KR101527136B1 - 전기 자동차용 배터리 진단 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서의 적어도 일부의 실시 예는 이원화된 측정 경로를 이용한 자체 진단 및 보정 알고리즘에 따라 배터리 관리 시스템의 불량 감소 및 안정성을 향상시키기 위하여, 메인 측정 경로를 두 개의 델타-시그마 아날로그-디지털 변환기(ADC)로 이원화하여 크로스 체크함으로써, 측정 및 고장 진단의 정확성을 향상시키면서 보조 측정 경로를 추가하여 메인 측정 경로의 교정 기간 또는 고장 상황에도 시스템에서 필요한 측정 동작을 실시할 수 있도록 하는, 전기 자동차용 배터리 진단 장치 및 그 방법을 제공한다.

Description

전기 자동차용 배터리 진단 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR DIAGNOSING BATTERY OF ELECTRIC VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 명세서는 전기 자동차용 배터리의 배터리 전압을 이원화하여 측정하고 측정된 전압을 이용하여 고장 여부를 자체 진단하고 교정할 수 있는, 전기 자동차용 배터리 진단 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
배터리는 전기 자동차(EV/HEV: Electric Vehicle/Hybrid Electric Vehicle)의 전기 모터를 구동한다. 이러한 배터리의 모니터링 반도체는 배터리 셀의 전압을 측정한다. 배터리의 모니터링 반도체는 여러 개의 배터리 셀 간 전압 차이가 최소화 되도록 밸런싱 동작을 실시한다.
이러한 배터리 모니터링 반도체의 주요 불량 원인은 배터리 셀의 전압 측정 오류이다. 배터리 모니터링 반도체는 잘못된 배터리 셀의 전압 측정 결과에 따라 불필요한 밸런싱 동작을 수행한다. 그러면 배터리가 전기 모터를 정상적으로 구동하지 못하는 문제가 발생한다.
이와 같은 측정 오류는 주로 배터리 모니터링 반도체 내에서 측정을 수행하는 아날로그-디지털 컨버터(ADC: Analog To Digital Converter)의 오동작에 의해 발생한다. 오동작은 아날로그-디지털 컨버터에 공정 오차가 발생하거나 미세 오염 물질이 침투한 경우 등에 의해 발생한다. 따라서 ADC를 포함한 측정 경로의 구성이 전체 배터리 관리 시스템의 정밀성 및 안정성을 결정하는 핵심 요소이다.
한편, 종래의 배터리 관리 시스템용 모니터링 반도체는 단일 배터리의 전압 측정 경로를 사용한다. 따라서 반도체 특성 상 공정 오차에 의한 측정 오차 발생률이 높을 수 있다. 고장 발생 사실을 중앙 시스템에 알리는 기능까지만 구현이 가능한 한계가 있다.
이를 개선하기 위해, 배터리의 보조 측정 경로가 도입된 적도 있다. 이러한 모니터링 반도체는 고장 시 보조 측정 경로를 사용하여 비상 동작을 실시할 수 있다. 그러나 모니터링 반도체의 자체 진단 및 자체 교정이 불가하여 해당 반도체가 적용된 고가의 제어기 전체를 교체해야 하는 문제가 있다.
본 명세서의 적어도 일부의 실시 예는 이원화된 측정 경로를 이용한 자체 진단 및 보정 알고리즘에 따라 배터리 관리 시스템의 불량 감소 및 안정성을 향상시킬 수 있는, 전기 자동차용 배터리 진단 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위해, 본 명세서의 적어도 일부의 실시 예는 메인 측정 경로를 두 개의 델타-시그마 아날로그-디지털 변환기(ADC)로 이원화하여 크로스 체크함으로써, 측정 및 고장 진단의 정확성을 향상시키면서 보조 측정 경로를 추가하여 메인 측정 경로의 교정 기간 또는 고장 상황에도 시스템에서 필요한 측정 동작을 실시할 수 있도록 하는, 전기 자동차용 배터리 진단 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 명세서의 일 실시 예에 따르는 장치는, 전기 자동차의 전기 모터를 구동하는 복수의 배터리 셀; 상기 복수의 배터리 셀과 연결된 다중화기, 상기 복수의 배터리 셀 중에서 기 할당된 제1 배터리셀 그룹에 속한 적어도 하나의 배터리 셀의 전압을 측정하는 제1 아날로그-디지털 변환기 및 상기 복수의 배터리 셀 중에서 기 할당된 제2 배터리셀 그룹에 속한 적어도 하나의 배터리 셀의 전압을 측정하는 제2 아날로그-디지털 변환기로 이루어지는 제1 측정부; 및 동작 모드에서 제1 아날로그-디지털 변환기 및 제2 아날로그-디지털 변환기에 각각 할당된 배터리 셀만 측정하되, 진단 모드에서 서로 할당된 배터리셀 그룹에 속한 적어도 하나의 배터리 셀의 전압을 교차하여 측정하고 상기 교차 측정된 배터리 셀의 전압을 상호 비교하여 제1 아날로그-디지털 변환기 또는 제2 아날로그-디지털 변환기를 교정하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 교차 측정된 배터리 셀의 전압 간의 측정 오차가 기 설정된 교정 범위 이하이면, 상기 제1 아날로그-디지털 변환기 또는 상기 제2 아날로그-디지털 변환기에서 측정된 배터리 전압에 전압 오프셋을 추가하여 상기 교차 측정된 배터리 셀의 전압을 동일한 전압 값으로 인지하도록 교정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 교차 측정된 배터리 셀의 전압 간의 측정 오차가 기 설정된 교정 범위를 초과하면, 기 설정된 최대 및 최소 입력 전압을 상기 제1 아날로그-디지털 변환기 및 상기 제2 아날로그-디지털 변환기에 인가하고 상기 제1 아날로그-디지털 변환기 또는 상기 제2 아날로그-디지털 변환기의 출력이 상기 인가된 최대 및 최소 입력 전압에 대응하는 출력인지 여부에 따라 고장이 발생한 아날로그-디지털 변환기를 확인할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 고장이 발생한 아날로그-디지털 변환기의 동작을 중지시키고, 고장이 발생하지 않은 아날로그-디지털 변환기가 상기 제1 및 제2 배터리셀 그룹의 배터리 셀의 전압을 모두 측정하도록 동작 모드를 변경할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 배터리셀 그룹의 배터리 셀의 전압을 모두 측정하도록, 델타-시그마 방식의 아날로그-디지털 변환기를 이용하여 고장이 발생하지 않은 아날로그-디지털 변환기의 샘플링 속도를 가변시킬 수 있다.
상기 복수의 배터리 셀과 연결된 다중화기, 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하는 제3 아날로그-디지털 변환기로 이루어지는 제2 측정부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 제1 측정부가 모두 고장인 경우 불량 경고 신호를 출력하고 상기 제2 측정부가 상기 제1 및 제2 배터리셀 그룹의 배터리 셀의 전압을 모두 측정하도록 동작 모드를 비상 동작 모드로 변경할 수 있다.
본 명세서의 일 실시 예에 따르는 방법은, 전기 자동차의 전기 모터를 구동하는 복수의 배터리 셀로 이루어진 전기 자동차용 배터리 진단 방법에 있어서, 동작 모드인 경우 상기 복수의 배터리 셀 중에서 제1 아날로그-디지털 변환기 및 제2 아날로그-디지털 변환기에 각각 할당된 제1 및 제2 배터리셀 그룹의 적어도 하나의 배터리 셀만 측정하는 동작모드 측정 단계; 진단 모드에서 서로 할당된 배터리셀 그룹에 속한 적어도 하나의 배터리 셀의 전압을 교차하여 측정하는 진단모드 측정 단계; 및 상기 교차 측정된 배터리 셀의 전압을 상호 비교하여 제1 아날로그-디지털 변환기 또는 제2 아날로그-디지털 변환기를 교정하는 교정 단계를 포함할 수 있다.
상기 교정 단계는, 상기 교차 측정된 배터리 셀의 전압 간의 측정 오차가 기 설정된 교정 범위 이하이면, 상기 제1 아날로그-디지털 변환기 또는 상기 제2 아날로그-디지털 변환기에서 측정된 배터리 전압에 전압 오프셋을 추가하여 상기 교차 측정된 배터리 셀의 전압을 동일한 전압 값으로 인지하도록 교정할 수 있다.
상기 방법은, 상기 교차 측정된 배터리 셀의 전압 간의 측정 오차가 기 설정된 교정 범위를 초과하면, 기 설정된 최대 및 최소 입력 전압을 상기 제1 아날로그-디지털 변환기 및 상기 제2 아날로그-디지털 변환기에 인가하는 인가 단계; 및 상기 제1 아날로그-디지털 변환기 또는 상기 제2 아날로그-디지털 변환기의 출력이 상기 인가된 최대 및 최소 입력 전압에 대응하는 출력인지 여부에 따라 고장이 발생한 아날로그-디지털 변환기를 확인하는 고장 확인 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 고장이 발생한 아날로그-디지털 변환기의 동작을 중지시키는 동작 중지 단계; 및 고장이 발생하지 않은 아날로그-디지털 변환기가 상기 제1 및 제2 배터리셀 그룹의 배터리 셀의 전압을 모두 측정하도록 동작 모드를 변경하는 동작모드 변경 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 동작모드 변경 단계는, 상기 제1 및 제2 배터리셀 그룹의 배터리 셀의 전압을 모두 측정하도록, 델타-시그마 방식의 아날로그-디지털 변환기를 이용하여 고장이 발생하지 않은 아날로그-디지털 변환기의 샘플링 속도를 가변시킬 수 있다.
상기 방법은, 상기 제1 아날로그-디지털 변환기 및 상기 제2 아날로그-디지털 변환기가 모두 고장인 경우 불량 경고 신호를 출력하는 경고 신호 출력 단계; 및 상기 제1 및 제2 배터리셀 그룹의 배터리 셀의 전압을 모두 측정하도록 상기 복수의 배터리 셀과 연결된 제3 아날로그-디지털 변환기를 통해 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하는 보조 측정 단계를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 적어도 일부의 실시 예에 따르면 전기 자동차용 배터리의 배터리 전압을 이원화하여 측정하고 측정된 전압을 이용하여 고장 여부를 자체 진단하고 교정할 수 있다.
본 명세서의 적어도 일부의 실시 예에 따르면 하나의 측정 경로에서 불량이 발생하더라도 시스템에서 요구하는 수준의 성능을 유지할 수 있으므로 배터리 관리 시스템의 안정성을 기존 대비 크게 향상시킬 수 있다.
본 명세서의 적어도 일부의 실시 예에 따르면 수치적으로는 하나의 측정 경로의 불량률이 1%라면 두 개의 측정 경로가 동시에 불량인 확률이 0.01%이므로 종래 대비 시스템 안정성이 100배 정도를 향상시킬 수 있으며, 종래에 단일 측정 경로의 고장 발생 시 제어기 전체를 교체해야 하는 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.
본 명세서의 적어도 일부의 실시 예에 따르면 메인 측정 경로인 제1 측정부와는 별도로 보조 측정 경로인 제2 측정부를 이용하여 메인 측정 경로에서 불량이 발생하였을 경우, 제2 측정부를 비상 동작하게 하여 극단적인 고장 상황에서도 최소한의 측정 기능을 수행할 수 있으며, 배터리 관리 시스템의 안정성을 극대화시킬 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 전기 자동차용 배터리 진단 장치의 구성도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 제1 측정부의 진단을 위한 교정 방법에 대한 흐름도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 제2 측정부의 진단을 위한 교정 방법에 대한 흐름도이다.
이하, 본 명세서의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시 예를 설명함에 있어서 본 명세서가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 명세서와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 명세서의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
도 1은 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 전기 자동차용 배터리 진단 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 명세서의 일 실시 예에 따른 전기 자동차용 배터리 진단 장치(100)는 복수의 배터리 셀(110), 제1 측정부(120) 및 제어부(130)를 포함한다. 여기서, 전기 자동차용 배터리 진단 장치(100)는 제2 측정부(140)를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 명세서의 일 실시 예에 따른 전기 자동차용 배터리 진단 장치(100)의 구성요소 각각에 대하여 살펴보기로 한다.
복수의 배터리 셀(110)은 전기 자동차의 전기 모터를 구동한다.
제1 측정부(120)는 다중화기(MUX: Multiplexer)(121), 제1 아날로그-디지털 변환기(ADC: Analog to Digital Converter)(122) 및 제2 아날로그-디지털 변환기(ADC)(123)로 이루어진다.
여기서, 다중화기(MUX)(121)는 복수의 배터리 셀(110)과 연결된다. 배터리 셀(110)은 1번 내지 8번 셀로 이루어질 수 있다. 배터리 셀(110)은 8개의 배터리 셀은 예시에 불과하고, 특정 개수의 배터리 셀로 한정되지 않는다. 배터리 셀(110)은 배터리 셀이 추가하여 확장될 수 있다.
제1 아날로그-디지털 변환기(ADC)(122)는 복수의 배터리 셀(110) 중에서 기 할당된 제1 배터리셀 그룹에 속한 적어도 하나의 배터리 셀(110)의 전압을 측정한다. 예를 들어, 제1 배터리셀 그룹은 1번 내지 4번 셀을 포함하고, 제1 아날로그-디지털 변환기(122)는 다중화기(121)를 통해 1번 내지 4번 셀의 배터리 전압을 측정하고 14 비트의 전압 측정 데이터를 제어부(130)로 전달할 수 있다.
제2 아날로그-디지털 변환기(ADC)(123)는 복수의 배터리 셀(110) 중에서 기 할당된 제2 배터리셀 그룹에 속한 적어도 하나의 배터리 셀(110)의 전압을 측정한다. 예를 들어, 제2 배터리셀 그룹은 5번 내지 8번 셀을 포함하고, 제2 아날로그-디지털 변환기(123)는 다중화기(121)를 통해 5번 내지 8번 셀의 배터리 전압을 측정하고 14 비트의 전압 측정 데이터를 제어부(130)로 전달할 수 있다.
여기서, 제1 및 제2 배터리셀 그룹은 8개의 배터리 셀 중에서 절반씩 포함될 수 있다. 하지만, 이러한 배터리셀 그룹은 특정 배터리 셀로 한정되지 않으며, 임의로 설정되거나 관리자에 의해 할당될 수 있다.
제어부(130)는 동작 모드에서 이용하는 제1 측정부(120)의 측정 경로를 이원화하고 복수의 배터리 셀(110)과 연결된 채널의 절반씩 각 측정 경로에 할당할 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 제어부(130)는 동작 모드에서 제1 아날로그-디지털 변환기(122) 및 제2 아날로그-디지털 변환기(123)에 각각 할당된 배터리 셀만 측정한다. 이때, 제어부(130)는 진단 모드에서 서로 할당된 배터리셀 그룹에 속한 적어도 하나의 배터리 셀(110)의 전압을 교차하여 측정한다. 그리고 제어부(130)는 교차 측정된 배터리 셀의 전압을 상호 비교하여 제1 아날로그-디지털 변환기(122) 또는 제2 아날로그-디지털 변환기(123)를 교정할 수 있다.
제1 아날로그-디지털 변환기(122) 또는 제2 아날로그-디지털 변환기(123)의 교정 과정을 상세하게 살펴보면, 제어부(130)는 교차 측정된 배터리 셀(110)의 전압 간의 측정 오차가 기 설정된 교정 범위 이하이면, 제1 아날로그-디지털 변환기(122) 또는 제2 아날로그-디지털 변환기(123)에서 측정된 배터리 전압에 전압 오프셋을 추가한다. 여기서, 이상적인 상황에서는 진단 초기에 각 아날로그-디지털 변환기의 측정 범위가 동일하게 설정된다. 동일 배터리 셀을 다른 아날로그-디지털 변환기가 측정하더라도 동일 측정값이 나오게 된다. 하지만, 현실적으로는 공정 오차에 의해 측정 오차가 발생한다. 제어부(130)는 이 측정 오차가 적정 수준을 넘어가게 되면 측정 값에 인위적인 오프셋을 추가하여 동일 값으로 인지할 수 있도록 교정할 수 있다.
그리고 제어부(130)는 추가된 전압 오프셋을 이용하여 교차 측정된 배터리 셀(110)의 전압을 동일한 전압 값으로 인지하도록 교정할 수 있다.
반면, 제어부(130)는 특정 입력 전압 조건 테스트를 수행하여 각 아날로그-디지털 변환기의 출력을 확인한 후 고장 난 아날로그-디지털 변환기를 파악할 수 있다. 제어부(130)는 교차 측정된 배터리 셀(110)의 전압 간의 측정 오차가 기 설정된 교정 범위를 초과하면, 기 설정된 최대 및 최소 입력 전압을 제1 아날로그-디지털 변환기(122) 및 제2 아날로그-디지털 변환기(123)에 인가한다. 이때, 제어부(130)는 제1 아날로그-디지털 변환기(122) 또는 제2 아날로그-디지털 변환기(123)의 출력이 인가된 최대 및 최소 입력 전압에 대응하는 출력인지 여부를 확인한다. 제어부(130)는 확인된 결과에 따라 고장이 발생한 아날로그-디지털 변환기를 확인할 수 있다.
동작 모드와 관련하여, 제어부(130)는 고장이 발생한 아날로그-디지털 변환기의 동작을 중지시킨다. 그리고 제어부(130)는 고장이 발생하지 않은 아날로그-디지털 변환기가 제1 및 제2 배터리셀 그룹의 배터리 셀(110)의 전압을 모두 측정하도록 동작 모드를 변경할 수 있다.
이때, 제어부(130)는 제1 및 제2 배터리셀 그룹의 배터리 셀(110)의 전압을 모두 측정하도록, 델타-시그마 방식의 아날로그-디지털 변환기를 이용하여 고장이 발생하지 않은 아날로그-디지털 변환기의 샘플링 속도를 가변시킬 수 있다.
여기서, 하나의 아날로그-디지털 변환기만으로 두 배의 측정 경로를 대체하기 위해서는 아날로그-디지털 변환기의 샘플링 속도가 두 배가 되어야 한다. 이를 위해, 제어부(130)는 델타-시그마 방식의 아날로그-디지털 변환기를 이용하여 필요에 따라 샘플링 속도를 조절할 수 있다.
본 명세서의 변형 예로, 전기 자동차용 배터리 진단 장치(100)는 제2 측정부(140)를 더 포함할 수 있다. 전기 자동차용 배터리 진단 장치(100)는 복수의 배터리 셀(110)과 연결된 다중화기(141), 복수의 배터리 셀(110)의 전압을 측정하는 제3 아날로그-디지털 변환기(142)로 이루어지는 제2 측정부(140)를 더 포함할 수 있다.
제어부(130)는 제1 측정부(120)가 모두 고장인 경우 불량 경고 신호를 출력한다.
그리고 제어부(130)는 제2 측정부(140)가 제1 및 제2 배터리셀 그룹의 배터리 셀(110)의 전압을 모두 측정하도록 동작 모드를 비상 동작 모드로 변경할 수 있다.
한편, 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 전기 자동차용 배터리 진단 장치(100)는 전기 자동차(EV/HEV)의 배터리 모니터링 반도체로 구현될 수 있다. 전기 자동차용 배터리 진단 장치(100)에서의 진단 방법은 배터리 모니터링 반도체에서 배터리 전압 측정 시 반도체의 자체 고장 진단 및 교정을 위한 알고리즘으로 구현될 수 있다. 이를 통해, 배터리 모니터링 반도체와 연결된 배터리 관리 시스템의 품질 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
결과적으로 전기 자동차용 배터리 진단 장치(100)는 하나의 아날로그-디지털 변환기가 오동작하는 경우, 1차적으로는 상호 비교를 통한 자체 교정을 실시한다. 그리고 전기 자동차용 배터리 진단 장치(100)는 교정 불가 수준의 고장일 경우에는 다른 하나의 아날로그-디지털 변환기만으로 정상 동작을 수행한다.
한편, 전기 자동차용 배터리 진단 장치(100)는 이와 같은 메인 측정 경로인 제1 측정부(120)와는 별도로 제1 측정부(120) 전체가 오동작하는 경우, 비상 동작 모드에서 사용하는 제2 측정부(140)를 이용하여 불량 경고를 출력하고 제어기 교체 이전까지 최소한의 측정 기능을 수행할 수 있다.
도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 제1 측정부의 진단을 위한 교정 방법에 대한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 전기 자동차의 전기 모터를 구동하는 복수의 배터리 셀(110)로 이루어진 전기 자동차용 배터리 진단 방법을 살펴보기로 한다.
제1 측정부(120)는 동작 모드인 경우 상기 복수의 배터리 셀(110) 중에서 제1 아날로그-디지털 변환기(122) 및 제2 아날로그-디지털 변환기(123)에 각각 할당된 제1 및 제2 배터리셀 그룹의 적어도 하나의 배터리 셀만 측정한다.
이후, 제어부(130)는 제1 측정부(120)의 점검 모드로 작동한다(S202).
그리고 제어부(130)는 2 델타-시그마 방식의 아날로그-디지털 변환기를 이용하여 크로스 체크를 수행한다(S204). 즉, 제어부(130)는 서로 할당된 배터리셀 그룹에 속한 적어도 하나의 배터리 셀(110)의 전압을 교차하여 측정한다.
제어부(130)는 제1 측정부(120)에서 교차 측정된 배터리 전압 간의 측정 오차가 허용 오차를 초과하는지 여부를 확인한다(S206).
상기 확인 결과(S206), 배터리 전압 간의 측정 오차가 허용 오차를 초과하지 않으면, 제어부(130)는 고장 미발생 알림을 출력한다(S208).
그리고 제어부(130)는 제1 측정부(120)를 동작 모드로 동작시킨다(S2210).
상기 확인 결과(S206), 배터리 전압 간의 측정 오차가 허용 오차를 초과하는 경우, 제어부(130)는 배터리 셀(110)에 고장이 재발하는지 여부를 확인한다(S212). 즉, 제어부(130)는 교차 측정된 배터리 셀(110)의 전압 간의 측정 오차가 기 설정된 교정 범위를 초과하는지를 확인하고 고장의 재발 여부를 판단할 수 있다.
상기 확인 결과(S212), 배터리 셀(110)에 고장이 중복 발생하지 않는 경우 즉, 측정 오차가 허용 오차를 초과하지만 초기 고장인 경우, 제어부(130)는 고장 발생 알림을 출력한다(S214).
그리고 제어부(130)는 제1 측정부를 교정하는 동안 제1 측정부의 역할을 대체하도록 보조 측정 경로인 제2 측정부(140)를 동작시킨다(S216). 즉, 제어부(130)는 제1 측정부 교정 기간 동안 제1 및 제2 배터리셀 그룹의 배터리 셀(110)의 전압을 모두 측정하도록 복수의 배터리 셀(110)과 연결된 제3 아날로그-디지털 변환기(142)를 통해 복수의 배터리 셀(110)의 전압을 측정할 수 있다.
이어서, 제어부(130)는 제1 측정부(120)를 교정한다(S218). 구체적으로 살펴보면, 제어부(130)는 교차 측정된 배터리 셀의 전압을 상호 비교하여 제1 아날로그-디지털 변환기(122) 또는 제2 아날로그-디지털 변환기(123)를 교정할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 교차 측정된 배터리 셀(110)의 전압 간의 측정 오차가 기 설정된 교정 범위 이하이면, 제1 아날로그-디지털 변환기(122) 또는 상기 제2 아날로그-디지털 변환기(123)에서 측정된 배터리 전압에 전압 오프셋을 추가하여 배터리 셀(110)의 전압을 동일한 전압 값으로 인지하도록 교정할 수 있다.
이때, 제어부(130)는 고장이 발생한 아날로그-디지털 변환기의 동작을 중지시킬 수 있다. 그리고 제어부(130)는 고장이 발생하지 않은 아날로그-디지털 변환기가 제1 및 제2 배터리셀 그룹의 배터리 셀(110)의 전압을 모두 측정하도록 동작 모드를 변경할 수 있다. 여기서, 제어부(130)는 델타-시그마 방식의 아날로그-디지털 변환기를 이용하여 고장이 발생하지 않은 아날로그-디지털 변환기의 샘플링 속도를 가변시킬 수 있다.
한편, 상기 확인 결과(S212), 배터리 셀(110)에 고장이 발생한 경우 즉, 측정 오차가 기 설정된 교정 범위를 초과하는 경우, 제어부(130)는 배터리 관리 장치(BMIC: Battery Management IC)를 슬립 모드로 전환한다(S220).
그리고 제어부(130)는 배터리 관리 시스템의 점검 요망 알림을 출력한다(S222).
도 3은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 제2 측정부의 진단을 위한 교정 방법에 대한 흐름도이다.
제어부(130)는 제2 측정부(140)의 점검 모드를 동작시킨다(S302).
여기서, 제어부(130)는 최대 입력을 제2 측정부(140)에 인가한다(S304). 즉, 제어부(130)는 기 설정된 최대 및 최소 입력 전압을 제3 아날로그-디지털 변환기(142)에 인가한다.
이하, 제어부(130)는 제3 아날로그-디지털 변환기(142)의 출력이 인가된 최대 및 최소 입력 전압에 대응하는 출력인지 여부에 따라 고장 발생 여부를 확인할 수 있다.
구체적으로 살펴보면, 제어부(130)는 최대 입력에 대응되는 최대 코드가 출력되는지 여부를 확인한다(S306).
상기 확인 결과(S306), 최대 코드가 출력되지 않는 경우, 제어부(130)는 기준 전압을 교정한다(S308).
반면, 상기 확인 결과(S306), 최대 코드가 출력되는 경우, 제어부(130)는 최소 입력을 제2 측정부(140)에 인가한다(S310).
제어부(130)는 최소 입력에 대응되는 최소 코드가 출력되는지 여부를 확인한다(S312).
상기 확인 결과(S312), 최소 코드가 출력되지 않는 경우, 제어부(130)는 기준 전압을 교정하는 S308 과정을 수행한다.
반면, 상기 확인 결과(S312), 최소 코드가 출력되는 경우, 제어부(130)는 교정을 완료한다(S314).
이때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
본 명세서가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 명세서의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 명세서의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 명세서의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 명세서의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100: 배터리 진단 장치 110: 배터리 셀
120: 제1 측정부 130: 제어부
140: 제2 측정부 121, 141: 다중화기
122: 제1 아날로그-디지털 변환기
123: 제2 아날로그-디지털 변환기

Claims (12)

  1. 전기 자동차의 전기 모터를 구동하는 복수의 배터리 셀;
    상기 복수의 배터리 셀과 연결된 다중화기, 상기 복수의 배터리 셀 중에서 기 할당된 제1 배터리셀 그룹에 속한 적어도 하나의 배터리 셀의 전압을 측정하는 제1 아날로그-디지털 변환기 및 상기 복수의 배터리 셀 중에서 기 할당된 제2 배터리셀 그룹에 속한 적어도 하나의 배터리 셀의 전압을 측정하는 제2 아날로그-디지털 변환기로 이루어지는 제1 측정부; 및
    동작 모드에서 제1 아날로그-디지털 변환기 및 제2 아날로그-디지털 변환기에 각각 할당된 배터리 셀만 측정하되, 진단 모드에서 서로 할당된 배터리셀 그룹에 속한 적어도 하나의 배터리 셀의 전압을 교차하여 측정하고 상기 교차 측정된 배터리 셀의 전압 간의 측정 오차가 기 설정된 교정 범위 이하이면, 상기 제1 아날로그-디지털 변환기 또는 상기 제2 아날로그-디지털 변환기에서 측정된 배터리 전압에 전압 오프셋을 추가하여 상기 교차 측정된 배터리 셀의 전압을 동일한 전압 값으로 인지하도록 제1 아날로그-디지털 변환기 또는 제2 아날로그-디지털 변환기를 교정하는 제어부
    를 포함하는 전기 자동차용 배터리 진단 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 교차 측정된 배터리 셀의 전압 간의 측정 오차가 기 설정된 교정 범위를 초과하면, 기 설정된 최대 및 최소 입력 전압을 상기 제1 아날로그-디지털 변환기 및 상기 제2 아날로그-디지털 변환기에 인가하고 상기 제1 아날로그-디지털 변환기 또는 상기 제2 아날로그-디지털 변환기의 출력이 상기 인가된 최대 및 최소 입력 전압에 대응하는 출력인지 여부에 따라 고장이 발생한 아날로그-디지털 변환기를 확인하는 전기 자동차용 배터리 진단 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 고장이 발생한 아날로그-디지털 변환기의 동작을 중지시키고, 고장이 발생하지 않은 아날로그-디지털 변환기가 상기 제1 및 제2 배터리셀 그룹의 배터리 셀의 전압을 모두 측정하도록 동작 모드를 변경하는 전기 자동차용 배터리 진단 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제1 및 제2 배터리셀 그룹의 배터리 셀의 전압을 모두 측정하도록, 델타-시그마 방식의 아날로그-디지털 변환기를 이용하여 고장이 발생하지 않은 아날로그-디지털 변환기의 샘플링 속도를 가변시키는 전기 자동차용 배터리 진단 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀과 연결된 다중화기, 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하는 제3 아날로그-디지털 변환기로 이루어지는 제2 측정부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 제1 측정부가 모두 고장인 경우 불량 경고 신호를 출력하고 상기 제2 측정부가 상기 제1 및 제2 배터리셀 그룹의 배터리 셀의 전압을 모두 측정하도록 동작 모드를 비상 동작 모드로 변경하는 전기 자동차용 배터리 진단 장치.
  7. 전기 자동차의 전기 모터를 구동하는 복수의 배터리 셀로 이루어진 전기 자동차용 배터리 진단 방법에 있어서,
    동작 모드인 경우 상기 복수의 배터리 셀 중에서 제1 아날로그-디지털 변환기 및 제2 아날로그-디지털 변환기에 각각 할당된 제1 및 제2 배터리셀 그룹의 적어도 하나의 배터리 셀만 측정하는 동작모드 측정 단계;
    진단 모드에서 서로 할당된 배터리셀 그룹에 속한 적어도 하나의 배터리 셀의 전압을 교차하여 측정하는 진단모드 측정 단계; 및
    상기 교차 측정된 배터리 셀의 전압 간의 측정 오차가 기 설정된 교정 범위 이하이면, 상기 제1 아날로그-디지털 변환기 또는 상기 제2 아날로그-디지털 변환기에서 측정된 배터리 전압에 전압 오프셋을 추가하여 상기 교차 측정된 배터리 셀의 전압을 동일한 전압 값으로 인지하도록 제1 아날로그-디지털 변환기 또는 제2 아날로그-디지털 변환기를 교정하는 교정 단계
    를 포함하는 전기 자동차용 배터리 진단 방법.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 교차 측정된 배터리 셀의 전압 간의 측정 오차가 기 설정된 교정 범위를 초과하면, 기 설정된 최대 및 최소 입력 전압을 상기 제1 아날로그-디지털 변환기 및 상기 제2 아날로그-디지털 변환기에 인가하는 인가 단계; 및
    상기 제1 아날로그-디지털 변환기 또는 상기 제2 아날로그-디지털 변환기의 출력이 상기 인가된 최대 및 최소 입력 전압에 대응하는 출력인지 여부에 따라 고장이 발생한 아날로그-디지털 변환기를 확인하는 고장 확인 단계
    를 더 포함하는 전기 자동차용 배터리 진단 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 고장이 발생한 아날로그-디지털 변환기의 동작을 중지시키는 동작 중지 단계; 및
    고장이 발생하지 않은 아날로그-디지털 변환기가 상기 제1 및 제2 배터리셀 그룹의 배터리 셀의 전압을 모두 측정하도록 동작 모드를 변경하는 동작모드 변경 단계
    를 더 포함하는 전기 자동차용 배터리 진단 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 동작모드 변경 단계는,
    상기 제1 및 제2 배터리셀 그룹의 배터리 셀의 전압을 모두 측정하도록, 델타-시그마 방식의 아날로그-디지털 변환기를 이용하여 고장이 발생하지 않은 아날로그-디지털 변환기의 샘플링 속도를 가변시키는 전기 자동차용 배터리 진단 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 아날로그-디지털 변환기 및 상기 제2 아날로그-디지털 변환기가 모두 고장인 경우 불량 경고 신호를 출력하는 경고 신호 출력 단계; 및
    상기 제1 및 제2 배터리셀 그룹의 배터리 셀의 전압을 모두 측정하도록 상기 복수의 배터리 셀과 연결된 제3 아날로그-디지털 변환기를 통해 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하는 보조 측정 단계
    를 더 포함하는 전기 자동차용 배터리 진단 방법.
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