JP7235229B2 - バッテリーシステム及びスレーブバッテリー管理システム - Google Patents

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Description

［関連出願の相互参照］
本発明は、２０１９年２月１日に出願された韓国特許出願第１０－２０１９－００１３７９３号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容を本明細書の一部として含む。
本発明は、スレーブバッテリー管理システムとマスターバッテリー管理システムとの間の無線通信を行うバッテリーシステム及びスレーブバッテリー管理システムに関する。
最近、二次電池に対する研究と開発が活発に行われている。ここで、二次電池は充放電が可能な電池であって、従来のＮｉ／Ｃｄ電池、Ｎｉ／ＭＨ電池などと最近のリチウムイオン電池を全て含む意味である。二次電池のうちリチウムイオン電池は、従来のＮｉ／Ｃｄ電池、Ｎｉ／ＭＨ電池などに比べてエネルギー密度が遥かに高いという長所がある。また、リチウムイオン電池は、小型、軽量に製作することができるので、移動機器の電源として用いられる。また、リチウムイオン電池は、電気自動車の電源に使用範囲が拡張され、次世代エネルギー貯蔵媒体として注目を浴びている。
二次電池は、一般的に複数のバッテリーセルが直列及び／又は並列に連結されたバッテリーモジュールを含むバッテリーパックとして用いられる。そして、バッテリーパックは、バッテリー管理システム（ＢＭＳ、ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）により状態及び動作が管理及び制御される。
複数のバッテリーパックからなるバッテリーシステムのバッテリー管理システムには、マスターバッテリー管理システムと複数のスレーブバッテリー管理システムを含むことができる。マスターバッテリー管理システムは、上位システムと通信して複数のスレーブバッテリー管理システムの動作を制御する。
近来には、このようなマスターバッテリー管理システムと複数のスレーブバッテリー管理システムは無線で信号を送受信する。しかし、車用バッテリー管理システムでマスターバッテリー管理システムとスレーブバッテリー管理システムとの間に無線通信を行うのにおいて、マスターバッテリー管理システムとスレーブバッテリー管理システムとの間の無線リンクにＬＯＳ（Ｌｉｎｅ Ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）が確保されない場合に通信が不安定になることがあり、マスターバッテリー管理システム又はスレーブバッテリー管理システムが金属物で遮蔽されている場合に２つの間の無線通信が不安定となることがある（例えば、特許文献１）。
［先行技術文献］
［特許文献］
特許文献１ 国際公開第２０１５／０８３２０８号
本発明は、マスターバッテリー管理システム又はスレーブバッテリー管理システムの間に金属物で遮蔽されているか、ＬＯＳが確保され得ない無線通信ＢＭＳの具現時にマスターバッテリー管理システムとスレーブバッテリー管理システムとの間に円滑に無線通信を行うことができるようにすることを目的とする。
本発明の一実施形態に係るバッテリーシステムは、複数のバッテリーモジュールを含むことができる金属材質のハウジングを有するバッテリーパック；複数のバッテリーモジュールを管理する複数のスレーブバッテリー管理システム；及び、金属材質のハウジングの外部に設置されて複数のスレーブバッテリー管理システムのうち第１スレーブバッテリー管理システムと無線で通信するマスターバッテリー管理システムを含み、マスターバッテリー管理システムと通信する第１スレーブバッテリー管理システムは、金属材質のハウジングの境界に設置されて金属材質のハウジングにより遮蔽されない。
本発明の一実施形態に係るバッテリーシステムにおいて、第１スレーブバッテリー管理システム以外の複数の他のスレーブバッテリー管理システムは、金属材質のハウジング内に配置されて遮蔽される。
本発明の一実施形態に係るバッテリーシステムにおいて、第１スレーブバッテリー管理システムのうち金属材質のハウジングの内部に配置される部分には、金属材質のハウジング内部に配置される複数のスレーブバッテリー管理システムと無線通信するための第１アンテナが設置され、第１スレーブバッテリー管理システムのうち金属材質のハウジングの外部に配置される部分には、マスターバッテリー管理システムと無線通信するための第２アンテナが設けられる。
本発明の一実施形態に係るバッテリーシステムにおいて、第１スレーブバッテリー管理システムは、金属材質のハウジングの内部に配置される複数の他のスレーブバッテリー管理システムと周波数ホッピングにより選択されたチャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）で通信する。
本発明の一実施形態に係るバッテリーシステムにおいて、第１スレーブバッテリー管理システムは、マスターバッテリー管理システムと単一チャネル又は周波数ホッピングにより選択されたチャネルで通信する。
本発明の他の実施形態に係るバッテリーシステムにおいて、第１スレーブバッテリー管理システムは、金属材質のハウジングの内部に配置される複数の他のスレーブバッテリー管理システムと単一チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）で通信し、マスターバッテリー管理システムと周波数ホッピングにより選択されたチャネルで通信する。
本発明の一実施形態又は他の実施形態によるバッテリーシステムは、車内に装着される。
本発明の一実施形態に係るスレーブバッテリー管理システムは、複数のバッテリーモジュールを含むことができる金属材質のハウジングを有するバッテリーパックに含まれるスレーブバッテリー管理システムであって、金属材質のハウジング内部に配置される他の複数のスレーブバッテリー管理システムから信号を受信する第１通信部；金属材質のハウジング外部に配置されるマスターバッテリー管理システムから信号を受信する第２通信部；他の複数のスレーブバッテリー管理システムから受信された信号を、第２通信部を介してマスターバッテリー管理システムに伝送するようにし、マスターバッテリー管理システムから受信された信号を、第１通信部を介して他の複数のスレーブバッテリー管理システムのうち少なくとも１つのバッテリー管理システムに伝送するように第１通信部と第２通信部を独立して制御する通信制御部；及び複数のバッテリーモジュールのうち少なくとも１つのバッテリーモジュールを管理するバッテリー管理部；を含み、スレーブバッテリー管理システムは、金属材質のハウジングの境界に設けられる。
本発明の一実施形態に係るスレーブバッテリー管理システムにおいて、通信制御部は、他の複数のスレーブバッテリー管理システムと周波数ホッピングにより選択されたチャネルで信号を送受信するように制御する。
本発明の一実施形態に係るスレーブバッテリー管理システムにおいて、通信制御部は、マスターバッテリー管理システムとは単一チャネル又は周波数ホッピングにより選択されたチャネルで信号を送受信するようにする。
本発明の他の実施形態によるスレーブバッテリー管理システムにおいて、通信制御部は、他の複数のスレーブバッテリー管理システムと単一チャネルで通信するようにし、マスターバッテリー管理システムとは周波数ホッピングにより選択されたチャネルで通信するようにする。
本発明の一実施形態に係るスレーブバッテリー管理システムにおいて、スレーブバッテリー管理システムのうち金属材質のハウジングの内部に配置される部分に、第１通信部として金属材質のハウジング内部に配置される他の複数のスレーブバッテリー管理システムと無線で信号を送受信するための第１アンテナが設置され、スレーブバッテリー管理システムのうち金属材質のハウジングの外部に配置される部分に、第２通信部としてマスターバッテリー管理システムと無線で信号を送受信するための第２アンテナが設けられる。
本発明の一実施形態に係るスレーブバッテリー管理システムにおいて、金属材質のハウジング内部に配置される他の複数のスレーブバッテリー管理システムは、スレーブバッテリー管理システムを介してのみマスターバッテリー管理システムと通信することができる。
本発明の一実施形態に係るスレーブバッテリー管理システムにおいて、スレーブバッテリー管理システムは車内に装着される。
本発明の一実施形態に係る通信方法は、複数のバッテリーモジュールを含む金属材質のハウジングを有するバッテリーパックの金属材質のハウジングの境界に設置されるスレーブバッテリー管理システムによる通信方法であって、複数のバッテリーモジュールのうち少なくとも１つのバッテリーモジュールの状態を測定する段階；金属材質のハウジングの内部に設置される他の複数のスレーブバッテリー管理システムそれぞれと信号を送受信する段階；及び、金属材質のハウジング外部に設置されるマスターバッテリー管理システムと信号を送受信する段階；を含み、マスターバッテリー管理システムに信号を送信するとき、他の複数のスレーブバッテリー管理システムから受信した信号と測定した状態に関する信号を共に送信する。
本発明の一実施形態に係る通信方法は、他の複数のスレーブバッテリー管理システムそれぞれと信号を送受信する段階で、複数の他のスレーブバッテリー管理システムと周波数ホッピングにより選択されたチャネルで信号を送受信する。
本発明の一実施形態に係る通信方法は、マスターバッテリー管理システムと信号を送受信する段階で、マスターバッテリー管理システムから単一チャネル又は周波数ホッピングにより選択されたチャネルで信号を送受信する。
本発明の他の実施形態による通信方法は、他の複数のスレーブバッテリー管理システムそれぞれと信号を送受信する段階で、複数の他のスレーブバッテリー管理システムと単一チャネルで信号を送受信し、マスターバッテリー管理システムと信号を送受信する段階で、周波数ホッピングにより選択されたチャネルで信号を送受信する。
本発明によれば、スレーブバッテリー管理システムが金属材質のハウジングにより遮蔽される場合にも、追加構成なしにスレーブバッテリー管理システムがマスターバッテリー管理システムと安定的に無線通信を行うことができるようになる。
また、本発明のスレーブバッテリー管理システムとマスターバッテリー管理システムとの間の通信において、周波数ホッピングを用いて通信を行うことにより、外部信号の干渉に強い無線通信を行うことができるようになる。
バッテリー制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリーシステムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るスレーブバッテリー管理システムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る通信方法のフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る通信方法のフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る通信方法において、スレーブバッテリー管理システムと、他のスレーブバッテリー管理システム及びマスターバッテリー管理システムとの時間による通信の順序を簡略に示す図である。 本発明の一実施形態に係る通信方法において、周波数ホッピングコードの一例に対して示す図である。 本発明の他の実施形態に係るバッテリーシステムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリー管理システムのハードウェアの構成を示すブロック図である。
以下、本発明の多様な実施形態が図を参照しつつ記載される。しかし、これは本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の実施形態の多様な変更（ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、均等物（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ）、及び／又は代替物（ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ）を含むものと理解されなければならない。図の説明と関連し、類似の構成要素に対しては類似の参照符号が用いられ得る。
本文書で用いられた用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されたものであり、他の実施形態の範囲を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上、明らかに異なって意味しない限り、複数の表現を含み得る。技術的や科学的な用語を含め、ここで用いられる全ての用語は、本発明の技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有することができる。一般的に用いられる辞典に定義された用語は、関連技術の文脈上有する意味と同一又は類似の意味を有するものと解釈されてよく、本文書で明らかに定義されない限り、理想的又は過度に形式的な意味に解釈されない。場合によって、本文書で定義された用語であっても、本発明の実施形態を排除するように解釈され得ない。
また、本発明の実施形態の構成要素の説明において、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）等の用語を用いてよい。このような用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、その用語によって当該構成要素の本質や順番又は順序等が限定されない。ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」又は「接続」されると記載された場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に連結されるか接続されてもよいが、各構成要素の間にまた他の構成要素が「連結」、「結合」又は「接続」されてもよいと理解されなければならない。
図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリーパック１０と上位システムに含まれている上位制御器２を含むバッテリー制御システムの構成を概略的に示す図である。
図１に示すとおり、バッテリーパック１０は、１つの以上のバッテリーセルからなり、充放電可能なバッテリーモジュール３００と、バッテリーモジュール３００の＋端子側又は－端子側に直列に連結されてバッテリーモジュール３００の充放電電流の流れを制御するためのスイッチング部２２０と、バッテリーパック１０の電圧、電流、温度などをモニタリングし、過充電及び過放電などを防止するように制御管理するバッテリー管理システム１１４（以下、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）とも記す）を含む。
ここで、スイッチング部２２０は、バッテリーモジュール３００の充電又は放電に対する電流の流れを制御するための半導体スイッチング素子であって、例えば、少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴが用いられてよい。具体的には、スイッチング部２２０には、充電時にＯｎに制御される充電用スイッチング素子２２０－１と放電時にＯｎに制御される放電用スイッチング素子２２０－２が含まれてよい。しかし、これは例示的なことであり、スイッチング部２２０は、ＭＯＳＦＥＴに限定されるものではなくリレーなどが用いられてもよい。
また、ＢＭＳ１１４は、バッテリーパック１０の電圧、電流、温度などをモニタリングするため、半導体スイッチング素子のゲート、ソース及びドレーンなどの電圧及び電流を測定するか計算することができ、さらに、半導体スイッチング素子に隣接して設けられた電流センサー２４０を用いてバッテリーパックの電流を測定することができる。ＢＭＳ１１４は、前述した各種パラメーターを測定した値の入力を受けるインターフェースであって、複数の端子Ｔ１～Ｔ５と、これら端子と連結されて入力を受けた値の処理を行う回路などを含むことができる。
また、ＢＭＳ１１４は、端子Ｔ６及びＴ７を各ＭＯＳＦＥＴのゲート端子に連結してＭＯＳＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦを制御することもでき、バッテリーモジュール３００に連結されてバッテリーモジュール３００の状態を監視することができる。
このようなバッテリーパック１０の構成及びＢＭＳ１１４の構成は公知の構成なので、より具体的な説明は省略する。
一方、本発明の実施形態に係るＢＭＳ１１４は、上位制御器２０と連結され得る。ＢＭＳ１１４は、上位制御器２０から印加される信号に基づいて動作が制御されてもよい。
以下では、バッテリー管理システム１１４と他のバッテリー管理システムの間の通信方法に対して詳細に検討する。
図２は、本発明の一実施形態に係るバッテリーシステム１の構成を示す図である。
バッテリーシステム１は、複数のスレーブバッテリー管理システム１００～１０８を含むバッテリーパック１０、及びマスターバッテリー管理システム１１４を含む。
バッテリーの状態及び性能を管理するために、マスターバッテリー管理システム１１４が上位制御部から動作命令を受信すると、マスターバッテリー管理システム１１４は、下位バッテリー管理システムであるスレーブバッテリー管理システムに動作命令信号を伝送する。動作命令信号は、バッテリー状態及び性能管理に関する全ての信号を含む。動作命令信号を受信したスレーブバッテリー管理システムは、管理しているバッテリーモジュールに対する動作、例えば、バッテリー充放電、バッテリー状態の点検などを行う。また、スレーブバッテリー管理システムは、バッテリー状態の点検などを行うと、それに対するデータをマスターバッテリー管理システムに伝送する。
複数のスレーブバッテリー管理システム１００～１０８は、複数のバッテリーモジュールを管理する。複数のスレーブバッテリー管理システムのうち１つのスレーブバッテリー管理システム１０８は、バッテリーパック１０の金属材質のハウジングの境界に設けられる。
また、複数のスレーブバッテリー管理システムのうち残りのスレーブバッテリー管理システムは、バッテリーパック１０の金属材質のハウジングの内部に設けられる。
金属材質のハウジング内部に設けられるスレーブバッテリー管理システム１００～１０６は遮蔽され、マスターバッテリー管理システム１１４と直接的に無線通信を行いにくい。
したがって、複数のスレーブバッテリー管理システムのうち１つのスレーブバッテリー管理システム１０８は、金属材質のハウジング内部に設置される残りのスレーブバッテリー管理システム１００～１０６とマスターバッテリー管理システム１１４との無線通信を行うための中継器の役割を担うように金属材質のハウジングの境界に設けられる。
具体的に、スレーブバッテリー管理システム１０８は、バッテリーパック１０の金属材質のハウジングの境界に設置され、スレーブバッテリー管理システム１０８の第１部分は金属材質のハウジングの内部に位置し、スレーブバッテリー管理システム１０８の第２部分は金属材質のハウジングの外部に位置する。
これにより、バッテリーパック１０の金属材質のハウジングの境界に設置されるスレーブバッテリー管理システム１０８は、金属材質のハウジングにより遮蔽されないため、金属材質のハウジング内部に位置する残りのスレーブバッテリー管理システム１００～１０６とも無線通信を介して信号を送受信することができ、金属材質のハウジング外部に位置するマスターバッテリー管理システム１１４とも無線通信を介して信号を送受信することができる。
バッテリーパック１０の金属材質のハウジングの境界に設置されるスレーブバッテリー管理システム１０８は、ハウジングの内部に位置する第１部分に設置され、残りのスレーブバッテリー管理システム１００～１０６と無線で信号を送受信する第１アンテナ１１０を含む。
また、バッテリーパック１０の金属材質のハウジングの境界に設置されるスレーブバッテリー管理システム１０８は、ハウジングの外部に位置する第２部分に設置され、マスターバッテリー管理システム１１４と無線で信号を送受信する第２アンテナ１１２を含む。
スレーブバッテリー管理システム１０８は、残りのスレーブバッテリー管理システム１００～１０６から周波数ホッピングにより選択されたチャネルを介して信号を受信する。
具体的に、スレーブバッテリー管理システム１０８は、スレーブバッテリー管理システム１００と予め定められた第１ホッピングコードを用いて短い時間の間周波数ホッピングを行って信号を受信するか送信する。ここで、ホッピングコードは、信号を送受信する２つの装置の間に予め設定された時間に応じて、予め設定された周波数を変更しながら信号を送受信するように設定されたコードである。
また、スレーブバッテリー管理システム１０８は、スレーブバッテリー管理システム１０２と予め定められた第２ホッピングコードを用いて短い時間の間周波数ホッピングを行って信号を受信するか送信する。
また、スレーブバッテリー管理システム１０８は、スレーブバッテリー管理システム１０４と予め定められた第３ホッピングコードを用いて短い時間の間周波数ホッピングを行って信号を受信するか送信する。
また、スレーブバッテリー管理システム１０８は、スレーブバッテリー管理システム１０６と予め定められた第ｎホッピングコードを用いて短い時間の間周波数ホッピングを行って信号を受信するか送信する。
第１から第ｎのホッピングコードは、それぞれ同一の時間に同一の周波数で重ならないように予め設定される。
このように、スレーブバッテリー管理システム１０８が金属材質のハウジング内に位置する残りのスレーブバッテリー管理システム１００～１０６と信号を送受信するとき、周波数ホッピングを用いることにより、外部の干渉から強い通信を行うことができる。
また、スレーブバッテリー管理システム１０８は、周波数ホッピングにより選択されたチャネルを介してそれぞれのスレーブバッテリー管理システム１００～１０６から受信した信号を、単一チャネル又は周波数ホッピングにより選択されたチャネルを介してマスターバッテリー管理システム１１４に伝送する。このとき、スレーブバッテリー管理システム１０８がマスターバッテリー管理システム１１４に信号を伝送する動作は、スレーブバッテリー管理システム１０８と残りのスレーブバッテリー管理システム１００～１０６との間の通信に用いた周波数と異なる周波数で行われてよい。また、スレーブバッテリー管理システム１０８がマスターバッテリー管理システム１１４に信号を伝送する動作は、スレーブバッテリー管理システム１０８と残りのスレーブバッテリー管理システム１００～１０６との間の信号伝送タイミングと異なるタイミングで行われてよい。そして、スレーブバッテリー管理システム１０８からマスターバッテリー管理システム１１４に伝送される信号のデータパケットは、残りのスレーブバッテリー管理システム１００～１０６からスレーブバッテリー管理システム１０８に伝送されるデータパケットと同一のパケットが伝達されるものであってよい。
また、反対の場合も同様である。すなわち、マスターバッテリー管理システム１１４がスレーブバッテリー管理システム１００～１０６に動作命令信号などの各種信号を伝送するときにも、金属材質のハウジングによる遮蔽や通信陰影などの理由によりスレーブバッテリー管理システム１００～１０６がマスターバッテリー管理システム１１４から信号を受信できないことがある。したがって、スレーブバッテリー管理システム１０８がマスターバッテリー管理システム１１４から単一チャネル又は周波数ホッピングにより選択されたチャネルを介して信号を受信することができる。マスターバッテリー管理システム１１４から信号を受信したスレーブバッテリー管理システム１０８は、第１ホッピングコードから第ｎホッピングコードをそれぞれ用いて残りのスレーブバッテリー管理システム１００～０１６とそれぞれ周波数ホッピングにより選択されたチャネルを介して信号を伝送することができる。同様に、スレーブバッテリー管理システム１０８が残りのスレーブバッテリー管理システム１００～１０６に信号を伝送する動作は、マスターバッテリー管理システム１０８がスレーブバッテリー管理システム１０８に信号を伝送する周波数と異なる周波数で行われてよい。または、スレーブバッテリー管理システム１０８が残りのスレーブバッテリー管理システム１００～１０６に信号を伝送する動作は、スレーブバッテリー管理システム１０８とマスターバッテリー管理システム１１４との間の信号伝送タイミングと異なるタイミングで行われてよい。そして、スレーブバッテリー管理システム１０８から残りのスレーブバッテリー管理システム１００～１０６に伝送される信号のデータパケットは、マスターバッテリー管理システム１１４からスレーブバッテリー管理システム１０８に伝送されるデータパケットと同一のパケットが伝達されるものであってよい。
但し、金属で遮蔽されて外部チャネルの干渉が少ないという点を考慮すると、バッテリーパック１０の金属材質のハウジング内に位置する複数のスレーブバッテリー管理システム１００～１０６とスレーブバッテリー管理システム１０８との間には単一チャネルで信号を送受信するように具現してもよい。これにより、金属材質のハウジング内では単一チャネルで通信するようにすることで、その構成の具現が容易であるという長所がある。
但し、この場合にも他の信号の干渉を排除させるために、スレーブバッテリー管理システム１０８とマスターバッテリー管理システム１１４との間には周波数ホッピングにより選択されたチャネルで信号を送受信する。
バッテリーシステムは、例えば、車内に装着され得る。すなわち、バッテリーシステムは車用バッテリーシステムであり得る。
図３は、本発明の一実施形態に係るスレーブバッテリー管理システム１０８の構成を示す図である。
スレーブバッテリー管理システム１０８は、第１通信部３０２、第２通信部３０４、通信制御部３０６、制御部３０８及びバッテリー管理部３１０を含む。
第１通信部３０２を介してバッテリーパック１０の金属材質のハウジング内部に位置する複数のスレーブバッテリー管理システム１００～１０６から信号を受信する。
第１通信部３０２は、金属材質のハウジング内部に位置する複数のスレーブバッテリー管理システム１００～１０６と予め設定された周波数ホッピングにより選択されたチャネルを介して信号を受信する。
例えば、第１通信部３０２は、スレーブバッテリー管理システム１００と予め定められた第１ホッピングコードを用いて短い時間の間周波数ホッピングを行って信号を受信する。
また、第１通信部３０２は、スレーブバッテリー管理システム１０２と予め定められた第２ホッピングコードを用いて短い時間の間周波数ホッピングを行って信号を受信する。
また、第１通信部３０２は、スレーブバッテリー管理システム１０４と予め定められた第３ホッピングコードを用いて短い時間の間周波数ホッピングを行って信号を受信する。
また、第１通信部３０２は、スレーブバッテリー管理システム１０６と予め定められた第ｎホッピングコードを用いて短い時間の間周波数ホッピングを行って信号を受信する。
第１から第ｎのホッピングコードは、それぞれ同一の時間に同一の周波数で重ならないように予め設定される。
第２通信部３０４は、マスターバッテリー管理システム１１４から単一チャネル又は周波数ホッピングにより選択されたチャネルで信号を受信する。
第１通信部３０２は、複数のスレーブバッテリー管理システム１００～１０６から周波数ホッピングにより選択されたチャネルでそれぞれ受信された信号をマスターバッテリー管理システム１１４に単一チャネル又は周波数ホッピングにより選択されたチャネルで伝送する。
また、第２通信部３０４は、マスターバッテリー管理システム１１４から単一チャネル又は周波数ホッピングにより選択されたチャネルで受信された信号を周波数ホッピングにより選択されたチャネルで複数のスレーブバッテリー管理システム１００～１０６のうち少なくとも１つに伝送する。
通信制御部３０６は、金属材質のハウジング内部に位置する複数のスレーブバッテリー管理システム１００～１０６と予め設定されたホッピングコードを用いて周波数ホッピングにより選択されたチャネルで信号を送受信するように第１通信部３０２を制御する。
また、通信制御部３０６は、マスターバッテリー管理システム１１４と単一チャネル又は周波数ホッピングにより選択されたチャネルで信号を送受信するように第２通信部３０４を制御する。
通信制御部３０６は、第１通信部３０２及び第２通信部３０４を独立して制御することができる。すなわち、通信制御部３０６は、第１通信部３０２と複数のスレーブバッテリー管理システム１００～１０６との間の通信と、第２通信部３０４とマスターバッテリー管理システム１１４との間の通信が独立して行われてよい。換言すれば、第１通信部３０２の動作と第２通信部３０４の動作が同時に行われてもよく、異なるタイミングに行われてもよい。
一方、第１通信部３０２は、金属材質のハウジング内部に位置する複数のスレーブバッテリー管理システム１００～１０６と単一チャネルを介して信号を受信することもできる。
この場合、第２通信部３０４は、金属材質のハウジング外部に位置するマスターバッテリー管理システム１１４と周波数ホッピングにより選択されたチャネルを介して信号を受信することができる。
また、第２通信部３０４は、金属材質のハウジング内部に位置する複数のスレーブバッテリー管理システム１００～１０６から単一チャネルを介して受信された信号を、金属材質のハウジング外部に位置するマスターバッテリー管理システム１１４に周波数ホッピングにより選択されたチャネルを介して伝送することができる。
また、第１通信部３０２は、金属材質のハウジング外部に位置するマスターバッテリー管理システム１１４から周波数ホッピングにより選択されたチャネルを介して受信された信号を、金属材質のハウジング内部に位置する複数のスレーブバッテリー管理システム１００～１０６のうち少なくとも１つのスレーブバッテリー管理システムに単一チャネルを介して伝送することができる。
制御部３０８は、第１通信部３０２、第２通信部３０４、通信制御部３０６ 及びバッテリー管理部３１０をそれぞれ制御する。
バッテリー管理部３１０は、複数のバッテリーモジュールのうち少なくとも１つのバッテリーモジュールを管理する。
図４は、本発明の一実施形態に係る通信方法のフローチャートである。
バッテリーパック１０の金属材質のハウジング内部に位置する複数のスレーブバッテリー管理システム１００～１０６から周波数ホッピングにより選択されたチャネルを介して信号を第１アンテナ１１０で受信する（Ｓ４００）。
第２アンテナ１１２は、受信された信号をマスターバッテリー管理システム１１４に単一チャネル又は周波数ホッピングにより選択されたチャネルを介して伝送する（Ｓ４０２）。
図示されていないが、信号の伝達がマスターバッテリー管理システム１１４からスレーブバッテリー管理システム１００～１０６になされる場合にも同様である。
バッテリーパック１０の金属材質のハウジング外部に位置するマスターバッテリー管理システム１１４から単一チャネル又は周波数ホッピングにより選択されたチャネルを介して信号を第２アンテナ１１２で受信する。
第１アンテナ１１０は、受信された信号を周波数ホッピングにより選択されたチャネルで金属材質のハウジング内部に位置する複数のスレーブバッテリー管理システム１００～１０６のうち少なくとも１つのスレーブバッテリー管理システムに伝送する。
図５は、本発明の他の実施形態に係る通信方法のフローチャートである。
バッテリーパック１０の金属材質のハウジング内部に位置する複数のスレーブバッテリー管理システム１００～１０６から単一チャネルを介して信号を第１アンテナ１１０で受信する（Ｓ５００）。
第２アンテナ１１２は、受信された信号をマスターバッテリー管理システム１１４に周波数ホッピングにより選択されたチャネルを介して伝送する（Ｓ４０２）。
図示されていないが、信号の伝達がマスターバッテリー管理システム１１４からスレーブバッテリー管理システム１００～１０６になされる場合にも同様である。
バッテリーパック１０の金属材質のハウジング外部に位置するマスターバッテリー管理システム１１４から周波数ホッピングにより選択されたチャネルを介して信号を第２アンテナ１１２で受信する。
第１アンテナ１１０は、受信された信号を、単一チャネルを介して金属材質のハウジング内部に位置する複数のスレーブバッテリー管理システム１００～１０６のうち少なくとも１つのスレーブバッテリー管理システムに伝送する。
図４及び図５では、ハウジング内部のスレーブバッテリー管理システム１００～１０６がスレーブバッテリー管理システム１０８を経由してマスターバッテリー管理システム１１４に信号を伝送する動作に対して説明したが、これに限定されるものではない。図３で説明したとおり、マスターバッテリー管理システム１１４がスレーブバッテリー管理システム１００～１０８に信号を伝送する場合にも、マスターバッテリー管理システム１１４がスレーブバッテリー管理システム１０８を経由してハウジング内部の残りのスレーブバッテリー管理システム１００～１０６に信号を伝送することができることを通常の技術者であれば明確に理解できるであろう。
図６は、本発明の一実施形態に係る通信方法において、スレーブバッテリー管理システムと、他のスレーブバッテリー管理システム及びマスターバッテリー管理システムとの時間による通信の順序を簡略に示す図である。
スレーブバッテリー管理システム１０８基準で受信される信号は、時間別に受信されるチャネルを別に設定することができる。また、それぞれのスレーブバッテリー管理システムから受信されるチャネルもやはり予め設定して変更することができる。
図７は、本発明の一実施形態に係る通信方法において、周波数ホッピングコードに対して示す図である。
図７に示すとおり、複数のスレーブバッテリー管理システム又はマスターバッテリー管理システムと予め設定されたホッピングコードを用いて周波数ホッピングにより選択されたチャネルで送受信することができる。
図８は、本発明の他の実施形態に係るバッテリーシステムの構成を示す図である。
本実施形態に係るバッテリーシステムは、図２に示された実施形態に係るバッテリーシステムと中継器１１８を除外した構成は何れも同一であるので、異なる構成を中心に説明する。
中継器１１８は、例えば、リピーター（Ｒｅｐｅａｔｅｒ）又は増幅器（Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）であってよい。中継器１１８は、バッテリーパック１０の金属材質のハウジングの境界に設けられる。
中継器１１８の第１部分は、金属材質のハウジングの内部に位置し、中継器１１８の第２部分は、金属材質のハウジングの外部に位置する。
これにより、バッテリーパック１０の金属材質のハウジングの境界に設置される中継器１１８は、金属材質のハウジングにより遮蔽されないので、金属材質のハウジング内部に位置する残りのスレーブバッテリー管理システム１００～１０６とも無線通信を介して信号を送受信することができ、金属材質のハウジング外部に位置するマスターバッテリー管理システム１１４とも無線通信を介して信号を送受信することができる。
バッテリーパック１０の金属材質のハウジングの境界に設置される中継器１１８は、ハウジングの内部に位置する第１部分に設置されて残りのスレーブバッテリー管理システム１００～１０６と無線で信号を送受信する第１アンテナ１１０を含む。
また、バッテリーパック１０の金属材質のハウジングの境界に設置される中継器１１８は、ハウジングの外部に位置する第２部分に設置され、マスターバッテリー管理システム１１４と無線で信号を送受信する第２アンテナ１２２を含む。
中継器１１８は、金属材質のハウジング内に位置する複数のスレーブバッテリー管理システム１００～１０６及びマスターバッテリー管理システム１１４とそれぞれ単一チャネルを介して信号を送受信する。
多数のチャネルを用いるために追加の中継器１１８が設置されてもよい。
図９は、本発明の一実施形態に係るバッテリー管理システムのハードウェア構成を示すブロック図である。
バッテリー管理システム９００は、各種処理及び各構成を制御するマイクロコントローラー（ＭＣＵ）９１０と、運営体制プログラム及び各種プログラム（例えば、バッテリーパックの異常有無診断プログラムあるいはバッテリーパックの温度推定プログラム）等が記録されるメモリ９４０と、バッテリーセルモジュール及び／又は半導体スイッチング素子との間で入力インターフェース及び出力インターフェースを提供する入出力インターフェース９３０と、有無線通信網を介して外部と通信可能な通信インターフェース９２０を備えてよい。このように、本発明に係るコンピュータープログラムは、メモリ９４０に記録され、マイクロコントローラー９１０により処理されることによって、例えば、図３で示した各機能ブロックを行うモジュールとして具現されてよい。
バッテリーを直接制御するバッテリーパックの内部は、外部信号の侵入や干渉を防止するために、金属材質のハウジングを用いてバッテリーパックを遮蔽させる。バッテリーパックを金属材質のハウジングで遮蔽させると、バッテリーパック内部の通信は外部に比べて自由であり得る。よって、本発明の前述の構成でバッテリーパック内部のネットワーク技術を具現する費用が効率的であり、金属材質のハウジングの境界に設置されるスレーブバッテリー管理システムや中継器だけでも外部の侵入や干渉を防止することができるという効果がある。
本明細書で、本発明の原理の「一実施形態」とこのような表現の多様な変形の指称は、本実施形態に係わり特定の特徴、構造、特性などが本発明の原理の少なくとも１つの実施形態に含まれるということを意味する。したがって、「一実施形態において」の表現と本明細書の全体にわたり開示された任意の他の変形例示は、必ずしも全て同一の実施形態を称するものではない。
本明細書を介して開示された全ての実施形態と条件付き例示は、本発明の技術分野において通常の知識を有する当業者が本発明の原理と概念を理解するように助けとなるための意図で記述されたものであり、当業者は、本発明が本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で変形された形態に具現され得ることを理解できるであろう。よって、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点から考慮されなければならない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等の範囲内にある全ての相違点は本発明に含まれているものと解釈すべきである。

Claims (19)

  1. 複数のバッテリーモジュールを備える金属材質のハウジングを有するバッテリーパックと、
    前記複数のバッテリーモジュールを管理する複数のスレーブバッテリー管理システムと、
    前記金属材質のハウジングの外部に設置されて前記複数のスレーブバッテリー管理システムのうち第１スレーブバッテリー管理システムと無線で通信するマスターバッテリー管理システムと、
    を含み、
    前記複数のスレーブバッテリー管理システムのうち、前記第１スレーブバッテリー管理システム以外の他のスレーブバッテリー管理システムは、前記金属材質のハウジング内に配置されて遮蔽され、
    前記第１スレーブバッテリー管理システムは、前記金属材質のハウジングの境界に設置されて前記金属材質のハウジングにより遮蔽されない、
    バッテリーシステム。
  2. 前記複数のスレーブバッテリー管理システムのうち、前記第１スレーブバッテリー管理システム以外の複数の他のスレーブバッテリー管理システムは、前記金属材質のハウジング内に配置されて遮蔽される、請求項１に記載のバッテリーシステム。
  3. 前記第１スレーブバッテリー管理システムのうち前記金属材質のハウジングの内部に配置される部分には、前記金属材質のハウジング内部に配置される複数のスレーブバッテリー管理システムと無線通信する第１アンテナが設置され、
    前記第１スレーブバッテリー管理システムのうち前記金属材質のハウジングの外部に配置される部分には、前記マスターバッテリー管理システムと無線通信する第２アンテナが設置される、請求項２に記載のバッテリーシステム。
  4. 前記第１スレーブバッテリー管理システムは、前記金属材質のハウジングの内部に配置される複数の他のスレーブバッテリー管理システムと周波数ホッピングにより選択されたチャネルで通信する、請求項３に記載のバッテリーシステム。
  5. 前記第１スレーブバッテリー管理システムは、前記マスターバッテリー管理システムと単一チャネル又は周波数ホッピングにより選択されたチャネルで通信する、請求項３又は４に記載のバッテリーシステム。
  6. 前記第１スレーブバッテリー管理システムは、前記金属材質のハウジングの内部に配置される複数の他のスレーブバッテリー管理システムと単一チャネルで通信し、
    前記マスターバッテリー管理システムと周波数ホッピングにより選択されたチャネルで通信する、請求項３に記載のバッテリーシステム。
  7. 前記第１スレーブバッテリー管理システムは、前記金属材質のハウジングの内部に配置される前記複数のスレーブバッテリー管理システムのうち他のスレーブバッテリー管理システムのそれぞれと通信する、請求項２から６のいずれか一項に記載のバッテリーシステム。
  8. 前記バッテリーシステムは、車内に装着される、請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリーシステム。
  9. 複数のバッテリーモジュールを備える金属材質のハウジングを有するバッテリーパックに含まれるスレーブバッテリー管理システムであって、
    前記金属材質のハウジング内部に配置される他の複数のスレーブバッテリー管理システムから信号を受信する第１通信部と、
    前記金属材質のハウジング外部に配置されるマスターバッテリー管理システムから信号を受信する第２通信部と、
    前記第１通信部と前記第２通信部を独立して制御する通信制御部と、
    前記複数のバッテリーモジュールのうち少なくとも１つのバッテリーモジュールを管理するバッテリー管理部と、を含み、
    前記通信制御部は、
    前記他の複数のスレーブバッテリー管理システムから受信された信号を、前記第２通信部を介して前記マスターバッテリー管理システムに伝送し、前記マスターバッテリー管理システムから受信された信号を、前記第１通信部を介して前記他の複数のスレーブバッテリー管理システムのうち少なくとも１つのバッテリー管理システムに伝送し、
    前記スレーブバッテリー管理システムは、前記金属材質のハウジングの境界に設置される、スレーブバッテリー管理システム。
  10. 前記通信制御部は、前記他の複数のスレーブバッテリー管理システムと周波数ホッピングにより選択されたチャネルで信号を送受信する、請求項９に記載のスレーブバッテリー管理システム。
  11. 前記通信制御部は、前記マスターバッテリー管理システムと単一チャネル又は周波数ホッピングにより選択されたチャネルで信号を送受信する、請求項９または１０に記載のスレーブバッテリー管理システム。
  12. 前記通信制御部は、前記他の複数のスレーブバッテリー管理システムと単一チャネルで通信し、マスターバッテリー管理システムと周波数ホッピングにより選択されたチャネルで通信する、請求項９に記載のスレーブバッテリー管理システム。
  13. 前記スレーブバッテリー管理システムのうち前記金属材質のハウジングの内部に配置される部分に、前記第１通信部として前記金属材質のハウジング内部に配置される前記他の複数のスレーブバッテリー管理システムと無線で信号を送受信する第１アンテナが設置され、
    前記スレーブバッテリー管理システムのうち前記金属材質のハウジングの外部に配置される部分に、前記第２通信部として前記マスターバッテリー管理システムと無線で信号を送受信する第２アンテナが設置される、請求項９から１２のいずれか一項に記載のスレーブバッテリー管理システム。
  14. 前記金属材質のハウジング内部に配置される前記他の複数のスレーブバッテリー管理システムは、前記スレーブバッテリー管理システムを介して前記マスターバッテリー管理システムと通信する、請求項９から１３のいずれか一項に記載のスレーブバッテリー管理システム。
  15. 前記スレーブバッテリー管理システムは、車内に装着される、請求項９から１４のいずれか一項に記載のスレーブバッテリー管理システム。
  16. 複数のバッテリーモジュールを含む金属材質のハウジングを有するバッテリーパックの前記金属材質のハウジングの境界に設置されるスレーブバッテリー管理システムによる通信方法であって、
    前記複数のバッテリーモジュールのうち少なくとも１つのバッテリーモジュールの状態を測定する段階と、
    前記金属材質のハウジングの内部に設置される他の複数のスレーブバッテリー管理システムそれぞれと信号を送受信する段階と、
    前記金属材質のハウジング外部に設置されるマスターバッテリー管理システムと信号を送受信する段階と、
    を含み、
    前記マスターバッテリー管理システムに信号を送信するとき、前記他の複数のスレーブバッテリー管理システムから受信した信号と前記測定した状態に関する信号を共に送信する、通信方法。
  17. 前記他の複数のスレーブバッテリー管理システムそれぞれと信号を送受信する段階は、
    前記他の複数のスレーブバッテリー管理システムと周波数ホッピングにより選択されたチャネルで信号を送受信する段階を含む、請求項１６に記載の通信方法。
  18. 前記マスターバッテリー管理システムと信号を送受信する段階は、
    前記マスターバッテリー管理システムから単一チャネル又は周波数ホッピングにより選択されたチャネルで信号を送受信する段階を含む、請求項１６又は１７に記載の通信方法。
  19. 前記他の複数のスレーブバッテリー管理システムそれぞれと信号を送受信する段階は、前記他の複数のスレーブバッテリー管理システムと単一チャネルで信号を送受信する段階を含み、
    前記マスターバッテリー管理システムと信号を送受信する段階は、周波数ホッピングにより選択されたチャネルで信号を送受信する段階を含む、請求項１６に記載の通信方法。
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