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JP2023543581A - 過放電防止装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

本発明の一実施例による過放電防止装置は、車両に備えられたバッテリーパックの過放電を防止する装置であって、動作モードによって前記バッテリーパックに備えられたメインバッテリーの電圧を測定するように構成された測定部と、前記メインバッテリーと接続された充放電リレーの動作状態を判断し、判断された前記充放電リレーの動作状態、前記車両が停止したか否か及び前記測定部によって測定された前記メインバッテリーの電圧のうち少なくとも一つに基づいて前記測定部の動作モードを制御するように構成された制御部と、を含む。

Description

本発明は、過放電防止装置及び方法に関し、より詳しくは、バッテリーパックに備えられたメインバッテリーが過放電されることを防止可能な過放電防止装置及び方法に関する。
本出願は、２０２１年６月１１日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００７６２５８号に基づく優先権を主張し、当該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、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれ、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、商用化したバッテリーとしては、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、リチウムバッテリーなどがあり、このうち、リチウムバッテリーは、ニッケル系のバッテリー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。
このようなバッテリーは、高容量化及び高密度化の面で研究が盛んでいるが、寿命と安全性向上の面も重要である。このためには、バッテリーの過充電及び過放電の防止が求められる。
なお、バッテリーは、モーターなどの負荷に電源を供給しなくても、バッテリーの温度、電圧及び電流の少なくとも一つ以上の状態情報を測定するＢＭＩＣ（Ｂａｔｔｅｒｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ＩＣ）に電源を持続的に供給し得る。このような場合、ＢＭＩＣによってバッテリーに保存されたエネルギーが消耗されるため、バッテリーが過放電され得る問題がある。そこで、ＢＭＩＣによってバッテリーが過放電されることを防止する技術の開発が求められる。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーの電圧情報とバッテリーパック及び車情報に基づいてバッテリーの過放電が防止可能な過放電防止装置及び方法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み合わせによって実現することができる。
本発明の一面による過放電防止装置は、車両に備えられたバッテリーパックの過放電を防止する装置であって、動作モードによって前記バッテリーパックに備えられたメインバッテリーの電圧を測定するように構成された測定部と、前記メインバッテリーと接続された充放電リレーの動作状態を判断し、判断された前記充放電リレーの動作状態、前記車両が停止したか否か及び前記測定部によって測定された前記メインバッテリーの電圧のうち少なくとも一つに基づいて前記測定部の動作モードを制御するように構成された制御部と、を含み得る。
前記測定部は、第１測定周期で前記メインバッテリーの電圧を測定するウェークアップモード、前記第１測定周期より長い第２測定周期で前記メインバッテリーの電圧を測定するＥＣＯモード及び前記メインバッテリーの電圧を測定しないシャットダウンモードのうちいずれか一つの動作モードで動作するように構成され得る。
前記制御部は、前記測定部の動作モードが前記ウェークアップモードであり、かつ前記充放電リレーの動作状態がターンオフ状態である場合、前記車両が停止したか否か及び前記メインバッテリーの電圧のうち少なくとも一つに基づいて前記測定部の動作モードを制御するように構成され得る。
前記制御部は、前記車両が停止したか否かを判断し、前記車両が停止したと判断された場合、前記測定部の動作モードを前記ＥＣＯモードに切り換えるように構成され得る。
前記制御部は、外部から受信した車両の速度情報及び車輪の回転情報の少なくとも一つに基づいて前記車両が停止したか否かを判断するように構成され得る。
前記制御部は、前記メインバッテリーの現在電圧が予め設定された臨界電圧以下である場合、前記測定部の動作モードを前記ＥＣＯモードに切り換えるように構成され得る。
前記制御部は、前記メインバッテリーの電圧が基準割合以上に複数の周期の間に減少する場合、前記測定部の動作モードを前記ＥＣＯモードに切り換えるように構成され得る。
前記制御部は、前記測定部の動作モードが前記ＥＣＯモードに切り換えられた後、予め設定された時間内に前記バッテリーパックに充電装置が接続されたかによって前記充放電リレーまたは前記測定部の動作モードを制御するように構成され得る。
前記制御部は、前記予め設定された時間内に前記バッテリーパックに前記充電装置が接続された場合、前記充放電リレーの動作状態をターンオン状態に制御して前記充電装置によって前記メインバッテリーを充電するように構成され得る。
前記制御部は、前記メインバッテリーの電圧が予め設定された基準電圧を超過する場合、前記測定部の動作モードを前記ＥＣＯモードから前記ウェークアップモードに切り換えるように構成され得る。
前記制御部は、前記予め設定された時間内に前記バッテリーパックに前記充電装置が接続されなかった場合、前記測定部の動作モードをシャットダウンモードに切り換えるように構成され得る。
前記制御部は、前記メインバッテリーと相異なる始動バッテリーからウェークアップ信号が印加された場合、動作モードがスリップモードからウェークアップモードに切り換えられ、前記測定部の動作モードを前記シャットダウンモードから前記ウェークアップモードに切り換えるように構成され得る。
前記測定部は、前記動作モードが前記ウェークアップモードまたは前記ＥＣＯモードである場合、前記メインバッテリーから動作電源が印加され、前記メインバッテリーの電圧を測定するように構成され得る。
なお、本発明の他面によるバッテリーパックは、本発明の一面による過放電防止装置を含み得る。
本発明のさらに他面による車両は、本発明の一面による過放電防止装置を含み得る。
本発明のさらに他面による過放電防止方法は、車両に備えられたバッテリーパックの過放電を防止する方法であって、測定部において、前記バッテリーパックに備えられたメインバッテリーの電圧を測定する電圧測定段階と、制御部において、前記メインバッテリーと接続された充放電リレーの動作状態を判断する動作状態判断段階と、前記制御部において、前記充放電リレーの動作状態、前記車両が停止したか否か及び前記メインバッテリーの電圧の少なくとも一つに基づいて前記測定部の動作モードを制御する動作モード制御段階と、を含み得る。
本発明の一面によれば、バッテリーから電源を受けてバッテリーの電圧を測定する測定部の動作モードが適切に制御されることで、バッテリーの過放電が防止できる。
本発明の効果は上述した効果に制限されず、言及されていない本発明の他の効果は請求範囲の記載から当業者により明らかに理解されるだろう。
本明細書に添付される次の図面は、後述する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過放電防止装置を概略的に示した図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーパックの例示的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車両の他の例示的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過放電防止方法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過放電防止方法をより具体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。
また、本発明に関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨をぼやかすと判断される場合、その説明を省略する。
第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素のうちいずれか一つを残りと区別する目的として使用され、このような用語によって構成要素が限定されることではない。
なお、明細書の全体にかけて、ある部分が、ある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反する記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。
さらに、明細書の全体に亘って、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されているとするとき、これは、「直接的に連結（接続）」されている場合のみならず、その中間に他の素子を介して「間接的に連結（接続）」されている場合も含む。
以下では、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を説明する。
図１は、本発明の一実施例による過放電防止装置１００を概略的に示した図である。図２は、本発明の一実施例によるバッテリーパック１の例示的構成を概略的に示した図である。
図１を参照すると、本発明の一実施例による過放電防止装置１００は、車両に備えられたバッテリーパック１の過放電を防止する装置であって、測定部１１０及び制御部１２０を含み得る。
測定部１１０は、動作モードによってバッテリーパック１に備えられたメインバッテリー１０の電圧を測定するように構成され得る。
ここで、メインバッテリー１０は、負極端子及び正極端子を備え、物理的に分離可能な一つの独立したセルを意味する。一例で、リチウムイオン電池またはリチウムポリマー電池がバッテリーとして看做され得る。また、メインバッテリー１０は、複数のセルが直列及び／または並列に接続されたバッテリーモジュールを意味し得る。以下では、説明の便宜のために、メインバッテリー１０がバッテリーモジュールを意味することに説明する。
測定部１１０は、制御部１２０と通信可能に接続され、測定したメインバッテリー１０の電圧を制御部１２０へ送信し得る。
例えば、測定部１１０は、メインバッテリー１０の電圧を測定可能なＢＭＩＣ（Ｂａｔｔｅｒｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ＩＣ）であり得る。また、測定部１１０は、メインバッテリー１０の電流及び温度をさらに測定し得る。
具体的には、測定部１１０は、ウェークアップモード、ＥＣＯモード及びシャットダウンモードのうちいずれか一つの動作モードで動作され得る。そして、測定部１１０の動作モードは、制御部１２０によって制御され得る。
例えば、ウェークアップモードは、第１測定周期でメインバッテリー１０の電圧を測定するモードであり、ＥＣＯモードは、第１測定周期より長い第２測定周期でメインバッテリー１０の電圧を測定するモードである。そして、シャットダウンモードは、メインバッテリー１０の電圧を測定しないモードであって、一般的に表現されるスリップモードと同じモードであり得る。
制御部１２０は、メインバッテリー１０と接続された充放電リレー２０の動作状態を判断するように構成され得る。
充放電リレー２０は、バッテリーパック１においてメインバッテリー１０の充放電経路Ｌに備えられ得る。ここで、充放電経路Ｌとは、バッテリーパック１の正極端子Ｐ＋、メインバッテリー１０及びバッテリーパック１の負極端子Ｐ－が接続される経路であって、メインバッテリー１０の充電電流及び放電電流が流れる大電流経路であり得る。
例えば、図２の実施例で、充放電リレー２０は、メインバッテリー１０の正極端子とバッテリーパック１の正極端子Ｐ＋との間に直列に接続され得る。充放電リレー２０がターンオフ状態である場合、メインバッテリー１０とバッテリーパック１の正極端子Ｐ＋とは電気的に接続されず、充放電リレー２０がターンオン状態である場合、メインバッテリー１０とバッテリーパック１の正極端子Ｐ＋とが電気的に接続され得る。
具体的には、制御部１２０は、充放電リレー２０の動作状態を制御し得る。例えば、制御部１２０は、充放電リレー２０の動作状態をターンオン状態またはターンオフ状態に制御し得る。
したがって、制御部１２０は、充放電リレー２０の制御情報に基づき、現在の充放電リレー２０の動作状態を判断し得る。例えば、制御部１２０は、充放電リレー２０に関わる制御情報に基づき、充放電リレー２０の現在の動作状態をターンオン状態またはターンオフ状態に判断し得る。
制御部１２０は、バッテリーパック１に備えられたメインバッテリー１０の充放電リレー２０の動作状態、車両が停止したか否か及び測定部１１０によって測定されたメインバッテリー１０の電圧の少なくとも一つに基づいて測定部１１０の動作モードを制御するように構成され得る。
望ましくは、制御部１２０は、測定部１１０の動作モードがウェークアップモードであり、かつ充放電リレー２０の動作状態がターンオフ状態である場合、車両が停止したか否か及びメインバッテリー１０の電圧の少なくとも一つに基づいて測定部１１０の動作モードを制御するように構成され得る。
ここで、メインバッテリー１０の電圧は、メインバッテリー１０のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）と対応関係を有し得る。例えば、メインバッテリー１０の電圧は、ＳＯＣと１対１の対応関係であり得る。これによって、以下では、説明の便宜のために、制御部１２０がメインバッテリー１０の電圧を考慮して測定部１１０の動作モードを制御する実施例を説明するが、制御部１２０は、メインバッテリー１０の電圧の代わりにＳＯＣを考慮して測定部１１０の動作モードを制御する実施例も容易に導出し得ることに留意する。例えば、制御部１２０は、メインバッテリー１０の電圧に基づいてメインバッテリー１０のＳＯＣを推定し、車両が停止したか否か及び推定されたＳＯＣの少なくとも一つに基づいて測定部１１０の動作モードを制御し得る。
具体的には、制御部１２０は、充放電リレー２０の動作状態がターンオフ状態であることによってバッテリーパック１と車両のモーター（図示せず）との接続が解除された場合、測定部１１０の動作モードを制御し得る。
例えば、充放電リレー２０の動作状態がターンオン状態である場合、バッテリーパック１と車両のモーターが電気的に接続され、車両が運行中の状態であり得る。車両が運行中である場合には、メインバッテリー１０の電圧挙動が短い周期で、リアルタイムで測定されなくてはならないため、制御部１２０は、充放電リレー２０がターンオフ状態である場合に限り、車両が停止したか否か及び／またはメインバッテリー１０の電圧に基づいて測定部１１０の動作モードを制御し得る。
また、制御部１２０は、車両が停止したか否かを判断するために、外部から車両が停止したか否かを判断できる一つ以上の情報を受信し得る。
具体的には、制御部１２０は、車両に含まれた車両制御装置３から車両が停止したか否かを判断できる一つ以上の情報を受信し得る。
例えば、制御部１２０は、車両に含まれた車両制御装置３から車両の速度情報及び／または車輪の回転情報を受信し、受信した情報に基づいて車両が停止したか否かを判断し得る。ここで、車両制御装置３は、車両に備えられたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）であり得る。一方、制御部１２０は、車両が停止したか否かを判断するために、車両制御装置３からより多様な情報を受信できることに留意する。
また、制御部１２０は、測定部１１０からメインバッテリー１０の電圧情報を受信し得る。
即ち、過放電防止装置１００は、充放電リレー２０の動作状態がターンオフ状態である場合、車両が停止したか否か及び／またはメインバッテリー１０の電圧に基づいて測定部１１０の動作モードを適切に制御することで、測定部１１０によってメインバッテリー１０が過放電されることを防止できる。
したがって、メインバッテリー１０の状態（電圧、電流及び／または温度）を測定するための測定部１１０の動作モードが過放電防止装置１００によって適切に制御されるため、測定部１１０によるメインバッテリー１０の過放電を効果的に防止できる。
一方、過放電防止装置１００に備えられた制御部１２０は、本発明で行われる多様な制御ロジッグを実行するために当業界に知られたプロセッサー、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ；特定用途向け集積回路）、他のチップセット、論理回路、レジスター、通信モデム、データ処理装置などを選択的に含み得る。また、制御ロジッグがソフトウェアとして具現される場合、制御部１２０は、プログラムモジュールの集合によって具現され得る。この際、プログラムモジュールはメモリーに保存され、制御部１２０によって実行され得る。前記メモリーは、制御部１２０の内部または外部に存在し、公知の多様な手段で制御部１２０と接続され得る。
また、過放電防止装置１００は、保存部１３０をさらに含み得る。保存部１３０は、過放電防止装置１００の各構成要素が動作及び機能を行うのに必要なデータやプログラムまたは動作及び機能が行われる過程で生成されるデータなどを保存し得る。保存部１３０は、データを記録、消去、更新及び読出可能な公知の情報保存手段であれば、その種類は特に制限されない。一例として、情報保存手段には、ＲＡＭ、フラッシュメモリー（登録商標）、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスターなどが含まれ得る。また、保存部１３０は、制御部１２０によって実行可能なプロセスが定義されたプログラムコードを保存し得る。
以下では、制御部１２０が測定部１１０の動作モードを変更する実施例について説明する。
一実施例で、制御部１２０は、車両が停止したか否かによって測定部１１０の動作モードを制御し得る。
先ず、制御部１２０は、測定部１１０の動作モードがウェークアップモードであり、かつ充放電リレー２０の動作状態がターンオフ状態である場合、車両が停止したか否かを判断し得る。
以下では、説明の便宜のために、制御部１２０が車両制御装置３から車両の速度情報及び／または車輪の回転情報を受信できると仮定する。
例えば、制御部１２０は、車両制御装置３から車両の速度情報を受信し得る。車両の速度が予め設定された基準速度以下である場合、制御部１２０は車両が停止したと判断し得る。例えば、予め設定された基準速度は１ｋｍ／ｈであり得る。望ましくは、予め設定された基準速度は０．５ｋｍ／ｈであり得る。より望ましくは、予め設定された基準速度は０．１ｋｍ／ｈであり得る。
他の例で、制御部１２０は、車両制御装置３から車輪の回転情報を受信し得る。車輪の回転情報が予め設定された基準回転値以下である場合、制御部１２０は、車両が停止したと判断し得る。
また、他の例で、制御部１２０は、車両制御装置３から受信した車両の速度情報と車輪の回転情報を共に考慮して車両が停止したか否かを判断し得る。即ち、車両の速度が予め設定された基準速度以下であり、かつ車輪の回転情報が予め設定された基準回転値以下である場合、制御部１２０は、車両が停止したと判断し得る。
次に、制御部１２０は、車両が停止したと判断される場合、測定部１１０の動作モードをＥＣＯモードに切り換えるように構成され得る。
例えば、制御部１２０は、充放電リレー２０の動作状態がターンオフ状態であることからバッテリーパック１と車両のモーターとの接続が解除されており、車両が停止状態に判断された場合、測定部１１０の動作モードをＥＣＯモードに切り換え得る。
これによって、測定部１１０がメインバッテリー１０の電圧を測定する頻度が減少するので、測定部１１０によって消耗するメインバッテリー１０のエネルギーが減少し得る。
即ち、過放電防止装置１００は、車両が未運行状態である場合（例えば、充放電リレー２０の動作状態がターンオフ状態であり、かつ車両が停止状態である場合）、測定部１１０の測定モードをＥＣＯモードに切り換えることでメインバッテリー１０の過放電を防止できる。
他の実施例で、制御部１２０は、メインバッテリー１０の現在電圧が予め設定された臨界電圧以下である場合、測定部１１０の動作モードをＥＣＯモードに切り換えるように構成され得る。
ここで、臨界電圧は、メインバッテリー１０に対して予め設定された放電終了電圧以上に予め設定され得る。言い換えれば、臨界電圧は、メインバッテリー１０に対して予め設定された放電終了電圧に所定のマージンが加えられた電圧値であり得る。例えば、メインバッテリー１０の放電終了電圧は２．５Ｖに予め設定され、臨界電圧は２．８Ｖに予め設定され得る。即ち、臨界電圧とは、メインバッテリー１０の電圧が放電終了電圧に到達していないが、メインバッテリー１０が過放電されることを防止するために測定部１１０の動作モードがＥＣＯモードに切り換えられるように予め設定された基準電圧であり得る。
具体的には、制御部１２０は、測定部１１０の動作モードがウェークアップモードであり、充放電リレー２０の動作状態がターンオフ状態であり、メインバッテリー１０の現在電圧が予め設定された臨界電圧以下である場合、測定部１１０の動作モードをＥＣＯモードに切り換えるように構成され得る。
例えば、制御部１２０は、充放電リレー２０の動作状態がターンオフ状態であっても、測定部１１０はメインバッテリー１０の電圧を持続的に測定し得る。これは、メインバッテリー１０がモーターと電気的に接続されなくても自然放電し得るため、充放電リレー２０がターンオフ状態であっても測定部１１０はメインバッテリー１０の状態を持続的に測定できるのである。但し、測定部１１０は、メインバッテリー１０から動作電源を受けるため、測定部１１０が動作することによってメインバッテリー１０が過放電され得る。これによって、過放電防止装置１００は、充放電リレー２０の動作状態がターンオフ状態である場合であっても、メインバッテリー１０の電圧が臨界電圧以下である場合、測定部１１０の測定モードをＥＣＯモードに切り換えることでメインバッテリー１０の過放電を防止し得る。
さらに他の実施例で、制御部１２０は、メインバッテリー１０の電圧が基準割合以上に複数の周期の間に減少する場合、測定部１１０の動作モードをＥＣＯモードに切り換え得る。
具体的には、制御部１２０は、測定部１１０によって測定されたメインバッテリー１０の直前周期の電圧と現在周期の電圧との電圧減少率を算出し得る。例えば、電圧減少率は、直前周期の電圧に対する現在周期の電圧の割合または直前周期の電圧と現在周期の電圧との電圧偏差によって算出され得る。
より具体的には、現在周期を含む連続する複数の周期から各々算出された電圧減少率が予め設定された基準割合以上である場合、制御部１２０は、測定部１１０の動作モードをウェークアップモードからＥＣＯモードに切り換え得る。
例えば、現在周期を第Ｎ周期と仮定し、直前周期を第Ｎ－１周期と仮定する。また、制御部１２０は、現在周期（第Ｎ周期）を含む三つの周期の電圧減少率を考慮して測定部１１０の動作モードを制御することに仮定する。第Ｎ周期、第Ｎ－１周期及び第Ｎ－２周期の各々での電圧減少率が基準割合以上である場合、制御部１２０は、測定部１１０の動作モードをＥＣＯモードに切り換え得る。
即ち、過放電防止装置１００は、メインバッテリー１０の現在電圧が臨界電圧以上であるとしても、複数の周期の間にメインバッテリー１０の電圧が基準割合以上に持続的に減少する場合、測定部１１０の動作モードをＥＣＯモードに切り換えることでメインバッテリー１０の過放電を防止し得る。
以上の非制限的な実施例によれば、過放電防止装置１００は、測定部１１０の動作モードを適切に制御することで、測定部１１０がメインバッテリー１０の電圧を測定する頻度を減らすことができる。これによって、測定部１１０によって消耗するメインバッテリー１０のエネルギーが減少するので、メインバッテリー１０の過放電が効果的に防止できる。
図３は、本発明のさらに他の実施例による車両の例示的構成を概略的に示した図である。
図３を参照すると、バッテリーパック１は、始動バッテリー２及び車両制御装置３と接続され得る。そして、バッテリーパック１は、充電装置４と接続され得る。具体的には、バッテリーパック１の正極端子Ｐ＋とバッテリーパック１の負極端子Ｐ－が充電装置４と接続され得る。
制御部１２０は、測定部１１０の動作モードがＥＣＯモードに切り換えられた後、バッテリーパック１に予め設定された時間内に充電装置４が接続されたか否かによって充放電リレー２０または測定部１１０の動作モードを制御するように構成され得る。
具体的には、測定部１１０の動作モードがＥＣＯモードに切り換えられた場合、制御部１２０は、バッテリーパック１と充電装置４との接続有無及び接続所要時間を算出し得る。ここで、接続所要時間とは、測定部１１０の動作モードがＥＣＯモードに切り換えられた時点からバッテリーパック１と充電装置４とが接続された時点までかかった時間であり得る。
例えば、ｔ０時点で測定部１１０の動作モードがＥＣＯモードに切り換えられ、ｔ１時点でバッテリーパック１に充電装置４が接続されたと仮定する。制御部１２０は、ｔ１時点で充電装置４が接続されており、充電装置４の接続所要時間は「ｔ１－ｔ０」として算出し得る。
そして、制御部１２０は、予め設定された時間内にバッテリーパック１に充電装置４が接続された場合、充放電リレー２０の動作状態をターンオン状態に制御して充電装置４によってメインバッテリー１０を充電するように構成され得る。
この場合、メインバッテリー１０は、充電装置４によって充電されることで、メインバッテリー１０が過放電されることが防止され得る。これによって、制御部１２０は、予め設定された時間内にバッテリーパック１に充電装置４が接続された場合、充放電リレー２０の動作状態をターンオン状態に制御することで、メインバッテリー１０を充電し得る。
そして、制御部１２０は、メインバッテリー１０の電圧が予め設定された基準電圧を超過する場合、測定部１１０の動作モードをＥＣＯモードからウェークアップモードに切り換えるように構成され得る。即ち、制御部１２０は、メインバッテリー１０が充電装置４によって充電され、メインバッテリー１０の電圧が基準電圧を超過する場合、より短い周期でメインバッテリー１０の電圧を測定するように測定部１１０の動作モードをＥＣＯモードからウェークアップモードに切り換え得る。
逆に、制御部１２０は、予め設定された時間内にバッテリーパック１に充電装置４が接続されなかった場合、測定部１１０の動作モードをシャットダウンモードに切り換えるように構成され得る。
即ち、制御部１２０は、予め設定された時間内にバッテリーパック１に充電装置４が接続されない場合、ＥＣＯモードで動作する測定部１１０によってメインバッテリー１０のエネルギーが消耗することを防止するために、測定部１１０の動作モードをＥＣＯモードからシャットダウンモードに切り換え得る。この場合、測定部１１０によるメインバッテリー１０の電圧測定が不可能であるため、制御部１２０は、周期的または非周期的に測定部１１０の動作モードをウェークアップモードまたはＥＣＯモードに切り換えてメインバッテリー１０の電圧を測定するようにし得る。
本発明の一実施例による過放電防止装置１００は、メインバッテリー１０の状態（例えば、電圧、電流及び温度の少なくとも一つ以上）の測定過程で消耗するメインバッテリー１０のエネルギーを節約するために、測定部１１０の動作モードを制御し得る。また、過放電防止装置１００は、充電装置４の接続有無に基づいて、メインバッテリー１０のエネルギーをさらに節約するために測定部１１０の動作モードをさらに制御し得る。これによって、測定部１１０によって消耗するメインバッテリー１０のエネルギーを最大に節約可能であるため、メインバッテリー１０の過放電を効果的に防止することができる。
本発明による過放電防止装置１００は、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）に適用可能である。即ち、本発明によるＢＭＳは、前述した過放電防止装置１００を含み得る。このような構成において、過放電防止装置１００の各構成要素の少なくとも一部は、従来のＢＭＳに含まれた構成の機能を補完または追加することで具現され得る。例えば、過放電防止装置１００の測定部、制御部及び保存部は、ＢＭＳの構成要素として具現され得る。
また、本発明による過放電防止装置１００は、バッテリーパックに備えら得る。即ち、本発明によるバッテリーパックは、上述した過放電防止装置１００及び一つ以上のバッテリーセルを含み得る。また、バッテリーパックは、電装品（リレー、ヒューズなど）及びケースなどをさらに含み得る。
メインバッテリー１０の正極端子はバッテリーパック１の正極端子Ｐ＋と接続され、メインバッテリー１０の負極端子はバッテリーパック１の負極端子Ｐ－と接続され得る。
測定部１１０は、第１センシングラインＳＬ１、第２センシングラインＳＬ２、第３センシングラインＳＬ３及び第４センシングラインＳＬ４と接続され得る。具体的には、測定部１１０は、第１センシングラインＳＬ１によってメインバッテリー１０の正極端子に接続され、第２センシングラインＳＬ２によってメインバッテリー１０の負極端子に接続され得る。測定部１１０は、第１センシングラインＳＬ１及び第２センシングラインＳＬ２の各々で測定された電圧に基づいてメインバッテリー１０の電圧を測定し得る。
そして、測定部１１０は、第３センシングラインＳＬ３によって電流測定ユニットＡと接続され得る。例えば、電流測定ユニットＡは、メインバッテリー１０の充電電流及び放電電流を測定可能な電流計またはシャント抵抗であり得る。測定部１１０は、第３センシングラインＳＬ３によってメインバッテリー１０の充電電流を測定して充電量を算出し得る。また、測定部１１０は、第３センシングラインＳＬ３によってメインバッテリー１０の放電電流を測定して放電量を算出し得る。
また、測定部１１０は、第４センシングラインＳＬ４によってメインバッテリー１０の温度を測定し得る。例えば、第４センシングラインＳＬ４の一端には温度測定素子が接続され、他端は測定部１１０に接続され得る。例えば、温度測定素子は、ＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子またはＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子であり得る。これによって、測定部１１０は、第４センシングラインＳＬ４によってメインバッテリー１０の温度を測定し得る。
充電装置４は、一端がバッテリーパック１の正極端子Ｐ＋と接続され、他端がバッテリーパック１の負極端子Ｐ－と接続され得る。これによって、メインバッテリー１０の正極端子、バッテリーパック１の正極端子Ｐ＋、充電装置４、バッテリーパック１の負極端子Ｐ－及びメインバッテリー１０の負極端子は、電気的に接続可能になる。
一方、制御部１２０は、メインバッテリー１０と異なる他の始動バッテリー２からウェークアップ信号が印加された場合、動作モードがスリップモードからウェークアップモードに切り換えられるように構成され得る。
即ち、制御部１２０は、始動バッテリー２からウェークアップ信号が印加される前には、スリップモードで動作し得る。その後、制御部１２０は、始動バッテリー２からウェークアップ信号が印加された場合、動作モードがスリップモードからウェークアップモードに切り換えられ得る。
そして、制御部１２０は、測定部１１０の動作モードをシャットダウンモードからウェークアップモードに切り換えるように構成され得る。
即ち、制御部１２０は、自分の動作モードがスリップモードからウェークアップモードに切り換えられた場合、メインバッテリー１０の状態を測定するために測定部１１０の動作モードをシャットダウンモードからウェークアップモードに切り換え得る。
そして、測定部１１０は、動作モードがウェークアップモードまたはＥＣＯモードである場合、メインバッテリー１０から動作電源を受け、メインバッテリー１０の電圧を測定するように構成され得る。
前述したように、測定部１１０は、メインバッテリー１０の電圧、電流及び温度の少なくとも一つ以上の状態を測定し得る。そして、測定部１１０の動作モードは、メインバッテリー１０が過放電されないように制御部１２０によって制御され得る。
図４は、本発明のさらに他の実施例による過放電防止方法を概略的に示した図である。
望ましくは、過放電防止方法は、車両に備えられたバッテリーパック１の過放電を防止する方法であって、過放電防止方法の各段階は、過放電防止装置によって行われ得る。以下では、説明の便宜のために、前述した内容と重複する内容は省略するか、または簡略に説明する。
図４を参照すると、過放電防止方法は、電圧測定段階Ｓ１００、動作状態判断段階Ｓ２００及び動作モード制御段階Ｓ３００を含み得る。
電圧測定段階Ｓ１００は、バッテリーパック１に備えられたメインバッテリー１０の電圧を測定する段階であって、測定部１１０によって行われ得る。
望ましくは、測定部１１０は、動作モードによって相異なる測定周期でメインバッテリー１０の電圧を測定し、測定部１１０の動作モードは制御部１２０によって制御され得る。
動作状態判断段階Ｓ２００は、メインバッテリー１０と接続された充放電リレー２０の動作状態を判断する段階であって、制御部１２０によって行われ得る。
例えば、制御部１２０は、充放電リレー２０の動作状態を制御し得る。したがって、制御部１２０は、充放電リレー２０に関わる制御情報に基づき、充放電リレー２０の動作状態をターンオン状態またはターンオフ状態に判断し得る。
動作モード制御段階Ｓ３００は、充放電リレー２０の動作状態、車両が停止したか否か及びメインバッテリー１０の電圧の少なくとも一つに基づいて測定部１１０の動作モードを制御する段階であって、制御部１２０によって行われ得る。
具体的には、動作モード制御段階Ｓ３００は、充放電リレー２０の動作状態がターンオフ状態であるとき、制御部１２０によって行われ得る。
例えば、制御部１２０は、充放電リレー２０の動作状態がターンオフ状態であり、かつ車両が停止状態である場合、測定部１１０の動作モードをＥＣＯモードに切り換え得る。
他の例で、制御部１２０は、充放電リレー２０の動作状態がターンオフ状態であり、かつメインバッテリー１０の電圧が連続する複数の周期の間に基準割合以上に減少した場合、測定部１１０の動作モードをＥＣＯモードに切り換え得る。
さらに他の例で、制御部１２０は、充放電リレー２０の動作状態がターンオフ状態であり、かつメインバッテリー１０の電圧が臨界電圧以下である場合、測定部１１０の動作モードをＥＣＯモードに切り換え得る。
さらに他の例で、制御部１２０は、充放電リレー２０の動作状態がターンオフ状態である場合、車両が停止したか否か、メインバッテリー１０の電圧及びメインバッテリー１０の電圧減少率のうち二つ以上を考慮して測定部１１０の動作モードを制御し得る。
また、制御部１２０は、測定部１１０の動作モードがＥＣＯモードに切り換えられた後、バッテリーパック１と充電装置３との接続有無に基づいて測定部１１０の動作モードをシャットダウンモードに切り換え得る。
図５は、本発明のさらに他の実施例による過放電防止方法をより具体的に示した図である。
具体的には、図５の実施例は、制御部１２０が、車両が停止したか否か、メインバッテリー１０の電圧及びメインバッテリー１０の電圧減少率を全て考慮して測定部１１０の動作モードを制御する実施例である。
以下では、図５に基づいて制御部１２０が、段階Ｓ３１０、段階Ｓ３２０及び段階Ｓ３３０を考慮して測定部１１０の動作モードを制御する実施例を説明するが、制御部１２０は、段階Ｓ３１０、段階Ｓ３２０及び段階Ｓ３３０の少なくとも一つを選択的に適用して測定部１１０の動作モードを制御することも可能であることに留意する。例えば、制御部１２０が、車両が停止したか否か及びメインバッテリー１０の電圧に基づいて測定部１１０の動作モードを制御する実施例の場合、図５の実施例から段階Ｓ３２０が省略され、段階Ｓ３１０の判断結果が「いいえ」であれば、段階Ｓ３３０へ進み得る。
動作状態判断段階Ｓ２００は、段階Ｓ２１０と段階Ｓ２２０を含み得る。
段階Ｓ２１０で、制御部１２０は、充放電リレー２０の動作状態を判断し得る。
その後、段階Ｓ２２０で制御部１２０によって判断された充放電リレー２０の動作状態がターンオフ状態であれば、動作モード制御段階Ｓ３００に進み、ターンオン状態であれば、電圧測定段階Ｓ１００へ戻り得る。即ち、動作モード制御段階Ｓ３００は、充放電リレー２０の動作状態がターンオフ状態である場合に限って行われ得る。
段階Ｓ３１０で車両が停止状態であるか否かが判断され得る。具体的には、制御部１２０は、車両制御装置３から受信した一つ以上の情報に基づいて車両が停止したか否かを判断し得る。
もし、制御部１２０は、段階Ｓ３１０で車両を停止状態に判断した場合、段階Ｓ３４０へ進み、そうではない場合、段階Ｓ３２０へ進み得る。
段階Ｓ３２０で、メインバッテリー１０の電圧が持続的に減少するか否かが判断され得る。具体的には、制御部１２０は、現在周期を含む連続する複数の周期の各々でメインバッテリー１０の電圧が基準割合以上に減少するかを判断し得る。
例えば、制御部１２０は、各々の周期で現在周期でのメインバッテリー１０の電圧と直前周期でのメインバッテリー１０の電圧との差に基づいてメインバッテリー１０の電圧減少率を算出し得る。制御部１２０は、メインバッテリー１０の電圧が連続する複数の周期で基準割合以上に減少する場合、段階Ｓ３４０へ進み、そうではない場合、段階Ｓ３３０へ進み得る。
段階Ｓ３３０で、メインバッテリー１０の電圧が臨界電圧以下であるか否かが判断され得る。具体的には、現在周期で測定されたメインバッテリー１０の電圧が臨界電圧以下である場合、段階Ｓ３４０へ進み、そうではない場合、電圧測定段階Ｓ１００へ戻り得る。
段階Ｓ３４０で、測定部１１０の動作モードがＥＣＯモードに切り換えられ得る。具体的には、測定部１１０の動作モードは、ウェークアップモードからＥＣＯモードに切り換えられ得る。
即ち、制御部１２０は、充放電リレー２０の動作状態がターンオフ状態である場合において、車両が停止状態であるか、またはメインバッテリー１０の電圧が複数の周期の間に持続的に減少するか、またはメインバッテリー１０の現在周期の電圧が臨界電圧以下であれば、測定部１１０の動作モードをウェークアップモードからＥＣＯモードに切り換え得る。測定部１１０の動作モードがＥＣＯモードに切り換えられることで、測定部１１０によるメインバッテリー１０のエネルギー消耗量が減少し得る。これによって、測定部１１０が動作されることによるメインバッテリー１０の過放電を防止可能である。
段階Ｓ３５０で、制御部１２０は、測定部１１０の動作モードがＥＣＯモードに切り換えられた時点から予め設定された時間内にバッテリーパック１に充電装置４が接続されたか否かによって測定部１１０の動作モードを制御し得る。
例えば、段階Ｓ３４０によって測定部１１０の動作モードがＥＣＯモードに切り換えられた時点から予め設定された時間内にバッテリーパック１に充電装置４が接続された場合、制御部１２０は測定部１１０の動作モードをＥＣＯモードからウェークアップモードにさらに切り換え得る。
逆に、段階Ｓ３４０によって測定部１１０の動作モードがＥＣＯモードに切り換えられた時点から予め設定された時間内にバッテリーパック１に充電装置４が接続されなかった場合、制御部１２０は測定部１１０の動作モードをＥＣＯモードからシャットダウンモードに切り換え得る。
電圧測定段階Ｓ１００、動作状態判断段階Ｓ２００及び動作モード制御段階Ｓ３００による過放電防止方法によれば、測定部１１０の動作モードが適切に制御されることでメインバッテリー１０の過放電が効果的に防止可能である。
以上で説明した本発明の実施例は、必ずしも装置及び方法を通じて具現されることではなく、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じて具現され得、このような具現は、本発明が属する技術分野における専門家であれば、前述した実施例の記載から容易に具現できるはずである。
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、本発明の属する技術分野で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。
また、上述の本発明は、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から脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能であるため、上述の実施例及び添付された図面によって限定されず、多様な変形が行われるように各実施例の全部または一部を選択的に組み合わせて構成可能である。
１ バッテリーパック
２ 始動バッテリー
３ 車両制御装置
４ 充電装置
１０ メインバッテリー
２０ 充放電リレー
１００ 過放電防止装置
１１０ 測定部
１２０ 制御部
１３０ 保存部

Claims (15)

  1. 車両に備えられたバッテリーパックの過放電を防止する過放電防止装置であって、
    動作モードによって前記バッテリーパックに備えられたメインバッテリーの電圧を測定する測定部と、
    前記メインバッテリーと接続された充放電リレーの動作状態を判断し、判断された前記充放電リレーの動作状態、前記車両が停止したか否か及び前記測定部によって測定された前記メインバッテリーの電圧のうち少なくとも一つに基づいて前記測定部の動作モードを制御する制御部と、を含む、過放電防止装置。
  2. 前記測定部は、
    第１測定周期で前記メインバッテリーの電圧を測定するウェークアップモード、前記第１測定周期より長い第２測定周期で前記メインバッテリーの電圧を測定するＥＣＯモード及び前記メインバッテリーの電圧を測定しないシャットダウンモードのうちいずれか一つの動作モードで動作する、請求項１に記載の過放電防止装置。
  3. 前記制御部は、
    前記測定部の動作モードが前記ウェークアップモードであり、かつ前記充放電リレーの動作状態がターンオフ状態である場合、前記車両が停止したか否か及び前記メインバッテリーの電圧のうち少なくとも一つに基づいて前記測定部の動作モードを制御する、請求項２に記載の過放電防止装置。
  4. 前記制御部は、
    前記車両が停止したか否かを判断し、前記車両が停止したと判断された場合、前記測定部の動作モードを前記ＥＣＯモードに切り換えるように構成された、請求項３に記載の過放電防止装置。
  5. 前記制御部は、
    外部から受信した車両の速度情報及び車輪の回転情報の少なくとも一つに基づいて前記車両が停止したか否かを判断する、請求項４に記載の過放電防止装置。
  6. 前記制御部は、
    前記メインバッテリーの現在電圧が予め設定された臨界電圧以下である場合、前記測定部の動作モードを前記ＥＣＯモードに切り換えるように構成された、請求項３に記載の過放電防止装置。
  7. 前記制御部は、
    前記メインバッテリーの電圧が基準割合以上に複数の周期の間に減少する場合、前記測定部の動作モードを前記ＥＣＯモードに切り換えるように構成された、請求項３に記載の過放電防止装置。
  8. 前記制御部は、
    前記測定部の動作モードが前記ＥＣＯモードに切り換えられた後、予め設定された時間内に前記バッテリーパックに充電装置が接続されたかによって前記充放電リレーまたは前記測定部の動作モードを制御する、請求項２に記載の過放電防止装置。
  9. 前記制御部は、
    前記予め設定された時間内に前記バッテリーパックに前記充電装置が接続された場合、前記充放電リレーの動作状態をターンオン状態に制御して前記充電装置によって前記メインバッテリーを充電させるように構成された、請求項８に記載の過放電防止装置。
  10. 前記制御部は、
    前記メインバッテリーの電圧が予め設定された基準電圧を超過する場合、前記測定部の動作モードを前記ＥＣＯモードから前記ウェークアップモードに切り換えるように構成された、請求項９に記載の過放電防止装置。
  11. 前記制御部は、
    前記予め設定された時間内に前記バッテリーパックに前記充電装置が接続されなかった場合、前記測定部の動作モードをシャットダウンモードに切り換えるように構成された、請求項８に記載の過放電防止装置。
  12. 前記制御部は、
    前記メインバッテリーと相異なる始動バッテリーからウェークアップ信号が印加された場合、動作モードがスリップモードからウェークアップモードに切り換えられ、前記測定部の動作モードを前記シャットダウンモードから前記ウェークアップモードに切り換えるように構成され、
    前記測定部は、
    前記動作モードが前記ウェークアップモードまたは前記ＥＣＯモードである場合、前記メインバッテリーから動作電源が印加され、前記メインバッテリーの電圧を測定する、請求項２に記載の過放電防止装置。
  13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の過放電防止装置を含む、バッテリーパック。
  14. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の過放電防止装置を含む、車両。
  15. 車両に備えられたバッテリーパックの過放電を防止する過放電防止方法であって、
    測定部において、前記バッテリーパックに備えられたメインバッテリーの電圧を測定する電圧測定段階と、
    制御部において、前記メインバッテリーと接続された充放電リレーの動作状態を判断する動作状態判断段階と、
    前記制御部において、前記充放電リレーの動作状態、前記車両が停止したか否か及び前記メインバッテリーの電圧の少なくとも一つに基づいて前記測定部の動作モードを制御する動作モード制御段階と、を含む、過放電防止方法。
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