(57)【要約】  バッテリー管理システム、それを含むバッテリーパック及び電流検出回路の故障判定方法が開示される。前記バッテリー管理システムは、バッテリーパックの大電流経路を通して流れる電流を示す基準電流を検出するように構成された電流検出回路と、相互直列接続した充電ＦＥＴ及び放電ＦＥＴを含み、前記大電流経路に設けられる両方向スイッチと、制御部と、を含む。前記制御部は、前記充電ＦＥＴのゲートに第１ハイレベル電圧が印加されて前記放電ＦＥＴのゲートに第２ハイレベル電圧が印加される間に、前記充電ＦＥＴの両端に発生した第１電圧及び前記放電ＦＥＴの両端に発生した第２電圧を検出する。前記制御部は、前記第１電圧及び前記第２電圧の少なくとも一つ及び前記基準電流に基づいて、前記電流検出回路の故障有無を判定するように構成される。
2021501325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーパックの電流経路に設けられたシャント抵抗素子を備え、前記電流経路を通して流れる電流を示す基準電流を検出するように構成された電流検出回路と、
直列接続した充電ＦＥＴ及び放電ＦＥＴを含み、前記電流経路に設けられる両方向スイッチと、
前記電流検出回路及び前記両方向スイッチに動作可能に結合した制御部と、を含み、
前記制御部は、
前記充電ＦＥＴのゲートに第１ハイレベル電圧が印加され、かつ前記放電ＦＥＴのゲートに第２ハイレベル電圧が印加される間、前記充電ＦＥＴの両端に発生した第１電圧及び前記放電ＦＥＴの両端に発生した第２電圧を検出し、
前記第１電圧及び前記第２電圧の少なくとも一つ及び前記電流検出回路によって検出された基準電流に基づいて、前記電流検出回路の故障の有無を判定するように構成された、バッテリー管理システム。
【請求項２】
前記制御部は、
前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが同一である場合、前記基準電流をインデックスとして用いて、前記第１ハイレベル電圧に関わる第１ルックアップテーブルから前記基準電流に対応するドレイン電流に関わるオン状態抵抗を第１基準抵抗として取得し、前記第１ルックアップテーブルは、前記第１ハイレベル電圧がゲート電圧として印加される場合における前記充電ＦＥＴ及び前記放電ＦＥＴのドレイン電流とオン状態抵抗との関係を示すデータを有し、
前記第１電圧及び前記第２電圧のいずれか一つを前記第１基準抵抗で割って第１電流を算出し、
前記基準電流と前記第１電流との差に基づいて、前記電流検出回路の故障の有無を判定するように構成された、請求項１に記載のバッテリー管理システム。
【請求項３】
前記制御部は、
前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが相異なる場合、前記基準電流をインデックスとして用いて、前記第１ハイレベル電圧に関わる第１ルックアップテーブルから前記基準電流に対応するドレイン電流に関わるオン状態抵抗を第１基準抵抗として取得し、前記第１ルックアップテーブルは、前記第１ハイレベル電圧がゲート電圧として印加される場合における前記充電ＦＥＴ及び前記放電ＦＥＴのドレイン電流とオン状態抵抗との関係を示すデータを有し、
前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが相異なる場合、前記基準電流をインデックスとして用いて、前記第２ハイレベル電圧に関わる第２ルックアップテーブルから前記基準電流に対応するドレイン電流に関わるオン状態抵抗を第２基準抵抗として取得し、前記第２ルックアップテーブルは、前記第２ハイレベル電圧がゲート電圧として印加される場合における前記充電ＦＥＴ及び前記放電ＦＥＴのドレイン電流とオン状態抵抗との関係を示すデータを有し、
前記第１電圧を前記第１基準抵抗で割って第１電流を算出し、
前記第２電圧を前記第２基準抵抗で割って第２電流を算出し、
前記第１電流と前記第２電流との差に基づいて、前記電流検出回路の故障の有無を判定するように構成された、請求項１または２に記載のバッテリー管理システム。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが同一である場合、前記基準電流をインデックスとして用いて、前記第１ハイレベル電圧に関わる第３ルックアップテーブルから前記基準電流に対応するドレイン電流に関わるドレイン−ソース電圧を第１基準電圧として取得し、前記第３ルックアップテーブルは、前記第１ハイレベル電圧がゲート電圧として印加される場合における前記充電ＦＥＴ及び前記放電ＦＥＴのドレイン電流とドレイン−ソース電圧との関係を示すデータを有し、
前記第１電圧と前記第１基準電圧との差に基づいて、前記電流検出回路の故障の有無を判定するように構成された、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリー管理システム。
【請求項５】
前記制御部は、
前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが相異なる場合、前記基準電流をインデックスとして用いて、前記第１ハイレベル電圧に関わる第３ルックアップテーブルから前記基準電流に対応するドレイン電流に関わるドレイン−ソース電圧を第１基準電圧として取得し、前記第３ルックアップテーブルは、前記第１ハイレベル電圧がゲート電圧として印加される場合における前記充電ＦＥＴ及び前記放電ＦＥＴのドレイン電流とドレイン−ソース電圧との関係を示すデータを有し、
前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが相異なる場合、前記基準電流をインデックスとして用いて、前記第２ハイレベル電圧に関わる第４ルックアップテーブルから前記基準電流に対応するドレイン電流に関わるドレイン−ソース電圧を第２基準電圧として取得し、前記第４ルックアップテーブルは、前記第２ハイレベル電圧がゲート電圧として印加される場合における前記充電ＦＥＴ及び前記放電ＦＥＴのドレイン電流とドレイン−ソース電圧との関係を示すデータを有し、
前記第１電圧及び前記第２電圧の和と前記第１基準電圧及び前記第２基準電圧の和との差に基づいて、前記電流検出回路の故障の有無を判定するように構成された、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリー管理システム。
【請求項６】
前記制御部は、
前記基準電流が予め決められた電流範囲から外れ、かつ前記第１ハイレベル電圧が前記第２ハイレベル電圧よりも大きい場合、前記第２電圧及び前記基準電流に基づいて、前記電流検出回路の故障の有無を判定し、
前記基準電流が前記電流範囲から外れ、かつ前記第１ハイレベル電圧が前記第２ハイレベル電圧よりも小さい場合、前記第１電圧及び前記基準電流に基づいて、前記電流検出回路の故障の有無を判定するように構成された、請求項１から５のいずれか一項に記載のバッテリー管理システム。
【請求項７】
前記制御部は、
前記第１ハイレベル電圧が前記第２ハイレベル電圧よりも大きい場合、前記第１電圧が前記第２電圧よりも大きければ、前記第１電圧及び前記第２電圧の少なくとも一つが有効でないと判定するように構成された、請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリー管理システム。
【請求項８】
前記第１ハイレベル電圧が前記第２ハイレベル電圧よりも小さい場合、前記第１電圧が前記第２電圧よりも小さければ、前記第１電圧及び前記第２電圧の少なくとも一つが有効でないと判定するように構成された、請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリー管理システム。
【請求項９】
前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが同一である場合、前記第１電圧と前記第２電圧との差が予め決められた電圧範囲から外れれば、前記第１電圧及び前記第２電圧の少なくとも一つが有効でないと判定するように構成された、請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリー管理システム。
【請求項１０】
前記制御部が、前記判定の結果を示す診断信号を出力するように構成された、請求項１から９のいずれか一項に記載のバッテリー管理システム。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の前記バッテリー管理システムを含む、バッテリーパック。
【請求項１２】
バッテリーパックの電流経路に直列接続した充電ＦＥＴ及び放電ＦＥＴの各々のゲートとソースとの間に第１ハイレベル電圧及び第２ハイレベル電圧を印加する段階と、
前記充電ＦＥＴのゲートに前記第１ハイレベル電圧が印加され、かつ前記放電ＦＥＴのゲートに前記第２ハイレベル電圧が印加される間、前記電流経路に設けられたシャント抵抗素子の両端に発生する電圧に基づいて、前記電流経路を通して流れる電流を示す基準電流を検出する段階と、
前記充電ＦＥＴの両端に発生した第１電圧及び前記放電ＦＥＴの両端に発生した第２電圧を決定する段階と、
前記第１電圧及び前記第２電圧の少なくとも一つ及び前記基準電流に基づいて、前記シャント抵抗素子を含む電流検出回路の故障の有無を判定する段階と、を含む、電流検出回路の故障判定方法。
【請求項１３】
前記第１電圧及び前記第２電圧の少なくとも一つ及び前記基準電流に基づいて、前記電流検出回路の故障の有無を判定する段階は、
前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが相異なる場合、前記基準電流をインデックスとして用いて、前記第１ハイレベル電圧に関わる第１ルックアップテーブルから前記基準電流に対応するドレイン電流に関わるオン状態抵抗を第１基準抵抗として取得する段階と、
前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが相異なる場合、前記基準電流をインデックスとして用いて、前記第２ハイレベル電圧に関わる第２ルックアップテーブルから前記基準電流に対応するドレイン電流に関わるオン状態抵抗を第２基準抵抗として取得する段階と、
前記第１電圧を前記第１基準抵抗で割って第１電流を算出する段階と、
前記第２電圧を前記第２基準抵抗で割って第２電流を算出する段階と、
前記第１電流と前記第２電流との差に基づいて、前記電流検出回路の故障の有無を判定する段階と、を含み、
前記第１ルックアップテーブルは、前記第１ハイレベル電圧がゲート−ソース電圧として印加される場合における前記充電ＦＥＴ及び前記放電ＦＥＴのドレイン電流とオン状態抵抗との関係を示すデータを有し、
前記第２ルックアップテーブルは、前記第２ハイレベル電圧がゲート−ソース電圧として印加される場合における前記充電ＦＥＴ及び前記放電ＦＥＴのドレイン電流とオン状態抵抗との関係を示すデータを有する、請求項１２に記載の電流検出回路の故障判定方法。
【請求項１４】
前記第１電圧及び前記第２電圧の少なくとも一つと前記基準電流に基づいて、前記電流検出回路の故障の有無を判定する段階は、
前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが相異なる場合、前記基準電流をインデックスとして用いて、前記第１ハイレベル電圧に関わる第３ルックアップテーブルから前記基準電流に対応するドレイン電流に関わるドレイン−ソース電圧を第１基準電圧として取得する段階と、
前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが相異なる場合、前記基準電流をインデックスとして用いて、前記第２ハイレベル電圧に関わる第４ルックアップテーブルから前記基準電流に対応するドレイン電流に関わるドレイン−ソース電圧を第２基準電圧として取得する段階と、
前記第１電圧及び前記第２電圧の和と前記第１基準電圧及び前記第２基準電圧の和との差に基づいて、前記電流検出回路の故障の有無を判定する段階と、を含み、
前記第３ルックアップテーブルは、前記第１ハイレベル電圧がゲート電圧として印加される場合における前記充電ＦＥＴ及び前記放電ＦＥＴのドレイン電流とドレイン−ソース電圧との関係を示すデータを有し、
前記第４ルックアップテーブルは、前記第２ハイレベル電圧がゲート電圧として印加される場合における前記充電ＦＥＴ及び前記放電ＦＥＴのドレイン電流とドレイン−ソース電圧との関係を示すデータを有する、請求項１２または１３に記載の電流検出回路の故障判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流検出回路の故障有無を判定するためのバッテリー管理システム、それを含むバッテリーパック及び電流検出回路の故障判定方法に関する。
【０００２】
本出願は、２０１８年６月２９日出願の韓国特許出願第１０−２０１８−００７５７６３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、すべて本出願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
最近、ノートブックＰＣ、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急増し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれ、反復的な充放電の可能な高性能バッテリーについての研究が活発に進行しつつある。
【０００４】
現在、商用化したバッテリーとしては、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、リチウムバッテリーなどがあり、このうち、リチウムバッテリーは、ニッケル系のバッテリーに比べてメモリー効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
【０００５】
バッテリーパックの大電流経路には電流検出回路が設けられ、電流検出回路はバッテリーを通して流れる充放電電流を検出する。充放電電流は、バッテリーのＳＯＣ（ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ）及びＳＯＨ（ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｈｅａｌｔｈ）などを算出するのに必須に要求される基本的かつ重要なパラメーターである。したがって、充放電電流は可能な限り正確に測定されなければならない。
【０００６】
通常、電流検出回路はシャント抵抗素子を備え、充放電電流がシャント抵抗素子を通して流れるときにシャント抵抗素子の両端で測定される電圧をシャント抵抗素子の抵抗で割ることで、充放電電流を検出する。
【０００７】
ところが、さまざまな原因によって電流検出回路にハードウェア的な故障（例えば、シャント抵抗素子の損傷、通信ラインの損傷）やソフトウェア的な故障が発生し得、この場合には電流検出回路によって検出される充放電電流を信頼することができない。そこで、シャント抵抗素子を備える電流検出回路の故障有無を診断できる技術が必要となる。
【０００８】
特許文献１は、シャント抵抗素子を用いて検出された充放電電流とホールセンサーを用いて検出された充放電電流とを比較することで、電流検出回路の故障有無を判定している。
【０００９】
しかし、特許文献１は、ホールセンサーが必ず要求されるので、シャント抵抗素子のみを用いて充放電電流を検出する回路に比べて製造コストが高いのみならず、回路が複雑になるという短所がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】韓国登録特許公報第１０−１８１０６５８号（登録日：２０１７年１２月１３日）
【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、シャント抵抗素子に加えて充放電電流を検出するためのホールセンサーを備えなくても、シャント抵抗素子を備える電流検出回路の故障有無を判定することができるバッテリー管理システム、それを含むバッテリーパック及び方法を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一実施例によるバッテリー管理システムは、バッテリーパックの大電流経路に設けられたシャント抵抗素子を備え、前記大電流経路を通して流れる電流を示す基準電流を検出するように構成された電流検出回路と、相互直列接続した充電ＦＥＴ及び放電ＦＥＴを含み、前記大電流経路に設けられる両方向スイッチと、前記電流検出回路及び前記両方向スイッチに動作可能に結合した制御部と、を含む。前記制御部は、前記充電ＦＥＴのゲートに第１ハイレベル電圧が印加され、かつ前記放電ＦＥＴのゲートに第２ハイレベル電圧が印加される間、前記充電ＦＥＴの両端に発生した第１電圧及び前記放電ＦＥＴの両端に発生した第２電圧を検出する。また、前記制御部は、前記第１電圧及び前記第２電圧の少なくとも一つ及び前記電流検出回路によって検出された基準電流に基づいて、前記電流検出回路の故障有無を判定するように構成される。
【００１４】
前記制御部は、前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが相互同一である場合、前記基準電流をインデックスとして用いて、前記第１ハイレベル電圧に関わる第１ルックアップテーブルから前記基準電流に対応するドレイン電流に関わるオン状態抵抗を第１基準抵抗として獲得し得る。前記第１ルックアップテーブルは、前記第１ハイレベル電圧がゲート電圧として印加される場合における前記充電ＦＥＴ及び前記放電ＦＥＴのドレイン電流とオン状態抵抗との関係を示すデータを有する。前記制御部は、前記第１電圧及び前記第２電圧のいずれか一つを前記第１基準抵抗で割って第１電流を算出し得る。また、前記制御部は、前記基準電流と前記第１電流との差に基づいて、前記電流検出回路の故障有無を判定するように構成され得る。
【００１５】
前記制御部は、前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが相異なる場合、前記基準電流をインデックスとして用いて、前記第１ハイレベル電圧に関わる第１ルックアップテーブルから前記基準電流に対応するドレイン電流に関わるオン状態抵抗を第１基準抵抗として獲得し得る。前記第１ルックアップテーブルは、前記第１ハイレベル電圧がゲート電圧として印加される場合における前記充電ＦＥＴ及び前記放電ＦＥＴのドレイン電流とオン状態抵抗との関係を示すデータを有する。また、前記制御部は、前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが相異なる場合、前記基準電流をインデックスとして用いて、前記第２ハイレベル電圧に関わる第２ルックアップテーブルから前記基準電流に対応するドレイン電流に関わるオン状態抵抗を第２基準抵抗として獲得し得る。前記第２ルックアップテーブルは、前記第２ハイレベル電圧がゲート電圧として印加される場合における前記充電ＦＥＴ及び前記放電ＦＥＴのドレイン電流とオン状態抵抗との関係を示すデータを有する。また、前記制御部は、前記第１電圧を前記第１基準抵抗で割って第１電流を算出し得る。前記制御部は、前記第２電圧を前記第２基準抵抗で割って第２電流を算出し得る。また、前記制御部は、前記第１電流と前記第２電流との差に基づいて、前記電流検出回路の故障有無を判定するように構成され得る。
【００１６】
前記制御部は、前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが相互同一である場合、前記基準電流をインデックスとして用いて、前記第１ハイレベル電圧に関わる第３ルックアップテーブルから前記基準電流に対応するドレイン電流に関わるドレイン−ソース電圧を第１基準電圧として獲得し得る。前記第３ルックアップテーブルは、前記第１ハイレベル電圧がゲート電圧として印加される場合における前記充電ＦＥＴ及び前記放電ＦＥＴのドレイン電流とドレイン−ソース電圧との関係を示すデータを有する。また、前記制御部は、前記第１電圧と前記第１基準電圧との差に基づいて、前記電流検出回路の故障有無を判定するように構成され得る。
【００１７】
前記制御部は、前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが相異なる場合、前記基準電流をインデックスとして用いて、前記第１ハイレベル電圧に関わる第３ルックアップテーブルから前記基準電流に対応するドレイン電流に関わるドレイン−ソース電圧を第１基準電圧として獲得し得る。前記第３ルックアップテーブルは、前記第１ハイレベル電圧がゲート電圧として印加される場合における前記充電ＦＥＴ及び前記放電ＦＥＴのドレイン電流とドレイン−ソース電圧との関係を示すデータを有する。また、前記制御部は、前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが相異なる場合、前記基準電流をインデックスとして用いて、前記第２ハイレベル電圧に関わる第４ルックアップテーブルから前記基準電流に対応するドレイン電流に関わるドレイン−ソース電圧を第２基準電圧として獲得し得る。前記第４ルックアップテーブルは、前記第２ハイレベル電圧がゲート電圧として印加される場合における前記充電ＦＥＴ及び前記放電ＦＥＴのドレイン電流とドレイン−ソース電圧との関係を示すデータを有する。また、前記制御部は、前記第１電圧及び前記第２電圧の和と前記第１基準電圧及び前記第２基準電圧の和との差に基づいて、前記電流検出回路の故障有無を判定するように構成され得る。
【００１８】
前記制御部は、前記基準電流が予め決められた電流範囲から外れ、かつ前記第１ハイレベル電圧が前記第２ハイレベル電圧よりも大きい場合、前記第２電圧及び前記基準電流に基づいて、前記電流検出回路の故障有無を判定し得る。前記制御部は、前記基準電流が前記電流範囲から外れ、かつ前記第１ハイレベル電圧が前記第２ハイレベル電圧よりも小さい場合、前記第１電圧及び前記基準電流に基づいて、前記電流検出回路の故障有無を判定するように構成され得る。
【００１９】
前記制御部は、前記第１ハイレベル電圧が前記第２ハイレベル電圧よりも大きい場合、前記第１電圧が前記第２電圧よりも大きければ、前記第１電圧及び前記第２電圧の少なくとも一つが有効でないと判定するように構成され得る。
【００２０】
前記制御部は、前記第１ハイレベル電圧が前記第２ハイレベル電圧よりも小さい場合、前記第１電圧が前記第２電圧よりも小さければ、前記第１電圧及び前記第２電圧の少なくとも一つが有効でないと判定するように構成され得る。
【００２１】
また、前記制御部は、前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが相互同一である場合、前記第１電圧と前記第２電圧との差が予め決められた電圧範囲から外れれば、前記第１電圧及び前記第２電圧の少なくとも一つが有効でないと判定するように構成され得る。
【００２２】
前記制御部は、前記判定の結果を示す診断信号を出力するように構成され得る。
【００２３】
本発明の他の実施例によるバッテリーパックは、前記バッテリー管理システムを含む。
【００２４】
本発明のさらに他の実施例による方法は、電流検出回路の故障を判定するためのものである。前記方法は、バッテリーパックの大電流経路に相互直列接続した充電ＦＥＴ及び放電ＦＥＴ各々のゲートとソースとの間に第１ハイレベル電圧及び第２ハイレベル電圧を印加する段階と、前記充電ＦＥＴのゲートに前記第１ハイレベル電圧が印加され、かつ前記放電ＦＥＴのゲートに前記第２ハイレベル電圧が印加される間に、前記大電流経路に設けられたシャント抵抗素子の両端に発生する電圧に基づいて、前記大電流経路を通して流れる電流を示す基準電流を検出する段階と、前記充電ＦＥＴの両端に発生した第１電圧及び前記放電ＦＥＴの両端に発生した第２電圧を決定する段階と、前記第１電圧及び前記第２電圧の少なくとも一つ及び前記基準電流に基づいて、前記電流検出回路の故障有無を判定する段階と、を含む。
【００２５】
前記第１電圧及び前記第２電圧の少なくとも一つ及び前記基準電流に基づいて、前記電流検出回路の故障有無を判定する段階は、前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが相異なる場合、前記基準電流をインデックスとして用いて、前記第１ハイレベル電圧に関わる第１ルックアップテーブルから前記基準電流に対応するドレイン電流に関わるオン状態抵抗を第１基準抵抗として獲得する段階と、前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが相異なる場合、前記基準電流をインデックスとして用いて、前記第２ハイレベル電圧に関わる第２ルックアップテーブルから前記基準電流に対応するドレイン電流に関わるオン状態抵抗を第２基準抵抗として獲得する段階と、前記第１電圧を前記第１基準抵抗で割って第１電流を算出する段階と、前記第２電圧を前記第２基準抵抗で割って第２電流を算出する段階と、前記第１電流と前記第２電流との差に基づいて、前記電流検出回路の故障有無を判定する段階と、を含み得る。前記第１ルックアップテーブルは、前記第１ハイレベル電圧がゲート−ソース電圧として印加される場合における前記充電ＦＥＴ及び前記放電ＦＥＴのドレイン電流とオン状態抵抗との関係を示すデータを有する。前記第２ルックアップテーブルは、前記第２ハイレベル電圧がゲート−ソース電圧として印加される場合における前記充電ＦＥＴ及び前記放電ＦＥＴのドレイン電流とオン状態抵抗との関係を示すデータを有する。
【００２６】
前記第１電圧及び前記第２電圧の少なくとも一つと前記基準電流に基づいて、前記電流検出回路の故障有無を判定する段階は、前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが相異なる場合、前記基準電流をインデックスとして用いて、前記第１ハイレベル電圧に関わる第３ルックアップテーブルから前記基準電流に対応するドレイン電流に関わるドレイン−ソース電圧を第１基準電圧として獲得する段階と、前記第１ハイレベル電圧と前記第２ハイレベル電圧とが相異なる場合、前記基準電流をインデックスとして用いて、前記第２ハイレベル電圧に関わる第４ルックアップテーブルから前記基準電流に対応するドレイン電流に関わるドレイン−ソース電圧を第２基準電圧として獲得する段階と、前記第１電圧及び前記第２電圧の和と前記第１基準電圧及び前記第２基準電圧の和との差に基づいて、前記電流検出回路の故障有無を判定する段階と、を含み得る。前記第３ルックアップテーブルは、前記第１ハイレベル電圧がゲート電圧として印加される場合における前記充電ＦＥＴ及び前記放電ＦＥＴのドレイン電流とドレイン−ソース電圧との関係を示すデータを有する。前記第４ルックアップテーブルは、前記第２ハイレベル電圧がゲート電圧として印加される場合における前記充電ＦＥＴ及び前記放電ＦＥＴのドレイン電流とドレイン−ソース電圧との関係を示すデータを有する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の実施例の少なくとも一つによれば、シャント抵抗素子に加えて充放電電流を検出するためのホールセンサーを備えなくても、シャント抵抗素子を備える電流検出回路の故障有無を判定することができる。
【００２８】
本発明の効果は上述の効果に限定されず、言及していない効果は、本明細書及び添付の図面から本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者に明確に理解されるだろう。
【００２９】
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例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、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】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例によるバッテリー管理システムを含むバッテリーパックの概略図である。
【００３１】
【図２】図１の電流検出回路の故障有無を判定するのに用いられる第１ルックアップテーブル及び第２ルックアップテーブルの説明に参照されるグラフである。
【００３２】
【図３】図１の電流検出回路の故障有無を判定するのに用いられる第３ルックアップテーブル及び第４ルックアップテーブルの説明に参照されるグラフである。
【００３３】
【図４】本発明の他の実施例による電流検出回路の故障を判定するための方法を示すフローチャートである。
【００３４】
【図５】本発明のさらに他の実施例による電流検出回路の故障を判定するための方法を示すフローチャートである。
【００３５】
【図６】本発明のさらに他の実施例による電流検出回路の故障を判定するための方法を示すフローチャートである。
【００３６】
【図７】本発明のさらに他の実施例による電流検出回路の故障を判定するための方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の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。
【００３８】
したがって、本明細書に記載された実施例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例に過ぎず、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。
【００３９】
また、本発明に関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨をぼやかすと判断される場合、その説明を省略する。
【００４０】
第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素のうちいずれか一つを残りと区別する目的として使用され、このような用語によって構成要素が限定されることではない。
【００４１】
なお、明細書の全体にかけて、ある部分が、ある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反する記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。
【００４２】
さらに、明細書の全体に亘って、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されているとするとき、これは、「直接的に連結（接続）」されている場合のみならず、その中間に他の素子を介して「間接的に連結（接続）」されている場合も含む。
【００４３】
図１は、本発明の一実施例によるバッテリー管理システム１００を含むバッテリーパック１０の概略図であり、図２は、図１の電流検出回路１２０の故障有無を判定するのに用いられる第１ルックアップテーブル及び第２ルックアップテーブルの説明に参照されるグラフであり、図３は、図１の電流検出回路１２０の故障有無を判定するのに用いられる第３ルックアップテーブル及び第４ルックアップテーブルの説明に参照されるグラフである。
【００４４】
図１を参照すれば、バッテリーパック１０は、バッテリースタック２０及びバッテリー管理システム１００を含む。
【００４５】
バッテリースタック２０は、少なくとも一つのバッテリーセル２１を含む。複数のバッテリーセル２１がバッテリースタック２０に含まれる場合、各バッテリーセル２１は、他のバッテリーセル２１と直列または並列接続し得る。各バッテリーセル２１は、例えば、リチウムイオンバッテリーまたはリチウムポリマーバッテリーであり得る。勿論、バッテリーセル２１の種類がリチウムイオンバッテリーまたはリチウムポリマーバッテリーに限定されることではなく、反復的な充放電が可能なものであれば、特に限定されない。
【００４６】
バッテリー管理システム１００は、両方向スイッチ１１０、電流検出回路１２０及び制御部２００を含む。
【００４７】
両方向スイッチ１１０は、大電流経路１１に設けられる。両方向スイッチ１１０は、相互直列接続する充電ＦＥＴ１１１及び放電ＦＥＴ１１２を含み得る。ＦＥＴとは、電界効果トランジスタ（ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を意味する。充電ＦＥＴ１１１は、ドレイン、ゲート、ソース及び寄生ダイオードを含み得る。放電ＦＥＴ１１２は、ドレイン、ゲート、ソース及び寄生ダイオードを含み得る。
【００４８】
一例で、図１に示したように、充電ＦＥＴ１１１のドレインは、バッテリーパック１０の第１電源端子Ｐ＋に接続し、放電ＦＥＴ１１２のドレインは、バッテリースタック２０の正極端子に接続し、充電ＦＥＴ１１１のソースと放電ＦＥＴ１１２のソースは、大電流経路１１上の共通ノード１２に接続し得る。
【００４９】
他の例で、図１とは異なり、充電ＦＥＴ１１１と放電ＦＥＴ１１２との位置は相互交換可能である。即ち、充電ＦＥＴ１１１のソースは、バッテリースタック２０の正極端子に接続し、放電ＦＥＴ１１２のソースは、バッテリーパック１０の第１電源端子Ｐ＋に接続し、充電ＦＥＴ１１１のドレイン及び放電ＦＥＴ１１２のドレインは、共通ノード１２に接続し得る。
【００５０】
充電ＦＥＴ１１１のドレイン、ゲート及びソースと、放電ＦＥＴ１１２のドレイン、ゲート及びソースは、制御部２００に接続する。制御部２００から選択的に出力されるハイレベル電圧は、充電ＦＥＴ１１１のゲートとソースとの間に、または放電ＦＥＴ１１２のゲートとソースとの間に印加される。充電ＦＥＴ１１１及び放電ＦＥＴ１１２の各々は、制御部２００からハイレベル電圧が出力される間にオン状態で動作し、制御部２００からハイレベル電圧の出力が中断される間にオフ状態で動作する。
【００５１】
充電ＦＥＴ１１１の寄生ダイオードは、充電ＦＥＴ１１１のドレインとソースとの間に接続する。充電ＦＥＴ１１１がオフ状態を有する間、充電電流は、充電ＦＥＴ１１１の寄生ダイオードによって遮断される。放電ＦＥＴ１１２の寄生ダイオードは、放電ＦＥＴ１１２のドレインとソースとの間に接続する。放電ＦＥＴ１１２がオフ状態を有する間、放電電流は放電ＦＥＴ１１２の寄生ダイオードによって遮断される。
【００５２】
電流検出回路１２０は、シャント抵抗素子１２１及びマイクロプロセッサ１２２を含む。シャント抵抗素子１２１は、バッテリーパック１０の大電流経路１１に設けられる。例えば、図１に示したように、シャント抵抗素子１２１の一端はバッテリースタック２０の負極端子に接続し、他端はバッテリーパック１０の第２電源端子Ｐ−に接続し得る。勿論、図１とは異なり、シャント抵抗素子１２１の一端はバッテリースタック２０の正極端子に接続し、他端は放電ＦＥＴ１１２のドレインに接続することも可能である。または、シャント抵抗素子１２１の一端は充電ＦＥＴ１１１のドレインに接続し、他端は第１電源端子Ｐ＋に接続し得る。マイクロプロセッサ１２２は、シャント抵抗素子１２１の両端に発生する電圧をシャント抵抗素子１２１の抵抗で割ることで、大電流経路１１を通して流れる充放電電流を所定の周期（例えば、０．０１秒）ごとに検出することができる。以下では、電流検出回路１２０によって検出される充放電電流を「基準電流」と称する。マイクロプロセッサ１２２には、通信端子ＣＩが備えられる。マイクロプロセッサ１２２は、基準電流を示す電流データを通信端子ＣＩを介して制御部２００に出力する。
【００５３】
制御部２００は、電流検出回路１２０及び両方向スイッチ１１０に動作可能に結合する。制御部２００は、スイッチドライバー２１０、電圧検出回路２２０及びコントローラ２３０を含む。
【００５４】
スイッチドライバー２１０は、コントローラ２３０からのオン命令またはオフ命令に応じて、両方向スイッチ１１０を選択的にオン状態からオフ状態へ、またはオフ状態からオン状態へ移すように構成される。具体的に、スイッチドライバー２１０は、充電ＦＥＴ１１１及び放電ＦＥＴ１１２の少なくとも一つのゲートとソースとの間にハイレベル電圧を選択的に印加することで、充電ＦＥＴ１１１及び放電ＦＥＴ１１２の各々を選択的にオン状態に制御する。一例で、充電ＦＥＴ１１１のゲートと放電ＦＥＴ１１２のゲートに共にハイレベル電圧が印加される通常モードにおいて、充電ＦＥＴ１１１及び放電ＦＥＴ１１２はいずれもオン状態になり、充電電流及び放電電流が大電流経路１１を通して流れ得る。他の例で、充電ＦＥＴ１１１のゲートのみにハイレベル電圧が印加される充電モードにおいて、充電ＦＥＴ１１１はオン状態になり、放電ＦＥＴ１１２はオフ状態になるので、放電電流は遮断され、充電電流のみが大電流経路１１を通して流れ得る。逆に、放電ＦＥＴ１１２のゲートのみにハイレベル電圧が印加される放電モードにおいて、充電ＦＥＴ１１１はオフ状態になり、放電ＦＥＴ１１２はオン状態になるので、充電電流は遮断され、放電電流のみが大電流経路１１を通して流れ得る。
【００５５】
スイッチドライバー２１０は、予め決められた複数のハイレベル電圧（例えば、５．０Ｖ、５．５Ｖ、６．０Ｖ）を充電ＦＥＴ１１１及び放電ＦＥＴ１１２のゲート−ソース電圧として印加するように構成され得る。即ち、スイッチドライバー２１０は、複数のハイレベル電圧（例えば、５．０Ｖ、５．５Ｖ、６．０Ｖ）のいずれか一つをゲート−ソース電圧として充電ＦＥＴ１１１のゲートに印加し、複数のハイレベル電圧（例えば、５．０Ｖ、５．５Ｖ、６．０  Ｖ）の一つをゲート−ソース電圧として放電ＦＥＴ１１２のゲートに印加できる。したがって、充電ＦＥＴ１１１のゲートとソースとの間に印加されるハイレベル電圧は、放電ＦＥＴ１１２のゲート及びソースに印加されるハイレベル電圧と同一または相違し得る。以下では、充電ＦＥＴ１１１のゲートに印加されるハイレベル電圧を「第１ハイレベル電圧」と称し、放電ＦＥＴ１１２のゲートに印加されるハイレベル電圧を「第２ハイレベル電圧」と称する。
【００５６】
電圧検出回路２２０は、バッテリースタック２０の電圧Ｖａ及び第１電源端子Ｐ＋の電圧Ｖｂを各々検出するように構成される。電圧検出回路２２０は、共通ノード１２の電圧Ｖｃを追加的に検出するように構成され得る。電圧検出回路２２０には、通信端子ＣＶが備えられる。電圧検出回路２２０は、バッテリースタック２０の電圧Ｖａ、第１電源端子Ｐ＋の電圧Ｖｂ及び共通ノード１２の電圧Ｖｃの少なくとも一つを示す電圧データを通信端子ＣＶを介してコントローラ２３０に出力する。
【００５７】
コントローラ２３０は、電流検出回路１２０、スイッチドライバー２１０及び電圧検出回路２２０の各々に動作可能に結合する。コントローラ２３０には、通信端子Ｃ１、通信端子Ｃ２、通信端子Ｃ３及び通信端子Ｃ４が備えられる。コントローラ２３０は、通信端子Ｃ１を介して受信される電流検出回路１２０からの電流データに基づき、基準電流の時間による変化を持続的にモニターできる。ここで、基準電流は、電流検出回路１２０によって測定された電流である。コントローラ２３０は、通信端子Ｃ２を介して受信される電圧検出回路２２０からの電圧データに基づき、バッテリースタック２０の電圧、第１電源端子Ｐ＋の電圧及び共通ノード１２の電圧の少なくとも一つの時間による変化を持続的にモニターできる。コントローラ２３０は、通信端子Ｃ３を介してスイッチドライバー２１０にオン命令またはオフ命令を出力する。
【００５８】
コントローラ２３０は、ハードウェア的に、ＡＳＩＣｓ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、ＤＳＰｓ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、ＤＳＰＤｓ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＰＬＤｓ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＦＰＧＡｓ（ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙｓ）、マイクロプロセッサー（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、その他の機能遂行のための電気的ユニットのうち少なくとも一つを含むように具現され得る。また、コントローラ２３０にはメモリーデバイスが内蔵され得、メモリーデバイスとしては、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、レジスター、ハードディスク、光記録媒体または磁気記録媒体を用い得る。メモリーデバイスは、コントローラ２３０によって実行される各種制御ロジッグを含むプログラム、及び／または前記制御ロジッグが実行されるときに発生するデータを、保存、更新及び／または消去できる。
【００５９】
コントローラ２３０は、電圧データに基づき、充電ＦＥＴ１１１及び放電ＦＥＴ１１２の各々の両端に発生する電圧をモニターできる。充電ＦＥＴ１１１の両端に発生する電圧は、充電ＦＥＴ１１１のドレインとソースとの間に発生する電圧（即ち、ドレイン−ソース電圧）である。放電ＦＥＴ１１２の両端に発生する電圧は、放電ＦＥＴ１１２のドレインとソースとの間に発生する電圧である。したがって、充電ＦＥＴ１１１の両端に発生する電圧は、第１電源端子Ｐ＋の電圧Ｖｂと共通ノード１２の電圧Ｖｃとの差に対応し、放電ＦＥＴ１１２の両端に発生する電圧は、バッテリースタック２０の電圧Ｖａと共通ノード１２の電圧Ｖｃとの差に対応する。以下では、充電ＦＥＴ１１１のゲートに第１ハイレベル電圧が印加されて放電ＦＥＴ１１２のゲートに第２ハイレベル電圧が印加される間に発生する充電ＦＥＴ１１１のドレイン−ソース電圧及び放電ＦＥＴ１１２のドレイン−ソース電圧の各々を「第１電圧」及び「第２電圧」と称する。
【００６０】
コントローラ２３０は、所定の条件を満す場合、第１電圧及び第２電圧の少なくとも一つ及び電流検出回路１２０によって検出された基準電流に基づき、電流検出回路１２０の故障有無を判定できる。即ち、コントローラ２３０は、所定の条件を満す場合、電流検出回路１２０によって検出された基準電流が大電流経路１１を通して流れる充放電電流を有効に示すか否かを判定できる。所定の条件は、最近にモニターされた単位時間（例えば、０．１秒）における基準電流の変化量が基準範囲（例えば、−５０〜＋５０Ａ）から外れることである。
【００６１】
コントローラ２３０は、基準電流の単位時間における変化量が基準範囲から外れる場合、基準電流の単位時間における変化量に基づいて監視期間を決定し得る。監視期間は、基準電流の単位時間における変化量の大きさに比例し得る。一例で、基準電流の単位時間における変化量が１００Ａである場合、監視期間は２秒として決定され、基準電流の単位時間における変化量が１５０Ａである場合、監視期間は３秒として決定され得る。監視期間の間に電流検出回路１２０の故障有無を所定の時間間隔（例えば、０．２秒）ごとに周期的に判定し得る。
【００６２】
シャント抵抗素子１２１の両端に発生する電圧が電流検出回路１２０によって検出された時点と、第１電圧及び第２電圧が電圧検出回路２２０によって検出された時点とは、予め決められた誤差範囲内の差のみを有し得る。コントローラ２３０は、メモリーデバイスに予め保存された複数のルックアップテーブルの少なくとも一つを用いて電流検出回路１２０の故障を診断でき、各々の診断動作について詳しくは以下で説明する。各ルックアップテーブルは、充電ＦＥＴ１１１及び放電ＦＥＴ１１２のゲート−ソース電圧として利用可能な複数のハイレベル電圧のいずれか一つに関わる。
【００６３】
コントローラ２３０は、第１ハイレベル電圧と第２ハイレベル電圧とが相互同一である間、第１電圧と第２電圧との差が、予め決められた臨界電圧範囲から外れると、第１電圧及び第２電圧の少なくとも一つが有効でないと判定し、その他の場合には、第１電圧及び第２電圧が共に有効であると判定し得る。
【００６４】
コントローラ２３０は、第１ハイレベル電圧が第２ハイレベル電圧よりも大きい間、第１電圧が第２電圧よりも大きければ、第１電圧及び第２電圧の少なくとも一つが有効でないと判定し、その他の場合には第１電圧及び第２電圧が共に有効であると判定し得る。
【００６５】
コントローラ２３０は、第１ハイレベル電圧が第２ハイレベル電圧よりも小さい場合、第１電圧が第２電圧よりも小さければ、第１電圧及び第２電圧の少なくとも一つが有効でないと判定し、その他の場合には第１電圧及び第２電圧が共に有効であると判定し得る。
【００６６】
コントローラ２３０は、第１電圧及び第２電圧が共に有効であると判定された場合に限って、電流検出回路１２０の故障有無を判定し得る。
【００６７】
＜第１ルックアップテーブル及び第２ルックアップテーブルの少なくとも一つを用いる診断動作＞
【００６８】
図２において、カーブ２０１は、ハイレベル電圧（例えば、５．０Ｖ）がＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース電圧として印加される場合のＦＥＴ１１１、１１２のドレイン電流ＩＤとオン状態抵抗（ｏｎ−ｓｔａｔｅ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）ＲＯＮとの関係を示し、カーブ２０２は、ハイレベル電圧（例えば、６．０Ｖ）がＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース電圧として印加される場合のＦＥＴ１１１、１１２のドレイン電流ＩＤとオン状態抵抗（ｏｎ−ｓｔａｔｅ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）ＲＯＮとの関係を示す。
【００６９】
図１及び図２を参照すれば、コントローラ２３０のメモリーデバイスには、第１ルックアップテーブル及び第２ルックアップテーブルの少なくとも一つが予め保存され得る。第１ルックアップテーブルは、複数のハイレベル電圧のいずれか一つ（例えば、５．０Ｖ）に関わり、カーブ２０１に対応するデータを有する。第２ルックアップテーブルは、複数のハイレベル電圧の他の一つ（例えば、６．０Ｖ）に関わり、カーブ２０２に対応するデータを有する。
【００７０】
図２に示したカーブ２０１及びカーブ２０２から確認できるように、ハイレベル電圧（例えば、５．０Ｖ、６．０Ｖ）がＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース電圧として印加される間には、ＦＥＴ１１１、１１２のドレイン電流ＩＤが増加するにつれ、ＦＥＴ１１１、１１２のオン状態抵抗ＲＯＮは非線形に増加する。勿論、ハイレベル電圧（例えば、５．０Ｖ、６．０Ｖ）がＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース電圧として印加される間には、ＦＥＴ１１１、１１２のドレイン電流ＩＤが減少するにつれ、ＦＥＴ１１１、１１２のオン状態抵抗  ＲＯＮは非線形に減少する。また、ＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース電圧が増加するほど、ＦＥＴ１１１、１１２のオン状態抵抗ＲＯＮは減少する。
【００７１】
コントローラ２３０は、基準電流をインデックスとして用いて第１ルックアップテーブルから基準電流に関わる第１基準抵抗を獲得し得る。例えば、カーブ２０１を参照すれば、基準電流が１００Ａである場合、１００Ａのドレイン電流に関わる１ｍΩのオン状態抵抗が第１基準抵抗として獲得され、基準電流が１５０Ａである場合、１５０Ａのドレイン電流に関わる３ｍΩのオン状態抵抗が第１基準抵抗として獲得され、基準電流が２００Ａである場合、２００Ａのドレイン電流に関わる７ｍΩのオン状態抵抗が第１基準抵抗として獲得され得る。コントローラ２３０は、第１電圧を第１基準抵抗で割り、第１電流を算出し得る。
【００７２】
コントローラ２３０は、基準電流をインデックスとして用いて第２ルックアップテーブルから基準電流に関わる第２基準抵抗を獲得し得る。例えば、カーブ２０２を参照すれば、基準電流が１００Ａである場合、１００Ａのドレイン電流に関わる０．８ｍΩのオン状態抵抗が第２基準抵抗として獲得され、基準電流が１５０Ａである場合、１５０Ａのドレイン電流に関わる２ｍΩのオン状態抵抗が第２基準抵抗として獲得され、基準電流が２００Ａである場合、２００Ａのドレイン電流に関わる５ｍΩのオン状態抵抗が第２基準抵抗として獲得され得る。コントローラ２３０は、第２電圧を第２基準抵抗で割って第２電流を算出し得る。
【００７３】
一方、充電ＦＥＴ１１１のゲート−ソース電圧と放電ＦＥＴ１１２のゲート−ソース電圧とは相互同一であり得る。即ち、第１ハイレベル電圧と第２ハイレベル電圧とは相互同一であり得る。この場合、第１電圧及び第２電圧は相互同一であり、第１基準抵抗及び第２基準抵抗は相互同一である。したがって、コントローラ２３０は、第１ハイレベル電圧及び第２ハイレベル電圧が相互同一である場合には、第１電流及び第２電流のいずれか一つのみを算出し得る。
【００７４】
逆に、充電ＦＥＴ１１１のゲート−ソース電圧及び放電ＦＥＴ１１２のゲート−ソース電圧は相異なり得る。即ち、第１ハイレベル電圧及び第２ハイレベル電圧は相異なり得る。この場合、第１電圧及び第２電圧は相異なり、第１基準抵抗及び第２基準抵抗も相異なる。したがって、コントローラ２３０は、第１ハイレベル電圧及び第２ハイレベル電圧が相異なる場合には、第１電流及び第２電流を各々算出できる。
【００７５】
コントローラ２３０は、基準電流と第１電流との差に基づいて電流検出回路１２０の故障有無を判定できる。基準電流及び第１電流は、同一時点で大電流経路１１を通して流れる充放電電流を示す。したがって、電流検出回路１２０が正常であれば、基準電流と第１電流との差は、予め決められた第１電流範囲（例えば、−０．３Ａ〜＋０．３Ａ）内となるが、電流検出回路１２０が故障であれば、基準電流と第１電流との差は第１電流範囲から外れることになる。
【００７６】
これと類似に、コントローラ２３０は、基準電流と第２電流との差に基づいて電流検出回路１２０の故障有無を判定できる。基準電流及び第２電流は、同一時点で大電流経路１１を通して流れる充放電電流を示す。したがって、電流検出回路１２０が正常であれば、基準電流と第２電流との差は、第１電流範囲内となるが、電流検出回路１２０が故障であれば、基準電流と第１電流との差は第１電流範囲から外れることになる。
【００７７】
または、コントローラ２３０は、第１電流と第２電流との差に基づいて電流検出回路１２０の故障有無を判定できる。第１電流及び第２電流は同一時点で大電流経路１１を通して流れる充放電電流を示す。したがって、電流検出回路１２０が正常であれば、第１電流と第２電流との差は、予め決められた第２電流範囲内となるが、電流検出回路１２０が故障であれば、第１電流と第２電流との差は第２電流範囲から外れることになる。第２電流範囲は、第１電流範囲と同一または相異なり得る。
【００７８】
＜第３ルックアップテーブル及び第４ルックアップテーブルの少なくとも一つを用いる診断動作＞
【００７９】
図３において、カーブ３０１は、ハイレベル電圧（例えば、５．０Ｖ）がＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース電圧として印加される場合のＦＥＴ１１１、１１２のドレイン電流ＩＤとドレイン−ソース電圧ＶＤＳとの関係を示し、カーブ３０２は、ハイレベル電圧（例えば、６．０Ｖ）がＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース電圧として印加される場合のＦＥＴ１１１、１１２のドレイン電流ＩＤとドレイン−ソース電圧ＶＤＳとの関係を示す。
【００８０】
図１及び図３を参照すれば、コントローラ２３０のメモリーデバイスには第３ルックアップテーブル及び第４ルックアップテーブルの少なくとも一つが予め保存され得る。第３ルックアップテーブルは、複数のハイレベル電圧のいずれか一つ（例えば、５．０Ｖ）に関わり、カーブ３０１に対応するデータを有する。第４ルックアップテーブルは、複数のハイレベル電圧のうち他の一つ（例えば、６．０Ｖ）に関わり、カーブ３０２に対応するデータを有する。
【００８１】
図３に示したカーブ３０１及びカーブ３０２から確認できるように、ハイレベル電圧（例えば、５．０Ｖ、６．０Ｖ）がＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース電圧として印加される間には、ＦＥＴ１１１、１１２のドレイン電流ＩＤが増加するにつれ、ＦＥＴ１１１、１１２のドレイン−ソース電圧ＶＤＳは非線形に増加する。勿論、ハイレベル電圧（例えば、５．０Ｖ、６．０Ｖ）がＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース電圧として印加される間には、ＦＥＴ１１１、１１２のドレイン電流ＩＤが減少するにつれ、ＦＥＴ１１１、１１２のドレイン−ソース電圧ＶＤＳは、非線形に減少する。また、ＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース電圧が増加するほど、ＦＥＴ１１１、１１２のドレイン−ソース電圧ＶＤＳは減少する。
【００８２】
コントローラ２３０は、基準電流をインデックスとして用いて第３ルックアップテーブルから基準電流に関わる第１基準電圧を獲得できる。例えば、カーブ３０１を参照すれば、基準電流が１００Ａである場合、１００Ａのドレイン電流に関わる０．１Ｖのドレイン−ソース電圧が第１基準電圧として獲得され、基準電流が１５０Ａである場合、１５０Ａのドレイン電流に関わる０．４５Ｖのドレイン−ソース電圧が第１基準電圧として獲得され、基準電流が２００Ａである場合、２００Ａのドレイン電流に関わる１．４Ｖのドレイン−ソース電圧が第１基準電圧として獲得され得る。
【００８３】
コントローラ２３０は、基準電流をインデックスとして用いて第４ルックアップテーブルから基準電流に関わる第２基準電圧を獲得できる。例えば、カーブ３０２を参照すれば、基準電流が１００Ａである場合、１００Ａのドレイン電流に関わる０．０７Ｖのドレイン−ソース電圧が第２基準電圧として獲得され、基準電流が１５０Ａである場合、１５０Ａのドレイン電流に関わる０．３５Ｖのドレイン−ソース電圧が第２基準電圧として獲得され、基準電流が２００Ａである場合、２００Ａのドレイン電流に関わる１．０Ｖのドレイン−ソース電圧が第２基準電圧として獲得され得る。
【００８４】
一方、第１ハイレベル電圧と第２ハイレベル電圧とが相互同一である場合、第１電圧と第２電圧とは相互同一である。したがって、コントローラ２３０は、第１ハイレベル電圧と第２ハイレベル電圧とが相互同一である場合には、第１基準電圧及び第２基準電圧のいずれか一つのみを獲得することもできる。
【００８５】
逆に、第１ハイレベル電圧と第２ハイレベル電圧とが相異なる場合、第１電圧と第２電圧とは相異なり得る。したがって、コントローラ２３０は、第１ハイレベル電圧と第２ハイレベル電圧とが相異なる場合には、第１基準電圧及び第２基準電圧を各々獲得することができる。
【００８６】
コントローラ２３０は、第１電圧と第１基準電圧との差に基づいて電流検出回路１２０の故障有無を判定する。第１電圧は充放電電流によって発生し、基準電流は充放電電流に対応する。したがって、電流検出回路１２０が正常であれば、第１電圧と第１基準電圧との差は、予め決められた第１電圧範囲（例えば、−０．０１Ｖ〜＋０．０１Ｖ）内となるが、電流検出回路１２０が故障であれば、第１電圧と第１基準電圧との差は、第１電圧範囲から外れることになる。
【００８７】
これと類似に、コントローラ２３０は、第２電圧と第２基準電圧との差に基づいて電流検出回路１２０の故障有無を判定する。第２電圧は、充放電電流によって発生し、基準電流は充放電電流に対応する。したがって、電流検出回路１２０が正常であれば、第２電圧と第２基準電圧との差は第１電圧範囲内となり、電流検出回路１２０が故障であれば、第２電圧と第２基準電圧との差は、第１電圧範囲から外れることになる。
【００８８】
または、コントローラ２３０は、第１電圧及び第２電圧の和と第１基準電圧及び第２基準電圧の和との差に基づいて、電流検出回路１２０の故障有無を判定する。第１電圧及び第２電圧の各々は充放電電流によって発生し、基準電流は充放電電流に対応する。したがって、電流検出回路１２０が正常であれば、第１電圧及び第２電圧の和と第１基準電圧及び第２基準電圧の和との差は、第２電圧範囲内となるが、電流検出回路１２０が故障であれば、第１電圧及び第２電圧の和と第１基準電圧及び第２基準電圧の和との差は、第２電圧範囲から外れることになる。第２電圧範囲は、第１電圧範囲と同一であるか、または第１電圧範囲を含みながらさらに広い。
【００８９】
コントローラ２３０は、前述した第１ルックアップテーブル、第２ルックアップテーブル、第３ルックアップテーブル及び第４ルックアップテーブルの少なくとも一つを用いる診断動作が完了すれば、電流検出回路１２０の故障有無を示す診断信号を出力する。診断信号は、コントローラ２３０に備えられた通信端子Ｃ４から出力され、バッテリーパック１０の通信端子ＣＯＭを介して外部デバイス（例えば、車両のＥＣＵ）に伝送され得る。通信端子ＣＯＭは、有線または無線通信を支援する。有線通信は、例えば、ＣＡＮ（ｃｏｎｔｏｌｌｅｒ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋ）通信であり得、無線通信は、例えば、ジグビーやブルートゥス通信であり得るが、コントローラ２３０と外部デバイスのとの有無線通信を支援するものであれば、通信プロトコールの種類は特に限定されない。
【００９０】
外部デバイスは、コントローラ２３０から受信した診断信号に対応する視覚的な情報及び聴覚的な情報の少なくとも一つを使用者に提供するように構成された周辺装置を含み得る。周辺装置は、例えば、ディスプレイ、スピーカーなどのように情報を視覚的及び／または聴覚的に出力する機器を用いて具現され得る。
【００９１】
図４は、本発明の他の実施例による電流検出回路１２０の故障を判定するための方法を示すフローチャートである。
【００９２】
図１、図２及び図４を参照すれば、段階４００において、制御部２００は、充電ＦＥＴ１１１及び放電ＦＥＴ１１２の各々のゲートとソースとの間に第１ハイレベル電圧及び第２ハイレベル電圧を印加する。即ち、充電ＦＥＴ１１１のゲートとソースとの間に第１ハイレベル電圧が印加され、放電ＦＥＴ１１２のゲートとソースとの間に第２ハイレベル電圧が印加される。第１ハイレベル電圧及び第２ハイレベル電圧は、相互同一または相異なり得る。
【００９３】
段階４１０において、制御部２００は、電流検出回路１２０からの電流データに基づいて基準電流を検出する。電流検出回路１２０は、バッテリーパック１０の大電流経路１１に設けられたシャント抵抗素子１２１の両端に発生する電圧に基づいて基準電流を検出した後、検出された基準電流を示す電流データを制御部２００に伝送し得る。
【００９４】
段階４２０において、制御部２００は、充電ＦＥＴ１１１の両端に発生する第１電圧を検出する。
【００９５】
段階４３０において、制御部２００は、基準電流をインデックスとして用いて、第１ルックアップテーブルから基準電流に対応するドレイン電流に関わるオン状態抵抗を第１基準抵抗として獲得する。第１ルックアップテーブルは、第１ハイレベル電圧がＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース電圧として印加される場合のＦＥＴ１１１、１１２のドレイン電流ＩＤとオン状態抵抗（ｏｎ−ｓｔａｔｅ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）ＲＯＮとの関係を示すデータを有する。
【００９６】
段階４４０において、制御部２００は、第１電圧を第１基準抵抗で割って第１電流を算出する。第１電流は、充電ＦＥＴ１１１及び放電ＦＥＴ１１２を通して流れる電流の推定値である。
【００９７】
段階４５０において、制御部２００は、基準電流と第１電流との差が第１電流範囲から外れるか否かを判定する。基準電流と第１電流との差が第１電流範囲から外れるということは、電流検出回路１２０が故障していることを示す。段階４５０の値が「はい」である場合、段階４９５へ進む。
【００９８】
段階４６０において、制御部２００は、放電ＦＥＴ１１２の両端に発生する第２電圧を検出する。
【００９９】
段階４７０において、制御部２００は、基準電流をインデックスとして用いて、第２ルックアップテーブルから基準電流に対応するドレイン電流に関わるオン状態抵抗を第２基準抵抗として獲得する。第２ルックアップテーブルは、第２ハイレベル電圧がＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース電圧として印加される場合のＦＥＴ１１１、１１２のドレイン電流ＩＤとオン状態抵抗（ｏｎ−ｓｔａｔｅ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）ＲＯＮとの関係を示すデータを有する。
【０１００】
段階４８０において、制御部２００は、第２電圧を第２基準抵抗で割って第２電流を算出する。第２電流は、充電ＦＥＴ１１１及び放電ＦＥＴ１１２を通して流れる電流の推定値である。
【０１０１】
段階４９０において、制御部２００は、基準電流と第２電流との差が第１電流範囲から外れるか否かを判定する。基準電流と第１電流との差が第１電流範囲からはずれるということは、電流検出回路１２０が故障していることを示す。段階４９０の値が「はい」である場合、段階４９５へ進む。
【０１０２】
段階４９５において、制御部２００は、電流検出回路１２０が故障であることを示す診断信号を出力する。
【０１０３】
一方、制御部２００は、段階４２０、段階４３０、段階４４０及び段階４５０を含むプロセス及び段階４６０、段階４７０、段階４８０及び段階４９０を含むプロセスのいずれか一つのみを行うことも可能である。
【０１０４】
図５は、本発明のさらに他の実施例による電流検出回路１２０の故障を判定するための方法を示すフローチャートである。
【０１０５】
図１、図２及び図５を参照すれば、段階５００において、制御部２００は、充電ＦＥＴ１１１及び放電ＦＥＴ１１２の各々のゲートとソースとの間に第１ハイレベル電圧及び第２ハイレベル電圧を印加する。即ち、充電ＦＥＴ１１１のゲートとソースとの間に第１ハイレベル電圧が印加され、放電ＦＥＴ１１２のゲートとソースとの間に第２ハイレベル電圧が印加される。第１ハイレベル電圧及び第２ハイレベル電圧は相異なる。
【０１０６】
段階５１０において、制御部２００は、電流検出回路１２０からの電流データに基づいて基準電流を検出する。電流検出回路１２０は、バッテリーパック１０の大電流経路１１に設けられたシャント抵抗素子１２１の両端に発生する電圧に基づいて基準電流を検出した後、検出された基準電流を示す電流データを制御部２００に伝送し得る。
【０１０７】
段階５２０において、制御部２００は、充電ＦＥＴ１１１の両端に発生する第１電圧を検出する。
【０１０８】
段階５３０において、制御部２００は、基準電流をインデックスとして用いて、第１ルックアップテーブルから基準電流に対応するドレイン電流に関わるオン状態抵抗を第１基準抵抗として獲得する。第１ルックアップテーブルは、第１ハイレベル電圧がＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース電圧として印加される場合のＦＥＴ１１１、１１２のドレイン電流ＩＤとオン状態抵抗ＲＯＮとの関係を示すデータを有する。
【０１０９】
段階５４０において、制御部２００は、第１電圧を第１基準抵抗で割って第１電流を算出する。第１電流は、充電ＦＥＴ１１１及び放電ＦＥＴ１１２を通して流れる電流の推定値である。
【０１１０】
段階５５０において、制御部２００は、放電ＦＥＴ１１２の両端に発生する第２電圧を検出する。
【０１１１】
段階５６０において、制御部２００は、基準電流をインデックスとして用いて、第２ルックアップテーブルから基準電流に対応するドレイン電流に関わるオン状態抵抗を第２基準抵抗として獲得する。第２ルックアップテーブルは、第２ハイレベル電圧がＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース電圧として印加される場合のＦＥＴ１１１、１１２のドレイン電流ＩＤとオン状態抵抗ＲＯＮとの関係を示すデータを有する。
【０１１２】
段階５７０において、制御部２００は、第２電圧を第２基準抵抗で割って第２電流を算出する。第２電流は、充電ＦＥＴ１１１及び放電ＦＥＴ１１２を通して流れる電流の推定値である。
【０１１３】
段階５８０において、制御部２００は、第１電流と第２電流との差が第２電流範囲から外れるか否かを判定する。第１電流と第２電流との差が第２電流範囲から外れるということは、電流検出回路１２０が故障していることを示す。段階５８０の値が「はい」である場合、段階５９０へ進む。
【０１１４】
段階５９０において、制御部２００は、電流検出回路１２０が故障していることを示す診断信号を出力する。
【０１１５】
図６は、本発明のさらに他の実施例による電流検出回路１２０の故障を判定するための方法を示すフローチャートである。
【０１１６】
図１、図３及び図６を参照すれば、段階６００において、制御部２００は、充電ＦＥＴ１１１及び放電ＦＥＴ１１２の各々のゲートとソースとの間に第１ハイレベル電圧及び第２ハイレベル電圧を印加する。即ち、充電ＦＥＴ１１１のゲートとソースとの間に第１ハイレベル電圧が印加され、放電ＦＥＴ１１２のゲートとソースとの間に第２ハイレベル電圧が印加される。第１ハイレベル電圧及び第２ハイレベル電圧は、相互同一または相異なり得る。
【０１１７】
段階６１０において、制御部２００は、電流検出回路１２０からの電流データに基づいて基準電流を検出する。電流検出回路１２０は、バッテリーパック１０の大電流経路１１に設けられたシャント抵抗素子１２１の両端に発生する電圧に基づいて基準電流を検出した後、検出された基準電流を示す電流データを制御部２００へ伝送し得る。
【０１１８】
段階６２０において、制御部２００は、充電ＦＥＴ１１１の両端に発生する第１電圧を検出する。
【０１１９】
段階６３０において、制御部２００は、基準電流をインデックスとして用いて、第３ルックアップテーブルから基準電流に対応するドレイン電流に関わるドレイン−ソース電圧を第１基準電圧として獲得する。第３ルックアップテーブルは、第１ハイレベル電圧がＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース電圧として印加される場合のＦＥＴ１１１、１１２のドレイン電流ＩＤとドレイン−ソース電圧ＶＤＳとの関係を示すデータを有する。第１基準電圧は、充電ＦＥＴ１１１を通して基準電流が流れる場合に発生する第１電圧の推定値である。
【０１２０】
段階６４０において、制御部２００は、第１電圧と第１基準電圧との差が第１電圧範囲から外れるか否かを判定する。第１電圧と第１基準電圧との差が第１電圧範囲から外れるということは、電流検出回路１２０が故障していることを示す。段階６４０の値が「はい」である場合、段階６８０へ進む。
【０１２１】
段階６５０において、制御部２００は、放電ＦＥＴ１１２の両端に発生する第２電圧を検出する。
【０１２２】
段階６６０において、制御部２００は、基準電流をインデックスとして用いて、第４ルックアップテーブルから基準電流に対応するドレイン電流に関わるドレイン−ソース電圧を第２基準電圧として獲得する。第４ルックアップテーブルは、第２ハイレベル電圧がＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース電圧として印加される場合のＦＥＴ１１１、１１２のドレイン電流ＩＤとドレイン−ソース電圧ＶＤＳとの関係を示すデータを有する。第２基準電圧は、放電ＦＥＴ１１２を通して基準電流が流れる場合に発生する第２電圧の推定値である。
【０１２３】
段階６７０において、制御部２００は、第２電圧と第２基準電圧との差が第１電圧範囲から外れるか否かを判定する。第２電圧と第２基準電圧との差が第１電圧範囲から外れることは、電流検出回路１２０が故障であることを示す。段階６７０の値が「はい」である場合、段階６８０へ進む。
【０１２４】
段階６８０において、制御部２００は、電流検出回路１２０が故障であることを示す診断信号を出力する。
【０１２５】
一方、制御部２００は、段階６２０、段階６３０及び段階６４０を含むプロセス及び段階６５０、段階６６０及び段階６７０を含むプロセスのいずれか一つのみを行うこともできる。
【０１２６】
図７は、本発明のさらに他の実施例による電流検出回路１２０の故障を判定するための方法を示すフローチャートである。
【０１２７】
図１、図３及び図７を参照すれば、段階７００において、制御部２００は、充電ＦＥＴ１１１及び放電ＦＥＴ１１２の各々のゲートとソースとの間に第１ハイレベル電圧及び第２ハイレベル電圧を印加する。即ち、充電ＦＥＴ１１１のゲートとソースとの間に第１ハイレベル電圧が印加され、放電ＦＥＴ１１２のゲートとソースとの間に第２ハイレベル電圧が印加される。第１ハイレベル電圧及び第２ハイレベル電圧は相異なる。
【０１２８】
段階７１０において、制御部２００は、電流検出回路１２０からの電流データに基づいて基準電流を検出する。電流検出回路１２０は、バッテリーパック１０の大電流経路１１に設けられたシャント抵抗素子１２１の両端に発生する電圧に基づいて基準電流を検出した後、検出された基準電流を示す電流データを制御部２００へ伝送し得る。
【０１２９】
段階７２０において、制御部２００は、充電ＦＥＴ１１１の両端に発生する第１電圧を検出する。
【０１３０】
段階７３０において、制御部２００は、基準電流をインデックスとして用いて、第３ルックアップテーブルから基準電流に対応するドレイン電流に関わるドレイン−ソース電圧を第１基準電圧として獲得する。第３ルックアップテーブルは、第１ハイレベル電圧がＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース電圧として印加される場合のＦＥＴ１１１、１１２のドレイン電流ＩＤとドレイン−ソース電圧ＶＤＳとの関係を示すデータを有する。第１基準電圧は、充電ＦＥＴ１１１を通して基準電流が流れる場合に発生する第１電圧の推定値である。
【０１３１】
段階７４０において、制御部２００は、放電ＦＥＴ１１２の両端に発生する第２電圧を検出する。
【０１３２】
段階７５０において、制御部２００は、基準電流をインデックスとして用いて、第４ルックアップテーブルから基準電流に対応するドレイン電流に関わるドレイン−ソース電圧を第２基準電圧として獲得する。第４ルックアップテーブルは、第２ハイレベル電圧がＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース電圧として印加される場合のＦＥＴ１１１、１１２のドレイン電流ＩＤとドレイン−ソース電圧ＶＤＳとの関係を示すデータを有する。第２基準電圧は、放電ＦＥＴ１１２を通して基準電流が流れる場合に発生する第２電圧の推定値である。
【０１３３】
段階７６０において、制御部２００は、第１電圧及び第２電圧の和と第１基準電圧及び第２基準電圧の和との差が第２電圧範囲から外れるか否かを判定する。第１電圧及び第２電圧の和と第１基準電圧及び第２基準電圧の和との差が第２電圧範囲から外れるということは、電流検出回路１２０が故障であることを示す。段階７６０の値が「はい」である場合、段階７７０へ進む。
【０１３４】
段階７７０において、制御部２００は、電流検出回路１２０が故障していることを示す診断信号を出力する。
【０１３５】
前述の本発明の実施例によれば、シャント抵抗素子１２１に加えて充放電電流を検出するためのホールセンサーを備えなくても、シャント抵抗素子１２１を備える電流検出回路１２０の故障有無を判定することができる。
【０１３６】
以上で説明した本発明の実施例は、必ずしも装置及び方法を通じて具現されることではなく、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じて具現され得、このような具現は、本発明が属する技術分野における専門家であれば、前述した実施例の記載から容易に具現できるはずである。
【０１３７】
以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、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。
【０１３８】
また、上述の本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想から脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能であるため、上述の実施例及び添付された図面によって限定されず、多様な変形が行われるように各実施例の全部または一部を選択的に組み合わせて構成可能である。
【符号の説明】
【０１３９】
１０    バッテリーパック
１１    大電流経路
１２    共通ノード
２０    バッテリースタック
２１    バッテリーセル
１００    バッテリー管理システム
１１０    両方向スイッチ
１１１    充電ＦＥＴ
１１２    放電ＦＥＴ
１２０    電流検出回路
１２１    シャント抵抗素子
２００    制御部
２１０    スイッチドライバー
２２０    電圧検出回路
２３０    コントローラ
【図１】
2021501325.tif 000003
【図２】
2021501325.tif 000004
【図３】
2021501325.tif 000005
【図４】
2021501325.tif 000006
【図５】
2021501325.tif 000007
【図６】
2021501325.tif 000008
【図７】
2021501325.tif 000009
【国際調査報告】
2021501325.tif 000010
2021501325.tif 000011
2021501325.tif 000012
2021501325.tif 000013