JP6494762B2

JP6494762B2 - バッテリー装置

Info

Publication number: JP6494762B2
Application number: JP2017531483A
Authority: JP
Inventors: スン，チャン−ヒュン; リー，サン−フーン; キム，ヨン−ファン
Original assignee: エルジー・ケム・リミテッド
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2016-02-24
Publication date: 2019-04-03
Anticipated expiration: 2036-02-24
Also published as: EP3200312A4; CN107078531B; PL3200312T3; EP3200312A1; WO2016137230A1; EP3200312B1; US10348107B2; JP2017538390A; CN107078531A; KR101787639B1; US20170317512A1; KR20160103404A

Description

本発明は、バッテリー装置に関し、特に突入電流（ｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｎｅｔ）による負荷キャパシタまたはバッテリー装置に含まれた部品の損傷を防止できるバッテリー装置に関する。

本出願は、２０１５年２月２４日出願の韓国特許出願第１０−２０１５−００２５８６５号に基づく優先権を主張し、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。

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用いる自動車は大気汚染など深刻な公害を起こしている。そこで、近年、公害発生を減らすため、バッテリー装置から出力される電気エネルギーによって作動する電気自動車またはハイブリッド自動車が開発されている。

電気またはハイブリッド自動車のバッテリー装置は、複数のバッテリーセルが直列及び／または並列で連結されてエネルギーを貯蔵及び提供するバッテリーを含むことがある。また、バッテリー装置は、充放電回路を含む周辺回路を含み、前記周辺回路は印刷回路基板として製作された後、バッテリーセルと電気的に結合される。

このようなバッテリー装置において、バッテリーが外部電源と連結されれば、充放電回路を通じて外部電源が供給されてバッテリーセルが充電され、逆にバッテリーが負荷と連結されれば、バッテリーセルの電源が充放電回路を通じて負荷に供給される。

前記充放電回路はバッテリーと外部電源及び負荷との間でバッテリーセルの充放電を制御する。充放電回路は、充電電流または放電電流が流れる線路に充電ＭＯＳＦＥＴ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｉｌｉｃｏｎＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）スイッチ及び放電ＭＯＳＦＥＴスイッチを含むことがある。

一方、バッテリーを電源として用いる自動車内の電子電気製品、例えばＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）、モータ、電力変換装置などの負荷は、バッテリーと連結された導電線に高周波電流を誘起することがある。高周波電流はバッテリーに負担を加え、高周波電流が流れる導電線にはノイズが発生する。それを解決するため、モータまたは電力変換装置などの負荷の前段には負荷キャパシタを取り付ける。負荷キャパシタは高周波のスイッチング電流が負荷の外部に放出されることを防止することで、バッテリーを用いた安定的な電源供給を保障するための手段である。

しかし、電源入力端に負荷キャパシタが備えられた負荷がバッテリーに直接連結される場合は、負荷側に瞬間的に突入電流が流れることがある。瞬間的に発生した突入電流は充放電スイッチ及び負荷キャパシタを損傷させ、各素子の寿命を短縮させるか又は駆動不良の原因になり得る。

本発明は、突入電流による充放電スイッチの損傷を防止できるバッテリー装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、負荷キャパシタ側への電流流入速度を低減させ、負荷キャパシタの損傷を防止できるバッテリー装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、充電時、外部からバッテリー側に流れる高周波電流を遮断できるバッテリー装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によるバッテリー装置は、バッテリー；前記バッテリーの充放電を制御する充放電スイッチ部；前記バッテリーと前記充放電スイッチ部との間に設けられ、前記バッテリーの放電時に充電されるプリチャージ部；及び前記充放電スイッチ部のターンオフ時に前記プリチャージ部に充電された電荷を放電させる放電部を含む。
望ましくは、前記充放電スイッチは、前記バッテリーと負荷との間に設けられた第１及び第２スイッチを含む。
一態様において、本発明によるバッテリー装置は、前記負荷と並列で連結された負荷キャパシタをさらに含む。
望ましくは、本発明によるバッテリー装置は、前記第１及び第２スイッチを制御する駆動部をさらに含む。

他の態様において、前記駆動部は、前記バッテリーの状態を検出する状態検出部；前記状態検出部の検出データを用いて前記充放電スイッチ部を駆動させるための制御信号を生成する制御部；及び前記制御信号を前記充放電スイッチ部に出力する信号出力部を含む。
望ましくは、前記駆動部は、前記状態検出部の検出データと基準データとを比べて前記第１及び第２スイッチを制御する。
望ましくは、前記プリチャージ部は、前記バッテリーと第１スイッチとの間に設けられた少なくとも１つのキャパシタを含む。
前記少なくとも１つのキャパシタは、前記第１及び第２スイッチがターンオンして前記バッテリーが放電するときに充電される。
望ましくは、前記プリチャージ部は、前記負荷キャパシタより先に充電されて前記負荷キャパシタの充電時間を調節する。
望ましくは、前記放電部は、前記プリチャージ部と駆動部との間に設けられたダイオードを含む。
望ましくは、前記ダイオードは、前記第１及び第２スイッチがターンオフした後、前記プリチャージ部に充電された電荷を放電させる。

本発明の実施例によるバッテリー装置は、バッテリーと充放電スイッチ部との間にプリチャージ部及び放電部を設ける。プリチャージ部が設けられることで、放電スイッチがターンオンしてバッテリーが放電するとき、負荷キャパシタの充電を遅らせることができ、突入電流による負荷キャパシタ及び充放電スイッチ部の損傷を防止することができる。また、放電部は、放電スイッチがターンオフするとき、プリチャージ部に充電された電荷を放電させることで、充放電スイッチ部の駆動を速めることができる。さらに、外部からバッテリー側に高周波電流が流れても、プリチャージ部が高周波電流をフィルタリングするため、高周波電流によってバッテリーが損傷することを効果的に防止することができる。

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例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。
本発明の一実施例によるバッテリー装置の構成図である。従来技術と本発明の実施例とによるバッテリー装置を用いて負荷に放電電流を供給する場合、負荷キャパシタの電圧変化を比べたグラフである。本発明の他の実施例によるバッテリー装置の構成図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明する。しかし、本発明は、後述される実施例によって限定されるものではなく、他の多様な形態で具現され得る。本実施例は単に本発明の開示を完全にして、通常の知識を持つ者に発明の範疇を完全に理解させるために提供されるものである。

図１は、本発明の一実施例によるバッテリー装置の構成図である。
図１を参照すれば、本発明の一実施例によるバッテリー装置は、電気エネルギーを貯蔵及び提供するバッテリー１００、バッテリー１００から電気エネルギーの提供を受ける負荷２００、バッテリー１００と負荷２００との間に設けられ、バッテリー１００の充放電を制御する充放電スイッチ部３００、充放電スイッチ部３００の駆動を制御する駆動部４００、バッテリー１００の放電時にプリチャージングされるプリチャージ部５００、及びプリチャージ部５００の電荷を放電させる放電部６００を含むことができる。

また、本発明の実施例によるバッテリー装置は、選択的に、負荷２００に並列で連結された負荷キャパシタＣｉ、及び充放電スイッチ部３００を保護する保護部７００をさらに含むことができる。

前記バッテリー１００は、電気エネルギーを貯蔵し提供する。このようなバッテリー１００は、充放電可能な複数のバッテリーセルを含むことができる。また、バッテリー１００は、少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールを含むことができ、各バッテリーモジュールは複数のバッテリーセルを含むことができる。複数のバッテリーモジュールは、バッテリー１００や負荷２００などの仕様に合わせて多様な方法で直列及び／または並列連結でき、複数のバッテリーセルも直列及び／または並列で連結することができる。

ここで、バッテリーセルの種類は特に限定されず、例えば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構成することができる。

負荷２００は、バッテリー１００を充電するための充電部を含むことができ、バッテリー１００から提供される電気エネルギーによって駆動される電気電子製品を含む。

充電部は、バッテリー１００を充電するための充電器及びコネクタを含むことができる。また、電気電子製品は、例えばバッテリー１００から電気エネルギーの提供を受けて駆動可能な電気自動車内のモータを含み、バッテリー１００から提供される電気エネルギーを変換させるインバータのような電力変換装置を含むことができる。また、負荷２００は、電気自動車だけでなく、スマートフォンなど充放電可能なバッテリー１００によって駆動される多様な電気電子製品を含む。

一方、負荷２００と並列で連結された負荷キャパシタＣｉを提供することができる。負荷キャパシタＣｉは、高周波のスイッチング電流が負荷２００の外部に放出されることを防止することで、バッテリー１００を用いた安定的な電源供給を保障するために提供される。

充放電スイッチ部３００は、バッテリー１００と負荷２００との間の電流経路に設けられ、バッテリー１００の充電及び放電を制御する。充放電スイッチ部３００は、第１スイッチ３１０及び第２スイッチ３２０を含むことができる。

すなわち、充放電スイッチ部３００は、バッテリー１００と負荷２００との間に設けられるが、第１スイッチ３１０をバッテリー１００側に設け、第２スイッチ３２０を負荷２００側に設けることができる。第１及び第２スイッチ３１０、３２０は、バッテリー１００が充電及び放電するとき、同時に駆動でき、一方が選択的に駆動することもできる。

第１スイッチ３１０は、第１ＦＥＴ３１１及び第１寄生ダイオード３１２を含むことができる。第１ＦＥＴ３１１は、ドレイン端子及びソース端子がバッテリー１００の電流経路、すなわち第１ノードＱ１と第２ノードＱ２との間に設けられる。また、第１ＦＥＴ３１１は、ゲート端子が駆動部４００と電気的に連結される。このとき、第１ＦＥＴ３１１のゲート端子は、保護部７００の第１抵抗Ｒ１を通じて駆動部４００と連結される。したがって、第１ＦＥＴ３１１は駆動部４００から第１抵抗Ｒ１を通じて出力される制御信号によって駆動され、充電時にバッテリー１００に電流を印加し、放電時にバッテリー１００の放電電流を負荷２００に印加する役割を果たす。第１寄生ダイオード３１２は、第１ＦＥＴ３１１に並列で連結される。すなわち、第１寄生ダイオード３１２は、第１ＦＥＴ３１１のソース端子とドレイン端子との間に順方向に連結される。第１寄生ダイオード３１２は、第１ＦＥＴ３１１がターンオンしてバッテリー１００が充電及び／または放電するとき、放電電流の経路を遮断する。したがって、バッテリー１００が充電されるとき、第１寄生ダイオード３１２によってバッテリー１００の充電と放電とが同時に行われる現象が防止され、バッテリー１００の安全性を向上させることができる。

第２スイッチ３２０は、第２ＦＥＴ３２１及び第２寄生ダイオード３２２を含むことができる。第２ＦＥＴ３２１は、ソース端子及びドレイン端子がバッテリー１００の電流経路、すなわち第２ノードＱ２と第３ノードＱ３との間に設けられる。また、第２ＦＥＴ３２１は、ゲート端子が駆動部４００と電気的に連結される。このとき、第２ＦＥＴ３２１のゲート端子は、保護部７００の第２抵抗Ｒ２を通じて駆動部４００と連結される。したがって、第２ＦＥＴ３２１は駆動部４００から第２抵抗Ｒ２を通じて出力される制御信号によって駆動され、充電時にバッテリー１００に電流を印加し、放電時にバッテリー１００の放電電流を負荷２００に印加する役割を果たす。第２寄生ダイオード３２２は、第２ＦＥＴ３２１に並列で連結される。すなわち、第２寄生ダイオード３２２は、第２ＦＥＴ３２１のソース端子とドレイン端子との間に順方向に連結される。第２寄生ダイオード３２２は、バッテリー１００が充電及び／または放電するとき、充電電流の経路を遮断する。したがって、バッテリー１００が放電するとき、第２寄生ダイオード３２２によってバッテリー１００の充電と放電とが同時に行われる現象が防止され、バッテリー１００の安全性を向上させることができる。

駆動部４００は、充放電スイッチ部３００を駆動させるための制御信号を出力する。すなわち、駆動部４００は、第１ＦＥＴ３１１のゲート端子及び第２ＦＥＴ３２１のゲート端子に連結され、第１ＦＥＴ３１１及び第２ＦＥＴ３２１をそれぞれ駆動する。駆動部４００は、バッテリー１００が充電及び放電するとき、第１ＦＥＴ３１１及び第２ＦＥＴ３２１をそれぞれターンオンさせ、他の場合にはそれぞれターンオフさせることができる。このとき、第１ＦＥＴ３１１及び第２ＦＥＴ３２１をターンオンさせる制御信号はロジックハイ信号であり、第１ＦＥＴ３１１及び第２ＦＥＴ３２１をターンオフさせる制御信号はロジックロー信号であり得る。一方、駆動部４００は、バッテリー管理システム（ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）内に設けることができる。

プリチャージ部５００は、バッテリー１００と第１スイッチ３１０との間に設けることができる。プリチャージ部５００は、第１ＦＥＴ３１１のゲート端子とドレイン端子との間に連結された少なくとも１つのキャパシタＣｓを含むことができる。すなわち、少なくとも１つのキャパシタＣｓは第１ノードＱ１と第４ノードＱ４との間に設けられる。キャパシタＣｓが複数設けられる場合は、第１ノードＱ１と第４ノードＱ４との間に並列で連結され得る。このような少なくとも１つのキャパシタＣｓを含むプリチャージ部５００は、第１及び第２スイッチ３１０、３２０がターンオンするとき、負荷キャパシタＣｉの電圧が上昇する傾きを制御し、負荷キャパシタＣｉ側に突入電流が流れる現象を防止するようにする。すなわち、第１及び第２スイッチ３１０、３２０がターンオンしてバッテリー１００が放電するとき、キャパシタＣｓを含むプリチャージ部５００が充電されてから負荷キャパシタＣｉが充電されるため、負荷キャパシタＣｉが急激に充電されないようにすることで、負荷キャパシタＣｉ側に突入電流が流れることを防止することができる。したがって、突入電流による充放電スイッチ部３００の損傷を防止でき、負荷キャパシタＣｉの寿命を延長させることができる。ここで、プリチャージ部５００は、キャパシタＣｓの容量またはキャパシタＣｓの数によって負荷キャパシタＣｉの電圧が上昇する傾きを調節することができる。すなわち、キャパシタＣｓの容量が大きいほど負荷キャパシタＣｉの充電時間を延長でき、キャパシタＣｓの数が増加するほど負荷キャパシタＣｉの充電時間を延長することができる。

放電部６００は、プリチャージ部５００に充電された電荷を放電させるために設けられる。放電部６００はダイオードＤ１を含むことができる。放電部６００は、プリチャージ部５００と駆動部４００との間に設けられる。すなわち、ダイオードＤ１は、第４ノードＱ４と第６ノードＱ６の間に設けることができる。放電部６００は、第１及び第２スイッチ３１０、３２０をターンオフさせるとき、プリチャージ部５００、すなわちキャパシタＣｓに充電された電荷を放電させて第１及び第２スイッチ３１０、３２０を迅速にターンオフさせる。

一方、充放電スイッチ部３００を保護するための保護部７００をさらに設けることができる。保護部７００は複数の抵抗Ｒ１〜Ｒ４を含むことができる。第１抵抗Ｒ１は第１ＦＥＴ３１１のゲート端子と駆動部４００との間、すなわち第４ノードＱ４と第６ノードＱ６との間に連結され、第２抵抗Ｒ２は第２ＦＥＴ３２１のゲート端子と駆動部４００との間、すなわち第５ノードＱ５と第６ノードＱ６との間に連結される。また、第３抵抗Ｒ３は第１ＦＥＴ３１１のソース端子とゲート端子との間、すなわち第２ノードＱ２と第４ノードＱ４との間に連結され、第４抵抗Ｒ４は第２ＦＥＴ３２１のソース端子とゲート端子との間、すなわち第２ノードＱ２と第５ノードＱ５との間に連結される。ここで、第１抵抗Ｒ１及び第２抵抗Ｒ２は、駆動部４００から出力される信号のインパルス成分を吸収する役割を果たし、それぞれ第１ＦＥＴ３１１及び第２ＦＥＴ３２１を保護する。また、第３抵抗Ｒ３及び第４抵抗Ｒ４は、それぞれ第１ＦＥＴ３１１及び第２ＦＥＴ３２１のゲート端子とソース端子との間の負の電圧差を形成して、ソース端子とドレイン端子との間で流れる初期電流量を調節する役割を果たす。

以下、上述した本発明の一実施例によるバッテリー装置の駆動方法を説明する。
バッテリー１００を充電するとき、バッテリー１００は負荷２００の代わりにコネクタを用いて電源供給装置（図示せず）と連結され、駆動部４００は充放電スイッチ部３００の第１及び第２スイッチ３１０、３２０にロジックハイレベルの制御信号を出力する。それによって第１スイッチ３１０の第１ＦＥＴ３１１と第２スイッチ３２０の第２ＦＥＴ３２１がターンオンする。したがって、充電器から電源がバッテリー１００に印加されてバッテリー１００が充電される。このとき、第１スイッチ３１０の第１寄生ダイオード３１２がバッテリー１００の放電電流の経路を遮断する。

また、負荷２００に電気エネルギーを供給するためバッテリー１００を放電するとき、駆動部４００は充放電スイッチ部３００の第１及び第２スイッチ３１０、３２０にロジックハイレベルの制御信号を出力する。それによって第１ＦＥＴ３１１及び第２ＦＥＴ３２１がそれぞれターンオンする。したがって、バッテリー１００から負荷２００に電気エネルギーが提供されるが、このときプリチャージ部５００の少なくとも１つのキャパシタＣｓが充電された後、負荷キャパシタＣｉが充電される。すなわち、バッテリー１００の電源が負荷キャパシタＣｉを充電する前にキャパシタＣｓが充電される。したがって、負荷キャパシタＣｉの電圧上昇速度、すなわち充電速度を調節することができる。それにより、負荷キャパシタＣｉの急激な充電で発生する突入電流による充放電スイッチ部３００の損傷を防止することができる。一方、バッテリー１００が放電するとき、第２スイッチ３２０の第２寄生ダイオード３２２がバッテリー１００の充電電流の経路を遮断する。

負荷２００への電源の供給が完了すれば、駆動部４００は第１及び第２スイッチ３１０、３２０にロジックローレベルの制御信号を出力して、第１ＦＥＴ３１１及び第２ＦＥＴ３２１をターンオフさせる。このとき、放電部６００がプリチャージ部５００に充電された電荷を放電させることができる。すなわち、ダイオードＤ１を含む放電部６００がプリチャージ部５００と駆動部４００との間に設けられ、駆動部４００が第１ＦＥＴ３１１及び第２ＦＥＴ３２１をターンオフさせるためにロジックローレベルの信号を出力するため、放電部６００はプリチャージ部５００に充電された電荷を駆動部４００を通じて放電させるようになる。したがって、第１及び第２スイッチ３１０、３２０のターンオフを迅速に行うことができる。また、第１ＦＥＴ３１１及び第２ＦＥＴ３２１がターンオフすることで、負荷キャパシタＣｉに充電された電荷が放電する。

図２は、従来のバッテリー装置と本発明の実施例とによるバッテリー装置のバッテリーが放電するとき、負荷キャパシタの電圧波形を示した図である。
本発明によるバッテリー装置は、プリチャージ部及び放電部を含む。図２の（ａ）に示されたように、従来のバッテリー装置はバッテリー放電時に突入電流によって負荷キャパシタが急激に充電される。しかし、図２（ｂ）に示されたように、本発明によるバッテリー装置は負荷キャパシタが制限された電流によって徐々に充電されることが分かる。すなわち、本発明によるバッテリー装置は、プリチャージ部が設けられ、バッテリー放電時にプリチャージ部が先に充電されてから負荷キャパシタが充電されるため、負荷キャパシタの充電速度を従来より遅らせることができる。一方、充放電スイッチ部をターンオフする場合は、従来技術と本発明とで負荷キャパシタの放電速度に大きい差が見られなかった。

図３は、本発明の他の実施例によるバッテリー装置の構成図である。
図３を参照すれば、本発明の他の実施例によるバッテリー装置は電気エネルギーを貯蔵及び提供するバッテリー１００；バッテリー１００から電気エネルギーの提供を受ける負荷２００；バッテリー１００と負荷２００との間に設けられ、バッテリー１００の充放電を制御する充放電スイッチ部３００；充放電スイッチ部３００の駆動を制御し、状態検出部４１０、制御部４２０及び信号出力部４３０を含む駆動部４００；バッテリー１００の放電時にプリチャージングされるプリチャージ部５００；プリチャージ部５００の電荷を放電させる放電部６００；選択的に負荷２００に並列で連結された負荷キャパシタＣｉ；及び充放電スイッチ部３００を保護する保護部７００を含むことができる。

本発明の他の実施例は、駆動部４００が状態検出部４１０、制御部４２０及び信号出力部４３０を含む点で上述した実施例と異なる。前記状態検出部４１０、制御部４２０及び信号出力部４３０を含む駆動部４００は、バッテリーの状態を管理するバッテリー管理システム内に設けることができる。

状態検出部４１０はバッテリー１００の少なくとも一領域に設けられ、バッテリー１００の状態を検出する。例えば、状態検出部４１０はバッテリー１００の電圧、温度及び電流などを測定する。状態検出部４１０は、バッテリーの電圧を測定する電圧測定部（図示せず）及びバッテリーの温度を測定する温度測定部（図示せず）を含むことができる。また、状態検出部４１０は、バッテリーの電流を測定する電流測定部（図示せず）をさらに含むことができる。電圧測定部は、例えばバッテリー１００の一端及び他端、すなわち正極端子及び負極端子に連結されてバッテリー１００の電圧を測定できるが、バッテリー１００の正極端子と負極端子との電圧差を測定することでバッテリー１００の電圧状態を測定することができる。また、温度測定部は、バッテリー１００の少なくとも一領域に設けられ、バッテリー１００の少なくとも一領域の温度を測定することができる。例えば、温度測定部は、複数のバッテリーモジュールにそれぞれ連結されて各バッテリーモジュールの温度を測定でき、バッテリー１００の複数の領域に設けられて各領域の温度を測定することができる。

前記電圧測定部は公知の電圧測定回路を含み、前記温度測定部は熱電対を含み、前記電流測定部はホールセンサのような電流測定素子を含む。しかし、本発明がこれらに限定されることはない。

制御部４２０は、状態検出部４１０と連結され、状態検出部４１０からバッテリー１００の状態データの入力を受ける。また、制御部４２０は、バッテリー１００の状態データによる制御信号を生成し、信号出力部４３０に供給する。すなわち、制御部４２０は、状態検出部４１０によって検出されたバッテリー１００の電圧、温度、電流などのデータを用いて充放電スイッチ部３００を制御するための制御信号を生成する。一方、制御部４２０は、バッテリー１００の状態に合わせた制御信号を生成するため、メモリ装置のような記憶部（図示せず）に保存されたデータを参照することができる。例えば、記憶部にはバッテリー１００の電圧、温度、及びそれに対応するバッテリー１００の充放電量が保存されたルックアップテーブルが設けられ、制御部４２０は状態検出部４１０から入力された電圧及び温度などのデータをルックアップテーブルに保存されたデータと対照し、それに対応するバッテリー１００の充放電量に合わせて充放電制御信号を生成する。すなわち、制御部４２０は状態検出部４１０の検出データを記憶部の基準データと比べ、バッテリー１００が過充電状態である場合、第１及び第２スイッチ３１０、３２０をターンオフさせるための制御信号を生成し、バッテリー１００の充電量が足りない場合は、第１及び第２スイッチ３１０、３２０を充電モードにターンオンさせるための制御信号を生成する。このようにバッテリー１００の状態によってバッテリー１００の充放電を制御することで、バッテリー１００を最適の条件で管理することができる。例えば、バッテリー１００の過放電、満放電、満充電及び過充電などの状態に合わせてバッテリー１００の充放電を制御することで、バッテリー１００を最適の条件で管理することができる。

信号出力部４３０は、第１スイッチ３１０に制御信号を出力する第１信号出力部４３１、及び第２スイッチ３２０に制御信号を出力する第２信号出力部４３２を含むことができる。第１信号出力部４３１は、第１抵抗Ｒ１を通じて第１ＦＥＴ３１１のゲート端子に連結され、制御部４２０の制御信号によって第１ＦＥＴ３１１のターンオン及びターンオフを制御することができる。すなわち、第１信号出力部４３１はバッテリー１００の過放電、満放電、満充電または過充電に合わせて出力される制御信号によって第１ＦＥＴ３１１をターンオンまたはターンオフさせる。また、第２信号出力部４３２は、第２抵抗Ｒ２を通じて第２ＦＥＴ３２１のゲート端子に連結され、制御部４２０の制御信号によって第２ＦＥＴ３２１のターンオン及びターンオフを制御することができる。すなわち、第２信号出力部４３２はバッテリー１００の過放電、満放電、満充電または過充電に合わせて出力される制御信号によって第２ＦＥＴ３２１をターンオンまたはターンオフさせる。

以上のように、本発明の技術的思想を実施例を挙げて具体的に説明したが、上述された実施例は本発明を説明するためのものであって、制限するものではないことを理解せねばならない。また、本発明の技術分野に属する当業者は本発明の技術思想の範囲内で多様な実施例が可能であることを理解できるであろう。

本発明の実施例によるバッテリー装置は、バッテリーと充放電スイッチ部との間にプリチャージ部及び放電部を設けることができる。プリチャージ部が設けられることで、放電スイッチがターンオンしてバッテリーが放電するとき、負荷キャパシタの充電を遅らせることができ、突入電流による負荷キャパシタ及び充放電スイッチ部の損傷を防止することができる。また、放電部は、放電スイッチがターンオフするとき、プリチャージ部に充電された電荷を放電させることで、充放電スイッチ部の駆動を速めることができる。さらに、外部からバッテリー側に高周波電流が流れてもプリチャージ部が高周波電流をフィルタリングするため、高周波電流によるバッテリーの損傷を効果的に防止することができる。

Claims

充放電制御を備えたバッテリー装置であって、
バッテリーと、
負荷と、
負荷キャパシタＣｉと、
前記バッテリーと前記負荷との間に設けられ、前記バッテリーの充放電を制御する充放電スイッチ部と、
前記充放電スイッチ部の駆動を制御する駆動部と、
前記バッテリーと前記充放電スイッチ部との間に設けられ、バッテリーの放電時に充電される、少なくとも１つのキャパシタＣｓを備えたプリチャージ部と、
前記充放電スイッチ部のターンオフ時に前記プリチャージ部に充電された電荷を放電させる放電部とを備えてなり、
前記放電部は、前記少なくとも１つのキャパシタＣｓと前記駆動部との間に設けられたダイオードを備えてなり、
前記充放電スイッチ部が、前記バッテリーと前記負荷との間の電流経路上で前記負荷側に向かって順次設けられた第１スイッチ及び第２スイッチを備えてなり、
前記ダイオードは、前記第１スイッチのゲート端子と前記駆動部との間に設けられ、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチがターンオンし、前記バッテリーが放電する際、前記プリチャージ部における前記キャパシタＣｓが充電された後に、前記負荷キャパシタＣｉが充電されてなるものであり、
前記放電部は、前記プリチャージ部における前記キャパシタＣｓに充電された電荷を放電させて、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをターンオフさせるものであり、
第１スイッチは、第１ＦＥＴと、第１寄生ダイオードとを備えてなり、
前記第１寄生ダイオードは、前記第１ＦＥＴがターンオンし、前記バッテリーが充電及び／又は放電する際、放電電流の経路を遮断し、前記第１寄生ダイオードが、前記バッテリーが充電される際、前記バッテリーの充電と放電とが同時に行われることを防止するものであり、
前記第２スイッチは、第２ＦＥＴと、第２寄生ダイオードとを備えてなり、
前記第２寄生ダイオードは、前記第２ＦＥＴがターンオンし、前記バッテリーが充電及び／又は放電する際、充電電流の経路を遮断し、前記第２寄生ダイオードが、前記バッテリーが放電される際、前記バッテリーの充電と放電とが同時に行われることを防止するものであり、
前記駆動部は、ロジックハイ制御信号を出力し、前記第１ＦＥＴ及び前記第２ＦＥＴをターンオンさせ、又は、ロジックロー制御信号を出力し、前記第１ＦＥＴ及び前記第２ＦＥＴをターンオフさせ、前記充放電スイッチ部を駆動させるものであり、
前記負荷に電気エネルギーを供給するため前記バッテリーを放電する際、前記駆動部は前記第１スイッチ及び第２スイッチにロジックハイ制御信号を出力し、前記第１ＦＥＴ及び前記第２ＦＥＴをターンオンさせるものであり、
前記負荷に電気エネルギーを供給が完了した際、前記駆動部は前記第１スイッチ及び第２スイッチにロジックロー制御信号を出力し、前記第１ＦＥＴ及び前記第２ＦＥＴをターンオフさせるものである、バッテリー装置。
前記負荷キャパシタＣｉが前記負荷と並列で連結されたものである、請求項１に記載のバッテリー装置。
前記プリチャージ部における少なくとも１つのキャパシタＣｓは、前記バッテリーと前記第１スイッチとの間に設けられたものである、請求項１に記載のバッテリー装置。
前記プリチャージ部は、前記負荷キャパシタＣｉより先に充電されて前記負荷キャパシタＣｉの充電時間を調節するものである、請求項１に記載のバッテリー装置。
前記ダイオードは、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチがターンオフした後、前記プリチャージ部に充電された電荷を放電させる、請求項１に記載のバッテリー装置。
前記駆動部は、
前記バッテリーの状態を検出する状態検出部と、
前記状態検出部の検出データを用いて前記充放電スイッチ部を駆動させるための制御信号を生成する制御部と、
前記制御信号を前記充放電スイッチ部に出力する信号出力部とを備えてなる、請求項１に記載のバッテリー装置。
前記駆動部は、前記状態検出部の検出データと基準データとを比べて前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを制御する、請求項６に記載のバッテリー装置。
前記充放電スイッチ部を保護する、複数の抵抗を備えた保護部をさらに備えてなる、請求項１に記載のバッテリー装置。