JP2001085067A - バッテリモジュール用の電圧レベルバス変換器と安全インターロックシステム - Google Patents

バッテリモジュール用の電圧レベルバス変換器と安全インターロックシステム

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JP2001085067A
JP2001085067A JP2000180836A JP2000180836A JP2001085067A JP 2001085067 A JP2001085067 A JP 2001085067A JP 2000180836 A JP2000180836 A JP 2000180836A JP 2000180836 A JP2000180836 A JP 2000180836A JP 2001085067 A JP2001085067 A JP 2001085067A
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battery
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Thomas T Sack
トーマス・テイ・サツク
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単純で効果的なバッテリの監視を提供する。 【解決手段】 電圧レベル変換インターフェイス（ＶＬ
ＴＩ）は、アップリンクとダウンリンクのシリアルコマ
ンドとデータを、大きなオフセット電圧を招くバッテリ
モジュールの連結体へ送るために使用される。安価な部
品を使用しながら、望まれたバッテリ電圧を構成するた
めに、要求された数のモジュールの追加が受け入れられ
る。コマンドの各ビットストリームを、アップリンクデ
ータストリームにおける次のモジュールの高い電位にま
でレベルシフトさせることにより達成される。ダウンリ
ンクにおいても、同様に、各ビットストリームは、現在
の電位から次の低位のモジュールの低い電位へレベルシ
フトされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般にバッテリモジ
ュールに関し、特に複数のバッテリモジュールの接続と
制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】バッテリとバッテリパックは、多くの異
なった用途に電源として使用されている。しかし、バッ
テリが使用できる異なる用途が様々であるため、個々の
用途はそれぞれ、通常、電圧要件を含めてそれ自体の動
作パラメータを有する。その結果、バッテリに関連する
パラメータを、特定の用途を満足させるように構成しな
ければならず、あるいは個々のバッテリを、例えば必要
な出力電圧を供給するように連結しなければならない。
第１の方法は、バッテリが使用される用途の数が限られ
るため非効率的である。一方、第２の方法は、例えば、
高電圧バッテリを形成するためにいくつかのセルが互い
に接続される場合、大きなオフセット電圧の可能性に付
随する問題がある。
【０００３】高電圧バッテリは、多くの有用な用途を有
する。例えば、高電圧バッテリは、従来の電源の代替物
として車両に使用することができる。このような用途に
必要な高電圧バッテリを提供するために、複数のバッテ
リが、直列に配置されて所望の出力電圧を提供する。高
電圧バッテリはまた、広い範囲の異なる動作状態にさら
される可能性がある。例えば、バッテリの動作状態は、
バッテリの動作寿命を通じて、温度、負荷、充電、使用
年数などによって変化する可能性がある。バッテリが最
適のレベルで動作し続けることを確保するために、かつ
バッテリまたはバッテリを含む領域への損傷を防止する
ために、バッテリとその個々のセルを監視することも同
様に望ましい。具体的には、バッテリを、とりわけ過剰
放電状態、電圧不足状態、および温度変化について監視
することができる。
【０００４】しかし、複数のバッテリを一緒に直列に連
結することから大きなオフセット電圧が生じるため、高
電圧バッテリの監視は困難である。バッテリの連結体の
いずれか特定の段においてローカル電圧レベルを決定す
るために、ローカル電圧レベルは、そのバッテリの高電
圧および接地端子を基準として決定しなければならな
い。しかし、個々のどのバッテリの接地も、先行するバ
ッテリの「高」電圧に対して変動する。さらに、特定の
いずれかのバッテリを真の接地から取り除くと、何らか
の差が生まれる。その結果、バッテリのオフセットを決
定することは小さな問題ではない。
【０００５】監視装置が真の接地からより遠いセルに接
続されるにつれ、高電圧バッテリのセルに接続された監
視装置は、増加した電圧のオフセットを克服しなければ
ならない。従来、高電圧バッテリに関連した大きなオフ
セットは、ガルバニックアイソレーション（ｇａｌｖａ
ｎｉｃ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）を施すことによって克服
される。典型的なガルバニックアイソレーション技術
は、光アイソレータ、コンデンサ、またはトランスの使
用を含む。これらの装置の使用に従って、アイソレーシ
ョン装置の帯域幅は、情報の周波数に基づき、監視設備
に通信される情報の帯域幅に適合するように注意して選
択されなければならない。
【０００６】監視設備に通信される情報が直流またはサ
ブヘルツ帯域幅内にある場合、アナログデジタル変換器
を経由して、または、電圧周波数／周波数電圧装置を通
じて、データをより高い周波数帯に変換するために、遠
隔計測システムが頻繁に使用される。変換された高周波
数情報は、続いて、監視される情報として解釈されるた
めに、ガルバニックアイソレーションバリヤを超えて伝
送される。監視されるべき情報は、デジタル情報として
光アイソレータを通じて供給されてもよい。代わりに、
この情報は、同様に、コンデンサカップリング、または
パルストランスを通じて供給されてもよい。
【０００７】しかし、高電圧バッテリに関連した大きな
オフセットを克服するためにガルバニックアイソレーシ
ョンを使用するシステムは、性能とコストの点で欠点を
有する。例えば、光アイソレータが非常に高いガルバニ
ックアイソレーション性能を有しても、それは、緩慢で
非常に高価である。一方、交流カップリングは、監視す
る信号の周波数に逆比例して効果を発揮する比較的安価
な解決策を提供する。加えて、交流カップリングは、同
様に、方形波信号に大量の歪みも招く。例えば、低周波
信号は非常に大きなコンデンサを必要とする。トランス
も、同様に、監視の周波数が低くなるにつれて、ますま
す高価で重くなる。
【０００８】加えて、使用されるべきガルバニックアイ
ソレーションのタイプを選択する時に考慮されなければ
ならない、遠隔計測信号形式に関する重要な問題もあ
る。例えば、マンチェスター符号化によって作り出され
た波形は、それが規則正しく連続しているので、コンデ
ンサまたはトランス結合によって容易に受け入れられ
る。このような波形は、そのコンテンツ内で符号化され
た同期クロックを含み、パルス幅変調される。一方、例
えば、ＰＣ ＲＳ−２３２ケーブルへの、またはそれか
らの、シリアル通信インターフェイスを通じて送られ
た、ゼロに戻らない（ＮＲＺ）データストリームは、連
続的ではなく、交流またはトランスカップリングを通じ
ては転送できない大きな直流部分を含む。その結果、標
準的な手法は、バッテリモジュールの監視のために必要
な遠隔計測のタイプに光アイソレーションを使用する。
【０００９】従来、もし複数のバッテリが、高電圧バッ
テリを提供するために一緒に直列に連結されるなら、い
かなる監視プロセッサも、光カプラを経由して個々のバ
ッテリそれぞれに直接接続される。その結果、この構成
は、監視動作を行うホストプロセッサへの多数の入力が
必要である。さらに、このホストプロセッサは、同様
に、非常に多数の別々になった通信リンクを維持し、管
理しなければならない。これは、光アイソレータを使用
することに関連した経費に加えて、プロセッサの責任に
加えられる大きな間接費を招く。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、光カプラなどの高価な部品に対する必要を回避
する一方、バッテリの出力を有限のユニット増加で制御
することである。
【００１１】本発明の他の目的は、バッテリを制御する
ホストプロセッサによって行われる遠隔計測と監視に関
連する通信間接費を削減する一方、簡単で効果的なバッ
テリの監視を提供することである。
【００１２】本発明のさらに他の目的は、監視が容易
で、望まれる電圧出力を創出するためにいかなる順序に
も接続できる、冗長なモジュール式バッテリを提供する
ことである。
【００１３】本発明のさらに他の目的は、バッテリの警
告と警報の識別を通信し、促進することに加えて、バッ
テリの状態を識別し、その状態について信号を送ること
が可能な堅牢なモジュール式バッテリを提供することで
ある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の例示的な一実施
形態によれば、前述および他の目的は、バス電圧レベル
変換器および電圧安全インターロックシステムを含む、
シリアル通信インターフェイスの実施によって達成され
る。本発明の好ましい実施形態によれば、電圧レベル変
換インターフェイス（ＶＬＴＩ、Ｖｏｌｔａｇｅ Ｌｅ
ｖｅｌ Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆａｃ
ｅ）は、アップリンクおよびダウンリンクのシリアルコ
マンドとデータを、中央監視プロセッサからバッテリモ
ジュールの連結体へ送るために使用される。加えて、各
モジュールは、送信機と、受信機と、インターフェイス
上のモジュールに宛てられたコマンドを監視するため、
および中央プロセッサに回答を与えるためのマイクロコ
ントローラとを含む。加えて、終端モジュールは、ダウ
ンリンク通信パスに加えて安全インターロックシステム
を経由して、様々なバッテリ状態について、中央プロセ
ッサへの警告信号を始動することができる。本発明の様
々な例示的な実施形態によるＶＬＴＩ構成の実施によっ
て、低価格の部品を使用しながら、望まれる高電圧バッ
テリを形成するために要求される数のモジュールの追加
が受け入れられる。さらに、高電圧バッテリに関連した
大きなオフセット電圧を受け入れるために、光カプラ、
またはトランス、コンデンサ、あるいは特別なアイソレ
ーションアンプなどの他の従来の直流ブロッキング装置
は必要とされない。本発明によれば、これは、コマンド
の各ビットストリームを、アップリンクデータストリー
ムにおける次のモジュールの高電位にまで、レベルシフ
トすることによって達成される。ダウンリンクデータス
トリームにおいても同じく、各ビットストリームは、現
在の電位から、次の低位のモジュールのより低い電位へ
レベルシフトされる。このレベルシフトは、従来のガル
バニックアイソレーションに対する低価格の代替物とな
る、標準的なトランジスタと抵抗の回路を使用して達成
される。
【００１５】本発明の前述および他の特徴、目的、およ
び、利点は、以下の記述を図面とともに読めばよりよく
理解される。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の様々な特徴を、類似の部
品が同じ参照符号で識別される図面を参照して説明す
る。
【００１７】前述のように、バッテリは、電源としての
いくつかの異なった用途で使用するように構成すること
ができる。したがって、状態を変えることに敏感ないく
つかの用途では、バッテリから高性能を得るために、か
つバッテリまたはバッテリが使用されている用途を深刻
に損傷する状態から予防するために、状態の変化に応じ
てバッテリを監視し制御することが重要である。本発明
の例示的な一実施形態によれば、図１に示すように、こ
のような監視と制御は、電圧レベル変換インターフェイ
ス（ＶＬＴＩ）の使用を通じて達成される。
【００１８】ＶＬＴＩは、他の用途の中でも、例えば、
高電圧バッテリに関連して有用なシリアル通信および安
全インターロックシステムを含む。高電圧バッテリは、
特定のいずれかの用途によって要求される電圧を供給す
るために、典型的に、所望の数のバッテリまたはパック
を直列に接続することによって提供される。これらのバ
ッテリにおける各セルは、最適なバッテリ動作を確保す
るために、中央プロセッシングシステムによって監視さ
れる。しかし、各セルは、オペレーティングシステムに
正しいデータを供給するために考慮しなければならな
い、接地に比較して異なる電圧のオフセットを有する。
本発明によるＶＬＴＩは、以下に説明するような、費用
効率が高く信頼できる方法で、電圧のオフセットを克服
することができる。
【００１９】ＶＬＴＩ通信の概要 図１に示す本発明の例示的な一実施形態によれば、いく
つかのバッテリモジュール５は、高電圧バッテリパック
１０を形成するために互いに接続される。この高電圧バ
ッテリパック１０は、バッテリを負荷または用途（図示
せず）に放電するための端子２および３を有する。端子
２および３は、同様に、このパック１０を充電するため
にも使用される。各モジュール５は、（図示しない）い
くつかのバッテリセルを含む。いかなる数の、いかなる
タイプのセルおよび関連するハウジングも、本発明から
逸脱することなく使用できることが当業者には分かる。
しかし、本発明の好ましい一実施形態によれば、各モジ
ュール５は、６または１２個のＬｉイオンセルを含む。
本発明のモジュール式構成の結果、所望の出力電圧を有
するバッテリパック１０を構成するために、いかなる数
のモジュール５も一緒に接続することができる。その結
果、本発明によるバッテリパックは、いかなる数の異な
った用途にも使用できるように容易に構成される。
【００２０】各モジュール５には、モジュールが、他の
モジュール５、またはホストコマンドおよび制御コンピ
ュータ（ＨＣ＆Ｃ）９と接続できるようにするインター
フェイス４が設けられる。このＨＣ＆Ｃ９は、モジュー
ル５に結合されたバッテリを監視し制御するために、バ
ッテリパック１０を形成する各モジュール５と通信す
る。本発明の例示的な一実施形態によれば、このＶＬＴ
Ｉは５本の通信ラインを含む。しかし、本開示を読んだ
後に、いずれかの特定の用途に要求されるラインの実際
の数も、本発明の教示に従った通信プロトコルの特定の
実施に対して所望の信号とフラッグの数に依存すること
が当業者にはわかる。
【００２１】ＨＣ＆Ｃ９からモジュール５へのアップリ
ンク通信は、ＰＲＳ＿ＵＬＫＣおよびＰＲＶ＿ＵＬＫラ
インを経由して提供される。モジュール５からＨＣ＆Ｃ
９へのダウンリンク通信は、ＮＸＴ＿ＤＰＡＣ、ＮＸＴ
＿ＣＰＡＣ、ＮＸＴ＿ＬＫＤラインを経由して提供され
る。以下に、このアップリンクおよびダウンリンク通信
ライン、および関連するＶＬＴＩの通信プロトコルをさ
らに詳細に述べる。本発明の一実施形態によれば、通信
のために１２００／２４００／４８００ボーまたはそれ
以上で、バイト当たり８ビット、ストップビット１つ、
パリティチェックなしのＲＳ２３２Ｃプロトコルが使用
される。この例示的なプロトコルによれば、データビッ
トのサンプリングは、不要な雑音を排除するために、連
続する３個のサンプルがビットを受け入れる前に一致す
ることを要求する。
【００２２】ＶＬＴＩは、ＨＣ＆Ｃ９からバッテリモジ
ュール５へのコマンドと制御命令を含むシリアルデータ
を提供する。ＶＬＴＩは、同様に、モジュール５からＨ
Ｃ＆Ｃコンピュータ９へ送られた、以下にさらに詳細に
述べられるインターロック信号を経由した（例えば、Ｎ
ＸＴ＿ＤＰＡＣおよびＮＸＴ＿ＣＰＡＣを経由した）要
求されていない緊急の安全ダウンリンクデータ、および
（例えば、ＮＸＴ＿ＬＫＤを経由した）要求された遠隔
計測ダウンリンクデータを受信するためにも使用され
る。
【００２３】ＶＬＴＩ動作 例示的な一実施形態によれば、図２に示すように、各モ
ジュール５は、いくつかのセル５１に加えて、ＶＬＴＩ
受信機７、送信機６、遠隔計測および安全マイクロコン
トローラ５０１を含む。このモジュールの部品は、各モ
ジュールに結合されたセル５１によって電力を供給され
ている。受信機７は、情報とコマンドをＨＣ＆Ｃ９から
受信する。マイクロコントローラ５０１は、モジュール
５の受信機に宛てられたＨＣ＆Ｃ９から送信された情報
について、受信機７を経由してアップリンクを監視す
る。この例示的な一実施形態によれば、各受信機７およ
び結合されたマイクロコントローラ５０１は、単に、そ
れらに結合されたモジュール５に宛てられた情報を読み
取り、処理するだけである。送信機６は、ダウンリンク
データチャネルを形成する。ダウンリンクデータチャネ
ル上に出されたデータ応答は、最終的にＨＣ＆Ｃによっ
て受信される前に、データ応答を出すモジュールから低
位のモジュールへ進行する。
【００２４】電圧のオフセットは、各モジュールの構成
によって決定され、各モジュールで供給される有限の数
のセル電圧に制限される。その結果、個々のモジュール
についての電圧のオフセットは、そのモジュール内で固
定され、知られる。これは、レベル変換器受信機７と送
信機６が、１つのモジュールの信号電圧に影響を及ぼし
て一度に上下することを可能にする。言い換えれば、各
モジュールのレベルは、コマンドの各ビットストリーム
を、アップリンクデータストリームにおける次のモジュ
ールのさらに高い電位にまでシフトする。ダウンリンク
データストリームでも同様に、各モジュールのレベル
は、メッセージの各ビットストリームを、現在の電位か
ら次の低位のモジュールの低い方の電位へシフトする。
【００２５】本発明のこの実施形態によれば、各マイク
ロコントローラ５０１は、個々のモジュールの電圧のオ
フセットに関係する。その結果、必要とされるだけの数
のボードを、高電圧バッテリパックに通常は結合される
接地からの全体的な電圧のオフセットの原因となること
なく、一緒に連結することができる。したがって、本発
明のこの実施形態によれば、用途によって要求された電
圧を満足するため、モジュールをいかなる順序にも配列
し、接続することができるので、設計者に大きな柔軟性
が提供される。加えて、いずれの特定のモジュールが故
障したとしても、それは容易に新しいモジュールと交換
することができる。さらに、各モジュールの構成は同じ
であり、モジュールが容易に大量生産され、全体的に低
価格で交換されることを可能にする。
【００２６】本発明の代替実施形態によれば、図５に示
すように、モジュール５は、直列に接続された２つのボ
ード５０を含む。この実施形態によれば、各ボード５０
は、モジュール５当たり計１２のセルとするために、６
つのセルを監視し制御する、遠隔計測および安全マイク
ロコントローラ５０１を有する。ＶＬＴＩアップリンク
およびダウンリンクシリアルコマンドおよびデータは、
図５に示すように接続されている。
【００２７】ＶＬＴＩダウンリンクデータおよび安全イ
ンターロック 図３に示す例示的な実施形態に戻ると、ＶＬＴＩは、実
質的に、電気的または機能的に交換可能である、３つの
ＶＬＴＩダウンリンク送信機６０（Ｚ−ｘｍｔｒ）を有
する。この例示的な実施形態によれば、送信機６０の１
つは、ピンの制限のために、マイクロコンピュータ５０
１に接続されたＣＰＡＫ＿ＩＮ信号を有さないＣＰＡＫ
インターロックを有する。３つの送信機の論理設計を図
３に示す。第１段６１は、前段のモジュールからの信号
電圧を受信し、電圧を、ローカルマイクロコンピュータ
５０１の接地に比較したＨＩＧＨ（５Ｖ）またはＬＯＷ
（０Ｖ）の定格論理レベルへ変換する。入力信号の論理
は反転され、ローカルマイクロコンピュータ５０１へ送
られる。この反転は、マイクロコンピュータ５０１で補
償される。このマイクロコンピュータ５０１は、続い
て、出力バッファ６２へのドライブ信号を論理１に保持
することによって、信号がインターフェイス４まで継続
することを可能にする。
【００２８】この例示的な実施形態によれば、ローカル
マイクロコンピュータ５０１のいずれも、ダウンリンク
のコマンドを取り込むことができ、低位の全ての送信機
６によって認識される。同時に、その上の送信機６がバ
スのコマンドを取り込む時、ローカルマイクロコンピュ
ータ５０１は、バスからそれ自身を取り除かなければな
らない。
【００２９】ＶＬＴＩアップリンクコマンド 図４に示すように、インターフェイス４は、各マイクロ
コントローラ５０１に結合された２つのＶＬＴＩアップ
リンク受信機（Ｚ−ｒｃｖｒ）７０および７１を有す
る。第１の受信機７１は、主にアップリンクコマンドフ
ローのために使用される。第２の受信機７０は、複数の
モジュール５が、ＨＣ＆Ｃ９からのメッセージに同時に
応答することを防止するため、各モジュール５間の通信
ハンドシェイクのために使用される。
【００３０】例示的な一実施形態による受信機７の論理
設計を図４に示す。第１段７４は、ＨＣ＆Ｃ９または前
段の低位モジュール５からアクティブ低信号電圧を受信
し、その電圧を、ローカルマイクロコンピュータ５０１
の接地に対して１（５Ｖ）または０（０Ｖ）の定格論理
レベルへ変換する。この処理によれば、信号の論理は非
反転となり、ローカルマイクロコンピュータ５０１へ送
られる。マイクロコンピュータ５０１は、続いて、ドラ
イブ信号を論理０に保持することによって、信号がイン
ターフェイス４まで継続することを可能にする。この出
力は、続いて、送信機７２で再反転される。ローカルマ
イクロコンピュータ５０１のいずれも、アップリンクの
コマンドを取り込むことができ、その上の全てのＶＬＴ
Ｉ受信機７によって認識される。この通信プロセスは、
通信プロトコルによって規定される。
【００３１】ＶＬＴＩダウンリンク送信機の構成 図６は、本発明の一実施形態による例示的なＶＬＴＩダ
ウンリンク送信機回路６を示す。送信機６は、反転レベ
ル変換バッファとして働く、反転トーテムポール構成に
なった第１のトランジスタ対６０９および６１０を備え
て配線された、３つのトランジスタ６０９、６１０、お
よび６０７を含む。この回路は、大きな待機電流消費を
代償として、単一のトランジスタの変換バッファで置き
換えてもよい。加えて、図６は電界効果トランジスタを
使用して実施される回路を示すが、当業者には、適切に
選択されたバイポーラジャンクショントランジスタも同
様に使用できることがわかる。この前段からの信号は、
オフセット電圧がさらに高く、入力抵抗分割器６１２お
よび６１１によって減少される。代替実施形態によれ
ば、直列による抵抗値の減少は、通信インターフェイス
の動作速度を速める。しかし、電力消費も同様に増加さ
れる。当業者には、抵抗６１１および６１２の実際の値
が、特定のシステムの実施要件に従って決定されること
がわかる。
【００３２】第３のトランジスタ６０７は、ローカルマ
イクロコントローラ６０５がデータを送信中の時は、共
通ゲート非反転バッファとして働き、前段の送信機が、
例えば、データ応答が高位のモジュールから送られてい
る場合に、モジュールを通過することが可能となってい
るデータを送信中の時は、反転共通ソースとして働くよ
うに配線される。前段のモジュールからデータを渡すた
めに、ローカルマイクロコントローラ６０５は、ソース
をＨＩＧＨ（５Ｖ）に保持しなければならない。ドレイ
ンは、続いて、ゲート対ソース電圧が５Ｖ差に設定され
ている限り、次のオフセット電圧レベルへ下方浮動する
ことが可能になる。このように、トランジスタ６０７
は、実質的に、論理ＡＮＤバッファ６２として働く。
【００３３】ＶＬＴＩアップリンクＺ−ｒｅｖｒの構成 本発明の他の実施形態によれば、図７は、例示的なＶＬ
ＴＩアップリンク受信機回路７を示す。この受信機７
は、反転レベル変換バッファとして働く反転トーテムポ
ール構成になった第１のトランジスタ対７１１および７
１２を備えて配線された、３つのトランジスタ７０９、
７１１、７１２を含む。この回路は、大きな待機電流消
費を代償として、単一のトランジスタ変換バッファによ
って置き換えてもよい。さらに、図７は電界効果トラン
ジスタを使用して実施された回路を示すが、、当業者に
は、適切に選択されたバイポーラジャンクショントラン
ジスタも同様に使用されることがわかる。前段のモジュ
ール５からの信号は、オフセット電圧が低く、入力抵抗
分割器７１３によって減少される。代替実施形態によれ
ば、抵抗７１３の値の減少は、通信の動作速度を速め
る。しかし、電力消費も同様に増加する。当業者には、
抵抗の実際値が、システムの特定の実施要件に従って決
定されることがわかる。
【００３４】第３のトランジスタ７０９は、ローカルマ
イクロコントローラ７０５がデータを送信中の時は、共
通のオープンコレクタ、つまり、非反転レベル変換バッ
ファとして働き、前段の受信機７が、ＨＣ＆Ｃ９から、
その経路でモジュールを通過することが可能となってい
るコマンドを送信中の時は、反転共通ソースとして働く
ように配線される。ローカルマイクロコントローラ７０
５は、データを通過させるために、トランジスタ７０９
のソースをＬＯＷ（０Ｖ）に保持しなければならない。
トランジスタ７０９のドレインは、続いて、ゲート対ソ
ース電圧が５Ｖ差である限り、次のオフセット電圧レベ
ルへ、上方浮動することが可能となる。このように、こ
れは、論理ＮＡＮＤバッファ７２として働く。
【００３５】ＶＬＴＩハードウェアインターフェイスＶ
ＬＴＩインターロックインターフェイス バッテリパックへの損傷を避けるための、例えば、迅速
な行動のために、特定の状態はＨＣ＆Ｃ９へ即座に報告
されなければならない。即座に報告されなければならな
い状態の例は、過剰電圧、過剰放電、および超過温度の
状態を含む。したがって、シリアル通信インターフェイ
スに加えて、本発明の他の実施形態によれば、安全イン
ターロックインターフェイスは、同様に、事前に指定さ
れた状態に即座に応答するためにも設けられている。こ
れらの状態が、ＨＣ＆Ｃ９の問い合わせに応答して、シ
リアルバス上で報告されてもよい一方、この安全インタ
ーロックは、各モジュールが、応答を送信する機会、ま
たは定期的なメッセージに対して応答する機会を待つこ
となく、ＨＣ＆Ｃ９に迅速に警報を出すことができるよ
うに設けられている。
【００３６】本発明の例示的な一実施形態によれば、バ
スは６つのラインでできている。つまり、ダウンリンク
データライン、アップリンクデータライン、アップリン
ク伝送リクエストデータライン、ダウンリンク安全ＣＧ
ＡＴＥインターロック、ダウンリンク安全ＤＧＡＴＥイ
ンターロック、およびローカル接地基準である。１つの
モジュールを他のモジュールに接続するバスに加えて、
各モジュールは、バス状態の活動状況を示す、またはそ
れを設定する、他の内部信号を管理しなければならな
い。
【００３７】緊急性の大きいメッセージを送るためのＶ
ＬＴＩダウンリンクインターロックプロトコルは、以下
の通りである。セルの通常の動作中、ＤＲＶ＿ＣＰＡＫ
およびＤＲＶ＿ＤＰＡＫは、ともにＨＩＧＨに設定され
る。しかし、セルの電圧が、第１の事前規定値より上に
上昇した時、ＤＲＶ＿ＣＰＡＫはＬＯＷの状態に設定さ
れ、これによって過剰充電を示す。セルの電圧が事前規
定値より下に下がった時、ＤＲＶ＿ＣＰＡＫはＨＩＧＨ
の状態に設定される。セルの電圧が第２事前規定値より
下に下がった時、ＤＲＶ＿ＤＰＡＫは、過剰放電状態を
示すためにＬＯＷの状態に設定される。一方で、セルの
電圧がこの値より上にある時、ＤＲＶ＿ＤＰＡＫはＨＩ
ＧＨの状態に設定され、これにより、その過剰電圧状態
が過ぎ去ったことを示す。最後に、バッテリの温度を監
視するために、（図示されない）温度センサが設けられ
る。状態が熱すぎることを温度センサが示した時、ＤＲ
Ｖ＿ＣＰＡＫおよびＤＲＶ＿ＤＰＡＫは、ともにＬＯＷ
の状態に設定される。一方、もし温度センサが正常な動
作温度を示すなら、今度は、ＤＲＶ＿ＣＰＡＫおよびＤ
ＲＶ＿ＤＰＡＫはともに、ＨＩＧＨの状態に設定され
る。
【００３８】ソフトウェアプロトコル 例示的な一実施形態によれば、各モジュール５は、１
（０ｘ０１）から１５（０ｘ０Ｆ）および１６（０ｘ０
０）までのそれ自身のアドレスを有する。グローバルコ
ールは全てのモジュールに宛てられ、０アドレスを使用
する。コマンドが適切である時、モジュール５は、それ
自身のアドレスまたはグローバルコールアドレス（０ｘ
００）を含むコマンドバイトに応答する。
【００３９】クイックコマンドは、２つのバイトを含
む。第１ニブル（最も上位の４つのビット）はコマンド
を含み、第２ニブル（最も下位の４つのビット）はボー
ドアドレスを含む。この実施形態によれば、第２のバイ
トは、第１のバイトの補数版を含む。例えば、０ｘ５３
０ｘＡＣは、約５ミリ秒の時間期間の待ち期間によっ
て分離された２つのバイトを供給する。モジュール５
は、続いて、適切な補数のために、ビットごとを基本に
した排他的（ＸＯＲ）機能を使用することによって各コ
マンドを検査する。もし補数が正しくない、または、コ
マンドが無効なコマンドであるなら、（以下に述べる
「ｍ」によって規定される）モジュールボード番号は、
以下に規定されるＣＯＭＭ＿ＥＲＲＯＲメッセージを以
って応答する。この手法の代案は、通信エラー検出を促
進するための「チェックサム」を使用することである。
クイックコマンドは、例えば、ＣＬＥＡＲ＿ＡＬＡＲ
Ｍ、ＨＩＢＥＲＮＡＴＥ、ＡＣＴＩＶＥ、ＳＡＭＰＬＥ
＿ＨＯＬＤ、ＲＥＳＥＴ＿ＥＥ、ＣＡＬＩＢＲＡＴＥ、
ＧＥＴ＿ＶＯＬＴ、ＧＥＴ＿ＴＥＭＰ、ＧＥＴ＿ＳＴＡ
ＴＵＳ、およびＧＥＴ＿ＧＡＩＮＳを含んでもよい。
【００４０】第２の２つのバイトがデータを含む場合、
ワードコマンドは、第１の２つのバイトとエラー処理コ
マンドがクイックコマンドと同じであると規定される。
例えば、以下の通りである。
【００４１】
【表１】 例示的な一実施形態によれば、読み取り／書き込みワー
ドコマンドにおいて、第１の２つのバイトとエラー処理
は、クイックコマンドと同じであり、第２の２つのバイ
トはアドレスとデータを含む。例えば、以下の通りであ
る。
【００４２】
【表２】 「ｍ」＝モジュールアドレス 「Ｍ」＝モジュールアドレスの補数 コマンドの応答は、通信トラフィックの競合を避けるた
めに提供される。例えば、ＨＣ＆Ｃ９は、グローバルア
ドレスを、データを送ることを全てのモジュールボード
に要求するコマンドとともには送らない。対照的に、モ
ジュールは、遠隔計測データについて個々に宛てられ
る。この実施形態によれば、本来的にグローバルである
これらのコマンドは、このコマンドがうまく解釈される
ことを確保するために、ＳＴＡＴＵＳ＿ＲＥＱＵＥＳＴ
または適切な遠隔計測要求が出されることを必要とす
る。
【００４３】他の例示的な一実施形態によれば、モジュ
ール５は、警報または警告メッセージを複数回にわたっ
て送ることは許可されない。したがって、ＣＬＥＡＲ＿
ＡＬＡＲＭメッセージは、モジュールボードエラー状態
フラッグを取り消すことによって、エラー状態が継続す
るかどうかを検査するために、ＨＣ＆Ｃ９によって送ら
れる。
【００４４】コマンドと、モジュールボードからのそれ
らの適切な応答との例示的なリストを提供するために、
ＨＣ＆Ｃ９コマンドセットを以下の表に示す。当業者
は、本開示を読んだ後に、このコマンドのリストが排他
的でないことと、他のコマンドも企図できることがわか
る。
【００４５】
【表３】 モジュール再識別 例えば、グローバルコマンド０ｘＤ０ ０ｘ２０を備え
たＳＴＡＲＴ＿ＲＥＮＵＭを受信する時、以下の一連の
事象が起こる。先ず、全てのモジュール５がそれらのＵ
ＰＬＩＮＫドライブピンをＯＦＦにする。続いて、全て
のモジュール５は、グローバルアドレス０ｘ００となる
それらの現在のアドレスを消去する。続いて、ＨＣ＆Ｃ
９は、適切に補数にされたコマンドを備え、０ｘＢ１か
ら０ｘＢＦへ増加する番号で作られ、０ｘＢ０が後に続
く、一続きのＳＥＴ＿ＡＤＤＲＥＳＳコマンドを送る。
ラインの第１のモジュールは、第１の数（０ｘＢ１）を
読み取ることができる唯一のものであり、それをそれ自
身のアドレスとして理解する。それは、それのＵＰＬＩ
ＮＫドライブをＯＮにし、後に続く番号を無視する。
【００４６】続いて、今度は、各モジュールがリナンバ
ーコマンドを読み取る。もしそれらのアドレスが０ｘ０
０であるなら、それはＳＥＴ＿ＡＤＤＲＥＳＳメッセー
ジ値を、新しく割り当てられたモジュール番号として受
け入れる。もしそれらのアドレスが０ｘ００でないな
ら、そこで、そのコマンドは無視される。リナンバーさ
れた各モジュールは、続いて、ＵＰＬＩＮＫドライブを
ＯＮにし、後に続く番号を無視する。続いて、各モジュ
ールは、それがＨＣ＆Ｃ９へのＮＥＷ＿ＡＤＤＲＥＳＳ
応答を通じて、新しいアドレスを受信したことを示す。
処理が行われるのを可能にするために、以下に規定され
るような、各コマンド間での通信の正常な遅れがある。
モジュールボードへの最終の通信は、処理が完了したこ
とを示すためのコマンドを備えたＳＴＯＰ＿ＲＥＮＵＭ
でなければならない。このように、モジュールは、例え
ばバッテリの故障の結果、容易に追加され、または再構
成されることができる。その結果、モジュールの構成
は、いくつかの異なった用途に使用されるための大きな
柔軟性を提供する。 0xD0 0x2F 待つ 0xB1 0x4E 待つ 0xB2 0x4D ・・ 0xB0
0x4F 待つ 0xE0 0x1F
【００４７】モジュールボードからホストコマンドコン
ピュータへのダウンリンク通信本発明の次の一実施形態
によれば、各ダウンリンク通信は、アップリンククイッ
クコマンドバイトに類似した構造を有するバイトで開始
する。第１のニブルは、ＧＥＴ＿ＶＯＬＴコマンドに回
答する時に、モジュール５がコマンド、例えば０ｘ５に
応答するコマンドコードを含む。第２のニブルは、モジ
ュールアドレス（ｍ）を含む。ここで、ボード１に対し
ては、ｍ＝０ｘ＿１、ボード２に対しては、０ｘ＿２、
などであり、モジュール１６に対しては０ｘ＿０であ
る。通信処理における付加的な安全に対して、チェック
サムを含むデータの付加的なバイトは、ＨＣ＆Ｃ９が、
送信されたメッセージの真実性を決定することを可能に
するために添付されてもよい。使用できた他のエラー検
出および訂正方法には、巡回冗長コーディングと、畳込
みコーディングなどの訂正アルゴリズムが含まれてい
た。モジュールがＥＥ＿ＰＲＯＭ較正マーカーをリセッ
トしたことを、コマンドコード「０ｘ５ｍ」を使用して
ＨＣ＆Ｃ９に知らせる。初期化： ０ｘ５ｍ
【００４８】ＧＥＴ＿ＶＯＬＴコマンドに回答するため
に、モジュールは、ミリボルトで表された６つの電圧
（例えば、６つのセルのモジュール内のセル１ＬＳＢが
最初、セル６ＭＳＢが最後）に対応した通信メッセージ
に１２バイトを追加する。続いて、（図示されない）グ
ラフィックユーザインターフェイスは、表示する前に小
数点を追加する。 ＳＥＮＤ＿ＶＯＬＴ応答： ０ｘ７ｍ セル セル セル セル ．．． セル セル １ １ ２ ２ ６ ６ ＬＳＢ ＭＳ ＬＳＢ ＭＳ ＬＳＢ ＭＳ Ｂ Ｂ Ｂ
【００４９】本発明の他の一実施形態によれば、ＧＥＴ
＿ＴＥＭＰコマンドに回答するために、モジュールは、
℃×１０で表された３つの温度（ＰＩＣ内部温度ＬＳＢ
が最初、センサ２ＭＳＢが最後）に対応する通信メッセ
ージに６バイトを追加する。再び、グラフィックユーザ
インターフェイスは、表示する前に小数点を加える。 ＳＥＮＤ＿ＴＥＭＰ応答： ０ｘ８ｍ Ｔａ Ｔａ Ｔ１ Ｔ１ Ｔ２ Ｔ２ ＬＳＢ ＭＳ ＬＳＢ ＭＳ ＬＳＢ ＭＳ Ｂ Ｂ Ｂ
【００５０】ＧＥＴ＿ＳＴＡＴＵＳコマンドに回答する
ために、モジュールは、通信メッセージに２バイトを追
加する。第１のものは、実際のモード（例えば、０＝休
眠、１＝バランシング、２＝全速力）であり、第２のも
のは、バランシング状態とＣおよびＤゲートインターロ
ックを表す。 ＳＥＮＤ＿ＳＴＡＴＵＳ応答： ０ｘ９ｍ ＭＯＤＥ ＳＴＡＴＵＳ
【００５１】
【表４】
【００５２】ＧＥＴ＿ＧＡＩＮコマンドに回答するため
に、モジュールは、６つの電圧ゲイン（Ｇ１ＥＸＰが最
初、Ｇ６Ｂ１が最後）に対応する通信メッセージに１８
バイトを追加する。この番号フォーマットは、モジュー
ルのマイクロコンピュータ５０１内で使用される６浮動
小数点システムにおけるものである。本発明の一実施形
態によれば、これはデバグの目的のためのチェックレフ
ァレンスとして使用してもよい。代わりに、これらの番
号は、モジュールの故障の場合に、較正値の可能な再発
生のためにＨＣ＆Ｃ９に記憶してもよい。本発明の一実
施形態によれば、ＶＬＴＩシステムによって使用される
浮動小数点変換は、マイクロチップコーポレーション
（Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によ
って規定され、以下のように表される。
【００５３】ＧＡＩＮＤＥＣＩＭＡＬ＝［（ＧｎＢ０×
２５６）＋ＧｎＢ１＋３２７６８］×２
ＧｎＢＥＸＰ０-１４２ ここで、方程式に入れた全ての値は、１０を底とする。
【００５４】 例： ＧｎＢ０ ＝５０１６ ＝８０１０ ＧｎＢ１ ＝５０１６ ＝８０１０ ＧＮＥＸＰ＝８Ａ１６ ＝１３８１０ 結果：ＧＡＩＮＤＥＣＩＭＡＬ＝３３３３１０ ＳＥＮＤ＿ＧＡＩＮ応答： 0Xam G1 G1 G1 G2 G2 G2 ... G6 G6 G6 EXP B0 B1 EXP B0 B1 EXP B0 B1
【００５５】ＧＥＴ＿ＥＥＰＲＯＭコマンドに回答する
ために、モジュールは通信メッセージに２バイトを追加
する。第１のものは、読み取るためのＥＥＰＲＯＭの場
所のアドレスであり、第２のものは、ＥＥＰＲＯＭのコ
ンテンツである。 ＳＥＮＤ＿ＥＥＤＡＴＡ： ０ｘＣｍ ＥＥＡＤＤＲＥＳＳ ＥＥＤＡＴＡ
【００５６】モジュールが、混乱していることを決定し
たことを、ＨＣ＆Ｃ９に知らせるために、オートリセッ
トが応答コード「０ｘＤｍ」を使用して発行され報告さ
れる。 ＩＮＩＴＩＡＬＩＺＥ： ０ｘＤｍ
【００５７】悪い／不完全な通信の受信をＨＣ＆Ｃ９に
知らせるために、モジュールは、それが受け取って、復
号しようとした２バイトのコマンドが後に続く応答コー
ド「０ｘＥｍ」を送る。 ＣＯＭＭ＿ＥＲＲＯＲ応答： ０ｘＥｍ
【００５８】警報または警告メッセージを送るために、
モジュールは、以下に規定する警報バイト、および通常
の範囲の外にあると宣言されたデータ値を含む２バイト
が後に続く、応答コード「０ｘＦｍ」を使用して２バイ
トを送る。 警報／警告応答： ０ｘＦｍ ＡＬＡＲＭ＿ＢＹＴＥ ＬＳＢ ＭＳＢ
【００５９】
【表５】
【００６０】通信プロセスフロー 通信プロセスフローは、修正され、ポーリングされた遠
隔計測システムに従って動作する。ＨＣ＆Ｃ９とモジュ
ールとの間の通信の基本的な規則を、以下に述べる。Ｈ
Ｃ＆Ｃ９アップリンクメッセージは、前段のダウンリン
クの終了と新しいアップリンクの開始との間に、１バイ
ト時間期間の予備待ち時間を有する。しかし、モジュー
ルの遠隔計測情報は、要求に応じてのみ送られる。１つ
の応答メッセージは、宛てられたモジュールボードから
送られる。
【００６１】ＷＡＲＮＩＮＧ、ＡＬＡＲＭまたはＣＯＭ
Ｍ＿ＥＲＲＯＲなどの、モジュールからＨＣ＆Ｃ９へ送
られる緊急メッセージは、アップリンクとダウンリンク
のメッセージが同時に発生することを避けるために、い
ずれかのアップリンクコマンドが受信された直後の、割
り当てられたタイムスロット内でのみ許可される。誤っ
た、または復号が不可能な３つの連続するアップリンク
コマンドが受信された時、モジュールボードは、オート
リセットを実行する。モジュールは、続いて、この初期
化をＨＣ＆Ｃ９へ報告する。
【００６２】いずれのアップリンクコマンドが受信され
た後でも、割り当てられたタイムスロット内で、緊急メ
ッセージがいずれのモジュールからでも許可される。複
数のボードが緊急メッセージを送ろうとすることができ
るために、ＨＣ＆Ｃ９が、複数の緊急メッセージを一度
に処理することが可能でなければならない。加えて、た
とえコマンドが他のモジュールボードへ宛てられても、
緊急メッセージはいずれのモジュールからも送ることが
できる。緊急メッセージは、そのさらに高い優先順位の
ため、アップリンクの終了とダウンリンクの開始との間
に、１バイトの時間期間の予備待ち時間を有する。
【００６３】遠隔計測メッセージは、緊急通信の開始を
許可するために、アップリンクの終了とダウンリンクの
開始との間に、２バイトの時間期間の予備待ち時間を有
する。ダウンリンク応答のために割り当てられた時間の
間、ＨＣ＆Ｃ９は、いかなるアップリンクメッセージも
送らない。言い換えれば、この例示的な一実施形態によ
れば、１つのコマンドは１つの正常な応答をもたらさな
ければならない。割り当てられた時間内に最後の応答が
受信されるまで、他のいずれのコマンドも送られてはな
らない。ＨＣ＆Ｃ９は、応答メッセージヘッダと長さ
を、最後に送られたアップリンクに比較した適切さにつ
いて検査する。この場合、応答メッセージヘッダはコマ
ンドに適合しなければならず、バイトの番号は限られた
時間内での適切な長さでなければならない。ＨＣ＆Ｃ９
は、同様に、モジュールからの応答内に含まれるデータ
値を、適切なスケールについて検査し、正常な動作範囲
の外にある遠隔計測値を再試験する。受信された緊急メ
ッセージに適切に応答するために、ＨＣ＆Ｃ９は、その
コマンドメッセージキューを編集する。最初の試みが適
切に受信されなかったという指示をＨＣ＆Ｃ９が受信す
るアップリンクコマンドを、ＨＣ＆Ｃ９は繰り返す。警
告または警報のメッセージをもたらした電圧または温度
の遠隔計測検証も、同様に、ＨＣ＆Ｃ９によって要求さ
れてもよい。
【００６４】ＨＣ＆Ｃ９は、コマンドの処理を可能にす
るために、そのアップリンクコマンドのタイミングを制
御する。緊急メッセージはＨＣ＆Ｃ９によって処理さ
れ、正常な通信を再確立し、遠隔計測データまでの緊急
メッセージのソースを検証し、および緊急メッセージを
送っているモジュールによってなされるいかなる不適切
なふるまいについての無効化指示を与える試みがなされ
る。
【００６５】例示的な一実施形態によれば、正常な通信
を再確立するために、試みられたメッセージの最大番号
は、モジュールをソフトリセット状態に強制する前、５
である。このリセットは、（実験的に決定される３また
は４バイトの）一連の０ｘＦＦを送ることによって有効
とされ、これは、（図示されない）モジュール監視タイ
マーにタイムアウトをもたらし、ボードに再初期化する
ことをもたらす。
【００６６】ＶＬＴＩアーキテクチャによって達成する
ことができる電圧には制限がないが、バッテリの連結に
さらに多くのブロックが追加されるので、データレート
に適切な減少がある。速度の改善は、ゲート容量の低
減、ゲートインピーダンスの削減、部品の注意深い選択
などを伴なった、トランジスタの選択によって行うこと
ができる。しかし、当業者には、選択されたトランジス
タの電圧制限を超えないように注意しなければならない
ことがわかる。
【００６７】本発明の一実施形態によれば、たった２ミ
リアンペアのピーク電流は、非常に小さいトランジスタ
の使用を可能にする。同様に、回路の重要な部分におけ
る抵抗の削減は、バッテリにおける電流消費の増加を代
償として、ＶＬＴＩの速度性能を大幅に向上させる。
【００６８】ＶＬＴＩ拡張 オフセット電圧が、光カプラまたはアイソレーションア
ンプを通常必要とする場合、ＶＬＴＩは、他のバッテリ
信号の発生とインターロック制御に直接拡張することが
できる。例えば、一次電源スイッチを制御するために市
販の複数のバッテリ保護回路を、回路より多くのセルを
含むバッテリ製品に組み合わせることは、集積化された
バッテリの構成を形成するために、定格構成される。さ
らに高いまたはさらに低いオフセット電圧における集積
回路間のシリアル通信も同様に検討される。使用できる
シリアル通信のモードは、ＲＳ２３２、クロックとデー
タが組み合わされたリンク、マンチェスター符号化され
た、または、パルス幅変調されたシリアルリンクを含
む。
【００６９】ＶＬＴＩインターフェイスは、バッテリの
連結体が、定量化できるオフセットを有するセルで作ら
れるという事実を利用する。これらのオフセットは通常
小さな増加ステップであり、このステップは、高価なガ
ルバニックアイソレーションを避けて、トランジスタと
抵抗などの標準的な部品を使用して１つの事前決定され
たレベルから次へと情報をステップ化する遠隔計測を可
能にする。
【００７０】このＶＬＴＩ手法は、バッテリの連結体を
一度に１０ボルトから３０ボルトのステップで上下し
て、典型的な遠隔計測メッセージを送る。これらのステ
ップが狭い電圧範囲内にあるため、情報は、１つの遠隔
計測変換器アセンブリについて、その次に対してステッ
プ付けまたは変換される。このオフセットまたはステッ
プ電圧は、メッセージを通過させるための良好な構成慣
例を通じて受け入れることができ、一方、直流を含めた
非常に様々な周波数においてこれらのオフセットを克服
する。それ故、これは交流カップリングまたはトランス
カップリングの低周波数制限を克服する。これは、複合
エラー復元プロトコルを備えたＮＲＺフォーマットのよ
うに、ＲＳ−２３２を通じて通信するために容易に使用
できる。
【００７１】本発明によれば、ＶＬＴＩは、高電圧バッ
テリ全体の個々のバッテリまたはセルに典型的に接続さ
れた、従来のバッテリ監視システムの光カプラ、トラン
ス、特殊用途向け交流カップリングされた送信機、また
は、アイソレーションアンプなどの、高価なレベルシフ
トまたは直流ブロッキング装置の使用を必要としない。
その結果、ＶＬＴＩは、アイソレーション電圧による物
理的制限を有さない。言い換えれば、ＶＬＴＩは、電圧
に対するアイソレーションを設ける必要の心配なしに、
セルの連結体が必要とするだけの高い電圧を供給でき
る。
【００７２】もちろん、当業者には、モジュール数の増
加に従った情報波形の広がりと歪みにより、ＨＣ＆Ｃ９
とモジュールの間に、いかに速く通信が行われるかにつ
いての制限があることがわかる。しかし、これは、通信
プロセスに使用される周波数またはボーレートを落とす
ことによって克服できる。バッテリは典型的に低速の装
置であるので、４００から５００ボルトの正常なバッテ
リ連結体電圧のもとでは、これは通常問題にはならな
い。この結果、本発明の一実施形態は、異なった設計要
件への適合性が増加したことにより、柔軟性が大きくな
ったことに加え、費用の大幅な削減をもたらす。
【００７３】以上、例を通じて本発明を述べた。また、
例示的な実施形態の改良および変形は、本発明の精神か
ら逸脱することなく当業者の頭に浮かぶであろう。例え
ば、当業者は、アセンブリに電源を接続するための異な
った構成も、本発明によって同様に実施できることがわ
かるであろう。好ましい実施形態は単に例示的なもので
あり、いかなる形においても制限を設けるものではない
と思料されるべきである。本発明の範囲は、これまでの
記述よりも添付の請求の範囲によって検討されるもので
あり、請求の範囲内に該当する全ての改変および等価物
も本開示に含まれると思料される。
【図面の簡単な説明】
【図１】例示的なレベル電圧変換バスマイクロプロセッ
サ制御Ｌｉイオンモジュールを示す図である。
【図２】例示的なレベル電圧変換バスアップリンクおよ
びダウンリンク応答および遠隔計測を示す図である。
【図３】本発明の例示的な一実施形態による例示的なダ
ウンリンク送信機論理図を示す図である。
【図４】本発明の例示的な一実施形態による例示的なア
ップリンク受信機論理図を示す図である。
【図５】例示的なバッテリモジュールのための例示的な
電圧レベル変換インターフェイスブロック図である。
【図６】本発明による例示的なダウンリンク送信機を示
す図である。
【図７】本発明による例示的なアップリンク受信機を示
す図である。
【符号の説明】
１ 論理 ２、３ 端子 ４ インターフェイス ５ バッテリモジュール ６ 送信機 ７ 受信機 ９ ホストコマンドおよびコンピュータ １０ 高電圧バッテリパック ２１、２２ ターミネータ ５０ ボード ５１ セル ６０ ＶＬＴＩダウンリンク送信機 ６１、７４ 第１段 ６２ 出力バッファ ７０、７１ ＶＬＴＩアップリンク受信機 ７２ 論理ＮＡＮＤバッファ ５０１ マイクロコントローラ ６０７、６０９、６１０、７０９、７１１、７１２ ト
ランジスタ ６１２、６１１、７１３ 入力抵抗分割器 ７０５ ローカルマイクロコンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｈ０２Ｊ 7/00 ３０２Ｃ ３０２ Ｇ０６Ｆ 1/00 ３３３Ｚ

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のバッテリを監視するためのバッテ
    リ監視システムであって、 前記複数のバッテリのそれぞれ１つを監視するための複
    数のモジュールと、 前記モジュールに結合される前記バッテリの動作を監視
    し制御するために、信号のシリアルビットストリームを
    前記複数のモジュールへ送信し、前記複数のモジュール
    から信号のシリアルビットストリームを受信するプロセ
    ッサと、 前記プロセッサを前記複数のモジュールに直列に接続す
    る電圧レベル変換シリアルインターフェイスであって、 ホストコマンドおよびコントローラからのプロセッサ信
    号を送信し、前記プロセッサ信号を、前記複数のモジュ
    ールそれぞれの定格論理レベルへ変換するためのアップ
    リンク通信ストリーム、および前記モジュールから前記
    プロセッサへのモジュール信号を受信し、前記モジュー
    ル信号を前記複数のモジュールそれぞれの定格論理レベ
    ルへ変換するためのダウンリンク通信ストリームを含
    む、電圧レベル変換シリアルインターフェイスとを備え
    るシステム。
  2. 【請求項２】 前記モジュールがマイクロコントローラ
    を含み、各マイクロコントローラが１つのアドレスを有
    しており、前記マイクロコントローラがマイクロコント
    ローラに宛てられた前記プロセッサ信号を読み取り、前
    記プロセッサ信号に応答して指定された機能を実行する
    請求項１に記載のバッテリ監視システム。
  3. 【請求項３】 前記マイクロコントローラが、前記マイ
    クロコントローラに宛てられた前記プロセッサ信号に応
    答して、前記モジュール信号を発生する請求項２に記載
    のバッテリ監視システム。
  4. 【請求項４】 前記アップリンク通信ストリームが前記
    モジュールに接続された複数の受信機を含み、前記ダウ
    ンリンク通信ストリームが前記モジュールに接続された
    複数の送信機を含み、前記送信機と受信機が、前記プロ
    セッサ信号またはモジュール信号のシリアルビットスト
    リームを、前記モジュールに結合されるマイクロコント
    ローラの前記定格論理レベルへ変換するための反転変換
    入力バッファを形成する、少なくとも１つのトランジス
    タを備える請求項２に記載のバッテリ監視システム。
  5. 【請求項５】 指定された状態の発生により、前記モジ
    ュールの１つが迅速な注意を必要とするという信号を、
    前記プロセッサに送るための安全インターロックをさら
    に備える請求項１に記載のバッテリ監視システム。
  6. 【請求項６】 前記指定された状態に応答して前記迅速
    な注意を必要とする前記モジュールを制御するために、
    各モジュールに宛てられた安全インターロック信号に応
    答して、前記プロセッサがコマンドを送る請求項５に記
    載のバッテリ監視システム。
  7. 【請求項７】 前記指定された状態が、過剰電圧状態、
    過剰放電状態、および超過温度状態の少なくとも１つで
    ある請求項５に記載のバッテリ監視システム。
  8. 【請求項８】 複数のモジュールと１つのプロセッサと
    を含むバッテリ監視システムで使用するためのモジュー
    ルであって、 複数のバッテリセルを監視するためのマイクロコントロ
    ーラと、 前記マイクロコントローラに接続され、前記プロセッサ
    から信号を受信するための複数の受信機と、 前記マイクロコントローラに接続され、前記プロセッサ
    に信号を送信するための複数の送信機とを備え、 前記複数の受信機と送信機が、モジュールを前記プロセ
    ッサまたは前記複数のモジュールの１つに直列に接続さ
    せ、前記受信または送信された信号を、前記マイクロコ
    ントローラの定格論理レベルに変換することを可能にす
    るモジュール。
  9. 【請求項９】 前記受信機と送信機が、前記受信または
    送信された信号のシリアルビットストリームを、前記モ
    ジュールに結合されるマイクロコントローラの前記定格
    論理レベルに変換するための反転変換入力バッファを形
    成する少なくとも１つのトランジスタを備える請求項８
    に記載のモジュール。
  10. 【請求項１０】 前記マイクロコントローラが、前記マ
    イクロコントローラに宛てられた信号についてビットス
    トリームを監視する請求項８に記載のモジュール。
  11. 【請求項１１】 指定された状態の発生により、前記モ
    ジュールが迅速な制御を必要とするという信号を送るた
    めの安全インターロックをさらに備える請求項８に記載
    のモジュール。
  12. 【請求項１２】 前記指定された状態が、過剰電圧状
    態、過剰放電状態、および超過温度状態の少なくとも１
    つである請求項１１に記載のモジュール。
  13. 【請求項１３】 高電圧バッテリであって、 直列に接続された複数のセルと、 前記複数のセルのいくつかにそれぞれ接続された複数の
    モジュールと、 前記モジュールに接続された信号を受信するためのシリ
    アル通信アップリンクを形成する複数の受信機と、 前記モジュールに接続された信号を送信するためのシリ
    アル通信ダウンリンクを形成する複数の送信機とを備
    え、 前記受信機と送信機が、前記受信または送信された信号
    を前記モジュールの定格論理レベルに変換するバッテ
    リ。
  14. 【請求項１４】 前記モジュールが、前記モジュールに
    宛てられた前記受信された信号を読み取り、前記宛てら
    れた信号に応答して前記送信された信号を送信するため
    のマイクロコントローラをさらに備える請求項１３に記
    載の高電圧バッテリ。
  15. 【請求項１５】 前記受信機と送信機が、受信または送
    信された信号のシリアルビットストリームを、前記モジ
    ュールに結合されたマイクロコントローラの前記定格論
    理レベルに変換するための反転変換入力バッファを形成
    する少なくとも１つのトランジスタを含む請求項１４に
    記載の高電圧バッテリ。
  16. 【請求項１６】 指定された状態の発生により、前記モ
    ジュールが迅速な制御を必要とするという信号を送るた
    めの安全インターロックをさらに備える請求項１３に記
    載の高電圧バッテリ。
  17. 【請求項１７】 前記指定された状態が、過剰電圧状
    態、過剰放電状態、および超過温度状態の少なくとも１
    つである請求項１６に記載の高電圧バッテリ。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7248020B2 (en) 2004-07-14 2007-07-24 Renesas Technology Corp. Battery-voltage monitoring integrated-circuit and battery-voltage monitoring system
CN100401564C (zh) * 2003-11-14 2008-07-09 王科锋 具有智能管理内核的电池
JP2009089486A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Hitachi Ltd 多直列電池制御システム
JP2009538112A (ja) * 2006-05-15 2009-10-29 エイ １２３ システムズ，インク． マルチプルフォールトトレランスを有しマルチ構成可能なスケーラブル冗長バッテリモジュール

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001224138A (ja) * 2000-02-07 2001-08-17 Hitachi Ltd 蓄電装置及び蓄電器の電圧検出方法
JP4605952B2 (ja) * 2001-08-29 2011-01-05 株式会社日立製作所 蓄電装置及びその制御方法
JP4148162B2 (ja) * 2004-03-05 2008-09-10 株式会社デンソー 回路システム
US7212006B2 (en) * 2004-07-02 2007-05-01 Bppower, Inc. Method and apparatus for monitoring the condition of a battery by measuring its internal resistance
US8278876B2 (en) * 2005-03-07 2012-10-02 O2Micro, Inc. Battery pack current monitoring
FR2890175B1 (fr) * 2005-08-30 2008-03-14 Johnson Controls Tech Co Procede et dispositif de mesure de tensions differentielles aux bornes des elements d'une batterie avec transformation en signal periodique
US20070194791A1 (en) 2006-02-17 2007-08-23 Bppower Inc. Method and apparatus for monitoring the condition of a battery by measuring its internal resistance
FR2899340B1 (fr) * 2006-03-31 2008-05-23 Atmel Grenoble Soc Par Actions Circuit de mesure et controle de tensions differentielles
US9270133B2 (en) * 2007-04-02 2016-02-23 Linear Technology Corporation Monitoring cells in energy storage system
US7928735B2 (en) 2007-07-23 2011-04-19 Yung-Sheng Huang Battery performance monitor
DE102007038532A1 (de) * 2007-08-16 2009-02-19 Robert Bosch Gmbh Akku- bzw. Batteriepack
JP5537364B2 (ja) * 2009-09-30 2014-07-02 株式会社東芝 通信回路、組電池装置及び車両
BR112012023305A2 (pt) * 2010-03-15 2016-05-24 Int Truck Intellectual Prop Co circuito de intertravamento de alta tensão utilizando comunicações seriais
JP5481413B2 (ja) * 2011-02-28 2014-04-23 株式会社日立製作所 蓄電池システムおよび蓄電池モジュール
DE102011101352A1 (de) 2011-05-12 2012-11-15 Audi Ag HV-Batterie, insbesondere Traktionsbatterie für ein Fahrzeug
DE102012214953A1 (de) * 2012-08-23 2014-02-27 Robert Bosch Gmbh Batteriemodul mit Alarmleitung
FR3023006B1 (fr) 2014-06-26 2016-06-24 Renault Sa Systeme de batteries d'accumulateurs a mesure de tension fiabilisee
FR3023007B1 (fr) * 2014-06-26 2018-01-26 Renault S.A.S. Systeme de batteries d'accumulateurs a communication fiabilisee et acceleree
FR3031626B1 (fr) * 2015-01-13 2017-02-10 Renault Sa Systeme de batteries d'accumulateurs avec mesure de tension a consommation reduite
JP2018093102A (ja) * 2016-12-06 2018-06-14 Ntn株式会社 アイソレーションアンプ
CN110931908B (zh) * 2019-11-27 2021-03-19 北京金茂绿建科技有限公司 一种基于光纤测温的储能装置安全控制***

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4839633A (en) * 1987-06-24 1989-06-13 Texas Instruments Incorporated Asymmetric voltage monitor for series supplies
US5563496A (en) * 1990-12-11 1996-10-08 Span, Inc. Battery monitoring and charging control unit
JPH0514171A (ja) 1991-06-28 1993-01-22 Kawasaki Steel Corp 入力バツフア回路
US5256916A (en) 1992-02-18 1993-10-26 National Semiconductor Corporation TTL to CMOS translating input buffer circuit with dual thresholds for high dynamic current and low static current
FR2713781B1 (fr) 1993-12-09 1996-01-19 Accumulateurs Fixes Circuit de mesure pour ensemble modulaire de cellules électriquement montées en série, notamment pour batterie d'accumulateur électrique.
US5622789A (en) 1994-09-12 1997-04-22 Apple Computer, Inc. Battery cell having an internal circuit for controlling its operation
US5619417A (en) 1994-11-23 1997-04-08 Chrysler Corporation Battery monitoring system for an electric vehicle
US5670861A (en) 1995-01-17 1997-09-23 Norvik Tractions Inc. Battery energy monitoring circuits
US5793993A (en) 1995-01-26 1998-08-11 General Magic, Inc. Method for transmitting bus commands and data over two wires of a serial bus
DE19503917C2 (de) 1995-02-07 1996-11-21 Mc Micro Compact Car Ag Elektronische Batterieüberwachungseinrichtung
TW269727B (en) * 1995-04-03 1996-02-01 Electrosource Inc Battery management system
US5703464A (en) 1995-06-28 1997-12-30 Amerigon, Inc. Radio frequency energy management system
US6184656B1 (en) * 1995-06-28 2001-02-06 Aevt, Inc. Radio frequency energy management system
US5850351A (en) 1996-04-25 1998-12-15 General Motors Corporation Distributed management apparatus for battery pack
US5666040A (en) 1996-08-27 1997-09-09 Bourbeau; Frank Networked battery monitor and control system and charging method
US6133709A (en) * 1997-01-21 2000-10-17 Metrixx Limited Signalling system
AU738680B2 (en) 1997-01-21 2001-09-27 Metrixx Limited Signalling system

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100401564C (zh) * 2003-11-14 2008-07-09 王科锋 具有智能管理内核的电池
US7248020B2 (en) 2004-07-14 2007-07-24 Renesas Technology Corp. Battery-voltage monitoring integrated-circuit and battery-voltage monitoring system
US7486050B2 (en) 2004-07-14 2009-02-03 Renesas Technology Corp. Battery-voltage monitoring integrated-circuit and battery-voltage monitoring system
JP2009538112A (ja) * 2006-05-15 2009-10-29 エイ １２３ システムズ，インク． マルチプルフォールトトレランスを有しマルチ構成可能なスケーラブル冗長バッテリモジュール
JP2013179834A (ja) * 2006-05-15 2013-09-09 A123 Systems Inc マルチプルフォールトトレランスを有しマルチ構成可能なスケーラブル冗長バッテリモジュール
KR101343773B1 (ko) 2006-05-15 2013-12-19 에이일이삼 시스템즈 인코포레이티드 에너지 전달 시스템 및 에너지 전달 시스템 어셈블링 방법
JP2009089486A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Hitachi Ltd 多直列電池制御システム
US8426047B2 (en) 2007-09-28 2013-04-23 Hitachi, Ltd. Multi-series battery control system

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EP1067393A3 (en) 2001-11-07
EP1067393A2 (en) 2001-01-10
US6411912B1 (en) 2002-06-25

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