JP6610912B2 - 充放電電流推定装置、バッテリーパック、および自動車 - Google Patents

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Description

本発明は、バッテリーパックの充放電電流を推定する技術に関し、より詳しくは、ノイズに対する耐性を有する電流推定装置に関する。
本出願は、２０１６年３月７日出願の韓国特許出願第１０−２０１６−００２７２４３号及び２０１７年３月３日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−００２７９３２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、すべて本出願に援用される。
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二次電池についての研究が活発に進行しつつある。
現在、商用化した二次電池としては、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、リチウム二次電池などがあり、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池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。
二次電池は主にバッテリーパックの形態として用いられ、バッテリーパックには、ＢＭＳのような各種電子機器が内蔵される。ところが、このような電子機器は、外部の放送信号や各種無線通信信号に露出し得、外部の放送信号や各種無線通信信号によって誤動作を起こし得る。そこで、このような電子機器は、電磁波に対する耐性が求められる。
図１は、従来技術によるバッテリーパックの充放電電流測定回路を概略的に示した図である。
図１を参照すれば、従来技術によるバッテリーパックの充放電電流は、分路抵抗ＲＳに印加される電圧を測定し、これを増幅する方式によって測定される。即ち、充放電電流が分路抵抗ＲＳを通して流れ、分路抵抗ＲＳに電位差が発生すれば、これを増幅部５０で増幅してＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）６０に出力する。ＡＤＣ６０は、増幅した電位差をデジタル信号に変更する。演算手段７０は、デジタル信号の入力を受け、これを演算して分路抵抗ＲＳを通して流れる電流を推定する。この際、演算手段７０は、分路抵抗ＲＳの抵抗値と増幅利得を考慮して分路抵抗ＲＳを通して流れる電流を演算することができる。
ところが、外部から電磁波、特に、高周波が印加される場合、表皮効果（ｓｋｉｎ ｅｆｆｅｃｔ）によって分路部４０のインピーダンスに影響を与えて分路抵抗ＲＳに電位差が発生する。分路抵抗ＲＳに発生する電位差は大きくなくても、増幅部５０でこれを増幅するため、分路抵抗ＲＳに微細な電位差が発生するとしても充放電電流測定回路は、分路抵抗ＲＳに実際とは異なる充放電電流が流れると誤判することがある。
本出願人は、バッテリーパックに高周波信号が印加されれば、表皮効果によって分路抵抗に瞬間的に電位差が発生するということが分かった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、予想外の高周波信号による誤謬の発生を防止する電流推定装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、充放電電流の推定値によってスイッチを制御することで、充放電電流を推定するのに要する時間を一定範囲内で調節できる電流推定装置を提供することを他の目的とする。
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。
上記の課題を達成するための本発明の多様な実施例は、次のようである。本発明の一面によるバッテリーパックの充放電電流を推定する装置が提供される。前記電流推定装置は、バッテリーパックの充放電経路上の第１ノードと第２ノードとの間に接続した分路抵抗と、前記第１ノードと前記第２ノードとの間に接続した分路コンデンサと、前記第１ノードと前記第２ノードとの間に接続し、前記分路抵抗に印加された電圧を測定する電圧測定部と、前記電圧測定部が測定した電圧を用いて前記バッテリーパックの充放電電流を推定する電流推定部と、を含む。
また、前記電圧測定部は、フィルターモジュール及び増幅モジュールを含み得る。前記フィルターモジュールは、第１抵抗及び前記第１抵抗に直列接続した第１キャパシタを備え、前記第１ノードに接続した第１直列アームと、第２抵抗及び前記第２抵抗に直列接続した第２キャパシタを備え、前記第２ノードに接続した第２直列アームと、を含み得る。前記増幅モジュールは、前記第１抵抗と前記第１キャパシタとの間に形成された第３ノードに接続した入力端子、及び前記第２抵抗と前記第２キャパシタとの間に形成された第４ノードに接続した入力端子を備えた増幅器を含み得る。
また、二つのバスバーをさらに含み得る。前記二つのバスバーのいずれか一つは、前記分路抵抗及び前記分路コンデンサ各々の一端を前記第１ノードに接続し得る。前記二つのバスバーの他の一つは、前記分路抵抗及び前記分路コンデンサ各々の他端を前記第２ノードに接続し得る。
また、前記第１キャパシタと前記第３ノードとの間に接続する第１スイッチと、前記第２キャパシタと前記第４ノードとの間に接続する第２スイッチと、前記第１スイッチの動作及び前記第２スイッチの動作を個別的に制御するように構成されたスイチング制御部と、をさらに含み得る。
前記電流推定部は、前記推定された充放電電流の大きさに対応する通知信号を前記スイチング制御部に出力できる。前記スイチング制御部は、前記通知信号に基づき、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの動作を個別的に制御することができる。
また、前記電流推定部は、所定時間の間に所定回数推定された充放電電流の電流平均値を算出し、前記電流平均値が予め決められた電流しきい値よりも小さい場合、第１通知信号を出力できる。前記スイチング制御部は、前記第１通知信号に応じて、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを共にターンオンすることができる。
また、前記電流推定部は、前記電流平均値が前記電流しきい値よりも大きい場合、第２通知信号を出力できる。前記スイチング制御部は、前記第２通知信号に応じて、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを共にターンオフすることができる。
本発明の他面によるバッテリーパックが提供される。前記バッテリーパックは、前記電流推定装置を含む。
本発明のさらなる他面による自動車が提供される。前記自動車は、前記電流推定装置を含む。
本発明の実施例の少なくとも一つによれば、バッテリーパックに高周波信号が印加されても、高周波信号によって分路抵抗の両端の電位差が急変する現象を防止することができる。したがって、本発明によれば、予想外の高周波信号によって電流推定値に誤謬が発生することを防止することができる。
また、本発明の実施例の少なくとも一つによれば、電流の推定値によってスイッチを制御することで、充放電電流を推定するのに要する時間を一定範囲内で調節することができる。
また、スイッチ（図６に示したＳＷ１、ＳＷ２）をターンオフした間に推定される電流値と、ターンオンした間に推定される電流値とを比べることで、自動車などに搭載されるバッテリーパックに流れる充放電電流に影響を及ぼすノイズがいかほど発生するかを把握することができる。
以外にも、本発明は、他の多様な効果を有し、このような本発明の他の効果は、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分かるだろう。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、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。
従来技術によるバッテリーパックの充放電電流測定回路を概略的に示した図である。 本発明の一実施例による電流推定装置の構成を機能的に示した図である。 図２の電流推定装置の構成をより詳しく示した図である。 本発明の一実施例による分路部の構成を概略的に示した図である。 本発明の他の実施例による分路部の構成を概略的に示した図である。 本発明の他の実施例による電流推定装置の構成を機能的に示した図である。 図６の電流推定装置によって実行される動作の説明に参照される図である。 図６の電流推定装置によって実行される動作の説明に参照される図である。 図６の電流推定装置によって実行される動作の説明に参照される図である。 図６の電流推定装置によって実行される動作の説明に参照される図である。 図１の電流推定装置の電流推定装置に対する放射妨害テスト（ＲＩ ｔｅｓｔ）の結果を示したグラフである。 図２の電流推定装置の電流推定装置に対する放射妨害テスト（ＲＩ ｔｅｓｔ）の結果を示したグラフである。
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、本明細書及び請求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。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ユニットを示し、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（接続）」されている場合も含む。
図２は、本発明の一実施例による電流推定装置の構成を機能的に示した図である。
図２を参照すれば、電流推定装置２は、自動車などに搭載されるバッテリーパック１の充放電電流を推定する装置であって、分路部１００、電圧測定部２００及び電流推定部３００を含む。バッテリーパック１は、少なくとも一つのバッテリー１０を含む。
図２に示したように、バッテリーパック１と負荷２０とは、リレー３０によって選択的に接続する。リレー３０がターンオンされれば、充放電電流が流れ、リレー３０がターンオフされれば、充放電電流が遮断される。リレー３０がターンオンされる場合、バッテリー１０及び負荷２０を経て分路抵抗ＲＳを通して電流が流れるようになる。
前記分路部１００は、分路抵抗ＲＳ及び分路コンデンサＣＳを含む。前記分路コンデンサＣＳは、前記分路抵抗ＲＳと電気的に並列接続する。
前記分路抵抗ＲＳは、バッテリーパック１の充放電経路上に形成された第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間に接続し、所定の抵抗値を有する。前記分路抵抗ＲＳに電流が流れれば、電位差が発生する。分路抵抗ＲＳに発生した電位差は、後述する電圧測定部２００によって測定され、電流推定部３００が充放電電流を推定するのに用いられる。
前記分路コンデンサＣＳは、前記第１ノードＮ１と前記第２ノードＮ２との間に接続し、所定のキャパシタンスを有する。前記分路コンデンサＣＳは、外部から印加される高周波成分によって分路抵抗ＲＳに電位差が発生することを防止する役割を果たす。例えば、前記分路コンデンサＣＳのキャパシタンスは、１５ｐＦと実質的に同一であることが良い。前記分路コンデンサＣＳのキャパシタンスは、予め決められた周波数（例えば、１．４ＧＨｚ）以上のノイズを遮断するように最適化できる。
前記電圧測定部２００は、前記第１ノードＮ１と前記第２ノードＮ２との間に接続する。前記電圧測定部２００は、前記第１ノードＮ１と前記第２ノードＮ２との間に接続し、前記分路抵抗ＲＳに印加された電圧を測定する。前記電圧測定部２００は、測定した電圧を後述する電流推定部３００に出力する。
前記電流推定部３００は、前記電圧測定部２００が測定した電圧を用いてバッテリーパック１の充放電電流を推定する。前記電流推定部３００は、電圧測定部２００が測定した電圧の大きさと符号に基づき、予め決められた時間周期ごとに充放電電流を推定することができる。一実施例によれば、前記電流推定部３００は、電圧測定部２００が測定した電圧を分路抵抗ＲＳの抵抗値で割って充放電電流を推定することができる。前記電流推定部３００は、演算手段を備え得、ＩＣまたはマイクロプロセッサーの一部として具現できる。
図３は、図２の電流推定装置の構成をより詳しく示した図である。図２に示した構成と同一の構成については同一の参照符号を付与し、それについての反復的な説明は省略する。
図３を参照すれば、前記電圧測定部２００は、フィルターモジュール２１０及び増幅モジュール２２０を含む。前記フィルターモジュール２１０及び増幅モジュール２２０は、分路部１００、フィルターモジュール２１０、増幅モジュール２２０の順にカスケード接続する。第３ノードＮ３は、第１抵抗Ｒ１と入力端子Ｉ１との間に位置するノードであり、第４ノードＮ４は、第２抵抗Ｒ２と入力端子Ｉ２との間に位置するノードである。
前記フィルターモジュール２１０は、第１直列アームＳ１及び第２直列アームＳ２を含む。
前記第１直列アームＳ１は、第１抵抗Ｒ１及び第１キャパシタＣ１を備える。前記第１抵抗Ｒ１と第１キャパシタＣ１とは、相互直列接続できる。詳しくは、第１抵抗Ｒ１の一端及び他端は、各々第１ノードＮ１及び入力端子Ｉ１に接続する。第１キャパシタＣ１の一端及び他端は、各々第３ノードＮ３及び接地に接続する。第１抵抗Ｒ１及び第１キャパシタＣ１は、第１ローパスフィルターとして動作する。
前記第２直列アームＳ２は、第２抵抗Ｒ２及び第２キャパシタＣ２を備える。前記第２抵抗Ｒ２及び第２キャパシタＣ２は相互直列接続できる。詳しくは、第２抵抗Ｒ２の一端及び他端は、各々第２ノードＮ２及び入力端子Ｉ２に接続する。第２キャパシタＣ２の一端及び他端は、各々第４ノードＮ４及び接地に接続する。第２抵抗Ｒ２及び第２キャパシタＣ２は、第２ローパスフィルターとして動作する。
前記増幅モジュール２２０は、二つの入力端子Ｉ１、Ｉ２及び一つの出力端子Ｏを有する増幅器Ａを含むことができる。前記増幅モジュール２２０の二つの入力端子Ｉ１、Ｉ２は、各々第３ノードＮ３及び第４ノードＮ４に接続する。前記出力端子Ｏは、電流推定部３００と接続する。前記増幅器Ａは、所定増幅比Ｇを有する。後述する電流推定部３００は、前記増幅比Ｇを考慮して充放電電流を推定することができる。
以下、分路抵抗ＲＳ及び分路コンデンサＣＳを含む分路部１００を機械的側面から見た分路部１００について説明する。前記分路部１００は、前述の第１ノードＮ１及び第２ノードＮ２に各々接続するように構成される。この際、前記第１ノードＮ１及び第２ノードＮ２は、コネクターの形態で具現できる。一方、分路抵抗ＲＳ及び分路コンデンサＣＳが電気的に並列接続して分路部１００を構成するという点は前述のようである。
図４は、本発明の一実施例による分路部の構成を概略的に示した図である。
図４を参照すれば、本発明の一実施例による分路部１００は、二つのバスバーＢ１、Ｂ２、抵抗素子ＲＳ及びキャパシタ素子ＣＳを含む。前記抵抗素子ＲＳ及びキャパシタ素子ＣＳは板状に積層され、抵抗素子ＲＳ及びキャパシタ素子ＣＳが積層された両側端部に二つのバスバーＢ１、Ｂ２が提供される。前記二つのバスバーＢ１、Ｂ２は、各々第１ノードＮ１及び第２ノードＮ２とはんだ付け、溶接などによって電気的に接続し得る。一方、図４の実施例に示した分路部１００において、前記抵抗素子は、分路部１００の分路抵抗ＲＳの役割を果たし、前記キャパシタ素子は、分路部１００の分路コンデンサＣＳの役割を果たす。
図５は、本発明の他の実施例による分路部１００の構成を概略的に示した図である。
図５を参照すれば、本発明の他の実施例による分路部１００は、ＰＣＢプレート１１０、抵抗素子ＲＳ及び二つのバスバーＢ１、Ｂ２を含む。前記ＰＣＢプレート１１０は板状であり、絶縁材で構成される。前記ＰＣＢプレート１１０の両面の少なくとも一部には、金属ホイル１１０ａ、１１０ｂがコーティングされる。図５に示したように、ＰＣＢプレート１１０の下面全体に金属ホイル１１０ｂがコーティングされ、ＰＣＢプレート１１０の上面の一部に金属ホイル１１０ａがコーティングされ得る。そして、上面の一部において金属ホイルがコーティングされていない部分には、抵抗素子ＲＳが取り付けられる。前記 二つのバスバーＢ１、Ｂ２は、相互離隔した状態で前記抵抗素子ＲＳと接触する。前記二つのバスバーＢ１、Ｂ２は、各々第１ノードＮ１及び第２ノードＮ２とはんだ付け、溶接などによって電気的に接続できる。一方、図５の実施例に示した分路部１００において、前記抵抗素子は、分路部１００の分路抵抗ＲＳの役割を果たし、前記ＰＣＢプレート１１０は、分路部１００の分路コンデンサＣＳの役割を果たす。具体的に、ＰＣＢプレート１１０は、厚さｄ及び面積ｓを有する。前記ＰＣＢプレート１１０によるキャパシタンスは、次の数式によって決められる。
［数１］
ＣＳ＝ε×ｓ／ｄ
ここで、ＣＳは分路コンデンサのキャパシタンス、εはＰＣＢプレートの誘電率、ｓはＰＣＢプレートの面積、ｄはＰＣＢプレートの厚さである。
図６は、本発明のさらに他の実施例による電流推定装置の構成を機能的に示した図であり、図７〜図１０は、図６の電流推定装置によって実行される動作の説明に参照される図である。
図３と比較すれば、図６の電流推定装置２は、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第３キャパシタＣ３、第４キャパシタＣ４及びスイチング制御部４００をさらに含むという点で相違する。場合によって、第３キャパシタＣ３及び第４キャパシタＣ４は、図６の電流推定装置２から省略可能である。以下では、既に説明された構成要素には同一の参照符号を付与し、それについての反復的な説明は省略する。また、説明の便宜のために、第１キャパシタＣ１及び第３キャパシタＣ３各々のキャパシタンスが同一であり、第２キャパシタＣ２及び第４キャパシタＣ４各々のキャパシタンスが同一であると仮定する。
図６を参照すれば、第１スイッチＳＷ１は、第３ノードＮ３と接地との間で第１キャパシタＣ１と直列接続する。第３キャパシタＣ３は、第３ノードＮ３と接地との間に接続できる。第１スイッチＳＷ１がターンオンされている間に、第１キャパシタＣ１は第３ノードＮ３に電気的に接続する。これに対し、第１スイッチＳＷ１がターンオフされている間に、第１キャパシタＣ１は第３ノードＮ３から電気的に分離する。第１スイッチＳＷ１がターンオンされている間に、第１キャパシタＣ１と第３キャパシタＣ３とは電気的に並列接続する。第１スイッチＳＷ１がターンオンされている間における第３ノードＮ３と接地とのキャパシタンスは、第１スイッチＳＷ１がターンオフされている間における第３ノードＮ３と接地とのキャパシタンスの二倍であり得る。第１スイッチＳＷ１の抵抗値は、無視できるほどに非常に小さいと仮定する。
第２スイッチＳＷ２は、第４ノードＮ４と接地との間で、第２キャパシタＣ２と直列接続する。第４キャパシタＣ４は、第４ノードＮ４と接地との間に接続できる。第２スイッチＳＷ２がターンオンされている間に、第２キャパシタＣ２は第４ノードＮ４に電気的に接続する。これに対し、第２スイッチＳＷ２がターンオフされている間に、第２キャパシタＣ２は第４ノードＮ４から電気的に分離する。第２スイッチＳＷ２がターンオンされている間に、第２キャパシタＣ２と第４キャパシタＣ４とは、電気的に並列接続する。第２スイッチＳＷ２がターンオンされている間における第４ノードＮ４と接地とのキャパシタンスは、第２スイッチＳＷ２がターンオフされている間における第４ノードＮ４と接地とのキャパシタンスの二倍であり得る。第２スイッチＳＷ２の抵抗値は、無視できるほどに非常に小さいと仮定する。
スイチング制御部４００は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の動作を個別的に制御するための制御信号を出力する。また、スイチング制御部４００は、リレー３０の動作を制御するための制御信号を出力することもできる。スイチング制御部４００は、電流推定部３００と通信可能に接続する。電流推定部３００は、推定された充放電電流に関わる通知信号をスイチング制御部４００に出力する。スイチング制御部４００は、電流推定部３００によって伝送された通知信号に基づき、下記の第１制御信号、第２制御信号及び第３制御信号のうち少なくとも一つを選択的に出力できる。勿論、スイチング制御部４００は、電流推定部３００によって伝送された通知信号に基づき、下記の第１制御信号、第２制御信号及び第３制御信号のうち少なくとも一つの出力を選択的に中断することができる。
スイチング制御部４００は、第１スイッチＳＷ１と第１電気ラインによって接続し、スイチング制御部４００からの第１制御信号は、第１電気ラインによって第１スイッチＳＷ１に伝達される。
スイチング制御部４００が第１制御信号を出力する場合、第１スイッチＳＷ１は、第１制御信号に応答し、ターンオンされる。一方、スイチング制御部４００が第１制御信号の出力を中断する場合、第１スイッチＳＷ１はターンオフされる。
スイチング制御部４００は、第２スイッチＳＷ２と第２電気ラインによって接続し、スイチング制御部４００からの第２制御信号は、第２電気ラインによって第２スイッチＳＷ２に伝達される。
スイチング制御部４００が第２制御信号を出力する場合、第２スイッチＳＷ２は、第２制御信号に応答し、ターンオンされる。一方、スイチング制御部４００が第２制御信号の出力を中断する場合、第２スイッチＳＷ２はターンオフされる。
スイチング制御部４００は、リレー３０と第３電気ラインによって接続し、スイチング制御部４００からの第３制御信号は、第３電気ラインによってリレー３０に伝達される。
スイチング制御部４００が第３制御信号を出力する場合、リレー３０は、第３制御信号に応答し、ターンオンされる。一方、スイチング制御部４００が第３制御信号の出力を中断する場合、リレー３０はターンオフされる。
一方、バッテリーパック１の運用状況によっては、分路コンデンサＣＳ、第１ローパスフィルター及び第２ローパスフィルターを用いたノイズの除去動作よりも充放電電流をより迅速に推定することを優先すべき場合がある。例えば、電流推定部３００によって所定時間の間に所定回数推定された充放電電流の電流平均値の大きさが、予め決められた電流しきい値よりも大きい場合は、そうでない場合よりも過電流が流れるようになる可能性が高いため、ノイズを除去する必要性よりも充放電電流を速くモニターする必要性が高い。ここで、電流しきい値は、過電流の発生有無を判定するための基準となる。即ち、電流推定部３００は、電流平均値が電流しきい値未満であれば、過電流が発生していないことに判定し、その以外の場合は、過電流が発生したと判定する。
バッテリーパック１の運用状況に拘わらず、第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２が各々第３ノードＮ３及び第４ノードＮ４に電気的に接続した状態に維持されると仮定しよう。この場合、第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２各々のキャパシタンスによって、負荷２０を経て流れる充放電電流に対応する電圧が電圧測定部２００によって測定されるまでは、時間的な遅延が発生するしかない。結果的に、充放電電流の迅速な推定が難しい。
図６の電流推定装置は、第１スイッチＳＷ１を用いて第１キャパシタＣ１を第３ノードＮ３に選択的に接続し、第２スイッチＳＷ２を用いて第２キャパシタＣ２を第４ノードＮ４に選択的に接続するように動作することで、上述の問題を低減させることができる。
具体的に、電流推定部３００は、電流平均値を電流しきい値と比較することができる。電流推定部３００が出力する通知信号は、電流平均値と電流しきい値との比較結果に対応するものとなり得る。
例えば、電流しきい値＝１００Ａ、第１比較基準値＝０．９、第２比較基準値＝１．１として各々予め決められていると仮定しよう。この際、下記の大小関係を満すことができる。
大小関係：０＜第１比較基準値＜１＜第２比較基準値
もし、電流平均値が電流しきい値に第１比較基準値を掛けた第１比較電流値よりも小さければ、過電流が発生していない状況であるといえる。例えば、電流平均値＝８０Ａであれば、「電流平均値＜（電流しきい値×第１比較基準値）＝第１比較電流値」である。この場合、電流推定部３００は、第１通知信号をスイチング制御部４００に伝送できる。
もし、電流平均値が第１比較電流値以上であり、かつ電流しきい値よりは小さければ、過電流がまだ発生していないが、過電流の発生可能性が相対的に高くなった状況であるといえる。例えば、電流平均値＝９０Ａであれば、「（電流しきい値×第１比較基準値）＝第１比較電流値＜電流平均値＜電流しきい値」である。この場合、電流推定部３００は、第２通知信号をスイチング制御部４００に伝送できる。
もし、電流平均値が電流しきい値と同一または大きく、かつ電流しきい値に第２比較基準値を掛けた第２比較電流値よりは小さければ、過電流が流れている状況であるといえる。例えば、電流平均値＝１０２Ａであれば、「電流しきい値＜電流平均値＜第２比較電流値＝（電流しきい値×第２比較基準値）」である。この場合、電流推定部３００は、第３通知信号をスイチング制御部４００に伝送できる。
もし、電流平均値が第２比較電流値以上である場合、過電流が流れており、それによる危険性が相対的に大きい状況であるといえる。例えば、電流平均値＝１１５Ａであれば、「（電流しきい値×第２比較基準値）＝第２比較電流値＜電流平均値」である。この場合、電流推定部３００は、第４通知信号をスイチング制御部４００に伝送できる。
図７は、スイチング制御部４００が電流推定部３００から第１通知信号を受信した場合の動作を示す。図７を参照すれば、スイチング制御部４００は、第１通知信号に応答し、第１制御信号及び第２制御信号を出力する。これによって、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２が共にターンオンされ、第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２が各々第３ノードＮ３及び第４ノードＮ４に電気的に接続する。これによって、第１キャパシタＣ１と第３キャパシタＣ３とは電気的に並列接続し、第２キャパシタＣ２と第４キャパシタＣ４とは電気的に並列接続する。
図８は、スイチング制御部４００が電流推定部３００から第２通知信号を受信した場合の動作を示す。図８を参照すれば、スイチング制御部４００は、第２通知信号に応答し、第１制御信号及び第２制御信号のいずれか一つのみを出力しながら他の一つの出力は中断する。例えば、スイチング制御部４００が第１制御信号を出力しながら第２制御信号の出力を中断すれば、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２のうち第１スイッチＳＷ１のみがターンオンされる。これによって、第１キャパシタＣ１は、第３キャパシタＣ３と共に第３ノードＮ３に電気的に接続する一方、第２キャパシタＣ２は、第４ノードＮ４から電気的に分離する。
図９は、スイチング制御部４００が電流推定部３００から第３通知信号を受信した場合の動作を示す。図９を参照すれば、スイチング制御部４００は、第３通知信号に応答し、第１制御信号及び第２制御信号の出力を中断する。これによって、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２がともにターンオフされ、第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２が各々第３ノードＮ３及び第４ノードＮ４から電気的に分離する。即ち、第１キャパシタＣ１及び第３キャパシタＣ３のうち第３キャパシタＣ３のみが第３ノードＮ３と接地との間に電気的に接続し、第２キャパシタＣ２及び第４キャパシタＣ４のうち第４キャパシタＣ４のみが第４ノードＮ４と接地との間に電気的に接続する。結果的に、図７に比べ、第３ノードＮ３と接地とのキャパシタンス及び第４ノードＮ４と接地とのキャパシタンス各々が１／２に減り、より迅速な充放電電流の推定が可能となる。
図７〜図９において、スイチング制御部４００は、第３制御信号を出力できる。これに比べ、図１０は、スイチング制御部４００が電流推定部３００から第４通知信号を受信した場合の動作を示す。図１０を参照すれば、スイチング制御部４００は、第４通知信号に応答し、リレー３０のターンオンを誘導する第３制御信号の出力を中断する。これによって、リレー３０がターンオフされ、充放電電流が完全に遮断される。これと共に、スイチング制御部４００は、第１制御信号及び第２制御信号の出力を中断することもできる。
また、電流推定装置２は、所定周期ごとに、第１及び第２スイッチＳＷ１、ＳＷ２が共にターンオンされている第１期間の間に所定回数（例えば、３回）推定される電流値と、第１及び第２スイッチＳＷ１、ＳＷ２が共にターンオフされている第２期間の間に所定回数（例えば、３回）推定される電流値と、を相互比較し、充放電経路に流入するノイズの大きさを決定することができる。この際、第１期間内における電流値の推定時点と、第２期間内における電流値の推定時点との時間差は、しきい値未満であることが望ましい。スイチング制御部４００は、決められたノイズの大きさが所定のレベル以上である場合、リレー３０のターンオフを命令する信号を出力することができる。
図１１ａ及び図１１ｂは、各々図１の従来の電流推定装置及び図２の電流推定装置に対する放射妨害テスト（ＲＩ ｔｅｓｔ）の結果を比較したグラフである。ここで、放射妨害テストとは、電磁感受性（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ，ＥＭＳ）に関わるテストのうち、放射妨害（Ｒａｄｉａｔｅｄ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）の程度を観察するためのテストを意味する。
具体的に、図１１ａは、分路コンデンサＣＳが存在しない状態で放射妨害テストを行った結果を示すグラフであり、図１１ｂは、分路コンデンサＣＳが存在する状態で放射妨害テストを行った結果を示すグラフである。図１１ａ及び図１１ｂは、充放電電流が流れない場合において充放電電流を推定した結果を示す。
図１１ａを参照すれば、約１．３９ＧＨｚ〜１．４２ＧＨｚにて分路電流が流れることに示されている。図１１ａの比較例の場合、１．３９ＧＨｚ〜１．４２ＧＨｚの高周波領域で表皮効果によって分路部１００に電位差が発生する場合、電流推定部３００は、分路電流が流れると誤判した。
図１１ｂを参照すれば、図１１ａと比較するとき、前記高周波領域においても分路電流が流れないことを確認することができる。
このように、本発明は、電磁波の特定高周波領域で分路部１００に電位差が発生することを防止する効果を提供する。
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るものではなく、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。
本明細書の個別的な実施例で説明された特徴は、単一実施例に結合して具現され得る。逆に、本明細書で単一実施例として説明された多様な特徴は、個別的に多様な実施例として具現されるか、適切な副結合として具現され得る。

Claims (7)

  1. バッテリーパックの充放電電流を推定する電流推定装置であって、
    バッテリーパックの充放電経路上の第１ノードと第２ノードとの間に接続した分路抵抗と、
    前記第１ノードと前記第２ノードとの間に接続した分路コンデンサと、
    前記第１ノードと前記第２ノードとの間に接続し、前記分路抵抗に印加された電圧を測定する電圧測定部と、
    前記電圧測定部が測定した電圧を用いて前記バッテリーパックの充放電電流を推定する電流推定部と、を含み、
    前記電圧測定部は、フィルターモジュールを含み、
    前記フィルターモジュールは、
    第１抵抗及び前記第１抵抗に直列接続した第１キャパシタを備え、前記第１ノードに接続した第１直列アームと、
    第２抵抗及び前記第２抵抗に直列接続した第２キャパシタを備え、前記第２ノードに接続した第２直列アームと、を含み、
    前記電流推定装置はさらに、
    前記第１抵抗と前記第１キャパシタとの間に形成された第３ノードに接続され、前記第１キャパシタに並列に接続された第３キャパシタと、
    前記第２抵抗と前記第２キャパシタとの間に形成された第４ノードに接続され、前記第２キャパシタに並列に接続された第４キャパシタと、
    前記第１キャパシタと前記第３ノードとの間に接続する第１スイッチと、
    前記第２キャパシタと前記第４ノードとの間に接続する第２スイッチと、
    前記第１スイッチの動作及び前記第２スイッチの動作を個別的に制御するように構成されたスイチング制御部と、を含み、
    前記電流推定部が、前記推定された充放電電流の大きさに対応する通知信号を前記スイチング制御部に出力し、
    前記スイチング制御部が、前記通知信号に基づき、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの動作を個別的に制御する
    電流推定装置。
  2. 前記電圧測定部が、増幅モジュールを含み、
    前記増幅モジュールが、
    前記第３ノードに接続した入力端子、及び前記第４ノードに接続した入力端子を備えた増幅器を含むことを特徴とする請求項１に記載の電流推定装置。
  3. 二つのバスバーをさらに含み、
    前記二つのバスバーのいずれか一つが、前記分路抵抗及び前記分路コンデンサ各々の一端を前記第１ノードに接続し、
    前記二つのバスバーの他の一つが、前記分路抵抗及び前記分路コンデンサ各々の他端を前記第２ノードに接続するように構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の電流推定装置。
  4. 前記電流推定部が、
    所定時間の間に所定回数推定された充放電電流の電流平均値を算出し、
    前記電流平均値が予め決められた電流しきい値よりも小さい場合、第１通知信号を出力し、
    前記スイチング制御部が、
    前記第１通知信号に応じて、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを共にターンオンすることを特徴とする請求項１に記載の電流推定装置。
  5. 前記電流推定部が、
    所定時間の間に所定回数推定された充放電電流の電流平均値を算出し、
    前記電流平均値が予め決められた電流しきい値よりも大きい場合、第２通知信号を出力し、
    前記スイチング制御部が、
    前記第２通知信号に応じて、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを共にターンオフすることを特徴とする請求項１に記載の電流推定装置。
  6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の電流推定装置を含むバッテリーパック。
  7. 請求項１から５のいずれか一項に記載の電流推定装置を含む自動車。
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