JP7803038B2 - バッテリーシステム - Google Patents

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［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２３年８月８日付韓国特許出願第１０－２０２３－０１０３５９４号に基づいた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た全ての内容は本明細書の一部として含まれる。

本発明は、複数のバッテリー管理システム（ＢＭＳ、Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）相互間の無線通信が可能なバッテリーシステムに関する。

電気自動車などに適用されるバッテリーシステムは、バッテリーセル構成部、およびバッテリーセル構成部を管理するスレーブＢＭＳ（Ｓｌａｖｅ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を含むバッテリーモジュール（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍｏｄｕｌｅ）を複数個含むことができる。また、バッテリーシステムは、車両システムと通信し、複数のバッテリーモジュールを管理するマスターＢＭＳ（Ｍａｓｔｅｒ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）をさらに含むことができる。

最近、ワイヤーケーブルおよびコネクタと関連した電気配線の品質不良、頻繁なメンテナンスの問題などを解決し、電気自動車の重量減少により走行距離を増加させるためにマスターＢＭＳと複数のスレーブＢＭＳとの通信を無線で行う方法に対する研究開発が増加している。

本発明の目的は、無線通信のために別途の部品を追加することなく複数のＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）間の無線通信が可能なバッテリーシステムを提供することにある。

本発明の目的は、簡単な構成でアンテナのインピーダンスマッチング（Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｍａｔｃｈｉｎｇ）が可能なバッテリーシステムを提供することにある。

本発明の目的は、多様なＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ａｎｄ Ｍｅｄｉｃａｌ）帯域（ＩＳＭ ｂａｎｄ）で複数のＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）間の無線通信が可能なバッテリーシステムを提供することにある。

本発明の一特徴によるバッテリーシステムは、バッテリーセル構成部、および前記バッテリーセル構成部を管理するスレーブＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を含むバッテリーモジュールを少なくとも一つ含むバッテリーシステムにおいて、前記スレーブＢＭＳの通信部、前記通信部と第１グラウンドとの間に連結されるキャパシタ、前記第１グラウンドおよび前記キャパシタの接点と第２グラウンドとの間に直列連結される第１インダクタおよび第２インダクタ、そして前記スレーブＢＭＳが外部と通信するアンテナモードで、所定の周波数を有する交流信号を前記通信部に伝達する制御部を含み、前記第２インダクタは、前記第１インダクタにより決定された第１アンテナインピーダンスが通信対象であるマスターＢＭＳの第２アンテナインピーダンスとマッチングされるようにワイヤー（Ｗｉｒｅ）で構成される。

前記第２インダクタは、前記第１アンテナインピーダンスと前記第２アンテナインピーダンスとがマッチングされるように前記ワイヤー（Ｗｉｒｅ）の個数、前記ワイヤーの太さ、前記ワイヤーの長さ、および隣接したワイヤー間の間隔のうちの少なくとも一つが決定され得る。

前記第１インダクタおよび第２インダクタは、前記バッテリーセル構成部と前記スレーブＢＭＳとの間に位置することができる。

前記第１インダクタよりも前記接点から遠距離に位置する前記第２インダクタと前記第１グラウンドとの間の長さは、前記交流信号の波長の１／４に対応することができる。

前記第１グラウンドは、前記スレーブＢＭＳの信号グラウンド（ｓｉｇｎａｌ ｇｒｏｕｎｄ）であり、前記第２グラウンドは、前記バッテリーセル構成部のシャーシグラウンド（Ｃｈａｓｓｉｓ ｇｒｏｕｎｄ）であり得る。

前記バッテリーシステムは、前記バッテリーセル構成部に含まれている複数のバッテリーセルのそれぞれと電気的に連結されて、前記複数のバッテリーセルのそれぞれの電流、電圧、および温度のうちの少なくとも一つを含むバッテリーデータを収集するモニタリング部をさらに含むことができる。

前記制御部は、前記モニタリング部が前記バッテリーデータを収集するモニタリングモードで、直流信号を前記通信部に伝達することができる。

前記バッテリーシステムは、前記通信部と無線通信して前記少なくとも一つのスレーブＢＭＳを管理するマスターＢＭＳをさらに含むことができる。

前記制御部は、前記アンテナモードで、前記通信部を通じて前記収集されたバッテリーデータを前記マスターＢＭＳに伝送することができる。

前記第１インダクタは、既設定されたインピーダンス値を有するチップ（ｃｈｉｐ）形態で構成され得る。

本発明は、簡単な構成で無線通信およびアンテナのインピーダンスマッチング（Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｍａｔｃｈｉｎｇ）が可能であるため、スレーブＢＭＳを構成するＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）のサイズを減らし、費用を節減することができる。

本発明は、周波数帯域に応じてＢＭＳ ＰＣＢを変更しなくてもよいため、ＢＭＳ ＰＣＢの共用化設計（Ｃｏｍｍｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ）が可能である。

一実施形態によるバッテリーシステムを説明するブロック図である。 図１のバッテリーモジュールを詳細に説明するブロック図である。 図１のバッテリーモジュールがモニタリングモードで動作する時を詳細に説明するブロック図である。 図１のバッテリーモジュールがアンテナモードで動作する時を詳細に説明するブロック図である。 図４のアンテナを詳細に説明するブロック図である。 一実施形態によりアンテナマッチングを説明するためのスミスチャート（Ｓｍｉｔｈ Ｃｈａｒｔ）の一例示図である。

以下、添付した図面を参照して本明細書に開示された実施形態を詳細に説明するが、同一または類似の構成要素には同一または類似の図面符号を付与し、これについての重複説明は省略する。以下の説明で使用される構成要素に対する接尾辞「モジュール」および／または「部」は、明細書作成の容易さだけを考慮して付与されたり混用されるものであって、それ自体で互いに区別される意味または役割を有するものではない。また、本明細書に開示された実施形態を説明するに当たり、関連した公知技術に対する具体的な説明が本明細書に開示された実施形態の要旨を不明確にし得ると判断される場合、その詳細な説明を省略する。また、添付した図面は、本明細書に開示された実施形態を容易に理解できるようにするためのものに過ぎず、添付した図面により本明細書に開示された技術的な思想が制限されず、本発明の思想および技術範囲に含まれる全ての変更、均等物または代替物を含むものと理解されなければならない。

第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素を説明することに使用され得るが、前記構成要素は前記用語により限定されない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで使用される。

ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるか、または「接続されて」いると言及された時には、その他の構成要素に直接的に連結されているか、または接続されていることもできるが、中間に他の構成要素が存在することもできると理解されなければならない。反面、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるか、または「直接接続されて」いると言及された時には、中間に他の構成要素が存在しないと理解されなければならない。

本出願で、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないものと理解されなければならない。

図１は一実施形態によるバッテリーシステムを説明するブロック図であり、図２は図１のバッテリーモジュールを詳細に説明するブロック図である。

図１を参照すれば、バッテリーシステム１は、バッテリー１０、そしてマスターＢＭＳ（Ｍａｓｔｅｒ ＢＭＳ、Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、以下、マスターＢＭＳと称する）２０を含む。

バッテリー１０は、少なくとも一つのバッテリーモジュールを含む。図１では、複数のバッテリーモジュール１０＿１－１０＿ｎを示しているが、これに限定されるのではなく、バッテリー１０は一つのバッテリーモジュール１０＿１を含むことができる。

以下、複数のバッテリーモジュール１０＿１－１０＿ｎのうち、特定のバッテリーモジュールを指示する時、図面符号「１０＿ｊ」を利用し、当該バッテリーモジュール１０＿ｊに含まれているバッテリーセル構成部およびスレーブＢＭＳのそれぞれは、図面符号「１００ｊ」および「２００ｊ」を使用する。また、以下で説明するバッテリーモジュール１０＿ｊに含まれているキャパシタ、インダクタ、接点、およびアンテナのそれぞれは、図面符号「Ｃｊ」、「Ｌｊ」、「Ｎｊ」、「２００＿Ａｊ」を使用する。

バッテリーモジュール１０＿ｊは、バッテリーセル構成部１００ｊおよびスレーブＢＭＳ２００ｊを含む。

バッテリーセル構成部１００ｊは、直列および／または並列連結された複数のバッテリーセルを含むことができる。ある実施形態において、バッテリーセルは充電可能な二次電池であり得る 。図１および図２には、直列連結された３個のバッテリーセルＣｅｌｌ１、Ｃｅｌｌ２、Ｃｅｌｌ３を含むバッテリーセル構成部１００ｊが示されているが、これに限定されるのではない。バッテリーセル構成部１００ｊは、多様な数のバッテリーセルを含むことができる。

スレーブＢＭＳ２００ｊは、バッテリーセル構成部１００ｊに対するバッテリーデータを収集し、収集されたバッテリーデータをマスターＢＭＳ２０に無線通信で伝送することができる。この時、バッテリーデータは、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１、Ｃｅｌｌ２、Ｃｅｌｌ３のそれぞれのセル電圧、セル電流、およびセル温度のうちの少なくとも一つを含むことができる。また、バッテリーデータは、バッテリーセル構成部１００ｊの両端電圧であるモジュール電圧、およびバッテリーセル構成部１００ｊに流れる電流であるモジュール電流のうちの少なくとも一つを含むことができる。

図２を参照すれば、スレーブＢＭＳ２００ｊは、モニタリング部２１０ｊ、通信部２２０ｊ、制御部２３０ｊ、キャパシタＣ－ｊ、第１インダクタＬ１－ｊ、そして第２インダクタＬ２－ｊを含むことができる。

モニタリング部２１０ｊは、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１、Ｃｅｌｌ２、Ｃｅｌｌ３に電気的に連結されて、バッテリーデータを収集する。例えば、モニタリング部２１０ｊは、バッテリーデータを収集できるＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であって、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ＩＣ）、ＢＭＩＣ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ＩＣ）などで構成され得る。

図２を参照すれば、例えば、モニタリング部２１０ｊは、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１、Ｃｅｌｌ２、Ｃｅｌｌ３のそれぞれの正極および負極に電気的に連結されて、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１、Ｃｅｌｌ２、Ｃｅｌｌ３のそれぞれのセル電圧を測定する。他の例として、モニタリング部２１０ｊは、電流センサー（図示せず）および温度センサー（図示せず）のそれぞれが測定するセル電流およびセル温度に対する情報を受信することができる。また他の例として、モニタリング部２１０ｊは、充電および放電が発生しない休止（ｒｅｓｔ）期間に複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１、Ｃｅｌｌ２、Ｃｅｌｌ３のそれぞれのセル電圧を所定の周期ごとに測定し、測定されたセル電圧に基づいてセル電流を計算することができる。モニタリング部２１０ｊは、所定の周期ごとにまたはリアルタイムでバッテリーデータを収集し、収集したバッテリーデータを制御部２３０ｊに伝達することができる。

通信部２２０ｊは、伝送が必要なデータを加工するアナログ信号処理装置であり得る。例えば、通信部２２０ｊは、ＲＦＩＣ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＣ）で構成され得るが、これに限定されるのではない。

実施形態により、制御部２３０ｊがデジタル信号をアナログ信号（交流信号、ＡＣ Ｓｉｇｎａｌ）に変換して通信部２２０ｊに伝達することができる。すると、通信部２２０ｊは、アナログ信号を増幅およびフィルタリングして加工し、加工されたアナログ信号をアンテナに伝達する。アンテナは、加工されたアナログ信号を電磁波（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｗａｖｅ）形態に変換し、電磁波を空気中に送出することができる。アンテナは、実施形態によりアンテナモードで生成されるアンテナであり得るが、詳細は下記の図４および図５と共に説明する。

制御部２３０ｊは、スレーブＢＭＳ２００ｊの動作を全般的に制御することができる。例えば、モニタリング部２１０ｊを制御してバッテリーデータを収集し、通信部２２０ｊを制御して収集されたバッテリーデータをマスターＢＭＳ２０に伝送することができる。

キャパシタＣ－ｊは、通信部２２０ｊと第１グラウンドＧＮＤ１－ｊとの間に連結され得る。この時、第１グラウンドＧＮＤ１－ｊは、スレーブＢＭＳ２００ｊに位置する信号グラウンド（Ｓｉｇｎａｌ ｇｒｏｕｎｄ）であり得るが、これに限定されるのではない。例えば、第１グラウンドＧＮＤ１－ｊは、アースグラウンド（Ｅａｒｔｈ ｇｒｏｕｎｄ）またはシャーシグラウンド（Ｃｈａｓｓｉｓ ｇｒｏｕｎｄ）で具現され得る。

第１インダクタＬ１－ｊおよび第２インダクタＬ２－ｊは、第１グラウンドＧＮＤ１－ｊおよびキャパシタＣ－ｊの接点Ｎ－ｊと第２グラウンドＧＮＤ２－ｊとの間に連結され得る。例えば、バッテリーセル構成部１００ｊとスレーブＢＭＳ２００ｊがＦＰＣＢ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）で連結される時、第１インダクタＬ１－ｊおよび第２インダクタＬ２－ｊはＦＰＣＢ上に形成され得る。他の例として、バッテリーセル構成部１００ｊとスレーブＢＭＳ２００ｊが配線で連結される時、第１インダクタＬ１－ｊおよび第２インダクタＬ２－ｊは配線上に形成され得る。

実施形態により、図２を参照すれば、第１インダクタＬ１－ｊおよび第２インダクタＬ２－ｊは、バッテリーセル構成部１００ｊとスレーブＢＭＳ２００ｊとの間の外部空間に位置することができる。具体的には、接点Ｎ－ｊと連結される第１インダクタＬ１－ｊの他端はスレーブＢＭＳ２００ｊのハウジング外部に位置することができる。また、第２グラウンドＧＮＤ２－ｊと連結される第２インダクタＬ２－ｊの一端はバッテリーセル構成部１００ｊのハウジング外部に位置することができる。この時、第２グラウンドＧＮＤ２－ｊは、バッテリーセル構成部１００ｊに位置するシャーシグラウンド（Ｃｈａｓｓｉｓ ｇｒｏｕｎｄ）であり得るが、これに限定されるのではない。例えば、第２グラウンドＧＮＤ２－ｊは、アースグラウンド（Ｅａｒｔｈ ｇｒｏｕｎｄ）または信号グラウンド（Ｓｉｇｎａｌ ｇｒｏｕｎｄ）で具現され得る。

第１インダクタＬ１－ｊは、既設定されたインピーダンス値を有するチップ（ｃｈｉｐ）形態で構成され得る。例えば、第１インダクタＬ１－ｊは、表面実装技術（ＳＭＴ、Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）によりバッテリーセル構成部１００ｊとスレーブＢＭＳ２００ｊとを連結するＦＰＣＢ上に装着され得る。表面実装技術（ＳＭＴ）は、ＦＰＣＢ基板の上に鉛（Ｓｏｌｄｅｒ Ｐａｓｔｅ）を印刷し、その上にチップ部品をリフロー（Ｒｅｆｌｏｗ）を利用して装着してＦＰＣＢとチップ部品を接合する技術である。

実施形態により、チップ（ｃｈｉｐ）形態で構成される第１インダクタＬ１－ｊは、３０Ｈ、５０Ｈ、１００Ｈなどのように所定のサイズの間隔で規格化されていてもよい。つまり、第１インダクタＬ１－ｊは、インダクタンスのサイズが大きいが、精密にインピーダンスをチューニングすることは難しいという限界があり得る。

第２インダクタＬ２－ｊは、ワイヤー（Ｗｉｒｅ）で構成され得る。実施形態により、第２インダクタＬ２－ｊは、サイズは小さいが、精密にインピーダンスのチューニングが可能になり得る。例えば、第２インダクタＬ２－ｊを構成するワイヤーの個数が増加すると、インダクタンス（Ｌ、Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）および抵抗（Ｒ）のサイズが減少することができる。また、第２インダクタＬ２－ｊを構成するワイヤーの太さが増加すると、抵抗（Ｒ）のサイズが減少することができる。また、第２インダクタＬ２－ｊを構成するワイヤーの材質が変更されると、材質の特性に応じてインダクタンス（Ｌ）および抵抗（Ｒ）値が変更され得る。また、第２インダクタＬ２－ｊを構成するワイヤーの長さが増加すると、インダクタンス（Ｌ）のサイズが増加することができる。また、第２インダクタＬ２－ｊを構成する複数のワイヤー間の離隔距離が大きくなると、キャパシタンス（Ｃ）値が増加することができる。第２インダクタＬ２－ｊを構成するワイヤーの個数、太さ、材質、および長さなどを変更してインピーダンスをチューニングする具体的な方法は以下で図６と共に説明する。

マスターＢＭＳ２０は、複数のスレーブＢＭＳのそれぞれと無線通信して、各種制御信号を送信したりバッテリーデータを受信することができる。実施形態によるスレーブＢＭＳ２００ｊは、別途のアンテナ装置を含むことなく、マスターＢＭＳ２０と無線通信が可能である。これについては以下で図４および図５を参照して詳細に説明する。

図３は図１のバッテリーモジュールがモニタリングモードで動作する時を詳細に説明するブロック図であり、図４は図１のバッテリーモジュールがアンテナモードで動作する時を詳細に説明するブロック図であり、図５は図４のアンテナを詳細に説明するブロック図である。

実施形態により、バッテリーモジュール１０＿ｊは、バッテリーデータを収集するモニタリングモード、および外部と通信するアンテナモードで動作することができる。以下、図３はモニタリングモードにおけるバッテリーモジュール１０＿ｊの構造を詳細に説明し、図４および図５はアンテナモードにおけるバッテリーモジュール１０＿ｊの構造を詳細に説明する。

図３を参照すれば、モニタリングモードで、制御部２３０ｊは、通信部２２０ｊを制御して直流信号（ＤＣ Ｓｉｇｎａｌ）をキャパシタＣ－ｊに伝達することができる。

直流（ＤＣ、Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）信号がキャパシタＣ－ｊに印加されると、直流信号（ＤＣ Ｓｉｇｎａｌ）で開放（ｏｐｅｎ）されるキャパシタＣ－ｊの電気的特性により、図３のような回路が形成され得る。つまり、第１インダクタＬ１－ｊの他端は第１グラウンドＧＮＤ１－ｊに連結され、第２インダクタＬ２－ｊの一端は第２グラウンドＧＮＤ２－ｊに連結され得る。この時、第１インダクタＬ１－ｊおよび第２インダクタＬ２－ｊにより外部ノイズが除去され得る。

図４を参照すれば、アンテナモードで、制御部２３０ｊは、通信部２２０ｊを制御して所定の周波数を有する交流信号（ＡＣ Ｓｉｇｎａｌ）をキャパシタＣ－ｊに伝達することができる。

交流（ＡＣ、Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）信号がキャパシタＣ－ｊに印加されると、交流信号（ＡＣ Ｓｉｇｎａｌ）で開放（ｏｐｅｎ）される第１インダクタＬ１－ｊおよび第２インダクタＬ２－ｊの電気的特性により、図４のような回路が形成され得る。

交流信号（ＡＣ Ｓｉｇｎａｌ）が第１インダクタＬ１－ｊを通過しても、第１インダクタＬ１－ｊ以降が完全に開放されるのではなく、一部の交流信号（ＡＣ Ｓｉｇｎａｌ）は残ることとなる。その後、交流信号（ＡＣ Ｓｉｇｎａｌ）が第２インダクタＬ２－ｊを通過すると、交流信号（ＡＣ Ｓｉｇｎａｌ）はほとんど残らないこととなる。図５で、色が濃いほど、ＲＦ交流信号（ＡＣ Ｓｉｇｎａｌ）の成分が相対的に強く、第２インダクタＬ２－ｊまでアンテナとしての役割を果たすことができる。

具体的には、キャパシタＣ－ｊと連結された第１端、第１グラウンドＧＮＤ１－ｊと連結された第２端、および第２インダクタＬ２－ｊに隣接した第３端の間を連結する伝送線路（太く表示された部分）が逆Ｆ型アンテナ（Ｉｎｖｅｒｔｅｄ－Ｆ Ａｎｔｅｎｎａ）機能を行うことができる。つまり、外部（例えば、マスターＢＭＳ）と通信するアンテナモードでは、スレーブＢＭＳ２００ｊに逆Ｆ型アンテナ構造に対応するアンテナ（Ａｊ）が形成され得る。

逆Ｆ型アンテナは、逆Ｌ型アンテナ（Ｉｎｖｅｒｔｅｄ－Ｌ Ａｎｔｅｎｎａ）のインピーダンス整合を改善するために作られたアンテナである。この時、逆Ｌ型アンテナは、モノポールアンテナ（Ｍｏｎｏｐｏｌｅ Ａｎｔｅｎｎａ）の上部長さの８０％程度を水平に曲がるようにして高さを減らして作られたアンテナであり得る 。

図４を参照すれば、例えば、アンテナＡｎｔ－ｊは、通信部２２０ｊを通じて入力される交流信号を電磁波（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｗａｖｅ）に変換し、変換した電磁波を空中に送信することができる。他の例として、アンテナ（Ａｊ）は、電磁波を受信し、受信した電磁波を交流信号に変換し、変換した交流信号を通信部２２０ｊに伝達することができる。

実施形態により、アンテナＡｎｔ－ｊは、アンテナ長さ（ＡＬ）の４倍の波長（λ）を有する周波数に共振することができる。具体的には、逆Ｆ型アンテナは、送受信しようとする信号の波長（λ）の１／４に対応するアンテナ長さ（ＡＬ＝λ／４）で構成され得る。この時、アンテナ長さは、第２インダクタＬ２－ｊと第１グラウンドＧＮＤ１－ｊとの間の長さ（ＡＬ－ｊ）に対応することができる。

例えば、周波数２．４５ＧＨＺに対応する信号を送受信するために、アンテナ長さ（ＡＬ）は３０．６１ｍｍと構成され得る。他の例として、周波数９１５ＭＨＺに対応する信号を送受信するために、アンテナ長さ（ＡＬ）は８１．９７ｍｍと構成され得る。

実施形態により、アンテナ長さ（ＡＬ－ｊ）は、第１インダクタＬ１－ｊおよび第２インダクタＬ２－ｊの位置（装着距離）により決定され得る。つまり、第１インダクタＬ１－ｊおよび第２インダクタＬ２－ｊが装着される位置を変更する簡単な操作で、スレーブＢＭＳ２００ｊはマスターＢＭＳ２０と多様なＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ａｎｄ Ｍｅｄｉｃａｌ）周波数帯域で無線通信が可能である。

図６は一実施形態によりアンテナマッチングを説明するためのスミスチャート（Ｓｍｉｔｈ Ｃｈａｒｔ）の一例示図である。

アンテナシステムにおいて、インピーダンス不整合が発生する場合、反射波が生じて電力損失が発生することがある。つまり、信号源と負荷など２個の回路を接続時、反射損失がないようにインピーダンス整合（Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｍａｔｃｈｉｎｇ）される必要がある。敏感な受信機部品をインピーダンス整合すれば、信号対雑音比（ＳＮＲ）が向上し、周波数特性の線形化などの効果を有することができる。

実施形態により、スレーブＢＭＳ２００ｊおよびマスターＢＭＳ２０間の無線通信において、いずれか一方は信号源であり、他の一方は負荷であり得る。以下、説明の便宜のために、スレーブＢＭＳ２００ｊのインピーダンスをマスターＢＭＳ２０のインピーダンスに合わせるインピーダンスマッチングを説明する。つまり、以下、スレーブＢＭＳ２００ｊのインピーダンスを負荷インピーダンス、マスターＢＭＳ２０のインピーダンスを信号源インピーダンスに称する。

図６はスミスチャートの一例示であり、スミスチャートは、インピーダンスチャート（Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｃｈａｒｔ）とアドミタンスチャート（Ａｄｍｉｔｔａｎｃｅ Ｃｈａｒｔ）が重なった形態であり得る 。インピーダンスチャートとアドミタンスチャートのそれぞれは、既存に広く公知のものであり、図面の作成および説明は省略する。実施形態により、スミスチャートを利用してインピーダンス整合（マッチング）を説明することができる。

実施形態により、スミスチャートを利用したインピーダンスマッチングのために第２インダクタＬ２－ｊを可変させる時、インダクタンス成分が増加するとスミスチャートの同心円の上側方向に沿って動き、キャパシタンスの成分が増加するとスミスチャートの同心円の下側方向に沿って動く。

規格化されたチップ形態の第１インダクタＬ１－ｊのみが搭載された状態では、マスターＢＭＳ２０とスレーブＢＭＳ２００ｊとのインピーダンス不整合、つまり、偏差が発生することがある。例えば、図６で、第１座標（１）は、第１インダクタＬ１－ｊのみが搭載された状態でスレーブＢＭＳ２００ｊに対応する負荷インピーダンスであり、第３座標（３）は、マスターＢＭＳ２０に対応する信号源インピーダンスであると仮定する。第１座標（１）を第３座標（３）とマッチングさせるために第２インダクタＬ２－ｊを構成するワイヤー（Ｗｉｒｅ）の個数、ワイヤーの太さ、ワイヤーの長さ、および隣接したワイヤー間の間隔のうちの少なくとも一つが決定され得る。

例えば、第２インダクタＬ２－ｊを構成するワイヤーの個数が増加すると、インダクタンス（Ｌ、Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）および抵抗（Ｒ）のサイズが減少することができる。また、第２インダクタＬ２－ｊを構成するワイヤーの太さが増加すると、抵抗（Ｒ）のサイズが減少することができる。また、第２インダクタＬ２－ｊを構成するワイヤーの材質が変更されると、材質の特性に応じてインダクタンス（Ｌ）および抵抗（Ｒ）値が変更され得る。また、第２インダクタＬ２－ｊを構成するワイヤーの長さが増加すると、インダクタンス（Ｌ）のサイズが増加することができる。また、第２インダクタＬ２－ｊを構成する複数のワイヤー間の離隔距離が大きくなると、キャパシタンス（Ｃ）値が増加することができる。

実施形態により、第１インダクタＬ１－ｊを搭載した後、第２インダクタＬ２－ｊを利用してインピーダンスチューニングを行うことによって、インピーダンス整合（Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｍａｔｃｈｉｎｇ）を実現することができる。第１座標（１）を目標点である第３座標（３）まで移動させるためにスミスチャートのどの軌跡を選択するのかはユーザーにより多様に選択され得る。例えば、図６で、第１座標（１）から第２座標（２）に移動した後、第２座標（２）から目標座標である第３座標（３）まで移動させることを仮定する。

図６を参照すれば、第１座標（１）から第２座標（２）に移動させるためには、スミスチャートで同心円の上側方向に動かなければならないため、インドクトクス成分の増加が必要である。例えば、先に説明した通り、第２インダクタＬ２－ｊを構成するワイヤーの長さを増加させてインダクタンス成分を大きく増加させることができる。第２座標（２）から第３座標（３）に移動させるためには、スミスチャートで同心円の下側方向に動かなければならないため、キャパシタンス成分の増加が必要である。例えば、先に説明した通り、第２インダクタＬ２－ｊを構成するワイヤーの離隔距離を大きくして、キャパシタンス成分を大きく増加させることができる。ただし、このような例示に限定されるのではなく、第２インダクタＬ２－ｊを構成するワイヤー（Ｗｉｒｅ）の個数、ワイヤーの太さ、ワイヤーの長さ、および隣接したワイヤー間の間隔を総合的に変更して、第１座標（１）を第３座標（３）とマッチングさせることができる。

以上で、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるのではなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者が多様に変形および改良した形態も本発明の権利範囲に属する。

Claims (10)

1. バッテリーセル構成部、および前記バッテリーセル構成部を管理するスレーブＢＭＳを含むバッテリーモジュールを少なくとも一つ含むバッテリーシステムにおいて、
   前記スレーブＢＭＳの通信部、
   前記通信部と第１グラウンドとの間に連結されるキャパシタ、
   前記第１グラウンドおよび前記キャパシタの接点と第２グラウンドとの間に直列連結される第１インダクタおよび第２インダクタ、そして
   前記スレーブＢＭＳが外部と通信するアンテナモードで、所定の周波数を有する交流信号を前記通信部に伝達する制御部を含み、
   前記第２インダクタは、
   前記第１インダクタにより決定された第１アンテナインピーダンスが通信対象であるマスターＢＭＳの第２アンテナインピーダンスとマッチングされるようにワイヤーで構成される、バッテリーシステム。
2. 前記第２インダクタは、
   前記第１アンテナインピーダンスと前記第２アンテナインピーダンスとがマッチングされるように前記ワイヤーの個数、前記ワイヤーの太さ、前記ワイヤーの長さ、および隣接したワイヤー間の間隔のうちの少なくとも一つが決定される、請求項１に記載のバッテリーシステム。
3. 前記第１インダクタおよび第２インダクタは、
   前記バッテリーセル構成部と前記スレーブＢＭＳとの間に位置する、請求項２に記載のバッテリーシステム。
4. 前記第１インダクタよりも前記接点から遠距離に位置する前記第２インダクタと前記第１グラウンドとの間の長さは、
   前記交流信号の波長の１／４に対応する、請求項３に記載のバッテリーシステム。
5. 前記第１グラウンドは、前記スレーブＢＭＳの信号グラウンドであり、
   前記第２グラウンドは、前記バッテリーセル構成部のシャーシグラウンドである、請求項１から４の何れか一項に記載のバッテリーシステム。
6. 前記バッテリーセル構成部に含まれている複数のバッテリーセルのそれぞれと電気的に連結されて、前記複数のバッテリーセルのそれぞれの電流、電圧、および温度のうちの少なくとも一つを含むバッテリーデータを収集するモニタリング部をさらに含む、請求項５に記載のバッテリーシステム。
7. 前記制御部は、
   前記モニタリング部が前記バッテリーデータを収集するモニタリングモードで、直流信号を前記通信部に伝達する、請求項６に記載のバッテリーシステム。
8. 前記通信部と無線通信して前記少なくとも一つのスレーブＢＭＳを管理するマスターＢＭＳをさらに含む、請求項７に記載のバッテリーシステム。
9. 前記制御部は、
   前記アンテナモードで、前記通信部を通じて前記収集されたバッテリーデータを前記マスターＢＭＳに伝送する、請求項８に記載のバッテリーシステム。
10. 前記第１インダクタは、
    既設定されたインピーダンス値を有するチップ形態で構成される、請求項１に記載のバッテリーシステム。