KR20240038369A - 릴레이 진단 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 진단 장치는 배터리 팩에 구비된 양극 릴레이 및 음극 릴레이를 진단하는 장치로서, 일단이 배터리의 양극과 상기 양극 릴레이의 일단 사이에 연결되고, 타단이 상기 배터리의 음극과 상기 음극 릴레이의 일단 사이에 연결되도록 구성된 제1 스위치; 일단이 상기 배터리의 양극과 상기 양극 릴레이의 일단 사이에 연결되고, 타단이 상기 양극 릴레이의 타단 및 상기 음극 릴레이의 타단에 연결되도록 구성된 제2 스위치; 및 일단이 상기 배터리의 음극과 상기 음극 릴레이의 일단 사이에 연결되고, 타단이 상기 제2 스위치의 타단과 상기 음극 릴레이의 타단 사이에 연결되도록 구성된 전원부를 포함한다.

Description

릴레이 진단 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩{APPARATUS FOR DIAGNOSING RELAY AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}
본 발명은 릴레이 진단 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 릴레이의 상태를 진단하는 릴레이 진단 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로 배터리 팩에는 배터리의 양극에 연결되는 양극 릴레이와 배터리의 음극에 연결되는 음극 릴레이가 포함될 수 있다. 예컨대, 양극 릴레이는 배터리의 양극과 배터리의 팩의 양극 사이에 연결되고, 음극 릴레이는 배터리의 음극과 배터리 팩의 음극 사이에 연결될 수 있다.
이러한 릴레이에 돌입 전류가 흐르는 등의 문제 상황이 발생되면, 릴레이가 고장날 수 있다. 예컨대, 릴레이에 과전류가 흐를 때 발생되는 열에 의해 접점이 녹으면서, 릴레이가 융착될 수 있다. 릴레이가 융착되면, 릴레이의 동작 상태가 정상적으로 제어될 수 없기 때문에, 배터리 팩의 전압 차단이 불가능한 문제가 발생될 수 있다. 따라서, 배터리 팩에 구비된 릴레이의 상태를 진단하는 기술은 안전을 위해 중요하다고 볼 수 있다.
도 1은 종래의 배터리 팩의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 팩에는 배터리(BAT), 양극 릴레이(PR) 및 음극 릴레이(NR)가 포함될 수 있다. 그리고, 배터리 팩에는 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2), 제3 스위치(SW3) 및 제4 스위치(SW4)가 포함될 수 있다.
이하에서는 배터리(BAT)의 양극과 양극 릴레이(PR)의 사이의 노드를 A 노드라고 하고, 양극 릴레이(PR)와 배터리 팩의 양극 단자(P+)의 사이의 노드를 B 노드라고 한다. 배터리(BAT)의 음극과 음극 릴레이(NR)의 사이의 노드를 G 노드라고 하고, 음극 릴레이(NR)와 배터리 팩의 음극 단자(P-) 사이의 노드를 H 노드라고 한다.
A 노드와 B 노드 간의 전압차에 기반하여 양극 릴레이(PR)의 상태가 진단될 수 있다. A 노드에 대응되는 전압은 ADC_A 지점에서 측정되고, B 노드에 대응되는 전압은 ADC_B 지점에서 측정될 수 있다. 그리고, 측정된 전압들의 차이에 따라 양극 릴레이(PR)의 상태가 진단될 수 있다. 여기서, ADC_A 지점과 ADC_B 지점에서의 전압을 측정하기 위해서는, 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)와 복수의 저항이 필요하다.
마찬가지로, G 노드와 H 노드 간의 전압차에 기반하여 음극 릴레이(NR)의 상태가 진단될 수 있다. G 노드에 대응되는 전압은 배터리 팩의 접지 전압이고, H 노드에 대응되는 전압은 ADC_H 지점에서 측정될 수 있다. 그리고, 접지 전압과 측정된 전압의 차이에 따라 음극 릴레이(NR)의 상태가 진단될 수 있다. 여기서, ADC_H 지점에서의 전압을 측정하기 위해서는, 제3 스위치(SW3) 및 제4 스위치(SW4)와 복수의 저항이 필요하다.
즉, 종래의 배터리 팩은 릴레이(PR, NR)의 상태를 진단하기 위하여 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4)가 필요한 문제가 있다. 따라서, 배터리 팩의 릴레이의 상태를 진단하기 위한 컴팩트한 진단 회로가 요구되며, 이를 통해 원가 절감의 효과를 기대할 수 있다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 팩의 릴레이의 상태를 진단할 수 있는 릴레이 진단 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
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.
본 발명의 일 측면에 따른 릴레이 진단 장치는 배터리 팩에 구비된 양극 릴레이 및 음극 릴레이를 진단할 수 있다.
릴레이 진단 장치는 일단이 배터리의 양극과 상기 양극 릴레이의 일단 사이에 연결되고, 타단이 상기 배터리의 음극과 상기 음극 릴레이의 일단 사이에 연결되도록 구성된 제1 스위치; 일단이 상기 배터리의 양극과 상기 양극 릴레이의 일단 사이에 연결되고, 타단이 상기 양극 릴레이의 타단 및 상기 음극 릴레이의 타단 사이에 연결되도록 구성된 제2 스위치; 및 일단이 상기 배터리의 음극과 상기 음극 릴레이의 일단 사이에 연결되고, 타단이 상기 제2 스위치의 타단과 상기 음극 릴레이의 타단 사이에 연결되도록 구성된 전원부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 릴레이 진단 장치는 상기 배터리의 양극과 상기 제1 스위치의 일단 사이에 위치하고, 일단이 상기 배터리의 양극에 연결되며, 타단이 상기 제1 스위치의 일단에 연결되도록 구성된 제1 저항; 및 상기 배터리의 음극과 상기 제1 스위치의 타단 사이에 위치하고, 일단이 상기 제1 스위치의 타단에 연결되며, 타단이 상기 배터리의 음극에 연결되도록 구성된 제2 저항을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 릴레이 진단 장치는 상기 제2 스위치의 타단과 상기 양극 릴레이의 타단 사이에 위치하고, 일단이 상기 제2 스위치의 타단에 연결되고, 타단이 상기 양극 릴레이의 타단과 상기 전원부의 타단 사이에 연결되도록 구성된 제3 저항; 및 일단이 상기 제2 스위치의 타단과 상기 제3 저항의 일단 사이에 연결되고, 타단이 상기 전원부의 타단과 상기 음극 릴레이의 타단 사이에 연결되도록 구성된 제4 저항을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 릴레이 진단 장치는 상기 제3 저항의 타단과 상기 전원부의 타단 사이에 위치하고, 일단이 상기 제3 저항의 타단과 상기 양극 릴레이의 타단 사이에 연결되도록 구성된 제5 저항; 및 상기 제3 저항의 타단과 상기 전원부의 타단 사이에 위치하고, 일단이 상기 제5 저항의 타단에 연결되며, 타단이 상기 전원부의 타단에 연결되도록 구성된 제6 저항을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 릴레이 진단 장치는 상기 전원부의 타단과 상기 제4 저항의 타단 사이에 위치하고, 일단이 상기 전원부의 타단에 연결되도록 구성된 제7 저항; 및 상기 전원부의 타단과 상기 제4 저항의 타단 사이에 위치하고, 일단이 상기 제7 저항의 타단에 연결되며, 타단이 상기 제4 저항의 타단에 연결되도록 구성된 제8 저항을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 릴레이 진단 장치는 상기 제1 스위치의 타단의 제1 전압을 측정하고, 상기 제2 스위치와 상기 전원부의 타단 사이의 제2 전압을 측정하며, 상기 전원부의 타단과 상기 음극 릴레이의 타단 사이의 제3 전압을 측정하도록 구성된 프로세서를 더 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압의 전압차를 산출하고, 산출된 전압차에 기반하여 상기 양극 릴레이의 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 제3 전압과 접지 전압 간의 전압차를 산출하고, 산출된 전압차에 기반하여 상기 음극 릴레이의 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 양극 릴레이, 상기 음극 릴레이 및 상기 제2 스위치의 동작 상태를 턴 오프 상태로 제어하고, 상기 제1 스위치의 동작 상태를 턴 온 상태로 제어한 상태에서 상기 제1 전압 및 제2 전압을 측정하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 양극 릴레이, 상기 음극 릴레이, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 동작 상태를 턴 오프 상태로 제어한 상태에서 상기 제3 전압을 측정하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 팩은 본 발명의 일 측면에 따른 릴레이 진단 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 릴레이 진단 장치는 컴팩트하고 간소화된 구조를 가지기 때문에, 생산 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 릴레이 진단 장치는 종래에 비하여 릴레이의 상태를 진단하기 위한 스위치를 적게 포함하기 때문에, 스위치 자체의 고장에 따른 오진단의 가능성도 낮출 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 배터리 팩의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 동작 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 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 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 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 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.
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.
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.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(1)의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 배터리 팩(1)은 배터리(10), 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 배터리(10)의 양극은 양극 릴레이(20)의 일단과 연결될 수 있다. 그리고, 양극 릴레이(20)의 타단은 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+)와 연결될 수 있다. 배터리(10)의 음극은 음극 릴레이(30)의 일단과 연결될 수 있다. 그리고, 음극 릴레이(30)의 타단은 배터리 팩(1)의 음극 단자(P-)와 연결될 수 있다.
또한, 도 2에는 도시되지 않았지만, 배터리 팩(1)은 전장품(릴레이, 퓨즈 등) 및 케이스 등을 더 포함할 수 있다.
여기서, 배터리(10)는 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 리튬 이온 전지 또는 리튬 폴리머 전지가 배터리(10)로 간주될 수 있다. 또한, 배터리(10)는 복수의 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리(10) 모듈을 의미할 수도 있다. 예컨대, 도 2의 실시예에서, 배터리(10)는 복수의 배터리(10) 셀이 포함된 배터리(10) 모듈일 수 있다.
부하(2)는 일단이 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+)와 연결되고, 타단이 배터리 팩(1)의 음극 단자(P-)와 연결될 수 있다. 따라서, 배터리(10)의 양극 단자, 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+), 부하(2), 배터리 팩(1)의 음극 단자(P-) 및 배터리(10)의 음극 단자는 전기적으로 연결될 수 있다.
예컨대, 부하(2)는 충방전 장치일 수도 있고, 배터리(10)로부터 전원을 공급받는 전기차의 모터 등일 수도 있다. 도 2의 실시예에서, 부하(2)는 인버터를 포함하는 전기차의 모터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 진단 장치(100)는 배터리 팩(1)에 구비된 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30)를 진단하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 릴레이 진단 장치(100)는 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30)의 상태를 진단할 수 있다. 예컨대, 릴레이 진단 장치(100)는 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30)가 융착 상태인지 여부를 판단할 수 있다.
도 2를 참조하면, 릴레이 진단 장치(100)는 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2) 및 전원부(VCC)를 포함할 수 있다.
제1 스위치(SW1)는 일단이 배터리(10)의 양극과 양극 릴레이(20)의 일단 사이에 연결되고, 타단이 배터리(10)의 음극과 음극 릴레이(30)의 일단 사이에 연결되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제1 스위치(SW1)는 배터리(10)와 병렬 연결될 수 있다. 예컨대, 도 2의 실시예에서, 제1 스위치(SW1)의 일단은 A 노드에 연결되고, 제1 스위치(SW1)의 타단은 G 노드에 연결될 수 있다.
제2 스위치(SW2)는 일단이 배터리(10)의 양극과 양극 릴레이(20)의 일단 사이에 연결되고, 타단이 양극 릴레이(20)의 타단 및 음극 릴레이(30)의 타단 사이에 연결되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제2 스위치(SW2)의 타단은 양극 릴레이(20)의 타단과 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 제2 스위치(SW2)의 타단은 음극 릴레이(30)의 타단과 배터리 팩(1)의 음극 단자(P-) 사이에도 연결될 수 있다. 따라서, 제2 스위치(SW2)의 타단은 양극 릴레이(20)의 타단과 음극 릴레이(30)의 타단 사이에 연결될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 제2 스위치(SW2)의 일단은 A 노드에 연결되고, 제2 스위치(SW2)의 타단은 B 노드에 연결될 수 있다. 또한, 제2 스위치(SW2)의 타단은 H 노드에도 연결될 수 있다. 즉, 제2 스위치(SW2)의 타단에 연결된 라인은 분기되고, 어느 하나의 분기 라인이 B 노드에 연결되며, 나머지 분기 라인이 H 노드에 연결될 수 있다.
전원부(VCC)는 일단이 배터리(10)의 음극과 음극 릴레이(30)의 일단 사이에 연결되고, 타단이 제2 스위치(SW2)의 타단과 음극 릴레이(30)의 타단 사이에 연결되도록 구성될 수 있다.
여기서, 전원부(VCC)는 소정의 전원을 공급할 수 있는 구성으로서, 전원부(VCC)의 일단이 -극이고, 전원부(VCC)의 타단이 +극일 수 있다.
구체적으로, 전원부(VCC)의 타단은 제2 스위치(SW2)의 타단과 음극 릴레이(30)의 타단을 연결하는 분기 라인에 연결될 수 있다. 전원부(VCC)의 타단은 제2 스위치(SW2)의 타단에 연결될 수 있다. 또한, 전원부(VCC)의 타단은 양극 릴레이(20)의 타단과 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+) 사이에도 연결될 수 있다. 또한, 전원부(VCC)의 타단은 음극 릴레이(30)의 타단과 배터리 팩(1)의 음극 단자(P-) 사이에도 연결될 수 있다. 즉, 음극 릴레이(30)의 일단, 전원부(VCC)의 일단. 전원부(VCC)의 타단 및 음극 릴레이(30)의 타단은 폐회로를 형성할 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 전원부(VCC)의 일단은 G 노드에 연결되고, 전원부(VCC)의 일단은 B 노드 및 H 노드에 연결될 수 있다.
도 2를 참조하면, A 노드에 대응되는 제1 전압은 ADC_A 지점에서 측정될 수 있다. B 노드에 대응되는 제2 전압은 ADC_B 지점에서 측정될 수 있다. H 노드에 대응되는 제3 전압은 ADC_H 지점에서 측정될 수 있다. G 노드에 대응되는 전압은 배터리 팩(1)의 접지 전압일 수 있다.
즉, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 릴레이 진단 장치(100)에 따르면, B 노드 및 H 노드에 대응되는 전압을 측정하기 위한 스위치가 획기적으로 감소될 수 있다.
따라서, 릴레이 진단 장치(100)는 컴팩트하고 간소화된 구조를 가지기 때문에, 생산 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 장점이 있다. 또한, 릴레이 진단 장치(100)는 종래에 비하여 릴레이(양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30))의 상태를 진단하기 위한 스위치를 적게 포함하기 때문에, 스위치 자체의 고장에 따른 오진단의 가능성도 낮출 수 있다.
예컨대, 도 1을 참조하면, 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4) 중 어느 하나라도 고장이 나면 릴레이(PR, NR)의 상태를 잘못 진단할 수 있다. 즉, 종래에는 릴레이(PR, NR)의 진단을 위해 정상 상태로 유지되어야 하는 스위치의 개수가 불필요할 정도로 많이 포함되어 있었다. 반면, 도 2를 참조하면, 릴레이 진단 장치(100)는 릴레이(20, 30)를 진단하기 위한 최소의 스위치(SW1, SW2)를 포함하기 때문에, 생산 비용을 절감하면서 릴레이(20, 30) 상태에 대한 오진단 가능성을 획기적으로 낮출 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 릴레이 진단 장치(100)는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)을 더 포함할 수 있다.
제1 저항(R1)은 배터리(10)의 양극과 제1 스위치(SW1)의 일단 사이에 위치하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1 저항(R1)은 일단이 배터리(10)의 양극에 연결되며, 타단이 제1 스위치(SW1)의 일단에 연결되도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 제1 저항(R1)의 일단은 배터리(10)의 양극과 양극 릴레이(20)의 일단 사이에 연결될 수 있다. 그리고, 제1 저항(R1)의 타단은 제1 스위치(SW1)의 일단에 연결될 수 있다.
제2 저항(R2)은 배터리(10)의 음극과 제1 스위치(SW1)의 타단 사이에 위치하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제2 저항(R2)은 일단이 제1 스위치(SW1)의 타단에 연결되며, 타단이 배터리(10)의 음극에 연결되도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 제2 저항(R2)의 일단은 제1 스위치(SW1)의 타단에 연결될 수 있다. 그리고, 제2 저항(R2)의 타단은 배터리(10)의 음극과 음극 릴레이(30)의 일단에 연결될 수 있다.
즉, 제1 저항(R1)의 일단은 A 노드에 연결되고, 제2 저항(R2)의 타단은 G 노드에 연결될 수 있다. 따라서, 배터리(10), 제1 저항(R1), 제1 스위치(SW1) 및 제2 저항(R2)은 폐회로를 형성할 수 있다. 그리고, 제1 스위치(SW1)와 제2 저항(R2)의 사이인 ADC_A 지점에서, A 노드에 대응되는 제1 전압이 측정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 릴레이 진단 장치(100)는 제3 저항(R3) 및 제4 저항(R4)을 더 포함할 수 있다.
제3 저항(R3)은 제2 스위치(SW2)의 타단과 양극 릴레이(20)의 타단 사이에 위치하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제3 저항(R3)은 일단이 제2 스위치(SW2)의 타단에 연결되고, 타단이 양극 릴레이(20)의 타단과 전원부(VCC)의 타단 사이에 연결되도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 제3 저항(R3)의 일단은 제2 스위치(SW2)의 타단에 연결될 수 있다. 그리고, 제3 저항(R3)의 타단은 양극 릴레이(20)의 타단과 전원부(VCC)의 타단 사이에 연결될 수 있다. 즉, 양극 릴레이(20), 제3 저항(R3) 및 제2 스위치(SW2)는 폐회로를 형성할 수 있다.
제4 저항(R4)은 일단이 제2 스위치(SW2)의 타단과 제3 저항(R3)의 일단 사이에 연결되고, 타단이 전원부(VCC)의 타단과 음극 릴레이(30)의 타단 사이에 연결되도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 제4 저항(R4)은 제2 스위치(SW2)와 제3 저항(R3) 사이의 노드와 H 노드의 사이에 연결될 수 있다. 즉, 제4 저항(R4)의 일단은 제2 스위치(SW2)의 타단과 제3 저항(R3)의 일단 사이에 연결될 수 있다. 그리고, 제4 저항(R4)의 타단은 전원부(VCC)의 타단과 음극 릴레이(30)의 타단 사이에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 릴레이 진단 장치(100)는 제5 저항(R5) 및 제6 저항(R6)을 더 포함할 수 있다.
제5 저항(R5)은 제3 저항(R3)의 타단과 전원부(VCC)의 타단 사이에 위치하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제5 저항(R5)은 일단이 제3 저항(R3)의 타단과 양극 릴레이(20)의 타단 사이에 연결되도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 제5 저항(R5)은 제2 스위치(SW2)의 타단과 전원부(VCC)의 타단 사이에 위치할 수 있다. 바람직하게, 제5 저항(R5)은 제3 저항(R3)의 타단과 전원부(VCC)의 타단 사이에 위치할 수 있다.
제5 저항(R5)의 일단은 제3 저항(R3)의 타단 및 양극 릴레이(20)의 타단에 연결될 수 있다. 즉, 제5 저항(R5)의 일단은 제3 저항(R3)의 타단과 양극 릴레이(20)의 타단 사이에 연결될 수 있다. 그리고, 제5 저항(R5)의 타단은 제6 저항(R6)의 일단과 연결될 수 있다.
제6 저항(R6)은 제3 저항(R3)의 타단과 전원부(VCC)의 타단 사이에 위치하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제6 저항(R6)은 일단이 제5 저항(R5)의 타단에 연결되며, 타단이 전원부(VCC)의 타단에 연결되도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 제6 저항(R6)은 제5 저항(R5)의 타단과 전원부(VCC)의 타단 사이에 위치할 수 있다. 제6 저항(R6)의 일단은 제5 저항(R5)의 타단에 연결될 수 있다. 그리고, 제6 저항(R6)의 타단은 전원부(VCC)의 타단에 연결될 수 있다.
그리고, 제5 저항(R5)과 제6 저항(R6)의 사이인 ADC_B 지점에서, B 노드에 대응되는 제2 전압이 측정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 릴레이 진단 장치(100)는 제7 저항(R7) 및 제8 저항(R8)을 더 포함할 수 있다.
제7 저항(R7)은 전원부(VCC)의 타단과 제4 저항(R4)의 타단 사이에 위치하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제7 저항(R7)은 일단이 전원부(VCC)의 타단에 연결되도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 제7 저항(R7)은 전원부(VCC)의 타단과 음극 릴레이(30)의 타단 사이에 위치할 수 있다. 바람직하게, 제7 저항(R7)은 전원부(VCC)의 타단과 제4 저항(R4)의 타단 사이에 위치할 수 있다.
제7 저항(R7)의 일단은 전원부(VCC)의 타단에 연결될 수 있다. 즉, 제7 저항(R7)의 일단은 전원부(VCC)의 타단과 제6 저항(R6)의 타단 사이에 연결될 수 있다. 그리고, 제7 저항(R7)의 타단은 제8 저항(R8)의 일단과 연결될 수 있다.
제8 저항(R8)은 전원부(VCC)의 타단과 제4 저항(R4)의 타단 사이에 위치하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제8 저항(R8)은 일단이 제7 저항(R7)의 타단에 연결되며, 타단이 제4 저항(R4)의 타단에 연결되도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 제8 저항(R8)은 제7 저항(R7)의 타단과 음극 릴레이(30)의 타단 사이에 위치할 수 있다. 바람직하게, 제8 저항(R8)은 제7 저항(R7)의 타단과 제4 저항(R4)의 타단 사이에 위치할 수 있다.
제8 저항(R8)의 일단은 제7 저항(R7)의 타단에 연결될 수 있다. 그리고, 제8 저항(R8)의 타단은 음극 릴레이(30)의 타단에 연결될 수 있다. 즉, 제8 저항(R8)의 타단은 제4 저항(R4)의 타단과 음극 릴레이(30)의 타단 사이에 연결될 수 있다.
그리고, 제7 저항(R7)과 제8 저항(R8)의 사이인 ADC_H 지점에서, H 노드에 대응되는 제3 전압이 측정될 수 있다.
또한, 제3 저항(R3), 제5 저항(R5), 제6 저항(R6), 제7 저항(R7), 제8 저항(R8) 및 제4 저항(R4)은 폐회로를 형성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(1)의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 릴레이 진단 장치(100)는 프로세서(P)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 프로세서(P)는 양극 릴레이(20), 음극 릴레이(30), 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)의 동작 상태를 제어할 수 있다. 그리고, 프로세서(P)는 정해진 지점의 전압을 측정할 수 있다.
프로세서(P)는 제1 스위치(SW1)의 타단의 제1 전압을 측정하고, 제2 스위치(SW2)와 전원부(VCC)의 타단 사이의 제2 전압을 측정하며, 전원부(VCC)의 타단과 음극 릴레이(30)의 타단 사이의 제3 전압을 측정하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 3의 실시예에서, 프로세서(P)는 ADC_A 지점의 전압을 측정하여, A 노드에 대응되는 제1 전압을 측정할 수 있다. 또한, 프로세서(P)는 ADC_B 지점의 전압을 측정하여, B 노드에 대응되는 제2 전압을 측정할 수 있다. 또한, 프로세서(P)는 ADC_H 지점의 전압을 측정하여, H 노드에 대응되는 제3 전압을 측정할 수 있다. 마지막으로, 프로세서(P)는 G 노드의 전압을 측정하여, 배터리 팩(1)의 접지 전압을 측정할 수 있다. 다만, 프로세서(P)는 G 노드의 전압을 직접 측정하지 않고, 배터리 팩(1)의 접지 전압에 대한 정보를 수신할 수도 있다.
이하에서는 프로세서(P)가 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30)의 상태를 진단하는 실시예를 설명한다.
프로세서(P)는 제1 전압 및 제2 전압의 전압차를 산출하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 프로세서(P)는 ADC_A 지점의 제1 전압과 ADC_B 지점의 제2 전압 간의 차이를 계산할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(1)의 동작 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
프로세서(P)는 양극 릴레이(20), 음극 릴레이(30) 및 제2 스위치(SW2)의 동작 상태를 턴 오프 상태로 제어하고, 제1 스위치(SW1)의 동작 상태를 턴 온 상태로 제어한 상태에서 제1 전압을 측정하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 4의 실시예에서, 프로세서(P)는 제1 스위치(SW1)의 동작 상태를 턴 온 상태로 제어할 수 있다. 이 경우, 배터리(10), 제1 저항(R1), 제1 스위치(SW1) 및 제2 저항(R2)은 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 프로세서(P)는 양극 릴레이(20), 음극 릴레이(30) 및 제2 스위치(SW2)의 동작 상태는 턴 오프 상태로 제어할 수 있다. 그리고, 프로세서(P)는 ADC_A 지점의 전압을 제1 전압으로 측정하고, ADC_B 지점의 전압을 제2 전압으로 측정할 수 있다.
프로세서(P)는 산출된 전압차에 기반하여 양극 릴레이(20)의 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 양극 릴레이(20)의 상태가 정상이라고 가정한다. 양극 릴레이(20)의 동작 상태가 턴 오프 상태인 경우, 제1 전압과 제2 전압의 전압차는 배터리(10)의 전압에 대응될 수 있다. 그리고, 양극 릴레이(20)의 동작 상태가 턴 온 상태인 경우, 제1 전압과 제2 전압은 배터리(10)의 전압에 대응될 수 있다.
반면, 양극 릴레이(20)의 상태가 융착 상태라고 가정한다. 양극 릴레이(20)의 접점이 융착되었기 때문에, 프로세서(P)가 양극 릴레이(20)를 턴 오프 상태로 제어하려고 해도 양극 릴레이(20)는 턴 온 상태로 유지될 수 있다. 이 경우, 제1 전압과 제2 전압은 배터리(10) 전압에 대응될 수 있다. 즉, 프로세서(P)는 제1 전압과 제2 전압의 전압차에 기반하여 양극 릴레이(20)의 상태를 진단할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(P)는 제1 전압과 제2 전압의 전압차와 배터리(10)의 전압을 비교한 결과에 따라 양극 릴레이(20)의 상태를 진단할 수 있다.
예컨대, 전압차가 배터리(10)의 전압에 대응되면, 프로세서(P)는 양극 릴레이(20)의 상태를 정상 상태로 진단할 수 있다. 즉, 양극 릴레이(20)의 동작 상태가 턴 오프 상태로 제어된 경우라면, 전압차는 배터리(10)의 전압에 대응될 수 있다. 따라서, 프로세서(P)는 양극 릴레이(20)의 상태를 정상 상태로 진단할 수 있다.
다른 예로, 전압차와 배터리(10)의 전압의 차이가 소정의 임계값 이상이면, 프로세서(P)는 양극 릴레이(20)의 상태를 융착 상태로 진단할 수 있다. 즉, 양극 릴레이(20)의 동작 상태가 턴 온 상태로 유지된 경우(융착 상태인 경우), 전압차는 0V에 가까울 수 있다. 따라서, 프로세서(P)는 양극 릴레이(20)의 상태를 융착 상태로 진단할 수 있다.
프로세서(P)는 제3 전압과 접지 전압 간의 전압차를 산출하도록 구성될 수 있다.
프로세서(P)는 양극 릴레이(20), 음극 릴레이(30), 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)의 동작 상태를 턴 오프 상태로 제어한 상태에서 제3 전압을 측정하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 프로세서(P)는 양극 릴레이(20), 음극 릴레이(30), 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)의 동작 상태를 턴 오프 상태로 제어할 수 있다. 그리고, 프로세서(P)는 ADC_H 지점의 전압을 제3 전압으로 측정할 수 있다. 도 2의 실시예에서, 음극 릴레이(30)의 정상적으로 턴 오프 상태로 제어된 경우, 제3 전압은 전원부(VCC)의 전압에 대응될 수 있다.
프로세서(P)는 산출된 전압차에 기반하여 음극 릴레이(30)의 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 음극 릴레이(30)의 상태가 정상이라고 가정한다. 음극 릴레이(30)의 동작 상태가 턴 오프 상태인 경우, 제3 전압과 접지 전압의 전압차는 전원부(VCC)의 전압에 대응될 수 있다. 그리고, 음극 릴레이(30)의 동작 상태가 턴 온 상태인 경우, 제3 전압과 접지 전압은 전원부(VCC)의 전압에 대응될 수 있다.
반면, 음극 릴레이(30)의 상태가 융착 상태라고 가정한다. 음극 릴레이(30)의 접점이 융착되었기 때문에, 프로세서(P)가 음극 릴레이(30)를 턴 오프 상태로 제어하려고 해도 음극 릴레이(30)는 턴 온 상태로 유지될 수 있다. 이 경우, 제3 전압과 접지 전압은 전원부(VCC)의 전압에 대응될 수 있다. 즉, 프로세서(P)는 제3 전압과 접지 전압의 전압차에 기반하여 음극 릴레이(30)의 상태를 진단할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(P)는 제3 전압과 접지 전압의 전압차와 전원부(VCC)의 전압을 비교한 결과에 따라 음극 릴레이(30)의 상태를 진단할 수 있다.
예컨대, 전압차가 전원부(VCC)의 전압에 대응되면, 프로세서(P)는 음극 릴레이(30)의 상태를 정상 상태로 진단할 수 있다. 즉, 음극 릴레이(30)의 동작 상태가 턴 오프 상태로 제어된 경우라면, 전압차는 전원부(VCC)의 전압에 대응될 수 있다. 따라서, 프로세서(P)는 음극 릴레이(30)의 상태를 정상 상태로 진단할 수 있다.
다른 예로, 전압차와 전원부(VCC)의 전압의 차이가 소정의 임계값 이상이면, 프로세서(P)는 음극 릴레이(30)의 상태를 융착 상태로 진단할 수 있다. 즉, 음극 릴레이(30)의 동작 상태가 턴 온 상태로 유지된 경우(융착 상태인 경우), 전압차는 0V에 가까울 수 있다. 따라서, 프로세서(P)는 음극 릴레이(30)의 상태를 융착 상태로 진단할 수 있다.
이하에서는, 배터리 팩(1)의 동작 구성에 따른 제2 전압 및 제3 전압의 실시예를 설명한다. 구체적으로, 배터리(10)의 전압은 800[V]일 때, 배터리 팩(1)의 각각의 동작 상태마다 측정된 제2 전압과 측정된 제3 전압에 대해 설명한다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(1)의 동작 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 실시예에서, 제2 스위치(SW2)의 동작 상태를 턴 온 상태로 제어한 실시예이다. 제2 전압은 399.5[V]이고, 제3 전압은 399.5[V]로 측정되었다.
도 6은 도 2의 실시예에서, 제2 스위치(SW2) 및 음극 릴레이(30)의 동작 상태를 턴 온 상태로 제어한 실시예이다. 제2 전압은 399.5[V]이고, 제3 전압은 1.2[V]로 측정되었다.
도 7은 도 2의 실시예에서, 제2 스위치(SW2) 및 양극 릴레이(20)의 동작 상태를 턴 온 상태로 제어한 실시예이다. 제2 전압은 799.7[V]이고, 제3 전압은 399.5[V]로 측정되었다.
도 8은 도 2의 실시예에서, 제2 스위치(SW2), 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30)의 동작 상태를 턴 온 상태로 제어한 실시예이다. 제2 전압은 799.7[V]이고, 제3 전압은 1.2[V]로 측정되었다.
본원발명은 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30)가 턴 오프 상태로 제어된 환경에서도, 제2 스위치(SW2)와 연결된 ADC_B 지점 및 ADC_H 지점의 전압을 측정할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 프로세서(P)는, BMS(Battery Management System)에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 BMS는, 상술한 프로세서(P)를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 프로세서(P)의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 BMS에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차(900)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(910)은 전기 자동차(Electric vehicle, EV)나 하이브리드 자동차(Hybrid vehicle, HV)와 같은 자동차(900)에 포함될 수도 있다. 그리고, 배터리 팩(910)은 자동차(900)에 구비된 인버터를 통해 모터에 전력을 공급함으로써, 자동차(900)를 구동시킬 수 있다.
이상에서 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.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
1: 배터리 팩
10: 배터리
20: 양극 릴레이
30: 음극 릴레이
100: 릴레이 진단 장치
SW1: 제1 스위치
SW2: 제2 스위치
R1-R8: 제1 내지 제8 저항
VCC: 전원부
P: 프로세서

Claims (11)

  1. 배터리 팩에 구비된 양극 릴레이 및 음극 릴레이를 진단하는 릴레이 진단 장치에 있어서,
    일단이 배터리의 양극과 상기 양극 릴레이의 일단 사이에 연결되고, 타단이 상기 배터리의 음극과 상기 음극 릴레이의 일단 사이에 연결되도록 구성된 제1 스위치;
    일단이 상기 배터리의 양극과 상기 양극 릴레이의 일단 사이에 연결되고, 타단이 상기 양극 릴레이의 타단 및 상기 음극 릴레이의 타단 사이에 연결되도록 구성된 제2 스위치; 및
    일단이 상기 배터리의 음극과 상기 음극 릴레이의 일단 사이에 연결되고, 타단이 상기 제2 스위치의 타단과 상기 음극 릴레이의 타단 사이에 연결되도록 구성된 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 양극과 상기 제1 스위치의 일단 사이에 위치하고, 일단이 상기 배터리의 양극에 연결되며, 타단이 상기 제1 스위치의 일단에 연결되도록 구성된 제1 저항; 및
    상기 배터리의 음극과 상기 제1 스위치의 타단 사이에 위치하고, 일단이 상기 제1 스위치의 타단에 연결되며, 타단이 상기 배터리의 음극에 연결되도록 구성된 제2 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 진단 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 스위치의 타단과 상기 양극 릴레이의 타단 사이에 위치하고, 일단이 상기 제2 스위치의 타단에 연결되고, 타단이 상기 양극 릴레이의 타단과 상기 전원부의 타단 사이에 연결되도록 구성된 제3 저항; 및
    일단이 상기 제2 스위치의 타단과 상기 제3 저항의 일단 사이에 연결되고, 타단이 상기 전원부의 타단과 상기 음극 릴레이의 타단 사이에 연결되도록 구성된 제4 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 진단 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제3 저항의 타단과 상기 전원부의 타단 사이에 위치하고, 일단이 상기 제3 저항의 타단과 상기 양극 릴레이의 타단 사이에 연결되도록 구성된 제5 저항; 및
    상기 제3 저항의 타단과 상기 전원부의 타단 사이에 위치하고, 일단이 상기 제5 저항의 타단에 연결되며, 타단이 상기 전원부의 타단에 연결되도록 구성된 제6 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 진단 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전원부의 타단과 상기 제4 저항의 타단 사이에 위치하고, 일단이 상기 전원부의 타단에 연결되도록 구성된 제7 저항; 및
    상기 전원부의 타단과 상기 제4 저항의 타단 사이에 위치하고, 일단이 상기 제7 저항의 타단에 연결되며, 타단이 상기 제4 저항의 타단에 연결되도록 구성된 제8 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 진단 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위치의 타단의 제1 전압을 측정하고, 상기 제2 스위치와 상기 전원부의 타단 사이의 제2 전압을 측정하며, 상기 전원부의 타단과 상기 음극 릴레이의 타단 사이의 제3 전압을 측정하도록 구성된 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 진단 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 전압 및 상기 제2 전압의 전압차를 산출하고, 산출된 전압차에 기반하여 상기 양극 릴레이의 상태를 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 릴레이 진단 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제3 전압과 접지 전압 간의 전압차를 산출하고, 산출된 전압차에 기반하여 상기 음극 릴레이의 상태를 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 릴레이 진단 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 양극 릴레이, 상기 음극 릴레이 및 상기 제2 스위치의 동작 상태를 턴 오프 상태로 제어하고, 상기 제1 스위치의 동작 상태를 턴 온 상태로 제어한 상태에서 상기 제1 전압 및 제2 전압을 측정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 릴레이 진단 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 양극 릴레이, 상기 음극 릴레이, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 동작 상태를 턴 오프 상태로 제어한 상태에서 상기 제3 전압을 측정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 릴레이 진단 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 릴레이 진단 장치를 포함하는 배터리 팩.
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