特表 2024-538288 融着診断方法およびこれを用いたバッテリーシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-18

(54)【発明の名称】融着診断方法およびこれを用いたバッテリーシステム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20241010BHJP

   H02H 7/00 20060101ALI20241010BHJP

   G01R 31/00 20060101ALI20241010BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 Q

H02H7/00 L

G01R31/00

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024525512

(86)(22)【出願日】2023-01-03

(85)【翻訳文提出日】2024-04-30

(86)【国際出願番号】 KR2023000094

(87)【国際公開番号】W WO2023132604

(87)【国際公開日】2023-07-13

(31)【優先権主張番号】10-2022-0002133

(32)【優先日】2022-01-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521065355

【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】キ、ジョオン セオク

(72)【発明者】

【氏名】ジェオン、ヨウンフワン

【テーマコード（参考）】

2G036

5G053

5G503

【Ｆターム（参考）】

2G036AA22

2G036BB07

2G036BB08

5G053BA01

5G053DA01

5G053EC01

5G503AA01

5G503BA04

5G503BB01

5G503CC02

5G503EA09

5G503GD06

(57)【要約】

バッテリーシステムは、複数のバッテリーパックと、前記複数のパックのそれぞれに対して、対応するバッテリーパックの正極と正極リンクの間に連結されている複数の正極リレーと、前記複数のパックのそれぞれに対して、対応するバッテリーパックの負極と負極リンクの間に連結されている複数の負極リレーと、前記複数のバッテリーパックに連結されている複数のパックＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と、を含んでもよい。前記複数のパックＢＭＳのそれぞれは、前記複数の正極リレーおよび前記複数の負極リレーの開放制御条件で、対応する正極リレーの両端電圧の差が第１臨界電圧より小さい場合、前記複数の負極リレーを閉じたときに対応するバッテリーパックに流れる第１バッテリーパック電流に基づいて前記対応する正極リレーが融着されているか否かを診断することができる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のバッテリーパックと、
前記複数のバッテリーパックのそれぞれに対して、対応するバッテリーパックの正極と正極リンクの間に連結されている複数の正極リレーと、
前記複数のバッテリーパックのそれぞれに対して、対応するバッテリーパックの負極と負極リンクの間に連結されている複数の負極リレーと、
前記複数のバッテリーパックに連結されている複数のパックＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と、を含み、
前記複数のパックＢＭＳのそれぞれは、
前記複数の正極リレーおよび前記複数の負極リレーの開放制御条件で、対応する正極リレーの両端電圧の差が第１臨界電圧より小さい場合、対応する負極リレーを閉じたときに対応するバッテリーパックに流れる第１バッテリーパック電流に基づいて前記対応する正極リレーが融着されているか否かを診断する、バッテリーシステム。

【請求項2】

前記複数のパックＢＭＳのそれぞれは、
前記第１バッテリーパック電流が第１臨界電流より大きいとき、前記対応する正極リレーを融着していると決定する、請求項１に記載のバッテリーシステム。

【請求項3】

前記複数の正極リレーおよび前記複数の負極リレーの開放制御条件で、前記複数の正極リレーのうちの少なくとも一つの両端電圧の差が前記第１臨界電圧より小さい場合、
前記複数のパックＢＭＳのそれぞれは、
前記複数の負極リレーのそれぞれを順次に一つずつ閉じながら、前記複数のバッテリーパックのそれぞれに流れるバッテリーパック電流を測定する、
請求項１または２に記載のバッテリーシステム。

【請求項4】

前記複数の正極リレーおよび前記複数の負極リレーの開放制御条件で、前記負極リンクの電圧が第２臨界電圧より小さい場合、
前記複数のパックＢＭＳのそれぞれは、
前記複数の正極リレーのそれぞれを順次に一つずつ閉じたときに前記複数のバッテリーパックのそれぞれに流れる第２バッテリーパック電流に基づいて、対応する負極リレーが融着されているか否かを診断する、請求項１または２に記載のバッテリーシステム。

【請求項5】

前記複数のパックＢＭＳのそれぞれは、
前記第２バッテリーパック電流が第２臨界電流より大きいとき、前記対応する負極リレーを融着していると決定する、請求項４に記載のバッテリーシステム。

【請求項6】

前記複数のパックＢＭＳのそれぞれは、
前記複数の正極リレーおよび前記複数の負極リレーの開放制御条件で、前記複数のバッテリーパックのそれぞれに流れるバッテリーパック電流のうち、第３臨界電流より大きいバッテリーパック電流が流れるバッテリーパックに連結された正極リレーおよび負極リレーを融着していると決定する、請求項１または２に記載のバッテリーシステム。

【請求項7】

複数のバッテリーパックと、
前記複数のバッテリーパックのそれぞれに対して、対応するバッテリーパックの正極と正極リンクの間に連結されている複数の正極リレーと、
前記複数のバッテリーパックのそれぞれに対して、対応するバッテリーパックの負極と負極リンクの間に連結されている複数の負極リレーと、
前記複数のバッテリーパックに連結されている複数のパックＢＭＳと、を含み、
前記複数のパックＢＭＳのそれぞれは、
前記複数の正極リレーおよび前記複数の負極リレーの開放制御条件で、前記複数のバッテリーパックに流れる複数のバッテリーパック電流のうちの少なくとも一つが第３臨界電流より大きいとき、前記少なくとも一つのバッテリーパック電流が流れる少なくとも一つの正極リレーおよび少なくとも一つの負極リレーを融着していると診断する、バッテリーシステム。

【請求項8】

前記複数のパックＢＭＳのそれぞれは、
前記複数の正極リレーおよび前記複数の負極リレーの開放制御条件で、前記複数のバッテリーパック電流の全てが第３臨界電流以下であるとき、
対応する正極リレーの両端電圧の差が第１臨界電圧より小さい場合、対応する負極リレーを閉じたときに対応するバッテリーパックに流れる第１バッテリーパック電流に基づいて前記対応する正極リレーが融着されているか否かを診断する、請求項７に記載のバッテリーシステム。

【請求項9】

前記複数のパックＢＭＳのそれぞれは、
前記複数の正極リレーおよび前記複数の負極リレーの開放制御条件で、前記複数のバッテリーパック電流の全てが第３臨界電流以下であるとき、
前記負極リンクの電圧が第２臨界電圧より小さい場合、対応する正極リレーを閉じたときに対応するバッテリーパックに流れる第２バッテリーパック電流に基づいて、対応する負極リレーが融着されているか否かを診断する、請求項７または８に記載のバッテリーシステム。

【請求項10】

複数のバッテリーパックの正極に連結されている複数の正極リレーおよび前記複数のバッテリーパックの負極に連結されている複数の負極リレーに対する融着を診断する融着診断方法において、
前記複数のバッテリーパックに連結されている複数のパックＢＭＳのそれぞれは、
前記複数の正極リレーおよび前記複数の負極リレーの開放制御条件で、複数の正極リレーのそれぞれの両端電圧の差を第１臨界電圧と比較するステップと、
複数の前記両端電圧の差のうちの少なくとも一つが前記第１臨界電圧より小さい場合、前記複数の負極リレーを順次に一つずつ閉じるステップと、
前記複数のバッテリーパックのそれぞれに流れるバッテリーパック電流と第１臨界電流とを比較するステップと、
前記複数のバッテリーパックの複数のバッテリーパック電流のうちの少なくとも一つが前記第１臨界電流より大きいとき、前記少なくとも一つが流れる少なくとも一つの正極リレーを融着していると決定するステップと、を含む、融着診断方法。

【請求項11】

複数のバッテリーパックの正極に連結されている複数の正極リレーおよび前記複数のバッテリーパックの負極に連結されている複数の負極リレーに対する融着を診断する融着診断方法において、
前記複数のバッテリーパックに連結されている複数のパックＢＭＳのそれぞれは、
前記複数の正極リレーおよび前記複数の負極リレーの開放制御条件で、対応する負極リレーが連結された負極リンクの電圧を第２臨界電圧と比較するステップと、
前記負極リンクの電圧が前記第２臨界電圧より小さい場合、前記複数の正極リレーを順次に一つずつ閉じるステップと、
前記複数のバッテリーパックのそれぞれに流れるバッテリーパック電流と第２臨界電流とを比較するステップと、
前記複数のバッテリーパックの複数のバッテリーパック電流のうちの少なくとも一つが前記第２臨界電流より大きいとき、前記少なくとも一つが流れる少なくとも一つの負極リレーを融着していると決定するステップと、を含む、融着診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０２２年１月６日付の韓国特許出願第１０－２０２２－０００２１３３号に基づいた優先権の利益を主張して、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。

【0002】

本開示は、融着診断方法およびこれを用いたバッテリーシステムに関するものである。

【背景技術】

【0003】

一般にバッテリーパックの正極に連結された正極リレーとバッテリーパックの負極に連結された負極リレーのそれぞれに対する融着（ｓｔｕｃｋ－ｃｌｏｓｅｄ）の診断時に、バッテリーパックの正極の電圧および正極リレーに連結されたリンク（ｌｉｎｋ）の電圧を比較するか、バッテリーパックの負極の電圧および負極リレーに連結されたリンク（ｌｉｎｋ）の電圧を比較する。しかし、複数のバッテリーパックが並列連結された場合、前記のような方式で複数のバッテリーパックのそれぞれの正極リレーおよび負極リレーに対して融着診断を行うことは難しい。

【0004】

また、融着診断が発生しても、複数のバッテリーパックのうちどのバッテリーパックの正極リレーおよび負極リレーに融着が発生したのか、複数のバッテリーパックのうち融着が発生した正極リレーおよび負極リレーに連結されたバッテリーパックがいくつであるのか分かり難い。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

複数のバッテリーパックが並列連結されたとき、複数のリレーのそれぞれに対して融着されているか否かを正確に診断できる方法を提供しようとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一特徴に係るバッテリーシステムは、複数のバッテリーパックと、前記複数のパックのそれぞれに対して、対応するバッテリーパックの正極と正極リンクの間に連結されている複数の正極リレーと、前記複数のパックのそれぞれに対して、対応するバッテリーパックの負極と負極リンクの間に連結されている複数の負極リレーと、前記複数のバッテリーパックに連結されている複数のパックＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と、を含んでもよい。前記複数のパックＢＭＳのそれぞれは、前記複数の正極リレーおよび前記複数の負極リレーの開放制御条件で、対応する正極リレーの両端電圧の差が第１臨界電圧より小さい場合、前記複数の負極リレーを閉じたときに対応するバッテリーパックに流れる第１バッテリーパック電流に基づいて前記対応する正極リレーが融着されているか否かを診断することができる。

【0007】

前記複数のパックＢＭＳのそれぞれは、前記第１バッテリーパック電流が第１臨界電流より大きいとき、前記対応する正極リレーを融着していると決定することができる。

【0008】

前記複数の正極リレーおよび前記複数の負極リレーの開放制御条件で、前記複数の正極リレーのうちの少なくとも一つの両端電圧の差が前記第１臨界電圧より小さい場合、前記複数のパックＢＭＳのそれぞれは、前記複数の負極リレーのそれぞれを順次に一つずつ閉じながら、前記複数のバッテリーパックのそれぞれに流れるバッテリーパック電流を測定することができる。

【0009】

前記複数の正極リレーおよび前記複数の負極リレーの開放制御条件で、前記負極リンクの電圧が第２臨界電圧より小さい場合、前記複数のパックＢＭＳのそれぞれは、前記複数の正極リレーのそれぞれを順次に一つずつ閉じたときに前記複数のバッテリーパックのそれぞれに流れる第２バッテリーパック電流に基づいて、対応する負極リレーが融着されているか否かを診断することができる。

【0010】

前記複数のパックＢＭＳのそれぞれは、前記第２バッテリーパック電流が第２臨界電流より大きいとき、前記対応する負極リレーを融着していると決定することができる。

【0011】

前記複数のパックＢＭＳのそれぞれは、前記複数の正極リレーおよび前記複数の負極リレーの開放制御条件で、前記複数のバッテリーパックのそれぞれに流れるバッテリーパック電流のうち、第３臨界電流より大きいバッテリーパック電流が流れるバッテリーパックに連結された正極リレーおよび負極リレーを融着していると決定することができる。

【0012】

発明の他の特徴に係るバッテリーシステムは、複数のバッテリーパックと、前記複数のパックのそれぞれに対して、対応するバッテリーパックの正極と正極リンクの間に連結されている複数の正極リレーと、前記複数のパックのそれぞれに対して、対応するバッテリーパックの負極と負極リンクの間に連結されている複数の負極リレーと、前記複数のバッテリーパックに連結されている複数のパックＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と、を含んでもよい。前記複数のパックＢＭＳのそれぞれは、前記複数の正極リレーおよび前記複数の負極リレーの開放制御条件で、前記複数のバッテリーパックに流れる複数のバッテリーパック電流のうちの少なくとも一つが第３臨界電流より大きいとき、前記少なくとも一つのバッテリーパック電流が流れる少なくとも一つの正極リレーおよび少なくとも一つの負極リレーを融着していると診断することができる。

【0013】

前記複数のパックＢＭＳのそれぞれは、前記複数の正極リレーおよび前記複数の負極リレーの開放制御条件で、前記複数のバッテリーパック電流の全てが第３臨界電流以下であるとき、対応する正極リレーの両端電圧の差が第１臨界電圧より小さい場合、対応する負極リレーを閉じたときに対応するバッテリーパックに流れる第１バッテリーパック電流に基づいて前記対応する正極リレーが融着されているか否かを診断することができる。

【0014】

前記複数のパックＢＭＳのそれぞれは、前記複数の正極リレーおよび前記複数の負極リレーの開放制御条件で、前記複数のバッテリーパック電流の全てが第３臨界電流以下であるとき、前記負極リンクの電圧が第２臨界電圧より小さい場合、対応する正極リレーを閉じたときに対応するバッテリーパックに流れる第２バッテリーパック電流に基づいて、対応する負極リレーが融着されているか否かを診断することができる。

【0015】

発明のまた他の特徴に係る複数のバッテリーパックの正極に連結されている複数の正極リレーおよび前記複数のバッテリーパックの負極に連結されている複数の負極リレーに対する融着を診断する方法は、前記複数のバッテリーパックに連結されている複数のパックＢＭＳのそれぞれが、前記複数の正極リレーおよび前記複数の負極リレーの開放制御条件で、複数の正極リレーのそれぞれの両端電圧の差を第１臨界電圧と比較するステップと、前記複数の両端電圧の差のうちの少なくとも一つが前記第１臨界電圧より小さい場合、前記複数の負極リレーを順次に一つずつ閉じるステップと、前記複数のバッテリーパックのそれぞれに流れるバッテリーパック電流と第１臨界電流とを比較するステップと、前記複数のバッテリーパックの複数のバッテリーパック電流のうちの少なくとも一つが前記第１臨界電流より大きいとき、前記少なくとも一つが流れる少なくとも一つの正極リレーを融着していると決定するステップと、を含んでもよい。

【0016】

発明のまた他の特徴に係る複数のバッテリーパックの正極に連結されている複数の正極リレーおよび前記複数のバッテリーパックの負極に連結されている複数の負極リレーに対する融着を診断する方法は、前記複数のバッテリーパックに連結されている複数のパックＢＭＳのそれぞれが、前記複数の正極リレーおよび前記複数の負極リレーの開放制御条件で、対応する負極リレーが連結された負極リンクの電圧を臨界電圧と比較するステップと、前記負極リンクの電圧が前記第２臨界電圧より小さい場合、前記複数の正極リレーを順次に一つずつ閉じるステップと、前記複数のバッテリーパックのそれぞれに流れるバッテリーパック電流と第２臨界電流とを比較するステップと、前記複数のバッテリーパックの複数のバッテリーパック電流のうちの少なくとも一つが前記第２臨界電流より大きいとき、前記少なくとも一つが流れる少なくとも一つの負極リレーを融着していると決定するステップと、を含んでもよい。

【発明の効果】

【0017】

本発明は、複数のバッテリーパックが並列連結されたとき、複数のリレーのそれぞれに対して融着されているか否かを正確に診断できる融着診断方法およびこれを用いたバッテリーシステムを提供する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、一実施例に係るバッテリーシステムを示す図である。

【図2】図２は、一実施例に係る複数の正極リレーに対して融着されているか否かを決定する方法を説明するための回路図である。

【図3】図３は、一実施例に係る複数の正極リレーに対して融着されているか否かを決定する方法を説明するためのフローチャートである。

【図4】図４は、一実施例に係る複数の正極リレーに対して融着されているか否かを決定する方法を説明するための回路図である。

【図5】図５は、一実施例に係る複数の負極リレーに対して融着されているか否かを決定する方法を説明するための回路図である。

【図6】図６は、一実施例に係る複数の負極リレーに対して融着されているか否かを決定する方法を説明するためのフローチャートである。

【図7】図７は、一実施例に係る複数の負極リレーに対して融着されているか否かを決定する方法を説明するための回路図である。

【図8】図８は、一実施例に係る複数の正極リレーおよび複数の負極リレーに対して融着されているか否かを決定する方法を説明するための回路図である。

【図9】図９は、一実施例に係る複数の正極リレーおよび複数の負極リレーに対して融着されているか否かを決定する方法を説明するためのフローチャートである。

【図10】図１０は、図９に示された一実施例に対する変形例を示すフローチャートである。

【図11】図１１は、図９に示された一実施例に対する他の変形例を示すフローチャートである。

【図12】図１２は、一実施例に係る複数の正極リレーおよび複数の負極リレーに対して融着されているか否かを決定する方法を説明するための回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、添付の図面を参照して本明細書に開示された実施例を詳しく説明するが、同一または類似の構成要素には同一または類似の図面番号を付し、これに対する重複する説明は省略する。以下の説明で使用される構成要素に対する接尾辞「モジュール」および／または「部」は、明細書作成の容易さだけが考慮されて付与されるか混用されるものであって、それ自体に互いに区別される意味または役割を果たすものではない。また、本明細書に開示された実施例を説明するにおいて、関連公知技術に対する具体的な説明が本明細書に開示された実施例の要旨を曖昧にする可能性があると判断される場合、その詳細な説明を省略する。また、添付の図面は、本明細書に開示された実施例を理解しやすくするためのものであるだけで、添付の図面によって本明細書に開示された技術的な思想が制限されず、本発明の思想および技術範囲に含まれる全ての変更、均等物または代替物を含むものと理解されなければならない。

【0020】

第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するために使用できるが、前記構成要素は前記用語によっては限定されない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけで使用される。

【0021】

ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるか「接続されて」いると言及されたときには、その他の構成要素に直接に連結されているかまたは接続されていることもできるが、中間に他の構成要素が存在することもできると理解されなければならない。これに対し、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるか「直接接続されて」いると言及されたときには、中間に他の構成要素が存在しないものと理解されなければならない。

【0022】

本出願で、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたのが存在することを指定しようとするものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないものと理解されなければならない。

【0023】

図１は、一実施例に係るバッテリーシステムを示す図である。

【0024】

バッテリーシステム１は、複数のバッテリーパック１０～３０、メイン制御ＩＣ（Ｍａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）４０、およびジャンクション（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）装置５０を含む。図１では、複数のバッテリーパックの個数が３個であるものと示されているが、発明はこれに限定されず、バッテリーシステム１は、４個以上のバッテリーパックを含んでもよい。また、図１では、複数のバッテリーパック１０～３０が並列連結されたものと示されているが、二つ以上のバッテリーパックが直列連結され、直列連結された複数のバッテリーパックが並列連結されていてもよい。

【0025】

外部電力装置２は、バッテリーシステム１から電力を供給される負荷であるか、バッテリーシステム１を充電するための充電器であってもよい。例えば、外部電力装置２は、バッテリーシステム１を含む車両のインバータ、ＤＣ－ＤＣコンバータ、モータ、電子制御回路、ＯＢＣ（Ｏｎ Ｂｏａｒｄ Ｃｈａｒｇｅｒ）、高速充電器のうちの少なくとも一つを含んでもよい。

【0026】

複数のバッテリーパック１０～３０は互いに並列連結され、複数のバッテリーパック１０～３０の両端のそれぞれは、ライン１５１およびライン１５２を通じてジャンクション装置５０に連結されている。ジャンクション装置５０は、ライン１５１と外部電力装置２の間に連結された第１メインリレー５１と、ライン１５２と外部電力装置２の間に連結された第２メインリレー５２とを含んでもよい。第１および第２メインリレー５１、５２は、複数のバッテリーパック１０～３０と外部電力装置２の間の連結を制御し、メイン制御ＩＣ４０は、第１および第２メインリレー５１、５２の動作を制御するリレー制御信号ＭＲＳを生成してジャンクション装置５０に伝送することができる。ジャンクション装置５０は、リレー制御信号ＭＲＳによって第１および第２メインリレー５１、５２の開放および閉鎖を制御することができる。図１では、ジャンクション装置２が一対のメインリレーを含むものと示されているが、外部電力装置２の構成個数によってメインリレー対の個数が決定されてもよい。

【0027】

複数のバッテリーパック１０～３０のそれぞれは、複数のバッテリーセル１１～１４、２１～２４、３１～３４、複数のパックバッテリー管理システム１００、２００、３００、二つのリレー１０１、１０２、２０１、２０２、３０１、３０２、および電流センサー１０３、２０３、３０３を含む。パックバッテリー管理システムを、以下、パックＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）という。図１では、複数のバッテリーパック１０～３０のそれぞれが４個のバッテリーセル１１～１４、２１～２４、３１～３４を含むものと示されているが、これは一例であって、発明はこれに限定されない。また、複数のバッテリーパック１０～３０のそれぞれが二つのリレーを含むものと示されているが、これは一例であって、リレーの個数は少なくとも一つであってもよい。

【0028】

複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは、複数のバッテリーセル１１～１４、２１～２４、３１～３４に連結され、複数のバッテリーセル１１～１４、２１～２４、３１～３４のセル電圧を測定する。複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは、バッテリーパック１０、２０、３０のそれぞれの電圧（以下、バッテリーパック電圧）、電流（以下、バッテリーパック電流）、および温度（以下、バッテリーパックの温度）を得ることができる。複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは、複数のバッテリーセル１１～１４、２１～２４、３１～３４のセル電圧、バッテリーパック電流などに基づいてバッテリーパック１０～３０の充放電を制御し、複数のバッテリーセル１１～１４、２１～２４、３１～３４に対するセルバランシング動作を制御および行うことができる。

【0029】

複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００は、複数のバッテリーパック１０～３０の充放電制御のために、複数のリレー１０１、１０２、２０１、２０２、３０１、３０２のそれぞれの開放および閉鎖を制御することができる。複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは、二つのリレー１０１／１０２、２０１／２０２、３０１／３０２の開放および閉鎖を制御する二つの駆動信号ＲＬＳ１／ＲＬＳ２、ＲＬＳ３／ＲＬＳ４、ＲＬＳ５／ＲＬＳ６を生成し、二つのリレー１０１／１０２、２０１／２０２、３０１／３０２に供給することができる。

【0030】

メイン制御ＩＣ４０は、複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００から複数のバッテリーセル１１～１５、２１～２５、３１～３５のセル電圧、複数のバッテリーパック１０、２０、３０に対するバッテリーパック電圧、バッテリーパック電流、およびバッテリーパック温度などに関する情報を受信することができる。メイン制御ＩＣ４０は、外部に電力を供給するために、複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００に電力制御信号を供給するか、複数のバッテリーパック１０、２０、３０の充電のために充電制御信号を複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００に供給することができる。その他にも、メイン制御ＩＣ４０は、バッテリーシステム１の運営に必要な制御を行い、バッテリーシステム１の異常状態が感知されると保護動作を起動して制御することができる。

【0031】

一実施例では、複数のリレー１０１／１０２、２０１／２０２、３０１／３０２が融着されているか否かを複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００が判断するものと説明する。しかし、発明はこれに限定されるものではなく、メイン制御ＩＣ４０が複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００から受信したセル情報に基づいて、複数のリレー１０１／１０２、２０１／２０２、３０１／３０２が融着されているか否かを決定することができる。以下、複数のリレー１０１／１０２、２０１／２０２、３０１／３０２のうち、バッテリーパックの正極に連結されたリレーを正極リレーといい、バッテリーパックの負極に連結されたリレーを負極リレーという。

【0032】

複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは、複数の正極リレー１０１、２０１、３０１のそれぞれの両端に連結され、両端間の電圧差を算出することができる。例えば、複数の正極リレー１０１、２０１、３０１のそれぞれの一端は、複数のバッテリーパック１０、２０、３０のそれぞれの正極に連結されており、複数の正極リレー１０１、２０１、３０１のそれぞれの他端は、配線１５１に連結されている。複数の正極リレー１０１、２０１、３０１のそれぞれの一端の電圧は、各バッテリーパックの正極電圧と同一であり、複数の正極リレー１０１、２０１、３０１のそれぞれの他端の電圧は、正極リンク（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｌｉｎｋ）の電圧（以下、正極リンク電圧）と同一な電圧であってもよい。正極リンクは、複数のバッテリーパック１００、２００、３００の正極と外部電力装置２とを連結する配線１５１であってもよい。

【0033】

複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは、複数のバッテリーパック１００、２００、３００のそれぞれの正極に連結されているので、複数のバッテリーパック１００、２００、３００のそれぞれの正極電圧を測定することができる。複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００は配線１５１に連結され、正極電圧を測定することができる。複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００は、配線１５１と連結されているスイッチ（図示せず）を含み、正極リンク電圧を測定するためにスイッチをオンさせることができる。

【0034】

複数の負極リレー１０２、２０２、３０２のそれぞれの一端は、複数のバッテリーパック１０、２０、３０のそれぞれの負極に連結されており、複数の負極リレー１０２、２０２、３０２のそれぞれの他端は、配線１５２に連結されている。複数の負極リレー１０２、２０２、３０２のそれぞれの他端の電圧は、負極リンクの電圧（以下、負極リンク電圧）と同一な電圧であってもよい。負極リンク（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｌｉｎｋ）は、複数のバッテリーパック１００、２００、３００の負極と外部電力装置２とを連結する配線１５２であってもよい。複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは配線１５２に連結され、負極リンク電圧を測定することができる。複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００は、配線１５２と連結されているスイッチ（図示せず）を含み、負極リンク電圧を測定するためにスイッチをオンさせることができる。

【0035】

複数の電流センサー１０３、２０３、３０３のそれぞれは、バッテリーパック電流を測定し、複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれに測定した電流を示す信号を伝送することができる。

【0036】

以下、図２から図１２を参照して複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれが複数のバッテリーパック１０、２０、３０のそれぞれに連結された二つのリレーが融着されているか否かを判断する方法を説明する。

【0037】

図２は、一実施例に係る複数の正極リレーに対して融着されているか否かを決定する方法を説明するための回路図である。

【0038】

図３は、一実施例に係る複数の正極リレーに対して融着されているか否かを決定する方法を説明するためのフローチャートである。

【0039】

図２では、説明の便宜のために複数のバッテリーパック１００、２００、３００、各バッテリーパックに連結された複数の正極リレー１０１、２０１、３０１および複数の負極リレー１０２、２０２、３０２が示されている。また、図２では、正極リレー１０１が融着状態で示されている。図２では、複数の負極リレー１０２、２０２、３０２の閉鎖状態を点線で示した。

【0040】

まず、複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは、融着診断のためにウェイクアップ（ｗａｋｅ－ｕｐ）することができる（Ｓ０）。バッテリーシステム１の状態を診断するためのモニタリング動作を複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００によって行うことができる。例えば、複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００は、モニタリング周期ごとにウェイクアップして複数の正極リレー１０１、２０１、３０１のそれぞれが融着されているか否かを決定することができる。

【0041】

複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００は、複数の正極リレー１０１、２０１、３０１および複数の負極リレー１０２、２０２、３０２を開放制御することができる（Ｓ１）。

【0042】

複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００は、複数の正極リレー１０１、２０１、３０１の両端電圧の差を算出することができる（Ｓ２）。例えば、複数のパックＢＭＳ１００のそれぞれは、複数の正極リレー１０１、２０１、３０１のそれぞれの一端の電圧ＶＡ１、ＶＡ２、ＶＡ３および正極リンク電圧ＶＬ１を測定し、一端の電圧ＶＡ１、ＶＡ２、ＶＡ３から正極リンク電圧ＶＬ１を差し引きした電圧値の絶対値を複数の正極リレー１０１、２０１、３０１のそれぞれの両端電圧の差として算出することができる。

【0043】

複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００は、複数の両端電圧の差|ＶＡ１－ＶＬ１|、|ＶＡ２－ＶＬ１|、|ＶＡ３－ＶＬ１|と第１臨界電圧ＶＴＨ１とを比較する（Ｓ３）。比較結果、複数の両端電圧の差|ＶＡ１－ＶＬ１|、|ＶＡ２－ＶＬ１|、|ＶＡ３－ＶＬ１|が第１臨界電圧以上であるとき、複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００は、複数の正極リレー１０１、２０１、３０１に対する融着診断を終了する（Ｓ７）。

【0044】

複数の正極リレー１０１、２０１、３０１のうち一つが融着された場合、正極リンク電圧ＶＬ１は、融着された正極リレーを通じて供給されるバッテリーパックの正極電圧と類似することがある。複数のバッテリーパック１０、２０、３０は並列連結状態で動作するので、正極リレーおよび負極リレーの開放制御条件で、複数のバッテリーパック１０、２０、３０の正極電圧は実質的に類似の範囲内に属することがある。したがって、融着された正極リレーによって、複数の正極リレー１０１、２０１、３０１の全ての両端電圧の差|ＶＡ１－ＶＬ１|、|ＶＡ２－ＶＬ１|、|ＶＡ３－ＶＬ１|は、第１臨界電圧ＶＴＨ１より小さいことがある。逆に、複数の正極リレー１０１、２０１、３０１の全てが融着されていない場合、複数の両端電圧|ＶＡ１－ＶＬ１|、|ＶＡ２－ＶＬ１|、|ＶＡ３－ＶＬ１|は全て第１臨界電圧ＶＴＨ１以上であることがある。

【0045】

比較結果、複数の両端電圧の差|ＶＡ１－ＶＬ１|、|ＶＡ２－ＶＬ１|、|ＶＡ３－ＶＬ１|のうちの少なくとも一つが第１臨界電圧ＶＴＨ１より小さいとき、複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは、複数の負極リレー１０２、２０２、３０２のそれぞれを順次に一つずつ閉じることができる（Ｓ４）。複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれが対応する負極リレーを閉じる順序は、メイン制御装置４０によって制御することができる。メイン制御装置４０は、複数のバッテリーパック電流ＩＢ１、ＩＢ２、ＩＢ３を測定する間、ジャンクション装置５０を閉じることができる。図２に示された点線のように、複数の負極リレー１０２、２０２、３０２のそれぞれが順次に一つずつ閉じられる。

【0046】

複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは、複数の電流センサー１０３、２０３、３０３のそれぞれによって測定された複数のバッテリーパック電流ＩＢ１、ＩＢ２、ＩＢ３のそれぞれを第１臨界電流ＩＴＨ１と比較する（Ｓ５）。

【0047】

複数のバッテリーパック電流ＩＢ１、ＩＢ２、ＩＢ３のうち、バッテリーパック電流ＩＢ１が第１臨界電流ＩＴＨ１より大きいと、パックＢＭＳ１００は正極リレー１０１が融着されていると決定することができる（Ｓ６）。

【0048】

バッテリーパック電流ＩＢ２、ＩＢ３が第１臨界電流ＩＴＨ１以下である場合、複数のパックＢＭＳ２００、３００は融着診断を終了し、パックＢＭＳ１００も正極リレー１０１に対する融着決定の後、融着診断を終了する（Ｓ７）。

【0049】

複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００は、融着診断結果をメイン制御装置４０に伝送することができる。メイン制御装置４０は、融着された正極リレーがある場合、ジャンクション装置５０を開放状態に制御することができる。また、メイン制御装置４０は、正極リレー１０１の融着を知らせるための動作を行うことができる。例えば、バッテリーシステム１が装着された車両にＣＡＮ通信を通じて正極リレー１０１の融着を示す情報を伝送することができる。

【0050】

図４は、一実施例に係る複数の正極リレーに対して融着されているか否かを決定する方法を説明するための回路図である。

【0051】

図４では、図２とは異なり、二つの正極リレー１０１、３０１が融着状態で示されている。以下、先に説明した内容と重複する内容は省略する。

【0052】

図４に示されているように、二つの正極リレー１０１、３０１が融着状態であるので、複数の正極リレー１０１、２０１、３０１の複数の両端電圧の差|ＶＡ１－ＶＬ１|、|ＶＡ２－ＶＬ１|、|ＶＡ３－ＶＬ１|が第１臨界電圧ＶＴＨ１より小さいことがある。

【0053】

複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは、複数の負極リレー１０２、２０２、３０２のそれぞれを順次に一つずつ閉じ、複数のバッテリーパック１０、２０、３０のそれぞれに流れる複数のバッテリーパック電流ＩＢ１、ＩＢ２、ＩＢ３のそれぞれを第１臨界電流ＩＴＨ１と比較することができる。

【0054】

比較結果、複数のバッテリーパック電流ＩＢ１、ＩＢ２、ＩＢ３のうち、バッテリーパック電流ＩＢ１、ＩＢ３が第１臨界電流ＩＴＨ１より大きいと、パックＢＭＳ１００、３００は正極リレー１０１、１０３が融着されていると決定することができる。

【0055】

第１臨界電流ＩＴＨ１は、二つ以上のバッテリー正極リレーが融着された場合を考慮して設定することができる。例えば、二つ以上のバッテリー正極リレーが融着された場合、車両に供給される電流経路の個数は、融着された正極リレーの数による。したがって、一つの正極リレーが融着された場合と比較して、二つ以上の正極リレーが融着された場合、融着された正極リレーを通じて流れるバッテリーパック電流が減少することがある。第１臨界電流ＩＴＨ１は、このような点を考慮して設定しなければならない。

【0056】

図５は、一実施例に係る複数の負極リレーに対して融着されているか否かを決定する方法を説明するための回路図である。

【0057】

図６は、一実施例に係る複数の負極リレーに対して融着されているか否かを決定する方法を説明するためのフローチャートである。

【0058】

図５では、説明の便宜のために複数のバッテリーパック１００、２００、３００、各バッテリーパックに連結された複数の正極リレー１０１、２０１、３０１および複数の負極リレー１０２、２０２、３０２が示されている。また、図５では、負極リレー１０２が融着状態で示されている。図５では、複数の正極リレー１０１、２０１、３０１の閉鎖状態を点線で示した。

【0059】

まず、複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは、融着診断のためにウェイクアップ（ｗａｋｅ－ｕｐ）することができる（Ｓ１０）。バッテリーシステム１の状態を診断するためのモニタリング動作を複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００によって行うことができる。例えば、複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００は、モニタリング周期ごとにウェイクアップして複数の負極リレー１０２、２０２、３０２のそれぞれが融着されているか否かを決定することができる。

【0060】

複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００は、複数の正極リレー１０１、２０１、３０１および複数の負極リレー１０２、２０２、３０２を開放制御することができる（Ｓ１１）。

【0061】

複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００は、負極リンク電圧ＶＬ２を測定することができる（Ｓ１２）。

【0062】

複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００は、負極リンク電圧ＶＬ２と第２臨界電圧ＶＨＴ２とを比較する（Ｓ１３）。比較結果、負極リンク電圧ＶＬ２が第２臨界電圧ＶＨＴ２以上であるとき、複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００は、複数の負極リレー１０２、２０２、３０２に対する融着診断を終了する（Ｓ１７）。

【0063】

比較結果、負極リンク電圧ＶＬ２が第２臨界電圧ＶＴＨ２より小さいとき、複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは、複数の正極リレー１０１、２０１、３０１のそれぞれを順次に一つずつ閉じる（Ｓ１４）。複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれが対応する正極リレーを閉じる順序は、メイン制御装置４０によって制御することができる。メイン制御装置４０は、複数のバッテリーパック電流ＩＢ１、ＩＢ２、ＩＢ３を測定する間、ジャンクション装置５０を閉じることができる。図５に示された点線のように、複数の正極リレー１０１、２０１、３０１のそれぞれが順次に閉じられる。

【0064】

複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは、複数の電流センサー１０３、２０３、３０３のそれぞれによって測定された複数のバッテリーパック電流ＩＢ１、ＩＢ２、ＩＢ３のそれぞれを第２臨界電流ＩＴＨ２と比較する（Ｓ１５）。

【0065】

複数のバッテリーパック電流ＩＢ１、ＩＢ２、ＩＢ３のうち、バッテリーパック電流ＩＢ１が第２臨界電流ＩＴＨ２より大きいと、パックＢＭＳ１００は負極リレー１０２が融着されていると決定することができる（Ｓ１６）。

【0066】

バッテリーパック電流ＩＢ２、ＩＢ３が第２臨界電流ＩＴＨ２以下である場合、複数のパックＢＭＳ２００、３００は融着診断を終了し、パックＢＭＳ１００も負極リレー１０２に対する融着決定の後、融着診断を終了する（Ｓ１７）。

【0067】

複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００は、融着診断結果をメイン制御装置４０に伝送することができる。メイン制御装置４０は、融着された負極リレーがある場合、ジャンクション装置５０を開放状態に制御することができる。また、メイン制御装置４０は負極リレー１０２の融着を知らせるための動作を行うことができる。例えば、バッテリーシステム１が装着された車両にＣＡＮ通信を通じて負極リレー１０２の融着を示す情報を伝送することができる。

【0068】

図７は、一実施例に係る複数の負極リレーに対して融着されているか否かを決定する方法を説明するための回路図である。

【0069】

図７では、図５とは異なり、二つの負極リレー１０２、３０２が融着状態で示されている。以下、先に説明した内容と重複する内容は省略する。

【0070】

図７に示されているように、二つの負極リレー１０２、３０２が融着状態であるので、負極リンク電圧ＶＬ２は第２臨界電圧ＶＴＨ２より小さい。

【0071】

複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは、複数の正極リレー１０１、２０１、３０１のそれぞれを順次に一つずつ閉じ、複数のバッテリーパック電流ＩＢ１、ＩＢ２、ＩＢ３のそれぞれを第２臨界電流ＩＴＨ２と比較することができる。

【0072】

複数のバッテリーパック電流ＩＢ１、ＩＢ２、ＩＢ３のうち、バッテリーパック電流ＩＢ１、ＩＢ３が第４臨界電流ＩＴＨ４より大きいと、パックＢＭＳ１００、３００は負極リレー１０２、３０２が融着されていると決定することができる。

【0073】

第２臨界電流ＩＴＨ２は、二つ以上のバッテリー負極リレーが融着された場合を考慮して設定することができる。例えば、二つ以上のバッテリー負極リレーが融着された場合、車両に供給される電流経路の個数は融着された負極リレーの数による。したがって、一つの負極リレーが融着された場合と比較して、二つ以上の負極リレーが融着された場合、融着された負極リレーを通じて流れるバッテリーパック電流が減少することがある。第２臨界電流ＩＴＨ２は、このような点を考慮して設定しなければならない。

【0074】

これまで説明一実施例は、複数の正極リレーまたは複数の負極リレーに対する融着診断を行うことができる。しかし、発明はこれに限定されるものではなく、一実施例は複数のバッテリーパックのそれぞれに連結された正極リレーと負極リレーに対する融着診断を行うことができる。

【0075】

図８は、一実施例に係る複数の正極リレーおよび複数の負極リレーに対して融着されているか否かを決定する方法を説明するための回路図である。

【0076】

図９は、一実施例に係る複数の正極リレーおよび複数の負極リレーに対して融着されているか否かを決定する方法を説明するためのフローチャートである。

【0077】

図８では、説明の便宜のために、複数のバッテリーパック１００、２００、３００、各バッテリーパックに連結された複数の正極リレー１０１、２０１、３０１および複数の負極リレー１０２、２０２、３０２が示されている。また、図８では、正極リレー１０１および負極リレー１０２が融着状態で示されている。

【0078】

まず、複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは、融着診断のためにウェイクアップ（ｗａｋｅ－ｕｐ）することができる（Ｓ２０）。バッテリーシステム１の状態を診断するためのモニタリング動作を複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００によって行うことができる。例えば、複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００は、モニタリング周期ごとにウェイクアップして複数の正極リレー１０１、２０１、３０１、および複数の負極リレー１０２、２０２、３０２に対して融着されているか否かを決定することができる。

【0079】

複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００は、複数の正極リレー１０１、２０１、３０１および複数の負極リレー１０２、２０２、３０２を開放制御することができる（Ｓ２１）。

【0080】

複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは、開放制御条件で、複数のバッテリーパック１０、２０、３０のそれぞれに流れるバッテリーパック電流ＩＢ１、ＩＢ２、ＩＢ３のそれぞれを第３臨界電流ＩＴＨ３と比較する（Ｓ２２）。複数の電流センサー１０３、２０３、３０３のそれぞれによって複数のバッテリーパック電流ＩＢ１、ＩＢ２、ＩＢ３が測定されてもよい。

【0081】

Ｓ２２ステップの比較結果、複数のバッテリーパック電流ＩＢ１、ＩＢ２、ＩＢ３のうちの少なくとも一つ（例えば、ＩＢ１）が第３臨界電流ＩＴＨ３より大きいと、パックＢＭＳ１０は正極リレー１０１および負極リレー１０２が融着されていると決定する（Ｓ２３）。このとき、バッテリーパック電流ＩＢ２、ＩＢ３は第３臨界電流ＩＴＨ３以下であることがある。Ｓ２３ステップ以降、複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは、融着診断を終了することができる（Ｓ２４）。

【0082】

Ｓ２２ステップの比較結果、複数のバッテリーパック電流ＩＢ１、ＩＢ２、ＩＢ３の全てが第３臨界電流ＩＴＨ３以下であるとき、複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは、ステップＳ０～Ｓ７を通じた正極リレー診断を行うか、ステップＳ１０～Ｓ１７を通じた負極リレー診断を行うことができる。

【0083】

図１０は、図９に示された一実施例に対する変形例を示すフローチャートである。

【0084】

図１１は、図９に示された一実施例に対する他の変形例を示すフローチャートである。

【0085】

図１０および図１１のそれぞれは、Ｓ２２ステップで複数のバッテリーパック電流の全てが第３臨界電流以下のとき、以降の動作が図９に示された実施例と異なる。

【0086】

図１０に示されているように、複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは正極リレー診断Ｓ０～Ｓ７を行った後、負極リレー診断Ｓ１０～Ｓ１７を行ってもよい。

【0087】

または、図１１に示されているように、複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれは負極リレー診断Ｓ１０～Ｓ１７を行った後、正極リレー診断Ｓ０～Ｓ７を行ってもよい。

【0088】

図１２は、一実施例に係る複数の正極リレーおよび複数の負極リレーに対して融着されているか否かを決定する方法を説明するための回路図である。

【0089】

図１２に示されているように、正極リレー１０１および負極リレー３０２が融着された場合、複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００は、図９に示された方法によって、まずＳ２０～Ｓ２３ステップを行うことができる。図１０に示された回路では、複数のバッテリーパック電流ＩＢ１、ＩＢ２、ＩＢ３の全てが第３臨界電流ＩＴＨ３以下であるので、当該診断は終了する。

【0090】

次に、複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれはステップＳ０～Ｓ７を通じた正極リレー診断を行い、ステップＳ１０～Ｓ１７を通じた負極リレー診断を行うことができる。逆に、複数のパックＢＭＳ１００、２００、３００のそれぞれはステップＳ１０～Ｓ１７を通じた負極リレー診断を行い、ステップＳ０～Ｓ７を通じた正極リレー診断を行うことができる。

【0091】

これによって、パックＢＭＳ１００は正極リレー１０１の融着を決定し、パックＢＭＳ２００は負極リレー３０２の融着を決定することができる。

【0092】

一実施例を通じて、複数のバッテリーパックが並列連結されたバッテリーシステムで、複数のリレーのうち融着が発生したリレーを正確に診断することができる。

【0093】

以上で、本発明の実施例に対して詳細に説明しているが、本発明の権利範囲がこれに限定されるものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者が多様に変形および改良した形態もまた、本発明の権利範囲に属する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【国際調査報告】