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JP2012010584A

Battery pack with equilibrium management capability

Abstract

Problem to be solved.To provide a battery management system for a battery pack. A battery management system for a battery pack having a plurality of battery modules is disclosed. Each of the battery modules includes a plurality of battery cells. The battery management system is connected to a plurality of first equilibrium units, a plurality of first control devices, a second equilibrium unit including a plurality of second equilibrium circuits, a battery module, and a second equilibrium circuit. It is equipped with a second control device. The first controller can control the first balancing unit to adjust the voltage of the battery cells in the battery module when an imbalance occurs between the battery cells. The second controller can control the second balancing circuit to adjust the voltage of the battery modules when an imbalance occurs between the battery modules. [Selection diagram] Fig. 4

JP2012010584A, drawing sheet 1
Sheet 1 of 13

Term

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Projected expiry 30 May 2031, counted from filing; an application has no term until it is granted.

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44 claims: 14 independent, 30 dependent

  1. 1
    それぞれが複数のバッテリセルを含む複数のバッテリモジュールを有するバッテリパックのための、バッテリ管理システムであって、前記バッテリ管理システムが、 それぞれのバッテリモジュールにそれぞれが連結される複数の第1平衡用ユニットと、 それぞれのバッテリモジュール及びそれぞれの第1平衡用ユニットにそれぞれが連結されると共に、前記バッテリセルの間に不平衡が発生する場合に、前記バッテリモジュール内のバッテリセルの電圧を調整するように前記第1平衡用ユニットを制御することができる、複数の第1制御装置と、 それぞれのバッテリモジュールにそれぞれが連結される複数の第2平衡用回路を含む、第2平衡用ユニットと、 前記バッテリモジュール及び前記第2平衡用回路に連結されると共に、前記バッテリモジュールの間に不平衡が発生する場合に、前記バッテリモジュールの電圧を調整するように前記第2平衡用回路を制御することができる、第2制御装置と、を備えることを特徴とするバッテリ管理システム。
  2. 2
    それぞれの第1制御装置にそれぞれが連結されると共に、前記第1制御装置が提供するデータを処理することができる、複数の電子制御ユニット、を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
  3. 3
    前記第1平衡用ユニットの各々が、それぞれのバッテリセルにそれぞれが連結される複数の第1平衡用回路を含み、 前記第1平衡用回路の各々が、 抵抗器と、 前記抵抗器に直列に連結されると共に、対応する第1制御装置によって制御される、スイッチと、を備えることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
  4. 4
    もし第1バッテリセルと第2バッテリセルとの間に、前記第1バッテリセルの電圧が前記第2バッテリセルの電圧より大きくなるような不平衡が発生するならば、その場合に、前記第1制御装置が、前記第1バッテリセル及び対応する抵抗器に連結される第1スイッチをターンオンすると共に、前記第2バッテリセルに連結される第2スイッチをターンオフすることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
  5. 5
    前記第1平衡用ユニットの各々が、 第1スイッチを介して前記バッテリパックに連結される一次巻線と、 複数の第2スイッチを介して前記バッテリセルに連結されると共に、それぞれのバッテリセルにそれぞれが連結される、複数の二次巻線と、を備えることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
  6. 6
    前記第2制御装置に連結されると共に、前記第2制御装置が提供するデータを処理することができる、電子制御ユニット、を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
  7. 7
    もし異常状態がバッテリセルを横断して発生するならば、対応する第1制御装置が、前記バッテリセルを無効にするように、対応する第1平衡用ユニットを制御することを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
  8. 8
    それぞれの第1制御装置にそれぞれが連結されると共に、前記第1制御装置が提供するデータを処理することができる、複数の第1電子制御ユニットと、 前記第2制御装置に連結されると共に、前記第2制御装置が提供するデータを処理することができる、第2電子制御ユニットと、 それぞれの第1電子制御ユニットにそれぞれが連結されると共に、前記第2電子制御ユニットにそれぞれが連結され、そして前記第1電子制御ユニットと前記第2電子制御ユニットとの間の通信を分離することができる、複数の結合器と、を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
  9. 9
    前記第2平衡用回路の各々が、 抵抗器と、 前記抵抗器に直列に連結されると共に、前記第2制御装置によって制御される、スイッチと、を備えることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
  10. 10
    もし第1バッテリモジュールと第2バッテリモジュールとの間に、前記第1バッテリモジュールの電圧が前記第2バッテリモジュールの電圧より大きくなるような不平衡が発生するならば、その場合に、前記第2制御装置が、前記第1バッテリモジュール及び対応する抵抗器に連結される第1スイッチをターンオンすると共に、前記第2バッテリモジュールに連結される第2スイッチをターンオフすることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
  11. 11
    前記第2平衡用ユニットが、 第1スイッチを介して前記バッテリパックに連結される一次巻線と、 複数の第2スイッチを介して前記バッテリモジュールに連結されると共に、それぞれのバッテリモジュールにそれぞれが連結される、複数の二次巻線と、を備えることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
  12. 12
    もし第1バッテリセルの間に不平衡が発生し、同時に、更に第1バッテリモジュールの間に不平衡が発生するならば、その場合に、前記第1制御装置が、前記第1バッテリセルの電圧を調整するように前記第1平衡用ユニットを制御すると共に、前記第2制御装置が、前記第1バッテリモジュールの電圧を調整するように前記第2平衡用回路を制御することを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
  13. 13
    それぞれのバッテリモジュールに連結されると共に、前記バッテリモジュールの電圧を監視し、前記バッテリモジュールに関して過電圧状態が発生するかどうかを判定することができる、検出回路と、 前記バッテリモジュール及び前記検出回路に連結されると共に、前記バッテリモジュールに関して前記過電圧状態が発生する場合に、前記バッテリモジュールの前記電圧を調整することができる、第3平衡用回路と、を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ管理システム。
  14. 14
    前記検出回路が、前記バッテリモジュールの前記電圧の所定のしきい値との比較に基づいて前記過電圧状態を判定することを特徴とする請求項13に記載のバッテリ管理システム。
  15. 15
    前記所定のしきい値が、前記バッテリモジュール内のバッテリセルの数に従って設定されることを特徴とする請求項14に記載のバッテリ管理システム。
  16. 16
    前記第3平衡用回路が、 抵抗器と、 前記抵抗器に直列に連結されると共に、前記検出回路によって制御される、スイッチと、を備えることを特徴とする請求項13に記載のバッテリ管理システム。
  17. 17
    前記第3平衡用回路内の前記抵抗器の抵抗が、前記バッテリモジュール内の前記バッテリセルの数に従って設定されることを特徴とする請求項16に記載のバッテリ管理システム。
  18. 18
    電動の乗り物であって、 それぞれが複数のバッテリセルを含む複数のバッテリモジュールを有するバッテリパックと、 前記バッテリパックに連結されると共に、バッテリセルの間に不平衡が発生する場合に、前記バッテリセルの電圧を調整し、そしてバッテリモジュールの間に不平衡が発生する場合に、前記バッテリモジュールの電圧を調整することができる、バッテリ管理システムと、 前記バッテリ管理システムに連結される制御回路と、 前記制御回路に連結されると共に、前記電動の乗り物にエネルギーを提供することができる、エンジンと、を備え、 前記制御回路が、前記バッテリパックから前記エンジンへの電力供給を制御することを特徴とする電動の乗り物。
  19. 19
    前記バッテリ管理システムが、 それぞれのバッテリモジュールにそれぞれが連結される複数の第1平衡用ユニットと、 それぞれのバッテリモジュール及びそれぞれの第1平衡用ユニットにそれぞれが連結されると共に、前記バッテリセルの間に不平衡が発生する場合に、前記バッテリモジュール内のバッテリセルの電圧を調整するように前記第1平衡用ユニットを制御することができる、複数の第1制御装置と、 それぞれのバッテリモジュールにそれぞれが連結される複数の第2平衡用回路を含む、第2平衡用ユニットと、 前記バッテリモジュール及び前記第2平衡用回路に連結されると共に、前記バッテリモジュールの間に不平衡が発生する場合に、前記バッテリモジュールの電圧を調整するように前記第2平衡用回路を制御することができる、第2制御装置と、を備えることを特徴とする請求項18に記載の電動の乗り物。
  20. 20
    前記バッテリ管理システムが、 それぞれの第1制御装置にそれぞれが連結されると共に、前記第1制御装置が提供するデータを処理することができる、複数の電子制御ユニット、を更に備えることを特徴とする請求項19に記載の電動の乗り物。
  21. 21
    前記第1平衡用ユニットの各々が、それぞれのバッテリセルにそれぞれが連結される複数の第1平衡用回路を含み、 前記第1平衡用回路の各々が、 抵抗器と、 前記抵抗器に直列に連結されると共に、対応する第1制御装置によって制御される、スイッチと、を備えることを特徴とする請求項19に記載の電動の乗り物。
  22. 22
    もし第1バッテリセルと第2バッテリセルとの間に、前記第1バッテリセルの電圧が前記第2バッテリセルの電圧より大きくなるような不平衡が発生するならば、その場合に、前記第1制御装置が、前記第1バッテリセル及び対応する抵抗器に連結される第1スイッチをターンオンすると共に、前記第2バッテリセルに連結される第2スイッチをターンオフすることを特徴とする請求項19に記載の電動の乗り物。
  23. 23
    前記第1平衡用回路の各々が、 第1スイッチを介して前記バッテリパックに連結される一次巻線と、 複数の第2スイッチを介して前記バッテリセルに連結されると共に、それぞれのバッテリセルにそれぞれが連結される、複数の二次巻線と、を備えることを特徴とする請求項19に記載の電動の乗り物。
  24. 24
    前記バッテリ管理システムが、 前記第2制御装置に連結されると共に、前記第2制御装置が提供するデータを処理することができる、電子制御ユニット、を更に備えることを特徴とする請求項19に記載の電動の乗り物。
  25. 25
    もし異常状態がバッテリセルを横断して発生するならば、対応する第1制御装置が、前記バッテリセルを無効にするように、対応する第1平衡用ユニットを制御することを特徴とする請求項19に記載の電動の乗り物。
  26. 26
    前記バッテリ管理システムが、 それぞれの第1制御装置にそれぞれが連結されると共に、前記第1制御装置が提供するデータを処理することができる、複数の第1電子制御ユニットと、 前記第2制御装置に連結されると共に、前記第2制御装置が提供するデータを処理することができる、第2電子制御ユニットと、 それぞれの第1電子制御ユニットにそれぞれが連結されると共に、前記第2電子制御ユニットにそれぞれが連結され、そして前記第1電子制御ユニットと前記第2電子制御ユニットとの間の通信を分離することができる、複数の結合器と、を更に備えることを特徴とする請求項19に記載の電動の乗り物。
  27. 27
    前記第2平衡用回路の各々が、 抵抗器と、 前記抵抗器に直列に連結されると共に、前記第2制御装置によって制御される、スイッチと、を備えることを特徴とする請求項19に記載の電動の乗り物。
  28. 28
    もし第1バッテリモジュールと第2バッテリモジュールとの間に、前記第1バッテリモジュールの電圧が前記第2バッテリモジュールの電圧より大きくなるような不平衡が発生するならば、その場合に、前記第1制御装置が、前記第1バッテリモジュール及び対応する抵抗器に連結される第1スイッチをターンオンすると共に、前記第2バッテリモジュールに連結される第2スイッチをターンオフすることを特徴とする請求項19に記載の電動の乗り物。
  29. 29
    前記第1平衡用ユニットの各々が、 第1スイッチを介して前記バッテリパックに連結される一次巻線と、 複数の第2スイッチを介して前記バッテリセルに連結されると共に、それぞれのバッテリセルにそれぞれが連結される、複数の二次巻線と、を備えることを特徴とする請求項19に記載の電動の乗り物。
  30. 30
    もし第1バッテリセルの間に不平衡が発生し、同時に、更に第1バッテリモジュールの間に不平衡が発生するならば、その場合に、前記第1制御装置が、前記第1バッテリセルの電圧を調整するように前記第1平衡用ユニットを制御すると共に、前記第2制御装置が、前記第1バッテリモジュールの電圧を調整するように前記第2平衡用回路を制御することを特徴とする請求項19に記載の電動の乗り物。
  31. 31
    前記バッテリ管理システムが、 それぞれのバッテリモジュールに連結されると共に、前記バッテリモジュールの電圧を監視し、前記バッテリモジュールに関して過電圧状態が発生するかどうかを判定することができる、検出回路と、 前記バッテリモジュール及び前記検出回路に連結されると共に、前記バッテリモジュールに関して前記過電圧状態が発生する場合に、前記バッテリモジュールの前記電圧を調整することができる、第3平衡用回路と、を備えることを特徴とする請求項18に記載の電動の乗り物。
  32. 32
    前記検出回路が、前記バッテリモジュールの前記電圧の所定のしきい値との比較に基づいて前記過電圧状態を判定すると共に、 前記所定のしきい値が、前記バッテリモジュール内の前記バッテリセルの数に従って設定されることを特徴とする請求項31に記載の電動の乗り物。
  33. 33
    前記第3平衡用回路が、 抵抗器と、 前記抵抗器に直列に連結されると共に、前記検出回路によって制御される、スイッチと、を備え、 前記第3平衡用回路内の前記抵抗器の抵抗が、前記バッテリモジュール内の前記バッテリセルの数に従って設定されることを特徴とする請求項31に記載の電動の乗り物。
  34. 34
    それぞれが複数のバッテリセルを含む複数のバッテリモジュールを有するバッテリパックを、平衡させる方法であって、 複数の第1制御装置によって前記バッテリセルの電圧を監視する段階と、 前記バッテリセルの間の電圧差に基づいて不平衡が発生するかどうかを判定する段階と、 もし前記バッテリセルの間に不平衡が発生するならば、前記バッテリセルの前記電圧を調整するように複数の第1平衡用回路を制御する段階と、 第2制御装置によって前記バッテリモジュールの電圧を監視する段階と、 前記バッテリモジュールの間の電圧差に基づいて不平衡が発生するかどうかを判定する段階と、 もし前記バッテリモジュールの間に不平衡が発生するならば、前記バッテリモジュールの前記電圧を調整するように第2平衡用回路を制御する段階と、を含むことを特徴とする方法。
  35. 35
    もし第1バッテリセルと第2バッテリセルとの間に、前記第1バッテリセルの電圧が前記第2バッテリセルの電圧より大きくなるような不平衡が発生するならば、平衡が達成されるまで、前記第1バッテリセルを放電する段階を更に含むことを特徴とする請求項34に記載の方法。
  36. 36
    もし第1バッテリセルと第2バッテリセルとの間に、前記第1バッテリセルの電圧が前記第2バッテリセルの電圧より大きくなるような不平衡が発生するならば、平衡が達成されるまで、充電期間において前記第1バッテリセルをバイパスする段階を更に含むことを特徴とする請求項34に記載の方法。
  37. 37
    もし第1バッテリセルと第2バッテリセルとの間に、前記第1バッテリセルの電圧が前記第2バッテリセルの電圧より大きくなるような不平衡が発生するならば、平衡が達成されるまで、前記第1バッテリセルから前記第2バッテリセルにエネルギーを転送する段階を更に含むことを特徴とする請求項34に記載の方法。
  38. 38
    もし異常状態がバッテリセルに発生するならば、前記異常のあるバッテリセルを無効にするように、対応する第1平衡用ユニットを制御する段階を更に含むことを特徴とする請求項34に記載の方法。
  39. 39
    もし第1バッテリモジュールと第2バッテリモジュールとの間に、前記第1バッテリモジュールの電圧が前記第2バッテリモジュールの電圧より大きくなるような前記不平衡が発生するならば、平衡が達成されるまで、前記第1バッテリモジュールを放電する段階を更に含むことを特徴とする請求項34に記載の方法。
  40. 40
    もし第1バッテリモジュールと第2バッテリモジュールとの間に、前記第1バッテリモジュールの電圧が前記第2バッテリモジュールの電圧より大きくなるような前記不平衡が発生するならば、平衡が達成されるまで、充電期間において前記第1バッテリモジュールをバイパスする段階を更に含むことを特徴とする請求項34に記載の方法。
  41. 41
    もし第1バッテリモジュールと第2バッテリモジュールとの間に、前記第1バッテリモジュールの電圧が前記第2バッテリモジュールの電圧より大きくなるような前記不平衡が発生するならば、平衡が達成されるまで、前記第1バッテリモジュールから前記第2バッテリモジュールにエネルギーを転送する段階を更に含むことを特徴とする請求項34に記載の方法。
  42. 42
    前記バッテリモジュールの電圧を監視する段階と、 前記バッテリモジュールに関して前記過電圧状態が発生する場合に、前記バッテリモジュールの前記電圧を調整するように第3平衡用ユニットを制御する段階と、を更に含むことを特徴とする請求項34に記載の方法。
  43. 43
    前記バッテリモジュールに関して過電圧状態が発生するかどうかを判定するために、前記バッテリモジュールの前記電圧を所定のしきい値と比較する段階を更に含むことを特徴とする請求項42に記載の方法。
  44. 44
    前記所定のしきい値が、それぞれのバッテリモジュール内のバッテリセルの数に従って設定されることを特徴とする請求項43に記載の方法。
Independent claims44