JP2023542972A - 電池管理装置およびその動作方法 - Google Patents

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Abstract

本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置は、直列連結された複数の電池パックそれぞれの出力端で測定される第１電圧、および前記複数の電池パックそれぞれの電池モジュールの電圧値である第２電圧を取得する情報取得部と、前記第１電圧および前記第２電圧に基づいて、前記複数の電池パックそれぞれに含まれたプリチャージリレーおよびメインリレーの動作を制御する制御信号を生成するコントローラと、を含むことができる。

Description

本発明は、２０２１年０６月１７日付けの韓国特許出願第１０－２０２１－００７８９８１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組み込まれる。
本文書に開示された実施形態は、電池管理装置およびその動作方法に関する。
近年、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り、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いずれも含む意味である。二次電池の中でも、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長所がある。また、リチウムイオン電池は、小型、軽量に作製することができるため、移動機器の電源として用いられており、近年、電気自動車の電源にまでその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。
既存の複数の電池パックは並列連結のみが可能であったが、同時遮断技術および還流ダイオード（Ｆｒｅｅｗｈｅｅｌｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の使用により、現在は複数の電池パックの直列連結が可能である。直列連結された複数の電池パックは、プリチャージ抵抗が直列連結され、抵抗値が大きくなり、流れる電流の大きさが減るため、プリチャージ時間が増加することになる。
本文書に開示された実施形態の１つの目的は、直列連結された複数の電池パックのプリチャージ時間を減少させることができる電池管理装置を提供することにある。
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、言及していないまた他の技術的課題は、下記の記載から当業者にに明らかに理解できるものである。
本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置は、直列連結された複数の電池パックそれぞれの出力端で測定される第１電圧、および前記複数の電池パックそれぞれの電池モジュールの電圧値である第２電圧を取得する情報取得部と、前記第１電圧および前記第２電圧に基づいて、前記複数の電池パックそれぞれに含まれたプリチャージリレーおよびメインリレーの動作を制御する制御信号を生成するコントローラと、を含むことができる。
一実施形態において、前記コントローラは、前記直列連結された複数の電池パックの動作が開始する場合、前記複数の電池パックそれぞれに含まれた前記プリチャージリレーを短絡させ、前記メインリレーを開放させる制御信号を生成することができる。
一実施形態において、前記コントローラは、前記第１電圧を合算して第１結果値を算出し、前記第２電圧のうち最低値と前記第１結果値を比較し、前記第１結果値が前記第２電圧のうち前記最低値よりも大きい場合、前記最低値に対応する前記第２電圧を有する電池パックに含まれた前記プリチャージリレーを開放させ、前記メインリレーを短絡させる制御信号を生成することができる。
一実施形態において、前記コントローラは、前記複数の電池パックのうち前記メインリレーが短絡した電池パックの前記第２電圧を合算して第２結果値を算出し、前記第２結果値と前記複数の電池パックのうち前記プリチャージリレーが短絡した電池パックの前記第２電圧のうち前記最低値を合算して第３結果値を算出し、前記第１結果値と前記第３結果値を比較し、前記第１結果値がさらに大きい場合、前記プリチャージリレーが短絡した電池パックの前記第２電圧のうち前記最低値に対応する前記第２電圧を有する前記電池パックに含まれた前記プリチャージリレーを開放させ、前記メインリレーを短絡させる制御信号を生成することができる。
一実施形態において、前記コントローラは、前記複数の電池パックの前記第２電圧を全て合算して第４結果値を算出し、前記第４結果値と前記第１結果値との差が基準値以下である場合、前記複数の電池パックの前記プリチャージリレーを開放させ、前記メインリレーを短絡させる制御信号を生成することができる。
一実施形態において、前記メインリレーおよび前記プリチャージリレーは、ＢＪＴ（Ｂｉｐｏｌａｒ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）またはＭＯＳＦＥＴのうちいずれか１つを含むことができる。
一実施形態において、前記プリチャージリレーは、プリチャージ抵抗が直列連結されることができる。
一実施形態において、前記電池モジュールが複数であってもよい。
本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置の動作方法は、直列連結された複数の電池パックそれぞれの出力端で測定される第１電圧を取得するステップと、前記複数の電池パックそれぞれの電池モジュールの電圧値である第２電圧を取得するステップと、前記第１電圧および前記第２電圧に基づいて、前記複数の電池パックそれぞれに含まれたプリチャージリレーおよびメインリレーの動作を制御する制御信号を生成するステップと、を含むことができる。
一実施形態において、前記直列連結された複数の電池パックの動作が開始するステップと、前記複数の電池パックそれぞれに含まれた前記プリチャージリレーを短絡させ、前記メインリレーを開放させる制御信号を生成するステップと、をさらに含むことができる。
一実施形態において、前記第１電圧および前記第２電圧に基づいて、前記複数の電池パックそれぞれに含まれた前記プリチャージリレーおよび前記メインリレーの動作を制御する制御信号を生成するステップは、前記第１電圧を合算して第１結果値を算出するステップと、前記第２電圧のうち最低値と第１結果値を比較するステップと、前記第１結果値が前記第２電圧のうち前記最低値よりも大きい場合、前記最低値に対応する前記第２電圧を有する電池パックに含まれた前記プリチャージリレーを開放させ、前記メインリレーを短絡させる制御信号を生成するステップと、を含むことができる。
一実施形態において、前記第１電圧および前記第２電圧に基づいて、前記複数の電池パックそれぞれに含まれた前記プリチャージリレーおよび前記メインリレーの動作を制御する制御信号を生成するステップは、前記複数の電池パックのうち前記メインリレーが短絡した電池パックの前記第２電圧を合算して第２結果値を算出するステップと、前記第２結果値と前記複数の電池パックのうち前記プリチャージリレーが短絡した電池パックの前記第２電圧のうち前記最低値を合算して第３結果値を算出するステップと、前記第１結果値と前記第３結果値を比較し、前記第１結果値がさらに大きい場合、前記プリチャージリレーが短絡した電池パックの前記第２電圧のうち前記最低値に対応する前記第２電圧を有する電池パックに含まれた前記プリチャージリレーを開放させ、前記メインリレーを短絡させる制御信号を生成するステップと、をさらに含むことができる。
一実施形態において、前記第１電圧および前記第２電圧に基づいて、前記複数の電池パックそれぞれに含まれた前記プリチャージリレーおよび前記メインリレーの動作を制御する制御信号を生成するステップは、前記複数の電池パックの前記第２電圧を全て合算して第４結果値を算出するステップと、前記第４結果値と前記第１結果値との差が基準値以下である場合、前記複数の電池パックの前記プリチャージリレーを開放させ、前記メインリレーを短絡させる制御信号を生成するステップと、をさらに含むことができる。
本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置は、直列連結された複数の電池パックそれぞれのメインリレーおよびプリチャージリレーを制御する制御信号を生成してプリチャージ時間を減少させることができる。
この他に、本文書により、直接的または間接的に把握される多様な効果が提供可能である。
本文書に開示された一実施形態に係る複数の電池パックおよび電池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係る電池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係る電池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係る複数の電池パックのプリチャージ時間を示す図である。 本文書に開示された一実施形態に係る電池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係る電池管理装置の動作方法においてさらに含むステップ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係る電池管理装置の動作方法におけるＳ１３０ステップを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係る電池管理装置の動作方法におけるＳ１３０ステップを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係る電池管理装置の動作方法におけるＳ１３０ステップを具体的に示すフローチャートである。
以下、本文書に開示された実施形態を例示的な図面により詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付するにおいて、同一の構成要素に対しては他の図面上に表示される際にも可能な限り同一の符号を付するようにしていること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おいて、関連した公知の構成または機能に関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げると判断される場合には、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おいて、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を用いてもよい。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にすぎず、その用語により当該構成要素の本質や順番または順序などが限定されることはない。また、他に定義しない限り、技術的または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が属する技術分野における通常の知識を有する者により一般的に理解されるものと同一の意味を有する。一般的に用いられる辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上の意味と一致する意味を有するものと解釈されなければならず、本出願において明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味に解釈されない。
図１は、本文書に開示された一実施形態に係る複数の電池パックおよび電池管理装置を示すブロック図である。
図１を参照すると、電池管理装置１０は、複数の電池パック１０００を制御することができる。例えば、電池管理装置１０は、複数の電池パック１０００の充電および放電を制御することができる。他の例を挙げると、複数の電池パック１０００に含まれたメインリレー（図示せず）およびプリチャージリレー（図示せず）を制御する制御信号を生成することができる。
一実施形態において、電池管理装置１０は、電池パック１００、２００、３００のうち少なくともいずれか１つに含まれることができる。例えば、第１電池パック１００は、電池管理装置１０を含むことができ、第１電池パック１００に含まれた電池管理装置１０は、複数の電池パック１０００に関する情報を取得することができ、複数の電池パック１０００を制御する制御信号を生成することができる。この際、電池管理装置１０は、他の電池パックに含まれた電池管理装置（図示せず）と通信（例えば、ＣＡＮ通信）を行うことができる。
一実施形態において、電池管理装置１０は、複数の電池パック１０００それぞれの状態を確認することができる。例えば、電池管理装置１０は、複数の電池パック１０００それぞれの電池モジュールの電圧値および出力端の電圧値を確認することができる。電池管理装置１０は、複数の電池パック１０００それぞれの状態を直接測定してもよく、複数の電池パック１０００それぞれに含まれた他の電池管理装置（図示せず）から複数の電池パック１０００それぞれの状態に関する情報を取得してもよい。
複数の電池パック１０００は、複数の電池パック１００、２００、３００を含むことができる。例えば、電池パック１００、２００、３００は、互いに直列連結されることができる。この場合、それぞれの電池パック１００、２００、３００は、還流ダイオード（ｆｒｅｅｗｈｅｅｌｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）を含むことができる。
図１では複数の電池パック１０００が３個の電池パック１００、２００、３００を含むものと示されているが、これに限定されない。すなわち、複数の電池パック１０００は、ｎ（ｎは２以上の自然数）個の電池パックを含むことができ、電池管理装置１０は、ｎ個の電池パックの状態を確認することができ、ｎ個の電池パックを制御する制御信号を生成することができる。
本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置１０は、複数の電池パック１０００の状態をモニターすることができ、効率的に充電および放電を行うように複数の電池パック１０００を制御する制御信号を生成することができる。
図２は、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置を示すブロック図である。
図２を参照すると、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置１０は、情報取得部１１およびコントローラ１２を含むことができる。電池管理装置１０は、図１の電池管理装置１０と実質的に同一であってもよい。すなわち、電池管理装置１０は、図１の複数の電池パック１０００の状態を確認することができ、複数の電池パック１０００を制御する制御信号を生成することができる。以下、図１および図２を参照して電池管理装置１０について説明する。
情報取得部１１は、直列連結された複数の電池パックそれぞれの出力端で測定される第１電圧を取得することができる。例えば、情報取得部１１は、複数の電池パック１０００それぞれに含まれた個別的な電池管理装置（図示せず）から複数の電池パック１０００それぞれの出力端で測定された電圧値を取得することができる。他の例を挙げると、電池管理装置１０は、複数の電池パック１０００それぞれの出力端の電圧値を直接測定することができ、情報取得部１１は、測定された電圧値を取得することができる。
情報取得部１１は、直列連結された複数の電池パックそれぞれの出力端で測定される第１電圧を取得することができる。例えば、情報取得部１１は、複数の電池パック１０００それぞれに含まれた個別的な電池管理装置（図示せず）から複数の電池パック１０００それぞれの出力端で測定された電圧値を取得することができる。他の例を挙げると、電池管理装置１０は、複数の電池パック１０００それぞれの出力端の電圧値を直接測定することができ、情報取得部１１は、測定された電圧値を取得することができる。
図３は、本文書に開示された一実施形態に係る電池パックを示す図である。
図３を参照すると、本文書に開示された一実施形態に係る電池パック１００（例えば、図１の第１電池パック１００）は、電池モジュール１１０、プリチャージ抵抗１２０、プリチャージリレー１３０、およびメインリレー１４０を含むことができる。一実施形態において、電池パック１００は、図１の複数の電池パック１０００に含まれることができる。すなわち、図１の電池パック１００、２００、３００は、図３の電池パック１００と実質的に同一であってもよい。
電池管理装置１０は、電池パック１００の出力端で測定された電圧値Ｖ１を取得することができる。例えば、電池管理装置１０は、電池パック１００の出力端の電圧値を直接測定してもよく、電池パック１００の内部に他の電池管理装置（図示せず）が含まれており、電池パック１００の内部に含まれた他の電池管理装置（図示せず）が測定した電池パック１００の出力端の電圧値を取得してもよい。
電池管理装置１０は、電池パック１００の電池モジュール１１０の電圧値Ｖ２を取得することができる。例えば、電池管理装置１０は、電池モジュール１１０の電圧値Ｖ２を直接測定してもよく、電池パック１００の内部に他の電池管理装置（図示せず）が含まれており、電池パック１００の内部に含まれた他の電池管理装置（図示せず）が測定した電池モジュール１１０の電圧値Ｖ２を取得してもよい。
一実施形態において、電池パック１００は、複数の電池モジュール１１０を含むことができる。例えば、電池パック１００は、直列連結された複数の電池モジュール３１０を含むことができ、電池管理装置１０は、直列連結された複数の電池モジュール３１０の電圧値Ｖ２を取得することができる。実施形態によっては、電池パック１００は、ｎ（ｎは１以上の自然数）個の電池モジュール１１０を含むことができる。
プリチャージ抵抗１２０は、電池パック１００の充電または放電時、外部装置（インバータ、コンバータ、またはキャパシタのうち少なくともいずれか１つ）と電圧のバランスを合わせるために充電または放電の速度を制限するための抵抗であってもよい。例えば、プリチャージ抵抗１２０は、電池パック１００内部の負荷を作ることで、充電または放電を行う場合に電池パック１００に流れる電流を減少させることができる。他の例を挙げると、プリチャージ抵抗１２０は、プリチャージリレー１３０と直列連結されることができる。
プリチャージリレー１３０およびメインリレー１４０は、電池パック１００の充電および放電経路を形成することができる。例えば、電池パック１００は、プリチャージステップにおいては、プリチャージリレー１３０を短絡させ、メインリレー１４０を開放させることができ、メインチャージステップにおいては、プリチャージリレー１３０を開放させ、メインリレー１４０を短絡させることができる。他の例を挙げると、電池パック１００は、電池パック１００が使用中ではない場合には、プリチャージリレー１３０およびメインリレー１４０を全て開放させることができる。一実施形態において、プリチャージリレー１３０およびメインリレー１４０の動作は、図２の電池管理装置１０が伝達する制御信号により制御されることができる。
一実施形態において、プリチャージリレー１３０およびメインリレー１４０は、ＢＪＴ（Ｂｉｐｏｌａｒ Ｊｕｃｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）またはＭＯＳＦＥＴのうちいずれか１つを含むことができる。
再び図２を参照すると、コントローラ１２は、情報取得部１１を介して取得された、複数の電池パック１０００それぞれの出力端で測定される第１電圧、および複数の電池パック１０００それぞれの電池モジュールの電圧値である第２電圧に基づいて、複数の電池パック１０００それぞれに含まれたプリチャージリレーおよびメインリレーの動作を制御する制御信号を生成することができる。例えば、コントローラ１２は、複数の電池パック１０００が動作しない場合には、複数の電池パック１０００それぞれに含まれたプリチャージリレーおよびメインリレーを全て開放させる制御信号を生成することができる。
コントローラ１２は、直列連結された複数の電池パック１０００の動作が開始する場合、複数の電池パック１０００それぞれに含まれたプリチャージリレーを短絡させ、メインリレーを開放させる制御信号を生成することができる。例えば、コントローラ１２は、複数の電池パック１０００の充電または放電動作が開始する場合、複数の電池パック１０００それぞれに含まれたプリチャージリレーを短絡させ、メインリレーを開放させる制御信号を生成することができ、複数の電池パック１０００は、プリチャージステップを行うことができる。
コントローラ１２は、複数の電池パック１０００それぞれの第１電圧を合算して第１結果値を算出することができる。例えば、コントローラ１２は、複数の電池パック１０００それぞれの第１電圧を合算すると、直列連結された複数の電池パック１０００全体の出力端で測定される電圧値を算出することができる。すなわち、第１結果値は、直列連結された複数の電池パック１０００全体の出力端で測定される電圧値であってもよい。
コントローラ１２は、複数の電池パック１０００それぞれの第２電圧のうち最低値と第１結果値を比較することができる。例えば、コントローラ１２は、複数の電池パック１０００それぞれの電池モジュールの電圧値を比較して最低値を探すことができ、探した最低値と第１結果値を比較することができる。
コントローラ１２は、第１結果値が第２電圧のうち最低値よりも大きい場合、最低値に対応する第２電圧を有する電池パックに含まれたプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成することができる。例えば、コントローラ１２は、複数の電池パック１０００の第２電圧のうち最低値に対応する第２電圧を有する電池パックに含まれたプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成し、最低値に対応する第２電圧を有する電池パックに伝達することができ、最低値に対応する第２電圧を有する電池パックは、プリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させることで、プリチャージ抵抗を通さずに充電または放電を行うことができる。すなわち、複数の電池パック１０００全体のプリチャージ抵抗は減少することができる。
一実施形態において、最初に複数の電池パック１０００を用いる場合には、複数の電池パック１０００それぞれのプリチャージリレーが短絡し、メインリレーが開放されているので、複数の電池パック１０００それぞれのプリチャージ抵抗が直列連結されて全体プリチャージ抵抗値が大きいため、コントローラ１２が、上述した過程により、複数の電池パック１０００のうち１つの電池パックは、プリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成することで、全体プリチャージ抵抗値を減少させることができる。
コントローラ１２は、複数の電池パック１０００のうちメインリレーが短絡した電池パックの第２電圧を合算して第２結果値を算出することができる。コントローラ１２は、複数の電池パック１０００のうちプリチャージリレーが短絡した電池パックの第２電圧のうち最低値を探すことができ、最低値と第２結果値を合算して第３結果値を算出することができる。
コントローラ１２は、第１結果値と第３結果値を比較し、第１結果値がさらに大きい場合、プリチャージリレーが短絡した電池パックの第２電圧のうち最低値に対応する第２電圧を有する電池パックに含まれたプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成することができる。例えば、コントローラ１２は、複数の電池パック１０００全体の出力端の電圧値と第３結果値を比較することができ、複数の電池パック１０００全体の出力端の電圧値が第３結果値よりも大きい場合、プリチャージリレーが短絡した電池パックの第２電圧のうち最低値に対応する第２電圧を有する電池パックに含まれたプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成することで、複数の電池パック１０００全体のプリチャージ抵抗値を減少させることができる。
一実施形態において、コントローラ１２は、上述した過程により、複数の電池パック１０００のうちプリチャージリレーが短絡している電池パックの第２電圧のうち最低値に対応する電池パックのプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成することで、複数の電池パック１０００全体のプリチャージ抵抗値を順次減少させることができる。
コントローラ１２は、複数の電池パック１０００の第２電圧を全て合算して第４結果値を算出することができる。コントローラ１２は、算出された第４結果値と第１結果値との差が基準値以下である場合、複数の電池パック１０００全部のプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成することができる。例えば、コントローラ１２は、複数の電池パック１０００それぞれの電池モジュールの電圧値を全て合算して第４結果値を算出することができ、複数の電池パック１０００それぞれの出力端の電圧値を全て合算して第１結果値を算出することができ、第４結果値と第１結果値を比較し、その差が基準値（閾値、設定値）以下である場合には、直列連結された複数の電池パック１０００全部のプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成することで、プリチャージステップを終了し、メインチャージステップに移ることができる。
一実施形態において、コントローラ１２は、上述した過程により、複数の電池パック１０００に連結された外部装置（キャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）、インバータ（ｉｎｖｅｒｔｅｒ）、またはコンバータ（ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）のうち少なくともいずれか１つ）に印加される電圧値と、複数の電池パック１０００全体の電池モジュールの電圧値との差を比較することができ、その差が基準値以下である場合には、複数の電池パック１０００全てのメインリレーを短絡させても複数の電池パック１０００が損傷しないため、複数の電池パック１０００全部のプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成することができる。
本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置１０は、複数の電池パック１０００それぞれの出力端で測定される電圧値、および複数の電池パック１０００それぞれの電池モジュールの電圧値に基づいて、複数の電池パック１０００それぞれのプリチャージリレーおよびメインリレーの動作を制御する制御信号を生成することができる。したがって、電池管理装置１０は、プリチャージリレーが短絡し、メインリレーが開放されている電池パックの数を順次減らすことで、複数の電池パック１０００全体のプリチャージ抵抗を順次減少させることができ、複数の電池パック１０００のプリチャージ時間を減少させることができる。
図４は、本文書に開示された一実施形態に係る複数の電池パックのプリチャージ時間を示す図である。
図４を参照すると、既存の直列連結された複数の電池パックのプリチャージ時間に関するグラフである第１グラフ４１０と、電池管理装置１０が制御する直列連結された複数の電池パックのプリチャージ時間に関するグラフである第２グラフ４２０を比較すると、複数の電池パック全体の出力端の電圧値Ｖ１、Ｖ３が増加する傾きが、電池管理装置１０が第２グラフ４２０においてさらに急であることを確認することができる。また、第１グラフ４１０の複数の電池パックそれぞれの出力端の電圧Ｖ２は、直列連結された複数の電池パックであるため、プリチャージステップが終了するまでそれぞれの出力端の電圧も同一であることを確認することができ、第２グラフ４２０の複数の電池パックそれぞれの出力端の電圧Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６は、電池管理装置１０が、複数の電池パックが所定条件を満たす場合、プリチャージリレーを開放させ、メインリレーを開放するように制御する制御信号を生成するため、いずれも異なる値を有することを確認することができる。したがって、第２グラフ４２０におけるプリチャージステップが完了する時間が、第１グラフ４１０におけるプリチャージステップが完了する時間よりも短いことを確認することができる。また、第１グラフ４１０における出力電流Ｉ１よりも第２グラフ４２０における出力電流Ｉ２が高いため、プリチャージステップが完了する時間は、第１グラフ４１０よりも第２グラフ４２０においてさらに短いと判断することができる。
図５は、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置の動作方法を示すフローチャートである。
図５を参照すると、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置１０の動作方法は、直列連結された複数の電池パックそれぞれの出力端で測定される第１電圧を取得するステップ（Ｓ１１０）と、複数の電池パックそれぞれの電池モジュールの電圧値である第２電圧を取得するステップ（Ｓ１２０）と、第１電圧および第２電圧に基づいて、複数の電池パックそれぞれに含まれたプリチャージリレーおよびメインリレーの動作を制御する制御信号を生成するステップ（Ｓ１３０）と、を含むことができる。
直列連結された複数の電池パックそれぞれの出力端で測定される第１電圧を取得するステップ（Ｓ１１０）において、情報取得部１１は、直列連結された複数の電池パックそれぞれの出力端の電圧値を取得することができる。例えば、情報取得部１１は、複数の電池パックそれぞれの出力端の電圧値を直接測定して第１電圧を取得することができる。他の例を挙げると、情報取得部１１は、複数の電池パックに含まれたそれぞれの電池管理装置から複数の電池パックそれぞれの出力端の電圧値である第１電圧を取得することができる。
複数の電池パックそれぞれの電池モジュールの電圧値である第２電圧を取得するステップ（Ｓ１２０）において、情報取得部１１は、複数の電池パックそれぞれの電池モジュールの電圧値を取得することができる。例えば、情報取得部１１は、複数の電池パックに含まれたそれぞれの電池管理装置から複数の電池パックそれぞれの電池モジュールの電圧値を取得することができる。他の例を挙げると、情報取得部１１は、複数の電池パックそれぞれの電池モジュールの電圧値を直接測定することができる。一実施形態において、複数の電池パックそれぞれは、複数の電池モジュールを含むことができ、したがって、複数の電池パックそれぞれの電池モジュールの電圧値は、直列連結された複数の電池モジュールの電圧値であってもよい。
第１電圧および第２電圧に基づいて、複数の電池パックそれぞれに含まれたプリチャージリレーおよびメインリレーの動作を制御する制御信号を生成するステップ（Ｓ１３０）において、コントローラ１２は、情報取得部１１を介して取得された第１電圧および第２電圧に基づいて、複数の電池パックそれぞれに含まれたプリチャージリレーおよびメインリレーの動作を制御する制御信号を生成することができる。例えば、プリチャージリレーは、プリチャージ抵抗に連結されたリレーであり、電池パックは、プリチャージリレーが短絡し、メインリレーが開放される場合には、プリチャージ抵抗により内部抵抗が大きくなり、その逆に、プリチャージリレーが開放され、メインリレーが短絡する場合には、内部抵抗が小さくなることになる。すなわち、コントローラ１２は、複数の電池パックそれぞれに含まれたプリチャージリレーおよびメインリレーを制御する制御信号を生成することで、複数の電池パック全体のプリチャージ抵抗値を調節することができる。
図６は、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置の動作方法においてさらに含むステップを示すフローチャートである。
図６を参照すると、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置１０の動作方法は、直列連結された複数の電池パックの動作が開始するステップ（Ｓ２１０）と、複数の電池パックそれぞれに含まれたプリチャージリレーを短絡させ、メインリレーを開放させる制御信号を生成するステップ（Ｓ２２０）と、をさらに含むことができる。
直列連結された複数の電池パックの動作が開始するステップ（Ｓ２１０）において、コントローラ１２は、直列連結された複数の電池パックの動作が開始する状態を確認することができる。例えば、複数の電池パックそれぞれは、動作が開始する前には、プリチャージリレーおよびメインリレーが全て開放されていてもよい。他の例を挙げると、コントローラ１２は、複数の電池パックが充電または放電状態であるか否かを判断することができる。
複数の電池パックそれぞれに含まれたプリチャージリレーを短絡させ、メインリレーを開放させる制御信号を生成するステップ（Ｓ２２０）において、コントローラ１２は、複数の電池パックの動作が開始する場合、複数の電池パックそれぞれに含まれたプリチャージリレーを短絡させ、メインリレーを開放させる制御信号を生成することができる。例えば、メインリレーを最初から全て短絡させる場合、複数の電池パックと連結された外部装置（例えば、キャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）、インバータ（ｉｎｖｅｒｔｅｒ）、コンバータ（ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ））は、複数の電池パックの全体電池モジュールの電圧と電圧差が大きく、高い電流が流れ得るため、損傷が発生し得る。すなわち、コントローラ１２は、複数の電池パックまたは外部装置の損傷を防止するために、複数の電池パックそれぞれのプリチャージリレーを先に短絡させ、外部装置に印加される電圧値と電池モジュールの電圧のバランスを合わせることができる。
図７～図９は、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置の動作方法におけるＳ１３０ステップを具体的に示すフローチャートである。
図７を参照すると、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置１０の動作方法において、Ｓ１３０ステップは、第１電圧を合算して第１結果値を算出するステップ（Ｓ３１０）と、第２電圧のうち最低値と第１結果値を比較するステップ（Ｓ３２０）と、第１結果値が第２電圧のうち最低値よりも大きい場合、最低値に対応する第２電圧を有する電池パックに含まれたプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成するステップ（Ｓ３３０）と、を含むことができる。
第１電圧を合算して第１結果値を算出するステップ（Ｓ３１０）において、コントローラ１２は、複数の電池パックそれぞれの出力端の電圧値である第１電圧を合算して第１結果値を算出することができる。例えば、第１結果値は、複数の電池パック全体の出力端の電圧値であってもよい。他の例を挙げると、第１結果値は、複数の電池パックに連結される外部装置にかかる電圧値であってもよい。
第２電圧のうち最低値と第１結果値を比較するステップ（Ｓ３２０）において、コントローラ１２は、複数の電池パックそれぞれの電池モジュールの電圧値である第２電圧値を互いに比較して最低値を探し、最低値と第１結果値を比較することができる。
第１結果値が第２電圧のうち最低値よりも大きい場合、最低値に対応する第２電圧を有する電池パックに含まれたプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成するステップ（Ｓ３３０）において、コントローラ１２は、最低値よりも第１結果値がさらに大きい場合、最低値に対応する第２電圧を有する電池パックに含まれたプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成することができる。例えば、コントローラ１２は、最低値に対応する第２電圧を有する電池パックに含まれたプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成することで、複数の電池パック全体のプリチャージ抵抗を減少させることができ、プリチャージ抵抗を減少させることで、プリチャージステップを行う時間を減少させることができる。
図８を参照すると、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置１０の動作方法において、Ｓ１３０ステップは、複数の電池パックのうちメインリレーが短絡した電池パックの第２電圧を合算して第２結果値を算出するステップ（Ｓ４１０）と、第２結果値と複数の電池パックのうちプリチャージリレーが短絡した電池パックの第２電圧のうち最低値を合算して第３結果値を算出するステップ（Ｓ４２０）と、第１結果値と第３結果値を比較し、第１結果値がさらに大きい場合、プリチャージリレーが短絡した電池パックの第２電圧のうち最低値に対応する第２電圧を有する電池パックに含まれたプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成するステップ（Ｓ４３０）と、をさらに含むことができる。
複数の電池パックのうちメインリレーが短絡した電池パックの第２電圧を合算して第２結果値を算出するステップ（Ｓ４１０）において、コントローラ１２は、複数の電池パックのうちメインリレーが短絡した電池パックの電池モジュールの電圧である第２電圧を合算して第２結果値を算出することができる。
第２結果値と複数の電池パックのうちプリチャージリレーが短絡した電池パックの第２電圧のうち最低値を合算して第３結果値を算出するステップ（Ｓ４２０）において、コントローラ１２は、複数の電池パックのうちプリチャージリレーが短絡した電池パックの第２電圧を比較して最低値を探すことができ、最低値と第２結果値を合算して第３結果値を算出することができる。
第１結果値と第３結果値を比較し、第１結果値がさらに大きい場合、プリチャージリレーが短絡した電池パックの第２電圧のうち最低値に対応する第２電圧を有する電池パックに含まれたプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成するステップ（Ｓ４３０）において、コントローラ１２は、Ｓ３１０ステップで算出される第１結果値と第３結果値を比較し、第１結果値がさらに大きい場合、プリチャージリレーが短絡した電池パックの第２電圧のうち最低値に対応する第２電圧を有する電池パックに含まれたプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成することができる。すなわち、コントローラ１２は、周期的に第１結果値と第３結果値を比較することができ、第１結果値がさらに大きくなる時点に、プリチャージリレーが短絡した電池パックのうち１つのプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成することで、複数の電池パック全体のプリチャージ抵抗を減少させることができる。
図９を参照すると、本文書に開示された電池管理装置１０の動作方法において、Ｓ１３０ステップは、複数の電池パックの第２電圧を全て合算して第４結果値を算出するステップ（Ｓ５１０）と、第４結果値と第１結果値との差が基準値以下である場合、複数の電池パックのプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成するステップ（Ｓ５２０）と、をさらに含むことができる。
複数の電池パックの第２電圧を全て合算して第４結果値を算出するステップ（Ｓ５１０）において、コントローラ１２は、複数の電池パックそれぞれの電池モジュールの電圧値である第２電圧を全て合算して第４結果値を算出することができる。例えば、第４結果値は、複数の電池パック全体の電池モジュールの電圧値であってもよい。
第４結果値と第１結果値との差が基準値以下である場合、複数の電池パックのプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成するステップ（Ｓ５２０）において、コントローラ１２は、第４結果値とＳ３１０ステップで算出される第１結果値との差を算出することができ、その差が基準値以下である場合、複数の電池パック全てのプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成することができる。例えば、第４結果値と第１結果値との差が基準値以下である場合には、複数の電池パック全部のプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させても、電池パックまたは外部装置に損傷が発生しないため、コントローラ１２は、第４結果値と第１結果値との差が基準値（閾値、設定値）以下である場合には、複数の電池パック全部のプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成することができる。
本文書に開示された電池管理装置１０の動作方法は、図７～図９の動作を行うことにより、複数の電池パックのうちプリチャージリレーが短絡し、メインリレーが開放されている電池パックの個数を順次減少させることができ、最後にＳ５２０ステップを行うことにより、複数の電池パック全部のプリチャージリレーを開放させ、メインリレーを短絡させる制御信号を生成することで、プリチャージステップを終了することができる。すなわち、電池管理装置１０の動作方法は、順次メインリレーが短絡した電池パックの個数が増加することで、直列連結された複数の電池パックのプリチャージ時間を減少させることができる。
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すぎず、本文書に開示された実施形態が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逸脱しない範囲で多様な修正およ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のものではなく説明するためのものであって、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後述の特許請求の範囲により解釈されなければならず、それと同等な範囲内にあ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るべきである。
１０ 電池管理装置
１１ 情報取得部
１２ コントローラ
１００ 電池パック
１１０ 電池モジュール
１２０ プリチャージ抵抗
１３０ プリチャージリレー
１４０ メインリレー
２００ 電池パック
３００ 電池パック
３１０ 電池モジュール
４１０ 第１グラフ
４２０ 第２グラフ
１０００ 複数の電池パック

Claims (13)

  1. 直列連結された複数の電池パックそれぞれの出力端で測定される第１電圧、および前記複数の電池パックそれぞれの電池モジュールの電圧値である第２電圧を取得する情報取得部と、
    前記第１電圧および前記第２電圧に基づいて、前記複数の電池パックそれぞれに含まれたプリチャージリレーおよびメインリレーの動作を制御する制御信号を生成するコントローラと、
    を含む、電池管理装置。
  2. 前記コントローラは、
    前記直列連結された複数の電池パックの動作が開始する場合、前記複数の電池パックそれぞれに含まれた前記プリチャージリレーを短絡させ、前記メインリレーを開放させる制御信号を生成することを特徴とする、請求項１に記載の電池管理装置。
  3. 前記コントローラは、
    前記第１電圧を合算して第１結果値を算出し、
    前記第２電圧のうち最低値と前記第１結果値を比較し、
    前記第１結果値が前記第２電圧のうち前記最低値よりも大きい場合、前記最低値に対応する前記第２電圧を有する電池パックに含まれた前記プリチャージリレーを開放させ、前記メインリレーを短絡させる制御信号を生成することを特徴とする、請求項１又は２に記載の電池管理装置。
  4. 前記コントローラは、
    前記複数の電池パックのうち前記メインリレーが短絡した電池パックの前記第２電圧を合算して第２結果値を算出し、
    前記第２結果値と前記複数の電池パックのうち前記プリチャージリレーが短絡した電池パックの前記第２電圧のうち前記最低値を合算して第３結果値を算出し、
    前記第１結果値と前記第３結果値を比較し、前記第１結果値がさらに大きい場合、前記プリチャージリレーが短絡した電池パックの前記第２電圧のうち前記最低値に対応する前記第２電圧を有する電池パックに含まれた前記プリチャージリレーを開放させ、前記メインリレーを短絡させる制御信号を生成することを特徴とする、請求項３に記載の電池管理装置。
  5. 前記コントローラは、
    前記複数の電池パックの前記第２電圧を全て合算して第４結果値を算出し、
    前記第４結果値と前記第１結果値との差が基準値以下である場合、前記複数の電池パックの前記プリチャージリレーを開放させ、前記メインリレーを短絡させる制御信号を生成することを特徴とする、請求項４に記載の電池管理装置。
  6. 前記メインリレーおよび前記プリチャージリレーは、
    ＢＪＴまたはＭＯＳＦＥＴのうちいずれか１つを含むことを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の電池管理装置。
  7. 前記プリチャージリレーは、プリチャージ抵抗が直列連結されることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の電池管理装置。
  8. 前記電池モジュールが複数であることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の電池管理装置。
  9. 直列連結された複数の電池パックそれぞれの出力端で測定される第１電圧を取得するステップと、
    前記複数の電池パックそれぞれの電池モジュールの電圧値である第２電圧を取得するステップと、
    前記第１電圧および前記第２電圧に基づいて、前記複数の電池パックそれぞれに含まれたプリチャージリレーおよびメインリレーの動作を制御する制御信号を生成するステップと、
    を含む、電池管理装置の動作方法。
  10. 前記直列連結された複数の電池パックの動作が開始するステップと、
    前記複数の電池パックそれぞれに含まれた前記プリチャージリレーを短絡させ、前記メインリレーを開放させる制御信号を生成するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の電池管理装置の動作方法。
  11. 前記第１電圧および前記第２電圧に基づいて、前記複数の電池パックそれぞれに含まれた前記プリチャージリレーおよび前記メインリレーの動作を制御する制御信号を生成するステップは、
    前記第１電圧を合算して第１結果値を算出するステップと、
    前記第２電圧のうち最低値と前記第１結果値を比較するステップと、
    前記第１結果値が前記第２電圧のうち前記最低値よりも大きい場合、前記最低値に対応する前記第２電圧を有する電池パックに含まれた前記プリチャージリレーを開放させ、前記メインリレーを短絡させる制御信号を生成するステップと、
    を含むことを特徴とする、請求項９又は１０に記載の電池管理装置の動作方法。
  12. 前記第１電圧および前記第２電圧に基づいて、前記複数の電池パックそれぞれに含まれた前記プリチャージリレーおよび前記メインリレーの動作を制御する制御信号を生成するステップは、
    前記複数の電池パックのうち前記メインリレーが短絡した電池パックの前記第２電圧を合算して第２結果値を算出するステップと、
    前記第２結果値と前記複数の電池パックのうち前記プリチャージリレーが短絡した電池パックの前記第２電圧のうち前記最低値を合算して第３結果値を算出するステップと、
    前記第１結果値と前記第３結果値を比較し、前記第１結果値がさらに大きい場合、前記プリチャージリレーが短絡した電池パックの前記第２電圧のうち前記最低値に対応する前記第２電圧を有する電池パックに含まれた前記プリチャージリレーを開放させ、前記メインリレーを短絡させる制御信号を生成するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の電池管理装置の動作方法。
  13. 前記第１電圧および前記第２電圧に基づいて、前記複数の電池パックそれぞれに含まれた前記プリチャージリレーおよび前記メインリレーの動作を制御する制御信号を生成するステップは、
    前記複数の電池パックの前記第２電圧を全て合算して第４結果値を算出するステップと、
    前記第４結果値と前記第１結果値との差が基準値以下である場合、前記複数の電池パックの前記プリチャージリレーを開放させ、前記メインリレーを短絡させる制御信号を生成するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載の電池管理装置の動作方法。
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