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KR101927175B1 - 차량 시스템, 배터리 시스템 및 배터리 시스템의 제어 방법 - Google Patents

차량 시스템, 배터리 시스템 및 배터리 시스템의 제어 방법 Download PDF

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KR101927175B1
KR101927175B1 KR1020160110845A KR20160110845A KR101927175B1 KR 101927175 B1 KR101927175 B1 KR 101927175B1 KR 1020160110845 A KR1020160110845 A KR 1020160110845A KR 20160110845 A KR20160110845 A KR 20160110845A KR 101927175 B1 KR101927175 B1 KR 101927175B1
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KR
South Korea
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battery
voltage
failure
sensor
control
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양보람
박현수
Original Assignee
현대자동차 주식회사
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Publication date
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Abstract

배터리 시스템은 배터리, 상기 배터리의 전압을 검출하는 전압 센서 및 상기 배터리의 충방전 전류를 검출하는 전류 센서를 포함하는 센서부, 상기 배터리와 차량 시스템을 연결하는 메인 릴레이를 포함하는 파워 릴레이 어셈블리, 및 상기 전압 센서 및 상기 전류 센서의 중복 고장이 감지되면, 상기 메인 릴레이를 온으로 유지하며, 상기 차량 시스템 내 타 제어기가 인버터의 캐패시터 전압을 참조하여 모터 또는 시동 장치의 토크 제어를 수행하도록 상기 타 제어기로 페일 세이프(fail-safe) 협조 제어를 요청하는 배터리 제어 시스템을 포함할 수 있다.

Description

차량 시스템, 배터리 시스템 및 배터리 시스템의 제어 방법{VEHICLE SYSTEM, BATTERY SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
실시 예는 차량 시스템, 배터리 시스템 및 배터리 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.
배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)은, 전기 자동차(electric car) 또는 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV)에 장착되는 배터리를 관리하기 위한 시스템이다.
배터리 관리 시스템은 차량 내 배터리의 전류, 전압, 온도 등을 측정하여 고전압 배터리의 충전 상태, 방전 상태, 잔여량 등을 제어한다. 또한, 배터리 관리 시스템은 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차 내 타 제어 시스템과 통신하여 배터리에 최적의 환경을 조성하도록 주변 환경을 제어한다.
또한, 배터리 관리 시스템은 배터리에 대한 고장 진단을 수행하고, 고장 항목 별로 대응 동작을 수행하여 차량 시스템을 보호한다. 배터리 관리 시스템은 고전압 배터리의 고장 진단을 위해 센서, 통신, 파워 릴레이 어셈블리(Power Relay Assembly, PRA) 등 여러 항목에 대해 진단을 수행한다.
한편, 배터리 관리 시스템의 고장 진단 중에는 1개의 항목에서만 고장이 발생하는 경우도 있지만, 두 개 이상의 항목에서 고장이 중복하여 발생하는 경우도 발생한다. 기존에는 각 항목에 대해 서로 개별적으로 고장에 따른 대응 방안이 적용되고 있어, 중복 고장이 발생하더라도 단일 고장 시와 동일한 방법으로 대응이 이루어지고 있다.
그러나, 중복 고장의 경우 단일 고장인 경우와는 다르게 대응이 이루어지는 것이 효율적일 수 있어, 단일 고장인 경우와 중복 고장인 경우를 구분하여 제어를 이원화하기 위한 방법이 필요하다.
실시 예를 통해 해결하려는 과제는 단일 고장인 경우와 중복 고장인 경우의 제어를 이원화함으로써 배터리를 효율적으로 제어하기 위한 차량 시스템, 배터리 시스템 및 배터리 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 실시 예에 따른 배터리 시스템은, 배터리, 상기 배터리의 전압을 검출하는 전압 센서 및 상기 배터리의 충방전 전류를 검출하는 전류 센서를 포함하는 센서부, 상기 배터리와 차량 시스템을 연결하는 메인 릴레이를 포함하는 파워 릴레이 어셈블리, 및 상기 전압 센서 및 상기 전류 센서의 중복 고장이 감지되면, 상기 메인 릴레이를 온으로 유지하며, 상기 차량 시스템 내 타 제어기가 인버터의 캐패시터 전압을 참조하여 모터 또는 시동 장치의 토크 제어를 수행하도록 상기 타 제어기로 페일 세이프(fail-safe) 협조 제어를 요청하는 배터리 제어 시스템을 포함할 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 차량 시스템은, 배터리의 전압을 검출하는 전압 센서 및 상기 배터리의 충방전 전류를 검출하는 전류 센서의 중복 고장이 검출되면, 차량 시스템과 상기 배터리를 연결하는 메인 릴레이의 연결을 유지한 상태에서 페일 세이프 협조 제어를 요청하는 배터리 제어 시스템, 및 상기 배터리 제어 시스템으로부터 상기 페일 세이프 협조 제어가 요청되면, 인버터의 캐패시터 전압을 참조하여 모터 또는 시동 장치의 토크 제어를 수행하는 차량 제어기를 포함할 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 배터리 시스템의 제어 방법은, 배터리의 전압을 검출하는 전압 센서 및 상기 배터리의 충방전 전류를 검출하는 전류 센서의 고장을 진단하는 단계, 상기 전압 센서 및 상기 전류 센서의 중복 고장이 감지되면, 상기 배터리와 차량 시스템을 연결하는 메인 릴레이를 온 상태로 유지하는 단계, 및 상기 차량 시스템 내 타 제어기가 인버터의 캐패시터 전압을 참조하여 모터 또는 시동 장치의 토크 제어를 수행하도록 상기 타 제어기로 페일 세이프(fail-safe) 협조 제어를 요청하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 고장 상황 확인이 용이하도록 지원할 수 있다.
또한, 실시 예에 따르면, 배터리의 가용 환경이 확대되어 배터리를 효율적으로 사용함으로써 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 배터리 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 실시 예에 따른 배터리 시스템의 제어 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 실시 예에 따른 배터리 제어 시스템에서 차량 제어기와의 페일 세이프 협조 제어를 수행하는 방법을 개략적으로 도시한 것이다
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
이하, 필요한 도면들을 참조하여 실시 예에 따른 배터리 시스템 및 그 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 실시 예에 따른 배터리 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 배터리 시스템(100)은 배터리(110), 센서부(120), 파워 릴레이 어셈블리(Power Relay Assembly, PRA)(130), 통신부(140) 및 배터리 제어기(Battery Management System, BMS)(150)를 포함할 수 있다.
배터리(110)는 충방전이 가능한 2차 전지로서, 고전압 배터리일 수 있다.
센서부(120)는 배터리(110)의 상태를 검출하기 위한 복수의 센서를 포함할 수 있다.
센서부(120)는 배터리(110)의 방전 전류 또는 충전 전류를 검출하는 전류 센서(121)를 포함할 수 있다. 센서부(120)는 배터리(110)의 전압을 검출하는 전압 센서(122)를 포함할 수 있다. 센서부(120)는 배터리(110)의 온도를 검출하는 온도 센서(123)를 포함할 수 있다.
한편, 도 1에서는 센서부(120)가 전류 센서(121), 전압 센서(122) 및 온도 센서(123)를 포함하는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니어서, 센서부(120)에 포함되는 센서의 종류 및 개수는 변동될 수 있다.
파워 릴레이 어셈블리(Power Relay Assembly, PRA)(130)는 배터리(110)와 차량 시스템을 연결하는 릴레이 어셈블리이다. PRA(130)는 BMS(150)에 의해 온(on)/오프(off) 제어될 수 있다.
통신부(140)는 배터리 시스템(100)이 장착된 차량 시스템 내 타 제어기(미도시)와의 통신을 수행한다. 예를 들어, 통신부(140)는 차량 시스템 내 상위 제어기인 차량 제어기(예를 들어, HCU(Hybrid Vehicle Control Unit))와 통신을 수행할 수 있다.
통신부(140)는 CAN(Controller Area Network) 통신 방식으로 차량 시스템 내 타 제어기와 통신을 수행할 수 있다.
BMS(150)는 배터리 시스템(100)의 전반적인 동작을 제어한다. BMS(150)는 하나 이상의 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)이나 기타 칩셋, 마이크로프로세서 등으로 구현되는 프로세서에 의해 수행될 수 있다.
BMS(150)는 센서부(120)를 통해 배터리(110)의 전류, 전압 등을 획득하고, 이를 토대로 배터리(110)의 충전 상태(State Of Charge, SOC)를 산출할 수 있다. SOC는 예를 들어, 배터리(110)의 잔존 용량을 정격 용량으로 나누어 산출되며, % 단위로 나타내질 수 있다.
BMS(150)는 배터리(110)의 상태 정보 및 배터리 시스템(100)이 탑재된 차량 시스템의 상태 정보를 토대로 배터리(110)의 충전 파워 또는 방전 파워를 제한하는 파워 제한 기능을 수행할 수 있다. BMS(150)는 배터리(110)의 상태 정보 및 차량 시스템의 상태 정보를 토대로 배터리(110)의 허용 가능한 최대 충전 값 또는 최대 방전 값을 산출하고, 이를 파워 제한을 위한 최대 파워 허용치로 사용할 수 있다.
BMS(150)는 PRA(130)의 온(On)/오프(Off) 제어할 수 있다. BMS(150)는 PRA(130)의 온/오프 제어를 통해 배터리 시스템(100) 또는 차량 시스템의 고장 시 발생할 수 있는 감전, 화재 등의 사고를 예방하고 사고의 확산을 방지할 수 있다.
BMS(150)는 배터리 시스템(100)의 고장 진단 기능을 수행할 수 있다. BMS(150)는 센서부(120), PRA(130), 통신부(140), 냉각 장치(미도시) 등을 모니터링하여 배터리 시스템(100)의 고장을 진단할 수 있다.
BMS(150)는 고장이 발생하면 고장 항목에 따라서 대응하는 동작(reaction)을 수행할 수 있다.
한편, BMS(150)의 고장 진단 시, 하나의 품목에서 고장이 발생한 단일 고장인지 아니면 두 개 이상의 항목에서 고장이 발생한 중복 고장인지에 상관 없이 동일 제어를 수행하는 것은, 불필요한 제어를 발생시켜 배터리 시스템(100)의 효율을 떨어뜨릴 수 있다.
따라서, 실시 예에 따른 BMS(150)는 고장이 발생하면 단일 고장인지 중복 고장인지를 판단하고, 단일 고장 발생 시와 중복 고장 발생 시에 대해 서로 이원화된 대응 동작을 수행할 수 있다.
BMS(150)는 배터리 시스템(100)에서 고장이 발생하면, 차량 정비 시 고장 상황을 용이하게 파악할 수 있도록 고장코드(Diagnostic Trouble Code, DTC)를 발생시킬 수 있다. DTC는 고장 발생 시 배터리 시스템(100)의 운전 상태와 관련된 센서 측정값 등 고장 발생 항목과 고장 발생 내용을 나타내는 코드이다. 확정된 DTC는 메모리(미도시)에 저장되며, 추후 정비 등의 목적으로 진단 장치에 의해 액세스될 수 있다.
BMS(150)는 고장 발생 시 DTC를 확정하기 위해, DTC 확정(confirm) 조건을 만족하는지를 판정하는 과정을 수행한다. BMS(150)에서의 DTC 확정은 1DC 확정(1DC confirm) 또는 2DC 확정(2DC confirm)으로 나누어질 수 있다. 여기서, DC는 드라이빙 사이클(Driving Cycle)로서, 시동이 온(on) 된 후 오프(off)되기까지의 사이클에 대응한다. 1DC 확정은 동일 항목에 대한 고장이 1DC 동안 지속적으로 발생하는 경우 대응하는 DTC를 확정하는 것을 의미한다. 또한, 2DC 확정은 동일 항목에 대한 고장이 2DC 동안 지속적으로 발생하는 경우 대응하는 DTC를 확정하는 것을 의미한다.
종래에는 각 고장 항목에 대응하는 DTC 확정 조건은 중복 고장 여부와 상관 없이 고정된 조건이 사용되었다. 그러나, 실시 예에서는 중복 고장 발생 시 차량 정비 단계에서 고장 상황 확인이 용이하도록, 단일 고장 시와 중복 고장 시에 적용되는 DTC 확정 조건을 이원화할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 단일 고장 시와 중복 고장 시에 적용되는 DTC 확정 조건을 이원화하는 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 실시 예에 따른 배터리 시스템(100)의 제어 방법을 개략적으로 도시한 것으로서, 고장 발생 시 DTC를 확정하는 방법을 도시한 것이다. 도 2의 제어 방법은 실시 예에 따른 배터리 시스템(100) 내 BMS(150)에 의해 수행될 수 있다.
도 2를 참조하면, BMS(150)는 센서부(120), PRA(130), 통신부(140), 냉각 장치(미도시) 등을 모니터링하여 배터리 시스템(100)의 고장을 진단한다(S100).
BMS(150)는 상기 S100 단계를 통해 고장 발생이 감지되면(S110), 단일 항목에 대한 단일 고장인지 아니면 두 개 이상의 항목에 대한 중복 고장인지를 판단한다(S120).
상기 120 단계에서, BMS(150)는 단일 고장인 경우, 고장이 발생한 항목에 대응하여 미리 설정된 DTC 확정 조건을 적용하여 DTC를 확정한다(S130).
예를 들어, 전류 센서(121)의 고장이 감지된 경우, BMS(150)는 전류 센서(121)에 대응하여 미리 설정된 2DC 확정을 적용한다. 따라서, BMS(150)는 전류 센서(121)의 고장이 2DC 동안 지속되는 경우, 대응하는 DTC를 확정할 수 있다.
BMS(150)는 상기 S120 단계에서 중복 고장인 경우, 고장이 발생한 항목들 간에 서로 영향을 미치는지를 판정한다(S140). 즉, BMS(150)는 고장이 발생한 항목들 간에 서로 영향을 미침으로써, SOC 추정 불가능, 배터리(110) 손상, 차량 안전을 위협하는 상황이 발생할 수 있는지 판단한다.
BMS(150)는 상기 S140 단계에서 중복 고장을 일으킨 고장 항목들 간에 서로 영향을 미치지 않는 것으로 판단되면, 고장 항목들에 대해 미리 설정된 DTC 확정 조건을 적용하여 DTC를 확정한다(S150).
예를 들어, 전류 센서(121) 및 온도 센서(123)에 고장이 감지된 경우, 전류 센서(121)와 온도 센서(123)는 서로 영향을 미치지 않으므로, BMS(150)는 전류 센서(121) 및 온도 센서(123) 각각에 대해 미리 설정된 2DC 확정을 적용한다. 따라서, BMS(150)는 전류 센서(121) 및 온도 센서(123) 각각 대해, 2DC동안 고장이 지속될 경우 DTC를 확정할 수 있다.
BMS(150)는 상기 S140 단계에서 중복 고장이 발생한 고장 항목들 간에 서로 영향을 미치는 것으로 판단되면, 고장 항목들에 대해 서로 다른 DTC 확정 조건을 적용하여 DTC를 확정한다(S160).
예를 들어, 전류 센서(121) 및 전압 센서(122) 모두에 대해 고장이 진단된 경우에는 SOC 추정이 불가능하다. 따라서, BMS(150)는 전류 센서(121) 및 전압 센서(122) 중 먼저 고장이 진단된 항목에 대해서는 2DC 확정을 적용하고, 나중에 고장이 진단된 항목에 대해서 1DC 확정을 적용하여 DTC를 확정할 수 있다.
또한, 온도 센서(123) 및 냉각 장치 모두에 대해 고장이 진단된 경우에는 배터리(110)의 냉각 제어가 불가능하여 배터리(110)가 손상될 수 있다. 따라서, BMS(150)는 온도 센서(123) 및 냉각 장치 중 먼저 고장이 진단된 항목에 대해서는 2DC 확정을 적용하고, 나중에 고장이 진단된 항목에 대해서 1DC 확정을 적용하여 DTC를 확정할 수 있다.
이와 같이, 중복 발생한 고장 항목들에 대해 서로 다른 DTC 확정 조건을 적용할 경우, 차량 정비 시 DTC로 고장 상황을 확인하는 것이 용이해지는 효과가 있다.
배터리 시스템(100)은 서로 영향을 미쳐 SOC 추정 불가능, 배터리(110) 손상, 차량 안전 위협 등의 상황을 발생시키는 고장 항목들의 리스트를 미리 설정하여 메모리(미도시)에 저장할 수 있다. 이 경우, BMS(150)는 미리 저장된 리스트를 토대로 상기 S140단계를 수행할 수 있다.
다시, 도 1을 참조하면, 고전압 배터리(110)의 제어 시 SOC는 매우 중요한 요소이다.
종래기술에서는 고장으로 SOC 예측이 불가능한 상태에서는 고전압 배터리의 사용 가능성과 상관 없이 고전압 배터리를 사용하지 않도록 메인 릴레이를 오프 상태로 제어하였다. 따라서, 고전압 배터리의 사용이 가능한 상황에서도 SOC 예측이 불가능하다는 이유로 고전압 배터리의 사용을 중지시킴으로써, 배터리 가용 환경을 축소시켜 연비를 악화시키는 요인으로 작용하였다.
이러한 문제를 해결하고자, 실시 예에 따른 BMS(150)는 SOC 예측이 불가능한 상황에서도, PRA(130)의 메인 릴레이를 온 상태로 유지하고, 타 제어기와의 페일 세이프(fail-safe) 협조 제어를 통해 배터리(110)의 사용이 가능하도록 지원한다.
이하, 도 3을 참조하여 중복 고장으로 SOC 추정이 불가능한 상황에서 BMS(150)와 타 제어기 간의 페일 세이프 협조 제어를 수행하는 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 실시 예에 따른 배터리 제어 시스템에서 차량 제어기와의 페일 세이프 협조 제어를 수행하는 방법을 개략적으로 도시한 것이다
도 3을 참조하면, BMS(150)는 배터리 시스템(100)을 구성하는 센서부(120), PRA(130), 통신부(140), 냉각 장치(미도시) 등을 모니터링하여 배터리 시스템(100)의 고장을 진단한다(S200).
BMS(150)는 상기 S200 단계를 통해 고장 발생이 감지되면(S210), 단일 항목에 대한 단일 고장인지 아니면 두 개 이상의 항목에 대한 중복 고장인지를 판단한다(S220).
상기 220 단계에서, BMS(150)는 단일 고장인 경우, 타 제어기와의 페일 세이프 협조 제어 없이 PRA(130)의 메인 릴레이를 온 상태로 유지시킨다. 또한, 통신부(140)를 통해 차량 시스템 내 타 제어기로 SOC를 송신하고, 경고등(Malfunction Indicator Lamp, MIL)을 점등하여 고장 상황을 경고한다(S240).
BMS(150)는 상기 S220 단계에서 중복 고장인 경우, 중복 고장으로 인해 SOC 추정이 불가능한 상황인지를 판단한다(S230). 예를 들어, BMS(150)는 전류 센서(121) 및 전압 센서(122)가 모두 고장 나서, SOC 추정을 위한 센서값 획득이 불가능한 상황이면 SOC 추정이 불가능한 것으로 판단할 수 있다.
BMS(150)는 상기 S230 단계에서 중복 고장이라도 SOC 추정이 가능한 것으로 판단되면, 타 제어기와의 페일 세이프 협조 제어 없이 PRA(130)의 메인 릴레이를 온 상태로 유지시킨다. 또한, 통신부(140)를 통해 타 제어기로 SOC를 송신하고, 경고등(MIL)을 점등하여 고장 상황을 경고한다(S240).
예를 들어, 전류 센서(121) 및 온도 센서(123)에 고장이 발생한 경우에는 중복 고장이지만 전압 센서(122)를 이용하여 SOC 추정이 가능하다. 따라서, BMS(150)는 PRA(130)의 메인 릴레이를 온 상태로 유지시키고, 통신부(140)를 통해 타 제어기로 SOC를 송신한다. 또한, 경고등(Malfunction Indicator Lamp, MIL)을 점등하여 고장 상황을 경고한다(S240).
BMS(150)는 상기 S230 단계에서 SOC 추정이 불가능한 상황으로 판단되면, PRA(130)의 메인 릴레이를 온 상태로 유지하고, 통신부(140)를 통해 SOC 오류를 표출하며, 경고등(MIL)을 점등하여 고장 상황을 통보한다(S250). 또한, 타 제어기(예를 들어, 차량 제어기(200))로 페일 세이프 협조 제어를 요청한다(S260).
상기 S250 단계에서, BMS(150)는 SOC 에러 ID 또는 최종 SOC 기준 고정값 등을 표출하여 SOC 오류를 표출할 수 있다.
상기 S260 단계에서, BMS(150)는 통신부(140)를 통해 SOC 에러 ID 등을 차량 제어기(200)로 송신함으로써, 차량 제어기(200)로 페일 세이프 협조 제어를 요청할 수 있다.
BMS(150)로부터 페일 세이프 협조 제어를 요청 받은 차량 제어기(200)는 SOC 추정 불가능 상황임을 인지하고, 차량이 엔진의 회전력을 주동력으로 하면서 모터의 회전력을 보조 동력으로 이용하는 HEV 모드(hybrid electric vehicle mode)로 주행하도록 제어한다(S300). 여기서, 차량 제어기(200)는 엔진이 구동 중이 아닌 경우 엔진을 구동시키기 위해 엔진을 시동한다.
또한, 차량 제어기(200)는 모터 제어기(Moto Controller Unit, MCU) 또는 저전압 직류 변환기(Low voltage Dc-dc Converter, LDC)를 통해 인버터의 캐패시터 전압을 검출하고(S310), 이를 참조하여 전압 밸런싱(balancing) 제어를 수행한다(S320). 즉, 차량 제어기는 인버터의 캐패시터 전압을 기초로 모터/시동 장치의 토크를 제어할 수 있다.
또한, 차량 제어기(200)는 BMS(150)로부터 SOC 추정 불가능에 따른 페일 세이프 협조 제어가 요청되면, MCU, LDC, 오일 펌프 유닛(Oil Pump Unit, OPU) 등의 고전압 부품이 독립 구동되도록 제어할 수 있다(S330). 예를 들어, 차량 제어기는 LDC가 입력 전압을 토대로 독자 제어를 수행하도록 제어할 수 있다.
한편, 차량 제어기(200)는 BMS(150)와의 페일 세이프 협조 제어를 수행하는 중에, 인버터의 캐패시터 전압이 소정 전압 이하로 낮아지는지 지속적으로 모니터링하고(S340), 인버터의 캐패시터 전압이 소정 전압 이하로 낮아지면 BMS(150)로 PRA(130)의 메인 릴레이 오프를 지시한다(S350).
이를 수신한, BMS(150)는 PRA(130)의 메인 릴레이를 오프함으로써 배터리(110)와 차량 시스템 간의 연결을 차단한다(S270).
실시 예에서, 배터리(110)의 SOC 추정 불가능으로 인해 차량 제어기(200)가 인버터의 캐패시터 전압을 이용하여 전압 밸런싱 제어를 수행하는 경우, 충전 제한에 진입하거나 메인 릴레이를 오프시키는 기준이 되는 캐패시터 전압은 배터리(110)의 사양 및 타 제어기의 사양 등을 고려하여 설정될 수 있다.
전술한 바와 같이 실시 예에서는 중복 고장으로 배터리(110)의 SOC 추정이 불가능한 상황에서도 BMS(150)와 타 제어기(예를 들어, 차량 제어기)와의 페일 세이프 협조 제어를 통해 메인 릴레이를 온 상태로 유지할 수 있다. 이에 따라, 배터리의 가용 환경이 확대되어 배터리를 효율적으로 사용함으로써 연비를 향상시킬 수 있다.
전술한 실시 예에 의한 배터리 시스템의 제어 방법은 소프트웨어를 통해 실행될 수 있다. 소프트웨어로 실행될 때, 본 발명의 구성 수단들은 필요한 작업을 실행하는 코드 세그먼트들이다. 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 프로세서 판독 기능 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, DVD_ROM, DVD_RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 장치에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.
100: 배터리 시스템
110: 배터리
120: 센서부
121: 전류 센서
122: 전압 센서
123: 온도 센서
130: 파워 릴레이 어셈블리
140: 통신부
150: BMS

Claims (16)

  1. 배터리,
    상기 배터리의 전압을 검출하는 전압 센서 및 상기 배터리의 충방전 전류를 검출하는 전류 센서를 포함하는 센서부,
    상기 배터리와 차량 시스템을 연결하는 메인 릴레이를 포함하는 파워 릴레이 어셈블리, 및
    상기 전압 센서 및 상기 전류 센서의 중복 고장으로 상기 배터리의 SOC(State Of Charge)의 추정이 불가능하면, 상기 메인 릴레이를 온으로 유지한 상태에서 상기 차량 시스템 내 타 제어기가 인버터의 캐패시터 전압을 참조하여 모터 또는 시동 장치의 토크 제어를 수행하도록, 상기 타 제어기로 페일 세이프(fail-safe) 협조 제어를 요청하는 배터리 제어 시스템을 포함하는 배터리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 제어 시스템은, 상기 전압 센서 및 상기 전류 센서의 중복 고장으로 상기 SOC의 추정이 불가능한 상태에서, 상기 캐패시터 전압이 소정 전압 이하로 낮아져 상기 타 제어기에 의해 상기 메인 릴레이의 오프가 지시되면, 상기 메인 릴레이를 오프하는 배터리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 제어 시스템은, 상기 전압 센서 및 상기 전류 센서의 중복 고장이 검출되면, 상기 전압 센서와 상기 전류 센서에 대해 서로 다른 고장 코드(Diagnostic Trouble Code) 확정 조건을 적용하는 배터리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 제어 시스템은, 상기 배터리 시스템을 구성하는 항목들에 대한 고장을 진단하며, 복수의 항목에 대해 중복 고장이 발생하고 고장이 발생한 항목들 간에 상호 영향을 미치는 경우 상기 고장이 발생한 항목들 간에 서로 다른 고장 코드 확정 조건을 적용하는 배터리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배터리 제어 시스템은, 고장 시 상호 영향을 미치는 고장 항목들의 리스트를 토대로 중복 고장이 발생한 항목들 간에 상호 영향을 미치는지를 판단하는 배터리 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 배터리 제어 시스템은, 중복 고장이 발생한 항목들 중 먼저 고장이 진단된 항목에 대해서는 2DC(Driving Cycle) 확정을 적용하여 고장 코드를 확정하고, 나중에 고장이 진단된 항목에 대해서는 1DC 확정을 적용하여 고장 코드를 확정하는 배터리 시스템.
  7. 배터리의 전압을 검출하는 전압 센서 및 상기 배터리의 충방전 전류를 검출하는 전류 센서의 중복 고장으로 상기 배터리의 SOC의 추정이 불가능하면, 차량 시스템과 상기 배터리를 연결하는 메인 릴레이의 연결을 유지한 상태에서 페일 세이프 협조 제어를 요청하는 배터리 제어 시스템, 및
    상기 배터리 제어 시스템으로부터 상기 페일 세이프 협조 제어가 요청되면, 인버터의 캐패시터 전압을 참조하여 모터 또는 시동 장치의 토크 제어를 수행하는 차량 제어기를 포함하는 차량 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 차량 제어기는, 상기 전압 센서 및 상기 전류 센서의 중복 고장으로 상기 캐패시터 전압을 참조하여 상기 모터 또는 시동 장치의 토크 제어를 수행하는 중에 상기 캐패시터 전압이 소정 전압 이하로 낮아지면, 상기 배터리 제어 시스템으로 상기 메인 릴레이의 오프를 지시하는 차량 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 차량 제어기는, 상기 페일 세이프 협조 제어가 요청되면, 저전압 직류 변환기(low voltage dc-dc converter)가 입력 전압을 토대로 독자 제어를 수행하도록 상기 저전압 직류 변환기를 제어하는 차량 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 차량 제어기는, 상기 페일 세이프 협조 제어가 요청되면, 상기 차량 시스템이 HEV(hybrid electric vehicle) 모도로 주행하도록 상기 차량 시스템의 엔진을 제어하는 차량 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 차량 제어기는, 엔진이 정지 중에 상기 페일 세이프 협조 제어가 요청되면, 상기 엔진을 시동하는 차량 시스템.
  12. 배터리의 전압을 검출하는 전압 센서 및 상기 배터리의 충방전 전류를 검출하는 전류 센서의 고장을 진단하는 단계, 및
    상기 전압 센서 및 상기 전류 센서의 중복 고장으로 상기 배터리의 SOC 추정이 불가능하면, 상기 배터리와 차량 시스템을 연결하는 메인 릴레이를 온 상태로 유지한 상태에서, 상기 차량 시스템 내 타 제어기가 인버터의 캐패시터 전압을 참조하여 모터 또는 시동 장치의 토크 제어를 수행하도록 상기 타 제어기로 페일 세이프(fail-safe) 협조 제어를 요청하는 단계를 포함하는 배터리 시스템의 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전압 센서 및 상기 전류 센서의 중복 고장으로 상기 SOC 의 추정이 불가능한 상태에서, 상기 캐패시터 전압이 소정 전압 이하로 낮아져 상기 타 제어기에 의해 상기 메인 릴레이의 오프가 지시되면, 상기 메인 릴레이를 오프하는 단계를 더 포함하는 배터리 시스템의 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    중복 고장이 검출된 상기 전압 센서 및 상기 전류 센서에 대한 고장 코드를 확정하는 단계를 더 포함하는 배터리 시스템의 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 고장 코드를 확정하는 단계는,
    상기 전압 센서와 상기 전류 센서에 대해 서로 다른 고장 코드 확정 조건을 적용하여 고장 코드를 확정하는 단계를 포함하는 배터리 시스템의 제어 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 고장 코드를 확정하는 단계는,
    상기 전압 센서 및 상기 전류 센서 중 먼저 고장이 진단된 항목에 대해서 2DC(Driving Cycle) 확정을 적용하여 고장 코드를 확정하는 단계, 및
    상기 전압 센서 및 상기 전류 센서 중 나중에 고장이 진단된 항목에 대해서는 1DC 확정을 적용하여 고장 코드를 확정하는 단계를 포함하는 배터리 시스템의 제어 방법.
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