JP2010536027A

JP2010536027A - 絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定装置及び方法

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Publication number: JP2010536027A
Application number: JP2010519866A
Authority: JP
Inventors: カン、ジュ‐ヒュン; ウラジミール、アキモフオフ
Original assignee: LG Chem Ltd
Current assignee: LG Chem Ltd
Priority date: 2007-08-08
Filing date: 2008-08-08
Publication date: 2010-11-25
Anticipated expiration: 2028-08-08
Also published as: US20120200252A1; CN101779136A; US8378686B2; EP2179298A4; KR20090015334A; US8129995B2; PL2179298T3; KR100993080B1; EP2179298B1; JP5425777B2; JP2014038107A; US20110128009A1; WO2009020367A1; EP2179298A1; CN101779136B

Abstract

本発明は、絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定装置及び方法を開示する。本発明による絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定装置は、セル集合を含むバッテリー；セル集合に含まれた各セルの両端を第１導電ライン及び第２導電ラインに選択的に連結する第１スイッチング部；前記第１導電ライン及び第２導電ラインの間に連結されてセル電圧を１次充電する第１電圧充電部；第１電圧充電部に貯蔵された充電電圧をリレーして２次充電する第２電圧充電部；前記第２電圧充電部に充電された電圧をセンシングするセル電圧センシング部；及び前記充電電圧リレーモードで第１及び第２電圧充電部を互いに連結させ、充電電圧センシングモードで第１及び第２電圧充電部を絶縁させる第２スイッチング部；を含むことを特徴とする。本発明によれば、高電圧バッテリーと電圧センシング部との絶縁を実現することができるようになって、耐電圧が低い部品でも高電圧バッテリーに含まれた各バッテリーセルの電圧センシングを可能にすることができる。また、耐電圧が低い素子を採用することができて、耐電圧が高い素子を用いることによって発生するコスト負担を顕著に低めることができる。

Description

本発明は、バッテリーセル電圧測定装置及び方法に関するものであって、より詳しくは、絶縁キャパシタを用いて耐電圧が低い素子でも電圧測定回路を具現することができる絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定装置及び方法に関する。

一般的に、二次電池の種類としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池及びリチウムイオンポリマー電池などがある。このような二次電池は、リチウム系列電池とニッケル水素系列電池とに分類される。リチウム系列電池はデジタルカメラ、ポータブルＤＶＤプレーヤー、ＭＰ３プレーヤー、携帯電話、ＰＤＡ、携帯用ゲーム機、パワーツール及びＥ‐ｂｉｋｅなどの小型製品に主に適用されており、ニッケル水素系列電池は電気自動車やハイブリッド電気自動車のように高出力が要求される大型製品に適用され使用されている。

一方、電気自動車やハイブリッド電気自動車は高出力電動モーターを駆動させて運行される自動車であるので、１００Ｖ以上の高電圧バッテリーが用いられる。このため、電気自動車やハイブリッド電気自動車に使用される高電圧バッテリーは、直列または並列に連結された多数のバッテリーセルを含む。多数のバッテリーセルから構成された高電圧バッテリーは電圧測定回路を用いて各バッテリーセルの電圧を周期的に測定してバッテリーの充放電を制御する。

図１は、従来技術のバッテリーセル電圧測定装置に対する回路構成図である。

図１に示すように、従来技術による電圧測定装置は、負荷１０に連結されて電源を供給するバッテリー２０の多数のセル集合２１に含まれた各バッテリーセル（ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４など）の両端の電圧をセンシングするために各バッテリーセル（ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４など）のアノード及びカソード端子とそれぞれ連結される多数のスイッチ素子から構成された第１スイッチング部３１、前記第１スイッチング部３１のオン動作によって各バッテリーセル（ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４など）の電圧が充電される電圧充電部３２及びオン動作によって前記電圧充電部３２の両端の電圧を電圧増幅器４０に印加する第２スイッチング部３３を含む。

ところが、このような従来技術のバッテリー電圧測定装置において、バッテリー２０は負荷１０と電気的に連結されながら負荷１０が接地されたグラウンドと直接的に連結されることになる。そうなれば、各バッテリーセル（ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４など）の電圧を測定するために第１及び第２スイッチング部３１、３３を通じて連結された電圧増幅器４０と負荷１０とが同一のグラウンドに接続されることで、バッテリー２０の全体電圧に該当する高電圧が第１及び第２スイッチング部３１、３３に印加されることになる。従って、第１及び第２スイッチング部３１、３３に含まれたスイッチ素子は高い電位を耐えることができる耐電圧が高い素子を用いなければならない。

しかし、耐電圧が高いスイッチ素子は価格が高いので電圧測定装置の製造コストを増加させる問題を引き起こす。従って、本発明が属する技術分野においては、耐電圧が低い素子を採用して各バッテリーセルの電圧を測定することができる回路が切実に要求されている。

本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決するために創案されたものであって、耐電圧が低いスイッチング素子を採用して高電圧バッテリーに含まれた各バッテリーセル電圧を安定して測定することができる絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定装置及び方法を提供することにその目的がある。

前述のような目的を達成するために、本発明による絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定装置は、セル集合を含むバッテリー；セル集合に含まれた各セルの両端を第１導電ライン及び第２導電ラインに選択的に連結する第１スイッチング部；前記第１導電ライン及び第２導電ラインの間に連結されてセル電圧を１次充電する第１電圧充電部；第１電圧充電部に貯蔵された充電電圧をリレーして２次充電する第２電圧充電部；前記第２電圧充電部に充電された電圧をセンシングするセル電圧センシング部；及び前記充電電圧リレーモードで第１及び第２電圧充電部を互いに連結させ、充電電圧センシングモードで第１及び第２電圧充電部を絶縁させる第２スイッチング部；を含むことを特徴とする。

望ましくは、前記セル電圧センシング部は、前記第２電圧充電部の充電された電圧を増幅してアナログ電圧信号として出力する電圧増幅器；前記出力されたアナログ電圧信号の入力を受け取ってデジタル電圧信号に変換して出力するＡ／Ｄコンバータ；及び前記変換されたデジタル電圧信号の入力を受け取ってバッテリーセルの電圧状態をモニタリングし、前記第１及び第２スイッチング部の全般的な動作を制御する制御器；を含む。

望ましくは、本発明による絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定装置は、前記第１電圧充電部と選択的に連結されて充電電圧のリレー動作が完了された後第１電圧充電部に貯蔵された充電電圧を放電させる第１放電部をさらに含む。

本発明において、前記第１放電部は、前記第１電圧充電部と導電ラインを通じて連結される放電抵抗及び放電抵抗のオン‐オフを制御するスイッチを含む。

望ましくは、本発明による絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定装置は、前記第２電圧充電部と選択的に連結されて充電電圧のセンシングが完了された後第２電圧充電部に貯蔵された充電電圧を放電させる第２放電部をさらに含む。

本発明において、前記第２放電部は、前記第２電圧充電部と導電ラインを通じて連結される放電抵抗及び放電抵抗のオン‐オフを制御するスイッチを含む。

望ましくは、前記第２電圧充電部は、第１及び第２導電ライン上にそれぞれ設けられた第１及び第２キャパシタ；及び前記第１及び第２キャパシタにそれぞれ備えられた２端子の電気的接続をオン‐オフする第１及び第２スイッチを含む。

本発明において、前記第１及び第２スイッチの両端は前記第１導電ライン及び第２導電ラインとそれぞれ連結される。

前記技術的課題を達成するための本発明による絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定方法は、（ａ）バッテリーのセル集合に含まれた各セルの両端を第１導電ライン及び第２導電ラインに選択的に連結して第１電圧充電部にセル電圧を１次充電するステップ；（ｂ）前記第１電圧充電部に貯蔵された充電電圧をリレーして第２電圧充電部に２次充電するステップ；（ｃ）前記第１電圧充電部と第２電圧充電部とを電気的に絶縁させるステップ；及び（ｄ）前記第２電圧充電部に充電された電圧をセンシングしてセル電圧を測定するステップ；を含むことを特徴とする。

望ましくは、前記（ｄ）ステップは、前記第２電圧充電部の充電された電圧をアナログ電圧信号に増幅するステップ；及び前記出力されたアナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換するステップ；を含む。

本発明において、前記（ｃ）ステップと（ｄ）ステップの間に、前記第１電圧充電部に充電された電圧を放電させるステップ；をさらに含む。

本発明において、前記（ｄ）ステップの以後に、前記第２電圧充電部に充電された電圧を放電させるステップ；をさらに含む。

本発明によれば、高電圧バッテリーの電圧を測定するために使われる電圧測定回路において各バッテリーセルを選択的に連結するスイッチング部と電圧をセンシングする電圧センシング部との間に絶縁キャパシタを介在させることで、高電圧バッテリーと電圧センシング部との絶縁を実現することができるようになって、耐電圧が低い部品でも高電圧バッテリーに含まれた各バッテリーセルの電圧センシングを可能にすることができる。また、耐電圧が低い素子を採用することができて、耐電圧が高い素子を用いることによって発生するコスト負担を顕著に低めることができる。

従来技術のバッテリーセル電圧測定装置に対する回路構成図である。本発明の望ましい実施例による絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定装置に対する回路構成図である。本発明の望ましい実施例による電圧センシング部に対する構成ブロック図である。本発明の望ましい実施例によるバッテリーセル電圧測定方法を説明するために示す手続き流れ図である。

以下、添付された図面を参照しながら本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立って、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いけず、発明者は自らの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することができるという原則に則して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念とに解釈されなければならない。従って、本明細書に記載された実施例は本発明の最も望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想の全てを代弁するものではないため、本出願時点においてこれらに代替できる多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。

図２は本発明の望ましい実施例による絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定装置に対する回路構成図であり、図３は本発明の望ましい実施例による電圧センシング部の構成を示すブロック図である。

図２に示すように、本発明による絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定装置（以下、バッテリーセル電圧測定装置）は、負荷１００に電源を供給する多数のセル集合２１０を含むバッテリー２００と電気的に接続されて、前記多数のセル集合２１０に含まれた各バッテリーセル（ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４など）の充電電圧をセンシングする。

前記負荷１００は、バッテリー２００から出力される電気エネルギーを利用する手段である。負荷１００は電気自動車やハイブリッド自動車の場合、駆動モーター、ＤＣｔｏＤＣコンバータなどから構成できる。また、負荷１００には負荷から発生するノイズがバッテリー側に印加されることを防止するＹ‐キャップ１１０が備えられる。Ｙ‐キャップ１１０は負荷１００の高電圧端子及び低電圧端子と並列連結された２個のキャパシタから構成され、キャパシタ間のノードはグラウンドと接地される。

前記バッテリー２００は、電気エネルギーの貯蔵手段であって再充電が可能な多数のセル集合２１０が電気的に連結されている。前記セルは、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドニュム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などのような二次電池である。

本発明によるバッテリーセル電圧測定装置は、多数のセル集合２１０を含むバッテリー２００と電気的に接続され、前記多数のセル集合２１０に含まれた各バッテリーセル（ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４など）の両端子を第１及び第２導電ライン１、２に選択的に連結する第１スイッチング部３１０と、前記第１及び第２導電ライン１、２の間に連結されて各バッテリーセル（ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４など）の充電電圧を１次充電する第１電圧充電部３２０と、前記第１電圧充電部３２０に貯蔵された充電電圧をリレーして２次充電する第２電圧充電部３３０と、前記第１及び第２電圧充電部３２０、３３０の間に設けられて充電電圧リレーモード時に第１及び第２電圧充電部３２０、３３０を互いに連結させ、充電電圧センシングモード時に第１及び第２電圧充電部３２０、３３０を絶縁させる第２スイッチング部３４０と、前記第１電圧充電部３２０と選択的に連結されて充電電圧のリレー動作が完了された後第１電圧充電部３２０に貯蔵された充電電圧を放電させる第１放電部３５０と、前記第２電圧充電部３３０と選択的に連結されて充電電圧のセンシングが完了された後第２電圧充電部３３０に貯蔵された充電電圧を放電させる第２放電部３６０と、前記第２電圧充電部３３０と連結されて第２電圧充電部３３０に貯蔵された充電電圧をセンシングするセル電圧センシング部４００とを含む。

ここで、前記第２電圧充電部３３０は、第１導電ライン１上に設けられた第１キャパシタ（Ｃ１）と、第２導電ライン２上に設けられた第２キャパシタ（Ｃ２）と、第１及び第２キャパシタ（Ｃ１、Ｃ２）を基準にして第２スイッチング部３４０側の第１及び第２導電ライン１、２の間に設けられた第１スイッチ（ＳＷ１）と、セル電圧センシング部４００側の第１及び第２導電ライン１、２の間に設けられた第２スイッチ（ＳＷ２）とを含む。

前記第２電圧充電部３３０は、バッテリー２００に含まれた各バッテリーセル（ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４など）とセル電圧センシング部４００の間に位置している。これによって、共同のグラウンドに接地されるバッテリー２００に連結された負荷１００とセル電圧センシング部４００の間に直接的な電気的連結を遮断してバッテリー領域とセル電圧センシング領域との絶縁を実現することができる。従って、本発明によるバッテリーセル電圧測定装置は、バッテリー２００の高電圧が第１及び第２スイッチング部３１０、３４０に直に印加されることを防止することができて、耐電圧が低い部品でも高電圧バッテリーの各セルの電圧を測定することができる。

また、前記第１放電部３５０は、第１電圧充電部３２０と第１及び第２導電ライン１、２を通じて連結される第１放電抵抗（Ｒｄ１）と、第１放電抵抗（Ｒｄ１）のオン‐オフを制御する第１放電スイッチ（ＳＷｄ１）とを含む。そして、前記第２放電部３６０は、第２電圧充電部３３０の第１及び第２キャパシタ（Ｃ１、Ｃ２）と第１及び第２導電ライン１、２にそれぞれ連結される２個の第２放電抵抗（Ｒｄ２）と、第２放電抵抗（Ｒｄ２）のオン‐オフを制御する第２放電スイッチ（ＳＷｄ２）を含む。

図３に示すように、前記セル電圧センシング部４００は、前記第２電圧充電部３３０に連結されて第２電圧充電部３３０に貯蔵された充電電圧をセンシングしてアナログ電圧信号を出力する電圧増幅器４１０と、電圧増幅器４１０から出力されるアナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換するＡ／Ｄコンバータ４２０と、Ａ／Ｄコンバータ４２０を通じて変換されたデジタル電圧信号の入力を受け取って各バッテリーセル（ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４など）の電圧値をメモリに貯蔵するために必要な全般的な動作を制御する制御器４３０とを含む。

前記制御器４３０は、本発明によるバッテリーセル電圧測定装置の全般的な動作を制御するプロセッサであるＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｕｎｉｔ）４３１と、前記第１及び第２スイッチング部３１０、３４０と、第２電圧充電部３３０、第１及び第２放電部３５０、３６０に備えられたスイッチのオン‐オフ動作を制御するスイッチ制御モジュール４３２と、各バッテリーセル（ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４など）のセンシングされた電圧レベルを貯蔵するメモリ４３３と、前記ＭＣＵ４３１で実行されるバッテリーセル電圧測定動作を具現するためのプログラムが収録されているロム４３４とを含む。ここで、前記メモリ４３３は活性メモリの一例であり、前記ロム４３４は不活性メモリの一例である。しかし、本発明はメモリの具体的な種類によって限定されない。

本発明によるバッテリーセル電圧測定装置の動作モードは、各バッテリーセル（ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４など）の電圧を第１電圧充電部３２０に貯蔵し、第１電圧充電部３２０に貯蔵された充電電圧を第２電圧充電部３３０にリレーさせる充電電圧リレーモードと第２電圧充電部３３０に貯蔵された充電電圧をセンシングする充電電圧センシングモードを含む。

前記充電電圧リレーモードは、バッテリー２００の多数のセル集合２１０に含まれた各バッテリーセル（ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４など）の電圧を第１電圧充電部３２０に貯蔵し、第１電圧充電部３２０に貯蔵された充電電圧を第２電圧充電部３３０にリレーさせるモードである。まず、セル集合２１０の一番目のバッテリーセル（ＶＢ１）の充電電圧をリレーする場合、制御器４３０はスイッチ制御モジュール４３２を制御して第２スイッチング部３４０をオフさせる。そして、前記第１スイッチング部３１０を制御して一番目のバッテリーセル（ＶＢ１）の両端子を第１及び第２導電ライン１、２と連結する。そうすれば、一番目のバッテリーセル（ＶＢ１）から出力される電圧が前記第１電圧充電部３２０に貯蔵される。第１電圧充電部３２０に一番目のバッテリーセル（ＶＢ１）の電圧充電が完了すれば、制御器４３０はスイッチ制御モジュール４３２を通じて第１スイッチング部３１０を制御して一番目のバッテリーセル（ＶＢ１）と第１電圧充電部３２０とを絶縁させる。そして、第２電圧充電部３３０の第２スイッチ（ＳＷ２）をオンさせた後第２スイッチング部３４０をオンさせる。そうすれば、第１電圧充電部３２０と第２電圧充電部３３０とが互いに連結されて第１電圧充電部３２０に貯蔵された充電電圧が第２電圧充電部３３０の第１及び第２キャパシタ（Ｃ１、Ｃ２）にリレーされる。

一方、制御器４３０は、充電電圧リレーモード動作が完了すれば、スイッチ制御モジュール４３２を制御して第２スイッチング部３４０をオフさせ、第１放電部３５０の第１放電スイッチ（ＳＷｄ１）をオンさせる。そうすれば、第１電圧充電部３２０に貯蔵された充電電圧が第１放電部３５０の第１放電抵抗（Ｒｄ１）を通じて放電されて第１電圧充電部３２０はリセットされる。

前記充電電圧センシングモードは、前記充電電圧リレーモード動作が完了された後行われるモードである。まず、制御器４３０はスイッチ制御モジュール４３２を制御して第２スイッチング部３４０をオフさせる。そして、第２電圧充電部３３０の第２スイッチ（ＳＷ２）をオフさせた後、第１スイッチ（ＳＷ１）をオンさせて第２電圧充電部３３０の第１及び第２キャパシタ（Ｃ１、Ｃ２）とセル電圧センシング部４００の電圧増幅器４１０とを互いに連結させる。そうすれば、電圧増幅器４１０は第２電圧充電部３３０の第１及び第２キャパシタ（Ｃ１、Ｃ２）に貯蔵された一番目のバッテリーセル（ＶＢ１）の充電電圧をセンシングする。ここで、充電電圧センシングモードの動作が完了すれば、制御器４３０はスイッチ制御モジュール４３２を制御して第２電圧充電部３３０の第１スイッチ（ＳＷ１）をオフさせる。

それから、第２放電部３６０の第２放電スイッチ（ＳＷｄ２）をオンさせて第２放電抵抗（Ｒｄ２）を通じて第１及び第２キャパシタ（Ｃ１、Ｃ２）に貯蔵された充電電圧を放電させる。そうすれば、第２電圧充電部３３０の状態が各バッテリーセルの充電電圧がリレーされる前の状態にリセットされる。

次いで、残りのバッテリーセルに対しても前述の充電電圧リレーモードと充電電圧センシングモードの動作を実質的に同一に行って各バッテリーセルの電圧をセンシングする。

前記充電電圧リレーモードと充電電圧センシングモードの動作を通じて前記セル電圧センシング部４００の電圧増幅器４１０でセンシングされたアナログ電圧信号は、Ａ／Ｄコンバータ４２０に入力されてデジタル電圧信号に変換された後、制御器４３０のＭＣＵ４３１側に入力される。ＭＣＵ４３１は入力された各バッテリーセル（ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４など）のデジタル電圧信号をメモリ４３３に貯蔵する。そうすれば、各バッテリーセル（ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４など）の電圧センシング過程が完了される。

前述のような各バッテリーセル（ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４など）の電圧センシングが一定の周期を有して繰り返して行われることは、本発明が属する技術分野において通常の知識を持つ者に自明である。

図４は、本発明の望ましい実施例によるバッテリーセル電圧測定方法を説明するために示す手続き流れ図である。

まず、ステップ（Ｓ１０）において、前記制御器４３０はプロセッサであるＭＣＵ４３１を通じてロム４３４に収録されたバッテリーセル電圧センシングプログラムを実行させる。

ステップ（Ｓ２０）において、制御器４３０は各バッテリーセル（ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４など）の充電電圧値を順次センシングするために各バッテリーセル（ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４など）に対してセルインデックスＫを付与し、セルインデックスＫの値を１に初期化させる。

ステップ（Ｓ３０）において、制御器４３０は第２スイッチング部３４０をオフさせ、第１スイッチング部３１０を制御してＫ番目のバッテリーセル（現在Ｋの値は１である）の両端子を第１及び第２導電ライン１、２と連結させる。そうすれば、Ｋ番目のバッテリーセルと第１電圧充電部３２０とが電気的に連結されて、第１電圧充電部３２０にＫ番目のバッテリーセルの充電電圧が貯蔵される。

ステップ（Ｓ４０）において、制御器４３０は第２スイッチング部３４０をオンさせて第１電圧充電部３２０と第２電圧充電部３３０とを連結させ、第１スイッチング部３１０を制御してＫ番目のバッテリーセルの両端子を第１及び第２導電ライン１、２と遮断させる。そして、第２電圧充電部３３０の第２スイッチ（ＳＷ２）をオンさせる。そうすれば、第１電圧充電部３２０と第２電圧充電部３３０とは電気的に相互連結されて、第１電圧充電部３２０に貯蔵された充電電圧が第２電圧充電部３３０にリレーされる。

ステップ（Ｓ５０）において、制御器４３０は第２スイッチング部３４０をオフさせる。そして、第２電圧充電部３３０の第２スイッチ（ＳＷ２）をオフさせ、第１スイッチ（ＳＷ１）をオンさせる。そうすれば、第２電圧充電部３３０と電圧増幅器４１０とが電気的に連結されて、電圧増幅器４１０を通じて第２電圧充電部３３０に貯蔵された充電電圧が増幅されてアナログ電圧信号として出力される。出力されたアナログ電圧信号はＡ／Ｄコンバータ４２０に入力されてデジタル電圧信号に変換される。変換されたデジタル電圧信号はＭＣＵ４３１に入力されてメモリ４３３に貯蔵される。

一方、制御器４３０はステップ（Ｓ４０）及びステップ（Ｓ５０）で充電電圧リレー動作が完了され、第２スイッチング部３４０がオフされたとき、第１放電部３５０の第１放電スイッチ（ＳＷｄ１）をオンさせて第１電圧充電部３２０に貯蔵された充電電圧を第１放電抵抗（Ｒｄ１）を通じて放電させて第１電圧充電部３２０をリセットさせる。また、制御器４３０は充電電圧センシング動作が完了されたとき、第２電圧充電部３３０の第１スイッチ（ＳＷ１）オフさせた後第２放電部３６０の第２放電スイッチ（ＳＷｄ２）をオンさせて第２電圧充電部３３０に貯蔵された充電電圧を放電させることで第２電圧充電部３３０をリセットさせる。

ステップ（Ｓ６０）において、制御器４３０はセルインデックスＫが前記バッテリー２００に含まれた総セルの個数を超過したかを判断する。

ステップ（Ｓ６５）は、セルインデックスＫがバッテリー２００に含まれた総セルの個数を超過しなかった場合に行われるステップであって、制御器４３０はセルインデックスＫを１増加させた状態でプロセスをステップ（Ｓ３０）に移行する。それから、セルインデックスＫがバッテリー２００に含まれた総セルの個数を超過するまでステップ（Ｓ３０）ないしステップ（Ｓ５０）を繰り返して行うことで、各バッテリーセル（ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４など）の充電電圧をセンシングしメモリ４３３に貯蔵する。

ステップ（Ｓ７０）は、セルインデックスＫがバッテリー２００に含まれた総セルの個数を超過した場合に行われるステップであって、制御器４３０は前記メモリ４３３に貯蔵された各バッテリーセルの電圧値をモニタリングして必要に応じて各バッテリーセル（ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４など）の充放電を制御する。

ステップ（Ｓ８０）において、制御器４３０はバッテリー２００から出力される電気エネルギーを使用する負荷の作動が停止したかを判断する。もし、ステップ（Ｓ８０）で負荷の作動が停止したと判断されれば、制御器４３０は前述のバッテリーセル電圧測定プロセスを終了する。一方、ステップ（Ｓ８０）で負荷が作動を持続していると判断されれば、制御器４３０はプロセスをステップ（Ｓ８５）に移行する。

ステップ（Ｓ８５）において、制御器４３０はセル電圧センシング周期が到来したかを判断し、セル電圧センシング周期が到来したらプロセスをステップ（Ｓ２０）に移行する。それから、各バッテリーセルの充電電圧センシング及びモニタリングプロセスを再び繰り返す。

前述のステップ（Ｓ１０）ないしステップ（Ｓ８５）は、バッテリーが用いられているうちに一定の周期で繰り返して行われることは、本発明が属する技術分野において通常の知識を持つ者に自明である。

以上のように、本発明は、たとえ限定された実施例と図面とによって説明されたが、本発明はこれによって限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を持つ者により本発明の技術思想と特許請求範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能なのは言うまでもない。

１００：負荷１１０：Ｙ‐キャップ
２００：バッテリー２１０：セル集合
３１０：第１スイッチング部３２０：第１電圧充電部
３３０：第２電圧充電部３４０：第２スイッチング部
３５０：第１放電部３６０：第２放電部
４００：セル電圧センシング部４１０：電圧増幅器
４２０：Ａ／Ｄコンバータ４３０：制御器
４３１：ＭＣＵ４３２：スイッチ制御モジュール
４３３：メモリ４３４：ロム

Claims

セル集合を含むバッテリー；
セル集合に含まれた各セルの両端を第１導電ライン及び第２導電ラインに選択的に連結する第１スイッチング部；
前記第１導電ライン及び第２導電ラインの間に連結されてセル電圧を１次充電する第１電圧充電部；
第１電圧充電部に貯蔵された充電電圧をリレーして２次充電する第２電圧充電部；
前記第２電圧充電部に充電された電圧をセンシングするセル電圧センシング部；及び
前記充電電圧リレーモードで第１及び第２電圧充電部を互いに連結させ、充電電圧センシングモードで第１及び第２電圧充電部を絶縁させる第２スイッチング部；を含むことを特徴とする絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定装置。
前記セル電圧センシング部は、
前記第２電圧充電部の充電された電圧を増幅してアナログ電圧信号として出力する電圧増幅器；
前記出力されたアナログ電圧信号の入力を受け取ってデジタル電圧信号に変換して出力するＡ／Ｄコンバータ；及び
前記変換されたデジタル電圧信号の入力を受け取ってバッテリーセルの電圧状態をモニタリングし、前記第１及び第２スイッチング部の全般的な動作を制御する制御器；を含むことを特徴とする請求項１に記載の絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定装置。
前記第１電圧充電部と選択的に連結されて充電電圧のリレー動作が完了された後第１電圧充電部に貯蔵された充電電圧を放電させる第１放電部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定装置。
前記第１放電部は、
前記第１電圧充電部と導電ラインを通じて連結される放電抵抗と放電抵抗のオン‐オフを制御するスイッチを含むことを特徴とする請求項３に記載の絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定装置。
前記第２電圧充電部と選択的に連結されて充電電圧のセンシングが完了された後第２電圧充電部に貯蔵された充電電圧を放電させる第２放電部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定装置。
前記第２放電部は、
前記第２電圧充電部と導電ラインを通じて連結される放電抵抗と放電抵抗のオン‐オフを制御するスイッチを含むことを特徴とする請求項５に記載の絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定装置。
前記第２電圧充電部は、
第１及び第２導電ライン上にそれぞれ設けられた第１及び第２キャパシタ；及び
前記第１及び第２キャパシタにそれぞれ備えられた２端子の電気的接続をオン‐オフする第１及び第２スイッチを含むことを特徴とする請求項１に記載の絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定装置。
前記第１及び第２スイッチの両端は、前記第１導電ライン及び第２導電ラインとそれぞれ連結されることを特徴とする請求項７に記載の絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧の測定装置。
（ａ）バッテリーのセル集合に含まれた各セルの両端を第１導電ライン及び第２導電ラインに選択的に連結して第１電圧充電部にセル電圧を１次充電するステップ；
（ｂ）前記第１電圧充電部に貯蔵された充電電圧をリレーして第２電圧充電部に２次充電するステップ；
（ｃ）前記第１電圧充電部と第２電圧充電部とを電気的に絶縁させるステップ；及び
（ｄ）前記第２電圧充電部に充電された電圧をセンシングしてセル電圧を測定するステップ；を含むことを特徴とする絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定方法。
前記（ｄ）ステップは、
前記第２電圧充電部の充電された電圧をアナログ電圧信号として増幅するステップ；及び
前記出力されたアナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換するステップ；を含むことを特徴とする請求項９に記載の絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定方法。
前記（ｃ）ステップと（ｄ）ステップの間に、
前記第１電圧充電部に充電された電圧を放電させるステップ；をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定方法。
前記（ｄ）ステップの以後に、
前記第２電圧充電部に充電された電圧を放電させるステップ；をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の絶縁キャパシタを用いたバッテリーセル電圧測定方法。