JP5117537B2 - バッテリー管理システム及びその駆動方法 - Google Patents

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Description

本発明は、バッテリー管理システム及びその駆動方法に関する。
ガソリンや重油を主燃料として使用する内燃エンジンを利用する自動車は、大気汚染など公害発生に深刻な影響を与えている。従って、最近公害発生を減らすために、電気自動車またはハイブリッド（Ｈｙｂｒｉｄ）自動車が開発されている。
電気自動車は、バッテリー（Ｂａｔｔｅｒｙ）から出力される電気エネルギーによって動作するバッテリーエンジンを利用する自動車である。かかる電気自動車は、充放電が可能な複数のバッテリーセル（ｂａｔｔｅｒｙ ｃｅｌｌ）が一つのパック（ｐａｃｋ）で形成されたバッテリーを主動力源として利用する。これによって、電気自動車は排気ガスを発生させず、騷音を減少させるという長所がある。
ハイブリッド自動車は、内燃エンジンを利用する自動車と電気自動車の中間段階の自動車であって、二つ以上の動力源、例えば内燃エンジン及びバッテリーモータを使用する自動車である。現在では、内燃エンジンと水素と酸素を連続的に供給しながら化学反応を起こして直接電気エネルギーを得る燃料電池を利用するか、バッテリーと燃料電池を利用するなど、混合された形態のハイブリッド自動車が開発されている。
このように電気エネルギーを利用する自動車は、バッテリーセルの性能によって直接的な影響を受ける。従って、各バッテリーセルの電圧、全体バッテリーセルの電圧及び電流などを測定して各バッテリーセルの充放電を効率的に管理するだけでなく、各バッテリーセルのうち性能が低下したバッテリーセルを検出して、バッテリーセルそれぞれが最大限の性能を有するようにするバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、以下、ＢＭＳとする）が要求されている。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、バッテリーセルのセルバランシング放電容量を利用して複数のバッテリーセルのうち短絡バッテリーセルを検出することが可能な、新規かつ改良されたバッテリー管理システム及びその駆動方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数のバッテリーセルのセル電圧及びセル電流を測定するセンシング部と、前記複数のバッテリーセルのセル電圧及びセル電流を利用して前記複数のバッテリーセルのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）を測定して前記複数のバッテリーセルの充放電を制御するようにバッテリーセル制御信号を伝送するＭＣＵ（Ｍａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）と、前記バッテリーセル制御信号に応じてバッテリーセルのセルバランシングを実行するセルバランシング部と、を含み、前記ＭＣＵは、前記複数のバッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量を測定するセルバランシング放電容量測定部と、前記複数のバッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量のうち最大値と前記複数のバッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量との差を基準値と比較して、前記複数のバッテリーセルのうち前記差が前記基準値より大きいバッテリーセルを短絡バッテリーセルと判断する制御部と、を含むことを特徴とするバッテリー管理システムが提供される。
前記ＭＣＵには、前記バッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量及び基準値を貯蔵する貯蔵部が連結されていてもよい。
前記貯蔵部には、前記バッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量が累積貯蔵されていてもよい。
前記セルバランシング部は、前記セルバランシング信号に応じて該当バッテリーセルを放電してもよい。
前記ＭＣＵは、前記短絡バッテリーセルに対する情報をＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｕｎｉｔ）に伝送して、前記ＥＣＵは、表示装置に前記バッテリーセルに関する情報を表示するように制御してもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数のバッテリーセルそれぞれのＳＯＣを測定するバッテリーセルＳＯＣ測定段階と、前記複数のバッテリーセルを制御する信号を伝送するバッテリーセル制御信号伝送段階と、前記バッテリーセル制御信号に応じてバッテリーセルをセルバランシングするセルバランシング段階と、前記複数のバッテリーセルのセルバランシング放電容量のうち最大値と前記複数のバッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量との差が基準値より大きいかを比較するセルバランシング放電容量差値と基準値比較段階と、前記複数のバッテリーセルのうち前記差が基準値より大きいバッテリーセルを短絡バッテリーセルと判断する短絡バッテリーセル判断段階と、を含むことを特徴とするバッテリー管理システムの駆動方法が提供される。
前記セルバランシング放電容量差値と基準値比較段階で、前記複数のバッテリーセルそれぞれの放電容量は累積されていてもよい。
前記バッテリーセル制御信号伝送段階で、前記複数のバッテリーセルそれぞれのＳＯＣと平均ＳＯＣとを比較して、平均ＳＯＣより大きいバッテリーセルの情報を伝送してもよい。
前記セルバランシング段階で、該当バッテリーセルを放電してもよい。
前記短絡バッテリーセルに関する情報を表示するようにする短絡バッテリーセル通知段階をさらに含んでいてもよい。
以上説明したように本発明によれば、バッテリーセルのセルバランシング放電容量を利用して複数のバッテリーセルのうち短絡バッテリーセルを検出して使用者に知らせることで、使用者が短絡バッテリーセルを確認することができる。これによって、本発明に係るバッテリー管理システム及びその駆動方法は、短絡によって性能が低下したバッテリーセルの交替を可能にすることができる。
また、本発明に係るバッテリー管理システム及びその駆動方法は、累積されたバッテリーセルのセルバランシング放電容量を利用して複数のバッテリーセルのうち持続的に短絡の発生する短絡バッテリーセルを検出することで、持続的な短絡によって発生するバッテリーの爆発などを防止することができる。
本発明の実施形態に係るバッテリー、ＢＭＳ及びＢＭＳの周辺装置を概略的に示す図である。 図１のＭＣＵの詳細構成を示す図である。 図２のＭＣＵで測定された複数のバッテリーセルのセルバランシング放電容量を示すグラフである。 本発明の実施形態に係るバッテリー管理システムの駆動方法を示すフローチャートである。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」されているとする時、これは「直接的に連結」されている場合だけでなく、その間に他の素子を介して「電気的に連結」されている場合も含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
図１は本発明の実施形態に係るバッテリー、ＢＭＳ及びＢＭＳの周辺装置を概略的に示す図である。
図１に示すように、自動車システムは、ＢＭＳ１、バッテリー２、電流センサー３、冷却ファン４、突入電流防止部５、メインスイッチ６、ＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｕｎｉｔ）７、インバータ８及びモータジェネレータ９を含む。
先ず、ＢＭＳ１の前端に連結された周辺装置から説明する。
バッテリー２は、互いに直列に連結された複数のサブパック２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、出力端子２７１、２７２及びサブパック２３０とサブパック２４０との間に連結された安全スイッチ２７３を含む。
図１には、複数のサブパック２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０は例示的に６個が示されており、第１サブパック２１０、第２サブパック２２０、第３サブパック２３０、第４サブパック２４０、第５サブパック２５０及び第６サブパック２６０に区分される。図１では、第１サブパック２１０〜第６サブパック２６０がそれぞれ互いに直列に連結された８個の充電可能なバッテリーセルを含み、バッテリー２が全部で４８個のバッテリーセルを含んでいるが、本発明がこれに限定されるのではない。ここで、各サブパックは、複数のバッテリーセルを一つのグループとして表示したものに過ぎず、バッテリー２は、第１サブパック２１０〜第６サブパック２６０に区分されず、４８個のバッテリーセルが直接連結されて構成されることもできる。
出力端子２７１、２７２は、自動車のインバータ８及びモータジェネレータ９と連結され、バッテリー２から自動車エンジンに電気エネルギーを供給する。
安全スイッチ２７３は、第３サブパック２３０と第４サブパック２４０の間に連結されるスイッチであって、バッテリー２を交換するかバッテリー２に対する作業をする時、作業者の安全のために受動でオン／オフできるスイッチである。本発明の実施形態では、第３サブパック２３０と第４サブパック２４０の間に安全スイッチ２７３が連結されるが、本発明がこれに限定されるのではない。一方、安全スイッチ２７３に直列にヒューズ（図示せず）が連結されることができる。そのヒューズは、バッテリー２の短絡によって過電流がバッテリー２に伝達されることを防止する。すなわち、過電流が発生すると、ヒューズは断線されて過電流がバッテリー２に伝達されることを遮断する。
電流センサー３は、バッテリー２の出力電流量を測定してＢＭＳ１のセンシング部１０に出力する。具体的に、電流センサー３はホール（Ｈａｌｌ）素子を利用して電流を測定し、測定された電流に対応するアナログ電流信号として出力するホールＣＴ（Ｈａｌｌ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）であることができる。電流センサー３は、測定されたバッテリー電流に関する情報をＢＭＳ１に伝達する。
冷却ファン４は、ＢＭＳ１の制御信号に基づいてバッテリー２の充放電によって発生する熱を冷却して、温度上昇によるバッテリー２の劣化及び充放電効率の低下を防止する。
突入電流防止部５は、バッテリー２とインバータ８の間に位置し、バッテリー２からインバータ８に突入電流が印加されることを防止して、突入電流によるインバータ８の損傷を防止する。そのために、突入電流防止部５は、プリチャージ抵抗５ａ、プリチャージリレー５ｂ及びメインリレー５ｃを含む。ここで、突入電流はまずプリチャージリレー５ｂがオンされてプリチャージ抵抗５ａによって抑制された後、インバータ８に徐々に印加され、その後プリチャージリレー５ｂがオフされ且つメインリレー５ｃがオンされることで、バッテリー２からインバータ８に電流が安定的に印加される。
メインスイッチ６は、過電圧、過電流、高温など異常現象が発生すると、ＢＭＳ１または自動車のＥＣＵ７の制御信号に基づいてバッテリー２をオン／オフする。
ＢＭＳ１は、センシング部１０、ＭＣＵ（Ｍａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）２０、内部電源供給部３０、セルバランシング部４０、貯蔵部５０、通信部６０、保護回路部７０、パワーオンリセット部８０及び外部インターフェース９０を含む。
センシング部１０は、バッテリー２を構成する複数のバッテリーセルそれぞれに電気的に連結されている。前記センシング部１０は、バッテリー２の全体パック電流及び全体パック電圧と、複数のバッテリーセルそれぞれのセル電圧、セル電流、セル温度及び周辺温度を測定して、ＭＣＵ２０に伝達する。
ＭＣＵ２０は、センシング部１０から伝達されたバッテリー２の全体パック電流及び全体パック電圧と、複数のバッテリーセルそれぞれのセル電圧、セル電流、セル温度及び周辺温度に対応するデジタルデータに基づいてバッテリー２の充電状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｉｎｇ、以下、ＳＯＣとする）、健康状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｈｅａｌｔｈ、以下、ＳＯＨとする）などを推定して、バッテリー２の充放電を制御する。また、ＭＣＵ２０は、複数のバッテリーセルそれぞれのセル電圧、セル電流を利用して複数のバッテリーセルそれぞれの開放電圧（ＯＣＶ；Ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ）を求め、ＯＣＶを利用して複数のバッテリーセルそれぞれのＳＯＣを測定し、複数のバッテリーセル間のＳＯＣ差値を利用して複数のバッテリーセルのうち短絡バッテリーセルを検出して、短絡バッテリーセルに対する情報をＥＣＵ７に伝達する。ここで、短絡バッテリーセルとは、内部で正極と負極が電気的に接触して電圧が減少するバッテリーセルであって、特に、正極または負極の活物質が正極と負極の間に介在された絶縁性セパレーターを貫通して損傷させる場合、バッテリーセルの電圧が瞬間的に減少する瞬間的な短絡が発生することがある。
内部電源供給部３０は、一般的に補助バッテリーを用いてＢＭＳ１に電源を供給する装置である。
セルバランシング部４０は、各バッテリーセルの充電状態の均衡を合わせる。すなわち、セルバランシング部４０は、充電状態が比較的に高いバッテリーセルは放電させ、充電状態が比較的に低いバッテリーセルは充電させるようにバッテリー２の充放電を制御することができる。
貯蔵部５０は、ＢＭＳ１の電源がオフされる時、現在のＳＯＣ、ＳＯＨなどのデータを貯蔵する。また、貯蔵部５０は、セルバランシング放電容量測定部２３で測定されたセルバランシング放電容量（ＣＢ＿ｎ、ｎは自然数）を貯蔵する。ここで、貯蔵部５０は、電気的に書き込み及び消去できる不揮発性記憶装置であって、ＥＥＰＲＯＭであってもよい。
通信部６０は、自動車の動力発生装置の制御部との通信を行う。
保護回路部７０は、ファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）を利用して外部の衝撃、過電流、低電圧などからＢＭＳ１を保護するための回路である。
パワーオンリセット部８０は、ＢＭＳ１の電源が入ると、全体システムをリセットする。
外部インターフェース９０は、冷却ファン４、メインスイッチ６などＢＭＳ１の周辺装置をＭＣＵ２０に連結するための装置である。本発明の実施形態では、冷却ファン４及びメインスイッチ６だけが示されているが、これに限定されるのではない。
ＥＣＵ７は、車両の加速器（ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ）、ブレーキ（ｂｒｅａｋ）、車両速度などの情報に基づいてトーク程度を決め、モータジェネレータ９の出力をトルク情報に合わせて制御する。すなわち、ＥＣＵ７は、インバータ８のスイッチングを制御してモータジェネレータ９の出力をトーク情報に合わせて制御する。また、ＥＣＵ７は、ＢＭＳ１の通信部６０を介してＭＣＵ２０から伝達されるバッテリー２のＳＯＣを受信して、バッテリー２のＳＯＣが目標値（例えば５５％）になるように制御する。例えば、ＭＣＵ２０から伝達されたＳＯＣが５５％以下であれば、インバータ８のスイッチを制御して電力がバッテリー２方向に出力されるようにしてバッテリー２を充電し、この時パック電流（Ｉ）は「＋」値になることができる。一方、ＳＯＣが５５％以上であれば、インバータ８のスイッチを制御して電力がモータジェネレータ９方向に出力されるようにしてバッテリー２を放電し、この時パック電流（Ｉ）は「−」値になることができる。さらに、ＥＣＵ７は、ＢＭＳ１の通信部６０を介してＭＣＵ２０から伝達されるバッテリー２のＳＯＨを受信し、自動車の計器盤（図示せず）などの表示装置に表示して、使用者が分かるようにする。また、ＥＣＵ７は、ＭＣＵ２０から短絡バッテリーセルに対する情報を受信し、表示装置に表示して、使用者が分かるようにする。
インバータ８は、ＥＣＵ７の制御信号に基づいてバッテリー２が充電または放電されるようにする。
モータジェネレータ９は、バッテリー２の電気エネルギーを利用して、ＥＣＵ７から伝達されるトルク情報に基づいて自動車を駆動する。
図２は図１に示したＭＣＵの詳細構成を示す図である。
図２を参照すると、ＭＣＵ２０は、制御部２１、ＳＯＣ測定部２２、セルバランシング放電容量測定部２３を含む。
制御部２１は、センシング部１０から入力される複数のバッテリーセルそれぞれのセル電圧とセル電流とをＳＯＣ測定部２２に伝送し、ＳＯＣ測定部２２が複数のバッテリーセルそれぞれのＳＯＣを一定時間ごとに測定するようにする。制御部２１は、ＳＯＣ測定部２で測定されたバッテリーセルの平均ＳＯＣを算出し、平均ＳＯＣと複数のバッテリーセルそれぞれのＳＯＣを比べる。そして、制御部２１は、平均ＳＯＣより大きいＳＯＣを有するバッテリーセルの情報を含むバッテリーセル制御信号をセルバランシング部４０に伝達する。制御部２１から送られるバッテリーセル制御信号を受信したセルバランシング部４０は、該当バッテリーセルのセルバランシングを行う。この時、セルバランシング部４０は、平均ＳＯＣより大きいＳＯＣを有するバッテリーセルを放電する。このようなセルバランシングは複数回行われることができ、セルバランシングの行われる時点は普通自動車がキーオフ（ｋｅｙ ｏｆｆ）された時点または一時停止された時点であってもよいが、本発明でその時点を限定するのではない。
制御部２１は、セルバランシングによって放電される複数のバッテリーセルそれぞれのＳＯＣをセルバランシング放電容量測定部２３に伝送し、セルバランシング放電容量測定部２３が複数のバッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量（ＣＢ＿ｎ）を測定するようにする。セルバランシング放電容量測定部２３で測定したデータは、貯蔵部５０に累積貯蔵される。複数のバッテリーセルそれぞれの累積されたセルバランシング放電容量（ＣＢ＿ｎ）は、複数のバッテリーセルのうち短絡バッテリーセルを検出するためのパラメーターとして用いられる。
制御部２１は、セルバランシング放電容量測定部２３で測定されて貯蔵部５０に累積されたセルバランシング放電容量（ＣＢ＿ｎ）を参照して、下記の数式１のように複数のバッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量（ＣＢ＿ｎ）のうち最大値（ＣＢ＿ｍａｘ）と複数のバッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量（ＣＢ＿ｎ）との差値（ＣＢ＿ｍａｘ−ＣＢ＿ｎ）が基準値（ＲＥＦ）より大きいかを比較する。ここで、第１バッテリーセルのセルバランシング放電容量はＣＢ＿１、第２バッテリーセルのセルバランシング放電容量はＣＢ＿２と定義されることができる。
ＣＢ＿ｍａｘ−ＣＢ＿ｎ＞ＲＥＦ・・・（数式１）
制御部２１は、数式１を通じて複数のバッテリーセルのうち差値（ＣＢ＿ｍａｘ−ＣＢ＿ｎ）が基準値（ＲＥＦ）より大きいバッテリーセルを短絡バッテリーセルと判断する。その理由は、短絡バッテリーセルの場合、内部短絡によって持続的な放電が行われてセルバランシングによる放電は行われないので、短絡バッテリーセルのセルバランシング放電容量（ＣＢ＿ｎ）は非常に小さい値を有するようになるからである。よって、バッテリーセルのセルバランシング放電容量の最大値（ＣＢ＿ｍａｘ）と短絡バッテリーセルのセルバランシング放電容量の差値は、相対的に他のバッテリーセルのセルバランシング放電容量の差値より大きい。
ＳＯＣ測定部２２は、制御部２１を介してセンシング部１０から入力された複数のバッテリーセルそれぞれのセル電圧、セル電流を利用して複数のバッテリーセルそれぞれのＯＣＶ（Ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ）を求め、ＯＣＶを利用して複数のバッテリーセルそれぞれのＳＯＣを測定することができる。ここで、ＳＯＣ測定部２２がそれぞれのバッテリーセルのＳＯＣを測定して制御部２１に伝送すると、制御部２１はその測定値を貯蔵部５０に貯蔵する。バッテリーセルのＳＯＣを測定する方法はバッテリーセルのＯＣＶを利用する方法のほかに様々な方法があり、本発明でバッテリーセルのＳＯＣ測定方法を限定するのではない。
セルバランシング放電容量測定部２３は、セルバランシング部４０によってセルバランシングされた複数のバッテリーセルそれぞれのＳＯＣを利用して、複数のバッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量（ＣＢ＿ｎ）を測定することができる。ここで、セルバランシング放電容量測定部２３がそれぞれのバッテリーセルのセルバランシング放電容量（ＣＢ＿ｎ）を測定して制御部２１に伝送し、制御部２１はその測定値を貯蔵部５０に貯蔵する。この時、前記貯蔵部５０には、複数のバッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量（ＣＢ＿ｎ）が累積貯蔵される。
次に、ＭＣＵ２０が上記数式１によって複数のバッテリーセルのうち短絡バッテリーセルを検出できることを示すシミュレーションについて説明する。
図３は図２のＭＣＵで測定された複数のバッテリーセルのセルバランシング放電容量を示すグラフである。
図３のグラフの縦軸はバッテリーセル別セルバランシング放電容量を示し、横軸のＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５は複数のバッテリーセルを表す。ここで、複数のバッテリーセルはセルバランシングが少なくとも１回以上行われたと仮定する。また、複数のバッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量（ＣＢ＿ｎ）は、セルバランシングが行われる間のセルバランシング放電容量（ＣＢ＿ｎ）が合算された値であり、基準値は３Ａｈに設定される。
図３において、Ｂ２のセルバランシング放電容量（ＣＢ＿ｎ）は４．７Ａｈで最大値（ＣＢ＿ｍａｘ）を有する。数式１によれば、Ｂ１の差値（４．７Ａｈ−３．５Ａｈ＝１．２Ａｈ）は基準値（３Ａｈ）より小さく、Ｂ２の差値（４．７Ａｈ−４．７Ａｈ＝０Ａｈ）も基準値（３Ａｈ）より小さく、Ｂ３の差値（４．７Ａｈ−０．５Ａｈ＝４．２Ａｈ）は基準値（３Ａｈ）より大きく、Ｂ４の差値（４．７Ａｈ−４．２Ａｈ＝０．５Ａｈ）は基準値（３Ａｈ）より小さく、Ｂ５の差値（４．７Ａｈ−４．０Ａｈ＝０．７Ａｈ）も基準値（３Ａｈ）より小さい。よってＢ３が、差値（４．７Ａｈ−０．５Ａｈ＝４．２Ａｈ）が基準値（３Ａｈ）より大きいバッテリーセル、すなわち短絡バッテリーセルであることを示す。これから、ＭＣＵ２０は、数式１を通じて複数のバッテリーセルから短絡バッテリーセルを検出できることが分かる。
次に、本発明の実施形態に係るバッテリー管理システムの駆動方法について説明する。
図４は本発明の実施形態に係るバッテリー管理システムの駆動方法を示すフローチャートである。
図４を参照すると、本発明の実施形態に係るバッテリー管理システムの駆動方法は、バッテリーセルＳＯＣ測定段階Ｓ１、バッテリーセル制御信号伝送段階Ｓ２、セルバランシング段階Ｓ３、セルバランシング放電容量差値と基準値比較段階Ｓ４、短絡バッテリーセル判断段階Ｓ５及び短絡バッテリーセル通知段階Ｓ６を含む。
バッテリーセルＳＯＣ測定段階Ｓ１で、ＭＣＵ２０のＳＯＣ測定部２２は、制御部２１を介してセンシング部１０から入力された複数のバッテリーセルそれぞれのセル電圧、セル電流を利用してバッテリーセルのＯＣＶ（Ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ）を求め、ＯＣＶを利用して複数のバッテリーセルそれぞれのＳＯＣを測定する。
バッテリーセル制御信号伝送段階Ｓ２で、制御部２１は、ＳＯＣ測定部２２で測定された複数のバッテリーセルそれぞれのＳＯＣと平均ＳＯＣを比べて、平均ＳＯＣより大きいバッテリーセルを放電するようにバッテリーセル制御信号をセルバランシング部４０に伝達する。
セルバランシング段階Ｓ３で、セルバランシング部４０は、制御部２１から受信したバッテリーセル制御信号に応じて該当バッテリーセルのセルバランシングを行う。この時、セルバランシング部４０で行われるセルバランシングは、平均ＳＯＣより大きいバッテリーセルを放電することである。セルバランシング段階Ｓ３で放電された複数のバッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量（ＣＢ＿ｎ）は、セルバランシング放電容量測定部２３で測定されて貯蔵部５０に貯蔵される。
セルバランシング放電容量差値と基準値比較段階Ｓ４で、制御部２１は、貯蔵部５０に累積されたセルバランシング放電容量（ＣＢ＿ｎ、ｎは自然数）を参照して、複数のバッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量（ＣＢ＿ｎ）のうち最大値（ＣＢ＿ｍａｘ）と複数のバッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量（ＣＢ＿ｎ）との差値（ＣＢ＿ｍａｘ−ＣＢ＿ｎ）が基準値（ＲＥＦ）より大きいかを比較する過程を行う。
短絡バッテリーセル判断段階Ｓ５では、制御部２１が複数のバッテリーセルのうち最大値と各セルバランシング放電容量（ＣＢ＿ｎ）の差値（ＣＢ＿ｍａｘ−ＣＢ＿ｎ）と基準値（ＲＥＦ）の比較結果によって、複数のバッテリーセルのうち最大値との差値（ＣＢ＿ｍａｘ−ＣＢ＿ｎ）が基準値（ＲＥＦ）より大きいバッテリーセルを短絡バッテリーセルと判断する。もし最大値との差値（ＣＢ＿ｍａｘ−ＣＢ＿ｎ）が基準値（ＲＥＦ）より小さければ、短絡バッテリーセルがないと判断して上記の段階を繰り返し、その反復回数によって複数のバッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量は累積されて貯蔵部５０に貯蔵される。よって、制御部２１は、持続的に内部短絡が発生するバッテリーセルを検出することができるようになる。
短絡バッテリーセル通知段階Ｓ６では、ＭＣＵ２０が短絡バッテリーセルの情報をＥＣＵ７に伝送して表示装置に表示されるようにする。これによって、使用者が短絡バッテリーセルの検出有無を確認することができる。
上述したように、本発明の実施形態に係るバッテリー管理システム及びその駆動方法は、バッテリーセルのセルバランシング放電容量を利用して複数のバッテリーセルのうち短絡バッテリーセルを検出して使用者に知らせることで、使用者が短絡バッテリーセルを確認することができる。これによって、本発明の実施形態に係るバッテリー管理システム及びその駆動方法は、短絡によって性能が低下したバッテリーセルを交替できるようにする。
また、本発明の実施形態に係るバッテリー管理システム及びその駆動方法は、累積されたバッテリーセルのセルバランシング放電容量を利用して複数のバッテリーセルのうち持続的な短絡が発生する短絡バッテリーセルを検出することで、持続的な短絡によって発生するバッテリーの爆発などを防止することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１：ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）
２：バッテリー
３：電流センサー
４：冷却ファン
５：突入電流防止部
６：メインスイッチ
７：ＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｕｎｉｔ）
８：インバータ
９：モータジェネレータ
１０：センシング部
２０：ＭＣＵ（Ｍａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）
２１：制御部
２２：ＳＯＣ測定部
２３：セルバランシング放電容量測定部
３０：内部電源供給部
４０：セルバランシング部
５０：貯蔵部
６０：通信部
７０：保護回路部
８０：パワーオンリセット部
９０：外部インターフェース
２１０〜２６０：サブパック
２７１、２７２：出力端子
２７３：安全スイッチ

Claims (10)

  1. 複数のバッテリーセルのセル電圧及びセル電流を測定するセンシング部と、
    前記複数のバッテリーセルのセル電圧及びセル電流を利用して前記複数のバッテリーセルのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）を測定して前記複数のバッテリーセルの充放電を制御するようにバッテリーセル制御信号を伝送するＭＣＵ（Ｍａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）と、
    前記バッテリーセル制御信号に応じてバッテリーセルのセルバランシングを実行するセルバランシング部と、
    を含み、
    前記ＭＣＵは、
    前記複数のバッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量を測定するセルバランシング放電容量測定部と、
    前記複数のバッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量のうち最大値と前記複数のバッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量との差を基準値と比較して、前記複数のバッテリーセルのうち前記差が前記基準値より大きいバッテリーセルを短絡バッテリーセルと判断する制御部と、
    を含むことを特徴とするバッテリー管理システム。
  2. 前記ＭＣＵには、前記バッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量及び基準値を貯蔵する貯蔵部が連結された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. 前記貯蔵部には、前記バッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量が累積貯蔵されることを特徴とする請求項２に記載のバッテリー管理システム。
  4. 前記セルバランシング部は、前記バッテリーセル制御信号に応じて該当バッテリーセルを放電することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバッテリー管理システム。
  5. 前記ＭＣＵは、前記短絡バッテリーセルに対する情報をＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｕｎｉｔ）に伝送して、前記ＥＣＵは、表示装置に前記バッテリーセルに関する情報を表示するように制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバッテリー管理システム。
  6. 複数のバッテリーセルそれぞれのＳＯＣを測定するバッテリーセルＳＯＣ測定段階と、
    前記複数のバッテリーセルを制御する信号を伝送するバッテリーセル制御信号伝送段階と、
    前記バッテリーセル制御信号に応じてバッテリーセルをセルバランシングするセルバランシング段階と、
    前記複数のバッテリーセルのセルバランシング放電容量のうち最大値と前記複数のバッテリーセルそれぞれのセルバランシング放電容量との差が基準値より大きいかを比較するセルバランシング放電容量差値と基準値比較段階と、
    前記複数のバッテリーセルのうち前記差が基準値より大きいバッテリーセルを短絡バッテリーセルと判断する短絡バッテリーセル判断段階と、
    を含むことを特徴とするバッテリー管理システムの駆動方法。
  7. 前記セルバランシング放電容量差値と基準値比較段階で、前記複数のバッテリーセルそれぞれの放電容量は累積されることを特徴とする請求項６に記載のバッテリー管理システムの駆動方法。
  8. 前記バッテリーセル制御信号伝送段階で、前記複数のバッテリーセルそれぞれのＳＯＣと平均ＳＯＣとを比較して、平均ＳＯＣより大きいバッテリーセルの情報を伝送することを特徴とする請求項６または７に記載のバッテリー管理システムの駆動方法。
  9. 前記セルバランシング段階で、該当バッテリーセルを放電することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のバッテリー管理システムの駆動方法。
  10. 前記短絡バッテリーセルに関する情報を表示するようにする短絡バッテリーセル通知段階をさらに含むことを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載のバッテリー管理システムの駆動方法。
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