KR20140093122A

KR20140093122A - 전기자동차 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20140093122A
Application number: KR1020130005525A
Authority: KR
Inventors: 최치호; 오학준
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2014-07-25

Abstract

본 발명은 전기자동차 및 그 제어방법에 관한 것으로, 배터리팩을 관리하는 BMS에 대하여 BMS에 이상되는 제어신호의 변화에 따라 배터리셀의 전압 변화를 측정하고, 측정된 전압을 이용하여 BMS의 이상 여부를 판단하여 고장을 진단한다. 또한, 본 발명은 BMS의 고장을 진단함으로써, 고장에 대비할 수 있고, 차량의 주행 안전성을 향상시키고 사용자의 편의성이 크게 향상되는 효과가 있다.

Description

전기자동차 및 그 제어방법{Electric vehicle and controlling method}

본 발명은 전기자동차 및 그 제어방법에 관한 것으로, 차량에 동작전원을 제공하는 배터리 및 배터리를 관리하는 BMS의 이상 여부를 감지하여 고장을 진단하는 전기자동차 및 그 제어방법에 관한 것이다.

전기자동차는 장래의 자동차 공해 및 에너지 문제를 해결할 수 있는 가장 가능성 높은 대안이라는 점에서 연구가 활발하게 진행되고 있다.

전기자동차(Electric vehicle; EV)는 주로 배터리의 전원을 이용하여 AC 또는 DC 모터를 구동하여 동력을 얻는 자동차로서, 크게 배터리전용 전기자동차와 하이브리드 전기자동차로 분류되며, 배터리전용 전기자동차는 배터리의 전원을 이용하여 모터를 구동하고 전원이 다 소모되면 재충전하고, 하이브리드 전기자동차는 엔진을 가동하여 전기발전을 하여 배터리에 충전을 하고 이 전기를 이용하여 전기모터를 구동하여 차를 움직이게 할 수 있다.

또한, 하이브리드 전기자동차는 직렬 방식과 병렬 방식으로 분류될 수 있으며, 직렬 방식은 엔진에서 출력되는 기계적 에너지는 발전기를 통하여 전기적 에너지로 바뀌고 이 전기적 에너지가 배터리나 모터로 공급되어 차량은 항상 모터로 구동되는 자동차로 기존의 전기자동차에 주행거리의 증대를 위하여 엔진과 발전기를 추가시킨 개념이고, 병렬 방식은 배터리 전원으로도 차를 움직이게 할 수 있고 엔진(가솔린 또는 디젤)만으로도 차량을 구동시키는 두가지 동력원을 사용하고 주행조건에 따라 병렬 방식은 엔진과 모터가 동시에 차량을 구동할 수도 있다.

하이브리드 자동차를 포함한 전기자동차는 배터리로부터 동작전원을 공급받고, 모터를 제어하여 동작하므로, 모터를 제어하고 배터리의 상태를 확인하고 관리하는 것이 중요하다.

이때, 배터리의 상태를 관리하는 BMS는 배터리의 각 셀에 연결되어 각각의 배터리 셀을 관리하는데, BMS는 배터리셀에 직접 연결됨에 따라 고전압 환경에 노출되어 있어, BMS 내부에 이상이 발생하는 문제가 있다.

배터리의 상태를 관리하는 BMS에 이상이 발생하는 경우, 배터리의 이상을 감지할 수 없을 뿐 아니라, 전기자동차가 오동작하게 되는 원인이 된다.

본 발명의 목적은, 차량이 주행하기 위한 동작전원을 제공하는 배터리를 관리하는 BMS에 대하여, BMS의 상태를 감지하고 고장 여부를 진단함으로써, 이상에 대비하는 전기자동차 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기자동차는 복수의 배터리셀로 구성되어 차량에 동작전원을 공급하는 배터리팩; 상기 복수의 배터리셀에 각각 연결되어 배터리 셀간의 전압편차를 해소하는 복수의 셀밸런싱부를 포함하여, 상기 배터리팩의 상태를 관리하는 BMS(Battery Management System); 상기 배터리로부터 동작전원을 공급받아 모터를 제어하여 차량이 주행하도록 하는 모터제어부(MCU); 상기 배터리팩으로부터 상기 모터제어부로 전원이 공급되도록 하여 주행을 제어하고, 상기 BMS의 상태를 감지하여 이상을 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 셀밸런싱부로 제어신호를 인가하고, 상기 제어신호에 따라 측정되는 상기 배터리셀의 셀전압의 변화에 대응하여 상기 BMS의 이상 여부를 판단하여 고장을 진단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전기자동차의 제어방법은 복수의 배터리셀에 각각 연결되는 복수의 셀밸런싱부로 구성된 BMS에 대하여 제어부로부터 상기 셀밸런싱부로 제 1 제어신호가 인가되어 상기 셀밸런싱부가 동작하면 상기 배터리셀의 제 1 셀전압을 측정하는 단계; 상기 제어부로부터 제 2 제어신호가 상기 셀밸런싱부로 인가되어 상기 셀밸런싱부가 동작하면 상기 배터리셀의 제 2 셀전압을 측정하는 단계; 및 상기 제 1 셀전압과 상기 제 2 셀전압의 크기가 동일하면 상기 BMS에 이상이 있는 것으로 판단하여 고장을 진단하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 전기자동차 및 그 제어방법은 차량이 주행할 수 있도록 동작전원을 제공하는 배터리를 관리하는 BMS에 대하여 그 상태를 감지하고 고장 여부를 진단함으로써 배터리뿐 아니라 BMS의 이상에 대비할 수 있고, 그에 따른 차량의 주행 안정성을 확보할 수 있으며 제품의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 BMS의 구성이 도시된 도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 BMS의 셀 밸런싱부의 구성이 도시된 도이다.
도 4, 5 및 도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 BMS의 이상 여부를 판단하기 위한 셀 밸런싱부의 실시예가 도시된 도이다.
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 BMS의 이상 여부를 판단하기 위한 그 제어방법이 도시된 순서도이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

본 발명에 따른 전기자동차는 도 1에 도시된 바와 같이, 센서부(130), 인터페이스부(140), 모터제어부(MCU)(150), 전원부(160), BMS(180), 배터리팩(190) 및 차량 주행 및 동작에 따른 전반을 제어하는 제어부(VCU)(110)를 포함한다.

전원부(160)는 외부 전원 또는 충전소와의 연결을 위한 연결단자 및 연결회로를 포함하고, 전원 연결 시 BMS(180)의 관리하에 충전전류를 배터리(190)에 인가하여 배터리팩(190)을 충전하는 충전부(미도시)를 포함한다. 또한, 전원부(160)는 배터리(190)에 충전된 동작전원을 차량의 각 부에서 사용할 수 있는 전원으로 변경하여 공급하는 컨버터(미도시) 또는 인버터(미도시)를 포함한다.

배터리팩(190)은 전원부(160)로부터 공급되는 전원에 의해 충전되어, 고전압의 전기에너지를 저장하여, 자동차에 동작전원을 공급한다. 배터리팩(190)은 고전압의 적어도 하나의 배터리 셀로 구성된다.

BMS(Battery management system)(130)는 배터리팩(190)의 잔여용량을 체크하여 충전의 필요성을 판단하고, 배터리에 저장된 충전전류를 전기자동차의 각 부로 공급하는데 따른 관리를 수행한다.

또한, BMS(180)는 전류사용에 대한 관리를 통해 차량이 장시간 주행할 수 있도록 하고, 공급되는 전류에 대한 보호 회로를 포함한다.

이때, BMS(180)는 배터리를 충전하고 사용할 때, 배터리 내의 셀 간의 전압차를 고르게 유지하여, 배터리가 과충전되거나 과방전되지 않도록 제어함으로써 배터리의 수명을 연장한다.

BMS(180)는 배터리팩(190)에 포함된 적어도 하나의 배터리 셀에 연결되어, 각 배터리 셀에 부여되는 부하에 따른 전압 밸런싱을 조절한다.

인터페이스부(140)는 운전자의 조작에 의해 소정의 신호를 입력하는 입력수단과, 전기 자동차의 현 상태 동작 중 정보를 출력하는 출력수단을 포함한다. 또한, 인터페이스부(140)는 스티어링 휠, 액셀러레이터, 브레이크와 같은 운전을 위한 조작수단을 포함한다.

이때 출력수단은 정보를 표시하는 디스플레이부, 음악, 효과음 및 경고음을 출력하는 스피커 그리고 각종 상태 등을 포함한다. 입력수단은 차량 주행에 따름 방향지시등, 테일램프, 헤드램프, 브러시 등의 동작을 위한 복수의 스위치, 버튼 등을 포함한다.

센서부(130)는 차량 주행, 또는 소정 동작 중에 발생하는 신호를 감지하여 입력하고 이를 제어부(110)로 입력한다. 센서부(130)는 차량 내부 및 외부에 복수의 센서를 포함하여 다양한 감지신호를 입력한다. 이때 설치되는 위치에 따라 센서의 종류 또한 상이할 수 있다.

모터제어부(MCU)(150)는 연결된 적어도 하나의 모터를 구동하기 위한 제어신호를 생성하여 모터의 구동을 제어한다. 또한 고전압의 전원이 모터 특성에 맞게 변경되어 공급되도록 하며, 모터 구동을 위한 인버터(미도시)를 포함한다.

제어부(VCU)(110)는 BMS(180)를 통해 배터리팩(190)을 관리하고, 인터페이스부(140) 및 센서부(130)의 입력에 대응하여 설정된 동작이 수행되도록 소정의 명령을 생성하여 인가하여 제어하고, 데이터의 입출력을 제어하여 가전기기의 동작상태가 표시되도록 한다.

제어부(110)는 인터페이스부(140)의 키스위치(미도시)에 의해 시동신호가 입력되면, 시동신호를 각 부로 전달하고, BMS(180)가 정상인지 여부를 판단하여, 모터로 전원이 공급되도록 한다. 이때 모터제어부(150)는 제어부(110)의 제어신호에 따라 모터로 공급되는 전원을 제어하고, 모터의 구동을 제어함으로써 차량이 주행가능하게 된다.

제어부(110)는 BMS(180)로부터 입력되는 신호에 따라 배터리의 이상 여부를 판단할 뿐 아니라, BMS에 제어신호를 인가하여 BMS의 이상 여부를 판단한다.

제어부(110)는 BMS(180)로 인가되는 제어신호에 따른 배터리 셀의 전압 상태를 바탕으로 BMS의 이상을 판단한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 BMS의 구성이 도시된 도이다.

BMS(180)는 배터리팩(190)을 구성하는 복수의 배터리셀(191 내지 194)에 대하여, 각각의 배터리셀 간의 전압편차를 보정한다.

BMS(180)는 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리팩(190)의 복수의 배터리 셀(191 내지 194)에 각각 연결되어 각 배터리셀의 밸런스를 조절하는 셀밸런싱부(181 내지 184)를 포함한다.

또한, 전압측정부 또는 전류측정부가 더 포함될 수 있으며 BMS를 간소화하여 도시한 것으로, 본 발명과 관련이 없는 구성은 생략하였음을 명시한다.

셀밸런싱부(181 내지 184)는 n 개로 구성되어, 배터리팩(190)의 복수의 배터리 셀(191 내지 194)에 각각 연결된다. 이때, 배터리팩(190)을 구성하는 배터리 셀의 수에 대응하여 제 1 내지 제 n의 셀밸런싱부(181 내지 184)가 구비된다.

제1 셀밸런싱부(181)는 제 1 배터리셀(191)에 연결되고, 제2 셀밸런싱부(182)는 제 2 배터리셀(192)에 연결되며, 제3 셀밸런싱부(183)는 제 3 배터리셀(193)과 연결되고, 제4 셀밸런싱부(184)는 제 4 배터리셀(194)에 연결되어, 각각의 배터리셀의 전압에 따라, 구비되는 저항으로 인하여 각 배터리 셀에 부하가 걸리게 되므로, 배터리셀 간의 전압편차를 조절하게 된다.

이때 배터리팩(190)의 복수의 배터리셀(191 내지 194)은 직렬로 연결되어 차량에서 요구되는 고전압을 제공하게 된다.

배터리팩(190)의 각 배터리셀이 직렬연결됨에 따라 셀밸런싱부(181 내지 184) 역시 각 배터리셀에 각각 연결됨과 동시에 직렬연결된다.

BMS(180)는 배터리셀의 밸런싱을 조절하기 위한, 셀밸런싱의 구성에 대하여, 액티브(Active) 방식과 패시브(Passive) 방식으로 구분할 수 있다. 패시브방식은 배터리셀 중 높은 전압을 갖는 배터리셀을 저항을 이용하여 방전시킴으로써, 목표로 하는 낮은 전압의 배터리셀의 전압까지 낮아지도록 한다.

셀밸런싱부(181 내지 194)는 패시브 방식으로 복수의 배터리셀 중 목표로 하는 어느 하나의 배터리셀의 전압을 기준으로 각각의 셀밸런싱부에 구비되는 저항을 통해 방전되도록 함으로써, 배터리 셀간의 전압 편차를 해소한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 BMS의 셀 밸런싱부의 구성이 도시된 도이다.

셀밸런싱부는 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리셀(250)의 양단에 연결되어, 제어부(110)로부터 입력되는 제어신호(230)에 따라 온, 오프 동작하는 스위치(220), 그리고 저항(210)을 포함한다.

스위치(220)가 온(ON) 되면, 저항(210)은 배터리셀(250)에 대하여 부하로써 작용하게 되고, 그에 따라 배터리셀(250)은 방전되어 전압강하가 나타나게 된다.

복수의 배터리셀에는 각각 이와 같은 현상이 각각 발생하게 되므로, 셀밸런싱부에 의해 배터리 셀 간의 편차가 감소하게 된다. 이때, 배터리셀(250)이 다른 배터리 셀보다 고전압인 경우 저항에 의해 방전되어 낮은 전압의 배터리셀과 균형을 이루게 된다.

제어신호(230)는 제어부(110)로부터 입력되는 것으로, 제어부(230)는 스위치(220)의 온오프를 제어하는 제어신호를 인가함으로써 BMS(180)의 배터리셀의 셀균형을 조절하도록 한다.

제어부(110)는 목표전압, 즉 배터리팩(190)으로부터 차량 내부로 공급될 전압이 결정되면, 제어신호(230)를 BMS(180)로 인가하고, 셀밸런싱부(181 내지 184) 각각에 대하여 제어신호(230)가 인가된다.

이때, 제 1 내지 제 4 셀밸런싱부(181 내지 184)에 인가되는 제어신호를 각각 상이할 수 있다.

즉 제어부(110)는 목표전압에 따라 제어신호를 생성하고, 어느 배터리 셀을 이용할지에 따라 제어신호를 인가하므로, 셀밸런싱부의 스위치가 온 되거나 오프 된다. 이때, 스위치가 온 된, 셀밸런싱부에 연결되는 배터리팩은 저항에 의해 전압이 하강하게 되고, 목표전압까지 하강하게 되면 밸런싱이 완료된다.

도 4, 5 및 도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 BMS의 이상 여부를 판단하기 위한 셀 밸런싱 부의 실시예가 도시된 도이다.

BMS(180)의 이상은 셀밸런싱부의 스위치 이상으로부터 발생된다.

도 4는 스위치가 정상인 경우에 대한 배터리팩(190) 및 BMS의 셀밸런싱부에서의 전류 및 전압의 흐름을 도시한 도이다.

이하, 도 4의 a,b에 도시된 스위치는 동일한 스위치이나, 그 동작 상태를 구분하기 위해 도면부호를 상이하게 표기하였고, 제어신호 또한 제어부(110)로 인가되는 신호로써 각각의 상황을 구분하기 위하여 도면부호를 상이하게 기재하였음을 명시한다.

도 4의 a를 참조하면, 제어부(110)로부터 인가되는 제어신호(231)가 오프(OFF)이면, 셀밸런싱부의 스위치(221)는 오픈 상태가 된다.

스위치(221)가 오픈 상태가 되면, 배터리셀과 셀밸런싱부 간에는 오픈 회로가 되므로, 저항(210)에는 전류가 흐르지 않는다. 따라서 배터리셀의 전압은 감소하지 않게 된다.

이때 배터리셀의 셀전압은 제 1 전압(V1)이 측정된다.

한편, 도 4의 b와 같이, 제어부(110)로부터 인가되는 제어신호(232)가 온(ON)이면, 셀밸런싱부의 스위치(222)는 닫힘 상태가 된다.

스위치(221)가 닫히면, 배터리셀과 셀밸런싱부 간에는 전류가 흐르고 저항(210)에도 베터리셀의 전압이 인가된다.

이때, 배터리셀과 저항(210) 간에는 배터리셀로부터 저항으로 제2-1 전류(i21)가 흐르고, 제 2-1 전압(V21)이 인가된다. 또한, 배터리셀과 스위치(222) 간에는 스위치로부터 배터리셀로 제 2-2 전류(i22)가 흐르고, 제 2-2 전압(V22)기 인가된다.

그에 따라 배터리셀의 셀전압으로 제 2 전압(V2)이 측정된다.

이와 같이 제어신호가 각각 오프와 온으로 인가되는 경우, 제어부(110)는 각각 측정되는 셀전압인 제 1 전압(V1)과 제 2 전압(V2)을 비교하여 BMS(180)의 이상 여부를 판단한다.

제어신호를 통해 스위치의 온, 오프를 제어함으로써, 특정되는 셀전압, 제 1 전압(V1)과 제 2 전압(V2)은 다음과 같은 관계식이 성립된다.

V1 = V2 + V21 + V22

V1은 스위치 오픈 시의 제 1 전압이고, V2, V21, 및 V22는 스위치 닫힘 시 측정되는 전압이다.

즉, 스위치가 오픈된 상태에서 측정되는 셀전압인 제 1 전압은, 스위치가 닫힌 상태에서 회로 내에 전류가 흐르는 경우 측정되는 셀전압인 제 2 전압에, 배터리셀과 저항 사이, 배터리셀과 스위치 사이에 인가되는 각각의 전압을 합한 값과 동일한 값이 된다. 이는 셀밸런싱부의 저항(210)이 부하로써 작용함에 따라, 와이어에 의한 전압 강하가 고려된 것이다.

따라서, 스위치가 제어신호에 따라 정상적으로 온, 오프되는 경우에는 위의 식이 성립하게 되므로, 제 1 전압(V1)이 제 2 전압(V2)보다 큰 값으로 측정된다.

제어부(110)는 셀밸런싱부로 제어신호를 온과 오프로 각각 인가한 후, 측정되는 셀전압, 제 1 전압(V1)과, 제 2 전압(V2)에 대하여, 제 1 전압(V1)이 제 2 전압(V2) 보다 큰 값으로 측정되면, 스위치가 정상 동작하는 것으로 판단한다.

도 5 및 도 6 은 스위치에 이상이 있는 경우에 대한 셀밸런싱부와 배터리팩 간의 전류 및 전압의 흐름을 도시한 도이다.

도 5 의 a를 참조하면, 제어부(110)로부터 제어신호(233)가 인가되고, 제어신호에 따라 스위치(223)는 오프되고, 오픈 상태가 된다.

이때, 셀전압은 제 3 전압(V3)이 측정된다.

한편, 도 5의 b에 도시된 바와 같이, 제어부(110)로부터 제어신호(234)가 입력되는데, 제어신호(234)가 온(ON)이면, 셀밸런싱부의 스위치(224)는 온(ON)되어 닫힘 상태가 되는 것이 정상이나, 스위치(224)에 이상이 있는 경우, 오픈 상태로 이상이 발생하여 제어신호에 따라 온,오프 동작이 불가능하므로, 제어신호(234)가 입력되더라도 오픈 상태가 유지된다.

이 경우 제어부(110)는 앞서 설명한 바와 같이 스위치 온, 오프에 따른 셀전압을 각각 측정하여 비교함으로써 BMS의 이상 여부를 판단할 수 있다.

ON 제어신호(234)가 입력된 상태에서, 앞서 설명한 도 4의 b와 같이 전압이 인가되는 것이 정상이나, 제어신호(234)에도 불구하고 스위치(234)는 오픈 상태이므로, 셀전압은 제 4 전압(V4)으로 측정된다.

이때, 스위치의 온오프 제어에도, 제 3전압(V3)과 제 4 전압(V4)은 동일하므로, 제어부(110)는 스위치에 이상이 있는 것으로 판단한다.

제어부(110)는 BMS 이상에 따른 경고가 인터페이스부(140)의 출력수단을 통해 출력되도록 한다.

또한, 도 6의 a에 도시된 바와 같이, 스위치가 닫힘 상태로 이상이 발생한 경우, 앞서 설명한 도 4의 a와 같이 회로가 오픈되어 저항에 전류가 흐르지 않는 것이 정상이나, 도 6의 a와 같이 오프 제어신호(235)가 입력되더라도 스위치(225)는 닫힘상태로 유지되고, 저항(210)에 전류가 흘러 배터리셀이 방전된다.

이때, 배터리셀과 저항(210) 간에는 배터리셀로부터 저항으로 제5-1 전압(i51)이 흐르고, 제 5-1 전압(V51)이 인가된다. 또한, 배터리셀과 스위치(225) 간에는 스위치로부터 배터리셀로 제 5-2 전류(i52)가 흐르고, 제 5-2 전압(V52)이 인가된다.

그에 따라 배터리셀의 셀전압으로 제 5 전압(V5)이 측정된다.

한편, 제어부(110)로부터 온 제어신호(236)가 인가되면, 스위치는 닫힘 상태로 유지된다.

이때, 배터리셀과 저항(210) 간에는 배터리셀로부터 저항으로 제6-1 전압(i61)이 흐르고, 제 6-1 전압(V61)이 인가된다. 또한, 배터리셀과 스위치(226) 간에는 스위치로부터 배터리셀로 제 6-2 전류(i62)가 흐르고, 제 6-2 전압(V62)이 인가된다.

그에 따라 배터리셀의 셀전압으로 제 6 전압(V6)이 측정된다.

제어부(110)는 제 5 전압(V5)과 제 6 전압(V6)을 비교하고, 두 값이 동일하므로, 스위치에 이상이 있는 것으로 판단한다.

제어부(110)는 스위치의 이상을 인터페이스부(140)를 통해 출력한다.

도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 BMS의 이상 여부를 판단하기 위한 제어방법이 도시된 순서도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(110)는 BMS(180)의 셀밸런싱부(181 내지 184)의 각각에 대하여 제어신호를 인가하고, 측정되는 셀전압의 변화에 따라 BMS의 이상을 판단한다. 셀전압은 BMS 내부의 전압측정부에 의해 측정되며, 경우에 따라 BMS이외에 별도의 전압측정부가 구비될 수 있다.

오프 제어신호가 제어부(110)로부터 셀밸런싱부의 스위치(220)에 인가되면, 셀밸런싱부의 스위치(220)는 오프되어, 회로는 오픈 상태가 된다(S310).

이때, 배터리셀(250)의 제 1 셀전압(VS1)을 측정한다(S320).

제어부(110)는 온 제어신호를 셀밸런싱부로 인가하고, 셀밸런싱부의 스위치(220)는 제어신호에 따라 동작하여, 닫힘상태가 된다(S330).

스위치가 동작하여 닫힘상태가 되면 저항(210)에는 전압이 인가되고 배터리셀에 대하여 부하로써 작동하므로 셀전압은 하강한다.

이때 배터리셀의 셀전압인 제 2 셀전압(VS2)을 측정한다(S340).

제어부(110)는 측정된 두 셀전압 제 1 셀전압(VS1)과 제 2 셀전압(VS2)을 비교하고(S350), 제 1 셀전압(VS1)이 제 2 셀전압(VS2) 보다 큰지 여부를 판단한다.

이때 제 1 셀전압(VS1)이 제 2 셀전압(VS2) 보다 크면, 제어부(110)는 BMS의 셀밸런싱부가 정상상태인 것으로 판단한다(S360).

한편, 제 1 셀전압(VS1)과 제 2 셀전압(VS2)의 크기가 동일한 경우 제어부(110)는 스위치가 고장인 것으로 판단한다(S380).

한편, 제어부(110)는 셀전압이 측정되지 않는 등의 다른 경우는 에러가 발생한 것으로 판단한다(S390).

제어부(110)는 스위치의 상태에 따라 BMS의 이상 여부를 판단하고, 정상 상태에서는 차량이 정상 동작하도록 하고, BMS에 이상이 있는 경우 고장에 대한 정보를 인터페이스부(140)를 통해 출력한다. 또한, 주행중에 이러한 문제가 발생한 경우 즉시 차량의 속도를 감소시키고 차량이 정치하도록 비상제어 할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

110: 제어부(VCU)
130: 센서부 140: 인터페이스부
150: 모터제어부 160: 전원부
180: BMS 190: 배터리팩
210: 저항 220: 스위치
230: 제어신호 250: 배터리셀

Claims

복수의 배터리셀로 구성되어 차량에 동작전원을 공급하는 배터리팩;
상기 복수의 배터리셀에 각각 연결되어 배터리 셀간의 전압편차를 해소하는 복수의 셀밸런싱부를 포함하여, 상기 배터리팩의 상태를 관리하는 BMS(Battery Management System);
상기 배터리로부터 동작전원을 공급받아 모터를 제어하여 차량이 주행하도록 하는 모터제어부(MCU);
상기 배터리팩으로부터 상기 모터제어부로 전원이 공급되도록 하여 주행을 제어하고, 상기 BMS의 상태를 감지하여 이상을 판단하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 셀밸런싱부로 제어신호를 인가하고, 상기 제어신호에 따라 측정되는 상기 배터리셀의 셀전압의 변화에 대응하여 상기 BMS의 이상 여부를 판단하여 고장을 진단하는 것을 특징으로 하는 전기자동차.
제 1 항에 있어서,
상기 셀밸런싱부는 상기 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리셀에 연결되는 저항과, 스위치를 포함하고,
상기 스위치는 상기 제어신호에 따라 온, 오프 되는 것을 특징으로 하는 전기자동차.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상이한 제어신호를 각각 상기 셀밸런싱부로 인가하고, 제어신호의 변화에 따라 상기 셀전압이 가변되는지 여부를 판단하여 상기 BMS의 고장을 판단하는 것을 특징으로 하는 전기자동차.
제 3 항에 있어서,
상기 제어부는 상이한 제어신호에 대하여 측정되는 셀전압이 동일하면 상기 BMS에 이상이 있는 것을 판단하는 것을 특징으로 하는 전기자동차.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 스위치를 동작시키는 온 제어신호와 오프 제어신호를 각각 상기 스위치로 인가하고,
오프 제어신호 인가 시 측정되는 제1 셀전압과, 온 제어신호 인가시 측정되는 제2 셀전압을 비교하여, 제 1 셀전압이 상기 제 2 셀전압보다 크면 상기 스위치가 정상인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전기자동차.
제 5 항에 있어서,
상기 제어부는 제 1 셀전압이 상기 제 2 셀전압과 동일하면 상기 스위치에 이상이 있는 것으로 판단하여, 상기 BMS가 고장인 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 전기자동차.
제 2 항에 있어서,
상기 셀밸런싱부는 상기 제어신호에 따라 상기 스위치가 동작하여 닫힘상태가 되면, 상기 배터리셀로부터 상기 저항으로 전류가 흘러 상기 배터리 셀의 전압이 하강하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기자동차.
복수의 배터리셀에 각각 연결되는 복수의 셀밸런싱부로 구성된 BMS에 대하여 제어부로부터 상기 셀밸런싱부로 제 1 제어신호가 인가되어 상기 셀밸런싱부가 동작하면 상기 배터리셀의 제 1 셀전압을 측정하는 단계;
상기 제어부로부터 제 2 제어신호가 상기 셀밸런싱부로 인가되어 상기 셀밸런싱부가 동작하면 상기 배터리셀의 제 2 셀전압을 측정하는 단계; 및
상기 제 1 셀전압과 상기 제 2 셀전압의 크기가 동일하면 상기 BMS에 이상이 있는 것으로 판단하여 고장을 진단하는 단계를 포함하는 전기자동차의 제어방법.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 제어신호에 따라 상기 셀밸런싱부를 오프(OFF)된 경우, 상기 제 1 셀전압이 상기 제 2 셀전압 보다 크면 상기 BMS가 정상인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 제어방법.
제 9 항에 있어서,
상기 BMS에 이상이 있어 고장인 것으로 판단되면, 상기 BMS의 고장에 대한 정보를 출력하는 단계를 더 포함하는 전기자동차의 제어방법.
제 8 항에 있어서,
상기 제어신호에 대응하여, 상기 셀밸런싱부는 구비되는 스위치가 온, 또는 오프 되어 동작하고, 상기 배터리셀의 셀전압을 측정하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 제어방법.