KR102052956B1 - 배터리 팩의 릴레이 진단장치 및 배터리 제어 시스템 - Google Patents

배터리 팩의 릴레이 진단장치 및 배터리 제어 시스템 Download PDF

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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시 예에 따른 배터리 팩의 릴레이 진단장치는, 배터리 팩과 부하 사이를 연결하는 다수의 릴레이; 상기 배터리 팩의 전압을 측정하는 제1 측정장치; 상기 부하에 인가되는 전압을 측정하는 제2 측정장치; 및 상기 제1 측정장치 및 제2 측정장치를 연결하는 제1 스위치를 포함한다.

Description

배터리 팩의 릴레이 진단장치 및 배터리 제어 시스템{Relay checking device of battery pack and Battery control system}
실시 예는 배터리 팩의 릴레이 진단장치에 관한 것이다.
실시 예는 배터리 제어 시스템에 관한 것이다.
전기자동차용 배터리 팩에는 고전압 출력단을 연결하기 위해 릴레이가 일반적으로 사용되고 있다.
상기 고전압 릴레이가 웰딩(welding)되는 등 갑작스런 고장으로 인하여 오동작하면, 배터리 팩에 충격이 가해져 파괴되거나 차량 또는 탑승자에게 에 데미지(damage)를 가져올 수 있다.
이에 따라 배터리 팩 안에 있는 고전압의 릴레이들의 상태를 검출할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.
특히 배터리 팩의 정극성 전원라인과 부극성 전원라인에 연결되는 두 개의 릴레이들의 상태를 각각 검출할 수 있는 기술이 요구된다.
실시 예는 간단한 스위치를 통해 다수의 릴레이의 불량을 진단할 수 있는 배터리 팩의 릴레이 진단장치를 제공한다.
실시 예에 따른 배터리 팩의 릴레이 진단장치는, 배터리 팩과 부하 사이를 연결하는 다수의 릴레이; 상기 배터리 팩의 전압을 측정하는 제1 측정장치; 상기 부하에 인가되는 전압을 측정하는 제2 측정장치; 및 상기 제1 측정장치 및 제2 측정장치를 연결하는 제1 스위치를 포함한다.
실시 예에 따른 배터리 팩의 릴레이 진단장치는 배터리 팩과 부하를 크로스로 연결하는 스위치의 제어를 통해 다수의 릴레이 불량을 진단하여, 제조단가를 절감하고, 릴레이 불량에 의한 배터리 팩의 파손을 방지할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 배터리 제어 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 실시 예에 따른 릴레이 불량 상태를 검출하기 위한 진리표이다.
도 3은 실시 예의 각 상태에 따른 배터리 팩 진단장치의 연결상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
실시 예에 따른 배터리 팩의 릴레이 진단장치는, 배터리 팩과 부하 사이를 연결하는 다수의 릴레이; 상기 배터리 팩의 전압을 측정하는 제1 측정장치; 상기 부하에 인가되는 전압을 측정하는 제2 측정장치; 및 상기 제1 측정장치 및 제2 측정장치를 연결하는 제1 스위치를 포함하고, 상기 제1 스위치, 제1 측정장치 및 제2 측정장치의 제어에 의해 상기 다수의 릴레이의 불량을 검출한다.
상기 제1 스위치는 상기 배터리 팩의 정극성 단자와 상기 부하의 부극성 단자 사이를 연결할 수 있다.
상기 제1 측정장치는, 상기 배터리 팩의 전압을 분압하는 제1 분압부; 및 상기 분압부와 상기 배터리 팩의 정극성 단자를 연결하기 위한 제2 스위치를 포함하고, 상기 제2 측정장치는, 상기 부하에 인가되는 전압을 분압하는 제2 분압부; 및 상기 분압부와 상기 부하의 부극성 단자를 연결하기 위한 제3 스위치를 포함할 수 있다.
상기 제1 측정장치는 상기 제1 분압부와 상기 배터리 팩의 부극성 단자를 연결하기 위한 제4 스위치를 더 포함하고, 상기 제2 측정장치는 상기 제2 분압부와 상기 부하의 정극성 단자를 연결하기 위한 제5 스위치를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 측정장치에 의해 측정된 전압을 통해 상기 다수의 릴레이의 불량 여부를 판단하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 배터리 제어 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시 예에 따른 배터리 제어 시스템은 릴레이 진단장치(2) 및 제어부(40)를 포함할 수 있다.
상기 릴레이 진단장치(2)는 배터리 팩(1) 및 부하(50) 사이에 위치할 수 있다.
상기 배터리 팩(1)은 직렬 연결된 다수의 배터리 셀로 구성될 수 있다. 상기 배터리 셀은 리튬이온 배터리로 형성될 수 있다.
상기 부하(50)는 배터리 팩(10)으로부터 전원을 공급받아 동력을 생산하는 모터, 상기 배터리 팩(10)으로부터 인가되는 전압을 다른 전압 레벨로 변환하는 DC-DC 컨버터일 수 있다. 다만, 실시 예에서는 부하(50)의 종류에 대해 한정하지 않으며, 상기 부하(50)는 상기 배터리 팩(10)으로부터 전원을 인가받는 어떠한 장치나 시스템도 포함할 수 있다.
상기 배터리 팩(1)은 상기 부하(50)와 정극성 전원라인(PL1) 및 부극성 전원라인(PL2)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 정극성 전원라인(PL1)은 상기 배터리 팩(1)의 정극성 단자와 연결될 수 있고, 상기 부극성 전원라인(PL2)은 상기 배터리 팩(1)의 부극성 단자와 연결될 수 있다.
상기 정극성 전원라인(PL1)에는 제1 릴레이(31)가 연결될 수 있고, 상기 부극성 전원라인(PL2)에는 제2 릴레이(33)가 연결될 수 있다.
상기 제1 릴레이(31)는 상기 배터리 팩(1)의 정극성 단자와 상기 부하(50)의 연결을 제어하고, 상기 제2 릴레이(33)는 상기 배터리팩(1)의 부극성 단자와 상기 부하(50)의 연결을 제어할 수 있다.
상기 제1 릴레이(31) 및 제2 릴레이(33)는 상기 제어부(40)로부터의 신호에 의해 각각 온오프 제어될 수 있다.
상기 릴레이 진단장치(2)는 제1 측정장치(10) 및 제2 측정장치(20)를 포함할 수 있다.
상기 제1 측정장치(10)는 상기 제1 및 제2 릴레이(31, 33)의 일단과 상기 배터리 팩(1)의 사이에 연결될 수 있다.
상기 제1 측정장치(10)는 상기 배터리 팩(1)과 병렬로 연결될 수 있다. 상기 제1 측정장치(10)의 일단은 상기 배터리 팩(1)의 정극성 단자와 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 제1 측정장치(10)의 타단은 상기 배터리 팩(1)의 부극성 단자와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 측정장치(10)는 정극성 전원라인(PL1)과 상기 부극성 전원라인(PL2) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 측정장치(20)는 상기 제1 및 제2 릴레이(31, 33)의 타단과 상기 부하(50)의 사이에 연결될 수 있다.
상기 제2 측정장치(20)는 상기 부하(50)와 병렬로 연결될 수 있다. 상기 제2 측정장치(20)의 일단은 상기 부하(50)의 일단과 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 제2 측정장치(20)의 타단은 상기 부하(50)의 타단과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 측정장치(20)는 정극성 전원라인(PL1)과 상기 부극성 전원라인(PL2) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 측정장치(10) 및 제2 측정장치(20) 사이에는 제1 스위치(SW1)가 형성될 수 있다. 상기 제1 스위치(SW1)는 상기 제1 측정장치(10) 및 제2 측정장치(20) 사이에 연결되어 전류의 도통을 제어할 수 있다. 상기 제1 스위치(SW1)는 상기 제어부(40)로부터의 신호에 의해 온오프 제어될 수 있다. 상기 제1 스위치(SW1)는 트랜지스터로 구성될 수 있다.
상기 제1 측정장치(10)는 제1 측정부(11), 제1 분압부(13) 및 제2 스위치(SW2)를 포함할 수 있다.
상기 제1 분압부(13)는 상기 정극성 전원라인(PL1) 및 부극성 전원라인(PL2) 사이에 연결될 수 있다. 상기 제1 분압부(13)는 상기 제2 스위치(SW2)를 통해 상기 정극성 전원라인(PL1)과 연결될 수 있다. 상기 제1 분압부(13)는 직렬연결된 다수의 저항으로 구성될 수 있다. 상기 제1 분압부(13)는 직렬연결된 다수의 제1 내지 제3 저항(R1 내지 R3)을 포함할 수 있다.
상기 제1 분압부(13)는 상기 배터리 팩(1) 양단의 전압을 분압하는 역할을 할 수 있다. 상기 제2 저항(R2)은 상기 배터리 팩(1) 양단의 전압을 일정비율로 분압하는 역할을 할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 저항(R1 내지 R3)은 상기 배터리 팩(1) 양단의 전압을 1/100으로 분압하는 역할을 할 수 있다. 상기 제2 저항(R2)에는 상기 배터리 팩(1) 양단 전압의 1/100에 해당하는 전압이 인가될 수 있다. 상기 제2 저항(R2) 양단을 A단이라고 정의할 수 있다.
상기 제1 측정부(11)는 제2 저항(R2) 양단에 병렬로 연결될 수 있다. 상기 제1 측정부(11)는 상기 제2 저항(R2) 양단의 전압을 측정할 수 있다. 상기 제1 측정부(11)는 ADC(Analog to Digital Convertor)를 포함할 수 있다. 상기 제1 측정부(11)는 상기 제2 저항(R2) 양단의 전압을 측정하고, 이를 디지털 값으로 변환하여 상기 제어부(40)로 전달할 수 있다. 상기 제1 측정부(11)는 상기 제어부(40)에 포함될 수도 있다.
상기 배터리 팩(1)의 전압은 상기 제1 분압부(13)에 의해 분압되어 제1 측정부(11)로 공급되므로, 상기 제1 측정부(11)는 상대적으로 저전압을 측정할 수 있다. 따라서, 상기 제1 측정부(11)가 저용량으로 설정될 수 있어 배터리 팩의 릴레이 진단장치의 제조단가를 절감할 수 있다.
상기 제2 스위치(SW2)는 상기 제어부(40)로부터의 온오프 신호에 따라 단락 또는 개방될 수 있다. 상기 제어부(40)는 상기 제2 스위치(SW2)를 릴레이 진단과정이 있을 때만, 단락되도록 제어하여 상기 배터리 팩(1)의 전력 소비를 최소화 할 수 있다.
상기 제2 측정장치(20)는 제2 측정부(21), 제2 분압부(23) 및 제3 스위치(SW3)를 포함할 수 있다.
상기 제2 분압부(23)는 상기 정극성 전원라인(PL1) 및 부극성 전원라인(PL2) 사이에 연결될 수 있다. 상기 제2 분압부(23)는 상기 제3 스위치(SW3)를 통해 상기 부극성 전원라인(PL2)과 연결될 수 있다. 상기 제2 분압부(23)는 직렬연결된 다수의 저항으로 구성될 수 있다. 상기 제2 분압부(23)는 직렬연결된 다수의 제4 내지 제6 저항(R4 내지 R6)을 포함할 수 있다.
상기 제2 분압부(23)는 상기 부하(50) 양단의 전압을 분압하는 역할을 할 수 있다. 상기 제2 분압부(23)는 상기 제1 및 제2 릴레이(31 및 33)를 통해 흐른 상기 배터리 팩(1) 양단의 전압을 분압하는 역할을 할 수 있다. 상기 제5 저항(R5)은 상기 부하(50) 양단의 전압을 일정비율로 분압하는 역할을 할 수 있다. 상기 제4 내지 제6 저항(R4 내지 R6)은 상기 부하(50) 양단의 전압을 1/100으로 분압하는 역할을 할 수 있다. 상기 제5 저항(R5)에는 상기 부하(50) 양단 전압의 1/100에 해당하는 전압이 인가될 수 있다. 상기 제5 저항(R5) 양단을 B단이라고 정의할 수 있다.
상기 제2 측정부(21)는 제5 저항(R5) 양단에 병렬로 연결될 수 있다. 상기 제2 측정부(21)는 상기 제5 저항(R5) 양단의 전압을 측정할 수 있다. 상기 제2 측정부(21)는 ADC(Analog to Digital Convertor)를 포함할 수 있다. 상기 제2 측정부(21)는 상기 제5 저항(R5) 양단의 전압을 측정하고, 이를 디지털 값으로 변환하여 상기 제어부(40)로 전달할 수 있다. 상기 제2 측정부(21)는 상기 제어부(40)에 포함될 수도 있다.
상기 제1 및 제2 릴레이(31, 33)를 통해 흐른 상기 배터리 팩(1)의 전압은 상기 제2 분압부(23)에 의해 분압되어 제2 측정부(21)로 공급되므로, 상기 제2 측정부(21)는 상대적으로 저전압을 측정할 수 있다. 따라서, 상기 제2 측정부(21)가 저용량으로 설정될 수 있어 배터리 팩의 릴레이 진단장치의 제조단가를 절감할 수 있다.
상기 제3 스위치(SW3)는 상기 제어부(40)로부터의 온오프 신호에 따라 단락 또는 개방될 수 있다. 상기 제어부(40)는 상기 제3 스위치(SW3)를 릴레이 진단과정이 있을 때만, 단락되도록 제어하여 상기 배터리 팩(1)의 전력 소비를 최소화 할 수 있다.
상기 제1 스위치(SW1)의 일단은 상기 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2) 사이 노드에 연결될 수 있고, 상기 제1 스위치(SW1)의 타단은 상기 제4 저항(R4) 및 제5 저항(R5)의 사이노드에 연결될 수 있다. 상기 제1 스위치(SW1)에 의해 상기 제1 릴레이(31) 및 제2 릴레이(33)에 대한 크로스 전압을 측정할 수 있다. 비교적 간단한 상기 제1 스위치(SW1)에 의해 상기 릴레이의 불량을 검출할 수 있으므로, 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 2는 실시 예에 따른 릴레이 불량 상태를 검출하기 위한 진리표이고, 도 3은 실시 예의 각 상태에 따른 배터리 팩 진단장치의 연결상태를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 실시 예에 따른 배터리 팩의 릴레이 진단장치는 배터리 팩(1) 양단에서 500V의 전압이 측정된다. 상기 제1 측정부(11) 및 제2 측정부(21)는 1/100로 분압된 배터리 팩(1) 전압을 측정하므로, 0V 내지 5V의 전압을 측정할 수 있다.
실시 예에서는 제어부(40)를 통해, 제2 스위치(SW2)를 단락시킨 상태에서, 상기 제1 및 제2 릴레이(31, 33)를 온오프 제어한 상태에 따라 각각 제1 및 제3 스위치(SW1, SW3)를 순차적으로 온오프 제어하며, 상기 제1 및 제2 릴레이(31, 33)의 불량상태를 검출할 수 있다.
상기 제1 릴레이(31) 및 제2 릴레이(33)가 정상적으로 동작하는 상태에 대해서 설명한다.
상기 제1 릴레이(31) 및 제2 릴레이(33)가 개방되는 경우 도 3a 및 도 3b와 같은 연결관계로 도시될 수 있다.
도 3a와 같이 상기 제2 스위치(SW2)가 단락되는 경우 제2 저항(R2) 양단의 A단에서 5V의 전압이 측정되고, 제3 스위치(SW3)의 단락 또는 개방과 관계없이 상기 제5 저항(R5) 양단의 B단에서는 0V의 전압이 측정된다.
도 3b와 같이 상기 제1 스위치(SW1)가 단락되더라도, 상기 배터리 팩(1)과 상기 제2 분압부(23)는 폐회로를 형성하지 못하므로, 상기 제2 저항(R2) 양단의 A단에서는 0V가 측정된다.
상기 제1 릴레이(31)가 개방되고, 상기 제2 릴레이(33)가 단락되는 경우 도 3c 및 도 3d와 같은 연결관계로 도시될 수 있다.
도 3c와 같이 상기 제2 스위치(SW2)가 단락되는 경우 상기 제2 저항(R2) 양단의 A단에서 5V의 전압이 측정되고, 상기 제3 스위치(SW3)의 단락 또는 개방과 관계없이 상기 제5 저항(R5) 양단의 B단에서는 0V의 전압이 측정된다.
도 3d와 같이 상기 제1 스위치(SW1)가 단락되더라도, 상기 배터리 팩(1)과 상기 제2 분압부(23)는 폐회로를 형성하지 못하므로, 상기 제2 저항(R2) 양단의 A단에서는 0V가 측정된다.
상기 제1 릴레이(31)가 단락되고, 상기 제2 릴레이(33)가 개방되는 경우 도 3e 및 도 3f와 같은 연결관계로 도시될 수 있다.
도 3e와 같이 상기 제2 스위치(SW2)가 단락되는 경우 제2 저항(R2) 양단의 A단에서 5V의 전압이 측정되고, 상기 제3 스위치(SW3)의 단락되더라도 상기 배터리 팩(1)과 제2 분압부(23)는 폐회로를 형성하지 못하므로, 상기 제5 저항(R5) 양단의 B단에서는 0V의 전압이 측정된다.
도 3f와 같이 상기 제1 스위치(SW1)가 단락되는 경우, 상기 배터리 팩(1)은 상기 제4 저항(R4), 제2 저항(R2) 및 제3 저항(R3)과 폐회로를 형성하므로, 상기 제2 저항(R2)의 양단인 A단에는 5V의 전압이 측정된다.
상기 제1 릴레이(31) 및 제2 릴레이(33)가 개방되는 경우 도 3g 및 도 3h와 같은 연결관계로 도시될 수 있다.
도 3g와 같이 상기 제2 스위치(SW2)가 단락되는 경우 상기 제2 저항(R2) 양단인 A단에서 5V의 전압이 측정되고, 상기 제3 스위치(SW3)가 단락되는 경우 상기 제5 저항(R5)의 양단인 B단에서는 5V의 전압이 측정된다.
도 3h와 같이 상기 제1 스위치(SW1)가 단락되는 경우 상기 배터리 팩(1)은 상기 제4 저항(R4), 제2 저항(R2) 및 제3 저항(R3)과 폐회로를 형성하므로, 상기 제2 저항(R2)의 양단인 A단에는 5V의 전압이 측정된다.
상기 제1 릴레이(31) 및 제2 릴레이(33)가 정상적으로 동작하는 상태에서 측정되는 전압을 기준으로 정상적 상태에서의 전압 이외의 전압이 측정되는 경우를 분석하여 제1 및 제2 릴레이(31, 33)의 불량상태를 검출할 수 있다.
상기 제어부(40)에 의해 상기 제1 릴레이(31) 및 제2 릴레이(33)가 개방되도록 제어된 경우, 상기 제1 스위치(SW1)가 단락된 상태에서 제2 저항(R2) 양단인 A단에 5V의 전압이 측정된다면, 상기 제1 릴레이(31)에 단락불량이 발생한 것을 인지할 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 릴레이(31)가 단락되고, 제2 릴레이(32)가 개방된 상태인 도 3f와 같은 회로의 연결관계에 의해 상기 제2 저항(R2) 양단인 A단에 5V의 전압이 측정될 수 있다.
상기 제어부(40)에 의해 상기 제1 릴레이(31)가 개방되고, 상기 제2 릴레이(33)가 단락되도록 제어된 경우, 상기 제1 스위치(SW1)가 단락된 상태에서 제2 저항(R2) 양단인 A단에 5V의 전압이 측정된다면, 상기 제1 릴레이(31)에 단락불량이 발생한 것으로 인지될 수 있다. 또한, 상기 제3 스위치(SW3)가 단락된 상태에서 제5 저항(R5) 양단인 B단에 5V의 전압이 측정된다면, 상기 제1 릴레이(31)에 단락불량이 발생한 것으로 인지될 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 릴레이(31) 및 제2 릴레이(33)가 단락된 상태인 도 3g 및 도 3h와 같은 회로의 연결관계에 의해 상기 제1 스위치(SW1)가 단락되는 경우 제2 저항(R2) 양단인 A단에 5V의 전압이 측정되고, 상기 제2 스위치(SW2)가 단락되는 경우 상기 제2 저항(R2) 양단인 A단에서 5V의 전압이 측정되며, 상기 제3 스위치(SW3)가 단락되는 경우 상기 제5 저항(R5) 양단인 B단에서 5V의 전압이 측정될 수 있다.
상기 제어부(40)에 의해 상기 제1 릴레이(31)가 단락되고, 상기 제2 릴레이(33)가 개방되도록 제어된 경우, 상기 제1 스위치(SW1)가 단락된 상태에서 상기 제2 저항(R2)의 양단인 A단에 0V가 측정된다면, 상기 제1 릴레이(31)에 개방불량이 발생한 것으로 인지될 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 릴레이(31) 및 제2 릴레이(33)가 개방된 상태인 도 3b와 같은 회로의 연결관계에 의해 상기 제1 스위치(SW1)가 단락되더라도, 제2 저항(R2)의 양단인 A단에는 0V가 측정될 수 있다.
상기 제어부(40)에 의해 상기 제1 릴레이(31)가 단락되고, 상기 제2 릴레이(33)가 개방되도록 제어된 경우, 상기 제3 스위치(SW1)가 단락된 상태에서 상기 제5 저항(R5)의 양단인 B단에 5V가 측정된다면, 상기 제2 릴레이(33)에 단락불량이 발생한 것으로 인지될 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 릴레이(31) 및 제2 릴레이(33)가 개방된 상태인 도 3g와 같은 회로의 연결관계에 의해 상기 제3 스위치(SW3)가 단락되는 경우 상기 제5 저항 양단인 B단에서 5V의 전압이 측정될 수 있다.
상기 제어부(40)에 의해 상기 제1 릴레이(31) 및 제2 릴레이(33)가 단락되도록 제어된 경우, 상기 제1 스위치(SW1)가 단락된 상태에서 A단에 0V의 전압이 측정되고, 상기 제3 스위치(SW3)가 단락된 상태에서 B단에 0V의 전압이 측정되는 경우 상기 제1 릴레이(31)에 개방불량이 발생한 것으로 인지될 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 릴레이(31)가 개방되고, 상기 제2 릴레이(33)가 단락된 상태인 도 3c 및 도 3d와 같은 회로의 연결관계에 의해 상기 제1 스위치(SW1)가 단락되더라도 A단에는 0V가 측정되고, 상기 제3 스위치(SW3)가 단락되더라도 B단에는 0V가 측정될 수 있다.
상기 제어부(40)에 의해 상기 제1 릴레이(31) 및 제2 릴레이(33)가 단락되도록 제어된 경우, 상기 제3 스위치(SW3)가 단락된 상태에서 B단에 0V의 전압이 측정되는 경우 상기 제2 릴레이(33)에 개방불량이 발생한 것으로 인지할 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 릴레이(31)가 단락되고, 상기 제2 릴레이(33)가 개방된 상태인 도 3e 및 도 3f와 같은 회로의 연결관계에 의해 상기 제3 스위치(SW3)가 단락되더라도 B단에는 0V가 측정될 수 있다.
상기 제어부(40)에 의한 상기 제1 릴레이(31) 및 제2 릴레이(33)의 단락 또는 개방에 관계없이, 상기 제1 릴레이(31) 및 제2 릴레이(33) 모두 개방불량이 발생한 경우에는 도 3a 및 도 3b와 같은 연결관계에 의해 상기 제1 스위치(SW1)가 단락되더라도 A단에는 0V가 측정되고, 상기 제3 스위치(SW3)가 단락되더라도 B단에는 0V가 측정될 수 있다.
상기 제어부(40)에 의한 상기 제1 릴레이(31) 및 제2 릴레이(33)의 단락 또는 개방에 관계없이, 상기 제1 릴레이(31) 및 제2 릴레이(33) 모두 단락불량이 발생한 경우에는 도 3g 및 도 3h와 같은 연결관계에 의해 상기 제1 스위치(SW1)가 단락되는 경우 A단에 5V의 전압이 측정되고, 상기 제2 스위치(SW2)가 단락되는 경우 A단에 5V의 전압이 측정되며, 상기 제3 스위치(SW3)가 단락되는 경우 B단에 5V의 전압이 측정될 수 있다.
상기와 같은 간단한 스위치구동에 의해 상기 제1 릴레이(31) 및 제2 릴레이(33)의 불량 상태를 검출할 수 있어, 릴레이 불량에 의한 상기 배터리 팩(1)의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 상기와 같은 간단한 회로를 이용하여 릴레이 불량을 검출할 수 있어 제조비용 절감의 효과가 있다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 배터리 팩의 릴레이 진단장치를 나타낸 도면이다.
다른 실시예에 따른 배터리 팩의 릴레이 진단장치는 도 1과 비교하여, 스위치가 추가되는 것 이외에는 동일하다. 따라서, 도 4를 설명함에 있어, 도 1과 공통되는 구성에 대해서는 동일한 도면 번호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다.
도 4를 참조하면, 다른 실시 예에 따른 배터리 제어 시스템은 릴레이 진단장치(2) 및 제어부(40)를 포함할 수 있다.
상기 릴레이 진단장치(2)는 배터리 팩(1) 및 부하(50) 사이에 위치할 수 있다.
상기 배터리 팩(1)은 상기 부하(50)와 정극성 전원라인(PL1) 및 부극성 전원라인(PL2)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 릴레이 진단장치(2)는 제1 측정장치(10) 및 제2 측정장치(20) 를 포함할 수 있다.
상기 제1 측정장치(10)는 제1 측정부(11), 제1 분압부(13), 제2 스위치(SW2) 및 제4 스위치(SW4)를 포함할 수 있다.
상기 제1 분압부(13)는 상기 제2 스위치(SW2)를 통해 상기 정극성 전원라인(PL1)과 연결될 수 있다. 상기 제1 분압부(13)는 상기 제4 스위치(SW4)를 통해 상기 부극성 전원라인(PL2)과 연결될 수 있다.
상기 제4 스위치(SW4)는 상기 제어부(40)에 의해 온오프 제어될 수 있다. 상기 제4 스위치(SW4)는 상기 제2 스위치(SW2)와 동일하게 동작할 수 있다.
상기 제4 스위치(SW4)를 상기 부극성 전원라인(PL2)과 제1 분압부(13) 사이에 형성하여, 측정과정이 진행되지 않을 때, 상기 배터리 팩(1)의 부극성 단자와 상기 제1 분압부(13)를 전기적으로 분리하여, 상기 배터리 팩(1)의 전력소비를 줄이고, 상기 배터리 팩(1)으로부터의 고전압에 의해 상기 제1 측정장치(10)의 구성이 파손되는 것을 방지한다.
상기 제2 측정장치(20)는 제2 측정부(21), 제2 분압부(23), 제3 스위치(SW3) 및 제5 스위치(SW5)를 포함할 수 있다.
상기 제2 분압부(23)는 상기 제3 스위치(SW3)를 통해 상기 부극성 전원라인(PL2)과 연결될 수 있다. 상기 제2 분압부(23)는 상기 제5 스위치(SW5)를 통해 상기 정극성 전원라인(PL1)과 연결될 수 있다.
상기 제5 스위치(SW5)는 상기 제어부(40)에 의해 온오프 제어될 수 있다. 상기 제5 스위치(SW5)는 상기 제3 스위치(SW3)와 동일하게 동작할 수 있다.
상기 제5 스위치(SW5)를 상기 정극성 전원라인(PL1)과 제2 분압부(23) 사이에 형성하여, 측정과정이 진행되지 않을 때, 상기 배터리 팩(1)의 정극성 단자와 상기 제2 분압부(23)를 전기적으로 분리하여, 상기 배터리 팩(1)의 전력소비를 줄이고, 상기 배터리 팩(1)으로부터의 고전압에 의해 상기 제1 측정장치(10)의 구성이 파손되는 것을 방지한다.
1: 배터리 팩 10: 제1 측정장치
11: 제1 측정부 13: 제1 분압부
20: 제2 측정장치 21: 제2 측정부
23: 제2 분압부 31: 제1 릴레이
33: 제2 릴레이 40: 제어부

Claims (10)

  1. 제어부;
    배터리 팩과 부하 사이의 정극성 전원라인과 부극성 전원라인에 각각 배치된 제1릴레이 및 제2릴레이;
    상기 배터리 팩과 상기 부하 사이에 위치하며 제1측정부, 제1분압부, 제2스위치를 포함하며 상기 정극성 전원라인 및 상기 부극성 전원라인 사이에 전기적으로 연결되는 제1측정장치와 상기 배터리 팩과 상기 부하 사이에 위치하며 제2측정부, 제2분압부, 제3스위치를 포함하며 상기 정극성 전원라인 및 상기 부극성 전원라인 사이에 전기적으로 연결되는 제2측정장치를 포함하는 릴레이 진단장치; 및
    상기 제1측정장치와 상기 제2측정장치 사이에 배치된 제1스위치를 포함하며,
    상기 제1측정장치는 상기 제1릴레이 및 상기 제2릴레이의 일단과 상기 배터리 팩 사이에 연결되고,
    상기 제1분압부는 상기 제2스위치를 통해 상기 정극성 전원라인과 연결되고 제1저항 내지 제3저항이 직렬 연결되어 상기 배터리 팩의 전압을 분압하고,
    상기 제1측정부는 상기 제2저항 양단의 전압을 측정하여 상기 제어부에 전달하며,
    상기 제2스위치는 상기 제어부로부터의 온오프 신호에 따라 단락 또는 개방되며,
    상기 제2측정장치는 상기 제1릴레이 및 상기 제2릴레이의 타단과 상기 부하 사이에 연결되며,
    상기 제2분압부는 상기 제3스위치를 통해 상기 부극성 전원라인과 연결되고 제4저항 내지 제6저항이 직렬 연결되어 상기 제1릴레이 및 상기 제2릴레이를 통해 흐른 상기 배터리 팩 양단의 전압을 분압하며,
    상기 제2측정부는 상기 제5저항 양단의 전압을 측정하여 상기 제어부에 전달하며,
    상기 제2스위치는 상기 제어부로부터의 온오프 신호에 따라 단락 또는 개방되며,
    상기 제1스위치의 일단은 상기 제1저항 및 상기 제2저항 사이 노드에 연결되고 상기 제1스위치의 타단은 상기 제4저항 및 상기 제5저항 사이 노드에 연결되며,
    상기 제1스위치는 상기 제어부의 신호에 의해 온오프가 제어되는 배터리 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2스위치를 단락시킨 상태에서 상기 제1릴레이 및 상기 제2릴레이의 온오프를 제어한 상태에 따라 각각 상기 제1스위치 및 상기 제3스위치의 온오프를 순차적으로 제어하는 배터리 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1측정부는 배터리 팩 전압의 1/100의 전압을 인가받는 배터리 제어 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1측정장치는 제4스위치를 포함하고,
    상기 제1분압부는 상기 제4스위치를 통해 상기 부극성 전원라인과 연결되며,
    상기 제어부는 상기 제4스위치의 온오프를 제어하는 배터리 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2측정장치는 제5스위치를 포함하고,
    상기 제2분압부는 상기 제5스위치를 통해 상기 정극성 전원라인과 연결되며,
    상기 제어부는 상기 제5스위치의 온오프를 제어하는 배터리 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1스위치는 상기 배터리 팩의 정극성 단자와 상기 부하의 부극성 단자 사이를 연결하는 배터리 제어 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1측정장치 및 상기 제2측정장치에 의해 측정된 전압을 통해 상기 제1릴레이 및 상기 제2릴레이의 불량 여부를 판단하는 배터리 제어 시스템.
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