特許 6257162 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】6257162

(24)【登録日】2017年12月15日

(45)【発行日】2018年1月10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】

   H02J 7/14 20060101AFI20171227BHJP

   H01M 2/10 20060101ALI20171227BHJP

   B60R 16/04 20060101ALI20171227BHJP

   B60R 16/03 20060101ALI20171227BHJP

   B60R 16/033 20060101ALI20171227BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/14 H

   H01M2/10 S

   B60R16/04 S

   B60R16/03 K

   B60R16/033 C

【請求項の数】17

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-59609(P2013-59609)

(22)【出願日】2013年3月22日

(65)【公開番号】特開2013-201891(P2013-201891A)

(43)【公開日】2013年10月3日

【審査請求日】2016年3月22日

(31)【優先権主張番号】10-2012-0030237

(32)【優先日】2012年3月23日

(33)【優先権主張国】KR

(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】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(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▲ジュン▼

【審査官】 坂東 博司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２４６１９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９１７５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５０７８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０４２８０７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０７２６７０９０（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】 欧州特許出願公開第０２１３８７１２（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−２６０９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２０４１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１１０４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２６２１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−２４１０４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−１８９０９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／１４

Ｂ６０Ｒ １６／０３

Ｂ６０Ｒ １６／０３３

Ｂ６０Ｒ １６／０４

Ｈ０１Ｍ ２／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電モジュールから充電電流を供給されて電気エネルギーを充電するメインバッテリーと、
前記発電モジュールから充電電流を供給されて電気エネルギーを充電するサブバッテリーと、
前記メインバッテリーの電圧が第１基準電圧以上ならば、前記メインバッテリーの代りに、前記サブバッテリーに前記発電モジュールから供給された充電電流を伝達するように制御するバッテリー制御部と、を備え、
前記発電モジュールの出力電圧は前記メインバッテリーの定格電圧より高く、前記サブバッテリーの定格電圧は前記メインバッテリーの定格電圧より高く、
前記サブバッテリーの電圧が第２基準電圧以上ならば、前記サブバッテリーを放電させるサブバッテリー放電部をさらに備え、
前記第２基準電圧は、前記サブバッテリーが満充電された場合に前記サブバッテリーの電圧に対応する電圧であるバッテリーパック。

【請求項2】

前記バッテリーパックは、
前記発電モジュールと前記メインバッテリーとの間に直列連結された第１スイッチと、
前記発電モジュールと前記サブバッテリーとの間に直列連結された第２スイッチと、をさらに備える請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項3】

前記バッテリー制御部は、
前記メインバッテリーの電圧が第１基準電圧未満ならば、前記第１スイッチをターンオンさせ、前記第２スイッチをターンオフさせ、
前記メインバッテリーの電圧が第１基準電圧以上ならば、前記第２スイッチをターンオンさせ、前記第１スイッチをターンオフさせる請求項２に記載のバッテリーパック。

【請求項4】

前記バッテリーパックは、前記サブバッテリーの両端間に連結された第３スイッチをさらに備え、
前記バッテリー制御部は、前記サブバッテリーの電圧が前記第２基準電圧未満ならば、前記第３スイッチをターンオフさせ、前記サブバッテリーの電圧が前記第２基準電圧以上ならば、前記第３スイッチをターンオンさせる請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項5】

前記バッテリーパックは、エンジンを備える運送手段に備えられ、前記運送手段のエンジン始動のための始動動力を提供するスターターモータに放電電流を供給し、
前記発電モジュールは、前記エンジンから供給されるエネルギーから電気エネルギーを生成する請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項6】

前記バッテリーパックは、前記サブバッテリーの両端間に連結された第３スイッチをさらに備え、
前記バッテリー制御部は、
前記サブバッテリーの電圧が前記第２基準電圧未満ならば、前記第３スイッチをターンオフさせ、前記サブバッテリーの電圧が前記第２基準電圧以上ならば、前記第３スイッチをターンオンさせ、
前記サブバッテリーの電圧が第３基準電圧を超過すれば、前記第３スイッチをターンオンさせ、前記サブバッテリーの電圧が前記第３基準電圧以下ならば、前記第３スイッチをターンオフさせ、
前記第３基準電圧は、前記第２基準電圧より低い電圧であり、前記サブバッテリーに保存された電気エネルギーで前記スターターモータを一回駆動させうる充電量に対応する前記サブバッテリーの電圧である請求項５に記載のバッテリーパック。

【請求項7】

発電モジュールから充電電流を供給されて電気エネルギーを充電するメインバッテリーと、
前記発電モジュールから充電電流を供給されて電気エネルギーを充電するサブバッテリーと、
前記メインバッテリーの電圧が第１基準電圧以上ならば、前記メインバッテリーの代りに、前記サブバッテリーに前記発電モジュールから供給された充電電流を伝達するように制御するバッテリー制御部と、を備え、
前記発電モジュールの出力電圧は前記メインバッテリーの定格電圧より高く、前記サブバッテリーの定格電圧は前記メインバッテリーの定格電圧より高く、
前記バッテリー制御部は、放電モードで前記メインバッテリー及び前記サブバッテリーから放電電流を出力させるバッテリーパック。

【請求項8】

前記バッテリーパックは、
前記発電モジュールと前記メインバッテリーとの間に直列連結された第１スイッチと、
前記発電モジュールと前記サブバッテリーとの間に直列連結された第２スイッチと、をさらに備え、
前記バッテリー制御部は、前記放電モードで前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをターンオンさせる請求項７に記載のバッテリーパック。

【請求項9】

前記バッテリーパックは、前記サブバッテリーの両端間に連結された第３スイッチをさらに備え、
前記バッテリー制御部は、前記放電モードで前記第３スイッチをターンオフさせる請求項８に記載のバッテリーパック。

【請求項10】

バッテリーパックの制御方法において、
前記バッテリーパックは、発電モジュールから充電電流を供給されて電気エネルギーを充電するメインバッテリー及びサブバッテリーを備え、前記バッテリーパックの制御方法は、
前記メインバッテリーの電圧を測定する段階と、
前記メインバッテリーの電圧が第１基準電圧以上ならば、前記メインバッテリーの代りに前記サブバッテリーに、前記発電モジュールから供給された充電電流を伝達する段階と、を含み、
前記発電モジュールの出力電圧は前記メインバッテリーの定格電圧より高く、前記サブバッテリーの定格電圧は前記メインバッテリーの定格電圧より高く、
前記サブバッテリーの電圧が第２基準電圧以上ならば、前記サブバッテリーを放電させる段階をさらに含み、
前記第２基準電圧は、前記サブバッテリーが満充電された場合に前記サブバッテリーの電圧に対応する電圧であるバッテリーパックの制御方法。

【請求項11】

前記バッテリーパックは、
前記発電モジュールと前記メインバッテリーとの間に直列連結された第１スイッチと、
前記発電モジュールと前記サブバッテリーとの間に直列連結された第２スイッチと、をさらに備え、
前記バッテリーパックの制御方法は、
前記メインバッテリーの電圧が前記第１基準電圧未満ならば、前記第１スイッチをターンオンさせ、前記第２スイッチをターンオフさせる段階と、
前記メインバッテリーの電圧が前記第１基準電圧以上ならば、前記第２スイッチをターンオンさせ、前記第１スイッチをターンオフさせる段階と、をさらに含む請求項１０に記載のバッテリーパックの制御方法。

【請求項12】

前記バッテリーパックは、前記サブバッテリーの両端間に連結された第３スイッチをさらに備え、
前記バッテリーパックの制御方法は、
前記サブバッテリーの電圧が前記第２基準電圧未満ならば、前記第３スイッチをターンオフさせる段階と、
前記サブバッテリーの電圧が前記第２基準電圧以上ならば、前記第３スイッチをターンオンさせる段階と、をさらに含む請求項１０に記載のバッテリーパックの制御方法。

【請求項13】

前記バッテリーパックはエンジンを備える運送手段に備えられ、前記運送手段のエンジン始動のための始動動力を提供するスターターモータに放電電流を供給し、
前記発電モジュールは、前記エンジンから供給されるエネルギーから電気エネルギーを生成する請求項１０に記載のバッテリーパックの制御方法。

【請求項14】

前記バッテリーパックは、前記サブバッテリーの両端間に連結された第３スイッチをさらに備え、
前記バッテリーパックの制御方法は、
前記サブバッテリーの電圧が第２基準電圧未満ならば、前記第３スイッチをターンオフさせる段階と、
前記サブバッテリーの電圧が前記第２基準電圧以上ならば、前記第３スイッチをターンオンさせる段階と、
前記サブバッテリーの電圧が第３基準電圧を超過すれば、前記第３スイッチをターンオンさせる段階と、
前記サブバッテリーの電圧が前記第３基準電圧以下ならば、前記第３スイッチをターンオフさせる段階と、をさらに含み、
前記第３基準電圧は、前記第２基準電圧より低い電圧であり、前記サブバッテリーに保存された電気エネルギーで前記スターターモータを一回駆動させられる充電量に対応する前記サブバッテリーの電圧である請求項１３に記載のバッテリーパックの制御方法。

【請求項15】

バッテリーパックの制御方法において、
前記バッテリーパックは、発電モジュールから充電電流を供給されて電気エネルギーを充電するメインバッテリー及びサブバッテリーを備え、前記バッテリーパックの制御方法は、
前記メインバッテリーの電圧を測定する段階と、
前記メインバッテリーの電圧が第１基準電圧以上ならば、前記メインバッテリーの代りに前記サブバッテリーに、前記発電モジュールから供給された充電電流を伝達する段階と、を含み、
前記発電モジュールの出力電圧は前記メインバッテリーの定格電圧より高く、前記サブバッテリーの定格電圧は前記メインバッテリーの定格電圧より高く、
放電モードで前記メインバッテリー及び前記サブバッテリーから放電電流を出力させる段階をさらに含むバッテリーパックの制御方法。

【請求項16】

前記バッテリーパックは、
前記発電モジュールと前記メインバッテリーとの間に直列連結された第１スイッチと、
前記発電モジュールと前記サブバッテリーとの間に直列連結された第２スイッチと、をさらに備え、
前記バッテリーパックの制御方法は、前記放電モードで前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをターンオンさせる段階をさらに含む請求項１５に記載のバッテリーパックの制御方法。

【請求項17】

前記バッテリーパックは、前記サブバッテリーの両端間に連結された第３スイッチをさらに備え、
前記バッテリーパックの制御方法は、前記放電モードで前記第３スイッチをターンオフさせる段階をさらに含む請求項１６に記載のバッテリーパックの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、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】

通常、二次電池は、充電の不可能な一次電池とは異なって、充電及び放電の可能な電池である。二次電池は、モバイル器機、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などのエネルギー源として使われ、適用される外部器機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】

従来には、エンジン始動のための電源供給装置として、鉛蓄電池を使っている。最近には、燃費改善のためにＩＳＧ（Ｉｄｌｅ Ｓｔｏｐ＆Ｇｏ）システムが適用されており、段々拡散しつつある。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と、頻繁な始動にもかかわらず充放電特性とが硬く維持され、かつ寿命が保証されなければならない。ところが、既存の鉛蓄電池は、ＩＳＧシステム下での頻繁なエンジン中止及び再始動の繰り返しによって、充放電特性が劣化するという問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の実施形態は、発電モジュールから充電電流を供給されるバッテリーパックにおいて、発電モジュールから供給される電気エネルギーの損失を最小化させることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一実施形態の一側面によれば、発電モジュールから充電電流を供給されて電気エネルギーを充電するメインバッテリーと、前記発電モジュールから充電電流を供給されて電気エネルギーを充電するサブバッテリーと、前記メインバッテリーの電圧が第１基準電圧以上ならば、前記メインバッテリーの代りに、前記サブバッテリーに前記発電モジュールから供給された充電電流を伝達するように制御するバッテリー制御部と、を備え、前記発電モジュールの出力電圧は前記メインバッテリーの定格電圧より高く、前記サブバッテリーの定格電圧は前記メインバッテリーの定格電圧より高いバッテリーパックが提供される。

【0006】

前記バッテリーパックは、前記発電モジュールと前記メインバッテリーとの間に直列連結された第１スイッチと、前記発電モジュールと前記サブバッテリーとの間に直列連結された第２スイッチと、をさらに備える。

【0007】

前記バッテリー制御部は、前記メインバッテリーの電圧が第１基準電圧未満ならば、前記第１スイッチをターンオンさせ、前記第２スイッチをターンオフさせ、前記メインバッテリーの電圧が第１基準電圧以上ならば、前記第２スイッチをターンオンさせ、前記第１スイッチをターンオフさせる。

【0008】

本発明の一実施形態によれば、前記バッテリーパックは、前記サブバッテリーの電圧が第２基準電圧以上ならば、前記サブバッテリーを放電させるサブバッテリー放電部をさらに備え、前記第２基準電圧は、前記サブバッテリーが満充電された場合に前記サブバッテリーの電圧に対応する電圧である。

【0009】

本発明の他の実施形態によれば、前記バッテリーパックは、前記サブバッテリーの両端間に連結された第３スイッチをさらに備え、前記バッテリー制御部は、前記サブバッテリーの電圧が前記第２基準電圧未満ならば、前記第３スイッチをターンオフさせ、前記サブバッテリーの電圧が前記第２基準電圧以上ならば、前記第３スイッチをターンオンさせる。

【0010】

前記バッテリーパックは、エンジンを備える運送手段に備えられ、前記運送手段のエンジン始動のための始動動力を提供するスターターモータに放電電流を供給し、前記発電モジュールは、前記エンジンから供給されるエネルギーから電気エネルギーを生成する。

【0011】

また、前記バッテリーパックは、前記サブバッテリーの両端間に連結された第３スイッチをさらに備え、前記バッテリー制御部は、前記サブバッテリーの電圧が前記第２基準電圧未満ならば、前記第３スイッチをターンオフさせ、前記サブバッテリーの電圧が前記第２基準電圧以上ならば、前記第３スイッチをターンオンさせ、前記サブバッテリーの電圧が第３基準電圧を超過すれば、前記第３スイッチをターンオンさせ、前記サブバッテリーの電圧が前記第３基準電圧以下ならば、前記第３スイッチをターンオフさせ、前記第２基準電圧は、前記サブバッテリーが満充電された場合に、前記サブバッテリーの電圧に対応する電圧であり、前記第３基準電圧は、前記第２基準電圧より低い電圧であり、前記サブバッテリーに保存された電気エネルギーで前記スターターモータを一回駆動させうる充電量に対応する前記サブバッテリーの電圧である。

【0012】

前記バッテリー制御部は、放電モードで前記メインバッテリー及び前記サブバッテリーから放電電流を出力させる。

【0013】

また、前記バッテリーパックは、前記発電モジュールと前記メインバッテリーとの間に直列連結された第１スイッチと、前記発電モジュールと前記サブバッテリーとの間に直列連結された第２スイッチと、をさらに備え、前記バッテリー制御部は、前記放電モードで前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをターンオンさせる。

【0014】

さらに、前記バッテリーパックは、前記サブバッテリーの両端間に連結された第３スイッチをさらに備え、前記バッテリー制御部は、前記放電モードで前記第３スイッチをターンオフさせる。

【0015】

本発明の一実施形態の他の側面によれば、バッテリーパックの制御方法において、前記バッテリーパックは、発電モジュールから充電電流を供給されて電気エネルギーを充電するメインバッテリー及びサブバッテリーを備え、前記バッテリーパックの制御方法は、前記メインバッテリーの電圧を測定する段階と、前記メインバッテリーの電圧が第１基準電圧以上ならば、前記メインバッテリーの代りに前記サブバッテリーに、前記発電モジュールから供給された充電電流を伝達する段階と、を含み、前記発電モジュールの出力電圧は前記メインバッテリーの定格電圧より高く、前記サブバッテリーの定格電圧は前記メインバッテリーの定格電圧より高いバッテリーパックの制御方法が提供される。

【0016】

前記バッテリーパックは、前記発電モジュールと前記メインバッテリーとの間に直列連結された第１スイッチと、前記発電モジュールと前記サブバッテリーとの間に直列連結された第２スイッチと、をさらに備え、前記バッテリーパックの制御方法は、前記メインバッテリーの電圧が前記第１基準電圧未満ならば、前記第１スイッチをターンオンさせ、前記第２スイッチをターンオフさせる段階と、前記メインバッテリーの電圧が前記第１基準電圧以上ならば、前記第２スイッチをターンオンさせ、前記第１スイッチをターンオフさせる段階と、をさらに含む。

【0017】

また、前記バッテリーパックの制御方法は、前記サブバッテリーの電圧が第２基準電圧以上ならば、前記サブバッテリーを放電させる段階をさらに含み、前記第２基準電圧は、前記サブバッテリーが満充電された場合に前記サブバッテリーの電圧に対応する電圧である。

【0018】

前記バッテリーパックは、前記サブバッテリーの両端間に連結された第３スイッチをさらに備え、前記バッテリーパックの制御方法は、前記サブバッテリーの電圧が前記第２基準電圧未満ならば、前記第３スイッチをターンオフさせる段階と、前記サブバッテリーの電圧が前記第２基準電圧以上ならば、前記第３スイッチをターンオンさせる段階と、をさらに含む。

【0019】

前記バッテリーパックはエンジンを備える運送手段に備えられ、前記運送手段のエンジン始動のための始動動力を提供するスターターモータに放電電流を供給し、前記発電モジュールは、前記エンジンから供給されるエネルギーから電気エネルギーを生成する。

【0020】

本発明の他の実施形態によれば、前記バッテリーパックは、前記サブバッテリーの両端間に連結された第３スイッチをさらに備え、前記バッテリーパックの制御方法は、前記サブバッテリーの電圧が第２基準電圧未満ならば、前記第３スイッチをターンオフさせる段階と、前記サブバッテリーの電圧が前記第２基準電圧以上ならば、前記第３スイッチをターンオンさせる段階と、前記サブバッテリーの電圧が第３基準電圧を超過すれば、前記第３スイッチをターンオンさせる段階と、前記サブバッテリーの電圧が前記第３基準電圧以下ならば、前記第３スイッチをターンオフさせる段階と、をさらに含み、前記第２基準電圧は、前記サブバッテリーが満充電された場合に前記サブバッテリーの電圧に対応する電圧であり、前記第３基準電圧は、前記第２基準電圧より低い電圧であり、前記サブバッテリーに保存された電気エネルギーで前記スターターモータを一回駆動させられる充電量に対応する前記サブバッテリーの電圧である。

【0021】

前記バッテリーパックの制御方法は、放電モードで前記メインバッテリー及び前記サブバッテリーから放電電流を出力させる段階をさらに含む。

【0022】

また、前記バッテリーパックは、前記発電モジュールと前記メインバッテリーとの間に直列連結された第１スイッチと、前記発電モジュールと前記サブバッテリーとの間に直列連結された第２スイッチと、をさらに備え、前記バッテリーパックの制御方法は、前記放電モードで前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをターンオンさせる段階をさらに含む。

【0023】

さらに、前記バッテリーパックは、前記サブバッテリーの両端間に連結された第３スイッチをさらに備え、前記バッテリーパックの制御方法は、前記放電モードで前記第３スイッチをターンオフさせる段階をさらに含む。

【発明の効果】

【0024】

本発明の実施形態によれば、発電モジュールから充電電流を供給されるバッテリーパックにおいて、発電モジュールから供給される電気エネルギーの損失を最小化できる。

【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１００が装着される運送手段１０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１００ａ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メインバッテリー２１０及びサブバッテリー２２０の特性を示す図面である。

【図4】本発明の一実施形態によるバッテリーパックの制御方法を示すフローチャートである。

【図5】本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１００ｂの構造を示す図面である。

【図6】本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの制御方法を示すフローチャートである。

【図7】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制御方法を示す図面である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0026】

本発明の利点及び特徴、そして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る実施形態を参照すれば明らかになる。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、相異なる多様な形態で具現され、但し、本実施形態は本発明の開示を完全にし、当業者に発明の範ちゅう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、請求項の範ちゅうによって定義されるだけである。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、単数型は、特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で使われる“含み（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）”及び／または“含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）”は、言及された構成要素、段階、動作及び／または素子は、一つ以上の他の構成要素、段階、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、第２などの用語は、多様な構成要素を説明するのに使われうるが、構成要素は用語によって限定されてはならない。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でのみ使われる。

【0027】

以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

【0028】

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の構造を示す図面である。

【0029】

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、電気自転車などである。

【0030】

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流Ｉ１を供給されて電気エネルギーを保存し、スターターモータ１２０に放電電流Ｉ２を供給できる。例えば、前記発電モジュール１１０は、エンジン（図示せず）と動力連結され、エンジンの駆動軸と連結されて回転動力を電気的な出力に変換できる。この時、発電モジュール１１０から生成された充電電流Ｉ１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発電機（図示せず）、またはＡＣ発電機（図示せず）と整流装置（図示せず）などを備え、おおよそＤＣ １５Ｖ、さらに具体的に、ＤＣ １４．２Ｖ〜１４．８Ｖの電圧を供給できる。

【0031】

例えば、前記スターターモータ１２０は、エンジンの始動時に駆動され、エンジンの駆動軸を回転させる初期回転動力を提供できる。例えば、前記スターターモータ１２０は、バッテリーパック１００の第１、第２端子Ｐ１、Ｐ２を通じて保存された電力を供給されて、エンジンの駆動時またはアイドルストップ（ｉｄｌｅ ｓｔｏｐ）以後エンジンの再駆動時に、駆動軸を回転させてエンジンを始動できる。前記スターターモータ１２０は、エンジン始動時に駆動され、スターターモータ１２０によって始動されたエンジンの駆動中には、発電モジュール１１０が駆動されて充電電流Ｉ１を生成する。

【0032】

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として適用される。ＩＳＧシステムでは、エンジンの中止及び再始動が頻繁に繰り返されるにつれて、バッテリーパック１００の充放電が繰り返される。

【0033】

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につれて耐久寿命が短縮され、充放電特性が低下するという問題がある。例えば、充放電の繰り返しにつれて充電容量が低下してエンジンの始動性が劣化し、鉛蓄電池の交換周期の短くなるという問題がある。

【0034】

本発明の一実施形態によれば、バッテリーパック１００は、鉛蓄電池に比べて充放電特性が比較的一定に維持され、経時的な劣化の少ないリチウム・イオン電池を備えることで、エンジンの中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、同一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効果を期待でき、鉛蓄電池より小さな体積でも同一充電容量を具現できるので、搭載空間を節約できるという長所がある。リチウム・イオン電池は、おおよそＤＣ １２．６Ｖないし１３．０５Ｖの定格電圧を持つ。

【0035】

本発明の実施形態は、バッテリーパック１００がリチウム・イオン電池を備えることに限定されず、バッテリーパック１００は多様な種類の電池を備える。但し、バッテリーパック１００に備えられる電池は、発電モジュール１１０の出力電圧より定格電圧が低い。例えば、バッテリーパック１００には、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）などが適用されてもよい。

【0036】

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１２０と共に、少なくとも一つの電気負荷１３０が連結される。電気負荷１３０の数及び種類は、運送手段１０の具体的な具現例によって変わる。電気負荷１３０は、バッテリーパック１００に保存された電力を消費するものであり、第１、第２端子Ｐ１、Ｐ２を通じてバッテリーパック１００から放電電流Ｉ２を供給される。電気負荷１３０は、例えば、ナビゲーション、オーディオ、照明灯、車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。

【0037】

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、バッテリーパック１００と第３端子Ｐ３を通じて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てバッテリーパック１００の動作を制御する。またメイン制御部１４０は、発電モジュール１１０の出力電流を調節する。メイン制御部１４０は、バッテリーパック１００の状態をモニタリングして、発電モジュール１１０の出力電流Ｉ１を増加または減少させる。さらには、メイン制御部１４０は、運送手段の動作状態についての情報、充電モードまたは放電モードについての情報をバッテリーパック１００に提供して、バッテリーパック１００が運送手段１０の動作状態によって動作可能にする。

【0038】

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

【0039】

本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００ａは、メインバッテリー２１０、サブバッテリー２２０、バッテリー制御部（ＢＭＳ；ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）２３０、第１スイッチＳＷ１、及び第２スイッチＳＷ２を備える。

【0040】

メインバッテリー２１０とサブバッテリー２２０とは、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２との間に互いに並列に連結されて、発電モジュール１１０から供給される充電電流を用いて電気エネルギーを充電するバッテリーセルである。

【0041】

図３は、本発明の一実施形態によるメインバッテリー２１０及びサブバッテリー２２０の特性を示す図面である。

【0042】

本発明の一実施形態によれば、発電モジュール１１０の出力電圧は、メインバッテリー２１０で充電時に収容できる最高電圧より高い。サブバッテリー２２０は、メインバッテリー２１０より充電時に収容できる電圧範囲がさらに広く、発電モジュール１１０の出力電圧も収容できるバッテリーセルである。したがって、サブバッテリー２２０は、メインバッテリー２１０が充電時に収容できる最高電圧に到逹した後にも、発電モジュール１１０から充電電流を供給されて充電できる。

【0043】

また、メインバッテリー２１０は、サブバッテリー２２０に比べてその充電容量がさらに大きい。

【0044】

本発明の一実施形態によれば、メインバッテリー２１０はリチウム・イオン電池であり、サブバッテリー２２０は鉛蓄電池である。リチウム・イオン電池は、反応速度が速くて初期出力特性が良い。したがって、メインバッテリー２１０をリチウム・イオン電池で構成し、サブバッテリー２２０を鉛蓄電池で構成する場合、バッテリーパック１００の出力特性を高めつつ、発電モジュールから供給された電力の損失も最小化できる。

【0045】

他の例として、メインバッテリー２１０にニッケル−水素電池（ＮｉＭＨ：ｎｉｃｋｅｌ ｍｅｔａｌ ｈｙｄｒｉｄｅ ｂａｔｔｅｒｙ）、ニッケル・カドミウム電池などが適用されてもよい。

【0046】

再び図２を参照すれば、第１スイッチＳＷ１は、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２との間でメインバッテリー２１０と直列に連結される。図２では、第１スイッチＳＷ１が第１端子Ｐ１とメインバッテリー２１０との間に連結されると図示したが、他の例として、第１スイッチＳＷ１がメインバッテリー２１０と第２端子Ｐ２との間に連結されてもよい。

【0047】

第２スイッチＳＷ２は、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２との間でサブバッテリー２２０と直列に連結される。図２では、第２スイッチＳＷ２が第１端子Ｐ１とサブバッテリー２２０との間に連結されると図示したが、他の例として、第２スイッチＳＷ２がサブバッテリー２２０と第２端子Ｐ２との間に連結されてもよい。

【0048】

第１スイッチＳＷ１及びメインバッテリー２１０は、第１充電経路ＰＡＴＨ１を形成し、第２スイッチＳＷ２及びサブバッテリー２２０は、第２充電経路ＰＡＴＨ２を形成する。

【0049】

ＢＭＳ ２３０は、バッテリーパック１００ａの全般的な動作を制御する。ＢＭＳ ２３０は、例えば、バッテリーセル２１０のモニタリング、バッテリーセル２１０のセルバランシング動作、充放電の開始または遮断、メイン制御部１４０と通信などの動作を行える。ＢＭＳ ２３０は、第３端子を通じてメイン制御部１４０と連結される。

【0050】

本発明の一実施形態によるＢＭＳ ２３０は、メインバッテリー２１０の電圧Ｖｍａｉｎによって第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を制御する。これによって、メインバッテリー２１０の電圧Ｖｍａｉｎによって充電電流がメインバッテリー２１０に供給されるか、またはサブバッテリー２２０に供給される。具体的に、ＢＭＳ ２３０は、メインバッテリー２１０の電圧Ｖｍａｉｎが第１基準電圧未満ならば、充電電流を第１充電経路ＰＡＴＨ１に導通させてメインバッテリー２１０に伝達し、メインバッテリー２１０の電圧Ｖｍａｉｎが第１基準電圧以上ならば、充電電流を第２充電経路ＰＡＴＨ２に導通させてサブバッテリー２２０に伝達する。

【0051】

前記第１基準電圧は、メインバッテリー２１０が収容できる最高電圧に対応する電圧である。かかる構成によって、メインバッテリー２１０が限界電圧に到達した場合にも、発電モジュール１１０から供給された電力を充電できる。

【0052】

さらに、ＢＭＳ ２３０は、スターターモータ１２０または電気負荷１３０に放電電流を供給せねばならない場合、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２をターンオンさせて、メインバッテリー２１０及びサブバッテリー２２０に充電された電気エネルギーを放電できる。ＢＭＳ ２３０は、放電モードでメインバッテリー２１０及びサブバッテリー２２０から共に放電させることで、メインバッテリー２１０及びサブバッテリー２２０に保存された電気エネルギーを共に用いながら、放電初期にはメインバッテリー２１０から良好な出力特性が得られるという効果がある。一実施形態として、ＢＭＳ ２３０は、メイン制御部１４０から放電要請がある場合、放電モードで動作する。

【0053】

図４は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの制御方法を示すフローチャートである。

【0054】

バッテリーパック１００ａが放電モードで動作する場合（Ｓ４０２）、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２が共にターンオンされて、メインバッテリー２１０及びサブバッテリー２２０から放電電流が出力される。

【0055】

バッテリーパック１００ａが放電モードではない場合（Ｓ４０２）、ＢＭＳ ２３０は、メインバッテリー２１０の電圧Ｖｍａｉｎを測定して（Ｓ４０６）、メインバッテリー２１０の電圧Ｖｍａｉｎが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１以上であるかどうかを判断する（Ｓ４０８）。

【0056】

メインバッテリー２１０の電圧Ｖｍａｉｎが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１以上ならば（Ｓ４０８）、ＢＭＳ ２３０は、第１スイッチＳＷ１をターンオフさせ、第２スイッチＳＷ２をターンオンさせて、充電電流をサブバッテリー２２０に供給する（Ｓ４１０）。一実施形態によれば、瞬間的なフローティング状態を防止するために、第２スイッチＳＷ２を先ずターンオンさせた後、第１スイッチＳＷ１をターンオフさせる。

【0057】

メインバッテリー２１０の電圧Ｖｍａｉｎが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１未満ならば（Ｓ４０８）、ＢＭＳ ２３０は、第１スイッチＳＷ１をターンオンさせ、第２スイッチＳＷ２をターンオフさせて、充電電流をメインバッテリー２１０に供給する（Ｓ４１２）。一実施形態によれば、瞬間的なフローティング状態を防止するために、第１スイッチＳＷ１を先ずターンオンさせた後、第２スイッチＳＷ２をターンオフさせる。

【0058】

図５は、本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１００ｂの構造を示す図面である。

【0059】

本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１００ｂは、メインバッテリー２１０、サブバッテリー２２０、ＢＭＳ ２３０、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、及び第３スイッチＳＷ３を備える。

【0060】

第３スイッチＳＷ３は、サブバッテリー２２０の両端間に連結され、ＢＭＳ ２３０によって制御される。第３スイッチＳＷ３は、サブバッテリー２２０を放電させるサブバッテリー放電部として動作する。

【0061】

本実施形態によれば、ＢＭＳ ２３０は、サブバッテリー２２０の電圧Ｖｓｕｂが第２基準電圧Ｖｒｅｆ２以上の場合、設定時間中に第３スイッチＳＷ３をターンオンさせてサブバッテリー２２０を放電させる。第２基準電圧Ｖｒｅｆ２は、サブバッテリー２２０が満充電された場合に表れるサブバッテリー２２０の電圧である。本実施形態によれば、メインバッテリー２１０の電圧Ｖｍａｉｎが第１基準電圧に到逹し、サブバッテリー２２０が満充電された場合にサブバッテリー２２０を放電させて、常に充電経路を確保させる効果がある。

【0062】

図６は、本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの制御方法を示すフローチャートである。

【0063】

バッテリーパック１００ｂが放電モードで動作する場合（Ｓ６０２）、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２が共にターンオンされて、メインバッテリー２１０及びサブバッテリー２２０から放電電流が出力される（Ｓ６０４）。この時、第３スイッチＳＷ３はターンオフされる（Ｓ６０４）。

【0064】

バッテリーパック１００ｂが放電モードではない場合（Ｓ６０２）、ＢＭＳ ２３０は、メインバッテリー２１０の電圧Ｖｍａｉｎを測定して（Ｓ６０６）、メインバッテリー２１０の電圧Ｖｍａｉｎが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１以上であるかどうかを判断する（Ｓ６０８）。

【0065】

メインバッテリー２１０の電圧Ｖｍａｉｎが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１以上ならば（Ｓ６０８）、ＢＭＳ ２３０は、第１スイッチＳＷ１をターンオフさせ、第２スイッチＳＷ２をターンオンさせて、充電電流をサブバッテリー２２０に供給する（Ｓ６１０）。一実施形態によれば、瞬間的なフローティング状態を防止するために、第２スイッチＳＷ２を先ずターンオンさせた後、第１スイッチＳＷ１をターンオフさせる。

【0066】

またＢＭＳ ２３０は、サブバッテリー２２０の電圧Ｖｓｕｂを測定する（Ｓ６１２）。サブバッテリー２２０の電圧Ｖｓｕｂが第２基準電圧Ｖｒｅｆ２以上の場合（Ｓ６１４）、ＢＭＳ ２３０は、第３スイッチＳＷ３を設定時間中にターンオンさせてサブバッテリー２２０を放電させる。

【0067】

メインバッテリー２１０の電圧Ｖｍａｉｎが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１未満の場合（Ｓ６０８）、ＢＭＳ ２３０は、第１スイッチＳＷ１はターンオンさせ、第２スイッチＳＷ２はターンオフさせて、充電電流をメインバッテリー２１０に供給する（Ｓ６１８）。この時、第３スイッチＳＷ３はターンオフされる（Ｓ６１８）。

【0068】

図７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の制御方法を示す図面である。

【0069】

本発明のさらに他の実施形態によれば、メインバッテリー２１０の電圧Ｖｍａｉｎが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１以上であり（Ｓ６０８）、サブバッテリー２２０の電圧Ｖｓｕｂが第２基準電圧Ｖｒｅｆ２以上であるので（Ｓ６１４）、サブバッテリー２２０を放電させる場合（Ｓ６１６）、サブバッテリー２２０にスターターモータ１２０を一回駆動させられるほどの電気エネルギーを残してから放電させる。

【0070】

サブバッテリー２２０を放電させる場合（Ｓ６１６）、ＢＭＳ ２３０は、サブバッテリー２２０の電圧Ｖｓｕｂが第３基準電圧Ｖｒｅｆ３以下であるかどうかを判断する（Ｓ７０２）。ここで第３基準電圧Ｖｒｅｆ３は、サブバッテリー２２０にスターターモータ１２０を一回駆動させられるほどの電気エネルギーが残った時に現われる電圧に対応する。

【0071】

サブバッテリー２２０の電圧Ｖｓｕｂが第３基準電圧Ｖｒｅｆ３以下の場合、ＢＭＳ ２３０は、第１スイッチＳＷ１はターンオフされ、第２スイッチＳＷ２はターンオンされた状態で第３スイッチＳＷ３をターンオフさせて、サブバッテリー２２０の放電を中断させる（Ｓ７０４）。これにより、サブバッテリー２２０には常にスターターモータ１２０を一回駆動させられるほどの電気エネルギーは残っているようになって、さらに安定したＩＳＧ機能が具現できる。

【0072】

これまで本発明について望ましい実施形態を中心として説明した。当業者は、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で変形された形態で本発明を具現できるということを理解できるであろう。したがって、前記開示された実施形態は、限定的な観点ではなく説明的な観点で考慮されねばならない。本発明の範囲は前述した説明ではなく特許請求の範囲に示されており、特許請求の範囲によって請求された発明及び請求された発明と均等な発明は本発明に含まれていると解釈されねばならない。

【産業上の利用可能性】

【0073】

本発明は、バッテリーパック関連の技術分野に好適に用いられる。

【符号の説明】

【0074】

１０ 運送手段
１００、１００ａ、１００ｂ 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
１３０ 電気負荷
１４０ メイン制御部
２１０ メインバッテリー
２２０ サブバッテリー
２３０ バッテリー制御部（ＢＭＳ）
ＳＷ１ 第１スイッチ
ＳＷ２ 第２スイッチ
ＳＷ３ 第３スイッチ
Ｐ１ 第１端子
Ｐ２ 第２端子
Ｐ３ 第３端子
ＰＡＴＨ１ 第１充電経路
ＰＡＴＨ２ 第２充電経路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】