JP7337280B2 - バッテリーラック管理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、バッテリー管理技術に関し、より詳しくは、複数のバッテリーモジュールが備えられたバッテリーラックを管理する技術に関する。
本出願は、２０２０年１１月０３日出願の韓国特許出願第１０－２０２０－０１４５４２０号及び２０２１年１０月１４日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１３６９６８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、すべて本出願に組み込まれる。
最近、ノートブックＰＣ、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増し、ロボット、電気自動車などが商用化するにつれ、反復的な充放電の可能な高性能バッテリーについての研究が活発に進行しつつある。
現在、商用化した二次電池としては、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ある。特に、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリー効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
二次電池は、単独で使用される場合もあるが、通常は複数の二次電池が互いに電気的に直列及び／または並列で接続された形態で構成される場合が多い。特に、複数の二次電池は互いに電気的に接続された状態で一つのモジュールケースの内部に収納され、一つのバッテリーモジュールを構成し得る。そして、バッテリーモジュールは、単独で使用されるか、または二つ以上が互いに電気的に直列及び／または並列で接続され、バッテリーラックやバッテリーパックなどのようにより上位水準の装置を構成し得る。
細菌、電力不足や環境に優しいエネルギーなどのようなイシューが注目されるにつれ、生産された電力を貯蔵するためのエネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ： Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）がさらに注目されている。例えば、電力の需給を調節するための方案の一つとして、スマートグリッドシステム（Ｓｍａｒｔ Ｇｒｉｄ Ｓｙｓｔｅｍ）が提案されている。消費者が使用する電力量は、いつも一定ではなく、頻繁に変動し得る。代表的に、夏季午後には冷房装置の使用によって電力使用量が急増し、夜間には電力使用量が急減することを例として挙げることができる。このように電力の消費面では、電力消費量が一定ではなく、よく変動され得るが、電力の供給面では、ある程度電力生産量を調節するとしても、そのような電力消費量に合わせることは現実的に困難である。これによって、電力の供給と消費の不均衡によって電力供給過剰または電力供給不足が起こり得るが、スマートグリッドシステムがこのような問題に対して電力を弾力的に貯蔵及び調節できる。スマートグリッドシステムは、余剰電力が発生する時点や地域では電力を貯蔵し、貯蔵された電力を不足電力が発生する時点や地域に供給する概念と言える。このようなスマートグリッドシステムを駆逐するための核心的な構成要素の一つが、電力を貯蔵するためのエネルギー貯蔵システムである。エネルギー貯蔵システムには、通常的に複数のバッテリーモジュールが存在し得る。特に、エネルギー貯蔵システムは、複数のバッテリーモジュールが一つのバッテリーラックを構成し、このようなバッテリーラックが複数で含まれる形態で構成され得る。例えば、バッテリーラックは、ラックフレームに複数のバッテリーモジュールが上下方向へ積層された形態で構成され得る。そして、このようなバッテリーラックは、バッテリーラックの動作を全般的に制御するバッテリー管理システム（ＢＭＳ；Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と結合し得る。
特に、エネルギー貯蔵システムなどに備えられるバッテリーラックの場合、複数のバッテリーモジュールが含まれるため、各バッテリーモジュールに対するモニタリングと制御の効率性などを向上させるために、マルチスレーブ構造のバッテリー管理システムが主に用いられる。マルチスレーブ構造は、バッテリーラックを構成する複数個のバッテリーモジュールを各々複数のスレーブＢＭＳないしモジュールＢＭＳが担当するようにし、マスターＢＭＳないしラックＢＭＳがこのような複数のモジュールＢＭＳを統合制御するように構成される。
このようなマルチスレーブ構造のバッテリー管理システムにおいて、複数のモジュールＢＭＳに対するウェイクアップ構成が必要となり得る。即ち、各バッテリーモジュールのモジュールＢＭＳは、電源の消耗を減少させるか、またはバッテリーモジュールの運送、バッテリーラックの修理や特定のバッテリーモジュールの交替のような多様な理由で、スリップモードになり得る。例えば、バッテリーラックに含まれた特定のバッテリーモジュールを交替する場合、バッテリーラックに含まれた全体バッテリーモジュールのモジュールＢＭＳをスリップモードに変更し得る。
但し、スリップモードにあるモジュールＢＭＳは、適切な時点でウェイクアップされる必要がある。例えば、特定のバッテリーモジュールの交替後には、バッテリーラックに含まれた全体バッテリーモジュールのモジュールＢＭＳをウェイクアップモードに変更し得る。ここで、モジュールＢＭＳをウェイクアップするために、ラックＢＭＳからウェイクアップ信号が供給され得る。そして、各々のモジュールＢＭＳは、ウェイクアップされた後、ラックＢＭＳによって各々のＩＤが割り当てられ得る。この際、ラックＢＭＳは、モジュールＢＭＳをウェイクアップするために、通常的に有線通信方式を用いる場合が多い。しかし、このような有線通信方式の場合、ウェイクアップのための別の通信ラインを備えなければならないので、バッテリーラック内に通信ラインが多くなる問題がある。さらに、エネルギー貯蔵システムなどに適用されるバッテリーラックには複数のバッテリーモジュールが狭い空間に配置されることがあり、このような状況で通信ケーブルが多くなることは、バッテリーラックの組立てや修理、空間配置などを難しくし得る。また、従来技術としてウェイクアップのための無線通信方式も提案され得るが、この場合、ウェイクアップのための無線信号を受信するために特定の通信モジュールがターンオン状態を続いて維持しなければならないという問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、複数のモジュールＢＭＳを効率的にウェイクアップ可能なバッテリーラック管理装置及びそれを含むバッテリーラックとエネルギー貯蔵システムなどを提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに理解されるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
上記の課題を解決するための本発明の一面によるバッテリーラック管理装置は、複数のバッテリーモジュールが備えられたバッテリーラックを管理する装置であって、複数のバッテリーモジュールのうち一つまたはそれ以上のバッテリーモジュールに対応するように備えられた複数のモジュールＢＭＳと、複数のモジュールＢＭＳと通信可能に構成されたラックＢＭＳであって、複数のモジュールＢＭＳを制御するように構成されたラックＢＭＳと、熱を発生して供給するように構成されたヒーターと、複数のモジュールＢＭＳに各々対応するように備えられた複数のウェイクアップユニットであって、ヒーターから供給された熱によって抵抗値が変更可能に構成された可変抵抗素子を含み、可変抵抗素子の抵抗値が変更される場合、対応するモジュールＢＭＳにウェイクアップ信号を供給するように構成された複数のウェイクアップユニットと、を含む。
ここで、可変抵抗素子は、ＰＴＣセンサーとして具現され得る。
また、ラックＢＭＳは、ウェイクアップされたモジュールＢＭＳに対してＩＤを割り当てるように構成され得る。
また、可変抵抗素子は、熱が印加される場合、抵抗値が高くなるように構成され得る。
また、ウェイクアップユニットは、モジュールＢＭＳをウェイクアップするためのウェイクアップ電源を生成するように構成されたウェイクアップ電源部と、生成されたウェイクアップ電源がモジュールＢＭＳへ供給される経路を提供するウェイクアップ経路と、をさらに含み得る。
また、ウェイクアップユニットは、ウェイクアップ経路に設けられ、可変抵抗素子の抵抗変化によってオンオフ状態が変更されるように構成されたウェイクアップスイチング部をさらに含み得る。
また、ウェイクアップスイチング部は、ＦＥＴとして具現され得る。
また、ヒーターは、ラックＢＭＳの制御によって動作されるラックヒーター及び複数のモジュールＢＭＳに各々対応するように備えられた複数のモジュールヒーターを含み得る。
また、ラックヒーター及び複数のモジュールヒーターは、相異なる可変抵抗素子へ熱を印加するように構成され得る。
また、ラックヒーターが熱を発生させた後、複数のモジュールヒーターが順次に熱を印加するように構成され得る。
また、モジュールＢＭＳは、ウェイクアップされる場合、対応するモジュールヒーターに電源が供給されるように制御し得る。
なお、上記の課題を解決するための本発明の他面によるバッテリーラックは、本発明によるバッテリーラック管理装置を含み得る。
また、上記の課題を解決するための本発明のさらに他面によるエネルギー貯蔵システムは、本発明によるバッテリーラック管理装置を含み得る。
また、上記の課題を解決するための本発明のさらに他面によるバッテリーモジュールは、バッテリーモジュールの充電及び放電動作を制御するモジュールＢＭＳと、熱を発生して他のバッテリーモジュールに供給するように構成されたヒーターと、他のバッテリーモジュールのヒーターから供給された熱によって抵抗値が変更可能に構成された可変抵抗素子を含むウェイクアップユニットであって、可変抵抗素子の抵抗値が変更される場合、モジュールＢＭＳにウェイクアップ信号を供給するように構成されたウェイクアップユニットと、を含む。
本発明の一面によると、複数のモジュールＢＭＳに対してウェイクアップ、ＩＤ割当てなどの面で効率的な管理が可能になる。
特に、ウェイクアップの面で、本発明の場合、無線で複数のモジュールＢＭＳがウェイクアップ可能になるため、有線ウェイクアップ方式に比べて通信ケーブルを減少させるか、または省略可能である。特に、エネルギー貯蔵システムなどには狭い空間に複数のバッテリーモジュールが含まれるため、ウェイクアップのための通信ケーブルをなくす場合、エネルギー貯蔵システムの製造や空間確保、修理などに有利になる。
また、本発明の一面によると、ラックＢＭＳが複数のモジュールＢＭＳのうち一部のモジュールＢＭＳ、例えば、一つのモジュールＢＭＳのみをウェイクアップすればよく、残りの他のモジュールＢＭＳは、ラックＢＭＳの制御なく自動でウェイクアップされる。
また、本発明の一面によると、一種の無線方式で複数のモジュールＢＭＳにウェイクアップ信号が伝達されるにも拘わらず、ノイズなどによる非正常のウェイクアップ制御問題を予防することができる。
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ラック管理装置の機能的構成を概略的に示したブロック図である。 本発明の一実施例によるバッテリーラック管理装置がバッテリーラックに適用された構成を概略的に示した図である。 本発明の一実施例によるウェイクアップユニットの構成を概略的に示したブロック図である。 本発明の一実施例によるウェイクアップユニットの回路構成を概略的に示した図である。 本発明の他の実施例によるウェイクアップユニットの回路構成を概略的に示した図である。 本発明のさらに他の実施例によるウェイクアップユニットの回路構成を概略的に示した図である。 本発明のさらに他の実施例によるウェイクアップユニットの回路構成を概略的に示した図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。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例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例に過ぎず、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、本発明の一実施例によるバッテリーラック管理装置１００の機能的構成を概略的に示したブロック図である。また、図２は、本発明の一実施例によるバッテリーラック管理装置１００がバッテリーラックに適用された構成を概略的に示した図である。そして、図２は、本発明の一実施例によるバッテリーラックの一部構成を示した図といえる。
本発明によるバッテリーラック管理装置１００は、複数のバッテリーモジュールＭが備えられたバッテリーラックを管理する装置である。ここで、各々のバッテリーモジュールＭには、セルアセンブリー１０が含まれ得る。セルアセンブリー１０は、一つ以上、特に、複数のバッテリーセルを含む。そして、各々のバッテリーセルは、充電及び放電を行う二次電池を意味し得る。特に、セルアセンブリー１０内に複数のバッテリーセルが含まれる場合、バッテリーセル同士は、互いに直列及び／または並列で接続され得る。本発明の各バッテリーモジュールＭに含まれたセルアセンブリー１０の特定の構成に限定されず、本発明の出願時点における公知の多様なセルアセンブリーが本発明に採用され得る。
図１及び図２を参照すると、本発明によるバッテリーラック管理装置１００は、モジュールＢＭＳ１１０、ラックＢＭＳ１２０、ヒーター１３０及びウェイクアップユニット１４０を含み得る。
モジュールＢＭＳ１１０は、一つのバッテリーラックに複数で含まれ得る。そして、モジュールＢＭＳ１１０は、複数のバッテリーモジュールＭのうち一つまたはそれ以上のバッテリーモジュールＭに対応するように備えられ得る。特に、モジュールＢＭＳ１１０は、一つのバッテリーモジュールＭに対応するように備えられ得る。即ち、モジュールＢＭＳ１１０は、各々のバッテリーモジュールＭ毎に備えられ、一つのモジュールＢＭＳ１１０が一つのバッテリーモジュールＭを管理するように構成され得る。例えば、図２に示したように、バッテリーラックにｎ個のバッテリーモジュールＭ（第１バッテリーモジュールＭ１、第２バッテリーモジュールＭ２、…第ＮバッテリーモジュールＭＮ）が含まれる場合、モジュールＢＭＳ１１０もｎ個が備えられ、相異なるバッテリーモジュールＭを管理するように構成され得る。
または、モジュールＢＭＳ１１０は、二つ以上のバッテリーモジュールＭに対応するように備えられ得る。この場合、一つのモジュールＢＭＳ１１０は、相異なる二つ以上のバッテリーモジュールＭを管理し得る。例えば、一つのモジュールＢＭＳ１１０が第１バッテリーモジュールＭ１及び第２バッテリーモジュールＭ２を共に管理するように構成され得る。
モジュールＢＭＳ１１０は、対応するバッテリーモジュールＭの充電及び放電動作を制御するように構成され得る。ここで、対応するバッテリーモジュールＭとは、該当のモジュールＢＭＳ１１０によって充放電動作が制御されるバッテリーモジュールＭを意味し得る。さらに、対応するバッテリーモジュールＭとは、モジュールＢＭＳ１１０が装着または具備されたバッテリーモジュールＭであり得る。例えば、図２を参照すると、第１バッテリーモジュールＭ１に備えられたモジュールＢＭＳ１１０は、第１バッテリーモジュールＭ１の充放電動作を制御し、第ＮバッテリーモジュールＭＮに備えられたモジュールＢＭＳ１１０は、第ＮバッテリーモジュールＭＮの充放電動作を制御するように構成され得る。
このようなモジュールＢＭＳ１１０は、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）のようなプロセッサ、セルアセンブリー１０の電圧を測定する電圧センサー、電流を測定する電流センサーなどを備え得る。本発明によるモジュールＢＭＳ１１０は、本発明の出願時点における公知のＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、モジュールＢＭＳ１１０、スレーブＢＭＳ、サブＢＭＳなどの多様な構成ないし制御動作などを採用でき、このような部分については、詳細な説明を省略する。
ラックＢＭＳ１２０は、複数のモジュールＢＭＳ１１０と通信可能に構成され得る。これによって、ラックＢＭＳ１２０は、各々のモジュールＢＭＳ１１０とデータを交換し得る。このために、ラックＢＭＳ１２０は、有線または無線通信方式でモジュールＢＭＳ１１０と接続し得る。特に、ラックＢＭＳ１２０は、複数のモジュールＢＭＳ１１０を統合して制御するように構成され得る。例えば、ラックＢＭＳ１２０は、モジュールＢＭＳ１１０から、対応するバッテリーモジュールＭの電圧、電流、温度、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）などの情報を受信し得る。そして、ラックＢＭＳ１２０は、受信された各バッテリーモジュールＭの情報に基づき、充放電電流、充放電電圧、バランシング、スイッチのオンオフなどの動作を行うように各モジュールＢＭＳ１１０に信号を伝送し得る。本発明によるラックＢＭＳ１２０は、本発明の出願時点における公知のＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、ラックＢＭＳ１２０、マスターＢＭＳ、メインＢＭＳなどの多様な構成ないし制御動作などが採用でき、このような部分については詳細な説明を省略する。このようなラックＢＭＳ１２０によるモジュールＢＭＳ１１０の統合制御動作は、モジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップされた後、ひいては各モジュールＢＭＳ１１０に対してＩＤが割り当てられた後に行われ得る。
ヒーター１３０は、熱を発生して供給するように構成され得る。このようなヒーター１３０としては、本発明の出願時点における公知の多様なヒーティング素子や装置が採用され得る。代表的な例として、ヒーター１３０は、抵抗素子として具現され得る。または、ヒーター１３０は、赤外線発光素子や石英管などの多様な部品を備え得る。ヒーター１３０を動作させるためにヒーター１３０に供給される電源は、バッテリーラック内でＢＭＳのような電装品に通常的に供給される電源が用いられるか、またはセルアセンブリー１０から別に供給され得る。例えば、ヒーター１３０に供給される動作電源は、セルアセンブリー１０から供給され、別の電圧レギュレーターなどを経由し得る。
ウェイクアップユニット１４０は、複数のモジュールＢＭＳ１１０に各々対応するように備えられ得る。例えば、図２に示したように、モジュールＢＭＳ１１０がｎ個備えられ、ｎ個のバッテリーモジュールＭに各々対応する場合、ウェイクアップユニット１４０もｎ個が備えられ得る。即ち、ウェイクアップユニット１４０は、各々のバッテリーモジュールＭ毎に別に備えられ得る。
特に、ウェイクアップユニット１４０は、可変抵抗素子を含み得る。ここで、可変抵抗素子１４１は、熱によって抵抗値が変更可能に構成された温度基盤の可変抵抗素子であり得る。さらに、本発明によるウェイクアップユニット１４０において、可変抵抗素子１４１は、ヒーター１３０から供給される熱によって抵抗値が変更可能に構成され得る。このために、ウェイクアップユニット１４０は、可変抵抗素子１４１に対してヒーター１３０によって熱が発散される方向に位置するように構成され得る。
特に、可変抵抗素子１４１は、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）センサーとして具現され得る。このようなＰＴＣセンサーは、熱によって抵抗値が変化する部品であり得る。このようなＰＴＣセンサーは、温度が増加するにつれ、抵抗値が増加する素子であり得る。本明細書では、可変抵抗素子１４１としてＰＴＣセンサー（ＰＴＣ素子）が用いられた場合を中心にして説明する。但し、可変抵抗素子１４１には、このようなＰＴＣセンサーの外に、温度によって抵抗が変化する他の多様な素子、例えば、ＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子を用いることもできる。
ウェイクアップユニット１４０は、ＰＴＣセンサー、即ち、可変抵抗素子１４１の抵抗値が変更される場合、対応するモジュールＢＭＳ１１０にウェイクアップ信号を供給するように構成され得る。ここで、対応するモジュールＢＭＳ１１０とは、当該ウェイクアップユニット１４０が備えられたバッテリーモジュールＭに内蔵されたモジュールＢＭＳ１１０であり得る。そして、このようなウェイクアップ信号に応じて、該当のモジュールＢＭＳ１１０がスリップモードからウェイクアップモードに切り換えられ得る。
例えば、図２の構成を参照すると、第１バッテリーモジュールＭ１に対応するウェイクアップユニット１４０（第１ウェイクアップユニット）は、第１バッテリーモジュールＭ１に対応するＰＴＣセンサー１４１（第１のＰＴＣセンサー）にラックヒーター１３１の熱が供給される場合、第１バッテリーモジュールＭ１のモジュールＢＭＳ１１０（第１モジュールＢＭＳ）にウェイクアップ信号を供給するように構成され得る。この場合、第１モジュールＢＭＳは、ウェイクアップされ得る。また、第２バッテリーモジュールＭ２に対応するウェイクアップユニット１４０（第２ウェイクアップユニット）は、第２バッテリーモジュールＭ２に対応するＰＴＣセンサー１４１（第２のＰＴＣセンサー）にラックヒーター１３１の熱が供給される場合、第２バッテリーモジュールＭ２のモジュールＢＭＳ１１０（第２モジュールＢＭＳ）にウェイクアップ信号を供給するように構成され得る。そして、これによって、第２モジュールＢＭＳはウェイクアップされ得る。このような方式で、第３バッテリーモジュールＭ３のモジュールＢＭＳ１１０及び第ＮバッテリーモジュールＭＮのモジュールＢＭＳ１１０が全てウェイクアップされ得る。
本発明のこのような構成によると、複数のバッテリーモジュールＭに備えられたモジュールＢＭＳ１１０が無線でウェイクアップされ得る。即ち、ヒーター１３０は、ＰＴＣセンサー１４１と所定の距離で離隔した位置でもＰＴＣセンサー１４１に熱を供給できる。これによって、図２に示したように、各バッテリーモジュールＭをウェイクアップするためのウェイクアップユニット１４０に別の通信ケーブルが接続しなくても、各モジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップできる。これによって、モジュールＢＭＳ１１０をウェイクアップするためのバッテリーラックの構成がより簡単になり、バッテリーラックやバッテリーモジュールＭの組立性がより向上できる。また、この場合、バッテリーラックの内部の作業空間が確保されることによって、バッテリーラックの修理がより容易になる。
ラックＢＭＳ１２０は、モジュールＢＭＳ１１０に対してＩＤを割り当てるように構成され得る。特に、ラックＢＭＳ１２０は、モジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップされる場合、ウェイクアップされたモジュールＢＭＳ１１０に対してＩＤを割り当てるように構成され得る。ここで、ＩＤは、複数のモジュールＢＭＳ１１０において特定のモジュールＢＭＳを識別する情報または複数のバッテリーモジュールＭにおいて特定のバッテリーモジュールを識別する情報であり得る。
このために、ラックＢＭＳ１２０は、モジュールＢＭＳ１１０からウェイクアップされたという情報を受信するように構成され得る。特に、モジュールＢＭＳ１１０には、ラックＢＭＳ１２０と通信可能な通信モジュール、例えば、無線通信モジュールなどが備えられ得る。そして、モジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップされると、このような無線通信モジュールが使用可能になり得る。これによって、モジュールＢＭＳ１１０は、ウェイクアップされる場合、このような無線通信モジュールによって、ウェイクアップされたという信号をラックＢＭＳ１２０に伝送し得る。そして、ラックＢＭＳ１２０は、このようにウェイクアップされたという情報を受信した場合、当該モジュールＢＭＳ１１０に対してＩＤを割り当て、割り当てられたＩＤを該当のモジュールＢＭＳ１１０へ伝送し得る。
例えば、図２に示した構成において、第１バッテリーモジュールＭ１のモジュールＢＭＳ１１０（第１モジュールＢＭＳ）がウェイクアップされると、このような第１モジュールＢＭＳ１１０は、ラックＢＭＳ１２０へウェイクアップされたという情報を送信し得る。そうすると、ラックＢＭＳ１２０は、第１モジュールＢＭＳ１１０に対するＩＤを生成し、第１モジュールＢＭＳ１１０に伝送し得る。また、第２から第ＮバッテリーモジュールＭ２～ＭＮのモジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップされる場合にも、ラックＢＭＳ１２０は、これと同様にウェイクアップされたモジュールＢＭＳ１１０に対する識別ＩＤを割り当てて伝送し得る。
ウェイクアップユニット１４０のＰＴＣセンサー１４１は、熱が印加される場合、抵抗値が高くなるように構成され得る。例えば、ＰＴＣセンサー１４１は、特定の温度以上の熱が印加される場合、抵抗値が０Ωから１００ｋΩに上昇するように構成され得る。したがって、ＰＴＣセンサー１４１は、加えられる温度、即ち、周辺温度が一定の水準以上に高くなる場合、両端へこれ以上電流が流れないようにし得る。そして、ウェイクアップユニット１４０は、このようなＰＴＣセンサー１４１の電流遮断によって、対応するモジュールＢＭＳ１１０にウェイクアップ信号を供給するように構成され得る。
例えば、第１バッテリーモジュールＭ１に対応して備えられたウェイクアップユニット１４０の場合、その内部に含まれたＰＴＣセンサー１４１へ熱が印加され、ＰＴＣセンサー１４１の抵抗が増加すると、ＰＴＣセンサー１４１の電流が遮断され得る。そして、このようなＰＴＣセンサー１４１の電流遮断によって、ウェイクアップユニット１４０は自動で、同じバッテリーモジュール、即ち、第１バッテリーモジュールＭ１に含まれたモジュールＢＭＳ１１０へウェイクアップ信号を伝送し得る。
本発明のこのような構成によると、ＰＴＣセンサー１４１の特性を用いてモジュールＢＭＳ１１０が簡単にウェイクアップされることが可能である。
ウェイクアップユニット１４０は、ウェイクアップ電源部１４２及びウェイクアップ経路１４３を備え得る。これについては、図３を参照してより具体的に説明する。
図３は、本発明の一実施例によるウェイクアップユニット１４０の構成を概略的に示したブロック図である。
図３を参照すると、モジュールＢＭＳ１１０へウェイクアップ信号を印加するためのウェイクアップユニット１４０であって、ウェイクアップ電源部１４２及びウェイクアップ経路１４３が含まれ得る。
ウェイクアップ電源部１４２は、モジュールＢＭＳ１１０をウェイクアップするためのウェイクアップ電源を生成するように構成され得る。即ち、ウェイクアップ電源部１４２は、モジュールＢＭＳ１１０をウェイクアップ可能な大きさの電圧を生成して印加するように構成され得る。例えば、ウェイクアップ電源部１４２は、２４Ｖの電源を生成して供給可能に構成され得る。
ウェイクアップ経路１４３は、ウェイクアップ電源部１４２とモジュールＢＭＳ１１０との間に位置し、ウェイクアップ電源部１４２によって生成された電源がモジュールＢＭＳ１１０に供給される経路を提供し得る。このようなウェイクアップ経路１４３は、電源を供給可能な多様な形態、例えば、ケーブルや印刷回路、バスバーなどとして具現され得る。
図４は、本発明の一実施例によるウェイクアップユニット１４０の回路構成を概略的に示した図である。
図４を参照すると、ウェイクアップ電源部１４２がウェイクアップ経路１４３を通して、出力端子（「Ｗａｋｅ－Ｕｐ」で示す。）側へウェイクアップ信号を伝送し得る。そして、このような出力端子は、モジュールＢＭＳ１１０に接続され得る。図４においては、ウェイクアップ電源として５Ｖが供給されるように示したが、本発明はこのような電圧の大きさに制限されない。また、ウェイクアップ経路１４３は、所定の箇所、特にウェイクアップ電源部１４２と接続される部分にＰＴＣセンサー１４１の一端が接続され得る。そして、ＰＴＣセンサー１４１の他端は、グラウンドＧＮＤに接続され得る。一方、図４に示されたヒーター１３０は、当該バッテリーモジュールＭの外部、例えば、他のバッテリーモジュールＭに位置したヒーター１３０であり得る。
また、ウェイクアップユニット１４０は、図４に示したように、ウェイクアップ電源部１４２によって電源が供給される経路、特に、ＰＴＣセンサー１４１とウェイクアップ経路１４３との分岐位置の前に、電流を制限するためのプルアップ抵抗をさらに含み得る。
本発明のような回路構成において、ヒーター１３０がＰＴＣセンサー１４１に熱を印加しない状態では、ＰＴＣセンサー１４１の抵抗がほとんどないため、ウェイクアップ電源部１４２による電流はウェイクアップ信号の出力端子側へ流れず、全てＰＴＣセンサー１４１側へ流れ得る。したがって、この場合、ウェイクアップユニット１４０からモジュールＢＭＳ１１０へウェイクアップ信号が伝送されない。しかし、ヒーター１３０がＰＴＣセンサー１４１へ熱を印加すると、ＰＴＣセンサー１４１の抵抗が大幅増加し得る。この場合、ウェイクアップ電源部１４２による電源は、ＰＴＣセンサー１４１ではなくウェイクアップ信号の出力端子側へ供給され得る。この場合、ウェイクアップ電源部１４２から供給されたウェイクアップ信号に応じて、モジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップされ得る。
本発明のこのような回路構成によると、簡単な回路構成のみで、ＰＴＣセンサー１４１の抵抗値の変化に応じてモジュールＢＭＳ１１０のウェイクアップが決定可能である。即ち、構成によると、ＰＴＣセンサー１４１へ熱が供給されるだけで、自動でモジュールＢＭＳ１１０にウェイクアップ電源が供給されるので、ウェイクアップ信号を供給するための別の通信モジュールやプロセッサなどを備えなくてもよい。特に、構成によると、ウェイクアップ信号を受信するために特定の通信モジュールが続いてターンオン状態を維持する必要がない。
図５は、本発明の他の実施例によるウェイクアップユニット１４０の回路構成を概略的に示した図である。図５では、前述した実施例、特に、図４の実施例との相違点を中心にして説明し、同一または類似の説明が適用される部分については、詳細な説明を省略する。
図５を参照すると、図４と同様に、ウェイクアップ電源部１４２がウェイクアップ経路１４３を通して、出力端子（「Ｗａｋｅ－Ｕｐ」で示す。）側へウェイクアップ信号を伝送し得る。特に、本実施例では、ウェイクアップユニット１４０が駆動スイチング部１４６をさらに含み得る。駆動スイチング部１４６は、ウェイクアップ経路１４３とグラウンドＧＮＤとの間に位置し得る。ここで、駆動スイチング部１４６は、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、特にＮ ｃｈａｎｎｅｌ ＦＥＴとして具現され得る。そして、駆動スイチング部１４６のドレイン端子及びソース端子は、ウェイクアップ経路１４３とグラウンドＧＮＤに接続され得る。また、駆動スイチング部１４６のゲート端子は、ＰＴＣセンサー１４１側に接続され得る。また、ＰＴＣセンサー１４１と駆動スイチング部１４６のゲート端子との間の経路には、駆動電源部１４５が接続され得る。ここで、駆動電源部１４５も５Ｖを供給するように示したが、本発明はこのような電圧の大きさに限定されない。
また、本実施構成では、ウェイクアップ電源部１４２側の外にも、図５に示したように、ウェイクアップ経路１４３及び駆動電源部１４５側に電流制限のためのプルアップ抵抗がさらに備えられ得る。
本発明の前記のような回路構成において、ヒーター１３０がＰＴＣセンサー１４１に熱を印加しない状態では、ＰＴＣセンサー１４１の抵抗が０Ωに近いため、駆動スイチング部１４６のゲート端子には電圧が印加されないか、または０Ｖに近い低い電圧が印加され得る。したがって、駆動スイチング部１４６はターンオフ状態に維持され、ウェイクアップ電源部１４２による電源はウェイクアップ出力端子に供給され得る。したがって、この場合、ウェイクアップユニット１４０からモジュールＢＭＳ１１０へウェイクアップ信号が伝送され得る。
しかし、ヒーター１３０がＰＴＣセンサー１４１に熱を印加すると、ＰＴＣセンサー１４１の抵抗が増加し、この場合、ＰＴＣセンサー１４１の両端の電圧が増加し得る。これによって、駆動スイチング部１４６のゲート端子には、一定の水準以上の電圧が印加され得る。そして、これによって駆動スイチング部１４６はターンオンされ得る。特に、駆動スイチング部１４６は、Ｎ ｃｈａｎｎｅｌ ＦＥＴとして具現され得る。この際、駆動スイチング部１４６のゲート端子とソース端子間の電圧が一定の水準以上に大きくなる場合、駆動スイチング部１４６はターンオンされ得る。このように駆動スイチング部１４６がターンオンされると、ウェイクアップ電源部１４２によって供給されるウェイクアップ電源は、ウェイクアップ出力端子側ではなく、駆動スイチング部１４６側へ流れるように構成され得る。特に、ウェイクアップ出力端子側にはプルアップル抵抗が存在することで、駆動スイチング部１４６のターンオン時、ウェイクアップ電源部１４２による電流はウェイクアップ出力端子側へ流れず、駆動スイチング部１４６を経てグラウンドＧＮＤへ流れ得る。したがって、この場合、モジュールＢＭＳ１１０は、ウェイクアップ信号を受けることができなくなる。
本発明のこのような回路構成によると、前述した図４の実施例と異なり、ヒーター１３０が作動するとき、モジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップされず、ヒーター１３０が作動しないとき、モジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップされ得る。特に、本実施構成の場合、駆動スイチング部１４６のターンオンまたはターンオフによってウェイクアップ信号の伝送有無が確実に決定できる。これによって、ＰＴＣセンサー１４１の抵抗値がフローティング（ｆｌｏａｔｉｎｇ）領域にあるとき、ウェイクアップユニット１４０が誤動作することを阻むことができる。特に、実施構成によると、ＰＴＣセンサー１４１の抵抗値が確実に増加しない状況でも、ウェイクアップ信号の大きさが一定に維持され、モジュールＢＭＳ１１０のウェイクアップがより明確に行われ得る。
また、本発明によるウェイクアップユニット１４０は、図３に示したように、ウェイクアップスイチング部１４４をさらに含み得る。
ウェイクアップスイチング部１４４は、ウェイクアップ経路１４３に備えられ、ウェイクアップ経路１４３を開閉するように構成され得る。即ち、ウェイクアップスイチング部１４４がターンオンされる場合、ウェイクアップ経路１４３は接続され、ウェイクアップスイチング部１４４がターンオフされる場合、ウェイクアップ経路１４３は遮断され得る。また、ウェイクアップスイチング部１４４は、ＰＴＣセンサー１４１の抵抗変化によってオンオフ状態が変更されるように構成され得る。特に、ウェイクアップユニット１４０は、ＰＴＣセンサー１４１の抵抗が増加する場合、ウェイクアップスイチング部１４４がターンオンされ、ウェイクアップ経路１４３にウェイクアップ信号が流れるように構成され得る。これについては、図６をさらに参照してより具体的に説明する。
図６は、本発明のさらに他の実施例によるウェイクアップユニット１４０の回路構成を概略的に示した図である。
図６を参照すると、ウェイクアップ電源部１４２がウェイクアップ経路１４３を通して、モジュールＢＭＳ１１０にウェイクアップ信号を伝送し得る。そして、ウェイクアップ経路１４３には、ウェイクアップスイチング部１４４が設けられている。
ここで、ウェイクアップスイチング部１４４は、図６に示したように、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）として具現され得る。特に、ウェイクアップスイチング部１４４は、Ｐ ｃｈａｎｎｅｌ ＦＥＴとして具現され得る。この際、ウェイクアップスイチング部１４４のソース端子とドレイン端子は、各々ウェイクアップ電源部１４２側とモジュールＢＭＳ１１０側に接続され得る。そして、ウェイクアップスイチング部１４４のゲート端子は、グラウンドＧＮＤ側に接続され得る。この際、ウェイクアップスイチング部１４４とグラウンドＧＮＤとの間には、他のスイチング素子である駆動スイチング部１４６が設けられ得る。また、ウェイクアップスイチング部１４４のソース端子とゲート端子との間には、図面で参照符号Ｒ１で示されたように抵抗素子が接続され得る。即ち、このような抵抗素子Ｒ１は、ウェイクアップスイチング部１４４のソース端子とゲート端子に対して並列で接続されているといえる。そして、抵抗素子Ｒ１の一端はウェイクアップ電源部１４２に接続され、抵抗素子Ｒ１の他端は駆動スイチング部１４６に直接接続され得る。
駆動スイチング部１４６は、ＦＥＴ、特にＮ ｃｈａｎｎｅｌ ＦＥＴとして具現され得る。この際、駆動スイチング部１４６のドレイン端子とソース端子は、ウェイクアップスイチング部１４４とグラウンドＧＮＤとの間の経路に接続され得る。そして、駆動スイチング部１４６のゲート端子は、ＰＴＣセンサー１４１側に接続され得る。この際、ＰＴＣセンサー１４１は、駆動スイチング部１４６に接続されていない他側の端子がグラウンドＧＮＤに直接接続され得る。
また、駆動スイチング部１４６のゲート端子は、ＰＴＣセンサー１４１のみならず、駆動電源部１４５側にも接続され得る。即ち、駆動スイチング部１４６とＰＴＣセンサー１４１との間の経路に駆動電源部１４５が接続され得る。このような駆動電源部１４５は、図６に示したように、５Ｖ電源を供給するように構成され得るが、これは一例に過ぎず、異なる大きさの電圧を供給することも可能である。
一方、ウェイクアップユニット１４０は、図６に示したように、駆動電源部１４５によって電源が供給される経路、特に、駆動電源部１４５が、ＰＴＣセンサー１４１と駆動スイチング部１４６との接続箇所の前の位置に、電流を制限するためのプルアップ抵抗をさらに含み得る。また、ウェイクアップユニット１４０は、図６に示したように、ウェイクアップ経路１４３、特に、ウェイクアップスイチング部１４４とモジュールＢＭＳ１１０との間に、電流を制限するためのプルアップ抵抗をさらに備え得る。
本発明のような回路構成において、ヒーター１３０がＰＴＣセンサー１４１に熱を印加しない状態ではＰＴＣセンサー１４１の抵抗がほとんどないため、駆動スイチング部１４６のゲート端子には電圧がほとんど印加されない。したがって、この場合、駆動スイチング部１４６はターンオフ状態に維持できる。そして、駆動スイチング部１４６がターンオフされた状態では、ウェイクアップスイチング部１４４のソース端子とゲート端子との電圧差は、ほとんどなくなる。したがって、ウェイクアップスイチング部１４４はターンオフ状態に維持され、ウェイクアップ電源部１４２によるウェイクアップ信号はモジュールＢＭＳ１１０に供給されない。
一方、ヒーター１３０がＰＴＣセンサー１４１に熱を印加すると、ＰＴＣセンサー１４１の抵抗が増加し得る。この場合、駆動電源部１４５による電源によって、ＰＴＣセンサー１４１の両端の電圧は増加し得る。これによって、駆動スイチング部１４６のゲート端子側には、一定の水準以上の高い電圧が入力され、駆動スイチング部１４６はターンオンされ得る。この場合、ウェイクアップスイチング部１４４のゲート端子とソース端子との間の電圧は変わり得る。特に、駆動スイチング部１４６のターンオン時、ウェイクアップ電源部１４２による電流は、抵抗Ｒ１を経由して流れるようになり、これによってウェイクアップスイチング部１４４のソース端子の電圧はゲート端子の電圧より大きくなり得る。この際、ウェイクアップスイチング部１４４がＰ ｃｈａｎｎｅｌ ＦＥＴである場合、ゲート端子とソース端子との間には０Ｖより小さい逆電圧がかかるようになるので、ウェイクアップスイチング部１４４がターンオンされ得る。したがって、ウェイクアップ電源部１４２によるウェイクアップ信号は、ウェイクアップスイチング部１４４を経てモジュールＢＭＳ１１０に供給され得る。
本発明のこのような回路構成によると、ＰＴＣセンサー１４１の抵抗値の変化によるウェイクアップスイチング部１４４のオンオフ制御が可能である。さらに、実施構成では、ヒーター１３０が熱を印加する場合、モジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップされ、ヒーター１３０が熱を印加しない場合、モジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップされない。即ち、実施構成の場合、ＰＴＣセンサー１４１への熱供給によってモジュールＢＭＳ１１０のウェイクアップを自動で制御できるだけでなく、モジュールＢＭＳ１１０をウェイクアップしたい場合のみにヒーター１３０を動作させ得る。さらに、実施構成によると、ウェイクアップパワー電圧を駆動スイチング部１４６のソースとドレーンとの間の最大電圧まで上げることができるという利点を有する。
一方、本明細書においては、ウェイクアップスイチング部１４４や駆動スイチング部１４６の具体的な例示としてＦＥＴを採用したが、本発明が必ずしもこのようなスイッチ種類に限定されることではない。即ち、本発明の出願時点における公知の他の多様なスイチング素子が本発明のウェイクアップスイチング部１４４や駆動スイチング部１４６として採用され得る。
ヒーター１３０は、図２に示したように、ラックヒーター１３１及びモジュールヒーター１３２を含み得る。
ここで、ラックヒーター１３１は、ラックＢＭＳ１２０の制御によって動作され得る。即ち、ラックＢＭＳ１２０は、ラックヒーター１３１をオンオフするように構成され得る。例えば、ラックＢＭＳ１２０は、ラックヒーター１３１へ駆動電源が供給される経路上のスイッチをオンオフすることで、ラックヒーター１３１の動作を制御し得る。このようなラックヒーター１３１に供給される電源は、セルアセンブリー１１０またはバッテリーラック内に設けられた別の補助バッテリーなどから供給され得る。
一方、ラックヒーター１３１は、特定のバッテリーモジュールＭに対応する形態で備えられないこともある。例えば、図２に示したように、ラックヒーター１３１は、複数のバッテリーモジュールＭのいずれにも備えられず、バッテリーモジュールＭの外部に別に備えられ得る。特に、ラックヒーター１３１は、バッテリーラックに一つが備えられ得る。さらに、ラックヒーター１３１は、特定のバッテリーモジュールＭのＰＴＣセンサー１４１へ熱を印加するように予め決められた位置に設けられ得る。例えば、複数のバッテリーモジュールＭが上下方向へ積層された形態で構成されたバッテリーラックにおいて、ラックヒーター１３１は、最上部に積層されたバッテリーモジュールＭのＰＴＣセンサー１４１へ熱を印加可能な位置及び形態で配置され得る。
モジュールヒーター１３２は、複数のモジュールＢＭＳ１１０に各々対応するように備えられ得る。即ち、モジュールヒーター１３２は、複数で備えられ、相異なるモジュールＢＭＳ１１０毎に各々別に存在し得る。例えば、図２に示したように、モジュールＢＭＳ１１０が複数のバッテリーモジュールＭ毎に別に存在する場合、モジュールヒーター１３２も複数のバッテリーモジュールＭ毎に各々別に存在し得る。この場合、モジュールＢＭＳ１１０がｎ個存在する場合、モジュールヒーター１３２もｎ個が存在するように構成され得る。
但し、そのうちいずれか一つのモジュールＢＭＳ１１０に対しては、存在しない構成も可能である。例えば、図２の構成において第ＮバッテリーモジュールＭＮのモジュールヒーター１３２は、熱を印加する他のバッテリーモジュールのＰＴＣセンサー１４１が存在しないので、不要である。但し、このような第ＮバッテリーモジュールＭＮに対してもモジュールヒーター１３２が存在する場合、他のバッテリーモジュール、例えば、第Ｎ＋１バッテリーモジュールが追加される場合、使用可能である。したがって、各バッテリーモジュール毎に別に存在する場合、バッテリーモジュールの追加拡張性の面で有利である。
モジュールヒーター１３２は、他のバッテリーモジュールＭへ熱を印加するように構成され得る。特に、モジュールヒーター１３２は、他のバッテリーモジュールＭのＰＴＣセンサー１４１へ熱を印加可能な位置及び形態で構成され得る。そして、このようなモジュールヒーター１３２に供給される電源は、該当のバッテリーモジュールＭ内のセルアセンブリー１１０またはバッテリーモジュールＭ内に設けられた別の補助バッテリーなどから供給され得る。
特に、モジュールヒーター１３２は、対応するモジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップされた後に熱を印加するように構成され得る。例えば、図２に示した構成を参照すると、第１バッテリーモジュールＭ１のモジュールヒーター１３２は、第１バッテリーモジュールＭ１のモジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップされた後に動作して熱を発生させるように構成され得る。そして、第２バッテリーモジュールＭ２のモジュールヒーター１３２は、第２バッテリーモジュールＭ２のモジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップされた後に動作して熱を発生させるように構成され得る。
本発明のこのような構成によると、モジュールＢＭＳ１１０のウェイクアップの間に所定の時間差が確保されるようにすることで、ラックＢＭＳ１２０とモジュールＢＭＳ１１０間の通信やラックＢＭＳ１２０のＩＤ割当て及び伝送過程などが重複しないようにし得る。
実施構成において、ラックヒーター１３１及び複数のモジュールヒーター１３２は、相異なるＰＴＣセンサー１４１に熱を印加するように構成され得る。即ち、ラックヒーター１３１とモジュールヒーター１３２とは、熱を印加するＰＴＣセンサー１４１が互いに重複しないように構成され得る。
例えば、図２に示した構成において、ラックヒーター１３１は、第１バッテリーモジュールＭ１のＰＴＣセンサー１４１に熱を印加し、他のモジュールヒーター１３２はこのような第１バッテリーモジュールＭ１のモジュールＰＴＣセンサー１４１には熱を印加しないように構成され得る。さらに、第１バッテリーモジュールＭ１のモジュールヒーター１３２は、第２バッテリーモジュールＭ２のＰＴＣセンサー１４１に熱を印加し、第２バッテリーモジュールＭ２のモジュールヒーター１３２は、第３バッテリーモジュールＭ３のＰＴＣセンサー１４１に熱を印加するように構成され得る。
即ち、各々のヒーター１３０は、互いに一対一の対応方式で特定のＰＴＣセンサー１４１に熱を印加するように構成され得る。但し、前述したように、ＰＴＣセンサー１４１の個数に比べてヒーター１３０の個数が多い場合、一部のヒーター１３０に対しては、熱が印加されるＰＴＣセンサー１４１が存在しないこともある。
本発明のこのような構成によると、各ＰＴＣセンサー１４１毎に熱を印加する対応ヒーター１３０が決められているため、複数のモジュールＢＭＳ１１０に対するウェイクアップや通信が重複せず、より円滑に行われる。さらに、本発明の構成によると、複数のモジュールＢＭＳ１１０に対するウェイクアップ順序の設定がより容易になる。
一方、実施構成において、複数のヒーター１３０のうち、ラックヒーター１３１が最も先に熱を発生させるように構成され得る。そして、複数のモジュールヒーター１３２は、ラックヒーター１３１が熱を発生させた後に熱を印加するように構成され得る。また、複数のモジュールヒーター１３２の各々、互いに同じ時点に熱を印加せず、順次に熱を発生させて印加するように構成され得る。
本発明のこのような構成によると、複数のモジュールＢＭＳ１１０に対するウェイクアップが順次に行われるようにすることができる。これによって、複数のモジュールＢＭＳ１１０に対する後続過程、例えば、ＩＤ割当て及び伝送が順次に行われ得る。さらに、実施構成によると、ＩＤ割当てがラックヒーター１３１に近い順に行われるため、ＩＤ割当てに対する予測が可能になる。
例えば、図２の構成を参照すると、ラックＢＭＳ１２０の制御によってラックヒーター１３１が熱を発生させると、第１バッテリーモジュールＭ１のＰＴＣセンサー１４１が熱を受けて抵抗値が変わり、これによって第１バッテリーモジュールＭ１のモジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップされ得る。そして、第１バッテリーモジュールＭ１のモジュールヒーター１３２が熱を発生させると、第２バッテリーモジュールＭ２のＰＴＣセンサー１４１へ熱が伝達され、第２バッテリーモジュールＭ２のモジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップされ得る。そして、このような方式で、続いて各モジュールヒーター１３２で熱が発生することによって、各バッテリーモジュールのモジュールＢＭＳ１１０が順次にウェイクアップされ得る。
また、実施構成において、モジュールＢＭＳ１１０は、ウェイクアップされる場合、対応するモジュールヒーター１３２に電源が供給されるように構成され得る。即ち、モジュールヒーター１３２は、モジュールＢＭＳ１１０によって制御され、特に、モジュールＢＭＳ１１０は、ウェイクアップされる場合、モジュールヒーター１３２が作動するように構成され得る。
例えば、図２の構成において、第１バッテリーモジュールＭ１のモジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップされる場合、第１バッテリーモジュールＭ１のモジュールヒーター１３２から熱が印加されるように構成され得る。そして、これによって第２バッテリーモジュールＭ２のモジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップされると、第２バッテリーモジュールＭ２のモジュールＢＭＳ１１０は、第２バッテリーモジュールＭ２のモジュールヒーター１３２から熱が印加されるように構成され得る。
ここで、モジュールＢＭＳ１１０がモジュールヒーター１３２を制御する方式は、多様な形態で具現され得る。例えば、モジュールＢＭＳ１１０は、モジュールヒーター１３２へ作動電源が供給される経路上のスイッチをオンオフすることで、モジュールヒーター１３２の動作を制御し得る。
モジュールヒーター１３２は、対応するバッテリーモジュールＭのモジュールＢＭＳ１１０に対してＩＤが割り当てられた後、熱を発生させるように構成され得る。例えば、図２の構成において、第１バッテリーモジュールＭ１のモジュールヒーター１３２は、第１バッテリーモジュールＭ１のモジュールＢＭＳ１１０がラックＢＭＳ１２０からＩＤを受けた後に熱を印加するように構成され得る。
本発明のこのような構成によると、ＩＤの割当てが順次に行われるので、ラックＢＭＳ１２０のＩＤ割当てがより容易に行われる。特に、この場合、ラックＢＭＳ１２０が複数のモジュールＢＭＳ１１０に対するＩＤ割当ての要請を同時に受信しないので、ＩＤ割当て及び伝送をより円滑に処理可能である。また、本発明のこのような構成によると、各モジュールＢＭＳ１１０によるウェイクアップの速度制御が可能になる。
ウェイクアップユニット１４０は、ウェイクアップ信号が供給される場合、モジュールヒーター１３２が自動につけられるように構成され得る。特に、ウェイクアップユニット１４０は、モジュールＢＭＳ１１０の制御を受けることなくモジュールヒーター１３２が発熱するように構成され得る。これについては、図７を参照してより具体的に説明する。
図７は、本発明のさらに他の実施例によるウェイクアップユニット１４０の回路構成を概略的に示した図である。本実施例については、前述した実施例、特に図６の実施例と相違点を中心にして説明し、前述した説明が同一または類似に適用される部分については詳細な説明を省略する。
図７を参照すると、三つのバッテリーモジュールＭ、即ち、第１～第３バッテリーモジュールＭ１～Ｍ３が互いに隣接して順次に位置する構成が開示されている。ここで、各々のバッテリーモジュールＭには、モジュールヒーター１３２とウェイクアップユニット１４０が共に含まれ得るが、説明の便宜のために、中央に位置した第２バッテリーモジュールＭ２のみがモジュールヒーター１３２とウェイクアップユニット１４０を共に含むように図示している。そして、第１バッテリーモジュールＭ１においては、モジュールヒーター１３２のみが図示されており、第３バッテリーモジュールＭ３においては、ＰＴＣセンサー１４１のみが図示されている。
図７の構成において、第２バッテリーモジュールＭ２の場合、図６と類似の形態でウェイクアップユニット１４０が構成され得る。但し、図７の実施例では、モジュールヒーター１３２が対応するウェイクアップユニット１４０と直接接続されるように構成されている。そして、モジュールヒーター１３２は、対応するウェイクアップユニット１４０から電流を受けて発熱するように構成され得る。例えば、第２バッテリーモジュールＭ２のモジュールヒーター１３２は、第２バッテリーモジュールＭ２のウェイクアップユニット１４０に接続され、第２バッテリーモジュールＭ２から作動電源を受けるように構成され得る。
特に、モジュールヒーター１３２は、ウェイクアップユニット１４０のウェイクアップ経路１４３に直接または間接的に接続され得る。さらに、モジュールヒーター１３２は、図７に示したように、ウェイクアップ経路１４３のうちウェイクアップスイチング部１４４とウェイクアップ信号出力端子（「Ｗａｋｅ－Ｕｐ」で示す。）との間に接続され得る。
本発明のこのような構成によると、各バッテリーモジュールＭのモジュールヒーター１３２を動作させるために、モジュールＢＭＳ１１０などの別の制御が不要である。即ち、ウェイクアップユニット１４０によってウェイクアップ信号がモジュールＢＭＳ１１０へ伝送されると、それと共に同じバッテリーモジュールＭに備えられたモジュールヒーター１３２の発熱が自動に行われ得る。
このような動作について図７を参照して具体的に説明する。先ず、第１バッテリーモジュールＭ１のモジュールヒーター１３２の発熱によって第２バッテリーモジュールＭ２のＰＴＣセンサー１４１の抵抗が増加し得る。そして、この場合、第２バッテリーモジュールＭ２のウェイクアップスイチング部１４４がターンオンされ、第２バッテリーモジュールＭ２のモジュールＢＭＳ１１０へウェイクアップ信号が伝達され、第２バッテリーモジュールＭ２のモジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップされ得る。この際、第２バッテリーモジュールＭ２のウェイクアップ経路１４３には、第２バッテリーモジュールＭ２のモジュールヒーター１３２へ動作電源が供給される経路が接続されている。これによって、第２バッテリーモジュールＭ２のウェイクアップ経路１４３が接続されて電流が流れると、このような電流はウェイクアップ信号として第２バッテリーモジュールＭ２のモジュールＢＭＳ１１０へ流入されるのみならず、作動電源として第２バッテリーモジュールＭ２のモジュールヒーター１３２へ流入され得る。これによって、第２バッテリーモジュールＭ２のモジュールＢＭＳ１１０のウェイクアップとモジュールヒーター１３２の発熱が共に行われ得る。
そして、このように、第２バッテリーモジュールＭ２のモジュールヒーター１３２が熱を発生させると、第３バッテリーモジュールＭ３のＰＴＣセンサー１４１の抵抗値が増加し得る。そして、これによって、第３バッテリーモジュールＭ３も、前述した第２バッテリーモジュールＭ２のウェイクアップ過程及びモジュールヒーター１３２の発熱過程と類似の方式のウェイクアップ及び発熱プロセスが行われ得る。
実施構成によると、該当のバッテリーモジュールＭのモジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップされるとき、該当のバッテリーモジュールＭのモジュールヒーター１３２も自動で作動できる。そのため、ウェイクアップされたモジュールＢＭＳ１１０などがモジュールヒーター１３２を作動させて他のモジュールＢＭＳ１１０をウェイクアップするための別の制御動作を行わなくてもよい。
一方、図７に示したように、ウェイクアップユニット１４０のウェイクアップ経路１４３でウェイクアップスイチング部１４４の後端、即ち、ウェイクアップ信号の出力端子側にプルアップ抵抗が存在する場合、モジュールヒーター１３２は、ウェイクアップスイチング部１４４とプルアップ抵抗との間の箇所に接続され得る。このような構成によると、プルアップ抵抗によって電圧が降下していない電源がモジュールヒーター１３２に供給され得る。これによって、モジュールヒーター１３２に十分な大きさの電源が供給でき、モジュールヒーター１３２がより円滑に作動可能である。
また、のようにモジュールヒーター１３２がウェイクアップユニット１４０から電源が供給される実施構成において、モジュールヒーター１３２の入力端には、遅延回路１４７が備えられ得る。例えば、図７を参照すると、ウェイクアップユニット１４０は、モジュールヒーター１３２へ作動電源を供給する経路を備え、当該経路に遅延回路１４７を備え得る。このような遅延回路１４７は、ウェイクアップユニット１４０からモジュールヒーター１３２へ動作電源が供給されるとき、時間を遅延させるように構成され得る。このような遅延回路１４７としては、本発明の出願時点における公知の多様な遅延回路が採用され得る。
本発明のこのような構成によると、ウェイクアップユニット１４０によるモジュールＢＭＳ１１０のウェイクアップが行われたときから所定の時間が経過した後、ウェイクアップユニット１４０からモジュールヒーター１３２へ作動電源が供給されるようにすることができる。さらに、モジュールＢＭＳ１１０は、ウェイクアップされた後、ラックＢＭＳ１２０から識別ＩＤが割り当てられ得る。この際、実施構成によると、モジュールＢＭＳ１１０に識別ＩＤが割り当てられる一定の時間を確保できる。例えば、第２バッテリーモジュールＭ２において、モジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップユニット１４０によってウェイクアップされた後、所定の時間が経過した後、モジュールヒーター１３２が発熱し得る。そして、このような発熱によって第３バッテリーモジュールＭ３のモジュールＢＭＳ１１０がウェイクアップされ得る。したがって、第２バッテリーモジュールＭ２と第３バッテリーモジュールＭ３とのウェイクアップ時間差が確保できる。また、ラックＢＭＳ１２０がウェイクアップされたモジュールＢＭＳ１１０のＩＤを割り当てる場合、モジュールＢＭＳ１１０のＩＤ割当て及び伝送が同時に行われず、順次に行われるようにすることができる。したがって、ラックＢＭＳ１２０のＩＤ割当て処理がより円滑に行われる。
一方、前述した幾つかの実施例では、一つのラックヒーター１３１に一つのＰＴＣセンサー１４１が対応する形態を中心にして説明したが、一つのラックヒーター１３１に二つ以上のＰＴＣセンサー１４１が対応することもある。
本発明によるバッテリーラックは、本発明によるバッテリーラック管理装置１００を含み得る。また、本発明によるバッテリーラックは、バッテリーラック管理装置１００の外に、バッテリーラックに通常的に含まれる構成要素をさらに含み得る。例えば、本発明によるバッテリーラックは、セルアセンブリー１０、バッテリーモジュールＭや複数のＢＭＳ１１０、１２０などを収納するためのラックフレームなどをさらに含み得る。
また、本発明によるエネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）は、本発明によるバッテリーラック管理装置１００を含み得る。例えば、本発明によるエネルギー貯蔵システムは、本発明によるバッテリーラック管理装置１００が含まれたバッテリーラックを一つまたはそれ以上含み得る。
また、本発明によるバッテリーモジュールＭは、本発明によるバッテリーラック管理装置の少なくとも一部の構成を含むように構成され得る。
特に、本発明によるバッテリーモジュールＭは、図２に示したように、モジュールＢＭＳ１１０、ヒーター１３０及びウェイクアップユニット１４０を含むように構成され得る。ここで、モジュールＢＭＳ１１０は、バッテリーモジュールＭの充電及び放電動作を制御するように構成され得る。また、ヒーター１３０は、熱を発生して他のバッテリーモジュールＭへ熱を供給するように構成され得る。特に、ヒーター１３０は、他のバッテリーモジュールＭのＰＴＣセンサー１４１へ熱を印加するように構成され得る。そして、ウェイクアップユニット１４０は、熱によって、特に、他のバッテリーモジュールＭのヒーター１３０によって供給された熱によって抵抗値が変更可能に構成されたＰＴＣセンサー１４１、即ち、可変抵抗素子を含み得る。そして、ウェイクアップユニット１４０は、ＰＴＣセンサー１４１の抵抗値の変更によってモジュールＢＭＳ１１０へのウェイクアップ信号を供給するように構成され得る。
このようなモジュールＢＭＳ１１０、ヒーター１３０及びウェイクアップユニット１４０については、前述した内容が適用可能であるので、より詳細な説明を省略する。
以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と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。
１０ セルアセンブリー
１００ バッテリーラック管理装置
１１０ モジュールＢＭＳ
１２０ ラックＢＭＳ
１３０ ヒーター
１３１ ラックヒーター
１３２ モジュールヒーター
１４０ ウェイクアップユニット
１４１ 可変抵抗素子（ＰＴＣセンサー）
１４２ ウェイクアップ電源部
１４３ ウェイクアップ経路
１４４ ウェイクアップスイチング部
１４５ 駆動電源部
１４６ 駆動スイチング部
１４７ 遅延回路
Ｍ バッテリーモジュール

Claims (14)

  1. 複数のバッテリーモジュールが備えられたバッテリーラックを管理する装置であって、
    前記複数のバッテリーモジュールのうち一つまたはそれ以上のバッテリーモジュールに対応するように備えられた複数のモジュールＢＭＳと、
    前記複数のモジュールＢＭＳと通信可能に構成されたラックＢＭＳであって、前記複数のモジュールＢＭＳを制御するように構成されたラックＢＭＳと、
    熱を発生して供給するように構成されたヒーターと、
    前記複数のモジュールＢＭＳに各々対応するように備えられた複数のウェイクアップユニットであって、前記ヒーターから供給された熱によって抵抗値が変更可能に構成された可変抵抗素子を含み、前記可変抵抗素子の抵抗値が変更される場合、対応するモジュールＢＭＳにウェイクアップ信号を供給するように構成された複数のウェイクアップユニットと、
    を含むことを特徴とする、バッテリーラック管理装置。
  2. 前記可変抵抗素子が、ＰＴＣセンサーとして具現されたことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーラック管理装置。
  3. 前記ラックＢＭＳが、ウェイクアップされたモジュールＢＭＳに対してＩＤを割り当てるように構成されたことを特徴とする、請求項１又は２に記載のバッテリーラック管理装置。
  4. 前記可変抵抗素子は、熱が印加される場合、抵抗値が高くなるように構成されたことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリーラック管理装置。
  5. 前記ウェイクアップユニットが、
    前記モジュールＢＭＳをウェイクアップするためのウェイクアップ電源を生成するように構成されたウェイクアップ電源部と、前記生成されたウェイクアップ電源が前記モジュールＢＭＳへ供給される経路を提供するウェイクアップ経路と、をさらに含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリーラック管理装置。
  6. 前記ウェイクアップユニットが、前記ウェイクアップ経路に設けられ、前記可変抵抗素子の抵抗変化によってオンオフ状態が変更されるように構成されたウェイクアップスイチング部をさらに含むことを特徴とする、請求項５に記載のバッテリーラック管理装置。
  7. 前記ウェイクアップスイチング部が、ＦＥＴとして具現されたことを特徴とする、請求項６に記載のバッテリーラック管理装置。
  8. 前記ヒーターが、前記ラックＢＭＳの制御によって動作されるラックヒーター及び前記複数のモジュールＢＭＳに各々対応するように備えられた複数のモジュールヒーターを含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリーラック管理装置。
  9. 前記ラックヒーター及び前記複数のモジュールヒーターが、相異なる可変抵抗素子へ熱を印加するように構成されたことを特徴とする、請求項８に記載のバッテリーラック管理装置。
  10. 前記ラックヒーターが熱を発生させた後、前記複数のモジュールヒーターが順次に熱を印加するように構成されたことを特徴とする、請求項８又は９に記載のバッテリーラック管理装置。
  11. 前記モジュールＢＭＳは、ウェイクアップされる場合、対応するモジュールヒーターに電源が供給されるように制御することを特徴とする、請求項８から１０のいずれか一項に記載のバッテリーラック管理装置。
  12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のバッテリーラック管理装置を含む、バッテリーラック。
  13. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のバッテリーラック管理装置を含む、エネルギー貯蔵システム。
  14. バッテリーモジュールの充電及び放電動作を制御するモジュールＢＭＳと、
    熱を発生して他のバッテリーモジュールに供給するように構成されたヒーターと、
    他のバッテリーモジュールのヒーターから供給された熱によって抵抗値が変更可能に構成された可変抵抗素子を含むウェイクアップユニットであって、前記可変抵抗素子の抵抗値が変更される場合、前記モジュールＢＭＳにウェイクアップ信号を供給するように構成されたウェイクアップユニットと、
    を含むことを特徴とする、バッテリーモジュール。
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