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KR102357373B1 - 배터리 시스템 - Google Patents

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KR102357373B1
KR102357373B1 KR1020200027898A KR20200027898A KR102357373B1 KR 102357373 B1 KR102357373 B1 KR 102357373B1 KR 1020200027898 A KR1020200027898 A KR 1020200027898A KR 20200027898 A KR20200027898 A KR 20200027898A KR 102357373 B1 KR102357373 B1 KR 102357373B1
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

배터리 시스템은, 제1 및 제2 셀 밸런싱 회로와 제1 및 제2 셀 밸런싱 회로의 사이에 배치된 버스바를 가진다. 상기 배터리 시스템은, 상기 제1 및 제2 셀 밸런싱 회로가 턴 오프되어 있는 동안 상기 버스바의 양쪽 단부에 하나씩 결합된 두 센스 라인 간의 제1 전압을 측정하고 상기 제1 전압을 기초로 제1 전압값을 결정하는 집적 회로를 더 포함한다. 상기 마이크로컨트롤러는, 상기 제1 전압값을 수신하고, 상기 제1 전압값이 임계 전압값보다 큰 경우 상기 버스바 내에 개방 회로 상태가 존재하는 것으로 판정한다.

Description

배터리 시스템{BATTERY SYSTEM}
본 발명은, 배터리 시스템 내의 두 구성을 전기적으로 결합하는 데에 이용되는 버스바의 상태를 진단하는 기술에 관한 것이다.
본 출원은 2019년 03월 13일에 제출된 미국 특허 출원 제16/352095호에 대한 우선권을 주장하며, 그에 대한 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
버스바는, 배터리 시스템 내의 두 구성(예, 제1 셀 밸런싱 회로 및 제2 셀 밸런싱 회로)을 전기적으로 결합하는 데에 이용될 수 있다. 본 발명의 발명자는, 버스바 내에 개방 회로 상태가 원치않게 발생하였는지 여부를 검출하는 개선된 배터리 시스템에 대한 필요성을 인식하였다.
본 발명은, 버스바 내에 개방 회로 상태가 원치않게 발생하였는지 여부를 검출하는 배터리 시스템을 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.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다양한 실시예는 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템은, 제1 및 제2 센스 라인과 제1 배터리 셀의 제1 및 제2 전기 단자에 전기적으로 결합되는 제1 셀 밸런싱 회로를 포함한다. 상기 제1 셀 밸런싱 회로는, 상기 제1 배터리 셀에 병렬로 전기적으로 결합되는 제1 트랜지스터를 가진다. 상기 배터리 시스템은, 제3 및 제4 센스 라인과 제2 배터리 셀의 제1 및 제2 전기 단자에 전기적으로 결합되는 제2 셀 밸런싱 회로를 더 포함한다. 상기 제2 셀 밸런싱 회로는, 상기 제2 배터리 셀에 병렬로 전기적으로 결합되는 제2 트랜지스터를 가진다. 상기 배터리 시스템은, 상기 제1 배터리 셀의 상기 제2 전기 단자와 상기 제2 배터리 셀의 상기 제1 전기 단자 간에 전기적으로 결합되는 버스바를 더 포함한다. 상기 버스바의 제1 엔드는 상기 제2 센스 라인에 전기적으로 결합되고, 상기 버스바의 제2 엔드는 상기 제3 센스 라인에 전기적으로 결합된다. 상기 배터리 시스템은, 상기 제1 및 제2 셀 밸런싱 회로 각각이 턴 오프되도록, 상기 제1 및 제2 트랜지스터 각각에게 개방 동작 상태로 전환할 것을 명령하는 마이크로컨트롤러를 더 포함한다. 상기 배터리 시스템은, 상기 제1 및 제2 셀 밸런싱 회로가 턴 오프되어 있는 동안 상기 제2 및 제3센스 라인 간의 제1 전압을 측정하고, 상기 제1 전압을 기초로 전압값을 결정하는 집적 회로를 더 포함한다. 상기 마이크로컨트롤러는, 상기 전압값을 수신하고, 상기 전압값이 임계 전압값보다 큰 경우, 상기 버스바 내에 개방 회로 상태가 존재하는 것으로 판정한다.
상기 제1 배터리 셀의 상기 제2 전기 단자는, 상기 제2 센스 라인에 직렬로 전기적으로 결합될 수 있다. 상기 제2 배터리 셀의 상기 제1 전기 단자는, 상기 제3 센스 라인에 직렬로 전기적으로 결합될 수 있다.
상기 집적 회로는, 상기 제2 및 제3 센스 라인과 상기 마이크로컨트롤러에 전기적으로 결합될 수 있다.
상기 마이크로컨트롤러는, 상기 집적 회로에게 제1 명령 메시지를 전송하여, 상기 제1 트랜지스터에게 상기 개방 동작 상태로 전환할 것을 명령할 수 있다. 상기 집적 회로는, 상기 제1 명령 메시지에 응답하여, 상기 제1 트랜지스터가 상기 개방 동작 상태로 전환하도록 유도하는 제1 제어 신호를 출력할 수 있다.
상기 마이크로컨트롤러는, 상기 집적 회로에게 제2 명령 메시지를 전송하여, 상기 제2 트랜지스터에게 상기 개방 동작 상태로 전환할 것을 명령할 수 있다. 상기 집적 회로는, 상기 제2 명령 메시지에 응답하여, 상기 제2 트랜지스터가 상기 개방 동작 상태로 전환하도록 유도하는 제2 제어 신호를 출력할 수 있다.
상기 배터리 시스템은, 상기 제2 및 제3 센스 라인에 전기적으로 결합되는 제1 제너 다이오드를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 시스템은, 상기 제1 및 제2 센스 라인에 전기적으로 결합되는 제2 제너 다이오드를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 시스템은 상기 제3 및 제4 센스 라인에 전기적으로 결합되는 제3 제너 다이오드를 더 포함할 수 있다.
상기 임계 전압값은, 500 mV부터 1500 mV까지의 범위 내일 수 있다.
상기 마이크로컨트롤러는, 상기 버스바 내에 상기 개방 회로 상태가 존재함을 나타내는 진단 코드를 차량 컨트롤러에게 출력할 수 있다.
상기 차량 컨트롤러는, 디스플레이 장치가 상기 진단 코드를 표시하도록 유도하는 제어 메시지를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 버스바 내에 개방 회로 상태가 원치않게 발생하였는지 여부를 검출할 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 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 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 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라, 도 1의 배터리 시스템에 구비된 버스바 내의 개방 회로 상태를 판정하기 위한 방법의 순서도이다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 <제어 유닛>과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(또는 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 결합)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 결합)"되어 있는 경우도 포함한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템(10)이 제공된다. 배터리 시스템(10)은, 제1 배터리 셀(24), 제2 배터리 셀(26), 버스바(28), 제1 셀 밸런싱 회로(31), 제2 셀 밸런싱 회로(33), 제1 센스 라인(41), 제2 센스 라인(42), 제3 센스 라인(43), 제4 센스 라인(44), 집적 회로(60), 통신 버스(61), 차량 컨트롤러(64) 및 디스플레이 장치(66)를 포함한다.
배터리 시스템(10)의 장점은, 마이크로컨트롤러(62)가 제1 및 제2 셀 밸런싱 회로(31, 33) 사이의 버스바(28) 내에 원치않는 개방 회로 상태가 발생하였는지 여부를 검출한다는 점이다. 개방 회로 상태는, 개로 상태 또는 개로 고장 상태라고 칭할 수도 있다. 버스바(28) 내의 개방 회로 상태는, 버스바(28)의 양단부 사이가 완전히 끊어져버린 상태뿐만 아니라, 버스바(28)의 양단부와 제1 및 제2 셀 밸런싱 회로(31, 33) 각각의 연결 상태가 느슨해지거나 버스바(28)의 일부분에 크랙 등이 발생함으로 인해 버스바(28)의 저항이 정상적 상태에 비해 증가된 상태까지도 포함할 수 있다.
제1 배터리 셀(24) 및 제2 배터리 셀(26)은 버스바(28)를 통해 서로 전기적으로 직렬로 결합된다.
제1 배터리 셀(24)은, 제1 전기 단자(90)와 제2 전기 단자(92)를 포함한다. 일 실시예에서, 제1 배터리 셀(24)은 파우치 타입의 리튬 이온 배터리 셀이다. 대안적으로, 제1 배터리 셀(24)은, 당업자에게 잘 알려진 다른 타입의 배터리 셀일 수 있다. 제1 배터리 셀(24)은, 제1 셀 밸런싱 회로(31)에 전기적으로 결합된다.
제2 배터리 셀(26)은, 제1 전기 단자(98)와 제2 전기 단자(100)를 포함한다. 일 실시예에서, 제2 배터리 셀(26)은 파우치 타입의 리튬 이온 배터리 셀이다. 대안적으로, 제2 배터리 셀(26)은, 당업자에게 잘 알려진 다른 타입의 배터리 셀일 수 있다. 제2 배터리 셀(26)은, 제2 셀 밸런싱 회로(33)에 전기적으로 결합된다.
제1 셀 밸런싱 회로(31)는, 제1 배터리 셀(24)로부터 전류를 선택적으로 방전하도록 구성된다. 제1 셀 밸런싱 회로(31)는, 저항기들(110, 112, 114, 116, 118, 120), 트랜지스터(124), 커패시터(126), 제너 다이오드(128) 및 전기 노드들(130, 132, 134, 136, 138, 140)을 포함한다.
저항기(110)는, 전기 노드(130)와 전기 노드(132)에 전기적으로 결합된다. 저항기(110)는, 제1 배터리 셀(24)의 제2 전기 단자(92)에 전기적으로 결합된다. 일 실시예에서, 저항기(110)는, 2옴의 저항을 가진다. 저항기(114)는, 전기 노드(132)와 트랜지스터(124)의 드래인(D1)의 사이에 전기적으로 결합된다.
트랜지스터(124)는, 제1 배터리 셀(24)로부터의 밸런싱 전류를 제어하도록 구성된다. 트랜지스터(124)는, 게이트 단자(G1), 드래인 단자(D1), 소스 단자(S1) 및 내부 다이오드(DI1)를 포함한다.
드래인 단자(D1)는, 저항기(114)에 전기적으로 결합된다. 소스 단자(S1)는, 전기 노드(138)에 전기적으로 결합된다. 전기 노드(138)는, 제1 배터리 셀(24)의 제1 전기 단자(90)에 전기적으로 결합된다. 게이트 단자(G1)는, 전기 노드(136)에 전기적으로 결합된다.
저항기(116)는, 전기 노드(136)와 집적 회로(60) 간에 전기적으로 결합된다. 또한, 저항기(118)는, 전기 노드(136)과 전기 노드(138)의 사이에 전기적으로 결합된다. 저항기(118)는, 트랜지스터(124)의 게이트 단자(G1)와 소스 단자(S1) 간에 병렬로 전기적으로 결합된다.
저항기(120)는, 전기 노드(138)와 전기 노드(140)의 사이에 전기적으로 결합된다. 전기 노드(140)는, 제1 센스 라인(41)을 통해 집적 회로(60)에 전기적으로 결합된다.
저항기(112)는, 전기 노드(132)와 전기 노드(134)의 사이에 전기적으로 결합된다. 전기 노드(134)는, 제2 센스 라인(42)을 통해 집적 회로(60)에 전기적으로 결합된다. 커패시터(126)는, 전기 노드(134)와 전기 그라운드의 사이에 전기적으로 결합된다. 또한, 제너 다이오드(128)는, 전기 노드(134)와 전기 노드(140)의 사이에 전기적으로 결합되고, 센스 라인(41, 42)의 사이에 전기적으로 결합된다.
제1 배터리 셀(24)의 배터리 셀 밸런싱을 수행하기 위해, 마이크로컨트롤러(62)는 집적 회로(60)에게 명령 메시지를 전송하고, 이에 응답하여 집적 회로(60)는 하이 로직 레벨을 가지는 제어 신호(C1)를 생성한다. 하이 로직 레벨을 가지는 제어 신호(C1)는, 저항기(116)와 저항기(118)에 의해 분압된 다음 트랜지스터(124)로 인가된다. 하이 로직 레벨을 가지는 제어 신호(C1)에 응답하여, 트랜지스터(124)는 턴 온된다. 이에 따라, 제1 배터리 셀(24)을 적어도 부분적으로 방전시키기 위한 전류가 저항기(110), 저항기(114)와 트랜지스터(124)를 통해 흐를 수 있다.
제1 배터리 셀(24)의 배터리 셀 밸런싱을 중단하기 위해, 마이크로컨트롤러(62)는 집적 회로(60)에게 다른 명령 메시지를 전송하고, 이에 응답하여 집적 회로(60)는 로우 로직 레벨을 가지는 제어 신호(C1)를 생성한다. 로우 로직 레벨을 가지는 제어 신호(C1)는, 저항기(116)와 저항기(118)에 의해 분압된 다음 트랜지스터(124)로 인가된다. 로우 로직 레벨을 가지는 제어 신호(C1)에 응답하여, 트랜지스터(124)는 턴 오프된다. 이에 따라, 저항기(110), 저항기(114)와 트랜지스터(124)를 통한 전류의 흐름이 중단되고, 제1 셀 밸런싱 회로(31)는 턴 오프된다. 커패시터(226)는, 전기 노드(234)와 전기 그라운드의 사이에 전기적으로 결합된다.
제2 셀 밸런싱 회로(33)는, 제2 배터리 셀(26)로부터 전류를 선택적으로 방전하도록 구성된다. 제2 셀 밸런싱 회로(33)는, 저항기들(310, 312, 314, 316, 318, 212, 210), 트랜지스터(324), 커패시터(326), 제너 다이오드(328) 및 전기 노드들(332, 334, 336, 230, 234)을 포함한다.
저항기(310)는, 전기 노드(332)와 배터리 셀(26)의 제2 전기 단자(100)에 전기적으로 결합된다. 일 실시예에서, 저항기(310)는, 2옴의 저항을 가진다. 저항기(314)는, 전기 노드(332)와 트랜지스터(324)의 드래인(D2)의 사이에 전기적으로 결합된다.
트랜지스터(324)는, 제2 배터리 셀(26)로부터의 밸런싱 전류를 제어하도록 구성된다. 트랜지스터(324)는, 게이트 단자(G2), 드래인 단자(D2), 소스 단자(S2) 및 내부 다이오드(DI2)를 포함한다.
드래인 단자(D2)는, 저항기(314)에 전기적으로 결합된다. 소스 단자(S2)는, 전기 노드(230)에 전기적으로 결합된다. 전기 노드(230)는, 제2 배터리 셀(26)의 제1 전기 단자(98)에 전기적으로 결합된다. 게이트 단자(G2)는, 전기 노드(336)에 전기적으로 결합된다.
저항기(316)는, 전기 노드(336)와 집적 회로(60) 간에 전기적으로 결합된다. 또한, 저항기(318)는, 전기 노드(336)와 전기 노드(230)의 사이에 전기적으로 결합된다. 저항기(318)는, 트랜지스터(324)의 게이트 단자(G2)와 소스 단자(S2) 간에 병렬로 전기적으로 결합된다.
저항기(312)는, 전기 노드(332)와 전기 노드(334)의 사이에 전기적으로 결합된다. 전기 노드(334)는, 제4 센스 라인(44)을 통해 집적 회로(60)에 전기적으로 결합된다. 커패시터(326)는, 전기 노드(334)와 전기 그라운드의 사이에 전기적으로 결합된다. 또한, 제너 다이오드(328)는, 전기 노드(334)와 전기 노드(234)의 사이에 전기적으로 결합되고, 센스 라인(43, 44)의 사이에 전기적으로 결합된다.
제2 배터리 셀(26)의 배터리 셀 밸런싱을 수행하기 위해, 마이크로컨트롤러(62)는 집적 회로(60)에게 명령 메시지를 전송하고, 이에 응답하여 집적 회로(60)는 하이 로직 레벨을 가지는 제어 신호(C2)를 생성한다. 하이 로직 레벨을 가지는 제어 신호(C2)는, 저항기(316)와 저항기(318)에 의해 분압된 다음 트랜지스터(324)로 인가된다. 하이 로직 레벨을 가지는 제어 신호(C2)에 응답하여, 트랜지스터(324)는 턴 온된다. 이에 따라, 제2 배터리 셀(26)을 적어도 부분적으로 방전시키기 위한 전류가 저항기(310), 저항기(314)와 트랜지스터(324)를 통해 흐를 수 있다.
제2 배터리 셀(26)의 배터리 셀 밸런싱을 중단하기 위해, 마이크로컨트롤러(62)는 집적 회로(60)에게 다른 명령 메시지를 전송하고, 이에 응답하여 집적 회로(60)는 로우 로직 레벨을 가지는 제어 신호(C2)를 생성한다. 로우 로직 레벨을 가지는 제어 신호(C2)는, 저항기(316)와 저항기(318)에 의해 분압된 다음 트랜지스터(324)로 인가된다. 로우 로직 레벨을 가지는 제어 신호(C2)에 응답하여, 트랜지스터(324)는 턴 오프된다. 이에 따라, 저항기(310), 저항기(314)와 트랜지스터(324)를 통한 전류의 흐름이 중단되고, 제2 셀 밸런싱 회로(33)는 턴 오프된다.
제1 센스 라인(41)과 제2 센스 라인(42)은, 집적 회로(60)가 제1 배터리 셀(24)에 의해 출력되는 전압을 측정하기 데에 이용된다. 제1 센스 라인(41)은, 전기 노드(140)와 집적 회로(60)의 사이에 전기적으로 결합된다. 또한, 제2 센스 라인(42)은, 전기 노드(134)와 집적 회로(60)의 사이에 전기적으로 결합된다.
제2 센스 라인(42)과 제3 센스 라인(43)은, 버스바(28) 내의 개방 회로 상태를 검출하기 위해, 집적 회로(60)가 버스바(28)의 양단에 걸친 전압을 측정하기 데에 이용된다. 버스바(28)의 양단에 걸친 전압이 임계 전압 레벨을 초과하는 것은, 원치않는 개방 회로 상태가 버스바(28) 내에 존재함을 나타낸다. 일 실시예에서, 임계 전압 레벨은, 500 mV부터 1500 mV까지의 범위 내이다. 전술된 바와 같이, 제2 센스 라인(42)은 전기 노드(134)와 집적 회로(60) 간에 전기적으로 결합된다. 제3 센스 라인(43)은 전기 노드(234)와 집적 회로(60) 간에 전기적으로 결합된다.
제3 센스 라인(43)과 제4 센스 라인(44)은, 집적 회로(60)가 제21 배터리 셀(26)에 의해 출력되는 전압을 측정하기 데에 이용된다. 전술된 바와 같이, 제3 센스 라인(43)은 전기 노드(234)와 집적 회로(60) 간에 전기적으로 결합된다. 제4 센스 라인(44)은 전기 노드(334)와 집적 회로(60) 간에 전기적으로 결합된다.
집적 회로(60)는, 제1 센스 라인(41), 제2 센스 라인(43), 제3 센스 라인(43) 및 제4 센스 라인(44)과 저항기(116) 및 저항기(316)에 전기적으로 결합된다. 집적 회로(60)는, 통신 버스(61)를 이용하여, 마이크로컨트롤러(62)와 동작 가능하게 통신한다. 집적 회로(60)는, 제1 및 제2 센스 라인(41, 42) 간의 전압을 측정하고, 제1 배터리 셀(24)의 전압을 나타내는 연관된 전압값을 마이크로컨트롤러(62)에게 전송한다. 또한, 집적 회로(60)는, 제2 및 제3 센스 라인(42, 43) 간의 전압을 측정하고, 버스바(28)의 양단에 걸친 전압을 나타내는 연관된 전압값을 마이크로컨트롤러(62)에게 전송한다. 또한, 집적 회로(60)는, 제3 및 제4 센스 라인(43, 44) 간의 전압을 측정하고, 제2 배터리 셀(25)의 전압을 나타내는 연관된 전압값을 마이크로컨트롤러(62)에게 전송한다.
마이크로컨트롤러(62)는, 집적 회로(60)가 제1 및 제2 밸런싱 회로(31, 33) 내의 트랜지스터(124)와 트랜지스터(334)를 개별적으로 턴 온 및 턴 오프하도록 유도하는 명령 메시지들을 생성한다.
이하에서 보다 상세히 설명될 바와 같이, 마이크로컨트롤러(62)는, 센스 라인(42)과 센스 라인(43)에 걸친 전압을 기초로 버스바(28) 내의 개로 고장 상태를 검출할 수 있고, 연관된 개로 진단 코드를 생성할 수 있다. 개로 진단 코드는 차량 컨트롤러(64)에게 전송된다. 마이크로컨트롤러(62)는, 마이크로프로세서(250) 및 메모리 디바이스(252)를 포함한다. 마이크로프로세서(250)는, 후술될 마이크로프로세서(250)에 연관된 동작 단계들의 적어도 일부를 수행하기 위해, 메모리 디바이스(252) 내에 저장된 소프트웨어 프로그램을 실행하도록 프로그램된다. 마이크로컨트롤러(62)는, 통신 버스(61)를 이용하여, 집적 회로(60)와 동작 가능하게 통신한다. 또한, 마이크로컨트롤러(62)는, 통신 버스(63)를 이용하여, 차량 컨트롤러(64)와 동작 가능하게 통신한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 시스템(10)의 버스바(28) 내의 개로 상태를 검출하기 위한 진단 방법의 순서도를 설명하겠다.
단계 400에서, 마이크로컨트롤러(62)는, 제1 및 제2 셀 밸런싱 회로(31, 33)를 개별적으로 턴 오프시킬 것을 집적 회로(60)에게 명령하기 위해, 제1 및 제2 명령 메시지를 집적 회로(60)에게 전송한다. 제1 셀 밸런싱 회로(31)는, 제1 및 제2 센스 라인(41, 42)과 제1 배터리 셀(24)의 제1 및 제2 전기 단자(90, 92)에 전기적으로 결합된다. 제1 셀 밸런싱 회로(31)는, 제1 배터리 셀(24)에 전기적으로 병렬 결합되는 제1 트랜지스터(124)를 가진다. 제2 셀 밸런싱 회로(33)는, 제3 및 제4 센스 라인(43, 44)과 제2 배터리 셀(26)의 제1 및 제2 전기 단자(98, 100)에 전기적으로 결합된다. 제2 셀 밸런싱 회로(33)는, 제2 배터리 셀(26)에 전기적으로 병렬 결합되는 제2 트랜지스터(324)를 가진다. 단계 400 후, 방법은 단계 402로 진행한다.
단계 402에서, 집적 회로(60)는, 제1 및 제2 셀 밸런싱 회로(31, 33) 각각을 턴 오프하기 위해, 제1 및 제2 셀 밸런싱 회로(31, 33) 내의 제1 및 제2 트랜지스터(124, 324) 각각이 개방 동작 상태로 전환하도록 유도하기 위한 제1 및 제2 제어 신호를 출력한다. 즉, 제1 제어 신호에 의해 제1 트랜지스터(124)가 개방 동작 상태로 되고, 제2 제어 신호에 의해 제2 트랜지스터(324)가 개방 동작 상태로 될 수 있다. 단계 402 후, 방법은 단계 404로 진행한다.
단계 404에서, 집적 회로(60)는, 제1 셀 밸런싱 회로(31)와 제2 셀 밸런싱 회로(33)가 턴 오프되어 있는 동안, 제2 및 제3 센스 라인(42, 43) 간의 제1 전압을 측정하고, 제1 전압을 기초로 제1 전압값을 결정한다. 버스바(28)는, 제1 배터리 셀(24)의 제2 전기 단자(92)와 제2 배터리 셀(26)의 제1 전기 단자(98) 간에 전기적으로 결합된다. 버스바(28)의 제1 단부(예, 노드 130)는 제2 센스 라인(42)에 전기적으로 결합되고, 버스바(28)의 제2 단부(예, 노드 230)는 제3 센스 라인(43)에 전기적으로 결합된다. 단계 404 후, 방법은 단계 406으로 진행한다.
단계 406에서, 집적 회로(60)는, 제1 전압값을 마이크로컨트롤러(62)에게 전송한다. 단계 406 후, 방법은 단계 408로 진행한다.
단계 408에서, 마이크로컨트롤러(62)는, 제1 전압값이 임계 전압값보다 큰지 여부를 판정한다. 단계 408의 값이 "예"인 경우, 방법은 단계 410으로 진행된다. 그렇지 않으면, 방법은 종료된다.
단계 410에서, 마이크로컨트롤러(62)는, 버스바(28) 내에 개로 상태가 존재하는 것으로 판정한다. 단계 410 후, 방법은 단계 412로 진행한다.
단계 412에서, 마이크로컨트롤러(62)는, 버스바(28) 내에 개로 상태가 존재함을 나타내는 진단 코드를 차량 컨트롤러(64)에게 출력한다. 단계 412 후, 방법은 단계 414로 진행한다.
단계 414에서, 차량 컨트롤러(64)는, 디스플레이 디바이스(66)가 버스바(28) 내의 개로 상태를 나타내는 진단 코드를 표시하도록 유도하는 제어 메시지를 생성한다. 단계 414 후, 방법은 종료된다.
전술된 방법은, 상기 방법을 실현하기 위한 컴퓨터로 실행가능한 명령어들을 가지는 적어도 하나의 메모리 디바이스 또는 컴퓨터 기록 매체의 형태로 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 메모리 디바이스는, 하드 드라이브, RAM 메모리, 플래쉬 메모리 및 당업자에게 널리 알려진 다른 컴퓨터 기록가능 매체 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 컴퓨터 실행가능 명령어들이 적어도 하나의 마이크로컨트롤러 또는 프로세서에 의해 로딩 및 실행되는 경우, 적어도 하나의 마이크로컨트롤러 또는 프로세서는 상기 방법의 연관된 단계들을 실현하도록 프로그램된 장치가 된다.
본 명세서에 기술된 배터리 시스템(10)은 다른 배터리 시스템에 비하여 상당한 장점을 제공한다. 특히, 본 발명에 따른 배터리 시스템(10)은, 제1 및 제2 셀 밸런싱 회로(31, 33) 사이의 버스바(28) 내의 개방 회로 상태의 존재를 검출하는 마이크로컨트롤러(62)를 이용하는 기술적 효과를 가진다.
특허 청구된 발명은 단지 제한된 수의 실시예들을 참조하여 자세하게 기술되었지만, 본 발명은 그러한 개시된 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 오히려, 특허 청구된 발명은 본 발명의 정신과 범위에 부합되는 범위 내에서 여기에서 설명되지 않은 변형예, 대안예, 대체예 또는 등가예를 포함하도록 변형될 수 있다. 또한, 특허 청구된 발명의 다양한 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 실시예들 중에서 오직 일부만을 포함할 수도 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 특허 청구된 발명은 전술한 설명에 의해 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다.
10: 배터리 시스템
24, 26: 배터리 셀
28: 버스바
31, 33: 셀 밸런싱 회로
41, 42, 43, 44: 센스 라인
60: 집적 회로
62: 마이크로컨트롤러
64: 차량 컨트롤러
66: 디스플레이 장치

Claims (10)

  1. 배터리 시스템에 있어서,
    제1 및 제2 센스 라인과 제1 배터리 셀의 제1 및 제2 전기 단자에 전기적으로 결합되고, 상기 제1 배터리 셀에 병렬로 전기적으로 결합되는 제1 트랜지스터를 가지는 제1 셀 밸런싱 회로;
    제3 및 제4 센스 라인과 제2 배터리 셀의 제1 및 제2 전기 단자에 전기적으로 결합되고, 상기 제2 배터리 셀에 병렬로 전기적으로 결합되는 제2 트랜지스터를 가지는 제2 셀 밸런싱 회로;
    상기 제1 배터리 셀의 상기 제2 전기 단자와 상기 제2 배터리 셀의 상기 제1 전기 단자 간에 전기적으로 결합되는 버스바;
    상기 제2 및 제3 센스 라인에 전기적으로 결합되는 제1 제너 다이오드;
    상기 제1 및 제2 센스 라인에 전기적으로 결합되는 제2 제너 다이오드;
    상기 제3 및 제4 센스 라인에 전기적으로 결합되는 제3 제너 다이오드;
    상기 제1 및 제2 셀 밸런싱 회로 각각이 턴 오프되도록, 상기 제1 및 제2 트랜지스터 각각에게 개방 동작 상태로 전환할 것을 명령하는 마이크로컨트롤러; 및
    상기 제1 내지 제4 센스 라인과 상기 마이크로컨트롤러에 전기적으로 결합되고, 상기 제1 및 제2 셀 밸런싱 회로가 턴 오프되어 있는 동안, 상기 제2 및 제3 센스 라인 간의 제1 전압을 측정하고, 상기 제1 전압을 기초로 전압값을 결정하며, 또한 상기 제1 및 제2 센스 라인 간의 전압값을 상기 제1 배터리 셀의 전압값으로서 상기 마이크로컨트롤러에 전송하고, 상기 제3 및 제4 센스 라인 간의 전압값을 상기 제2 배터리 셀의 전압값으로서 상기 마이크로컨트롤러에 전송하는 집적 회로를 포함하되,
    상기 버스바의 제1 엔드는 상기 제2 센스 라인에 전기적으로 결합되고,
    상기 버스바의 제2 엔드는 상기 제3 센스 라인에 전기적으로 결합되고,
    상기 제1 배터리 셀의 상기 제2 전기 단자는, 상기 제2 센스 라인에 직렬로 전기적으로 결합되고,
    상기 제2 배터리 셀의 상기 제1 전기 단자는, 상기 제3 센스 라인에 직렬로 전기적으로 결합되고,
    상기 마이크로컨트롤러는, 상기 제1 전압을 기초로 한 전압값을 수신하고, 상기 제1 전압을 기초로 한 전압값이 임계 전압값보다 큰 경우, 상기 버스바 내에 개방 회로 상태가 존재하는 것으로 판정하는 배터리 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는, 상기 집적 회로에게 제1 명령 메시지를 전송하여, 상기 제1 트랜지스터에게 상기 개방 동작 상태로 전환할 것을 명령하고,
    상기 집적 회로는, 상기 제1 명령 메시지에 응답하여, 상기 제1 트랜지스터가 상기 개방 동작 상태로 전환하도록 유도하는 제1 제어 신호를 출력하는 배터리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는, 상기 집적 회로에게 제2 명령 메시지를 전송하여, 상기 제2 트랜지스터에게 상기 개방 동작 상태로 전환할 것을 명령하고,
    상기 집적 회로는, 상기 제2 명령 메시지에 응답하여, 상기 제2 트랜지스터가 상기 개방 동작 상태로 전환하도록 유도하는 제2 제어 신호를 출력하는 배터리 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 임계 전압값은, 500 mV부터 1500 mV까지의 범위 내인 배터리 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는, 상기 버스바 내에 상기 개방 회로 상태가 존재함을 나타내는 진단 코드를 차량 컨트롤러에게 출력하는 배터리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 차량 컨트롤러는, 디스플레이 장치가 상기 진단 코드를 표시하도록 유도하는 제어 메시지를 생성하는 배터리 시스템.
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