JP2011154016A - バッテリー管理システム及びその駆動方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のバッテリーセルのうち、駐車期間の間に短絡を発生させるうる短絡バッテリーセルを検出することのできるバッテリー管理システム及びその駆動方法を提供する。
【解決手段】バッテリー管理システムは、複数のバッテリーセルのセル電圧及びセル電流を利用して、複数のバッテリーセルのＳＯＣを測定して充放電を制御するＭＣＵを備え、ＭＣＵは、キーオフ時に複数のバッテリーセルの各々の第１ＳＯＣとキーオフ以後のキーオン時に第２ＳＯＣとを測定するＳＯＣ測定部と、各々の第１ＳＯＣと第２ＳＯＣの第１差値が第１基準値より大きいか否かを比較するか、各々の第２ＳＯＣのうち、最大値と各々の第２ＳＯＣの第２差値が第２基準値より大きいか否かを比較して、複数のバッテリーセルのうち、第１差値が第１基準値より大きなバッテリーセル又は第２差値が前記第２基準値より大きなバッテリーセルを短絡バッテリーセルとして判断する制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリー管理システム及びその駆動方法に関する。
一般的に、ガソリンや重油を主燃料として使用する内燃エンジンを利用する自動車は、大気汚染など公害発生に深刻な影響を与えている。したがって、最近では、公害発生を減らすために、電気自動車又はハイブリッド（Ｈｙｂｒｉｄ）自動車が開発されている。
電気自動車は、バッテリー（Ｂａｔｔｅｒｙ）から出力される電気エネルギーにより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、充放電の可能な複数のバッテリーセル（ｂａｔｔｅｒｙ ｃｅｌｌ）が一つのパックとして形成されたバッテリーを主動力源として利用する。これにより、電気自動車は、排気ガスを発生させず、低い騒音を減らすのにあたって長所がある。
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との中間段階の自動車であって、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モータ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とを連続して供給しつつ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するか、又はバッテリーと燃料電池とを利用する等、混合された形態のハイブリッド自動車が開発されている。
このように電気エネルギーを利用する自動車は、バッテリーセルの性能により直接的な影響を受けるので、各バッテリーセルの電圧、全体バッテリーセルの電圧及び電流などを測定して、各バッテリーセルの充放電を效率的に管理するだけでなく、各バッテリーセルのうち、性能が低下したバッテリーセルを検出してバッテリーセルの各々が最大限性能を有するようにするバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；以下、ＢＭＳという）を要求している。
本発明の目的は、複数のバッテリーセルのうち、駐車期間の間に短絡を発生させるうる短絡バッテリーセルを検出することのできるバッテリー管理システム及びその駆動方法を提供することにある。
上述の目的を達成するために、本発明の実施の形態によるバッテリー管理システムは、複数のバッテリーセルのセル電圧及びセル電流を測定するセンシング部と、前記複数のバッテリーセルのセル電圧及びセル電流を利用して、前記複数のバッテリーセルのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）を測定して充放電を制御するＭＣＵ（Ｍａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）とを備え、前記ＭＣＵは、キーオフ時に前記複数のバッテリーセルの各々の第１ＳＯＣと、前記キーオフ以後のキーオン時に第２ＳＯＣとを測定するＳＯＣ測定部と、前記複数のバッテリーセルの各々の第１ＳＯＣと第２ＳＯＣの第１差値が第１基準値より大きいか否かを比較するか、前記複数のバッテリーセルの各々の第２ＳＯＣのうち、最大値と前記複数のバッテリーセルの各々の第２ＳＯＣの第２差値が第２基準値より大きいか否かを比較して、前記複数のバッテリーセルのうち、前記第１差値が前記第１基準値より大きなバッテリーセル又は前記複数のバッテリーセルのうち、前記第２差値が前記第２基準値より大きなバッテリーセルを短絡バッテリーセルとして判断する制御部とを備えることを特徴とする。
前記キーオフ時は、前記バッテリー管理システムの電源がオフになる時点でありうる。
前記キーオン時は、前記バッテリー管理システムの電源がオンになる時点でありうる。
前記第１基準値は、前記キーオフ時と前記キーオン時との間の時間が増加するほど増加することができる。
前記第２基準値は、前記キーオフ時と前記キーオン時との間の時間が増加するほど増加することができる。
前記ＭＣＵは、前記第１ＳＯＣ、前記第２ＳＯＣ、前記第１基準値、前記第２基準値を格納するデータ格納部をさらに備えることができる。
前記ＭＣＵは、前記キーオフ時の時間と、前記キーオン時の時間とを測定するタイマーをさらに備えることができる。
前記制御部は、前記複数のバッテリーセルのすべてに対する第１差値が前記第１基準値より小さな場合、前記第２差値が前記第２基準値より大きいか否かを比較することができる。
前記制御部は、前記複数のバッテリーセルのすべてに対する第２差値が前記第２基準値より小さな場合、前記第１差値が前記第１基準値より大きいか否かを比較することができる。
前記ＭＣＵは、ＥＣＵ（ｅｎｇｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｕｎｉｔ）及び表示装置を備える自動車に接続され、前記キーオフ時と前記キーオン時との間の時間は、前記自動車の駐車時間でありうる。
前記ＭＣＵは、前記短絡バッテリーセルに対する情報を前記ＥＣＵに送信して、前記ＥＣＵが前記表示装置に前記バッテリーセルに対する情報を表示するようにすることができる。
また、本発明の他の実施の形態によるバッテリー管理システムの駆動方法は、キーオフ時に複数のバッテリーセルの各々の第１ＳＯＣを測定し、前記キーオフ以後のキーオン時に第２ＳＯＣを測定するバッテリーセルＳＯＣ測定ステップと、前記複数のバッテリーセルの各々の第１ＳＯＣと第２ＳＯＣの第１差値が第１基準値より大きいか否かを比較するか、又は前記複数のバッテリーセルの第２ＳＯＣのうち、最大値と前記複数のバッテリーセルの各々の第２ＳＯＣの第２差値が第２基準値より大きいか否かを比較するバッテリーセルＳＯＣ差値と基準値との比較ステップと、前記複数のバッテリーセルのうち、第１差値が前記第１基準値より大きなバッテリーセル又は前記第２差値が前記第２基準値より大きなバッテリーセルを短絡バッテリーセルと判断する短絡バッテリーセル判断ステップとを含むことを特徴とする。
前記バッテリーセルＳＯＣ差値と基準値との比較ステップにおいて、前記複数のバッテリーセルの各々の第１ＳＯＣと第２ＳＯＣの第１差値が第１基準値より大きいか否かを比較する過程が、前記複数のバッテリーセルの第２ＳＯＣのうち、最大値と前記複数のバッテリーセルの各々の第２ＳＯＣの第２差値が第２基準値より大きいか否かを比較する過程より先に行われることができる。
前記バッテリーセルＳＯＣ差値と基準値との比較ステップは、前記複数のバッテリーセルのすべてに対する第１差値が前記第１基準値より小さな場合、前記第２差値が前記第２基準値より大きいか否かを比較することができる。
前記バッテリーセルＳＯＣ差値と基準値との比較ステップにおいて、前記複数のバッテリーセルの第２ＳＯＣのうち、最大値と前記複数のバッテリーセルの各々の第２ＳＯＣの第２差値が第２基準値より大きいか否かを比較する過程が、前記複数のバッテリーセルの各々の第１ＳＯＣと第２ＳＯＣの第１差値が第１基準値より大きいか否かを比較する過程より先に行われることができる。
前記バッテリーセルＳＯＣ差値と基準値との比較ステップは、前記複数のバッテリーセルのすべてに対する第２差値が前記第２基準値より小さな場合、前記第１差値が前記第１基準値より大きいか否かを比較することができる。
また、本発明の実施の形態によるバッテリー管理システムの駆動方法は、前記短絡バッテリーセルに対する情報を表示するようにする短絡バッテリーセル通知ステップをさらに含むことを特徴とする。
本発明の実施の形態によるバッテリー管理システム及びその駆動方法は、駐車前・後にバッテリーセルのＳＯＣを利用して複数のバッテリーセルのうち、駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルを検出してユーザに知らせることによって、ユーザが短絡バッテリーセルを確認するようにすることができる。
したがって、本発明の実施の形態によるバッテリー管理システム及びその駆動方法は、短絡バッテリーセルの取替を可能にすることによって、短絡バッテリーセルの短絡により発生する虞のある自動車の爆発などを防止することができる。
本発明の実施の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す図である。 図１のＭＣＵの詳細構成を示す図である。 図２のＭＣＵで測定された複数のバッテリーセルのＳＯＣを表示したグラフである。 本発明の実施の形態によるバッテリー管理システムの駆動方法に関するフローチャートである。 図４に示すバッテリーセルＳＯＣ差値と基準値との比較ステップの一例を具体的に示すための図である。 図４に示すバッテリーセルＳＯＣ差値と基準値との比較ステップの他の例を具体的に示すための図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
明細書全体において、ある部分が他の部分と「接続」しているとするとき、これは、「直接的に接続」している場合だけでなく、その中間に他の素子を介在して「電気的に接続」している場合も含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは、特に反対の記載がない限り、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むことができるということを意味する。
図１は、本発明の実施の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す図である。
図１に示すように、自動車は、ＢＭＳ１、バッテリー２、電流センサ３、冷却ファン４、突入電流防止部５、メインスイッチ６、ＥＣＵ（ｅｎｇｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｕｎｉｔ）７、インバータ８及びモータジェネレーター９を備える。
まず、前記ＢＭＳ１の前端に接続した周辺装置から説明する。
前記バッテリー２は、互いに直列に接続した複数のサブパック２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、出力端子２７１、２７２及びサブパック２３０とサブパック２４０との間に接続した安全スイッチ２７３を備える。
前記複数のサブパック２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０は、例示的に６個に表示され、第１サブパック２１０、第２サブパック２２０、第３サブパック２３０、第４サブパック２４０、第５サブパック２５０及び第６サブパック２６０に区分することにする。図面では、第１サブパック２１０〜第６サブパック２６０のそれぞれが互いに直列に接続した８個の充電可能なバッテリーセルを含み、バッテリー２が総４８個のバッテリーセルを含むことが示されたが、本発明がこれに限定されるものではない。ここで、各サブパックは、複数のバッテリーセルを一つのグループに表示したことに過ぎず、バッテリー２は、第１サブパック２１０〜第６サブパック２６０の区分なしで４８個のバッテリーセルが直接接続して構成されることもできる。
前記出力端子２７１、２７２は、自動車のインバータ８及びモータジェネレーター９と接続されて、自動車エンジンに電気エネルギーを供給する。
前記安全スイッチ２７３は、第３サブパック２３０と第４サブパック２４０との間に接続するスイッチであって、バッテリー２を交替するか、又はバッテリー２に対した作業を行うとき、作業者の安全のために受動的にオンオフすることのできるスイッチである。本発明の実施の形態では、第３サブパック２３０と第４サブパック２４０との間に安全スイッチ２７３が接続されるが、本発明がこれに限定されるものではない。一方、図示していないが、安全スイッチ２７３に直列にフューズが接続することができる。前記フューズは、バッテリー２の短絡により過電流がバッテリー２に伝達されるのを防止する。すなわち過電流が発生すると、フューズは断線されて過電流がバッテリー２に伝達されることを遮断する。
前記電流センサ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。具体的に電流センサ３は、ホール（Ｈａｌｌ）素子を利用して電流を測定し、該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）でありうる。
前記冷却ファン４は、ＢＭＳ１の制御信号に基づいてバッテリー２の充放電により発生しうる熱を冷却して、温度上昇によるバッテリー２の熱化及び充放電効率の低下を防止する。
前記突入電流防止部５は、バッテリー２とインバータ８との間に位置し、バッテリー２からインバータ８に突入電流が印加されるのを防止して、突入電流によるインバータ８の損傷を防止する。このために、前記突入電流防止部５は、プリチャージ抵抗５ａ、プリチャージリレイ５ｂ及びメインリレイ５ｃを含む。ここで、突入電流は、まずプリチャージリレイ５ｂがオンになってプリチャージ抵抗５ａにより抑制された後、インバータ８に徐々に印加され、以後にプリチャージリレイ５ｂがオフになりメインリレイ５ｃがオンになることによって、バッテリー２からインバータ８に電流が安定して印加される。
前記メインスイッチ６は、過電圧、過電流、高温など異常現象が発生すると、ＢＭＳ１又は自動車のＥＣＵ７の制御信号に基づいてバッテリー２をオンオフする。
前記ＢＭＳ１は、センシング部１０、ＭＣＵ（Ｍａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）２０、内部電源供給部３０、セルバランス部４０、格納部５０、通信部６０、保護回路部７０、パワーオンリセット部８０及び外部インタフェース９０を備える。
前記センシング部１０は、バッテリー２の全体パック電流及び全体パック電圧と、複数のバッテリーセルのそれぞれのセル電圧、セル電流、セル温度及び周辺温度を測定してＭＣＵ２０に伝達する。
前記ＭＣＵ２０は、センシング部１０から伝達されたバッテリー２の全体パック電流及び全体パック電圧と、複数のバッテリーセルの各々のセル電圧、セル電流、セル温度及び周辺温度に対応するデジタルデータに基づいて、バッテリー２の充電状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｉｎｇ、以下、ＳＯＣという）、健康状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｈｅａｌｔｈ、以下、ＳＯＨとする）などを推定して、バッテリー２の充放電を制御する。また、前記ＭＣＵ２０は、複数のバッテリーセルの各々のセル電圧、セル電流を利用して複数のバッテリーセルの各々のＯＣＶ（Ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ）を求めるか、又は電流値を補正値等で求めて、前記ＯＣＶ又は補正値などを利用して複数のバッテリーセルの各々のＳＯＣを測定する。そして、前記ＭＣＵ２０は、複数のバッテリーセル間のＳＯＣ差値を利用して、複数のバッテリーセルのうち、駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルを検出して、短絡バッテリーセルに対する情報をＥＣＵ７に伝達する。ここで、短絡バッテリーセルは、内部で陽極と陰極とが電気的に接触して電圧が減少されるバッテリーセルのことを意味し、特に、陽極又は陰極の活物質が陽極と陰極との間に介在した絶縁性セパレーターをあけて損傷させる場合、バッテリーセルの電圧が瞬間的に減少される瞬間的な短絡が発生しうる。
前記内部電源供給部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。
前記セルバランス部４０は、各バッテリーセルの充電状態の均衡を合せる。すなわち、前記セルバランス部４０は、充電状態の比較的高いバッテリーセルは放電させ、充電状態の比較的低いバッテリーセルは充電させることができる。
前記格納部５０は、ＢＭＳ１の電源がオフになるとき、現在のＳＯＣ、ＳＯＨなどのデータを格納する。ここで、前記格納部５０は、電気的に書き、消すことのできる不揮発性格納装置であって、ＥＥＰＲＯＭでありうる。
前記通信部６０は、自動車の動力発生装置の制御部と通信を行う。
前記保護回路部７０は、ファームウェア（ｆｉｒｍ ｗａｒｅ）を利用して外部の衝撃、過電流、低電圧などからＢＭＳ１を保護するための回路である。
前記パワーオンリセット部８０は、ＢＭＳ１の電源がオンになると、全体システムをリセットする。
前記外部インタフェース９０は、冷却ファン４、メインスイッチ６、ＢＭＳ１の周辺装置をＭＣＵ２０に接続するための装置である。本発明の実施の形態では、冷却ファン４及びメインスイッチ６のみが示されたが、これに限定されるものではない。
前記ＥＣＵ７は、車両のアクセラレーター（ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ）、ブレーキ（ｂｒｅａｋ）、車両速度などの情報に基づいてトルク程度を決定し、モータジェネレーター９の出力がトルク情報に合うように制御する。すなわちＥＣＵ７は、インバータ８のスイッチングを制御して、モータジェネレーター９の出力がトルク情報に合うように制御する。また、ＥＣＵ７は、ＢＭＳ１の通信部６０を介してＭＣＵ２０から伝達されるバッテリー２のＳＯＣを伝達されて、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から伝達されたＳＯＣが５５％以下であると、インバータ８のスイッチを制御して電力がバッテリー２の方向に出力されるようにしてバッテリー２を充電させ、このとき、パック電流Ｉは、「＋」値になることができる。一方、ＳＯＣが５５％以上であると、インバータ８のスイッチを制御して電力がモータジェネレーター９の方向に出力されるようにしてバッテリー２を放電させ、このとき、パック電流Ｉは、「−」値になることができる。さらに、ＥＣＵ７は、ＢＭＳ１の通信部６０を介してＭＣＵ２０から伝達されるバッテリー２のＳＯＨを伝達されて、自動車の計器板（図示せず）などの表示装置に表示されるようにして、ユーザが分かるようにする。また、ＥＣＵ７は、ＭＣＵ２０から複数のバッテリーセルのうち、駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルに対する情報を受信して、表示装置に表示されるようにしてユーザが分かるようにする。
前記インバータ８は、ＥＣＵ７の制御信号に基づいてバッテリー２が充電又は放電されるようにする。
前記モータジェネレーター９は、バッテリー２の電気エネルギーを利用してＥＣＵ７から伝達されるトルク情報に基づいて自動車を駆動する。
次に、複数のバッテリーセルのうち、駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルを検出するＭＣＵについて具体的に説明する。
図２は、図１のＭＣＵの詳細構成を示す図である。
図２に示すように、ＭＣＵ２０は、制御部２１、ＳＯＣ測定部２２、データ格納部２３及びタイマー２４を備える。
前記制御部２１は、センシング部１０から入力される複数のバッテリーセルの各々のセル電圧とセル電流とをＳＯＣ測定部２２に送信して、キーオフ時とキーオン時にＳＯＣ測定部２２が複数のバッテリーセルの各々のＳＯＣを測定するようにする。具体的に、前記制御部２１は、キーオフ時にＳＯＣ測定部２２が複数のバッテリーセルの各々の第１ＳＯＣを測定し、前記キーオフ以後のキーオン時にＳＯＣ測定部２２が複数のバッテリーセルの各々の第２ＳＯＣを測定するようにする。ここで、キーオフ時は、ＢＭＳ１の電源がオフになる時点であって、例えば、自動車が駐車モードに進入する時点である。そして、キーオン時は、ＢＭＳ１の電源がオンになる時点であって、例えば、自動車が走行モードに進入する時点である。これにより、キーオフ時とキーオン時との間の時間は、自動車の駐車期間でありうる。上記の通りに、複数のバッテリーセルの各々の第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとは、キーオフ時とキーオン時に測定されるために、複数のバッテリーセルのうち、自動車の駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルを検出するためのパラメータとして利用されることができる。ここで、複数のバッテリーセルのうち、自動車の駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルを検出する理由は、自動車の走行中に微細短絡が発生したバッテリーセルが自動車の駐車期間の間に自己放電（Ｓｅｌｆ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）により、さらに大きな短絡を起こすためである。すなわち、自動車の走行期間の間に微細短絡が発生したバッテリーセルは、短絡バッテリーセルとして検出され難いためである。
前記制御部２１は、ＳＯＣ測定部２２から測定された第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとを参照して、下記の式１のように複数のバッテリーセルの各々の第１ＳＯＣ（ＳＯＣ１＿ｎ；ｎは、自然数）と第２ＳＯＣ（ＳＯＣ２＿ｎ）の第１差値（｜ＳＯＣ１＿ｎ−ＳＯＣ２＿ｎ｜）が第１基準値（ＲＥＦ１）より大きいか否かを比較する。ここで、例えば、ｎが１であるＳＯＣ１＿１は、第１バッテリーセルの第１ＳＯＣであり、ｎが１であるＳＯＣ２＿１は、第１バッテリーセルの第２ＳＯＣと定義されることができる。
Figure 2011154016
前記制御部２１は、式１を介して複数のバッテリーセルのうち、第１差値（｜ＳＯＣ１＿ｎ−ＳＯＣ２＿ｎ｜）が第１基準値ＲＥＦ１より大きなバッテリーセルを駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルと判断する。ここで、前記短絡バッテリーセルを検出する時にＳＯＣを利用する理由は、時間の経過によるＳＯＣの変動値が少ないためである。
一方、複数のバッテリーセルのすべてに対する第１差値（｜ＳＯＣ１＿ｎ−ＳＯＣ２＿ｎ｜）が第１基準値（ＲＥＦ１）より小さいから短絡バッテリーセルが検出されない場合（例えば、バッテリーセルのすべてに微細短絡が発生した場合）、前記制御部２１は、ＳＯＣ測定部２２から測定された第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとを参照して、下記の式２のように複数のバッテリーセルの各々の第２ＳＯＣ（ＳＯＣ２＿ｎ；ｎは、自然数）のうち、最大値（ＳＯＣ２＿ｍａｘ）と複数のバッテリーセルの各々の第２ＳＯＣ（ＳＯＣ２＿ｎ）の第２差値（ＳＯＣ２＿ｍａｘ−ＳＯＣ２＿ｎ）とが第２基準値（ＲＥＦ２）より大きいか否かを比較する。
Figure 2011154016
前記制御部２１は、式２にて複数のバッテリーセルのうち、第２差値（ＳＯＣ２＿ｍａｘ−ＳＯＣ２＿ｎ）が第２基準値（ＲＥＦ２）より大きなバッテリーセルを駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルと判断する。
上述した通り、前記制御部２１は、式１にて複数のバッテリーセルのうち、駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルを検出するが、式１にて短絡バッテリーセルが検出されない場合、式２にて短絡バッテリーセルを検出することができる。一方、前記制御部２１は、反対に式２にて複数のバッテリーセルのうち、駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルをまず検出し、式２にて第２差値（ＳＯＣ２＿ｍａｘ−ＳＯＣ２＿ｎ）が第２基準値（ＲＥＦ２）より小さいから短絡バッテリーセルが検出されない場合（例えば、複数のバッテリーセルのすべてに類似した程度の短絡が発生する場合）、式１を利用して短絡バッテリーセルを検出することができる。
前記ＳＯＣ測定部２２は、制御部２１を介してセンサ部１０から入力された複数のバッテリーセルの各々のセル電圧、セル電流を利用して複数のバッテリーセルの各々のＯＣＶを求め、ＯＣＶを利用して複数のバッテリーセルの各々のＳＯＣを測定することができる。ここで、前記ＳＯＣ測定部２２がキーオフ時にバッテリーセルの第１ＳＯＣを測定して制御部２１に送信すると、制御部２１は、バッテリーセルの第１ＳＯＣをデータ格納部２３に格納する。そして、前記ＳＯＣ測定部２２が前記キーオフ以後のキーオン時のバッテリーセルの第２ＳＯＣを測定して制御部２１に送信すると、制御部２１は、バッテリーセルの第２ＳＯＣをデータ格納部２３に格納する。前記バッテリーセルのＳＯＣを測定する方法は、バッテリーセルのＯＣＶを利用する方法の他に様々な方法があり、本発明においてバッテリーセルのＳＯＣ測定方法を限定するものではない。
前記データ格納部２３は、ＳＯＣ測定部２２から測定されたバッテリーセルの第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとを格納し、制御部２１が複数のバッテリーセルのうち、自動車の駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルを検出するのに使用する第１基準値（ＲＥＦ１）と第２基準値（ＲＥＦ２）とを格納する。ここで、第１基準値（ＲＥＦ１）と第２基準値（ＲＥＦ２）とは、キーオフ時とキーオン時との間の時間が増加するほど大きく設定されるように格納される。すなわち、第１基準値と第２基準値とは、自動車の駐車期間が長くなるほど、大きく設定されるように格納される。これは、自動車の駐車期間が長くなるほど、バッテリーセルの自己放電量（Ｓｅｌｆ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ａｍｏｕｎｔ）が大きくなり、その結果、第１差値（｜ＳＯＣ１＿ｎ−ＳＯＣ２＿ｎ｜）と第２差値（ＳＯＣ２＿ｍａｘ−ＳＯＣ２＿ｎ）とが大きくなるためである。ここで、バッテリーセルの自己放電量は、第１差値（｜ＳＯＣ１＿ｎ−ＳＯＣ２＿ｎ｜）と同一でありうる。
前記タイマー２４は、制御部２１により制御され、キーオフ時の時間とキーオン時の時間とを測定してデータ格納部２３に伝達する。これにより、前記タイマー２４は、制御部２１がキーオフ時の時間とキーオン時の時間とを利用して自動車の駐車期間を把握し、複数のバッテリーセルのうち、駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルを検出するとき、自動車の駐車期間に応じる第１基準値（ＲＥＦ１）と第２基準値（ＲＥＦ２）とを利用するようにする。
次に、ＭＣＵ２０が式１又は式２により複数のバッテリーセルのうち、駐車期間のうち、短絡を発生させうる短絡バッテリーセルを検出可能であることを示すシミュレーションについて説明する。
図３は、図２のＭＣＵから測定された複数のバッテリーセルのＳＯＣを示したグラフである。
図３のグラフは、時間別バッテリーセルＳＯＣを示し、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は、複数のバッテリーセルを示す。ここで、Ｂ１は、第１バッテリーセルに、Ｂ２は、第２バッテリーセルに、Ｂ３は、第３バッテリーセルに区分されることができる。
図３にて、「ａ」部分は、式１により第３バッテリーセルＢ３の第１差値（｜ＳＯＣ１＿３−ＳＯＣ２＿３｜）が第１基準値（ＲＥＦ１）より大きいことを示すことによって、第３バッテリーセルＢ３が駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルであることを示す。また、「ａ」部分は、式２により第３バッテリーセルＢ３の第２差値（ＳＯＣ２＿ｍａｘ−ＳＯＣ２＿３）が第２基準値（ＲＥＦ２）より大きいことを示すことによって、第３バッテリーセルＢ３が駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルであることを示す。これにより、ＭＣＵ２０が式１又は式２にて複数のバッテリーセルのうち、自動車の駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルを検出できることが分かる。
次に、本発明の実施の形態によるバッテリー管理システムの駆動方法について説明する。
図４は、本発明の実施の形態によるバッテリー管理システムの駆動方法に関するフローチャートであり、図５Ａは、図４に示すバッテリーセルＳＯＣ差値と基準値との比較ステップの一例を示すための図であり、図５Ｂは、図４に示すバッテリーセルＳＯＣ差値と基準値との比較ステップの他の例を示すための図である。
図４に示すように、本発明の実施の形態によるバッテリー管理システムの駆動方法は、バッテリーセルＳＯＣ測定ステップ（Ｓ１）、バッテリーセルＳＯＣ差値と基準値との比較ステップ（Ｓ２）、短絡バッテリーセル判断ステップ（Ｓ３）及び短絡バッテリーセル通知ステップ（Ｓ４）を含む。
前記バッテリーセルＳＯＣ測定ステップ（Ｓ１）にて、ＭＣＵ２０のＳＯＣ測定部２２は、制御部２１を介してセンサ部１０から入力された複数のバッテリーセルの各々のセル電圧、セル電流を利用してバッテリーセルのＯＣＶ（Ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ）を求め、ＯＣＶを利用して複数のバッテリーセルの各々のＳＯＣを測定する。ここで、前記ＳＯＣ測定部２２は、複数のバッテリーセルのうち、駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルを検出するために必要なキーオフ時の複数のバッテリーセルの第１ＳＯＣを測定し、キーオフ以後のキーオン時に複数のバッテリーセルの第２ＳＯＣを測定する。前記複数のバッテリーセルの第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとは、制御部２１を介してデータ格納部２３に格納される。
また、前記バッテリーセルＳＯＣ測定ステップ（Ｓ１）にて、ＭＣＵ２０のタイマー２４は、キーオフ時の時間とキーオン時の時間とを測定する。前記キーオフ時の時間とキーオン時の時間とは、制御部２１を介してデータ格納部２３に格納される。これにより、前記制御部２１は、データ格納部２３に格納されたキーオフ時の時間とキーオン時の時間とを利用して、自動車の駐車期間を把握することができる。
前記バッテリーセルＳＯＣ差値と基準値比較ステップ（Ｓ２）にて、前記制御部２１は、ＳＯＣ測定部２２から測定された第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとを参照して、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、複数のバッテリーセルの各々の第１ＳＯＣ（ＳＯＣ１＿ｎ；ｎは、自然数）と第２ＳＯＣ（ＳＯＣ２＿ｎ）の第１差値（｜ＳＯＣ１＿ｎ−ＳＯＣ２＿ｎ｜）とが第１基準値（ＲＥＦ１）より大きいか否かを比較する過程（Ｓ２１）を行うか、複数のバッテリーセルの各々の第２ＳＯＣ（ＳＯＣ２＿ｎ；ｎは、自然数）のうち、最大値（ＳＯＣ２＿ｍａｘ）と複数のバッテリーセルの各々の第２ＳＯＣ（ＳＯＣ２＿ｎ）の第２差値（ＳＯＣ２＿ｍａｘ−ＳＯＣ２＿ｎ）とが第２基準値（ＲＥＦ２）より大きいか否かを比較する過程（Ｓ２２）を行う。ここで、第１基準値（ＲＥＦ１）と第２基準値（ＲＥＦ２）とは、自動車の駐車期間によって異なって設定されて、データ格納部２３に格納されている。これにより、前記制御部２１は、データ格納部２３に格納された自動車の駐車期間に応じる第１基準値（ＲＥＦ１）と第２基準値（ＲＥＦ２）とを利用して、バッテリーセルＳＯＣ差値と基準値との比較ステップ（Ｓ２）を行う。
図５Ａに示すように、前記バッテリーセルＳＯＣ差値と基準値との比較ステップ（Ｓ２）にてＳ２１過程が先に行われる場合、ステップＳ２１過程にて第１差値（｜ＳＯＣ１＿ｎ−ＳＯＣ２＿ｎ｜）が第１基準値（ＲＥＦ１）より大きいと、直ちに短絡バッテリーセル判断ステップ（Ｓ３）が行われ、第１差値（｜ＳＯＣ１＿ｎ−ＳＯＣ２＿ｎ｜）が第１基準値（ＲＥＦ１）より小さいと、ステップＳ２２過程が行われる。ここで、短絡バッテリーセル判断ステップ（Ｓ３）が行われることは、複数のバッテリーセルのうち、駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルが検出されることを意味し、ステップＳ２２が行われることは、Ｓ２１過程では短絡バッテリーセルが検出されないから、他の方式を利用して短絡バッテリーセルを検出することを意味する。ステップＳ２２では、第２差値（ＳＯＣ２＿ｍａｘ−ＳＯＣ２＿ｎ）が第２基準値（ＲＥＦ２）より大きいと、直ちに短絡バッテリーセル判断ステップ（Ｓ３）が行われ、第２差値（ＳＯＣ２＿ｍａｘ−ＳＯＣ２＿ｎ）が第２基準値（ＲＥＦ２）より小さいと、バッテリーセルＳＯＣ測定ステップ（Ｓ１）から再度行われる。ここで、バッテリーセルＳＯＣ測定ステップ（Ｓ１）が再度行われる場合、現在複数のバッテリーセルには、短絡が発生しないことを意味する。
図５Ｂに示すように、前記バッテリーセルＳＯＣ差値と基準値との比較ステップ（Ｓ２）にてＳ２２過程が先に行われる場合、Ｓ２２過程にて第２差値（ＳＯＣ２＿ｍａｘ−ＳＯＣ２＿ｎ）が第２基準値（ＲＥＦ２）より大きいと、直ちに短絡バッテリーセル判断ステップ（Ｓ３）が行われ、第２差値（ＳＯＣ２＿ｍａｘ−ＳＯＣ２＿ｎ）が第２基準値（ＲＥＦ２）より小さいと、Ｓ２１過程が行われる。ここで、短絡バッテリーセル判断ステップ（Ｓ３）が行われることは、複数のバッテリーセルのうち、駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルが検出されることを意味し、Ｓ２１過程が行われることは、Ｓ２２過程では、短絡バッテリーセルが検出されないから、他の方式を利用して短絡バッテリーセルを検出することを意味する。Ｓ２１過程では、第１差値（｜ＳＯＣ１＿ｎ−ＳＯＣ２＿ｎ｜）が第１基準値（ＲＥＦ１）より大きいと、短絡バッテリーセル判断ステップ（Ｓ３）が行われ、第１差値（｜ＳＯＣ１＿ｎ−ＳＯＣ２＿ｎ｜）が第１基準値（ＲＥＦ１）より小さいと、バッテリーセルＳＯＣ測定ステップ（Ｓ１）から再度行われる。ここで、バッテリーセルＳＯＣ測定ステップ（Ｓ１）が再度行われる場合、現在、複数のバッテリーセルには短絡が発生しないことを意味する。
上記の通りに、前記バッテリーセルＳＯＣ差値と基準値比較ステップ（Ｓ２では、Ｓ２１過程が先に行われるか、Ｓ２２過程が先に行われるかは、制御部２１の設定に応じて決定されることができる。
前記短絡バッテリーセル判断ステップ（Ｓ３）では、制御部２１がバッテリーセルＳＯＣ差値と基準値との比較ステップ（Ｓ２）の比較結果によって、複数のバッテリーセルのうち、第１差値（｜ＳＯＣ１＿ｎ−ＳＯＣ２＿ｎ｜）が第１基準値（ＲＥＦ１）より大きなバッテリーセル又は前記第２差値（ＳＯＣ２＿ｍａｘ−ＳＯＣ２＿ｎ）が第２基準値（ＲＥＦ２）より大きなバッテリーセルを駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルと判断する。
前記短絡バッテリーセル通知ステップ（Ｓ４）では、ＭＣＵ２０が駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルの情報をＥＣＵ７に送信して、表示装置に表示されるようにする。そうすると、ユーザが短絡バッテリーセルの検出有無を確認することができる。
上述したように、本発明の実施の形態によるバッテリー管理システム及びその駆動方法は、駐車前・後のバッテリーセルのＳＯＣを利用して複数のバッテリーセルのうち、駐車期間の間に短絡を発生させうる短絡バッテリーセルを検出してユーザに知らせることによって、ユーザが短絡バッテリーセルを確認するようにすることができる。
したがって、本発明の実施の形態によるバッテリー管理システム及びその駆動方法は、短絡バッテリーセルの取替を可能にすることによって、短絡バッテリーセルの短絡により発生する虞のある自動車の爆発などを防止することができる。
また、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１ ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）
１０ センシング部
２０ ＭＣＵ（Ｍａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）
３０ 内部電源供給部
４０ セルバランス部
５０ 格納部
６０ 通信部
７０ 保護回路部
８０ パワーオンリセット部
９０ 外部インタフェース

Claims (17)

  1. 複数のバッテリーセルのセル電圧及びセル電流を測定するセンシング部と、
    前記複数のバッテリーセルのセル電圧及びセル電流を利用して、前記複数のバッテリーセルのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）を測定して充放電を制御するＭＣＵ（Ｍａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）とを備え、
    前記ＭＣＵは、
    キーオフ時に前記複数のバッテリーセルの各々の第１ＳＯＣと、前記キーオフ以後のキーオン時に第２ＳＯＣとを測定するＳＯＣ測定部と、
    前記複数のバッテリーセルの各々の第１ＳＯＣと第２ＳＯＣの第１差値が第１基準値より大きいか否かを比較するか、前記複数のバッテリーセルの各々の第２ＳＯＣのうち、最大値と前記複数のバッテリーセルの各々の第２ＳＯＣの第２差値が第２基準値より大きいか否かを比較して、前記複数のバッテリーセルのうち、前記第１差値が前記第１基準値より大きなバッテリーセル又は前記複数のバッテリーセルのうち、前記第２差値が前記第２基準値より大きなバッテリーセルを短絡バッテリーセルとして判断する制御部とを備えることを特徴とするバッテリー管理システム。
  2. 前記キーオフ時は、前記バッテリー管理システムの電源がオフになる時点であ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. 前記キーオン時は、前記バッテリー管理システムの電源がオンになる時点であることを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリー管理システム。
  4. 前記第１基準値は、前記キーオフ時と前記キーオン時との間の時間が増加するほど増加することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバッテリー管理システム。
  5. 前記第２基準値は、前記キーオフ時と前記キーオン時との間の時間が増加するほど増加することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のバッテリー管理システム。
  6. 前記ＭＣＵは、前記第１ＳＯＣ、前記第２ＳＯＣ、前記第１基準値、前記第２基準値を格納するデータ格納部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のバッテリー管理システム。
  7. 前記ＭＣＵは、前記キーオフ時の時間と、前記キーオン時の時間とを測定するタイマーをさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のバッテリー管理システム。
  8. 前記制御部は、前記複数のバッテリーセルのすべてに対する第１差値が前記第１基準値より小さな場合、前記第２差値が前記第２基準値より大きいか否かを比較することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のバッテリー管理システム。
  9. 前記制御部は、前記複数のバッテリーセルのすべてに対する第２差値が前記第２基準値より小さな場合、前記第１差値が前記第１基準値より大きいか否かを比較することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のバッテリー管理システム。
  10. 前記ＭＣＵは、ＥＣＵ（ｅｎｇｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｕｎｉｔ）及び表示装置を備える自動車に接続され、
    前記キーオフ時と前記キーオン時との間の時間は、前記自動車の駐車時間であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のバッテリー管理システム。
  11. 前記ＭＣＵは、前記短絡バッテリーセルに対する情報を前記ＥＣＵに送信して、前記ＥＣＵが前記表示装置に前記バッテリーセルに対する情報を表示するようにすることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリー管理システム。
  12. キーオフ時に複数のバッテリーセルの各々の第１ＳＯＣを測定し、前記キーオフ以後のキーオン時に第２ＳＯＣを測定するバッテリーセルＳＯＣ測定ステップと、
    前記複数のバッテリーセルの各々の第１ＳＯＣと第２ＳＯＣの第１差値が第１基準値より大きいか否かを比較するか、又は前記複数のバッテリーセルの第２ＳＯＣのうち、最大値と前記複数のバッテリーセルの各々の第２ＳＯＣの第２差値が第２基準値より大きいか否かを比較するバッテリーセルＳＯＣ差値と基準値との比較ステップと、
    前記複数のバッテリーセルのうち、第１差値が前記第１基準値より大きなバッテリーセル又は前記第２差値が前記第２基準値より大きなバッテリーセルを短絡バッテリーセルと判断する短絡バッテリーセル判断ステップとを含むことを特徴とするバッテリー管理システムの駆動方法。
  13. 前記バッテリーセルＳＯＣ差値と基準値との比較ステップにおいて、
    前記複数のバッテリーセルの各々の第１ＳＯＣと第２ＳＯＣの第１差値が第１基準値より大きいか否かを比較する過程が、前記複数のバッテリーセルの第２ＳＯＣのうち、最大値と前記複数のバッテリーセルの各々の第２ＳＯＣの第２差値が第２基準値より大きいか否かを比較する過程より先に行われることを特徴とする請求項１２に記載のバッテリー管理システムの駆動方法。
  14. 前記バッテリーセルＳＯＣ差値と基準値との比較ステップは、
    前記複数のバッテリーセルのすべてに対する第１差値が前記第１基準値より小さな場合、前記第２差値が前記第２基準値より大きいか否かを比較することを特徴とする請求項１３に記載のバッテリー管理システムの駆動方法。
  15. 前記バッテリーセルＳＯＣ差値と基準値との比較ステップにおいて、
    前記複数のバッテリーセルの第２ＳＯＣのうち、最大値と前記複数のバッテリーセルの各々の第２ＳＯＣの第２差値が第２基準値より大きいか否かを比較する過程が、前記複数のバッテリーセルの各々の第１ＳＯＣと第２ＳＯＣの第１差値が第１基準値より大きいか否かを比較する過程より先に行われることを特徴とする請求項１２に記載のバッテリー管理システムの駆動方法。
  16. 前記バッテリーセルＳＯＣ差値と基準値との比較ステップは、前記複数のバッテリーセルのすべてに対する第２差値が前記第２基準値より小さな場合、前記第１差値が前記第１基準値より大きいか否かを比較することを特徴とする請求項１５に記載のバッテリー管理システムの駆動方法。
  17. 前記短絡バッテリーセルに対する情報を表示するようにする短絡バッテリーセル通知ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１項に記載のバッテリー管理システムの駆動方法。

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