JP2021520502A - バッテリーパック診断装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、バッテリーパックの充放電経路上に備えられた充放電開閉素子が正常に動作するか否かを診断する技術を開示する。本発明によるバッテリーパック診断装置は、充放電スイッチ及びヒューズが備えられた充放電開閉部がバッテリーセルとパック端子との間における充放電経路上に設けられたバッテリーパック診断装置であって、第１診断経路と、第２診断経路と、第３診断経路と、診断スイッチング部及び前記診断抵抗部を備える統合診断経路と、電圧測定部と、前記診断スイッチング部をオンオフし、前記電圧測定部によって測定された診断電圧に基づいて前記充放電開閉部の異常有無を判定する制御部と、を含む。

Description

本発明は、バッテリーパックを診断する技術に関し、より詳しくは、バッテリーパックの充放電経路上に備えられた充放電開閉素子が正常に動作するか否かを診断する技術に関する。

本出願は、２０１９年１月１１日出願の韓国特許出願第１０−２０１９−０００４１６０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。

最近、ノートブックＰＣ、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増し、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、反復的な充放電の可能な高性能二次電池についての研究が活発に進行しつつある。

これにつれて、モバイル機器、電気自動車、ハイブリッド自動車、電力貯蔵装置、無停電電源装置などについての技術開発と需要が増加することに伴い、エネルギー源としての二次電池の需要が急激に増加しつつある。特に、電気自動車やハイブリッド自動車に使われる二次電池は、高出力かつ大容量の二次電池であって、これについての研究が盛んでいる。

現在、商用化した二次電池としては、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があり、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリ効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、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。

リチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物及び炭素材を各々正極活物質及び負極活物質に用いる。また、リチウム二次電池は、正極活物質及び負極活物質が各々塗布された正極板と負極板とがセパレーターを挟んで配置された電極組立体と、このような電極組立体を電解液と共に封止収納する外装材、即ち、電池ケースを備える。

二次電池は、バッテリーセルであってバッテリーパックに一つ以上が含まれ得、充放電経路を介して充放電されることで、バッテリーパックの実質的な電源供給源として機能できる。この際、二次電池、即ち、バッテリーセルとバッテリーパックのパック端子との間には、充放電経路を開閉するための充放電開閉部が設けられ得る。特に、このような充放電開閉部は、充放電スイッチ及びヒューズを備え得る。充放電スイッチは、バッテリーパックに備えられた制御ユニットによって制御され、充放電経路をターンオンまたはターンオフし得る。充放電スイッチとしては、コンタクターのような機械式スイッチやＭＯＳＦＥＴのような電子式スイッチを用い得る。また、ヒューズは、充放電経路に過電流が流れる場合、溶断されることで充放電経路を非可逆的に遮断することができる。

このような充放電スイッチやヒューズは、充放電電流の流れを選択的に許容する一方、異常状況の発生時、迅速に電流の流れを遮断する素子であって、バッテリーパックにおいて非常に重要な部品であるといえる。もし、充放電スイッチやヒューズに異常が発生し、充放電電流の流れをまともに許容または遮断できなければ、バッテリーパックの破損は勿論、バッテリーパックに接続した装置や使用者に大きな被害を与え得る。特に、最近に利用が急増している電気自動車やＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）のような装置に用いられる中・大型バッテリーパックの場合、充放電経路に非常に大きい電流が流れ得る。したがって、充放電電流の流れを適時に遮断できない場合、バッテリーパックの破損などと共に、該当装置の損傷、火事などを起こし得る。さらに、電気自動車の場合、利用中には使用者がほとんど搭乗しており、速い速度で移動する特性がある。したがって、電流が適切にオン／オフされなければ、物的な被害と共に人的な被害を起こし得る。

そのため、充放電スイッチやヒューズが正常に動作しているかについて正確に診断する必要がある。このような面で、バッテリーパックの充放電経路に備えられた充放電スイッチやヒューズなどの充放電開閉素子の正常動作有無を診断するための多様な技術が提案されている。しかし、未だに充放電開閉部を診断するための効果的な技術は提案されていない。例えば、従来の診断技術の場合、回路構造や結果算出過程などが複雑であり、迅速に処理しにくいか誤謬が多く、正確な処理のために制御装置の高い性能を要し、製造工程が容易でないか製造コストが高いなど、多くの問題が依然として存在している。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーパックの充放電経路に備えられた充放電開閉部が正常に動作しているか否かを効果的に診断できるバッテリーパック診断装置及びそれを含むバッテリーパック並びに自動車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、下記する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。

上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーパック診断装置は、充放電スイッチ及びヒューズが備えられた充放電開閉部がバッテリーセルとパック端子との間における充放電経路上に設けられたバッテリーパック診断装置であって、一端が前記バッテリーセルと前記充放電開閉部との間に接続し、他端が接地に向ける経路上の共通ノードに接続し、第１抵抗部を備える第１診断経路と、一端が前記充放電スイッチと前記ヒューズとの間に接続し、他端が前記共通ノードに接続し、第２抵抗部を備える第２診断経路と、一端が前記充放電開閉部と前記パック端子との間に接続し、他端が前記共通ノードに接続し、第３抵抗部を備える第３診断経路と、一端が前記共通ノードに接続し、他端が接地に接続し、診断スイッチング部及び診断抵抗部を備える統合診断経路と、前記診断スイッチング部と前記診断抵抗部との間の診断電圧を測定する電圧測定部と、前記診断スイッチング部をオンオフし、前記電圧測定部によって測定された診断電圧に基づいて前記充放電開閉部の異常有無を判定する制御部と、を含む。

ここで、前記第１診断経路、前記第２診断経路及び前記第３診断経路は、スイッチング素子を備えないように構成され得る。

また、前記制御部は、前記充放電スイッチ及び前記ヒューズのいずれかに異常があるか否かを判断するように構成され得る。

また、本発明によるバッテリーパック診断装置は、前記測定された診断電圧と比較されるための参照電圧を保存するメモリ部をさらに含み得る。

また、前記第１診断経路は、前記充放電経路から前記共通ノードに向ける方向のみへ電流が流れるように構成されたダイオードを備え得る。

また、前記第２診断経路及び前記第３診断経路は、前記充放電経路から前記共通ノードに向ける方向のみへ電流が流れるように構成されたダイオードを備え得る。

また、前記第２診断経路及び前記第３診断経路は、前記第２抵抗部と前記共通ノードとの間の経路及び前記第３抵抗部と前記共通ノードとの間の経路の少なくとも一部が一つの経路に統合した共通経路を備え、前記共通経路上に前記ダイオードが一つのみ備えられ得る。

また、前記第１抵抗部、前記第２抵抗部及び前記第３抵抗部の少なくとも二つの抵抗部が、相異なる抵抗値を有するように構成され得る。

なお、上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーパックは、本発明によるバッテリーパック診断装置を含む。

また、上記の課題を達成するための本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパック診断装置を含む。

本発明の一面によれば、バッテリーパックの充放電経路に設けられた充放電開閉部、特に、充放電スイッチ及びヒューズが正常に動作しているか否かを効果的に診断することができる。

特に、本発明の一実施例によれば、簡単な回路構成だけでも、充放電開閉部の異常有無を正確に診断することができる。

さらに、本発明の一実施例によれば、一つのスイッチング素子のみを備え、これを制御して充放電開閉部の異常有無を診断することができる。したがって、スイッチング素子の制御構成が簡単になり、充放電開閉部の診断誤差が減少し、迅速な診断が可能である。

また、本発明の一実施例によれば、充放電開閉部の異常有無を診断するための抵抗素子の個数を減らすことができる。したがって、回路構成が簡素化してバッテリーパック診断装置の製造が容易となり、生産性が向上する。

本発明の他の効果については、以下の説明で追加的に言及または類推され得る。

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。

本発明の一実施例によるバッテリーパック診断装置がバッテリーパックに備えられた構成を概略的に示す図である。 図１のバッテリーパック診断装置において、充放電スイッチが正常にターンオフされた状態の回路構成を概略的に示す図である。 図１のバッテリーパック診断装置において、充放電スイッチが正常にターンオンされた状態の回路構成を概略的に示す図である。 図１のバッテリーパック診断装置において、ヒューズが切られた状態の回路構成を概略的に示す図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパック診断装置において、メモリ部に保存されたデータの一例を示す図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーパック診断装置の構成を概略的に示す図である。 本発明のさらに他の実施例によるバッテリーパック診断装置の構成を概略的に示す図である。 本発明のさらに他の実施例によるバッテリーパック診断装置の構成を概略的に示す図である。 図８のバッテリーパック診断装置において、充放電スイッチが正常にターンオンされた状態の回路構成を概略的に示す図である。 図８のバッテリーパック診断装置に関わり、幾つかの抵抗部の抵抗値の変化による各状態別の参照電圧間の差の変化を概略的に示す表である。 本発明のさらに他の実施例によるバッテリーパック診断装置の構成を概略的に示す図である。

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、本明細書及び特許請求の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。

図１は、本発明の一実施例によるバッテリーパック診断装置がバッテリーパックに備えられた構成を概略的に示す図である。

図１を参照すれば、本発明によるバッテリーパック診断装置１００は、バッテリーパックに備えられ得る。ここで、バッテリーパックには、バッテリーセル１０、充放電経路２０及び充放電開閉部３０が共に含まれ得る。

バッテリーセル１０は、一つまたはそれ以上の二次電池を備え得る。バッテリーセル１０に複数の二次電池が含まれる場合、複数の二次電池は直列及び／または並列に接続し得る。充放電経路２０は、バッテリーセル１０、特に、バッテリーセル１０の端子とパック端子Ｐａｃｋ＋、Ｐａｃｋ−との間に位置し、バッテリーセル１０を充電させる充電電流及びバッテリーセル１０を放電させる放電電流が流れるように構成され得る。このような充放電経路２０には、充放電電流の流れを開閉できる充放電開閉部３０が設けられ得る。ここで、充放電開閉部３０は、充放電スイッチ３１及びヒューズ３２を備え得る。特に、充放電スイッチ３１は、コンタクター、リレー、ＦＥＴのような形態のスイッチング素子を備え得る。このようなバッテリーセル１０、充放電経路２０及び充放電開閉部３０は、本願の出願時点における公知であるので、これについての詳細な説明を省略する。

本発明によるバッテリーパック診断装置１００は、第１診断経路１１０、第２診断経路１２０、第３診断経路１３０、統合診断経路１４０、電圧測定部１５０及び制御部１６０を含み得る。

前記第１診断経路１１０は、一端がバッテリーセル１０と充放電開閉部３０との間に接続し得る。例えば、図１に示したように、第１診断経路１１０は、バッテリーセル１０と充放電開閉部３０との間の一個所である第１ノードＮ１に接続し得る。さらに、図１の実施例において、充放電開閉部３０は、バッテリーセル１０及びパック端子Ｐａｃｋ＋、Ｐａｃｋ−と直接接続しており、充放電スイッチ３１とヒューズ３２とが直接接続するように構成されている。特に、図１の実施例において、充放電スイッチ３１は、ヒューズ３２よりもバッテリーセル１０側に近く位置するように構成されている。この場合、第１診断経路１１０の一端は、バッテリーセル１０の正極端子と充放電スイッチ３１の負極側端子（図面の左側端子）との間の直接接続通路に接続しているといえる。

また、前記第１診断経路１１０は、他端が接地に向けるように構成され得る。より具体的に、前記第１診断経路１１０の他端は、接地に向ける経路上のノードに接続し得る。ここで、第１診断経路１１０の他端が接続するノードは、後述する第２診断経路１２０と第３診断経路１３０とが共通に接続し得る。したがって、このようなノードは共通ノードＮＣといえる。この場合、第１診断経路１１０の他端は、共通ノードＮＣに接続しているといえる。特に、第１診断経路１１０が接地に向ける経路には、統合診断経路１４０が備えられ得る。したがって、第１診断経路１１０の他端は、統合診断経路１４０に接続しているともいえる。

そして、前記第１診断経路１１０は、第１抵抗部Ｒ１を備え得る。ここで、第１抵抗部Ｒ１は、一つまたはそれ以上の抵抗素子を備え得る。

前記第２診断経路１２０は、一端が充放電開閉部３０に接続し得る。特に、第２診断経路１２０の一端は、充放電スイッチ３１とヒューズ３２との間に接続し得る。例えば、図１に示したように、第２診断経路１２０は、充放電スイッチ３１とヒューズ３２との間の一個所である第２ノードＮ２に接続し得る。特に、図１の実施例において、バッテリーセル１０から正極パック端子Ｐａｃｋ＋に向ける方向へ、充放電スイッチ３１とヒューズ３２とが順次に位置している。この場合、第２診断経路１２０の一端は、充放電スイッチ３１の正極側端子（図面における右側端子）とヒューズ３２の負極側端子（図面における左側端子）との間の直接接続通路に接続しているといえる。

また、前記第２診断経路１２０は、第１診断経路１１０と同様に他端が接地に向けるように構成され得る。より具体的に、前記第２診断経路１２０の他端は、第１診断経路１１０の他端が接続した共通ノードＮＣに接続し得る。

そして、前記第２診断経路１２０は、第２抵抗部Ｒ２を備え得る。ここで、第２抵抗部Ｒ２は、一つまたはそれ以上の抵抗素子を備え得る。

前記第３診断経路１３０は、一端が充放電開閉部３０とパック端子との間に接続し得る。例えば、図１に示したように、第３診断経路１３０は、充放電開閉部３０と正極パック端子Ｐａｃｋ＋との間の一箇所である第３ノードＮ３に接続し得る。特に、図１の実施例において、充放電開閉部３０は、ヒューズ３２が充放電スイッチ３１よりもパック端子側に近く位置している。この場合、第３診断経路１３０の一端は、充放電スイッチ３１の正極側端子（図面の右側端子）と正極パック端子Ｐａｃｋ＋との間に接続しているといえる。

また、前記第３診断経路１３０は、第１診断経路１１０及び第２診断経路１２０と同様の他端が接地に向けるように構成され得る。より具体的に、前記第３診断経路１３０の他端は、第１診断経路１１０の他端及び第２診断経路１２０の他端が接続している共通ノードＮＣに接続し得る。

そして、前記第３診断経路１３０は、第３抵抗部Ｒ３を備え得る。ここで、第３抵抗部Ｒ３は、一つまたはそれ以上の抵抗素子を備え得る。

前記統合診断経路１４０は、一端が共通ノードＮＣに接続し得る。即ち、前記統合診断経路１４０は、共通ノードＮＣを介して第１診断経路１１０の他端、第２診断経路１２０の他端及び第３診断経路１３０の他端に接続し得る。このような構成によれば、第１診断経路１１０、第２診断経路１２０及び第３診断経路１３０は、統合診断経路１４０という一つのラインに統合されて接地に向けるように構成されている。

また、前記統合診断経路１４０は、他端が接地に接続し得る。即ち、統合診断経路１４０の他端は接地に直接接続し、第１診断経路１１０、第２診断経路１２０及び第３診断経路１３０が統合診断経路１４０を経由して接地されるように構成され得る。

そして、前記統合診断経路１４０は、診断スイッチング部ＳＤ及び診断抵抗部ＲＤを備え得る。例えば、統合診断経路１４０において、診断スイッチング部ＳＤが共通ノードＮＣに近く位置し、診断抵抗部ＲＤが接地に近く位置するように構成され得る。

ここで、診断スイッチング部ＳＤは、統合診断経路１４０を選択的にオンオフできる。特に、診断スイッチング部ＳＤは、一つのスイッチング素子のみを備え得る。また、診断抵抗部ＲＤは、一つまたはそれ以上の抵抗素子を備え得る。

前記第１診断経路１１０、第２診断経路１２０、第３診断経路１３０及び統合診断経路１４０は、本願の出願時点における公知の多様な電流経路形態として具現され得る。例えば、これらの経路は、ＰＣＢ基板上の導体パターンとして具現され得る。または、これらの経路は、電線によって具現されることも可能である。本願発明は、このような各経路の具体的な具現形態によって限定されない。

前記電圧測定部１５０は、診断電圧を測定できる。特に、図１の構成を参照すれば、前記電圧測定部１５０は、統合診断経路１４０で診断スイッチング部ＳＤと診断抵抗部ＲＤとの間の一つのノードである診断ノードＮＤに接続し得る。そして、前記電圧測定部１５０は、このような診断ノードＮＤの電圧、即ち、診断スイッチング部ＳＤと診断抵抗部ＲＤとの間の電圧を診断電圧として測定し得る。ここで、診断抵抗部ＲＤは接地に直接接続するため、前記電圧測定部１５０は、診断抵抗部ＲＤの両端の電圧を診断電圧として測定し得る。前記診断抵抗部ＲＤは、このように測定された診断電圧を、制御部１６０に送信し得る。前記電圧測定部１５０は、本願の出願時点における公知の多様な電圧センサーなどを備えて具現され得る。

前記制御部１６０は、診断スイッチング部ＳＤをオンオフするように構成され得る。例えば、前記制御部１６０が診断スイッチング部ＳＤをターンオンすれば、統合診断経路１４０には電流が流れ得る。さらに、前記制御部１６０が診断スイッチング部ＳＤをターンオンする場合、第１診断経路１１０、第２診断経路１２０及び／または第３診断経路１３０に電流が流れ得る。この場合、診断抵抗部ＲＤに電圧がかかるため、電圧測定部１５０は、診断抵抗部ＲＤの電圧を診断電圧として測定し得る。一方、前記制御部１６０が診断スイッチング部ＳＤをターンオンしなければ、統合診断経路１４０には電流が流れないので、診断抵抗部ＲＤには電圧がかからない。したがって、前記制御部１６０は、充放電開閉部３０の状態を診断しようとする場合、診断スイッチング部ＳＤをターンオンし得る。

また、前記制御部１６０は、充放電開閉部３０の異常有無を判定し得る。特に、前記制御部１６０は、診断電圧に基づいて充放電開閉部３０の異常有無を判定し得る。ここで、診断電圧は、電圧測定部１５０によって測定され、制御部１６０に提供され得る。

本願発明のこのような構成、特に、図１に示したような回路構成によれば、簡単な回路構成だけでもバッテリーパックの充放電開閉部３０、例えば、コンタクターのような充放電スイッチ３１及び／またはヒューズ３２の異常有無を診断することができる。したがって、バッテリーパック診断装置１００の製造が容易になり、診断時において誤謬を減少させることができる。また、この場合、バッテリーパック診断装置１００の体積や重さが減少できる。

前記制御部１６０は、通常ＢＭＳと呼ばれるバッテリー管理装置（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）として具現され得る。この場合、制御部１６０は、バッテリー（バッテリーパック）に含まれた形態で具現され得る。または、前記制御部１６０の少なくとも一部は、バッテリーの外部に位置し得る。例えば、前記制御部１６０は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）のように自動車に搭載された制御装置によって具現されることも可能である。

望ましくは、前記制御部１６０は、診断電圧を参照電圧と比較し得る。そして、制御部１６０は、診断電圧が参照電圧と差がある場合、充放電開閉部３０に異常があると診断し得る。ここで、制御部１６０は、診断電圧が参照電圧と誤差範囲を外れる場合、充放電開閉部３０に異常があると診断し得る。または、前記制御部１６０は、参照電圧を所定の範囲の形態で構成し、診断電圧が参照電圧の範囲内に含まれず外れる場合、充放電開閉部３０に異常があると診断し得る。

前記制御部１６０は、充放電スイッチ３１に対し、オンオフがまともに行われたか否かを判断し得る。この際、前記制御部１６０は、充放電スイッチ３１を直接オンオフすることで、このような状況を直接把握できる。または、前記制御部１６０は、他の制御装置から充放電スイッチ３１のオンオフについての情報を受信し得る。

前記制御部１６０は、充放電スイッチ３１がターンオフされるべき状況でまともにオープンされたかを判断することができる。

例えば、前記制御部１６０は、充放電スイッチ３１に直接ターンオフ信号を送るか、または他の制御装置から、充放電スイッチ３１へのターンオフ信号を送信したという情報を受信する場合、前記診断スイッチング部ＳＤをターンオン（クローズ）し得る。そして、前記制御部１６０は、電圧測定部１５０が診断電圧を測定するようにし、その測定値を受信し得る。前記制御部１６０は、このように受信した診断電圧測定値を用いて充放電スイッチ３１がまともにターンオフされたか否かを判断することができる。

ここで、前記制御部１６０は、電圧測定部１５０によって測定された診断電圧を参照電圧と比較して、充放電スイッチ３１がまともにターンオフされたか否かを判断し得る。これについては、図２を参照してより具体的に説明する。

図２は、図１のバッテリーパック診断装置１００において、充放電スイッチ３１が正常にターンオフされた状態の回路構成を概略的に示す図である。図２において、ＶＣはバッテリーセル１０の電圧を示し、ＶＤは診断抵抗部ＲＤの両端電圧を示す。

図１及び図２を参照すれば、第１ノードＮ１の右側に位置した充放電スイッチ３１がターンオフされているので、第１診断経路１１０のみに電流が流れ、第２診断経路１２０及び第３診断経路１３０には電流が流れない。したがって、第１診断経路１１０と統合診断経路１４０とは、相互に接続した一つの線路を構成できる。即ち、第１診断経路１１０に流れる電流と統合診断経路１４０に流れる電流とは同一であるといえる。そして、診断スイッチング部ＳＤがターンオンされた状態であるので、共通ノードＮＣと診断ノードＮＤとは、同一の電圧を有し得る。

このような構成において、診断電圧の正常な値は、下記の数式１のように計算できる。
（数式１）

ここで、ＶＤは診断電圧、ＶＣはバッテリーセル電圧、Ｒ１は第１抵抗部の抵抗値及びＲＤは診断抵抗部の抵抗値を各々示す。

例えば、バッテリーセルの電圧ＶＣが４００Ｖ、第１抵抗部の抵抗値Ｒ１が ４０００ｋΩ、診断抵抗部の抵抗値ＲＤが１０ｋΩである場合、これらを前記数式１に代入すれば、次のように計算できる。
ＶＤ＝（１０／（４０００＋１０））×４００＝０．９９８［Ｖ］

したがって、この場合、充放電スイッチ３１がオープンされた状態で、診断電圧の参照電圧は約１Ｖに設定され得る。

この際、前記制御部１６０は、このような参照電圧１Ｖと電圧測定部１５０によって測定された診断電圧とを比較し得る。もし、診断電圧の測定値が参照電圧（１Ｖ）と同一または類似の場合、前記制御部１６０は、充放電スイッチ３１が正常にターンオフされたと判断し得る。

一方、診断電圧の測定値が参照電圧（１Ｖ）と一定水準以上の差を示す場合、前記制御部１６０は、充放電スイッチ３１が正常にターンオフされなかったと判断し得る。

もし、バッテリーパックのパック端子Ｐａｃｋ＋、Ｐａｃｋ−に負荷、例えば、電気自動車のモーターが接続している場合、充放電スイッチ３１がターンオンされていれば、充放電経路２０に電流が流れ得る。この際、第１抵抗部Ｒ１、第２抵抗部Ｒ２及び第３抵抗部Ｒ３の抵抗成分によって、第１診断経路１１０、第２診断経路１２０及び第３診断経路１３０には、電流が流れない。これによって、診断スイッチング部ＳＤがターンオンされても統合診断経路１４０には電流が流れないため、電圧測定部１５０による診断電圧が測定されない。したがって、前記制御部１６０は、電圧測定部１５０によって測定された診断電圧が０Ｖまたはそれに近い場合、充放電スイッチ３１が正常にターンオフされなかったと判断し得る。この場合、前記制御部１６０は、バッテリーパックに設けられた他の開閉素子が遮断されるように関連動作を行うか、またはバッテリーパックの外部の他の装置または使用者に関連事実を提供し、それに適切な措置が取られるようにすることができる。例えば、バッテリーパックが自動車に搭載された場合、制御部１６０は、自動車のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）に該事実を伝達し得る。そうすれば、ＥＣＵは、バッテリーパックの外部の充放電経路２０に位置したスイッチング素子をターンオフして充放電電流が流れないようにすることができる。さらに、前記制御部１６０は、診断電圧測定値が０Ｖ付近である場合、バッテリーパックのパック端子Ｐａｃｋ＋、Ｐａｃｋ−に負荷が接続したことを把握できる。

もし、バッテリーパックのパック端子Ｐａｃｋ＋、Ｐａｃｋ−に負荷が接続していない場合、診断スイッチング部ＳＤが閉じられると、バッテリーセル１０から供給された電流は、第１診断経路１１０は勿論、第２診断経路１２０及び第３診断経路１３０へ流れた後、統合診断経路１４０に統合して流れ得る。この場合、第１ノードＮ１と共通ノードＮＣとの間の抵抗成分は、第１抵抗部Ｒ１、第２抵抗部Ｒ２及び第３抵抗部Ｒ３の並列接続成分に変わるため、第１抵抗部Ｒ１のみが存在する場合に比べて診断電圧の電圧値が変わり得る。即ち、診断電圧の測定値が参照電圧と相違することから、前記制御部１６０は、充放電スイッチ３１がまともにターンオフされなかったと判断し得る。

また、前記制御部１６０は、充放電スイッチ３１がターンオンされるべき状況でまともにクローズされたかを判断し得る。

例えば、前記制御部１６０は、充放電スイッチ３１に直接ターンオン信号を送るか、または他の制御装置から、充放電スイッチ３１へのターンオン信号を送信したという情報を受信した場合、診断スイッチング部ＳＤをターンオンし得る。そして、前記制御部１６０は、電圧測定部１５０が診断電圧を測定するようにし、その測定値を受信し得る。前記制御部１６０は、このように受信した診断電圧測定値を用いて充放電スイッチ３１がまともにターンオンされたか否かを判断し得る。

ここで、前記制御部１６０は、電圧測定部１５０によって測定された診断電圧を参照電圧と比較して、充放電スイッチ３１がまともにターンオンされたか否かを判断し得る。これについては、図１及び図２と共に図３をさらに参照してより具体的に説明する。

図３は、図１のバッテリーパック診断装置１００において、充放電スイッチ３１が正常にターンオンされた状態の回路構成を概略的に示す図である。

図１及び図３を参照すれば、充放電スイッチ３１が正常にターンオンされた状態でバッテリーパックのパック端子Ｐａｃｋ＋、Ｐａｃｋ−に負荷が接続していない場合、第１ノードＮ１と共通ノードＮＣとの間の抵抗構成は、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の３個の抵抗が並列に接続した形態であるといえる。そして、共通ノードＮＣと接地との間にはＲＤ一つの抵抗が存在する。

このような構成において、診断電圧の正常値は、下記の数式２のように計算できる。
（数式２）

ここで、ＶＤは診断電圧、ＶＣはバッテリーセル電圧、Ｒ１は第１抵抗部の抵抗値、Ｒ２は第２抵抗部の抵抗値、Ｒ３は第３抵抗部の抵抗値及びＲＤは診断抵抗部の抵抗値を各々示す。

例えば、バッテリーセルの電圧ＶＣが４００Ｖ、第１抵抗部の抵抗値Ｒ１が ４０００ｋΩ、第２抵抗部の抵抗値Ｒ２が３０００ｋΩ、第３抵抗部の抵抗値Ｒ３が２０００ｋΩ、診断抵抗の抵抗値ＲＤが１０ｋΩである場合、これらを前記数式２に代入すれば、下記のように計算できる。

したがって、ＶＤ＝４．２８７［Ｖ］として計算され、充放電スイッチ３１がクローズされた状態で診断電圧の参照電圧は約４．２９Ｖに設定できる。

この際、前記制御部１６０は、このような参照電圧４．２９Ｖと電圧測定部１５０によって測定された診断電圧とを比較し得る。もし、診断電圧の測定値が参照電圧４．２９Ｖと同一または類似の場合、前記制御部１６０は、充放電スイッチ３１が正常にターンオンされたと判断し得る。

一方、診断電圧の測定値が参照電圧４．２９Ｖと一定水準以上の差を示す場合、前記制御部１６０は、充放電スイッチ３１が正常にターンオンされなかったと判断し得る。特に、充放電スイッチ３１がまともにターンオンされていない場合、図２に示したように、第１診断経路１１０のみに電流が流れるように回路が構成され得る。したがって、各抵抗部の抵抗値及びセル電圧が前述した図２の実施例で説明したことと同一である場合、診断電圧は約１Ｖ程度に測定され得る。そのため、電圧測定部１５０によって、測定された診断電圧が１Ｖ近所である場合、制御部１６０は充放電スイッチ３１がターンオンされるべき状況でまともにターンオンされなかったと診断し得る。

このように、本発明の一面によるバッテリーパック診断装置１００の場合、簡単な回路構成及び簡単な動作だけで、充放電スイッチ３１が正常に動作しているか否かを容易に把握することができる。さらに、本発明の場合、抵抗素子などの回路部品点数を減少させるのに有利となる。

特に、本発明の一実施例によれば、図１などに示したように、第１診断経路１１０、第２診断経路１２０及び第３診断経路１３０は、スイッチング素子を備えなくてもよい。即ち、統合診断経路１４０に備えられた診断スイッチング部ＳＤに対してオンオフ制御のみが行われれば、充放電スイッチ３１のような充放電開閉部３０の異常有無を判定できる。そして、第１診断経路１１０、第２診断経路１２０及び第３診断経路１３０には、電流の流れを開閉するための別途のスイッチング素子を備えなくてもよい。

したがって、本願のこのような構成によれば、スイッチング素子という部品が減少して、費用を節減することができる。また、この場合、回路構成が複雑ではなく簡単であるため、バッテリーパック診断装置１００の生産性が向上し、体積及び重さなどが減少し、不良率が減少する。また、この場合、多数のスイッチング素子を制御しなくてもよいので、スイッチング素子の制御に要する資源、例えば、ＣＰＵ性能やメモリ容量、電力などの消耗を防止することができる。

また、望ましくは、前記制御部１６０は、充放電スイッチ３１及びヒューズ３２のいずれかに異常があるかを判断できる。即ち、バッテリーパックの充放電経路２０に備えられた充放電開閉部３０には、複数の部品、特に、充放電スイッチ３１とヒューズ３２とが共に含まれ得、前記制御部１６０はこれらの部品のうちいずれかに問題があるかを把握することができる。

先に、充放電スイッチ３１の異常有無を判断するための構成の一形態は、前述した図２及び図３の実施例に係わって説明したようである。また、充放電スイッチ３１に異常がなく、ヒューズ３２に異常がある場合については、図４をさらに参照してより具体的に説明する。

図４は、図１のバッテリーパック診断装置１００において、ヒューズ３２が切られた状態の回路構成を概略的に示す図である。

図１及び図４を参照すれば、充放電スイッチ３１がターンオンされた状態でヒューズ３２が切られると、第１ノードＮ１と共通ノードＮＣとの間の抵抗構成は、Ｒ１、Ｒ２の二つの抵抗が並列に接続した形態であるといえる。そして、共通ノードＮＣと接地との間には、ＲＤの一つの抵抗が存在する。

このような構成において、診断電圧の値は、下記の数式３のように計算できる。
（数式３）

ここで、ＶＤは診断電圧、ＶＣはバッテリーセル電圧、Ｒ１は第１抵抗部の抵抗値、Ｒ２は第２抵抗部の抵抗値及びＲＤは診断抵抗部の抵抗値を各々示す。

前述した実施例のように、バッテリーセルの電圧ＶＣが４００Ｖ、第１抵抗部の抵抗値Ｒ１が４０００ｋΩ、第２抵抗部の抵抗値Ｒ２が３０００ｋΩ、診断抵抗の抵抗値ＲＤが１０ｋΩである場合、これらを前記数式３に代入すれば、下記のように計算できる。

したがって、ＶＤ＝２．３２０［Ｖ］として計算でき、ヒューズ３２が溶断した状態に対する診断電圧の参照電圧は約２．３２Ｖに設定できる。

この際、前記制御部１６０は、このような参照電圧（２．３２Ｖ）と電圧測定部１５０によって測定された診断電圧とを比較し得る。もし、診断電圧の測定値がヒューズ３２の溶断時における参照電圧と同一または類似の場合、前記制御部１６０は、充放電スイッチ３１がターンオンされたが、ヒューズ３２が溶断したか、または正常に電流が流れない状態であると診断し得る。

一方、充放電スイッチ３１にターンオン信号が印加されて充放電スイッチ３１がターンオンされるべき状況で、前述した図３の実施例のように、診断電圧の測定値が４．２９Ｖに近い値に測定された場合、前記制御部１６０は、充放電スイッチ３１及びヒューズ３２が正常に動作していると判断し得る。しかし、充放電スイッチ３１にターンオン信号が印加された状態でも、前述した図２の実施例のように、診断電圧の測定値が１Ｖに近い値に測定された場合、前記制御部１６０は、充放電スイッチ３１がまともに動作していないと判断し得る。

このように、前記制御部１６０は、充放電開閉部３０に充放電スイッチ３１及びヒューズ３２が含まれた構成において、どの部品に異常があるかを簡単かつ迅速に、正確に把握することができる。

望ましくは、本発明によるバッテリーパック診断装置１００は、メモリ部１７０をさらに含み得る。

前記メモリ部１７０は、本発明によるバッテリーパック診断装置１００に含まれた他の構成要素が動作するのに必要な各種データやプログラムなどを保存し得る。例えば、前記メモリ部１７０は、制御部１６０が充放電開閉部３０の異常有無を診断するときに必要なデータなどを保存し得る。そして、制御部１６０は、メモリ部１７０に保存されたデータにアクセスして必要な値を抽出することで充放電開閉部３０の異常有無を診断し得る。

特に、前記メモリ部１７０は、電圧測定部１５０によって測定された診断電圧と比較されるための参照電圧を保存し得る。さらに、前記メモリ部１７０は、診断電圧と比較されるための参照電圧と、各々に相応する充放電スイッチ３１ 及び／またはヒューズ３２の異常有無を保存し得る。これについては、図５を参照してより具体的に説明する。

図５は、本発明の一実施例によるバッテリーパック診断装置１００において、メモリ部１７０に保存されたデータの一例を示す図である。

図５に示したように、前記メモリ部１７０は、診断電圧と比較されるための参照電圧を予めテーブルの形態で保存し得る。ここで、参照電圧は、区間を分けて範囲の形態に指定され得る。一例で、図５を参照すれば、参照電圧が３．５Ｖ〜４．９Ｖである場合を１区間として定義し、参照電圧が１．８Ｖ〜３．４Ｖである場合を２区間として定義し、参照電圧が０．５Ｖ〜１．７Ｖである場合を３区間として定義し得る。

前記メモリ部１７０は、各参照電圧区間別に、充放電スイッチ３１の異常有無及び／またはヒューズ３２の異常有無を保存し得る。特に、前記メモリ部１７０は、充放電スイッチ３１がクローズ（ターンオン）状況であるか、それともオープン（ターンオフ）状況であるかによって、各々別に充放電開閉部３０の異常有無を区分して保存し得る。例えば、図５に示したように、充放電スイッチ３１がクローズされるべき状況で１区間（３．５Ｖ〜４．９Ｖ）に該当する場合、充放電スイッチ３１とヒューズ３２とがいずれも正常であるというデータを保存し得る。一方、充放電スイッチ３１がオープンされるべき状況では、１区間（３．５Ｖ〜４．９Ｖ）に対応し、充放電スイッチ３１が異常であるというデータを保存し得る。

ここで、前記制御部１６０は、充放電開閉部３０の異常有無を判定しようとする場合、充放電スイッチ３１がクローズされるべき状況であるか、それとも充放電スイッチ３１がオープンされるべき状況であるかを把握する必要がある。このような充放電スイッチ３１のクローズ／オープン状況は、制御部１６０が自ら充放電スイッチ３１に対して開閉命令を下すことで把握してもよく、または充放電スイッチ３１にこのような開閉命令を伝送する別の他の構成要素から該当の情報を受けてもよい。

そして、制御部１６０は、診断スイッチング部ＳＤをターンオンし、電圧測定部１５０から診断電圧の測定結果を受け得る。そして、制御部１６０は、伝送された診断電圧の測定値が、図５のテーブルにおいてどの参照電圧区間にあたるかを判断して、充放電スイッチ３１及び／またはヒューズ３２の異常有無を判定し得る。

一例で、充放電スイッチ３１がターンオン（クローズ）されるべき状況で、電圧測定部１５０によって測定された診断電圧が４．５Ｖである場合、これは、図５のテーブルにおける１区間にあたるので、制御部１６０は、充放電スイッチ３１とヒューズ３２とがいずれも正常であると判定し得る。しかし、充放電スイッチ３１がターンオンされるべき状況で、電圧測定部１５０によって測定された診断電圧が２．２Ｖである場合、これは、図５のテーブルにおける２区間にあたるので、制御部１６０は、充放電スイッチ３１が正常であるが、ヒューズ３２に異常があると判定し得る。または、充放電スイッチ３１がターンオンされるべき状況で、電圧測定部１５０によって測定された診断電圧が０．９Ｖである場合、これは３区間にあたるので、制御部１６０は、充放電スイッチ３１に異常があると判定し得る。ここで、充放電スイッチ３１が正常であるということは、充放電スイッチ３１がターンオンされるべき状況でまともにターンオンされたことを意味するといえる。一方、充放電スイッチ３１が異常であることは、充放電スイッチ３１がまともにターンオンされず、オープンされた状態で存在するためであるといえる。また、ヒューズ３２が異常であることは、ヒューズ３２に電流が正常に流れずに切られた状況のような非正常の状況などを意味するといえる。

一方、充放電スイッチ３１がターンオフ（オープン）されるべき状況で、電圧測定部１５０によって測定された診断電圧が４．５Ｖである場合、これは、図５のテーブルにおける１区間にあたるので、制御部１６０は、充放電スイッチ３１に異常があると判定し得る。しかし、充放電スイッチ３１がターンオフされるべき状況で、電圧測定部１５０によって測定された診断電圧が２．２Ｖである場合、これは、図５のテーブルで２区間にあたるので、制御部１６０は、充放電スイッチ３１とヒューズ３２とのいずれにも異常があると判定し得る。または、充放電スイッチ３１がターンオフされるべき状況で、電圧測定部１５０によって測定された診断電圧が０．９Ｖである場合、これは３区間にあたるので、制御部１６０は充放電スイッチ３１が正常であると判定し得る。ここで、充放電スイッチ３１が正常であることは、充放電スイッチ３１がターンオフされるべき状況でまともにオープンされたことを意味するといえる。一方、充放電スイッチ３１が異常であることは、充放電スイッチ３１がまともにターンオフされずにクローズされた状態で存在するためであるといえる。また、ヒューズ３２が異常であることは、ヒューズ３２に電流が正常に流れずに切られた状況のような非正常の状況などを意味するといえる。

本発明のこのような構成による場合、診断電圧を測定するだけで、テーブルから充放電スイッチ３１やヒューズ３２の異常有無を迅速かつ簡単に確認することができる。さらに、制御部１６０が充放電スイッチ３１やヒューズ３２に異常があるか否かを判断するために、複雑な計算過程を経ないので、制御部１６０に対して高い性能を要せず、計算過程に負荷が多くかからないようにすることができる。

一方、図５の実施例では、メモリ部１７０に各状況別の参照電圧がテーブル形態で保存された構成を示したが、本発明は必ずしもこのような形態に限定されない。例えば、メモリ部１７０は、参照電圧が計算できる所定の数式、例えば、前記数式１〜３のような数式を保存し得る。この場合、制御部１６０は、メモリ部１７０に保存された数式、例えば、数式１〜３を用いて、各状況別に参照電圧（参照値または参照範囲）を決定し得る。

ここで、前記メモリ部１７０は、数式によって参照電圧を計算するために、必要な数値などを予め保存し得る。例えば、前記メモリ部１７０は、バッテリーセル電圧ＶＣ、複数の抵抗部の抵抗値（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、ＲＤ）などを予め保存し得る。この場合、制御部１６０は、メモリ部１７０に予め保存されたセル電圧、抵抗値などを読み出して数式に代入することで参照電圧を計算することができる。但し、数式を計算するための複数の因子のうち少なくとも一部の因子、例えば、バッテリーセル電圧は、予め保存された値ではなく測定された値を利用することもできる。例えば、バッテリーパックには、バッテリーセル電圧を測定する構成要素が存在し得、制御部１６０は、このような構成要素からバッテリーセル電圧の測定値を受け、前記数式１〜３のバッテリーセル電圧ＶＣとして入力し得る。

このように、前記メモリ部１７０が参照電圧計算用の数式を保存する場合、各状況別データを一々保存しなくてもよいので、保存空間を多く必要としないという長所がある。

一方、前記メモリ部１７０は、本願出願時点における公知の多様な保存媒体を採用し得る。例えば、前記メモリ部１７０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、レジスター、ハードディスク、光記録媒体または磁気記録媒体として具現され得る。

図６は、本発明の他の実施例によるバッテリーパック診断装置１００の構成を概略的に示す図である。本実施例の場合、前述した実施例の多様な説明が類似に適用され得る部分については詳細な説明を省略し、差異点を中心にして説明する。

図６を参照すれば、本発明によるバッテリーパック診断装置１００は、第１診断経路１１０の上にダイオードＤ１を備え得る。ここで、ダイオードＤ１は、充放電経路２０から共通ノードＮＣに向ける方向のみへ電流が流れるように構成され得る。即ち、ダイオードＤ１は、第１ノードＮ１から共通ノードＮＣのみに向ける方向へ電流が流れるように構成され得る。したがって、第１診断経路１１０の上で、電流は矢印Ｉ１で示されたような方向のみへ流れる。

本願のこのような構成によれば、第１診断経路１１０を通して意図しない電流がバッテリーセル１０に流入されることを防止することができる。例えば、パック端子Ｐａｃｋ＋、Ｐａｃｋ−に充電装置が接続した状態でバッテリーセル１０に充電電流が供給されないように、充放電スイッチ３１がオープンされた場合、第２診断経路１２０、第３診断経路１３０及び第１診断経路１１０を経由してバッテリーセル１０へ充電電流が迂回して流入することがダイオードＤ１によって防止される。

図７は、本発明のさらに他の一つの実施例によるバッテリーパック診断装置１００の構成を概略的に示す図である。本実施例についても、前述した実施例との相違点を中心にして説明する。

図７を参照すれば、本発明によるバッテリーパック診断装置１００は、第２診断経路１２０及び第３診断経路１３０の上にダイオードＤ２、Ｄ３を備え得る。ここで、ダイオードＤ２、Ｄ３は、充放電経路２０から共通ノードＮＣに向ける方向のみへ電流が流れるように構成され得る。例えば、第２診断経路１２０で一つのダイオードＤ２は、第２ノードＮ２から共通ノードＮＣに向ける方向のみへ電流が流れるように構成され得る。そして、第３診断経路１３０で、他の一つのダイオードＤ３は、第３ノードＮ３から共通ノードＮＣに向ける方向のみへ電流が流れるように構成され得る。したがって、第２診断経路１２０では、電流が矢印Ｉ２で示された方向のみへ流れ得、第３診断経路１３０では、電流が矢印Ｉ３で示された方向のみへ流れ得る。

本願のこのような構成によれば、第２診断経路１２０及び／または第３診断経路１３０を通して意図しない電流がバッテリーセル１０からパック端子Ｐａｃｋ＋、Ｐａｃｋ−へ流れることを防止することができる。例えば、パック端子に負荷が接続した状態でバッテリーセル１０から放電電流が供給されないように充放電スイッチ３１がオープンされたが、第１診断経路１１０と第２診断経路１２０及び／または第１診断経路１１０と第３診断経路１３０を経由してバッテリーセル１０からパック端子Ｐａｃｋ＋、Ｐａｃｋ−の外部の負荷へ放電電流が迂回して流出されることが防止され得る。

図８は、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーパック診断装置１００の構成を概略的に示す図である。本実施例についても、前述した実施例との相違点を中心にして説明する。

図８を参照すれば、第２診断経路１２０及び第３診断経路１３０は、一部経路が一つの経路に統合した形態で構成され得る。特に、第２診断経路１２０及び第３診断経路１３０は、第２抵抗部Ｒ２と共通ノードＮＣとの間の経路及び第３抵抗部Ｒ３と共通ノードＮＣとの間の経路のうち少なくとも一部が一つの経路に統合されるように構成され得る。例えば、図８において、ＰＣで示されたように、第２診断経路１２０では、第２抵抗部Ｒ２と共通ノードＮＣとの間の経路のうち一部、第３診断経路１３０では第３抵抗部Ｒ３と共通ノードＮＣとの間の経路のうち一部が一つの経路に統合されて共通経路を形成し得る。

ここで、第２診断経路１２０と第３診断経路１３０との共通経路ＰＣには、一つのダイオードＤＣが備えられ得る。例えば、図８に示したように、共通経路ＰＣに一つのダイオードＤＣが備えられ、第２診断経路１２０や第３診断経路１３０に別の他のダイオードが備えられないように構成され得る。

本願のこのような構成によれば、少ない個数のダイオードを以っても第２診断経路１２０及び／または第３診断経路１３０への意図しない放電電流の流出を防止することができる。この場合、バッテリーパック診断装置１００の回路構成がより簡素化し、製造コスト及び製造時間が減少して、工程性が向上できる。

一方、前記図６〜図８に示したように、バッテリーパック診断装置１００にダイオードが含まれた場合、参照電圧は、ダイオードの電圧降下効果を反映して設定され得る。これについての一例は、図９を参照して説明する。

図９は、図８のバッテリーパック診断装置１００において、充放電スイッチ３１が正常にターンオンされた状態の回路構成を概略的に示す図である。

図８及び図９の場合、充放電スイッチ３１が正常にターンオンされ、バッテリーパックのパック端子Ｐａｃｋ＋、Ｐａｃｋ−には、別の充放電装置が接続していない状態で、診断スイッチング部ＳＤがターンオンされたときの回路構成を示したことである。この際、第１診断経路１１０に流れる電流をＩ１、第２診断経路１２０に流れる電流をＩ２、第３診断経路１３０に流れる電流をＩ３、そして統合診断経路１４０に流れる電流をＩＣであるとすれば、各電流の間には、下記の数式４のような関係が成立する。
（数式４）
ＩＣ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３
ここで、第１ノードＮ１の電圧をＶＣ１、第２ノードＮ２の電圧をＶＣ２、第３ノードＮ３の電圧をＶＣ３、診断電圧をＶＤ、ダイオードＤ１による電圧降下分をＶｆ１、ダイオードＤＣによる電圧降下分をＶｆ２であるとするとき、各電流は、下記のように計算できる。
Ｉ１＝（ＶＣ１−Ｖｆ１−ＶＤ）／Ｒ１
Ｉ２＝（ＶＣ２−Ｖｆ２−ＶＤ）／Ｒ２
Ｉ３＝（ＶＣ３−Ｖｆ２−ＶＤ）／Ｒ３
ＩＣ＝ＶＤ／ＲＤ

このような各電流の計算式を前記数式４に代入して整理すれば、次の数式５を導出することができる。
（数式５）

ここで、ＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ３、Ｖｆ１及びＶｆ２は、予め知られた値であり得る。特に、充放電スイッチ３１が正常にターンオンされた状態で、ヒューズ３２も正常に電流が流れ得る状態であれば、ＶＣ１、ＶＣ２及びＶＣ３はいずれも、バッテリーセル１０の電圧であるＶＣと同一になる。したがって、前記制御部１６０は、前記数式５を用いて、このようなＶＣ１、ＶＣ２及びＶＣ３として予め知られたＶＣ値を代入し、さらに予め知られたＶｆ１及びＶｆ２値を代入して充放電スイッチ３１及びヒューズ３２が正常状態にあるときの参照電圧を計算し得る。または、前記メモリ部１７０は、このような数式５によって計算された参照電圧を予め保存し得、制御部１６０は、メモリ部１７０に予め保存された参照電圧を用いて充放電スイッチ３１及びヒューズ３２の正常動作の有無を判断し得る。

もし、充放電スイッチ３１は正常であるが、ヒューズ３２が切られた場合、Ｉ３は０になる。したがって、前記数式５において、Ｒ３が分母である「１／Ｒ３」及び「（ＶＣ３−Ｖｆ２）／Ｒ３」部分は削除された状態で診断電圧の参照値ＶＤが導出され得る。

また、充放電スイッチ３１及びヒューズ３２がいずれも非正常である場合、Ｉ２及びＩ３は全て０になる。したがって、前記数式５において、Ｒ２及びＲ３が分母である「１／Ｒ２」、「（ＶＣ２−Ｖｆ２）／Ｒ２」、「１／Ｒ３」及び「（ＶＣ３−Ｖｆ２）／Ｒ３」部分は全て削除された状態で診断電圧の参照値ＶＤが導出され得る。

一方、前記第１抵抗部Ｒ１、第２抵抗部Ｒ２、前記第３抵抗部Ｒ３及び前記診断抵抗部ＲＤは、バッテリーパックの仕様やバッテリーパック診断装置１００の仕様などの多様な状況によって多様な値から構成され得るが、本発明はこのような各抵抗部の具体的な抵抗値によって限定されない。例えば、バッテリーセル１０の電圧によって第１抵抗部Ｒ１、第２抵抗部Ｒ２、第３抵抗部Ｒ３及び／または診断抵抗部ＲＤの抵抗値が適切に決定され得る。

望ましくは、前記第１抵抗部Ｒ１、前記第２抵抗部Ｒ２及び前記第３抵抗部Ｒ３の少なくとも二つの抵抗部は、相異なる抵抗値を有するように構成され得る。特に、第１抵抗部Ｒ１は、第２抵抗部Ｒ２または第３抵抗部Ｒ３に比べて大きい抵抗値を有するように構成され得る。即ち、本願によるバッテリーパック診断装置１００において、第１抵抗部Ｒ１、第２抵抗部Ｒ２及び第３抵抗部Ｒ３の間の抵抗の大きさを比較するとき、次のような関係が成立するように構成され得る。
Ｒ１＞Ｒ２またはＲ１＞Ｒ３

本発明のこのような構成によれば、充放電スイッチ３１とヒューズ３２とが正常状態であるときの参照電圧と充放電スイッチ３１及び／またはヒューズ３２が故障状態であるときの参照電圧との差が大きい。したがって、この場合、電圧測定部１５０による診断電圧の測定結果を参照電圧と比較するとき、充放電スイッチ３１及び／またはヒューズ３２の異常有無をより確実に決定できる。

さらに、前記第１抵抗部Ｒ１は、第２抵抗部Ｒ２及び第３抵抗部Ｒ３よりも大きい抵抗値を有するように構成され得る。また、この場合、前記第２抵抗部は、第３抵抗部よりも大きい抵抗値を有するように構成され得る。即ち、本願によるバッテリーパック診断装置１００において、第１抵抗部Ｒ１、第２抵抗部Ｒ２及び第３抵抗部Ｒ３の間の抵抗の大きさを比較するとき、次のような関係が成立するように構成され得る。
Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３

本発明のこのような構成によれば、充放電開閉部３０が正常状態であるときと異常状態であるときとの差がより明確になり、充放電開閉部３０の故障有無をより明確に診断することができる。

このような複数の抵抗部の抵抗の大きさ設定による効果については、図１０を参照してより具体的に説明する。

図１０は、図８のバッテリーパック診断装置１００について、複数の抵抗部の抵抗値の変化による各状況別の参照電圧間の差の変化を概略的に示す表である。図１０において、充放電スイッチ３１は、コンタクターで示されている。

図１０の状況別の参照電圧は、コンタクターがターンオンされるべき状況に関し、前記数式５を用いて計算し得る。この際、バッテリーセル１０の電圧ＶＣは４００Ｖ、診断抵抗部ＲＤは１０ｋΩ、第１診断経路１１０のダイオードＤ１による電圧降下量Ｖｆ１は０．７Ｖ、第２診断経路１２０と第３診断経路１３０との共通経路に備えられたダイオードＤＣによる電圧降下量Ｖｆ２は０．７Ｖで入力された。

図１０の「状況別の参照電圧」において、「正常」とは、コンタクター３１とヒューズ３２とが共に正常状態であるときの参照電圧であり、「ヒューズ異常」とは、コンタクターに異常がないが、ヒューズ３２に異常があるときの参照電圧であり、「コンタクター異常」とは、コンタクターがまともにターンオンされないときの参照電圧を示す。

また、図１０の「参照電圧間の差」とは、各状況別の参照電圧間の差の絶対値を示す。例えば、「正常−ヒューズ異常」とは、「正常」コラムの参照電圧から「ヒューズ異常」コラムの参照電圧を引いた値を示す。そして、「正常−コンタクター異常」とは、「正常」コラムの参照電圧から「コンタクター異常」コラムの参照電圧を引いた値を示す。また、「ヒューズ異常−コンタクター異常」とは、「ヒューズ異常」コラムの参照電圧から「コンタクター異常」コラムの参照電圧を引いた値を示す。

先ず、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９の結果を見れば、第１抵抗部であるＲ１の抵抗値が、第２抵抗部Ｒ２の抵抗値及び第３抵抗部Ｒ３の抵抗値よりも大きいＮｏ．１及びＮｏ．７の例で、残りの他の場合に比べて参照電圧間の差がいずれも大きいことが分かる。特に、Ｎｏ．１とＮｏ．７を除いた残りの番号の場合、「正常−コンタクター異常」コラムの参照電圧間の差が１．９９Ｖ〜２．９８Ｖにすぎない一方、Ｎｏ．１及びＮｏ．７の場合、「正常−コンタクター異常」コラムの参照電圧間の差が３．３１Ｖで高く計算された。したがって、Ｎｏ．１とＮｏ．７の例のように、第１抵抗部の抵抗Ｒ１が第２抵抗部の抵抗Ｒ２及び第３抵抗部の抵抗Ｒ３に比べて大きく構成される場合、正常状態であるときとコンタクター異常状態であるときとを区分して診断することがより容易になることが分かる。

さらに、Ｎｏ．１の場合、「正常−ヒューズ異常」コラムにおける参照電圧間の差がＮｏ．７を含めた他の実施例に比べて著しく高いことが確認された。即ち、Ｎｏ．１の場合、「正常−ヒューズ異常」コラムにおける参照電圧間の差が１．９８Ｖである一方、他の番号のケースは、これよりも大幅低い０．９９Ｖ〜１．３３Ｖの参照電圧間の差を示している。したがって、Ｎｏ．１のように、第１抵抗部Ｒ１、第２抵抗部Ｒ２及び第３抵抗部Ｒ３の大きさを全て相違にし、第１抵抗部の大きさが最大であり、第２抵抗部の大きさが二番目であり、第３抵抗部の大きさが最低になるように構成する場合、正常状態であるときと非正常状態（コンタクターやヒューズの少なくとも一つが故障）であるときとをより明確に区別することができる。

このようなパターンは、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９の場合と抵抗値の大きさを全体的に相違に構成したＮｏ．１０〜Ｎｏ．１３の場合の計算結果によっても確認することができる。即ち、第１抵抗部の大きさを第２抵抗部及び第３抵抗部よりも大きくしたＮｏ．１０及びＮｏ．１３の場合、Ｎｏ．１１及びＮｏ．１２に比べて「正常−コンタクター異常」コラムの参照電圧間の差が著しく大きい値を示している。さらに、第２抵抗部の大きさを第３抵抗部の大きさよりも大きく構成したＮｏ．１０の場合、第２抵抗部の大きさを第３抵抗部の大きさよりも小さく構成したＮｏ．１３に比べて、「正常−ヒューズ異常」コラムの参照電圧間の差が大きく示されている。したがって、このような結果からも、第２抵抗部が第１抵抗部よりは小さい抵抗値を有して第３抵抗部よりは大きい抵抗値を有するように構成することが、正常時の参照電圧と非正常時の参照電圧との間隔を広げ、非正常の状況に対する診断がより容易になることが分かる。

前記診断抵抗部ＲＤは、第１抵抗部Ｒ１、第２抵抗部Ｒ２及び第３抵抗部Ｒ３よりも抵抗値の大きさが小さく構成され得る。例えば、第１抵抗部Ｒ１の抵抗値が４０００ｋΩ、第２抵抗部Ｒ２の抵抗値が３０００ｋΩ及び第３抵抗部Ｒ３の抵抗値が２０００ｋΩであるとき、診断抵抗部ＲＤの抵抗値は１０ｋΩで構成され得る。

本発明のこのような構成によれば、診断抵抗部ＲＤの両端電圧の大きさが小さく構成されるので、電圧測定部１５０に過負荷がかからず、電圧測定部１５０の性能を高く要しない。また、この場合、パック端子Ｐａｃｋ＋、Ｐａｃｋ−に接続した充電装置や放電装置によって充電電流や放電電流が意図せずに共通ノードＮＣに流入するとしても、このような電流が統合診断経路１４０を通して接地に流れるようにし、第１診断経路１１０、または第２診断経路１２０及び第３診断経路１３０へ流れないようにすることができる。

一方、今まで幾つかの実施例の場合、充放電スイッチ３１がヒューズ３２に比べてバッテリーセル１０側に近く位置する構成を中心にして説明したが、本発明はこのような充放電開閉部３０の形態に限定されない。例えば、バッテリーパックの充放電開閉部３０は、図１１に示したように構成され得る。

図１１は、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーパック診断装置１００の構成を概略的に示す図である。本実施例についても、前述した実施例との相違点を中心にして説明する。

図１１を参照すれば、前述した図１、図６〜図８の構成と異なり、バッテリーパックの充放電開閉部３０は、ヒューズ３２が充放電スイッチ３１よりもバッテリーセル１０側に近く位置するように構成され得る。このような構成の場合、参照電圧の計算方式は類似に適用されるが、計算された参照電圧の状況が変わり得る。

例えば、ヒューズ３２と充放電スイッチ３１とが正常状態であるときには、図８の実施例と同じ形態で参照電圧が決定され得る。しかし、図１１の実施例で充放電スイッチ３１が異常時における参照電圧は、図８の実施例でヒューズ３２が異常時の参照電圧と同一または類似の形態で導出され得る。また、図１１の実施例でヒューズ３２が異常時の参照電圧は、図８の実施例で充放電スイッチ３１が異常時の参照電圧と同一または類似の形態で計算され得る。

一方、図１１の構成においては、図８と同様に第１診断経路１１０に一つのダイオードＤ１が備えられ、第２診断経路１２０及び第３診断経路１３０の共通経路ＰＣに他の一つのダイオードＤＣが備えられた構成が示されている。しかし、本発明の実施例がこのような形態に限定されることではなく、図１、図６及び図７のように一部のダイオードがないか、または共通経路がない多様な形態で構成され得る。

本発明によるバッテリーパックは、前述した本発明によるバッテリーパック診断装置１００を含み得る。特に、本発明によるバッテリーパックは、バッテリーパック診断装置１００の制御部１６０を、ＢＭＳによって具現されるようにすることができる。また、本発明によるバッテリーパックは、バッテリーパック診断装置１００の他に、複数の二次電池が備えられたバッテリーセル、電装品（ＢＭＳ、リレー、ヒューズなど具備）及びパックケースなどを含み得る。

また、本発明によるバッテリーパック診断装置１００は、自動車、特に、電気自動車に搭載され得る。即ち、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパック診断装置１００を含み得る。ここで、バッテリーパック診断装置１００は、バッテリーパックに含まれた形態であり得るが、バッテリーパックとは別の装置として具現されることも可能である。例えば、バッテリー電力パック診断装置の制御部１６０は、自動車のＥＣＵによって具現され得る。また、本発明による自動車は、このようなバッテリーパック診断装置１００の他に、自動車に通常具備される車体や電子装備などを含み得る。例えば、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパック診断装置１００の他にも、バッテリーセル１０、コンタクター、インバーター、モーター、一つ以上のＥＣＵなどを含み得る。但し、本発明のバッテリーパック診断装置１００の他に自動車の他の構成要素などは特に限定しない。

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ず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する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。

１０ バッテリーセル
２０ 充放電経路
３０ 充放電開閉部
３１ 充放電スイッチ
３２ ヒューズ
Ｐａｃｋ＋、Ｐａｃｋ− パック端子
１００ バッテリーパック診断装置
１１０ 第１診断経路
１２０ 第２診断経路
１３０ 第３診断経路
１４０ 統合診断経路
１５０ 電圧測定部
１６０ 制御部
１７０ メモリ部
ＳＤ 診断スイッチング部
Ｒ１ 第１抵抗部
Ｒ２ 第２抵抗部
Ｒ３ 第３抵抗部
ＲＤ 診断抵抗部
Ｎ１ 第１ノード
Ｎ２ 第２ノード
Ｎ３ 第３ノード
ＮＣ 共通ノード
ＮＤ 診断ノード

Claims (10)

1. 充放電スイッチ及びヒューズを備えた充放電開閉部の異常有無を判定するバッテリーパック診断装置であって、
   前記充放電開閉部がバッテリーセルとパック端子との間における充放電経路上に設けられ、
   前記バッテリーパック診断装置は、
   一端が前記バッテリーセルと前記充放電開閉部との間に接続し、他端が接地に向ける経路上の共通ノードに接続し、第１抵抗部を備える第１診断経路と、
   一端が前記充放電スイッチと前記ヒューズとの間に接続し、他端が前記共通ノードに接続し、第２抵抗部を備える第２診断経路と、
   一端が前記充放電開閉部と前記パック端子との間に接続し、他端が前記共通ノードに接続し、第３抵抗部を備える第３診断経路と、
   一端が前記共通ノードに接続し、他端が接地に接続し、診断スイッチング部及び診断抵抗部を備える統合診断経路と、
   前記診断スイッチング部と前記診断抵抗部との間の診断電圧を測定する電圧測定部と、
   前記診断スイッチング部を動作させて、前記電圧測定部によって測定された診断電圧に基づいて前記充放電開閉部の異常有無を判定する制御部と、を含む、バッテリーパック診断装置。
2. 前記第１診断経路、前記第２診断経路及び前記第３診断経路は、スイッチング素子を備えない、請求項１に記載のバッテリーパック診断装置。
3. 前記制御部は、前記充放電スイッチ及び前記ヒューズのいずれかに異常があるか否かを判断するように構成された、請求項１または２に記載のバッテリーパック診断装置。
4. 前記測定された診断電圧と比較されるための参照電圧を保存するメモリ部をさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリーパック診断装置。
5. 前記第１診断経路は、前記充放電経路から前記共通ノードに向ける方向のみへ電流が流れるように構成されたダイオードを備える請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリーパック診断装置。
6. 前記第２診断経路及び前記第３診断経路は、前記充放電経路から前記共通ノードに向ける方向のみへ電流が流れるように構成されたダイオードを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のバッテリーパック診断装置。
7. 前記第２診断経路及び前記第３診断経路は、前記第２抵抗部と前記共通ノードとの間の経路及び前記第３抵抗部と前記共通ノードとの間の経路の少なくとも一部が一つの経路に統合した共通経路を備え、前記共通経路上に前記ダイオードが一つ備えられた、請求項６に記載のバッテリーパック診断装置。
8. 前記第１抵抗部、前記第２抵抗部及び前記第３抵抗部の少なくとも二つの抵抗部が、相異なる抵抗値を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリーパック診断装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のバッテリーパック診断装置を含む、バッテリーパック。
10. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のバッテリーパック診断装置を含む、自動車。

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