KR20130137389A - 배터리 팩의 전류센서 이상 진단 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 전류센서와 별도로 션트 저항을 구비하여 이를 통해 전류센서에 이상이 발생하였는지 여부를 진단할 수 있는 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 전류센서 이상 진단 장치는, 배터리 팩의 충방전 경로에 구비되어 충방전 전류를 측정하는 전류센서의 이상을 진단하는 장치로서, 상기 배터리 팩의 충방전 경로에 설치된 션트 저항; 및 상기 전류센서로부터 측정된 전류값을 입력받고, 상기 션트 저항 양단의 전압값을 통해 상기 배터리 팩의 충방전 경로에 흐르는 전류값을 계산하여, 상기 입력된 전류값과 상기 계산된 전류값을 비교함으로써, 상기 전류센서의 이상 유무를 판단하는 제어부를 포함한다.

Description

배터리 팩의 전류센서 이상 진단 장치 및 방법{Apparatus and method for checking current sensor abnormality in battery pack}
본 발명은 배터리 팩의 전류센서에 대한 고장, 오류 등을 파악하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 팩에 전류센서와 별도로 션트 저항을 구비하여 이를 통해 전류센서에 이상이 발생하였는지 여부를 진단할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 이차 전지를 포함하는 배터리 팩의 전력공급시스템에는 일반적으로 전류를 측정하기 위한 전류센서가 존재할 수 있다. 전류센서는 배터리 팩의 충방전 경로에 흐르는 전류를 측정하여 배터리 팩 상태를 모니터링하고, 배터리팩에 흐르는 과전류 등을 감지한다. 그리고, 전류센서를 통해 측정된 전류는 SOC를 계산하는 정보로 활용되거나 충방전 과정이 정상적으로 이루어지고 있는지 여부 등을 판단하는 기초로 활용될 수 있다.
그런데, 이러한 전류센서가 고장 등으로 정상 동작을 하지 않으면 배터리 팩에 흐르는 전류를 제대로 감지할 수 없게 된다. 그리고 그 결과, 과전류가 흐르는 등의 이상 상황이 발생되더라도 이를 적절하게 차단하지 못하여 배터리 팩의 고장이나 폭발과 같은 심각한 문제가 야기될 수 있다.
특히, 최근 각광을 받고 있는 전기 자동차에 이용되는 배터리 팩의 경우, 100A 내지 300A 정도로 충방전 전류가 큰 경우가 많은데, 이러한 전기 자동차용 배터리 팩에서 전류센서가 충방전 전류를 제대로 측정하지 못한다면, 그 위험성이 더욱 커진다 할 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 배터리 팩의 충방전 경로에 션트 저항을 구비함으로써, 이를 이용하여 전류센서의 이상 유무를 진단할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전류센서 이상 진단 장치는, 배터리 팩의 충방전 경로에 구비되어 충방전 전류를 측정하는 전류센서의 이상을 진단하는 장치로서, 상기 배터리 팩의 충방전 경로에 설치된 션트 저항; 및 상기 전류센서로부터 측정된 전류값을 입력받고, 상기 션트 저항 양단의 전압값을 통해 상기 배터리 팩의 충방전 경로에 흐르는 전류값을 계산하여, 상기 입력된 전류값과 상기 계산된 전류값을 비교함으로써, 상기 전류센서의 이상 유무를 판단하는 제어부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 입력된 전류값과 상기 계산된 전류값의 차에 대한 절대값이 소정 범위를 벗어나는 경우, 전류센서에 이상이 생긴 것으로 판단한다.
또한 바람직하게는, 상기 배터리 팩에는 버스 바에 의해 서로 접속된 다수의 배터리 모듈이 포함되고, 상기 션트 저항은, 인접하는 배터리 모듈 사이에 설치된다.
또한 바람직하게는, 상기 션트 저항은, 하나의 버스 바를 대체하여 설치된다.
또한 바람직하게는, 상기 배터리 팩에는 버스 바에 의해 서로 접속된 다수의 배터리 모듈이 포함되고, 상기 제어부는, 상기 버스 바 양단의 전압값을 통해 상기 배터리 팩의 충방전 경로에 대한 전류 흐름 유무 및 전류 흐름 방향 중 적어도 하나를 판단하여, 상기 전류센서 및 상기 션트 저항의 이상 유무를 판단한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 전류센서 이상 진단 장치를 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 상술한 전류센서 이상 진단 장치를 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전류센서 이상 진단 방법은, 배터리 팩의 충방전 경로에 구비되어 충방전 전류를 측정하는 전류센서의 이상을 진단하는 방법으로서, 상기 배터리 팩의 충방전 경로에 션트 저항이 설치되는 단계; 상기 전류센서로부터 전류값을 입력받는 단계; 상기 션트 저항 양단의 전압값을 통해 배터리 팩의 충방전 경로에 흐르는 전류값을 계산하는 단계; 및 상기 입력된 전류값과 상기 계산된 전류값을 비교하여, 상기 전류센서의 이상 유무를 판단하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 판단 단계는, 상기 입력된 전류값과 상기 계산된 전류값의 차에 대한 절대값이 소정 범위를 벗어나는 경우, 전류센서에 이상이 생긴 것으로 판단한다.
또한 바람직하게는, 상기 배터리 팩에는 버스 바에 의해 서로 접속된 다수의 배터리 모듈이 포함되고, 상기 설치 단계는, 인접하는 배터리 모듈 사이에 상기 션트 저항을 설치한다.
또한 바람직하게는, 상기 설치 단계는, 하나의 버스 바를 대체하여 션트 저항을 설치한다.
또한 바람직하게는, 상기 배터리 팩에는 버스 바에 의해 서로 접속된 다수의 배터리 모듈이 포함되고, 상기 판단 단계 이전에, 상기 버스 바 양단의 전압값을 통해 상기 배터리 팩의 충방전 경로에 대한 전류 흐름 유무 및 전류 흐름 방향 중 적어도 하나를 확인하는 단계를 더 포함하여, 상기 판단 단계는, 상기 확인 단계에서 확인된 전류 흐름 유무나 전류 흐름 방향을 기초로, 상기 전류센서 및 상기 션트 저항의 이상 유무를 판단한다.
본 발명에 의하면, 전류센서의 이상 유무를 신속하고 정확하게 진단할 수 있다.
따라서, 전류센서에 고장이나 오류와 같은 이상이 발생한 경우, 사용자로 하여금 전류센서의 수리나 교체 등과 같은 적절한 조치를 취하도록 함으로써, 잘못된 전류 측정으로 인해 발생할 수 있는 피해를 예방하도록 수 있다.
그러므로, 배터리 팩의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 전류센서의 고장시에도 배터리 팩을 폭발과 같은 위험한 상황으로부터 보호할 수 있다.
특히 본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 모듈 사이에 체결 접속된 버스 바를 션트 저항으로 대체함으로써, 션트 저항 양단의 전압을 측정하기 위한 회로 등을 추가로 구비하지 않아도 되므로, 기존 배터리 팩에 대한 적용 가능성 및 비용 효율성이 크다고 할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류센서 이상 진단 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류센서 이상 진단 장치가 적용된 배터리 팩의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전류센서 이상 진단 장치가 적용된 배터리 팩의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류센서 이상 진단 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류센서 이상 진단 장치(100)의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류센서 이상 진단 장치(100)가 적용된 배터리 팩의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 전류센서 이상 진단 장치(100)는, 배터리 팩에 구비된 전류센서(10)에 고장이나 오류와 같은 이상 상황이 발생했는지 여부를 진단하기 위한 장치이다. 여기서, 전류센서(10)는 배터리 팩의 충방전 경로(30)를 흐르는 충전 전류 및/또는 방전 전류를 측정하는 구성요소를 의미하나, 그 용어에 의해 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명에 있어서 전류센서(10)는, 전류센서(10) 이외에, 전류측정유닛, 전류측정부 등과 같은 다른 용어들로 표현될 수 있다.
이러한 전류센서(10)는 배터리 팩의 충방전 전류를 측정하기 위한 구성요소이므로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 팩의 충방전 경로(30)에 구비될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 팩은 직렬로 연결된 다수의 배터리 모듈(20)을 포함할 수 있으며, 각각의 배터리 모듈(20)은 하나 이상의 이차 전지를 구비하여 구성될 수 있다. 더욱이, 전기 자동차용 배터리 팩과 같이 고전압을 필요로 하는 중대형 배터리 팩일수록, 보다 많은 수의 배터리 모듈(20)이 포함될 수 있다.
이처럼, 배터리 팩에 다수의 배터리 모듈(20)이 포함된 경우, 배터리 모듈(20) 사이는, 도 2에 도시된 바와 같이 버스 바(bus bar)(40)에 의해 접속될 수 있다. 버스 바(40)는 인접하는 배터리 모듈(20) 사이를 서로 전기적으로 접속하는 접속 부재로서, 전기 전도성이 좋은 구리와 같은 금속 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 버스 바(40)는, 강한 체결을 위해 볼트 및 너트 등의 체결 부재로 배터리 모듈(20)에 체결될 수 있다. 다만, 본 발명이 이러한 버스 바(40)의 특정 종류나 재질, 체결 구성 등에 의해 제한되는 것은 아니며, 이는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 버스 바(40)는 배터리 모듈(20) 사이를 전기적으로 접속하는 구성요소를 의미하는 것으로, 그 명칭에 구애받는 것은 아니다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전류센서 이상 진단 장치(100)는, 션트 저항(110) 및 제어부(120)를 포함한다.
상기 션트 저항(shunt resistor)(110)은, 배터리 팩에서 충방전 전류가 흐르는 경로인 충방전 경로(30) 상에 설치될 수 있다.
특히, 배터리 팩에 다수의 배터리 모듈(20)이 포함되고, 각각의 배터리 모듈(20)이 버스 바(40)에 의해 연결된 경우, 상기 션트 저항(110)은 인접하는 배터리 모듈(20) 사이에 설치될 수 있다.
이 경우, 상기 션트 저항(110)은, 하나의 버스 바(40)를 대체하여 설치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 2의 실시예를 참조하면, 배터리 팩에서 제1 배터리 모듈(21), 제2 배터리 모듈(22), 제3 배터리 모듈(23) 및 제4 배터리 모듈(24)이 버스 바(40)를 통해 서로 직렬로 연결된 경우, 소정의 배터리 모듈(20) 사이, 이를테면 제2 배터리 모듈(22)과 제3 배터리 모듈(23) 사이에 구비된 버스 바(40)가 제거되고 제거된 부분에 션트 저항(110)이 위치되도록 할 수 있다.
이러한 실시예에 의하면, 버스 바(40)의 양단 전압을 측정하는 구성을 그대로 이용할 수 있다는 이점을 갖는다. 즉, 배터리 팩에 구비된 BMS(Battery Management System)와 같은 제어 유닛의 경우, 버스 바(40) 양단의 전압을 측정하기 위한 회로를 가질 수 있는데, 상기 실시예에 의할 경우, 버스 바(40) 대신에 션트 저항(110)이 위치하므로, 버스 바(40) 양단의 전압을 측정하기 위한 회로를 그대로 이용할 수 있게 된다. 따라서, 션트 저항(110) 양단의 전압을 측정하기 위한 회로 등의 구성을 별도로 마련할 필요가 없다.
상기 제어부(120)는, 전류센서(10)와 연결되어, 전류센서(10)로부터 측정된 전류값을 입력받을 수 있다. 즉, 전류센서(10)가 배터리 팩의 충방전 전류를 측정하면, 이와 같이 측정된 전류값에 대한 정보는 제어부(120)로 전송될 수 있다.
또한, 상기 제어부(120)는, 션트 저항(110) 양단에 연결되어, 션트 저항(110) 양단의 전압값을 측정할 수 있다. 그리고, 상기 제어부(120)는 이와 같이 측정된 션트 저항(110) 양단의 전압값을 통해 배터리 팩의 충방전 경로(30)에 흐르는 전류값을 계산할 수 있다. 즉, 션트 저항(110)의 저항값은 미리 알려진 값이므로, 션트 저항(110) 양단의 전압값이 측정되면, 상기 제어부(120)는 션트 저항(110)에 흐르는 전류값을 계산할 수 있으며, 이러한 전류값은 곧 배터리 팩의 충방전 경로(30)에 흐르는 전류값이라고 할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(120)는, 전류센서(10)로부터 입력된 전류값과 션트 저항(110) 양단의 전압값을 통해 계산된 전류값을 비교하고, 이를 통해 전류센서(10)의 이상 유무를 판단할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어부(120)는, 전류센서(10)로부터 입력된 전류값과 션트 저항(110) 양단의 전압값을 통해 계산된 전류값의 차를 계산하고, 그 차의 절대값이 소정 범위를 벗어나는 경우, 전류센서(10)에 이상이 생긴 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 이상 유무를 판단하는 소정 범위, 즉 기준 범위는 전류센서(10)에 대하여 용인될 수 있는 오차 범위일 수 있으며, 배터리 팩에 흐르는 전류의 크기나 전류센서(10)의 사양 등 여러 조건을 고려하여 미리 결정될 수 있다.
일례로, 입력된 전류값과 계산된 전류값의 차에 대한 절대값이 5A를 벗어나는 경우, 상기 제어부(120)는 전류센서(10)에 이상이 생긴 것으로 판단할 수 있다.
이러한 실시예의 경우, 전류센서(10)에 의해 측정되어 제어부(120)로 입력된 전류값이 100A이고, 션트 저항(110) 양단의 전압 측정을 통해 계산된 전류값이 110A라고 가정하면, 그 차의 절대값은 10A가 된다. 그리고, 이는 기준 범위인 5A를 벗어나므로, 이 경우 제어부(120)는 전류센서(10)에 이상이 생긴 것으로 판단할 수 있다.
반면, 전류센서(10)에 의해 입력된 전류값이 100A이고, 션트 저항(110) 양단의 전압 측정을 통해 계산된 전류값이 113A라고 가정하면, 그 차의 절대값은 3A가 된다. 그리고, 이는 기준 범위인 5A를 벗어나지 않으므로, 이 경우 제어부(120)는 전류센서(10)에 이상이 생기지 않은 것으로 판단할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어부(120)는, 배터리 팩에 버스 바(40)가 구비된 경우, 버스 바(40) 양단의 전압을 통해 전류센서(10)의 이상 유무를 판단할 수도 있다. 즉, 배터리 팩에 다수의 배터리 모듈(20)이 구비되고, 배터리 모듈(20) 사이를 연결하는 버스 바(40)가 하나 이상 존재하는 경우, 소정의 버스 바(40) 양단의 전압을 통해 전류 흐름 유무 및/또는 전류 흐름 방향을 판단할 수 있다. 그리고, 이를 통해 전류센서(10)의 이상 유무를 판단할 수 있다.
예를 들어, 도 2의 실시예에서, 제어부(120)는 제1 배터리 모듈(21)과 제2 배터리 모듈(22) 사이에 구비된 버스 바(40) 양단의 전압값을 측정할 수 있으며, 이를 통해 전류의 흐름 유무 및/또는 전류의 흐름 방향을 판단할 수 있다. 만일, 버스 바(40) 양단의 전압을 통해 전류가 흐르는 것으로 판단되었으나 전류센서(10)로부터 전류가 흐르지 않는다는 정보를 수신한 경우, 또는 버스 바(40) 양단의 전압을 통해 전류가 흐르지 않는 것으로 판단되었으나 전류센서(10)로부터 전류가 흐른다는 정보를 수신한 경우, 상기 제어부(120)는 전류센서(10)에 이상이 생긴 것으로 판단할 수 있다. 또한, 버스 바(40) 양단의 전압을 통해 전류가 제1 배터리 모듈(21)에서 제2 배터리 모듈(22) 방향으로 흐르는 것으로 판단되었으나, 전류센서(10)로부터 전류가 제2 배터리 모듈(22)에서 제1 배터리 모듈(21) 방향으로 흐른다는 정보를 수신한 경우, 상기 제어부(120)는 전류센서(10)에 이상이 생긴 것으로 판단할 수 있다.
한편, 이러한 실시예에 의하면, 전류센서(10)는 물론, 션트 저항(110)의 이상 유무도 판단할 수 있다. 즉, 본 발명은 션트 저항(110)을 통해 전류센서(10)의 이상 유무를 판단할 수 있는데, 상기 실시예와 같이 버스 바(40) 양단의 전압을 통해서도 전류센서(10)의 이상 유무를 판단할 수 있도록 하는 경우, 션트 저항(110)의 기능에 이상이 있는지 여부를 판단하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 션트 저항(110)에 의해서는 전류센서(10)에 이상이 있는 것으로 판단되었으나 버스 바(40)에 의해서는 전류센서(10)가 정상인 것으로 판단된 경우, 또는 션트 저항(110)에 의해서는 전류센서(10)가 정상인 것으로 판단되었으나 버스 바(40)에 의해서는 전류센서(10)에 이상이 있는 것으로 판단된 경우, 션트 저항(110) 또는 버스 바(40)에 이상이 있는 것으로 판단될 수 있다. 특히, 이러한 실시예는, 전류센서(10)와 션트 저항(110)이 모두 고장난 경우에 보다 유익하게 이용될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 제어부(120)는, BMS(Battery Management System)에 의해 구현될 수 있다. 여기서, BMS란 배터리 팩에 구비되어 배터리 팩의 충방전 동작을 전반적으로 제어하는 배터리 관리 시스템을 의미한다. 이 경우, 배터리 팩에 이미 마련되어 있는 BMS를 이용할 수 있으므로, 본 발명에 따른 제어부(120)를 구현하기 위해 새로운 구성요소를 물리적으로 추가하지 않아도 된다는 이점을 가질 수 있다. 그러나, 본 발명이 반드시 이러한 제어부(120)의 실시 형태에 의해 제한되는 것은 아니며, 제어부(120)는 BMS와 별도로 구성될 수 있다
한편, 도 2에 도시된 션트 저항(110)의 위치나 개수, 배터리 모듈(20)의 개수 등은 일 형태에 불과할 뿐, 본 발명이 반드시 이러한 형태로 한정되는 것은 아니다.
도 3 및 도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전류센서 이상 진단 장치(100)가 적용된 배터리 팩의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 션트 저항(110)은 인접한 두 개의 배터리 모듈(20) 사이에 위치하되, 버스 바(40)를 대체하지 않고 버스 바(40)와 함께 직렬로 연결되는 형태로 구현될 수도 있다. 즉, 도 2의 구성에서는 션트 저항(110)이 배터리 모듈(20) 사이에 위치한 하나의 버스 바(40)를 대체하고 그 자리에 설치되는 실시예가 도시되어 있으나, 도 3의 구성과 같이 버스 바(40)를 제거하지 않고 버스 바(40)와 함께 션트 저항(110)이 설치되도록 할 수도 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 션트 저항(110)은 배터리 모듈(20) 사이에 위치하지 않고, 배터리 모듈(20)과 배터리 팩 양극 출력 단자(Pack+) 사이의 충방전 경로(30)에 위치할 수 있다. 물론, 도 4의 구성과 달리, 션트 저항(110)은 배터리 모듈(20)과 배터리 팩 음극 출력 단자(Pack-) 사이에 위치할 수도 있다.
도 3 및 도 4의 구성에서는 상술한 도 2의 구성과 션트 저항(110)의 설치 위치만 다를 뿐, 션트 저항(110)의 역할이나 제어부(120)의 기능은 도 2에서와 유사하다. 따라서, 이러한 션트 저항(110) 및 제어부(120)에 대한 상기 설명들은, 도 3 및 도 4에 대하여도 적용될 수 있다.
한편, 도 2 내지 도 4의 실시예에서는 배터리 팩에 하나의 션트 저항(110)만 구비된 것으로 도시되어 있으나, 이러한 션트 저항(110)은 배터리 팩 내에 둘 이상 설치될 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 다수의 션트 저항(110) 각각에 의해 전류값을 계산하고 이들을 서로 비교해볼 수 있으므로, 션트 저항(110)의 고장이나 오차 등으로 인한 전류센서 이상 여부 판단시 오류를 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 예를 들어, 다수의 션트 저항(110) 각각에 의해 계산된 전류값의 평균값을 산정하고, 이와 같이 산정된 평균값을 전류센서(10)에 의해 측정 입력된 전류값과 비교함으로써, 전류센서(10)의 이상 여부를 판단하도록 할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 전류센서 이상 진단 장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 경고부(130)를 더 포함할 수 있다.
상기 경고부(130)는, 제어부(120)에 의해 전류센서(10)에 이상이 생긴 것으로 판단된 경우, 배터리 팩의 사용자로 경고 정보를 출력할 수 있다. 여기서, 경고 정보란 전류센서(10)에 고장이나 오류가 발생한 것과 같은 전류센서(10)의 이상 상황을 사용자에게 알리기 위한 정보로서, 시각적 및/또는 청각적인 요소를 통해 사용자에게 출력될 수 있다. 예를 들어, 경고부(130)는, 스피커를 통해 경고음을 출력하거나, 녹색 LED나 적색 LED와 같은 경고 램프를 턴온시키거나, LCD 모니터와 같은 디스플레이 장치를 통해 경고 표시를 하는 등의 방식으로 사용자에게 경고 정보를 출력할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 전류센서 이상 진단 장치(100)를 포함한다. 즉, 상기 배터리 팩은 배터리 팩의 충방전 경로(30)에 설치된 션트 저항(110), 및 전류센서(10)로부터 측정된 전류값을 입력받고, 션트 저항(110) 양단의 전압값을 통해 배터리 팩의 충방전 경로(30)에 흐르는 전류값을 계산하여, 입력된 전류값과 계산된 전류값을 비교함으로써 전류센서(10)의 이상 유무를 판단하는 제어부(120)를 포함하는 전류센서 이상 진단 장치(100)를 포함할 수 있다.
특히, 상술한 전류센서 이상 진단 장치(100)는, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차용 배터리 팩에 적용될 수 있다. 자동차용 배터리 팩의 경우, 충방전 전류의 크기가 매우 크고, 배터리 팩이 주 동력원으로 이용된다는 점에서 전류센서(10)의 이상을 제대로 진단해내지 못하는 경우 큰 피해가 발생할 수 있다. 예를 들어, 전류센서(10)에 이상이 생긴 경우 배터리 팩의 SOC를 정확하게 판단할 수 없고, 이로 인해 주행 가능 거리를 잘못 계산하여 자동차의 운행 중 배터리 팩이 만방전되는 사고가 발생할 수 있다. 또한, 과전류 상황 등을 제대로 감지해내지 못해 배터리 팩은 물론 자동차에 구비된 다른 기기 등에 고장을 일으킬 수도 있다. 따라서, 상술한 전류센서 이상 진단 장치(100)는 전기 자동차의 배터리 팩에 적용되는 것이 좋다.
이하에서는, 본 발명에 따른 전류센서(10)의 이상을 진단하는 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류센서 이상 진단 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따라 전류센서 이상을 진단하기 위해서는, 먼저 배터리 팩의 충방전 경로(30)에 션트 저항이 설치된다(S110).
이때, 배터리 팩에 다수의 배터리 모듈(20)이 포함된 경우, 상기 S110 단계에서 션트 저항은, 인접하는 배터리 모듈(20) 사이에 설치될 수 있다.
특히, 다수의 배터리 모듈(20)이 버스 바에 의해 서로 접속된 경우, 상기 S110 단계에서 션트 저항은, 버스 바를 대체하여 설치될 수 있다.
상기 S110 단계에서, 션트 저항은 배터리 팩에 하나만 설치될 수도 있으나, 둘 이상 설치될 수도 있다.
이와 같이 배터리 팩의 충방전 경로에 션트 저항이 설치되면, 다음으로, 전류센서에 의해 측정된 전류값을 전류센서로부터 입력받는다(S120).
또한, 상기 S110 단계에서 설치된 션트 저항 양단의 전압값을 통해 배터리 팩의 충방전 경로에 흐르는 전류값을 계산한다(S130).
다만, 도 5에서는, 상기 S130 단계가 S120 단계 이후에 수행되는 것으로 도시되었으나, 이는 일례에 불과할 뿐, 상기 S130 단계는 S120 단계 이전에 또는 동시에 수행될 수도 있다.
그리고 나서, S120 단계에서 입력된 전류값과 S130 단계에서 계산된 전류값을 서로 비교하고, 이러한 비교 결과를 통해 전류센서의 이상 유무를 판단한다(S140).
바람직하게는, 상기 S140 단계는, S120 단계에서 입력된 전류값과 S130 단계에서 계산된 전류값의 차에 대한 절대값이 소정 범위를 벗어나는 경우, 전류센서에 이상이 생긴 것으로 판단할 수 있다.
또한 바람직하게는, 배터리 팩에 버스 바에 의해 서로 접속된 다수의 배터리 모듈(20)이 포함된 경우, 상기 S140 단계 이전에, 버스 바 양단의 전압값을 측정하고 이를 통해 배터리 팩의 충방전 경로 상에서의 전류 흐름 유무 및/또는 전류 흐름 방향을 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 S140 단계는, 이러한 확인 단계에서 확인된 전류 흐름 유무 및/또는 전류 흐름 방향을 기초로, 전류센서의 이상 유무를 판단할 수 있다. 그리고 이와 더불어, 상기 S140 단계는, 션트 저항의 이상 유무를 판단할 수도 있다.
또한 바람직하게는, S120 단계, S130 단계 및 S140 단계는, BMS에 의해 수행될 수 있다.
또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 전류센서 이상 진단 방법은, 도 5에 도시된 바와 같이, 경고 정보 출력 단계(S150)를 더 포함할 수 있다. 상기 경고 정보 출력 단계(S150)는, 상기 S140 단계에서 전류센서에 이상이 생긴 것으로 판단된 경우, 상기 배터리 팩의 사용자에게 경고음이나 경고 표시 등을 이용해 경고 정보를 출력한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
한편, 본 명세서에서 '제어부', '경고부' 등과 같이 '부'라는 용어가 사용되었으나, 이는 논리적인 구성 단위를 나타내는 것으로서, 반드시 물리적으로 분리될 수 있거나 물리적으로 분리되어야 하는 구성요소를 나타내는 것이 아니라는 점은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 자명하다.
10: 전류센서
20: 배터리 모듈
30: 충방전 경로
100: 전류센서 이상 진단 장치
110: 션트 저항
120: 제어부
130: 경고부

Claims (18)

  1. 배터리 팩의 충방전 경로에 구비되어 충방전 전류를 측정하는 전류센서의 이상을 진단하는 장치에 있어서,
    상기 배터리 팩의 충방전 경로에 설치된 션트 저항; 및
    상기 전류센서로부터 측정된 전류값을 입력받고, 상기 션트 저항 양단의 전압값을 통해 상기 배터리 팩의 충방전 경로에 흐르는 전류값을 계산하여, 상기 입력된 전류값과 상기 계산된 전류값을 비교함으로써, 상기 전류센서의 이상 유무를 판단하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류센서 이상 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 입력된 전류값과 상기 계산된 전류값의 차에 대한 절대값이 소정 범위를 벗어나는 경우, 전류센서에 이상이 생긴 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전류센서 이상 진단 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 팩에는 버스 바에 의해 서로 접속된 다수의 배터리 모듈이 포함되고,
    상기 션트 저항은, 인접하는 배터리 모듈 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 전류센서 이상 진단 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 션트 저항은, 하나의 버스 바를 대체하여 설치된 것을 특징으로 하는 전류센서 이상 진단 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 팩에는 버스 바에 의해 서로 접속된 다수의 배터리 모듈이 포함되고,
    상기 제어부는, 상기 버스 바 양단의 전압값을 통해 상기 배터리 팩의 충방전 경로에 대한 전류 흐름 유무 및 전류 흐름 방향 중 적어도 하나를 판단하여, 상기 전류센서 및 상기 션트 저항의 이상 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 전류센서 이상 진단 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 션트 저항은, 둘 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 전류센서 이상 진단 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, BMS에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 전류센서 이상 진단 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부에 의해 상기 전류센서에 이상이 생긴 것으로 판단된 경우, 상기 배터리 팩의 사용자로 경고 정보를 출력하는 경고부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류센서 이상 진단 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 전류센서 이상 진단 장치를 포함하는 배터리 팩.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 전류센서 이상 진단 장치를 포함하는 자동차.
  11. 배터리 팩의 충방전 경로에 구비되어 충방전 전류를 측정하는 전류센서의 이상을 진단하는 방법에 있어서,
    상기 배터리 팩의 충방전 경로에 션트 저항이 설치되는 단계;
    상기 전류센서로부터 전류값을 입력받는 단계;
    상기 션트 저항 양단의 전압값을 통해 배터리 팩의 충방전 경로에 흐르는 전류값을 계산하는 단계; 및
    상기 입력된 전류값과 상기 계산된 전류값을 비교하여, 상기 전류센서의 이상 유무를 판단하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류센서 이상 진단 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 판단 단계는, 상기 입력된 전류값과 상기 계산된 전류값의 차에 대한 절대값이 소정 범위를 벗어나는 경우, 전류센서에 이상이 생긴 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전류센서 이상 진단 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 배터리 팩에는 버스 바에 의해 서로 접속된 다수의 배터리 모듈이 포함되고,
    상기 설치 단계는, 인접하는 배터리 모듈 사이에 상기 션트 저항을 설치하는 것을 특징으로 하는 전류센서 이상 진단 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 션트 저항은, 하나의 버스 바를 대체하여 설치된 것을 특징으로 하는 전류센서 이상 진단 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 배터리 팩에는 버스 바에 의해 서로 접속된 다수의 배터리 모듈이 포함되고,
    상기 판단 단계 이전에,
    상기 버스 바 양단의 전압값을 통해 상기 배터리 팩의 충방전 경로에 대한 전류 흐름 유무 및 전류 흐름 방향 중 적어도 하나를 확인하는 단계를 더 포함하여,
    상기 판단 단계는, 상기 확인 단계에서 확인된 전류 흐름 유무나 전류 흐름 방향을 기초로, 상기 전류센서 및 상기 션트 저항의 이상 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 전류센서 이상 진단 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 설치 단계는, 상기 배터리 팩의 충방전 경로에 둘 이상의 션트 저항을 설치하는 것을 특징으로 하는 전류센서 이상 진단 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 입력 단계, 상기 계산 단계 및 상기 판단 단계는, BMS에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 전류센서 이상 진단 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 판단 단계에서 상기 전류센서에 이상이 생긴 것으로 판단된 경우, 상기 배터리 팩의 사용자로 경고 정보를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류센서 이상 진단 방법.
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