JP5893224B2 - マルチbms起動装置 - Google Patents
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Description
本出願は、2012年10月4日出願の韓国特許出願第10−2012−0110132号に基づく優先権を主張するものであり、該当韓国出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
このような基本的構造に加えて、前記バッテリーパックには、モーターなどの駆動負荷に対する電力供給の制御、電流または電圧などの電気的特性値の測定、充放電制御、電圧の平滑化(equalization)制御、SOC(State Of Charge)の推定などのためのアルゴリズムが適用され、二次電池の状態をモニタリングし制御するバッテリーマネジメントシステム(Battery Management System,BMS)などが更に含まれて構成される。
このようなマルチモジュール構造のバッテリーパックは、複数の二次電池セルを含んでいるため、一つのBMSを使用して全ての二次電池セルの充放電状態を制御するには限界がある。したがって、最近は、バッテリーパックに含まれているバッテリーモジュール毎にBMSを設け、これらをスレーブBMSとして指定した後、スレーブBMSを制御するマスターBMSを更に設けるマスター−スレーブ方式にしたがって、各バッテリーモジュールの充放電を制御する技術が用いられている。このようなスレーブBMSは、普段はスリープ(sleep)状態で待機し、マスターBMSの制御信号によって起動を開始する。
図1を参照すれば、複数のバッテリーモジュール14が直列に接続されてバッテリーパック15を構成し、各バッテリーモジュール14にはスレーブBMS12が接続されている。そして、マスターBMS11から出力された起動信号をそれぞれのスレーブBMS12に伝達する起動装置13として、オプトカプラ(opto−coupler)が接続されていることが確認できる。
前記オプトカプラ13を使用してマスターBMS11とスレーブBMS12とを接続する場合、前記マスターBMS11とスレーブBMS12とが電気的に絶縁されるという長所がある。したがって、起動信号を伝達する役割を果たすと共に、バッテリーパック15の高電圧電流がマスターBMS11側に流れる逆電流を防止でき、バッテリーパック15の充放電過程で発生する電磁波の影響を減らすことができる。
本発明の一実施態様によれば、前記トランジスタはNPN型トランジスタであり、エミッタ(Emitter)端子が前記直列ラインの低電位側に接続される。この場合、本発明によるバッテリーパックのマルチBMS起動装置は、前記トランジスタのベース端子と前記トランジスタのエミッタ端子との間に接続された抵抗素子を更に含むことができる。
本発明によるバッテリーパックのマルチBMS起動装置は、前記直列ラインに接続され、前記トランジスタまたは前記絶縁素子を過電流から保護する過電流保護抵抗素子を更に含むことができる。
本発明の一実施態様によれば、前記スイッチ部は、ソース端子及びゲート端子が各バッテリーモジュールの高電位端子から出力された電圧が印加されるように接続され、前記トランジスタまたは前記絶縁素子がターンオンされたとき、ドレイン端子が前記起動信号を前記スレーブBMSに伝達できるように接続されたMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を含むことができる。この場合、本発明によるバッテリーパックのマルチBMS起動装置は、前記ソース端子と前記ゲート端子との間に接続された抵抗素子を更に含むことができる。
本発明によるバッテリーパックのマルチBMS起動装置は、バッテリー管理システムと、複数のバッテリーモジュールとを含むバッテリーパックの一構成要素になり得る。
本発明の別の態様によれば、マスターBMSがスレーブBMSの個数に対応する数の入出力端子を必要としないため、マスターBMSを小さくすることができ、製造が簡単である。
本発明の更に別の態様によれば、マスターBMSとスレーブBMSとが電気的に絶縁されているため、バッテリーパックの高電圧電流がマスターBMS側に流れる逆電流の流入現象を防止でき、バッテリーパックの充放電過程で発生する電磁波の影響を減らすことができる。
図2を参照すれば、本発明によるBMS起動装置100は、マスターBMS110とスレーブBMS120との間に接続される。そして、前記スレーブBMS120は、N個(Nは2以上の整数)のバッテリーモジュール121を含むバッテリーパック122に接続されている。
前記直列ライン130は、前記バッテリーパック122の高電位端子と低電位端子との間に接続される。前記直列ライン130は、マスターBMS110から出力された起動信号を伝達する役割をし、前記直列ライン130を介して前記トランジスタ150、絶縁素子140、及びスイッチ部160が互いに接続される。
また、前記トランジスタ150のベース端子Bとエミッタ端子Eとの間に抵抗素子R1が接続され得る。前記抵抗素子R1は、ベース端子Bとエミッタ端子Eとの間で電位差を発生させる役割をする。
前記絶縁素子(オプトカプラ)140は、入力側に電流(信号)が流れる前にはターンオフ状態であるため、出力側には電流が流れない。したがって、第1バッテリーモジュール121−1から出力された電圧が前記第1スイッチ部160−1に印加されているだけで、前記第1スイッチ部160−1の内部には電流が流れない。
図3を参照すれば、図2に示されたスイッチ部160において、第1スイッチ部160−1の内部のみが一例として示されている。前記MOSFET161のソース端子S及びゲート端子Gは、第1バッテリーモジュール121−1の高電位端子から出力された電圧が印加されるように接続される。そして、ドレイン端子Dは、前記絶縁素子140がターンオンされたとき、前記起動信号を前記第1スレーブBMS120−1に伝達できるように接続されている。そして、前記ソース端子Sとゲート端子Gとの間に、電圧差を発生させることができる抵抗素子R3が接続されている。
更に、本発明によるBMS起動装置100は、前記バッテリー管理システム及び複数のバッテリーモジュールを含むバッテリーパックの一構成要素になり得る。
110 マスターBMS
120−1 第1スレーブBMS
120−2 第2スレーブBMS
120−3 第3スレーブBMS
120−N 第NスレーブBMS
121−1 第1バッテリーモジュール
121−2 第2バッテリーモジュール
121−3 第3バッテリーモジュール
121−N 第Nバッテリーモジュール
122 バッテリーパック
130 直列ライン
140 絶縁素子
150−2 第2トランジスタ
150−3 第3トランジスタ
150−N 第Nトランジスタ
160−1 第1スイッチ部
160−2 第2スイッチ部
160−3 第3スイッチ部
160−N 第Nスイッチ部
161 MOSFET
170 ダイオード
Claims (10)
- N個(Nは2以上の整数)のバッテリーモジュールを含むバッテリーパックにおいて、それぞれのバッテリーモジュールを管理するN個のスレーブBMSを起動させるように、マスターBMSから出力された起動信号を前記N個のスレーブBMSに伝達する、バッテリーパックのマルチBMS起動装置であって、
前記バッテリーパックの高電位端子と前記バッテリーパックの低電位端子との間に接続され、前記起動信号を伝達する直列ラインと、
前記直列ラインに接続され、前記マスターBMSから出力された起動信号によってターンオンされる絶縁素子と、
前記直列ラインに前記絶縁素子よりも高電位側に接続され、ベース端子を除いた残り2つの端子が前記直列ラインに接続され、前記ベース端子が前記N個のバッテリーモジュールのうちのN−1個のバッテリーモジュールの各低電位端子に接続されるN−1個のトランジスタと
前記絶縁素子と前記バッテリーモジュールの高電位端子との間、または、各トランジスタと各バッテリーモジュールの高電位端子との間に接続され、前記各トランジスタまたは前記絶縁素子のターンオン動作にしたがって、前記N個のスレーブBMSを起動させる起動信号を伝達するスイッチ部と
を含むことを特徴とするバッテリーパックのマルチBMS起動装置。 - 前記絶縁素子がオプトカプラであり、入力側端子が前記マスターBMSに接続され、出力側端子が前記直列ライン側に接続されることを特徴とする請求項1に記載のバッテリーパックのマルチBMS起動装置。
- 前記トランジスタがNPN型トランジスタであり、エミッタ端子が前記直列ラインの低電位側に接続されることを特徴とする請求項1に記載のバッテリーパックのマルチBMS起動装置。
- 前記トランジスタのベース端子と前記トランジスタのエミッタ端子との間に接続された抵抗素子を更に含むことを特徴とする請求項3に記載のバッテリーパックのマルチBMS起動装置。
- 前記直列ラインに接続され、前記トランジスタまたは前記絶縁素子を過電流から保護する過電流保護抵抗素子を更に含むことを特徴とする請求項1に記載のバッテリーパックのマルチBMS起動装置。
- 前記直列ラインに順方向に接続され、逆電流を防止するダイオードを更に含むことを特徴とする請求項1に記載のバッテリーパックのマルチBMS起動装置。
- 前記スイッチ部は、ソース端子及びゲート端子が各バッテリーモジュールの高電位端子から出力された電圧が印加されるように接続され、前記トランジスタまたは前記絶縁素子がターンオンされたとき、ドレイン端子が前記起動信号を前記スレーブBMSに伝達するように接続されたMOSFETを含むことを特徴とする請求項1に記載のバッテリーパックのマルチBMS起動装置。
- 前記ソース端子と前記ゲート端子との間に接続された抵抗素子を更に含むことを特徴とする請求項7に記載のバッテリーパックのマルチBMS起動装置。
- 請求項1ないし8のいずれか一項に記載のバッテリーパックのマルチBMS起動装置を含むバッテリー管理システム。
- 請求項9に記載のバッテリー管理システムと、
複数のバッテリーモジュールと
を含むことを特徴とするバッテリーパック。
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