JP2023544758A - バッテリー装置、バッテリー管理システムおよび診断方法 - Google Patents

バッテリー装置、バッテリー管理システムおよび診断方法 Download PDF

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Abstract

バッテリー装置において、第１スイッチが第１バッテリーパックの第１端子と第１連結端子との間に連結され、第２スイッチが第１バッテリーパックの第２端子と第２連結端子との間に連結され、第３スイッチが第２バッテリーパックの第１端子と第１連結端子との間に連結され、第４スイッチが第２バッテリーパックの第２端子と第２連結端子との間に連結される。第１診断回路は、第１スイッチと第２スイッチが閉じられる時、第１バッテリーパックの電圧を充電する第１キャパシタを含み、第２診断回路は、第３スイッチと第４スイッチが閉じられる時、第２バッテリーパックの電圧を充電する第１キャパシタを含む。プロセッサーは、第１バッテリーパックの電圧と第１キャパシタの電圧に基づいて第１スイッチング回路を診断し、第２バッテリーパックの電圧と第２キャパシタの電圧に基づいて第２スイッチング回路を診断する。

Description

［関連出願との相互引用］
本出願は、２０２１年７月１４日付大韓民国特許出願第１０－２０２１－００９２４８２に基づいた優先権の利益を主張し、当該大韓民国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
以下に記載された技術は、バッテリー装置、バッテリー管理システムおよび診断方法に関する。
電気自動車は、主にバッテリーを電源として利用してモータを駆動することにより動力を得る自動車として、内燃自動車の公害およびエネルギー問題を解決できる代案であるという点から研究が活発に行われている。また、充電が可能なバッテリーは電気自動車以外に多様な外部装置で使用されている。
最近、高い出力と大きい充電容量を有するバッテリーが要求されることに伴い、複数のバッテリーセルが並列に連結されたバッテリーパックが使用されている。バッテリーパック毎にバッテリーパックの連結制御のためのスイッチング回路が使用され得る。複数のバッテリーパックが同一の外部連結端子に連結されるため、バッテリーパック毎にスイッチング回路のスイッチ（例えば、コンタクタ）の故障（例えば、スタック故障）を診断することが不可能である。
ある実施形態は、各バッテリーパックでのスイッチング回路の故障を診断することができるバッテリー装置、バッテリー管理システムおよび診断方法を提供することができる。
一実施形態によると、第１連結端子と第２連結端子を通じて外部装置と連結されるバッテリー装置が提供され得る。前記バッテリー装置は、並列に連結される第１バッテリーパックと第２バッテリーパックと、第１スイッチング回路と、第２スイッチング回路と、第１診断回路と、第２診断回路と、プロセッサーとを含むことができる。前記第１スイッチング回路は、前記第１バッテリーパックの第１端子と前記第１連結端子との間に連結される第１スイッチと、前記第１バッテリーパックの第２端子と前記第２連結端子との間に連結される第２スイッチとを含むことができる。前記第２スイッチング回路は、前記第２バッテリーパックの第１端子と前記第１連結端子との間に連結される第３スイッチと、前記第２バッテリーパックの第２端子と前記第２連結端子との間に連結される４スイッチとを含むことができる。前記第１診断回路は、前記第１スイッチと前記第２スイッチが閉じられる時、前記第１バッテリーパックの電圧を充電する第１キャパシタを含み、前記第２診断回路は、前記第３スイッチと前記第４スイッチが閉じられる時、前記第２バッテリーパックの電圧を充電する第２キャパシタを含むことができる。前記プロセッサーは、前記第１バッテリーパックの電圧と前記第１キャパシタの電圧に基づいて前記第１スイッチング回路を診断し、前記第２バッテリーパックの電圧と前記第２キャパシタの電圧に基づいて前記第２スイッチング回路を診断することができる。
ある実施形態において、前記第１バッテリーパックの電圧と前記第１キャパシタの電圧との間の差が所定電圧以下である場合、前記プロセッサーは前記第１スイッチング回路を正常と診断することができる。
ある実施形態において、前記第１バッテリーパックの電圧と前記第１キャパシタの電圧との間の差が所定電圧より大きい場合、前記プロセッサーは前記第１スイッチング回路を故障と診断することができる。
ある実施形態において、前記第１キャパシタの電圧が前記第１バッテリーパックの電圧の所定比率より大きい場合、前記プロセッサーは前記第１スイッチング回路を正常と診断することができる。
ある実施形態において、前記第１キャパシタの電圧が前記第１バッテリーパックの電圧の所定比率より小さい場合、前記プロセッサーは前記第１スイッチング回路を故障と診断することができる。
ある実施形態において、前記第１診断回路は、第５スイッチと第６スイッチをさらに含むことができる。この場合、前記第１スイッチは前記第１バッテリーパックの第１端子とノードとの間に連結され、前記第５スイッチと前記第１キャパシタは前記ノードと前記第２連結端子との間に直列に連結され、前記第６スイッチは前記ノードと前記第１連結端子との間に連結され得る。
ある実施形態において、前記プロセッサーは、前記第６スイッチを開き、前記第１スイッチ、前記第２スイッチおよび前記第５スイッチを閉じて前記第１キャパシタを充電し、前記第６スイッチを閉じ、前記第５スイッチを開いて前記第１バッテリーパックの電圧を前記第１連結端子に提供することができる。
ある実施形態において、前記第１キャパシタと前記第２キャパシタはプリチャージに使用されるキャパシタとは別途に提供され得る。
他の実施形態によると、外部装置に連結される第１連結端子と第２連結端子を有するバッテリー装置のバッテリー管理システムが提供され得る。前記バッテリー管理システムは、第１スイッチと第２スイッチを含むスイッチング回路と、第３スイッチと、キャパシタと、第４スイッチと、プロセッサーとを含むことができる。前記第１スイッチは前記バッテリー装置のバッテリーパックの第１端子とノードとの間に連結され、前記第２スイッチは前記バッテリーパックの第２端子と前記第２連結端子との間に連結され得る。前記第３スイッチとキャパシタは前記ノードと前記第２連結端子との間に直列に連結され、前記第４スイッチは前記ノードと前記第１連結端子との間に連結され得る。前記プロセッサーは前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチおよび前記第４スイッチを制御することができる。
ある実施形態において、前記プロセッサーは、前記バッテリーパックの電圧と前記キャパシタの電圧に基づいて前記スイッチング回路を診断することができる。
ある実施形態において、前記スイッチ回路の診断のために、前記プロセッサーは、前記第４スイッチを開き、前記第１スイッチ、前記第２スイッチおよび前記第３スイッチを閉じて前記キャパシタを充電することができる。
ある実施形態において、前記プロセッサーは、前記スイッチング回路を診断した後に前記第４スイッチを閉じ、前記第３スイッチを開いて前記バッテリーパックの電圧を前記外部装置に供給することができる。
ある実施形態において、前記バッテリーパックの電圧と前記キャパシタの電圧との間の差が所定電圧以下である場合、前記プロセッサーは前記スイッチング回路を正常と診断することができる。
ある実施形態において、前記バッテリーパックの電圧と前記キャパシタの電圧との間の差が所定電圧より大きい場合、前記プロセッサーは前記スイッチング回路を故障と診断することができる。
また他の実施形態によると、並列に連結される複数のバッテリーパックを含むバッテリー装置の診断方法が提供される。前記診断方法は、前記複数のバッテリーパックにそれぞれ提供される複数のキャパシタを充電する段階と、各バッテリーパックの電圧と、前記複数のキャパシタのうち対応するキャパシタの電圧とを比較する段階と、前記複数のバッテリーパックのうち、第１バッテリーパックの電圧と、前記複数のキャパシタのうち前記第１バッテリーパックに対応するキャパシタの電圧との間の差が所定電圧以下である場合、前記第１バッテリーパックに連結されるスイッチング回路を正常と診断する段階と、前記複数のバッテリーパックのうち、第２バッテリーパックの電圧と、前記複数のキャパシタのうち前記第２バッテリーパックに対応するキャパシタの電圧との間の差が前記所定電圧より大きい場合、前記第２バッテリーパックに連結されるスイッチング回路を故障と診断する段階とを含むことができる。
ある実施形態によると、並列バッテリーパックが使用される時、各バッテリーパックに連結されるスイッチング回路を個別に診断することができる。
一実施形態によるバッテリー装置の一例を示す図面である。 他の実施形態によるバッテリー装置の一例を示す図面である。 図２に示したバッテリー装置のスイッチングタイミングの一例を示す図面である。 また他の実施形態によるバッテリー装置の一例を示す図面である。 図４に示したバッテリー装置のスイッチングタイミングの一例を示す図面である。 一実施形態による診断方法の一例を示すフローチャートである。
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態について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が容易に実施することができるように詳しく説明する。しかし、本発明は、多様な異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。そして図面において、本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略し、明細書全体にわたって類似の部分については類似の図面符号を付した。
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いると言及された時には、その他の構成要素に直接的に連結されていることもできるが、中間に他の構成要素が存在することもできると理解されなければならない。反面、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いると言及された時には、中間に他の構成要素が存在しないと理解されなければならない。
以下の説明で、単数で記載された表現は、「一つ」または「単一」などの明示的な表現を使用しない以上、単数または複数に解釈され得る。
図面を参照して説明したフローチャートにおいて、動作順序は変更されてもよく、多くの動作が併合されたり、ある動作が分割されたりしてもよく、特定の動作は行われなくてもよい。
図１は一実施形態によるバッテリー装置の一例を示す図面である。
図１を参照すると、バッテリー装置は正極連結端子ＤＣ（＋）と負極連結端子ＤＣ（－）を通じて外部装置に電気的に連結され得る構造を有する。ある実施形態において、バッテリー装置は正極連結端子ＤＣ（＋）と負極連結端子ＤＣ（－）を通じて外部装置１０に連結され得る。外部装置１０が負荷である場合、バッテリー装置は負荷に電力を供給する電源として動作して放電され得る。外部装置１０が充電器である場合、バッテリー装置は充電器１０を通じて外部電力の供給を受けて充電され得る。ある実施形態において、負荷として動作する外部装置１０は例えば電子装置、移動手段またはエネルギー貯蔵システム（ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ、ＥＳＳ）であり得、移動手段は例えば電気自動車、ハイブリッド自動車またはスマートモビリティー（ｓｍａｒｔ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）などの車両であり得る。
バッテリー装置は、複数のバッテリーパック１１０、複数のスイッチング回路１２０、複数の診断回路１３０およびプロセッサー１４０を含む。
複数のバッテリーパック１１０は複数のスイッチング回路１２０を通じて連結端子ＤＣ（＋）、ＤＣ（－）に並列に連結される。複数のスイッチング回路１２０は複数のバッテリーパック１１０にそれぞれ対応する。つまり、各スイッチング回路１２０は複数のバッテリーパック１１０のうち対応するバッテリーパック１１０に連結されている。各バッテリーパック１１０は複数のバッテリーセル（図示せず）を含み、正極端子ＰＶ（＋）と負極端子ＰＶ（－）を有する。ある実施形態において、バッテリーセルは充電可能な二次電池であり得る。一実施形態において、バッテリーパック１１０で所定個数のバッテリーセルが直列連結されてバッテリーモジュールを構成して所望の電力を供給することができる。他の実施形態において、バッテリーパック１１０で所定個数のバッテリーモジュールが直列または並列連結されて所望の電力を供給することができる。
各スイッチング回路１２０は、正極スイッチ１２１および負極スイッチ１２２を含む。正極スイッチ１２１は対応するバッテリーパック１１０の正極端子ＰＶ（＋）とバッテリー装置の正極連結端子ＤＣ（＋）との間に連結されている。負極スイッチ１２２は対応するバッテリーパック１１０の負極端子ＰＶ（－）とバッテリー装置の負極連結端子ＤＣ（－）との間に連結されている。スイッチ１２１、１２２はプロセッサー１４０により制御されてバッテリーパック１１０と外部装置との間の電気的連結を制御することができる。ある実施形態において、スイッチ１２１、１２２は、それぞれリレーを含むコンタクタを含むことができる。ある実施形態において、スイッチ１２１、１２２は、それぞれトランジスターなどの電気的スイッチを含むことができる。ある実施形態において、スイッチング回路１２０はプロセッサー１４０からの制御信号に応答してスイッチ１２１、１２２をそれぞれ駆動する駆動回路（図示せず）をさらに含むことができる。正極スイッチ１２１と負極スイッチ１２２が閉じられると、バッテリーパック１１０から外部装置に電力を供給したり外部装置からバッテリーパック１１０に電力が供給されたりし得る。スイッチの閉鎖はスイッチのオン（ｏｎ）で表現することができ、スイッチの開放はスイッチのオフ（ｏｆｆ）で表現することができる。
複数の診断回路１３０は複数のスイッチング回路１２０にそれぞれ対応する。つまり、各診断回路１３０は複数のスイッチング回路１２０のうち対応するスイッチング回路１２０と連結端子ＤＣ（＋）、ＤＣ（－）との間に連結されている。各診断回路１３０はキャパシタ（図示せず）を含み、対応するスイッチング回路１２０の正極スイッチ１２１と負極スイッチ１２２が正常に閉じられる時、対応するバッテリーパック１１０から供給される電力によりキャパシタが充電される。
プロセッサー１４０は複数のスイッチング回路１２０および複数の診断回路１３０を制御する。スイッチング回路１２０が正常動作する場合には、対応する診断回路１３０には対応するバッテリーパック１１０の電圧が充電され得るが、スイッチング回路１２０が正常動作しない場合には、対応する診断回路１３０には対応するバッテリーパック１１０の電圧が充電されない。ある実施形態において、プロセッサー１４０は複数のスイッチング回路１２０と複数の診断回路１３０を動作させ、所定時間が経過した後に、ある診断回路１３０のキャパシタに充電された電圧と対応するバッテリーパック１１０の電圧との間の差が所定電圧以下である場合に、対応するスイッチング回路１２０のスイッチ１２１、１２２を正常と診断することができる。例えば、ある診断回路１３０のキャパシタに充電された電圧が対応するバッテリーパック１１０の電圧に対応する電圧を有する場合に、プロセッサー１４０は対応するスイッチング回路１２０のスイッチ１２１、１２２を正常と診断することができる。一方、プロセッサー１４０は複数のスイッチング回路１２０と複数の診断回路１３０を動作させ、所定時間が経過した後に、ある診断回路１３０のキャパシタに充電された電圧と対応するバッテリーパック１１０の電圧との間の差が所定電圧より大きい場合に、対応するスイッチング回路１２０のスイッチ１２１、１２２のうち、少なくとも一つのスイッチに故障があると診断することができる。例えば、ある診断回路１３０のキャパシタに充電された電圧が対応するバッテリーパック１１０の電圧に対応する電圧を有さない場合に、プロセッサー１４０は対応するスイッチング回路１２０のスイッチ１２１、１２２のうち、少なくとも一つのスイッチに故障があると診断することができる。例えば、プロセッサー１４０はスイッチ１２１、１２２がスタック（ｓｔｕｃｋ）されたと診断することができる。ある実施形態において、バッテリーパック１１０の電圧に対応する電圧はバッテリーパック１１０の電圧と同一の電圧であり得る。ある実施形態において、バッテリーパック１１０の電圧に対応する電圧はバッテリーパック１１０の電圧の所定比率に該当する電圧であり得、所定比率は１００％以下であり得る。
ある実施形態において、スイッチング回路１２０の診断に使用される診断回路１３０のキャパシタは、プリチャージに使用されるキャパシタ（つまり、外部装置１０と連結する時、突入電流を防止するために使用されるキャパシタ）とは別途に提供されるキャパシタであり得る。
プロセッサー１４０は、診断回路１３０を通じた診断動作後、バッテリーパック１１０をスイッチング回路１２０と診断回路１３０を通じて連結端子ＤＣ（＋）、ＤＣ（－）に連結することができる。
以上で説明した実施形態によると、複数のバッテリーパック１１０のための複数のスイッチング回路１２０が同一の連結端子ＤＣ（＋）、ＤＣ（－）に連結されても、各スイッチング回路１２０は対応する診断回路１３０を通じて個別にスイッチの故障が診断され得る。
図２は他の実施形態によるバッテリー装置の一例を示す図面であり、図３は図２に示したバッテリー装置のスイッチングタイミングの一例を示す図面である。
図２を参照すると、バッテリー装置は、バッテリーパック２１０、スイッチング回路２２０、診断回路２３０およびプロセッサー２４０を含む。図２では説明の便宜上、一つのバッテリーパックに連結される回路を示したが、図１を参照して説明したように他のバッテリーパックにも同一の構造を有するスイッチング回路および診断回路が連結され得る。
スイッチング回路２２０はバッテリーパック２１０の出力端子ＰＶ（＋）、ＰＶ（－）とノードＮ１、Ｎ２との間に連結され、診断回路２３０はノードＮ１、Ｎ２と連結端子ＤＣ（＋）、ＤＣ（－）との間に連結されている。
スイッチング回路２２０の正極スイッチ２２１はバッテリーパック２１０の正極端子ＰＶ（＋）とノードＮ１との間に連結されており、スイッチング回路２２０の負極スイッチ２２２はバッテリーパック２１０の負極端子ＰＶ（－）とノードＮ２との間に連結されている。
診断回路２３０は、診断スイッチ２３１、診断キャパシタ２３２および動作スイッチ２３３を含む。診断スイッチ２３１と診断キャパシタ２３２はノードＮ１とノードＮ２との間に直列に連結されている。動作スイッチ２３３はノードＮ１と正極連結端子ＤＣ（＋）との間に連結されており、ノードＮ２は負極連結端子ＤＣ（－）に連結されている。
図３を参照すると、プロセッサー２４０はｔ１時点でバッテリー装置の駆動のためにイネーブルレベルを有する制御信号Ｃｐ、Ｃｎを出力する。正極スイッチ２２１と負極スイッチ２２２は、それぞれ制御信号Ｃｐ、Ｃｎのイネーブルレベルに応答して閉じられる。ある実施形態において、イネーブルレベルは例えばハイレバル（Ｈ）であり得る。また、プロセッサー２４０はｔ１時点でスイッチング回路２２０の診断のために診断スイッチ２３１にイネーブルレベルを有する制御信号Ｃｄを伝達し、診断スイッチ２３１は制御信号Ｃｄのイネーブルレベルに応答して閉じられる。一方、プロセッサー２４０は動作スイッチ２３３に伝達される制御信号Ｃｏはディスエーブルレベルに維持する。ある実施形態において、ディスエーブルレベルは例えばローレベル（Ｌ）であり得る。そうすると、動作スイッチ２３３が開かれた状態でスイッチ２２１、２２２、２３１が閉じられてバッテリーパック２１０により診断キャパシタ２３２が充電され得る。
プロセッサー２４０はｔ１時点から所定時間が経過した時点でバッテリーパック２１０の電圧とキャパシタ２３２に充電された電圧とを比較してスイッチング回路２２０の故障、例えばスイッチ２２１、２２２の故障の有無を診断することができる。ある実施形態において、所定時間はキャパシタ２３２に電圧が十分に充電され得る時間に設定され得る。
ある実施形態において、バッテリー装置は、バッテリーパック２１０の電圧およびキャパシタ２３２に充電された電圧を測定するための電圧感知回路をさらに含むことができる。
ある実施形態において、プロセッサー２４０はバッテリーパック２１０の電圧およびキャパシタ２３２に充電された電圧を受信し、キャパシタ２３２に充電された電圧が所定電圧以上であるか否かを判断することができる。プロセッサー２４０はキャパシタ２３２に充電された電圧が所定電圧以上である場合にスイッチ２２１、２２２を正常と診断し、キャパシタ２３２に充電された電圧が所定電圧より低い場合にスイッチ２２１、２２２のうちの少なくとも一つのスイッチが故障であると診断することができる。ある実施形態において、所定電圧はバッテリーパック２１０の電圧と同じであり得る。ある実施形態において、所定電圧はバッテリーパック２１０の電圧の所定比率で決められ得、所定比率は１００％以下であり得る。ある実施形態において、バッテリー装置は、バッテリーパック２１０の電圧およびキャパシタ２３２に充電された電圧をデジタル信号に変換してプロセッサー２４０に伝達するアナログデジタル変換器をさらに含むことができる。
ある実施形態において、バッテリー装置は、比較器（図示せず）をさらに含むことができる。比較器はバッテリーパック２１０の電圧およびキャパシタ２３２に充電された電圧を比較し、比較結果を出力することができる。プロセッサー２４０は比較器の比較結果に基づいてスイッチ２２１、２２２の故障の有無を診断することができる。
次に、プロセッサー２４０はｔ２時点で診断スイッチ２３１に伝達される制御信号Ｃｄをディスエーブルレベルに転換し、動作スイッチ２３３に伝達される制御信号Ｃｏをイネーブルレベルに転換する。そのために、診断スイッチ２３１が開かれ、動作スイッチ２３３が閉じられて、バッテリーパック２１０の電力が連結端子ＤＣ（＋）、ＤＣ（－）を通じて外部装置２０に伝達され得る。
図３ではｔ１時点で制御信号Ｃｐ、Ｃｎ、Ｃｄが同時にイネーブルレベルに転換されるものと示したが、制御信号Ｃｐ、Ｃｎ、Ｃｄのレベル転換時点に差があり得る。例えば、制御信号Ｃｎが先にイネーブルレベルに転換された後に制御信号Ｃｐ、Ｃｄがイネーブルレベルに転換され得る。同様に、図３ではｔ２時点で制御信号Ｃｄ、Ｃｏが、同時にレベルが転換されるものと示したが、制御信号Ｃｄ、Ｃｏのレベル転換時点に差があり得る。例えば、制御信号Ｃｏが先にイネーブルレベルに転換された後に制御信号Ｃｄがディスエーブルレベルに転換され得る。
以上で説明した実施形態によると、プロセッサー２４０は各バッテリーパック２１０に対応する診断回路２３０を通じて対応するスイッチング回路２２０のスイッチ２２１、２２２の故障の有無を診断することができる。したがって、連結端子ＤＣ（＋）、ＤＣ（－）に共通して連結される複数のスイッチング回路２２０が個別に診断され得る。
図４はまた他の実施形態によるバッテリー装置の一例を示す図面であり、図５は図４に示したバッテリー装置のスイッチングタイミングの一例を示す図面である。
図４を参照すると、バッテリー装置は、バッテリーパック４１０、スイッチング回路４２０、診断回路４３０およびプロセッサー４４０を含む。図４では説明の便宜上、一つのバッテリーパックに連結される回路を示したが、図１を参照して説明したように他のバッテリーパックにも同一の構造を有するスイッチング回路および診断回路が連結され得る。
スイッチング回路４２０はバッテリーパック４１０の出力端子ＰＶ（＋）、ＰＶ（－）とノードＮ１、Ｎ２との間に連結され、診断回路４３０はノードＮ１、Ｎ２と連結端子ＤＣ（＋）、ＤＣ（－）との間に連結されている。スイッチング回路４２０は、正極スイッチ４２１、負極スイッチ４２２およびプリチャージ回路を含む。ある実施形態において、プリチャージ回路は、プリチャージスイッチ４２３とプリチャージ抵抗４２４を含むことができる。
スイッチング回路４２０の正極スイッチ４２１はバッテリーパック４１０の正極端子ＰＶ（＋）とノードＮ１との間に連結されており、スイッチング回路４２０の負極スイッチ４２２はバッテリーパック４１０の負極端子ＰＶ（－）とノードＮ２との間に連結されている。プリチャージスイッチ４２３とプリチャージ抵抗４２４はバッテリーパック１１０の正極端子ＰＶ（＋）とノードＮ１との間に直列に連結され得る。ある実施形態において、正極スイッチ４２１とプリチャージ回路４２３、４２４はバッテリーパック４１０の正極端子ＰＶ（＋）とノードＮ１との間に並列に連結され得る。
診断回路４３０は、診断スイッチ４３１、診断キャパシタ４３２および動作スイッチ４３３を含む。診断スイッチ４３１と診断キャパシタ４３２はノードＮ１とノードＮ２との間に直列に連結されている。動作スイッチ４３３はノードＮ１と正極連結端子ＤＣ（＋）との間に連結されており、ノードＮ２は負極連結端子ＤＣ（－）に連結されている。
図５を参照すると、プロセッサー４４０はｔ１時点でバッテリー装置の駆動のためにイネーブルレベルを有する制御信号Ｃｐｃ、Ｃｎを出力する。プリチャージスイッチ４２３と負極スイッチ４２２は、それぞれ制御信号Ｃｐｃ、Ｃｎのイネーブルレベルに応答して閉じられる。ある実施形態において、イネーブルレベルは例えばハイレバル（Ｈ）であり得る。また、プロセッサー４４０はｔ１時点でスイッチング回路４２０の診断のために診断スイッチ４３１にイネーブルレベルを有する制御信号Ｃｄを伝達し、診断スイッチ４３１は制御信号Ｃｄのイネーブルレベルに応答して閉じられる。一方、プロセッサー４４０は動作スイッチ４３３に伝達される制御信号Ｃｏはディスエーブルレベルに維持する。ある実施形態において、ディスエーブルレベルは例えばローレベル（Ｌ）であり得る。そうすると、動作スイッチ４３３が開かれた状態でスイッチ４２２、４２３、４３１が閉じられてバッテリーパック４１０により診断キャパシタ４３２が充電され得る。
プロセッサー４４０はｔ１時点から所定時間が経過した時点でバッテリーパック４１０の電圧とキャパシタ４３２に充電された電圧とを比較してスイッチング回路４２０の故障、例えばスイッチ４２２、４２３の故障の有無を診断することができる。
次に、プロセッサー４４０はｔ２時点で診断スイッチ４３１に伝達される制御信号Ｃｄをディスエーブルレベルに転換し、動作スイッチ４３３に伝達される制御信号Ｃｏをイネーブルレベルに転換する。そのために、診断スイッチ４３１が開かれ、動作スイッチ４３３が閉じられて、バッテリーパック４１０により外部装置４０のキャパシタがプリチャージされ得る。
次に、外部装置４０のキャパシタのプリチャージ完了後に、プロセッサー４４０はｔ３時点で正極スイッチ４２１に伝達される制御信号Ｃｐをイネーブルレベルに転換し、プリチャージスイッチ４２３に伝達される制御信号Ｃｐｃをディスエーブルレベルに転換する。そのために、バッテリーパック４１０の電力が連結端子ＤＣ（＋）、ＤＣ（－）を通じて外部装置４０に伝達され得る。
図５ではｔ１時点でプリチャージスイッチ４２３を閉じるものと説明したが、図３を参照して説明したように正極スイッチ４２１を閉じてスイッチ４２１、４２２の故障の有無を診断することもできる。
図５ではｔ１時点で制御信号Ｃｐｃ、Ｃｎ、Ｃｄが同時にイネーブルレベルに転換されるものと示したが、制御信号Ｃｐｃ、Ｃｎ、Ｃｄのレベル転換時点に差があり得る。例えば、制御信号Ｃｎが先にイネーブルレベルに転換された後に制御信号Ｃｐｃ、Ｃｄがイネーブルレベルに転換され得る。また、図５ではｔ２時点で制御信号Ｃｄ、Ｃｏが、同時にレベルが転換されるものと示したが、制御信号Ｃｄ、Ｃｏのレベル転換時点に差があり得る。例えば、制御信号Ｃｏが先にイネーブルレベルに転換された後に制御信号Ｃｄがディスエーブルレベルに転換され得る。同様に、図５ではｔ３時点で制御信号Ｃｐｃ、Ｃｐが、同時にレベルが転換されるものと示したが、制御信号Ｃｐｃ、Ｃｐのレベル転換時点に差があり得る。例えば、制御信号Ｃｐが先にイネーブルレベルに転換された後に制御信号Ｃｐｃがディスエーブルレベルに転換され得る。
以上で説明した実施形態によると、プロセッサー４４０は各バッテリーパック４１０に対応する診断回路４３０を通じて対応するプリチャージ回路を含むスイッチング回路４２０のスイッチ４２１、４２２、４２３の故障の有無を診断することができる。
図６は一実施形態による診断方法の一例を示すフローチャートである。
図６を参照すると、バッテリー装置のバッテリー管理システムは、バッテリーパックを通じて電力を供給するためにスイッチング手続を開始する（Ｓ６１０）。まず、複数のバッテリーパックの負極スイッチ（例えば、図２の２２２または図４の４２２）を閉じる（Ｓ６２０）。ある実施形態において、バッテリー管理システムは負極スイッチ２２２または４２２を閉じるためにイネーブルレベルを有する制御信号を負極スイッチ２２２または４２２に伝達することができる（Ｓ６２０）。
またバッテリー管理システムは、複数のバッテリーパックの正極スイッチ（例えば、図２の２２１）またはプリチャージスイッチ（例えば、図４の４２３）を閉じ（Ｓ６３０）、各バッテリーパックに個別に提供されるキャパシタを対応するバッテリーパックを通じて充電する（Ｓ６４０）。ある実施形態において、バッテリー管理システムは、正極スイッチ２２１またはプリチャージスイッチ４２３を閉じるためにイネーブルレベルを有する制御信号を正極スイッチ２２１またはプリチャージスイッチ４２３に伝達することができる（Ｓ６３０）。
次に、バッテリー管理システムは、各バッテリーパックの電圧と対応するキャパシタの電圧に基づいて各バッテリーパックのスイッチング回路を診断する（Ｓ６５０、Ｓ６６０、Ｓ６７０）。ある実施形態において、バッテリー管理システムは、各バッテリーパックの電圧と対応するキャパシタの電圧とを比較することができる（Ｓ６５０）。あるバッテリーパックの電圧と対応するキャパシタの電圧との間の差が所定電圧以下である場合に（Ｓ６５０）、バッテリー管理システムは当該バッテリーパックのスイッチング回路は正常であると診断することができる（Ｓ６６０）。あるバッテリーパックの電圧と対応するキャパシタの電圧との間の差が所定電圧より大きい場合に（Ｓ６５０）、バッテリー管理システムは当該バッテリーパックのスイッチング回路が故障であると診断することができる（Ｓ６７０）。
以上で本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるのではなく、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。

Claims (15)

  1. 第１連結端子と第２連結端子を通じて外部装置と連結されるバッテリー装置であって、
    並列に連結される第１バッテリーパックと第２バッテリーパックと、
    前記第１バッテリーパックの第１端子と前記第１連結端子との間に連結される第１スイッチと、前記第１バッテリーパックの第２端子と前記第２連結端子との間に連結される第２スイッチとを含む第１スイッチング回路と、
    前記第２バッテリーパックの第１端子と前記第１連結端子との間に連結される第３スイッチと、前記第２バッテリーパックの第２端子と前記第２連結端子との間に連結される第４スイッチとを含む第２スイッチング回路と、
    前記第１スイッチと前記第２スイッチが閉じられる時、前記第１バッテリーパックの電圧を充電する第１キャパシタを含む第１診断回路と、
    前記第３スイッチと前記第４スイッチが閉じられる時、前記第２バッテリーパックの電圧を充電する第２キャパシタを含む第２診断回路と、
    前記第１バッテリーパックの電圧と前記第１キャパシタの電圧に基づいて前記第１スイッチング回路を診断し、前記第２バッテリーパックの電圧と前記第２キャパシタの電圧に基づいて前記第２スイッチング回路を診断するプロセッサーと
    を含むバッテリー装置。
  2. 前記第１バッテリーパックの電圧と前記第１キャパシタの電圧との間の差が所定電圧以下である場合、前記プロセッサーは前記第１スイッチング回路を正常と診断する、請求項１に記載のバッテリー装置。
  3. 前記第１バッテリーパックの電圧と前記第１キャパシタの電圧との間の差が所定電圧より大きい場合、前記プロセッサーは前記第１スイッチング回路を故障と診断する、請求項１または２に記載のバッテリー装置。
  4. 前記第１キャパシタの電圧が前記第１バッテリーパックの電圧の所定比率より大きい場合、前記プロセッサーは前記第１スイッチング回路を正常と診断する、請求項１または２に記載のバッテリー装置。
  5. 前記第１キャパシタの電圧が前記第１バッテリーパックの電圧の所定比率より小さい場合、前記プロセッサーは前記第１スイッチング回路を故障と診断する、請求項１または２に記載のバッテリー装置。
  6. 前記第１診断回路は、第５スイッチと第６スイッチをさらに含み、
    前記第１スイッチは前記第１バッテリーパックの第１端子とノードとの間に連結され、
    前記第５スイッチと前記第１キャパシタは前記ノードと前記第２連結端子との間に直列に連結され、
    前記第６スイッチは前記ノードと前記第１連結端子との間に連結される
    請求項１または２に記載のバッテリー装置。
  7. 前記プロセッサーは、前記第６スイッチを開き、前記第１スイッチ、前記第２スイッチおよび前記第５スイッチを閉じて前記第１キャパシタを充電し、前記第６スイッチを閉じ、前記第５スイッチを開いて前記第１バッテリーパックの電圧を前記第１連結端子に提供する、請求項６に記載のバッテリー装置。
  8. 前記第１キャパシタと前記第２キャパシタはプリチャージに使用されるキャパシタとは別途に提供される、請求項１または２に記載のバッテリー装置。
  9. 外部装置に連結される第１連結端子と第２連結端子を有するバッテリー装置のバッテリー管理システムであって、
    前記バッテリー装置のバッテリーパックの第１端子とノードとの間に連結される第１スイッチと、前記バッテリーパックの第２端子と前記第２連結端子との間に連結される第２スイッチとを含むスイッチング回路と、
    前記ノードと前記第２連結端子との間に直列に連結される第３スイッチとキャパシタと、
    前記ノードと前記第１連結端子との間に連結される第４スイッチと、
    前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチおよび前記第４スイッチを制御するプロセッサーと
    を含むバッテリー管理システム。
  10. 前記プロセッサーは、前記バッテリーパックの電圧と前記キャパシタの電圧に基づいて前記スイッチング回路を診断する、請求項９に記載のバッテリー管理システム。
  11. 前記スイッチング回路の診断のために、前記プロセッサーは、前記第４スイッチを開き、前記第１スイッチ、前記第２スイッチおよび前記第３スイッチを閉じて前記キャパシタを充電する、請求項１０に記載のバッテリー管理システム。
  12. 前記プロセッサーは、前記スイッチング回路を診断した後に前記第４スイッチを閉じ、前記第３スイッチを開いて前記バッテリーパックの電圧を前記外部装置に供給する、請求項１１に記載のバッテリー管理システム。
  13. 前記バッテリーパックの電圧と前記キャパシタの電圧との間の差が所定電圧以下である場合、前記プロセッサーは前記スイッチング回路を正常と診断する、請求項１０から１２のいずれか一項に記載のバッテリー管理システム。
  14. 前記バッテリーパックの電圧と前記キャパシタの電圧との間の差が所定電圧より大きい場合、前記プロセッサーは前記スイッチング回路を故障と診断する、請求項１０から１２のいずれか一項に記載のバッテリー管理システム。
  15. 並列に連結される複数のバッテリーパックを含むバッテリー装置の診断方法であって、
    前記複数のバッテリーパックにそれぞれ提供される複数のキャパシタを充電する段階と、
    各バッテリーパックの電圧と、前記複数のキャパシタのうち、対応するキャパシタの電圧とを比較する段階と、
    前記複数のバッテリーパックのうち、第１バッテリーパックの電圧と、前記複数のキャパシタのうち、前記第１バッテリーパックに対応するキャパシタの電圧との間の差が所定電圧以下である場合、前記第１バッテリーパックに連結されるスイッチング回路を正常と診断する段階と、
    前記複数のバッテリーパックのうち、第２バッテリーパックの電圧と、前記複数のキャパシタのうち、前記第２バッテリーパックに対応するキャパシタの電圧との間の差が前記所定電圧より大きい場合、前記第２バッテリーパックに連結されるスイッチング回路を故障と診断する段階と
    を含む診断方法。
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