特許 7485493 通信エラーの原因を診断するためのスレーブＢＭＳ、マスターＢＭＳおよびバッテリパック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-08

(45)【発行日】2024-05-16

(54)【発明の名称】通信エラーの原因を診断するためのスレーブＢＭＳ、マスターＢＭＳおよびバッテリパック

(51)【国際特許分類】

   H02J 13/00 20060101AFI20240509BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240509BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20240509BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20240509BHJP

【ＦＩ】

H02J13/00 301A

H02J7/00 Y

H01M50/204 401D

H01M10/44 P

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022577421

(86)(22)【出願日】2021-06-15

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-14

(86)【国際出願番号】 KR2021007495

(87)【国際公開番号】W WO2022019481

(87)【国際公開日】2022-01-27

【審査請求日】2022-12-20

(31)【優先権主張番号】10-2020-0092272

(32)【優先日】2020-07-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】521065355

【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ヤン、セオン イェオル

(72)【発明者】

【氏名】チュン、ムーン クー

【審査官】阿部 弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０８９８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０８３６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５６３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３３６７７０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ １３／００

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０１Ｍ ５０／２０４

Ｈ０１Ｍ １０／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１バッテリモジュールをモニタリングした結果を外部装置に出力する通信回路と、
第１状態で第１パターンを有し、第２状態で前記第１パターンと相違する第２パターンを有する第１ステータス信号を生成する信号生成回路と、
前記第１ステータス信号を第２スレーブＢＭＳに出力する出力端子と、
第３スレーブＢＭＳから第３ステータス信号を受信する入力端子と、
前記第３ステータス信号のパターンに基づいて前記第３スレーブＢＭＳの状態を診断する診断回路とを含み、
前記通信回路は、前記第３スレーブＢＭＳの前記状態を前記外部装置に出力する、第１スレーブＢＭＳ。

【請求項2】

前記第１状態は、前記第１スレーブＢＭＳが正常に動作する状態であり、
前記第２状態は、前記第１スレーブＢＭＳが正常に動作しない状態である、請求項１に記載の第１スレーブＢＭＳ。

【請求項3】

前記第１ステータス信号は矩形波信号であり、
前記第１パターンを有する前記第１ステータス信号と前記第２パターンを有する前記第１ステータス信号は、周期、デューティー比、振幅のうち少なくとも一つが相違する信号である、請求項２に記載の第１スレーブＢＭＳ。

【請求項4】

前記通信回路は、前記外部装置と連結されるＣＡＮバスを介して前記結果を出力し、
前記出力端子は、前記第２スレーブＢＭＳのＧＰＩＯ（Ｇｅｎｅｒａｌ－Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）端子と連結されるＧＰＩＯの端子を介して前記第１ステータス信号を出力する、請求項１に記載の第１スレーブＢＭＳ。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の第１スレーブＢＭＳと、
第１バッテリモジュールとを含むバッテリパック。

【請求項6】

前記第１スレーブＢＭＳは、前記第１バッテリモジュールをモニタリングした結果を第１通信リンクを介して外部装置に出力し、前記第１ステータス信号を第２通信リンクを介して前記第２スレーブＢＭＳに出力する、請求項５に記載のバッテリパック。

【請求項7】

前記第２スレーブＢＭＳは、前記第２通信リンクを介して受信する前記第１ステータス信号に基づいて、前記第１スレーブＢＭＳが正常動作しないと診断される場合、前記外部装置に第３通信リンクを介して通知信号を出力する、請求項６に記載のバッテリパック。

【請求項8】

前記外部装置は、前記第１スレーブＢＭＳおよび前記第２スレーブＢＭＳを制御するマスターＢＭＳであり、
前記第１通信リンクは、前記マスターＢＭＳと前記第１スレーブＢＭＳとの間のＣＡＮバスにより生成され、
前記第２通信リンクは、前記第１スレーブＢＭＳのＧＰＩＯ（Ｇｅｎｅｒａｌ－Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）の端子と前記第２スレーブＢＭＳのＧＰＩＯの端子が連結されることで生成され、
前記第３通信リンクは、前記マスターＢＭＳと前記第２スレーブＢＭＳとの間のＣＡＮバスにより生成される、請求項７に記載のバッテリパック。

【請求項9】

第１スレーブＢＭＳおよび第２スレーブＢＭＳと通信するための通信回路と、
前記第１スレーブＢＭＳとの通信中にエラーが発生した場合、第２スレーブＢＭＳから受信した通知信号に基づいて、前記エラーの原因が前記第１スレーブＢＭＳの内部の問題であるか、前記通信回路と前記第１スレーブＢＭＳとの通信上の問題であるかを判断するコントローラとを含むマスターＢＭＳであって、
前記通信回路は、前記第１スレーブＢＭＳから前記第１スレーブＢＭＳがモニタリングする第１バッテリモジュールの状態に関する情報を受信し、前記第２スレーブＢＭＳから前記第１スレーブＢＭＳの状態を示す前記通知信号を受信する
マスターＢＭＳ。

【請求項10】

前記第２スレーブＢＭＳから前記第２スレーブＢＭＳの状態に応じて相違するパターンを有するステータス信号を受信する入力端子をさらに含み、
前記通信回路は、前記第２スレーブＢＭＳから前記第２スレーブＢＭＳがモニタリングする第２バッテリモジュールの状態に関する情報を受信し、
前記コントローラは、前記受信した情報にエラーがある場合、前記ステータス信号のパターンに基づいて、前記エラーが前記第２スレーブＢＭＳの内部の問題であるか、前記通信回路と前記第１スレーブＢＭＳとの通信上の問題であるかを判断し、
前記ステータス信号の前記パターンは、前記ステータス信号の周期、デューティー比、振幅のうち少なくとも一つと関連する、請求項９に記載のマスターＢＭＳ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０２０年７月２４日付けの韓国特許出願第１０－２０２０－００９２２７２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ている全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。

【0002】

本発明は、バッテリパックに関し、より詳細には、通信エラーの原因を診断するためのバッテリパックに関する。

【背景技術】

【0003】

近年、二次電池に関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として、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いずれも含む意味である。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、エネルギー密度がはるかに高いという利点がある、また、リチウムイオン電池は、小型・軽量で作製することができ、移動機器の電源として使用されている。また、リチウムイオン電池は、電気自動車の電源として使用範囲が拡張し、次世代エネルギー貯蔵媒体として注目を浴びている。

【0004】

また、二次電池は、一般的に、複数個のバッテリセルが直列および／または並列に連結されているバッテリモジュールを含むバッテリパックとして用いられる。また、バッテリパックは、バッテリ管理システムにより状態および動作が管理および制御される。

【0005】

複数個のバッテリパックで構成されるバッテリシステムには、マスターＢＭＳと複数個のスレーブＢＭＳが含まれることができる。マスターＢＭＳは、上位システムと通信して、複数個のスレーブＢＭＳの動作を制御することができる。ここで、マスターＢＭＳは、通信により、それぞれ複数個のスレーブＢＭＳに命令信号を伝送することができる。

【0006】

また、マスターＢＭＳは、複数個のスレーブＢＭＳから、それぞれ、データを受信することができる。受信するデータは、スレーブＢＭＳそれぞれが管理するバッテリに関連する情報を含むことができる。ここで、マスターＢＭＳは、スレーブＢＭＳから受信するデータに基づいて、それぞれのスレーブＢＭＳの状態を判断することができる。しかし、スレーブＢＭＳの状態を判断する際、マスターＢＭＳが特定のスレーブＢＭＳからデータを受信することができなかった場合、当該異常が通信上の問題であるか、スレーブＢＭＳの問題であるかを区別することが難しい。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上述の技術的課題を解決するためのものであり、本発明は、スレーブＢＭＳから受信したデータにエラーおよび／または損失が発生した時に、通信エラーの原因が通信上の問題であるか、スレーブＢＭＳの問題であるかを診断するためのバッテリパックを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の実施形態によるスレーブＢＭＳは、通信回路、信号生成回路および出力端子を含むことができる。通信回路は、第１バッテリモジュールをモニタリングした結果を外部装置に出力することができる。信号生成回路は第１状態で第１パターンを有するステータス信号を生成し、第２状態で第１パターンと相違する第２パターンを有するステータス信号を生成することができる。出力端子はステータス信号を第２スレーブＢＭＳに出力することができる。

【0009】

本発明の実施形態によるバッテリパックは、第１バッテリモジュールおよび第１ＢＭＳを含むことができる。第１ＢＭＳは、第１バッテリモジュールをモニタリングした結果を第１通信リンクを介して外部装置に出力することができる。第１ＢＭＳは、第１状態で第１パターンを有するステータス信号を第２ＢＭＳに出力し、第２状態で第１パターンと相違する第２パターンを有するステータス信号を第２通信リンクを介して第２ＢＭＳに出力することができる。

【0010】

本発明の実施形態によるマスターＢＭＳは、通信回路およびコントローラを含むことができる。通信回路は、第１スレーブＢＭＳおよび第２スレーブＢＭＳと通信することができる。コントローラは第１スレーブＢＭＳとの通信中にエラーが発生した場合、第２スレーブＢＭＳから受信した通知信号に基づいて、エラーの原因が第１スレーブＢＭＳの内部の問題であるか、通信回路と第１スレーブＢＭＳとの通信上の問題であるかを判断することができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明の実施形態による第１スレーブＢＭＳは、自分の状態に応じて、相違するパターンを有するステータス信号を生成することができる。第１スレーブＢＭＳと隣接した第２スレーブＢＭＳは、第１スレーブＢＭＳのステータス信号に基づいて、第１スレーブＢＭＳの状態に関する情報をマスターＢＭＳに伝送することができる。これにより、本発明の実施形態によるマスターＢＭＳは、第１スレーブＢＭＳから受信したデータにエラーが発生した場合、エラーがマスターＢＭＳと第１スレーブＢＭＳとの通信上の問題であるか、第１スレーブＢＭＳの問題であるかを判断することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態によるバッテリパック１と上位システムに含まれている上位制御器２を含むバッテリ制御システムを概略的に示す構成図である。

【図2】従来技術のスレーブＢＭＳ点検システムの簡略な構成図である。

【図3】本発明の一実施形態によるスレーブＢＭＳ点検システムの簡略な構成図である。

【図4】図３のスレーブＢＭＳ３５から出力されたデータのエラーの原因を診断する方法を説明するフローチャートである。

【図5】図３のスレーブＢＭＳ３８から出力されたデータのエラーの原因を診断する方法を説明するフローチャートである。

【図6】図３のスレーブＢＭＳ３５の構成を示すための概念図である。

【図7】図６のスレーブＢＭＳ３５の動作を説明するためのフローチャートである。

【図8】図６のスレーブＢＭＳ３５の動作を説明するためのフローチャートである。

【図9】図３のマスターＢＭＳ３０の構成を説明するための概念図である。

【図10】本発明の一実施形態によるＢＭＳのハードウェア構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付の図面を参照して、本発明の様々な実施形態について詳細に説明する。本文において、図面上の同じ構成要素に対しては、同じ参照符号を使用し、同じ構成要素に関する重複する説明は省略する。

【0014】

本文書に開示されている本発明の様々な実施形態に対して、特定の構造的もしくは機能的な説明は、単に本発明の実施形態を説明するために例示されたものであって、本発明の様々な実施形態は、様々な形態で実施されてもよく、本文書に説明している実施形態に限定されるものと解釈してはならない。

【0015】

様々な実施形態において使用されている「第１」、「第２」、「一番目」、または「二番目」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あり、当該構成要素を限定しない。例えば、本発明の権利範囲から逸脱しないとともに、第１構成要素は第２構成要素と称され得、同様に、第２構成要素も第１構成要素に変えて称され得る。

【0016】

本文書において使用されている用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されているものであって、他の実施形態の範囲を限定することを意図しないものであり得る。単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味を有していない限り、複数の表現を含み得る。

【0017】

技術的もしくは科学的な用語をはじめ、ここで使用されているすべての用語は、本発明の技術分野において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。一般的に使用されている辞書に定義された用語は、関連技術が文脈上有する意味と同一または類似する意味を有するものと解釈することができ、本文書において明白に定義されない限り、理想的もしくは過剰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っても、本発明の実施形態を排除するように解釈されることができない。

【0018】

図１は本発明の一実施形態によるバッテリパック１と上位システムに含まれている上位制御器２を含むバッテリ制御システムを概略的に示す構成図である。

【0019】

図１に図示されているように、バッテリパック１は、一つ以上のバッテリセルからなり、充放電可能なバッテリモジュール１０と、バッテリモジュール１０の＋端子側または－端子側に直列に連結されて、バッテリモジュール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、バッテリパック１の電圧、電流、温度などをモニタリングして、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スレーブＢＭＳ３２（Ｓｌａｖｅ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）とを含むことができる。

【0020】

ここで、スイッチング部１４は、バッテリモジュール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として、例えば、少なくとも一つのＭＯＳＦＥＴが用いられることができる。

【0021】

また、スレーブＢＭＳ３２は、バッテリパック１の電圧、電流、温度などをモニタリングするために、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設けられたセンサ１２を用いて、バッテリパックの電流、電圧、温度などを測定することができる。スレーブＢＭＳ３２は、上述の各種パラメータを測定した値の入力を受けるインタフェースとして、複数の端子と、これらの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。

【0022】

また、スレーブＢＭＳ３２は、ＭＯＳＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦを制御することもでき、バッテリモジュール１０に連結されて、バッテリモジュール１０の状態を監視することができる。

【0023】

このようなバッテリパック１の構成およびスレーブＢＭＳ３２の構成は、公知された構成であるため、より具体的な説明は省略する。

【0024】

一方、本発明の実施形態によるスレーブＢＭＳ３２は、マスターＢＭＳ３０（Ｍａｓｔｅｒ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と連結されて、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、マスターＢＭＳ３０は、上位制御器２と連結されることができる。マスターＢＭＳ３０も上位制御器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。

【0025】

以下では、上位制御器２から制御信号を直接受信するマスターＢＭＳ３０にデータを伝送するスレーブＢＭＳの健全性評価に関する構成および方法について説明する。

【0026】

図２は従来技術のスレーブＢＭＳ点検システムの簡略な構成図である。

【0027】

スレーブＢＭＳ点検システムは、マスターＢＭＳ２０と、スレーブＢＭＳ２２～２８とを含むことができる。マスターＢＭＳ２０は、上位制御器２からそれぞれのスレーブＢＭＳに関する動作制御命令信号を直接受信して、それぞれのスレーブＢＭＳを制御することができる。また、マスターＢＭＳ２０は、スレーブＢＭＳ２２～２８からそれぞれバッテリ関連データを受信し、上位制御器２に伝送することができる。

【0028】

また、マスターＢＭＳ２０から制御信号を受信したスレーブＢＭＳ２２～２８は、受信した制御信号による動作を行うことができる。例えば、それぞれ管理しているバッテリモジュールの充放電を制御するか、モニタリングしているバッテリモジュールの状態に関するデータをマスターＢＭＳ２０に伝送するなどの動作を行うことができる。以降、それぞれのスレーブＢＭＳ２２～２８は、前記制御信号に応じてまたは周期的に、連結されているバッテリモジュール１０の状態を点検したデータを前記マスターＢＭＳ２０に伝送することができる。

【0029】

このように、マスターＢＭＳ２０とスレーブＢＭＳ２２～２８が通信を行う際、マスターＢＭＳとスレーブＢＭＳとの通信リンクは、周りの環境によって不安定になり得る。また、スレーブＢＭＳ２２～２８が正常に動作する状態でも、リンクの不安定によって、マスターＢＭＳ２０は、スレーブＢＭＳ２２～２８の健全性を誤って判断し得る。

【0030】

それぞれのスレーブＢＭＳ２２～２８は、自分と関連するデータ、例えば自分が管理するバッテリモジュールに関するデータをマスターＢＭＳ２０に伝送することができる。

【0031】

例えば、図２に図示されているように、マスターＢＭＳ２０は、第１、第２および第４スレーブＢＭＳ２２、２４、２８からはデータを受信することができる。しかし、マスターＢＭＳ２０は、第３および第５スレーブＢＭＳ２６、２８からはデータを受信しない。この場合は、第３スレーブＢＭＳ２６は、ＢＭＳ自体に異常があり、マスターＢＭＳ２０にデータを伝送することができなかった場合である。一方、第５スレーブＢＭＳ２８は、ＢＭＳ自体には異常がないが、マスターＢＭＳ２０との通信異常があり、第５スレーブＢＭＳ２８から伝送したデータがマスターＢＭＳ２０に逹することができなかった場合である。

【0032】

このように、従来の通信方法では、マスターＢＭＳ２０がスレーブＢＭＳ自体に異常があり、データを受信することができなかった場合と、スレーブＢＭＳには異常がないが、通信状態に異常があり、データを受信することができなかった場合を区別できない可能性がある。そのため、従来技術では、スレーブＢＭＳの健全性点検を正確に行うことができなかった。このような点を補完するための本発明の構成について、以下で詳細に説明する。

【0033】

図３は本発明の一実施形態によるスレーブＢＭＳ点検システムの簡略な構成図である。

【0034】

スレーブＢＭＳ点検システム３は、マスターＢＭＳ３０と、スレーブＢＭＳ３２～３８とを含むことができる。本明細書において、バッテリパックは、スレーブＢＭＳ３２～３８およびスレーブＢＭＳ３２～３８がモニタリングするバッテリモジュールを含むことができる。ただし、バッテリパックは、図３に図示されているより少ない数のスレーブＢＭＳを含むか、より多い数のスレーブＢＭＳを含むこともできる。

【0035】

マスターＢＭＳ３０は、スレーブＢＭＳ３２～３８それぞれと、通信リンクを介して通信することができる。本明細書において、通信リンクは、有線または無線でデータを送受信するために、二つの地点の間を連結するすべての手段を意味する。例えば、マスターＢＭＳ３０は、スレーブＢＭＳ３２～３８それぞれとＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）バスを介して通信することができる。

【0036】

このように、マスターＢＭＳ３０とスレーブＢＭＳ３２～３８が通信を行う際、マスターＢＭＳとスレーブＢＭＳ３２～３８との間の通信リンクは、周りの環境によって不安定になり得る。この場合、スレーブＢＭＳ３２～３８から出力されたデータの一部が損失するか、出力されたデータにエラーが発生し得る。

【0037】

通信リンクの問題ではなく、スレーブＢＭＳ３２～３８自体に問題がある場合にも、スレーブＢＭＳ３２～３８から出力されたデータの一部が損失するか、出力されたデータにエラーが発生し得る。

【0038】

本発明の実施形態よると、スレーブＢＭＳ点検システム３は、マスターＢＭＳ３０に受信するデータのエラーが、通信上の問題であるか、スレーブＢＭＳ自体の問題であるかを診断することができる。以下で、これに関連するスレーブＢＭＳ点検システム３の動作について詳細に説明する。

【0039】

スレーブＢＭＳ３２～３８それぞれは、マスターＢＭＳ３０にデータを伝送することができる。例えば、スレーブＢＭＳ３２は、スレーブＢＭＳ３２がモニタリングするバッテリモジュールに関するモニタリングデータをマスターＢＭＳ３０に伝送することができる。

【0040】

スレーブＢＭＳ３２～３８のそれぞれは、一方向に沿って、自分のステータス信号を、隣接した次のスレーブＢＭＳに出力することができる。最初のスレーブＢＭＳは、前記一方向を基準として、スレーブＢＭＳ３２～３８のうち最初に位置し、マスターＢＭＳ３０からステータス信号を受信するスレーブＢＭＳを意味する。最後のスレーブＢＭＳは、前記一方向を基準として、最後に位置し、隣接した次のスレーブＢＭＳがないスレーブＢＭＳを意味する。スレーブＢＭＳ３２～３８のそれぞれが右側方向に、自分のステータス信号を隣接したスレーブＢＭＳに出力する場合、最初のスレーブＢＭＳおよび最後のスレーブＢＭＳは、それぞれ、スレーブＢＭＳ３２およびスレーブＢＭＳ３８であり得る。

【0041】

スレーブＢＭＳ３２は、マスターＢＭＳ３０からマスターＢＭＳ３０のステータス信号を受信することができる。スレーブＢＭＳ３２は、マスターＢＭＳ３０のステータス信号に基づいて、自分のステータス信号を生成することもできる。具体的には、マスターＢＭＳ３０のステータス信号の特性（例として、周期、デューティー比、振幅）に基づいて、スレーブＢＭＳ３２～３８それぞれのステータス信号が決定されることができる。例えば、スレーブＢＭＳ３２～３８が正常状態である時に、スレーブＢＭＳ３２～３８それぞれのステータス信号は、マスターＢＭＳ３０のステータス信号と同一であることができる。他の例として、スレーブＢＭＳ３２～３８が非正常状態である時に、スレーブＢＭＳ３２～３８それぞれのステータス信号は、マスターＢＭＳ３０のステータス信号の周期を増加または減少させた電圧信号であることができる。

【0042】

ステータス信号は、電圧信号であることができる。また、ステータス信号は、矩形波パターンを有する信号であることができる。本明細書において、信号のパターンが相違するとは、信号の周期が相違するか、電圧信号の振幅が相違するか、電圧信号のデューティー比が相違することを意味し得る。ただし、本発明は、これに限定されない。

【0043】

スレーブＢＭＳ３２は、自分の状態に応じて、相違するパターンを有するステータス信号を生成することができる。例えば、スレーブＢＭＳ３２は、自分が正常に動作しないか、内部にエラーが発生した場合、第１パターンを有するステータス信号を生成することができる。スレーブＢＭＳ３２は、自分が正常に動作するか、内部にエラーが発生しない場合、第２パターンを有するステータス信号を生成することができる。第２パターンは、第１パターンと相違するパターンであることができる。また、スレーブＢＭＳ３２は、自分に発生したエラーのタイプによっても相違するパターンを有するステータス信号を生成することができる。

【0044】

スレーブＢＭＳ３２は、隣接したスレーブＢＭＳ３４にステータス信号を出力することができる。スレーブＢＭＳ３２と隣接したスレーブＢＭＳ３４は、スレーブＢＭＳ３２からスレーブＢＭＳ３２のステータス信号を受信することができる。本明細書において、スレーブＢＭＳ３２と隣接したスレーブＢＭＳ３４は、スレーブＢＭＳ３４～３８のうちスレーブＢＭＳ３２と最も近くに位置したスレーブＢＭＳを意味し得る。

【0045】

ここで、スレーブＢＭＳ３２は、通信回路を用いてモニタリングデータを出力することができ、別の通信回路を必要としない端子を用いてステータス信号を出力することができる。例えば、通信回路は、ＣＡＮネットワークに基づいて外部装置と通信する通信回路であることができ、通信端子は、ＧＰＩＯのピンまたは端子であることができる。ただし、本発明は、これに限定されず、前記内容は、図６を参照して詳細に説明する。

【0046】

スレーブＢＭＳ３４は、ステータス信号に基づいて、スレーブＢＭＳ３２の状態を診断することができる。具体的には、スレーブＢＭＳ３４は、ステータス信号のパターンに基づいて、スレーブＢＭＳ３２にエラーが発生したかを診断することができる。また、スレーブＢＭＳ３４は、ステータス信号のパターンに基づいて、スレーブＢＭＳ３２に発生したエラーのタイプを診断することもできる。マスターＢＭＳ３０とスレーブＢＭＳ３２～３８は、ステータス信号のパターンに関する情報を予め格納することができる。マスターＢＭＳ３０とスレーブＢＭＳ３２～３８は、予め格納された情報に基づいて、自分のステータス信号を生成するか、受信したステータス信号に基づいて、隣接したＢＭＳの状態を診断することができる。

【0047】

スレーブＢＭＳ３４は、スレーブＢＭＳ３２の状態に関する情報をマスターＢＭＳ３０に出力することができる。例えば、スレーブＢＭＳ３４は、スレーブＢＭＳ３２の状態に関する情報をＣＡＮバスを介して出力することができる。スレーブＢＭＳ３４は、自分がモニタリングするバッテリモジュールに関する情報を出力するためにも、ＣＡＮバスを用いることができる。すなわち、スレーブＢＭＳ３４は、同じＣＡＮバスを用いて、バッテリモジュールに関する情報を出力し、スレーブＢＭＳ３２の状態に関する情報を出力することができる。

【0048】

スレーブＢＭＳ３４は、スレーブＢＭＳ３２にエラーが発生した場合、マスターＢＭＳ３０に通知信号を出力することができる。通知信号は、スレーブＢＭＳ３２に発生したエラーに関する情報を含むことができる。

【0049】

したがって、スレーブＢＭＳ３５から受信したデータに損失および／またはエラーがある場合、マスターＢＭＳ３０は、データの損失および／またはエラーがスレーブＢＭＳ３５自体の問題であるか、通信上の問題であるかを判断することができる。

【0050】

具体的には、スレーブＢＭＳ３５は、正常動作状態で、第１パターンのステータス信号を出力することができる。スレーブＢＭＳ３５は、非正常動作状態で、第２パターンのステータス信号を出力することができる。図３を参照すると、スレーブＢＭＳ３５は、非正常動作するため、第２パターンのステータス信号をスレーブＢＭＳ３６に出力することができる。スレーブＢＭＳ３６は、第２パターンのステータス信号を受信した場合、スレーブＢＭＳ３５にエラーが発生したと判断することができる。この場合、スレーブＢＭＳ３６は、スレーブＢＭＳ３５のエラーに関する情報をマスターＢＭＳ３０に出力することができる。マスターＢＭＳ３０は、スレーブＢＭＳ３６から受信したスレーブＢＭＳ３５のエラーに関する情報に基づいて、データの損失および／またはエラーがスレーブＢＭＳ３５自体の問題であると判断することができる。マスターＢＭＳ３０は、これに基づいて、スレーブＢＭＳ３５を制御するなど措置を取るか、スレーブＢＭＳ３５の状態を図１の上位制御器２に通知することができる。スレーブＢＭＳ３５が正常動作した場合には、通信リンク上にエラーがあることを図１の上位制御器２に通知することができる。このような動作については、図４を参照して詳細に説明する。

【0051】

スレーブＢＭＳ３２～３８のうち最後のスレーブＢＭＳ（例えば、スレーブＢＭＳ３８）から受信したデータに損失および／またはエラーがある場合に、マスターＢＭＳ３０は、下記の方法で、データの損失および／またはエラーが通信上の問題であるか、スレーブＢＭＳ３８の問題であるかを診断することができる。

【0052】

スレーブＢＭＳ３８は、自分がモニタリングしたバッテリモジュールに関するモニタリングデータをマスターＢＭＳ３０に出力することができる。ここで、スレーブＢＭＳ３８は、通信回路を用いて、第１経路を経て、モニタリングデータをマスターＢＭＳ３０に出力することができる。第１経路は、ＣＡＮバスによって形成されることができるが、これに限定されない。

【0053】

スレーブＢＭＳ３８は、自分のステータス信号をマスターＢＭＳ３０に出力することができる。ここで、スレーブＢＭＳ３８は、通信端子を用いて、第２経路を経て、ステータス信号をマスターＢＭＳ３０に出力することができる。第２経路は、スレーブＢＭＳ３８およびマスターＢＭＳ３０それぞれのＧＰＩＯ（Ｇｅｎｅｒａｌ－Ｐｕｒｐｏｓｅ ＩＮ／Ｏｕｔ）ピンを介して生成される通信経路であり得るが、これに限定されない。

【0054】

マスターＢＭＳ３０は、スレーブＢＭＳ３８から受信したステータス信号に基づいて、スレーブＢＭＳ３８の状態を診断することができる。マスターＢＭＳ３０は、スレーブＢＭＳ３８のステータス信号に基づいて、スレーブＢＭＳ３８から受信したモニタリングデータのエラーが、通信上の問題であるか、スレーブＢＭＳ３８の問題であるかを判断することができる。このような動作については、図５を参照して詳細に説明する。

【0055】

図４は図３のスレーブＢＭＳ３５から出力されたデータのエラーの原因を診断する方法を説明するフローチャートである。

【0056】

Ｓ１１０動作で、図３のスレーブＢＭＳ３５は、バッテリモジュールをモニタリングすることができる。スレーブＢＭＳ３５は、バッテリモジュールの電圧、電流、温度などを測定し、バッテリモジュールをモニタリングすることができる。

【0057】

Ｓ１２０動作で、スレーブＢＭＳ３５は、モニタリングデータをマスターＢＭＳ３０に出力することができる。モニタリングデータは、スレーブＢＭＳ３５によってモニタリングされたバッテリモジュールに関するデータであることができる。

【0058】

Ｓ１３０動作で、マスターＢＭＳ３０は、モニタリングデータをスレーブＢＭＳ３５から受信することができる。マスターＢＭＳ３０は、モニタリングデータにエラーがあると判断することができる。

【0059】

Ｓ１３５動作で、スレーブＢＭＳ３５は、自分の状態に基づいて、ステータス信号を生成することができる。ステータス信号は、スレーブＢＭＳ３５の状態に応じて相違するパターンを有することができる。スレーブＢＭＳ３５の状態とは、スレーブＢＭＳ３５が正常に動作するか、スレーブＢＭＳ３５が非正常に動作するか、スレーブＢＭＳ３５が非正常に動作する場合には如何なるエラーが発生したかなどに関連することができる。

【0060】

Ｓ１４０動作で、スレーブＢＭＳ３５は、スレーブＢＭＳ３６にステータス信号を出力することができる。スレーブＢＭＳ３５は、モニタリングデータを出力する時とは相違する通信端子を用いて、ステータス信号を出力することができる。また、スレーブＢＭＳ３５は、モニタリングデータを出力する時とは相違する通信経路を用いて、ステータス信号を出力することができる。詳細な内容は、図６を参照して詳細に説明される。

【0061】

Ｓ１５０動作で、スレーブＢＭＳ３６は、ステータス信号に基づいて、スレーブＢＭＳ３５の状態を診断することができる。

【0062】

Ｓ１６０動作で、スレーブＢＭＳ３６は、スレーブＢＭＳ３５の状態に関する状態情報をマスターＢＭＳ３０に出力することができる。

【0063】

Ｓ１７０動作で、マスターＢＭＳ３０は、スレーブＢＭＳ３６から受信した状態情報に基づいて、スレーブＢＭＳ３５から受信したモニタリングデータのエラーの原因を判断することができる。

【0064】

図５は図３のスレーブＢＭＳ３８から出力されたデータのエラーの原因を診断する方法を説明するフローチャートである。

【0065】

Ｓ２１０動作で、図３のスレーブＢＭＳ３８は、バッテリモジュールをモニタリングすることができる。スレーブＢＭＳ３８は、バッテリモジュールの電圧、電流、温度などを測定し、バッテリモジュールをモニタリングすることができる。

【0066】

Ｓ２２０動作で、スレーブＢＭＳ３８は、モニタリングデータをマスターＢＭＳ３０に出力することができる。モニタリングデータは、スレーブＢＭＳ３８によってモニタリングされたバッテリモジュールに関するデータであることができる。

【0067】

Ｓ２３０動作で、スレーブＢＭＳ３８は、自分の状態に基づいて、ステータス信号を生成することができる。スレーブＢＭＳ３８は、モニタリングデータを出力する時とは相違する通信端子を用いて、ステータス信号を出力することができる。また、スレーブＢＭＳ３８は、モニタリングデータを出力する時とは相違する通信経路を用いて、ステータス信号を出力することができる。

【0068】

Ｓ２４０動作で、スレーブＢＭＳ３８は、マスターＢＭＳ３０にステータス信号を出力することができる。

【0069】

Ｓ２５０動作で、マスターＢＭＳ３０は、モニタリングデータをスレーブＢＭＳ３８から受信することができる。マスターＢＭＳ３０は、モニタリングデータにエラーがあると判断することができる。

【0070】

Ｓ２６０動作で、マスターＢＭＳ３０は、ステータス信号をスレーブＢＭＳ３８から受信することができる。マスターＢＭＳ３０は、ステータス信号に基づいて、スレーブＢＭＳ３８の状態を診断することができる。

【0071】

Ｓ２７０動作で、マスターＢＭＳ３０は、スレーブＢＭＳ３８の状態情報に基づいて、スレーブＢＭＳ３８から受信したモニタリングデータのエラーの原因を判断することができる。

【0072】

図６は図３のスレーブＢＭＳ３５の構成を示すための概念図である。

【0073】

スレーブＢＭＳ３５は、モニタリング回路４１と、通信回路４２と、診断回路４３と、信号生成回路４４と、メモリ４５とを含むことができる。

【0074】

モニタリング回路４１は、スレーブＢＭＳ３５と連結されたバッテリモジュールをモニタリングすることができる。モニタリング回路４１は、バッテリモジュールをモニタリングして、モニタリングデータを生成することができる。モニタリング回路４１は、モニタリングデータを通信回路４２に出力することができる。

【0075】

通信回路４２は、モニタリング回路４１から受信したモニタリングデータをマスターＢＭＳ３０に出力することができる。通信回路４２は、マスターＢＭＳ３０と通信リンクを介してデータを送受信することができる。例えば、通信リンクは、ＣＡＮバスであることができる。

【0076】

診断回路４３は、スレーブＢＭＳ３４からスレーブＢＭＳ３４の状態を示すステータス信号を受信することができる。スレーブＢＭＳ３５のＧＰＩＯのピン（ＩＮ）は、スレーブＢＭＳ３４のＧＰＩＯのピン（ＯＵＴ）と連結されることができる。診断回路４３は、ＧＰＩＯのピン（ＩＮ）と連結されることができる。診断回路４３は、スレーブＢＭＳ３４のステータス信号をＧＰＩＯのピン（ＩＮ）を介して受信することができる。スレーブＢＭＳ３４のステータス信号は、スレーブＢＭＳ３４のＧＰＩＯのピン（ＯＵＴ）を介して出力されることができる。

【0077】

診断回路４３は、スレーブＢＭＳ３４のステータス信号に基づいて、スレーブＢＭＳ３４の状態を診断することができる。図６を参照すると、スレーブＢＭＳ３４は、正常動作する状態であることができる。具体的には、診断回路４３は、スレーブＢＭＳ３４のステータス信号の周期、デューティー比、振幅などに基づいて、スレーブＢＭＳ３４の状態を診断することができる。以下の説明で、ステータス信号のパターンが相違するとは、ステータス信号の周期、デューティー比、振幅のうち少なくとも一つが相違することを意味する。例えば、図６を参照すると、スレーブＢＭＳ３４は、正常状態の場合のステータス信号を出力し、スレーブＢＭＳ３５は、非正常状態の場合のステータス信号を出力する。非正常状態の場合のステータス信号の周期は、正常状態の場合のステータス信号の周期より長いことができる。

【0078】

診断回路４３は、スレーブＢＭＳ３４の状態に関する状態情報を通信回路４２に出力することができる。通信回路４２は、診断回路４３から受信した状態情報をマスターＢＭＳ３０に出力することができる。

【0079】

信号生成回路４４は、スレーブＢＭＳ３５の状態に基づいて、ステータス信号を生成することができる。メモリ４５は、予めマスターＢＭＳ３０とスレーブＢＭＳ３５との間で定義されたステータス信号に関する情報を格納することができる。ステータス信号に関する情報とは、スレーブＢＭＳ３５の状態によるステータス信号の周期、デューティー比、振幅などに関する定義であることができる。診断回路４３も、メモリ４５に格納された情報を用いて、スレーブＢＭＳ３４のステータス信号によってスレーブＢＭＳ３４の状態を診断することができる。

【0080】

信号生成回路４４は、メモリ４５に格納された情報に応じて、ステータス信号を生成することができる。信号生成回路４４は、スレーブＢＭＳ３５が正常であるか、非正常であるかに応じて、相違するステータス信号を生成することができる。また、スレーブＢＭＳ３５に発生したエラーのタイプに応じて相違するステータス信号を生成することができる。

【0081】

信号生成回路４４は、ＧＰＩＯのピン（ＯＵＴ）を介してステータス信号を隣り合うＢＭＳに出力することができる。

【0082】

スレーブＢＭＳ３５のＧＰＩＯのピン（ＯＵＴ）は、隣り合うＢＭＳのＧＰＩＯのピン（ＩＮ）と連結されることができる。隣り合うＢＭＳは、自分のＧＰＩＯのピン（ＩＮ）を介して、ステータス信号を受信することができる。

【0083】

スレーブＢＭＳ３５は、隣り合うスレーブＢＭＳ３４、３６とステータス信号を送受信するために、追加の通信ネットワークおよび／または通信ラインを用いることができる。スレーブＢＭＳ３５は、マスターＢＭＳ３０とモニタリングデータを送受信するために使用する通信ネットワークとは相違する通信ネットワークを用いて、隣り合うスレーブＢＭＳ３４、３６と通信することができる。したがって、スレーブＢＭＳ３５は、マスターＢＭＳ３０との通信ネットワークまたは通信回路４２に問題がある場合にも、スレーブＢＭＳ３６と通信することができ、スレーブＢＭＳ３６に自分の状態に関する情報を伝送することができる。本明細書において、通信ネットワークが相違するとは、通信ライン、通信経路および通信プロトコルが相違することを意味し得る。

【0084】

本発明は、スレーブＢＭＳ３５を通信ラインのうちＧＰＩＯを用いて、隣り合うスレーブＢＭＳ３４、３６と通信するように実現することで、より安価で本発明のスレーブＢＭＳ３５を生産することもできる。本発明は、スレーブＢＭＳ３５だけでなく、図３の残りのスレーブＢＭＳ３２、３４、３６、３８およびマスターＢＭＳ３０もＧＰＩＯを用いて、隣り合うＢＭＳと通信するように実現することで、より安価で生産することができる。

【0085】

図７は図６のスレーブＢＭＳ３５の動作を説明するためのフローチャートである。

【0086】

図６を参照して説明しているように、スレーブＢＭＳ３５の動作は、大きく、隣り合うスレーブＢＭＳ３４の状態を診断し、マスターＢＭＳ３０にスレーブＢＭＳ３４の状態情報を出力する動作と、自分の状態に基づいてステータス信号を生成し、他の隣り合うスレーブＢＭＳ３６に自分のステータス信号を出力する動作を含むことができる。図７を参照して、スレーブＢＭＳ３５が隣り合うスレーブＢＭＳ３４の状態を診断し、マスターＢＭＳ３０にスレーブＢＭＳ３４の状態情報を出力する動作について説明する。

【0087】

Ｓ３１０動作で、スレーブＢＭＳ３５は、通信端子を介して、スレーブＢＭＳ３４のステータス信号を受信することができる。

【0088】

Ｓ３２０動作で、スレーブＢＭＳ３５は、スレーブＢＭＳ３４のステータス信号に基づいて、スレーブＢＭＳ３４の状態を診断することができる。

【0089】

Ｓ３３０動作で、スレーブＢＭＳ３５は、スレーブＢＭＳ３４の状態に関する状態情報を、通信回路４２を介してマスターＢＭＳ３０に出力することができる。

【0090】

図８は図６のスレーブＢＭＳ３５の動作を説明するためのフローチャートである。図８を参照して、スレーブＢＭＳ３５が自分の状態に基づいてステータス信号を生成し、他の隣り合うスレーブＢＭＳ３６に自分のステータス信号を出力する動作について説明する。

【0091】

Ｓ４１０動作で、スレーブＢＭＳ３５は、バッテリモジュールをモニタリングし、モニタリングデータを生成することができる。

【0092】

Ｓ４２０動作で、スレーブＢＭＳ３５は、バッテリモジュールをモニタリングし、モニタリングデータを通信回路４２を介してマスターＢＭＳ３０に出力することができる。

【0093】

Ｓ４３０動作で、スレーブＢＭＳ３５は、自分の状態に基づいて、ステータス信号を生成することができる。

【0094】

Ｓ４４０動作で、スレーブＢＭＳ３５は、ステータス信号をＧＰＩＯピン（ＯＵＴ）を介してスレーブＢＭＳ３６に出力することができる。

【0095】

図９は図３のマスターＢＭＳ３０の構成について説明するための概念図である。

【0096】

マスターＢＭＳ３０は、通信端子（ＩＮ、ＯＵＴ）と、通信回路５２と、コントローラ５３とを含むことができる。

【0097】

マスターＢＭＳ３０は、通信端子（ＩＮ、ＯＵＴ）を介して、図３の隣り合うスレーブＢＭＳ３６、３８とデータを送受信することができる。例えば、マスターＢＭＳ３０は、ＧＰＩＯのピン（ＯＵＴ）を介してスレーブＢＭＳ３６と通信することができ、ＧＰＩＯのピン（ＩＮ）を介してスレーブＢＭＳ３８と通信することができる。具体的には、マスターＢＭＳ３０は、スレーブＢＭＳ３８のＧＰＩＯのピン（ＯＵＴ）と連結されたＧＰＩＯのピン（ＩＮ）を介して、スレーブＢＭＳ３８のステータス信号を受信することができる。

【0098】

コントローラ５３は、ＧＰＩＯのピン（ＩＮ）を介して、スレーブＢＭＳ３８のステータス信号を受信することができる。コントローラ５３は、スレーブＢＭＳ３８のステータス信号に基づいて、スレーブＢＭＳ３８の状態を診断することができる。

【0099】

通信回路５２は、スレーブＢＭＳ３８からスレーブＢＭＳ３８がモニタリングするバッテリモジュールに関するモニタリングデータを受信することができる。

【0100】

コントローラ５３は、通信回路５２からモニタリングデータを受信することができる。コントローラ５３は、モニタリングデータにエラーが発生したか否かを判断することができる。モニタリングデータにエラーが発生した場合、コントローラ５３は、スレーブＢＭＳ３８のステータス信号に基づいて、エラーがスレーブＢＭＳ３８自体の問題であるか、マスターＢＭＳ３０とスレーブＢＭＳ３８の通信上の問題であるか、スレーブＢＭＳ３８の通信回路の問題であるかなどについて診断することができる。

【0101】

スレーブＢＭＳ３６から受信したモニタリングデータにエラーがある場合、マスターＢＭＳ３０は、スレーブＢＭＳ３６と隣り合うスレーブＢＭＳ３８から受信した状態情報に基づいて、スレーブＢＭＳ３６から受信したデータにエラーの原因を診断することができる。具体的には、マスターＢＭＳ３０は、通信回路５２を介してスレーブＢＭＳ３６からモニタリングデータを受信することができる。通信回路５２と通信するスレーブＢＭＳの通信回路は、ＣＡＮバスを用いて、ＣＡＮプロトコルに基づく通信を行うことができる。コントローラ５３は、通信回路５２を介して受信したモニタリングデータのエラーを診断することができる。マスターＢＭＳ３０は、モニタリングデータのエラーを診断するために、スレーブＢＭＳ３８からスレーブＢＭＳ３６の状態情報を受信することができる。この場合、マスターＢＭＳ３０は、通信回路５２を介してスレーブＢＭＳ３６の状態情報を受信することができる。コントローラ５３は、通信回路５２を介して受信したスレーブＢＭＳ３６の状態情報に基づいて、モニタリングデータのエラーの原因がスレーブＢＭＳ３６であるか、通信ネットワークであるかなどを診断することができる。

【0102】

図１０は本発明の一実施形態によるＢＭＳのハードウェア構成を示す図である。

【0103】

図１０を参照すると、ＢＭＳ１０００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）１０１０と、運営体制プログラムおよび各種のプログラム（例えば、バッテリ診断プログラム、電圧近似式算出プログラムなど）などが記録されるメモリ１０２０と、バッテリ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フェースおよび出力インタフェースを提供する入出力インタフェース１０３０と、有無線通信網を介して外部と通信可能な通信インタフェース１０４０とを備えることができる。このように、本発明によるコンピュータプログラムは、メモリ１０２０に記録され、マイクロコントローラ１０１０によって処理されることで、例えば、図６および図９で図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ができる。具体的には、ＢＭＳ１０００の構成は、本明細書のスレーブＢＭＳおよび／またはマスターＢＭＳの機能を果たすモジュールとして実現されることができる。

【0104】

上述の内容は、本発明を実施するための具体的な実施形態である。本発明は、上述の実施形態だけでなく、単純に設計変更されるか容易に変更可能な実施形態も含む。また、本発明は、実施形態を用いて容易に変形して実施することができる技術も含む。したがって、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定して定められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、本発明の特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】