KR20200038818A - 전류 센서 진단 장치 및 방법 - Google Patents

전류 센서 진단 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 구비된 전류 센서를 진단하는 과정에서 효과적으로 전류 센서를 진단할 수 있는 전류 센서 진단 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서 진단 장치는, 적어도 하나 이상의 이차 전지를 구비하는 셀 어셈블리의 충방전 경로 상에 구비된 전류 센서를 진단하는 장치로서, 상기 충방전 경로 상에 구비되어 상기 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류의 도통을 제어하도록 구성된 스위치; 상기 스위치의 양단 전압을 측정하도록 구성된 전압 측정부; 상기 스위치의 온도를 측정하도록 구성된 온도 측정부; 및 상기 전압 측정부 및 상기 온도 측정부로부터 상기 스위치의 양단 전압값 및 상기 스위치의 온도 측정값을 수신하고, 상기 온도 측정값을 기초로 상기 스위치의 온상태 저항값 변화량을 추정하며, 상기 스위치의 생산 시의 온상태 저항을 나타내는 초기 저항값, 상기 온상태 저항값 변화량 및 상기 양단 전압값을 기초로 상기 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류를 추정하고, 추정된 충방전 전류값을 기초로 상기 전류 센서를 진단하도록 구성된 프로세서를 포함한다.

Description

전류 센서 진단 장치 및 방법{Apparatus and method for diagnosing current sensor}
본 발명은 전류 센서 진단 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 팩에 구비된 전류 센서를 진단하는 과정에서 효과적으로 전류 센서를 진단할 수 있는 전류 센서 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
근래에 들어서, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이에 따라 모바일 기기, 전기차, 하이브리드 자동차, 전력 저장 장치, 무정전 전원 장치 등에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히 전기차나 하이브리드 자동차에 사용되는 이차 전지는 고출력, 대용량 이차 전지로서, 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
또한, 이차 전지에 대한 많은 수요와 함께 이차 전지와 관련된 주변 부품이나 장치에 대한 연구도 함께 이루어지고 있다. 즉, 복수의 이차 전지를 연결하여 하나의 모듈로 만든 셀 어셈블리, 셀 어셈블리의 충방전을 제어하고 각 이차 전지의 상태를 모니터링하는 BMS, 셀 어셈블리와 BMS를 하나의 팩으로 만든 배터리 팩, 셀 어셈블리를 흐르는 충방전 전류를 측정하는 전류 센서 등 다양한 부품과 장치에 대한 연구가 진행되고 있다.
특히, 전류 센서는 충방전 경로상에 구비되어 충방전 전류를 측정하는 센서로서 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 전류 센서는, 배터리의 과충전 또는 과방전을 방지하기 위하여 정확한 전류 측정값을 BMS로 전달하는 것이 중요하다. 또한, BMS가 배터리의 SOC 또는 SOH를 추정하고, 효과적인 셀 밸런싱 동작을 수행하기 위해서는 전류 센서가 정확한 전류 측정값을 BMS로 전달해야 한다.
이러한, 전류 센서의 정확도는 진단이 어렵다. 따라서, 당업계에서는 전류 센서의 정확도를 진단할 수 있는 기술이 요구되고 있다. 하지만, 이러한 요구 조건은 진단 회로의 복잡성을 증가시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 배터리 팩에 구비된 전류 센서를 진단하는 과정에서 효과적으로 전류 센서를 진단할 수 있는 개선된 전류 센서 진단 장치 및 방법을 제공하는 것에 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서 진단 장치는, 적어도 하나 이상의 이차 전지를 구비하는 셀 어셈블리의 충방전 경로 상에 구비된 전류 센서를 진단하는 장치로서, 상기 충방전 경로 상에 구비되어 상기 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류의 도통을 제어하도록 구성된 스위치; 상기 스위치의 양단 전압을 측정하도록 구성된 전압 측정부; 상기 스위치의 온도를 측정하도록 구성된 온도 측정부; 및 상기 전압 측정부 및 상기 온도 측정부로부터 상기 스위치의 양단 전압값 및 상기 스위치의 온도 측정값을 수신하고, 상기 온도 측정값을 기초로 상기 스위치의 온상태 저항값 변화량을 추정하며, 상기 스위치의 생산 시의 온상태 저항을 나타내는 초기 저항값, 상기 온상태 저항값 변화량 및 상기 양단 전압값을 기초로 상기 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류를 추정하고, 추정된 충방전 전류값을 기초로 상기 전류 센서를 진단하도록 구성된 프로세서를 포함한다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 온도 측정값 및 상기 스위치의 온도에 따른 온상태 저항값 변화량을 나타내는 테이블을 기초로 상기 스위치의 온상태 저항값 변화량을 추정하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 초기 저항값과 상기 온상태 저항값 변화량을 기초로 상기 스위치의 온상태 저항값을 추정하고, 상기 양단 전압값을 상기 온상태 저항값으로 나누어 상기 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류를 추정하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 전류 센서로부터 측정된 충방전 전류값을 수신하고, 상기 측정된 충방전 전류값과 상기 추정된 충방전 전류값을 비교하여 상기 전류 센서의 정상 작동 여부를 진단하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서 진단 장치는, 상기 스위치의 온도에 따른 온상태 저항값 변화량을 나타내는 테이블 및 상기 스위치의 생산 시의 온상태 저항을 나타내는 초기 저항값을 미리 저장하도록 구성된 메모리 디바이스를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 스위치는, MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)일 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS는, 본 발명에 따른 전류 센서 진단 장치를 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 전류 센서 진단 장치를 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서 진단 방법은, 적어도 하나 이상의 이차 전지를 구비하는 셀 어셈블리의 충방전 경로 상에 구비된 전류 센서를 진단하는 방법으로서, 상기 충방전 경로 상에 구비되어 상기 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류의 도통을 제어하도록 구성된 스위치의 온도를 측정하는 단계; 상기 스위치의 양단 전압을 측정하는 단계; 및 상기 온도 측정 단계 및 상기 전압 측정 단계에 의해 측정된 상기 스위치의 온도 측정값 및 양단 전압값을 수신하고, 상기 온도 측정값을 기초로 상기 스위치의 온상태 저항값 변화량을 추정하며, 상기 스위치의 생산 시의 온상태 저항을 나타내는 초기 저항값, 상기 온상태 저항값 변화량 및 상기 양단 전압값을 기초로 상기 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류를 추정하고, 추정된 충방전 전류값을 기초로 상기 전류 센서를 진단하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 진단 단계에서는, 상기 초기 저항값과 상기 온상태 저항값 변화량을 기초로 상기 스위치의 온상태 저항값을 추정하고, 상기 양단 전압값을 상기 온상태 저항값으로 나누어 상기 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류를 추정하며, 상기 전류 센서로부터 측정된 충방전 전류값을 수신하고, 상기 측정된 충방전 전류값과 상기 추정된 충방전 전류값을 비교하여 상기 전류 센서의 정상 작동 여부를 진단할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 스위치의 초기 저항값과 온도에 따른 저항값 변화량을 이용함으로써, 효과적으로 전류 센서를 진단할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 스위치의 생산 라인에서 발생할 수 있는 각 제품에 따른 편차와 온도에 따른 편차를 고려함으로써, 전류 센서의 정확도를 측정할 수 있는 개선된 전류 센서 진단 장치 및 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 배터리 팩 생산 단가를 절감하고, 배터리 팩 내부 공간을 확보할 수 있는 장점이 있다.
이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서 진단 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서 진단 장치가 참조하는 스위치의 온도-온상태 저항값 변화량 테이블을 보여준다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서 진단 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판정되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '프로세서'와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본 명세서에서, 이차 전지는, 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 이차 전지로 간주될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서 진단 장치는, 적어도 하나 이상의 이차 전지를 구비하는 셀 어셈블리(10)의 충방전 경로 상에 구비된 전류 센서(30)를 진단하는 장치일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서 진단 장치는, 적어도 하나 이상의 이차 전지를 구비하는 배터리 팩에 구비된 전류 센서(30)를 진단하는 장치일 수 있다. 여기서, 전류 센서(30)는, 배터리 팩에 구비된 셀 어셈블리(10)로 충방전 전류를 공급하는 충방전 경로 상에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서(30)는, 셀 어셈블리(10)의 음극 단자와 배터리 팩의 음극 단자 사이에 구비될 수 있다. 예를 들어, 전류 센서(30)는, 전류 센서(30)의 양단 전압을 기초로 옴의 법칙을 이용하여 충방전 경로를 흐르는 전류의 크기를 측정할 수 있다.
바람직하게는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 전류 센서(30)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 프로세서(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 전류 센서(30)는, 프로세서(300)의 통제하에 시간 간격을 두고 셀 어셈블리(10)의 충전 전류 또는 방전 전류의 크기를 반복 측정하고 측정된 전류의 크기를 나타내는 신호를 프로세서(300)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 전류 센서(30)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 홀 센서 또는 센스 저항을 구비할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서 진단 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서 진단 장치가 참조하는 스위치의 온도-온상태 저항값 변화량 테이블을 보여준다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서 진단 장치는, 스위치(50), 전압 측정부(100), 온도 측정부(200) 및 프로세서(300)를 포함할 수 있다.
상기 스위치(50)는, 충방전 경로 상에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 스위치(50)는, 셀 어셈블리(10)의 양극 단자와 배터리 팩의 양극 단자 사이의 충방전 경로 상에 구비될 수 있다.
또한, 스위치(50)는, 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류의 도통을 제어할 수 있다. 예를 들어, 스위치(50)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 프로세서(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 스위치(50)는, 프로세서(300)로부터 턴온 또는 턴오프 신호를 수신하여 충방전 경로를 개폐할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치(50)는, MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치(50)는, 게이트, 드레인 및 소스 단자를 구비한 FET(Field Effect Transistor)소자로서, 게이트 단자와 소스 단자 사이에 인가된 전압에 따른 채널 형성 여부에 의해 온 되거나 오프 될 수 있다.
상기 전압 측정부(100)는, 스위치(50)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 전압 측정부(100)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 스위치(50)의 양단과 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 전압 측정부(100)는, 스위치(50)의 양단 전압을 측정하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 전압 측정부(100)는, 스위치(50)의 양단으로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 스위치(50)의 양단 전압을 측정할 수 있다.
바람직하게는, 전압 측정부(100)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 프로세서(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 전압 측정부(100)는, 프로세서(300)의 통제 하에 시간 간격을 두고 셀 어셈블리(10)의 양극 단자 및 스위치(50)의 일단 사이의 노드와 배터리 팩의 음극 단자 및 스위치(50)의 타단 사이의 노드 사이의 전위차를 측정하고 측정된 전압의 크기를 나타내는 신호를 프로세서(300)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 전압 측정부(100)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 전압 측정 회로를 이용하여 구현될 수 있다.
상기 온도 측정부(200)는, 스위치(50)의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 온도 측정부(200)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 스위치(50)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 온도 측정부(200)는, BMS(Battery Management System)의 집적 회로 기판 상에 장착되어 스위치(50)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 온도 측정부(200)는, 스위치(50)의 온도를 측정할 수 있다.
바람직하게는, 온도 측정부(200)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 프로세서(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 온도 측정부(200)는, 시간 간격을 두고 스위치(50)의 온도를 반복 측정하고 측정된 온도의 크기를 나타내는 신호를 프로세서(300)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 온도 측정부(200)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 열전대(thermocouple)를 이용하여 구현될 수 있다.
상기 프로세서(300)는, 전압 측정부(100)와 전기적으로 연결되어 전압 측정부(100)로부터 스위치(50)의 양단 전압값을 수신할 수 있다. 또한, 프로세서(300)는, 온도 측정부(200)와 전기적으로 연결되어 온도 측정부(200)로부터 스위치(50)의 온도 측정값을 수신할 수 있다.
또한, 프로세서(300)는, 온도 측정부(200)로부터 수신한 온도 측정값을 기초로 스위치(50)의 온상태 저항값 변화량을 추정할 수 있다. 예를 들어, 스위치(50)의 온상태 저항값은, 스위치(50)가 턴온 되어 충방전 경로상에 충방전 전류가 흐를 때 측정된 스위치(50)의 양단 저항값이 스위치(50)의 온상태 저항값일 수 있다. 예를 들어, 스위치(50)의 온상태 저항값은, 스위치(50)의 양단 전압값과 충방전 전류의 크기를 기초로 옴의 법칙을 이용하여 연산할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치(50)의 온상태 저항값은, MOSFET의 드레인 단자와 소스 단자 사이의 저항값일 수 있다. 예를 들어, MOSFET의 온상태 저항값은, 드레인 단자와 소스 단자 사이의 전압값과 드레인 단자와 소스 단자 사이를 흐르는 충방전 전류의 크기를 기초로 옴의 법칙을 이용하여 연산할 수 있다.
또한, 스위치(50)의 온상태 저항값 변화량은, 서로 다른 측정 시점 사이의 온상태 저항값의 변화량을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치(50)의 온상태 저항값 변화량은, 스위치(50)의 온도를 기초로 서로 다른 온도를 갖는 측정 시점 사이의 온상태 저항값의 변화량을 나타낼 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(300)는, 온도 측정부(200)로부터 수신한 온도 측정값 및 스위치(50)의 온도에 따른 온상태 저항값 변화량을 나타내는 테이블을 기초로 스위치(50)의 온상태 저항값 변화량을 추정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 도 2에 도시된 스위치(50)의 온도-온상태 저항값 변화량 테이블을 참조하여 스위치(50)의 온상태 저항값 변화량을 추정할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 테이블에서, 프로세서(300)는, 스위치(50)의 온도(T)에 따른 온상태 저항값 변화량(RT)을 읽을 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 스위치(50)의 온도(T)가 25℃인 경우, 25℃에 대응하는 1.02를 온상태 저항값 변화량(RT)으로 읽을 수 있다. 여기서, 도 2의 테이블에 도시된 온상태 저항값 변화량(RT)은 스위치(50)의 초기 저항값(Ri)을 1로 놓았을 때의 저항값 변화량일 수 있다.
바람직하게는, 스위치(50)의 초기 저항값(Ri)은, 스위치(50)의 생산 시의 온상태 저항값일 수 있다. 예를 들어, 스위치(50)의 초기 저항값(Ri)은, 스위치(50)의 생산 라인에서 스위치(50)의 생산 시에 측정된 온상태 저항값일 수 있다.
또한, 프로세서(300)는, 스위치(50)의 생산 시의 온상태 저항을 나타내는 초기 저항값, 온상태 저항값 변화량 및 전압 측정부(100)로부터 수신한 양단 전압값을 기초로 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류를 추정할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(300)는, 초기 저항값과 온상태 저항값 변화량을 기초로 스위치(50)의 온상태 저항값을 추정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 도 2에 도시된 스위치(50)의 온도-온상태 저항값 변화량 테이블을 참조하여 스위치(50)의 온상태 저항값을 추정할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 테이블에서, 프로세서(300)는, 스위치(50)의 초기 저항값(Ri)이 2Ω이고 스위치(50)의 온도(T)가 25℃인 경우, 온상태 저항값 변화량(RT)인 1.02를 기초로 스위치(50)의 온상태 저항값을 2.04Ω으로 추정할 수 있다.
또한, 프로세서(300)는, 전압 측정부(100)로부터 수신한 스위치(50)의 양단 전압값을 온상태 저항값으로 나누어 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류를 추정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 스위치(50)의 양단 전압값이 10.2V이고 스위치(50)의 온상태 저항값이 2.04Ω인 경우, 옴의 법칙을 이용하여 충방전 전류를 5A로 추정할 수 있다.
또한, 프로세서(300)는, 추정된 충방전 전류값을 기초로 전류 센서(30)를 진단할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(300)는, 전류 센서(30)로부터 측정된 충방전 전류값을 수신하고, 전류 센서(30)에 의해 측정된 충방전 전류값과 프로세서(300)에 의해 추정된 충방전 전류값을 비교하여 전류 센서(30)의 정상 작동 여부를 진단할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(300)는, 전류 센서(30)에 의해 측정된 충방전 전류값과 프로세서(300)에 의해 추정된 충방전 전류값 사이의 차이가 미리 결정된 오차 범위 내인 경우, 전류 센서(30)가 정상인 것으로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(300)는, 전류 센서(30)에 의해 측정된 충방전 전류값과 프로세서(300)에 의해 추정된 충방전 전류값 사이의 차이가 미리 결정된 오차 범위를 벗어나는 경우, 전류 센서(30)가 고장인 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 미리 결정된 오차 범위가 5%이고, 프로세서(300)에 의해 추정된 충방전 전류값이 5A이고 전류 센서(30)에 의해 측정된 충방전 전류값이 5.2A인 경우, 측정된 충방전 전류값과 추정된 충방전 전류값 사이의 차이가 5.2A의 5%인 0.26A 범위 내이므로, 전류 센서(30)가 정상인 것으로 판단할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(300)는, 전류 센서(30)가 고장인 것으로 판단하는 경우, 상위 제어 장치로 고장 신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 상위 제어 장치는, 전류 센서 진단 장치가 차량에 구비되는 경우, ECU(Electronic Control Unit)일 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서 진단 장치는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이 메모리 디바이스(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 메모리 디바이스(400)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 프로세서(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 메모리 디바이스(400)는, 스위치(50)의 온도에 따른 온상태 저항값 변화량을 나타내는 테이블 및 스위치(50)의 생산 시의 온상태 저항을 나타내는 초기 저항값을 미리 저장하도록 구성될 수 있다.
한편, 프로세서(300)는, 상술한 바와 같은 동작을 수행하기 위해, 당업계에 알려진 프로세서(300), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀 및/또는 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
한편, 메모리 디바이스(400)는, 정보를 기록하고 소거할 수 있는 저장 매체라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 메모리 디바이스(400)는, RAM, ROM, 레지스터, 하드디스크, 광기록 매체 또는 자기기록 매체일 수 있다. 메모리 디바이스(400)는, 또한 프로세서(300)에 의해 각각 접근이 가능하도록 예컨대 데이터 버스 등을 통해 프로세서(300)와 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 메모리 디바이스(400)는, 또한 프로세서(300)가 각각 수행하는 각종 제어 로직을 포함하는 프로그램, 및/또는 제어 로직이 실행될 때 발생되는 데이터를 저장 및/또는 갱신 및/또는 소거 및/또는 전송할 수 있다.
본 발명에 따른 전류 센서 진단 장치는, BMS에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 BMS는, 상술한 본 발명에 따른 전류 센서 진단 장치를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 본 발명에 따른 전류 센서 진단 장치의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 BMS에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 전류 센서 진단 장치의 프로세서(300) 및 메모리 디바이스(400)는, BMS(Battery Management System)의 구성요소로서 구현될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전류 센서 진단 장치는, 배터리 팩에 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 전류 센서 진단 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 팩은, 하나 이상의 이차 전지, 상기 전류 센서 진단 장치, 전장품(BMS나 릴레이, 퓨즈 등 구비) 및 케이스 등을 포함할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서 진단 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 도 3에서, 각 단계의 수행 주체는, 앞서 설명한 본 발명에 따른 전류 센서 진단 장치의 각 구성요소라 할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전류 센서 진단 방법은, 온도 측정 단계(S100), 전압 측정 단계(S110) 및 진단 단계(S120)를 포함한다.
먼저, 온도 측정 단계(S100)에서는, 상기 충방전 경로 상에 구비되어 상기 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류의 도통을 제어하도록 구성된 스위치의 온도를 측정할 수 있다. 이어서, 전압 측정 단계(S110)에서는, 상기 스위치의 양단 전압을 측정할 수 있다. 이어서, 진단 단계(S120)에서는, 상기 온도 측정 단계 및 상기 전압 측정 단계에 의해 측정된 상기 스위치의 온도 측정값 및 양단 전압값을 수신하고, 상기 온도 측정값을 기초로 상기 스위치의 온상태 저항값 변화량을 추정하며, 상기 스위치의 생산 시의 온상태 저항을 나타내는 초기 저항값, 상기 온상태 저항값 변화량 및 상기 양단 전압값을 기초로 상기 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류를 추정하고, 추정된 충방전 전류값을 기초로 상기 전류 센서를 진단할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 단계(S120)에서는, 상기 초기 저항값과 상기 온상태 저항값 변화량을 기초로 상기 스위치의 온상태 저항값을 추정하고, 상기 양단 전압값을 상기 온상태 저항값으로 나누어 상기 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류를 추정하며, 상기 전류 센서로부터 측정된 충방전 전류값을 수신하고, 상기 측정된 충방전 전류값과 상기 추정된 충방전 전류값을 비교하여 상기 전류 센서의 정상 작동 여부를 진단할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 단계(S120)에서는, 상기 온도 측정값 및 상기 스위치의 온도에 따른 온상태 저항값 변화량을 나타내는 테이블을 기초로 상기 스위치의 온상태 저항값 변화량을 추정할 수 있다.
또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 프로세서는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리 장치에 저장되고 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
또한, 프로세서의 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 상기 기록 매체는, ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 상기 코드 체계는 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 상기 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10: 셀 어셈블리
30: 전류 센서
50: 스위치
100: 전압 측정부
200: 온도 측정부
300: 프로세서
400: 메모리 디바이스

Claims (10)

  1. 적어도 하나 이상의 이차 전지를 구비하는 셀 어셈블리의 충방전 경로 상에 구비된 전류 센서를 진단하는 장치에 있어서,
    상기 충방전 경로 상에 구비되어 상기 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류의 도통을 제어하도록 구성된 스위치;
    상기 스위치의 양단 전압을 측정하도록 구성된 전압 측정부;
    상기 스위치의 온도를 측정하도록 구성된 온도 측정부; 및
    상기 전압 측정부 및 상기 온도 측정부로부터 상기 스위치의 양단 전압값 및 상기 스위치의 온도 측정값을 수신하고, 상기 온도 측정값을 기초로 상기 스위치의 온상태 저항값 변화량을 추정하며, 상기 스위치의 생산 시의 온상태 저항을 나타내는 초기 저항값, 상기 온상태 저항값 변화량 및 상기 양단 전압값을 기초로 상기 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류를 추정하고, 추정된 충방전 전류값을 기초로 상기 전류 센서를 진단하도록 구성된 프로세서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 센서 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 온도 측정값 및 상기 스위치의 온도에 따른 온상태 저항값 변화량을 나타내는 테이블을 기초로 상기 스위치의 온상태 저항값 변화량을 추정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전류 센서 진단 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 초기 저항값과 상기 온상태 저항값 변화량을 기초로 상기 스위치의 온상태 저항값을 추정하고, 상기 양단 전압값을 상기 온상태 저항값으로 나누어 상기 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류를 추정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전류 센서 진단 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 전류 센서로부터 측정된 충방전 전류값을 수신하고, 상기 측정된 충방전 전류값과 상기 추정된 충방전 전류값을 비교하여 상기 전류 센서의 정상 작동 여부를 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전류 센서 진단 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스위치의 온도에 따른 온상태 저항값 변화량을 나타내는 테이블 및 상기 스위치의 생산 시의 온상태 저항을 나타내는 초기 저항값을 미리 저장하도록 구성된 메모리 디바이스
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 센서 진단 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스위치는, MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)인 것을 특징으로 하는 전류 센서 진단 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 전류 센서 진단 장치를 포함하는 BMS.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 전류 센서 진단 장치를 포함하는 배터리 팩.
  9. 적어도 하나 이상의 이차 전지를 구비하는 셀 어셈블리의 충방전 경로 상에 구비된 전류 센서를 진단하는 방법에 있어서,
    상기 충방전 경로 상에 구비되어 상기 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류의 도통을 제어하도록 구성된 스위치의 온도를 측정하는 단계;
    상기 스위치의 양단 전압을 측정하는 단계; 및
    상기 온도 측정 단계 및 상기 전압 측정 단계에 의해 측정된 상기 스위치의 온도 측정값 및 양단 전압값을 수신하고, 상기 온도 측정값을 기초로 상기 스위치의 온상태 저항값 변화량을 추정하며, 상기 스위치의 생산 시의 온상태 저항을 나타내는 초기 저항값, 상기 온상태 저항값 변화량 및 상기 양단 전압값을 기초로 상기 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류를 추정하고, 추정된 충방전 전류값을 기초로 상기 전류 센서를 진단하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 센서 진단 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 진단 단계는, 상기 초기 저항값과 상기 온상태 저항값 변화량을 기초로 상기 스위치의 온상태 저항값을 추정하고, 상기 양단 전압값을 상기 온상태 저항값으로 나누어 상기 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류를 추정하며, 상기 전류 센서로부터 측정된 충방전 전류값을 수신하고, 상기 측정된 충방전 전류값과 상기 추정된 충방전 전류값을 비교하여 상기 전류 센서의 정상 작동 여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 전류 센서 진단 방법.
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