▶ エルジー エナジー ソリューション リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-10-19
(54)【発明の名称】非常電源供給装置
(51)【国際特許分類】
H02J 9/06 20060101AFI20221012BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20221012BHJP
H02J 7/10 20060101ALI20221012BHJP
H01M 10/48 20060101ALI20221012BHJP
【ＦＩ】
H02J9/06 110
H02J7/00 302A
H02J7/10 B
H01M10/48 P
H01M10/48 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022506939
(86)(22)【出願日】2021-02-08
(85)【翻訳文提出日】2022-02-03
(86)【国際出願番号】 KR2021001656
(87)【国際公開番号】W WO2021162385
(87)【国際公開日】2021-08-19
(31)【優先権主張番号】10-2020-0017877
(32)【優先日】2020-02-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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】100188558
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(72)【発明者】
【氏名】キ－ドク・キム
(72)【発明者】
【氏名】ジン－ヒョン・イ
(72)【発明者】
【氏名】ジョ－ヨン・ファン
【テーマコード（参考）】
5G015
5G503
5H030
【Ｆターム（参考）】
5G015FA13
5G015GB05
5G015JA08
5G015JA52
5G015KA03
5G015KA12
5G503AA01
5G503BA01
5G503BB01
5G503CA11
5G503DA13
5G503GA11
5G503GA12
5H030AA06
5H030AS20
5H030FF43
5H030FF44
5H030FF52
(57)【要約】
本発明の一実施形態による非常電源供給装置は、バッテリーに接続され、バッテリーの可用電圧範囲を制限するように構成された保護回路部と、保護回路部に並列で接続され、配置されたスイッチング素子の動作状態によってバッテリーから出力された電流の迂回経路を形成するように構成されたバイパス部と、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、バイパス部によって形成される迂回経路を通電させるように構成された制御部と、を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バッテリーに接続され、前記バッテリーの可用電圧範囲を制限するように構成された保護回路部と、前記保護回路部に並列で接続され、配置されたスイッチング素子の動作状態によって前記バッテリーで出力された電流の迂回経路を形成するように構成されたバイパス部と、
前記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、前記バイパス部によって形成される迂回経路を通電させるように構成された制御部と、を含む非常電源供給装置。
【請求項2】
前記バイパス部は、前記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と、前記バッテリーの電流が前記保護回路部を迂回するように構成された前記迂回経路を形成するように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の非常電源供給装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記迂回経路を通電させて前記可用電圧範囲に対する制限を解除するように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の非常電源供給装置。
【請求項4】
前記制御部は、前記迂回経路を通電させ、前記保護回路部によって制限された電圧範囲のうち低電圧範囲に対する制限を解除するように構成されたことを特徴とする、請求項３に記載の非常電源供給装置。
【請求項5】
前記制御部は、非常電源供給要請が入力されると、前記スイッチング素子の動作状態をターンオン状態に制御するように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の非常電源供給装置。
【請求項6】
前記制御部は、予め設定された初期挙動時間に前記スイッチング素子の動作状態をターンオン状態に制御するように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の非常電源供給装置。
【請求項7】
前記バッテリーの電圧を測定するように構成された測定部をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の非常電源供給装置。
【請求項8】
前記制御部は、前記バッテリーが連続的に放電される放電時間を測定し、測定された放電時間及び測定された電圧のうち少なくとも一つが所定の条件を満たす場合、前記スイッチング素子の動作状態をターンオン状態に制御するように構成されたことを特徴とする、請求項７に記載の非常電源供給装置。
【請求項9】
前記制御部は、前記測定された電圧が予め設定された低電圧範囲に含まれる間に前記放電時間を測定し、前記測定された放電時間が基準時間以上であれば、前記スイッチング素子の動作状態をターンオン状態に制御するように構成されたことを特徴とする、請求項８に記載の非常電源供給装置。
【請求項10】
前記制御部は、前記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た後、前記バッテリーの充電が開始されるとき、前記測定部で測定された前記バッテリーの充電開始電圧によって前記スイッチング素子の動作状態を制御するように構成されたことを特徴とする、請求項９に記載の非常電源供給装置。
【請求項11】
前記制御部は、前記充電開始電圧が前記予め設定された低電圧範囲に含まれると、前記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、前記充電開始電圧が前記予め設定された低電圧範囲の下限未満であれば、前記スイッチング素子の動作状態をターンオン状態に制御するように構成されたことを特徴とする、請求項１０に記載の非常電源供給装置。
【請求項12】
前記保護回路部は、前記バッテリーの可用電圧範囲を区間別に制限するように構成された複数の単位保護回路部を含み、前記バイパス部は、前記複数の単位保護回路部のうち少なくとも一つに並列で接続されるように構成された複数の単位バイパス部を含むことを特徴とする、請求項７に記載の非常電源供給装置。
【請求項13】
前記制御部は、前記複数の単位保護回路部のうち制限する電圧区間が前記バッテリーの現在電圧に最も近接した単位保護回路部を選択し、選択された単位保護回路部に対応する単位バイパス部に配置されたスイッチング素子の動作状態をターンオン状態に制御するように構成されたことを特徴とする、請求項１２に記載の非常電源供給装置。
【請求項14】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の非常電源供給装置を含むバッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ）。
【請求項15】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の非常電源供給装置を含むバッテリーパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、非常電源供給装置に関し、より詳しくは、バッテリーの可用電圧範囲を確張して非常電源を供給可能な非常電源供給装置に関する。
【0002】
本出願は、２０２０年２月１３日出願の韓国特許出願第１０－２０２０－００１７８７７に基づく優先権を主張し、該当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、商用化したバッテリーとしては、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、リチウムバッテリーなどがあり、このうち、リチウムバッテリーは、ニッケル系のバッテリー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】
通常、バッテリーは、過放電または過充電される場合、バッテリーに損傷が加えられて劣化が加速化し得、バッテリーが膨張するスウェリング現象が起こり得る。また、ひどい場合、バッテリーの爆発事故が発生することがある。
【0006】
従来には、バッテリーに保護回路を接続し、バッテリーが過放電または過充電されることを防止していた（特許文献１）。即ち、特許文献１は、保護回路を用いてバッテリーの電圧を上位臨界電圧と下位臨界電圧との間に維持させる構成を開示している。
【0007】
しかし、緊急状況が発生してバッテリーから追加の電源を受けなければならない状況においても保護回路が動作するようになると、バッテリーから追加の電源を充分に受けることができるにもかかわらず、過放電状態として認識されてしまい、バッテリーと負荷との接続が解除されるという問題がある。したがって、緊急状況が発生した場合には、保護回路が動作しないようにすることで、非常電源を供給可能な技術の開発が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】韓国公開特許第１０－２００３－００７８２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、保護回路によって制限されるバッテリーの可用電圧範囲を解除して、緊急状況が発生した場合、非常電源を供給することができる非常電源供給装置を提供することを目的とする。
【0010】
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理解されるであろう。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】
【0011】
本発明の一面による非常電源供給装置は、バッテリーに接続され、バッテリーの可用電圧範囲を制限するように構成された保護回路部と、保護回路部に並列で接続され、配置されたスイッチング素子の動作状態によってバッテリーで出力された電流の迂回経路を形成するように構成されたバイパス部と、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、バイパス部によって形成される迂回経路を通電させるように構成された制御部と、を含み得る。
【0012】
バイパス部は、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と、バッテリーの電流が保護回路部を迂回するように構成された迂回経路を形成するように構成され得る。
【0013】
制御部は、迂回経路を通電させて可用電圧範囲に対する制限を解除するように構成され得る。
【0014】
制御部は、迂回経路を通電させ、保護回路部によって制限された電圧範囲のうち低電圧範囲に対する制限を解除するように構成され得る。
【0015】
制御部は、非常電源供給要請が入力されると、スイッチング素子の動作状態をターンオン状態に制御するように構成され得る。
【0016】
制御部は、予め設定された初期挙動時間にスイッチング素子の動作状態をターンオン状態に制御するように構成され得る。
【0017】
本発明の他面による非常電源供給装置は、バッテリーの電圧を測定するように構成された測定部をさらに含み得る。
【0018】
制御部は、バッテリーが連続的に放電される放電時間を測定し、測定された放電時間及び測定された電圧のうち少なくとも一つが所定の条件を満たす場合、スイッチング素子の動作状態をターンオン状態に制御するように構成され得る。
【0019】
制御部は、測定された電圧が予め設定された低電圧範囲に含まれる間に放電時間を測定し、測定された放電時間が基準時間以上であれば、スイッチング素子の動作状態をターンオン状態に制御するように構成され得る。
【0020】
制御部は、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た後、バッテリーの充電が開始されるとき、測定部で測定されたバッテリーの充電開始電圧によってスイッチング素子の動作状態を制御するように構成され得る。
【0021】
制御部は、充電開始電圧が予め設定された低電圧範囲に含まれると、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得る。
【0022】
制御部は、充電開始電圧が予め設定された低電圧範囲の下限未満であれば、スイッチング素子の動作状態をターンオン状態に制御するように構成され得る。
【0023】
保護回路部は、バッテリーの可用電圧範囲を区間別に制限するように構成された複数の単位保護回路部を含み得る。
【0024】
バイパス部は、複数の単位保護回路部のうち少なくとも一つに並列で接続されるように構成された複数の単位バイパス部を含み得る。
【0025】
制御部は、複数の単位保護回路部のうち制限する電圧区間がバッテリーの現在電圧に最も近接した単位保護回路部を選択し、選択された単位保護回路部に対応する単位バイパス部に配置されたスイッチング素子の動作状態をターンオン状態に制御するように構成され得る。
【0026】
本発明のさらに他面によるＢＭＳは、本発明の一面による非常電源供給装置を含み得る。
【0027】
本発明のさらに他面によるバッテリーパックは、本発明の一面による非常電源供給装置を含み得る。
【発明の効果】
【0028】
本発明の一面によると、所定の条件下で、バッテリーの可用電圧範囲に対する制限を解除して非常電源を供給することができる長所がある。
【0029】
また、本発明の一面によると、非常電源供給装置が自ら緊急状況の発生有無を判断することで非常電源が円滑に供給されるため、バッテリーと負荷との接続が予期せず解除されることを防止することができる。
【0030】
本発明の効果は上述した効果に制限されず、言及されていない本発明の他の効果は請求範囲の記載から当業者により明らかに理解されるだろう。
【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非常電源供給装置を概略的に示した図である。
【図2】本発明の一実施形態による非常電源供給装置を含むバッテリーパックの構成を概略的に示した図である。
【図3】本発明の一実施形態による非常電源供給装置を含むバッテリーパックの例示的構成を示した図である。
【図4】本発明の一実施形態による非常電源供給装置に接続したバッテリーの電圧範囲を概略的に示した図である。
【図5】バッテリーの異常挙動の例示を概略的に示した図である。
【図6】本発明の一実施形態による非常電源供給装置がバッテリーの可用電圧範囲に対する制限を解除する実施形態を示した図である。
【図7】本発明の他の実施形態による非常電源供給装置を含むバッテリーパックの例示的構成を示した図である。
【図8】本発明のさらに他の実施形態による非常電源供給装置を含むバッテリーパックの例示的構成を示した図である。
【図9】本発明の一実施形態による非常電源供給装置がバッテリーの可用電圧範囲に対する制限を解除する他の実施形態を示した図である。
【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、本明細書及び特許請求の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。
【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。
【0037】
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。
【0038】
また、明細書に記載の「制御部」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。
【0039】
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。
【0040】
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。図１は、本発明の一実施形態による非常電源供給装置１００を概略的に示した図である。
【0041】
図１を参照すると、本発明の一実施形態による非常電源供給装置１００は、保護回路部１１０、バイパス部１２０及び制御部１３０を含み得る。
【0042】
先ず、保護回路部１１０は、バッテリー１０に接続され得る。
【0043】
ここで、バッテリー１０は、負極端子及び正極端子を備え、物理的に分離可能な一つの独立したセルを意味する。一例で、パウチ型リチウムポリマーセル一つがバッテリーセルとして看做され得る。また、バッテリー１０は、一つ以上のバッテリーセルが直列及び／または並列で接続されて備えられたバッテリーモジュールを意味することもある。以下では、説明の便宜のために、バッテリー１０を一つの独立的なバッテリーセルとして説明する。
【0044】
保護回路部１１０は、バッテリー１０の可用電圧範囲を制限するように構成され得る。
【0045】
即ち、保護回路部１１０は、バッテリー１０の可用電圧範囲を制限することで、バッテリー１０が過充電または過放電されることを防止し得る。
【0046】
例えば、保護回路部１１０が４．５Ｖバッテリー１０に接続されたと仮定する。保護回路部１１０は、バッテリー１０が過充電または過放電されることを防止するために、可用電圧範囲を２．７Ｖ以上４Ｖ以下に制限するように構成され得る。
【0047】
バイパス部１２０は、保護回路部１１０に並列で接続され得る。
【0048】
具体的には、図２を参照して保護回路部１１０とバイパス部１２０との接続関係を説明する。
【0049】
図２は、本発明の一実施形態による非常電源供給装置１００を含むバッテリーパック１の構成を概略的に示した図である。
【0050】
図２を参照すると、保護回路部１１０は、バッテリー１０の両端に電気的に接続され得る。例えば、保護回路部１１０の一端は、バッテリー１０の正極端子に接続され、保護回路部１１０の他端は、バッテリー１０の負極端子に接続され得る。即ち、保護回路部１１０の一端は、バッテリー１０の正極端子とバッテリーパック１の正極端子Ｐ＋との間に接続され、保護回路部１１０の他端は、バッテリー１０の負極端子とバッテリーパック１の負極端子Ｐ－との間に接続され得る。そして、バイパス部１２０の一端は、バッテリー１０の負極端子に接続され、バイパス部１２０の他端は、バッテリーパック１の負極端子Ｐ－に接続され得る。
【0051】
ここで、バッテリーパック１の正極端子Ｐ＋及び負極端子Ｐ－には、負荷が接続され得る。例えば、負荷は、バッテリー１０を充電できる充電端末であってもよく、バッテリー１０から電源を受ける端末であってもよい。
【0052】
また、バイパス部１２０は、配置されたスイッチング素子１２１の動作状態によってバッテリー１０から出力された電流の迂回経路を形成するように構成され得る。
【0053】
具体的には、バイパス部１２０は、スイッチング素子１２１の動作状態がターンオン状態に制御されると、バッテリー１０の電流が保護回路部１１０を迂回するように構成された迂回経路を形成するように構成され得る。
【0054】
図３を参照して保護回路部１１０及びバイパス部１２０の例示的構成を説明する。
【0055】
図３は、本発明の一実施形態による非常電源供給装置１００を含むバッテリーパック１の例示的構成を示した図である。
【0056】
図３を参照すると、バイパス部１２０は、スイッチング素子１２１を含み得る。スイッチング素子１２１の一端は、バッテリー１０の負極端子に接続され、他端は、バッテリーパック１の負極端子Ｐ－に接続されるように構成され得る。
【0057】
例えば、図３の実施形態で、バイパス部１２０が通電されると、バッテリー１０の負極端子とバッテリーパック１の負極端子Ｐ－とを接続する迂回経路を形成し得る。
【0058】
また、図３を参照すると、保護回路部１１０は、複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、キャパシタＣ、ＩＣＴ（インサーキットテスタ）１１１及びスイッチングユニット１１２を含み得る。このような保護回路部１１０の構成によって、バッテリー１０の可用電圧範囲が制限され得る。
【0059】
制御部１３０は、スイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御して、バイパス部１２０によって形成される迂回経路を通電させるように構成され得る。
【0060】
具体的には、制御部１３０は、スイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態またはターンオフ状態に制御するように構成され得る。もし、制御部１３０がスイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御した場合、バイパス部１２０によって形成される迂回経路が通電され得る。この場合、バッテリー１０から出力された電流が保護回路部１１０を通らず、迂回経路を通して流れ得る。
【0061】
例えば、図３の実施形態で、スイッチング素子１２１は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ‐ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；モス電界効果トランジスタ）を適用し得る。スイッチング素子１２１は、ドレイン端子Ｄ、ソース端子Ｓ及びゲート端子Ｇを含み得る。制御部１３０は、スイッチング素子１２１のゲート端子Ｇに電気的に接続され、ゲート端子Ｇに制御信号を出力し得る。制御部１３０によって出力された制御信号に応じて、スイッチング素子１２１の動作状態がターンオン状態またはターンオフ状態に制御され得る。
【0062】
本発明の一実施形態による非常電源供給装置１００は、バイパス部１２０に備えられたスイッチング素子１２１の動作状態を制御することで、バッテリー１０から出力された電流がバイパス部１２０または保護回路部１１０を通して流れるように制御可能な長所がある。
【0063】
一方、非常電源供給装置１００に備えられた制御部１３０は、本発明で行われる多様な制御ロジッグを実行するために当業界に知られたプロセッサ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ；特定用途向け集積回路）、他のチップセット、論理回路、レジスター、通信モデム、データ処理装置などを選択的に含み得る。また、制御ロジッグがソフトウェアとして具現されるとき、制御部１３０は、プログラムモジュールの集合によって具現され得る。この際、プログラムモジュールはメモリに保存され、制御部１３０によって実行され得る。メモリは、制御部１３０の内部または外部に設けられ得、公知の多様な手段で制御部１３０と接続し得る。
【0064】
また、本発明の一実施形態による非常電源供給装置１００は、保存部（図示せず）をさらに含み得る。保存部は、制御部１３０がスイッチング素子１２１を制御するのに必要なプログラム及びデータなどを保存し得る。即ち、保存部は、非常電源供給装置１００の各構成要素が動作及び機能を行うのに必要なデータやプログラムまたは動作及び機能が行われる過程で生成されるデータなどを保存し得る。保存部は、データを記録、消去、更新及び読出可能であると知られている公知の情報保存手段であれば、その種類は特に制限がない。一例として、情報保存手段としては、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスターなどが挙げられる。また、保存部は、制御部１３０によって実行可能なプロセスが定義されたプログラムコードを保存し得る。
【0065】
望ましくは、制御部１３０は、迂回経路を通電させて可用電圧範囲に対する制限を解除するように構成され得る。
【0066】
図４は、本発明の一実施形態による非常電源供給装置１００に接続されたバッテリー１０の電圧範囲を概略的に示した図である。
【0067】
例えば、図４の実施形態のバッテリー１０は、４．５Ｖのパウチ型バッテリーセルが適用された例である。
【0068】
図４の実施形態で、バッテリー１０の可用電圧範囲は、２．７Ｖ以上かつ４Ｖ以下に制限され得る。制限された可用電圧範囲は、通常、バッテリー１０の電圧が２．７Ｖ未満であるか、または４Ｖ超の場合、バッテリー１０の劣化速度が増加し得ることから、バッテリー１０の劣化を防止するために任意に設定された電圧範囲であり得る。但し、バッテリー１０の可用電圧範囲は、図４に示した範囲と相違に設定され得、図示された数値及び本願の実施形態によって可用電圧範囲が限定して解釈されないことに留意されたい。
【0069】
制御部１３０がバイパス部１２０に備えられたスイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御した場合、バイパス部１２０によって形成される迂回経路は通電され得る。この場合、バッテリー１０から出力された電流は、保護回路部１１０を通過しないため、保護回路部１１０によって制限された電圧範囲が解除され得る。
【0070】
例えば、図４の実施形態で、制御部１３０が迂回経路を通電させた場合、０Ｖ以上かつ２．７Ｖ未満の電圧範囲と、４Ｖ超の電圧範囲に対する制限が解除され得る。
【0071】
これによって、バッテリー１０の可用電圧範囲が拡張されるため、バッテリー１０を長く使用可能である。
【0072】
望ましくは、制御部１３０は、迂回経路を通電させ、保護回路部１１０によって制限された電圧範囲のうち低電圧範囲に対する制限を解除するように構成され得る。
【0073】
バッテリー１０が携帯端末に備えられた場合を例に挙げて説明する。バッテリー１０の電圧が可用電圧範囲の下限に近接してバッテリー１０の残量があまり残っておらず、かつバッテリー１０が充電されていない状況で、携帯端末の使用が緊急に必要な場合が発生し得る。例えば、暗い空間で携帯端末のフラッシュをつけなければならない場合、緊急な通話中の場合が挙げられる。
【0074】
他の例で、バッテリー１０が自動車に備えられた場合を例に挙げて説明する。自動車運転中の場合、運転手の安全のためにバッテリー１０の電圧が可用電圧範囲の下限に到達しても非常電源を供給するためにバッテリー１０を続けて駆動させなければならない場合が発生し得る。
【0075】
上述した例示的な実施形態のように、バッテリー１０の劣化が速く進むとしても、バッテリー１０を緊急に尚しなければならぬ場合において、制御部１３０は、バッテリー１０の可用電圧範囲に対する制限を解除するために、迂回経路を通電させ得る。そして、バッテリー１０の可用電圧範囲が拡張されたため、バッテリー１０がより長く駆動可能になる。
【0076】
したがって、本発明の一実施形態による非常電源供給装置１００は、緊急な状況が発生した場合、バイパス部１２０による迂回経路を通電させることでバッテリー１０の可用電圧範囲に対する制限を解除できる。これによって、緊急状況でバッテリー１０の駆動時間が増加できるので、使用者のバッテリー１０によって供給される非常電源を用いて、緊急状況で適切な措置を取ることができるという長所がある。
【0077】
以下では、制御部１３０がバイパス部１２０に備えられたスイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御する各々の実施形態について説明する。
【0078】
先ず、制御部１３０は、非常電源供給要請が入力されると、スイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御するように構成され得る。
【0079】
例えば、制御部１３０は、外部と通信可能に構成され得る。制御部１３０は、外部から非常電源供給要請を受信すると、スイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御し得る。この場合、バッテリー１０の可用電圧範囲が拡張され、バッテリー１０の放電が持続できる。これによって、負荷に非常電源の供給が可能になる。
【0080】
他の実施形態で、制御部１３０は、予め設定された初期挙動時間にスイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御するように構成され得る。
【0081】
具体的には、制御部１３０は、予め設定された初期挙動時間をバッテリー１０の駆動が開始された時点から起算し得る。即ち、制御部１３０は、バッテリー１０の駆動が開始されるとき、予め設定された初期挙動時間にスイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御して、保護回路部１１０によって制限された電圧範囲を解除し得る。
【0082】
ここで、予め設定された初期挙動時間は、制御部１３０または保存部に予め保存され得る。
【0083】
図５は、バッテリー１０の異常挙動の例示を概略的に示した図である。
【0084】
例えば、図５の実施形態で、バッテリー１０の初期挙動時間に、バッテリー１０の電圧が非正常に一時的に減少し得る。
【0085】
ここで、初期挙動時間は、バッテリー１０の最大容量に対応するように設定され得る。即ち、バッテリー１０の最大容量［ｍＡｈ］が大きいほど初期挙動時間が長く設定され得る。例えば、図２の実施形態で、初期挙動時間は１０秒に設定され得る。
【0086】
バッテリー１０は、物理的特性及び化学的特性を共に有していることから、バッテリー１０が駆動され始めるとき、外部要因によって非正常にバッテリー１０の電圧が減少する場合が発生し得る。例えば、バッテリー１０が駆動され始めるとき、バッテリー１０の温度が基準温度範囲から外れて非常に低い場合または非常に高い場合、バッテリー１０の電圧が一時的に減少する場合が発生し得る。他の例で、バッテリー１０の劣化によって、バッテリー１０が駆動され始めるとき、バッテリー１０の電圧が一時的に減少する場合が発生することがある。
【0087】
図５の実施形態のように、バッテリー１０の電圧が非正常に可用電圧範囲未満まで減少した場合、保護回路部１１０が作動するようになると、バッテリー１０と負荷との接続が即時に遮断され得る。即ち、バッテリー１０の異常挙動によってバッテリー１０と負荷との接続が予期せず遮断される場合が発生し得る。
【0088】
制御部１３０は、バッテリー１０の異常挙動に対応するために、初期挙動時間には、バイパス部１２０のスイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御し得る。これによって、図５の実施形態で、バッテリー１０の電圧が初期挙動時間内に２．７Ｖに到達するとしても、バッテリー１０と負荷との接続は遮断されない。そして、制御部１３０は、予め設定された初期挙動時間の以後では、バイパス部１２０のスイッチング素子１２１の動作状態をターンオフ状態に制御することで、保護回路部１１０が動作するようにし得る。
【0089】
本発明の一実施形態による非常電源供給装置１００は、予め設定された初期挙動時間に保護回路部１１０が動作することを防止することで、バッテリー１０が駆動され始めるとき、バッテリー１０の異常挙動によってバッテリー１０と負荷との接続が予期せず解除されることを防止できる長所がある。
【0090】
以下では、制御部１３０がスイッチング素子１２１の動作状態を制御するさらに他の実施形態について説明する。
【0091】
先ず、図１を参照すると、本発明の一実施形態による非常電源供給装置１００は、バッテリー１０の電圧を測定するように構成された測定部１４０をさらに含み得る。
【0092】
例えば、図２の実施形態で、測定部１４０は、バッテリー１０の両端に電気的に直接接続され得る。測定部１４０は、バッテリー１０の正極電圧及び負極電圧を測定し、測定した正極電圧と負極電圧との差を算出してバッテリー１０の電圧を測定し得る。
【0093】
そして、測定部１４０は、測定したバッテリー１０の電圧を制御部１３０に伝送し得る。
【0094】
制御部１３０は、バッテリー１０が連続的に放電する放電時間を測定するように構成され得る。
【0095】
例えば、制御部１３０は、バッテリー１０の充電及び放電が交互に行われる場合、バッテリー１０が連続的に放電される放電時間を測定し得る。即ち、制御部１３０は、バッテリー１０が放電される総時間を測定せず、連続的に放電される放電時間を測定するように構成され得る。
【0096】
制御部１３０は、測定された放電時間及び測定された電圧のうち少なくとも一つが所定の条件を満たす場合、スイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御するように構成され得る。
【0097】
即ち、制御部１３０は、測定された放電時間及び測定部１４０によって測定された電圧のうち少なくとも一つに基づき、非常電源を供給しなければならない緊急状況が発生したか否かを判断し得る。そして、制御部１３０は、緊急状況が発生したと判断された場合、バイパス部１２０に備えられたスイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御して負荷に非常電源を供給し得る。
【0098】
したがって、本発明の一実施形態による非常電源供給装置１００は、外部から非常電源供給要請が入力されなくても、バッテリー１０の電圧及び放電時間のうち少なくとも一つに基づいて緊急状況の発生有無を判断できる。そして、非常電源供給装置１００は、緊急状況が発生したと判断されると、負荷に非常電源を供給するために迂回経路を通電させ得る。これによって、使用者が非常電源供給を要請できない場合や、非常電源供給要請が正常に制御部１３０に伝達されなかった場合にも、非常電源供給装置１００は、自ら緊急状況の発生有無を判断して非常電源が供給可能であるという長所がある。
【0099】
望ましくは、制御部１３０は、測定された電圧が予め設定された低電圧範囲に含まれる間、放電時間を測定するように構成され得る。
【0100】
具体的には、制御部１３０は、測定部１４０から受信したバッテリー１０の電圧が予め設定された低電圧範囲に含まれる場合に限って放電時間を測定し得る。
【0101】
ここで、予め設定された低電圧範囲は、制御部１３０または保存部に予め保存され得る。
【0102】
図６は、本発明の一実施形態による非常電源供給装置１００がバッテリー１０の可用電圧範囲に対する制限を解除する実施形態を示した図である。
【0103】
例えば、図６の実施形態で、バッテリー１０が０秒から連続的に放電されたと仮定する。そして、予め設定された低電圧範囲は、２．７Ｖ以上かつ２．８Ｖ以下であると仮定する。制御部１３０は、測定部１４０から受信したバッテリー１０の電圧が予め設定された低電圧範囲に含まれるｔ２時点からバッテリー１０の放電時間を測定し得る。
【0104】
そして、制御部１３０は、測定された放電時間が基準時間以上であれば、スイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御するように構成され得る。
【0105】
例えば、図６の実施形態で、ｔ２時点から測定されたバッテリー１０の放電時間が基準時間を経過すると、制御部１３０は、スイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御し得る。即ち、制御部１３０は、ｔ３時点でスイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御し、可用電圧範囲（２．７Ｖ以上かつ４Ｖ以下）を０Ｖ以上かつ４Ｖ以下に拡張し得る。
【0106】
具体的には、制御部１３０は、バッテリー１０が連続的に放電する過程で、バッテリー１０の電圧が予め設定された低電圧範囲に属する時間が基準時間以上である場合に緊急状況が発生したと判断し得る。例えば、バッテリー１０の残量があまり残っておらず、バッテリー１０も充電できない状況で、バッテリー１０を継続的に使用しなければならない場合がこのような場合に当たる。
【0107】
したがって、本発明の一実施形態による非常電源供給装置１００は、自ら緊急状況の発生有無を判断することで、使用者が非常電源供給を直接要請しなければならない煩雑さを減らすことができる長所がある。また、制御部１３０の自らの判断によって非常電源が供給されるため、バッテリー１０と負荷との予期せぬ接続解除によって発生し得る事故を未然に防止できる長所がある。
【0108】
制御部１３０は、スイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御した後、バッテリー１０の充電が始まるとき、測定部１４０で測定されたバッテリー１０の充電開始電圧によってスイッチング素子１２１の動作状態を制御するように構成され得る。
【0109】
具体的には、測定部１４０は、スイッチング素子１２１の動作状態がターンオン状態に制御された後、バッテリー１０の充電が開始されるときのバッテリー１０の充電開始電圧を測定し得る。
【0110】
そして、制御部１３０は、バッテリー１０の充電開始電圧が予め設定された低電圧範囲に含まれるか否かによってスイッチング素子１２１の動作状態を制御し得る。
【0111】
例えば、制御部１３０は、充電開始電圧が予め設定された低電圧範囲に含まれると、スイッチング素子１２１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得る。逆に、制御部１３０は、充電開始電圧が予め設定された低電圧範囲の下限未満であれば、スイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御するように構成され得る。
【0112】
即ち、制御部１３０は、バッテリー１０の充電開始電圧によって、バイパス部１２０によって形成された迂回経路を解除または遮断し得る。
【0113】
例えば、スイッチング素子１２１の動作状態がターンオン状態に制御され、バイパス部１２０によって迂回経路が形成されると、バッテリー１０は、非常電源を供給し得る。このような過程でバッテリー１０の電圧が予め設定された低電圧範囲未満に低くなった場合、バッテリー１０の充電が開始されてもバッテリー１０の電圧が予め設定された低電圧範囲未満であり得る。このような場合、制御部１３０がスイッチング素子１２１の動作状態をターンオフ状態に切り換えると、保護回路部１１０が動作してバッテリー１０と負荷との接続が解除され得る。即ち、バッテリー１０に対する充電が開始されたが、既に非常電源を供給したバッテリー１０の電圧は可用電圧範囲に含まれない。これによって、制御部１３０は、バッテリー１０の充電が開始されたという事情のみでスイッチング素子１２１の動作状態をターンオフ状態に制御せず、バッテリー１０の充電開始電圧を考慮してスイッチング素子１２１の動作状態を制御できる。
【0114】
望ましくは、バッテリー１０の充電が開始されてから、制御部１３０は、バッテリー１０の電圧が予め設定された低電圧範囲に含まれると、スイッチング素子１２１の動作状態をターンオフ状態に制御し、保護回路部１１０が動作されるようにし得る。
【0115】
例えば、図６の実施形態で、ｔ３時点で、スイッチング素子１２１の動作状態がターンオン状態に制御され、可用電圧範囲が０Ｖ以上かつ４Ｖ以下に拡張されたと仮定する。また、ｔ３時点以後にバッテリー１０の電圧が、予め設定された低電圧範囲の下限（２．７Ｖ）未満に低くなったと仮定する。以後、バッテリー１０が充電されても、バッテリー１０の電圧は２．７Ｖ未満であり得る。これによって、制御部１３０は、バッテリー１０の電圧が予め設定された低電圧範囲（２．７Ｖ以上かつ２．８Ｖ以下）に含まれると、スイッチング素子１２１の動作状態をターンオフ状態に制御してバイパス部１２０によって形成される迂回経路を遮断し、保護回路部１１０を動作させ得る。
【0116】
より望ましくは、制御部１３０は、バッテリー１０の電圧及び放電時間のみならず、バッテリー１０の電流をさらに考慮して、スイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御するように構成され得る。
【0117】
先ず、測定部１４０は、バッテリー１０の電流をさらに測定するように構成され得る。
【0118】
例えば、図２の実施形態で、測定部１４０は、バッテリー１０の電流を測定するための電流測定素子Ａと接続され得る。ここで、電流測定素子Ａは、電流計及び／またはセンス抵抗であり得る。
【0119】
測定部１４０は、測定したバッテリー１０の電流を制御部１３０に送信し、制御部１３０は、測定部１４０からバッテリー１０の電圧と共にバッテリー１０の電流を受信し得る。
【0120】
そして、制御部１３０は、測定された電流が予め設定された低電流範囲に含まれ、測定された電圧が予め設定された低電圧範囲に含まれる間、放電時間を測定するように構成され得る。
【0121】
ここで、予め設定された低電流範囲は、制御部１３０または保存部に予め保存され得る。
【0122】
具体的には、制御部１３０は、バッテリー１０の電圧が予め設定された低電圧範囲に含まれるのみならず、バッテリー１０の電流が予め設定された低電流範囲に含まれる場合に限り、バッテリー１０が連続的に放電する放電時間を測定し得る。即ち、制御部１３０は、バッテリー１０が低電力モードで駆動される間に、放電時間を測定し得る。
【0123】
制御部１３０は、測定された放電時間が基準時間以上であれば、スイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御するように構成され得る。
【0124】
例えば、制御部１３０は、バッテリー１０が充電されないながら低電力モードで基準時間以上に使用される場合、バッテリー１０の使用が必要な緊急状況であると判断し得る。この場合、制御部１３０は、スイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御することで、負荷に非常電源を供給するように構成され得る。
【0125】
図７は、本発明の他の実施形態による非常電源供給装置１００を含むバッテリーパック１の例示的構成を示した図である。図８は、本発明のさらに他の実施形態による非常電源供給装置１００を含むバッテリーパック１の例示的構成を示した図である。
【0126】
保護回路部１１０は、バッテリー１０の可用電圧範囲を区間別に制限するように構成された複数の単位保護回路部１１０を含み得る。
【0127】
例えば、図７及び図８を参照すると、非常電源供給装置１００には、第１単位保護回路部１１０ａ及び第２単位保護回路部１１０ｂが含まれ得る。但し、複数の単位保護回路部１１０の個数は、図７及び図８に示した実施形態によって限定されないことに留意する。
【0128】
また、バイパス部１２０は、複数の単位保護回路部１１０のうち少なくとも一つに並列で接続するように構成された複数の単位バイパス部１２０を含み得る。
【0129】
例えば、図７は、非常電源供給装置１００に第１単位バイパス部１２０ａ及び第２単位バイパス部１２０ｂが含まれた実施形態である。具体的には、第１単位バイパス部１２０ａは、第１単位保護回路部１１０ａに並列で接続され、第２単位バイパス部１２０ｂは、第２単位保護回路部１１０ｂに並列で接続され得る。
【0130】
他の例で、図８は、非常電源供給装置１００に第１単位バイパス部１２０ａのみが含まれた実施形態である。第１単位バイパス部１２０ａは、第１単位保護回路部１１０ａに並列で接続し得る。この場合、第２単位バイパス部１２０ｂが含まれていないため、バッテリー１０から出力された電流は第２単位保護回路部１１０ｂを迂回できない。これによって、制御部１３０は、第２単位保護回路部１１０ｂによる電圧範囲に対する制限を解除できない。
【0131】
即ち、図８に示した非常電源供給装置１００は、第１単位バイパス部１２０ａのみを含んでいる。非常電源供給装置１００は、所定の場合に第１単位保護回路部１１０ａによって制限された第１電圧範囲まで可用電圧範囲を拡張させ得るが、バッテリー１０の深刻な劣化を防止するために、第２単位保護回路部１１０ｂは常時駆動するように構成され得る。
【0132】
望ましくは、複数の単位保護回路部１１０は、制限するバッテリー１０の電圧範囲が相異なってもよい。より望ましくは、複数の単位保護回路部１１０は、バッテリーパック１の電極端子側に近く備えられるほど、バッテリー１０の可用電圧範囲に近接した電圧範囲を制限するように構成され得る。
【0133】
図９は、本発明の一実施形態による非常電源供給装置１００がバッテリー１０の可用電圧範囲に対する制限を解除する他の実施形態を示した図である。
【0134】
例えば、図９の実施形態で、制限された第１電圧範囲は、２．５Ｖ以上かつ２．７Ｖ未満、４Ｖ超かつ４．２Ｖ以下の範囲であって、第１単位保護回路部１１０ａによって制限された電圧範囲である。制限された第２電圧範囲は、２．５Ｖ未満、４．２Ｖ超の範囲であって、第２単位保護回路部１１０ｂによって制限された電圧範囲である。
【0135】
したがって、本発明の他の実施形態による非常電源供給装置１００は、複数の単位保護回路部１１０を含むことで、バッテリー１０の電圧範囲をより細かく区分して制限可能な長所がある。
【0136】
望ましくは、制御部１３０は、複数の単位保護回路部１１０のうち、制限する電圧区間がバッテリー１０の現在電圧に最も近接した単位保護回路部１１０を選択するように構成され得る。
【0137】
そして、制御部１３０は、選択された単位保護回路部１１０に対応する単位バイパス部１２０に配置されたスイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御するように構成され得る。
【0138】
例えば、図９の実施形態で、制御部１３０は、第１電圧範囲を制限する第１単位保護回路部１１０ａを選択し得る。
【0139】
バッテリー１０の電圧が予め設定された低電圧範囲に属するが、制御部１３０が第２単位バイパス部１２０ｂに配置されたスイッチング素子１２１の動作状態をターンオン状態に制御したと仮定する。この場合、第１電圧範囲は依然として制限されているため、第２電圧範囲の制限が解除されたことに拘わらず、負荷に非常電源が供給されない問題が発生し得る。
【0140】
したがって、制御部１３０は、バッテリー１０の現在電圧に最も近接した電圧範囲に対する制限を解除することで、非常電源が円滑に供給されるようにすることができる。
【0141】
本発明による非常電源供給装置１００は、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；バッテリマネージメントシステム）に適用可能である。即ち、本発明によるＢＭＳは、上述した非常電源供給装置１００を含み得る。このような構成において、非常電源供給装置１００の各構成要素の少なくとも一部は、従来のＢＭＳに含まれた構成の機能を補完または追加することで具現され得る。例えば、非常電源供給装置１００の保護回路部１１０、バイパス部１２０、測定部１４０及び制御部１３０は、ＢＭＳの構成要素として具現され得る。
【0142】
また、本発明による非常電源供給装置１００は、バッテリーパック１に備えられ得る。即ち、本発明によるバッテリーパック１は、上述した非常電源供給装置１００及び一つ以上のバッテリーセルを含み得る。また、バッテリーパック１は、電装品（リレー、ヒューズなど）及びケースなどをさらに含み得る。
【0143】
以上で説明した本発明の実施形態は、必ずしも装置及び方法を通じて具現されることではなく、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具現され得、このような具現は、本発明が属する技術分野における専門家であれば、前述した実施形態の記載から容易に具現できるはずである。
【0144】
以上、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。
【0145】
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、上述の実施形態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形態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】
【0146】
１ バッテリーパック
１０ バッテリー
１００ 非常電源供給装置
１１０ 保護回路部
１２０ バイパス部
１２１ スイッチング素子
１３０ 制御部
１４０ 測定部
１０ バッテリー
１００ 非常電源供給装置
１１０ 保護回路部
１２０ バイパス部
１２１ スイッチング素子
１３０ 制御部
１４０ 測定部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【国際調査報告】