特許 6933329 バッテリー管理装置

(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】6933329

(24)【登録日】2021年8月23日

(45)【発行日】2021年9月8日

(54)【発明の名称】バッテリー管理装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/66 20200101AFI20210826BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20210826BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20210826BHJP

   G01R 31/364 20190101ALI20210826BHJP

   G01R 31/3835 20190101ALI20210826BHJP

   G01R 31/3842 20190101ALI20210826BHJP

【ＦＩ】

   G01R31/66

   H01M10/48 P

   H02J7/00 Y

   G01R31/364

   G01R31/3835

   G01R31/3842

【請求項の数】10

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2020-538669(P2020-538669)

(86)(22)【出願日】2019年9月10日

(65)【公表番号】特表2021-511494(P2021-511494A)

(43)【公表日】2021年5月6日

(86)【国際出願番号】KR2019011753

(87)【国際公開番号】WO2020055117

(87)【国際公開日】20200319

【審査請求日】2020年7月15日

(31)【優先権主張番号】10-2018-0107983

(32)【優先日】2018年9月10日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】500239823

【氏名又は名称】エルジー・ケム・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】アン、ヤン−スー

【審査官】 永井 皓喜

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１８／０５１５７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１７−７８６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−５４４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−６９９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１６−００６８５２２（ＫＲ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０１６９９８０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３１／６６

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０１Ｍ ５０／２０

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｇ０１Ｒ ３１／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一つ以上のバッテリーモジュールを含むバッテリーパックの入出力端子に電気的に接続されたバスバーの状態をモニタリングするバッテリー管理装置であって、
前記バッテリーモジュールに備えられた複数のバッテリーセルとそれぞれ電気的に接続された複数の測定チャネルを備え、前記複数の測定チャネルに印加された電圧を測定する電圧測定部と、
前記複数のバッテリーセルのうち第１バッテリーセルの正極端子と前記複数の測定チャネルのうち第１測定チャネルとを電気的に接続させる第１測定ライン、前記バスバーと前記第１測定チャネルとを電気的に接続させる第２測定ライン及び前記第２測定ラインを通電または遮断させる第１スイッチング素子を備える測定対象変更部と、
前記第１スイッチング素子の動作状態を制御し、前記第１測定チャネルに印加された電圧及び前記複数の測定チャネルのうち前記第１測定チャネルを除いた他の測定チャネルに印加された電圧に基づいて前記バスバーの状態をモニタリングするプロセッサとを含む、バッテリー管理装置。

【請求項2】

前記プロセッサは、前記第１スイッチング素子の動作状態をターンオン状態に制御して前記バスバーに印加されたバスバー電圧を算出するように構成された、請求項１に記載のバッテリー管理装置。

【請求項3】

前記プロセッサは、前記第１スイッチング素子の動作状態がターンオン状態に制御された後、前記他の測定チャネルに印加された電圧に基づいて前記複数のバッテリーセルのうち前記第１バッテリーセルを除いた他のバッテリーセルそれぞれのセル電圧を算出し、前記第１測定チャネルに印加された電圧と前記第１バッテリーセルの負極端子と電気的に接続された第２測定チャネルに印加された電圧との第１電圧差を算出し、前記第１電圧差及び前記セル電圧を用いて前記バスバー電圧を算出するように構成された、請求項２に記載のバッテリー管理装置。

【請求項4】

前記プロセッサは、前記第１スイッチング素子の動作状態がターンオン状態に制御された後前記第１測定チャネルに印加された電圧と、前記第１スイッチング素子の動作状態がターンオン状態に制御される前に前記第１測定チャネルに印加された電圧との第２電圧差を用いて前記バスバー電圧を算出するように構成された、請求項２に記載のバッテリー管理装置。

【請求項5】

前記プロセッサは、前記複数のバッテリーセルそれぞれのセル電圧の測定を要請するセル電圧測定要請信号を受信すれば、前記第１スイッチング素子の動作状態をターンオフ状態に制御するように構成された、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。

【請求項6】

前記プロセッサは、前記第１スイッチング素子の動作状態がターンオフ状態に制御された後、前記第１測定チャネルに印加された電圧と前記第１バッテリーセルの負極端子と電気的に接続された第２測定チャネルに印加された電圧との第２電圧差を前記第１バッテリーセルのセル電圧として算出するように構成された、請求項５に記載のバッテリー管理装置。

【請求項7】

前記バッテリーパックの入出力端子に流れるパック電流を測定する電流測定部をさらに含み、
前記測定対象変更部は、前記第１測定ラインを通電または遮断させる第２スイッチング素子を備え、
前記プロセッサは、前記パック電流及び前記バスバーに印加されたバスバー電圧に基づいて前記バスバーの故障を診断し、診断結果に基づいて前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうち一つ以上の動作状態を制御するように構成された、請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。

【請求項8】

前記プロセッサは、前記バスバーに故障が発生したと診断されれば、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の動作状態をターンオフに制御するように構成された、請求項７に記載のバッテリー管理装置。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置を含むバッテリーパック。

【請求項10】

請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置を含む自動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリー管理装置に関し、より詳しくは、バッテリーパックの入出力端子に設けられたバスバーの状態をモニタリングするバッテリー管理装置に関する。

【0002】

本出願は、２０１８年９月１０日出願の韓国特許出願第１０−２０１８−０１０７９８３に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。

【背景技術】

【0003】

近年、ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急激に伸び、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれて、繰り返して充放電可能な高性能バッテリーに対する研究が活発に行われている。

【0004】

現在、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウムバッテリーなどのバッテリーが商用化しているが、なかでもリチウムバッテリーは、ニッケル系列のバッテリーに比べてメモリ効果が殆ど起きず充放電が自在であって、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。

【0005】

近年、高電圧を提供するため、バスバーを通じて直列で接続された二つ以上のバッテリーモジュールを含み、入出力端子にバスバーを設けて充放電されるバッテリーパックに対する需要が増大している。バッテリーモジュール同士の間に設けられたバスバーの一端は一方のバッテリーモジュールの正極端子に接続され、バスバーの他端は他方のバッテリーモジュールの負極端子に接続されることで、二つのバッテリーモジュールを通じる電流の経路が提供される。また、バッテリーパックの入出力端子に設けられたバスバーのうち一つは最高電位であるバッテリーモジュールの正極端子と接続され、他の一つのバスバーは最低電位であるバッテリーモジュールの負極端子と接続される。

【0006】

しかし、外部からの衝撃やバスバーの老化などでよって、バスバーとバッテリーモジュールとの接続状態が悪くなることがある。例えば、バスバーにクラックが発生するか又はバスバーの一端とバッテリーモジュールの端子との接触面積が減少すれば、二つのバッテリーモジュール間の電流経路の抵抗が増加して深刻な発熱が生じ、酷い場合は二つのバッテリーモジュールが電気的に完全に分離されることもあり得る。

【0007】

そこで、二つのバッテリーモジュールの間及びバッテリーパックの入出力端子に電流経路を提供するバスバーの故障を適切に診断できる技術に対する必要性が増大している。

【0008】

そのため、従来のバスバー診断装置では、バスバーと電圧測定部の測定チャネルとを電気的に接続してバスバーの電圧を測定し、測定されたバスバーの電圧を用いてバスバーの故障を診断する。

【0009】

この場合、複数のバッテリーモジュールのそれぞれの電圧、それぞれのバッテリーモジュールに含まれた複数のバッテリーセルの電圧などを測定するための電圧測定部の測定チャネルのうち一部をバスバーの電圧を測定するために使用しなければならない。

【0010】

そのため、従来のバスバー診断装置は、複数のバッテリーモジュール、複数のバッテリーセルの電圧を測定し、バスバーの電圧をさらに測定するため、複数の電圧測定部を備えて測定チャネルの個数を増やさなければならないという問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーセルのセル電圧を測定するための電圧測定部の測定チャネルを用いてバッテリーパックの入出力端子に設けられたバスバーの電圧を測定することができるバッテリー管理装置を提供することを目的とする。

【0012】

また、本発明は、前記バスバーの電圧及びバッテリーセルのセル電圧に基づいてバスバーの故障を診断することができるバッテリー管理装置を提供することを目的とする。

【0013】

本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施形態によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記の目的を達成するため、本発明は、以下のような多様な実施形態を提供する。

【0015】

本発明によるバッテリー管理装置は、一つ以上のバッテリーモジュールを含むバッテリーパックの入出力端子に電気的に接続されたバスバーの状態をモニタリングする。

【0016】

前記バッテリー管理装置は、前記バッテリーモジュールに備えられた複数のバッテリーセルとそれぞれ電気的に接続された複数の測定チャネルを備え、前記複数の測定チャネルに印加された電圧を測定する電圧測定部と、前記複数のバッテリーセルのうち第１バッテリーセルの正極端子と前記複数の測定チャネルのうち第１測定チャネルとを電気的に接続させる第１測定ライン、前記バスバーと前記第１測定チャネルとを電気的に接続させる第２測定ライン及び前記第２測定ラインを通電または遮断させる第１スイッチング素子を備える測定対象変更部と、前記第１スイッチング素子の動作状態を制御し、前記第１測定チャネルに印加された電圧及び前記複数の測定チャネルのうち前記第１測定チャネルを除いた他の測定チャネルに印加された電圧に基づいて前記バスバーに印加されたバスバー電圧を算出するプロセッサとを含む。

【0017】

前記プロセッサは、前記第１スイッチング素子の動作状態をターンオン状態に制御して前記バスバー電圧を算出し得る。

【0018】

前記第１スイッチング素子の動作状態がターンオン状態に制御された後、前記他の測定チャネルに印加された電圧に基づいて前記複数のバッテリーセルのうち前記第１バッテリーセルを除いた他のバッテリーセルそれぞれのセル電圧を算出し、前記第１測定チャネルに印加された電圧と前記第１バッテリーセルの負極端子と電気的に接続された第２測定チャネルに印加された電圧との第１電圧差を算出し、前記第１電圧差及び前記セル電圧を用いて前記バスバー電圧を算出し得る。

【0019】

前記プロセッサは、前記第１スイッチング素子の動作状態がターンオン状態に制御された後前記第１測定チャネルに印加された電圧と、前記第１スイッチング素子の動作状態がターンオン状態に制御される前に前記第１測定チャネルに印加された電圧との第２電圧差を用いて前記バスバー電圧を算出し得る。

【0020】

前記プロセッサは、前記複数のバッテリーセルそれぞれのセル電圧の測定を要請するセル電圧測定要請信号を受信すれば、前記第１スイッチング素子の動作状態をターンオフ状態に制御し得る。

【0021】

前記プロセッサは、前記第１スイッチング素子の動作状態がターンオフ状態に制御された後、前記第１測定チャネルに印加された電圧と前記第１バッテリーセルの負極端子と電気的に接続された第２測定チャネルに印加された電圧との第２電圧差を前記第１バッテリーセルのセル電圧として算出し得る。

【0022】

前記バッテリー管理装置は、前記バッテリーパックの入出力端子に流れるパック電流を測定する電流測定部をさらに含む。

【0023】

前記測定対象変更部は、前記第１測定ラインを通電または遮断させる第２スイッチング素子を備える。

【0024】

前記プロセッサは、前記パック電流及び前記バスバー電圧に基づいて前記バスバーの故障を診断し、診断結果に基づいて前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうち一つ以上の動作状態を制御し得る。

【0025】

前記プロセッサは、前記バスバーに故障が発生したと診断されれば、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の動作状態をターンオフに制御し得る。

【0026】

本発明によるバッテリーパックは、前記バッテリー管理装置を含む。

【0027】

本発明による自動車は、前記バッテリー管理装置を含む。

【発明の効果】

【0028】

本発明の実施形態のうち少なくとも一つによれば、バッテリーセルのセル電圧を測定するための電圧測定部の測定チャネルでバッテリーパックの入出力端子に設けられたバスバーの電圧を測定することで、電圧測定部に備えられるべき測定チャネルの個数を減少させることができる。

【0029】

また、本発明の実施形態のうち少なくとも一つによれば、バッテリーパックの入出力端子に設けられたバスバーの故障を適切に診断することができる。

【0030】

本発明の効果は以上の効果に制限されず、その他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解できるであろう。

【0031】

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするものであるため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置の機能的構成を示したブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置を含むバッテリーパックの機能的構成を示した回路図である。

【図3】第１スイッチング素子の動作状態に応じた電流経路を示した回路図である。

【図4】第１スイッチング素子の動作状態に応じた電流経路を示した回路図である。

【図5】本発明のさらに他の一実施形態によるバッテリー管理装置の機能的構成を示したブロック図である。

【図6】本発明のさらに他の一実施形態によるバッテリー管理装置を含むバッテリーパックの機能的構成を示した回路図である。

【図7】第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子の動作状態に応じた電流経路を示した回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。

【0034】

したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

【0035】

また、本発明の説明において、関連公知構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断される場合、その詳細な説明は省略する。

【0036】

第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素のうちある一つをその他の要素と区別するために使われたものであり、これら用語によって構成要素が限定されることはない。

【0037】

明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に言及されない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

【0038】

さらに、明細書の全体において、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されるとするとき、これは「直接的な連結（接続）」だけではなく、他の素子を介在した「間接的な連結（接続）」も含む。

【0039】

図１は本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置１００の機能的構成を示したブロック図であり、図２は本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置１００を含むバッテリーパック１の機能的構成を示した回路図であり、図３及び図４は第１スイッチング素子１２３の動作状態に応じた電流経路を示した回路図である。

【0040】

図１〜図４を参照すると、バッテリーパック１は、第１入出力端子Ｐ＋、第２入出力端子Ｐ−、第１バッテリーモジュール１１、第２バッテリーモジュール１２、バスバー２０、コンタクタ３０及びバッテリー管理装置１００を含む。

【0041】

第１バッテリーモジュール１１は、複数のバッテリーセルＣ１_１、…、Ｃ１_ｎを備える。第２バッテリーモジュール１２は、複数のバッテリーセルＣ２_１、…、Ｃ２_ｎを備える。第１バッテリーモジュール１１は、正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂを含む。第２バッテリーモジュール１２は、正極端子１２ａ及び負極端子１２ｂを含む。

【0042】

本発明の一実施形態によるバッテリーパック１では、二つのバッテリーモジュールを含む例を説明するが、バッテリーパックには一つ以上のバッテリーモジュールが含まれてもよい。すなわち、他の実施形態として、バッテリーパックは一つのバッテリーモジュールを含むか又は三つ以上のバッテリーモジュールを含み得る。

【0043】

バスバー２０は、バッテリーパック１の高電位側または低電位側に設けられる。バスバー２０は、バッテリーパック１の第１入出力端子Ｐ＋または第２入出力端子Ｐ−に電気的に接続される。ここで、高電位側は第１バッテリーモジュール１１の正極端子１１ａと第１入出力端子Ｐ＋との間の大電流経路であり、低電位側は第２バッテリーモジュール１２の負極端子１２ｂと第２入出力端子Ｐ−との間の大電流経路であり得る。

【0044】

また、バスバー２０は、後述するコンタクタ３０と電気的に接続され得る。

【0045】

例えば、バスバー２０は、バッテリーパック１の高電位側に設けられたコンタクタ３０と電気的に接続され得る。

【0046】

すなわち、バスバー２０は、一端が第１バッテリーモジュール１１の正極端子１１ａと電気的に接続され、他端がコンタクタ３０と電気的に接続され得る。

【0047】

コンタクタ３０は、バッテリーパック１の高電位側または低電位側に設けられる。コンタクタ３０は、後述するバッテリー管理装置１００のプロセッサ１３０からのスイッチング信号に応じてターンオンまたはターンオフされる。

【0048】

コンタクタ３０がターンオン状態であると、バッテリーパック１の大電流経路にパック電流が流れることができる。一方、コンタクタ３０がターンオフ状態であると、バッテリーパック１の大電流経路に流れるパック電流は遮断される。

【0049】

バッテリー管理装置１００は、電圧測定部１１０、測定対象変更部１２０及びプロセッサ１３０を含む。バッテリー管理装置１００は、通信部１４０をさらに含むことができる。

【0050】

電圧測定部１１０は、ＡＳＩＣｓ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）などを用いて具現されるものであって、第１バッテリーモジュール１１に備えられた複数のバッテリーセルＣ１_１、…、Ｃ１_ｎのそれぞれと電気的に接続された複数の測定チャネルＳ_１、…、Ｓ_ｎ＋１を備え、複数のバッテリーセルＣ１_１、…、Ｃ１_ｎそれぞれから複数の測定チャネルＳ_１、…、Ｓ_ｎ＋１に印加された電圧を測定する。

【0051】

そのため、電圧測定部１１０は、少なくとも一つの電圧センサ（図示せず）をさらに備えることができる。

【0052】

複数の測定チャネルＳ_１、…、Ｓ_ｎ＋１は、第１バッテリーモジュール１１に備えられた複数のバッテリーセルＣ１_１、…、Ｃ１_ｎとそれぞれ電気的に接続され得る。より具体的には、複数の測定チャネルＳ_１、…、Ｓ_ｎ＋１のうち第１測定チャネルＳ_１は、複数のバッテリーセルＣ１_１、…、Ｃ１_ｎのうち高電位側に位置するバッテリーセルＣ１_１の正極端子と電気的に接続される。複数の測定チャネルＳ_１、…、Ｓ_ｎ＋１のうち第２〜第ｎ測定チャネルＳ_２、…、Ｓ_ｎは、バッテリーセルＣ１_２〜Ｃ１_ｎとそれぞれ電気的に接続される。複数の測定チャネルＳ_１、…、Ｓ_ｎ＋１のうち第ｎ＋１測定チャネルＳ_ｎ＋１は、複数のバッテリーセルＣ１_１、…、Ｃ１_ｎのうち低電位側に位置するバッテリーセルＣ１_ｎの負極端子と電気的に接続される。

【0053】

例えば、第１バッテリーモジュール１１に二つのバッテリーセルＣ１_１、Ｃ１_２が備えられる場合、電圧測定部１１０は三つの測定チャネルＳ_１、Ｓ_２、Ｓ_３を備えることができる。このとき、三つの測定チャネルＳ_１、Ｓ_２、Ｓ_３のうち第１測定チャネルＳ_１は二つのバッテリーセルＣ１_１、Ｃ１_２のうち高電位側に位置するバッテリーセルＣ１_１の正極端子と電気的に接続される。三つの測定チャネルＳ_１、Ｓ_２、Ｓ_３のうち第２測定チャネルＳ_２は、バッテリーセルＣ１_１とバッテリーセルＣ１_２との間に電気的に接続される。三つの測定チャネルＳ_１、Ｓ_２、Ｓ_３のうち第３測定チャネルＳ_３は、二つのバッテリーセルＣ１_１、Ｃ１_２のうち低電位側に位置するバッテリーセルＣ１_２の負極端子と電気的に接続される。

【0054】

これによって、第１測定チャネルＳ_１には複数のバッテリーセルＣ１_１、…、Ｃ１_ｎのセル電圧が合成された電圧が印加され得る。

【0055】

電圧測定部１１０は、複数の測定チャネルＳ_１、…、Ｓ_ｎ＋１にそれぞれ印加された電圧を示す信号をプロセッサ１３０に出力することができる。

【0056】

測定対象変更部１２０は、第１測定ライン１２１、第２測定ライン１２２及び第１スイッチング素子を備える。

【0057】

第１測定ライン１２１は、複数のバッテリーセルＣ１_１、…、Ｃ１_ｎのうち第１バッテリーセルＣ１_１の正極端子と複数の測定チャネルＳ_１、…、Ｓ_ｎ＋１のうち第１測定チャネルＳ_１とを電気的に接続させる。そのため、第１測定ライン１２１の一端は第１バッテリーモジュール１１の正極端子１１ａと電気的に接続され、第１バッテリーセルＣ１_１の正極端子と電気的に接続される。また、第１測定ライン１２１の一端はバスバー２０の一端と電気的に接続される。第１測定ライン１２１の他端は第１測定チャネルＳ_１と電気的に接続される。

【0058】

第２測定ライン１２２は、バスバー２０と第１測定チャネルＳ_１とを電気的に接続させる。そのため、第２測定ライン１２２の一端はバスバー２０の他端と電気的に接続される。第２測定ライン１２２の他端は第１測定チャネルＳ_１と電気的に接続される。

【0059】

第１スイッチング素子１２３は、第２測定ライン１２２を通電または遮断させる。具体的には、第１スイッチング素子１２３は、第２測定ライン１２２に設けられる。第１スイッチング素子１２３は、後述するバッテリー管理装置１００のプロセッサ１３０からのスイッチング信号に応じてターンオンまたはターンオフされる。

【0060】

第１スイッチング素子１２３がターンオンしている間、電流が第１測定ライン１２１には流れず、第２測定ライン１２２に流れることで、第１測定チャネルＳ_１にはバスバー２０の他端に印加された電圧が印加される。

【0061】

逆に、第１スイッチング素子１２３がターンオフしている間、第２測定ライン１２２は電流が遮断され、第１測定ライン１２１に電流が流れることで、第１測定チャネルＳ_１には第１バッテリーセルＣ１_１の正極端子の電圧が印加される。ここで、第１スイッチング素子１２３がターンオフしている間に第１測定チャネルＳ_１に印加される電圧は、第１バッテリーセルＣ１_１の正極端子に印加された電圧と同じ第１バッテリーモジュール１１の正極端子１１ａの電圧であり得る。

【0062】

プロセッサ１３０は、電圧測定部１１０及び測定対象変更部１２０に動作可能に結合される。プロセッサ１３０は、コンタクタ３０及び通信部１４０とも動作可能に結合され得る。

【0063】

プロセッサ１３０は、複数のバッテリーセルＣ１_１、…、Ｃ１_ｎそれぞれのセル電圧の測定を要請するセル電圧測定要請信号を受信すれば、第１スイッチング素子１２３の動作状態をターンオフ状態に制御する。

【0064】

その後、プロセッサ１３０は、複数の測定チャネルＳ_１、…、Ｓ_ｎ＋１のうち隣接した測定チャネルに印加された電圧間の電圧差を複数のバッテリーセルＣ１_１、…、Ｃ１_ｎそれぞれのセル電圧として算出する。具体的には、プロセッサ１３０は、第ｎ測定チャネルＳ_ｎ及び第ｎ＋１測定チャネルＳ_ｎ＋１にそれぞれ印加された電圧の電圧差を第ｎバッテリーセルＣ１_ｎのセル電圧として算出する。ここで、ｎは１以上の定数であり得る。例えば、プロセッサ１３０は、第２測定チャネルＳ_２及び第３測定チャネルＳ_３にそれぞれ印加された電圧の電圧差を第２バッテリーセルＣ１_２のセル電圧として算出する。

【0065】

このとき、プロセッサ１３０は、第１バッテリーセルＣ１_１のセル電圧を算出するため、第１スイッチング素子１２３の動作状態を制御する。具体的には、プロセッサ１３０は、第１スイッチング素子１２３をターンオフ状態に制御し、第１測定チャネルＳ_１及び第２測定チャネルＳ_２にそれぞれ印加された電圧の電圧差を第１バッテリーセルＣ１_１のセル電圧として算出する。

【0066】

一方、プロセッサ１３０は、バスバー２０のバスバー電圧の測定を要請するバスバー電圧測定要請信号を受信すれば、第１スイッチング素子１２３の動作状態をターンオフまたはターンオン状態に制御する。

【0067】

プロセッサ１３０は、第１スイッチング素子１２３の動作状態を制御し、第１測定チャネルＳ_１に印加された電圧、及び複数の測定チャネルＳ_１、…、Ｓ_ｎ＋１のうち第１測定チャネルＳ_１を除いた他の測定チャネルＳ_２、…、Ｓ_ｎ＋１に印加された電圧に基づいて、バスバー２０に印加されたバスバー電圧を算出する。ここで、バスバー電圧は、バスバー２０の一端と他端との間に印加された電圧であり得る。

【0068】

プロセッサ１３０は、第１スイッチング素子１２３の動作状態をターンオン状態に制御した後、バスバー電圧を算出する。

【0069】

具体的には、プロセッサ１３０は、第１スイッチング素子１２３がターンオン状態に制御された後、他の測定チャネルＳ_２、…、Ｓ_ｎ＋１に印加された電圧に基づいて複数のバッテリーセルＣ１_１、…、Ｃ１_ｎのうち第１バッテリーセルＣ１_１を除いた他のバッテリーセルＣ１_２、…、Ｃ１_ｎのセル電圧をそれぞれ算出する。

【0070】

その後、プロセッサ１３０は、第１スイッチング素子１２３がターンオン状態に制御された状態で、第１測定チャネルＳ_１に印加された電圧と第１バッテリーセルＣ１_１の負極端子と電気的に接続された第２測定チャネルＳ_２に印加された電圧との第１電圧差を算出する。

【0071】

次いで、プロセッサ１３０は、算出された第１電圧差及びセル電圧を用いてバスバー電圧を算出する。

【0072】

このとき、プロセッサ１３０は、他のバッテリーセルＣ１_２、…、Ｃ１_ｎのセル電圧のセル電圧平均を算出し、第１電圧差とセル電圧平均との電圧差をバスバー電圧として算出する。

【0073】

プロセッサ１３０が第１スイッチング素子１２３をターンオン状態に制御すれば、図３に示されたように、第１測定チャネルＳ_１にはすべてのバッテリーセルＣ１_１、…、Ｃ１_ｎのセル電圧とバスバー２０に印加されたバスバー電圧とが合成された電圧が印加され、第２測定チャネルＳ_２には第１バッテリーセルＣ１_１を除いた他のバッテリーセルＣ１_２、…、Ｃ１_ｎのセル電圧が合成された電圧が印加される。これによって、第１スイッチング素子１２３の動作状態がターンオン状態に制御された状態で、プロセッサ１３０から算出される第１電圧差は第１バッテリーセルＣ１_１のセル電圧とバスバー電圧とが合成された電圧であり得る。

【0074】

一方、同じバッテリーモジュールに備えられた複数のバッテリーセルＣ１_１、…、Ｃ１_ｎのそれぞれのセル電圧は所定の電圧差を有するため、第１バッテリーセルＣ１_１を除いた他のバッテリーセルＣ１_２、…、Ｃ１_ｎのセル電圧のセル電圧平均は第１バッテリーセルＣ１_１のセル電圧として推定され得る。

【0075】

これを用いて、プロセッサ１３０は、第１電圧差とセル電圧平均との電圧差をバスバー電圧として算出する。

【0076】

本発明の他の実施形態によるバッテリー管理装置は、本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置１００に比べると、プロセッサ１３０'がバスバー電圧を算出する過程のみが異なる。

【0077】

具体的には、他の実施形態によるプロセッサ１３０'は、第１スイッチング素子１２３の動作状態がターンオン状態に制御された後第１測定チャネルＳ_１に印加された電圧と、第１スイッチング素子１２３の動作状態がターンオン状態に制御される前に第１測定チャネルＳ_１に印加された電圧との第２電圧差を用いてバスバー電圧を算出することができる。

【0078】

具体的には、他の実施形態によるプロセッサ１３０'は、バスバー電圧測定要請信号を受信すれば、第１スイッチング素子１２３の動作状態をターンオン状態に制御する前に第１測定チャネルＳ_１に印加された電圧を保存する。すなわち、他の実施形態によるプロセッサ１３０'は、第１スイッチング素子１２３がターンオフ状態であるとき第１測定チャネルＳ_１に印加された電圧を保存する。

【0079】

その後、他の実施形態によるプロセッサ１３０'は、第１スイッチング素子１２３の動作状態をターンオン状態に制御し、第１スイッチング素子１２３がターンオン状態であるとき第１測定チャネルＳ_１に印加された電圧を保存する。

【0080】

上述したように、プロセッサ１３０'が第１スイッチング素子１２３をターンオン状態に制御すれば、図３に示されたように、第１測定チャネルＳ_１にはすべてのバッテリーセルＣ１_１、…、Ｃ１_ｎのセル電圧とバスバー２０に印加されたバスバー電圧とが合成された電圧が印加される。逆に、プロセッサ１３０'が第１スイッチング素子１２３をターンオフ状態に制御すれば、図４に示されたように、第１測定チャネルＳ_１にはすべてのバッテリーセルＣ１_１、…、Ｃ１_ｎのセル電圧のみが合成された電圧が印加される。

【0081】

これを用いて、他の実施形態によるプロセッサ１３０'は、第１スイッチング素子１２３がターンオン状態に制御された後第１測定チャネルＳ_１に印加された電圧と、第１スイッチング素子１２３がターンオン状態に制御される前に第１測定チャネルＳ_１に印加された電圧との第２電圧差をバスバー電圧として算出する。

【0082】

このような本発明によれば、バッテリーモジュールに備えられた複数のバッテリーセルそれぞれのセル電圧を測定するための電圧測定部１１０の測定チャネルのうちいずれか一つの測定チャネルをバスバー電圧の測定に用いることで、限定された個数の測定チャネルを備える電圧測定部１１０を活用してバスバー電圧を測定することができる。

【0083】

プロセッサ１３０、１３０'は、ハードウェア的に、ＡＳＩＣｓ、ＤＳＰｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、ＤＳＰＤｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＰＬＤｓ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＦＰＧＡｓ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙｓ）、マイクロプロセッサ、その他の機能を実行するための電気的ユニットのうち少なくとも一つを用いて具現され得る。プロセッサ１３０、１３０'にはメモリが内蔵され得る。メモリには、後述する方法を実行するためのプログラム及び各種のデータが保存され得る。メモリは、例えばフラッシュメモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｄｉｓｋ）、ＳＤＤ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ）、マルチメディアマイクロカード、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（ｓｔａｔｉｃ ＲＡＭ）、ＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｅｒａｓａｂｌｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＰＲＯＭ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）ののうち少なくとも一つの形態の保存媒体を含み得る。

【0084】

通信部１４０は、プロセッサ１３０と外部デバイス２との間の両方向通信を支援するように構成される。通信部１４０は、プロセッサ１３０から算出されたバスバー電圧を示すメッセージを外部デバイス２に伝送することができる。通信部１４０は、外部デバイス２からの命令をプロセッサ１３０に伝送することができる。

【0085】

以下、さらに他の実施形態によるバッテリー管理装置１００"について説明する。

【0086】

図５は本発明のさらに他の実施形態によるバッテリー管理装置１００"の機能的構成を示したブロック図であり、図６は本発明のさらに他の実施形態によるバッテリー管理装置１００"を含むバッテリーパック１の機能的構成を示した回路図であり、図７は第１スイッチング素子１２３及び第２スイッチング素子１２４"の動作状態に応じた電流経路を示した回路図である。

【0087】

図５〜図７を参照すると、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリー管理装置１００"は、本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置１００に比べて、測定対象変更部１２０"の構成及びプロセッサ１３０"の役割が一部異なり、電流測定部１５０"がさらに含まれる。その外、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリー管理装置１００"に含まれる構成要素及び役割は、本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置１００と同一であり得る。したがって、繰り返される説明は省略する。

【0088】

本発明のさらに他の実施形態によるバッテリー管理装置１００"の測定対象変更部１２０"は、第１測定ライン１２１、第２測定ライン１２２、第１スイッチング素子１２３及び第２スイッチング素子１２４"を備える。

【0089】

第２スイッチング素子１２４"は、第１測定ライン１２１を通電または遮断させる。具体的には、第２スイッチング素子１２４"は、第１測定ライン１２１に設けられる。第２スイッチング素子１２４"は、プロセッサ１３０"からのスイッチング信号に応じてターンオンまたはターンオフされる。

【0090】

このとき、第２スイッチング素子１２４"がターンオンまたはターンオフし、第１スイッチング素子１２３がターンオンしている間、電流が第１測定ライン１２１には流れず、第２測定ライン１２２に流れることで、第１測定チャネルＳ_１にはバスバー２０の他端に印加された電圧が印加される。

【0091】

また、第２スイッチング素子１２４"がターンオンし、第１スイッチング素子１２３がターンオフしている間、第２測定ライン１２２は電流が遮断され、第１測定ライン１２１に電流が流れることで、第１測定チャネルＳ_１には第１バッテリーセルＣ１_１の正極端子の電圧が印加される。

【0092】

また、第２スイッチング素子１２４"及び第１スイッチング素子１２３がターンオフしている間、第１測定ライン１２１及び第２測定ライン１２２は電流が遮断され、第１測定チャネルＳ_１に電圧が印加されない。

【0093】

本実施形態によるプロセッサ１３０"は、一実施形態によるプロセッサ１３０または他の実施形態によるプロセッサ１３０'と同じ方法でバスバー２０のバスバー電圧を算出することができる。

【0094】

ただし、本実施形態によるプロセッサ１３０"は、第１スイッチング素子１２３の外に第２スイッチング素子１２４"もさらに制御し、これによって電圧測定部１１０の複数の測定チャネルＳ_１、…、Ｓ_ｎ＋１に印加された電圧のうち一つ以上を用いてバスバー２０のバスバー電圧を算出することができる。

【0095】

電流測定部１５０"は、バッテリーパック１の大電流経路に流れるパック電流を測定する。例えば、図示されたように、電流測定部１５０"は、第２バッテリーモジュール１２の負極端子１２ｂと第２入出力端子Ｐ−との間に設けられ得る。勿論、電流測定部１５０"は、第１バッテリーモジュール１１の正極端子１１ａと第１入出力端子Ｐ＋との間に設けられてもよい。電流測定部１５０"は、測定されたパック電流を示す電流信号をプロセッサ１３０"に出力する。

【0096】

本実施形態によるプロセッサ１３０"は、算出されたバスバー電圧及び測定されたパック電流に基づいてバスバー２０の故障を診断する。

【0097】

具体的には、本実施形態によるプロセッサ１３０"は、算出されたバスバー電圧及び測定されたパック電流を用いてバスバー２０のバスバー抵抗を算出し、算出されたバスバー抵抗と基準抵抗との大小に応じてバスバー２０の故障を診断する。

【0098】

このとき、本実施形態によるプロセッサ１３０"は、下記の数式１を用いてバスバー抵抗を算出する。
［数１］
Ｒ_ｂ＝Ｖ_ｂ／Ｉ_ｐ

【0099】

ここで、Ｒ_ｂはバスバー抵抗であり、Ｖ_ｂはバスバー電圧であり、Ｉ_ｐはパック電流である。

【0100】

本実施形態によるプロセッサ１３０"は、算出されたバスバー抵抗が基準抵抗を超えれば、バスバー２０に故障が発生したと診断する。逆に、本実施形態によるプロセッサ１３０"は、算出されたバスバー抵抗が基準抵抗未満であれば、バスバー２０に故障が発生していないと診断する。

【0101】

ここで、故障とは、バスバー２０にクラック（ｃｒａｃｋ）が発生するか、または、バッテリーパック１のパックケースにバスバー２０が密着せず離隔した状態を意味し得る。

【0102】

本実施形態によるプロセッサ１３０"は、バスバー２０の故障に対する診断結果に基づいて、第１スイッチング素子１２３及び第２スイッチング素子１２４"のうち一つ以上の動作状態を制御する。

【0103】

具体的には、本実施形態によるプロセッサ１３０"は、バスバー２０に故障が発生したと診断すれば、第１スイッチング素子１２３及び第２スイッチング素子１２４"の動作状態をターンオフに制御する。これによって、図７に示されたように、電圧測定部１１０の第１測定チャネルＳ_１にバスバー電圧が印加されなくなる。

【0104】

逆に、本実施形態によるプロセッサ１３０"は、バスバー２０に故障が発生していないと診断すれば、第１スイッチング素子１２３及び第２スイッチング素子１２４"両方の動作状態をターンオフに制御しない。

【0105】

このような本発明によれば、バスバー２０に故障が発生すれば、第１スイッチング素子１２３及び第２スイッチング素子１２４"の動作状態をターンオフに制御することで、故障が発生して抵抗値が増加し、バスバー２０に印加された高電圧が電圧測定部１１０の第１測定チャネルＳ_１に印加される現象を防止することができる。

【0106】

通信部１４０は、プロセッサ１３０"からの診断結果を示す診断メッセージを外部デバイス２に伝送することができる。

【0107】

上述した本発明の実施形態は、装置及び方法のみによって具現されるものではなく、本発明の実施形態の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じても具現され得、このような具現は上述した実施形態の記載から当業者であれば容易に具現できるであろう。

【0108】

以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

【0109】

また、上述した本発明は、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者により、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であって、上述した実施形態及び添付の図面によって限定されるものではなく、多様な変形のため各実施形態の全部または一部が選択的に組み合わせられて構成され得る。

【符号の説明】

【0110】

１：バッテリーパック
１１：第１バッテリーモジュール
１２：第２バッテリーモジュール
２０：バスバー
３０：コンタクタ
１００、１００"：バッテリー管理装置
１１０：電圧測定部
１２０、１２０"：測定対象変更部
１３０、１３０'、１３０"：プロセッサ
１４０：通信部
１５０"：電流測定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】