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公開番号2025178120
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-05
出願番号2025042011
出願日2025-03-17
発明の名称バッテリー装置およびその動作方法、バッテリーパック
出願人三星エスディアイ株式会社,SAMSUNG SDI Co., LTD.
代理人弁理士法人谷・阿部特許事務所
主分類H02J 7/00 20060101AFI20251128BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】独立的で永久的な動作電源を確保できるバッテリーパックの独立電源形成トポロジーを提示する。
【解決手段】本開示はバッテリー装置およびその動作方法、バッテリーパックに関するものである。本開示は複数のバッテリーセル、第1スイッチ、キャパシタおよび第2スイッチにつながる閉回路を通じて流れる充電電流によってキャパシタが充電され、キャパシタに充電された電圧をBMSまたはマスターボードの動作電圧として活用する構成を提供する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
バッテリーモジュールに含まれる直列連結された複数のバッテリーセルの最上端ノードに連結される第１スイッチ；
前記複数のバッテリーセルの最下端ノードに連結される第２スイッチ；
前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの間に接続されるキャパシタ；
前記第１および第２スイッチそれぞれのオンオフ動作を制御して、前記複数のバッテリーセルからの充電電流による前記キャパシタの電圧充電を制御するプロセッサ；を含み、
前記キャパシタに充電された電圧は前記プロセッサの動作電圧として機能することを特徴とする、バッテリー装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記キャパシタは、前記最上端ノード、前記第１スイッチ、前記キャパシタ、前記第２スイッチおよび前記最下端ノードにつながる経路を通じて流れる前記複数のバッテリーセルからの充電電流によって充電されることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリー装置。
【請求項３】
前記複数のバッテリーセル、前記第１スイッチ、前記第２スイッチおよび前記キャパシタは前記バッテリーモジュールを構成し、
前記プロセッサは、前記バッテリーモジュールに対するマスターＢＭＳ（ＭａｓｔｅｒＢａｔｔｅｒｙＭａｎｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）を構成することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリー装置。
【請求項４】
前記バッテリーモジュールは複数個設けられ、
前記複数個のバッテリーモジュールのうちのいずれか二つのバッテリーモジュールが第１および第２バッテリーモジュールと定義されるとき、
前記第１バッテリーモジュールのキャパシタと前記第２バッテリーモジュールのキャパシタが相互に並列連結される方式で前記複数個のバッテリーモジュールが相互に連結され、
各バッテリーモジュールの各キャパシタの並列結線構造によって前記プロセッサの動作電圧が印加される経路が設けられることを特徴とする、請求項３に記載のバッテリー装置。
【請求項５】
前記プロセッサは、独立電源形成動作を遂行するように構成され、
前記独立電源形成動作は、前記複数のバッテリーモジュールのうち最上端ノードおよび最下端ノード間の電圧差で定義されるモジュール電圧が最大である対象バッテリーモジュールを特定し、前記特定された対象バッテリーモジュールに含まれる第１および第２スイッチを閉鎖して、対象バッテリーモジュールに含まれるキャパシタが充電されるようにする動作と定義されることを特徴とする、請求項４に記載のバッテリー装置。
【請求項６】
前記プロセッサは、前記対象バッテリーモジュール以外の他のバッテリーモジュールのモジュール電圧に基づいて、前記対象バッテリーモジュールに含まれるキャパシタの充電時間を決定することを特徴とする、請求項５に記載のバッテリー装置。
【請求項７】
前記プロセッサは、前記対象バッテリーモジュールに対して前記独立電源形成動作を遂行する間、前記対象バッテリーモジュール以外の他のバッテリーモジュールに含まれる第１および第２スイッチを開放状態で維持することを特徴とする、請求項５に記載のバッテリー装置。
【請求項８】
前記プロセッサは、各バッテリーモジュールの各キャパシタの充電電圧が予め設定された基準電圧以下に減少した場合、前記独立電源形成動作を遂行することを特徴とする、請求項５に記載のバッテリー装置。
【請求項９】
前記プロセッサの動作電圧は前記キャパシタの充電電圧のみで構成されることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリー装置。
【請求項１０】
プロセッサが第１および第２スイッチのオンオフ動作を制御するステップであって、前記第１および第２スイッチはバッテリーモジュールに含まれる直列連結された複数のバッテリーセルの最上端ノードおよび最下端ノードにそれぞれ連結される、ステップ；
前記第１および第２スイッチのオンオフ動作により、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの間に接続されるキャパシタが充電されるステップ；および、
前記キャパシタに充電された電圧が前記プロセッサの動作電圧として提供されるステップ；を含むことを特徴とする、バッテリー装置の動作方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示はバッテリー装置を構成するプロセッサの電源を形成する技術に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
二次電池は充電が不可能な一次電池とは異なって充電および放電が可能な電池である。低容量の二次電池はスマートフォン、フィーチャーフォン、ノートパソコン、デジタルカメラおよびビデオカメラのように携帯が可能な小型電子機器に使われ、大容量の二次電池はハイブリッド自動車、電気自動車などのモータ駆動用電源および電力貯蔵用電池などで広く使われている。このような二次電池は正極および負極からなる電極組立体、これを収容するケース、電極組立体に連結される電極端子などを含む。
【０００３】
このような発明の背景となる技術に開示された上述の情報は、本発明の背景に対する理解度を向上させるためのものであるだけで、よって、従来技術を構成しない情報を含む場合もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バッテリーパックにはバッテリーセルおよびバッテリーモジュールの状態を測定、モニタリングおよび制御するバッテリー管理システム（以下、ＢＭＳ（ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ））が備えられる。ＢＭＳはバッテリーモジュールの電流、電圧、充放電電流などのような測定値によりバッテリー保護のための一連の制御を遂行したり、バッテリーセルの均等充電のためのセルバランシングなどの多様な機能を遂行するように構成される。
【０００５】
ＢＭＳまたはＢＭＳが実装されるマスターボードにその動作電源を供給する一般的な方式としては、i）車両に装着された低電圧バッテリー（例：鉛蓄電池）または外部ＳＭＰＳを通じて動作電源を供給する方式、ii）コインセル（ＣｏｉｎＣｅｌｌ）をマスターボード内に配置して、コインセルを通じてＢＭＳまたはマスターボードに実装されたメモリの動作電源を供給する方式、そしてiii）バッテリーパック自体の電圧をレギュレーティング（例：ＤＣ－ＤＣコンバーティング）して動作電源を供給する方式がある。
【０００６】
低電圧バッテリーまたは外部ＳＭＰＳを通じてＢＭＳの動作電源を供給する方式の場合、低電圧バッテリーまたはＳＭＰＳの単価上昇、電源自体の不良、そして電圧変動（例：電源電圧の降下、ジャンプ、断線、ノイズおよび締結不良）が頻繁に発生し、このような電源不安定によりＢＭＳの正常動作が保障され得ず、それによりバッテリーパック自体の不良が引き起こされる問題がある。
【０００７】
コインセルを通じてＢＭＳの動作電源を供給する方式の場合、コインセルから出力可能な電力の限界によってメモリに保存されるデータ（例：バッテリーのインピーダンス、容量、寿命およびその計算に必要な各種測定値など）の量が極めて制限され、ひいてはメモリに保存されたデータの損失可能性も高い問題がある。
【０００８】
バッテリーパック自体の電圧をレギュレーティングして動作電源を供給する方式の場合、バッテリーパックの電圧が高くなる現在の技術の趨勢において（約１５００Ｖ）、ＤＣ－ＤＣ変換の効率低下による電力損失とマスターボードの内圧による各種問題点（例：単価上昇、マスターボード内の素子間の離隔距離の制約など）が引き起こされる限界がある。
【０００９】
そこで、本発明は低電圧バッテリー、ＳＭＰＳ、コインセルまたはバッテリーパック自体の電圧を通じてバッテリーパックのＢＭＳまたはマスターボードの動作電力を供給することによって引き起こされていた従来の問題点を解決して、独立的で永久的な動作電源を確保できるバッテリーパックの独立電源形成トポロジーを提示する。
【００１０】
但し、本発明が解決しようとする技術的課題は、上述の課題に制限されるものではなく、言及されていない別の課題は、下記の発明の説明から当業者が明確に理解することができる。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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