(57)【要約】【課題】本発明は、バッテリー管理システムに関する。【解決手段】本発明は、複数の電池セルを含むバッテリーパックと、バッテリーパックと負荷とを接続する第１外部端子および第２外部端子と、バッテリーパックの第１出力端子と第１外部端子との間に配置されたリダンダンシー抵抗素子と、バッテリーパックの第２出力端子と第２外部端子との間に配置された抵抗素子と、リダンダンシー抵抗素子および抵抗素子を利用してバッテリーパックに流れる過電流を検出する制御部とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを含むバッテリーパックと、
前記バッテリーパックと負荷とを接続する第１外部端子および第２外部端子と、
前記バッテリーパックの第１出力端子と前記第１外部端子との間に配置されたリダンダンシー抵抗素子と、
前記バッテリーパックの第２出力端子と前記第２外部端子との間に配置された抵抗素子と、
前記リダンダンシー抵抗素子および前記抵抗素子を利用して前記バッテリーパックに流れる過電流を検出する制御部と、
を含むバッテリー管理システム。
【請求項２】
前記リダンダンシー抵抗素子は、
前記第１出力端子と前記第１外部端子との間に直列接続されたバスバーおよびリレーを含む請求項１に記載のバッテリー管理システム。
【請求項３】
前記リダンダンシー抵抗素子は、
前記第１出力端子と前記第１外部端子との間に直列接続されたバスバーおよびヒューズを含む請求項１に記載のバッテリー管理システム。
【請求項４】
前記抵抗素子の抵抗値と前記抵抗素子の両端の電圧値とを利用して、前記抵抗素子に流れる第１充放電電流値を演算する電流検出部をさらに含む請求項１に記載のバッテリー管理システム。
【請求項５】
前記制御部は、
前記リダンダンシー抵抗素子の抵抗値と前記リダンダンシー抵抗素子の両端の電圧値とを利用して、前記リダンダンシー抵抗素子に流れる第２充放電電流値を演算し、前記第１充放電電流値および前記第２充放電電流値を比較して前記抵抗素子の異常の有無を判断する請求項４に記載のバッテリー管理システム。
【請求項６】
前記制御部は、
前記抵抗素子の異常発生時に、前記第２充放電電流値を利用して前記バッテリーパックに流れる過電流を検出する請求項５に記載のバッテリー管理システム。
【請求項７】
前記リダンダンシー抵抗素子の両端の電圧を増幅する増幅部をさらに含む請求項１に記載のバッテリー管理システム。
【請求項８】
前記第１出力端子は、前記バッテリーパックの正極端子に接続されており、前記第２出力端子は、前記バッテリーパックの負極端子に接続されている請求項１に記載のバッテリー管理システム。
【請求項９】
複数の電池セルを含むバッテリーパックと、
前記バッテリーパックと負荷とを接続する第１外部端子および第２外部端子と、
前記バッテリーパックの負極端子と前記第２外部端子との間に配置された第１抵抗素子と、
前記バッテリーパックの正極端子と前記第１外部端子との間に配置されたバスバーおよび第２抵抗素子と、
前記第１抵抗素子に流れる第１充放電電流値と前記バスバーおよび前記第２抵抗素子に流れる第２充放電電流値とを利用して、前記バッテリーパックに流れる過電流を検出する制御部と、
を含むバッテリー管理システム。
【請求項１０】
前記第２抵抗素子は、
前記バスバーに直列接続されたリレーを含む請求項９に記載のバッテリー管理システム。
【請求項１１】
前記第２抵抗素子は、
前記バスバーに直列接続されたヒューズを含む請求項９に記載のバッテリー管理システム。
【請求項１２】
前記第１抵抗素子の両端の電圧を検出し、前記第１抵抗素子の抵抗値および前記第１抵抗素子の両端の電圧値を利用して、前記第１充放電電流値を演算する電流検出部をさらに含む請求項９に記載のバッテリー管理システム。
【請求項１３】
前記バスバーおよび前記第２抵抗素子の両端の電圧を増幅する増幅部をさらに含む請求項９に記載のバッテリー管理システム。
【請求項１４】
前記制御部は、
前記バスバーおよび前記第２抵抗素子それぞれの抵抗値と前記増幅部から出力された電圧値とを利用して前記第２充放電電流値を演算し、前記第１充放電電流値および前記第２充放電電流値のいずれか一つにより前記バッテリーパックの過電流を検出する請求項１３に記載のバッテリー管理システム。
【請求項１５】
前記制御部は、
前記第１充放電電流値および前記第２充放電電流値の間の差が予め設定された範囲以内の場合、前記第１充放電電流値を利用して前記バッテリーパックの過電流を検出し、前記第１充放電電流値および前記第２充放電電流値の間の差が予め設定された範囲以上の場合、前記第２充放電電流値を利用して前記バッテリーパックの過電流を検出する請求項１４に記載のバッテリー管理システム。
【請求項１６】
前記制御部は、
前記バッテリーパックに過電流が流れれば前記バッテリーパックと前記第１外部端子および前記第２外部端子との間の接続を遮断させる請求項１５に記載のバッテリー管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリー管理システムに関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
一般に、二次電池（rechargeable battery）は、充電および放電が可能な電池で、ニッケル−水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池やリチウム（Ｌｉ）イオン電池などが使用される。二次電池は、モバイル機器、電気自動車、ハイブリッド自動車、電気などのエネルギー源として使用され、適用される機器の種類によって多様な形態で使用される。
【０００３】
低容量の二次電池は、携帯電話やノートパソコンおよびビデオカメラのように携帯が可能な小型電子機器に用いられ、大容量の二次電池は、ハイブリッド自動車などのモータ駆動用電源として用いられることができる。
【０００４】
このような二次電池は、充電および放電を制御するバッテリー管理システムと共にバッテリーパックを構成し、バッテリーパックの外部端子を通じて充電と放電とが行われる。一般にバッテリー管理システムは、バッテリーパックと外部端子との間に配置されたシャント抵抗を利用してバッテリーパックに流れる電流を測定する。
【０００５】
バッテリー管理システムは、シャント抵抗の両端の電圧値を電流値に変換してバッテリーパックに過電流が流れるか否かを判断する。バッテリーパックに過電流が流れる場合、バッテリーパックが爆発する可能性が高いため、バッテリーパックに流れる電流を測定することは非常に重要である。しかし、シャント抵抗自体に異常が発生した場合、バッテリーパックに流れる電流を測定することができない。そこで、シャント抵抗以外にホール（Hall）素子を含む電流センサーを追加して、バッテリーパックに流れる電流を測定する方法を利用する。このような方法は、バッテリーパックの全体体積および重量が増加し、部品の追加による費用が増加する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、別途の部品の追加なしにバッテリーパックの過電流を測定することができるバッテリー管理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、本発明の実施形態に係るバッテリー管理システムは、複数の電池セルを含むバッテリーパックと、前記バッテリーパックと負荷とを接続する第１外部端子および第２外部端子と、前記バッテリーパックの第１出力端子と前記第１外部端子との間に配置されたリダンダンシー抵抗素子と、前記バッテリーパックの第２出力端子と前記第２外部端子との間に配置された抵抗素子と、前記リダンダンシー抵抗素子および前記抵抗素子を利用して前記バッテリーパックに流れる過電流を検出する制御部と、を含む。
【０００８】
また、前記リダンダンシー抵抗素子は、前記第１出力端子と前記第１外部端子との間に直列接続されたバスバーおよびリレーを含む。また、前記リダンダンシー抵抗素子は、前記第１出力端子と前記第１外部端子との間に直列接続されたバスバーおよびヒューズを含む。
【０００９】
また、前記抵抗素子の抵抗値と前記抵抗素子の両端の電圧値とを利用して、前記抵抗素子に流れる第１充放電電流値を演算する電流検出部をさらに含む。また、前記制御部は、前記リダンダンシー抵抗素子の抵抗値と前記リダンダンシー抵抗素子の両端の電圧値とを利用して、前記リダンダンシー抵抗素子に流れる第２充放電電流値を演算し、前記第１充放電電流値および第２充放電電流値を比較して前記抵抗素子の異常の有無を判断する。
【００１０】
また、前記制御部は、前記抵抗素子の異常発生時に、前記第２充放電電流値を利用して前記バッテリーパックに流れる過電流を検出する。また、前記リダンダンシー抵抗素子の両端の電圧を増幅する増幅部をさらに含む。また、前記第１出力端子は、前記バッテリーパックの正極端子に接続されており、前記第２出力端子は、前記バッテリーパックの負極端子に接続されている。
【００１１】
また、本発明の実施形態に係るバッテリー管理システムは、複数の電池セルを含むバッテリーパックと、前記バッテリーパックと負荷とを接続する第１外部端子および第２外部端子と、前記バッテリーパックの負極端子と前記第２外部端子との間に配置された第１抵抗素子と、前記バッテリーパックの正極端子と前記第１外部端子との間に配置されたバスバーおよび第２抵抗素子と、前記第１抵抗素子に流れる第１充放電電流値と前記バスバーおよび前記第２抵抗素子に流れる第２充放電電流値とを利用して、前記バッテリーパックに流れる過電流を検出する制御部と、を含む。
【００１２】
また、前記第２抵抗素子は、前記バスバーに直列接続されたリレーを含む。また、前記第２抵抗素子は、前記バスバーに直列接続されたヒューズを含む。そして、前記第１抵抗素子の両端の電圧を検出し、前記第１抵抗素子の抵抗値および前記第１抵抗素子の両端の電圧値を利用して前記第１充放電電流値を演算する電流検出部をさらに含む。
【００１３】
また、前記バスバーおよび前記第２抵抗素子の両端の電圧を増幅する増幅部をさらに含む。また、前記制御部は、前記バスバーおよび前記第２抵抗素子それぞれの抵抗値と前記増幅部から出力された電圧値とを利用して前記第２充放電電流値を演算し、前記第１充放電電流値および第２充放電電流値のいずれか一つにより前記バッテリーパックの過電流を検出する。
【００１４】
また、前記制御部は、前記第１充放電電流値および第２充放電電流値の間の差が予め設定された範囲以内の場合、前記第１充放電電流値を利用して前記バッテリーパックの過電流を検出し、前記第１充放電電流値および第２充放電電流値の間の差が予め設定された範囲以上の場合、前記第２充放電電流値を利用して、前記バッテリーパックの過電流を検出する。また、前記制御部は、前記バッテリーパックに過電流が流れれば前記バッテリーパックと前記第１外部端子および第２外部端子との間の接続を遮断させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の実施形態によれば、バッテリーパックと外部端子との間に配置されたバスバーおよび抵抗素子を利用して、シャント抵抗に異常が発生してもバッテリーパックの過電流を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るバッテリー管理システムを示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付の図面を参考として本発明の実施形態について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は、様々な異なる形態で実現でき、以下で説明する実施形態に限定されない。図面で本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略した。明細書全体にわたって類似の部分については類似の図面符号を適用する。
【００１８】
明細書全体において、ある部分が他の部分と「接続」されているとするとき、これは、「直接的に接続」されている場合だけでなく、その中間に他の素子を挟んで「電気的に接続」されている場合も含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
【００１９】
以下、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できる実施形態を添付の図面を参照して詳しく説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係るバッテリー管理システムを示した図面である。
【００２１】
図１を参照すると、本発明の実施形態に係るバッテリー管理システム１は、バッテリーパック１０、シャント抵抗２０、電流検出部３０、バスバー４０、リレー５０、ヒューズ６０、増幅部７０、制御部８０、第１外部端子Ｐ１および第２外部端子Ｐ２を含む。バッテリーパック１０は、互いに直列接続された複数の電池セルＣ１〜Ｃｎ、第１出力端子Ｏ１および第２出力端子Ｏ２を含む。
【００２２】
複数の電池セルＣ１〜Ｃｎのそれぞれは、セパレータを挟んで、セパレータの両側に配置された正極板および負極板を含む電極組立体と、電極組立体を収容するケースと、電極組立体の正極板に電気的に接続された正極端子と、負極板に電気的に接続された負極端子と、を含む構造で形成される。
【００２３】
複数の電池セルＣ１〜Ｃｎのそれぞれは、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー電池などで形成される。バッテリーパック１０の正極端子は第１出力端子Ｏ１に接続され、負極端子は第２出力端子Ｏ２に接続されている。
【００２４】
バッテリーパック１０の第１出力端子Ｏ１および第２出力端子Ｏ２のそれぞれは、第１外部端子Ｐ１および第２外部端子Ｐ２と電気的に接続され、第１外部端子Ｐ１および第２外部端子Ｐ２を通じて外部負荷（図示せず）と電気的に接続される。ここで、外部負荷は、充電器、モータなどを含む。本発明の実施形態に係るバッテリーパック１０は、電気自動車、電気自転車などに用いられる。
【００２５】
シャント抵抗２０は、バッテリーパック１０の第２出力端子Ｏ２と第２外部端子Ｐ２との間の大電流経路上に配置され、一定の大きさの抵抗値を有する。電流検出部３０は、シャント抵抗２０に流れる第１充放電電流を検出して制御部８０に伝達する。ここで、電流検出部３０は、シャント抵抗２０の抵抗値とシャント抵抗２０の両端の電圧値とを利用して第１充放電電流を演算する。
【００２６】
本発明の実施形態に係るバスバー４０、リレー５０およびヒューズ６０は、第１出力端子Ｏ１と第１外部端子Ｐ１との間の大電流経路上に配置され、互いに直列接続されている。バスバー４０、リレー５０およびヒューズ６０のそれぞれは、一定の大きさの内部抵抗値を有する抵抗素子であり、シャント抵抗２０と共に大電流経路上に流れる電流を測定するためのリダンダンシー抵抗素子として作用する。
【００２７】
ここで、本発明の実施形態では、バスバー４０、リレー５０およびヒューズ６０を全てリダンダンシー抵抗素子として利用するが、本発明はこれに限定されず、リレー５０およびヒューズ６０の少なくともいずれか一つを省略してもよい。また、バスバー４０、リレー５０およびヒューズ６０間の接続の順序は変更されてもよい。
【００２８】
バスバー４０は、第１出力端子Ｏ１と第１外部端子Ｐ１とを電気的に接続する。バスバー４０は、導電性物質で形成される。リレー５０は、制御部８０によって制御されてバッテリーパック１０の第１出力端子Ｏ１と第１外部端子Ｐ１とを選択的に接続する。ヒューズ６０は、バッテリーパック１０の第１出力端子Ｏ１および第１外部端子Ｐ１の間に予め設定されたレベル以上の大電流が流れれば溶断されて大電流経路を遮断させる。
【００２９】
増幅部７０は、バスバー４０、リレー５０およびヒューズ６０の両端の電圧を増幅して制御部８０に伝達する。一方、本発明の実施形態はこれに限定されず、バッテリー管理システム１がリレー５０およびヒューズ６０のいずれか一つが省略された構成である場合、増幅部７０は、バスバー４０およびリレー５０の両端の電圧、またはバスバー４０およびヒューズ６０の両端の電圧を増幅して制御部８０に伝達することができる。
【００３０】
制御部８０は、増幅部７０を通じて増幅されたバスバー４０、リレー５０およびヒューズ６０の両端の電圧値とバスバー４０、リレー５０およびヒューズ６０のそれぞれの抵抗値とを利用して、バスバー４０、リレー５０およびヒューズ６０に流れる第２充放電電流値を演算する。
【００３１】
制御部８０は、第１充放電電流値と第２充放電電流値とを比較してシャント抵抗２０の異常の有無を判断する。具体的には、制御部８０は、第１充放電電流値と第２充放電電流値との間の差が予め設定された範囲以内であるか否かにより、シャント抵抗２０の異常の有無を判断することができる。
【００３２】
例えば、第１充放電電流値と第２充放電電流値との間の差が予め設定された範囲以内の場合、制御部８０は、シャント抵抗２０の状態を正常であると判定し、シャント抵抗２０に流れる第１充放電電流値でバッテリーパック１０に過電流が流れているか否かを検出することができる。
【００３３】
一方、第１充放電電流値と第２充放電電流値との間の差が予め設定された範囲以上の場合、制御部８０は、シャント抵抗２０の状態を正常でないと判定し、バスバー４０、リレー５０およびヒューズ６０に流れる第２充放電電流値でバッテリーパック１０に過電流が流れているか否かを検出することができる。
【００３４】
シャント抵抗２０が正常な状態の場合、制御部８０は、第１充放電電流値が予め設定されたレベル以上であるか否かを判断し、第１充放電電流値が予め設定されたレベル以上の場合、バッテリーパック１０に過電流が流れていると判断する。
【００３５】
同様に、シャント抵抗２０が正常でない状態の場合、制御部８０は、第２充放電電流値が予め設定されたレベル以上であるか否かを判断し、第２充放電電流値が予め設定されたレベル以上の場合、バッテリーパック１０に過電流が流れていると判断する。
【００３６】
制御部８０は、バッテリーパック１０に過電流が流れれば、バッテリーパック１０と第１外部端子Ｐ１および第２外部端子Ｐ２との間の電気的な接続を遮断させる。例えば、制御部８０は、リレー５０を通じてバッテリーパック１０の第１出力端子Ｏ１と第１外部端子Ｐ１との間の接続を電気的に遮断させることができる。
【００３７】
また、シャント抵抗２０が正常でない状態の場合、制御部８０は、外部インターフェース（図示せず）を通じてユーザにシャント抵抗２０の交換が必要であると知らせることができる。
【００３８】
つまり、本発明の実施形態に係る制御部８０は、シャント抵抗２０の代わりにバスバー４０、リレー５０およびヒューズ６０をリダンダンシー抵抗素子として利用してバッテリーパック１０に流れる充放電電流値を測定することで、シャント抵抗２０に異常が発生してもバッテリーパック１０の過電流を検出することができる。
【００３９】
以上で本発明の実施形態について詳しく説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、下記の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。
【符号の説明】
【００４０】
１  バッテリー管理システム
１０  バッテリーパック
２０  シャント抵抗
３０  電流検出部
４０  バスバー
５０  リレー
６０  ヒューズ
７０  増幅部
８０  制御部
【図１】
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