KR20220042963A - 릴레이 고장 검출 방법, 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

릴레이 고장 검출 방법, 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리 팩 Download PDF

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Abstract

본 개시는 릴레이 고장 검출 방법, 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로, 스위치부 및 코일부를 포함하며, 스위치부가 배터리 모듈과 부하 사이에 전기적으로 연결되는 릴레이의 스위치부 양단의 전압을, 제1 시각 및 제1 시각으로부터 기준 시간 이후의 제2 시각에 각각 측정하는 전압 측정부와, 제1 시각 및 제2 시각 각각에 대하여, 스위치부 양단에서 측정한 전압 값의 차이를 산출하고, 기준 시간 동안의 제1 시각에서의 전압 값의 차이와 제2 시각에서의 전압 값의 차이의 변화율에 기초하여 릴레이의 폐쇄 고착(stuck-closed) 고장을 검출하는 제어부를 포함하는 배터리 관리 시스템을 제공한다.

Description

릴레이 고장 검출 방법, 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리 팩{METHOD FOR DETECTING RELAY FAILURE, BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}
본 개시는 릴레이 고장 검출 방법, 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다. 특히, 본 개시는 릴레이의 폐쇄 고착 고장을 검출하는 방법, 이를 위한 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.
최근 스마트폰 등 전자 기기의 보급과 전기 자동차 개발에 수반하여 전력 공급원으로서의 이차 전지에 대한 연구 또한 활발히 이루어지고 있다. 이차 전지는 복수의 배터리 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리 모듈과, 배터리 모듈의 동작을 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)을 포함하는 배터리 팩 형태로 제공된다.
배터리 팩은 전기 자동차 등의 부하에 탑재되어 고용량 및 고출력의 전력을 공급한다. 부하의 동작이 정지되면 배터리 팩과 부하 사이에 연결된 릴레이는 오픈 상태가 되어 배터리 팩에서 부하로 전류가 흐르는 것을 차단시킨다. 이러한 릴레이에 있어서 스위치부의 접점이 고착되어 오픈되지 않는 폐쇄 고착(stuck-closed) 고장이 발생하는 경우, 부하의 동작이 정지된 후에도 배터리 팩과 부하 사이의 연결상태가 유지되어 계속해서 전류가 소비되는 문제가 발생한다. 릴레이의 폐쇄 고착 고장을 검출하기 위하여 종래에는 릴레이의 양단의 전압을 측정하였다. 그리고 측정된 전압의 전압차가 기준치 미만인 경우 릴레이에 폐쇄 고착 고장이 발생하였다고 판단하였다.
그러나 부하 측에 존재하는 용량성 성분으로 인하여 릴레이의 부하 측 단자가 하강하는데 상당한 시간이 걸린다. 즉, 정상적인 릴레이라고 하더라도, 릴레이 양단의 전압의 전압차가 기준치 이상이 되는데까지 상당한 시간이 걸린다. 따라서 릴레이에 폐쇄 고착 고장이 있어도 이를 즉시 검출하지 못한다는 문제가 존재하였다.
본 개시는 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 릴레이의 폐쇄 고착 고장을 조기에 검출하는 것이 가능한 릴레이 고장 검출 방법, 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 개시에 따른 실시예들의 일 측면에 의하면, 스위치부 및 코일부를 포함하며, 스위치부가 배터리 모듈과 부하 사이에 전기적으로 연결되는 릴레이의 스위치부 양단의 전압을, 제1 시각 및 제1 시각으로부터 기준 시간 이후의 제2 시각에 각각 측정하는 전압 측정부와, 제1 시각 및 제2 시각 각각에 대하여, 스위치부 양단에서 측정한 전압 값의 차이를 산출하고, 기준 시간 동안의 제1 시각에서의 전압 값의 차이와 제2 시각에서의 전압 값의 차이의 변화율에 기초하여 릴레이의 폐쇄 고착(stuck-closed) 고장을 검출하는 제어부를 포함하는 배터리 관리 시스템을 제공한다.
이러한 본 개시에 따른 실시예의 다른 특징에 의하면, 제어부는 변화율이 기준 변화량을 미만인 경우, 릴레이가 폐쇄 고착 고장이라고 판단할 수 있다.
본 개시에 따른 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 코일부에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정부를 더 포함하고, 제어부는 변화율이 기준 변화량 미만이고 전류 측정부가 측정한 전류가 기준 전류값을 초과하는 경우, 릴레이가 폐쇄 고착 고장이라고 판단할 수 있다.
본 개시에 따른 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 제어부는 릴레이의 동작을 제어하는 제어신호를 출력할 수 있다.
본 개시에 따른 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 제1 시각은 제어부에서 릴레이의 코일부에 릴레이를 차단시키기 위한 제어신호를 인가하는 시각일 수 있다.
본 개시에 따른 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 기준 변화량의 크기는 부하의 용량 성분에 따라서 결정될 수 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 개시에 따른 실시예들의 다른 측면에 의하면, 스위치부 및 코일부를 포함하며, 스위치부가 배터리 모듈과 부하 사이에 전기적으로 연결되는 릴레이의 스위치부 양단 중 어느 하나의 전압을, 제1 시각 및 제1 시각으로부터 기준 시간 이후의 제2 시각에 각각 측정하는 전압 측정부와, 코일부에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정부와, 제1 시각과 제2 시각 사이에서의 측정한 전압 값의 변화율과 측정한 전류 값의 크기에 기초하여 릴레이의 폐쇄 고착 고장을 검출하는 제어부를 포함하는 배터리 관리 시스템을 제공한다.
이러한 본 개시에 따른 실시예의 다른 특징에 의하면, 제어부는 변화율이 기준 변화량 미만이고 전류 측정부가 측정한 전류가 기준 전류값을 초과하는 경우, 릴레이가 폐쇄 고착 고장이라고 판단할 수 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 개시에 따른 실시예들의 다른 측면에 의하면, 제1 시각에, 스위치부 및 코일부를 포함하며, 스위치부가 배터리와 부하 사이에 전기적으로 연결되는 릴레이의 스위치부 양단의 전압을 측정하는 단계, 제1 시각으로부터 기준 시간 이후의 제2 시각에, 스위치부 양단의 전압을 측정하는 단계, 제1 시각 및 제2 시각 각각에 대하여, 스위치부 양단에서 측정한 전압 값의 차이를 산출하는 단계, 기준 시간 동안의 제1 시각에서의 전압 값의 차이와 제2 시각에서의 전압 값의 차이의 변화율을 산출하는 단계, 및 산출한 변화율에 기초하여 릴레이의 폐쇄 고착 고장을 검출하는 단계를 포함하는 릴레이 고장 검출 방법을 제공한다.
이러한 본 개시에 따른 실시예의 다른 특징에 의하면, 코일부에 흐르는 전류를 측정하는 단계를 더 포함하고, 릴레이의 폐쇄 고착 고장을 검출하는 단계는, 변화율이 기준 변화량 미만이고 측정한 전류가 기준 전류값을 초과하는 경우, 릴레이가 폐쇄 고착 고장이라고 판단할 수 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 개시에 따른 실시예들의 다른 측면에 의하면, 충방전 가능하도록 구성된 배터리 모듈과, 스위치부 및 코일부를 포함하며, 스위치부가 배터리 모듈과 부하 사이에 전기적으로 연결되어 부하로의 전류 흐름을 제어하는 릴레이와, 릴레이의 동작을 제어하고, 릴레이의 고장을 검출하는 배터리 관리 시스템을 포함하며, 배터리 관리 시스템은, 스위치부 양단의 전압을, 제1 시각 및 제1 시각으로부터 기준 시간 이후의 제2 시각에 각각 측정하는 전압 측정부와, 코일부에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정부와, 제1 시각 및 제2 시각 각각에 대하여, 스위치부 양단에서 측정한 전압 값의 차이를 산출하고, 기준 시간 동안의 제1 시각에서의 전압 값의 차이와 제2 시각에서의 전압 값의 차이의 변화율과 측정된 전류값에 기초하여 릴레이의 폐쇄 고착 고장을 검출하는 제어부를 포함하는 배터리 팩을 제공한다.
상기와 같은 구성으로 인하여 릴레이의 폐쇄 고착 고장을 조기에 검출할 수 있게 된다. 또한 릴레이의 폐쇄 고착 고장을 조기에 검출함으로써 릴레이 고장에 즉시 대처할 수 있어, 부하의 동작 종료 후 배터리 팩에서 부하로 전류가 지속흐르는 것을 방지하고, 배터리 팩 및 부하에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 실시예에 따른 릴레이 고장 검출 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 릴레이의 폐쇄 고착 고장을 검출하는 종래의 방법을 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5f는 도 3에 따른 릴레이 고장 검출 방법에 따라서 릴레이의 고장 검출을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.
도 6은 본 개시의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 6의 실시예에 따른 릴레이 고장 검출 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는 도 8의 실시예에 따른 릴레이 고장 검출 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 개시의 실시예들에 따른 배터리 관리 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해 상세히 설명하고자 한다. 본 문서에서 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 문서에 개시되어 있는 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 다양한 실시 예들은 여러 가지 형태로 실시될 수 있으며 본 문서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
다양한 실시 예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성 요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성 요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(1)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 팩(1)은 하나의 이상의 배터리 셀(11)로 이루어지고, 충방전 가능한 배터리 모듈(10)과, 배터리 모듈(10)의 +단자 측 또는 -단자 측에 직렬로 연결되어 배터리 모듈(10)의 충방전 전류 흐름을 제어하기 위한 스위칭부(30)와, 배터리 셀(11) 및/또는 배터리 모듈(10)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링 하여, 과충전 및 과방전 등을 방지하도록 제어 관리하는 배터리 관리 시스템(20)(이하 'BMS'라고 함)을 포함한다. 또한 배터리 팩(1)은 배터리 보호유닛(BPU, Battery Protection Unit)을 더 포함할 수 있다.
배터리 모듈(10)은 충방전 가능한 하나 이상의 배터리 셀(11)을 포함한다. 배터리 모듈(10)은 요구되는 배터리 팩(1)의 사양에 따라서 복수의 배터리 셀(11)이 서로 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있다. 즉, 배터리 셀(11)의 개수 및 연결 형태는 요구되는 배터리 팩(1)의 출력(전압, 전류 등)에 따라서 결정될 수 있다. 배터리 모듈(10)의 출력 전압은 출력 단자인 PACK(+) 단자 및 PACK(-) 단자를 통해 팩 전압으로서 외부에 공급된다. 배터리 셀(11)은 리튬 이온(Li-ion) 전지, 리튬 이온 폴리머(Li-ion polymer) 전지, 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈 수소(Ni-MH) 전지 등일 수 있으며, 충전 가능한 전지라면 이에 한정되지 않는다.
BMS(20)는 배터리 팩(1)의 전반적인 동작을 제어 및 관리한다. BMS(20)는 배터리 모듈(10)의 충방전 동작을 제어하기 위하여 스위칭부(30)의 동작을 제어할 수 있다. 또한, BMS(20)는 배터리 모듈(10) 및/또는 배터리 모듈(10)에 포함된 각 배터리 셀의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링 할 수 있다. 그리고 BMS(20)에 의한 모니터링을 위해 도시하지 않은 센서나 각종 측정 모듈이 배터리 모듈(10)이나 충방전 경로, 또는 배터리 팩(1) 등의 임의의 위치에 추가로 설치될 수 있다. BMS(20)는 모니터링 한 전압, 전류, 온도 등의 측정값에 기초하여 배터리 모듈(10)의 상태를 나타내는 파라미터, 예를 들어 SOC나 SOH 등을 산출할 수 있다. 즉, BMS(20)는 후술하는 전압 측정부(21), 전류 측정부(22) 및 제어부(23)로서의 기능을 수행할 수 있다.
BMS(20)는 배터리 팩(1)의 전반적인 동작의 제어 및 관리를 위한 명령인 컴퓨터 프로그램을 저장하는 메모리, 프로그램을 실행시키고 BMS(20)의 전체 동작을 제어하는 컨트롤러로서의 마이컴과, 센서나 측정 수단등의 입출력 장치, 기타 주변 회로 등 다양한 구성을 포함할 수 있다. 추가적으로 BMS(20)는 앞서 설명한 바와 같이, 배터리 셀의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하기 위한 회로 구성을 포함할 수 있다.
스위칭부(30)는 배터리 모듈(10)의 충전 또는 방전에 대한 전류 흐름을 제어하기 위한 구성이다. 스위칭부(30)는 릴레이나 MOSTET 등의 반도체 스위칭 소자가 이용될 수 있다. 스위칭부(30)는 BMS(20)에 의하여 온오프 동작이 제어될 수 있을 것이다.
배터리 팩(1)은 추가로 외부의 상위 제어기(2)와 통신 가능하게 연결될 수 있다. 즉, BMS(20)는 상위 제어기(2)로 배터리 팩(1)에 대한 각종 데이터를 전송하고, 상위 제어기(2)로부터 배터리 팩(1)의 동작에 관한 제어신호를 수신할 수 있다. 상위 제어기(2)는 부하에 마련된 제어 시스템일 수 있다. 부하는 전기 자동차, 전기 자전거 등 배터리 팩(1)이 장착되어 배터리 팩(1)이 공급하는 전력을 사용하여 동작하는 임의의 장치일 수 있다. 배터리 팩(1)이 전기 자동차에 탑재된 경우, 상위 제어기(2)는 차량의 운행을 제어하기 위한 차량 제어기일 수 있다.
배터리 보호유닛(40)은 배터리 팩(1)의 안정적인 동작을 위한 구성들을 포함할 수 있다. 배터리 보호유닛(40)은 배터리 팩(1) 내의 온도를 제어하기 위한 냉각 팬 등의 냉각 수단을 포함할 수 있다. 또한 배터리 보호유닛(40)은 단락 발생 등의 이유로 과전류가 발생할 때, 전류 경로를 차단하기 위한 퓨즈를 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 BMS(20)는 배터리 모듈(10)과 부하 사이에 연결되어 있는 릴레이에 폐쇄 고착 고장이 발생했는지를 단시간에 검출한다. 여기서의 릴레이는 일 예로 스위칭부(30)에 포함되는 릴레이일 수 있다. 다른 예로서, 릴레이는 배터리 팩(1) 내에 마련되며 스위칭부(30)와는 별개의 릴레이일 수 있다. 또 다른 예로서, 릴레이는 배터리 팩(1) 밖에 마련된 릴레이일 수도 있다. 이하에서는, 본 개시에 따른 배터리 팩(1)에서 릴레이의 폐쇄 고착 고장을 검출하는 구체적인 방법에 대해서 설명한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 BMS(20a)의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.
BMS(20a)의 설명에 앞서 릴레이(3)에 대해서 설명한다.
릴레이(3)는 스위치부(S)와 코일부(C)를 포함하여 구성될 수 있다.
스위치부(S)는 배터리 모듈(10)과 부하 사이에서 전류가 흐르도록 구성된다. 스위치부(S)는 배터리 모듈(10)과 부하 사이에 마련되어 배터리 모듈(10)과 부하를 전기적으로 연결한다. 스위치부의 일단은 배터리 모듈(10) 측에 전기적으로 연결된다. 스위치부의 타단은 부하 측에 전기적으로 연결된다. 코일부(C)는 스위치부(S)의 개방 및 단락 동작을 제어한다.
코일부(C)는 외부로부터의 제어신호에 의하여 전류가 흐르면 스위치부(S)가 개방되거나 단락되도록 한다. 코일부(C)에 흐르는 전류에 의하여 발생한 자기력에 기초하여 스위치부(S)의 상태가 개방 또는 단락 상태가 될 것이다. 릴레이(3)가 노멀 오픈 타입인 경우 릴레이(3)에 하이 레벨의 제어신호가 인가됨으로써 스위치부(S)가 단락 상태가 된다. 반면, 릴레이(3)가 노멀 클로즈 타입인 경우 릴레이(3)에 하이 레벨의 제어신호가 인가됨으로써 스위치부(S)가 개방 상태가 된다.
앞서 설명한 바와 같이, 릴레이(3)는 스위칭부(30)에 포함되는 릴레이일 수 있다. 다른 예로서, 릴레이는 배터리 팩(1) 내에 마련되며 스위칭부(30)와는 별개의 릴레이일 수 있다. 또 다른 예로서, 릴레이는 배터리 팩(1) 밖에 마련된 릴레이일 수도 있다.
본 개시에 따른 BMS(20a)는 릴레이(3)와 전기적으로 연결되어 릴레이(3)의 폐쇄 고착 고장을 검출하도록 구성된다. BMS(20a)는 전압 측정부(21a), 전류 측정부(22a), 제어부(23a), 타이머(24a) 및 저장부(25a)를 포함할 수 있다.
전압 측정부(21a)는 릴레이(3)의 양단의 전압을 측정하도록 구성된다. 전압 측정부(21a)는 릴레이(3)의 스위치부(S)의 양단의 전압을 측정한다. 즉, 전압 측정부(21a)는 스위치부(S)에 있어서 배터리 모듈(10) 측에 연결되는 단자측 노드와 부하 측에 연결되는 단자측 노드 각각의 전압을 측정한다. 전압 측정부(21a)는 스위치부(S) 양단의 전압을 제1 시각과 제2 시각에 측정할 수 있다. 제2 시각은 제1 시각으로부터 기준 시간 이후의 시각이다.
전류 측정부(22a)는 코일부(C)에 흐르는 전류를 측정하도록 구성된다. 전류 측정부(22a)는 제1 시각 이후의 임의의 시각에서 코일부(C)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 바람직하게는, 전류 측정부(22a)는 제2 시각에 코일부(C)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 전류 측정부(22a)는 도 2에 도시한 바와 같이 릴레이(3)의 코일부(C) 측에 홀 센서 등의 전류 센서(25)를 포함할 수 있을 것이다.
제어부(23a)는 릴레이(3)의 동작을 제어하는 제어신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 제어부(23a)는 배터리 팩(1)이 탑재된 부하의 동작이 정지되면, 릴레이(3)가 개방되도록 하는 제어신호를 릴레이(3)로 출력한다. 이를 위하여 제어부(23a)는 부하 측 제어기인 상위 제어기(2)로부터 부하의 동작이 정지되었다는 것을 나타내는 신호를 수신할 수 있을 것이다. 출력된 제어신호는 릴레이(3)의 코일부(C)로 인가되어 릴레이(3)가 개방 상태가 된다. 제1 시각은 제어부(23a)에서 릴레이(3)의 코일부(C)에 릴레이(3)를 차단시키기 위한 제어신호를 인가하는 시각일 수 있다.
또한 제어부(23a)는 전압 측정부(21a) 및 전류 측정부(22a)의 측정 결과에 기초하여 릴레이(3)의 폐쇄 고착 고장을 검출한다. 제어부(23a)는 전압 측정부(21a)가 제1 시각에 스위치부(S) 양단에서 측정한 전압 값의 차이(제1 전압차)를 산출한다. 제어부(23a)는 또한 전압 측정부(21a)가 제2 시각에 스위치부(S) 양단에서 측정한 전압 값의 차이(제2 전압차)를 산출한다. 제어부(23a)는 산출한 제1 전압차 및 제2 전압차에 기초하여 전압차의 변화량을 산출한다. 변화량은 제2 전압차에서 제1 전압차를 뺀 값을 기준 시간으로 나눈 값일 수 있다.
그리고 제어부(23a)는 기준 시간 동안의 제1 시각에서의 전압 값의 차이(제1 전압차)와 제2 시각에서의 전압 값의 차이(제2 전압차)의 변화율, 그리고 전류 측정부(22a)에서 측정한 전류값에 기초하여 릴레이의 폐쇄 고착 고장을 검출한다. 제어부(23a)는 변화율이 기준 변화량 미만이고 전류 측정부(22a)가 측정한 전류가 기준 전류값을 초과하는 경우, 릴레이가 폐쇄 고착 고장이라고 판단할 수 있다. 여기서 기준 변화량은 부하의 용량 성분에 따라서 결정되는 값일 수 있다. 부하 측의 용량이 큰 경우 스위치부(S)의 부하 측 단자의 전압이 하강하는 속도가 느릴 것이다. 따라서 이러한 경우 기준 변화량의 크기는 작을 수 있다. 반면, 부하 측의 용량이 작은 경우 스위치부(S)의 부하 측 단자의 전압이 하강하는 속도가 빠를 것이다. 따라서 이러한 경우 기준 변화량의 크기는 클 수 있다. 즉, 부하 측의 용량이 클수록 기준 변화량의 크기는 작아지도록 할 수 있을 것이다.
타이머(24a)는 제어부(23a)에 클럭 신호를 제공하도록 구성된다. 타이머(24a)는 제어부(23a)에 클럭 신호를 제공하여, 제1 시각 및 제2 시각에서 제어부(23a)가 전압 측정부(21a)를 통하여 스위치부(S) 양단의 전압을 측정하도록 할 수 있다. 또한 타이머(24a)는 제어부(23a)에 클럭 신호를 제공하여, 제어부(23a)가 전류 측정부(22a)를 통하여 적절한 시각에 코일부(C)에 흐르는 전류를 측정하도록 할 수 있다.
저장부(25a)는 제어부(23a)의 동작에 필요한 각종 컴퓨터 프로그램을 저장할 수 있다. 저장부(25a)는 제어부(23a)의 동작에 따라서 발생하는 각종 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어 전압 측정부(21a)가 측정한 전압 값에 대한 데이터, 전류 측정부(21a)가 측정한 전류 값에 대한 데이터, 제어부(23a)가 연산에 의하여 산출한 전압차의 값 등이 저장부(25a)에 저장될 수 있다. 또한 저장부(25a)는 제어부(23a)가 릴레이(3)의 폐쇄 고착 고장을 검출하는데 사용하는 기준값인 기준 시간, 기준 변화량, 기준 전류값 등의 값을 저장할 수 있다.
도시하지 않았으나 BMS(20a)의 각 구성이 동작하는데 필요한 전원을 제공하는 전원부가 마련될 수 있을 것이다. 전원부는 배터리 모듈(10)에 저장되 전력을 사용할 수 있을 것이다. 대안적으로 전원부는 배터리 모듈(10)과는 별개로 마련될 수 있을 것이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 실시예에 따른 릴레이 고장 검출 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 배터리로 부하를 구동한다(S100). 예를 들어, 배터리 팩(1)에서 전기 자동차에 전력을 공급하여 전기 자동차가 운행한다. 제어부(23a)는 부하의 운행이 정지되었는지를 판단한다(S101). 예를 들어, 전기 자동차의 운행이 정지되어 시동이 꺼지는 경우, 제어부(23a)는 시동이 꺼진 것을 나타내는 신호를 상위 제어기(2)로부터 수신함으로써 부하의 운행 정지 여부를 판단할 수 있다.
부하의 운행이 정지되지 않은 경우(S101의 No)에는 부하에 계속해서 전력을 공급해야 하므로 S100 단계로 돌아간다. 반면, 부하의 운행이 정지된 경우(S101의 Yes), 배터리 팩(1)과 부하 사이의 전기적 연결을 차단하기 위하여 제어부(23a)는 릴레이 차단 신호를 생성하여 릴레이(3)의 코일부(C)에 인가한다(S102). 릴레이(3)가 노멀 오픈 타입인 경우 릴레이 차단 신호는 로우 레벨 신호일 수 있을 것이다. 릴레이(3)가 노멀 클로즈 타입인 경우 릴레이 차단 신호를 하이 레벨 신호일 수 있을 것이다.
전압 측정부(21a)는 릴레이 차단 신호의 인가 이후, 릴레이(3)의 스위치부(S) 양단의 전압을 측정한다(S103). 전압 측정부(21a)가 스위치부(S) 양단의 전압을 측정하는 것은 릴레이 차단 신호의 인가 직후일 수 있다. 즉, 전압 측정부(21a)는 릴레이 차단 신호에 의하여 릴레이(3)의 스위치부(S)가 개방 상태가 된 직후의 전압을 측정할 수 있다. 릴레이 차단 신호가 인가되는 시점이 제1 시각일 수 있다. 그리고 제어부(23a)는 전압 측정부(21a)가 측정한 스위치부(S) 양단 전압 값의 차이(제1 전압차)를 산출한다(S104).
S103 단계에서의 전압값 측정 이후 기준 시간이 경과하는 것을 대기한다(S105).
기준 시간만큼 경과하면(S105의 Yes), 전압 측정부(21a)는 다시 릴레이(3)의 스위치부(S) 양단의 전압을 측정한다(S106). 제1 시각으로부터 기준 시간이 경과한 시각이 제2 시각일 수 있다. 그리고 마찬가지로 제어부(23a)는 기준 시간 경과 후 전압 측정부(21a)가 측정한 스위치부(S) 양단 전압 값의 차이(제2 전압차)를 산출한다(S107).
제어부(23a)는 제1 전압차와 제2 전압차를 이용하여 전압차의 변화량을 산출한다(S108). 제어부(23a)는 제2 전압차에서 제1 전압차를 뺀 값을 기준 시간으로 나누어 변화량을 산출할 수 있다.
전류 측정부(22a)는 릴레이 차단 신호의 인가 이후 임의의 시각에 릴레이(3)의 코일부(C)에 흐르는 전류를 측정한다(S109). 전류 측정부(22a)는 제1 시각에 코일부(C)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 대안적으로 전류 측정부(22a)는 제2 시각에 코일부(C)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
이후, 제어부(23a)는 S108 단계에서 산출한 변화량이 기준 변화량 미만인지 판단하고(S110), S109 단계에서 측정한 전류값이 기준 전류값을 초과하는지를 판단한다(S111). 산출한 변화량이 기준 변화량 미만이고(S110의 Yes), 측정한 전류값도 기준 전류값을 초과하면(S111의 Yes) 릴레이(3)가 폐쇄 고착 고장이라고 판단한다(S112). 반면, 산출한 변화량이 기준 변화량 이상이거나(S110의 No), 측정한 전류값이 기준 전류값 이하면(S111의 No) 릴레이(3)가 정상이라고 판단한다(S113).
도 4는 릴레이의 폐쇄 고착 고장을 검출하는 종래의 방법을 나타내는 도면이다. 가장 상단의 파형이 부하의 구동 상태를 나타내며, 중간의 파형이 배터리 팩과 부하 사이의 DC 링크 전압을 나타내며, 하단의 파형이 BMS의 동작 상태를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 부하가 구동되는 동안 BMS 또한 소프트웨어가 구동되어 동작 상태에 있다. 그리고 부하와 BMS가 구동하는 동안, 배터리 팩에서 부하로 전력이 공급되어 DC 링크 전압도 배터리 팩의 전압이 나타나게 된다.
부하의 구동이 정지되면 이어서 BMS도 동작을 정지하게 되며, 이때 릴레이를 단락 상태에서 개방 상태로 전환시킨다. 그러나 부하측의 용량 성분에 의하여 릴레이의 부하측에 연결되어 있는 DC 링크의 전압이 0V로 하강하는데 대략 16분이 걸린다. 즉, 종래에는 부하의 구동 정지 후 16분 정도가 경과해야 릴레이의 폐쇄 고착 고장이 검출될 수 있었다.
그러나 도 2 내지 도 3b에서 설명한 바와 같은 본 개시에 따른 BMS(20a) 및 이를 이용한 릴레이 고장 검출 방법에 따르면, 릴레이(3)의 스위치부(S) 양단의 전압차의 변화량과, 코일부(C)의 전류값에 기초하여 릴레이(3)의 폐쇄 고착 고장을 검출할 수 있다. 따라서 부하의 구동 정지 후 조기에 릴레이(3)의 폐쇄 고착 고장을 검출할 수 있다. 특히 부하의 구동을 정지시킨 사람(운전자 등)이 부하에서 다른 곳으로 이동하기 전에 릴레이(3)의 폐쇄 고착 고장을 파악할 수 있게 된다. 따라서 릴레이(3)의 교체 및 수리 등 신속한 대처가 가능하게 된다.
도 5a 내지 도 5f는 도 3에 따른 릴레이 고장 검출 방법에 따라서 릴레이의 고장 검출을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. t11, t12, ... , t16은 각각 제1 시각을 나타낸다. t21, t22, ... , t26은 각각 제2 시각을 나타낸다.
도 5a는 릴레이에 폐쇄 고착 고장이 발생한 경우의 시뮬레이션 결과이다. 릴레이 차단 신호의 인가 후에도 전압이 서서히 하강하였으며, t11에 측정한 릴레이의 스위치부 양단의 전압의 전압차와, t12에 측정한 릴레이의 스위치부 양단의 전압의 전압차의 차이가 약 31V였다. 이때의 기준 시간(t12 - t11)은 25초였다. 산출된 변화량은 1.24였다.
도 5b 내지 도 5f는 릴레이가 정상인 경우의 시뮬레이션 결과이다. 도 5b에서 도 5f의 변화량은 차례로 5.83, 1.61, 2.08, 2.67, 2.23 이다.
즉, 릴레이가 정상인 경우 릴레이에 폐쇄 고착 고장이 발생한 경우에 비하여 스위치부 양단의 전압차의 변화량이 큰 것을 확인할 수 있었다. 시뮬레이션 결과들을 예로 들면, 산출된 변화량이 1.5 미만인 경우에는 릴레이가 폐쇄 고착 고장이라고 판단할 수 있다. 즉 기준 변화량을 1.5로 설정할 수 있다. 그러나 상술한 기준 변화량은 예시적인 것으로 부하와 릴레이의 타입에 따라서 적절히 조정 가능할 수 있을 것이다.
또한 도 5a 내지 도 5f에서 알 수 있듯이, 릴레이의 폐쇄 고착 고장을 검출하는데 걸리는 시간은 모두 30초 이내의 짧은 시간이다. 따라서 종래에 비하여 훨씬 빠른 시간 내에 릴레이의 폐쇄 고착 고장을 검추할 수 있다.
도 6은 본 개시의 다른 실시예에 따른 BMS(20b)의 기능 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시예에서는 제어부(23b)가 스위치부(S) 양단의 전압차의 변화량에만 기초하여 릴레이(3)의 폐쇄 고착 고장을 검출하는 점에서 BMS(20a)와 상이하다.
본 실시예에 따른 BMS(20b)는 전압 측정부(21b), 제어부(23b), 타이머(24b) 및 저장부(25b)를 포함한다. 즉, 본 실시예에서는 릴레이(3)의 폐쇄 고착 고장을 검출하는데 있어서 전류 측정부를 사용하지 않는다.
제어부(23b)의 기능은 전류 측정부에서 측정한 전류값을 기준 전류값과 비교하는 것 외에는 제어부(23a)의 기능과 동일한다. 나머지 구성인 전압 측정부(21b), 타이머(24b) 및 저장부(25b)도 전압 측정부(21a), 타이머(24a) 및 저장부(25a)의 기능과 동일하므로 각 구성의 구체적인 기능에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 7은 도 6의 실시예에 따른 릴레이 고장 검출 방법을 나타내는 흐름도이다.
S200 단계 내지 S208 단계는 도 3의 S100 단계 내지 S108 단계와 동일하다.
이후, 제어부(23b)는 S208 단계에서 산출한 변화량이 기준 변화량 미만인지 판단한다(S209). 산출한 변화량이 기준 변화량 미만이면(S209의 Yes) 릴레이(3)가 폐쇄 고착 고장이라고 판단한다(S210). 반면, 산출한 변화량이 기준 변화량 이상이면(S209의 No) 릴레이(3)가 정상이라고 판단한다(S113).
본 개시에 따른 BMS(20b) 및 이를 이용한 릴레이 고장 검출 방법에 따르는 경우에, 릴레이(3)의 스위치부(S) 양단의 전압차의 변화량에 기초하여 릴레이(3)의 폐쇄 고착 고장을 검출할 수 있다. 따라서 앞선 실시예에서와 마찬가지로 부하의 구동 정지 후 조기에 릴레이(3)의 폐쇄 고착 고장을 검출할 수 있게 된다.
도 8은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 BMS(20c)의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.
본 개시에 따른 BMS(20c)는 전압 측정부(21c), 전류 측정부(22c), 제어부(23c), 타이머(24c) 및 저장부(25c)를 포함할 수 있다.
전압 측정부(21c)는 릴레이(3)의 어느 일단의 전압을 측정하도록 구성된다. 전압 측정부(21c)는 릴레이(3)의 스위치부(S)의 어느 일단의 전압을 측정한다. 즉, 전압 측정부(21c)는 스위치부(S)에 있어서 배터리 모듈(10) 측에 연결되는 단자 측 노드와 부하 측에 연결되는 단자 측 노드 중 어느 하나의 전압을 측정한다. 전압 측정부(21c)는 스위치부(S) 해당 일단의 전압을 제1 시각과 제2 시각에 측정할 수 있다. 바람직하게는 전압 측정부(21c)는 스위치부(S)의 부하 측에 연결되는 단자 측 노드의 전압을 측정한다.
전류 측정부(22c)는 전류 측정부(22a)와 마찬가지로 코일부(C)에 흐르는 전류를 측정하도록 구성된다. 전류 측정부(22c)는 제1 시각 이후의 임의의 시각에서 코일부(C)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 바람직하게는, 전류 측정부(22c)는 제2 시각에 코일부(C)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
제어부(23c)는 제어부(23a)와 유사하게 동작한다. 다만 제어부(23c)는 스위치부(S) 양단 전압의 전압차의 변화량 대신에, 스위치부(S) 일단 전압의 변화량을 기준 변화량과 비교한다. 바람직하게는, 제어부(23c)는 스위치부(S)의 부하 측 노드의 전압의 제1 시각과 제2 시각 사이에서의 변화량을 산출한다. 그리고 제어부(23c)는 산출한 변화량과 전류 측정부(22c)에서 측정한 전류값에 기초하여 릴레이의 폐쇄 고착 고장을 검출한다. 제어부(23c)는 변화율이 기준 변화량 미만이고 전류 측정부(22c)가 측정한 전류가 기준 전류값을 초과하는 경우, 릴레이가 폐쇄 고착 고장이라고 판단할 수 있다.
제어부(23c)의 다른 기능, 타이머(24c) 및 저장부(25c)의 기능은 제어부(23a), 타이머(24a) 및 저장부(25a)와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 9는 도 8의 실시예에 따른 릴레이 고장 검출 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 배터리로 부하를 구동한다(S300). 예를 들어, 배터리 팩(1)에서 전기 자동차에 전력을 공급하여 전기 자동차가 운행한다. 제어부(23c)는 부하의 운행이 정지되었는지를 판단한다(S301). 예를 들어, 전기 자동차의 운행이 정지되어 시동이 꺼지는 경우, 제어부(23c)는 시동이 꺼진 것을 나타내는 신호를 상위 제어기(2)로부터 수신함으로써 부하의 운행 정지 여부를 판단할 수 있다.
부하의 운행이 정지되지 않은 경우(S301의 No)에는 부하에 계속해서 전력을 공급해야 하므로 S300 단계로 돌아간다. 반면, 부하의 운행이 정지된 경우(S301의 Yes), 배터리 팩(1)과 부하 사이의 전기적 연결을 차단하기 위하여 제어부(23c)는 릴레이 차단 신호를 생성하여 릴레이(3)의 코일부(C)에 인가한다(S302). 릴레이(3)가 노멀 오픈 타입인 경우 릴레이 차단 신호는 로우 레벨 신호일 수 있을 것이다. 릴레이(3)가 노멀 클로즈 타입인 경우 릴레이 차단 신호를 하이 레벨 신호일 수 있을 것이다.
전압 측정부(21c)는 릴레이 차단 신호의 인가 이후, 릴레이(3)의 스위치부(S)의 일단의 전압을 측정한다(S303). 바람직하게는 스위치부(S)의 부하 측에 연결되는 일단의 전압을 측정한다. 전압 측정부(21c)가 스위치부(S) 일단의 전압을 측정하는 것은 릴레이 차단 신호의 인가 직후일 수 있다. 즉, 전압 측정부(21c)는 릴레이 차단 신호에 의하여 릴레이(3)의 스위치부(S)가 개방 상태가 된 직후의 전압을 측정할 수 있다. 릴레이 차단 신호가 인가되는 시점이 제1 시각일 수 있다.
S303 단계에서의 전압값 측정 이후 기준 시간이 경과하는 것을 대기한다(S304).
기준 시간만큼 경과하면(S304의 Yes), 전압 측정부(21c)는 다시 릴레이(3)의 스위치부(S) 일단의 전압을 측정한다(S305). 마찬가지로 전압 측정부(21c)는 스위치부(S)의 부하 측에 연결된 일단의 전압을 측정한다. 제1 시각으로부터 기준 시간이 경과한 시각이 제2 시각일 수 있다.
제어부(23c)는 제1 시각에 측정한 전압 값 및 제2 시각에 측정한 전압 값을 이용하여 전압의 변화량을 산출한다(S306). 제어부(23a)는 제1 시각에 측정한 전압 값에서 제2 시각에 측정한 전압 값을 뺀 값을 기준 시간으로 나누어 변화량을 산출할 수 있다.
전류 측정부(22c)는 릴레이 차단 신호의 인가 이후 임의의 시각에 릴레이(3)의 코일부(C)에 흐르는 전류를 측정한다(S307). 전류 측정부(22c)는 제1 시각에 코일부(C)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 대안적으로 전류 측정부(22c)는 제2 시각에 코일부(C)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
이후, 제어부(23c)는 S306 단계에서 산출한 변화량이 기준 변화량 미만인지 판단하고(S308), S307 단계에서 측정한 전류값이 기준 전류값을 초과하는지를 판단한다(S309). 산출한 변화량이 기준 변화량 미만이고(S308의 Yes), 측정한 전류값도 기준 전류값을 초과하면(S309의 Yes) 릴레이(3)가 폐쇄 고착 고장이라고 판단한다(S310). 반면, 산출한 변화량이 기준 변화량 이상이거나(S308의 No), 측정한 전류값이 기준 전류값 이하면(S309의 No) 릴레이(3)가 정상이라고 판단한다(S311).
본 개시에 따른 BMS(20c) 및 이를 이용한 릴레이 고장 검출 방법에 따르는 경우에도 BMS(20a)와 동일한 효과를 달성할 수 있다.
도 10은 본 개시의 실시예들에 따른 BMS(20)의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, BMS(20)는 컨트롤러(MCU)(200), 메모리(210), 통신 인터페이스(220) 및 입출력 인터페이스(230)를 포함할 수 있다.
MCU(200)는 BMS(20) 내의 각종 동작 및 연산의 처리와 각 구성의 제어를 수행한다.
메모리(210)에는 운영체제 프로그램 및 MCU(200)의 기능을 수행하기 위한 프로그램이 기록된다. 메모리(210)는 휘발성 메모리 및 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(210)는 RAM, ROM, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리, 자기 디스크, 광 디스크 등 각종 저장매체 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다. 메모리(210)는 MCU(200)에 내장된 메모리일 수도 있으며, MCU(200)와는 별도로 설치된 추가적인 메모리일 수도 있다.
통신 인터페이스(220)는 외부와 유선 및/또는 무선으로 통신 가능한 구성이다.
입출력 인터페이스(230)는 각종 입력신호 및 출력신호의 입출력을 수행한다.
MCU(200)가 메모리(210)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 BMS(20a, 20b, 20c)의 제어부(23a, 23b, 23c)의 기능을 수행할 수 있다. 또한 MCU(200)가 메모리(210)에 저장된 프로그램과 입출력 인터페이스(230)를 통하여 수신되는 각종 측정 신호에 기초하여 전압 측정부(21a, 21b, 21c) 및 전류 측정부(22a, 22c)로서의 기능을 수행할 수 있다.
메모리(210)는 저장부(25a, 25b, 25c)로서의 기능을 수행할 수 있을 것이다. 또한 MCU(200)가 통신 인터페이스(220)와 함께 동작하여 상위 제어기(2)와 통신하는 통신 수단으로서의 기능을 수행할 수 있을 것이다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 배터리 팩
10 배터리 모듈
20, 20a, 20b, 20c 배터리 관리 시스템(BMS)
21a, 21b, 21c 전압 측정부
22a, 22c 전류 측정부
23a, 23b, 23c 제어부
24a, 24b, 24c 타이머
25a, 25b, 25c 저장부
30 스위칭부
40 배터리 보호 유닛(BPU)

Claims (11)

  1. 스위치부 및 코일부를 포함하며, 상기 스위치부가 배터리 모듈과 부하 사이에 전기적으로 연결되는 릴레이의 상기 스위치부 양단의 전압을, 제1 시각 및 상기 제1 시각으로부터 기준 시간 이후의 제2 시각에 각각 측정하는 전압 측정부; 및
    상기 제1 시각 및 제2 시각 각각에 대하여, 상기 스위치부 양단에서 측정한 전압 값의 차이를 산출하고, 상기 기준 시간 동안의 상기 제1 시각에서의 전압 값의 차이와 상기 제2 시각에서의 전압 값의 차이의 변화율에 기초하여 상기 릴레이의 폐쇄 고착(stuck-closed) 고장을 검출하는 제어부;를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 변화율이 기준 변화량을 미만인 경우, 상기 릴레이가 폐쇄 고착 고장이라고 판단하는 배터리 관리 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 코일부에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 변화율이 기준 변화량 미만이고 상기 전류 측정부가 측정한 전류가 기준 전류값을 초과하는 경우, 상기 릴레이가 폐쇄 고착 고장이라고 판단하는 배터리 관리 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 릴레이의 동작을 제어하는 제어신호를 출력하는 배터리 관리 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 시각은 상기 제어부에서 상기 릴레이의 코일부에 상기 릴레이를 차단시키기 위한 제어신호를 인가하는 시각인 배터리 관리 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준 변화량의 크기는 상기 부하의 용량 성분에 따라서 결정되는 배터리 관리 시스템.
  7. 스위치부 및 코일부를 포함하며, 상기 스위치부가 배터리 모듈과 부하 사이에 전기적으로 연결되는 릴레이의 상기 스위치부 양단 중 어느 하나의 전압을, 제1 시각 및 상기 제1 시각으로부터 기준 시간 이후의 제2 시각에 각각 측정하는 전압 측정부;
    상기 코일부에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정부; 및
    상기 제1 시각과 상기 제2 시각 사이에서의 상기 측정한 전압 값의 변화율과 상기 측정한 전류 값의 크기에 기초하여 상기 릴레이의 폐쇄 고착 고장을 검출하는 제어부;를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부는 상기 변화율이 기준 변화량 미만이고 상기 전류 측정부가 측정한 전류가 기준 전류값을 초과하는 경우, 상기 릴레이가 폐쇄 고착 고장이라고 판단하는 배터리 관리 시스템.
  9. 제1 시각에, 스위치부 및 코일부를 포함하며, 상기 스위치부가 배터리와 부하 사이에 전기적으로 연결되는 릴레이의 상기 스위치부 양단의 전압을 측정하는 단계;
    상기 제1 시각으로부터 기준 시간 이후의 제2 시각에, 상기 스위치부 양단의 전압을 측정하는 단계;
    상기 제1 시각 및 제2 시각 각각에 대하여, 상기 스위치부 양단에서 측정한 전압 값의 차이를 산출하는 단계;
    상기 기준 시간 동안의 상기 제1 시각에서의 전압 값의 차이와 상기 제2 시각에서의 전압 값의 차이의 변화율을 산출하는 단계; 및
    상기 산출한 변화율에 기초하여 상기 릴레이의 폐쇄 고착 고장을 검출하는 단계;를 포함하는 릴레이 고장 검출 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 코일부에 흐르는 전류를 측정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 릴레이의 폐쇄 고착 고장을 검출하는 단계는,
    상기 변화율이 기준 변화량 미만이고 상기 측정한 전류가 기준 전류값을 초과하는 경우, 상기 릴레이가 폐쇄 고착 고장이라고 판단하는 릴레이 고장 검출 방법.
  11. 충방전 가능하도록 구성된 배터리 모듈:
    스위치부 및 코일부를 포함하며, 상기 스위치부가 배터리 모듈과 부하 사이에 전기적으로 연결되어 상기 부하로의 전류 흐름을 제어하는 릴레이; 및
    상기 릴레이의 동작을 제어하고, 상기 릴레이의 고장을 검출하는 배터리 관리 시스템;을 포함하며,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 스위치부 양단의 전압을, 제1 시각 및 상기 제1 시각으로부터 기준 시간 이후의 제2 시각에 각각 측정하는 전압 측정부;
    상기 코일부에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정부;
    상기 제1 시각 및 제2 시각 각각에 대하여, 상기 스위치부 양단에서 측정한 전압 값의 차이를 산출하고, 상기 기준 시간 동안의 상기 제1 시각에서의 전압 값의 차이와 상기 제2 시각에서의 전압 값의 차이의 변화율과 상기 측정된 전류값에 기초하여 상기 릴레이의 폐쇄 고착 고장을 검출하는 제어부;를 포함하는 배터리 팩.
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