよい。さらに、ストリングレベル機能は、計算がより複雑な機能をストリング制御レベルで提供することを含んでいてもよい。
それゆえ、いくつかの実施形態において、ストリング制御ユニット５０は、対応するバッテリストリング５２の中のバッテリモジュール２４の各セル制御ユニット４６に通信可能に連結されてもよい。例えば、図の実施形態において、第一のストリング制御ユニット５０Ａは、第一のバッテリストリング５２Ａの中のバッテリモジュール２４に対応するセル制御ユニット４６に通信可能に連結されてもよく、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、第二のバッテリストリング５２Ｂの中のバッテリモジュール２４に対応するセル制御ユニット４６に通信可能に連結されてもよく、第三のストリング制御ユニット５０Ｌは、第三のバッテリストリング５２Ｃの中のバッテリモジュール２４に対応するセル制御ユニット４６に通信可能に連結されてもよい。このようにして、ストリング制御ユニット５０は、ストリングレベル動作パラメータを、少なくとも一部にセル制御ユニット４６から受け取ったセルレベル動作パラメータ及び／又はモジュールレベル動作パラメータに基づいて決定してもよい。
それに加え、いくつかの実施形態において、ストリング制御ユニット５０は、セル制御ユニット４６及び／又はバッテリモジュール２４の１つ又は複数に電気的に連結されてもよく、それによってストリング制御ユニット５０が高電圧電力を受け取ることが可能となる。このようにして、ストリング制御ユニット５０は、ストリング電流及び／又はストリング電圧等、さらに別のストリングレベル動作パラメータを決定してもよい。
さらに、前述のように、ストリング制御ユニット５０はシステム制御ユニット４８から低電圧電力を受け取ってもよい。バッテリ制御システム２６の動作がバッテリシステム１２の動作に与える影響を軽減させやすくするために、ストリング制御ユニット５０は一般に、例えば高電圧電力を昇圧することにより、システム制御ユニット４８から受け取った低電圧電力を使って動作してもよい。しかしながら、バッテリモジュール２４から高電圧電力も受け取るため、ストリング制御ユニット５０は、例えば低電圧電力の供給が中断した時に高電圧電力の使用に切り換えてもよい。ストリングレベル機能を提供できるようにするために、前述のように、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、各ストリング制御ユニット５０の中で使用されるインフラストラクチャを示してもよい。
説明に役立てるために、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャにより特定されてもよいストリング制御ユニット５０の１つの実施形態が図１１に示されている。図のように、ストリング制御ユニット５０は、パラレル通信インタフェース１２６と、シリアル通信インタフェース１２８と、処理回路１３０と、処理ユニット１３２と、メモリ１３４と、メモリ１３４と、ストリングリレイ通信インタフェース１３６と、絶縁バリア５６と、を含む。理解すべき点として、上記の構成要素は例示することが意図されているにすぎない。換言すれば、実際の実施例において、ストリング制御ユニット５０は追加の構成要素及び／又はこれより少ない構成要素を含んでいてもよい。
図の実施形態に関して、ストリング制御ユニット５０内の処理インフラストラクチャは、処理回路１３０と処理ユニット１３２を含む。いくつかの実施形態において、処理回路１３０と処理ユニット１３２は、少なくとも部分的に重複するストリングレベル機能を提供することにより、ストリング制御ユニット５０の信頼性を高めてもよく、特にこれは、計算がより複雑な機能がストリング制御ユニット５０に集中されてもよいからである。２種類の処理インフラストラクチャを単に使用することに加えて、動作の信頼性は、少なくとも一部に、処理回路１３０と処理ユニット１３２の異なる動作原理によって改善されてもよい。特に、処理回路１３０は、処理回路１３０の中で形成されるプログラム可能な回路接続に基づいて動作してもよく、それゆえ、１つ又は複数のＦｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）を含んでいてもよい。
他方で、処理ユニット１３２は、メモリ１３４に記憶された命令を実行することによって動作してもよい。それゆえ、いくつかの実施形態において、処理ユニット１３２は１つ又は複数のマイクロプロセッサを含んでいてもよく、メモリ１３４は、処理ユニット１３２により実行可能な命令を記憶する有形の非一時的コンピュータ可読媒体を含んでいてもよい。それゆえ、いくつかの実施形態において、メモリ１３４としては、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ）、Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ）、上書き可能不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ）、ハードドライブ、光ディスク、及びその他が含まれていてもよい。このようにして、障害が処理回路１３０と処理ユニット１３２の両方の動作に同時に影響を与える可能性が低減化されるかもしれず、それによってストリング制御ユニット５０の動作的な信頼性が改善される。
前述のように、ストリング制御ユニット５０は、対応するバッテリストリング５２の中のバッテリモジュール２４の動作を相互調整してもよい。動作を相互調整しやすくするために、処理ユニット１３２及び／又は処理回路１３０はバッテリストリング５２の中のバッテリモジュール２４の動作に関係する動作パラメータを処理及び／又は分析してもよい（プロセスブロック１３８）。
それゆえ、バッテリモジュール２４の相互調整機能を提供しやすくするために、通信インフラストラクチャは、パラレル通信インタフェース１２６及び／又はシリアル通信インタフェース１２８を含む。いくつかの実施形態において、パラレル通信インタフェース１２６は、Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＣＡＮ）等のパラレル通信ネットワークに通信可能に連結されてもよく、シリアル通信インタフェース１２８は、リップコードネットワーク等のシリアル通信ネットワークに通信可能に連結されてもよい。このようにして、パラレル通信インタフェース１１０及び／又はシリアル通信インタフェース１１２は、ストリング制御ユニット５０がセル制御ユニット５０からセルレベル及び／又はモジュールレベル動作パラメータを受け取り、及び／又はセル制御ユニット５０に命令を送信することを可能にするかもしれない。それに加え、パラレル通信インタフェース１１０及び／又はシリアル通信インタフェース１１２は、ストリング制御ユニット５０がシステム制御ユニット４８からの命令（例えば、制御コマンド）を受け取り、及び／又はストリングレベル動作パラメータをシステム制御ユニット４８及び／又は他のストリング制御ユニット５０に通信することを可能にするかもしれない。
さらに、異なる電圧領域で動作する構成要素と通信できるようにするために、シリアル通信インタフェース１１２は、低電圧シリアル通信ネットワークに通信可能に連結された低電圧シリアル通信インタフェース及び／又は高電圧シリアル通信ネットワークに通信可能に連結された高電圧シリアル通信インタフェースを含んでいてもよい。このようにして、いくつかの実施形態において、低電圧シリアル通信インタフェースは、ストリング制御ユニット５０をシステム制御ユニット４８及び／又は別のストリング制御ユニット５０に、低電圧シリアル通信ネットワークを介して通信可能に連結してもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、高電圧シリアル通信インタフェースは、ストリング制御ユニット５０を１つ又は複数のセル制御ユニット４８に、高電圧シリアル通信ネットワークを介して通信可能に連結してもよい。同様にして、いくつかの実施形態において、パラレル通信インタフェース１１０は、低電圧パラレル通信ネットワークに通信可能に連結される低電圧パラレル通信インタフェース及び／又は高電圧パラレル通信ネットワークに通信可能に連結される高電圧パラレル通信インタフェースを含んでいてもよい。
さらに、ストリング制御ユニット５０はバッテリモジュール２４から高電圧電力を、及び低電圧電源５４から低電圧電力を受け取るため、パワーインフラストラクチャは絶縁バリア５６を含む。前述のように、絶縁バリア５６は、高電圧領域で動作する電気構成要素と低電圧領域で動作する電気的構成要素を電気的に絶縁しやすくしてもよい。いくつかの実施形態において、絶縁バリア５６の数は通信インタフェース等、他の構成要素と比較して、実装関連費用に実質的に影響を与えるかもしれない。それゆえ、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、バッテリストリング５２ごとに、絶縁バリア５６の実装を集中させてもよく、それによって実装関連費用を削減しやすくなる。このようにして、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、各種のストリングレベル機能を提供するために使用されるインフラストラクチャと共にストリング制御ユニット５０のビルディングブロックを提供してもよい。
図の実施形態に関して、ストリング制御ユニット５０の通信インフラストラクチャはまた、ストリングリレイ通信インタフェース１３６も含む。いくつかの実施形態において、ストリングリレイ通信インタフェース１３６はストリングリレイに通信可能に連結されていてもよく、これは、バッテリストリング５２をバッテリシステム１２及び／又は電気負荷に電気的に選択的に接続するように制御されてもよい。例えば、ストリングリレイ通信インタフェース１３６は、ストリング制御ユニット５０がストリングリレイに対し、開くことによってバッテリストリング５２をバッテリシステム１２から電気的に切断するように命令する制御コマンドを通信することを可能にしてもよい。それに加え、ストリング通信インタフェース１３６は、ストリング制御ユニット５０がストリングリレイに対し、閉じることによってバッテリストリング５２をバッテリシステム１２に電気的に接続するように命令する制御コマンドを通信することを可能にしてもよい。
前述のように、いくつかの実施形態において、複数のバッテリストリング５２は、例えばバッテリチェーン４４として直列に接続されてもよく、各バッテリストリング５２は対応するストリング制御ユニット５０を利用する。このような実施形態において、ストリングリレイを動作させることにより、複数のバッテリストリング５２を選択的に接続又は切断してもよい。それゆえ、このような実施形態において、ストリングリレイは、１つの（例えば、主）ストリング制御ユニット５０に通信可能に連結されてもよく、それによって１つのストリング制御ユニット５０が制御コマンドをストリングリレイに通信することが可能となる。このようにして、他の（例えば、従属）ストリング制御ユニット５０のストリング通信インタフェース１３６は、ファン等の他の電気構成要素に通信可能に連結されてもよい。
図９に示される第二のバッテリシステム１２Ｂに戻ると、前述のように、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、セル制御ユニット４６の各々により提供されることになるセルレベル機能及び／又はモジュールレベル機能を示してもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、セル制御ユニット４６は、対応するバッテリモジュール２４に物理的に連結されてもよい。例えば、第一のセル制御ユニットユニット４６Ａは、第一のバッテリモジュール２４Ａに物理的に連結されてもよい。実際には、いくつかの実施形態において、セル制御ユニット４６は、対応するバッテリモジュール２４の筐体の上又はその中に配置されてもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、セル制御ユニット４６は、対応するバッテリモジュール２４の端子に電気的に接続されてもよく、それによってセル制御ユニット４６がセルレベル機能及び／又はモジュールレベル機能を実行するために使用される電力を受け取ることが可能となる。
バッテリモジュール２４と連結しやすく、及び／又はそこから電力を受け取りやすくするために、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、セル制御ユニット４６に、計算がより複雑でないセルレベル機能及び／又はモジュールレベル機能を割り当ててもよい。前述のように、いくつかの実施形態において、セルレベル機能は、バッテリセル３６の動作に関係する動作パラメータを決定することを含んでいてもよい。例えば、各セル制御ユニット４６は、その対応するバッテリモジュール２４の動作パラメータ及びバッテリモジュール２４の中のバッテリセル３６の動作パラメータを決定してもよい。図の実施形態において、第一のセル制御ユニット４６Ａは、第一のバッテリモジュール２４Ａの電圧、第一のバッテリモジュール２４Ａの中のバッテリセル３６の第一の（例えば、一番上の）集合の電圧、第一のバッテリモジュール２４Ａの中のバッテリセル３６の第二の（例えば、一番下の）集合の電圧、及び／又はバッテリモジュール２４の温度を決定してもよい。
動作パラメータを決定しやすくするために、セル制御ユニット４６は、１つ又は複数のセンサ１０８から、動作パラメータを示すセンサデータを受け取ってもよい。それゆえ、いくつかの実施形態において、センサ１０８は、１つ又は複数の電圧センサ及び／又は１つ又は複数の温度センサを含んでいてもよい。例えば、図の実施形態において、第一のセル制御ユニット４６Ａは、第一のセンサ１０８Ａからの、第一のバッテリセル３６Ａ及び第二のバッテリセル３６Ｂを含むバッテリセル３６の第一の集合の電圧を示すセンサデータを受け取ってもよい。それに加え、第一のセル制御ユニット４６Ａは、第二のセンサ１０８Ｂからの、第一のバッテリモジュール２４Ａの電圧を示すセンサデータと、第二のセンサ１０８Ｂからの、第三のバッテリセル３６Ｃ及び第四のバッテリセル３６Ｄを含むバッテリセル３６の第二の集合を示すセンサデータを受け取ってもよい。
それに加え、前述のように、モジュールレベル機能は、対応するバッテリモジュール２４からストリング制御ユニット５０への通信を集中させることを含んでいてもよい。さらに、セルレベル機能は、対応するバッテリモジュール２４内のバッテリセル３６及び／又はバッテリセル集中の動作を、決定された動作パラメータに基づいて相互調整することを含んでいてもよい。セルレベル機能を提供できるようにするために、前述のように、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、各セル制御ユニット４６内で使用されるインフラストラクチャを示してもよい。
説明に役立てるために、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャにより特定されてもよいセル制御ユニット４６の１つの実施形態が図１２に示されている。図のように、セル制御ユニット４６は、第一のセンサ通信インタフェース１４０と、第二のセンサ通信インタフェース１４２と、第一のアナログ−デジタル変換器１４４と、第二のアナログ−デジタル変換器１４６と、論理回路１４８と、シリアル通信インタフェース１５０と、を含む。理解すべき点として、上記の構成要素は例示することが意図されているにすぎない。換言すれば、実際の実施例において、セル制御ユニット４６は追加の構成要素及び／又はこれより少ない構成要素を含んでいてもよい。
図の実施形態に関して、セル制御ユニット４６内の処理インフラストラクチャは、セルレベル機能及び／又はモジュールレベル機能を提供するために、第一のアナログ−デジタル変換器１４４と、第二のアナログ−デジタル変換器１４６と、論理回路１４８と、を含む。特に、第一のアナログ−デジタル変換器１４４及び／又は第二のアナログ−デジタル変換器１４６は、例えば論理回路１４８及び／又はストリング制御ユニット５０によりさらに処理されやすくするために、アナログ表現からデジタル表現へとデータを変換してもよい。
前述のように、セル制御ユニット４６は、計算がより複雑でない機能を提供することにより、実装関連費用を削減し、小型化し、及び／又はセル制御ユニット４６の電力消費が対応するバッテリモジュール２４の動作に与えると予想される影響を軽減させやすくしてもよい。それゆえ、いくつかの実施形態において、論理回路１４８は、例えば、対応するバッテリモジュール２４及び／又はバッテリモジュール２４内のバッテリセルの動作に関する動作パラメータを処理及び／又は分析するために（プロセスブロック１５１）、論理回路１４８内で形成される比較的固定された回路構成要素に基づいて動作してもよい。
それゆえ、いくつかの実施形態において、論理回路１４８としては、１つ又は複数の１つ又は複数の特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、演算増幅器、及び／又は論理ゲートが含まれていてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、論理回路１４８は、加算、除算、乗算、及び／又は除算等の算術的演算を実行してもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、論理回路１４８は、ＡＮＤ演算、ＯＲ演算、ＸＯＲ演算、ＮＯＴ演算、及び／又はＮＡＮＤ演算等の論理演算を実行してもよい。
バッテリセル３６の相互調整機能を提供しやすくするために、通信インフラストラクチャは、第一のセンサ通信インタフェース１４０及び／又は第二のセンサ通信インタフェース１４２を含む。いくつかの実施形態において、第一のセンサ通信インタフェース１４０は第一のセンサ１０８Ａに通信可能に連結されていてもよく、それによってセル制御ユニット４６がセンサデータのアナログ表現を受け取り、第一のアナログ−デジタル変換器１４４が、さらに処理されるためにセンサデータのアナログ表現をデジタル表現に変換することが可能となる。それに加え、第二のセンサ通信インタフェース１４２は第二のセンサ１０８Ｂに通信可能に連結されてもよく、それによってセル制御ユニット４６がセンサデータのアナログ表現を受け取り、第二のアナログ−デジタル変換器１４６が、さらに処理されるためにセンサデータのアナログ表現をデジタル表現に変換することが可能となる。
さらに、ストリング制御ユニット５０がモジュールレベル相互調整機能を提供しやすくするために、セル制御ユニット４６の通信インフラストラクチャは、シリアル通信インタフェース１５０を含み、それによってセル制御ユニット４６がセルレベル動作パラメータ及び／又はモジュールレベル動作パラメータを、例えば高電圧シリアル通信ネットワークを介してストリング制御ユニット５０に通信することが可能となる。このようにして、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、セル制御ユニット４６のビルディングブロックを、各種のセル／モジュールレベル機能を提供するために使用される、関連のインフラストラクチャと共に提供してもよい。
いくつかの実施形態において、設計システム５８は、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを使って、バッテリ制御システム２６を実装しやすくしてもよい。いくつかの実施形態において、設計システムはバッテリシステム１２を分析して、対応するバッテリ制御システム２６を実装するために使用されることになるハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャからビルディングブロックを示してもよい。例えば、図９に示される第二のバッテリシステム１２Ｂに戻ると、設計システム５８は、バッテリモジュール２４を検出し、各バッテリモジュール２４に電気的に連結されることになるセル制御ユニット４６を示す。それに加え、設計システム５８は、バッテリストリング５２を検出し、各バッテリストリング５２内のバッテリモジュール２４に対応するセル制御ユニット４６に通信可能に及び／又は電気的に連結されることになるストリング制御ユニット５０を示してもよい。さらに、設計システム５８は、バッテリシステム１２Ｂの中のバッテリストリング５２に対応するストリング制御ユニット５０に通信可能に連結されることになるシステム制御ユニット４８を示してもよい。
いくつかの実施形態において、少なくとも一部にバッテリ制御システム２６内のビルディングブロックの実装を示すことに基づいて、設計システム５８は、比較的自動的にバッテリ制御システム２６を実装してもよい。他の実施形態において、設計システム５８は、例えば通信ネットワーク６０及び／又は出力デバイス６４を介して、ビルディングブロックの表示を、バッテリ制御システム２６を実装する製造システムに通信してもよい。さらに、いくつかの実施形態において、設計システム５８は、例えば通信ネットワーク６０及び／又は出力デバイス６４を介して、ビルディングブロックの表示を通信して、ユーザ（例えば、オペレータ又は製造者）がバッテリ制御システム２６を実装できるようにしてもよい。
それに加え、前述のように、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、バッテリ制御システム２６を拡張して、追加の制御レベル機能を提供できるようにしてもよい。例えば、チェーンレベル機能を提供するために、チェーン制御ユニット１５３は、対応するバッテリチェーン４４の中のバッテリストリング５２と共に使用されるストリング制御ユニット５０に通信可能に連結されてもよい。前述のように、他のハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを使用することにより、実装の柔軟性及び／又は実装関連費用に対する影響を変化させるという結果を提供してもよい。
統合型ストリング制御ユニットを備える例示的なハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャ
説明に役立てるために、他のハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを使用して実装されたバッテリ制御システム２６を含む第二のバッテリシステム１２Ｂが図１４に示されている。図のように、第二のバッテリシステム１２Ｂは、プラスのバス４７とマイナスのバス４９との間に並列に接続されたバッテリチェーン４４を含み、その各々が、直列に接続されてバッテリストリング５２の中に構成されたバッテリモジュール２４を含む。それに加え、バッテリ制御システム２６は、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャにより提供されるような、セル制御ユニット４６、統合型ストリング制御ユニット１５０、及びシステム制御ユニット４８を使って実装される。いくつかの実施形態において、現在説明中のハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャにより提供されるセル制御ユニット４６及び／又はシステム制御ユニット４８は、前に説明したハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャと比較的同じであってもよい。
しかしながら、現在説明中のハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、統合型ストリング制御ユニット１５０を特定していてもよく、これは前に説明したハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャにより提供されるストリング制御ユニット５０と比較して、提供された機能及び／又はインフラストラクチャにおいて少なくとも部分的に異なる。特に、バッテリシステム５２は一般に、少なくとも１つのバッテリモジュール２４を含んでいるため、統合型ストリング制御ユニット１５０は、セル／モジュールレベル機能をストリングレベル機能と統合してもよい。このようにして、バッテリ制御システム２６を実装するために使用される冗長なインフラストラクチャが減り、それによって実装関連費用の削減が容易になる。
いくつかの実施形態において、統合型ストリング制御ユニット１５０は、バッテリストリング５２のためのストリングレベル機能及び／又はバッテリストリング５２内の１つのバッテリモジュール２４のためのセル／バッテリベル機能を提供してもよい。例えば、図の実施形態において、第一の統合型ストリング制御ユニット１５０Ａは、第一のバッテリストリング５２Ａのためのストリングレベル機能と第一のバッテリストリング５２Ａの中の１つのバッテリモジュール２４のためのセル／バッテリレベル機能を提供してもよい。それに加え、第二の統合型ストリング制御ユニット１５０Ｂは、第二のバッテリストリング５２Ｂのためのストリングレベル機能と、第二のバッテリストリング５２Ｂの中の１つのバッテリモジュール２４のためのセル／バッテリレベル機能を提供してもよい。さらに、第三の統合型ストリング制御ユニット１５０Ｌは、第二のバッテリストリング５２Ｃのためのストリングレベル機能と、第二のバッテリストリング５２Ｂの中の１つのバッテリモジュール２４のためのセル／バッテリレベル機能を提供してもよい。
それゆえ、いくつかの実施形態において、統合型ストリング制御ユニット１５０は、バッテリストリング５２内の対応するバッテリモジュール２４に物理的に連結されていてもよい。例えば、第一の統合型ストリング制御ユニット１５０Ａは、バッテリストリング５２Ａ内の対応するバッテリモジュール２４に物理的に連結されてもよい。実際には、いくつかの実施形態において、統合型ストリング制御ユニットは、対応するバッテリモジュール２４の筐体の上及び／又はその中に配置されてもよい。このようにして、統合型ストリング制御ユニット１５０を提供することにより、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、特により複雑でないバッテリシステム１２（例えば、バッテリモジュール２４がより少ない、及び／又は制御レベルがより少ない）において、実装関連費用を削減しやすくするかもしれない。
説明に役立てるために、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャにより特定されてもよい統合型ストリング制御ユニット１５０の１つの実施形態が図１４に示されている。図のように、統合型ストリング制御ユニット１５０は、統合型セル制御ユニット１５２と、処理回路１５４と、処理ユニット１５６と、メモリ１５８と、絶縁バリア５６と、パラレル通信インタフェース１６０と、シリアル通信インタフェース１６２と、ストリングリレイ通信インタフェース１６４と、を含む。理解すべき点として、上記の構成要素は例示することが意図されているにすぎない。換言すれば、実際の実施例において、統合型ストリング制御ユニット１５０は追加の構成要素及び／又はこれより少ない構成要素を含んでいてもよい。
図の実施形態に関して、統合型セル制御ユニット１５２により提供される機能は一般に、セル制御ユニット４６により提供される機能と同じであってもよい。そのため、統合型ストリング制御ユニット１５０の処理インフラストラクチャは、処理回路１５４と、処理ユニット１５６と、統合型セル制御ユニットの処理インフラストラクチャ、例えば第一のアナログ−デジタル変換器１４４、第二のアナログ−デジタル変換器１４６、及び／又は論理回路１４８を含む。いくつかの実施形態において、処理回路１５４と処理ユニット１５６は、ストリング制御ユニット５０と同様のストリングレベル機能を提供するように動作してもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、処理回路１５４と処理ユニット１５６により提供されるストリングレベル機能は少なくとも部分的に重複して、統合型ストリング制御ユニット１５０の動作上の信頼性を改善しやすくしてもよい。
例えば、処理回路１５４は処理回路の中で形成されたプログラム可能な回路接続に基づいて動作してもよく、それゆえ、１つ又は複数のＦｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）を含んでいてもよい。それに加え、処理ユニット１５６は、メモリ１５８の中に記憶されている命令を実行することによって動作してもよい。それゆえ、いくつかの実施形態において、処理ユニット１５６は１つ又は複数のマイクロプロセッサを含んでいてもよく、メモリ１５８は、処理ユニット１５６により実行可能な命令を記憶する有形の非一時的コンピュータ可読媒体を含んでいてもよい。それゆえ、このような実施形態において、メモリ１３４として、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ）、Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ）、上書き可能不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ）、ハードドライブ、光ディスク及びその他が含まれていてもよい。
それに加えて、バッテリストリング５２が複数のバッテリモジュール２４を含む場合、統合型ストリング制御ユニット１５０は、その対応するバッテリモジュール２４の動作とバッテリストリング５２内の他のバッテリモジュール２４の動作を相互調整してもよい。相互調整動作を容易にするために、通信インフラストラクチャはパラレル通信インタフェース１６０及び／又はシリアル通信インタフェース１６２を含む。いくつかの実施形態において、パラレル通信インタフェース１６０は、Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＣＡＮ）等のパラレル通信ネットワークに通信可能に連結されてもよく、シリアル通信インタフェース１６２は、リップコードネットワーク等のシリアル通信ネットワークに通信可能に連結されてもよい。このようにして、パラレル通信インタフェース１６０及び／又はシリアル通信インタフェース１６２により、統合型ストリング制御ユニット１５０がその対応するバッテリストリング５２の中の他のバッテリモジュール２４のセル制御ユニット４６から、セルレベル及び／又はモジュールレベル動作パラメータを受け取り、及び／又はそれに対して命令を送信することが可能となるかもしれない。
それに加えて、いくつかの実施形態において、シリアル通信インタフェース１６２により、統合型ストリング制御ユニット１５０が例えば、同じバッテリチェーン４４内の他のバッテリストリング５２に対応する、他の統合型ストリング制御ユニット１５０からストリングレベル動作パラメータ及び／又は自己設定情報を受け取ることが可能となるかもしれない。さらに、いくつかの実施形態において、パラレル通信インタフェース１６０及び／又はシリアル通信インタフェース１６２により、統合型ストリング制御ユニット１５０がシステム制御ユニット４８にストリングレベル動作パラメータを送信し、及び／又はそこから命令（例えば、制御コマンド）を受け取ることが可能となるかもしれない。
図の実施形態に関して、統合型ストリング制御ユニット１５０の通信インフラストラクチャはまた、ストリングリレイ通信インタフェース１６４も含んでいてよい。いくつかの実施形態において、ストリングリレイ通信インタフェース１６４は、ストリングリレイに通信可能に連結されてもよく、これはバッテリストリング５２をバッテリシステム１２及び／又は電気負荷に選択的に電気的に接続するように制御されてもよい。例えば、ストリングリレイ通信インタフェース１６４は、統合型ストリング制御ユニット１５０がストリングリレイに対し、開くことによってバッテリストリング５２をバッテリシステム１２から電気的に切断するように命令する制御コマンドを通信することを可能にするかもしれない。それに加え、ストリング通信インタフェース１６４は、統合型ストリング制御ユニット１５０がストリングリレイに対し、閉じてバッテリストリング５２をバッテリシステム１２に電気的に接続するように命令する制御コマンドを通信することを可能にするかもしれない。
前述のように、いくつかの実施形態において、複数のバッテリストリング５２は、例えばバッテリチェーン４４として直列に接続されてもよく、各バッテリストリング５２は対応する統合型ストリング制御ユニット１５０を利用する。いくつかの実施形態において、ストリングリレイを動作することは、複数のバッテリストリング５２を選択的に接続又は切断してもよい。それゆえ、このような実施形態において、ストリングリレイは、１つの（例えば、主）統合型ストリング制御ユニット１５０のストリング通信インタフェースに通信可能に連結されてもよく、これによってその１つの統合型ストリング制御ユニット１５０はストリングリレイに制御コマンドを通信することが可能となる。このようにして、他の（例えば、従属）統合型ストリング制御ユニット１５０のストリング通信インタフェース１６４は、ファン等、他の電気構成要素に通信可能に連結されてもよい。
いくつかの例において、統合型ストリング制御ユニット１５０に統合型セル制御ユニット１５２を含めることは、冗長なインフラストラクチャを削減しやすくするかもしれない。例えば、セル／モジュールレベル機能を提供するために使用される通信インフラストラクチャは、ストリングレベル機能を提供するために使用される通信インフラストラクチャと共有されてもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、セル／モジュールレベル機能を提供するために使用される処理インフラストラクチャは、ストリングレベル機能を提供するために使用される処理インフラストラクチャと共有されてもよい。例えば、処理回路１５４及び／又は処理ユニット１５６は、ストリングレベル機能に加えてセル／モジュールレベル機能を実装するために使用される処理を含んでいてもよく、これによって統合型ストリングセル制御ユニット１５２の中の別々の論理回路が不要となるかもしれない。このようにして、統合型ストリング制御ユニット１５０を提供することにより、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、バッテリ制御システム２６の統合関連費用の削減を容易にする。
さらに、統合型ストリング制御ユニット１５０を特定することにより、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、バッテリ制御システム２６をより少ない構成要素（例えば、ビルディングブロック）で実装することが可能となるかもしれない。例えば、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、１つのバッテリモジュール２４を含むバッテリシステム１２のためのバッテリ制御システム２６を、１つの統合型ストリング制御ユニット１５０を使って実装することを可能にするかもしれず、それによってセル制御ユニット４６及び／又はシステム制御ユニット４８が不要となる。このようにして、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャはまた、実装の柔軟性の改善も容易にするかもしれない。
ストリングレベルの動作パラメータを決定しやすくするために、統合型ストリング制御ユニット１５０は、バッテリモジュール２４からの高電圧電力を、及び例えば直接低電圧電源５４からの、及び／又はシステム制御ユニット４８を介した低電圧電力を受け取ってもよい。それゆえ、統合型ストリング制御ユニット１５０のパワーインフラストラクチャは、絶縁バリア５６を含み、これは高電圧領域で動作する電気構成要素と低電圧領域で動作する電気構成要素とを電気的に絶縁する。
電気的に絶縁されているが、統合型ストリング制御ユニット１５０は依然として、システム制御ユニット４８及び／又は、監視用制御システム１８等のその他の電気構成要素の通信可能に連結されてもよい。それゆえ、通信を容易にするために、絶縁バリア５６は絶縁された通信インタフェース１６６を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、絶縁された通信インタフェース１６６は、１つ又は複数のデジタル通信バス、オプトカプラ、フォトカプラ、及び／又は光アイソレータを含んでいてもよい。このようにして、処理回路１５４及び／又は処理ユニット１５６は、絶縁された通信インタフェース１６６を介して統合型ストリング制御ユニット１５０の通信インフラストラクチャに通信可能に連結されてもよい。
さらに、いくつかの実施形態において、処理回路１５４及び／又は処理ユニット１５６は高電圧領域で動作してもよい。しかしながら、バッテリ制御システム２６の電力消費がバッテリシステム１２の動作に与える影響を軽減させやすくするために、処理回路１５４及び／又は処理ユニット１５６は、低電圧電源５４により供給される電力を受け取ってもよい。低電圧電源５４から供給された電力を使用しやすくするために、絶縁バリア５６は変圧器１６８を含んでいてもよい。動作において、変圧器１６８は低電圧電力を受け取り、高電圧電力を生成してもよく、これはその後、電気的絶縁を保持しながら、処理回路１５４及び／又は処理ユニット１５６に提供されてもよい。低電圧電源からの電力供給が中断したとき、統合型ストリング制御ユニット１５０はバッテリモジュール２４から処理回路１５４及び／又は処理ユニット１５６への電力供給に切り換えてもよい。
さらに、異なる電圧領域内で動作する構成要素との通信を可能にするために、シリアル通信インタフェース１６２は、低電圧シリアル通信ネットワークに通信可能に連結された低電圧シリアル通信インタフェース及び／又は高電圧シリアル通信ネットワークを通信可能に連結された高電圧シリアル通信インタフェースを含んでいてもよい。このようにして、いつくかの実施形態において、低電圧シリアル通信インタフェースは、統合型ストリング制御ユニット１５０をシステム制御ユニット４８及び／又は他の統合型ストリング制御ユニット１５０に、低電圧シリアル通信ネットワークを介して通信可能に連結してもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、高電圧シリアル通信インタフェースは、統合型ストリング制御ユニット１５０を１つ又は複数のセル制御ユニット４８に、高電圧シリアル通信ネットワークを介して通信可能に連結してもよい。同様の方法で、いくつかの実施形態において、パラレル通信インタフェース１６０は、低電圧パラレル通信ネットワークに通信可能に連結される低電圧パラレル通信インタフェース及び／又は高電圧パラレル通信ネットワークに通信可能に連結される高電圧パラレル通信インタフェースを含んでいてもよい。このようにして、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、各種のセルベル機能、モジュールレベル機能、及びストリングレベル機能を提供するために使用される、関連のインフラストラクチャと共に統合型ストリング制御ユニット１５０を提供してもよい。
統合型ストリング制御ユニット１５０を実装するためのプロセス１７０の１つの実施形態が図１５に示されている。一般に、プロセス１７０は、セル制御ユニットを第一の電源に電気的に連結するステップ（プロセスブロック１７２）と、セル制御ユニットを処理回路及び／又は処理ユニットに通信可能に連結するステップ（プロセスブロック１７４）と、処理回路及び／又は処理ユニットを変圧器に電気的に連結するステップ（プロセスブロック１７６）と、変圧器を第二の電源に電気的に連結するステップ（プロセスブロック１７８）と、処理回路及び／又は処理ユニットを通信インタフェースに、絶縁された通信インタフェースを介して通信可能に連結するステップ（プロセスブロック１８０）と、を含む。いくつかの実施形態において、プロセス１７０は、例えば統合型ストリング制御ユニット１５０の製造者及び／又は設計者により、設計プロセッサ６８等のプロセッサを使って、設計メモリ７０等の有形の非一時的コンピュータ可読媒体の中に記憶された命令を実行することによって実装されてもよい。
したがって、いつかの実施形態において、設計システム５８は第一の電源に電気的に連結された統合型セル制御ユニット１５２を示してもよい（プロセスブロック１７２）。前述のように、統合型セル制御ユニット１５２は対応するバッテリモジュール２４に電気的に連結されてもよい。換言すれば、このような実施形態において、第一の電源はバッテリモジュール２４及び、それゆえ高電圧電源であってもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、統合型セル制御ユニット１５２は、例えばバッテリモジュール２４の端子及び／又はバッテリモジュール２４内の内部バスを介して、バッテリモジュール２４に電気的に連結されてもよい。
それに加え、設計システム５８は、処理回路１５４及び／又は処理ユニット１５６に通信可能に連結されることになる統合型セル制御ユニット１５２を示してもよい（プロセスブロック１７４）。いくつかの実施形態において、統合型セル制御ユニット１５２は、処理回路１５４及び／又は処理ユニット１５６に、通信可能に１つ又は複数の内部通信バスを介して連結されてもよい。このようにして、統合型セル制御ユニット１５２を通信（例えば、ＣＡＮ又はリップコード）ネットワークに通信可能に連結するために使用される通信インフラストラクチャ（例えば、通信インタフェース）が不要とされてもよい。
さらに、設計システム５８は、変圧器１６８に電気的に連結されることになる処理回路１５４及び／又は処理ユニット１５６を示し（プロセスブロック１７６）、及び第二の電源に電気的に連結されることになる変圧器を示してもよい（プロセスブロック１７８）。前述のように、いくつかの実施形態において、変圧器１６８は低電圧電源５４から低電圧電力を受け取ってもよい。換言すれば、このような実施形態において、第二の電源は低電圧電源５４であってもよい。それゆえ、いくつかの実施形態において、変圧器１６８は低電圧電源５４に、１つ又は複数の電気バスを介して、及び／又はシステム制御ユニット４８を介して電気的に連結されてもよい。
それに加え、前述のように、変圧器１６８は処理回路１５４及び／又は処理ユニット１５６に供給される高電圧電力を生成してもよい。それゆえ、いくつかの実施形態において、変圧器１６８は処理回路１５４及び／又は処理ユニット１５６に、１つ又は複数の電気バスを介して電気的に連結されてもよい。さらに、前述のように、変圧器１６８は第一の（例えば、高）電圧領域と第二の（例えば、低）電圧領域間の絶縁バリア５６をまたいで接続されてもよい。それゆえ、動作において、変圧器１６８は処理回路１５４及び／又は処理ユニット１５６を第一の電圧領域で動作させるために使用される電力を、第二の電圧領域で受け取った電力使って供給しやすくしてもよい。
設計システム５８はまた、パラレル通信インタフェース１６０及び／又はシリアル通信インタフェース１６２に、絶縁された通信インタフェース１６６を介して通信可能に連結されることになる処理回路１５４及び／又は処理ユニット１５６も示してよい（プロセスブロック１８０）。いくつかの実施形態において、処理回路１５４及び／又は処理ユニット１５６は絶縁された通信インタフェース１６６に、１つ又は複数の内部通信バスを介して通信可能に連結されてもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、絶縁されたインタフェース１６６は、パラレル通信インタフェース１６０及び／又はシリアル通信インタフェース１６２に１つ又は複数の内部通信バスを介して通信可能に連結されてもよい。
前述のように、統合型ストリング制御ユニット１５０において、処理回路１５４及び処理ユニット１５６は、絶縁バリア５６の、パラレル通信インタフェース１６０及びシリアル通信インタフェース１６２と反対側に配置されてもよい。それゆえ、絶縁された通信インタフェース１６６は、絶縁バリア５６をまたいで接続されてもよく、それによって異なる電圧領域で動作する電気構成要素間でのデータ通信が容易となる。このようにして、いくつかの実施形態において、絶縁された通信インタフェース１６６は、処理ユニット１５６とパラレル通信ネットワークとの間のパラレル通信インタフェース１６０を介したデータ通信を容易にしてもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、絶縁された通信インタフェース１６６は、処理回路１５４とシリアル通信ネットワークとの間のシリアル通信インタフェース１６２を介したデータ通信を容易にしてもよい。
前述のように、シリアル通信ネットワークは、複数の統合型ストリング制御ユニット１５０及び／又は複数のストリング制御ユニット５０を、例えばデイジチェーンで通信可能に連結してもよい。いくつかの実施形態において、シリアル通信ネットワークは、例えば対応するバッテリストリング５２の中で故障が検出されたことを示すために、複数の統合型ストリング制御ユニット１５０及び／又は複数のストリング制御ユニット５０との間でストリングレベル動作パラメータを通信しやすくしてもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、シリアル通信ネットワークは、例えばシリアル通信ネットワーク内の順番を決定するために、複数の統合型ストリング制御ユニット１５０のうちの１つ又は複数及び／又は１つ又は複数のストリング制御ユニット５０を自己設定しやすくしてもよい。
ストリング制御ユニットの自動構成と故障通信
説明に役立てるために、シリアル通信ネットワーク１８２に接続されたストリング制御ユニット５０の１つの実施形態が図１６に示されている。理解すべき点として、以下の技術は、説明用の例を提供するためだけにストリング制御ユニット５０に関して説明されている。換言すれば、以下の技術はまた、統合型ストリング制御ユニット１５０に適用されてもよい。
図の実施形態に関して、シリアル通信ネットワーク１８２（例えば、リップコードネットワーク）は、複数のストリング制御ユニット５０すなわち第一のストリング制御ユニット５０Ａ、第二のストリング制御ユニット５０Ｂ、及び第三の（例えば、最後の）ストリング制御ユニット５０Ｌを通信可能に連結する。いくつかの実施形態において、シリアル通信ネットワーク１８２を介して通信可能に連結され、ストリング制御ユニット５０は、同じバッテリチェーン４４の中に含まれるバッテリストリング５２に対応してもよい。それゆえ、理解すべき点として、３つのストリング制御ユニット５０は単に説明用の例を提供するために描かれているにすぎない。他の実施形態において、シリアル通信ネットワーク１８２は、２つのストリング制御ユニット５０又は４つ以上のストリング制御ユニット５０を含んでいてもよい。
いずれの場合も、シリアル通信ネットワーク１８２を形成するために、ストリング制御ユニット５０はシリアル通信バス１８４（例えば、リップコードバス）を介して通信可能に連結される。いくつかの実施形態において、シリアル通信バス１８４は一方向通信バスでなくてもよい。このような実施形態において、シリアル通信ネットワークを形成するために、ストリング制御ユニット５０はデイジチェーン配置でシリアル通信バスを介して接続されてもよい。例えば、図の実施形態において、第一のストリング制御ユニット５０Ａは第二のストリング制御ユニット５０Ｂに、第一のシリアル通信バス１８４Ａを介して通信可能に連結される、等々、デイジチェーンの下流へ、最後のストリング制御ユニット５０Ｌまで進む。それに加え、最後のストリング制御ユニット５０Ｌは、第一のストリング制御ユニット５０Ａにフィードバックシリアル通信バス１８４Ｆを介して通信可能に連結される。
このようにして、ストリング制御ユニット５０は、シリアル通信（例えば、リップコード）信号をシリアル通信ネットワーク１８２（例えば、デイジチェーン）の下流に、及び第一のストリング制御ユニット５０Ａに戻るように通信してもよい。それゆえ、いくつかの実施形態において、第一のストリング制御ユニット５０Ａは、主ストリング制御ユニットと考えてもよい。それに加え、最後のストリング制御ユニット５０Ｌを通じた第二のストリング制御ユニット５０は、従属ストリング制御ユニットと考えてもよい。
いくつかの実施形態において、このようにしてシリアル通信信号を通信することにより、主ストリング制御ユニットが、シリアル通信ネットワーク１８２に接続される従属ストリング制御ユニットの数を決定し、少なくとも一部に従属ストリング制御ユニットの数に基づいて自己設定することが可能となる。それに加え、いくつかの実施形態において、シリアル通信信号をこのようにして通信することにより、従属ストリング制御ユニットがシリアル通信ネットワーク１８２内のその順番を決定し、少なくとも一部に決定された順番に基づいて自己設定することが可能となるかもしれない。さらに、いくつかの実施形態において、このようにしてシリアル通信信号を通信することにより、例えば、故障が存在すると予想されるときに主ストリング制御ユニットがストリングリレイに対して開くように命令することを可能にするために、故障が他のストリング制御ユニット５０に存在すると予想されるときに通信しやすくするかもしれない。
説明に役立てるために、シリアル通信ネットワーク１８２（例えば、デイジチェーン）の中で接続されるストリング制御ユニット５０を動作するためのプロセス１８６の１つの実施形態が図１７に示されている。一般に、プロセス１８６は、主ストリング制御ユニットにおいてシリアル通信信号を生成するステップ（プロセスブロック１８８）と、シリアル通信信号をシリアル通信ネットワーク内の次のストリング制御ユニットに通信するステップ（プロセスブロック１９０）と、従属ストリング制御ユニットがシリアル通信ネットワークの中に残っているか否かを判断するステップ（判断ブロック１９２）と、従属ストリング制御ユニットが残っていない場合、シリアル通信信号を主ストリング制御ユニットにフィードバックするステップ（プロセスブロック１９４）と、を含む。いくつかの実施形態において、プロセス１８６は、プログラム可能な回路接続に基づいて、処理回路１３０又は処理回路１５４等の処理回路を動作させることによって実装されてもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、プロセス１８６は、処理ユニット１３２又は処理ユニット１５６等のプロセッサを使って、メモリ１３４又はメモリ１５８等の有形の非一時的コンピュータ可読媒体に記憶された命令を実行することによって実装されてもよい。
したがって、いくつかの実施形態において、第一の（例えば、主）ストリング制御ユニット５０Ａは、第一のシリアル通信信号を生成してもよい（プロセスブロック１８８）。いくつかの実施形態において、シリアル通信信号はハイの状態とローの状態を含んでいてもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、シリアル通信信号は電圧信号又は電流信号であってもよい。
さらに、いくつかの実施形態において、シリアル通信信号は情報を通信するために周波数変調されてもよい。例えば、故障が検出されない場合、第一のストリング制御ユニット５０Ａにより生成されるシリアル通信信号の周波数は主周波数（例えば、１００Ｈｚ）であってもよく、これは、第一のストリング制御ユニット５０Ａがシリアル通信ネットワーク１８２の中の主ストリング制御ユニットであることを示す。他方で、故障が検出された場合、第一のストリング制御ユニット５０Ａにより生成されるシリアル通信信号の周波数は故障周波数（例えば、５００Ｈｚ）であってもよく、これは、故障が検出されたことを示す。
第一のストリング制御ユニット５０Ａは次に、第一のシリアル通信信号を第二の（例えば、次の従属）ストリング制御ユニット５０Ｂに通信してもよい（プロセスブロック１９０）。いくつかの実施形態において、第一のストリング制御ユニット５０Ａは、第一のシリアル通信信号を第二のストリング制御ユニット５０Ｂに第一のシリアル通信バス１８４Ａを介して通信してもよい。第一のシリアル通信信号を受け取った後、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、第一のシリアル通信信号の周波数を決定し、それに応じて動作してもよい。
説明に役立てるために、従属ストリング制御ユニットを動作させるためのプロセス１９６の１つの実施形態が図１８に示されている。一般に、プロセス１９６は、ストリング制御ユニットでシリアル通信信号を受け取るステップ（プロセスブロック１９８）と、現在のバッテリストリングの中で故障が検出されたか否かを判断するステップ（判断ブロック２００）と、現在のバッテリストリングの中で故障が検出された場合に故障周波数のシリアル通信信号を出力するステップ（プロセスブロック２０２）と、現在のバッテリストリングの中で故障が検出されていない場合に、受け取ったシリアル通信信号の周波数を決定するステトップ（プロセスブロック２０４）と、を含む。それに加え、プロセス１９６は、受け取ったシリアル通信信号の周波数が故障周波数と等しいか否かを判断するステップ（判断ブロック２０６）と、受け取ったシリアル通信信号の周波数が故障周波数と等しい場合に、故障が前のバッテリストリングの中で確認されたか否かを判断するステップ（判断ブロック２０８）と、受け取ったシリアル通信信号の周波数が故障周波数と等しくないか、故障が前のバッテリストリングについて確認されていない場合に、シリアル通信ネットワーク内のストリング制御ユニットの順番を決定するステップ（プロセスブロック２１０）と、を含む。さらに、プロセス１９６は、順番周波数を決定するステップ（プロセスブロック２１２）と、順番周波数のシリアル通信信号を出力するステップ（プロセスブロック２１４）と、を含む。いくつかの実施形態において、プロセス１９６は、プログラム可能な回路接続に基づいて、処理回路１３０又は処理回路１５４等の処理回路を動作させることによって実装されてもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、プロセス１９６は、処理ユニット１３２又は処理ユニット１５６等のプロセッサを使って、メモリ１３４又はメモリ１５８等の有形の非一時的コンピュータ可読媒体に記憶された命令を実行することによって実装されてもよい。
したがって、いくつかの実施形態において、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、第一のストリング制御ユニット５０Ａから第一のシリアル通信信号を受け取ってもよい（プロセスブロック１９８）。前述のように、いくつかの実施形態において、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、第一のシリアル通信バス１８４Ａを介して第一のシリアル通信信号を受け取ってもよい。
それに加え、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、第二のバッテリストリング５２Ｂ及び／又は、第二のストリング制御ユニット５０Ｂに通信可能に連結されたセル制御ユニット４６の中で故障が検出されたか否かを判断してもよい（判断ブロック２００）。いくつかの実施形態において、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、少なくとも一部にストリングレベル動作パラメータに基づいて、第二のバッテリストリング５２Ｂの中に故障が存在すると予想されるか否かを判断してもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、第二のバッテリストリング内のバッテリモジュール２４及び／又はバッテリセル３６の中に故障が存在すると予想されるか否かを、少なくとも一部にセル／モジュールレベル動作パラメータに基づいて判断してもよい。例えば、後でより詳しく説明するように、第二のバッテリストリング５２Ｂ内のバッテリモジュール２４に対応するセル制御ユニット４６は、第二のストリング制御ユニット５０Ｂ内に故障が存在すると予想されるか否かを示していてもよい。
いずれの場合も、第二のストリング制御ユニット５０Ｂが、故障が存在すると予想されると判断すると、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、故障周波数の第二のシリアル通信信号を出力してもよい（プロセスブロック２０２）。いくつかの実施形態において、故障周波数は、ストリング制御ユニット５０により、故障が検出されたことを示していると共通に知られてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、故障周波数は５００Ｈｚであってよい。それゆえ、故障周波数の第二のシリアル通信信号を出力することにより、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、シリアル通信ネットワーク１８２に通信可能に連結された他のストリング制御ユニット５０に対し、故障が検出されたことを示してもよい。
他方で、第二のストリング制御ユニット５０Ｂが、故障が存在すると予想されると判断しなかった場合、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、第一のシリアル通信信号の周波数を決定してもよい（プロセスブロック２０４）。いくつかの実施形態において、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、パルス間の持続時間を決定することにより、第一のシリアル通信信号の周波数を決定してもよい。例えば、ストリング制御ユニット５０Ｂは、第一のシリアル通信信号がハイの状態とローの状態との間で１０ｍｓごとに切り替わるときに、周波数は１００Ｈｚであると判断してもよい。それに加え、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、第一のシリアル通信がハイの状態とローの状態との間で２ｍｓごとに切り替わるときに、周波数は５００Ｈｚであると決定してもよい。
このようにして、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、第一のシリアル通信信号の周波数が故障周波数と等しいか否か判断してもよい（判断ブロック２０６）。それに加え、故障周波数が検出されると、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、故障が他のバッテリストリング５２の中で検出されたか否かを確認してもよい（判断ブロック２０８）。換言すれば、いくつかの実施形態において、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、故障周波数を受け取り次第、故障がバッテリシステム１２の中で検出されたと即座に判断してもよい。
その代わりに、検出された故障の結果として、バッテリシステム１２の少なくとも一部の動作が停止する（例えば、切断される）かもしれないため、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、第一のシリアル通信信号の周波数が実際に故障が検出されたことを示していることを確認する前に、短い持続時間にわたり待機してもよい。例えば、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、第一のシリアル通信信号の連続するパルスが故障周波数であるインクリメントするカウンタを利用してもよい。このようにして、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、カウンタがカウント閾値（例えば、５）に到達した後に、故障が他のバッテリストリング５２の中で検出されたことを確認してもよい。それゆえ、故障が確認された後に、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、故障周波数の第二のシリアル通信信号を、シリアル通信ネットワーク１８２に通信可能に連結された他のストリング制御ユニット５０に出力してもよい（プロセスブロック２０２）。
他方で、受け取った周波数は故障周波数と等しくない、及び／又は故障が確認されなかった場合、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、少なくとも一部に第一のシリアル通信信号に基づいて、シリアル通信ネットワーク１８２の中の第二のストリング制御ユニット５０Ｂの順番を決定してもよい（プロセスブロック２１０）。いくつかの実施形態において、ストリング制御ユニット５０がシリアル通信ネットワーク内の主ストリング制御ユニットであることを示す主周波数は、シリアル通信ネットワーク１８２に通信可能に連結されたストリング制御ユニット５０により共通に知られてもよい。したがって、第一のシリアル通信信号の周波数が主周波数であるとき、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、前のストリング制御ユニット５０が主ストリング制御ユニットであると判断してもよい。このようにして、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、その順番がシリアル通信ネットワーク１８２の中の２番目であること、及び／又はそれはシリアル通信ネットワーク１８２の中の第一の従属ストリング制御ユニット５０であると判断してもよい。
それに加え、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、シリアル通信ネットワーク１８２の中のその順番を示す順番周波数を決定してもよい（プロセスブロック２１２）。いくつかの実施形態において、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、少なくとも一部に第一のシリアル通信信号の周波数に基づいて順番周波数を決定してもよい。例えば、従属ストリング制御ユニットは、受け取った周波数を分割する（例えば、半分に）することにより、その順番周波数を決定してもよい。説明に役立てるために、第一のシリアル通信信号の周波数が１００Ｈｚであるとき、第二のストリング制御ニット５０Ｂにより決定される順番周波数は５０Ｈｚであってもよい。
第二のストリング制御ユニット５０Ｂは次に、例えば、シリアル通信バス１８４を介して、順番周波数の第二のシリアル通信信号を出力してもよい（プロセスブロック２１４）。このようにして、第二のシリアル通信信号を受け取ったストリング制御ユニット５０は、第二のストリング制御ユニット５０Ｂの順序を判断し、それに応じて自己設定してもよい。
特に、図１７のプロセス１８６に戻ると、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、次のストリング制御ユニットが残っているとき、第二のシリアル通信信号を、シリアル通信ネットワーク１８２の中の次の従属ストリング制御ユニットに出力してもよい（矢印２１６）。それゆえ、前述のプロセス１９６を利用して、シリアル通信ネットワーク１８２の中の従属ストリング制御ユニットの各々は、自己構成するように、及び／又は検出された故障を示すように動作してもよい。例えば、第三の（例えば、最後の）ストリング制御ユニット５０Ｌが第二のシリアル通信信号を受け取ると、第三のストリング制御ユニット５０Ｌは第二のシリアル通信信号の周波数を決定してもよい。周波数が故障周波数（例えば、５００Ｈｚ）であるとき、第三のストリング制御ユニット５０Ｌは、故障が検出されたか否かを確認し、例えば故障周波数の第三のシリアル通信信号を出力することにより、それに応じて動作を自己調整してもよい。それに加え、第二のシリアル通信信号の周波数が順番周波数（例えば、５０Ｈｚ）である場合、第三のストリング制御ユニット５０Ｌは、第二のストリング制御ユニット５０Ｂが第一の従属ストリング制御ユニットであり、それゆえ、その順番はシリアル通信ネットワーク１８２内の３番目であり、及び／又はそれがシリアル通信ネットワーク１８２の中の第二の従属ストリング制御ユニットであると判断してもよい。
他方で、次のストリング制御ユニットが残っていない場合、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、第二のシリアル通信信号を第一の（例えば、主）ストリング制御ユニット５０Ａにフィードバックしてもよい（プロセスブロック１９４）。少なくとも一部にフィードバックシリアル通信信号に基づいて、第一のストリング制御ユニット５０Ａは、従属ストリング制御ユニットと同様の方法で、他のバッテリストリング５２の何れかにおいて故障が検出されたか否かを判断してもよい。例えば、第一のストリング制御ユニット５０Ａは、第二のシリアル通信信号の周波数を決定してもよい。それに加え、周波数が故障周波数（例えば、５００Ｈｚ）であるとき、第一のストリング制御ユニット５０Ａは、故障が検出されたか否かを確認し、例えば故障周波数の第一のシリアル通信信号を出力し、及び／又はストリングリレイに開くように命令することによって、それに応じて動作を自己調整してもよい。
それに加え、少なくとも一部にフィードバックシリアル通信信号に基づいて、第一のストリング制御ユニット５０Ａはシリアル通信ネットワーク１８２の構成を決定してもよく、これはシリアル通信ネットワーク１８２に接続されるストリング制御ユニット５０の数及び／又はシリアル通信のネットワーク１８２に接続される従属制御ユニットの数を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、第一のストリング制御ユニット５０Ａは、フィードバックシリアル通信信号の周波数と主周波数を比較することによって、シリアル通信ネットワーク１８２の構成を決定してもよい。
前述のように、いくつかの実施形態において、従属ストリング制御ユニットは、受け取った周波数を係数（例えば、２）で割ることにより順番周波数を決定してもよい。それゆえ、従属ストリング制御ユニットが、受け取った周波数を半分に割ることによって順番周波数を決定すると、第一のストリング制御ユニット５０Ａは、少なくとも一部に、フィードバックシリアル通信信号の周波数に到達するまで主周波数が半分にされる回数に基づいてシリアル通信ネットワーク１８２の構成を決定してもよい。例えば、主周波数が１００Ｈｚで、フィードバックシリアル通信信号が５０Ｈｚであるとき、第一のストリング制御ユニット５０Ａは、合計２つのストリング制御ユニット５０がシリアル通信ネットワーク１８２に接続されること、及び／又は１つの従属ストリング制御ユニットがシリアル通信ネットワーク１８２に接続されることを決定してもよい。同様にして、主周波数が１００Ｈｚで、フィードバックシリアル通信信号の周波数が２５Ｈｚであるとき、第一のストリング制御ニット５０Ａは、合計３つのストリング制御ユニット５０がシリアル通信ネットワーク１８２に接続されること、及び／又は２つの従属ストリング制御ユニットがシリアル通信ネットワーク１８２に接続されることを決定してもよい。
このようにして、第一の（例えば、主）ストリング制御ユニット５０Ａは、少なくとも一部にシリアル通信ネットワーク１８２の構成に基づいて動作を調整してもよい。例えば、少なくとも一部にシリアル通信ネットワーク１８２に接続された従属ストリング制御ユニットの数に基づいて、第一のストリング制御ユニット５０Ａは、第一のストリング制御ユニット５０Ａが制御コマンドを通信してもよいストリング制御ユニット５０の数を決定してもよい。それに加え、シリアル通信ネットワーク１８２の構成は、第一のストリング制御ユニット５０Ａにバッテリシステム１２の実装の見通しを提供してもよい。例えば、少なくとも一部に、シリアル通信ネットワーク１８２に接続されたストリング制御ユニットの総数に基づいて、第一のストリング制御ユニット５０Ａは、バッテリチェーン４４に接続されるバッテリストリング５２の数を決定してもよい。
上述の技術の説明に役立てるために、第一のストリング制御ユニット５０Ａ、第二のストリング制御ユニット５０Ｂ、及び第三の（例えば、最後の）ストリング制御ユニット５０Ｌにより出力されるシリアル通信信号の視覚的表現を提供するプロット２１８が図１９に示されている。特に、プロット２１８は、ｔ０〜ｔ４の間に第一のストリング制御ユニット５０Ａにより出力される第一のシリアル通信信号の視覚的表現を提供する第一の波形２２０を含む。それに加え、プロット２１８は、ｔ０〜ｔ４の間に第二のストリング制御ユニット５０Ｂにより出力される第二のシリアル通信信号の視覚的表現を提供する第二の波形２２２を含む。さらに、プロット２２４は、ｔ０〜ｔ４の間に第三のストリング制御ユニット５０Ｌにより出力される第三のシリアル通信信号の視覚的表現を提供する第三の波形２２２を含む。
図の実施形態に関して、ｔ０〜ｔ１の間に故障は存在しないかもしれない。それゆえ、図のように、第一のストリング制御ユニット５０Ａは、１００Ｈｚの周波数（例えば、主周波数）の第一のシリアル通信信号を出力する。それに加え、図のように、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、５０Ｈｚの周波数（例えば、受け取った周波数の半分）の第二のシリアル通信信号を出力する。さらに、図のように、第三のストリング制御ユニット５０Ｌは、２５Ｈｚの周波数（例えば、受け取った周波数の半分）の第三のシリアル通信信号を出力する。
しかしながら、ｔ１で、第一のストリング制御ユニット５０Ａは、第一のバッテリストリング５２Ａに関する故障が存在すると予想されると判断する。それゆえ、図のように、第一のストリング制御ユニット５０Ａは、ｔ１で、５００Ｈｚの周波数（例えば、故障周波数）の第一のシリアル通信信号の出力を開始する。それに加え、図のように、第二のストリング制御ユニット５０Ｂは、５００Ｈｚの第一のシリアル通信信号の５つの（例えば、カウンタの閾値）パルスの後に、ｔ２で、５００Ｈｚの周波数の第二のシリアル通信信号の出力を開始する。さらに、図のように、第三のストリング制御ユニット５０Ｌは、５００Ｈｚの第二のシリアル通信信号の５つのパルスの後に、ｔ３で、５００Ｈｚの周波数の第三のシリアル通信信号の出力を開始する。
このようにして、シリアル通信ネットワーク１８２を介して通信可能に連結されたストリング制御ユニット５０は、自己設定し、及び／又は検出された故障を通信してもよい。前述のように、いくつかの実施形態において、ストリング制御ユニット５０は、少なくとも一部にセル制御ユニット４６からの故障の表示に基づいて、故障を検出してもよい。しかしながら、いくつかの実施形態において、セル制御ユニット４６の処理能力は限定されているかもしれない。それでもなお、セル制御ユニット４６は上述のハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャの中で特定された処理インフラストラクチャを利用して、故障検出機能を提供してもよい。
セル制御ユニット故障検出
説明に役立てるために、バッテリモジュール２４とセル制御ユニット４６の１つの実施形態が図２０に示されている。前述のように、バッテリモジュール２４は複数のバッテリセル３６を含んでいてもよい。図の実施形態に関して、バッテリモジュール２４の中のバッテリセル３６は、第一のセル集合２２６と第二のセル集合２２８との間で分割される。いくつかの実施形態において、バッテリセル３６は、第一のセル集合２２６と第二のセル集合２２８との間で等しく分割されてもよい。例えば、バッテリモジュール２４が１６のバッテリセル３６を含む場合、バッテリセル３６は、第一のセル集合２２６と第二のセル集合２２８の各々が８つのバッテリセル３６を含むように分割されてもよい。
それに加え、前述のハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャに基づいて、セル制御ユニット４６は第一のセンサ通信インタフェース１４０と、第二のセンサ通信インタフェース１４２と、第一のアナログ−デジタル変換器１４４と、第二のアナログ−デジタル変換器１４６と、論理回路１４８と、を含む。前述のように、第一のセンサ通信インタフェース１４０は第一のセンサ１０８Ａに通信可能に連結されてもよく、これは第一のセル集合２２６の動作パラメータを決定する。それに加え、第二のセンサ通信インタフェース１４２は、第二のセル集合２２８の動作パラメータを決定する第二のセンサ１０８Ｂと、バッテリモジュール２４全体の動作パラメータを決定する第三のセンサに通信可能に連結されてもよい。
例えば、いくつかの実施形態において、第一のセンサ通信インタフェース１４０は、第一のセンサ１０８Ａから第一のセル集合２２６の電圧のアナログ表現を受け取ってもよい。その後の処理を容易にするために、第一のアナログ−デジタル変換器１４４は、第一のセル集合２２６の電圧のデジタル表現を生成してもよい。それに加え、第二のセンサ通信インタフェース１４２は、第二のセンサ１０８Ｂから第二のセル集合２２８の電圧のアナログ表現と、第三のセンサ１０８Ｃからのバッテリモジュール２４の電圧のアナログ表現を受け取ってもよい。その後の処理を容易にするために、第二のアナログ−デジタル変換器は、第二のセル集合２２８電圧のデジタル表現及びバッテリモジュール２４の電圧のデジタル表現を含んでいてもよい。
セル制御ユニット４６を使って故障を検出しやすくするために、論理回路１４８は、第一のアナログ−デジタル変換器１４４及び第二のアナログ−デジタル変換器１４６により生成された測定電圧のデジタル表現を処理及び／又は分析してもよい。特に、論理回路１４８は、電圧を比較しやすくするために、演算増幅器等の比較回路２３０を含んでいてもよい。それに加え、論理回路１４７は、電圧を加算しやすくするために、論理加算器等の演算回路２３２を含んでいてもよい。
セル制御ユニット４６を使って故障を検出するためのプロセス２３４の１つの実施形態が図２１に示されている。一般に、プロセス２３４は、第一のアナログ−デジタル変換器を使って第一のセル集合電圧の表示を決定するステップ（プロセスブロック２３６）と、第二のアナログ−デジタル変換器を使って第二のセル集合電圧の表示を決定するステップ（プロセスブロック２３８）と、第二のアナログ−デジタル変換器を使ってバッテリモジュール電圧の第一の表示を決定するステップ（プロセスブロック２４０）と、少なくとも一部に第一のセル集合電圧の表示と第二のセル集合電圧の表示に基づいて、バッテリモジュール電圧の第二の表示を決定するステップ（プロセスブロック２４４）と、バッテリモジュール電圧の第一の表示とバッテリモジュール電圧の第二の表示との差が差の閾値より大きいか否かを判断するステップ（判断ブロック２４６）と、差が差の閾値より大きい場合、故障が存在すると予想されると判断するステップ（プロセスブロック２４６）と、差が閾値より大きくない場合、故障は存在しないと予想されると判断するステップ（プロセスフロック２４８）と、を含む。いくつかの実施形態において、プロセス２３４は、例えば論理回路１４８の製造中に論理回路１４８の中に形成される回路接続に基づいて論理回路１４８を動作させることにより実装されてもよい。
したがって、いくつかの実施形態において、論理回路１４８は第一のセル集合２２６の電圧のデジタル表現を決定してもよい（プロセスブロック２３６）。前述のように、いくつかの実施形態において、第一のセル集合２２６の電圧は第一のセンサ１０８Ａにより測定され、第一のセンサ通信インタフェース１４０に通信されてもよい。それに加え、前述のように、第一のセル集合２２６の測定電圧が電圧のデジタル表現に変換されて、論理回路１４８に通信されてもよい。
それに加え、論理回路１４８は、第二のセル集合２２８の電圧のデジタル表現を決定してもよい（プロセスブロック２３８）。前述のように、いくつかの実施形態において、第二のセル集合２２８の電圧は第二のセンサにより測定され、第二のセンサ通信インタフェース１４２に通信されてもよい。これに加え、前述のように、第二のセル集合２２８の測定電圧が電圧のデジタル表現に変換されて、論理回路１４８に通信されてもよい。
さらに、論理回路１４８は、バッテリモジュール２４全体の測定電圧のデジタル表現を決定してもよい（プロセスブロック２４０）。前述のように、いくつかの実施形態において、バッテリモジュール２４の電圧は第三のセンサ１０８Ｃにより測定されて、第二のセンサ通信インタフェース１４２に通信されてもよい。それに加え、前述のように、バッテリモジュール２４の測定電圧が電圧のデジタル表現に変換されて、論理回路１４８に通信されてもよい。
少なくとも一部に、第一のセル集合の電圧と第二のセル集合の電圧のためのデジタル表現に基づいて、論理回路１４８はバッテリモジュール２４の計算電圧を決定してもよい（プロセスブロック２４２）。特に、論理回路１４８は演算回路２３２を使って、第一のセル集合の電圧と第二のセル集合の電圧を加算することにより計算電圧を決定してもよい。
それに加え、論理回路１４８はバッテリモジュール２４の測定電圧とバッテリモジュール２４の計算電圧との差が差の閾値より大きいか否かを判断してもよい（プロセスブロック２４４）。差を判断するために、論理回路１４８は演算回路２３２を使って、計算電圧から測定電圧を引くか、その反対を行ってもよい。それに加え、論理回路１４８は、比較回路２３０を使って差が差の閾値より大きいか否かを判断してもよい。
いくつかの実施形態において、差の閾値は、事前に決定され、論理回路１４８の回路の中に記憶されてもよい。他の実施形態において、差の閾値は、例えば少なくとも一部にユーザの入力に基づいて、ストリング制御ユニット５０、統合型ストリング制御ユニット１５０、システム制御ユニット４８、監視用制御システム１８、及び／又は他の電気構成要素から論理回路に供給されてもよい。それに加え、いくつかの実施形態において、差の閾値は、セル制御ユニット４６の１つ又は複数の特定の構成要素、例えば第一のアナログ−デジタル変換器１４４及び／又は第二のアナログ−デジタル変換器１４６の故障を検出しやすくするように設定されてもよい。実際には、いくつかの実施形態において、様々な異なる閾値が、セル制御ユニット４６の異なる構成要素の中の故障を検出するため、及び／又はバッテリモジュール２４の中の異なる種類の故障を検出するために使用されてもよい。さらに、いくつかの実施形態において、差の閾値は、少なくとも一部に測定されたバッテリモジュール電圧及び／又は計算されたバッテリモジュール電圧に基づいて様々であってよい。例えば、異なる閾値は、測定されたバッテリモジュール電圧のパーセンテージであってもよい。
それゆえ、差が差の閾値より大きい場合、論理回路１４８は故障がセル制御ユニット４６の中に存在すると予想されると判断してもよい（プロセスブロック２４６）。故障が存在すると予想されると、セル制御ユニット４６はストリング制御ユニット５０、統合型ストリング制御ユニット１５０、システム制御ユニット４８、及び／又は監視用制御システム１８へとそのように表示してもよい。このようにして、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、限定的な処理能力でも故障検出機能を提供し、それによって動作の信頼性を改善しながら実装関連費用を削減するセル制御ユニット４６を特定してもよい。
したがって、本開示により提供される技術の技術的効果は、バッテリ制御システムを実装するための実装の柔軟性の改善及び／又は実装関連費用の削減を含む。いくつかの実施形態において、ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャは、各種のバッテリ制御システムを実装するために使用されてもよいビルディングブロック（例えば、セル制御ユニット、ストリング制御ユニット、及びシステム制御ユニット）を提供するために決定されてもよい。ハイブリッドバッテリ制御システムアーキテクチャを決定するために、バッテリ制御システムにより提供されることになるいくつかの機能は、より少ないビルディングブロック集中させてもよく、それによって冗長なインフラストラクチャが減少し、それゆえ、バッテリ制御システムの実装関連費用が削減される。他方で、いくつかの機能はより多くのビルディングブロックに分散されてもよく、それによってバッテリ制御システムの中で使用されてもよい様々な考えうる制御レベルが提供され、それゆえ、実装の柔軟性が改善される。さらに、本開示の技術的効果は、セル制御ユニットが限定的な処理能力しか含まなくてもセル制御ユニットの故障検出を可能にすることによる、バッテリ制御システムの動作の信頼性の改善を含む。
上記の具体的な実施形態は、例として示されており、これらの実施形態は各種の改良や代替的形態をとることができると理解すべきである。さらに、特許請求の範囲は開示されている特定の形態に限定されることは意図されず、本開示の主旨と範囲内に含まれるすべての改良、均等物、及び代替物をカバーするものであることも理解すべきである。

Claims (22)

  1. バッテリシステムにおいて、
    直列に接続された第一のバッテリモジュールと第二のバッテリモジュールを含む第一のバッテリストリングと、
    前記バッテリシステムの動作を制御するように構成されたバッテリ制御システムであって、
    前記第一のバッテリモジュールに電気的に接続された第一のセル制御ユニットであって、前記第一のバッテリモジュールの動作に関する第一のモジュールレベル動作パラメータを決定するように構成された第一のセル制御ユニットと、
    前記第二のバッテリモジュールに電気的に接続された第二のセル制御ユニットであって、前記第二のバッテリモジュールの動作に関する第二のモジュールレベル動作パラメータを決定するように構成された第二のセル制御ユニットと、
    前記第一のセル制御ユニットと前記第二のセル制御ユニットに通信可能に連結された第一のストリング制御ユニットであって、
    少なくとも一部に前記第一のモジュールレベル動作パラメータと前記第二のモジュールレベル動作パラメータに基づいて、前記第一のバッテリストリングの動作に関する第一のストリングレベル動作パラメータを決定し、
    少なくとも一部に前記第一のストリングレベル動作パラメータに基づいて、前記第一のバッテリストリングの動作を制御する
    ように構成された第一のストリング制御ユニットと、
    前記第一のストリング制御ユニットに通信可能に連結されたシステム制御ユニットであって、
    少なくとも一部に前記第一のストリングレベル動作パラメータに基づいて、前記バッテリシステムの動作に関するシステムレベル動作パラメータを決定し、
    少なくとも一部に前記システムレベル動作パラメータに基づいて、前記バッテリシステムの動作を制御する
    ように構成されたシステム制御ユニットと、
    を含むバッテリ制御システムと、
    を含むバッテリシステム。
  2. 第二のバッテリストリングを含み、
    前記第二のバッテリストリングは、直列に接続された第三のバッテリモジュールと第四のバッテリモジュールを含み、
    前記バッテリ制御システムは、
    前記第三のバッテリモジュールに電気的に接続された第三のセル制御ユニットであって、前記第三のバッテリモジュールの動作に関する第三のモジュールレベル動作パラメータを決定するように構成された第三のセル制御ユニットと、
    前記第四のバッテリモジュールに電気的に接続された第四のセル制御ユニットであって、前記第四のバッテリモジュールの動作に関する第四のモジュールレベル動作パラメータを決定するように構成された第四のセル制御ユニットと、
    前記第三のセル制御ユニット、前記第四のセル制御ユニット、及び前記システム制御ユニットに通信可能に連結された第二のストリング制御ユニットと、
    を含み、
    前記第二のストリング制御ユニットは、少なくとも一部に前記第三のモジュールレベル動作パラメータと前記第四のモジュールレベル動作パラメータに基づいて、前記第二のバッテリストリングの動作に関する第二のストリングレベル動作パラメータを決定するように構成され、
    前記システム制御ユニットは、少なくとも一部に前記第一のストリングレベル動作パラメータと前記第二のストリングレベル動作パラメータに基づいて、前記第一のバッテリストリングと前記第二のバッテリストリングの動作を相互調整するように構成される、
    請求項１に記載のバッテリシステム。
  3. 前記バッテリシステムを電気負荷、電源、又はその両方に電気的に連結するように構成されたプラスのバス及びマイナスのバスと、
    前記プラスのバスと前記マイナスのバスとの間に直列で接続された前記第一のバッテリストリングと前記第二のバッテリストリングを含むバッテリチェーンと、
    を含み、
    前記バッテリ制御システムは、前記第一のストリング制御ユニットに物理的に連結されたチェーン制御ユニットを含み、前記チェーン制御ユニットは、前記バッテリチェーンの動作に関係するチェーンレベル動作パラメータを決定するように構成される、
    請求項２に記載のバッテリシステム。
  4. 前記システム制御ユニットは、前記バッテリシステムの動作を調整するために、
    少なくとも一部に前記第一のストリングレベル動作パラメータ、前記第二のストリングレベル動作パラメータ、又はその両方に基づいて、前記バッテリシステムの中で故障が検出されたか否かを判断し、
    前記故障が検出された場合は、システムリレイに対し、前記バッテリシステムを電気負荷から電気的に切断するように命令する
    ように構成される、請求項２に記載のバッテリシステム。
  5. 前記第一のストリング制御ユニットは、
    前記第一のバッテリストリングから受け取った第一の電圧領域内の電力を使って動作するように構成された第一の部分と、
    前記システム制御ユニット、外部電源、又はその両方から受け取った第二の電圧領域内の電力を使って動作するように構成された第二の部分であって、前記第二の電圧領域は前記第一の電圧領域とは異なるような第二の部分と、
    前記第一のストリング制御ユニットの前記第一の部分を前記第一のストリング制御ユニットの前記第二の部分から電気的に絶縁するように構成された絶縁バリアと、
    を含む、請求項１に記載のバッテリシステム。
  6. 前記絶縁バリアは、
    前記絶縁バリアをまたぐ前記第一のストリング制御ユニットの前記第一の部分と前記第二の部分との間のデータ通信を容易にするように構成された、絶縁された通信インタフェースと、
    変圧器であって、
    前記システム制御ユニット、外部電源、又はその両方から前記第二の電圧領域内の電力を受け取り、
    前記第一のストリング制御ユニットの前記第一の部分に供給される、前記第一の電圧領域内の電力を発生させる
    ように構成された変圧器と、
    を含む、請求項５に記載のバッテリシステム。
  7. 前記第一のバッテリモジュールは、第一のバッテリセル集合と第二のバッテリセル集合を含み、前記第一のバッテリセル集合は第一の複数のバッテリセルを含み、前記第二のバッテリセル集合は第二の複数のバッテリセルを含み、
    前記第一のセル制御ユニットは、前記第一のモジュールレベル動作パラメータを決定するために、
    前記第一のバッテリセル集合の第一のセル集合の電圧を決定し、
    前記第二のバッテリセル集合の第二のセル集合の電圧を決定し、
    前記第一のバッテリモジュールの第一のバッテリモジュール電圧を決定する
    ように構成され、
    前記第二のバッテリモジュールは、第三のバッテリセル集合と第四のバッテリセル集合を含み、前記第三のバッテリセル集合は第三の複数のバッテリセルを含み、前記第四のバッテリセル集合は第四の複数のバッテリセルを含み、
    前記第二のセル制御ユニットは、前記第二のモジュールレベル動作パラメータを決定するために、
    前記第三のバッテリセル集合の第三のセル集合の電圧を決定し、
    前記第四のバッテリセル集合の第四のセル集合の電圧を決定し、
    前記第二のバッテリモジュールの第二のバッテリモジュール電圧を決定する
    ように構成された、
    請求項１に記載のバッテリシステム。
  8. 前記第一のストリング制御ユニットは、前記第一のストリングレベル動作パラメータを決定するために、
    少なくとも一部に前記第一のセル集合の電圧、前記第二のセル集合の電圧、前記第一のバッテリモジュール電圧、前記第三のセル集合の電圧、前記第四のセル集合の電圧、前記第二のバッテリモジュール電圧、又はその何れかの組合せに基づいて、前記第一のバッテリストリングのストリング電圧を決定し、
    前記第一のバッテリストリングのストリング電流を決定する
    ように構成され、
    前記第一のストリング制御ユニットは、前記第一のバッテリストリングの動作を調整するために、
    前記第一のバッテリストリング内に故障が検出されたか否かを判断し、
    ストリングリレイに対し、前記第一のバッテリストリングを前記バッテリシステムから電気的に切断するように命令する
    ように構成される、
    請求項７に記載のバッテリシステム。
  9. 前記第一のセル制御ユニットは、
    第一の電圧センサから第一のセル集合の電圧の第一のアナログ表現を受け取るように構成された第一のセンサ通信インタフェースと、
    前記第一のセンサ通信インタフェースに通信可能に連結された第一のアナログ−デジタル変換器であって、少なくとも一部に前記第一のアナログ表現に基づいて、前記第一のセル集合の電圧の第一のデジタル表現を生成するように構成された第一のアナログ−デジタル変換器と、
    第二のセンサ通信インタフェースであって、
    第二の電圧センサから第二のセル集合の電圧の第二のアナログ表現を受け取り、
    前記第三のセンサからバッテリモジュール電圧の第三のアナログ表現を受け取る
    ように構成された第二のセンサ通信インタフェースと、
    前記第二のセンサ通信インタフェースに通信可能に連結された第二のアナログ−デジタル変換器であって、
    少なくとも一部に前記第二のアナログ表現に基づいて、前記第二のセル集合の電圧の第二のデジタル表現を生成し、
    少なくとも一部に前記第三のアナログ表現に基づいて、前記バッテリモジュール電圧の第三のデジタル表現を生成する
    ように構成された第二のアナログ−デジタル変換器と、
    前記第一のアナログ−デジタル変換器と前記第二のアナログ−デジタル変換器に通信可能に連結された論理回路であって、少なくとも一部に前記第一のデジタル表現、前記第二のデジタル表現、前記第三のデジタル表現、又はその何れかの組合せに基づいて、論理演算、算術演算、又はその両方を実行するように構成された論理回路と、
    前記第一のセル制御ユニットを前記第一のストリング制御ユニットに、シリアル通信ネットワークを介して通信可能に連結されるように構成されたシリアル通信インタフェースと、
    を含む、請求項１に記載のバッテリシステム。
  10. 前記第一のストリング制御ユニットは、
    前記第一のストリング制御ユニットを第二のストリング制御ユニットと前記システム制御ユニットにパラレル通信ネットワークを介して通信可能に連結するように構成されたパラレル通信インタフェースと、
    前記第一のストリング制御ユニットを前記第二のストリング制御ユニットと前記システム制御ユニットに低電圧シリアル通信ネットワークを介して通信可能に連結するように構成された低電圧シリアル通信インタフェースと、
    前記第一のストリング制御ユニットを前記第一のセル制御ユニットと前記第二のセル制御ユニットに高電圧シリアル通信ネットワークを介して通信可能に連結するように構成された高電圧シリアル通信インタフェースと、
    変圧器と、電気的に絶縁された通信インタフェースと、を含む絶縁バリアであって、前記第一のストリング制御ユニットの高電圧部分を前記第一のストリング制御ユニットの低電圧部分から電気的に絶縁するように構成された絶縁バリアと、
    前記高電圧シリアル通信インタフェースに直接、通信可能に連結され、前記パラレル通信インタフェース、低電圧シリアル通信インタフェース、又はその両方に電気的に絶縁された通信インタフェースを介して通信可能に連結された処理回路であって、少なくとも一部にプログラム可能な回路接続に基づいて、受け取ったデータを処理することにより、前記第一のストリングレベル動作パラメータを決定するように構成された処理回路と、
    前記高電圧シリアル通信インタフェースに直接、通信可能に連結され、前記パラレル通信インタフェース、前記低電圧シリアル通信インタフェース、又はその両方に電気的に絶縁された通信インタフェースを介して通信可能に連結された処理ユニットであって、少なくとも一部にメモリに記憶された実行可能な命令に基づいて、受け取ったデータを処理することにより前記第一のストリングレベル動作パラメータを決定するように構成された処理ユニットと、
    を含む、請求項１に記載のバッテリシステム。
  11. 前記システム制御ユニットは、
    前記システム制御ユニットを前記第一のストリング制御ユニットと第二のストリング制御ユニットにパラレル通信ネットワークを介して通信可能に連結するように構成されたパラレル通信インタフェースと、
    前記システム制御ユニットを前記第一のストリング制御ユニットと前記第二のストリング制御ユニットにシリアル通信ネットワークを介して通信可能に連結するように構成されたシリアル通信インタフェースと、
    前記バッテリシステムを外部通信ネットワークに通信可能に連結するように構成された外部通信インタフェースと、
    前記パラレル通信インタフェース、前記シリアル通信インタフェース、及び外部通信インタフェースに通信可能に連結された処理ユニットであって、少なくとも一部にメモリに記憶された実行可能な命令に基づいて、前記システムレベル動作パラメータを決定する処理ユニットと、
    を含む、請求項１に記載のバッテリシステム。
  12. 前記第一のバッテリモジュールは、
    複数のバッテリセルと、
    前記複数のバッテリセルと前記第一のセル制御ユニットを格納する筐体と、
    を含み、
    前記第一のセル制御ユニットはマイクロプロセッサ又は絶縁バリアを含まない、
    請求項１に記載のバッテリシステム。
  13. バッテリシステムの動作を制御するために使用されるバッテリ制御システムを実装する方法において、
    バッテリモジュールの動作に関連する第一の動作パラメータを決定するために使用されることになるセル制御ユニットを、
    第一のアナログ−デジタル変換器を第一センサ通信インタフェースに通信可能に連結して、前記セル制御ユニットが第一のセンサから第一のセンサデータの第一のアナログ表現を受け取り、前記第一のセンサデータの第一のデジタル表現を生成することができるようにするステップと、
    論理回路を前記第一のアナログ−デジタル変換器に通信可能に連結して、前記論理回路が、少なくとも一部に前記第一のセンサデータの前記第一のデジタル表現に基づいて論理演算、算術演算、又はその両方を実行することができるようにするステップと、
    第一のシリアル通信インタフェースを前記論理回路に通信可能に連結して、前記セル制御ユニットが前記バッテリ制御システム内のデータを、第一のシリアル通信ネットワークを介して通信することができるようにするステップと、
    によって実装するステップと、
    前記バッテリモジュールを含むバッテリストリングの動作を制御するために使用されることになるストリング制御ユニットを、
    処理回路、第一の処理ユニット、又はその両方を第二のシリアル通信インタフェースに直接、通信可能に連結して、前記ストリング制御ユニットが前記セル制御ユニットと前記第一のシリアル通信ネットワークを介してデータを通信することができるようにするステップと、
    第三のシリアル通信インタフェースと前記第二のシリアル通信インタフェースとの間の電気的に絶縁された通信インタフェースを含む第一の絶縁バリアを形成するステップと、
    前記処理回路、前記第一の処理ユニット、又はその両方を前記第三のシリアル通信インタフェースに前記電気的に絶縁された通信インタフェースを介して通信可能に連結して、前記ストリング制御ユニットが第二のシリアル通信ネットワークを介してデータを通信することができるようにするステップと、
    により実装するステップと、
    を含む方法。
  14. 前記バッテリシステムの動作を制御するために使用されることになるシステム制御ユニットを、
    第二の処理ユニットを第四のシリアル通信インタフェースに通信可能に連結して、前記システム制御ユニットが前記ストリング制御ユニットと前記第二のシリアル通信ネットワークを介してデータを通信することができるようにするステップと、
    前記第二の処理ユニットを第一のパラレル通信インタフェースに通信可能に連結して、前記システム制御ユニットがパラレル通信ネットワークを介して前記バッテリ制御システム内でデータを通信することができるようにするステップと、
    前記第二の処理ユニットを外部通信インタフェースに通信可能に連結して、前記バッテリ制御システムが外部通信を集中させることができようにするステップと、
    により実装するステップを含み、
    前記ストリング制御ユニットを実装するステップは、前記処理回路、前記第一の処理ユニット、又はその両方を第二のパラレル通信インタフェースに電気的に絶縁された通信インタフェースを介して通信可能に連結して、前記ストリング制御ユニットが前記システム制御ユニットと前記パラレル通信ネットワークを介してデータを通信することができるようにするステップを含む、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記ストリング制御ユニットを実装するステップは、前記処理回路、前記第一の処理ユニット、又はその両方をストリングリレイ通信インタフェースに通信可能に連結して、前記ストリング制御ユニットがストリングリレイに対し、前記バッテリストリングを前記バッテリシステムに接続し、又はそこから切断するように命令できるようにするステップを含み、
    前記システム制御ユニットを実装するステップは、前記第二の処理ユニットをシステムリレイ通信インタフェースに通信可能に連結して、前記システム制御ユニットがシステムリレイに対して、前記バッテリシステムを電気負荷に接続し、又はそこから切断するように命令することができるようにするステップを含む、
    請求項１４に記載の方法。
  16. 前記セル制御ユニットを実装するステップは、
    前記セル制御ユニットを前記バッテリモジュールの端子に電気的に連結して、前記セル制御ユニットが前記バッテリモジュールから高電圧電力を受け取り、少なくとも一部に前記高電圧電力に基づいて前記第一の動作パラメータを決定することができるようにするステップと、
    前記セル制御ユニットを前記バッテリモジュールの筐体に物理的に連結するステップと、
    前記論理回路を形成して、前記論理回路が少なくとも一部に前記論理回路内の回路接続に基づいて論理演算、算術演算、又はその両方を実行することができるようにするステップと、
    を含む、請求項１３に記載の方法。
  17. 前記ストリング制御ユニットを実装するステップは、
    前記処理回路内にプログラム可能な回路接続を形成して、前記処理回路が、少なくとも一部に前記プログラム可能な回路接続に基づいて、前記バッテリストリングの動作に関する第二の動作パラメータを決定し、制御コマンドを決定し、又は両方を行うことができるようにするステップと、
    前記第一の処理ユニットにより実行可能な命令をメモリに記憶して、前記第一の処理ユニットが、前記命令を実行することによって前記第二の動作パラメータを決定し、前記制御コマンドを決定し、又はその両方を行うことができるようにするステップと、
    を含み、
    前記第一の絶縁バリアを形成するステップは、前記処理回路と前記第一の処理ユニットを前記第三のシリアル通信インタフェースから電気的に絶縁するための前記第一の絶縁バリアを形成するステップを含む、
    請求項１３に記載の方法。
  18. 前記セル制御ユニットを実装するステップは、
    第二のアナログ−デジタル変換器を第二のセンサ通信インタフェースに通信可能に連結して、前記セル制御ユニットが、
    第二のセンサから第二のセンサデータの第二のアナログ表現を受け取り、
    前記第二のセンサデータの第二のデジタル表現を生成する
    ことができるようにするステップと、
    前記論理回路を前記アナログ−デジタル変換器に通信可能に連結して、前記論理回路が少なくとも一部に前記第二のセンサデータの前記第二のデジタル表現に基づいて、論理演算、算術演算、又はその両方を実行することができようにするステップと、
    を含む、請求項１３に記載の方法。
  19. 前記セル制御ユニットを実装するステップは、マイクロプロセッサを用いずに、かつ第二の絶縁バリアを用いずに、前記セル制御ユニットを実装するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
  20. バッテリ制御システムを実装するために設計システムの１つ又は複数のプロセッサにより実行可能な命令を記憶する有形の非一時的コンピュータ可読媒体において、前記命令は、
    前記１つ又は複数のプロセッサを使って、バッテリシステムの中の第一のバッテリモジュールに電気的に連結されることになる第一のセル制御ユニットを示して、前記第一のセル制御ユニットが前記第一のバッテリモジュールから高電圧電力を受け取り、前記第一のバッテリモジュールの動作に関係する第一の動作パラメータを決定することができるようにし、
    前記１つ又は複数のプロセッサを使って、前記第一のセル制御ユニットに、第一のシリアル通信ネットワークを介して通信可能に連結されることになる第一のストリング制御ユニットを示して、前記第一のストリング制御ユニットが少なくとも一部に前記第一の動作パラメータに基づいて前記第一のバッテリモジュールを含む第一のバッテリストリングの動作を制御することができるようにし、
    前記１つ又は複数のプロセッサを使って、
    前記第一のストリング制御ユニットに第二のシリアル通信ネットワークとパラレル通信ネットワークを介して通信可能に連結されて、前記システム制御ユニットが前記バッテリシステム内の前記第一のバッテリストリングと前記第二のバッテリストリングの動作を相互調整することができるようにされ、
    外部電源に電気的に連結されて、前記システム制御ユニットが前記外部電源から低電圧電力を受け取ることができるようにされる
    ことになるシステム制御ユニットを示す
    ための命令を含む有形の非一時的コンピュータ可読媒体。
  21. 前記１つ又は複数のプロセッサを使って、前記第一のバッテリモジュールに電気的に連結されて、前記第一のストリング制御ユニットが前記高電圧電力を受け取ることができるようにされることになる前記第一のストリング制御ユニットを示し、
    前記１つ又は複数のプロセッサを使って、前記外部電源に電気的に連結されて、前記第一のストリング制御ユニットが前記低電圧電力を受け取ることができるようにされることになる前記第一のストリング制御ユニットを示す
    命令を含み、
    前記第一のストリング制御ユニットは、前記第一のストリング制御ユニットの、前記高電圧電力を使って動作する第一の部分を、前記第一のストリング制御ユニットの、前記低電圧電力を使って動作する第二の部分から電気的に絶縁するための絶縁バリアを含む、
    請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
  22. 前記１つ又は複数のプロセッサを使って、外部通信ネットワークに通信可能に連結されて、前記バッテリ制御システムが前記システム制御ユニットを通じて前記外部通信ネットワークとの通信を集中させることができるようにされることになる前記システム制御ユニットを示す命令を含む、請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
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