JP2016524786A - バッテリー予熱システム及びそれを用いたバッテリー予熱方法 - Google Patents

バッテリー予熱システム及びそれを用いたバッテリー予熱方法 Download PDF

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Abstract

本発明によるバッテリー予熱システムは、車両のスタータに接続されたバッテリーパックの温度を測定する温度測定部と、前記バッテリーパックを構成する複数のバッテリーモジュールそれぞれの充電状態を測定するバッテリー状態測定部と、前記温度測定部で測定された温度を参照して強制放電開始信号を出力し、前記複数のバッテリーモジュールそれぞれの充電状態を参照してバランシング開始信号を出力する制御部と、前記強制放電開始信号に従って前記複数のバッテリーモジュールのうち一部バッテリーモジュールを強制放電させる強制放電回路部と、前記バランシング開始信号に従って前記バッテリーモジュールそれぞれの充電量をバランシングするバランシング部とを含む。

Description

本発明は、バッテリー予熱システム及びそれを用いたバッテリー予熱方法に関し、具体的には、バッテリーの放電による発熱を用いたバッテリー予熱システム及びそれを用いたバッテリー予熱方法に関する。
本出願は、２０１３年５月８日出願の韓国特許出願第２０１３−００５２０９８号及び２０１４年５月８日出願の韓国特許出願第２０１４−００５５１０９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、全て本出願に援用される。
近年、自動車産業においては燃費の向上とＣＯ２排出の低減が重大な課題として残っており、自動車業界は従来の鉛蓄電池と比べて高出力を出すことができ且つ充電効率も一層優れたリチウムイオン二次電池を用いることで燃費を高めようと持続的に努力している。
しかし、このようなリチウムイオン二次電池は、気温が一定水準以下に落ちれば出力特性が急激に悪化するという短所があり、このようなリチウムイオン二次電池の短所は自動車の低温始動性改善のために克服すべき課題として残っている。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、従来の自動車用電力供給システムを大きく変更することなく、バッテリー自体の発熱を用いて自動車の低温始動性を大幅に改善させることを目的とする。
ただし、本発明がなそうとする技術的課題は上述した課題に限定されるものではなく、上述されていない他の技術的課題は下記する発明の説明から当業者であれば明確に理解できるであろう。
上記の課題を達成するために、本発明によるバッテリー予熱システムは、自動車のバッテリーパックを構成する複数のバッテリーモジュールそれぞれの充電状態（ＳＯＣ）を測定するバッテリー状態測定部と、強制放電開始信号及びバランシング開始信号を選択的に出力する制御部と、前記強制放電開始信号に従って前記複数のバッテリーモジュールのうち少なくとも１つのバッテリーモジュールを強制放電させる強制放電回路部と、前記バランシング開始信号に従って前記複数のバッテリーモジュールそれぞれの充電量をバランシングするバランシング部とを含む。
前記バッテリー予熱システムは、バッテリーパックの温度を測定する温度測定部をさらに含み、前記制御部は、前記温度測定部で測定された温度が設定された第１基準温度よりも低い場合に、前記強制放電開始信号を出力することができる。
前記強制放電回路部は、前記複数のバッテリーモジュールのうち少なくとも１つの両端間に接続される強制放電スイッチを含むことができる。
前記強制放電スイッチは、前記強制放電開始信号に従ってスイッチオン動作を行うことができる。
前記制御部は、前記強制放電開始信号の出力によって一部バッテリーモジュールの放電量が設定された基準放電量に到達した場合、または、バッテリーパックの温度が設定された第２基準温度に到達した場合に、強制放電終了信号を出力することができる。
前記強制放電スイッチは、前記強制放電終了信号に従ってスイッチオフ動作を行うことができる。
前記制御部は、前記強制放電回路部によって一部バッテリーモジュールが放電し、複数のバッテリーモジュール間のＳＯＣに第１基準量以上の差が生じた場合に、前記バランシング開始信号を出力することができる。
前記バランシング部は、前記複数のバッテリーモジュールそれぞれの両端間に接続されるバランシングスイッチを含むことができる。
前記バランシングスイッチは、前記バランシング開始信号に従ってスイッチオン動作を行うことができる。
前記制御部は、前記バランシング開始信号の出力によって複数のバッテリーモジュール間の充電状態の差が設定された第２基準量未満になった場合、バランシング終了信号を出力することができる。
前記バランシングスイッチは、前記バランシング終了信号に従ってスイッチオフ動作を行うことができる。
前記バッテリー状態測定部は、前記バッテリーモジュールの電圧を測定する電圧センサを含むことができる。
前記バッテリー状態測定部は、前記電圧センサによってセンシングされた電圧値を含む情報を用いてバッテリーモジュールのＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部をさらに含むことができる。
前記制御部は、前記電圧センサによってセンシングされた電圧値を含む情報を用いてバッテリーモジュールのＳＯＣを算出することができる。
一方、上記の課題を達成するために、本発明の一実施形態による電力供給システムは、前記バッテリー予熱システムと、前記バッテリー予熱システムに接続されたバッテリーパックとを含む形態で具現される。
また、上記の課題を達成するために、本発明の一実施形態による自動車は、前記自動車用電力供給システムと、前記バッテリーパックから始動に必要な電力の供給を受けるスタータとを含む形態で具現される。
一方、上述した技術的課題は、本発明によるバッテリー予熱方法によっても解決することができる。このような本発明によるバッテリー予熱方法は、バッテリーパックの温度と設定された第１基準温度とを比較する段階と、前記バッテリーパックの温度が前記第１基準温度よりも低い場合、強制放電開始信号を出力する段階と、前記強制放電開始信号により、前記バッテリーパックを構成する複数のバッテリーモジュール間の充電状態に設定された第１基準量以上の差が生じた場合、バランシング開始信号を出力する段階とを含む。
前記バッテリー予熱方法は、前記強制放電開始信号の出力によってバッテリーパックの温度が第２基準温度に到達した場合、又は、一部バッテリーモジュールの放電量が設定された基準放電量に到達した場合、強制放電終了信号を出力する段階をさらに含むことができる。
前記バッテリー予熱方法は、前記バランシング開始信号によって複数のバッテリーモジュール間の充電状態の差が設定された第２基準量未満になった場合、バランシング終了信号を出力する段階をさらに含むことができる。
一方、本発明の実施形態によるバッテリー予熱方法は、複数のバッテリーモジュールを備えるバッテリーパックを予熱する方法であって、バッテリーパックを構成する複数のバッテリーモジュールそれぞれの充電状態（ＳＯＣ）を照会する段階と、測定された各バッテリーモジュールのＳＯＣに基づいてバッテリーモジュール間の充電不均衡如何を判断する段階と、バッテリーモジュール間に充電不均衡が存在する場合、バッテリーモジュール間のＳＯＣをバランシングするためにバランシング開始信号を出力する段階と、バッテリーモジュール間に充電不均衡が存在しない場合、まずバッテリーモジュール間の充電不均衡を誘発する信号を出力した後、バッテリーモジュール間のＳＯＣをバランシングするためのバランシング開始信号を出力する段階とを含む形態でも具現することができる。
充電不均衡を誘発する信号を出力する段階は、強制放電開始信号を出力することで、バッテリーパックを構成する少なくとも１つのバッテリーモジュールを強制的に放電させる段階であり得る。
充電不均衡を誘発する信号を出力する段階は、バッテリーパックを構成する少なくとも１つのバッテリーモジュールに対する強制充電開始信号を出力する段階であり得る。
充電不均衡を誘発する信号を出力する段階は、強制充電開始信号を出力することで、バッテリーパックを構成する少なくとも１つのバッテリーモジュールを強制的に充電させる段階であり得る。
前記バッテリー予熱方法は、バッテリーパックの温度を第１基準温度と比較する段階をさらに含み、バランシング開始信号または充電不均衡を誘発する信号は、バッテリーパックの温度が第１基準温度よりも低い場合に出力されることができる。
前記バッテリー予熱方法は、バッテリーパックの温度を測定する段階と、バッテリーパックの温度が第２基準温度に到達した場合、バランシング終了信号を出力する段階とをさらに含むことができる。
前記バッテリー予熱方法は、バッテリーモジュール間の充電量の差が基準量に到達した場合、強制放電終了信号を出力する段階をさらに含むことができる。
前記バッテリー予熱方法は、バランシング開始信号によって複数のバッテリーモジュール間のＳＯＣの差が基準量未満になった場合、バランシング終了信号を出力する段階をさらに含むことができる。
本発明によれば、従来の自動車用電力供給システムを大きく変更することなく、バッテリー自体の発熱を用いて自動車の低温始動性を大幅に改善させることができる。
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って、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のものであるので、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。
本発明の一実施形態によるバッテリー予熱システムを示したブロック図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー予熱システムに接続されるバッテリーパックを示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー予熱システムに採用された強制放電回路部を示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー予熱システムに採用されたバッテリーパック及び強制放電回路部が結合された形態を示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー予熱方法を示したフロー図である。 本発明の別の実施形態によるバッテリー予熱方法を示したフロー図である。
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ので、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。
図１ないし図４を参照して本発明の一実施形態によるバッテリー予熱システム１０を説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるバッテリー予熱システムを示したブロック図であり、図２は、本発明の一実施形態によるバッテリー予熱システムに接続されるバッテリーパックを示した図である。また、図３は、本発明の一実施形態によるバッテリー予熱システムに採用された強制放電回路部を示した図であり、図４は、本発明の一実施形態によるバッテリー予熱システムに採用されたバッテリーパック及び強制放電回路部が結合された形態を示した図である。
まず、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予熱システム１０は、温度測定部１１、バッテリー状態測定部１２、制御部１３、強制放電回路部１４、及びバランシング部１５を含む。
前記温度測定部１１は、車両のスタータＳに接続されたバッテリーパックＰの温度を測定するものであり、バッテリーパックＰの特定位置に取り付けられて温度をセンシングする。このような温度センシングは、温度が一定温度未満（例えば、０℃未満）に落ちれば出力特性が悪化するリチウムイオン二次電池からなるバッテリーパックＰの温度をモニタリングし、バッテリーパックＰに対する予熱開始時点を決定するために行われるものである。一方、前記バッテリーパックＰは、例えば並列に接続された複数のリチウムイオン二次電池セル（図示せず）からなるバッテリーモジュールＭ（図２参照）が直列で複数個接続されて具現されるものであり得る。
前記温度測定部１１によってセンシングされた温度に関する情報は、制御部１３に伝達されてバッテリーパックＰの充電状態、すなわちＳＯＣを測定するための資料として活用されるだけでなく、強制放電回路部１４の動作如何を決定するための資料としても活用され得る。
前記バッテリー状態測定部１２は、バッテリーパックＰを構成する複数のバッテリーモジュールＭ（図２参照）それぞれの充電状態を測定するものであり、測定された充電状態に関する情報は、後述する制御部１３がバランシング開始信号を出力する時点を決定するために用いられる。
前記バッテリー状態測定部１２は、バッテリーモジュールＭそれぞれの電圧を測定する電圧センサ（図示せず）を含む概念である。前記バッテリー状態測定部１２で測定された電圧値を含む情報は、制御部１３におけるバッテリーモジュールＭのＳＯＣ算出の資料として活用され得る。
ただし、このようなＳＯＣの算出が制御部１３で行われず、バッテリー状態測定部１２で直接行われることもあり得る。この場合、前記バッテリー状態測定部１２は、電圧センサによって測定された電圧値を含む情報を用いてバッテリーモジュールＭそれぞれのＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部（図示せず）をさらに備えることができる。また、前記ＳＯＣ算出部は、ＳＯＣの正確な算出のため、温度測定部１１で測定された温度に関する情報をさらに活用することもできる。
前記制御部１３は、温度測定部１１で測定された温度を参照して強制放電開始信号を出力することで、複数のバッテリーモジュールＭのうち一部を放電させ、さらに、複数のバッテリーモジュールＭそれぞれの充電状態、すなわちＳＯＣを参照してバランシング開始信号を出力することで、バッテリーモジュールＭ間の充電状態を均一にする。
より具体的には、前記制御部１３は、温度測定部１１で測定されたバッテリーパックＰの温度が設定された第１基準温度よりも低い場合、バッテリーパックＰの予熱のために一部バッテリーモジュールＭに対する強制放電開始信号を出力する。
このような強制放電開始信号が出力される基準温度は、バッテリーの仕様（例えば、バッテリーの種類、容量など）、バッテリーが使用される環境（例えば、該当地域の年平均気温など）などに応じて適切に決定でき、０℃、あるいは−５℃などと多様に設定することができる。
また、前記制御部１３は、強制放電開始信号の出力後一定時間が経過すれば、強制放電終了信号を出力することで強制放電を終了させるが、このような強制放電終了信号の出力時点は、例えばバッテリーパックＰの温度またはバッテリーモジュールＭの放電量に応じて決定することができる。
すなわち、前記制御部１３は、バッテリーパックＰに対する予熱が行われることでバッテリーパックＰの温度が設定された第２基準温度に到達した場合又はバッテリーモジュールＭの放電量が設定された基準放電量に到達した場合、予熱又はバッテリーモジュールＭ間の充電量不均衡の誘発が終了したと判断し、強制放電終了信号を出力することができる。ここで、前記第２基準温度は、上述した第１基準温度よりも高い値に設定される。
一方、前記強制放電終了信号がバッテリーパックＰの温度に応じて出力される場合、このような基準温度（第２基準温度）は、バッテリーの仕様、使用環境などによって適切に決定でき、例えば、上述した第１基準温度よりも約２℃又は３℃程度高く設定することができる。
同様に、前記強制放電終了信号がバッテリーモジュールの放電量に応じて出力される場合、このような基準放電量もバッテリーの仕様、使用環境などによって適切に決定することができる。すなわち、放電量が同じ場合でも、バッテリーの仕様、使用環境などによってバッテリーパックの温度上昇程度は変わり得るため、このような事情を考慮して基準放電量を設定する。
一方、このような基準温度（特に、第１基準温度）と基準放電量との間の関係は、例えば、予め設定されたルックアップテーブルから提供され得る。すなわち、第１基準温度が低く設定されるほど、バッテリーモジュールＭ間の充電量不均衡誘発のための強制放電の量は増大せねばならない。例えば、第１基準温度が−５℃であり、適用されたバッテリーパックが円滑に作動できる最小温度が０℃である場合、求められる放電量は約ＳＯＣ２０％に該当し、第１基準温度がさらに低く設定される場合は基準放電量が２０％よりも多く設定されねばならない。
また、前記制御部１３は、強制放電によって充電状態不均衡が誘発され、複数のバッテリーモジュールＭ間の充電状態、すなわちＳＯＣに設定された第１基準量以上の差が生じた場合、バランシング開始信号を出力することで、バッテリーモジュールＭ間のＳＯＣ差を減少させ、バランシングが進んでこのようなＳＯＣ差が第２基準量の未満になれば、バランシング終了信号を出力する。
例えば、第１基準量がＳＯＣ２０％であり、第２基準量がＳＯＣ１０％に該当すれば、充電状態不均衡の程度がＳＯＣ２０％に到達したときバランシングが始まり、バランシングが進んで充電状態不均衡の程度がＳＯＣ１０％まで減少すれば、バランシングが終わることになる。
ここで、バッテリーモジュールＭ間の充電状態の差が第１基準量以上であるとは、それぞれ最大ＳＯＣ及び最小ＳＯＣを示すバッテリーモジュールＭ間のＳＯＣの差が第１基準量以上である場合、任意に指定した２個のバッテリーモジュール間のＳＯＣの差が第１基準量以上である場合、または全てのバッテリーモジュールのＳＯＣの標準偏差が第１基準量以上である場合などを意味し、必要に応じて多様に指定可能であり、第２基準量の場合も同様である。
また、ここで第１基準量は、上述した基準放電量と同じであるか又は小さく設定されることが望ましい。これは、一部バッテリーモジュールＭが強制放電するにつれてバランシングが行われ、他のバッテリーモジュールＭに対しても放電が起きるようにするためである。
図３及び図４を参照すれば、前記強制放電回路部１４は、一部バッテリーモジュールＭの両端間に接続される強制放電スイッチ１４ａを含み、強制放電時に過電流が流れないように放電抵抗１４ｂをさらに含むこともできる。本発明の図面（図４）では、このような強制放電回路部１４が１つのバッテリーモジュールＭのみに接続されていることが示されているが、本発明がこれに限定されることはない。
前記強制放電スイッチ１４ａは、制御部１３から出力された強制放電開始信号に従ってスイッチオン動作を行うことで一部バッテリーモジュールＭのＳＯＣを減少させ、強制放電終了信号に従ってスイッチオフ動作を行うことで放電を中断させる。一部バッテリーモジュールＭに対するこのような強制放電は、上述したように、バッテリーモジュールＭのＳＯＣ減少量が設定された基準放電量に到達するか、又は、バッテリーパックＰの温度が設定された第２基準温度に到達するまで続く。
前記強制放電回路部１４による一部バッテリーモジュールＭに対する強制放電は、バッテリーモジュールＭ間の充電状態の不均衡を誘発し、それによってバランシングが行われるようになり、全てのバッテリーモジュールＭを予熱させることができる。
前記バランシング部１５は、強制放電によって複数のバッテリーモジュールＭ間の充電状態の差が設定された基準量以上になる場合、充電状態を均一にさせる役割を果たす。
このようなバランシングは、例えば、他のバッテリーモジュールＭよりも充電量が比較的多いバッテリーモジュールＭを放電させることでＳＯＣを減少させる方式で行うことができる。このような方式でバランシングを行うため、前記バランシング部１５は、上述した強制放電回路部１４と類似の形態を有する放電回路として具現され得る。すなわち、前記バランシング部１５は、それぞれのバッテリーモジュールＭの間に接続され、バランシング開始信号及びバランシング終了信号に従ってスイッチオン／オフ動作を行うバランシングスイッチ（図示せず）を含むことができ、放電時に過電流が生じないように抵抗（図示せず）をさらに含むこともできる。
上述したように、前記バランシングスイッチは、バッテリーモジュールＭ間の充電状態の差が第１基準量以上になればスイッチオン動作を行い、バランシングが進むにつれてバッテリーモジュールＭ間の充電状態の差が第２基準量未満になればスイッチオフ動作を行う。
上述したように、本発明の一実施形態によるバッテリー予熱システム１０は、バッテリーパックＰの温度が基準温度未満に落ちれば、一部バッテリーモジュールＭを強制的に放電させ、それによりバランシングを誘発させることでバッテリーパックＰを予熱することができる。したがって、このようなバッテリー予熱システム１０とバッテリーパックＰとが組み合わせられて具現される自動車用電力供給システムは、バッテリーパックＰの予熱を通じて自動車のスタータＳに十分な電力を供給でき、それにより自動車は優れた低温始動性を確保することができる。
以下、図５を参照して本発明の一実施形態によるバッテリー予熱方法を説明する。
図５は、本発明の一実施形態によるバッテリー予熱方法を示したフロー図である。
図５を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリー予熱方法は、上述したバッテリー予熱システム１０を用いてバッテリーパックＰを予熱する方法であって、温度を比較する段階、強制放電開始信号を出力する段階、及びバランシング開始信号を出力する段階を含む。
前記温度を比較する段階は、温度測定部１１によって測定されたバッテリーパックＰの温度を設定された基準温度と比較する段階である。
前記強制放電開始信号を出力する段階は、測定されたバッテリーパックＰの温度を設定された基準温度と比較し、比較の結果、測定された温度が設定された第１基準温度よりも低い場合、一部バッテリーモジュールＭを放電させる強制放電開始信号を出力する段階である。
このような強制放電開始信号が出力されれば、強制放電回路部１４の強制放電スイッチ１４ａがスイッチオンすることで、バッテリーモジュールＭのＳＯＣが設定された基準放電量ほど減少するようになる。
前記バランシング開始信号を出力する段階は、強制放電開始信号によって一部バッテリーモジュールＭのＳＯＣが減少し、バッテリーモジュールＭ間の充電状態に設定された第１基準量以上の差が生じる場合、バッテリーモジュールＭ間の充電状態を均一にするためにバランシング開始信号を出力する段階である。
このようなバランシング開始信号が出力されれば、バランシング部１５は、バッテリーモジュールＭ間の充電状態を均一にするためにバランシング動作を行う。
一方、前記バッテリー予熱方法は、設定された基準放電量以上に放電が行われれば、強制放電終了信号を出力する段階、及びバッテリーモジュールＭ間の充電状態の差が設定された第２基準量未満になれば、バランシング終了信号を出力する段階をさらに含むことで、適切な時点で強制放電及びバランシングを終了させることができる。
上述した本発明の一実施形態によるバッテリー予熱方法は、上述したように、一定条件下で一部バッテリーモジュールＭを強制放電させ、バッテリーパックＰに対するバランシング動作を誘発することで、バッテリーパックＰを予熱させることができ、それにより自動車に優れた低温始動性をもたせることができる。
以下、図６を参照して本発明の別の実施形態によるバッテリー予熱方法を説明する。
図６は、本発明の別の実施形態によるバッテリー予熱方法を示したフロー図である。
図６を参照すれば、本発明の別の実施形態によるバッテリー予熱方法は、上述したバッテリー予熱システム１０を用いるバッテリー予熱方法であって、バッテリーパックを構成するそれぞれのバッテリーモジュールに対するＳＯＣを測定する段階、及びバッテリーモジュール間の充電不均衡如何を判断する段階を含む。
バッテリーモジュールの間に充電不均衡が存在する場合、前記方法は、バッテリーモジュール間のＳＯＣをバランシングするためのバランシング開始信号を出力する段階を含む。バッテリーモジュールの間に充電不均衡が存在しない場合、前記方法は、バッテリーモジュール間の充電不均衡を誘発する信号を出力する段階、及びその後バッテリーモジュール間のＳＯＣをバランシングするためのバランシング開始信号を出力する段階を含む。
バッテリーパックを構成するそれぞれのバッテリーモジュールに対するＳＯＣを測定する段階は、バッテリー状態測定部１２を用いてそれぞれのバッテリーモジュールＭに対するＳＯＣを測定する段階に該当する。
バッテリーモジュール間の充電不均衡如何を判断する段階は、バッテリーモジュールＭの間に充電不均衡があるか否かを決定するため、制御部１３によってそれぞれのバッテリーモジュールＭに対するＳＯＣを比較する段階に該当する。
充電不均衡が存在する場合、バッテリーモジュールＭ間のＳＯＣを均一にするため、バッテリーモジュールＭ間のＳＯＣをバランシングするためのバランシング開始信号が出力される。このようなバランシング開始信号が出力されれば、バランシング部１５は、バッテリーモジュールＭ間のＳＯＣを均一にするためのバランシングを行う。
充電不均衡が存在しない場合、制御部１３によって充電不均衡を誘発する信号が出力され、その後バランシング開始信号が出力される。充電不均衡を誘発する信号は、バッテリーパックＰを構成する１つ以上のバッテリーモジュールＭに対する強制放電開始信号に該当する。前記強制放電開始信号が出力されれば、１つ以上のバッテリーモジュールＭに対する強制放電回路部１４の強制放電スイッチ１４ａは、１つ以上のバッテリーモジュールに対するＳＯＣを減少させるためにスイッチオン動作を行う。
充電不均衡を誘発させる方案としては、バッテリーパックＰを構成する１つ以上のバッテリーモジュールＭに対する強制放電開始信号の出力を含む多様な方案があり得ることを理解せねばならない。充電不均衡を誘発させるため、場合によっては、１つ以上のバッテリーモジュールＭを強制放電させ、１つ以上のバッテリーモジュールＭを強制充電させることが望ましい。
このように、少なくとも一部のバッテリーモジュールＭを強制充電させることで充電状態の不均衡を誘発しようとする場合、バッテリーモジュールの充電には、例えば、バッテリー予熱システム１０の外部から電力を供給する別途の充電器を用いることができる。
充電不均衡が誘発されれば、上述したように、バランシング開始信号を出力することができる。
一方、前記バッテリー予熱方法は、充電不均衡の程度が基準量に到達すれば、充電不均衡の誘発を中断させる終了信号を出力する段階、及び、バッテリーモジュールＭ間のＳＯＣの差が基準量未満になれば、バランシング終了信号を出力する段階をさらに含むことができる。それにより、適切な時点で強制放電及びバランシングを終了させることができる。
さらに、バッテリーパックの温度を測定する段階が行われる場合、バランシング終了信号はバッテリーモジュールの充電量によって出力される代わりに、バッテリーパックの温度が基準温度に到達すれば出力されるようにすることもできる。
一方、本発明の説明において、図１に示された各構成要素は、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として理解されねばならない。
すなわち、本発明のそれぞれの構成要素は、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、それぞれの構成要素が統合または分離しても本発明の論理構成による機能が実現できれば、本発明の範囲内であると解釈されねばならない。また、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。
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と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。
１０ バッテリー予熱システム
１１ 温度測定部
１２ バッテリー状態測定部
１３ 制御部
１４ 強制放電回路部
１４ａ 強制放電スイッチ
１４ｂ 放電抵抗
１５ バランシング部
Ｍ バッテリーモジュール
Ｐ バッテリーパック
Ｓ スタータ

Claims (27)

  1. 自動車のバッテリーパックを構成する複数のバッテリーモジュールそれぞれの充電状態（ＳＯＣ）を測定するバッテリー状態測定部と、
    強制放電開始信号及びバランシング開始信号を選択的に出力する制御部と、
    前記強制放電開始信号に従って前記複数のバッテリーモジュールのうち少なくとも１つのバッテリーモジュールを強制放電させる強制放電回路部と、
    前記バランシング開始信号に従って前記複数のバッテリーモジュールそれぞれの充電量をバランシングするバランシング部と
    を含むバッテリー予熱システム。
  2. バッテリーパックの温度を測定する温度測定部をさらに含み、
    前記制御部は、前記温度測定部で測定された温度が設定された第１基準温度よりも低い場合に、前記強制放電開始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予熱システム。
  3. 前記強制放電回路部は、前記複数のバッテリーモジュールのうち少なくとも１つの両端間に接続される強制放電スイッチを含むことを特徴とする請求項２に記載のバッテリー予熱システム。
  4. 前記強制放電スイッチは、前記強制放電開始信号に従ってスイッチオン動作を行うことを特徴とする請求項３に記載のバッテリー予熱システム。
  5. 前記制御部は、前記強制放電開始信号の出力によって一部バッテリーモジュールの放電量が設定された基準放電量に到達した場合、または、バッテリーパックの温度が設定された第２基準温度に到達した場合に、強制放電終了信号を出力することを特徴とする請求項４に記載のバッテリー予熱システム。
  6. 前記強制放電スイッチは、前記強制放電終了信号に従ってスイッチオフ動作を行うことを特徴とする請求項５に記載のバッテリー予熱システム。
  7. 前記制御部は、前記強制放電回路部によって一部バッテリーモジュールが放電し、複数のバッテリーモジュール間のＳＯＣに第１基準量以上の差が生じた場合に、前記バランシング開始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予熱システム。
  8. 前記バランシング部は、前記複数のバッテリーモジュールそれぞれの両端間に接続されるバランシングスイッチを含むことを特徴とする請求項７に記載のバッテリー予熱システム。
  9. 前記バランシングスイッチは、前記バランシング開始信号に従ってスイッチオン動作を行うことを特徴とする請求項８に記載のバッテリー予熱システム。
  10. 前記制御部は、前記バランシング開始信号の出力によって複数のバッテリーモジュール間のＳＯＣの差が設定された第２基準量未満になった場合に、バランシング終了信号を出力することを特徴とする請求項９に記載のバッテリー予熱システム。
  11. 前記バランシングスイッチは、前記バランシング終了信号に従ってスイッチオフ動作を行うことを特徴とする請求項１０に記載のバッテリー予熱システム。
  12. 前記バッテリー状態測定部は、前記バッテリーモジュールの電圧を測定する電圧センサを含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー予熱システム。
  13. 前記バッテリー状態測定部は、前記電圧センサによってセンシングされた電圧値を含む情報を用いてバッテリーモジュールのＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載のバッテリー予熱システム。
  14. 前記制御部は、前記電圧センサによってセンシングされた電圧値を含む情報を用いてバッテリーモジュールのＳＯＣを算出することを特徴とする請求項１２に記載のバッテリー予熱システム。
  15. 請求項１ないし請求項１４のいずれか一項に記載のバッテリー予熱システムと、
    前記バッテリー予熱システムに接続されたバッテリーパックと
    を含む自動車用電力供給システム。
  16. 請求項１５に記載の自動車用電力供給システムと、
    前記バッテリーパックから始動に必要な電力の供給を受けるスタータと
    を含む自動車。
  17. バッテリーパックの温度と設定された第１基準温度とを比較する段階と、
    前記バッテリーパックの温度が前記第１基準温度よりも低い場合、強制放電開始信号を出力する段階と、
    前記強制放電開始信号により、前記バッテリーパックを構成する複数のバッテリーモジュール間の充電状態に設定された第１基準量以上の差が生じた場合、バランシング開始信号を出力する段階と
    を含むバッテリー予熱方法。
  18. 前記強制放電開始信号の出力によってバッテリーパックの温度が第２基準温度に到達した場合、又は、一部バッテリーモジュールの放電量が設定された基準放電量に到達した場合、強制放電終了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１７に記載のバッテリー予熱方法。
  19. 前記バランシング開始信号によって複数のバッテリーモジュール間の充電状態の差が設定された第２基準量未満になった場合、バランシング終了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１８に記載のバッテリー予熱方法。
  20. 複数のバッテリーモジュールを備えるバッテリーパックを予熱する方法であって、
    バッテリーパックを構成する複数のバッテリーモジュールそれぞれの充電状態（ＳＯＣ）を照会する段階と、
    測定された各バッテリーモジュールのＳＯＣに基づいてバッテリーモジュール間の充電不均衡如何を判断する段階と、
    バッテリーモジュール間に充電不均衡が存在する場合、バッテリーモジュール間のＳＯＣをバランシングするためにバランシング開始信号を出力する段階と、
    バッテリーモジュール間に充電不均衡が存在しない場合、まずバッテリーモジュール間の充電不均衡を誘発する信号を出力した後、バッテリーモジュール間のＳＯＣをバランシングするためのバランシング開始信号を出力する段階と
    を含むバッテリー予熱方法。
  21. 充電不均衡を誘発する信号を出力する段階は、強制放電開始信号を出力することで、バッテリーパックを構成する少なくとも１つのバッテリーモジュールを強制的に放電させる段階であることを特徴とする請求項２０に記載のバッテリー予熱方法。
  22. 充電不均衡を誘発する信号を出力する段階は、バッテリーパックを構成する少なくとも１つのバッテリーモジュールに対する強制充電開始信号を出力する段階であることを特徴とする請求項２１に記載のバッテリー予熱方法。
  23. 充電不均衡を誘発する信号を出力する段階は、強制充電開始信号を出力することで、バッテリーパックを構成する少なくとも１つのバッテリーモジュールを強制的に充電させる段階であることを特徴とする請求項２０に記載のバッテリー予熱方法。
  24. バッテリーパックの温度を第１基準温度と比較する段階をさらに含み、
    バランシング開始信号または充電不均衡を誘発する信号は、バッテリーパックの温度が第１基準温度よりも低い場合に出力されることを特徴とする請求項２０ないし請求項２３のいずれか一項に記載のバッテリー予熱方法。
  25. バッテリーパックの温度を測定する段階と、
    バッテリーパックの温度が第２基準温度に到達した場合、バランシング終了信号を出力する段階と
    をさらに含むことを特徴とする請求項２０ないし請求項２３のいずれか一項に記載のバッテリー予熱方法。
  26. バッテリーモジュール間の充電量の差が基準量に到達した場合、強制放電終了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２０ないし請求項２３のいずれか一項に記載のバッテリー予熱方法。
  27. バランシング開始信号によって複数のバッテリーモジュール間のＳＯＣの差が基準量未満になった場合、バランシング終了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２０ないし請求項２３のいずれか一項に記載のバッテリー予熱方法。
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