JP2023534976A - バッテリー管理装置及びその動作方法 - Google Patents

バッテリー管理装置及びその動作方法 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、複数のバッテリーセルのそれぞれに連結される複数のバランシング抵抗、前記複数のバランシング抵抗と並列連結される共通抵抗、前記複数のバランシング抵抗と前記共通抵抗との間に連結される複数の抵抗スイッチ、及び前記複数のバッテリーセルのバランシングタイムを算出し、前記バランシングタイムに基づいて前記複数の抵抗スイッチの動作を制御する制御部を含んでよい。

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２１年１月８日に出願された韓国特許出願第１０－２０２１－０００２９０２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その動作方法に関する。
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、次世代エネルギー貯蔵媒体として注目を浴びている。
通常、リチウムイオン電池の場合、電源供給のために多数のバッテリーセルで具現される。多数のバッテリーセルは、化学的の差異、物性的の差異、老朽化程度の差異などにより電圧差が発生し、このような電圧差は、バッテリーセルの充放電が持続する状況で、それぞれのバッテリーセルの充放電時間及び充放電量などに差異を発生させる。多くの劣化が進行されたバッテリーセルの場合、他のバッテリーセルに比べて充放電時間が短くなり、最も先に完全充電又は放電状態となるので、相対的に劣化が少なく進行されたバッテリーセルは、完全充電又は放電する前に充電又は放電が終了するという問題があった。このような問題を解決するために、多数のバッテリーセルに対する多様なセルバランシング技術が導入されている。
本文書に開示された実施形態の一目的は、セルバランシング動作の速度を増加させ得るバッテリー管理装置及びその動作方法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、複数のバッテリーセルのそれぞれに連結される複数のバランシング抵抗、前記複数のバランシング抵抗と並列連結される共通抵抗、前記複数のバランシング抵抗と前記共通抵抗との間に連結される複数の抵抗スイッチ、及び前記複数のバッテリーセルのバランシングタイムを算出し、前記バランシングタイムに基づいて前記複数の抵抗スイッチの動作を制御する制御部を含んでよい。
一実施形態において、前記制御部は、前記複数のバッテリーセルのバランシングタイムに基づいて、前記複数のバッテリーセルの少なくとも一つのターゲットバッテリーセルを選定してよい。
一実施形態において、前記制御部は、前記複数のバッテリーセルのうち、バランシングタイムが他のバッテリーセルのバランシングタイムと基準値以上異なるバッテリーセルを前記少なくとも一つのターゲットバッテリーセルとして選定してよい。
一実施形態において、前記制御部は、前記複数のバランシング抵抗のうち、前記少なくとも一つのターゲットバッテリーセルと連結されたバランシング抵抗と前記共通抵抗とが電気的に連結されるように前記複数の抵抗スイッチの動作を制御してよい。
一実施形態において、前記制御部は、前記複数のバランシング抵抗のうち、前記少なくとも一つのターゲットバッテリーセルではなく他のバッテリーセルと連結されたバランシング抵抗と前記共通抵抗とが電気的に連結されないように前記複数の抵抗スイッチの動作を制御してよい。
一実施形態において、前記複数のバランシング抵抗とそれぞれ連結される複数のバランシングスイッチをさらに含んでよい。
一実施形態において、前記制御部は、複数のバランシング抵抗のうち、前記少なくとも一つのターゲットバッテリーセルと連結されたバランシング抵抗と前記共通抵抗とが電気的に連結されるように前記複数の抵抗スイッチの動作を制御する場合、前記複数のバランシングスイッチのうち、前記少なくとも一つのターゲットバッテリーセルと連結されたバランシング抵抗と連結されるバランシングスイッチを短絡させてよい。
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の動作方法は、複数のバッテリーセルのそれぞれについてバランシングタイムを算出する段階、前記バランシングタイムに基づいて、前記複数のバッテリーセルの少なくとも一つのターゲットバッテリーセルを選定する段階、及び複数のバランシング抵抗のうち、前記少なくとも一つのターゲットバッテリーセルに連結されるバランシング抵抗、及び前記バランシング抵抗に並列連結される共通抵抗の間に配置される抵抗スイッチの動作を制御する段階を含んでよい。
一実施形態において、前記バランシングタイムに基づいて、前記複数のバッテリーセルの少なくとも一つのターゲットバッテリーセルを選定する段階は、前記複数のバッテリーセルのうち、バランシングタイムが他のバッテリーセルのバランシングタイムと基準値以上異なるバッテリーセルを前記少なくとも一つのターゲットバッテリーセルとして選定してよい。
一実施形態において、前記少なくとも一つのターゲットバッテリーセルに連結されるバランシング抵抗、及び前記バランシング抵抗に並列連結される共通抵抗の間に配置される抵抗スイッチの動作を制御する段階は、前記少なくとも一つのターゲットバッテリーセルと連結されたバランシング抵抗と前記共通抵抗とが電気的に連結されるように前記抵抗スイッチを短絡させてよい。
一実施形態において、前記複数のバランシング抵抗とそれぞれ連結される複数のバランシングスイッチの動作を制御する段階をさらに含んでよい。
一実施形態において、前記複数のバランシング抵抗とグラウンドとの間にそれぞれ連結される複数のバランシングスイッチの動作を制御する段階は、前記複数のバランシングスイッチのうち、前記少なくとも一つのターゲットバッテリーセルと連結されたバランシング抵抗と連結されるバランシングスイッチを短絡させてよい。
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その動作方法は、バッテリーセルに対するセルバランシング速度を増加させることにより、セルインバランス（ｃｅｌｌ ｉｍｂａｌａｎｃｅ）状況を迅速に解消することができる。
本文書に開示された一実施形態によるバッテリーパックを示す図である。 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装置の動作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装置の動作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他のバッテリー管理装置の動作方法を実行するコンピューティングシステムを示す。
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り、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り、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り、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。
図１は、本文書に開示された一実施形態によるバッテリーパックを示す図である。
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パック１００は、バッテリーモジュール１１０、バッテリー管理装置１２０、及びリレー１３０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個であると示されているが、これに限定されるものではなく、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めて構成されてよい。バッテリーモジュール１１０は、対象装置（未図示）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、対象装置と電気的に連結されてよい。ここで、対象装置は、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４を含むバッテリーパック１００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、例えば、対象装置は、電気自動車（ＥＶ）であってよいが、これに限定されるものではない。
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が一個であると示されているが、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のそれぞれについて電圧、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、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てよい。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、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、リレー１３０の動作を制御することができる。例えば、バッテリー管理装置１２０は、対象装置に電源を供給するために、リレー１３０を短絡させてよい。また、バッテリー管理装置１２０は、バッテリーパック１００に充電装置が連結される場合。リレー１３０を短絡させてよい。
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のそれぞれについてセルバランシングタイムを算出することができる。ここで、セルバランシングタイムは、バッテリーセルのバランシングに所要する時間として定義されてよい。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のそれぞれについてＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、バッテリー容量及びバランシング効率に基づいてセルバランシングタイム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におけるそれぞれのセルバランシングタイムに基づいて少なくとも一つのセルバランシング対象を判断することができる。実施形態に応じて、セルバランシング対象は、ターゲットバッテリーセルとして定義されてよい。すなわち、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におけるそれぞれのセルバランシングタイムに基づいて少なくとも一つのターゲットバッテリーセルを選定してよい。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のうち、セルバランシングタイムが他のバッテリーセルのバランシングタイムと基準値以上異なるバッテリーセルを少なくとも一つのターゲットバッテリーセルとして選定してよい。
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選定された少なくとも一つのターゲットバッテリーセルに対し、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ってよい。例えば、バッテリー管理装置１２０は、少なくとも一つのターゲットバッテリーセルのバランシング動作に用いられるバランシング電流を増加させることにより、少なくとも一つのターゲットバッテリーセルに対するバランシング速度を高めることができる。
以下、バッテリー管理装置１２０の具体的な動作について、図２及び図３を参照して説明する。
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装置を示すブロック図である。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装置の動作を説明するための図である。
図２では、本文書に開示された技術思想に対する理解を助けるために、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４のうち、２個のバッテリーセル１１１、１１２が存在する場合を例として説明するが、本文書に開示された技術思想は、３個以上のバッテリーセルに対しても当然適用されてよい。
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装置１２０は、複数のバランシング抵抗１２１、共通抵抗１２２、複数の抵抗スイッチ１２３、複数のバランシングスイッチ１２４、及び制御部１２５を含んでよい。
複数のバランシング抵抗Ｒ１、Ｒ２；１２１は、複数のバッテリーセル１１１、１１２にそれぞれ連結されてよい。具体的には、第１バランシング抵抗Ｒ１は、第１バッテリーセル１１１に連結され、第２バランシング抵抗Ｒ２は、第２バッテリーセル１１２に連結されてよい。例えば、第１バランシング抵抗Ｒ１は、第１バッテリーセル１１１の陽極端に連結されてよく、第２バランシング抵抗Ｒ２は、第２バッテリーセル１１２の陰極端に連結されてよい。
共通抵抗Ｒｃ；１２２は、複数のバランシング抵抗１２１と並列連結されてよい。具体的には、共通抵抗Ｒｃ；１２２は、第１バランシング抵抗Ｒ１及び第２バランシング抵抗Ｒ２と並列連結されてよい。共通抵抗１２２は、複数の抵抗スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を介して第１バランシング抵抗Ｒ１及び第２バランシング抵抗Ｒ２と電気的に連結されてよい。すなわち、共通抵抗１２２は、第１抵抗スイッチＳ１及び第２抵抗スイッチＳ２が短絡される場合、第１バランシング抵抗Ｒ１と並列連結され、第３抵抗スイッチＳ３及び第４抵抗スイッチＳ４が短絡される場合、第２バランシング抵抗Ｒ２と並列連結されてよい。
複数の抵抗スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、複数のバランシング抵抗１２１と共通抵抗１２２との間に連結されてよい。複数の抵抗スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、制御部１２５から受信される制御命令に応答して開放又は短絡されてよい。例えば、複数の抵抗スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が短絡される場合、複数のバランシング抵抗１２１と共通抵抗１２２とは電気的に連結されてよい。一方、例えば、第１抵抗スイッチＳ１及び第２抵抗スイッチＳ２は、同時に開放又は短絡されてよい。また、第３抵抗スイッチＳ３及び第４抵抗スイッチＳ４は、同時に開放又は短絡されてよい。
複数のバランシングスイッチ１２４は、複数のバランシング抵抗１２１とそれぞれ連結されてよい。例えば、第１バランシングスイッチＳＷ１は、第１バランシング抵抗Ｒ１と直列に連結され、第２バランシングスイッチＳＷ２は、第２バランシング抵抗Ｒ２と直列に連結されてよい。第１バランシングスイッチＳＷ１及び第２バランシングスイッチＳＷ２は、制御部１２５から受信される制御命令に応答して開放又は短絡されてよい。
例えば、第１バランシングスイッチＳＷ１が短絡される場合、第１バッテリーセル１１１と第１バランシング抵抗Ｒ１とが電気的に連結される閉ループが形成され、第１バッテリーセル１１１を放電させることにより、第１バッテリーセル１１１に対するセルバランシング動作が行われてよい。また、第２バランシングスイッチＳＷ２が短絡される場合、第２バッテリーセル１１２と第２バランシング抵抗Ｒ２とが電気的に連結される閉ループが形成され、第２バッテリーセル１１２を放電させることにより、第２バッテリーセル１１２に対するセルバランシング動作が行われてよい。
制御部１２５は、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４（図１参照）のそれぞれのセルバランシングタイムを算出することができる。
図３を参照すれば、制御部１２５は、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４のそれぞれについてセルバランシングタイムを算出した結果が示される。例えば、制御部１２５は、第１バッテリーセル１１１（ｃｅｌｌ １）のセルバランシングタイム（ｔ１）、第２バッテリーセル１１２（ｃｅｌｌ ２）のセルバランシングタイム（ｔ２）、第３バッテリーセル１１３（ｃｅｌｌ ３）のセルバランシングタイム（ｔ３）、及び第ｎバッテリーセル１１４（ｃｅｌｌ ４）のセルバランシングタイム（ｔｎ）をそれぞれ算出することができる。
制御部１２５は、算出したセルバランシングタイムに基づいて少なくとも一つのターゲットバッテリーセルを選定してよい。制御部１２５は、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４のうち、バランシングタイムが他のバッテリーセルのバランシングタイムと基準値以上異なるバッテリーセルを少なくとも一つのターゲットバッテリーセルとして選定してよい。例えば、制御部１２５は、第１バッテリーセル１１１（ｃｅｌｌ １）のセルバランシングタイム（ｔ１）が、第２バッテリーセル１１２（ｃｅｌｌ ２）、第３バッテリーセル１１３（ｃｅｌｌ ３）、及び第ｎバッテリーセル１１４（ｃｅｌｌ ４）のそれぞれのセルバランシングタイム（ｔ２、ｔ３、ｔｎ）と基準値以上異なる場合、第１バッテリーセル１１１（ｃｅｌｌ １）をターゲットバッテリーセルとして選定してよい。
以下、少なくとも一つのターゲットバッテリーセルが第１バッテリーセル１１１（ｃｅｌｌ １）であると仮定して説明するが、これに限定されるものではなく、実施形態に応じて、第２バッテリーセル１１２（ｃｅｌｌ ２）のセルバランシングタイム（ｔ２）が、第３バッテリーセル１１３（ｃｅｌｌ ３）及び第ｎバッテリーセル１１４（ｃｅｌｌ ４）のそれぞれのセルバランシングタイム（ｔ２、ｔ３、ｔｎ）と基準値以上異なる場合、第１バッテリーセル１１１及び第２バッテリーセル１１２の両方をターゲットバッテリーセルとして選定されてもよい。
一方、実施形態に応じて、制御部１２５は、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４のうち、セルバランシングタイムが最大であるバッテリーセルと、最小であるバッテリーセルとを選定し、セルバランシングタイムが最大であるバッテリーセルをターゲットバッテリーセルとして選定してもよい。
また、実施形態に応じて、制御部１２５は、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４のうち、セルバランシングタイムが既設定された値以上のバッテリーセルをターゲットバッテリーセルとして選定してもよい。
制御部１２５は、複数のバランシング抵抗１２１の少なくとも一つのターゲットバッテリーセル（例えば、第１バッテリーセル１１１）と連結されるバランシング抵抗Ｒ１と共通抵抗Ｒｃとが電気的に連結されるように複数の抵抗スイッチ１２３の動作を制御することができる。例えば、第１バッテリーセル１１１（ｃｅｌｌ）がターゲットバッテリーセルとして選定される場合、制御部１２５は、第１抵抗スイッチＳ１及び第２抵抗スイッチＳ２を短絡させてよい。また、制御部１２５は、第１バランシングスイッチＳＷ１を短絡させてよい。
制御部１２５は、複数のバランシング抵抗１２１の少なくとも一つのターゲットバッテリーセル（例えば、第１バッテリーセル１１１）ではなく他のバッテリーセル（例えば、第２バッテリーセル１１２）と連結されるバランシング抵抗Ｒ２と共通抵抗Ｒｃとが電気的に連結されないように複数の抵抗スイッチ１２３の動作を制御することができる。例えば、第１バッテリーセル１１１（ｃｅｌｌ）がターゲットバッテリーセルとして選定される場合、制御部１２５は、第３抵抗スイッチＳ３及び第２抵抗スイッチＳ４を開放させてよい。
一方、制御部１２５は、第３抵抗スイッチＳ３及び第４抵抗スイッチＳ４を開放させる場合にも、第２バッテリーセル１１２に対するセルバランシングが必要な場合、第２バランシングスイッチＳＷ２を短絡させることにより、第２バッテリーセル１１２に対するセルバランシング動作を行ってよい。
前述したように、第１抵抗スイッチＳ１及び第２抵抗スイッチＳ２が短絡される場合、第１バランシング抵抗Ｒ１と共通抵抗１２２；Ｒｃは、並列連結されてよい。この場合、第１バランシング抵抗Ｒ１と共通抵抗Ｒｃの合成抵抗Ｒ１∥Ｒｃは、第１バランシング抵抗Ｒ１よりも小さくなるので、第１バッテリーセル１１１のバランシング電流が増加する可能性がある。よって、第１バッテリーセル１１１のセルバランシング速度が増加する可能性がある。
また、実施形態に応じて、第１バッテリーセル１１１及び第２バッテリーセル１１２の両方がターゲットバッテリーセルとして選定される場合、制御部１２５は、第１抵抗スイッチＳ１、第２抵抗スイッチＳ２、第３抵抗スイッチＳ３、及び第４抵抗スイッチＳ４を全て短絡させてよい。このような場合、第１バランシング抵抗Ｒ１は、共通抵抗１２２と並列連結され、第２バランシング抵抗Ｒ２も共通抵抗１２２と並列連結されてよい。また、制御部１２５は、第１バランシングスイッチＳＷ１及び第２バランシングスイッチＳＷ２の両方を短絡させてよい。よって、第１バッテリーセル１１１及び第２バッテリーセル１１２のセルバランシング速度が全て増加する可能性がある。
図４及び図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方法を示すフローチャートである。
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の動作方法は、複数のバッテリーセルのそれぞれについてバランシングタイムを算出する段階（Ｓ１１０）、バランシングタイムに基づいて複数のバッテリーセルの少なくとも一つのターゲットバッテリーセルを選定する段階（Ｓ１２０）、及び複数のバランシング抵抗の少なくとも一つのターゲットバッテリーセルに連結されるバランシング抵抗及びバランシング抵抗に並列連結される共通抵抗の間に配置される抵抗スイッチの動作を制御する段階（Ｓ１３０）を含んでよい。
以下、前記Ｓ１１０段階～Ｓ１３０段階について、図２を参照してより具体的に説明する。
Ｓ１１０段階において、制御部１２５は、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４（図１参照）のそれぞれのセルバランシングタイムを算出することができる。例えば、制御部１２５は、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４のそれぞれについてＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、バッテリー容量及びバランシング効率に基づいてセルバランシングタイムを算出することができる。
Ｓ１２０段階において、制御部１２５は、算出したセルバランシングタイムに基づいて少なくとも一つのターゲットバッテリーセルを選定してよい。制御部１２５は、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４のうち、バランシングタイムが他のバッテリーセルのバランシングタイムと基準値以上異なるバッテリーセルを少なくとも一つのターゲットバッテリーセルとして選定してよい。
一方、実施形態に応じて、制御部１２５は、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４のうち、セルバランシングタイムが最大であるバッテリーセルと、最小であるバッテリーセルとを選定し、セルバランシングタイムが最大であるバッテリーセルをターゲットバッテリーセルとして選定してもよい。また、実施形態に応じて、制御部１２５は、複数のバッテリーセル１１１、１１２、１１３、１１４のうち、セルバランシングタイムが既設定された値以上のバッテリーセルをターゲットバッテリーセルとして選定してもよい。
Ｓ１３０段階において、制御部１２５は、複数のバランシング抵抗１２１の少なくとも一つのターゲットバッテリーセル（例えば、第１バッテリーセル１１１）と連結されるバランシング抵抗Ｒ１と共通抵抗Ｒｃとが電気的に連結されるように複数の抵抗スイッチ１２３の動作を制御することができる。例えば、第１バッテリーセル１１１（ｃｅｌｌ）がターゲットバッテリーセルとして選定される場合、制御部１２５は、第１抵抗スイッチＳ１及び第２抵抗スイッチＳ２を短絡させてよい。
制御部１２５は、複数のバランシング抵抗１２１の少なくとも一つのターゲットバッテリーセル（例えば、第１バッテリーセル１１１）ではなく他のバッテリーセル（例えば、第２バッテリーセル１１２）と連結されるバランシング抵抗Ｒ２と共通抵抗Ｒｃとが電気的に連結されないように複数の抵抗スイッチ１２３の動作を制御することができる。例えば、第１バッテリーセル１１１（ｃｅｌｌ）がターゲットバッテリーセルとして選定される場合、制御部１２５は、第３抵抗スイッチＳ３及び第２抵抗スイッチＳ４を開放させてよい。
また、実施形態に応じて、第１バッテリーセル１１１及び第２バッテリーセル１１２の両方がターゲットバッテリーセルとして選定される場合、制御部１２５は、第１抵抗スイッチＳ１、第２抵抗スイッチＳ２、第３抵抗スイッチＳ３、及び第４抵抗スイッチＳ４を全て短絡させてよい。このような場合、第１バランシング抵抗Ｒ１は、共通抵抗１２２と並列連結され、第２バランシング抵抗Ｒ２も共通抵抗１２２と並列連結されてよい。また、制御部１２５は、第１バランシングスイッチＳＷ１及び第２バランシングスイッチＳＷ２の両方を短絡させてよい。
図５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の動作方法は、複数のバッテリーセルのそれぞれについてバランシングタイムを算出する段階（Ｓ２１０）、バランシングタイムに基づいて複数のバッテリーセルの少なくとも一つのターゲットバッテリーセルを選定する段階（Ｓ２２０）、複数のバランシング抵抗の少なくとも一つのターゲットバッテリーセルに連結されるバランシング抵抗及びバランシング抵抗に並列連結される共通抵抗の間に配置される抵抗スイッチの動作を制御する段階（Ｓ２３０）、及び複数のバランシング抵抗とそれぞれ連結される複数のバランシングスイッチの動作を制御する段階（Ｓ２４０）を含んでよい。
すなわち、図５に示された実施形態の場合、図４に示された実施形態と比べてＳ２４０段階をさらに含んでよい。
以下、Ｓ２１０段階～Ｓ２４０段階について、図２を参照して具体的に説明する。ただし、Ｓ２１０段階及びＳ２２０段階は、図４を参照して説明したＳ１１０段階及びＳ１２０段階とそれぞれ実質的に同一である可能性があるので、説明の重複を避けるために、以下では、Ｓ２３０段階及びＳ２４０段階についてのみ具体的に説明する。
Ｓ２３０段階において、制御部１２５は、複数のバランシング抵抗１２１の少なくとも一つのターゲットバッテリーセル（例えば、第１バッテリーセル１１１）と連結されるバランシング抵抗Ｒ１と共通抵抗Ｒｃとが電気的に連結されるように複数の抵抗スイッチ１２３の動作を制御することができる。例えば、第１バッテリーセル１１１（ｃｅｌｌ）がターゲットバッテリーセルとして選定される場合、制御部１２５は、第１抵抗スイッチＳ１及び第２抵抗スイッチＳ２を短絡させてよい。
また、実施形態に応じて、第１バッテリーセル１１１及び第２バッテリーセル１１２の両方がターゲットバッテリーセルとして選定される場合、制御部１２５は、第１抵抗スイッチＳ１、第２抵抗スイッチＳ２、第３抵抗スイッチＳ３、及び第４抵抗スイッチＳ４を全て短絡させてよい。このような場合、第１バランシング抵抗Ｒ１は、共通抵抗１２２と並列連結され、第２バランシング抵抗Ｒ２も共通抵抗１２２と並列連結されてよい。
Ｓ２４０段階において、制御部１２５は、複数のバランシングスイッチ１２４の動作を制御することができる。例えば、制御部１２５は、第１バッテリーセル１１１がターゲットバッテリーセルとして選定される場合、第１バランシングスイッチＳＷ１を短絡させてよい。第１バランシンスイッチＳＷ１が短絡される場合、第１バッテリーセル１１１に対してセルバランシング動作が行われてよい。すなわち、第１抵抗スイッチＳ１及び第２抵抗スイッチＳ２が短絡される場合、第１バランシング抵抗Ｒ１と共通抵抗１２２；Ｒｃは並列連結されてよい。この場合、第１バランシング抵抗Ｒ１と共通抵抗Ｒｃの合成抵抗Ｒ１∥Ｒｃは、第１バランシング抵抗Ｒ１よりも小さくなるので、第１バッテリーセル１１１のバランシング電流が増加する可能性がある。よって、第１バッテリーセル１１１のセルバランシング速度が増加する可能性がある。
一方、制御部１２５は、第１バッテリーセル１１１がターゲットバッテリーセルとして選定され、第３抵抗スイッチＳ３及び第４抵抗スイッチＳ４を開放させる場合にも、第２バッテリーセル１１２に対するセルバランシングが必要な場合、第２バランシングスイッチＳＷ２を短絡させることにより、第２バッテリーセル１１２に対するセルバランシング動作を行ってよい。
また、制御部１２５は、第１バッテリーセル１１１及び第２バッテリーセル１１２の両方がターゲットバッテリーセルとして選定される場合、第１バランシングスイッチＳＷ１及び第２バランシングスイッチＳＷ２の両方を短絡させてよい。よって、第１バッテリーセル１１１及び第２バッテリーセル１１２のセルバランシング速度が全て増加する可能性がある。
図６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６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に格納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１～３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４及び図５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格納してよい。また、メモリー２２０は、バッテリーセルのそれぞれのＳＯＣ、ＳＯＨデータなど各種データを格納してよい。
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の例は単に例示であるだけで、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が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であって、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／Ｆ２3０を介して別途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における全ての技術思想は、本文書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 (12)

  1. 複数のバッテリーセルのそれぞれに連結される複数のバランシング抵抗と、
    前記複数のバランシング抵抗と並列連結される共通抵抗と、
    前記複数のバランシング抵抗と前記共通抵抗との間に連結される複数の抵抗スイッチと、
    前記複数のバッテリーセルのバランシングタイムを算出し、前記バランシングタイムに基づいて前記複数の抵抗スイッチの動作を制御する制御部と、を含むバッテリー管理装置。
  2. 前記制御部は、前記複数のバッテリーセルのバランシングタイムに基づいて、前記複数のバッテリーセルの少なくとも一つのターゲットバッテリーセルを選定する、請求項１に記載のバッテリー管理装置。
  3. 前記制御部は、前記複数のバッテリーセルのうち、バランシングタイムが他のバッテリーセルのバランシングタイムと基準値以上異なるバッテリーセルを前記少なくとも一つのターゲットバッテリーセルとして選定する、請求項２に記載のバッテリー管理装置。
  4. 前記制御部は、前記複数のバランシング抵抗のうち、前記少なくとも一つのターゲットバッテリーセルと連結されたバランシング抵抗と前記共通抵抗とが電気的に連結されるように前記複数の抵抗スイッチの動作を制御する、請求項３に記載のバッテリー管理装置。
  5. 前記制御部は、前記複数のバランシング抵抗のうち、前記少なくとも一つのターゲットバッテリーセルではなく他のバッテリーセルと連結されたバランシング抵抗と前記共通抵抗とが電気的に連結されないように前記複数の抵抗スイッチの動作を制御する、請求項３又は４に記載のバッテリー管理装置。
  6. 前記複数のバランシング抵抗とそれぞれ連結される複数のバランシングスイッチをさらに含む、請求項２から５のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。
  7. 前記制御部は、前記複数のバランシング抵抗のうち、前記少なくとも一つのターゲットバッテリーセルと連結されたバランシング抵抗と前記共通抵抗とが電気的に連結されるように前記複数の抵抗スイッチの動作を制御する場合、前記複数のバランシングスイッチのうち、前記少なくとも一つのターゲットバッテリーセルと連結されたバランシング抵抗と連結されるバランシングスイッチを短絡させる、請求項６に記載のバッテリー管理装置。
  8. 複数のバッテリーセルのそれぞれについてバランシングタイムを算出する段階と、
    前記バランシングタイムに基づいて、前記複数のバッテリーセルの少なくとも一つのターゲットバッテリーセルを選定する段階と、
    複数のバランシング抵抗のうち、前記少なくとも一つのターゲットバッテリーセルに連結されるバランシング抵抗、及び前記バランシング抵抗に並列連結される共通抵抗の間に配置される抵抗スイッチの動作を制御する段階と、を含むバッテリー管理装置の動作方法。
  9. 前記バランシングタイムに基づいて、前記複数のバッテリーセルの少なくとも一つのターゲットバッテリーセルを選定する段階は、前記複数のバッテリーセルのうち、バランシングタイムが他のバッテリーセルのバランシングタイムと基準値以上異なるバッテリーセルを前記少なくとも一つのターゲットバッテリーセルとして選定する、請求項８に記載のバッテリー管理装置の動作方法。
  10. 前記少なくとも一つのターゲットバッテリーセルに連結されるバランシング抵抗、及び前記バランシング抵抗に並列連結される共通抵抗の間に配置される抵抗スイッチの動作を制御する段階は、前記少なくとも一つのターゲットバッテリーセルと連結されたバランシング抵抗と前記共通抵抗とが電気的に連結されるように前記抵抗スイッチを短絡させる、請求項８又は９に記載のバッテリー管理装置の動作方法。
  11. 前記複数のバランシング抵抗とそれぞれ連結される複数のバランシングスイッチの動作を制御する段階をさらに含む、請求項８から１０のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置の動作方法。
  12. 前記複数のバランシング抵抗とグラウンドとの間にそれぞれ連結される複数のバランシングスイッチの動作を制御する段階は、前記複数のバランシングスイッチの前記少なくとも一つのターゲットバッテリーセルと連結されたバランシング抵抗と連結されるバランシングスイッチを短絡させる、請求項８から１１のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置の動作方法。
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