JP6192345B2 - バッテリーパック及びこれを備える電力供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリーパック及びこれを備える電力供給装置に関する。

電力供給装置は、負荷に電力を供給する電源に異常状況が発生して停電などが発生する場合、負荷の損傷または負荷が処理するデータの保存のために一時的に電力を供給する装置である。

電力供給装置は、内部にバッテリーを備えて電気エネルギーを保存し、前述したように負荷に電力を供給する電源に異常状況が発生すれば、バッテリーに保存した電気エネルギーを負荷に供給する。また電力供給装置は、バッテリーを制御するバッテリー制御部を備え、バッテリーの状態を感知するか、またはバッテリーの充電及び放電動作を制御する。

本発明が解決しようとする技術的な課題は、電力供給装置の内部に備えられたバッテリーを複数のバッテリー群で構成し、停電時または特定時間帯に負荷に安定して電力を供給できるバッテリーパック及びこれを備える電力供給装置を提供するところにある。

本発明が解決しようとする技術的な課題を解決するための一実施形態による電力供給装置は、外部電力ソースから第１電力を受信し、バッテリー電力を受信し、前記第１電力または前記バッテリー電力のうち少なくとも一つを含む第２電力を外部負荷に出力する電力供給回路と、前記電力供給回路に連結され、第１バッテリー群及び第２バッテリー群を備える複数のバッテリー群に配列された複数のバッテリーを備え、前記バッテリー電力を供給するバッテリーパックと、を備え、前記バッテリーパックは、前記外部電力ソースの状態、前記外部負荷の状態、前記第１バッテリー群の状態または前記第２バッテリー群の状態のうち少なくともいずれか一つによって、前記電力供給回路に前記バッテリー電力として、前記第１バッテリー群の電力または前記第２バッテリー群の電力を選択的に供給することを特徴とする。

本発明において、前記外部電力ソースの状態、前記外部負荷の状態、前記第１バッテリー群の状態または前記第２バッテリー群の状態のうち少なくともいずれか一つによって、前記電力供給回路及び前記バッテリーパックを制御する制御部をさらに備え、前記バッテリーパックは、前記制御部からのバッテリー制御信号によって前記第１バッテリー群及び第２バッテリー群それぞれの充電及び放電を制御するバッテリー管理システムをさらに含むことを特徴とする。

本発明において、前記電力供給回路は、前記第１電力を受信する入力端子と、前記第２電力を出力する出力端子と、前記入力端子と第１ノードとの間に連結され、前記第１電力を前記バッテリーの充電に好適な電圧を持つように第１電力に変換し、前記変換された第１電力を前記第１ノードに出力する第１電力変換部と、前記第１ノードと前記出力端子との間に連結され、前記変換された第１電力または前記バッテリー電力を前記外部負荷で好適に使用可能な電圧を持つように第２電力に変換し、前記第２電力を前記出力端子に出力する第２電力変換部と、を備え、前記第１バッテリー群及び前記第２バッテリー群は、選択的に前記第１ノードに電気的に連結されたことを特徴とする。

本発明において、前記電力供給回路は、前記入力端子と前記出力端子との間に連結され、前記制御部からのバイパス制御信号に応答して前記第１電力を変換せずに前記出力端子に伝送するバイパス回路をさらに備えることを特徴とする。

本発明において、前記電力供給回路は、前記入力端子と前記第１電力変換部との間に介在され、前記制御部からの第１スィッチ制御信号に応答して、前記入力端子を前記第１電力変換部に電気的に連結する第１スィッチと、前記第２電力変換部と前記出力端子との間に介在され、前記制御部からの第２スィッチ制御信号に応答して、前記第２電力変換部を前記出力端子に電気的に連結する第２スィッチと、をさらに備えることを特徴とする。

本発明において、前記バッテリーパックは、前記第１ノードと前記第１バッテリー群との間に介在され、前記バッテリー管理システムからの第１バッテリー群スィッチ制御信号に応答して、前記第１バッテリー群を前記第１ノードに電気的に連結する第１バッテリー群スィッチと、前記第１ノードと前記第２バッテリー群との間に介在され、前記バッテリー管理システムからの第２バッテリー群スィッチ制御信号に応答して、前記第２バッテリー群を前記第１ノードに電気的に連結する第２バッテリー群スィッチと、をさらに備え、前記バッテリー管理システムは、前記バッテリー制御信号によって前記第１及び第２バッテリー群スィッチ制御信号を生成することを特徴とする。

本発明において、前記制御部は、第１緊急状況または第２緊急状況の発生を判断し、前記外部電力ソースの状態または前記外部負荷の状態のうち少なくともいずれか一つによって、前記第２緊急状況は第１緊急状況と異なって判断することを特徴とする。

本発明において、前記制御部は、前記第１緊急状況が発生したことを判断すれば、前記第１バッテリー群または前記第２バッテリー群を選択的に放電するように前記バッテリー制御信号を生成し、前記第２電力が前記第１バッテリー群または前記第２バッテリー群の電力を含むようにし、前記第１及び第２バッテリー群のうち選択されていないいずれか一つが待機モードで動作するように前記バッテリー制御信号を生成し、前記第１緊急状況の終了如何を判断し、前記第１緊急状況が終了した後、前記第１及び第２バッテリー群のうち選択されたいずれか一つの放電を中止させる前記バッテリー制御信号を生成し、放電のために前記第１及び第２バッテリー群から選択することを特徴とする。

本発明において、前記制御部は、放電のために前記第１及び第２バッテリー群から動的に選択することを特徴とする。

本発明において、前記電力供給回路は、前記第１電力及び前記第１バッテリー群または第２バッテリー群の電力を同時に供給させて、前記第２電力が前記第１バッテリー群または第２バッテリー群の電力及び前記第１電力を含むようにすることを特徴とする。

本発明において、前記制御部は、前記複数のバッテリー群のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）値の状態を互いに比較し、前記複数のバッテリー群のうち一つのＳＯＣ値が、前記あらゆる複数のバッテリー群のＳＯＣ値のうち最も大きい場合、前記ＳＯＣ値の最も大きいバッテリー群を放電するように前記バッテリー制御信号を生成して、前記第２電力が前記ＳＯＣ値の最も大きいバッテリー群の電力を含むようにし、残りのバッテリー群は待機モードで動作するように前記バッテリー制御信号を生成し、前記第１緊急状況または前記第２緊急状況の終了如何を判断し、前記第１緊急状況または第２緊急状況が終了した後、前記ＳＯＣ値の最も大きいバッテリー群の放電を中止させる前記バッテリー制御信号を生成することを特徴とする。

本発明において、前記制御部は、前記複数のバッテリー群の放電回数を互いに比較し、前記複数のバッテリー群のうち一つの放電回数が、前記あらゆる複数のバッテリー群の放電回数のうち最も少ない場合、前記放電回数の最も少ないバッテリー群を放電するように前記バッテリー制御信号を生成し、残りのバッテリー群は待機モードで動作するように前記バッテリー制御信号を生成し、前記第１緊急状況または前記第２緊急状況の終了如何を判断し、前記第１緊急状況または第２緊急状況が終了した後、前記放電回数の最も少ないバッテリー群の放電を中止させる前記バッテリー制御信号を生成することを特徴とする。

本発明において、前記制御部は、前記複数のバッテリー群の温度を互いに比較し、前記複数のバッテリー群のうち一つの温度が前記あらゆる複数のバッテリー群の温度のうち最も低い場合、前記温度の最も低いバッテリー群を放電するように前記バッテリー制御信号を生成して、前記第２電力が前記温度の最も低いバッテリー群の電力を含むようにし、残りのバッテリー群は待機モードで動作するように前記バッテリー制御信号を生成し、前記第１緊急状況または前記第２緊急状況の終了如何を判断し、前記第１緊急状況または第２緊急状況が終了した後、放電回数の最も少ないバッテリー群の放電を中止させる前記バッテリー制御信号を生成することを特徴とする。

本発明において、前記制御部は、前記外部電力ソースが停止すれば、前記第１緊急状況が発生したと判断し、前記外部負荷の要求電力が前記外部電力ソースの電力より大きければ、前記第２緊急状況が発生したと判断することを特徴とする。

本発明において、前記バッテリーパックは、前記第１バッテリー群の温度を感知し、前記感知された第１バッテリー群の温度を前記バッテリー管理システムに伝送する第１温度センサーと、前記第２バッテリー群の温度を感知し、前記感知された第２バッテリー群の温度を前記バッテリー管理システムに伝送する第２温度センサーと、をさらに備えることを特徴とする。

本発明が解決しようとする技術的な課題を解決するための一実施形態によるバッテリーパックは、外部デバイスに電力を供給するバッテリーパックであり、複数のバッテリー群に配列された複数のバッテリーと、前記バッテリー群それぞれのＳＯＣ、放電回数または温度状態をモニタリングし、前記外部デバイスの状態をモニタリングし、前記各バッテリー群の状態及び前記外部デバイスの状態によって、前記外部デバイスで電力を放電するように前記バッテリー群から少なくとも一つのバッテリー群を選択し、選択されずに残っているバッテリー群を待機モードで動作するように制御するバッテリー管理システムと、を備えることを特徴とする。

本発明において、複数のスィッチをさらに備え、各スィッチは、前記バッテリー群のうち一つ及び出力端子に連結され、前記バッテリー管理システムは、前記バッテリー群が前記出力端子に選択的に連結されるように前記スィッチを制御することを特徴とする。

本発明において、前記バッテリー管理システムは、前記複数のバッテリー群のＳＯＣ値の状態を互いに比較し、前記複数のバッテリー群のうち一つのＳＯＣ値が前記あらゆる複数のバッテリー群のＳＯＣ値のうち最も大きい場合、前記ＳＯＣ値の最も大きいバッテリー群を選択してその電力を前記外部デバイスに放電させ、残りのバッテリー群は待機モードで動作させることを特徴とする。

本発明において、前記バッテリー管理システムは、前記複数のバッテリー群の温度を互いに比較し、前記複数のバッテリー群のうち一つの温度が、前記あらゆる複数のバッテリー群の温度のうち最も低い場合、前記温度の最も低いバッテリー群を選択してその電力を前記外部デバイスに放電させ、残りのバッテリー群は待機モードで動作させることを特徴とする。

本発明において、前記バッテリー管理システムは、前記複数のバッテリー群の放電回数を互いに比較し、前記複数のバッテリー群のうち一つの放電回数が、前記あらゆる複数のバッテリー群の放電回数のうち最も少ない場合、前記放電回数の最も少ないバッテリー群を選択してその電力を前記外部デバイスに放電させ、残りのバッテリー群は待機モードで動作させることを特徴とする。

本発明によれば、電力供給装置内部に備えられたバッテリーを複数のバッテリー群で構成し、緊急状況の種類によっていずれか一つのバッテリー群は電力供給モードで動作させ、他のバッテリー群は待機モードで動作させることで負荷に安定して電力を供給できる。

本発明の一実施形態による電力供給装置を示すブロック図である。 電力変動による第１バッテリー群及び第２バッテリー群の動作状態図である。 本発明の他の実施形態による電力供給装置を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による電力供給装置の制御方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による電力供給装置の制御方法を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態による電力供給装置の制御方法を示すフローチャートである。 本発明のさらに他の実施形態による電力供給装置の制御方法を示すフローチャートである。 本発明のさらに他の実施形態による電力供給装置の制御方法を示すフローチャートである。 本発明のさらに他の実施形態による電力供給装置を示すブロック図である。 本発明のさらに他の実施形態による電力供給装置を示すブロック図である。 本発明のさらに他の実施形態による電力供給装置を示すブロック図である。

本発明は多様な変換を加えることができ、かついろいろな実施形態を持つことができるところ、特定実施形態を図面に例示して詳細な説明に詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物ないし代替物を含むと理解されねばならない。本発明を説明するに際して、それに関する公知技術についての具体的な説明が本発明の趣旨を不明にすると判断される場合、その詳細な説明を略する。

第１及び第２などの用語は、多様な構成要素を説明するときに使われるが、構成要素は用語によって限定されてはならない。用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区切る目的のみで使われる。

本出願で使った用語は、単に特定の実施形態を説明するために使われたものであり、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明らかに異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本出願で、“含む”または“持つ”などの用語は、明細書上に記載の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在するということを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性を予め排除しないと理解されねばならない。

図１は、本発明の一実施形態による電力供給装置１を示すブロック図である。

図１を参照すれば、本実施形態による電力供給装置１は、電力供給回路１０、バッテリーパック１４、制御部１７を備える。また電力供給装置１は、入力端子ｉｎ及び出力端子ｏｕｔを備える。

外部電力ソース（例えば、グリッドまたはジェネレータ）からの電力が、負荷に供給されるように入力端子ｉｎに印加される。

出力端子ｏｕｔは負荷と連結され、外部電力を負荷に出力する。また出力端子ｏｕｔは、外部電源に異常が発生して停電が発生した場合、または特定時間帯の供給電力が最大供給電力を超えて過負荷が発生した場合、バッテリー１５に保存された電気エネルギーを使って生成した第１交流電力を負荷に出力する。

電力供給回路１０は、負荷及びバッテリー制御部（ＢＭＳ：ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）１６（以下、ＢＭＳという）の動作が必要な電力を供給する。このような電力供給回路１０は、バイパス回路１１、第１スイチング素子ＳＷ１−１、第２スイチング素子ＳＷ１−２、第１電力変換部１２、第２電力変換部１３を備える。

バイパス回路１１は、入力端子ｉｎと出力端子ｏｕｔとの間に連結され、外部電力を変換せずに直接出力端子ｏｕｔに伝達する。

第１スイチング素子ＳＷ１−１は、入力端子ｉｎから印加された外部電力が第１電力変換部１２に供給されるように制御する。第１スイチング素子ＳＷ１−１は、ＯＮ状態である時に外部電力を第１電力変換部１２に供給する。そして第１スイチング素子ＳＷ１−１は、ＯＦＦ状態である時に外部電力が第１電力変換部１２に供給されることを遮断する。第１スイチング素子ＳＷ１−１は、制御部１７によってＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。

第１電力変換部１２は、第１スイチング素子ＳＷ１−１と第１ノードｎ１との間に連結され、外部電力を供給されて第１直流電力に変換して第１ノードｎ１に出力する。すなわち、第１電力変換部１２は、交流を直流に変換する整流器及びコンバータでありうる。第１電力変換部１２は、第１直流電力への変換時、電圧をバッテリー１５充電に使われる電圧とする。

第２電力変換部１３は、第１ノードｎ１と第２スイチング素子ＳＷ１−２との間に連結される。第２電力変換部１３は、第１電力変換部１２で変換された直流電力またはバッテリー１５に保存された電気エネルギーを第１交流電力に変換して出力する。すなわち、電力変換部１３は、直流を交流に変換するインバータである。第２電力変換部１３は第１交流電力に変換時、負荷で使われる電圧として第１交流電力を供給する。または第２電力変換部１３は、出力する第１交流電力のサイズや位相などの特性を外部電力と実質的に同一にしてもよい。

第２スイチング素子ＳＷ１−２は、第２電力変換部１３から出力された第１交流電力が出力端子ｏｕｔに供給されるように制御する。第２スイチング素子ＳＷ１−２は、ＯＮ状態である時に第１交流電力を出力端子ｏｕｔに供給する。そして第２スイチング素子ＳＷ１−２は、ＯＦＦ状態である時に第１交流電力が出力端子ｏｕｔに供給されることを遮断する。第２スイチング素子ＳＷ１−２は、制御部１７によってＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。

バッテリーパック１４は電気エネルギーを保存し、緊急状況発生時に電気エネルギーを負荷に供給する部分である。

本発明で緊急状況は、第１緊急状況及び第２緊急状況に大別できる。第１緊急状況は、外部電源に異常が発生して停電が発生するか、または過負荷によって停電が発生した場合である。第２緊急状況は、特定時間帯に急な負荷の変動で負荷電力が供給電力を超過する状況である。ここで特定時間帯は、例えば、夏には午後１２時〜２時の間であり、冬には夜１０時〜１２時の間であり、または夏には７月〜８月の間であり、冬には１２月〜２月の間である。このような特定時間帯は前記の例に限定されるものではない。また第２緊急状況は、外部負荷の要求する電力が外部電力ソースの電力より大きいか、または外部電力ソースの電力に近接した場合に発生する。

バッテリーパック１４は、バッテリー１５、ＢＭＳ １６、第３スイチング素子ＳＷ２−１及び第４スイチング素子ＳＷ２−２を備える。

バッテリー１５は、充電可能な２次電池である。バッテリー１５は、複数のバッテリーセルを直列または／及び並列に連結して構成しても、あるいは複数のバッテリーセルからなるバッテリーモジュールを直列または／並列に連結して構成してもよい。バッテリー１５は、緊急状況が発生すれば、負荷に電気エネルギーを供給するので、バッテリーセルとして、大容量特性を持つバッテリーセルが使われる。バッテリー１５は、少なくとも一つ以上のバッテリーセルを含む。バッテリー１５は、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池（ＮｉＭＨ：ｎｉｃｋｅｌ ｍｅｔａｌ ｈｙｄｒｉｄｅ ｂａｔｔｅｒｙ）、リチウム−イオン電池、リチウムポリマー電池などの充電可能な二次電池である。

本発明においてバッテリー１５は、第１バッテリー群１５−１及び第２バッテリー群１５−２に分離して使う。ここで、第１バッテリー群１５−１は、少なくとも一つ以上のバッテリーを備え、第２バッテリー群１５−２は、少なくとも一つ以上のバッテリーを備える。またＮ個のバッテリーが存在する場合、少なくとも一つ以上のバッテリーが第１バッテリー群１５−１に選択され、残りのバッテリーが第２バッテリー群１５−２に選択される。第１バッテリー群１５−１及び第２バッテリー群１５−２は緊急状況の種類、バッテリーの温度、バッテリーの放電ヒストリー、バッテリーの充電状態などによってそれぞれ異なるモードで動作する。

また本発明で、第１ダイナミックバッテリー群及び第２ダイナミックバッテリー群を定義する。第１ダイナミックバッテリー群は、電力供給モードで動作するバッテリー群（例えば、第１バッテリー群１５−１または第２ベトリスン１５−２）と定義し、第２ダイナミックバッテリー群は、待機モードで動作するバッテリー群（例えば、第１バッテリー群１５−１または第２ベトリスン１５−２）と定義する。

前記のように第１ダイナミックバッテリー群及び第２ダイナミックバッテリー群への割り当ては、制御部１７によって行われるが、制御部１７は、緊急状況の種類、バッテリーのＳＯＣ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）、バッテリー群の電力供給モードで動作した回数（放電回数）、またはバッテリーの温度などによって流動的に割り当てられる。また制御部１７は、電力供給装置１の動作中に第１ダイナミックバッテリー群及び第２ダイナミックバッテリー群の割り当てを変更してもよい。

第１ダイナミックバッテリー群に割り当てられたバッテリー群に保存された電気エネルギーの供給量が負荷に供給されるのに不十分な場合（例えば、電流用量または電力用量が不十分な場合）、待機モードで動作中の第２ダイナミックバッテリー群に割り当てられたバッテリー群に保存された電気エネルギーが負荷に供給（例えば、選択的にまたは追加的に供給）される。

第１ダイナミックバッテリー群に割り当てられた第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２に保存された電気エネルギーが負荷に供給されれば、第２ダイナミックバッテリー群に割り当てられた第２バッテリー群１５−２または第１バッテリー群１５−１は充電される（または、待機モードで動作する）。

第１緊急状況が発生した場合、第１ダイナミックバッテリー群に第１バッテリー群１５−１が割り当てられて第１バッテリー群１５−１が電力供給モードで動作し、第２ダイナミックバッテリー群に第２バッテリー群１５−２が割り当てられて第２バッテリー群１５−２が待機モードで動作する。第１緊急状況で、第１バッテリー群１５−１は保存した電気エネルギーを負荷に供給する。第１緊急状況が終了すれば、第１バッテリー群１５−１は電気エネルギーが充電される。

また第２緊急状況が発生した場合、第１ダイナミックバッテリー群に第２バッテリー群１５−２が割り当てられて、第２バッテリー群１５−２が電力供給モードで動作し、第２ダイナミックバッテリー群に第１バッテリー群１５−１が割り当てられて、第１バッテリー群１５−１が待機モードで動作する。第２緊急状況で第２バッテリー群１５−２は、保存した電気エネルギーを負荷に供給する。

他の例として、第２緊急状況下で入力端子ｉｎからの外部電力は、バイパス回路１１を通じて出力端子ｏｕｔに伝送され、第２バッテリー群１５−２に保存された電気エネルギーが同時に負荷に供給される。第２緊急状況が終了すれば、第２バッテリー群１５−２は電気エネルギーで充電される。

他の例として、第１緊急状況及び第２緊急状況を第１周期と設定し、第１周期及び第２周期でのバッテリー群１５の動作を説明すれば、次の通りである。

第１周期の第１緊急状況発生時に、第１ダイナミックバッテリー群に第１バッテリー群１５−１が割り当てられ、第２ダイナミックバッテリー群に第２バッテリー群１５−２が割り当てられる。第１周期の第２緊急状況発生時に、第１ダイナミックバッテリー群に第２バッテリー群１５−２が割り当てられ、第２ダイナミックバッテリー群に第１バッテリー群１５−１が割り当てられる。

第１周期の緊急状況終了後、電力供給装置１が正常に動作する途中で第２周期に当る第１緊急状況または第２緊急状況が発生する場合、第２周期の第１緊急状況発生時に第１ダイナミックバッテリー群に第２バッテリー群１５−２が割り当てられ、第２ダイナミックバッテリー群に第１バッテリー群１５−１が割り当てられる。第２周期の第２緊急状況発生時に、第１ダイナミックバッテリー群に第１バッテリー群１５−１が割り当てられ、第２ダイナミックバッテリー群に第２バッテリー群１５−２が割り当てられる。

図２（Ａ）ないし図２（Ｃ）には、第１周期及び第２周期を含んで電力変動による電力供給装置１の動作状態島が図示されている。図２（Ａ）には、供給電力及び負荷電力が図示されており、図２（Ｂ）には、緊急状況による第１バッテリー群１５−１の動作状態が図示されており、図２（Ｃ）には、緊急状況による第２バッテリー群１５−２の動作状態が図示されている。図２（Ａ）ないし図２（Ｃ）では、一実施形態として第１周期及び第２周期で第１緊急状況が先ず発生し、第２緊急状況が後で発生すると説明しているが、これに限定されず、第２緊急状況が先ず発生し、第１緊急状況が後で発生してもよく、または同じ緊急状況が一周期内に複数回発生してもよい。先ず、第１周期の第１緊急状況または第２緊急状況発生時に第１バッテリー群１５−１の動作及び第２バッテリー群１５−２の動作を説明する。

第１周期で第１緊急状況が発生すれば、第１ダイナミックバッテリー群に割り当てられた第１バッテリー群１５−１は電力供給モードで動作し、第２ダイナミックバッテリー群に割り当てられた第２バッテリー群１５−２は待機モードで動作する。

図２（Ｂ）で、第１バッテリー群１５−１の２０１区間は、停電が発生した時間から電力供給装置１が正常状態に戻る区間である。２０１区間は、２０１−１区間と２０１−２区間とに分けられる。２０１−１区間は、実質的に停電が発生した区間であり、２０１−２区間は、停電が終了して電力供給装置１が正常状態に戻る区間である。図２（Ｂ）で、第１バッテリー群１５−１による電力供給は、２０１−１区間が終わる時、すぐ終了しないこともあり、第１バッテリー群１５−１による電力供給は、電力供給装置１が２０１−２区間で正常状態に戻るか、または所定の設定時間中に正常状態を維持するまで段々低減する。

第１周期で第２緊急状況が発生すれば、第２バッテリー群１５−２（現在第１ダイナミックバッテリー群に割り当てられる）は電力供給モードで動作し、第１バッテリー群１５−１（現在第２ダイナミックバッテリー群に割り当てられる）は待機モードで動作する。

図２（Ｃ）で、第２バッテリー群１５−２の２０２区間は、第２緊急状況から負荷に必要な電力が供給される電力を超過して電力供給装置１が正常状態に動作する区間を示し、２０２区間はさらに、２０２−１区間と２０２−２区間とに分けられる。２０２−１区間は、特定時間帯に急な負荷の変動で負荷電力が供給電力を超過した時点から負荷に必要な電力が正常状態に復帰する地点までの区間である。ここで、２０２区間の時点、すなわち、第２緊急状況の発生時点は、図２（Ａ）に示した供給電力と負荷電力とが一致する時点であるか、または供給電力と負荷電力とが一致する時点以前である。２０２−２区間は、負荷に必要な電力が正常状態に戻った後、電力供給装置１が正常状態に戻る区間である。図２（Ｃ）では、２０２−１区間の終了時点で直ちに第２バッテリー群１５−２の電力供給を終了せず、２０２−２区間を置いて電力供給装置１が正常状態に戻るまで第２バッテリー群１５−２の供給電力を徐々に低減させるか、または一定時間供給電力を維持する。

次いで、時間経過後、第２周期の第１緊急状況または第２緊急状況発生時に第１バッテリー群１５−１の動作及び第２バッテリー群１５−２の動作を説明する。

第１周期とは異なって、第２周期の第１緊急状況が発生すれば、第１ダイナミックバッテリー群に割り当てられた第２バッテリー群１５−２は電力供給モードで動作し、第２ダイナミックバッテリー群に割り当てられた第１バッテリー群１５−１は待機モードで動作する。また第２周期で第２緊急状況が発生すれば、第１ダイナミックバッテリー群に割り当てられた第１バッテリー群１５−１は電力供給モードで動作し、第２ダイナミックバッテリー群に割り当てられた第２バッテリー群１５−２は待機モードで動作する。

第１周期及び第２周期の緊急状況発生時に第１ダイナミックバッテリー群及び第２ダイナミックバッテリー群の割り当てを変更させる理由は、いずれか一つのバッテリー群の持続的な電力供給モード動作または待機モード動作によるバッテリー群の不均衡を解消するためである。

図２（Ａ）ないし図２（Ｃ）について、次のような方式で第１ダイナミックバッテリー群及び第２ダイナミックバッテリー群への割り当てが定められる。

一実施形態で、第１緊急状況または第２緊急状況が発生した場合、第１バッテリー群１５−１及び第２バッテリー群１５−２に保存されたＳＯＣを比較して、さらに大きいＳＯＣを持つ第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２のうちいずれか一つを第１ダイナミックバッテリー群に割り当て、さらに小さなＳＯＣを持つ第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２のうちいずれか一つを第２ダイナミックバッテリー群に割り当てる。第１バッテリー群１５−１及び第２バッテリー群１５−２のＳＯＣが同じ場合、前記のように緊急状況の種類によって第１ダイナミックバッテリー群及び第２ダイナミックバッテリー群の割り当てを定める。第１バッテリー群１５−１及び第２バッテリー群１５−２のＳＯＣ測定及び比較は、後述するＢＭＳ １６によって行われ、下記に説明する。または、バッテリー群のＳＯＣは基準充電状態と比較され、第１及び第２ダイナミックバッテリー群への割り当ては、前記比較によって行われる。

また第１緊急状況または第２緊急状況が発生した場合、第１バッテリー群１５−１及び第２バッテリー群１５−２が以前緊急状況時に第１ダイナミックバッテリー群として動作した回数を判断し、緊急状況時に第１ダイナミックバッテリー群でさらに少なく動作した第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２のうちいずれか一つを第１ダイナミックバッテリー群に割り当て、そうでない第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２のうち残りの一つを第２ダイナミックバッテリー群に割り当てる。またバッテリー群の放電回数は基準放電回数と比較され、第１及び第２ダイナミックバッテリー群への割り当ては前記比較によって行われる。

また第１緊急状況または第２緊急状況が発生した場合、第１バッテリー群１５−１及び第２バッテリー群１５−２の現在温度と基準温度とを比較し、温度がさらに低い第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２のうちいずれか一つを第１ダイナミックバッテリー群に割り当て、そうでない第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２のうち残りの一つを第２ダイナミックバッテリー群に割り当てる。またバッテリー群の温度は基準温度と比較され、第１及び第２ダイナミックバッテリー群への割り当ては、前記比較によって行われる。

図３は、本発明の他の実施形態による電力供給装置を示すブロック図である。図３に開示された電力供給装置３は、電力供給回路１０、バッテリーパック３４及び制御部１７を備え、バッテリーパック３４に、第１バッテリー群１５−１及び第２バッテリー群１５−２の温度を測定するために第１温度センサー１８−１及び第２温度センサー１８−２がさらに加えられた内容以外に、他の内容は図１に開示された電力供給装置１と同一である。ここで第１温度センサー１８−１及び第２温度センサー１８−２は、サーミスタであり、これに限定されるものではない。

再び図１に戻って、第３スイチング素子ＳＷ２−１は、第１ノードｎ１及び第１バッテリー群１５−１に連結されて、第１バッテリー群１５−１に電気エネルギーを保存するか、または第１バッテリー群１５−１から電気エネルギーを出力する。第３スイチング素子ＳＷ２−１は、緊急状況発生時にＯＮ状態になり、第１バッテリー群１５−１に保存された電気エネルギーを第２電力変換部１３に供給する。そして第３スイチング素子ＳＷ２−１は、緊急状況が終了した後でＯＦＦ状態になる。第３スイチング素子ＳＷ２−１がＯＮ状態であり、緊急状況が発生しなければ、第１電力変換部１２からの第１直流電力を第１バッテリー群１５−１に充電する。第３スイチング素子ＳＷ２−１は、ＢＭＳ １６によってＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。

第４スイチング素子ＳＷ２−２は、第１ノードｎ１及び第２バッテリー群１５−２に連結されて、第２バッテリー群１５−２に電気エネルギーを保存するか、または第２バッテリー群１５−２から電気エネルギーを放電する。第４スイチング素子ＳＷ２−２は、緊急状況発生時にＯＮ状態になり、第２バッテリー群１５−２に保存された電気エネルギーを第２電力変換部１３に供給する。そして第４スイチング素子ＳＷ２−２は、第２緊急状況が終了した後でＯＮ状態になり、第１電力変換部１２からの第１直流電力を第２バッテリー群１５−２に充電する。第４スイチング素子ＳＷ２−２は、ＢＭＳ １６によってＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。

ＢＭＳ １６は、バッテリー１５の充電及び放電を制御する。すなわち、ＢＭＳ １６は、保護回路としての動作を行う。ＢＭＳ １６は、バッテリー１５の電圧、電流及び温度をセンシングするアナログフロントエンド（ＡＦＥ）（図示せず）及びアナログフロントエンド（ＡＦＥ）の動作を制御し、制御部１７や外部モニタリング装置（図示せず）にデータを伝送するマイコン（ｍｉｃｏｍ）（図示せず）を備える。ＢＭＳ １６は、バッテリー１５が充電または放電動作を行う時だけではなく、普段にもセンシング動作及び通信動作を行う。またＢＭＳ １６は、緊急状況種類、バッテリー群の状態、またはこれらの組み合わせによって第３スイチング素子ＳＷ２−１または第４スイチング素子ＳＷ２−２をスイチングするスイチング制御信号を出力する。前記に図示したように、制御部１７から第１緊急状況発生を受信すれば、第３スイチング素子ＳＷ２−１をターンオンする制御信号を出力し、制御部１７から第２緊急状況発生を受信すれば、第４スイチング素子ＳＷ２−２をターンオンする制御信号を出力する。またＢＭＳ １６は、制御部１７から第１または第２緊急状況終了を受信すれば、第３スイチング素子ＳＷ２−１または第４スイチング素子ＳＷ２−２をターンオンして第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２を充電させる。

さらに、本発明でＢＭＳ １６は、第１バッテリー群１５−１及び第２バッテリー群１５−２のＳＯＣ、放電回数温度の感知及び比較を行う。ＢＭＳ １６は同時に第３スイチング素子ＳＷ２−１または第４スイチング素子ＳＷ２−２を同時にターンオンさせるか、またはターンオフさせ、いずれか一つのスイチング素子をターンオンする時に他のスイチング素子をターンオフさせてもよい。

制御部１７は、電力供給装置１の各構成の動作を制御する。制御部１７は、第１スイチング素子ＳＷ１−１及び第２スイチング素子ＳＷ１−２のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する。具体的にバッテリー１５のＳＯＣが少ない場合には、第１スイチング素子ＳＷ１−１をＯＮさせてバッテリー１５に電力を供給してバッテリー１５を充電し、緊急状況が発生した場合、第２スイチング素子ＳＷ１−２をＯＮさせてバッテリー１５に保存された電気エネルギーを負荷に供給させる。

制御部１７は、外部電源の異常状態を感知して緊急状況が発生すれば、電力供給装置１を無停電電源供給装置とし、ＵＰＳ（Ｕｎｉｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）動作を行わせる。すなわち、制御部１７は、外部電源が負荷に電力を供給している正常状態で、外部電力を負荷に伝達し、外部電力を使ってＢＭＳ １６の動作電力を生成するように電力供給回路１０を制御する。また停電が発生（例えば、停電は外部電力ソースの不良により発生）するか、またはオーバーロードが発生（例えば、所定時間供給された電力が最大供給電力を超過する場合）すれば、制御部１７は、バッテリー１５に保存された電気エネルギーを使って負荷に供給する電力及びＢＭＳ １６の動作電力を生成するように、電力供給回路１０を制御する。

以下、本実施形態による電力供給装置１からＢＭＳ １６の動作電力を供給する方法について説明する。

図４は、本発明の一実施形態による電力供給装置１の制御方法を示すフローチャートである。

図４を参照すれば、制御部１７は、複数のバッテリー（例えば、第１及び第２バッテリー群１５−１、１５−２のうち少なくとも一つ以上のバッテリーを第１ダイナミックバッテリー群と選択し、残りのバッテリーを第２ダイナミックバッテリー群と選択した後、電力供給モードで動作する第１ダイナミックバッテリー群及び待機モードで動作する第２ダイナミックバッテリー群を割り当てる（Ｓ４０１）。

第１ダイナミックバッテリー群及び第２ダイナミックバッテリー群の割り当てが完了すれば、制御部１７は、外部電力ソースに異常が発生して停電が発生するか、または過負荷によって停電が発生する第１緊急状況が発生したかどうかを判断する（Ｓ４０３）。本実施形態で、制御部１７は、緊急状況の種類が判断された後でダイナミックバッテリー群を割り当て、２つの動作を同時に行わせる。

第１緊急状況が発生した場合、制御部１７は、第１スイチング素子ＳＷ１−１をターンオフし、第２スイチング素子ＳＷ１−２をターンオンする（Ｓ４０５）。第１スイチング素子ＳＷ１−１がターンオフされ、第２スイチング素子ＳＷ１−２がターンオンされれば、バッテリー１５に保存された電気エネルギーが第２電力変換部１３を経て出力端子ｏｕｔに出力される。これと共に、制御部１７はＢＭＳ １６を制御してバッテリー１５を電力供給モード及び待機モードで動作させる。

第１緊急状況が発生した場合、ＢＭＳ １６は制御部１７の第御下に、第３スイチング素子ＳＷ２−１及び第４スイチング素子ＳＷ２−２の動作を制御して、第１ダイナミックバッテリー群（例えば、第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２）が電力を供給するようにして、第２ダイナミックバッテリー群（例えば、第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２）を待機モードで動作させる（Ｓ４０７）。例えば、第１ダイナミックバッテリー群に第１バッテリー群１５−１が割り当てられた場合、第２スイチング素子ＳＷ１−２をターンオンさせて第１バッテリー群１５−１に保存した電気エネルギーを、第２電力変換部１３を経て第１交流電力に変換させた後、出力端子ｏｕｔに出力させる。

次いで、制御部１７は、第１緊急状況の終了如何を判断する（Ｓ４０９）。すなわち、制御部１７は、外部電力ソースが正常状態であるかどうかを判断する。

第１緊急状況が終了した場合、制御部１７は、バイパス回路１１を通じて入力端子ｉｎからの外部電力を出力端子ｏｕｔに伝達させる（Ｓ４１１）。

次いで、制御部１７は、第１スイチング素子ＳＷ１−１をターンオンし、第２スイチング素子ＳＷ１−２をターンオフする（Ｓ４１３）。第１スイチング素子ＳＷ１−１がターンオンされ、第２スイチング素子ＳＷ１−２がターンオフされれば、入力端子ｉｎからの外部電力を第１電力変換部１２を経て第１直流電力に変換させた後、第１ダイナミックバッテリー群に充電させる。この時、第３スイチング素子ＳＷ２−１及び／または第４スイチング素子ＳＷ２−２がターンオンされて、放電したバッテリー群（即ち、第１バッテリー群１５−１及び／または第２バッテリー群１５−２に第１ ＤＣ電力を供給させる。

本発明で、Ｓ４１１段階及びＳ４１３段階は同時に動作する。すなわち、第１緊急状況が終了すれば、バイパス回路１１を通じて入力端子ｉｎからの外部電力を出力端子ｏｕｔに伝達させつつ、同時に電力供給装置１が正常状態に戻るが、この時、制御部１７は第１スイチング素子ＳＷ１−１をターンオンし、第２スイチング素子ＳＷ１−２をターンオフして、入力端子ｉｎからの外部電力を第１電力変換部１２を経て第１直流電力に変換させた後、第１ダイナミックバッテリー群に割り当てられた第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２に充電させる。

一方、外部電源が正常状態であり、外部電力が負荷に供給される状態で、制御部１７は、特定時間帯に急な負荷の変動で負荷電力が供給電力を超過して停電が発生する直前の状況、または負荷電力が基準値を超過する状況として第２緊急状況が発生したかどうかを判断する（Ｓ４１５）。

第１緊急状況及び第２緊急状況が発生していない場合、制御部１７は、バイパス回路１１を通じて入力端子ｉｎからの外部電力を出力端子ｏｕｔに伝達させる（Ｓ４１７）。

しかし、第２緊急状況が発生した場合、制御部１７は、第１スイチング素子ＳＷ１−１をターンオフし、第２スイチング素子ＳＷ１−２をターンオンする（Ｓ４１９）。第１スイチング素子ＳＷ１−１がターンオフされ、第２スイチング素子ＳＷ１−２がターンオンされれば、バッテリー１５に保存された電気エネルギーが第２電力変換部１３を経て出力端子ｏｕｔに出力される。これと共に、制御部１７はＢＭＳ １６を制御して、バッテリー群を電力供給モード及び待機モードで動作させる。

第２緊急状況が発生した場合、ＢＭＳ １６は、制御部１７の第御下で、第３スイチング素子ＳＷ２−１及び第４スイチング素子ＳＷ２−２を制御して第１ダイナミックバッテリー群に電力を供給させ、第２ダイナミックバッテリー群を待機モードで動作させつつ、バイパス回路１１を通じて入力端子ｉｎからの外部電力を出力端子ｏｕｔに伝達する（Ｓ４２１）。例えば、第１ダイナミックバッテリー群に第２バッテリー群１５−２が割り当てられた場合、第４スイチング素子ＳＷ２−２がターンオンされて第２バッテリー群１５−２に保存された電気エネルギーが、第２電力変換部１３を経て第１交流電力に変換された後で出力端子ｏｕｔに出力されると同時に、バイパス回路１１を通じて入力端子ｉｎからの外部電力が出力端子ｏｕｔに出力される。他の実施形態で、バイパス回路１１がオープンされ、外部電力が第１電力変換部１２によって変換されて出力端子ｏｕｔに出力される前に、第２電力変換部１３によって第１交流電力に変換されるバッテリー電力に結合される。

次いで、制御部１７は、第２緊急状況の終了如何を判断する（Ｓ４２３）。すなわち、制御部１７は、外部電源が正常状態であり、外部電力を負荷に供給する状態に転換されたかどうかを判断する。

第２緊急状況が終了した場合、制御部１７は、第１スイチング素子ＳＷ１−１及び第２スイチング素子ＳＷ１−２をターンオフし、バイパス回路１１を通じて入力端子ｉｎからの外部電力を出力端子ｏｕｔに伝達させ、次いで、制御部１７は第１スイチング素子ＳＷ１−１をターンオンし、第２スイチング素子ＳＷ１−２をターンオフして第２バッテリー群１５−２を充電させるＳ４１１段階及びＳ４１３段階を行う。またＳ３０９段階及びＳ３１１段階は、同時に行われる。以後の説明は前述した通りなので、その詳細な説明は略する。

図５は、本発明の他の実施形態による電力供給装置１の制御方法を示すフローチャートである。

図５を参照すれば、制御部１７は、第１緊急状況または第２緊急状況が発生したかどうかを判断する（Ｓ５０１）。

第１緊急状況または第２緊急状況が発生していない場合、制御部１７は、バイパス回路１１を通じて入力端子ｉｎからの外部電力を出力端子ｏｕｔに伝達させる（Ｓ５０３）。

第１緊急状況または第２緊急状況が発生した場合、制御部１７は、第１スイチング素子ＳＷ１−１をターンオフし、第２スイチング素子ＳＷ１−２をターンオンする（Ｓ５０５）。第１スイチング素子ＳＷ１−１がターンオフされ、第２スイチング素子ＳＷ１−２がターンオンされれば、バッテリー１５に保存された電気エネルギーが第２電力変換部１３を経て出力端子ｏｕｔに出力される。これと共に、制御部１７は、ＢＭＳ １６を制御してバッテリー群を電力供給モード及び待機モードで動作させる。第１緊急状況または第２緊急状況が発生した場合、ＢＭＳ １６は制御部１７の第御下で、第１バッテリー群１５−１及び第２バッテリー群１５−２のＳＯＣを比較する（Ｓ５０７）。

ＢＭＳ １６から比較結果を受信した制御部１７は、さらに大きいＳＯＣを持つ第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２が第１ダイナミックバッテリー群に割り当てられて電力を供給するようにし、さらに小さなＳＯＣを持つ第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２は第２ダイナミックバッテリー群に割り当てられて待機モードで動作させる（Ｓ５０９）。この時、電力供給モードで動作させるバッテリー群によって、選択的にスイチング素子ＳＷ２−１またはＳＷ２−２がターンオンされる。第１ダイナミックバッテリー群に割り当てられた１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２に保存された電気エネルギーが、第２電力変換部１３を経て第１交流電力に変換された後、出力端子ｏｕｔに出力される。ここで、比較結果、第１バッテリー群１５−１及び第２バッテリー群１５−２のＳＯＣが同じ場合、図３に示したように、緊急状況の種類によって第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２のうちいずれか一つを第１ダイナミックバッテリー群に割り当てる。

次いで、制御部１７は、第１緊急状況または第２緊急状況の終了如何を判断する（Ｓ５１１）。すなわち、制御部１７は、外部電源が正常状態であり、外部電力を負荷に供給する状態に転換されたかどうかを判断する。

第１緊急状況または第２緊急状況が終了した場合、制御部１７は、バイパス回路１１を通じて入力端子ｉｎからの外部電力を出力端子ｏｕｔに伝達する（Ｓ５１３）。

バイパス回路１１を通じて入力端子ｉｎからの外部電力を出力端子ｏｕｔに伝達した後、制御部１７は、第１スイチング素子ＳＷ１−１をターンオンし、第２スイチング素子ＳＷ１−２をターンオフする（Ｓ５１５）。第１スイチング素子ＳＷ１−１がターンオンされ、第２スイチング素子ＳＷ１−２がターンオフされれば、入力端子ｉｎからの外部電力を第１電力変換部１２を経て第１直流電力に変換した後、第１ダイナミックバッテリー群として動作した第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２に充電させる。

本発明で、Ｓ５１３段階及びＳ５１５段階は同時に動作する。すなわち、緊急状況が終了すれば、電力供給装置１が正常状態に戻るが、この時、制御部１７は、バイパス回路１１を通じて入力端子ｉｎからの外部電力を出力端子ｏｕｔに伝達すると同時に、第１スイチング素子ＳＷ１−１をターンオンし、第２スイチング素子ＳＷ１−２をターンオフして、入力端子ｉｎからの外部電力を第１電力変換部１２を経て第１直流電力に変換した後、電力供給モードで動作したバッテリー群に充電させる。

図６は、本発明のさらに他の実施形態による電力供給装置１の制御方法を示すフローチャートである。

図６を参照すれば、制御部１７は、第１緊急状況または第２緊急状況が発生したかどうかを判断する（Ｓ６０１）。

第１緊急状況または第２緊急状況が発生していない場合、制御部１７は、バイパス回路１１を通じて入力端子ｉｎからの外部電力を出力端子ｏｕｔに伝達させる（Ｓ６０３）。

しかし、第１緊急状況または第２緊急状況が発生した場合、制御部１７は、第１スイチング素子ＳＷ１−１をターンオフし、第２スイチング素子ＳＷ１−２をターンオンする（Ｓ６０５）。第１スイチング素子ＳＷ１−１がターンオフされ、第２スイチング素子ＳＷ１−２がターンオンされれば、バッテリー１５に保存された電気エネルギーが第２電力変換部１３を経て出力端子ｏｕｔに出力される。これと共に、制御部１７は、ＢＭＳ １６を制御してバッテリー群を電力供給モード及び待機モードで動作させる。

第１緊急状況または第２緊急状況が発生した場合、ＢＭＳ １６は、制御部１７の第御下で、第１バッテリー群１５−１及び第２バッテリー群１５−２が以前緊急状況発生時に第１ダイナミックバッテリー群として動作した回数を比較する（例えば、各バッテリー群の放電回数を判断する）（Ｓ６０７）。

ＢＭＳ １６から比較結果を受信した制御部１７は、以前緊急状況発生時に第１ダイナミックバッテリー群として動作した回数がさらに少ない第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２を、第１ダイナミックバッテリー群に割り当てて電力を供給させ、第１ダイナミックバッテリー群として動作した回数がさらに多い第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２を、第２ダイナミックバッテリー群に割り当てて待機モードで動作させる（Ｓ６０９）。この時、第３スイチング素子ＳＷ２−１または第４スイチング素子ＳＷ２−２がターンオンされて、電力供給モードでバッテリー群を動作させる。ここで、比較結果、第１バッテリー群１５−１及び第２バッテリー群１５−２が以前緊急状況発生時に第１ダイナミックバッテリー群として動作した回数が同じ場合、緊急状況の種類によって、第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２のうちいずれか一つを第１ダイナミックバッテリー群に割り当てる。第１ダイナミックバッテリー群に割り当てられた第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２に保存された電気エネルギーが、第２電力変換部１３を経て第１交流電力に変換された後、出力端子ｏｕｔに出力される。

次いで、制御部１７は、第１緊急状況または第２緊急状況の終了如何を判断する（Ｓ６１１）。すなわち、制御部１７は、外部電源が正常状態であり、外部電力を負荷に供給する状態に転換されたかどうかを判断する。

第１緊急状況または第２緊急状況が終了した場合、制御部１７は、バイパス回路１１を通じて入力端子ｉｎからの外部電力を出力端子ｏｕｔに伝達する（Ｓ６１３）。

バイパス回路１１を通じて入力端子ｉｎからの外部電力を出力端子ｏｕｔに伝達した後、制御部１７は、第１スイチング素子ＳＷ１−１をターンオンし、第２スイチング素子ＳＷ１−２をターンオフする（Ｓ６１５）。第１スイチング素子ＳＷ１−１がターンオンされ、第２スイチング素子ＳＷ１−２がターンオフされれば、入力端子ｉｎからの外部電力を第１電力変換部１２を経て第１直流電力に変換した後、電力モードで動作したバッテリー群１５−１に充電させる。

本発明で、Ｓ６１３段階及びＳ６１５段階は同時に動作することができる。すなわち、緊急状況が終了すれば、電力供給装置１が正常状態に戻るが、この時、制御部１７は、バイパス回路１１を通じて入力端子ｉｎからの外部電力を出力端子ｏｕｔに伝達すると同時に、第１スイチング素子ＳＷ１−１をターンオンし、第２スイチング素子ＳＷ１−２をターンオフして、入力端子ｉｎからの外部電力を第１電力変換部１２を経て第１直流電力に変換した後、電力供給モードで動作したバッテリー群に充電させる。

図７は、本発明のさらに他の実施形態による電力供給装置１の制御方法を示すフローチャートである。

図７を参照すれば、制御部１７は、第１緊急状況または第２緊急状況が発生したかどうかを判断する（Ｓ７０１）。

第１緊急状況または第２緊急状況が発生していない場合、制御部１７は、バイパス回路１１を通じて入力端子ｉｎからの外部電力を出力端子ｏｕｔに伝達させる（Ｓ７０３）。

しかし、第１緊急状況または第２緊急状況が発生した場合、制御部１７は第１スイチング素子ＳＷ１−１をターンオフし、第２スイチング素子ＳＷ１−２をターンオンする（Ｓ７０５）。第１スイチング素子ＳＷ１−１がターンオフされ、第２スイチング素子ＳＷ１−２がターンオンされれば、バッテリー１５に保存された電気エネルギーが第２電力変換部１３を経て出力端子ｏｕｔに出力される。これと共に、制御部１７は、ＢＭＳ １６を制御してバッテリー群を電力供給モード及び待機モードで動作させる。

第１緊急状況または第２緊急状況が発生した場合、ＢＭＳ １６は、制御部１７の第御下で、第１バッテリー群１５−１及び第２バッテリー群１５−２の温度を比較する（Ｓ７０７）。

ＢＭＳ １６から比較結果を受信した制御部１７は、さらに低い温度を持つ第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２を第１ダイナミックバッテリー群に割り当てて電力を供給させ、さらに高い温度を持つ第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２を第２ダイナミックバッテリー群に割り当てて待機モードで動作させる（Ｓ７０９）。この時、第３スイチング素子ＳＷ２−１または第４スイチング素子ＳＷ２−２がターンオンドエオ電力供給モードでバッテリー群を動作させる。ここで、比較結果、第１バッテリー群１５−１及び第２バッテリー群１５−２の温度が同じ場合、緊急状況の種類によって第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２のうちいずれか一つを第１ダイナミックバッテリー群で割り当てできる。第１ダイナミックバッテリー群に割り当てられた第１バッテリー群１５−１または第２バッテリー群１５−２に保存された電気エネルギーが、第２電力変換部１３を経て第１交流電力に変換された後、出力端子ｏｕｔに出力される。

次いで、制御部１７は、第１緊急状況または第２緊急状況の終了如何を判断する（Ｓ７１１）。すなわち、制御部１７は、外部電源が正常状態であり、外部電力を負荷に供給する状態に転換されたかどうかを判断する。

第１緊急状況または第２緊急状況が終了した場合、制御部１７は、バイパス回路１１を通じて入力端子ｉｎからの外部電力を出力端子ｏｕｔに伝達する（Ｓ７１３）。

バイパス回路１１を通じて入力端子ｉｎからの外部電力を出力端子ｏｕｔに伝達した後、制御部１７は第１スイチング素子ＳＷ１−１をターンオンし、第２スイチング素子ＳＷ１−２をターンオフする（Ｓ７１５）。第１スイチング素子ＳＷ１−１がターンオンされ、第２スイチング素子ＳＷ１−２がターンオフされれば、入力端子ｉｎからの外部電力を第１電力変換部１２を経て第１直流電力に変換した後、電力モードで動作したバッテリー群１５−１に充電させる。

本発明で、Ｓ７１３段階及びＳ７１５段階は同時に動作する。すなわち、緊急状況が終了すれば、電力供給装置１が正常状態に戻るが、この時、制御部１７は、バイパス回路１１を通じて入力端子ｉｎからの外部電力を出力端子ｏｕｔに伝達すると同時に、第１スイチング素子ＳＷ１−１をターンオンし、第２スイチング素子ＳＷ１−２をターンオフして、入力端子ｉｎからの外部電力を第１電力変換部１２を経て第１直流電力に変換した後、電力供給モードで動作したバッテリー群に充電させる。図８は、本発明の他の実施形態による電力供給装置を示すブロック図である。

図８を参照すれば、本実施形態による電力供給装置８は、電力供給回路８０、バッテリーパック８４、制御部８７を備える。また電力供給装置８は、入力端子ｉｎ及び出力端子ｏｕｔを備える。

本実施形態による電力供給回路８０は、バイパス回路８１、第１電力変換部８２、第２電力変換部８３を備える。すなわち、本実施形態による電力供給回路８０は、図１による電力供給回路１０で第１及び第２スイチング素子ＳＷ１−１、ＳＷ１−２が除去された。制御部８７は、第１及び第２スイチング素子ＳＷ１−１、ＳＷ１−２のＯＮ／ＯＦＦを制御する代わりに、第１電力変換部８２及び第２電力変換部８３の動作を制御し、必要な場合に、第１電力変換部８２及び第２電力変換部８３の入力端に印加された電力が交流または直流に変換して出力端に出力されるように制御する。

バッテリー８５の残存用量が少なくて充電の必要な場合ならば、制御部８７は、第１電力変換部８２が動作するように制御してバッテリー８５に第１直流電力を供給させる。また制御部８７は、緊急状況が発生すれば、第２電力変換部８３が動作するように制御し、バッテリー８５に保存された電気エネルギーを使って負荷に供給される電力及びＢＭＳ ８６の動作電力を生成させる。また図示されていないが、バッテリーパック８４は、バッテリー８５の温度を測定できる温度センサーを備える。以後の説明は図１と同一であるので、その詳細な説明は略する。

図９は、本発明のさらに他の実施形態による電力供給装置を示すブロック図である。

図９を参照すれば、本実施形態による電力供給装置９は、電力供給回路９０、バッテリーパック９４、制御部９７を備える。また電力供給装置９は、入力端子ｉｎ及び出力端子ｏｕｔを備える。

本実施形態による電力供給回路９０は、第１電力変換部９２及び第２電力変換部９３を備える。すなわち、本実施形態による電力供給回路９０は、図１による電力供給回路１０でバイパス回路１１が除去された。制御部９７は、スイチング素子のＯＮ／ＯＦＦ並びに第１電力変換部９２及び第２電力変換部９３の動作を制御し、必要な場合に、第１電力変換部９２及び第２電力変換部９３の入力端に印加された電力が交流または直流に変換されて出力端に出力されるように制御する。

バッテリー９５の残存用量が少なくて充電が必要な場合ならば、制御部９７は、第１スイチング素子ＳＷ１−１をＯＮさせ、第１電力変換部９２が動作するように制御してバッテリー９５に第１直流電力を供給させる。また制御部９７は、緊急状況が発生すれば、第２スイチング素子ＳＷ１−２をＯＮさせ、第２電力変換部９３が動作するように制御し、バッテリー７５に保存された電気エネルギーを使って負荷に供給される電力及びＢＭＳ ９６の動作電力を生成させる。また制御部９７は、普段は第１スイチング素子ＳＷ１−１及び第２スイチング素子ＳＷ１−２をいずれもＯＮさせ、入力端子ｉｎからの外部電力を、第１電力変換部７２及び第２電力変換部９３を通じて出力端子ｏｕｔに伝達する。また図示されていないが、バッテリーパック９４は、バッテリー９５の温度を測定できる温度センサーを備える。以後の説明は図１と同一であるので、その詳細な説明は略する。

図１０は、本発明のさらに他の実施形態による電力供給装置を示すブロック図である。

図１０を参照すれば、本実施形態による電力供給装置１１は、電力供給回路１１０、バッテリーパック１１４、制御部１１７を備える。また電力供給装置１１は、入力端子ｉｎ及び出力端子ｏｕｔを備える。

本実施形態による電力供給回路１１０は、第１電力変換部１１２及び第２電力変換部１１３を備える。すなわち、本実施形態による電力供給回路１１０は、図８による電力供給回路８０でバイパス回路８１が除去された。制御部１１７は、スイチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御する代わりに、第１電力変換部１１２及び第２電力変換部１１３の動作を制御し、必要な場合に、第１電力変換部１１２及び第２電力変換部１１３の入力端に印加された電力が交流または直流に変換されて出力端に出力されるように制御する。

バッテリー１１５の残存用量が少なくて充電が必要な場合ならば、制御部１１７は、第１電力変換部１１２が動作するように制御し、バッテリー１１５に第１直流電力を供給させる。また制御部１１７は、緊急状況が発生すれば、第２電力変換部１１３が動作するように制御し、バッテリー１１５に保存された電気エネルギーを使って負荷に供給される電力及びＢＭＳ １１６の動作電力を生成させる。また制御部１１７は、普段は入力端子ｉｎからの外部電力を第１電力変換部１１２及び第２電力変換部１１３を通じて出力端子ｏｕｔに伝達する。また図示されていないが、バッテリーパック１１４は、バッテリー１１５の温度を測定できる温度センサーを備える。以後の説明は図１と同一であるので、その詳細な説明は略する。

以上で述べた実施形態及びその変形例による制御方法を電力供給装置１、８、９、１０で行わせるためのプログラムは、記録媒体に保存される。ここで記録媒体とは、例えば、プロセッサーで読み取り可能な媒体として半導体記録媒体（例えば、Ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ）を使う。前記媒体はプロセッサーによって判読でき、前記プロセッサーで行われる。

これまで本発明について望ましい実施形態を中心として説明した。当業者ならば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で変形された形態に本発明を具現できるということを理解できるであろう。したがって、前記開示された実施形態は限定的な観点ではなく説明的な観点で考慮されねばならない。本発明の範囲は前述した説明ではなく特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にあるすべての差は本発明に含まれていると解釈されねばならない。

本発明で引用する公開文献、特許出願、特許などを含むあらゆる文献は、各引用文献を個別的及び具体的に組み合わせて示すもの、または本発明で全体的に組み合わせて示すものと同様に発明に組み合わせられる。

本発明は、バッテリーパック及びこれを備える電力供給装置関連の技術分野に好適に用いられる。

１、８、９ 電力供給装置
１０、８０、９０、１１０ 電力供給回路
１１、８１ バイパス回路
１２、８２、９２、１１２ 第１電力変換部
１３、８３、９３、１１３ 第２電力変換部
１４、３４、８４、９４、１１４ バッテリーパック
１５、８５、９５、１１５ バッテリー
１５−１、８５−１、９５−１、１１５−１ 第１バッテリー群
１５−２、８５−２、９５−２、１１５−２ 第２バッテリー群
１６、８６、９６、１１６ バッテリー制御部
１７、８７、９７、１１７ 制御部
１８−１ 第１温度センサー
１８−２ 第２温度センサー

Claims (20)

1. 外部電力ソースから第１電力を受信し、バッテリー電力を受信し、前記第１電力または前記バッテリー電力のうち少なくとも一つを含む第２電力を外部負荷に出力する電力供給回路と、
   前記電力供給回路に連結され、第１バッテリー群及び第２バッテリー群を備える複数のバッテリー群に配列された複数のバッテリーを備え、前記バッテリー電力を供給するバッテリーパックと、を備え、
   前記バッテリーパックは、
   前記外部電力ソースの状態、前記外部負荷の状態、前記第１バッテリー群の状態または前記第２バッテリー群の状態のうち少なくともいずれか一つによって、前記電力供給回路に前記バッテリー電力として、前記第１バッテリー群の電力または前記第２バッテリー群の電力を第１周期及び第２周期の緊急状況の発生時に割り当てを変更させて選択的に供給し、前記緊急状況の終了後、電力供給装置が正常状態に戻るまで電力を低減して供給し続けることを特徴とする電力供給装置。
2. 前記外部電力ソースの状態、前記外部負荷の状態、前記第１バッテリー群の状態または前記第２バッテリー群の状態のうち少なくともいずれか一つによって、前記電力供給回路及び前記バッテリーパックを制御する制御部をさらに備え、
   前記バッテリーパックは、前記制御部からのバッテリー制御信号によって前記第１バッテリー群及び第２バッテリー群それぞれの充電及び放電を制御するバッテリー管理システムをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
3. 前記電力供給回路は、
   前記第１電力を受信する入力端子と、
   前記第２電力を出力する出力端子と、
   前記入力端子と第１ノードとの間に連結され、前記第１電力を前記バッテリーの充電に好適な電圧を持つように第１電力に変換し、前記変換された第１電力を前記第１ノードに出力する第１電力変換部と、
   前記第１ノードと前記出力端子との間に連結され、前記変換された第１電力または前記バッテリー電力を前記外部負荷で好適に使用可能な電圧を持つように第２電力に変換し、前記第２電力を前記出力端子に出力する第２電力変換部と、を備え、
   前記第１バッテリー群及び前記第２バッテリー群は、選択的に前記第１ノードに電気的に連結されたことを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
4. 前記電力供給回路は、
   前記入力端子と前記出力端子との間に連結され、前記制御部からのバイパス制御信号に応答して前記第１電力を変換せずに前記出力端子に伝送するバイパス回路をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の電力供給装置。
5. 前記電力供給回路は、
   前記入力端子と前記第１電力変換部との間に介在され、前記制御部からの第１スィッチ制御信号に応答して、前記入力端子を前記第１電力変換部に電気的に連結する第１スィッチと、
   前記第２電力変換部と前記出力端子との間に介在され、前記制御部からの第２スィッチ制御信号に応答して、前記第２電力変換部を前記出力端子に電気的に連結する第２スィッチと、をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の電力供給装置。
6. 前記バッテリーパックは、
   前記第１ノードと前記第１バッテリー群との間に介在され、前記バッテリー管理システムからの第１バッテリー群スィッチ制御信号に応答して、前記第１バッテリー群を前記第１ノードに電気的に連結する第１バッテリー群スィッチと、
   前記第１ノードと前記第２バッテリー群との間に介在され、前記バッテリー管理システムからの第２バッテリー群スィッチ制御信号に応答して、前記第２バッテリー群を前記第１ノードに電気的に連結する第２バッテリー群スィッチと、をさらに備え、
   前記バッテリー管理システムは、前記バッテリー制御信号によって前記第１及び第２バッテリー群スィッチ制御信号を生成することを特徴とする請求項３に記載の電力供給装置。
7. 前記制御部は、
   第１緊急状況または第２緊急状況の発生を判断し、前記外部電力ソースの状態または前記外部負荷の状態のうち少なくともいずれか一つによって、前記第２緊急状況は第１緊急状況と異なって判断することを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
8. 前記制御部は、
   前記第１緊急状況が発生したことを判断すれば、前記第１バッテリー群または前記第２バッテリー群を選択的に放電するように前記バッテリー制御信号を生成し、前記第２電力が前記第１バッテリー群または前記第２バッテリー群の電力を含むようにし、前記第１及び第２バッテリー群のうち選択されていないいずれか一つが待機モードで動作するように前記バッテリー制御信号を生成し、
   前記第１緊急状況の終了如何を判断し、
   前記第１緊急状況が終了した後、前記第１及び第２バッテリー群のうち選択されたいずれか一つの放電を中止させる前記バッテリー制御信号を生成し、
   放電のために前記第１及び第２バッテリー群から選択することを特徴とする請求項７に記載の電力供給装置。
9. 前記制御部は、
   放電のために前記第１及び第２バッテリー群から動的に選択することを特徴とする請求項８に記載の電力供給装置。
10. 前記電力供給回路は、
    前記第１電力及び前記第１バッテリー群または第２バッテリー群の電力を同時に供給させて、前記第２電力が前記第１バッテリー群または第２バッテリー群の電力及び前記第１電力を含むようにすることを特徴とする請求項８に記載の電力供給装置。
11. 前記制御部は、
    前記複数のバッテリー群のＳＯＣ値の状態を互いに比較し、
    前記複数のバッテリー群のうち一つのＳＯＣ値が、前記あらゆる複数のバッテリー群のＳＯＣ値のうち最も大きい場合、前記ＳＯＣ値の最も大きいバッテリー群を放電するように前記バッテリー制御信号を生成して、前記第２電力が前記ＳＯＣ値の最も大きいバッテリー群の電力を含むようにし、残りのバッテリー群は待機モードで動作するように前記バッテリー制御信号を生成し、
    前記第１緊急状況または前記第２緊急状況の終了如何を判断し、
    前記第１緊急状況または第２緊急状況が終了した後、前記ＳＯＣ値の最も大きいバッテリー群の放電を中止させる前記バッテリー制御信号を生成することを特徴とする請求項７に記載の電力供給装置。
12. 前記制御部は、
    前記複数のバッテリー群の放電回数を互いに比較し、
    前記複数のバッテリー群のうち一つの放電回数が、前記あらゆる複数のバッテリー群の放電回数のうち最も少ない場合、前記放電回数の最も少ないバッテリー群を放電するように前記バッテリー制御信号を生成し、残りのバッテリー群は待機モードで動作するように前記バッテリー制御信号を生成し、
    前記第１緊急状況または前記第２緊急状況の終了如何を判断し、
    前記第１緊急状況または第２緊急状況が終了した後、前記放電回数の最も少ないバッテリー群の放電を中止させる前記バッテリー制御信号を生成することを特徴とする請求項７に記載の電力供給装置。
13. 前記制御部は、
    前記複数のバッテリー群の温度を互いに比較し、
    前記複数のバッテリー群のうち一つの温度が前記あらゆる複数のバッテリー群の温度のうち最も低い場合、前記温度の最も低いバッテリー群を放電するように前記バッテリー制御信号を生成して、前記第２電力が前記温度の最も低いバッテリー群の電力を含むようにし、残りのバッテリー群は待機モードで動作するように前記バッテリー制御信号を生成し、
    前記第１緊急状況または前記第２緊急状況の終了如何を判断し、
    前記第１緊急状況または第２緊急状況が終了した後、放電回数の最も少ないバッテリー群の放電を中止させる前記バッテリー制御信号を生成することを特徴とする請求項７に記載の電力供給装置。
14. 前記制御部は、
    前記外部電力ソースが停止すれば、前記第１緊急状況が発生したと判断し、
    前記外部負荷の要求電力が前記外部電力ソースの電力より大きければ、前記第２緊急状況が発生したと判断することを特徴とする請求項７に記載の電力供給装置。
15. 前記バッテリーパックは、
    前記第１バッテリー群の温度を感知し、前記感知された第１バッテリー群の温度を前記バッテリー管理システムに伝送する第１温度センサーと、
    前記第２バッテリー群の温度を感知し、前記感知された第２バッテリー群の温度を前記バッテリー管理システムに伝送する第２温度センサーと、をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
16. 外部デバイスに電力を供給するバッテリーパックであり、
    複数のバッテリー群に配列された複数のバッテリーと、
    前記バッテリー群それぞれのＳＯＣ、放電回数または温度状態をモニタリングし、前記外部デバイスの状態をモニタリングし、前記各バッテリー群の状態及び前記外部デバイスの状態によって、前記外部デバイスで電力を放電するように前記バッテリー群から少なくとも一つのバッテリー群を選択し、選択されずに残っているバッテリー群を待機モードで動作するように制御するバッテリー管理システムと、を備え、第１周期及び第２周期の緊急状況の発生時に前記バッテリー群の割り当てを変更させて電力を提供し、前記緊急状況の終了後、電力供給装置が正常状態に戻るまで前記電力を低減して供給し続けることを特徴とするバッテリーパック。
17. 複数のスィッチをさらに備え、
    各スィッチは、前記バッテリー群のうち一つ及び出力端子に連結され、
    前記バッテリー管理システムは、前記バッテリー群が前記出力端子に選択的に連結されるように前記スィッチを制御することを特徴とする請求項１６に記載のバッテリーパック。
18. 前記バッテリー管理システムは、
    前記複数のバッテリー群のＳＯＣ値の状態を互いに比較し、
    前記複数のバッテリー群のうち一つのＳＯＣ値が前記あらゆる複数のバッテリー群のＳＯＣ値のうち最も大きい場合、前記ＳＯＣ値の最も大きいバッテリー群を選択してその電力を前記外部デバイスに放電させ、残りのバッテリー群は待機モードで動作させることを特徴とする請求項１７に記載のバッテリーパック。
19. 前記バッテリー管理システムは、
    前記複数のバッテリー群の温度を互いに比較し、
    前記複数のバッテリー群のうち一つの温度が、前記あらゆる複数のバッテリー群の温度のうち最も低い場合、前記温度の最も低いバッテリー群を選択してその電力を前記外部デバイスに放電させ、残りのバッテリー群は待機モードで動作させることを特徴とする請求項１７に記載のバッテリーパック。
20. 前記バッテリー管理システムは、
    前記複数のバッテリー群の放電回数を互いに比較し、
    前記複数のバッテリー群のうち一つの放電回数が、前記あらゆる複数のバッテリー群の放電回数のうち最も少ない場合、前記放電回数の最も少ないバッテリー群を選択してその電力を前記外部デバイスに放電させ、残りのバッテリー群は待機モードで動作させることを特徴とする請求項１７に記載のバッテリーパック。

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