Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR101234059B1 - 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법 - Google Patents

셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101234059B1
KR101234059B1 KR1020100015519A KR20100015519A KR101234059B1 KR 101234059 B1 KR101234059 B1 KR 101234059B1 KR 1020100015519 A KR1020100015519 A KR 1020100015519A KR 20100015519 A KR20100015519 A KR 20100015519A KR 101234059 B1 KR101234059 B1 KR 101234059B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cell
voltage
floating capacitor
cell balancing
balancing unit
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
KR1020100015519A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110096202A (ko
Inventor
이달훈
이상훈
김지호
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020100015519A priority Critical patent/KR101234059B1/ko
Priority to EP10846214.4A priority patent/EP2541265B1/en
Priority to CN201080064535.5A priority patent/CN102906581B/zh
Priority to PCT/KR2010/005308 priority patent/WO2011102576A1/ko
Priority to JP2012500731A priority patent/JP5231677B2/ja
Priority to US13/195,633 priority patent/US8643500B2/en
Publication of KR20110096202A publication Critical patent/KR20110096202A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101234059B1 publication Critical patent/KR101234059B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/22Balancing the charge of battery modules
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • H01M10/441Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치는, 배터리 셀의 전압을 충전하는 부동 캐패시터; 상기 부동 캐패시터의 충전 전압을 방전시키는 셀 밸런싱부; 상기 부동 캐패시터에 충전된 배터리 셀 전압과 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압을 측정하는 셀 전압 측정부; 및 상기 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압 레벨에 따라 상기 셀 밸런싱부의 고장 여부를 판별하는 제어부를 포함한다.

Description

셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법{Apparatus and Method for diagnosis of cell balancing unit}
본 발명은 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 셀 전압 측정에 사용되는 부동 캐패시터를 이용하여 셀 밸런싱부의 고장 여부를 판별할 수 있는 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 화석 에너지의 고갈과 환경오염으로 인해 화석 에너지를 사용하지 않고 전기 에너지를 이용하는 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 대한 관심이 높아지고 있다.
이러한 전기 자동차나 하이브리드 자동차가 주행하기 위해서는 고출력을 요구하는 구동 모터를 구동시켜야 한다. 이를 위해 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 사용되는 배터리는 다수의 배터리 셀이 직렬로 연결된 배터리 팩으로부터 출력되는 전기를 전원으로 이용하고 있다.
이러한 배터리 팩에 포함되어 있는 다수개의 배터리 셀은 안정성과 수명향상, 그리고 고출력을 얻기 위해 각 배터리 셀의 전압을 균일하게 유지할 필요가 있다.
배터리 팩에 포함된 각 배터리 셀의 충전 전압을 균일하게 밸런싱하는 방법에는, 전압이 상대적으로 낮은 배터리 셀에 충전 전류를 공급하여 전압을 상승시키는 방법, 전압이 상대적으로 높은 배터리 셀을 방전시켜 전압을 하강시키는 방법, 각 배터리 셀의 전압으로부터 밸런싱 목표 전압을 정하고 목표 전압보다 전압이 높은 배터리 셀은 방전시키고 목표 전압보다 낮은 배터리 셀은 충전시키는 방법 등이 사용되었다.
위와 같은 셀 밸런싱 방법은 각 배터리 셀과 연결된 셀 밸런싱부에 의해 구현된다. 셀 밸런싱부는 셀 밸런싱 동작의 시작과 종료를 제어하는 스위칭 소자와 배터리 셀의 전압을 방전시키는 방전저항을 포함한다.
그런데, 셀 밸런싱부를 이용하여 배터리 셀의 밸런싱을 이루는 과정에서 순간적으로 과도한 전류가 셀 밸런싱부에 유입되거나 스위칭 소자에 동작 전압 이상의 과전압이 인가되거나 방전저항을 통해 과도한 열이 발생하는 등의 이상 상황이 발생되면 셀 밸런싱부에 포함된 부품이 단락(short) 또는 개방(open)되어 회로가 정상적으로 동작하지 않는 문제가 발생한다.
이러한 문제로 인해 셀 밸런싱부가 비정상적으로 동작하면 해당 회로에 연결된 배터리 셀의 전압이 다른 배터리 셀에 비해 과도하게 높아지거나 낮아지게 됨으로써 배터리 팩이 폭발하거나 배터리 팩과 연결된 부하의 동작이 갑자기 정지하는 등의 심각한 문제가 초래될 수 있다.
위와 같은 문제를 해결하기 위해서는 셀 밸런싱부의 이상 유무를 진단할 수 있는 별도의 진단 회로가 셀 밸런싱부와 결합될 필요가 있다.
일 예로, 일본공개특허 2007-085847호(선행기술)는 전계효과트랜지스터(FET)와 방전저항으로 이루어진 셀 밸런싱부와 상기 전계효과트랜지스터의 소오드 및 드레인 사이에 개재되는 저항을 각 배터리 셀마다 설치하고, 서로 다른 레벨의 기준 전압원이 인가된 2개의 비교기(comparator)를 이용하여 소오드와 드레인 간의 전압 차를 상기 저항을 통해 측정하고 측정된 전압의 레벨(high, low)에 따라 셀 밸런싱부의 이상 유무를 판별하는 셀 밸런싱부의 이상 유무 검출 장치를 개시하고 있다.
그런데, 상기한 선행기술은 셀 밸런싱부의 이상 유무 검출을 위해 진단 회로라는 별도의 회로 구성이 필요하였고, 각 진단 회로에는 2개의 비교기가 추가적으로 사용되어야 하므로 셀 밸런싱부의 이상 유무 검출 장치의 제조 비용이 증가되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 별도의 회로 추가 없이 셀 전압의 측정을 위해 사용되는 부동 캐패시터를 이용하여 셀 밸런싱부의 고장 여부를 간단하게 진단할 수 있는 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치는, 배터리 셀의 전압을 충전하는 부동 캐패시터; 상기 부동 캐패시터의 충전 전압을 방전시키는 셀 밸런싱부; 상기 부동 캐패시터에 충전된 배터리 셀 전압과 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압을 측정하는 셀 전압 측정부; 및 상기 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압 레벨에 따라 상기 셀 밸런싱부의 고장 여부를 판별하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치는, 상기 부동 캐패시터와 상기 배터리 셀을 연결 또는 해제하는 제1스위치; 및 상기 부동 캐패시터와 상기 셀 전압 측정부를 연결 또는 해제하는 제2스위치를 포함한다.
바람직하게, 상기 제어부는, 상기 제2스위치가 턴오프된 상태에서 상기 제1스위치를 턴온시켜 상기 배터리 셀 전압을 부동 캐패시터에 충전시키고, 상기 제1스위치가 턴오프된 상태에서 상기 제2스위치를 턴온시켜 상기 부동 캐패시터에 충전된 배터리 셀 전압 또는 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압을 상기 셀 전압 측정부로 인가한다.
바람직하게, 상기 배터리 셀은 복수이고, 상기 부동 캐패시터, 상기 제1스위치 및 상기 제2스위치는 각 배터리 셀마다 구비된다.
바람직하게, 상기 제어부는, 각 배터리 셀의 전압을 대응하는 부동 캐패시터에 충전할 때 각 배터리 셀에 대응하는 제1스위치를 동시에 또는 이시적으로 턴온시킨다.
바람직하게, 상기 제어부는, 부동 캐패시터에 충전된 배터리 셀 전압 또는 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압을 상기 셀 전압 측정부로 인가할 때 각 배터리 셀에 대응하는 제2스위치를 동시에 또는 이시적으로 턴온시킨다.
본 발명에 따르면, 상기 셀 밸런싱부는, 상기 부동 캐패시터의 양 단자와 연결되고 상기 부동 캐패시터의 충전 전압을 방전시키는 방전저항; 및 상기 부동 캐패시터와 상기 방전저항을 연결하는 제3스위치를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제3스위치의 동작을 제어하여 부동 캐패시터의 충전 전압을 방전시킨다.
바람직하게, 상기 배터리 셀은 복수이고, 상기 셀 밸런싱부는 각 배터리 셀마다 구비된다.
바람직하게, 상기 제어부는, 각 부동 캐패시터에 충전된 배터리 셀 전압을 방전할 때 각 배터리 셀에 대응하는 셀 밸런싱부에 포함된 제3스위치를 동시에 또는 이시적으로 턴온시킨다.
본 발명의 다른 측면에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치는, 상기 배터리 셀과 상기 부동 캐패시터를 연결 또는 해제시키는 제1스위치; 상기 부동 캐패시터와 상기 셀 전압 측정부를 연결 또는 해제시키는 제2스위치; 및 상기 셀 밸런싱부의 동작을 시작 또는 종료시키는 제3스위치를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 내지 제3스위치의 동작을 제어하는 스위치 제어 모듈; 상기 셀 전압 측정부로부터 출력되는 아날로그 전압 신호를 디지털 전압 신호로 변환하는 A/D 변환 모듈; 및 상기 A/D 변환 모듈로부터 디지털 전압 신호를 입력 받아 상기 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압 레벨에 따라 셀 밸런싱부의 고장 여부를 판별하는 중앙 연산 모듈;을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제어부는, 상기 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압 레벨이 임계 레벨을 초과할 경우 셀 밸런싱부에 고장이 있는 것으로 판별한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는, 상기 부동 캐패시터에 충전된 배터리 셀 전압과 상기 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압의 차이가 임계 레벨 미만일 경우 셀 밸런싱부에 고장이 있는 것으로 판별한다.
선택적으로, 본 발명에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치는, 상기 셀 밸런싱부의 고장 발생 사실을 시청각 또는 청각적으로 출력하는 고장 경보기를 더 포함할 수 있다. 이런 경우, 상기 제어부는 셀 밸런싱부의 고장이 발생된 경우 상기 고장 경보기를 통해 셀 밸런싱부의 고장 발생 사실을 시각적 또는 청각적으로 경보한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치는, 배터리 셀의 전압을 충전하는 부동 캐패시터; 상기 배터리 셀과 연결되어 배터리 셀의 전압 레벨을 밸런싱하고, 상기 부동 캐패시터의 충전 전압을 방전시키는 셀 밸런싱부; 상기 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압을 측정하는 셀 전압 측정부; 및 상기 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압 레벨에 따라 상기 셀 밸런싱부의 고장 여부를 판별하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제어부는, 상기 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압 레벨이 임계 레벨을 초과할 경우 셀 밸런싱부에 고장이 있는 것으로 판별한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 셀 전압 측정부는 상기 부동 캐패시터에 충전된 배터리 셀의 전압을 더 측정하고, 상기 제어부는 상기 배터리 셀 전압과 상기 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압의 차이가 임계 레벨 미만일 경우 셀 밸런싱부에 고장이 있는 것으로 판별한다.
본 발명의 기술적 과제는 상술한 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치를 포함하는 배터리 관리 시스템, 배터리 구동 장치 또는 배터리 팩에 의해 달성될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 방법은, (a) 배터리 셀의 전압을 부동 캐패시터에 충전시키는 단계; (b) 셀 전압 측정부를 통해 상기 부동 캐패시터에 충전된 배터리 셀 전압을 측정하는 단계; (c) 셀 밸런싱부를 이용하여 상기 부동 캐패시터의 충전 전압을 방전시키는 단계; (d) 상기 셀 전압 측정부를 통해 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압을 측정하는 단계; 및 (e) 상기 부동 캐패시터의 방전 후 측정된 상기 충전 전압 레벨에 따라 상기 셀 밸런싱부의 고장 여부를 판별하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 별도의 회로 추가 없이 셀 밸런싱부의 고장을 간단하게 진단할 수 있어 셀 밸런싱부의 고장으로 인한 문제를 해결할 수 있다. 또한, 추가적인 회로 구성이 요구되지 않기 때문에 비용 절감의 효과를 거둘 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시한 것이며, 발명의 후술되는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치에 대한 회로 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어부의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 방법을 설명하기 위해 도시한 절차 흐름도이다.
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 아니되며, 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 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치에 대한 회로 구성도이다. 도 1에는 배터리 셀이 2개인 것으로 예시되었지만, 본 발명이 배터리 셀의 개수에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치는, 배터리 팩(10)에 포함된 다수의 배터리 셀(V1, V2)의 전압을 충전하는 부동 캐패시터(C1, C2), 상기 부동 캐패시터(C1, C2)에 충전된 배터리 셀 전압과 방전된 부동 캐패시터(C1, C2)의 충전 전압을 측정하는 셀 전압 측정부(20), 상기 부동 캐패시터(C1, C2)의 충전 전압을 방전시키는 셀 밸런싱부(30A, 30B) 및 상기 방전된 부동 캐패시터(C1, C2)의 충전 전압 레벨에 따라 상기 셀 밸런싱부(30A, 30B)의 고장 여부를 판별하는 제어부(40)를 포함한다.
상기 배터리 셀(V1, V2)의 양 단자에는 전압 측정 라인이 연결되고, 상기 부동 캐패시터(C1, C2)는 인접하는 전압 측정 라인 사이에 병렬로 연결되어 배터리 셀(V1, V2)의 전압을 충전하고, 상기 셀 전압 측정부(20)는 상기 전압 측정 라인을 통해 각 배터리 셀(V1, V2)에 대응하는 부동 캐패시터(C1, C2)의 충전 전압을 측정한다.
그리고, 상기 부동 캐패시터(C1, C2)를 기준으로 배터리 셀(V1, V2) 측의 전압 측정 라인에는 부동 캐패시터(C1, C2)와 배터리 셀(V1, V2)을 연결 또는 해제하는 제1스위치(SW1)가 설치되고, 상기 부동 캐패시터(C1, C2)를 기준으로 셀 전압 측정부(20) 측의 전압 측정 라인에는 부동 캐패시터(C1, C2)와 셀 전압 측정부(20)를 연결 또는 해제하는 제2스위치(SW2)가 설치된다.
상기 제1 및 제2스위치(SW1, SW2)는 충전 모드 또는 측정 모드로 전환이 가능하다. 또한, 상기 제1 및 제2스위치(SW1, SW2)는 방전 모드로 전환이 가능하다.
여기서, 충전 모드는 각 배터리 셀(V1, V2)의 전압을 대응하는 부동 캐패시터(C1, C2)에 충전하는 모드를 의미한다. 또한, 측정 모드는 각 부동 캐패시터(C1, C2)에 충전된 충전 전압을 측정하는 모드를 의미한다. 그리고, 방전 모드는 부동 캐패시터(C1, C2)의 충전 전압을 방전시키기 위해 배터리 셀(V1, V2)과 셀 전압 측정부(20)를 부동 캐패시터(C1, C2)로부터 전기적으로 분리시키는 모드를 의미한다.
상기 제1스위치(SW1)는 충전 모드에서 상기 부동 캐패시터(C1, C2)와 배터리 셀(V1, V2) 측의 전압 측정 라인을 연결한다. 그리고, 상기 제1스위치(SW1)는 측정 모드와 방전 모드에서는 상기 부동 캐패시터(C1, C2)와 배터리 셀(V1, V2) 측의 전압 측정 라인의 연결을 해제한다.
상기 제2스위치(SW2)는 측정 모드에서 상기 부동 캐패시터(C1, C2)와 상기 셀 전압 측정부(20) 측의 전압 측정 라인을 연결한다. 그리고, 상기 제2스위치(SW2)는 충전 모드와 방전 모드에서는 상기 부동 캐패시터(C1, C2)와 상기 셀 전압 측정부(20) 측의 전압 측정 라인의 연결을 해제한다.
상기 셀 밸런싱부(30A, 30B)는 제어부(40)의 제어에 따라 각 배터리 셀(V1, V2)의 셀 전압을 일정한 레벨로 밸런싱하는 배터리 팩(10)의 보호 회로이다.
상기 셀 밸런싱부(30A, 30B)는 각 배터리 셀(V1, V2)의 셀 전압을 일정한 레벨로 밸런싱하는 기능과 함께 셀 밸런싱부(30A, 30B)의 고장 진단 과정에서 부동 캐패시터(C1, C2)의 충전 전압을 방전시키기는 기능을 수행한다.
상기 셀 밸런싱부(30A, 30B)는, 각 부동 캐패시터(C1, C2)의 양 단자와 연결되고 상기 부동 캐패시터(C1, C2)의 충전 전압을 방전시키는 방전저항(Rd-1, Rd-2)과, 상기 부동 캐패시터(C1, C2)와 방전저항(Rd-1, Rd-2)을 연결하는 제3스위치(SW3-1, SW3-2)를 포함한다.
상기 제어부(40)는 셀 밸런싱부(30A, 30B)의 고장 여부를 판별하기 위해, 먼저 상기 제1 및 제2스위치(SW1, SW2)를 충전 모드로 전환한다. 즉, 상기 제어부(40)는 상기 제1스위치(SW1)를 턴온시키고 상기 제2스위치(SW2)를 턴오프시킨다. 그러면, 각 배터리 셀(V1, V2)의 양 단자와 부동 캐패시터(C1, C2)가 연결되어 각 배터리 셀(V1, V2)의 전압이 대응하는 부동 캐패시터(C1, C2)에 충전된다. 이 때, 상기 제어부(40)는 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)를 동시에 또는 이시적으로 충전 모드로 전환한다. 즉, 상기 제어부(40)는 제1스위치(SW1)를 동시에 또는 이시적으로 턴온시키고, 제2스위치(SW2)를 동시에 또는 이시적으로 턴오프시킨다. 여기서, '이시적'이라는 표현은 시간 간격을 두고 제1 및 제2스위치(SW1, SW2)의 턴온 또는 턴오프를 제어하는 것을 의미하며 이하에서도 동일한 개념이 적용된다.
이어서, 상기 제어부(40)는 상기 제1 및 제2스위치(SW1, SW2)를 측정 모드로 전환한다. 즉, 상기 제어부(40)는 상기 제1스위치(SW1)를 턴오프시키고 상기 제2스위치(SW2)를 턴온시킨다. 그러면, 상기 부동 캐패시터(C1, C2)에 충전된 각 배터리 셀(V1, V2)의 셀 전압이 셀 전압 측정부(20)로 인가되고, 셀 전압 측정부(20)는 각 배터리 셀(V1, V2)의 셀 전압을 측정하여 측정 결과를 제어부(40)로 출력한다. 이 때, 상기 제어부(40)는 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)를 동시에 또는 이시적으로 턴오프시키고, 제2스위치(SW2)를 동시에 또는 이시적으로 턴온시킨다.
다음으로, 상기 제어부(40)는 상기 제1 및 제2스위치(SW1, SW2)를 방전 모드로 전환한다. 즉, 상기 제어부(40)는 상기 제1스위치(SW1) 및 제2스위치(SW2)를 동시에 또는 이시적으로 턴오프시킨다. 그런 다음, 상기 제어부(40)는 상기 셀 밸런싱부(30A, 30B)를 동시에 또는 이시적으로 동작시켜 부동 캐패시터(C1, C2)를 일정한 시간 동안 방전시킨다. 즉, 상기 제어부(40)는 셀 밸런싱부(30A, 30B)의 제3스위치(SW3-1, SW3-2)를 동시에 또는 이시적으로 턴온시켜 부동 캐패시터(C1, C2)의 양 단자와 방전저항(Rd-1, Rd-2)을 연결하여 방전저항(Rd-1, Rd-2)을 통해 부동 캐패시터(C1, C2)에 충전된 충전 전압을 일정한 시간 동안 방전시킨다.
이어서, 상기 제어부(40)는 다시 제1 및 제2스위치(SW1, SW2)를 측정 모드로 전환한다. 즉, 상기 제어부(40)는 상기 제1스위치(SW1)를 턴오프시킨 상태에서 상기 제2스위치(SW2)를 동시에 또는 이시적으로 턴온시켜 상기 셀 전압 측정부(20)를 통해 부동 캐패시터(C1, C2)의 충전 전압을 측정한다. 그런 다음, 상기 제어부(40)는 측정된 전압 값을 토대로 셀 밸런싱부(30A, 30B)의 고장 여부를 판별한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어부(40)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(40)는 A/D 변환 모듈(41), 중앙 연산 모듈(42) 및 스위치 제어 모듈(43)을 포함한다.
상기 A/D 변환 모듈(41)은 셀 전압 측정부(20)로부터 출력되는 아날로그 전압 신호를 디지털 전압 신호로 변환하여 중앙 연산 모듈(42)로 출력한다. 상기 아날로그 전압 신호는 각 배터리 셀(V1, V2)의 셀 전압에 대응하는 신호와, 셀 밸런싱부(30A, 30B)에 의해 방전된 부동 캐패시터(C1, C2)의 충전 전압 신호를 포함한다.
상기 중앙 연산 모듈(42)은 상기 A/D 변환 모듈(41)로부터 디지털 전압 신호를 입력 받아 셀 밸런싱부(30A, 30B)의 고장 여부를 판별한다. 즉, 상기 중앙 연산 모듈(42)은 방전된 부동 캐패시터(C1, C2)의 충전 전압 레벨에 따라 셀 밸런싱부(30A, 30B)의 고장 여부를 판별한다.
상기 스위치 제어 모듈(43)은 제1스위치(SW1) 및 제2스위치(SW2)와 상기 셀 밸런싱부(30A, 30B)에 포함된 제3스위치(SW3-1, SW3-2)의 턴온 또는 턴오프를 제어한다.
상기 제어부(40)에 포함된 각 모듈의 기능을 배터리 셀 V1에 해당하는 셀 밸런싱부(30A)의 고장 진단 과정을 중심으로 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 중앙 연산 모듈(42)은 스위치 제어 모듈(43)을 제어하여 제2스위치(SW2)를 오프 시킨 상태에서 제1스위치(SW1)를 턴온시킨다. 그러면, 배터리 셀(V1)의 양 단자와 부동 캐패시터(C1)가 연결되어 배터리 셀(V1)의 셀 전압이 부동 캐패시터(C1)에 충전된다. 이어서, 상기 중앙 연산 모듈(42)은 스위치 제어 모듈(43)을 제어하여 제1스위치(SW1)를 턴오프시켜 부동 캐패시터(C1)와 배터리 셀(V1)의 연결을 해제하고 제2스위치(SW2)를 턴온시켜 부동 캐패시터(C1)의 양 단자를 셀 전압 측정부(20)와 연결한다. 그러면, 셀 전압 측정부(20)는 부동 캐패시터(C1)의 충전 전압을 측정하여 셀 전압에 대응하는 아날로그 전압 신호를 A/D 변환 모듈(41)로 인가한다. 그러면, 상기 A/D 변환 모듈(41)은 셀 전압 측정부(20)에서 출력된 아날로그 전압 신호를 디지털 전압 신호로 변환하여 중앙 연산 모듈(42)로 입력한다. 그리고, 중앙 연산 모듈(42)은 입력된 디지털 전압 신호를 메모리(미도시)에 저장한다.
다음으로, 상기 중앙 연산 모듈(42)은 스위치 제어 모듈(43)을 제어하여 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)를 모두 턴오프시킨 상태에서 셀 밸런싱부(30A)에 포함된 제3스위치(SW3-1)를 일정한 시간 동안 턴온시킨다. 그러면, 부동 캐패시터(C1)의 양 단자와 셀 밸런싱부(30A)에 포함된 방전저항(Rd-1)이 연결되어 부동 캐패시터(C1)의 충전 전압이 일정한 시간 동안 방전된다.
이어서, 상기 중앙 연산 모듈(42)은 스위치 제어 모듈(43)을 제어하여 제3스위치(SW3-1)를 턴오프시키고, 제1스위치(SW1)가 턴오프된 상태에서 제2스위치(SW2)를 턴온시켜 셀 전압 측정부(20)와 부동 캐패시터(C1)을 연결한다. 그러면, 셀 전압 측정부(20)는 방전된 부동 캐패시터(C1)의 충전 전압을 측정하여 아날로그 전압 신호를 A/D 변환 모듈(41)로 출력한다. 이에 따라, A/D 변환 모듈(41)은 셀 전압 측정부(20)에서 출력된 아날로그 전압 신호를 디지털 전압 신호로 변환하여 중앙 연산 모듈(42)로 입력한다. 그러면, 중앙 연산 모듈(42)은 입력된 디지털 전압 신호를 메모리(미도시)에 저장한다.
그런 다음, 중앙 연산 모듈(42)은 방전된 부동 캐패시터(C1)의 충전 전압 레벨을 미리 정한 임계 레벨과 비교하여 충전 전압 레벨이 임계 레벨을 초과할 경우 셀 밸런싱부(30A)에 고장이 있는 것으로 판별한다. 여기서, 임계 레벨 값은 셀 밸런싱부(30A)가 고장난 경우 부동 캐패시터(C1)의 충전 전압이 모두 방전되지 않는다는 점을 감안하여 0에 가까운 값으로 설정하는 것이 바람직하다. 본 발명에서, 셀 밸런싱부(30A)의 고장은 제3스위치(SW3-1)나 방전저항(Rd-1)의 단선(open)에 의해 주로 기인되는데 본 발명은 스위치나 방전저항의 구체적 고장 원인에 의해 한정되지 않는다.
대안적으로, 상기 중앙 연산 모듈(42)은 배터리 셀(V1)의 셀 전압과 방전된 부동 캐패시터(C1)의 충전 전압을 상호 대비하여 두 전압 값의 차이가 미리 정한 임계 레벨 미만일 경우 셀 밸런싱부(30A)에 고장이 있는 것으로 판별할 수 있다. 여기서, 임계 레벨은 셀 밸런싱부(30A)가 고장난 경우 부동 캐패시터(C1)의 충전 전압이 방전되지 않는다는 점을 감안하여 배터리 셀(V1)의 셀 전압 레벨과 가까운 값으로 설정하는 것이 바람직하다.
상술한 제어부(40)의 동작 설명은 셀 밸런싱부(30B)의 고장을 진단할 때에도 실질적으로 동일하게 적용된다. 또한 셀 밸런싱부(30A, 30B)의 고장 진단은 각 셀 밸런싱부별로 이시적으로 진행하거나 또는 모든 셀 밸런싱부에 대해 동시에 진행할 수 있음은 당업자에게 자명하다.
선택적으로, 본 발명에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치는 고장 경보기(50)를 더 포함할 수 있다. 이런 경우, 상기 제어부(40)는 셀 밸런싱부(30A, 30B)에 고장이 발생되었을 경우 고장 발생 사실을 고장 경보기(50)를 통해 외부에 알릴 수 있다. 즉, 상기 제어부(40)의 중앙 연산 모듈(42)은 셀 밸런싱부(30A, 30B)에 고장이 있는 것으로 판별될 경우 고장 발생 신호를 고장 경보기(50)로 전달하여 고장 경보기(50)를 통해 시각적 또는 청각적으로 고장 발생 사실을 외부로 경보할 수 있다.
상기 고장 경보기(50)는 LED, LCD, 알람 경보기 또는 이들의 조합을 포함한다. 이런 경우, 상기 고장 발생 신호가 입력되면, 상기 고장 경보기(50)는 LED를 점멸하거나 LCD에 경고 메시지를 출력하거나 알람 부저음을 발생시켜 사용자에게 셀 밸런싱부(30A, 30B)의 고장 발생 사실을 경보할 수 있다. 상기 LED, LCD 및 알람 경보기는 고장 경보기(50)의 일 예시에 불과하며, 여러 가지 변형된 형태의 시각적 또는 청각적 알람 장치가 고장 경보기(50)로 채용될 수 있을 것임은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
상술한 셀 밸런싱부의 고장 진단은 일정한 주기를 가지고 반복적으로 실행될 수도 있고, 사용자의 진단 명령 또는 중앙 연산 모듈(42)의 제어 알고리즘에서 자동으로 발생되는 진단 명령에 의해 실행될 수도 있음은 당업자에게 자명하다.
또한, 상술한 동작을 수행하는 제어부(40)는 셀 밸런싱부의 고장 진단 방법을 프로그램화한 코드를 실행할 수 있는 마이크로프로세서로 구성할 수도 있고, 셀 밸런싱부의 고장 진단 방법의 제어 흐름을 논리 회로로 구현한 주문형 반도체 칩(ASIC)으로도 구성할 수 있는데, 본 발명이 이에 한하는 것은 아니다.
상술한 본 발명에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치는 배터리 팩으로부터 전원을 공급받는 배터리 팩 구동 장치에 결합되어 사용될 수 있다.
일 예로, 본 발명은 노트북, 휴대폰, 개인 휴대용 멀티미디어 재생기와 같이 배터리로부터 구동 전압을 공급받는 각종 전자 제품에 포함되어 사용될 수 있다.
다른 예로, 본 발명은 화석연료 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거와 같이 배터리가 탑재된 각종 동력 장치에 결합되어 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치는 배터리 팩의 충방전을 제어하고 과충전 또는 과방전 등으로부터 배터리 팩을 보호하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)에 포함되어 사용될 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치는 배터리 팩 내에 포함되어 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 방법을 설명하기 위해 도시한 절차 흐름도이다.
먼저, 단계(S10)에서, 제어부(40)는 제2스위치(SW2)를 턴오프시킨 상태에서 제1스위치(SW1)를 턴온시켜 각 배터리 셀(V1, V2)의 설 전압을 대응하는 부동 캐패시터(C1, C2)에 충전시킨다.
단계(S20)에서, 제어부(40)는 제1스위치(SW1)를 턴오프시키고 제2스위치(SW2)를 턴온시켜 부동 캐패시터(C1, C2)와 셀 전압 측정부(20)를 연결함으로써 셀 전압 측정부(20)를 통해 부동 캐패시터(C1, C2)의 충전 전압을 측정한다. 여기서, 측정된 전압 값은 각 배터리 셀(V1, V2)의 셀 전압에 해당한다.
단계(S30)에서, 제어부(40)는 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)를 턴오프시킨 상태에서 제3스위치(SW3-1, SW3-2)를 턴온시켜 부동 캐패시터(C1, C2)의 양단을 대응하는 셀 밸런싱부(30A, 30B)와 연결함으로써 부동 캐패시터(C1, C2)의 충전 전압을 일정한 시간 동안 방전시킨다.
단계(S40)에서, 제어부(40)는 제1스위치(SW1)와 제3스위치(SW3-1, SW3-2)를 턴오프시킨 상태에서 제2스위치(SW2)를 턴온시켜 방전된 부동 캐패시터(C1, C2)의 양단을 셀 전압 측정부(20)에 연결하여 셀 전압 측정부(20)를 통해 방전된 부동 캐패시터(C1, C2)의 충전 전압을 다시 측정한다.
단계(S50)에서, 제어부(40)는 방전된 부동 캐패시터(C1, C2)의 충전 전압이 미리 정한 임계 레벨을 초과하면 해당하는 셀 밸런싱부(30A, 30B)에 고장이 있는 것으로 판별한다.
대안적으로, 제어부(40)는 방전된 부동 캐패시터(C1, C2)의 충전 전압과 배터리 셀(V1, V2)의 셀 전압을 상호 대비하여 두 전압 값의 차이가 미리 정한 임계 레벨 미만이면 해당하는 셀 밸런싱부(30A, 30B)에 고장이 있는 것으로 판별한다.
단계(S60)에서, 제어부(40)는 셀 밸런싱부(30A, 30B)의 고장 유무 판별 결과에 따라 프로세스를 2원화시킨다. 만약, 셀 밸런싱부(30A, 30B)에 고장이 발생되지 않은 것으로 판별되면, 셀 밸런싱부(30A, 30B)의 고장 진단을 위한 프로세스를 종료한다. 반면, 셀 밸런싱부(30A, 30B)에 고장이 발생된 것으로 판별되면, 프로세스를 단계(S70)으로 이행하고, 단계(S70)에서 셀 밸런싱부(30A, 30B)에 고장이 발생한 사실을 고장 경보기(50)를 통해 외부의 사용자에게 시각적 또는 청각적으로 경보한다.
상술한 단계(S10) 내지 단계(S70)은 각 배터리 셀(V1, V2)에 대응하는 셀 밸런싱부(30A, 30B)의 고장 진단을 위해 일정한 주기로 반복적으로 실행될 수 있으며, 사용자의 진단 명령 또는 제어부(40)의 제어 알고리즘에서 자동으로 발생되는 진단 명령에 의해 실행될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
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.
10 : 배터리 팩 20 : 셀 전압 측정부
30A, 30B : 셀 밸런싱부 40 : 제어부
41 : A/D 변환 모듈 42 : 중앙 연산 모듈
43 : 스위치 제어 모듈 50 : 고장 경보기

Claims (24)

  1. 배터리 셀의 전압을 충전하는 부동 캐패시터;
    상기 부동 캐패시터의 충전 전압을 방전시키는 셀 밸런싱부;
    상기 부동 캐패시터에 충전된 배터리 셀 전압과 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압을 측정하는 셀 전압 측정부; 및
    상기 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압 레벨에 따라 상기 셀 밸런싱부의 고장 여부를 판별하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부동 캐패시터와 상기 배터리 셀을 연결 또는 해제하는 제1스위치; 및
    상기 부동 캐패시터와 상기 셀 전압 측정부를 연결 또는 해제하는 제2스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제2스위치가 턴오프된 상태에서 상기 제1스위치를 턴온시켜 상기 배터리 셀 전압을 부동 캐패시터에 충전시키고,
    상기 제1스위치가 턴오프된 상태에서 상기 제2스위치를 턴온시켜 상기 부동 캐패시터에 충전된 배터리 셀 전압 또는 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압을 상기 셀 전압 측정부로 인가하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 복수이고,
    상기 부동 캐패시터, 상기 제1스위치 및 상기 제2스위치는 각 배터리 셀마다 구비되는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는,
    각 배터리 셀의 전압을 대응하는 부동 캐패시터에 충전할 때 각 배터리 셀에 대응하는 제1스위치를 동시에 또는 이시적으로 턴온시키는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제어부는,
    부동 캐패시터에 충전된 배터리 셀 전압 또는 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압을 상기 셀 전압 측정부로 인가할 때 각 배터리 셀에 대응하는 제2스위치를 동시에 또는 이시적으로 턴온시키는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 셀 밸런싱부는,
    상기 부동 캐패시터의 양 단자와 연결되고 상기 부동 캐패시터의 충전 전압을 방전시키는 방전저항; 및
    상기 부동 캐패시터와 상기 방전저항을 연결하는 제3스위치를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제3스위치의 동작을 제어하여 부동 캐패시터의 충전 전압을 방전시키는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 복수이고,
    상기 셀 밸런싱부는 각 배터리 셀마다 구비되는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어부는,
    각 부동 캐패시터에 충전된 배터리 셀 전압을 방전할 때 각 배터리 셀에 대응하는 셀 밸런싱부에 포함된 제3스위치를 동시에 또는 이시적으로 턴온시키는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀과 상기 부동 캐패시터를 연결 또는 해제시키는 제1스위치;
    상기 부동 캐패시터와 상기 셀 전압 측정부를 연결 또는 해제시키는 제2스위치; 및
    상기 셀 밸런싱부의 동작을 시작 또는 종료시키는 제3스위치를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 내지 제3스위치의 동작을 제어하는 스위치 제어 모듈;
    상기 셀 전압 측정부로부터 출력되는 아날로그 전압 신호를 디지털 전압 신호로 변환하는 A/D 변환 모듈; 및
    상기 A/D 변환 모듈로부터 디지털 전압 신호를 입력 받아 상기 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압 레벨에 따라 셀 밸런싱부의 고장 여부를 판별하는 중앙 연산 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압 레벨이 임계 레벨을 초과할 경우 셀 밸런싱부에 고장이 있는 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 부동 캐패시터에 충전된 배터리 셀 전압과 상기 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압의 차이가 임계 레벨 미만일 경우 셀 밸런싱부에 고장이 있는 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 셀 밸런싱부의 고장 발생 사실을 시청각 또는 청각적으로 출력하는 고장 경보기를 더 포함하고,
    상기 제어부는 셀 밸런싱부의 고장이 발생된 경우 상기 고장 경보기를 통해 셀 밸런싱부의 고장 발생 사실을 시각적 또는 청각적으로 경보하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치.
  14. 배터리 셀의 전압을 충전하는 부동 캐패시터;
    상기 배터리 셀과 연결되어 배터리 셀의 전압 레벨을 밸런싱하고, 상기 부동 캐패시터의 충전 전압을 방전시키는 셀 밸런싱부;
    상기 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압을 측정하는 셀 전압 측정부; 및
    상기 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압 레벨에 따라 상기 셀 밸런싱부의 고장 여부를 판별하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압 레벨이 임계 레벨을 초과할 경우 셀 밸런싱부에 고장이 있는 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 셀 전압 측정부는 상기 부동 캐패시터에 충전된 배터리 셀의 전압을 더 측정하고,
    상기 제어부는 상기 배터리 셀 전압과 상기 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압의 차이가 임계 레벨 미만일 경우 셀 밸런싱부에 고장이 있는 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  18. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치를 포함하는 배터리 구동 장치.
  19. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치를 포함하는 배터리 팩.
  20. (a) 배터리 셀의 전압을 부동 캐패시터에 충전시키는 단계;
    (b) 셀 전압 측정부를 통해 상기 부동 캐패시터에 충전된 배터리 셀 전압을 측정하는 단계;
    (c) 셀 밸런싱부를 이용하여 상기 부동 캐패시터의 충전 전압을 방전시키는 단계;
    (d) 상기 셀 전압 측정부를 통해 방전된 부동 캐패시터의 충전 전압을 측정하는 단계; 및
    (e) 상기 부동 캐패시터의 방전 후 측정된 상기 충전 전압 레벨에 따라 상기 셀 밸런싱부의 고장 여부를 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 셀 밸런싱부의 고장 여부를 판별하는 단계는,
    상기 부동 캐패시터의 방전 후 측정된 상기 충전 전압 레벨이 임계 레벨을 초과할 경우 셀 밸런싱부에 고장이 있는 것으로 판별하는 단계임을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 셀 밸런싱부의 고장 여부를 판별하는 단계는,
    상기 부동 캐패시터에 충전된 배터리 셀 전압과 상기 부동 캐패시터의 방전 후 측정된 상기 충전 전압의 차이가 임계 레벨 미만일 경우 셀 밸런싱부에 고장이 있는 것으로 판별하는 단계임을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 (a) 단계 내지 상기 (d) 단계는 복수의 배터리 셀에 대해 동시에 또는 이시적으로 진행하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 방법.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 셀 밸런싱부의 고장이 발생된 것으로 판별되면, 셀 밸런싱부의 고장 발생 사실을 시각적 또는 청각적으로 경보하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱부의 고장 진단 방법.
KR1020100015519A 2010-02-22 2010-02-22 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법 Active KR101234059B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100015519A KR101234059B1 (ko) 2010-02-22 2010-02-22 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법
EP10846214.4A EP2541265B1 (en) 2010-02-22 2010-08-12 Abnormality diagnosis device and method of cell balancing circuit
CN201080064535.5A CN102906581B (zh) 2010-02-22 2010-08-12 电池单元平衡电路的异常诊断设备和方法
PCT/KR2010/005308 WO2011102576A1 (ko) 2010-02-22 2010-08-12 셀 밸런싱 회로의 이상 진단 장치 및 방법
JP2012500731A JP5231677B2 (ja) 2010-02-22 2010-08-12 セルバランス回路の異常診断装置及び方法
US13/195,633 US8643500B2 (en) 2010-02-22 2011-08-01 Apparatus and method for diagnosing abnormality in cell balancing circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100015519A KR101234059B1 (ko) 2010-02-22 2010-02-22 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110096202A KR20110096202A (ko) 2011-08-30
KR101234059B1 true KR101234059B1 (ko) 2013-02-15

Family

ID=44483146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100015519A Active KR101234059B1 (ko) 2010-02-22 2010-02-22 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8643500B2 (ko)
EP (1) EP2541265B1 (ko)
JP (1) JP5231677B2 (ko)
KR (1) KR101234059B1 (ko)
CN (1) CN102906581B (ko)
WO (1) WO2011102576A1 (ko)

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5691950B2 (ja) 2011-09-05 2015-04-01 株式会社デンソー 電圧監視装置
KR101348251B1 (ko) * 2011-11-21 2014-01-08 (주)컨트롤웍스 배터리 관리 시스템 테스트 장치
JP5947584B2 (ja) * 2012-03-27 2016-07-06 矢崎総業株式会社 絶縁状態検出装置
CN104718681B (zh) * 2012-10-10 2018-06-19 住友建机株式会社 挖土机及挖土机的控制方法
DK2909875T3 (da) 2012-10-16 2020-08-24 Ambri Inc Elektrokemiske energilagringsanordninger og -huse
US9520618B2 (en) 2013-02-12 2016-12-13 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
US9312522B2 (en) 2012-10-18 2016-04-12 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
US9735450B2 (en) 2012-10-18 2017-08-15 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
US11387497B2 (en) 2012-10-18 2022-07-12 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
US11721841B2 (en) 2012-10-18 2023-08-08 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
US11211641B2 (en) 2012-10-18 2021-12-28 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
US10541451B2 (en) 2012-10-18 2020-01-21 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
KR101595938B1 (ko) * 2012-10-23 2016-02-19 주식회사 엘지화학 배터리 팩 보호 장치와 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
CN102998537B (zh) * 2012-10-30 2015-09-09 广东易事特电源股份有限公司 一种低能耗的直流母线绝缘电阻检测电路及检测方法
CN103895523A (zh) * 2012-12-25 2014-07-02 联合汽车电子有限公司 电动汽车的电气系统
KR101589198B1 (ko) * 2013-02-19 2016-01-28 주식회사 엘지화학 셀 밸런싱 회로의 고장 진단 장치 및 방법
US10270139B1 (en) 2013-03-14 2019-04-23 Ambri Inc. Systems and methods for recycling electrochemical energy storage devices
KR102044808B1 (ko) * 2013-04-17 2019-11-15 엘지이노텍 주식회사 배터리 제어 시스템 및 그의 구동 방법
US9347998B2 (en) * 2013-04-17 2016-05-24 Allegro Microsystems, Llc System and method for measuring battery voltage
JP6110199B2 (ja) * 2013-04-26 2017-04-05 ローム株式会社 蓄電素子監視回路、充電システム、及び集積回路
US9502737B2 (en) 2013-05-23 2016-11-22 Ambri Inc. Voltage-enhanced energy storage devices
US12347832B2 (en) 2013-09-18 2025-07-01 Ambri, LLC Electrochemical energy storage devices
JP2015065796A (ja) * 2013-09-26 2015-04-09 ソニー株式会社 蓄電装置、蓄電制御装置および蓄電制御方法
EP3058605B1 (en) 2013-10-16 2023-12-06 Ambri Inc. Seals for high temperature reactive material devices
US12142735B1 (en) 2013-11-01 2024-11-12 Ambri, Inc. Thermal management of liquid metal batteries
KR101551035B1 (ko) 2013-12-30 2015-09-08 현대자동차주식회사 프리 차지 중 고장 진단 방법
KR101628859B1 (ko) * 2014-12-12 2016-06-21 현대오트론 주식회사 배터리 관리 시스템의 배터리 셀 진단 회로 및 진단 장치
US10181800B1 (en) 2015-03-02 2019-01-15 Ambri Inc. Power conversion systems for energy storage devices
WO2016141354A2 (en) 2015-03-05 2016-09-09 Ambri Inc. Ceramic materials and seals for high temperature reactive material devices
US9893385B1 (en) 2015-04-23 2018-02-13 Ambri Inc. Battery management systems for energy storage devices
JP6627635B2 (ja) * 2015-07-07 2020-01-08 住友電気工業株式会社 電圧測定装置および電圧測定方法、並びに電圧制御装置および電圧制御方法
WO2017006829A1 (ja) * 2015-07-07 2017-01-12 住友電気工業株式会社 電圧測定装置および電圧測定方法、並びに電圧制御装置および電圧制御方法
AU2017201788B2 (en) 2016-03-16 2019-02-07 Tti (Macao Commercial Offshore) Limited Power tool battery pack with wireless communication
CN106042969A (zh) * 2016-07-22 2016-10-26 肇庆市小凡人科技有限公司 一种自动断电的充电桩系统
US11929466B2 (en) 2016-09-07 2024-03-12 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
KR102167922B1 (ko) * 2016-09-28 2020-10-20 주식회사 엘지화학 소모전류 균등화 시스템 및 방법
US10516189B2 (en) * 2016-11-15 2019-12-24 Ford Global Technologies, Llc High voltage bus contactor fault detection
CN110731027B (zh) 2017-04-07 2024-06-18 安保瑞公司 具有固体金属阴极的熔盐电池
KR102150147B1 (ko) * 2017-05-24 2020-09-01 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 균등화 장치 및 방법
KR102202613B1 (ko) * 2017-09-27 2021-01-12 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 균등화 장치, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR102236384B1 (ko) 2017-10-27 2021-04-05 주식회사 엘지화학 배터리 밸런싱을 위한 장치 및 그것을 포함하는 배터리팩
CN107797011A (zh) * 2017-12-06 2018-03-13 深圳市科陆电子科技股份有限公司 储能bms的均衡策略模拟测试方法及装置
KR102443667B1 (ko) * 2018-10-26 2022-09-14 주식회사 엘지에너지솔루션 밸런싱 장치, 및 그것을 포함하는 배터리 관리 시스템과 배터리팩
WO2020131617A1 (en) 2018-12-17 2020-06-25 Ambri Inc. High temperature energy storage systems and methods
JP7115362B2 (ja) * 2019-02-28 2022-08-09 株式会社デンソー 電源装置の異常診断装置
US11418041B2 (en) * 2019-03-15 2022-08-16 Lg Energy Solution, Ltd. Battery system
KR20210040724A (ko) * 2019-10-04 2021-04-14 주식회사 엘지화학 배터리 관리 장치
US11545841B2 (en) * 2019-11-18 2023-01-03 Semiconductor Components Industries, Llc Methods and apparatus for autonomous balancing and communication in a battery system
EP3822645B1 (en) * 2019-11-18 2022-10-26 Volvo Car Corporation System and method for detecting failures in a battery management system for a vehicle battery
CN115084677A (zh) * 2021-03-11 2022-09-20 三星电子株式会社 电池系统和包括电池系统的电子设备的操作方法
KR102539729B1 (ko) * 2021-11-30 2023-06-07 주식회사 에스엠전자 배터리 시스템용 통합 모니터링 시스템
KR102585723B1 (ko) * 2022-03-21 2023-10-10 (주)케이엔씨 충전 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002340959A (ja) 2001-05-11 2002-11-27 Jeol Ltd キャパシタ蓄電装置
KR100908716B1 (ko) 2007-03-02 2009-07-22 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법
KR20090084854A (ko) * 2006-10-06 2009-08-05 에네르델, 인코포레이티드 직렬 연결 셀 전압을 측정하는 시스템과 방법
JP2009210480A (ja) 2008-03-05 2009-09-17 Nissan Motor Co Ltd 電池電圧検出装置の故障診断方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3263979B2 (ja) * 1992-07-20 2002-03-11 株式会社豊田自動織機 コンデンサの劣化故障診断装置
JP2001224138A (ja) * 2000-02-07 2001-08-17 Hitachi Ltd 蓄電装置及び蓄電器の電圧検出方法
JP3791767B2 (ja) * 2001-03-27 2006-06-28 株式会社デンソー フライングキャパシタ式電圧検出回路
JP4035777B2 (ja) * 2003-02-10 2008-01-23 株式会社デンソー 組電池の放電装置
DE10347110B3 (de) 2003-10-10 2005-01-13 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Messen einzelner Zellenspannungen in einem Zellenstapel eines Energiespeichers
GB0410531D0 (en) * 2004-05-12 2004-06-16 Arbarr Electronics Ltd Voltage monitoring system
WO2006064786A1 (ja) * 2004-12-14 2006-06-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 電源装置
US7573238B2 (en) * 2005-08-09 2009-08-11 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. Voltage detection device and electric vehicle including voltage detection device
JP4832840B2 (ja) 2005-09-21 2011-12-07 日立ビークルエナジー株式会社 電池制御装置
JP2007207699A (ja) 2006-02-06 2007-08-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解液二次電池
JP5350238B2 (ja) * 2006-07-19 2013-11-27 エー123 システムズ, インコーポレイテッド バッテリパック内のセルの監視しバランスさせるための方法及びシステム
EP2137801B1 (fr) * 2007-04-18 2018-11-07 Valeo Equipements Electriques Moteur Dispositif de stockage d'energie, notamment pour vehicule automobile
KR100993110B1 (ko) * 2007-07-26 2010-11-08 주식회사 엘지화학 배터리 셀의 충전량 밸런싱 장치 및 방법
JP5459946B2 (ja) * 2007-09-28 2014-04-02 株式会社日立製作所 車両用直流電源装置
JP5224095B2 (ja) * 2007-12-27 2013-07-03 株式会社Gsユアサ 組電池の電池管理装置
JP5549121B2 (ja) * 2008-06-17 2014-07-16 三洋電機株式会社 組電池の電圧検出装置及びこれを具えたバッテリシステム
EP2291670B1 (en) * 2008-06-27 2021-04-21 Clarios Advanced Solutions LLC Cell diagnostic system and method
KR101187766B1 (ko) * 2008-08-08 2012-10-05 주식회사 엘지화학 배터리 셀의 전압 변화 거동을 이용한 셀 밸런싱 장치 및 방법
KR100968348B1 (ko) * 2008-08-21 2010-07-08 주식회사 엘지화학 부동 캐패시터를 이용한 셀 밸런싱 회로의 고장 진단 장치 및 방법
WO2012127270A1 (en) * 2011-03-23 2012-09-27 Indian Institute Of Technology Bombay Photo-voltaic array fed switched capacitor dc-dc converter based battery charging for li-ion batteries
US9425631B2 (en) * 2012-02-27 2016-08-23 Infineon Technologies Austria Ag System and method for battery management

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002340959A (ja) 2001-05-11 2002-11-27 Jeol Ltd キャパシタ蓄電装置
KR20090084854A (ko) * 2006-10-06 2009-08-05 에네르델, 인코포레이티드 직렬 연결 셀 전압을 측정하는 시스템과 방법
KR100908716B1 (ko) 2007-03-02 2009-07-22 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법
JP2009210480A (ja) 2008-03-05 2009-09-17 Nissan Motor Co Ltd 電池電圧検出装置の故障診断方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20110285539A1 (en) 2011-11-24
CN102906581A (zh) 2013-01-30
EP2541265A1 (en) 2013-01-02
US8643500B2 (en) 2014-02-04
EP2541265B1 (en) 2015-06-17
KR20110096202A (ko) 2011-08-30
CN102906581B (zh) 2015-04-29
JP5231677B2 (ja) 2013-07-10
JP2012514449A (ja) 2012-06-21
EP2541265A4 (en) 2013-08-21
WO2011102576A1 (ko) 2011-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101234059B1 (ko) 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법
KR101256952B1 (ko) 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법
US10895603B2 (en) Voltage monitoring module and voltage monitoring system to detect a current leakage
KR101589198B1 (ko) 셀 밸런싱 회로의 고장 진단 장치 및 방법
US9128138B2 (en) Electrical storage system
US10164442B2 (en) Battery monitoring device
KR101473397B1 (ko) 배터리 팩의 전류센서 이상 진단 장치 및 방법
US10622685B2 (en) Problem detection apparatus
US20100134069A1 (en) Battery system with practical voltage detection
JP5974849B2 (ja) 電池監視装置
CN102422505A (zh) 电源装置以及电池组件
KR20140136844A (ko) 배터리 팩의 릴레이 진단장치 및 배터리 제어 시스템
KR100968348B1 (ko) 부동 캐패시터를 이용한 셀 밸런싱 회로의 고장 진단 장치 및 방법
KR20180023140A (ko) 파워릴레이 어셈블리의 고장제어 시스템 및 그 제어방법
JP2018128433A (ja) 異常検出装置
KR101858321B1 (ko) 셀 밸런싱 회로의 고장 진단 장치 및 방법
KR101065562B1 (ko) 셀 밸런싱 스위치의 고장 진단 장치 및 방법
KR20140028349A (ko) 셀 밸런싱 장치
EP4393777A1 (en) Power supply system for vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20100222

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20120903

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20100222

Comment text: Patent Application

A302 Request for accelerated examination
PA0302 Request for accelerated examination

Patent event date: 20121024

Patent event code: PA03022R01D

Comment text: Request for Accelerated Examination

Patent event date: 20100222

Patent event code: PA03021R01I

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20121114

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20130207

PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20130207

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20130207

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160128

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20160128

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170202

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20170202

Start annual number: 5

End annual number: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180116

Year of fee payment: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20180116

Start annual number: 6

End annual number: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190116

Year of fee payment: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20190116

Start annual number: 7

End annual number: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200116

Year of fee payment: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20200116

Start annual number: 8

End annual number: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20210201

Start annual number: 9

End annual number: 9

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20211220

Start annual number: 10

End annual number: 10

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20221226

Start annual number: 11

End annual number: 11

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20231226

Start annual number: 12

End annual number: 12