同期データサンプリングシステムおよび方法
【課題】複数のバッテリセルを含むバッテリパックに対して同期したデータサンプリングを有するバッテリ管理システムを開示する。
【解決手段】前記バッテリ管理システムは、複数のバッテリセルに結合され、かつ前記バッテリセルに関する状態情報をサンプリングするように動作可能な複数のローカルモニタを含んでいる。前記バッテリ管理システムは、前記ローカルモニタに結合され、かつサンプルコマンドを前記ローカルモニタに同期的に配信するように動作可能な中央コントローラをさらに含み、前記ローカルモニタは、前記サンプルコマンドに応答して、前記バッテリセルに関する状態情報のサンプリングを開始する。
【解決手段】前記バッテリ管理システムは、複数のバッテリセルに結合され、かつ前記バッテリセルに関する状態情報をサンプリングするように動作可能な複数のローカルモニタを含んでいる。前記バッテリ管理システムは、前記ローカルモニタに結合され、かつサンプルコマンドを前記ローカルモニタに同期的に配信するように動作可能な中央コントローラをさらに含み、前記ローカルモニタは、前記サンプルコマンドに応答して、前記バッテリセルに関する状態情報のサンプリングを開始する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、その発明の名称を「Synchronized Data Sampling System」と称する2008年12月19日に提出された米国仮特許出願第61/203,227号の優先権を主張し、その全体は本明細書に組み込まれる。
【０００３】
バッテリ管理システムは、バッテリパックが正常状態において動作するのを維持するために、1つ以上のバッテリセルを含むバッテリパックを監視するとともに、バッテリパックの状態を示す監視データを収集および解析するように使用にすることができる。監視データは、典型的に、バッテリセルの電圧および電流を含んでいる。一般に、バッテリパック電圧は、同時にサンプリングされるバッテリセルの電圧を印加する(adding)ことによって取得することができる。しかし、バッテリセルは互いに分離されているため、バッテリセルの電圧および電流を同期的にサンプリングするためにグローバルクロックを使用することは、困難および/または高コストである可能性がある。グローバルクロックなしで、監視データは、各バッテリセルに対してローカルクロックを構成することによって、サイクルバイサイクルで独立してサンプリングし得る。しかし、たとえ全てのローカルクロックが、互いに同一であるように構成されていたとしても、環境の変動によって誘発される小さいエラーが蓄積することによって、監視データひいてはバッテリ管理システムの動作に影響を及ぼす可能性がある。
【０００４】
図１は、従来のバッテリ管理システムに対する非同期データサンプリングダイアグラム100を例示している。図1の例では、第1バッテリBATT1に対するデータサンプリングダイアグラム102と、第2バッテリBATT2に対するデータサンプリングダイアグラム104とが示されている。BATT1およびBATT2は、バッテリパック内の任意の2つのバッテリセルであることが可能である。バッテリ管理システムは、対応するバッテリセルの状態を示す監視データを定期的にサンプリングすることができる。BATT1およびBATT2のサンプル期間は、同じ値TNになるように構成されている。しかし、バッテリ管理システムは、各バッテリセルを独自のサンプリングタイミングに従ってサンプリングするため、BATT1のサンプル期間は、BATT2のサンプル期間と非同期である。
【０００５】
バッテリ管理システムが、時間TSにおいてバッテリパックのサンプルデータを取得することを意図する場合、バッテリ管理システムは、サンプル期間T1(N)の終了時点で取得されたBATT1に対する最新のサンプルデータD1を取得するとともに、さらにサンプル期間2の終了時点で取得されたに対する最新の2を取得することになる。このように、1の終了と2の終了との間の時間差は、ほぼ１Nになり得る。Nは、数ミリ秒、またはさらに長くなる可能性があるため、1の終了と2の終了との間の時間差は、数ミリ秒になり得る。
【０００６】
電気自動車／ハイブリッド電気自動車の利用のような、いくつかの利用において、負荷電流は、周期的に変動する可能性がある。このように、サンプル期間1の終了と、サンプル期間2の終了との間の時間差が、数ミリ秒になり得るため、1の終了時点での負荷電流と、2の終了時点での負荷電流とは、同じ値でない場合がある。したがって、1の終了時点で取得されるのサンプルデータ1と、2の終了時点で取得されるのサンプルデータ2とは、異なる環境においてサンプリングされ、バッテリ管理システムの精度を低下させ得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態において、複数のバッテリセルを含むバッテリパックに対して同期したデータサンプリングを有するバッテリ管理システムが開示される。前記バッテリ管理システムは、複数のバッテリセルと結合され、かつ前記バッテリセルに関する状態情報をサンプリングするように動作可能な複数のローカルモニタを含む。前記バッテリ管理システムは、前記ローカルモニタと結合され、かつ前記ローカルモニタにサンプルコマンドを同期的に配信する(broadcasting)ように動作可能な中央コントローラをさらに含み、前記ローカルモニタは、前記サンプルコマンドに応答して、前記バッテリセルに関する状態情報のサンプリングを開始する。
【０００８】
本発明の利点は、以下の例示的な実施形態の詳細な記載から明らかとなり、その記載は、添付の図面と併せて考慮されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来のバッテリ管理システムに対する非同期データサンプリングダイアグラムを例示する図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による、同期データサンプリングを有するバッテリ管理システムのブロック図である。
【図２Ｂ】本発明の別の実施形態による、同期データサンプリングを有するバッテリ管理システムのブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムに対する同期データサンプリングダイアグラムを例示する図である。
【図４】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムに対する同期データサンプリングダイアグラムを例示する図である。
【図５】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作を例示するフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、参照が本発明の実施形態に対して詳細になされる。本発明は、これらの実施形態と併せて説明されるが、それらは、本発明をこれらの実施形態に限定することを意図していないことが理解されるであろう。一方、本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義されるように、本発明の趣旨および範囲内に含まれ得る代替物、変更物、および等価物を包含することを意図している。
【００１１】
さらに、後述する本発明の詳細な記載において、多数の特定の細部は、本発明についての理解を通じて提供するために、説明される。しかし、本発明がこれらの特定の細部なしに実施され得ることは当業者に理解されるであろう。他の例において、周知の方法、手続き、コンポーネント、および回路は、本発明の態様が不必要に分かりにくくならないように、詳細に記載しない。
【００１２】
複数のバッテリセルを含むバッテリパックに対して同期したデータサンプリングを有するバッテリ管理システムが、開示される。一実施形態において、バッテリ管理システムは、バッテリセル電圧および/またはバッテリセル温度のような、バッテリセルに関する状態情報をサンプリングする複数のローカルモニタを含んでいる。一実施形態において、バッテリ管理システムは、健全性状態(SOH)および/または充電状態(SOC)のようなバッテリパック/セルの状態を推定するとともに、バッテリパック/セルの状態に従ってバッテリパック/セルを管理する中央コントローラをさらに含んでいる。SOHは、バッテリパック/セルの全体的な状態、たとえば、バッテリパック/セルの電荷受容性、内部抵抗、電圧、および自己放電を反映する「測定」である。SOCは、バッテリパック内の実際の充電(actual charge)を測定することによって決定される。一実施形態において、バッテリパック内の実際の充電が予め決められた閾値よりも低いことをバッテリパックのSOCに対して推定された状態情報が示した場合、中央コントローラは、バッテリパックの電力が低いまたはないことをユーザに警告することができる。
【００１３】
いくつかの実施形態では、柔軟性を強化するために、複数の上位コントローラを中央コントローラとローカルモニタとの間で使用することができる。中央コントローラが、ローカルモニタにサンプルコマンドを配信(broadcast)した場合、ローカルモニタは、サンプル期間を同期的に開始するとともに、同じサンプル期間中に、バッテリセルに関する状態情報をサンプリングすることができる。サンプル期間の終了時に、ローカルモニタは、中央コントローラにサンプルデータを報告することができる。
【００１４】
図2Aは、本発明の一実施形態による、同期したデータサンプリングを有するバッテリ管理システム200Aのブロック図である。一実施形態において、バッテリ管理システム200Aは、中央に分布した階層的なアーキテクチャを有することができる。しかし、バッテリ管理システム200Aは、他の構成を有することができるとともに、中央に分布した階層的なアーキテクチャに限定されない。
【００１５】
一実施形態において、バッテリ管理システム200Aは、バッテリセル電圧および／またはバッテリセル温度のような、バッテリセル2101〜210Nに関する状態情報をサンプリングする複数のローカルモニタ、たとえばローカル電気制御ユニット(LECU) 2081〜208Nを含んでいる。一実施形態において、LECU 2081〜208Nは、同じサンプル期間中に、バッテリセルに関する状態情報をサンプリングするとともに、通信・制御バス212を経由して中央コントローラ、たとえば中央電気制御ユニット(中央ECU)214にサンプルデータを報告することができる。
【００１６】
LECU 2081〜208Nから受信したサンプルデータに従って、中央ECU 214は、バッテリパックのまたはセルの健全性状態および／もしくは充電状態のような、バッテリパックおよびバッテリパック内の各セルの状態を推定することができる。
【００１７】
バッテリ管理システム200Aの動作中、バッテリセルの状態情報を収集するために、中央ECU 214は、サンプルコマンドを通信・制御バス212を経由してLECU 2081〜208Nに送信することができる。サンプルコマンドに応答して、LECU 2081〜208Nは、バッテリセル2101〜210Nに関する状態情報の同期的なサンプリングを開始することができる。
【００１８】
同じサンプル期間中、対象のLECUは、バッテリセル2101〜210Nに関する状態情報をサンプリングすることができる。サンプル期間の終了時に、対象のLECUは、通信・制御バス212を経由して中央ECU214にサンプルデータを報告することができる。LECUは、中央ECU214から新たなサンプルコマンドを受信した場合、別のサンプル期間を開始することができる。
【００１９】
別の実施形態において、バッテリ 管理システム200Aが起動した後に、LECU 2081〜208Nは、LECU 2081〜208Nのローカルクロックによって制御される連続的なサンプル期間中に、バッテリセル2101〜210Nに関する状態情報のサンプリングを開始する。中央ECU 214は、通信・制御バス212を介してLECU 2081〜208Nにサンプルコマンドを配信する。サンプルコマンドに応答して、LECU 2081〜208Nは、サンプル期間を互いに同期させる。一実施形態において、LECU 2081〜208Nは、サンプルコマンドに応答して、現在のサンプル期間を同期的に休止するとともに、新たなサンプル期間を開始することができる。新たなサンプル期間の終了時に、LECU 2081〜208Nは、通信・制御バス 212を経由して中央ECU 214にサンプルデータを報告することができる。次に、各LECU 2081〜208Nは、先行する期間に続き(直後に)かつ対応するローカルクロックによって制御されるサンプル期間中に、バッテリセル2101〜210Nのうち対応する1つに関する状態情報のサンプリングを継続することができる。
【００２０】
まとめると、一実施形態において、LECUは、中央ECUからのサンプルコマンドに応答して、単一のサンプル期間中に、バッテリセルに関する状態情報をサンプリングする―各LECUに対するサンプル期間は、同時に開始および終了するとともに、LECUは、別のサンプルコマンドが受信されるまで、追加の状態情報を収集しない。別の実施形態において、前記システムが起動した場合、LECUは、独自のローカルクロックによって制御される連続的なサンプル期間中に、バッテリセルの状態情報のサンプリングを開始する。LECUは、中央ECUからのサンプルコマンドに応答して、同期的に、現在のサンプル期間を休止するとともに、新たなサンプル期間を開始することができる―各LECUに対する新たなサンプル期間は、同時に開始および終了するとともに、LECUは、新たなサンプル期間の後の連続的なサンプル期間中に、状態情報の収集を継続する。
【００２１】
好ましくは、バッテリセルに関する状態情報は、電気自動車／ハイブリッド電気自動車の利用などにおいて、負荷電流が周期的に変動した場合でも、同じ環境(同じ条件下)においてサンプリングすることができる。このように、中央ECU214は、LECU 2081〜208Nによってサンプリングされたバッテリセルに関する状態情報に基づいて、バッテリパックの状態をより正確に推定することができる。
【００２２】
図2Bは、本発明の別の実施形態による、同期したデータサンプリングによるバッテリ管理システム200Bのブロック図である。図2Aと同じ参照符号が付されたエレメントは、それと同様の機能を有している。同様に、一実施形態において、バッテリ管理システム200Bは、中央に分布した階層的なアーキテクチャを有することができる。しかし、バッテリ管理システム200Bは、他の構成を有することができるとともに、中央に分布した階層的なアーキテクチャに限定されない。
【００２３】
バッテリ管理システム200Bにおいて、複数の上位コントローラ、たとえば上位電気制御ユニット(上位ECU)2041〜204Mは、中央ECU214とLECU 2081〜208Nとの間に結合することができる。上位ECU 2041〜204Mの数は、LECU 2081〜208Nの数以下であることが可能である。各上位ECUは、対応する通信・制御バスを経由して、予め決められた数(1つ以上)のLECUと通信することができ、たとえば、上位ECU 2041は、通信・制御バス2061を経由して、LECU 2081〜208E (0＜E≦N)と通信することができる。上位ECU 2041〜204Mはさらに、通信・制御バス212を経由して中央ECU214と通信することができる。
【００２４】
一実施形態において、上位ECU2041〜204Mは、対応するLECUから対応する通信・制御バスを経由して受信したサンプルデータを解析することによって、対応するバッテリセルのSOHおよびSOCを推定することができる。たとえば、上位ECU 2041は、LECU 2081〜208Eから通信・制御バス2061を経由して受信したサンプルデータを解析することによって、バッテリセル2101〜210EのSOHおよびSOCを推定することできる。上位ECU 2041〜204Mはさらに、通信・制御バス212を経由して中央ECU 214に、解析したデータ、たとえば、対応するバッテリセルのSOHおよびSOCについての情報を供給することができる。上位ECU 2041〜204Mはさらに、解析したデータと一緒にサンプルデータを中央ECU 214に伝送することができる。
【００２５】
上位ECUから受信したデータに従って、中央ECU 214は、バッテリパックの健全性状態および/または充電状態のような、バッテリパックの状態を推定することができる。
【００２６】
バッテリ管理システム200Bの動作中、バッテリセルに関する状態情報を収集するために、中央ECU 214は、通信・制御バス212を経由して上位ECU 2041〜204Mにサンプルコマンドを配信することができる。したがって、上位ECU 2041〜204Mは、対応する通信・制御バスを経由して対象のLECUにサンプルコマンドを同期的に配信することができる。このように、対象のLECUは、サンプル期間を同期的に開始する、または互いにサンプル期間を同期させることができる。サンプル期間の終了時に、対象のLECUは、対応する上位ECUを経由して中央ECUにサンプルデータを報告することができる。
【００２７】
さらに、図2Bにおいて、中央ECU 214とLECU 2081〜208Nとの間に上位ECUを構成することによって、中央ECU 214は、対応する上位ECUを経由してLECU 2081〜208Nのサブセットにサンプルコマンドを配信して、バッテリセル2101〜210Nの対応するサブセットに関する状態情報を収集することができる。たとえば、中央ECU 214は、上位ECU 2041を経由してLECU 2081〜208Eにサンプルコマンドを配信し、バッテリセル2101〜210Eに関する状態情報を収集することができる。それに加えて、各上位ECUは、対応するLECUから受信したサンプルデータを解析することによって、バッテリセルの対応するサブセットの状態を推定するとともに、中央ECU 214に推定情報を送信することによって、中央ECUを支援するとともに、中央ECUの効率性を強化することができる。
【００２８】
図3は、本発明の一実施形態による、バッテリ管理システム、たとえば図2Aのバッテリ管理システム200Aに対する同期データサンプリングダイアグラム300を例示している。図3は、図2Aと併せて説明される。
【００２９】
図3の例では、LECU1に対するデータサンプリングダイアグラム302と、LECU2に対するデータサンプリングダイアグラム304とが、示されている。LECU1およびLECU2は、バッテリ管理システム200A内の任意の2つのLECUであることが可能である。バッテリ管理システム200が起動した後、LECU1およびLECU2は、対応するバッテリセルに関する状態情報をサンプリングするために待機するが、待機期間中、中央ECU214からのサンプルコマンドの配信を待つ。LECU1およびLECU2が、時間TCにおいて、中央ECU 214からのサンプルコマンドを受信した場合、LECU1およびLECU2は、サンプル期間T1(1)およびサンプル期間T2(1)をそれぞれ同期して開始することができる。
【００３０】
LECU1およびLECU2は、同じサンプル期間TN中に、対応するバッテリセルに関する状態情報をサンプリングすることできる。サンプル期間の終了時に、LECU1およびLECU2は、通信・制御バス212を経由して中央ECU 214にサンプルデータD1(1)およびサンプルデータD2(1)を報告することができる。次に、LECU1およびLECU2は、待機状態に戻るとともに、中央ECU 214から配信される別のサンプルコマンドを待つ。
【００３１】
図4は、本発明の一実施形態による、バッテリ管理システム、たとえば図2Aのバッテリ管理システム200Aに関する同期データサンプリングダイアグラム400を例示している。図4は、図2Aを併せて説明される。図4の例において、LECU1に対するデータサンプリングダイアグラム402と、LECU2に対するデータサンプリングダイアグラム404とが示されている。LECU1およびthe LECU2は、バッテリ管理システム200A内の任意の2つのLECUであることが可能である。
【００３２】
図3の実施形態と比較すると、バッテリ管理システム200Aが起動した後に、LECU1およびLECU2は、LECU1およびLECU2のローカルクロックによって制御される連続的なサンプル期間中に、対応するバッテリセルに関する状態情報のサンプリングをそれぞれ開始することができる。2つのLECUが、時間TCにおいて、中央ECU 214からサンプルコマンドを受信した場合、LECU1およびLECU2は、互いにサンプル期間を同期させることができる。一実施形態において、LECU1およびLECU2は、現在のサンプル期間T1(n-1)およびT2(n-1)を休止するとともに、新たなサンプル期間T1(n)と新たなサンプル期間T2(n)とを同期的に開始することができる。
【００３３】
LECU1およびLECU2は、同じサンプル期間TN中に、対応するバッテリセルに関する状態情報をサンプリングすることができる。通信・制御バス212を経由して中央ECU 214にサンプル期間の終了時に、LECU1およびLECU2は、サンプルデータD1(N)およびサンプルデータD2(N)を報告することができる。次に、LECU1およびLECU2は、先行する期間に続くサンプル期間中に、対応するバッテリセルに関する状態情報のサンプリングを継続することができ、たとえば、LECU1およびLECU2は、先行する期間T1(2)(n)に続きかつ対応するローカルクロックによって制御されるサンプル期間T1(2)(n+1)，T1(2)(n+2)，…中に、対応するバッテリセルに関する状態情報をサンプリングすることができる。
【００３４】
図3において、LECU 2081〜208Nは、バッテリ管理システム200Aが動作を開始した後に待機し続けるとともに、サンプルコマンドの受信後に、バッテリセルに関する状態情報をサンプリングする。このように、中央ECU214が、サンプルコマンドをLECU 2081〜208Nに配信した場合、LECU 2081〜208Nは、比較的速く、サンプルコマンドに応答してバッテリセルに関する状態情報のサンプリングを開始することできる。図4において、LECU 2081〜208Nは、たとえLECU 2081〜208Nがサンプルコマンドを受信していない場合でも、バッテリ管理システム200が動作を開始した後に、バッテリセルに関する状態情報を定期的にサンプリングすることができる。
このように、中央ECU214は、LECU 2081〜208Nの対応するサブセットから1つ以上のバッテリセル2101〜210Nに関する状態情報を取得することを意図しているが、同期的にサンプリングされる情報を必ずしも必要としない場合、中央ECU214は、サンプルコマンドを配信することなく、最新のサンプル期間中にサンプリングされた状態情報をLECU 2081〜208Nの対応するサブセットから直接取得することができる。
【００３５】
図5は、本発明の一実施形態による、バッテリ管理システム、たとえば図2Aのバッテリ管理システム200Aによって実行される動作のフローチャート500を例示している。図5は、図2Aと併せて説明される。
【００３６】
ブロック502において、バッテリ管理システム200Aは、動作を開始する。ブロック504において、LECU 2081〜201Nは、バッテリセル2101〜210Nに関する状態情報をサンプリングするために待機し続けるとともに、中央ECU 214からのサンプルコマンドの配信を待つことができる。ブロック506において、中央ECU 214が、通信・制御バス212を経由してLECU 2081〜208Nにサンプルコマンドを同期的に送信した場合、LECU 2081〜208Nは、ブロック508において、サンプルコマンドに応答してバッテリセル2101〜210Nに関する状態情報のサンプリングを開始することができる。ブロック506において、中央ECU 214がサンプルコマンドを配信していない場合、フローチャート500はブロック504に戻る。
【００３７】
ブロック510において、LECU 2081〜208Nは、同じサンプル期間(同時に開始するサンプル期間)中に、バッテリセル2101〜210Nに関する状態情報をサンプリングすることができる。ブロック512において、LECU 2081〜208Nは、サンプル期間の終了時に、通信・制御バス212を経由して中央ECU 214にサンプルデータを送信することができる。続いて、フローチャート500は、ブロック504に戻る。このように、LECU 2081〜208Nは、バッテリセル2101〜210Nに関する状態情報をサンプリングするために待機し続けるとともに、中央ECU 214からの別のサンプルコマンドの配信を待つ。
【００３８】
図6は、本発明の一実施形態による、バッテリ管理システム、たとえば図2Aのバッテリ管理システム200Aによって実行される動作のフローチャート600を例示している。図6は、図2Aと併せて説明される。
【００３９】
ブロック602において、バッテリ管理システム200は、動作を開始する。ブロック604において、LECU 2081〜208Nは、LECU 2081〜208N内のローカルクロックによって制御される連続的なサンプル期間中に、バッテリセル2101〜210Nに関する状態情報をサンプリングすることができる。ブロック606において、中央ECU 214が、通信・制御バス212を経由してLECU 2081〜208Nにサンプルコマンドを同期的に送信した場合、LECU 2081〜208Nは、ブロック608において、サンプルコマンドに応答して、現在のサンプル期間を休止するとともに、新たなサンプル期間を開始することができる。ブロック606において、中央ECU 214がサンプルコマンドを配信していなかった場合、フローチャート600はブロック604に戻る。
【００４０】
ブロック610において、LECU 2081〜208Nは、同じサンプル期間中に、バッテリセル2101〜210Nに関する状態情報をサンプリングすることができる。ブロック612において、LECU 2081〜208Nは、サンプル期間の終了時に、通信・制御バス212を経由して中央ECU 214にサンプルデータを送信することができる。続いて、フローチャート600は、ブロック604に戻る。このように、LECU 2081〜208Nは、先行する期間に続きかつ対応するローカルクロックによって制御されるサンプル期間中に、バッテリセル2101〜210Nに関する状態情報のサンプリングを継続することができる。
【００４１】
したがって、本発明による実施形態は、複数のバッテリセルを含むバッテリパックに対して同期したデータサンプリングを有するバッテリ管理システムを提供する。バッテリ管理システムは、バッテリセル電圧および/またはバッテリセル温度のような、対応するバッテリセルに関する状態情報をサンプリングする複数のローカルモニタ、たとえば図2AのLECU 2081〜208Nを含んでいる。バッテリ管理システムはさらに、中央コントローラ、たとえば図2Aの中央ECU 214と、健全性の状態および/または充電の状態のような、バッテリパック/セルの状態を推定する複数の上位コントローラ、たとえば上位ECU 2041〜204Mとを含むことができる。
【００４２】
中央コントローラが、ローカルモニタにサンプルコマンドを同期的に配信した場合、ローカルモニタは、同じサンプル期間中に、対応するバッテリセルに関する状態情報をサンプリングを開始することができる。サンプル期間の終了時に、ローカルモニタは、中央コントローラにサンプルデータを送信することができる。好ましくは、バッテリセルに関する状態情報は、電気自動車/ハイブリッド電気自動車の利用のように、たとえ負荷電流が周期的に変動する場合でも、同じ環境(同じ条件下)において、サンプリングすることができる。
【００４３】
上述の記載および図面が本発明の実施形態を表す一方で、添付の特許請求の範囲に定義されるように、様々な追加、変更、および置換が、本発明の原理の趣旨および範囲から逸脱せずになされることが可能であることは理解されるであろう。本発明は、本発明の実施において使用される、形態、構造、配置、割合、材料、エレメント、コンポーネント、およびその他の多くの変更とともに利用することができ、それらは、本発明の原理から逸脱せずに、特定の環境および動作可能な要件に対して特に適合されることは、当業者なら自明である。したがって、今回開示した実施形態は、全ての点で例示的であり限定せずに、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的等価物によって示されている本発明の範囲であるとともに、上述の記載に限定されないものであると考慮されるべきものである。
【符号の説明】
【００４４】
200A，200B バッテリ管理システム
212，2061，206M 通信・制御バス
214 中央電気制御ユニット
2081，2082，2083，208E，208K，208N ローカル電気制御ユニット
2041，204M 上位ECU
2101，2101，2102，2103，210E，210K，208N バッテリセル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、その発明の名称を「Synchronized Data Sampling System」と称する2008年12月19日に提出された米国仮特許出願第61/203,227号の優先権を主張し、その全体は本明細書に組み込まれる。
【０００３】
バッテリ管理システムは、バッテリパックが正常状態において動作するのを維持するために、1つ以上のバッテリセルを含むバッテリパックを監視するとともに、バッテリパックの状態を示す監視データを収集および解析するように使用にすることができる。監視データは、典型的に、バッテリセルの電圧および電流を含んでいる。一般に、バッテリパック電圧は、同時にサンプリングされるバッテリセルの電圧を印加する(adding)ことによって取得することができる。しかし、バッテリセルは互いに分離されているため、バッテリセルの電圧および電流を同期的にサンプリングするためにグローバルクロックを使用することは、困難および/または高コストである可能性がある。グローバルクロックなしで、監視データは、各バッテリセルに対してローカルクロックを構成することによって、サイクルバイサイクルで独立してサンプリングし得る。しかし、たとえ全てのローカルクロックが、互いに同一であるように構成されていたとしても、環境の変動によって誘発される小さいエラーが蓄積することによって、監視データひいてはバッテリ管理システムの動作に影響を及ぼす可能性がある。
【０００４】
図１は、従来のバッテリ管理システムに対する非同期データサンプリングダイアグラム100を例示している。図1の例では、第1バッテリBATT1に対するデータサンプリングダイアグラム102と、第2バッテリBATT2に対するデータサンプリングダイアグラム104とが示されている。BATT1およびBATT2は、バッテリパック内の任意の2つのバッテリセルであることが可能である。バッテリ管理システムは、対応するバッテリセルの状態を示す監視データを定期的にサンプリングすることができる。BATT1およびBATT2のサンプル期間は、同じ値TNになるように構成されている。しかし、バッテリ管理システムは、各バッテリセルを独自のサンプリングタイミングに従ってサンプリングするため、BATT1のサンプル期間は、BATT2のサンプル期間と非同期である。
【０００５】
バッテリ管理システムが、時間TSにおいてバッテリパックのサンプルデータを取得することを意図する場合、バッテリ管理システムは、サンプル期間T1(N)の終了時点で取得されたBATT1に対する最新のサンプルデータD1を取得するとともに、さらにサンプル期間2の終了時点で取得されたに対する最新の2を取得することになる。このように、1の終了と2の終了との間の時間差は、ほぼ１Nになり得る。Nは、数ミリ秒、またはさらに長くなる可能性があるため、1の終了と2の終了との間の時間差は、数ミリ秒になり得る。
【０００６】
電気自動車／ハイブリッド電気自動車の利用のような、いくつかの利用において、負荷電流は、周期的に変動する可能性がある。このように、サンプル期間1の終了と、サンプル期間2の終了との間の時間差が、数ミリ秒になり得るため、1の終了時点での負荷電流と、2の終了時点での負荷電流とは、同じ値でない場合がある。したがって、1の終了時点で取得されるのサンプルデータ1と、2の終了時点で取得されるのサンプルデータ2とは、異なる環境においてサンプリングされ、バッテリ管理システムの精度を低下させ得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態において、複数のバッテリセルを含むバッテリパックに対して同期したデータサンプリングを有するバッテリ管理システムが開示される。前記バッテリ管理システムは、複数のバッテリセルと結合され、かつ前記バッテリセルに関する状態情報をサンプリングするように動作可能な複数のローカルモニタを含む。前記バッテリ管理システムは、前記ローカルモニタと結合され、かつ前記ローカルモニタにサンプルコマンドを同期的に配信する(broadcasting)ように動作可能な中央コントローラをさらに含み、前記ローカルモニタは、前記サンプルコマンドに応答して、前記バッテリセルに関する状態情報のサンプリングを開始する。
【０００８】
本発明の利点は、以下の例示的な実施形態の詳細な記載から明らかとなり、その記載は、添付の図面と併せて考慮されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来のバッテリ管理システムに対する非同期データサンプリングダイアグラムを例示する図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による、同期データサンプリングを有するバッテリ管理システムのブロック図である。
【図２Ｂ】本発明の別の実施形態による、同期データサンプリングを有するバッテリ管理システムのブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムに対する同期データサンプリングダイアグラムを例示する図である。
【図４】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムに対する同期データサンプリングダイアグラムを例示する図である。
【図５】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作を例示するフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による、バッテリ管理システムによって実行される動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、参照が本発明の実施形態に対して詳細になされる。本発明は、これらの実施形態と併せて説明されるが、それらは、本発明をこれらの実施形態に限定することを意図していないことが理解されるであろう。一方、本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義されるように、本発明の趣旨および範囲内に含まれ得る代替物、変更物、および等価物を包含することを意図している。
【００１１】
さらに、後述する本発明の詳細な記載において、多数の特定の細部は、本発明についての理解を通じて提供するために、説明される。しかし、本発明がこれらの特定の細部なしに実施され得ることは当業者に理解されるであろう。他の例において、周知の方法、手続き、コンポーネント、および回路は、本発明の態様が不必要に分かりにくくならないように、詳細に記載しない。
【００１２】
複数のバッテリセルを含むバッテリパックに対して同期したデータサンプリングを有するバッテリ管理システムが、開示される。一実施形態において、バッテリ管理システムは、バッテリセル電圧および/またはバッテリセル温度のような、バッテリセルに関する状態情報をサンプリングする複数のローカルモニタを含んでいる。一実施形態において、バッテリ管理システムは、健全性状態(SOH)および/または充電状態(SOC)のようなバッテリパック/セルの状態を推定するとともに、バッテリパック/セルの状態に従ってバッテリパック/セルを管理する中央コントローラをさらに含んでいる。SOHは、バッテリパック/セルの全体的な状態、たとえば、バッテリパック/セルの電荷受容性、内部抵抗、電圧、および自己放電を反映する「測定」である。SOCは、バッテリパック内の実際の充電(actual charge)を測定することによって決定される。一実施形態において、バッテリパック内の実際の充電が予め決められた閾値よりも低いことをバッテリパックのSOCに対して推定された状態情報が示した場合、中央コントローラは、バッテリパックの電力が低いまたはないことをユーザに警告することができる。
【００１３】
いくつかの実施形態では、柔軟性を強化するために、複数の上位コントローラを中央コントローラとローカルモニタとの間で使用することができる。中央コントローラが、ローカルモニタにサンプルコマンドを配信(broadcast)した場合、ローカルモニタは、サンプル期間を同期的に開始するとともに、同じサンプル期間中に、バッテリセルに関する状態情報をサンプリングすることができる。サンプル期間の終了時に、ローカルモニタは、中央コントローラにサンプルデータを報告することができる。
【００１４】
図2Aは、本発明の一実施形態による、同期したデータサンプリングを有するバッテリ管理システム200Aのブロック図である。一実施形態において、バッテリ管理システム200Aは、中央に分布した階層的なアーキテクチャを有することができる。しかし、バッテリ管理システム200Aは、他の構成を有することができるとともに、中央に分布した階層的なアーキテクチャに限定されない。
【００１５】
一実施形態において、バッテリ管理システム200Aは、バッテリセル電圧および／またはバッテリセル温度のような、バッテリセル2101〜210Nに関する状態情報をサンプリングする複数のローカルモニタ、たとえばローカル電気制御ユニット(LECU) 2081〜208Nを含んでいる。一実施形態において、LECU 2081〜208Nは、同じサンプル期間中に、バッテリセルに関する状態情報をサンプリングするとともに、通信・制御バス212を経由して中央コントローラ、たとえば中央電気制御ユニット(中央ECU)214にサンプルデータを報告することができる。
【００１６】
LECU 2081〜208Nから受信したサンプルデータに従って、中央ECU 214は、バッテリパックのまたはセルの健全性状態および／もしくは充電状態のような、バッテリパックおよびバッテリパック内の各セルの状態を推定することができる。
【００１７】
バッテリ管理システム200Aの動作中、バッテリセルの状態情報を収集するために、中央ECU 214は、サンプルコマンドを通信・制御バス212を経由してLECU 2081〜208Nに送信することができる。サンプルコマンドに応答して、LECU 2081〜208Nは、バッテリセル2101〜210Nに関する状態情報の同期的なサンプリングを開始することができる。
【００１８】
同じサンプル期間中、対象のLECUは、バッテリセル2101〜210Nに関する状態情報をサンプリングすることができる。サンプル期間の終了時に、対象のLECUは、通信・制御バス212を経由して中央ECU214にサンプルデータを報告することができる。LECUは、中央ECU214から新たなサンプルコマンドを受信した場合、別のサンプル期間を開始することができる。
【００１９】
別の実施形態において、バッテリ 管理システム200Aが起動した後に、LECU 2081〜208Nは、LECU 2081〜208Nのローカルクロックによって制御される連続的なサンプル期間中に、バッテリセル2101〜210Nに関する状態情報のサンプリングを開始する。中央ECU 214は、通信・制御バス212を介してLECU 2081〜208Nにサンプルコマンドを配信する。サンプルコマンドに応答して、LECU 2081〜208Nは、サンプル期間を互いに同期させる。一実施形態において、LECU 2081〜208Nは、サンプルコマンドに応答して、現在のサンプル期間を同期的に休止するとともに、新たなサンプル期間を開始することができる。新たなサンプル期間の終了時に、LECU 2081〜208Nは、通信・制御バス 212を経由して中央ECU 214にサンプルデータを報告することができる。次に、各LECU 2081〜208Nは、先行する期間に続き(直後に)かつ対応するローカルクロックによって制御されるサンプル期間中に、バッテリセル2101〜210Nのうち対応する1つに関する状態情報のサンプリングを継続することができる。
【００２０】
まとめると、一実施形態において、LECUは、中央ECUからのサンプルコマンドに応答して、単一のサンプル期間中に、バッテリセルに関する状態情報をサンプリングする―各LECUに対するサンプル期間は、同時に開始および終了するとともに、LECUは、別のサンプルコマンドが受信されるまで、追加の状態情報を収集しない。別の実施形態において、前記システムが起動した場合、LECUは、独自のローカルクロックによって制御される連続的なサンプル期間中に、バッテリセルの状態情報のサンプリングを開始する。LECUは、中央ECUからのサンプルコマンドに応答して、同期的に、現在のサンプル期間を休止するとともに、新たなサンプル期間を開始することができる―各LECUに対する新たなサンプル期間は、同時に開始および終了するとともに、LECUは、新たなサンプル期間の後の連続的なサンプル期間中に、状態情報の収集を継続する。
【００２１】
好ましくは、バッテリセルに関する状態情報は、電気自動車／ハイブリッド電気自動車の利用などにおいて、負荷電流が周期的に変動した場合でも、同じ環境(同じ条件下)においてサンプリングすることができる。このように、中央ECU214は、LECU 2081〜208Nによってサンプリングされたバッテリセルに関する状態情報に基づいて、バッテリパックの状態をより正確に推定することができる。
【００２２】
図2Bは、本発明の別の実施形態による、同期したデータサンプリングによるバッテリ管理システム200Bのブロック図である。図2Aと同じ参照符号が付されたエレメントは、それと同様の機能を有している。同様に、一実施形態において、バッテリ管理システム200Bは、中央に分布した階層的なアーキテクチャを有することができる。しかし、バッテリ管理システム200Bは、他の構成を有することができるとともに、中央に分布した階層的なアーキテクチャに限定されない。
【００２３】
バッテリ管理システム200Bにおいて、複数の上位コントローラ、たとえば上位電気制御ユニット(上位ECU)2041〜204Mは、中央ECU214とLECU 2081〜208Nとの間に結合することができる。上位ECU 2041〜204Mの数は、LECU 2081〜208Nの数以下であることが可能である。各上位ECUは、対応する通信・制御バスを経由して、予め決められた数(1つ以上)のLECUと通信することができ、たとえば、上位ECU 2041は、通信・制御バス2061を経由して、LECU 2081〜208E (0＜E≦N)と通信することができる。上位ECU 2041〜204Mはさらに、通信・制御バス212を経由して中央ECU214と通信することができる。
【００２４】
一実施形態において、上位ECU2041〜204Mは、対応するLECUから対応する通信・制御バスを経由して受信したサンプルデータを解析することによって、対応するバッテリセルのSOHおよびSOCを推定することができる。たとえば、上位ECU 2041は、LECU 2081〜208Eから通信・制御バス2061を経由して受信したサンプルデータを解析することによって、バッテリセル2101〜210EのSOHおよびSOCを推定することできる。上位ECU 2041〜204Mはさらに、通信・制御バス212を経由して中央ECU 214に、解析したデータ、たとえば、対応するバッテリセルのSOHおよびSOCについての情報を供給することができる。上位ECU 2041〜204Mはさらに、解析したデータと一緒にサンプルデータを中央ECU 214に伝送することができる。
【００２５】
上位ECUから受信したデータに従って、中央ECU 214は、バッテリパックの健全性状態および/または充電状態のような、バッテリパックの状態を推定することができる。
【００２６】
バッテリ管理システム200Bの動作中、バッテリセルに関する状態情報を収集するために、中央ECU 214は、通信・制御バス212を経由して上位ECU 2041〜204Mにサンプルコマンドを配信することができる。したがって、上位ECU 2041〜204Mは、対応する通信・制御バスを経由して対象のLECUにサンプルコマンドを同期的に配信することができる。このように、対象のLECUは、サンプル期間を同期的に開始する、または互いにサンプル期間を同期させることができる。サンプル期間の終了時に、対象のLECUは、対応する上位ECUを経由して中央ECUにサンプルデータを報告することができる。
【００２７】
さらに、図2Bにおいて、中央ECU 214とLECU 2081〜208Nとの間に上位ECUを構成することによって、中央ECU 214は、対応する上位ECUを経由してLECU 2081〜208Nのサブセットにサンプルコマンドを配信して、バッテリセル2101〜210Nの対応するサブセットに関する状態情報を収集することができる。たとえば、中央ECU 214は、上位ECU 2041を経由してLECU 2081〜208Eにサンプルコマンドを配信し、バッテリセル2101〜210Eに関する状態情報を収集することができる。それに加えて、各上位ECUは、対応するLECUから受信したサンプルデータを解析することによって、バッテリセルの対応するサブセットの状態を推定するとともに、中央ECU 214に推定情報を送信することによって、中央ECUを支援するとともに、中央ECUの効率性を強化することができる。
【００２８】
図3は、本発明の一実施形態による、バッテリ管理システム、たとえば図2Aのバッテリ管理システム200Aに対する同期データサンプリングダイアグラム300を例示している。図3は、図2Aと併せて説明される。
【００２９】
図3の例では、LECU1に対するデータサンプリングダイアグラム302と、LECU2に対するデータサンプリングダイアグラム304とが、示されている。LECU1およびLECU2は、バッテリ管理システム200A内の任意の2つのLECUであることが可能である。バッテリ管理システム200が起動した後、LECU1およびLECU2は、対応するバッテリセルに関する状態情報をサンプリングするために待機するが、待機期間中、中央ECU214からのサンプルコマンドの配信を待つ。LECU1およびLECU2が、時間TCにおいて、中央ECU 214からのサンプルコマンドを受信した場合、LECU1およびLECU2は、サンプル期間T1(1)およびサンプル期間T2(1)をそれぞれ同期して開始することができる。
【００３０】
LECU1およびLECU2は、同じサンプル期間TN中に、対応するバッテリセルに関する状態情報をサンプリングすることできる。サンプル期間の終了時に、LECU1およびLECU2は、通信・制御バス212を経由して中央ECU 214にサンプルデータD1(1)およびサンプルデータD2(1)を報告することができる。次に、LECU1およびLECU2は、待機状態に戻るとともに、中央ECU 214から配信される別のサンプルコマンドを待つ。
【００３１】
図4は、本発明の一実施形態による、バッテリ管理システム、たとえば図2Aのバッテリ管理システム200Aに関する同期データサンプリングダイアグラム400を例示している。図4は、図2Aを併せて説明される。図4の例において、LECU1に対するデータサンプリングダイアグラム402と、LECU2に対するデータサンプリングダイアグラム404とが示されている。LECU1およびthe LECU2は、バッテリ管理システム200A内の任意の2つのLECUであることが可能である。
【００３２】
図3の実施形態と比較すると、バッテリ管理システム200Aが起動した後に、LECU1およびLECU2は、LECU1およびLECU2のローカルクロックによって制御される連続的なサンプル期間中に、対応するバッテリセルに関する状態情報のサンプリングをそれぞれ開始することができる。2つのLECUが、時間TCにおいて、中央ECU 214からサンプルコマンドを受信した場合、LECU1およびLECU2は、互いにサンプル期間を同期させることができる。一実施形態において、LECU1およびLECU2は、現在のサンプル期間T1(n-1)およびT2(n-1)を休止するとともに、新たなサンプル期間T1(n)と新たなサンプル期間T2(n)とを同期的に開始することができる。
【００３３】
LECU1およびLECU2は、同じサンプル期間TN中に、対応するバッテリセルに関する状態情報をサンプリングすることができる。通信・制御バス212を経由して中央ECU 214にサンプル期間の終了時に、LECU1およびLECU2は、サンプルデータD1(N)およびサンプルデータD2(N)を報告することができる。次に、LECU1およびLECU2は、先行する期間に続くサンプル期間中に、対応するバッテリセルに関する状態情報のサンプリングを継続することができ、たとえば、LECU1およびLECU2は、先行する期間T1(2)(n)に続きかつ対応するローカルクロックによって制御されるサンプル期間T1(2)(n+1)，T1(2)(n+2)，…中に、対応するバッテリセルに関する状態情報をサンプリングすることができる。
【００３４】
図3において、LECU 2081〜208Nは、バッテリ管理システム200Aが動作を開始した後に待機し続けるとともに、サンプルコマンドの受信後に、バッテリセルに関する状態情報をサンプリングする。このように、中央ECU214が、サンプルコマンドをLECU 2081〜208Nに配信した場合、LECU 2081〜208Nは、比較的速く、サンプルコマンドに応答してバッテリセルに関する状態情報のサンプリングを開始することできる。図4において、LECU 2081〜208Nは、たとえLECU 2081〜208Nがサンプルコマンドを受信していない場合でも、バッテリ管理システム200が動作を開始した後に、バッテリセルに関する状態情報を定期的にサンプリングすることができる。
このように、中央ECU214は、LECU 2081〜208Nの対応するサブセットから1つ以上のバッテリセル2101〜210Nに関する状態情報を取得することを意図しているが、同期的にサンプリングされる情報を必ずしも必要としない場合、中央ECU214は、サンプルコマンドを配信することなく、最新のサンプル期間中にサンプリングされた状態情報をLECU 2081〜208Nの対応するサブセットから直接取得することができる。
【００３５】
図5は、本発明の一実施形態による、バッテリ管理システム、たとえば図2Aのバッテリ管理システム200Aによって実行される動作のフローチャート500を例示している。図5は、図2Aと併せて説明される。
【００３６】
ブロック502において、バッテリ管理システム200Aは、動作を開始する。ブロック504において、LECU 2081〜201Nは、バッテリセル2101〜210Nに関する状態情報をサンプリングするために待機し続けるとともに、中央ECU 214からのサンプルコマンドの配信を待つことができる。ブロック506において、中央ECU 214が、通信・制御バス212を経由してLECU 2081〜208Nにサンプルコマンドを同期的に送信した場合、LECU 2081〜208Nは、ブロック508において、サンプルコマンドに応答してバッテリセル2101〜210Nに関する状態情報のサンプリングを開始することができる。ブロック506において、中央ECU 214がサンプルコマンドを配信していない場合、フローチャート500はブロック504に戻る。
【００３７】
ブロック510において、LECU 2081〜208Nは、同じサンプル期間(同時に開始するサンプル期間)中に、バッテリセル2101〜210Nに関する状態情報をサンプリングすることができる。ブロック512において、LECU 2081〜208Nは、サンプル期間の終了時に、通信・制御バス212を経由して中央ECU 214にサンプルデータを送信することができる。続いて、フローチャート500は、ブロック504に戻る。このように、LECU 2081〜208Nは、バッテリセル2101〜210Nに関する状態情報をサンプリングするために待機し続けるとともに、中央ECU 214からの別のサンプルコマンドの配信を待つ。
【００３８】
図6は、本発明の一実施形態による、バッテリ管理システム、たとえば図2Aのバッテリ管理システム200Aによって実行される動作のフローチャート600を例示している。図6は、図2Aと併せて説明される。
【００３９】
ブロック602において、バッテリ管理システム200は、動作を開始する。ブロック604において、LECU 2081〜208Nは、LECU 2081〜208N内のローカルクロックによって制御される連続的なサンプル期間中に、バッテリセル2101〜210Nに関する状態情報をサンプリングすることができる。ブロック606において、中央ECU 214が、通信・制御バス212を経由してLECU 2081〜208Nにサンプルコマンドを同期的に送信した場合、LECU 2081〜208Nは、ブロック608において、サンプルコマンドに応答して、現在のサンプル期間を休止するとともに、新たなサンプル期間を開始することができる。ブロック606において、中央ECU 214がサンプルコマンドを配信していなかった場合、フローチャート600はブロック604に戻る。
【００４０】
ブロック610において、LECU 2081〜208Nは、同じサンプル期間中に、バッテリセル2101〜210Nに関する状態情報をサンプリングすることができる。ブロック612において、LECU 2081〜208Nは、サンプル期間の終了時に、通信・制御バス212を経由して中央ECU 214にサンプルデータを送信することができる。続いて、フローチャート600は、ブロック604に戻る。このように、LECU 2081〜208Nは、先行する期間に続きかつ対応するローカルクロックによって制御されるサンプル期間中に、バッテリセル2101〜210Nに関する状態情報のサンプリングを継続することができる。
【００４１】
したがって、本発明による実施形態は、複数のバッテリセルを含むバッテリパックに対して同期したデータサンプリングを有するバッテリ管理システムを提供する。バッテリ管理システムは、バッテリセル電圧および/またはバッテリセル温度のような、対応するバッテリセルに関する状態情報をサンプリングする複数のローカルモニタ、たとえば図2AのLECU 2081〜208Nを含んでいる。バッテリ管理システムはさらに、中央コントローラ、たとえば図2Aの中央ECU 214と、健全性の状態および/または充電の状態のような、バッテリパック/セルの状態を推定する複数の上位コントローラ、たとえば上位ECU 2041〜204Mとを含むことができる。
【００４２】
中央コントローラが、ローカルモニタにサンプルコマンドを同期的に配信した場合、ローカルモニタは、同じサンプル期間中に、対応するバッテリセルに関する状態情報をサンプリングを開始することができる。サンプル期間の終了時に、ローカルモニタは、中央コントローラにサンプルデータを送信することができる。好ましくは、バッテリセルに関する状態情報は、電気自動車/ハイブリッド電気自動車の利用のように、たとえ負荷電流が周期的に変動する場合でも、同じ環境(同じ条件下)において、サンプリングすることができる。
【００４３】
上述の記載および図面が本発明の実施形態を表す一方で、添付の特許請求の範囲に定義されるように、様々な追加、変更、および置換が、本発明の原理の趣旨および範囲から逸脱せずになされることが可能であることは理解されるであろう。本発明は、本発明の実施において使用される、形態、構造、配置、割合、材料、エレメント、コンポーネント、およびその他の多くの変更とともに利用することができ、それらは、本発明の原理から逸脱せずに、特定の環境および動作可能な要件に対して特に適合されることは、当業者なら自明である。したがって、今回開示した実施形態は、全ての点で例示的であり限定せずに、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的等価物によって示されている本発明の範囲であるとともに、上述の記載に限定されないものであると考慮されるべきものである。
【符号の説明】
【００４４】
200A，200B バッテリ管理システム
212，2061，206M 通信・制御バス
214 中央電気制御ユニット
2081，2082，2083，208E，208K，208N ローカル電気制御ユニット
2041，204M 上位ECU
2101，2101，2102，2103，210E，210K，208N バッテリセル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバッテリセルと結合され、かつ前記バッテリセルに関する状態情報をサンプリングするように動作可能な複数のローカルモニタと、
前記ローカルモニタと結合され、かつ前記ローカルモニタにサンプルコマンドを同期的に送信するように動作可能な中央コントローラと
を具備し、
前記ローカルモニタは、前記サンプルコマンドに応答して、前記バッテリセルに関する前記状態情報のサンプリングを開始することを特徴とするバッテリ管理システム。
【請求項２】
前記状態情報は、前記バッテリセルの電圧、前記バッテリセルの電流、および前記バッテリセルの温度からなるグループから選択された情報を有することを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
【請求項３】
前記中央コントローラと前記ローカルモニタとの間に結合されたバスをさらに具備し、
前記バスは、前記中央コントローラから前記ローカルモニタに前記サンプルコマンドを同期的に伝送するように動作可能であることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
【請求項４】
前記ローカルモニタは、前記バスを経由して前記中央コントローラに前記バッテリセルに関する前記状態情報を送信することを特徴とする請求項3に記載のバッテリ管理システム。
【請求項５】
前記ローカルモニタは、同じサンプル期間中に、前記バッテリセルに関する前記状態情報をサンプリングするとともに、前記サンプル期間の終了時に、前記中央コントローラに前記状態情報を送信することを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
【請求項６】
前記中央コントローラは、前記バッテリセルに関する前記状態情報に従って、前記バッテリセルの状態を推定することを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
【請求項７】
前記ローカルモニタは、前記バッテリ管理システムが動作を開始した場合、ローカルクロックによって制御される連続的なサンプル期間中に、前記バッテリセルに関する前記状態情報のサンプリングを開始し、前記サンプルコマンドに応答して、前記連続的なサンプル期間において現在のサンプル期間を休止するとともに、新たなサンプル期間中に、前記バッテリセルに関する前記状態情報のサンプリングを開始することを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
【請求項８】
前記中央コントローラと前記ローカルモニタとの間に結合された複数の上位コントローラをさらに具備し、
前記上位コントローラの各々は、前記バッテリセル内の少なくとも1つのバッテリセルに関する前記状態情報に従って、前記少なくとも1つのバッテリセルの状態を推定するように動作可能であることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
【請求項９】
前記上位コントローラは、前記中央コントローラから前記サンプルコマンドを受信するとともに、
前記ローカルモニタに前記サンプルコマンドを同期的に配信することを特徴とする請求項8に記載のバッテリ管理システム。
【請求項１０】
複数のバッテリセルを監視する方法であって、
中央コントローラから複数のローカルモニタにサンプルコマンドを同期的に配信するステップと、
前記サンプルコマンドに応答して、前記ローカルモニタを使用して前記バッテリセルに関する状態情報のサンプリングを開始するステップと
を具備することを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記バッテリセルに関する前記状態情報に従って、前記バッテリセルの状態を推定するステップをさらに具備することを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
前記状態情報は、前記バッテリセルの電圧、前記バッテリセルの電流、および前記バッテリセルの温度からなるグループから選択された情報を有することを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１３】
前記中央コントローラからバスを経由して前記ローカルモニタに前記サンプルコマンドを同期的に伝送するステップをさらに具備することを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１４】
前記バスを経由して前記中央コントローラに前記バッテリセルに関する前記状態情報を送信するステップをさらに具備することを特徴とする請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
同じサンプル期間中に、前記バッテリセルに関する前記状態情報をサンプリングするステップと、
前記サンプル期間の終了時に、前記状態情報を前記中央コントローラに送信するステップと
をさらに具備することを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１６】
前記バッテリ管理システムが動作を開始した場合、ローカルクロックによって制御される連続的なサンプル期間中、前記バッテリセルに関する前記状態情報のサンプリングを開始するステップと、
前記サンプルコマンドに応答して、前記連続的なサンプル期間において現在のサンプル期間を休止するともに、新たなサンプル期間中に、前記バッテリセルに関する前記状態情報のサンプリングを開始するステップと
をさらに具備することを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１７】
前記バッテリセル内の少なくとも1つのバッテリセルに関する前記状態情報に従って、前記少なくとも1つのバッテリセルの状態を推定するステップをさらに具備することを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１８】
複数のバッテリセルを監視する回路であって、
前記バッテリセルに関する状態情報をサンプリングするように動作可能な複数のローカルモニタと、
前記ローカルモニタと結合され、かつ前記ローカルモニタにサンプルコマンドを同期的に伝送するように動作可能なバスと
を具備し、
前記ローカルモニタは、前記サンプルコマンドに応答して、前記バッテリセルに関する前記状態情報のサンプリングを開始することを特徴とする回路。
【請求項１９】
前記状態情報は、前記バッテリセルの電圧、前記バッテリセルの電流、および前記バッテリセルの温度からなるグループから選択された情報を有することを特徴とする請求項18に記載の回路。
【請求項２０】
前記ローカルモニタは、同じサンプル期間中に、前記バッテリセルに関する前記状態情報をサンプリングすることを特徴とする請求項18に記載の回路。
【請求項２１】
前記ローカルモニタと結合され、かつ前記バッテリセルに関する前記状態情報に従って、前記バッテリセルの状態を推定するように動作可能な中央コントローラをさらに具備することを特徴とする請求項18に記載の回路。
【請求項２２】
前記中央コントローラは、前記バスを経由して前記ローカルモニタに前記サンプルコマンドを同期的に配信することを特徴とする請求項21に記載の回路。
【請求項２３】
前記ローカルモニタは、前記回路が動作を開始した場合、ローカルクロックによって制御される連続的なサンプル期間中に、前記バッテリセルに関する前記状態情報のサンプリングを開始し、前記サンプルコマンドに応答して、前記連続的なサンプル期間において現在のサンプル期間を休止するとともに、新たなサンプル期間中に、前記バッテリセルに関する前記状態情報のサンプリングを開始することを特徴とする請求項18に記載の回路。
【請求項１】
複数のバッテリセルと結合され、かつ前記バッテリセルに関する状態情報をサンプリングするように動作可能な複数のローカルモニタと、
前記ローカルモニタと結合され、かつ前記ローカルモニタにサンプルコマンドを同期的に送信するように動作可能な中央コントローラと
を具備し、
前記ローカルモニタは、前記サンプルコマンドに応答して、前記バッテリセルに関する前記状態情報のサンプリングを開始することを特徴とするバッテリ管理システム。
【請求項２】
前記状態情報は、前記バッテリセルの電圧、前記バッテリセルの電流、および前記バッテリセルの温度からなるグループから選択された情報を有することを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
【請求項３】
前記中央コントローラと前記ローカルモニタとの間に結合されたバスをさらに具備し、
前記バスは、前記中央コントローラから前記ローカルモニタに前記サンプルコマンドを同期的に伝送するように動作可能であることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
【請求項４】
前記ローカルモニタは、前記バスを経由して前記中央コントローラに前記バッテリセルに関する前記状態情報を送信することを特徴とする請求項3に記載のバッテリ管理システム。
【請求項５】
前記ローカルモニタは、同じサンプル期間中に、前記バッテリセルに関する前記状態情報をサンプリングするとともに、前記サンプル期間の終了時に、前記中央コントローラに前記状態情報を送信することを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
【請求項６】
前記中央コントローラは、前記バッテリセルに関する前記状態情報に従って、前記バッテリセルの状態を推定することを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
【請求項７】
前記ローカルモニタは、前記バッテリ管理システムが動作を開始した場合、ローカルクロックによって制御される連続的なサンプル期間中に、前記バッテリセルに関する前記状態情報のサンプリングを開始し、前記サンプルコマンドに応答して、前記連続的なサンプル期間において現在のサンプル期間を休止するとともに、新たなサンプル期間中に、前記バッテリセルに関する前記状態情報のサンプリングを開始することを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
【請求項８】
前記中央コントローラと前記ローカルモニタとの間に結合された複数の上位コントローラをさらに具備し、
前記上位コントローラの各々は、前記バッテリセル内の少なくとも1つのバッテリセルに関する前記状態情報に従って、前記少なくとも1つのバッテリセルの状態を推定するように動作可能であることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
【請求項９】
前記上位コントローラは、前記中央コントローラから前記サンプルコマンドを受信するとともに、
前記ローカルモニタに前記サンプルコマンドを同期的に配信することを特徴とする請求項8に記載のバッテリ管理システム。
【請求項１０】
複数のバッテリセルを監視する方法であって、
中央コントローラから複数のローカルモニタにサンプルコマンドを同期的に配信するステップと、
前記サンプルコマンドに応答して、前記ローカルモニタを使用して前記バッテリセルに関する状態情報のサンプリングを開始するステップと
を具備することを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記バッテリセルに関する前記状態情報に従って、前記バッテリセルの状態を推定するステップをさらに具備することを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
前記状態情報は、前記バッテリセルの電圧、前記バッテリセルの電流、および前記バッテリセルの温度からなるグループから選択された情報を有することを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１３】
前記中央コントローラからバスを経由して前記ローカルモニタに前記サンプルコマンドを同期的に伝送するステップをさらに具備することを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１４】
前記バスを経由して前記中央コントローラに前記バッテリセルに関する前記状態情報を送信するステップをさらに具備することを特徴とする請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
同じサンプル期間中に、前記バッテリセルに関する前記状態情報をサンプリングするステップと、
前記サンプル期間の終了時に、前記状態情報を前記中央コントローラに送信するステップと
をさらに具備することを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１６】
前記バッテリ管理システムが動作を開始した場合、ローカルクロックによって制御される連続的なサンプル期間中、前記バッテリセルに関する前記状態情報のサンプリングを開始するステップと、
前記サンプルコマンドに応答して、前記連続的なサンプル期間において現在のサンプル期間を休止するともに、新たなサンプル期間中に、前記バッテリセルに関する前記状態情報のサンプリングを開始するステップと
をさらに具備することを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１７】
前記バッテリセル内の少なくとも1つのバッテリセルに関する前記状態情報に従って、前記少なくとも1つのバッテリセルの状態を推定するステップをさらに具備することを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１８】
複数のバッテリセルを監視する回路であって、
前記バッテリセルに関する状態情報をサンプリングするように動作可能な複数のローカルモニタと、
前記ローカルモニタと結合され、かつ前記ローカルモニタにサンプルコマンドを同期的に伝送するように動作可能なバスと
を具備し、
前記ローカルモニタは、前記サンプルコマンドに応答して、前記バッテリセルに関する前記状態情報のサンプリングを開始することを特徴とする回路。
【請求項１９】
前記状態情報は、前記バッテリセルの電圧、前記バッテリセルの電流、および前記バッテリセルの温度からなるグループから選択された情報を有することを特徴とする請求項18に記載の回路。
【請求項２０】
前記ローカルモニタは、同じサンプル期間中に、前記バッテリセルに関する前記状態情報をサンプリングすることを特徴とする請求項18に記載の回路。
【請求項２１】
前記ローカルモニタと結合され、かつ前記バッテリセルに関する前記状態情報に従って、前記バッテリセルの状態を推定するように動作可能な中央コントローラをさらに具備することを特徴とする請求項18に記載の回路。
【請求項２２】
前記中央コントローラは、前記バスを経由して前記ローカルモニタに前記サンプルコマンドを同期的に配信することを特徴とする請求項21に記載の回路。
【請求項２３】
前記ローカルモニタは、前記回路が動作を開始した場合、ローカルクロックによって制御される連続的なサンプル期間中に、前記バッテリセルに関する前記状態情報のサンプリングを開始し、前記サンプルコマンドに応答して、前記連続的なサンプル期間において現在のサンプル期間を休止するとともに、新たなサンプル期間中に、前記バッテリセルに関する前記状態情報のサンプリングを開始することを特徴とする請求項18に記載の回路。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１４６５７１（Ｐ２０１０−１４６５７１Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００９−２８８２１４（Ｐ２００９−２８８２１４）
【出願日】平成２１年１２月１８日（２００９．１２．１８）
【出願人】（５００５２１８４３）オーツー マイクロ， インコーポレーテッド (138)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８８２１４（Ｐ２００９−２８８２１４）
【出願日】平成２１年１２月１８日（２００９．１２．１８）
【出願人】（５００５２１８４３）オーツー マイクロ， インコーポレーテッド (138)
【Ｆターム（参考）】
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