KR20130004827A - 배터리 관리 시스템 및 이의 제어 방법 - Google Patents

배터리 관리 시스템 및 이의 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130004827A
KR20130004827A KR1020110066121A KR20110066121A KR20130004827A KR 20130004827 A KR20130004827 A KR 20130004827A KR 1020110066121 A KR1020110066121 A KR 1020110066121A KR 20110066121 A KR20110066121 A KR 20110066121A KR 20130004827 A KR20130004827 A KR 20130004827A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
relay
battery
inverter
voltage
state
Prior art date
Application number
KR1020110066121A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101255248B1 (ko
Inventor
태용준
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사, 로베르트 보쉬 게엠베하 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020110066121A priority Critical patent/KR101255248B1/ko
Priority to US13/540,338 priority patent/US9069044B2/en
Publication of KR20130004827A publication Critical patent/KR20130004827A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101255248B1 publication Critical patent/KR101255248B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3277—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches
    • G01R31/3278—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches of relays, solenoids or reed switches
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/005—Testing of electric installations on transport means
    • G01R31/006—Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/005—Testing of electric installations on transport means
    • G01R31/006—Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks
    • G01R31/007—Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks using microprocessors or computers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery

Abstract

본 발명은 배터리 관리 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은 배터리와 인버터의 전압뿐만 아니라 배터리와 인버터 사이의 전류 및 릴레이의 동작 상태에 관한 정보를 반영함으로써 릴레이 고장 판단에 신뢰성을 높일 수 있다.

Description

배터리 관리 시스템 및 이의 제어 방법{Battery management system and control method thereof}
본 발명은 배터리 관리 시스템(Battery Management System)에 관한 것으로, 더 상세하게는 특히 전기 에너지를 이용하는 자동차에 사용될 수 있는 배터리와 인버터 사이의 릴레이의 고장 여부를 판단하는 배터리 관리 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
가솔린이나 중유를 주 연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서 최근에는 공해발생을 줄이기 위하여, 전기 자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.
전기 자동차는 배터리(battery)에서 출력되는 전기에너지에 의해 동작하는 배터리 엔진을 이용하는 자동차이다. 이러한 전기 자동차는 충방전이 가능한 다수의 2차 전지(cell)가 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주동력 원으로 이용하기 때문에 배기가스가 전혀 없으며 소음이 아주 작은 장점이 있다.
한편, 하이브리드 자동차라 함은 내연 엔진을 이용하는 자동차와 전기 자동차의 중간 단계의 자동차로서, 두 가지 이상의 동력원, 예컨대 내연 엔진 및 배터리 모터를 사용하는 자동차이다. 현재에는, 내연 엔진과 수소와 산소를 연속적으로 공급하면서 화학반응을 일으켜 직접 전기 에너지를 얻는 연료 전지를 이용하거나, 배터리와 연료 전지를 이용하는 등 혼합된 형태의 하이브리드 자동차가 개발되고 있다.
이와 같이 전기 에너지를 이용하는 자동차는 배터리의 성능이 자동차의 성능에 직접적인 영향을 미치므로, 각 전지 셀의 성능이 뛰어나야 할 뿐만 아니라 각 전지 셀의 전압, 배터리의 전압 및 전류 등을 측정하여 각 전지 셀의 충방전을 효율적으로 관리할 수 있는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 BMS)이 필요하다.
본 발명의 일 실시 예는 배터리와 인버터의 전압뿐만 아니라 배터리와 인버터 사이의 전류 및 릴레이의 동작 상태에 관한 정보를 반영함으로써 릴레이 고장 판단에 신뢰성을 높일 수 있는 배터리 관리 시스템을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은 배터리와 인버터 사이에 접속된 릴레이; 상기 릴레이의 상태에 상응하는 신호에 따라 상기 배터리의 전압 및 상기 인버터의 전압을 측정하는 전압 판단부; 상기 릴레이의 상태에 상응하는 신호에 따라 상기 배터리와 인버터 사이에 흐르는 전류를 측정하는 전류 판단부; 및 상기 측정한 전류 및 상기 배터리와 상기 인버터 전압의 차이에 따라 상기 릴레이의 고장 여부를 판단하는 릴레이 고장 판단부를 포함한다.
상기 릴레이는 포지티브 메인 릴레이, 네거티브 메인 릴레이 및 보조 릴레이를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고장 판단부는 상기 릴레이의 구동 전압이 정상인지 여부를 판단하고, 정상인 경우에 상기 측정한 전류 및 상기 배터리와 상기 인버터 전압의 차이에 따라 상기 릴레이의 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 릴레이는 포지티브 메인 릴레이, 네거티브 메인 릴레이 및 상기 포지티브 메인 릴레이와 병렬로 접속된 보조 릴레이를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 릴레이 고장 판단부는 상기 릴레이의 오프 상태에 상응하는 신호에 따라, 상기 측정한 전류의 절대값이 제1 임계값보다 크고, 상기 배터리와 상기 인버터 전압의 차이가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 릴레이가 고장이라고 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 릴레이 고장 판단부는 상기 배터리와 상기 인버터 사이에 흐르는 전류의 절대값이 제1 임계값보다 크고, 상기 배터리와 상기 인버터 전압의 차이가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 네거티브 메인 릴레이가 고장이라고 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 릴레이 고장 판단부는 상기 보조 릴레이의 오프 상태에 상응하는 신호에 따라 상기 배터리와 상기 인버터 사이에 흐르는 전류와 상기 배터리와 인버터의 전압 차이를 기준으로 상기 네거티브 메인 릴레이의 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 릴레이 고장 판단부는 상기 보조 릴레이의 오프 상태에 상응하는 신호 및 상기 네거티브 메인 릴레이의 온 상태에 상응하는 신호에 따라 상기 배터리와 상기 인버터 사이에 흐르는 전류와 상기 배터리와 인버터의 전압 차이를 기준으로 상기 보조 릴레이 또는 상기 포지티브 메인 릴레이의 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 릴레이 고장 판단부는 상기 배터리와 상기 인버터 사이에 흐르는 전류의 절대값이 제1 임계값보다 크고 제3 임계값보다 작고, 상기 배터리와 인버터의 전압 차이가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 보조 릴레이가 고장이라고 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 릴레이 고장 판단부는 상기 배터리와 상기 인버터 사이에 흐르는 전류의 절대값이 제3 임계값보다 크고, 상기 배터리와 인버터의 전압 차이가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 포지티브 메인 릴레이 및 상기 보조 릴레이가 고장이라고 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 릴레이 상태에 상응하는 신호는 상기 릴레이의 온 또는 오프시키는 코일의 전압인 것을 특징으로 한다.
상기 릴레이의 온 또는 오프 상태를 제어하는 차량 제어 유닛 으로부터 상기 릴레이 상태에 상응하는 신호를 전송받는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은 복수의 전지 셀이 하나의 팩으로 구성되어 적어도 하나의 팩을 포함하는 배터리에 연결되며, 상기 배터리와 인버터 사이에 접속된, 포지티브 메인 릴레이, 네거티브 메인 릴레이 및 보조 릴레이를 포함하고,
상기 포지티브 메인 릴레이, 네거티브 메인 릴레이 및 보조 릴레이 중 적어도 하나 이상의 릴레이의 상태에 상응하는 신호에 따라 상기 배터리의 전압 및 상기 인버터의 전압을 측정하는 전압 판단부; 상기 수신한 신호에 따라 상기 배터리와 인버터 사이에 흐르는 전류를 측정하는 전류 판단부; 및 상기 측정한 전류 및 상기 배터리와 상기 인버터 전압의 차이에 따라 상기 포지티브 메인 릴레이, 네거티브 메인 릴레이 및 보조 릴레이 중 적어도 하나 이상의 릴레이의 고장 여부를 판단하는 릴레이 고장 판단부를 포함한다.
상기 릴레이 고장 판단부는 모든 릴레이의 오프 상태에 상응하는 신호에 따라, 상기 측정한 전류의 절대값이 제1 임계값보다 크고, 상기 배터리와 상기 인버터 전압의 차이가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 모든 릴레이 중 적어도 하나의 릴레이가 고장이라고 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 릴레이 고장 판단부는 상기 보조 릴레이의 온 상태에 상응하는 신호에 따라 상기 배터리와 상기 인버터 사이에 흐르는 전류의 절대값이 제1 임계값보다 크고, 상기 배터리와 상기 인버터 전압의 차이가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 네거티브 메인 릴레이가 고장이라고 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 릴레이 고장 판단부는 상기 보조 릴레이의 오프 상태에 상응하는 신호 및 상기 네거티브 메인 릴레이의 온 상태에 상응하는 신호에 따라 상기 배터리와 상기 인버터 사이에 흐르는 전류의 절대값이 제1 임계값보다 크고 제3 임계값보다 작고, 상기 배터리와 인버터의 전압 차이가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 보조 릴레이가 고장이라고 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 릴레이 고장 판단부는 상기 보조 릴레이의 오프 상태에 상응하는 신호 및 상기 네거티브 메인 릴레이의 온 상태에 상응하는 신호에 따라 상기 배터리와 상기 인버터 사이에 흐르는 전류의 절대값이 제3 임계값보다 크고, 상기 배터리와 인버터의 전압 차이가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 포지티브 메인 릴레이 및 상기 보조 릴레이가 고장이라고 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 임계값은 1암페어이고, 상기 제2 임계값은 상기 배터리 전압의 2%에 해당하는 전압값이고, 상기 제3 임계값은 27.7A인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은 배터리와 인버터의 전압뿐만 아니라 배터리와 인버터 사이의 전류 및 릴레이의 동작 상태에 관한 정보를 반영함으로써 릴레이 고장 판단에 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 배터리와 인버터 사이의 릴레이들 중 어느 릴레이에 고장이 발생하였는지도 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리, BMS 및 BMS의 주변장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리와 인버터 사이의 릴레이 상태 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 BMS(1)를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 수 있다.
또한, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리, BMS 및 BMS의 주변장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 자동차 시스템은, BMS(battery management system)(1), 배터리(2), 전류센서(3), 냉각팬(4), 퓨즈(5), 메인 스위치(6), ECU(engine controller unit, 7), 인버터(8) 및 모터제너레이터(9)를 포함한다.
먼저, 배터리(2)는 복수의 전지 셀이 서로 직렬로 연결된 복수의 서브팩(2a ~ 2h), 출력단자(2_OUT1), 출력단자(2_OUT2) 및 서브팩(2d)과 서브팩(2e) 사이에 마련되는 안전스위치(2_SW)를 포함한다. 여기서 서브팩(2a ~ 2h)은 예시적으로 8개로 표시되고 서브팩은 복수의 전지 셀을 하나의 그룹으로 표시한 것에 불과한 것이고, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 안전 스위치(2_SW)는 서브팩(2d)과 서브팩(2e) 사이에 마련되는 스위치로서 배터리를 교체하거나 배터리에 대한 작업을 수행할 때 작업자의 안전을 위하여 수동적으로 온 오프할 수 있는 스위치이다. 본 발명에 따른 일 실시 예에서는 서브팩(2d)과 서브팩(2e) 사이에 안전 스위치(2_SW)를 포함하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 출력단자(2_OUT1) 및 출력단자(2_OUT2)는 인버터(8)에 연결된다.
전류센서(3)는 배터리(2)의 출력전류 량을 측정하여 BMS(1)의 센싱부(10)로 출력한다. 구체적으로 전류센서(3)는 홀(Hall) 소자를 이용하여 전류를 측정하고 측정된 전류에 대응되는 아날로그 전류 신호로 출력하는 Hall CT(Hall current transformer)일 수 있다.
냉각팬(4)은 BMS(1)의 제어신호에 기초하여 배터리(2)의 충방전에 의해 발생할 수 있는 열을 냉각하여 온도 상승으로 인한 배터리(2)의 열화 및 충방전 효율의 저하를 방지한다.
퓨즈(5)는 배터리(2)의 단선 또는 단락에 의해 과전류가 배터리(2)에 전달되는 것을 방지한다. 즉 과전류가 발생하면 퓨즈(5)는 단선되어 과전류가 배터리(2)에 전달되는 것을 차단한다.
메인 스위치(6)는 과전압, 과전류, 고온 등 이상 현상이 발생하면 BMS(1) 또는 자동차의 ECU(7)의 제어신호에 기초하여 배터리(2)를 온오프 한다.
BMS(1)는 센싱부(10), MCU(Main control unit, 20), 내부전원 공급부(30), 셀밸런싱부(40), 저장부(50), 통신부(60), 보호회로부(70), 파워온 리셋부(80) 및 외부인터페이스(90)를 포함한다. 또한, BMS(1)는 배터리(2)와 인버터(8) 사이에 접속된 릴레이들, 예를 들면 메인 릴레이, 보조 릴레이의 고장또는 용착을 판단한다.
센싱부(10)는 배터리 전체 팩 전류(이하, '배터리 전류'), 배터리 전체 팩전압(이하, '배터리 전압'), 팩 온도 및 셀 주변 온도를 측정하여 MCU(20)에 전달한다. 또한, 센싱부(10)는 인버터(8)의 전압을 측정하여 MCU(20)에 전달한다.
MCU(20)는 센싱부(10)로부터 전달받은 배터리 전류, 배터리 전압, 각 전지 셀전압, 셀온도 및 주변온도에 기초하여 배터리의 충전상태(state of charging, 이하 SOC) 또는 배터리 내부의 저항 변화를 계산하여 노화상태 또는 건강상태(state of health, 이하 SOH)를 계산하여 배터리(2)의 상태를 알려주는 정보를 생성한다.
내부전원 공급부(30)는 일반적으로 보조 배터리를 이용하여 BMS(1)에 전원을 공급하는 장치이다. 셀밸런싱부(40)는 각 셀의 충전상태의 균형을 맞춘다. 즉, 충전상태가 비교적 높은 셀은 방전시키고 충전상태가 비교적 낮은 셀은 충전시킬 수 있다. 저장부(50)는 BMS(1)의 전원이 오프될 때, 현재의 SOC, SOH 등의 데이터들을 저장한다. 여기서 저장부(50)는 전기적으로 쓰고 지울 수 있는 비휘발성 저장장치로서 EEPROM일 수 있다. 통신부(60)는 자동차의 ECU(7)와 통신을 수행한다. BMS(1)로부터 ECU(7)로 SOC 및 SOH에 관한 정보를 전송하거나, ECU(7)로부터 자동차 상태에 관한 정보를 수신하여 MCU(20)로 전송한다. 보호회로부(70)는 펌웨어(firm ware)를 이용하여 외부의 충격, 과전류, 저전압 등으로부터 배터리(2)를 보호하기 위한 회로이다. 파워온 리셋부(80)는 BMS(1)의 전원이 켜지면 전체 시스템을 리셋한다. 외부 인터페이스(90)는 냉각팬(4), 메인 스위치(6) 등 BMS의 보조장치들을 MCU(20)에 연결하기 위한 장치이다. 본 실시 예에서는 냉각팬(4) 및 메인 스위치(6)만이 도시되었지만 이에 한정되는 것은 아니다.
ECU(7)는 자동차의 액셀러레이터(accelerator), 브레이크(break), 자동차 속도 등의 정보에 기초하여 현재 자동차의 운행 상태를 파악하고, 필요한 토크 정도 등의 정보를 결정한다. 구체적으로, 현재 자동차의 운행 상태란, 시동을 켜는 키온(KEY ON), 시동을 끄는 키오프(KEY OFF), 종속운행 및 가속도 운행 등을 말한다. ECU(7)는 자동차 상태에 관한 정보를 BMS(1)의 통신부(60)로 전송한다. ECU(7)는 모터제너레이터(9)의 출력이 토크 정보에 맞도록 제어한다. 즉 ECU(7)는 인버터(8)의 스위칭을 제어하여 모터제너레이터(9)의 출력이 토크 정보에 맞도록 제어한다. 또한, ECU(7)는 BMS(1)의 통신부(60)를 통하여 MCU(20)로부터 전달되는 배터리(2)의 SOC를 전달받아 배터리(2)의 SOC가 목표값(예컨대 55%)이 되도록 제어한다. 예를 들면 MCU(20)로부터 전달된 SOC가 55% 이하이면 인버터(8)의 스위치를 제어하여 전력이 배터리(10) 방향으로 출력되도록 하여 배터리(2)를 충전시키고 이때 배터리 전류(Ib)는 '-'값이 된다. 한편, SOC가 55% 이상이면 인버터(8)의 스위치를 제어하여 전력이 모터제너레이터(9) 방향으로 출력되도록 하여 배터리(2)를 방전시키고 이때 배터리 전류(Ib)는 '+'값이 된다.
인버터(8)는 ECU(7)의 제어신호에 기초하여 배터리(2)가 충전 또는 방전되도록 한다.
모터 제너레이터(9)는 배터리(2)의 전기에너지를 이용하여 ECU(7)로부터 전달되는 토크 정보에 기초하여 자동차를 구동한다.
ECU(7)는 SOC에 기초하여 충방전 할 수 있는 파워만큼 충방전함으로써 배터리(2)가 과충전이나 과방전되는 것을 방지하여 배터리(2)를 효율적으로 오랫동안 사용할 수 있도록 한다. 그러나 배터리(2)가 자동차에 장착된 후에는 배터리(2)의 실제 SOC를 측정하기는 어려우므로, BMS(1)는 센싱부(10)에서 센싱한 배터리 전압, 배터리 전류 및 셀 온도 등을 이용하여 SOC를 정확하게 추정하여 ECU(7)에 전달한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리와 인버터 사이의 릴레이 상태 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 배터리(2)와 인버터(8) 사이에 포지티브 메인 릴레이(21), 네거티브 메인 릴레이(22), 및 포지티브 메인 릴레이(21)와 병렬로 보조 릴레이(23)와 저항(24)이 접속된다.
각각의 릴레이들(21 내지 24)은 BMS(1)의 제어에 따라 온 또는 오프된다. 도 2 및 이의 설명에서는 각각의 릴레이들(21 내지 24)이 BMS(1)의 제어에 따라서 온 또는 오프되는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, VCU(vehicle control unit, 미도시) 에 의해 제어될 수 있음은 물론이다.
도 2는 일반적인 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차용 배터리(2)와 인버터(8)의 접속 구성을 나타낸 도면으로서, 배터리(2)와 보조 릴레이(23), 메인 릴레이들(21 및 22) 및 인버터(8)를 포함하여 이루어진다.
배터리(2)는 고전압 고전류를 릴레이(21, 22)를 통해 인버터(8) 측으로 공급한다. 보조 릴레이(23)는 배터리(2)와 인버터(8)의 초기 연결시 배터리의 상태를 체크하고 인버터(8)로 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 프리 차아지(Pre-Charge)용 릴레이이다. 포지티브 메인 릴레이(21)는 상기 보조 릴레이(23)가 온에서 오프로 전환될 경우 온되어 인버터(8)로 배터리의 전원을 공급하게 된다. 상기 보조 릴레이(23)의 경우 포지티브 메인 릴레이(21)보다 용량이 작고, 초기에 인버터(8)와 배터리(2)의 연결시 잠시 동안 온 되어 있다가 오프된다. 저항(24)은 보조 릴레이(23)가 온될 경우 순간 인버터(8)로 흐르는 과전류를 방지하게 된다. 인버터(8)는 배터리(2)로부터 공급되는 전원을 변환하여 모터를 구동시킨다. 도시되지는 않았지만, 인버터(8)의 전단에 인버터의 전압의 변동을 평활화하고 인버터(8)의 작동을 안정시키기 위해 대용량의 전해질 콘덴서를 설치할 수 있다.
BMS(1)는 각각의 릴레이들(21 내지 23)의 온 또는 오프 상태에 따른 신호, 예를 들면 도시되지는 않았지만, 릴레이를 동작시키는 코일의 전압 신호와이에 따른 배터리 전류 및 배터리(2)와 인버터(8)사이의 전압 차이를 기준으로, 릴레이들(21 내지 23)의 고장 여부 및 어느 릴레이가 고장인지를 판단한다.
도 3은 도 2에 도시된 BMS(1)를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 전류 판단부(25), 배터리 전압 판단부(26), 인버터 전압 판단부(27) 및 릴레이 고장 판단부(28)를 포함한다. 여기서, 각각의 기능별로 구분하여 설명하지만, 배터리 전압 판단 및 인버터 전압 판단은 하나의 모듈로 구현할 수 있음은 물론이다.
전류 판단부(25)는 BMS(1)의 통신부(60)를 통해 릴레이의 상태에 따른 신호를 수신한 경우, 예를 들면 모든 릴레이들(21 내지 23)을 오프한 상태에 따른 신호를 수신한 경우에 배터리(2)와 인버터(8) 사이에 흐르는 전류를 측정한다. 또한, 보조 릴레이(23)를 온 한 경우, 보조 릴레이(23)를 오프하고, 네거티브 메인 릴레이(22)를 온 한 경우에 각각에 상응하는 신호, 예를 들면 릴레이를 동작시키는 코일에 걸리는 전압 신호를 수신한 경우, 배터리 전류를 측정한다. 여기서, 배터리 전류를 보조 릴레이를 온 시킨 경우에 흐르는 프리차징 전류를 포함한다.
배터리 전압 판단부(26)는 전술한 릴레이 상태에 따른 신호를 수신하고, 배터리 전압을 측정한다. 마찬가지로, 인버터 전압 판단부(27)는 인버터(8) 양단에 걸리는 전압을 측정한다.
릴레이 고장 판단부(28)는 전류 판단부(25)에서 측정한 전류와, 배터리 전압 판단부(26) 및 인버터 전압 판단부(27)에서 측정한 배터리(2)와 인버터 전압(8)의 차이에 따라 포지티브 메인 릴레이(21), 네거티브 메인 릴레이(22) 및 보조 릴레이(23) 중 어느 릴레이가 고장인지를 판단한다.
구체적으로, 모든 릴레이의 오프 상태에 상응하는 신호에 따라, 측정한 전류의 절대값이 제1 임계값보다 크고, 배터리와 인버터 전압의 차이가 제2 임계값보다 작은 경우, 모든 릴레이 중 적어도 하나의 릴레이가 고장이라고 판단한다. 여기서, 제1 및 제2 임계값은 임의로 결정할 수 있는 값이다. 예를 들면, 제1 임계값은 전류 센서의 정확도를 고려하여 1 암페어(A)이고, 제2 임계값은 배터리 팩의 전압의 2%에 해당하는 전압일 수 있다. 모든 릴레이가 오프 상태인 경우에는, 모든 릴레이가 정상적으로 동작하고 있다면, 배터리 전류가 흐르지 못하는 상태이고, 배터리의 전압이 인버터에 걸리지 않기 때문에 전압 차이가 일정한 값 이상이어야만 한다. 하지만, 배터리에서 인버터 방향 또는 인버터에서 배터리 방향으로 전류가 흐른다면, 그리고, 그 값이 일정 전류 값, 예를 들면 1 암페어(A) 이상이라면 어느 릴레이인지 모르지만, 릴레이들에 이상이 있다고 판단할 수 있다.
그리고, 보조 릴레이를 다시 온 시킨다. 따라서, 이 경우에는 네거티브 메인 릴레이(22)의 고장 상태를 확인할 수 있다. 따라서, 배터리와 인버터 사이에 흐르는 전류의 절대값이 제1 임계값보다 크고, 배터리와 인버터 전압의 차이가 제2 임계값보다 작은 경우에는 네거티브 메인 릴레이(22)가 고장이라고 판단할 수 있다.
또한, 보조 릴레이의 오프 상태에 상응하는 신호 및 네거티브 메인 릴레이의 온 상태를 변화시킨다. 이 경우에는 포지티브 메인 릴레이(21)의 고장 상태를 확인할 수 있으며, 또한, 프리차징 전류의 크기를 판단함으로써 보조 릴레이(23)의 고장 상태도 확인할 수 있다. 즉, 배터리와 인버터 사이에 흐르는 전류가 제1 임계값과 제2 임계값 사이이고, 배터리와 인버터의 전압 차이가 제3 임계값보다 작은 경우에는 보조 릴레이(23)가 고장이라고 판단할 수 있다. 유사하게, 배터리와 인버터 사이에 흐르는 전류의 절대값이 제1 임계값보다 크고, 배터리와 인버터의 전압 차이가 제3 임계값보다 작은 경우에는 포지티브 메인 릴레이(21) 및 보조 릴레이(23)가 고장이라고 판단할 수 있다. 여기서, 제3 임계값은 임의로 결정할 수 있는 값으로, 프리차징 전류값이며 27.7암페어(A) 일 수 있다. 여기서, 제3 임계값은 배터리 팩과 인버터 용량 및 프리차지용 저항값에 따라 달라질 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 단계 400 및 402에서, 배터리 관리 시스템은 모든 릴레이를 구동하는 구동 전압을 측정하고, 정상적인 전압이 공급되고 있는지 판단한다. 즉, 릴레이의 정상 작동 여부를 판단하기 위해서, 정상적으로 구동 전압, 예를 들면 12V의 전압이 공급되고 있는지를 먼저 체크한다. 여기서, 구동 전압은 배터리 관리 시스템 자체 또는 배터리 팩으로부터 공급되는데, 12V의 구동전압으로 변환 또는 생성하여 릴레이에 공급된다.
단계 402에서, 배터리 관리 시스템은 정상적인 릴레이 구동 전압이 공급되고 있는 경우에는 단계 단계 404에서, 모든 릴레이를 개방 상태, 즉 오프 상태로 한다. 단계 406에서, 배터리 관리 시스템은 배터리 전류를 측정하고, 단계 408에서, 배터리 전압과 인버터 전압을 측정한다.
단계 410에서, 배터리 관리 시스템은 배터리 전류의 절대값이 제1 임계값보다 작고, 배터리 전압과 인버터 전압의 차이가 제2 임계값보다 큰지 판단한다. 여기서, 제1 임계값은 이상적인 경우에는 0A이어야 하지만, 전류 센서의 정확도를 고려하여 1A이고, 제2 임계값은 배터리 팩 전압의 2%에 해당하는 전압값일 수 있다.
단계 410의 조건을 만족한다면, 단계 412에서, 배터리 관리 시스템은 모든 릴레이가 정상이라고 판단한다. 즉, 모든 릴레이가 오프된 상태에서는 배터리 전류가 흐르지 않고, 배터리 전압이 인버터 측으로 전달되지 않으므로 양 단간의 전압 차이가 일정값, 예를 들면 수 kV 이상이어야 하므로, 그 조건을 만족한다면, 릴레이가 정상이라고 판단할 수 있다.
단계 410의 조건을 만족하지 못한다면, 단계 414에서, 배터리 관리 시스템은 릴레이 고장이라고 판단한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
여기서, 도 4에 도시된 단계 400 및 402가 도시되지는 않았지만, 이를 포함하여 구현될 수 있음은 물론이다.
도 5를 참조하면, 단계 500 및 504는 도 4와 동일하다. 따라서, 릴레이가 고장이라고 판단되는 경우에는 단계 506부터 수행하며, 단계 506 이후의 과정은 어느 릴레이가 고장 또는 어느 접점에서 불량이 발생했는지를 판단할 수 있는 과정이다.
단계 506에서, 배터리 관리 시스템은 보조 릴레이를 온 시킨다. 이 경우에 단계 502의 판단 조건을 다시 판단함으로써 네거티브 메인 릴레이의 고장 여부를 판단할 수 있다.
단계 508에서, 배터리 관리 시스템은 배터리 전류의 절대값이 제1 임계값보다 작고, 배터리 전압과 인버터 전압의 차이가 제2 임계값보다 큰지 판단한다. 단계 508의 조건을 만족하지 못한다면, 배터리 관리 시스템은 보조 릴레이를 통한 경로와 네거티브 릴레이가 용착되어 회로를 구성하였다고 볼 수 있으므로, 단계 510에서 네거티브 메인 릴레이가 고장이라고 판단한다. 단계 508의 조건을 만족한다면, 단계 512에서, 배터리 관리 시스템은 보조 릴레이를 오프시키고, 네거티브 메인 릴레이를 온시킨다. 이 경우에는 포지티브 메인 릴레이와 보조 릴레이의 고장 여부를 검출할 수 있다.
단계 514에서, 배터리 관리 시스템은 배터리 전류가 마이너스 제3 임계값보다 크고, 마이너스 제1 임계값보다 작거나, 또는 제1 임계값보다 크고 제3 임계값보다 작은지, 그리고, 배터리 전압과 인버터 전압 사이의 차이가 제2 임계값보다 작은지 판단한다. 여기서, 제3 임계값은 프리차징 전류이며, 예를 들면 27.7A일 수 있다. 즉, 보조 릴레이를 통해 흐르는 전류는 포지티브 메인 릴레이를 통해 흐르는 전류보다 작기 때문에, 상기와 같은 조건을 통해 보조 릴레이 고장과 포지티브 메인 릴레이 고장을 구분한다. 즉, 일정한 범위내의 전류가 흐른다면, 보조 릴레이가 고장이라고 판단하고, 단계 518에서, 그 이상의 전류가 흐른다면 단계 520에서, 포지티브 메인 릴레이까지 함께 고장이라고 판단하는 것이다.
단계 518의 조건들을 만족하지 않는 경우에는 단계 522로 진행하여, 배터리 관리 시스템은 모든 릴레이가 정상이라고 판단한다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴레이 고장 판단은 배터리 전류와 릴레이의 상태 정보를 받아 배터리와 인버터 사이의 전압 차이와 함께 고려함으로써, 전압 센싱 오차로 인한 고장 판단 실패의 위험을 줄이며, 정확성을 높일 수 있다. 또한, 릴레이 구동 전압의 정상 여부까지 미리 체크함으로써, 이후 릴레이 상태 정보와 전압 및 전류 센싱의 신뢰도를 확보할 수 있다.
또한, 어느 릴레이가 고장인지까지 판단할 수 있을 뿐만 아니라, 전기 자동차의 정지시, 주행시, 또는 출발시 어느 때라도 관계없이, 릴레이 고장 검출을 할 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 프로세서, 프로그램 데이터를 저장하고 실행하는 메모리, 디스크 드라이브와 같은 영구 저장부(permanent storage), 외부 장치와 통신하는 통신 포트, 터치 패널, 키(key), 버튼 등과 같은 사용자 인터페이스 장치 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 모듈 또는 알고리즘으로 구현되는 방법들은 상기 프로세서 상에서 실행 가능한 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드들 또는 프로그램 명령들로서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체 상에 저장될 수 있다. 여기서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로 마그네틱 저장 매체(예컨대, ROM(read-only memory), RAM(random-access memory), 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예컨대, 시디롬(CD-ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc)) 등이 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 매체는 컴퓨터에 의해 판독가능하며, 메모리에 저장되고, 프로세서에서 실행될 수 있다.
본 발명에서 인용하는 공개 문헌, 특허 출원, 특허 등을 포함하는 모든 문헌들은 각 인용 문헌이 개별적으로 및 구체적으로 병합하여 나타내는 것 또는 본 발명에서 전체적으로 병합하여 나타낸 것과 동일하게 본 발명에 병합될 수 있다.
본 발명의 이해를 위하여, 도면에 도시된 바람직한 실시 예들에서 참조 부호를 기재하였으며, 본 발명의 실시 예들을 설명하기 위하여 특정 용어들을 사용하였으나, 특정 용어에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 당업자에 있어서 통상적으로 생각할 수 있는 모든 구성 요소들을 포함할 수 있다.
본 발명은 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 본 발명에의 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 본 발명은 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명은 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. “매커니즘”, “요소”, “수단”, “구성”과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
1: 배터리 관리 시스템
2: 배터리
7: ECU
8: 인버터
20: MCU
21: 포지티브 메인 릴레이
22: 네거티브 메인 릴레이
23: 보조 릴레이

Claims (18)

  1. 배터리와 인버터 사이에 접속된 릴레이;
    상기 릴레이의 상태에 상응하는 신호에 따라 상기 배터리의 전압 및 상기 인버터의 전압을 측정하는 전압 판단부;
    상기 릴레이의 상태에 상응하는 신호에 따라 상기 배터리와 인버터 사이에 흐르는 전류를 측정하는 전류 판단부; 및
    상기 측정한 전류 및 상기 배터리와 상기 인버터 전압의 차이에 따라 상기 릴레이의 고장 여부를 판단하는 릴레이 고장 판단부를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 릴레이는,
    포지티브 메인 릴레이, 네거티브 메인 릴레이 및 보조 릴레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고장 판단부는,
    상기 릴레이의 구동 전압이 정상인지 여부를 판단하고, 정상인 경우에 상기 측정한 전류 및 상기 배터리와 상기 인버터 전압의 차이에 따라 상기 릴레이의 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 릴레이는,
    포지티브 메인 릴레이, 네거티브 메인 릴레이 및 상기 포지티브 메인 릴레이와 병렬로 접속된 보조 릴레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 릴레이 고장 판단부는,
    상기 릴레이의 오프 상태에 상응하는 신호에 따라, 상기 측정한 전류의 절대값이 제1 임계값보다 크고, 상기 배터리와 상기 인버터 전압의 차이가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 릴레이가 고장이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 릴레이 고장 판단부는,
    상기 배터리와 상기 인버터 사이에 흐르는 전류의 절대값이 제1 임계값보다 크고, 상기 배터리와 상기 인버터 전압의 차이가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 네거티브 메인 릴레이가 고장이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 릴레이 고장 판단부는,
    상기 보조 릴레이의 오프 상태에 상응하는 신호에 따라 상기 배터리와 상기 인버터 사이에 흐르는 전류와 상기 배터리와 인버터의 전압 차이를 기준으로 상기 네거티브 메인 릴레이의 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 릴레이 고장 판단부는,
    상기 보조 릴레이의 오프 상태에 상응하는 신호 및 상기 네거티브 메인 릴레이의 온 상태에 상응하는 신호에 따라 상기 배터리와 상기 인버터 사이에 흐르는 전류와 상기 배터리와 인버터의 전압 차이를 기준으로 상기 보조 릴레이 또는 상기 포지티브 메인 릴레이의 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 릴레이 고장 판단부는,
    상기 배터리와 상기 인버터 사이에 흐르는 전류의 절대값이 제1 임계값보다 크고 제3 임계값보다 작고, 상기 배터리와 인버터의 전압 차이가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 보조 릴레이가 고장이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 릴레이 고장 판단부는,
    상기 배터리와 상기 인버터 사이에 흐르는 전류의 절대값이 제3 임계값보다 크고, 상기 배터리와 인버터의 전압 차이가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 포지티브 메인 릴레이 및 상기 보조 릴레이가 고장이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 릴레이 상태에 상응하는 신호는,
    상기 릴레이의 온 또는 오프시키는 코일의 전압인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 릴레이의 온 또는 오프 상태를 제어하는 차량 제어 유닛(VCU) 로부터 상기 릴레이 상태에 상응하는 신호를 전송받는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  13. 복수의 전지 셀이 하나의 팩으로 구성되어 적어도 하나의 팩을 포함하는 배터리에 연결되며, 상기 배터리와 인버터 사이에 접속된, 포지티브 메인 릴레이, 네거티브 메인 릴레이 및 보조 릴레이를 포함하고,
    상기 포지티브 메인 릴레이, 네거티브 메인 릴레이 및 보조 릴레이 중 적어도 하나 이상의 릴레이의 상태에 상응하는 신호에 따라 상기 배터리의 전압 및 상기 인버터의 전압을 측정하는 전압 판단부;
    상기 수신한 신호에 따라 상기 배터리와 인버터 사이에 흐르는 전류를 측정하는 전류 판단부; 및
    상기 측정한 전류 및 상기 배터리와 상기 인버터 전압의 차이에 따라 상기 포지티브 메인 릴레이, 네거티브 메인 릴레이 및 보조 릴레이 중 적어도 하나 이상의 릴레이의 고장 여부를 판단하는 릴레이 고장 판단부를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 릴레이 고장 판단부는,
    모든 릴레이의 오프 상태에 상응하는 신호에 따라, 상기 측정한 전류의 절대값이 제1 임계값보다 크고, 상기 배터리와 상기 인버터 전압의 차이가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 모든 릴레이 중 적어도 하나의 릴레이가 고장이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 릴레이 고장 판단부는,
    상기 보조 릴레이의 온 상태에 상응하는 신호에 따라 상기 배터리와 상기 인버터 사이에 흐르는 전류의 절대값이 제1 임계값보다 크고, 상기 배터리와 상기 인버터 전압의 차이가 제2 임계값보다 큰 경우, 상기 네거티브 메인 릴레이가 고장이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 릴레이 고장 판단부는,
    상기 보조 릴레이의 오프 상태에 상응하는 신호 및 상기 네거티브 메인 릴레이의 온 상태에 상응하는 신호에 따라 상기 배터리와 상기 인버터 사이에 흐르는 전류의 절대값이 제1 임계값보다 크고 제3 임계값보다 작고, 상기 배터리와 인버터의 전압 차이가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 보조 릴레이가 고장이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 릴레이 고장 판단부는,
    상기 보조 릴레이의 오프 상태에 상응하는 신호 및 상기 네거티브 메인 릴레이의 온 상태에 상응하는 신호에 따라 상기 배터리와 상기 인버터 사이에 흐르는 전류의 절대값이 제3 임계값보다 크고, 상기 배터리와 인버터의 전압 차이가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 포지티브 메인 릴레이 및 상기 보조 릴레이가 고장이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1 임계값은 1암페어이고,
    상기 제2 임계값은 상기 배터리 전압의 2%에 해당하는 전압값이고,
    상기 제3 임계값은 27.7A인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
KR1020110066121A 2011-07-04 2011-07-04 배터리 관리 시스템 및 이의 제어 방법 KR101255248B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110066121A KR101255248B1 (ko) 2011-07-04 2011-07-04 배터리 관리 시스템 및 이의 제어 방법
US13/540,338 US9069044B2 (en) 2011-07-04 2012-07-02 Battery management system and method of controlling the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110066121A KR101255248B1 (ko) 2011-07-04 2011-07-04 배터리 관리 시스템 및 이의 제어 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130004827A true KR20130004827A (ko) 2013-01-14
KR101255248B1 KR101255248B1 (ko) 2013-04-16

Family

ID=47438276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110066121A KR101255248B1 (ko) 2011-07-04 2011-07-04 배터리 관리 시스템 및 이의 제어 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9069044B2 (ko)
KR (1) KR101255248B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190027164A (ko) * 2017-09-06 2019-03-14 자동차부품연구원 스위치 접점의 간헐적 접촉불량 검출 장치
KR20190074674A (ko) * 2017-12-20 2019-06-28 주식회사 엘지화학 메인 제어부 이상 진단 시스템 및 방법
KR20190084547A (ko) * 2018-01-08 2019-07-17 주식회사 엘지화학 구동 전압 라인 진단 장치
KR20190124473A (ko) * 2018-04-26 2019-11-05 현대자동차주식회사 릴레이 온도 측정 장치 및 방법
KR20200042238A (ko) * 2018-10-15 2020-04-23 주식회사 엘지화학 퓨즈 연결성 진단 시스템 및 진단 방법, 퓨즈 연결성 진단 시스템을 포함하는 배터리 관리 시스템

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5880098B2 (ja) * 2012-02-09 2016-03-08 日産自動車株式会社 エンジン始動装置およびエンジンの自動停止再始動制御装置
JP5953804B2 (ja) 2012-02-22 2016-07-20 日産自動車株式会社 アイドルストップ車両のエンジン始動装置
US9297861B2 (en) * 2012-11-28 2016-03-29 Changs Ascending Enterprise Co., Ltd. State of health determination without unnoticed battery shut down
US20150346285A1 (en) * 2013-02-28 2015-12-03 Hitachi Vehicle Energy, Ltd. Device for Assessing Extent of Degradation of Secondary Battery
WO2015126036A1 (ko) * 2014-02-20 2015-08-27 주식회사 엘지화학 전류 측정을 통한 배터리 랙 파손 방지 장치, 시스템 및 방법
US10026998B2 (en) * 2014-05-15 2018-07-17 Ford Global Technologies, Llc Electric vehicle operation to manage battery capacity
CN104833911A (zh) * 2014-05-21 2015-08-12 北汽福田汽车股份有限公司 动力电池中的继电器的故障判断方法和装置
CN104865519B (zh) * 2014-09-09 2018-02-23 北汽福田汽车股份有限公司 一种动力电池预充继电器状态诊断方法
US10620274B2 (en) * 2014-12-10 2020-04-14 Datang NXP Semiconductor Co., Ltd. Method and apparatus for contact detection in battery packs
CN105021983B (zh) * 2015-07-15 2017-10-24 惠州市亿能电子有限公司 一种电池管理系统上下电继电器检测方法
KR102059076B1 (ko) 2016-02-19 2020-02-11 주식회사 엘지화학 스위치 부품의 고장 진단 장치 및 방법
KR102145524B1 (ko) * 2016-06-22 2020-08-18 주식회사 엘지화학 전기 자동차용 구동 회로 및 그 제어 방법
KR101907373B1 (ko) * 2016-11-16 2018-10-12 현대오트론 주식회사 과충전 방지 장치 및 방법
EP4094978A1 (en) * 2016-12-12 2022-11-30 Honeywell International Inc. Adaptive balancing for battery management
CN108802605A (zh) * 2017-04-26 2018-11-13 宁德时代新能源科技股份有限公司 继电器粘连检测方法及系统
EP3404432A1 (en) * 2017-04-26 2018-11-21 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Method and system for detecting relay adhesion
CN108802511B (zh) * 2017-05-04 2020-05-05 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电池管理单元的测试方法及系统
US10690704B2 (en) * 2017-05-18 2020-06-23 I.D. Systems, Inc. Multi-access control and multi-relay systems and methods
KR102170392B1 (ko) * 2017-06-13 2020-10-27 주식회사 엘지화학 소리 센서를 통한 컨텍터 진단 시스템 및 방법
KR102364572B1 (ko) 2017-12-14 2022-02-17 주식회사 엘지에너지솔루션 릴레이 이상 진단 시스템 및 방법
US10960776B2 (en) * 2018-08-17 2021-03-30 Zoox, Inc. Redundant battery management system architecture
US20210223302A1 (en) 2018-09-17 2021-07-22 Carrier Corporation Self validation of controller internal circuits
KR102654911B1 (ko) * 2018-10-23 2024-04-03 현대자동차주식회사 파워 릴레이 어셈블리의 상태 판단 시스템
DE102019210793A1 (de) * 2019-07-22 2021-01-28 Robert Bosch Gmbh Elektrisches Energiespeichersystem und Verfahren zu dessen Betreiben
KR20210080070A (ko) * 2019-12-20 2021-06-30 주식회사 엘지에너지솔루션 병렬 배터리 릴레이 진단 장치 및 방법
CN113162148A (zh) * 2021-03-24 2021-07-23 浙江合众新能源汽车有限公司 一种双边驱动的电池充电继电器安全控制系统及方法

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5781013A (en) * 1994-10-26 1998-07-14 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Battery management system for electric vehicle
JP3769843B2 (ja) 1996-11-07 2006-04-26 日産自動車株式会社 電気自動車の強電リレー診断装置
KR100454921B1 (ko) * 1997-08-30 2004-12-17 삼성전자주식회사 키폰시스템에서 일반가입자 회로 테스트 방법
US7705602B2 (en) * 1997-11-03 2010-04-27 Midtronics, Inc. Automotive vehicle electrical system diagnostic device
US7688074B2 (en) * 1997-11-03 2010-03-30 Midtronics, Inc. Energy management system for automotive vehicle
JPH11341821A (ja) * 1998-05-25 1999-12-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd インバータ装置
JP2001136666A (ja) * 1999-11-09 2001-05-18 Toyota Motor Corp 電池制御装置
JP2002116819A (ja) 2000-10-06 2002-04-19 Denso Corp リレー監視装置
JP3801023B2 (ja) * 2001-11-12 2006-07-26 トヨタ自動車株式会社 二次電池制御装置
JP3945630B2 (ja) * 2002-01-10 2007-07-18 パナソニック・イーブイ・エナジー株式会社 電池電源装置のリレー接点溶着検査方法
JP2006310219A (ja) 2005-05-02 2006-11-09 Nissan Motor Co Ltd リレー溶着検出装置
JP4539431B2 (ja) * 2005-05-11 2010-09-08 トヨタ自動車株式会社 電源制御装置
US7557583B2 (en) * 2005-11-21 2009-07-07 Gm Global Technology Operations, Inc. System and method for monitoring an electrical power relay in a hybrid electric vehicle
KR100649570B1 (ko) * 2005-12-19 2006-11-27 삼성에스디아이 주식회사 전지 관리 시스템 및 방법과 전지 시스템
JP4760723B2 (ja) * 2006-11-20 2011-08-31 トヨタ自動車株式会社 電源回路の制御装置
WO2009014143A1 (ja) * 2007-07-24 2009-01-29 Panasonic Electric Works Co., Ltd. 充電監視装置
DE102007061729A1 (de) * 2007-12-20 2009-06-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Erkennung eines elektrischen Fehlers in einem elektrischen Netzwerk eines Kraftfahrzeugs
KR100962855B1 (ko) * 2008-04-15 2010-06-09 현대자동차주식회사 배터리-인버터 케이블 및 커넥터 오류 검출 장치 및 방법
KR101041124B1 (ko) * 2008-06-24 2011-06-13 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법
JP5172720B2 (ja) 2009-01-09 2013-03-27 プライムアースＥｖエナジー株式会社 リレー検査装置及び駆動装置
KR20100089518A (ko) 2009-02-04 2010-08-12 엘에스산전 주식회사 전기 자동차의 인버터 보호 장치 및 그 방법
JP5221468B2 (ja) * 2009-02-27 2013-06-26 株式会社日立製作所 電池監視装置
JP5133926B2 (ja) * 2009-03-26 2013-01-30 株式会社日立製作所 車両用電池システム
KR101016813B1 (ko) * 2009-05-19 2011-02-21 에스비리모티브 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법
KR101499997B1 (ko) * 2009-09-08 2015-03-09 현대자동차주식회사 릴레이 검사 장치 및 그의 구동 방법
KR101057542B1 (ko) * 2010-01-26 2011-08-17 에스비리모티브 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법
KR101057547B1 (ko) * 2010-01-26 2011-08-17 에스비리모티브 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법
US8624601B2 (en) * 2010-10-04 2014-01-07 Enerdel, Inc. System and method for determining physical status of switch elements

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190027164A (ko) * 2017-09-06 2019-03-14 자동차부품연구원 스위치 접점의 간헐적 접촉불량 검출 장치
KR20190074674A (ko) * 2017-12-20 2019-06-28 주식회사 엘지화학 메인 제어부 이상 진단 시스템 및 방법
KR20190084547A (ko) * 2018-01-08 2019-07-17 주식회사 엘지화학 구동 전압 라인 진단 장치
KR20190124473A (ko) * 2018-04-26 2019-11-05 현대자동차주식회사 릴레이 온도 측정 장치 및 방법
KR20200042238A (ko) * 2018-10-15 2020-04-23 주식회사 엘지화학 퓨즈 연결성 진단 시스템 및 진단 방법, 퓨즈 연결성 진단 시스템을 포함하는 배터리 관리 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
US9069044B2 (en) 2015-06-30
US20130009648A1 (en) 2013-01-10
KR101255248B1 (ko) 2013-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101255248B1 (ko) 배터리 관리 시스템 및 이의 제어 방법
KR101223735B1 (ko) 배터리 관리 시스템 및 이의 제어 방법
KR100814883B1 (ko) 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법
KR101057547B1 (ko) 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법
KR101030910B1 (ko) 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법
US7902829B2 (en) Battery management system and driving method thereof
KR100805116B1 (ko) 배터리 관리 시스템 및 그 구동방법
JP4733079B2 (ja) バッテリー管理システム及びその駆動方法
US8669741B2 (en) Battery management system and driving method thereof
KR100814884B1 (ko) 배터리 관리 시스템 및 그 구동방법
KR100839385B1 (ko) 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법
KR100669476B1 (ko) 배터리의 ｓｏｃ보정 방법 및 이를 이용한 배터리 관리시스템
KR100869801B1 (ko) 배터리 관리 시스템 및 그 구동방법
KR100669475B1 (ko) 배터리의 ｓｏｃ 보정 방법 및 이를 이용한 배터리 관리시스템
JP5159498B2 (ja) ハイブリッドカーの電源装置における電池の充放電制御方法
US20110181246A1 (en) Battery management system and driving method thereof
KR101552903B1 (ko) 배터리 관리 시스템 및 방법
KR20120071198A (ko) 셀 밸런싱 회로 및 이의 구동 방법, 및 셀 밸런싱 회로를 포함한 배터리 관리 시스템
JP2006136101A (ja) 電源制御装置、電動車両および電池制御ユニット
JP2007171205A (ja) バッテリーのｓｏｃ補正方法、これを用いたバッテリー管理システム、そしてこれを備えたハイブリッド自動車
KR20080039669A (ko) 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법
KR20070076833A (ko) 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법
KR100709260B1 (ko) 배터리의 수명 판정 방법 및 이를 이용한 배터리 관리시스템
KR100740113B1 (ko) 배터리의 수명 판정 방법 및 이를 이용한 배터리 관리시스템
KR101256073B1 (ko) 배터리의 ｓｏｃ 추정 방법 및 이를 이용한 배터리 관리시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160323

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170324

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180320

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190402

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200305

Year of fee payment: 8