特許 5979403 セルバランシング回路の故障診断装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5979403

(24)【登録日】2016年8月5日

(45)【発行日】2016年8月24日

(54)【発明の名称】セルバランシング回路の故障診断装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/36 20060101AFI20160817BHJP

   G01R 31/02 20060101ALI20160817BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20160817BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20160817BHJP

   H01M 2/10 20060101ALI20160817BHJP

【ＦＩ】

   G01R31/36 A

   G01R31/02

   H02J7/00 Y

   H01M10/44 Q

   H01M2/10 E

【請求項の数】19

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2015-541702(P2015-541702)

(86)(22)【出願日】2014年1月24日

(65)【公表番号】特表2016-504568(P2016-504568A)

(43)【公表日】2016年2月12日

(86)【国際出願番号】KR2014000719

(87)【国際公開番号】WO2014129757

(87)【国際公開日】20140828

【審査請求日】2015年5月12日

(31)【優先権主張番号】10-2013-0017669

(32)【優先日】2013年2月19日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】500239823

【氏名又は名称】エルジー・ケム・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100122161

【弁理士】

【氏名又は名称】渡部 崇

(72)【発明者】

【氏名】江口 安仁

(72)【発明者】

【氏名】谷名 正次

(72)【発明者】

【氏名】ジュ−ヒュン・カン

【審査官】 川瀬 正巳

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１２−５１５３５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１６８９２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３１／３６

Ｇ０１Ｒ ３１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のセルを含むバッテリーパックにおいて各セルに対応するセルバランシング回路の故障を診断する装置であって、
各セルの両端子に接続された電圧センシングラインに接続され、セルバランシングスイッチ及び放電抵抗を含むセルバランシング回路と、
前記セルバランシング回路と前記電圧センシングラインとが接続されたノードである高電位ノード及び低電位ノードを基準として、セル側の電圧センシングライン上に設けられた診断抵抗と、
前記セルバランシング回路と並列に前記高電位ノード及び前記低電位ノードに接続され、前記高電位ノードと前記低電位ノードとの電圧差であるノード間電圧値を出力する電圧センシング回路と、
前記セルバランシングスイッチをターンオフした状態でセンシングしたノード間電圧値であるセル電圧値、及び前記セルバランシング回路のうち診断対象となるセルバランシング回路に隣接するセルバランシング回路に含まれたセルバランシングスイッチをターンオフし、前記診断対象となるセルバランシング回路のセルバランシングスイッチをターンオンしてセンシングしたノード間電圧値である診断電圧値を保存し、互いに隣接するセルバランシング回路のセル電圧値間の差値であるセル差値及び互いに隣接するセルバランシング回路の診断電圧値間の差値である診断差値を算出し、前記セル差値と前記診断差値との差値である判断値の変化パターンを分析してセルバランシング回路の故障の有無を判別する制御部と、
を含むことを特徴とするセルバランシング回路の故障診断装置。

【請求項2】

前記セルバランシング回路における高電位ノードと低電位ノードとの間に前記放電抵抗に直列接続され、逆方向に電圧が印加されることを制限するダイオードをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のセルバランシング回路の故障診断装置。

【請求項3】

前記セルバランシングスイッチは、電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載のセルバランシング回路の故障診断装置。

【請求項4】

前記制御部は、セルバランシング回路を、前記バッテリーパック内で各セルが接続された位置によって少なくとも二つ以上のグループに分けることを特徴とする請求項１に記載のセルバランシング回路の故障診断装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記セルバランシング回路を、前記バッテリーパックの低電位端子から各セルの接続された位置によって奇数グループと偶数グループとに分けることを特徴とする請求項４に記載のセルバランシング回路の故障診断装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記判断値の絶対値を算出して隣接するノードの判断値と比較し、レベルが減少する判断値に対応するセルバランシング回路が故障状態にあると判別することを特徴とする請求項１に記載のセルバランシング回路の故障診断装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記判断値の絶対値を算出して隣接するノードの判断値と比較し、変化量が予め設定された基準変化値よりも大きい場合、対応するセルバランシング回路が故障状態にあると判別することを特徴とする請求項１に記載のセルバランシング回路の故障診断装置。

【請求項8】

前記基準変化値を保存するメモリー部をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のセルバランシング回路の故障診断装置。

【請求項9】

前記セルバランシング回路に故障が発生した場合、故障発生の事実を外部に通報する故障警報機をさらに含み、
前記制御部は、前記故障警報機を通じて視覚的または聴覚的にセルバランシング回路の故障発生の事実を通報することを特徴とする請求項１に記載のセルバランシング回路の故障診断装置。

【請求項10】

請求項１ないし９のいずれか一項に記載のセルバランシング回路の故障診断装置と、
直列接続された複数の二次電池セルと、
を含むことを特徴とするバッテリーパック。

【請求項11】

請求項１０に記載のバッテリーパックと、
前記バッテリーパックから電力の供給を受ける負荷と、
を含むことを特徴とするバッテリー駆動システム。

【請求項12】

前記負荷は、電気駆動手段または携帯用機器であることを特徴とする請求項１１に記載のバッテリー駆動システム。

【請求項13】

複数のセルを含むバッテリーパックにおいて、各セルの両端子に接続された電圧センシングラインに接続され、各セルに対応するセルバランシングスイッチ及び放電抵抗を含むセルバランシング回路と、前記セルバランシング回路と前記電圧センシングラインとが接続されたノードである高電位ノード及び低電位ノードを基準としてセル側の電圧センシングライン上に設けられた診断抵抗と、前記セルバランシング回路と並列に前記高電位ノード及び前記低電位ノードに接続され、前記高電位ノードと前記低電位ノードとの電圧差であるノード間電圧値を出力する電圧センシング回路と、を用いてセルバランシング回路の故障を診断する方法において、
（ａ）前記セルバランシングスイッチを制御して前記セルバランシングスイッチをターンオフした状態におけるノード間電圧値であるセル電圧値を前記電圧センシング回路でセンシングする段階と、
（ｂ）前記セルバランシング回路のうち診断対象となるセルバランシング回路に隣接するセルバランシング回路に含まれたセルバランシングスイッチをターンオフし、前記診断対象となるセルバランシング回路のセルバランシングスイッチをターンオンした状態におけるノード間電圧値である診断電圧値をセンシングする段階と、
（ｃ）互いに隣接するセルバランシング回路のセル電圧値間の差値であるセル差値及び互いに隣接するセルバランシング回路の診断電圧値間の差値である診断差値を算出し、前記セル差値と前記診断差値との差値である判断値の変化パターンを分析してセルバランシング回路の故障の有無を判別する段階と、
を含むことを特徴とするセルバランシング回路の故障診断方法。

【請求項14】

前記（ｂ）段階における前記診断対象となる回路は、前記バッテリーパック内で各セルが接続された位置によって少なくとも二つ以上のグループに分けられることを特徴とする請求項１３に記載のセルバランシング回路の故障診断方法。

【請求項15】

前記（ｂ）段階における前記診断対象となる回路は、前記バッテリーパックの低電位端子から各セルが接続された位置によって奇数グループと偶数グループとに分けられることを特徴とする請求項１４に記載のセルバランシング回路の故障診断方法。

【請求項16】

前記（ｃ）段階は、前記判断値の絶対値を算出して隣接するノードの判断値と比較し、レベルが減少する判断値に対応するセルバランシング回路が故障状態にあると判別する段階であることを特徴とする請求項１３に記載のセルバランシング回路の故障診断方法。

【請求項17】

前記（ｃ）段階は、前記判断値の絶対値を算出して隣接するノードの判断値と比較し、変化量が予め設定された基準変化値よりも大きい場合、対応するセルバランシング回路が故障状態にあると判別する段階であることを特徴とする請求項１３に記載のセルバランシング回路の故障診断方法。

【請求項18】

前記（ａ）段階の前に、前記基準変化値を保存する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載のセルバランシング回路の故障診断方法。

【請求項19】

（ｄ）前記セルバランシング回路に故障が発生した場合、故障発生の事実を視覚的または聴覚的に外部に通報する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のセルバランシング回路の故障診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セルバランシング回路の故障診断装置及び方法に関し、より詳しくは、放電抵抗を用いたセルバランシング回路において、放電抵抗側に放電電流の流れをスイッチングするセルバランシングスイッチの故障の有無または配線の断線の有無を診断することができるセルバランシング回路の故障診断装置及び方法に関する。

【0002】

本出願は、２０１３年２月１９日出願の韓国特許出願第１０−２０１３−００１７６６９号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。

【背景技術】

【0003】

近年、化石エネルギーの枯渇と環境汚染によって、化石エネルギーを使用することなく電気エネルギーを用いる電気自動車やハイブリッド自動車に対する関心が高くなり、これについての研究が活発に進みつつある。電気自動車やハイブリッド自動車には、自動車の駆動のための駆動モーターを駆動し、各種の電気装置が動作するのに必要な電力を供給するために、複数の二次電池セルから構成されたバッテリーパックを搭載する。このようなバッテリーパックに含まれた複数の二次電池セルは、安定性と寿命向上及び高出力を得るために各二次電池セルの電圧を均一に維持する必要がある。

【0004】

バッテリーパックに含まれた各二次電池セルの充電電圧を均一にバランシングする方法としては、電圧が相対的に低い二次電池セルに充電電流を供給して電圧を上昇させる方法、電圧が相対的に高い二次電池セルを放電して電圧を下降させる方法、各二次電池セルの電圧からバランシング目標電圧を決め、目標電圧よりも電圧が高い二次電池セルは放電し、目標電圧よりも電圧が低い二次電池セルは充電する方法など、多様な方法が用いられている。

【0005】

上記のようなセルバランシング方法は、各二次電池セルに接続されたセルバランシング回路によって具現される。セルバランシング回路は、セルバランシング動作の始めと終りを制御するためのスイッチング素子と、二次電池セルの電圧を放電するときに使用される放電抵抗を含む。

【0006】

ところで、セルバランシング回路を用いてセルバランシング動作が行われる過程において、瞬間的に過度な電流がセルバランシング回路に流入されるか、スイッチング素子に動作電圧以上の過電圧が印加されるか、または放電抵抗によって過度な熱が発生するなどの異常状況が発生すれば、バランシング回路に含まれた部品が短絡（ｓｈｏｒｔ）または開放（ｏｐｅｎ）され、回路が正常に動作しないという問題が発生する。

【0007】

セルバランシング回路が正常に動作しないと、該当回路に接続された二次電池セルの電圧が他の二次電池セルに比べて過度に高くなるかまたは低くなることで、バッテリーパックに接続された負荷の動作が急に停止したり、より激しい場合、バッテリーパックが爆発したりするような深刻な問題をもたらす恐れがある。
上記のような問題を解決するためには、セルバランシング回路の異常の有無を診断することができる診断回路が、セルバランシング回路に接続される必要がある。

【0008】

一例として、特許出願公開第２００７−０８５８４７号（特許文献１）は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と放電抵抗からなるセルバランシング回路と、前記電界効果トランジスタのソースとドレーンとの間に挿入される抵抗を各二次電池セルに設け、互いに異なるレベルの基準電圧が印加される二つの比較器（ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）を用いて、ソースとドレーンとの電圧差を前記抵抗から測定し、測定された電圧レベル（ｈｉｇｈ、ｌｏｗ）の組合せによってセルバランシング回路の異常の有無を判別するセルバランシング回路の異常有無検出装置を開示している。

【0009】

しかしながら、上記のような先行技術は、セルバランシング回路の異常の有無を検出するために診断回路という別途の回路構成が必要であり、さらに各診断回路には、二つの比較器を追加的に使用しなければならないので、セルバランシング回路に対する異常有無検出装置の製造費用を増加させるという問題がある。また、各セルに対応するセルバランシング回路の異常の有無は判別可能であるが、セルバランシング回路に含まれたセルバランシング回路全体が短絡または断線によって故障が発生する場合、上記のような回路構成ではセルバランシング回路の正確な故障原因を把握することができないという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特許出願公開第２００７−０８５８４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、セルバランシング回路の故障の有無をより正確に診断することができる装置及び方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記の課題を達成するため、本発明によるセルバランシング回路の故障診断装置は、複数のセルを含むバッテリーパックにおいて各セルに対応するセルバランシング回路の故障を診断する装置であって、各セルの両端子に接続された電圧センシングラインに並列接続され、セルバランシングスイッチ及び放電抵抗を含むセルバランシング回路と、前記セルバランシング回路とセル電圧センシングラインとが接続されたノード（高電位ノードと低電位ノード）を基準として、セル側の電圧センシングライン上に設けられた診断抵抗と、前記高電位ノードと低電位ノードとの電圧差（以下、ノード間電圧値とする）に該当する電圧を出力する電圧センシング回路と、前記セルバランシングスイッチをターンオフした状態でセンシングしたノード間電圧値（以下、セル電圧値とする）、及び前記セルバランシング回路のうち診断対象となるセルバランシング回路に隣接するセルバランシング回路に含まれたセルバランシングスイッチをターンオフし、診断対象のセルバランシング回路のセルバランシングスイッチをターンオンしてセンシングしたセルのノード間電圧値（以下、診断電圧値とする）を保存し、隣接するセル電圧値間の差値（以下、セル差値とする）及び隣接する診断電圧値間の差値（以下、診断差値とする）を算出し、セル差値と診断差値との差値（以下、判断値とする）の変化パターンを分析してセルバランシング回路の故障の有無を判別する制御部と、を含む。

【0013】

本発明によるセルバランシング回路の故障診断装置は、前記セルバランシング回路における高電位ノードと低電位ノードとの間に前記放電抵抗に直列接続され、逆方向に電圧が印加されることを制限するダイオードをさらに含むことができる。
本発明の一実施態様によれば、前記セルバランシングスイッチは、電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｓｉｓｔｏｒ；ＦＥＴ）である。

【0014】

本発明による前記制御部は、セルバランシング回路を、前記バッテリーパック内で各セルが接続された位置によって少なくとも二つ以上のグループに分ける。一例として、前記制御部は、前記セルバランシング回路を、前記バッテリーパックの低電位端子から各セルが接続された位置によって奇数グループと偶数グループとに分けることができる。
本発明の一実施態様によれば、前記制御部は、前記判断値の絶対値を算出して隣接する判断値と比較し、レベルが減少する判断値に対応するセルバランシング回路が故障状態にあると判別することができる。
本発明の別の実施態様によれば、前記制御部は、前記判断値の絶対値を算出して隣接する判断値と比較し、変化量が予め設定された基準変化値よりも大きい場合、対応するセルバランシング回路が故障状態にあると判別する。このために、本発明によるセルメモリー回路の故障診断装置は、前記基準変化値を保存するメモリー部をさらに含むことができる。

【0015】

本発明によるセルバランシング回路の故障診断装置は、前記セルバランシング回路に故障が発生した場合、故障発生の事実を外部に通報する故障警報機をさらに含むことができる。ここで、前記制御部は、前記故障警報機を通じて視覚的または聴覚的にセルバランシング回路の故障発生の事実を通報する。
本発明によるセルバランシング回路の故障診断装置は、セルバランシング回路の故障診断装置と、直列接続された複数の二次電池セルと、を含むバッテリーパックの一構成要素になることができる。

【0016】

本発明によるバッテリーパックは、バッテリーパックと、前記バッテリーパックから電力の供給を受ける負荷と、を含むバッテリー駆動システムの一構成要素になることができる。ここで、前記負荷は、電気駆動手段または携帯用機器であり得る。

【0017】

前記技術的課題を達成するための本発明によるセルバランシング回路の故障診断方法は、複数のセルを含むバッテリーパックにおいて、各セルの両端子に接続された電圧センシングラインに並列接続され、各セルに対応するセルバランシングスイッチ及び放電抵抗を含むセルバランシング回路と、前記セルバランシング回路とセル電圧センシングラインとが接続されたノード（高電位ノードと低電位ノード）を基準としてセル側の電圧センシングライン上に設けられた診断抵抗と、前記セルのノード間電圧差に該当する電圧を出力する電圧センシング回路と、を用いてセルバランシング回路の故障を診断する方法において、（ａ）前記セルバランシングスイッチを制御して前記セルバランシングスイッチをターンオフした状態で、セルバランシング回路のノード間電圧値を前記電圧センシング回路でセンシングする段階と、（ｂ）前記セルバランシング回路のうち診断対象となるセルバランシング回路に隣接するセルバランシング回路に含まれたスイッチをターンオフした状態で、診断対象のセルバランシング回路のスイッチをターンオンし、セルのノード間電圧値（以下、診断電圧値とする）をセンシングする段階と、（ｃ）隣接するセル電圧値間の差値（以下、セル差値とする）及び隣接する診断電圧値間の差値（以下、診断差値とする）を算出し、セル差値と診断差値との差値（判断値）の変化パターンを分析してセルバランシング回路の故障の有無を判別する段階と、を含む。

【0018】

本発明の一実施態様によれば、前記（ｂ）段階における前記診断対象となる回路は、前記バッテリーパック内で各セルが接続された位置によって少なくとも二つ以上のグループに分けられる。一例として、前記（ｂ）段階における前記診断対象となる回路は、前記バッテリーパックの低電位端子から各セルが接続された位置によって奇数グループと偶数グループとに分けることができる。

【0019】

本発明の一実施態様によれば、前記（ｃ）段階は、前記判断値の絶対値を算出して隣接する判断値と比較し、レベルが減少する判断値に対応するセルバランシング回路が故障状態にあると判別する段階である。
本発明の一実施態様によれば、前記（ｃ）段階は、前記判断値の絶対値を算出して隣接する判断値と比較し、変化量が予め設定された基準変化値よりも大きい場合、対応するセルバランシング回路が故障状態にあると判別する段階である。このために、本発明によるセルバランシング回路の故障診断方法は、前記（ａ）段階の前に、前記基準変化値を保存する段階をさらに含むことができる。

【0020】

本発明によるセルバランシング回路の故障診断方法は、（ｄ）前記セルバランシング回路に故障が発生した場合、故障発生の事実を視覚的または聴覚的に外部に通報する段階をさらに含むことができる。

【発明の効果】

【0021】

このような本発明によるセルバランシング回路の故障診断装置及び方法によれば、従来の故障診断装置及び方法に比べてより正確に故障発生の有無を判断することができるという利点がある。特に、セルバランシングスイッチを制御するとき、若干の時間差が発生することがある。この場合、前記バッテリーパックに含まれたセルに電圧変化が発生することがあるが、このような変化を診断値の差値及び判断値から分析することで、故障発生の有無を正確に判別することができる。

【0022】

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするためのものであって、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一実施形態によるセルバランシング回路の故障診断装置の構成を概略的に示したブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態によるセルバランシング回路の故障診断方法の流れを示したフローチャートである。

【図3】本発明の一実施形態によるセルバランシング回路の故障診断方法の流れを示したフローチャートである。

【図4】セル電圧値及び診断電圧値の具体的な例示値を記載した表である。

【図5】セル電圧値及び診断電圧値の具体的な例示値を記載した表である。

【図6】セル電圧値及び診断電圧値の具体的な例示値を記載した表である。

【図7】セル電圧値及び診断電圧値の具体的な例示値を記載した表である。

【図8】セル電圧値及び診断電圧値の具体的な例示値を記載した表である。

【図9】セル電圧値及び診断電圧値の具体的な例示値を記載した表である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

【0025】

図１は、本発明の一実施形態によるセルバランシング回路の故障診断装置１００の構成を概略的に示したブロック図である。
図１を参照すれば、本発明によるセルバランシング回路の故障診断装置１００（以下、「診断装置」とする）は、複数の二次電池セル１１〜１６を含むバッテリーパック１０に接続されている。

【0026】

前記バッテリーパック１０は、一つ以上の二次電池セル１１〜１６（以下、「セル」とする）を含むものであって、セル１１〜１６の種類は特に限定されない。それぞれのセル１１〜１６は、再充電が可能で、充電または放電電圧を考慮しなければならないリチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などで構成することができる。また、前記バッテリーパック１０に含まれるセル１１〜１６の数は、要求される出力電圧または充放電容量によって多様に設定することができる。しかし、本発明がセル１１〜１６の種類、出力電圧、充電容量などによって限定されることではない。

【0027】

本発明による診断装置１００は、セルバランシング回路２０、診断抵抗Ｒｃ、電圧センシング回路３０、及び制御部４０を含む。
前記セル１１〜１６の両端子には、電圧センシングラインＬ０〜Ｌ６が接続される。前記電圧センシングラインＬ０〜Ｌ６の一端は、各セル１１〜１６の端子に接続され、他端は、前記電圧センシング回路３０に接続される。

【0028】

前記各電圧センシングラインＬ０〜Ｌ６は、それぞれのノード（ｎ０〜ｎ６）を含む。本明細書においては、前記ノードｎ０〜ｎ６のうち、セルの高電位端子と低電位端子を基準として、高電位ノードと低電位ノードに区分する。一例として、セル１１の低電位端子に接続された電圧センシングラインＬ０に含まれたノードｎ０及びセル１１の高電位端子に接続された電圧センシングラインＬ１に含まれたノードｎ１をみる。ここで、ノードｎ０は低電位ノードになり、ノードｎ１は高電位ノードになる。別の例として、セル１２の低電位端子に接続された電圧センシングラインＬ１に含まれたノードｎ１及びセル１２の高電位端子に接続された電圧センシングラインＬ２に含まれたノードｎ２をみる。この場合、ノードｎ１は低電位ノードになり、ノードｎ２は高電位ノードになる。前記二つの例から分かるように、ノードｎ１は、セル１１及びセル１２によって高電位ノードにもなり、低電位ノードにもなる。したがって、前記ノードｎ０〜ｎ６は、高電位ノードと低電位ノードが固定されたものではなく、セル１１〜１６によって相対的に決められる。

【0029】

前記セルバランシング回路２０は、セルバランシングスイッチ２１〜２６と放電抵抗Ｒｂを含む。前記セルバランシングスイッチ２１〜２６及び放電抵抗Ｒｂの数は、前記バッテリーパック１０に含まれた二次電池セル１１〜１６の数によって多様に変わる。前記セルバランシングスイッチ２１〜２６と放電抵抗Ｒｂは、前記ノードｎ０〜ｎ６の間に接続される。したがって、前記セルバランシング回路２０は、電圧センシングラインＬ０〜Ｌ６に並列接続される。

【0030】

本発明による診断装置１００は、前記セルバランシング回路２０上の高電位ノードと低電位ノードとの間で、前記放電抵抗Ｒｂに直列接続されて逆方向に電圧が印加されることを制限するダイオードＤをさらに含むことができる。
前記診断抵抗Ｒｃは、前記セルバランシング回路２０とセル電圧センシングラインＬ０〜Ｌ６が接続されたノード（高電位ノードと低電位ノード）を基準として、セル１１〜１６側の電圧センシングラインＬ０〜Ｌ６上に設けられる。

【0031】

前記電圧センシング回路３０は、前記高電位ノードと低電位ノードとの電圧差（以下、ノード間電圧値とする）に該当する電圧を出力する。一方、セル１１に対応するノード間電圧値を「Ｖ１」と称する。同様に、セル１２に対応するノード間電圧値を「Ｖ２」、セル１３に対応するノード間電圧値を「Ｖ３」、セル１４に対応するノード間電圧値を「Ｖ４」、セル１５に対応するノード間電圧値を「Ｖ５」、及びセル１６に対応するノード間電圧値を「Ｖ６」とそれぞれ称する。前記電圧センシング回路３０の具体的な構成及び動作原理は、本発明が属する技術分野において広く知られた公知の技術であるため、詳しい説明は省略する。

【0032】

本発明による診断装置１０は、前記電圧センシング回路３０に過電流が印加されることを防止するために、前記ノードｎ０〜ｎ６と電圧センシング回路３０との間に接続される過電流保護抵抗Ｒａをさらに含むことができる。
前記セルバランシングスイッチ２１〜２６は、前記制御部４０から出力された制御信号に応じてターンオン（ｔｕｒｎ ｏｎ）及びターンオフ（ｔｕｒｎｏｆｆ）される。

【0033】

本発明の一実施形態によれば、前記セルバランシングスイッチ２１〜２６は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）である。ここで、前記制御部４０は、電界効果トランジスタのゲート（ｇａｔｅ）端子に電圧を印加または遮断して、電界効果トランジスタのターンオン及びターンオフを制御する。したがって、前記電界効果トランジスタ２１〜２６がターンオンされると、電界効果トランジスタのソース（ｓｏｕｒｃｅ）及びドレーン（ｄｒａｉｎ）端子が電気的に接続されて電流が流れる。逆に、前記電界効果トランジスタ２１〜２６がターンオフされると、電界効果トランジスタのソース及びドレーン端子が電気的に遮断されて電流が流れない。

【0034】

前記セルバランシングスイッチ２１がターンオンされると、前記セル１１、ノードｎ１に接続された診断抵抗Ｒｃ、ノードｎ１に接続されたダイオードＤ、放電抵抗Ｒｂ、セルバランシングスイッチ２１、及びノードｎ０に接続された診断抵抗Ｒｃを含む閉回路（ｃｌｏｓｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）が構成される。したがって、前記電圧センシング回路３０でセンシングしたノード間電圧値「Ｖ１」は、前記セル１１から出力された電圧のうち、前記ノードｎ１に接続されたダイオードＤ、放電抵抗Ｒｂ、及びセルバランシングスイッチ２１に印加される電圧値である。

【0035】

これに対し、前記セルバランシングスイッチ２１がターンオフされると、前記セル１１は、開回路（ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ）を構成する。したがって、前記ノードｎ１に接続された診断抵抗Ｒｃ、ノードｎ１に接続された過電流保護抵抗Ｒａ、ノードｎ０に接続された診断抵抗Ｒｃ、及びノードｎ０に接続された過電流保護抵抗Ｒａには、電流が流れない。そのため、前記電圧センシング回路３０でセンシングしたノード間電圧値「Ｖ１」は、前記セル１１の電圧値である。

【0036】

前記セルバランシングスイッチ２２がターンオンされると、前記セル１２、ノードｎ２に接続された診断抵抗Ｒｃ、ノードｎ２に接続されたダイオードＤ、放電抵抗Ｒｂ、セルバランシングスイッチ２２、及びノードｎ１に接続された診断抵抗Ｒｃを含む閉回路が構成される。したがって、前記電圧センシング回路３０から出力するノード間電圧値「Ｖ２」は、前記セル１２でセンシングした電圧のうち、前記ノードｎ２に接続されたダイオードＤ、放電抵抗Ｒｂ、及びセルバランシングスイッチ２２に印加される電圧値である。

【0037】

これに対し、前記セルバランシングスイッチ２２がターンオフされると、前記セル１２は、開回路を構成する。したがって、前記ノードｎ２に接続された診断抵抗Ｒｃ、ノードｎ２に接続された過電流保護抵抗Ｒａ、ノードｎ１に接続された診断抵抗Ｒｃ、及びノードｎ１に接続された過電流保護抵抗Ｒａには、電流が流れない。そのため、前記電圧センシング回路３０でセンシングしたノード間電圧値「Ｖ２」は、前記セル１２の電圧値である。

【0038】

前記セルバランシングスイッチ２３がターンオンされると、前記セル１３、ノードｎ３に接続された診断抵抗Ｒｃ、ノードｎ３に接続されたダイオードＤ、放電抵抗Ｒｂ、セルバランシングスイッチ２３、及びノードｎ２に接続された診断抵抗Ｒｃを含む閉回路が構成される。したがって、前記電圧センシング回路３０でセンシングしたノード間電圧値「Ｖ３」は、前記セル１３から出力された電圧のうち、前記ノードｎ３に接続されたダイオードＤ、放電抵抗Ｒｂ、及びセルバランシングスイッチ２３に印加される電圧値である。

【0039】

これに対し、前記セルバランシングスイッチ２３がターンオフされると、前記セル１３は開回路を構成する。したがって、前記ノードｎ３に接続された診断抵抗Ｒｃ、ノードｎ３に接続された過電流保護抵抗Ｒａ、ノードｎ２に接続された診断抵抗Ｒｃ、及びノードｎ２に接続された過電流保護抵抗Ｒａには、電流が流れない。そのため、前記電圧センシング回路３０でセンシングしたノード間電圧値「Ｖ３」は、前記セル１３の電圧値である。

【0040】

前記セルバランシングスイッチ２４がターンオンされると、前記セル１４、ノードｎ４に接続された診断抵抗Ｒｃ、ノードｎ４に接続されたダイオードＤ、放電抵抗Ｒｂ、セルバランシングスイッチ２４、及びノードｎ３に接続された診断抵抗Ｒｃを含む閉回路が構成される。したがって、前記電圧センシング回路３０でセンシングしたノード間電圧値「Ｖ４」は、前記セル１４から出力された電圧のうち、前記ノードｎ４に接続されたダイオードＤ、放電抵抗Ｒｂ、及びセルバランシングスイッチ２４に印加される電圧値である。

【0041】

これに対し、前記セルバランシングスイッチ２４がターンオフされると、前記セル１４は開回路を構成する。したがって、前記ノードｎ４に接続された診断抵抗Ｒｃ、ノードｎ４に接続された過電流保護抵抗Ｒａ、ノードｎ３に接続された診断抵抗Ｒｃ、及びノードｎ３に接続された過電流保護抵抗Ｒａには、電流が流れない。そのため、前記電圧センシング回路３０でセンシングしたノード間電圧値「Ｖ４」は、前記セル１４の電圧値である。

【0042】

前記セルバランシングスイッチ２５がターンオンされると、前記セル１５、ノードｎ５に接続された診断抵抗Ｒｃ、ノードｎ５に接続されたダイオードＤ、放電抵抗Ｒｂ、セルバランシングスイッチ２５、及びノードｎ４に接続された診断抵抗Ｒｃを含む閉回路が構成される。したがって、前記電圧センシング回路３０でセンシングしたノード間電圧値「Ｖ５」は、前記セル１５から出力された電圧のうち、前記ノードｎ５に接続されたダイオードＤ、放電抵抗Ｒｂ、及びセルバランシングスイッチ２５に印加される電圧値である。

【0043】

これに対し、前記セルバランシングスイッチ２５がターンオフされると、前記セル１５は開回路を構成する。したがって、前記ノードｎ５に接続された診断抵抗Ｒｃ、ノードｎ５に接続された過電流保護抵抗Ｒａ、ノードｎ４に接続された診断抵抗Ｒｃ、及びノードｎ４に接続された過電流保護抵抗Ｒａには、電流が流れない。そのため、前記電圧センシング回路３０でセンシングしたノード間電圧値「Ｖ５」は、前記セル１５の電圧値である。

【0044】

前記セルバランシングスイッチ２６がターンオンされると、前記セル１６、ノードｎ６に接続された診断抵抗Ｒｃ、ノードｎ６に接続されたダイオードＤ、放電抵抗Ｒｂ、セルバランシングスイッチ２６、及びノードｎ５に接続された診断抵抗Ｒｃを含む閉回路が構成される。したがって、前記電圧センシング回路３０でセンシングしたノード間電圧値「Ｖ６」は、前記セル１６から出力された電圧のうち、前記ノードｎ６に接続されたダイオードＤ、放電抵抗Ｒｂ、及びセルバランシングスイッチ２６に印加される電圧値である。

【0045】

これに対し、前記セルバランシングスイッチ２６がターンオフされると、前記セル１６は、開回路を構成する。したがって、前記ノードｎ６に接続された診断抵抗Ｒｃ、ノードｎ６に接続された過電流保護抵抗Ｒａ、ノードｎ５に接続された診断抵抗Ｒｃ、及びノードｎ５に接続された過電流保護抵抗Ｒａには、電流が流れない。そのため、前記電圧センシング回路３０でセンシングしたノード間電圧値「Ｖ６」は、前記セル１６の電圧値である。

【0046】

本明細書においては、前記セルバランシングスイッチ２１〜２６がターンオフされたとき、前記電圧センシング回路３０でセンシングしたノード間電圧値「Ｖ１〜Ｖ６」を、「セル電圧値」と称する。

【0047】

前記制御部４０は、前記セルバランシング回路２０のうち、診断対象となる回路を、前記バッテリーパック内で各セルが接続された手順に従って少なくとも二つ以上のグループに分ける。この分ける基準は、多様に予め設定可能である。

【0048】

本発明の一実施形態によれば、前記制御部４０は、前記バッテリーパック１０の低電位端子から各セル１１〜１６が接続された位置によって奇数グループと偶数グループとに分ける。したがって、セル１１、１３、１５に接続されたセルバランシングスイッチ２１、２３、２５を含むセルバランシング回路は、奇数グループであり、セル１２、１４、１６に接続されたセルバランシングスイッチ２２、２４、２６を含むセルバランシング回路は、偶数グループである。

【0049】

前記制御部４０は、前記セルバランシングスイッチ２１〜２６のターンオン及びターンオフを制御する信号を出力する。ここで、前記制御部４０は、前記セルバランシング回路のうち、診断の対象となるセルバランシング回路と、対象ではないセルバランシング回路とを区別して、前記セルバランシングスイッチ２１〜２６のターンオン及びターンオフを制御する信号を出力する。

【0050】

一例として、前記制御部４０は、セルバランシング回路２０のうち、セルバランシングスイッチ２１、２３、２５を含む部分のセルバランシング回路を点検するために、奇数グループのセル１１、１３、１５に接続されたセルバランシングスイッチ２１、２３、２５をターンオンする制御信号を出力し、偶数グループのセル１２、１４、１６に接続されたセルバランシングスイッチ２２、２４、２６をターンオフする制御信号を出力する。

【0051】

逆に、前記制御部４０は、セルバランシング回路２０のうち、セルバランシングスイッチ２２、２４、２６を含む部分のセルバランシング回路を点検するために、奇数グループのセル１１、１３、１５に接続されたセルバランシングスイッチ２１、２３、２５をターンオフする制御信号を出力し、偶数グループのセル１２、１４、１６に接続されたセルバランシングスイッチ２２、２４、２６をターンオンする制御信号を出力する。

【0052】

本明細書において、前記セルバランシング回路２０のうち、診断対象となるセルバランシング回路に含まれたセルバランシングスイッチ（２１、２３、２５／逆の場合２２、２４、２６）と隣接するセルバランシング回路に含まれたセルバランシングスイッチ（２２、２４、２６／逆の場合２１、２３、２５）をターンオフした状態で、診断対象のセルバランシング回路のスイッチ（２１、２３、２５／逆の場合２２、２４、２６）をターンオンしたとき、前記電圧センシング回路３０に出力されるノード間電圧値「Ｖ１〜Ｖ６」を「診断電圧値」と称する。

【0053】

本発明による診断装置１００は、メモリー部４１を含むことができる。前記メモリー部４１は、前記制御部４０の内部または外部にあり得、よく知られた多様な手段で前記制御部４０に接続可能である。前記メモリー部は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなど、データを記録または消去することができることが知られた公知の半導体素子やハードディスクのような大容量の保存媒体であり、デバイスの種類にかかわらず情報が保存されるデバイスを総称するものであって、特定のメモリーデバイスを示すものではない。

【0054】

前記制御部４０は、以下に詳しく説明する、算出及び多様な制御ロジックを実行するために本発明が属する技術分野において知られたプロセッサ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、他のチップセット、論理回路、レジスター、通信モデム、データ処理装置などを含むことができる。また、以下に詳述する制御ロジックがソフトウェアとして具現されるとき、前記制御部４０は、プログラムモジュールの集合により具現することができる。ここで、プログラムモジュールは、前記メモリー部４１に保存され、プロセッサによって実行することができる。

【0055】

以下、本発明の一実施形態によるセルバランシング回路の故障診断方法を説明する。ただし、上述した診断装置１００の各構成及び重複する説明は省略する。また、理解の便宜のために、前記バッテリーパック１０に含まれたセル１１〜１６は、奇数グループのセル１１、１３、１５と偶数グループのセル１２、１４、１６とに分けた実施形態として説明する。

【0056】

図２ないし図３は、本発明の一実施形態によるセルバランシング回路の故障診断方法の流れを示したフローチャートである。
まず、段階２０１において、前記制御部４０は、前記セルバランシングスイッチ２１〜２６をターンオフ状態に制御する。そして、前記制御部４０は、セルバランシング回路のノード間電圧値Ｖ１〜Ｖ６を電圧センシング回路３０でセンシングする。前記制御部４０は、段階２０１のプロセスを終了し、段階２０２に移行する。
段階２０２において、前記制御部４０は、ノード間電圧値Ｖ１〜Ｖ６を「セル電圧値」としてメモリー部４１に保存する。前記制御部４０は、段階２０２のプロセスを終了し、段階２０３に移行する。

【0057】

段階２０３において、前記制御部４０は、奇数グループのセル１１、１３、１５に接続されたセルバランシング回路に含まれたセルバランシングスイッチ２１、２３、２５がターンオンされるように制御信号を出力する。それと同時に、偶数グループのセル１２、１４、１６に接続されたセルバランシング回路に含まれたセルバランシングスイッチ２２、２４、２６がターンオフされるように制御信号を出力する。前記制御部４０は、段階２０３のプロセスを終了し、段階２０４に移行する。
段階２０４において、前記制御部４０は、ノード間電圧値Ｖ１〜Ｖ６を「診断電圧値（奇数）」としてメモリー部４１に保存する。前記制御部４０は、段階２０４のプロセスを終了し、段階２０５に移行する。

【0058】

段階２０５において、前記制御部４０は、偶数グループのセル１２、１４、１６に接続されたセルバランシング回路に含まれたセルバランシングスイッチ２２、２４、２６がターンオンされるように制御信号を出力する。それと同時に、奇数グループのセル１１、１３、１５に接続されたセルバランシング回路に含まれたセルバランシングスイッチ２１、２３、２５がターンオフされるように制御信号を出力する。前記制御部４０は、段階２０５のプロセスを終了し、段階２０６に移行する。
段階２０６において、前記制御部４０は、ノード間電圧値Ｖ１〜Ｖ６を「診断電圧値（偶数）」としてメモリー部４１に保存する。前記制御部４０は、段階２０６のプロセスを終了し、段階２０７に移行する。

【0059】

段階２０７において、前記制御部４０は、隣接するセル電圧値間の差値を算出し、これを「セル差値」として前記メモリー部４１に保存する。前記制御部４０は、段階２０７のプロセスを終了し、段階２０８に移行する。
段階２０８において、前記制御部４０は、隣接する「診断電圧値（奇数）」間の差値を算出し、これを「診断差値（奇数）」として前記メモリー部４１に保存する。前記制御部４０は、段階２０８のプロセスを終了し、段階２０９に移行する。
段階２０９において、前記制御部４０は、隣接する「診断電圧値（偶数）」間の差値を算出し、これを「診断差値（偶数）」として前記メモリー部４１に保存する。前記制御部４０は、段階２０９のプロセスを終了し、段階２１０に移行する。

【0060】

段階２１０において、前記制御部４０は、セル差値と診断差値（奇数）との差値を算出し、これを「判断値（奇数）」として前記メモリー部４１に保存する。前記制御部４０は、段階２１０のプロセスを終了し、段階２１１に移行する。
段階２１１において、前記制御部４０は、セル差値と診断差値（偶数）との差値を算出し、これを「判断値（偶数）」として前記メモリー部４１に保存する。前記制御部４０は、段階２１１のプロセスを終了し、段階２１２に移行する。
段階２１２において、前記制御部４０は、前記判断値（奇数）及び判断値（偶数）に対する変化パターンを分析し、セルバランシング回路の故障の有無を判別する。

【0061】

一実施形態によれば、前記制御部４０は、隣接する判断値と比較して、レベルが減少する判断値に対応するセルバランシング回路２０が故障状態にあると判別することができる。
具体的には、前記判断値（奇数）のうち、奇数グループのセル１１、１３、１５に該当する判断値同士を互いに比較する。ここで、ある一つの判断値が他の判断値に比べてレベルが減少すると、該当の判断値に対応するセルバランシング回路２０のセルバランシングスイッチ（２１、２３、２５のいずれか一つ）または配線に問題が生じたと判別する。同様に、前記判断値（偶数）のうち、偶数グループのセル１２、１４、１６に該当する判断値同士を互いに比較する。ここで、ある一つの判断値が他の判断値に比べてレベルが減少すると、該当の判断値に対応するセルバランシング回路２０のセルバランシングスイッチ（２２、２４、２６のいずれか一つ）または配線に問題が生じたと判別する。

【0062】

別の実施形態によれば、隣接する判断値と比較して変化量が予め設定された基準変化値よりも大きい場合、対応するセルバランシング回路が故障状態にあると判別することがある。
前記基準変化値は、前記二次電池セル１１〜１６の特性を考慮して多様に設定することができる。また、予め設定された基準変化値は、前記段階２０１の前に、前記メモリー部４１に保存され得る。

【0063】

具体的には、前記判断値（奇数）のうち、奇数グループのセル１１、１３、１５に該当する判断値同士を互いに比較する。ここで、ある一つの判断値が他の判断値に比べてレベルの減少する程度が前記基準変化値以上であるか判断する。判断値のレベル減少の程度が前記基準変化値以上であれば、該当の判断値に対応するセルバランシング回路２０のセルバランシングスイッチ（２１、２３、２５のいずれか一つ）または配線に問題が生じたと判別する。同様に、前記判断値（偶数）のうち、偶数グループのセル１２、１４、１６に該当する判断値同士を互いに比較する。ここで、ある一つの判断値が他の判断値に比べてレベルの減少する程度が前記基準変化値以上であるか判断する。判断値のレベル減少の程度が前記基準変化値以上であれば、該当の判断値に対応するセルバランシング回路２０のセルバランシングスイッチ（２２、２４、２６のいずれか一つ）または配線に問題が生じたと判別する。前記実施形態の場合、バッテリーパック１０の最低電位端子に位置した二次電池セル１１または高電位端子に位置した二次電池セル１６に対応する「診断電圧値」が、バッテリーパック１０内に位置した他の二次電池セル１２、１３、１４、１５に比べて多少低く測定されることによって、故障が発生したと誤判別する問題を解決することができる。

【0064】

本発明によるセルバランシング回路の故障診断装置及び方法は、従来の故障診断装置及び方法に比べてより正確な故障発生の有無を判断することができる。特に、セルバランシングスイッチを制御するとき、若干の時間差が発生することがある。この場合、前記バッテリーパックに含まれたセルに電圧の変化が発生することがあるが、このような変化を診断値の差値及び判断値から分析することで、正確な故障発生の有無を判別することができる。

【0065】

以下、本発明の効果を具体的な例として説明する。
図４ないし図９は、セル電圧値及び診断電圧値の具体的な例示値を記載した表である。本例では、図１に示された回路において、電圧センシングラインＬ２が断線して故障が発生した状況を仮定した。

【0066】

図４及び図５は、本発明によらず、単にセル電圧値と診断電圧値との差値を用いて故障の有無を判別する場合である。
先に、図４は、故障が発生していない場合である。ここで、測定されたセル電圧値は３．５Ｖであり、診断電圧値（奇数）は３．３Ｖであり、診断電圧値（偶数）は３．３Ｖである。したがって、セル電圧値と診断電圧値（奇数）との差値は、全て０．２Ｖであり、セル電圧値と診断電圧値（偶数）との差値は全て０．２Ｖである。したがって、すべての差値が同一であるので、故障が発生しなかったと判別する。

【0067】

図５は、故障が発生している場合である。ここで、診断電圧値（奇数）のうち、Ｖ３のみが０．５Ｖに変わり、診断電圧値（偶数）のうち、Ｖ２のみが０．５Ｖに変わったことを確認することができる。したがって、Ｖ１、Ｖ４、Ｖ５、及びＶ６に該当するセル電圧値と診断電圧値（奇数、偶数）との差値は、全て０．２Ｖであるが、Ｖ２及びＶ３に該当するセル電圧値と診断電圧値との差値は３．０Ｖである。したがって、Ｖ２及びＶ３に該当する電圧センシングラインＬ２に故障が発生したと判別する。

【0068】

しかし、前記図４及び図５に示された方法（本発明とは異なる方法）は、バッテリーパック１０に含まれた全てのセル１１〜１６の電圧が同一であり、それとともに、奇数グループに該当するセルバランシングスイッチ２１、２３、２５をターンオンしたときと、偶数グループに該当するセルバランシングスイッチ２２、２４、２６をターンオンしたときのセル電圧値が全て同一である場合を前提条件とする。したがって、前記条件を少しでも満たしていないと、故障判別の正確性が低くなる。以下の図６は、前記条件を満たしていない場合における故障状況を誤判別する例示である。

【0069】

図６は、故障が発生したが、奇数グループに該当するセルバランシングスイッチ２１、２３、２５をターンオンしたときと、偶数グループに該当するセルバランシングスイッチ２２、２４、２６をターンオンしたとき、セル電圧値が変化した場合である。具体的には、奇数グループに該当するセルバランシングスイッチ２１、２３、２５をターンオンしたとき、セル電圧が３．３Ｖであって０．２Ｖ低い。そして、偶数グループに該当するセルバランシングスイッチ２２、２４、２６をターンオンしたとき、セル電圧が３．７Ｖであって０．２Ｖ高い。

【0070】

その結果、診断電圧値（奇数）のうち、Ｖ３が３．３Ｖとして測定された。そのため、セル電圧値と診断電圧値（Ｖ３に該当）との差値が０．２Ｖとなる。この値は、図４の場合、即ち、故障が発生していない場合に算出されるセル電圧値と診断電圧値（奇数）との差値と同一値である。したがって、故障が発生したにもかかわらず、正常状態にあると判別することがある。

【0071】

延いては、診断電圧値（偶数）が全て３．４９Ｖとして測定されたことを確認することができる。そのため、セル電圧値と診断電圧値（偶数）との差値が０．０１Ｖとなる。この値は、図４の場合、すなわち、故障が発生していない場合に算出されるセル電圧値と診断電圧値（偶数）との差値に比べて低いレベルの値である。したがって、電圧センシングラインＬ２にのみ故障が発生したが、Ｖ２、Ｖ４、及びＶ６に該当する全てのセルバランシング回路に故障が発生したと誤判別することがある。

【0072】

これに対し、本発明によるセルバランシング回路の故障診断装置１００及び方法は、セル電圧値が互いに異なる場合にも、奇数グループに該当するセルバランシングスイッチ２１、２３、２５をターンオンしたときにセル電圧値が変化した場合、偶数グループに該当するセルバランシングスイッチ２２、２４、２６をターンオンしたときにセル電圧値が変化した場合にも故障発生の有無を正確に判別することができる。

【0073】

以下、図７ないし図９は、本発明によって故障発生の有無を判別する例である。
図７は、故障が発生していないが、奇数グループに該当するセルバランシングスイッチ２１、２３、２５をターンオンしたときと、偶数グループに該当するセルバランシングスイッチ２２、２４、２６をターンオンしたとき、セル電圧値が変化した場合である。具体的には、奇数グループに該当するセルバランシングスイッチ２１、２３、２５をターンオンしたとき、セル電圧値は３．３Ｖであって、０．２Ｖ低くなった。そして、偶数グループに該当するセルバランシングスイッチ２２、２４、２６をターンオンしたとき、セル電圧値は３．７Ｖであって０．２Ｖ高くなった。

【0074】

図７では、本発明の実施形態によって、セル差値、診断差値（奇数）、診断差値（偶数）、判断値（奇数）、及び判断値（偶数）を算出したことを確認することができる。特に、判断値（奇数）及び判断値（偶数）を見れば、値の差が発生していないことを確認することができる。ただし、判断値（奇数）のＶ５に該当する判断値と、判断値（偶数）のＶ２に該当する判断値は、バッテリーパック１０において最端部に位置するセル１１、１６の電圧値に関連する特性上、値が若干小さい。しかし、このような差は当然の結果であって、本発明による制御部４０は、故障が発生しなかったと判別する。

【0075】

図８は、図７の場合から進んで、セル電圧値が多様な場合である。即ち、故障が発生しておらず、バッテリーパック１０に含まれたセル１１〜１６が互いに異なる電圧値を有した状態である。同様に、奇数グループに該当するセルバランシングスイッチ２１、２３、２５をターンオンしたとき、セル電圧値は３．３Ｖであって、０．２Ｖ低くなった。そして、偶数グループに該当するセルバランシングスイッチ２２、２４、２６をターンオンしたとき、セル電圧値は３．７Ｖであって、０．２Ｖ高くなった。

【0076】

図８においても、本発明の実施形態によって、セル差値、診断差値（奇数）、診断差値（偶数）、判断値（奇数）、及び判断値（偶数）を算出したことを確認することができる。特に、判断値（奇数）及び判断値（偶数）を見れば、セル電圧値が多様な場合にも判断値（奇数）及び判断値（偶数）に差が発生していないことを確認することができる。ただし、判断値（奇数）のＶ５に該当する判断値と、判断値（偶数）のＶ２に該当する判断値は、バッテリーパック１０において最端部に位置するセル１１、１６の電圧値に関連する特性上、値が若干小さい。しかし、このような差は当然の結果であって、本発明による制御部４０は、故障が発生していないと判別する。

【0077】

最後に、図９の実施形態を説明する。図９は、図８における電圧センシングラインＬ２が断線して故障が発生した状況である。
図９においても、本発明の実施形態によって、セル差値、診断差値（奇数）、診断差値（偶数）、判断値（奇数）、及び判断値（偶数）を算出したことを確認することができる。特に、判断値（奇数）のＶ３を見れば、他の判断値に比べて非常に小さいことを確認することができる。したがって、本発明による制御部４０は、セルバランシング回路２０に故障が発生したと判別する。

【0078】

前述した本発明によるセルバランシング回路の故障診断の過程は、周期的に行うかあるいは外部からセルバランシング回路の故障診断の要請があった場合、制限的に行うことができる。
一方、本発明によるセルバランシング回路の故障診断装置は、セルバランシング回路に故障が発生した場合、故障発生と故障原因を外部に通報する故障警報機（図示せず）をさらに含むことができる。前記制御部４０は、セルバランシングスイッチに故障があると判別された場合、故障発生信号を故障警報機に伝達し、故障警報機を通じて視覚的または聴覚的にセルバランシングスイッチの故障発生と故障原因を外部に通報する。

【0079】

前記故障警報機は、ＬＥＤ、ＬＣＤ、アラーム警報機、またはこれらの組合を含む。このような場合、前記故障発生信号が入力されると、前記故障警報機は、ＬＥＤを点滅させるか、ＬＣＤに警告メッセージを出力するか、またはアラームブザー音を発生させることで、使用者にセルバランシングスイッチの故障発生と故障原因を通報することができる。前記ＬＥＤ、ＬＣＤ、及びアラーム警報機は、故障警報機の一例に過ぎず、多様に変形した形態の視覚的または聴覚的アラーム装置を故障警報機として採用できることは、本発明が属した技術分野における通常の知識を持つ者に自明である。

【0080】

本発明によるセルバランシング回路の故障診断装置１００は、直列接続された複数の二次電池セルを含むバッテリーパックの一構成要素になり得る。この場合、前記制御部４０は、バッテリーパックの充電及び放電を制御するＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）に含まれ得る。前記ＢＭＳは、充放電電流、各二次電池セルの電圧または電流を含んだ電気的特性値の測定、充放電制御、電圧の平滑化（ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）制御、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）の推定などを含み、当業者のレベルで適用可能な多様な制御機能を行う。

【0081】

本発明によるバッテリーパックは、前記バッテリーパックと、バッテリーパックから電力の供給を受ける負荷とを含むバッテリー駆動システムの一構成要素になり得る。
前記バッテリー駆動システムの一例としては、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電気自転車（Ｅ−Ｂｉｋｅ）、電動工具（Ｐｏｗｅｒ Ｔｏｏｌ）、電力貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、無静電電源装置（ＵＰＳ）、携帯用コンピューター、携帯用電話機、携帯用オーディオ装置、携帯用ビデオ装置などがあり、前記負荷の一例としては、バッテリーパックが供給する電力によって回転力を提供するモーター、またはバッテリーパックが供給する電力を各種回路部品が要する電力に変換する電力変換回路がある。

【0082】

一方、本発明を説明することにおいて、図１に示された本発明によるセルバランシング回路の故障診断装置の各構成は、物理的に区分される構成要素と言うより、論理的に区分される構成要素として理解されなければならない。
すなわち、それぞれの構成は、本発明の技術思想を実現するために論理的な構成要素に該当するので、それぞれの構成要素が統合または分離しても本発明の論理構成が行う機能が実現されるなら、本発明の範囲内にあると解釈されるべきであり、同一または類似の機能を行う構成要素であれば、その名称如何に関わらず、本発明の範囲内にあると解釈されるべきであることは言うまでもない。

【0083】

以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0084】

１０ バッテリーバック
１１，１２，１３，１４，１５，１６ 二次電池セル
２０ セルバランシング回路
２１，２２，２３，２４，２５，２６ セルバランシングスイッチ
３０ 電圧センシング回路
４０ 制御部
４１ メモリー部
１００ セルバランシング回路の故障診断装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】