JP7347896B2 - 異常セル診断方法およびそれを適用したバッテリシステム - Google Patents

異常セル診断方法およびそれを適用したバッテリシステム Download PDF

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Description

［関連出願との相互引用］
本出願は２０２０年７月２４日付韓国特許出願第１０－２０２０－００９２３４９号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
本開示は異常セル診断方法およびそれを適用したバッテリシステムに関する。
バッテリセルの異常有無を判断するための診断はセル電圧値の範囲に基づく。例えば、セル電圧値が所定の正常範囲内にあれば該当バッテリセルには異常がないと診断できる。
しかし、欠陥のあるバッテリセルが正常範囲内のセル電圧で動作し得る。このような場合、欠陥のあるバッテリセルを検出できない限界がある。
異常セルを診断できる方法およびそれを適用したバッテリシステムを提供する。
発明の一特徴によるバッテリシステムは、複数のバッテリセルを含むバッテリパック；およびウェークアップ時に前記複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧を測定して前記複数のバッテリセルそれぞれに番号を設定し、前記ウェークアップ以後周期的に前記複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧を測定して最大セル電圧と最小セル電圧を検出し、前記最小セル電圧と少なくとも一つの第１診断対象バッテリセルのセル電圧を比較し、前記最大セル電圧と少なくとも一つの第２診断対象バッテリセルのセル電圧を比較し、前記比較結果に応じて前記診断対象バッテリセルの異常有無を診断するバッテリ管理システムを含む。
前記バッテリ管理システムは、前記測定されたセル電圧のうち最も高いセル電圧のバッテリセルから最も低いセル電圧のバッテリセル順に前記複数のバッテリセルを１番セル～ｎ番セルに設定し、少なくとも前記１番セルを含むように前記第１診断対象バッテリセルを設定し、少なくとも前記ｎ番セルを含むように前記第２診断対象バッテリセルを設定し、前記ｎは前記複数のバッテリセルの全体個数を指示する自然数である。
前記ｎが偶数である場合、前記第１診断対象バッテリセルは前記１番セル～前記ｎ／２番セルを含み、前記第２診断対象バッテリセルは前記ｎ／２番セル～前記ｎ番セルを含み得る。
前記ｎが奇数である場合、前記第１診断対象バッテリセルは前記１番セル～前記（ｎ－１）／２または前記（ｎ＋１）／２番セルを含み、前記第２診断対象バッテリセルは前記（ｎ－１）／２番セルまたは前記（ｎ＋１）／２セル～ｎ番セルを含み得る。
前記バッテリ管理システムは、前記ウェークアップ時から前記複数のバッテリセルに連結されて前記複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧を周期的に測定するサブ制御回路；および前記セル電圧測定周期ごとに、前記第１診断対象バッテリセルのうち前記最小セル電圧以下のバッテリセルを異常と診断し、前記第２診断対象バッテリセルのうち前記最大セル電圧以上のバッテリセルを異常と診断するメイン制御回路を含み得る。
前記メイン制御回路は、周期的に測定されたセル電圧のうち最も高いセル電圧のバッテリセルから最も低いセル電圧のバッテリセル順に、前記複数のバッテリセルを１番セル～ｎ番セルに設定し、少なくとも前記１番セルを前記第１診断対象バッテリセルに設定し、少なくとも前記ｎ番セルを前記第２診断対象バッテリセルに設定し得る。
発明の他の特徴による複数のバッテリセルおよび前記複数のバッテリセルに連結されたバッテリ管理システムを含むバッテリシステムの異常セル診断方法は、ウェークアップ時に前記複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧を測定して最も高いセル電圧のバッテリセルから最も低いセル電圧のバッテリセル順に、前記複数のバッテリセルそれぞれに１番～ｎ番を設定する段階（ｎは前記複数のバッテリセルの個数）；前記バッテリ管理システムがウェークアップした後に前記複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧を周期的に測定する段階；前記測定された複数のバッテリセルの電圧のうち最小セル電圧と最大セル電圧を検出する段階；前記測定した複数のバッテリセル電圧に対して少なくとも前記１番セルを含む第１診断対象バッテリセルそれぞれのセル電圧が前記最小セル電圧以下であるかどうかを判断する段階；少なくとも前記ｎ番セルを含む第２診断対象バッテリセルそれぞれのセル電圧が前記最大セル電圧以上であるかどうかを判断する段階；および前記判断結果に基づいて前記複数のバッテリセルのうち異常セルを診断する段階を含み得る。
前記異常セルを診断する段階は、前記第１診断対象バッテリセルのうち前記最小セル電圧以下のバッテリセルを異常と判断する段階を含み得る。
前記異常セルを診断する段階は、前記第２診断対象バッテリセルのうち前記最大セル電圧以上のバッテリセルを異常と判断する段階を含み得る。
前記異常セル診断方法は、前記ｎが偶数である場合、前記１番セル～前記ｎ／２番セルを前記第１診断対象バッテリセルに設定するか、前記ｎが奇数である場合、前記１番セル～前記（ｎ－１）／２または前記（ｎ＋１）／２番セルを前記第１診断対象バッテリセルに設定する段階をさらに含み得る。
前記異常セル診断方法は、前記ｎが偶数である場合、前記ｎ／２番セル～前記ｎ番セルを前記第２診断対象バッテリセルに設定するか、前記ｎが奇数である場合、前記（ｎ－１）／２または前記（ｎ＋１）／２番セル～前記ｎ番セルを前記第２診断対象バッテリセルに設定する段階をさらに含み得る。
異常セルを診断できる方法およびそれを適用したバッテリシステムを提供する。
一実施形態によるバッテリシステムを示す図である。 一実施形態による異常セル診断方法を示すフローチャートである。 一実施形態を説明するために放電モードでのバッテリセルの電圧を示す波形図である。 一実施形態を説明するために充電モードでのバッテリセルの電圧を示す波形図である。
以下、添付する図面を参照すると、本発明の一特徴によるバッテリシステムは、複数のバッテリセルを含むバッテリパック；およびウェークアップ時に前記複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧を測定して前記複数のバッテリセルそれぞれに番号を設定し、前記ウェークアップ以後周期的に前記複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧を測定して最大セル電圧と最小セル電圧を検出し、前記最小セル電圧と少なくとも一つの第１診断対象バッテリセルのセル電圧を比較し、前記最大セル電圧と少なくとも一つの第２診断対象バッテリセルのセル電圧を比較し、前記比較結果に応じて前記診断対象バッテリセルの異常有無を診断するバッテリ管理システムを含む。
前記バッテリ管理システムは、前記測定されたセル電圧のうち最も高いセル電圧のバッテリセルから最も低いセル電圧のバッテリセル順に前記複数のバッテリセルを１番セル～ｎ番セルに設定し、少なくとも前記１番セルを含むように前記第１診断対象バッテリセルを設定し、少なくとも前記ｎ番セルを含むように前記第２診断対象バッテリセルを設定し、前記ｎは前記複数のバッテリセルの全体個数を指示する自然数である。
前記ｎが偶数である場合、前記第１診断対象バッテリセルは前記１番セル～前記ｎ／２番セルを含み、前記第２診断対象バッテリセルは前記ｎ／２番セル～前記ｎ番セルを含み得る。
前記ｎが奇数である場合、前記第１診断対象バッテリセルは前記１番セル～前記（ｎ－１）／２または前記（ｎ＋１）／２番セルを含み、前記第２診断対象バッテリセルは前記（ｎ－１）／２番セルまたは前記（ｎ＋１）／２セル～ｎ番セルを含み得る。
前記バッテリ管理システムは、前記ウェークアップ時から前記複数のバッテリセルに連結されて前記複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧を周期的に測定するサブ制御回路；および前記セル電圧測定周期ごとに、前記第１診断対象バッテリセルのうち前記最小セル電圧以下のバッテリセルを異常と診断し、前記第２診断対象バッテリセルのうち前記最大セル電圧以上のバッテリセルを異常と診断するメイン制御回路を含み得る。
前記メイン制御回路は、周期的に測定されたセル電圧のうち最も高いセル電圧のバッテリセルから最も低いセル電圧のバッテリセル順に、前記複数のバッテリセルを１番セル～ｎ番セルに設定し、少なくとも前記１番セルを前記第１診断対象バッテリセルに設定し、少なくとも前記ｎ番セルを前記第２診断対象バッテリセルに設定することができる。
発明の他の特徴による複数のバッテリセルおよび前記複数のバッテリセルに連結されたバッテリ管理システムを含むバッテリシステムの異常セル診断方法は、ウェークアップ時に前記複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧を測定して最も高いセル電圧のバッテリセルから最も低いセル電圧のバッテリセル順に、前記複数のバッテリセルそれぞれに１番～ｎ番を設定する段階（ｎは前記複数のバッテリセルの個数）；前記バッテリ管理システムがウェークアップした後に前記複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧を周期的に測定する段階；前記測定された複数のバッテリセルの電圧のうち最小セル電圧と最大セル電圧を検出する段階；前記測定した複数のバッテリセル電圧に対して少なくとも前記１番セルを含む第１診断対象バッテリセルそれぞれのセル電圧が前記最小セル電圧以下であるかどうかを判断する段階；少なくとも前記ｎ番セルを含む第２診断対象バッテリセルそれぞれのセル電圧が前記最大セル電圧以上であるかどうかを判断する段階；および前記判断結果に基づいて前記複数のバッテリセルのうち異常セルを診断する段階を含み得る。
前記異常セルを診断する段階は、前記第１診断対象バッテリセルのうち前記最小セル電圧以下のバッテリセルを異常と判断する段階を含み得る。
前記異常セルを診断する段階は、前記第２診断対象バッテリセルのうち前記最大セル電圧以上のバッテリセルを異常と判断する段階を含み得る。
前記異常セル診断方法は、前記ｎが偶数である場合、前記１番セル～前記ｎ／２番セルを前記第１診断対象バッテリセルに設定するか、前記ｎが奇数である場合、前記１番セル～前記（ｎ－１）／２または前記（ｎ＋１）／２番セルを前記第１診断対象バッテリセルに設定する段階をさらに含み得る。
前記異常セル診断方法は、前記ｎが偶数である場合、前記ｎ／２番セル～前記ｎ番セルを前記第２診断対象バッテリセルに設定するか、前記ｎが奇数である場合、前記（ｎ－１）／２または前記（ｎ＋１）／２番セル～前記ｎ番セルを前記第２診断対象バッテリセルに設定する段階をさらに含み得る。明細書に開示された実施形態を詳細に説明するが、同一または類似する構成要素に対しては同一または類似する図面符号を付与し、これに係る重複する説明は省略する。以下の説明で使用される構成要素に対する接尾辞「モジュール」および／または「部」は明細書作成の容易さだけが考慮されて付与または混用されるものであり、それ自体が互いに区別する意味または役割を有するものではない。また、本明細書に開示された実施形態を説明するにあたり関連する公知技術に係る具体的な説明が本明細書に開示された実施形態の要旨を曖昧にすると判断される場合はその詳細な説明を省略する。また、添付する図面は本明細書に開示された実施形態を簡単に理解できるようにするためのものであり、添付する図面によって本明細書に開示された技術的思想は制限されず、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物および代替物を含むものとして理解しなければならない。
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を説明するために使用されるが、前記構成要素は前記用語によって限定されない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるか、または「接続されて」いると言及された場合には、その他の構成要素に直接的に連結されているかまたは接続されていてもよいが、中間に他の構成要素が存在してもよいと理解されなければならない。反面、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるか、または「直接接続されて」いると言及された場合には、中間に他の構成要素が存在しないものとして理解されなければならない。
本出願で、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するためであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加の可能性をあらかじめ排除しないものとして理解されなければならない。
図１は一実施形態によるバッテリシステムを示す図である。
図１のバッテリシステム１は車両に取り付けられてモータのような電場負荷が出力端（＋，－）に連結され、電場負荷に電力を供給する。また、バッテリシステム１の出力端（＋，－）は充電器（図示せず）に連結されて充電器から電力を供給されて充電される。バッテリシステム１は、電場負荷に電力を供給する放電モードと充電器から電力が供給される充電モードで動作する。
バッテリシステム１はバッテリ１０、バッテリ管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ，ＢＭＳ，２０）、セル電圧測定回路３０、セルバランシング回路４０、リレー部５０、ヒューズ６０、および電流センサ７０を含む。
図１に示すように、バッテリ１０は直列連結された複数のバッテリセル１１－１５を含む。図１ではバッテリ１０が４個のバッテリセル１１－１４を含むことが示されているが、これは一例であり、発明はこれに限定されない。
ヒューズ６０はバッテリ１０の陽極と出力端子（＋）の間に連結されて過渡電流によってその温度が臨界値に到達すると切れる。
リレー部５０はバッテリ１０の充電および放電時の電流経路を制御する。リレー部５０のクローズおよびオープンはＢＭＳ２０から供給されるリレー制御信号ＲＳＣに応じて制御される。
電流センサ７０はバッテリ１０に流れる電流（以下、バッテリ電流）の方向および電流の大きさを感知し、電流センサ７０は感知された電流の大きさおよび方向を指示する信号ＶＣＳをＢＭＳ２０に伝送する。
ＢＭＳ２０は複数のバッテリセル１１－１４のセル電圧、バッテリ電流などの情報に基づいてバッテリ１０の充放電電流を制御し、複数のバッテリセル１１－１４に対するバランシング部４０を制御してセルバランシング動作を行う。ＢＭＳ２０はセル電圧測定部３０を介して複数のバッテリセル１１－１４それぞれに連結されてセル電圧を測定する。
バッテリシステム１を動作させるためにＢＭＳ２０が先にウェークアップ（ｗａｋｅ－ｕｐ）される。ＢＭＳ２０はウェークアップ時複数のバッテリセル１１－１４それぞれのセル電圧を測定し、測定されたセル電圧を整列して複数のバッテリセル１１－１４それぞれに番号を設定し、ウェークアップ以後前記複数のバッテリセル１１－１４それぞれのセル電圧を周期的に測定し、最大セル電圧と最小セル電圧それぞれを少なくとも一つの診断対象バッテリセルのセル電圧と比較し、比較結果に応じて診断対象バッテリセルの異常有無を診断する。
診断対象バッテリセルの個数は全体バッテリセル（ｎ個）でない全体バッテリセルの半分に該当する個数（ｎ／２）に設定される。最低セル電圧を有するウェークアップ時のｎ番セルと類似する電圧を有し得る下位（ｎ／２）－１個を除いた１番セル～（ｎ／２）番セルを最小セル電圧と比較する診断対象バッテリセルに設定する。最大セル電圧と比較する診断対象バッテリセルの個数も全体バッテリセル個数の半分に該当する個数に設定する。充電の場合、最高セル電圧を有するウェークアップ時の１番セルと類似する電圧を有し得る上位（ｎ／２）個を除いた（ｎ／２）＋１番セル～ｎ番セルを最大セル電圧と比較する診断対象バッテリセルに設定する。
図１に示すバッテリシステムにこれを適用すると、放電の場合、最低セル電圧を有する４番セルと類似する電圧を有し得る３番セルは放電によって４番セルのセル電圧より低いので、診断対象バッテリセルではなく、残りの１番セルおよび２番セルが診断対象バッテリセルに設定される。充電の場合、最高セル電圧を有する１番セルと類似する電圧を有し得る２番セルは充電によって１番セルのセル電圧より高いので、診断対象バッテリセルではなく、残りの３番および４番セルが診断対象バッテリセルに設定される。
全体バッテリセルの個数が奇数である場合、診断対象バッテリセルの個数は全体バッテリセルの個数の半分が自然数ではないので、全体バッテリセルの個数の半分と類似する自然数に設定される。例えば、全体バッテリセルの個数がｎである場合、半分と類似する自然数は（ｎ－１）／２または（ｎ＋１）／２であり得る。
ＢＭＳ２０は最も高いセル電圧のバッテリセルから最も低いセル電圧のバッテリセルまでの順に、複数のバッテリセル１１－１４を１番セル～４番セルに設定する。診断対象バッテリセル（一実施形態では１番セルおよび２番セル）それぞれのセル電圧が最小セル電圧より低くなることがＢＭＳ２０により検出されると、ＢＭＳ２０は最小セル電圧より低いバッテリセルに異常があると診断する。また、診断対象バッテリセル（一実施形態では３番セルおよび４番セル）それぞれのセル電圧が最大セル電圧より高まることがＢＭＳ２０により検出されると、ＢＭＳ２０は最大セル電圧より高いバッテリセルに異常があると診断する。
セル電圧測定回路３０は複数の抵抗３１－３５を含む。抵抗３１はバッテリセル１１の陽極と入力端Ｐ１の間に連結されており、抵抗３２の一端はバッテリセル１１の陰極およびバッテリセル１２の陽極に連結されており、抵抗３２の他端は入力端Ｐ３に連結されており、抵抗３３の一端はバッテリセル１２の陰極およびバッテリセル１３の陽極に連結され、抵抗３３の他端は入力端Ｐ５に連結されており、抵抗３４の一端はバッテリセル１３の陰極およびバッテリセル１４の陽極に連結されており、抵抗３４の他端は入力端Ｐ７に連結されており、抵抗３５の一端はバッテリセル１４の陰極およびバッテリセル１５の陽極に連結されており、抵抗３５の他端は入力端Ｐ９に連結されている。
セルバランシング回路４０は複数の抵抗４１，４３，４５，４７および複数のバッテリセルバランシングスイッチ４２，４４，４６，４８を含む。
入力端Ｐ１と入力端Ｐ３の間には抵抗４１およびセルバランシングスイッチ４２が直列に連結されており、セルバランシングスイッチ４２のゲートは出力端Ｐ２に連結されており、セルバランシングスイッチ４２はセル電圧モニタリング＆セルバランシングサブ制御回路２００で生成されたセルバランシング制御信号ＢＣ１に応じてスイッチングする。
入力端Ｐ３と入力端Ｐ５の間には抵抗４３およびセルバランシングスイッチ４４が直列に連結されており、セルバランシングスイッチ４４のゲートは出力端Ｐ４に連結されており、セルバランシングスイッチ４４はセルバランシング制御部２００で生成されたセルバランシング制御信号ＢＣ２に応じてスイッチングする。
入力端Ｐ５と入力端Ｐ７の間には抵抗４５およびセルバランシングスイッチ４６が直列に連結されており、セルバランシングスイッチ４６のゲートは出力端Ｐ６に連結されており、セルバランシングスイッチ４６はセルバランシング制御部２００で生成されたセルバランシング制御信号ＢＣ３に応じてスイッチングする。
入力端Ｐ７と入力端Ｐ９の間には抵抗４７およびセルバランシングスイッチ４８が直列に連結されており、セルバランシングスイッチ４８のゲートは出力端Ｐ８に連結されており、セルバランシングスイッチ４８はセルバランシング制御部２００で生成されたセルバランシング制御信号ＢＣ４に応じてスイッチングする。
ＢＭＳ２０はメイン制御回路１００およびサブ制御回路２００を含み得る。メイン制御回路１００はＢＭＳ２０の動作を制御する構成で、ＢＭＳ２０が受信するセル電圧、バッテリ電流、セル温度などの情報に基づいてＢＭＳ２０の動作を制御する。
サブ制御回路２００はメイン制御回路１００の制御に応じて複数のバッテリセル１１－１４それぞれのセル電圧を測定する。サブ制御回路２００は入力端Ｐ１電圧と入力端Ｐ３電圧の間の差に基づいてバッテリセル１１の電圧を測定し、入力端Ｐ３電圧と入力端Ｐ５電圧の間の差に基づいてバッテリセル１２の電圧を測定し、入力端Ｐ５電圧と入力端Ｐ７電圧の間の差に基づいてバッテリセル１３電圧を測定し、入力端Ｐ８電圧と入力端Ｐ９電圧の間の差に基づいてバッテリセル１４電圧を測定する。サブ制御回路２００により測定された複数のバッテリセル電圧はメイン制御回路１００に伝達され得る。
サブ制御回路２００は複数のバッテリセル電圧に基づいてセルバランシングを制御する。例えば、サブ制御回路２００は複数のバッテリセル電圧それぞれを所定の臨界値と比較し、複数のバッテリセル電圧の所定の臨界値を超えるバッテリセルを検出し、検出されたバッテリセルを放電するためのセルバランシング制御信号を生成する。またはサブ制御回路２００が複数のバッテリセル電圧間の偏差を算出し、算出された偏差が所定の臨界値を超えるバッテリセルを検出し、検出されたバッテリセルを放電するためのセルバランシング制御信号を生成する。
メイン制御回路１００はＢＭＳ２０のウェークアップ時に測定された複数のバッテリセル１１－１４のセル電圧を高い電圧順に整列して複数のバッテリセル１１－１４それぞれに番号を設定し、ウェークアップ以後周期的に複数のバッテリセル１１－１４のセル電圧を測定して最大セル電圧および最小セル電圧と複数のバッテリセルのうち半分に該当する診断対象バッテリセルのセル電圧と比較し、比較結果に応じて診断対象バッテリセルの異常有無を診断する。
以下、図２を参照して一実施形態による異常セル診断方法を説明する。
図２は一実施形態による異常セル診断方法を示すフローチャートである。
ＢＭＳ２０がウェークアップしたかどうかを判断する（Ｓ１）。ＢＭＳ２０のウェークアップはＢＭＳ２０に電源が供給される時点に動機して発生し得る。ＢＭＳ２０の電源はバッテリパック１０であるか、バッテリパック１０と他の外部電源であり得る。外部電源はバッテリシステム１に備えられてもよく、バッテリシステム１の外部に備えられてもよい。
Ｓ１段階の判断結果、ＢＭＳ２０がウェークアップした場合、メイン制御回路１００はサブ制御回路２００を制御して複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧を測定するようにする。サブ制御回路２００により測定された複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧はメイン制御回路１００に転送される（Ｓ２）。Ｓ１段階の判断結果、ＢＭＳ２０がウェークアップしない場合Ｓ１段階が繰り返される。
メイン制御回路１００は受信した複数のバッテリセル電圧を対象に、最も高いセル電圧のバッテリセルから最も低いセル電圧のバッテリセル順に、複数のバッテリセル１１－１４を１番セルから４番セルに設定する（Ｓ３）。
メイン制御回路１００はウェークアップ以後サブ制御回路２００を制御して周期的に複数のバッテリセル１１－１４のセル電圧を測定するように制御する。サブ制御回路２００は複数のバッテリセル１１－１４それぞれのセル電圧を測定する（Ｓ４）。
メイン制御回路１００はＳ４段階で測定された複数のバッテリセル電圧のうち最小セル電圧と最大セル電圧を検出する（Ｓ５）。
メイン制御回路１００は第１診断対象バッテリセル（１番セルおよび２番セル）それぞれのセル電圧が最小セル電圧以下であるかどうかを判断する（Ｓ６）。例えば、メイン制御回路１００は第１診断対象バッテリセルそれぞれのセル電圧から最小セル電圧を引いた第１セル電圧偏差値を算出し、第１セル電圧偏差値がゼロ以下であるかどうかを判断する。
Ｓ６段階の判断結果、第１診断対象バッテリセルのうち少なくとも一つが最小セル電圧以下であるとき、メイン制御回路１００は該当バッテリセルを異常セルと診断する（Ｓ７）。例えば、メイン制御回路１００は第１セル電圧偏差値がゼロ以下のバッテリセルを異常と診断する。
Ｓ６段階の判断結果、診断対象バッテリセルがいずれも４番セルのセル電圧以上の場合は次の段階に進む。
メイン制御回路１００は第２診断対象バッテリセル（３番セルおよび４番セル）それぞれのセル電圧が最大セル電圧より高いかどうかを判断する（Ｓ８）。例えば、メイン制御回路１００は最大セル電圧から第２診断対象バッテリセルそれぞれのセル電圧を引いた第２セル電圧偏差値を算出し、第２セル電圧偏差値がゼロ以上であるかどうかを判断する。
Ｓ８段階の判断結果、第２診断対象バッテリセルのうち少なくとも一つが最大セル電圧以上であるとき、メイン制御回路１００は該当バッテリセルを異常セルと診断する（Ｓ７）。例えば、メイン制御回路１００は第２セル電圧偏差値がゼロ以下のバッテリセルを異常と診断する。
Ｓ８段階の判断結果、第２診断対象バッテリセルがいずれも１番セルのセル電圧以下の場合は、メイン制御回路１００はＳ４段階から繰り返す。
異常セルが診断されると、ＢＭＳ２０はバッテリシステム１の動作を停止させる。
図３は一実施形態を説明するために放電モードでのバッテリセルの電圧を示す波形図である。
図３に示すように、ウェークアップ時（セル電圧測定１回）に測定された複数のバッテリセル１１－１４それぞれのセル電圧に基づいて、複数のバッテリセル１１－１４に対して１番セルＣ１、２番セルＣ２、３番セルＣ３、および４番セルＣ４が設定される。
図３で左軸は１番セル～４番セル（Ｃ１－Ｃ４）のセル電圧に対する単位軸であり、右軸は基準バッテリセルと診断対象バッテリセルの間のセル電圧偏差に対する単位軸であり、横軸は複数のバッテリセル１１－１４に対するセル電圧測定回数に対する単位軸である。左軸および右軸の単位は電圧単位のボルト（ｖｏｌｔ，Ｖ）であり、横軸の単位は回である。
図３に示すように、１番セルＣ１のセル電圧減少率は４回以後に増加して１番セルＣ１のセル電圧はセル電圧測定１０回で最小セル電圧になり、セル電圧偏差ｄ１がゼロになり、その後、最小セル電圧は１番セルＣ１のセル電圧であるからセル電圧偏差ｄ１がゼロに維持される。メイン制御回路１００は複数のバッテリセル１１－１４のうち１番セルＣ１に該当するバッテリセルを異常セルと診断する。
図４は一実施形態を説明するために充電モードでのバッテリセルの電圧を示す波形図である。
図４に示すように、ウェークアップ時（セル電圧測定１回）に測定された複数のバッテリセル１１－１４それぞれのセル電圧に基づいて、複数のバッテリセル１１－１４に対して１番セルＣ１、２番セルＣ２、３番セルＣ３、および４番セルＣ４が設定される。
図４で左軸は１番セル～４番セル（Ｃ１－Ｃ４）のセル電圧に対する単位軸であり、右軸は基準バッテリセルと診断対象バッテリセルの間のセル電圧偏差に対する単位軸であり、横軸は複数のバッテリセル１１－１４に対するセル電圧測定回数に対する単位軸である。左軸および右軸の単位は電圧単位のボルト（ｖｏｌｔ，Ｖ）であり、横軸の単位は回である。
図４に示すように、４番セルＣ４のセル電圧増加率がセル電圧測定１回以後に増加して、４番セルＣ４のセル電圧はセル電圧測定７回で最大セル電圧になり、セル電圧偏差ｄ２がゼロになり、その後、最大セル電圧は４番セルＣ４のセル電圧であるからセル電圧偏差ｄ２がゼロに維持される。すると、メイン制御回路１００は複数のバッテリセル１１－１４のうち４番セルＣ１に該当するバッテリセルを異常セルと診断する。
このように、一実施形態によるバッテリシステムは過電圧（ｏｖｅｒ ｖｏｌｔａｇｅ）診断、低電圧（ｕｎｄｅｒ ｖｏｌｔａｇｅ）の診断では検出されない異常セルを検出する。図３および図４で、異常セルの電圧範囲は低電圧および過電圧には属しない正常電圧の範囲内である。したがって、従来の診断方式では異常セルとして検出されない。
従来には、ウェークアップ時にバッテリセルのセル電圧の間のセル電圧偏差と放電または充電が進行されながら測定されるバッテリセルのセル電圧の間のセル電圧偏差を互いに比較し、比較結果セル電圧偏差が大きくなると異常があると診断された。
従来の方式に従う場合、図３に示された例で、ウェークアップ時のセル電圧偏差は概ね０．０６Ｖであり、異常が検出された時点でのセル電圧偏差は概ね０．０５Ｖである。すなわち、従来技術ではセル電圧の間の電圧偏差のうち最も高い値を基準として異常有無を診断するので、図３のセル電圧測定１０回時のセル電圧偏差がウェークアップ時にセル電圧偏差より減少したので、従来技術はセル異常を診断できない。
同様に、従来の方式に従う場合、図４に示された例で、ウェークアップ時にセル電圧偏差は概ね０．０６Ｖであり、異常が検出された時点でのセル電圧偏差は概ね０．０５Ｖである。したがって、図４のセル電圧測定７回時のセル電圧偏差がウェークアップ時のセル電圧偏差より減少したので、従来技術はセル異常を診断できない。
従来の方式によれば、バッテリセルの異常事態が相当な期間進行され、低電圧、過電圧、非常に大きなセル電圧偏差などの状態が発生した場合のみバッテリセルの異常事態が診断された。
これとは異なり、一実施形態によるバッテリシステムおよび異常セル検出方法は、既存の回路変更なしに新たな診断ロジックのみを追加して従来に比べてはやい時点にセルの異常有無を診断することができる。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、本発明の属する分野で通常の知識を有する者が多様に変形および改良した形態もまた本発明の権利範囲に属する。

Claims (12)

  1. 複数のバッテリセルを含むバッテリパック、および
    ウェークアップ時に前記複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧を測定して前記複数のバッテリセルそれぞれに番号を設定し、前記ウェークアップした後、周期的に前記複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧を測定して最大セル電圧と最小セル電圧を検出し、前記最小セル電圧と少なくとも一つの第１診断対象バッテリセルのセル電圧を比較し、前記最大セル電圧と少なくとも一つの第２診断対象バッテリセルのセル電圧を比較し、前記比較の結果に応じて前記診断対象バッテリセルの異常有無を診断するバッテリ管理システムを含み、
    前記バッテリ管理システムは、
    前記測定されたセル電圧のうち最も高いセル電圧のバッテリセルから最も低いセル電圧のバッテリセル順に、前記複数のバッテリセルを１番セルからｎ番セルに設定し、
    少なくとも前記１番セルを含むように前記第１診断対象バッテリセルを設定し、少なくとも前記ｎ番セルを含むように前記第２診断対象バッテリセルを設定し、ｎは前記複数のバッテリセルの全体個数を指示する自然数であり、
    前記ウェークアップ時から前記複数のバッテリセルに連結されて前記複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧を周期的に測定するサブ制御回路、および
    前記セル電圧の測定周期ごとに、前記第１診断対象バッテリセルのうち前記最小セル電圧以下のバッテリセルを異常と診断し、前記第２診断対象バッテリセルのうち前記最大セル電圧以上のバッテリセルを異常と診断するメイン制御回路を含む、バッテリシステム。
  2. 前記ｎが偶数である場合、
    前記第１診断対象バッテリセルは前記１番セルからｎ／２番セルを含み、
    前記第２診断対象バッテリセルは前記ｎ／２番セルから前記ｎ番セルを含む、請求項１に記載のバッテリシステム。
  3. 前記ｎが奇数である場合、
    前記第１診断対象バッテリセルは前記１番セルから（ｎ－１）／２または（ｎ＋１）／２番セルを含み、
    前記第２診断対象バッテリセルは前記（ｎ－１）／２番セルまたは前記（ｎ＋１）／２セルから前記ｎ番セルを含む、請求項１に記載のバッテリシステム。
  4. 前記メイン制御回路は、
    周期的に測定されたセル電圧のうち最も高いセル電圧のバッテリセルから最も低いセル電圧のバッテリセル順に、前記複数のバッテリセルを１番セルからｎ番セルに設定し、少なくとも前記１番セルを前記第１診断対象バッテリセルに設定する、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリシステム。
  5. 前記メイン制御回路は、
    周期的に測定されたセル電圧のうち最も高いセル電圧のバッテリセルから最も低いセル電圧のバッテリセル順に、前記複数のバッテリセルを１番セルからｎ番セルに設定し、少なくとも前記ｎ番セルを前記第２診断対象バッテリセルに設定する、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリシステム。
  6. 複数のバッテリセルを含むバッテリパックおよび前記複数のバッテリセルに連結されたバッテリ管理システムを含むバッテリシステムであって、
    前記バッテリ管理システムは、
    ウェークアップ時に前記複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧を測定し、
    前記測定されたセル電圧のうち最も高いセル電圧のバッテリセルを少なくとも含むように第１診断対象バッテリセルを設定し、
    前記測定されたセル電圧のうち最も低いセル電圧のバッテリセルを少なくとも含むように第２診断対象バッテリセルを設定し、
    前記ウェークアップした後、周期的に前記複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧を測定して最大セル電圧と最小セル電圧を検出し、
    前記セル電圧の測定周期ごとに、前記第１診断対象バッテリセルのうち前記最小セル電圧以下のバッテリセルを異常と診断し、前記第２診断対象バッテリセルのうち前記最大セル電圧以上のバッテリセルを異常と診断する
    バッテリシステム。
  7. 複数のバッテリセルおよび前記複数のバッテリセルに連結されたバッテリ管理システムを含むバッテリシステムの異常セル診断方法において、
    ウェークアップの時に前記複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧を測定して最も高いセル電圧のバッテリセルから最も低いセル電圧のバッテリセル順に、前記複数のバッテリセルそれぞれを１番セルからｎ番セルに設定する段階であって、ｎは前記複数のバッテリセルの個数である、設定する段階と、
    前記バッテリ管理システムがウェークアップした後に前記複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧を周期的に測定する段階と、
    前記測定された複数のバッテリセルの電圧のうち最小セル電圧と最大セル電圧を検出する段階と、
    少なくとも前記１番セルを含む第１診断対象バッテリセルそれぞれのセル電圧が前記最小セル電圧以下であるかどうかを判断する段階と、
    少なくとも前記ｎ番セルを含む第２診断対象バッテリセルそれぞれのセル電圧が前記最大セル電圧以上であるかどうかを判断する段階と、
    前記判断の結果に基づいて前記複数のバッテリセルのうち異常セルを診断する段階とを含む、異常セル診断方法。
  8. 前記異常セルを診断する段階は、
    前記第１診断対象バッテリセルのうち前記最小セル電圧以下のバッテリセルを異常と判断する段階を含む、請求項７に記載の異常セル診断方法。
  9. 前記異常セルを診断する段階は、
    前記第２診断対象バッテリセルのうち前記最大セル電圧以上のバッテリセルを異常と判断する段階を含む、請求項７または８に記載の異常セル診断方法。
  10. 前記ｎが偶数である場合、前記１番セルからｎ／２番セルを前記第１診断対象バッテリセルに設定するか、
    前記ｎが奇数である場合、前記１番セルから（ｎ－１）／２または（ｎ＋１）／２番セルを前記第１診断対象バッテリセルに設定する段階をさらに含む、請求項７から９のいずれか一項に記載の異常セル診断方法。
  11. 前記ｎが偶数である場合、ｎ／２番セルから前記ｎ番セルを前記第２診断対象バッテリセルに設定するか、
    前記ｎが奇数である場合、（ｎ－１）／２または（ｎ＋１）／２番セルから前記ｎ番セルを前記第２診断対象バッテリセルに設定する段階をさらに含む、請求項７から９のいずれか一項に記載の異常セル診断方法。
  12. 複数のバッテリセルおよび前記複数のバッテリセルに連結されたバッテリ管理システムを含むバッテリシステムの異常セル診断方法であって、
    ウェークアップの時に前記複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧を測定する段階と、
    前記測定されたセル電圧のうち最も高いセル電圧のバッテリセルを少なくとも含むように第１診断対象バッテリセルを設定する段階と、
    前記測定されたセル電圧のうち最も低いセル電圧のバッテリセルを少なくとも含むように第２診断対象バッテリセルを設定する段階と、
    前記バッテリ管理システムがウェークアップした後に前記複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧を周期的に測定する段階と、
    前記測定された複数のバッテリセルの電圧のうち最小セル電圧と最大セル電圧を検出する段階と、
    前記第１診断対象バッテリセルそれぞれのセル電圧が前記最小セル電圧以下であるかどうかを判断する段階と、
    前記第２診断対象バッテリセルそれぞれのセル電圧が前記最大セル電圧以上であるかどうかを判断する段階と、
    前記判断の結果に基づいて前記複数のバッテリセルのうち異常セルを診断する段階と
    を含む、異常セル診断方法。
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