JP2010130897A - バッテリー管理システム及びバッテリー管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はバッテリーのセルバランシングと電圧計測を互いに異なる時間に行って、計測電圧が実際バッテリーの電圧と差が生じることを防止できるバッテリー管理システム及びバッテリー管理方法を提供する。
【解決手段】本発明によるバッテリー管理システムは、前記複数の各々のセルに対してセルバランシングを遂行するセルバランシング部と、前記複数のセルのうちいずれか一つを選択するセル選択部と、前記セル選択部によって選択されたセルに対応する電圧の伝達をうけて前記選択されたセルの電圧計測及び前記セルバランシングを制御するＭＣＵ部と、を含み、前記ＭＣＵは、前記選択されたセルの電圧を測定する間に前記選択されたセル及び前記選択されたセルに隣接したセルに対してセルバランシングを行わない。
【選択図】図３

Description

本発明はバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）に関するものである。

ガソリンや重油を主燃料とする内燃エンジンを使用する自動車は、大気汚染など公害発生に深刻な影響を与えている。従って、最近は公害発生を減らすために、電気自動車またはハイブリッド自動車の開発に力を入れている。

電気自動車はバッテリーから出力される電気エネルギーによって動作するバッテリーエンジンを利用する自動車である。このような電気自動車は充放電が可能な多数の２次電池が一つのパックに形成されたバッテリーを主動力源として利用するため、排気ガスが全くなく騒音が小さい長所がある。

一方、ハイブリッド自動車は、内燃エンジンを利用する自動車と電気自動車の中間段階の自動車で、２種類以上の動力源、例えば内燃エンジン及びバッテリーエンジンを使用する自動車である。現在は、内燃エンジンと水素と酸素を連続的に供給しながら化学反応を起こして、直接電気エネルギーを得る燃料電池を利用したり、バッテリーと燃料電池を利用したりするなど混合形態のハイブリッド自動車が開発されている。

このようにバッテリーエンジンを利用する自動車は、動力源向上のために２次電池（ｃｅｌｌ）の数が段々増加しており、連結された多数のセル及びパックを効率的に管理できるセルバランシング制御方法がバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、以下、ＢＭＳ）において必要となって来る。

特に、多数のセルが直列連結されている場合、セル相互間のバランシングが重要である。セル相互間のバランシングというのは、バッテリーを構成する複数のセルの各々の電圧の電圧間の差が許容範囲内となるように維持することを意味する。セル相互間のバランシングは以下「セルバランシング」と云う。セルバランシングはバッテリーの寿命及び出力電力と密接な関連がある。セルバランシングされないセルは劣化して、結局バッテリーの寿命を短縮させ出力電力を減少させる。

このようなセルバランシングは、各セルに充電された電圧を計測する動作と無関係に行われる。しかし、セルと連結された同じ電線を通してセルバランシングと電圧計測動作を行うため、一つのセルに対するセルバランシングと電圧計測動作が同時に行われる場合に相互動作間に影響を与えるようになる。つまり、セルバランシング動作時に流れる電流と電線の抵抗による電圧降下によって、セルバランシング動作中のセルの電圧を計測する場合に実際セルの電圧より減少した電圧が計測される。また、セルバランシング動作中のセルと電線を共有する隣接セルの電圧は実際電圧より高く計測される問題が生じる。

具体的に、図１を参照して、従来の問題を詳しく説明する。

図１は従来バッテリー管理システムによりセルバランシング及びセル電圧測定時に生じるセル電圧の波形を示した図である。図１に示したセル電圧波形はバッテリーシステムの多数のセルのうち１番目のセルのセル電圧波形である。１番目のセルを基準として両側に隣接した２つのセルを各々２番セル及び３番セルとする。接地線に近い順に、３番、１番及び２番セルが配列されている。

図１に示したように、時点Ｔ１に２番セルがセルバランシングを始め、この時点以降に１番セルの電圧を測定すると、２番セルのセルバランシング中に生じる電流及び１番セル及び２番セルが共有する電線の内部抵抗によって１番セルの電圧は上昇したかの如く計測される。時点Ｔ２に１番セルがセルバランシングを始めると、１番セルと連結された電線の内部抵抗による電圧降下によって１番セルの電圧が減少したかの如く計測される。この時、１番セルに隣接して電線を共有する３番セルの電圧は増加したかの如く測定される。時点Ｔ３に１番セルのセルバランシングが終了すると、３番セルの電圧は実際電圧として測定され、時点Ｔ４に２番セルのセルバランシングが終了すると、１番セルの電圧も実際電圧として測定される。

このように、従来バッテリー管理システムは、セルバランシングとセル電圧測定が同時に行われることによる影響や、隣接セルのセルバランシングが及ぼす影響によって、実際電圧と異なった電圧が測定される問題がある。

本発明の目的は、バッテリーのセルバランシングの影響を受けずにセル電圧を測定できるバッテリー管理システム及びバッテリー管理方法を提供することである。

本発明によるバッテリー管理システムは、前記複数の各々のセルに対してセルバランシングを遂行するセルバランシング部と、前記複数のセルのうちいずれか一つを選択するセル選択部と、前記セル選択部によって選択されたセルに対応する電圧の伝達を受けて前記選択されたセルの電圧計測及び前記セルバランシングを制御するＭＣＵと、を含み、前記ＭＣＵは、前記選択されたセルの電圧を測定する間に前記選択されたセル及び前記選択されたセルに隣接したセルに対してセルバランシングを行わない。ここで、前記ＭＣＵは、前記セルバランシング部を制御する第１制御信号及び前記セル選択部を制御する第２制御信号を生成し、前記複数のセルの中から選択された第１セルに対応される前記第２制御信号の活性化時に、前記第１セルに対応する前記第１制御信号及び前記第１セルと隣接された第２セルに対応する前記第１及び第２制御信号を非活性化する。そして、前記第１セルの電圧が正常範囲より高く計測される場合に前記第１制御信号を活性化する。前記第１セルに対応する前記第１制御信号は前記第１セルに対応する前記第２制御信号及び前記第２セルに対応する前記第２制御信号全てが不活性化される区間において活性化される。前記第１及び第２制御信号は、各々前記複数のセルに対応して順次に活性化される。

また、前記セル選択部は、前記複数の各々のセルの両端と連結された複数の選択スイッチ及び前記複数の各々のセルの両端の間に連結されている複数のセルバランシングスイッチを含み、前記複数のセルのうち、第１セルに対応するセルバランシングスイッチは、前記第１セル及び前記第１セルに隣接した各々のセルに対応する複数の選択スイッチが遮断されている期間の間に所定期間導通される。前記複数のスイッチのうち、前記複数のセルの中から選択されたセルに対応される二つの選択スイッチを導通させ、前記選択されたセルの両端電圧を測定する。前記ＭＣＵは、前記選択されたセルに対応する電圧が充電されるキャパシター及び前記キャパシターと連結されたリレー部を含み、前記ＭＣＵは、前記キャパシターに前記選択されたセルに対応する電圧が所定期間の間に充電された後、前記リレー部を導通させて前記キャパシターに充電された電圧の伝達を受けて前記選択されたセルの電圧を計測する。

また、本発明による複数のセルを含むバッテリー管理方法において、前記複数の各々のセルの電圧を順次に計測する段階及び前記測定された電圧が所定の基準電圧以上である場合に当該セルを前記基準電圧まで放電するセルバランシング段階を含み、前記複数のセルのうち、第１セルに隣接した第２セルがセルバランシングを要する場合、前記第１セルの電圧計測が完了された後に前記第２セルのセルバランシング段階が行われる。ここで、前記セルバランシング段階は、前記複数のセルのセル測定段階順に対応して順次に行われる。前記第１セルの電圧が前記基準電圧より高い場合、前記第１セルにセルバランシングは前記第１セルの電圧計測が完了した時点から所定期間遅延した時点から始まり、前記第１セルの電圧計測が完了した時点から前記所定期間遅延された時点の間に前記第２セルの電圧計測が行われる。前記第１セルの電圧を計測する段階で前記第１セルと隣接しない第３セルの前記セルバランシング段階が行われる。

本発明はバッテリーのセルバランシングと電圧計測を互いに異なる時間に行って、セルバランシングの影響を受けずにセル電圧を計測でき、計測電圧と実際バッテリーの電圧間において差が生じることを防止できる効果がある。

また、スイッチング素子を通して、バッテリーの各セルに対する電圧計測を順次に行い、電圧計測の周期に合わせてセルバランシングを順に行って、電圧計測速度を低下せずにセルバランシングを遂行できる効果がある。

従来の技術によるバッテリー管理システムの駆動方法の問題を説明するための図である。 本発明の実施形態によるバッテリー、ＢＭＳ及びＢＭＳの周辺装置を概略的に示した図である。 本発明の実施形態によるバッテリー管理システムを示した図である。 本発明の実施形態によるバッテリー管理システムの動作を示した波形図である。

以下、添付図を参照して、本発明の実施形態について本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は多様な形態に実現され、ここで説明する実施形態に限られない。また、図面で本発明を明確に説明するために説明上不要な部分は省略し、明細書全体にわたって類似の部分については類似図面符号を付けた。

明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」されている時、これは「直接的に連結」されている場合だけでなく、その中間に他の素子を間において「電気的に連結」されている場合も含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは特に反対の記載がない限り他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

図２は本発明の実施形態によるバッテリー、ＢＭＳ及びＢＭＳ周辺装置を概略的に示した図である。

図２に示すように、自動車システムは、バッテリー管理システム（ＢＭＳ）１と、バッテリー２と、電流センサー３と、冷却ファン４と、ヒューズ５と、メインスイッチ６と、ＭＴＣＵ（ｍｏｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）７と、インバータ８及びモータゼネレータ９と、を含む。

まず、バッテリー２は複数の電池セルが互いに直列連結された複数のサブパック（２ａ〜２ｈ）と、出力端子（２_ＯＵＴ１）と、出力端子（２_ＯＵＴ２）及びサブパック２ｄと、サブパック２ｅの間に備えられる安全スイッチ（２_ＳＷ）と、を含む。ここで、サブパック（２ａ〜２ｈ）は例として８つに表示し、サブパックは複数の電池セルを一つのグループで示しただけで、これに限定されるのではない。また安全スイッチ（２_ＳＷ）は、サブパック２ｄとサブパック２ｅの間に備えられるスイッチであってバッテリーを交換するなどバッテリーに関する作業を遂行する時に作業者の安全のために手動的に導通／遮断できるスイッチである。本発明による実施形態においては、サブパック２ｄとサブパック２ｅの間に安全スイッチ（２_ＳＷ）を含んでいるが、本発明はこれに限定されるものではない。出力端子（２_ＯＵＴ１）及び出力端子（２_ＯＵＴ２）はインバータ８と連結される。

電流センサー３はバッテリー２の出力電流量を測定してＢＭＳ１のセンシング部１０に出力する。具体的には、電流センサー３は、ホール（Ｈａｌｌ）素子を利用して電流を測定し、測定された電流に対応するアナログ電流信号として出力するＨａｌｌ ＣＴ（Ｈａｌｌ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）またはロードライン（Ｌｏａｄ ｌｉｎｅ）上に挿入された抵抗を通して流れる電流値に対して電圧信号を放出する並列抵抗となりうる。

冷却ファン４は、ＢＭＳ１の制御信号に基づいてバッテリー２の充放電によって生じる熱を冷却して、温度上昇によるバッテリー２の劣化及び充放電効率の低下を防止する。
ヒューズ５は、バッテリー２の断線または短絡によって過電流がバッテリー２に伝送されるのを防止する。つまり、過電流が生じるとヒューズ５は断線されて過電流がバッテリー２に伝送されるのを遮断する。

メインスイッチ６は、過電圧、過電流、高温など異常が生じると、ＢＭＳ１または自動車のＭＴＣＵ７の制御信号に基づいてバッテリー２を導通／遮断する。

ＢＭＳ１は、センシング部１０と、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）２０と、内部電源供給部３０と、セルバランシング部４０と、記憶部５０と、通信部６０と、保護回路部７０と、パワーオンリセット部８０及び外部インターフェース９０と、を含む。

センシング部１０は、バッテリー全体パック電流（以下、「パック電流」）、バッテリー全体パック電圧（以下、「パック電圧」）、パック温度及びセル周辺温度を測定してＭＣＵ２０に伝送する。

ＭＣＵ２０は、バッテリー２の各セルの電圧計測を制御し、計測されたセルの電圧に関する情報を受信して、セルバランシングの必要性を判断してセルバランシングを制御する。

内部電源供給部３０は、一般に補助バッテリーを利用してＢＭＳ１に電源を供給する装置である。セルバランシング部４０は、各セルの充電状態の均衡を取る。つまり、充電状態が比較的に高いセルは放電させ、充電状態が比較的低いセルは充電させる。記憶部５０は、ＢＭＳ１の電源が遮断されると、現在のＳＯＣ、ＳＯＨなどのデータを記憶する。ここで記憶部５０は電気的に使った後に消去できる不揮発性記憶装置であり、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable programmable ROM）で構成できる。通信部６０は自動車のＭＴＣＵ７と通信を行う。ＢＭＳ１からＭＴＣＵ７にＳＯＣ及びＳＯＨに関する情報を伝送したり、ＭＴＣＵ７から自動車状態に関する情報を受信してＭＣＵ２０に伝送する。保護回路部７０はハードウェア素子を使って、過電流、過電圧などからバッテリー２を保護するために２次的に付加された回路である。その前には、ＭＣＵ２０内部にあるファームウエア（ｆｉｒｍｗａｒｅ：一部ハード化されたソフト）で１次的保護動作をする。パワーオンリセット部８０は、ＢＭＳ１の電源が接続されると全体システムをリセットする。外部インターフェース９０は、冷却ファン４、メインスイッチ６などのＢＭＳ１の補助装置をＭＣＵ２０と連結するための装置である。本実施形態では冷却ファン４及びメインスイッチ６だけが示されたが、これに限定されるのではない。

ＭＴＣＵ７は自動車のアクセラレーター（ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ）、ブレーキ（ｂｒｅａｋ）、自動車速度などの情報に基づいて現在自動車の運行状態を把握して必要なトルク伝導などの情報を決定する。具体的に、現在自動車の運行状態とは、始動を行うキーオン（ＫＥＹ ＯＮ）、始動を消すキーオフ（ＫＥＹ ＯＦＦ）、従属運行及び加速度運行などを意味する。ＭＴＣＵ７は自動車状態に関する情報をＢＭＳ１の通信部６０に伝送する。ＭＴＣＵ７はモータゼネレータ９の出力がトルク情報に合わせて制御する。つまり、ＭＴＣＵ７は、インバータ８のスイッチングを制御してモータゼネレータ９の出力がトルク情報に合わせて制御される。また、ＭＴＣＵ７はＢＭＳ１の通信部６０を介してＭＣＵ２０から伝送されるバッテリー２のＳＯＣを受信して、バッテリー２のＳＯＣが目標値（例えば５５％）になるように制御する。例えば、ＭＣＵ２０から伝送されたＳＯＣが５５％以下の場合、インバータ８のスイッチを制御して電力がバッテリー１０方向に出力されるようにしてバッテリー２を充電させ、この時にバッテリーの電流を「＋」値に設定することができる。一方、ＳＯＣが５５％以上の場合、インバータ８のスイッチを制御して電力がモータゼネレータ９方向に出力されるようにしてバッテリー２を放電させ、この時にバッテリー電流を「−」値に設定することができる。

インバータ８は、ＭＴＣＵ７の制御信号に基づいてバッテリー２が充電または放電されるようにする。

モータゼネレータ９は、バッテリー２の電気エネルギーを利用してＭＴＣＵ７から伝送されるトルク情報に基づいて自動車を駆動する。

結局、ＭＴＣＵ７はＳＯＣに基づいて充放電できるパワー分だけ充放電することによって、バッテリー２が過充電や過放電されるのを防止し、バッテリー２を効率的に長い間に用いることができるようにする。しかし、バッテリー２が自動車に装着された後にはバッテリー２の実際ＳＯＣを測定することは難しいため、ＢＭＳ１はセンシング部１０でセンシングしたパック電圧、パック電圧及びセル温度などを利用してＳＯＣを正確に推定してＭＴＣＵ７に伝送しなければならない。

以下、図３、図４を参照して本発明の実施形態によるバッテリーのセルバランシング及び電圧計測を遂行するための構成及び動作について説明する。ここで、ＢＭＳと複数のセルがセル連結端子を通して電気的に連結されたとして説明する。図３で図示の便宜のために連結ポート部１５は省略する。

図３は本発明の実施形態によるバッテリー管理システムを示した図である。本発明のバッテリー管理システムは、セルバランシング部４０と、ライン抵抗（ＬＲ１〜ＬＲ６）と、セル選択部１００と、第１及び第２リレー部１１０、１２０と、キャパシターＣ１と、差動増幅部１３０と、Ａ／Ｄコンバータ１４０及びＭＣＵ２０と、を含む。図３では説明の便宜のためにバッテリー２の複数セルのうち、（ＣＥＬＬ１３、１４、１５）のみを示した。

セルバランシング部４０は、放電抵抗（ＤＲ１〜ＤＲ３）とセルバランシングスイッチ（ＤＳＷ１〜ＤＳＷ３）を含む。放電抵抗（ＤＲ１）とセルバランシングスイッチ（ＤＳＷ１）はセル（ＣＥＬＬ１３）の一端と他端の間に直列連結されている。放電抵抗（ＤＲ２）とセルバランシングスイッチ（ＤＳＷ２）は、セル（ＣＥＬＬ１４）の一端と他端の間に直列連結されている。放電抵抗（ＤＲ３）とセルバランシングスイッチ（ＤＳＷ３）はセル（ＣＥＬＬ１５）の一端と他端の間に直列連結されている。ここで、セルバランシングスイッチ（ＤＳＷ１〜ＤＳＷ３）は、ＭＣＵ２０から出力された放電制御信号（ＤＣ）により導通または遮断にされる。本発明の実施形態による放電制御信号（ＤＣ）は各々のセルバランシングスイッチ（ＤＳＷ１〜ＤＳＷ３）に対応する複数の信号を云う。例えば、セル（ＣＥＬＬ１３〜ＣＥＬＬ１５）のうち、セル（ＣＥＬＬ１３）がセルバランシングを要する場合に、放電制御信号（ＤＣ）はセルバランシングスイッチ（ＤＳＷ１）を導通させる。すると、セル（ＣＥＬＬ１３）は放電抵抗（ＤＲ１）に沿って流れる電流によって放電される。

ライン抵抗（ＬＲ１）はセル（ＣＥＬＬ１３）の一端と放電抵抗（ＤＲ１）の間に位置する電線の内部抵抗を示したものであり、ライン抵抗（ＬＲ２）はセル（ＣＥＬＬ１３）の他端とセルバランシングスイッチ（ＤＳＷ１）の間に位置する電線の内部抵抗を示したものである。ライン抵抗（ＬＲ３）はセル（ＣＥＬＬ１４）の他端と放電抵抗（ＤＲ３）の間に位置する電線の内部抵抗を示したものであって、ライン抵抗（ＬＲ４）はセル（ＣＥＬＬ１５）の他端とセルバランシングスイッチ（ＤＳＷ３）の間に位置する電線の内部抵抗を示したものである。ライン抵抗（ＬＲ５）は第１出力端（Ｈ）と第１リレー部１１０の間に位置する電線の内部抵抗を示したものであって、ライン抵抗（ＬＲ６）は第２出力端（Ｌ）と第１リレー部１１０の間に位置する電線の内部抵抗を示したものである。

セル選択部１００は複数のセル選択スイッチ（ＳＨ１〜ＳＨ４、ＳＬ１〜ＳＬ４）を含む。複数のセル選択スイッチ（ＳＨ１〜ＳＨ４、ＳＬ１〜ＳＬ４）はＭＣＵ２０から出力された選択制御信号（ＳＣ）により導通または遮断にされる。セル選択スイッチ（ＳＨ１）の一端はセル（ＣＥＬＬ１３）の一端と連結されており、セル選択スイッチ（ＳＨ１）の他端は第１出力端（Ｈ）と電気的に連結されている。また、セル選択スイッチ（ＳＬ１）の一端はセル（ＣＥＬＬ１３）の他端と連結されており、セル選択スイッチ（ＳＬ１）の他端は第２出力端（Ｌ）と電気的に連結されている。同様に複数の各々のセル選択スイッチ（ＳＨ１〜ＳＨ４）は対応するセルの一端と電気的に連結されており、他端は第１出力端（Ｈ）と電気的に連結されている。同様に、複数の各々のセル選択スイッチ（ＳＬ１〜ＳＬ４）は対応するセルの一端と連結されており、他端は第２出力端（Ｌ）と電気的に連結されている。

本発明の実施形態による連結制御信号（ＣＣ）は、複数の各々のセル選択スイッチ（ＳＨ１〜ＳＨ４、ＳＬ１〜ＳＬ４）に対応する複数の信号を云う。例えば、セル（ＣＥＬＬ１３）にセル選択が必要な場合に連結制御信号（ＣＣ）はセル選択スイッチ（ＳＨ１、ＳＬ２）を導通させる。また、第１出力端（Ｈ）と第２出力端（Ｌ）はセル（ＣＥＬＬ１３）の両端と各々連結される。

第１リレー部１１０はＭＣＵ２０から出力された計測制御信号ＭＣにより当該セル（ＣＥＬＬ１３〜ＣＥＬＬ１５）に記憶された電圧をキャパシター（Ｃ１）に伝送する。第２リレー部１２０はＭＣＵ２０から出力された連結制御信号ＣＣによりキャパシター（Ｃ１）に記憶された電圧を差動増幅部１４０に伝送する。

キャパシター（Ｃ１）は第１出力端（Ｈ）及び第２出力端（Ｌ）の間に連結されている。差動増幅部１３０はキャパシター（Ｃ１）から伝送された電圧を一つ以上の抵抗体の抵抗比に対応する利得（Ｇａｉｎ）だけ増幅して出力電圧を生成し、生成された出力電圧をＡ／Ｄコンバータ１４０に伝送する。

Ａ／Ｄコンバータ１４０は差動増幅部１３０から伝送された出力電圧をＭＣＵ２０が認識できるように変換してＭＣＵ２０に伝送する。

ＭＣＵ２０はＡ／Ｄコンバータ１４０から伝送された結果によりセル（ＣＥＬＬ１３、１４、１５）のセルバランシングの必要性を判断して、セルバランシング動作を制御する放電制御信号ＤＣを生成する。そして、ＭＣＵ２０はセル（ＣＥＬＬ１３、１４、１５）のうち、電圧を計測するセルを選択する選択制御信号ＳＣと、第１及び第２リレー１１０、１２０を制御する計測制御信号ＭＣ及び連結制御信号ＣＣを生成する。ここで、放電制御信号ＤＣ及び選択制御信号ＳＣは各々セル（ＣＥＬＬ１３、１４、１５）に対応して順に活性化される。

図４は本発明の実施形態によるバッテリー管理システムの動作を示した波形図である。

まず、Ｔ１１区間中のＴ１１１区間の間にＭＣＵ２０が選択制御信号ＳＣ及び計測制御信号ＭＣを活性化する。そして、セル選択スイッチ（ＳＨ１、ＳＬ２）及び第１リレー部１１０が導通されてキャパシター（Ｃ１）にセル（ＣＥＬＬ１３）の電圧に対応する電圧が充電される。その後、Ｔ１１２区間の間にＭＣＵ２０がセル選択スイッチ（ＳＨ１、ＳＬ２）及び第１リレー部１１０を遮断させて、第２リレー部１２０を導通させる。すると、キャパシター（Ｃ１）に充電された電圧が差動増幅部１３０に伝送される。この時、セルバランシングスイッチ（ＤＳＷ１、ＤＳＷ２）及びセル選択スイッチ（ＳＨ２、ＳＨ３、ＳＨ４、ＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ４）は遮断状態を維持する。その後、差動増幅部１３０に伝送された電圧がＡ／Ｄコンバータ１４０を経てＭＣＵ２０に伝送される。そして、ＭＣＵ２０はセル（ＣＥＬＬ１３）の電圧が正常範囲内にあるか否かを判断する。

つまり、ＭＣＵ２０はＴ１１区間の間にはセル（ＣＥＬＬ１３）の電圧だけ計測して、セル（ＣＥＬＬ１３）のセルバランシング、隣接セル（ＣＥＬＬ１４）の電圧計測及びセルバランシング動作が行われないように制御する。従って、セル（ＣＥＬＬ１３）の実際電圧を正確に計測できる。

一方、セル（ＣＥＬＬ１５）はセル（ＣＥＬＬ１３）と同じ電線を共有しないため、セル（ＣＥＬＬ１３）に影響を与えずにセル（ＣＥＬＬ１３）の電圧を計測する間にセル（ＣＥＬＬ１５）のセルバランシング動作を遂行できる。図４ではＴ１１区間の間にセル（ＣＥＬＬ１５）のセルバランシング動作が遂行されることを例示したものであり、この時セルバランシングスイッチ（ＤＳＷ３）は導通された状態である。

その後、Ｔ１２区間中のＴ１２１区間の間にＭＣＵ２０がセル選択スイッチ（ＳＨ２、ＳＬ３）及び第１リレー部１１０を導通させる。そして、キャパシター（Ｃ１）にセル（ＣＥＬＬ１４）の電圧に対応する電圧が充電される。そして、Ｔ１２２区間の間のＭＣＵ２０がセル選択スイッチ（ＳＨ２、ＳＬ３）及び第１リレー部１１０を遮断させて、第２リレー部１２０を導通させてキャパシター（Ｃ１）に充電された電圧を差動増幅部１３０に伝送する。この時、セルバランシングスイッチ（ＤＳＷ１、ＤＳＷ２）及びセル選択スイッチ（ＳＨ１、ＳＨ３、ＳＨ４ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ４）は遮断状態を維持する。その後、差動増幅部１３０に伝送された電圧がＡ／Ｄコンバータ１４０を経てＭＣＵ２０に伝送される。そして、ＭＣＵ２０がセル（ＣＥＬＬ１４）の電圧が正常範囲内にあるか否かを判断する。つまり、セル（ＣＥＬＬ１４）の電圧を計測する間のセル（ＣＥＬＬ１４）のセルバランシングと隣接されたセル（ＣＥＬＬ１３、ＣＥＬＬ１５）のセルバランシング及び電圧計測動作が行われなくなる。

その後、Ｔ１３区間中のＴ１３１区間の間にＭＣＵ２０はセル選択スイッチ（ＳＨ３、ＳＬ４）及び第１リレー部１１０を導通させる。この時、セルバランシングスイッチ（ＤＳＷ２、ＤＳＷ３）、セル選択スイッチ（ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ４、ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３）は遮断状態を維持する。そして、キャパシター（Ｃ１）にセル（ＣＥＬＬ１５）に記憶された電圧が充電される。その後、Ｔ１３２区間の間にＭＣＵ２０はセル選択スイッチ（ＳＨ３、ＳＬ４）及び第１リレー部１１０を遮断させて、第２リレー部１２０を導通させキャパシター（Ｃ１）に充電された電圧を差動増幅部１３０に伝送する。その後、差動増幅部１３０に伝送された電圧がＡ／Ｄコンバータ１４０を経てＭＣＵ２０に伝送される。そして、ＭＣＵ２０はセル（ＣＥＬＬ１５）の電圧が正常範囲内にあるか否かを判断する。つまり、本発明はセル（ＣＥＬＬ１３、１４、１５）の順にセル（ＣＥＬＬ１３、１４、１５）の各電圧を計測する。

一方、Ｔ１３区間においてＭＣＵ２０はＴ１１区間において計測したセル（ＣＥＬＬ１３）の電圧が正常範囲より高く計測される場合に放電制御信号ＤＣを活性化する。そして、セルバランシングスイッチ（ＤＳＷ１）が導通されてセル（ＣＥＬＬ１３）の電圧が放電抵抗ＤＲ１に沿って流れる電流によって放電される。つまり、セル（ＣＥＬＬ１５）の電圧を計測する間のセル（ＣＥＬＬ１５）と隣接しないセル（ＣＥＬＬ１３）のセルバランシングを行う。従って、セル（ＣＥＬＬ１５）の電圧計測速度に影響を与えずにセル（ＣＥＬＬ１３）のセルバランシングを行うことができる。

Ｔ１４区間の間にＭＣＵ２０はセル選択スイッチ（ＳＨ３、ＳＬ３）を遮断させる。この時、セル（ＣＥＬＬ１４）の電圧を計測した結果により、ＭＣＵ２０はセルバランシングスイッチ（ＤＳＷ２）を選択的に導通させる。つまり、セル（ＣＥＬＬ１５）の電圧計測が完了した状態でセル（ＣＥＬＬ１５）と隣接セル（ＣＥＬＬ１４）のセルバランシングを行う。従って、セル（ＣＥＬＬ１４）のセルバランシング影響を受けずにセル（ＣＥＬＬ１５）の電圧を計測することができる。

その後、Ｔ１５区間の間にＭＣＵ２０はセル（ＣＥＬＬ１５）の電圧を計測した結果によりセルバランシングスイッチ（ＤＳＷ３）を選択的に導通させる。その後、Ｔ１１〜Ｔ１５区間の動作を繰り返して行う。

つまり、本発明は各々のセルに対する電圧計測動作を順次に行い、電圧計測動作が遂行されるセル及びこれと隣接するセルに対するセルバランシング動作が電圧計測動作と同時に行われないように制御する。従って、セルバランシングによる電圧降下が電圧計測に影響を与えずに正確な電圧計測することができる。そして、セルバランシング動作も電圧計測動作を考慮して順次に進行して、電圧計測速度を低下せずにセルバランシングを行うことができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も、本発明の権利範囲に属する。

１ バッテリー管理システム
２ バッテリー
３ 電流センサー
４ 冷却ファン
５ ヒューズ
６ メインスイッチ
７ ＭＴＣＵ（ｍｏｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）
８ インバータ
９ モータゼネレータ
１０ センシング部
２０ ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）
３０ 内部電源供給部
４０ セルバランシング部
５０ 記憶部
６０ 通信部
７０ 保護回路部
８０ パワーオンリセット部
９０ 外部インターフェース
１００ セル選択部
１１０、１２０ リレー部
１３０ 差動増幅部
１４０ Ａ／Ｄコンバータ
Ｃ１ キャパシター
ＤＳＷ１、ＤＳＷ２ セルバランシングスイッチ
ＳＨ１、ＳＨ３、ＳＨ４、ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ４ セル選択スイッチ

Claims (12)

1. 複数のセルと、
   前記複数の各々のセルに対してセルバランシングを遂行するセルバランシング部と、
   前記複数のセルのうちいずれか一つを選択するセル選択部と、
   前記セル選択部によって選択されたセルに対応する電圧の伝達を受けて前記選択されたセルの電圧計測及び前記セルバランシングを制御するＭＣＵと、を含み、
   前記ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）は、
   前記選択されたセルの電圧を測定する間に、前記選択されたセル及び前記選択されたセルに隣接するセルに対してはセルバランシングを行わないことを特徴とするバッテリー管理システム。
2. 前記ＭＣＵは、
   前記セルバランシング部を制御する第１制御信号及び前記セル選択部を制御する第２制御信号を生成し、前記複数のセルの中から選択された第１セルに対応する前記第２制御信号を活性化する時に、前記第１セルに対応する前記第１制御信号及び前記第１セルと隣接する第２セルに対応する前記第１及び第２制御信号を非活性化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システム。
3. 前記第１セルの電圧が正常範囲より高く計測される場合に前記第１制御信号を活性化することを特徴とする請求項２に記載のバッテリー管理システム。
4. 前記第１セルに対応する前記第１制御信号は、前記第１セルに対応する前記第２制御信号及び前記第２セルに対応する前記第２制御信号全てが不活性化される区間において活性化されることを特徴とする請求項３に記載のバッテリー管理システム。
5. 前記第１及び第２制御信号は、各々前記複数のセルに対応して順次に活性化されることを特徴とする請求項２に記載のバッテリー管理システム。
6. 前記セル選択部は、
   前記複数の各々のセルの両端と連結された複数の選択スイッチと、
   前記複数の各々のセルの両端の間に連結されている複数のセルバランシングスイッチを含み、
   前記複数のセルのうち、第１セルに対応するセルバランシングスイッチは、前記第１セル及び前記第１セルに隣接する各々のセルに対応する複数の選択スイッチが遮断されている期間に所定期間導通されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー管理システム。
7. 前記複数の選択スイッチのうち、前記複数のセルの中から選択されたセルに対応する二つの選択スイッチを導通させて前記選択されたセルの両端電圧を測定することを特徴とする請求項６に記載のバッテリー管理システム。
8. 前記ＭＣＵは、
   前記選択されたセルに対応する電圧が充電されるキャパシターと、
   前記キャパシターと連結されたリレー部と、を含み、
   前記ＭＣＵは、
   前記キャパシターに前記選択されたセルに対応する電圧が所定期間の間に充電された後、前記リレー部を導通させて前記キャパシターから充電された電圧の伝達を受けて、前記選択されたセルの電圧を計測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システム。
9. 複数のセルを含むバッテリー管理方法において、
   前記複数の各々のセルの電圧を順次に計測する段階と、
   前記測定された電圧が所定の基準電圧以上の場合に当該セルを前記基準電圧まで放電するセルバランシング段階と、を含み、
   前記複数のセルのうち、第１セルに隣接する第２セルがセルバランシングを要する場合、前記第１セルの電圧計測が完了した後に前記第２セルのセルバランシング段階が遂行されることを特徴とするバッテリー管理方法。
10. 前記セルバランシング段階は、前記複数のセルのセル測定段階順に対応して順に遂行されることを特徴とする請求項９に記載のバッテリー管理方法。
11. 前記第１セルのセル電圧が前記基準電圧より高い場合、前記第１セルのセルバランシングは前記第１セルの電圧計測が完了した時点から所定期間遅延した時点から始まり、前記第１セルの電圧計測が完了された時点から前記所定期間遅延された時点の間に前記第２セルの電圧計測が遂行されることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリー管理方法。
12. 前記第１セルの電圧を計測する段階において、前記第１セルと隣接しない第３セルの前記セルバランシング段階が遂行されることを特徴とする請求項９に記載のバッテリー管理方法。

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