JP7422898B2 - バッテリーパック、バッテリーシステム及びプリチャージ方法 - Google Patents

バッテリーパック、バッテリーシステム及びプリチャージ方法 Download PDF

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Description

本出願は、２０２０年１０月６日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２０－０１２８９９９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。
本発明は、バッテリーパック、バッテリーシステム及びプリチャージ方法に関し、より詳しくは、負荷側キャパシタのキャパシタンスを予め取得してより正確にプリチャージを行うことができるバッテリーパック、バッテリーシステム及びプリチャージ方法に関する。
近年、ノートパソコン、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激に伸び、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て、繰り返して充放電可能な高性能バッテリーに対する研究が活発に行われている。
現在、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のバッテリーが商用化しているが、中でも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効果が殆ど起きず充放電が自在であって、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。
従来は、バッテリーパックの内部にプリチャージ回路を並列で構成し、バッテリーと負荷のキャパシタとがメインリレーで連結される前にプリチャージ回路を通じてキャパシタ側に電圧を充電し、その後メインリレーを連結して電圧差による過電流防止を通じてアークを防止している。
但し、このようなプリチャージを行うためには、キャパシタのキャパシタンスを取得する必要がある。従来はバッテリーパックに接続される負荷の仕様を予め設定しておいたため、キャパシタのキャパシタンスを予め把握することができる。または、負荷またはバッテリーパック側でキャパシタのキャパシタンスを直接測定することで、バッテリーパック側でキャパシタンスを確認する。
すなわち、従来は、事前にキャパシタンスを知っている負荷のみに対して互換可能であり、キャパシタンスを直接測定するための測定モジュールを備えなければならないという問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、プリチャージを行う前に負荷からキャパシタのキャパシタンスを受信して取得し、取得されたキャパシタンスに基づいて算出されたデューティ比に応じてプリチャージを行うバッテリーパック、バッテリーシステム及びプリチャージ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、本発明の実施形態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。
本発明の一態様によるバッテリーパックは、一つ以上のバッテリーセルと、前記バッテリーセルの充放電経路に設けられたメインリレーと、前記充放電経路で前記メインリレーに並列に接続されたプリチャージリレー及びプリチャージ抵抗と、を含むバッテリーパックであって、キャパシタを含む負荷が接続されるように構成されたコネクタ部と、前記負荷が前記コネクタ部に連結された場合、前記コネクタ部を通じて前記負荷から前記キャパシタのキャパシタンスを受信するように構成された通信部と、前記通信部から前記キャパシタンスを取得し、前記キャパシタンスに対応するデューティ比を算出し、算出されたデューティ比に応じて前記プリチャージリレーの動作状態を制御することで、前記キャパシタをプリチャージさせるように構成された制御部と、を含む。
本発明の一態様によるバッテリーパックは、前記負荷の識別情報と前記キャパシタンスとをマッピングして保存するように構成された保存部をさらに含み得る。
前記通信部は、前記負荷から前記キャパシタンスとともに前記識別情報をさらに受信するように構成され得る。
前記制御部は、前記通信部が受信した前記識別情報及び前記キャパシタンスを取得し、取得された識別情報を前記保存部に保存された識別情報と比較して、前記識別情報及び取得されたキャパシタンスを保存するか否かを決定するように構成され得る。
前記制御部は、前記取得された識別情報が前記保存部に保存されていない場合、前記取得された識別情報と前記取得されたキャパシタンスとをマッピングして前記保存部に保存するように構成され得る。
前記制御部は、前記取得された識別情報を前記保存部に保存したが、前記取得されたキャパシタンスと前記保存部に保存されたキャパシタンスとが相異なる場合、前記保存された識別情報に対応するように、保存されたキャパシタンスを前記取得されたキャパシタンスで更新するように構成され得る。
前記メインリレーは、一端が前記バッテリーセルの一端に接続され、他端が前記コネクタ部に接続されるように構成され得る。
前記プリチャージリレーは、一端が前記充放電経路で前記バッテリーセルの一端と前記メインリレーの一端との間に接続され、他端が前記プリチャージ抵抗の一端に接続されるように構成され得る。
前記プリチャージ抵抗は、一端が前記プリチャージリレーの他端に接続され、他端が前記充放電経路で前記メインリレーの他端と前記コネクタ部との間に接続されるように構成され得る。
本発明の他の一態様によるバッテリーシステムは、本発明の一態様によるバッテリーパック、及び上述した負荷とを含む。
前記負荷は、一端が前記バッテリーパックの正極端子に接続され、他端が前記バッテリーパックの負極端子に接続されるように構成されたキャパシタと、前記通信部と通信可能に接続されるように構成された通信ユニットと、前記キャパシタのキャパシタンス及び前記負荷の識別情報を前記通信部に出力するように前記通信ユニットを制御する制御ユニットと、を含むように構成され得る。
本発明の一態様によるバッテリーパックは、前記負荷と前記コネクタ部との間の連結を感知し、前記負荷と前記コネクタ部との間の連結が感知されれば、連結感知信号を出力するように構成された連結感知部をさらに含み得る。
前記制御部は、前記連結感知部から前記連結感知信号を受信すれば、前記通信部を通じて前記通信ユニットに、前記キャパシタのキャパシタンス及び前記負荷の識別情報を要請する要請信号を出力するように構成され得る。
前記制御ユニットは、前記通信ユニットを通じて前記要請信号を受信し、前記要請信号に対応して前記識別情報及び前記キャパシタンスを含む応答信号を生成し、前記通信部に前記応答信号を出力するように前記通信ユニットを制御するように構成され得る。
前記負荷は、前記コネクタ部との連結を感知し、前記コネクタ部との連結が感知されれば、前記制御ユニットに連結信号を出力するように構成された連結感知ユニットをさらに含むように構成され得る。
前記制御ユニットは、前記連結感知ユニットから前記連結信号を受信した場合、前記キャパシタンス及び前記識別情報を前記通信部に出力するように前記通信ユニットを制御するように構成され得る。
本発明のさらに他の一態様によるプリチャージ方法は、一つ以上のバッテリーセルと、前記バッテリーセルの充放電経路に設けられたメインリレーと、前記充放電経路で前記メインリレーに並列に接続されたプリチャージリレー及びプリチャージ抵抗とを含み、キャパシタが含まれた負荷と連結可能に構成されたバッテリーパックをプリチャージする方法であって、前記バッテリーパックと前記負荷とが連結された場合、前記負荷から前記キャパシタのキャパシタンスを受信するキャパシタンス受信段階と、前記キャパシタンスに対応するデューティ比を算出するデューティ比算出段階と、算出されたデューティ比に応じて前記プリチャージリレーの動作状態を制御することで、前記キャパシタをプリチャージするプリチャージ段階と、を含む。
本発明の一態様によれば、プリチャージを行う前に負荷からキャパシタのキャパシタンス情報を予め受信して取得した後、取得されたキャパシタンスに基づいてプリチャージを行うことができる。
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ものであり、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。
本発明の一実施形態によるバッテリーパックを概略的に示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーパック及び負荷の例示的構成を概略的に示した図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーシステムを概略的に示した図である。 本発明のさらに他の実施形態によるプリチャージ方法を概略的に示した図である。
本明細書及び特許請求の範囲において使われた用語や単語は通常的及び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形態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形態に過ぎず、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、本発明の説明において、関連する公知の構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
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のある一つをその他の要素と区別するために使われたものであり、これら用語によって構成要素が限定されることはない。
明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に言及されない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。
また、明細書に記載された制御部のような用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組合せで具現され得る。
さらに、明細書の全体において、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されるとするとき、これは「直接的な連結（接続）」だけでなく、他の素子を介在した「間接的な連結（接続）」も含む。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００を概略的に示した図である。図２は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００及び負荷２００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、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００は、バッテリーセル１１０、メインリレー１２０、プリチャージリレー１３０、プリチャージ抵抗１４０、コネクタ部１５０、通信部１６０、及び制御部１７０を含む。
ここで、バッテリーセル１１０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。一例として、一つのパウチ型リチウムポリマーセルをバッテリーセル１１０として見なし得る。
具体的には、バッテリーパック１００は、一つ以上のバッテリーセル１１０、前記バッテリーセル１１０の充放電経路Ｌに設けられたメインリレー１２０、及び前記充放電経路Ｌで前記メインリレー１２０に並列に接続されたプリチャージリレー１３０とプリチャージ抵抗１４０を含み得る。
前記メインリレー１２０は、一端が前記バッテリーセル１１０の一端に接続され、他端が前記コネクタ部１５０に接続されるように構成され得る。
例えば、図２の実施形態において、メインリレー１２０は、充放電経路Ｌに設けられ得る。ここで、充放電経路Ｌとは、バッテリーパック１００の内部に設けられた電流経路であって、バッテリーパック１００の正極端子Ｐ＋とバッテリーセル１１０とバッテリーパック１００の負極端子Ｐ－とを連結する大電流経路であり得る。メインリレー１２０の一端はバッテリーセル１１０の正極に接続され、メインリレー１２０の他端はバッテリーパック１００の正極端子Ｐ＋に接続され得る。
また、図２の実施形態において、バッテリーセル１１０の負極とバッテリーパック１００の負極端子Ｐ－との間には第２メインリレー１２１が設けられ得る。すなわち、バッテリーセル１１０の正極側にメインリレー１２０が設けられ、バッテリーセル１１０の負極側に第２メインリレー１２１が設けられ得る。
前記プリチャージリレー１３０は、一端が前記充放電経路Ｌで前記バッテリーセル１１０の一端と前記メインリレー１２０の一端との間に接続され、他端が前記プリチャージ抵抗１４０の一端に接続されるように構成され得る。
前記プリチャージ抵抗１４０は、一端が前記プリチャージリレー１３０の他端に接続され、他端が前記充放電経路Ｌで前記メインリレー１２０の他端と前記コネクタ部１５０との間に接続されるように構成され得る。
すなわち、プリチャージリレー１３０とプリチャージ抵抗１４０とは互いに直列に接続され、充放電経路Ｌでメインリレー１２０と並列に接続され得る。
コネクタ部１５０は、キャパシタ２１０を含む負荷２００が接続されるように構成され得る。具体的には、コネクタ部１５０は、バッテリーパック１００の正極端子Ｐ＋及びバッテリーパック１００の負極端子Ｐ－を含み得る。
例えば、図２の実施形態において、バッテリーパック１００の正極端子Ｐ＋及び負極端子Ｐ－はコネクタ部１５０に含まれ得る。そして、負荷２００がコネクタ部１５０に連結されることで、バッテリーパック１００と負荷２００とが互いに接続され得る。
通信部１６０は、前記負荷２００が前記コネクタ部１５０に連結された場合、前記コネクタ部１５０を通じて前記負荷２００から前記キャパシタ２１０のキャパシタンスを受信するように構成され得る。
例えば、通信部１６０は、負荷２００と有線及び／または無線で通信し得る。図２の実施形態は、通信部１６０が負荷２００と有線で通信する実施形態であり得る。すなわち、図２の実施形態において、通信部１６０はコネクタ部１５０と接続され、コネクタ部１５０を通じて負荷２００と有線で接続され得る。このような通信部１６０は、有線で負荷２００からキャパシタンスを受信し得る。
制御部１７０は、前記通信部１６０から前記キャパシタンスを取得するように構成され得る。
望ましくは、制御部１７０と通信部１６０とは、互いに通信可能に接続され得る。通信部１６０が負荷２００からキャパシタンスを受信すれば、制御部１７０は、通信部１６０から前記キャパシタンスを取得し得る。
また、制御部１７０は、前記キャパシタンスに対応するデューティ比を算出するように構成され得る。そして、制御部１７０は、算出されたデューティ比に応じて前記プリチャージリレー１３０の動作状態を制御することで、前記キャパシタ２１０をプリチャージさせるように構成され得る。
ここで、デューティ比とは、プリチャージリレー１３０の動作状態を制御するためのオン／オフ比率であり得る。具体的には、制御部１７０は、算出されたデューティ比に応じてプリチャージリレー１３０の動作状態をターンオン状態またはターンオフ状態に切り換えながら制御し得る。このような過程を通じて負荷２００に含まれたキャパシタ２１０が充電されることで、プリチャージを完了できる。
一方、図２の実施形態において、プリチャージの進行中に、メインリレー１２０の動作状態はターンオフ状態であり、第２メインリレー１２１の動作状態はターンオン状態であり得る。そして、プリチャージリレー１３０の動作状態は、制御部１７０によって算出されたデューティ比に応じて制御され得る。
一般に、プリチャージのためには、負荷２００に含まれたキャパシタ２１０のキャパシタンスを事前に知っているか、または、キャパシタンスを直接測定して確認する。すなわち、負荷２００のキャパシタ２１０のキャパシタンスが確認されなければ、キャパシタンスに対応する電圧だけキャパシタ２１０を充電することができないため、プリチャージを正確に行うためには、その前にキャパシタンスを確認することが何よりも重要である。
しかし、バッテリーパック１００に接続される多様な種類の負荷２００に対してキャパシタンスを事前に把握することは現実的に不可能である。また、プリチャージのために毎回負荷２００のキャパシタンスを測定することは、キャパシタンス測定モジュールが強制される点で非効率的であると言える。
例えば、バッテリーパック１００が家庭用として使われる場合、バッテリーパック１００には多様な製品が接続される。そして、このような多様な製品は仕様毎の相異なるキャパシタンスを有するキャパシタ２１０を含む。この場合、一部製品のキャパシタンスが制御部１７０に予め設定されていない状況になると、制御部１７０は誤ったデューティ比を設定してプリチャージを行うおそれがある。もし、プリチャージが不十分であると、リップル電流（ｒｉｐｐｌｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）が発生し、バッテリーパック１００に設けられた素子及び／または負荷２００の内部素子が破損される問題が生じ得る。
したがって、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００は、プリチャージを行う前に負荷２００からキャパシタ２１０のキャパシタンス情報を予め受信して取得した後、取得されたキャパシタンスに基づいてプリチャージを行うことができるという長所を有する。
すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００は、負荷２００からキャパシタンスを予め受信して取得した後、キャパシタ２１０の容量に対応するように正確なプリチャージを行うことができるため、バッテリーパック１００で充電可能な多様な製品に対する汎用性及び互換性に優れる。
一方、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００に設けられた制御部１７０は、本発明で行われる多様な制御ロジックを実行するため、当業界に知られたプロセッサ、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、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、前記制御ロジックがソフトウェアとして具現されるとき、前記制御部１７０は、プログラムモジュールの集合として具現され得る。このとき、プログラムモジュールはメモリに保存され、制御部１７０によって実行され得る。前記メモリは、制御部１７０の内部または外部に設けられ得、周知の多様な手段で制御部１７０に接続され得る。
図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００は、保存部１８０をさらに含み得る。
保存部１８０は、前記負荷２００の識別情報と前記キャパシタンスとをマッピングして保存するように構成され得る。
すなわち、保存部１８０には、負荷２００の識別情報と負荷２００のキャパシタンスとがマッピングされて保存され得る。例えば、保存部１８０に保存された負荷２００の識別情報を通じて負荷２００のキャパシタンスを確認し得る。
前記通信部１６０は、前記負荷２００から前記キャパシタンスとともに前記識別情報をさらに受信するように構成され得る。すなわち、保存部１８０に保存される負荷２００の識別情報を通信部１６０が負荷２００から受信し得る。
例えば、通信部１６０が負荷２００から識別情報及びキャパシタンスを受信すれば、保存部１８０は、通信部１６０が受信した識別情報とキャパシタンスとをマッピングして保存し得る。
また、保存部１８０は、制御部１７０に必要なプログラム及びデータなどを保存し得る。すなわち、保存部１８０は、バッテリーパック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、若しくは、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１８０は、データを記録、消去、更新及び読出できると知られた公知の情報記録手段であれば、その種類に特に制限がない。一例として、情報記録手段にはＲＡＭ、フラッシュ（登録商標）メモリ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスタなどが含まれ得る。また、保存部１８０は、制御部１７０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。
一方、制御部１７０は、キャパシタ２１０のプリチャージが完了した後、通信部１６０が受信したキャパシタンスに基づいてバッテリーセル１１０による出力パワーを制御するように構成され得る。
望ましくは、負荷２００に含まれるキャパシタ２１０のキャパシタンスとバッテリーパック１００の出力パワーとの間の対応関係を示すパワープロファイルが予め設定され得る。このようなパワープロファイルは、負荷に含まれたキャパシタ２１０のキャパシタンスに対応する最適の出力パワーの決定に用いられるように構成され、保存部１８０に予め保存され得る。
もし、負荷２００に含まれたキャパシタ２１０のキャパシタンスが制御部１７０に予め設定されていないと、該当負荷２００に対する最適の出力パワーが決定されない。すなわち、負荷２００に含まれたキャパシタ２１０のキャパシタンスを正確に把握できなかったため、パワープロファイルを考慮しても、負荷２００に対する最適の出力パワーを決定し難い。このような場合、バッテリーパック１００の出力パワーが最適の出力パワーに制御されないため、バッテリーパック１００によって負荷２００が充電されるとき、リップル電流が印加されるか又は逆電圧が印加されるおそれがある。
例えば、バッテリーパック１００に多様な製品が接続される場合、キャパシタンスが予め設定されていない製品に対しては、パワープロファイルを考慮しても最適の出力パワーが決定されないため、バッテリーパック１００による充電が不安定になり得る。
したがって、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００は、負荷２００から直接受信したキャパシタンスに基づいてプリチャージを行うだけでなく、前記キャパシタンスに基づいて負荷２００に最適化されたパワーを出力することができる。すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００によれば、負荷２００の充電を安定的に行うことができるという長所がある。
前記制御部１７０は、前記通信部１６０が受信した前記識別情報及び前記キャパシタンスを取得するように構成され得る。
例えば、図２の実施形態において、制御部１７０は、通信部１６０が負荷２００から受信した識別情報及びキャパシタンスをすべて取得し得る。
そして、制御部１７０は、取得した識別情報を前記保存部１８０に保存された識別情報と比較し、前記識別情報及び取得したキャパシタンスを保存するか否かを決定するように構成され得る。
具体的には、前記制御部１７０は、前記取得された識別情報が前記保存部１８０に保存されていない場合、前記取得された識別情報と前記取得されたキャパシタンスとをマッピングして前記保存部１８０に保存するように構成され得る。
例えば、バッテリーパック１００に新たな製品（以下、第１負荷）が連結された場合、保存部１８０に第１負荷に対する識別情報及びキャパシタンスが保存されていないことがある。通信部１６０は、第１負荷から第１負荷の識別情報及び第１負荷に含まれたキャパシタ２１０のキャパシタンスを受信し得る。制御部１７０は、通信部１６０が受信した第１負荷の第１識別情報と第１キャパシタンスとをマッピングして保存部１８０に保存し得る。その後、制御部１７０は、第１負荷の第１キャパシタンスに基づいて第１負荷に対応する第１デューティ比を設定し得る。そして、制御部１７０は、設定された第１デューティ比に応じてプリチャージリレー１３０の動作状態を制御することで、第１負荷に含まれたキャパシタ２１０に対するプリチャージを行うことができる。
また、前記制御部１７０は、前記取得された識別情報を前記保存部１８０に保存したが、前記取得されたキャパシタンスと前記保存部１８０に保存されたキャパシタンスとが相異なる場合、前記保存された識別情報に対応するように、保存されたキャパシタンスを前記取得されたキャパシタンスで更新するように構成され得る。
例えば、連結履歴のある製品と同じ製品（以下、第２負荷）がバッテリーパック１００に再び連結されたが、第２負荷の修理または変更によってキャパシタ２１０が変更されている場合があり得る。または、バッテリーパック１００との連結履歴のある製品と同種の製品であるが、製造仕様の変更によってキャパシタ２１０が変更された第２負荷がバッテリーパック１００に連結されることもあり得る。
このような場合、保存部１８０には連結履歴のある製品に対する識別情報及びキャパシタンスが保存されていることがあり得る。すなわち、通信部１６０が第２負荷から受信した第２負荷の第２識別情報は保存部１８０に既に保存されている識別情報と同一であるが、通信部１６０が受信した第２負荷の第２キャパシタンスは保存部１８０に既に保存されているキャパシタンスと相異なり得る。したがって、制御部１７０は、通信部１６０から第２負荷の第２識別情報及び第２キャパシタンスを取得し、保存部１８０に保存された第２負荷の識別情報に対応するキャパシタンスを新たに取得した第２キャパシタンスで更新し得る。その後、制御部１７０は、第２負荷の更新された第２キャパシタンスに基づいて第２負荷に対応する第２デューティ比を設定し得る。そして、制御部１７０は、設定された第２デューティ比に応じてプリチャージリレー１３０の動作状態を制御することで、第２負荷に含まれたキャパシタ２１０に対するプリチャージを行うことができる。
図３は、本発明の他の実施形態によるバッテリーシステム１０を概略的に示した図である。
図３を参照すると、本発明の他の実施形態によるバッテリーシステム１０は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００及び負荷２００を含む。
また、負荷２００は、キャパシタ２１０、通信ユニット２２０及び制御ユニット２３０を含み得る。
キャパシタ２１０は、一端が前記バッテリーパック１００の正極端子Ｐ＋に接続され、他端が前記バッテリーパック１００の負極端子Ｐ－に接続されるように構成され得る。
例えば、図２の実施形態において、キャパシタ２１０の一端は、コネクタ部１５０に連結されることでバッテリーパック１００の正極端子Ｐ＋に接続され得る。また、キャパシタ２１０の他端は、コネクタ部１５０に連結されることでバッテリーパック１００の負極端子Ｐ－に接続され得る。したがって、キャパシタ２１０がコネクタ部に連結された場合、バッテリーパック１００の正極端子Ｐ＋とバッテリーセル１１０とバッテリーパック１００の負極端子Ｐ－とキャパシタ２１０とを連結する閉回路が形成され得る。
通信ユニット２２０は、前記通信部１６０と通信可能に接続されるように構成され得る。
通信ユニット２２０は、通信部１６０と有線及び／または無線で通信可能に構成され得る。
例えば、図２の実施形態において、通信ユニット２２０は、通信部１６０と有線で互いに通信可能に接続され得る。通信ユニット２２０はコネクタ部１５０に接続され、コネクタ部１５０を通じて通信部１６０と有線で接続され得る。
制御ユニット２３０は、前記キャパシタ２１０のキャパシタンス及び前記負荷２００の識別情報を前記通信部１６０に出力するように、前記通信ユニット２２０を制御するように構成され得る。
図１及び図２を参照すると、バッテリーパック１００は、連結感知部１９０をさらに含み得る。
連結感知部１９０は、前記負荷２００と前記コネクタ部１５０との間の連結を感知し、前記負荷２００と前記コネクタ部１５０との間の連結が感知されれば、連結感知信号を出力するように構成され得る。
望ましくは、連結感知部１９０は、バッテリーパック１００の正極端子Ｐ＋及び負極端子Ｐ－とキャパシタ２１０との間の連結如何を感知し得る。そして、連結感知部１９０が出力した連結感知信号は、制御部１７０に出力され得る。
前記制御部１７０は、前記連結感知部１９０から前記連結感知信号を受信すると、前記通信部１６０を通じて前記通信ユニット２２０に、前記キャパシタ２１０のキャパシタンス及び前記負荷２００の識別情報を要請する要請信号を出力するように構成され得る。
具体的には、制御部１７０は、連結感知部１９０から連結感知信号を受信すれば、バッテリーパック１００と負荷２００とが連結されたと判断し得る。また、バッテリーパック１００と負荷２００とが連結されれば、バッテリーパック１００の通信部１６０と負荷２００の通信ユニット２２０とが互いに通信可能に接続され得る。したがって、制御部１７０は、通信部１６０を制御して通信ユニット２２０に、識別情報及びキャパシタンスを要請する要請信号を出力し得る。
すなわち、制御部１７０は、正確なプリチャージを行うため、プリチャージを行う前（バッテリーパック１００と負荷２００とが連結された時点）に、負荷２００に要請信号を出力することでキャパシタンスを取得し得る。そして、制御部１７０は、取得したキャパシタンスに対応するデューティ比を設定し、設定したデューティ比に応じてプリチャージを行うことができる。
したがって、本発明の他の実施形態によるバッテリーシステム１０は、キャパシタンス情報を先に取得した後、取得されたキャパシタンスに対応するようにプリチャージを行うことで、不完全に行われたプリチャージによって発生する予期せぬ問題を予め防止することができる。
前記制御ユニット２３０は、前記通信ユニット２２０を通じて前記要請信号を受信するように構成され得る。
例えば、上述した実施形態において、バッテリーパック１００の制御部１７０は、連結感知部１９０から連結感知信号を受信すれば、負荷２００の識別情報及びキャパシタンスを要請する要請信号を出力し得る。そして、負荷２００の制御ユニット２３０は、通信ユニット２２０を通じて要請信号を受信し得る。
制御ユニット２３０は、前記要請信号に対応して前記識別情報及び前記キャパシタンスを含む応答信号を生成し、前記通信部１６０に前記応答信号を出力するように前記通信ユニット２２０を制御するように構成され得る。
具体的には、制御ユニット２３０は、負荷２００の識別情報及び負荷２００に含まれたキャパシタ２１０のキャパシタンスを含む応答信号を生成し得る。すなわち、制御ユニット２３０によって生成された応答信号は、制御部１７０によって生成された要請信号に対応し得る。制御ユニット２３０は、生成した応答信号を通信ユニット２２０を通じて出力し得る。通信ユニット２２０を通じて出力された応答信号は、通信部１６０を通じて制御部１７０が受信し得る。
図２及び図３を参照すると、負荷２００は、連結感知ユニット２４０をさらに含み得る。
連結感知ユニット２４０は、前記コネクタ部１５０との連結を感知し、前記コネクタ部１５０との連結が感知されれば、前記制御ユニット２３０に連結信号を出力するように構成され得る。
すなわち、負荷２００に設けられた連結感知ユニット２４０は、バッテリーパック１００に設けられた連結感知部１９０に対応する構成であり得る。
前記制御ユニット２３０は、前記連結感知ユニット２４０から前記連結信号を受信した場合、前記キャパシタンス及び前記識別情報を前記通信部１６０に出力するように前記通信ユニット２２０を制御するように構成され得る。
すなわち、制御ユニット２３０は、通信ユニット２２０を通じて応答信号を受信した場合だけでなく、連結感知ユニット２４０から連結信号を受信した場合にもキャパシタンス及び識別情報を出力し得る。
例えば、バッテリーパック１００に設けられた連結感知部１９０に欠陥が発生し、連結感知部１９０がバッテリーパック１００と負荷２００との間の連結如何を判断できない問題が生じ得る。この場合、制御ユニット２３０が要請信号を受信した場合のみに応答信号を出力可能であれば、プリチャージが行われないか又は不正確に行われるおそれがある。したがって、負荷２００は、連結感知ユニット２４０をさらに含むことでバッテリーパック１００と負荷２００との間の連結可否を判断し、制御ユニット２３０は、連結信号に基づいてキャパシタンス及び識別情報を通信ユニット２２０を通じて出力し得る。
望ましくは、連結感知部１９０及び連結感知ユニット２４０が両方とも正常に動作する場合、通信部１６０によって出力される要請信号と通信ユニット２２０によって出力される信号との間の干渉を防止するため、制御ユニット２３０は、連結信号を受信してから所定の時間が経過した後、キャパシタンス及び識別情報を通信ユニット２２０を通じて出力し得る。すなわち、制御ユニット２３０は、連結信号を受信した後、連結感知部１９０の状態が正常であれば要請信号が受信されるはずの時間（所定の時間）だけ待機し得る。そして、制御ユニット２３０は、所定の時間内に要請信号が受信されなければ、キャパシタンス及び識別情報を通信ユニット２２０を通じて出力し得る。
本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００の構成要素のうちの少なくとも一部は、従来のＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：バッテリ管理システム） 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、バッテリーパック１００の通信部１６０、制御部１７０、保存部１８０及び連結感知部１９０は、ＢＭＳの構成要素として具現され得る。そして、このようなＢＭＳがバッテリーパック１００に設けられ得る。
図４は、本発明のさらに他の実施形態によるプリチャージ方法を概略的に示した図である。
プリチャージ方法は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００またはバッテリーシステム１０に適用され得る。望ましくは、プリチャージ方法の各段階は、バッテリーパック１００によって実行できる。
図４を参照すると、プリチャージ方法は、受信段階Ｓ１００、デューティ比算出段階Ｓ２００、及びプリチャージ段階Ｓ３００を含む。
受信段階Ｓ１００は、前記バッテリーパック１００と前記負荷２００とが連結された場合、前記負荷２００から前記キャパシタ２１０のキャパシタンスを受信する段階であって、通信部１６０によって実行できる。
望ましくは、バッテリーパック１００と負荷２００とが連結された場合、通信部１６０は、負荷２００からキャパシタンスとともに負荷２００の識別情報を受信し得る。
デューティ比算出段階Ｓ２００は、前記キャパシタンスに対応するデューティ比を算出する段階であって、制御部１７０によって実行できる。
制御部１７０は、通信部１６０を通じて負荷２００に設けられたキャパシタ２１０のキャパシタンスを取得し、取得されたキャパシタンスに対応するデューティ比を算出し得る。すなわち、制御部１７０は、プリチャージを行う前に、負荷２００に最適化されたデューティ比を直接算出することで、プリチャージの正確度を向上させることができる。
プリチャージ段階Ｓ３００は、算出されたデューティ比に応じて前記プリチャージリレー１３０の動作状態を制御することで、前記キャパシタ２１０をプリチャージする段階であって、制御部１７０によって実行できる。
例えば、図２の実施形態において、制御部１７０は、算出されたデューティ比に応じてプリチャージリレー１３０の動作状態を制御し得る。これを通じてキャパシタ２１０がプリチャージされ得る。
上述した本発明の実施形態は、装置及び方法のみによって具現されるものではなく、本発明の実施形態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も具現され得、このような具現は上述した実施形態の記載から当業者であれば容易に具現できるであろう。
以上のように、本発明を限定された実施形態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。
また、上述した本発明は、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者により、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であって、上述した実施形態及び添付の図面によって限定されるものではなく、多様な変形のため各実施形態の全部または一部が選択的に組み合わせられて構成され得る。
１０：バッテリーシステム
１００：バッテリーパック
１１０：バッテリーセル
１２０：メインリレー
１２１：第２メインリレー
１３０：プリチャージリレー
１４０：プリチャージ抵抗
１５０：コネクタ部
１６０：通信部
１７０：制御部
１８０：保存部
１９０：連結感知部
２００：負荷
２１０：キャパシタ
２２０：通信ユニット
２３０：制御ユニット
２４０：連結感知ユニット

Claims (10)

  1. 一つ以上のバッテリーセルと、前記バッテリーセルの充放電経路に設けられたメインリレーと、前記充放電経路で前記メインリレーに並列に接続されたプリチャージリレー及びプリチャージ抵抗と、を含むバッテリーパックであって、
    キャパシタを含む負荷が接続されるように構成されたコネクタ部と、
    前記負荷が前記コネクタ部に連結された場合、前記コネクタ部を通じて前記負荷から前記キャパシタのキャパシタンスを受信するように構成された通信部と、
    前記通信部から前記キャパシタンスを取得し、前記キャパシタンスに対応するデューティ比を算出し、算出されたデューティ比に応じて前記プリチャージリレーの動作状態を制御することで、前記キャパシタをプリチャージさせるように構成された制御部と、
    を含む、バッテリーパック。
  2. 前記負荷の識別情報と前記キャパシタンスとをマッピングして保存するように構成された保存部をさらに含み、
    前記通信部は、
    前記負荷から前記キャパシタンスとともに前記識別情報をさらに受信するように構成されている、請求項１に記載のバッテリーパック。
  3. 前記制御部は、
    前記通信部が受信した前記識別情報及び前記キャパシタンスを取得し、取得された識別情報を前記保存部に保存された識別情報と比較して、前記識別情報及び取得されたキャパシタンスを保存するか否かを決定するように構成されている、請求項２に記載のバッテリーパック。
  4. 前記制御部は、
    前記取得された識別情報が前記保存部に保存されていない場合、前記取得された識別情報と前記取得されたキャパシタンスとをマッピングして前記保存部に保存し、
    前記取得された識別情報を前記保存部に保存したが、前記取得されたキャパシタンスと前記保存部に保存されたキャパシタンスとが相異なる場合、前記保存された識別情報に対応するように、保存されたキャパシタンスを前記取得されたキャパシタンスで更新するように構成されている、請求項３に記載のバッテリーパック。
  5. 前記メインリレーは、
    一端が前記バッテリーセルの一端に接続され、他端が前記コネクタ部に接続されるように構成され、
    前記プリチャージリレーは、
    一端が前記充放電経路で前記バッテリーセルの一端と前記メインリレーの一端との間に接続され、他端が前記プリチャージ抵抗の一端に接続されるように構成され、
    前記プリチャージ抵抗は、
    一端が前記プリチャージリレーの他端に接続され、他端が前記充放電経路で前記メインリレーの他端と前記コネクタ部との間に接続されるように構成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  6. 請求項１～５のいずれか一項に記載のバッテリーパック、及び前記負荷を含むバッテリーシステムであって、
    前記負荷は、
    一端が前記バッテリーパックの正極端子に接続され、他端が前記バッテリーパックの負極端子に接続されるように構成されたキャパシタと、
    前記通信部と通信可能に接続されるように構成された通信ユニットと、
    前記キャパシタのキャパシタンス及び前記負荷の識別情報を前記通信部に出力するように前記通信ユニットを制御する制御ユニットと、
    を含むように構成されている、バッテリーシステム。
  7. 前記バッテリーパックは、
    前記負荷と前記コネクタ部との間の連結を感知し、前記負荷と前記コネクタ部との間の連結が感知されれば、連結感知信号を出力するように構成された連結感知部をさらに含み、
    前記制御部は、
    前記連結感知部から前記連結感知信号を受信すれば、前記通信部を通じて前記通信ユニットに、前記キャパシタのキャパシタンス及び前記負荷の識別情報を要請する要請信号を出力するように構成されている、請求項６に記載のバッテリーシステム。
  8. 前記制御ユニットは、
    前記通信ユニットを通じて前記要請信号を受信し、前記要請信号に対応して前記識別情報及び前記キャパシタンスを含む応答信号を生成し、前記通信部に前記応答信号を出力するように前記通信ユニットを制御するように構成されている、請求項７に記載のバッテリーシステム。
  9. 前記負荷は、
    前記コネクタ部との連結を感知し、前記コネクタ部との連結が感知されれば、前記制御ユニットに連結信号を出力するように構成された連結感知ユニットをさらに含み、
    前記制御ユニットは、
    前記連結感知ユニットから前記連結信号を受信した場合、前記キャパシタンス及び前記識別情報を前記通信部に出力するように前記通信ユニットを制御するように構成されている、請求項６～８のいずれか一項に記載のバッテリーシステム。
  10. 一つ以上のバッテリーセルと、前記バッテリーセルの充放電経路に設けられたメインリレーと、前記充放電経路で前記メインリレーに並列に接続されたプリチャージリレー及びプリチャージ抵抗と、を含み、キャパシタが含まれた負荷と連結可能に構成されたバッテリーパックをプリチャージするプリチャージ方法であって、
    前記バッテリーパックと前記負荷とが連結された場合、前記負荷から前記キャパシタのキャパシタンスを受信するキャパシタンス受信段階と、
    前記キャパシタンスに対応するデューティ比を算出するデューティ比算出段階と、
    算出されたデューティ比に応じて前記プリチャージリレーの動作状態を制御することで、前記キャパシタをプリチャージするプリチャージ段階と、
    を含む、プリチャージ方法。
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