JP7475461B2 - バッテリー装置 - Google Patents
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Description
バッテリー100は、電力消耗装置にエネルギーを提供して電力消耗装置を駆動する電気エネルギー源である。ここで、電力消耗装置としては、スマートフォンなどのモバイル機器、電気自動車、ハイブリッド電気自動車などが挙げられる。バッテリー100は、少なくとも一つのバッテリーパックを備えていてもよく、少なくとも一つのバッテリーパックは、それぞれ複数のバッテリーモジュールを備えていてもよく、バッテリーモジュールは、充放電可能な複数のバッテリーセル備えていてもよい。すなわち、バッテリー100は、複数のバッテリーセルを備え、複数のバッテリーセルを所定の単位で束ねてバッテリーモジュールをなしてもよく、複数のバッテリーモジュールが一つのバッテリーパックをなしてもよい。また、図示はしないが、バッテリー100をなす複数のバッテリーセルは、一方向に順番につながっていてもよい。すなわち、複数のバッテリーセル110~140が一方向、例えば、垂直方向につながり、下側から順番に第1のバッテリーセル~第nのバッテリーセルがつながっていてもよい。一方、複数のバッテリーセルは、電力消耗装置の仕様(specification)に見合うように様々な方法により直列及び/又は並列につながっていてもよい。いうまでもなく、複数のバッテリーセル110~140をそれぞれ備える複数のバッテリーパックもまた、直列及び/又は並列につながっていてもよい。ここで、バッテリーセルの種類は特に限定されず、例えば、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などから構成してもよい。
BMS200は、バッテリー100の状態を推定し、推定した状態情報を用いてバッテリーパックを管理する。例えば、バッテリー100の充電状態(SOC)、寿命(State of Health;SOH)、最大の入出力電力許容量、出力電圧などバッテリー100の状態情報を推定しかつ管理する。また、このような状態情報を用いて、バッテリー100の充電もしくは放電を制御する。本発明に係るBMS200は、バッテリー100のSOCを推定するためのSOC推定装置を備える。また、BMS200は、各バッテリーセルの充電状態のバランスをとるためのセルバランシングを制御する。すなわち、充電状態が比較的に高いバッテリーセルは放電させ、充電状態が比較的に低いバッテリーセルは充電してもよい。一方、BMS200を用いてバッテリー100を管理するために、バッテリー100の状態をセンシングするセンシング部をさらに備えていてもよい。センシング部は、バッテリー100の電流をセンシングする電流センサー、電圧をセンシングする電圧センサー、温度をセンシングする温度センサーを備えていてもよい。このとき、電流センサー、電圧センサー及び温度センサーは、それぞれ少なくとも一つ設けられてもよい。このような様々な機能を行うBMS200は、様々な部品から構成されて所定の基板の上に実装されてもよい。すなわち、基板の上にSOCの推定のための複数の部品、セルバランシングのための複数の部品、センシング部を構成する複数の部品が実装され、それらの他に受動素子などが実装されてもよい。
接続制御部300は、バッテリーセル110~140が順番にBMS200に接続されるようにする。すなわち、接続制御部300は、複数のバッテリーセル110~140が一つずつ順番にBMS200に接続されるようにする。このために、接続制御部300は、バッテリー100とBMS200との間に設けられてもよく、BMS200の実装された基板の上に実装されてもよい。すなわち、接続制御部300は、複数のバッテリーセル110~150とBMS200のICとの間の基板の上に設けられてもよい。したがって、接続制御部300は、BMS200の一部であってもよい。一方、図2において、V00、V01、V02及びV03は、各バッテリーセル110~140の接続端子であり、VC00、VC01、VC02、VC03は、BMS200の内部のIC接続端子である。すなわち、接続制御部300は、各バッテリーセル110~140の接続端子V00、V01、V02及びV03とBMS200のIC接続端子VC00、VC01、VC02、VC03との間に設けられて各バッテリーセル110~140とBMS200のICとの接続を制御する。
第1のスイッチング部310は、第2のバッテリーセル120の接続端子V01、つまり、第2の接続端子V01とBMS200の第2のIC接続端子VC01との間に設けられてもよい。第1のスイッチング部310は、第1の接続端子V00の電位と第2の接続端子V01の電位に応じて駆動されて、第2のバッテリーセル120の電位、つまり、第2の接続端子V01の電位をBMS200の第2のIC接続端子VC01に伝達してもよい。また、第1のスイッチング部310は、第2の接続端子V01の電位に応じて第2のスイッチング部320を制御してもよい。このような第1のスイッチング部310は、第1のスイッチ311及び第2のスイッチ312を備えていてもよい。すなわち、第1のスイッチ311は、第1の接続端子V00の電位と第2の接続端子V01の電位に応じて駆動されて、第2の接続端子V01の電位をBMS200の第2のIC接続端子VC01に伝達する。なお、第2のスイッチ312は、第1のスイッチ311を介して伝達された第2の接続端子V01の電位に応じて駆動されて、第2のスイッチング部320の初期駆動を制御する。このような第1のスイッチング部310の第1及び第2のスイッチ311、312についてさらに詳しく説明すれば、次の通りである。
第2のスイッチング部320は、第3のバッテリーセル130の接続端子V02、つまり、第3の接続端子V02とBMS200の第3のIC接続端子VC02との間に設けられてもよい。第2のスイッチング部320は、第2の接続端子V01の電位と第3の接続端子V02の電位に応じて駆動されて、第3のバッテリーセル130の電位、つまり、第3の接続端子V02の電位をBMS200の第3のIC接続端子VC02に伝達してもよい。また、第2のスイッチング部320は、第3の接続端子V02の電位に応じて第3のスイッチング部330を制御してもよい。このような第2のスイッチング部320は、第3のスイッチ321及び第4のスイッチ322を備えていてもよい。すなわち、第3のスイッチ321は、第2の接続端子V01の電位と第3の接続端子V02の電位に応じて駆動されて、第3の接続端子V02の電位をBMS200の第3のIC接続端子VC02に伝達する。なお、第4のスイッチ322は、第3のスイッチ321を介して伝達された第3の接続端子V02の電位に応じて駆動されて、第3のスイッチング部330の初期駆動を制御する。このような第2のスイッチング部320の第3及び第4のスイッチ321、322についてさらに詳しく説明すれば、次の通りである。
第3のスイッチング部330は、第4のバッテリーセル140の接続端子V03、つまり、第4の接続端子V03とBMS200の第4のIC接続端子VC03との間に設けられてもよい。第3のスイッチング部330は、第3の接続端子V02の電位と第4の接続端子V03の電位に応じて駆動されて、第4のバッテリーセル140の電位、つまり、第4の接続端子V03の電位をBMS200の第4のIC接続端子VC03に伝達してもよい。このような第3のスイッチング部330は、第5のスイッチ331を備えていてもよい。すなわち、第5のスイッチ331は、第3の接続端子V02の電位と第4の接続端子V03の電位に応じて駆動されて、第4の接続端子V03の電位をBMS200の第4のIC接続端子VC03に伝達する。このような第3のスイッチング部330の第5のスイッチ331についてさらに詳しく説明すれば、次の通りである。
Claims (9)
- 複数のバッテリーセルと、
前記複数のバッテリーセルを管理するバッテリー管理システム(BMS)と、
前記複数のバッテリーセルが順番に前記バッテリー管理システム(BMS)に接続されるようにする接続制御部と、
を備え、
前記接続制御部は、該当のバッテリーセルを、下側のバッテリーセルの電位と前記該当のバッテリーセルの電位に応じて、バッテリー管理システム(BMS)に接続し、
前記接続制御部は、一方向に最下側のバッテリーセルから最上側のバッテリーセルまで順番に前記バッテリー管理システム(BMS)と接続されるようにし、前記最下側のバッテリーセルが前記バッテリー管理システム(BMS)と直接的に接続されるようにし、
前記接続制御部は、任意のバッテリーセルがランダムに接続される場合に該当のバッテリーセルが前記バッテリー管理システム(BMS)と接続されず、かつ、順番に接続される場合に前記バッテリー管理システム(BMS)と接続されるようにする、バッテリー装置。 - 前記接続制御部は、前記バッテリー管理システム(BMS)の実装された基板の上に実装されている、請求項1に記載のバッテリー装置。
- 前記接続制御部は、前記複数のバッテリーセルからそれぞれ延びた複数の接続端子と前記バッテリー管理システム(BMS)のIC接続端子との間に設けられている、請求項2に記載のバッテリー装置。
- 前記接続制御部は、複数のスイッチング部を備える、請求項1に記載のバッテリー装置。
- 前記複数のスイッチング部は、該当のバッテリーセルの電位を前記バッテリー管理システム(BMS)に印加するように、下側のバッテリーセルの電位と前記該当のバッテリーセルの電位に応じて駆動される、請求項4に記載のバッテリー装置。
- 前記接続制御部は、最上側のバッテリーセルは一つのスイッチを介して前記バッテリー管理システム(BMS)と接続されるようにし、前記最下側のバッテリーセルと前記最上側のバッテリーセルとの間のバッテリーセルは二つのスイッチを介して前記バッテリー管理システム(BMS)と接続されるようにする、請求項4に記載のバッテリー装置。
- 前記最上側のバッテリーセルはP型電界効果トランジスター(FET)を介して前記バッテリー管理システム(BMS)と接続され、前記最下側のバッテリーセルと前記最上側のバッテリーセルとの間のバッテリーセルはP型電界効果トランジスター(FET)及びN型電界効果トランジスター(FET)を介して前記バッテリー管理システム(BMS)と接続される、請求項6に記載のバッテリー装置。
- 前記最下側のバッテリーセルと前記最上側のバッテリーセルとの間のバッテリーセルのP型電界効果トランジスター(FET)は、該当のバッテリーセルの電位を前記バッテリー管理システム(BMS)に伝達するように、下側のバッテリーセルの電位と前記該当のバッテリーセルの電位に応じて駆動されて、前記N型電界効果トランジスター(FET)は、接地電位と該当のバッテリーセルの電位に応じて駆動されて、前記P型電界効果トランジスター(FET)の初期電位を保持する、請求項7に記載のバッテリー装置。
- 前記P型電界効果トランジスター(FET)及び前記N型電界効果トランジスター(FET)とそれぞれ並列に接続されたダイオードをさらに備える請求項8に記載のバッテリー装置。
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