KR102258171B1 - 워치독 타이머를 진단하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

워치독 타이머를 진단하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 워치독 타이머는, 배터리 관리 시스템의 오동작을 검출 및 복구하기 위한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 워치독 타이머 진단 장치는, 외부 디바이스로부터의 셧다운 명령에 따라 셧다운 모드에 진입하기 전에, 워치독 타이머에게 비유효 트리거 신호를 출력한 다음, 워치독 타이머가 리셋 신호를 출력하는지 여부에 따라 워치독 타이머가 오동작 중인지 여부를 진단한다.

Description

워치독 타이머를 진단하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSING A WATCHDOG TIMER}
본 발명은 워치독 타이머를 진단하기 위한 장치 및 방법하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리 관리 시스템의 오동작을 검출 및 복구하는 워치독 타이머의 동작 상태를 진단하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
전기 자동차 등에 탑재되는 배터리 팩은 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하는 것이 일반적이다. 이때, 각 배터리 모듈은, 하나 또는 서로 직렬 접속된 둘 이상의 배터리 셀을 포함한다.
이러한 배터리팩에 포함된 각 배터리 모듈의 상태는 배터리 관리 시스템(BMS: battery management system)에 의해 모니터링된다. 배터리 관리 시스템은, 각 배터리 모듈로부터 모니터링된 파라미터(예, 전압, 전류, 온도)를 기초로, 밸런싱 동작, 냉각 동작, 충전 동작, 방전 동작 등을 제어하기 위한 신호를 출력할 수 있다.
한편, 배터리 관리 시스템은 때때로 하드웨어적인 결함이나 소프트웨어의 오류 등으로 인해 오동작할 수 있다. 배터리 관리 시스템의 오동작은 안전상의 큰 문제를 야기할 수 있기 때문에, 배터리 관리 시스템의 오동작을 검출하고 복구하기 위해 워치독 타이머가 이용되고 있다. 하지만, 워치독 타이머가 오동작하게 되면, 배터리 관리 시스템의 오동작을 검출하지 못하거나, 배터리 관리 시스템의 오동작을 검출하더라도 복구할 수 없다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리팩에 포함된 배터리 관리 시스템의 오동작을 검출 및 복구하는 워치독 타이머가 오동작 중인지를 진단하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다양한 실시예는 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 워치독 타이머를 진단하기 위한 장치는, 인에이블 단자, 전원 입력 단자 및 전원 출력 단자를 포함하고, 상기 전원 입력 단자 상에 인가되는 입력 전압을 이용하여, 상기 전원 출력 단자 상에 상기 워치독 타이머를 위한 구동 전압을 출력하도록 구성된 DC-DC 전압 컨버터; 및 제1 통신 단자, 상기 인에이블 단자에 전기적으로 연결된 홀드 단자, 트리거 단자 및 리셋 단자를 포함하는 제어부;를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 제어부에 셧다운을 지시하는 제1 제어 신호가 상기 제1 통신 단자 상에 인가되는 경우, 상기 홀드 단자 상에 홀드 신호를 출력하고, 상기 트리거 단자 상에 비유효 트리거 신호를 출력한다. 상기 비유효 트리거 신호는, 상기 워치독 타이머가 상기 리셋 단자 상에 리셋 신호를 출력하도록 유도하는 신호이다. 상기 DC-DC 전압 컨버터는, 상기 인에이블 단자 상에 상기 홀드 신호가 출력되는 동안, 상기 전원 출력 단자 상에 상기 구동 전압을 출력한다. 상기 제어부는, 상기 트리거 단자 상에 상기 비유효 트리거 신호가 출력된 시점으로부터 미리 정해진 임계 시간 내에 상기 리셋 단자 상에 상기 리셋 신호가 인가되지 않는 경우, 상기 워치독 타이머가 오동작 중임을 나타내는 진단 데이터를 메모리에 저장한다.
상기 제어부는, 상기 진단 데이터를 상기 메모리에 저장한 다음, 상기 제1 제어 신호에 따라 셧다운 모드에 진입하기 위해, 상기 홀드 신호의 출력을 중단할 수 있다. 상기 DC-DC 전압 컨버터는, 상기 인에이블 단자 상에 상기 홀드 신호의 출력이 중단된 것에 응답하여, 상기 전원 출력 단자 상에 상기 구동 전압의 출력을 중단할 수 있다.
상기 제어부는, 제2 통신 단자;를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부의 웨이크업을 지시하는 제2 제어 신호가 상기 제1 통신 단자 상에 인가되는 경우, 상기 진단 데이터에 대응하는 진단 신호를 상기 제2 통신 단자 상에 출력할 수 있다.
상기 워치독 타이머는, 윈도우 워치독 타이머일 수 있다. 이 경우, 상기 비유효 트리거 신호는, 적어도 제1 트리거 펄스 및 제2 트리거 펄스를 포함할 수 있다. 상기 제1 트리거 펄스와 상기 제2 트리거 펄스 간의 시간 간격은, 상기 윈도우 워치독 타이머를 위해 미리 정해진 최소 시간 간격보다 짧을 수 있다.
상기 워치독 타이머를 진단하기 위한 장치는, 외부 디바이스와 상기 제1 통신 단자 사이에 설치되어, 상기 외부 디바이스로부터의 셧다운 명령을 상기 제1 제어 신호로 변환하는 옵토 커플러;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른, 배터리 관리 시스템은, 상기 워치독 타이머 진단 장치를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 배터리팩은, 상기 배터리 관리 시스템을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상기 워치독 타이머를 진단하기 위한 방법은, 인에이블 단자, 전원 입력 단자 및 전원 출력 단자를 포함하고, 상기 전원 입력 단자 상에 인가되는 입력 전압을 이용하여, 상기 전원 출력 단자 상에 워치독 타이머를 위한 상기 구동 전압을 출력하도록 구성된 DC-DC 전압 컨버터; 및 제1 통신 단자, 상기 인에이블 단자에 전기적으로 연결된 홀드 단자, 트리거 단자 및 리셋 단자를 포함하는 제어부;를 포함하는 진단 장치를 이용한다. 상기 방법은, 상기 제어부가, 상기 제어부에 셧다운을 지시하는 제1 제어 신호가 상기 제1 통신 단자 상에 인가되는 경우, 상기 홀드 단자 상에 홀드 신호를 출력하는 단계; 상기 DC-DC 전압 컨버터가, 상기 인에이블 단자 상에 상기 홀드 신호가 인가되는 동안, 상기 전원 출력 단자 상에 상기 구동 전압을 출력하는 단계; 상기 제어부가, 상기 홀드 단자 상에 상기 홀드 신호가 출력되는 동안, 상기 트리거 단자 상에 비유효 트리거 신호-상기 비유효 트리거 신호는, 상기 워치독 타이머가 상기 리셋 단자 상에 리셋 신호를 출력하도록 유도하는 신호임-를 출력하는 단계; 및 상기 제어부가, 상기 트리거 단자 상에 상기 비유효 트리거 신호가 출력된 시점으로부터 미리 정해진 임계 시간 내에 상기 리셋 단자 상에 상기 리셋 신호가 인가되지 않는 경우, 상기 워치독 타이머가 오동작 중임을 나타내는 진단 데이터를 메모리에 저장하는 단계;를 포함한다.
상기 워치독 타이머는, 윈도우 워치독 타이머일 수 있다. 이 경우, 상기 비유효 트리거 신호는, 적어도 제1 트리거 펄스 및 제2 트리거 펄스를 포함할 수 있다. 상기 제1 트리거 펄스와 상기 제2 트리거 펄스 간의 시간 간격은, 상기 윈도우 워치독 타이머를 위해 미리 정해진 최소 시간 간격보다 짧을 수 있다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 배터리팩에 포함된 배터리 관리 시스템의 오동작을 검출 및 복구하는 워치독 타이머가 오동작 중인지를 진단할 수 있다.
특히, 외부로부터의 셧다운 명령이 수신된 경우에 한하여, 워치독 타이머가 오동작 중인지 여부를 진단함으로써, 워치독 타이머에 대한 진단으로 인하여 배터리팩으로부터 부하로의 전원 공급이 급작스럽게 중단되는 위험을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩의 기능적 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 관리 시스템의 기능적 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 워치독 타이머 진단하는 방법을 보여주는 순서도이다.
도 4 및 도 5는 도 2의 워치독 타이머로 이용될 수 있는 표준 워치독 타이머(standard watchdog timer)의 동작을 보여주는 타이밍 챠트이다.
도 6은 도 2의 워치독 타이머로 이용될 수 있는 윈도우 워치독 타이머(window watchdog timer)의 동작을 보여주는 타이밍 챠트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 <제어 유닛>과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩(10)의 기능적 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리팩(10)은, 배터리 모듈(20), 컨택터(30), 배터리 관리 시스템(100) 및 워치독 타이머(300)를 포함한다.
배터리 모듈(20)은, 양극 단자(B+), 음극 단자(B+) 및 적어도 하나의 배터리 셀(21)을 포함한다. 배터리 모듈(20)에 복수의 배터리 셀(21)이 포함되는 경우, 복수의 배터리 셀(21)은 서로 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있다. 배터리 셀(21)로는 대표적으로 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등을 들 수 있다. 물론, 셀의 종류가 위에서 열거된 종류로 한정되는 것은 아니며, 반복적인 충방전이 가능한 것이라면 특별히 제한되지 않는다.
컨택터(30)는, 배터리팩(10)의 충방전 전류를 조절하기 위해, 배터리팩(10)의 대전류 경로에 설치된다. 배터리팩(10)의 대전류 경로는, 배터리 모듈(20)의 양극 단자(B+)와 배터리팩(10)의 양극 단자(P+) 사이의 경로 및 배터리 모듈(20)의 음극 단자(B-)와 배터리팩(10)의 음극 단자(P-) 사이의 경로를 포함할 수 있다. 도 1에는, 배터리팩(10)의 양극 단자(P+)와 배터리 모듈(20)의 양극 단자(B+) 사이에 컨택터(30)가 설치된 것으로 도시되어 있으나, 컨택터(30)의 설치 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 컨택터(30)는, 배터리팩(10)의 음극 단자(P-)와 배터리 모듈(20)의 음극 단자(B-) 사이에 설치될 수도 있다.
컨택터(30)는, 배터리 관리 시스템(100)으로부터의 스위칭 신호에 따라 턴 온 상태 또는 턴 오프 상태로 됨으로써, 배터리 모듈(20)를 통한 전류의 흐름을 개폐할 수 있다.
배터리 관리 시스템(100)은, 배터리 모듈(20) 및 컨택터(30)에 동작 가능하게 결합되어, 배터리 모듈(20) 및 컨택터(30)의 동작을 개별적으로 제어할 수 있다. 배터리 관리 시스템(100)은, 배터리 모듈(20)의 전압, 전류 및/또는 온도를 개별적으로 측정하고, 측정된 전압, 전류 및/또는 온도에 기초하여 미리 정해진 다양한 기능들(예, 셀 밸런싱, 충전, 방전) 중 적어도 하나를 선택적으로 실행하도록 구성된다.
워치독 타이머(300)는, 배터리 관리 시스템(100)과 동작 가능하게 결합된다. 워치독 타이머(300)는, 배터리 관리 시스템(100)으로부터 공급되는 구동 전원을 이용하여 동작한다. 워치독 타이머(300)는, 동작 중에, 배터리 관리 시스템(100)이 오동작 중인지 여부를 반복적으로 감시한다. 만약, 배터리 관리 시스템(100)이 오동작 중인 것으로 감시된 경우, 워치독 타이머(300)는 배터리 관리 시스템(100)을 리셋함으로써, 배터리 관리 시스템(100)의 오동작을 복구한다. 배터리 관리 시스템(100)을 리셋한다는 것은, 후술할 제어부(220)를 리셋한다는 것을 의미할 수 있다.
도 2는 도 1의 배터리 팩(10)의 기능적 구성을 보다 상세히 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 배터리 관리 시스템(100)은, 센싱부(110), 통신부(120) 및 진단 장치(200)를 포함한다.
센싱부(110)는, 배터리 모듈(20)의 동작 파라미터를 측정하도록 구성된다. 이를 위해, 센싱부(110)는, 전압 센서(111), 전류 센서(112) 및 온도 센서(113) 중 적어도 하나를 포함한다. 전압 센서(111)는, 배터리 모듈(20)의 단자 전압 및/또는 배터리 모듈(20)에 포함된 각 배터리 셀의 셀 전압을 측정하도록 구성된다. 배터리 모듈(20)의 단자 전압은, 배터리 모듈(20)의 양극 단자(B+)와 음극 단자(B-) 간의 전위차에 대응한다. 전류 센서(112)는, 컨택터(30)에 전기적으로 직렬로 연결될 수 있고, 배터리팩(10)의 대전류 경로를 통해 흐르는 전류를 측정하도록 구성된다. 온도 센서(113)는, 배터리 모듈(20)의 온도를 측정하도록 구성된다. 센싱부(110)는, 주기적으로 측정된 단자 전압, 셀 전압, 전류 및/또는 온도를 나타내는 센싱 신호를 진단 장치(200)에게 전송할 수 있다.
통신부(120)는, 외부 디바이스(1)(예, 전지 자동차의 ECU)와 배터리 관리 시스템(100) 간의 양방향 통신을 지원하도록 구성된다. 통신부(120)는, 외부 디바이스(1)와 배터리 관리 시스템(100) 간의 전기적인 절연을 위해, 외부 디바이스(1)와 배터리 관리 시스템(100) 사이에 설치될 수 있다.
통신부(120)는, 제1 포토 릴레이(131)를 포함할 수 있다. 제1 포토 릴레이(131)는, 제1 광원 및 제1 광검출기를 포함하고, 외부 디바이스(1)로부터 배터리 관리 시스템(100)으로 전송되는 명령들을 배터리 관리 시스템(100)에 의해 인식 가능한 형태의 신호들로 변환한다. 구체적으로, 제1 광원은, 외부 디바이스(1)로부터 전송되는 각 명령을 그에 대응하는 광 신호로 변환하여 출력한다. 제1 광검출기는, 제1 광원으로부터 출력되는 광 신호에 응답하여, 광 신호에 대응하는 제어 신호를 생성한다. 제1 광검출기에 의해 생성된 제어 신호는 후술할 제어부(220)의 제1 통신 단자(COM1) 상에 인가된다. 일 예로, 제1 포토 릴레이(131)는, 외부 디바이스(1)로부터의 셧다운 명령을 제1 제어 신호로 변환할 수 있다. 다른 예로, 제1 포토 릴레이(131)는, 외부 디바이스(1)로부터의 웨이크업 명령을 제2 제어 신호로 변환할 수 있다. 셧다운 명령은, 배터리 관리 시스템(100)을 웨이크업 모드로부터 셧다운 모드로 유도하기 위한 것이다. 웨이크업 명령은 배터리 관리 시스템(100)을 셧다운 모드로부터 웨이크업 모드로 유도하기 위한 것이다. 셧다운 모드에서는 배터리 관리 시스템(100)에 의한 전력 소모가 중단된다. 반면, 웨이크업 모드에서는, 배터리 관리 시스템(100)은 배터리 모듈(20) 또는 외부 전원으로부터 공급되는 전력을 이용하여 동작하게 된다.
통신부(120)는, 제2 포토 릴레이(132)를 더 포함할 수 있다. 제2 포토 릴레이(132)는, 제2 광원 및 제2 광검출기를 포함하고, 배터리 관리 시스템(100)으로부터 외부 디바이스(1)로 전송되는 메시지들을 외부 디바이스(1)에 의해 인식 가능한 형태의 신호들로 변환한다. 구체적으로, 제2 광원은, 배터리 관리 시스템(100)으로부터 전송되는 각 메시지를 그에 대응하는 광 신호로 변환하여 출력한다. 제2 광검출기는, 제2 광원으로부터 출력되는 광 신호에 응답하여, 광 신호에 대응하는 통지 신호를 생성한다.
전술한 제1 및 제2 포토 릴레이(131, 132)로는, 예컨대 옵토 커플러(opto-coupler) 등이 이용될 수 있다.
물론, 통신부(120)는, 제1 및 제2 포토 릴레이(131, 132) 대신, 외부 디바이스(1)와의 양방향 통신을 지원하는 다른 형태의 통신 회로를 포함할 수도 있다.
진단 장치(200)는, 배터리 모듈(20)를 위한 진단 동작 및 워치독 타이머(300)를 위한 진단 동작을 개별적으로 수행할 수 있다. 예컨대, 진단 장치(200)는, 배터리 모듈(20)의 과전압, 과충전 및/또는 과방전 여부를 모니터링하는 동안에, 워치독 타이머(300)가 정상 동작 중인지 여부를 반복적으로 모니터링할 수 있다.
이를 위해, 진단 장치(200)는, DC-DC 전압 컨버터(210) 및 제어부(220)를 포함한다. 제어부(220)는, 하드웨어적으로, ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 제어부(220)에는 메모리가 내장될 수 있다. 메모리는, 릴레이 구동 장치(100)의 전반적인 동작에 요구되는 데이터들, 명령어 및 소프트웨어를 추가적으로 저장할 수 있다. 메모리는, 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory) 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
DC-DC 전압 컨버터(210)는, 인에이블 단자(EN), 전원 입력 단자(IN) 및 전원 출력 단자(OUT)를 포함한다. 전원 입력 단자(IN)는, 배터리 모듈(20) 또는 외부 전원(예, 전기 자동차의 보조 배터리)으로부터의 입력 전압을 수신한다. 즉, 전원 입력 단자(IN) 상에는, 배터리 모듈(20) 또는 외부 전원으로부터의 입력 전압이 인가된다.
전원 출력 단자(OUT)는, 입력 전압으로부터 생성된 구동 전압을 출력한다. 즉, DC-DC 전압 컨버터(210)는, 전원 입력 단자(IN) 상에 인가되는 입력 전압을 이용하여, 구동 전압을 생성하고, 생성된 구동 전압을 전원 출력 단자(OUT) 상에 출력할 수 있다. 전원 출력 단자(OUT) 상에 출력되는 구동 전압은, 워치독 타이머(300)를 위한 것이다. 물론, 워치독 타이머(300)뿐만 아니라 센싱부(110), 통신부(120) 및 제어부(220) 중 적어도 하나는, 구동 전압을 이용하여 동작할 수 있다.
인에이블 단자(EN)는, 후술할 제어부(220)에 동작 가능하게 결합된다. DC-DC 전압 컨버터(210)는, 제어부(220)로부터 인에이블 단자(EN) 상에 인가되는 신호에 응답하여, 전원 출력 단자(OUT) 상에 구동 전압을 출력하거나 구동 전압을 출력을 중단할 수 있다. 구체적으로, DC-DC 전압 컨버터(210)는, 인에이블 단자(EN) 상에 인가되는 신호의 전압이 임계 전압(예, 3V) 이상인 경우에만, 구동 전압을 전원 출력 단자(OUT) 상으로 출력할 수 있다.
제어부(220)는, 센싱부(110)로부터의 센싱 신호에 기초하여 배터리 모듈(20)를 위한 진단 동작을 수행할 수 있다. 예컨대, 제어부(220)는, 센싱부(110)에 의해 측정된 셀 전압 및 전류를 기초로, 각 배터리 셀의 충전 상태(SOC: state-of-charge)를 추정할 수 있다. 다른 예로, 제어부(220)는, 적어도 하나의 배터리 셀의 충전 상태가 미리 정해진 범위를 벗어나는 경우, 배터리 모듈(20)의 충전 또는 방전을 차단하기 위해 컨택터(30)를 턴 오프시킬 수 있다.
제어부(220)는, 워치독 타이머(300)를 위한 진단 동작을 수행할 수 있다. 이를 위해, 제어부(220)는, 전원 입력 단자(POWER), 제1 통신 단자(COM1), 홀드 단자(HOLD), 트리거 단자(TRIG) 및 리셋 단자(RES)를 포함하고, 제2 통신 단자(COM2)를 더 포함할 수 있다.
전원 입력 단자(POWER)는, DC-DC 전압 컨버터(210)의 전원 출력 단자(OUT)에 전기적으로 연결되어, 전원 출력 단자(OUT)를 통해 출력되는 구동 전압을 수신한다. 제어부(220)는, 전원 입력 단자(POWER)에 의해 수신된 구동 전압을 이용하여 동작할 수 있다.
제1 통신 단자(COM1)는, 통신부(120)로부터의 제어 신호를 수신한다. 제어부(220)는, 통신부(120)를 통해 제1 통신 단자(COM1) 상에 제1 제어 신호가 인가된 경우, 워치독 타이머(300)를 위한 진단 동작을 수행할 수 있다. 제1 제어 신호는, 전술한 바와 같이, 외부 디바이스(1)로부터의 셧다운 명령에 연관된 것으로서, 제어부(220)에 셧다운을 지시하는 신호일 수 있다.
홀드 단자(HOLD)는, 인에이블 단자(EN)에 전기적으로 연결되고, 홀드 신호를 선택적으로 출력한다. 홀드 단자(HOLD)는, 제1 통신 단자(COM1)에도 공통적으로 전기적으로 연결될 수 있다. 제어부(220)는, 제1 제어 신호에 응답하여, 홀드 단자(HOLD) 상에 홀드 신호를 적어도 미리 정해진 기준 시간 동안 연속적으로 출력한 다음에 셧다운 모드에 진입할 수 있다. 도시된 바와 같이, 홀드 단자(HOLD)는, DC-DC 전압 컨버터(210)의 인에이블 단자(EN)에 전기적으로 연결된다. 홀드 신호의 전압은 임계 전압(예, 3V) 이상일 수 있다. DC-DC 전압 컨버터(210)는, 인에이블 단자(EN) 상에 임계 전압(예, 3V) 이상인 홀드 신호가 출력되는 동안, 입력 전압을 이용하여 생성된 구동 전압을 전원 출력 단자(OUT) 상에 계속적으로 출력할 수 있다. 이에 따라, 워치독 타이머(300)는, 제1 통신 단자(COM1) 상에 제1 제어 신호가 마지막으로 인가된 시점으로부터 기준 시간 동안은 구동 전압을 이용하여 동작할 수 있다.
트리거 단자(TRIG)는, 유효 트리거 신호 또는 비유효 트리거 신호를 선택적으로 출력한다. 유효 트리거 신호는, 제어부(220)가 자신이 정상 동작 중임을 워치독 타이머(300)에게 알려주기 위한 것이다. 즉, 워치독 타이머(300)는, 트리거 단자(TRIG)를 통해 유효 트리거 신호가 출력되는 경우, 제어부(220)가 정상 동작 중인 것으로 처리할 수 있다. 비유효 트리거 신호는, 제어부(220)가 자신이 비정상 동작 중임을 워치독 타이머(300)에게 알려주기 위한 것으로서, 워치독 타이머(300)가 리셋 단자(RES) 상에 리셋 신호(예, 0V)를 출력하도록 유도한다.
제어부(220)는, 제1 통신 단자(COM1) 상에 제1 제어 신호가 인가되기 전까지는 트리거 단자(TRIG) 상에 유효 트리거 신호를 출력할 수 있다. 반면, 제어부(220)는, 제1 통신 단자(COM1) 상에 제1 제어 신호가 인가된 경우, 트리거 단자(TRIG) 상에 비유효 트리거 신호를 출력할 수 있다. 정상 동작 중인 워치독 타이머(300)는, 트리거 단자(TRIG)를 통해 유효 트리거 신호가 출력되는 동안에는 리셋 신호를 출력하지 않는다. 반면, 정상 동작 중인 워치독 타이머(300)는, 트리거 단자(TRIG)를 통해 미리 정해진 타임아웃 기간 이상 유효 트리거 신호가 출력되지 않는 경우 또는 비유효 트리거 신호가 출력되는 경우, 리셋 신호를 출력한다. 만약, 워치독 타이머(300)가 오동작 중이라면, 트리거 단자(TRIG)를 통해 비유효 트리거 신호가 출력되더라도, 워치독 타이머(300)는 제어부(220)의 리셋 단자(RES) 상으로 리셋 신호를 출력하지 못한다.
리셋 단자(RES)는, 워치독 타이머(300)로부터의 리셋 신호를 수신한다. 제어부(220)는, 리셋 단자(RES)를 통해 수신된 워치독 타이머(300)로부터의 리셋 신호에 응답하여, 리셋된다.
제2 통신 단자(COM2)는, 외부 디바이스(1)로의 메시지를 출력한다. 제어부(220)는, 워치독 타이머(300)를 위한 진단의 결과를 나타네는 메시지를 제2 통신 단자(COM2) 상에 출력할 수 있다. 제2 통신 단자(COM2)를 통해 출력된 메시지는 제2 포토 릴레이(132)에 의해 외부 디바이스(1)가 인식 가능한 형태의 통지 신호로 변환된다.
제어부(220)는, 센싱부(110)로부터의 센싱 신호를 수신하기 위한 센싱 단자들(S1, S2, S3)을 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 워치독 타이머(300)를 진단하는 방법을 보여주는 순서도이다. 도 3에 따른 방법이 개시되기 전에, 제어부(220)는 웨이크업 모드에서 정상 동작하고 있는 것으로 가정한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 단계 300에서, 제어부(220)는, 제어부(220)에 셧다운을 지시하는 제1 제어 신호가 제1 통신 단자(COM1) 상에 인가되는지 판정한다. 단계 300의 결과가 "YES"인 경우, 단계 S305가 진행된다.
단계 310에서, 제어부(220)는, DC-DC 전압 컨버터(210)가 워치독 타이머(300)에게 구동 전압을 출력하도록, 홀드 단자(HOLD) 상에 홀드 신호를 출력한다. 홀드 신호는, DC-DC 전압 컨버터(210)가 구동 전압을 출력하도록 유도하는 신호로서, 홀드 단자(HOLD)에 전기적으로 연결된 DC-DC 전압 컨버터(210)의 인에이블 단자(EN)로 전달된다.
단계 310에서, 이에 따라, DC-DC 전압 컨버터(210)는, 인에이블 단자(EN) 상에 홀드 신호가 인가되는 동안, 전원 출력 단자(OUT) 상에 구동 전압을 출력한다. 단계 310을 통해 출력되는 구동 전압은, 워치독 타이머(300)의 동작을 위해 이용된다.
단계 320에서, 제어부(220)는, 홀드 단자(HOLD) 상에 홀드 신호가 출력되는 동안(즉, 워치독 타이머(300)에게 구동 전압이 제공되는 동안), 트리거 단자(TRIG) 상에 비유효 트리거 신호를 출력한다. 비유효 트리거 신호는, 리셋 단자(RES) 상에 리셋 신호를 출력하도록 워치독 타이머(300)를 유도하는 신호이다.
단계 330에서, 제어부(220)는, 트리거 단자(TRIG) 상에 비유효 트리거 신호가 출력된 시점으로부터 미리 정해진 임계 시간 내에 리셋 단자(RES) 상에 리셋 신호가 인가되는지 여부를 판정한다. 임계 시간은, 기준 시간과 같거나 더 짧게 미리 정해진 것일 수 있다. 단계 330의 결과가 "YES"인 경우, 단계 S340이 진행된다. 단계 330의 결과가 "NO"인 경우, 단계 S350이 진행된다.
단계 340에서, 제어부(220)는, 워치독 타이머(300)가 정상 동작 중임을 나타내는 제1 진단 데이터를 메모리에 저장한다.
단계 350에서, 제어부(220)는, 워치독 타이머(300)가 오동작 중임을 나타내는 제2 진단 데이터를 메모리에 저장한다.
단계 360에서, 제어부(220)는, 제1 제어 신호에 따라 셧다운 모드에 진입하기 위해, 홀드 신호의 출력을 중단한다. DC-DC 전압 컨버터(210)는, 인에이블 단자(EN) 상에 홀드 신호의 출력이 중단된 것에 응답하여, 전원 출력 단자(OUT) 상에 구동 전압의 출력을 중단한다. 이에 따라, 제어부(220)는 셧다운 모드에 진입하게 된다. 셧다운 모드는, 배터리 관리 시스템(100)에 의한 전력 소모를 차단하기 위한 모드이다. 즉, 셧다운 모드에서는, 진단 장치(200)는 물론 센싱부(110) 및 통신부(120)의 동작이 중단된다.
단계 370에서, 제어부(220)는, 셧다운 모드에서, 제어부(220)의 웨이크업을 지시하는 제2 제어 신호가 상기 제1 통신 단자(COM1) 상에 인가되는지 여부를 판정한다. 제2 제어 신호는, 제어부(220)의 제1 통신 단자(COM1)와 DC-DC 전압 컨버터(210)의 인에이블 단자(EN) 상에 공통적으로 인가될 수 있다. DC-DC 전압 컨버터(210)는 제2 제어 신호에 응답하여 전압 출력 단자 상에 구동 전압을 출력한다. 제어부(220)는, 제2 제어 신호가 인에이블 단자(EN) 상에 인가됨에 따라 DC-DC 전압 컨버터(210)로부터 일시적으로 출력되는 구동 전압을 이용하여 동작함으로써, 제2 제어 신호가 상기 제1 통신 단자(COM1) 상에 인가되는지 여부를 판정할 수 있다. 단계 370의 결과가 "YES"인 경우, 단계 S380이 진행된다.
단계 370에서, 제어부(220)는, 웨이크업 모드에 진입하여, 메모리에 저장된 진단 데이터에 대응하는 진단 신호를 제2 통신 단자(COM2) 상에 출력한다. 이에 따라, 워치독 타이머(300)가 정상 동작 중인지 아니면 오동작 중인지를 외부 디바이스(1)에게 알릴 수 있다.
도 4 및 도 5는 도 2의 워치독 타이머로 이용될 수 있는 표준 워치독 타이머(standard watchdog timer)의 동작을 보여주는 타이밍 챠트이다.
표준 워치독 타이머는, 미리 정해진 타임아웃 기간(timout period) 내에 발생되는 트리거 펄스에 응답하여 클리어되고, 타임아웃 기간 내에 트리거 펄스가 수신되지 않는 경우 리셋 신호를 출력한다.
도 4를 참조하면, 웨이크업 모드에서 정상 동작 중인 제어부(220)는, 트리거 단자(TRIG) 상에 유효 트리거 신호(400)를 출력할 수 있다. 유효 트리거 신호(400)는, 미리 정해진 하이 레벨의 전압(예, 3V)을 가지는 트리거 펄스들(401, 402, 403)을 포함할 수 있다. 이때, 유효 트리거 신호에 포함된, 인접한 두 트리거 펄스(예, 402과 403) 간의 시간 간격은, 표준 워치독 타이머의 타임아웃 기간보다 짧으며, 이로써 표준 워치독 타이머의 타임아웃이 방지된다. 표준 워치독 타이머는, 타임아웃이 발생하지 않은 동안에는, 제어부(220)의 리셋 단자(RES) 상에 미리 정해진 하이 레벨의 전압(예, 5V)를 출력함으로써, 제어부(220)가 리셋되지 않도록 할 수 있다.
반면, 도 5를 참조하면, 제어부(220)의 오동작으로 인해, 제어부(220)로부터의 트리거 펄스가 타임아웃 기간보다 길게 중단되는 이른바 '느린 고장(late fault)'이 발생할 수 있다. 예컨대, 도 5의 트리거 펄스(503)의 소실(missing) 등과 같은 제어부(220)의 느린 고장이 발생한 경우, 표준 워치독 타이머는 제어부(220)의 리셋 단자(RES) 상에 리셋 신호(예, 0V)를 출력한다.
도 6은 도 2의 워치독 타이머로 이용될 수 있는 윈도우 워치독 타이머(window watchdog timer)의 동작을 보여주는 타이밍 챠트이다.
윈도우 워치독 타이머는, 표준 워치독 타이머와 같이, 전술한 느린 고장의 발생을 검출할 수 있다. 나아가, 윈도우 워치독 타이머는, 이른바 '빠른 고장(fast fault)'도 검출할 수 있다는 점에서 표준 워치독 타이머보다 개선된 워치독 타이머라고 할 수 있다.
도 6을 참조하면, 윈도우 워치독 타이머는, 제어부(220)에 의해 순차적으로 출력되는 트리거 펄스들(601, 602, 603, 604, 605) 간의 시간 간격을 검출할 수 있다. 도시된 바와 같이, 트리거 펄스(602)와 트리거 펄스(603) 간의 시간 간격 ΔT가 윈도우 워치독 타이머를 위해 미리 정해진 최소 시간 간격 ΔTTH보다 짧은 것은, 제어부(220)의 빠른 고장이 발생하였음을 의미할 수 있다. 윈도우 워치독 타이머는, 제어부(220)의 빠른 고장이 발생한 경우, 제어부(220)의 리셋 단자(RES) 상에 리셋 신호(예, 0V)를 출력한다. 전술한 비유효 트리거 신호는, 트리거 펄스(602) 및 트리거 펄스(603)와 같이, 서로 간의 시간 간격 ΔT이 최소 시간 간격 ΔTTH보다 짧은 적어도 두 개의 트리거 펄스를 포함하는 신호일 수 있다.
한편, 트리거 펄스(605)의 소실 등으로 인하여, 앞선 트리거 펄스(604)가 종료된 시점으로부터 타임아웃 기간 동안 어떠한 트리거 펄스도 발생하지 않은 제어부(220)의 느린 고장이 발생한 경우, 윈도우 워치독 타이머는 제어부(220)의 리셋 단자(RES) 상에 리셋 신호(예, 0V)를 출력한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
10: 배터리팩
20: 배터리 모듈
30: 컨택터
100: 배터리 관리 시스템
110: 센싱부
120: 통신부
200: 진단 장치
210: DC-DC 전압 컨버터
220: 제어부
300: 워치독 타이머

Claims (10)

  1. 워치독 타이머를 진단하기 위한 장치에 있어서,
    인에이블 단자, 전원 입력 단자 및 전원 출력 단자를 포함하고, 상기 전원 입력 단자 상에 인가되는 입력 전압을 이용하여, 상기 전원 출력 단자 상에 상기 워치독 타이머를 위한 구동 전압을 출력하도록 구성된 DC-DC 전압 컨버터; 및
    제1 통신 단자, 상기 인에이블 단자에 전기적으로 연결된 홀드 단자, 트리거 단자 및 리셋 단자를 포함하는 제어부;를 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 제어부에 셧다운을 지시하는 제1 제어 신호가 상기 제1 통신 단자 상에 인가되는 경우, 상기 홀드 단자 상에 홀드 신호를 출력하고, 상기 트리거 단자 상에 비유효 트리거 신호를 출력하되, 상기 비유효 트리거 신호는, 상기 워치독 타이머가 상기 리셋 단자 상에 리셋 신호를 출력하도록 유도하는 신호이고,
    상기 DC-DC 전압 컨버터는,
    상기 인에이블 단자 상에 상기 홀드 신호가 출력되는 동안, 상기 전원 출력 단자 상에 상기 구동 전압을 출력하고,
    상기 제어부는,
    상기 트리거 단자 상에 상기 비유효 트리거 신호가 출력된 시점으로부터 미리 정해진 임계 시간 내에 상기 리셋 단자 상에 상기 리셋 신호가 인가되지 않는 경우, 상기 워치독 타이머가 오동작 중임을 나타내는 진단 데이터를 메모리에 저장하는, 워치독 타이머 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 진단 데이터를 상기 메모리에 저장한 다음, 상기 제1 제어 신호에 따라 셧다운 모드에 진입하기 위해, 상기 홀드 신호의 출력을 중단하고,
    상기 DC-DC 전압 컨버터는,
    상기 인에이블 단자 상에 상기 홀드 신호의 출력이 중단된 것에 응답하여, 상기 전원 출력 단자 상에 상기 구동 전압의 출력을 중단하는, 워치독 타이머 진단 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    제2 통신 단자;를 더 포함하고,
    상기 제어부의 웨이크업을 지시하는 제2 제어 신호가 상기 제1 통신 단자 상에 인가되는 경우, 상기 진단 데이터에 대응하는 진단 신호를 상기 제2 통신 단자 상에 출력하는, 워치독 타이머 진단 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 워치독 타이머는,
    윈도우 워치독 타이머인, 워치독 타이머 진단 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비유효 트리거 신호는, 적어도 제1 트리거 펄스 및 제2 트리거 펄스를 포함하고,
    상기 제1 트리거 펄스와 상기 제2 트리거 펄스 간의 시간 간격은, 상기 윈도우 워치독 타이머를 위해 미리 정해진 최소 시간 간격보다 짧은, 워치독 타이머 진단 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    외부 디바이스와 상기 제1 통신 단자 사이에 설치되어, 상기 외부 디바이스로부터의 셧다운 명령을 상기 제1 제어 신호로 변환하는 옵토 커플러;를 더 포함하는, 워치독 타이머 진단 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 상기 워치독 타이머 진단 장치;를 포함하는, 배터리 관리 시스템.
  8. 제7항에 따른 상기 배터리 관리 시스템;을 포함하는, 배터리팩.
  9. 인에이블 단자, 전원 입력 단자 및 전원 출력 단자를 포함하고, 상기 전원 입력 단자 상에 인가되는 입력 전압을 이용하여, 상기 전원 출력 단자 상에 워치독 타이머를 위한 구동 전압을 출력하도록 구성된 DC-DC 전압 컨버터; 및 제1 통신 단자, 상기 인에이블 단자에 전기적으로 연결된 홀드 단자, 트리거 단자 및 리셋 단자를 포함하는 제어부;를 포함하는 진단 장치를 이용하여, 상기 워치독 타이머를 진단하기 위한 방법에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 제어부에 셧다운을 지시하는 제1 제어 신호가 상기 제1 통신 단자 상에 인가되는 경우, 상기 홀드 단자 상에 홀드 신호를 출력하는 단계;
    상기 DC-DC 전압 컨버터가, 상기 인에이블 단자 상에 상기 홀드 신호가 인가되는 동안, 상기 전원 출력 단자 상에 상기 구동 전압을 출력하는 단계;
    상기 제어부가, 상기 홀드 단자 상에 상기 홀드 신호가 출력되는 동안, 상기 트리거 단자 상에 비유효 트리거 신호-상기 비유효 트리거 신호는, 상기 워치독 타이머가 상기 리셋 단자 상에 리셋 신호를 출력하도록 유도하는 신호임-를 출력하는 단계; 및
    상기 제어부가, 상기 트리거 단자 상에 상기 비유효 트리거 신호가 출력된 시점으로부터 미리 정해진 임계 시간 내에 상기 리셋 단자 상에 상기 리셋 신호가 인가되지 않는 경우, 상기 워치독 타이머가 오동작 중임을 나타내는 진단 데이터를 메모리에 저장하는 단계;
    를 포함하는, 워치독 타이머 진단 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 워치독 타이머는, 윈도우 워치독 타이머이고,
    상기 비유효 트리거 신호는, 적어도 제1 트리거 펄스 및 제2 트리거 펄스를 포함하고,
    상기 제1 트리거 펄스와 상기 제2 트리거 펄스 간의 시간 간격은, 상기 윈도우 워치독 타이머를 위해 미리 정해진 최소 시간 간격보다 짧은, 워치독 타이머 진단 방법.
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