JP6852923B2 - バッテリーパックの正極コンタクタ診断装置及び方法 - Google Patents

バッテリーパックの正極コンタクタ診断装置及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、バッテリーパックの正極コンタクタ診断装置及び方法に関し、より詳しくは、バッテリーパックの正極コンタクタで発生した短絡事故を診断する装置及び方法に関する。
本出願は、２０１７年１２月１１日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−０１６９４０１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増し、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。
また、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対する技術開発及び需要の増加とともに、エネルギー源としての二次電池の需要が急激に伸びている。特に、電気自動車やハイブリッド自動車に使用される二次電池は、高出力、大容量の二次電池であって、これに対する研究が盛んに行われている。
さらに、二次電池に対する需要の増加とともに、二次電池に関連する周辺部品や装置に対する研究もともに行われている。すなわち、複数の二次電池を連結して一つのモジュールにしたバッテリーモジュール、バッテリーモジュールの充放電を制御し、それぞれの二次電池の状態をモニタリングするＢＭＳ、バッテリーモジュール及びＢＭＳを一つのパックにしたバッテリーパック、バッテリーモジュールをモータのような負荷と連結するコンタクタなど多様な部品と装置に対する研究が行われている。
特に、コンタクタは、バッテリーモジュールと負荷を連結し、電力供給を制御するスイッチであって、これに対する研究が盛んに行われている。一例として、広く使用されるリチウムイオン二次電池の作動電圧は約３．７Ｖ〜４．２Ｖであり、高電圧を具現するために多数の二次電池を直列で連結してバッテリーモジュールを構成する。電気自動車またはハイブリッド自動車に使用されるバッテリーモジュールの場合、自動車を駆動するモータは約２４０Ｖ〜２８０Ｖのバッテリー電圧を必要とする。このようなバッテリーモジュールとモータとを連結するコンタクタは、高電圧、高出力の電気エネルギーが常時通過する部品であるため、異常の発生をモニタリングすることが非常に重要である。
一方、電気自動車など電気エネルギーを必要とする多様な装置は、電源システムが必須である。電源システムは、少なくとも一つのコンタクタを選択的に開閉することで、バッテリーと負荷との間の安定的な電源供給を担当する。
電源システムの安全と関連して、大きく二つの類型の事故発生を診断する必要がある。一つはバッテリーの漏電事故であり、他の一つはコンタクタの短絡事故である。漏電事故が発生すれば、ユーザが感電する恐れがあり、短絡事故が発生すれば、急発進などの恐れがある。
漏電事故を診断するための従来技術及び短絡事故を診断するための従来技術がそれぞれ開示されているが、二つの類型の事故を同時に診断するための従来技術は開示されていない。
漏電事故と短絡事故とを同時に診断できなければ、重大な安全上の問題が発生し得る。例えば、漏電事故の診断が完了してから短絡事故の診断を開始するようになれば、短絡事故の発生をユーザに迅速に通知することができない。
さらに、コンタクタの短絡事故を診断する場合にも、複数のコンタクタのうち短絡事故が発生した特定のコンタクタを正確に診断する必要がある。例えば、バッテリーパックに備えられた正極コンタクタ及び負極コンタクタのうち正極コンタクタで短絡事故が発生した場合、正極コンタクタで短絡事故が発生したことを正確に診断し、それをユーザに正確に通知できなければならない。
したがって、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーモジュールの漏電如何を判断する機能の実行中にも、正極コンタクタの短絡如何を判断する機能を実行できるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置及び方法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、本発明の実施形態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、本発明の一態様によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置は、正極端子と連結された充放電経路上の正極コンタクタ及び負極端子と連結された充放電経路上の負極コンタクタを含むバッテリーパックの正極コンタクタを診断する装置であって、前記バッテリーパックに備えられたバッテリーモジュールの正極端子及び前記正極コンタクタの一端が共通して接続する第１ノードと接地との間に連結され、前記第１ノードと接地との間に印加された第１測定電圧を測定するために備えられた第１電圧測定部と、前記バッテリーモジュールの負極端子及び前記負極コンタクタの一端が共通して接続する第２ノードと接地との間に連結され、前記第２ノードと接地との間に印加された第２測定電圧を測定するために備えられた第２電圧測定部と、前記バッテリーパックの正極端子と接地との間に位置する正極保護キャパシタと、前記バッテリーパックの負極端子と接地との間に位置する負極保護キャパシタと、前記第１ノード、前記第２ノード、前記正極コンタクタの他端及び前記正極保護キャパシタの一端が共通して接続する第３ノード、前記負極コンタクタの他端及び前記負極保護キャパシタの一端が共通して接続する第４ノード及び接地のうち二つの地点を選択的に連結可能に構成された複数の診断回路を備え、前記第３ノードと前記第２ノードとの間に印加された第１診断電圧、前記正極保護キャパシタに印加された第２診断電圧、及び前記負極保護キャパシタに印加された第３診断電圧を測定し、前記第１測定電圧及び前記第２測定電圧を用いて前記バッテリーモジュールの漏電を診断し、前記第１診断電圧、前記第２診断電圧及び前記第３診断電圧のうち少なくとも一つを用いて前記正極コンタクタの短絡を診断する診断部とを含む。
また、前記診断部は、前記第３ノードと前記第２ノードとの間に連結され、前記第３ノードと前記第２ノードとの間の前記第１診断電圧を測定するように構成された第１診断回路と、前記第３ノードと接地との間に連結され、前記第３ノードと接地との間の前記第２診断電圧を測定するように構成された第２診断回路と、前記第４ノードと接地との間に連結され、前記第４ノードと接地との間の前記第３診断電圧を測定するように構成された第３診断回路とを備え得る。
また、前記第１診断回路は、第３保護抵抗及び第３検出抵抗から構成されて前記第１診断電圧を分配する第３電圧分配回路と、前記診断部から出力される制御信号に応答して前記第３電圧分配回路に電圧を印加する第３スイッチとを備え、前記第２診断回路は、第４保護抵抗及び第４検出抵抗から構成されて前記第２診断電圧を分配する第４電圧分配回路と、前記診断部から出力される制御信号に応答して前記第４電圧分配回路に電圧を印加する第４スイッチとを備え、前記第３診断回路は、第５保護抵抗及び第５検出抵抗から構成されて前記第３診断電圧を分配する第５電圧分配回路と、前記診断部から出力される制御信号に応答して前記第５電圧分配回路に電圧を印加する第５スイッチとを備え得る。
また、前記第１電圧測定部は、第１保護抵抗及び第１検出抵抗から構成されて前記第１測定電圧を分配する第１電圧分配回路と、前記診断部から出力される制御信号に応答して前記第１電圧分配回路に電圧を印加する第１スイッチとを備え、前記第２電圧測定部は、第２保護抵抗及び第２検出抵抗から構成されて前記第２測定電圧を分配する第２電圧分配回路と、前記診断部から出力される制御信号に応答して前記第２電圧分配回路に電圧を印加する第２スイッチとを備え得る。
また、前記診断部は、第１スイッチング周期中には、前記第１スイッチ及び前記第３スイッチを閉鎖状態に制御し且つ前記第２スイッチを開放状態に制御し、第２スイッチング周期中には、前記第１スイッチを開放状態に制御し且つ前記第２スイッチ及び前記第３スイッチを閉鎖状態に制御し、前記第１スイッチング周期及び前記第２スイッチング周期に前記第１診断電圧、前記第２診断電圧及び前記第３診断電圧を測定し得る。
また、前記診断部は、前記第１スイッチング周期中に前記第１診断電圧が正の値を有しながら前記第１診断電圧の絶対値が次第に減少し、前記第２スイッチング周期中に前記第１診断電圧が負の値を有しながら前記第１診断電圧の絶対値が次第に減少する場合、前記正極コンタクタが短絡していない正常状態であると判断し得る。
また、前記診断部は、前記第１スイッチング周期及び前記第２スイッチング周期中に、前記第１診断電圧が正の値を有しながら一定に維持される場合、前記正極コンタクタが短絡した故障状態であると判断し得る。
また、前記診断部は、前記第１スイッチング周期及び前記第２スイッチング周期中に、前記第２診断電圧が０以上の値を有しながら、前記第２診断電圧の電圧値と前記第３診断電圧の電圧値との差が次第に減少する場合、前記正極コンタクタが短絡した故障状態であると判断し得る。
また、上記の目的を達成するため、本発明の他の態様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の正極コンタクタ診断装置を含む。
また、上記の目的を達成するため、本発明のさらに他の態様によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断方法は、正極端子と連結された充放電経路上の正極コンタクタ及び負極端子と連結された充放電経路上の負極コンタクタを含むバッテリーパックの正極コンタクタを診断する方法であって、前記バッテリーパックに備えられたバッテリーモジュールの正極端子及び前記正極コンタクタの一端が共通して接続する第１ノードと接地との間に印加された第１測定電圧を測定し、前記バッテリーモジュールの負極端子及び前記負極コンタクタの一端が共通して接続する第２ノードと接地との間に印加された第２測定電圧を測定する段階と、前記正極コンタクタの他端と前記バッテリーパックの正極端子との間に位置する第３ノードと、前記第２ノードとの間に印加された第１診断電圧、前記バッテリーパックの正極端子と接地との間に位置する正極保護キャパシタに印加された第２診断電圧、及び前記バッテリーパックの負極端子と接地との間に位置する負極保護キャパシタに印加された第３診断電圧を測定する段階と、前記第１測定電圧及び前記第２測定電圧を用いて前記バッテリーモジュールの漏電を診断し、前記第１診断電圧、前記第２診断電圧及び前記第３診断電圧のうち少なくとも一つを用いて前記正極コンタクタの短絡を診断する段階とを含む。
本発明の実施形態のうち少なくとも一つによれば、バッテリーモジュールの漏電如何を判断する機能の実行中にも、正極コンタクタの短絡如何を判断する機能を実行することができる。これによって、ユーザに短絡事故の発生に関する情報をより迅速に通知することができる。
外にも本発明は他の多様な効果を有し、このような本発明の他の効果は下記の説明によって理解でき、本発明の実施形態によってより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形態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の正極コンタクタ診断装置を備えた電源システムの機能的構成を概略的に示した図である。
本発明の一実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置の構成を概略的に示した回路図である。
本発明の一実施形態による診断部に含まれる診断回路の構成を概略的に示した図である。
本発明の一実施形態による診断部の動作を制御する制御ユニットの機能的構成を概略的に示した図である。
本発明の一実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置がバッテリーモジュールの漏電を判断する動作を説明するための参照図である。
本発明の一実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置がバッテリーモジュールの漏電を判断する動作を説明するための参照図である。
本発明の一実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置が正極コンタクタの短絡を判断する動作を説明するための参照図である。
本発明の一実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置によって形成される一部回路を概略的に示した図である。
本発明の一実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置によって形成される一部回路を概略的に示した図である。
本発明の一実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置によって測定された第１診断電圧の時間に応じた変化を概略的に示したグラフである。
本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置が正極コンタクタの短絡を判断する動作を説明するための参照図である。
本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置によって測定された第１診断電圧の時間に応じた変化を概略的に示したグラフである。
本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置によって測定された第２診断電圧及び第３診断電圧の時間に応じた変化を概略的に示したグラフである。
本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置によって測定された第２診断電圧及び第３診断電圧の時間に応じた変化を概略的に示したグラフである。
本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置によって測定された第２診断電圧及び第３診断電圧の時間に応じた変化を概略的に示したグラフである。
本発明の一実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断方法を概略的に示したフロー図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。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形態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形態に過ぎず、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、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置を備えた電源システムの機能的構成を概略的に示した図である。
図１を参照すれば、電源システム１０００は、電気自動車などのように電気エネルギーの貯蔵及び供給が可能な装置に備えられる。勿論、電源システム１０００は、電気自動車の外にも、エネルギー貯蔵システムのような大型電力貯蔵システムまたはスマートフォンのような小型電力貯蔵システムにも備えられ得る。
電源システム１０００は、バッテリーモジュール１００、診断部２００、ノイズ除去回路３００及び負荷４００を含むことができる。
前記バッテリーモジュール１００は、少なくとも一つの二次電池を含む。バッテリーモジュール１００に複数の二次電池が含まれる場合、これらは相互に直列または並列で連結され得る。バッテリーモジュール１００に含まれる二次電池としては、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などが挙げられる。勿論、二次電池の種類がこれらに限定されることはなく、繰り返して充放電可能なものであれば特に制限されない。
前記負荷４００は、バッテリーモジュール１００から提供される電気エネルギーを他の形態のエネルギーに変換する。例えば、負荷４００は、電気モータを含み得る。この場合、負荷４００は、バッテリーモジュール１００から提供される電気エネルギーを回転エネルギーに変換することができる。これによって、バッテリーモジュール１００が電気自動車に備えられる場合、電気自動車に備えられた車輪及び／または冷却ファンなどを回転させることができる。他の例として、負荷４００は抵抗を含み得る。この場合、負荷４００は、バッテリーモジュール１００から提供される電気エネルギーを熱エネルギーに変換することができる。
前記ノイズ除去回路３００は、バッテリーモジュール１００と負荷４００との間に連結され、バッテリーモジュール１００及び負荷４００の一方から他方に伝達されるノイズを除去するように構成される。
前記診断部２００は、バッテリーモジュール１００と負荷４００との間に連結され、予め決められた類型の事故の発生を診断することができる。例えば、診断部２００は、バッテリーモジュール１００の漏電を判断するように構成され得る。また、診断部２００は、バッテリーモジュール１００と負荷４００との間の電力供給経路上に設けられるコンタクタの故障を判断し得る。さらに、診断部２００は、コンタクタの開閉を制御してバッテリーモジュール１００と負荷４００との間の電力供給を制御し得る。
図２は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置の構成を概略的に示した回路図である。
図２を参照すれば、電源システム１０００は、バッテリーパックＰ及び負荷４００を含むことができる。前記バッテリーパックＰは、一つ以上の二次電池を備えるバッテリーモジュール１００の両端にそれぞれ連結される複数のコンタクタを含む。具体的に、バッテリーパックＰは、正極コンタクタＰＣ及び負極コンタクタＮＣを含むことができる。また、バッテリーパックＰは、バッテリーモジュール１００の両端と複数のコンタクタとの間をそれぞれ連結する充放電経路を備える。例えば、図２に示されたように、正極コンタクタＰＣは、バッテリーパックＰの正極端子と連結された第１充放電経路Ｌ１上に備えられ得る。また、負極コンタクタＮＣは、バッテリーパックＰの負極端子と連結された第２充放電経路Ｌ２上に備えられ得る。
バッテリーモジュール１００は、少なくとも一つの二次電池を含むバッテリーアセンブリＢ及び絶縁抵抗を含むことができる。特に、バッテリーモジュール１００は、第１絶縁抵抗Ｒａ及び第２絶縁抵抗Ｒｂを含む。ここで、第１絶縁抵抗Ｒａ及び第２絶縁抵抗Ｒｂは、バッテリーモジュール１００の製造時に意図的に設けられる物理的な抵抗ではなく、バッテリーアセンブリＢの正極と負極のそれぞれの絶縁状態を示す仮想的な抵抗を称し得る。
例えば、図２に示されたように、第１絶縁抵抗Ｒａは、バッテリーアセンブリＢの最高電位が形成されるバッテリーモジュール１００の正極端子と接地Ｇとの間に連結される形態で提供され得る。また、第２絶縁抵抗Ｒｂは、バッテリーアセンブリＢの最低電位が形成されるバッテリーモジュール１００の負極端子と接地Ｇとの間に連結される形態で提供され得る。例えば、電源システム１０００が自動車に備えられる場合、接地Ｇは自動車のシャシであり得る。
バッテリーアセンブリＢに貯蔵された電気エネルギーは、バッテリーパックＰの正極端子及びバッテリーパックＰの負極端子に接続される負荷４００に供給される。そのため、バッテリーアセンブリＢの正極端子は、第１充放電経路Ｌ１を通じてバッテリーパックＰの正極端子に電気的に連結され得る。また、バッテリーアセンブリＢの負極端子は、第２充放電経路Ｌ２を通じてバッテリーパックＰの負極端子に電気的に連結され得る。この場合、正極コンタクタＰＣによって第１充放電経路Ｌ１を通じる電力供給経路が選択的に開閉され、負極コンタクタＮＣによって第２充放電経路Ｌ２を通じる電力供給経路が選択的に開閉できる。
本発明によるバッテリーパックＰの正極コンタクタ診断装置は、第１電圧測定部２１０、第２電圧測定部２２０、正極保護キャパシタＣ１、負極保護キャパシタＣ２及び診断部２００を含むことができる。
前記第１電圧測定部２１０は、第１ノードＮ１と接地Ｇとの間に連結される。例えば、図２に示されたように、第１電圧測定部２１０は、バッテリーパックＰに備えられたバッテリーモジュール１００の正極端子及び正極コンタクタＰＣの一端が共通して接続する第１ノードＮ１と接地Ｇとの間に連結され得る。特に、第１電圧測定部２１０は、第１ノードＮ１と接地Ｇとの間に印加された第１測定電圧を測定するために備えられる。
具体的に、第１電圧測定部２１０は、第１電圧分配回路及び第１スイッチＳＷ１を含む。特に、第１電圧分配回路及び第１スイッチＳＷ１は、互いに直列で連結可能に構成され得る。具体的に、第１電圧分配回路は、第１保護抵抗Ｒ１１及び第１検出抵抗Ｒ１２を含む。ここで、第１保護抵抗Ｒ１１及び第１検出抵抗Ｒ１２は、第１ノードＮ１と接地Ｇとの間に印加された第１測定電圧を分配することができる。例えば、第１保護抵抗Ｒ１１の抵抗値が第１検出抵抗Ｒ１２の抵抗値の９９倍である場合、第１測定電圧は１：９９の比率で分配され得る。
例えば、図２に示されたように、第１保護抵抗Ｒ１１の一端は第１ノードＮ１に連結され、第１検出抵抗Ｒ１２の一端は接地Ｇに連結され得る。また、第１保護抵抗Ｒ１１及び第１検出抵抗Ｒ１２のそれぞれの他端は第１スイッチＳＷ１の両端に連結され得る。図２には、第１スイッチＳＷ１が第１保護抵抗Ｒ１１と第１検出抵抗Ｒ１２との間に連結されていることが示されているが、これらの連結順序は限定されない。
また、第１検出抵抗Ｒ１２の両端には、第１検出電圧Ｖ１が印加され得る。このとき、第１測定電圧は、第１検出電圧Ｖ１から演算される。例えば、第１保護抵抗Ｒ１１の抵抗値が第１検出抵抗Ｒ１２の抵抗値の９９倍である場合、第１測定電圧は第１検出電圧Ｖ１の１００倍で演算され得る。
第１スイッチＳＷ１は、第１測定電圧を第１電圧分配回路に印加する。特に、第１スイッチＳＷ１は、診断部２００から出力される制御信号に応答して第１測定電圧を第１電圧分配回路に印加することができる。例えば、第１測定電圧は、第１スイッチＳＷ１が閉鎖状態であるとき、第１電圧分配回路によって分配される。
前記第２電圧測定部２２０は、第２ノードＮ２と接地Ｇとの間に連結される。例えば、図２に示されたように、第２電圧測定部２２０は、バッテリーパックＰに備えられたバッテリーモジュール１００の負極端子及び負極コンタクタＮＣの一端が共通して接続する第２ノードＮ２と接地Ｇとの間に連結され得る。特に、第２電圧測定部２２０は、第２ノードＮ２と接地Ｇとの間に印加された第２測定電圧を測定するために備えられる。
具体的に、第２電圧測定部２２０は、第２電圧分配回路及び第２スイッチＳＷ２を含む。特に、第２電圧分配回路及び第２スイッチＳＷ２は、互いに直列で連結可能に構成され得る。具体的に、第２電圧分配回路は、第２保護抵抗Ｒ２１及び第２検出抵抗Ｒ２２を含む。ここで、第２保護抵抗Ｒ２１及び第２検出抵抗Ｒ２２は、第２ノードＮ２と接地Ｇとの間に印加された第２測定電圧を分配することができる。例えば、第２保護抵抗Ｒ２１の抵抗値が第２検出抵抗Ｒ２２の抵抗値の９９倍である場合、第２測定電圧は１：９９の比率で分配され得る。
例えば、図２に示されたように、第２保護抵抗Ｒ２１の一端は第２ノードＮ２に連結され、第２検出抵抗Ｒ２２の一端は接地Ｇに連結され得る。また、第２保護抵抗Ｒ２１及び第２検出抵抗Ｒ２２のそれぞれの他端は第２スイッチＳＷ２の両端に連結され得る。図２には、第２スイッチＳＷ２が第２保護抵抗Ｒ２１と第２検出抵抗Ｒ２２との間に連結されていることが示されているが、これらの連結順序は限定されない。
また、第２検出抵抗Ｒ２２の両端には、第２検出電圧Ｖ２が印加され得る。このとき、第２測定電圧は、第２検出電圧Ｖ２から演算される。例えば、第２保護抵抗Ｒ２１の抵抗値が第２検出抵抗Ｒ２２の抵抗値の９９倍である場合、第２測定電圧は第２検出電圧Ｖ２の１００倍で演算され得る。
第２スイッチＳＷ２は、第２測定電圧を第２電圧分配回路に印加する。特に、第２スイッチＳＷ２は、診断部２００から出力される制御信号に応答して第２測定電圧を第２電圧分配回路に印加することができる。例えば、第２測定電圧は、第２スイッチＳＷ２が閉鎖状態であるとき、第２電圧分配回路によって分配される。
望ましくは、第１保護抵抗Ｒ１１の抵抗値と第１検出抵抗Ｒ１２の抵抗値との比率は、第２保護抵抗Ｒ２１の抵抗値と第２検出抵抗Ｒ２２の抵抗値との比率と同一に設計され得る。例えば、第１保護抵抗Ｒ１１の抵抗値と第２保護抵抗Ｒ２１の抵抗値とが同一であり、第１検出抵抗Ｒ１２の抵抗値と第２検出抵抗Ｒ２２の抵抗値とが同一であり得る。このとき、高電圧から第１検出抵抗Ｒ１２及び第２検出抵抗Ｒ２２を保護するため、第１保護抵抗Ｒ１１及び第２保護抵抗Ｒ２１のそれぞれの抵抗値は、第１検出抵抗Ｒ１２及び第２検出抵抗Ｒ２２のそれぞれの抵抗値より十分大きく設計され得る。例えば、第１保護抵抗Ｒ１１の抵抗値は、第１検出抵抗Ｒ１２の抵抗値の９９倍であり得る。
ノイズ除去回路３００は、正極保護キャパシタＣ１及び負極保護キャパシタＣ２を含むことができる。正極保護キャパシタＣ１は、バッテリーパックＰの正極端子と接地Ｇとの間に位置する。また、負極保護キャパシタＣ２は、バッテリーパックＰの負極端子と接地Ｇとの間に位置する。
特に、正極保護キャパシタＣ１及び負極保護キャパシタＣ２は、バッテリーパックＰの正極端子とバッテリーパックＰの負極端子との間に直列で連結され得る。また、正極保護キャパシタＣ１及び負極保護キャパシタＣ２のそれぞれの一端は接地Ｇに共通して接続し得る。このとき、正極保護キャパシタＣ１及び負極保護キャパシタＣ２を「Ｙ−ＣＡＰ」と称し得る。
前記診断部２００は、第１電圧測定部２１０及び第２電圧測定部２２０にそれぞれ備えられたスイッチを制御することができる。すなわち、診断部２００は、第１電圧測定部２１０及び第２電圧測定部２２０にそれぞれ備えられた第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２のターンオン及びターンオフ動作を制御することができる。このような構成を通じて、診断部２００は、バッテリーモジュール１００の漏電を判断することができる。すなわち、診断部２００は、第１電圧測定部２１０及び第２電圧測定部２２０にそれぞれ備えられた第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を選択的にターンオン及びターンオフさせてバッテリーモジュール１００の漏電を判断することができる。バッテリーモジュール１００の漏電判断については、図５及び図６を参照して詳しく説明する。
診断部２００は、複数の診断回路を備えることができる。特に、複数の診断回路は、第１ノードＮ１、第２ノードＮ２、第３ノードＮ３、第４ノードＮ４及び接地Ｇのうち二つの地点を選択的に連結可能に構成される。ここで、第１ノードＮ１は、バッテリーモジュール１００の正極端子及び正極コンタクタＰＣの一端が共通して接続するノードである。また、第２ノードＮ２は、バッテリーモジュール１００の負極端子及び負極コンタクタＮＣの一端が共通して接続するノードである。また、第３ノードＮ３は、正極コンタクタＰＣの他端及び正極保護キャパシタＣ１の一端が共通して接続するノードである。また、第４ノードＮ４は、負極コンタクタＮＣの他端及び負極保護キャパシタＣ２の一端が共通して接続するノードである。
診断部２００は、第１ノードＮ１、第２ノードＮ２、第３ノードＮ３、第４ノードＮ４及び接地Ｇのうち組合せ可能な二つの地点を選択し、選択された二つの地点の間に印加された電圧を測定することができる。例えば、診断部２００は、第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間の電圧を測定することができる。ここで、第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間に印加される電圧は、バッテリーモジュール１００の両端間の電圧である。また、診断部２００は、第３ノードＮ３と第２ノードＮ２との間の電圧を測定することができる。ここで、第３ノードＮ３と第２ノードＮ２との間に印加される電圧は第１診断電圧である。さらに、診断部２００は、第３ノードＮ３と接地Ｇとの間の電圧を測定することができる。ここで、第３ノードＮ３と接地Ｇとの間に印加される電圧は、正極保護キャパシタＣ１に印加される第２診断電圧である。さらに、診断部２００は、第４ノードＮ４と接地Ｇとの間の電圧を測定することができる。ここで、第４ノードＮ４と接地Ｇとの間に印加される電圧は、負極保護キャパシタＣ２に印加される第３診断電圧である。
診断部２００は、第１ノードＮ１、第２ノードＮ２、第３ノードＮ３及び第４ノードＮ４のうち少なくとも一つと関連した電圧に基づいて、バッテリーモジュール１００の漏電如何及び正極コンタクタＰＣの短絡如何を順次にまたは同時に判断することができる。特に、診断部２００は、第１測定電圧及び第２測定電圧を用いてバッテリーモジュール１００の漏電如何を診断することができる。また、診断部２００は、第１測定電圧、第２測定電圧、第１診断電圧、第２診断電圧及び第３診断電圧を用いて正極コンタクタＰＣの短絡如何を診断することができる。これについては、図３〜図１３を参照して詳しく後述する。
図３は、本発明の一実施形態による診断部に含まれる診断回路の構成を概略的に示した図である。
図３を参照すれば、本発明による診断部２００は、複数の診断回路を含むことができる。複数の診断回路は、第１ノードＮ１、第２ノードＮ２、第３ノードＮ３、第４ノードＮ４及び接地Ｇのうち二つの地点を選択的に連結可能に構成される。特に、診断部２００は、第１診断回路２３０、第２診断回路２４０及び第３診断回路２５０を含むことができる。
前記第１診断回路２３０は、第３ノードＮ３と第２ノードＮ２との間に連結される。例えば、図２及び図３に示されたように、第１診断回路２３０は、正極コンタクタＰＣの他端及び正極保護キャパシタＣ１の一端が共通して接続する第３ノードＮ３と、バッテリーモジュール１００の負極端子及び負極コンタクタＮＣの一端が共通して接続する第２ノードＮ２との間に連結され得る。特に、第１診断回路２３０は、第３ノードＮ３と第２ノードＮ２との間に印加された第１診断電圧を測定するように構成される。
具体的に、第１診断回路２３０は、第３電圧分配回路及び第３スイッチＳＷ３を含むことができる。特に、第３電圧分配回路及び第３スイッチＳＷ３は、互いに直列で連結可能に構成され得る。具体的に、第３電圧分配回路は、第３保護抵抗Ｒ３１及び第３検出抵抗Ｒ３２を含む。ここで、第３保護抵抗Ｒ３１及び第３検出抵抗Ｒ３２は、第３ノードＮ３と第２ノードＮ２との間に印加された第１診断電圧を分配することができる。例えば、第３保護抵抗Ｒ３１の抵抗値が第３検出抵抗Ｒ３２の抵抗値の９９倍である場合、第１診断電圧は１：９９の比率で分配され得る。
例えば、図３に示されたように、第３保護抵抗Ｒ３１の一端は第３ノードＮ３に連結され、第３検出抵抗Ｒ３２の一端は第２ノードＮ２に連結され得る。また、第３保護抵抗Ｒ３１及び第３検出抵抗Ｒ３２のそれぞれの他端は第３スイッチＳＷ３の両端に連結され得る。図３には、第３スイッチＳＷ３が第３保護抵抗Ｒ３１と第３検出抵抗Ｒ３２との間に連結されていることが示されているが、これらの連結順序は限定されない。
また、第３検出抵抗Ｒ３２の両端には、第３検出電圧Ｖ３が印加され得る。このとき、第１診断電圧は、第３検出電圧Ｖ３から演算される。例えば、第３保護抵抗Ｒ３１の抵抗値が第３検出抵抗Ｒ３２の抵抗値の９９倍である場合、第１診断電圧は第３検出電圧Ｖ３の１００倍で演算され得る。
第３スイッチＳＷ３は、第１診断電圧を第３電圧分配回路に印加する。特に、第３スイッチＳＷ３は、診断部２００から出力される制御信号に応答して第１診断電圧を第３電圧分配回路に印加することができる。例えば、第１診断電圧は、第３スイッチＳＷ３が閉鎖状態であるとき、第３電圧分配回路によって分配される。
前記第２診断回路２４０は、第３ノードＮ３と接地Ｇとの間に連結される。例えば、図２及び図３に示されたように、第２診断回路２４０は、正極コンタクタＰＣの他端及び正極保護キャパシタＣ１の一端が共通して接続する第３ノードＮ３と接地Ｇとの間に連結され得る。特に、第２診断回路２４０は、第３ノードＮ３と接地Ｇとの間に印加された第２診断電圧を測定するように構成され得る。
具体的に、第２診断回路２４０は、第４電圧分配回路及び第４スイッチＳＷ４を含む。特に、第４電圧分配回路及び第４スイッチＳＷ４は、互いに直列で連結可能に構成され得る。具体的に、第４電圧分配回路は、第４保護抵抗Ｒ４１及び第４検出抵抗Ｒ４２を含む。ここで、第４保護抵抗Ｒ４１及び第４検出抵抗Ｒ４２は、第３ノードＮ３と接地Ｇとの間に印加された第２診断電圧を分配することができる。例えば、第４保護抵抗Ｒ４１の抵抗値が第４検出抵抗Ｒ４２の抵抗値の９９倍である場合、第２診断電圧は１：９９の比率で分配され得る。
例えば、図３に示されたように、第４保護抵抗Ｒ４１の一端は第３ノードＮ３に連結され、第４検出抵抗Ｒ４２の一端は接地Ｇに連結され得る。また、第４保護抵抗Ｒ４１及び第４検出抵抗Ｒ４２のそれぞれの他端は第４スイッチＳＷ４の両端に連結され得る。図３には、第４スイッチＳＷ４が第４保護抵抗Ｒ４１と第４検出抵抗Ｒ４２との間に連結されていることが示されているが、これらの連結順序は限定されない。
また、第４検出抵抗Ｒ４２の両端には、第４検出電圧Ｖ４が印加され得る。このとき、第２診断電圧は、第４検出電圧Ｖ４から演算される。例えば、第４保護抵抗Ｒ４１の抵抗値が第４検出抵抗Ｒ４２の抵抗値の９９倍である場合、第２診断電圧は第４検出電圧Ｖ４の１００倍で演算され得る。
第４スイッチＳＷ４は、第２診断電圧を第４電圧分配回路に印加する。特に、第４スイッチＳＷ４は、診断部２００から出力される制御信号に応答して第２診断電圧を第４電圧分配回路に印加することができる。例えば、第２診断電圧は、第４スイッチＳＷ４が閉鎖状態であるとき、第４電圧分配回路によって分配される。
前記第３診断回路２５０は、第４ノードＮ４と接地Ｇとの間に連結される。例えば、図２及び図３に示されたように、第３診断回路２５０は、負極コンタクタＮＣの他端及び負極保護キャパシタＣ２の一端が共通して接続する第４ノードＮ４と接地Ｇとの間に連結され得る。特に、第３診断回路２５０は、第４ノードＮ４と接地Ｇとの間に印加された第３診断電圧を測定するように構成され得る。
具体的に、第３診断回路２５０は、第５電圧分配回路及び第５スイッチＳＷ５を含む。特に、第５電圧分配回路及び第５スイッチＳＷ５は、互いに直列で連結可能に構成され得る。具体的に、第５電圧分配回路は、第５保護抵抗Ｒ５１及び第５検出抵抗Ｒ５２を含む。ここで、第５保護抵抗Ｒ５１及び第５検出抵抗Ｒ５２は、第４ノードＮ４と接地Ｇとの間に印加された第３診断電圧を分配することができる。例えば、第５保護抵抗Ｒ５１の抵抗値が第５検出抵抗Ｒ５２の抵抗値の９９倍である場合、第３診断電圧は１：９９の比率で分配され得る。
例えば、図３に示されたように、第５保護抵抗Ｒ５１の一端は第４ノードＮ４に連結され、第５検出抵抗Ｒ５２の一端は接地Ｇに連結され得る。また、第５保護抵抗Ｒ５１及び第５検出抵抗Ｒ５２のそれぞれの他端は第５スイッチＳＷ５の両端に連結され得る。図３には、第５スイッチＳＷ５が第５保護抵抗Ｒ５１と第５検出抵抗Ｒ５２との間に連結されていることが示されているが、これらの連結順序は限定されない。
また、第５検出抵抗Ｒ５２の両端には、第５検出電圧Ｖ５が印加され得る。このとき、第３診断電圧は、第５検出電圧Ｖ５から演算される。例えば、第５保護抵抗Ｒ５１の抵抗値が第５検出抵抗Ｒ５２の抵抗値の９９倍である場合、第３診断電圧は第５検出電圧Ｖ５の１００倍で演算され得る。
第５スイッチＳＷ５は、第３診断電圧を第５電圧分配回路に印加する。特に、第５スイッチＳＷ５は、診断部２００から出力される制御信号に応答して第３診断電圧を第５電圧分配回路に印加することができる。例えば、第３診断電圧は、第５スイッチＳＷ５が閉鎖状態であるとき、第５電圧分配回路によって分配される。
望ましくは、診断部２００は、図３に示されたように、パック電圧測定回路２６０をさらに含むことができる。
前記パック電圧測定回路２６０は、第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間に連結される。例えば、図２及び図３に示されたように、パック電圧測定回路２６０は、バッテリーモジュール１００の正極端子及び前記正極コンタクタＰＣの一端が共通して接続する第１ノードＮ１と、バッテリーモジュール１００の負極端子及び前記負極コンタクタＮＣの一端が共通して接続する第２ノードＮ２との間に連結され得る。特に、パック電圧測定回路２６０は、第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間に印加されたバッテリーモジュール１００の両端間の電圧、すなわち、バッテリーアセンブリＢの両端間の電圧を測定するように構成され得る。
具体的に、パック電圧測定回路２６０は、第６電圧分配回路及び第６スイッチＳＷ６を含む。特に、第６電圧分配回路及び第６スイッチＳＷ６は、互いに直列で連結可能に構成され得る。具体的に、第６電圧分配回路は、第６保護抵抗Ｒ６１及び第６検出抵抗Ｒ６２を含む。ここで、第６保護抵抗Ｒ６１及び第６検出抵抗Ｒ６２は、第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間に印加されたバッテリーモジュール１００の両端間の電圧、すなわち、バッテリーモジュールの両端電圧を分配することができる。例えば、第６保護抵抗Ｒ６１の抵抗値が第６検出抵抗Ｒ６２の抵抗値の９９倍である場合、バッテリーモジュールの両端電圧は１：９９の比率で分配され得る。
例えば、図３に示されたように、第６保護抵抗Ｒ６１の一端は第１ノードＮ１に連結され、第６検出抵抗Ｒ６２の一端は第２ノードＮ２に連結され得る。また、第６保護抵抗Ｒ６１及び第６検出抵抗Ｒ６２のそれぞれの他端は第６スイッチＳＷ６の両端に連結され得る。図３には、第６スイッチＳＷ６が第６保護抵抗Ｒ６１と第６検出抵抗Ｒ６２との間に連結されていることが示されているが、これらの連結順序は限定されない。
また、第６検出抵抗Ｒ６２の両端には、第６検出電圧Ｖ６が印加され得る。このとき、バッテリーモジュール１００の両端電圧は、第６検出電圧Ｖ６から演算される。例えば、第６保護抵抗Ｒ６１の抵抗値が第６検出抵抗Ｒ６２の抵抗値の９９倍である場合、バッテリーモジュールの両端電圧は第６検出電圧Ｖ６の１００倍で演算され得る。
第６スイッチＳＷ６は、バッテリーモジュールの両端電圧を第６電圧分配回路に印加する。特に、第６スイッチＳＷ６は、診断部２００から出力される制御信号に応答してバッテリーモジュールの両端電圧を第６電圧分配回路に印加することができる。例えば、バッテリーモジュールの両端電圧は、第６スイッチＳＷ６が閉鎖状態であるとき、第６電圧分配回路によって分配される。
望ましくは、第３保護抵抗Ｒ３１の抵抗値と第３検出抵抗Ｒ３２の抵抗値との比率は、第４保護抵抗Ｒ４１の抵抗値と第４検出抵抗Ｒ４２の抵抗値との比率、第５保護抵抗Ｒ５１の抵抗値と第５検出抵抗Ｒ５２の抵抗値との比率、及び第６保護抵抗Ｒ６１の抵抗値と第６検出抵抗Ｒ６２の抵抗値との比率と同一に設計され得る。このとき、高電圧から第３検出抵抗Ｒ３２、第４検出抵抗Ｒ４２、第５検出抵抗Ｒ５２及び第６検出抵抗Ｒ６２を保護するため、第３保護抵抗Ｒ３１、第４保護抵抗Ｒ４１、第５保護抵抗Ｒ５１及び第６保護抵抗Ｒ６１のそれぞれの抵抗値は、第３検出抵抗Ｒ３２、第４検出抵抗Ｒ４２、第５検出抵抗Ｒ５２及び第６検出抵抗Ｒ６２のそれぞれの抵抗値より十分大きく設計され得る。例えば、第３保護抵抗Ｒ３１、第４保護抵抗Ｒ４１、第５保護抵抗Ｒ５１及び第６保護抵抗Ｒ６１の抵抗値は、第３検出抵抗Ｒ３２、第４検出抵抗Ｒ４２、第５検出抵抗Ｒ５２及び第６検出抵抗Ｒ６２の抵抗値の９９倍であり得る。
診断部２００は、第１診断回路２３０、第２診断回路２４０、第３診断回路２５０及びパック電圧測定回路２６０にそれぞれ備えられたスイッチを制御することができる。特に、診断部２００は、第１診断回路２３０、第２診断回路２４０、第３診断回路２５０及びパック電圧測定回路２６０にそれぞれ備えられた第３スイッチＳＷ３、第４スイッチＳＷ４、第５スイッチＳＷ５及び第６スイッチＳＷ６のターンオン及びターンオフ動作を制御することができる。このような構成を通じて、診断部２００は、正極コンタクタＰＣの短絡を判断することができる。具体的に、診断部２００は、第３スイッチＳＷ３、第４スイッチＳＷ４、第５スイッチＳＷ５及び第６スイッチＳＷ６を選択的にターンオン及びターンオフさせて正極コンタクタＰＣの短絡を判断することができる。特に、診断部２００は、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３、第４スイッチＳＷ４、第５スイッチＳＷ５及び第６スイッチＳＷ６を選択的にターンオン及びターンオフさせることで、バッテリーモジュール１００の漏電及び正極コンタクタＰＣの短絡を順次にまたは同時に判断することができる。
このような構成を通じて、本発明によるバッテリーパックＰの正極コンタクタ診断装置は、バッテリーモジュール１００の漏電を判断すると同時に、正極コンタクタＰＣの短絡を判断することができ、正極コンタクタＰＣの短絡を迅速に判断することができる。
図４は、本発明の一実施形態による診断部の動作を制御する制御ユニットの機能的構成を概略的に示した図である。
図４を参照すれば、本発明による診断部２００は、制御ユニット２７０を含むことができる。望ましくは、制御ユニット２７０は、マイクロプロセッサ２７１、マルチプレクサ２７２及びＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２７３を含むことができる。
前記マイクロプロセッサ２７１は、診断部２００の全般的な動作を管理することができる。マイクロプロセッサ２７１は、診断部２００に含まれた他の構成と通信可能に連結され、電源システム１０００と関連する信号の送受信を担当する。特に、マイクロプロセッサ２７１は、複数のコンタクタ及び複数のスイッチの動作状態を指定する信号を出力することができる。すなわち、マイクロプロセッサ２７１は、複数のコンタクタ及び複数のスイッチを個別的に制御して、それぞれが開放状態または閉鎖状態に切り換えられるように誘導することができる。また、マイクロプロセッサ２７１は、予め決められた規則に従って、第１〜第６検出電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６のうち少なくとも一つの選択を命令する選択命令信号Ｓを出力することができる。
望ましくは、マイクロプロセッサ２７１は、少なくとも一つのメモリを備えることができる。すなわち、マイクロプロセッサ２７１には、少なくとも一つのメモリが内装され得る。メモリには、バッテリーパックＰの正極コンタクタ診断装置によって行われる多様な動作と関連するプログラムとデータが予め保存され得る。例えば、メモリには、第１電圧測定部２１０、第２電圧測定部２２０、第１診断回路２３０、第２診断回路２４０、第３診断回路２５０及びパック電圧測定回路２６０のそれぞれに含まれた抵抗の抵抗値が保存され得る。また、メモリには、第１〜第６検出電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６に基づいてバッテリーモジュール１００の漏電及び正極コンタクタＰＣの短絡を判断するためのデータとソフトウェアが予め書き込まれ得る。
前記マルチプレクサ２７２は、複数の電圧入力ポートＩｎ１〜Ｉｎ６、選択入力ポートＩＳ及び出力ポートＯＵＴを含むことができる。前記複数の電圧入力ポートＩｎ１〜Ｉｎ６は、複数の検出電圧Ｖ１〜Ｖ６をそれぞれ受信するように構成される。例えば、図４に示されたように、第１電圧測定部２１０、第２電圧測定部２２０、第１診断回路２３０、第２診断回路２４０、第３診断回路２５０及びパック電圧測定回路２６０によって生成された複数の検出電圧Ｖ１〜Ｖ６は、それぞれ複数の電圧入力ポートＩｎ１〜Ｉｎ６に印加され得る。
前記選択入力ポートＩＳは、複数の検出電圧Ｖ１〜Ｖ６のうちいずれか一つを選択するようにする選択命令信号Ｓを受信するように構成される。例えば、図４に示されたように、マイクロプロセッサ２７１から出力された選択命令信号Ｓは選択入力ポートＩＳに入力され得る。
前記出力ポートＯＵＴは、複数の検出電圧Ｖ１〜Ｖ６のうち選択された検出電圧を出力するように構成される。例えば、図４に示されたように、マルチプレクサ２７２は選択入力ポートＩＳに入力された選択命令信号Ｓに基づいて、複数の電圧入力ポートＩｎ１〜Ｉｎ６のうちいずれか一つを選択し、選択された電圧入力ポートを出力ポートＯＵＴに連結することができる。このとき、出力ポートＯＵＴは、複数の検出電圧Ｖ１〜Ｖ６のうち一つを出力することができる。
前記ＡＤＣ２７３は、マルチプレクサ２７２から提供されるアナログ信号Ａをデジタル信号Ｄに変換した後、マイクロプロセッサ２７１に伝達するように構成される。前記アナログ信号Ａは、複数の検出電圧Ｖ１〜Ｖ６のうちいずれか一つであり得る。このとき、マイクロプロセッサ２７１は、ＡＤＣ２７３から受信されたデジタル信号Ｄに基づいて、複数の検出電圧Ｖ１〜Ｖ６を個別的に測定することができる。また、マイクロプロセッサ２７１は、複数の検出電圧Ｖ１〜Ｖ６に基づいて第１測定電圧、第２測定電圧、第１診断電圧、第２診断電圧、第３診断電圧及びバッテリーモジュールの両端電圧を測定することができる。
例えば、複数の電圧入力ポートＩｎ１〜Ｉｎ６のうち第３電圧入力ポートＩｎ３が選択命令信号Ｓによって選択された場合、マルチプレクサ２７２は、第３電圧入力ポートＩｎ３と出力ポートＯＵＴとを連結することができる。次いで、ＡＤＣ２７３は、マルチプレクサ２７２から伝送される第３検出電圧Ｖ３のアナログ信号Ａをデジタル信号Ｄに変換してマイクロプロセッサ２７１に伝達することができる。次いで、マイクロプロセッサ２７１は、ＡＤＣ２７３から伝送されるデジタル信号Ｄに基づいて、第１診断電圧を測定することができる。
マイクロプロセッサ２７１は、第１測定電圧、第２測定電圧、第１診断電圧、第２診断電圧、第３診断電圧及びバッテリーモジュールの両端電圧に対する測定結果に基づいて、バッテリーモジュール１００の漏電及び正極コンタクタＰＣの短絡をそれぞれ判断し、それぞれの判断結果を通知するアラーム信号Ｗ１、Ｗ２を出力することができる。例えば、第１アラーム信号Ｗ１は、バッテリーモジュール１００の漏電を通知するアラーム信号であり得る。また、第２アラーム信号Ｗ２は、正極コンタクタＰＣの短絡を通知するアラーム信号であり得る。
例えば、マイクロプロセッサ２７１から出力される第１アラーム信号Ｗ１及び第２アラーム信号Ｗ２は、電源システム１０００及び／または電気自動車に備えられた情報案内装置（図示せず）を通じてユーザが認知可能な形態に変換され得る。例えば、情報案内装置は、アラーム信号Ｗ１、Ｗ２を視覚的及び／または聴覚的信号に変換して出力することができる。
図５及び図６は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置がバッテリーモジュールの漏電を判断する動作を説明するための参照図である。
図２及び図５を参照すれば、制御ユニット２７０は、第１スイッチＳＷ１を閉鎖状態に制御し、第２スイッチＳＷ２を開放状態に制御して、第１回路ＣＣ１を形成することができる。
制御ユニット２７０は、第１測定電圧を測定することができる。特に、制御ユニット２７０は、第１回路ＣＣ１が形成されている間に、第１電圧測定部２１０から提供される第１検出電圧Ｖ１に基づいて第１測定電圧を測定することができる。
制御ユニット２７０は、バッテリーモジュール１００の漏電如何、すなわち、バッテリーアセンブリＢの漏電を判断することができる。特に、制御ユニット２７０は、第１測定電圧の大きさを用いてバッテリーアセンブリＢの正極の漏電を判断することができる。例えば、バッテリーアセンブリＢの正極が漏電する場合、第１絶縁抵抗Ｒａの抵抗値は漏電していないときに比べて非常に小さくなる。これによって、バッテリーアセンブリＢの正極が漏電するとき、バッテリーアセンブリの電圧ＶＢの殆どが第２絶縁抵抗Ｒｂに印加されるため、漏電時に測定される第１測定電圧の大きさは非漏電時に測定された値より小さくなる。このとき、制御ユニット２７０は、第１測定電圧の大きさが小さくなる場合、バッテリーアセンブリＢの正極が漏電したと判断することができる。
図２及び図６を参照すれば、制御ユニット２７０は、第２スイッチＳＷ２を閉鎖状態に制御し、第１スイッチＳＷ１を開放状態に制御して、第２回路ＣＣ２を形成することができる。
制御ユニット２７０は、第２測定電圧を測定することができる。特に、制御ユニット２７０は、第２回路ＣＣ２が形成されている間に、第２電圧測定部２２０から提供される第２検出電圧Ｖ２に基づいて第２測定電圧を測定することができる。
制御ユニット２７０は、バッテリーモジュール１００の漏電如何、すなわち、バッテリーアセンブリＢの漏電を判断することができる。特に、制御ユニット２７０は、第２測定電圧の大きさを用いてバッテリーアセンブリＢの負極の漏電を判断することができる。例えば、バッテリーアセンブリＢの負極が漏電する場合、第２絶縁抵抗Ｒｂの抵抗値は漏電していないときに比べて非常に小さくなる。これによって、バッテリーアセンブリＢの負極が漏電するとき、バッテリーアセンブリの電圧ＶＢの殆どが第１絶縁抵抗Ｒａに印加されるため、漏電時に測定される第２測定電圧の大きさは非漏電時に測定された値より小さくなる。このとき、制御ユニット２７０は、第２測定電圧の大きさが小さくなる場合、バッテリーアセンブリＢの負極が漏電したと判断することができる。
図７は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置が正極コンタクタの短絡を判断する動作を説明するための参照図である。説明の便宜上、第１絶縁抵抗及び第２絶縁抵抗の図示を省略し、図７には正極コンタクタＰＣが短絡していない正常状態の回路が示されている。
図７に示された回路は、正極コンタクタＰＣの故障による短絡如何を判断するため、電源システム１０００内に形成された第３回路ＣＣ３である。図２及び図３をともに参照すれば、制御ユニット２７０は、第３スイッチＳＷ３、第４スイッチＳＷ４、第５スイッチＳＷ５及び第６スイッチＳＷ６を閉鎖状態に制御し、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を開放状態に制御して、第３回路ＣＣ３を形成することができる。
診断部２００は、第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期を交互に繰り返して行うことができる。例えば、第１スイッチング周期を実行した後、第２スイッチング周期を実行し、続いて第１スイッチング周期を行うことができる。このとき、第１スイッチング周期の長さと第２スイッチング周期の長さとは同一に設定され得る。特に、診断部２００は、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３を選択的にターンオン及びターンオフさせて、第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期を交互に繰り返して行うことができる。より具体的に、前記第１スイッチング周期において、診断部２００は、第１スイッチＳＷ１と第３スイッチＳＷ３を閉鎖状態に制御し、第２スイッチＳＷ２を開放状態に制御することができる。また、前記第２スイッチング周期において、診断部２００は、第１スイッチＳＷ１を開放状態に制御し、第２スイッチＳＷ２と第３スイッチＳＷ３を閉鎖状態に制御することができる。
診断部２００は、第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期の間に、第１診断電圧、第２診断電圧及び第３診断電圧を測定することができる。例えば、図７に示されたように、診断部２００は、第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期に、第３ノードＮ３と第２ノードＮ２との間に印加された第１診断電圧を測定することができる。
また、診断部２００は、正極保護キャパシタＣ１に印加された電圧を測定することができる。特に、診断部２００は、第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期に第２診断電圧を測定し、測定された第２診断電圧に基づいて正極保護キャパシタＣ１に印加された電圧を測定することができる。
また、診断部２００は、負極保護キャパシタＣ２に印加された電圧を測定することができる。特に、診断部２００は、第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期に第３診断電圧を測定し、測定された第３診断電圧に基づいて負極保護キャパシタＣ２に印加された電圧を測定することができる。
望ましくは、診断部２００は、第１診断電圧を用いて正極コンタクタＰＣの短絡を診断することができる。特に、診断部２００は、第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期に測定された第１診断電圧を用いて、正極コンタクタＰＣの短絡を判断することができる。
より望ましくは、診断部２００は、第２診断電圧及び第３診断電圧を用いて正極コンタクタＰＣの短絡を診断することができる。特に、診断部２００は、第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期に測定された第２診断電圧及び第３診断電圧を用いて、正極コンタクタＰＣの短絡を判断することができる。これについて、図８〜図１３を参照して詳しく後述する。
図８及び図９は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置によって形成される一部回路を概略的に示した図である。説明の便宜上、第１絶縁抵抗Ｒａ、第２絶縁抵抗Ｒｂ、パック電圧測定回路２６０、第２診断回路２４０及び第３診断回路２５０の図示を省略し、バッテリーアセンブリの電圧ＶＢは予め測定されていると仮定する。
図８及び図９に示された回路は、第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期に、図７の第３回路ＣＣ３で形成される電気的閉回路である。すなわち、図８に示された回路は、第３回路ＣＣ３において第１スイッチング周期に形成される第４回路ＣＣ４であり、図９に示された回路は、第３回路ＣＣ３において第２スイッチング周期に形成される第５回路ＣＣ５である。
まず、図７及び図８を参照すれば、診断部２００は、第１スイッチＳＷ１と第３スイッチＳＷ３を閉鎖状態に制御し、第２スイッチＳＷ２を開放状態に制御して、第４回路ＣＣ４を形成することができる。すなわち、第４回路ＣＣ４は、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３が閉鎖状態であり、第２スイッチＳＷ２、正極コンタクタＰＣ及び負極コンタクタＮＣが開放状態である間に形成される回路である。例えば、図８に示されたように、第４回路ＣＣ４は、バッテリーアセンブリＢの正極端子、第１ノードＮ１、第１電圧測定部２１０、接地Ｇ、正極保護キャパシタＣ１、第３ノードＮ３、第１診断回路２３０及び第２ノードＮ２からなる電気的閉回路である。
図７及び図９を参照すれば、診断部２００は、第２スイッチＳＷ２と第３スイッチＳＷ３を閉鎖状態に制御し、第１スイッチＳＷ１を開放状態に制御して、第５回路ＣＣ５を形成することができる。すなわち、第５回路ＣＣ５は、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３が閉鎖状態であり、第１スイッチＳＷ１、正極コンタクタＰＣ及び負極コンタクタＮＣが開放状態である間に形成される回路である。例えば、図９に示されたように、第５回路ＣＣ５は、第２電圧測定部２２０、接地Ｇ、正極保護キャパシタＣ１、第３ノードＮ３、第１診断回路２３０及び第２ノードＮ２からなる電気的閉回路である。
診断部２００は、正極コンタクタＰＣの短絡如何を判断することができる。図２及び図７を参照すれば、診断部２００は、正極コンタクタＰＣ及び負極コンタクタＮＣをターンオンさせることでバッテリーモジュール１００と連結された充放電経路に充放電電流を流した後、正極コンタクタＰＣ及び負極コンタクタＮＣをターンオフさせる。そして、診断部２００は、正極コンタクタＰＣが正常にターンオフされたか否かを確認し、正極コンタクタＰＣの短絡如何を判断することができる。
例えば、図２及び図７に示されたように、診断部２００は、正極コンタクタＰＣ及び負極コンタクタＮＣをターンオンさせることでバッテリーモジュール１００と連結された充放電経路に充放電電流を流す。ここで、正極保護キャパシタＣ１は、充放電電流によって充電され得る。より具体的に、第３ノードＮ３と連結された正極保護キャパシタＣ１の一端には、バッテリーモジュール１００の正極端子電圧が印加され得る。これを通じて、正極保護キャパシタＣ１は、バッテリーモジュール１００の正極端子電圧によって充電され得る。
次いで、診断部２００は、正極コンタクタＰＣ及び負極コンタクタＮＣをターンオフさせ、正極コンタクタＰＣが正常にターンオフされたか否かを確認する。ここで、図７、図８及び図９を参照すれば、第３回路ＣＣ３は、正極コンタクタＰＣが正常にターンオフされた回路であり、第４回路ＣＣ４及び第５回路ＣＣ５は、正極コンタクタＰＣ及び負極コンタクタＮＣがターンオフされた状態で第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期に形成される回路である。
診断部２００は、第３ノードＮ３と第２ノードＮ２との間に印加された電圧を測定する。特に、診断部２００は、第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期に第３ノードＮ３と第２ノードＮ２との間に印加された第１診断電圧を測定する。例えば、図８及び図９に示されたように、診断部２００は、第１スイッチング周期に測定された第１検出電圧Ｖ１及び第３検出電圧Ｖ３に基づいて、第１診断電圧を測定することができる。また、診断部２００は、第２スイッチング周期に測定された第２検出電圧Ｖ２及び第３検出電圧Ｖ３に基づいて、第１診断電圧を測定することができる。
例えば、図８に示されたように、第４回路ＣＣ４が形成されれば、バッテリーアセンブリの電圧ＶＢによって、バッテリーアセンブリＢの正極端子からバッテリーアセンブリＢの負極端子に向かう方向に第１電流Ｉ１が流れるようになる。このとき、上述したように、正極保護キャパシタＣ１は充電されている状態であって、正極保護キャパシタＣ１に印加された電圧はバッテリーアセンブリＢの電圧値と同一である。その後、正極保護キャパシタＣ１は次第に放電される。具体的に、正極保護キャパシタＣ１は、第１電流Ｉ１が流れる方向に充電電力を放電して次第に放電されるようになる。
例えば、図９に示されたように、第５回路ＣＣ５が形成されれば、第１電流Ｉ１とは逆方向に第２電流Ｉ２が流れ、正極保護キャパシタＣ１には逆電圧が印加される。すなわち、診断部２００によって検出される第３検出電圧Ｖ３は負の値を有するようになる。このとき、正極保護キャパシタＣ１に印加された電圧の絶対値はバッテリーアセンブリＢの電圧値と同一である。その後、正極保護キャパシタＣ１は次第に放電される。具体的に、正極保護キャパシタＣ１は、第２電流Ｉ２が流れる方向に逆電圧によって印加された電力を放電して次第に放電されるようになる。
図１０は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置によって測定された第１診断電圧の時間に応じた変化を概略的に示したグラフである。
図１０に示されたグラフは、正極コンタクタＰＣ及び負極コンタクタＮＣに故障による短絡が発生していない正常状態である場合、第１診断電圧の時間に応じた変化を示している。ここで、Ｔ０の以前とＴ２の後は正極コンタクタＰＣ及び負極コンタクタＮＣが全てターンオン状態である区間であり、Ｔ０からＴ２までは正極コンタクタＰＣ及び負極コンタクタＮＣが全てターンオフ状態である区間である。
図７をともに参照すれば、Ｔ０の以前とＴ２の後は、正極コンタクタＰＣがターンオンされ、バッテリーアセンブリＢの端子電圧が第３ノードＮ３と第２ノードＮ２との間に印加されるため、第１診断電圧は一定した正の値で維持される。例えば、第１診断電圧はバッテリーアセンブリの電圧ＶＢと同一であり得る。
図８に示された第４回路ＣＣ４が形成されるＴ０からＴ１までの第１スイッチング周期中に、診断部２００は、時間に応じて第１診断電圧を複数回測定した値を含む第１パターンを記録することができる。
図９に示された第５回路ＣＣ５が形成されるＴ１からＴ２までの第２スイッチング周期中に、診断部２００は、時間に応じて第１診断電圧を複数回測定した値を含む第２パターンを記録することができる。例えば、図１０のグラフに示されたように、第１パターンは正の値（すなわち、０Ｖ超過）を有しながら絶対値が次第に減少するパターンであり、第２パターンは負の値（すなわち、０Ｖ未満）を有しながら絶対値が次第に減少するパターンである。
診断部２００は、第１スイッチング周期中に第１診断電圧が正の値を有しながら第１診断電圧の絶対値が次第に減少する場合、正極コンタクタＰＣが短絡していない正常状態であると判断することができる。また、診断部２００は、第２スイッチング周期中に第１診断電圧が負の値を有しながら第１診断電圧の絶対値が次第に減少する場合、正極コンタクタＰＣが短絡していない正常状態であると判断することができる。例えば、診断部２００は、第１スイッチング周期中に記録された第１パターン及び第２スイッチング周期中に記録された第２パターンが図１０に示されたような形態になる場合、正極コンタクタＰＣが正常状態であると判断することができる。
図１１は、本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置が正極コンタクタの短絡を判断する動作を説明するための参照図である。以下、上述した実施形態と相違する部分を中心に説明し、上述した実施形態についての説明が同一または類似に適用される部分に対しては詳しい説明を省略する。図１１には、正極コンタクタＰＣが短絡した状態の回路が示されている。
図１１に示された回路は、正極コンタクタＰＣの故障による短絡如何を判断するため、電源システム１０００内に形成された第６回路ＣＣ６である。
正極コンタクタＰＣが故障によって短絡した場合、診断部２００が正極コンタクタＰＣをターンオフさせても、正極コンタクタＰＣは短絡してターンオン状態を維持するようになる。このとき、正極コンタクタＰＣを通じて第１ノードＮ１と第３ノードＮ３とが電気的に連結される。この場合、バッテリーアセンブリの電圧ＶＢが第１診断回路２３０に印加されるため、第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期に第３検出電圧Ｖ３は、図１０に示されたようなパターンを形成しなくなる。
図１２は、本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置によって測定された第１診断電圧の時間に応じた変化を概略的に示したグラフである。上述した実施形態と相違する部分を中心に説明し、上述した実施形態についての説明が同一または類似に適用される部分に対しては詳しい説明を省略する。
図１２に示されたグラフは、正極コンタクタＰＣが故障によって短絡した場合、第１診断電圧の時間に応じた変化を示している。ここで、Ｔ０の以前とＴ２の後は正極コンタクタＰＣ及び負極コンタクタＮＣが全てターンオン状態である区間であり、Ｔ０からＴ２までは正極コンタクタＰＣが短絡した状態である区間である。
診断部２００は、第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期中に、第１診断電圧が正の値を有しながら一定に維持される場合、正極コンタクタＰＣが短絡した故障状態であると判断することができる。
図１１をともに参照すれば、正極コンタクタＰＣが短絡した場合、バッテリーアセンブリＢの正極端子が正極コンタクタＰＣを通じて第３ノードＮ３に連結され、バッテリーアセンブリＢの負極端子が第２ノードＮ２に連結され、バッテリーアセンブリの電圧ＶＢが第１診断回路２３０に印加される。この場合、図７及び図１０の場合と異なって、第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期に第１診断電圧は一定の値で維持され得る。具体的に、診断部２００は、第１スイッチング周期中に記録された第１パターン及び第２スイッチング周期中に記録された第２パターンが図１２に示されたような形態になる場合、正極コンタクタＰＣが短絡状態であると判断することができる。
このような構成を通じて、本発明によるバッテリーパックＰの正極コンタクタ診断装置は、第１診断電圧の測定パターンを通じて正極コンタクタＰＣの短絡を判断することができ、正極コンタクタＰＣの短絡如何を簡単に判断できるという長所がある。
図１３〜図１５は、本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置によって測定された第２診断電圧及び第３診断電圧の時間に応じた変化を概略的に示したグラフである。図１３〜図１５に示されたグラフにおいて、丸１は第１スイッチング周期を意味し、丸２は第２スイッチング周期を意味する。
まず、図１３に示されたグラフは、正極コンタクタＰＣが故障によって短絡した場合、第２診断電圧及び第３診断電圧の時間に応じた変化を示している。ここで、Ｔ０〜Ｔ１及びＴ２〜Ｔ３は第１スイッチング周期であり、Ｔ１〜Ｔ２及びＴ３〜Ｔ４は第２スイッチング周期である。また、Ｔ０からＴ４までは正極コンタクタＰＣが短絡した状態である区間である。
診断部２００は、繰り返される第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期中に、第２診断電圧及び第３診断電圧を複数回測定した値を記録する。例えば、図１３のグラフに示されたように、診断部２００は、第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期が２回繰り返される間に、時間に応じて第２診断電圧を複数回測定した値を含む第３パターンを記録することができる。また、診断部２００は、第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期が２回繰り返される間、時間に応じて第３診断電圧を複数回測定した値を含む第４パターンを記録することができる。
診断部２００は、第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期中に、第２診断電圧が０以上の値を有しながら、第２診断電圧の電圧値と第３診断電圧の電圧値との差が次第に減少する場合、正極コンタクタＰＣが短絡した故障状態であると判断することができる。
例えば、図１３のグラフに示されたように、診断部２００は、第３パターンが０以上の値を有し、０以上の一定した上限値と０以上の一定した下限値を有しながら、第３診断電圧が次第に増加することで、第３パターンの電圧値と第４パターンの電圧値との差が次第に減少する場合、正極コンタクタＰＣが短絡した故障状態であると判断することができる。
例えば、診断部２００は、繰り返される第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期中に記録された第３パターン及び第４パターンが図１３に示されたような形態になる場合、正極コンタクタＰＣが短絡した故障状態であると判断することができる。
ここで、図１４及び図１５を参照すれば、図１４に示されたグラフには、正極コンタクタＰＣ及び負極コンタクタＮＣが全て正常状態である場合の第３パターン及び第４パターンが示されている。また、図１５に示されたグラフには、正極コンタクタＰＣ及び負極コンタクタＮＣが全て短絡した故障状態である場合の第３パターン及び第４パターンが示されている。
図１４のグラフに示されたように、正極コンタクタＰＣ及び負極コンタクタＮＣが全て正常状態である場合、第２診断電圧は０以上の値を持たず、次第に減少して０以下の上限値ＶＨ及び０以下の下限値ＶＬを有するようになる。また、第３診断電圧が次第に増加する形態を示さなくなる。
図１５のグラフに示されたように、正極コンタクタＰＣ及び負極コンタクタＮＣが全て短絡した故障状態である場合、第３診断電圧が次第に増加する形態を示さないため、第２診断電圧の電圧値と第３診断電圧の電圧値との差が次第に減少することはない。
このような構成を通じて、本発明によるバッテリーパックＰの正極コンタクタ診断装置は、正極コンタクタＰＣの短絡如何のみを判断することができる。具体的に、図１４及び図１５に示されたグラフの形態と図１３に示されたグラフの形態とを比べて正極コンタクタＰＣのみが短絡した場合を、正極コンタクタＰＣ及び負極コンタクタＮＣの全てが短絡した場合と区別して判断することができる。
本発明によるバッテリーパックＰの正極コンタクタ診断装置は、バッテリーパックＰに自体的に備えられる。すなわち、本発明によるバッテリーパックＰは、上述した本発明によるバッテリーパックＰの正極コンタクタ診断装置を含むことができる。ここで、バッテリーパックＰは、一つ以上の二次電池、前記バッテリーパックＰの正極コンタクタ診断装置、電装品（ＢＭＳ、リレー、ヒューズなど）及びケースなどを含むことができる。このような構成において、本発明によるバッテリーパックＰの正極コンタクタ診断装置の各構成要素のうち少なくとも一部は、従来のバッテリーパックＰに含まれた構成の機能を補完するか又は追加することによって具現され得る。例えば、本発明によるバッテリーパックＰの正極コンタクタ診断装置の診断部２００は、バッテリーパックＰに備えられたＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）によって具現され得る。
図１６は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの正極コンタクタ診断方法を概略的に示したフロー図である。図１６において、各段階の実行主体は、上述した本発明によるバッテリーパックＰの正極コンタクタ診断装置の各構成要素であると言える。
図１６に示されたように、本発明によるバッテリーパックＰの正極コンタクタ診断方法は、絶縁抵抗測定段階Ｓ１００、診断電圧測定段階Ｓ１１０及び短絡如何診断段階Ｓ１２０を含む。
まず、前記絶縁抵抗測定段階Ｓ１００では、バッテリーパックＰに備えられたバッテリーモジュール１００の正極端子及び正極コンタクタＰＣの一端が共通して接続する第１ノードＮ１と接地Ｇとの間に印加された第１測定電圧を測定し、バッテリーモジュール１００の負極端子及び負極コンタクタＮＣの一端が共通して接続する第２ノードＮ２と接地Ｇとの間に印加された第２測定電圧を測定することができる。
そして、前記診断電圧測定段階Ｓ１１０では、正極コンタクタＰＣの他端とバッテリーパックＰの正極端子との間に位置する第３ノードＮ３と、第２ノードＮ２との間に印加された第１診断電圧、バッテリーパックＰの正極端子と接地Ｇとの間に位置する正極保護キャパシタＣ１に印加された第２診断電圧、及び前記バッテリーパックＰの負極端子と接地Ｇとの間に位置する負極保護キャパシタＣ２に印加された第３診断電圧を測定することができる。
そして、前記短絡如何診断段階Ｓ１２０では、第１測定電圧及び第２測定電圧を用いてバッテリーモジュールの漏電を診断し、第１診断電圧、第２診断電圧及び第３診断電圧のうち少なくとも一つを用いて正極コンタクタＰＣの短絡を診断することができる。
さらに、前記短絡如何診断段階Ｓ１２０では、第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期に第１診断電圧、第２診断電圧及び第３診断電圧を測定することができる。
さらに、前記短絡如何診断段階Ｓ１２０では、第１スイッチング周期中に第１診断電圧が正の値を有しながら前記第１診断電圧の絶対値が次第に減少し、第２スイッチング周期中に第１診断電圧が負の値を有しながら前記第１診断電圧の絶対値が次第に減少する場合、正極コンタクタＰＣが短絡していない正常状態であると判断することができる。
さらに、前記短絡如何診断段階Ｓ１２０では、第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期に、第１診断電圧が正の値を有しながら一定に維持される場合、正極コンタクタＰＣが短絡した故障状態であると判断することができる。
さらに、前記短絡如何診断段階Ｓ１２０では、第１スイッチング周期及び第２スイッチング周期に、第２診断電圧が０以上の値を有しながら、第２診断電圧の電圧値と第３診断電圧の電圧値との差が次第に減少する場合、正極コンタクタＰＣが短絡した故障状態であると判断することができる。
以上のように、本発明を限定された実施形態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。
一方、本明細書に使用された「測定部」、「診断部」、「制御ユニット」などのような「部」及び「ユニット」との用語は、論理的な構成単位を示したものであり、物理的に分離可能であるかそれとも物理的に分離されるべき構成要素を示す用語ではないことは当業者にとって自明である。

Claims (10)

  1. バッテリーパックの正極端子と連結された充放電経路上の正極コンタクタ及び前記バッテリーパックの負極端子と連結された充放電経路上の負極コンタクタを含む、前記バッテリーパックの正極コンタクタを診断する装置であって、
    前記バッテリーパックに備えられたバッテリーモジュールの正極端子及び前記正極コンタクタの一端が接続する第１ノードと接地との間に連結され、前記第１ノードと接地との間に印加された第１測定電圧を測定するために備えられた第１電圧測定部と、
    前記バッテリーモジュールの負極端子及び前記負極コンタクタの一端が接続する第２ノードと接地との間に連結され、前記第２ノードと接地との間に印加された第２測定電圧を測定するために備えられた第２電圧測定部と、
    前記バッテリーパックの正極端子と接地との間に位置する正極保護キャパシタと、
    前記バッテリーパックの負極端子と接地との間に位置する負極保護キャパシタと、
    前記第１ノード、前記第２ノード、前記正極コンタクタの他端及び前記正極保護キャパシタの一端が接続する第３ノード、前記負極コンタクタの他端及び前記負極保護キャパシタの一端が接続する第４ノード及び接地のうち二つの地点を選択的に連結可能に構成された複数の診断回路を備え、前記第３ノードと前記第２ノードとの間に印加された第１診断電圧、前記正極保護キャパシタに印加された第２診断電圧、及び前記負極保護キャパシタに印加された第３診断電圧を測定し、前記第１測定電圧及び前記第２測定電圧を用いて前記バッテリーモジュールの漏電を診断し、前記第１診断電圧、前記第２診断電圧及び前記第３診断電圧のうち少なくとも一つを用いて前記正極コンタクタの短絡を診断する診断部とを含む、バッテリーパックの正極コンタクタ診断装置。
  2. 前記診断部は、前記第３ノードと前記第２ノードとの間に連結され、前記第３ノードと前記第２ノードとの間の前記第１診断電圧を測定するように構成された第１診断回路と、
    前記第３ノードと接地との間に連結され、前記第３ノードと接地との間の前記第２診断電圧を測定するように構成された第２診断回路と、
    前記第４ノードと接地との間に連結され、前記第４ノードと接地との間の前記第３診断電圧を測定するように構成された第３診断回路とを備える、請求項１に記載のバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置。
  3. 前記第１診断回路は、第３保護抵抗及び第３検出抵抗から構成されて前記第１診断電圧を分配する第３電圧分配回路と、前記診断部から出力される制御信号に応答して前記第３電圧分配回路に電圧を印加する第３スイッチとを備え、
    前記第２診断回路は、第４保護抵抗及び第４検出抵抗から構成されて前記第２診断電圧を分配する第４電圧分配回路と、前記診断部から出力される制御信号に応答して前記第４電圧分配回路に電圧を印加する第４スイッチとを備え、
    前記第３診断回路は、第５保護抵抗及び第５検出抵抗から構成されて前記第３診断電圧を分配する第５電圧分配回路と、前記診断部から出力される制御信号に応答して前記第５電圧分配回路に電圧を印加する第５スイッチとを備える、請求項２に記載のバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置。
  4. 前記第１電圧測定部は、第１保護抵抗及び第１検出抵抗から構成されて前記第１測定電圧を分配する第１電圧分配回路と、前記診断部から出力される制御信号に応答して前記第１電圧分配回路に電圧を印加する第１スイッチとを備え、
    前記第２電圧測定部は、第２保護抵抗及び第２検出抵抗から構成されて前記第２測定電圧を分配する第２電圧分配回路と、前記診断部から出力される制御信号に応答して前記第２電圧分配回路に電圧を印加する第２スイッチとを備える、請求項３に記載のバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置。
  5. 前記診断部は、第１スイッチング周期中には、前記第１スイッチ及び前記第３スイッチを閉鎖状態に制御し且つ前記第２スイッチを開放状態に制御し、第２スイッチング周期中には、前記第１スイッチを開放状態に制御し且つ前記第２スイッチ及び前記第３スイッチを閉鎖状態に制御し、前記第１スイッチング周期及び前記第２スイッチング周期に前記第１診断電圧、前記第２診断電圧及び前記第３診断電圧を測定する、請求項４に記載のバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置。
  6. 前記診断部は、前記第１スイッチング周期中に前記第１診断電圧が正の値を有しながら前記第１診断電圧の絶対値が次第に減少し、前記第２スイッチング周期中に前記第１診断電圧が負の値を有しながら前記第１診断電圧の絶対値が次第に減少する場合、前記正極コンタクタが短絡していない正常状態であると判断する、請求項５に記載のバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置。
  7. 前記診断部は、前記第１スイッチング周期及び前記第２スイッチング周期中に、前記第１診断電圧が正の値を有しながら一定に維持される場合、前記正極コンタクタが短絡した故障状態であると判断する、請求項５に記載のバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置。
  8. 前記診断部は、前記第１スイッチング周期及び前記第２スイッチング周期中に、前記第２診断電圧が０以上の値を有しながら、前記第２診断電圧の電圧値と前記第３診断電圧の電圧値との差が次第に減少する場合、前記正極コンタクタが短絡した故障状態であると判断する、請求項７に記載のバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置。
  9. 請求項１〜請求項８のうちいずれか一項に記載のバッテリーパックの正極コンタクタ診断装置を含むバッテリーパック。
  10. バッテリーパックの正極端子と連結された充放電経路上の正極コンタクタ及び前記バッテリーパックの負極端子と連結された充放電経路上の負極コンタクタを用いる、前記バッテリーパックの正極コンタクタを診断する方法であって、
    前記バッテリーパックに備えられたバッテリーモジュールの正極端子及び前記正極コンタクタの一端が接続する第１ノードと接地との間に印加された第１測定電圧を測定し、前記バッテリーモジュールの負極端子及び前記負極コンタクタの一端が接続する第２ノードと接地との間に印加された第２測定電圧を測定する段階と、
    前記正極コンタクタの他端と前記バッテリーパックの正極端子との間に位置する第３ノードと、前記第２ノードとの間に印加された第１診断電圧、前記バッテリーパックの正極端子と接地との間に位置する正極保護キャパシタに印加された第２診断電圧、及び前記バッテリーパックの負極端子と接地との間に位置する負極保護キャパシタに印加された第３診断電圧を測定する段階と、
    前記第１測定電圧及び前記第２測定電圧を用いて前記バッテリーモジュールの漏電を診断し、前記第１診断電圧、前記第２診断電圧及び前記第３診断電圧のうち少なくとも一つを用いて前記正極コンタクタの短絡を診断する段階とを含む、バッテリーパックの正極コンタクタ診断方法。
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