JP7347770B2 - リレー診断装置、リレー診断方法、バッテリーシステム及び電気車両 - Google Patents

Description

本発明は、並列で接続された複数のバッテリーパックに各々設けられたリレーアセンブリーの故障を診断する技術に関する。

本出願は、２０２０年６月８日出願の韓国特許出願第１０－２０２０－００６９２０６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バッテリーについての研究が活発に進行しつつある。

現在、商用化したバッテリーとしては、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、リチウムバッテリーなどがあり、このうち、リチウムバッテリーは、ニッケル系のバッテリー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。

電気車両などに搭載されるバッテリーシステムは、長距離走行などのような高容量の要求に答えて複数のバッテリーパックが並列で接続された並列パックアセンブリーを含み得る。

各バッテリーパックと電気負荷との接続と分離を担当するリレーの故障を診断する必要がある。

バッテリーシステムが単一のバッテリーパックのみを含む場合には、単一バッテリーパックに設けられたリレーにおける負荷側の接点の電圧に基づいてリレーの故障を検出し得る。

しかし、並列パックアセンブリーにおいては、複数のバッテリーパックに各々設けられた複数のリレーの負荷側の接点が互いに共通して接続される。これによって、負荷側の接点の電圧に基づいて複数のリレーのうち少なくとも一つの故障を把握することはできるが、どのリレーが故障しているかは正確に識別することができなかった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、並列パックアセンブリーの複数のバッテリーパックに設けられた複数のリレーの故障有無を個別的に診断可能なリレー診断装置、リレー診断方法、バッテリーシステム及び電気車両を提供することを目的とする。

本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに理解されるであろう。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。

本発明の一面によるリレー診断装置は、直列で接続された第１バッテリーモジュール及び第１ポジティブリレーを有する第１バッテリーパックと、直列で接続された第２バッテリーモジュール及び第２ポジティブリレーを有する第２バッテリーパックと、を含む並列パックアセンブリーのためのものである。リレー診断装置は、並列パックアセンブリーの第１パック端子と第２パック端子との間に直列で接続される診断スイッチ及び診断抵抗器を含む診断部と、第１バッテリーモジュールを通して流れる電流である第１モジュール電流を検出するように構成される第１検出器と、第２バッテリーモジュールを通して流れる電流である第２モジュール電流を検出するように構成される第２検出器と、第１ポジティブリレー、第２ポジティブリレー、診断スイッチ、第１検出器及び第２検出器に動作可能に結合される制御部と、を含む。制御部は、第１ポジティブリレー及び第２ポジティブリレーが開動作状態であり、かつ診断スイッチが閉動作状態である第１診断期間中に、第１検出器からの第１検出値及び第２検出器からの第２検出値を収集するように構成される。また、制御部は、第１検出値と第１臨界値に基づき、第１ポジティブリレーが閉固着故障であるか否かを判定するように構成される。制御部は、第２検出値と第１臨界値に基づき、第２ポジティブリレーが閉固着故障であるか否かを判定するように構成される。

制御部は、第１検出値が第１臨界値よりも大きい場合、第１ポジティブリレーを閉固着故障と判定するように構成され得る。

制御部は、第２検出値が第１臨界値よりも大きい場合、第２ポジティブリレーを閉固着故障と判定するように構成され得る。

制御部は、前第１バッテリーモジュールの両端にかかった電圧である第１モジュール電圧を検出するように構成される第３検出器と、第２バッテリーモジュールの両端にかかった電圧である第２モジュール電圧を検出するように構成される第４検出器と、をさらに含み得る。

制御部は、第１診断期間中に、第３検出器からの第３検出値及び第４検出器からの第４検出値を収集するように構成され得る。制御部は、第１ポジティブリレー及び第２ポジティブリレーが開動作状態であり、かつ診断スイッチが開動作状態である第２診断期間中に、第３検出器からの第５検出値及び第４検出器からの第６検出値を収集するように構成され得る。また、制御部は、第１検出値、第３検出値、第５検出値、第１臨界値及び第２臨界値に基づき、第１ポジティブリレーが閉固着故障であるか否かを判定するように構成され得る。制御部は、第２検出値、第４検出値、第６検出値、第１臨界値及び第２臨界値に基づき、第２ポジティブリレーが閉固着故障であるか否かを判定するように構成され得る。

制御部は、第１検出値が第１臨界値よりも大きく、かつ第３検出値と第５検出値との差が第２臨界値よりも大きい場合、第１ポジティブリレーを閉固着故障と判定するように構成され得る。

制御部は、第２検出値が第１臨界値よりも大きく、かつ第４検出値と第６検出値との差が第２臨界値よりも大きい場合、第２ポジティブリレーを閉固着故障と判定するように構成され得る。

本発明の他面によるバッテリーシステムは、リレー診断装置を含む。

本発明のさらに他面による電気車両は、バッテリーシステムを含む。

なお、本発明のさらに他面によるリレー診断方法は、リレー診断装置によって実行可能に提供される。リレー診断方法は、リレー診断方法は、制御部が、第１ポジティブリレー及び第２ポジティブリレーが開動作状態であり、かつ診断スイッチが閉動作状態である第１診断期間中に、第１検出器からの第１検出値及び第２検出器からの第２検出値を収集する段階と、制御部が、第１検出値及び第１臨界値に基づき、第１ポジティブリレーが閉固着故障であるか否かを判定する段階と、制御部が、第２検出値及び第１臨界値に基づき、第２ポジティブリレーが閉固着故障であるか否かを判定する段階と、を含む。

本発明の実施例のうち少なくとも一つによると、並列パックアセンブリーの複数のバッテリーパックに設けられた複数のリレーの故障有無を個別的に診断することができる。

発明の効果は上述した効果に制限されず、言及されていない本発明の他の効果は請求範囲の記載から当業者により明らかに理解されるだろう。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

本発明による電力システムの構成を例示した図である。 図１の第１検出器及び第２検出器の構成を例示した図である。 図１の第３検出器及び第４検出器の構成を例示した図である。 第１実施例によるリレー診断方法を例示したフローチャートである。 第２実施例によるリレー診断方法を例示したフローチャートである。

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。

第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素のうちいずれか一つを残りと区別する目的として使用され、このような用語によって構成要素が限定されることではない。

なお、明細書の全体にかけて、ある部分が、ある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反する記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載の「制御部」のような用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を示し、これはハードウェアやソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの結合せにより具現され得る。

さらに、明細書の全体に亘って、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されているとするとき、これは、「直接的に連結（接続）」されている場合のみならず、その中間に他の素子を介して「間接的に連結（接続）」されている場合も含む。

図１は、本発明による電力システムの構成を例示した図であり、図２は、図１の第１検出器及び第２検出器の構成を例示した図であり、図３は、図１の第３検出器及び第４検出器の構成を例示した図である。

図１を参照すると、電力システム１は、例えば、エネルギー貯蔵システム、電気車両であり得る。電力システム１は、バッテリーシステム１０、インバータ２及び電気負荷３を含む。電気負荷３は、例えば、電気モーターであり得る。

バッテリーシステム１０は、並列パックアセンブリー２０及びリレー診断装置１００を含む。バッテリーシステム１０は、メインリレーアセンブリー（ＭＲ）をさらに含み得る。本明細書において、並列パックアセンブリー２０とは、並列で接続された二つ以上のバッテリーパック、即ち、第１バッテリーパック２１及び第２バッテリーパック２２の並列回路を含むパック群を指す。

メインリレーアセンブリーＭＲは、並列パックアセンブリー２０に設けられた一対のパック端子Ｐ１、Ｐ２とインバータ２に設けられた一対の電力端子との間に接続され得る。メインリレーアセンブリーＭＲは、第１メインリレーＭＲ１を含む。第１メインリレーＭＲ１の両接点は、第１パック端子Ｐ１及び一対の電力端子のいずれか一つに各々接続される。メインリレーアセンブリーＭＲは、第２メインリレーＭＲ２をさらに含み得る。第２メインリレーＭＲ２の両接点は、第２パック端子Ｐ２及び一対の電力端子の残りの一つに各々接続される。

インバータ２は、並列パックアセンブリー２０から供給される直流電力を交流電力に変換して電気負荷３に供給する。

第１バッテリーパック２１は、第１バッテリーモジュール３１及び第１リレーアセンブリー４１を含む。第１バッテリーモジュール３１は、電気的に直列及び／または並列で接続される複数のバッテリーセルを含む。

第１リレーアセンブリー４１は、第１バッテリーモジュール３１に直列で接続される。第１リレーアセンブリー４１は、第１ポジティブリレー４１Ａを含む。第１ポジティブリレー４１Ａの両接点は、第１バッテリーモジュール３１の正極端子と第１パック端子Ｐ１に各々接続される。第１リレーアセンブリー４１は、第１ネガティブリレー４１Ｂをさらに含み得る。第１ネガティブリレー４１Ｂの両接点は、第１バッテリーモジュール３１の負極端子と第２パック端子Ｐ２に各々接続される。

第２バッテリーパック２２は、第２バッテリーモジュール３２及び第２リレーアセンブリー４２を含む。第２バッテリーモジュール３２は、電気的に直列及び／または並列で接続される複数のバッテリーセルを含む。

第２リレーアセンブリー４２は、第２バッテリーモジュール３２に直列で接続される。第２リレーアセンブリー４２は、第２ポジティブリレー４２Ａを含む。第２ポジティブリレー４２Ａの両接点は、第２バッテリーモジュール３２の正極端子と第１パック端子Ｐ１に各々接続される。第２リレーアセンブリー４２は、第２ネガティブリレー４２Ｂをさらに含み得る。第２ネガティブリレー４２Ｂの両接点は、第２バッテリーモジュール３２の負極端子と第２パック端子Ｐ２に各々接続される。

第１バッテリーモジュール３１及び第２バッテリーモジュール３２の各バッテリーセルは、例えば、リチウムイオンセルのように反復的に充放電が可能であれば、その種類は特に限定されない。

リレー診断装置１００は、第１検出器１１０、第２検出器１２０、診断部１５０及び制御部１６０を含む。リレー診断装置１００は、第３検出器１３０、第４検出器１４０及びインターフェース部１７０のうち少なくとも一つをさらに含み得る。

診断部１５０は、第１パック端子Ｐ１と第２パック端子Ｐ２との間に接続される。診断部１５０は、互いに直列で接続される診断スイッチＳＷＤ及び診断抵抗器ＲＤを含む。診断スイッチＳＷＤとしては、例えば、電界効果トランジスター（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のような公知のスイチング素子が用いられ得る。診断部１５０は、メインリレーアセンブリーＭＲが開動作状態である場合、第１パック端子Ｐ１と第２パック端子Ｐ２との間の電流経路を提供する機能を担当し得る。

第１検出器１１０は、第１バッテリーモジュール３１を通して流れる電流である第１モジュール電流Ｉ１を検出するように構成される。第１検出器１１０は、第１バッテリーモジュール３１の負極側ラインに設けられ得る。第１検出器１１０は、第１モジュール電流Ｉ１を示す検出信号Ｓ１を生成する。

第２検出器１２０は、第２バッテリーモジュール３２を通して流れる電流である第２モジュール電流Ｉ２を検出するように構成される。第２検出器１２０は、第２バッテリーモジュール３２の負極側ラインに設けられ得る。第２検出器１２０は、第２モジュール電流Ｉ２を示す検出信号Ｓ１を生成する。

図２を参照すると、第１リレーアセンブリー４１が第１ネガティブリレー４１Ｂを含む場合、第１検出器１１０は、第１ネガティブリレー４１Ｂに並列で接続され得る。第１検出器１１０は、第１抵抗器Ｒ１及び第１スイッチＳＷ１を含み得る。第１抵抗器Ｒ１及び第１スイッチＳＷ１の直列回路は、第１ネガティブリレー４１Ｂに並列で接続され得る。第１リレーアセンブリー４１が第１ネガティブリレー４１Ｂを含まない場合、第１スイッチＳＷ１は、第１検出器１１０から除去されてもよい。この場合、第１抵抗器Ｒ１は、第１バッテリーモジュール３１の負極端子と第２パック端子Ｐ２との間に直列で接続され得る。

第２リレーアセンブリー４２が第２ネガティブリレー４２Ｂを含む場合、第２検出器１２０は、第２ネガティブリレー４２Ｂに並列で接続され得る。第２検出器１２０は、第２抵抗器Ｒ２及び第２スイッチＳＷ２を含み得る。第２抵抗器Ｒ２及び第２スイッチＳＷ２の直列回路は、第２ネガティブリレー４２Ｂに並列で接続され得る。第２リレーアセンブリー４２が第２ネガティブリレー４２Ｂを含まない場合、第２スイッチＳＷ２は、第２検出器１２０から除去されてもよい。この場合、第２抵抗器Ｒ２は、第２バッテリーモジュール３２の負極端子と第２パック端子Ｐ２との間に直列で接続され得る。

第３検出器１３０は、第１バッテリーモジュール３１の両端にかかった電圧である第１モジュール電圧Ｖ１を検出するように構成される。第３検出器１３０は、第１モジュール電圧Ｖ１を示す検出信号Ｓ３を生成する。図３を参照すると、第３検出器１３０は、第３スイッチＳＷ３、第３抵抗器Ｒ３及び第４抵抗器Ｒ４を含み得る。第３スイッチＳＷ３、第３抵抗器Ｒ３及び第４抵抗器Ｒ４の直列回路は、第１バッテリーモジュール３１に並列で接続され得る。制御部１６０は、第１モジュール電圧Ｖ１を示す検出信号Ｓ３が生成されるように、第３スイッチＳＷ３を閉動作状態に制御し得る。制御部１６０は、第３スイッチＳＷ３が閉動作状態に制御される場合、第３抵抗器Ｒ３または第４抵抗器Ｒ４の両端にかかった電圧から第１モジュール電圧Ｖ１を決定し得る。閉動作状態は、電流の流れが許容されるＯＮ状態を指す。

第４検出器１４０は、第２バッテリーモジュール３２の両端にかかった電圧である第２モジュール電圧Ｖ２を検出するように構成される。第４検出器１４０は、第２モジュール電圧Ｖ２を示す検出信号Ｓ４を生成する。図３を参照すると、第４検出器１４０は、第４スイッチＳＷ４、第５抵抗器Ｒ５及び第６抵抗器Ｒ６を含み得る。第４スイッチＳＷ４、第５抵抗器Ｒ５及び第６抵抗器Ｒ６の直列回路は、第２バッテリーモジュール３２に並列で接続され得る。制御部１６０は、第２モジュール電圧Ｖ２を示す検出信号Ｓ４が生成されるように、第４スイッチＳＷ４を閉動作状態に制御し得る。制御部１６０は、第４スイッチＳＷ４が閉動作状態に制御される場合、第５抵抗器Ｒ５または第６抵抗器Ｒ６の両端にかかった電圧から第２モジュール電圧Ｖ２を決定し得る。

インターフェース部１７０は、制御部１６０と上位コントローラー４（例えば、ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ，電気制御装置）との有線通信または無線通信を支援するように構成される。上位コントローラー４は、電力システム１の全般的な動作を統合管理するように提供される。通信プロトコールの種類は特に限定されず、有線通信は、例えば、ＣＡＮ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ，コントローラエリアネットワーク）通信であり得、無線通信は、例えば、ジグビーやブルートゥース（登録商標）通信であり得る。インターフェース部１７０は、制御部１６０からのメッセージに対応する情報を使用者が認識可能な形態で提供するディスプレイや、スピーカーなどのような出力デバイスを含み得る。

制御部１６０は、第１ポジティブリレー４１Ａ、第２ポジティブリレー４２Ａ、診断スイッチＳＷＤ、第１検出器１１０及び第２検出器１２０に動作可能に結合する。二つの構成が動作可能に結合するということは、単方向または双方向に信号を送受信可能に二つの構成が直・間接的に接続していることを意味する。制御部１６０は、第３検出器１３０、第４検出器１４０及びインターフェース部１７０に動作可能にさらに結合し得る。制御部１６０は、第１メインリレーＭＲ１、第２メインリレーＭＲ２、第１ネガティブリレー４１Ｂ及び第２ネガティブリレー４２Ｂに動作可能にさらに結合し得る。即ち、制御部１６０は、リレー診断装置１００に含まれた各検出器からの検出信号を受信し、各リレー及び各スイッチのオン／オフを制御し得る。

制御部１６０は、「制御回路」と称し得、ハードウェア的に、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，デジタルシグナルプロセッサ）、ＤＳＰＤ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ，デジタル信号処理デバイス）、ＰＬＤ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ，プログラマブルロジックデバイス）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ，フィールドプログラマブルゲートアレイ）、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、その他の機能遂行のための電気的ユニットの少なくとも一つを用いて具現され得る。

制御部１６０には、メモリーが内蔵され得る。メモリーには、後述する方法を行うためのプログラム及び各種データが保存され得る。メモリーは、例えば、フラッシュメモリー（登録商標）タイプ（ｆｌａｓｈ（登録商標） ｍｅｍｏｒｙ ｔｙｐｅ）、ハードディスクタイプ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ）、ＳＳＤタイプ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ，ソリッドステートディスクタイプ）、ＳＤＤタイプ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ ｔｙｐｅ，シリコンディスクドライブタイプ）、マルチメディアカードマイクロタイプ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃａｒｄ ｍｉｃｒｏ ｔｙｐｅ）、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ，ランダムアクセスメモリー）、ＳＲＡＭ（ｓｔａｔｉｃ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ，スタティックランダムアクセスメモリー）、ＲＯＭ（ｒｅａｄ‐ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ，リードオンリーメモリー）、ＥＥＰＲＯＭ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｅｒａｓａｂｌｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ‐ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ，エレクトリカリーイレーサブルプログラマブルリードオンリーメモリー）、ＰＲＯＭ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ‐ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ，プログラマブルリードオンリーメモリー）の少なくとも一つのタイプの保存媒体を含み得る。

制御部１６０は、電力システム１に搭載された上位コントローラー４からの命令に応じて、メインリレーアセンブリーＭＲを開動作状態に制御し得る。開動作状態は、電流の流れが遮断されるオフ状態を称する。勿論、代案的に、メインリレーアセンブリーＭＲは、電力システム１によってオンオフ制御され得る。

制御部１６０は、メインリレーアセンブリーＭＲが開動作状態に制御される間に、第１ポジティブリレー４１Ａ及び第２ポジティブリレー４２Ａの少なくとも一つの故障を検出するための、後述する第１診断プロセス及び第２診断プロセスのうち一つを実行し得る。

＜第１診断プロセス＞
第１診断プロセスは、第１検出器１１０及び第２検出器１２０を用いて、第１ポジティブリレー４１Ａ及び第２ポジティブリレー４２Ａの各々の閉固着故障を診断するためのプロセスである。閉固着故障とは、接点の溶着などによって閉動作状態から開動作状態への転換が不可能になり、該当のリレーに開動作状態を命令する信号が入力されても、閉動作状態に維持される故障である。閉固着故障は「短絡回路故障」とも称し得る。

第１診断プロセスは、リレー診断装置１００が第３検出器１３０及び第４検出器１４０を含まない場合に活用され得る。

制御部１６０は、上位コントローラー４からのリレー診断命令に応じて、第１診断期間の間、第１ポジティブリレー４１Ａ及び第２ポジティブリレー４２Ａを開動作状態に制御し、診断スイッチＳＷＤを閉動作状態に制御し得る。第１診断期間は、所定の時間の長さを有し得る。制御部１６０は、第１診断期間の間、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を閉動作状態に制御し得る。

制御部１６０は、第１リレーアセンブリー４１が第１ネガティブリレー４１Ｂを含む場合、第１診断期間の間、第１ネガティブリレー４１Ｂを開動作状態に制御し得る。制御部１６０は、第２リレーアセンブリー４２が第２ネガティブリレー４２Ｂを含む場合、第１診断期間の間、第２ネガティブリレー４２Ｂを開動作状態に制御し得る。

第１ポジティブリレー４１Ａが閉固着故障である場合、第１診断期間の間、第１バッテリーモジュール３１、第１ポジティブリレー４１Ａ、診断スイッチＳＷＤ、診断抵抗器ＲＤ及び第１検出器１１０による閉回路が形成される。これによって、０Ａ（ａｍｐｅｒｅ）より大きい第１モジュール電流Ｉ１が第１検出器１１０を通して流れるようになる。

第２ポジティブリレー４２Ａが閉固着故障である場合、第１診断期間の間、第２バッテリーモジュール３２、第２ポジティブリレー４２Ａ、診断スイッチＳＷＤ、診断抵抗器ＲＤ及び第２検出器１２０による閉回路が形成される。これによって、０Ａより大きい第２モジュール電流Ｉ２が第２検出器１２０を通して流れるようになる。

制御部１６０は、第１診断期間内に、検出信号Ｓ１及び検出信号Ｓ２に基づき、第１検出器１１０からの第１検出値及び第２検出器１２０からの第２検出値を収集（決定）する。第１検出値は、第１モジュール電流Ｉ１の大きさに比例し得る。第１検出値は、第１診断期間における第１抵抗器Ｒ１の両端にかかった電圧を示し得る。第２検出値は、第２モジュール電流Ｉ２の大きさに比例し得る。第２検出値は、第１診断期間における第２抵抗器Ｒ２の両端にかかった電圧を示し得る。

制御部１６０は、第１検出値と第１臨界値に基づき、第１ポジティブリレー４１Ａが閉固着故障であるか否かを判定し得る。制御部１６０は、第２検出値と第１臨界値に基づき、第２ポジティブリレー４２Ａが閉固着故障であるか否かを判定し得る。

第１臨界値は、第１バッテリーモジュール３１及び第２バッテリーモジュール３２が各々第１診断期間の間に診断部１５０から電気的に完全に分離された状態であるかを確認するために活用される所定の値である。即ち、第１臨界値は、第１モジュール電流Ｉ１及び第２モジュール電流Ｉ２が各々第１ポジティブリレー４１Ａと第２ポジティブリレー４２Ａによって遮断された状態であるかを検出するのに利用される。

第１ポジティブリレー４１Ａが正常に開動作状態に制御される場合、第１モジュール電流Ｉ１は、第１ポジティブリレー４１Ａによって完全に遮断され、第１抵抗器Ｒ１の両端にかかった電圧は０Ｖになる。また、第２ポジティブリレー４２Ａが正常に開動作状態に制御される場合、第２モジュール電流Ｉ２は、第２ポジティブリレー４２Ａによって完全に遮断され、第２抵抗器Ｒ２の両端にかかった電圧は０Ｖになる。したがって、第１臨界値は０Ｖに設定され得る。または、第１臨界値は、制御部１６０の電圧分解能及び／または測定ノイズを考慮して、０Ｖより大きい所定の値（例えば、０．０１Ｖ）に設定されることも可能である。

第１検出値が第１臨界値より大きいということは、第１ポジティブリレー４１Ａが開動作状態に制御されるうちにも、第１モジュール電流Ｉ１が流れていることを意味する。したがって、制御部１６０は、第１検出値が第１臨界値より大きい場合、第１ポジティブリレー４１Ａが閉固着故障であると判定する。

第２検出値が第１臨界値より大きいということは、第２ポジティブリレー４２Ａが開動作状態に制御されるうちにも、第２モジュール電流Ｉ２が流れていることを意味する。したがって、制御部１６０は、第２検出値が第１臨界値より大きい場合、第２ポジティブリレー４２Ａが閉固着故障であると判定する。

＜第２診断プロセス＞
第２診断プロセスは、第１検出器１１０、第２検出器１２０、第３検出器１３０及び第４検出器１４０を用いて、第１ポジティブリレー４１Ａ及び第２ポジティブリレー４２Ａの各々の閉固着故障を診断するためのプロセスである。第２診断プロセスは、リレー診断装置１００が第３検出器１３０及び第４検出器１４０をさらに含む場合に活用され得る。勿論、リレー診断装置１００が第３検出器１３０及び第４検出器１４０を含むとしても、第２診断プロセスの代わりに第１診断プロセスが実行され得る。

第２診断プロセスを説明することにおいて、前述した第１診断プロセスと同じ用語についての反復的な説明は省略する。制御部１６０は、第１診断期間の間、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４を閉動作状態に制御し得る。

制御部１６０は、第１診断期間内に、検出信号Ｓ１、検出信号Ｓ２、検出信号Ｓ３及び検出信号Ｓ４に基づいて、第１検出器１１０からの第１検出値、第２検出器１２０からの第２検出値、第３検出器１３０からの第３検出値及び第４検出器１４０からの第４検出値を決定する。第３検出値は、第１診断期間における第１バッテリーモジュール３１の第１モジュール電圧Ｖ１を示し得る。第４検出値は、第１診断期間における第２バッテリーモジュール３２の第２モジュール電圧Ｖ２を示し得る。

制御部１６０は、第２診断期間の間、第１ポジティブリレー４１Ａ及び第２ポジティブリレー４２Ａを開動作状態に制御し、診断スイッチＳＷＤを開動作状態に制御し得る。第２診断期間は、第１診断期間の開始時点前または第１診断期間の終了時点後の、所定の時間長さを有する期間であり得る。

制御部１６０は、第２診断期間の間、第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４を閉動作状態に制御し得る。第２診断期間の間には、診断スイッチＳＷＤが開動作状態に維持される。したがって、第１ポジティブリレー４１Ａが閉固着故障であるとしても第１モジュール電流Ｉ１は遮断され、第２ポジティブリレー４２Ａが閉固着故障であるとしても第２モジュール電流Ｉ２は遮断される。

制御部１６０は、第２診断期間内に、検出信号Ｓ３及び検出信号Ｓ４に基づいて、第３検出器１３０からの第５検出値及び第４検出器１４０からの第６検出値を決定する。第５検出値は、第２診断期間における第１バッテリーモジュール３１の第１モジュール電圧Ｖ１を示し得る。第６検出値は、第２診断期間における第２バッテリーモジュール３２の第２モジュール電圧Ｖ２を示し得る。第５検出値と第６検出値は各々、第１バッテリーモジュール３１の開放電圧（ＯＣＶ：ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ）と第２バッテリーモジュール３２の開放電圧を示し得る。

制御部１６０は、第１リレーアセンブリー４１が第１ネガティブリレー４１Ｂを含む場合、第２診断期間の間、第１ネガティブリレー４１Ｂを開動作状態に制御し、第１スイッチＳＷ１を閉動作状態に制御し得る。

制御部１６０は、第２リレーアセンブリー４２が第２ネガティブリレー４２Ｂを含む場合、第２診断期間の間、第２ネガティブリレー４２Ｂを開動作状態に制御し、第２スイッチＳＷ２を閉動作状態に制御し得る。

制御部１６０は、第１検出値、第１臨界値、第３検出値、第５検出値及び第２臨界値に基づき、第１ポジティブリレー４１Ａが閉固着故障であるか否かを判定する。

第２臨界値は、バッテリーの内部抵抗に関わる電圧降下現象に基づき、第１バッテリーモジュール３１及び第２バッテリーモジュール３２が各々、第１診断期間の間、診断部１５０から電気的に完全に分離した状態であるかを追加的に確認するために活用される所定の値である。電圧降下現象は、オームの法則によって、バッテリーの電流とバッテリーの内部抵抗との積に対応する大きさだけ、バッテリーの両端にかかった電圧が瞬間的に変化する現象である。

第１ポジティブリレー４１Ａが正常に開動作状態に制御される場合、診断スイッチＳＷＤが閉動作状態であるか、それとも開放動作状態であるかに関係なく、第１モジュール電流Ｉ１は遮断（例えば、０Ａに維持）される。即ち、第１ポジティブリレー４１Ａが正常に開動作状態に制御される場合、診断スイッチＳＷＤの動作状態が変更されても、第１モジュール電流Ｉ１による第１バッテリーモジュール３１の電圧降下現象は発生しない。

一方、第１ポジティブリレー４１Ａが閉固着故障である場合には、第１モジュール電流Ｉ１は遮断されない。したがって、診断スイッチＳＷＤが開動作状態から閉動作状態へ、または閉動作状態から開動作状態へ切り換えられることに応じて、第１バッテリーモジュール３１の第１モジュール電圧Ｖ１が瞬間的に変化する。

第２ポジティブリレー４２Ａが正常に開動作状態に制御される場合、診断スイッチＳＷＤが閉動作状態であるか、それとも開放動作状態であるかに関係なく、第２モジュール電流Ｉ２は遮断される。即ち、第２ポジティブリレー４２Ａが正常に開動作状態に制御される場合、診断スイッチＳＷＤの動作状態が変更されても、第２モジュール電流Ｉ２による第２バッテリーモジュール３２の電圧降下現象は発生しない。

一方、第２ポジティブリレー４２Ａが閉固着故障である場合には、第２モジュール電流Ｉ２は遮断されない。したがって、診断スイッチＳＷＤが開動作状態から閉動作状態へ、または閉動作状態から開動作状態へ切り換えられることに応じて、第２バッテリーモジュール３２の第２モジュール電圧Ｖ２が瞬間的に変化する。

第３検出値と第５検出値との差が第２臨界値より大きいということは、第１ポジティブリレー４１Ａによって第１モジュール電流Ｉ１が遮断されない状態であることを意味する。したがって、制御部１６０は、第１検出値が第１臨界値より大きく、第３検出値と第５検出値との差が第２臨界値より大きい場合、第１ポジティブリレー４１Ａを閉固着故障と判定する。

第４検出値と第６検出値との差が第２臨界値より大きいということは、第２ポジティブリレー４２Ａによって第２モジュール電流Ｉ２が遮断されない状態であることを意味する。したがって、制御部１６０は、第２検出値が第１臨界値より大きく、第４検出値と第６検出値との差が第２臨界値より大きい場合、第２ポジティブリレー４２Ａを閉固着故障と判定する。

制御部１６０は、第１診断プロセスまたは第２診断プロセスの終了後、第１ポジティブリレー４１Ａ及び第２ポジティブリレー４２Ａが各々閉固着故障であるか否かを示す診断メッセージをインターフェース部１７０を介して上位コントローラー４に伝送し得る。上位コントローラー４は、診断メッセージが第１ポジティブリレー４１Ａ及び第２ポジティブリレー４２Ａの少なくとも一つが閉固着故障であることを示す場合、メインリレーアセンブリーＭＲに対する閉鎖禁止命令を制御部１６０に伝送し得る。

図４は、第１実施例によるリレー診断方法を例示したフローチャートである。図４の方法は、前述した第１診断プロセスに対応する。

図１、図２及び図４を参照すると、段階Ｓ４１０で、制御部１６０は、第１ポジティブリレー４１Ａ及び第２ポジティブリレー４２Ａを開動作状態に制御する。制御部１６０は、第１リレーアセンブリー４１が第１ネガティブリレー４１Ｂを含む場合、第１ネガティブリレー４１Ｂを開動作状態に制御し得る。制御部１６０は、第２リレーアセンブリー４２が第２ネガティブリレー４２Ｂを含む場合、第２ネガティブリレー４２Ｂを開動作状態に制御し得る。

段階Ｓ４２０で、制御部１６０は、診断スイッチＳＷＤを閉動作状態に制御する。

段階Ｓ４３０で、制御部１６０は、第１検出器１１０からの第１検出値及び第２検出器１２０からの第２検出値を収集する。

段階Ｓ４４０で、制御部１６０は、第１検出値が第１臨界値より大きいか否かを判定する。段階Ｓ４４０の値が「はい」である場合、段階Ｓ４５２に進む。段階Ｓ４４０の値が「いいえ」である場合、段階Ｓ４５４へ進む。

段階Ｓ４５２で、制御部１６０は、第１ポジティブリレー４１Ａが閉固着故障であることを示す第１値を第１フラグに設定する。

段階Ｓ４５４で、制御部１６０は、第１ポジティブリレー４１Ａが閉固着故障ではないことを示す第２値を第１フラグに設定する。

段階Ｓ４６０で、制御部１６０は、第２検出値が第１臨界値より大きいか否かを判定する。段階Ｓ４６０の値が「はい」である場合、段階Ｓ４７２へ進む。段階Ｓ４６０の値が「いいえ」である場合、段階Ｓ４７４へ進む。

段階Ｓ４７２で、制御部１６０は、第２ポジティブリレー４２Ａが閉固着故障であることを示す第３値を第２フラグに設定する。第３値は、第１値と同一であり得る。

段階Ｓ４７４で、制御部１６０は、第２ポジティブリレー４２Ａが閉固着故障ではないことを示す第４値を第２フラグに設定する。第４値は、第２値と同一であり得る。

段階Ｓ４８０で、制御部１６０は、第１フラグ及び第２フラグを含む診断メッセージを出力する。診断メッセージは、インターフェース部１７０によって受信され得る。インターフェース部１７０は、診断メッセージに応じて、診断メッセージに対応する情報を使用者に出力し得る。インターフェース部１７０は、診断メッセージを上位コントローラー４に伝送し得る。

図５は、第２実施例によるリレー診断方法を例示したフローチャートである。図５の方法は、前述した第２診断プロセスに対応する。

図１、図２、図３及び図５を参照すると、段階Ｓ５１０で、制御部１６０は、第１ポジティブリレー４１Ａ及び第２ポジティブリレー４２Ａを開動作状態に制御する。制御部１６０は、第１リレーアセンブリー４１が第１ネガティブリレー４１Ｂを含む場合、第１ネガティブリレー４１Ｂを開動作状態に制御し得る。制御部１６０は、第２リレーアセンブリー４２が第２ネガティブリレー４２Ｂを含む場合、第２ネガティブリレー４２Ｂを開動作状態に制御し得る。

段階Ｓ５２０で、制御部１６０は、診断スイッチＳＷＤを閉動作状態に制御する。

段階Ｓ５２２で、制御部１６０は、第１検出器１１０からの第１検出値、第２検出器１２０からの第２検出値、第３検出器１３０からの第３検出値及び第４検出器からの第４検出値を収集する。

段階Ｓ５３０で、制御部１６０は、診断スイッチＳＷＤを開動作状態に制御する。

段階Ｓ５３２で、制御部１６０は、第３検出器１３０からの第５検出値及び第４検出器１４０からの第６検出値を収集する。

段階Ｓ５４０で、制御部１６０は、第１検出値が第１臨界値より大きくて、第３検出値と第５検出値との差が第２臨界値より大きいか否かを判定する。段階 Ｓ５４０の値が「はい」である場合、段階Ｓ５５２へ進む。段階Ｓ５４０の値が「いいえ」である場合、段階Ｓ５５４へ進む。

段階Ｓ５５２で、制御部１６０は、第１ポジティブリレー４１Ａが閉固着故障であることを示す第１値を第１フラグに設定する。

段階Ｓ５５４で、制御部１６０は、第１ポジティブリレー４１Ａが閉固着故障ではないことを示す第２値を第１フラグに設定する。

段階Ｓ５６０で、制御部１６０は、第２検出値が第１臨界値より大きく、第４検出値と第６検出値との差が第２臨界値より大きいか否かを判定する。段階 Ｓ５６０の値が「はい」である場合、段階Ｓ５７２へ進む。段階Ｓ５６０の値が 「いいえ」である場合、段階Ｓ５７４へ進む。

段階Ｓ５７２で、制御部１６０は、第２ポジティブリレー４２Ａが閉固着故障であることを示す第３値を第２フラグに設定する。第３値は、第１値と同一であり得る。

段階Ｓ５７４で、制御部１６０は、第２ポジティブリレー４２Ａが閉固着故障ではないことを示す第４値を第２フラグに設定する。第４値は、第２値と同一であり得る。

段階Ｓ５８０で、制御部１６０は、第１フラグ及び第２フラグを含む診断メッセージを出力する。診断メッセージは、インターフェース部１７０によって受信され得る。インターフェース部１７０は、診断メッセージに応じて、診断メッセージに対応する情報を使用者に出力し得る。インターフェース部１７０は、診断メッセージを上位コントローラー４に伝達し得る。

図４及び図５において、第１ポジティブリレー４１Ａを第２ポジティブリレー４２Ａより先に診断することに説明したが、これに限定されることではない。例えば、第２ポジティブリレー４２Ａを第１ポジティブリレー４１Ａよりも先に診断するか、または、第１ポジティブリレー４１Ａと第２ポジティブリレー４２Ａとを同時に診断してもよい。

以上で説明した本発明の実施例は、必ずしも装置及び方法を通じて具現されることではなく、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じて具現され得、このような具現は、本発明が属する技術分野における専門家であれば、前述した実施例の記載から容易に具現できるはずである。

以上、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、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

また、上述の本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想から脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能であるため、上述の実施例及び添付された図面によって限定されず、多様な変形が行われるように各実施例の全部または一部を選択的に組み合わせて構成可能である。

Claims (8)

1. 直列で接続された第１バッテリーモジュール及び第１ポジティブリレーを有する第１バッテリーパックと、直列で接続された第２バッテリーモジュール及び第２ポジティブリレーを有する第２バッテリーパックと、を含む並列パックアセンブリーのためのリレー診断装置であって、
   前記並列パックアセンブリーの第１パック端子と第２パック端子との間に直列で接続される診断スイッチ及び診断抵抗器を含む診断部と、
   前記第１バッテリーモジュールを通して流れる電流である第１モジュール電流を検出するように構成される第１検出器と、
   前記第２バッテリーモジュールを通して流れる電流である第２モジュール電流を検出するように構成される第２検出器と、
   前記第１バッテリーモジュールの両端にかかった電圧である第１モジュール電圧を検出するように構成される第３検出器と、
   前記第２バッテリーモジュールの両端にかかった電圧である第２モジュール電圧を検出するように構成される第４検出器と、
   前記第１ポジティブリレー、前記第２ポジティブリレー、前記診断スイッチ、前記第１検出器及び前記第２検出器に動作可能に結合される制御部と、を含み、
   前記制御部は、
   前記第１ポジティブリレー及び前記第２ポジティブリレーが開動作状態であり、かつ前記診断スイッチが閉動作状態である第１診断期間中に、前記第１検出器からの第１検出値、前記第２検出器からの第２検出値、前記第３検出器からの第３検出値、及び前記第４検出器からの第４検出値を収集し、
   前記第１ポジティブリレー及び前記第２ポジティブリレーが開動作状態であり、かつ前記診断スイッチが開動作状態である第２診断期間中に、前記第３検出器からの第５検出値及び前記第４検出器からの第６検出値を収集し、
   前記第１検出値、前記第３検出値、前記第５検出値、第１臨界値、及び第２臨界値に基づき、前記第１ポジティブリレーが閉固着故障であるか否かを判定し、
   前記第２検出値、前記第４検出値、前記第６検出値、前記第１臨界値、及び前記第２臨界値に基づき、前記第２ポジティブリレーが閉固着故障であるか否かを判定するように構成される、リレー診断装置。
2. 前記制御部は、
   前記第１検出値が前記第１臨界値よりも大きい場合、前記第１ポジティブリレーを閉固着故障と判定するように構成される、請求項１に記載のリレー診断装置。
3. 前記制御部は、
   前記第２検出値が前記第１臨界値よりも大きい場合、前記第２ポジティブリレーを閉固着故障と判定するように構成される、請求項１または２に記載のリレー診断装置。
4. 前記制御部は、
   前記第１検出値が前記第１臨界値よりも大きく、かつ前記第３検出値と前記第５検出値との差が前記第２臨界値よりも大きい場合、前記第１ポジティブリレーを閉固着故障と判定するように構成される、請求項１に記載のリレー診断装置。
5. 前記制御部は、
   前記第２検出値が前記第１臨界値よりも大きく、かつ前記第４検出値と前記第６検出値との差が前記第２臨界値よりも大きい場合、前記第２ポジティブリレーを閉固着故障と判定するように構成される、請求項１に記載のリレー診断装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の前記リレー診断装置を含む、バッテリーシステム。
7. 請求項６に記載の前記バッテリーシステムを含む、電気車両。
8. 請求項１から５のいずれか一項に記載のリレー診断装置によって実行されるリレー診断方法であって、
   前記制御部が、前記第１ポジティブリレー及び前記第２ポジティブリレーが開動作状態であり、かつ前記診断スイッチが閉動作状態である第１診断期間中に、前記第１検出器からの第１検出値、前記第２検出器からの第２検出値、前記第３検出器からの第３検出値、及び前記第４検出器からの第４検出値を収集する段階と、
   前記第１ポジティブリレー及び前記第２ポジティブリレーが開動作状態であり、かつ前記診断スイッチが開動作状態である第２診断期間中に、前記第３検出器からの第５検出値及び前記第４検出器からの第６検出値を収集する段階と、
   前記制御部が、前記第１検出値、前記第３検出値、前記第５検出値、第１臨界値、及び第２臨界値に基づき、前記第１ポジティブリレーが閉固着故障であるか否かを判定する段階と、
   前記制御部が、前記第２検出値、前記第４検出値、前記第６検出値、前記第１臨界値、及び第２臨界値に基づき、前記第２ポジティブリレーが閉固着故障であるか否かを判定する段階と、を含む、リレー診断方法。

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