JP7200469B2 - バッテリ管理システム回路 - Google Patents

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Description

［関連出願との相互引用］
本出願は２０１９年４月２５日付韓国特許出願第１０－２０１９－００４８５８０号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明はバッテリ管理システム回路に関する。
一般に充放電が可能な二次電池が無線移動機器の電源であるバッテリとして広く使われている。このようなバッテリは化石燃料を使用する従来のガソリンまたはディーゼル車両の大気汚染を解決するための方案として提示されている電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などの動力源としても脚光を浴びている。このようなバッテリが充電と放電を交互に行う場合はバッテリの充放電を効率的に制御してバッテリが適正の動作状態および性能を維持するように管理する必要性がある。
このために、バッテリの状態および性能を管理するバッテリ管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：ＢＭＳ）がバッテリパックに備えられる。ＢＭＳはバッテリの電流、電圧、温度などを測定してこれをメモリに記録してバッテリを管理する。
バッテリは過熱、冷たい温度、極限の温度、および動作温度の限界に敏感であり、バッテリが好ましい温度範囲を越えて動作する場合は時々深刻な誤動作を起こし得る。この時、ＢＭＳはセルバランシング（Ｃｅｌｌ ｂａｌａｎｃｉｎｇ）を行いバッテリセルの電圧を類似の水準に維持する。
多くのセルを含むＥＳＳやＢＥＶモデルは、セルバランシングを行う場合、電流や熱に転換してエネルギを消費する抵抗部分で多くの熱が発生し、このような熱はＢＭＳ回路の安定性に影響を与える。また、発生する熱によってＢＭ周辺部品の温度が上がることによって部品寿命に悪い影響を及ぼす問題点がある。
本発明は上述した問題点を克服するためのものとして、実施形態によるＢＭＳ回路、ＢＭＳ回路を含むバッテリパックは、バッテリパックで発生した熱を効果的に冷却させるためである。
また、ＢＭＳ回路基板の熱拡散を誘導するためである。
また、ＢＭＳ回路基板にサッシや外部媒体を連結して熱拡散を誘導するためである。
本発明が解決しようとする技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されず、言及されていないまた他の技術的課題は、本発明の記載から当該分野における通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。
実施形態はＢＭＳ回路を提供し、このようなＢＭＳ回路は、基板；基板上に配置されて複数の抵抗器を含む第１抵抗器部；基板上に配置されて複数の抵抗器を含む第２抵抗器部；第１抵抗器部および第２抵抗器部の間に基板を穿孔して形成された第１穿孔を含み、第１穿孔は第１抵抗器部および第２抵抗器部で発生する熱が拡散されるように形成される。
また、実施形態によるＢＭＳ回路の、第１抵抗器部の側面に対応する位置に基板を穿孔して形成された第２穿孔；および第２抵抗器部の側面に対応する位置に基板を穿孔して形成された第３穿孔をさらに含み、第２穿孔は第１抵抗器部で発生する熱が拡散されるように形成され、第３穿孔は第２抵抗器部で発生する熱が拡散されるように形成される。
また、実施形態によるＢＭＳ回路は、第１抵抗器部に含まれた複数の抵抗器に付着する第１サーマルパッド；および第２抵抗器部に含まれた複数の抵抗器に付着する第２サーマルパッドを含み、第１サーマルパッドは第１抵抗器部の熱を伝導して第１穿孔および第２穿孔を介して拡散されるように形成され、第２サーマルパッドは第２抵抗器部の熱を伝導して第２穿孔および第３穿孔を介して拡散されるように形成される。
また、実施形態によるＢＭＳ回路の、第１サーマルパッドは第１抵抗器部を中心に少なくとも１回以上取り巻かれた形状であり、第２サーマルパッドは第２抵抗器部を中心に少なくとも２回以上取り巻かれた形状である。
また、実施形態によるＢＭＳ回路は、ＢＭＳ回路を制御する制御部；ＢＭＳ回路が外部に電気的に接続されるようにするコネクタ；および制御部、第１抵抗器部、第２抵抗器部、およびコネクタを連結する電流経路をさらに含む。
また、他の実施形態はＢＭＳ回路を提供し、このようなＢＭＳ回路は、基板；基板上に配置されて複数の抵抗器を含む第３抵抗器部；第３抵抗器部の３個の面に対応する位置に基板を穿孔して形成された第４穿孔を含み、第４穿孔は第３抵抗器部で発生する熱が拡散されるように形成される。
また、他の実施形態による、第４穿孔は「Ｕ」形状に形成される。
また、他の実施形態による、第３抵抗器部は、複数の抵抗器を含む第４抵抗器部；および複数の抵抗器を含む第５抵抗器部を含み、第４穿孔は、第４抵抗器部の一側面、第４抵抗器部と第５抵抗器部の下部面、および第５抵抗器部の一側面に対応する「Ｕ」形状に形成される。
また、他の実施形態によるＢＭＳ回路は、ＢＭＳ回路を制御する制御部；ＢＭＳ回路が外部に電気的に接続されるようにするコネクタ；および制御部、第３抵抗器部、およびコネクタを連結する電流経路をさらに含む。
また他の実施形態はＢＭＳを提供し、このようなＢＭＳ回路は、基板；基板上に配置されて複数の抵抗器を含む第６抵抗器部；第６抵抗器部の第１の面に対応する位置に基板を穿孔して形成された第５穿孔；および第６抵抗器部に含まれた複数の抵抗器に付着する第３サーマルパッドを含み、第５穿孔は第６抵抗器部で発生する熱が拡散されるように形成され、第３サーマルパッドは第５穿孔を貫いて、第６抵抗器部および基板の下部の側面を中心に少なくとも１回以上取り巻く形状である。
また、また他の実施形態によるＢＭＳ回路の、第６抵抗器部は、複数の抵抗器を含む第７抵抗器部；および複数の抵抗器を含む第８抵抗器部を含み、第３サーマルパッドは、第５穿孔を貫いて、第７抵抗器部、第８抵抗器部、および基板の下部の側面を中心に少なくとも１回以上取り巻く形状である。
また、また他の実施形態によるＢＭＳ回路は、ＢＭＳ回路を制御する制御部；ＢＭＳ回路が外部に電気的に接続されるようにするコネクタ；および制御部、第６抵抗器部、およびコネクタを連結する電流経路をさらに含む。
本発明によるＢＭＳ回路、ＢＭＳ回路を含むバッテリパックは、バッテリパックで発生した熱を効果的に冷却させることができる。
また、ＢＭＳ回路基板の熱拡散を誘導することができる。
また、ＢＭＳ回路基板にサッシや外部媒体を連結して熱拡散を誘導することができる。
第１実施形態によるＢＭＳ回路を示す図である。 第２実施形態によるＢＭＳ回路を示す図である。 第３実施形態によるＢＭ回路を示す図である。 第４実施形態によるＢＭＳ回路を示す図である。
以下、添付する図面を参照して本明細書に開示された実施形態を詳細に説明するが、同一または類似の構成要素は同一または類似の図面符号を付与し、これに対する重複する説明は省略する。以下の説明で使用される構成要素に対する接尾辞「モジュール」および「部」は明細書作成の容易さだけが考慮されて付与されたり混用されたりするものとして、それ自体で互いに区別する意味または役割を有するものではない。また、本明細書に開示された実施形態を説明するにあたって関連する公知技術に対する具体的な説明が本明細書に開示された実施形態の要旨を曖昧にすると判断される場合はその詳細な説明を省略する。また、添付する図面は本明細書に開示された実施形態を簡単に理解できるようにするためのものであり、添付する図面によって本明細書に開示された技術的思想は制限されず、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物または代替物を含むものとして理解しなければならない。
第１、第２等のように序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するために使用されるが、構成要素は用語によって限定されない。用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いる、または「接続されて」いると言及された時には、その他の構成要素に直接的に連結されているかまたは接続されている場合であり得るが、中間に他の構成要素が存在し得ると理解されなければならない。反面、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いる、または「直接接続されて」いると言及された時には、中間に他の構成要素が存在しないと理解されなければならない。
単数の表現は文脈上明白に異なる意味を示さない限り、複数の表現を含む。
本出願で、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、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の可能性をあらかじめ排除しないものとして理解されなければならない。
図１は第１実施形態によるＢＭＳ回路を示す図である。
以下、図１を参照して第１実施形態によるＢＳＭ回路の構造を説明する。
図１を参照すると、ＢＭＳ回路１は基板Ｓ上に、制御部ａ、複数の抵抗器ｒを含む第１抵抗器部１１、複数の抵抗器ｒを含む第２抵抗器部１２、およびＢＭＳ回路１が外部と電気的に接続されるようにするコネクタｃを含み、制御部ａ、第１抵抗器部１１、第２抵抗器部１２、およびコネクタｃを連結する電流経路ｐが形成される。
制御部ａはＢＭＳ回路１が行う充電／放電などを制御するように構成され得、ＡＳＩＣであり得るが、これに限定されるものではない。
基板Ｓ上には、第１抵抗器部１１の一側面に第１穿孔２１が形成され、第１抵抗器部１１と第２抵抗器部１２の間に第２穿孔２２が形成され、第２抵抗器部１２の一側面に第３穿孔２３が形成され得る。基板ＳはＰＣＢ基板であり得るが、これに限定されるものではない。
第１から第３穿孔２１，２２，２３は、第１抵抗器部１１および第２抵抗器部１２の長手方向（図１の垂直方向）に延びて形成されるが、実施形態はこれに限定されるものではない。
第１から第３穿孔２１，２２，２３は、複数の抵抗器ｒそれぞれで発生する熱が拡散して効率的に放出されるように基板Ｓに穴を開けて生成されることができる。
以下、図２を参照して第２実施形態によるＢＭＳ回路の構造を説明する。
図２は第２実施形態によるＢＭＳ回路を示す図である。
図２を参照すると、ＢＭＳ回路２は、基板Ｓ上に、制御部ａ、複数の抵抗器ｒを含む第１抵抗器部１１、複数の抵抗器ｒを含む第２抵抗器部１２、およびＢＭＳ回路１が外部と電気的に接続されるようにするコネクタｃを含み、制御部ａ、第１抵抗器部１１、第２抵抗器部１２、およびコネクタｃを連結する電流経路ｐが形成される。
第２実施形態によるＢＭＳ回路２に実装された制御部ａ、第１抵抗器部１１および第２抵抗器部１２は第１実施形態によるＢＭＳ回路１に実装された第１抵抗器部１１および第２抵抗器部１２と同一であり、その位置のみ相異する。
基板Ｓ上には、第１抵抗器部１１の一側面（例えば左側面）、第１抵抗器部１１と第２抵抗器部１２の底面、および第２抵抗器部１２の一側面（例えば右側面）を囲む「Ｕ」形状の第４穿孔２４が形成され得る。
第４穿孔２４は複数の抵抗器ｒそれぞれで発生する熱が拡散して効率的に放出されるように基板Ｓに穴を開けて生成されることができる。
図３は第３実施形態によるＢＭＳ回路を示す図である。
以下、図３を参照して第３実施形態によるＢＳＭ回路の構造を説明する。
図３を参照すると、ＢＭＳ回路３は、基板Ｓ上に、制御部ａ、複数の抵抗器ｒを含む第１抵抗器部１１、複数の抵抗器ｒを含む第２抵抗器部１２、およびＢＭＳ回路１が外部と電気的に接続されるようにするコネクタｃを含み、制御部ａ、第１抵抗器部１１、第２抵抗器部１２、およびコネクタｃを連結する電流経路ｐが形成される。
第３実施形態によるＢＭＳ回路３に実装された制御部ａ、第１抵抗器部１１および第２抵抗器部１２は第１実施形態によるＢＭＳ回路１に実装された第１抵抗器部１１および第２抵抗器部１２と同一であり、第１から第３穿孔２１，２２，２３も同一である。
ＢＭＳ回路３には、第１サーマルパッド（ｔｈｅｒｍａｌ ｐａｄ，ｔｐ１）および第２サーマルパッドｔｐ２をさらに含み得る。
第１サーマルパッドｔｐ１は第１抵抗器部１１の上面に付着して複数の抵抗器ｒの熱が効率的に伝導して第１穿孔２１および第２穿孔２２を介して拡散されるように形成され得る。
また、第１サーマルパッドｔｐ１は第１抵抗器部１１を中心に第１抵抗器部１１の各面に付着するように第１穿孔２１および第２穿孔２２を貫いて第１抵抗器部１１に少なくとも１回以上取り巻かれた形状であり得るが、実施形態はこれに限定されるものではない。
第２サーマルパッドｔｐ２は第２抵抗器部１２の上面に付着して複数の抵抗器ｒの熱が効率的に伝導するように形成される。したがって、複数の抵抗器ｒの熱が第２穿孔２２および第３穿孔２３を介して拡散されることができる。
第２サーマルパッドｔｐ２は第２抵抗器部１２を中心に第２抵抗器部１２の各面に付着するように第２穿孔２２および第３穿孔２３を貫いて第２抵抗器部１２に少なくとも１回以上取り巻かれた形状であり得るが、実施形態はこれに限定されるものではない。
図４は第４実施形態によるＢＭＳ回路を示す図である。
以下、図４を参照して第４実施形態によるＢＭＳ回路を説明する。
図４を参照すると、ＢＭＳ回路４は、基板Ｓ上に、制御部ａ、複数の抵抗器ｒを含む第１抵抗器部１１、複数の抵抗器ｒを含む第２抵抗器部１２、およびＢＭＳ回路１が外部と電気的に接続されるようにするコネクタｃを含み、制御部ａ、第１抵抗器部１１、第２抵抗器部１２、およびコネクタｃを連結する電流経路ｐが形成される。
第４実施形態によるＢＭＳ回路４に実装された制御部ａ、第１抵抗器部１１および第２抵抗器部１２は第１実施形態によるＢＭＳ回路１に実装された第１抵抗器部１１および第２抵抗器部１２と同一であり、その位置のみ相異する。
第１抵抗器部１１および第２抵抗器部１２はＢＭＳ回路４の基板Ｓの下部位置に基板Ｓと平行な方向（図４で水平方向）に配置され得、第１抵抗器部１１の上部位置に対応する位置の基板Ｓに第５穿孔２５が形成され得る。
第５穿孔２５は複数の抵抗器ｒそれぞれで発生する熱が拡散して効率的に放出されるように、第１抵抗器部１１および第２抵抗器部１２と平行である長手方向に基板Ｓに穴を開けて生成され得る。
ＢＭＳ回路４には第３サーマルパッドｔｐ３を含み得る。
第３サーマルパッドｔｐ３は第１抵抗器部１１および第２抵抗器部１２それぞれの上面に付着して複数の抵抗器ｒの熱が効率的に伝導するように形成される。したがって、複数の抵抗器ｒの熱が第５穿孔２５を介して拡散されることができる。
また、第３サーマルパッドｔｐ３は第５穿孔２５を貫いて第１抵抗器部１１、第２抵抗器部１２、および基板Ｓの下部の側面を中心に少なくとも１回以上取り巻かれた形状であり得る。
具体的に説明すると、第３サーマルパッドｔｐ３は第１抵抗器部１１および第２抵抗器部１２を中心に第１抵抗器部１１および第２抵抗器部１２の上部面、第１抵抗器部１１の一側面、第２抵抗器部１２の一側面、および第１抵抗器部１１および第２抵抗器部１２の下部面に付着するように第１抵抗器部１１および第２抵抗器部１２に取り巻かれた形状であり得るが、実施形態はこれに限定されるものではない。
以上で本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、次の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。したがって、の詳細な説明はすべての面で制限的に解釈されてはならず例示的なものとして考慮されるべきである。本発明の範囲は添付する請求項の合理的解釈によって決定されるべきであり、本発明の等価的範囲内でのすべての変更は本発明の範囲に含まれる。

Claims (8)

  1. 基板と、
    前記基板上に配置されて複数の抵抗器を含む第１抵抗器部と、
    前記第１抵抗器部の第１の面に対応する位置に前記基板を穿孔して形成された第１穿孔と、
    前記第１抵抗器部に含まれた複数の抵抗器に付着する第１サーマルパッドと、を含み、
    前記第１サーマルパッドは前記第１穿孔を貫いて、前記第１抵抗器部および前記基板の下面の周囲に少なくとも１回以上取り巻く形状である、バッテリ管理システム回路。
  2. 前記バッテリ管理システム回路を制御する制御部と、
    前記バッテリ管理システム回路が外部に電気的に接続されるようにするコネクタと、
    前記制御部、前記第１抵抗器部、および前記コネクタを連結する電流経路と、をさらに含む、請求項１に記載のバッテリ管理システム回路。
  3. 複数の抵抗器を含む第２抵抗器部をさらに含み、
    前記第１サーマルパッドは、前記第１穿孔を貫いて、前記第１抵抗器部、前記第２抵抗器部、および前記基板の下面の周囲に少なくとも１回以上取り巻く形状である、請求項１に記載のバッテリ管理システム回路。
  4. 前記基板上に配置されて複数の抵抗器を含む第２抵抗器部をさらに含み、
    前記第１穿孔は、前記第１抵抗器部および前記第２抵抗器部の間に形成され、前記第１抵抗器部および前記第２抵抗器部で発生する熱が拡散されるように形成された、請求項１に記載のバッテリ管理システム回路。
  5. 前記第１抵抗器部の側面に対応する位置に前記基板を穿孔して形成された第２穿孔と、
    前記第２抵抗器部の側面に対応する位置に前記基板を穿孔して形成された第３穿孔と、をさらに含み、
    前記第２穿孔は前記第１抵抗器部で発生する熱が拡散されるように形成され、
    前記第３穿孔は前記第２抵抗器部で発生する熱が拡散されるように形成された、請求項４に記載のバッテリ管理システム回路。
  6. 前記第２抵抗器部に含まれた複数の抵抗器に付着する第２サーマルパッドをさらに含み、
    前記第２サーマルパッドは前記第２抵抗器部の熱を伝導して前記第１穿孔および前記第３穿孔を介して拡散されるように形成された、請求項５に記載のバッテリ管理システム回路。
  7. 前記第２サーマルパッドは、前記第１穿孔および前記第３穿孔を貫いて、前記第２抵抗器部を中心に少なくとも１回以上取り巻かれた形状である、請求項６に記載のバッテリ管理システム回路。
  8. 前記バッテリ管理システム回路を制御する制御部と、
    前記バッテリ管理システム回路が外部に電気的に接続されるようにするコネクタと、
    前記制御部、前記第１抵抗器部、前記第２抵抗器部、および前記コネクタを連結する電流経路と、をさらに含む、請求項３から７のいずれか一項に記載のバッテリ管理システム回路。
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