(57)【要約】【課題】キャパシタを放電する時間を除去して、電池セルの電圧を測定する周期を短縮することのできる電池管理システムを提供する。【解決手段】本発明の電池管理システムは、セル電圧測定部１００´を含み、セル電圧測定部１００´は、第１電池セル２１ａに連結された第１リレー１１１と、第２電池セル２１ｂに連結された第２リレー１１２と、入力された電圧を制御信号に応じて出力するセル電圧伝達部１２０と、セル電圧伝達部１２０から出力された電圧を充電する充電部１３０と、制御信号に応答して充電部１３０の電圧を出力する充電電圧伝達部１４０とを備え、充電部１３０に第１電池セル２１ａの電圧が充電されている状態で、充電部１３０に第２電池セル２１ｂの電圧を充電することを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に連結された複数の電池セルを管理する電池管理システムにおいて、
前記複数の電池セルの中の第１電池セルの正極及び負極に入力端子が連結され、第１制御信号に応答して動作する第１リレーと、
前記複数の電池セルの中の第２電池セルの正極及び負極に入力端子が連結され、第２制御信号に応答して動作する第２リレーと、
前記第１リレーの出力端子及び前記第２リレーの出力端子に入力端子が連結され、第３制御信号のオン電圧に応答して前記入力端子からの電圧を出力する第１電圧伝達部と、
前記第１電圧伝達部の出力端子からの電圧を充電する充電部と、
前記充電部に入力端子が連結され、第４制御信号のオン電圧に応答して前記充電部の電圧を出力する第２電圧伝達部と、
前記充電部に前記第１電池セルの電圧に対応した電圧が充電されている状態で、前記第２制御信号をオン電圧に設定し、前記充電部の電圧を前記第２電池セルの電圧に設定する制御信号生成部と
を含むことを特徴とする電池管理システム。
【請求項２】
前記制御信号生成部は、
第１期間の間に、前記第１及び第３制御信号をオン電圧、前記第２及び第４制御信号をオフ電圧に設定し、
前記第１期間以降の第２期間の間に、前記第４制御信号をオン電圧、前記第１、第２、及び第３制御信号をオフ電圧に設定し、
前記第２期間以降の第３期間の間に、前記第２及び第３制御信号をオン電圧、前記第１及び第４制御信号をオフ電圧に設定し、
前記第３期間以降の第４期間の間に、前記第４制御信号をオン電圧、前記第１、第２、及び第３制御信号をオフ電圧に設定することを特徴とする請求項１に記載の電池管理システム。
【請求項３】
前記充電部は、少なくとも一つのキャパシタを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電池管理システム。
【請求項４】
前記第１及び第２電圧伝達部は、各々リレーを含むことを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の電池管理システム。
【請求項５】
前記第４制御信号は、前記第３制御信号を反転した電圧を有することを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の電池管理システム。
【請求項６】
前記第３制御信号を反転して前記第４制御信号を出力する論理回路をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の電池管理システム。
【請求項７】
前記第４制御信号を反転して前記第３制御信号を出力する論理回路をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の電池管理システム。
【請求項８】
前記第２電圧伝達部から出力される電圧をデジタル信号に変換して出力するアナログ／デジタル変換部と、
前記アナログ／デジタル変換部から出力された前記デジタル信号を受信して、前記第１及び第２電池セルの電圧を測定する制御部と
をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の電池管理システム。
【請求項９】
前記第２電圧伝達部から出力された電圧を前記アナログ／デジタル変換部に伝達するバッファーをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の電池管理システム。
【請求項１０】
前記制御部は、前記制御信号生成部を含んでいることを特徴とする請求項８または９に記載の電池管理システム。
【請求項１１】
直列に連結された複数の電池セルを含んだ電池を管理する電池管理方法において、
前記複数の電池セルの中の第１電池セルの電圧をキャパシタに充電する段階と、
前記キャパシタに充電された電圧を測定して前記第１電池セルの電圧を検出する段階と、
前記キャパシタに前記第１電池セルの電圧に対応した電圧が充電されている状態で、前記複数の電池セルの中の前記第２電池セルの電圧を前記キャパシタに充電する段階と、
前記キャパシタに充電された電圧を測定して前記第２電池セルの電圧を検出する段階と
を含むことを特徴とする電池管理方法。
【請求項１２】
前記電圧を検出する段階は、
前記キャパシタに充電された電圧をバッファーに出力する段階と、
前記バッファーから出力される電圧をデジタル信号に変換する段階と、
前記デジタル信号に変換された電圧を測定する段階と
を含むことを特徴とする請求項１１に記載の電池管理方法。
【請求項１３】
前記第１電池セルの電圧をキャパシタに充電する段階は、
前記キャパシタと前記バッファーとの間に連結されている第１リレーを遮断する段階と、
前記第１リレーが遮断された状態で、前記第１電池セルと前記キャパシタとの間に連結されている第２リレーを導通する段階とを含み、
前記第２電池セルの電圧を前記キャパシタに充電する段階は、
前記第１リレーを遮断する段階と、
前記第１リレーが遮断された状態で、前記第２電池セルと前記キャパシタとの間に連結されている第３リレーを導通する段階と
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の電池管理方法。
【請求項１４】
前記第１電池セルの電圧を検出する段階は、
前記第２リレーを遮断する段階と、
前記第２リレーが遮断された状態で、前記第１リレーを導通する段階とをさらに含み、
前記第２電池セルの電圧を検出する段階は、
前記第３リレーを遮断する段階と、
前記第３リレーが遮断された状態で、前記第１リレーを導通する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の電池管理方法。
【請求項１５】
前記第１リレーを遮断する段階は、
前記第２及び第３リレーと前記キャパシタとの間に連結されている第４リレーを導通する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１３または１４に記載の電池管理方法。
【請求項１６】
複数の電池セルを含み、前記複数の電池セルが複数のセルグループに区分された電池を管理する電池管理システムにおいて、
前記複数のセルグループに各々連結された複数のセル電圧測定部と、
前記複数のセル電圧測定部で測定した電圧をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、
前記アナログ／デジタル変換部で変換された電圧に基づいて前記各セルグループに含まれる前記複数の電池セルの充放電を制御する制御部とを含み、
前記各セル電圧測定部は、キャパシタを含み、連結されたセルグループに含まれる複数の電池セルの中の第１電池セルの電圧を前記キャパシタに充電した後に、前記キャパシタに充電された電圧を前記アナログ／デジタル変換部に伝達し、前記キャパシタに前記第１電池セルの電圧が充電された状態で、前記連結されたセルグループに含まれる前記複数の電池セルの中の第２電池セルの電圧を前記キャパシタに充電し、前記キャパシタに充電された電圧を前記アナログ／デジタル変換部に伝達することを特徴とする電池管理システム。
【請求項１７】
前記セル電圧測定部は、前記キャパシタに充電された電圧を前記アナログ／デジタル変換部に伝達するバッファーをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の電池管理システム。
【請求項１８】
前記電池の正極出力端子と負極出力端子との間の電圧を測定し、前記アナログ／デジタル変換部に伝達する電池電圧測定部をさらに含むことを特徴とする請求項１６または１７に記載の電池管理システム。
【請求項１９】
前記電池に流れる電流を測定する電流センサーと、
前記電流センサーで測定された電流を前記アナログ／デジタル変換部に伝達する電池電流測定部と
をさらに含むことを特徴とする請求項１６乃至１８のうちのいずれか一項に記載の電池管理システム。
【請求項２０】
前記電池の温度または前記電池周辺の温度を測定して、前記制御部に伝達する温度測定部をさらに含むことを特徴とする請求項１６乃至１９のうちのいずれか一項に記載の電池管理システム。
【請求項２１】
直列に連結されている複数の電池セルを含む電池と、
前記複数の電池セルの中の第１電池セルの電圧をキャパシタに充電した後に、前記キャパシタに充電された電圧を測定して前記第１電池セルの電圧を検出し、前記キャパシタに前記第１電池セルの電圧が充電された状態で、前記複数の電池セルの中の第２電池セルの電圧を前記キャパシタに充電し、前記キャパシタに充電された電圧を測定して前記第２電池セルの電圧を検出するセル電圧測定部と
を含む電池管理システムを含むことを特徴とする電池システム。
【請求項２２】
前記電池管理システムは、
前記キャパシタに充電された電圧に対応した電圧をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、
前記アナログ／デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された電圧を測定する制御部と
をさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の電池システム。
【請求項２３】
前記セル電圧測定部は、
前記第１電池セルの正極及び負極と前記キャパシタの両端との間に連結され、第１制御信号に応答して前記第１電池セルの電圧を伝達する第１リレーと、
前記第２電池セルの正極及び負極と前記キャパシタの両端との間に連結され、第２制御信号に応答して前記第２電池セルの電圧を伝達する第２リレーと、
前記キャパシタの両端に入力端子が連結され、第３制御信号に応答して前記キャパシタの電圧を前記アナログ／デジタル変換部に伝達する第３リレーと
をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の電池システム。
【請求項２４】
前記電池に流れる電流を感知する電流センサーをさらに含み、
前記電池管理システムは、
前記電流センサーで感知した電流を測定して、前記アナログ／デジタル変換部を経て前記制御部に伝達する電池電流測定部と、
前記電池の両端の電圧を測定して、前記アナログ／デジタル変換部を経て前記制御部に伝達する電池電圧測定部と、
前記電池の温度または前記電池周辺の温度を測定する温度測定部と
をさらに含むことを特徴とする請求項２２または２３に記載の電池システム。
【請求項２５】
前記制御部によって動作が制御される冷却ファンと、
前記電池の一端に連結され、前記制御部によって動作が制御されるメインスイッチと
をさらに含むことを特徴とする請求項２２乃至２４のうちのいずれか一項に記載の電池システム。
【請求項２６】
前記電池の一端に連結されたヒューズをさらに含むことを特徴とする請求項２２乃至２５のうちのいずれか一項に記載の電池システム。
【請求項２７】
請求項２１乃至２６のうちのいずれか一項に記載された電池システムを備え、前記電池システムの前記電池から供給される電気エネルギーによって動作する動力発生装置を含むことを特徴とする自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池管理システム及び電池管理方法に関し、特に、電気エネルギーを利用する自動車の電池を管理するための電池管理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、内燃エンジンだけを使用する自動車に代わって、電気自動車、ハイブリッド（ｈｙｂｒｉｄ）自動車などが開発されている。
【０００３】
電気自動車は、電池の電気エネルギーで動作する電池エンジンを使用し、ハイブリッド自動車は、電池エンジン及び内燃エンジンなど二種類以上の動力源を共に使用する自動車である。
【０００４】
電池エンジンは、充放電が可能な複数の電池セルによって形成された電池を動力源として利用しているので、電池セルの充放電量が電池エンジンの動作に影響を与える。例えば、電池セルの充電量が目標値より低ければ、低い供給電圧によって電池エンジンが正常に動作せず、電池セルの充電量が目標値より高ければ、電池セルの高い供給電圧によって駆動回路が破損する。
【０００５】
また、複数の電池セルが一つの電池を形成するので、複数の電池セルを個別に管理する場合には、各電池セルに対して電池セルの充放電を感知するシステムを形成しなければならないので、単価が増加するという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする技術的課題は、複数の電池セルの充放電を管理することができる電池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】
このような課題を解決するために、本発明の一実施例によれば、直列に連結された複数の電池セルを管理する電池管理システムを提供する。前記電池管理システムは、第１及び第２リレー、第１及び第２電圧伝達部、充電部及び制御信号生成部を含んでいる。第１リレーは複数の電池セルの中の第１電池セルの正極及び負極に入力端子が連結され、第１制御信号に応答して動作し、第２リレーは複数の電池セルの中の第２電池セルの正極及び負極に入力端子が連結され、第２制御信号に応答して動作する。第１電圧伝達部は、第１リレーの出力端子及び第２リレーの出力端子に入力端子が連結され、第３制御信号のオン電圧に応答して入力端子からの電圧を出力し、充電部は第１電圧伝達部の出力端子からの電圧を充電し、第２電圧伝達部は充電部に入力端子が連結され、第４制御信号のオン電圧に応答して充電部の電圧を出力する。そして、制御信号生成部は、充電部に第１電池セルの電圧に対応した電圧が充電されている状態で、第２制御信号をオン電圧に設定し、充電部の電圧を第２電池セルの電圧に設定する。
【０００８】
この時、制御信号生成部は、第１期間の間に、第１及び第３制御信号をオン電圧、第２及び第４制御信号をオフ電圧に設定し、第１期間以降の第２期間の間に、第４制御信号をオン電圧、第１、第２及び第３制御信号をオフ電圧に設定し、第２期間以降の第３期間の間に、第２及び第３制御信号をオン電圧、第１及び第４制御信号をオフ電圧に設定し、第３期間以降の第４期間の間に、第４制御信号をオン電圧、第１、第２及び第３制御信号をオフ電圧に設定する。
【０００９】
そして、充電部は少なくとも一つのキャパシタを含んでいる。
【００１０】
また、第４制御信号は第３制御信号に対して反転した電圧を有する。
【００１１】
本発明の他の実施例によれば、直列に連結された複数の電池セルを含んだ電池を管理する電池管理方法を提供する。この方法は、複数の電池セルの中の第１電池セルの電圧をキャパシタに充電し、キャパシタに充電された電圧を測定して第１電池セルの電圧を検出する。そして、この方法は、キャパシタに第１電池セルの電圧に対応した電圧が充電されている状態で、複数の電池セルの中の第２電池セルの電圧をキャパシタに充電し、キャパシタに充電された電圧を測定して第２電池セルの電圧を検出する。
【００１２】
本発明の他の実施例によれば、複数のセル電圧測定部、アナログ／デジタル変換部及び制御部を含む電池管理システムを提供する。電池は複数の電池セルを含み、複数の電池セルが複数のセルグループに区分され、複数のセル電圧測定部は、各々複数のセルグループに連結されている。アナログ／デジタル変換部は、複数のセル電圧測定部で測定した電圧をデジタル信号に変換し、制御部は、アナログ／デジタル変換部で変換された電圧によって各セルグループに含まれる複数の電池セルの充放電を制御する。そして、各セル電圧測定部は、連結されたセルグループに含まれる複数の電池セルの中の第１電池セルの電圧をキャパシタに充電した後に、キャパシタに充電された電圧をアナログ／デジタル変換部に伝達し、キャパシタに第１電池セルの電圧が充電された状態で、連結されたセルグループに含まれる複数の電池セルの中の第２電池セルの電圧をキャパシタに充電し、キャパシタに充電された電圧をアナログ／デジタル変換部に伝達する。
【００１３】
本発明の他の実施例によれば、電池及び電池管理システムを含む電池システムが提供され、電池は直列に連結された複数の電池セルを含む。電池管理システムは、セル電圧測定部を含み、セル電圧測定部は、複数の電池セルの中の第１電池セルの電圧をキャパシタに充電した後に、キャパシタに充電された電圧を測定して第１電池セルの電圧を検出し、キャパシタに第１電池セルの電圧が充電された状態で、複数の電池セルの中の第２電池セルの電圧をキャパシタに充電し、キャパシタに充電された電圧を測定して第２電池セルの電圧を検出する。
【００１４】
本発明のまた他の実施例によれば、上述した電池システムの電池から供給される電気エネルギーによって動作する動力発生装置を含んだ自動車を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の電池セルの電圧を一つの充電部で測定することができるので、充電部の個数を減少させることができる。そして、直前に充電された電池セルの電圧を放電せずに新たな電池セルの電圧を充電部に充電するので、充電する時間を減少させるとともに、充電部を放電する期間を除去することができる。これにより、電池セルの電圧を測定する周期を短くすることができる。また、本発明によれば、電池の電圧、電流、温度などを測定して、これらの状態に応じて電池の動作を管理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下では、添付した図面を参照して、本発明の実施例について、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することができるように詳しく説明する。しかし、本発明は多様な相異した形態で具現することができ、ここで説明する実施例に限定されるわけではない。そして、図面では、本発明を明確に説明するために、説明に不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって類似した部分については類似した図面符号を付けて説明している。
【００１７】
明細書全体で、ある部分が他の部分と“連結されている”とする時、これは“直接的に連結されている”場合だけでなく、その中間に他の素子を介して“電気的に連結されている”場合も意味する。また、ある部分がある構成要素を“含む”とする時、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ものではなく、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。
【００１８】
それでは、本発明の実施例に係る電池管理システム及び電池管理方法について、図面を参照して詳しく説明する。
【００１９】
図１は本発明の第１実施例に係る電池管理システムを備えた電池システムの概略的な構成を示すブロック図である。
【００２０】
図１に示したように、本発明の第１実施例に係る電池システム１は、電池管理システム１０及び電池２０を含んでいる。
【００２１】
電池２０は、互いに直列に連結されている複数の電池セル２１ａ−２８ｅを含み、各電池セル２１ａ−２８ｅは充放電が可能である。図１では、説明の便宜上、４０個の電池セル２１ａ−２８ｅを示し、４０個の電池セル２１ａ−２８ｅを８個のセルグループ２１−２８に分けて示した。複数の電池セル２１ａ−２８ｅのうちで両端に位置する電池セル２１ａ、２８ｅにはそれぞれ出力端子３１、３２が連結されている。具体的に説明すると、電池セル２１ａの正極に正極出力端子３１が連結され、電池セル２８ｅの負極に負極出力端子３２が連結されている。このような正極及び負極出力端子３１、３２は、各々自動車の動力発生装置（図示せず）の正極及び負極入力端子３３、３４に各々連結され、電池２０の電気エネルギーを動力発生装置に供給している。
【００２２】
そして、電池管理システム１０は、複数の電池セル２１ａ−２８ｅの電圧を測定して、電池セル２１ａ−２８ｅの過充電または低充電を判断し、電池セルの充放電を調節する。
【００２３】
以下では、このような電池管理システム１０について、図２乃至図４を参照して詳しく説明する。
【００２４】
図２は本発明の第１実施例に係る電池管理システム１０の概略的な構成を示すブロック図であり、図３は本発明の第１実施例に係るセル電圧測定部１００の概略的な構成を示すブロック図である。
【００２５】
図３では、説明の便宜上、セルグループ２１に連結されているセル電圧測定部１００だけを示している。
【００２６】
図１及び図２に示したように、電池管理システム１０は、複数のセル電圧測定部１００、制御信号生成部２００及び制御部３００を含み、各セル電圧測定部１００は各セルグループ２１−２８に対応して形成されている。ここで、図２とは異なって、一つのセル電圧測定部１００が複数の電池セル２１ａ−２８ｅに対応して形成されているようにしてもよい。
【００２７】
各セル電圧測定部１００は、対応するセルグループ２１−２８における複数の電池セルの電圧をそれぞれ測定し、制御部３００に伝達している。この時、図２に示したように、複数のセル電圧測定部１００と制御部３００との間にアナログ／デジタル変換部４００が形成されていて、セル電圧測定部１００で測定した電圧をデジタル信号に変換して、制御部３００に伝達することも可能である。制御信号生成部２００は、制御信号（ＳＥＮＳＥ１−ＳＥＮＳＥ５、ＳＷ１−ＳＷ３）を複数のセル電圧測定部１００に伝達し、各セル電圧測定部１００が各セルグループ２１−２８に形成された複数の電池セルの電圧を順次測定できるように制御している。制御部３００は、各セル電圧測定部１００から伝達された各電池セルの電圧に基づいて、電池セルの充放電を制御する。
【００２８】
図３を見れば、各セル電圧測定部１００は、複数のリレー１１１−１１５、セル電圧伝達部１２０、充電部１３０、充電電圧伝達部１４０及び放電部１５０を含んでいる。
【００２９】
複数のリレー１１１−１１５は、セルグループ２１に含まれている複数の電池セル２１ａ−２１ｅとセル電圧伝達部１２０との間に連結されている。具体的には、各リレー１１１−１１５は、各電池セル２１ａ−２１ｅの正極及び負極に連結されている二つの入力端子と、セル電圧伝達部１２０の二つの入力端子に連結されている二つの出力端子とを含んでいる。各リレー１１１−１１５は、制御信号生成部２００からの制御信号のうち対応する制御信号（ＳＥＮＳＥ１−ＳＥＮＳＥ５）のオン電圧に応答し、対応する電池セル２１ａ−２１ｅの電圧をセル電圧伝達部１２０に伝達する。一方、各リレー１１１−１１５は、対応する制御信号（ＳＥＮＳＥ１−ＳＥＮＳＥ５）のオフ電圧に応答して対応する電池セル２１ａ−２１ｅとセル電圧伝達部１２０との間を電気的に遮断する。
【００３０】
セル電圧伝達部１２０の二つの出力端子は、充電部１３０の両端に連結されている。このようなセル電圧伝達部１２０は、制御信号生成部２００からの制御信号（ＳＷ１）のオン電圧に応答してリレー１１１−１１５を通じて電池セル２１ａ−２１ｅから伝達された電池セルの電圧を充電部１３０に充電する。そして、セル電圧伝達部１２０は、制御信号（ＳＷ１）のオフ電圧に応答してリレー１１１−１１５と充電部１３０との間を電気的に遮断し、充電部１３０に充電された電圧が漏洩することを防止する。
【００３１】
また、充電部１３０の一端は、基準電圧を供給する電源に連結されている。充電電圧伝達部１４０は、制御信号（ＳＷ２）のオン電圧に応答して充電部１３０に充電された電圧をアナログ／デジタル変換部４００に伝達する。そして、放電部１５０は、充電部１３０の両端の間に連結されているスイッチを含み、制御信号（ＳＷ３）のオン電圧に応答してスイッチを導通して、充電部１３０の電圧を放電する。
【００３２】
この時、セル電圧測定部１００は、充電電圧伝達部１４０とアナログ／デジタル変換部４００との間に連結されたバッファー１６０をさらに含むように構成することができる。バッファー１６０は、アナログ／デジタル変換部４００の電圧の変化が充電電圧伝達部１４０に影響を与えることを防止し、充電電圧伝達部１４０の電圧がアナログ／デジタル変換部４００に正常に伝達されるようにする。このようなバッファー１６０は、電圧フォロワー（ｖｏｌｔａｇｅｆｏｌｌｏｗｅｒ）などを使用することが可能である。
【００３３】
このようなセル電圧伝達部１２０及び充電電圧伝達部１４０は、各々電池セルの電圧及び充電部１３０の電圧を伝達する役割を果たすので、リレーで形成することが可能である。そして、充電部１３０は、少なくとも一つのキャパシタで形成され、電池セルの電圧を充電することができる。
【００３４】
次に、このようなセル電圧測定部１００の動作について、図４を参照して詳しく説明する。図４はセル電圧測定部１００に印加される制御信号のタイミングチャートである。
【００３５】
図４では、制御信号（ＳＥＮＳＥ１−ＳＥＮＳＥ５、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）のオン電圧をハイレベル電圧、オフ電圧をローレベル電圧と仮定した。
【００３６】
図４を見れば、Ｔ１１期間の間に、リレー１１１−１１５、セル電圧伝達部１２０及び充電電圧伝達部１４０がオフされた状態で、制御信号（ＳＷ３）のオン電圧に応答して放電部１５０のスイッチがオンされて、充電部１３０の電圧が放電される。そして、Ｔ１２期間になると、制御信号（ＳＷ１、ＳＥＮＳＥ１）のオン電圧及び制御信号（ＳＷ２、ＳＷ３）のオフ電圧に応答してセル電圧伝達部１２０及びリレー１１１がオンされて、充電電圧伝達部１４０及び放電部１５０のスイッチがオフされる。これにより、リレー１１１及びセル電圧伝達部１２０から電池セル２１ａの電圧が充電部１３０に充電される。この時、Ｔ１２期間の長さは、電池セル２１ａと充電部１３０との間に形成される寄生抵抗成分と、充電部１３０を構成するキャパシタの容量によって決定される時定数に比例する期間となる。
【００３７】
次に、Ｔ１３期間では、制御信号（ＳＥＮＳＥ１）のオフ電圧に応答してリレー１１１がオフされ、電池セル２１ａとセル電圧伝達部１２０との間が電気的に遮断される。同時に、制御信号（ＳＷ１）のオフ電圧及び制御信号（ＳＷ２）のオン電圧に応答してセル電圧伝達部１２０がオフされ、充電電圧伝達部１４０がオンされる。これにより、充電部１３０に充電された電池セル２１ａの電圧がバッファー１６０及びアナログ／デジタル変換部４００を経て制御部３００に伝達される。したがって、制御部３００で電池セル２１ａの電圧を感知することができる。
【００３８】
この時、Ｔ１３期間の長さは、充電電圧伝達部１４０を通じて充電部１３０の電圧が伝達される時間及びアナログ／デジタル変換部４００で電圧を処理する時間によって決定される。
【００３９】
次に、Ｔ２１期間では、制御信号（ＳＷ３）のオン電圧に応答して放電部１５０のスイッチがオンされ、Ｔ１２期間の間に、充電部１３０に充電された電池セル２１ａの電圧が放電される。そして、Ｔ２２期間の間に、制御信号（ＳＷ１、ＳＥＮＳＥ２）のオン電圧及び制御信号（ＳＷ２、ＳＷ３）のオフ電圧に応答してセル電圧伝達部１２０及びリレー１１２がオンされ、充電電圧伝達部１４０及び放電部１５０のスイッチがオフされる。そうすると、リレー１１２及びセル電圧伝達部１２０によって充電部１３０に電池セル２１ｂの電圧が充電される。
【００４０】
次に、Ｔ２３期間になると、制御信号（ＳＥＮＳＥ２）のオフ電圧に応答してリレー１１２がオフされる。同時に、制御信号（ＳＷ１）のオフ電圧及び制御信号（ＳＷ２）のオン電圧に応答して充電部１３０に充電された電池セル２１ｂの電圧がバッファー１６０及びアナログ／デジタル変換部４００を経て制御部３００に伝達される。
【００４１】
そして、上述したのと同様に、Ｔ３１期間の間では、放電部１５０のスイッチがオンされ、Ｔ２２期間の間に充電部１３０に充電された電池セル２１ｂの電圧が放電され、Ｔ３２期間の間には、制御信号（ＳＷ１、ＳＥＮＳＥ３）のオン電圧及び制御信号（ＳＷ２、ＳＷ３）のオフ電圧に応答して電池セル２１ｃの電圧が充電部１３０に充電される。そして、Ｔ３３期間になると、制御信号（ＳＥＮＳＥ３、ＳＷ１）のオフ電圧及び制御信号（ＳＷ２）のオン電圧に応答して充電部１３０に充電された電池セル２１ｃの電圧が制御部３００に伝達される。
【００４２】
同様に、Ｔ４１、Ｔ４２、Ｔ４３、Ｔ５１、Ｔ５２及びＴ５３の期間が順に行われて、制御部３００が電池セル２１ｄ、２１ｅの電圧を感知することができる。具体的に説明すると、Ｔ４１及びＴ５１期間の間に、各々放電部１５０のスイッチがオンされ、Ｔ３２及びＴ４２期間の間に、充電部１３０に充電された電池セル２１ｃ、２１ｄの電圧を放電する。そして、Ｔ４２及びＴ５２期間の間に、各々制御信号（ＳＷ１、ＳＥＮＳＥ４、ＳＥＮＳＥ５）のオン電圧及び制御信号（ＳＷ２、ＳＷ３）のオフ電圧に応答して電池セル２１ｄ、２１ｅの電圧が充電部１３０に充電され、Ｔ４３及びＴ５３期間の間に、各々制御信号（ＳＥＮＳＥ４、ＳＥＮＳＥ５、ＳＷ１）のオフ電圧及び制御信号（ＳＷ２）のオン電圧に応答して充電部１３０に充電された電池セル２１ｄ、２１ｅの電圧が制御部３００に伝達される。
【００４３】
このように、本発明の第１実施例に係る電池管理システム１０は、Ｔ１１期間からＴ５３期間までの１周期の間にセルグループ２１に含まれる複数の電池セル２１ａ−２１ｅの電圧を一つのセル電圧測定部１００を使用して測定することができる。また、電池管理システム１０は、この期間の間に同一の方式で他のセルグループ２２−２８に連結されたセル電圧測定部１００を使用して各セルグループ２２−２８に含まれる複数の電池セルの電圧を測定することができる。そして、電池管理システム１０は、Ｔ１１期間からＴ５３期間までの周期を繰り返すことによって、複数の電池セルの電圧を継続して管理することができる。
【００４４】
ところで、本発明の第１実施例では、充電部１３０に各電池セル２１ａ−２１ｅの電圧を充電する前に、充電部１３０の電圧を放電している。この時、充電部１３０から電圧が放電される期間（Ｔ１１、Ｔ２１、Ｔ３１、Ｔ４１、Ｔ５１）は、充電部１３０のキャパシタ及び抵抗によって決定される時定数に比例する。そして、充電部１３０から電圧が放電された状態で、充電部１３０に再び電池セルの電圧を充電しようとすると、多量の電荷を充電しなければならない。
【００４５】
したがって、本発明の第１実施例では、充電部１３０に電池セルの電圧を充電する期間（Ｔ１２、Ｔ２２、Ｔ３２、Ｔ４２、Ｔ５２）が長くなり、また、充電部１３０から電池セルの電圧を放電する期間（Ｔ１１、Ｔ２１、Ｔ３１、Ｔ４１、Ｔ５１）が必要となる。このようにして時間が長くなると、複数の電池セルの電圧を感知する周期が長くなり、電池セルの電圧を一度感知した後に再び感知するまでの時間が長くなるという問題点がある。これにより、この時間の間に電池セルの電圧に問題が発生すると対応できなくなる。以下では、電池セルの電圧を測定する周期を短くすることができる実施例について図５及び図６を参照して説明する。
【００４６】
図５は本発明の第２実施例に係るセル電圧測定部１００´の概略的な構成を示すブロック図であり、図６は図５のセル電圧測定部１００´に印加される制御信号のタイミングチャートである。
【００４７】
図５を見れば、本発明の第２実施例に係るセル電圧測定部１００´は、図３のセル電圧測定部１００から放電部１５０を除去した構造となっている。そして、図６を見れば、制御信号のタイミングチャートにおいて、充電部１３０の電圧を放電する図４の期間（Ｔ１１、Ｔ２１、Ｔ３１、Ｔ４１、Ｔ５１）が行われないように制御されている。
【００４８】
具体的に説明すると、まずＴ１２´期間の間に、制御信号（ＳＷ１、ＳＥＮＳＥ１）のオン電圧及び制御信号（ＳＷ２）のオフ電圧に応答してセル電圧伝達部１２０及びリレー１１１がオンされ、充電電圧伝達部１４０がオフされる。そうすると、リレー１１１及びセル電圧伝達部１２０によって電池セル２１ａの電圧が充電部１３０に充電される。この時、電池セル２１ａは容量が大きいキャパシタと仮定することができるので、電池セル２１ａと並列に連結された充電部１３０の電圧は、直前に充電されている電圧に関係なく、電池セル２１ａの電圧と同一になる。
【００４９】
次に、Ｔ１３´期間の間に、制御信号（ＳＥＮＳＥ１、ＳＷ１）のオフ電圧及び制御信号（ＳＷ２）のオン電圧に応答してリレー１１１及びセル電圧伝達部１２０がオフされ、充電電圧伝達部１４０がオンされる。これにより、充電部１３０に充電された電池セル２１ａの電圧がバッファー１６０及びアナログ／デジタル変換部４００を経て制御部３００に伝達される。
【００５０】
次に、Ｔ２２´期間の間に、制御信号（ＳＷ１、ＳＥＮＳＥ２）のオン電圧及び制御信号（ＳＷ２）のオフ電圧に応答してリレー１１２及びセル電圧伝達部１２０がオンされ、充電電圧伝達部１４０がオフされる。そうすると、リレー１１２及びセル電圧伝達部１２０によって電池セル２１ｂの電圧が充電部１３０に充電される。前記のように、電池セル２１ｂは容量が大きいキャパシタと仮定することができるので、充電部１３０の電圧はＴ１２´期間の間に充電部１３０に充電された電圧とは関係なく、電池セル２１ｂの電圧と同一になる。そして、充電部１３０に電池セル２１ａの電圧に対応した電圧が充電された状態で、充電部１３０が再び充電されるので、充電部１３０に対して電池セル２１ｂの電圧を急速に充電することができる。つまり、Ｔ２２´期間を図４のＴ２２期間よりも短く設定することができる。
【００５１】
同様に、Ｔ３２´、Ｔ４２´及びＴ５２´期間では、各々充電部１３０に電池セル２１ｂ、２１ｃ、２１ｄに対応する電圧が充電された状態で、充電部１３０に電池セル２１ｃ、２１ｄ、２１ｅの電圧が充電される。そして、Ｔ３３´、Ｔ４３´及びＴ５３´期間の間に、各々充電部１３０に充電された電池セル２１ｃ、２１ｄ、２１ｅの電圧が制御部３００に伝達される。この場合にも、電池セル２１ｃ、２１ｄ、２１ｅは容量が大きいキャパシタと仮定することができるので、Ｔ３２´、Ｔ４２´及びＴ５２´期間において各々充電部１３０に電池セル２１ｃ、２１ｄ、２１ｅの電圧を急速に充電することができる。
【００５２】
このように、本発明の第２実施例によれば、充電部１３０において直前に充電された電池セルの電圧を放電せずに充電部１３０に所望の電池セルの電圧を充電するので、充電部１３０を放電する期間を除去することができる。そして、充電部１３０が充電された状態で、新たな電池セルの電圧を充電するので、充電部１３０を放電した後に再び充電する場合よりも、充電部１３０を充電する期間を短縮することができる。
【００５３】
上述した本発明の第１及び第２実施例では、電池管理システムにおいて制御信号生成部２００及び制御部３００が別々に存在する場合を説明したが、これとは異なって制御部３００が制御信号生成部２００を含むように構成してもよい。つまり、制御部３００が制御信号（ＳＥＮＳＥ１−ＳＥＮＳＥ５、ＳＷ１−ＳＷ３）を生成することも可能である。
【００５４】
そして、本発明の第１及び第２実施例で説明したリレー１１１−１１５、セル電圧伝達部１２０、充電電圧伝達部１４０は、制御信号に応答して二つの入力端子及び二つの出力端子の間を電気的に連結したり遮断したりすることができるスイッチを含む概念である。
【００５５】
また、本発明の第１及び第２実施例では、制御信号生成部２００が、セル電圧伝達部１２０及び充電電圧伝達部１４０を制御する制御信号（ＳＷ１、ＳＷ２）を別々に生成する場合を説明したが、二つの制御信号（ＳＷ１、ＳＷ２）のうちの一つの制御信号だけを生成するようにしてもよい。
【００５６】
以下、このような実施例について、図７を参照して説明する。
【００５７】
図７は本発明の第３実施例に係るセル電圧測定部１００´´の概略的な構成を示したブロック図である。
【００５８】
図７に示したように、第３実施例に係るセル電圧測定部１００´´は、図５のセル電圧測定部１００´とは異なり、論理回路１７０をさらに含んでいる。図６のタイミングチャートを見れば分かるように、セル電圧伝達部１２０を制御する制御信号（ＳＷ１）と充電電圧伝達部１４０を制御する制御信号（ＳＷ２）とは反対のレベルを有している。したがって、制御信号生成部（図２の２００）が制御信号（ＳＷ１）を出力する代わりに、論理回路１７０が制御信号生成部（図２の２００）からの制御信号（ＳＷ２）を反転することにより、制御信号（ＳＷ１）を生成することができる。このような論理回路１７０としては、インバータを使用することができ、また制御信号（ＳＷ２）を二つの入力として受信するＮＡＮＤゲートを使用することもできる。
【００５９】
そして、図７とは異なって、制御信号生成部（図２の２００）が制御信号（ＳＷ２）を出力する代わりに制御信号（ＳＷ１）を生成し、論理回路１７０が制御信号（ＳＷ１）を反転して制御信号（ＳＷ２）を生成するようにしてもよい。
【００６０】
上述した本発明の第１乃至第３実施例では、電池管理システム１０及び電池２０を含む電池システム１について説明したが、電池システム１は、電池２０を管理するための他の構造をさらに含むことができる。
【００６１】
以下、このような実施例について、図８及び図９を参照して説明する。
【００６２】
図８は本発明の第４実施例に係る電池システム１´の概略的な構成を示すブロック図であり、図９は図８の電池管理システム１０´の概略的な構成を示すブロック図である。
【００６３】
図８に示したように、第４実施例に係る電池システム１´は、電池管理システム１０´及び電池２０以外に、電流センサー４０、冷却ファン５０、ヒュ−ズ６０及びメインスイッチ７０のうちの少なくとも一つをさらに含んでいる。図８では、電流センサー４０、冷却ファン５０、ヒュ−ズ６０及びメインスイッチ７０を全て含んだ電池システム１´を示している。
【００６４】
そして、図９に示したように、図８の電池管理システム１０´は、セル電圧測定部１００、制御信号生成部２００、制御部３００、アナログ／デジタル変換部４００以外に、電池電圧測定部５００、電池電流測定部６００、温度測定部７００及び外部インターフェース８００のうちの少なくとも一つをさらに含むことができる。図９では、電池電圧測定部５００、電池電流測定部６００、温度測定部７００及び外部インターフェース８００を全て含む場合の電池管理システム１０´を示している。
【００６５】
電流センサー４０は、正極入力端子３３及び電池２０の正極出力端子３１との間に連結され、電池２０の出力電流を測定し、測定した電流値を電池管理システム１０´に伝達する。ここで、電流センサー４０は、負極入力端子３４と電池２０の負極出力端子３２との間に連結することもできる。
【００６６】
冷却ファン５０は、電池管理システム１０´の制御信号によって電池２０の充放電によって発生する熱を冷却する。
【００６７】
ヒュ−ズ６０は、負極入力端子３４及び電池２０の負極出力端子３２との間に連結され、電池２０で過電流が発生した場合に、過電流が動力発生装置に伝達されることを遮断する。
【００６８】
メインスイッチ７０は、負極入力端子３４及び電池２０の負極出力端子３２との間に連結され、過電圧、過電流、高温などの異常現象が発生した場合に、電池管理システム１０´の制御信号によって電流経路を遮断する。ここで、ヒュ−ズ６０及びメインスイッチ７０も、正極入力端子３３と電池２０の正極出力端子３１との間に連結することができる。
【００６９】
電池管理システム１０´における電池電圧測定部５００は、電池２０の正極入力端子３１と負極入力端子３２との間の電圧を電池電圧として測定し、アナログ／デジタル変換部４００に伝達する。電池電流測定部６００は、電流センサー４０で測定した電池電流を受信して、アナログ／デジタル変換部４００に伝達する。アナログ／デジタル変換部４００は、電池電圧及び電池電流を各々デジタル信号に変換して制御部３００に伝達する。そして、温度測定部７００は、電池２０の内部の温度及び周辺温度を測定したデジタル値を制御部３００に伝達する。このようにすると、制御部３００が電池２０の電圧、電流及び温度を全体的に管理することができる。
【００７０】
また、制御部３００は、電池２０の電圧、電流、温度などの状態によって、外部インターフェース８００を通じて冷却ファン５０及びメインスイッチ７０の動作を制御することができる。
【００７１】
そして、上述した本発明の実施例で説明した電池システム１、１´の電池２０からの電気エネルギーによって動作する動力発生装置を自動車に連結すれば、電池自動車またはハイブリッド自動車を提供することができる。
【００７２】
以上で、本発明の実施例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る訳ではなく、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多様な変形及び改良の形態も本発明の権利範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１実施例に係る電池システムの概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】図１の電池管理システムの概略的な構成を示すブロック図である。
【図３】図２のセル電圧測定部の概略的な構成を示すブロック図である。
【図４】図３のセル電圧測定部に印加される制御信号のタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２実施例に係るセル電圧測定部の概略的な構成を示すブロック図である。
【図６】図５のセル電圧測定部に印加される制御信号のタイミングチャートである。
【図７】本発明の第３実施例に係るセル電圧測定部の概略的な構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第４実施例に係る電池システムの概略的な構成を示すブロック図である。
【図９】図８の電池管理システムの概略的な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  電池システム
１０  電池管理システム
１００  セル電圧測定部
１１１〜１１５  リレー
１２０  セル電圧伝達部
１３０  充電部
１４０  充電電圧伝達部
１５０  放電部
１６０  バッファー
１７０  論理回路
２０  電池
２００  制御信号生成部
２１〜２８  セルグループ
２１ａ〜２８ｅ  電池セル
３００  制御部
３１、３２  出力端子
３３、３４  入力端子
４００  アナログ／デジタル変換部
４０  電流センサー
５００  電池電圧測定部
５０  冷却ファン
６００  電池電流測定部
６０  ヒューズ
７００  温度測定部
７０  メインスイッチ
８００  外部のインターフェース
【図１】
2007174894.tif 000003
【図２】
2007174894.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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