(57)【要約】【課題】バッテリパックのためのバッテリ管理システムを提供する。【解決手段】複数のバッテリモジュールを有するバッテリパックのためのバッテリ管理システムが開示される。バッテリモジュールの各々は、複数のバッテリセルを含む。バッテリ管理システムは、複数の第１平衡用ユニットと、複数の第１制御装置と、複数の第２平衡用回路を含む第２平衡用ユニットと、バッテリモジュール及び第２平衡用回路に連結される第２制御装置とを備える。第１制御装置は、バッテリセルの間に不平衡が発生する場合に、バッテリモジュール内のバッテリセルの電圧を調整するように第１平衡用ユニットを制御することができる。第２制御装置は、バッテリモジュールの間に不平衡が発生する場合に、バッテリモジュールの電圧を調整するように第２平衡用回路を制御することができる。【選択図】図４
2012010584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが複数のバッテリセルを含む複数のバッテリモジュールを有するバッテリパックのための、バッテリ管理システムであって、前記バッテリ管理システムが、
それぞれのバッテリモジュールにそれぞれが連結される複数の第１平衡用ユニットと、
それぞれのバッテリモジュール及びそれぞれの第１平衡用ユニットにそれぞれが連結されると共に、前記バッテリセルの間に不平衡が発生する場合に、前記バッテリモジュール内のバッテリセルの電圧を調整するように前記第１平衡用ユニットを制御することができる、複数の第１制御装置と、
それぞれのバッテリモジュールにそれぞれが連結される複数の第２平衡用回路を含む、第２平衡用ユニットと、
前記バッテリモジュール及び前記第２平衡用回路に連結されると共に、前記バッテリモジュールの間に不平衡が発生する場合に、前記バッテリモジュールの電圧を調整するように前記第２平衡用回路を制御することができる、第２制御装置と、
を備えることを特徴とするバッテリ管理システム。
【請求項２】
それぞれの第１制御装置にそれぞれが連結されると共に、前記第１制御装置が提供するデータを処理することができる、複数の電子制御ユニット、を更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ管理システム。
【請求項３】
前記第１平衡用ユニットの各々が、それぞれのバッテリセルにそれぞれが連結される複数の第１平衡用回路を含み、
前記第１平衡用回路の各々が、
抵抗器と、
前記抵抗器に直列に連結されると共に、対応する第１制御装置によって制御される、スイッチと、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ管理システム。
【請求項４】
もし第１バッテリセルと第２バッテリセルとの間に、前記第１バッテリセルの電圧が前記第２バッテリセルの電圧より大きくなるような不平衡が発生するならば、その場合に、前記第１制御装置が、前記第１バッテリセル及び対応する抵抗器に連結される第１スイッチをターンオンすると共に、前記第２バッテリセルに連結される第２スイッチをターンオフする
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ管理システム。
【請求項５】
前記第１平衡用ユニットの各々が、
第１スイッチを介して前記バッテリパックに連結される一次巻線と、
複数の第２スイッチを介して前記バッテリセルに連結されると共に、それぞれのバッテリセルにそれぞれが連結される、複数の二次巻線と、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ管理システム。
【請求項６】
前記第２制御装置に連結されると共に、前記第２制御装置が提供するデータを処理することができる、電子制御ユニット、を更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ管理システム。
【請求項７】
もし異常状態がバッテリセルを横断して発生するならば、対応する第１制御装置が、前記バッテリセルを無効にするように、対応する第１平衡用ユニットを制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ管理システム。
【請求項８】
それぞれの第１制御装置にそれぞれが連結されると共に、前記第１制御装置が提供するデータを処理することができる、複数の第１電子制御ユニットと、
前記第２制御装置に連結されると共に、前記第２制御装置が提供するデータを処理することができる、第２電子制御ユニットと、
それぞれの第１電子制御ユニットにそれぞれが連結されると共に、前記第２電子制御ユニットにそれぞれが連結され、そして前記第１電子制御ユニットと前記第２電子制御ユニットとの間の通信を分離することができる、複数の結合器と、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ管理システム。
【請求項９】
前記第２平衡用回路の各々が、
抵抗器と、
前記抵抗器に直列に連結されると共に、前記第２制御装置によって制御される、スイッチと、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ管理システム。
【請求項１０】
もし第１バッテリモジュールと第２バッテリモジュールとの間に、前記第１バッテリモジュールの電圧が前記第２バッテリモジュールの電圧より大きくなるような不平衡が発生するならば、その場合に、前記第２制御装置が、前記第１バッテリモジュール及び対応する抵抗器に連結される第１スイッチをターンオンすると共に、前記第２バッテリモジュールに連結される第２スイッチをターンオフする
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ管理システム。
【請求項１１】
前記第２平衡用ユニットが、
第１スイッチを介して前記バッテリパックに連結される一次巻線と、
複数の第２スイッチを介して前記バッテリモジュールに連結されると共に、それぞれのバッテリモジュールにそれぞれが連結される、複数の二次巻線と、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ管理システム。
【請求項１２】
もし第１バッテリセルの間に不平衡が発生し、同時に、更に第１バッテリモジュールの間に不平衡が発生するならば、その場合に、前記第１制御装置が、前記第１バッテリセルの電圧を調整するように前記第１平衡用ユニットを制御すると共に、前記第２制御装置が、前記第１バッテリモジュールの電圧を調整するように前記第２平衡用回路を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ管理システム。
【請求項１３】
それぞれのバッテリモジュールに連結されると共に、前記バッテリモジュールの電圧を監視し、前記バッテリモジュールに関して過電圧状態が発生するかどうかを判定することができる、検出回路と、
前記バッテリモジュール及び前記検出回路に連結されると共に、前記バッテリモジュールに関して前記過電圧状態が発生する場合に、前記バッテリモジュールの前記電圧を調整することができる、第３平衡用回路と、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ管理システム。
【請求項１４】
前記検出回路が、前記バッテリモジュールの前記電圧の所定のしきい値との比較に基づいて前記過電圧状態を判定する
ことを特徴とする請求項１３に記載のバッテリ管理システム。
【請求項１５】
前記所定のしきい値が、前記バッテリモジュール内のバッテリセルの数に従って設定される
ことを特徴とする請求項１４に記載のバッテリ管理システム。
【請求項１６】
前記第３平衡用回路が、
抵抗器と、
前記抵抗器に直列に連結されると共に、前記検出回路によって制御される、スイッチと、を備える
ことを特徴とする請求項１３に記載のバッテリ管理システム。
【請求項１７】
前記第３平衡用回路内の前記抵抗器の抵抗が、前記バッテリモジュール内の前記バッテリセルの数に従って設定される
ことを特徴とする請求項１６に記載のバッテリ管理システム。
【請求項１８】
電動の乗り物であって、
それぞれが複数のバッテリセルを含む複数のバッテリモジュールを有するバッテリパックと、
前記バッテリパックに連結されると共に、バッテリセルの間に不平衡が発生する場合に、前記バッテリセルの電圧を調整し、そしてバッテリモジュールの間に不平衡が発生する場合に、前記バッテリモジュールの電圧を調整することができる、バッテリ管理システムと、
前記バッテリ管理システムに連結される制御回路と、
前記制御回路に連結されると共に、前記電動の乗り物にエネルギーを提供することができる、エンジンと、を備え、
前記制御回路が、前記バッテリパックから前記エンジンへの電力供給を制御する
ことを特徴とする電動の乗り物。
【請求項１９】
前記バッテリ管理システムが、
それぞれのバッテリモジュールにそれぞれが連結される複数の第１平衡用ユニットと、
それぞれのバッテリモジュール及びそれぞれの第１平衡用ユニットにそれぞれが連結されると共に、前記バッテリセルの間に不平衡が発生する場合に、前記バッテリモジュール内のバッテリセルの電圧を調整するように前記第１平衡用ユニットを制御することができる、複数の第１制御装置と、
それぞれのバッテリモジュールにそれぞれが連結される複数の第２平衡用回路を含む、第２平衡用ユニットと、
前記バッテリモジュール及び前記第２平衡用回路に連結されると共に、前記バッテリモジュールの間に不平衡が発生する場合に、前記バッテリモジュールの電圧を調整するように前記第２平衡用回路を制御することができる、第２制御装置と、を備える
ことを特徴とする請求項１８に記載の電動の乗り物。
【請求項２０】
前記バッテリ管理システムが、
それぞれの第１制御装置にそれぞれが連結されると共に、前記第１制御装置が提供するデータを処理することができる、複数の電子制御ユニット、を更に備える
ことを特徴とする請求項１９に記載の電動の乗り物。
【請求項２１】
前記第１平衡用ユニットの各々が、それぞれのバッテリセルにそれぞれが連結される複数の第１平衡用回路を含み、
前記第１平衡用回路の各々が、
抵抗器と、
前記抵抗器に直列に連結されると共に、対応する第１制御装置によって制御される、スイッチと、を備える
ことを特徴とする請求項１９に記載の電動の乗り物。
【請求項２２】
もし第１バッテリセルと第２バッテリセルとの間に、前記第１バッテリセルの電圧が前記第２バッテリセルの電圧より大きくなるような不平衡が発生するならば、その場合に、前記第１制御装置が、前記第１バッテリセル及び対応する抵抗器に連結される第１スイッチをターンオンすると共に、前記第２バッテリセルに連結される第２スイッチをターンオフする
ことを特徴とする請求項１９に記載の電動の乗り物。
【請求項２３】
前記第１平衡用回路の各々が、
第１スイッチを介して前記バッテリパックに連結される一次巻線と、
複数の第２スイッチを介して前記バッテリセルに連結されると共に、それぞれのバッテリセルにそれぞれが連結される、複数の二次巻線と、を備える
ことを特徴とする請求項１９に記載の電動の乗り物。
【請求項２４】
前記バッテリ管理システムが、
前記第２制御装置に連結されると共に、前記第２制御装置が提供するデータを処理することができる、電子制御ユニット、を更に備える
ことを特徴とする請求項１９に記載の電動の乗り物。
【請求項２５】
もし異常状態がバッテリセルを横断して発生するならば、対応する第１制御装置が、前記バッテリセルを無効にするように、対応する第１平衡用ユニットを制御する
ことを特徴とする請求項１９に記載の電動の乗り物。
【請求項２６】
前記バッテリ管理システムが、
それぞれの第１制御装置にそれぞれが連結されると共に、前記第１制御装置が提供するデータを処理することができる、複数の第１電子制御ユニットと、
前記第２制御装置に連結されると共に、前記第２制御装置が提供するデータを処理することができる、第２電子制御ユニットと、
それぞれの第１電子制御ユニットにそれぞれが連結されると共に、前記第２電子制御ユニットにそれぞれが連結され、そして前記第１電子制御ユニットと前記第２電子制御ユニットとの間の通信を分離することができる、複数の結合器と、を更に備える
ことを特徴とする請求項１９に記載の電動の乗り物。
【請求項２７】
前記第２平衡用回路の各々が、
抵抗器と、
前記抵抗器に直列に連結されると共に、前記第２制御装置によって制御される、スイッチと、を備える
ことを特徴とする請求項１９に記載の電動の乗り物。
【請求項２８】
もし第１バッテリモジュールと第２バッテリモジュールとの間に、前記第１バッテリモジュールの電圧が前記第２バッテリモジュールの電圧より大きくなるような不平衡が発生するならば、その場合に、前記第１制御装置が、前記第１バッテリモジュール及び対応する抵抗器に連結される第１スイッチをターンオンすると共に、前記第２バッテリモジュールに連結される第２スイッチをターンオフする
ことを特徴とする請求項１９に記載の電動の乗り物。
【請求項２９】
前記第１平衡用ユニットの各々が、
第１スイッチを介して前記バッテリパックに連結される一次巻線と、
複数の第２スイッチを介して前記バッテリセルに連結されると共に、それぞれのバッテリセルにそれぞれが連結される、複数の二次巻線と、を備える
ことを特徴とする請求項１９に記載の電動の乗り物。
【請求項３０】
もし第１バッテリセルの間に不平衡が発生し、同時に、更に第１バッテリモジュールの間に不平衡が発生するならば、その場合に、前記第１制御装置が、前記第１バッテリセルの電圧を調整するように前記第１平衡用ユニットを制御すると共に、前記第２制御装置が、前記第１バッテリモジュールの電圧を調整するように前記第２平衡用回路を制御する
ことを特徴とする請求項１９に記載の電動の乗り物。
【請求項３１】
前記バッテリ管理システムが、
それぞれのバッテリモジュールに連結されると共に、前記バッテリモジュールの電圧を監視し、前記バッテリモジュールに関して過電圧状態が発生するかどうかを判定することができる、検出回路と、
前記バッテリモジュール及び前記検出回路に連結されると共に、前記バッテリモジュールに関して前記過電圧状態が発生する場合に、前記バッテリモジュールの前記電圧を調整することができる、第３平衡用回路と、を備える
ことを特徴とする請求項１８に記載の電動の乗り物。
【請求項３２】
前記検出回路が、前記バッテリモジュールの前記電圧の所定のしきい値との比較に基づいて前記過電圧状態を判定すると共に、
前記所定のしきい値が、前記バッテリモジュール内の前記バッテリセルの数に従って設定される
ことを特徴とする請求項３１に記載の電動の乗り物。
【請求項３３】
前記第３平衡用回路が、
抵抗器と、
前記抵抗器に直列に連結されると共に、前記検出回路によって制御される、スイッチと、を備え、
前記第３平衡用回路内の前記抵抗器の抵抗が、前記バッテリモジュール内の前記バッテリセルの数に従って設定される
ことを特徴とする請求項３１に記載の電動の乗り物。
【請求項３４】
それぞれが複数のバッテリセルを含む複数のバッテリモジュールを有するバッテリパックを、平衡させる方法であって、
複数の第１制御装置によって前記バッテリセルの電圧を監視する段階と、
前記バッテリセルの間の電圧差に基づいて不平衡が発生するかどうかを判定する段階と、
もし前記バッテリセルの間に不平衡が発生するならば、前記バッテリセルの前記電圧を調整するように複数の第１平衡用回路を制御する段階と、
第２制御装置によって前記バッテリモジュールの電圧を監視する段階と、
前記バッテリモジュールの間の電圧差に基づいて不平衡が発生するかどうかを判定する段階と、
もし前記バッテリモジュールの間に不平衡が発生するならば、前記バッテリモジュールの前記電圧を調整するように第２平衡用回路を制御する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３５】
もし第１バッテリセルと第２バッテリセルとの間に、前記第１バッテリセルの電圧が前記第２バッテリセルの電圧より大きくなるような不平衡が発生するならば、平衡が達成されるまで、前記第１バッテリセルを放電する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
もし第１バッテリセルと第２バッテリセルとの間に、前記第１バッテリセルの電圧が前記第２バッテリセルの電圧より大きくなるような不平衡が発生するならば、平衡が達成されるまで、充電期間において前記第１バッテリセルをバイパスする段階を更に含む
ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
もし第１バッテリセルと第２バッテリセルとの間に、前記第１バッテリセルの電圧が前記第２バッテリセルの電圧より大きくなるような不平衡が発生するならば、平衡が達成されるまで、前記第１バッテリセルから前記第２バッテリセルにエネルギーを転送する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
もし異常状態がバッテリセルに発生するならば、前記異常のあるバッテリセルを無効にするように、対応する第１平衡用ユニットを制御する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
もし第１バッテリモジュールと第２バッテリモジュールとの間に、前記第１バッテリモジュールの電圧が前記第２バッテリモジュールの電圧より大きくなるような前記不平衡が発生するならば、平衡が達成されるまで、前記第１バッテリモジュールを放電する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４０】
もし第１バッテリモジュールと第２バッテリモジュールとの間に、前記第１バッテリモジュールの電圧が前記第２バッテリモジュールの電圧より大きくなるような前記不平衡が発生するならば、平衡が達成されるまで、充電期間において前記第１バッテリモジュールをバイパスする段階を更に含む
ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４１】
もし第１バッテリモジュールと第２バッテリモジュールとの間に、前記第１バッテリモジュールの電圧が前記第２バッテリモジュールの電圧より大きくなるような前記不平衡が発生するならば、平衡が達成されるまで、前記第１バッテリモジュールから前記第２バッテリモジュールにエネルギーを転送する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４２】
前記バッテリモジュールの電圧を監視する段階と、
前記バッテリモジュールに関して前記過電圧状態が発生する場合に、前記バッテリモジュールの前記電圧を調整するように第３平衡用ユニットを制御する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４３】
前記バッテリモジュールに関して過電圧状態が発生するかどうかを判定するために、前記バッテリモジュールの前記電圧を所定のしきい値と比較する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記所定のしきい値が、それぞれのバッテリモジュール内のバッテリセルの数に従って設定される
ことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリパックのためのバッテリ管理システムに関係する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、参照によってこれに含まれる、２０１０年６月２５日に出願された中国特許出願、出願番号第２０１０１０２１５９８３．２号に対して優先権を主張する。
【０００３】
この数十年間の間、様々なアプリケーションのための電源のような電子機器に対する関心が増加している。電源に対する増加する需要は、例えば充電バッテリパックのような、バッテリパックの持続的な開発をもたらした。
【０００４】
バッテリパックは、直列に連結された複数のバッテリセルで構成されることができる。バッテリセルの内の１つが損傷する場合、バッテリパックの寿命は短くなるであろう。バッテリセルのいずれか２つの間の不平衡は、バッテリ寿命の減少につながる可能性がある。図１は、従来の鉛蓄電池パック（lead-acid battery pack）１００の構成図を例証する。鉛蓄電池パック１００は、一般的に、その単純構造によって、低コストアプリケーションにおいて使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鉛蓄電池パック１００は、直列に連結される複数のバッテリモジュール１０１〜１０４を含むことができる。バッテリモジュール１０１〜１０４の各々は、６個のバッテリセル１１１〜１１６と、２個の電極１２０及び１２９とから構成されることができる。各バッテリモジュールの電圧のみが、２つの電極１２０及び１２９を介して監視され得る。一度バッテリセル１１１〜１１６の内のいずれかが損傷すれば、電池パック１００の全体が損傷することになる。バッテリセル１１１〜１１６の内のいずれか２つのバッテリセルの間の不平衡は、更に鉛蓄電池パック１００の寿命を短くする可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
複数のバッテリモジュールを有するバッテリパックのためのバッテリ管理システムの実施例が開示される。前記バッテリモジュールの各々は、複数のバッテリセルを含む。一実施例において、前記バッテリ管理システムは、複数の第１平衡用ユニットと、複数の第１制御装置と、複数の第２平衡用回路を含む第２平衡用ユニットと、前記バッテリモジュール及び前記第２平衡用回路に連結される第２制御装置とを備える。前記第１制御装置は、前記バッテリセルの間に不平衡が発生する場合に、前記バッテリモジュール内のバッテリセルの電圧を調整するように前記第１平衡用ユニットを制御することができる。前記第２制御装置は、前記バッテリモジュールの間に不平衡が発生する場合に、前記バッテリモジュールの電圧を調整するように前記第２平衡用回路を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】従来の鉛蓄電池パックの構成図を例証する図である。
【図２Ａ】本発明の一実施例による、バッテリパックのためのバッテリ管理システムの構成図を例証する図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施例による、バッテリパックのためのバッテリ管理システム内の平衡用回路の構造を例証する図である。
【図２Ｃ】本発明の一実施例による、バッテリパックのためのバッテリ管理システム内の平衡用ユニットの構造を例証する図である。
【図３】本発明の別の実施例によるバッテリパックのためのバッテリ管理システムの構成図を例証する図である。
【図４】本発明の別の実施例によるバッテリパックのためのバッテリ管理システムの構成図を例証する図である。
【図５】本発明の一実施例によるバッテリパックの構造を例証する図である。
【図６】本発明の一実施例による、バッテリパックのためのバッテリ管理システムによって実行される動作のフローチャートを例証する図である。
【図７】本発明の一実施例による電動の乗り物の構成要素の構成図を例証する図である。
【図８】本発明の別の実施例による、バッテリパックのためのバッテリ管理システムの構成図を例証する図である。
【図９】本発明の別の実施例による、バッテリパックのためのバッテリ管理システムの構成図を例証する図である。
【図１０】本発明の一実施例による、バッテリパックのためのバッテリ管理システムによって実行される動作のフローチャートを例証する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
請求項に記載された主題の実施例の特徴及び利点は、以下の詳細な説明の進行、及び、同等の参照符号が同等の構成要素を描写する図面の参照によって、明白になるであろう。
【０００９】
本発明の実施例に対する参照が、ここから詳細に行われることになる。本発明がこれらの実施例と共に説明されることになる一方、それらが本発明をこれらの実施例に限定することを意図していないということが理解されることになる。これに反して、本発明は、添付された請求項によって定義されたように、本発明の精神及び範囲の中に含まれ得る代替物、修正物、及び等価物をカバーすることを意図している。
【００１０】
更に、本発明の以下の詳細な説明において、本発明の完全な理解を行うために、多数の特定の詳細が説明される。しかしながら、本発明はこれらの特定の詳細なしで実行され得るということが当業者によって認識されることになる。他の例では、周知の方法、手続き、構成要素、及び回路は、本発明の特徴を不必要に不明瞭にしないように、詳細に説明されなかった。
【００１１】
一実施例において、バッテリパックのためのバッテリ管理システムは、直列に連結される複数のバッテリセルの電圧を検出すると共に、バッテリセルの間に不平衡が発生する場合に、バッテリセルの電圧を調整するように複数の第１平衡用回路を制御するための複数の第１制御装置を備えることができる。もし異常状態が発生するならば、第１制御装置は、対応するバッテリセルを保護する措置を講じることができる。バッテリ管理システムは、直列に連結される複数のバッテリモジュールの電圧を検出すると共に、バッテリモジュールの間に不平衡が発生する場合に、バッテリモジュールの電圧を調整するように複数の第２平衡用回路を制御するための第２制御装置を更に備えることができる。バッテリセル及びバッテリモジュールのために使用される平衡化技術（balancing technology）によって、バッテリセル及び／またはバッテリモジュールは、損傷することから保護される。従って、バッテリ管理システムの経済性は、改善され得ると共に、バッテリ寿命は、延長され得る。
【００１２】
図２Ａは、本発明の一実施例による、バッテリパック、例えば鉛蓄電池パックのためのバッテリ管理システム２００の構成図を例証する。平衡化技術は、バッテリパックの寿命を増加させると共に、バッテリ管理システム２００の経済性を改善するために使用される。
【００１３】
一実施例において、バッテリパックは、直列に連結される複数のバッテリモジュール、例えばバッテリモジュール２１１〜２１６を有することができる。バッテリモジュール２１１〜２１６の各々は、更に複数のバッテリセル、例えば３個、４個、５個、または６個のバッテリセルを含むことができる。例えば、各バッテリモジュールの電圧は、２ボルトの電圧を有し得ると共に、その場合に、各バッテリモジュールの電圧は、バッテリセルの数に応じて、６ボルト、８ボルト、１０ボルト、または１２ボルトになり得る。バッテリパックは、平衡用ユニット２２０に連結される。一実施例において、平衡用ユニット２２０は、バッテリモジュール２１１〜２１６に連結される複数の平衡用回路２２１〜２２６を備えることができる。具体的には、平衡用回路２２１は、バッテリモジュール２１１に連結され、平衡用回路２２２は、バッテリモジュール２１２に連結され、その他も同様である。バッテリセルの数、バッテリモジュールの数、及び平衡用回路の数は、限定されていないと共に、異なるアプリケーションの要求に基づいて変化し得る。簡潔さ及び明瞭さのために、１２ボルトのバッテリモジュールの例が、詳細に以下で説明されることになる。
【００１４】
制御装置２３０は、バッテリパック、例えばバッテリモジュール２１１〜２１６に連結されると共に、バッテリモジュール２１１〜２１６のパラメータ、例えばバッテリモジュール２１１〜２１６の電圧及び／または温度を監視することができる。一実施例において、制御装置２３０は、バッテリモジュール２１１〜２１６の電圧を適時に検出すると共に、その後、バッテリモジュール２１１〜２１６の間の電圧差を計算することができる。制御装置２３０は、電圧差に基づいて、不平衡が発生するかどうかを判定することができる。バッテリモジュール２１１〜２１６の間に不平衡が発生する場合に、制御装置２３０は、不平衡のバッテリモジュールの電圧を調整するように、対応する平衡用回路を制御することができる。一実施例において、制御装置２３０は、不平衡が発生するかどうかを判定するために、しきい値ＶＴＨＭを強制（enforce）することができる。もしバッテリモジュール２１１〜２１６の電圧差がしきい値より大きいならば、制御装置２３０は、不平衡が存在すると判定することができる。その場合に、制御装置２３０は、不平衡のバッテリモジュールの電圧の調整を制御するために、対応する平衡用回路を始動することができる。
【００１５】
一実施例において、制御装置２３０によって検出されたバッテリモジュール２１１及び２１２の電圧は、それぞれＶＭ１及びＶＭ２、例えば１２．４ボルト及び１２ボルトに等しい。もしバッテリモジュール２１１とバッテリモジュール２１２との間の電圧差ΔＶＭ１２がしきい値ＶＴＨＭ、例えば０．１ボルトより大きいならば、制御装置２３０は、バッテリモジュール２１１とバッテリモジュール２１２との間に不平衡が存在すると判定することができる。制御装置２３０の制御下において、平衡用回路２２１及び２２２は、バッテリモジュール２１１及び２１２を平衡させるように、例えばバッテリモジュール２１１とバッテリモジュール２１２との間の電圧差がしきい値ＶＴＨＭより大きくならないように、バッテリモジュール２１１及び２１２の電圧を調整することができる。一実施例において、受動的モードで、ΔＶＭ１２がしきい値ＶＴＨＭに減少するまで、平衡用回路２２１は、放電期間の間に、バッテリモジュール２１１を放電することができるか、または、充電期間の間に、１つ以上の周期において、バッテリモジュール２１１をバイパスすることができる。別の実施例において、能動的モードで、ΔＶＭ１２がしきい値ＶＴＨＭに減少するまで、バッテリモジュール２１１のエネルギーは、変圧器（図示せず）を介してバッテリモジュール２１２に転送され得る。
【００１６】
一実施例において、もし不平衡が複数のバッテリモジュールを横断して発生するならば、制御装置２３０は、それらのバッテリモジュールの間の電圧差を計算すると共に、電圧差に優先順位をつける。例えば、最も大きな値を有する電圧差は、最も高い優先順位を与えられ得ると共に、最も小さな値を有する電圧差は、最も低い優先順位を与えられ得る。もし２つ以上の電圧差が同じ値を有するならば、これらの電圧差は、同じ優先順位を与えられ得る。その場合に、制御装置２３０は、熱管理目的のための優先順位に従って、不平衡のバッテリモジュールを調整することができる。そのような実施例において、もし２つ以上の電圧差が同じ優先順位を有しているならば、制御装置２３０は、不平衡のバッテリモジュールの電圧を調整するように、対応する平衡用回路を同時に制御することができる。別の実施例において、もしバッテリ管理システム２００が熱問題を解決するための冷却器またはファンを備えているならば、制御装置２３０は、電圧差の優先順位を決定しないか、及び／または提供しないであろうと共に、全ての不平衡のバッテリモジュールを同時に調整することができる。
【００１７】
一実施例において、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２４０は、バス２５０を介して、制御装置２３０に連結されると共に、制御装置２３０から読み取られたデータを処理することができる。データは、それに限定されないが、バッテリモジュール２１１〜２１６の電圧、及び／または温度を含むことができる。ＥＣＵ２４０は、バッテリパックの平衡を管理するためのソフトウェア制御を提供される。ＥＣＵ２４０は、更に、データを表示するか、及び／または、データを更なる処理のために他の装置（図示せず）に送信することができる。ＥＣＵ２４０は、任意である。一実施例において、ＥＣＵ２４０は、コスト削減目的のために省略される。
【００１８】
有利に、制御装置２３０は、バッテリモジュール２１１〜２１６の間の不平衡を適時に監視すると共に、不平衡のバッテリモジュールの電圧を調整するように、対応する平衡用回路を制御することができる。従って、不平衡のバッテリモジュールを損傷することから保護するために、上記で言及された措置が講じられ得る。バッテリモジュールのために使用される平衡化技術の結果、バッテリパックの寿命は増加し得る。
【００１９】
図２Ｂは、本発明の一実施例による、バッテリパック、例えば受動的なモードにおける鉛蓄電池パックのためのバッテリ管理システムにおける平衡用回路２００Ｂの構造を例証する。図２Ｂは、図２Ａと組み合わせて説明される。一実施例において、平衡用回路、例えば図２Ａにおける平衡用回路２２１〜２２６は、平衡用回路２００Ｂの構造を使用することができる。
【００２０】
一実施例において、平衡用回路２００Ｂは、抵抗器２８１、及び直列に連結されるスイッチ２８２を備えることができる。平衡用回路２００Ｂは、図２Ａにおけるバッテリモジュールの内の１つに連結され得る。更に具体的には、抵抗器２８１の端子は、１つのバッテリモジュールの正極に連結され得ると共に、スイッチ２８２の端子は、そのバッテリモジュールの負極に連結され得る。スイッチ２８２は、制御装置２３０によって制御され得る。
【００２１】
一実施例において、第１平衡用回路は、第１バッテリモジュールに連結されると共に、第２平衡用回路は、第２バッテリモジュールに連結される。第１バッテリモジュールの電圧は、第２バッテリモジュールの電圧より大きいと共に、第１バッテリモジュールと第２バッテリモジュールとの間の電圧差がしきい値より大きい場合に、不平衡が存在する。制御装置２３０は、第１平衡用回路内の第１スイッチをターンオンすると共に、第２平衡用回路内の第２スイッチをターンオフする。放電期間中に、放電電流は、第１平衡用回路内の第１抵抗を通って流れることができると共に、従って、第１平衡用回路は、第１バッテリモジュールと第２バッテリモジュールとの間で平衡が達成されるまで、第１バッテリモジュールを放電することができる。充電期間中に、バイパス電流（bypassing current）は、第１抵抗を通って流れることができると共に、従って、第１平衡用回路は、第１バッテリモジュールと第２バッテリモジュールとの間で平衡が達成されるまで、第１バッテリモジュールをバイパスすることができる。
【００２２】
図２Ｃは、本発明の一実施例による、バッテリパック、例えば能動的なモードにおける鉛蓄電池パックのためのバッテリ管理システムにおける平衡用ユニット２００Ｃの構造を例証する。一実施例において、平衡用ユニット２００Ｃは、変圧器を備えることができる。図２Ｃは、図２Ａと組み合わせて説明される。一実施例において、平衡用ユニット２００Ｃは、図２Ａにおける平衡用回路２２１〜２２６の代わりに、平衡用ユニット２２０として機能することができる。
【００２３】
一実施例において、平衡用ユニット２００Ｃは、複数のスイッチ２９１Ａ〜２９６Ａに直列に連結される複数の二次巻線、例えば二次巻線２９１〜２９６を備える。二次巻線２９１〜２９６の各々は、それぞれのバッテリモジュール、例えばバッテリモジュール２１１〜２１６の内の１つに連結される。更に具体的には、二次巻線２９１は、スイッチ２９１Ａを介してバッテリモジュール２１１に連結されることができると共に、二次巻線２９２は、スイッチ２９２Ａを介してバッテリモジュール２１２に連結されることができ、その他も同様である。平衡用ユニット２００Ｃは、更に、スイッチ２９０Ａに直列に連結される一次巻線２９０を備えることができる。一次巻線２９０は、スイッチ２９０Ａを介してバッテリパックに連結され得る。スイッチの全て、例えばスイッチ２９０Ａ〜２９６Ａは、制御装置２３０によって制御され得る。
【００２４】
一実施例において、第１二次巻線は、第１スイッチを介して第１バッテリモジュールに連結されると共に、第２二次巻線は、第２スイッチを介して第２バッテリモジュールに連結される。第１バッテリモジュールの電圧は、第２バッテリモジュールの電圧より大きいと共に、第１バッテリモジュールと第２バッテリモジュールとの間の電圧差がしきい値より大きい場合に、不平衡が存在する。制御装置２３０は、第１スイッチをターンオンすると共に、他のスイッチをターンオフし、従って、第１バッテリモジュールのエネルギーが第１二次巻線に保存される。一実施例において、制御装置２３０は、第２スイッチをターンオンすると共に、他のスイッチをターンオフし、従って、第１二次巻線上のエネルギーは、第２二次巻線に転送される。別の実施例において、制御装置２３０は、スイッチ２９０Ａをターンオンすると共に、他のスイッチをターンオフし、従って、第１二次巻線上のエネルギーは、一次巻線２９０に転送される。一次巻線２９０上のエネルギーは、全てのバッテリモジュール２１１〜２１６によって共有され得る。平衡が達成されるまで、上記の処理は、繰り返され得る。
【００２５】
図３は、本発明の別の実施例による、バッテリパック、例えば鉛蓄電池パックのためのバッテリ管理システム３００の構成図を例証する。平衡化技術は、バッテリパックの寿命を増加させると共に、バッテリ管理システム３００の経済性を改善するために使用される。
【００２６】
一実施例において、バッテリパックは、直列に連結される複数のバッテリモジュール（図示せず）を有する。図３は、バッテリモジュールの内の１つ、例えばバッテリモジュール３１０を例証する。バッテリモジュール３１０は、更に、複数のバッテリセル、例えばバッテリセル３０１〜３０６を含むことができる。バッテリセル３０１〜３０６は、平衡用ユニット３２０に連結される。一実施例において、平衡用ユニット３２０は、図２Ｂにおける平衡用回路２００Ｂの構造を使用することができる複数の平衡用回路、例えば平衡用回路３２１Ａ〜３２６Ａを備えることができる。具体的には、平衡用回路３２１Ａ〜３２６Ａは、抵抗器、例えば抵抗器３１１〜３１６、及び直列に連結されるスイッチ、例えばスイッチ３２１〜３２６を備えることができる。ここでのバッテリセルの数、バッテリモジュールの数、及び平衡用回路の数は、限定されていないと共に、異なるアプリケーションの要求に基づいて変化し得る。２ボルトのバッテリセルの例が、詳細に以下で説明されることになる。
【００２７】
制御装置３３０は、バッテリモジュール３１０、例えばバッテリセル３０１〜３０６に連結されると共に、バッテリセル３０１〜３０６のパラメータ、例えばバッテリセル３０１〜３０６の電圧及び／または温度を監視することができる。一実施例において、制御装置３３０は、バッテリセル３０１〜３０６の電圧を適時に検出すると共に、その後、バッテリセル３０１〜３０６の間の電圧差を計算することができる。バッテリセル３０１〜３０６の間に不平衡が発生する場合に、制御装置３３０は、不平衡のバッテリセルの電圧を調整するように、対応する平衡用回路３２１Ａ〜３２６Ａを制御することができる。一実施例において、制御装置３３０は、不平衡が発生するかどうかを判定するために、しきい値ＶＴＨＣを強制（enforce）することができる。もしバッテリセル３０１〜３０６の電圧差がしきい値より大きいならば、制御装置３３０は、不平衡が存在すると判定することができる。その場合に、制御装置３３０は、不平衡のバッテリセルの電圧の調整を制御するために、対応する平衡用回路を始動することができる。
【００２８】
一実施例において、制御装置３３０によって検出されたバッテリセル３０１及び３０２の電圧は、それぞれＶＣ１及びＶＣ２、例えば２．１ボルト及び２．０ボルトに等しい。もしバッテリセル３０１とバッテリセル３０２との間の電圧差ΔＶＣ１２がしきい値ＶＴＨＣ、例えば０．０２ボルトより大きいならば、制御装置３３０は、バッテリセル３０１とバッテリセル３０２との間に不平衡が存在すると判定することができる。この状況において、制御装置３３０は、バッテリセル３０１とバッテリセル３０２との間の平衡が達成されるまで、例えばバッテリセル３０１とバッテリセル３０２との間の電圧差ΔＶＣ１２がしきい値ＶＴＨＣより大きくない状態になるまで、バッテリセル３０１及び３０２の電圧を調整するように、平衡用回路３２１Ａ及び平衡用回路３２２Ａを制御することができる。一実施例において、受動的モードで、ΔＶＣ１２がしきい値ＶＴＨＣに減少するまで、平衡用回路３２１Ａは、放電期間の間に、バッテリセル３０１を放電することができるか、または、充電期間の間に、バッテリセル３０１をバイパスすることができる。更に具体的には、この状況において、制御装置３３０は、制御信号をスイッチ３２１に送信することができると共に、その後、スイッチ３２１は、１つ以上の周期においてターンオンされる。従って、電流が、抵抗器３１１及びスイッチ３２１を通って流れ得ると共に、その結果、ＶＣ１は減少し得る。バッテリセル３０１とバッテリセル３０２との間の平衡を達成するように一度ＶＣ１が減少すれば、制御装置３３０は、バッテリセル３０１を放電すること、またはバッテリセル３０１をバイパスすることを停止するために、スイッチ３２１をターンオフすることができる。
【００２９】
一実施例において、もし不平衡が複数のバッテリセルを横断して発生するならば、制御装置３３０は、それらのバッテリセルの間の電圧差を計算すると共に、電圧差に優先順位をつけることができる。その場合に、制御装置３３０は、熱管理目的のための優先順位に従って、不平衡のバッテリセルを調整することができる。もし２つ以上の電圧差が同じ優先順位を有しているならば、制御装置３３０は、不平衡のバッテリセルの電圧を調整するように、対応する平衡用回路を同時に制御することができる。別の実施例において、もしバッテリ管理システム３００が熱問題を解決するための冷却器またはファンを備えているならば、制御装置３３０は、電圧差の優先順位を決定しないか、及び／または提供しないであろうと共に、全ての不平衡のバッテリセルを同時に調整することができる。
【００３０】
もし異常状態が発生するならば、制御装置３３０は、警報信号を生成することができると共に、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３４０は、バス３５０を介して警報信号を読み取ることができる。制御装置３３０は、それらに限定されないが、過電圧（over-voltage：ＯＶ）状態、電圧不足（under-voltage：ＵＶ）状態、または過熱（over-temperature：ＯＴ）状態を含み得る異常状態を確認することができる。異常状態が発生する場合、制御装置３３０は、対応するバッテリセルを保護する一定の措置を講じることができる。
【００３１】
一実施例において、もしＯＶ状態が発生するならば、制御装置３３０は、ＯＶのバッテリセルが充電されることを無効にするように、対応する平衡用回路を制御することができる。もしＵＶ状態が発生するならば、制御装置３３０は、ＵＶのバッテリセルが放電されることを無効にするように、対応する平衡用回路を制御することができる。もしＯＴ状態が発生するならば、制御装置３３０は、ＯＴのバッテリセルの充電電流または放電電流を減少させるように、あるいは、更にＯＴのバッテリセルの充電または放電を停止させるように、対応する平衡用回路を制御することができる。バッテリ管理システム３００が動作状態にある場合、異常状態を有するバッテリセルの数は変化し得る。もし異常状態が複数のバッテリセルに発生するならば、制御装置３３０は、バッテリ管理システム３００の効率を更に向上させるために、対応する平衡用回路を同時に制御することができる。
【００３２】
ＥＣＵ３４０は、バス３５０を介して制御装置３３０に連結されると共に、制御装置３３０から読み取られたデータを処理することができる。データは、それに限定されないが、バッテリセル３０１〜３０６の電圧、及び／または温度、そして異常状態を示す警報信号を含むことができる。ＥＣＵ３４０は、バッテリパックの平衡を管理するためのソフトウェア制御を提供される。ＥＣＵ３４０は、更に、データを表示するか、及び／または、データを更なる処理のために他の装置（図示せず）に送信することができる。ＥＣＵ３４０は、任意である。一実施例において、ＥＣＵ３４０は、コスト削減目的のために省略される。
【００３３】
一実施例において、更に図２Ｃ及び図３Ｃの両方を参照すると、平衡用ユニット２００Ｃは、能動的モードにおける平衡用ユニット３２０、例えば平衡用回路３２１Ａ〜３２６Ａを含む平衡用回路の全てに取って代わることができる。第１二次巻線は、第１スイッチを介して第１バッテリセルに連結されると共に、第２二次巻線は、第２スイッチを介して第２バッテリセルに連結される。第１バッテリセルの電圧は、第２バッテリセルの電圧より大きいと共に、第１バッテリセルと第２バッテリセルとの間の電圧差がしきい値より大きい場合に、不平衡が存在する。制御装置３３０は、第１スイッチをターンオンすると共に、他のスイッチをターンオフし、従って第１バッテリセルのエネルギーが第１二次巻線に保存される。一実施例において、制御装置３３０は、第２スイッチをターンオンすると共に、他のスイッチをターンオフし、従って、第１二次巻線上のエネルギーは、第２二次巻線に転送される。別の実施例において、制御装置３３０は、スイッチ２９０Ａをターンオンすると共に、他のスイッチをターンオフし、従って、第１二次巻線上のエネルギーは、一次巻線２９０に転送される。一次巻線２９０上のエネルギーは、全てのバッテリセル３０１〜３０６によって共有され得る。平衡が達成されるまで、上記の処理は、繰り返され得る。
【００３４】
有利に、制御装置３３０は、バッテリセル３０１〜３０６の間の不平衡を適時に監視すると共に、不平衡のバッテリセルの電圧を調整するように、対応する平衡用回路を制御することができる。従って、不平衡のバッテリセルを損傷することから保護するために、上記で言及された措置が講じられ得る。制御装置３３０は、バッテリセル３０１〜３０６における異常状態を検出することができると共に、その場合に、各バッテリセルを保護すると共に、バッテリ寿命を延長するために、上記の措置を講じることができる。その結果として、バッテリパックの寿命は、増加し得る。
【００３５】
図４は、本発明の一実施例による、バッテリパック、例えば鉛蓄電池パックのためのバッテリ管理システム４００の構成図を例証する。バッテリセルのための平衡化技術及びバッテリモジュールのための平衡化技術は、何らかの不平衡が発生する場合に、バッテリパックの寿命を延長するために、そして、平衡化速度（balancing rate）を容易にするために、バッテリ管理システム４００において使用される。図４は、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、及び図３と組み合わせて説明される。図４における、他の図面における参照符号と類似した参照符号が付与されている構成要素は、同様の機能を有している。
【００３６】
一実施例において、バッテリパックは、複数のバッテリモジュール、例えばバッテリモジュール４１１〜４１６を有することができる。バッテリモジュールの各々は、直列に連結される複数のバッテリセル（図４には図示せず）から構成されることができる。バッテリモジュール４１１の例が、以下で説明されることになる。バッテリモジュール４１１におけるバッテリセルの各々は、平衡用ユニット４２１におけるそれぞれの平衡用回路に連結される。一実施例において、平衡用ユニット４２１は、図３における平衡用ユニット３２０の構造を使用することができる。別の実施例において、平衡用ユニット４２１は、図２Ｃにおける平衡用ユニット２００Ｃの構造を使用することができる。
【００３７】
制御装置４３１は、バッテリモジュール４１１におけるバッテリセルに連結されると共に、バッテリセルのパラメータ、例えばバッテリセルの電圧及び／または温度を監視することができる。制御装置４３１は、フロントエンド（front-end）モジュールとして機能することができる。異常状態が１つのバッテリセルにおいて発生する場合に、制御装置４３１は、異常なバッテリセルを保護するように、対応する平衡用回路を制御することができると共に、警報信号をバス４９１を介して電子制御ユニット（ＥＣＵ）４４１に対して生成することができる。もし異常状態が複数のバッテリセルにおいて発生するならば、制御装置４３１は、バッテリ管理システム４００の効率を向上させるために、対応するバッテリセルを保護するように、対応する平衡用回路を同時に制御することができる。
【００３８】
制御装置４３１は、バッテリモジュール４１１内のバッテリセルの電圧を適時に検出することができる。不平衡がバッテリモジュール４１１内のバッテリセルの間で発生する場合に、制御装置４３１は、対応するバッテリセルを放電するか、もしくはバイパスすることによって、あるいは対応するバッテリセルの間でエネルギーを転送することによって、不平衡のバッテリセルの電圧を調整するように、対応する平衡用回路を制御することができる。
【００３９】
ＥＣＵ４４１は、バス４９１を介して制御装置４３１に連結されると共に、制御装置４３１から受け取られたデータを処理することができる。ＥＣＵ４４１は、更に、データを表示することができる。一実施例において、ＥＣＵ４４１は、更なる処理のために、結合器４５１を介して、データをＥＣＵ４８０に転送することができる。結合器は、更に高い電圧によって損傷することからＥＣＵ４８０を保護するために、低電圧側、例えばＥＣＵ４８０と、高電圧側、例えばＥＣＵ４４１との間の通信を分離するために使用される。
【００４０】
一実施例において、制御装置４３１は、他のバッテリモジュール（図示せず）内のバッテリセル、例えばバッテリモジュール４１２内の第１バッテリセルに連結され得る。従って、制御装置４３１は、バッテリモジュール４１２内の第１バッテリセルとバッテリモジュール４１１内のバッテリセルの電圧を、同時に検出することができる。バッテリモジュール４１２内の第１バッテリセルとバッテリモジュール４１１内のバッテリセルとの間で、もし異常状態が発生するか、もしくは不平衡が発生するならば、制御装置４３１は、上記の措置を使用してこの問題を解決することができる。
【００４１】
一実施例において、もし不平衡が複数のバッテリセルを横断して発生するならば、制御装置４３１は、熱管理目的のために、バッテリセルの間の電圧差の優先順位に従って、不平衡のバッテリセルの電圧を調整するように、対応する平衡用回路を制御することができる。別の実施例において、もし熱問題を解決するために冷却器またはファンが含まれるならば、制御装置４３１は、電圧差の優先順位を決定しないか、及び／または提供しないであろうと共に、全ての不平衡のバッテリセルを同時に調整することができる。もし異常状態が複数のバッテリセルに発生するならば、制御装置４３１は、バッテリ管理システム４００の効率を向上させるために、対応するバッテリセルを保護するように、以前に説明された措置を同時に講じることができる。
【００４２】
制御装置４７０は、平衡用ユニット４６０、例えば複数の平衡用回路、例えば平滑用回路４６１〜４６６に連結されると共に、バッテリモジュール４１１〜４１６の電圧を適時に検出することができる。一実施例において、平衡用回路４６１〜４６６は、図２Ｂにおける平衡用回路２００Ｂの構造を使用することができると共に、ここで以前に説明されたように、同様の機能を実行することができる。別の実施例において、平衡用ユニット４６０は、図２Ｃにおける平衡用ユニット２００Ｃの構造を使用することができると共に、ここで以前に説明されたように、同様の機能を実行することができる。不平衡がバッテリモジュール４１１〜４１６の内の２つのバッテリモジュールの間に発生する場合に、制御装置４７０は、不平衡のバッテリモジュールを調整するように、対応する平衡用回路４６１〜４６６を制御することができる。一実施例において、もし不平衡が複数のバッテリモジュールを横断して発生するならば、制御装置４７０は、熱管理目的のために、バッテリモジュールの間の電圧差の優先順位に従って、不平衡のバッテリモジュールの電圧を調整するように、対応する平衡用回路を制御することができる。別の実施例において、もし熱問題を解決するために冷却器またはファンが含まれるならば、制御装置４７０は、電圧差異に対する優先順位を決定しないか、及び／または提供しないであろうと共に、全ての不平衡のバッテリモジュールを同時に調整することができる。
【００４３】
ＥＣＵ４８０は、バス４８２を介して制御装置４７０に連結されると共に、制御装置４７０から読み取られたデータを処理することができる。ＥＣＵ４８０は、更に、データを表示することができるか、及び／または、更なる処理のために、データを他の装置（図示せず）に送信することができる。有利に、バッテリセルのための平衡化技術及びバッテリモジュールのための平衡化技術は、不平衡が発生する場合に、バッテリ管理システム４００の効率を増加させるために使用される。従って、対応するバッテリセル、または対応するバッテリモジュールは、損傷（damage）から保護される。その結果として、バッテリパックの寿命は、延長され得る。
【００４４】
バッテリ管理システム４００に含まれるＥＣＵ４４１〜４４６、平衡用回路４６１〜４６６、制御装置４７０、及びＥＣＵ４８０は、任意である。一実施例において、平衡用回路４６１〜４６６及び制御装置４７０は省略されると共に、対応する機能は、ソフトウェアによって実行される。例えば、ＥＣＵ４８０は、ＥＣＵ４４１〜４４６を介して、制御装置４３１〜４３６からデータを読み取ることができると共に、制御装置４３１〜４３６は、異なる問題を解決するために、上で説明された措置を講じることができる。バス４８２は、この状況において省略され得る。別の実施例において、ＥＣＵ４４１〜４４６、平衡用回路４６１〜４６６、制御装置４７０、及びＥＣＵ４８０は、省略されると共に、制御装置４３１〜４３６は、異なる問題を解決するために、上で説明された措置を講じることができる。
【００４５】
図５は、本発明の一実施例によるバッテリパック５００、例えば鉛蓄電池パックを例証する。一実施例において、バッテリ管理システム２００、３００、または４００は、バッテリパック５００のために使用される。バッテリパック５００は、複数のバッテリモジュール、例えば直列に連結されるバッテリモジュール５０１〜５０６を有することができる。各バッテリモジュールは、２つの電極を有している。バッテリモジュール５０１〜５０６の各々の電圧は、２つの電極を介して監視され得る。例えば、バッテリモジュール５０１は、電極５３０及び電極５３１を介して監視され得ると共に、バッテリモジュール５０６は、電極５３５及び電極５３６を介して監視され得る。
【００４６】
一実施例において、各バッテリモジュールは、複数のバッテリセル、例えば直列に連結されるバッテリセル５１１〜５１６を含む。各バッテリセルは、２つの電極を有している。バッテリセル５１１〜５１６の各々の電圧は、２つの電極を介して監視され得る。例えば、バッテリセル５１１は、電極５２０及び電極５２１を介して監視され得ると共に、バッテリセル５１６は、電極５２５及び電極５２６を介して監視され得る。
【００４７】
図６は、本発明の一実施例による、バッテリパックのためのバッテリ管理システムによって実行される動作のフローチャート６００を例証する。図６は、図４と組み合わせて説明される。
【００４８】
ブロック６０１において、制御装置４３１〜４３６は、バッテリモジュール４１１〜４１６内のバッテリセルのパラメータ、例えばバッテリセルの電圧及び／または温度を監視することができる。制御装置４７０は、バッテリモジュール４１１〜４１６のパラメータ、例えばバッテリモジュール４１１〜４１６の電圧及び／または温度を監視することができる。
【００４９】
ブロック６１０において、もし異常状態がバッテリセルに発生するならば、制御装置４３１〜４３６は、対応するバッテリセルを保護する一定の措置を講じることができる。もしＯＶ状態が発生するならば、制御装置４３１〜４３６は、ＯＶのバッテリセルが充電されることを無効にするように、対応する平衡用ユニット４２１〜４２６を制御することができる。もしＵＶ状態が発生するならば、制御装置４３１〜４３６は、ＵＶのバッテリセルが放電されることを無効にするように、対応する平衡用ユニット４２１〜４２６を制御することができる。もしＯＴ状態が発生するならば、制御装置４３１〜４３６は、ＯＴのバッテリセルの充電電流または放電電流を減少させるように、あるいは、更にＯＴのバッテリセルの充電または放電を停止させるように、対応する平衡用ユニット４２１〜４２６を制御することができる。有利に、制御装置４３１〜４３６は、バッテリ管理システム４００の効率を向上させるために、対応する平衡用ユニット４２１〜４２６を同時に制御することができる。
【００５０】
ブロック６２０において、制御装置４３１〜４３６は、バッテリセルの間の電圧差、例えばΔＶＣを計算すると共に、ΔＶＣをしきい値ＶＴＨＣと比較することができる。もしΔＶＣがＶＴＨＣより大きいならば、不平衡が発生する。一実施例において、制御装置４３１〜４３６は、平衡が達成されるまで、熱管理目的のために、電圧差の優先順位に従って、不平衡のバッテリセルの電圧を調整するように、平衡用ユニット４１１〜４１６内の平衡用回路を制御することができる。別の実施例において、もし熱問題を解決するために冷却器またはファンが含まれるならば、制御装置４３１〜４３６は、不平衡のバッテリセルを同時に調整することができる。
【００５１】
更に具体的には、受動的モードで、ΔＶＣがしきい値ＶＴＨＣに減少するまで、対応する平衡用回路は、放電期間の間に、より高い電圧を有するバッテリセルを放電することができるか、または、充電期間の間に、１つ以上の周期において、より高い電圧を有するバッテリセルをバイパスすることができる。能動的モードで、ΔＶＣがしきい値ＶＴＨＣに減少するまで、より高い電圧を有するバッテリセルのエネルギーは、変圧器（図示せず）を介して、より低い電圧を有するバッテリセルに転送され得る。
【００５２】
ブロック６３０において、制御装置４７０は、バッテリモジュールの間の電圧差、例えばΔＶＭを計算することができると共に、ΔＶＭをしきい値ＶＴＨＭと比較することができる。もしΔＶＭがＶＴＨＭより大きいならば、不平衡が発生する。一実施例において、制御装置４７０は、平衡が達成されるまで、熱管理目的のために、電圧差の優先順位に従って、不平衡のバッテリモジュールの電圧を調整するように、対応する平衡用回路４６１〜４６６を制御することができる。別の実施例において、もし熱問題を解決するために冷却器またはファンが含まれるならば、制御装置４７０は、不平衡のバッテリモジュールを同時に調整することができる。
【００５３】
更に具体的には、受動的モードで、ΔＶＭがしきい値ＶＴＨＭに減少するまで、対応する平衡用回路は、放電期間の間に、より高い電圧を有するバッテリモジュールを放電することができるか、または、充電期間の間に、１つ以上の周期において、より高い電圧を有するバッテリモジュールをバイパスすることができる。能動的モードで、ΔＶＭがしきい値ＶＴＨＭに減少するまで、より高い電圧を有するバッテリモジュールのエネルギーは、変圧器（図示せず）を介して、より低い電圧を有するバッテリモジュールに転送され得る。
【００５４】
有利に、平衡化技術は、複数のバッテリセル及び／または複数のバッテリモジュールの電圧を、電圧差の優先順位に従って調整するために、あるいはバッテリ管理システム４００の効率を向上させるように同時に調整するために、使用され得る。
【００５５】
図７は、本発明の一実施例による電動の乗り物７００（例えば自動車）の構成図を例証する。図７は、他の図面と組み合わせて説明される。電動の乗り物７００は、示された構成要素に加えて、他の良く知られている構成要素を備えることができる。
【００５６】
一実施例において、電動の乗り物７００は、鉛蓄電池パック７０１、バッテリ管理システム７０２、制御回路７０３、及びエンジン７０４を備えることができる。鉛蓄電池パック７０１は限定ではなく、他の種類のバッテリパックが使用され得る。バッテリ管理システム２００、３００、または４００が、バッテリ管理システム７０２として使用され得る。一実施例において、バッテリ管理システム７０２、及び鉛蓄電池パック７０１は、１つの集積回路（ＩＣ）に統合され得る。制御回路７０３は、鉛蓄電池パック７０１からエンジン７０４までの電力供給を制御することができる。エンジン７０４は、電動の乗り物７００にエネルギーを供給することができる。
【００５７】
有利に、バッテリ管理システム７０２は、適時に、複数のバッテリセル及び／または複数のバッテリモジュールの平衡をとるために、平衡化技術を使用すると共に、従って、鉛蓄電池パック７０１は、不平衡が発生する場合に、損傷することから保護され得る。従って、鉛蓄電池パック７０１の寿命は増加し得ると共に、電動の乗り物７００の信頼性は拡張され得る。
【００５８】
図８は、本発明の一実施例による、バッテリパック、例えば鉛蓄電池パックのためのバッテリ管理システム８００の構成図を例証する。セル間（inter-cell）制御装置８５０は、バッテリパックの寿命を増加させると共に、バッテリパックのコストを減少させるために使用される。図８は、図２Ｂと共に説明される。
【００５９】
一実施例において、バッテリパックは、直列に連結される１つ以上のバッテリモジュールを有することができる。図８の例において、バッテリパックは、直列に連結される２つのバッテリモジュール８４１及び８４２を有することができる。図８において例証されたように、バッテリモジュール８４１は、６つのバッテリセル８０１〜８０６を含むことができると共に、バッテリモジュール８４２は、６つのバッテリセル８０７〜８１２を含むことができる。バッテリセル８０１〜８１２の各々は、それぞれの平衡用回路に連結される。一実施例において、平衡用回路８２１〜８３２の各々は、図２Ｂにおける平衡用回路２００Ｂの構造を使用することができる。更に具体的には、平衡用回路は、抵抗器、例えば抵抗器２８１、及び直列に連結されるスイッチ、例えばスイッチ２８２を含むことができる。バッテリセルの数、バッテリモジュールの数、及び平衡用回路の数は、ここでは限定されていないと共に、異なるアプリケーションの要求に基づいて変化し得る。２ボルトのバッテリセルの例が、詳細に以下で説明されることになる。
【００６０】
セル間制御装置８５０は、平衡用回路８２１〜８３２、及びバッテリセル８０１〜８１２に連結され、バッテリセル８０１〜８１２のパラメータ、例えばバッテリセル８０１〜８１２の電圧、電流、及び／または温度を監視することができると共に、不平衡が発生する場合に、平衡用回路８２１〜８３２を制御することができ、そして、更に、異常状態が発生する場合に、保護動作を誘発することができる。一実施例において、セル間制御装置８５０は、バッテリセル８０１〜８１２の電圧を監視することができると共に、バッテリモジュール８４１及び８４２におけるバッテリセル８０１〜８１２の内のいずれか２つのバッテリセルの間の電圧差を計算することができる。この状況において、セル間制御装置８５０は、たとえバッテリセルが異なるバッテリモジュール内にあるとしても、いずれか２つのバッテリセルの間に不平衡が発生するかどうかを判定することができる。その結果、セル平衡化の効率は改善され得る。バッテリセル８０１〜８１２の内のいずれか２つのバッテリセルの間に不平衡が発生する場合に、セル間制御装置８５０は、バッテリセルの電圧を調整するように、対応する平衡用回路８２１〜８３２を制御することができる。一実施例において、不平衡は、セル間制御装置８５０によって検出され得る。例えば、セル間制御装置８５０は、不平衡が発生するかどうかを判定するために、しきい値ＶＴＨ１を強制（enforce）することができる。もしバッテリセル８０１〜８１２の内のいずれか２つのバッテリセルの間の電圧差がしきい値ＶＴＨ１より大きいならば、セル間制御装置８５０は、不平衡が存在すると判定する。セル間制御装置８５０は、不平衡のバッテリセルの電圧の調整を制御するために、対応する平衡用回路を始動することができる。
【００６１】
一例として、セル間制御装置８５０によって検出された、バッテリモジュール８４１内のバッテリセル８０１の電圧、及びバッテリモジュール８４２内のバッテリセル８０７の電圧は、それぞれ、Ｖ１及びＶ２、例えば２．１ボルト及び２．０ボルトに等しい。もしバッテリセル８０１とバッテリセル８０７との間の電圧差ΔＶ１２がしきい値ＶＴＨ１、例えば０．０２ボルトより大きいならば、セル間制御装置８５０は、バッテリセル８０１とバッテリセル８０７との間に不平衡が発生すると判定する。この状況において、セル間制御装置８５０は、バッテリセル８０１とバッテリセル８０７との間の平衡が達成されるまで、例えばバッテリセル８０１とバッテリセル８０７との間の電圧差ΔＶ１２がしきい値ＶＴＨ１より大きくない状態になるまで、平衡用回路８２１及び８２７を制御することができる。一実施例において、受動的モードで、ΔＶ１２がしきい値ＶＴＨ１に減少するまで、平衡用回路８２１は、放電期間の間に、バッテリセル８０１を放電することができるか、または、充電期間の間に、バッテリセル８０１をバイパスすることができる。平衡用回路８２１〜８３２の各々は、図２Ｂにおける平衡用回路の構造を使用することができる。セル間制御装置８５０は、平衡用回路８２１に含まれるスイッチ２８２に制御信号を送信することができると共に、平衡用回路８２１内のスイッチ２８２は、１つ以上の周期においてターンオンされ得る。従って、放電期間において、放電電流は、平衡用回路８２１に含まれる抵抗器２８１及びスイッチ２８２を流れることができる。その結果、Ｖ１は、削減され得る。充電期間において、充電電流は、平衡用回路８２１に含まれる抵抗器２８１及びスイッチ２８２を流れることができる。一度ΔＶ１２がしきい値ＶＴＨ１より大きくない状態になると、バッテリセル８０１とバッテリセル８０７との間の平衡が達成されると共に、セル間制御装置８５０は、バッテリセル８０１を放電すること、またはバッテリセル８０１をバイパスすることを中止するために、平衡用回路８２１内のスイッチ２８２をターンオフすることができる。
【００６２】
もし不平衡が複数のバッテリセルを横断して発生するならば、セル間制御装置８５０は、それらのバッテリセルの間の電圧差を計算することができると共に、電圧差に優先順位をつけることができる。一実施例において、最も大きな電圧差は、最も高い優先順位を与えられ得ると共に、最も小さな電圧差は、最も低い優先順位を与えられ得るので、従って、電圧差が大きくなるほど、より高い優先順位を与えられる。セル間制御装置８５０は、それらのそれぞれの優先順位に従って、不平衡のバッテリセルを調整することができる。もし２つ以上の電圧差が同じ優先順位を有しているならば、セル間制御装置８５０は、不平衡のセルの電圧を調整するように、対応する平衡用回路を同時に制御することができる。別の実施例において、もし熱問題を解決するために冷却器またはファンが含まれるならば、セル間制御装置８５０は、電圧差の優先順位を決定しないか、及び／または提供しないであろうと共に、全ての不平衡のバッテリセルを同時に調整することができる。
【００６３】
更に、セル間制御装置８５０は、バッテリセル８０１〜８１２の各々のパラメータ、例えばバッテリセル８０１〜８１２の各々の電流、電圧、及び温度を監視することができる。セル間制御装置８５０は、更に、それらに限定されないが、過電圧（over-voltage：ＯＶ）状態、電圧不足（under-voltage：ＵＶ）状態、過熱（over-temperature：ＯＴ）状態、放電過電流（discharge over current：ＤＯＣ）状態、及び充電過電流（charging over current：ＣＯＣ）状態を含む異常状態を検出することができる。もし異常状態が発生するならば、セル間制御装置８５０は、バッテリセル８０１〜８１２の放電または充電を終了するために、鉛蓄電池パック内の放電スイッチ８６１をターンオフするための制御信号を生成することができるか、及び／または、鉛蓄電池パック内の充電スイッチ８６２をターンオフするための制御信号を生成することができる。
【００６４】
一実施例において、セル間制御装置８５０は、バッテリセル８０１〜８１２の各々の電圧を監視することができると共に、それらの電圧を、セル間制御装置８５０によって設定される所定のしきい値ＶＯＶ及びＶＵＶと比較することができ、そして過電圧状態または電圧不足状態が発生するかどうかを判定することができる。セル間制御装置８５０は、更に、検知抵抗器８７２の電圧を監視することができると共に、その電圧を、セル間制御装置８５０によって設定される所定のしきい値ＶＣＯＣ及びＶＤＯＣと比較することができ、そして充電過電流状態または放電過電流状態が発生するかどうかを判定することができる。セル間制御装置８５０は、更に、セル８０１〜８１２の各々に連結されるサーミスタ（図８には図示せず）の電圧を監視することができると共に、その電圧を、セル間制御装置８５０によって設定される所定のしきい値ＶＯＴと比較することができ、そして過熱状態が発生するかどうかを判定することができる。もしこれらのセル電圧の内の１つが所定のしきい値ＶＯＶより大きいならば、過電圧（ＯＶ）状態が発生すると共に、セル間制御装置８５０は、バッテリセル８０１〜８１２の充電を終了するために、充電スイッチ８６２をターンオフするための制御信号を生成することができる。もしこれらのセル電圧の内の１つが所定のしきい値ＶＵＶより小さいならば、電圧不足（ＵＶ）状態が発生すると共に、セル間制御装置８５０は、バッテリセル８０１〜８１２の放電を終了するために、放電スイッチ８６１をターンオフするための制御信号を生成することができる。もし検知抵抗器８７２の電圧が充電期間の間所定のしきい値ＶＣＯＣより大きいならば、その場合に、充電過電流（ＣＯＣ）状態が発生すると共に、セル間制御装置８５０は、バッテリセル８０１〜８１２の充電を終了するために、充電スイッチ８６２をターンオフするための制御信号を生成することができる。もし検知抵抗器８７２の電圧が放電期間の間所定のしきい値ＶＤＯＣより大きいならば、放電過電流（ＤＯＣ）状態が発生すると共に、セル間制御装置８５０は、バッテリセル８０１〜８１２の放電を終了するために、放電スイッチ８６１をターンオフするための制御信号を生成することができる。もしサーミスタの電圧が所定のしきい値ＶＯＴより大きいならば、過熱（ＯＴ）状態が発生すると共に、セル間制御装置８５０は、バッテリセル８０１〜８１２の放電及び／または充電を終了するために、放電スイッチ８６１及び／または充電スイッチ８６２をターンオフするための制御信号を生成することができる。
【００６５】
有利に、セル間制御装置８５０は、バッテリパック内のバッテリセル８０１〜８１２の間の不平衡を監視すると共に、異なるバッテリモジュール内にあるとしても、バッテリセル８０１〜８１２の内のいずれか２つのバッテリセルの間の電圧差を計算し、そして不平衡のバッテリセルの電圧を調整するように、対応する平衡用回路を制御することができる。更に、セル間制御装置８５０は、異常状態がバッテリセル８０１〜８１２に発生することを検出することができると共に、バッテリセルを損傷することから保護するために、バッテリセル８０１〜８１２の放電及び／または充電を終了するように、放電スイッチ８６１及び／または充電スイッチ８６２をターンオフするための制御信号を生成することができる。従って、バッテリパックのバッテリ寿命は増加し得る。
【００６６】
図９は、本発明の別の実施例による、バッテリパック、例えば鉛蓄電池パックのためのバッテリ管理システム９００の構成図を例証する。図９は、図２Ｂ及び図３と組み合わせて説明される。
【００６７】
一実施例において、バッテリパックは、複数のバッテリモジュールを有することができる。図９の例では、直列に連結される６個のバッテリセル９０１〜９０６を含むバッテリモジュールが示される。バッテリセル９０１〜９０６の各々は、平衡用回路９２１Ａ〜９２６Ａの内の１つに連結され得る。制御装置９３０は、バッテリセル９０１〜９０６、及び平衡用回路９２１Ａ〜９２６Ａに連結され得ると共に、バッテリセル９０１〜９０６のパラメータ、例えばバッテリセル９０１〜９０６の電圧を監視することができる。図３における構成要素と同じ参照符号が付与された構成要素は同様の機能を有していると共に、ここでは繰り返し説明されないであろう。
【００６８】
一実施例において、過電圧（ＯＶ）検出回路９６０は、バッテリモジュールの端子に連結され得ると共に、バッテリパック内のバッテリモジュールの電圧を監視することができる。ＯＶ検出回路９６０は、更に、バッテリモジュールの端子に連結されるモジュールＯＶ平衡用回路９６２に連結され得る。一実施例において、モジュールＯＶ平衡用回路９６２は、バッテリパックのコストを減少させるために、図２Ｂにおいて説明された平衡用回路の構造を使用することができる。更に具体的には、モジュールＯＶ平衡用回路９６２は、図２Ｂにおいて示されたように、抵抗器２８１、及び直列に連結されるスイッチ２８２を含むことができる。
【００６９】
一実施例において、ＯＶ検出回路９６０は、バッテリモジュールの電圧を監視することができると共に、過電圧状態が発生するかどうかを判定することができる。更に具体的には、ＯＶ検出回路９６０は、所定のしきい値ＶＴＨＯＶ、例えば１２ボルトのバッテリモジュールに関しては１４．７６ボルトを設定することができる。ＯＶ検出回路９６０は、バッテリモジュールの電圧を監視することができると共に、検出された電圧を所定のしきい値ＶＴＨＯＶと比較することができ、そして検出された電圧が所定のしきい値ＶＴＨＯＶより大きい場合に、過電圧状態が発生すると判定することができる。過電圧状態に対する応答において、ＯＶ検出回路９６０は、モジュールＯＶ平衡用回路９６２に対して、モジュールＯＶ平衡用回路９６２に含まれるスイッチ２８２をスイッチオンするための制御信号を生成することができる。従って、スイッチ２８２及び抵抗器２８１を含むバイパス経路がバッテリモジュールの端子の間に確立され得る。この状況において、バッテリモジュールの電圧がしきい値ＶＴＨＯＶより大きくない状態になるまで、モジュールＯＶ平衡用回路９６２は、充電モードが終了する場合に、バッテリモジュールを放電することができるか、または、モジュールＯＶ平衡用回路９６２は、充電モードの間に、１つ以上の周期において、バッテリモジュールをバイパスすることができる。
【００７０】
ＯＶ検出回路９６０は、様々な数のバッテリセルを含むバッテリモジュールを監視するために使用され得る。従って、所定のしきい値ＶＴＨＯＶは、バッテリモジュール内のバッテリセルの数に基づいて設定され得ると共に、例えば、１２個のバッテリセルを含み、２４ボルトのバッテリモジュール電圧を有するバッテリモジュールに関しては、２６ボルトに設定される。更に、モジュールＯＶ平衡用回路９６２内に含まれる抵抗器の抵抗は、バッテリ管理システム９００の効率を向上させるために、バイパス電流を調整するように、バッテリモジュール内のバッテリセルの数に従って設定され得る。
【００７１】
有利に、モジュールＯＶ平衡用回路９６２は、バッテリモジュール電圧を調整することができると共に、平衡用回路９２１Ａ〜９２６Ａは、バッテリモジュール内のバッテリセルの電圧を同時に調整することができる。従って、バッテリ管理システム９００の応答速度（response rate）は増加することができ、バッテリ管理システム９００の効率は改善されることができ、そしてバッテリパックの寿命は増加することができる。
【００７２】
図１０は、本発明の一実施例による、バッテリパック、例えば鉛蓄電池パックのためのバッテリ管理システムによって実行される動作のフローチャート１０００を例証する。図１０は、図９と組み合わせて説明される。
【００７３】
ブロック１００１において、制御装置９３０は、図９において例証されたように、例えばバッテリモジュール内の複数のバッテリセル９０１〜９０６のパラメータ、例えばバッテリセル９０１〜９０６の電圧を監視することができると共に、ＯＶ検出回路９６０は、バッテリモジュールの電圧ＶＭを監視する。
【００７４】
ブロック１１００において、ＯＶ検出回路９６０は、過電圧状態が発生するかどうかを判定することができる。例えば、ＯＶ検出回路９６０は、バッテリモジュール電圧ＶＭを監視することができると共に、ＶＭを所定のしきい値ＶＴＨＭＯＶと比較することができる。バッテリモジュール電圧ＶＭが所定のしきい値ＶＴＨＭＯＶより大きい場合に、過電圧状態が検出される。ＯＶ検出回路９６０は、バッテリモジュール電圧ＶＭを調整するように、モジュールＯＶ平衡用回路９６２を制御することができる。更に具体的には、モジュールＯＶ平衡用回路９６２は、バッテリモジュール電圧ＶＭが所定のしきい値ＶＴＨＭＯＶに減少するまで、バッテリモジュールを放電することができるか、またはバイパスすることができる。更に、所定のしきい値ＶＴＨＭＯＶは、過電圧状態がバッテリモジュール内のセルの数に関係なく検出されることができるように、バッテリモジュール内のセルの数に従って設定され得ると共に、同様に、モジュールＯＶ平衡用回路９６２内の抵抗器の抵抗は、バイパス電流が調整されることができ、そしてバッテリ管理システム９００の効率が改善されることができるように、バッテリモジュール内のセルの数に従って設定され得る。
【００７５】
ブロック１２００において、制御装置９３０は、複数のバッテリセルの内のいずれか２つのバッテリセルの間の電圧差、例えばΔＶＣＥＬＬを計算することができると共に、電圧差ΔＶＣＥＬＬを所定のしきい値ＶＴＨＣＥＬＬと比較することができる。ΔＶＣＥＬＬが所定のしきい値ＶＴＨＣＥＬＬより大きい場合に、不平衡の状態が複数のバッテリセルを横断して発生する。制御装置９３０は、不平衡のセルの電圧を調整するように、対応する平衡用回路を制御することができる。
【００７６】
更に具体的には、電圧差ΔＶＣＥＬＬが所定のしきい値ＶＴＨＣＥＬＬに減少するまで、対応する平衡用回路は、放電期間の間に、より高い電圧を有するバッテリセルを放電するか、もしくは、充電期間の間に、１つ以上の周期において、より高い電圧を有するバッテリセルをバイパスすることができる。
【００７７】
有利に、複数の平衡用回路及びモジュールＯＶ平衡用回路は、バッテリ管理システム９００の効率を向上させるために、複数のバッテリセル及び／または複数のバッテリモジュールの電圧を同時に調整するのに利用され得る。
【００７８】
従って、本発明による実施例は、鉛蓄電池パックのようなバッテリパックのためのバッテリ管理システムを提供する。バッテリ管理システムは、直列に連結される複数のバッテリセルの電圧を検出すると共に、もし不平衡がバッテリセルの間に発生するならばバッテリセルの電圧を調整するように、複数の平衡用回路を制御するための複数の制御装置を含むことができる。もし異常状態がバッテリセルに発生するならば、その制御装置は、バッテリセルを保護する措置を講じることができる。平衡化技術のおかげで、バッテリセルは損傷から保護される。従って、バッテリ管理システムの効率は、改善され得ると共に、バッテリ寿命は、延長され得る。
【００７９】
バッテリ管理システムは、更に、直列に連結されるバッテリモジュールの電圧を検出すると共に、もし不平衡がバッテリモジュールの間に発生するならば、バッテリモジュールの電圧を調整するように、複数の平衡用回路を制御するための制御装置を備えることができる。平衡化技術のおかげで、バッテリモジュールは損傷から保護される。従って、バッテリ管理システムの効率は、改善され得ると共に、バッテリ寿命は、延長され得る。
【００８０】
上述の説明および図面は本発明の実施形態を表すが、添付の請求項によって定義された本発明の原理の精神および範囲から逸脱することなしに、様々な追加、修正、及び置換がこれらの実施形態に加えられる可能性があることが、理解されるであろう。当業者は理解することであろうが、本発明の実施において、形、構造、配列、割合、材料、要素、およびコンポーネント、及びその他についての多くの修正が使用された状態で、本発明が使用され得ると共に、これらの多くの修正は、本発明の原理から逸脱することなしに、特に、特定の環境および動作要件に適合されている。したがって、ここで開示された実施形態は、全ての点において例示的であり限定的でないと共に、添付の請求項、及びそれらの法律上の等価物によって示された発明の範囲内にあると考えられるべきであり、上述の説明に限定されない。
【符号の説明】
【００８１】
１００    鉛蓄電池パック
１０１〜１０４    バッテリモジュール
１１１〜１１６    バッテリセル
１２０、１２９    電極
２００    バッテリ管理システム
２００Ｂ    平衡用回路
２００Ｃ    平衡用ユニット
２１１〜２１６    バッテリモジュール
２２０    平衡用ユニット
２２１〜２２６    平衡用回路
２３０    制御装置
２４０    電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２５０    バス
２８１    抵抗器
２８２    スイッチ
２９０    一次巻線
２９０Ａ〜２９６Ａ    スイッチ
２９１〜２９６    二次巻線
２９１Ａ〜２９６Ａ    スイッチ
３００    バッテリ管理システム
３０１〜３０６    バッテリセル
３１０    バッテリモジュール
３１１〜３１６    抵抗器
３２０    平衡用ユニット
３２１〜３２６    スイッチ
３２１Ａ〜３２６Ａ    平衡用回路
３３０    制御装置
３４０    電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３５０    バス
４００    バッテリ管理システム
４１１〜４１６    バッテリモジュール
４２１〜４２６    平衡用ユニット
４３１〜４３６    制御装置
４４１〜４４６    電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４５１〜４５６    結合器
４６０    平衡用ユニット
４６１〜４６６    平滑用回路
４７０    制御装置
４８０    ＥＣＵ
４８１    バス
４８２    バス
４９１〜４９６    バス
５００    バッテリパック
５０１〜５０６    バッテリモジュール
５２０〜５２６、５３０〜５３６    電極
５１１〜５１６    バッテリセル
７００    電動の乗り物
７０１    鉛蓄電池パック
７０２    バッテリ管理システム
７０３    制御回路
７０４    エンジン
８００    バッテリ管理システム
８０１〜８１２    バッテリセル
８２１〜８３２    平衡用回路
８４１、８４２    バッテリモジュール
８５０    セル間（inter-cell）制御装置
８６１    放電スイッチ
８６２    充電スイッチ
８７２    検知抵抗器
９００    バッテリ管理システム
９０１〜９０６    バッテリセル
９２１Ａ〜９２６Ａ    平衡用回路
９３０    制御装置
９６０    過電圧（ＯＶ）検出回路
９６２    モジュールＯＶ平衡用回路
【図１】
2012010584.tif 000003
【図２Ａ】
2012010584.tif 000004
【図２Ｂ】
2012010584.tif 000005
【図２Ｃ】
2012010584.tif 000006
【図３】
2012010584.tif 000007
【図４】
2012010584.tif 000008
【図５】
2012010584.tif 000009
【図６】
2012010584.tif 000010
【図７】
2012010584.tif 000011
【図８】
2012010584.tif 000012
【図９】
2012010584.tif 000013
【図１０】
2012010584.tif 000014
【外国語明細書】
2012010584.tif 000015
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