JP2020521415A - バッテリーパック - Google Patents

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Abstract

本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、バッテリーの正極端子及び負極端子にそれぞれ一端が電気的に連結される第１バッテリーコンタクタ及び第２バッテリーコンタクタ；前記第１バッテリーコンタクタの他端及び前記第２バッテリーコンタクタの他端にそれぞれ一端が電気的に連結される第１充電コンタクタ及び第２充電コンタクタ；第１出力端子と第２出力端子を備える充電器の第２電源コネクタが結合される第１電源コネクタ；並びに第２電源コネクタが第１電源コネクタに結合され、前記充電器の電源から前記第１出力端子と前記第２出力端子との間に充電電圧が印加されない場合、前記第１充電コンタクタ及び前記第２充電コンタクタを順にターンオン状態またはターンオフ状態に制御して前記第１充電コンタクタ及び前記第２充電コンタクタそれぞれの故障を診断する制御部；を含む。

Description

本発明は、バッテリーパックに関し、より詳しくは、充電コンタクタに連結された測定抵抗に印加された電圧に基づいて充電コンタクタの故障を診断するバッテリーパックに関する。
本出願は、２０１７年１１月２９日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−０１６２２２３号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
近年、ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急激に伸び、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれて、繰り返して充放電可能な高性能二次電池に対する研究が活発に行われている。
現在、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などの二次電池が商用化しているが、中でもリチウム二次電池はニッケル系列の二次電池に比べてメモリ効果が殆ど起きず充放電が自在であり、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
特に、バッテリーパックは複数のバッテリーセルが電気的に連結されたバッテリーモジュールを含むことで、電気自動車に求められる高容量、高出力を具現することができる。このような電気自動車に適用されたバッテリーパックは、充電所の充電器と電気的に連結されて電力を充電することができる。
そのため、電気自動車に適用されるバッテリーパックは、バッテリーモジュールの正極端子と負極端子に連結されてバッテリーモジュールの出力端の電気的連結を制御するバッテリーコンタクタ、及び充電器の電力が入力される充電端子とバッテリーコンタクタとの間の電気的連結を制御する充電コンタクタを含むことができる。
特に、充電コンタクタは、外部に露出して、充電器の電源コネクタと連結される入力端子の電気的連結を制御することで、現在充電コンタクタがターンオン状態であるか、それとも、ターンオフ状態であるかをモニタリングし、ターンオン状態またはターンオフ状態への制御に対応して充電コンタクタが実際制御されるか否かを診断することが重要である。
本発明は、バッテリーパックの第１電源コネクタと充電器の第２電源コネクタとが連結された状態で、充電の完了または中断によって充電終了要請信号が受信された場合、第１充電コンタクタ及び第２充電コンタクタを順にターンオフ状態に制御した後、第１充電コンタクタ及び第２充電コンタクタそれぞれのターンオフ故障を診断するバッテリーパックを提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
上記の目的を達成するため、本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、バッテリーの正極端子及び負極端子にそれぞれ一端が電気的に連結される第１バッテリーコンタクタ及び第２バッテリーコンタクタ；上記第１バッテリーコンタクタの他端及び上記第２バッテリーコンタクタの他端にそれぞれ一端が電気的に連結される第１充電コンタクタ及び第２充電コンタクタ；上記第２充電コンタクタの一端に位置する第１ノードと上記第１充電コンタクタの一端に位置する第２ノードとの間、上記第１ノードと上記第１充電コンタクタの他端に位置する第３ノードとの間、及び上記第１ノードと上記第２充電コンタクタの他端に位置する第４ノードとの間にそれぞれ電気的に連結される第１測定抵抗、第２測定抵抗及び第３測定抵抗；上記第１充電コンタクタの他端及び上記第２充電コンタクタの他端にそれぞれ電気的に連結される第１入力端子及び第２入力端子を備える第１電源コネクタ；並びに上記第１入力端子及び上記第２入力端子にそれぞれ電気的に連結される第１出力端子及び第２出力端子を備える充電器の第２電源コネクタが第１電源コネクタに結合され、充電終了要請信号を受信する場合、上記第１充電コンタクタ及び上記第２充電コンタクタを順にターンオン状態またはターンオフ状態に制御し、第１測定抵抗、第２測定抵抗及び第３測定抵抗のそれぞれに印加された第１測定電圧、第２測定電圧及び第３測定電圧のうち一つ以上に基づいて上記第１充電コンタクタ及び上記第２充電コンタクタそれぞれの故障を診断する制御部；を含む。
望ましくは、上記制御部は、ターンオン状態の上記第２充電コンタクタをターンオフ状態に制御し、上記第３測定電圧に基づいて上記第２充電コンタクタのターンオフ故障を診断することができる。
望ましくは、上記制御部は、上記第３測定電圧が第２基準電圧未満であれば、上記第２充電コンタクタにターンオフ故障が発生したと診断することができる。
望ましくは、上記制御部は、第３測定電圧に基づいて上記第２充電コンタクタの故障を診断し、ターンオン状態の上記第１充電コンタクタをターンオフ状態に制御し、上記第１測定電圧と上記第２測定電圧との測定電圧差に基づいて上記第１充電コンタクタのターンオフ故障を診断することができる。
望ましくは、上記制御部は、上記第１測定電圧と上記第２測定電圧との測定電圧差が第１基準電圧未満であれば、上記第１充電コンタクタにターンオフ故障が発生したと診断することができる。
望ましくは、上記制御部は、上記第１充電コンタクタ及び上記第２充電コンタクタの一つ以上に故障が発生したと診断されれば、故障信号を出力することができる。
本発明による自動車は、上記バッテリーパックを含む。
本発明の実施形態のうち少なくとも一つによれば、第１充電コンタクタ及び第２充電コンタクタそれぞれのターンオフ故障を診断して外部に通知することで、充電が終了したにも第１充電コンタクタ及び第２充電コンタクタがそれぞれターンオン状態を維持することで生じ得る電気事故を予防することができる。
本発明の効果は、上述した効果に制限されることなく、その他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施形態によるバッテリーパック及び充電器の機能的構成を示した図である。
本発明の一実施形態によるバッテリーパック及び充電器の機能的構成を示した図である。
本発明の一実施形態によるバッテリーパック及び充電器の機能的構成を示した図である。
本発明の一実施形態によるバッテリーパック及び充電器の機能的構成を示した図である。
本発明の他の実施形態によるバッテリーパックと充電器とが結合された状態及び機能的構成を示した図である。
本発明の他の実施形態によるバッテリーパックと充電器とが分離された状態及び機能的構成を示した図である。
本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックと充電器とが結合された状態及び機能的構成を示した図である。
本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックと充電器とが分離された状態及び機能的構成を示した図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
また、本発明の説明において、関連公知構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素のうちある一つをその他の要素と区別するために使われたものであり、これら用語によって構成要素が限定されることはない。
明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に言及されない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載された「制御ユニット」のような用語は少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組合せで具現され得る。
さらに、明細書の全体において、ある部分が他の部分と「連結」されるとするとき、これは「直接的な連結」だけではなく、他の素子を介在した「間接的な連結」も含む。
以下、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００について説明する。
図１〜図４は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００及び充電器ＣＳの機能的構成を示した図である。
まず、図１を参照すれば、バッテリーパック１００は、バッテリーモジュールＢ、第１バッテリーコンタクタＢＣ１、第２バッテリーコンタクタＢＣ２、第１充電コンタクタＣＣ１、第２充電コンタクタＣＣ２、第１測定抵抗ＭＲ１、第２測定抵抗ＭＲ２、第３測定抵抗ＭＲ３、第１電源コネクタＣ１、センシング部１１０、メモリ部１２０及び制御部１３０を含む。
バッテリーモジュールＢは、少なくとも一つのバッテリーセルを含むことができる。バッテリーモジュールＢが互いに電気的に連結された複数のバッテリーセルを含む場合、複数のバッテリーセルは相互に直列、並列または直並列で連結され得る。バッテリーモジュールＢは正極端子（＋）及び負極端子（−）を有する。
第１バッテリーコンタクタＢＣ１は、一端がバッテリーモジュールＢの正極端子（＋）に電気的に連結され、第２バッテリーコンタクタＢＣ２は、一端がバッテリーモジュールＢの負極端子（−）に電気的に連結される。
これを通じて、バッテリーモジュールＢは、第１バッテリーコンタクタＢＣ１及び第２バッテリーコンタクタＢＣ２のターンオン状態またはターンオフ状態に応じて、電力の出力または充電を行うことができる。
このような第１バッテリーコンタクタＢＣ１及び第２バッテリーコンタクタＢＣ２は、後述する制御部１３０によってターンオン状態またはターンオフ状態に制御することができる。
ここで、ターンオン状態とは、コンタクタの接点が接触してコンタクタの一端と他端とが電気的に連結された状態を意味し、ターンオフ状態とは、コンタクタの接点が分離されてコンタクタの一端と他端とが電気的に遮断された状態を意味する。
第１充電コンタクタＣＣ１は、一端が第１バッテリーコンタクタＢＣ１の他端に電気的に連結され、第２充電コンタクタＣＣ２は、一端が第２バッテリーコンタクタＢＣ２の他端に電気的に連結される。
また、第１充電コンタクタＣＣ１の他端と第２充電コンタクタＣＣ２の他端はそれぞれ第１電源コネクタＣ１に電気的に連結される。より具体的に、第１充電コンタクタＣＣ１の他端は、第１電源コネクタＣ１に備えられた第１入力端子ＩＴ１と電気的に連結され、第２充電コンタクタＣＣ２の他端は、第１電源コネクタＣ１に備えられた第２入力端子ＩＴ２と電気的に連結される。
一方、第１電源コネクタＣ１に充電器ＣＳの第２電源コネクタＣ２が連結されれば、第１入力端子ＩＴ１と第２入力端子ＩＴ２には第２電源コネクタＣ２の第１出力端子ＯＴ１と第２出力端子ＯＴ２がそれぞれ電気的に連結される。
これによって、第１バッテリーコンタクタＢＣ１、第２バッテリーコンタクタＢＣ２、第１充電コンタクタＣＣ１及び第２充電コンタクタＣＣ２がターンオン状態である場合、第１電源コネクタＣ１に第２電源コネクタＣ２が連結されれば、充電器ＣＳの電力がバッテリーモジュールＢに充電される。
一方、第１充電コンタクタＣＣ１の一端と他端にはそれぞれ第２ノードＮ２と第３ノードＮ３が位置し、第２充電コンタクタＣＣ２の一端と他端にはそれぞれ第１ノードＮ１と第４ノードＮ４が位置する。
このとき、第１測定抵抗ＭＲ１は第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間に電気的に連結され、第２測定抵抗ＭＲ２は第１ノードＮ１と第３ノードＮ３との間に電気的に連結される。また、第３測定抵抗ＭＲ３は第１ノードＮ１と第４ノードＮ４との間に電気的に連結され、第２充電コンタクタＣＣ２と並列で連結される。
センシング部１１０は、制御部１３０と動作可能に結合される。すなわち、センシング部１１０は、制御部１３０に電気的信号を送信するか、または、制御部１３０から電気的信号を受信可能に制御部１３０に接続される。
センシング部１１０は、予め設定された周期または制御部１３０のセンシング制御に従って、バッテリーモジュールＢの正極端子（＋）と負極端子（−）との間に印加されるバッテリー電圧を測定する。
また、センシング部１１０は、予め設定された周期または制御部１３０のセンシング制御に従って、第１測定抵抗ＭＲ１、第２測定抵抗ＭＲ２及び第３測定抵抗ＭＲ３のそれぞれに印加される第１測定電圧、第２測定電圧及び第３測定電圧を測定する。
また、センシング部１１０は、予め設定された周期または制御部１３０のセンシング制御に従って、第１入力端子ＩＴ１と第２入力端子ＩＴ２との間または第１出力端子ＯＴ１と第２出力端子ＯＴ２との間に印加される充電器ＣＳの充電電圧Ｖｃを測定する。
また、センシング部１１０は、バッテリーモジュールＢに流れ込むか又はバッテリーモジュールＢから流れ出るバッテリー電流を繰り返して測定する。
その後、センシング部１１０は、測定されたバッテリー電圧、第１測定電圧、第２測定電圧、第３測定電圧、充電電圧Ｖｃ及びバッテリー電流を示す測定信号を制御部１３０に提供することができる。
そのため、センシング部１１０は、バッテリーモジュールＢの電圧を測定するように構成された電圧センサを含む。また、センシング部１１０は、バッテリーモジュールＢの電流を測定するように構成された電流センサをさらに含むことができる。
制御部１３０は、センシング部１１０から測定信号が受信されれば、信号処理を通じて測定されたバッテリー電圧、第１測定電圧、第２測定電圧、第３測定電圧、充電電圧Ｖｃ及びバッテリー電流それぞれのデジタル値を決定し、メモリ部１２０に保存することができる。
メモリ部１２０は、半導体メモリ素子であって、制御部１３０によって生成されるデータを記録、消去、更新し、第１充電コンタクタＣＣ１及び第２充電コンタクタＣＣ２それぞれの故障を診断するために設けられた複数のプログラムコードを保存する。また、メモリ部１２０は、本発明を実施するとき使用される設定値を保存することができる。
このようなメモリ部１２０は、データを記録、消去、更新できると知られた半導体メモリ素子であれば、その種類に特に制限がない。一例として、メモリ部１２０は、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスタなどであり得る。メモリ部１２０は、制御部１３０の制御ロジッグを定義したプログラムコードを保存している保存媒体をさらに含むことができる。保存媒体は、フラッシュメモリやハードディスクのような不揮発性記憶素子を含む。メモリ部１２０は、制御部１３０と物理的に分離されていてもよく、制御部１３０と一体的に統合されていてもよい。
制御部１３０は、診断条件に基づいて、第１充電コンタクタＣＣ１及び第２充電コンタクタＣＣ２の故障診断を行うか否かを決定する。
ここで、診断条件は、第１電源コネクタＣ１と第２電源コネクタＣ２とが結合されたか否か、充電中であるか否か、並びに第１バッテリーコンタクタＢＣ１及び第２バッテリーコンタクタＢＣ２がターンオン状態であるか否かのうち一つを含むことができる。
ここで、充電終了要請信号は、本発明によるバッテリーパックを含む自動車のＥＣＵから出力される信号であり得る。
一実施形態による制御部１３０は、図１に示されたように、第１電源コネクタＣ１と第２電源コネクタＣ２とが結合され、充電終了要請信号が受信され、第１バッテリーコンタクタＢＣ１及び第２バッテリーコンタクタＢＣ２がターンオン状態であれば、診断条件を満足すると判断する。
一方、制御部１３０は、充電終了要請信号が受信されれば、充電器ＣＳに出力終了信号を出力して、充電器ＣＳの充電電圧Ｖｃが第１出力端子ＯＴ１と第２出力端子ＯＴ２との間に印加されないようにしてもよい。
制御部１３０は、診断条件が満足されれば、第１充電コンタクタＣＣ１及び第２充電コンタクタＣＣ２の故障診断を行うことを決定する。その後、制御部１３０は、第１充電コンタクタＣＣ１及び第２充電コンタクタＣＣ２のうち一つ以上をターンオンまたはターンオフ状態に制御し、上記制御によって測定される第１測定電圧、第２測定電圧及び第３測定電圧のうち一つ以上に基づいて第１充電コンタクタＣＣ１及び第２充電コンタクタＣＣ２それぞれの故障を診断する。
そのため、制御部１３０は、第１バッテリーコンタクタＢＣ１、第２バッテリーコンタクタＢＣ２、第１充電コンタクタＣＣ１及び第２充電コンタクタＣＣ２のうち少なくとも一つをターンオン状態またはターンオフ状態に制御するための制御信号を生成するように構成される。
まず、制御部１３０は、ターンオン状態である第１充電コンタクタＣＣ１及び第２充電コンタクタＣＣ２のうち、図２に示されたように、第２充電コンタクタＣＣ２のみをターンオフ状態に制御し、第３測定電圧に基づいて第２充電コンタクタＣＣ２のターンオフ故障を診断する。
ここで、ターンオフ故障とは、制御部１３０がコンタクタをターンオフに制御したにもかかわらずターンオン状態を維持する故障を意味し得る。
制御部１３０は、第３測定電圧が第２基準電圧未満であれば、第２充電コンタクタＣＣ２にターンオフ故障が発生したと診断することができる。
逆に、制御部１３０は、第３測定電圧が第２基準電圧以上であれば、第２充電コンタクタＣＣ２にターンオフ故障が発生していないと診断する。
一方、制御部１３０は、コネクタ条件が第１出力端子ＯＴ１と第２出力端子ＯＴ２に充電電圧Ｖｃが印加されていない第２電源コネクタＣ２が第１電源コネクタＣ１と結合された第１コネクタ条件であり、コンタクタ条件が第１バッテリーコンタクタＢＣ１及び第２バッテリーコンタクタＢＣ２がターンオン状態であり、第１充電コンタクタＣＣ１がターンオン状態であり、第２充電コンタクタＣＣ２がターンオフ状態である第１コンタクタ条件である場合に対応する第３測定電圧の理論値を算出する。
より具体的に、制御部１３０は、バッテリー電流及び第１入力端子ＩＴ１と第２入力端子ＩＴ２との間に印加された電圧を用いて充電器ＣＳの内部抵抗ＣＲ１を算出し、第１測定抵抗ＭＲ１と第２測定抵抗ＭＲ２と第３測定抵抗ＭＲ３とバッテリーパック１００の絶縁抵抗と充電器ＣＳの内部抵抗ＣＲ１との間のバッテリー電圧及び充電電圧Ｖｃの分配電圧を算出して、第１コネクタ条件及び第１コンタクタ条件における第３測定電圧の理論値を算出する。
また、制御部１３０は、コネクタ条件が第１出力端子ＯＴ１と第２出力端子ＯＴ２に充電電圧Ｖｃが印加される第２電源コネクタＣ２が第１電源コネクタＣ１と結合された第２コネクタ条件であり、コンタクタ条件が上述した第１コンタクタ条件である場合に対応する第３測定電圧の理論値を算出する。
より具体的に、制御部１３０は、バッテリー電流及び第１入力端子ＩＴ１と第２入力端子ＩＴ２との間に印加された電圧を用いて充電器ＣＳの内部抵抗ＣＲ１を算出し、第１測定抵抗ＭＲ１と第２測定抵抗ＭＲ２と第３測定抵抗ＭＲ３とバッテリーパック１００の絶縁抵抗と充電器ＣＳの内部抵抗ＣＲ１との間のバッテリー電圧及び充電電圧Ｖｃの分配電圧を算出して、第２コネクタ条件及び第１コンタクタ条件における第３測定電圧の理論値を算出する。
その後、制御部１３０は、第２基準電圧を算出された第３測定電圧の理論値未満に設定する。
これを通じて、制御部１３０は、バッテリーパック１００の絶縁抵抗及びバッテリーパック１００と連結される充電器ＣＳの内部抵抗ＣＲ１に対応して第２基準電圧を設定することで、正確に第２充電コンタクタＣＣ２の故障を診断する。
制御部１３０は、第２充電コンタクタＣＣ２のターンオフ故障が診断されれば、故障信号を出力して外部に第２充電コンタクタＣＣ２のターンオフ故障を通知する。
一方、第２充電コンタクタＣＣ２にターンオフ故障が発生していない場合、第１充電コンタクタＣＣ１のターンオフ故障を診断するため、制御部１３０は、図３に示されたように、ターンオフ状態である第２充電コンタクタＣＣ２は制御せず、第１充電コンタクタＣＣ１をターンオフ状態に制御する。
このとき、制御部１３０は、ターンオン状態である第１充電コンタクタＣＣ１及びターンオフ状態である第２充電コンタクタＣＣ２のうち、第１充電コンタクタＣＣ１のみをターンオフ状態に制御し、第１測定電圧と第２測定電圧との測定電圧差に基づいて第１充電コンタクタＣＣ１のターンオフ故障を診断する。
制御部１３０は、測定電圧差が第１基準電圧未満であれば、第１充電コンタクタＣＣ１にターンオフ故障が発生したと診断する。
逆に、制御部１３０は、測定電圧差が第１基準電圧以上であれば、第１充電コンタクタＣＣ１にターンオフ故障が発生していないと診断する。
一方、制御部１３０は、コネクタ条件が上述した第１コネクタ条件であり、コンタクタ条件が第１バッテリーコンタクタＢＣ１及び第２バッテリーコンタクタＢＣ２がターンオン状態であり、第１充電コンタクタＣＣ１及び第２充電コンタクタＣＣ２がターンオフ状態である第２コンタクタ条件である場合に対応する第１測定電圧と第２測定電圧との測定電圧差の理論値を算出する。
より具体的に、制御部１３０は、バッテリー電流及び第１入力端子ＩＴ１と第２入力端子ＩＴ２との間に印加された電圧を用いて充電器ＣＳの内部抵抗ＣＲ１を算出し、第１測定抵抗ＭＲ１と第２測定抵抗ＭＲ２と第３測定抵抗ＭＲ３とバッテリーパック１００の絶縁抵抗と充電器ＣＳの内部抵抗ＣＲ１との間のバッテリー電圧及び充電電圧Ｖｃの分配電圧を算出して、第１コネクタ条件及び第２コンタクタ条件における第１測定電圧と第２測定電圧との測定電圧差の理論値を算出する。
また、制御部１３０は、コネクタ条件が上述した第２コネクタ条件であり、コンタクタ条件が上述した第２コンタクタ条件である場合に対応する第１測定電圧と第２測定電圧との測定電圧差の理論値を算出する。
より具体的に、制御部１３０は、バッテリー電流及び第１入力端子ＩＴ１と第２入力端子ＩＴ２との間に印加された電圧を用いて充電器ＣＳの内部抵抗ＣＲ１を算出し、第１測定抵抗ＭＲ１と第２測定抵抗ＭＲ２と第３測定抵抗ＭＲ３とバッテリーパック１００の絶縁抵抗と充電器ＣＳの内部抵抗ＣＲ１との間のバッテリー電圧及び充電電圧Ｖｃの分配電圧を算出して、第２コネクタ条件及び第２コンタクタ条件における第１測定電圧と第２測定電圧との測定電圧差の理論値を算出する。
その後、制御部１３０は、第１基準電圧を算出された第１測定電圧と第２測定電圧との測定電圧差の理論値未満に設定する。
これを通じて、制御部１３０は、バッテリーパック１００の絶縁抵抗及びバッテリーパック１００と連結される充電器ＣＳの内部抵抗ＣＲ１に対応して第１基準電圧を設定することで、正確に第１充電コンタクタＣＣ１の故障を診断する。
制御部１３０は、第１充電コンタクタＣＣ１のターンオフ故障が診断されれば、故障信号を出力して第１充電コンタクタＣＣ１の故障を外部に通知する。
一方、第２充電コンタクタＣＣ２にターンオフ故障が発生した場合、図４に示されたように、第２充電コンタクタＣＣ２はターンオフ状態に制御されずターンオン状態を維持する。
このとき、制御部１３０は、ターンオフ故障が発生してターンオン状態である第２充電コンタクタＣＣ２は制御せず、ターンオン状態である第１充電コンタクタＣＣ１のみをターンオフ状態に制御し、第１測定電圧と第２測定電圧との測定電圧差に基づいて第１充電コンタクタＣＣ１のターンオフ故障を診断する。
より具体的に、制御部１３０は、第１測定電圧と第２測定電圧との測定電圧差が第１基準電圧未満であれば、第１充電コンタクタＣＣ１にターンオフ故障が発生したと診断する。
逆に、制御部１３０は、測定電圧差が第１基準電圧以上であれば、第１充電コンタクタＣＣ１にターンオフ故障が発生していないと診断する。
このとき、制御部１３０は、コネクタ条件が上述した第１コネクタ条件であり、第１バッテリーコンタクタＢＣ１及び第２バッテリーコンタクタＢＣ２がターンオン状態であり、第１充電コンタクタＣＣ１がターンオフ状態であり、第２充電コンタクタＣＣ２がターンオン状態である第３コンタクタ条件である場合に対応する第１測定電圧と第２測定電圧との測定電圧差の理論値を算出する。
より具体的に、制御部１３０は、バッテリー電流及び第１入力端子ＩＴ１と第２入力端子ＩＴ２との間に印加された電圧を用いて充電器ＣＳの内部抵抗ＣＲ１を算出し、第１測定抵抗ＭＲ１と第２測定抵抗ＭＲ２と第３測定抵抗ＭＲ３とバッテリーパック１００の絶縁抵抗と充電器ＣＳの内部抵抗ＣＲ１との間のバッテリー電圧及び充電電圧Ｖｃの分配電圧を算出して、第１コネクタ条件及び第３コンタクタ条件における第１測定電圧と第２測定電圧との測定電圧差の理論値を算出する。
また、制御部１３０は、コネクタ条件が上述した第２コネクタ条件であり、コンタクタ条件が上述した第３コンタクタ条件である場合に対応する第１測定電圧と第２測定電圧との測定電圧差の理論値を算出する。
より具体的に、制御部１３０は、バッテリー電流及び第１入力端子ＩＴ１と第２入力端子ＩＴ２との間に印加された電圧を用いて充電器ＣＳの内部抵抗ＣＲ１を算出し、第１測定抵抗ＭＲ１と第２測定抵抗ＭＲ２と第３測定抵抗ＭＲ３とバッテリーパック１００の絶縁抵抗と充電器ＣＳの内部抵抗ＣＲ１との間のバッテリー電圧及び充電電圧Ｖｃの分配電圧を算出して、第２コネクタ条件及び第３コンタクタ条件における第１測定電圧と第２測定電圧との測定電圧差の理論値を算出する。
その後、制御部１３０は、第１基準電圧を算出された第１測定電圧と第２測定電圧との測定電圧差の理論値未満に設定する。
これを通じて、制御部１３０は、第２充電コンタクタＣＣ２にターンオフ故障が発生しても、第１測定電圧と第２測定電圧との測定電圧差に基づいて第１充電コンタクタＣＣ１のターンオフ故障を診断する。
制御部１３０は、第１充電コンタクタＣＣ１のターンオフ故障が診断されれば、故障信号を出力して第１充電コンタクタＣＣ１の故障を外部に通知する。
一方、制御部１３０は、多様な制御ロジッグを実行するために当業界に知られたプロセッサ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、他のチップセット、論理回路、レジスタ、通信モデム、データ処理装置などを選択的に含み得る。制御部１３０によって実行される多様な制御ロジッグは少なくとも一つ以上が組み合わせられ、組み合わせられた制御ロジッグはコンピュータ可読のコード体系で作成されてコンピュータ可読の記録媒体に書き込まれ得る。記録媒体は、コンピュータに含まれたプロセッサによってアクセス可能なものであればその種類に特に制限がない。一例として、記録媒体はＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスタ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、ハードディスク、フロッピーディスク及び光データ記録装置を含む群から選択された少なくとも１つ以上を含む。
以下、本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１００'について説明する。本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１００'は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００に比べ、一部の構成要素が付け加えられ、一部の構成要素の役割が相異なるだけであるため、繰り返される説明は省略することにする。
図５は本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１００'と充電器ＣＳとが結合された状態及び機能的構成を示した図であり、図６は本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１００'と充電器ＣＳとが分離された状態及び機能的構成を示した図である。
まず、図５を参照すれば、本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１００'は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００に比べ、第１測定コンタクタＭＣ１、第２測定コンタクタＭＣ２及び第３測定コンタクタＭＣ３をさらに含むことができる。
第１測定コンタクタＭＣ１は、第１測定抵抗ＭＲ１と第１ノードＮ１との間に電気的に連結される。より具体的に、第１測定抵抗ＭＲ１の一端は第２ノードＮ２に電気的に連結され、第１測定抵抗ＭＲ１の他端は第１測定コンタクタＭＣ１の一端に電気的に連結される。次いで、第１測定コンタクタＭＣ１の他端は第１ノードＮ１に電気的に連結される。すなわち、第１測定抵抗ＭＲ１と第１測定コンタクタＭＣ１とは、第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間に電気的に直列で連結される。
第２測定コンタクタＭＣ２は、第２測定抵抗ＭＲ２と第１ノードＮ１との間に電気的に連結される。より具体的に、第２測定抵抗ＭＲ２の一端は第３ノードＮ３に電気的に連結され、第２測定抵抗ＭＲ２の他端は第２測定コンタクタＭＣ２の一端に電気的に連結される。次いで、第２測定コンタクタＭＣ２の他端は第１ノードＮ１に電気的に連結される。すなわち、第２測定抵抗ＭＲ２と第２測定コンタクタＭＣ２とは、第１ノードＮ１と第３ノードＮ３との間に電気的に直列で連結される。
第３測定コンタクタＭＣ３は、第３測定抵抗ＭＲ３と第１ノードＮ１との間に電気的に連結される。より具体的に、第３測定抵抗ＭＲ３の一端は第４ノードＮ４に電気的に連結され、第３測定抵抗ＭＲ３の他端は第３測定コンタクタＭＣ３の一端に電気的に連結される。次いで、第３測定コンタクタＭＣ３の他端は第１ノードＮ１に電気的に連結される。すなわち、第３測定抵抗ＭＲ３と第３測定コンタクタＭＣ３とは、第１ノードＮ１と第４ノードＮ４との間に電気的に直列で連結される。
上述した測定抵抗ＭＲ１、…、ＭＲ３は、第１充電コンタクタＣＣ１及び第２充電コンタクタＣＣ２に印加された電圧の測定に使用される抵抗であり得る。このような測定抵抗と電気的に連結された測定コンタクタＭＣ１、…、ＭＣ３は、測定抵抗に流れる電流を導通または遮断する役割を果たすことができる。
制御部１３０は、充電開始要請信号及び充電終了要請信号のうち一つ以上を受信したか否かに基づいて、第１測定コンタクタＭＣ１、第２測定コンタクタＭＣ２及び第３測定コンタクタＭＣ３のうち一つ以上の動作状態を制御する。
ここで、充電開始要請信号及び充電終了要請信号は、本発明によるバッテリーパックを含む自動車のＥＣＵから出力される信号であり得る。
また、自動車のＥＣＵから充電開始要請信号が出力されれば、図５に示されたように、充電を始めるため、第１電源コネクタＣ１と充電器ＣＳの第２電源コネクタＣ２とは結合された状態であり得る。
制御部１３０は、充電開始要請信号を受信すれば、まず、第１測定コンタクタＭＣ１、第２測定コンタクタＭＣ２及び第３測定コンタクタＭＣ３の動作状態をターンオンに制御する。その後、制御部１３０は、第１充電コンタクタＣＣ１及び第２充電コンタクタＣＣ２の動作状態をターンオンに制御する。
すなわち、制御部１３０は、充電開始要請信号を受信すれば、第１充電コンタクタＣＣ１及び第２充電コンタクタＣＣ２の動作状態がターンオン状態になる前に、第１測定コンタクタＭＣ１、第２測定コンタクタＭＣ２及び第３測定コンタクタＭＣ３をターンオンさせる。
これを通じて、制御部１３０は、第１充電コンタクタＣＣ１及び第２充電コンタクタＣＣ２に充電器ＣＳから充電電流が印加される以前から、第１充電コンタクタＣＣ１及び第２充電コンタクタＣＣ２に印加される電圧をモニタリングすることができる。
一方、自動車のＥＣＵから充電終了要請信号が出力されれば、充電が終了し、第１電源コネクタＣ１と充電器ＣＳの第２電源コネクタＣ２とは分離される直前の状態であり得る。
これによって、制御部１３０は、充電終了要請信号を受信すれば、まず、第１充電コンタクタＣＣ１の動作状態をターンオフに制御する。その後、制御部１３０は、第１測定抵抗ＭＲ１と第２測定抵抗ＭＲ２それぞれに印加された第１測定電圧と第２測定電圧との測定電圧差に基づいて、第１測定コンタクタＭＣ１及び第２測定コンタクタＭＣ２の動作状態を制御する。
より具体的に、制御部１３０は、第１測定電圧と第２測定電圧との測定電圧差が予め設定された第１制御電圧以上であれば、第１測定コンタクタＭＣ１及び第２測定コンタクタＭＣ２の動作状態をターンオフに制御する。
すなわち、制御部１３０は、充電終了要請信号を受信すれば、第１充電コンタクタＣＣ１の動作状態をターンオフに制御し、第１充電コンタクタＣＣ１の動作状態がターンオフに制御されれば、第１測定コンタクタＭＣ１及び第２測定コンタクタＭＣ２の動作状態をターンオフに制御する。
このとき、制御部１３０は、第１測定電圧と第２測定電圧との測定電圧差が予め設定された第１制御電圧以上であれば、第２測定コンタクタＭＣ２の動作状態のみをターンオフに制御することもできる。
これを通じて、制御部１３０は、充電の終了によって、図６に示されたように、第１電源コネクタと充電器の第２電源コネクタとが分離されれば、第１入力端子ＩＴ１に電圧が印加されないように第１測定コンタクタＭＣ１及び第２測定コンタクタＭＣ２の動作状態をターンオフに制御することで、充電過程で外部に露出し得る第１入力端子ＩＴ１によるユーザの感電事故を防止することができる。
一方、制御部１３０は、充電終了要請信号を受信すれば、まず、第２充電コンタクタＣＣ２の動作状態をターンオフに制御する。その後、制御部１３０は、第３測定抵抗ＭＲ３に印加された第３測定電圧に基づいて、第３測定コンタクタＭＣ３の動作状態を制御する。
より具体的に、制御部１３０は、第３測定電圧が予め設定された第２制御電圧以上であれば、第３測定コンタクタＭＣ３の動作状態をターンオフに制御する。
すなわち、制御部１３０は、充電終了要請信号を受信すれば、第２充電コンタクタＣＣ２の動作状態をターンオフに制御し、第２充電コンタクタＣＣ２の動作状態がターンオフに制御されれば、第３測定コンタクタＭＣ３の動作状態をターンオフに制御する。
これを通じて、制御部１３０は、充電の終了によって、図６に示されたように、第１電源コネクタと充電器の第２電源コネクタとが分離されれば、第２入力端子ＩＴ２に電圧が印加されないように第３測定コンタクタＭＣ３の動作状態をターンオフに制御することで、充電過程で外部に露出し得る第２入力端子ＩＴ２によるユーザの感電事故を防止することができる。
以下、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパック１００"について説明する。本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパック１００"は、本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１００'に比べ、一部の構成要素が付け加えられ、一部の構成要素の役割が相異なるだけであるため、繰り返される説明は省略することにする。
図７は本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパック１００"と充電器ＣＳとが結合された状態及び機能的構成を示した図であり、図８は本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパック１００"と充電器ＣＳとが分離された状態及び機能的構成を示した図である。
図７及び図８を参照すれば、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパック１００"は、本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１００'に比べ、照度感知部１４０をさらに含むことができる。
照度感知部１４０は、第１電源コネクタＣ１の内部に設けられ、第１電源コネクタＣ１周辺の照度を感知する。
より具体的に、照度感知部１４０は、第１電源コネクタＣ１と充電器ＣＳの第２電源コネクタＣ２とが結合すれば、第１電源コネクタＣ１と充電器ＣＳの第２電源コネクタＣ２とで密閉される空間のうち第１電源コネクタＣ１の表面に設けられる。
一方、第１電源コネクタＣ１は、コネクタカバーを備えることができる。
このとき、照度感知部１４０は、コネクタカバーが閉められたとき、第１電源コネクタＣ１の内側空間とコネクタカバーとで密閉される空間のうち第１電源コネクタＣ１の表面に設けられる。
すなわち、第１電源コネクタＣ１と充電器ＣＳの第２電源コネクタＣ２とが結合するか、または、第１電源コネクタＣ１のコネクタカバーが閉められた場合、照度感知部１４０は、図７に示されたように、光が入らない密閉した空間に位置することができる。
これによって、制御部１３０は、照度感知部１４０で測定した第１電源コネクタＣ１周辺の照度と予め設定された基準照度とを比べ、比較結果に基づいて第１測定コンタクタＭＣ１、第２測定コンタクタＭＣ２及び第３測定コンタクタＭＣ３のうち一つ以上の動作状態を制御する。
ここで、予め設定された基準照度は、第１電源コネクタＣ１の第１入力端子ＩＴ１及び第２入力端子ＩＴ２が外部に露出したか否かを判断するための照度値であり得る。
より具体的に、制御部１３０は、照度感知部１４０で測定した第１電源コネクタＣ１周辺の照度が予め設定された基準照度以上であれば、図８に示されたように、第１電源コネクタＣ１と充電器ＣＳの第２電源コネクタＣ２とが分離されたか、または、第１電源コネクタＣ１のコネクタカバーが開放されたと判断する。
すなわち、制御部１３０は、照度感知部１４０で測定した第１電源コネクタＣ１周辺の照度が予め設定された基準照度以上であれば、第１電源コネクタＣ１の第１入力端子ＩＴ１及び第２入力端子ＩＴ２が外部に露出したと判断する。
逆に、制御部１３０は、照度感知部１４０で測定した第１電源コネクタＣ１周辺の照度が予め設定された基準照度未満であれば、図７に示されたように、第１電源コネクタＣ１と充電器ＣＳの第２電源コネクタＣ２とが結合されたか、または、第１電源コネクタＣ１のコネクタカバーが閉められたと判断する。
すなわち、制御部１３０は、照度感知部１４０で測定した第１電源コネクタＣ１周辺の照度が予め設定された基準照度未満であれば、第１電源コネクタＣ１の第１入力端子ＩＴ１及び第２入力端子ＩＴ２が外部に露出していないと判断する。
その後、制御部１３０は、照度感知部１４０で測定した第１電源コネクタＣ１周辺の照度が予め設定された基準照度以上であれば、第１測定コンタクタＭＣ１、第２測定コンタクタＭＣ２及び第３測定コンタクタＭＣ３の動作状態をターンオフ状態に制御する。
さらに、制御部１３０は、照度感知部１４０で測定した第１電源コネクタＣ１周辺の照度が予め設定された基準照度以上であれば、第１充電コンタクタＣＣ１及び第２充電コンタクタＣＣ２の動作状態をターンオフ状態に制御する。
これを通じて、制御部１３０は、第１電源コネクタＣ１の第１入力端子ＩＴ１及び第２入力端子ＩＴ２が外部に露出すれば、第１測定コンタクタＭＣ１、第２測定コンタクタＭＣ２及び第３測定コンタクタＭＣ３の動作状態をターンオフ状態に制御することで、外部に露出した第１入力端子ＩＴ１または第２入力端子ＩＴ２によるユーザの感電事故を防止することができる。
一方、本発明による自動車は、上述した本発明によるバッテリーパックを含むことができる。
上述した本発明の実施例は、装置及び方法のみによって具現されるものではなく、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じても具現され得、このような具現は上述した実施例の記載から当業者であれば容易に具現できるであろう。
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
また、上述した本発明は、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者により、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であって、上述した実施例及び添付の図面によって限定されるものではなく、多様な変形のため各実施例の全部または一部が選択的に組み合わせられて構成され得る。

Claims (7)

  1. バッテリーの正極端子及び負極端子にそれぞれ一端が電気的に連結される第１バッテリーコンタクタ及び第２バッテリーコンタクタと、
    前記第１バッテリーコンタクタの他端及び前記第２バッテリーコンタクタの他端にそれぞれ一端が電気的に連結される第１充電コンタクタ及び第２充電コンタクタと、
    前記第２充電コンタクタの一端に位置する第１ノードと前記第１充電コンタクタの一端に位置する第２ノードとの間、前記第１ノードと前記第１充電コンタクタの他端に位置する第３ノードとの間、及び前記第１ノードと前記第２充電コンタクタの他端に位置する第４ノードとの間にそれぞれ電気的に連結される第１測定抵抗、第２測定抵抗及び第３測定抵抗と、
    前記第１充電コンタクタの他端及び前記第２充電コンタクタの他端にそれぞれ電気的に連結される第１入力端子及び第２入力端子を備える第１電源コネクタと、
    前記第１入力端子及び前記第２入力端子にそれぞれ電気的に連結される第１出力端子及び第２出力端子を備える充電器の第２電源コネクタが第１電源コネクタに結合され、充電終了要請信号を受信する場合、前記第１充電コンタクタ及び前記第２充電コンタクタを順にターンオン状態またはターンオフ状態に制御し、第１測定抵抗、第２測定抵抗及び第３測定抵抗のそれぞれに印加された第１測定電圧、第２測定電圧及び第３測定電圧のうち一つ以上に基づいて前記第１充電コンタクタ及び前記第２充電コンタクタそれぞれの故障を診断する制御部とを含むバッテリーパック。
  2. 前記制御部は、ターンオン状態の前記第２充電コンタクタをターンオフ状態に制御し、前記第３測定電圧に基づいて前記第２充電コンタクタのターンオフ故障を診断する、請求項１に記載のバッテリーパック。
  3. 前記制御部は、前記第３測定電圧が第２基準電圧未満であれば、前記第２充電コンタクタにターンオフ故障が発生したと診断する、請求項２に記載のバッテリーパック。
  4. 前記制御部は、第３測定電圧に基づいて前記第２充電コンタクタの故障を診断し、ターンオン状態の前記第１充電コンタクタをターンオフ状態に制御し、前記第１測定電圧と前記第２測定電圧との測定電圧差に基づいて前記第１充電コンタクタのターンオフ故障を診断する、請求項１に記載のバッテリーパック。
  5. 前記制御部は、前記第１測定電圧と前記第２測定電圧との測定電圧差が第１基準電圧未満であれば、前記第１充電コンタクタにターンオフ故障が発生したと診断する、請求項４に記載のバッテリーパック。
  6. 前記制御部は、前記第１充電コンタクタ及び前記第２充電コンタクタの一つ以上に故障が発生したと診断されれば故障信号を出力する、請求項１に記載のバッテリーパック。
  7. 請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載のバッテリーパックを含む自動車。
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