JP7244033B2 - 中間ノードを用いて通信する電池管理システムおよび方法 - Google Patents

中間ノードを用いて通信する電池管理システムおよび方法 Download PDF

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Description

本出願は、２０１９年０９月０９日付の韓国特許出願第１０－２０１９－０１１１７８３号に基づく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は、本明細書の一部として組み込まれる。
本発明は、中間ノードを用いて無線通信を行う電池管理システムおよびその通信方法に関する。
一般的な無線通信の場合、特性上、通信するノード間の距離、ノード間の障害物または同一周波数帯の他の無線通信などによって、通信障害が発生することがある。特に、電池管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）の場合には、リアルタイムで通信が行われなければならないので、通信障害を最小化する必要がある。
一般的な電池管理システム間の無線通信では、１つのマスター（Ｍａｓｔｅｒ）機器と複数のスレーブ（Ｓｌａｖｅ）との間の通信が行われる。この場合、１つのマスター機器は、複数のスレーブ機器に対して一対一でコマンド信号を伝送し、再びスレーブ機器からコマンド信号に対する応答信号を受信する形で通信を行う。
このとき、マスター機器は、全てのスレーブ機器との接続が完了すると、各スレーブ機器に固有のＩＤを付与することになるが、各スレーブ機器に対して付与されたＩＤは、スレーブ機器の応答信号のパケット（Ｐａｃｋｅｔ）に含まれることで、該当パケットを受信するマスター機器を含む全てのスレーブ機器に対して、いずれのスレーブ機器が応答信号のパケットを伝送したのか認識できるようにする。
また、マスター機器は、電池状態の測定を命令するトリガ信号を一定周期で複数回伝送し、全てのスレーブ機器に信号を受信させる。そして、信号を受信したスレーブ機器は、順番に、タイマーにより割り当てられた時点において、一定周期で測定信号をマスター機器に再伝送する。
しかし、このような従来の方式によると、各ノード間の通信障害や障害物などが存在する場合、その要因を検出し、遠距離のノードに対して信号を伝送することができる方法がなかった。
本発明は、中間ノードを用いて無線通信を行うことによって、ノード間の通信障害が発生した場合でも、電池管理システム間の通信が良好に行われるようにする電池管理システムおよびこれらの間の通信方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態に係る電池管理装置は、下位コントローラにコマンド信号を伝送し、下位コントローラからコマンド信号に対する応答信号を受信する上位コントローラと、上位コントローラから受信したコマンド信号に応じた動作を行い、コマンド信号に対する応答信号を上位コントローラに伝送する下位コントローラとを含み、下位コントローラのうち、所定の基準に基づいて選定された中間下位コントローラは、上位コントローラから受信したコマンド信号の強度が予め設定された条件を満たしている場合、最大電力で上位コントローラが伝送するコマンド信号に対応する信号を残りの下位コントローラに伝送することができる。
本発明の一実施形態に係る電池管理装置における上位コントローラは、下位コントローラから受信した応答信号の強度に基づいて、中間下位コントローラを選定することができる。
本発明の一実施形態に係る電池管理装置における上位コントローラは、下位コントローラから受信した応答信号の強度が予め設定された第１の基準値以上である下位コントローラを中間下位コントローラと選定することができる。
本発明の一実施形態に係る電池管理装置における上位コントローラは、下位コントローラから受信した応答信号の強度が高い順に下位コントローラに優先順位を付与し、下位コントローラのうち、予め設定された優先順位以上の下位コントローラを中間下位コントローラと選定することができる。
本発明の一実施形態に係る電池管理装置における中間下位コントローラは、上位コントローラから受信したコマンド信号の強度が予め設定された第２の基準値よりも小さい場合、最大電力で上位コントローラが伝送するコマンド信号に対応する信号を残りの下位コントローラに伝送することができる。
本発明の一実施形態に係る電池管理装置における中間下位コントローラは、上位コントローラから受信したコマンド信号の強度を累積して格納し、格納されたコマンド信号の強度の中間値または平均値に基づいて、第２の基準値として決定することができる。
本発明の一実施形態に係る電池管理装置における上位コントローラは、予め設定された周期で予め設定された繰り返し回数だけコマンド信号を伝送するように設定されており、中間下位コントローラは、上位コントローラから、予め設定された周期の間に予め設定された繰り返し回数だけコマンド信号を受信できない場合、最大電力で上位コントローラが伝送するコマンド信号に対応する信号を伝送することができる。
本発明の一実施形態に係る電池管理装置における中間下位コントローラは、上位コントローラから、予め設定された周期の間に予め設定された繰り返し回数だけコマンド信号を受信できないか、または受信したコマンド信号が予め設定された第２の基準値未満である場合、予め設定された繰り返し回数から、受信できないかまたは第２の基準値未満の回数を差し引いた残りの分だけのコマンド信号を、最大電力で残りの下位コントローラに伝送することができる。
本発明の一実施形態に係る電池管理装置におけるコマンド信号および応答信号は、信号固有の識別情報、信号の繰り返し回数に関する識別情報および電池状態の測定に関する情報のうち少なくとも１つを含むことができる。
本発明の一実施形態に係る電池管理装置におけるコマンド信号は、電池モジュールの状態を測定するためのトリガ（Ｔｒｉｇｇｅｒ）信号を含むことができる。
本発明の一実施形態に係る電池管理方法は、上位コントローラから下位コントローラにコマンド信号を伝送するステップと、下位コントローラにおいて、上位コントローラから受信したコマンド信号に応じた動作を行うステップと、下位コントローラは、コマンド信号に対する応答信号を上位コントローラに伝送するステップと、上位コントローラにおいて、下位コントローラのうち、所定の基準に基づいて中間下位コントローラを選定するステップと、中間下位コントローラは、上位コントローラから受信したコマンド信号の強度が予め設定された条件を満たしている場合、最大電力で上位コントローラが伝送するコマンド信号に対応する信号を、残りの下位コントローラに伝送するステップとを含むことができる。
本発明の電池管理システムおよびこれらの間の通信方法によると、中間ノードを用いて無線通信を行うことによって、ノード間の通信障害が発生した場合でも、電池管理システム間の通信が良好に行われるようにすることができる。
本発明の一実施形態に係る電池管理システムが含まれている電池パックの構成図である。 本発明の一実施形態に係る上位コントローラ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下位コントローラの構成を示すブロック図である。 従来の電池管理装置の通信方法を示す図である。 従来の電池管理装置において、マスター機器とスレーブ機器とが信号を送受信することを経時的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る電池管理装置において、マスター機器とスレーブ機器とが信号を送受信することを経時的に示す図である。 本発明の一実施形態に係るマスター機器（上位コントローラ）から伝送される信号のパケットを示す図である。 本発明の一実施形態に係る電池管理方法を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る電池管理方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る電池管理装置のハードウェアの構成を示す図である。
以下、添付した図面を参照して、本発明の様々な実施形態について詳細に説明する。本明細書において、図面上の同一の構成要素については、同一の参照符号を使用し、同一の構成要素に対する重複した説明は省略する。
本明細書に開示されている本発明の様々な実施形態について、特定の構造的または機能的な説明は、単に本発明の実施形態を説明するための目的として例示されたものであって、本発明の様々な実施形態は、様々な態様で実施することができ、本明細書に記載された実施形態に限定されるものと解釈されてはならない。
様々な実施形態で使用される「第１の」、「第２の」、「第一の」または「第二の」などの表現は、様々な構成要素を順序および／または重要度に関係なく修飾することができ、当該構成要素を限定するものではない。例えば、本発明の権利範囲を逸脱することなく、第１の構成要素は、第２の構成要素として命名することができ、同様に、第２の構成要素もまた第１の構成要素に置き換えて命名することができる。
本明細書において使用される用語は、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って、他の実施形態の範囲を限定する意図ではない。単数の表現は、文脈上明らかに異なって定義しない限り、複数の表現を含むことができる。
技術的または科学的な用語を含めて、ここで使用される全ての用語は、本発明の技術分野における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じ意味を有することができる。一般的に使用される辞典に定義されている用語は、関連技術の文脈上有する意味と同一または類似の意味を有するものと解釈されることができ、本明細書で明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味に解釈されない。場合によって、本明細書で定義されている用語であっても、本発明の実施形態を排除するように解釈してはならない。
図１は、本発明の一実施形態に係る電池管理装置が含まれている電池パックの構成図である。
電池モジュール１には、複数の電池セル２，４，６が直列または並列に連結されている。それぞれの電池セル２，４，６には、スレーブ電池管理システム１２，１４，１６がそれぞれ配置される。それぞれのスレーブ電池管理システム１２，１４，１６は、複数の電池セル２，４，６の温度、電圧または電流を測定してモニタリングし、モニタリングした情報を上位システムに伝送し、上位システムから電池セルの制御コマンドを受信して、連結されている電池セルを制御する。
複数の電池セル２，４，６は、直列または並列に連結されて電池モジュール１を形成する。電池モジュール１には、マスター電池管理システム１０が配置される。マスター電池管理システム１０は、電池モジュール１の温度、電圧または電流を測定してモニタリングする。また、マスター電池管理システム１０は、電池セルにそれぞれ配置されているスレーブ電池管理システム１２，１４，１６から、それぞれの電池セルのモニタリング情報を受信して、上位システムに伝送し、上位システムから特定の業務実行コマンドを受信して、該当スレーブ電池管理システム１２，１４，１６に伝送する。
図２は、本発明の一実施形態に係る上位コントローラの構成を示すブロック図である。
図２を参照すると、本発明の一実施形態に係る上位コントローラ２００は、通信部２１０、コントローラ２２０およびメモリ部２３０を含むことができる。
上位コントローラ２００は、例えば、前述したマスター電池管理システム（ＢＭＳ）であってもよい。
通信部２１０は、下位コントローラにコマンド信号を伝送し、下位コントローラ２２０からコマンド信号に対する応答信号を受信することができる。通信部２１０は、全ての下位コントローラ２２０に対して、ブロードキャスト（ｂｒｏａｄｃａｓｔ）方式で信号を送受信することができる。このとき、上位コントローラ２１０は、信号を受信できない下位コントローラ２２０が生じないように、同一の信号を一定周期の間に複数回繰り返して伝送することができる。
また、通信部２１０は、それぞれの下位コントローラに対して固有の識別ＩＤを付与することができる。したがって、上位コントローラ２００は、固有の識別ＩＤを通じて、いずれの下位コントローラから伝送された信号であるかを区別することができる。
通信部２１０が伝送するコマンド信号は、信号固有の識別情報（ＩＤ）、信号の繰り返し回数に関する識別情報および電池状態の測定に関する情報を含むことができる。前述したように、上位コントローラ２００の通信部２１０は、一般的に一定周期の間に繰り返して信号を伝送し、伝送されるコマンド信号には、該当周期の間に信号が繰り返して伝送される回数に関する情報も含まれている。また、コマンド信号の電池状態の測定に関する情報は、電池モジュールの状態を測定するためのトリガ（Ｔｒｉｇｇｅｒ）信号を含むことができる。
制御部２２０は、下位コントローラから受信した応答信号の強度に基づいて、中間下位コントローラを選定ことができる。例えば、受信した応答信号の強度は、ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）値であってもよい。
制御部２２０は、下位コントローラから受信した応答信号の強度が予め設定された基準値（第１の基準値）以上である下位コントローラを中間下位コントローラと選定することができる。
また、制御部２２０は、下位コントローラから受信した応答信号の強度が高い順に下位コントローラに優先順位を付与し、下位コントローラのうち、予め設定された優先順位以上の下位コントローラを中間下位コントローラと選定することができる。
メモリ部２３０は、上位コントローラ２００から下位コントローラに伝送されるコマンド信号に関する情報、下位コントローラの固有の識別ＩＤに関する情報、下位コントローラから受信した電池状態のデータなどを格納することができる。
図３は、本発明の一実施形態に係る下位コントローラの構成を示すブロック図である。
図３を参照すると、本発明の一実施形態に係る下位コントローラ３００は、通信部３１０、コントローラ３２０およびメモリ部３３０を含むことができる。
例えば、下位コントローラ３００は、前述したスレーブ電池管理システム（ＢＭＳ）であってもよい。また、中間下位コントローラは、下位コントローラ３００のうち、所定の基準に基づいて選定されるものであって、下位コントローラ３００に含まれるものである。
通信部３１０は、上位コントローラ２００から受信したコマンド信号に対する応答信号を上位コントローラ２００に伝送することができる。また、中間下位コントローラの場合、通信部３１０は、上位コントローラ２００から受信したコマンド信号の強度が予め設定された基準値（第２の基準値）よりも小さい場合、最大電力で上位コントローラ２００が伝送するコマンド信号に対応する信号を、残りの下位コントローラ３００に伝送することができる。しかし、中間下位コントローラは、必ず最大電力でコマンド信号に対応する信号を伝送することに制限されるものではなく、所定の基準値以上の大きさを有するようにして信号を伝送することもまた可能である。
代替的にまたは追加的に、中間下位コントローラの通信部３１０は、上位コントローラ２００から、予め設定された周期の間に予め設定された繰り返し回数だけコマンド信号を受信できない場合、最大電力で上位コントローラ２００が伝送するコマンド信号に対応する信号を伝送することができる。この場合、中間下位コントローラの通信部３１０は、上位コントローラ２００から、予め設定された周期の間に予め設定された繰り返し回数だけコマンド信号を受信できないか、または受信したコマンド信号が予め設定された基準値（第２の基準値）未満である場合、予め設定された繰り返し回数から、受信できないかまたは基準値（第２の基準値）未満の回数を差し引いた残りの分だけ、上位コントローラ２００が伝送するコマンド信号に対応する信号を最大電力で残りの下位コントローラ３００に伝送することができる。
制御部３２０は、上位コントローラ２００から受信したコマンド信号に応じた動作を行うことができる。つまり、制御部３２０は、上位コントローラ２００から電池状態の測定に対するコマンド信号を受信すると、電池の電圧、温度、充電状態などをモニタリングし、これに対する結果の応答信号を、通信部３１０を介して再び上位コントローラ２００に伝送することができる。
メモリ部３３０は、上位コントローラ２００から受信したコマンド信号の強度を累積して格納することができる。したがって、制御部３２０に、格納されたコマンド信号の強度の中間値または平均値に基づいて基準値（第２の基準値）を決定させることができる。
このように、本発明の一実施形態に係る電池管理装置によると、中間下位コントローラが上位コントローラ２００から受信したコマンド信号に対応する信号を、残りの下位コントローラ３００に最大電力で伝送することによって、通信障害が発生した場合でも、残りの下位コントローラ３００（例えば、上位コントローラ２００から遠く離れている下位コントローラ３００）がコマンド信号を受信できない状況が発生することを防止することができる。
一方、図２および図３では、上位コントローラ２００から中間下位コントローラ３００を介して、残りの下位コントローラ３００にコマンド信号を伝送することを説明したが、これに限定されるものではなく、逆に、残りの下位コントローラ３００からの応答信号を、中間下位コントローラを介して上位コントローラ２００に伝達する方式もまた可能である。
図４は、従来の電池管理装置の通信方法を示す図である。
図４を参照すると、従来の電池管理装置では、１つの上位コントローラ（マスタＢＭＳ）と、複数の下位コントローラ（スレーブＢＭＳ）との間で、一対一（ブロードキャスト方式）で信号を送受信している。
すなわち、従来の電池管理装置において、上位コントローラは、各下位コントローラに対して電池状態を測定するためのコマンド信号を送信し、再び各下位コントローラからコマンドに対する応答信号を受信する方式で通信を行う。
また、１つの上位コントローラは、全ての下位コントローラとの連結が完了すると、各下位コントローラに対して固有の識別ＩＤを付与する。このとき、付与されたＩＤは、各下位コントローラの応答信号のパケットに含まれ、該当パケットを受信する上位コントローラを含む全ての下位コントローラが、いずれの下位コントローラから応答パケットを受信したかを認識できるように、パケットの構造を形成することができる。
図５は、従来の電池管理装置において、マスター機器とスレーブ機器とが信号を送受信することを経時的に示す図である。
図５を参照すると、従来の電池管理装置において、上位コントローラは、コマンド信号（例えば、Ｍｅａｓｕｒｅ Ｔｒｉｇｇｅｒ信号）を一定周期で複数回伝送することによって、信号を受信できない下位コントローラを最小化する。このとき、上位コントローラは、予め約束された通信プロトコルの回数だけ下位コントローラにコマンド信号を伝送することができる。
また、下位コントローラは、測定データが含まれている応答信号を、それぞれの順序に合わせて割り当てられた一定周期で繰り返して上位コントローラに伝送することができる。この場合でも、下位コントローラは、予め約束された通信プロトコルの回数だけ上位コントローラにコマンド信号を伝送することができる。
例えば、図５において、上位コントローラは、５．５ｍｓの期間の間に２ｍｓの間隔でコマンド信号を３回伝送している（Ｔ＿Ｒｅｑｕｅｓｔ）。そして、コマンド信号を受信した各下位コントローラでは、３ｍｓの間に電池状態を測定し（Ｔ＿Ｍｅａｓｕｒｅ）、これに対する応答信号を７．６ｍｓの期間の間に２．８ｍｓの間隔で３回伝送することができる（Ｔ＿Ｓｌａｖｅ＿Ｓｌｏｔ）。
したがって、電池管理装置に合計Ｎ個の下位コントローラがあるとすれば、上位コントローラと下位コントローラとの間の信号の送受信周期（Ｔ＿Ｃｙｃｌｅ）は、図５に示すように、Ｔ＿Ｒｅｑｕｅｓｔ＋Ｔ＿Ｍｅａｓｕｒｅ＋Ｔ＿Ｒｅｓｐｏｎｓｅ（Ｔ＿Ｓｌａｖｅ＊Ｎ）となる。
しかし、このような従来の方式によると、上位コントローラと下位コントローラとの間に通信障害の要因が発生した場合、一部の下位コントローラにおいて、信号を受信できないという問題があった。
図６は、本発明の一実施形態に係る電池管理装置において、マスター機器とスレーブ機器とが信号を送受信することを経時的に示す図である。図６において、上位コントローラと下位コントローラとの信号の送受信周期および繰り返し回数は、図５と同一であるので、具体的な説明は省略する。
図６では、下位コントローラのうち、Ｓｌａｖｅ＿１およびＳｌａｖｅ＿２が図１の中間下位コントローラと選定された場合に、上位コントローラと下位コントローラとの間の通信方法を示している。この場合、中間下位コントローラであるＳｌａｖｅ＿１およびＳｌａｖｅ＿２は、上位コントローラが下位コントローラから受信した応答信号の強度に基づいて選定されることができる。
具体的には、上位コントローラは、下位コントローラから受信した応答信号の強度が基準値（第１の基準値）以上である下位コントローラを中間下位コントローラと選定することができる。または、上位コントローラは、下位コントローラから受信した応答信号の強度が高い順に下位コントローラに優先順位を付与し、下位コントローラのうち、予め設定された優先順位以上の下位コントローラを中間下位コントローラと選定することができる。
中間下位コントローラであるＳｌａｖｅ＿１およびＳｌａｖｅ＿２は、上位コントローラから受信したコマンド信号の強度が予め設定された基準値（第２の基準値）よりも小さい場合、最大電力で上位コントローラから受信したコマンド信号に対応する信号を、残りの下位コントローラ（即ち、Ｓｌａｖｅ＿３～Ｓｌａｖｅ＿Ｎ）に伝送することができる。このとき、Ｓｌａｖｅ＿１およびＳｌａｖｅ＿２は、上位コントローラから受信したコマンド信号の強度を累積して格納し、格納されたコマンド信号の強度の中間値または平均値に基づいて基準値（第２の基準値）を決定することができる。
また、中間下位コントローラであるＳｌａｖｅ＿１およびＳｌａｖｅ＿２は、上位コントローラから、予め設定された周期の間に予め設定された繰り返し回数だけコマンド信号を受信できない場合、最大電力で上位コントローラから受信したコマンド信号に対応する信号を伝送することができる。この場合、Ｓｌａｖｅ＿１およびＳｌａｖｅ＿２は、上位コントローラから、予め設定された周期の間に予め設定された繰り返し回数を差し引いた回数だけコマンド信号を受信できないか、または受信したコマンド信号が予め設定された基準値（第２の基準値）未満である場合、上位コントローラから受信したコマンド信号に対応する信号を上位コントローラとの間で規定した回数で受信できないか、または第２の基準値未満の回数だけ、最大電力で残りの下位コントローラに伝送することができる。
例えば、図６において、中間下位コントローラであるＳｌａｖｅ＿１およびＳｌａｖｅ＿２が上位コントローラから最初に受信したコマンド信号のＲＳＳＩが、中間値（または平均値）よりも低い場合、Ｓｌａｖｅ＿１およびＳｌａｖｅ＿２は、残りの下位コントローラであるＳｌａｖｅ＿３～Ｓｌａｖｅ＿Ｎに対して２番目および３番目にコマンド信号を伝送するときには、最大電力でブロードキャストすることができる。
このように、本発明の一実施形態に係る電池管理装置によると、中間ノードを用いて無線通信を行うことによって、ノード間の通信障害が発生した場合でも、電池管理システム間の通信が良好に行われるようにすることができる。
一方、図５および図６で示した通信周期または時間（例えば、Ｔ＿Ｒｅｑｕｅｓｔ、Ｔ＿Ｍｅａｓｕｒｅ、Ｔ＿Ｓｌａｖｅ＿Ｓｌｏｔなど）は、本発明の説明のために例示したものであって、本発明は、これらの周期または時間に制限されるものではない。すなわち、本発明の一実施形態に係る電池管理装置の通信周期または時間は、パケットのサイズ、通信環境などに応じて、様々な方式で設定することができる。
図７は、本発明の一実施形態に係るマスター機器（上位コントローラ）から伝送される信号のパケットを示す図である。
図７を参照すると、本発明の一実施形態に係る上位コントローラのコマンド信号には、ヘッダ６１０、Ｍｅａｓｕｒｅ Ｔｒｉｇｇｅｒ識別情報６２０、Ｍｅａｓｕｒｅ Ｔｒｉｇｇｅｒ繰り返し回数識別情報６３０およびＢａｌａｎｃｉｎｇなどを含むコマンド情報６４０が含まれることができる。
ヘッダ６１０は、コマンド信号の先頭に置かれた文字群であって、信号に含まれるデータの内容、特性などを識別または制御する機能を行うことができる。
Ｍｅａｓｕｒｅ Ｔｒｉｇｇｅｒ識別情報６２０は、特定のタイミングのＭｅａｓｕｒｅ Ｔｒｉｇｇｅｒと以前のＭｅａｓｕｒｅ Ｔｒｉｇｇｅｒとを識別できるようにする。例えば、Ｍｅａｓｕｒｅ Ｔｒｉｇｇｅｒ識別情報６２０は、前述した信号の固有の識別ＩＤを含むことができる。
Ｍｅａｓｕｒｅ Ｔｒｉｇｇｅｒ繰り返し回数識別情報６３０は、一定周期の間に上位コントローラまたは下位コントローラが送受信する信号の繰り返し回数の不足を感知できるように、信号の送信周期および該当周期の間の繰り返し回数に関する情報を含むことができる。
Ｂａｌａｎｃｉｎｇなどを含むコマンド情報６４０は、電池状態の測定に関する情報（例えば、電池の電圧、温度、ＳＯＣなどの測定に関する情報）、各電池セルのバランシングに関する情報（例えば、バランシング周期、電圧などに関する情報）などを含むことができる。
図８は、本発明の一実施形態に係る電池管理方法を示すフローチャートである。
図８を参照すると、先ず、上位コントローラから下位コントローラにコマンド信号を伝送する（Ｓ７１０）。例えば、上位コントローラは、下位コントローラに電池の状態を測定させるＭｅａｓｕｒｅ Ｔｒｉｇｇｅｒ信号を含むことができる。
コマンド信号を受信した下位コントローラは、上位コントローラから受信したコマンド信号に応じた動作を行う（Ｓ７２０）。このとき、下位コントローラは、上位コントローラからのコマンド信号に応じて、電池の電圧、温度、ＳＯＣなどの状態をモニタリングすることができる。
また、下位コントローラは、コマンド信号に対する応答信号を上位コントローラに伝送する（Ｓ７３０）。例えば、上位コントローラに伝送される応答信号は、電池の電圧、温度、ＳＯＣなどの状態に関する結果データを含むことができる。
応答信号を受信した上位コントローラは、下位コントローラのうち、所定の基準に基づいて中間下位コントローラを選定する。このとき、上位コントローラは、下位コントローラから受信した応答信号の強度に基づいて中間下位コントローラを選定することができる（Ｓ７４０）。
例えば、上位コントローラは、下位コントローラから受信した応答信号の強度が、予め設定された基準値（第１の基準値）以上である下位コントローラを中間下位コントローラと選定することができる。
また、上位コントローラは、下位コントローラから受信した応答信号の強度が高い順に下位コントローラに優先順位を付与し、下位コントローラのうち、予め設定された優先順位以上の下位コントローラを中間下位コントローラと選定することができる。
次いで、中間下位コントローラは、上位コントローラから受信したコマンド信号の強度が、予め設定された基準値（第２の基準値）以上であるか否かを判断する（Ｓ７５０）。仮に、上位コントローラから受信したコマンド信号の強度が、予め設定された基準値（第２の基準値）以上であれば（ＹＥＳ）、通信障害がないので、中間下位コントローラは、基本電力で上位コントローラから受信したコマンド信号に対応する信号を他の下位コントローラに伝送することができる（Ｓ７６０）。
しかし、上位コントローラから受信したコマンド信号の強度が、予め設定された基準値（第２の基準値）未満である場合（ＮＯ）、中間下位コントローラは、上位コントローラから受信したコマンド信号に対応する信号を、最大電力で他の下位コントローラに伝送する（Ｓ７７０）。前述したように、中間下位コントローラは、必ず最大電力で信号を送信する必要はなく、所定の基準値以上の電力で信号を送信することができる。
図９は、本発明の他の実施形態に係る電池管理方法を示すフローチャートである。
図９のステップＳ８１０～Ｓ８４０の場合、図８のステップＳ７１０～Ｓ７４０と実質的に同一であるので、詳細な説明は省略する。
図９を参照すると、ステップＳ８４０において、上位コントローラが中間下位コントローラを選定した後、中間下位コントローラは、上位コントローラから一定周期の間に予め設定された繰り返し回数だけコマンド信号を受信したか否かを判断する（Ｓ８５０）。
仮に、中間下位コントローラが、上位コントローラから一定周期の間に予め設定された繰り返し回数だけコマンド信号を受信した場合（ＹＥＳ）、通信障害がないので、中間下位コントローラは、基本電力でコマンド信号を他の下位コントローラに伝送することができる（Ｓ８６０）。
しかし、中間下位コントローラが、上位コントローラから一定周期の間に予め設定された繰り返し回数だけコマンド信号を受信できない場合（ＮＯ）、中間下位コントローラは、コマンド信号を最大電力で他の下位コントローラに伝送する（Ｓ８７０）。
この場合、中間下位コントローラは、上位コントローラから予め設定された周期の間に予め設定された繰り返し回数だけコマンド信号を受信できない場合（または、受信したコマンド信号が予め設定された基準値（第２の基準値）未満である場合）、予め設定された繰り返し回数から、受信できない（または基準値（第２の基準値）未満である）回数を差し引いた残りの分だけの上位コントローラから受信したコマンド信号に対応する信号を、最大電力で残りの下位コントローラに伝送することができる。
このように、本発明の一実施形態に係る電池管理方法によると、中間ノードを用いて無線通信を行うことによって、ノード間の通信障害が発生した場合でも、電池管理システム間の通信が良好に行われるようにすることができる。
図１０は、本発明の一実施形態に係る電池管理装置のハードウェアの構成を示す図である。
図１０に示すように、電池管理装置９００は、各種の処理および各構成を制御するマイクロコントローラ（ＭＣＵ）９１０と、オペレーティングシステムプログラムおよび各種のプログラム（例えば、電池パックの異常診断プログラムまたは電池パックの温度推定プログラム）などが記録されるメモリ９２０と、電池セルモジュールおよび／またはスイッチング部（例えば、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およ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（例えば、上位コントローラ）との通信が可能な通信インターインタフェース９４０とを備えることができる。このように、本発明に係るコンピュータプログラムは、メモリ９２０に記録され、マイクロコントローラ９１０により処理されることによって、例えば、図２に示した各機能ブロックを行うモジュールとして実現されることもできる。
以上、本発明の実施形態を構成する全ての構成要素が１つに結合するか、結合して動作するものと説明されたからといって、本発明が必ずしもこれらの実施形態に限定されるわけではない。即ち、本発明が目的とする範囲内であれば、その全ての構成要素が１つ以上に選択的に結合して動作することもできる。
また、上述した「含む」、「構成する」または「有する」などの用語は、特に反対される記載がない限り、当該構成要素が内在し得ることを意味するので、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含み得るものと解釈されるべきである。技術的または科学的な用語を含む全ての用語は、特に定義されない限り、本発明の属する技術分野における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。辞典に定義されている用語のように、一般的に使用される用語は、関連技術の文脈上の意味と一致するものと解釈されるべきであり、本発明で明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味と解釈されない。
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で、様々な修正および変形が可能である。したがって、本発明に開示された実施形態は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、このような実施形態により本発明の技術思想の範囲が限定されるわけではない。本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと等しい範囲内にある全ての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (12)

  1. 上位コントローラと、複数の下位コントローラとを含み、
    前記上位コントローラは、前記複数の下位コントローラにコマンド信号を伝送し、
    前記複数の下位コントローラは、前記上位コントローラから受信したコマンド信号に応じた動作を行い、前記コマンド信号に対する応答信号を前記上位コントローラに伝送し、
    前記上位コントローラは、前記応答信号に応じて、前記複数の下位コントローラのうち、所定の基準に基づいて中間下位コントローラを選定し、
    前記中間下位コントローラは、前記上位コントローラから受信したコマンド信号の強度が予め設定された条件を満たしている場合、最大電力で前記上位コントローラが伝送するコマンド信号に対応する信号を残りの下位コントローラに伝送する、電池管理装置。
  2. 前記上位コントローラは、前記複数の下位コントローラから受信した応答信号の強度に基づいて、前記中間下位コントローラを選定する、請求項１に記載の電池管理装置。
  3. 前記上位コントローラは、前記複数の下位コントローラから受信した応答信号の強度が予め設定された第１の基準値以上である下位コントローラを中間下位コントローラと選定する、請求項２に記載の電池管理装置。
  4. 前記上位コントローラは、前記複数の下位コントローラから受信した応答信号の強度が高い順に前記複数の下位コントローラに優先順位を付与し、前記複数の下位コントローラのうち、予め設定された優先順位以上の下位コントローラを中間下位コントローラと選定する、請求項２または３に記載の電池管理装置。
  5. 前記中間下位コントローラは、前記上位コントローラから受信したコマンド信号の強度が予め設定された第２の基準値よりも小さい場合、最大電力で前記上位コントローラが伝送するコマンド信号に対応する信号を前記残りの下位コントローラに伝送する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電池管理装置。
  6. 前記中間下位コントローラは、前記上位コントローラから受信したコマンド信号の強度を累積して格納し、格納された前記コマンド信号の強度の中間値または平均値に基づいて前記第２の基準値として決定する、請求項５に記載の電池管理装置。
  7. 前記上位コントローラは、予め設定された周期で予め設定された繰り返し回数だけ前記コマンド信号を伝送するように設定されており、
    前記中間下位コントローラは、前記上位コントローラから、予め設定された周期の間に予め設定された繰り返し回数だけ前記コマンド信号を受信できない場合、最大電力で前記上位コントローラが伝送するコマンド信号に対応する信号を伝送する、請求項１から６のいずれか一項に記載の電池管理装置。
  8. 前記中間下位コントローラは、前記上位コントローラから、前記予め設定された周期の間に前記予め設定された繰り返し回数だけ前記コマンド信号を受信できないか、または受信したコマンド信号が予め設定された第２の基準値未満である場合、前記予め設定された繰り返し回数から、前記受信できないかまたは前記第２の基準値未満の回数を差し引いた残りの分だけの前記コマンド信号に対応する信号を、最大電力で前記残りの下位コントローラに伝送する、請求項７に記載の電池管理装置。
  9. 前記コマンド信号および前記応答信号は、信号固有の識別情報、信号の繰り返し回数に関する識別情報および電池状態の測定に関する情報のうち少なくとも１つを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の電池管理装置。
  10. 前記コマンド信号は、請求項１から９のいずれか一項に記載の電池管理装置を備える電池モジュールの状態を測定するためのトリガ信号を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の電池管理装置。
  11. 前記下位コントローラは、前記中間下位コントローラから伝送された、前記上位コントローラが伝送するコマンド信号に対応する信号に応じて、前記コマンド信号に対応する前記信号に対する応答信号を前記上位コントローラに伝送する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電池管理装置。
  12. 上位コントローラから複数の下位コントローラにコマンド信号を伝送するステップと、
    前記複数の下位コントローラにおいて、前記上位コントローラから受信したコマンド信号に応じた動作を行うステップと、
    前記複数の下位コントローラは、前記コマンド信号に対する応答信号を前記上位コントローラに伝送するステップと、
    前記上位コントローラにおいて、前記複数の下位コントローラのうち、所定の基準に基づいて中間下位コントローラを選定するステップと、
    前記中間下位コントローラは、前記上位コントローラから受信したコマンド信号の強度が予め設定された条件を満たしている場合、最大電力で前記上位コントローラが伝送するコマンド信号に対応する信号を、残りの下位コントローラに伝送するステップとを含む、電池管理方法。
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