JP7278428B2 - 電池管理システムおよび管理方法 - Google Patents

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Description

本出願は、２０１９年０７月０３日付けの韓国特許出願第１０－２０１９－００８０２６９号に基づく優先権の利益を主張し、該当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、連係した上位電池管理システムに通信異常が発生した場合、他の上位電池管理システムを介して上位コントローラと通信を行う電池管理システムおよび管理方法に関する。
近年、二次電池に対する研究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とを何れも含む意味である。二次電池の中でも、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ため、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までその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。
また、二次電池は、一般的に複数の電池セルが直列および／または並列に連結された電池モジュールを含む電池パックとして用いられる。そして、電池パックは、電池管理システム（ＢＭＳ、ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）により、状態および動作が管理および制御される。
複数の電池モジュールは、直列／並列連結されて電池ラックを構成し、また、複数の電池ラックは、並列連結されて電池バンクを構成する。かかる電池バンクは、ＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ）として使用可能である。それぞれの電池モジュールは、対応するスレーブＢＭＳによりモニターされ制御される。各電池ラック内の最上位コントローラであるマスターＢＭＳは、各スレーブＢＭＳをモニターし制御し、スレーブＢＭＳから取得した情報に基づいて全体電池ラックの状態をモニターし制御する。
この際、ＥＳＳ用電池管理システムにおいて、大半はツリー構造で上位電池管理システムと下位電池管理システムのデータ送受信が行われる。かかる枠組みの構造において中間経路に異常が発生して通信を行うことができない場合、下位電池管理システムと上位コントローラとの間の通信実行が不能状態になるという問題があった。
また、かかる通信不能を防止するために、上下位電池管理システム間の通信構造をツリー構造ではなくメッシュ構造にして通信を行うためには追加のインターフェースを取り付けなければならない。これは、開発のみならず、設置時に追加ケーブルの布設および管理などの問題を有する。
本発明は、上位および下位電池管理システムの間にツリー構造で通信をする際に通信異常が発生しても、追加の構成なしに通信の連続性を維持す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電池管理システムであって、第１通信チャネルを用いて通信する第１上位電池管理システムと通信する無線通信部と、前記第１通信チャネルを用いて通信する前記第１上位電池管理システムの通信異常を検知する通信異常検知部と、前記通信異常検知部により前記第１上位電池管理システムの通信異常が検知されると、前記無線通信部の通信チャネルを前記第１通信チャネルとは異なる第２通信チャネルに変更するチャネル変更部と、を含むことを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る電池管理システムにおいて、前記通信異常検知部は、予め設定された時間の間、前記第１通信チャネルを介して前記第１上位電池管理システムから信号が受信されないと、通信異常であると検知し、前記第２通信チャネルは、予め設定された通信チャネルであることを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る電池管理システムにおいて、前記第２通信チャネルは、前記第１上位電池管理システムとは異なる複数の上位電池管理システムが交互に周期的に接続して通信することを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る電池管理システムにおいて、前記無線通信部が前記第２通信チャネルに変更して通信する際、前記第２通信チャネルに接続されている第２上位電池管理システムと通信をし、且つ前記無線通信部を介して前記第１上位電池管理システムの通信異常信号を前記第２通信チャネルを介して前記第２上位電池管理システムに送信するようにする制御部をさらに含むことを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る電池管理システムにおいて、電池の状態を測定する電池状態測定部をさらに含み、前記制御部は、前記無線通信部を介して前記第２上位電池管理システムに測定された前記電池の状態関連データを送信するようにすることを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る電池管理システムであって、同一の電池ラック内に配置された連係した複数の下位電池管理システムと第３通信チャネルを介して通信する無線通信部と、予め設定された周期で予め設定された時間の間、前記無線通信部が前記第３通信チャネルとは異なる第２通信チャネルを介して通信するようにするチャネル変更部と、上位制御部とデータを送受信する通信部と、を含むことを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る電池管理システムにおいて、前記無線通信部が前記第２通信チャネルを介して無線通信する際、同一の電池ラック内に配置されていない連係していない下位電池管理システムから当該下位電池管理システムの上位電池管理システムの通信異常信号を受信すると、上位制御部に伝送するようにする制御部をさらに含む。
本発明の一実施形態に係る電池管理システムにおいて、前記制御部は、前記第２通信チャネルを介して前記連係していない下位電池管理システムから前記上位電池管理システムの通信異常信号を受信すると、予め設定された時間以前から上位制御部から受信された命令信号を前記連係していない下位電池管理システムに送信するようにすることを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る電池管理システムにおいて、前記無線通信部が前記第２通信チャネルを介して無線通信する際、前記連係していない下位電池管理システムから前記下位電池管理システムにおいて測定された電池測定データを受信し、前記上位電池管理システムに伝送することを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る電池管理方法であって、第１通信チャネルを用いて通信する第１上位電池管理システムの通信異常を検知するステップと、前記通信異常を検知するステップにおいて前記第１上位電池管理システムの通信異常が検知されると、前記第１通信チャネルとは異なる第２通信チャネルに変更して通信するステップと、を含むことを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る電池管理方法において、前記通信異常を検知するステップにおいて、予め設定された時間の間、前記第１通信チャネルを介して前記第１上位電池管理システムから信号が受信されないと、通信異常であると検知し、前記第２通信チャネルは、予め設定されたチャネルであることを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る電池管理方法において、前記第２通信チャネルは、前記第１上位電池管理システムとは異なる複数の上位電池管理システムが交互に周期的に接続して通信することを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る電池管理方法において、前記第２通信チャネルに変更して通信する際、前記第２通信チャネルに接続されている第２上位電池管理システムと通信するステップと、前記第１上位電池管理システムの通信異常信号を前記第２通信チャネルを介して前記第２上位電池管理システムに送信するステップと、を含むことを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る電池管理方法において、前記第２上位電池管理システムに前記第２通信チャネルを介して測定された電池状態関連データを送信するか、または前記第２上位電池管理システムから前記第２通信チャネルを介して上位コントローラから受信された命令を受信することを特徴とする。
本発明は、上位および下位電池管理システムの間にツリー構造で通信をする際に通信異常が発生しても、追加の構成なしに通信の連続性を維持できるという効果がある。
本発明の一実施形態に係るＥＳＳ内の複数の電池ラックの構成を簡略に示す図である。 電池管理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電池モジュール管理システムの構成図である。 本発明の一実施形態に係る電池ラック管理システムの構成図である。 本発明の一実施形態に係る電池管理システム間の通信チャネルの移動の例示を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電池管理方法の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電池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。
以下、本発明の多様な実施形態が添付図面を参照して記載される。但し、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）、等価物（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ）、および／または代替物（ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ）を含むものと理解しなければならない。図面の説明と関連し、類似した構成要素に対しては、類似した参照符号が使用可能である。
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用いられたものであって、他の実施形態の範囲を限定しようとするものではない。単数の表現は、文脈上、明らかに他を意味しない限り、複数の表現を含んでもよい。技術的または科学的な用語を含めてここで用いられる全ての用語は、本発明の技術分野における通常の知識を有する者により一般的に理解されるものと同一の意味を有し得る。一般的に用いられる辞書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または類似した意味を有するものと解釈されてもよく、本文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。場合によっては、本文書で定義された用語であるとしても、本発明の実施形態を排除するように解釈されてはならない。
また、本発明の実施形態の構成要素を説明するにおいて、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を用いることができる。かかる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すぎず、その用語により当該構成要素の本質や順番または順序などが限定されることはない。ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」、または「接続」されると記載された場合、その構成要素は前記他の構成要素に直接的に連結または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」、または「接続」されてもよいものと理解しなければならない。
図１は、本発明の一実施形態に係るＥＳＳ内の複数の電池ラックの構成を簡略に示す図である。
ＥＳＳ１５は、複数の電池ラック２０、３０、４０を含む。それぞれの電池ラックは、直列または並列に連結されている複数の電池モジュール１００～１１０を含む。
それぞれの電池モジュール１００～１１０には、電池モジュールを制御しモニターするＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が含まれる。ＢＭＳには、電池モジュールそれぞれを制御しモニターするＭＢＭＳ（モジュールＢＭＳ）があり、複数のＭＢＭＳを制御し、ＭＢＭＳから受信されたデータを上位システムに伝達するＲＢＭＳ（ラックＢＭＳ）がある。また、ＲＢＭＳは、上位システムから受信した命令をそれぞれの電池モジュールまたは該当する電池モジュールに送信することもできる。ここで、ＭＢＭＳは、ＲＢＭＳの下位電池管理システムであり、ＲＢＭＳは、ＭＢＭＳの上位電池管理システムである。
それぞれのＭＢＭＳは、それぞれの電池モジュールまたは電池セルの温度、電圧、電流などをセンシングして電池状態をモニターし、モニターされた情報データを無線または有線でＲＢＭＳに送信する。
それぞれのＭＢＭＳから電池状態情報または電池モジュールの状態情報データを受信したＲＢＭＳは、このデータを直接上位コントローラに送信するか、またはこのデータに基づいて当該電池モジュールの状態を判断した情報データを上位コントローラに送信することができる。
図２は、上位電池管理システムと下位電池管理システムとの間の通信連結を簡略に示す図である。
電池パック１は、１つの以上の電池セルからなり、充放電可能な電池モジュール１０と、電池モジュール１０の＋端子側または－端子側に直列に連結され、電池モジュール１０の充放電電流の流れを制御するためのスイッチング部１４と、電池モジュール１０の電圧、電流、温度などをモニターし、過充電および過放電などを防止するように制御管理するＭＢＭＳ１０２と、を含む。
ここで、スイッチング部１４は、電池モジュール１０の充電また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り、例えば、少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴを用いることができる。
また、ＭＢＭＳ１０２は、電池モジュール１０の電圧、電流、温度などをモニターするために、半導体スイッチング素子のゲート、ソース、およびドレインなどの電圧および電流を測定するかまたは計算することができ、また、半導体スイッチング素子に隣接して備えられたセンサ１２を用いて、電池モジュールの電流、電圧、温度などを測定することができる。ＭＢＭＳ１０２は、上述した各種パラメータを測定した値の入力を受けるインターフェースであり、複数の端子、およびこれらの端子と連結され、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、ＭＢＭＳ１０２は、ＭＯＳＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦを制御することもでき、電池モジュール１０に連結され、電池モジュール１０の状態を監視することができる。
かかる電池パック１の構成およびＭＢＭＳ１０２の構成は、公知の構成であるため、より具体的な説明は省略することにする。
一方、本発明の実施形態に係るＭＢＭＳ１０２は、上位ＲＢＭＳ１００と連結され、上位ＢＭＳから印加された信号に基づいて動作が制御されることができる。また、上位ＲＢＭＳ１００は、上位コントローラ２と連結されることができる。上位ＲＢＭＳ１００も、上位コントローラ２から印加される信号に基づいて動作が制御されることもできる。
以下では、上位ＲＢＭＳ１００に通信異常が発生した場合、ＭＢＭＳ１０２と上位コントローラ２との間の通信が行われる構成および方法について詳しく説明する。
図３ａは、本発明の一実施形態に係る電池モジュール管理システムの構成図である。
ＭＢＭＳ１０２に対応する電池モジュール管理システム３００は、無線通信部３０１、通信異常検知部３０２、電池状態測定部３０４、チャネル変更部３０６、および制御部３０８を含む。
無線通信部３０１は、電池モジュールと同一のラック内に存在し、電池モジュールから各種データを受信して上位コントローラに送信し、上位コントローラから命令を受信して電池モジュールに命令を送信することで制御する上位電池管理システムである電池ラック管理システム（ＲＢＭＳ１００と対応）と予め設定されている第１通信チャネルを介して無線で通信する。通常、無線通信部３０１は、電池ラック管理システムから、電池状態の測定命令、または電池ＳＯＣの算出命令などを受信することができる。または、無線通信部３０１は、電池状態に関連したデータ、例えば、電池の電圧、電流、または温度データを電池ラック管理システムに無線で送信することができる。または、無線通信部３０１は、電池ラック管理システムに、電池に異常があると判断されると、電池異常信号を第１通信チャネルを介して送信する。電池に異常がある場合、迅速な措置を取らなければならないため、電池異常信号が電池ラック管理システムを介して上位コントローラに迅速に送信されることが重要である。ところで、中間通信ノードである電池ラック管理システム（以下、「第１電池ラック管理システム」という）の通信異常が発生して電池状態データを上位コントローラに伝達できないか、または上位コントローラから受信された命令を受信できなくなると、電池を効率的で且つ効果的に使用できなくなる。よって、同一のラック内に存在する電池ラック管理システム上に通信異常が発生したと判断されると、無線通信部３０１は、第１電池ラック管理システムと通信していた第１通信チャネルとは異なる第２通信チャネルを介して通信を試みる。
電池モジュール管理システムが、第１電池ラック管理システムの通信異常が発生した場合、通信の連続性を維持するために、他のラック内に存在する任意の他の電池ラック管理システムとの第２通信チャネルを介して通信を試みる。ここで、複数の電池ラック内に存在するそれぞれの電池ラック管理システムは、それぞれの同一のラック内に存在する電池モジュール管理システムと一定のチャネルを介して通信をするが、周期的に一定時間の間、第２通信チャネルを介して通信を行う。複数の電池ラック管理システムは、それぞれ交互にそれぞれの周期に第２通信チャネルを介して通信を行う。複数の電池ラック管理システムが交互に第２通信チャネルを介して通信を行っている間、第１電池ラック管理システムの通信異常により、無線通信部３０１が第２通信チャネルを介して通信をする際、第２通信チャネルを介して通信を行っている電池ラック管理システム（以下、「第２電池ラック管理システム」という）と通信を行うようになる。
無線通信部３０１は、第２通信チャネルを介して、第２電池ラック管理システムに、第１電池ラック管理システムの通信異常信号を送信する。また、無線通信部３０１は、電池状態データを第２通信チャネルを介して第２電池ラック管理システムに送信する。
また、無線通信部３０１は、第２通信チャネルを介して、第２電池ラック管理システムから、上位コントローラから受信された各種命令を受信する。
通信異常検知部３０２は、同一のラック内に存在する電池ラック管理システムの通信異常を判断する。通信異常を判断する方法は何れも含まれる。例えば、同一のラック内に存在する電池ラック管理システムに周期的に通信確認信号を送信するようにし、当該通信確認信号に対する応答信号が受信されると、当該電池ラック管理システムの通信異常がないと判断し、応答信号が受信されないと、当該電池ラック管理システムの通信異常があると判断する。
または、例えば、無線通信部３０１は周期的に当該電池ラック管理システムから命令を受信するが、通信異常検知部３０２は、一定時間の間、当該電池ラック管理システムから何の信号も受信されないと、当該電池ラック管理システムの通信異常があると判断する。
電池状態測定部３０４は、電池の状態を測定するための構成であり、電池の電圧、電流、または温度を測定する構成を含むことができる。一般的に、電池の電圧を測定する方法は、例えば、オペアンプを用いる方法と、リレーおよびコンデンサを用いる方法が挙げられる。また、一般的に、電池の電流測定は、変流器（ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）方式、ホール素子（ｈａｌｌ ｅｌｅｍｅｎｔ）方式、およびヒューズ（ｆｕｓｅ）方式のうち１つ以上に該当する電流センサを用いて行われることができる。また、一般的に、電池の温度測定は、例えば、サーミスタ（ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）により測定されることができる。サーミスタは、マンガン、ニッケル、銅、コバルト、クロム、鉄などの酸化物を組み合わせて混合焼結した半導体素子であって、温度に応じて電気抵抗値が変わる特性を有する素子である。例えば、サーミスタは、温度と抵抗値が比例特性を有するＰＴＣ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）、温度と抵抗値が反比例特性を有するＮＴＣ（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）、および特定の温度において抵抗値が急変するＣＩＲ（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｓｉｓｔｏｒ）であってもよい。
電池状態測定部３０４により測定された電池の電圧、電流、または温度データは、上位電池管理システムである電池ラック管理システムに送信されることができる。また、電池状態測定部３０４により測定された電池の電圧、電流、または温度データを用いて電池ＳＯＣが算出され、算出された電池ＳＯＣ情報を用いて電池異常に対する判断が行われることができる。電池ＳＯＣまたはそれに基づいて判断された電池異常信号は、上位電池管理システムである電池ラック管理システムに送信される。
チャネル変更部３０６は、通信異常検知部３０２において同一の電池ラック内の電池ラック管理システムの通信異常が検知されると、無線通信部３０１が予め設定された第２通信チャネルを介して通信するようにする。チャネル変更部３０６は、当該電池ラック管理システムが通信異常である場合、無線通信部３０１が第２通信チャネルを介して通信を行うことができるように第２通信チャネル情報を格納する。
制御部３０８は、通信異常検知部３０２が当該電池ラック管理システムの通信異常を検知すると、通信異常検知部３０２から当該電池ラック管理システムの通信異常信号を受信する。制御部３０８は、通信異常検知部３０２から当該電池ラック管理システムから通信異常信号を受信すると、当該電池ラック管理システムの通信異常が発生したという情報が含まれたデータを、無線通信部３０１が第２通信チャネルを介して他ラックの電池ラック管理システムに送信するようにする。
図３ｂは、本発明の一実施形態に係る電池ラック管理システムの構成図である。
電池ラック管理システム３０９は、無線通信部３１０、チャネル変更部３１２、通信部３１４、および制御部３１６を含む。
無線通信部３１０は、基本的に同一のラック内に存在する電池モジュール管理システムと予め設定された通信チャネル、例えば、第３通信チャネルを介して無線通信を行う。無線通信部３１０は、同一の電池ラック内に存在する電池モジュールに、上位コントローラから受信された命令を第３通信チャネルを介して送信する。
無線通信部３１０は、予め設定された周期で一定時間の間、予め設定された通信チャネルである第２通信チャネルを介して通信する。無線通信部３１０は、第２通信チャネルを介して、他のラック内に配置される電池モジュール管理システム３００と通信を行うことができる。この場合、上述したように、他のラック内に配置される電池モジュール管理システム３００が同一のラック内の電池ラック管理システムの通信異常が発生した場合、電池モジュール管理システム３００は、予め設定された通信チャネル、例えば、第２通信チャネルにチャネルを変更して通信を試みる。この際、予め設定されている第２通信チャネルを介して、他の複数のラックに配置されるそれぞれの電池ラック管理システムは、予め設定された周期で予め設定された時間の間、第２通信チャネルに変更して交互に通信を行う。上位電池管理システムに通信異常が発生した電池モジュール管理システム３００が第２通信チャネルに変更して通信を行う際、他の複数の電池ラック管理システムのうち第２通信チャネルを介して通信中である電池ラック管理システムと通信を行うことができる。
すなわち、無線通信部３１０は、他ラックの電池ラック管理システムの通信異常が発生した場合、当該ラック内の電池モジュール管理システム３００と通信を行うことができ、第２通信チャネルを介して電池モジュール管理システム３００から当該ラック内の電池ラック管理システムの通信異常信号を受信する。また、無線通信部３１０は、第２通信チャネルを介して、通信異常が発生したラック内の電池モジュール管理システム３００から電池状態情報データを受信することができる。また、無線通信部３１０は、通信異常が発生したラック内の電池モジュール管理システム３００に第２通信チャネルを介して通信連結になる前、一定時間の間、上位コントローラ２から受信された命令があると、第２通信チャネルを介して当該命令を電池モジュール管理システム３００に送信する。
チャネル変更部３１２は、無線通信部３１０の通信チャネルを変更する。無線通信部３１０は、通常、同一のラック内の電池モジュール管理システムと第３通信チャネルを介して通信する。しかし、他の特定のラック内に存在する電池モジュール管理システムが通信異常が発生して当該電池ラック管理システムと通信が不能となった場合、特定のチャネル、例えば、第２通信チャネルに変更して他ラックの電池ラック管理システムとの通信を試みて通信の連続性を維持することができる。この際、通信異常が発生したラック以外のラック内の電池ラック管理システムが第２通信チャネルに変更して通信を試みる他のラック内に配置される電池モジュール管理システムとの通信を行うために、交互に周期的に第２通信チャネルに変更して通信を行う。
これにより、チャネル変更部３１２は、予め設定された周期で予め設定された時間の間、予め設定された通信チャネルを介して通信を行うように無線通信部３１０の通信チャネルを変更するようにする。
通信部３１４は、上位コントローラ２と通信を行う。通信部３１４は、無線通信部であってもよく、有線通信部であってもよい。無線通信部である場合、無線通信部３１０と統合して使用可能である。
通信部３１４は、無線通信部３１０が受信した同一のラック内の電池モジュール管理システムから受信された電池状態情報を上位コントローラ２に送信する。
また、通信部３１４は、上位コントローラ２から制御命令を受信する。
また、通信部３１４は、無線通信部３１０が第２通信チャネルを介して他のラック内の電池モジュール管理システム３００から受信した電池ラック管理システムの通信異常信号および電池状態データを上位コントローラ２に送信する。
制御部３１６は、第２通信チャネルを介して、連係していない電池モジュール管理システムから電池ラック管理システムの通信異常信号を受信すると、無線通信部３１０が第２通信チャネルを介して予め設定された時間以前から上位制御部から受信された命令信号を他のラックに配置されて連係していない電池モジュール管理システムに送信するようにする。
図４は、本発明の一実施形態に係る電池管理システム間の通信チャネルの移動の例示を示す図である。
ＢＢＭＳ（ＢＡＮＫ ＢＭＳ）は、ＣＡＮ通信で、ＲＢＭＳ＿Ａ、ＲＢＭＳ＿Ｂ、およびＲＢＭＳ＿Ｃと通信連結されている。この場合、ＣＡＮ通信を介した有線連結となっているが、無線で通信連結されてもよい。
それぞれのＲＢＭＳは、それぞれのラック内に配置される複数のＭＢＭＳと無線通信を行う。それぞれのＲＢＭＳは、それぞれのラック内に配置される複数のＭＢＭＳそれぞれと、設定されているそれぞれの通信チャネルを介して無線で通信する。
例えば、ＲＢＭＳ＿Ａは、同一のラック内に存在する複数のＭＢＭＳとチャネルＡ（ｃｈ Ａ）を介して無線で通信する。ＲＢＭＳ＿Ａは、チャネルＡを介して、上位コントローラであるＢＢＭＳから受信された制御命令またはモニター命令などの各種命令信号を、下位電池管理システムであるＭＢＭＳにそれぞれ送信することができる。また、それぞれのＭＢＭＳも、電池状態情報または電池異常情報などをチャネルＡを介してＲＢＭＳ＿Ａに送信することができる。
しかし、ＲＢＭＳ＿Ａと同一のラックに存在するＭＢＭＳは、基本的にチャネルＡを介してＲＢＭＳ＿Ａのみを介して上位コントローラであるＢＢＭＳと信号を送受信するが、ＲＢＭＳ＿Ａに通信異常が発生すると、ＲＢＭＳ＿Ａを介してＢＢＭＳと通信していたＭＢＭＳは通信不能状態になってしまう。
したがって、かかるＭＢＭＳの通信不能状態を解消するために、別のチャネルを形成し、例えば、チャネルＥ（ｃｈ Ｅ）にチャネル変更して通信することで、他の電池ラックの電池ラック管理システムと通信できるようにした。
具体的に、複数のＲＢＭＳそれぞれは、基本的に当該電池ラック内のＭＢＭＳと設定された通信チャネルを介して通信を行いつつ、周期的に予め設定された非常チャネル、例えば、上述した第２通信チャネルとしてチャネルＥ（ｃｈ Ｅ）に接続して通信を行う。複数のＲＢＭＳは、交互にチャネルＥを介して通信を行う。ＲＢＭＳ＿Ａの通信異常により通信不能が発生したＭＢＭＳは、ＲＢＭＳ＿Ａの通信異常を検知して通信チャネルをチャネルＥに変更し、その際、チャネルＥを介して通信している他ラックのＲＢＭＳ＿Ｂと通信を行うことができる。
チャネルＥを介して、通信不能状態にある複数のＭＢＭＳが通信短絡がなく、他ラックのＲＢＭＳ＿Ｂを介して上位コントローラであるＢＢＭＳから命令を受信するか、または電池状態情報または電池異常情報を送信することができる。
図５は、本発明の一実施形態に係る電池管理方法のフローチャートである。
下位電池管理システムである電池モジュール管理システム３００は、第１通信チャネルを介して無線で通信する第１上位電池管理システムである電池ラック管理システムの通信異常を検知する（Ｓ５００）。電池モジュール管理システム３００と同一のラック内に存在する電池ラック管理システムは電池モジュール管理システムと連係したシステムであり、他のラック内に存在する電池ラック管理システムは電池モジュール管理システムと連係していないシステムである。
例えば、同一のラック内に存在する電池ラック管理システムに周期的に通信確認信号を送信するようにし、当該通信確認信号に対する応答信号が受信されると、当該電池ラック管理システムの通信異常がないと判断し、応答信号が受信されないと、当該電池ラック管理システムの通信異常があると判断する。
または、例えば、無線通信部３０１は、周期的に当該電池ラック管理システムから命令を受信するが、通信異常検知部３０２は、一定時間の間、当該電池ラック管理システムから何の信号も受信されないと、当該電池ラック管理システムの通信異常があると判断する。
電池モジュール管理システム３００は、第１通信チャネルとは異なる第２通信チャネルを用いて無線通信を始める（Ｓ５０２）。
第２通信チャネルは、予め設定されたチャネルであって、他ラックの電池ラック管理システムが周期的にチャネル変更をして無線通信を行うチャネルである。
これにより、電池モジュール管理システム３００は、第２通信チャネルを用いて通信を始める際、第２通信チャネルを用いて通信している第２上位電池管理システムに第１上位電池管理システムの通信異常信号を送信する（Ｓ５０４）。
第２上位電池管理システムは、電池モジュール管理システム３００が第２通信チャネルを用いて通信を行う際、第２通信チャネルを介して通信を行っている電池ラック管理システムである。
電池モジュール管理システム３００は、第２通信チャネルを介して第２上位電池管理システムと通信する（Ｓ５０６）。
無線通信部３０１は、電池状態データを第２通信チャネルを介して第２電池ラック管理システムに送信する。また、無線通信部３０１は、第２通信チャネルを介して、第２電池ラック管理システムから、上位コントローラから受信された各種命令を受信する。
図６は、本発明の一実施形態に係る電池管理方法のフローチャートである。
電池ラック管理システム３０９は、第３通信チャネルを介して、同一のラック内の電池モジュール管理システムである下位電池管理システムと通信する（Ｓ６００）。
電池ラック管理システムの無線通信部３１０は、通常、同一のラック内に存在する電池モジュール管理システムと予め設定された通信チャネル、例えば、第３通信チャネルを介して無線通信を行う。無線通信部３１０は、同一の電池ラック内に存在する電池モジュールに、上位コントローラから受信された命令を第３通信チャネルを介して送信する。
また、電池ラック管理システム３０９は、予め設定された周期で予め設定された時間の間、予め設定された第２通信チャネルを介して通信する（Ｓ６０２）。
電池ラック管理システム３０９の無線通信部３１０は、予め設定された周期で一定時間の間、予め設定された通信チャネルである第２通信チャネルを介して通信する。
電池ラック管理システム３０９が第２通信チャネルを介して通信する間、他のラックに存在する下位電池システムから第１上位電池管理システムの通信異常信号を受信すると、上位コントローラに送信する（Ｓ６０４）。
すなわち、無線通信部３１０は、他ラックの電池ラック管理システムの通信異常が発生した場合、当該ラック内の電池モジュール管理システム３００と通信を行うことができ、第２通信チャネルを介して電池モジュール管理システム３００から当該ラック内の電池ラック管理システムの通信異常信号を受信する。
電池ラック管理システム３０９は、第２通信チャネルを介して、下位電池管理システムから受信された電池状態データを上位コントローラに送信する（Ｓ６０６）。
具体的に、電池ラック管理システム３０９の無線通信部３１０は、第２通信チャネルを介して、通信異常が発生したラック内の電池モジュール管理システム３００から電池状態情報データを受信することができる。
また、電池ラック管理システム３０９は、一定時間の前から上位コントローラから受信された命令を、第２通信チャネルを介して、下位電池管理システムである電池モジュール管理システムに送信する（Ｓ６０８）。
電池ラック管理システム３０９の無線通信部３１０は、通信異常が発生したラック内の電池モジュール管理システム３００に、第２通信チャネルを介して通信連結になる前、一定時間の間、上位コントローラ２から受信された命令があると、第２通信チャネルを介して、当該命令を電池モジュール管理システム３００に送信する。
図７は、本発明の一実施形態に係る電池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。
電池管理システム７００は、各種処理および各構成を制御するマイクロコントローラ（ＭＣＵ）７１０と、オペレーティングシステムプログラムおよび各種プログラム（例えば、電池パックの異常有無の診断プログラムあるい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７２０と、電池セルモジュールおよび／また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７３０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７４０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７２０に記録され、マイクロコントローラ７１０により処理されることで、例えば、図３ａおよび３ｂ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てもよい。
本明細書において、本発明の原理の「一実施形態」およびかかる表現の多様な変形の指称は、この実施形態と関連して特定の特徴、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ことを意味する。よって、表現「一実施形態において」と、本明細書の全体にわたって開示された任意の他の変形例とは、必ずしも全てが同じ実施形態を指称するものではない。
本明細書を通じて開示された全ての実施形態および条件付けの例は、本発明の技術分野における通常の知識を有する当業者が本発明の原理および概念に対する理解を助けるために記述されたものであって、当業者であれば、本発明が本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で変形された形態に実現可能であることを理解することができるであろう。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で考慮しなければならない。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、それと同等な範囲内にある全ての差異点は本発明に含まれたものと解釈しなければならない。
１ 電池パック
２ 上位コントローラ
１０ 電池モジュール
１２ センサ
１４ スイッチング部
１５ ＥＳＳ
２０ 電池ラック
３０ 電池ラック
１００ 上位ＲＢＭＳ
１０２ ＭＢＭＳ
４０ 電池ラック
１００～１１０ 電池モジュール
３００ 電池モジュール管理システム
３０１ 無線通信部
３０２ 通信異常検知部
３０４ 電池状態測定部
３０６ チャネル変更部
３０８ 制御部
３０９ 電池ラック管理システム
３１０ 無線通信部
３１２ チャネル変更部
３１４ 通信部
３１６ 制御部
７００ 電池管理システム
７１０ マイクロコントローラ（ＭＣＵ）
７１０ マイクロコントローラ
７２０ メモリ
７３０ 入出力インターフェース
７４０ 通信インターフェース

Claims (12)

  1. 第１通信チャネルを用いて通信する第１上位電池管理システムと通信する無線通信部と、
    前記第１通信チャネルを用いて通信する前記第１上位電池管理システムの通信異常を検知する通信異常検知部と、
    前記通信異常検知部により前記第１上位電池管理システムの通信異常が検知されると、前記無線通信部の通信チャネルを前記第１通信チャネルとは異なる第２通信チャネルに変更するチャネル変更部と、
    を含む、電池管理システムにおいて、
    前記電池管理システムは、前記通信異常検知部により前記第１上位電池管理システムの通信異常が検知されると、前記第１上位電池管理システムとは異なる複数の上位電池管理システムと前記第２通信チャネルを介して通信を行い、
    前記第２通信チャネルは、前記第１上位電池管理システムとは異なる複数の上位電池管理システムが交互に周期的に接続して通信する、電池管理システム。
  2. 前記通信異常検知部は、予め設定された時間の間、前記第１通信チャネルを介して前記第１上位電池管理システムから信号が受信されないと、通信異常であると検知し、
    前記第２通信チャネルは、予め設定された通信チャネルである、請求項１に記載の電池管理システム。
  3. 前記無線通信部が前記第２通信チャネルに変更して通信する際、前記第２通信チャネルに接続されている第２上位電池管理システムと通信をし、且つ
    前記無線通信部を介して前記第１上位電池管理システムの通信異常信号を前記第２通信チャネルを介して前記第２上位電池管理システムに送信するようにする制御部をさらに含む、請求項１又は２に記載の電池管理システム。
  4. 電池の状態を測定する電池状態測定部をさらに含み、
    前記制御部は、前記無線通信部を介して前記第２上位電池管理システムに測定された前記電池の状態関連データを送信するようにする、請求項３に記載の電池管理システム。
  5. 電池管理システムであって、
    上位制御部と、
    前記上位制御部によって制御される複数の上位電池管理システムと、
    前記複数の上位電池管理システムのそれぞれと同一の電池ラック内に配置された連係した複数の下位電池管理システムであって、前記複数の上位電池管理システムのそれぞれによって制御される複数の下位電池管理システムと、
    を含み、
    前記上位電池管理システムは、
    前記複数の下位電池管理システムと第３通信チャネルを介して通信する無線通信部と、
    予め設定された周期で予め設定された時間の間、前記無線通信部が前記第３通信チャネルとは異なる第２通信チャネルを介して他の電池ラック内の前記下位電池管理システムと通信するようにするチャネル変更部と、
    前記上位制御部とデータを送受信する通信部と、
    を含み、
    前記上位電池管理システムは、前記他の電池ラック内の前記上位電池管理システムの通信異常が発生した場合、前記他の電池ラック内の下位電池管理システムと通信を行うことができ、前記第２通信チャネルを介して前記他の電池ラック内の前記下位電池管理システムから前記他の電池ラック内の前記上位電池管理システムの通信異常信号を受信する、電池管理システム。
  6. 前記無線通信部が前記第２通信チャネルを介して無線通信する際、同一の電池ラック内に配置されていない連係していない下位電池管理システムから当該下位電池管理システムの上位電池管理システムの通信異常信号を受信すると、上位制御部に伝送するようにする制御部をさらに含む、請求項５に記載の電池管理システム。
  7. 前記制御部は、前記第２通信チャネルを介して前記連係していない下位電池管理システムから前記上位電池管理システムの通信異常信号を受信すると、予め設定された時間以前から上位制御部から受信された命令信号を前記連係していない下位電池管理システムに送信するようにする、請求項６に記載の電池管理システム。
  8. 前記無線通信部が前記第２通信チャネルを介して無線通信する際、前記連係していない下位電池管理システムから前記下位電池管理システムにおいて測定された電池測定データを受信し、前記上位電池管理システムに伝送する、請求項６又は７に記載の電池管理システム。
  9. 第１通信チャネルを用いて通信する第１上位電池管理システムの通信異常を検知するステップと、
    前記通信異常を検知するステップにおいて前記第１上位電池管理システムの通信異常が検知されると、前記第１通信チャネルとは異なる第２通信チャネルに変更して、前記第１上位電池管理システムとは異なる複数の上位電池管理システムと通信するステップと、
    を含み、
    前記第２通信チャネルは、前記第１上位電池管理システムとは異なる複数の上位電池管理システムが交互に周期的に接続して通信する、電池管理方法。
  10. 前記通信異常を検知するステップにおいて、予め設定された時間の間、前記第１通信チャネルを介して前記第１上位電池管理システムから信号が受信されないと、通信異常であると検知し、
    前記第２通信チャネルは、予め設定されたチャネルである、請求項９に記載の電池管理方法。
  11. 前記第２通信チャネルに変更して通信する際、前記第２通信チャネルに接続されている第２上位電池管理システムと通信するステップと、
    前記第１上位電池管理システムの通信異常信号を前記第２通信チャネルを介して前記第２上位電池管理システムに送信するステップと、
    を含む、請求項９又は１０に記載の電池管理方法。
  12. 前記第２上位電池管理システムに前記第２通信チャネルを介して測定された電池状態関連データを送信するか、または前記第２上位電池管理システムから前記第２通信チャネルを介して上位コントローラから受信された命令を受信する、請求項１１に記載の電池管理方法。
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