KR20180028800A - 배터리 팩 고장 검출 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 팩 고장 검출 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

독립된 접지부를 이용한 배터리 팩 고장 검출 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 분산 연산을 통한 배터리 관리 시스템은 부하에 전력을 공급하는 제1 배터리 팩, 상기 제1 배터리 팩과 연결되어 배터리 팩의 전력 공급을 연결 및 차단하는 제1 릴레이와 상기 제1 배터리 팩 사이에 연결되는 제1 접지부, 상기 부하에 전력을 공급하는 제2 배터리 팩, 상기 제2 배터리 팩과 연결되어 배터리 팩의 전력 공급을 연결 및 차단하는 제2 릴레이와 상기 제2 배터리 팩 사이에 연결되는 제2 접지부 및 상기 제1 릴레이의 양단의 전압 및 상기 제2 릴레이의 양단의 전압을 측정하는 전압 측정부를 포함한다.

Description

배터리 팩 고장 검출 장치 및 방법{Apparatus and method for detect malfunction of battery pack}
본 발명은 독립된 접지부를 이용한 배터리 팩 고장 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 배터리 팩과 릴레이 사이에 독립된 접지부를 구비하고, 릴레이의 양단의 전압을 측정해 그 측정값에 기초하여 릴레이의 고장을 검출하는 독립된 접지부를 이용한 배터리 팩 고장 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
차량용 배터리의 경우 차량을 구동하는 구동모터의 에너지원으로 이차전지를 이용한다.
일반적으로, 이러한 이차전지는 복수개의 단위 배터리 팩들이 병렬로 연결된 구성으로 이루어지며 배터리 팩들은 하나의 접지부를 공유한다.
한편, 병렬로 연결된 다수의 배터리 팩이 하나의 접지부를 이용하는 구조에서는 릴레이에 고장이 발생해도 통합된 접지부로 인해 릴레이의 양단에 전압 차이가 발생하지 않아 릴레이의 고장을 검출 할 수 없는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 10-2014-0125971호
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 팩과 릴레이 사이의 독립된 접지부의 구비를 통해 릴레이가 고장났을 경우, 릴레이 양단의 전압의 차이로 릴레이의 고장을 검출할 수 있는 배터리 팩 고장 검출 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 배터리 팩 고장 검출 장치는, 부하에 전력을 공급하는 제1 배터리 팩; 상기 제1 배터리 팩과 연결되어 배터리 팩의 전력 공급을 연결 및 차단하는 제1 릴레이와 상기 제1 배터리 팩 사이에 연결되는 제1 접지부; 상기 부하에 전력을 공급하는 제2 배터리 팩; 상기 제2 배터리 팩과 연결되어 배터리 팩의 전력 공급을 연결 및 차단하는 제2 릴레이와 상기 제2 배터리 팩 사이에 연결되는 제2 접지부; 및 상기 제1 릴레이의 양단의 전압 및 상기 제2 릴레이의 양단의 전압을 측정하는 전압 측정부; 를 포함하여 구성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 접지부는 상기 제1 및 제2 릴레이의 고장 검출을 위해 상기 제1 및 제2 배터리 팩과 상기 제1 및 제2 릴레이 사이의 전압이 기준 전압이 되도록 함으로써 상기 제1 및 제2 릴레이 양단의 전압의 차이를 만들 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전압 측정부는 상기 제1 및 제2 릴레이의 양단에 각각 연결되어 전압을 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전압 측정부는 상기 전압 측정 결과에 기초하여, 상기 제1 및 제2 릴레이의 고장을 각각 검출할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치가 고장을 검출하는 방법에 있어서, 일단에 제1 접지부가 연결된 제1 릴레이 및 일단에 제2 접지부가 연결된 제 2 릴레이가 닫히도록(close) 상기 제1 릴레이 및 상기 제2 릴레이를 제어하는 단계; 상기 제1 릴레이 양단의 전압 및 상기 제2 릴레이 양단의 전압을 측정하는 단계; 상기 측정된 제1 릴레이 양단의 전압이 서로 동일한지 여부 및 상기 측정된 제2 릴레이 양단의 전압이 서로 동일한지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 기초하여, 상기 제1 및 제2 릴레이의 고장을 각각 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 전원 공급 장치의 고장 검출 방법을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 릴레이의 고장을 각각 검출하는 단계는상기 제1 및 제2 릴레이 중 양단의 전압이 동일하지 않은 경우, 양단의 전압이 동일하지 않은 릴레이를 고장 릴레이로 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치의 고장 검출 방법을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 고장 검출 장치는 각각의 배터리 팩과 배터리 팩에 연결된 릴레이 사이에 독립된 접지부를 구비해 각 릴레이 양단의 전압의 차이로 릴레이의 고장을 검출할 수 있기 때문에, 기존의 전원 공급 장치에서 통합된 접지부로 인해 릴레이가 닫혔을 때 검출하지 못했던 릴레이의 고장을 검출하는 효과를 가진다.
또한, 전압 측정을 통해 릴레이의 고장을 검출 할 수 있어 별도로 릴레이의 고장을 검출하는 구성이 필요치 않아 회로의 제조비용이 감소되는 효과를 가진다.
도 1은 종래의 배터리 팩 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 릴레이의 고장을 검출할 수 있는 배터리 팩 고장 검출 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 배터리 팩 고장 검출 장치의 고장 검출 동작순서를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이의 고장을 검출할 수 있는 배터리 팩 고장 검출 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 종래의 배터리 팩 장치(10)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 팩 장치(10)는 배터리 팩(11), 접지부(12), 릴레이(13), 전압 측정부(14) 포함하여 구성될 수 있다.
배터리 팩 장치(10)는 하나 이상의 배터리 팩(11)이 병렬로 연결되어 형성될 수 있다.
하나 이상의 배터리 팩(11)은 부하에 전력을 공급하며, 별도의 충전부를 구비하여 배터리 팩(11)의 충전을 수행할 수 있다.
여기서, 부하라 함은 전기자동차, 하이브리드 자동차, 플러그-인 하이브리드 자동차, 무정전 전원 장치, 에너지 저장 시스템 등을 의미할 수 있다.
또한, 하나 이상의 배터리 팩(11)은 하나 이상의 릴레이(13)와 각각 연결되어 형성될 수 있다.
그리고, 하나 이상의 배터리 팩(11)은 하나로 연결된 접지부(12)를 구비하여 형성될 수 있다.
릴레이(13)는 부하에 공급 되는 배터리 팩(11)의 전력 공급을 연결 및 차단할 수 있다.
여기서, 전압 측정부(14)는 하나 이상의 릴레이(13)의 전압을 선택적으로 측정할 수 있다.
상술한 배터리 팩 장치(10)는 일 실시예의 배터리 팩 고장 검출 장치 (100)의 구조와 비교하여 하나로 연결된 접지부(12) 구비하는 차이를 가지며 병렬로 연결된 하나 이상의 배터리 팩(11)은 공통된 접지부를 통해 연결된다.
여기서, 배터리 팩 장치(10)가 패터리 팩으로부터 부하에 전원을 공급하기 위해 릴레이를 닫도록(close) 제어 경우, 릴레이가 정상적으로 작동한다면 릴레이 양단의 전압이 동일해야 한다. 여기서, 릴레이에 고장이 발생하여 릴레이가 정상적으로 닫히지 않으면 릴레이 양단에 전압차가 발생하게 된다.
다만, 릴레이(13)에 발생한 고장을 검출하기 위해서는 릴레이 양단의 전압차가 발생해야 한다. 그러나, 일반적으로 배터리 팩 장치(10)의 회로가 구성되는 보드에는 일반적으로 공통의 접지부(12)가 사용된다. 이 경우 각 릴레이(13)들의 일단이 모두 공통의 접지부(12)에 연결되어 동일한 전압을 가지게 됨으로써 전압측정부(14)는 어느 릴레이에 고장이 발생했는지 개별적으로 검출 할 수 없다.
여기에서, 고장이라 함은 릴레이의 높은 온도에 따른 릴레이 내부의 접점 융착, 릴레이의 잦은 개폐로 인한 접접 이전, 릴레이의 접점부 변성으로 인한 접촉 저항 증대, 이상 전류 및 전압으로 인한 릴레이의 접촉 불량 등을 의미할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따라 릴레이의 고장을 검출할 수 있는 배터리 팩 고장 검출 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
일 실시 예에 따른 배터리 팩 고장 검출 장치(100)는 제1 배터리 팩(110), 제2 배터리 팩(111), 제N 배터리 팩(112), 제1 접지부(120), 제2 접지부(121), 제N 접지부(122), 제1 릴레이(130), 제2 릴레이(131), 제N 릴레이(132), 전압 측정부(14)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 배터리 팩(110)과 제2 배터리 팩(111) 및 제N 배터리 팩(112)은 병렬로 연결되고 각각 부하에 전력을 공급한다.
제1 배터리 팩(110)과 제2 배터리 팩(111) 및 제N 배터리 팩(112)은 각각 하나 이상의 배터리 셀이 직렬 및 병렬로 연결되어 형성될 수 있다.
또한, 제1 배터리 팩(110)과 제2 배터리 팩(111) 및 제N 배터리 팩(112)을 구성하는 배터리 셀의 종류는 한정되지 않고, 예컨대 납 축전지,　니켈-카드뮴 전지,　니켈 수소 축전지,　리튬 이온 전지,　리튬 이온 폴리머 전지 등으로 구성될 수 있다.
제1 릴레이(130), 제2 릴레이(131) 및 제N 릴레이(132)는 배터리 팩과 연결되어 부하로 공급되는 배터리 팩의 전력을 연결 및 차단할 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 릴레이(130), 제2 릴레이(131) 및 제N 릴레이(132)가 닫히는 경우 각각 연결된 제1 배터리 팩(110)과 제2 배터리 팩(111) 및 제N 배터리 팩(112)과 부하가 연결되어 부하에 전력을 공급할 수 있으며, 릴레이가 열린 경우 제1 배터리 팩(110), 제2 배터리 팩(111) 및 제N 배터리 팩(112)과 부하가 분리되어 부하에 전력을 차단하는 동작을 수행할 수 있다.
전압 측정부(14)는 하나 이상의 릴레이(13)의 양단에 연결되어 각각의 전압을 측정할 수 있다.
여기서, 제1 릴레이(130), 제2 릴레이(131) 및 제N 릴레이(132)의 종류는 한정되지 않고, 예컨대 기계식 릴레이, 포토모스 릴레이, 솔리드 스테이트 릴레이 등으로 구성될 수 있다.
또한, 제1 배터리 팩(110)과 제2 배터리 팩(111) 및 제N 배터리 팩(112) (+)극 측에 릴레이가 각각 추가로 구성되어 각 배터리 팩에 기존 연결되어 있던 릴레이와 함께 제어될 수 있다.
제1 접지부(120), 제2 접지부(121) 및 제N 접지부(122)는 배터리 팩과 릴레이 사이에 각각의 접지부가 서로 연결되지 않도록 별도로 구비할 수 있다. 제1 내지 제N 접지부(120, 121, 122)는 각각 별도로 배터리 팩과 릴레이 사이의 전압이 기준 전압이 되도록 할 수 있다. 또한, 도 1에서 제1 접지부(120), 제2 접지부(121) 및 제N 접지부(122)는 배터리 팩과 릴레이 사이에 구비되었으나, 실시 예에 따라서 릴레이가 배터리 팩과 접지부 사이에 구비될 수도 있다.
전압 측정부(14)는 제1 릴레이(130), 제2 릴레이(131), 제N 릴레이(132) 등 하나 이상의 릴레이의 양단에 연결되어 각각의 전압을 측정할 수 있다. 전압 측정부(14)는 각각 일단이 별도의 접지부에 연결된 각 릴레이들의 전압을 측정함으로써, 릴레이들 각각의 전압을 별도로 측정하여 개별적으로 릴레이의 고장을 검출할 수 있다. 상술된 바와 같이, 전압 측정부(14)는 릴레이가 닫히도록 제어한 상태에서, 각 릴레이 양단의 전압이 동일한지 여부를 측정함으로서 전압 측정 결과에 따라 각 릴레이들의 고장을 검출할 수 있다.
도 3은 배터리 팩 고장 검출 장치의 고장 검출 동작순서를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이의 고장을 검출할 수 있는 배터리 팩 고장 검출 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4을 참조하면, 먼저 제1 접지부(110)가 연결된 제1 릴레이(130)가 닫히도록 릴레이를 제어할 수 있다(S201).
전압 측정부(140)에서는 제1 릴레이(130) 양 단에 각각 연결되어 제1 릴레이(130)의 양단의 전압을 측정하고(S202), 제1 릴레이(130) 양 단의 전압값을 비교해 동일 여부를 판단할 수 있다(S203).
만약, 제1 릴레이(130) 양단의 전압 측정값이 서로 동일하지 않다고 판단되는 경우에는 제1 릴레이(130)의 고장을 검출할 수 있다(S204).
반대로, 제1 릴레이(130) 양단의 전압 측정값이 서로 동일한 경우에는 전압 측정부(14)에서 다시 제1 릴레이(130) 양단의 전압을 측정할 수 있다.
마찬가지로, S202 단계에서, 전압 측정부(140)에서는 제2 릴레이(231) 양 단에 각각 연결되어 제2 릴레이(231)의 양단의 전압을 별도로 측정할 수 있다. 이후, 전압 측정부(140)는 제2 릴레이(231)의 양단의 전압을 측정한 결과에 기초하여 단계 S203에서 제2 릴레이(231) 양단의 전압에 차이가 있는지 여부를 판단하여 제2 릴레이의 고장 여부를 검출할 수 있다(S204).
이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.
10: 배터리 팩 장치
11: 배터리 팩
12: 접지부
13: 릴레이
14: 전압 측정부
100: 배터리 팩 고장 검출 장치
110: 제1 배터리 팩
111: 제2 배터리 팩
112: 제N 배터리 팩
120: 제1 접지부
121: 제2 접지부
122: 제N 접지부
130: 제1 릴레이
131: 제2 릴레이
132: 제N 릴레이

Claims (7)

  1. 부하에 전력을 공급하는 제1 배터리 팩;
    상기 제1 배터리 팩과 연결되어 배터리 팩의 전력 공급을 연결 및 차단하는 제1 릴레이와 상기 제1 배터리 팩 사이에 연결되는 제1 접지부;
    상기 부하에 전력을 공급하는 제2 배터리 팩;
    상기 제2 배터리 팩과 연결되어 배터리 팩의 전력 공급을 연결 및 차단하는 제2 릴레이와 상기 제2 배터리 팩 사이에 연결되는 제2 접지부; 및
    상기 제1 릴레이의 양단의 전압 및 상기 제2 릴레이의 양단의 전압을 측정하는 전압 측정부;를 포함하며,
    상기 제1 접지부와 상기 제2 접지부는 서로 연결되지 않도록 별도로 구비된 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 접지부는,
    상기 제1 및 제2 릴레이의 고장 검출을 위해 상기 제1 및 제2 배터리 팩과 상기 제1 및 제2 릴레이 사이의 전압이 기준 전압이 되도록 함으로써 상기 제1 및 제2 릴레이 양단의 전압의 차이를 만드는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전압 측정부는,
    상기 제1 및 제2 릴레이의 양단에 각각 연결되어 전압을 측정하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전압 측정부는,
    상기 전압 측정 결과에 기초하여, 상기 제1 및 제2 릴레이의 고장을 각각 검출하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배터리 팩 및 상기 제2 배터리 팩은 서로 병렬 연결된 것을 특징으로 하는, 전원 공급 장치.
  6. 전원 공급 장치가 고장을 검출하는 방법에 있어서,
    일단에 제1 접지부가 연결된 제1 릴레이 및 일단에 제2 접지부가 연결된 제 2 릴레이가 닫히도록(close) 상기 제1 릴레이 및 상기 제2 릴레이를 제어하는 단계;
    상기 제1 릴레이 양단의 전압 및 상기 제2 릴레이 양단의 전압을 측정하는 단계;
    상기 측정된 제1 릴레이 양단의 전압이 서로 동일한지 여부 및 상기 측정된 제2 릴레이 양단의 전압이 서로 동일한지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 기초하여, 상기 제1 및 제2 릴레이의 고장을 각각 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치의 고장 검출 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 릴레이의 고장을 각각 검출하는 단계는,
    상기 제1 및 제2 릴레이 중 양단의 전압이 동일하지 않은 경우, 양단의 전압이 동일하지 않은 릴레이를 고장 릴레이로 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치의 고장 검출 방법.

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