特許 7130907 メインバッテリー及びサブバッテリーを制御するための装置、バッテリーシステム及び方法

(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】

(24)【登録日】2022-08-29

(45)【発行日】2022-09-06

(54)【発明の名称】メインバッテリー及びサブバッテリーを制御するための装置、バッテリーシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/10 20060101AFI20220830BHJP

   H02J 7/34 20060101ALI20220830BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20220830BHJP

   H02H 7/18 20060101ALI20220830BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20220830BHJP

   H01M 10/42 20060101ALI20220830BHJP

【ＦＩ】

H02J1/10

H02J7/34 B

H02J7/00 Y

H02J7/00 S

H02H7/18

H01M10/48 301

H01M10/48 P

H01M10/42 P

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020506212

(86)(22)【出願日】2019-02-15

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-10-22

(86)【国際出願番号】 KR2019001883

(87)【国際公開番号】W WO2019221368

(87)【国際公開日】2019-11-21

【審査請求日】2020-02-10

(31)【優先権主張番号】10-2018-0055610

(32)【優先日】2018-05-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】521065355

【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ミン、キョン－チューン

【審査官】坂東 博司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－２０２７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１７７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４４７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８４５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１８０１５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０６８８８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開昭６０－１８８４７２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００５－０８０３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３４１１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－００３７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２６５６０４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－００７１９４９（ＫＲ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０２１８９８９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１３２４０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ １／１０

Ｈ０２Ｊ ７／３４

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｈ ７／１８

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０１Ｍ １０／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

メインバッテリー及びサブバッテリーを制御するための装置であって、
前記メインバッテリーと負荷との間に接続され、第１制御信号が入力されるとターンオン状態となる第１メインスイッチと、
前記サブバッテリーと前記負荷との間に接続され、第２制御信号が入力されるとターンオン状態となる第２メインスイッチと、
前記第１メインスイッチをターンオン状態またはターンオフ状態に制御するメインバッテリー管理システムと、
前記第２メインスイッチをターンオン状態またはターンオフ状態に制御するサブバッテリー管理システムと、
前記メインバッテリーと前記サブバッテリーとの間に接続され、前記サブバッテリー管理システムに結合され、第３制御信号が入力されるとターンオン状態となる、サブスイッチと、
前記メインバッテリーと前記サブスイッチとの間に直列に接続されたダイオードと、を備え、
前記ダイオードのアノードは前記メインバッテリーの正極端子と電気的に接続され、
前記ダイオードのカソードは前記サブスイッチと電気的に接続され、
前記メインバッテリー管理システムは、前記メインバッテリーの故障を検出する制御部を有し、
前記メインバッテリーの故障が検出されない場合、
前記メインバッテリー管理システムは、前記第１制御信号を出力することにより、前記第１メインスイッチをターンオン状態にし、
前記サブバッテリー管理システムは、
前記第２制御信号を出力しないことにより、前記第２メインスイッチをターンオフ状態にし、
前記第３制御信号を出力しないことによって、前記サブスイッチをターンオフ状態にし、
前記メインバッテリーの故障が検出される場合、
前記メインバッテリー管理システムは、
第１診断メッセージを前記サブバッテリー管理システムに伝送し、前記第１メインスイッチをターンオフ状態に誘導するために、前記第１メインスイッチに前記第１制御信号の出力を中断するように構成され、前記第１診断メッセージは、前記検出された故障の種類を示す少なくとも一つの値を含むフラグを有し、
前記サブバッテリー管理システムは、
前記第１診断メッセージに応じて、前記第２メインスイッチをターンオン状態に誘導するために、前記第２メインスイッチに前記第２制御信号を出力するように構成され、
前記フラグに応じて、第３制御信号を出力するか否かを切り替えることにより、前記サブスイッチをターンオン状態に誘導するか、ターンオフ状態に誘導するかを切り替え、
前記サブスイッチがターンオン状態を有する間、前記メインバッテリーと前記サブバッテリーとが並列接続し、前記メインバッテリー用いて前記サブバッテリーを充電する、装置。

【請求項2】

前記サブバッテリー管理システムは、
前記フラグに第１値が含まれた場合、前記サブスイッチをターンオン状態に誘導するために、前記サブスイッチに前記第３制御信号を出力するように構成され、
前記第１値は、前記メインバッテリーが過充電されたことを示す、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記サブバッテリー管理システムは、
前記フラグに第２値または第３値が含まれた場合、前記サブスイッチをターンオフ状態に誘導するために、前記サブスイッチに前記第３制御信号の出力を中断するように構成され、
前記第２値は、前記メインバッテリーが過放電されたことを示し、
前記第３値は、前記メインバッテリーが過熱されたことを示す、請求項１に記載の装置。

【請求項4】

前記メインバッテリー管理システムは、
前記メインバッテリーの故障が解消される場合、前記第１診断メッセージの伝送を中断し、前記第１メインスイッチに前記第１制御信号を出力するように構成され、
前記サブバッテリー管理システムは、
前記第１診断メッセージの伝送が中断される場合、前記第２制御信号の出力を中断する、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。

【請求項5】

前記メインバッテリー管理システムは、
前記メインバッテリーの電圧、電流及び温度の少なくとも一つに基づき、前記メインバッテリーの故障有無を検出するように構成される第１コントローラと、
前記第１コントローラと通信し、前記第１コントローラが誤動作中にあると判定される場合、第２診断メッセージを前記サブバッテリー管理システムに伝送し、前記第１コントローラをスリープ状態に切り換えるように構成される第２コントローラと、を含み、
前記サブバッテリー管理システムは、
前記第２診断メッセージに応じて、前記第２メインスイッチに前記第２制御信号を出力するように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。

【請求項6】

前記サブバッテリー管理システムは、
前記第２診断メッセージに応じて、前記サブスイッチをターンオン状態に誘導するために、前記サブスイッチに前記第３制御信号を出力するように構成される、請求項５に記載の装置。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の装置を含む、バッテリーシステム。

【請求項8】

メインバッテリーと負荷との間に接続され、第１制御信号が入力されるとターンオン状態となる第１メインスイッチと、サブバッテリーと前記負荷との間に接続され、第２制御信号が入力されるとターンオン状態となる第２メインスイッチと、メインバッテリーとサブバッテリーの間に接続され、第３制御信号が入力されるとターンオン状態となるサブスイッチと、アノードが前記メインバッテリーと電気的に接続され、カソードが前記サブスイッチと電気的に接続されるダイオードと、前記メインバッテリーに結合され、前記第１メインスイッチをターンオン状態またはターンオフ状態に制御し、前記メインバッテリーの故障を検出するように構成される制御部を有するメインバッテリー管理システムと、前記第２メインスイッチ及び前記サブスイッチをターンオン状態またはターンオフ状態に制御するサブバッテリー管理システムと、を用いて、前記メインバッテリー及び前記サブバッテリーを制御するための方法であって、
前記メインバッテリーの故障が検出されない場合、
前記メインバッテリー管理システムは、前記第１制御信号を出力することにより、前記第１メインスイッチをターンオン状態にする段階と、
前記サブバッテリー管理システムは、前記第２制御信号を出力しないことにより、前記第２メインスイッチをターンオフ状態にする段階と、
前記メインバッテリーの故障が検出される場合、
前記メインバッテリー管理システムは、第１診断メッセージを前記サブバッテリー管理システムに伝送し、前記第１メインスイッチをターンオフ状態に誘導するために、前記第１メインスイッチに前記第１制御信号の出力を中断し、前記第１診断メッセージは前記検出された故障の種類を示す少なくとも一つの値を含むフラグを有する段階と、
前記サブバッテリー管理システムは、
前記第１診断メッセージに応じて、前記第２メインスイッチをターンオン状態に誘導するために、前記第２メインスイッチに前記第２制御信号を出力する段階と、
前記フラグに応じて、前記第３制御信号を出力するか否かを切り替えることにより、前記サブスイッチをターンオン状態に誘導するか、ターンオフ状態に誘導するかを切り替える段階と、
前記サブスイッチがターンオン状態を有する間、前記メインバッテリーと前記サブバッテリーとが並列接続し、前記メインバッテリー用いて前記サブバッテリーを充電する段階と、を含む、方法。

【請求項9】

前記サブバッテリー管理システムは、前記フラグに第１値が含まれた場合、前記サブスイッチをターンオン状態に誘導するために、前記サブスイッチに前記第３制御信号を出力する段階を含み、
前記第１値は、前記メインバッテリーが過充電されたことを示す、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記サブバッテリー管理システムは、前記フラグに第２値または第３値が含まれた場合、前記サブスイッチをターンオフ状態に誘導するために、前記サブスイッチに前記第３制御信号の出力を中断する段階を含み、
前記第２値は、前記メインバッテリーが過放電されたことを示し、
前記第３値は、前記メインバッテリーが過熱されたことを示す、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記サブバッテリー管理システムは、前記メインバッテリー管理システムからの第２診断メッセージに応じて、前記第２メインスイッチに前記第２制御信号を出力する段階をさらに含み、
前記第２診断メッセージは、前記メインバッテリー管理システムが誤動作中にあることを示す、請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、メインバッテリー及びサブバッテリーのいずれか一つを選択的に用いて電気負荷に電源を供給するための装置、バッテリーシステム及び方法に関する。

【0002】

本出願は、２０１８年５月１５日出願の韓国特許出願第１０－２０１８－００５５６１０号に基づく優先権を主張し、上記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】

最近、ノートブックＰＣ、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増し、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、反復的な充放電の可能な高性能バッテリーについての研究が活発に進行しつつある。

【0004】

現在、商用化した二次電池としては、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、リチウム二次電池などがあり、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリ効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、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】

バッテリー管理システムは、バッテリーに電気的に接続し、バッテリーの電気的特性値（例えば、電圧、電流及び温度）を測定し、測定された電気的特性値に基づいてバッテリーを制御するように構成される。

【0006】

バッテリーの充電または放電中、多様な原因によって故障（例えば、過充電、過放電、過熱など）が発生した場合、バッテリー管理システムは、バッテリーを保護するためにバッテリーと電気負荷との電気的接続を遮断する。しかし、バッテリーと電気負荷との電気的な接続が急に遮断されれば、電気負荷の動作が不能となり、事故（例えば、電気自動車の急停止）発生の危険がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、メインバッテリーに並列接続可能に設けられたサブバッテリーを用いて、メインバッテリーに故障が発生した場合にも電気負荷に電源が供給されるようにする装置、バッテリーシステム及び方法を提供することを目的とする。

【0008】

本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例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】

【0009】

上記の課題を達成するための本発明の多様な実施例は、以下のようである。

【0010】

本発明の一面によるメインバッテリー及びサブバッテリーを制御するための装置は、メインバッテリーと負荷との間に接続可能な第１メインスイッチと、サブバッテリーと負荷との間に接続可能な第２メインスイッチと、メインバッテリーとサブバッテリーとの間に接続可能なサブスイッチと、第１メインスイッチに動作可能に結合するメインバッテリー管理システムと、第２メインスイッチ及びサブスイッチに動作可能に結合するサブバッテリー管理システムと、を含む。メインバッテリー管理システムは、メインバッテリーの故障が検出される場合、第１診断メッセージをサブバッテリー管理システムに伝送し、第１メインスイッチをターンオフ状態に誘導するために、第１メインスイッチに第１制御信号の出力を中断するように構成される。第１診断メッセージは、検出された故障の種類を示す少なくとも一つの値を含むフラグを有する。サブバッテリー管理システムは、第１診断メッセージに応じて、第２メインスイッチをターンオン状態に誘導するために、第２メインスイッチに第２制御信号を出力するように構成される。

【0011】

サブバッテリー管理システムは、フラグに第１値が含まれた場合、サブスイッチをターンオン状態に誘導するためにサブスイッチに第３制御信号を出力するように構成され得る。第１値は、メインバッテリーが過充電されたことを示し得る。

【0012】

サブバッテリー管理システムは、フラグに第２値または第３値が含まれた場合、サブスイッチをターンオフ状態に誘導するために、サブスイッチに第３制御信号の出力を中断するように構成され得る。第２値は、メインバッテリーが過放電されたことを示し、第３値は、メインバッテリーが過熱されたことを示し得る。

【0013】

メインバッテリー管理システムは、メインバッテリーの故障が解消される場合、第１診断メッセージの伝送を中断し、第１メインスイッチに第１制御信号を出力するように構成され得る。サブバッテリー管理システムは、第１診断メッセージの伝送が中断される場合、第２制御信号の出力を中断し得る。

【0014】

メインバッテリー管理システムは、メインバッテリーの電圧、電流及び温度の少なくとも一つに基づき、メインバッテリーの故障有無を検出するように構成される第１コントローラと、第１コントローラに動作可能に結合し、第１コントローラが誤動作中にあると判定される場合、第２診断メッセージをサブバッテリー管理システムに伝送し、第１コントローラをスリープ状態に切り換えるように構成される第２コントローラと、を含み得る。サブバッテリー管理システムは、第２診断メッセージに応じて、第２メインスイッチに第２制御信号を出力するように構成され得る。

【0015】

サブバッテリー管理システムは、第２診断メッセージに応じて、サブスイッチをターンオン状態に誘導するために、サブスイッチに第３制御信号を出力するように構成され得る。

【0016】

本発明の他面によるバッテリーシステムは、装置を含む。

【0017】

本発明のさらに他面による方法は、メインバッテリーと負荷との間に接続可能な第１メインスイッチと、サブバッテリーと負荷との間に接続可能な第２メインスイッチと、メインバッテリーとサブバッテリーとの間に接続可能なサブスイッチと、メインバッテリー及び第１メインスイッチに動作可能に結合し、メインバッテリーの故障を検出するように構成されるメインバッテリー管理システムと、第２メインスイッチ及びサブスイッチに動作可能に結合するサブバッテリー管理システムを用いて、メインバッテリー及びサブバッテリーを制御するためのことである。方法は、メインバッテリー管理システムは、メインバッテリーの故障が検出される場合、第１診断メッセージをサブバッテリー管理システムに伝送し、第１メインスイッチをターンオフ状態に誘導するために、第１メインスイッチに第１制御信号の出力を中断し、第１診断メッセージは検出された故障の種類を示す少なくとも一つの値を含むフラグを有する段階と、サブバッテリー管理システムが、第１診断メッセージに応じて、第２メインスイッチをターンオン状態に誘導するために、第２メインスイッチに第２制御信号を出力する段階と、を含む。

【0018】

方法は、サブバッテリー管理システムが、フラグに第１値が含まれた場合、サブスイッチをターンオン状態に誘導するために、サブスイッチに第３制御信号を出力する段階をさらに含み得る。第１値は、メインバッテリーが過充電されたことを示す。

【0019】

方法は、サブバッテリー管理システムが、フラグに第２値または第３値が含まれた場合、サブスイッチをターンオフ状態に誘導するためにサブスイッチに第３制御信号の出力を中断する段階をさらに含み得る。第２値は、メインバッテリーが過放電されたことを示し、第３値は、メインバッテリーが過熱されたことを示す。

【0020】

方法は、サブバッテリー管理システムが、メインバッテリー管理システムからの第２診断メッセージに応じて、第２メインスイッチに第２制御信号を出力する段階をさらに含み得る。第２診断メッセージは、メインバッテリー管理システムが誤動作中にあることを示す。

【発明の効果】

【0021】

本発明の実施例の少なくとも一つによれば、メインバッテリーに故障が発生した場合またはメインバッテリーのためのバッテリー管理システムが誤動作する場合、メインバッテリーに並列接続可能に設けられたサブバッテリーを用いて、電気負荷に電源を供給することができる。

【0022】

また、本発明の実施例の少なくとも一つによれば、サブバッテリーが電気負荷に電源を供給する間、メインバッテリーを用いてサブバッテリーを充電することができる。

【0023】

本発明の効果は、以上の言及した効果に制限されず、言及されていない他の効果は、請求範囲の記載から当業者に明確に理解されるだろう。

【0024】

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例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】

【0025】

【図1】本発明の一実施例によるバッテリーシステムの例示的な構成を示す図である。

【図2】図１のメインバッテリーの故障が検出されない場合に制御装置によって実行される動作を説明するために参照される図である。

【図3】図１のメインバッテリーの故障が検出された場合に制御装置によって実行される動作を説明するために参照される図である。

【図4】図１の第１コントローラが誤動作中にある場合に制御装置によって実行される動作を説明するために参照される図である。

【図5】本発明の他の実施例によるバッテリーシステムの例示的な構成を示す図である。

【図6】本発明のさらに他の実施例によってメインバッテリー及びサブバッテリーを制御するための方法を例示的に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例によってメインバッテリー及びサブバッテリーを制御するための方法を例示的に示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。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。

【0027】

したがって、本明細書に記載された実施例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例に過ぎず、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。

【0028】

また、本発明に関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨をぼやかすと判断される場合、その説明を省略する。

【0029】

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いずれか一つを残りと区別する目的として使用され、このような用語によって構成要素が限定されることではない。

【0030】

なお、明細書の全体にかけて、ある部分が、ある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反する記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載の「制御ユニット」のような用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を示し、これはハードウェアやソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの結合せにより具現され得る。

【0031】

さらに、明細書の全体に亘って、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されているとするとき、これは、「直接的に連結（接続）」されている場合のみならず、その中間に他の素子を介して「間接的に連結（接続）」されている場合も含む。

【0032】

図１は、本発明の一実施例によるバッテリーシステム１０の例示的な構成を示す図である。

【0033】

図１を参照すれば、バッテリーシステム１０は、第１電源端子１１、第２電源端子１２、メインバッテリー２１、サブバッテリー２２及び制御装置１００を含む。バッテリーシステム１０は、第１電源端子１１及び第２電源端子１２を介して電気負荷（例えば、電気自動車の電気モータ）に電源を供給するためのものである。

【0034】

メインバッテリー２１は、少なくとも一つのバッテリーセルを含む。サブバッテリー２２は、少なくとも一つのバッテリーセルを含む。メインバッテリー２１及びサブバッテリー２２に含まれた各バッテリーセルは、例えば、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミニウム電池、ニッケル水素電池またはニッケル亜鉛電池のように再充電可能なバッテリーであり得る。メインバッテリー２１の負極端子およびサブバッテリー２２の負極端子は、伝導体（例えば、バスバー、電気ケーブル）を介して第２電源端子１２に共通接続する。メインバッテリー２１の出力電圧は、サブバッテリー２２の出力電圧よりも高くてもよい。

【0035】

制御装置１００は、第１メインスイッチ１１０、第２メインスイッチ１２０、サブスイッチ１３０、メインバッテリー管理システム２００（以下、ＭＢＭＳとする。）及びサブバッテリー管理システム３００（以下、ＳＢＭＳとする。）を含む。

【0036】

第１メインスイッチ１１０は、メインバッテリー２１の正極端子と第１電源端子１１との間に接続可能に提供される。第１メインスイッチ１１０がターンオン状態を有する間、メインバッテリー２１の正極端子と第１電源端子１１との間の電流経路が形成される。第１メインスイッチ１１０がターンオフ状態を有する間、メインバッテリー２１の正極端子と第１電源端子１１との間の電流経路が遮断される。

【0037】

第２メインスイッチ１２０は、サブバッテリー２２の正極端子と第１電源端子１１との間に接続可能に提供される。第２メインスイッチ１２０がターンオン状態を有する間、サブバッテリー２２の正極端子と第１電源端子１１との間の電流経路が形成される。第２メインスイッチ１２０がターンオフ状態を有する間、サブバッテリー２２の正極端子と第１電源端子１１との間の電流経路が遮断される。

【0038】

サブスイッチ１３０は、メインバッテリー２１の正極端子とサブバッテリー２２の正極端子との間に接続可能に提供される。サブスイッチ１３０がターンオン状態を有する間、メインバッテリー２１の正極端子とサブバッテリー２２の正極端子との間の電流経路が形成される。即ち、サブスイッチ１３０がターンオン状態を有する間、メインバッテリー２１とサブバッテリー２２とが並列接続する。サブスイッチ１３０がターンオフ状態を有する間、メインバッテリー２１の正極端子とサブバッテリー２２の正極端子との間の電流経路が遮断される。制御装置１００は、メインバッテリー２１の正極端子とサブバッテリー２２の正極端子との間でサブスイッチ１３０に直列接続するダイオード１４０をさらに含み得る。ダイオード１４０のアノードは、メインバッテリー２１の正極端子側に接続し、ダイオード１４０のカソードは、サブバッテリー２２の正極端子側に接続し得る。これによって、メインバッテリー２１の正極端子からサブバッテリー２２の正極端子への電流の流れが許容される一方、サブバッテリー２２の正極端子からメインバッテリー２１の正極端子への電流の流れは遮断される。

【0039】

ＭＢＭＳ２００は、電圧センサー２１０、電流センサー２２０、温度センサー２３０及び制御部２４０を含む。電圧センサー２１０は、メインバッテリー２１の電圧を測定するように構成される。電流センサー２２０は、メインバッテリー２１を介して流れる電流を測定するように構成される。温度センサー２３０は、メインバッテリー２１の温度を測定するように構成される。

【0040】

制御部２４０は、第１メインスイッチ１１０及びＳＢＭＳ３００に動作可能に結合する。 制御部２４０は、ハードウェア的にＡＳＩＣｓ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、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ー（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、その他の機能遂行の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。制御部２４０には、メモリーデバイスが内蔵され得、メモリーデバイスとしては、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、レジスター、ハードディスク、光記録媒体または磁気記録媒体を用い得る。メモリーデバイスは、制御部２４０によって実行される各種制御ロジッグを含むプログラム、及び／または制御ロジッグが実行されるときに発生するデータを保存、更新及び／または消去し得る。

【0041】

制御部２４０は、第１コントローラ２４１及び第２コントローラ２４２を含む。第１コントローラ２４１は、電圧センサー２１０、電流センサー２２０及び温度センサー２３０に動作可能に結合する。第１コントローラ２４１は、電圧センサー２１０、電流センサー２２０及び温度センサー２３０によって測定される電圧、電流及び温度に基づいてメインバッテリー２１の故障（例えば、過充電、過放電、過熱）を検出し、メインバッテリー２１を制御するように構成される。第２コントローラ２４２は、第１コントローラ２４１に動作可能に結合し、第１コントローラ２４１が誤動作中にあるか否かを判定するように構成される。第２コントローラ２４２は、第１コントローラ２４１に確認信号を周期的に伝送し得る。第１コントローラ２４１は、確認信号に応じて第２コントローラ２４２に応答信号を伝送し得る。第２コントローラ２４２は、確認信号を伝送した時点から所定時間内に第１コントローラ２４１からの応答信号が受信される場合、第１コントローラ２４１が正常動作中にあると判定し得る。一方、第２コントローラ２４２は、第１コントローラ２４１に確認信号を伝送した時点から所定時間内に第１コントローラ２４１からの応答信号が受信されない場合、第１コントローラ２４１が誤動作中にあると判定し得る。

【0042】

ＳＢＭＳ３００は、電圧センサー３１０、電流センサー３２０、温度センサー３３０及び制御部３４０を含む。電圧センサー３１０は、サブバッテリー２２の電圧を測定するように構成される。電流センサー３２０は、サブバッテリー２２を介して流れる電流を測定するように構成される。温度センサー３３０は、サブバッテリー２２の温度を測定するように構成される。

【0043】

制御部３４０は、制御部２４０、第１メインスイッチ１１０、第２メインスイッチ１２０、サブスイッチ１３０、電圧センサー３１０、電流センサー３２０及び温度センサー３３０に動作可能に結合する。制御部３４０は、ハードウェア的にＡＳＩＣｓ、ＤＳＰｓ、ＤＳＰＤｓ、ＰＬＤｓ、ＦＰＧＡｓ、マイクロプロセッサー、その他の機能遂行の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。制御部３４０には、メモリーデバイスが内蔵され得、メモリーデバイスとしては、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、レジスター、ハードディスク、光記録媒体または磁気記録媒体を用い得る。メモリーデバイスは、制御部３４０によって実行される各種制御ロジッグを含むプログラム、及び／または制御ロジッグが実行されるときに発生するデータを保存、更新及び／または消去できる。制御部３４０は、電圧センサー３１０、電流センサー３２０及び温度センサー３３０によって測定される電圧、電流及び温度に基づいてサブバッテリー２２の故障（例えば、過充電、過放電、過熱）を検出し、サブバッテリー２２を制御するように構成される。

【0044】

図２は、図１のメインバッテリー２１の故障が検出されない場合に制御装置１００によって実行される動作を説明するために参照される図である。

【0045】

図２を参照すれば、ＭＢＭＳ２００は、メインバッテリー２１の故障が検出されない場合、第１メインスイッチ１１０に第１制御信号Ｓ１を出力する。第１制御信号Ｓ１は、第１メインスイッチ１１０をターンオン状態に誘導するための信号である。即ち、第１メインスイッチ１１０は、第１制御信号Ｓ１に応じて、ターンオン状態になる。

【0046】

ＳＢＭＳ３００は、ＭＢＭＳ２００から後述する第１診断メッセージまたは第２診断メッセージが伝送されない場合、スリープモードで動作する。ＳＢＭＳ３００は、ＭＢＭＳ２００からの第１診断メッセージまたは第２診断メッセージの受信に応じて、ウェイクアップする。ＳＢＭＳ３００は、スリープモードで第２制御信号Ｓ２及び第３制御信号Ｓ３の出力を中断する。第２制御信号Ｓ２は、第２メインスイッチ１２０をターンオン状態に誘導するための信号である。第３制御信号Ｓ３は、サブスイッチ１３０をターンオン状態に誘導するための信号である。

【0047】

結果的に、メインバッテリー２１の故障が検出されない場合、図２に示したように、第１メインスイッチ１１０はターンオン状態になる一方、第２メインスイッチ１２０及びサブスイッチ１３０は共にターンオフ状態になることで、メインバッテリー２１が電気負荷に電源を供給するようになる。

【0048】

図３は、図１のメインバッテリー２１の故障が検出された場合に制御装置１００によって実行される動作を説明するために参照される図である。

【0049】

図３を参照すれば、ＭＢＭＳ２００は、第１コントローラ２４１によってメインバッテリー２１の故障が検出される場合、ＳＢＭＳ３００に第１診断メッセージを伝送し、第１制御信号Ｓ１の出力を中断する。第１診断メッセージは、メインバッテリー２１の故障が検出されたことをＳＢＭＳ３００に知らせるためのメッセージである。第１診断メッセージは、メインバッテリー２１から検出された故障の種類を示すフラグを含む。フラグは、第１値、第２値及び第３値の少なくとも一つを含み得る。第１値は、メインバッテリー２１が過充電されたことを示し、第２値は、メインバッテリー２１が過放電されたことを示し、第３値は、メインバッテリー２１が過熱したことを示し得る。

【0050】

ＳＢＭＳ３００は、ＭＢＭＳ２００からの第１診断メッセージに応じてウェイクアップされた後、第２メインスイッチ１２０に第２制御信号Ｓ２を出力する。ＳＢＭＳ３００は、フラグに第１値が含まれているか否かによって、サブスイッチ１３０に第３制御信号Ｓ３を選択的に出力し得る。即ち、ＳＢＭＳ３００は、第２値及び第３値の少なくとも一つが第１診断メッセージのフラグに含まれた場合には、サブスイッチ１３０をターンオフ状態に誘導するために第３制御信号Ｓ３の出力を中断する一方、第１値のみがフラグに含まれた場合には、サブスイッチ１３０をターンオン状態に誘導するために第３制御信号Ｓ３を出力し得る。

【0051】

結果的に、メインバッテリー２１の故障が検出される場合、故障の種類に関わらず、図３に示したように、第１メインスイッチ１１０は、ターンオフ状態になり、第２メインスイッチ１２０はターンオン状態になることで、メインバッテリー２１の代わりにサブバッテリー２２が電気負荷に電源を供給するようになる。また、メインバッテリー２１の過放電及び過熱が検出されず、メインバッテリー２１の過充電が検出された場合には、サブスイッチ１３０がターンオン状態になる。これによって、過充電されたメインバッテリー２１の電気エネルギーを用いてサブバッテリー２２を充電できる。

【0052】

ＭＢＭＳ２００は、メインバッテリー２１の故障が解消される場合、第１診断メッセージの伝送を中断し、第１制御信号Ｓ１を出力し得る。具体的に、ＭＢＭＳ２００は、ＳＢＭＳ３００への第１診断メッセージの伝送中に、メインバッテリー２１の電圧、電流、充電状態及び温度が全て正常範囲になれば、これ以上第１診断メッセージをＳＢＭＳ３００に伝送しない。ＭＢＭＳ２００は、アンペアカウント法などを用いて、電流センサー２２０によって測定された電流値を積算してメインバッテリー２１の充電状態を算出できる。ＳＢＭＳ３００は、ＭＢＭＳ２００からの第１診断メッセージが受信されなければ、メインバッテリー２１の故障が解消されたと判定し、第２制御信号Ｓ２の出力を中断し得る。

【0053】

図４は、図１の第１コントローラ２４１が誤動作中である場合に制御装置１００によって実行される動作を説明するために参照される図である。

【0054】

図４を参照すれば、第１コントローラ２４１が誤動作中であると第２コントローラ２４２によって判定される場合、第２コントローラ２４２は、ＳＢＭＳ３００に第２診断メッセージを伝送し、第１コントローラ２４１にスリープモード転換信号を伝送して第１コントローラ２４１をスリープ状態に切り換える。第２診断メッセージは、ＭＢＭＳ２００が誤動作中にあることをＳＢＭＳ３００に知らせるためのメッセージである。第１コントローラ２４１は、スリープ状態で第１制御信号Ｓ１の出力を中断する。

【0055】

ＳＢＭＳ３００は、第２診断メッセージに応じて、第２メインスイッチ１２０に第２制御信号Ｓ２を出力する。選択的に、ＳＢＭＳ３００は、第２診断メッセージに応じて、サブスイッチ１３０に第３制御信号Ｓ３を出力し得る。

【0056】

これによって、図４に示したように、第１メインスイッチ１１０は、ターンオフ状態になり、第２メインスイッチ１２０はターンオン状態になることで、メインバッテリー２１の代わりにサブバッテリー２２が電気負荷に電源を供給するようになる。

【0057】

一方、サブスイッチ１３０に第３制御信号Ｓ３が出力される間、ＳＢＭＳ３００は、電流センサー２２０によって測定される電流と電流センサー３２０によって測定される電流とを比較できる。具体的に、第３制御信号Ｓ３によってサブスイッチ１３０がターンオン状態を有する場合、メインバッテリー２１とサブバッテリー２２とは並列接続するので、電流センサー２２０によって測定される電流と電流センサー３２０によって測定される電流とは相互逆方向でありながら、同じ大きさを有さなくてはならない。もし、電流センサー２２０によって測定される電流と電流センサー３２０によって測定される電流との方向が相互同一の場合、電流センサー２２０によって測定される電流と電流センサー３２０によって測定される電流との差が予め決められた臨界値（例えば、０．５Ａ）よりも大きい場合、または電流センサー２２０によって測定される電流と電流センサー３２０によって測定される電流との割合が予め決められた臨界範囲（例えば、０．９以上１．１以下）から外れる場合、ＳＢＭＳ３００は、電流センサー２２０及び電流センサー３２０の少なくとも一つが故障であると判定し得る。ＳＢＭＳ３００は、電流センサー２２０及び電流センサー３２０の少なくとも一つが故障と判定された場合、ＳＢＭＳ３００と通信チャンネルを介して連結された外部デバイス（例えば、電気自動車のＥＣＵ）に電流センサー２２０及び電流センサー３２０の少なくとも一つが故障であることを知らせる信号を出力し得る。通信チャンネルは、電気自動車に備えられたＣＡＮ通信ネットワークであり得る。また、ＳＢＭＳ３００は、通信チャンネルと連結された通信インターフェースを備え得る。

【0058】

図５は、本発明の他の実施例によるバッテリーシステム１０の例示的な構成を示す図である。

【0059】

図５を参照すれば、図１と比較するとき、ダイオード１４０及びサブスイッチ１３０がＤＣ－ＤＣコンバータ１６０に代替された点のみが相違する。したがって、残りの構成に対しては同じ参照符号を付与し、反復的な説明は省略する。

【0060】

ＤＣ－ＤＣコンバータ１６０の入力端子ＩＮは、メインバッテリー２１の正極端子に接続する。ＤＣ－ＤＣコンバータ１６０の出力端子ＯＵＴは、サブバッテリー２２の正極端子に接続する。

【0061】

ＤＣ－ＤＣコンバータ１６０は、第３制御信号Ｓ３に応じて、入力端子ＩＮに印加されるメインバッテリー２１からの入力電圧を用いて予め決められた出力電圧を生成する。出力電圧は、出力端子ＯＵＴを介してサブバッテリー２２に印加されることで、サブバッテリー２２の充電が行われる。

【0062】

図６及び図７は、本発明のさらに他の実施例によってメインバッテリー２１及びサブバッテリー２２を制御するための方法を例示的に示すフローチャートである。図６に示したフローチャートは、ＭＢＭＳ２００の制御部２４０によって実行される方法を示し、図７に示したフローチャートは、ＳＢＭＳ３００の制御部３４０によって実行される方法を示す。

【0063】

図６を参照すれば、段階６００において、第１コントローラ２４１は、メインバッテリー２１の故障が検出されたか否かを判定する。もし、段階６００の値「はい」である場合、段階６１０へ進む。もし、段階６００の値が「いいえ」である場合、段階６２０へ進む。

【0064】

段階６１０において、第１コントローラ２４１は、第１診断メッセージをＳＢＭＳ３００に伝送し、第１制御信号Ｓ１の出力を中断する。第１診断メッセージは、メインバッテリー２１の故障が検出されたことをＳＢＭＳ３００に知らせるためのメッセージである。第１診断メッセージは、検出された故障の種類を示す少なくとも一つの値を含むフラグを有する。第１制御信号Ｓ１は、第１メインスイッチ１１０をターンオン状態に誘導するための信号である。

【0065】

段階６２０において、第２コントローラ２４２は、第１コントローラ２４１が誤動作中にあるか否かを判定する。もし、段階６２０の値が「はい」である場合、段階６３０へ進む。もし、段階６２０の値が「いいえ」である場合、段階６４０へ進む。

【0066】

段階６３０において、第２コントローラ２４２は、第２診断メッセージをＳＢＭＳ３００に伝送し、第１コントローラ２４１をスリープ状態に切り換える。 第２診断メッセージは、ＭＢＭＳ２００の第１コントローラ２４１が誤動作中にあることをＳＢＭＳ３００に知らせるためのメッセージである。第１コントローラ２４１は、スリープ状態で第１制御信号Ｓ１の出力を中断する。

【0067】

段階６４０において、第１コントローラ２４１は、第１メインスイッチ１１０に第１制御信号Ｓ１を出力する。

【0068】

図７を参照すれば、段階７００において、制御部３４０は、制御部２４０から第１診断メッセージが受信されたか否かを判定する。もし、段階７００の値が「はい」である場合、段階７１０へ進む。もし、段階７００の値が「いいえ」である場合、段階７３０へ進む。

【0069】

段階７１０において、制御部３４０は、第１診断メッセージのフラグに第１値が含まれたか否かを判定する。第１値は、メインバッテリー２１が過充電されたことを示す。もし、段階７１０の値が「いいえ」である場合、段階７２０へ進む。もし、段階７２０の値が「はい」である場合、段階７４０へ進む。

【0070】

段階７２０において、制御部３４０は、第２制御信号Ｓ２を出力する。第２制御信号Ｓ２は、第２メインスイッチ１２０をターンオン状態に誘導するための信号である。

【0071】

段階７３０において、制御部３４０は、制御部２４０から第２診断メッセージが受信されたか否かを判定する。もし、段階７３０の値が「はい」である場合、段階７４０へ進む。

【0072】

段階７４０において、制御部３４０は、第２制御信号Ｓ２及び第３制御信号Ｓ３を出力する。第３制御信号Ｓ３は、サブスイッチ１３０をターンオン状態に誘導するための信号である。

【0073】

本発明の実施例の少なくとも一つによれば、メインバッテリー２１に故障が発生した場合、またはメインバッテリー２１のためのバッテリー管理システム２００が誤動作する場合、メインバッテリー２１に並列接続可能に設けられたサブバッテリー２２を用いて、電気負荷に電源を供給できる。

【0074】

また、本発明の実施例の少なくとも一つによれば、サブバッテリー２２が電気負荷に電源を供給する間、メインバッテリー２１を用いてサブバッテリー２２を充電できる。

【0075】

以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、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。

【0076】

また、上述の本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想から脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能であるため、上述の実施例及び添付された図面によって限定されず、多様な変形が行われるように各実施例の全部または一部を選択的に組み合わせて構成可能である。

【符号の説明】

【0077】

１０ バッテリーシステム
１１、１２ 電源端子
２１ メインバッテリー
２２ サブバッテリー
１００ 制御装置
１１０ 第１メインスイッチ
１２０ 第２メインスイッチ
１３０ サブスイッチ
２００ メインバッテリー管理システム
３００ サブバッテリー管理システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】