(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーパックのフリーチャージ抵抗に直列に連結する負荷抵抗、
前記バッテリーパックに前記負荷抵抗が設置されない無負荷状態の無負荷電圧および前記負荷抵抗が設置された負荷状態で負荷抵抗に所定の電流値をもつ電流が流れるとき、前記負荷抵抗に印加される負荷電圧を測定する電圧測定部、および
前記バッテリーパックの前記無負荷電圧、前記負荷電圧、および前記所定の電流値を利用して前記バッテリーパックのフリーチャージ抵抗の抵抗値を算出するフリーチャージ抵抗算出部を含み、
前記バッテリーパックに含まれるバッテリーと直列に連結し、前記フリーチャージ抵抗が備えられた線路の開閉動作を実行するフリーチャージリレースイッチと、前記フリーチャージリレースイッチを制御するスイッチ制御部をさらに含み、
前記算出部は、
前記負荷状態で前記負荷抵抗の抵抗値を０オームから漸進的に増加させ、前記負荷抵抗に流れる前記電流が所定の電流値をもつように制御し、
前記スイッチ制御部は、前記無負荷状態または前記負荷状態であるとき、前記無負荷電圧または前記負荷電圧を測定するように前記フリーチャージリレースイッチを閉鎖する動作を実行することを特徴とする、バッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置。
【請求項２】
前記無負荷電圧は、前記バッテリーパックの開放回路電圧（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ；ＯＣＶ）であることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置。
【請求項３】
前記負荷抵抗は、
前記負荷抵抗に流れる電流の電流値を調整するために、抵抗値を制御することができる可変抵抗であることを特徴とする、請求項１または２に記載のバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置。
【請求項４】
前記所定の電流値は１Ａであることを特徴とする、請求項１から３の何れか１項に記載のバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置。
【請求項５】
前記バッテリーパックおよび前記負荷抵抗の間または前記負荷抵抗および前記フリーチャージ抵抗の間に位置して電流を測定する電流測定部をさらに含むことを特徴とする、請求項１から４の何れか１項に記載のバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置。
【請求項６】
前記電流測定部は電流センサであることを特徴とする、請求項５に記載のバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置。
【請求項７】
前記算出部は、
下記の数式に基づいて、前記フリーチャージ抵抗の抵抗値を算出することを特徴とする、請求項１から６の何れか１項に記載のバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置：
［数１］
Ｒｐ＝（Ｖ＿１−Ｖ＿２）／Ａ
ここで、Ｒｐはフリーチャージ抵抗、Ｖ＿１は前記無負荷電圧、Ｖ＿２は前記負荷電圧、Ａは前記所定の電流値。
【請求項８】
バッテリーパックのフリーチャージ抵抗に直列に負荷抵抗を連結するステップ、
バッテリーパックに負荷抵抗が設置されない無負荷状態の無負荷電圧および負荷抵抗が設置された負荷状態で負荷抵抗に所定の電流値をもつ電流が流れるとき、前記負荷抵抗に印加される負荷電圧を測定するステップ、および
前記バッテリーパックの前記無負荷電圧、前記負荷電圧、および前記所定の電流値を利用して前記バッテリーパックのフリーチャージ抵抗の抵抗値を算出するステップを含み、
前記バッテリーパックに含まれるバッテリーと直列に連結し、前記フリーチャージ抵抗が備えられた線路の開閉動作を実行するフリーチャージリレースイッチを制御するステップをさらに含み、
前記算出するステップは、
前記負荷状態で前記負荷抵抗の抵抗値を０オームから漸進的に増加させ、前記負荷抵抗に流れる前記電流が所定の電流値をもつように制御し、
前記フリーチャージリレースイッチを制御するステップは、前記バッテリーパックの前記無負荷状態または前記負荷状態であるとき、前記無負荷電圧または前記負荷電圧を測定するように前記フリーチャージリレースイッチを閉鎖する動作を実行することを特徴とする、バッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出方法。
【請求項９】
前記無負荷電圧は、前記バッテリーパックの開放回路電圧（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ；ＯＣＶ）であることを特徴とする、請求項８に記載のバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出方法。
【請求項１０】
前記負荷抵抗に流れる電流の電流値を調整するために、抵抗値を制御するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項８または９に記載のバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出方法。
【請求項１１】
前記所定の電流値は１Ａであることを特徴とする、請求項８から１０の何れか１項に記載のバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出方法。
【請求項１２】
前記バッテリーパックおよび前記負荷抵抗の間または前記負荷抵抗および前記フリーチャージ抵抗の間の電流を測定するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項８から１１の何れか１項に記載のバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出方法。
【請求項１３】
前記算出するステップは、
下記の数式に基づいて、フリーチャージ抵抗を算出することを特徴とする、請求項８から１２の何れか１項に記載のバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出方法：
［数２］
Ｒｐ＝（Ｖ＿１−Ｖ＿２）／１Ａ
ここで、Ｒｐはフリーチャージ抵抗、Ｖ＿１は前記無負荷電圧、Ｖ＿２は前記負荷電圧、Ａは前記所定の電流値。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１３年９月５日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１３−０１０６７６６号の出願日の利益を主張し、その内容すべては本明細書に含まれる。
【０００２】
本発明は、バッテリーパックのフリーチャージ抵抗を算出する装置および方法に関し、バッテリーパックに負荷抵抗が設置されない無負荷状態の無負荷電圧と負荷抵抗が設置されて負荷抵抗に所定の電流値をもつ電流が流れるとき、負荷抵抗に印加される負荷電圧を測定し、その測定値と所定の電流値を利用してバッテリーパックのフリーチャージ抵抗値を算出することにより、バッテリーパック内部に装着されているフリーチャージ抵抗を別途の分解なく放電を利用して抵抗値を算出してバッテリーの現在状態を確認することでフリーチャージ抵抗の異常の有無を判断してバッテリーの故障を診断することができるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
製品群による適用容易性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性をもつ二次電池は、携帯用機器だけではなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車（ＥＶ、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ハイブリッド車（ＨＶ、Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）、または家庭用または産業用に利用される中大型バッテリーを利用するエネルギー貯蔵システム（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｓｙｓｔｅｍ；ＥＳＳ）や無停電電源供給装置（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ；ＵＰＳ）システムなどに普遍的に応用されている。
【０００４】
このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させるという一次的な長所だけではなく、エネルギーの使用による副産物がまったく発生しないという点において、環境親和およびエネルギー効率性を向上するための新たなエネルギー源として注目されている。
【０００５】
二次電池は、携帯端末などのバッテリーとして実現される場合は必ずしもそうでないこともあるが、上述したように電気自動車またはエネルギー貯蔵源などに適用されるバッテリーは通常、単位二次電池セル（ｃｅｌｌ）が複数集合する形態で使用され、高容量環境に適合性を高めるようになる。
【０００６】
このようなバッテリー、特に多数の二次電池が充電と放電を交互になしながら実行する場合には、これらの充放電を効率的に制御し、バッテリーが適正な動作状態および性能を維持するように管理する必要性がある。
【０００７】
このために、バッテリーの状態および性能を管理するバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）が備えられる。ＢＭＳはバッテリーの電流、電圧、および温度などを検出し、これに基づいてＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）算出やセル電圧の均等化、高電圧リレー制御などの機能を実行し、高電圧リレー装置はバッテリーパックの電流検出装置と高電圧リレーで構成され、電流検出装置は充放電電流量を検出してＢＭＳに値を伝達し、ＢＭＳから制御信号を受けてリレーを駆動させるようになる。
【０００８】
特に、初期充放電時に電圧が過度に低下したバッテリーに通常の充電電流を流入するようになれば異常発熱を起こし、スパークが発生してスイッチが焼損する恐れがあるため、バッテリーに電圧変換装置が接続されれば、先ずバッテリー電圧がある程度上昇するまでフリーチャージリレースイッチが駆動して制御することが重要となる。
【０００９】
したがって、フリーチャージリレースイッチ線路に含まれたフリーチャージ抵抗の抵抗値を算出することは、リレースイッチを制御するのに必要な要素となり、従来にはフリーチャージ抵抗が明示されていなかったり分からなかったりする場合には、バッテリーパックを別途で分解してフリーチャージ抵抗を測定することによって費用と多くの時間が求められ、便利性や効率性の面において問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、バッテリーパックに負荷抵抗が設置されない無負荷状態の無負荷電圧と負荷抵抗が設置されて負荷抵抗に所定の電流値をもつ電流が流れるとき、負荷抵抗に印加される負荷電圧を測定し、その測定値と所定の電流値を利用してバッテリーパックのフリーチャージ抵抗値を算出することにより、バッテリーパック内部に装着されているフリーチャージ抵抗を別途の分解なく放電を利用して抵抗値を算出してバッテリーの現在状態を確認することでフリーチャージ抵抗の異常の有無を判断してバッテリーの故障を診断することができるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置およ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】
【００１１】
本発明の一実施形態によるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置は、バッテリーパックのフリーチャージ抵抗に直列に連結する負荷抵抗、前記バッテリーパックに前記負荷抵抗が設置されない無負荷状態の無負荷電圧または前記負荷抵抗が設置された負荷状態で負荷抵抗に所定の電流値をもつ電流が流れるとき、前記負荷抵抗に印加される負荷電圧を測定する電圧測定部、および前記バッテリーパックの前記無負荷電圧、前記負荷電圧、および前記所定の電流値を利用して前記バッテリーパックのフリーチャージ抵抗の抵抗値を算出するフリーチャージ抵抗算出部を含み、前記バッテリーパックと直列に連結し、前記フリーチャージ抵抗が備えられた線路の開閉動作を実行するスイッチを制御するスイッチ制御部をさらに含み、前記算出部は、前記負荷状態で前記負荷抵抗の抵抗値を０オームから漸進的に増加させ、前記負荷抵抗に流れる前記電流が所定の電流値をもつように制御し、前記スイッチ制御部は、前記無負荷状態または前記負荷状態であるとき、前記無負荷電圧または前記負荷電圧を測定するように前記スイッチを閉鎖する動作を実行する。
本発明の一実施形態によるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置は、バッテリーパックのフリーチャージ抵抗に直列に連結する負荷抵抗、前記バッテリーパックに前記負荷抵抗が設置されない無負荷状態の無負荷電圧および前記負荷抵抗が設置された負荷状態で負荷抵抗に所定の電流値をもつ電流が流れるとき、前記負荷抵抗に印加される負荷電圧を測定する電圧測定部、および前記バッテリーパックの前記無負荷電圧、前記負荷電圧、および前記所定の電流値を利用して前記バッテリーパックのフリーチャージ抵抗の抵抗値を算出するフリーチャージ抵抗算出部を含み、前記バッテリーパックに含まれるバッテリーと直列に連結し、前記フリーチャージ抵抗が備えられた線路の開閉動作を実行するフリーチャージリレースイッチと、前記フリーチャージリレースイッチを制御するスイッチ制御部をさらに含み、前記算出部は、前記負荷状態で前記負荷抵抗の抵抗値を０オームから漸進的に増加させ、前記負荷抵抗に流れる前記電流が所定の電流値をもつように制御し、前記スイッチ制御部は、前記無負荷状態または前記負荷状態であるとき、前記無負荷電圧または前記負荷電圧を測定するように前記フリーチャージリレースイッチを閉鎖する動作を実行する。
【００１２】
前記無負荷電圧は、前記バッテリーパックの開放回路電圧（Ｏｐｅｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ；ＯＣＶ）であることができる。
【００１３】
前記負荷抵抗は、前記負荷抵抗に流れる電流の電流値を調整するために、抵抗値を制御することが可能な可変抵抗であることができる。
【００１４】
前記算出部は、前記負荷状態で前記負荷抵抗の抵抗値を０オームから漸進的に増加させ、前記負荷抵抗に流れる前記電流が所定の電流値をもつように制御することができる。
【００１５】
前記所定の電流値は１Ａであることができる。
【００１６】
前記フリーチャージ抵抗算出装置は、前記バッテリーパックおよび前記負荷抵抗の間または前記負荷抵抗および前記フリーチャージ抵抗の間に位置して電流を測定する電流測定部をさらに含むことができる。
【００１７】
前記電流測定部は電流センサであることができる。
【００１８】
前記フリーチャージ抵抗算出装置は、前記バッテリーパックと直列に連結し、前記フリーチャージ抵抗が備えられた線路の開閉動作を実行するスイッチを制御するスイッチ制御部をさらに含むことができる。
【００１９】
前記スイッチ制御部は、前記無負荷状態または前記負荷状態であるとき、前記無負荷電圧または前記負荷電圧を測定するように前記スイッチを閉鎖する動作を実行することができる。
【００２０】
前記スイッチはフリーチャージリレースイッチであることができる。
【００２１】
前記算出部は下記の数式に基づいて、前記フリーチャージ抵抗の抵抗値を算出することができる。
［数１］
Ｒｐ＝（Ｖ＿１−Ｖ＿２）／Ａ
ここで、Ｒｐはフリーチャージ抵抗、Ｖ＿１は前記無負荷電圧、Ｖ＿２は前記負荷電圧、Ａは前記所定の電流値である。
【００２２】
本発明の一実施形態によるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出方法は、バッテリーパックのフリーチャージ抵抗に直列に負荷抵抗を連結するステップ、バッテリーパックに負荷抵抗が設置されない無負荷状態の無負荷電圧および負荷抵抗が設置された負荷状態で負荷抵抗に所定の電流値をもつ電流が流れるとき、前記負荷抵抗に印加される負荷電圧を測定するステップ、および前記バッテリーパックの前記無負荷電圧、前記負荷電圧、および前記所定の電流値を利用して前記バッテリーパックのフリーチャージ抵抗の抵抗値を算出するステップを含み、前記バッテリーパックに含まれるバッテリーと直列に連結し、前記フリーチャージ抵抗が備えられた線路の開閉動作を実行するフリーチャージリレースイッチを制御するステップをさらに含み、前記算出するステップは、前記負荷状態で前記負荷抵抗の抵抗値を０オームから漸進的に増加させ、前記負荷抵抗に流れる前記電流が所定の電流値をもつように制御し、前記フリーチャージリレースイッチを制御するステップは、前記バッテリーパックの前記無負荷状態または前記負荷状態であるとき、前記無負荷電圧または前記負荷電圧を測定するように前記フリーチャージリレースイッチを閉鎖する動作を実行する。
【００２３】
前記無負荷電圧は、前記バッテリーパックの開放回路電圧（Ｏｐｅｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ；ＯＣＶ）であることができる。
【００２４】
前記バッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出方法は、前記負荷抵抗に流れる電流の電流値を調整するために、抵抗値を制御するステップをさらに含むことができる。
【００２５】
前記算出するステップは、前記負荷状態で前記負荷抵抗の抵抗値を０オームから漸進的に増加させ、前記負荷抵抗に流れる前記電流が所定の電流値をもつように制御することができる。
【００２６】
前記所定の電流値は１Ａであることができる。
【００２７】
前記バッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出方法は、前記バッテリーパックおよび前記負荷抵抗の間または前記負荷抵抗および前記フリーチャージ抵抗の間の電流を測定するステップをさらに含むことができる。
【００２８】
前記バッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出方法は、前記バッテリーパックと直列に連結し、前記フリーチャージ抵抗が備えられた線路の開閉動作を実行するスイッチを制御するステップをさらに含むことができる。
【００２９】
前記スイッチを制御するステップは、前記バッテリーパックの前記無負荷状態または前記負荷状態であるとき、前記無負荷電圧または前記負荷電圧を測定するように前記スイッチを閉鎖する動作を実行することができる。
【００３０】
前記算出するステップは下記の数式に基づいて、前記フリーチャージ抵抗の抵抗値を算出することができる。
［数２］
Ｒｐ＝（Ｖ＿１−Ｖ＿２）／１Ａ
ここで、Ｒｐはフリーチャージ抵抗、Ｖ＿１は前記バッテリーパックの無負荷電圧、Ｖ＿２は負荷抵抗に印加された負荷電圧、Ａは前記所定の電流値である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の一側面によれば、バッテリーパックに負荷抵抗が設置されない無負荷状態の無負荷電圧と負荷抵抗が設置されて負荷抵抗に所定の電流値をもつ電流が流れるとき、負荷抵抗に印加される負荷電圧を測定し、その測定値と所定の電流値を利用してバッテリーパックのフリーチャージ抵抗値を算出することにより、バッテリーパック内部に装着されているフリーチャージ抵抗を別途の分解なく放電を利用して抵抗値を算出してバッテリーの現在状態を確認することでフリーチャージ抵抗の異常の有無を判断してバッテリーの故障を診断することができるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置および方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態によるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置が適用される電気自動車を概略的に示した図である。
【図２】本発明の一実施形態によるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置が適用されるリレー制御システムを説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態によるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置を概略的に示した図である。
【図４】本発明の一実施形態によるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置が無負荷電圧を求めるための無負荷状態の一例を示した図である。
【図５】本発明の一実施形態によるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置が負荷電圧を求めるための負荷状態の一例を示した図である。
【図６】本発明の一実施形態によるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
発明を添付の図面を参照しながら詳しく説明すれば次のとおりとなる。ここで、繰り返される説明、本発明の要旨を不必要に不明瞭にし得る公知機能、および構成についての詳細な説明は省略する。本発明の実施形態は、当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状および大きさなどは、より明確な説明のために誇張されることがある。
【００３４】
明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことを意味する。
【００３５】
また、明細書に記載される「…部」という用語は、１つ以上の機能や動作を処理する単位を意味し、これはハードウェアやソフトウェアまたはハードウェアおよびソフトウェアの結合によって実現されることができる。
【００３６】
図１は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置が適用される電気自動車を概略的に示した図である。
【００３７】
図１において、本発明の一実施形態によるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置が電気自動車に適用された例を示しているが、本発明の一実施形態によるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置は、電気自動車の他にも家庭用または産業用エネルギー貯蔵システム（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｓｙｓｔｅｍ；ＥＳＳ）や無停電電源供給装置（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ；ＵＰＳ）システムなどの二次電池が適用される分野であれば、どのような技術分野にも適用することができる。
【００３８】
電気自動車１は、バッテリー１１、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）２０、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）３０、インバータ４０、およびモータ５０を含んで構成されることができる。
【００３９】
バッテリー１１はモータ５０に駆動力を提供し、電気自動車１を駆動させる電気エネルギー源である。バッテリー１１は、モータ５０および／または内燃機関（図示せず）の駆動に応じてインバータ４０によって充電されたり放電したりする。
【００４０】
ここで、バッテリー１１の種類は特に限定されるものではなく、例えば、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。
【００４１】
また、バッテリー１１は、複数の電池セルが直列および／または並列に連結している電池パックで形成される。また、このような電池パックが１つ以上備えられてバッテリー１１を形成することもできる。
【００４２】
ＢＭＳ２０はバッテリー１１の状態を推定し、推定された状態情報を利用してバッテリー１０を管理する。例えば、バッテリー１１の残存容量（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｉｎｇ；ＳＯＣ）、残存寿命（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ；ＳＯＨ）、最大入出力電力許容量、出力電圧などのバッテリー１１状態情報を推定して管理する。また、このような状態情報を利用してバッテリー１１の充電または放電を制御し、さらにはバッテリー１１の交換時期を推定することもできる。
【００４３】
また、本発明に係るＢＭＳ２０は、後述するバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置（図３の１００）を含むことができる。このようなバッテリーパックの抵抗算出装置（図３の１００）により、バッテリーパックのフリーチャージ状態の有無やフリーチャージ抵抗に印加される電圧量、または充放電電圧状態に対する正確度および信頼度を向上させることができる。
【００４４】
ＥＣＵ３０は、電気自動車１の状態を制御する電子的制御装置である。例えば、アクセラレータ（ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ）、ブレーキ（ｂｒｅａｋ）、速度などの情報に基づいてトルク程度を決め、モータ５０の出力がトルク情報に合うように制御する。
【００４５】
また、ＥＣＵ３０は、ＢＭＳ２０によって伝達されたバッテリー１１のＳＯＣ、ＳＯＨなどの状態情報に基づいてバッテリー１１が充電または放電するようにインバータ４０に制御信号を送る。
【００４６】
インバータ４０は、ＥＣＵ３０の制御信号に基づいてバッテリー１１が充電または放電するようにする。
【００４７】
モータ５０は、バッテリー１１の電気エネルギーを利用し、ＥＣＵ３０から伝達される制御情報（例えば、トルク情報）に基づいて電気自動車１を駆動する。
【００４８】
上述した電気自動車１は、バッテリー１１の電気エネルギーを利用して駆動するため、バッテリー１１の状態（例えば、フリーチャージ電圧またはフリーチャージ抵抗値）を正確に推定することが重要となる。
【００４９】
図２は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置が適用されるリレー制御システムを説明するための図である。
【００５０】
図２を参照すれば、モータ（図示せず）またはジェネレータ（図示せず）で生成された交流を直流に変換してバッテリー１１に伝達するインバータ（図示せず）と、バッテリー１１とインバータ（図示せず）を連結するリレー制御システムで構成されることができる。図２に示されたバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置が適用されるリレー制御システムを説明するための図面は一実施形態によるものであり、その構成要素は図２に示す実施形態に限定されるものではなく、必要に応じては一部の構成要素が付加、変更、または削除されてもよい。
【００５１】
リレー制御システムは、バッテリー１１から出力した電流をモータ（図示せず）またはジェネレータ（図示せず）に伝達し、（＋）電源ラインに設置されているメインポジティブ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）リレースイッチ１４、バッテリー１１とインバータ（図示せず）を連結して（−）電源ラインに設置されているメインネガティブ（ｎｅｇａｔｉｖｅ）リレースイッチ１５、メインリレースイッチ１４と並列に連結しているフリーチャージリレースイッチ１３、およびフリーチャージリレースイッチ１３の線路に連結しているフリーチャージ抵抗１２で構成されることができる。
【００５２】
メインポジティブリレースイッチ１４とメインネガティブリレースイッチ１５は、充放電時に電源と連結するようにできる。
【００５３】
フリーチャージリレースイッチ１３は、バッテリー１１にメインポジティブリレースイッチ１４とメインネガティブリレースイッチ１５がそのまま連結すれば、一度に高電流が流入してメインポジティブリレースイッチ１４が異常発熱したり焼損したりする恐れがあるため、メインポジティブリレースイッチ１４に連結する前に先に低電流が流れるようにすることにより、メインポジティブリレースイッチ１４が異常発熱したり焼損したりすることを防ぐ。
【００５４】
リレー制御システムは、接続時に予め設定されているプログラムにしたがい、先ず初期充放電を開始するメインネガティブスイッチ１５を連結し、フリーチャージリレースイッチ１３を連結することにより、高速充放電をする前に低電流を誘導する。その後、リレー制御システムは、メインリレーポジティブスイッチ１４を連結した後、フリーチャージリレースイッチ１３を開放して高速充放電を実行するようになる。
【００５５】
図３は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置を概略的に示した図である。
【００５６】
図３を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置１００は、負荷抵抗１１０、電圧測定部１２０、電流測定部１３０、スイッチ制御部１４０、およびフリーチャージ抵抗算出部１５０を含んで構成されることができる。図３に示されたバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置１００は一実施形態によるものであり、その構成要素は図３に示された実施形態に限定されるものではなく、必要に応じては一部の構成要素が付加、変更、または削除されてもよい。
【００５７】
負荷抵抗１１０は、バッテリーパック１０のフリーチャージ抵抗１２に直列に連結する。
【００５８】
一実施形態において、負荷抵抗１１０は、負荷抵抗１１０に流れる電流の電流値を調整するために抵抗値を制御することができる可変抵抗であることができる。例えば、負荷抵抗１１０は、１回転形可変抵抗、半固定形可変抵抗、直動形可変抵抗のうちの１つ以上を含んで構成されることができる。
【００５９】
電圧測定部１２０は、バッテリーパック１０に負荷抵抗１１０が設置されない無負荷状態の無負荷電圧または負荷抵抗１１０が設置された負荷状態で負荷抵抗１１０に所定の電流値をもつ電流が流れるとき、負荷抵抗１１０に印加される負荷電圧を測定することができる。
【００６０】
前記所定の電流値は、図２で説明したバッテリーパック１０の充放電初期に低電流状態で駆動するフリーチャージリレースイッチ１３という点を考慮した上でスイッチが焼損しない低電流範囲を満たすことができるように、初期に設定された値や必要に応じて使用者によって設定された設定値であることができる。例えば、所定の電流値は１Ａであることができる。
【００６１】
電流測定部１３０は、バッテリーパック１０および負荷抵抗１１０の間または負荷抵抗１１０およびフリーチャージ抵抗１２の間に位置して電流を測定することができる。電流測定部１３０は、負荷抵抗１１０に流れる電流を測定することにより、負荷抵抗１１０に流れる電流の電流値が前記所定の電流値になるかを確認できるようにする。一実施形態において、電流測定部１３０は電流センサであることができる。例えば、電流測定部１３０は、変流器方式電流センサ、ホール素子方式電流センサ、ヒューズ方式電流センサのうちの１つ以上を含んで構成されることができる。
【００６２】
以下、図４〜図５を参照しながら、本発明の一実施形態によるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置が無負荷電圧を求めるための無負荷状態および負荷電圧を求めるための負荷状態について説明する。
【００６３】
図４は、発明の一実施形態によるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置が無負荷電圧を求めるための無負荷状態の一例を示した図である。
【００６４】
先ず、スイッチ制御部１４０は、フリーチャージリレースイッチ１３を閉鎖する動作を実行することによって無負荷状態の無負荷電圧を測定できるようにする。
【００６５】
無負荷電圧は、バッテリーパック１０の開放回路電圧（Ｏｐｅｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ；ＯＣＶ）であることができる。無負荷電圧は、バッテリー１１の出力電圧からバッテリー１１の内部抵抗に起因する電圧降下を換算し、そのときのバッテリー１１電流の影響を排除した電圧を意味する。無負荷電圧を測定することによってバッテリー１１の現在電圧を知ることができ、後にフリーチャージ抵抗１２に印加される電圧を算出するのに利用されることができる。図５は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出装置が負荷電圧を求めるための負荷状態の一例を示した図である。
【００６６】
先ず、スイッチ制御部１４０は、フリーチャージリレースイッチ１３を閉鎖する動作を実行することによって負荷状態の負荷電圧を測定できるようにする。
【００６７】
本発明の一実施形態による負荷状態の場合に、負荷抵抗１１０は、バッテリーパック１０と直列に連結することができる。このとき、負荷抵抗１１０は、負荷抵抗１１０に流れる電流の電流値が所定の電流値となるように抵抗値が調節されることができる。一実施形態において、負荷抵抗１１０の抵抗値は、負荷抵抗１１０に流れる電流の電流値が所定の電流値になるまで、０オームから漸進的に増加することができる。
【００６８】
このとき、電流測定部１３０は、負荷抵抗１１０に流れる電流を測定することにより、負荷抵抗１１０に流れる電流の電流値が前記所定の電流値になるかを確認できるようにする。図５では、電流測定部１３０はバッテリー１１と負荷抵抗１１０の間に示されているが、電流測定部１３０は負荷抵抗１１０とフリーチャージリレースイッチ１３の間に位置することもできる。
【００６９】
負荷抵抗１１０に流れる電流の電流値が所定の電流値になれば、電圧測定部１２０は負荷抵抗１１０に印加される電圧を測定することにより、負荷電圧を測定することができる。
【００７０】
再度説明すれば、フリーチャージ抵抗算出部１５０は、負荷抵抗１１０の抵抗値を０オームから漸進的に増加させ、負荷抵抗１１０に流れる電流が所定の電流値になるように制御することができる。例えば、負荷抵抗１１０を低い値から上昇させれば、直列に連結した負荷抵抗１１０とフリーチャージ抵抗１２の合計である線路の総抵抗値が徐々に上昇して線路上の総電圧が一定になるため、結果的には印加される電流は反比例して減少するようになる。したがって、本来フリーチャージリレースイッチ１３が駆動する低電流値（例えば、１Ａ）に制御した後、その制御された所定の電流値であるときに負荷抵抗１１０に印加された電圧を測定し、前記図４で測定した無負荷電圧、すなわち現在バッテリー１１の電圧で負荷抵抗１１０に印加された電圧とフリーチャージ抵抗１２に印加された電圧に配分されたことを利用し、結果的にはフリーチャージ抵抗１２に印加された電圧を知ることができる。
【００７１】
スイッチ制御部１４０はバッテリーパック１０と直列に連結し、バッテリーパック１０のフリーチャージ抵抗１２が備えられた線路の開閉動作を実行するスイッチを制御することができる。一実施形態において、スイッチ制御部１４０は、図４および図５を参照しながら説明したように、前記無負荷状態または前記負荷状態であるとき、前記無負荷電圧または前記負荷電圧を測定できるように前記スイッチを閉鎖する動作を実行することができる。このとき、前記スイッチはフリーチャージリレースイッチ１３であることができる。
【００７２】
フリーチャージ抵抗算出部１５０は、下記の数式に基づいて、フリーチャージ抵抗１２の抵抗値を算出することができる。
［数３］
Ｒｐ＝（Ｖ＿１−Ｖ＿２）／Ａ
ここで、Ｒｐはフリーチャージ抵抗１２、Ｖ＿１は無負荷電圧、Ｖ＿２は負荷電圧、およびＡは所定の電流値である。
【００７３】
このとき、Ｖ＿１は、バッテリーパック１０の無負荷状態であるとき、開放回路電圧を利用して電圧測定部１２０で測定した値である。すなわち、図４の無負荷状態で測定した無負荷電圧である。また、Ｖ＿２は、負荷抵抗１１０の負荷状態であるとき、電圧測定部１２０で測定した値である。すなわち、図５の負荷状態で測定した負荷電圧である。また、所定の電流値は、電流測定部１３０で測定された値である。
【００７４】
数式において、Ｒｐはオーム（Ω）の単位をもち、Ｖ＿１およびＶ＿２はボルト（Ｖ）の単位をもち、Ａはアンペア（Ａ）の単位をもつ。
【００７５】
数式において、バッテリーパックの無負荷電圧において負荷状態で負荷抵抗１１０に印加された負荷電圧の差は、結果的にはフリーチャージ抵抗１２に印加された電圧と同じであるという点を利用することができる。
【００７６】
負荷抵抗１１０に一定に調整された所定の電流値が測定されているため、直列線路上に同じ電流がフリーチャージ抵抗１２にも流れるようになる。
【００７７】
算出されたフリーチャージ抵抗１２に印加された電圧と印加された電流を利用し、オームの法則を活用して電圧を電流で割れば、フリーチャージ抵抗１２の抵抗値を求めることができる。
【００７８】
図６は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出方法を説明するためのフローチャートである。
【００７９】
図６を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出方法が始まれば、先ず無負荷状態でバッテリーパックに無負荷電圧（Ｖ＿１）を測定する（Ｓ１０）。そして、負荷状態で負荷抵抗を制御する（Ｓ２０）。ステップ（Ｓ２０）の過程は、図３を参照しながら説明したバッテリーパックの負荷抵抗１１０で実行することができるステップであり、ここでは負荷抵抗１１０についての説明が準用するため、繰り返される説明は省略する。
【００８０】
その次に、電流測定部によって負荷状態で電流が印加され、電流値が所定の電流値になるとき電流値を測定する（Ｓ３０）。ステップ（Ｓ３０）の過程は、図３を参照しながら説明したバッテリーパックの電流測定部１３０で実行することができるステップであり、ここでは電流測定部１３０についての説明が準用するため、繰り返される説明は省略する。
【００８１】
そして、測定された電流が所定の電流値であるとき、負荷抵抗に印加される負荷電圧を測定する（Ｓ４０）。ステップ（Ｓ１０）またはステップ（Ｓ４０）の過程は、図３を参照しながら説明したバッテリーパックの電圧測定部１２０で実行することができるステップであり、ここでは電圧測定部１２０についての説明が準用するため、繰り返される説明は省略する。
【００８２】
そして、測定された無負荷電圧と負荷電圧を利用してフリーチャージ電圧を算出する（Ｓ５０）。
【００８３】
その次に、オームの法則を利用してフリーチャージ抵抗値を算出する（Ｓ６０）。ステップ（Ｓ５０）〜ステップ（Ｓ６０）の過程は、図３を参照しながら説明したバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出部１５０で実行することができるステップであり、ここではフリーチャージ抵抗算出部１５０についての説明が準用するため、繰り返される説明は省略する。
【００８４】
上述したバッテリーパックのフリーチャージ抵抗算出方法は、図に提示されたフローチャートを参照しながら説明した。簡単に説明するために、上述した方法は一連のブロックで示して説明しているが、本発明は前記ブロックの順序に限定されるものではなく、いくつかのブロックは、他のブロックと本明細書で示して記述されているものとは異なる順序でまたは同時に起こることもあり、同一または類似する結果を達成する多様な他の分期、流れの経路、およびブロックの順序が実現されることができる。また、本明細書で記述される方法を実現するために示されたすべてのブロックが要求されないこともある。
【００８５】
以上、本発明の特定の実施形態を図示して説明したが、本発明の技術思想は添付の図面と上述した説明内容に限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲内で多様な形態の変形が可能であることは、本分野の通常の知識を有する者にとっては自明な事実であり、このような形態に違反しない範囲内で本発明の特許請求の範囲に属するである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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