JP7291074B2 - 光通信する電池管理システム - Google Patents
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Description
と、障害検出信号を生成するのを停止することと、パックコントローラに光再開信号を送信することとを含んでよい。
(a)各電池モジュールの中で、及びパック全体で電池セルのバランスをとることと、
(b)セルのそれぞれの充電状態(「SOC」)を監視することと、
(c)SOC及び許容充電/放電速度を、電池パックが電力を供給している任意の設備に送信することと、
(d)過充電、過放電、及び安全ではない高温での充電/放電のうちの任意の1つ以上を防ぐために必要に応じて直流(「DC」)電力バスに電池パックから届けられる電流を遮断することと
等の特定の機能を実行するために電池パックと併せて使用される。
図1A~図1Fを参照すると、パックコントローラ102及びモジュールコントローラ104を含むBMS100の6つの異なる実施形態の概略図が示されている。モジュールコントローラ104は、直列で互いに通信で結合され、信号は、モジュールコントローラ104のうちのいずれか1つからパックコントローラ104に向かって伝搬する。本明細書で使用されるように、任意の2つのモジュールコントローラ104の場合、モジュールコントローラ104のうちの第1のモジュールコントローラからのデータが、途中でモジュールコントローラ104のうちの第2のモジュールコントローラを通ってパックコントローラ102に送信される場合、モジュールコントローラ104の第1のモジュールコントローラは、モジュールコントローラ104の第2のモジュールコントローラから「上流に」位置し、同様にモジュールコントローラ104の第2のモジュールコントローラは、モジュールコントローラの第1のモジュールコントローラから「下流に」位置する。モジュールコントローラ104の直列接続は、同義で本明細書ではモジュールコントローラ104の「ストリング」と呼ばれる。
図3Aは、別に実施形態に従って、図2の電池管理システム100を使用し、通信するための方法300を示す。パックコントローラプロセッサ108及びモジュールコントローラプロセッサ134を使用し、実装される方法300の部分は、コンピュータプログラムコードとして符号化され、必要に応じてパックコントローラメモリ(不図示)及びモジュールコントローラメモリ(不図示)に記憶されてよい。
ブロック334の後、方法300は図3Aのブロック312に進み、安全信号がパックコントローラ102によって検出されたかどうかを判断する。ウォッチドッグタイマ120がタイムアウトしている場合、モジュールコントローラ104のストリング内のモジュールコントローラ104のうちの少なくとも1つは依然として安全障害を経験しており、方法は、相応してブロック310に戻り、半二重モードに留まる。代わりに、ウォッチドッグタイマ120が安全信号を検出する場合、モジュールコントローラ104のいずれも安全障害を経験しておらず、方法300は、送信が、より高い帯域幅全二重モードを使用し、送信を行うことができるブロック306に進む。
Claims (14)
- 電池モジュールの一部を備えるモジュールコントローラであって、
(a)上流モジュールコントローラから受信光信号を受信するためであり、前記受信光信号を受信電気信号に変換するように構成された第1の電気光学受信機と、
(b)前記受信電気信号を処理するように構成された信号処理回路と、
(c)第1の電気光学送信機に通信で結合され、前記信号処理回路から前記受信電気信号を受信し、送信電気信号を生成するように構成された信号生成回路と、
(d)前記送信電気信号を受信するためであり、下流光モジュールへの送信のために前記送信電気信号を送信光信号に変換するように構成された第1の電気光学送信機と
を備え、
(i)前記受信光信号が、パックコントローラからの受信光安全信号を含み、電池管理システムが、前記パックコントローラと前記モジュールコントローラとを備え、前記第1の電気光学受信機が、前記受信光安全信号を電気安全信号に変換するように構成され、
(ii)前記送信光信号が送信光安全信号を含み、前記第1の電気光学送信機が、前記電気安全信号又は前記電気安全信号に基づく生成信号を前記送信光安全信号に変換するように構成され、
(iii)前記信号生成回路及び前記信号処理回路が、
(1)前記電池モジュールで安全障害を検出することに応えて、障害検出信号を生成するように構成された安全障害検出回路と、
(2)前記第1の電気光学受信機、前記第1の電気光学送信機、及び前記安全障害検出回路に通信で結合された安全無効回路であって、前記安全無効回路が、前記障害検出信号がないときに前記電気安全信号又は前記電気安全信号に基づく前記生成信号を前記第1の電気光学送信機に送信するように構成されたスイッチ、論理ゲート、又はマルチプレクサを備える、安全無効回路と
を備える、前記モジュールコントローラ。 - 前記信号処理回路及び前記信号生成回路が、
(a)前記電気光学受信機及び前記電気光学送信機に通信で結合されたモジュールコントローラプロセッサと、
(b)前記プロセッサに通信で結合されたモジュールコントローラメモリであって、その上に、前記プロセッサに前記受信電気信号を処理させ、前記信号生成回路に前記送信電気信号を生成させるための、前記プロセッサによって実行可能なコンピュータプログラムコードを記憶している、前記メモリと
を備える、請求項1に記載のモジュールコントローラ。 - 前記送信光信号が、前記電池モジュールの状態を示す光メッセージデータをさらに含み、前記受信光信号が、前記電池モジュールの前記状態を要求する光メッセージデータを含む、
前記モジュールコントローラが、そうするようにとの前記パックコントローラからの要求がないときは、前記光メッセージデータを送信する、及び、
前記コンピュータプログラムコードがさらに、前記プロセッサに、半二重通信を使用し、通信させる、又は、前記コンピュータプログラムコードがさらに、前記プロセッサに、全二重通信を使用し、通信させる、
のうちのいずれか1つ以上である、請求項2に記載のモジュールコントローラ。 - 前記第1の電気光学送信機及び電気光学受信機が、単一の通信チャネルの一部を備え、
任意選択で、前記電気光学送信機及び前記電気光学受信機が、下流電気光学トランシーバを備え、さらに上流モジュールコントローラから前記光メッセージデータを受信し、上流モジュールコントローラに前記光メッセージデータを送信するための、前記プロセッサに通信で結合された上流電気光学トランシーバを備え、前記上流電気光学トランシーバが、前記光メッセージデータと電気メッセージデータの交換を行うように構成され、前記コンピュータプログラムコードがさらに、前記プロセッサに、それぞれ前記上流電気光学トランシーバから前記電気メッセージデータを受信し、前記上流電気光学トランシーバに前記電気メッセージを送信することによって前記上流モジュールコントローラから前記光メッセージデータを受信させ、前記上流モジュールコントローラに前記光メッセージデータを送信させ、
さらに任意選択で、前記コンピュータプログラムコードがさらに、前記プロセッサに、前記上流電気光学トランシーバで前記上流モジュールコントローラから受信された前記光メッセージデータを、前記パックコントローラへの送信のために前記下流電気光学トランシーバに中継させる、請求項3に記載のモジュールコントローラ。 - 前記送信光信号が光安全障害信号を含み、前記安全無効回路が、前記安全障害検出回路からの前記障害検出信号に応えて電気安全障害信号を前記第1の電気光学送信機に送信するように構成され、前記第1の電気光学送信機が、前記電気安全障害信号を前記光安全障害信号に変換するようにさらに構成される、請求項1に記載のモジュールコントローラ。
- 前記光安全障害信号が、前記パックコントローラ上のウォッチドッグタイマに送信され、かつ、前記ウォッチドッグタイマのタイムアウト期間よりも長い間、一定に保たれる一定信号を含む、請求項5に記載のモジュールコントローラ。
- 前記安全障害検出回路が、
(a)電力コネクタが接続可能である第1のインターロック接点であって、前記電力コネクタが、前記インターロック接点に接続されるとき前記電池モジュールの一部を備える電池セルに電気的に結合された電池接点の対にも接続され、前記インターロック接点に接続していないとき、電池接点の前記対に接続されていない、第1のインターロック接点と、
(b)前記インターロック接点に通信で結合されたインターロック信号線であって、前記障害検出信号が、前記電力コネクタが接続されないとき、記インターロック信号線に沿って送信され、さもなければ前記インターロック信号線に沿って送信されない、インターロック信号線と
を備え、
任意選択で
前記第1のインターロック接点が、前記電力コネクタが接続されているとき電気的に結合され、前記電力コネクタが接続されていないとき電気的に切り離される第2のインターロック接点をさらに備え、前記インターロック信号線が、前記電力コネクタが接続されていないとき、前記障害検出信号にプルアップ又はプルダウンされ、前記電力コネクタが接続されるとき、前記障害検出信号とは異なる信号を出力する前記第2のインターロック接点に短絡する、及び、
前記安全障害検出回路がさらに、前記電池セルの全体で電気的に結合される電圧計と、前記電池セルの温度を測定するために配置されたサーミスタとのうちの少なくとも1つを備え、前記障害検出信号が、過電圧状態、不足電圧状態、温度過上昇状態、別のモジュールコントローラとの通信の喪失、前記パックコントローラとの通信の喪失、及び前記信号処理回路の故障のうちの1つ以上に応えて生成される、
のうちの一方又は両方である、請求項1又は6に記載のモジュールコントローラ。 - 前記電気光学送信機が、前記パックコントローラへ送信するために電気再開信号を光再開信号に変換するように構成され、前記安全障害検出回路がさらに、前記安全障害が停止すると、前記障害検出信号を生成するのを停止するように構成され、前記安全無効回路がさらに、前記障害検出信号が停止すると、前記電気光学送信機に前記電気再開信号を送信するように構成され、
任意選択で、前記光安全信号及び前記光再開信号が同一である、請求項1、6、及び7のいずれか1項に記載のモジュールコントローラ。 - 前記パックコントローラから光メッセージデータを受信し、前記パックコントローラに前記光メッセージデータを送信するための下流電気光学トランシーバをさらに備え、前記下流電気光学トランシーバが、前記光メッセージデータと電気メッセージデータの変換を行うように構成され、前記信号生成回路及び前記信号処理回路が、さらに、
(a)前記下流電気光学トランシーバに及び前記電気光学受信機に通信で結合されたモジュールコントローラプロセッサと、
(b)前記モジュールコントローラプロセッサに通信で結合されたモジュールコントローラメモリであって、その上に、前記電池モジュールが前記安全障害を経験しているとき、それぞれ前記下流電気光学トランシーバから前記電気メッセージデータを受信し、前記下流電気光学トランシーバに前記電気メッセージデータを送信することによって前記パックコントローラから前記光メッセージデータを受信し、前記パックコントローラに前記光メッセージデータを送信するために、前記モジュールコントローラプロセッサに前記下流電気光学トランシーバを使用させるための、前記モジュールコントローラプロセッサによって実行可能なコンピュータプログラムコードを記憶している、前記モジュールコントローラメモリと
を備え、
任意選択で
上流モジュールコントローラから前記光メッセージデータを受信し、上流モジュールコントローラに前記光メッセージデータを送信するための、前記プロセッサに通信で結合された上流電気光学トランシーバをさらに備え、前記上流電気光学トランシーバが、前記光メッセージデータと前記電気メッセージデータの変換を行うように構成され、前記コンピュータプログラムコードがさらに、前記プロセッサに、前記電池モジュールが前記安全障害を経験しているとき、それぞれ前記上流電気光学トランシーバから前記電気メッセージデータを受信し、前記上流電気光学トランシーバに前記電気メッセージデータを送信することによって、前記上流モジュールコントローラから前記光メッセージデータを受信させ、前記上流モジュールコントローラに前記光メッセージデータを送信させる、
前記コンピュータプログラムコードがさらに、前記プロセッサに、前記電池モジュールが前記安全障害を経験しているとき、半二重通信を使用し、通信させる、及び、
前記電池モジュールが前記安全障害を経験していないとき、前記パックコントローラが、前記電気光学受信機に前記光メッセージデータを送信し、前記電気光学受信機が、前記光メッセージデータを前記電気メッセージデータに変換するように構成され、前記コンピュータプログラムコードがさらに、前記プロセッサに、前記電気メッセージデータを前記下流電気光学トランシーバに中継させる、
のうちの1つ以上であり、
任意選択で、前記コンピュータプログラムコードがさらに、前記プロセッサに、前記電池モジュールが前記安全障害を経験していないとき、全二重通信を使用し、通信させる、請求項8に記載のモジュールコントローラ。 - (a)前記パックコントローラから光メッセージデータを受信するための第2の上流電気光学受信機であって、前記光メッセージデータを電気メッセージデータに変換するように構成される前記第2の上流電気光学受信機と、
(b)前記光メッセージデータを前記パックコントローラに送信するための第2の下流電気光学送信機であって、前記第2の下流電気光学送信機が、前記電気メッセージデータを前記光メッセージデータに変換するように構成され、前記第1の電気光学受信機及び前記第1の電気光学送信機が、第1の通信チャネルの一部を備え、前記第2の上流電気光学受信機及び前記第2の下流電気光学送信機が、第2の通信チャネルの一部を備える、第2の下流電気光学送信機と
をさらに備え
前記信号生成回路及び前記信号処理回路がさらに、
(c)前記第2の下流電気光学送信機に及び前記第2の上流電気光学受信機に通信で結合されたモジュールコントローラプロセッサと、
(d)前記モジュールコントローラプロセッサに通信で結合されたモジュールコントローラメモリであって、その上に、前記プロセッサに、
(i)前記パックコントローラによって送信されたコマンドに対する、前記光メッセージデータの一部を含む応答を前記第2の下流電気光学送信機に送信させ、
(ii)重複しておらず、前記第2の上流電気光学受信機で受信される前記光メッセージデータを、前記第2の下流電気光学送信機に転送させ、
(iii)前記コマンドが、前記第1の電気光学受信機で受信されるのか、それとも前記第2の上流電気光学受信機で受信されるのかに関わりなく、前記パックコントローラから受信された前記コマンドを実行させる
ための、前記モジュールコントローラプロセッサによって実行可能なコンピュータプログラムコードを記憶している前記モジュールコントローラメモリと
を備え、
任意選択で、前記コンピュータプログラムコードが、前記プロセッサに、前記第2の上流電気光学受信機で受信された前記光メッセージデータのすべてを、前記第2の下流電気光学送信機に転送させる、請求項8に記載のモジュールコントローラ。 - 前記コンピュータプログラムコードがさらに、タイムアウト期間中光信号を受信しなか
ったと同時に、前記プロセッサを低電力モードに入らせるように構成される、又は、
前記コンピュータプログラムコードがさらに、前記パックコントローラによってそうす
るように命令されると同時に、前記プロセッサを低電力モードに入らせるように構成され
る、請求項2から4、9、及び10のいずれか1項に記載のモジュールコントローラ。 - 前記コンピュータプログラムコードがさらに、前記低電力モードにいる間に光信号を受
信すると同時に、前記プロセッサに前記低電力モードを終了させるように構成される、請
求項11に記載のモジュールコントローラ。 - 第2の通信チャネルの一部を含む、第2の電気光学送信機をさらに備え、
前記第1の電気光学送信機及び電気光学受信機が、第1の通信チャネルの一部を含み、
前記送信光信号が、前記電池モジュールの状態を示すメッセージデータを含み、前記受信光信号が、前記電池モジュールの前記状態を要求するメッセージデータを含み、
前記モジュールコントローラが安全障害を経験しているとき、前記モジュールコントローラが、前記第1の通信チャネルに含まれる前記第1の電気光学受信機から、前記第2の通信チャネルに含まれる第2の電気光学送信機に、前記受信光信号を中継するように構成される、請求項3に記載のモジュールコントローラ。 - 前記光安全障害信号が、遮断されている前記光信号によって表される、請求項5及び6のいずれか1項に記載のモジュールコントローラ。
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