特表2016-541224IP Force 特許公報全文掲載

(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】特表2016-541224(P2016-541224A)
(43)【公表日】2016年12月28日
(54)【発明の名称】誤作動防止アルゴリズムを含むバッテリー管理装置及び方法
(51)【国際特許分類】
   H02H 7/18 20060101AFI20161205BHJP
   H02J 7/00 20060101ALI20161205BHJP
   H01M 10/48 20060101ALI20161205BHJP
【FI】
   H02H7/18
   H02J7/00 S
   H01M10/48 P
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】19
(21)【出願番号】特願2016-520609(P2016-520609)
(86)(22)【出願日】2014年10月7日
(85)【翻訳文提出日】2016年4月6日
(86)【国際出願番号】KR2014009440
(87)【国際公開番号】WO2015053536
(87)【国際公開日】20150416
(31)【優先権主張番号】10-2013-0119281
(32)【優先日】2013年10月7日
(33)【優先権主張国】KR
(31)【優先権主張番号】10-2014-0134309
(32)【優先日】2014年10月6日
(33)【優先権主張国】KR
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ
(71)【出願人】
【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】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100122161
【弁理士】
【氏名又は名称】渡部 崇
(72)【発明者】
【氏名】ヒュン・ハン
(72)【発明者】
【氏名】ジン−ソブ・キム
(72)【発明者】
【氏名】ホ−サン・クォン
【テーマコード(参考)】
5G053
5G503
5H030
【Fターム(参考)】
5G053AA08
5G053BA08
5G053EC05
5G053FA07
5G503BA03
5G503BB01
5G503BB02
5G503CA11
5G503DA02
5G503FA16
5G503GA19
5H030AA10
5H030AS01
5H030AS06
5H030AS08
5H030AS11
5H030FF43
5H030FF44
(57)【要約】
本発明は、バッテリーを管理するためのバッテリー管理装置及びバッテリー管理方法に関する。本発明の一実施形態によれば、誤りが生じたバッテリーセルの電圧値に基づいてバッテリーパックのヒューズが溶断される可能性を著しく低減させることができる。したがって、誤ってヒューズを溶断させてしまうことによってバッテリーパックが使用できなくなるということから引き起こされる経済的損失及び時間的損失を最小化することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バッテリーパックの充放電線路上に備えられたヒューズと、
前記バッテリーパックに含まれたバッテリーセルの電圧を測定し、測定された電圧値である第1電圧値が所定の第1基準電圧値よりも高い場合、前記ヒューズを溶断させるための信号である溶断信号を出力する補助制御部と、
前記バッテリーパックに含まれた前記バッテリーセルの電圧を測定し、測定された電圧値である第2電圧値が所定の第2基準電圧値よりも高い第1条件及び前記補助制御部から前記溶断信号を受信する第2条件が満たされる場合、前記ヒューズを溶断させるメイン制御部と
を含むことを特徴とするバッテリー管理装置。
【請求項2】
前記メイン制御部は、前記第2条件が満たされた後、前記第1条件が満たされるか否かを判断することを特徴とする請求項1に記載のバッテリー管理装置。
【請求項3】
前記メイン制御部は、前記第2条件が満たされたものの、前記第1条件が満たされていない場合、前記補助制御部が誤作動したことを示す誤作動信号を出力することを特徴とする請求項1に記載のバッテリー管理装置。
【請求項4】
前記補助制御部と前記ヒューズとを電気的に接続する第1線路と、
前記第1線路から分岐し、分岐点である第1ノードと前記メイン制御部とを電気的に接続する第2線路と、
前記第1ノードと前記ヒューズとを接続する前記第1線路上に備えられ、前記メイン制御部の制御によってターンオンするヒューズスイッチと
をさらに含み、
前記メイン制御部は、前記第1条件及び前記第2条件が満たされる場合、前記ヒューズスイッチをターンオンさせることで前記補助制御部から出力される前記溶断信号を前記ヒューズに流して前記ヒューズを溶断させることを特徴とする請求項1に記載のバッテリー管理装置。
【請求項5】
前記補助制御部は、
前記バッテリーセルの電圧を測定する電圧測定モジュールと、
測定された電圧値をデジタル電圧値に変換するA/Dコンバータと、
前記測定された電圧値及び所定の基準電圧値を保存するメモリ部と
を含むことを特徴とする請求項1に記載のバッテリー管理装置。
【請求項6】
前記メイン制御部は、
前記バッテリーセルの電圧を測定する電圧測定モジュールと、
測定された電圧値をデジタル電圧値に変換するA/Dコンバータと、
前記測定された電圧値及び所定の基準電圧値を保存するメモリ部と
を含むことを特徴とする請求項1に記載のバッテリー管理装置。
【請求項7】
請求項1ないし6のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置と、
直列または並列に接続された複数のバッテリーセルと
を含むことを特徴とするバッテリーパック。
【請求項8】
請求項7に記載のバッテリーパックを含む電力貯蔵システム。
【請求項9】
請求項7に記載のバッテリーパックと、
前記バッテリーパックに電力を供給する充電器と
を含むことを特徴とするバッテリー充電システム。
【請求項10】
請求項7に記載のバッテリーパックと、
前記バッテリーパックから電力の供給を受ける負荷と
を含むことを特徴とするバッテリー駆動システム。
【請求項11】
補助制御部が、バッテリーパックに含まれたバッテリーセルの電圧を測定する段階と、
測定した電圧値である第1電圧値が所定の第1基準電圧値よりも高い場合、前記補助制御部が、ヒューズを溶断させるための信号である溶断信号を出力する段階と、
メイン制御部が、前記バッテリーパックに含まれた前記バッテリーセルの電圧を測定する段階と、
前記メイン制御部が、測定した電圧値である第2電圧値が所定の第2基準電圧値よりも高い第1条件及び前記補助制御部から前記溶断信号を受信する第2条件を満たすか否かを判断する段階と、
前記第1条件及び前記第2条件が満たされる場合、前記メイン制御部が、前記ヒューズを溶断させる段階と
を含むことを特徴とするバッテリー管理方法。
【請求項12】
前記メイン制御部が判断する段階は、前記第2条件が満たされた後、前記第1条件が満たされるか否かを判断する段階を含むことを特徴とする請求項11に記載のバッテリー管理方法。
【請求項13】
前記メイン制御部が判断する段階は、前記第2条件が満たされたものの、前記第1条件が満たされていない場合、前記メイン制御部が、前記補助制御部が誤作動したことを示す誤作動信号を出力する段階をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載のバッテリー管理方法。
【請求項14】
前記溶断信号を出力する段階は、前記補助制御部が、前記補助制御部と前記ヒューズとを電気的に接続する第1線路、及び前記第1線路から分岐し、分岐点である第1ノードと前記メイン制御部とを電気的に接続する第2線路を介して前記溶断信号を出力する段階であって、前記第1ノードと前記ヒューズとを接続する前記第1線路上に備えられたヒューズスイッチがオフ状態を維持した状態で溶断信号を出力する、段階を含み、
前記ヒューズを溶断させる段階は、前記メイン制御部が、前記ヒューズスイッチをターンオンさせることで前記補助制御部から出力される前記溶断信号を前記ヒューズに流す段階を含むことを特徴とする請求項11に記載のバッテリー管理方法。
【請求項15】
前記補助制御部が電圧を測定する段階は、
前記補助制御部が、前記バッテリーセルの電圧を測定する段階と、
前記補助制御部が、測定された電圧値をデジタル電圧値に変換する段階と、
前記補助制御部が、変換された電圧値を第1電圧値として保存する段階と
を含むことを特徴とする請求項11に記載のバッテリー管理方法。
【請求項16】
前記メイン制御部が電圧を測定する段階は、
前記メイン制御部が、前記バッテリーセルの電圧を測定する段階と、
前記メイン制御部が、測定された電圧値をデジタル電圧値に変換する段階と、
前記メイン制御部が、変換された電圧値を第2電圧値として保存する段階と
を含むことを特徴とする請求項11に記載のバッテリー管理方法。
【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及び方法に関し、より詳しくは、誤作動によって過充電防止用ヒューズが溶断することを防止できるバッテリー管理装置及び方法に関する。
【0002】
本出願は、2013年10月7日出願の韓国特許出願第10−2013−0119281号及び2014年10月6日出願の韓国特許出願第10−2014−0134309号に基づく優先権を主張するものであり、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
【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、ハイブリッド自動車、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二次電池に対する研究が活発に行われている。
【0004】
現在、商用化されている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挙げられるが、そのうちリチウム二次電池は、ニッケル系列の二次電池に比べてメモリー効果が殆ど起きないため充放電が自在であり、自己放電率が非常に低くエネルギー密度が高いことから多くの分野で脚光を浴びている。
【0005】
一方、二次電池は、単一のバッテリーセルで使用される場合もあるが、高電圧及び/または大容量の電力貯蔵装置に使用するため、複数のバッテリーセルが直列及び/または並列に連結された状態で使用される場合が多い。また、複数のバッテリーセル、及びバッテリーセルの充放電動作を全般的に制御する多様なバッテリー管理装置が含まれたバッテリーパックの形態で使用されることが一般的である。
【0006】
一方、このようなバッテリーパックにおいて、主な研究課題のうちの1つは、バッテリーパックまたはバッテリーセルの安全性を向上させることである。バッテリーセルは、内部短絡、過充電、過放電などによる発熱によって電解質分解反応と熱暴走現象が起きた場合、電池内部の圧力が急激に上昇して電池の爆発につながる恐れがある。特に、過充電による爆発事故を防止するために、バッテリーパックに備えられたバッテリー管理装置は、それぞれのバッテリーセルに対する電圧を測定し、それをモニタリングする。もし、バッテリーセルの電圧が臨界電圧よりも高くなった場合、すなわちバッテリーセルが過充電された場合、前記バッテリー管理装置は、1次的に、バッテリーパックの充放電線路上に設けられた充放電スイッチをターンオフさせて大電流経路を遮断する。そして、このような1次的な保護が失敗する場合に備えて、バッテリーパックの充放電線路上にはヒューズが設けられ、バッテリーセルの過充電による危険を2次的に保護する。すなわち、過充電によりバッテリーセルに爆発の危険があると判断した場合、前記バッテリー管理装置は、バッテリーセルがそれ以上充電されることを防止するために、バッテリーパックの充放電線路上に設けられたヒューズを溶断させる。
【0007】
ところが、このような管理装置は多様な制御アルゴリズムを実行するため、外部機器と通信線を介してデータをやり取りする。したがって、前記管理システムはIC(Integrated Circuit)で製作されることが一般的である。しかし、近年無線インターネットの発達及び高出力バッテリーパックの使用によって、多様な周波数のノイズまたは電磁波が前記ICに影響を及ぼすことがあり、それにより前記ICがバッテリーセルの電圧を測定する過程で誤り(エラー)が生じる恐れがある。
【0008】
もし、前記バッテリー管理装置が誤って測定された電圧値に基づきバッテリーセルが過充電されたと判断し、充放電線路上に設けられたヒューズを溶断してしまえば、前記バッテリーパックはそれ以上使用できなくなる。この場合、メーカまたは管理者が前記バッテリーパックを収去しバッテリーセルの状態を点検した後、ヒューズを入れ替えなければ使用することができない。
【0009】
このように、誤って測定された電圧値に基づいてバッテリーパックに含まれたヒューズを溶断した場合、その経済的及び時間的損失が相当大きい。したがって、バッテリーセルの電圧を測定しヒューズを溶断するまでの過程で誤作動が発生する可能性を低減できるアルゴリズムが求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、の問題点に鑑みてなされたものであり、誤って測定された電圧値に基づいてヒューズを非可逆的に溶断することを防止できる構成及びアルゴリズムを含むバッテリー管理装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
の課題を達成するために、本発明の一態様によるバッテリー管理装置は、バッテリーパックの充放電線路上に備えられたヒューズと、前記バッテリーパックに含まれたバッテリーセルの電圧を測定し、測定された電圧値である第1電圧値が所定の第1基準電圧値よりも高い場合、前記ヒューズを溶断させるための信号である溶断信号を出力する補助制御部と、前記バッテリーパックに含まれた前記バッテリーセルの電圧を測定し、測定された電圧値である第2電圧値が所定の第2基準電圧値よりも高い第1条件及び前記補助制御部から前記溶断信号を受信する第2条件が満たされる場合、前記ヒューズを溶断させるメイン制御部とを含む。
【0012】
前記メイン制御部は、前記第2条件が満たされた後、前記第1条件が満たされるか否かを判断することができる。
【0013】
前記メイン制御部は、第2条件が満たされたものの、前記第1条件が満たされていない場合、前記補助制御部が誤作動したことを示す誤作動信号を出力することができる。
【0014】
前記バッテリー管理装置は、前記補助制御部と前記ヒューズとを電気的に接続する第1線路と、前記第1線路から分岐し、分岐点である第1ノードと前記メイン制御部とを電気的に接続する第2線路と、前記第1ノードと前記ヒューズとを接続する前記第1線路上に備えられ、前記メイン制御部の制御によってターンオンするヒューズスイッチとをさらに含み、前記メイン制御部は、前記第1条件及び前記第2条件が満たされる場合、前記ヒューズスイッチをターンオンさせることで前記補助制御部から出力される前記溶断信号を前記ヒューズに流して前記ヒューズを溶断させることができる。
【0015】
前記補助制御部は、前記バッテリーセルの電圧を測定する電圧測定モジュールと、測定された電圧値をデジタル電圧値に変換するA/Dコンバータと、前記測定された電圧値及び所定の基準電圧値を保存するメモリ部とを含むことができる。
【0016】
前記メイン制御部は、前記バッテリーセルの電圧を測定する電圧測定モジュールと、測定された電圧値をデジタル電圧値に変換するA/Dコンバータと、前記測定された電圧値及び所定の基準電圧値を保存するメモリ部とを含むことができる。
【0017】
の課題を達成するために、本発明の別の態様によるバッテリーパックは、上述したバッテリー管理装置と、直列または並列に接続された複数のバッテリーセルとを含む。
【0018】
の課題を達成するために、本発明のさらに別の態様による電力貯蔵システムは、前記バッテリーパックを含む。
【0019】
の課題を達成するために、本発明のさらに別の態様によるバッテリー充電システムは、前記バッテリーパックと、前記バッテリーパックに電力を供給する充電器とを含む。
【0020】
の課題を達成するために、本発明のさらに別の態様によるバッテリー駆動システムは、前記バッテリーパックと、前記バッテリーパックから電力の供給を受ける負荷とを含む。
【0021】
の課題を達成するために、本発明のさらに別の態様によるバッテリー管理方法は、補助制御部が、バッテリーパックに含まれたバッテリーセルの電圧を測定する段階と、測定した電圧値である第1電圧値が所定の第1基準電圧値よりも高い場合、前記補助制御部が、ヒューズを溶断させるための信号である溶断信号を出力する段階と、メイン制御部が、前記バッテリーパックに含まれた前記バッテリーセルの電圧を測定する段階と、前記メイン制御部が、測定した電圧値である第2電圧値が所定の第2基準電圧値よりも高い第1条件及び前記補助制御部から前記溶断信号を受信する第2条件を満たすか否かを判断する段階と、前記第1条件及び前記第2条件が満たされる場合、前記メイン制御部が、前記ヒューズを溶断させる段階とを含む。
【0022】
前記メイン制御部が判断する段階は、前記第2条件が満たされた後、前記第1条件が満たされるか否かを判断する段階を含むことができる。
【0023】
前記メイン制御部が判断する段階は、前記第2条件が満たされたものの、前記第1条件が満たされていない場合、前記メイン制御部が、前記補助制御部が誤作動したことを示す誤作動信号を出力する段階をさらに含むことができる。
【0024】
前記溶断信号を出力する段階は、前記補助制御部が、前記補助制御部と前記ヒューズとを電気的に接続する第1線路、及び前記第1線路から分岐し、分岐点である第1ノードと前記メイン制御部とを電気的に接続する第2線路を介して前記溶断信号を出力する段階であって、前記第1ノードと前記ヒューズとを接続する前記第1線路上に備えられたヒューズスイッチがオフ状態を維持した状態で前記溶断信号を出力する、段階を含み、前記ヒューズを溶断させる段階は、前記メイン制御部が、前記ヒューズスイッチをターンオンさせることで前記補助制御部から出力される前記溶断信号を前記ヒューズに流す段階を含むことができる。
【0025】
前記補助制御部が電圧を測定する段階は、前記補助制御部が、前記バッテリーセルの電圧を測定する段階と、前記補助制御部が、測定された電圧値をデジタル電圧値に変換する段階と、前記補助制御部が、変換された電圧値を第1電圧値として保存する段階とを含むことができる。
【0026】
前記メイン制御部が電圧を測定する段階は、前記メイン制御部が、前記バッテリーセルの電圧を測定する段階と、前記メイン制御部が、測定された電圧値をデジタル電圧値に変換する段階と、前記メイン制御部が、変換された電圧値を第2電圧値として保存する段階とを含むことができる。
【発明の効果】
【0027】
本発明の一態様によれば、補助制御部から出力される溶断信号によって直ちにヒューズが溶断されるのではなく、メイン制御部もバッテリーセルが過充電されたと判断する場合にヒューズが溶断される。したがって、補助制御部に誤りが発生し、誤って測定されたバッテリーセルの電圧値に基づいてバッテリーパックのヒューズを溶断させる可能性を著しく低減できる。それにより、誤ってヒューズを溶断させてバッテリーパックが使用できなくなることから発生する経済的及び時間的損失を最小化することができる。
【0028】
また、本発明の別の態様によれば、メイン制御部は、補助制御部に誤りが発生したか否かを判断でき、誤作動信号を出力することができる。したがって、バッテリーパック管理者は、バッテリーパックの充電中断又は補助制御部の誤り点検を行うことができる。
【0029】
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】
【0030】
【図1】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を示した図である。
【図2】本発明の別の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を示した図である。
【図3】本発明のさらに別の実施形態によるバッテリー管理方法を示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
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。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。
【0032】
図1は、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を示した図である。
【0033】
図1を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、バッテリーアセンブリ200及びバッテリー管理装置100を含む。
【0034】
前記バッテリーアセンブリ200は、1つ以上のバッテリーセル210を備える。すなわち、前記バッテリーアセンブリ200は、単一のバッテリーセル210またはバッテリーセル210の集合体を意味し、前記バッテリーセル210の集合体は、直列、並列、または直並列に連結された複数のバッテリーセル210で構成することができる。
【0035】
前記バッテリーセル210は、後述する補助制御部110及びメイン制御部120が電圧を測定する対象になる。すなわち、前記バッテリーセル210は、補助制御部110及びメイン制御部120と電気的に接続され、補助制御部110及びメイン制御部120はバッテリーセル210の電圧を測定することができる。
【0036】
一方、前記バッテリーセル210は、再充電可能なリチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などで具現することができる。しかし、本発明がバッテリーセルの種類、出力電圧、充電容量、バッテリーパックに含まれたバッテリーセルの個数などによって限定されることはない。
【0037】
前記バッテリー管理装置100は、補助制御部110、メイン制御部120、及びヒューズ130を含む。
【0038】
前記ヒューズ130は、バッテリーパックの充放電線路m上に備えられる。前記ヒューズ130は、バッテリーパックに含まれたバッテリーセル210又はバッテリーアセンブリ200が過充電されれば非可逆的に溶断され、充放電線路mを遮断することで、バッテリーセル210が過充電された状況で充放電が行われないようにすることができる。
【0039】
前記ヒューズ130は、臨界電流以上の電流が流れ込めば溶断するように具現される。すなわち、ヒューズ130に流れ込む電流の大きさが臨界電流より大きければ、ヒューズは溶断される。
【0040】
前記補助制御部110及びメイン制御部120は、バッテリーパックに含まれた多数のバッテリーセル210に電気的に接続されてバッテリーセル210の電圧を測定することができる。
【0041】
前記補助制御部110及びメイン制御部120は、バッテリーセル210の電圧を測定可能な電圧測定モジュール111,121をそれぞれ含むことができる。また、前記補助制御部110及びメイン制御部120は、前記電圧測定モジュール111,121からそれぞれ出力された電気的信号をデジタル電圧値に変換するA/Dコンバータ112,122をそれぞれ含むことができる。また、前記補助制御部110及びメイン制御部120は、前記デジタル電圧値を保存するメモリ部113,123をそれぞれ含むことができる。
【0042】
前記メモリ部113,123は、RAM、ROM、EEPROMなど、データを記録して削除できることが知られた既知の半導体素子やハードディスクのような大容量記憶媒体であって、装置の種類に関係なく情報が記録される装置を総称し、特定のメモリ装置を指称するものではない。また、図示されたように、前記補助制御部110及びメイン制御部120の内部に含まれてよく、外部に位置してもよいことは勿論である。
【0043】
前記電圧測定モジュール111,121及びA/Dコンバータ112,122の構成及び作動原理は、本発明が属する技術分野に通常の知識を持つ者に既知であるため、詳しい説明は省略する。
【0044】
前記補助制御部110は、バッテリーパックに含まれたバッテリーセル210の電圧を測定することができる。前記補助制御部110は、測定されたバッテリーセル210の電圧を用いてバッテリーセル210の過充電如何を判断し、バッテリーセル210が過充電されたと判断される場合、ヒューズ130を溶断させるための信号である溶断信号を出力することができる。すなわち、前記補助制御部110は、補助制御部110が測定したバッテリーセル210の電圧値である第1電圧値が所定の第1基準電圧値よりも高い場合、溶断信号を出力することができる。ここで、第1基準電圧値とは過電圧如何を判断するための基準になる値であると言える。したがって、前記第1基準電圧値は、前記バッテリーセル210の種類や特性などによって多様に設定され得る。本発明の一実施形態によれば、前記溶断信号の出力によって直ちにヒューズ130が溶断されるのではなく、メイン制御部120の2次的な判断があった後ヒューズ130が溶断される。そのために、補助制御部110から出力される溶断信号はメイン制御部120の入力になり得る。
【0045】
前記メイン制御部120は、バッテリーパックに含まれたバッテリーセル210の電圧を測定することができる。すなわち、前記メイン制御部120は、上述した補助制御部110と同様にバッテリーセル210の電圧を測定することができる。換言すれば、前記メイン制御部120は、前記補助制御部110とは独立的にバッテリーセル210の電圧を測定することができる。
【0046】
また、前記メイン制御部120は、第1条件及び第2条件の充足如何を判断することができる。ここで、第1条件は、メイン制御部120が測定したバッテリーセル210の電圧値である第2電圧値が所定の第2基準電圧値よりも高いという条件である。また、第2基準電圧値は、第1基準電圧値と同様に過電圧如何を判断するための基準になる電圧値である。前記第2基準電圧値は第1基準電圧値と同じ値に設定されてもよい。
【0047】
そして、ここで、第2条件は、補助制御部110から出力された溶断信号を受信するという条件である。
【0048】
前記メイン制御部120は、このような第1条件及び第2条件の充足如何を判断し、第1条件及び第2条件がすべて満たされれば、前記ヒューズ130を溶断させることができる。一例として、メイン制御部120はヒューズ130と電気的に接続され、ヒューズ130を溶断できる程度の大きさを有する電流をヒューズに流すことができる。
【0049】
望ましくは、前記メイン制御部120は、第2条件が満たされた後、第1条件の充足如何を判断することができる。すなわち、前記メイン制御部120は、補助制御部110から溶断信号を受信した後、初めて第1条件の充足如何を判断することができる。換言すれば、補助制御部110がバッテリーセル210の過充電を判断した後、前記メイン制御部120は2次的にバッテリーセル210の過充電如何を判断することができる。
【0050】
選択的に、前記メイン制御部120は、第2条件は満たされたものの、第1条件が満たされていない場合、誤作動信号を出力することができる。ここで、誤作動信号とは前記補助制御部110が誤作動したことを示す信号である。
【0051】
すなわち、前記メイン制御部120は、前記補助制御部110と独立的にバッテリーセル210の過充電如何を判断した結果、補助制御部110の判断と同じくバッテリーセル210が過充電されたと判断される場合はヒューズ130を溶断させ、補助制御部110の判断とは異なり、バッテリーセル210が過充電されていないと判断される場合は補助制御部110の誤作動を示す誤作動信号を出力することができる。
【0052】
一例として、前記誤作動信号は、バッテリーパックに接続された充電器に出力されて充電を中止させることができる。別の例として、前記誤作動信号は、バッテリーパックの充放電線路mに備えられた充電スイッチ300及び/または放電スイッチ400に出力されて充電スイッチ300及び/または放電スイッチ400をターンオフさせることができる。
【0053】
一方、バッテリーパックの充放電線路m上にはヒューズ130と区別される充電スイッチ300及び放電スイッチ400を備えることができる。すなわち、バッテリーパックは、充電スイッチ300及び放電スイッチ400をさらに含み得る。前記充電スイッチ300及び放電スイッチ400は、例えば図1に示されたように、FET素子で具現することができる。このような充電スイッチ300及び放電スイッチ400は、1次的にバッテリーセル210を過充電から保護する機能を果たし、メイン制御部120の制御によってターンオン又はターンオフされる。
【0054】
一方、前記バッテリーパックの充放電端子(+、−)には、前記バッテリーパックから電力の供給を受ける負荷または前記バッテリーパックに充電電力を供給する充電器が接続される。負荷の種類は特に限定されず、ビデオカメラ、携帯電話、携帯用PC、PMP、MP3プレーヤーなどのような携帯用電子機器、電気自動車やハイブリッド自動車のモーター、DC−DCコンバータなどであり得る。ただし、図面の簡素化のため、前記負荷または充電器は図示しておらず、前記負荷または充電器の種類によって本発明が限定されることはない。
【0055】
以下、再度図1を参照して本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置100の動作を説明する。
【0056】
補助制御部110は、バッテリーセル210の電圧を測定する。補助制御部110は、測定された第1電圧値を所定の第1基準電圧値と比べて、第1電圧値が第1基準電圧値よりも高いか否かを判断する。第1電圧値が第1基準電圧値よりも高ければ、補助制御部110は溶断信号を出力する。このとき、溶断信号が出力されたとしても、ヒューズ130が直ちに溶断されることはない。メイン制御部120の判断によってヒューズ130の溶断如何が決定される。
【0057】
一方、補助制御部110から出力された溶断信号はメイン制御部120の入力になるため、補助制御部110が溶断信号を出力すれば、メイン制御部120は溶断信号の入力を受ける。これにより、第2条件が満たされる。メイン制御部120は、補助制御部110と独立的にバッテリーセル210の電圧を測定する。メイン制御部120は、測定された第2電圧値を所定の第2基準電圧値と比べて、第2電圧値が第2基準電圧値よりも高いか否かを判断する。
【0058】
もし、第2電圧値が第2基準電圧値よりも高い場合、第1条件が満たされる。
【0059】
このように、第1条件及び第2条件がすべて満たされれば、メイン制御部120はヒューズ130を溶断させる。ここで、第1条件及び第2条件が満たされたとは、補助制御部110及びメイン制御部120共にバッテリーセル210の過充電を判断したことを意味するため、バッテリーセル210の過充電判断に対する信頼度が高い状況であると言える。
【0060】
一方、第2電圧値が第2基準電圧値よりも高くない場合には、第1条件が満たされない。
【0061】
第2条件が満たされたものの、第1条件が満たされていない場合、メイン制御部120はヒューズ130を溶断させない。ここで、第2条件が満たされたものの、第1条件が満たされていないということは、補助制御部110はバッテリーセル210の過充電を判断したが、メイン制御部120はバッテリーセル210が過充電されていないと判断したことを意味する。このような状況は、補助制御部110が誤動作した状況であると言える。したがって、メイン制御部120は、ヒューズ130を溶断させる代わりに誤作動信号を出力する。
【0062】
図2は、本発明の別の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を示した図である。
【0063】
図2を参照すれば、本発明の別の実施形態によるバッテリー管理装置100は、ヒューズ130、補助制御部110、及びメイン制御部120を含む。
【0064】
また、本発明の別の実施形態によるバッテリー管理装置100は、第1線路L1、第2線路L2、及びヒューズスイッチFSをさらに含む。
【0065】
ここで、前記第1線路L1は、補助制御部110とヒューズ130とを電気的に接続する線路である。また、前記第2線路L2は、第1線路L1から分岐した線路であって、第1線路L1と第2線路L2の分岐点である第1ノードN1とメイン制御部120とを電気的に接続する線路である。すなわち、補助制御部110は、第1線路L1及び第2線路L2を介してヒューズ130及びメイン制御部120と電気的に接続される。このとき、補助制御部110は、第1線路L1及び第2線路L2を介して溶断信号を出力することができる。
【0066】
一方、前記ヒューズスイッチFSは、第1線路L1上に備えられるが、前記第1ノードN1と前記ヒューズ130との間を接続する第1線路L1上に備えられる。前記ヒューズスイッチFSは、オフ状態を維持し、メイン制御部120の制御によってターンオンされるように構成される。
【0067】
図2に示された本発明の別の実施形態によるバッテリー管理装置100によれば、補助制御部110が溶断信号を出力する場合、溶断信号は第1線路L1、第1ノードN1、及び第2線路L2を順に経てメイン制御部120に入力される。ヒューズスイッチFSはオフ状態であるため、補助制御部110から溶断信号が出力されてもヒューズ130が溶断されない。
【0068】
一方、メイン制御部120に溶断信号が入力され(第2条件を満たす)、バッテリーセル210の過充電如何を判断した結果、バッテリーセル210が過充電されたと判断されれば(第1条件を満たす)、ヒューズスイッチFSをターンオンさせる。その結果、補助制御部110から出力される溶断信号が第1線路L1、第1ノードN1、及びヒューズスイッチFSを経てヒューズ130に流れることで、ヒューズ130が溶断される。これにより、ヒューズ130が誤って溶断される可能性を低減させることができる。一方、前記溶断信号は、前記溶断信号がヒューズ130に流れ込む場合、ヒューズ130を溶断できる程度の電流値を有する電気信号であり得る。
【0069】
以下、本発明のさらに別の実施形態によるバッテリー管理方法について説明する。本発明のさらに別の実施形態によるバッテリー管理方法は、上述したバッテリー管理装置を用いる方法であり、上述したバッテリー管理装置についての説明が適用され得るため繰り返される説明は省略する。
【0070】
図3は、本発明のさらに別の実施形態によるバッテリー管理方法を示したフロー図である。
【0071】
図3を参照すれば、本発明のさらに別の実施形態によるバッテリー管理方法は次のようである。まず、前記補助制御部110が前記バッテリーパックに含まれたバッテリーセル210の電圧を測定する(S301)。次いで、前記補助制御部110は、補助制御部110が測定した電圧値である第1電圧値と所定の第1基準電圧値とを比べる(S303)。前記補助制御部110が第1電圧値と第1基準電圧値とを比べた結果、第1電圧値が第1基準電圧値よりも高くない場合、前記補助制御部110は別途の動作を行わない。すなわち、バッテリーセル210が過充電されていない場合、補助制御部110は別途の動作を行わない。一方、前記補助制御部110が第1電圧値と第1基準電圧値とを比べた結果、第1電圧値が第1基準電圧値よりも高い場合、前記補助制御部110はヒューズを溶断させるための信号である溶断信号を出力する(S305)。
【0072】
また、メイン制御部120は、補助制御部110とは別にバッテリーセル210の電圧を測定する(S307)。
【0073】
次いで、前記メイン制御部120は、第1条件及び第2条件の充足如何を判断する(S309a、S309b)。図3の実施形態では、第2条件の充足如何を先に判断する。もし、補助制御部110が溶断信号を出力し、メイン制御部120が補助制御部110から溶断信号を受信すれば、第2条件は満たされる(S309aの「はい」)。
【0074】
その後、メイン制御部120は、第1条件の充足如何を判断する(S309b)。すなわち、メイン制御部120は、メイン制御部120が測定した電圧値である第2電圧値と所定の第2基準電圧値とを比べる。その結果、第2電圧値が第2基準電圧値よりも高い場合、前記メイン制御部120はヒューズ130を溶断させる(S311)。一方、第2電圧値が第2基準電圧値よりも高くない場合、前記メイン制御部120は補助制御部110が誤作動したことを示す誤作動信号を出力する(S313)。
【0075】
一方、前記補助制御部110が電圧を測定する段階(S301)は、バッテリーセル210の電圧を測定する段階、前記測定された電圧値をデジタル電圧値に変換する段階、及び前記変換された電圧値を第1電圧値として保存する段階を含み得る。同様に、前記メイン制御部120が電圧を測定する段階(S307)は、バッテリーセル210の電圧を測定する段階、前記測定された電圧値をデジタル電圧値に変換する段階、及び前記変換された電圧値を第2電圧値として保存する段階を含み得る。
【0076】
本発明のさらに別の実施形態によるバッテリー管理方法は、図2に示されたバッテリー管理装置を用いて行うことができる。すなわち、本発明のさらに別の実施形態によるバッテリー管理方法は、第1線路L1、第2線路L2、及びヒューズスイッチFSが備えられたバッテリー管理装置を用いて行うことができる。
【0077】
具体的に、前記溶断信号を出力する段階(S305)は、前記補助制御部110が第1線路L1及び第2線路L2を介して溶断信号を出力するが、ヒューズスイッチFSがオフ状態を維持した状態で溶断信号を出力する。したがって、補助制御部110が溶断信号を出力しても前記溶断信号がヒューズ130に流れ込むことはない。補助制御部110が出力した溶断信号はメイン制御部120のみに流れる。
【0078】
メイン制御部120が溶断信号を受信し(S309aの「はい」)、第2電圧値が第2基準電圧値よりも高いと判断した場合(S309bの「はい」)、メイン制御部120はヒューズ130を溶断させる(S311)。このとき、メイン制御部120がヒューズ130を溶断させる段階(S311)は、メイン制御部120がヒューズスイッチFSをターンオンさせることで行うことができる。すなわち、前記ヒューズを溶断させる段階(S311)は、前記ヒューズスイッチFSをターンオンさせることで補助制御部110から出力される溶断信号をヒューズ130に流れ込ませてヒューズ130を溶断させる。
【0079】
一方、前記補助制御部110及びメイン制御部120は、上述した多様な制御ロジックを実行するため、本発明が属した技術分野で既知のプロセッサ、ASIC(Application−Specific Integrated Circuit)、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含み得る。また、上述した制御ロジックがソフトウェアとして具現されるとき、前記補助制御部110及びメイン制御部120はプログラムモジュールの集合として具現され得る。このとき、プログラムモジュールはメモリに記録され、プロセッサによって実行され得る。ここで、メモリはプロセッサ内部または外部に設けられ、既知の多様な手段でプロセッサと接続され得る。また、メモリは、メモリ部113,123の内部または外部に位置し得る。前記メモリは、装置の種類に関係なく情報が記録される装置を総称し、特定のメモリ装置を指称するものではない。
【0080】
前記バッテリー管理装置100は、上述したように、多数のバッテリーセル210が直列または並列に連結されたバッテリーアセンブリ200、及びバッテリーアセンブリ200の充放電を制御するシステムを含むバッテリーパックの一構成要素になり得る。このような場合、前記バッテリー管理装置100は、前記バッテリーアセンブリ200の充放電を制御するシステムと統合されてよく、別の回路装置を構成してもよい。
【0081】
また、前記バッテリー管理装置100は、前記バッテリーパックを複数個含む電力貯蔵システムの一構成要素になり得る。
【0082】
また、前記バッテリー管理装置100は、バッテリーパック及びバッテリーパックに電力を供給する充電器を含むバッテリー充電システムの一構成要素になり得る。
【0083】
また、本発明によるバッテリー管理装置100は、バッテリーパック及びバッテリーパックから電力の供給を受ける負荷を含むバッテリー駆動システムの一構成要素になり得る。
【0084】
前記バッテリー駆動システムの一例としては、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、電気自転車(E−Bike)、電動工具(Power tool)、前記複数のバッテリーパックを含む電力貯蔵装置(Energy Storage System)、無停電電源装置(UPS)、携帯用コンピューター、携帯電話、携帯用オーディオ装置、携帯用ビデオ装置などが挙げられ、前記負荷の一例としては、バッテリーパックが供給する電力によって回転力を提供するモーターまたはバッテリーパックが供給する電力を各種回路部品が必要とする電力に変換する電力変換回路が挙げられる。
【0085】
本発明の一態様によれば、誤りが生じたバッテリーセルの電圧値に基づいてバッテリーパックのヒューズを溶断させる可能性を著しく低減できる。したがって、誤ってヒューズを溶断させてバッテリーパックが使用できなくなることから引き起こされる経済的及び時間的損失を防止することができる。
【0086】
一方、本発明の説明において、図示された本発明によるバッテリー管理装置の各構成は物理的に区分される構成要素ではなく、論理的に区分される構成要素であると理解されねばならない。
【0087】
すなわち、それぞれの構成は本発明の技術思想を実現するための論理的な構成要素に該当するため、当然ながら、それぞれの構成要素が統合または分離されても本発明の論理構成が果たす機能が実現できれば本発明の範囲内であると解釈され、同一または類似の機能を果たす構成要素であればその名称の一致如何とは関係なく本発明の範囲内であると解釈されねばならない。
【0088】
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及び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。
【符号の説明】
【0089】
100 バッテリー管理装置
110 補助制御部
111 電圧測定モジュール
112 A/Dコンバータ
113 メモリ部
120 メイン制御部
121 電圧測定モジュール
122 A/Dコンバータ
123 メモリ部
130 ヒューズ
200 バッテリーアセンブリ
210 バッテリーセル
300 充電スイッチ
400 放電スイッチ
FS ヒューズスイッチ
L1 第1線路
L2 第2線路
N1 第1ノード
m 充放電線路
【図1】
【図2】
【図3】
【国際調査報告】

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