JP2022128598A - バッテリー管理システム - Google Patents

バッテリー管理システム Download PDF

Info

Publication number
JP2022128598A
JP2022128598A JP2022025695A JP2022025695A JP2022128598A JP 2022128598 A JP2022128598 A JP 2022128598A JP 2022025695 A JP2022025695 A JP 2022025695A JP 2022025695 A JP2022025695 A JP 2022025695A JP 2022128598 A JP2022128598 A JP 2022128598A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
battery cell
voltage difference
cell
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2022025695A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7325563B2 (ja
Inventor
▲尚▼辰 洪
Sang Jin Hong
相奉 沈
Sang Bong Sim
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
Samsung SDI Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung SDI Co Ltd filed Critical Samsung SDI Co Ltd
Publication of JP2022128598A publication Critical patent/JP2022128598A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7325563B2 publication Critical patent/JP7325563B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16533—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
    • G01R19/16538—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
    • G01R19/16542—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies for batteries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0019—Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0024—Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/54—Testing for continuity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

【課題】バッテリーセルのセンシングラインの断線を検出できるバッテリー管理システムを提供する。【解決手段】直列連結された多数のバッテリーセルを含むバッテリーと；前記多数のバッテリーセルに並列連結された多数のダイオードと；前記多数のバッテリーセルに連結された多数のスイッチを含むスイッチ部と；前記多数のバッテリーセルの電圧を検出しセルバランシングを遂行する制御部と；前記多数のバッテリーセルと前記制御部を連結する多数のセンシングラインとを含み、前記制御部は前記スイッチがオフ（ＯＦＦ）にされた状態で各バッテリーセルと隣接した上位バッテリーセルの間の第１上位電圧差を測定し、前記スイッチを一定時間オン（ＯＮ）にした後に各バッテリーセルと隣接した上位バッテリーセルの間の第２上位電圧差を測定して、前記第２上位電圧差が前記第１上位電圧差より大きいと該当バッテリーセルのセンシングラインが断線したものと判断することを特徴とする、バッテリー管理システムを開示する。【選択図】図１

Description

本発明はバッテリー管理システムに関する。
二次電池（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｂａｔｔｅｒｙ）は充電が不可能な一次電池とは異なって充電および放電が可能な電池である。低容量の二次電池はスマートフォン、フィーチャーフォン、ノートパソコン、デジタルカメラおよびビデオカメラのように携帯が可能な小型の電子機器に使われ、大容量の二次電池はハイブリッド自動車、電気自動車などのモータ駆動用電源および電力貯蔵用電池などに広く使われている。
特に、二次電池を利用する自動車は各セルの性能が自動車の性能に直接的な影響を及ぼすため、各セルの電圧および電流などを測定して各セルの充放電を効率的に管理するだけでなく、各セルをセンシングするセンシング部の状態をモニタリングして該当セルの安定したコントロールが可能なバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）が要求される。
このような発明の背景となる技術に開示された前述した情報は本発明の背景に対する理解度を向上させるためのものに過ぎず、したがって従来技術を構成しない情報を含んでもよい。
本発明は、バッテリーセルのセンシングラインの断線を検出できるバッテリー管理システムを提供する。
本発明によるバッテリー管理システムは、直列連結された多数のバッテリーセルを含むバッテリーと；前記多数のバッテリーセルに並列連結された多数のダイオードと；前記多数のバッテリーセルに連結された多数のスイッチを含むスイッチ部と；前記多数のバッテリーセルの電圧を検出しセルバランシングを遂行する制御部と；前記多数のバッテリーセルと前記制御部を連結する多数のセンシングラインとを含み、前記制御部は前記スイッチがオフ（ＯＦＦ）にされた状態で各バッテリーセルと隣接した上位バッテリーセルの間の第１上位電圧差を測定し、前記スイッチを一定時間オン（ＯＮ）にした後に各バッテリーセルと隣接した上位バッテリーセルの間の第２上位電圧差を測定して、前記第２上位電圧差が前記第１上位電圧差より大きいと該当バッテリーセルのセンシングラインが断線したものと判断することができる。
前記制御部は前記スイッチがオフ（ＯＦＦ）にされた状態で各バッテリーセルと隣接した下位バッテリーセルの間の第１下位電圧差を測定し、前記スイッチを一定時間オン（ＯＮ）にした後に各バッテリーセルと隣接した下位バッテリーセルの間の第２下位電圧差を測定して、前記第２下位電圧差が前記第１下位電圧差より小さいと該当バッテリーセルのセンシングラインが断線したものと判断することができる。
断線したセンシングラインは該当バッテリーセルに連結されたダイオードと、上位バッテリーセルに連結されたダイオードの電圧分配によって該当バッテリーセルの電圧を測定することができる。
断線したセンシングラインの隣接した上位バッテリーセルは前記スイッチをオン（ＯＮ）にすると電圧が高くなり得る。
断線したセンシングラインのバッテリーセルは前記スイッチをオン（ＯＮ）にすると電圧が低くなり得る。
前記スイッチがオンの状態で断線したセンシングラインのバッテリーセルの電圧は隣接した下位バッテリーセルの電圧であり得る。
前記スイッチ部は偶数グループのスイッチと奇数グループのスイッチを交互にオン（ＯＮ）にすることができる。
前記制御部は前記偶数グループのスイッチをオン（ＯＮ）にして偶数バッテリーセルの電圧を測定した後に前記偶数グループのスイッチをオフ（ＯＦＦ）にさせ、前記奇数グループのスイッチをオン（ＯＮ）にして奇数バッテリーセルの電圧を測定した後に前記奇数グループのスイッチをオフ（ＯＦＦ）にさせることができる。
本発明の一実施例に係るバッテリー管理システムは、スイッチがオフにされた状態で各バッテリーセルと隣接したバッテリーセルの間の電圧差とスイッチをオンにさせた後、各バッテリーセルと隣接したバッテリーセルの間の電圧差を比較してセンシングラインの断線を検出することによって、安全性を向上させることができる。
本発明の一実施例に係るバッテリー管理システムを図示した概略図である。 バッテリー管理システムのセンシングラインの断線検出方法を説明するための概略図である。 バッテリー管理システムのセンシングラインの断線検出方法を説明するための概略図である。 バッテリー管理システムのセンシングラインの断線検出方法を説明するための概略図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
本発明の実施例は当該技術分野で通常の知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものであり、下記の実施例は多様な異なる形態で変形され得、本発明の範囲は下記の実施例に限定されるものではない。これらの実施例は本開示をさらに忠実かつ完全とし、当業者に本発明の思想を完全に伝達するために提供されるものである。
また、以下の図面で各層の厚さや大きさは説明の便宜および明確性のために誇張されたものであり、図面上で同一符号は同一の要素を指称する。本明細書で使われた通り、用語「および／または」は該当列挙された項目のうちいずれか一つおよび一つ以上のすべての組み合わせを含む。また、本明細書で「連結される」という意味はＡ部材とＢ部材が直接連結される場合だけでなく、Ａ部材とＢ部材の間にＣ部材が介在されてＡ部材とＢ部材が間接連結される場合も意味する。
本明細書で使われた用語は特定の実施例を説明するために使われ、本発明を制限するためのものではない。本明細書で使われた通り、単数の形態は文脈上異なる場合を明確に指摘するものでなければ、複数の形態を含むことができる。また、本明細書で使われる場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ、ｉｎｃｌｕｄｅ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ、ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は言及した形状、数字、段階、動作、部材、要素および／またはこれらグループの存在を特定するものであり、一つ以上の他の形状、数字、動作、部材、要素および／またはグループの存在または付加を排除するものではない。
本明細書で第１、第２等の用語が多様な部材、部品、領域、層および／または部分を説明するために使われるが、これら部材、部品、領域、層および／または部分はこれら用語によって限定されてはならないことは自明である。これら用語は一つの部材、部品、領域、層または部分を他の領域、層または部分と区別するためにのみ使われる。したがって、以下で詳述する第１部材、部品、領域、層または部分は本発明の範囲を逸脱することなく第２部材、部品、領域、層または部分を指称することができる。
また、本発明に係る制御部（コントローラ）および／または他の関連機器または部品は、任意の適切なハードウェア、ファームウェア（例えば、特定用途向け半導体）、ソフトウェア、またはソフトウェア、ファームウェアおよびハードウェアの適切な組み合わせを利用して具現され得る。例えば、本発明に係る制御部（コントローラ）および／または他の関連機器または部品の多様な構成要素は、一つの集積回路チップ上に、または別個の集積回路チップ上に形成され得る。また、制御部（コントローラ）の多様な構成要素はフレキシブルプリント回路フィルム上に具現され得、テープキャリアパッケージ、印刷回路基板、または制御部（コントローラ）と同一の基板上に形成され得る。
図１は、本発明の一実施例に係るバッテリー管理システムを図示した概略図である。
図１を参照すると、本発明の一実施例に係るバッテリー管理システム１００は、バッテリー１１０、ダイオード部１２０、スイッチ部１３０、センシング部１４０および制御部１５０を含む。
前記バッテリー１１０は多数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５を含むことができ、一定の電圧で充電または放電され得る。一部の例において、バッテリー１１０は直列連結された多数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５を含むことができる。また、図１で前記バッテリー１１０は５個のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５が直列で連結されてなるものとして図示されたが、バッテリーセルの数はそれより多くても少なくてもよい。例えば、本発明でバッテリー１１０は、第１バッテリーセル１１１、第２バッテリーセル１１２、第３バッテリーセル１１３、第４バッテリーセル１１４および第５バッテリーセル１１５を含むものと仮定する。ここで、第１バッテリーセル１１１はバッテリー１１０のマイナス端子側に位置したセルであり、第５バッテリーセル１１５はバッテリー１１０のプラス端子側に位置したセルであり得る。換言すると、第１バッテリーセル１１１は最下位バッテリーセルを指称し、第５バッテリーセル１１５は最上位バッテリーセルを指称し得る。
前記ダイオード部１２０は多数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５それぞれに並列で連結された多数のダイオード１２１、１２２、１２３、１２４、１２５を含むことができる。前記ダイオード１２１、１２２、１２３、１２４、１２５の個数はバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の個数と対応し得る。一部の例において、多数のダイオード１２１、１２２、１２３、１２４、１２５はセンシング部１４０のうち少なくともいずれか一つのセンシングラインが断線した場合にもバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の電圧が測定されるようにすることができる。例えば、ダイオード部１２０は第１ダイオード１２１、第２ダイオード１２２、第３ダイオード１２３、第４ダイオード１２４および第５ダイオード１２５を含むことができる。
前記スイッチ部１３０は、多数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５それぞれに連結された多数のスイッチ１３１、１３２、１３３、１３４、１３５を含むことができる。それぞれのスイッチ１３１、１３２、１３３、１３４、１３５は該当バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の放電経路を開閉することができる。また、スイッチ部１３０は各スイッチ１３１、１３２、１３３、１３４、１３５の両端に連結された放電抵抗を含んで、バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５のセルバランシングを遂行できる。例えば、スイッチ部１３０は第１スイッチ１３１、第２スイッチ１３２、第３スイッチ１３３、第４スイッチ１３４および第５スイッチ１３５を含むことができる。
前記センシング部１４０は、多数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５それぞれの電圧をセンシングする多数のセンシングライン１４１、１４２、１４３、１４４、１４５を含むことができる。多数のセンシングライン１４１、１４２、１４３、１４４、１４５は各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５のプラス側に連結され得る。例えば、センシング部１４０は第１センシングライン１４１、第２センシングライン１４２、第３センシングライン１４３、第４センシングライン１４４および第５センシングライン１４５を含むことができる。
前記制御部１５０はバッテリー１１０を構成する各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の電圧、電流、温度などを検出し、バッテリー１１０に対するセルバランシングを制御することができる。一部の例において、制御部１５０はマイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、中央処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）のようなＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）を含むことができる。制御部１５０はスイッチ部１３０を偶数グループと奇数グループに区分し、偶数グループのスイッチ１３２、１３４と奇数グループのスイッチ１３１、１３３、１３５を交互にオンにしてバッテリー１１０のセルバランシングを遂行できる。これに伴い、制御部１５０は多数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５を順次セルバランシングする場合に比べて、セルバランシングによる時間を短縮することができる。また、制御部１５０は各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５のセルバランシング前とセルバランシング後の電圧を測定してセンシングライン１４１、１４２、１４３、１４４、１４５の断線を検出することができる。
以下では、制御部１５０がセンシングライン１４１、１４２、１４３、１４４、１４５の断線を検出する方法についてより詳しく説明する。一例として、第２バッテリーセル１１２に連結された第２センシングライン１４２が断線している場合について説明する。
図２ａ～図２ｃは、バッテリー管理システムのセンシングラインの断線検出方法を説明するための概略図である。
まず、図２ａを参照すると、制御部１５０はスイッチ部１３０がオフにされた状態でそれぞれのバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の電圧を測定することができる。制御部１５０はセンシング部１４０を通じて各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の電圧を測定することができる。一部の例において、制御部１５０はセンシングライン１４１、１４２、１４３、１４４、１４５を通じて各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５のセンシング電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５を測定することができる。そして、制御部１５０は各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５のセンシング電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５と隣接した下位バッテリーセルのセンシング電圧との差を求めてそれぞれのバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の電圧を測定することができる。また、センシング部１４０のうちいずれか一つのセンシングラインが断線（またはオープン）されたとしても、ダイオード部１２０によって断線したセンシングラインでセンシング電圧が測定され得る。例えば、図２ａを参照すると、第３センシングライン１４３で測定されたセンシング電圧Ｖ３が９Ｖであり第１センシングライン１４１で測定されたセンシング電圧Ｖ１が３Ｖであれば、断線した第２センシングライン１４２では第３ダイオード１２３と第２ダイオード１２２の電圧分配によって両方間の中間電圧である６Ｖのセンシング電圧Ｖ２が測定され得る。
制御部１５０は各センシングライン１４１、１４２、１４３、１４４、１４５で測定されたセンシング電圧と隣接した下位センシングラインで測定されたセンシング電圧との差を求めて、各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の電圧を測定することができる。例えば、制御部１５０は第３センシングライン１４３で測定されたセンシング電圧Ｖ３の９Ｖと第２センシングライン１４２で測定されたセンシング電圧Ｖ２の６Ｖの差（Ｖ３－Ｖ２）を求めて、第３バッテリーセル１１３の電圧が３Ｖであるものと判断することができる。同様に、制御部１５０は第２センシングライン１４２で測定されたセンシング電圧Ｖ２の６Ｖと第１センシングライン１４１で測定されたセンシング電圧Ｖ１の３Ｖの差（Ｖ２－Ｖ１）を求めて、第２バッテリーセル１１２の電圧が３Ｖであるものと判断することができる。前記と同一の方法によって、制御部１５０はそれぞれのバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の電圧を求めることができる。また、制御部１５０はスイッチ部１３０のオフ時のそれぞれのバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５と隣接した上位バッテリーセルの間の電圧差を第１上位電圧差と定義し、それぞれのバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５と隣接した下位バッテリーセルの間の電圧差を第１下位電圧差と定義して保存部（図示されず）に保存することができる。ここで、第１下位電圧差は各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の電圧を意味する。
次に、図２ｂを参照すると、制御部１５０はスイッチ部１３０の偶数グループのスイッチ１３２、１３４をオンにして一定時間セルバランシングした後、偶数バッテリーセル１１２、１１４のセンシング電圧を測定し偶数グループのスイッチ１３２、１３４をオフにすることができる。次に、図２ｃを参照すると、制御部１５０はスイッチ部１３０の奇数グループのスイッチ１３１、１３３、１３５をオにして一定時間セルバランシングした後、奇数バッテリーセル１１１、１１３、１１５のセンシング電圧を測定し奇数グループのスイッチ１３１、１３３、１３５をオフにすることができる。ここで、セルバランシング時間は数秒以内に設定され得る。セルバランシング時にセンシングラインが断線した場合、該当バッテリーセルのセンシング電圧は下位バッテリーセルに連結されたセンシングラインで測定されたセンシング電圧と類似して測定される。したがって、セルバランシング後の各バッテリーセルのセンシング電圧と隣接した下位バッテリーセルのセンシング電圧との電圧差は、セルバランシング前の電圧差に比べて相対的に低くなる。換言すると、断線したセンシングラインに連結されたバッテリーセルはセルバランシング後の電圧がセルバランシング前の電圧より低くなる。併せて、断線したセンシングラインに連結されたバッテリーセルの電圧が低くなるため、相対的に隣接した上位バッテリーセルの電圧が高くなる。また、制御部１５０はスイッチ部１３０のターンオン時、それぞれのバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５と隣接した上位バッテリーセルの間の電圧差を第２上位電圧差と定義し、それぞれのバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５と隣接した下位バッテリーセルの間の電圧差を第２下位電圧差と定義して保存部に保存することができる。ここで、第２下位電圧差はセルバランシング後の各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の電圧を意味する。
このように、制御部１５０は各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５と隣接した下位バッテリーセルの間の第２下位電圧差が第１下位電圧差より小さいと、該当バッテリーセルのセンシングラインが断線したものと判断することができる。また、制御部１５０は各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５と隣接した上位バッテリーセルの間の第２上位電圧差が第１上位電圧差より大きいと、該当バッテリーセルのセンシングラインが断線したものと判断することができる。
例えば、図２ｂを参照すると、第２スイッチ１３２がオンにされると、第２センシングライン１４２には第２バッテリーセル１１２が連結されないため、第２センシングライン１４２での電圧Ｖ２は第１センシングライン１４１での電圧Ｖ１と類似するように約３Ｖと測定することになる。これに伴い、制御部１５０は第２センシングライン１４２での電圧Ｖ２の３Ｖと第１センシングライン１４１での電圧Ｖ１の３Ｖの差（Ｖ２－Ｖ１）を求めて、第２バッテリーセル１１２の電圧が０Ｖであるものと判断することができる。また、制御部１５０は第３センシングライン１４３での電圧Ｖ３の９Ｖと第２センシングライン１４２での電圧Ｖ２の３Ｖの差（Ｖ３－Ｖ２）を求めて、第３バッテリーセル１１３の電圧が６Ｖであるものと判断することができる。
すなわち、制御部１５０はセルバランシング前の各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５と上位バッテリーセルの間の第１上位電圧差と、セルバランシング後の各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５と上位バッテリーセルの間の第２上位電圧差を比較して、第２上位電圧差が第１上位電圧差より大きいと該当バッテリーセルのセンシングラインが断線したものと判断することができる。また、制御部１５０はセルバランシング前の各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５と下位バッテリーセルの間の第１下位電圧差と、セルバランシング後の各バッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４、１１５と下位バッテリーセルの間の第２下位電圧差を比較して、第２下位電圧差が第１下位電圧差より小さいと該当バッテリーセルのセンシングラインが断線したものと判断することができる。
以上で説明したものは本発明によるバッテリー管理システムを実施するための一つの実施例に過ぎないものであり、本発明は前記した実施例に限定されず、以下の特許請求の範囲で請求するように、本発明の要旨を逸脱することなく当該発明が属する分野で通常の知識を有する者であれば誰でも多様な変更実施が可能な範囲まで本発明の技術的精神があると言える。
１００：バッテリー管理システム
１１０：バッテリー
１２０：ダイオード部
１３０：スイッチ部
１４０：センシング部
１５０：制御部

Claims (8)

  1. 直列連結された多数のバッテリーセルを含むバッテリーと、
    前記多数のバッテリーセルに並列連結された多数のダイオードと、
    前記多数のバッテリーセルに連結された多数のスイッチを含むスイッチ部と、
    前記多数のバッテリーセルの電圧を検出しセルバランシングを遂行する制御部と、
    前記多数のバッテリーセルと前記制御部を連結する多数のセンシングラインとを含み、
    前記制御部は前記スイッチがオフ（ＯＦＦ）にされた状態で各バッテリーセルと隣接した上位バッテリーセルの間の第１上位電圧差を測定し、前記スイッチを一定時間オン（ＯＮ）にした後に各バッテリーセルと隣接した上位バッテリーセルの間の第２上位電圧差を測定して、前記第２上位電圧差が前記第１上位電圧差より大きいと該当バッテリーセルのセンシングラインが断線したものと判断することを特徴とする、バッテリー管理システム。
  2. 前記制御部は前記スイッチがオフ（ＯＦＦ）にされた状態で各バッテリーセルと隣接した下位バッテリーセルの間の第１下位電圧差を測定し、前記スイッチを一定時間オン（ＯＮ）にした後に各バッテリーセルと隣接した下位バッテリーセルの間の第２下位電圧差を測定して、前記第２下位電圧差が前記第１下位電圧差より小さいと該当バッテリーセルのセンシングラインが断線したものと判断す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. 断線したセンシングラインは、該当バッテリーセルに連結されたダイオードと、上位バッテリーセルに連結されたダイオードの電圧分配によって該当バッテリーセルの電圧を測定す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。
  4. 断線したセンシングラインの隣接した上位バッテリーセルは、前記スイッチをオン（ＯＮ）にすると電圧が高くな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。
  5. 断線したセンシングラインのバッテリーセルは、前記スイッチをオン（ＯＮ）にすると電圧が低くな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。
  6. 前記スイッチがオンの状態で断線したセンシングラインのバッテリーセルの電圧は隣接した下位バッテリーセルの電圧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。
  7. 前記スイッチ部は、偶数グループのスイッチと奇数グループのスイッチを交互にオン（ＯＮ）にす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。
  8. 前記制御部は前記偶数グループのスイッチをオン（ＯＮ）にして偶数バッテリーセルの電圧を測定した後に前記偶数グループのスイッチをオフ（ＯＦＦ）にさせ、前記奇数グループのスイッチをオン（ＯＮ）にして奇数バッテリーセルの電圧を測定した後に前記奇数グループのスイッチをオフ（ＯＦＦ）にさせ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。
JP2022025695A 2021-02-23 2022-02-22 バッテリー管理システム Active JP7325563B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2021-0023915 2021-02-23
KR1020210023915A KR20220120165A (ko) 2021-02-23 2021-02-23 배터리 관리 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022128598A true JP2022128598A (ja) 2022-09-02
JP7325563B2 JP7325563B2 (ja) 2023-08-14

Family

ID=80446946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022025695A Active JP7325563B2 (ja) 2021-02-23 2022-02-22 バッテリー管理システム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220268848A1 (ja)
EP (1) EP4050356A1 (ja)
JP (1) JP7325563B2 (ja)
KR (1) KR20220120165A (ja)
CN (1) CN114977362A (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004104989A (ja) * 2002-08-23 2004-04-02 Nissan Motor Co Ltd 組電池の異常検出装置
JP2014102127A (ja) * 2012-11-19 2014-06-05 Denso Corp 電池監視装置
EP3598154A1 (en) * 2018-07-20 2020-01-22 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Method and circuit for detecting a malfunction in a battery charge balancing circuit

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5549121B2 (ja) * 2008-06-17 2014-07-16 三洋電機株式会社 組電池の電圧検出装置及びこれを具えたバッテリシステム
JP5443327B2 (ja) * 2010-12-08 2014-03-19 株式会社東芝 組電池装置
JP5353914B2 (ja) * 2011-02-01 2013-11-27 株式会社デンソー 電池電圧監視装置
KR101589198B1 (ko) * 2013-02-19 2016-01-28 주식회사 엘지화학 셀 밸런싱 회로의 고장 진단 장치 및 방법
US9876369B2 (en) * 2016-03-15 2018-01-23 Lg Chem, Ltd. Battery system and method for determining an open circuit fault condition in a battery module

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004104989A (ja) * 2002-08-23 2004-04-02 Nissan Motor Co Ltd 組電池の異常検出装置
JP2014102127A (ja) * 2012-11-19 2014-06-05 Denso Corp 電池監視装置
EP3598154A1 (en) * 2018-07-20 2020-01-22 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Method and circuit for detecting a malfunction in a battery charge balancing circuit

Also Published As

Publication number Publication date
US20220268848A1 (en) 2022-08-25
KR20220120165A (ko) 2022-08-30
JP7325563B2 (ja) 2023-08-14
CN114977362A (zh) 2022-08-30
EP4050356A1 (en) 2022-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10895603B2 (en) Voltage monitoring module and voltage monitoring system to detect a current leakage
US11205806B2 (en) Battery module equalization apparatus and battery pack and vehicle including the same
US11177669B2 (en) Apparatus and method for battery module equalization
KR101234059B1 (ko) 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법
US8242745B2 (en) Battery pack with balancing management
US20110140662A1 (en) Balancing system for a battery pack
US20060097700A1 (en) Method and system for cell equalization with charging sources and shunt regulators
US20060097696A1 (en) Method and system for cell equalization with isolated charging sources
US8564325B2 (en) Voltage detection device and system
CN103036273A (zh) 电池组均衡控制装置
WO2012017728A1 (ja) 二次電池パック接続制御方法、蓄電システム、および二次電池パック
JP5569418B2 (ja) 電池監視装置
JP2006014480A (ja) 車両用の電源装置
US20190176636A1 (en) Battery management and balance circuit, battery system and method of charging the battery system
US20210175725A1 (en) Multicell battery management system
US20190212397A1 (en) Deterioration determination device for secondary battery
KR102319239B1 (ko) 배터리 팩
US11146077B2 (en) Voltage equalizing device
US11336109B2 (en) Dual port battery charging system and the method thereof
US11588185B2 (en) Management device and power supply system
KR101858321B1 (ko) 셀 밸런싱 회로의 고장 진단 장치 및 방법
JP7325563B2 (ja) バッテリー管理システム
EP3337002B1 (en) Battery system and control unit for a battery system
KR20210014343A (ko) 전기자동차용 직렬연결 배터리 셀의 균등 충전장치 및 이를 이용한 균등 충전 제어방법
EP4303600A1 (en) Voltage determination circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220222

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221213

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230116

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230414

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230718

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230801

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7325563

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150