JP2023516649A - バッテリー管理装置及び方法、バッテリー管理システム - Google Patents

バッテリー管理装置及び方法、バッテリー管理システム Download PDF

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Abstract

本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置は、対象装置の動作状態を感知する感知部、前記対象装置の動作状態に基づいて補助バッテリーからの電源供給を管理する電源管理部、及び前記対象装置の動作状態に基づいて決定される動作モードに応じて複数のバッテリーセルのセルバランシング動作を行う制御部を含んでよい。

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２０年１０月２９日に出願された韓国特許出願第１０－２０２０－０１４２５４７号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は、本明細書の一部として含まれる。
本文書に開示された実施形態は、バッテリー管理装置及び方法、バッテリー管理システムに関する。
最近、二次電池に対する研究開発が活発に行われている。ここで、二次電池は、充放電が可能な電池であって、従来のＮｉ／Ｃｄ電池、Ｎｉ／ＭＨ電池などと最近のリチウムイオン電池とを全て含む意味である。二次電池のうちリチウムイオン電池は、従来のＮｉ／Ｃｄ電池、Ｎｉ／ＭＨ電池などに比べてエネルギー密度が遥かに高いという利点がある。また、リチウムイオン電池は、小型、軽量で製作することができ、移動機器の電源として使用される。また、リチウムイオン電池は、電気自動車の電源に使用範囲が拡張され、次世代エネルギー保存媒体として注目を浴びている。
また、二次電池は、一般的に複数のバッテリーセルが直列及び／又は並列に連結されたバッテリーモジュールを含むバッテリーパックとして用いられる。そして、バッテリーパックは、バッテリー管理システムにより状態及び動作が管理及び制御される。
このようなバッテリーセルを含むバッテリーを使用する電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の場合、多数のバッテリーセルが搭載されるので、バッテリーセルに対するバランシングが非常に重要である。しかし、電気自動車の電源がオフになっている状態で、セルバランシング動作を行う場合、自動車の補助バッテリーの電源を消耗することになり、補助バッテリーの寿命を短縮させるか、放電を引き起こすことができ、電気自動車の運行を不可能にさせるという問題がある。
本文書に開示された実施形態の一目的は、対象装置のパワーオフ状態で、対象装置の補助バッテリーの電源消耗なしに、バッテリーセルバランシング動作を行うことができるバッテリー管理装置及び方法、バッテリー管理システムの提供を目的とする。
本文書に開示された実施形態の技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されず、言及されていないさらに他の技術的課題は、以下の記載から当業者に明確に理解され得る。
本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置は、対象装置の動作状態を感知する感知部、前記対象装置の動作状態に基づいて補助バッテリーからの電源供給を管理する電源管理部、及び前記対象装置の動作状態に基づいて決定される動作モードに応じて複数のバッテリーセルのセルバランシング動作を行う制御部を含んでよい。
一実施形態において、前記電源管理部は、前記対象装置がパワーオン状態の場合、前記複数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュールから起因する電源を用いて動作してよい。
一実施形態において、前記電源管理部が、前記バッテリーモジュールから電源が供給される場合、前記補助バッテリーは、前記バッテリーモジュールから起因する電源を用いて充電されてよい。
一実施形態において、前記電源管理部は、前記対象装置がパワーオフ状態の場合、前記補助バッテリーから電源が供給されてよい。
一実施形態において、前記制御部は、前記対象装置がパワーオン状態の場合、一般モードで動作し、前記複数のバッテリーセルのセルバランシング時間を算出し、算出した時間に基づいてセルバランシング動作を行ってよい。
一実施形態において、前記制御部は、前記セルバランシング動作が終了する前に、前記対象装置がパワーオフ状態に転換される場合、低電力モードで動作モードを変更し、前記算出した時間のうち残りの時間に対してセルバランシング動作を行ってよい。
一実施形態において、前記制御部は、既設定された時間ごとに動作モードを一般モードに変更し、前記一般モードで前記複数のバッテリーセルの電圧をモニタリングして、前記セルバランシング時間を再算出してよい。
一実施形態において、前記既設定された時間は、前記対象装置の仕様、前記複数のバッテリーセルの特性及び前記補助バッテリーの容量の少なくともいずれか一つに基づいて決定されてよい。
本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理方法は、対象装置の動作状態を感知する段階、対象装置の動作状態に基づいて補助バッテリーからの電源供給を管理する段階、及び前記対象装置の動作状態に基づいて決定される動作モードに応じて複数のバッテリーセルのセルバランシング動作を行う段階を含んでよい。
一実施形態において、前記対象装置の動作状態に基づいて補助バッテリーからの電源供給を管理する段階は、前記対象装置がパワーオフ状態の場合、前記補助バッテリーから電源が供給されてよい。
一実施形態において、前記対象装置の動作状態に基づいて決定される動作モードに応じてバッテリーセルのセルバランシング動作を行う段階は、前記対象装置がパワーオン状態の場合、一般モードで動作し、前記複数のバッテリーセルのセルバランシング時間を算出し、算出した時間に基づいてセルバランシング動作を行ってよい。
一実施形態において、前記対象装置の動作状態に基づいて決定される動作モードに応じてバッテリーセルのセルバランシング動作を行う段階は、前記セルバランシング動作が終了する前に前記対象装置がパワーオフ状態に転換される場合、低電力モードで動作モードを変更し、前記算出した時間のうち残りの時間に対してセルバランシング動作を行ってよい。
一実施形態において、既設定された時間が経過したか否かを確認する段階、及び前記既設定された時間が経過した場合、前記一般モードで前記複数のバッテリーセルの電圧をモニタリングして、前記セルバランシング時間を再算出する段階をさらに含んでよい。
本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理システムは、複数のバッテリーセルを含み、対象装置に電源を供給するバッテリーモジュール、前記対象装置の動作状態に基づいて決定される動作モードに応じて前記複数のバッテリーセルのセルバランシング動作を行い、前記対象装置の動作状態に基づいて制御命令を生成するバッテリー管理装置、前記制御命令に応答して前記対象装置の第１補助バッテリーと前記バッテリー管理装置とを連結又は断絶させるスイッチ、及び前記バッテリー管理装置に電源を供給する第２補助バッテリーを含んでよい。
一実施形態において、前記バッテリー管理装置は、前記対象装置がパワーオフ状態の場合、前記スイッチを開放する制御命令を生成して、前記第１補助バッテリーと前記バッテリー管理装置とを断絶させてよい。
一実施形態において、前記バッテリー管理装置は、前記対象装置がパワーオン状態の場合、前記スイッチを短絡させる制御命令を生成し、前記スイッチが短絡される場合、前記第２補助バッテリーは、前記バッテリーモジュールから起因する電源を用いて充電されてよい。
一実施形態において、前記バッテリー管理装置は、前記対象装置がパワーオン状態の場合、一般モードで動作し、前記複数のバッテリーセルのセルバランシング時間を算出し、算出した時間に基づいてセルバランシング動作を行ってよい。
一実施形態において、前記バッテリー管理装置は、前記セルバランシング動作が終了する前に前記対象装置がパワーオフ状態に転換される場合、低電力モードで動作モードを変更し、前記算出した時間のうち残りの時間に対してセルバランシング動作を行ってよい。
本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置及び方法、バッテリー管理システムは、対象装置のパワーオフ状態で、対象装置の補助バッテリーの電源消耗なしに、バッテリーセルバランシング動作を行ってよい。
本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置及び方法、バッテリー管理システムは、対象装置のパワーオン状態でバッテリー管理装置の補助バッテリーを充電してよい。
本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理システムを示すブロック図である。 本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理システムを示すブロック図である。 本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理システムの動作を具体的に説明するための図である。 本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置を示すブロック図である。 本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置の動作を説明するための図である。 本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理方法を示すフローチャートである。 本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理方法をさらに具体的に示すフローチャートである。 本文書に開示された一実施形態に他のバッテリー管理方法を実行するコンピューティングシステムを示す図である。
以下、本文書に開示された実施形態を例示的な図面を通じて詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加するに当たって、同一の構成要素に対しては、たとえ他の図面上に表示されても、できる限り同一の符号を有するように留意しなければならない。また、本文書に開示された実施形態を説明するに当たって、関連した公知の構成又は機能に対する具体的な説明が、本文書に開示された実施形態に対する理解を妨害すると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
本文書に開示された実施形態の構成要素を説明するに当たって、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用してよい。このような用語はその構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語により当該構成要素の本質や順番、又は順序などが限定されるものではない。また、特に定義されない限り、技術的や科学的な用語を含めて、ここで用いられる全ての用語は、本文書に開示された実施形態の属する技術分野における通常の知識を有する者にとって一般的に理解される意味と同一の意味を有する。一般的に用いられる辞典に定義されている用語と同様の用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味として解釈されなければならず、本出願において明らかに定義されていない限り、理想的かつ過度に形式的な意味に解釈されるものではない。
本明細書において「対象装置」は、複数のバッテリーセルを含むバッテリーパックから電源が供給されて動作する電気的、電子的、又は機械的な装置を含んでよく、本明細書においては、「対象装置」を電気自動車（ＥＶ）の場合を例として説明するが、これに限定されるものではない。
図１及び図２は、本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理システムを示すブロック図である。
先ず、図１を参照すれば、本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理システム１００は、バッテリーモジュール１１０、バッテリー管理装置１２０、第１補助バッテリー１３０、第２補助バッテリー１４０、及び第１スイッチ１５０を含んでよい。
バッテリーモジュール１１０は、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４を含んでよい。図１では、複数のバッテリーセルが４個であると示されたが、これに限定されるのではなく、バッテリーモジュール１１０は、ｎ（ｎは、２以上の自然数）個のバッテリーセルを含んで構成されてよい。バッテリーモジュール１１０は、対象装置に電源を供給することができる。このために、バッテリーモジュール１１０は、対象装置（未図示）と電気的に連結されてよい。
複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４は、リチウムイオン（Ｌｉ－ｉｏｎ）電池、リチウムイオンポリマー（Ｌｉ－ｉｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）電池、ニッケルカドミウム（Ｎｉ－Ｃｄ）電池、ニッケル水素（Ｎｉ－ＭＨ）電池などであってよく、これに限定されない。一方、図１では、バッテリーモジュール１１０が一個の場合を示すが、実施形態に応じて、バッテリーモジュール１１０は、複数個で構成されてもよい。
バッテリー管理装置１２０は、バッテリーモジュール１１０の状態及び／又は動作を管理及び／又は制御することができる。例えば、バッテリー管理装置１２０は、バッテリーモジュール１１０に含まれた複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の状態及び／又は動作を管理及び／又は制御することができる。バッテリー管理装置１２０は、バッテリーモジュール１１０の充電及び／又は放電を管理することができる。
また、バッテリー管理装置１２０は、バッテリーモジュール１１０及び／又はバッテリーモジュール１１０に含まれた複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４それぞれの電圧、電流、温度などをモニタリングすることができる。そして、バッテリー管理装置１２０によるモニタリングのために、図示されていないセンサーや各種測定モジュールが、バッテリーモジュール１１０や充放電経路、又はバッテリーモジュール１１０などの任意の位置にさらに設置され得る。バッテリー管理装置１２０は、モニタリングした電圧、電流、温度などの測定値に基づいてバッテリーモジュール１１０の状態を示すパラメーター、例えば、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）やＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）などを算出することができる。
バッテリー管理装置１２０は、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４のセルバランシング時間を算出することができる。例えば、バッテリー管理装置１２０は、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４それぞれのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に基づいてセルバランシング時間を算出することができる。バッテリー管理装置１２０は、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４それぞれのＳＯＣに基づいてセルバランシング対象を判断することができる。バッテリー管理装置１２０は、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４のうちセルバランシング対象として判断されたバッテリーセルに対して、セルバランシング時間に基づいてセルバランシング動作を行うことができる。
バッテリー管理装置１２０は、対象装置（未図示）の動作状態を感知することができる。例えば、バッテリー管理装置１２０は、対象装置の動作状態を直接的に感知するか、対象装置から動作状態に関する情報を受信することにより、対象装置の動作状態を感知することができる。バッテリー管理装置１２０は、対象装置の動作状態に基づいて第２補助バッテリー１４０からの電源供給を管理することができる。例えば、バッテリー管理装置１２０は、対象装置の動作状態に基づいて、バッテリーモジュール１１０から起因する電源が供給されて動作するか、第２補助バッテリー１４０から電源が供給されて動作することができる。このために、バッテリー管理装置１２０は、対象装置の動作状態に基づいて、第１スイッチ１５０の開放及び短絡を制御するための制御命令を生成することができる。
例えば、バッテリー管理装置１２０は、対象装置がパワーオフ（ｐｏｗｅｒ－ｏｆｆ）状態の場合、第１スイッチ１５０を開放させて第２補助バッテリー１４０から電源が供給され得る。すなわち、バッテリー管理装置１２０は、対象装置がパワーオフ状態の場合、第１補助バッテリー１３０からの電源供給を遮断することができる。よって、バッテリー管理装置１２０は、対象装置がパワーオフの状態で、対象装置の第１補助バッテリー１３０の電源を消耗せずにセルバランシング動作を行うことができる。
一方、バッテリー管理装置１２０は、対象装置がパワーオン（ｐｏｗｅｒ－ｏｎ）状態の場合、第１スイッチ１５０を短絡させてバッテリーモジュール１１０に起因する電源及び／又は第１補助バッテリー１３０から供給される電源を用いて動作することができる。この場合、第１補助バッテリー１３０及び第２補助バッテリー１４０は、バッテリーモジュール１１０に起因する電源を用いて充電され得る。これは、以下の図３を参照してさらに具体的に説明する。
バッテリー管理装置１２０は、対象装置の動作状態に基づいて動作モードを決定することができる。例えば、バッテリー管理装置１２０は、対象装置がパワーオン（ｐｏｗｅｒ－ｏｎ）状態の場合、動作モードを一般モードに決定し、対象装置がパワーオフ状態の場合、動作モードを低電力モードに決定することができる。ここで、低電力モードは、一般モードに対してバッテリー管理装置１２０の消耗電力が少ない動作モードとして定義されてよく、一側面においては、バッテリー管理装置１２０が、一般モードに対して動作の内容又は時間などを制限的に行う動作モードとして定義されてよい。
バッテリー管理装置１２０は、一般モードで動作する場合、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４のセルバランシング時間を算出し、算出されたセルバランシング時間に基づいてセルバランシング動作を行うことができる。バッテリー管理装置１２０は、低電力モードで動作する場合、一般モードで算出されたセルバランシング時間に基づいてセルバランシング動作を行うことができる。また、バッテリー管理装置１２０は、対象装置の動作状態に応じて一般モードから低電力モードに動作モードが変更される場合、一般モードで算出されたセルバランシング時間のうち、セルバランシング動作を行った時間を除いた残余時間に対してセルバランシング動作を行うことができる。よって、バッテリー管理装置１２０が低電力モードで動作する場合、第２補助バッテリー１４０の電力消耗を減らすことができる。
また、バッテリー管理装置１２０は、既設定された時間ごとに動作モードを低電力モードから一般モードに変更することができる。バッテリー管理装置１２０は、一般モードで複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の電圧をモニタリングして、セルバランシング時間を再算出することができる。ここで、前記既設定された時間は、対象装置の仕様、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の特性及び第２補助バッテリー１４０の容量の少なくとも一部に基づいて決定され得る。
また、バッテリー管理装置１２０は、セルバランシング動作が完了したか否かを判断することができる。例えば、バッテリー管理装置１２０は、基準時間が経過した場合、セルバランシングが完了したと判断するか、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４のＳＯＣに基づいてセルバランシングが完了したか否かを判断することができる。ここで、前記基準時間は、対象装置の仕様、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の特性及び第２補助バッテリー１４０の容量の少なくとも一部に基づいて決定され得る。
このように、バッテリー管理装置１２０は、低電力モードで動作し、既設定された時間ごとに一般モードに変更してセルバランシング時間を再算出し、再び低電力モードに転換される場合、残余時間に対してのみセルバランシング動作を行うことにより、第２補助バッテリー１４０の電力消耗を減らすことができる。
第１補助バッテリー１３０は、基本的に対象装置に電源を供給することができる。例えば、第１補助バッテリー１３０は、対象装置の駆動及び／又は動作のために設けられる補助電源であってよい。また、第１補助バッテリー１３０は、第１スイッチ１５０を介して電気的に連結されるバッテリー管理装置１２０に電源を供給することができる。例えば、第１補助バッテリー１３０は、第１スイッチ１５０が短絡される場合、バッテリー管理装置１２０に電源を供給することができる。一方、第１補助バッテリー１３０は、対象装置がパワーオン状態の場合、バッテリーモジュール１１０に起因する電源を用いて充電され得る。
第２補助バッテリー１４０は、バッテリー管理装置１２０に電源を供給することができる。第２補助バッテリー１４０は、第１補助バッテリー１３０と並列的に連結されてよく、第１スイッチ１５０を介して第１補助バッテリー１３０と電気的に連結されてよい。例えば、第２補助バッテリー１４０は、バッテリー管理装置１２０の駆動及び／又は動作のために設けられる補助電源であってよい。一方、第２補助バッテリー１４０は、対象装置がパワーオン状態の場合、第１補助バッテリー１３０と同様にバッテリーモジュール１１０に起因する電源を用いて充電され得る。これは、第２補助バッテリー１４０と第１補助バッテリー１３０とが並列的に連結されることにより可能である。
第１スイッチ１５０は、バッテリー管理装置１２０、第１補助バッテリー１３０、及び第２補助バッテリー１４０と電気的に連結されてよい。第１スイッチ１５０は、バッテリー管理装置１２０から伝達する制御命令に応答して開放又は短絡され得る。例えば、バッテリー管理装置１２０は、対象装置がパワーオン状態の場合、第１スイッチ１５０を開放させる制御命令を生成し、対象装置がパワーオフ状態の場合、第１スイッチ１５０を短絡させる制御命令を生成することができる。
図２を参照すれば、本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理システム１００は、例示的には、対象装置領域Ａ１及びバッテリー管理システム領域Ａ２に区分され得る。
例えば、対象装置領域Ａ１は、対象装置に設けられる構成を含む領域として定義されてよく、第１補助バッテリー１３０を含む領域として定義されてよい。
バッテリー管理システム領域Ａ２は、対象装置に取り付けられるバッテリーに関する構成を含む領域として定義されてよく、バッテリーモジュール１１０、バッテリー管理装置１２０、第２補助バッテリー１４０、及び第１スイッチ１５０を含む領域として定義されてよい。一側面において、バッテリー管理システム領域Ａ２は、バッテリーパック（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）に含まれるものとして定義されてよい。ただし、実施形態に応じて、第１スイッチ１５０は、対象装置領域Ａ１に含まれてもよい。
図３は、本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理システムの動作を具体的に説明するための図である。
図３を参照すれば、対象装置（未図示）がパワーオン状態の場合、第１補助バッテリー１３０及び第２補助バッテリー１４０は、バッテリーモジュール１１０に起因する電源を用いて充電され得る。具体的には、対象装置がパワーオン状態の場合、第１スイッチ１５０及び第２スイッチ１７０は、短絡されるように制御され得る。例えば、第１スイッチ１５０は、バッテリー管理装置１２０から伝達される制御命令（ｃｍｄ）に応答して短絡され得る。第２スイッチ１７０は、対象装置により短絡されるように制御されてよいが、これに限定されるものではなく、実施形態に応じて、バッテリー管理装置１２０により制御されてもよい。
第１スイッチ１５０及び第２スイッチ１７０が短絡される場合、バッテリーモジュール１１０から伝達される電源は、コンバーター１６０を介して変換され、バッテリー管理装置１２０、第１補助バッテリー１３０、及び第２補助バッテリー１４０に伝達され得る。ここで、コンバーター１６０は、ＤＣ－ＤＣコンバーターを含んでよい。よって、対象装置がパワーオン状態の場合、第１補助バッテリー１３０及び第２補助バッテリー１４０は、バッテリーモジュール１１０に起因する電源を用いて充電され得る。
一方、対象装置がパワーオフ状態の場合、バッテリー管理装置１２０は、第１スイッチ１５０が開放されるように制御することができる。第１スイッチ１５０が開放される場合、バッテリー管理装置１２０は、第２補助バッテリー１４０から供給される電源を用いて動作することができる。よって、対象装置がパワーオフ状態の場合、バッテリー管理装置１２０による第１補助バッテリー１３０の電源消耗を防ぐことができる。一方、対象装置がパワーオフ状態の場合、第２スイッチ１７０は、対象装置により開放されるように制御され得る。
以下では、バッテリーモジュール１１０、バッテリー管理装置１２０、第１補助バッテリー１３０、第２補助バッテリー１４０、第１スイッチ１５０、コンバーター１６０、及び第２スイッチ１７０の連結関係について具体的に説明する。
バッテリー管理装置１２０、第１補助バッテリー１３０、及び第２補助バッテリー１４０は、バッテリーモジュール１１０に対して並列的に連結され得る。具体的には、バッテリー管理装置１２０、第１補助バッテリー１３０、及び第２補助バッテリー１４０は、第２ノードＮ２及び第３ノードＮ３を中心にバッテリーモジュール１１０に対して並列的に連結されてよい。
また、第１補助バッテリー１３０及び第２補助バッテリー１４０は、バッテリー管理装置１２０に対して並列的に連結されてよい。具体的には、第１補助バッテリー１３０及び第２補助バッテリー１４０は、第１ノードＮ１及び第２ノードＮ２を介して、バッテリー管理装置１２０に対して並列的に連結されてよい。
さらに具体的に検討してみると、バッテリー管理装置１２０と第２補助バッテリー１４０の正極（＋）端子は、第１ノードＮ１を介して互いに連結されてよい。第１補助バッテリー１３０の負極（－）端子と第２補助バッテリー１４０の負極（－）端子は、第２ノードＮ２を介してコンバーター１６０と連結され得る。第１補助バッテリー１３０の正極（＋）端子は、第３ノードＮ３を介して第１スイッチ１５０及び第２スイッチ１７０と連結されてよい。
以下では、本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置１２０について、図４及び図５を参照して具体的に説明する。
図４は、本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置を示すブロック図である。図５は、本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置の動作を説明するための図である。
先ず、図４を参照すれば、本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置１２０は、感知部１２１、電源管理部１２２、及び制御部１２３を含んでよい。
感知部１２１は、対象装置の動作状態を感知することができる。感知部１２１は、感知結果を電源管理部１２２及び／又は制御部１２３に伝達することができる。例えば、感知部１２１は、対象装置の動作状態を直接的に感知するか、対象装置から動作状態に関する情報を受信することにより、対象装置の動作状態を感知することができる。
電源管理部１２２は、感知部１２１の感知結果に基づいて、第２補助バッテリー１４０からの電源供給を管理することができる。例えば、電源管理部１２２は、対象装置の動作状態に基づいて、バッテリーモジュール１１０から起因する電源が供給されるか、第２補助バッテリー１４０から電源が供給され得る。このために、電源管理部１２２は、対象装置の動作状態に基づいて、第１スイッチ１５０の開放及び短絡を制御するための制御命令を生成することができる。
例えば、電源管理部１２２は、対象装置がパワーオフ（ｐｏｗｅｒ－ｏｆｆ）状態の場合、第１スイッチ１５０を開放させて第２補助バッテリー１４０から電源が供給され得る。よって、バッテリー管理装置１２０は、対象装置がパワーオフの状態で、対象装置の第１補助バッテリー１３０の電源を消耗せずにセルバランシング動作を行うことができる。
一方、電源管理部１２２は、対象装置がパワーオン（ｐｏｗｅｒ－ｏｎ）状態の場合、第１スイッチ１５０を短絡させてバッテリーモジュール１１０に起因する電源及び／又は第１補助バッテリー１３０からの電源が供給され得る。このように、対象装置がパワーオン状態の場合、第１補助バッテリー１３０及び第２補助バッテリー１４０は、コンバーター１６０（図３参照）を介してバッテリーモジュール１１０に起因する電源を用いて充電され得る。これは、第２補助バッテリー１４０が第１補助バッテリー１３０と並列的に連結されることにより可能である。
制御部１２３は、感知部１２１の感知結果に基づいて動作モードを決定することができる。例えば、制御部１２３は、対象装置がパワーオン（ｐｏｗｅｒ－ｏｎ）状態の場合、動作モードを一般モードに決定し、対象装置がパワーオフ状態の場合、動作モードを低電力モードに決定することができる。ここで、低電力モードは、一般モードに対してバッテリー管理装置１２０の消耗電力が少ない動作モードとして定義されてよく、一側面においては、バッテリー管理装置１２０が一般モードに対して動作の内容又は時間などを制限的に行う動作モードとして定義されてよい。
図５を参照すれば、制御部１２３は、一般モードで動作する場合、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４のセルバランシング時間ＢＴを算出し、算出されたセルバランシング時間ＢＴに基づいてセルバランシング動作を行うことができる。
制御部１２３は、低電力モードで動作する場合、一般モードで算出されたセルバランシング時間ＢＴに基づいてセルバランシング動作を行うことができる。また、制御部１２３は、対象装置の動作状態に応じて所定の時点ｔ１で一般モードから低電力モードに動作モードが変更される場合、一般モードで算出されたセルバランシング時間のうち、セルバランシング動作を行った時間ＢＴ１を除いた残余時間ＢＴ２に対してセルバランシング動作を行うことができる。
また、制御部１２３は、既設定された時間ごとに動作モードを低電力モードから一般モードに変更することができる。制御部１２３は、一般モードで複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の電圧をモニタリングして、セルバランシング時間を再算出することができる。このように、制御部１２３は、低電力モードで動作し、既設定された時間ごとに一般モードに変更してセルバランシング時間を再算出し、再び低電力モードに転換される場合、残余時間に対してのみセルバランシング動作を行うことにより、第２補助バッテリー１４０の電力消耗を減らすことができる。ここで、前記既設定された時間は、対象装置の仕様、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の特性及び第２補助バッテリー１４０の容量の少なくとも一部に基づいて決定され得る。
また、制御部１２３は、セルバランシング動作が完了したか否かを判断することができる。例えば、制御部１２３は、基準時間が経過した場合、セルバランシングが完了したと判断するか、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４のＳＯＣに基づいて、セルバランシングが完了したか否かを判断することができる。ここで、前記基準時間は、対象装置の仕様、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４の特性及び第２補助バッテリー１４０の容量の少なくとも一部に基づいて決定され得る。
一方、図４では、電源管理部１２２及び制御部１２３が別個の構成で示されたが、実施形態に応じて、一つの構成（ｅｘ．プロセッサ）の形態でも構成されてよい。
図６は、本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理方法を示すフローチャートである。
図６を参照すれば、本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理方法は、対象装置の動作状態を感知する段階（Ｓ１１０）、対象装置の動作状態に基づいて補助バッテリーからの電源供給を管理する段階（Ｓ１２０）、及び対象装置の動作状態に基づいて決定される動作モードに応じて複数のバッテリーセルのセルバランシング動作を行う段階（Ｓ１３０）を含んでよい。
以下では、前記Ｓ１１０段階～Ｓ１３０段階を、図４を参照して具体的に説明する。
Ｓ１１０段階において、感知部１２１は、対象装置の動作状態を感知することができる。感知部１２１は、感知結果を電源管理部１２２及び／又は制御部１２３に伝達することができる。
Ｓ１２０段階において、電源管理部１２２は、感知部１２１の感知結果に基づいて第２補助バッテリー１４０からの電源供給を管理することができる。例えば、電源管理部１２２は、対象装置がパワーオフ（ｐｏｗｅｒ－ｏｆｆ）状態の場合、第１スイッチ１５０を開放させて第２補助バッテリー１４０から電源が供給され得る。よって、バッテリー管理装置１２０は、対象装置がパワーオフの状態で、対象装置の第１補助バッテリー１３０の電源を消耗せずにセルバランシング動作を行うことができる。
また、電源管理部１２２は、対象装置がパワーオン（ｐｏｗｅｒ－ｏｎ）状態の場合、第１スイッチ１５０を短絡させてバッテリーモジュール１１０に起因する電源及び／又は第１補助バッテリー１３０からの電源が供給され得る。
Ｓ１３０段階において、制御部１２３は、感知部１２１の感知結果に基づいて動作モードを決定することができる。例えば、制御部１２３は、対象装置がパワーオン（ｐｏｗｅｒ－ｏｎ）状態の場合、動作モードを一般モードに決定し、対象装置がパワーオフ状態の場合、動作モードを低電力モードに決定することができる。ここで、低電力モードは、一般モードに対してバッテリー管理装置１２０の消耗電力が少ない動作モードとして定義されてよく、一側面においては、バッテリー管理装置１２０が一般モードに対して動作の内容又は時間などを制限的に行う動作モードとして定義されてよい。
制御部１２３は、一般モードで動作する場合、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４のセルバランシング時間ＢＴを算出し、算出されたセルバランシング時間ＢＴに基づいてセルバランシング動作を行うことができる。
制御部１２３は、低電力モードで動作する場合、一般モードで算出されたセルバランシング時間ＢＴに基づいてセルバランシング動作を行うことができる。また、制御部１２３は、対象装置の動作状態に応じて、所定の時点ｔ１で一般モードから低電力モードに動作モードが変更される場合、一般モードで算出されたセルバランシング時間のうち、セルバランシング動作を行った時間ＢＴ１を除いた残余時間ＢＴ２に対してセルバランシング動作を行うことができる。
図７は、本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理方法をさらに具体的に示すフローチャートである。
図７を参照すれば、本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理方法は、対象装置の動作状態を感知する段階（Ｓ２１０）、バッテリーモジュールに起因する電源が供給される段階（Ｓ２２０）、一般モードで動作する段階（Ｓ２３０）、セルバランシング時間を算出する段階（Ｓ２４０）、セルバランシング動作を行う段階（Ｓ２５０）、第２補助バッテリーから電源が供給される段階（Ｓ２６０）、低電力モードで動作する段階（Ｓ２７０）、一般モードで算出したセルバランシング時間のうち残りの時間に対してセルバランシング動作を行う段階（Ｓ２８０）、既設定された時間が経過したか否かを判断する段階（Ｓ２９０）、一般モードに転換する段階（Ｓ３００）、セルバランシング時間を再算出する段階（Ｓ３１０）、及びセルバランシングを完了したか否かを判断する段階（Ｓ３２０）を含んでよい。
以下では、Ｓ２１０段階～Ｓ３２０段階を、図４を参照して具体的に説明する。
Ｓ２１０段階の感知結果、対象装置がパワーオン状態の場合、Ｓ２２０段階～Ｓ２５０段階が行われてよい。
Ｓ２１０段階において、感知部１２１は、対象装置の動作状態を感知することができる。感知部１２１は、感知結果を電源管理部１２２及び／又は制御部１２３に伝達することができる。
Ｓ２２０段階において、電源管理部１２２は、対象装置がパワーオン状態の場合、第１スイッチ１５０を短絡させてバッテリーモジュール１１０に起因する電源及び／又は第１補助バッテリー１３０からの電源が供給され得る。
Ｓ２３０段階において、制御部１２３は、動作モードを一般モードに決定し、バッテリー管理装置１２０を一般モードで動作させることができる。
Ｓ２４０段階において、制御部１２３は、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４それぞれに対するセルバランシング時間を算出することができる。
Ｓ２５０段階において、制御部１２３は、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４に対するセルバランシング動作を行うことができる。
Ｓ２１０段階の感知結果、対象装置がパワーオフ状態の場合、Ｓ２６０段階～Ｓ２９０段階が行われてよい。
Ｓ２６０段階において、電源管理部１２２は、対象装置がパワーオフ（ｐｏｗｅｒ－ｏｆｆ）状態の場合、第１スイッチ１５０を開放させて第２補助バッテリー１４０から電源が供給され得る。すなわち、電源管理部１２２は、対象装置がパワーオフ状態の場合、第１補助バッテリー１３０からの電源供給を遮断することができる。
Ｓ２７０段階において、制御部１２３は、動作モードを低電力モードに決定し、バッテリー管理装置１２０を低電力モードで動作させることができる。
Ｓ２８０段階において、制御部１２３は、一般モードで算出されたセルバランシング時間のうち、セルバランシング動作を行った時間を除いた残余時間に対して、セルバランシング動作を行うことができる。
Ｓ２９０段階において、制御部１２３は、既設定された時間が経過したか否かを判断することができる。Ｓ２９０段階を行った結果、既設定された時間が経過した場合、Ｓ３００段階～Ｓ３２０段階が行われてよい。
Ｓ３００段階において、制御部１２３は、動作モードを一般モードに転換することができる。
Ｓ３１０段階において、制御部１２３は、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４をモニタリングして、セルバランシング時間を再算出することができる。
Ｓ３２０段階において、制御部１２３は、セルバランシングが完了したか否かを判断することができる。例えば、制御部１２３は、基準時間が経過した場合、セルバランシングが完了したと判断するか、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４のＳＯＣに基づいてセルバランシングが完了したか否かを判断することができる。
Ｓ３２０段階の遂行結果、セルバランシングが完了しない場合、Ｓ２８０段階が行われてよい。
図８は、本文書に開示された一実施形態に他のバッテリー管理方法を実行するコンピューティングシステムを示す図である。
図８を参照すれば、本文書に開示された一実施形態によるコンピューティングシステム２００は、ＭＣＵ２１０、メモリー２２０、入出力Ｉ／Ｆ２３０、及び通信Ｉ／Ｆ２４０を含んでよい。
ＭＣＵ２１０は、メモリー２２０に保存されている各種プログラム（例えば、ＳＯＨ算出プログラム、セルバランシング遂行対象判定プログラムなど）を実行させ、このようなプログラムを介して、複数のバッテリーセルのＳＯＣ、ＳＯＨなどを含む各種データを処理し、前述した図１～図５を参照して説明したバッテリー管理装置１２０の機能を行うようにするプロセッサ、又は図６及び図７を参照して説明したバッテリー管理方法を実行するプロセッサであってよい。
メモリー２２０は、バッテリーセルのＳＯＨ算出とセルバランシング遂行対象判定に関する各種プログラムを保存することができる。また、メモリー２２０は、バッテリーセルそれぞれのＳＯＣ、ＳＯＨデータなどの各種データを保存することができる。
このようなメモリー２２０は、必要に応じて、複数個設けられてもよい。メモリー２２０は、揮発性メモリーであってもよく、非揮発性メモリーであってもよい。揮発性メモリーとしてのメモリー２２０は、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭなどが使用されてよい。非揮発性メモリーとしてのメモリー２２０は、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＡＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリー（登録商標）などが使用されてよい。前記列挙したメモリー２２０などの例は、ただ例示であるだけで、これら例に限定されるものではない。
入出力Ｉ／Ｆ２３０は、キーボード、マウス、タッチパネルなどの入力装置（未図示）とディスプレイ（未図示）などの出力装置とＭＣＵ２１０との間を連結してデータを送受信できるようにするインターフェースを提供することができる。
通信Ｉ／Ｆ２３０は、サーバと各種データを送受信できる構成として、有線又は無線通信を支援し得る各種装置であってよい。例えば、通信Ｉ／Ｆ２３０２４０を介して別途に設けられた外部サーバから、バッテリーセルのＳＯＨ算出やバランシング対象の判定のためのプログラムや各種データなどを送受信することができる。
このように、本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理方法はメモリー２２０に記録され、ＭＣＵ２１０により実行され得る。
以上の説明は、本文書に開示された技術思想を例示的に説明したものに過ぎないものであって、本文書に開示された実施形態の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本文書に開示された実施形態の本質的な特性から外れない範囲で多様な修正及び変形が可能である。
したがって、本文書に開示された実施形態は、本文書に開示された技術思想を限定するためではなく、説明するためのものであり、このような実施形態により本文書に開示された技術思想の範囲が限定されるものではない。本文書に開示された技術思想の保護範囲は、以下の特許請求の範囲により解釈されなければならず、それと同等の範囲内の全ての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されなければならない。

Claims (18)

  1. 対象装置の動作状態を感知する感知部と、
    前記対象装置の動作状態に基づいて補助バッテリーからの電源供給を管理する電源管理部と、
    前記対象装置の動作状態に基づいて決定される動作モードに応じて複数のバッテリーセルのセルバランシング動作を行う制御部と、を含むバッテリー管理装置。
  2. 前記電源管理部は、前記対象装置がパワーオン状態の場合、前記複数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュールから起因する電源を用いて動作する、請求項１に記載のバッテリー管理装置。
  3. 前記電源管理部が、前記バッテリーモジュールから電源が供給される場合、前記補助バッテリーは、前記バッテリーモジュールから起因する電源を用いて充電される、請求項２に記載のバッテリー管理装置。
  4. 前記電源管理部は、前記対象装置がパワーオフ状態の場合、前記補助バッテリーから電源が供給される、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。
  5. 前記制御部は、前記対象装置がパワーオン状態の場合、一般モードで動作し、
    前記複数のバッテリーセルのセルバランシング時間を算出し、
    算出したセルバランシング時間に基づいてセルバランシング動作を行う、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。
  6. 前記制御部は、前記セルバランシング動作が終了する前に前記対象装置がパワーオフ状態に転換される場合、低電力モードで動作モードを変更し、
    前記算出したセルバランシング時間のうち残りの時間に対して、セルバランシング動作を行う、請求項５に記載のバッテリー管理装置。
  7. 前記制御部は、既設定された時間ごとに動作モードを一般モードに変更し、
    前記一般モードで前記複数のバッテリーセルの電圧をモニタリングして、前記セルバランシング時間を再算出する、請求項５または６に記載のバッテリー管理装置。
  8. 前記既設定された時間は、前記対象装置の仕様、前記複数のバッテリーセルの特性及び前記補助バッテリーの容量の少なくともいずれか一つに基づいて決定される、請求項７に記載のバッテリー管理装置。
  9. 対象装置の動作状態を感知する段階と、
    対象装置の動作状態に基づいて補助バッテリーからの電源供給を管理する段階と、
    前記対象装置の動作状態に基づいて決定される動作モードに応じて複数のバッテリーセルのセルバランシング動作を行う段階と、を含むバッテリー管理方法。
  10. 前記対象装置の動作状態に基づいて補助バッテリーからの電源供給を管理する段階は、前記対象装置がパワーオフ状態の場合、前記補助バッテリーから電源が供給される、請求項９に記載のバッテリー管理方法。
  11. 前記対象装置の動作状態に基づいて決定される動作モードに応じてバッテリーセルのセルバランシング動作を行う段階は、前記対象装置がパワーオン状態の場合、一般モードで動作し、
    前記複数のバッテリーセルのセルバランシング時間を算出し、
    算出したセルバランシング時間に基づいてセルバランシング動作を行う、請求項９または１０に記載のバッテリー管理方法。
  12. 前記対象装置の動作状態に基づいて決定される動作モードに応じてバッテリーセルのセルバランシング動作を行う段階は、前記セルバランシング動作が終了する前に前記対象装置がパワーオフ状態に転換される場合、低電力モードで動作モードを変更し、
    前記算出したセルバランシング時間のうち残りの時間に対してセルバランシング動作を行う、請求項１１に記載のバッテリー管理方法。
  13. 既設定された時間が経過したか否かを確認する段階と、
    前記既設定された時間が経過した場合、前記一般モードで前記複数のバッテリーセルの電圧をモニタリングして、前記セルバランシング時間を再算出する段階と、をさらに含む、請求項１１または１２に記載のバッテリー管理方法。
  14. 複数のバッテリーセルを含み、対象装置に電源を供給するバッテリーモジュールと、
    前記対象装置の動作状態に基づいて決定される動作モードに応じて前記複数のバッテリーセルのセルバランシング動作を行い、前記対象装置の動作状態に基づいて制御命令を生成するバッテリー管理装置と、
    前記制御命令に応答して前記対象装置の第１補助バッテリーと前記バッテリー管理装置とを連結又は断絶させるスイッチと、
    前記バッテリー管理装置に電源を供給する第２補助バッテリーと、を備えるバッテリー管理システム。
  15. 前記バッテリー管理装置は、前記対象装置がパワーオフ状態の場合、前記スイッチを開放する制御命令を生成して前記第１補助バッテリーと前記バッテリー管理装置とを断絶させる、請求項１４に記載のバッテリー管理システム。
  16. 前記バッテリー管理装置は、前記対象装置がパワーオン状態の場合、前記スイッチを短絡させる制御命令を生成し、前記スイッチが短絡される場合、前記第２補助バッテリーは、前記バッテリーモジュールから起因する電源を用いて充電される、請求項１４または１５に記載のバッテリー管理システム。
  17. 前記バッテリー管理装置は、前記対象装置がパワーオン状態の場合、一般モードで動作し、
    前記複数のバッテリーセルのセルバランシング時間を算出し、
    算出したセルバランシング時間に基づいてセルバランシング動作を行う、請求項１４から１６のいずれか一項に記載のバッテリー管理システム。
  18. 前記バッテリー管理装置は、前記セルバランシング動作が終了する前に前記対象装置がパワーオフ状態に転換される場合、低電力モードで動作モードを変更し、前記算出したセルバランシング時間のうち残りの時間に対してセルバランシング動作を行う、請求項１７に記載のバッテリー管理システム。
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