JP2011112643A - バッテリーパック及びバッテリーパックの電圧感知方法 - Google Patents

バッテリーパック及びバッテリーパックの電圧感知方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ｎ個のバッテリーセルの電圧のみを感知するように設計された個別セル電圧感知用集積回路だけで、別途の複雑な回路を追加しなくてもｎ＋１番目のバッテリーセルの電圧を感知することができるバッテリーパックを提供する。
【解決手段】本発明のバッテリーパックは、直列連結されたｎ＋１個のバッテリーセル１１０と、バッテリーセル１１０のうちｎ個の各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の電圧を感知する個別セル電圧感知部１２０と、ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧を感知する全体セル電圧感知部１３０と、個別セル電圧感知部１２０から受信した個別セル電圧を全て加算してｎ個の全体セル電圧を計算し、全体セル電圧感知部１３０から受信したｎ＋１個の全体セル電圧からｎ個の全体セル電圧を引いて、ｎ＋１番目のバッテリーセル１１５の電圧を計算する演算部１５０とを含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はバッテリーパック及びその電圧感知方法に関するものである。
一般的に、バッテリーパックは、多数のバッテリーセルと、バッテリーセルの電圧を感知するセル電圧感知部と、セル電圧感知部から受信した情報を利用してバッテリーセルの過充電または過放電を防止し、容量などを計算する制御部とからなる。
セル電圧感知部は、通常、一つの集積回路（即ち、シングル半導体チップ）で具現され、直列連結された１〜４個のバッテリーセルの電圧を感知するように設計されている。勿論、制御部も、一つの集積回路（即ち、シングル半導体チップ）で具現され、セル電圧感知部と情報を送受信するようになっている。ここで、セル電圧感知部は、通常、アナログフロントエンドと称し、制御部は、通常、マイクロプロセッサユニットと称される。
ここで、一つのセル電圧感知部が収容できるバッテリーセルの最大個数は、通常、直列連結された１〜４個である。
ところが、最近では、直列連結された５個以上のバッテリーセルを搭載したバッテリーパックが要求されている。例えば、高容量及び大電力が必要な電動工具に装着されるバッテリーパックは、直列連結された５〜６個のバッテリーセルを要求する。ここで、上述したように、一つのセル電圧感知部が収容できるバッテリーセルの個数は最大４個なので、５個のバッテリーセルを収容するためには、追加的に高価なセル電圧感知部をさらに連結するか、別途の複雑な回路を設計しなければならないという問題点があった。
本発明の一実施例は、追加的な個別セル電圧感知回路または別途の複雑な回路無しに、ｎ＋１個のバッテリーセルの電圧を感知することができるバッテリーパック及びその電圧感知方法を提供する。
本発明の他の実施例は、簡単な回路追加によって、ｎ＋２個のバッテリーセルの電圧を感知することができるバッテリーパック及びその電圧感知方法を提供する。
本発明の一実施例に係るバッテリーパックは、直列連結されたｎ＋１個のバッテリーセルと、前記バッテリーセルのうちｎ個の各バッテリーセルの電圧を感知する個別セル電圧感知部と、前記ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧を感知する全体セル電圧感知部と、前記個別セル電圧感知部から受信した個別セル電圧を全て加算してｎ個の全体セル電圧を計算し、前記全体セル電圧感知部から受信したｎ＋１個の全体セル電圧から前記ｎ個の全体セル電圧を引いて、ｎ＋１番目のバッテリーセルの電圧を計算する演算部とを含んでいる。前記ｎは自然数である。
前記個別セル電圧感知部及び前記全体セル電圧感知部には、アナログ電圧値をデジタル電圧値に変換するためのアナログデジタルコンバータが連結されていてもよい。
前記アナログデジタルコンバータは、ｎ個の個別セル電圧値及びｎ＋１個の全体セル電圧値を順に前記演算部に伝送してもよい。
前記全体セル電圧感知部は、最高電位を有するバッテリーセルの正極端子と最低電位を有するバッテリーセルの負極端子との間に相互に直列連結された第１抵抗及び第２抵抗を含み、前記第１抵抗及び前記第２抵抗による前記ｎ＋１個の全体バッテリーセルの分圧電圧は、前記アナログデジタルコンバータに入力されてもよい。
本発明の他の実施例に係るバッテリーパックは、直列連結されたｎ＋２個のバッテリーセルと、前記バッテリーセルのうちｎ個の各バッテリーセルの電圧を感知する個別セル電圧感知部と、前記バッテリーセルのうちｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧及びｎ＋２個の全体バッテリーセルの電圧を感知する全体セル電圧感知部と、前記個別セル電圧感知部から受信した個別セル電圧を全て加算してｎ個の全体セル電圧を計算し、前記全体セル電圧感知部から受信したｎ＋１個の全体セル電圧から前記ｎ個の全体セル電圧を引いてｎ＋１番目のバッテリーセルの電圧を計算し、前記全体セル電圧感知部から受信したｎ＋２個の全体セル電圧から前記ｎ＋１個の全体セル電圧を引いてｎ＋２番目のバッテリーセルの電圧を計算する演算部とを含んでいる。前記ｎは自然数である。
前記個別セル電圧感知部及び前記全体セル電圧感知部には、アナログ電圧値をデジタル電圧値に変換するためのアナログデジタルコンバータが連結されていてもよい。
前記アナログデジタルコンバータは、ｎ個の個別セル電圧値、ｎ＋１個の全体セル電圧値及びｎ＋２個の全体セル電圧値を順に前記演算部に伝送してもよい。
前記全体セル電圧感知部は、最高電位を有するバッテリーセルの正極端子と最低電位を有するバッテリーセルの負極端子との間に相互に直列連結された第１抵抗及び第２抵抗を含み、前記第１抵抗及び前記第２抵抗による前記ｎ＋１個の全体バッテリーセルの分圧電圧及び前記ｎ＋２個の全体バッテリーセルの分圧電圧は、前記アナログデジタルコンバータに入力されてもよい。
前記ｎ＋１番目のバッテリーセルの正極端子と前記ｎ＋２番目のバッテリーセルの正極端子と前記第１抵抗との間には、３端子スイッチがさらに連結され、前記３端子スイッチは制御部によって制御されてもよい。
前記制御部は、ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧を感知する場合には、前記３端子スイッチが前記ｎ＋１番目のバッテリーセルの正極端子と前記第１抵抗との間を互いに連結するように制御してもよい。
前記制御部は、ｎ＋２個の全体バッテリーセルの電圧を感知する場合には、前記３端子スイッチが前記ｎ＋２番目のバッテリーセルの正極端子と前記第１抵抗との間を互いに連結するように制御してもよい。
本発明の他の実施例に係るバッテリーパックの電圧感知方法は、ｎ個の各バッテリーセルの電圧を感知する段階と、ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧を感知する段階と、前記ｎ個の各バッテリーセルの電圧を加算して、前記ｎ個の全体バッテリーセルの電圧を計算する段階と、前記ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧から前記ｎ個の全体バッテリーセルの電圧を引いて、前記ｎ＋１番目のバッテリーセルの電圧を計算する段階とを含んでいる。
本発明の他の実施例に係るバッテリーパックの電圧感知方法は、ｎ個の各バッテリーセルの電圧を感知する段階と、ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧を感知する段階と、ｎ＋２個の全体バッテリーセルの電圧を感知する段階と、前記ｎ個の各バッテリーセルの電圧を加算して、前記ｎ個の全体バッテリーセルの電圧を計算する段階と、前記ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧から前記ｎ個の全体バッテリーセルの電圧を引いて、前記ｎ＋１番目のバッテリーセルの電圧を計算する段階と、前記ｎ＋２個の全体バッテリーセルの電圧から前記ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧を引いて、前記ｎ＋２番目のバッテリーセルの電圧を計算する段階とを含んでいる。
本発明の一実施例に係るバッテリーパック及びその電圧感知方法は、ｎ個のバッテリーセルの電圧をそれぞれ感知し、ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧を感知した後、ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧からｎ個の全体バッテリーセルの電圧を引くことによって、ｎ＋１番目のバッテリーセルの電圧を正確に感知することができる。したがって、セル電圧感知回路または別途の複雑な回路を追加すること無しに、ｎ＋１番目のバッテリーセルの電圧を感知及び決定することができる。
本発明の他の実施例に係るバッテリーパック及びその電圧感知方法は、ｎ個のバッテリーセルの電圧をそれぞれ感知し、３端子スイッチを用いてｎ＋１個及びｎ＋２個の全体バッテリーセルの電圧を感知した後、ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧からｎ個の全体バッテリーセルの電圧を引くことによって、ｎ＋１番目のバッテリーセルの電圧を感知し、ｎ＋２個の全体バッテリーセルの電圧からｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧を引くことによって、ｎ＋２番目のバッテリーセルの電圧を感知する。したがって、簡単な３端子スイッチを用いてｎ＋１番目及びｎ＋２番目のバッテリーセルの電圧を感知及び決定することができる。
本発明の一実施例に係るバッテリーパックの構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施例に係るバッテリーパックの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例に係るバッテリーパックの電圧感知方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施例に係るバッテリーパックの電圧感知方法のうちノーマルモードの動作を示すフローチャートである。 本発明の他の実施例に係るバッテリーパックの電圧感知方法を示すフローチャートである。
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明の一実施例を容易に実施できるように、本発明の好ましい実施例を、添付した図面を参照して詳しく説明する。
図１は本発明の一実施例に係るバッテリーパックの構成を示すブロック図である。
図１に示すように、本発明の一実施例に係るバッテリーパック１００は、多数のバッテリーセル１１０と、個別セル電圧感知部１２０と、全体セル電圧感知部１３０と、アナログデジタルコンバータ１４０と、演算部１５０とを含んでいる。さらに、本発明の一実施例に係るバッテリーパック１００は、制御部１６０と、過充電防止部１７０とを含むことが可能である。また、本発明の一実施例に係るバッテリーパック１００は、パック正極端子Ｐ＋と、充電端子ＴＨと、パック負極端子Ｐ−とをさらに含んでいる。即ち、本発明に係るバッテリーパック１００は、パック正極端子Ｐ＋及びパック負極端子Ｐ−を介して放電し、充電端子ＴＨ及びパック負極端子Ｐ−を介して充電される。
バッテリーセル１１０は、直列連結されたｎ＋１個のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５からなる。このようなバッテリーセル１１０は、通常のリチウムイオン電池、リチウムポリマー電池及びその等価物のうち選択された何れか一つであればよいが、このような種類に本発明を限定するものではない。ここで、ｎは自然数である。また、ｎ個のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の電圧は個別セル電圧感知部１２０によって感知するが、ｎ＋１番目のバッテリーセル１１５の電圧は個別セル電圧感知部１２０では感知できない。即ち、個別セル電圧感知部１２０は集積回路で具現され、通常ｎ個のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の電圧を感知するように設計されている。よって、個別セル電圧感知部１２０はｎ＋１番目のバッテリーセル１１５の電圧を感知することはできない。さらに、ｎ＋１個のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５は全てセル正極端子Ｂ＋及びセル負極端子Ｂ−を含んでいる。勿論、ｎ＋１個のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５のそれぞれには並列にバッテリーセルを連結することもできる。
個別セル電圧感知部１２０は、ｎ個のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４にそれぞれセンシングワイヤ１２１、１２２、１２３、１２４で連結され、ｎ個の各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の電圧を感知する。例えば、ｎ個のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４を備えていれば、ｎ個のセンシングワイヤ１２１、１２２、１２３、１２４が必要である。さらに、このような個別セル電圧感知部１２０は、通常、集積回路で具現され、アナログ信号を処理するので、アナログフロントエンドとも称される。
全体セル電圧感知部１３０は、第１抵抗１３１と、第２抵抗１３２とからなり、ｎ＋１個の全体バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の電圧を感知する。一例として、全体セル電圧感知部１３０は、最低電位を有するバッテリーセル１１１の負極端子Ｂ−と最高電位を有するバッテリーセル１１５の正極端子Ｂ＋との間に相互に直列連結された第１抵抗１３１及び第２抵抗１３２からなる。さらに、第１抵抗１３１と第２抵抗１３２との間のノードには、分圧電圧を出力する分圧電圧線１３３が連結されている。分圧電圧線１３３は、アナログデジタルコンバータ１４０に連結されている。
アナログデジタルコンバータ１４０は、個別セル電圧感知部１２０及び全体セル電圧感知部１３０に電気的に連結されている。また、アナログデジタルコンバータ１４０は、個別セル電圧感知部１２０から印加されたｎ個の各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４のアナログ電圧をデジタル値に変換して出力する。さらに、アナログデジタルコンバータ１４０は、全体セル電圧感知部１３０から印加されたｎ＋１個の全体バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５のアナログ電圧をデジタル値に変換して出力する。
演算部１５０は、アナログデジタルコンバータ１４０に電気的に連結されている。演算部１５０は、アナログデジタルコンバータ１４０からｎ個の各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の電圧情報を受信する。また、演算部１５０は、アナログデジタルコンバータ１４０からｎ＋１個の全体バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の電圧情報を受信する。続いて、演算部１５０は、ｎ個の各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の電圧を加算して、ｎ個の全体バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の電圧を計算する。続いて、演算部１５０は、ｎ＋１個の全体バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の電圧からｎ個の全体バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の電圧を引くことによって、ｎ＋１番目のバッテリーセル１１５の電圧を計算する。このようにして、本発明の一実施例は、追加的な個別セル電圧感知部１２０または追加的なｎ＋１番目のバッテリーセル１１５の電圧を感知するための別途の回路（例えば、フライキャパシター回路、チャージポンプ回路等）が無くても、ソフトウェアまたはファームウエアを修正してｎ＋１番目のバッテリーセル１１５の電圧を正確に感知及び決定することができる。特に、このような方法は、個別セル電圧感知部１２０がｎ個のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の電圧のみを感知するように設計されていた場合に有効である。即ち、バッテリーパック製造社は、場合によってｎ＋１個のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５を有するバッテリーパック１００を設計する場合がある。この時、上記のように別途の電圧感知回路を追加せずに、ソフトウェアまたはファームウエアのみを修正することで、ｎ＋１番目のバッテリーセル１１５の電圧を効率的に感知及び決定することができる。
制御部１６０は、演算部１５０からｎ個の各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の電圧、ｎ＋１番目のバッテリーセル１１５の電圧及びｎ＋１個の全体バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の電圧情報を受信する。また、制御部１６０は、ｎ個の各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の電圧、ｎ＋１番目のバッテリーセル１１５の電圧またはｎ＋１個の全体バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の電圧のうち何れか一つでも基準電圧を超過する場合には、充電停止信号を出力する。
一方、アナログデジタルコンバータ１４０、演算部１５０及び制御部１６０はマイクロプロセッサユニットとも称され、一つの集積回路で具現することができる。さらに、アナログフロントエンド及びマイクロプロセッサユニットは統合されて一つの集積回路、即ち、一つのシングル半導体チップで製造することができる。図１では、アナログフロントエンド及びマイクロプロセッサユニットが一つのシングル半導体チップに統合された状態を示している。
過充電防止部１７０は、ヒューズ１７１と、加熱抵抗１７２と、スイッチ１７３とを含んでいる。ヒューズ１７１は、最高電位のバッテリーセル１１５の正極端子Ｂ＋と充電端子ＴＨとの間に連結されている。また、加熱抵抗１７２はヒューズ１７１に連結されている。また、スイッチ１７３は、加熱抵抗１７２と最低電位のバッテリーセル１１１の負極端子Ｂ−との間に連結されている。さらに、スイッチ１７３は制御部１６０の制御を受けている。このようにして、制御部１６０が充電停止信号を出力すると、スイッチ１７３はターンオンされる。これによって、充電端子ＴＨまたは最高電位のバッテリーセル１１５のセル正極端子Ｂ＋からの電流がヒューズ１７１、加熱抵抗１７２及びスイッチ１７３を介してパック負極端子Ｐ−または最低電位のバッテリーセル１１１のセル負極端子Ｂ−に流れる。これによって、加熱抵抗１７２から多量の熱が発生し、このような熱によってヒューズ１７１はカットオフ（ｃｕｔ ｏｆｆ）される。これにより、ｎ＋１個のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５に対する過充電が防止される。
説明していない参照符号１８０は、ｎ＋１個のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５から流れる電流を感知するための電流センサーである。このような電流センサー１８０がアナログフロントエンドまたは／及びマイクロプロセッサユニットに電気的に連結されていることによって、アナログフロントエンドまたは／及びマイクロプロセッサユニットはｎ＋１個のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５から流れる電流を感知することができる。このような電流センサー１８０の構造及びその動作は当業者には十分知られているので、具体的な説明は省略する。
図２は本発明の他の実施例に係るバッテリーパックの構成を示すブロック図である。
図２に示すように、本発明の他の実施例に係るバッテリーパック２００は、上述したバッテリーパック１００と類似の構成を有する。したがって、ここでは異なる部分を中心に説明する。
図２に示すように、バッテリーセル２１０は、直列連結されたｎ＋２個のバッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６からなる。ここで、ｎ個のバッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４の電圧は個別セル電圧感知部１２０によって感知するが、ｎ＋１番目のバッテリーセル２１５及びｎ＋２番目のバッテリーセル２１６の電圧は個別セル電圧感知部１２０によって感知することはできない。即ち、個別セル電圧感知部１２０は、ｎ個の各バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４の電圧を感知するように設計されている。したがって、個別セル電圧感知部１２０はｎ＋１番目及びｎ＋２番目のバッテリーセル２１５、２１６の電圧を感知することはできない。さらに、ｎ＋２個のバッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６は全て、セル正極端子Ｂ＋及びセル負極端子Ｂ−を含んでいる。勿論、ｎ＋２個のバッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６のそれぞれには、他のバッテリーセルを並列に連結することができる。
全体セル電圧感知部２３０は、３端子スイッチ２３０ａと、第１抵抗２３１と、第２抵抗２３２とからなり、ｎ＋２個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６の電圧を感知する。３端子スイッチ２３０ａは、ｎ＋１番目のバッテリーセル２１５の正極端子Ｂ＋と、ｎ＋２番目のバッテリーセル２１６の正極端子Ｂ＋と、第１抵抗２３１との間に連結されている。また、３端子スイッチ２３０ａは、一端が第１抵抗２３１に常に連結されており、他端はｎ＋１番目のバッテリーセル２１５のセル正極端子Ｂ＋か、またはｎ＋２番目のバッテリーセル２１６のセル正極端子Ｂ＋に連結されている。第１抵抗２３１は３端子スイッチ２３０ａに連結され、第１抵抗２３１と最低電位のバッテリーセル２１１の負極端子Ｂ−との間には第２抵抗２３２が連結されている。勿論、第１抵抗２３１と第２抵抗２３２との間のノードには、分圧電圧を出力する分圧電圧線２３３が連結されている。このような分圧電圧線２３３はアナログデジタルコンバータ１４０に連結されている。
制御部１６０は３端子スイッチ２３０ａを制御する。即ち、制御部１６０は、先ずｎ＋１個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５の電圧を感知するために、３端子スイッチ２３０ａがｎ＋１番目のバッテリーセル２１５の正極端子Ｂ＋と第１抵抗２３１との間を互いに連結するように第１スイッチ制御信号を出力する。これにより、ｎ＋１個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５の電圧が第１抵抗２３１及び第２抵抗２３２による分圧電圧に変換された後、分圧電圧線２３３を介してアナログデジタルコンバータ１４０に入力される。続いて、制御部１６０は、ｎ＋２個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６の電圧を感知するために、３端子スイッチ２３０ａがｎ＋２番目のバッテリーセル２１６の正極端子Ｂ＋と第１抵抗２３１との間を互いに連結するように第２スイッチ制御信号を出力する。これにより、ｎ＋２個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６の電圧が第１抵抗２３１及び第２抵抗２３２による分圧電圧に変換された後、分圧電圧線２３３を介してアナログデジタルコンバータ１４０に入力される。
一方、演算部１５０は、アナログデジタルコンバータ１４０からｎ個の各バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４の電圧情報を受信する。勿論、ｎ個の各バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４の電圧は、個別セル電圧感知部１２０からアナログデジタルコンバータ１４０に伝達されたものである。
また、演算部１５０は、アナログデジタルコンバータ１４０からｎ＋１個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５の電圧情報及びｎ＋２個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６の電圧情報を受信する。
続いて、演算部１５０は、ｎ個の各バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４の電圧を全て加算して、ｎ個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４の電圧を計算する。
続いて、演算部１５０は、ｎ＋１個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５の電圧からｎ個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４の電圧を引くことによって、ｎ＋１番目のバッテリーセル２１５の電圧を計算する。
また、演算部１５０は、ｎ＋２個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６の電圧からｎ＋１個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５の電圧を引くことによって、ｎ＋２番目バッテリーセル２１６の電圧を計算する。
このようにして、本発明の他の実施例は、ハードウェア的に３端子スイッチ２３０ａを追加し、またソフトウェアまたはファームウエアを修正して、ｎ＋１番目及びｎ＋２番目のバッテリーセル２１５、２１６の電圧を正確に感知及び決定することができる。
このような方式で本発明の他の実施例では、ｎ＋ｍ個までのバッテリーセルの個別電圧を感知及び決定することができる。ここで、２≦ｍ≦ｎ−１であり、ｎ及びｍは自然数である。即ち、ｎが４であれば、追加された２〜３個のバッテリーセルの電圧を感知することができる。勿論、この場合３〜４端子スイッチが必要である。さらに、ｎが４である場合に４個のバッテリーセルを追加する場合には、本発明を適用するよりも個別セル電圧感知部を１個追加することが好ましい。
図３は本発明の一実施例に係るバッテリーパックの電圧感知方法を示すフローチャートである。
図３に示すように、本発明の一実施例に係るバッテリーパック１００の電圧感知方法は、ｎ個の各バッテリーセルの電圧を感知する段階Ｓ１１０と、ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧を感知する段階Ｓ１２０と、ｎ個の各バッテリーセルの電圧を加算して、ｎ個の全体バッテリーセルの電圧を計算する段階Ｓ１３０と、ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧からｎ個の全体バッテリーセルの電圧を引いて、ｎ＋１番目のバッテリーセルの電圧を計算する段階Ｓ１４０とを含んでいる。勿論、追加的に段階Ｓ１４０の後にノーマルモード段階Ｓ１５０を行うことができる。
ここで、このような段階を行う主体は演算部１５０及び制御部１６０である。即ち、各種計算は演算部１５０で行い、個別セル電圧感知部１２０、全体セル電圧感知部１３０及びアナログデジタルコンバータ１４０は制御部１６０によって制御される。さらに、各段階は上述した順番に限定されるわけではなく、必要に応じて順番を変更してもよい。
ｎ個の各バッテリーセルの電圧を感知する段階Ｓ１１０では、ｎ個のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４に連結されたｎ個のセンシングワイヤ１２１、１２２、１２３、１２４及び個別セル電圧感知部１２０を用いて、ｎ個の各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の電圧を感知する。勿論、このようなｎ個の各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の電圧は、アナログデジタルコンバータ１４０を介してデジタル値に変換される。
ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧を感知する段階Ｓ１２０では、全体セル電圧感知部１３０を用いて、ｎ＋１個の全体バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の電圧を感知する。即ち、第１抵抗１３１及び第２抵抗１３２による分圧電圧を利用して、ｎ＋１個の全体バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の電圧を感知する。勿論、このようなｎ＋１個の全体バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の電圧はアナログデジタルコンバータ１４０を介してデジタル値に変換される。
ｎ個の各バッテリーセルの電圧を加算して、ｎ個の全体バッテリーセルの電圧を計算する段階Ｓ１３０では、アナログデジタルコンバータ１４０を介して入力されたｎ個の各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の電圧を加算することによって、ｎ個の全体バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の電圧を計算する。
最後に、ｎ＋１番目のバッテリーセルの電圧を計算する段階Ｓ１４０では、ｎ＋１個の全体バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の電圧からｎ個の全体バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の電圧を引くことによって、ｎ＋１番目のバッテリーセル１１５の電圧を計算する。
一方、段階Ｓ１４０の後には、ノーマルモード段階Ｓ１５０を行ってもよい。
図４は本発明の一実施例に係るバッテリーパックの電圧感知方法のうちノーマルモードの動作を示すフローチャートである。
図４に示すように、ノーマルモードは、バッテリーセル電圧が基準電圧を超過するか否かを判断する段階Ｓ１５１と、充電停止信号出力段階Ｓ１５２とを含んでいる。ここで、このような段階を行う主体は制御部１６０である。
バッテリーセル電圧が基準電圧を超過するか否かを判断する段階Ｓ１５１では、ｎ＋１個のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の個別電圧が基準電圧（例えば、４．３Ｖ）を超過するか否かを判断する。もし、個別電圧が基準電圧を超過した場合には、充電停止信号をスイッチ１７３に出力する。それによって、スイッチ１７３はターンオンされ、ｎ＋１番目のバッテリーセル１１５の正極端子Ｂ＋とパック充電端子ＴＨとの間に連結されたヒューズ１７１はカットオフ（ｃｕｔ ｏｆｆ）される。これにより、個別バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の過充電を防止することができる。
図５は本発明の他の実施例に係るバッテリーパックの電圧感知方法を示すフローチャートである。
図５に示すように、本発明の他の実施例に係るバッテリーパック２００の電圧感知方法は、ｎ個の各バッテリーセルの電圧を感知する段階Ｓ２１０と、ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧を感知する段階Ｓ２２０と、ｎ＋２個の全体バッテリーセルの電圧を感知する段階Ｓ２３０と、ｎ個の各バッテリーセルの電圧を加算して、ｎ個の全体バッテリーセルの電圧を計算する段階Ｓ２４０と、ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧からｎ個の全体バッテリーセルの電圧を引いて、ｎ＋１番目のバッテリーセルの電圧を計算する段階Ｓ２５０と、ｎ＋２個の全体バッテリーセルの電圧からｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧を引いて、ｎ＋２番目のバッテリーセルの電圧を計算する段階Ｓ２６０とを含んでいる。
ここで、このような段階を行う主体は演算部１５０及び制御部１６０である。即ち、各種計算は演算部１５０で行われ、個別セル電圧感知部１２０、全体セル電圧感知部１３０及びアナログデジタルコンバータ１４０は制御部１６０によって制御される。さらに、前記段階は上述した順番に限定されるわけではなく、必要によって順番を変更してもよい。
ｎ個の各バッテリーセルの電圧を感知する段階Ｓ２１０では、ｎ個のバッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４に連結されたｎ個のセンシングワイヤ１２１、１２２、１２３、１２４及び個別セル電圧感知部１２０を用いて、ｎ個の各バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４の電圧を感知する。勿論、このようなｎ個の各バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４の電圧はアナログデジタルコンバータ１４０を介してデジタル値に変換される。
ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧を感知する段階Ｓ２２０では、全体セル電圧感知部２３０を用いて、ｎ＋１個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５の電圧を感知する。即ち、３端子スイッチ２３０ａを用いてｎ＋１番目のバッテリーセル２１５の正極端子Ｂ＋と第１抵抗２３１とを連結した後、第１抵抗２３１及び第２抵抗２３２による分圧電圧を、分圧電圧線２３３を介してアナログデジタルコンバータ１４０に伝送することによって、ｎ＋１個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５の電圧を感知する。勿論、このようなｎ＋１個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５の電圧は、アナログデジタルコンバータ１４０を介してデジタル値に変換される。
ｎ＋２個の全体バッテリーセルの電圧を感知する段階Ｓ２３０では、全体セル電圧感知部２３０を用いて、ｎ＋２個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６の電圧を感知する。即ち、３端子スイッチ２３０ａを用いてｎ＋２番目のバッテリーセル２１６の正極端子Ｂ＋と第１抵抗２３１とを連結した後、第１抵抗２３１及び第２抵抗２３２による分圧電圧を、分圧電圧線２３３を介してアナログデジタルコンバータ１４０に伝送することによって、ｎ＋２個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６の電圧を感知する。勿論、このようなｎ＋２個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６の電圧は、アナログデジタルコンバータ１４０を介してデジタル値に変換される。
ｎ個の各バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４の電圧を加算して、ｎ個の全体バッテリーセルの電圧を計算する段階Ｓ２４０では、アナログデジタルコンバータ１４０を介して入力されたｎ個の各バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４の電圧を加算することによって、ｎ個の全体バッテリーセルの電圧を計算する。
ｎ＋１番目のバッテリーセルの電圧を計算する段階Ｓ２５０では、ｎ＋１個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５の電圧からｎ個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４の電圧を引くことによって、ｎ＋１番目のバッテリーセル２１５の電圧を計算する。
ｎ＋２番目のバッテリーセルの電圧を計算する段階Ｓ２６０では、ｎ＋２個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６の電圧からｎ＋１個の全体バッテリーセル２１１、２１２、２１３、２１４、２１５の電圧を引くことによって、ｎ＋２番目のバッテリーセル２１６の電圧を計算する。
一方、段階Ｓ２６０の後にはノーマルモード段階Ｓ２７０を行う。このようなノーマルモード段階Ｓ２７０は既に上述したので、具体的な説明を省略する。
以上で説明したものは、本発明の一実施例に係るバッテリーパック及び電圧感知方法を実施するための一つの実施例に過ぎないものであり、本発明は、上述した実施例に限定されず、添付した特許請求の範囲で請求するように、本発明の一実施例を逸脱しない範囲内で当技術分野における通常の知識を有する者であれば、様々な変更実施が可能な範囲まで本発明の範囲に属するものである。
１００ バッテリーパック
１１０ バッテリーセル
１２０ 個別セル電圧感知部
１２１、１２２、１２３、１２４ センシングワイヤ
１３０ 全体セル電圧感知部
１３１ 第１抵抗
１３２ 第２抵抗
１３３ 分圧電圧線
１４０ アナログデジタルコンバータ
１５０ 演算部
１６０ 制御部
１７０ 過充電防止部
１７１ ヒューズ
１７２ 加熱抵抗
１７３ スイッチ
１８０ 電流センサー

Claims (15)

  1. 直列連結されたｎ＋１個のバッテリーセルと、
    前記バッテリーセルのうちｎ個の各バッテリーセルの電圧を感知する個別セル電圧感知部と、
    前記ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧を感知する全体セル電圧感知部と、
    前記個別セル電圧感知部から受信した個別セル電圧を全て加算してｎ個の全体セル電圧を計算し、前記全体セル電圧感知部から受信したｎ＋１個の全体セル電圧から前記ｎ個の全体セル電圧を引いて、ｎ＋１番目のバッテリーセルの電圧を計算する演算部と
    を含むことを特徴とするバッテリーパック。
  2. 前記ｎは自然数であることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
  3. 前記個別セル電圧感知部及び前記全体セル電圧感知部には、アナログ電圧値をデジタル電圧値に変換するためのアナログデジタルコンバータが連結されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバッテリーパック。
  4. 前記アナログデジタルコンバータは、ｎ個の個別セル電圧値及びｎ＋１個の全体セル電圧値を順に前記演算部に伝送することを特徴とする請求項３に記載のバッテリーパック。
  5. 前記全体セル電圧感知部は、
    最高電位を有するバッテリーセルの正極端子と最低電位を有するバッテリーセルの負極端子との間に相互に直列連結された第１抵抗及び第２抵抗を含み、
    前記第１抵抗及び前記第２抵抗による前記ｎ＋１個の全体バッテリーセルの分圧電圧は、前記アナログデジタルコンバータに入力されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のバッテリーパック。
  6. 直列連結されたｎ＋２個のバッテリーセルと、
    前記バッテリーセルのうちｎ個の各バッテリーセルの電圧を感知する個別セル電圧感知部と、
    前記バッテリーセルのうちｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧及びｎ＋２個の全体バッテリーセルの電圧を感知する全体セル電圧感知部と、
    前記個別セル電圧感知部から受信した個別セル電圧を全て加算してｎ個の全体セル電圧を計算し、前記全体セル電圧感知部から受信したｎ＋１個の全体セル電圧から前記ｎ個の全体セル電圧を引いてｎ＋１番目のバッテリーセルの電圧を計算し、前記全体セル電圧感知部から受信したｎ＋２個の全体セル電圧から前記ｎ＋１個の全体セル電圧を引いてｎ＋２番目のバッテリーセルの電圧を計算する演算部と
    を含むことを特徴とするバッテリーパック。
  7. 前記ｎは自然数であることを特徴とする請求項６に記載のバッテリーパック。
  8. 前記個別セル電圧感知部及び前記全体セル電圧感知部には、アナログ電圧値をデジタル電圧値に変換するためのアナログデジタルコンバータが連結されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のバッテリーパック。
  9. 前記アナログデジタルコンバータは、ｎ個の個別セル電圧値、ｎ＋１個の全体セル電圧値及びｎ＋２個の全体セル電圧値を順に前記演算部に伝送することを特徴とする請求項８に記載のバッテリーパック。
  10. 前記全体セル電圧感知部は、
    最高電位を有するバッテリーセルの正極端子と最低電位を有するバッテリーセルの負極端子との間に相互に直列連結された第１抵抗及び第２抵抗を含み、
    前記第１抵抗及び前記第２抵抗による前記ｎ＋１個の全体バッテリーセルの分圧電圧及び前記ｎ＋２個の全体バッテリーセルの分圧電圧は、前記アナログデジタルコンバータに入力されることを特徴とする請求項８または請求項９に記載のバッテリーパック。
  11. 前記ｎ＋１番目のバッテリーセルの正極端子と前記ｎ＋２番目のバッテリーセルの正極端子と前記第１抵抗との間には、３端子スイッチがさらに連結され、
    前記３端子スイッチは制御部によって制御されていることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパック。
  12. 前記制御部は、ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧を感知する場合には、前記３端子スイッチが前記ｎ＋１番目のバッテリーセルの正極端子と前記第１抵抗との間を互いに連結するように制御することを特徴とする請求項１１に記載のバッテリーパック。
  13. 前記制御部は、ｎ＋２個の全体バッテリーセルの電圧を感知する場合には、前記３端子スイッチが前記ｎ＋２番目のバッテリーセルの正極端子と前記第１抵抗との間を互いに連結するように制御することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のバッテリーパック。
  14. ｎ個の各バッテリーセルの電圧を感知する段階と、
    ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧を感知する段階と、
    前記ｎ個の各バッテリーセルの電圧を加算して、前記ｎ個の全体バッテリーセルの電圧を計算する段階と、
    前記ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧から前記ｎ個の全体バッテリーセルの電圧を引いて、前記ｎ＋１番目のバッテリーセルの電圧を計算する段階と
    を含むことを特徴とするバッテリーパックの電圧感知方法。
  15. ｎ個の各バッテリーセルの電圧を感知する段階と、
    ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧を感知する段階と、
    ｎ＋２個の全体バッテリーセルの電圧を感知する段階と、
    前記ｎ個の各バッテリーセルの電圧を加算して、前記ｎ個の全体バッテリーセルの電圧を計算する段階と、
    前記ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧から前記ｎ個の全体バッテリーセルの電圧を引いて、前記ｎ＋１番目のバッテリーセルの電圧を計算する段階と、
    前記ｎ＋２個の全体バッテリーセルの電圧から前記ｎ＋１個の全体バッテリーセルの電圧を引いて、前記ｎ＋２番目のバッテリーセルの電圧を計算する段階と
    を含むことを特徴とするバッテリーパックの電圧感知方法。
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