JP2021023098A - マルチセル電池パックの監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチセル電池パックで、電力を安定して供給しながら、各電池セルの特性を取得できる監視装置を提供する。【解決手段】監視装置１は、マルチセル電池パック５と、電圧測定部７と、電流測定部９と、スイッチ駆動部１１と、制御部１３と、マルチセル電池を構成する各電池に直列接続される直列スイッチ１９、２３と、各電池と直列スイッチに並列接続されるバイパススイッチ２１、２５とを備える。制御部は、電圧測定部、電流測定部及びスイッチ駆動部にそれぞれ電気的に接続され、電圧測定部で測定されたブレークオーバー電圧及び開回路電圧並びに電流測定部で測定されたブレークオーバー電流に応じて、各電池の電池モデルを取得する。開回路電圧測定時は、電力を安定して供給可能なように各直列スイッチ、バイパススイッチを切替え制御する。【選択図】図１

Description

本開示は、電池の監視装置に関し、具体的には、マルチセル電池パックの監視装置に関する。

電池は様々な電気製品に広く使用されており、電気製品の動作に必要な電力の供給を得るために、通常、マルチセル電池構造、すなわち直列又は並列接続された複数の電池を採用している。マルチセル電池パックの充放電回路は、制御部を介して切り替え回路を制御することにより形成される。例えば、充放電回路の電池を新たにオフラインの電池に切り替え、充放電回路に元々オフラインの電池を加える場合、制御部は、新たにオフラインとなる電池のスイッチ回路に接続される直列スイッチをオフにし、バイパススイッチをオンにして新たにオフラインとなる電池が充放電しないようにし、元々オフラインの電池に接続されるバイパススイッチをオフにし、直列スイッチをオンにして、元々オフラインの電池が充放電のために充放電回路に加えられるようにする。

現在、マルチセル電池パックは、（直列接続されたレジスタを通じて）「電池動作中」の電圧又は電流又はその両方を測定することにより、電池貯蔵容量を取得するために使用される。この時、電池は、電池パックに継続して電力を供給しており、電池の電圧及び電流の両方が電池の貯蔵容量を計算するために計測される。しかしながら、この手法では、電池は電池パックから完全にオフラインになることはなく、そうでなければ、電力は電池パックから継続して供給されない。負荷が電池パックから電流を取り出すと、その後、電池の電圧はフローティングする。このフローティングは、主として、実際の電池モデルにおける実際の起電力（ｅｍｆ）及び電池内部抵抗（内部抵抗）を原因とする。電池に電流が流れると、内部抵抗は電圧降下を引き起こし、測定された電池端子電圧には、この電圧降下が含まれる。しかしながら、各電池の内部抵抗は不明であり、電流はフローティングしているため、実際の起電力を取得することは困難であり、すなわち、電池の貯蔵容量を正確に計算できない。

同時に、電池の電圧及び電流が取得された後、電池の貯蔵容量は、開回路電圧法及びクーロン積分法によって計算され得る。その中で、開回路電圧法は、開回路電圧を容易に取得できない古いアーキテクチャである。電池のブレークオーバー電圧を通じて開回路電圧を近似させることを補助する動的な開回路電圧法も存在するが、依然として複雑な反復的計算を必要とし、近似アプローチでしかない。クーロン積分法については、時間が経つにつれて及び電流が増えるにつれて誤差が蓄積されるため、電流感知誤差及び電池の自己放電によって充電状態が不正確に推定されることがある。電流感知誤差がとても小さいとしても、クーロンカウンターは誤差を蓄積し続け、蓄積された誤差は電池が完全に充電又は放電された時にしか除去することができない。

また、電池がオフラインになる時又はマルチセル電池パックに追加されるために切り替えられる時、電池一つ分の電圧の出力上昇及び降下が起きる（又は短時間の電圧損失さえ起こり得る）ためにマルチセル電池パックが安定して電圧を供給できないため、電力供給の質が影響を受ける可能性がある。従って、電気製品は電荷を蓄えるために大きなキャパシタを追加で使用する必要がある、又はマルチセル電池パックに電圧制御回路若しくは平衡回路を追加する必要がある。マルチセル電池パックの出力電圧は、この方法によってのみ安定化できる。しかしながら、この方法は、通常、マルチセル電池パックの又は電気製品のコスト及び回路複雑性を増加させる。

先行技術の上記の短所を鑑みて、本開示の目的は、同時に、コストを抑え、回路を簡略化し、出力電圧を安定化させるマルチセル電池パックの監視装置を提供することである。本開示のマルチセル電池パックの監視装置は、マルチセル電池パックが、切り替えのためにいくつかの電池を一時的にオフラインにしつつ、電池パックの完全な電力供給を維持することを可能にする。オフライン電池は、その開回路電圧を測定することができる。電池の内部抵抗を通る電流は存在しないため、開回路電圧は、電池貯蔵の容量を効果的に判定するために使用される実際の起電力を表すことができる。1つずつ切り替えることで、電池パック内の各電池の電力を取得することができる。また、本開示のマルチセル電池パックの監視装置は、電流測定部と協同してオフラインの前後における電池の電圧変化を通じて電池の内部抵抗を取得し、電池の寿命を取得することができる。本開示のマルチセル電池パックの電力供給回路は、追加の測定部なしで上記の切り替え工程中に負荷又は電子製品に電力を安定して供給可能であり、マルチセル電池パックの各電池の貯蔵容量及び寿命を同時に正確に測定及び計算可能である。

上記の目的を達成するために、本開示は、
負荷に電気的に接続されるマルチセル電池パックであって、負荷に回路電圧を供給するように構成される電力供給回路と、第１の直列スイッチ及び第１のバイパススイッチに連結され、第１の直列スイッチ又は第１のバイパススイッチを使用して電力供給回路に電気的に接続される第１の電池と、第２の直列スイッチ及び第２のバイパススイッチに連結され、第２の直列スイッチ又は第２のバイパススイッチを使用して電力供給回路に電気的に接続される第２の電池と、を備えるマルチセル電池パックと、
マルチセル電池パックに電気的に接続され、第１の電池の第１のブレークオーバー電圧及び第１の開回路電圧又は第２の電池の第２のブレークオーバー電圧及び第２の開回路電圧のそれぞれを測定するように構成される電圧測定部と、
マルチセル電池パックに電気的に接続され、第１の電池の第１のブレークオーバー電流又は第２の電池の第２のブレークオーバー電流のそれぞれを測定するように構成される電流測定部と
マルチセル電池パックに電気的に接続され、第１の電池に連結された第１の直列スイッチ及び第１のバイパススイッチ及び第２の電池に連結された第２の直列スイッチ及び第２のバイパススイッチを駆動するように構成されるスイッチ駆動部と、
電圧測定部、電流測定部、及びスイッチ駆動部のそれぞれに電気的に接続され、電圧測定部に測定された第１のブレークオーバー電圧及び第１の開回路電圧又は第２のブレークオーバー電圧及び第２の開回路電圧、並びに電流測定部に測定された第１のブレークオーバー電流及び第２のブレークオーバー電流に応じて、第１の電池の第１の電池モデル又は第２の電池の第２の電池モデルを取得するように構成される制御部と、
を備え、
制御部が第１の電池の第１の電池モデル又は第２の電池の第２の電池モデルを取得した時、マルチセル電気パックは、監視され、同時に電力供給回路の回路電圧を維持し、負荷に電力を安定して供給可能である、
マルチセル電気パックの監視装置を提供する。

さらに、上記の目的を達成するために、本開示の監視装置の第１の電池及び第２の電池が、それぞれ、第１の直列スイッチ及び第２の直列スイッチを使用することにより電力供給回路に電気的に接続された時、電圧測定部及び電流測定部は、それぞれ、第１の電池の第１のブレークオーバー電圧及び第１のブレークオーバー電流並びに第２の電池の第２のブレークオーバー電圧及び第２のブレークオーバー電流を測定する。

さらに、上記の目的を達成するために、本開示の監視装置の第１の電池及び第２の電池が、それぞれ、第１のバイパススイッチ及び第２のバイパススイッチを使用することにより電力供給回路に電気的に接続された時、電圧測定部は、それぞれ、第１の電池の第１の開回路電圧及び第２の電池の第２の開回路電圧を測定する。

さらに、上記の目的を達成するために、本開示の監視装置の制御部は、第１の電池の第１のブレークオーバー電圧、第１の開回路電圧、及び第１のブレークオーバー電流に応じて、第１の電池の第１の電池モデルを取得する。

さらに、上記の目的を達成するために、本開示の監視装置の制御部は、第２の電池の第２のブレークオーバー電圧、第２の開回路電圧、及び第２のブレークオーバー電流に応じて、第２の電池の第２の電池モデルを取得する。

さらに、上記の目的を達成するために、本開示の監視装置の第１の電池モデルは、第１の電池の第１の内部抵抗及び第１の起電力の少なくとも１つを含む。

さらに、上記の目的を達成するために、本開示の監視装置の第１の電池モデルの第１の内部抵抗及び第１の起電力は、第１の電池の第１の電池貯蔵容量及び第１の電池寿命の少なくとも１つを計算するために使用される。

さらに、上記の目的を達成するために、本開示の監視装置の第２の電池モデルは、第２の電池の第２の内部抵抗及び第２の起電力の少なくとも１つを含む。

さらに、上記の目的を達成するために、本開示の監視装置の第２の電池モデルの第２の内部抵抗及び第２の起電力は、第２の電池の第２の電池貯蔵容量及び第２の電池寿命の少なくとも１つを計算するために使用される。

さらに、上記の目的を達成するために、本開示の監視装置のスイッチ駆動部は、制御部によってオン又はオフにされた第１の電池に連結された第１の直列スイッチ及び第１のバイパススイッチ並びに第２の電池に連結された第２の直列スイッチ及び第２のバイパススイッチに応じて、電力供給回路の第１の電池及び第２の電池を切り替える。

さらに、上記の目的を達成するために、本開示の監視装置の制御部は、第１の電池の第１のブレークオーバー電圧又は第１の開回路電圧及び第２の電池の第２のブレークオーバー電圧又は第２の開回路電圧に応じて、スイッチ駆動部を制御する。

さらに、上記の目的を達成するために、本開示の監視装置の制御部は、第１の電池の第１の電池モデル及び第２の電池の第２のモデルの少なくとも１つに応じて、スイッチ駆動部を制御する。

さらに、上記の目的を達成するために、本開示の監視装置の制御部は、第１の電池の第１の電池貯蔵容量及び第２の電池の第２の電池貯蔵容量の少なくとも１つに応じて、スイッチ駆動部を制御する。

さらに、上記の目的を達成するために、本開示の監視装置の制御部は、第１の電池の第１の電池寿命及び第２の電池の第２の電池寿命の少なくとも１つに応じて、スイッチ駆動部を制御する。

さらに、上記の目的を達成するために、本開示の監視装置の制御部は、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）である。

本開示のマルチセル電池の監視装置によれば、ユーザは、これらに限定されるわけではないが、マルチセル電池パック、電圧測定部、電流測定部、スイッチ駆動部、制御部等を含むハードウェア構成要素をより単純に使用できる。結果として、要求コストを減らすこと並びに検知応答及び切り替え速度を早くすることに加えて、電池を切り替える際のマルチセル電池パックの電圧変動を低減することができる。

本開示の上記及び他の目的、特徴、及び利点をより理解しやすくするために、様々な実施の形態を図面と共に以下に詳細に説明する。しかしながら、本開示を実装するために提供される詳細な説明及び特定の実施の形態は、単に本開示を説明するためのものであり、本開示の請求の範囲に画定される範囲を限定するものではないことが当業者にとって理解される。

図１は、本開示に係る、切り替え前のマルチセル電池の監視装置と電力供給回路とのブロック図を示す。

図２は、本開示のマルセル電池パックの監視装置により取得される第１及び第２の電池モデルの概略図を示す。

図３は、本開示に係る、切り替え後のマルチセル電池の監視装置と電力供給回路とのブロック図を示す。

本開示により開示される構成要素及び達成される効果は、本開示に係る対応する好適な実施の形態において、図面と共に、以下に説明される。しかしながら、図面における機能設定装置の構成要素、サイズ、及び外観は、単に本開示の技術的特徴を説明するために使用されるものであり、本開示を限定するものではない。

最初に、図１を参照すると、図１は、本開示に係る、切り替え前のマルチセル電池の監視装置と電力供給回路とのブロック図を示す。マルチセル電池パックの監視装置１は、負荷３に安定して電力を供給するように構成される。負荷３は、ポータブルコンピュータ、携帯電話、電気自動車、電気機関車、又は小さなポータブル家電等の電力によって動作する装置を含むが、これに限定されない。マルチセル電池パックの監視装置１は、マルチセル電池パック５と、電圧測定部７と、電流測定部９と、スイッチ駆動部１１と、制御部１３と、を備える。本開示の監視装置１において、マルチセル電池パック５は、負荷３に電気的に接続され、第１の電池１５及び第２の電池１７を備える。マルチセル電池パック５は、負荷３に回路電圧（図示せず）を供給するために使用される電力供給回路Ｌ１を形成する３つの電池から成る１つの直列電池パックとして例示される。第１の電池１５は、第１の直列スイッチ１９又は第１のバイパススイッチ２１に連結され、第１の直列スイッチ１９及び第１のバイパススイッチ２１を使用して電力供給回路Ｌ１に電気的に接続される（例えば、図１においては第１の直列スイッチ１９を使用して電力供給回路Ｌ１に電気的に接続される）。第２の電池１７は、第２の直列スイッチ２３及び第２のバイパススイッチ２５に連結され、第２の直列スイッチ２３又は第２のバイパススイッチ２５を使用して電力供給回路Ｌ１に電気的に接続される（例えば、図１においては第２のバイパススイッチ２５を使用して電力供給回路Ｌ１に電気的に接続される）。第１の電池１５に連結される第１の直列スイッチ１９及び第１のバイパススイッチ２１並びに第２の電池１７に接続される第２の直列スイッチ２３及び第２のバイパススイッチ２５は、例えば、トランジスタ、ダイオード、又はその組み合わせであってよい。

図１及び図２を同時に参照すると、図２は、本開示のマルセル電池パックの監視装置により取得される第１及び第２の電池モデルの概略図を示す。本開示の監視装置１は、さらに、マルチセル電池パック５に電気的に接続される電圧測定部７及び電流測定部９を備える。電圧測定部７は、第１の電池１５の第１のブレークオーバー電圧Ｖｂｃ_１及び第１の開回路電圧Ｖｏｃ_１又は第２の電池１７の第２のブレークオーバー電圧Ｖｂｃ_２及び第２の開回路電圧Ｖｏｃ_２のそれぞれを測定するように構成される。電流測定部９は、第１の電池１５の第１のブレークオーバー電流Ｉ_１又は第２の電池１７の第２のブレークオーバー電流Ｉ_２のそれぞれを測定するように構成される。図１から分かる通り、電圧測定部７は、電力供給回路Ｌ１にある（すなわち、オンライン）第１の電池１５の第１のブレークオーバー電圧Ｖｂｃ_１及び電力供給回路Ｌ１にない（すなわち、オフライン）第２の電池１７の第２のブレークオーバー電圧Ｖｂｃ_２を測定し、電流測定装置９は、第１のブレークオーバー電流Ｉ_１を測定する。

図１を参照すると、本開示の監視装置１のスイッチ駆動部１１は、マルチセル電池パック５に電気的に接続され、第１の電池１５に連結された第１の直列スイッチ１９及び第１のバイパススイッチ２１及び第２の電池１７に連結された第２の直列スイッチ２３及び第２のバイパススイッチ２５を駆動してオン又はオフにするように構成される。本開示の監視装置１の制御部１３は、電圧測定部７、電流測定部９、及びスイッチ駆動部１１のそれぞれに電気的に接続され、スイッチ駆動部１１を使用して、マルチセル電池パック５の３つの電池から２つの電池を選択し、電圧測定部７及び電流測定部９によって提供された電圧及び電流状態に応じて電力供給回路Ｌ１を形成する。その中で、電力供給回路Ｌ１に割り当てられなかった第２の電池１７は、オフライン電池として定義され、オフライン電池は、休止され、割り当てを待つ。さらに、電力供給工程中に３つの電池の１つに異常（例えば、低電圧）が発生した場合、電圧測定装置７が、電池の異常状態を測定し、オフライン電池にして、マルチセル電池パック５の安全性を向上させてよい。本開示の例におけるオフライン電池の数は１つであるが、実際には、オフライン電池の数は２つ以上であってもよい。オフライン電池が２つ以上に設計された場合、マルチセル電池パック５の電池の総数は本開示の説明を通じて増加させられることが、当業者にとって理解される。

図２及び図３を同時に参照すると、図３は、本開示に係る、切り替え後のマルチセル電池の監視装置と電力供給回路とのブロック図を示す。図３から分かる通り、切り替えの後、第１の電池１５及び第２の電池１７が、それぞれ、第１の直列バイパス２１及び第２の直列スイッチ２３を使用することにより電力供給回路Ｌ２に電気的に接続された時、電圧測定部７は、電力供給回路Ｌ２にない（すなわち、オフライン）第１の電池１５の第１の開回路電圧Ｖｏｃ_１及び、電力供給回路Ｌ２にある（すなわち、オンライン）第２の電池１７の第２のブレークオーバー電圧Ｖｂｃ_２を測定し、電流測定部９は、第２の電池１７の第２のブレークオーバー電流Ｉ_２を測定する。

図１から３を参照すると、本開示の監視装置１の制御部１３は、第１の電池１５の第１のブレークオーバー電圧Ｖｂｃ_１、第１の開回路電圧Ｖｏｃ_１、及び第１のブレークオーバー電流Ｉ_１に応じて、第１の電池モデルＢＭ１を取得する。第１の電池モデルＢＭ１は、第１の電池１５の第１の内部抵抗Ｒ_１及び第１の起電力ｅｍｆ_１の少なくとも１つを含む。ここで、第１の起電力ｅｍｆ_１は、第１の開回路電圧Ｖｏｃ_１を使用することにより測定及び取得されてよく、従って、第１の起電力ｅｍｆ_１は、例えば、第１の開回路電圧Ｖｏｃ_１であってよい。第１のブレークオーバー電圧Ｖｂｃ_１及び第１の開回路電圧Ｖｏｃ_１の間の差は、第１の電池１５の第１の内部抵抗Ｒ_１及び第１のブレークオーバー電流Ｉ_１により引き起こされるため、第１の内部抵抗Ｒ_１は、第１のブレークオーバー電圧Ｖｂｃ_１及び第１の開回路電圧Ｖｏｃ_１の間の差の第１のブレークオーバー電流Ｉ_１に対する比率を使用することにより取得されてよく、これは
である。

従って、第１の電池１５が電力供給回路Ｌ２からオフラインである場合、第１の電池１５の第１の内部抵抗Ｒ_１は、依然として取得できる（これは、オフライン電池測定法として知られる）。次に、第１の電池１５の第１の内部抵抗Ｒ_１及び第１の起電力ｅｍｆ_１に応じて、第１の電池の第１の電池貯蔵容量（図示せず）及び第１の電池寿命（図示せず）の少なくとも１つが正確に計算されてよい。第１の電池１５の実際の貯蔵容量（図示せず）は、第１の電池貯蔵容量及び第１の電池寿命を計算することにより取得されてよい。すなわち、第１の電池１５の実際の貯蔵容量は、第１の電池貯蔵容量及び第１の電池寿命の積と、第１の電池１５の初期最大貯蔵容量（図示せず）とを乗算することにより取得されてよい。同様に、制御部１３は、第２の電池１７の第２のブレークオーバー電圧Ｖｂｃ_２、第２の開回路電圧Ｖｏｃ_２、及び第２のブレークオーバー電流Ｉ_２に応じて、第２の電池モデルＢＭ２を取得してよい。第２の電池モデルＢＭ２は、第２の電池１７の第２の内部抵抗Ｒ_２及び第２の起電力ｅｍｆ_２の少なくとも１つを含む。ここで、第１の起電力ｅｍｆ_２は、第２の開回路電圧Ｖｏｃ_２を使用することにより測定及び取得されてよく、従って、第２の起電力ｅｍｆ_２は、例えば、第２の開回路電圧Ｖｏｃ_２であってよい。第２の電池１７の第２の内部抵抗Ｒ_２及び第２の起電力ｅｍｆ_２は、第２の電池の第２の電池貯蔵容量（図示せず）及び第２の電池寿命（図示せず）の少なくとも１つを正確に計算することにより使用されてよい。従って、第２の電池１７の実際の貯蔵容量（図示せず）が取得されてよい。第２の電池１７についての説明は、第１の電池と同じであり、ここでは繰り返されない。これにより、本開示の監視装置１は、マルチセル電池パック５の実際の貯蔵容量を監視できる。

図１から３から分かる通り、本開示の監視装置１の制御部１３は、電圧測定部７に測定された第１のブレークオーバー電圧Ｖｂｃ_１及び第１の開回路電圧Ｖｏｃ_１又は第２のブレークオーバー電圧Ｖｂｃ_２及び第２の開回路電圧Ｖｏｃ_２、並びに電流測定部９に測定された第１のブレークオーバー電流Ｉ_１及び第２のブレークオーバー電流Ｉ_２に応じて、第１の電池１５の第１の電池モデルＢＭ１又は第２の電池１７の第２の電池モデルＢＭ２を取得するように構成される。制御部１３が第１の電池１５の第１の電池モデルＢＭ１又は第２の電池１７の第２の電池モデルＢＭ２を取得した時、マルチセル電気パック５は、監視され、同時に電力供給回路（Ｌ１、Ｌ２）の回路電圧を維持し、負荷３に電力を安定して供給可能である。本開示の監視装置の制御部は、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）であってよい。

本開示の監視装置１の電圧測定部７が、（例えば、第１の電池１５の１つの）第１のブレークオーバー電圧Ｖｂｃ_１、第１の開回路電圧Ｖｏｃ_１、第１の電池モデルＢＭ１、第１の電池貯蔵容量、又は第１の電池寿命と、マルチセル電池パック５の電力供給回路Ｌ１（図１）の２つの電池のオフライン電池（例えば、第２の電池１７）の第２のブレークオーバー電圧Ｖｂｃ_２、第２の開回路電圧Ｖｏｃ_２、第２の電池モデルＢＭ２、第２の電池貯蔵容量、又は第２の電池寿命とのそれぞれの比較結果が切り替え条件又は所定値を満たしていると測定すると、スイッチ駆動部１１は、制御部１３によってオン又はオフにされる第１の電池１５に連結された第１の直列スイッチ１９及び第１のバイパススイッチ２１並びに第２の電池１７に連結された第２の直列スイッチ２３及び第２のバイパススイッチ２５に応じて、電力供給回路Ｌ１の第１の電池１５及び第２の電池１７を切り替え、図３に示されるマルチセル電池パックの電力供給回路Ｌ２を形成する。スイッチ駆動部１１が第１の電池１５に連結された第１のバイパススイッチ２１を使用することにより第１の電池１５が電力供給回路Ｌ２に電気的に接続されるように切り替え、第２の電池１７に連結された第２の直列スイッチ２３を使用することにより第２の電池１７が電力供給回路Ｌ２に電気的に接続されるように切り替える（すなわち、マルチセル電池パックにおいて、第１の電池１５が電力供給回路Ｌ２から切り離され、第２の電池１７が電力供給回路Ｌ２に追加される）と、電力供給回路（Ｌ１、Ｌ２）の回路電圧は、マルチセル電池パック５が第１の電池１５及び第２の電池１７の切り替え工程中に電力を負荷３に安定して供給できるように維持される。さらに、マルチセル電池パック５の電力供給回路Ｌ２（図３）の２つの電池のそれぞれと、オフライン電池（例えば、第１の電池１５）との比較結果が、切り替え条件を再度満たすと、電力供給回路Ｌ２の２つの電池の１つが再度選択され、電力供給回路Ｌ２から切り離され、オフライン電池（例えば、第１の電池１５）が電力供給回路Ｌ２に追加される。従って、上記の測定及び検知動作を繰り返すことにより、マルチセル電池パック５の各電池の貯蔵容量及び寿命が取得され、その後、監視されてよい。

本開示のスイッチ駆動部１１が切り替えを実行するために要する時間はとても短いため、マルチセル電池パック５の電力供給回路Ｌ１のオフライン電池は、第２の電池１７から第１の電池１５に素早く切り替えられる。さらに、スイッチ駆動部１１により実行される切り替え工程の間、マルチセル電池パック５の電力供給回路（Ｌ１、Ｌ２）の電圧は安定するため、電池の貯蔵容量及び電池の寿命を正確に計算して監視のための実際の貯蔵容量を取得できることに加えて、負荷３又は電気製品に電力を安定して供給することができる。

要約すると、本開示のマルチセル電池パックの監視装置によれば、マルチセル電池パックが充放電される時、少なくとも１つの電池がオフラインである。これにより、オフライン電池の開回路電池が、マルチセル電池パック及び負荷の特性に影響を与えずに測定され、マルチセル電池パックの貯蔵容量及び寿命が取得できる。本開示のマルチセル電池パックの監視装置は切り替え工程中のマルチセル電池パックの実際の貯蔵容量を監視し、さらに電力供給回路の電圧を維持できるため、マルチセル電池パックは、異常出力電圧を引き起こさずに、電池の切り替え工程中に負荷又は電子製品に電力を安定して供給できる。

最後に、本開示の上記の実施の形態に開示される構成要素は、単なる例示であり、発明の範囲を限定するものではない点、当業者にとって理解される。同等の要素の他の置換又は変更が、本開示の請求の範囲に画定される範囲に含まれる。

本開示のマルチセル電池パックの監視装置は、マルチセル構造を採用する様々な電気製品に適用することができる。

１ 監視装置
３ 負荷
５ マルチセル電池パック
７ 電圧測定部
９ 電流測定部
１１ スイッチ駆動部
１３ 制御部
１５ 第１の電池
１７ 第２の電池
１９ 第１の直列スイッチ
２１ 第１のバイパススイッチ
２３ 第２の直列スイッチ
２５ 第２のバイパススイッチ
Ｌ１、Ｌ２ 電力供給回路
Ｖｂｃ_１ 第１のブレークオーバー電圧
Ｖｏｃ_１ 第１の開回路電圧
Ｖｂｃ_２ 第２のブレークオーバー電圧
Ｖｏｃ_２ 第２の開回路電圧
Ｉ_１ 第１のブレークオーバー電流
Ｉ_２ 第２のブレークオーバー電流
ＢＭ１ 第１の電池モデル
Ｒ_１ 第１の内部抵抗
ｅｍｆ_１ 第１の起電力
ＢＭ２ 第２の電池モデル
Ｒ_２ 第２の内部抵抗
ｅｍｆ_２ 第２の起電力

Claims (15)

1. 負荷に電気的に接続されるマルチセル電池パックであって、
   前記負荷に回路電圧を供給するように構成される電力供給回路と、
   第１の直列スイッチ及び第１のバイパススイッチに連結され、前記第１の直列スイッチ又は前記第１のバイパススイッチを使用することにより前記電力供給回路に電気的に接続される第１の電池と、
   第２の直列スイッチ及び第２のバイパススイッチに連結され、前記第２の直列スイッチ又は前記第２のバイパススイッチを使用することにより前記電力供給回路に電気的に接続される第２の電池と、
   を備えるマルチセル電池パックと、
   前記マルチセル電池パックに電気的に接続され、前記第１の電池の第１のブレークオーバー電圧及び第１の開回路電圧又は前記第２の電池の第２のブレークオーバー電圧及び第２の開回路電圧のそれぞれを測定するように構成される電圧測定部と、
   前記マルチセル電池パックに電気的に接続され、前記第１の電池の第１のブレークオーバー電流又は第２の電池の第２のブレークオーバー電流のそれぞれを測定するように構成される電流測定部と
   前記マルチセル電池パックに電気的に接続され、前記第１の電池に連結された前記第１の直列スイッチ及び前記第１のバイパススイッチ並びに前記第２の電池に連結された前記第２の直列スイッチ及び前記第２のバイパススイッチをオフ又はオンに駆動するように構成されるスイッチ駆動部と、
   前記電圧測定部、前記電流測定部、及び前記スイッチ駆動部のそれぞれに電気的に接続され、前記電圧測定部に測定された前記第１のブレークオーバー電圧及び前記第１の開回路電圧又は前記第２のブレークオーバー電圧及び前記第２の開回路電圧、並びに前記電流測定部に測定された前記第１のブレークオーバー電流及び前記第２のブレークオーバー電流に応じて、前記第１の電池の第１の電池モデル又は前記第２の電池の第２の電池モデルを取得するように構成される制御部と、
   を備え、
   前記制御部が前記第１の電池の前記第１の電池モデル又は前記第２の電池の前記第２の電池モデルを取得した時、前記マルチセル電気パックは、監視され、同時に前記電力供給回路の回路電圧を維持し、前記負荷に電力を安定して供給可能である、
   マルチセル電気パックの監視装置を提供する。
2. 前記第１の電池及び前記第２の電池が、それぞれ、前記第１の直列スイッチ及び前記第２の直列スイッチを使用することにより前記電力供給回路に電気的に接続された時、前記電圧測定部及び前記電流測定部は、それぞれ、前記第１の電池の前記第１のブレークオーバー電圧及び前記第１のブレークオーバー電流並びに前記第２の電池の前記第２のブレークオーバー電圧及び前記第２のブレークオーバー電流を測定する、
   請求項１のマルチセル電池パックの監視装置。
3. 前記第１の電池及び前記第２の電池が、それぞれ、前記第１のバイパススイッチ及び前記第２のバイパススイッチを使用することにより前記電力供給回路に電気的に接続された時、前記電圧測定部は、それぞれ、前記第１の電池の前記第１の開回路電圧及び前記第２の電池の前記第２の開回路電圧を測定する、
   請求項１のマルチセル電池パックの監視装置。
4. 前記制御部は、前記第１の電池の前記第１のブレークオーバー電圧、前記第１の開回路電圧、及び前記第１のブレークオーバー電流に応じて、前記第１の電池の前記第１の電池モデルを取得する、
   請求項１のマルチセル電池パックの監視装置。
5. 前記制御部は、前記第２の電池の前記第２のブレークオーバー電圧、前記第２の開回路電圧、及び前記第２のブレークオーバー電流に応じて、前記第２の電池の前記第２の電池モデルを取得する、
   請求項１のマルチセル電池パックの監視装置。
6. 前記第１の電池モデルは、前記第１の電池の第１の内部抵抗及び第１の起電力（ｅｍｆ）の少なくとも１つを含む、
   請求項１のマルチセル電池パックの監視装置。
7. 前記第１の電池モデルの前記第１の内部抵抗及び前記第１の起電力は、前記第１の電池の第１の電池貯蔵容量及び第１の電池寿命の少なくとも１つを計算するために使用される、
   請求項６のマルチセル電池パックの監視装置。
8. 前記第２の電池モデルは、前記第２の電池の第２の内部抵抗及び第２の起電力の少なくとも１つを含む、
   請求項１のマルチセル電池パックの監視装置。
9. 前記第２の電池モデルの前記第２の内部抵抗及び前記第２の起電力は、前記第２の電池の第２の電池貯蔵容量及び第２の電池寿命の少なくとも１つを計算するために使用される、
   請求項８のマルチセル電池パックの監視装置。
10. 前記スイッチ駆動部は、前記制御部によってオン又はオフにされた前記第１の電池に連結された前記第１の直列スイッチ及び前記第１のバイパススイッチ並びに前記第２の電池に連結された前記第２の直列スイッチ及び前記第２のバイパススイッチに応じて、前記電力供給回路の前記第１の電池及び前記第２の電池を切り替える、
    請求項１のマルチセル電池パックの監視装置。
11. 前記制御部は、前記第１の電池の前記第１のブレークオーバー電圧又は前記第１の開回路電圧並びに前記第２の電池の前記第２のブレークオーバー電圧又は前記第２の開回路電圧に応じて、スイッチ駆動部を制御する、
    請求項１０のマルチセル電池パックの監視装置。
12. 前記制御部は、前記第１の電池の前記第１の電池モデル及び前記第２の電池の前記第２のモデルの少なくとも１つに応じて、前記スイッチ駆動部を制御する、
    請求項１０のマルチセル電池パックの監視装置。
13. 前記制御部は、前記第１の電池の第１の電池貯蔵容量及び前記第２の電池の第２の電池貯蔵容量の少なくとも１つに応じて、前記スイッチ駆動部を制御する、
    請求項１０のマルチセル電池パックの監視装置。
14. 前記制御部は、前記第１の電池の第１の電池寿命及び前記第２の電池の第２の電池寿命の少なくとも１つに応じて、前記スイッチ駆動部を制御する、
    請求項１０のマルチセル電池パックの監視装置。
15. 前記制御部は、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）である、
    請求項１のマルチセル電池パックの監視装置。