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公開番号2025159514
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-21
出願番号2024062137
出願日2024-04-08
発明の名称バッテリマネジメントシステム
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人サトー
主分類H04L 7/02 20060101AFI20251014BHJP(電気通信技術)
要約【課題】複数のデバイスにおける電池の測定タイミングの同期を極力正確に実行できるようにしたバッテリマネジメントシステムを提供する。
【解決手段】デバイス10…1Nは、周波数を制御可能な第2クロックを生成する発振器29を備え、時刻情報生成部30が発振器29により生成された第2クロックから第2時刻情報を生成する。デバイス10…1Nは第2時刻情報から電池の計測タイミングを生成する。デバイス10…1Nは、コントローラ52から同期コマンドを受信すると、受信した第1時刻情報と前記2時刻情報とを比較し、当該比較した差分から時刻差を無くすように発振器29の周波数を制御する。デバイス10…1Nは、発振器29の第2クロックの周波数をコントローラ52の第1クロックの周波数に近づけるように制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
コントローラと前記コントローラからコマンドを受信して電池を監視する複数のデバイスとを備えたバッテリマネジメントシステムであって、
前記コントローラ及び前記複数のデバイスは、リング接続、デイジーチェーン接続、スター接続の何れかの接続形態により接続された状態で非同期通信を行い、
前記コントローラは、
高精度発振器の第１クロックにより動作すると共に、前記第１クロックから各デバイスが参照する基準となる第１時刻情報を生成し、前記第１時刻情報を含むデータを他のコマンドと兼用可能な同期コマンドとして前記デバイスに送信し、
前記デバイスは、
周波数を制御可能な第２クロックを生成する発振器を備え、前記発振器により生成された前記第２クロックから第２時刻情報を生成し、前記第２時刻情報から前記電池の計測タイミングを生成し、
前記コントローラから前記同期コマンドを受信すると、受信した前記第１時刻情報と前記第２時刻情報とを比較し、当該比較した差分から時刻差が一定の値となるように前記発振器の周波数を制御するバッテリマネジメントシステム。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
それぞれの前記デバイス間の通信線が、パルストランス、キャパシタ、リレーなどの絶縁部によりＤＣ的に絶縁されている請求項１記載のバッテリマネジメントシステム。
【請求項３】
前記コントローラから、前記接続形態によりパルス信号を後段の前記デバイスへ順次送信して前記同期コマンドを送信する場合、
前記デバイスは、
当該デバイスの内部の遅延を最小化するため受信した前記同期コマンドを次の前記デバイスへ通過させるパススルー機能を備え、前記パススルー機能を有効化してから前記コントローラから前記同期コマンドを受信して実行する請求項１記載のバッテリマネジメントシステム。
【請求項４】
前記パススルー機能が有効化されている場合、
前記コントローラは、出力するパルス信号を、全ての前記デバイスに届くように所定幅よりも長いパルス信号とする請求項３記載のバッテリマネジメントシステム。
【請求項５】
前記コントローラは誤り検出符号を前記同期コマンドに付して送信すると、前記デバイスが誤り検出するように構成され、
各デバイスは、前記コントローラから受け付けたコマンドに誤りが検出され、一定の所定期間中に前記同期コマンドを実行完了できなかった場合には、タイムアウト処理を実行する請求項１記載のバッテリマネジメントシステム。
【請求項６】
システム本体は、起動時又はインピーダンスの測定前や、前回の前記同期コマンドの送信時から一定時間以上の間隔が空いた場合に、各デバイスの前記第２クロックの周波数を特定の範囲内に収まるようにキャリブレーションを実施するように構成されており、
前記コントローラは、前記第１クロックを予め定められた期間又は予め定められたパルス数分送信するか、又は前記第１クロックに基づく前記第１時刻情報のデータを送信し、
前記デバイスは、受信した前記第１クロック又は前記第１時刻情報のデータに基づいて周波数差を検出し前記第２クロックの周波数を強制的に調整する請求項１記載のバッテリマネジメントシステム。
【請求項７】
各デバイスは、通信のパススルー設定を受信してから一定期間、前記同期コマンドを受信しない場合、又は、前記同期コマンドを実行完了できない場合にタイムアウト処理を実施し、想定した前記同期コマンドの受信間隔を記憶し、前記受信間隔があるしきい値を超えて外れた場合に前記第２クロックの周波数を狙い値に戻すようにした請求項１記載のバッテリマネジメントシステム。
【請求項８】
各デバイスは、通信パススルー又は通常の通信状態において、各デバイスを通過する遅延時間を事前に計測しておき、その遅延時間を時刻情報の調整時に加味する請求項１記載のバッテリマネジメントシステム。
【請求項９】
前記デバイスは、前記同期コマンドの受信間隔と前記第１時刻情報と前記第２時刻情報との間の時刻差分に応じて、前記第２時刻情報の変化量を変更する請求項１記載のバッテリマネジメントシステム。
【請求項１０】
前記コントローラは、各デバイスに記憶される前記同期コマンドの更新間隔又は前記第２時刻情報の変化量を調整するための情報を前記同期コマンドに含めて前記デバイスに送信する請求項１記載のバッテリマネジメントシステム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリマネジメントシステムに関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、バッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ）では、電池状態のモニタや異常検出をするため、電池の電圧や充放電電流だけではなく、インピーダンスを測定することが求められている。特に、数～数ｋＨｚのインピーダンスを測定し、電池の温度特性を精度良く得るため、電池電圧と電池に流れる電流を数十ミリ秒～数分程度の期間、同時に測定しつづけることがある。
【０００３】
他方、ネットワークの技術分野では、高精度なクロックにより動作するマスタ（本願のコントローラ相当）がその自身の時刻情報をスレーブ（本願のデバイス相当）に配信し、スレーブがその差分を直接又は発振器の周波数により間接的に補正することで時刻同期を行うという技術が古くから提案されている。ただし、これらの技術は送受信の遅延を補正するため定期的に時刻情報を送信可能であったり、又は、事前に精度よく同期している状態が持続していることを前提にしている技術である。本願が提唱するバッテリマネジメントシステムでは、事前に精度よく同期できず時刻情報が不連続に補正されるという問題もあり、採用困難な技術となっている。
【０００４】
バッテリマネジメントシステムの技術分野では、特許文献１に例示されているように、通信ＩＣのクロックを直接受信することで監視ＩＣのクロックを補正することが提案されている。しかし、精度よく同期させるには長い期間クロックを送り続ける必要があり、電池電圧の測定動作を阻害してしまう。また、周波数補正はできるものの電池のインピーダンス値を正確に測定できるようなタイミングの高精度な同期はできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２３－０６２９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示の目的は、複数のデバイスにおける電池の測定タイミングの同期を極力正確に実行できるようにしたバッテリマネジメントシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、コントローラと前記コントローラからコマンドを受信して電池を監視する複数のデバイスとを備えたバッテリマネジメントシステムを対象としている。コントローラ及び複数のデバイスは、リング接続、デイジーチェーン接続、スター接続の何れかの接続形態により接続された状態で非同期通信を行う。コントローラは、高精度発振器の第１クロックにより動作すると共に、第１クロックから各デバイスが参照する基準となる第１時刻情報を生成し、第１時刻情報を含むデータを他のコマンドと兼用可能な同期コマンドとしてデバイスに送信する。
【０００８】
デバイスは、周波数を制御可能な第２クロックを生成する発振器を備え、発振器により生成された第２クロックから第２時刻情報を生成し、第２時刻情報から電池の計測タイミングを生成する。デバイスは、コントローラから同期コマンドを受信すると、受信した第１時刻情報と第２時刻情報とを比較し、当該比較した差分から時刻差が一定の値となるように発振器の周波数を制御する。この結果、複数のデバイスにおける電池の測定タイミングの同期を極力正確に実行できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
一実施形態におけるバッテリマネジメントシステムのブロック構成図
同期コマンドの伝送態様の説明図
バッテリマネジメントシステムの電気的構成図
励起電流と測定電圧の位相誤差の関係性を示す説明図
同期コマンドの内容説明図
同期コマンドの受信タイミングの説明図
システムの動作の流れを概略的に説明するフローチャート
コントローラ側の時刻同期の処理内容を概略的に説明するフローチャート
デバイス側の時刻同期の処理内容を概略的に説明するフローチャートその１
真の時刻差と検出可能な時刻差の説明図
コントローラ側の第１クロック及び第１時刻情報並びにデバイス側の第２クロック及び第２時刻情報の時間的変化を表すタイムチャート
各デバイスの測定タイミングの変化を模式的に示す説明図
通信パススルー機能の処理動作を概略的に説明するフローチャート
通信パススルー機能に係るハードウェア構成を概略的に示す回路図
各デバイスのコマンドの伝播遅延時間の説明図
パルス信号の伝播遅延の影響の説明図その１
パルス信号の伝播遅延の影響の説明図その２
パルス信号を予め所定幅より長くしたときの動作説明図
伝播遅延の合計遅延時間の説明図その１
伝播遅延の合計遅延時間の説明図その２
デバイス側の時刻同期の処理内容を概略的に説明するフローチャートその２
デバイス側の時刻差分と第２クロックの周波数の変化を模式的に説明するタイムチャート
フィードバック制御期間の間にフリーラン期間を設けた場合の時刻差分と第２クロックの周波数の変化を模式的に説明するタイムチャート
フィードバック制御期間の間にフリーラン期間を設けた場合の時刻差分と第２クロックの周波数の変化を模式的に説明するタイムチャート
タイムアウト処理の動作内容を概略的に説明するタイムチャート
キャリブレーション処理の動作内容を概略的に説明するタイムチャート
キャリブレーション処理について周波数の調整用の電気的構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、バッテリマネジメントシステムについての一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１及び図２に示すように、バッテリマネジメントシステム１は、コントローラ５２と、Ｎ＋１個（但しＮは１以上の整数）のデバイス１０…１Ｎと、を備える。各段のデバイス１１…１Ｎは、図２及び図３に示すように、各段の組電池ＣＳ１…ＣＳＮの電池Ｓ１…ＳＭの状態を監視する。電池Ｓ１…ＳＭは例えば二次電池を示す。本実施形態では、各段のデバイス１１…１Ｎが監視対象とする組電池ＣＳ１…ＣＳＮの中には、それぞれ電池Ｓ１…ＳＭが組み込まれている。各組電池ＣＳ１…ＣＳＮの中に組み込まれた電池Ｓ１…ＳＭの数は所定の個数であるが、各段の電池Ｓ１…ＳＭの個数は互いに同一でも異なっていても良い。
（【００１１】以降は省略されています）

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