特許 6238427 バッテリーパック及びバッテリーパックの制御方法

(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】6238427

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】バッテリーパック及びバッテリーパックの制御方法

(51)【国際特許分類】

   B60R 16/03 20060101AFI20171120BHJP

   B60R 16/04 20060101ALI20171120BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20171120BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20171120BHJP

   H01M 2/10 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   B60R16/03 S

   B60R16/03 J

   B60R16/04 S

   B60R16/04 W

   H02J7/00 P

   H02J7/00 302Z

   H01M10/44 Q

   H01M2/10 E

【請求項の数】14

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-55454(P2013-55454)

(22)【出願日】2013年3月18日

(65)【公開番号】特開2013-193738(P2013-193738A)

(43)【公開日】2013年9月30日

【審査請求日】2016年3月18日

(31)【優先権主張番号】61/613,163

(32)【優先日】2012年3月20日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/785,021

(32)【優先日】2013年3月5日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】590002817

【氏名又は名称】三星エスディアイ株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＳＤＩ Ｃｏ．， ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100070024

【弁理士】

【氏名又は名称】松永 宣行

(74)【代理人】

【識別番号】100159042

【弁理士】

【氏名又は名称】辻 徹二

(72)【発明者】

【氏名】金 賢

(72)【発明者】

【氏名】朱 利 亞

(72)【発明者】

【氏名】林 地 洪

(72)【発明者】

【氏名】金 錫 謙

(72)【発明者】

【氏名】朴 成 ▲峻▼

【審査官】 筑波 茂樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０３３７８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２１６８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２０４９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２５７４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１０６６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１３８７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７９１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００２１６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｒ １６／０２ − １６／０４

Ｆ０２Ｄ ２９／００ − ２９／０６

Ｇ０１Ｒ ３１／００ − ３１／４４

Ｈ０１Ｍ １０／００ − １０／６６７

Ｈ０２Ｊ ７／００ − ７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料節約のために、エンジンが反復的に停止及び再始動される空回転制限(Ｉｄｌｅ Ｓｔｏｐ ＆ Ｇｏ：ＩＳＧ)システムを有するエンジンを始動するためのバッテリーパックにおいて、
発電モジュール、スタートモータ及び電気負荷が連結される第１端子と、
第２端子に連結され、充放電が可能なバッテリーセルと、
前記バッテリーセルと前記第１端子との間に電気的に連結された可変抵抗を備えた第１ ＩＳＧ電流調節部と、
前記バッテリーセル及び前記第１ＩＳＧ電流調節部に電気的に連結され、ＩＳＧシステムのモードによって、前記可変抵抗の抵抗値を設定するバッテリー管理部(ＢＭＳ：ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ)と、を備え、
前記ＢＭＳは、
前記ＩＳＧシステムのモードが、前記エンジンの速度が空回転速度以上の運転モードである時、前記第１端子と前記第２端子との間に充放電経路を形成するために、前記可変抵抗の抵抗値を第１抵抗値に設定し、
前記ＩＳＧシステムのモードが前記エンジンがオフ状態のスリープモードである時、前記第１端子と前記第２端子との間にＩＳＧ電流経路を形成するために、前記可変抵抗の抵抗値を前記第１抵抗値よりも高い第２抵抗値に設定することを特徴とするバッテリーパック。

【請求項2】

前記ＩＳＧシステムが前記スリープモードである時、前記ＢＭＳは、前記バッテリーセルの電圧を感知し、前記バッテリーセルの電圧が既定の基準値よりも低ければ、前記可変抵抗の抵抗値を増加させることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項3】

空回転制限（Ｉｄｌｅ Ｓｔｏｐ ａｎｄ Ｇｏ，ＩＳＧ）システムを有するエンジンを始動するためのバッテリーパックにおいて、
発電モジュール、スタートモータ及び第１電気負荷が連結される第１端子と、
第２端子に連結され、充放電が可能なバッテリーセルと、
前記第１端子を第１スイッチング端子または第２スイッチング端子に選択的に連結するモード制御部と、
前記バッテリーセルと前記第１スイッチング端子との間に電気的に連結される充放電部と、
前記バッテリーセルと前記第２スイッチング端子との間に電気的に連結された可変抵抗を含む第１ ＩＳＧ電流調節部と、
前記バッテリーセル、前記モード制御部、前記充放電部及び前記第１ ＩＳＧ電流調節部に電気的に連結され、前記ＩＳＧシステムのモードによって前記可変抵抗の抵抗値を設定するバッテリー管理部（ＢＭＳ）と、を含み、
前記ＩＳＧシステムが運転モードである時、前記モード制御部は、前記第１端子を前記第１スイッチング端子に連結し、前記第１端子と前記第２端子との間に前記充放電部と前記モード制御部とを通る充放電経路が形成され、前記バッテリーセルの出力電流は、前記充放電経路を通じて前記スタートモータに供給し、前記発電モジュールからの充電電流は、前記充放電経路を通じて前記バッテリーセルに供給され、
前記ＩＳＧシステムがスリープモードである時、前記モード制御部は、前記第１端子を前記第２スイッチング端子に連結し、前記第１端子と前記第２端子との間に前記第１ ＩＳＧ電流調節部と前記モード制御部とを通る第１ ＩＳＧ電流経路が形成されるバッテリーパック。

【請求項4】

前記充放電部は、スイッチを含むことを特徴とする請求項３に記載のバッテリーパック。

【請求項5】

前記ＩＳＧシステムが前記スリープモードである時、前記バッテリーセルの出力電流は、前記第１ＩＳＧ電流調節部、前記モード制御部、及び前記第１端子を通じて前記第１電気負荷に供給されることを特徴とする請求項３に記載のバッテリーパック。

【請求項6】

第２電気負荷が連結される第４端子と、
前記第４端子と前記バッテリーセルとの間に電気的に連結される第２ ＩＳＧ電流調節部をさらに含み、
前記ＢＭＳは、前記運転モードと前記スリープモードの両方で前記第４端子と前記第２端子との間の第２ ＩＳＧ電流経路を通じて、前記バッテリーセルの出力電流を前記第２電気負荷に供給することを特徴とする請求項３に記載のバッテリーパック。

【請求項7】

前記第２電気負荷は、前記ＩＳＧシステムが前記スリープモードであるときにも、ターンオフされないことを特徴とする請求項６に記載のバッテリーパック。

【請求項8】

メイン制御部が連結される第３端子をさらに含み、
前記第２ ＩＳＧ電流調節部は、前記スリープモード及び前記運転モードでいずれもターンオンされ、前記メイン制御部によって、前記バッテリーパックで異常電圧が感知されれば、ターンオフされるスイッチであることを特徴とする請求項６に記載のバッテリーパック。

【請求項9】

空回転制限（Ｉｄｌｅ Ｓｔｏｐ ａｎｄ Ｇｏ，ＩＳＧ）システムを有するエンジンを始動するためのバッテリーパックにおいて、
発電モジュール、スタートモータが連結される第１端子と、
第２端子に連結され、充放電が可能なバッテリーセルと、
前記バッテリーセルと第１スイッチング端子との間に充放電経路を形成する充放電部と、
第１電気負荷が連結される第４端子と前記バッテリーセルとの間に電気的に連結された第１可変抵抗を備えた第１ ＩＳＧ電流調節部と、
第２電気負荷が連結される第５端子と前記バッテリーセルとの間に電気的に連結された第２可変抵抗を備えた第２ ＩＳＧ電流調節部と、
前記第１及び前記第２ ＩＳＧ電流調節部及び前記バッテリーセルに電気的に連結され、ＩＳＧシステムのモードが運転モードであるときよりもスリープモードであるとき、前記第１及び第２可変抵抗の抵抗値を高く設定するバッテリー管理部（ＢＭＳ）を含むことを特徴とするバッテリーパック。

【請求項10】

前記ＢＭＳは、前記第４端子に供給される電圧と前記第５端子に供給される電圧を互いに独立的に可変するために、前記第１可変抵抗の抵抗値と前記第２可変抵抗の抵抗値を独立的に調節することを特徴とする請求項９に記載のバッテリーパック。

【請求項11】

前記第１端子と前記第４端子との間の第１ ＩＳＧ電流経路の電流の流れを感知するために、前記バッテリーセルと前記第４端子との間に前記第１ ＩＳＧ電流調節部と直列に電気的に連結される第１センサーと、
前記第１端子と前記第５端子との間の第２ ＩＳＧ電流経路の電流の流れを感知するために、前記バッテリーセルと前記第５端子との間に前記２ ＩＳＧ電流調節部と直列に電気的に連結された第２センサーと、をさらに備え、
前記第１センサー及び第２センサーによって感知された電流の流れの感知結果は、前記ＢＭＳに伝えられることを特徴とする請求項９に記載のバッテリーパック。

【請求項12】

前記ＢＭＳは、前記第１及び第２センサーから受けた電流の流れの感知結果に基づいて、前記第１可変抵抗の抵抗値と前記第２可変抵抗の抵抗値を互いに独立的に調節することを特徴とする請求項１１に記載のバッテリーパック。

【請求項13】

前記第１ＩＳＧ電流経路を形成するために、前記バッテリーセルと前記第４端子との間に前記第１ ＩＳＧ電流調節部と直列に電気的に連結される第１スイッチと、
前記第２ＩＳＧ電流経路を形成するために、前記バッテリーセルと前記第５端子との間に前記第２ ＩＳＧ電流調節部と直列に電気的に連結される第２スイッチと、をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載のバッテリーパック。

【請求項14】

前記第１及び第２スイッチは、前記ＢＭＳに連結されて、前記ＢＭＳによって制御され、前記第１及び第２スイッチのうち少なくとも一つは、電流の漏れを防ぐためにオープンされることを特徴とする請求項１３に記載のバッテリーパック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリーパック及びバッテリーパックの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、二次電池は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充電及び放電が可能な電池である。二次電池は、モバイル機器、電気自動車、ハイブリッド自動車、電気自転車、無停電電源供給装置(Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ)などのエネルギー源として使われ、適用される外部機器の種類によって、単一電池の形態で使われてもよく、複数の電池を連結して、一つの単位にまとめた電池モジュールの形態で使われてもよい。

【0003】

従来は、エンジン始動のための電源供給装置として、鉛蓄電池を使用している。最近は、燃費改善のために、ＩＳＧ(Ｉｄｌｅ Ｓｔｏｐ ＆ Ｇｏ)システムが適用されており、次第に拡散されている。空回転制限装置であるＩＳＧシステムを支援する電源供給装置は、エンジン始動のための高出力を出せる出力特性、及び頻繁な始動にも拘わらず、充放電特性が剛健に維持され、寿命が保証されねばならない。しかし、既存の鉛蓄電池は、ＩＳＧシステム下で頻繁にエンジンの停止及び再始動が繰り返されるため、充放電特性が劣化する問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、バッテリーパックが装着された自動車、電気自転車の始動が終わったスリープモード（Ｓｌｅｅｐ Ｍｏｄｅ）で発生する暗電流を、バッテリーパックの内部で簡単な構造で制御できるバッテリーパックを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

前記課題を達成するために、本発明の望ましい一実施形態によるバッテリーパックは、燃料節約のために、エンジンが反復的に停止及び再始動されるＩＳＧシステムを有するエンジンを始動し、充放電が可能なバッテリーセルと、前記バッテリーセルに電気的に連結された可変抵抗を備えた第１ ＩＳＧ電流調節部と、前記バッテリーセル及び前記第１ ＩＳＧ電流調節部に電気的に連結され、ＩＳＧシステムの現在モードによって、前記可変抵抗の抵抗値を設定するバッテリー管理部(ＢＭＳ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ)と、を備える。

【0006】

前記ＢＭＳは、前記ＩＳＧシステムの現在のモードが運転モードである時、充放電経路を形成するために、前記可変抵抗の抵抗値を第１抵抗値に設定し、前記ＩＳＧシステムの現在のモードがスリープモードである時、ＩＳＧ電流経路を形成するために、前記可変抵抗の抵抗値を第２抵抗値に設定する。

【0007】

前記ＩＳＧシステムの運転モードで、エンジンは、空回転速度以上の速度であり、前記ＩＳＧシステムのスリープモードで、エンジンは、オフ状態である。

【0008】

前記第１抵抗値は、前記第２抵抗値より小さい。

【0009】

前記ＢＭＳは、ＩＳＧシステムがスリープモードである時の前記バッテリーセルの電圧を感知して、前記バッテリーセルの電圧によって前記可変抵抗の抵抗値を調節し、前記スリープモードは、前記エンジンがオフ状態であることを示す。

【0010】

前記ＢＭＳによって感知されたバッテリーセルの電圧が、既定の基準値より低い時、前記可変抵抗の抵抗値は、前記ＢＭＳによって増加する。

【0011】

前記バッテリーパックは、前記バッテリーセル及び前記第１ ＩＳＧ電流調節部に電気的に連結された充放電部と、前記充放電部及び前記第１ ＩＳＧ電流調節部に電気的に連結されたモード制御部と、をさらに備え、前記充放電部は、前記ＩＳＧシステムが運転モードである時、充放電経路を形成し、前記第１ ＩＳＧ電流調節部は、前記ＩＳＧシステムがスリープモードである時、第１ ＩＳＧ電流経路を形成し、前記ＩＳＧシステムの運転モードで、エンジンは、空回転速度以上の速度であり、前記ＩＳＧシステムのスリープモードで、エンジンは、オフ状態である。

【0012】

前記充放電部は、コンダクター、抵抗及びスイッチのうち一つである。

【0013】

前記ＩＳＧシステムが運転モードである時、前記モード制御部は、第１スイッチング端子にスイッチング連結されて、前記バッテリーセルの出力電流を、前記充放電部を通じて第１端子に電気的に連結させ、充電電流は、前記第１端子を通じて発電モジュールから前記充放電部を通じて前記バッテリーセルに供給する。

【0014】

前記ＩＳＧシステムがスリープモードである時、前記モード制御部は、第２スイッチング端子にスイッチング連結されて、前記バッテリーセルの出力電流が、前記第１ ＩＳＧ電流調節部及び前記第１端子を通じて電気負荷に供給される。

【0015】

前記バッテリーパックは、前記バッテリーセル、前記充放電部及び前記モード調節部に電気的に連結されて、運転モード及びスリープモードで、第２ ＩＳＧ電流経路を通じて前記バッテリーセルから第４端子に連結された電気負荷に電力を供給する第２ ＩＳＧ電流調節部をさらに備える。

【0016】

前記電気負荷は、複数の電気負荷であり、前記複数の電気負荷のうち一部は、スリープモードでオフとならない。

【0017】

前記第２ ＩＳＧ電流調節部は、スリープモード及び運転モードでいずれもターンオンされ、第３端子を通じてバッテリーパックに電気的に連結されたメイン制御部によって、バッテリーパックで危険状態が感知されれば、スリープモードまたは運転モードでターンオフされるスイッチである。

【0018】

前記バッテリーパックは、前記バッテリーセル、前記ＢＭＳ、第４端子、第４ ＩＳＧ電流経路を形成する前記第１ ＩＳＧ電流調節部に電気的に連結される充放電部；第５暗電流経路を形成するために、前記バッテリーセルと第５端子との間に電気的に連結された可変抵抗を備えた第３ ＩＳＧ電流調節部；をさらに備え、前記ＢＭＳは、前記第１及び第３ ＩＳＧ電流調節部の可変抵抗値を、運転モードよりスリープモードで大きく設定する。

【0019】

前記ＢＭＳは、前記第４端子及び第５端子に供給される電圧を可変するために、前記第１ ＩＳＧ電流調節部及び前記第３ ＩＳＧ電流調節部の可変抵抗値を独立的に調節する。

【0020】

前記バッテリーパックは、前記第４ ＩＳＧ電流経路の電流の流れを感知するために、前記第１ ＩＳＧ電流調節部とバッテリーセルとの間に直列に電気的に連結された第１センサーと、前記第５ ＩＳＧ電流経路の電流の流れを感知するために、前記第３ ＩＳＧ電流調節部とバッテリーセルとの間に直列に電気的に連結された第２センサーと、をさらに備え、前記第１センサー及び第２センサーによって感知された電流の流れの感知結果は、前記ＢＭＳに伝えられる。

【0021】

前記ＢＭＳは、第１及び第２センサーから受けた電流の流れの感知結果に基づいて、前記第１ ＩＳＧ電流調節部及び第３ ＩＳＧ電流調節部の可変抵抗値を独立的に調節する。

【0022】

前記バッテリーパックは、前記第４ ＩＳＧ電流経路を形成するために、前記第１ ＩＳＧ電流調節部と第４端子との間に直列に電気的に連結される第１スイッチと、前記第５ ＩＳＧ電流経路を形成するために、前記第３ ＩＳＧ電流調節部と第５端子との間に直列に電気的に連結される第２スイッチと、をさらに備える。

【0023】

前記第１及び第２スイッチは、前記ＢＭＳに連結されて、前記ＢＭＳによって制御され、前記第１及び第２スイッチのうち少なくとも一つは、電流の漏れを防ぐためにオープンされる。

【発明の効果】

【0024】

本発明のバッテリーパックは、スリープモードで自動車、電気自転車のメイン制御部の機能をさらに非活性化させ、消費電力を減少させるために、暗電流制御機能を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の一実施形態によるバッテリーパックが装着される運送手段の構造を示す図面である。

【図2】本発明の一実施形態によるバッテリーパックの構造を示す図面である。

【図3】本発明の一実施形態による可変抵抗の抵抗値による第１端子の出力電圧を示すグラフである。

【図4】本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの構造を示す図面である。

【図5】本発明のさらに他の実施形態による運送手段の構造を示す図面である。

【図6】本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックの構造を示す図面である。

【図7】本発明のさらに他の実施形態による運送手段の構造を示す図面である。

【図8】本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックの構造を示す図面である。

【図9】本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックの構造を示す図面である。

【図10】本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックの構造を示す図面である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

本発明の利点、特徴及びそれらを達成する方法は、添付する図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば、明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されず、それぞれ異なる多様な形態で具現され、単に、本実施形態は、本発明の開示を完全にし、当業者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、特許請求の範囲によって定義される。一方、本明細書で使われた用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書で、単数形は、文言で特別に述べない限り複数形も含む。明細書で使われる「含む(Ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ)」及び／または「含むところの(Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ)」は、述べられた構成要素、ステップ、動作及び／または素子は、一つ以上の他の構成要素、ステップ、動作及び／または素子の存在、または追加を排除しない。第１及び第２の用語は、多様な構成要素の説明に使われるが、構成要素は、用語によって限定されるものではない。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だけとして使われる。

【0027】

図１は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００が装着される運送手段１０の構造を示した図面である。

【0028】

本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００は、エンジンを備える運送手段１０に装着される。運送手段１０は、例えば、自動車、電気自転車である。

【0029】

前記バッテリーパック１００は、発電モジュール１１０から生成される充電電力を保存し、スターターモーター１２０に放電電力を供給する。例えば、前記発電モジュール１１０は、エンジン１２２と動力連結され、エンジン１２２の駆動軸と連結されて、回転動力を電気的な出力に変換する。この時、発電モジュール１１０から生成された充電電力は、バッテリーパック１００に供給される。例えば、前記発電モジュール１１０は、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）発電機(図示せず)、またはＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）発電機(図示せず)及び整流装置(図示せず)を備え、約ＤＣ １５Ｖ、さらに具体的に、ＤＣ １４.６Ｖ〜１４.８Ｖの電圧を供給する。

【0030】

例えば、前記スターターモーター１２０は、エンジン１２２の始動時に稼動され、エンジン１２２の駆動軸を回転させる初期回転動力を提供する。例えば、前記スターターモーター１２０は、バッテリーパック１００の第１及び第２端子Ｐ１,Ｐ２を通じて保存された電力が供給されて、エンジン１２２の稼動時またはアイドルストップ(Ｉｄｌｅ Ｓｔｏｐ)以後、エンジン１２２の再稼動時に駆動軸を回転させて、エンジン１２２を始動する。前記スターターモーター１２０は、エンジン１２２の始動時に稼動され、スターターモーター１２０によって始動されたエンジン１２２の稼動中には、発電モジュール１１０が駆動されて、充電電力を生成する。

【0031】

例えば、前記バッテリーパック１００は、燃費改善のために、ＩＳＧ(Ｉｄｌｅ Ｓｔｏｐ ＆ Ｇｏ)機能が具現されたＩＳＧシステムのエンジン始動のための電源装置に適用される。ＩＳＧシステムでは、エンジン１２２の停止及び再始動が頻繁に繰り返されるため、バッテリーパック１００の充放電が繰り返される。

【0032】

従来、ＩＳＧシステムに適用される鉛蓄電池は、充放電動作が頻繁に繰り返されるので、耐久寿命が短縮され、充放電特性が低下する問題があり、例えば、充放電の反復によって充電容量が低下して、エンジンの始動性が落ち、鉛蓄電池の交換周期が短くなる問題がある。

【0033】

本発明の一実施形態によれば、バッテリーパック１００が、鉛蓄電池に比べて、充放電特性が比較的一定に維持され、経時的な劣化が少ないリチウムイオン電池(Ｌｉｔｈｉｕｍ−Ｉｏｎ Ｂａｔｔｅｒｙ)を含むことによって、エンジンの停止及び再始動が繰り返されるＩＳＧシステムに好適に適用される。また、同じ充電容量の鉛蓄電池に比べて、低重量化が可能であるので、燃費改善の効果が期待でき、鉛蓄電池より小さい体積でも、同じ充電容量を具現することができるので、搭載空間が節約できるという長所がある。本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００は、リチウムイオン電池に限定されず、ニッケル−水素電池(ＮｉＭＨ：Ｎｉｃｋｅｌ Ｍｅｔａｌ Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｂａｔｔｅｒｙ)、ニッケル−カドミウム電池(Ｎｉｃｋｅｌ−Ｃａｄｍｉｕｍ Ｂａｔｔｅｒｙ)が適用される。

【0034】

一方、前記バッテリーパック１００には、発電モジュール１１０及びスターターモーター１２０と共に、少なくとも一つの電気負荷が連結される。本明細書では、少なくとも一つの電気負荷を、電気負荷１ １３０ａ及び電気負荷２ １３０ｂと例示し、電気負荷の個数及び種類は、運送手段１０の具体的な具現例によって変わる。電気負荷１ １３０ａ及び電気負荷２ １３０ｂは、バッテリーパック１００に保存された電力を消費することによって、第１及び第２端子Ｐ１,Ｐ２を通じて、保存された放電電力が供給される。電気負荷１ １３０ａ及び電気負荷２ １３０ｂは、例えば、ナビゲーション、オーディオ、照明灯、車両用ブラックボックス、盗難防止装置など、多様な種類の電子装置である。

【0035】

メイン制御部１４０は、バッテリーパック１００が装着された運送手段１０の全体動作を制御する制御部である。メイン制御部１４０は、第３端子Ｐ３を通じてバッテリーパック１００と連結されて制御信号を交換し、バッテリーパック１００の状態をモニタリングし、バッテリーパック１００の動作を制御する。

【0036】

本発明の一実施形態による運送手段１０は、始動がオン状態である時には、運転モードで動作し、始動がオフ状態である時には、スリープモードで動作する。運送手段１０の動作モードは、メイン制御部１４０によって設定されて制御され、メイン制御部１４０は、動作モードによって、バッテリーパック１００、電気負荷１３０ａ,１３０ｂ及び運送手段１０の構成要素を制御する。

【0037】

バッテリーパック１００は、運転モードでは、発電モジュール１１０から供給された電力を充電する充電動作と、スターターモーター１２０、電気負荷１ １３０ａ、及び電気負荷２ １３０ｂに電気を供給する放電動作とを行う。スリープモードで、バッテリーパック１００は、充電動作は行わず、電気負荷１３０ａ,１３０ｂに電流を供給する動作を行う。スリープモードで、電気負荷１３０ａ,１３０ｂに供給される電流を、暗電流と称す。暗電流によって、バッテリーパック１００は、スリープモードでも電力を消耗する。

【0038】

バッテリーパック１００に保存された電力は、スリープモードから運転モードに転換される時、すなわち、運送手段１０を始動させる時、エンジン１２２を再稼動させるために、スターターモーター１２０に供給されねばならない。しかし、スリープモードで、暗電流によってバッテリーパック１００が放電されて、スターターモーター１２０に駆動電力を供給できない場合、運送手段１０の再始動が不可能である場合が発生する。このために、スリープモードで、暗電流を遮断する機能が提供される。

【0039】

本発明の実施形態は、暗電流の遮断において、バッテリーパック１００で暗電流調節機能を提供する。また、可変抵抗を利用して、暗電流を調節することによって、簡単な構造で暗電流を調節する。

【0040】

図２は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００ａの構造を示した図面である。

【0041】

本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００ａは、バッテリーセル２１０、第１暗電流調節部(または第１ ＩＳＧ電流調節部)２２０、及びバッテリー制御部(ＢＭＳ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ)２３０を備える。

【0042】

バッテリーセル２１０は、リチウムイオン電池、ニッケル−水素電池で具現される。バッテリーセル２１０は、発電モジュール１１０から供給された充電電流が供給されて充電される。また、バッテリーセル２１０は、スターターモーター１２０及び電気負荷１３０ａ,１３０ｂに充電電力を供給する。

【0043】

本発明の一実施形態によれば、バッテリーセル２１０の充放電経路と、スリープモードで暗電流(ＩＳＧ電流)が流れる経路とは共通して形成され、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０を通じて、充放電電流及び暗電流が流れる。

【0044】

第１ ＩＳＧ電流調節部２２０は、可変抵抗を備える。可変抵抗は、ＢＭＳ ２３０からの制御信号によって、その抵抗値が変わる。ＢＭＳ ２３０は、運送手段１０の現在のモードによって、可変抵抗の抵抗値を調節する。例えば、ＢＭＳ ２３０は、現在のモードが運転モードならば、可変抵抗の抵抗値を、充放電経路を形成するための第１抵抗値に設定し、スリープモードならば、可変抵抗の抵抗値を、暗電流経路を形成するための第２抵抗値に設定する。ここで、第１抵抗値は、第２抵抗値より小さい。

【0045】

本発明の他の実施形態によれば、ＢＭＳ ２３０は、スリープモードでも可変抵抗の抵抗値を調節する。例えば、ＢＭＳ ２３０は、スリープモード中にバッテリーセル２１０の電圧を検出して、バッテリーセル２１０の電圧によって、可変抵抗の抵抗値を調節して、暗電流を調節する。このような場合、バッテリーセル２１０の電圧が低くなるほど、可変抵抗の抵抗値を増加させて、バッテリーセル２１０の充電電力が少なくなる場合、暗電流を減少させる。

【0046】

図３は、本発明の一実施形態による可変抵抗の抵抗値による第１端子Ｐ１の出力電圧を示したグラフである。

【0047】

図３に示したように、可変抵抗の抵抗値の増加によって、第１端子Ｐ１の出力電圧が低下する。本発明の一実施形態によれば、このような可変抵抗の抵抗値と第１端子Ｐ１の出力電圧との関係を利用して、電気負荷を段階的にオフさせる。例えば、スリープモードで可変抵抗の抵抗値は、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の３段階で調節される。このように可変抵抗の抵抗値の変化によって、出力電圧レベルがＶ１、Ｖ２、Ｖ３に変われば、電気負荷の定格電圧レベルによって、電気負荷が自動的にオフされる。例えば、可変抵抗がＲ１の抵抗値を有して、出力電圧がＶ１である場合、Ｖ１より低い定格電圧を有する電気負荷１ないし５が、いずれもオン状態となる。可変抵抗がＲ２の抵抗値を有して、出力電圧がＶ２である場合、Ｖ２より高い定格電圧レベルを有する電気負荷１及び電気負荷２は、オフされ、電気負荷３ないし５は、オン状態となる。可変抵抗がＲ３の抵抗値を有して、出力電圧がＶ３である場合、Ｖ３より高い定格電圧レベルを有する電気負荷１ないし４は、オフされ、電気負荷５は、オン状態となる。また、可変抵抗の抵抗値を最大値に設定するか、または可変抵抗をオフさせて、暗電流を遮断する。

【0048】

本発明の一実施形態によれば、可変抵抗は、電気負荷を段階的にオフさせるために、非連続的な所定数のレベルの抵抗値を有する。

【0049】

図４は、本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１００ｂの構造を示した図面である。

【0050】

本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１００ｂは、バッテリーセル２１０、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０、ＢＭＳ ２３０、充放電部４１０及びモード制御部４２０を含む。

【0051】

本実施形態によれば、バッテリーパック１００ｂは、充放電パスＩ１と第１暗電流パスＩ２とを別途に備え、運送手段１０の動作モードによって、第１端子Ｐ１が充放電パスＩ１を通じてバッテリーセル２１０に連結されるか、または第１暗電流パスＩ２を通じてバッテリーセル２１０に連結される。充放電パスＩ１は、充放電部４１０を通じるパスであり、第１暗電流パスＩ２は、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０を通じるパスである。

【0052】

充放電部４１０は、運送手段１０が運転モードである時、充放電パスＩ１を形成する。一実施形態によれば、充放電部４１０は、コンダクター(導電体)を含んで具現される。他の実施形態によれば、充放電部４１０は、抵抗を含んで具現される。他の実施形態によれば、充放電部４１０は、スイッチを含んで具現される。さらに他の実施形態によれば、充放電部４１０は、充電パスと放電パスとを並列に備える。このような場合、充電パスと放電パスとに、それぞれダイオードが備えられる。

【0053】

第１ ＩＳＧ電流調節部２２０は、運送手段１０がスリープモードである時、第１暗電流パスＩ２を形成する。前述したように、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０は、可変抵抗を備える。可変抵抗の抵抗値は、ＢＭＳ ２３０によって調節される。

【0054】

モード制御部４２０は、運送手段１０の動作モードによって、充放電パスＩ１を第１端子Ｐ１に連結させるか、または第１暗電流パスＩ２を第２端子Ｐ２に連結させる。モード制御部４２０を制御する制御信号ＣＯＮは、ＢＭＳ ２３０から提供される。

【0055】

モード制御部４２０は、運送手段１０が運転モードである場合、スイッチがＳ１端子に連結された第１状態を有する。これにより、バッテリーセル２１０から出力された電流が、充放電部４１０を通じて第１端子Ｐ１に導通される。運転モード中に発電モジュール１１０から充電電流が、第１端子Ｐ１を通じて供給されれば、充電電流は、充放電部４１０を通じてバッテリーセル２１０に供給される。

【0056】

モード制御部４２０は、運送手段１０がスリープモードである場合、スイッチがＳ２端子に連結された第２状態を有する。これにより、バッテリーセル２１０から出力された電流は、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０及び第１端子Ｐ１を通じて電気負荷に供給される。スリープモードでは、前述したように、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０の可変抵抗は、バッテリーセル２１０の電圧レベルによって、その抵抗値が変化する。また、スリープモードで、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０の可変抵抗の抵抗値は、ＢＭＳ ２３０に調節される。

【0057】

図５は、本発明の他の実施形態による運送手段１０の構造を示した図面である。

【0058】

本発明の他の実施形態による運送手段１０は、スリープモードでもオフされてはいけない電気負荷を備え、バッテリーパック１００ｃは、スリープモードでも常に電流が供給される第４端子Ｐ４を提供する。このような構成によって、運送手段１０の設計者は、スリープモードでもオフされてはいけない電気負荷を、第４端子Ｐ４に連結することによって、当該電気負荷をスリープモードでもオフさせない。

【0059】

例えば、図５に示されたように、電気負荷１ １３０ａは、第１端子Ｐ１に連結されて、スリープモードで、第１端子Ｐ１の出力電圧レベルによって動作を止めるが、電気負荷２ １３０ｂは、第４端子Ｐ４に連結されて、スリープモードでも常に動作する。

【0060】

図６は、本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１００ｃの構造を示した図面である。

【0061】

本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１００ｃは、バッテリーセル２１０、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０、ＢＭＳ ２３０、充放電部４１０、モード制御部４２０及び第２ ＩＳＧ電流調節部６１０を備える。

【0062】

本発明の一実施形態によれば、第２ ＩＳＧ電流調節部６１０は、バッテリーセル２１０と第４端子Ｐ４との間に連結され、第２暗電流パスＩ３を形成する。

【0063】

一実施形態によれば、第２ ＩＳＧ電流調節部６１０は、導電体を含んで具現される。このような場合、第４端子Ｐ４に連結された電気負荷は、運転モード及びスリープモードで、常に第２暗電流パスＩ３を通じて電力を供給されるので、さらに安定的に電力を供給され、スリープモードでも、続けてオン状態である。

【0064】

他の実施形態によれば、第２ ＩＳＧ電流調節部６１０は、スイッチを含んで具現される。本実施形態によれば、第２ ＩＳＧ電流調節部６１０のスイッチは、運転モード及びスリープモードでオン状態であり、バッテリーパック１００ｃの危険状況が感知されれば、オフ状態となる。例えば、スリープモード中に、バッテリーパック１００ｃが過熱、過充電、過放電、爆発の危険がある場合に、第２ ＩＳＧ電流調節部６１０は、オフ状態となる。また、スリープモード中に、バッテリーセル２１０の残余電力がスターターモーター１２０を１回動作させる限界レベルに近接するか、または限界レベルに達した場合、第２ ＩＳＧ電流調節部６１０は、スイッチをオフ状態に変更して、暗電流を完全遮断する。第２ ＩＳＧ電流調節部６１０を制御する制御信号は、ＢＭＳ ２３０から提供される。また、バッテリーパック１００ｃの危険状況が感知されれば、第１暗電流パスＩ２も遮断される。

【0065】

図７は、本発明のさらに他の実施形態による運送手段１０の構造を示した図面である。

【0066】

本発明のさらに他の実施形態による運送手段１０は、少なくとも一つの電気負荷、すなわち、電気負荷１ １３０ａ及び電気負荷２ １３０ｂが、それぞれバッテリーパック１００ｄの別途の端子を通じて連結される。すなわち、バッテリーパック１００ｄは、電気負荷１ １３０ａに電力を供給するための第４端子Ｐ４と、電気負荷２ １３０ｂに電力を供給するための第５端子Ｐ５とを提供する。したがって、第１端子Ｐ１には、発電モジュール１１０及びスターターモーター１２０が連結されて、充放電電流が流れ、第４端子Ｐ４及び第５端子Ｐ５には、電気負荷１１３０ａ及び電気負荷２１３０ｂがそれぞれ連結されて、電気負荷を駆動するための電流及び暗電流が流れる。

【0067】

このような構成によって、複数の電気負荷のオン／オフを個別的に制御できる。また、電気負荷を定格電圧によって、段階的にオフさせる代わりに、重要度または暗電流の大きさによって、段階的にオフさせる。

【0068】

以下、複数の電気負荷に流れる暗電流を遮断する方法について具体的に説明する。

【0069】

図８は、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパック１００ｄ’の構造を示した図面である。

【0070】

本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパック１００ｄ’は、バッテリーセル２１０、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０、ＢＭＳ ２３０、充放電部４１０、第３ ＩＳＧ電流調節部８１０を備える。

【0071】

本発明の一実施形態によれば、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０は、バッテリーセル２１０と第４端子Ｐ４との間に連結されて、第４暗電流パスＩ４を形成する。同様に、第３ ＩＳＧ電流調節部８１０は、バッテリーセル２１０と第５端子Ｐ５との間に連結されて、第５暗電流パスＩ５を形成する。

【0072】

ＢＭＳ ２３０は、運転モードでは、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０及び第３ ＩＳＧ電流調節部８１０の可変抵抗値が小さくなるように調節する。これにより、可変抵抗で消費される電力を最小にする。

【0073】

一方、ＢＭＳ ２３０は、スリープモードでは、バッテリーセル２１０の電圧によって可変抵抗値を調節する。ＢＭＳ ２３０は、スリープモードでは、運転モードである時より可変抵抗値を大きくする。また、ＢＭＳ ２３０は、バッテリーセル２１０の電圧が低くなるほど、可変抵抗の値を増加させ、バッテリーセル２１０の充電電力が少なくなる場合、暗電流を減少させる。

【0074】

特に、本実施形態によるバッテリーパック１００ｄ’の場合、ＢＭＳ ２３０は、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０と第３ ＩＳＧ電流調節部８１０との抵抗値を、それぞれ別途に制御する。これにより、電気負荷１ １３０ａ及び電気負荷２ １３０ｂのうちいずれか一つにだけ電力を供給し、残りの一つには、電力の供給を遮断する。すなわち、ユーザの要求によって、所望の電気負荷にだけ電力を供給する。例えば、電力の供給及び遮断の如何は、負荷の重要度によって決定されてもよく、消費電力の大きさによって決定されてもよい。

【0075】

もちろん、バッテリーセル２１０の電圧からバッテリーセル２１０の残余電力がスターターモーター１２０を１回動作させる限界レベルに近接するか、または限界レベルに達した場合、ＢＭＳ ２３０は、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０及び第３ ＩＳＧ電流調節部８１０の可変抵抗値を最大にして、暗電流を最小化するか、または完全遮断する。

【0076】

図９は、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパック１００ｄ”の構造を示した図面である。本実施形態によるバッテリーパック１００ｄ”では、図８のバッテリーパック１００ｄ’と異なる部分を中心に説明する。

【0077】

本実施形態によるバッテリーパック１００ｄ”は、バッテリーセル２１０、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０、ＢＭＳ ２３０、充放電部４１０、第３ ＩＳＧ電流調節部８１０、センサー１ ９１０、センサー２ ９２０を備える。

【0078】

本発明の一実施形態によれば、バッテリーセル２１０と第４端子Ｐ４との間にセンサー１ ９１０及び第１ ＩＳＧ電流調節部２２０が直列に連結されて、第４暗電流パスＩ４を形成する。センサー１ ９１０及び第１ ＩＳＧ電流調節部２２０の配列順序は、互いに変わることもある。同様に、バッテリーセル２１０と第５端子Ｐ５との間にセンサー２ ９２０及び第３ ＩＳＧ電流調節部８１０が連結されて、第５暗電流パスＩ５を形成する。

【0079】

センサー１ ９１０及びセンサー２ ９２０は、それぞれ第４暗電流パスＩ４及び第５暗電流パスＩ５に流れる電流の大きさを感知する。そして、センサー１ ９１０及びセンサー２ ９２０は、感知結果をＢＭＳ ２３０に伝送する。

【0080】

一実施形態によれば、ＢＭＳ ２３０は、センサー１ ９１０及びセンサー２ ９２０から受信した電流の感知結果に基づいて、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０と第３ ＩＳＧ電流調節部８１０との抵抗値をそれぞれ別途に制御する。ＢＭＳ ２３０は、暗電流値が基準値より大きい場合に、暗電流パスを遮断する。例えば、センサー１ ９１０で感知した暗電流の大きさが、基準値より大きい場合、ＢＭＳ ２３０は、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０の可変抵抗値を最大にして、電気負荷１ １３０ａに供給される電力を最小化するか、または遮断する。

【0081】

他の実施形態によれば、ＢＭＳ ２３０は、センサー１ ９１０及びセンサー２ ９２０から受信した電流の感知結果と、バッテリーセル２１０の電圧とに基づいて、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０及び第３ ＩＳＧ電流調節部８１０の抵抗値を段階的に調節する。この時、ＢＭＳ ２３０は、複数の段階で抵抗値を調節するための複数の基準値を備える。複数の基準値は、それぞれバッテリーセル２１０の電圧によって決定される。例えば、バッテリーセル２１０の電圧が第１電圧値であり、暗電流の大きさが第１基準値より大きければ、ＢＭＳ ２３０は、抵抗値を増加させて、暗電流を第１基準値より小さくする。そして、バッテリーセル２１０の電圧が低下して第２電圧値となった場合、暗電流の大きさが第２基準値より大きければ、ＢＭＳ ２３０は、抵抗値をさらに増加させて、暗電流を第２基準値より小さくする。ここで、第２基準値は、第１基準値より小さい値である。

【0082】

もちろん、本実施形態でも、バッテリーセル２１０の電圧からバッテリーセル２１０の残余電力が、スターターモーター１２０を１回動作させる限界レベルに近接するか、または限界レベルに達した場合に、暗電流が最小基準値以上である時には、ＢＭＳ ２３０は、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０及び第３ ＩＳＧ電流調節部８１０の可変抵抗値を最大にして、暗電流を最小化するか、または完全遮断する。

【0083】

図１０は、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパック１００ｄ”’の構造を示した図面である。本実施形態によるバッテリーパック１００ｄ”’では、図９のバッテリーパック１００ｄ”と異なる部分を中心に説明する。

【0084】

本実施形態によるバッテリーパック１００ｄ”’は、バッテリーセル２１０、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０、ＢＭＳ ２３０、充放電部４１０、第３ ＩＳＧ電流調節部８１０、センサー１ ９１０、センサー２ ９２０、スイッチ１ １０１０、スイッチ２ １０２０を備える。

【0085】

本発明の一実施形態によれば、バッテリーセル２１０と第４端子Ｐ４との間にセンサー１ ９１０、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０、スイッチ１ １０１０が直列に連結されて、第４暗電流パスＩ４を形成する。この時、センサー１ ９１０、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０、及びスイッチ１ １０１０の配列順序は、互いに変わることもある。同様に、バッテリーセル２１０と第５端子Ｐ５との間にセンサー２ ９２０、第３ ＩＳＧ電流調節部８１０、及びスイッチ２ １０２０が連結されて、第５暗電流パスＩ５を形成する。

【0086】

本実施形態によれば、スイッチ１ １０１０及びスイッチ２ １０２０を使用して、第４暗電流パスＩ４及び第５暗電流パスＩ５をそれぞれ完全に遮断する。第１ ＩＳＧ電流調節部２２０及び第３ ＩＳＧ電流調節部８１０の可変抵抗値を最大にする場合でも、暗電流が微細に流れ、これにより、バッテリーセル２１０の充電電力を不要に消費する。したがって、ＢＭＳ ２３０は、第４暗電流パスＩ４及び第５暗電流パスＩ５をそれぞれ完全に遮断しようとする場合には、スイッチ１ １０１０及び／またはスイッチ２ １０２０を開放させて、暗電流の流れを完全に遮断する。

【0087】

もちろん、図示していないが、図８ないし図１０によるバッテリーパック１００ｄ’〜１００ｄ”’において、充放電部４１０と第１ ＩＳＧ電流調節部２２０及び第３ ＩＳＧ電流調節部８１０が連結されるノードに、モード制御部をさらに備える。そして、運転モードでは、バッテリーセル２１０を充放電部４１０と連結し、スリープモードでは、バッテリーセル２１０を第１ ＩＳＧ電流調節部２２０及び第３ ＩＳＧ電流調節部８１０と連結させることもできる。

【0088】

または、運転モードでは、バッテリーセル２１０が充放電部４１０、第１ ＩＳＧ電流調節部２２０、及び第３ ＩＳＧ電流調節部８１０にいずれも連結され、スリープモードでは、バッテリーセル２１０を第１ ＩＳＧ電流調節部２２０及び第３ ＩＳＧ電流調節部８１０と連結させることもできる。

【0089】

たとえ、本発明は、前述した望ましい実施形態と関連して説明したにしても、発明の要旨及び範囲から離脱せず、多様な修正や変形が可能である。したがって、特許請求の範囲には、本発明の要旨に属する限り、このような修正や変形を含むものである。

【産業上の利用可能性】

【0090】

本発明は、電池関連の技術分野に好適に適用可能である。

【符号の説明】

【0091】

１０ 運送手段
１００,１００ａ,１００ｂ,１００ｃ,１００ｄ バッテリーパック
１１０ 発電モジュール
１２０ スターターモーター
１３０ａ,１３０ｂ 電気負荷
１４０ メイン制御部
２１０ バッテリーセル
２２０ 第１ ＩＳＧ電流調節部
２３０ ＢＭＳ
４１０ 充放電部
４２０ モード制御部
６１０ 第２ ＩＳＧ電流調節部
８１０ 第３ ＩＳＧ電流調節部
９１０ センサー１
９２０ センサー２
１０１０ スイッチ１
１０２０ スイッチ２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】