JP7764683B2 - 電圧生成装置、バッテリー管理装置およびバッテリー管理方法 - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２１年２月２２日に出願された韓国特許出願第１０－２０２１－００２３６３９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全ての内容は、本明細書の一部として含まれる。

本開示は、バッテリー管理装置に関する。

最近、二次電池に対する研究開発が活発に行われている。ここで、二次電池は、充放電が可能な電池であって、従来のＮｉ／Ｃｄバッテリー、Ｎｉ／ＭＨバッテリーなどと最近のリチウムイオンバッテリーとを全て含む意味である。二次電池のうちリチウムイオンバッテリーは、従来のＮｉ／Ｃｄバッテリー、Ｎｉ／ＭＨバッテリーなどに比べてエネルギー密度が遥かに高いという利点がある。また、リチウムイオンバッテリーは、小型、軽量で製作することができ、移動機器の電源として使用され、最近には電気自動車両の電源に使用範囲が拡張され、次世代エネルギー貯蔵媒体として注目を浴びている。

一方、リチウムイオンバッテリーの場合、充電又は放電時に過電流が流れるようになると、バッテリー内部の温度が上昇するようになり、ひどい場合、バッテリーが装着された車両の火事につながる可能性がある。このような状況を防止するために、バッテリーに過電流が流れるか否かを持続的に判断する過電流検出機能が必要であり、過電流検出機能の動作無欠性も保障しなければならない実情である。

本文書に開示された実施形態の一目的は、バッテリーの過電流検出機能の動作を診断できるバッテリー管理装置の提供を目的とする。

本文書に開示された実施形態の技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されず、言及されていないさらに他の技術的課題は、以下の記載から当業者に明確に理解され得る。

本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置は、バッテリーに連結されるシャント抵抗及び前記シャント抵抗に印加される電圧の大きさに相応する差を有する第１出力値及び第２出力値を生成する電圧生成部を含み、前記第１出力値及び前記第２出力値の差は、前記シャント抵抗に充電過電流又は放電過電流が流れる場合に、前記シャント抵抗に印加される電圧の大きさに相応してよい。

一実施形態において、前記電圧生成部は、前記シャント抵抗に前記充電過電流又は放電過電流が流れない状態で、前記第１出力値及び第２出力値を生成してよい。

一実施形態において、前記電圧生成部は、前記シャント抵抗に充電過電流が流れる場合に、前記シャント抵抗に印加される電圧の大きさ及び前記バッテリーの電圧の差の値である前記第１出力値を生成してよく、前記バッテリーの電圧と同一の値である前記第２出力値を生成してよい。

一実施形態において、前記電圧生成部は、前記バッテリーの電圧と同一の値である前記第１出力値を生成してよく、前記シャント抵抗に放電過電流が流れる場合に、前記シャント抵抗に印加される電圧の大きさ及び前記バッテリーの電圧の差の値である前記第２出力値を生成してよい。

一実施形態において、前記第１出力値と前記第２出力値が入力され、前記シャント抵抗に過電流が流れるか否かを判断する判断部をさらに含んでよい。

一実施形態において、前記判断部は、前記第１出力値と前記第２出力値が入力されて増幅させる増幅器、前記増幅器の出力を基準値と比べる比較器、及び前記増幅器又は前記比較器の出力に基づいて前記シャント抵抗に充電過電流又は放電過電流が流れるか否かを判断するコントローラを含んでよい。

一実施形態において、前記電圧生成部は、複数の抵抗及び複数のスイッチを含んでよく、前記複数のスイッチは、ＮＰＮ型ＢＪＴ、ＰＮＰ型ＢＪＴ、ＭＯＳＦＥＴのいずれか一つであってよい。

本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置は、バッテリーに連結されるシャント抵抗、前記シャント抵抗と第１ノードで連結される第１抵抗、前記第１抵抗と第２ノードで連結される第２抵抗、前記シャント抵抗と第３ノードで連結される第３抵抗、前記第３抵抗と第４ノードで連結される第４抵抗、前記第２抵抗と連結される第１スイッチ、前記第４抵抗と連結される第２スイッチ、及び前記第２ノードの電圧と前記第４ノードの電圧が入力され、前記シャント抵抗に過電流が流れるか否かを判断する判断部を含んでよい。

一実施形態において、前記判断部は、前記第２ノードの電圧と前記第４ノードの電圧が入力され、その差を増幅させる増幅器、前記増幅器の出力を基準値と比べる比較器、及び前記増幅器又は前記比較器の出力に基づいて前記シャント抵抗に充電過電流又は放電過電流が流れるか否かを判断するコントローラを含んでよい。

一実施形態において、前記コントローラは、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを制御してよく、充電過電流の検出のために、前記第１スイッチを短絡させて前記第２スイッチを開放させてよく、放電過電流の検出のために、前記第１スイッチを開放させて前記第２スイッチを短絡させてよい。

一実施形態において、前記コントローラは、前記バッテリーが充電又は放電される状態の場合に、前記第１スイッチと前記第２スイッチの両方を開放させてよい。

一実施形態において、前記シャント抵抗に連結されるリレーをさらに含んでよく、前記リレーは、前記コントローラの制御信号に応じて制御されてよく、前記コントローラは、前記第１スイッチ又は前記第２スイッチが短絡される場合に、前記リレーを開放させてよい。

一実施形態において、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチは、ＰＮＰ型ＢＪＴ、ＮＰＮ型ＢＪＴ、ＭＯＳＦＥＴのいずれか一つであってよい。

一実施形態において、前記第１抵抗と前記第２抵抗の大きさは、前記第２ノードの電圧の大きさと前記バッテリーの電圧の大きさとの差が前記バッテリーの充電過程で過電流が流れる場合に、前記シャント抵抗に印加される電圧の大きさに相応するように設定されてよく、前記第３抵抗と前記第４抵抗は、前記第４ノードの電圧の大きさと前記バッテリーの電圧の大きさとの差が前記バッテリーの放電過程で過電流が流れる場合に、前記シャント抵抗に印加される電圧の大きさに相応するように設定されてよい。

本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置は、バッテリーの過電流検出機能の動作を診断することができる。

本文書に開示された一実施形態によるバッテリーパックを示す図である。 本文書に開示された実施形態によるバッテリー管理装置を示す図である。 本文書に開示された実施形態によるバッテリー管理装置を示す図である。 本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置において、電圧生成部を具体的に説明するための図である。 本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置において、判断部を説明するための図である。

以下、本文書に開示された実施形態を例示的な図面を通じて詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加するに当たり、同一の構成要素に対しては、たとえ他の図面上に表示されても、できる限り同一の符号を有するように留意しなければならない。また、本文書に開示された実施形態を説明するに当たり、関連した公知の構成又は機能に対する具体的な説明が、本文書に開示された実施形態に対する理解を妨害すると判断される場合、その詳細な説明は省略する。

本文書に開示された実施形態の構成要素を説明するに当たり、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用してよい。このような用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語により当該構成要素の本質や順番、又は順序などが限定されるものではない。また、特に定義されない限り、技術的や科学的な用語を含めて、ここで用いられる全ての用語は、本文書に開示された実施形態の属する技術分野における通常の知識を有する者にとって一般的に理解される意味と同一の意味を有する。一般的に用いられる辞典に定義されている用語と同様の用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味として解釈されなければならず、本出願において明らかに定義されていない限り、理想的かつ過度に形式的な意味に解釈されるものではない。

図１は、本文書に開示された一実施形態によるバッテリーパックを示す図である。

図１を参照すれば、本文書に開示された一実施形態によるバッテリーパック１０は、バッテリーモジュール１００、バッテリー管理装置２００、及びリレー３００を含んでよい。

バッテリーモジュール１００は、複数のバッテリーセル１１０、１２０、１３０、１４０を含んでよい。図１では、複数のバッテリーセルが４個であると示されたが、これに限定されるものではなく、バッテリーモジュール１００は、ｎ（ｎは、２以上の自然数）個のバッテリーセルを含んで構成されてよい。バッテリーモジュール１００は、対象装置（未図示）に電源を供給することができる。このために、バッテリーモジュール１００は、対象装置と電気的に連結されてよい。ここで、対象装置は、複数のバッテリーセル１１０、１２０、１３０、１４０を含むバッテリーパック１０から電源が供給されて動作する電気的、電子的、又は機械的な装置を含んでよく、例えば、対象装置は、電気自動車（ＥＶ）であってよいが、これに限定されるものではない。

複数のバッテリーセル１１０、１２０、１３０、１４０は、リチウムイオン（Ｌｉ－ｉｏｎ）電池、リチウムイオンポリマー（Ｌｉ－ｉｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）電池、ニッケルカドミウム（Ｎｉ－Ｃｄ）電池、ニッケル水素（Ｎｉ－ＭＨ）電池などであってよく、これに限定されない。一方、図１では、バッテリーモジュール１００が一個である場合として示されるが、実施形態に応じて、バッテリーモジュール１００は複数個で構成されてもよい。

バッテリー管理装置２００は、バッテリーモジュール１００の状態及び／又は動作を管理及び／又は制御することができる。例えば、バッテリー管理装置２００は、バッテリーモジュール１００に含まれる複数のバッテリーセル１１０、１２０、１３０、１４０の状態及び／又は動作を管理及び／又は制御することができる。バッテリー管理装置２００は、バッテリーモジュール１００の充電及び／又は放電を管理することができる。

また、バッテリー管理装置２００は、バッテリーパック１０、バッテリーモジュール１００、及び／又はバッテリーモジュール１００に含まれる複数のバッテリーセル１１０、１２０、１３０、１４０のそれぞれの電圧、電流、温度、絶縁抵抗などをモニタリングすることができる。そして、バッテリー管理装置２００によるモニタリングのために、示されていないセンサーや各種測定モジュールが充放電経路又はバッテリーモジュール１００などの任意の位置にさらに設置されてよい。バッテリー管理装置２００は、モニタリングした電圧、電流、温度などの測定値に基づいてバッテリーモジュール１００の状態を示すパラメータ、例えば、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）やＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）などを算出することができる。

バッテリー管理装置２００は、リレー３００の動作を制御することができる。例えば、バッテリー管理装置２００は、対象装置に電源を供給するために、リレー３００を短絡させてよい。また、バッテリー管理装置２００は、バッテリーパック１０に充電装置が連結される場合、リレー３００を短絡させてよい。

バッテリー管理装置２００は、過電流検出機能が正常に動作するか否かを診断することができる。このために、バッテリー管理装置２００は、バッテリーモジュール１００が充電又は放電される時に、バッテリーモジュール１００に過電流が流れるか否かを検出することができる。バッテリー管理装置２００は、バッテリーモジュール１００に過電流が検出されると、リレー３００を開放させてよい。よって、バッテリー管理装置２００は、過電流検出機能が正常に動作するか否かを確認することができ、ＩＳＯ２６２６２、ＡＳＩＬ安全等級を向上させることができる。

以下、バッテリー管理装置２００の具体的な動作について、図２及び図３を参照して説明する。

図２及び図３は、本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置を示す図である。

図２を参照すれば、本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置２００は、シャント抵抗２１０と電圧生成部２２０を含んでよい。

シャント抵抗２１０は、回路に流れる電流をセンシングすることができる。例えば、回路に流れる電流によってシャント抵抗２１０に印加される電圧を測定することにより、回路に流れる電流の大きさがセンシングされてよい。シャント抵抗２１０は、バッテリーモジュール１００と連結されてよい。

電圧生成部２２０は、第１出力値及び第２出力値を生成することができる。電圧生成部２２０は、シャント抵抗２１０の両端と連結されてよい。電圧生成部２２０は、シャント抵抗２１０に充電過電流又は放電過電流が流れる場合に、シャント抵抗２１０に印加される電圧の大きさに相応する差を有する第１出力値と第２出力値を生成することができる。すなわち、第１出力値及び第２出力値の差は、シャント抵抗２１０に充電過電流又は放電過電流が流れる場合に、シャント抵抗２１０に印加される電圧の大きさに相応することができる。

実施形態によれば、電圧生成部２２０は、シャント抵抗２１０に充電過電流又は放電過電流が流れない状態で、第１出力値及び第２出力値を生成することができる。例えば、バッテリー管理装置２００は、シャント抵抗２１０に充電過電流又は放電過電流が流れない状態で生成された第１出力値及び第２出力値に基づいて充電過電流又は放電過電流検出機能を診断することができる。

ここで、充電過電流は、バッテリーモジュール１００の充電過程で、バッテリーモジュール１００、バッテリーモジュール１００に連結される回路及び／又はバッテリーモジュール１００に連結される装置に流れる過電流と定義されてよい。また、放電過電流は、バッテリーモジュール１００の放電過程で、バッテリーモジュール１００、バッテリーモジュール１００に連結される回路及び／又はバッテリーモジュール１００に連結される装置などに流れる過電流と定義されてよい。例えば、バッテリー管理装置２００において、充電過電流及び放電過電流のレベルは、既設定された値であってよい。

実施形態によれば、電圧生成部２２０は、シャント抵抗２１０に充電過電流が流れる場合に、シャント抵抗２１０に印加される電圧の大きさ及びバッテリーの電圧の差の値である第１出力値を生成することができる。例えば、電圧生成部２２０は、シャント抵抗２１０に充電過電流が流れる場合に、シャント抵抗２１０に印加される電圧の大きさだけバッテリーモジュール１００の電圧の大きさよりも小さな値を有する第１出力値を生成することができる。すなわち、第１出力値は、バッテリーモジュール１００の電圧値において、シャント抵抗２１０に充電過電流が流れる場合に、シャント抵抗２１０に印加される電圧の大きさを引算して得られる値を有することができる。また、電圧生成部２２０は、バッテリーの電圧と同一の値である第２出力値を生成することができる。例えば、電圧生成部２２０は、バッテリーモジュール１００の電圧の大きさに相応する大きさを有する第２出力値を生成することができる。

バッテリー管理装置２００は、電圧生成部２２０で生成された第１出力値及び第２出力値に基づいて充電過電流を検出することができる。

実施形態によれば、電圧生成部２２０は、バッテリー電圧と同一の値である第２出力値を生成することができる。例えば、電圧生成部２２０は、バッテリーモジュール１００の電圧の大きさに相応する大きさを有する第１出力値を生成することができる。また、電圧生成部２２０は、シャント抵抗２１０に放電過電流が流れる場合に、シャント抵抗２１０に印加される電圧及びバッテリーの電圧の差の値である第２出力値を生成することができる。例えば、電圧生成部２２０は、シャント抵抗２１０に放電過電流が流れる場合に、シャント抵抗２１０に印加される電圧の大きさだけバッテリーモジュール１００の電圧の大きさよりも小さな値を有する第２出力値を生成することができる。すなわち、第２出力値は、バッテリーモジュール１００の電圧値において、シャント抵抗２１０に放電過電流が流れる場合に、シャント抵抗２１０に印加される電圧の大きさを引算して得られる値を有することができる。

バッテリー管理装置２００は、電圧生成部２２０で生成された第１出力値及び第２出力値に基づいて放電過電流を検出することができる。

一方、実施形態によれば、電圧生成部２２０は、複数の抵抗及び複数のスイッチに具現されてよい。例えば、複数のスイッチは、ＮＰＮ型ＢＪＴ、ＰＮＰ型ＢＪＴ、ＭＯＳＦＥＴのいずれか一つであってよい。

図３を参照すれば、本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置は、前述したシャント抵抗２１０と電圧生成部２２０以外に、判断部２３０をさらに含んでよい。

判断部２３０は、電圧生成部２２０で生成された第１出力値と第２出力値に基づいて、シャント抵抗２１０に過電流が流れるか否かを判断することができる。すなわち、電圧生成部２２０は、シャント抵抗２１０に直接的に充電過電流又は放電過電流が流れない状態で、シャント抵抗２１０に充電過電流又は放電過電流が流れる場合に印加される電圧に相応する第１出力値及び第２出力値を生成することができ、判断部２３０は、生成された第１出力値及び第２出力値が入力されてシャント抵抗２１０に過電流が流れるか否かを判断することができる。

したがって、判断部２３０が過電流検出機能を正常に行うか否かが診断され得る。例えば、判断部２３０が電圧生成部２２０から第１出力値と第２出力値が入力されても、シャント抵抗２１０に過電流が流れると判断しない場合、判断部２３０が過電流検出機能を正常に行うことができないと診断され得る。

以下、バッテリー管理装置２００において、電圧生成部２２０について、図４を参照して具体的に説明する。

図４は、本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置において、電圧生成部を具体的に説明するための図である。

図４を参照すれば、本文書に開示された一実施形態による電圧生成部２２０は、複数の抵抗２２１及び複数のスイッチ２２２を含んでよい。

複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４；２２１は、シャント抵抗２１０の両端に連結されてよい。具体的には、第１抵抗Ｒ１はシャント抵抗２１０と第１ノードＮ１で連結されてよい。第２抵抗Ｒ２は第１抵抗Ｒ１と第２ノードＮ２で連結されてよい。第３抵抗Ｒ３はシャント抵抗２１０と第３ノードＮ３で連結されてよい。第４抵抗Ｒ４は第３抵抗Ｒ３と第４ノードＮ４で連結されてよい。

複数の抵抗２２１の値は、充電過電流及び放電過電流のレベルに基づいて、バッテリーモジュール１００の電圧が分配されるように設定されてよい。

例えば、第１抵抗Ｒ１及び第２抵抗Ｒ２の大きさは、第２ノードＮ２に印加される電圧の大きさとバッテリーモジュール１００の電圧の大きさとの差が、シャント抵抗２１０に充電過電流が流れる時に、シャント抵抗２１０に印加される電圧の大きさに相応するように設定されてよい。また、第３抵抗Ｒ３及び第４抵抗Ｒ４の大きさは、第４ノードＮ４に印加される電圧の大きさとバッテリーモジュール１００の電圧の大きさとの差が、シャント抵抗２１０に放電過電流が流れる時に、シャント抵抗２１０に印加される電圧の大きさに相応するように設定されてよい。

一方、図４では、複数の抵抗２２１が、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３、第４抵抗Ｒ４を含むと示されているが、これに限定されるものではない。例えば、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３、及び第４抵抗Ｒ４の少なくとも一つの抵抗が複数の抵抗で構成されてよい。

複数のスイッチＳＷ１、ＳＷ２；２２２は、複数の抵抗２２１にそれぞれ連結されてよい。具体的には、第１スイッチＳＷ１は第２抵抗Ｒ２と連結されてよく、第２スイッチＳＷ２は第４抵抗Ｒ４と連結されてよい。

一方、複数のスイッチ２２２は、ＰＮＰ型ＢＪＴ、ＮＰＮ型ＢＪＴ、ＭＯＳＦＥＴのいずれか一つであってよい。例えば、複数のスイッチ２２２は、ＰＮＰ型ＢＪＴであってよい。

複数のスイッチ２２２は、制御信号Ｓｃｍｄ１、Ｓｃｍｄ２により制御されてよい。例えば、第１スイッチＳＷ１は第１制御信号Ｓｃｍｄ１により制御されてよく、第２スイッチＳＷ２は第２制御信号Ｓｃｍｄ２により制御されてよい。制御信号Ｓｃｍｄ１、Ｓｃｍｄ２は、コントローラ２３３（図５参照）で生成されてよい。ただし、これに限定されるものではなく、第１コントローラと第２コントローラが存在し、それぞれ第１制御信号Ｓｃｍｄ１と第２制御信号Ｓｃｍｄ２を生成して第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２を制御することができる。

コントローラ２３３は、充電過電流の検出のために、第１スイッチＳＷ１を短絡させ、第２スイッチＳＷ２を開放させてよい。また、コントローラ２３３は、放電過電流の検出のために、第２スイッチＳＷ２を短絡させ、第１スイッチＳＷ１を開放させてよい。

バッテリーモジュール１００が充電又は放電される場合には、制御信号Ｓｃｍｄ１、Ｓｃｍｄ２により第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２は開放されてよい。第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２が開放されると、第２ノードＮ２には第１ノードＮ１の電圧が印加され、第４ノードＮ４には第３ノードＮ３の電圧が印加され、判断部２３０は、シャント抵抗２１０の両端に印加された電圧の大きさが入力されてよい。すなわち、判断部２３０は、バッテリーモジュール１００が充電又は放電される時に、シャント抵抗２１０に充電過電流又は放電過電流が流れるか否かを判断することができる。

判断部２３０は、第２ノードＮ２と第４ノードＮ４に印加される電圧が入力され、これに基づいてシャント抵抗２１０に充電過電流又は放電過電流が流れるか否か判断することができる。すなわち、バッテリー管理装置２００は、シャント抵抗２１０に直接的に充電過電流又は放電過電流が流れない状態で、第２ノードＮ２と第４ノードＮ４に分配された電圧に基づいて判断部２３０が正常に動作するか否かを診断することができる。

以下、判断部２３０について、図５を参照して具体的に説明する。

図５は、本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置において、判断部を説明するための図である。

図５を参照すれば、本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置２００において、判断部２３０は、増幅器２３１、比較器２３２、及びコントローラ２３３を含んでよい。

増幅器２３１は、電圧生成部２２０から伝達される第１出力値と第２出力値との差を増幅させてよい。例えば、増幅器２３１は、第１出力値から第２出力値を引いた値を増幅させてよい。増幅器２３１は、ＯＰ－ＡＭＰを含んでよい。

例えば、増幅器２３１は、第２ノードＮ２と第４ノードＮ４に印加される電圧が入力されてよい。この際、第２ノードＮ２の電圧の大きさは、前述した第１出力値に対応してよく、第４ノードＮ４の電圧の大きさは、前述した第２出力値に対応してよい。

比較器２３２は、増幅器２３１の出力が入力され、基準値と比べて比較結果を出力することができる。例えば、増幅器２３１の出力を基準値と比べて、増幅器２３１の出力が基準値よりも大きい場合は第１値を出力し、増幅器２３１の出力が基準値よりも小さな場合は第２値を出力することができる。ここで、基準値は、充電過電流を検出する場合及び放電過電流を検出する場合に、それぞれ同一又は異なって設定されてよい。

コントローラ２３３は、増幅器２３１の出力が入力されてデジタル信号に変換することができ、変換されたデジタル信号を既設定された値と比べて、シャント抵抗２１０に充電過電流又は放電過電流が流れるか否かを判断することができる。コントローラ２３３は、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２の両方が開放された場合に、増幅器２３１の出力に基づいて、シャント抵抗２１０に充電過電流又は放電過電流が流れるか否かを判断することができる。例えば、コントローラ２３３は、増幅器２３１の出力が入力されるマイクロコントローラ又はＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）に具現され得る。

また、コントローラ２３３は、比較器２３２から出力される比較結果に基づいて、シャント抵抗２１０に充電過電流又は放電過電流が流れるか否かを判断することができる。例えば、コントローラ２３３は、比較結果が第１値を有する場合、シャント抵抗２１０に充電過電流が流れると判断することができる。すなわち、コントローラ２３３は、第１スイッチＳＷ１又は第２スイッチＳＷ２が短絡された場合に、比較器２３２の比較結果に基づいて、シャント抵抗２１０に充電過電流又は放電過電流が流れるか否かを判断することができる。

一方、コントローラ２３３は、複数のスイッチ２２２を制御する制御信号を生成することができる。例えば、コントローラ２３３は、第１制御信号Ｓｃｍｄ１を生成して第１スイッチＳＷ１を制御することができ、第２制御信号Ｓｃｍｄ２を生成して第２スイッチＳＷ２を制御することができる。

結果として、コントローラ２３３は、電圧生成部２２０から入力される第１出力値と第２出力値に基づいて、シャント抵抗２１０に過電流が流れない状態で、増幅器２３１及び比較器２３２が正常に動作するか否かを診断することができる。すなわち、バッテリー管理装置２００は、充電過電流又は放電過電流検出機能が正常に動作しない場合、使用者に案内することができる。このような過程を通じて、判断部２３０が過電流検出機能を正常に行うか否かが診断され得る。

一方、コントローラ２３３は、バッテリーモジュール１００が充電又は放電される状態ではない場合には、リレー３００を開放させてよい。例えば、コントローラ２３３は、リレー３００を開放させる制御信号を生成することができる。

コントローラ２３３は、リレー３００が開放された状態で、制御信号Ｓｃｍｄ１、Ｓｃｍｄ２を生成し、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２を交互に短絡させながら、充電過電流検出機能又は放電過電流検出機能が動作するか否かを診断することができる。

以下、前述したバッテリー管理装置２００の構造に基づいて、回路の全体的な動作のうち、過電流検出機能動作の診断について説明する。

前述したように、本文書に開示された一実施形態によるバッテリー管理装置２００は、過電流検出機能を診断することができる。バッテリー管理装置２００は、バッテリーモジュール１００が充電又は放電されない場合に、リレー３００を開放させ、充電過電流又は放電過電流検出機能の診断を行うことができる。

バッテリー管理装置２００は、充電過電流検出機能を診断することができる。充電過電流検出機能を診断するために、コントローラ２３３は、複数の制御信号Ｓｃｍｄ１、Ｓｃｍｄ２を生成し、第１スイッチＳＷ１を短絡させ、第２スイッチＳＷ２を開放させることができる。第１スイッチＳＷ１が短絡されると、シャント抵抗２１０、第１抵抗Ｒ１、及び第２抵抗Ｒ２によりバッテリーモジュール１００の電圧が分配されてよく、第２ノードＮ２に分配された電圧が印加されてよい。ただし、シャント抵抗２１０に印加される電圧は、第１抵抗Ｒ１及び第２抵抗Ｒ２に印加される電圧と比べて、大きさが非常に小さいことがある。第２スイッチＳＷ２が開放されると、第４ノードＮ４にバッテリーモジュール１００の電圧が印加されてよい。

前述したように、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２の大きさは、第２ノードＮ２に印加された電圧とバッテリーモジュール１００の電圧との差が、シャント抵抗２１０に充電過電流が流れる場合に、シャント抵抗２１０に印加される電圧の大きさに相応するように設定されてよい。第２ノードＮ２に印加された電圧と第４ノードＮ４に印加された電圧とが増幅器２３１に入力されてよく、増幅器２３１は、第２ノードＮ２に印加された電圧と第４ノードＮ４に印加された電圧との差を増幅させ、増幅された電圧が比較器２３２に入力されてよい。比較器２３２は、増幅された電圧の大きさを第１基準値と比べてよい。比較器２３２の出力は、コントローラ２３３に入力され、コントローラ２３３は、比較器２３２の出力に基づいて、シャント抵抗２１０に充電過電流が流れるか否かを判断することができる。

すなわち、第２ノードＮ２に印加された電圧と第４ノードＮ４に印加された電圧との差は、シャント抵抗２１０に充電過電流が流れる場合に、シャント抵抗２１０に印加される電圧の大きさに相応するので、バッテリー管理装置２００は、シャント抵抗２１０に直接的に充電過電流が流れない状態で、充電過電流検出機能の動作を診断することができる。

また、バッテリー管理装置２００は、放電過電流検出機能を診断することができる。放電過電流検出機能を診断するために、コントローラ２３３は、複数の制御信号Ｓｃｍｄ１、Ｓｃｍｄ２を生成し、第１スイッチＳＷ１を開放させ、第２スイッチＳＷ２を短絡させることができる。第２スイッチＳＷ２が短絡されながら、第３抵抗Ｒ３と第４抵抗Ｒ４によりバッテリーモジュール１００の電圧が分配されてよく、第４ノードＮ４に分配された電圧が印加されてよい。第１スイッチＳＷ１が開放されながら、第２ノードＮ２にバッテリーモジュール１００の電圧が印加されてよい。

前述したように、第３抵抗Ｒ３と第４抵抗Ｒ４の大きさは、第４ノードＮ４に印加された電圧とバッテリーモジュール１００の電圧との差が、シャント抵抗２１０に放電過電流が流れる場合に、シャント抵抗２１０に印加される電圧の大きさに相応するように設定されてよい。第２ノードＮ２に印加された電圧と第４ノードＮ４に印加された電圧とが増幅器２３１に入力されてよく、増幅器２３１は、第２ノードＮ２に印加された電圧と第４ノードＮ４に印加された電圧との差を増幅させてよく、増幅された電圧は、比較器２３２に入力されて第２基準値と比べられてよい。比較器２３２の出力は、コントローラ２３３に入力され、コントローラ２３３は、比較器２３２の出力に基づいて、シャント抵抗２１０に放電過電流が流れるか否かを判断することができる。

すなわち、第２ノードＮ２に印加された電圧と第４ノードＮ４に印加された電圧との差は、シャント抵抗２１０に放電過電流が流れる場合に、シャント抵抗２１０に印加される電圧の大きさに相応するので、バッテリー管理装置２００は、シャント抵抗２１０に直接的に放電過電流が流れない状態で、放電過電流検出機能の動作を診断することができる。

前述したように、バッテリー管理装置２００は、シャント抵抗２１０に直接的に充電過電流又は放電過電流が流れない状態で、充電過電流又は放電過電流検出機能の動作を診断することができる。よって、バッテリー管理装置２００は、過電流検出機能の無欠性を確認することができる。

以上の説明は、本文書に開示された技術思想を例示的に説明したものに過ぎないものであって、本文書に開示された実施形態の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本文書に開示された実施形態の本質的な特性から外れない範囲で多様な修正及び変形が可能である。

したがって、本文書に開示された実施形態は、本文書に開示された技術思想を限定するためではなく、説明するためのものであり、このような実施形態により本文書に開示された技術思想の範囲が限定されるものではない。本文書に開示された技術思想の保護範囲は、以下の特許請求の範囲により解釈されなければならず、それと同等の範囲内の全ての技術思想は、本文書の権利範囲に含まれるものと解釈されなければならない。
［項目１］
バッテリーに連結されるシャント抵抗と、
前記シャント抵抗に印加される電圧の大きさに相応する差を有する第１出力値及び第２出力値を生成する電圧生成部と、を含み、
前記第１出力値及び前記第２出力値の差は、
前記シャント抵抗に充電過電流又は放電過電流が流れる場合に、前記シャント抵抗に印加される電圧の大きさに相応するバッテリー管理装置。
［項目２］
前記電圧生成部は、
前記シャント抵抗に前記充電過電流又は前記放電過電流が流れない状態で、前記第１出力値及び前記第２出力値を生成する、項目１に記載のバッテリー管理装置。
［項目３］
前記電圧生成部は、
前記シャント抵抗に充電過電流が流れる場合に、前記シャント抵抗に印加される電圧の大きさ及び前記バッテリーの電圧の差の値である前記第１出力値を生成し、前記バッテリーの電圧と同一の値である前記第２出力値を生成する、項目１または２に記載のバッテリー管理装置。
［項目４］
前記電圧生成部は、
前記バッテリーの電圧と同一の値である前記第１出力値を生成し、前記シャント抵抗に放電過電流が流れる場合に、前記シャント抵抗に印加される電圧及び前記バッテリーの電圧の差の値である前記第２出力値を生成する、項目１から３のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。
［項目５］
前記第１出力値と前記第２出力値が入力され、前記シャント抵抗に充電過電流又は放電過電流が流れるか否かを判断する判断部と、
をさらに含む、項目１から４のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。
［項目６］
前記判断部は、
前記第１出力値と前記第２出力値が入力されて増幅させる増幅器と、
前記増幅器の出力を基準値と比べる比較器と、
前記増幅器又は前記比較器の出力に基づいて、前記シャント抵抗に充電過電流又は放電過電流が流れるか否かを判断するコントローラと、を含む、項目５に記載のバッテリー管理装置。
［項目７］
前記電圧生成部は、
複数の抵抗及び複数のスイッチを含み、
前記複数のスイッチは、ＮＰＮ型ＢＪＴ、ＰＮＰ型ＢＪＴ、ＭＯＳＦＥＴのいずれか一つを含む、項目１から６のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。
［項目８］
バッテリーに連結されるシャント抵抗と、
前記シャント抵抗と第１ノードで連結される第１抵抗と、
前記第１抵抗と第２ノードで連結される第２抵抗と、
前記シャント抵抗と第３ノードで連結される第３抵抗と、
前記第３抵抗と第４ノードで連結される第４抵抗と、
前記第２抵抗と連結される第１スイッチと、
前記第４抵抗と連結される第２スイッチと、
前記第２ノードの電圧及び前記第４ノードの電圧が入力され、前記シャント抵抗に過電流が流れるか否かを判断する判断部と、を含むバッテリー管理装置。
［項目９］
前記判断部は、
前記第２ノードの電圧と前記第４ノードの電圧が入力され、その差を増幅させる増幅器と、
前記増幅器の出力を基準値と比べる比較器と、
前記増幅器又は前記比較器の出力に基づいて、前記シャント抵抗に充電過電流又は放電過電流が流れるか否かを判断するコントローラと、を含む、項目８に記載のバッテリー管理装置。
［項目１０］
前記コントローラは、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを制御し、
充電過電流の検出のために、前記第１スイッチを短絡させ、前記第２スイッチを開放させ、
放電過電流の検出のために、前記第２スイッチを短絡させ、前記第１スイッチを開放させる、項目９に記載のバッテリー管理装置。
［項目１１］
前記コントローラは、
前記バッテリーが充電又は放電される状態の場合に、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの両方を開放させる、項目９または１０に記載のバッテリー管理装置。
［項目１２］
前記シャント抵抗に連結されるリレーをさらに含み、
前記リレーは、前記コントローラの制御信号に応じて制御され、
前記コントローラは、前記第１スイッチ又は前記第２スイッチが短絡される場合、前記リレーを開放させる、項目９から１１のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。
［項目１３］
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチは
ＰＮＰ型ＢＪＴ、ＮＰＮ型ＢＪＴ及びＭＯＳＦＥＴのいずれか一つを含む、項目８から１２のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。
［項目１４］
前記第１抵抗及び前記第２抵抗の大きさは、前記第２ノードの電圧の大きさと前記バッテリーの電圧の大きさとの差が、前記バッテリーの充電過程で過電流が流れる場合に、前記シャント抵抗に印加される電圧の大きさに相応するように設定され、
前記第３抵抗及び前記第４抵抗の大きさは、前記第４ノードの電圧の大きさと前記バッテリーの電圧の大きさとの差が、前記バッテリーの放電過程で過電流が流れる場合に、前記シャント抵抗に印加される電圧の大きさに相応するように設定される、項目８から１３のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。

Claims (6)

1. バッテリーに連結されるシャント抵抗に接続されて、前記シャント抵抗に過電流が流れるか否かを判断するための電圧を出力する電圧生成装置であって、
   前記シャント抵抗と第１ノードで連結される第１抵抗と、前記シャント抵抗と第３ノードで連結される第３抵抗と、を含む第１回路と、
   前記第１回路に接続された第２回路と、を含み、
   前記第２回路の出力値を、前記シャント抵抗に過電流が流れるか否かを判断する判断装置に出力し、
   前記第２回路は、
   前記第１抵抗と第２ノードで連結される第２抵抗と、
   前記第３抵抗と第４ノードで連結される第４抵抗と、
   前記第２抵抗と連結される第１スイッチと、
   前記第４抵抗と連結される第２スイッチと、を含む、電圧生成装置。
2. 前記第１スイッチ及び前記第２スイッチは
   ＰＮＰ型ＢＪＴ、ＮＰＮ型ＢＪＴ及びＭＯＳＦＥＴのいずれか一つを含む、請求項１に記載の電圧生成装置。
3. 前記第１抵抗及び前記第２抵抗の大きさは、前記第２ノードの電圧の大きさと前記バッテリーの電圧の大きさとの差が、前記バッテリーの充電過程で過電流が流れる場合に前記シャント抵抗に印加される電圧の大きさに相応するように設定され、
   前記第３抵抗及び前記第４抵抗の大きさは、前記第４ノードの電圧の大きさと前記バッテリーの電圧の大きさとの差が、前記バッテリーの放電過程で過電流が流れる場合に前記シャント抵抗に印加される電圧の大きさに相応するように設定される、請求項１または２に記載の電圧生成装置。
4. 前記第１抵抗、前記第２抵抗、前記第３抵抗及び前記第４抵抗の少なくとも１つは、複数の抵抗で構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の電圧生成装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の電圧生成装置と、
   前記シャント抵抗と、
   前記判断装置と、を備えるバッテリー管理装置。
6. 請求項１から４のいずれか一項に記載の電圧生成装置を用いるバッテリー管理方法であって、
   前記第１スイッチを短絡させ、かつ、前記第２スイッチを開放させる段階と、
   前記第１スイッチを開放させ、かつ、前記第２スイッチを短絡させる段階と、を含むバッテリー管理方法。