KR101298661B1

KR101298661B1 - 전압 감시 장치

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Publication number: KR101298661B1
Application number: KR1020117022803A
Authority: KR
Inventors: 도모미치 미조구치; 다쿠미 시미즈; 게이스케 다니가와; 마나부 사사키; 요시아키 기쿠치; 료 마노; 준타 이즈미; 데루오 이시시타
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤; 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2013-08-21
Also published as: US20120001639A1; CN102576040B; EP2434302A4; US8854047B2; CN102576040A; KR20110132417A; EP2434302A1; JP2011078165A; JP5321392B2; EP2434302B8; WO2011040411A1; EP2434302B1

Abstract

각각 동일한 구성을 갖는 제1 감시회로(50) 및 제2 감시회로(60)가 전압 감시 장치에 제공된다. 역치 전환부(41)는 각각의 감시회로(50 및 60)에 제공된 전환부(51) 및 전환부(61) 각각의 역치를 동일한 값으로 전환한다. 비교기(53) 및 비교기(63) 각각은 역치를 기준 전압과 비교하여, 그 비교결과를 출력한다. 감시회로(50 및 60) 각각의 역치의 특성 변화를 검출하기 위하여, 이상 검출부(42)는 비교기(53) 및 비교기(63)로부터의 각각의 출력을 서로 비교한다.

Description

전압 감시 장치{VOLTAGE MONITORING APPARATUS}

본 발명은 전지의 전압 감시 장치에 관한 것이다.

종래부터, 전지의 과충전 및/또는 과방전을 검출하기 위한 역치(threshold)의 자발 변화를 검출하는 기능을 갖는 전지 제어 장치가 있었고, 그 예의 하나가 특허문헌 1에 제안되었다. 구체적으로, 특허문헌 1에 개시된 구성은 전지의 전압을 검출하고, 검출된 전압을 역치와 비교하는 것이다.

전지의 전압과 역치를 비교할 때, 이 구성은 역치를 본래 값으로부터 일정 값만큼 강제적으로 변화(shift), 즉 역치를 1 단계만큼 전환한다(switch). 그리고나서, 전압 제어 장치는 역치의 강제적 변화(forcible shift)에 상관없이, 역치와 전지 전압 간의 크기 관계(magnitude relation)가 역전되지 않는 경우에 역치에 큰 자발 변화(spontaneous change)가 있는 것으로 판정한다. 이에 의하여, 역치의 특성 변화(characteristic shift)를 검출할 수 있게 된다.

일본 특허공개공보 제2003-92840호

그러나, 상기 종래기술에서는, 역치가 1 단계 전환될 때, 역치의 자발 변화가 역치의 특성을 바꾸더라도, 역치를 전환하는 수단의 고장에 의하여 역치와 전지 전압의 크기 관계의 역전이 야기될 수 있기 때문에, 종래기술에서는 역치의 특성 변화의 판정의 신뢰성이 낮다는 문제가 있다.

이러한 관점에서, 본 발명은 역치의 특성 변화 판정의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전압 감시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 1에 따른 발명은 감시 역치(monitor threshold value)에 근거하여 전지 전압을 감시하고, 제1 및 제2 진단 역치(diagnostic threshold values)에 근거하여 전지 전압을 진단하기 위한 전압 감시 장치이다. 상기 전압 감시 장치는 상기 전지 전압과 상기 감시 역치 또는 상기 제1 진단 역치의 어느 하나 사이의 제1 상대적 관계를 얻고, 얻어진 제1 상대적 관계를 나타내는 제1 정보를 출력하는 제1 수단을 포함한다. 상기 전압 감시 장치는 상기 전지 전압과 상기 감시 역치 또는 상기 제2 진단 역치의 어느 하나 사이의 제2 상대적 관계를 얻고, 얻어진 제2 상대적 관계를 나타내는 제2 정보를 출력하는 제2 수단을 포함한다. 상기 전압 감시 장치는 상기 감시를 수행할 때, 상기 제1 수단에 의해 이용되는 역치를 상기 감시 역치로 전환하고, 상기 제2 수단에 의해 이용되는 역치를 상기 감시 역치로 전환하며, 상기 진단을 수행할 때, 상기 제1 수단에 의해 사용되는 역치를 상기 제1 진단 역치로 전환하고, 상기 제2 수단에 의해 사용되는 역치를 상기 제2 진단 역치로 전환하는 역치 전환 수단(threshold switching means)을 포함한다. 상기 전압 감시 장치는 상기 제1 및 제2 역치가 상기 동일한 값으로 전환된 후에, 상기 제1 수단으로부터 출력되는 제1 정보 및 상기 제2 수단으로부터 출력된 제2 정보를 수취하고; 상기 제2 수단의 제1 정보가 상기 제2 수단의 제2 정보가 다른 경우 상기 역치 전환 수단에 의해 전환된 역치에 이상이 발생한 것을 검출하는 이상 검출 수단(fault detecting means)을 포함한다.

진단을 위하여 상기 제1 및 제2 수단에 의해 이용되는 상기 제1 진단 역치 및 제2 진단 역치가 상기 역치 전환 수단에 의해 동일한 값으로 전환될 때, 상기 제1 수단 및 제2 수단으로부터 상기 제1 정보 및 제2 정보를 상대적으로 비교하는 이중 시스템이 구성되기 때문에, 특성 변화가 없으면 상기 제1 정보 및 제2 정보는 서로 동일하다. 특성 변화가 있으면, 상기 제1 정보는 상기 제2 정보와 상이하다. 구체적으로, 상기 제1 정보와 제2 정보가 상이한 것을 검출함으로써 상기 제1 수단과 제2 수단의 어느 하나에서 역치의 특성 변화 검출이 가능하다. 따라서, 역치의 특성 변화의 판정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명에서, 상기 역치 전환 수단은 상기 제1 진단 역치 및 제2 진단 역치를 복수 단계로 전환한다.

상기 제1 진단 역치 및 제2 진단 역치는 복수 단계로 전환되기 때문에, 각 단계에서 각각의 진단 역치와 전지 전압을 비교할 수 있다. 구체적으로, 일 단계로 전환된 역치와 전지 전압 사이의 크기 관계가 반전되지 않는다고 하여도, 역치를 복수 단계로 미세하게 전환함으로써, 역치의 특성 변화에 의해 비교 수단의 한쪽에서는 역치와 전지 전압 사이의 크기 관계가 반전된 것을 나타내는 비교 결과를 얻고, 다른 쪽에서는 역치와 전지 전압 사이의 크기 관계가 반전되지 않은 것을 나타내는 비교결과를 얻을 수 있다. 따라서, 역치의 특성 변화 판정의 정확도를 향상시킬 수 있다.

특히, 전지 전압이 변동되지 않는 경우, 일정한 전지 전압에 대하여 역치를 단계적으로 전환함으로써 역치와 전지 전압의 크기 관계를 반전시킬 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명에서, 상기 이상 검출 수단은 몇몇 단계 중에서 2 이상의 단계에서의 제1 정보의 값이 몇몇 단계 중에서 2 이상의 단계에서의 제2 정보의 대응하는 값과 연속적으로 상이한 경우, 상기 제1 수단에 의해 사용되는 역치 및 상기 제2 수단에 의해 사용되는 역치의 어느 하나에 이상이 있는 것을 검출한다.

몇몇 단계 중에서 2 이상의 단계에서의 제1 정보의 값이 몇몇 단계 중에서 동일한 2 이상의 단계에서의 제2 정보의 대응하는 값과 연속적으로 상이한 것으로 검출된 경우에 이상이 있기 때문에, 오판정(fault detection)을 방지할 수 있다. 따라서, 역치 특성 변화의 판정 정확도를 향상시킬 수 있다.

청구항 4에 기재된 발명에서, 제1 수단은:

상기 감시 역치 및 상기 제1 진단 역치의 어느 하나에 상당하는 전압을 상기 전지 전압의 분압(divided voltage)으로서 출력하는 제1 분압 수단(voltage dividing means);

제1 기준 전압(reference voltage)을 출력하는 제1 기준 전압원(reference voltage source); 및

상기 제1 분압 수단의 분압 및 상기 제1 기준 전압원의 제1 기준 전압을 수취하고, 상기 제1 분압 수단의 분압과 상기 제1 기준 전압원의 제1 기준 전압 간의 비교 결과를 상기 제1 정보로서 출력하는 제1 비교기를 포함한다.

제2 수단은:

상기 감시 역치 및 상기 제2 진단 역치의 어느 하나에 상당하는 전압을 상기 전지 전압의 분압으로서 출력하는 제2 분압 수단;

제2 기준 전압을 출력하는 제2 기준 전압원; 및

상기 제2 분압 수단의 분압 및 상기 제2 기준 전압원의 제2 기준 전압을 수취하고, 상기 제2 분압 수단의 분압 및 상기 제2 기준 전압원의 제2 기준 전압 간의 비교 결과를 상기 제2 정보로서 출력하는 제2 비교기를 포함하고,

상기 역치 전환 수단은 상기 전지 전압에 대한 상기 제1 분압 수단의 분압의 비 및 상기 전지 전압에 대한 상기 제2 분압 수단의 분압의 비 각각을 전환하여, 상기 제1 수단에 의해 사용되는 역치를 상기 제1 진단 역치로 전환하고, 상기 제2 수단에 의해 사용되는 역치를 상기 제2 진단 역치로 전환한다.

전술한 바와 같이 각각 제1 수단 및 제2 수단을 구성함으로써 전지 전압과 역치 간의 상대적 관계를 출력할 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명에 있어서, 상기 제1 및 제2 진단 역치는 전지에서 사용되는 전압 범위 내에서 설정된다.

이에 의하여, 전지 전압의 최소값으로부터 최대값까지의 전범위 내에서 제1 및 제2 진단 역치 각각의 단계적 전환을 방지할 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명에 있어서, 상기 제1 수단은:

상기 기준 전압을 분압하여 상기 감시 역치 및 상기 제1 진단 역치의 어느 하나에 상당하는 분압을 출력하는 제1 분압 수단; 및

상기 제1 분압 수단의 분압 및 상기 전지 전압을 수취하고, 상기 분압과 상기 전지 전압을 비교하여 그 비교 결과를 상기 제1 정보로서 출력하는 제1 비교기를 포함한다.

상기 제2 수단은:

상기 기준 전압을 분압하여 상기 감시 역치 및 상기 제2 진단 역치의 어느 하나에 상당하는 분압을 출력하는 제2 분압 수단; 및

상기 제2 분압 수단의 분압 및 상기 전지 전압을 수취하고, 상기 분압과 상기 전지 전압을 비교하여 그 비교 결과를 상기 제2 정보로서 출력하는 제2 비교기를 포함한다.

전술한 바와 같이 각각 제1 수단 및 제2 수단을 구성함으로써 상기 전지 전압과 상기 역치에 상당하는 분압 간의 상대적 관계를 상기 전지 전압과 상기 역치 간의 비교 결과로서 출력할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전압 감시 장치를 포함하는 전압 감시 시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 제1 및 제2 전환부에 역치 특성 변화가 없을 때, 제1 및 제2 비교기의 입력 및 출력을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 3은 제1 및 제2 전환부에 역치 특성 변화가 있을 때, 제1 및 제2 비교기의 입력 및 출력을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 4는 본 발명의 실시형태의 변형예에 따른 전압 감시 장치를 포함하는 전압 감시 시스템의 구성의 일부를 나타내는 도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전압 감시 장치를 포함하는 전압 감시 시스템의 전체 구성도이다. 도 1에 나타내어진 바와 같이, 전압 감시 시스템은 전지(10) 및 전압 감시 장치(20)를 포함한다.

전지(10)는 일정한 전압을 발생시킬 수 있는 전압원이다. 이 전지(10)는, 예를 들면, 부하를 구동하기 위한 전원 또는 전자기기용 전원으로 이용된다. 전지(10)로서는, 예를 들면, 충전할 수 없는 일차 전지 또는 충전할 수 있는 이차 전지가 이용될 수 있다. 본 실시형태에서, 리튬 이온 이차 전지가 이용된다.

전압 감시 장치(20)는 이차 전지인 전지(10)의 과충전 및 과방전을 검출하는 과충전 및 과방출 검출 기능, 및 이 과충전 및 과방전 검출에 있어서 역치의 특성 변화를 진단하기 위한 자기 진단 기능을 갖는다.

과충전 및 과방출 검출 기능은 전지(10)의 전압과 규정값(역치)을 비교함으로써 전지(10)의 전압을 감시하는 기능이다. 전지(10)가 이차 전지인 경우, 전압 감시 장치(20)는 전지(10)의 전압이 과충전을 검출하는 규정값(역치)과 과방전을 검출하는 규정값(역치) 사이에 있는지를 감시한다.

자기 진단 기능은 과충전 및 과방전을 검출하기 위한 역치가 어떠한 원인, 예를 들어 회로 고장에 의해 변화된 것을 검출하는 기능이다. 구체적으로, 자기 진단 기능은 과충전 및 과방전을 검출하기 위한 역치에 이상이 있는지 여부를 진단하기 위한 진단 역치를 이용하여, 과충전 및 과방출 검출 기능을 실현하는 각부의 고장 및 외란(disturbance)과 같은 이상을 검출하는 기능이다.

이와 같은 전압 감시 장치(20)는 감시회로부(30) 및 마이크로컴퓨터(40)를 구비하고 있다.

감시회로부(30)는 제1 감시회로(50) 및 제2 감시회로(60)를 포함하고, 이들 제1 및 제2 감시회로(50 및 60)는 이중 회로(duplex circuit)를 구성한다. 구체적으로, 제1 감시회로(50) 및 제2 감시회로(60)는 동일한 구성을 갖는다. 감시회로부(30)는 IC로서 설계된다.

제1 감시회로(50)는 역치와 전지(10)의 전압을 비교하여 그 비교 결과를 출력하도록 구성되고, 제1 전환부(51), 제1 기준 전압원(52), 및 제1 비교기(53)를 구비한다.

제1 전환부(51)는 전지(10)의 전압으로부터 역치에 상당하는 역치 전압을 생성하도록 작동한다. 이 때문에, 제1 전환부(51)는 전지(10)의 양전위(positive potential)에 전기적으로 접속된 제1 배선(31)과 전지(10)의 음전위(negative potential)에 전기적으로 접속된 제2 배선(32) 사이에 접속되어 있다.

이와 같은 제1 전환부(51)는 역치인 역치 전압을 생성하기 위하여 복수의 저항(55) 및 복수의 스위치(56)를 구비한다. 저항(55)은 제1 배선(31)과 제2 배선(32) 사이에 직렬로 접속되어 있다.

각각의 스위치(56)는 예를 들면, 저항소자 및/또는 트랜지스터로서 설계되고, 입력단자 및 출력단자를 갖는다. 각각의 스위치(56)는 제어하에 온(on) 및 오프(off)되어 입력단자와 출력단자 간에 전류 전도 및 전류 전도의 저지를 가능하게 하도록 구성된다. 스위치(56)의 수는 저항(55)의 수보다 1개 적도록 설정된다. 인접한 쌍의 저항(55) 사이에는 접속점(connection point)이 있다. 각각의 접속점에, 대응하는 스위치(56)의 입력단자가 접속되어 있다. 그 결과, 스위치(56)는 서로 병렬로 접속된다. 각각의 스위치(56)의 출력단자는 서로 공통으로 접속되어, 제1 비교기(53)의 비반전(non-inverting) 입력단자(+ 단자)에 접속된다.

본 실시형태에서, 11개의 저항(55a1 내지 55a11)은 직렬로 접속되고, 10개의 스위치(56a1 내지 56a10) 각각은 대응하는 쌍의 저항(55)의 접속점에 접속된다. 스위치(56a1 내지 56a10) 중에서 제2 배선(32)에 가장 가깝게 위치한 스위치(56a10)는 과충전을 검출하기 위한 스위치(56)이다. 한편, 스위치(56) 중에서 제1 배선(31)에 가장 가깝게 위치한 스위치(56a1)는 과방전을 검출하기 위한 스위치이다.

스위치(56)의 어느 하나가 온(on)되는 경우, 전지(10)의 전압은 저항(55)에 의하여 분압되고, 이 분압은 역치 전압으로서 제1 비교기(53)의 비반전 입력단자에 입력된다. 따라서, 스위치(56) 중에서 제1 배선(31)에 가장 가까운 스위치(56)가 온되는 경우, 제1 배선(31)에 접속된 1개의 저항(55)와 제2 배선(32)에 접속된 10개의 저항(55)은 과방전 검출 역치, 즉 역치 전압으로서 제1 비교기(53)에 입력된다.

전술한 바와 같이, 스위치(56) 사이의 전환에 의하여 과충전 검출 역치, 제1 역치 내지 제8 역치 및 과방전 검출 역치의 어느 하나에 상당하는 분압이 역치 전압으로서 제1 전환부(51)로부터 제1 비교기(53)에 출력되도록 할 수 있다.

이러한 과충전 검출 역치, 제1 역치 내지 제8 역치, 및 과방전 검출 역치는 전지(10)의 전압 내에 설정되어 있다. 리튬 이온 전지가 전지(10)로서 이용되는 경우, 과방전 검출 역치는 예를 들면, 4.25 V로 설정되고, 과충전 검출 역치는 예를 들면, 1.75 V로 설정된다. 따라서, 제1 역치 내지 제8 역치는 1.75 V 내지 4.25 V 범위와 같은 과충전 검출 역치와 과방전 검출 역치 간의 전지(10)의 사용 범위 내에 설정된다.

또한, 제1 역치 내지 제8 역치는 전압 감시 장치(20)가 역치의 특성 변화를 검출하는 자기 진단을 실행하도록 할 수 있다. 제1 역치 내지 제8 역치는 일정값이 단계적으로 변화되도록 설정된다. 예를 들면, 일정값이 0.1 V로 설정되는 경우, 제1 역치 내지 제8 역치는 제1 역치와 제2 역치 간의 차이가 0.1 V로 설정되도록, 제2 역치와 제3 역치의 차이가 0.1 V로 설정되도록 결정된다. 다시 말하면, 저항(55a1 내지 55a11)의 저항값은 제1 역치 내지 제8 역치가 일정값으로 단계적으로 변화하도록 결정된다. 본 실시형태에서, 자기 진단에 있어서, 제1 역치 내지 제8 역치는 가장 높은 제1 역치로부터 가장 낮은 제8 역치로 단계적으로 전환된다.

전술한 바와 같이, 제1 역치 내지 제8 역치는 전지(10)에서 사용되는 전압의 범위 내에 설정되고, 이 전압 범위 내에서 단계적으로 전환될 수 있다. 이러한 방식으로 각각의 역치를 설정함으로써 전지(10)의 전압의 최소값으로부터 최대값으로 진단 역치의 단계적 전환을 방지한다.

제1 기준 전압원(52)은 일정한 제1 기준 전압을 발생시키는 전압원이다. 제1 기준 전압원(52)은 제1 비교기(53)의 비반전 입력단자(- 단자)와 제2 배선(32) 사이에 접속된다.

제1 비교기(53)는 비반전 입력단자, 반전 입력단자 및 출력단자를 갖는다. 역치 전압이 제1 전환부(51)로부터 입력되고, 제1 기준 전압이 제1 기준 전압원(52)으로부터 입력되는 경우, 제1 비교기(53)는 그 사이의 비교 결과를 제1 출력으로서 출력하도록 구성된다. 제1 비교기(53)로서 컴퍼레이터(comparator)가 이용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1 기준 전압은 반전 입력단자로 입력되고, 역치 전압은 비반전 입력단자로 입력된다. 따라서, 역치 전압이 제1 기준 전압보다 높은 경우, 하이레벨 신호(high-level signal)가 얻어지고, 역치 전압이 제1 기준 전압보다 낮은 경우, 로우레벨 신호(low-level signal)가 얻어진다.

제2 감시회로(60)는 제1 감시회로(50)와 함께 이중 회로를 구성한다. 제2 감시회로(60)의 회로 구성은 제1 감시회로(50)의 회로 구성과 동일하다. 구체적으로, 제2 감시회로(60)는 역치와 전지(10)의 전압을 비교하여 그 비교결과를 출력하도록 구성되고, 제2 전환부(61), 제2 기준 전압원(62) 및 제2 비교기(63)를 구비한다.

제2 전환부(61)는, 제1 전환부(51)와 같이, 전지(10)의 전압으로부터 역치에 상당하는 역치 전압을 생성하도록 작동하고, 제1 배선(31)과 제2 배선(32) 사이에 접속된다. 제1 전환부(51)과 동일한 구성을 갖는 제2 전환부(61)는 복수의 저항(65a1 내지 65a11), 및 복수의 스위치(66a1 내지 66a10)를 구비한다.

저항(65a1 내지 65a11)과 스위치(66a1 내지 66a10) 간의 접속 형태는 저항(55a1 내지 55a11)과 스위치(56a1 내지 56a10) 간의 접속 형태와 동일하다. 각각의 스위치(66)의 출력단자는 서로 공통으로 접속되어, 제2 비교기(63)의 비반전 입력단자(+ 단자)에 접속된다. 스위치(66)의 구성은 제1 전환부(51)의 스위치(56)의 구성과 동일하다.

제2 전환부(61)에 있어서 과충전 검출 역치, 제1 역치 내지 제8 역치, 및 과방전 검출 역치는 제1 전환부(51)에 있어서 과충전 검출 역치, 제1 역치 내지 제8 역치, 및 과방전 검출 역치와 동일하다. 스위치(66) 간의 전환에 의하여 과충전 검출 역치, 제1 역치 내지 제8 역치, 및 과방전 검출 역치의 어느 하나에 상당하는 분압이 역치 전압으로서 제2 전환부(61)로부터 제2 비교기(63)에 출력되도록 할 수 있다.

제2 기준 전압원(62)은, 제1 기준 전압원(52)과 같이, 일정한 제2 기준 전압을 발생시키는 전압원이다. 제2 기준 전압원(62)에 의하여 발생된 제2 기준 전압은 제1 기준 전압원(52)에 의하여 발생된 제1 기준 전압과 동일하다. 제2 기준 전압원(62)은 제2 비교기(63)의 비반전 입력단자(- 단자)와 제2 배선(32) 간에 접속된다.

역치 전압이 제2 전환부(61)로부터 입력되고, 제2 기준 전압이 제2 기준 전압원(62)으로부터 입력되는 경우, 제2 비교기(63)는 그 비교 결과를 제2 출력으로서 출력하도록 구성된다. 제2 비교기(63)로서 제1 비교기(53)와 같이 컴퍼레이터(comparator)가 이용될 수 있다.

제2 기준 전압은 제2 비교기(63)의 반전 입력단자에 입력되고, 역치 전압은 비반전 입력단자에 입력된다. 따라서, 역치 전압이 제2 기준 전압보다 높은 경우, 제2 출력은 하이레벨 신호(high-level signal)로 되고, 역치 전압이 제2 기준 전압보다 낮은 경우, 제2 출력은 로우레벨 신호(low-level signal)로 된다.

전술한 바와 같이, 제1 감시회로(50) 및 제2 감시회로(60)는 서로 구성이 동일하다. 즉, 감시회로(30)는 그러한 이중 회로를 구비한다.

마이크로컴퓨터(40)는 클록(clock), CPU, ROM, EEPROM, RAM 등을 구비한다. 클록은 클록 신호로서 주기적인 연속 펄스를 생성하도록 구성된다. CPU는 클록 신호의 레이트(주기)로 ROM 등에 저장된 프로그램의 명령을 실행하도록 구성된다.

예를 들면, CPU는 과방전/과충전 감시 처리 및 역치의 특성 변화를 검출하는 자기-진단 처리를 실행한다.

마이크로컴퓨터(40)는 과방전/과충전 감시 처리 및 역치의 특성 변화를 검출하기 위한 자기 진단 처리를 수행하기 위하여, 역치 전환부(41) 및 이상 검출부(42)를 기능적으로 구비한다. 이 역치 전환부(41) 및 이상 검출부(42)는 하드웨어 회로, 하드웨어, 및/또는 컴퓨터에 인스톨된 프로그램에 의해 실현될 수 있다.

역치 전환부(41)는 제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61)에 명령을 출력함으로써 제1 전환부(51)의 각각의 스위치(56)의 온/오프 및 제2 전환부(61)의 각각의 스위치(66)의 온/오프를 전환하도록 구성된다. 구체적으로, 역치 전환부(41)는 제1 전환부(51)의 분압비를 전환하고, 제2 전환부(61)의 분압비를 전환하도록 작동된다.

"제1 전환부(51)의 분압비"는 직렬 접속된 11개의 저항(55a1 내지 55a11) 중에서 제1 배선(31)측의 저항(들)과 제2 배선(32)측의 저항(들) 간의 비율이다. 예를 들면, 과방전 검출 역치에 상당하는 전압은 제1 배선(31)에 접속된 1개의 저항(55)과 나머지 직렬 접속된 10개의 저항(55a2 내지 55a11)에 의한 분압이다. 이 경우, "제1 전환부(51)의 분압비를 전환한다"는 것은 제1 배선(31)에 접속된 저항(55a1)과 저항(55a1)에 접속된 저항(55a2) 간의 접속점에 접속된 스위치(56a1)를 온하고, 나머지 스위치(56a2 내지 56a10)를 오프하는 것이다. 이는 "제2 전환부(61)의 분압비" 및 "제2 전환부(61)의 분압비를 전환한다"에 대해서도 유사하다.

구체적으로, 마이크로컴퓨터(40)가 과충전/과방전을 감시하는 경우, 역치 전환부(41)는 스위치(56) 간에 전환을 하는 명령을 제1 전환부(51)에 출력하고, 스위치(66) 간에 전환을 하는 명령을 제2 전환부(61)에 출력하여, 제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61) 각각이 과충전 검출 역치 또는 과방전 검출 역치에 상당하는 역치 전압을 출력하도록 한다.

마이크로컴퓨터(40)는 제1 감시회로(50) 및 제2 감시회로(60)로부터 입력된 제1 출력 및 제2 출력에 근거하여 전지(10)의 과충전/과방전의 판정을 행한다.

마이크로컴퓨터(40)가 역치의 특성 변화의 자기 진단을 행하는 경우, 역치 전환부(41)는 제1 감시회로(50)에 사용된 역치 및 제2 감시회로(60)에 사용된 역치를 동일한 값으로 전환한다.

구체적으로, 역치 전환부(41)는 스위치(56) 및 스위치(66)를 동일한 방식으로 순차적으로 전환하여, 제1 역치로부터 제8 역치까지의 역치 전압을 단계적으로 출력하도록 하는 명령을 제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61) 각각에 출력한다. 이에 의하여, 제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61)로부터 출력된 역치 전압은 단계적으로 유사하게 변화된다.

이상 검출부(42)는 제1 감시회로(50)의 비교결과(제1 출력)가 제2 감시회로(60)의 비교결과(제2 출력)과 다르면 역치에 이상이 있는 것을 검출하도록 구성된다. "역치에 이상이 있다"는 것은 제1 감시회로(50)에서 제1 전환부(51), 제1 기준 전압원(52), 및 제1 비교기(53)의 어느 하나에 이상이 발생하여, 역치의 특성 변화가 생긴 것을 의미한다. 이는 제2 감시회로(60)에 대해서도 유사하다. 즉, 이상 검출부(42)는 제1 출력이 제2 출력과 다르면, 제1 전환부(51) 또는 제2 전환부(61)에서 역치의 특성 변화를 검출한다.

구체적으로, 이상 검출부(42)는 역치 전환부(41)에 의해 제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61) 각각의 역치가 1 단계 변화된 후에, 제1 비교기(53)로부터 출력된 비교결과와 제2 비교기(63)로부터 출력된 비교결과를 수취한다. 이상 검출부(42)는 제1 비교기(53)의 비교결과가 제2 비교기(63)의 비교결과와 다르면 역치에 이상이 있는 것을 검출한다. 역치는 제1 역치로부터 제8 역치까지이기 때문에, 이상 검출부(42)는 역치가 단계적으로 변화되는 때마다 각각의 비교기(53 및 63)의 제1 출력과 제2 출력 간에 순차적인 비교를 행한다.

제1 감시회로(50) 또는 제2 감시회로(60)에 역치의 특성 변화가 없으면 제1 출력은 제2 출력과 동일하고, 제1 감시회로(50) 또는 제2 감시회로(60)에 역치의 특성 변화가 있으면 제1 출력은 제2 출력과 다르다. 따라서, 이상 검출부(42)가 각각의 출력이 서로 다른 것을 검출함으로써, 역치의 특성 변화가 제1 감시회로(50) 또는 제2 감시회로(60)에서 발생되도록 할 수 있다.

이상이 본 실시형태에 따른 전압 감시 장치(20)를 포함하는 전압 감시 시스템의 전체 구성이다.

다음으로, 전압 감시 장치(20)의 감시 작동, 즉, 과충전/과방전 검출 작동에 대하여 설명한다. 전압 감시 장치(20)의 감시 작동 또는 과충전/과방전 검출 작동은, 예를 들면, 전압 감시 장치(20)의 전원이 온되거나 오프될 때, 또는 전압 감시 장치(20)가 외부 명령을 받을 때 개시된다.

과충전/과방전 검출 기능을 수행할 때, 전압 감시 장치(20)는 과충전 검출 모드 및 과방전 검출 모드에서 작동한다. 본 실시형태에서, 전압 감시 장치(20)의 전원이 온되거나 오프될 때, 또는 전압 감시 장치(20)가 외부 명령을 받을 때, 전압 감시 장치(20)는 먼저 과충전 검출 기능을 실행하고, 과충전 검출 기능이 완료된 후, 과방전 검출 기능을 실행한다.

전압 감시 장치(20)가 과충전 검출 모드에서 작동을 개시하면, 역치 전환부(41)로부터 제1 감시회로(50)의 제1 전환부(51)에의 명령은 스위치(56) 사이에 전환하고, 역치 전환부(41)로부터 제2 감시회로(60)의 제2 전환부(61)에의 명령은 제2 스위치(66) 사이에 전환한다. 그 결과, 과충전 검출 역치에 상당하는 역치 전압이 제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61) 각각으로부터 출력된다.

각각의 비교기(53) 및 비교기(63)에서, 과충전 검출 역치에 상당하는 역치 전압이 상당하는 제1 및 제2 기준 전압의 하나와 비교된다. 그 비교결과는 각각의 비교기(53) 및 비교기(63)로부터 마이크로컴퓨터(40)에 입력된다.

각각의 제1 및 제2 기준 전압이 일정하기 때문에, 전지(10)의 전압의 분압비에 대응하는 역치 전압과 각각의 제1 및 제2 기준 전압 간의 상대적 비교는 전지(10)의 전압과, 전지 전압과 역치 전압 간의 차이만큼 증가된 각각의 제1 및 제2 기준 전압 간의 상대적 비교를 실질적으로 의미한다.

마이크로컴퓨터(40)에서, 전지(10)의 전압이 과충전인지 아닌지는 제1 비교기(53) 및 제2 비교기(63)의 제1 및 제2 출력이 하이레벨인지 또는 로우레벨인지에 의하여 판단된다. 전지(10)의 SOC가 통상적인 값인 경우, 과충전 검출 역치(극히 낮은 분압비)에 상당하는, 전지 전압에 따라 변화하는 역치 전압은 각각의 제1 및 제2 기준 전압보다 더 낮다. 따라서, 제1 비교기(53) 및 제2 비교기(63)의 제1 및 제2 출력은 로우레벨이고, 제1 비교기(53) 및 제2 비교기(63)로부터 출력된다. 따라서, 전지(10)에 과충전이 발생하지 않은 것으로 판단된다.

한편, 전지(10)의 SOC가, 예를 들면, 그 상한값으로 되는 경우, 과충전 검출 역치에 상당하는, 전지 전압에 따라 변화하는 역치 전압은 각각의 제1 및 제2 기준 전압보다 더 높다. 따라서, 제1 비교기(53) 및 제2 비교기(63)의 제1 및 제2 출력은 하이레벨이고, 제1 비교기(53) 및 제2 비교기(63)로부터 출력된다. 따라서, 전지(10)에 과충전이 발생한 것으로 판단된다.

과충전 검출 기능의 실행 완료 후에, 전압 감시 장치(20)가 과방전 검출 모드에서 작동을 개시하는 경우, 역치 전환부(41)로부터 제1 감시회로(50)의 제1 전환부(51)에 대한 명령은 스위치(56) 사이에 전환하고, 역치 전환부(41)로부터 제2 감시회로(60)의 제2 전환부(61)에 대한 명령은 제2 스위치(66) 사이에 전환한다. 그 결과, 과방전 검출 역치에 상당하는 역치 전압이 각각의 제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61)로부터 출력된다.

각각의 비교기(53) 및 비교기(63)에서, 과방전 검출 역치에 상당하는 역치 전압은 상당하는 제1 및 제2 기준 전압의 하나와 비교된다. 그 비교결과는 각각의 비교기(53) 및 비교기(63)으로부터 마이크로컴퓨터(40)에 입력된다.

마이크로컴퓨터(40)에서, 전지(10)의 전압이 과방전인지 아닌지 여부는 제1 비교기(53) 및 제2 비교기(63)의 제1 및 제2 출력이 하이레벨인지 또는 로우레벨인지에 의하여 판단된다. 전지(10)의 SOC가 통상적인 값인 경우, 과방전 검출 역치(전지 전압에 가까운 높은 분압값)에 상당하는, 전지 전압에 따라 변화하는 역치 전압은 각각의 제1 및 제2 기준 전압보다 더 높다. 따라서, 제1 비교기(53) 및 제2 비교기(63)의 제1 및 제2 출력은 하이레벨이고, 제1 비교기(53) 및 제2 비교기(63)로부터 출력된다. 따라서, 전지(10)에 과방전이 발생하지 않은 것으로 판단된다.

한편, 전지(10)의 SOC가, 예를 들면, 그 하한값인 경우, 과방전 검출 역치에 상당하는, 전지 전압에 따라 변화하는 역치 전압은 각각의 제1 및 제2 기준 전압보다 더 낮게 된다. 따라서, 제1 비교기(53) 및 제2 비교기(63)의 제1 및 제2 출력은 로우레벨이고, 제1 비교기(53) 및 제2 비교기(63)로부터 출력된다. 따라서, 전지(10)에 과방전이 발생한 것으로 판단된다.

본 실시형태에서, 과충전 검출 및 과방전 검출은 제1 및 제2 감시회로(50 및 60)의 각각의 출력에 근거하여 수행되지만, 과충전 검출 및 과방전 검출은 제1 및 제2 감시회로(50 및 60)의 어느 하나의 출력에만 근거하여 수행될 수 있다.

다음으로, 전압 감시 장치(20)의 자기 진단 작동에 대하여 도 2 및 3을 참조하여 설명한다. 도 2는 제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61)에 역치의 특성 변화가 없는 경우 제1 비교기(53) 및 제2 비교기(63)의 입력 및 출력 타이밍을 나타내는 차트이다. 도 3은 제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61)에 역치의 특성 변화가 있는 경우 제1 비교기(53) 및 제2 비교기(63)의 입력 및 출력 타이밍을 나타내는 차트이다.

전압 감시 장치(20)가 자기 진단 모드에서 개시되는 경우, 동일한 정보의 제1 명령이 동일한 타이밍으로 역치 전환부(41)로부터 제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61) 각각에 출력된다. "제1 명령"은 각각의 전환부(51) 및 전환부(61)가 제1 역치에 상당하는 역치 전압을 출력하도록 하는 명령이다.

이에 의하여, 제1 전환부(51)의 스위치(56)는 전지(10)의 전압을 분압하도록전환되어, 제1 역치에 상당하는 역치 전압이 제1 전환부(51)로부터 출력된다. 유사하게, 제2 전환부(61)의 스위치(66)는 전지(10)의 전압을 분압하도록 전환되어, 제1 역치에 상당하는 역치 전압이 제2 전환부(61)로부터 출력된다.

제1 비교기(53)에서, 제1 기준 전압원(52)으로부터 입력된 제1 기준 전압은 제1 전환부(51)로부터 입력된 역치 전압과 비교된다. 그 비교결과는 제1 출력으로서 이상 검출부(42)에 출력된다. 유사하게, 제2 비교기(63)에서, 제2 기준 전압원(62)으로부터 입력된 제2 기준 전압은 제2 전환부(61)로부터 입력된 역치 전압과 비교된다. 그 비교결과는 제2 출력으로서 이상 검출부(42)에 출력된다.

이 경우, 역치 전압이 각각의 제1 및 제2 기준 전압보다 크면, 각각의 제1 및 제2 출력은 하이레벨 신호이다. 그렇지 않은 경우, 역치 전압이 각각의 제1 및 제2 기준 전압보다 작으면, 각각의 제1 및 제2 출력은 로우레벨 신호이다.

이상 검출부(42)에서, 제1 비교기(53)로부터 입력된 제1 출력 및 제2 비교기(63)로부터 입력된 제2 출력은 서로 비교된다.

일정 시간 후에, 제2 명령이 동일한 타이밍으로 출력된다. 제2 명령은 각각의 전환부(51) 및 전환부(61)가 제2 역치에 상당하는 역치 전압을 출력하도록 하는 명령이다. 제1 명령이 출력될 때와 마찬가지로, 제1 비교기(53)의 제1 출력 및 제2 비교기(63)의 제2 출력은 이상 검출부(42)에 입력되어 서로 비교된다.

제2 명령 후 일정 시간마다 제3 명령, 제4 명령, ... 및 제8 명령이 역치 전환부(41)로부터 순서대로 출력된다. 따라서, 제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61) 각각에서, 전지(10)의 전압이 명령에 상응하는 각각의 분압비로 분압된다. 즉, 제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61) 각각의 역치는 제1 역치로부터 제8 역치까지 순서대로 전환되고, 각각의 역치에 상당하는 역치 전압이 순서대로 출력된다.

전술한 바와 같이, 제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61) 각각에서, 역치는 제1 역치로부터 제8 역치까지 단계적으로 전환되어, 각각의 역치에 상응하는 역치 전압이 출력된다. 다시 말하면, 제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61) 각각은 제1 및 제2 기준 전압을 단계적으로 각각 변화시킨다.

제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61) 각각이 단계적으로 전환되는 자기 진단 모드가 실행된다. 제1 및 제2 감시회로(50 및 60)에 역치의 특성 변화가 없는 경우, 전환부(51) 및 전환부(61) 각각의 입력/출력은 도 2에 나타내어진다.

도 2에 도시된 상단 및 하단 타이밍 차트 중에서 상단 타이밍 차트의 세로축은 제1 비교기(53) 또는 제2 비교기(63)의 반전 입력단자 (- 단자)에서의 전압, 및 제1 비교기(53) 또는 제2 비교기(63)의 비반전 입력단자 (+ 단자)에서의 전압을 나타낸다. 하단 타이밍 차트의 세로축은 제1 비교기(53)의 제1 출력 또는 제2 비교기(63)의 제2 출력의 출력 전압을 나타낸다. 상단 및 하단 타이밍 차트 각각의 가로축은 제1 역치로부터 제8 역치까지 각각의 역치의 전환 단계를 나타낸다.

전술한 바와 같이, 제1 전환부(51)는 제2 전환부(61)와 구성이 완전히 동일하고, 제1 기준 전압원(52) 및 제2 기준 전압원(52)으로부터 생성된 제1 및 제2 기준 전압은 서로 완전히 동일하다. 따라서, 제1 및 제2 감시회로(50 및 60)에 역치의 특성 변화가 없는 경우, 제1 비교기(53)에 입력된 역치 전압 및 제1 기준 전압은 도 2에 도시된 파형을 갖고, 이러한 파형은 제2 비교기(63)에 입력된 역치 전압 및 제2 기준 전압의 파형과 동일하다.

역치 전환부(41)가 제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61) 각각의 출력을 제1 역치로부터 단계적으로 전환하는 경우, 예를 들면, 제1 역치 내지 제5 역치 각각에 상당하는 역치 전압은 제1 및 제2 기준 전압보다 큰 크기 관계를 가지면, 제1 비교기(53)의 제1 출력 및 제2 비교기(63)의 제2 출력은 동일한 하이레벨 출력 전압이다. 즉, 제1 비교기(53)와 제2 비교기(63)의 비교결과는 동일한 하이레벨 출력 전압이다.

제6 역치에서, 제6 역치에 상당하는 역치 전압과 제1 및 제2 기준 전압 간의 크기 관계가 반전되어 역치 전압이 제1 및 제2 기준 전압보다 낮으면, 제1 비교기(53)의 제1 출력 및 제2 비교기(63)의 제2 출력은 동일한 로우레벨 출력 전압이다. 즉, 제5 역치로부터 제6 역치까지의 전환 타이밍이 비교기(53) 및 비교기(63)의 각각의 출력의 반전 타이밍(reversal timing)이고, 제1 비교기(53) 및 제2 비교기(63)의 비교결과는 동일한 로우레벨 출력 전압이다.

전술한 바와 같이, 제1 및 제2 감시회로(50 및 60)에 역치의 특성 변화가 없으면, 제1 비교기(53)의 입력/출력 및 제2 비교기(63)의 입력/출력은 도 2에 나타낸 바와 같이 서로 동일하다. 따라서, 이상 검출부(42)는 제1 감시회로(50)에 의한 제1 역치로부터 제8 역치까지의 비교결과가 제2 감시회로(60)에 의한 제1 역치로부터 제8 역치까지의 비교결과와 동일한 것으로 판정하고, 이 판정으로부터 제1 및 제2 감시회로(50 및 60)에 이상이 없는 것을 검출한다.

한편, 제1 및 제2 감시회로(50 및 60)에 역치의 특성 변화가 있는 경우, 전환부(51)의 입력/출력은 제2 전환부(61)의 입력/출력과 동일하지 않다. 역치의 특성 변화는, 예를 들면, 제1 기준 전압원(52) 또는 제2 기준 전압원(62)의 특성 변화, 각각의 저항(55)의 저항값의 변동 등에 기인하여 발생한다.

예를 들면, 제1 감시회로(50)에 역치의 특성 변화가 있고, 제2 감시회로(60)에 역치의 특성 변화가 없는 경우를 설명한다. 제1 감시회로(50)의 역치의 특성 변화는 제1 전환부(51)의 출력이 일정값만큼 크게 변화되는 것이다. 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 감시회로(50)의 제1 비교기(53)의 비반전 입력단자 (+ 단자)에서의 전압은 제2 비교기(63)의 비반전 입력단자에서의 전압보다 일정값만큼 크다. 도 3에 도시된 상단 및 하단 타이밍 차트의 세로축과 가로축의 관계는 도 2에 도시된 것과 동일하다.

역치 전환부(41)가 제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61) 각각의 출력을 제1 역치로부터 단계적으로 전환하는 경우, 예를 들면, 제1 내지 제5 역치 각각에 상당하는 역치 전압이 제2 감시회로(60)의 제2 기준 전압보다 큰 크기 관계를 가지면, 제1 비교기(53)의 제1 출력 및 제2 비교기(63)의 제2 출력은 동일한 하이레벨 출력 전압이다. 즉, 제1 비교기(53) 및 제2 비교기(63)의 비교결과는 동일한 하이레벨 출력 전압이다.

그러나, 제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61) 각각의 출력이 제6 역치로 전환되는 경우, 역치 전압과 제2 기준 전압 간의 크기 관계는 역치의 특성 변화가 없는 제2 감시회로(60)에서 반전되지만, 역치 전압과 제1 기준 전압 간의 크기 관계는 역치의 특성 변화가 있는 제1 감시회로(50)에서 반전되지 않는다. 이 때문에, 제2 비교기(63)의 제2 출력은 로우레벨 신호이지만, 제1 비교기(53)의 제1 출력으로서는, 하이레벨 신호가 유지된다. 즉, 제5 역치로부터 제6 역치까지의 전환 타이밍이 제2 감시회로(60)의 반전 타이밍이다.

유사하게, 역치 전환부(41)는 전환부(51) 및 전환부(61) 각각의 출력을 제7 역치로 전환하고, 하이레벨 신호는 제1 비교기(53)의 제1 출력으로서 유지되며, 로우레벨 신호는 제2 비교기(63)의 제2 출력으로서 유지된다. 즉, 제1 비교기(53)의 비교결과 및 제2 비교기(63)의 비교결과는 제6 역치 및 제7 역치 각각에서 서로 다르다.

그 후, 역치 전환부(41)가 전환부(51) 및 전환부(61) 각각의 출력을 제8 역치로 전환할 때, 역치 전압과 제1 기준 전압 간의 크기 관계는 역치의 특성 변화가 있는 제1 감시회로(50)에서 반전된다. 이 때문에, 제1 비교기(53)의 제1 출력으로서, 로우레벨 신호가 유지되고, 제2 비교기(63)의 제2 출력으로서, 제6 역치로의 전환 타이밍 때부터 로우레벨 신호가 유지된다. 즉, 제7 역치로부터 제8 역치로의 전환 타이밍은 제1 감시회로(50)의 반전 타이밍이다.

전술한 바와 같이, 제1 감시회로(50)에 역치의 특성 변화가 있으면, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 비교기(53)의 입력/출력 및 제2 비교기(63)의 입력/출력은, 제6 역치 및 제7 역치 각각에서 비교기(53)의 비교결과와 비교기(63)의 비교결과가 다르다. 따라서, 이상 검출부(42)는 제1 감시회로(50)에 의한 제1 역치로부터 제8 역치까지의 비교결과가 제2 감시회로(60)에 의한 제1 역치로부터 제8 역치까지의 비교결과와 다르다고 판정하고, 이 판정으로부터, 제1 및 제2 감시회로(50 및 60)에 이상이 있는 것을 검출한다. 즉, 이상 검출부(42)는 제1 출력의 반전 타이밍과 제2 출력의 반전 타이밍 간의 차이에 근거하여 역치의 특성 변화가 있는 것을 검출한다. 이러한 방식으로, 역치의 특성 변화가 있는 것이 검출된다.

전술한 바와 같이, 본 실시형태는:

제1 감시회로(50) 및 제2 감시회로(60)의 제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61) 각각에 제1 역치 내지 제8 역치 각각에 상당하는 역치 전압을 출력하라는 동일한 명령을 출력하고;

이상 검출부(42)에 의하여 제1 비교기(53)의 각각의 출력과 제2 비교기(63)의 대응하는 출력을 비교함으로써, 감시회로(50 및 60) 각각에 역치의 특성 변화가 있는 것을 검출하는 것을 특징으로 한다.

제1 및 제2 감시회로(50 및 60)에 의해 전지(10)의 전압을 진단하는 이중 회로가 구성되어 있기 때문에, 제1 및 제2 감시회로(50 및 60)의 어느 하나에 역치의 특성 변화가 있는 것을 검출할 수 있다. 따라서, 역치의 특성 변화의 판정 정확도를 향상시킬 수 있다.

본 실시형태는 역치의 특성 변화를 검출하기 위하여 제1 역치로부터 제8 역치까지의 8단계 중에서, 제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61) 각각에서 전환하는 것을 특징으로 한다. 역치의 몇몇 단계 중에서 전환하기 때문에, 역치의 특성 변화가 있더라도, 역치와 기준 전압 간의 크기 관계가 반전되지 않는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로, 전지(10)의 전압이 변동되지 않더라도, 역치와 기준 전압 간의 크기 관계가 반전된 비교결과, 및 역치와 기준 전압 간의 크기 관계가 반전되지 않은 비교결과를 얻을 수 있다. 따라서, 이러한 비교결과에 근거하여 역치의 특성 변화가 있는 것을 검출할 수 있다. 전술한 바와 같이, 역치 전환 단계의 수를 증가시킴으로써 역치 특성 변화의 판정 정확도를 향상시킬 수 있다.

본 실시형태의 기재와 특허청구범위 기재 간의 대응관계는, 과충전 검출 역치와 과방전 검출 역치가 특허청구범위의 "감시 역치"에 대응하고, 제1 감시회로(50)는 특허청구범위의 "제1 수단"에 대응하고, 제2 감시회로(60)는 특허청구범위의 "제2 수단"에 대응하고, 제1 전환부(51)의 제1 역치 내지 제8 역치는 특허청구범위의 "제1 진단 역치"에 대응하고, 제2 전환부(61)의 제1 역치 내지 제8 역치는 특허청구범위의 "제2 진단 역치"에 대응한다.

또한, 제1 전환부(51)는 특허청구범위의 "제1 분압 수단"에 대응하고, 제2 전환부(61)는 특허청구범위의 "제2 분압 수단"에 대응하고, 역치 전환부(41)는 특허청구범위의 "역치 전환 수단"에 대응하고, 이상 검출부(42)는 특허청구범위의 "이상 검출 수단"에 대응한다.

(다른 실시형태)

이 실시형태에서, 전압 감시 장치(20)는 전지(10)로서 이차 전지의 과충전/과방전을 검출하지만, 전지(10)로서 일차 전지의 전압을 감시할 수 있다. 전압 감시 장치(20)가 일차 전지의 전압을 감시하는 경우, 검출된 전압이 감시 역치에 상당한다.

이 실시형태에서, 제1 전환부(51) 및 제2 전환부(61) 각각은 역치의 특성 변화를 자기 진단하기 위하여, 제1 역치로부터 제8 역치까지의 8단계 중에서 전환하도록 구성되지만, 적어도 1단계에서 동일한 일정값으로 역치를 전환할 수 있다. 역치의 특성 변화가 있으면, 1단계만으로 역치를 전환함으로써 단일 단계 전환 전후에 제1 비교기(53) 및 제2 비교기(63) 각각의 다른 비교결과를 검출할 수 있다.

이 실시형태에서, 제1 및 제2 감시회로(50 및 60)에 의하여 이중 회로가 구성되기 때문에, 역치 전환부(41)에 의하여 제1 및 제2 감시회로(50 및 60) 각각에서 단일 역치가 설정된 때, 제1 비교기(53) 및 제2 비교기(63)의 비교결과는 서로 비교될 수 있다. 단일 역치의 특성 변화가 큰 경우, 각각의 비교결과는 서로 다를 수 있으며, 단계적 역치 전환을 이용하지 않고 단일 역치를 이용함으로써 단일 역치의 특성 변화를 검출할 수 있다.

이 실시형태는 전지(10)로서 이차 전지를 이용하여 설명되었다. 그러한 이차 전지는 하이브리드 차와 같은 전기 자동차에 탑재되는 전지에 적용될 수 있다. 구체적으로, 전압 감시 장치(20)는 자동차에 탑재된 전지 전압을 감시하는데 이용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 전지(10)의 전압이 변동되지 않더라도, 역치를 단계적으로 전환함으로써 역치의 특성 변화를 검출한다. 이 때문에, 예를 들면, 신호 대기 등과 같이 차량 정지 중에, 또는 이그니션 스위치(ignition switch)의 오프 후에, 역치의 특성 변화를 진단할 수 있다. 이 경우, 차량이 움직이지 않기 때문에, 차량 주행으로 인한 노이즈에 의한 영향 없이 역치의 특성 변화를 진단할 수 있으므로, 역치 특성 변화의 판정 정확도를 향상시킬 수 있다.

이 실시형태는 제6 역치 또는 제7 역치에서 제1 비교기(53)의 비교결과와 제2 비교기(63)의 비교결과 간의 차이에 근거하여 이상을 검출한다. 이 이상 검출 방법에서, 이상 검출부(42)는 제1 역치 내지 제8 역치 중 2 이상의 단계에서 제1 비교기(53)의 비교결과가 제2 비교기(63)의 대응하는 비교결과와 연속적으로 다르면 역치에 이상이 있는 것을 검출하도록 구성될 수 있다. 제1 비교기(53)의 비교결과가 제2 비교기(63)의 대응하는 비교결과와 연속적으로 다른 것으로 판정될 때 이상이 검출되므로, 어떠한 이유로든 하나의 단계에서 각각의 비교결과가 서로 다른 경우를 제거할 수 있다. 따라서, 오판정이 방지될 수 있으므로, 역치의 특성 변화의 판정 정확도를 향상시킬 수 있다.

이 실시형태에서, 과방전 역치는 제1 역치보다 높고, 과충전 검출 역치는 제8 역치보다 낮지만, 이러한 검출 역치는 하나의 예이다. 예를 들면, 과방전 역치는 제2 역치로부터 제3 역치까지의 범위 내일 수 있으며, 과충전 검출 역치는 제6 역치로부터 제7 역치까지의 범위 내일 수 있다.

이 실시형태에서, 제1 역치 내지 제8 역치는 그 값이 작아지는 순서로 전환되지만, 그 값이 커지는 순서로 전환될 수 있다.

이 실시형태에서, 제1 비교기(53) 및 제2 비교기(63) 각각은 역치(전지 전압의 분압값)에 상당하는 역치 전압을 대응하는 제1 및 제2 기준 전압의 하나와 비교하지만, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다.

구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 비교기(53)는 전지 전압을 과충전 검출 역치, 제1 역치 내지 제8 역치, 및 과방전 검출 역치의 어느 하나에 상당하는 역치 전압과 비교하도록 구성될 수 있다. 이 실시형태에서, 과충전 검출 역치는 전압원으로부터 일정한 전압을 나머지 저항(55a2 내지 55a1)에 대한 제1 저항(55a1)의 비로 분압함으로써 얻어질 수 있다. 예를 들면, 이 변형예에서, 과충전 검출 역치는 4.25 V로 설정되고, 과방전 역치는 1.75 V로 설정된다. 제2 비교기(63)는 제1 비교기(53)와 동일한 구성을 갖는다.

10 전지
41 역치 전환부(역치 전환 수단)
42 이상 검출부(이상 검출 수단)
50 제1 감시 장치 회로(제1 비교수단)
51 제1 전환부 (제1 분압 수단)
52 제1 기준 전압원
53 제1 비교기
60 제2 감시 장치 회로 (제2 비교 수단)
61 제2 전환부 (제2 분압 수단)
62 제2 기준 전압원
63 제2 비교기

Claims

감시 역치에 근거하여 전지의 전압을 감시하고, 제1 및 제2 진단 역치에 근거하여 전지 전압을 진단하기 위한 전압 감시 장치로서,
상기 전지 전압과, 상기 감시 역치 또는 상기 제1 진단 역치의 어느 하나 간의 제1 상대적 관계를 얻고, 얻어진 제1 상대적 관계를 나타내는 제1 정보를 출력하는 제1 수단;
상기 전지 전압과, 상기 감시 역치 또는 상기 제2 진단 역치의 어느 하나 간의 제2 상대적 관계를 얻고, 얻어진 제2 상대적 관계를 나타내는 제2 정보를 출력한는 제2 수단;
상기 감시를 수행할 때, 상기 제1 수단에 의해 이용되는 역치를 상기 감시 역치로 전환하고, 상기 제2 수단에 의해 이용되는 역치를 상기 감시 역치로 전환하며, 상기 진단을 수행할 때, 상기 제1 수단에 의해 사용되는 역치를 상기 제1 진단 역치로 전환하고, 상기 제2 수단에 의해 사용되는 역치를 상기 제1 진단 역치와 동일한 값인 제2 진단 역치로 전환하는 역치 전환 수단; 및
상기 제1 및 제2 역치가 동일한 값으로 전환된 후에, 상기 제1 수단으로부터 출력된 상기 제1 정보 및 상기 제2 수단으로부터 출력된 상기 제2 정보를 수취하고, 상기 제1 수단의 제1 정보가 상기 제2 수단의 제2 정보와 다른 경우 상기 역치 전환 수단에 의해 전환된 역치에 이상이 있는 것을 검출하는 이상 검출 수단을 포함하는
전압 감시 장치.
제1항에 있어서,
상기 역치 전환 수단은 상기 제1 진단 역치 및 제2 진단 역치를 복수 단계로 전환하는
전압 감시 장치.
제2항에 있어서,
상기 이상 검출 수단은 몇몇 단계 중에서 2 이상의 단계에서의 제1 정보의 값이 몇몇 단계 중에서 2 이상의 단계에서의 제2 정보의 대응하는 값과 연속적으로 상이한 경우, 상기 제1 수단에 의해 사용되는 역치 및 상기 제2 수단에 의해 사용되는 역치의 어느 하나에 이상이 있는 것을 검출하는
전압 감시 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 수단은,
상기 감시 역치 및 상기 제1 진단 역치의 어느 하나에 상당하는 전압을 상기 전지 전압의 분압으로서 출력하는 제1 분압 수단;
제1 기준 전압을 출력하는 제1 기준 전압원; 및
상기 제1 분압 수단의 분압 및 상기 제1 기준 전압원의 제1 기준 전압을 수치하고, 상기 제1 분압 수단의 분압과 상기 제1 기준 전압원의 제1 기준 전압 간의 비교 결과를 상기 제1 정보로서 출력하는 제1 비교기를 포함하고,
상기 제2 수단은:
상기 감시 역치 및 상기 제2 진단 역치의 어느 하나에 상당하는 전압을 상기 전지 전압의 분압으로서 출력하는 제2 분압 수단;
제2 기준 전압을 출력하는 제2 기준 전압원; 및
상기 제2 분압 수단의 분압 및 상기 제2 기준 전압원의 제2 기준 전압을 수취하고, 상기 제2 분압 수단의 분압과 상기 제2 기준 전압원의 제2 기준 전압 간의 비교 결과를 상기 제2 정보로서 출력하는 제2 비교기를 포함하고,
상기 역치 전환 수단은 상기 전지 전압에 대한 상기 제1 분압 수단의 분압의 비 및 상기 전지 전압에 대한 상기 제2 분압 수단의 분압의 비 각각을 전환하여, 상기 제1 수단에 의해 사용되는 역치를 상기 제1 진단 역치로 전환하고, 상기 제2 수단에 의해 사용되는 역치를 상기 제2 진단 역치로 전환하는
전압 감시 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 진단 역치는 상기 전지에서 사용되는 전압 범위 내에서 설정되는
전압 감시 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 수단은:
기준 전압을 분압하여, 상기 감시 역치 및 상기 제1 진단 역치의 어느 하나에 상당하는 분압을 출력하는 제1 분압 수단; 및
상기 제1 분압 수단의 분압 및 상기 전지 전압을 수취하고, 상기 분압을 상기 전지 전압과 비교하여 그 비교 결과를 상기 제1 정보로서 출력하는 제1 비교기를 포함하고,
상기 제2 수단은:
상기 기준 전압을 분압하여, 상기 감시 역치 및 상기 제2 진단 역치의 어느 하나에 상당하는 분압을 출력하는 제2 분압 수단; 및
상기 제2 분압 수단의 분압 및 상기 전지 전압을 수취하고, 상기 분압을 상기 전지 전압과 비교하여 그 비교 결과를 상기 제2 정보로서 출력하는 제2 비교기를 포함하고,
상기 역치 전환 수단은 상기 전지 전압에 대한 상기 제1 분압 수단의 분압의 비 및 상기 전지 전압에 대한 상기 제2 분압 수단의 분압의 비 각각을 전환하여, 상기 제1 수단에 의해 사용되는 역치를 상기 제1 진단 역치로 전환하고, 상기 제2 수단에 의해 사용되는 역치를 상기 제2 진단 역치로 전환하는
전압 감시 장치.