KR101826645B1

KR101826645B1 - 배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법

Info

Publication number: KR101826645B1
Application number: KR1020160138534A
Authority: KR
Inventors: 강경묵
Original assignee: 현대오트론 주식회사
Priority date: 2016-10-24
Filing date: 2016-10-24
Publication date: 2018-02-07

Abstract

본 발명은 배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법은 직렬 연결된 복수의 배터리 셀, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 양(+)극에 연결된 제1 저항, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 음(-)극에 연결된 제2 저항 및 상기 제1 저항과 상기 제2 저항을 연결하는 스위치를 포함하여 상기 복수의 배터리 셀의 전압 밸런싱을 수행하는 밸런싱 회로 및 상기 복수의 배터리 셀 각각의 양단에 연결된 센싱 라인을 통해 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하거나 상기 밸런싱 회로를 통해 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하는 센싱 IC를 포함하는 배터리 관리 시스템의 고장을 진단하는 배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법에 있어서, 상기 스위치의 온/오프를 선택적으로 제어하는 스위치 제어 단계; 상기 스위치 제어 단계에서 제어된 상기 스위치의 온/오프 상태에 따라 상기 복수의 배터리 셀 각각의 양단에 연결된 센싱 라인을 통해 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하고, 상기 밸런싱 회로를 통해 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하는 전압 측정 단계; 및 상기 전압 측정 단계에서 측정된 전압을 통해 상기 배터리 관리 시스템의 단선 고장 여부, 상기 배터리 관리 시스템의 ADC 고장 여부, 상기 배터리 관리 시스템의 과전압 판단부 고장 여부 및 상기 배터리 관리 시스템의 저전압 판단부 고장 여부 중 적어도 하나를 진단하는 진단 단계를 포함한다.

Description

배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법{DIAGNOSIS METHOD OF BATTERY MANAGEMENT SYSTEM}

본 발명은 배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법에 대한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 및 전기 자동차에서 사용되는 고전압 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템의 고장 여부를 진단하는 기술에 관한 것이다.

최근 고전압의 배터리를 사용하는 산업기기, 가정기기 및 자동차 등 다양한 장치가 등장하고 있으며 특히 자동차 기술분야에서는 고전압 배터리 사용이 더욱 활발해지고 있다.

가솔린이나 중유 등의 화석연료를 주연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서 최근에는 공해발생을 줄이기 위하여, 전기자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.

전기자동차(EV; Electric Vehicle)는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차를 말한다. 즉, 배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시켜서 자동차를 구동시키는 전기자동차는 가솔린 자동차보다 먼저 개발되었으나, 배터리의 무거운 중량 및 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 실용화되지 못하다가 최근 에너지 및 환경 문제가 심각해지면서 1990년대부터 실용화를 위한 연구가 시작되었다.

한편, 최근 배터리 기술이 비약적으로 발전하면서 전기자동차 및 화석연료와 전기에너지를 적응적으로 사용하는 하이브리드 자동차(HEV)가 상용화되고 있다.

HEV는 가솔린과 전기를 함께 동력원으로 사용하기 때문에 연비 개선 및 배기가스 저감 측면에서 긍정적인 평가를 받고 있다. 이러한 HEV도 가솔린 자동차와의 가격 차이를 어떻게 극복하느냐가 관건으로서, 2차 전지 탑재량을 전기자동차의 1/3수준까지 낮출 수 있어 완전한 전기 자동차로 진화하는 중간 역할을 할 것으로 기대되고 있다.

이러한 전기 에너지를 이용하는 HEV 및 EV 자동차는 충방전이 가능한 다수의 2차 전지(cell)가 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주동력원으로 이용하기 때문에 배기가스가 전혀 없으며 소음이 아주 작은 장점이 있다.

이와 같이 전기 에너지를 이용하는 자동차는 배터리의 성능이 자동차의 성능에 직접적인 영향을 미치므로, 각 전지 셀의 전압, 전체 배터리의 전압 및 전류 등을 측정하여 각 전지 셀의 충방전을 효율적으로 관리할 뿐만 아니라, 각 전지 셀을 센싱하는 셀 센싱 IC의 상태를 모니터링하여 해당 셀의 안정적인 컨트롤이 가능한 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)이 절실히 요구되는 실정이다.

한편, 배터리 관리 시스템의 구성요소가 고장시 배터리의 과충전 또는 과방전 상황을 적절히 대처할 수 없는 문제점이 있으므로, 배터리 관리 시스템의 구성요소의 고장을 정확하게 진단할 필요성이 있다. 그러나, 종래의 배터리 관리 시스템 고장 진단 기술은 복잡한 방법을 사용하는 문제점이 있다.

미국 특허공개공보 제2014-0070772호

본 발명은 밸런싱 회로에 포함된 스위치를 선택적으로 제어하여 센싱된 전압을 통해 간단한 방법으로 배터리 관리 시스템의 고장을 진단하는 데 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법은 직렬 연결된 복수의 배터리 셀, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 양(+)극에 연결된 제1 저항, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 음(-)극에 연결된 제2 저항 및 상기 제1 저항과 상기 제2 저항을 연결하는 스위치를 포함하여 상기 복수의 배터리 셀의 전압 밸런싱을 수행하는 밸런싱 회로 및 상기 복수의 배터리 셀 각각의 양단에 연결된 센싱 라인을 통해 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하거나 상기 밸런싱 회로를 통해 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하는 센싱 IC를 포함하는 배터리 관리 시스템의 고장을 진단하는 배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법에 있어서, 상기 스위치의 온/오프를 선택적으로 제어하는 스위치 제어 단계; 상기 스위치 제어 단계에서 제어된 상기 스위치의 온/오프 상태에 따라 상기 복수의 배터리 셀 각각의 양단에 연결된 센싱 라인을 통해 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하고, 상기 밸런싱 회로를 통해 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하는 전압 측정 단계; 및 상기 전압 측정 단계에서 측정된 전압을 통해 상기 배터리 관리 시스템의 단선 고장 여부, 상기 배터리 관리 시스템의 ADC 고장 여부, 상기 배터리 관리 시스템의 과전압 판단부 고장 여부 및 상기 배터리 관리 시스템의 저전압 판단부 고장 여부 중 적어도 하나를 진단하는 진단 단계를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 진단 단계는 상기 배터리 관리 시스템의 단선 고장 여부를 진단하여 정상인 경우, 상기 배터리 관리 시스템의 ADC 고장 여부를 진단하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 진단 단계는 상기 스위치 제어 단계에서 상기 스위치를 모두 오프시키고 상기 전압 측정 단계에서 상기 센싱 라인을 통해 진단 대상이 되는 배터리 셀의 전압인 제1 전압을 측정하고, 상기 스위치 제어 단계에서 상기 스위치 중 상기 진단 대상이 되는 배터리 셀과 인접한 양 배터리 셀에 연결된 스위치를 온시키고 상기 전압 측정 단계에서 상기 밸런싱 회로를 통해 상기 진단 대상이 되는 배터리 셀의 전압인 제2 전압을 측정하여, 상기 제1 전압과 상기 제2 전압을 비교하여 상기 배터리 관리 시스템의 단선 고장 여부를 진단하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 진단 단계는 상기 스위치 제어 단계에서 상기 스위치를 모두 오프시키고 상기 전압 측정 단계에서 상기 센싱 라인을 통해 진단 대상이 되는 배터리 셀의 전압인 제3 전압을 측정하고, 상기 스위치 제어 단계에서 상기 스위치 중 상기 진단 대상이 되는 배터리 셀과 인접한 양 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀에 연결된 스위치를 온시키고 상기 전압 측정 단계에서 상기 밸런싱 회로를 통해 상기 진단 대상이 되는 배터리 셀의 전압인 제4 전압을 측정하여, 상기 제3 전압과 상기 제4 전압을 비교하여 상기 배터리 관리 시스템의 ADC 고장 여부를 진단하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 진단 단계는 상기 제4 전압을 이용하여 상기 배터리 관리 시스템의 과전압 판단부의 고장 여부를 진단하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 진단 단계는 상기 스위치 제어 단계에서 상기 스위치 중 상기 진단 대상이 되는 배터리 셀과 인접한 양 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀에 연결된 스위치를 온시키고 상기 전압 측정 단계에서 상기 밸런싱 회로를 통해 상기 스위치를 온 시킨 배터리 셀의 전압인 제5 전압을 측정하여 상기 배터리 관리 시스템의 저전압 판단부의 고장 여부를 진단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 밸런싱 회로에 포함된 스위치를 선택적으로 제어하여 센싱된 전압을 통해 간단한 방법으로 배터리 관리 시스템의 고장을 진단하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 밸런싱 회로에 포함된 스위치를 선택적으로 제어하여 센싱된 전압을 통해 배터리 관리 시스템의 단선 진단, ADC 고장 여부 진단, 과전압 판단부 고장 여부 진단 및 저전압 판단부 고장 여부 진단 등 복수의 고장을 순차적으로 진단하는 효과가 있다.

도 1은 배터리 관리 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 제1 전압 및 제3 전압을 측정하는 과정을 설명한 설명도이다.
도 4는 제2 전압을 측정하는 과정을 설명한 설명도이다.
도 5는 제4 전압 및 제5 전압을 측정하는 과정을 설명한 설명도이다.
도 6은 제4 전압 및 제5 전압을 측정하는 과정을 설명한 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 명세서의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법에 대해 설명한다.

도 1은 배터리 관리 시스템의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 배터리 관리 시스템은 직렬 연결된 복수의 배터리 셀(C1, C2, C3, C4), 밸런싱 회로, 센싱 IC(10) 및 진단부(20)를 포함한다. 이때, 복수의 배터리 셀(C1, C2, C3, C4)의 개수는 도 1에 도시된 개수로 한정되지 않는다.

상기 밸런싱 회로는 복수의 배터리 셀(C1, C2, C3, C4) 각각의 양(+)극에 연결된 제1 저항(BR1), 복수의 배터리 셀(C1, C2, C3, C4) 각각의 음(-)극에 연결된 제2 저항(BR2) 및 제1 저항(BR1)과 제2 저항(BR2)을 연결하는 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4)를 포함하여 복수의 배터리 셀(C1, C2, C3, C4)의 전압 밸런싱을 수행한다. 이때, 제1 저항(BR1), 제2 저항(BR2) 및 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4)의 개수는 도 1에 도시된 개수로 한정되지 않는다.

센싱 IC(10)는 복수의 배터리 셀(C1, C2, C3, C4)의 전압을 측정한다. 구체적으로, 센싱 IC(10)는 센싱 라인(CR)을 통해 복수의 배터리 셀(C1, C2, C3, C4)의 전압을 측정한다. 또한, 센싱 IC(10)는 상기 밸런싱 회로를 통해 복수의 배터리 셀(C1, C2, C3, C4)의 전압을 측정할 수 있다. 따라서, 센싱 IC(10)는 센싱 라인(CR)을 통해 입력되는 전압을 입력받는 ADC와 상기 밸런싱 회로를 통해 입력되는 전압을 입력받는 ADC를 별도로 구비한다. 이때, 상기 ADC는 Analog Digital Converter의 약어로, 이하 ADC로 약칭한다.

이때, 센싱 IC(10)가 상기 밸런싱 회로를 통해 복수의 배터리 셀(C1, C2, C3, C4)의 전압을 측정하는 것은 상기 밸런싱 회로에 포함된 제1 저항(BR1)과 제2 저항(BR2)을 통해 복수의 배터리 셀(C1, C2, C3, C4)의 전압을 측정하는 것을 의미하며, 이하 이를 전제하여 설명한다.

상기와 같은 구성을 갖는 배터리 관리 시스템을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법이 구현된다. 이하 이에 대해 상술한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법을 도시한 흐름도이다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법을 설명함에 있어서, 제3 배터리 셀(C3)을 예를 들어 설명한다.

도 2를 참조하면, 먼저, 센싱 IC(10)는 복수의 배터리 셀(C1, C2, C3, C4)의 제1 전압을 측정한다(S101). 이는, 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4)를 모두 오프시키고 센싱 라인(CR)을 통해 진단 대상이 되는 배터리 셀의 전압을 측정하는 것을 의미한다. 예를 들어, 센싱 IC(10)가 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4)를 모두 오프시키고 센싱 라인(CR)을 통해 제3 배터리 셀(C3)의 전압을 측정하는 것을 의미할 수 있다. 이때, 제3 배터리 셀(C3)의 전압이 V3 라면, 센싱 IC(10)에서 측정되는 전압은 V3가 된다.

이후, 센싱 IC(10)는 복수의 배터리 셀(C1, C2, C3, C4)의 제2 전압을 측정한다(S103). 이는, 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4) 중 상기 진단 대상이 되는 배터리 셀과 인접한 양 배터리 셀에 연결된 스위치를 온시키고 제1 저항(BR1)과 제2 저항(BR2)를 통해 상기 진단 대상이 되는 배터리 셀의 전압을 측정하는 것을 의미한다. 예를 들어, 센싱 IC(10)가 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4) 중 제2 배터리 셀(C2)과 제4 배터리 셀(C4)에 각각 연결된 스위치(SW2, SW4)를 온시키고 제1 저항(BR1)과 제2 저항(BR2)를 통해 제3 배터리 셀(C3)의 전압을 측정하는 것을 의미할 수 있다.

이후, 진단부(20)는 센싱 IC(10)에서 측정된 상기 제1 전압과 상기 제2 전압을 비교하여 상기 배터리 관리 시스템의 단선 고장 여부를 진단한다(S105, S107). 예를 들어, 제3 배터리 셀(C3)과 연결된 라인의 단선 고장 여부를 진단하는 경우, 단선이 없고, 제3 배터리 셀(C3)의 전압이 V3, 제1 저항(BR1)에 걸리는 전압이 Vb1, 제2 저항(BR2)에 걸리는 전압이 Vb2 라면 센싱 IC(10)에서 측정되는 상기 제2 전압은 V3 + Vb1 + Vb2가 된다.

따라서, 진단부(20)는 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 차이가 Vb1 + Vb2 라면, 제3 배터리 셀(C3)와 연결된 라인의 단선이 없다고 진단하게 된다. 그러나, 진단부(20)는 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 차이가 Vb1 + Vb2가 아니라면, 제3 배터리 셀(C3)과 연결된 라인의 단선이 있다고 진단하게 된다. 이때, 진단부(20)는 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 차이가 Vb1 라면, 제2 저항(BR2)이 연결된 라인이 단선된 것으로 진단한다. 또한, 진단부(20)는 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 차이가 Vb2 라면, 제1 저항(BR1)이 연결된 라인이 단선된 것으로 진단한다.

이후, 진단부(20)에서 상기 배터리 관리 시스템의 단선 고장이 없다고 진단한 경우, 센싱 IC(10)는 복수의 배터리 셀(C1, C2, C3, C4)의 제3 전압을 측정한다(S109). 이는, 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4)를 모두 오프시키고 센싱 라인(CR)을 통해 진단 대상이 되는 배터리 셀의 전압을 측정하는 것을 의미한다. 예를 들어, 센싱 IC(10)가 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4)를 모두 오프시키고 센싱 라인(CR)을 통해 제3 배터리 셀(C3)의 전압을 측정하는 것을 의미할 수 있다. 이때, 제3 배터리 셀(C3)의 전압이 V3 라면, 센싱 IC(10)에서 측정되는 전압은 V3가 된다.

이후, 센싱 IC(10)는 복수의 배터리 셀(C1, C2, C3, C4)의 제4 전압 및 제5 전압을 측정한다(S111). 상기 제4 전압을 측정하는 것은 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4) 중 상기 진단 대상이 되는 배터리 셀과 인접한 양 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀에 연결된 스위치를 온시키고 제1 저항(BR1)과 제2 저항(BR2) 중 어느 하나의 저항을 통해 상기 진단 대상이 되는 배터리 셀의 전압을 측정하는 것을 의미한다. 이때, 상기 제5 전압을 측정하는 것은 상기 제4 전압 측정시 스위치를 온 시킨 배터리 셀의 전압을 제1 저항(BR1)과 제2 저항(BR2)을 통해 측정하는 것을 의미한다.

예를 들어, 상기 제4 전압을 측정하는 것은 센싱 IC(10)가 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4) 중 제2 배터리 셀(C2)에 연결된 스위치(SW2)를 온시키고 제1 저항(BR1)을 통해 제3 배터리 셀(C3)의 전압을 측정하는 것을 의미할 수 있다. 이때, 상기 제5 전압을 측정하는 것은 제2 배터리 셀(C2)의 전압을 제1 저항(BR1)과 제2 저항(BR2)을 통해 측정하는 것을 의미할 수 있다.

다른 예로, 상기 제4 전압을 측정하는 것은 센싱 IC(10)가 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4) 중 제4 배터리 셀(C4)에 연결된 스위치(SW4)를 온시키고 제2 저항(BR2)을 통해 제3 배터리 셀(C3)의 전압을 측정하는 것을 의미할 수 있다. 이때, 상기 제5 전압을 측정하는 것은 제4 배터리 셀(C4)의 전압을 제1 저항(BR1)과 제2 저항(BR2)을 통해 측정하는 것을 의미할 수 있다.

이후, 진단부(20)는 센싱 IC(10)에서 측정된 상기 제3 전압과 상기 제4 전압을 비교하여 상기 배터리 관리 시스템의 ADC 고장 여부를 진단한다(S113, S115). 예를 들어, 제3 배터리 셀(C3)과 연결된 ADC의 고장 여부를 진단하고, 상기 제4 전압이 센싱 IC(10)가 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4) 중 제2 배터리 셀(C2)에 연결된 스위치(SW2)를 온시키고 제1 저항(BR1)을 통해 제3 배터리 셀(C3)의 전압을 측정한 경우이고, 제3 배터리 셀(C3)의 전압이 V3, 제1 저항(BR1)에 걸리는 전압이 Vb1, 제3 배터리 셀(C3)와 연결된 ADC가 정상이라면 센싱 IC(10)에서 측정되는 상기 제4 전압은 V3 + Vb1이 된다.

따라서, 진단부(20)는 상기 제3 전압과 상기 제4 전압의 차이가 Vb1 라면, 제3 배터리 셀(C3)과 연결된 ADC가 정상이라고 진단하게 된다. 그러나, 진단부(20)는 상기 제3 전압과 상기 제4 전압의 차이가 Vb1이 아니라면, 제3 배터리 셀(C3)과 연결된 ADC가 고장이라고 진단하게 된다.

다른 예로, 제3 배터리 셀(C3)과 연결된 ADC의 고장 여부를 진단하고, 상기 제4 전압이 센싱 IC(10)가 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4) 중 제4 배터리 셀(C4)에 연결된 스위치(SW4)를 온시키고 제2 저항(BR2)을 통해 제3 배터리 셀(C3)의 전압을 측정한 경우이고, 제3 배터리 셀(C3)의 전압이 V3, 제2 저항(BR2)에 걸리는 전압이 Vb2, 제3 배터리 셀(C3)와 연결된 ADC가 정상이라면 센싱 IC(10)에서 측정되는 상기 제4 전압은 V3 + Vb2가 된다.

따라서, 진단부(20)는 상기 제3 전압과 상기 제4 전압의 차이가 Vb2 라면, 제3 배터리 셀(C3)과 연결된 ADC가 정상이라고 진단하게 된다. 그러나, 진단부(20)는 상기 제3 전압과 상기 제4 전압의 차이가 Vb2가 아니라면, 제3 배터리 셀(C3)과 연결된 ADC가 고장이라고 진단하게 된다.

이후, 진단부(20)는 상기 배터리 관리 시스템의 ADC 고장이 없다고 진단한 경우, 상기 배터리 관리 시스템의 과전압 판단부 고장 여부를 진단한다(S117). 진단부(20)는 상기 제4 전압을 이용하여 상기 배터리 관리 시스템의 과전압 판단부 고장 여부를 진단한다.

예를 들어, 상기 제4 전압을 센싱 IC(10)가 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4) 중 제2 배터리 셀(C2)에 연결된 스위치(SW2)를 온시키고 제1 저항(BR1)을 통해 제3 배터리 셀(C3)의 전압을 측정한 경우, 상기 제4 전압은 V3 + Vb1이 된다. 이때, 상기 제4 전압의 값이 기 설정된 과전압 기준치를 초과하는 경우, 상기 과전압 판단부는 제3 배터리 셀(C3)을 과전압이라고 판단해야 한다. 그러나, 이 경우에 상기 과전압 판단부가 제3 배터리 셀(C3)을 과전압이라고 판단하지 않는 경우, 진단부(20)는 상기 과전압 판단부가 고장이라고 진단하게 된다.

이후, 진단부(20)는 상기 배터리 관리 시스템의 저전압 판단부 고장 여부를 진단한다(S119). 진단부(20)는 상기 제5 전압을 이용하여 상기 배터리 관리 시스템의 저전압 판단부 고장 여부를 진단한다.

예를 들어, 상기 제5 전압을 센싱 IC(10)가 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4) 중 제2 배터리 셀(C2)에 연결된 스위치(SW2)를 온시키고 제1 저항(BR1)과 제2 저항(BR2)을 통해 제2 배터리 셀(C3)의 전압을 측정한 경우, 제2 스위치(SW2) 양단의 전압을 측정한 것과 같으므로, 상기 제5 전압은 0 V에 근사한 값이 나와야 한다. 따라서, 상기 저전압 판단부는 제2 배터리 셀(C2)를 저전압이라고 판단해야 한다. 그러나, 상기 저전압 판단부가 제2 배터리 셀(C2)을 저전압이 아니라고 판단한 경우, 진단부(20)는 상기 저전압 판단부가 고장이라고 진단하게 된다.

도 3은 제1 전압 및 제3 전압을 측정하는 과정을 설명한 설명도이다.

도 3을 참조하면, 센싱 IC(10)가 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4)를 모두 오프시키고 센싱 라인(CR)을 통해 제3 배터리 셀(C3)의 전압을 측정하는 것을 확인할 수 있다.

도 4는 제2 전압을 측정하는 과정을 설명한 설명도이다.

도 4를 참조하면, 센싱 IC(10)가 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4) 중 제2 배터리 셀(C2)과 제4 배터리 셀(C4)에 각각 연결된 스위치(SW2, SW4)를 온시키고 제1 저항(BR1)과 제2 저항(BR2)를 통해 제3 배터리 셀(C3)의 전압을 측정하는 것을 확인할 수 있다.

도 5는 제4 전압 및 제5 전압을 측정하는 과정을 설명한 설명도이다.

도 5를 참조하면, 센싱 IC(10)가 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4) 중 제2 배터리 셀(C2)에 연결된 스위치(SW2)를 온시키고 제1 저항(BR1)을 통해 제3 배터리 셀(C3)의 전압을 측정하는 것을 확인할 수 있다. 이 경우에 제3 배터리 셀(C3)의 전압이 상기 제4 전압이 된다. 또한, 센싱 IC(10)가 제2 배터리 셀(C2)의 전압을 제1 저항(BR1)과 제2 저항(BR2)을 통해 측정하는 것을 확인할 수 있다. 이 경우에 제2 배터리 셀(C2)의 전압이 상기 제5 전압이 된다.

도 6은 제4 전압 및 제5 전압을 측정하는 과정을 설명한 설명도이다.

도 6을 참조하면, 센싱 IC(10)가 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4) 중 제4 배터리 셀(C4)에 연결된 스위치(SW4)를 온시키고 제2 저항(BR2)을 통해 제3 배터리 셀(C3)의 전압을 측정하는 것을 확인할 수 있다. 이 경우에 제3 배터리 셀(C3)의 전압이 상기 제4 전압이 된다. 또한, 센싱 IC(10)가 제4 배터리 셀(C4)의 전압을 제1 저항(BR1)과 제2 저항(BR2)을 통해 측정하는 것을 확인할 수 있다. 이 경우에 제4 배터리 셀(C4)의 전압이 상기 제5 전압이 된다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 센싱 IC 20 : 진단부

Claims

직렬 연결된 복수의 배터리 셀, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 양(+)극에 연결된 제1 저항, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 음(-)극에 연결된 제2 저항 및 상기 제1 저항과 상기 제2 저항을 연결하는 스위치를 포함하여 상기 복수의 배터리 셀의 전압 밸런싱을 수행하는 밸런싱 회로 및 상기 복수의 배터리 셀 각각의 양단에 연결된 센싱 라인을 통해 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하거나 상기 밸런싱 회로를 통해 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하는 센싱 IC를 포함하는 배터리 관리 시스템의 고장을 진단하는 배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법에 있어서,
상기 스위치의 온/오프를 선택적으로 제어하는 스위치 제어 단계;
상기 스위치 제어 단계에서 제어된 상기 스위치의 온/오프 상태에 따라 상기 복수의 배터리 셀 각각의 양단에 연결된 센싱 라인을 통해 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하고, 상기 밸런싱 회로를 통해 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하는 전압 측정 단계; 및
상기 전압 측정 단계에서 측정된 전압을 통해 상기 배터리 관리 시스템의 단선 고장 여부, 상기 배터리 관리 시스템의 ADC 고장 여부, 상기 배터리 관리 시스템의 과전압 판단부 고장 여부 및 상기 배터리 관리 시스템의 저전압 판단부 고장 여부 중 적어도 하나를 진단하는 진단 단계를 포함하고,
상기 전압 측정 단계는,
상기 스위치 제어 단계에서 진단 대상이 되는 스위치를 오프시키고 상기 진단 대상이 되는 셀의 전압을 측정하는 단계; 및
상기 스위치 제어하는 단계에서 상기 스위치를 온시키고 상기 진단 대상이 되는 셀의 전압을 측정하는 단계를 포함하는 배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법.
제 1항에 있어서,
상기 진단 단계는 상기 배터리 관리 시스템의 단선 고장 여부를 진단하여 정상인 경우, 상기 배터리 관리 시스템의 ADC 고장 여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법.
제 1항에 있어서,
상기 진단 단계는
상기 스위치 제어 단계에서 상기 스위치를 모두 오프시키고 상기 전압 측정 단계에서 상기 센싱 라인을 통해 진단 대상이 되는 배터리 셀의 전압인 제1 전압을 측정하고, 상기 스위치 제어 단계에서 상기 스위치 중 상기 진단 대상이 되는 배터리 셀과 인접한 양 배터리 셀에 연결된 스위치를 온시키고 상기 전압 측정 단계에서 상기 밸런싱 회로를 통해 상기 진단 대상이 되는 배터리 셀의 전압인 제2 전압을 측정하여, 상기 제1 전압과 상기 제2 전압을 비교하여 상기 배터리 관리 시스템의 단선 고장 여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법.
직렬 연결된 복수의 배터리 셀, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 양(+)극에 연결된 제1 저항, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 음(-)극에 연결된 제2 저항 및 상기 제1 저항과 상기 제2 저항을 연결하는 스위치를 포함하여 상기 복수의 배터리 셀의 전압 밸런싱을 수행하는 밸런싱 회로 및 상기 복수의 배터리 셀 각각의 양단에 연결된 센싱 라인을 통해 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하거나 상기 밸런싱 회로를 통해 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하는 센싱 IC를 포함하는 배터리 관리 시스템의 고장을 진단하는 배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법에 있어서,
상기 스위치의 온/오프를 선택적으로 제어하는 스위치 제어 단계;
상기 스위치 제어 단계에서 제어된 상기 스위치의 온/오프 상태에 따라 상기 복수의 배터리 셀 각각의 양단에 연결된 센싱 라인을 통해 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하고, 상기 밸런싱 회로를 통해 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하는 전압 측정 단계; 및
상기 전압 측정 단계에서 측정된 전압을 통해 상기 배터리 관리 시스템의 단선 고장 여부, 상기 배터리 관리 시스템의 ADC 고장 여부, 상기 배터리 관리 시스템의 과전압 판단부 고장 여부 및 상기 배터리 관리 시스템의 저전압 판단부 고장 여부 중 적어도 하나를 진단하는 진단 단계를 포함하고,
상기 진단 단계는
상기 스위치 제어 단계에서 상기 스위치를 모두 오프시키고 상기 전압 측정 단계에서 상기 센싱 라인을 통해 진단 대상이 되는 배터리 셀의 전압인 제3 전압을 측정하고, 상기 스위치 제어 단계에서 상기 스위치 중 상기 진단 대상이 되는 배터리 셀과 인접한 양 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀에 연결된 스위치를 온시키고 상기 전압 측정 단계에서 상기 밸런싱 회로를 통해 상기 진단 대상이 되는 배터리 셀의 전압인 제4 전압을 측정하여, 상기 제3 전압과 상기 제4 전압을 비교하여 상기 배터리 관리 시스템의 ADC 고장 여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법.
제 4항에 있어서,
상기 진단 단계는
상기 제4 전압을 이용하여 상기 배터리 관리 시스템의 과전압 판단부의 고장 여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법.
제 4항에 있어서,
상기 진단 단계는
상기 스위치 제어 단계에서 상기 스위치 중 상기 진단 대상이 되는 배터리 셀과 인접한 양 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀에 연결된 스위치를 온시키고 상기 전압 측정 단계에서 상기 밸런싱 회로를 통해 상기 스위치를 온 시킨 배터리 셀의 전압인 제5 전압을 측정하여 상기 배터리 관리 시스템의 저전압 판단부의 고장 여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 고장 진단 방법.