JP2024506146A - リレー診断装置及びリレー診断方法 - Google Patents

Abstract

本発明の一実施例に係るリレー診断装置は、電池パックと負荷との接続を制御するメインリレーを診断する装置であって、上記電池パックの正極端子と接続される第１のメインリレーと上記負荷の間、及び、上記電池パックの負極端子と接続される第２のメインリレーの一端と他端の間に接続され、複数の抵抗を含む抵抗分割回路、並びに、上記抵抗分割回路及び電圧源と接続されて、上記第１のメインリレー及び上記第２のメインリレーの診断に使用されるリレー診断電圧を出力する診断モジュールを含むことができる。

Description

本出願は、２０２１年１２月１４日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０－２０２１－０１７８９０８号の出願日の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された内容の全ては、本明細書に組み込まれる。

本発明は、リレー診断装置及び方法に関し、より具体的には、抵抗分割回路を用いたリレー診断装置及びリレー診断方法に関する。

使用後に充電して再使用が可能な電池である二次電池は、デバイスが要求する出力容量に応じて多数個の電池セルを直列接続してなる電池モジュール又は電池パックとして作製されて、各種のデバイスの電源供給源として使用される。かかる電池は、スマートフォンなどの小型先端電子機器分野のみならず、電気自転車、電気自動車、エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）に至るまで多様な分野に使用されている。

電池モジュール又は電池パックは、多数個の電池セルが組み合わせられた構造体であり、一部の電池セルで過電圧、過電流、過発熱などが発生する場合には、電池モジュール又は電池パックの安全性と作動効率に問題が発生するので、これらを検出するための手段が必須となる。そのため、電池モジュール又は電池パックには、各電池セルの電圧値を測定し、測定された値に基づいて電池セルの電圧状態をモニタリングして制御するＢＭＳ（Battery Management System）が装備されている。

電力貯蔵システム、高容量電気自動車の場合、容量を増やすために電池パックを並列に接続してシステムを構成する場合が多い。このように並列に接続された電池パックを使用する場合、既存の診断装置では、一つの電池パックの負極メインリレーに問題が発生する場合、正常な電池パックの負極メインリレーの状態を診断することが不可能である点等、診断の不可能な領域が発生するという問題がある。

上記のような問題点を解決するための本発明の目的は、抵抗分割回路を用いてリレーを診断する装置を提供することにある。

上記のような問題点を解決するための本発明の別の目的は、上記リレー診断装置を用いてリレーを診断する方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の一実施例に係るリレー診断装置は、電池パックと負荷との接続を制御するメインリレーを診断する装置であり、当該装置は、複数の抵抗を含む抵抗分割回路であって、上記電池パックの正極端子と接続される第１のメインリレーと上記負荷の間、及び、上記電池パックの負極端子と接続される第２のメインリレーの一端と他端の間に接続される抵抗分割回路と、上記抵抗分割回路及び電圧源と接続される診断モジュールであって、上記第１のメインリレー及び上記第２のメインリレーの診断に使用されるリレー診断電圧を出力する診断モジュールと、上記診断モジュールが出力するリレー診断電圧の電圧値に応じて、上記第１のメインリレー及び上記第２のメインリレーのうちの少なくとも一つの動作異常を診断する制御部とを含むことができる。

上記診断モジュールは、コモンモード電圧差動増幅器（Common mode voltage differential Amplifier）であってよい。

上記診断モジュールは、第１の入力部と、第２の入力部と、基準電圧入力部と、上記第１の入力部を通じて入力される第１の入力電圧と上記第２の入力部を通じて入力される第２の入力電圧との差によって、基準電圧又は上記第１の入力電圧と上記第２の入力電圧との差による値を出力する出力部とを含むことができる。

上記制御部は、上記リレー診断電圧が第１のしきい値以上又は第２のしきい値以下のとき、上記第１のメインリレー及び上記第２のメインリレーのうちの少なくとも一つで異常が発生したと判断することができる。

このとき、上記第１のしきい値及び上記第２のしきい値は、上記基準電圧に基づき、上記リレー診断装置に含まれた部品又は回路の特性によって決定されてよい。

上記出力部は、上記第１の入力電圧と上記第２の入力電圧との差がないとき、上記基準電圧を基準に上記第１のしきい値と上記第２のしきい値の間のリレー診断電圧値を出力する。

上記制御部は、上記リレー診断電圧が上記基準電圧を基準に上記第１のしきい値と上記第２のしきい値の間の値であるとき、上記第１のメインリレー又は上記第２のメインリレーに異常がないと判断することができる。

このとき、リレーの動作異常は、上記第１のメインリレー及び上記第２のメインリレーのうちの少なくとも一つが固定閉（stuck close）になった状態を含むことができる。

上記出力部は、上記第１の入力電圧と上記第２の入力電圧との差が所定の範囲以上であるとき、第１の入力電圧と上記第２の入力電圧との差によって定められる値を出力することができる。

上記抵抗分割回路は、上記第１のメインリレーと上記負荷とのリンクと、上記第２のメインリレーと上記負荷とのリンクの間に放電用抵抗と並列に配置される第１の抵抗素子及び第２の抵抗素子と、一端が上記第１の抵抗素子と第２の抵抗素子の間に接続される第３の抵抗素子とを含み、上記第３の抵抗素子の上記一端は、直接又は間接的に上記診断モジュールの第１の入力部と接続され、上記第３の抵抗素子の他端は、直接又は間接的に上記診断モジュールの第２の入力部と接続されることができる。

上記抵抗分割回路は、一端が電圧源と接続され他端が上記抵抗分割回路に接続されて、上記抵抗分割回路に対する電圧印加を制御する診断制御スイッチをさらに含むことができる。

本発明の別の目的を達成するための一実施例に係るリレー診断方法は、電池パックと負荷との接続を制御する第１のメインリレーと第２のメインリレーの間に接続される複数の抵抗を含む抵抗分割回路と、上記抵抗分割回路及び電圧源と接続されて、診断電圧を出力する診断モジュールとを用いて、メインリレーを診断する方法であって、リレー診断要請に応じて上記抵抗分割回路内の診断スイッチをオンに切り替えるステップ、上記診断モジュールが出力するリレー診断電圧値を受信するステップ、及び、上記リレー診断電圧値に応じて、上記第１のメインリレー及び上記第２のメインリレーのうちの少なくとも一つが固定閉の状態であるかを診断するステップを含むことができる。

上記診断モジュールは、第１の入力部と、第２の入力部と、基準電圧入力部と、上記第１の入力部を通じて入力される第１の入力電圧と上記第２の入力部を通じて入力される第２の入力電圧との差によって、基準電圧又は上記第１の入力電圧と上記第２の入力電圧との差による値を出力する出力部とを含むことができる。

上記第１のメインリレー及び上記第２のメインリレーのうちの少なくとも一つが固定閉の状態であるかを診断するステップは、上記リレー診断電圧が第１のしきい値以上又は第２のしきい値以下のとき、上記第１のメインリレー及び上記第２のメインリレーのうちの少なくとも一つで異常が発生したと判断するステップを含むことができる。

上記第１のしきい値及び上記第２のしきい値は、上記基準電圧に基づき、上記リレー診断装置に含まれた部品又は回路の特性によって決定されてよい。

上記第１のメインリレー及び上記第２のメインリレーのうちの少なくとも一つが固定閉の状態であるかを診断するステップはまた、上記リレー診断電圧が上記基準電圧を基準に上記第１のしきい値と上記第２のしきい値の間の値であるとき、上記第１のメインリレー又は上記第２のメインリレーに異常がないと判断するステップを含むことができる。

上記抵抗分割回路は、上記第１のメインリレーと上記負荷とのリンクと、上記第２のメインリレーと上記負荷とのリンクの間に放電用抵抗と並列に配置される第１の抵抗素子及び第２の抵抗素子と、一端が上記第１の抵抗素子と第２の抵抗素子の間に接続される第３の抵抗素子とを含み、上記第３の抵抗素子の上記一端は、直接又は間接的に上記診断モジュールの第１の入力部と接続され、上記第３の抵抗素子の他端は、直接又は間接的に上記診断モジュールの第２の入力部と接続されることができる。

上記のような本発明の実施例によれば、並列電池パックシステムで従来の診断装置に比べて単純な回路及び方法を通じて、すべての状況でリレーが固定閉になった場合を診断することができる。

本発明の一実施例に係る電池システムの構造を示す。 一般的なリレー診断回路の構成図である。 一般的なリレー診断回路で診断のために回路に印加される信号を示したグラフである。 本発明の実施例に係るリレー診断回路を含むリレー診断装置の構成図である。 本発明の実施例に係るリレー診断回路で診断のために回路に印加される信号を示したグラフである。 本発明の実施例に係るリレー診断の概念を説明するための図である。 シングルパック電池システムで本発明の実施例に係るリレー診断電圧値の算出に活用される概略回路図である。 シングルパック電池システムで本発明の実施例に係るリレー診断電圧値の算出に活用される概略回路図である。 シングルパック電池システムで本発明の実施例に係るリレー診断電圧値の算出に活用される概略回路図である。 並列パック電池システムで本発明の実施例に係るリレー診断電圧値の算出に活用される概略回路図である。 並列パック電池システムで本発明の実施例に係るリレー診断電圧値の算出に活用される概略回路図である。 並列パック電池システムで本発明の実施例に係るリレー診断電圧値の算出に活用される概略回路図である。 本発明の実施例に係るリレー診断方法のフロー図である。

本発明は、種々の変更を加えることができ、様々な実施例を有することができるので、特定の実施例を図面に例示し、詳細な説明で詳しく説明しようとする。ところが、これは、本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするのではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解されたい。各図面を説明しながら類似の参照符号を類似の構成要素に対して使用している。

第１、第２、Ａ、Ｂなどの用語は、多様な構成要素を説明するのに使用されることができるが、上記構成要素は、上記用語によって限定されてはいけない。上記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱することなく、第１の構成要素は第２の構成要素と命名されることができ、同様に第２の構成要素も第１の構成要素と命名されることができる。「及び／又は」という用語は、複数の関連して記載された項目の組合わせ又は複数の関連して記載された項目のうちのある項目を含む。

ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるとか「接続されて」いると言及されたときには、当該他の構成要素に直接的に連結されているか又は接続されていることもあるが、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たい。これに対し、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるとか「直接接続されて」いると言及されたときには、中間に他の構成要素が存在しないことと理解されたい。

本出願で使用した用語は、単に特定の実施例を説明するために使用されたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明らかに異なる意味でない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」又は「有する」などの用語は、明細書に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものなどの存在又は付加可能性をあらかじめ排除しないことと理解されたい。

別に定義されない限り、技術的又は科学的な用語を含め、ここで使用されるすべての用語は、本発明の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一般的に理解されるものと同一の意味を有している。一般的に使用される辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有するものと解釈されるべきであり、本出願において明白に定義しない限り、理想的であるか過度に形式的な意味としては解釈されない。

以下、本発明に係る好ましい実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る電池システムの構造を示す。

図１を参照すれば、本発明の実施例で考慮する電池システムは、複数の電池パックが並列に接続された形態１０００の電池システムである。各電池パックは、直列接続された複数の電池セルを含んで構成されることができる。電池セル又はモジュールは、正極端子及び負極端子を介して負荷と接続されて充／放電動作することができる。本発明において、電池システム及び負荷を含む装置は、電気自動車であってよい。

より具体的に、個別の電池パックには、電池管理システム（Battery Management System；ＢＭＳ）３００が設けられてよい。ＢＭＳは、自己が管理する各電池パックの電流、電圧及び温度をモニタリングし、モニタリングの結果に基づいてＳＯＣ（Status Of Charge）を算出して充放電を制御する。ここで、ＳＯＣ（State of Charge；充電率）は、電池の現在充電された状態を割合［％］で表したものであり、ＳＯＨ（State of Health；電池寿命状態）は、電池の現在の劣化状態を割合［％］で表したものである。

各電池パックは、個別のＢＤＵ（Battery Disconnect Unit）１００と接続されるが、ＢＤＵは、正極メインリレー、負極メインリレー、及びプリチャージ回路（リレー及び抵抗を含む）を含むことができる。プリチャージ回路は、初期充電回路の役割を果たす。プリチャージ回路と並列に接続されたメインリレーは、初期充電が完了した後、正常充／放電時に閉じられて充放電回路を形成する。

並列電池パック１０００は、ジャンクションボックス２００を介して、負荷、すなわちインバータなどを含む車両内の他の構成要素と接続される。複数のＢＤＵと連動するジャンクションボックス２００は、正極メインリレー、負極メインリレー、プリチャージ回路（リレー及び抵抗を含む）、及び電流センサを含むことができる。ジャンクションボックスはまた、全体の並列電池パックを管理する上位ＢＭＳと連動して、当該ＢＭＳにパック電流及びパック電圧を提供し、当該ＢＭＳからリレー制御信号を受信することができる。

図２は、一般的なリレー診断回路の構成図である。

上述したように、各電池パックは、電池と負荷の間で電力を接続又は遮断するＢＤＵを含み、ＢＤＵは、正極メインリレー（Main + Relay）、負極メインリレー（Main - Relay）、及びプリチャージ（Precharge）回路（リレー及び抵抗を含む）を含むことができる。プリチャージ回路は、初期充電回路の役割を果たす。プリチャージ回路と並列に接続されたメインリレーは、初期充電が完了した後、正常充／放電時に閉じられて充放電回路を形成する。

ＢＤＵ動作モードは、大きくプリチャージモードと放電モードと充電モードとに区分され得る。プリチャージモードは、リレーの駆動時に高電圧突入電流によるインバータ損傷を防止するために、プリチャージリレーを通じてキャパシタに初期充電するモードである。放電モードは、メインリレーが駆動してインバータに高電力を供給するモードであり、充電モードは、急速充電リレーが動作してＤＣ電圧で急速充電するモードである。

図２は、正極及び負極メインリレーを診断するために従来一般的に使用される診断回路であって、PACK_POSは、正極メインリレーを基準に電池側を示し、LINK_POSは、正極メインリレーを基準に負荷（例えば、ロボット、車両）側を示す。また、PACK_NEGは、負極メインリレーを基準に電池側を示し、LINK_NEGは、負極メインリレーを基準に負荷側を示す。さらに、Pack Viasは、電池電圧を負荷側の負極に印加する回路を示す。

図２を参照すれば、従来のリレー診断回路は、電池パック正極（Pos）スイッチ、パックバイアス（Vias）スイッチ、リンク正極（Pos）スイッチ、リンク負極（Neg）スイッチ、電圧源、及び多数の抵抗を含んで構成される。当該診断回路では、電池電圧を負荷に印加し、電池パックの正極電圧、負荷の正極電圧、負荷の負極電圧を測定することにより、リレー状態に対する診断が行われ得る。

図３は、一般的なリレー診断回路で診断のために回路に印加される信号を示したグラフである。

図３は、図２で説明した従来の診断回路を用いてリレー診断を行う方法を説明するためのものであって、正極メインリレーと負極メインリレーに対して別途のシーケンスを用いて診断を行う。図３のグラフは、車両状態がキーオン（key on）ステップを経て走行中（driving）から、キーオフ（key off）ステップに変化する流れで、リレー診断信号がキーオンステップ及びキーオフステップで入力されて診断信号が出力される状態を示す。

図３を参照すれば、Ｓ３１のステップでは、正極メインリレーが固定閉（stuck close）になった場合を、Ｓ３２のステップでは、負極メインリレーが固定閉になった場合を診断することができる。

正極メインリレー診断のためのＳ３１ステップでの診断シーケンスは、電池パックの正極スイッチをオンして電池パックの正極電圧（Pack Pos）を測定し、その後負荷の正極スイッチをオンして負荷の正極電圧（Link Pos）を測定する手順でなされる。当該ステップで診断は、これらの二つの測定値間の差の絶対値（|Pack Pos - Link Pos|）が特定のしきい値を超過するかチェックして、しきい値を超過する場合、正極メインリレーが固定閉になった状態にあると診断することができる。

負極メインリレー診断のためのＳ３２ステップでの診断シーケンスは、パックバイアススイッチをオンして負荷の負極電圧を測定することでなされる。当該ステップで診断は、パックバイアススイッチがオンの状態で測定した負荷の負極電圧の絶対値（|Link Neg|）が特定のしきい値（例えば、１０Ｖ）未満であるかチェックして、しきい値未満の場合、負極メインリレーが固定閉になったと診断することができる。

要するに、一般的なリレー診断回路を用いてメインリレーの固定閉を診断するためには、正極メインリレーのための診断シーケンスと負極メインリレーのための診断シーケンスとが別々に必要である。すなわち、従来の一般的なリレー診断回路では、一つの診断シーケンスで正極メインリレー及び負極メインリレーの固定閉を同時に診断することができない。

図４は、本発明の実施例に係るリレー診断回路を含むリレー診断装置の構成図である。

図４において、PACK_POSは、正極メインリレーを基準に電池側を示し、LINK_POSは、正極メインリレーを基準に負荷（例えば、ロボット、車両）側を示す。また、PACK_NEGは、負極メインリレーを基準に電池側を示し、LINK_NEGは、負極メインリレーを基準に負荷側を示す。

図４を参照すれば、本発明に係るリレー診断装置は、電池パックと負荷との接続を制御するメインリレーを診断する装置であって、上記電池パックの正極端子と接続される第１のメインリレーと上記負荷の間、及び、上記電池パックの負極端子と接続される第２のメインリレーの一端と他端の間に接続され、複数の抵抗及びスイッチを含む抵抗分割回路４１０、並びに、上記抵抗分割回路及び電圧源と接続されて、上記第１のメインリレー及び上記第２のメインリレーの診断に使用されるリレー診断電圧を出力する診断モジュール４２０、上記診断モジュールが出力するリレー診断電圧の電圧値に応じて、上記第１のメインリレー及び上記第２のメインリレーのうちの少なくとも一つの動作異常を診断する制御部（図示せず）を含むことができる。

このとき、制御部（図示せず）は、上記抵抗分割回路及び上記診断モジュールと接続されて、これらの動作を制御するＭＣＵ（Main Control Unit）であってよく、リレー診断装置は、ＢＭＳ（Battery Management System）に含まれることができる。

診断モジュール４２０は、図４に示すように、コモンモード電圧差動増幅器（Common mode voltage differential Amplifier）であってよく、第１の入力部（例えば、正の入力）と、第２の入力部（例えば、負の入力）と、基準電圧入力部（Ref）と、上記第１の入力部を通じて入力される第１の入力電圧と上記第２の入力部を通じて入力される第２の入力電圧との差によって、基準電圧又は上記第１の入力電圧と上記第２の入力電圧との差による値を出力する出力部とを含むことができる。

出力部は、上記第１の入力電圧と上記第２の入力電圧との差がないとき、上記基準電圧を基準に上記第１のしきい値と上記第２のしきい値の間の値を出力する。

制御部は、上記出力部から上記基準電圧を基準に上記第１のしきい値と上記第２のしきい値の間の値が出力される場合、上記第１のメインリレー又は上記第２のメインリレーに異常がないと判断することができる。このとき、リレーの動作異常は、第１のメインリレー及び上記第２のメインリレーのうちの少なくとも一つが固定閉（stuck close）になった状態を意味することができる。

出力部はまた、上記第１の入力電圧と上記第２の入力電圧との差が所定の範囲以上であるとき、第１の入力電圧と上記第２の入力電圧との差によって定められる値を出力する。このとき、所定の範囲は、第１の入力電圧と第２の入力電圧とを同一の値であると判断できない程度の差を意味することができる。

図４の回路において、リレー診断電圧値の導出に影響を及ぼす抵抗値は、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗値である。

抵抗分割回路４１０は、正極メインリレーと負荷とのリンクと、負極メインリレーと負荷とのリンクの間に放電用抵抗と並列に配置される第１の抵抗素子Ｒ１及び第２の抵抗素子Ｒ２、並びに、一端が上記第１の抵抗素子と第２の抵抗素子の間に接続される第３の抵抗素子Ｒ３を含むことができる。第３の抵抗素子の上記一端は、間接的に（第３の抵抗素子の一端と診断モジュールの間に位置する少なくとも一つの中間抵抗素子を介して）診断モジュールの第１の入力部と接続され、第３の抵抗素子の他端は、間接的に（第３の抵抗素子の他端と診断モジュールの間に位置する少なくとも一つの中間抵抗素子を介して）診断モジュールの第２の入力部と接続されることができる。

診断モジュール４２０の第１の入力及び第２の入力は、抵抗分割回路内のＲ３抵抗素子に印加される電圧値によって決定され得る。図４の診断回路を通じてメインリレーを診断しようとするときは、診断制御スイッチ（SWdiag）をオンして抵抗分割回路に電圧（１２～１３Ｖ）を印加する。電池パック、正極メインリレー及び負極メインリレーと接続された抵抗分割回路内の特定の抵抗（図４ではＲ３）に印加される電圧値によって変わる診断モジュールの出力値、すなわちリレー診断電圧値を分析して、正極メインリレー又は負極メインリレーが固定閉（stuck close）になったか否かを確認することができる。

図５は、本発明の実施例に係るリレー診断回路で診断のために回路に印加される信号を示したグラフである。

本発明のリレー診断装置の制御部（例えば、ＭＣＵ）がメインリレーを診断しようとする場合、電圧源と抵抗分割回路の間に位置する診断制御スイッチをオンして抵抗分割回路に電圧を印加し、診断モジュールが出力するリレー診断電圧値を分析してリレー状態を診断することができる。

図５を参照すれば、診断制御スイッチがオンされると、抵抗分割回路にリレー診断制御（CTRL Relay Diag.）信号が印加される。リレー診断制御信号は車両の状態が走行中でないときに印加されるが、図５において、キーオン及びキーオフ状態でリレー診断区間（Ｓ５１）を確認することができる。本発明においては、正極メインリレー診断と負極メインリレー診断のための手続きが区分されず、同一の一つの診断手続きを用いて正極メインリレー及び負極メインリレーのうちの少なくとも一つを診断することができる。本発明の実施例に係るリレー診断装置は、各電池パックと連動するＢＭＳ（Battery Management System）であるか、ＢＭＳに含まれる装置であってよい。

図６は、本発明の実施例に係るリレー診断の概念を説明するための図である。

上述したように、本発明に係るリレー診断装置は、診断モジュールが出力するリレー診断電圧値（Relay Diagnosis V）によって、第１のメインリレー及び第２のメインリレーのうちの少なくとも一つの動作異常を診断することができる。このとき、リレー診断電圧が第１のしきい値以上又は第２のしきい値以下のとき、上記第１のメインリレー又は上記第２のメインリレーに異常が発生したと判断することができる。

ここで、第１のしきい値及び第２のしきい値は、診断モジュールに入力される基準電圧（Vref）を中心にリレー診断回路に含まれた部品又は回路の特性によって変わる所定の変動幅（マージン）を定義するための値である。

図６は、図４の診断回路でのリレー診断方法を説明しており、それによって基準電圧は、図４の例と同じ２．５Ｖになる。第１のしきい値は２．３Ｖ、第２のしきい値は２．７Ｖに設定されている。第１のしきい値以上、第２のしきい値以下と定義される電圧の範囲は、診断モジュールが基準電圧を出力するとみられる程度の電圧値を示し、回路又は装置で発生する多様なノイズなど回路特性によって変わることができる診断モジュールの出力値を反映したものである。

また、上限値４．５Ｖ及び下限値０．５Ｖは、抵抗分割回路内に含まれた抵抗素子の値に応じて示されることができる診断モジュールの出力値、すなわち、リレー診断電圧値の最大値及び最小値である。図６に示す電圧値は、本発明に係る抵抗分割回路の抵抗素子値が、例えば、Ｒ１＝５０ＫΩ、Ｒ２＝２００ＫΩ、Ｒ３＝５ＫΩであるときを仮定して導出された値である。

リレー診断電圧値の導出に関連しては、以下、図７ａ～７ｃ、そして図８ａ～８ｃを通じてより詳しく説明する。

図７ａ～７ｃは、シングルパック電池システムで本発明の実施例に係るリレー診断電圧値の算出に活用される概略回路図である。

図７ａ～７ｃは、一つの電池パックを含むシステムでリレー診断回路内の電流の流れを示す。抵抗素子Ｒ３に印加される電圧が、図４の診断モジュール４２０の第１の入力と第２の入力との間の電圧差になる。

図７ａは、正極メインリレーが固定閉になった場合の概略回路図であって、当該回路では、電流がＲ１及びＲ３を通じて流れる。図７ｂは、負極メインリレーが固定閉になった場合の概略回路図であって、当該回路では、電流がＲ2及びＲ3を通じて流れる。また、図７ｃは、正極メインリレー及び負極メインリレーがいずれも正常にオープンした場合の概略回路図である。

本発明に係る抵抗分割回路の抵抗素子値が、例えば、Ｒ１＝５０ＫΩ、Ｒ２＝２００ＫΩ、Ｒ３＝５ＫΩであり、電池パック電圧が４２Ｖ～６０Ｖであると仮定すれば、図７ａの回路でリレー診断電圧値はパック電圧によって変わり、３．０Ｖ～４．５Ｖになる。また、図７ｂの回路でリレー診断電圧値は、１．２Ｖ以上２．３Ｖ未満になることができる。図７ｃの回路では、抵抗素子Ｒ３に電流が流れないので、診断モジュールの出力値が基準電圧値（Vref）に追従し、よって、リレー診断電圧値は２．５Ｖになる。

図８ａ～８ｃは、複数の並列電池パック又は充電器を含むシステムで本発明の実施例に係るリレー診断電圧値の算出に活用される概略回路図である。

図８ａ～８ｃは、複数の並列電池パック又は充電器（charger）を含むシステムでリレー診断回路内の電流の流れを示す。シングル電池パックのみを含むシステムと比べると、充電器又は少なくとも一つの電池パックが並列に追加位置するという相違点がある。 この場合にも、抵抗素子Ｒ３に印加される電圧が、診断モジュール４２０の第１の入力と第２の入力との間の電圧差になる。

図８ａは、正極メインリレーが固定閉になった場合の概略回路図であって、当該回路では、電流がＲ１及びＲ３を通じて流れる。図８ｂは、負極メインリレーが固定閉になった場合の概略回路図であって、当該回路では、電流がＲ１、Ｒ２及びＲ３を通じて流れる。また、図８ｃは、正極メインリレー及び負極メインリレーがいずれも正常にオープンした場合の概略回路図である。

本発明に係る抵抗分割回路の抵抗素子値が、例えば、Ｒ１＝５０ＫΩ、Ｒ２＝２００ＫΩ、Ｒ３＝５ＫΩであり、電池パック電圧が４２Ｖ～６０Ｖであると仮定すれば、図８ａの回路でリレー診断電圧値がパック電圧によって変わるだろうが、訳３．０Ｖ～４．５Ｖになる。また、図７ｂの回路でリレー診断電圧値は、充電器の電圧値によって変わり、３．０Ｖ～４．５Ｖになる。図８ｃの回路では、抵抗素子Ｒ３に電流が流れないので、診断モジュールの出力値が基準電圧値（Vref）に追従し、よって、このときのリレー診断電圧値は２．５Ｖになる。

図９は、本発明の実施例に係るリレー診断方法のフロー図である。

本発明の実施例に係るリレー診断方法は、電池パックと負荷との接続を制御する第１のメインリレーと第２のメインリレーの間に接続された複数の抵抗を含む抵抗分割回路と、抵抗分割回路及び電圧源と接続されて、診断電圧を出力する診断モジュールとを用いて、メインリレーを診断する方法である。

上記診断モジュールは、第１の入力部と、第２の入力部と、基準電圧入力部と、及び、上記第１の入力部を通じて入力される第１の入力電圧と上記第２の入力部を通じて入力される第２の入力電圧との差によって、基準電圧又は上記第１の入力電圧と上記第２の入力電圧との差による値を出力する出力部とを含むことができる。

また、上記抵抗分割回路は、上記正極メインリレーと上記負荷とのリンクと、上記負極メインリレーと上記負荷とのリンクの間に放電用抵抗と並列に配置される第１の抵抗素子及び第２の抵抗素子、並びに、一端が上記第１の抵抗素子と第２の抵抗素子の間に接続される第３の抵抗素子を含み、上記第３の抵抗素子の上記一端は、直接又は間接的に上記診断モジュールの第１の入力部と接続され、上記第３の抵抗素子の他端は、直接又は間接的に上記診断モジュールの第２の入力部と接続され得る。

本発明に係るリレー診断方法は、上述したリレー診断装置又は診断装置内の制御部、例えば、ＢＭＳ内に含まれることができる多様なＭＣＵ、プロセッサ、コントローラによって行われることができるが、その動作主体がこれらに制限されるものではない。

リレー診断装置の制御部は、使用者又は内外部システムのリレー診断要請がある場合（Ｓ９１０）、抵抗分割回路の診断スイッチをオンに切り替える（Ｓ９２０）。

制御部は、診断スイッチがオンされることによって診断モジュールが出力するリレー診断電圧値を受信して（Ｓ９３０）、リレー診断電圧値に応じて第１のメインリレー及び第２のメインリレーのうちの少なくとも一つが固定閉の状態であるかを診断することができる（Ｓ９４０、Ｓ９４１、Ｓ９４２）。

具体的に、制御部は、診断電圧値を基準電圧値と比較し（Ｓ９４０）、診断電圧値が基準電圧とほぼ一致するときにリレー状態を正常と判断し（Ｓ９４１）、二つの値が一致しないときにリレーが異常、すなわち固定閉であると判断することができる（Ｓ９４２）。

すなわち、リレー診断電圧が第１のしきい値以上又は第２のしきい値以下のとき、上記第１のメインリレー及び上記第２のメインリレーのうちの少なくとも一つで異常が発生したと判断することができる。このとき、第１のしきい値及び上記第２のしきい値は、基準電圧に基づき、上記リレー診断装置に含まれた部品又は回路の特性によって決定されてよい。

リレー診断電圧が基準電圧を基準に上記第１のしきい値と上記第２のしきい値の間の値であるとき、第１のメインリレー及び上記第２のメインリレーに異常がないと判断することができる。

本発明の実施例に係る方法の動作は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータで読み取り可能なプログラム又はコードとして具現化することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み込まれることができるデータが保存されるすべての種類の記録装置を含む。また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークで接続されたコンピュータシステムに分散して、分散方式でコンピュータで読み取り可能なプログラム又はコードが保存されて実行されることができる。

本発明の一部の側面は、装置の文脈で説明されたが、それは、対応する方法による説明も示すことができ、ここで、ブロック又は装置は、方法ステップ又は方法ステップの特徴に対応する。同様に、方法の文脈で説明された側面は、対応するブロック又はアイテム又は対応する装置の特徴で示すことができる。方法ステップのいくつか又は全部は、例えばマイクロプロセッサ、プログラム可能なコンピュータ又は電子回路のようなハードウェア装置によって（又は用いて）行われることができる。いくつかの実施例において、最も重要な方法ステップの少なくとも一つは、このような装置によって行われることができる。

以上、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更できることを理解するであろう。

１００ ＢＤＵ（Battery Disconnect Unit）
２００ ジャンクションボックス
３００ 電池管理システム（ＢＭＳ）
４１０ 抵抗分割回路
４２０ 診断モジュール
１０００ 並列電池パック

Claims (17)

1. 電池パックと負荷との接続を制御するメインリレーを診断する装置であって、
   前記電池パックの正極端子と接続される第１のメインリレーと前記負荷の間、及び、前記電池パックの負極端子と接続される第２のメインリレーの一端と他端の間に接続され、複数の抵抗を含む抵抗分割回路と、
   前記抵抗分割回路及び電圧源と接続されて、前記第１のメインリレー及び前記第２のメインリレーの診断に使用されるリレー診断電圧を出力する診断モジュールと
   を含む、リレー診断装置。
2. 前記診断モジュールが出力するリレー診断電圧の電圧値に応じて、前記第１のメインリレー及び前記第２のメインリレーのうちの少なくとも一つの動作異常を診断する制御部をさらに含む、請求項１に記載のリレー診断装置。
3. 前記診断モジュールは、コモンモード電圧差動増幅器（Common mode voltage differential Amplifier）である、請求項１に記載のリレー診断装置。
4. 前記診断モジュールは、
   第１の入力部、
   第２の入力部、
   基準電圧入力部、及び
   前記第１の入力部を通じて入力される第１の入力電圧と前記第２の入力部を通じて入力される第２の入力電圧との差によって、基準電圧又は前記第１の入力電圧と前記第２の入力電圧との差による値を出力する出力部
   を含む、請求項２に記載のリレー診断装置。
5. 前記制御部は、
   前記リレー診断電圧が第１のしきい値以上又は第２のしきい値以下のとき、前記第１のメインリレー及び前記第２のメインリレーのうちの少なくとも一つで異常が発生したと判断する、請求項４に記載のリレー診断装置。
6. 前記第１のしきい値及び前記第２のしきい値は、
   前記基準電圧に基づき、前記リレー診断装置に含まれた部品又は回路の特性によって決定される、請求項５に記載のリレー診断装置。
7. 前記出力部は、前記第１の入力電圧と前記第２の入力電圧との差がないとき、前記基準電圧を基準に前記第１のしきい値と前記第２のしきい値の間のリレー診断電圧値を出力する、請求項４に記載のリレー診断装置。
8. 前記制御部は、
   前記リレー診断電圧が前記基準電圧を基準に前記第１のしきい値と前記第２のしきい値の間の値であるとき、前記第１のメインリレー又は前記第２のメインリレーに異常がないと判断する、請求項７に記載のリレー診断装置。
9. 前記動作異常は、
   前記第１のメインリレー及び前記第２のメインリレーのうちの少なくとも一つが固定閉（stuck close）になった状態を含む、請求項２に記載のリレー診断装置。
10. 前記出力部は、前記第１の入力電圧と前記第２の入力電圧との差が所定の範囲以上であるとき、第１の入力電圧と前記第２の入力電圧との差によって定められる値を出力する、請求項４に記載のリレー診断装置。
11. 前記抵抗分割回路は、
    前記第１のメインリレーと前記負荷とのリンクと前記第２のメインリレーと前記負荷とのリンクの間に放電用抵抗と並列に配置される第１の抵抗素子及び第２の抵抗素子、並びに
    一端が前記第１の抵抗素子と第２の抵抗素子の間に接続される第３の抵抗素子を含み、
    前記第３の抵抗素子の前記一端は、直接又は間接的に前記診断モジュールの第１の入力部と接続され、前記第３の抵抗素子の他端は、直接又は間接的に前記診断モジュールの第２の入力部と接続される、請求項４に記載のリレー診断装置。
12. 前記抵抗分割回路は、
    一端が電圧源と接続され他端が前記抵抗分割回路に接続されて、前記抵抗分割回路に対する電圧印加を制御する診断制御スイッチをさらに含む、請求項１に記載のリレー診断装置。
13. 電池パックと負荷との接続を制御する第１のメインリレーと第２のメインリレー間に接続される複数の抵抗を含む抵抗分割回路、並びに、前記抵抗分割回路及び電圧源と接続されて、診断電圧を出力する診断モジュールを用いて、メインリレーを診断する方法であって、
    リレー診断要請に応じて前記抵抗分割回路内のスイッチをオンに切り替えるステップ、
    前記診断モジュールが出力するリレー診断電圧値を受信するステップ、及び
    前記リレー診断電圧値に応じて、前記第１のメインリレー及び前記第２のメインリレーのうちの少なくとも一つが固定閉の状態であるかを診断するステップを含む、リレー診断方法。
14. 前記診断モジュールは、
    第１の入力部、
    第２の入力部、
    基準電圧入力部、及び
    前記第１の入力部を通じて入力される第１の入力電圧と前記第２の入力部を通じて入力される第２の入力電圧との差によって、基準電圧又は前記第１の入力電圧と前記第２の入力電圧との差による値を出力する出力部を含む、請求項１３に記載のリレー診断方法。
15. 前記第１のメインリレー及び前記第２のメインリレーのうちの少なくとも一つが固定閉の状態であるかを診断するステップは、
    前記リレー診断電圧値が第１のしきい値以上又は第２のしきい値以下のとき、前記第１のメインリレー及び前記第２のメインリレーのうちの少なくとも一つで異常が発生したと判断するステップを含み、
    前記第１のしきい値及び前記第２のしきい値は、
    前記基準電圧に基づき、リレー診断装置に含まれた部品又は回路の特性によって決定される、請求項１４に記載のリレー診断方法。
16. 前記第１のメインリレー及び前記第２のメインリレーのうちの少なくとも一つが固定閉の状態であるかを診断するステップは、
    前記リレー診断電圧値が前記基準電圧を基準に前記第１のしきい値と前記第２のしきい値の間の値であるとき、前記第１のメインリレー又は前記第２のメインリレーに異常がないと判断するステップを含む、請求項１４に記載のリレー診断方法。
17. 前記抵抗分割回路は、
    前記第１のメインリレーと前記負荷とのリンクと前記第２のメインリレーと前記負荷とのリンクの間に放電用抵抗と並列に配置される第１の抵抗素子及び第２の抵抗素子、並びに
    一端が前記第１の抵抗素子と第２の抵抗素子の間に接続される第３の抵抗素子を含み、
    前記第３の抵抗素子の前記一端は、直接又は間接的に前記診断モジュールの第１の入力部と接続され、前記第３の抵抗素子の他端は、直接又は間接的に前記診断モジュールの第２の入力部と接続される、請求項１３に記載のリレー診断方法。