JP6475157B2 - バッテリー特性自動認識システム、それに適用されるバッテリー情報記憶装置、及びそれを利用したバッテリー管理装置の最適化方法 - Google Patents

バッテリー特性自動認識システム、それに適用されるバッテリー情報記憶装置、及びそれを利用したバッテリー管理装置の最適化方法 Download PDF

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Description

本発明は、バッテリー特性自動認識システム、それに適用されるバッテリー情報記憶装置、及びバッテリー特性自動認識方法に関する。より詳しくは、バッテリー情報記憶装置に保存されたバッテリー情報を認識することにより、バッテリーの特性に最適化された管理を行うバッテリー管理装置を含むバッテリー特性自動認識システム、それに適用されるバッテリー情報記憶装置、及びそれを利用したバッテリー管理装置の最適化方法に関する。
本出願は、２０１２年０３月２９日出願の韓国特許出願第１０−２０１２−００３２３６７号、及び２０１２年１２月２１日出願の韓国特許出願第１０−２０１２−０１５０５９１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。
一般に、電力貯蔵装置または電気自動車に使用されるバッテリーは、同種のセルから構成され、このようなバッテリーに接続されるバッテリー管理システム（ＢＭＳ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、すなわちバッテリー管理装置は、該当の種類のセル特性に合わせて定められた管理基準を有するように構成される。
しかし、使用されるバッテリーの種類が変われば、セルの特性も変わり、その場合、バッテリーに接続されるバッテリー管理装置も、セルの特性に合わせて最適化された管理基準を有するものに交換されねばならない。
しかし、最近、バッテリーのモデルがますます多様化するにつれて、バッテリーのモデル毎に相異なるバッテリー管理装置を適用することが困難であり、また単一システムで使用されるバッテリーの数の急増によって、今後、同一システム内で多様なモデルのバッテリーが混用される可能性も高まっているため、システム運用がますます難しくなる恐れがある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、別途の作業がなくても、バッテリー管理装置が多様なバッテリーモデルの特性を自動認識できるようにすることで、高効率のシステム運用を可能にすることを目的とする。
上記の課題を達成するため、本発明によるバッテリー特性自動認識システムは、バッテリーに関する情報を保存するバッテリー情報記憶装置と、前記バッテリー情報記憶装置に接続され、前記バッテリー情報記憶装置に保存されたバッテリー情報を参照して、管理基準を最適化するバッテリー管理装置とを含む。
望ましくは、前記バッテリー情報は、バッテリーのモデル情報及び特性情報のうち少なくとも一つを含むことができる。
望ましくは、前記バッテリーの特性情報は、定格電流、定格電圧、定格容量、開路電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）、充電率（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、及び充放電出力許容値に関する情報のうち少なくとも一つの情報を含むことができる。
望ましくは、前記バッテリー情報は、前記バッテリーのモデル情報を含むことができる。
本発明の一態様によれば、前記バッテリー管理装置には、前記バッテリーのモデル情報に対応するバッテリーモデルの前記特性情報が設定され得る。
望ましくは、前記バッテリー管理装置は、前記バッテリーのモデル情報に対応するバッテリーモデルに関する前記特性情報を参照して、管理基準を最適化することができる。
本発明の別の態様によれば、前記バッテリー管理装置は、前記バッテリーの特性情報を参照して管理基準を最適化することができる。
望ましくは、前記バッテリー管理装置には、基本管理基準が設定され得る。
望ましくは、前記バッテリー情報記憶装置は、メモリーカードであり得る。
望ましくは、前記バッテリー管理装置は、前記バッテリー情報記憶装置に接続される外部コネクターを備えることができる。
望ましくは、前記バッテリー特性自動認識システムは、前記バッテリー管理装置に接続されるバッテリーを更に含むことができる。
望ましくは、前記バッテリーは、前記外部コネクターに接続される接続ポートを備えることができる。
望ましくは、前記バッテリーは、前記バッテリー情報記憶装置が差し込まれる第１差込口を備えることができる。
望ましくは、前記バッテリー情報記憶装置は、前記バッテリーに内蔵され得る。
望ましくは、前記バッテリー管理装置は、前記バッテリー情報記憶装置が差し込まれる第２差込口を備えることができる。
また、上記の技術的課題を達成するため、本発明は、前記バッテリー特性自動認識システムが適用された電気自動車または電力貯蔵装置を提供する。
また、本発明は、バッテリー管理装置に接続されて前記バッテリー管理装置にバッテリー情報を提供するバッテリー情報記憶装置を提供し、前記バッテリー情報は、前記バッテリー管理装置のバッテリー管理基準を最適化する際に参照される。
望ましくは、前記バッテリー情報記憶装置は、バッテリーに内蔵又は脱着されるものであり得る。
望ましくは、前記バッテリー情報記憶装置は、前記バッテリー管理装置に脱着されるものであり得る。
なお、上記の技術的課題を果たすための本発明によるバッテリー管理装置の最適化方法は、バッテリーに関する情報を保存するバッテリー情報記憶装置を利用したものであって、（ａ）前記バッテリー情報記憶装置を前記バッテリー管理装置に接続する段階と、（ｂ）前記バッテリー管理装置が、前記バッテリー情報記憶装置に保存されたバッテリーの特性に関する情報を認識する段階と、（ｃ）前記バッテリー管理装置が、前記認識されたバッテリーの特性に関する情報によって管理基準を最適化する段階とを含む。
本発明によれば、システムに適用されるバッテリーモデルが変わる場合、及び／または一つのシステムに適用されるバッテリーモデルが多様な場合において、バッテリー管理装置がバッテリーのモデル毎の特性を自動認識することで、バッテリーの特性に最適化された管理基準に基づいてバッテリーを管理することができる。
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って、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をより理解させる役割をするものであるため、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。
本発明によるバッテリー特性自動認識システムを示したブロック図である。 本発明によるバッテリー及びバッテリー情報記憶装置を示した斜視図である。 本発明によるバッテリー及びバッテリー情報記憶装置を示した斜視図である。 本発明によるバッテリー管理装置の最適化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、本明細書及び特許請求の範囲で使用される用語や単語は、一般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〜図２ｂを参照して本発明によるバッテリー特性自動認識システム１を説明する。
図１は、本発明によるバッテリー特性自動認識システムを示したブロック図であり、図２ａ及び図２ｂは、本発明によるバッテリー及びバッテリー情報記憶装置を示した斜視図である。
図１〜図３を参照すれば、本発明によるバッテリー特性自動認識システム１は、バッテリー１０、バッテリー情報記憶装置２０、及びバッテリー管理装置３０を含む。
前記バッテリー１０は、少なくとも一つのセル（図示せず）、ケース１１、及び外部端子１２を含む。
前記セルは、バッテリー１０の用途などによって適用される個数が変わり得、複数個が適用される場合、互いに直列または並列で接続され得る。前記ケース１１は、内部にセルを収容するものであって、バッテリー情報記憶装置２０を脱着できるように設けられた差込口１３及びバッテリー管理装置３０が接続される接続ポート１４を備える。前記差込口１３の内部は、接続ポート１４に設けられた接続ピン１４ａと電気的に接続されることにより、バッテリー情報記憶装置２０とバッテリー管理装置３０とを互いに接続する。前記外部端子１２は、セルの正極及び負極に接続された電極リード（図示せず）に接続されるものであって、ケース１１の外部に引き出されてバッテリー管理装置３０に接続される。
なお、図２及び図３には、前記差込口１３がケース１１の外側に設けられる場合のみが示されているが、本発明がこれらに限定されることはない。すなわち、前記差込口１３は、ケース１１の内側に設けることも可能であり、バッテリー情報記憶装置２０がバッテリー１０自体に内蔵される場合には、省略することもできることは自明である。
前記バッテリー情報記憶装置２０は、バッテリー１０に関する多様な情報を保存する手段として、例えば差込口１４に脱着可能なメモリーカードの形態で具現され得る。前記バッテリー情報記憶装置２０は、接続ポート１４を介してバッテリー管理装置３０に接続されることにより、適用されるバッテリー１０に関する情報を提供する。ここで、前記バッテリー１０に関する情報とは、例えばバッテリー１０のモデル情報及び／または特性情報を意味する。前記モデル情報は、例えばモデル番号またはモデル名のように、モデルの種類を把握できる情報である。一方、前記特性情報は、バッテリー１０が有する定格容量、定格電圧、及び定格電流のような基本情報を始め、開路電圧、充電率、並びに充放電出力許容値などのように、バッテリー１０の性能または特性を示す情報を意味する。前記情報は、バッテリー管理装置３０がバッテリー１０の特性に合わせて最適化された基準に基づいてバッテリー１０を管理できるようにする。
なお、本発明の図２及び図３には、前記バッテリー情報記憶装置２０がメモリーカードの形態を有し、バッテリー１０に脱着される構造を有する場合のみが示されているが、本発明がこれらに限定されることはない。すなわち、前記バッテリー情報記憶装置２０は、バッテリー１０に関する情報を保存し、それをバッテリー管理装置３０に提供する役割を果たせるものであれば、その具体的な形態は制限なく適用可能である。従って、上述したように前記バッテリー情報記憶装置２０は、バッテリー１０の外側または内側に脱着可能な形態を有する場合だけでなく、ケース１１自体に内蔵される形態で具現する場合も可能であることは自明である。
前記バッテリー管理装置３０は、一般に、バッテリー管理システム（ＢＭＳ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と称されるものであって、バッテリー１０の外部端子１２に接続される。また、前記バッテリー管理装置３０は、外部コネクター（図示せず）が接続ポート１４に接続されることにより、バッテリー情報記憶装置２０に接続される。前記バッテリー管理装置３０は、バッテリー情報記憶装置２０からバッテリー１０に関する特性情報を読み込んだ後、それを参照して既設定された基本管理基準を、使用中のバッテリー１０に適した管理基準に最適化する。ここで、前記基本管理基準とは、既定の基本バッテリーモデルのために最適化された管理基準を意味する。
前記バッテリー管理装置３０は、最適化された管理基準に従ってバッテリー１０に対する管理動作を行うことで、バッテリー１０が最適な状態を維持できるようにする。前記管理動作としては、過充電または過放電の防止、及びセルバランシングなどが挙げられる。ここで、前記バッテリー管理装置３０の管理動作は、多様な意味に理解され得る。例えば、前記管理動作を、直接的な制御動作を除いたものであって、単にバッテリー１０の現状態に関する情報及びそれを管理基準と比較して評価した情報などを、外部コントローラＣに提供する動作のみを意味するものとし得る。一方、前記バッテリー管理装置３０が別途のコントローラを含む概念である場合には、直接的な制御動作を行うことも可能である。
前記管理基準の最適化過程についての詳しい説明において、バッテリー１０の充電電圧に対する管理基準を例に挙げて説明する。すなわち、前記充電電圧に対する基本管理基準が、許容可能な最大充電電圧が４．２Ｖであるバッテリーに最適化されている場合、バッテリー管理装置３０は、モニタリングされたバッテリー１０の充電電圧が４．２Ｖに到達すれば、充電を中断する管理動作を行うようになる。前記バッテリー１０が他のモデルに入れ替わった場合、許容可能な最大充電電圧に関する新たな情報が保存されたバッテリー情報記憶装置２０が、バッテリー管理装置３０に接続される。これによって、前記バッテリー管理装置３０は、バッテリー情報記憶装置２０から新たな情報を読み込んだ後、それに従って管理基準を最適化することで、バッテリー１０を最適な状態で管理することができる。
また、それぞれの前記バッテリーモデルに関する特性情報を、バッテリー管理装置３０自体に直接設定することも可能である。この場合、前記バッテリー管理装置３０は、バッテリー情報記憶装置２０に保存された情報のうちモデル情報を読み込んだ後、それに対応するモデルの特性情報を参照して管理基準を最適化する。
なお、図示されていないが、前記バッテリー情報記憶装置２０は、バッテリー管理装置３０に脱着可能な形態を有することもできる。この場合、前記バッテリー管理装置３０は、バッテリー情報記憶装置２０が差し込まれる差込口（図示せず）を備えることができる。
上述したように、本発明によるバッテリー特性自動認識システム１は、バッテリーモデルが変わる度に新しいモデルに適した管理基準を有するバッテリー管理装置３０を用意する必要がなく、バッテリーのモデルに応じてバッテリー管理装置３０の管理基準を最適化できるようにするため、システムを効率的に運用することができる。
前記バッテリー特性自動認識システム１は、例えば電気自動車または電力貯蔵システムに適用された形態で提供され得る。
前記電気自動車の場合、消耗したバッテリーを充電所で直接充電して、運行に必要な電力を供給される場合の外に、予め用意した充電済みのバッテリーに入れ替えて使用することもできる。このような場合、相異なる特性を有するバッテリーが混用され得るが、本発明によるバッテリー特性自動認識システム１を適用する場合、従来のバッテリー管理装置３０をそのまま使用することができる。
前記電力貯蔵システムの場合も、一般に非常に多数のバッテリーが使用されるため、多様なモデルのバッテリーが混用され得るが、本発明によるバッテリー特性自動認識システム１を適用する場合、バッテリーモデルの種類に関係なく従来のバッテリー管理装置３０をそのまま使用することができる。
次に、図３を参照して本発明によるバッテリー管理装置の最適化方法を説明する。
図３は、本発明によるバッテリー管理装置の最適化方法を示したフロー図である。
図３を参照すれば、本発明によるバッテリー管理装置の最適化方法は、バッテリー情報記憶装置２０を接続する段階Ｓ１、バッテリー情報を認識する段階Ｓ２、及び管理基準を最適化する段階Ｓ３を含む。
前記Ｓ１段階は、バッテリー１０に関する情報を保存するバッテリー情報記憶装置２０をバッテリー管理装置３０に接続する段階である。前記Ｓ１段階は、脱着型のバッテリー情報記憶装置２０をバッテリー１０の差込口１３に接続する段階、及びバッテリー管理装置３０を接続ポート１４に接続する段階を含む。但し、前記バッテリー情報記憶装置２０が内蔵型である場合には、バッテリー情報記憶装置２０を差込口１３に差し込む段階を省略することができる。
前記Ｓ２段階は、バッテリー管理装置３０が、バッテリー情報記憶装置２０から提供されるバッテリー情報を読み込む段階である。前記Ｓ２段階におけるバッテリー情報は、バッテリーのモデル情報及び／または特性情報を含む。
前記Ｓ３段階は、バッテリー管理装置３０が読み込んだバッテリー情報を利用して、バッテリー１０に対する管理基準を最適化する段階である。前記バッテリー管理装置３０は、読み込んだバッテリー情報がモデル情報である場合には、バッテリー管理装置３０自体に予め設定されている前記モデルに関する特性情報を参照して、管理基準を最適化する。一方、前記バッテリー管理装置３０は、読み込んだバッテリー情報が特性情報である場合には、それを直接参照して管理基準を最適化する。
なお、前記バッテリー管理装置３０は、Ｓ１段階においてバッテリー情報記憶装置２０がバッテリー管理装置３０に接続されていない場合、予め設定された基本モデルに関する特性情報を利用して、管理基準を最適化する。
本発明の説明において、図１〜図３に示された本発明の望ましい実施形態によるバッテリー特性自動認識システム１に対する各構成は、物理的に区別される構成要素というよりは論理的に区別される構成要素として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、各構成要素が統合または分離されても、本発明の論理構成による機能を実現できれば、本発明の範囲内であると解釈されねばならず、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ことは勿論である。
以上、本発明を限定された実施形態及び図面によって説明したが、本発明は、これらによって限定されず、本発明が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勿論である。
１ バッテリー特性自動認識システム
１０ バッテリー
１１ ケース
１２ 外部端子
１３ 差込口
１４ 接続ポート
１４ａ 接続ピン
２０ バッテリー情報記憶装置
３０ バッテリー管理装置
Ｃ コントローラ

Claims (6)

  1. バッテリーに関する情報を保存するバッテリー情報記憶装置と、
    前記バッテリー情報記憶装置に接続され、前記バッテリー情報記憶装置に保存されたバッテリー情報を参照して、管理基準を最適化するバッテリー管理装置と
    を含み、
    前記バッテリー情報記憶装置は、バッテリーに着脱可能なメモリーカードであり、バッテリーの接続ポートを介して前記バッテリー管理装置に着脱可能に構成され、
    前記バッテリー管理装置には、既定の基本バッテリーモデルのために最適化された管理基準である基本管理基準が設定され、
    前記バッテリー管理装置は、前記バッテリー情報記憶装置に保存されたバッテリー情報を参照して前記基本管理基準を変更させ、
    前記バッテリー情報は、バッテリーのモデル情報を含み、
    前記バッテリー管理装置には、前記バッテリーのモデル情報に対応するバッテリーモデルの特性情報が設定されており、
    前記バッテリー管理装置は、前記バッテリーのモデル情報に対応する前記バッテリーモデルの特性情報を参照して、管理基準を最適化する、バッテリー特性自動認識システム。
  2. 前記バッテリー情報が、バッテリーの特性情報をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー特性自動認識システム。
  3. 前記バッテリーの特性情報が、定格電流、定格電圧、定格容量、開路電圧、充電率、及び充放電出力許容値に関する情報のうち少なくとも一つの情報を含むことを特徴とする請求項２に記載のバッテリー特性自動認識システム。
  4. 前記バッテリー管理装置が、前記バッテリーの特性情報を参照して管理基準を最適化することを特徴とする請求項３に記載のバッテリー特性自動認識システム。
  5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載のバッテリー特性自動認識システムが適用されたことを特徴とする電気自動車。
  6. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載のバッテリー特性自動認識システムが適用されたことを特徴とする電力貯蔵装置。
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