JP2016535562A - バッテリー管理システム - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2013年9月24日出願の韓国特許出願第10−2013−0113325号及び2014年9月17日出願の韓国特許出願第10−2014−0123697号に基づく優先権を主張するものであり、該当韓国出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
このような基本的な構造に加えて、前記バッテリーパックには、モーターなどの駆動負荷に対する電力供給の制御、電流または電圧などの電気的特性値の測定、充放電制御、電圧の平滑化(equalization)制御、SOC(State Of Charge)などを推定するためのアルゴリズムが適用され、二次電池の状態をモニタリングし制御するBMU(Battery Management Unit)などがさらに含まれて構成される。
このようなマルチモジュール構造のバッテリーパックは、多数のバッテリーを含むので、一つのBMUを使用して全てのバッテリーの充放電状態を制御するには限界がある。したがって、近年は、バッテリーパックに含まれているバッテリーモジュール毎にBMUを装着し、BMS(Battery Management System)を構成する技術が用いられている。
韓国特許出願公開第10−2011−0027189号明細書(特許文献1)には、BMSに接続された外部装置を電気的に絶縁する方法が開示されている。
図1を参照すれば、バッテリーパックPの信号出力端子に多数のオプトカプラ1−#1〜1−#Nを接続して外部装置Exにそれぞれ情報を伝送しながら、バッテリーパックPと外部装置Exとを電気的に絶縁している。このような従来技術によれば、バッテリーパックのBMSと外部装置との情報伝達のためには多くのオプトカプラが必要となる。言い換えれば、必要なオプトカプラの個数はBMSの出力端子の数に比例して増加するようになる。しかしながら、オプトカプラは一般的な電気素子に比べて比較的に高価の電気素子であるので、それぞれの出力端子毎にオプトカプラを1つずつ設けることは経済的ではない。
したがって、BMSの製造コストを低減させると同時に、BMSと外部装置とを絶縁することができる方法が求められている。
前記バイポーラ接合トランジスタは、NPN型バイポーラ接合トランジスタであり、前記NPN型バイポーラ接合トランジスタのベースは、前記バッテリー管理装置の前記第2端子に接続され、前記NPN型バイポーラ接合トランジスタのエミッタは、前記バッテリー管理装置の前記第1端子に接続され、前記NPN型バイポーラ接合トランジスタのコレクタは、順次接続された隣接したスレイブスイッチ部に備えられたNPN型バイポーラ接合トランジスタのエミッタと前記隣接したスレイブスイッチ部が備えられたバッテリー管理装置の第1端子とを接続する線路上に形成された接続ノードに接続され得る。
前記末端スレイブスイッチ部に備えられたNPN型バイポーラ接合トランジスタのコレクタは、前記マスタースイッチ部に接続され、前記マスタースイッチ部は、前記末端スレイブスイッチ部がターンオンして前記末端スレイブスイッチ部に備えられた前記NPN型バイポーラ接合トランジスタのコレクタに電流が流れれば、ターンオンされ得る。
前記マスタースイッチ部は、バイポーラ接合トランジスタを備えることができる。
前記マスタースイッチ部は、PNP型バイポーラ接合トランジスタを備え、前記PNP型バイポーラ接合トランジスタのベースは、前記末端スレイブスイッチ部に備えられた前記NPN型バイポーラ接合トランジスタのコレクタに接続され得る。
前記マスタースイッチ部に備えられた前記PNP型バイポーラ接合トランジスタのエミッタは、前記末端スレイブスイッチ部を備える前記バッテリー管理装置の前記第2端子に接続され得る。
前記マスタースイッチ部に備えられた前記PNP型バイポーラ接合トランジスタのコレクタは、前記情報伝達部の一端に接続され得る。
前記接続ノードと前記第1端子とを接続する線路上には、前記接続ノードから前記第1端子に電流が流れる方向でダイオードが備えられ得る。
前記末端スレイブスイッチ部は、前記バッテリーアセンブリのうち最高電位を有するバッテリーアセンブリを管理するバッテリー管理装置に備えられ得る。
前記末端スレイブスイッチ部に備えられたPNP型バイポーラ接合トランジスタのコレクタは、前記マスタースイッチ部に接続され、前記マスタースイッチ部は、前記末端スレイブスイッチ部がターンオンして前記末端スレイブスイッチ部に備えられた前記PNP型バイポーラ接合トランジスタのコレクタに電流が流れれば、ターンオンされ得る。
前記マスタースイッチ部は、バイポーラ接合トランジスタを備えることができる。
前記マスタースイッチ部は、NPN型バイポーラ接合トランジスタを備え、前記NPN型バイポーラ接合トランジスタのベースは、前記末端スレイブスイッチ部に備えられた前記PNP型バイポーラ接合トランジスタのコレクタに接続され得る。
前記マスタースイッチ部に備えられた前記NPN型バイポーラ接合トランジスタのエミッタは、前記末端スレイブスイッチ部を備える前記バッテリー管理装置の前記第2端子に接続され得る。
前記マスタースイッチ部に備えられた前記NPN型バイポーラ接合トランジスタのコレクタは、前記情報伝達部の一端に接続され得る。
前記接続ノードと前記第2端子とを接続する線路上には、前記第2端子から前記接続ノードに電流が流れる方向でダイオードが備えられ得る。
前記末端スレイブスイッチ部は、前記バッテリーアセンブリのうち最低電位を有するバッテリーアセンブリを管理するバッテリー管理装置に備えられ得る。
前記情報伝達部は、前記外部装置に情報を伝達するものの、前記情報伝達部と前記外部装置とを絶縁するオプトカプラであり得る。
上記の課題を達成するために、本発明のさらに別の態様によるバッテリー駆動システムは、前記バッテリーパックと、前記バッテリーパックから電力の供給を受ける負荷とを含むことができる。
図2を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリー管理システムは、2以上のバッテリー管理装置20−#1〜20−#N、2以上のスレイブスイッチ部30−#1〜30−#N、情報伝達部50、及びマスタースイッチ部40を含む。
ここで、前記二次電池セル11の種類は特に限定されない。それぞれの二次電池セル11は、再充電自在であって、充電または放電電圧を考慮してリチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などで構成できる。また、前記二次電池セル11の個数は、求められる出力電圧または充電容量に応じて多様に設定することができる。しかしながら、本発明が二次電池セル11の種類、出力電圧、充電容量などによって限定されることはない。また、図2には前記二次電池セル11が全て直列に接続された実施形態を示したが、本発明が前記二次電池セル11の接続方法によって制限されることはない。
また、前記バッテリー管理装置20は、外部装置60から自身が管理するバッテリーアセンブリ10の充放電に関連する制御信号を受信し、自身が管理するバッテリーアセンブリ10の状態に関連する情報などを外部装置60に送信することができる。本発明の一実施形態によるバッテリー管理システムは、前記2以上のバッテリー管理装置20−#1〜20−#Nが一つの情報伝達部50を通じて自身が管理するバッテリーアセンブリ10−#1〜10−#Nの状態に関連する情報などを外部装置60に伝達することができる。
一方、前記バッテリー管理装置20は、前記第2端子22が一定電圧を出力できるよう、レギュレーター(regulator)を含むことができる。レギュレーターとは、回路に一定電圧を提供する装置であって、このようなレギュレーターは、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者には既知の装置であるので、詳細な説明は省略する。
オプトカプラとは、発光源(入力)と光検出器(出力)とからなるスイッチング素子である。一般に、発光源としては、赤外線発光ダイオード(LED)が使用され、光検出器としては、光を受ければターンオンされるフォトダイオードやフォトトランジスタが使用される。したがって、入力側inに電流を流せば、発光源で光を発散し、出力側out素子であるフォトダイオードやフォトトランジスタがターンオンする。すなわち、電気的カップリングではなく、光によってターンオンまたはターンオフするスイッチング素子である。したがって、前記オプトカプラOCは、外部装置60に情報または信号を伝達すると共に、バッテリー管理システムと外部装置60とを絶縁することができる。
このとき、前記スレイブスイッチ部30−#1〜30−#Nは、それぞれのバッテリー管理装置20−#1〜20−#N毎に備えられ、前記第1端子21と第2端子22と間に接続され得る。前記スレイブスイッチ部30−#1〜30−#Nは、第1端子21から出力される可変電圧によって選択的にターンオン又はターンオフされ得る。
このように、スレイブスイッチ部30−#1〜30−#Nは、外部装置60に情報を伝達しようとするバッテリー管理装置に備えられたスレイブスイッチ部がターンオンすれば、末端スレイブスイッチ部30−#Nの方向に順次ターンオンされ、情報伝達部50にバッテリー管理装置の情報を伝達できるように情報伝達経路を形成することができる。
前記マスタースイッチ部40は、前記情報伝達部50と前記スレイブスイッチ部30−#1〜30−#Nとの間に備えられ得る。より具体的には、前記マスタースイッチ部40は、前記スレイブスイッチ部30−#1〜30−#Nのうち末端に備えられた末端スレイブスイッチ部30−#Nと前記情報伝達部50との間に備えられ、前記末端スレイブスイッチ部30−#N及び前記情報伝達部50に直接接続され得る。
したがって、前記スレイブスイッチ部30−#1〜30−#Nのうちいずれか一つのスレイブスイッチ部がターンオンすれば、ターンオンした前記いずれか一つのスレイブスイッチ部から末端スレイブスイッチ部30−#Nの方向にスレイブスイッチ部30−#1〜30−#Nが順次ターンオンされる。その結果、末端スレイブスイッチ部30−#Nもターンオンされれば、マスタースイッチ部40もターンオンし、情報伝達部50が外部装置60に情報を伝達できるようになる。
前記スレイブスイッチ部は、バイポーラ接合トランジスタ(BJT;Bipolar Junction Transistor)を備えることができる。すなわち、スレイブスイッチ部は、バイポーラ接合トランジスタをスイッチング素子として使用することができる。
前記NPN型バイポーラ接合トランジスタ30N−#1〜30N−#Nは、3つの端子を備えることができる。すなわち、NPN型バイポーラ接合トランジスタは、ベースB、エミッタE、及びコレクタCの3つの端子を備えることができる。前記NPN型バイポーラ接合トランジスタは、ベースBに電流が入力されれば、エミッタEとコレクタCとの間に電流が流れるようにターンオンされる。
まず、図2の第2スレイブスイッチ部30−#2を見れば、前記第2スレイブスイッチ部30−#2は、第2NPN型バイポーラ接合トランジスタ30N−#2を備え、前記第2NPN型バイポーラ接合トランジスタ30N−#2は、ベースB、エミッタE、及びコレクタCを備えている。前記ベースBは、第2バッテリー管理装置20−#2の第2端子22に接続される。そして、前記エミッタEは、第2バッテリー管理装置20−#2の第1端子21に接続される。そして、前記コレクタCは、第2スレイブスイッチ部30−#2と第3スレイブスイッチ部30−#3との間の接続ノードnsに接続される。このような接続ノードnsには、前記コレクタCと、隣接したNPN型バイポーラ接合トランジスタである第3NPN型バイポーラ接合トランジスタ30N−#3のエミッタEと、隣接したスレイブスイッチ部である第3スレイブスイッチ部30−#3が備えられた第3バッテリー管理装置20−#3の第1端子21とが接続されている。
前記PNP型バイポーラ接合トランジスタのベースは、末端スレイブスイッチ部に備えられたNPN型バイポーラ接合トランジスタのコレクタに接続され、末端スレイブスイッチ部がターンオンすれば、前記PNP型バイポーラ接合トランジスタのベースから電流が流れて、PNP型バイポーラ接合トランジスタのエミッタとコレクタとの間に電流が流れるように具現される。
例えば、第2バッテリー管理装置20−#2が情報を伝送しようとする場合を想定してみる。この場合、第2バッテリー管理装置20−#2の第1端子21は、第2端子22が出力する一定電圧よりも低い電圧を出力する。第2端子22の電圧が第1端子21の電圧よりも高いので、第2NPN型バイポーラ接合トランジスタ30N−#2のベースBに電流が流れ、これにより第2NPN型バイポーラ接合トランジスタ30N−#2のエミッタEとコレクタCとの間に電流が流れるようになる。したがって、第2スレイブスイッチ部30−#2はターンオンされる。
外にも、本発明の一実施形態によるバッテリー管理システムは、過電流防止のために保護抵抗Rをさらに含むことができる。
図3は、本発明の別の実施形態によるバッテリー管理システムの構成を概略的に示した回路図である。
図3を参照すれば、本発明の別の実施形態によるバッテリー管理システムは、スレイブスイッチ部30のターンオン順番が上述した本発明の一実施形態によるバッテリー管理システムと逆である。すなわち、本発明の別の実施形態によれば、高電位端のスレイブスイッチ部30−#1が先にターンオンし、低電位端方向に順次スレイブスイッチ部がターンオンされる。
そして、前記接続ノードnsと前記第2端子22とを接続する線路上には、ダイオードDが接続されている。ここで、前記ダイオードDは、前記第2端子22から前記接続ノードnsに電流が流れる方向で備えられる。
前記スレイブスイッチ部30−#1〜30−#Nのうち末端スレイブスイッチ部30−#Nは、前記バッテリーアセンブリ10−#1〜10−#Nのうち最低電位を有するバッテリーアセンブリ10−#Nを管理するバッテリー管理装置20−#Nに備えられている。そして、前記末端スレイブスイッチ部30−#Nは、マスタースイッチ部40に接続され、前記マスタースイッチ部40は、前記末端スレイブスイッチ部30−#Nのターンオンによってターンオンされるように構成されている。
また、本発明によるバッテリーパックは、前記バッテリーパックと、前記バッテリーパックから電力の供給を受ける負荷とを含むバッテリー駆動システムの一構成要素になり得る。
すなわち、各構成要素は、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ので、各構成要素が統合または分離されても、本発明の論理構成が果たす機能を実現できれば、本発明の範囲内であると解釈されねばならず、同一または類似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ことは勿論である。
11 二次電池セル
20 バッテリー管理装置
21 第1端子
22 第2端子
30 スレイブスイッチ部
40 マスタースイッチ部
50 情報伝達部
60 外部装置
Claims (26)
- 2以上のバッテリーアセンブリが順次接続されたバッテリーパックを管理するバッテリー管理システムであって、
可変電圧を出力する第1端子及び一定電圧を出力する第2端子を備え、前記バッテリーアセンブリ毎に備えられた2以上のバッテリー管理装置と、
前記バッテリー管理装置毎に備えられ、前記第1端子と前記第2端子との間に接続されて前記第1端子から出力される可変電圧によって選択的にターンオン又はターンオフされる、互いに順次接続された2以上のスレイブスイッチ部と、
前記バッテリー管理装置の情報を外部装置に伝達する情報伝達部と、を含み、
前記スレイブスイッチ部は、前記スレイブスイッチ部のうち、外部装置に情報を伝達しようとするバッテリー管理装置に備えられたスレイブスイッチ部がターンオンすれば、前記スレイブスイッチ部のうち、末端に備えられた末端スレイブスイッチ部の方向に順次ターンオンされて、前記情報伝達部が前記外部装置に情報を伝達できるように情報伝達経路を形成することを特徴とするバッテリー管理システム。 - 前記スレイブスイッチ部は、バイポーラ接合トランジスタを備え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。
- 前記バイポーラ接合トランジスタは、NPN型バイポーラ接合トランジスタであり、
前記NPN型バイポーラ接合トランジスタのベースは、前記バッテリー管理装置の前記第2端子に接続され、
前記NPN型バイポーラ接合トランジスタのエミッタは、前記バッテリー管理装置の前記第1端子に接続され、
前記NPN型バイポーラ接合トランジスタのコレクタは、順次接続された隣接したスレイブスイッチ部に備えられたNPN型バイポーラ接合トランジスタのエミッタと前記隣接したスレイブスイッチ部が備えられたバッテリー管理装置の第1端子とを接続する線路上に形成された接続ノードに接続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。 - 前記情報伝達部と前記末端スレイブスイッチ部との間に接続され、前記末端スレイブスイッチ部のターンオンによってターンオンされるマスタースイッチ部をさらに含む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。
- 前記末端スレイブスイッチ部に備えられたNPN型バイポーラ接合トランジスタのコレクタは、前記マスタースイッチ部に接続され、
前記マスタースイッチ部は、前記末端スレイブスイッチ部がターンオンして前記末端スレイブスイッチ部に備えられた前記NPN型バイポーラ接合トランジスタのコレクタに電流が流れれば、ターンオンされることを特徴とする請求項4に記載のバッテリー管理システム。 - 前記マスタースイッチ部は、バイポーラ接合トランジスタを備えることを特徴とする請求項5に記載のバッテリー管理システム。
- 前記マスタースイッチ部は、PNP型バイポーラ接合トランジスタを備え、
前記PNP型バイポーラ接合トランジスタのベースは、前記末端スレイブスイッチ部に備えられた前記NPN型バイポーラ接合トランジスタのコレクタに接続され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。 - 前記マスタースイッチ部に備えられた前記PNP型バイポーラ接合トランジスタのエミッタは、前記末端スレイブスイッチ部を備える前記バッテリー管理装置の前記第2端子に接続されることを特徴とする請求項7に記載のバッテリー管理システム。
- 前記マスタースイッチ部に備えられた前記PNP型バイポーラ接合トランジスタのコレクタは、前記情報伝達部の一端に接続されることを特徴とする請求項8に記載のバッテリー管理システム。
- 前記NPN型バイポーラ接合トランジスタのベースと前記NPN型バイポーラ接合トランジスタのエミッタとを接続する線路上には、キャパシタが備えら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。
- 前記接続ノードと前記第1端子とを接続する線路上には、前記接続ノードから前記第1端子に電流が流れる方向でダイオードが備えら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。
- 前記末端スレイブスイッチ部は、前記バッテリーアセンブリのうち最高電位を有するバッテリーアセンブリを管理するバッテリー管理装置に備えら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。
- 前記バイポーラ接合トランジスタは、PNP型バイポーラ接合トランジスタであり、
前記PNP型バイポーラ接合トランジスタのベースは、前記バッテリー管理装置の前記第1端子に接続され、
前記PNP型バイポーラ接合トランジスタのエミッタは、前記バッテリー管理装置の前記第2端子に接続され、
前記PNP型バイポーラ接合トランジスタのコレクタは、順次接続された隣接したスレイブスイッチ部に備えられたPNP型バイポーラ接合トランジスタのエミッタと前記隣接したスレイブスイッチ部が備えられたバッテリー管理装置の第2端子とを接続する線路上に形成された接続ノードに接続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。 - 前記情報伝達部と前記末端スレイブスイッチ部との間に接続され、前記末端スレイブスイッチ部のターンオンによってターンオンされるマスタースイッチ部をさらに含む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。
- 前記末端スレイブスイッチ部に備えられたPNP型バイポーラ接合トランジスタのコレクタは、前記マスタースイッチ部に接続され、
前記マスタースイッチ部は、前記末端スレイブスイッチ部がターンオンして前記末端スレイブスイッチ部に備えられた前記PNP型バイポーラ接合トランジスタのコレクタに電流が流れれば、ターンオンされることを特徴とする請求項14に記載のバッテリー管理システム。 - 前記マスタースイッチ部は、バイポーラ接合トランジスタを備え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。
- 前記マスタースイッチ部は、NPN型バイポーラ接合トランジスタを備え、
前記NPN型バイポーラ接合トランジスタのベースは、前記末端スレイブスイッチ部に備えられた前記PNP型バイポーラ接合トランジスタのコレクタに接続されることを特徴とする請求項16に記載のバッテリー管理システム。 - 前記マスタースイッチ部に備えられた前記NPN型バイポーラ接合トランジスタのエミッタは、前記末端スレイブスイッチ部を備える前記バッテリー管理装置の前記第2端子に接続されることを特徴とする請求項17に記載のバッテリー管理システム。
- 前記マスタースイッチ部に備えられた前記NPN型バイポーラ接合トランジスタのコレクタは、前記情報伝達部の一端に接続されることを特徴とする請求項18に記載のバッテリー管理システム。
- 前記PNP型バイポーラ接合トランジスタのベースと前記PNP型バイポーラ接合トランジスタのエミッタとを接続する線路上には、キャパシタが備えられることを特徴とする請求項14に記載のバッテリー管理システム。
- 前記接続ノードと前記第2端子とを接続する線路上には、前記第2端子から前記接続ノードに電流が流れる方向でダイオードが備えられることを特徴とする請求項14に記載のバッテリー管理システム。
- 前記末端スレイブスイッチ部は、前記バッテリーアセンブリのうち最低電位を有するバッテリーアセンブリを管理するバッテリー管理装置に備えられることを特徴とする請求項14に記載のバッテリー管理システム。
- 前記スレイブスイッチ部は、前記第1端子が出力する可変電圧が前記第2端子が出力する一定電圧よりも低ければ、ターンオン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。
- 前記情報伝達部は、前記外部装置に情報を伝達するものの、前記情報伝達部と前記外部装置とを絶縁するオプトカプラ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。
- 請求項1ないし24のいずれか一項に記載のバッテリー管理システムを含むバッテリーパック。
- 請求項25に記載のバッテリーパックと、
前記バッテリーパックから電力の供給を受ける負荷と、を含むバッテリー駆動システム。
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KR101785537B1 (ko) * | 2015-02-26 | 2017-10-16 | 주식회사 엘지화학 | 이차 전지 관리 장치의 기능 검증 시스템 |
US10673254B2 (en) * | 2016-07-22 | 2020-06-02 | Renesas Electronics America Inc. | Simple battery and charger system |
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KR102184369B1 (ko) * | 2016-12-09 | 2020-11-30 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 팩의 통신 시스템 및 이를 포함하는 배터리 팩 |
CN109130948B (zh) * | 2018-09-12 | 2024-03-01 | 深圳市思达仪表有限公司 | 一种bms双辅源供电系统 |
CN109698533A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-30 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 空间锂电池自供电均衡调节系统 |
KR20220049256A (ko) | 2020-10-14 | 2022-04-21 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 장치 |
US20240039058A1 (en) * | 2022-07-29 | 2024-02-01 | Ningbo Daye Garden Machinery Co., Ltd | Battery pack, electric tool and charging device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003111297A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Nagano Japan Radio Co | 蓄電素子の電圧検出回路 |
JP2003303626A (ja) * | 2002-04-10 | 2003-10-24 | Nissan Motor Co Ltd | 組電池の異常検出装置 |
JP2005117780A (ja) * | 2003-10-07 | 2005-04-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池用保護icおよびそれを利用した電池パック |
JP2008211962A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-09-11 | Ami Semiconductor Belgium Bvba | 複数のパワーセルとともに用いるための信号システムおよび方法、ならびに、複数のパワーセルを監視するためのシステムおよび方法 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7557538B2 (en) * | 2001-09-03 | 2009-07-07 | Gpe International Limited | Intelligent serial battery charger |
KR100680901B1 (ko) * | 2006-02-28 | 2007-02-09 | 김금수 | 배터리 관리 시스템 및 그 제어 방법 |
ES2678411T3 (es) * | 2006-11-10 | 2018-08-10 | Lithium Balance A/S | Sistema de gestión de baterías |
KR100908716B1 (ko) | 2007-03-02 | 2009-07-22 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법 |
US9270133B2 (en) | 2007-04-02 | 2016-02-23 | Linear Technology Corporation | Monitoring cells in energy storage system |
JP5431842B2 (ja) * | 2008-10-21 | 2014-03-05 | セイコーインスツル株式会社 | バッテリ状態監視回路及びバッテリ装置 |
KR20110027189A (ko) | 2009-09-10 | 2011-03-16 | 주식회사 레오모터스 | 배터리 관리 시스템의 출력 제어 회로 |
WO2011031067A2 (ko) * | 2009-09-10 | 2011-03-17 | 주식회사 레오모터스 | 배터리 관리 시스템의 입출력 제어 회로 |
FR2956529B1 (fr) | 2010-02-17 | 2012-03-16 | Inst Polytechnique Grenoble | Systeme d'equilibrage par couplage magnetique d'une association serie d'elements de generation ou de stockage d'energie electrique |
KR101891843B1 (ko) * | 2010-11-02 | 2018-09-28 | 나비타스 솔루션스, 아이엔씨. | 스마트 배터리 관리를 위한 무선 배터리 에어리어 네트웍 |
US8907625B2 (en) * | 2011-07-15 | 2014-12-09 | O2Micro, Inc. | Battery management systems with vertical bus circuits |
KR20130033196A (ko) * | 2011-09-26 | 2013-04-03 | 주식회사 엘지화학 | 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법 |
CN102427259A (zh) * | 2011-12-02 | 2012-04-25 | 苏州冠硕新能源有限公司 | 电池管理系统 |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003111297A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Nagano Japan Radio Co | 蓄電素子の電圧検出回路 |
JP2003303626A (ja) * | 2002-04-10 | 2003-10-24 | Nissan Motor Co Ltd | 組電池の異常検出装置 |
JP2005117780A (ja) * | 2003-10-07 | 2005-04-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池用保護icおよびそれを利用した電池パック |
JP2008211962A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-09-11 | Ami Semiconductor Belgium Bvba | 複数のパワーセルとともに用いるための信号システムおよび方法、ならびに、複数のパワーセルを監視するためのシステムおよび方法 |
Also Published As
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