WO2020017817A1 - 스위치 진단 장치 및 방법 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a switch diagnostic apparatus and method, and more particularly, to a switch diagnostic apparatus and method that can effectively diagnose the switch in the process of diagnosing the charge switch and the discharge switch provided in the battery pack.
  • a battery module made of one module by connecting a plurality of secondary batteries, a BMS that controls charge and discharge of the battery module and monitors the state of each secondary battery, a battery pack made of a battery module and a BMS as a pack, and a battery module Research on various components and devices, such as a switch that connects a load to a load such as a motor, is being conducted.
  • the switch is connected to the battery module and the load, and a switch for controlling the supply of power, many researches on this.
  • the operating voltage of a widely used lithium ion secondary battery is about 3.7V to 4.2V.
  • a plurality of secondary batteries are connected in series to form a battery module.
  • the switch that connects the battery module and the motor is a component through which high voltage and high output electric energy are constantly passed, and faults such as an open stuck state, a closed stuck state, and a drift state occur. It is very important to monitor whether or not.
  • a power system is essential.
  • the power system is responsible for providing a stable power supply between the battery and the load by selectively opening and closing at least one switch.
  • the safety of the power system it is necessary to diagnose whether an external short circuit accident or the like has occurred. If the external short-circuit accident occurs, there is a risk such as automobile sudden start.
  • the present invention has been made under the background of the prior art, and relates to an improved switch diagnosis apparatus and method for effectively diagnosing a switch in a process of diagnosing a charge switch and a discharge switch provided in a battery pack.
  • the switch diagnostic apparatus for achieving the above object may be provided on the charge and discharge path of the cell assembly to diagnose the charge switch and the discharge switch connected in series with each other.
  • Switch diagnostic apparatus includes a voltage measuring unit configured to measure the voltage across the charge switch and the discharge switch, respectively; A current measuring unit configured to measure a current flowing through the charge / discharge path; And selectively controlling opening and closing operations of the charging switch and the discharge switch, receiving a measured voltage value from the voltage measuring unit, receiving a measured current value from the current measuring unit, and measuring the measured voltage value and the measured current value.
  • the processor may include a processor configured to diagnose at least one of the charge switch and the discharge switch to at least one of a normal state, an open stuck state, a closed stuck state, and a drift state based on at least one of the at least one of the at least one of the at least one of the at least one of the at least one of the at least one of the at least one of the at least one of the at least one of the at least one of the at least one of the at least one of the at least one of the at least one of the at least one of the at least one of the at least one of the at least one of the at least one cost, the at least one price, at least cost, at least cost, at least cost, cost at cost.
  • the switch diagnostic apparatus may further include a diagnostic power supply configured to supply an electrical power to at least one of the charge switch and the discharge switch, one end of which is electrically connected to the charge / discharge path.
  • the processor may be configured based on current information of the diagnostic power output from the diagnostic power supply unit and a turn-on state resistance value of each of the charge switch and the discharge switch, which are stored in advance, and the voltage difference across the steady state of the charge switch and the normal state of the discharge switch. And calculate the voltage difference across the states, respectively.
  • the processor may be configured to diagnose whether the state of the charge switch is the open stuck state based on a result of comparing the voltage difference between the both ends of the charge switch and the calculated voltage difference between the normal state of the charge switch. .
  • the processor may be configured to diagnose whether the state of the discharge switch is the open stuck state based on a result of comparing the voltage difference between the both ends of the discharge switch and the calculated voltage difference between the normal state of the discharge switch. .
  • the processor calculates a voltage difference between both ends of the charge switch and a voltage difference between both ends of the discharge switch based on the measured voltage value, and based on the calculated voltage difference between both ends of the charge switch and voltage difference between both ends of the discharge switch.
  • the at least one of the charge switch and the discharge switch may be configured to diagnose at least one of a normal state, an open stuck state, and a closed stuck state.
  • the charging switch may be provided in plural in parallel with each other, and the discharge switch may be provided in plural in parallel with each other.
  • the switch diagnostic apparatus further includes a temperature measuring unit configured to measure a temperature of each of the plurality of charge switches and the plurality of discharge switches, adjacent to each of the plurality of charge switches and the plurality of discharge switches. It may include.
  • the processor receives a temperature measurement value of each of the plurality of charge switches and the plurality of discharge switches from the temperature measuring unit, and receives the temperature measurement value and voltages at both ends of the plurality of charge switches and the plurality of discharge switches. And to diagnose a state of each of the plurality of charge switches and the plurality of discharge switches based on the difference.
  • the voltage measuring unit may be electrically connected to a measuring point between one end of the charging switch and one end of the discharge switch, a measuring point of the other end of the charging switch, and a measuring point of the other end of the discharge switch, respectively, to determine a voltage of each measuring point.
  • the processor may be configured to diagnose a state of at least one of the charge switch and the discharge switch based on the measured voltage value of each measurement point.
  • the processor calculates a current integrated value by integrating the measured current value for a preset reference time based on the measured current value, and the charge switch and the discharge switch during the reference time based on the measured voltage value. It can be configured to calculate the cumulative voltage drop value of.
  • the processor is configured to calculate a combined resistance value of the charge switch and the discharge switch by dividing the accumulated voltage drop value by the current integrated value, and based on the calculated synthesized resistance value, at least one of the charge switch and the discharge switch. It may be configured to diagnose whether or not the state of the drift state.
  • the switch diagnostic apparatus may further include a diagnostic signal unit electrically connected to the processor and configured to transmit an external short signal to the processor.
  • the processor may be configured to recognize that an external short circuit has occurred when the external short signal is received from the diagnostic signal unit, and to diagnose whether the charge switch and the discharge switch are normally opened.
  • the processor when receiving the external short signal from the diagnostic signal unit, transmits a turn-off command to the charge switch and the discharge switch, and normally opens the charge switch and the discharge switch based on the measured voltage value. It can be configured to diagnose whether or not.
  • the BMS according to another aspect of the present invention may include a switch diagnostic apparatus according to an aspect of the present invention.
  • the battery pack according to another aspect of the present invention may include a switch diagnostic apparatus according to an aspect of the present invention.
  • a switch diagnosis method includes a method for diagnosing a charge switch and a discharge switch provided on a charge / discharge path of a cell assembly and connected in series with each other, and measuring voltages at both ends of the charge switch and the discharge switch, respectively.
  • Voltage measuring step A current measuring step of measuring a current flowing through the charge / discharge path; And selectively controlling the opening and closing operations of the charging switch and the discharge switch, receiving a measured voltage value measured by the voltage measuring step, receiving a measured current value measured by the current measuring step, Diagnosing at least one of the charge switch and the discharge switch as at least one of a normal state, an open stuck state, a closed stuck state, and a drift state based on at least one of a value and the measured current value. can do.
  • the voltage measurement value and the current measurement value by using the voltage measurement value and the current measurement value, it is possible to effectively diagnose the state of the switch to at least one of a normal state, an open stuck state, a closed stuck state, and a drift state to improve diagnostic efficiency. There is this.
  • an improved switch diagnostic apparatus and method for diagnosing whether the switch is in a drift state and to prevent accidents that may occur during the driving is Can be provided.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a functional configuration of a switch diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view schematically showing the configuration of a switch diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of a switch diagnostic apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of a switch diagnostic apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart schematically illustrating a switch diagnosis method according to an embodiment of the present invention.
  • the secondary battery means one independent cell having a negative electrode terminal and a positive electrode terminal and physically separable.
  • one pouch type lithium polymer cell may be regarded as a secondary battery.
  • Switch diagnostic apparatus may be a device for diagnosing the charge switch 50 and the discharge switch 30 provided in the battery pack. More specifically, the switch diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention is provided on the charge and discharge path (L) of the cell assembly 10 provided in the battery pack, the charge switch 50 and the discharge switch connected in series with each other ( 30) may be a device for diagnosing.
  • the cell assembly 10 may be a lithium ion battery having one or more secondary batteries.
  • the switch diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention, as shown in the configuration of Figure 1, connected in series with each other on the charge and discharge path (L) for supplying the charge and discharge current to the cell assembly 10
  • the charging switch 50 and the discharge switch 30 may be provided.
  • the switch diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention may include a plurality of charging switches 50 connected in parallel with each other.
  • the switch diagnostic apparatus may include a plurality of discharge switches 30 connected in parallel with each other.
  • the charge switch 50 may open and close the charge / discharge path L so that a current flows in the direction of charging the cell assembly 10.
  • the charge switch 50 is positioned on the charge / discharge path L between the positive terminal of the cell assembly 10 and the positive terminal of the battery pack so that a current flows in a direction for charging the cell assembly 10.
  • Charge and discharge path (L) can be opened and closed.
  • the discharge switch 30 may open and close the charge / discharge path L so that a current flows in the direction of discharging the cell assembly 10.
  • the discharge switch 30 is located on the charge / discharge path L between the positive terminal of the cell assembly 10 and the positive terminal of the battery pack, and a current flows in a direction for discharging the cell assembly 10.
  • Charge and discharge path (L) can be opened and closed.
  • one end of the discharge switch 30 is directly connected to the positive terminal of the cell assembly 10 and the charge switch ( The charge switch 50 and the discharge switch 30 may be connected in series so that one end of the battery 50 is directly connected to the positive terminal of the battery pack.
  • the charge switch 50 and the discharge switch 30 may be a field effect transistor (FET) device having a gate, a drain, and a source terminal.
  • FET field effect transistor
  • the FET device may be turned on or off by forming a channel according to a voltage applied between the gate terminal and the source terminal. When the channel is formed, current may flow from the drain terminal side to the source terminal side or from the source terminal side to the drain terminal side. That is, current may flow in both directions through the formed channel.
  • the FET device may be a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET).
  • FIG. 1 is a view schematically showing a functional configuration of a switch diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a switch diagnostic apparatus includes a voltage measuring unit 100, a current measuring unit 200, and a processor 300.
  • the voltage measuring unit 100 may include a first measurement point N1 between the charge switch 50 and the discharge switch 30, a second measurement point N2 at the other end of the charge switch 50, and the discharge switch 30.
  • the third measuring point (N3) of the other end of the) may be electrically connected to each other.
  • the voltage measuring unit 100 may be electrically connected to both ends of the discharge switch 30 and the charging switch 50 so as to transmit and receive electrical signals.
  • the voltage measuring unit 100 may be configured to measure voltages of the first measurement point N1, the second measurement point N2, and the third measurement point N3. More specifically, the voltage measuring unit 100 may measure the first measuring point N1 based on the electrical signals received from the first measuring point N1, the second measuring point N2, and the third measuring point N3. The voltages of the second measurement point N2 and the third measurement point N3 may be measured.
  • the voltage measuring unit 100 may be electrically connected to the processor 300 to exchange electrical signals.
  • the voltage measuring unit 100 measures and measures voltages of the first measurement point N1, the second measurement point N2, and the third measurement point N3 at time intervals under the control of the processor 300.
  • the signal indicating the magnitude of the voltage may be output to the processor 300.
  • the voltage measuring unit 100 may measure voltages at both ends of the discharge switch 30 and the charging switch 50.
  • the voltage measuring unit 100 may be implemented using a voltage measuring circuit generally used in the art.
  • the current measuring unit 200 may be provided on the charge / discharge path L to measure a current flowing through the charge / discharge path L.
  • the current measuring unit 200 according to an embodiment of the present invention is electrically connected to a current sensor provided on the charge / discharge path L connected to the cell assembly 10, and an electrical signal from the current sensor. Can be received.
  • the current measuring unit 200 may be configured to measure the charge / discharge current flowing through the charge / discharge path L based on the electrical signal received from the current sensor.
  • the current measuring unit 200 may be provided on the charge and discharge path (L).
  • the current measuring unit 200 according to an embodiment of the present invention may be electrically connected to both ends of the current sensor provided on the charge and discharge path (L).
  • the current sensor may be electrically connected between the negative terminal of the cell assembly 10 and the negative terminal of the battery pack.
  • the current measuring unit 200 may measure the voltage across the current sensor, and measure the current flowing through the charge / discharge path L based on the voltage across the current sensor.
  • the current measuring unit 200 may measure the current flowing through the charge / discharge path L using Ohm's law based on the resistance value of the current sensor and the voltage at both ends of the current sensor.
  • the current measuring unit 200 may be electrically connected to the processor 300 to transmit and receive electrical signals.
  • the current measuring unit 200 repeatedly measures the magnitude of the charging current or the discharging current of the cell assembly 10 at a time interval under the control of the processor 300, and outputs a signal indicating the magnitude of the measured current.
  • the current measuring unit 200 may be implemented using a hall sensor or a sense resistor generally used in the art.
  • the processor 300 may be connected to the voltage measuring unit 100 and the current measuring unit 200 so as to exchange electrical signals with each other.
  • the processor 300 may receive measurement voltage values of the first measurement point N1, the second measurement point N2, and the third measurement point N3 from the voltage measuring unit 100, respectively.
  • the processor 300 may receive a measurement current value flowing in the charge / discharge path L from the current measurement unit 200.
  • the processor 300 may be connected to each of the charging switch 50 and the discharge switch 30 so as to exchange electrical signals, and selectively control the opening and closing operations of the charging switch 50 and the discharge switch 30. Can be.
  • the processor 300 may include at least one of a measurement voltage value of the first measurement point N1, a second measurement point N2, and a third measurement point N3 and a measurement current value flowing in the charge / discharge path L.
  • the at least one state of the charge switch 50 and the discharge switch 30 may be diagnosed as at least one of a normal state, an open stuck state, a closed stuck state, and a drift state based on the have.
  • the processor 300 may output a switch diagnosis result of diagnosing the charge switch 50 and the discharge switch 30 to the outside.
  • the user may receive a switch diagnosis result from the processor 300 to check the state of the switch.
  • the switch diagnostic apparatus may further include a memory device 400, as shown in the configuration of FIG.
  • the memory device 400 may be electrically connected to the processor 300 to transmit and receive electrical signals.
  • the memory device 400 may store information necessary for controlling the discharge switch 30 and the charge switch 50 in advance.
  • the memory device 400 may store in advance a threshold voltage value that is a voltage value at which the discharge switch 30 and the charge switch 50 are turned on.
  • the processor 300 may include a processor 300, an application-specific integrated circuit (ASIC), another chipset, a logic circuit, a register, a communication modem, and / or data known in the art in order to perform the above-described operation. It may be implemented in a form that optionally includes a processing device.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the memory device 400 is not particularly limited as long as it is a storage medium capable of recording and erasing information.
  • the memory device 400 may be a RAM, a ROM, a register, a hard disk, an optical recording medium, or a magnetic recording medium.
  • the memory device 400 may also be electrically connected to the processor 300, for example, via a data bus or the like so as to be accessible by the processor 300, respectively.
  • the memory device 400 may also store and / or update and / or erase and / or transmit a program including various control logics that the processor 300 performs, and / or data generated when the control logic is executed. have.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a switch diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a diagram schematically showing a configuration of a switch diagnostic apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the switch diagnostic apparatus may include a diagnostic power supply 500.
  • the diagnostic power supply 500 may be electrically connected to one end of the charge / discharge path L.
  • one end of the diagnostic power supply 500 may be electrically connected between the second measurement point N2 on the charge / discharge path L and the positive terminal of the battery pack. .
  • the diagnostic power supply unit 500 may supply the diagnostic power to at least one of the charging switch 50 and the discharge switch 30.
  • the diagnostic power supply unit 500 may generate the diagnostic power and supply the diagnostic power to at least one of the charge switch 50 and the discharge switch 30.
  • the diagnostic power supply may be supplied with a current having a current value of 1 amp [A].
  • the diagnostic power supply 500 may be a boost converter circuit that receives power from a 12V battery of the vehicle. In this case, the diagnostic power supply unit 500 may convert the 12V power supply of the vehicle into 60V / 1A and output the diagnostic power supply.
  • the switch diagnostic apparatus may include a diagnostic switch (S1, S2, S3).
  • the first diagnostic switch S1 may be provided in a first diagnostic circuit having one end connected to the charge / discharge path L and the other end connected to the diagnostic power supply 500.
  • the first diagnostic circuit may be directly connected between the second measurement point N2 and the positive terminal of the battery pack.
  • the first diagnostic switch S1 may open and close the first diagnostic circuit so that the diagnostic power supply flows through the charge / discharge path L.
  • the second diagnostic switch S2 may be provided in a second diagnostic circuit having one end connected to the charge / discharge path L and the other end connected to the ground.
  • the second diagnostic circuit may be directly connected between the first measurement point N1 and one end of the charging switch 50.
  • the second diagnostic switch S2 may open and close the second diagnostic circuit so that the diagnostic power supply flows to the second diagnostic circuit.
  • the third diagnostic switch S3 may be provided in a third diagnostic circuit having one end connected to the charge / discharge path L and the other end connected to the ground.
  • the third diagnostic circuit may be directly connected between the third measuring point N3 and the positive terminal of the cell assembly 10.
  • the third diagnostic switch S3 may open and close the third diagnostic circuit so that the diagnostic power supply flows to the third diagnostic circuit.
  • the diagnostic switches S1, S2, and S3 may be electrically connected to the processor 300 to transmit and receive electrical signals. In addition, the diagnostic switches S1, S2, and S3 may receive a control command from the processor 300 and open or close the diagnostic circuit based on the control command received from the processor 300.
  • the switch diagnostic apparatus may be provided with a plurality of charge switch 50 and a plurality of discharge switch 30.
  • the plurality of charging switches 50 may include a first charging switch, a second charging switch, and a third charging switch connected in parallel with each other.
  • the plurality of discharge switches 30 may include a first discharge switch, a second discharge switch, and a third discharge switch connected in parallel with each other.
  • a plurality of charge switches 50 and a plurality of discharge switches 30 are illustrated, respectively, but the plurality of charge switches 50 and the plurality of discharge switches 30 are illustrated. The number is not particularly limited.
  • the plurality of discharge switches 30 and the plurality of charge switches 50 may be electrically connected to the processor 300 to transmit and receive electrical signals.
  • the plurality of discharge switches 30 and the plurality of charge switches 50 receive control commands from the processor 300, and open and close the charge / discharge path L based on the control commands received from the processor 300. can do.
  • the processor 300 may control the power supply of the diagnostic power supply 500.
  • the processor 300 may control the power supply of the diagnostic power supply unit 500 by turning on the first diagnostic switch S1. More specifically, the processor 300 may turn on the first diagnostic switch S1 such that the diagnostic power supplied from the diagnostic power supply 500 is transferred to the charge / discharge path L. FIG. Subsequently, the processor 300 may turn on the charging switch 50 and the second diagnostic switch S2 to transfer the diagnostic power to the second diagnostic circuit. In this case, the diagnostic power supply may flow to the ground via the charging switch 50 and the second diagnostic switch S2.
  • the processor 300 may turn on the charging switch 50 and the third diagnostic switch S3 and turn off the second diagnostic switch S2 to transfer the diagnostic power to the third diagnostic circuit.
  • the diagnostic power supply may flow to the ground via the charging switch 50, the discharge switch 30, and the third diagnostic switch S3.
  • the processor 300 may perform the charging switch 50 and the discharge switch 30 based on the measured voltage values of the first measurement point N1, the second measurement point N2, and the third measurement point N3.
  • the voltage difference between both ends can be calculated respectively.
  • the processor 300 may turn on the first diagnostic switch S1 and the second diagnostic switch S2 and transmit a turn-on command to the charging switch 50.
  • the processor 300 may calculate the voltage difference between the both ends of the charging switch 50 based on the measured voltage values of the first measurement point N1 and the second measurement point N2. If the charge switch 50 is turned on, the measured voltage values of the first and second measurement points N1 and N2 are the same, but if the charge switch 50 is turned off, the parasitic diode may be used.
  • the measured voltage values of the measuring point N1 and the second measuring point N2 may be different. Therefore, the processor 300 determines whether the state of the charge switch 50 is an open stuck state based on a result of comparing the calculated voltage difference between the both ends of the charge switch 50 and the voltage difference between the steady state of the charge switch 50. Diagnosis can be made.
  • the processor 300 may turn on the first diagnostic switch S1, the third diagnostic switch S3, and the charging switch 50, and turn off the second diagnostic switch S2.
  • the processor 300 may transmit a turn-on command to the discharge switch 30.
  • the processor 300 may calculate a voltage difference between the both ends of the discharge switch 30 based on the measured voltage values of the first measurement point N1 and the third measurement point N3. If the discharge switch 30 is turned on, the measured voltage values of the first measurement point N1 and the third measurement point N3 are the same, but if the discharge switch is turned off, the discharge voltage is reduced due to the voltage drop by the parasitic diode. The measured voltage values of the first measurement point N1 and the third measurement point N3 may be different.
  • the processor 300 determines whether the state of the discharge switch 30 is an open stuck state based on a result of comparing the calculated voltage difference between the both ends of the discharge switch 30 and the voltage difference between the steady state of the discharge switch 30. Diagnosis can be made.
  • the voltage difference across the steady state of the charge switch 50 may be a voltage value calculated based on a turn-on state resistance value and a diagnostic power supply of the pre-stored charge switch 50.
  • the voltage difference across the steady state of the discharge switch 30 may be a voltage value calculated based on the turn-on state resistance value of the discharge switch 30 stored in advance and the diagnostic power supply.
  • the turn-on state resistance value of the charge switch 30 and the turn-on state resistance value of the discharge switch 30 may be stored in advance in the memory device 400.
  • the processor 300 may diagnose whether the state of the charge switch 50 is an open stuck state based on the voltage difference between the both ends of the charge switch 50. In this case, the processor 300 may calculate the voltage difference across the steady state of the charge switch 50 using Ohm's law based on the turn-on state resistance value of the charge switch 50 stored in advance. For example, when the turn-on state resistance value of the pre-stored charging switch 50 is 1mohm and the diagnostic power supply is 1A, the processor 300 may calculate the voltage difference across the steady state of the charging switch 50 to 1mV. .
  • the processor 300 compares the voltage difference between the measured both ends and the steady state opposite the voltage difference calculated based on the measured voltage values of the first measurement point N1 and the second measurement point N2, and measures the voltage difference between the measurement ends.
  • the charge switch 50 may be diagnosed as being in an open stuck state.
  • the processor 300 may diagnose whether the state of the discharge switch 30 is an open stuck state based on the voltage difference between the both ends of the discharge switch 30. In this case, the processor 300 may calculate the voltage difference across the steady state of the discharge switch 30 using Ohm's law based on the turn-on state resistance value of the discharge switch 30 stored in advance. For example, when the turn-on state resistance value of the discharge switch 30 previously stored is 1mohm and the diagnostic power supply is 1A, the processor 300 may calculate the voltage difference across the steady state of the discharge switch 30 to 1mV. .
  • the processor 300 compares the voltage difference between the measured both ends and the steady state opposite the voltage difference calculated based on the measured voltage values of the first measurement point N1 and the third measurement point N3, and measures the voltage difference between the both ends of the measurement.
  • the difference between the voltage difference across the steady state is outside the preset error range, it may be diagnosed that the discharge switch 30 is in an open stuck state.
  • the processor 300 based on the combined resistance value of the plurality of charge switch 50 and the plurality of discharge switch 30 connected in parallel It is possible to diagnose whether the states of the charge switch 50 and the discharge switch 30 is an open stuck state.
  • the switch diagnostic apparatus may include three charging switches 50 connected in parallel.
  • the combined resistance value of the three charge switches 50 may be 1/3 mohm.
  • the processor 300 may calculate the voltage difference across the steady state of the three charging switches 50 to 1 / 3mV.
  • the processor 300 compares the voltage difference between the measured both ends and the steady state opposite the voltage difference calculated based on the measured voltage values of the first measurement point N1 and the second measurement point N2, and measures the voltage difference between the measurement ends.
  • the difference between the voltage difference across the steady state is outside the preset error range, it may be diagnosed that at least one of the three charging switches 50 is in an open stuck state.
  • the switch diagnostic apparatus may be provided with three discharge switch 30 connected in parallel.
  • the combined resistance value of the three discharge switches 30 may be 1/3 mohm.
  • the processor 300 may calculate the voltage difference across the steady state of the three discharge switches 30 to 1 / 3mV.
  • the processor 300 compares the voltage difference between the measured both ends and the steady state opposite the voltage difference calculated based on the measured voltage values of the first measurement point N1 and the third measurement point N3, and measures the voltage difference between the both ends of the measurement.
  • the difference between the voltage difference across the steady state is outside the preset error range, it may be diagnosed that at least one of the three discharge switches 30 is in an open stuck state.
  • the switch diagnostic apparatus may include a temperature measuring unit 600.
  • the temperature measuring unit 600 may measure temperatures of the plurality of charge switches 50 and the plurality of discharge switches 30 adjacent to the plurality of charge switches 50 and the plurality of discharge switches 30, respectively. have.
  • the temperature measuring unit 600 according to an embodiment of the present invention, the first charge switch, the second charge switch, the third charge switch, the first discharge switch, The temperature of each of the first charge switch, the second charge switch, the third charge switch, the first discharge switch, the second discharge switch, and the third discharge switch may be measured adjacent to the second discharge switch and the third discharge switch, respectively. .
  • the temperature measuring unit 600 is adjacent to each of the plurality of charge switches 50 and the plurality of discharge switches 30 so as to transmit and receive electrical signals, respectively, the plurality of charge switches 50 and the plurality of discharge switches 30. May be electrically connected to each other.
  • the temperature measuring unit 600 may be mounted to the plurality of charge switches 50 and the plurality of discharge switches 30, respectively, and electrically connected to the plurality of charge switches 50 and the plurality of discharge switches 30, respectively. have. Through such a configuration, the temperature measuring unit 600 can measure the temperatures of the plurality of charge switches 50 and the plurality of discharge switches 30, respectively.
  • the temperature measuring unit 600 may be mounted on an integrated circuit board of a battery management system (BMS).
  • BMS battery management system
  • the temperature measuring unit 600 may be attached on the integrated circuit board.
  • the temperature measuring unit 600 may be an NTC thermistor (Negative Temperature Coefficient thermistor) attached to the integrated circuit board in the form of a shoulder.
  • NTC thermistor Negative Temperature Coefficient thermistor
  • the temperature measuring unit 600 may be electrically coupled with the processor 300 to transmit and receive electrical signals.
  • the temperature measuring unit 600 repeatedly measures the temperatures of the plurality of charge switches 50 and the plurality of discharge switches 30 at intervals of time, and outputs a signal indicating the magnitude of the measured temperature to the processor 300. can do.
  • the temperature measuring unit 600 may be implemented using a thermocouple generally used in the art.
  • the processor 300 may receive a temperature measurement value of each of the plurality of charge switches 50 and the plurality of discharge switches 30 from the temperature measuring unit 600. .
  • the processor 300 may include the plurality of charge switches 50 and the plurality of discharges based on the temperature measurement value received from the temperature measuring unit 600 and the voltage difference between the charge switch 50 and the discharge switch 30. The state of each of the switches 30 can be diagnosed.
  • the processor 300 may diagnose whether at least one state of the plurality of charge switches 50 is an open stuck state or a closed stuck state based on the combined resistance values of the plurality of charge switches 50 connected in parallel. Can be. In this case, the processor 300 may determine that the state of a specific switch among the plurality of charge switches 50 is an open stuck state or a close state based on each temperature measurement value of the charge switch 50 received from the temperature measuring unit 600. It may be diagnosed whether the stuck state.
  • the plurality of discharge switches 30 may be diagnosed whether at least one of the plurality of discharge switches 30 is an open stuck state or a closed stuck state based on the combined resistance values of the plurality of discharge switches 30 connected in parallel.
  • the processor 300 when the three charging switches 50 are connected in parallel, the processor 300 indicates that the charging switch 50 whose temperature measurement value is less than or equal to a preset value among the three charging switches 50 is in an open stuck state. Diagnosis can be made.
  • the processor 300 may include at least one of the charge switch 50 and the discharge switch 30 based on the calculated voltage difference between both ends of the charge switch 50 and voltage difference between both ends of the discharge switch 30.
  • the state may be diagnosed as at least one of a normal state, an open stuck state, and a closed stuck state.
  • the processor 300 may receive temperature measurement values of each of the plurality of charge switches 50 and the plurality of discharge switches 30 from the temperature measuring unit 600. The plurality of charge switches 50 and the plurality of processors are based on the received temperature measurement and the voltage difference between the plurality of charge switches 50 and the plurality of discharge switches 30. The state of each of the discharge switch 30 of the can be diagnosed.
  • the processor 300 may determine one of the charge switch 50 and the discharge switch 30 based on the measured voltage values of the first measurement point N1, the second measurement point N2, and the third measurement point N3.
  • An example of diagnosing whether at least one state is a closed stuck state will be described.
  • the processor 300 diagnoses whether at least one of the charge switch 50 and the discharge switch 30 is a closed stuck state.
  • the processor 300 includes the first measurement point N1.
  • Based on the measured voltage values of the second measurement point (N2) and the third measurement point (N3) can also diagnose whether at least one of the charge switch 50 and the discharge switch 30 is an open stuck state.
  • the processor 300 may diagnose whether the discharge switch 30 is in a close stuck state based on the measured voltage value of the first measurement point N1. More specifically, the processor 300 transmits a turn-off command to the discharge switch 30, compares the measured voltage value of the third measuring point N3 with the measured voltage value of the first measuring point N1, and discharges the discharge. It may be diagnosed whether the switch 30 is in the closed stuck state.
  • the measured voltage value of the third measuring point N3 may be measured at 48V.
  • the processor 300 may diagnose that the discharge switch 30 is in the closed stuck state.
  • the processor 300 may diagnose whether the charge switch 50 is in a close stuck state based on the measured voltage value of the second measurement point N2.
  • the processor 300 may transmit a turnoff command to the charge switch 50.
  • the processor 300 may transmit a turn off command to the charge switch 50 and a turn on command to the discharge switch 30.
  • the processor 300 may diagnose whether the charging switch 50 is in a close stuck state by comparing the measured voltage value of the third measurement point N3 with the measured voltage value of the second measurement point N2.
  • the processor 300 may diagnose whether the charging switch 50 is in a close stuck state by comparing the measured voltage value of the first measurement point N1 with the measured voltage value of the second measurement point N2.
  • the measured voltage value of the third measuring point N3 may be measured at 48V.
  • the processor 300 may diagnose that the charge switch 50 is in the closed stuck state.
  • the charge switch 50 when the charge switch 50 is turned on, the voltage drop due to the parasitic diode provided in the charge switch 50 may not occur. That is, when the charge switch 50 and the discharge switch 30 are turned on, the measured voltage values of the first measurement point N1, the second measurement point N2, and the third measurement point N3 may be equal to 48V. Can be.
  • the processor 300 transmits a turn-on command to the discharge switch 30, transmits a turn-off command to the charge switch 50, and measures the first measurement point N1 and the second measurement point N2. It is possible to diagnose whether the charge switch 50 is in a closed stuck state depending on whether the voltage values are the same.
  • the processor 300 transmits a turn-on command to the discharge switch 30, transmits a turn-off command to the charge switch 50, and measures measured voltages of the third and second measurement points N3 and N2. It is also possible to diagnose whether the charge switch 50 is in a closed stuck state depending on whether the values are the same.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of a switch diagnostic apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • a detailed description of parts to which the description of the above embodiments may be similarly applied will be omitted, and description will be given focusing on differences.
  • the processor 300 may calculate a current integrated value by integrating a measured current value for a preset reference time based on the measured current value. For example, the processor 300 may receive a measured current value from the current measuring unit 200. In addition, the processor 300 may calculate the current integrated value by integrating the measured current value for a preset reference time using Equation 1 below.
  • Equation 1 is an expression for calculating the current integrated value ⁇ I obtained by integrating the current i flowing through the current measuring unit 200 during a preset reference time (time between t0 time and t1 time).
  • the processor 300 may include the charging switch 50 for a preset reference time based on the measured voltage values of the first measurement point N1, the second measurement point N2, and the third measurement point N3.
  • the cumulative voltage drop value of the discharge switch 30 can be calculated.
  • the processor 300 may use the discharge switch 30 based on the measured voltage values of the first measurement point N1 and the third measurement point N3 during a preset reference time using Equation 2 below.
  • the cumulative voltage drop can be calculated.
  • the processor 300 may accumulate the charge switch 50 based on the measured voltage values of the first measurement point N1 and the second measurement point N2 during a preset reference time using Equation 2 below. The voltage drop can be calculated.
  • Equation 2 is the first measurement point (N1) and the third measurement point (N3) or the first measurement point (N1) and the second measurement measured during the preset reference time (time between the time t0 to t1 time) It is a formula for calculating the cumulative voltage drop value? V obtained by integrating the voltage difference v at the point N2.
  • the processor 300 may calculate the combined resistance value of the charge switch 50 and the discharge switch 30 by dividing the accumulated voltage drop value ⁇ V by the current integrated value ⁇ I.
  • the processor 300 may calculate the combined resistance value R of the charge switch 50 and the discharge switch 30 by using Equation 3 below. For example, when the cumulative voltage drop value? V is 2mV and the current integrated value? I is 1A, the combined resistance value R of the charge switch 50 and the discharge switch 30 is calculated as 2mohm. Can be.
  • R may be a combined resistance value
  • ⁇ V may be a cumulative voltage drop value
  • ⁇ I may be a current integration value
  • the processor 300 may diagnose whether at least one of the charge switch 50 and the discharge switch 30 is in the drift state based on the combined resistance values of the charge switch 50 and the discharge switch 30. Can be.
  • the drift state may be a phenomenon in which the turn-on state resistance value of the switch is changed.
  • the processor 300 may repeatedly calculate the synthesized resistance value at a time interval and store the calculated synthesized resistance value.
  • the processor 300 may diagnose whether the drift state of at least one of the charge switch 50 and the discharge switch 30 by comparing the pre-stored steady state synthesis resistance value and the calculated synthesis resistance value. For example, when the difference between the steady state synthesis resistance value and the calculated synthesis resistance value exceeds a preset range, the processor 300 drifts at least one of the charge switch 50 and the discharge switch 30. A condition can be diagnosed.
  • the processor 300 may diagnose whether at least one of the charge switch 50 and the discharge switch 30 is a drift state based on the synthesized resistance value calculated at a time interval. For example, when a switch diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention is provided in a vehicle, the processor 300 may include a combined resistance of the charge switch 50 and the discharge switch 30 at a time interval during driving of the vehicle. Iterate over the values. In addition, the processor 300 may compare two different synthesized resistance values calculated at time intervals. In addition, when the difference between two different synthesized resistance values calculated at time intervals exceeds a preset range, the processor 300 drifts at least one of the charge switch 50 and the discharge switch 30. A condition can be diagnosed.
  • the switch diagnostic apparatus has an advantage of effectively diagnosing a drift state that may occur due to a change in the resistance value of the switch while the vehicle is driving.
  • the switch diagnostic apparatus may include a diagnostic signal unit 700.
  • the diagnostic signal unit 700 may be electrically connected to the processor 300 to transmit an external short signal to the processor 300.
  • the external short signal may be a signal that simulates an external short condition to allow the processor 300 to recognize that the external short condition.
  • the processor 300 when the processor 300 receives the external short signal from the diagnostic signal unit 700, the measured voltage values of the first measurement point N1, the second measurement point N2, and the third measurement point N3 are determined. Based on the diagnosis, whether the charge switch 50 and the discharge switch 30 are normally opened may be diagnosed. For example, the processor 300 may turn off both the charge switch 50 and the discharge switch 30 in an external short circuit situation. In addition, the processor 300 may quickly diagnose whether both the charge switch 50 and the discharge switch 30 are opened based on the external short signal.
  • the processor 300 measures a measurement time required to open both the charge switch 50 and the discharge switch 30, and compares the measurement time with a preset normal time, and takes a measurement. It is possible to diagnose whether the difference between the time and the normal time is within a preset value.
  • the processor 300 determines whether at least one of the charge switch 50 and the discharge switch 30 is normally opened. Diagnosis can be made.
  • the processor 300 may recognize that an external short circuit has occurred.
  • the processor 300 may transmit a turn-off command to the charge switch 50 and the discharge switch 30.
  • the processor 300 includes at least one of the charge switch 50 and the discharge switch 30 based on the measured voltage values of the first measurement point N1, the second measurement point N2, and the third measurement point N3. Diagnosis is possible with one normal opening.
  • the processor 300 may diagnose whether the discharge switch 30 is normally opened based on the measured voltage value of the first measurement point N1. More specifically, when receiving the external short signal, the processor 300 may transmit a turn-off command to the discharge switch 30 and the charge switch 50. In addition, the processor 300 may diagnose whether the discharge switch 30 is normally opened by comparing the measured voltage value of the third measurement point N3 with the measured voltage value of the first measurement point N1.
  • the processor 300 may diagnose whether the charge switch 50 and the discharge switch 30 are normally opened with reference to Table 1 below.
  • Table 1 may be stored in the memory device 400.
  • Table 1 summarizes the states of the discharge switch 30 and the charge switch 30 according to the measured voltage values measured at the first measuring point N1, the second measuring point N2, and the third measuring point N3. It is a vote.
  • Table 1 is a table summarizing the states of the discharge switch 30 and the charge switch 30 according to the measured voltage value measured in the situation that the cell assembly 10 is discharged.
  • a [V] is equal to the voltage value of the cell assembly 10 and may be, for example, 48V.
  • B [V] is a voltage value that can be measured at the second measurement point N2 when the discharge switch 30 is turned on and the charge switch 50 is turned off.
  • B [V] may be a value smaller than A [V] due to the voltage drop by the parasitic diode provided in the charge switch 50.
  • B [V] may be 47.3V due to the voltage drop by the parasitic diode.
  • the processor 300 receives an external short signal and transmits a turn-off command to the charge switch 50 and the discharge switch 30, the charge switch 50 and the discharge.
  • the contents of diagnosing the state of the switch 30 will be described.
  • the first diagnostic switch S1, the second diagnostic switch S2, and the third diagnostic switch S3 are all in an open state.
  • the processor 300 may diagnose whether the discharge switch 30 is normally opened based on the measured voltage value of the third measurement point N3 and the measured voltage value of the first measurement point N1.
  • the processor 300 may diagnose that the discharge switch 30 is not normally opened. That is, the processor 300 may diagnose that at least one of the plurality of discharge switches 30 is in a closed stuck state.
  • the processor 300 may diagnose the states of the discharge switch 30 and the charge switch 50 by comparing the measured voltage value of the first measurement point N1 with the measured voltage value of the second measurement point N2. Can be.
  • the processor 300 may diagnose that the discharge switch 30 and the charge switch 50 are not normally opened. That is, the processor 300 may diagnose that at least one of the plurality of discharge switches 30 and at least one of the plurality of charge switches 30 are in a closed stuck state.
  • the processor 300 may diagnose that the discharge switch 30 is not normally opened, but the charge switch 50 is normally opened. That is, the processor 300 may diagnose that at least one of the plurality of discharge switches 30 is in a closed stuck state and the plurality of charge switches 50 are in a normal state.
  • the processor 300 may diagnose that the discharge switch 30 is normally opened. In this case, since the discharge switch 30 is normally opened, the measured voltage values of the first measuring point N1 and the second measuring point N2 may both be 0 [V]. That is, the processor 300 may diagnose that the plurality of discharge switches 30 are in a normal state.
  • the switch diagnostic apparatus has an advantage of protecting the internal circuit by quickly opening the discharge switch 30 and the charge switch 50 in an external short circuit situation.
  • the switch diagnostic apparatus has an advantage of more specifically diagnosing the state of the charging switch 50 in consideration of the voltage drop caused by the parasitic diode provided in the charging switch 50.
  • the switch diagnostic apparatus according to the present invention can be applied to a BMS. That is, the BMS according to the present invention may include the switch diagnosis device according to the present invention described above. In such a configuration, at least some of the components of the switch diagnostic apparatus according to the present invention may be implemented by supplementing or adding a function of the configuration included in the conventional BMS.
  • the processor 300 and the memory device 400 of the switch diagnostic apparatus according to the present invention may be implemented as a component of a battery management system (BMS).
  • BMS battery management system
  • the switch diagnostic apparatus according to the present invention may be provided in the battery pack. That is, the battery pack according to the present invention may include the switch diagnosis apparatus according to the present invention described above.
  • the battery pack may include one or more secondary batteries, the switch diagnostic apparatus, an electronic device (with BMS, a relay, a fuse, etc.), a case, and the like.
  • FIG. 5 is a flowchart schematically illustrating a switch diagnosis method according to an embodiment of the present invention.
  • the performing agent of each step may be referred to as each component of the battery operating apparatus according to the present invention described above.
  • the battery operating method includes a voltage measuring step S100, a current measuring step S110, and a switch diagnosing step S120.
  • the voltage measuring step (S100) it is possible to measure the voltage of the measuring point between the charge switch and the discharge switch, the measurement point of the other end of the charge switch and the measurement point of the other end of the discharge switch, respectively.
  • the current measuring step S110 the current flowing through the charge / discharge path may be measured.
  • the switch diagnosing step (S120) the switching operation of the charge switch and the discharge switch is selectively controlled, the measurement voltage value of each measurement point measured by the voltage measuring step is received, and the current measuring step is performed.
  • At least one of the conditions can be diagnosed.
  • the voltage difference between the both ends of the charge switch and the discharge switch is calculated based on the measured voltage value of each measurement point, respectively, the charge switch and the discharge switch On the basis of the voltage difference between both ends of the at least one of the charge switch and the discharge switch can be diagnosed whether the open stuck state.
  • the temperature measurement values of each of the plurality of charge switches 50 and the discharge switches 30 are measured, and the measured temperature is measured. Based on the value and the voltage difference between the both ends of the charge switch and the discharge switch, it is possible to diagnose whether each of the plurality of charge switches 50 and the plurality of discharge switches 30 is in an open stuck state.
  • the switch diagnosis step (S120) it is possible to diagnose whether the close stuck state of at least one of the charge switch and the discharge switch based on the measured voltage value of each measurement point.
  • the current integrated value is calculated by integrating the measured current value for a preset reference time based on the measured current value, and the measurement
  • the cumulative voltage drop values of the charge switch and the discharge switch during the reference time may be calculated based on the voltage value.
  • the cumulative voltage drop value is divided by the current integrated value to calculate a combined resistance value of a charge switch and a discharge switch, based on the synthesized resistance value. The drift state of at least one of the furnace charge switch and the discharge switch may be diagnosed.
  • the switch diagnosing step (S120) when an external short signal is received, whether the charge switch and the discharge switch are normally opened is diagnosed based on the measured voltage value of each measurement point. can do.
  • the processor when the control logic is implemented in software, the processor may be implemented in a set of program modules.
  • the program module may be stored in the memory device and executed by the processor.
  • various control logics of the processor may be combined with at least one, and the combined control logics may be written in a computer readable code system so that the computer readable access is not limited in kind.
  • the recording medium includes at least one selected from the group consisting of a ROM, a RAM, a register, a CD-ROM, a magnetic tape, a hard disk, a floppy disk, and an optical data recording device.
  • the code system may be distributed and stored and executed in a networked computer.
  • functional programs, code, and segments for implementing the combined control logics can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention pertains.

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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 구비된 충전 스위치와 방전 스위치를 진단하는 과정에서 효과적으로 스위치를 진단할 수 있는 스위치 진단 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면에 의하면, 전압 측정값과 전류 측정값을 이용하여, 스위치의 상태를 정상 상태, 오픈 스턱 상태, 클로즈 스턱 상태 및 드리프트 상태 중 적어도 하나로 진단하여 스위치 진단 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

스위치 진단 장치 및 방법
본 출원은 2018년 07월 17일자로 출원된 한국 특허 출원번호 제 10-2018-0083091호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은 스위치 진단 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 팩에 구비된 충전 스위치와 방전 스위치를 진단하는 과정에서 효과적으로 스위치를 진단할 수 있는 스위치 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
근래에 들어서, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이에 따라 모바일 기기, 전기차, 하이브리드 자동차, 전력 저장 장치, 무정전 전원 장치 등에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히 전기차나 하이브리드 자동차에 사용되는 이차 전지는 고출력, 대용량 이차 전지로서, 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
또한, 이차 전지에 대한 많은 수요와 함께 이차 전지와 관련된 주변 부품이나 장치에 대한 연구도 함께 이루어지고 있다. 즉, 복수의 이차 전지를 연결하여 하나의 모듈로 만든 배터리 모듈, 배터리 모듈의 충방전을 제어하고 각 이차 전지의 상태를 모니터링하는 BMS, 배터리 모듈과 BMS를 하나의 팩으로 만든 배터리 팩, 배터리 모듈을 모터와 같은 부하와 연결하는 스위치(Switch) 등 다양한 부품과 장치에 대한 연구가 진행되고 있다.
특히, 스위치는 배터리 모듈과 부하를 연결하고, 전력의 공급여부를 제어하는 스위치로서 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 일 예로 널리 사용되는 리튬 이온 이차 전지의 작동 전압은 약 3.7V ~ 4.2V로서, 고전압을 제공하기 위해 다수의 이차 전지를 직렬로 연결하여 배터리 모듈을 구성한다. 이러한 배터리 모듈과 모터를 연결하는 스위치는 고전압, 고출력의 전기 에너지가 상시 통과하는 부품으로서 오픈 스턱(Open Stuck) 상태, 클로즈 스턱(Closed Stuck) 상태 및 드리프트(Drift) 상태 등의 이상(Fault) 발생 여부를 모니터링하는 것이 매우 중요하다.
한편, 전기 자동차 등 전기 에너지를 필요로 하는 다양한 장치들은 전원 시스템이 필수적이다. 전원 시스템은 적어도 하나의 스위치를 선택적으로 개폐함으로써 배터리와 부하 사이의 안정적인 전원 공급을 담당한다. 전원 시스템의 안전과 관련하여, 외부 단락 사고 등의 발생 여부를 진단하는 것이 필요하다. 상기 외부 단락(Short) 사고가 발생하는 경우, 자동차 급발진 등의 위험이 있다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 배터리 팩에 구비된 충전 스위치와 방전 스위치를 진단하는 과정에서 효과적으로 스위치를 진단할 수 있는 개선된 스위치 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
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 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치는, 셀 어셈블리의 충방전 경로 상에 구비되어 서로 직렬 연결된 충전 스위치와 방전 스위치를 진단하는 장치일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 스위치 진단 장치는 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치의 양단 전압을 각각 측정하도록 구성된 전압 측정부; 상기 충방전 경로를 흐르는 전류를 측정하도록 구성된 전류 측정부; 및 상기 충전 스위치와 상기 방전 스위치의 개폐 동작을 선택적으로 제어하고, 상기 전압 측정부로부터 측정 전압값을 수신하며, 상기 전류 측정부로부터 측정 전류값을 수신하여, 상기 측정 전압값과 상기 측정 전류값 중 적어도 하나를 기초로 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치 중 적어도 하나의 상태를 정상 상태, 오픈 스턱 상태, 클로즈 스턱 상태 및 드리프트 상태 중 적어도 하나로 진단하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 스위치 진단 장치는 상기 충방전 경로에 일단이 전기적으로 연결되어, 상기 충전 스위치와 상기 방전 스위치 중 적어도 하나로 진단 전원을 공급할 수 있도록 구성된 진단 전원부를 더 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 진단 전원부에서 출력되는 진단 전원의 전류 정보와 미리 저장된 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치 각각의 턴온 상태 저항값에 기초하여, 상기 충전 스위치의 정상 상태 양단 전압차 및 상기 방전 스위치의 정상 상태 양단 전압차를 각각 산출하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 충전 스위치의 양단 전압차와 상기 산출된 상기 충전 스위치의 정상 상태 양단 전압차를 비교한 결과에 기초하여 상기 충전 스위치의 상태가 상기 오픈 스턱 상태인지 여부를 진단하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 방전 스위치의 양단 전압차와 상기 산출된 상기 방전 스위치의 정상 상태 양단 전압차를 비교한 결과에 기초하여 상기 방전 스위치의 상태가 상기 오픈 스턱 상태인지 여부를 진단하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 측정 전압값을 기초로 상기 충전 스위치의 양단 전압차 및 상기 방전 스위치의 양단 전압차를 각각 연산하며, 연산된 상기 충전 스위치의 양단 전압차와 상기 방전 스위치의 양단 전압차를 기초로 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치 중 적어도 하나의 상태를 정상 상태, 오픈 스턱 상태 및 클로즈 스턱 상태 중 적어도 하나로 진단하도록 구성될 수 있다.
상기 충전 스위치는, 서로 병렬 연결된 형태로 복수 구비되고, 상기 방전 스위치는, 서로 병렬 연결된 형태로 복수 구비될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 스위치 진단 장치는 상기 복수의 충전 스위치 및 상기 복수의 방전 스위치 각각에 인접하여, 상기 복수의 충전 스위치 및 상기 복수의 방전 스위치 각각의 온도를 측정하도록 구성된 온도 측정부를 더 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 온도 측정부로부터 상기 복수의 충전 스위치 및 상기 복수의 방전 스위치 각각의 온도 측정값을 수신하고, 수신한 상기 온도 측정값 및 상기 복수의 충전 스위치와 상기 복수의 방전 스위치의 양단 전압차를 기초로 상기 복수의 충전 스위치 및 상기 복수의 방전 스위치 각각의 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.
상기 전압 측정부는, 상기 충전 스위치의 일단과 상기 방전 스위치의 일단 사이의 측정 지점, 상기 충전 스위치의 타단의 측정 지점 및 상기 방전 스위치의 타단의 측정 지점과 전기적으로 각각 연결되어 각 측정 지점의 전압을 측정하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 각 측정 지점의 측정 전압값을 기초로 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치 중 적어도 하나의 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 측정 전류값을 기초로 미리 설정된 기준 시간 동안의 상기 측정 전류값을 적산하여 전류 적산값을 연산하고, 상기 측정 전압값을 기초로 상기 기준 시간 동안의 상기 충전 스위치와 상기 방전 스위치의 누적 전압 강하값을 연산하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 누적 전압 강하값을 상기 전류 적산값으로 나누어 상기 충전 스위치와 상기 방전 스위치의 합성 저항값을 연산하고, 연산된 상기 합성 저항값을 기초로 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치 중 적어도 하나의 상태가 상기 드리프트 상태인지 여부를 진단하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 스위치 진단 장치는 상기 프로세서와 전기적으로 연결되어, 상기 프로세서로 외부 단락 신호를 전달하도록 구성된 진단 신호부를 더 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 진단 신호부로부터 상기 외부 단락 신호를 수신하면 외부 단락이 발생된 상태로 인식하고, 상기 충전 스위치와 상기 방전 스위치의 정상 개방 여부를 진단하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 진단 신호부로부터 상기 외부 단락 신호를 수신하는 경우, 상기 충전 스위치와 상기 방전 스위치에게 턴오프 명령을 전송하고, 상기 측정 전압값을 기초로 상기 충전 스위치와 상기 방전 스위치의 정상 개방 여부를 진단하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 BMS는 본 발명의 일 측면에 따른 스위치 진단 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 팩은 본 발명의 일 측면에 따른 스위치 진단 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 스위치 진단 방법은 셀 어셈블리의 충방전 경로 상에 구비되어 서로 직렬 연결된 충전 스위치와 방전 스위치를 진단하는 방법으로서, 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치의 양단 전압을 각각 측정하는 전압 측정 단계; 상기 충방전 경로를 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정 단계; 및 상기 충전 스위치와 상기 방전 스위치의 개폐 동작을 선택적으로 제어하고, 상기 전압 측정 단계에 의해 측정된 측정 전압값을 수신하며, 상기 전류 측정 단계에 의해 측정된 측정 전류값을 수신하여, 상기 측정 전압값과 상기 측정 전류값 중 적어도 하나를 기초로 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치 중 적어도 하나의 상태를 정상 상태, 오픈 스턱 상태, 클로즈 스턱 상태 및 드리프트 상태 중 적어도 하나의 상태로 진단하는 진단 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 전압 측정값과 전류 측정값을 이용하여, 스위치의 상태를 정상 상태, 오픈 스턱 상태, 클로즈 스턱 상태 및 드리프트 상태 중 적어도 하나로 효과적으로 진단하여 진단 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 온도 측정값을 이용하여, 효과적으로 복수의 스위치 중 특정 스위치의 이상 발생 여부를 진단할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 일 측면에 의하면, 차량의 주행 중에 스위치의 저항값 변화를 검출함으로써, 스위치의 드리프트 상태 여부를 진단하여, 주행 중 발생할 수 있는 사고를 예방할 수 있는 개선된 스위치 진단 장치 및 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 실제 외부 단락 상황을 모사한 상황에서 스위치가 정상적으로 동작하는지 여부를 진단함으로써, 실제 외부 단락이 발생될 경우를 대비한 스위치 진단 결과를 제공할 수 있는 장점이 있다.
이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 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 스위치 진단 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위치 진단 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스위치 진단 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
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 안 되며, 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.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판정되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
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 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '프로세서'와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본 명세서에서, 이차 전지는, 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 이차 전지로 간주될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치는, 배터리 팩에 구비된 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30)를 진단하는 장치일 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치는, 배터리 팩에 구비된 셀 어셈블리(10)의 충방전 경로(L) 상에 구비되어 서로 직렬 연결된 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30)를 진단하는 장치일 수 있다. 예를 들어, 상기 셀 어셈블리(10)는, 하나 이상의 이차 전지를 구비하는 리튬이온전지 일 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 셀 어셈블리(10)로 충방전 전류를 공급하는 충방전 경로(L)상에 서로 직렬 연결된 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30)를 구비할 수 있다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치는, 서로 병렬 연결된 복수의 충전 스위치(50)를 구비할 수 있다. 또한, 스위치 진단 장치는, 서로 병렬 연결된 복수의 방전 스위치(30)를 구비할 수 있다.
상기 충전 스위치(50)는, 셀 어셈블리(10)를 충전시키는 방향으로 전류가 흐르도록 충방전 경로(L)를 개폐할 수 있다. 예를 들어, 충전 스위치(50)는, 셀 어셈블리(10)의 양극 단자와 배터리 팩의 양극 단자 사이의 충방전 경로(L) 상에 위치하여 셀 어셈블리(10)를 충전시키는 방향으로 전류가 흐르도록 충방전 경로(L)를 개폐할 수 있다.
상기 방전 스위치(30)는, 셀 어셈블리(10)를 방전시키는 방향으로 전류가 흐르도록 충방전 경로(L)를 개폐할 수 있다. 예를 들어, 방전 스위치(30)는, 셀 어셈블리(10)의 양극 단자와 배터리 팩의 양극 단자 사이의 충방전 경로(L) 상에 위치하여 셀 어셈블리(10)를 방전시키는 방향으로 전류가 흐르도록 충방전 경로(L)를 개폐할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치에서는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 방전 스위치(30)의 일단이 셀 어셈블리(10)의 양극 단자와 직접 연결되고 충전 스위치(50)의 일단이 배터리 팩의 양극 단자와 직접 연결되도록 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30)가 직렬 연결될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스위치(50) 및 방전 스위치(30)는, 게이트, 드레인 및 소스 단자를 구비한 FET(Field Effect Transistor)소자일 수 있다. 여기서, FET소자는, 게이트 단자와 소스 단자 사이에 인가된 전압에 따른 채널 형성 여부에 의해 온 되거나 오프 될 수 있다. 채널이 형성되면 드레인 단자 측에서 소스 단자 측으로 또는 소스 단자 측에서 드레인 단자 측으로 전류가 흐를 수 있다. 즉, 형성된 채널을 통해 전류가 양방향으로 흐를 수 있다. 일 예로, 상기 FET소자는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)일 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치는, 전압 측정부(100), 전류 측정부(200) 및 프로세서(300)를 포함한다.
상기 전압 측정부(100)는, 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30) 사이의 제1 측정 지점(N1), 충전 스위치(50)의 타단의 제2 측정 지점(N2) 및 방전 스위치(30)의 타단의 제3 측정 지점(N3)과 전기적으로 각각 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 전압 측정부(100)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 방전 스위치(30)와 충전 스위치(50)의 양단과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 전압 측정부(100)는, 제1 측정 지점(N1), 제2 측정 지점(N2) 및 제3 측정 지점(N3)의 전압을 측정하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 전압 측정부(100)는, 제1 측정 지점(N1), 제2 측정 지점(N2) 및 제3 측정 지점(N3)으로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 제1 측정 지점(N1), 제2 측정 지점(N2) 및 제3 측정 지점(N3)의 전압을 측정할 수 있다.
바람직하게는, 전압 측정부(100)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 프로세서(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 전압 측정부(100)는, 프로세서(300)의 통제 하에 시간 간격을 두고 제1 측정 지점(N1), 제2 측정 지점(N2) 및 제3 측정 지점(N3)의 전압을 측정하고 측정된 전압의 크기를 나타내는 신호를 프로세서(300)로 출력할 수 있다. 또한, 전압 측정부(100)는, 방전 스위치(30)와 충전 스위치(50)의 양단 전압을 측정할 수 있다. 예를 들어, 전압 측정부(100)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 전압 측정 회로를 이용하여 구현될 수 있다.
상기 전류 측정부(200)는, 충방전 경로(L) 상에 구비되어 충방전 경로(L)를 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 측정부(200)는, 셀 어셈블리(10)와 연결된 충방전 경로(L)상에 구비된 전류 센서와 전기적으로 연결되어, 전류 센서로부터 전기적 신호를 수신할 수 있다. 또한, 전류 측정부(200)는, 전류 센서로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 충방전 경로(L)를 흐르는 충방전 전류를 측정하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 측정부(200)는, 충방전 경로(L) 상에 구비될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 측정부(200)는, 충방전 경로(L) 상에 구비된 전류 센서의 양단과 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 전류 센서는, 셀 어셈블리(10)의 음극 단자와 배터리 팩의 음극 단자 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 전류 측정부(200)는, 전류 센서의 양단 전압을 측정하고, 전류 센서의 양단 전압을 기초로 충방전 경로(L)를 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 예를 들어, 전류 측정부(200)는, 전류 센서의 저항값과 전류 센서의 양단 전압을 기초로 옴의 법칙을 이용하여 충방전 경로(L)를 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
바람직하게는, 전류 측정부(200)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 프로세서(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 전류 측정부(200)는, 프로세서(300)의 통제하에 시간 간격을 두고 셀 어셈블리(10)의 충전 전류 또는 방전 전류의 크기를 반복 측정하고 측정된 전류의 크기를 나타내는 신호를 프로세서(300)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 전류 측정부(200)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 홀 센서 또는 센스 저항을 이용하여 구현될 수 있다.
상기 프로세서(300)는, 전압 측정부(100) 및 전류 측정부(200)와 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 각각 연결될 수 있다. 또한, 프로세서(300)는, 전압 측정부(100)로부터 제1 측정 지점(N1), 제2 측정 지점(N2) 및 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값을 각각 수신할 수 있다. 또한, 프로세서(300)는, 전류 측정부(200)로부터 충방전 경로(L)에 흐르는 측정 전류값을 수신할 수 있다.
또한, 프로세서(300)는, 충전 스위치(50) 및 방전 스위치(30)와 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 각각 연결되어, 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30)의 개폐 동작을 선택적으로 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(300)는, 제1 측정 지점(N1), 제2 측정 지점(N2) 및 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값과 충방전 경로(L)에 흐르는 측정 전류값 중 적어도 하나를 기초로 충전 스위치(50) 및 방전 스위치(30) 중 적어도 하나의 상태를 정상 상태, 오픈 스턱(Open Stuck) 상태, 클로즈 스턱(Closed Stuck) 상태 및 드리프트(Drift) 상태 중 적어도 하나로 진단할 수 있다.
그리고, 프로세서(300)는 충전 스위치(50) 및 방전 스위치(30)를 진단한 스위치 진단 결과를 외부로 출력할 수 있다. 이 경우, 사용자는 프로세서(300)로부터 스위치 진단 결과를 제공받아, 스위치의 상태를 확인할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 메모리 디바이스(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 메모리 디바이스(400)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 프로세서(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 메모리 디바이스(400)는, 방전 스위치(30)와 충전 스위치(50)를 제어하기 위해 필요한 정보를 미리 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 디바이스(400)는, 방전 스위치(30)와 충전 스위치(50)가 턴온 되는 전압값인 임계 전압값을 미리 저장할 수 있다.
한편, 프로세서(300)는, 상술한 바와 같은 동작을 수행하기 위해, 당업계에 알려진 프로세서(300), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀 및/또는 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
한편, 메모리 디바이스(400)는, 정보를 기록하고 소거할 수 있는 저장 매체라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 메모리 디바이스(400)는, RAM, ROM, 레지스터, 하드디스크, 광기록 매체 또는 자기기록 매체일 수 있다. 메모리 디바이스(400)는, 또한 프로세서(300)에 의해 각각 접근이 가능하도록 예컨대 데이터 버스 등을 통해 프로세서(300)와 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 메모리 디바이스(400)는, 또한 프로세서(300)가 각각 수행하는 각종 제어 로직을 포함하는 프로그램, 및/또는 제어 로직이 실행될 때 발생되는 데이터를 저장 및/또는 갱신 및/또는 소거 및/또는 전송할 수 있다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위치 진단 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치는, 진단 전원부(500)를 포함할 수 있다.
상기 진단 전원부(500)는, 충방전 경로(L)에 일단이 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 진단 전원부(500)는, 충방전 경로(L) 상의 제2 측정 지점(N2)과 배터리 팩의 양극 단자 사이에 일단이 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 진단 전원부(500)는, 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30) 중 적어도 하나로 진단 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 진단 전원부(500)는, 진단 전원을 생성하여 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30) 중 적어도 하나로 진단 전원을 공급할 수 있다. 여기서, 진단 전원은, 1 암페어[A]의 전류값을 가지는 전류가 공급될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치가 차량에 구비되는 경우, 진단 전원부(500)는, 차량의 12V 배터리로부터 전원을 공급받는 부스트 컨버터(Boost Converter) 회로일 수 있다. 이 경우, 진단 전원부(500)는, 차량의 12V 전원을 60V/1A로 변환하여 진단 전원을 출력할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치는, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 진단 스위치(S1, S2, S3)를 구비할 수 있다.
제1 진단 스위치(S1)는, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 일단이 충방전 경로(L)에 연결되고 타단이 진단 전원부(500)에 연결되는 제1 진단 회로에 구비될 수 있다. 예를 들어, 제1 진단 회로는, 제2 측정 지점(N2)과 배터리 팩의 양극 단자 사이에 직접 연결될 수 있다. 또한, 제1 진단 스위치(S1)는, 충방전 경로(L)로 진단 전원이 흐를 수 있도록 제1 진단 회로를 개폐할 수 있다.
제2 진단 스위치(S2)는, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 일단이 충방전 경로(L)에 연결되고 타단이 접지에 연결되는 제2 진단 회로에 구비될 수 있다. 예를 들어, 제2 진단 회로는, 제1 측정 지점(N1)과 충전 스위치(50)의 일단 사이에 직접 연결될 수 있다. 또한, 제2 진단 스위치(S2)는, 제2 진단 회로로 진단 전원이 흐를 수 있도록 제2 진단 회로를 개폐할 수 있다.
제3 진단 스위치(S3)는, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 일단이 충방전 경로(L)에 연결되고 타단이 접지에 연결되는 제3 진단 회로에 구비될 수 있다. 예를 들어, 제3 진단 회로는, 제3 측정 지점(N3)과 셀 어셈블리(10)의 양극 단자 사이에 직접 연결될 수 있다. 또한, 제3 진단 스위치(S3)는, 제3 진단 회로로 진단 전원이 흐를 수 있도록 제3 진단 회로를 개폐할 수 있다.
상기 진단 스위치(S1, S2, S3)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 프로세서(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 진단 스위치(S1, S2, S3)는, 프로세서(300)로부터 제어 명령을 수신하고, 프로세서(300)로부터 수신한 제어 명령을 기초로 진단 회로를 개폐할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치는, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 복수의 충전 스위치(50)와 복수의 방전 스위치(30)를 구비할 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예를 참조하면, 복수의 충전 스위치(50)는, 서로 병렬 연결된 제1 충전 스위치, 제2 충전 스위치 및 제3 충전 스위치를 구비할 수 있다. 또한, 복수의 방전 스위치(30)는, 서로 병렬 연결된 제1 방전 스위치, 제2 방전 스위치 및 제3 방전 스위치를 구비할 수 있다. 이처럼, 도 2의 실시예에서는 복수의 충전 스위치(50) 및 복수의 방전 스위치(30)가 각각 3개씩 구비된 예시를 도시하였으나, 복수의 충전 스위치(50) 및 복수의 방전 스위치(30)의 개수는 특별히 제한되지 않는다.
상기 복수의 방전 스위치(30) 및 복수의 충전 스위치(50)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 프로세서(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 복수의 방전 스위치(30) 및 복수의 충전 스위치(50)는, 프로세서(300)로부터 제어 명령을 수신하고, 프로세서(300)로부터 수신한 제어 명령을 기초로 충방전 경로(L)를 개폐할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(300)는, 진단 전원부(500)의 전원 공급을 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 실시예에서, 프로세서(300)는, 제1 진단 스위치(S1)를 턴온시켜 진단 전원부(500)의 전원 공급을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서(300)는, 진단 전원부(500)로부터 공급된 진단 전원이 충방전 경로(L)로 전달되도록 제1 진단 스위치(S1)를 턴온 시킬 수 있다. 이어서, 프로세서(300)는, 충전 스위치(50)와 제2 진단 스위치(S2)를 턴온 시켜 진단 전원을 제2 진단 회로로 전달할 수 있다. 이 경우, 진단 전원은, 충전 스위치(50)와 제2 진단 스위치(S2)를 거쳐 접지로 흐를 수 있다. 또한, 프로세서(300)는, 충전 스위치(50)와 제3 진단 스위치(S3)는 턴온 시키고, 제2 진단 스위치(S2)는 턴 오프 시켜 진단 전원을 제3 진단 회로로 전달할 수 있다. 이 경우, 진단 전원은, 충전 스위치(50), 방전 스위치(30) 및 제3 진단 스위치(S3)를 거쳐 접지로 흐를 수 있다.
또한, 프로세서(300)는, 제1 측정 지점(N1), 제2 측정 지점(N2) 및 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값을 기초로 충전 스위치(50) 및 방전 스위치(30)의 양단 전압차를 각각 연산할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 제1 진단 스위치(S1) 및 제2 진단 스위치(S2)를 턴온 시키고, 충전 스위치(50)에게 턴온 명령을 전송할 수 있다. 그리고, 프로세서(300)는 제1 측정 지점(N1)과 제2 측정 지점(N2)의 측정 전압값을 기초로 충전 스위치(50)의 양단 전압차를 연산할 수 있다. 만약, 충전 스위치(50)가 턴온 상태라면 제1 측정 지점(N1)과 제2 측정 지점(N2)의 측정 전압값은 동일하지만, 충전 스위치(50)가 턴오프 상태라면 기생 다이오드에 의해 제1 측정 지점(N1)과 제2 측정 지점(N2)의 측정 전압값이 차이날 수 있다. 따라서, 프로세서(300)는 연산한 충전 스위치(50)의 양단 전압차와 충전 스위치(50)의 정상 상태 양단 전압차를 비교한 결과에 기초하여, 충전 스위치(50)의 상태가 오픈 스턱 상태인지 여부를 진단할 수 있다.
다른 예로, 프로세서(300)는, 제1 진단 스위치(S1), 제3 진단 스위치(S3) 및 충전 스위치(50)를 턴온 시키고, 제2 진단 스위치(S2)를 턴오프 시킬 수 있다. 그리고, 프로세서(300)는 방전 스위치(30)에게 턴온 명령을 전송할 수 있다. 프로세서(300)는 제1 측정 지점(N1)과 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값을 기초로 방전 스위치(30)의 양단 전압차를 연산할 수 있다. 만약, 방전 스위치(30)가 턴온 상태라면 제1 측정 지점(N1)과 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값은 동일하지만, 방전 스위치가 턴오프 상태라면 기생 다이오드에 의한 전압 강하로 인해 제1 측정 지점(N1)과 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값이 차이날 수 있다. 따라서, 프로세서(300)는 연산한 방전 스위치(30)의 양단 전압차와 방전 스위치(30)의 정상 상태 양단 전압차를 비교한 결과에 기초하여, 방전 스위치(30)의 상태가 오픈 스턱 상태인지 여부를 진단할 수 있다.
위의 실시예에서, 충전 스위치(50)의 정상 상태 양단 전압차란, 미리 저장된 충전 스위치(50)의 턴온 상태 저항값과 진단 전원에 기초하여 산출된 전압값일 수 있다. 그리고, 방전 스위치(30)의 정상 상태 양단 전압차란, 미리 저장된 방전 스위치(30)의 턴온 상태 저항값과 진단 전원에 기초하여 산출된 전압값일 수 있다. 충전 스위치(30)의 턴온 상태 저항값과 방전 스위치(30)의 턴온 상태 저항값은 메모리 디바이스(400)에 미리 저장될 수 있다.
구체적으로, 프로세서(300)는, 충전 스위치(50)의 양단 전압차를 기초로 충전 스위치(50)의 상태가 오픈 스턱 상태인지 여부를 진단할 수 있다. 이 경우, 프로세서(300)는, 미리 저장된 충전 스위치(50)의 턴온 상태 저항값을 기초로 옴의 법칙을 이용하여 충전 스위치(50)의 정상 상태 양단 전압차를 연산할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 미리 저장된 충전 스위치(50)의 턴온 상태 저항값이 1mohm 이고, 진단 전원이 1A 인 경우, 충전 스위치(50)의 정상 상태 양단 전압차는 1mV 로 연산할 수 있다. 또한, 프로세서(300)는, 제1 측정 지점(N1)과 제2 측정 지점(N2)의 측정 전압값을 기초로 연산된 측정 양단 전압차와 정상 상태 양단 전압차를 비교하여, 측정 양단 전압차와 정상 상태 양단 전압차의 차이가 미리 설정된 오차 범위를 벗어나는 경우 충전 스위치(50)가 오픈 스턱 상태인 것으로 진단할 수 있다.
또한, 프로세서(300)는, 방전 스위치(30)의 양단 전압차를 기초로 방전 스위치(30)의 상태가 오픈 스턱 상태인지 여부를 진단할 수 있다. 이 경우, 프로세서(300)는, 미리 저장된 방전 스위치(30)의 턴온 상태 저항값을 기초로 옴의 법칙을 이용하여 방전 스위치(30)의 정상 상태 양단 전압차를 연산할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 미리 저장된 방전 스위치(30)의 턴온 상태 저항값이 1mohm 이고, 진단 전원이 1A 인 경우, 방전 스위치(30)의 정상 상태 양단 전압차는 1mV 로 연산할 수 있다. 또한, 프로세서(300)는, 제1 측정 지점(N1)과 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값을 기초로 연산된 측정 양단 전압차와 정상 상태 양단 전압차를 비교하여, 측정 양단 전압차와 정상 상태 양단 전압차의 차이가 미리 설정된 오차 범위를 벗어나는 경우 방전 스위치(30)가 오픈 스턱 상태인 것으로 진단할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(300)는, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 병렬 연결된 복수의 충전 스위치(50)와 복수의 방전 스위치(30)의 합성 저항값을 기초로 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30)의 상태가 오픈 스턱 상태인지 여부를 진단할 수 있다.
예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치는, 병렬 연결된 3개의 충전 스위치(50)를 구비할 수 있다. 이 경우, 1개의 충전 스위치(50)의 턴온 상태 저항값이 1mohm 인 경우, 3개의 충전 스위치(50)의 합성 저항값은 1/3mohm 일 수 있다. 여기서, 진단 전원이 1A 인 경우, 프로세서(300)는 3개의 충전 스위치(50)의 정상 상태 양단 전압차는 1/3mV 로 연산할 수 있다. 또한, 프로세서(300)는, 제1 측정 지점(N1)과 제2 측정 지점(N2)의 측정 전압값을 기초로 연산된 측정 양단 전압차와 정상 상태 양단 전압차를 비교하여, 측정 양단 전압차와 정상 상태 양단 전압차의 차이가 미리 설정된 오차 범위를 벗어나는 경우, 3개의 충전 스위치(50) 중 적어도 하나가 오픈 스턱 상태인 것으로 진단할 수 있다.
다른 예로, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치는, 병렬 연결된 3개의 방전 스위치(30)를 구비할 수 있다. 이 경우, 1개의 방전 스위치(30)의 턴온 상태 저항값이 1mohm 인 경우, 3개의 방전 스위치(30)의 합성 저항값은 1/3mohm 일 수 있다. 여기서, 진단 전원이 1A 인 경우, 프로세서(300)는 3개의 방전 스위치(30)의 정상 상태 양단 전압차는 1/3mV 로 연산할 수 있다. 또한, 프로세서(300)는, 제1 측정 지점(N1)과 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값을 기초로 연산된 측정 양단 전압차와 정상 상태 양단 전압차를 비교하여, 측정 양단 전압차와 정상 상태 양단 전압차의 차이가 미리 설정된 오차 범위를 벗어나는 경우, 3개의 방전 스위치(30) 중 적어도 하나가 오픈 스턱 상태인 것으로 진단할 수 있다.
도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치는, 도 3의 구성에 도시된 바와 같이, 온도 측정부(600)를 포함할 수 있다.
상기 온도 측정부(600)는, 복수의 충전 스위치(50)와 복수의 방전 스위치(30)에 각각 인접하여 복수의 충전 스위치(50)와 복수의 방전 스위치(30) 각각의 온도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 구성에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정부(600)는, 제1 충전 스위치, 제2 충전 스위치, 제3 충전 스위치, 제1 방전 스위치, 제2 방전 스위치 및 제3 방전 스위치에 각각 인접하여 제1 충전 스위치, 제2 충전 스위치, 제3 충전 스위치, 제1 방전 스위치, 제2 방전 스위치 및 제3 방전 스위치 각각의 온도를 측정할 수 있다.
또한, 온도 측정부(600)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 복수의 충전 스위치(50)와 복수의 방전 스위치(30)에 각각 인접하여 복수의 충전 스위치(50)와 복수의 방전 스위치(30)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 또는, 온도 측정부(600)는, 복수의 충전 스위치(50)와 복수의 방전 스위치(30)에 각각 장착되어 복수의 충전 스위치(50)와 복수의 방전 스위치(30)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 온도 측정부(600)는, 복수의 충전 스위치(50)와 복수의 방전 스위치(30)의 온도를 각각 측정할 수 있다.
바람직하게는, 온도 측정부(600)는, BMS(Battery Management System)의 집적 회로 기판 상에 장착될 수 있다. 특히, 온도 측정부(600)는, 집적 회로 기판 상에 부착될 수 있다. 이를 테면, 온도 측정부(600)는 집적 회로 기판 상에 숄더링된 형태로 부착되는 NTC 써미스터(Negative Temperature Coefficient thermistor)일 수 있다.
바람직하게는, 온도 측정부(600)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 프로세서(300)와 전기적으로 결합할 수 있다. 또한, 온도 측정부(600)는, 시간 간격을 두고 복수의 충전 스위치(50)와 복수의 방전 스위치(30)의 온도를 반복 측정하고 측정된 온도의 크기를 나타내는 신호를 프로세서(300)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 온도 측정부(600)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 열전대(thermocouple)를 이용하여 구현될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(300)는, 온도 측정부(600)로부터 복수의 충전 스위치(50)와 복수의 방전 스위치(30) 각각의 온도 측정값을 수신할 수 있다. 또한, 프로세서(300)는, 온도 측정부(600)로부터 수신한 온도 측정값 및 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30)의 양단 전압차를 기초로 복수의 충전 스위치(50)와 복수의 방전 스위치(30) 각각의 상태를 진단할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(300)는, 병렬 연결된 복수의 충전 스위치(50)의 합성 저항값을 기초로 복수의 충전 스위치(50) 중 적어도 하나의 상태가 오픈 스턱 상태 또는 클로즈 스턱 상태인지 여부를 진단할 수 있다. 이 경우, 프로세서(300)는, 온도 측정부(600)로부터 수신한 충전 스위치(50)의 각각의 온도 측정값을 기초로 복수의 충전 스위치(50) 중 특정 스위치의 상태가 오픈 스턱 상태 또는 클로즈 스턱 상태인지 여부를 진단할 수 있다.
또한, 병렬 연결된 복수의 방전 스위치(30)의 합성 저항값을 기초로 복수의 방전 스위치(30) 중 적어도 하나의 상태가 오픈 스턱 상태 또는 클로즈 스턱 상태인지 여부를 진단할 수도 있다.
예를 들어, 3개의 충전 스위치(50)가 병렬로 연결된 경우, 프로세서(300)는, 3개의 충전 스위치(50) 중 온도 측정값이 미리 설정된 값 이하인 충전 스위치(50)가 오픈 스턱 상태인 것으로 진단할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(300)는, 전압 측정부(100)에 의해 측정된 측정 전압값을 기초로 상기 충전 스위치(50)의 양단 전압차 및 상기 방전 스위치(30)의 양단 전압차를 각각 연산할 수 있다. 그리고, 프로세서(300)는 연산된 상기 충전 스위치(50)의 양단 전압차와 상기 방전 스위치(30)의 양단 전압차를 기초로 상기 충전 스위치(50) 및 상기 방전 스위치(30) 중 적어도 하나의 상태를 정상 상태, 오픈 스턱 상태 및 클로즈 스턱 상태 중 적어도 하나로 진단할 수 있다. 이 때, 프로세서(300)는, 온도 측정부(600)로부터 상기 복수의 충전 스위치(50) 및 상기 복수의 방전 스위치(30) 각각의 온도 측정값을 수신할 수 있다. 그리고, 프로세서(300)는, 수신한 상기 온도 측정값 및 상기 복수의 충전 스위치(50)와 상기 복수의 방전 스위치(30)의 양단 전압차를 기초로 상기 복수의 충전 스위치(50) 및 상기 복수의 방전 스위치(30) 각각의 상태를 진단할 수 있다.
이하에서는, 프로세서(300)가 제1 측정 지점(N1), 제2 측정 지점(N2) 및 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값을 기초로 충전 스위치(50) 및 방전 스위치(30) 중 적어도 하나의 상태가 클로즈 스턱 상태인지 여부를 진단하는 예시를 설명한다. 다만, 이하에서는 프로세서(300)가 충전 스위치(50) 및 방전 스위치(30) 중 적어도 하나의 상태가 클로즈 스턱 상태인지 여부를 진단하는 예시를 설명하지만, 프로세서(300)는 제1 측정 지점(N1), 제2 측정 지점(N2) 및 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값을 기초로 충전 스위치(50) 및 방전 스위치(30) 중 적어도 하나의 상태가 오픈 스턱 상태 여부도 진단할 수 있음은 물론이다.
프로세서(300)는, 도 2의 실시예에서, 제1 측정 지점(N1)의 측정 전압값을 기초로 방전 스위치(30)의 클로즈 스턱 상태 여부를 진단할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서(300)는, 방전 스위치(30)에 턴오프 명령을 전달하고, 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값과 제1 측정 지점(N1)의 측정 전압값을 비교하여 방전 스위치(30)의 클로즈 스턱 상태 여부를 진단할 수 있다.
예를 들어, 셀 어셈블리(10)의 양극 단자 전압의 전위차가 48V인 경우, 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값은 48V로 측정될 수 있다. 이 경우, 프로세서(300)는, 제1 측정 지점(N1)의 측정 전압값이 48V인 경우, 방전 스위치(30)가 클로즈 스턱 상태인 것으로 진단할 수 있다.
또한, 프로세서(300)는, 제2 측정 지점(N2)의 측정 전압값을 기초로 충전 스위치(50)의 클로즈 스턱 상태 여부를 진단할 수 있다. 바람직하게, 프로세서(300)는, 충전 스위치(50)에 턴오프 명령을 전달할 수 있다. 보다 바람직하게, 프로세서(300)는, 충전 스위치(50)에 턴오프 명령을 전달하고, 방전 스위치(30)에 턴온 명령을 전달할 수 있다. 그리고, 프로세서(300)는 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값과 제2 측정 지점(N2)의 측정 전압값을 비교하여 충전 스위치(50)의 클로즈 스턱 상태 여부를 진단할 수 있다. 또는, 프로세서(300)는 제1 측정 지점(N1)의 측정 전압값과 제2 측정 지점(N2)의 측정 전압값을 비교하여 충전 스위치(50)의 클로즈 스턱 상태 여부를 진단할 수 있다.
예를 들어, 셀 어셈블리(10)의 양극 단자 전압의 전위차가 48V인 경우, 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값은 48V로 측정될 수 있다. 이 경우, 프로세서(300)는, 제2 측정 지점(N2)의 측정 전압값이 48V인 경우, 충전 스위치(50)가 클로즈 스턱 상태인 것으로 진단할 수 있다.
구체적으로, 충전 스위치(50)가 턴온 상태인 경우, 충전 스위치(50)에 구비된 기생 다이오드에 의한 전압 강하가 일어나지 않을 수 있다. 즉, 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30)가 턴온 상태이면, 제1 측정 지점(N1), 제2 측정 지점(N2) 및 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값이 48V로 동일할 수 있다.
따라서, 프로세서(300)는, 방전 스위치(30)에게 턴온 명령을 전송하고, 충전 스위치(50)에게 턴오프 명령을 전송하고, 제1 측정 지점(N1)과 제2 측정 지점(N2)의 측정 전압값이 동일한지 여부에 따라 충전 스위치(50)가 클로즈 스턱 상태인지를 진단할 수 있다.
또는, 프로세서(300)는 방전 스위치(30)에게 턴온 명령을 전송하고, 충전 스위치(50)에게 턴오프 명령을 전송하고, 제3 측정 지점(N3)과 제2 측정 지점(N2)의 측정 전압값이 동일한지 여부에 따라 충전 스위치(50)가 클로즈 스턱 상태인지를 진단할 수도 있다.
도 4는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스위치 진단 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 또한, 본 실시예에서는, 앞선 실시예에 대한 설명이 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하도록 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(300)는, 측정 전류값을 기초로 미리 설정된 기준 시간 동안의 측정 전류값을 적산하여 전류 적산값을 연산할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 전류 측정부(200)로부터 측정 전류값을 수신할 수 있다. 또한, 프로세서(300)는, 하기 수학식1을 이용하여 미리 설정된 기준 시간 동안의 측정 전류값을 적산하여 전류 적산값을 연산할 수 있다.
<수학식1>
Figure PCTKR2019008501-appb-img-000001
여기서, △I는 전류 적산값이고, t0 및 t1은 시각이고, i는 측정 전류값일 수 있다. 즉, 수학식1은 미리 설정된 기준 시간(t0 시각 내지 t1 시각 사이의 시간) 동안 전류 측정부(200)를 흐른 전류(i)를 적산한 전류 적산값(△I)을 산출하기 위한 수식이다.
또한, 프로세서(300)는, 제1 측정 지점(N1), 제2 측정 지점(N2) 및 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값을 기초로 미리 설정된 기준 시간 동안의 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30)의 누적 전압 강하값을 연산할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 하기 수학식2를 이용하여 미리 설정된 기준 시간 동안의 제1 측정 지점(N1) 및 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값을 기초로 방전 스위치(30)의 누적 전압 강하값을 연산할 수 있다. 또한, 프로세서(300)는, 하기 수학식2를 이용하여 미리 설정된 기준 시간 동안의 제1 측정 지점(N1) 및 제2 측정 지점(N2)의 측정 전압값을 기초로 충전 스위치(50)의 누적 전압 강하값을 연산할 수 있다.
<수학식2>
Figure PCTKR2019008501-appb-img-000002
여기서, △V는 누적 전압 강하값이고, t0 및 t1은 시각이고, v는 제1 측정 지점(N1) 및 제3 측정 지점(N3)의 전압차 또는 제1 측정 지점(N1)과 제2 측정 지점(N2)의 전압차일 수 있다. 즉, 수학식2는 미리 설정된 기준 시간(t0 시각 내지 t1 시각 사이의 시간) 동안 측정된 제1 측정 지점(N1) 및 제3 측정 지점(N3) 또는 제1 측정 지점(N1) 및 제2 측정 지점(N2)의 전압차(v)를 적산한 누적 전압 강하값(△V)을 산출하기 위한 수식이다.
또한, 프로세서(300)는, 누적 전압 강하값(△V)을 전류 적산값(△I)으로 나누어 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30)의 합성 저항값을 연산할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 하기 수학식3을 이용하여 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30) 합성 저항값(R)을 연산할 수 있다. 예를 들어, 누적 전압 강하값(△V)이 2mV 이고, 전류 적산값(△I)이 1A 인 경우, 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30)의 합성 저항값(R)은 2mohm 으로 연산될 수 있다.
<수학식3>
Figure PCTKR2019008501-appb-img-000003
여기서, R은 합성 저항값이고, △V는 누적 전압 강하값이고, △I는 전류 적산값일 수 있다.
또한, 프로세서(300)는, 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30)의 합성 저항값을 기초로 충전 스위치(50) 및 방전 스위치(30) 중 적어도 하나의 상태가 드리프트 상태인지 여부를 진단할 수 있다. 여기서, 드리프트 상태는, 스위치의 턴온상태 저항값이 변하는 현상일 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 시간 간격을 두고 합성 저항값을 반복 연산하고 연산된 합성 저항값을 저장할 수 있다. 또한, 프로세서(300)는, 미리 저장된 정상 상태 합성 저항값과 연산된 합성 저항값을 비교하여 충전 스위치(50) 및 방전 스위치(30) 중 적어도 하나의 드리프트 상태 여부를 진단할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 정상 상태 합성 저항값과 연산된 합성 저항값의 차이가 미리 설정된 범위를 초과하는 경우, 충전 스위치(50) 및 방전 스위치(30) 중 적어도 하나의 스위치가 드리프트 상태인 것으로 진단할 수 있다.
또한, 프로세서(300)는, 시간 간격을 두고 연산된 합성 저항값을 기초로 충전 스위치(50) 및 방전 스위치(30) 중 적어도 하나의 상태가 드리프트 상태인지 여부를 진단할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치가 차량에 구비되는 경우, 프로세서(300)는, 차량의 주행 중에 시간 간격을 두고 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30)의 합성 저항값을 반복 연산할 수 있다. 또한, 프로세서(300)는, 시간 간격을 두고 연산된 서로 다른 두 개의 합성 저항값을 비교할 수 있다. 또한, 프로세서(300)는, 시간 간격을 두고 연산된 서로 다른 두 개의 합성 저항값의 차이가 미리 설정된 범위를 초과하는 경우, 충전 스위치(50) 및 방전 스위치(30) 중 적어도 하나의 스위치가 드리프트 상태인 것으로 진단할 수 있다.
이와 같은 구성을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치는, 차량 주행 중에 스위치의 저항값이 변하여 발생할 수 있는 드리프트 상태를 효과적으로 진단할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치는, 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 진단 신호부(700)를 포함할 수 있다.
상기 진단 신호부(700)는, 프로세서(300)와 전기적으로 연결되어 프로세서(300)로 외부 단락 신호를 전달할 수 있다. 여기서, 외부 단락 신호는, 외부 단락 상황을 모사하여, 프로세서(300)가 외부 단락 상황임을 인식하도록 하는 신호일 수 있다.
또한, 프로세서(300)는, 진단 신호부(700)로부터 외부 단락 신호를 수신하는 경우, 제1 측정 지점(N1), 제2 측정 지점(N2) 및 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값을 기초로 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30)의 정상 개방 여부를 진단할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 외부 단락 상황의 경우, 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30)를 모두 턴오프 시킬 수 있다. 그리고, 프로세서(300)가 외부 단락 신호를 기초로 신속하게 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30)가 모두 개방되었는지 여부를 진단할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(300)는, 충전 스위치(50)와 방전 스위치(30)가 모두 개방되기까지 걸리는 측정 소요 시간을 측정하고, 상기 측정 소요 시간을 미리 설정된 정상 소요 시간과 비교하여, 측정 소요 시간과 정상 소요 시간의 차이가 미리 설정된 값 이내에 해당하는지 여부를 진단할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(300)는, 진단 신호부(700)로부터 외부 단락 신호를 수신하는 경우, 충전 스위치(50) 및 방전 스위치(30) 중 적어도 하나의 정상 개방 여부를 진단할 수 있다.
보다 구체적으로, 프로세서(300)는, 진단 신호부(700)로부터 외부 단락 신호를 수신하면, 외부 단락이 발생된 상태로 인식할 수 있다. 그리고, 프로세서(300)는 충전 스위치(50) 및 방전 스위치(30)에게 턴오프 명령을 전달할 수 있다. 그리고, 프로세서(300)는 제1 측정 지점(N1), 제2 측정 지점(N2) 및 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값을 기초로 충전 스위치(50) 및 방전 스위치(30) 중 적어도 하나의 정상 개방 여부를 진단할 수 있다.
프로세서(300)는, 제1 측정 지점(N1)의 측정 전압값을 기초로 방전 스위치(30)의 정상 개방 여부를 진단할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서(300)는, 외부 단락 신호를 수신하면, 방전 스위치(30) 및 충전 스위치(50)에 턴오프 명령을 전달할 수 있다. 그리고, 프로세서(300)는 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값과 제1 측정 지점(N1)의 측정 전압값을 비교하여 방전 스위치(30)의 정상 개방 여부를 진단할 수 있다.
예컨대, 프로세서(300)는 아래의 표 1을 참고하여, 충전 스위치(50) 및 방전 스위치(30)의 정상 개방 여부를 진단할 수 있다. 표 1은 메모리 디바이스(400)에 저장될 수 있다.
제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값[V] 제1 측정 지점(N1)의 측정 전압값[V] 제2 측정 지점(N2)의 측정 전압값[V] 방전 스위치(30) 상태 충전 스위치(50) 상태
A 0 0 개방 개방 또는 폐쇄
A A B 폐쇄 개방
A A A 폐쇄 폐쇄
표 1은, 제1 측정 지점(N1), 제2 측정 지점(N2) 및 제3 측정 지점(N3)에서 측정되는 측정 전압값에 따라 방전 스위치(30) 및 충전 스위치(30)의 상태를 정리한 표이다. 바람직하게, 표 1은 셀 어셈블리(10)가 방전되는 상황에서 측정된 측정 전압값에 따라 방전 스위치(30) 및 충전 스위치(30)의 상태를 정리한 표이다.
여기서, A[V]는 셀 어셈블리(10)의 전압값과 동일한 값으로서, 예컨대, 48V일 수 있다. B[V]는 방전 스위치(30)가 턴온이고, 충전 스위치(50)가 턴오프일 때 제2 측정 지점(N2)에서 측정될 수 있는 전압값이다. B[V]는 충전 스위치(50)에 구비된 기생 다이오드에 의한 전압 강하에 의해 A[V]보다 작은 값일 수 있다. 예컨대, B[V]는 기생 다이오드에 의한 전압 강하로 인해, 47.3V일 수 있다.
이하에서는, 도 2 및 표 1을 참조하여, 프로세서(300)가 외부 단락 신호를 수신하여 충전 스위치(50) 및 방전 스위치(30)에게 턴오프 명령을 전송한 이후, 충전 스위치(50) 및 방전 스위치(30)의 상태를 진단하는 내용을 설명한다. 여기서, 제1 진단 스위치(S1), 제2 진단 스위치(S2) 및 제3 진단 스위치(S3)는 모두 개방된 상태이다.
프로세서(300)는 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값과 제1 측정 지점(N1)의 측정 전압값에 기반하여 방전 스위치(30)가 정상적으로 개방되었는지를 진단할 수 있다.
예를 들어, 셀 어셈블리(10)의 양극 단자 전압의 전위차가 A[V]인 경우, 제3 측정 지점(N3)의 측정 전압값은 A[V]로 측정될 수 있다. 이 경우, 프로세서(300)는, 제1 측정 지점(N1)의 측정 전압값이 A[V]인 경우, 방전 스위치(30)가 정상적으로 개방되지 않은 것으로 진단할 수 있다. 즉, 프로세서(300)는 복수의 방전 스위치(30) 중 적어도 하나가 클로즈 스턱 상태인 것으로 진단할 수 있다.
또한, 프로세서(300)는, 제1 측정 지점(N1)의 측정 전압값과 제2 측정 지점(N2)의 측정 전압값을 비교하여 방전 스위치(30) 및 충전 스위치(50)의 상태를 진단할 수 있다.
예를 들어, 셀 어셈블리(10)의 양극 단자 전압의 전위차가 A[V]이고, 제1 측정 지점(N1)의 측정 전압값 및 제2 측정 지점(N2)의 측정 전압값이 모두 A[V]인 경우, 프로세서(300)는 방전 스위치(30)와 충전 스위치(50)가 정상적으로 개방되지 않은 것으로 진단할 수 있다. 즉, 프로세서(300)는 복수의 방전 스위치(30) 중 적어도 하나 및 복수의 충전 스위치(30) 중 적어도 하나가 클로즈 스턱 상태인 것으로 진단할 수 있다.
다른 예로, 셀 어셈블리(10)의 양극 단자 전압의 전위차가 A[V]이고, 제1 측정 지점(N1)의 측정 전압값이 A[V]이고, 제2 측정 지점(N2)의 측정 전압값이 B[V]인 경우, 프로세서(300)는 방전 스위치(30)는 정상적으로 개방되지 않았지만, 충전 스위치(50)는 정상적으로 개방된 것으로 진단할 수 있다. 즉, 프로세서(300)는 복수의 방전 스위치(30) 중 적어도 하나가 클로즈 스턱 상태이고, 복수의 충전 스위치(50)는 정상 상태인 것으로 진단할 수 있다.
또 다른 예로, 셀 어셈블리(10)의 양극 단자 전압의 전위차가 A[V]이고, 제1 측정 지점(N1)의 측정 전압값 및 제2 측정 지점(N2)의 측정 전압값이 모두 A[V] 또는 B[V]가 아닌 경우, 프로세서(300)는 방전 스위치(30)가 정상적으로 개방된 것으로 진단할 수 있다. 이 경우, 방전 스위치(30)가 정상적으로 개방되었으므로, 제1 측정 지점(N1) 및 제2 측정 지점(N2)의 측정 전압값은 모두 0[V]일 수 있다. 즉, 프로세서(300)는 복수의 방전 스위치(30)가 정상 상태인 것으로 진단할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 장치는 외부 단락 상황에서 방전 스위치(30) 및 충전 스위치(50)를 신속히 개방시켜 내부 회로를 보호할 수 있는 장점이 있다. 그뿐만 아니라, 스위치 진단 장치는 충전 스위치(50)에 구비된 기생 다이오드에 의한 전압 강하를 고려하여, 충전 스위치(50)의 상태를 보다 구체적으로 진단할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 스위치 진단 장치는, BMS에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 BMS는, 상술한 본 발명에 따른 스위치 진단 장치를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 본 발명에 따른 스위치 진단 장치의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 BMS에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 스위치 진단 장치의 프로세서(300) 및 메모리 디바이스(400)는, BMS(Battery Management System)의 구성요소로서 구현될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스위치 진단 장치는, 배터리 팩에 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 스위치 진단 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 팩은, 하나 이상의 이차 전지, 상기 스위치 진단 장치, 전장품(BMS나 릴레이, 퓨즈 등 구비) 및 케이스 등을 포함할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 진단 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 도 5에서, 각 단계의 수행 주체는, 앞서 설명한 본 발명에 따른 배터리 운용 장치의 각 구성요소라 할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 운용 방법은, 전압 측정 단계(S100), 전류 측정 단계(S110) 및 스위치 진단 단계(S120)를 포함한다.
먼저, 상기 전압 측정 단계(S100)에서는, 충전 스위치와 방전 스위치 사이의 측정 지점, 충전 스위치의 타단의 측정 지점 및 방전 스위치의 타단의 측정 지점의 전압을 각각 측정할 수 있다. 이어서, 상기 전류 측정 단계(S110)에서는, 충방전 경로를 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 이어서, 상기 스위치 진단 단계(S120)에서는, 충전 스위치와 방전 스위치의 개폐 동작을 선택적으로 제어하고, 상기 전압 측정 단계에 의해 측정된 각 측정 지점의 측정 전압값을 수신하며, 상기 전류 측정 단계에 의해 측정된 측정 전류값을 수신하여, 각 측정 지점의 측정 전압값과 상기 측정 전류값 중 적어도 하나를 기초로 충전 스위치 및 방전 스위치 중 적어도 하나의 오픈 스턱 상태, 클로즈 스턱 상태, 드리프트 상태 및 외부 단락 상태 중 적어도 하나의 상태를 진단할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 스위치 진단 단계(S120)에서는, 각 측정 지점의 측정 전압값을 기초로 충전 스위치 및 방전 스위치의 양단 전압차를 각각 연산하며, 충전 스위치와 방전 스위치의 양단 전압차를 기초로 충전 스위치 및 방전 스위치 중 적어도 하나의 오픈 스턱 상태 여부를 진단할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 스위치 진단 단계(S120)에서는, 복수의 충전 스위치(50) 및 복수의 방전 스위치(30) 각각의 온도 측정값을 측정하고, 측정한 상기 온도 측정값 및 충전 스위치와 방전 스위치의 양단 전압차를 기초로 복수의 충전 스위치(50) 및 복수의 방전 스위치(30) 각각의 오픈 스턱 상태 여부를 진단할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 스위치 진단 단계(S120)에서는, 각 측정 지점의 측정 전압값을 기초로 충전 스위치 및 방전 스위치 중 적어도 하나의 클로즈 스턱 상태 여부를 진단할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 스위치 진단 단계(S120)에서는, 상기 측정 전류값을 기초로 미리 설정된 기준 시간 동안의 상기 측정 전류값을 적산하여 전류 적산값을 연산하고, 상기 측정 전압값을 기초로 상기 기준 시간 동안의 충전 스위치와 방전 스위치의 누적 전압 강하값을 연산할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 스위치 진단 단계(S120)에서는, 상기 누적 전압 강하값을 상기 전류 적산값으로 나누어 충전 스위치와 방전 스위치의 합성 저항값을 연산하고, 상기 합성 저항값을 기초로 충전 스위치 및 방전 스위치 중 적어도 하나의 드리프트 상태 여부를 진단할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 스위치 진단 단계(S120)에서는, 외부 단락 신호를 수신하는 경우, 각 측정 지점의 측정 전압값을 기초로 충전 스위치와 방전 스위치의 정상 개방 여부를 진단할 수 있다.
또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 프로세서는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리 장치에 저장되고 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
또한, 프로세서의 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 상기 기록 매체는, ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 상기 코드 체계는 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 상기 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
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.
(부호의 설명)
10: 셀 어셈블리
30: 방전 스위치
50: 충전 스위치
100: 전압 측정부
200: 전류 측정부
300: 프로세서
400: 메모리 디바이스
500: 진단 전원부
600: 온도 측정부
700: 진단 신호부
L: 충방전 경로
N1: 제1 측정 지점
N2: 제2 측정 지점
N3: 제3 측정 지점
S1: 제1 진단 스위치
S2: 제2 진단 스위치
S3: 제3 진단 스위치

Claims (15)

  1. 셀 어셈블리의 충방전 경로 상에 구비되어 서로 직렬 연결된 충전 스위치와 방전 스위치를 진단하는 장치에 있어서,
    상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치의 양단 전압을 각각 측정하도록 구성된 전압 측정부;
    상기 충방전 경로를 흐르는 전류를 측정하도록 구성된 전류 측정부; 및
    상기 충전 스위치와 상기 방전 스위치의 개폐 동작을 선택적으로 제어하고, 상기 전압 측정부로부터 측정 전압값을 수신하며, 상기 전류 측정부로부터 측정 전류값을 수신하여, 상기 측정 전압값과 상기 측정 전류값 중 적어도 하나를 기초로 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치 중 적어도 하나의 상태를 정상 상태, 오픈 스턱 상태, 클로즈 스턱 상태 및 드리프트 상태 중 적어도 하나로 진단하도록 구성된 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충방전 경로에 일단이 전기적으로 연결되어, 상기 충전 스위치와 상기 방전 스위치 중 적어도 하나로 진단 전원을 공급할 수 있도록 구성된 진단 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 진단 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 진단 전원부에서 출력되는 진단 전원의 전류 정보와 미리 저장된 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치 각각의 턴온 상태 저항값에 기초하여, 상기 충전 스위치의 정상 상태 양단 전압차 및 상기 방전 스위치의 정상 상태 양단 전압차를 각각 산출하고,
    상기 충전 스위치의 양단 전압차와 상기 산출된 상기 충전 스위치의 정상 상태 양단 전압차를 비교한 결과에 기초하여 상기 충전 스위치의 상태가 상기 오픈 스턱 상태인지 여부를 진단하고,
    상기 방전 스위치의 양단 전압차와 상기 산출된 상기 방전 스위치의 정상 상태 양단 전압차를 비교한 결과에 기초하여 상기 방전 스위치의 상태가 상기 오픈 스턱 상태인지 여부를 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스위치 진단 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 측정 전압값을 기초로 상기 충전 스위치의 양단 전압차 및 상기 방전 스위치의 양단 전압차를 각각 연산하며, 연산된 상기 충전 스위치의 양단 전압차와 상기 방전 스위치의 양단 전압차를 기초로 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치 중 적어도 하나의 상태를 정상 상태, 오픈 스턱 상태 및 클로즈 스턱 상태 중 적어도 하나로 진단하는 것을 특징으로 하는 스위치 진단 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 충전 스위치는, 서로 병렬 연결된 형태로 복수 구비되고,
    상기 방전 스위치는, 서로 병렬 연결된 형태로 복수 구비되며,
    복수의 충전 스위치 및 복수의 방전 스위치 각각에 인접하여, 상기 복수의 충전 스위치 및 상기 복수의 방전 스위치 각각의 온도를 측정하도록 구성된 온도 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 진단 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 온도 측정부로부터 상기 복수의 충전 스위치 및 상기 복수의 방전 스위치 각각의 온도 측정값을 수신하고, 수신한 상기 온도 측정값 및 상기 복수의 충전 스위치와 상기 복수의 방전 스위치의 양단 전압차를 기초로 상기 복수의 충전 스위치 및 상기 복수의 방전 스위치 각각의 상태를 진단하는 것을 특징으로 하는 스위치 진단 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 전압 측정부는,
    상기 충전 스위치의 일단과 상기 방전 스위치의 일단 사이의 측정 지점, 상기 충전 스위치의 타단의 측정 지점 및 상기 방전 스위치의 타단의 측정 지점과 전기적으로 각각 연결되어 각 측정 지점의 전압을 측정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스위치 진단 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 각 측정 지점의 측정 전압값을 기초로 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치 중 적어도 하나의 상태를 진단하는 것을 특징으로 하는 스위치 진단 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 측정 전류값을 기초로 미리 설정된 기준 시간 동안의 상기 측정 전류값을 적산하여 전류 적산값을 연산하고, 상기 측정 전압값을 기초로 상기 기준 시간 동안의 상기 충전 스위치와 상기 방전 스위치의 누적 전압 강하값을 연산하는 것을 특징으로 하는 스위치 진단 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 누적 전압 강하값을 상기 전류 적산값으로 나누어 상기 충전 스위치와 상기 방전 스위치의 합성 저항값을 연산하고, 연산된 상기 합성 저항값을 기초로 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치 중 적어도 하나의 상태가 상기 드리프트 상태인지 여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 스위치 진단 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서와 전기적으로 연결되어, 상기 프로세서로 외부 단락 신호를 전달하도록 구성된 진단 신호부를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 진단 신호부로부터 상기 외부 단락 신호를 수신하면 외부 단락이 발생된 상태로 인식하고, 상기 충전 스위치와 상기 방전 스위치의 정상 개방 여부를 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스위치 진단 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 진단 신호부로부터 상기 외부 단락 신호를 수신하는 경우, 상기 충전 스위치와 상기 방전 스위치에게 턴오프 명령을 전송하고, 상기 측정 전압값을 기초로 상기 충전 스위치와 상기 방전 스위치의 정상 개방 여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 스위치 진단 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 스위치 진단 장치를 포함하는 BMS.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 스위치 진단 장치를 포함하는 배터리 팩.
  15. 셀 어셈블리의 충방전 경로 상에 구비되어 서로 직렬 연결된 충전 스위치와 방전 스위치를 진단하는 방법에 있어서,
    상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치의 양단 전압을 각각 측정하는 전압 측정 단계;
    상기 충방전 경로를 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정 단계; 및
    상기 충전 스위치와 상기 방전 스위치의 개폐 동작을 선택적으로 제어하고, 상기 전압 측정 단계에 의해 측정된 측정 전압값을 수신하며, 상기 전류 측정 단계에 의해 측정된 측정 전류값을 수신하여, 상기 측정 전압값과 상기 측정 전류값 중 적어도 하나를 기초로 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치 중 적어도 하나의 오픈 스턱 상태, 클로즈 스턱 상태, 드리프트 상태 및 중 적어도 하나의 상태를 진단하는 진단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 진단 방법.
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