JP2020504422A - マスターバッテリー管理ユニット及びこれを含むバッテリーパック - Google Patents

マスターバッテリー管理ユニット及びこれを含むバッテリーパック Download PDF

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Abstract

マスターバッテリー管理ユニット及びこれを含むバッテリーパックが開示される。上記マスターバッテリー管理ユニットは、上記バッテリーパックのパック情報を生成するように構成されたセンシング部と、上記バッテリーパック電圧を用いて第１動作電圧を生成するように構成された第１マスター電源供給部と、上記第１マスター電源供給部から提供される上記第１動作電圧に応じて第１転換信号を出力するように構成された通信部と、上記第１転換信号に応じて、上記パック電圧を用いて第２動作電圧を生成するように構成された第２マスター電源供給部と、上記第２マスター電源供給部から提供される上記第２動作電圧を用いて動作し、上記パック情報及びモジュール情報の少なくとも一つに基づき、予め決められた項目に対するテストを行うように構成された制御部と、を含む。

Description

本発明は、バッテリー管理ユニットに関し、より詳しくは、バッテリーモジュールに含まれた複数のバッテリーモジュールに一対一に設けられるスレーブバッテリー管理ユニットを制御するマスターバッテリー管理ユニット及びこれを含むバッテリーパックに関する。
本出願は、２０１７年７月２５日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−００９４２５４号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
最近、ノートブックＰＣ、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急増し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれ、反復的な充放電の可能な高性能二次電池についての研究が活発に進行しつつある。
現在、商用化した二次電池としては、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、リチウム二次電池などがあり、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリー効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
電気車などに適用されるバッテリーパックは、通常、相互直列に接続した複数のバッテリーモジュール及び複数のバッテリー管理ユニットを含む。バッテリー管理ユニットは、ＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）とも称し得る。各ＢＭＵは、自分が管理するバッテリーモジュールの状態をモニター及び制御する。最近は、大容量かつ高出力のバッテリーパックが要求されることによって、バッテリーパックに含まれるバッテリーモジュールの個数も増加しつつある。このようなバッテリーパックに含まれた各バッテリーモジュールの状態を効率的に管理するために、マルチスレーブ構造が開示されている。マルチスレーブ構造は、各バッテリーモジュールに設えられる複数のスレーブＢＭＵ及び上記複数のスレーブＢＭＵを全般的に管制するマスターＢＭＵを含む。この際、複数のスレーブＢＭＵとマスターＢＭＵとの通信は、有線方式、無線方式または有・無線が組み合わせられた方式で行われ得る。
各スレーブＢＭＵ及びマスターＢＭＵは、多様な回路的部品及びこれらを連結する複数の電気ラインを含む。特に、マスターＢＭＵが正常に複数のスレーブＢＭＵの動作を管制するためには、各スレーブＢＭＵの正常な動作が前提されるべきである。ただ一つのスレーブＢＭＵに欠陷が存在しても、バッテリーパックの全体的な性能に大きい影響を及ぼし得るためである。
したがって、マスターＢＭＵがバッテリーパックに設けられた時点からバッテリーパックが出庫する時点までの期間内に、マスターＢＭＵが正常に動作するか否か、欠陷が存在するか否かをテストする必要がある。
ところが、従来には、マスターＢＭＵに対して予め決められた項目をテストするためには、それに先立って作業者が直接マスターＢＭＵに鉛蓄電池などのような別の電源を連結してマスターＢＭＵをウェークアップしなければならない制約が存在し、テストのための事前準備過程が非効率的であるという短所がある。
本発明は、作業者が直接電源を連結する過程がなくても、複数のスレーブＢＭＵを正常に制御するのに要求される項目に対するテストを行うことができるマスターＢＭＵ及びこれを含むバッテリーパックを提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
上記の課題を達成するための本発明の多様な実施例は、以下のようである。
本発明の一面によるバッテリー管理ユニットは、複数のバッテリーモジュール及び上記複数のバッテリーモジュールに一対一に設けられる複数のスレーブバッテリー管理ユニットを含むバッテリーパックのためのものである。上記マスターバッテリー管理ユニットは、上記バッテリーパックのパック電圧を含む電気的パラメータを検出し、検出された電気的パラメータに基づいてパック情報を生成するように構成されたセンシング部と、上記複数のバッテリーモジュールから提供される上記パック電圧を用いて第１動作電圧を生成するように構成された第１マスター電源供給部と、相互動作可能に接続したアンテナ及び無線通信回路を含み、上記第１マスター電源供給部から提供される上記第１動作電圧を用いて動作し、上記第１動作電圧に応じて第１転換信号を出力するように構成された通信部と、上記第１転換信号に応じ、上記複数のバッテリーモジュールから提供される上記パック電圧を用いて第２動作電圧を生成するように構成された第２マスター電源供給部と、上記第２マスター電源供給部から提供される上記第２動作電圧を用いて動作し、上記パック情報及び上記複数のスレーブバッテリー管理ユニットからのモジュール情報の少なくとも一つに基づき、予め決められた項目に対するテストを行うように構成された制御部と、を含む。
また、上記第２マスター電源供給部から提供される上記第２動作電圧を用いて第３動作電圧を生成するように構成された第３マスター電源供給部をさらに含み得る。この場合、上記制御部は、上記第３動作電圧を用いて動作し得る。
また、上記複数のスレーブバッテリー管理ユニット、上記センシング部及び上記通信部の少なくとも一つと上記制御部との通信を中継するように構成された絶縁部をさらに含み得る。
また、上記制御部は、動作中に上記通信部とは独立的に上記第１転換信号を出力し得る。
また、第１入力端子及び第２入力端子と、出力端子とを含む論理和回路をさらに含み得る。上記論理和回路の上記第１入力端子は、上記通信部からの上記第１転換信号を受け、上記論理和回路の上記第２入力端子は、上記制御部からの上記第１転換信号を受け得る。この場合、上記論理和回路の上記出力端子は、上記通信部からの上記第１転換信号または上記制御部からの上記第１転換信号を上記第２マスター電源供給部に出力し得る。
また、上記制御部は、上記バッテリーパックが搭載される対象に備えられた補助電源に電気的に接続するとき、上記第１転換信号の出力を中断し、上記第１転換信号とは独立した第２転換信号を出力し得る。この場合、上記第１マスター電源供給部は、上記第２転換信号に応じて、上記通信部の動作のために提供される上記第１動作電圧の生成を中断し得る。
また、上記通信部は、上記テストの結果を示すＲＦ信号を上記アンテナ及び上記無線通信回路を介して外部の作業者端末に送信し得る。
本発明の他面によるバッテリー管理システムは、上記マスターバッテリー管理ユニットを含む。
本発明のさらなる側面によるバッテリーパックは、上記バッテリー管理システムを含む。
本発明の実施例の少なくとも一つによるマスターＢＭＵは、作業者が直接電源を連結することなく、少なくとも一つのバッテリーモジュールの電気エネルギーを用いて、複数のスレーブＢＭＵを正常に制御するのに要求される項目に対するテストを行うことができる。
また、本発明の実施例の少なくとも一つによるマスターＢＭＵは、上記テストの結果を無線方式によって外部（例えば、作業者の端末）に送信することができる。
また、本発明の実施例の少なくとも一つによるマスターＢＭＵは、バッテリー管理システムが含まれたバッテリーパックが、予め決められた対象（例えば、電気自動車）に設けられたか否かによって、無線通信回路の機能を転換できる。
本発明の効果は上述の効果に制限されず、言及されていないさらに他の効果は、請求範囲の記載から当業者にとって明確に理解されるであろう。
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例を例示するものであり、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、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。
本発明の一実施例によるバッテリー管理システム及びこれを含むバッテリーパックの構成を概略的に示す図である。 本発明の一実施例によるスレーブＢＭＵの構成を概略的に示す図である。 図２に示したセルバランシング部の構成を概略的に示す図である。 本発明の一実施例によるマスターＢＭＵの構成を概略的に示す図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。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例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例に過ぎず、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ため、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。
また、本発明に関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨をあいまいにすると判断される場合、その説明を省略する。
第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素のうちいずれか一つを残りと区別する目的として使用され、このような用語によって構成要素が限定されることではない。
なお、明細書の全体にかけて、ある部分が、ある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反する記載がない限り、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み得ることを意味する。また、明細書に記載の「制御ユニット」のような用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を示し、これはハードウェアやソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの結合せにより実施され得る。
さらに、明細書の全体に亘って、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されているとするとき、これは、「直接的に連結（接続）」されている場合のみならず、その中間に他の素子を介して「間接的に連結（接続）」されている場合も含む。
以下、本発明の実施例による複数のバッテリー管理ユニットを含むバッテリー管理システムについて説明する。この際、複数のＢＭＵのうち少なくとも一つはマスターＢＭＵであり、残りはスレーブＢＭＵであり得る。
図１は、本発明の一実施例によるバッテリー管理システム３０及びこれを含むバッテリーパック１０の構成を概略的に示す図である。
図１を参照すれば、バッテリーパック１０は、複数のバッテリーモジュール２０及びバッテリー管理システム３０を含む。各バッテリーモジュール２０は、少なくとも一つのバッテリーセル（図２の「２１」参照）を含み得る。バッテリー管理システム３０は、複数のスレーブＢＭＵ１００及び少なくとも一つのマスターＢＭＵ２００を含む。バッテリーパック１０は、電気自動車に搭載され、電気自動車の電気モーターの駆動に要求される電力を供給できる。
以下では、説明の便宜のために、バッテリーパック１０が相互直列接続したｎ（ｎは、２以上の自然数）個のバッテリーモジュール２０を含み、各バッテリーモジュール２０は、相互直列接続したｍ（ｍは、２以上の自然数）個のバッテリーセル２１を含み、バッテリー管理システム３０は、ｎ個のスレーブＢＭＵ１００及び単一のマスターＢＭＵ２００を含むと仮定する。
複数のスレーブＢＭＵ１００−１〜１００−ｎは、バッテリーパック１０に含まれた複数のバッテリーモジュール２０−１〜２０−ｎに一対一に対応するように設けられる。
複数のスレーブＢＭＵ１００−１〜１００−ｎ各々は、複数のバッテリーモジュール２０−１〜２０−ｎのうち自分が設けられたいずれか一つのバッテリーモジュール２０−ｊと電気的に接続する。ここで、ｊは、１以上ｎ以下の自然数である。
複数のスレーブＢＭＵ１００−１〜１００−ｎ各々は、自分と電気的に接続したバッテリーモジュール２０−ｊの全般的な状態（例えば、電圧、電流、温度）を検出し、バッテリーモジュール２０の状態を調節するための各種制御機能（例えば、充電、放電、バランシング）を行う。この際、各制御機能は、スレーブＢＭＵ１００がバッテリーモジュール２０の状態に基づいて直接実行するか、または、マスターＢＭＵ２００からの命令に応じて実行することであり得る。
複数のスレーブＢＭＵ１００−１〜１００−ｎ及びマスターＢＭＵ２００は、デイジーチェーン（ｄａｉｓｙ ｃｈａｉｎ）のような有線ネットワークによって相互通信接続できる。
図２は、本発明の一実施例によるスレーブＢＭＵ１００の構成を概略的に示す図であり、図３は、本発明の一実施例によるセルバランシング部１５０の構成を概略的に示す図である。
図１及び図２を参照すれば、各スレーブＢＭＵ１００は、センシング部１１０、第１電源供給部１２１及び通信部１３０を含み得る。選択的に、各スレーブＢＭＵ１００は、第２電源供給部１２２、絶縁部１４０、セルバランシング部１５０、メモリー１７１及び制御部１７０の少なくとも一つをさらに含み得る。
センシング部１１０は、バッテリーモジュール２０の状態を示す電気的パラメータを検出するように構成される。具体的に、センシング部１１０は、バッテリーモジュール２０に含まれた各バッテリーセル２１の電圧を検出する電圧測定回路を含み、選択的にバッテリーモジュール２０の温度を検出する温度検出回路をさらに含み得る。
センシング部１１０の電圧検出回路は、複数の電気ラインを介して各バッテリーセル２１に電気的に接続した電圧センサー１１１を用いて、各バッテリーセル２１の電圧を検出し、検出された電圧を示す電圧情報を生成する。
また、センシング部１１０の温度検出回路は、バッテリーモジュール２０内、またはバッテリーモジュール２０から所定の距離内に配置された温度センサー１１２を用いて、バッテリーモジュール２０またはバッテリーモジュール２０に含まれた少なくとも一つのバッテリーセル２１の温度を検出し、検出された温度を示す温度情報を受信する。
センシング部１１０は、電圧情報及び温度情報の少なくとも一つを含む検出信号を出力する。センシング部１１０によって出力された検出信号は、少なくとも通信部１３０によって受信され得る。この場合、センシング部１１０と通信部１３０とは、シリアル通信モードの一つ、例えば、ＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）モードによって相互通信し得る。
第１電源供給部１２１は、ＤＣ−ＤＣ電圧変換が可能な装置、例えば、ＬＤＯ（Ｌｏｗ Ｄｒｏｐ Ｏｕｔ）レギュレーター、線形（ｌｉｎｅａｒ）レギュレーター及びＳＭＰＳ（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｍｏｄｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）の少なくとも一つを含む電圧変換回路を含む。第１電源供給部１２１は、バッテリーモジュール２０から電気エネルギーが供給されれば、電圧変換回路を用いてバッテリーモジュール２０の両端電圧であるモジュール電圧から予め決められた一つ以上の動作電圧を生成する。その後、第１電源供給部１２１は、上記動作電圧をスレーブＢＭＵ１００に含まれた他の回路構成に提供する。
一例で、第１電源供給部１２１は、センシング部１１０、通信部１３０、絶縁部１４０及びセルバランシング部１５０に、同じレベルの動作電圧を提供し得る。他の例で、第１電源供給部１２１は、センシング部１１０、通信部１３０、絶縁部１４０及びセルバランシング部１５０のいずれか一つには、残りの他の一つに提供される動作電圧（例えば、３．３Ｖ）とはレベルが異なる動作電圧（例えば、５．０Ｖ）を提供し得る。
または、センシング部１１０、通信部１３０、絶縁部１４０及びセルバランシング部１５０の少なくとも一つは、第１電源供給部１２１によって提供される動作電圧ではなく、自らに備えられた電圧変換回路を用いて、バッテリーモジュール２０のモジュール電圧を自分の動作に要求される動作電圧に変換することもできる。
通信部１３０は、相互動作可能に連結されたアンテナ１３１、無線通信回路１３２及び有線通信回路１３３を含み、第１電源供給部１２１から提供される動作電圧を用いて動作するように構成される。
通信部１３０は、電気ラインによってセンシング部１１０に電気的に接続した第１入力ポートＩＮ１を含み、第１入力ポートＩＮ１を通じてセンシング部１１０からの検出信号を受信する。選択的に、通信部１３０は、第２入力ポートＩＮ２を含み得る。また、通信部１３０は、電気ラインによってセンシング部１１０に電気的に接続した第１出力ポートＯＵＴ１をさらに含み得、第１出力ポートＯＵＴ１を通じて検出信号の送信を要請する制御信号をセンシング部１１０に送信し得る。
無線通信回路１３２は、無線トランシーバ１３２ａ及びＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１３２ｂを含み得る。この際、無線トランシーバ１３２ａ及びＭＣＵ１３２ｂは、単一のチップに一体で集積化した半導体として実施可能であり、これを「ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）−ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ Ｃｈｉｐ）」と称し得る。
ＭＣＵ１３２ｂは、後述する制御部１７０が非活性化の状態（即ち、電源電圧が供給されない状態）である間に、センシング部１１０からの検出信号に基づき、バッテリーモジュール２０と係わる少なくとも一つの項目に対するテストを行うことができる。例えば、テストが行われる項目には、センシング部１１０の故障有無やセルバランシング部１５０の故障有無が含まれ得る。
また、ＭＣＵ１３２ｂは、自分によって行われたテストの結果情報を無線トランシーバ１３２ａに伝達する。無線トランシーバ１３２ａは、ＭＣＵ１３２ｂからのテスト結果情報を含むＲＦ信号をアンテナ１３１によって作業者端末２またはマスターＢＭＵ２００に送信し得る。
無線通信回路１３２は、アンテナ１３１によって受信された無線信号を復調する。アンテナ１３１によって受信された無線信号は、外部、マスターＢＭＵ２００または他のスレーブＢＭＵ１００から送信されたものであり得る。
有線通信回路１３３は、第１入力ポートＩＮ１及び第１出力ポートＯＵＴ１に電気的に接続し、通信部１３０とセンシング部１１０との有線通信を支援する。
第２電源供給部１２２は、自分を含むスレーブＢＭＵ１００に設けられた電源端子Ｐに接続した電圧変換回路を含む。第２電源供給部１２２の電圧変換回路は、ＤＣ−ＤＣ電圧変換が可能な装置、例えば、ＬＤＯレギュレーター、線形レギュレーター及びＳＭＰＳの少なくとも一つを含み得る。
第２電源供給部１２２は、電源端子Ｐに電源ＢＡＵＸ１（例えば、電気自動車の鉛蓄電池）が接続する場合、自分の電圧変換回路を用いて、電源ＢＡＵＸ１の電源電圧を予め決められた一つ以上の動作電圧へ変換するように構成される。その次、第２電源供給部１２２は、動作電圧をスレーブＢＭＵ１００に含まれた他の回路構成に提供する。
一例で、第２電源供給部１２２は、絶縁部１６０及び制御部１７０に、同じレベルの動作電圧を提供し得る。他の例で、第２電源供給部１２２は、絶縁部１６０及び制御部１７０のいずれか一つには、他の一つに提供される動作電圧（例えば、３．３Ｖ）とはレベルが異なる動作電圧（例えば、５．０Ｖ）を提供し得る。
または、制御部１７０は、第２電源供給部１２２によって提供される動作電圧ではなく、自らに備えられた電圧変換回路を用いて、電源電圧を自分の動作に要求される動作電圧に変換し得る。
絶縁部１４０は、第１電源供給部１２１から提供される動作電圧及び第２電源供給部１２２から提供される動作電圧を用いて動作するように構成される。絶縁部１４０は、スレーブＢＭＵ１００の高電圧ドメインと低電圧ドメインとの電気的絶縁状態を維持しながら、高電圧ドメインに属する構成と低電圧ドメインに属する構成との通信を支援する。本発明において、「高電圧ドメイン」とは、バッテリーモジュール２０に電気的に接続し、バッテリーモジュール２０から電気エネルギーを受けて動作する部分を意味し得る。例えば、センシング部１１０、第１電源供給部１２１及び通信部１３０が高電圧ドメインに属する。
また、「低電圧ドメイン」とは、高電圧ドメインを除いたスレーブＢＭＵ１００の残りの部分を意味し得る。例えば、第２電源供給部１２２及び制御部１７０が低電圧ドメインに属する。
絶縁部１４０は、第１絶縁回路１４１を含む。第１絶縁回路１４１は、第１電源供給部１２１から提供される動作電圧及び第２電源供給部１２２から提供される動作電圧を用いて、通信部１３０と制御部１７０との通信を中継する。即ち、通信部１３０からの信号は、第１絶縁回路１４１を介して制御部１７０に伝達し、制御部１７０からの信号は、第１絶縁回路１４１を介して通信部１３０に伝達する。
絶縁部１４０は、第２絶縁回路１４２をさらに含み得る。第２絶縁回路１４２は、第１電源供給部１２１から提供される動作電圧及び第２電源供給部１２２から提供される動作電圧を用いて、センシング部１１０と制御部１７０との通信を中継する。また、第２絶縁回路１４２は、セルバランシング部１５０及び制御部１７０との通信を中継し得る。
第１絶縁回路１４１及び第２絶縁回路１４２各々は、少なくとも一つの絶縁素子を含む。各絶縁素子は、送信機及び受信機を含むものであって、入力側と出力側との間に絶縁空間が存在するデジタルアイソレーター、オプトカプラまたはＲＦアイソレーターであり得る。例えば、オプトカプラを絶縁素子として用いる場合、送信機はＬＥＤなどのような光源であり、受信機はフォトダイオードなどのような光検出器であり得る。他の例で、ＲＦアイソレーターを絶縁素子として用いる場合、送信機はＲＦ ＸＭＴＲであり、受信機はＲＦ ＲＣＶＲであり得る。
絶縁素子の送信機及び受信機のいずれか一つは、高電圧ドメイン側に電気的に結合する一方、残りの一つは、低電圧ドメイン側に電気的に結合する。
第２絶縁回路１４２は、バッテリーモジュール２０に含まれたバッテリーセル２１の個数以上の絶縁素子を含み得る。望ましくは、第２絶縁回路１４２は、少なくともｍ＋１個の絶縁素子を含み得る。このうち、ｍ個の絶縁素子は、センシング部１１０によって出力されたｍ個のバッテリーセル２１各々の電圧を示す信号を制御部１７０に伝達する。残りの一つの絶縁素子は、制御部１７０によって出力された制御信号をセンシング部１１０に伝達する。
セルバランシング部１５０は、通信部１３０または制御部１７０からのバランシング命令に応じて、各バッテリーモジュール２０に含まれた複数のバッテリーセル２１各々に対するセルバランシングを選択的に行うように構成される。セルバランシング部１５０は、セルバランシングを行う。例えば、セルバランシング部１５０は、共通するバッテリーモジュール２０に含まれた複数のバッテリーセル２１のうち、他のバッテリーセル２１よりも相対的に高い残存容量を有するバッテリーセル２１を放電させることで、共通するバッテリーモジュール２０に含まれた複数のバッテリーセル２１同士の残存容量を均一化する。
図３を参照すれば、セルバランシング部１５０は、複数のバランシング抵抗ＲＣ及び複数のバランシングスイッチＳＷを含む。一つのバランシング抵抗ＲＣ及び一つのバランシングスイッチＳＷを含む直列回路は、各バッテリーセル２１の両端の間に接続する。したがって、バッテリーモジュール２０当りのバッテリーセル２１の個数は、各セルバランシング部１５０に含まれるバランシング抵抗ＲＣの個数とバランシングスイッチＳＷの個数と同一である。
いずれか一つのバッテリーセル２１−ｊ（ｊは、１〜ｍの自然数）の電圧または残存容量が残りのバッテリーセル２１に比べて高い場合、上記いずれか一つのバッテリーセル２１−ｊの両端の間に接続したバランシングスイッチＳＷがターンオンされることで、上記いずれか一つのバッテリーセル２１の電気エネルギーがバランシング抵抗ＲＣによって消費される。
一方、セルバランシング部１５０は、複数の診断抵抗Ｒａ、複数の保護抵抗Ｒｂ及び／または複数の保護キャパシタＣをさらに含み得る。
複数の診断抵抗Ｒａは、セルバランシング部１５０内の故障を検出するのに用いられる。各バッテリーセル２１の電極ごとに一つの診断抵抗Ｒａが接続する。セルバランシング部１５０内の故障には、例えば、各バッテリーセル２１とセルバランシング部１５０とを連結する電気ラインの断線やバランシングスイッチＳＷの誤動作などが挙げられる。図３を参照すれば、相互隣接した二つのバッテリーセル２１は、一つの診断抵抗Ｒａに共に接続するため、セルバランシング部１５０には、総ｍ＋１個の診断抵抗Ｒａが含まれ得る。
複数の保護抵抗Ｒｂは、センシング部１１０に過電流が流れることを防止する。上記各直列回路の端部ごとに一つの保護抵抗Ｒｂが接続する。したがって、セルバランシング部１５０には、総ｍ＋１個の保護抵抗Ｒｂが含まれる。
複数の保護キャパシタＣは、複数の保護抵抗Ｒｂと共にＲＣフィルターとして動作する。ＲＣフィルターは、セルバランシング部１５０を介してセンシング部１１０に流入するノイズ（例えば、急激な電流変化）のフィルタリングに用いられる。各保護キャパシタＣは、各バッテリーセル２１に並列接続するため、セルバランシング部１５０には総ｍ個の保護抵抗Ｒｂが含まれ得る。
無線通信回路１３２は、セルバランシング部１５０に含まれた各バランシングスイッチＳＷをターンオンまたはターンオフする制御信号を出力し、センシング部１１０によって出力された検出信号を受信し得る。各バランシングスイッチＳＷがターンオンまたはターンオフされることによって、センシング部１１０によって出力された検出信号が示す各バッテリーセル２１の電圧は、変化できる。これに、無線通信回路１３２のＭＣＵ１３２ｂは、検出信号に基づき、各バランシングスイッチＳＷの故障またはセルバランシング部１５０内に存在する電気ラインの断線などが発生したかをテストできる。
制御部１７０は、第２電源供給部１２２から供給される電源電圧を用いて動作する少なくとも一つのプロセッサ及びメモリー１７１を含む。メモリー１７１は、制御部１７０に含まれ得る。
制御部１７０は、第１絶縁回路１４１を介して通信部１３０に動作可能に結合し、第２絶縁回路１４２を介してセンシング部１１０に動作可能に接続し得る。制御部１７０は、電源電圧が供給されれば、自分が含まれたスレーブＢＭＵ１００の全般的な動作を管理するように構成される。
特に、制御部１７０は、第２絶縁回路１４２を介してセンシング部１１０から受信した検出信号に基づき、センシング部１１０を制御するための制御信号を出力し得る。センシング部１１０を制御するために出力された制御信号は、第２絶縁回路１４２を介してセンシング部１１０に伝達される。この場合、制御部１７０は、シリアル通信モードの一つ、例えば、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）モードでセンシング部１１０と通信し得る。
制御部１７０に含まれた各プロセッサは、多様な制御ロジッグを実行するために当業界に知られたプロセッサ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、他のチップセット、論理回路、レジスター、通信モデム、データ処理装置などを選択的に含み得る。制御部１７０の多様な制御ロジッグは少なくとも一つ以上が組み合わせられ、組み合わせられた制御ロジッグは、コンピュータが読出可能なコード体系で作成され、コンピュータが読出可能な記録媒体に収録され得る。記録媒体は、コンピュータに含まれたプロセッサによってアクセス可能なものであれば、その種類は特に制限されない。一例として、記録媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスター、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、ハードディスク、フロッピーディスク及び光データ記録装置を含む群より選択された少なくとも一つ以上を含む。また、コード体系は、キャリア信号に変調されて特定の時点で通信キャリアに含まれ得、ネットワークによって接続したコンピュータに分散して保存されて実行され得る。また、組み合わせられた制御ロジッグを実施するための機能的なプログラム、コード及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野におけるプログラマーによって容易に推論できる。
スレーブＢＭＵ１００には、一対の信号端子ＴＤＯ、ＴＤＩが備えられ得る。制御部１７０は、一対の信号端子ＴＤＯ、ＴＤＩを通じて他のスレーブ ＢＭＵ１００及びマスターＢＭＵ２００との有線通信を行い得る。例えば、入力端子ＴＤＩを通じて他のスレーブＢＭＵ１００またはマスターＢＭＵ２００からの信号を受信し、出力端子ＴＤＯを通じてマスターＢＭＵ２００に信号を送信し得る。
メモリー１７１には、自分が含まれたスレーブＢＭＵに予め割り当てられていたＩＤが保存されている。ＩＤは、メモリー１７１を含むスレーブＢＭＵ１００の製造時に予め割り当てられたものであり得る。ＩＤは、複数のスレーブＢＭＵ１００各々がマスターＢＭＵ２００との無線通信を行うのに用いられ得る。この際、複数のスレーブＢＭＵ１００−１〜１００−ｎのうちいずれか一つに予め割り当てられたＩＤは、残りのスレーブＢＭＵ各々に予め割り当てられたＩＤとは相違し得る。
各ＩＤは、マスターＢＭＵ２００が各スレーブＢＭＵ１００を残りのスレーブＢＭＵ１００から区分するのに用いられ得る。また、各ＩＤは、それが予め割り当てられたスレーブＢＭＵ１００が複数のバッテリーモジュール２０−１〜２０−ｎのうちいずれに設けられたかを示すものであり得る。
メモリー１７１は、データを、記録、消去、更新及び読出可能であると知られた公知の情報保存手段であれば、その種類は特に制限されない。一例として、メモリー１７１は、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、フラッシュメモリー、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスターなどであり得る。メモリー１７１は、制御部１７０によって実行可能なプロセスが定義されたプログラムコードを保存し得る。
制御部１７０は、第２電源供給部１２２から動作電圧が供給される場合、スイッチング信号を通信部１３０に出力し得る。一方、制御部１７０は、第２電源供給部１２２から動作電圧の供給が中断される場合、通信部１３０に対するスイッチング信号の出力を中断し得る。ここで、スイッチング信号は、予め決められたレベルを有する電圧信号であり得る。制御部１７０によって出力されたスイッチング信号は、第２絶縁回路１４２を介して通信部１３０に送信され得る。
通信部１３０は、第２入力ポートＩＮ２を通じて制御部１７０からのスイッチング信号を受信する。この際、予め決められたレベルを有する電圧信号は、第２入力ポートＩＮ２上に臨界電圧よりも大きい電圧を惹起する。
第２入力ポートＩＮ２に電気的に結合した有線通信回路１３３は、第２入力ポートＩＮ２に印加される電圧を予め決められた臨界電圧と比較する。マスターＢＭＵ２００が無線で送信した通知信号がアンテナ１３１を介して既に受信された状態で、臨界電圧よりも大きい電圧が第２入力ポートＩＮ２上に印加される場合、有線通信回路１３３は、第１入力ポートＩＮ１を非活性化し、両方向通信ポートＣＯＭを活性化する。通知信号については、以下、図４を参照してより具体的に説明する。
第１入力ポートＩＮ１が一度非活性化すれば、制御部１７０がスイッチング信号の出力を中断する前までは、有線通信回路１３３は、第１入力ポートＩＮ１を通じてセンシング部１１０からの検出信号を受信できない。
その代わり、臨界電圧よりも大きい電圧が第２入力ポートＩＮ２に印加されることによって第１入力ポートＩＮ１が非活性化した後から、通信部１３０は、両方向通信ポートＣＯＭを通じて制御部１７０との通信を開始する。
具体的に、通信部１３０は、アンテナ１３１によって受信されたマスターＢＭＵ２００からのＲＦ信号を復調した後、復調によって得たデータに対応する制御信号を、両方向通信ポートＣＯＭを通じて出力する。両方向通信ポートＣＯＭから出力された制御信号は、第１絶縁回路１４１を介して制御部１７０に送信される。制御部１７０は、両方向通信ポートＣＯＭから出力された制御信号に基づき、センシング部１１０及びセルバランシング部１５０の少なくとも一つを制御できる。
一方、制御部１７０は、センシング部１１０によって出力された検出信号が第２絶縁回路１４２を介して受信されれば、受信された検出信号を、第１絶縁回路１４１を介して通信部１３０の両方向通信ポートＣＯＭに送信する。これによって、通信部１３０の有線通信回路１３３は、両方向通信ポートＣＯＭを通じて受信された検出信号を無線通信回路１３２に伝達し、無線通信回路は、検出信号に対応するＲＦ信号をアンテナ１３１によってマスターＢＭＵ２００に送信し得る。
図４は、本発明の一実施例によるマスターＢＭＵ２００の構成を概略的に示す図である。
図１〜図４を参照すれば、マスターＢＭＵ２００は、センシング部２１０、少なくとも一つのマスター電源供給部２２１〜２２３、通信部２３０、論理和回路２４０、絶縁部２５０、制御部２６０及びメモリー２６１を含み得る。
センシング部２１０は、バッテリーパック１０の状態を示す電気的パラメータを検出し、検出された電気的パラメータに基づいてパック情報を生成するように構成される。具体的に、センシング部２１０は、バッテリーパック１０のパック電圧ＶＰを検出する電圧測定回路を含み、選択的に、バッテリーパック１０の電流を検出する電流検出回路及び／またはバッテリーパック１０の温度を検出する温度検出回路をさらに含み得る。バッテリーパック１０の電圧ＶＰは、最高電位が形成される第１バッテリーモジュール２０−１の正極と、最低電位が形成される第ｎバッテリーモジュール２０−ｎの負極との間の電圧である。
複数のバッテリーモジュール２０−１〜２０−ｎのモジュール電圧の和とバッテリーパック１０のパック電圧ＶＰとの差が臨界差を超過する場合、後述する制御部２６０は、上位制御部１や作業者端末２に、電圧測定誤謬が発生したことを知らせる信号を出力し得る。
少なくとも一つのマスター電源供給部２２１〜２２３各々は、ＤＣ−ＤＣ 電圧変換が可能な装置、例えばＬＤＯレギュレーター、線形レギュレーター及びＳＭＰＳの少なくとも一つを含む電圧変換回路を含む。
第１マスター電源供給部２２１は、複数のバッテリーモジュール２０−１〜２０−ｎの最高電位端子（即ち、バッテリーモジュール２０−１の正極端子） 及び最低電位端子（即ち、バッテリーモジュール２０−ｎの負極端子）に各々電気的に結合する。マスターＢＭＵ２００に備えられた一対の電源端子ＴＰＰ、ＴＰＮを通じて複数のバッテリーモジュール２０−１〜２０−ｎから提供されるパック電圧ＶＰを変換し、予め決められた動作電圧ＶＭ１を生成する。一対の電源端子ＴＰＰ、ＴＰＮは、複数のバッテリーモジュール２０−１〜２０−ｎの最高電位端子及び最低電位端子に各々電気的に結合する。
その次、第１マスター電源供給部２２１は、動作電圧ＶＭ１を通信部２３０に提供する。第１マスター電源供給部２２１は、パック電圧ＶＰが所定のレベル以上であれば、制御部２６０などのような他の構成からの命令なしでも動作するデフォルトモードを有し得る。
第２マスター電源供給部２２２は、第１マスター電源供給部２２１と類似に、マスターＢＭＵ２００に備えられた一対の電源端子ＴＰＰ、ＴＰＮを通じて提供されるパック電圧ＶＰを変換し、予め決められた動作電圧ＶＭ２を生成する。その後、第２マスター電源供給部２２２は、動作電圧ＶＭ２を第３マスター電源供給部２２３に提供し得る。
第２マスター電源供給部２２２は、通信部２３０からの第１転換信号に応じて、動作電圧ＶＭ２を生成し得る。この際、第２マスター電源供給部２２２は、パック電圧ＶＰが所定のレベル以上でありながら、自分に備えられたイネーブルポートＥＮＡに第１転換信号が提供される間のみに活性化状態として動作し、パック電圧ＶＰから動作電圧ＶＭ２を生成し得る。
第３マスター電源供給部２２３は、第２マスター電源供給部２２２から提供される動作電圧ＶＭ２を変換して、予め決められた動作電圧ＶＭ３を生成する。その後、第３マスター電源供給部２２３は、動作電圧ＶＭ３を制御部２６０に提供し得る。第３マスター電源供給部２２３は、動作電圧ＶＭ３が所定のレベル以上であれば、制御部２６０などのような他の構成からの命令なしでも動作するデフォルトモードを有し得る。
一方、実施例によって、第３マスター電源供給部２２３は、バッテリー管理システム３０から省略可能である。この場合、第２マスター電源供給部２２２は、第３マスター電源供給部２２３ではなく制御部２６０に動作電圧ＶＭ２を提供し、制御部２６０を、動作電圧ＶＭ２を用いて予め決められた各種機能を実行し得る。この場合、動作電圧ＶＭ２は、動作電圧ＶＭ３と同一であり得る。
通信部２３０は、相互動作可能に接続したアンテナ２３１及び無線通信回路２３２を含み、第１マスター電源供給部２２１から提供される動作電圧ＶＭ１を用いて動作するように構成される。
無線通信回路２３２は、無線トランシーバ２３２ａ及びＭＣＵ２３２ｂを含み得る。この際、無線トランシーバ２３２ａ及びＭＣＵ２３２ｂは、単一チップに一体で集積化した半導体として実施され得る。
通信部２３０は、動作電圧ＶＭ１に応じて第１転換信号を出力する。具体的に、通信部２３０は、動作電圧ＶＭ１によって動作を開始した後、第１転換信号を出力する。通信部１３０から出力した第１転換信号は、論理和回路２４０のいずれか一つの入力端子上に入力される。
通信部１３０は、絶縁部２５０を介して制御部２６０からテスト結果情報を受信し、受信されたテスト結果情報を示すＲＦ信号を作業者端末２に送信し得る。
通信部１３０は、上位制御部１、作業者端末２及び／またはスレーブＢＭＵ１００−１〜１００−ｎから受信されたＲＦ信号を処理（例えば、復調）し、絶縁部２５０を介して制御部２６０に出力し得る。
通信部１３０は、絶縁部２５０を介して制御部２６０からパック情報を受信し、受信されたパック情報を示すＲＦ信号を上位制御部１に送信し得る。この際、パック情報は、センシング部２１０によって検出されたパック電圧ＶＰ、パック電流及び／またはパック温度を含み得る。これと共にまたは別に、パック情報は、スレーブＢＭＵ１００−１〜１００−ｎから有線または無線ネットワークによって収集されたモジュール情報を含み得る。モジュール情報は、複数のバッテリーモジュール２０−１〜２０−ｎの少なくとも一つのモジュール電圧、モジュール電流及び／またはモジュール温度を含み得る。
論理和回路２４０は、二つ以上の入力端子、一つの出力端子及び論理和演算器を含む。論理和回路２４０は、二つ以上の入力端子に入力される信号の論理和を示す信号を出力する。具体的に、論理和回路２４０のいずれか一つの入力端子は、通信部２３０からの第１転換信号を受け、他の一つの入力端子は、絶縁部２５０を介して制御部２６０からの第１転換信号を受け得る。
通信部２３０は、動作電圧ＶＭ１が供給される間に第１転換信号を出力する。制御部２６０は、動作電圧ＶＭ３が供給する間に、通信部２３０とは独立的に第１転換信号を出力し得る。
論理和回路２４０は、通信部２３０及び制御部２６０の少なくとも一つから第１転換信号が入力される場合、出力端子を通じて第２マスター電源供給部２２２のイネーブルポートＥＮＡに第１転換信号を出力し得る。
一方、バッテリーパック１０が搭載される対象（例えば、電気自動車）には、補助電源ＢＡＵＸ２が備えられ得る。制御部２６０は、動作電圧ＶＭ３が供給されるとしても、マスターＢＭＵ２００に備えられた補助電源端子ＴＡＵＸを通じて補助電源ＢＡＵＸ２に電気的に接続したとき、第１転換信号の出力を中断し、第１転換信号とは独立した第２転換信号を出力し得る。マスターＢＭＵ２００によって行われたテストの結果がマスターＢＭＵ２００の正常を示す場合に限ってバッテリーパック１０が上記対象に搭載可能となるため、第２転換信号は、通信部２３０と作業者端末２との無線連結を遮断するためのものであり得る。
マスターＢＭＵ２００から出力された第２転換信号は、絶縁部２５０を介して第１マスター電源供給部２２１のディスエーブルポートＤＩＳに印加され得る。第１マスター電源供給部２２１は、ディスエーブルポートＤＩＳに第２転換信号が印加されたことに応じて、通信部２３０の動作のために提供される動作電圧ＶＭ１の生成を中断し得る。これによって、通信部２３０が非活性化した後、第２マスター電源供給部２２２及び第３マスター電源供給部２２３も順次非活性化し、制御部２６０は、補助電源ＢＡＵＸ２の動作電圧ＶＭ４を受けて動作できる。
勿論、バッテリーパック１０が上記対象に搭載された状態であるとしても、制御部２６０は、第２転換信号を出力する代わりに第１転換信号の出力を続くこともできる。この場合、制御部２６０は、動作電圧ＶＭ３及び動作電圧ＶＭ４のいずれか一つを選択的に受けて動作し得る。例えば、バッテリーパック１０に含まれた所定の個数以上のバッテリーセル２１が過放電などのような非正常の状態を有する間には、制御部２６０は、動作電圧ＶＭ３代わりに動作電圧ＶＭ４を受けて動作し、その外には動作電圧ＶＭ３を受けて動作し得る。
絶縁部２５０は、複数のスレーブＢＭＵ１００−１〜１００−ｎ、センシング部２１０及び通信部２３０の少なくとも一つと制御部２６０との通信を中継するように構成される。絶縁部２５０は、少なくとも一つの絶縁素子を含む。各絶縁素子は、送信機及び受信機を含むものであって、入力側と出力側との間に絶縁空間が存在するデジタルアイソレーター、オプトカプラまたはＲＦアイソレーターであり得る。
制御部２６０は、センシング部２１０、少なくとも一つのマスター電源供給部２２１〜２２３、通信部２３０、論理和回路２４０及び絶縁回路２５０に動作可能に接続する。制御部２６０は、マスターＢＭＵ２００の全般的な動作を管理するように構成される。また、制御部２６０は、マスターアンテナ２２１によって受信される無線信号のうち、複数のスレーブＢＭＵ１００各々のセンシング情報に対応する無線信号に基づき、複数のスレーブＢＭＵ１００各々の ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）及び／またはＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）を演算できる。また、制御部２６０は、演算されたＳＯＣ及び／またはＳＯＨに基づき、複数のスレーブＢＭＵ１００各々の充電、放電及び／またはバランシングを制御するための制御信号を生成した後、マスターアンテナ２２１及び通信部２３０によって複数のスレーブＢＭＵ１００の少なくとも一つに選択的に送信できる。
制御部２６０は、少なくとも一つのＭＣＵを含み、各ＭＣＵは、多様な制御ロジッグを実行するために、当業界に知られたプロセッサ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、他のチップセット、論理回路、レジスター、通信モデム、データ処理装置などを選択的に含み得る。制御部２６０の多様な制御ロジッグは少なくとも一つ以上が組み合わせられ、組み合わせられた制御ロジッグは、コンピュータが読出可能なコード体系で作成され、コンピュータが読出可能な記録媒体に収録され得る。記録媒体は、コンピュータに含まれたプロセッサによってアクセス可能なものであれば、その種類は特に制限されない。一例として、記録媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスター、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、ハードディスク、フロッピーディスク及び光データ記録装置を含む群より選択された少なくとも一つ以上を含む。また、コード体系は、キャリア信号に変調されて特定の時点で通信キャリアに含まれ得、ネットワークによって接続したコンピュータに分散して保存されて実行され得る。また、組み合わせられた制御ロジッグを実施するための機能的なプログラム、コード及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野におけるプログラマーによって容易に推論できる。
制御部２６０は、バッテリーパック１０が上記対象（例えば、電気自動車）に設けられる前まで、センシング部１１０からのパック情報及び複数のスレーブＢＭＵ１００−１〜１００−ｎからのモジュール情報の少なくとも一つに基づき、少なくとも一つのバッテリーモジュール２０及び／または少なくとも一つのスレーブＢＭＵ１００と係わる少なくとも一つの項目に対するテストを行うことができる。例えば、テストが行われる項目には、センシング部２１０の故障有無、複数のバッテリーモジュール２０−１〜２０−ｎのモジュール電圧の和とバッテリーパック１０のパック電圧ＶＰとの差が臨界差を超過するか否かなどが含まれ得る。
また、制御部２６０は、自分によって行われたテストの結果を示すテスト結果情報を、絶縁部２５０を介して無線トランシーバ２３２ａに伝達する。無線トランシーバ２３２ａは、制御部２６０からのテスト結果情報を含むＲＦ信号を、アンテナ２３１を介して作業者端末２に送信し得る。
メモリー２６１には、ＩＤテーブルが予め保存されていてもよい。ＩＤテーブルは、複数のスレーブＢＭＵ１００−１〜１００−ｎに予め割り当てられていた各々のＩＤを含む。メモリー２６１は、データを、記録、消去、更新及び読出可能であると知られた公知の情報保存手段であれば、その種類は特に制限されない。一例として、メモリー２６１は、 ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、フラッシュメモリー１２０、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスターなどであり得る。メモリー２６１は、制御部１７０によって実行可能なプロセスが定義されたプログラムコードを保存し得る。一方、メモリー２６１は、制御部２６０と物理的に分離していてもよく、チップなどに制御部２６０と一体で集積化していてもよい。
図１〜図４を参照すれば、バッテリー管理システム３０が含まれたバッテリーパック１０が上記対象（例えば、電気自動車）に設けられたときから、バッテリー管理システム３０は、上記対象に備えられた上位制御部１からの命令に応じて、複数のバッテリーモジュール２０−１〜２０−ｎを個別的に管理できる。
マスターＢＭＵ２００は、上位制御部１から最初にイグニッション信号を受信するとき、上記通知信号を複数のスレーブＢＭＵ１００−１〜１００−ｎに送信し得る。上記イグニッション信号は、バッテリー管理システム３０を含むバッテリーパック１０が上記特定対象に正常に設けられ、上位制御部１からの命令に応じて運用可能な状態であることを知らせるためのものであり得る。また、上記通知信号は、複数のスレーブＢＭＵ１００−１〜１００−ｎへ、バッテリーパック１０の使用が開始されたことを知らせるためのものである。
上位制御部１は、マスターＢＭＵ２００からマスターＢＭＵ２００によって収集された複数のバッテリーモジュール１００−１〜１００−ｎの状態情報を受信する。また、上位制御部１は、マスターＢＭＵ２００から受信した複数のバッテリーモジュール１００−１〜１００−ｎの状態情報に基づき、バッテリー管理システム３０を制御するための各種命令をマスターＢＭＵ２００に出力する。
一方、マスターＢＭＵ２００は、有線ネットワーク及び無線ネットワークを選択的に用いて、複数のスレーブＢＭＵ１００−１〜１００−ｎや上位制御機１との通信を行い得る。
複数のスレーブＢＭＵ１００−１〜１００−ｎ及びマスターＢＭＵ２００がいずれも正常に動作可能な状態では、マスターＢＭＵ２００は、デイジーチェーンのような有線ネットワークによって複数のスレーブＢＭＵ１００−１〜１００−ｎとの通信を行い、複数のスレーブＢＭＵ１００−１〜１００−ｎの少なくとも一つまたは有線ネックワークに故障が発生した場合には、無線ネットワークによって複数のスレーブＢＭＵ１００−１〜１００−ｎと通信し得る。
マスターＢＭＵ２００は、有線ネットワークの混雑度及び無線ネットワークの混雑度を示す情報を有線ネットワークまたは無線ネットワークによって複数のスレーブＢＭＵ１００−１〜１００−ｎに送信し得る。もし、有線ネットワークの混雑度が臨界値を越える場合、マスターＢＭＵ２００は、無線ネットワークを用いて複数のスレーブＢＭＵ１００−１〜１００−ｎと通信し得る。一方、無線ネットワークの混雑度が臨界値を越える場合、マスターＢＭＵ２００は、有線ネットワークを用いて複数のスレーブＢＭＵ１００−１〜１００−ｎと通信し得る。
以上で説明した本発明の実施例は、必ずしも装置及び方法を通じて実施されることではなく、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じて実施され得、このような実施は、本発明が属する技術分野における専門家であれば、前述した実施例の記載から容易に実施できるはずである。
以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、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。
また、上述の本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想から脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能であるため、上述の実施例及び添付された図面によって限定されず、多様な変形が行われるように各実施例の全部または一部を選択的に組み合わせて構成可能である。
１ 上位制御機
２ 作業者端末
１０ バッテリーパック
２０ バッテリーモジュール
３０ バッテリー管理システム
１００ スレーブＢＭＵ
２００ マスターＢＭＵ
２１０ センシング部
２２１、２２２、２２３ マスター電源供給部
２３０ 通信部
２４０ 論理和回路
２５０ 絶縁回路
２６０ 制御部

Claims (9)

  1. 複数のバッテリーモジュール及び前記複数のバッテリーモジュールに一対一に設けられる複数のスレーブバッテリー管理ユニットを含むバッテリーパックのためのマスターバッテリー管理ユニットであって、
    前記バッテリーパックのパック電圧を含む電気的パラメータを検出し、検出された電気的パラメータに基づいてパック情報を生成するように構成されたセンシング部と、
    前記複数のバッテリーモジュールから提供される前記パック電圧を用いて第１動作電圧を生成するように構成された第１マスター電源供給部と、
    相互動作可能に接続したアンテナ及び無線通信回路を含み、前記第１マスター電源供給部から提供される前記第１動作電圧を用いて動作し、前記第１動作電圧に応じて第１転換信号を出力するように構成された通信部と、
    前記第１転換信号に応じ、前記複数のバッテリーモジュールから提供される前記パック電圧を用いて第２動作電圧を生成するように構成された第２マスター電源供給部と、
    前記第２マスター電源供給部から提供される前記第２動作電圧を用いて動作し、前記パック情報及び前記複数のスレーブバッテリー管理ユニットからのモジュール情報の少なくとも一つに基づき、予め決められた項目に対するテストを行うように構成された制御部と、を含む、マスターバッテリー管理ユニット。
  2. 前記第２マスター電源供給部から提供される前記第２動作電圧を用いて第３動作電圧を生成するように構成された第３マスター電源供給部をさらに含み、
    前記制御部が、前記第３動作電圧を用いて動作する、請求項１に記載のマスターバッテリー管理ユニット。
  3. 前記複数のスレーブバッテリー管理ユニット、前記センシング部及び前記通信部の少なくとも一つと前記制御部との通信を中継するように構成された絶縁部をさらに含む、請求項１または２に記載のマスターバッテリー管理ユニット。
  4. 前記制御部は、動作中に前記通信部とは独立的に前記第１転換信号を出力する、請求項１から３のうちいずれか一項に記載のマスターバッテリー管理ユニット。
  5. 第１入力端子及び第２入力端子と、出力端子とを含む論理和回路をさらに含み、
    前記論理和回路の前記第１入力端子は、前記通信部からの前記第１転換信号を受け、
    前記論理和回路の前記第２入力端子は、前記制御部からの前記第１転換信号を受け、
    前記論理和回路の前記出力端子は、前記通信部からの前記第１転換信号または前記制御部からの前記第１転換信号を前記第２マスター電源供給部に出力する、請求項４に記載のマスターバッテリー管理ユニット。
  6. 前記制御部は、
    前記バッテリーパックが搭載される対象に備えられた補助電源に電気的に接続するとき、前記第１転換信号の出力を中断し、前記第１転換信号とは独立した第２転換信号を出力し、
    前記第１マスター電源供給部は、
    前記第２転換信号に応じて、前記通信部の動作のために提供される前記第１動作電圧の生成を中断する、請求項１から５のうちいずれか一項に記載のマスターバッテリー管理ユニット。
  7. 前記通信部は、
    前記テストの結果を示すＲＦ信号を前記アンテナ及び前記無線通信回路を介して外部の作業者端末に送信する、請求項１から６のうちいずれか一項に記載のマスターバッテリー管理ユニット。
  8. 請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載のマスターバッテリー管理ユニットを含む、バッテリー管理システム。
  9. 請求項８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。
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