JP2021501895A

JP2021501895A - 電流測定装置、電流測定方法及び前記電流測定装置を含むバッテリーパック

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Publication number: JP2021501895A
Application number: JP2020524594A
Authority: JP
Inventors: リー、ウォン−テ; チョイ、ヤン−リム
Original assignee: LG Chem Ltd
Current assignee: LG Chem Ltd
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2021-01-21
Anticipated expiration: 2039-06-11
Also published as: KR20200000341A; CN111433618A; JP7071013B2; EP3734307A1; ES2970633T3; EP3734307A4; US11415633B2; EP3734307B1; US20200386823A1; CN111433618B

Abstract

電流測定装置、電流測定方法及び前記電流測定装置を含むバッテリーパックが提供される。前記電流測定装置は、バッテリーのための充放電経路に設けられるスイッチング回路と、前記充放電経路に設けられるシャント抵抗素子を含み、前記シャント抵抗素子の両端にかかる電圧に対応する電流信号を出力する電流測定部と、前記スイッチング回路の両端にかかる電圧を測定する電圧測定部と、前記スイッチング回路の温度を測定する温度測定部と、制御部と、を含む。前記制御部は、前記電流信号に基づき、前記シャント抵抗素子を通して流れる電流を示す第１電流値を決定する。前記制御部は、前記測定された電圧及び前記測定された温度に基づき、前記スイッチング回路を通して流れる電流を示す第２電流値を決定する。また、前記制御部は、前記第１電流値及び前記第２電流値に基づき、前記シャント抵抗素子が正常状態であるか否かを判定する。

Description

本発明は、バッテリーパックの充放電経路を通して流れる電流を測定するための装置及び方法、並びに前記装置を含むバッテリーパックに関する。

本出願は、２０１８年６月２２日出願の韓国特許出願第１０−２０１８−００７２１５６号及び２０１９年５月3 1日出願の韓国特許出願第１０−２０１９−００６４７２１号に基づく優先権を主張し、該当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。

バッテリーを通して流れる電流を測定するために、バッテリーのための充放電経路にシャント抵抗素子（ｓｈｕｎｔｒｅｓｉｓｔｏｒ）が設けられ得る。シャント抵抗素子を活用して測定された電流は、過電流を判定するか、またはバッテリーの充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ−Ｏｆ−Ｃｈａｒｇｅ）及び健康状態（ＳＯＨ：Ｓｔａｔｅ−Ｏｆ−Ｈｅａｌｔｈ）を推定するのに必須に活用される。

シャント抵抗素子を活用した電流測定は、シャント抵抗素子の両端にかかる電圧を基準抵抗で割ることを基本原理とする。基準抵抗は、シャント抵抗素子の材料、大きさ及び形状などを考慮して予め決められる。ところが、シャント抵抗が時間の経過につれて次第に劣化するか、または振動及び衝撃によって損傷する場合、シャント抵抗素子の実際抵抗は基準抵抗と大きい差を有するようになる。

特に、自動車安全のための国際規約であるＩＳＯ２６２６２に関わり、ＡＳＩＬ（ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＳａｆｅｔｙＩｎｔｅｇｒｉｔｙＬｅｖｅｌ）の４つのクラスのうち最も高いＤクラスを満すためには、シャント抵抗素子を含む電流センサーによって測定された電流が信頼できるか（即ち、前記電流センサーが正常であるか）を判定する必要がある。従来には、前記電流センサーによって測定された電流と他の電流センサー（例えば、ホール効果電流センサー）によって測定された電流を相互比較することで、電流測定結果の信頼性を図っている。しかし、二つの電流センサーが必須であることから、費用が多くかかり、空間活用性が低いという短所がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電流センサーを追加的に備えなくても、バッテリーの充放電経路に設けられるシャント抵抗素子が正常状態であるか否かを診断することができる装置及び方法、並びに前記装置を含むバッテリーパック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、下記する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分かるであろう。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合せによって実現することができる。

本発明の一面による電流測定装置は、バッテリーのための充放電経路を通して流れる電流を測定するためのものである。前記電流測定装置は、前記充放電経路に設けられるスイッチング回路と、前記充放電経路に設けられるシャント抵抗素子を含み、前記シャント抵抗素子の両端にかかる電圧に対応する電流信号を出力するように構成される電流測定部と、前記スイッチング回路の両端にかかる電圧を測定するように構成された電圧測定部と、前記スイッチング回路の温度を測定するように構成された温度測定部と、前記スイッチング回路、前記電流測定部、前記電圧測定部及び前記温度測定部に動作可能に結合した制御部と、を含む。前記制御部は、前記電流信号に基づき、前記シャント抵抗素子を通して流れる電流を示す第１電流値を決定するように構成される。また、前記制御部は、前記測定された電圧及び前記測定された温度に基づき、前記スイッチング回路を通して流れる電流を示す第２電流値を決定するように構成される。前記制御部は、前記第１電流値及び前記第２電流値に基づき、前記シャント抵抗素子が正常状態であるか否かを判定するように構成される。

前記制御部は、前記測定された温度に基づき、前記スイッチング回路のオン抵抗を決定するように構成され得る。前記第２電流値は、前記測定された電圧を前記オン抵抗で割った値である。

前記電流測定装置は、前記スイッチング回路の温度とオン抵抗との対応関係が記録されているルックアップテーブルが保存されているメモリーデバイスをさらに含み得る。前記制御部は、前記測定された温度をインデックスとして用いて、前記ルックアップテーブルから前記測定された温度に関わって記録されているオン抵抗を、前記スイッチング回路の前記オン抵抗として決定するように構成され得る。

前記制御部は、前記第１電流値及び前記第２電流値に基づいて、前記充放電経路を通して流れる電流を示す第３電流値を決定するように構成され得る。

前記制御部は、前記第１電流値と前記第２電流値との差が正常範囲内である場合、前記第１電流値、前記第２電流値及び前記第１電流値と前記第２電流値との平均値のいずれか一つを前記第３電流値として決定するように構成され得る。

前記制御部は、前記第１電流値と前記第２電流値との差が正常範囲から外れる場合、前記第２電流値を前記第３電流値として決定するように構成され得る。

前記制御部は、前記第１電流値と前記第２電流値との差が正常範囲から外れる場合、フォールトメッセージを出力するように構成され得る。

前記制御部は、前記測定された温度に基づいて、前記正常範囲を決定するように構成され得る。前記制御部は、前記測定された温度が減少するほど、前記正常範囲を拡大するように構成され得る。

本発明の他面によるバッテリーパックは、前記電流測定装置を含む。

本発明のさらに他面による方法は、バッテリーのための充放電経路を通して流れる電流を測定するためのものである。前記方法は、前記充放電経路に設けられるスイッチング回路の両端にかかる電圧を測定する段階と、前記スイッチング回路の温度を測定する段階と、前記充放電経路に設けられるシャント抵抗素子の両端にかかる電圧に基づき、前記シャント抵抗素子を通して流れる電流を示す第１電流値を決定する段階と、前記測定された電圧及び前記測定された温度に基づき、前記スイッチング回路を通して流れる電流を示す第２電流値を決定する段階と、前記第１電流値及び前記第２電流値に基づき、前記シャント抵抗素子が正常状態であるか否かを判定する段階と、を含む。

前記第２電流値は、前記測定された電圧を前記測定された温度に関わるオン抵抗で割った値であり得る。

前記シャント抵抗素子が正常状態であるか否かを判定する段階においては、前記第１電流値と前記第２電流値との差が正常範囲内である場合、前記シャント抵抗素子が正常状態であると判定され得る。

本発明の実施例の少なくとも一つによれば、電流センサーを追加してくても、バッテリーのための充放電経路に設けられるシャント抵抗素子が正常状態であるか否かを診断することができる。

なお、本発明の効果は前述の効果に制限されず、言及していないさらに他の効果は、請求範囲の記載から当業者にとって明確に理解されるであろう。

本発明の一実施例による電流測定装置の機能的構成を概略的に示す図である。図１の電流測定装置を含むバッテリーパックの構成を概略的に示す図である。図１及び図２のスイッチング回路に関わる第１ルックアップテーブルを例示的に示す。図１及び図２の制御部に含まれた論理回路を例示的に示す。本発明の他の実施例による電流測定方法を概略的に示すフローチャートである。

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。

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。また、明細書に記載の「制御ユニット」のような用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を示し、これはハードウェアやソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの結合せにより具現され得る。

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。

図１は、本発明の一実施例による電流測定装置の機能的構成を概略的に示す図であり、図２は、図１の電流測定装置を含むバッテリーパックの構成を概略的に示す図である。

図１及び図２を参照すれば、バッテリーパックＰは、バッテリー１０、スイッチング回路５０及び電流測定装置１（以下、「装置」と称する。）を含む。

バッテリー１０は、少なくとも一つのバッテリーセルを含む。複数のバッテリーセルがバッテリー１０に含まれる場合、複数のバッテリーセルは相互電気的に直列または並列に接続し得る。

スイッチング回路５０は、少なくとも一つの充電スイッチ及び少なくとも一つの放電スイッチを含み得る。各充電スイッチは、各放電スイッチに電気的に直列接続し得る。スイッチング回路５０に複数の充電スイッチが含まれる場合、複数の充電スイッチは電気的に並列接続し得る。スイッチング回路５０に複数の放電スイッチが含まれる場合、複数の放電スイッチは、電気的に並列接続し得る。

各充電スイッチは、バッテリー１０を充電する方向へ流れる電流を制御できる。例えば、各充電スイッチは、バッテリー１０の正極端子とバッテリーパックＰの正極端子との間に位置し、バッテリーパックＰの正極端子からバッテリー１０の正極端子へ流れ込む電流である充電電流の大きさを調節し得る。

各放電スイッチは、バッテリー１０を放電する方向へ流れる電流を制御できる。例えば、各放電スイッチは、バッテリー１０の正極端子とバッテリーパックＰの正極端子との間に位置し、バッテリー１０の正極端子からバッテリーパックＰの正極端子へ流れ出る電流である放電電流の大きさを調節し得る。

例えば、各充電スイッチ及び各放電スイッチは、ゲート、ドレーン及びソース端子を含むＦＥＴ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であり得る。ＦＥＴは、ゲート端子とソース端子との間に印加された電圧の大きさによって、オンまたはオフされ得る。

装置１は、バッテリー１０の充放電経路を通して流れる電流を測定するように提供される。装置１は、電圧測定部１００、温度測定部２００、電流測定部３００及び制御部４００を含む。装置１は、メモリーデバイス５００をさらに含み得る。

電圧測定部１００は、スイッチング回路５０の両端に電気的に接続し得る。即ち、電圧測定部１００は、スイッチング回路５０にかかる電圧を測定するように、スイッチング回路５０に電気的に並列接続し得る。

電圧測定部１００は、スイッチング回路５０の一端と他端との電位差をスイッチング回路５０の電圧として測定し得る。例えば、各充電スイッチの一端がバッテリー１０の正極端子に電気的に接続しており、各放電スイッチの一端がバッテリーパックＰの正極端子に電気的に接続しており、各充電スイッチの他端と各放電スイッチの他端とが電気的に接続している場合、各充電スイッチの一端と各放電スイッチの一端との電位差がスイッチング回路５０の電圧として電圧測定部１００によって測定され得る。

電圧測定部１００は、制御部４００と電気的信号を交換できるように、制御部４００に動作可能に結合し得る。電圧測定部１００は、制御部４００からの電圧測定命令に応じて、単位時間ごとにスイッチング回路５０の電圧を測定し、測定されたスイッチング回路５０の電圧を示す電圧信号を制御部４００に出力し得る。

温度測定部２００は、スイッチング回路５０から所定の距離内に位置し、スイッチング回路５０の温度を測定するように提供される。温度測定部２００は、制御部４００と電気的信号を交換できるように、制御部４００に動作可能に結合し得る。温度測定部２００は、単位時間ごとにスイッチング回路５０の温度を測定し、測定されたスイッチング回路５０の温度を示す温度信号を制御部４００に出力し得る。熱電対のような公知の温度センサーが温度測定部２００として活用され得る。

電流測定部３００は、シャント抵抗素子３０及び信号処理回路３２を含む。

シャント抵抗素子３０は、バッテリー１０の負極端子とバッテリーパックＰの負極端子との間の充放電経路に位置し得る。シャント抵抗素子３０の両端にかかる電圧は、充放電経路を通して流れる電流の方向と強度に依存する。

信号処理回路３２は、制御部４００と電気的信号を交換できるように、制御部４００に動作可能に結合する。信号処理回路３２は、制御部４００からの電流測定命令に応じて、シャント抵抗素子３０の両端にかかる電圧に基づき、単位時間ごとにシャント抵抗素子３０を通して流れる電流を測定し、測定された電流の方向及び大きさを示す電流信号を制御部４００に出力し得る。

信号処理回路３２の二つの入力端子は、シャント抵抗素子３０の一端と他端に各々電気的に接続し得る。信号処理回路３２は、信号処理回路３２の二つの入力端子を介して受信されるシャント抵抗素子３０の両端にかかる電圧を増幅した後、増幅した電圧を示すデジタル信号を前記電流信号として制御部４００に伝送し得る。制御部４００は、オーム法則によって、単位時間ごとの信号処理回路３２からの電流信号に基づいて充放電経路を流れる電流の方向及び強度を示す第１電流値を決定し得る。

制御部４００は、ハードウェア的に、ＡＳＩＣｓ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｐｅｃｉｆｉｃｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｓ）、ＤＳＰｓ（ｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、ＤＳＰＤｓ（ｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｄｅｖｉｃｅｓ）、ＰＬＤｓ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｌｏｇｉｃｄｅｖｉｃｅｓ）、ＦＰＧＡｓ（ｆｉｅｌｄｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｇａｔｅａｒｒａｙｓ）、マイクロプロセッサー（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、その他の機能の遂行のための電気的ユニットの少なくとも一つを用いて具現され得る。制御部４００には、メモリーデバイス５００が内蔵され得る。

制御部４００は、電圧測定部１００からの単位時間ごとの電圧信号に基づき、スイッチング回路５０の両端にかかる電圧を示す電圧値を決定する。制御部４００は、温度測定部２００からの単位時間ごとの温度信号に基づき、スイッチング回路５０の温度を示す温度値を決定する。

制御部４００は、スイッチング回路５０に関わる電圧値及び温度値に基づき、スイッチング回路５０を通して流れる電流の方向及び強度を示す第２電流値を単位時間ごとに決定し得る。

第１電流値及び第２電流値は、いずれもバッテリー１０の充放電経路を通して流れる電流の方向及び強度を示すことから、通常の場合には第１電流値と第２電流値とは相互同一であるか、または許容可能な範囲内の差のみを有する。一方、シャント抵抗素子３０が損傷するか、またはシャント抵抗素子３０に短絡などが発生した場合には、第１電流値と第２電流値との差がよほど大きくなり得る。

制御部４００は、単位時間ごとのスイッチング回路５０の温度に基づき、スイッチング回路５０のオン抵抗（ｏｎ−ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を推定できる。スイッチング回路５０のオン抵抗とは、スイッチング回路５０がオン状態である間におけるスイッチング回路５０の抵抗を指すものであって、温度に依存するパラメータであり得る。制御部４００は、スイッチング回路５０の温度とオン抵抗との対応関係が記録されている第１ルックアップテーブルを参照して、特定の時点で測定されたスイッチング回路５０の温度に対応するものとして第１ルックアップテーブル内に記録されているオン抵抗を、前記特定の時点におけるスイッチング回路５０のオン抵抗として推定し得る。前記第１ルックアップテーブルは、メモリーデバイス５００に予め保存され得る。

制御部４００は、オームの法則に従って、前記特定の時点におけるスイッチング回路５０の両端にかかる電圧を、前記推定されたオン抵抗で割ることで、前記特定時点におけるスイッチング回路５０に流れる電流を示す第２電流値を決定できる。

制御部４００は、第１電流値及び第２電流値に基づき、充放電経路に流れる電流を示す第３電流値を決定できる。例えば、制御部４００は、第１電流値と第２電流値との差に基づき、第１電流値を充放電経路に流れる電流値として判断し得る。他の例で、制御部４００は、第１電流値及び第２電流値に基づき、第１電流値と第２電流値との平均を充放電経路に流れる電流値として判断し得る。さらに他の例で、制御部４００は、第１電流値と第２電流値との差に基づき、第２電流値を充放電経路に流れる電流値として判断し得る。

制御部４００は、第１電流値と第２電流値との差に基づき、シャント抵抗素子３０が正常状態であるか否かを診断できる。例えば、制御部４００は、第１電流値と第２電流値との差が正常範囲（例えば、−１０〜１０ｍＡ）内である場合、シャント抵抗素子３０が正常状態であると判定し得る。

正常範囲は、予め決められたものであり得る。代案的に、正常範囲は、スイッチング回路５０の温度に基づき、制御部４００によって決定され得る。スイッチング回路５０は、スイッチング回路５０の温度が増加するほどスイッチング回路５０のオン抵抗は減少し、スイッチング回路５０の温度が減少するほどスイッチング回路５０のオン抵抗は増加する特性を有し得る。したがって、制御部４００は、スイッチング回路５０の温度が増加するほど正常範囲を縮小し、スイッチング回路５０の温度が減少するほど正常範囲を拡大できる。スイッチング回路５０の温度と正常範囲との対応関係が記録された第２ルックアップテーブルが、メモリーデバイス５００に予め保存されていてもよい。制御部４００は、スイッチング回路５０の温度をインデックスとして用いて、スイッチング回路５０の温度に関わる正常範囲を第２ルックアップテーブルから獲得できる。

制御部４００は、第１電流値と第２電流値との差が正常範囲を超過する場合、シャント抵抗素子３０が故障状態であると判定し得る。シャント抵抗素子３０が故障状態であるというのは、シャント抵抗素子３０が劣化または損傷することによって、シャント抵抗素子３０の抵抗と基準抵抗との差が一定のレベルを超えた状態を意味する。前記正常範囲を示すデータは、メモリーデバイス５００に予め保存され得る。制御部４００は、シャント抵抗素子３０が故障状態であると判定するとき、フォールトメッセージを外部デバイス２へ伝送し得る。外部デバイス２は、バッテリーパックＰが装着される電気システム（例えば、電気自動車）のＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）であり得る。

制御部４００は、第１電流値と第２電流値との差が前記正常範囲内である場合、第１電流値、第２電流値及び第１電流値と第２電流値との平均値のいずれか一つを第３電流値として決定し得る。第１電流値と第２電流値との差が前記正常範囲内であるというのは、第１電流値が信頼可能であることを意味するためである。

制御部４００は、第１電流値と第２電流値との差が前記正常範囲から外れた場合、第２電流値を第３電流値として決定し得る。

メモリーデバイス５００は、制御部４００と電気的信号を交換できるように制御部４００に動作可能に結合し得る。メモリーデバイス５００は、情報を記録して消去できる保存媒体であれば、その種類は特に制限されない。例えば、メモリーデバイス５００は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、レジスター、ハードディスク、光記録媒体または磁気記録媒体であり得る。メモリーデバイス５００は、制御部４００によって各々アプローチ可能に、例えば、データバスなどによって制御部４００に電気的に接続し得る。メモリーデバイス５００は、制御部４００が各々実行する各種制御ロジッグを含むプログラム、及び／または制御ロジッグが実行されるときに発生するデータを保存及び／または更新及び／または消去及び／または伝送できる。

図３は、図１及び図２のスイッチング回路に関わる第１ルックアップテーブルを例示的に示す。

図３を参照すれば、前述したように、制御部４００は、スイッチング回路５０のオン抵抗を決定するために、メモリーデバイス５００に保存されている第１ルックアップテーブルを参照し得る。

例えば、制御部４００は、温度測定部２００から受信したスイッチング回路５０の温度がａである場合、温度ａをインデックスとして用いて、前記第１ルックアップテーブル内で温度ａに関わるｘをスイッチング回路５０のオン抵抗として決定し得る。他の例で、制御部４００は、スイッチング回路５０の温度がｂである場合、前記第１ルックアップテーブル内で温度ｂに関わるｙをスイッチング回路５０のオン抵抗として決定し得る。

装置１は、スイッチング回路５０に含まれたＦＥＴのような半導体スイッチのオン抵抗が温度に依存して変わる特性を活用し、スイッチング回路５０の温度及びスイッチング回路５０の両端にかかる電圧に基づいてスイッチング回路５０を通して流れる電流を示す第２電流値を決定する。その後、装置１は、第２電流値をシャント抵抗素子３０を活用して測定された第１電流値と比較することで、ホール効果センサーなどを追加しなくても電流測定の正確度を向上させることができるという長所がある。

図４は、図１及び図２の制御部に含まれた論理回路を例示的に示す。図４を参照すれば、制御部４００は、制御部４００に含まれた論理回路４５０を用いて、第２電流値を決定し得る。ここで、前記論理回路４５０は、スイッチング回路５０の温度Ｔ_ＳＷとスイッチング回路５０の両端にかかる電圧Ｖ_ＳＷを入力値として受信するとき、第２電流値Ｉ_ＳＷを出力値として出力するように構成された論理回路であり得る。

装置１は、バッテリー管理システム（ＢＭＳ：ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）に適用可能である。即ち、ＢＭＳは、前記装置１を含み得る。装置１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できる。例えば、装置の制御部４００及びメモリーデバイス５００は、ＢＭＳの構成要素として具現され得る。

図５は、本発明の他の実施例による電流測定方法を概略的に示すフローチャートである。図５の方法に含まれた各段階の遂行主体は、装置１の各構成要素であると言える。

図５を参照すれば、段階Ｓ１００において、制御部４００は、電圧測定部１００からの電圧信号、温度測定部２００からの温度信号及び電流測定部３００からの電流信号を収集する。

段階Ｓ１１０においては、制御部４００は、電圧信号及び温度信号に基づき、スイッチング回路５０の両端にかかる電圧を示す電圧値及びスイッチング回路５０の温度を示す温度値を決定する。

段階Ｓ１２０においては、制御部４００は、電流信号に基づき、シャント抵抗素子３０を通して流れる電流を示す第１電流値を決定する。シャント抵抗素子３０は、充放電経路に設けられるものであることから、第１電流値は充放電経路を通して流れる電流を示すものでもある。

段階Ｓ１３０において、制御部４００は、段階Ｓ１１０で決められた電圧値及び温度値に基づき、スイッチング回路５０を通して流れる電流を示す第２電流値を決定する。スイッチング回路５０は、充放電経路に設けられるものであることから、第２電流値は充放電経路を通して流れる電流を示すものでもある。

段階Ｓ１４０において、前記第１電流値及び前記第２電流値に基づき、シャント抵抗素子３０が正常状態であるか否かを判定する。例えば、第１電流値と第２電流値との差が前記正常範囲内である場合、シャント抵抗素子３０が正常状態であると判定され得る。一方、第１電流値と第２電流値との差が前記正常範囲から外れる場合、シャント抵抗素子３０が故障状態であると判定され得る。段階Ｓ１４０の値が「いいえ」である場合、段階Ｓ１５０へ進む。段階Ｓ１４０の値が「はい」である場合、前記方法は終了する。

段階Ｓ１５０において、制御部４００は、フォールトメッセージを外部デバイス２へ伝送し得る。フォールトメッセージは、シャント抵抗素子３０が故障状態であることを使用者または外部デバイス２に知らせるためのものである。

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。

Claims

バッテリーの充放電経路に設けられるスイッチング回路と、
前記充放電経路に設けられるシャント抵抗素子を含み、前記シャント抵抗素子の両端にかかる電圧に対応する電流信号を出力するように構成される電流測定部と、
前記スイッチング回路の両端にかかる電圧を測定するように構成された電圧測定部と、
前記スイッチング回路の温度を測定するように構成された温度測定部と、
前記スイッチング回路、前記電流測定部、前記電圧測定部及び前記温度測定部に動作可能に結合した制御部と、を含み、
前記制御部は、
前記電流信号に基づき、前記シャント抵抗素子を通して流れる電流を示す第１電流値を決定するように構成され、
前記測定された電圧及び前記測定された温度に基づき、前記スイッチング回路を通して流れる電流を示す第２電流値を決定するように構成され、
前記第１電流値及び前記第２電流値に基づき、前記シャント抵抗素子が正常状態であるか否かを判定するように構成される装置。
前記制御部は、
前記測定された温度に基づき、前記スイッチング回路のオン抵抗を決定するように構成され、
前記第２電流値は、前記測定された電圧を前記オン抵抗で割った値である請求項１に記載の装置。
前記スイッチング回路の温度とオン抵抗との対応関係が記録されているルックアップテーブルが保存されているメモリーデバイスをさらに含み、
前記制御部は、
前記測定された温度をインデックスとして用いて、前記ルックアップテーブルから前記測定された温度に関わって記録されているオン抵抗を、前記スイッチング回路の前記オン抵抗として決定するように構成される請求項２に記載の装置。
前記制御部は、
前記第１電流値及び前記第２電流値に基づいて、前記充放電経路を通して流れる電流を示す第３電流値を決定するように構成される請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
前記制御部は、
前記第１電流値と前記第２電流値との差が正常範囲内である場合、前記第１電流値、前記第２電流値及び前記第１電流値と前記第２電流値との平均値のいずれか一つを前記第３電流値として決定するように構成される請求項４に記載の装置。
前記制御部は、
前記第１電流値と前記第２電流値との差が正常範囲から外れる場合、前記第２電流値を前記第３電流値として決定するように構成される請求項４または５に記載の装置。
前記制御部は、
前記第１電流値と前記第２電流値との差が正常範囲から外れる場合、フォールトメッセージを出力するように構成される請求項４から６のいずれか一項に記載の装置。
前記制御部は、
前記測定された温度に基づいて、前記正常範囲を決定するように構成される請求項６に記載の装置。
前記制御部は、
前記測定された温度が減少するほど、前記正常範囲を拡大するように構成される請求項８に記載の装置。
請求項１から９のいずれか一項に記載の装置を含むバッテリーパック。
バッテリーの充放電経路に設けられるスイッチング回路の両端にかかる電圧を測定する段階と、
前記スイッチング回路の温度を測定する段階と、
前記充放電経路に設けられるシャント抵抗素子の両端にかかる電圧に基づき、前記シャント抵抗素子を通して流れる電流を示す第１電流値を決定する段階と、
前記測定された電圧及び前記測定された温度に基づき、前記スイッチング回路を通して流れる電流を示す第２電流値を決定する段階と、
前記第１電流値及び前記第２電流値に基づき、前記シャント抵抗素子が正常状態であるか否かを判定する段階と、を含む方法。
前記第２電流値は、
前記測定された電圧を前記測定された温度に関わるオン抵抗で割った値である請求項１１に記載の方法。
前記シャント抵抗素子が正常状態であるか否かを判定する段階においては、
前記第１電流値と前記第２電流値との差が正常範囲内である場合、前記シャント抵抗素子が正常状態であると判定される請求項１１または１２に記載の方法。