KR102410465B1 - 배터리 시스템 고장 진단 장치 - Google Patents

배터리 시스템 고장 진단 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 시스템 고장 진단 장치에 관한 것으로 구체적으로는 배터리 시스템의 메인 릴레이의 입출력 전압을 측정하여 각 지점의 전압값 기준에 따라 메인 릴레이 및 프리차지 릴레이의 고장을 진단하는 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 시스템 고장 진단 장치는 배터리의 (+)단자 전압을 부하의 (+)단자에 스위칭하는 제1메인 릴레이의 일측과 타측 사이에 순차로 직렬 연결된 제1저항, 제1스위치, 제2저항과, 배터리의 (-)단자 전압을 부하의 (-)단자에 스위칭하는 제2메인 릴레이의 일측과 타측 사이에 순차로 직렬 연결된 제3저항, 제2스위치, 제4저항과, 상기 제1메인 릴레이의 일측과 접지 사이에 순차로 직렬 연결된 제5저항, 제3스위치, 제6저항과, 상기 제2메인 릴레이의 일측과 접지 사이에 순차로 직렬 연결된 제8저항, 제4스위치, 제7저항과, 상기 제1메인 릴레이의 타측과 접지 사이에 순차로 직렬 연결된 제9저항, 제5스위치, 제10저항과, 상기 제1메인 릴레이의 타측과 접지 사이에 순차로 직렬 연결된 제12저항, 제6스위치, 제11저항과, 상기 제1메인 및 제2메인 릴레이, 상기 제1스위치 내지 제6스위치의 ON/OFF를 제어하는 제어부와, 상기 제3스위치와 상기 제6저항의 중간점(지점 A), 상기 제5스위치와 상기 제10저항의 중간점(지점 A'), 상기 제4스위치와 상기 제8저항의 중간점(지점 B), 상기 제6스위치와 상기 제12저항의 중간점(지점 B')의 전압을 측정하는 측정부 및 상기 측정부에서 측정된 상기 지점 A, A', B, B'의 전압을 기설정된 기준값과 비교하여 고장을 판단하는 판단부를 포함한다.

Description

배터리 시스템 고장 진단 장치{DEVICE FOR FAULT DETECTION OF BATTERY SYSTEM}
본 발명은 배터리 시스템 고장 진단 장치에 관한 것으로 구체적으로는 배터리 시스템의 메인 릴레이의 입출력 전압을 측정하여 각 지점의 전압값 기준에 따라 메인 릴레이 및 프리차지 릴레이의 고장을 진단하는 장치에 관한 것이다.
친환경 차량 또는 전기자동차는 엔진뿐만 아니라 모터 구동원을 보조 동력원으로 채택하여, 배기가스 저감 및 연비 향상을 도모할 수 있는 미래형 차량을 말하며, 궁극적으로 연비 성능을 높여 고효율의 차량을 구현하고, 배기 성능을 개선하여 친환경 차량을 구현하는데 주된 목적이 있는 차량이다.
이러한 친환경 차량 또는 전기자동차의 동력전달은 엔진, 모터, 자동변속기가 일축상에 직결되어 있고, 상기 엔진 및 모터 간에는 클러치가 배열되어 이루어질 수 있다.
그리고, 이들의 동작을 위한 구성으로서 고전압 배터리가 인버터를 통해 상기 모터와 충방전 가능하게 연결되어 있다.
이러한 고전압 배터리와 모터 등의 부하 사이에 위치하여 그 연결을 담당하는 장치로 릴레이, 저항 등의 소자를 포함하는 배터리 시스템이 적용된다.
이러한 친환경 차량 또는 전기자동차에 적용되는 배터리 시스템으로는 파워 릴레이 어셈블리(PRA : Power Relay Assembly), 전원 분배 장치(PDU : Power Distribution Unit), 배터리 차단 장치(BDU : Battery Disconnect Unit) 등이 있다.
이러한 배터리 시스템은 부하로의 전력 공급과 차단을 위해서 기계식 릴레이가 사용되는데, 이러한 기계식 릴레이는 사용 중 접점부가 서로 융착되어 회로에 고전압이 흐를 수 있다.
또한, 기계식 릴레이의 접점부가 오픈(open)된 상태로 동작하지 않아 부하로의 전력 공급이 불가능하게 될 수도 있다.
따라서, 모터에 정상적으로 전력을 공급하고 차단하기 위해 배터리 시스템의 각 릴레이의 고장 여부를 진단할 수 있는 장치가 요구된다.
한국등록특허 제10-1521985호 한국공개특허 제10-2010-0040819호
이에 본 발명은 배터리 시스템의 메인 릴레이의 입출력 전압을 측정하여 각 지점의 전압값 기준에 따라 메인 릴레이의 고장을 진단할 수 있는 배터리 시스템 고장 진단 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 시스템 고장 진단 장치는 배터리 (+)단자와 부하 (+)단자 사이의 제1메인 릴레이의 일측과 타측 사이에 상기 제1메인 릴레이와 병렬로, 직렬연결된 제1저항, 제1스위치, 제2저항과, 배터리 (-)단자와 부하의 (-)단자 사이의 제2메인 릴레이의 일측과 타측 사이에 상기 제2메인 릴레이와 병렬로, 직렬연결된 제3저항, 제2스위치, 제4저항과, 상기 제1메인 릴레이의 일측과 접지 사이에 순차로 직렬 연결된 제5저항, 제3스위치, 제6저항과, 상기 제2메인 릴레이의 일측과 접지 사이에 순차로 직렬 연결된 제8저항, 제4스위치, 제7저항과, 상기 제1메인 릴레이의 타측과 접지 사이에 순차로 직렬 연결된 제9저항, 제5스위치, 제10저항과, 상기 제2메인 릴레이의 타측과 접지 사이에 순차로 직렬 연결된 제12저항, 제6스위치, 제11저항과, 상기 제1메인 및 제2메인 릴레이, 상기 제1스위치 내지 제6스위치의 ON/OFF를 제어하는 제어부와, 상기 제3스위치와 상기 제6저항의 중간점(지점 A), 상기 제5스위치와 상기 제10저항의 중간점(지점 A'), 상기 제4스위치와 상기 제8저항의 중간점(지점 B), 상기 제6스위치와 상기 제12저항의 중간점(지점 B')의 전압을 측정하는 측정부와 상기 측정부에서 측정된 상기 지점 A, A', B, B'의 전압을 기설정된 기준값과 비교하여 상기 제1메인 릴레이 및 제2메인 릴레이의 고장여부를 판단하는 판단부를 포함한다.
본 발명에서 상기 제어부가 상기 제2스위치를 ON시키면, 상기 측정부가 상기 지점 A의 전압을 측정하고, 상기 제어부가 상기 제4스위치를 ON시키면, 상기 측정부가 상기 지점 B의 전압을 측정하고, 상기 제어부가 상기 제1스위치 및 상기 제5스위치를 ON시키면, 상기 측정부가 상기 지점 A'의 전압을 측정하고, 상기 제어부가 상기 제2스위치 및 상기 제6스위치를 ON시키면, 상기 측정부가 상기 지점 B'의 전압을 측정한다.
본 발명에서 상기 제6저항, 제8저항, 제10저항, 제12저항의 저항값은 aR이고, 상기 제1저항, 제2저항, 제3저항, 제4저항의 저항값은 bR이고, 상기 제5저항, 제9저항, 제7저항, 제11저항의 저항값은 cR이며, b와 c는 a보다 큰 값을 가진다.
본 발명에서 상기 제어부가 상기 제1메인 및 제2메인 릴레이를 모두 OFF한 상태에서, 상기 판단부는 상기 측정부를 통해 측정된 상기 지점 A와 B의 전압값이 동일하고, 상기 지점 A'전압이 상기 지점 A전압의 (a+b)/(a+b+2c)전압인 제1조건을 만족하고, 상기 제1조건을 만족하는 상태에서 상기 지점 B'전압이 상기 지점 B전압의 (a+b)/(a+b+2c)전압인 제2조건을 만족하면 정상으로 판단하여 상기 제어부를 통해 상기 제2메인 릴레이를 ON시킨다.
본 발명에서 상기 제1조건 또는 제2조건을 만족하지 못한 상태에서, 상기 판단부는 상기 측정부를 통해 측정된 상기 지점 A의 전압이 상기 지점 A'의 전압과 같은 제3조건을 만족하면 상기 제1메인 릴레이를 접점 융착으로 판단하고, 상기 제3조건을 만족하지 못한 상태에서 상기 지점 B의 전압이 상기 지점 B'의 전압과 같은 제4조건을 만족하면 상기 제2메인 릴레이를 접점 융착으로 판단하고, 상기 제4조건을 만족하지 못한 상태에서 상기 지점 A의 전압 또는 상기 지점 B의 전압이 OV인 제5조건을 만족하면 절연불량으로 판단한다.
본 발명에서 상기 제어부가 상기 제2메인 릴레이를 ON시키고, 상기 제1메인 릴레이는 OFF한 상태에서, 상기 판단부는, 상기 측정부를 통해 측정된 상기 지점 B의 전압과 상기 지점 B'의 전압이 같은 제6조건을 만족하면 정상으로 판단하여 상기 제어부를 통해 상기 제1메인 릴레이를 ON시키고, 상기 제6조건을 만족하지 못한 상태에서, 상기 지점 B'의 전압이 상기 지점 B의 전압의 (a+b)/(a+b+2c)전압인 제7조건을 만족하면 제2메인 릴레이를 접점 오픈으로 판단하고, 상기 제7조건을 만족하지 못한 상태에서, 상기 지점 B의 전압 또는 상기 지점 B'의 전압이 0V인 제8조건을 만족하면 절연불량으로 판단한다.
본 발명에서 상기 제어부가 상기 제1메인 및 제2메인 릴레이를 ON시킨 상태에서, 상기 판단부는, 상기 측정부를 통해 측정된 상기 지점 A의 전압과 상기 지점 A'의 전압이 같은 제9조건을 만족하면 정상으로 판단하고, 상기 제9조건을 만족하지 못한 상태에서, 상기 지점 A'의 전압이 상기 지점 A의 전압의 (a+b)/(a+b+2c)전압인 제10조건을 만족하면 제1메인 릴레이를 접점 오픈으로 판단하고, 상기 제10조건을 만족하지 못한 상태에서, 상기 지점 A의 전압 또는 상기 지점 A'의 전압이 0V인 제11조건을 만족하면 절연불량으로 판단한다.
본 발명에 따르면 하이브리드 배터리 시스템 고장 진단 장치는 저항 및 스위치를 제어하여 각 지점의 전압을 검출하는 것 만으로 메인 릴레이인 기계식 릴레이의 접점 융착 또는 오픈 또는 절연상태 불량을 검출할 수 있어 릴레이 불량에 따른 차량 손상 또는 이상 동작을 방지하고 고장에 대한 대처가 용이하도록 해준다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 시스템 고장 진단 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 시스템 고장 진단 장치의 저항값이 적용된 회로의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 시스템 고장 진단 과정을 나타낸 흐름도이다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 시스템 고장 진단 장치의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 시스템 고장 진단 장치(110)는 배터리(10)와 부하(20)사이의 전원을 스위칭하기 위한 제1메인 릴레이(110), 제2메인 릴레이(120)를 포함하고, 제1메인 릴레이(110)와 제2메인 릴레이(120)의 배터리측과 부하측의 전압을 선택적으로 측정하기 위해 구비된 제1저항(R1) 내지 제12저항(R12) 및 제1스위치(SW1) 내지 제6스위치(SW6)를 포함한다.
또한, 배터리 시스템 고장 진단 장치(110)는 진단을 위해 제1메인 및 제2메인 릴레이(110), 120)와 제1스위치(SW1) 내지 제6스위치(SW6)를 제어하는 제어부(130)와, 배터리 시스템 고장 진단 장치(110) 회로 각 지점의 전압을 측정하는 측정부(140) 및 측정부(140)에서 측정된 각 지점의 전압을 기설정된 기준값과 비교하여 제1메인 및 제2메인 릴레이(110, 120)의 고장을 판단하는 판단부(150)를 포함한다.
제1메인 릴레이(110)는 배터리(10)의 (+)단자와 부하(20)의 (+)단자의 사이에 직렬로 연결되며, 제2메인 릴레이(120)는 배터리(10)의 (-)단자와 부하(20)의(-)단자 사이에 직렬로 연결된다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 배터리(10)는 수백V급의 직류 전압을 출력하는 고전압 배터리가 적용되며, 이에 따라 상기 제1 및 제2메인 릴레이(110, 120) 역시 고전압 스위칭을 위한 고전압 릴레이들로 구성된다.
제1메인 릴레이(110)의 일측과 제1메인 릴레이(110)의 타측 사이에는 제1저항(R1), 제1스위치(SW1), 제2저항(R2)이 순서대로 직렬연결 된다.
이러한 제1저항(R1), 제1스위치(SW1), 제2저항(R2)의 구성은 제1메인 릴레이(110)의 오픈 상태를 확인하기 위한 구성이다. 제1메인 릴레이(110)가 OFF되어 있을때, 접점은 오픈되어 있어야 하며, 따라서 배터리 전류는 제1메인 릴레이(110)의 접점이 아닌 제1저항(R1), 제1스위치(SW1), 제2저항(R2)의 구성을 통해 흘러야 하며 저항값에 의해 전압이 분배되어 측정되는 값을 통해 제1메인 릴레이(110) 접점의 정상 여부를 판단할 수 있다.
제2메인 릴레이(120)의 일측과 제2메인 릴레이(120)의 타측 사이에 직렬로 연결되어 있는 제3저항(R3), 제2스위치(SW2), 제4저항(R4)의 구성 역시 위의 제1저항(R1), 제1스위치(SW1), 제2저항(R2)과 동일한 기능을 수행하며, 제2메인 릴레이(120)의 접점을 진달할 수 있도록 하는 구성이다.
다음으로, 제1메인 릴레이(110) 일측과 제2메인 릴레이(120) 일측 사이에는 순서대로 제5저항(R5), 제3스위치(SW3), 제6저항(R6), 제8저항(R8), 제4스위치(SW4), 제7저항(R7)이 직렬로 연결되어 있다.
제6저항(R6)과 제8저항(R8)의 중간점은 접지와 연결되어 있어 각각 흐르는 전류를 접지로 흘려주게 된다.
이러한 구성은 배터리(10) 전압을 모니터링 하기 위한 구성이다.
저항값을 조정하고 배터리(10) 전압값을 알고 있다면 전압분배에 의해 정상적으로 측정될 전압값을 알 수 있게 된다.
제1메인 릴레이(110)의 타측과 제2메인 릴레이(120)의 타측 사이에 직렬로 연결된 제9저항(R9), 제5스위치(SW5), 제10저항(R10), 제12저항(R12), 제6스위치(SW6), 제11저항(R11)의 구성은 부하(20) 전압을 모니터링 하기 위한 구성이다.
제10저항(R10)과 제12저항(R12)의 중간점이 접지와 연결되어 있어, 저항값 조정을 통해 전압분배되어 측정되는 값을 통해 부하(20)측으로 공급되는 전원의 정상 여부를 판단할 수 있다.
이러한 회로구성에서 배터리 시스템의 진단을 위해 전압을 측정해야 할 지점은 모두 4곳으로, 지점 A는 제3스위치(SW3)와 제6저항(R6)의 중간점으로 배터리(10)의 (+)단자 전압을 측정하기 위한 지점이다.
지점 A'는 제5스위치(SW)와 제10저항(R10)의 중간점으로 부하(20)측의 (+)단 전압을 측정하기 위한 지점이다.
지점 B는 제4스위치(SW4)와 제8저항(R8)의 중간점으로 배터리(10)의 (-)단자 전압을 측정하기 위한 지점이며, 지점 B'는 제6스위치(SW6)와 제12저항(R12)의 중간점으로 부하(20)측의 (-)단 전압을 측정하기 위한 지점이다.
이러한 지점 A, A', B, B'의 전압은 측정부(140)가 측정하게 되며, 측정부(140)는 지점 A, A', B, B'의 전압을 측정하기 위한 측정 회로를 각각 별도로 구비하며, 전압을 측정하는 수단으로는 기 공지된 각종 전압 측정 수단을 적용할 수 있으며, 어느 하나의 측정 수단으로 한정하지 않는다.
한편, 각 지점의 전압을 측정할 때, 제1스위치(SW1) 내지 제6스위치(SW6)를 제어하기 위한 구성은 제어부(130)이며, 제어부(130)는, 지점 A의 전압을 측정할 때 제3스위치(SW3)를 ON시키고, 지점 B의 전압을 측정할 때 제4스위치(SW4)를 ON시키고, 지점 A'의 전압을 측정할 때 제1스위치(SW1) 및 제5스위치(SW5)를 ON시키며, 지점 B'의 전압을 측정할 때 제2스위치(SW2) 및 제6스위치(SW6)를 ON시킨다.
제어부(130)는 각각의 전압을 측정할 때에만 상기 스위치들을 제어하고, 배터리 시스템의 정상 동작시에는 상기 스위치들을 OFF시켜, 진단 회로에 적용된 저항성분들이 배터리 시스템 회로에 영향을 미치치 않도록 한다.
또한, 진단 회로에 적용되는 제1저항(R1) 내지 제12저항(R12)의 값을 메가 옴 이상의 큰 저항값을 가지는 저항들로 구성하여, 충분히 전류를 제한하는 상태에서 진단을 수행할 수 있도록 한다.
저항값의 예시는 도 2에 나타내었다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 시스템 고장 진단 장치의 저항값이 적용된 회로의 예시도이다.
도 2를 참조하면, 상기 제6저항, 제8저항, 제10저항, 제12저항의 저항값은 aR이고, 상기 제1저항, 제2저항, 제3저항, 제4저항의 저항값은 bR이고, 상기 제5저항, 제9저항, 제7저항, 제11저항의 저항값은 cR임을 알 수 있다.
aR은 ㏀ 값을 가지는 저항값으로 선정되는 것이 바람직하며, bR과 cR은 ㏁단위의 값을 가지는 저항값으로 선정하여 지점 A, A',B, B'지점의 전압을 측정할 때, 고전압을 저전압으로 낮추어 측정할 수 있도록 하며,
이러한 저항값을 적용하면 제1메인 릴레이(110)와 제2메인 릴레이(120)의 ON/OFF 조건에 따른 전압값은 표 1과 같이 나타낼 수 있다.
조건 지점 A 지점 A' 지점 B 지점 B'
대기 상태
제1메인 릴레이 OFF
제2메인 릴레이 OFF		 V1 (a+b)/(a+b+2c)×V1 V1 (a+b)/(a+b+2c)×V1
-) 릴레이 동작
제1메인 릴레이 OFF
제2메인 릴레이 ON		 V2 (a+b)/(a+b+2c)×V2 V3 V3
+) 릴레이 동작
제1메인 릴레이 ON
제2메인 릴레이 ON		 V1 V1 V1 V1
먼저 제1메인 릴레이(110)와 제2메인 릴레이(120)가 모두 OFF인 경우, 지점 A의 전압과 지점 B의 전압은 같은 전압값인 V1이 측정된다.
지점 A'의 경우, 저항값이 bR인 제5저항(R5) 및 aR인 제6저항(R6)이 저항값이 각각 cR인 제1저항(R1) 및 제2저항(R2), 저항값이 bR인 제9저항(R9) 및 aR인 제10저항(R10)과 병렬로 연결된 상태이므로, 전압값은 계산식에 따라 지점 A 전압이 V1일 때, (a+b)/(a+b+2c)×V1 으로 측정된다.
지점 B'의 경우도, A'와 마찬가지로, 저항값에 의해 전압값은 B의 (a+b)/(a+b+2c)값으로 측정된다.
다음으로, 제2메인 릴레이(120)만 ON 되는 경우, 제3저항(R3) 및 제4저항(R4)과 병렬로 연결된 제2메인 릴레이(120)의 접점이 연결되어 SHORT 상태가 되므로 이에 따른 전압 분배에 의해 지점 A와 지점 B의 전압값은 각각 다르게 V2와 V3로 측정된다.
그러나 지점 A'의 전압은 제1메인 릴레이(110)가 여전히 OFF된 상태이므로, 저항값에 따라 지점 A의 전압값이 V2의 (a+b)/(a+b+2c)값으로 측정되며, 지점 B'의 전압은 제2메인 릴레이(120)의 ON동작으로 지점 B와 동일한 V3으로 측정되게 된다.
마지막으로 제1메인 릴레이(110)와 제2메인 릴레이(120)가 모두 ON되는 경우, 제1저항(R1) 내지 제4저항(R4)의 영향이 사라지게 되어, 지점 A, A', B, B'의 전압값은 모두 V1으로 동일하게 측정된다.
이러한 각 릴레이 동작 조건에 따른 기준전압에 따라 판단부(150)가 측정부(140)에서 측정된 지점 A, A', B, B'의 전압을 비교하여 각 릴레이의 고장 여부를 판단한다.
이러한 판단부(150)에 의한 배터리 시스템 고장 진단 과정을 도 3에 자세하게 나타내었다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 시스템 고장 진단 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 3에서 저항값은 도2의 실시예에 나타난 값을 참조하여 계산하였다.
도 3을 참조하면, 먼저 판단부(150)는 제1 및 제2메인 릴레이(110, 120)가 모두 OFF인 상태(S101)에서, 측정부(140)를 통해 측정된 지점 A와 B의 전압 절대값이 동일하고, 지점 A'전압이 지점 A전압의 (a+b)/(a+b+2c)값인지를 확인하는 제1조건 확인 단계(S101)단계와 제1조건을 만족하는 상태에서 지점 B'전압이 지점 B전압의 (a+b)/(a+b+2c)값인지를 확인하는 제2조건 확인 단계(S103)를 진행한다.
만약 제2조건을 만족하면, 판단부(150)는 모든 릴레이가 OFF 된 상태에서 제1메인 릴레이(110)와 제2메인 릴레이(120)가 정상인 것으로 판단하여, 제어부(130)를 통해 제2메인 릴레이(12)가 ON되도록 한다(S104).
만약 제1조건이나 제2조건을 만족하지 못하면, 판단부(150)는 지점 A와 지점 A'의 전압이 같은지 확인하는 제3조건 확인 단계(S105)를 수행한다.
만약 제3조건을 만족한다면, 이는 OFF 상태인 제1메인 릴레이(110)의 접점이 붙어 있어 일측과 타측의 전압이 같은 상황이 되는 것이므로, 판단부(150)는 제1메인 릴레이(110)에 접점 융착이 발생한 것으로 판단한다(S106).
이러한 불량이 발생하면 사용자는 진단을 멈추고 제1메인 릴레이(110)의 상태를 정밀하게 검사하거나 교체하는 조치를 취할 수 있다.
만약 S105 단계에서 제3조건을 만족하지 못했다면 판단부(150)는 지점 B의 전압이 지점 B'의 전압과 같은지 확인하는 제4조건 확인 단계(S107)를 수행한다.
만약 제4조건을 만족한다면, 이는 OFF 상태인 제2메인 릴레이(120)의 접점이 붙어 있어 일측과 타측의 전압이 같은 상황이 되는 것이므로, 판단부(150)는 제2메인 릴레이(120)에 접점 융착이 발생한 것으로 판단하여 조치를 취하도록 한다(S108).
제4조건 역시 만족하지 못하면, 지점 A의 전압 또는 지점 B의 전압이 OV인 제5조건을 만족하는지 확인하는 제5조건 확인 단계(S109)를 수행한다.
만약 제5조건을 만족한다면, 제1메인 릴레이(110) 및 제2메인 릴레이(120)의 일측에 절연이 불량인 것으로 판단(S110)하고 회로 어딘가에서 접지와의 short가 발생하지 않았는지 확인하여 조치를 취하도록 한다.
S103단계에서 만약 제2조건을 만족하여 제2메인 릴레이(110)가 정상적으로 ON되었다면(S104), 다음으로 판단부(150)는 지점 B의 전압과 지점 B'의 전압이 같은지를 확인하는 제6조건 확인 단계(S111)를 수행한다.
만약 제6조건을 만족한다면, 제2메인 릴레이(110)의 일측과 타측에 동일한 전압이 측정되는 것으로 제2메인 릴레이(110)의 접점이 정상적으로 동작했다는 것을 의미한다.
따라서 판단부(150)는 제6조건을 만족하면 정상으로 판단하고 제어부(130)가 제1메인 릴레이(110)를 ON시키도록 한다(S112).
만약 제6조건을 만족하지 못했다면, 판단부(150)는 지점 B'의 전압이 지점 B의 전압의 (a+b)/(a+b+2c)값이 되는지 확인하는 제7조건 확인 단계(S113)를 수행한다.
지점 B'의 전압이 지점 B와 같이 않고 그 절반 수준의 값이 측정된다면 이는 제2메인 릴레이(120)가 OFF된 상태와 동일한 상태가 된다.
즉, 제2메인 릴레이(120)를 ON시켰음에도 그 접점이 오픈되어 있는 상태이므로 제2메인 릴레이(120)의 접점 오픈으로 판단하고 조치를 취하도록 한다(S114).
만약 제7조건도 만족하지 못했다면, 판단부(150)는 지점 B 또는 지점 B'의 전압이 0V인지 확인하는 제8조건 확인 단계(S115)를 수행한다.
만약 제8조건을 만족한다면, 제2메인 릴레이(120)의 일측 또는 타측에 short가 발생한 것이므로 판단부(150)는 절연불량으로 판단(S116)하고 사용자가 회로의 절연 상태를 확인할 수 있도록 한다.
S111 단계에서 제6조건을 만족하여 정상적으로 제1메인 릴레이(110)가 ON되었다면(S112), 판단부(150)는 지점 A의 전압이 지점 A'의 전압과 동일한지 확인하는 제9조건 확인 단계(S117)를 수행한다.
만약 동일하다면 제1메인 릴레이(110)가 정상적으로 동작하여 일측과 타측의 전압이 동일한 것이므로 배터리 시스템 진단을 종료하고 정상적인 차량의 전압 공급 동작을 수행하면 된다(S118).
그러나 만약 제9조건을 만족하지 못한다면, 판단부(150)는 지점 A'의 전압이 지점 A전압의 (a+b)/(a+b+2c)값을 가지는지 확인하는 제10조건 확인 단계(S119)를 수행한다.
지점 A' 전압이 지점 A 전압과 같지 않고 그 절반 수준이라는 것은 제1메인 릴레이(110)의 접점이 오픈 상태인 것을 의미하며, 제어부(130)가 제1메인 릴레이(110)를 ON시켰음에도 오픈 상태인 것은 부품의 불량 또는 제어신호 관련 회로에 이상이 있는 것을 의미하므로 판단부(150)는 제1메인 릴레이(110)의 접점 오픈으로 판단하고 사용자가 적절한 조치를 취하도록 한다(S120).
만약 제10조건을 만족하지 못한다면, 판단부(150)는 지점 A의 전압 또는 지점 A'의 전압이 0V인지를 확인하는 제11조건 확인 단계(S121)를 수행한다.
만약 제11조건을 만족한다면, 제1메인 일레이(110)의 일측 또는 타측에 short가 발생한 것이므로 판단부(150)는 회로에 절연불량이 발생한 것으로 판단하여 사용자가 회로를 확인하고 조치를 취할 수 있도록 한다(S122).
이러한 과정을 통해 배터리 시스템를 구성하는 부품이 관련 회로들의 불량을 세분화시켜 진단할 수 있게되며, 각 부품이나 회로의 고장이 없는 상태에서 순차적으로 릴레이들을 ON시켜 배터리 시스템를 동작시킬 수 있기 때문에 배터리 시스템 동작 과정의 안정성을 높일 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 바람직한 실시 예들을 통하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시 예들의 내용에 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시 예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재 범위 내에서 다양한 본 발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본 발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다. 이에, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 배터리 시스템 고장 진단 장치 110 : 제1메인 릴레이
120 : 제2메인 릴레이 130 : 제어부
140 : 측정부 150 : 판단부
R1 ~ R11 : 제1저항 ~ 제12저항
SW1 ~ SW6 : 제1스위치 ~ 제6스위치
10 : 배터리 20 : 부하

Claims (7)

  1. 배터리 (+)단자와 부하 (+)단자 사이의 제1메인 릴레이의 일측과 타측 사이에 상기 제1메인 릴레이와 병렬로, 직렬연결된 제1저항, 제1스위치, 제2저항과,
    배터리 (-)단자와 부하의 (-)단자 사이의 제2메인 릴레이의 일측과 타측 사이에 상기 제2메인 릴레이와 병렬로, 직렬연결된 제3저항, 제2스위치, 제4저항과,
    상기 제1메인 릴레이의 일측과 접지 사이에 순차로 직렬 연결된 제5저항, 제3스위치, 제6저항과,
    상기 제2메인 릴레이의 일측과 접지 사이에 순차로 직렬 연결된 제8저항, 제4스위치, 제7저항과,
    상기 제1메인 릴레이의 타측과 접지 사이에 순차로 직렬 연결된 제9저항, 제5스위치, 제10저항과,
    상기 제2메인 릴레이의 타측과 접지 사이에 순차로 직렬 연결된 제12저항, 제6스위치, 제11저항과,
    상기 제1메인 및 제2메인 릴레이, 상기 제1스위치 내지 제6스위치의 ON/OFF를 제어하는 제어부와,
    상기 제3스위치와 상기 제6저항의 중간점(지점 A), 상기 제5스위치와 상기 제10저항의 중간점(지점 A'), 상기 제4스위치와 상기 제8저항의 중간점(지점 B), 상기 제6스위치와 상기 제12저항의 중간점(지점 B')의 전압을 측정하는 측정부와,
    상기 측정부에서 측정된 상기 지점 A, A', B, B'의 전압을 기설정된 기준값과 비교하여 상기 제1메인 릴레이 및 제2메인 릴레이의 고장여부를 판단하는 판단부를 포함하는 배터리 시스템 고장 진단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 제2스위치를 ON시키면, 상기 측정부가 상기 지점 A의 전압을 측정하고,
    상기 제어부가 상기 제4스위치를 ON시키면, 상기 측정부가 상기 지점 B의 전압을 측정하고,
    상기 제어부가 상기 제1스위치 및 상기 제5스위치를 ON시키면, 상기 측정부가 상기 지점 A'의 전압을 측정하고,
    상기 제어부가 상기 제2스위치 및 상기 제6스위치를 ON시키면, 상기 측정부가 상기 지점 B'의 전압을 측정하는 배터리 시스템 고장 진단 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제6저항, 제8저항, 제10저항, 제12저항의 저항값은 aR이고,
    상기 제1저항, 제2저항, 제3저항, 제4저항의 저항값은 bR이고,
    상기 제5저항, 제9저항, 제7저항, 제11저항의 저항값은 cR이며,
    b와 c는 a보다 큰 값을 가지는 배터리 시스템 고장 진단 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 제1메인 및 제2메인 릴레이를 모두 OFF한 상태에서,
    상기 판단부는 상기 측정부를 통해 측정된 상기 지점 A와 B의 전압값이 동일하고, 상기 지점 A'전압이 상기 지점 A전압의 (a+b)/(a+b+2c)전압인 제1조건을 만족하고, 상기 제1조건을 만족하는 상태에서 상기 지점 B'전압이 상기 지점 B전압의 (a+b)/(a+b+2c)전압인 제2조건을 만족하면 정상으로 판단하여 상기 제어부를 통해 상기 제2메인 릴레이를 ON시키는 배터리 시스템 고장 진단 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1조건 또는 제2조건을 만족하지 못한 상태에서,
    상기 판단부는 상기 측정부를 통해 측정된 상기 지점 A의 전압이 상기 지점 A'의 전압과 같은 제3조건을 만족하면 상기 제1메인 릴레이를 접점 융착으로 판단하고,
    상기 제3조건을 만족하지 못한 상태에서 상기 지점 B의 전압이 상기 지점 B'의 전압과 같은 제4조건을 만족하면 상기 제2메인 릴레이를 접점 융착으로 판단하고,
    상기 제4조건을 만족하지 못한 상태에서 상기 지점 A의 전압 또는 상기 지점 B의 전압이 OV인 제5조건을 만족하면 절연불량으로 판단하는 배터리 시스템 고장 진단 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 제2메인 릴레이를 ON시키고, 상기 제1메인 릴레이는 OFF한 상태에서,
    상기 판단부는, 상기 측정부를 통해 측정된 상기 지점 B의 전압과 상기 지점 B'의 전압이 같은 제6조건을 만족하면 정상으로 판단하여 상기 제어부를 통해 상기 제1메인 릴레이를 ON시키고,
    상기 제6조건을 만족하지 못한 상태에서, 상기 지점 B'의 전압이 상기 지점 B의 전압의 (a+b)/(a+b+2c)전압인 제7조건을 만족하면 제2메인 릴레이를 접점 오픈으로 판단하고,
    상기 제7조건을 만족하지 못한 상태에서, 상기 지점 B의 전압 또는 상기 지점 B'의 전압이 0V인 제8조건을 만족하면 절연불량으로 판단하는 배터리 시스템 고장 진단 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 제1메인 및 제2메인 릴레이를 ON시킨 상태에서,
    상기 판단부는, 상기 측정부를 통해 측정된 상기 지점 A의 전압과 상기 지점 A'의 전압이 같은 제9조건을 만족하면 정상으로 판단하고,
    상기 제9조건을 만족하지 못한 상태에서, 상기 지점 A'의 전압이 상기 지점 A의 전압의 (a+b)/(a+b+2c)전압인 제10조건을 만족하면 제1메인 릴레이를 접점 오픈으로 판단하고,
    상기 제10조건을 만족하지 못한 상태에서, 상기 지점 A의 전압 또는 상기 지점 A'의 전압이 0V인 제11조건을 만족하면 절연불량으로 판단하는 배터리 시스템 고장 진단 장치.
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