JP6169271B2 - 誤作動防止アルゴリズムを含むバッテリー管理装置及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、バッテリー管理装置及び方法に関し、より詳しくは、誤作動によって過充電防止用ヒューズが溶断することを防止できるバッテリー管理装置及び方法に関する。
本出願は、２０１３年１０月７日出願の韓国特許出願第１０−２０１３−０１１９２８１号及び２０１４年１０月６日出願の韓国特許出願第１０−２０１４−０１３４３０９号に基づく優先権を主張するものであり、該当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。
近年、ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急激に伸び、電気自動車、ハイブリッド自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれて、繰り返して充放電可能な高性能二次電池に対する研究が活発に行われている。
現在、商用化されている二次電池としてはニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などが挙げられるが、そのうちリチウム二次電池は、ニッケル系列の二次電池に比べてメモリー効果が殆ど起きないため充放電が自在であり、自己放電率が非常に低くエネルギー密度が高いことから多くの分野で脚光を浴びている。
一方、二次電池は、単一のバッテリーセルで使用される場合もあるが、高電圧及び／または大容量の電力貯蔵装置に使用するため、複数のバッテリーセルが直列及び／または並列に連結された状態で使用される場合が多い。また、複数のバッテリーセル、及びバッテリーセルの充放電動作を全般的に制御する多様なバッテリー管理装置が含まれたバッテリーパックの形態で使用されることが一般的である。
一方、このようなバッテリーパックにおいて、主な研究課題のうちの１つは、バッテリーパックまたはバッテリーセルの安全性を向上させることである。バッテリーセルは、内部短絡、過充電、過放電などによる発熱によって電解質分解反応と熱暴走現象が起きた場合、電池内部の圧力が急激に上昇して電池の爆発につながる恐れがある。特に、過充電による爆発事故を防止するために、バッテリーパックに備えられたバッテリー管理装置は、それぞれのバッテリーセルに対する電圧を測定し、それをモニタリングする。もし、バッテリーセルの電圧が臨界電圧よりも高くなった場合、すなわちバッテリーセルが過充電された場合、前記バッテリー管理装置は、１次的に、バッテリーパックの充放電線路上に設けられた充放電スイッチをターンオフさせて大電流経路を遮断する。そして、このような１次的な保護が失敗する場合に備えて、バッテリーパックの充放電線路上にはヒューズが設けられ、バッテリーセルの過充電による危険を２次的に保護する。すなわち、過充電によりバッテリーセルに爆発の危険があると判断した場合、前記バッテリー管理装置は、バッテリーセルがそれ以上充電されることを防止するために、バッテリーパックの充放電線路上に設けられたヒューズを溶断させる。
ところが、このような管理装置は多様な制御アルゴリズムを実行するため、外部機器と通信線を介してデータをやり取りする。したがって、前記管理システムはＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で製作されることが一般的である。しかし、近年無線インターネットの発達及び高出力バッテリーパックの使用によって、多様な周波数のノイズまたは電磁波が前記ＩＣに影響を及ぼすことがあり、それにより前記ＩＣがバッテリーセルの電圧を測定する過程で誤り（エラー）が生じる恐れがある。
もし、前記バッテリー管理装置が誤って測定された電圧値に基づきバッテリーセルが過充電されたと判断し、充放電線路上に設けられたヒューズを溶断してしまえば、前記バッテリーパックはそれ以上使用できなくなる。この場合、メーカまたは管理者が前記バッテリーパックを収去しバッテリーセルの状態を点検した後、ヒューズを入れ替えなければ使用することができない。
このように、誤って測定された電圧値に基づいてバッテリーパックに含まれたヒューズを溶断した場合、その経済的及び時間的損失が相当大きい。したがって、バッテリーセルの電圧を測定しヒューズを溶断するまでの過程で誤作動が発生する可能性を低減できるアルゴリズムが求められている。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、誤って測定された電圧値に基づいてヒューズを非可逆的に溶断することを防止できる構成及びアルゴリズムを含むバッテリー管理装置及び方法を提供することを目的とする。
上記の課題を達成するために、本発明の一態様によるバッテリー管理装置は、バッテリーパックの充放電線路上に備えられたヒューズと、前記バッテリーパックに含まれたバッテリーセルの電圧を測定し、測定された電圧値である第１電圧値が所定の第１基準電圧値よりも高い場合、前記ヒューズを溶断させるための信号である溶断信号を出力する補助制御部と、前記バッテリーパックに含まれた前記バッテリーセルの電圧を測定し、測定された電圧値である第２電圧値が所定の第２基準電圧値よりも高い第１条件及び前記補助制御部から前記溶断信号を受信する第２条件が満たされる場合、前記ヒューズを溶断させるメイン制御部とを含む。
前記メイン制御部は、前記第２条件が満たされた後、前記第１条件が満たされるか否かを判断することができる。
前記メイン制御部は、第２条件が満たされたものの、前記第１条件が満たされていない場合、前記補助制御部が誤作動したことを示す誤作動信号を出力することができる。
前記バッテリー管理装置は、前記補助制御部と前記ヒューズとを電気的に接続する第１線路と、前記第１線路から分岐し、分岐点である第１ノードと前記メイン制御部とを電気的に接続する第２線路と、前記第１ノードと前記ヒューズとを接続する前記第１線路上に備えられ、前記メイン制御部の制御によってターンオンするヒューズスイッチとをさらに含み、前記メイン制御部は、前記第１条件及び前記第２条件が満たされる場合、前記ヒューズスイッチをターンオンさせることで前記補助制御部から出力される前記溶断信号を前記ヒューズに流して前記ヒューズを溶断させることができる。
前記補助制御部は、前記バッテリーセルの電圧を測定する電圧測定モジュールと、測定された電圧値をデジタル電圧値に変換するＡ／Ｄコンバータと、前記測定された電圧値及び所定の基準電圧値を保存するメモリ部とを含むことができる。
前記メイン制御部は、前記バッテリーセルの電圧を測定する電圧測定モジュールと、測定された電圧値をデジタル電圧値に変換するＡ／Ｄコンバータと、前記測定された電圧値及び所定の基準電圧値を保存するメモリ部とを含むことができる。
上記の課題を達成するために、本発明の別の態様によるバッテリーパックは、上述したバッテリー管理装置と、直列または並列に接続された複数のバッテリーセルとを含む。
上記の課題を達成するために、本発明のさらに別の態様による電力貯蔵システムは、前記バッテリーパックを含む。
上記の課題を達成するために、本発明のさらに別の態様によるバッテリー充電システムは、前記バッテリーパックと、前記バッテリーパックに電力を供給する充電器とを含む。
上記の課題を達成するために、本発明のさらに別の態様によるバッテリー駆動システムは、前記バッテリーパックと、前記バッテリーパックから電力の供給を受ける負荷とを含む。
上記の課題を達成するために、本発明のさらに別の態様によるバッテリー管理方法は、補助制御部が、バッテリーパックに含まれたバッテリーセルの電圧を測定する段階と、測定した電圧値である第１電圧値が所定の第１基準電圧値よりも高い場合、前記補助制御部が、ヒューズを溶断させるための信号である溶断信号を出力する段階と、メイン制御部が、前記バッテリーパックに含まれた前記バッテリーセルの電圧を測定する段階と、前記メイン制御部が、測定した電圧値である第２電圧値が所定の第２基準電圧値よりも高い第１条件及び前記補助制御部から前記溶断信号を受信する第２条件を満たすか否かを判断する段階と、前記第１条件及び前記第２条件が満たされる場合、前記メイン制御部が、前記ヒューズを溶断させる段階とを含む。
前記メイン制御部が判断する段階は、前記第２条件が満たされた後、前記第１条件が満たされるか否かを判断する段階を含むことができる。
前記メイン制御部が判断する段階は、前記第２条件が満たされたものの、前記第１条件が満たされていない場合、前記メイン制御部が、前記補助制御部が誤作動したことを示す誤作動信号を出力する段階をさらに含むことができる。
前記溶断信号を出力する段階は、前記補助制御部が、前記補助制御部と前記ヒューズとを電気的に接続する第１線路、及び前記第１線路から分岐し、分岐点である第１ノードと前記メイン制御部とを電気的に接続する第２線路を介して前記溶断信号を出力する段階であって、前記第１ノードと前記ヒューズとを接続する前記第１線路上に備えられたヒューズスイッチがオフ状態を維持した状態で前記溶断信号を出力する、段階を含み、前記ヒューズを溶断させる段階は、前記メイン制御部が、前記ヒューズスイッチをターンオンさせることで前記補助制御部から出力される前記溶断信号を前記ヒューズに流す段階を含むことができる。
前記補助制御部が電圧を測定する段階は、前記補助制御部が、前記バッテリーセルの電圧を測定する段階と、前記補助制御部が、測定された電圧値をデジタル電圧値に変換する段階と、前記補助制御部が、変換された電圧値を第１電圧値として保存する段階とを含むことができる。
前記メイン制御部が電圧を測定する段階は、前記メイン制御部が、前記バッテリーセルの電圧を測定する段階と、前記メイン制御部が、測定された電圧値をデジタル電圧値に変換する段階と、前記メイン制御部が、変換された電圧値を第２電圧値として保存する段階とを含むことができる。
本発明の一態様によれば、補助制御部から出力される溶断信号によって直ちにヒューズが溶断されるのではなく、メイン制御部もバッテリーセルが過充電されたと判断する場合にヒューズが溶断される。したがって、補助制御部に誤りが発生し、誤って測定されたバッテリーセルの電圧値に基づいてバッテリーパックのヒューズを溶断させる可能性を著しく低減できる。それにより、誤ってヒューズを溶断させてバッテリーパックが使用できなくなることから発生する経済的及び時間的損失を最小化することができる。
また、本発明の別の態様によれば、メイン制御部は、補助制御部に誤りが発生したか否かを判断でき、誤作動信号を出力することができる。したがって、バッテリーパック管理者は、バッテリーパックの充電中断又は補助制御部の誤り点検を行うことができる。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置を含むバッテリーパックを示した図である。 本発明の別の実施形態によるバッテリー管理装置を含むバッテリーパックを示した図である。 本発明のさらに別の実施形態によるバッテリー管理方法を示したフロー図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は、通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
図１は、本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置を含むバッテリーパックを示した図である。
図１を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、バッテリーアセンブリ２００及びバッテリー管理装置１００を含む。
前記バッテリーアセンブリ２００は、１つ以上のバッテリーセル２１０を備える。すなわち、前記バッテリーアセンブリ２００は、単一のバッテリーセル２１０またはバッテリーセル２１０の集合体を意味し、前記バッテリーセル２１０の集合体は、直列、並列、または直並列に連結された複数のバッテリーセル２１０で構成することができる。
前記バッテリーセル２１０は、後述する補助制御部１１０及びメイン制御部１２０が電圧を測定する対象になる。すなわち、前記バッテリーセル２１０は、補助制御部１１０及びメイン制御部１２０と電気的に接続され、補助制御部１１０及びメイン制御部１２０はバッテリーセル２１０の電圧を測定することができる。
一方、前記バッテリーセル２１０は、再充電可能なリチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などで具現することができる。しかし、本発明がバッテリーセルの種類、出力電圧、充電容量、バッテリーパックに含まれたバッテリーセルの個数などによって限定されることはない。
前記バッテリー管理装置１００は、補助制御部１１０、メイン制御部１２０、及びヒューズ１３０を含む。
前記ヒューズ１３０は、バッテリーパックの充放電線路ｍ上に備えられる。前記ヒューズ１３０は、バッテリーパックに含まれたバッテリーセル２１０又はバッテリーアセンブリ２００が過充電されれば非可逆的に溶断され、充放電線路ｍを遮断することで、バッテリーセル２１０が過充電された状況で充放電が行われないようにすることができる。
前記ヒューズ１３０は、臨界電流以上の電流が流れ込めば溶断するように具現される。すなわち、ヒューズ１３０に流れ込む電流の大きさが臨界電流より大きければ、ヒューズは溶断される。
前記補助制御部１１０及びメイン制御部１２０は、バッテリーパックに含まれた多数のバッテリーセル２１０に電気的に接続されてバッテリーセル２１０の電圧を測定することができる。
前記補助制御部１１０及びメイン制御部１２０は、バッテリーセル２１０の電圧を測定可能な電圧測定モジュール１１１，１２１をそれぞれ含むことができる。また、前記補助制御部１１０及びメイン制御部１２０は、前記電圧測定モジュール１１１，１２１からそれぞれ出力された電気的信号をデジタル電圧値に変換するＡ／Ｄコンバータ１１２，１２２をそれぞれ含むことができる。また、前記補助制御部１１０及びメイン制御部１２０は、前記デジタル電圧値を保存するメモリ部１１３，１２３をそれぞれ含むことができる。
前記メモリ部１１３，１２３は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなど、データを記録して削除できることが知られた既知の半導体素子やハードディスクのような大容量記憶媒体であって、装置の種類に関係なく情報が記録される装置を総称し、特定のメモリ装置を指称するものではない。また、図示されたように、前記補助制御部１１０及びメイン制御部１２０の内部に含まれてよく、外部に位置してもよいことは勿論である。
前記電圧測定モジュール１１１，１２１及びＡ／Ｄコンバータ１１２，１２２の構成及び作動原理は、本発明が属する技術分野に通常の知識を持つ者に既知であるため、詳しい説明は省略する。
前記補助制御部１１０は、バッテリーパックに含まれたバッテリーセル２１０の電圧を測定することができる。前記補助制御部１１０は、測定されたバッテリーセル２１０の電圧を用いてバッテリーセル２１０の過充電如何を判断し、バッテリーセル２１０が過充電されたと判断される場合、ヒューズ１３０を溶断させるための信号である溶断信号を出力することができる。すなわち、前記補助制御部１１０は、補助制御部１１０が測定したバッテリーセル２１０の電圧値である第１電圧値が所定の第１基準電圧値よりも高い場合、溶断信号を出力することができる。ここで、第１基準電圧値とは過電圧如何を判断するための基準になる値であると言える。したがって、前記第１基準電圧値は、前記バッテリーセル２１０の種類や特性などによって多様に設定され得る。本発明の一実施形態によれば、前記溶断信号の出力によって直ちにヒューズ１３０が溶断されるのではなく、メイン制御部１２０の２次的な判断があった後ヒューズ１３０が溶断される。そのために、補助制御部１１０から出力される溶断信号はメイン制御部１２０の入力になり得る。
前記メイン制御部１２０は、バッテリーパックに含まれたバッテリーセル２１０の電圧を測定することができる。すなわち、前記メイン制御部１２０は、上述した補助制御部１１０と同様にバッテリーセル２１０の電圧を測定することができる。換言すれば、前記メイン制御部１２０は、前記補助制御部１１０とは独立的にバッテリーセル２１０の電圧を測定することができる。
また、前記メイン制御部１２０は、第１条件及び第２条件の充足如何を判断することができる。ここで、第１条件は、メイン制御部１２０が測定したバッテリーセル２１０の電圧値である第２電圧値が所定の第２基準電圧値よりも高いという条件である。また、第２基準電圧値は、第１基準電圧値と同様に過電圧如何を判断するための基準になる電圧値である。前記第２基準電圧値は第１基準電圧値と同じ値に設定されてもよい。
そして、ここで、第２条件は、補助制御部１１０から出力された溶断信号を受信するという条件である。
前記メイン制御部１２０は、このような第１条件及び第２条件の充足如何を判断し、第１条件及び第２条件がすべて満たされれば、前記ヒューズ１３０を溶断させることができる。一例として、メイン制御部１２０はヒューズ１３０と電気的に接続され、ヒューズ１３０を溶断できる程度の大きさを有する電流をヒューズに流すことができる。
望ましくは、前記メイン制御部１２０は、第２条件が満たされた後、第１条件の充足如何を判断することができる。すなわち、前記メイン制御部１２０は、補助制御部１１０から溶断信号を受信した後、初めて第１条件の充足如何を判断することができる。換言すれば、補助制御部１１０がバッテリーセル２１０の過充電を判断した後、前記メイン制御部１２０は２次的にバッテリーセル２１０の過充電如何を判断することができる。
選択的に、前記メイン制御部１２０は、第２条件は満たされたものの、第１条件が満たされていない場合、誤作動信号を出力することができる。ここで、誤作動信号とは前記補助制御部１１０が誤作動したことを示す信号である。
すなわち、前記メイン制御部１２０は、前記補助制御部１１０と独立的にバッテリーセル２１０の過充電如何を判断した結果、補助制御部１１０の判断と同じくバッテリーセル２１０が過充電されたと判断される場合はヒューズ１３０を溶断させ、補助制御部１１０の判断とは異なり、バッテリーセル２１０が過充電されていないと判断される場合は補助制御部１１０の誤作動を示す誤作動信号を出力することができる。
一例として、前記誤作動信号は、バッテリーパックに接続された充電器に出力されて充電を中止させることができる。別の例として、前記誤作動信号は、バッテリーパックの充放電線路ｍに備えられた充電スイッチ３００及び／または放電スイッチ４００に出力されて充電スイッチ３００及び／または放電スイッチ４００をターンオフさせることができる。
一方、バッテリーパックの充放電線路ｍ上にはヒューズ１３０と区別される充電スイッチ３００及び放電スイッチ４００を備えることができる。すなわち、バッテリーパックは、充電スイッチ３００及び放電スイッチ４００をさらに含み得る。前記充電スイッチ３００及び放電スイッチ４００は、例えば図１に示されたように、ＦＥＴ素子で具現することができる。このような充電スイッチ３００及び放電スイッチ４００は、１次的にバッテリーセル２１０を過充電から保護する機能を果たし、メイン制御部１２０の制御によってターンオン又はターンオフされる。
一方、前記バッテリーパックの充放電端子（＋、−）には、前記バッテリーパックから電力の供給を受ける負荷または前記バッテリーパックに充電電力を供給する充電器が接続される。負荷の種類は特に限定されず、ビデオカメラ、携帯電話、携帯用ＰＣ、ＰＭＰ、ＭＰ３プレーヤーなどのような携帯用電子機器、電気自動車やハイブリッド自動車のモーター、ＤＣ−ＤＣコンバータなどであり得る。ただし、図面の簡素化のため、前記負荷または充電器は図示しておらず、前記負荷または充電器の種類によって本発明が限定されることはない。
以下、再度図１を参照して本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置１００の動作を説明する。
補助制御部１１０は、バッテリーセル２１０の電圧を測定する。補助制御部１１０は、測定された第１電圧値を所定の第１基準電圧値と比べて、第１電圧値が第１基準電圧値よりも高いか否かを判断する。第１電圧値が第１基準電圧値よりも高ければ、補助制御部１１０は溶断信号を出力する。このとき、溶断信号が出力されたとしても、ヒューズ１３０が直ちに溶断されることはない。メイン制御部１２０の判断によってヒューズ１３０の溶断如何が決定される。
一方、補助制御部１１０から出力された溶断信号はメイン制御部１２０の入力になるため、補助制御部１１０が溶断信号を出力すれば、メイン制御部１２０は溶断信号の入力を受ける。これにより、第２条件が満たされる。メイン制御部１２０は、補助制御部１１０と独立的にバッテリーセル２１０の電圧を測定する。メイン制御部１２０は、測定された第２電圧値を所定の第２基準電圧値と比べて、第２電圧値が第２基準電圧値よりも高いか否かを判断する。
もし、第２電圧値が第２基準電圧値よりも高い場合、第１条件が満たされる。
このように、第１条件及び第２条件がすべて満たされれば、メイン制御部１２０はヒューズ１３０を溶断させる。ここで、第１条件及び第２条件が満たされたとは、補助制御部１１０及びメイン制御部１２０共にバッテリーセル２１０の過充電を判断したことを意味するため、バッテリーセル２１０の過充電判断に対する信頼度が高い状況であると言える。
一方、第２電圧値が第２基準電圧値よりも高くない場合には、第１条件が満たされない。
第２条件が満たされたものの、第１条件が満たされていない場合、メイン制御部１２０はヒューズ１３０を溶断させない。ここで、第２条件が満たされたものの、第１条件が満たされていないということは、補助制御部１１０はバッテリーセル２１０の過充電を判断したが、メイン制御部１２０はバッテリーセル２１０が過充電されていないと判断したことを意味する。このような状況は、補助制御部１１０が誤動作した状況であると言える。したがって、メイン制御部１２０は、ヒューズ１３０を溶断させる代わりに誤作動信号を出力する。
図２は、本発明の別の実施形態によるバッテリー管理装置を含むバッテリーパックを示した図である。
図２を参照すれば、本発明の別の実施形態によるバッテリー管理装置１００は、ヒューズ１３０、補助制御部１１０、及びメイン制御部１２０を含む。
また、本発明の別の実施形態によるバッテリー管理装置１００は、第１線路Ｌ１、第２線路Ｌ２、及びヒューズスイッチＦＳをさらに含む。
ここで、前記第１線路Ｌ１は、補助制御部１１０とヒューズ１３０とを電気的に接続する線路である。また、前記第２線路Ｌ２は、第１線路Ｌ１から分岐した線路であって、第１線路Ｌ１と第２線路Ｌ２の分岐点である第１ノードＮ１とメイン制御部１２０とを電気的に接続する線路である。すなわち、補助制御部１１０は、第１線路Ｌ１及び第２線路Ｌ２を介してヒューズ１３０及びメイン制御部１２０と電気的に接続される。このとき、補助制御部１１０は、第１線路Ｌ１及び第２線路Ｌ２を介して溶断信号を出力することができる。
一方、前記ヒューズスイッチＦＳは、第１線路Ｌ１上に備えられるが、前記第１ノードＮ１と前記ヒューズ１３０との間を接続する第１線路Ｌ１上に備えられる。前記ヒューズスイッチＦＳは、オフ状態を維持し、メイン制御部１２０の制御によってターンオンされるように構成される。
図２に示された本発明の別の実施形態によるバッテリー管理装置１００によれば、補助制御部１１０が溶断信号を出力する場合、溶断信号は第１線路Ｌ１、第１ノードＮ１、及び第２線路Ｌ２を順に経てメイン制御部１２０に入力される。ヒューズスイッチＦＳはオフ状態であるため、補助制御部１１０から溶断信号が出力されてもヒューズ１３０が溶断されない。
一方、メイン制御部１２０に溶断信号が入力され（第２条件を満たす）、バッテリーセル２１０の過充電如何を判断した結果、バッテリーセル２１０が過充電されたと判断されれば（第１条件を満たす）、ヒューズスイッチＦＳをターンオンさせる。その結果、補助制御部１１０から出力される溶断信号が第１線路Ｌ１、第１ノードＮ１、及びヒューズスイッチＦＳを経てヒューズ１３０に流れることで、ヒューズ１３０が溶断される。これにより、ヒューズ１３０が誤って溶断される可能性を低減させることができる。一方、前記溶断信号は、前記溶断信号がヒューズ１３０に流れ込む場合、ヒューズ１３０を溶断できる程度の電流値を有する電気信号であり得る。
以下、本発明のさらに別の実施形態によるバッテリー管理方法について説明する。本発明のさらに別の実施形態によるバッテリー管理方法は、上述したバッテリー管理装置を用いる方法であり、上述したバッテリー管理装置についての説明が適用され得るため繰り返される説明は省略する。
図３は、本発明のさらに別の実施形態によるバッテリー管理方法を示したフロー図である。
図３を参照すれば、本発明のさらに別の実施形態によるバッテリー管理方法は次のようである。まず、前記補助制御部１１０が前記バッテリーパックに含まれたバッテリーセル２１０の電圧を測定する（Ｓ３０１）。次いで、前記補助制御部１１０は、補助制御部１１０が測定した電圧値である第１電圧値と所定の第１基準電圧値とを比べる（Ｓ３０３）。前記補助制御部１１０が第１電圧値と第１基準電圧値とを比べた結果、第１電圧値が第１基準電圧値よりも高くない場合、前記補助制御部１１０は別途の動作を行わない。すなわち、バッテリーセル２１０が過充電されていない場合、補助制御部１１０は別途の動作を行わない。一方、前記補助制御部１１０が第１電圧値と第１基準電圧値とを比べた結果、第１電圧値が第１基準電圧値よりも高い場合、前記補助制御部１１０はヒューズを溶断させるための信号である溶断信号を出力する（Ｓ３０５）。
また、メイン制御部１２０は、補助制御部１１０とは別にバッテリーセル２１０の電圧を測定する（Ｓ３０７）。
次いで、前記メイン制御部１２０は、第１条件及び第２条件の充足如何を判断する（Ｓ３０９ａ、Ｓ３０９ｂ）。図３の実施形態では、第２条件の充足如何を先に判断する。もし、補助制御部１１０が溶断信号を出力し、メイン制御部１２０が補助制御部１１０から溶断信号を受信すれば、第２条件は満たされる（Ｓ３０９ａの「はい」）。
その後、メイン制御部１２０は、第１条件の充足如何を判断する（Ｓ３０９ｂ）。すなわち、メイン制御部１２０は、メイン制御部１２０が測定した電圧値である第２電圧値と所定の第２基準電圧値とを比べる。その結果、第２電圧値が第２基準電圧値よりも高い場合、前記メイン制御部１２０はヒューズ１３０を溶断させる（Ｓ３１１）。一方、第２電圧値が第２基準電圧値よりも高くない場合、前記メイン制御部１２０は補助制御部１１０が誤作動したことを示す誤作動信号を出力する（Ｓ３１３）。
一方、前記補助制御部１１０が電圧を測定する段階（Ｓ３０１）は、バッテリーセル２１０の電圧を測定する段階、前記測定された電圧値をデジタル電圧値に変換する段階、及び前記変換された電圧値を第１電圧値として保存する段階を含み得る。同様に、前記メイン制御部１２０が電圧を測定する段階（Ｓ３０７）は、バッテリーセル２１０の電圧を測定する段階、前記測定された電圧値をデジタル電圧値に変換する段階、及び前記変換された電圧値を第２電圧値として保存する段階を含み得る。
本発明のさらに別の実施形態によるバッテリー管理方法は、図２に示されたバッテリー管理装置を用いて行うことができる。すなわち、本発明のさらに別の実施形態によるバッテリー管理方法は、第１線路Ｌ１、第２線路Ｌ２、及びヒューズスイッチＦＳが備えられたバッテリー管理装置を用いて行うことができる。
具体的に、前記溶断信号を出力する段階（Ｓ３０５）は、前記補助制御部１１０が第１線路Ｌ１及び第２線路Ｌ２を介して溶断信号を出力するが、ヒューズスイッチＦＳがオフ状態を維持した状態で溶断信号を出力する。したがって、補助制御部１１０が溶断信号を出力しても前記溶断信号がヒューズ１３０に流れ込むことはない。補助制御部１１０が出力した溶断信号はメイン制御部１２０のみに流れる。
メイン制御部１２０が溶断信号を受信し（Ｓ３０９ａの「はい」）、第２電圧値が第２基準電圧値よりも高いと判断した場合（Ｓ３０９ｂの「はい」）、メイン制御部１２０はヒューズ１３０を溶断させる（Ｓ３１１）。このとき、メイン制御部１２０がヒューズ１３０を溶断させる段階（Ｓ３１１）は、メイン制御部１２０がヒューズスイッチＦＳをターンオンさせることで行うことができる。すなわち、前記ヒューズを溶断させる段階（Ｓ３１１）は、前記ヒューズスイッチＦＳをターンオンさせることで補助制御部１１０から出力される溶断信号をヒューズ１３０に流れ込ませてヒューズ１３０を溶断させる。
一方、前記補助制御部１１０及びメイン制御部１２０は、上述した多様な制御ロジックを実行するため、本発明が属した技術分野で既知のプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、他のチップセット、論理回路、レジスター、通信モデム、データ処理装置などを含み得る。また、上述した制御ロジックがソフトウェアとして具現されるとき、前記補助制御部１１０及びメイン制御部１２０はプログラムモジュールの集合として具現され得る。このとき、プログラムモジュールはメモリに記録され、プロセッサによって実行され得る。ここで、メモリはプロセッサ内部または外部に設けられ、既知の多様な手段でプロセッサと接続され得る。また、メモリは、メモリ部１１３，１２３の内部または外部に位置し得る。前記メモリは、装置の種類に関係なく情報が記録される装置を総称し、特定のメモリ装置を指称するものではない。
前記バッテリー管理装置１００は、上述したように、多数のバッテリーセル２１０が直列または並列に連結されたバッテリーアセンブリ２００、及びバッテリーアセンブリ２００の充放電を制御するシステムを含むバッテリーパックの一構成要素になり得る。このような場合、前記バッテリー管理装置１００は、前記バッテリーアセンブリ２００の充放電を制御するシステムと統合されてよく、別の回路装置を構成してもよい。
また、前記バッテリー管理装置１００は、前記バッテリーパックを複数個含む電力貯蔵システムの一構成要素になり得る。
また、前記バッテリー管理装置１００は、バッテリーパック及びバッテリーパックに電力を供給する充電器を含むバッテリー充電システムの一構成要素になり得る。
また、本発明によるバッテリー管理装置１００は、バッテリーパック及びバッテリーパックから電力の供給を受ける負荷を含むバッテリー駆動システムの一構成要素になり得る。
前記バッテリー駆動システムの一例としては、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電気自転車（Ｅ−Ｂｉｋｅ）、電動工具（Ｐｏｗｅｒ ｔｏｏｌ）、前記複数のバッテリーパックを含む電力貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、無停電電源装置（ＵＰＳ）、携帯用コンピューター、携帯電話、携帯用オーディオ装置、携帯用ビデオ装置などが挙げられ、前記負荷の一例としては、バッテリーパックが供給する電力によって回転力を提供するモーターまたはバッテリーパックが供給する電力を各種回路部品が必要とする電力に変換する電力変換回路が挙げられる。
本発明の一態様によれば、誤りが生じたバッテリーセルの電圧値に基づいてバッテリーパックのヒューズを溶断させる可能性を著しく低減できる。したがって、誤ってヒューズを溶断させてバッテリーパックが使用できなくなることから引き起こされる経済的及び時間的損失を防止することができる。
一方、本発明の説明において、図示された本発明によるバッテリー管理装置の各構成は物理的に区分される構成要素ではなく、論理的に区分される構成要素であると理解されねばならない。
すなわち、それぞれの構成は本発明の技術思想を実現するための論理的な構成要素に該当するため、当然ながら、それぞれの構成要素が統合または分離されても本発明の論理構成が果たす機能が実現できれば本発明の範囲内であると解釈され、同一または類似の機能を果たす構成要素であればその名称の一致如何とは関係なく本発明の範囲内であると解釈されねばならない。
以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想及び特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
１００ バッテリー管理装置
１１０ 補助制御部
１１１ 電圧測定モジュール
１１２ Ａ／Ｄコンバータ
１１３ メモリ部
１２０ メイン制御部
１２１ 電圧測定モジュール
１２２ Ａ／Ｄコンバータ
１２３ メモリ部
１３０ ヒューズ
２００ バッテリーアセンブリ
２１０ バッテリーセル
３００ 充電スイッチ
４００ 放電スイッチ
ＦＳ ヒューズスイッチ
Ｌ１ 第１線路
Ｌ２ 第２線路
Ｎ１ 第１ノード
ｍ 充放電線路

Claims (16)

  1. バッテリーパックの充放電線路上に備えられたヒューズと、
    前記バッテリーパックに含まれたバッテリーセルの電圧を測定し、測定された電圧値である第１電圧値が所定の第１基準電圧値よりも高い場合、前記ヒューズを溶断させるための信号である溶断信号を出力する補助制御部と、
    前記バッテリーパックに含まれた前記バッテリーセルの電圧を測定し、測定された電圧値である第２電圧値が所定の第２基準電圧値よりも高い第１条件及び前記補助制御部から前記溶断信号を受信する第２条件が満たされる場合、前記ヒューズを溶断させるメイン制御部と
    を含むことを特徴とするバッテリー管理装置。
  2. 前記メイン制御部は、前記第２条件が満たされた後、前記第１条件が満たされるか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載のバッテリー管理装置。
  3. 前記メイン制御部は、前記第２条件が満たされたものの、前記第１条件が満たされていない場合、前記補助制御部が誤作動したことを示す誤作動信号を出力することを特徴とする請求項１に記載のバッテリー管理装置。
  4. 前記補助制御部と前記ヒューズとを電気的に接続する第１線路と、
    前記第１線路から分岐し、分岐点である第１ノードと前記メイン制御部とを電気的に接続する第２線路と、
    前記第１ノードと前記ヒューズとを接続する前記第１線路上に備えられ、前記メイン制御部の制御によってターンオンするヒューズスイッチと
    をさらに含み、
    前記メイン制御部は、前記第１条件及び前記第２条件が満たされる場合、前記ヒューズスイッチをターンオンさせることで前記補助制御部から出力される前記溶断信号を前記ヒューズに流して前記ヒューズを溶断させることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー管理装置。
  5. 前記補助制御部は、
    前記バッテリーセルの電圧を測定する電圧測定モジュールと、
    測定された電圧値をデジタル電圧値に変換するＡ／Ｄコンバータと、
    前記測定された電圧値及び所定の基準電圧値を保存するメモリ部と
    を含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー管理装置。
  6. 前記メイン制御部は、
    前記バッテリーセルの電圧を測定する電圧測定モジュールと、
    測定された電圧値をデジタル電圧値に変換するＡ／Ｄコンバータと、
    前記測定された電圧値及び所定の基準電圧値を保存するメモリ部と
    を含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー管理装置。
  7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置と、
    直列または並列に接続された複数のバッテリーセルと
    を含むことを特徴とするバッテリーパック。
  8. 請求項７に記載のバッテリーパックを含む電力貯蔵システム。
  9. 請求項７に記載のバッテリーパックと、
    前記バッテリーパックに電力を供給する充電器と
    を含むことを特徴とするバッテリー充電システム。
  10. 請求項７に記載のバッテリーパックと、
    前記バッテリーパックから電力の供給を受ける負荷と
    を含むことを特徴とするバッテリー駆動システム。
  11. 補助制御部が、バッテリーパックに含まれたバッテリーセルの電圧を測定する段階と、
    測定した電圧値である第１電圧値が所定の第１基準電圧値よりも高い場合、前記補助制御部が、ヒューズを溶断させるための信号である溶断信号を出力する段階と、
    メイン制御部が、前記バッテリーパックに含まれた前記バッテリーセルの電圧を測定する段階と、
    前記メイン制御部が、測定した電圧値である第２電圧値が所定の第２基準電圧値よりも高い第１条件及び前記補助制御部から前記溶断信号を受信する第２条件を満たすか否かを判断する段階と、
    前記第１条件及び前記第２条件が満たされる場合、前記メイン制御部が、前記ヒューズを溶断させる段階と
    を含むことを特徴とするバッテリー管理方法。
  12. 前記メイン制御部が判断する段階は、前記第２条件が満たされた後、前記第１条件が満たされるか否かを判断する段階を含むことを特徴とする請求項１１に記載のバッテリー管理方法。
  13. 前記メイン制御部が判断する段階は、前記第２条件が満たされたものの、前記第１条件が満たされていない場合、前記メイン制御部が、前記補助制御部が誤作動したことを示す誤作動信号を出力する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のバッテリー管理方法。
  14. 前記溶断信号を出力する段階は、前記補助制御部が、前記補助制御部と前記ヒューズとを電気的に接続する第１線路、及び前記第１線路から分岐し、分岐点である第１ノードと前記メイン制御部とを電気的に接続する第２線路を介して前記溶断信号を出力する段階であって、前記第１ノードと前記ヒューズとを接続する前記第１線路上に備えられたヒューズスイッチがオフ状態を維持した状態で溶断信号を出力する、段階を含み、
    前記ヒューズを溶断させる段階は、前記メイン制御部が、前記ヒューズスイッチをターンオンさせることで前記補助制御部から出力される前記溶断信号を前記ヒューズに流す段階を含むことを特徴とする請求項１１に記載のバッテリー管理方法。
  15. 前記補助制御部が電圧を測定する段階は、
    前記補助制御部が、前記バッテリーセルの電圧を測定する段階と、
    前記補助制御部が、測定された電圧値をデジタル電圧値に変換する段階と、
    前記補助制御部が、変換された電圧値を第１電圧値として保存する段階と
    を含むことを特徴とする請求項１１に記載のバッテリー管理方法。
  16. 前記メイン制御部が電圧を測定する段階は、
    前記メイン制御部が、前記バッテリーセルの電圧を測定する段階と、
    前記メイン制御部が、測定された電圧値をデジタル電圧値に変換する段階と、
    前記メイン制御部が、変換された電圧値を第２電圧値として保存する段階と
    を含むことを特徴とする請求項１１に記載のバッテリー管理方法。
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