KR102344211B1 - 메인 제어부 이상 진단 시스템 및 방법 - Google Patents

메인 제어부 이상 진단 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 메인 제어부 이상 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 하나 이상의 배터리 관리 모듈과 배터리 관리 모듈을 제어하는 메인 제어부를 포함하는 배터리 관리 시스템에 있어서, 메인 제어부의 이상 동작을 진단하기 위한 보조 제어부를 추가적으로 구비함으로써, 보다 안정적으로 배터리 관리 시스템을 구동할 수 있는 메인 제어부 이상 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

메인 제어부 이상 진단 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DIAGNOSING MAIN CONTROLLER ABNORMAL OPERATION}
본 발명은 메인 제어부 이상 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 하나 이상의 배터리 관리 모듈과 배터리 관리 모듈을 제어하는 메인 제어부를 포함하는 배터리 관리 시스템에 있어서, 메인 제어부의 이상 동작을 진단하기 위한 보조 제어부를 추가적으로 구비함으로써, 보다 안정적으로 배터리 관리 시스템을 구동할 수 있는 메인 제어부 이상 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.
자동차 수요가 높아짐에 따라 자동차 산업이 발전하고 있으며, 자동차 보급률이 가구당 1대를 넘어서고 있다. 이러한 자동차 산업의 발전으로 자동차는 단순히 이동을 위한 수단뿐만 아니라, 전장화 되어 고객들에게 편의장치 등 다양한 기능을 제공하고 있으며, 자동차 생산원가에서 전자부품은 '10년 40%에서 20년 50%'로 점차 많은 비중을 차지할 것으로 전망되고 있다. 그러나 최근 자동차의 급격한 전장화로 인해 전자적 오류에 따른 자동차 사고 위험성이 높아지고 있으며, 실제로 전장부품의 소프트웨어 문제로 인해 전장 부품이 오작동을 일으켜 일어난 사고가 급증하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 차량을 구성하는 전기 전자 시스템의 기능안전성을 확보하고 차량의 구성요소의 기능 문제로 사고가 발생하는 것을 방지하기 위한 노력을 하고 있다.
새롭게 등장한 글로벌 기술 표준 ISO 26262는 2011년 11월 15일 독일자동차공업협회(VDA)가 주도하고, 국제표준화기구(ISO)에서 새롭게 제정한 기능안전 국제표준이다. ISO 26262는 차량용 전장부품 시스템에 적용됨으로써, 보다 안전한 전장부품 시스템을 제공하고 차량에 대한 신뢰도를 높일 수 있다. 보다 구체적으로, 주요 내용은 중량 3500kg 이하 승용차(상용차 제외)에 설치되는 전장 부품 시스템 가운데 안전과 관련한 부품은 반드시 이 표준을 따라 제작이 되어야 하지만 전장 부품이라도 안전과 관련이 없으면 표준에 해당이 되지 않는다. 특히, 자동차 안전 무결성 수준(Automotive Safety Integrity Level; ASIL)은 ISO 26262의 아이템이나 엘리먼트에 필요한 요구사항을 명시하는 4가지 수준 중 하나로, 지나친 잔존 위험을 방지하기 위해 적용되는 안전 수단이다. ASIL은 엄격함의 정도가 가장 높은 수준의 경우 D로 표시하고, 가장 낮은 수준의 경우 A로 표시하며, 개발 프로세스가 시작될 때 결정된다. 이러한 ASIL 수준을 만족하지 못하는 제품은 사용할 수 없거나, 안전성이 떨어지는 제품으로 인식되어 고객들에게 신뢰감을 줄 수 없게 된다.
최근 환경 문제가 대두되면서 친환경차인 전기 자동차에 대한 수요가 높아지고 있으며, 전장부품 시스템에 대한 의존도가 높은 전기 자동차는 이러한 ASIL 등급을 만족하기 위하여 지속적으로 기술개발이 이루어지고 있다. 특히 배터리는 전기 자동차에서 가장 중요한 구성요소라 할 수 있기 때문에, 배터리와 관련된 전장 부품 시스템은 높은 수준의 ASIL을 요구한다. 따라서 배터리의 이상 유무를 판단하고 배터리의 이상 발생시 이를 제어하여 부하를 보호하는 전장부품 시스템에 대한 개발이 활발하게 이루어 지고 있다.
한편, 종래의 배터리 관리 시스템에 포함된 배터리 모니터링 시스템이 ASIL D를 만족한다 하더라도 이를 제어하기 위한 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit; MCU)의 등급이 ASIL D를 만족하기 어렵기 때문에 2개의 MCU(Main MCU 및 Safety MCU)를 이용하였다.
그러나, 이러한 방식은 ASIL B등급의 MCU가 ASIL D를 가진 배터리 모니터링 시스템을 제어해야 하기 때문에, 제어 동작의 한계가 있으며, 시스템의 신뢰도가 낮다는 문제점이 있다.
한국등록특허 제1279410호
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 본 발명은 배터리 모니터링 시스템을 제어하기 위한 메인 제어부 이외에 추가적으로 보조 제어부를 구비하고, 배터리 관리 모듈 및 메인 제어부에서 출력되는 신호에 기초하여 메인 제어부의 이상을 진단함으로써, ASIL D 등급의 배터리 모니터링 시스템을 제어할 수 있는 ASIL 등급을 만족하는 메인 제어부를 제공할 수 있는 메인 제어부 이상 진단 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 메인 제어부 이상 진단 시스템은, 하나 이상의 배터리와 각각 연결된 하나 이상의 배터리 관리 모듈을 제어하는 하나 이상의 메인 제어부, 근거리 통신을 통해 상기 하나 이상의 메인 제어부의 이상을 진단하는 보조 제어부 및 상기 하나 이상의 메인 제어부 및 상기 보조 제어부와 상기 하나 이상의 배터리 관리 모듈간의 통신을 수행하는 인터페이스 IC를 포함하며, 상기 보조 제어부는, 상기 하나 이상의 메인 제어부가 정상 상태인 경우, 상기 하나 이상의 메인 제어부에 기 설정된 기준 전압을 상기 인터페이스 IC의 비교값으로 설정하고, 상기 인터페이스 IC에 인가되는 전압과 설정된 상기 비교값을 기반으로 상기 인터페이스 IC의 이상을 진단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보조 제어부는, UART(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) 통신 방식을 이용하여 상기 하나 이상의 메인 제어부와 통신할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 메인 제어부 이상 진단 시스템은, 상기 기 설정된 기준 전압의 크기 및 설정된 상기 비교값을 초과하는 크기의 전압을 출력하는 전압원 및 상기 전압원과 상기 인터페이스 IC를 연결 또는 단락시키는 스위치부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보조 제어부는, 상기 스위치부의 도통 상태를 제어하여 상기 전압원에서 출력되는 전압을 상기 인터페이스 IC에 인가시키고, 인가된 상기 전압을 기반으로 상기 인터페이스 IC에서 고장 발생 신호의 출력 여부를 확인하며, 상기 고장 발생 신호의 출력 여부에 기초하여 상기 하나 이상의 메인 제어부의 이상을 진단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 메인 제어부는, 상기 하나 이상의 배터리에서 과전압 또는 저전압 이상이 진단되도록 기 설정된 기준 전압의 크기를 변경할 수 있으며, 상기 보조 제어부는, 변경된 상기 기준 전압에 기초하여 상기 하나 이상의 배터리 관리 모듈로부터 고장 발생 신호의 출력 여부를 확인하고, 상기 고장 발생 신호의 출력 여부에 기초하여 상기 하나 이상의 메인 제어부의 이상을 진단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보조 제어부는, 상기 하나 이상의 배터리 관리 모듈에서 출력되는 상기 고장 발생 신호를 상기 하나 이상의 메인 제어부로 전송할 수 있으며, 상기 하나 이상의 메인 제어부는, 상기 고장 발생 신호를 전송받은 경우, 변경된 상기 기준 전압의 크기를 초기에 설정된 값으로 재설정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 메인 제어부, 상기 보조 제어부, 상기 인터페이스 IC 및 상기 하나 이상의 배터리 관리 모듈은 데이지 체인(Daisy Chain) 결선 방식으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 메인 제어부 이상 진단 방법은, 하나 이상의 메인 제어부가 하나 이상의 배터리와 각각 연결된 하나 이상의 배터리 관리 모듈을 제어하는 단계, 보조 제어부가 근거리 통신을 통해 상기 하나 이상의 메인 제어부의 이상을 진단하는 단계 및 인터페이스 IC를 통해 상기 하나 이상의 메인 제어부 및 상기 보조 제어부와 상기 하나 이상의 배터리 관리 모듈간의 통신을 수행하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 진단하는 단계는, 상기 하나 이상의 메인 제어부가 정상 상태인 경우, 상기 하나 이상의 메인 제어부에 기 설정된 기준 전압을 상기 인터페이스 IC의 비교값으로 설정하고, 상기 인터페이스 IC에 인가되는 전압과 설정된 상기 비교값을 비교하여 상기 인터페이스 IC의 이상을 진단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보조 제어부는, UART(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) 통신 방식을 이용하여 상기 하나 이상의 메인 제어부와 통신할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 메인 제어부 이상 진단 방법은 전압원이 상기 기 설정된 기준 전압의 크기 및 설정된 상기 비교값을 초과하는 크기의 전압을 출력하는 단계 및 스위치부가 상기 전압원과 상기 인터페이스 IC를 연결 또는 단락시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 진단하는 단계는, 상기 스위치부의 도통 상태를 제어하여 상기 전압원에서 출력되는 전압을 상기 인터페이스 IC에 인가시키고, 인가된 상기 전압을 기반으로 상기 인터페이스 IC에서 고장 발생 신호의 출력 여부를 확인하며, 상기 고장 발생 신호의 출력 여부에 기초하여 상기 하나 이상의 메인 제어부의 이상을 진단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어하는 단계는 상기 하나 이상의 배터리에서 과전압 또는 저전압 이상이 진단되도록 기 설정된 기준 전압의 크기를 변경하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 진단하는 단계는, 변경된 상기 기준 전압에 기초하여 상기 하나 이상의 배터리 관리 모듈로부터 고장 발생 신호의 출력 여부를 확인하고, 상기 고장 발생 신호의 출력 여부에 기초하여 상기 하나 이상의 메인 제어부의 이상을 진단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 진단하는 단계는, 상기 하나 이상의 배터리 관리 모듈에서 출력되는 상기 고장 발생 신호를 상기 하나 이상의 메인 제어부로 전송하는 단계, 상기 하나 이상의 메인 제어부가 상기 고장 발생 신호를 전송 받은 경우, 변경된 상기 기준 전압의 크기를 초기에 설정된 값으로 재설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 메인 제어부, 상기 보조 제어부, 상기 인터페이스 IC 및 상기 하나 이상의 배터리 관리 모듈은 데이지 체인(Daisy Chain) 결선 방식으로 연결될 수 있다.
본 발명은 배터리 관리 시스템에 포함된 배터리 모니터링 시스템을 제어하기 위한 메인 제어부 이외에 추가적으로 보조 제어부를 구비하고, 배터리 관리 모듈 및 메인 제어부에서 출력되는 신호에 기초하여 메인 제어부의 이상을 진단함으로써, ASIL D 등급의 배터리 모니터링 시스템을 제어할 수 있는 ASIL 등급을 만족하는 메인 제어부를 제공할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 메인 제어부가 정상 상태인 경우, 메인 제어부에서 기 설정한 기준 전압을 인터페이스 IC의 비교값으로 설정하고, 인터페이스 IC에 인가된 전압과 비교값을 비교하여 인터페이스 IC의 이상을 진단함으로써, 메인 제어부와 배터리 관리 모듈 사이에 신호 송수신 과정에서 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 제어부 이상 진단 시스템(100)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 제어부 이상 진단 시스템(100)을 이용하여 메인 제어부(130)의 이상을 진단하는 일련의 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 제어부 이상 진단 시스템(100)을 이용하여 인터페이스 IC(120)의 이상을 진단하는 일련의 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 제어부 이상 진단 시스템(100)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 제어부 이상 진단 시스템(100)은 배터리 관리 모듈(110), 인터페이스 IC(120), 메인 제어부(130) 및 보조 제어부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 도 1에 도시된 메인 제어부 이상 진단 시스템(100)은 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성 요소들이 도 1에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다. 예를 들어, 다른 일 실시예에서, 하나의 배터리 관리 모듈(110)이 복수의 배터리(10)를 관리할 수 있다.
먼저, 하나 이상의 배터리 관리 모듈(110)은 하나 이상의 배터리(10)와 각각 연결될 수 있으며, 하나 이상의 배터리(10)의 상태를 모니터링하고 진단할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 배터리 관리 모듈(110)은 각각 연결된 하나 이상의 배터리(10)로부터 온도, 전류, 전압, 충전 상태(State of Charge; SoC) 및 노화도(State of Health; SoH) 중 어느 하나 이상의 정보를 획득할 수 있다.
또한, 하나 이상의 배터리 관리 모듈(110)은 하나 이상의 배터리(10)로부터 획득한 정보에 기초하여, 하나 이상의 배터리(10)의 상태를 진단할 수 있다. 예를 들어, 배터리의 과전압을 진단하기 위해 기 설정된 기준 전압이 4.5V일 때 배터리(10)로부터 획득한 전압값이 5.0V인 경우, 하나 이상의 배터리 관리 모듈(110)은 해당 배터리(10)에 과전압 이상이 발생했다는 것을 진단할 수 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 배터리 관리 모듈(110)은 하나 이상의 배터리(10)에 이상이 발생한 경우, 고장 발생 신호를 출력할 수 있다.
여기서, 고장 발생 신호는, 하나 이상의 배터리(10)에 이상 및 고장이 발생한 경우, 고장이 발생한 배터리(10)와 연결된 배터리 관리 모듈(110)에서 출력하는 신호를 의미할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 모듈(110)이 후술되는 메인 제어부(130)에서 설정한 기준 전압의 크기에 기초하여 배터리(10)의 전압을 측정한 결과, 배터리(10)의 전압이 과전압 상태인 것으로 진단된 경우, 배터리 관리 모듈(10)은 오류(Fault) 신호를 출력할 수 있다. 이때, 고장 발생 신호는 오류 신호일 수 있다.
인터페이스 IC(120)는 하나 이상의 배터리 관리 모듈(110)과 후술되는 하나 이상의 메인 제어부(130) 및 보조 제어부(140)와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스 IC(120)는 하나 이상의 배터리 관리 모듈(110) 및 메인 제어부(130) 간의 통신을 수행하며, 하나 이상의 배터리 관리 모듈(110)에서 획득된 하나 이상의 배터리(10)의 정보, 배터리(10)에 이상이 발생했는지 유무에 관한 정보를 후술되는 메인 제어부(130)에 송신할 수 있다. 또한, 인터페이스 IC(120)는 후술되는 메인 제어부(130)에서 출력되는 제어 신호를 수신하여 하나 이상의 배터리 관리 모듈(10)로 송신할 수 있다. 이를 위해, 인터페이스 IC(120)는 통신 블록(Communication block) 및 센싱 블록(Sensing block)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 인터페이스 IC(120)는 비교값을 설정할 수 있다.
여기서, 비교값은 인터페이스 IC(120)에 인가되는 전압의 상태가 과전압 또는 저전압 상태인지를 진단하기 위해 설정한 기준이 되는 전압값일 수 있으며, 인터페이스 IC(120)의 이상을 진단하기 위해 설정한 기준이 되는 값을 의미할 수 있다. 예를 들어, 후술 되는 보조 제어부(140)는 인터페이스 IC(120)의 이상을 진단하기 위한 비교값을 4.5V로 설명할 수 있으며, 인터페이스 IC(120)에 4,5V를 초과하는 전압이 인가되는 경우, 인터페이스 IC(120)는 고장 발생 신호를 출력할 수 있다. 이후, 후술 되는 보조 제어부(140) 인터페이스 IC(120)에서 출력되는 고장 발생 신호에 기초하여 인터페이스 IC(120)의 이상을 진단할 수 있다.
메인 제어부(130)는 하나 이상의 배터리(10)와 각각 연결된 하나 이상의 배터리 관리 모듈(110)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 메인 제어부(130)는 하나 이상의 배터리 관리 모듈(110)의 스위칭 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 출력할 수 있으며, 제어 신호에 기초하여 제어 신호를 수신한 하나 이상의 배터리 관리 모듈(110)이 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
또한, 메인 제어부(130)는 하나 이상의 배터리 관리 모듈(110)이 수행할 동작을 선택할 수 있으며, 선택한 동작을 수행하도록 제어 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 메인 제어부(130)는 배터리(10)로부터 출력되는 전력 차단, 배터리(10)의 온도 측정, 배터리(10)의 전압 측정 및 배터리(10)의 이상 진단 동작 중 어느 하나 이상을 선택하고, 선택한 동작이 개시 되도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 메인 제어부(130)는 배터리 관리 시스템 내에 포함된 하나 이상의 시스템을 각각 제어할 수 있으며, 이를 위해 하나 이상의 메인 제어부(130)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메인 제어부(130)는 배터리 모니터링 시스템, 배터리 분리 시스템, 통신 시스템, 배터리 밸런싱 시스템 및 배터리 보호 시스템을 각각 제어하기 위하여 복수개의 메인 제어부(130)가 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 메인 제어부(130)는 기준 전압을 설정할 수 있다.
여기서, 기준 전압은 메인 제어부(130)가 하나 이상의 배터리(10)의 과전압 또는 저전압 이상을 진단하기 위해 설정한 기준이 되는 전압값을 의미할 수 있다. 예를 들어, 메인 제어부(130)는 과전압 이상을 진단하기 위한 기준 전압의 크기를 4.5V, 저전압 이상을 진단하기 위한 기준 전압의 크기를 2.0V로 설정 할 수 있다. 이후, 하나 이상의 배터리(10)로부터 측정된 전압의 크기가 4.5V를 초과하는 경우 또는 2.0V 미만인 경우, 메인 제어부(130)는 측정된 전압의 크기와 기준 전압의 크기를 비교함으로써 배터리(10)의 상태를 과전압 또는 저전압 상태로 진단할 수 있다.
보조 제어부(140)는 근거리 통신을 통해 메인 제어부(130)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 보조 제어부(140)는 UART(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) 통신 방식을 이용하여 메인 제어부(130)와 통신할 수 있다.
일 실시예에서, 메인 제어부(130), 보조 제어부(140), 인터페이스 IC(150) 및 하나 이상의 배터리 관리 모듈(110)은 데이지 체인(Daisy Chain) 결선 방식으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 메인 제어부(130), 보조 제어부(140), 인터페이스 IC(150) 및 하나 이상의 배터리 관리 모듈(110)은 도 1에 도시된 바와 같이 상호간의 제어 신호 및 정보를 송수신하기 위한 통신 데이지 체인 라인(Communication Daisy chain) 및 고장 발생 신호를 송수신하기 위한 고장 신호 데이지 체인 라인(Fault Daisy chain)으로 연결될 수 있다.
보조 제어부(140)는 메인 제어부(130)의 이상을 진단할 수 있다.
일 실시예에서, 메인 제어부(130)는 하나 이상의 배터리(10)에서 과전압 또는 저전압 이상이 진단되도록 기 설정된 기준 전압의 크기를 변경할 수 있고, 보조 제어부(140)는 변경된 기준 전압에 기초하여 하나 이상의 배터리 관리 모듈(110)로부터 고장 발생 신호의 출력 여부를 확인하고, 고장 발생 신호의 출력 여부에 기초하여 메인 제어부(130)의 이상을 진단할 수 있다.
예를 들어, 메인 제어부(130)는 초기에 설정된 배터리(10)의 과전압 기준 전압 및 저전압 기준 전압이 4.5V 및 2.0인 경우, 메인 제어부(130)는 기 설정된 기준 전압을 배터리(10)가 정상 상태일 때의 전압인 3.5V 및 3.0V로 변경할 수 있다. 메인 제어부(130)에서 변경된 기준 전압은 하나 이상의 배터리 관리 모듈(110)로 전달되며, 하나 이상의 배터리 관리 모듈(110)은 변경된 기준 전압에 기초하여 하나 이상의 배터리(10)의 이상을 진단할 수 있다. 이때, 변경된 기준 전압은 배터리(10)가 정상 상태일 때의 전압으로 설정되어 있기 때문에, 모든 배터리(10)에서 이상이 검출되며, 배터리 관리 모듈(110)에서는 고장 발생 신호를 출력하게 된다. 이후, 보조 제어부(140)는 하나 이상의 배터리 관리 모듈(110)에서 고장 발생 신호가 출력되는 경우, 메인 제어부(130)가 정상 상태인 것으로 진단할 수 있고, 하나 이상의 배터리 관리 모듈(110)로부터 전달 받은 고장 발생 신호를 메인 제어부(130)로 전송할 수 있다.
일 실시예에서, 보조 제어부(140)로부터 고장 발생 신호를 전송 받은 경우, 메인 제어부(130)는 변경되었던 기준 전압의 크기를 초기에 설정된 기준 전압의 크기로 재설정 할 수 있다.
일 실시예에서, 보조 제어부(140)는 메인 제어부(130)에 이상이 발생한 경우, 메인 제어부(130)로 이상 발생 신호를 송신할 수 있다.
여기서, 이상 발생 신호는 메인 제어부(130)에 이상이 발생했다는 것을 알리기 위한 신호를 의미할 수 있다. 예를 들어, 이상 발생 신호는 메인 제어부(130)의 발생한 이상 동작의 종류 및 발생 시간 등의 정보를 포함하는 신호 및 메인 제어부(130)의 점검을 요청하는 점검 요청 신호일 수 있다.
일 실시예에서, 보조 제어부(140)는 메인 제어부(130)에 송신한 이상 발생 신호에 대한 응답으로써, 메인 제어부(130)로부터 응답 신호를 수신하되, 응답 신호를 수신하지 못한 경우, 메인 제어부(130)의 동작을 정지시킬 수 있다. 예를 들어, 기준 전압의 크기를 변경하여 배터리(10)의 상태를 진단했으나, 모두 정상으로 진단되어 고장 발생 신호가 출력되지 않는 경우, 보조 제어부(140)는 메인 제어부(130)에 이상이 발생했다고 진단할 수 있다. 이때, 보조 제어부(140)는 메인 제어부(130)로 이상 발생 신호를 송신하고, 이상 발생 신호를 수신한 메인 제어부(130)는 자가 점검 또는 별도의 고장 검출 회로를 통해 고장을 점검할 수 있다. 이때, 만약 이상이 발생하지 않은 것으로 판단되는 경우, 메인 제어부(130)는 정상 상태임을 나타내는 응답 신호를 보조 제어부(140)에 송신함으로써, 메인 제어부(130)의 발생한 이상 동작에 대하여 진위 확인시킬 수 있다. 그러나, 메인 제어부(130)에 고장이 발생하여 이상 동작에 대하여 진위 확인을 할 수 없고, 그에 대한 응답 신호를 송신하지 못하는 경우, 보조 제어부(140)는 메인 제어부(130)를 고장 상태임으로 판단하고, 메인 제어부(130)의 동작을 정지시킴으로써, 고장난 메인 제어부(130)로 인해 발생할 수 있는 2차 피해를 막을 수 있다.
일 실시예에서, 보조 제어부(140)는 하나 이상의 배터리(10)와 메인 제어부(130)간의 도통 상태를 변경하는 스위칭부(미도시)의 동작을 제어하여 하나 이상의 배터리(10)와 메인 제어부(130)를 단락 시킴으로써, 메인 제어부(130)에 공급되는 전력을 차단하여 동작을 정지시킬 수 있다.
일 실시예에서, 보조 제어부(140)는 인터페이스 IC(120)에 전압을 인가하고, 인가된 전압과 인터페이스 IC(120)에 설정된 비교값을 기반으로 인터페이스 IC(120)의 이상을 진단할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 제어부 이상 진단 시스템(100)은 전압원(140) 및 스위치부(150)을 더 포함할 수 있다.
전압원(140)는 메인 제어부(130)에 기 설정된 기준 전압의 크기 및 인터페이스 IC(120)에 설정된 상기 비교값을 초과하는 크기의 전압을 출력할 수 있다. 예를 들어, 메인 제어부(130)에 기 설정된 기준 전압의 크기 및 인터페이스 IC(120)에 설정된 상기 비교값이 4.5V인 경우, 전압원(140)은 4.6V의 전압을 출력할 수 있다.
스위치부(150)는 전압원(140)과 인터페이스 IC(120)를 연결 또는 단락시킬 수 있다.
일 실시예에서, 보조 제어부(140)는 인터페이스 IC(120)의 이상을 진단하고자 하는 경우, 스위치부(150)의 도통 상태를 제어하여 전압원(140)에서 출력되는 전압을 인터페이스 IC(120)에 인가할 수 있다.
예를 들어, 보조 제어부(140)가 스위치부(150)의 도통 상태를 제어하여 전압원(150)에서 출력되는 전압을 인터페이스 IC(120)에 인가시키는 경우, 인터페이스 IC(120)에 설정된 비교값 4.5V보다 큰 4.6V의 전압이 인터페이스 IC(120)에 인가될 수 있다. 이때, 인터페이스 IC(120)는 설정된 비교값과 인가된 전압값을 비교할 수 있고, 인가 받은 전압값이 설정된 비교값보다 큰 경우, 고장 발생 신호를 출력할 수 있다. 보조 제어부(140)는 인터페이스 IC(120)로부터 고장 발생 신호가 출력되는지 여부를 확인할 수 있고, 고장 발생 신호가 출력되는 경우, 인터페이스 IC(120)의 상태를 정상 상태로 진단할 수 있다.
여기서, 인터페이스 IC(120)에 인가되는 전압값은 항상 비교값보다 크기 때문에 인터페이스 IC(120)가 정상 상태인 경우, 항상 고장 발생 신호를 출력해야 한다. 만약, 인터페이스 IC(120)에서 고장 발생 신호를 출력하지 않는 경우, 보조 제어부(140)는 인터페이스 IC(120)에 고장이 발생했다고 진단할 수 있다. 이하, 도 2 및 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 제어부 이상 진단 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 제어부 이상 진단 시스템(100)을 이용하여 메인 제어부(130)의 이상을 진단하는 일련의 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 메인 제어부가 하나 이상의 배터리에서 과전압 또는 저전압 이상이 진단되도록 기 설정된 기준 전압의 크기를 변경한다(S110). S110단계에서 변경된 기준 전압에 기초하여 하나 이상의 배터리 관리 모듈에서 하나 이상의 배터리의 상태를 진단한다(S120). S120단계에서 하나 이상의 배터리에 이상이 발생하는 경우, 이상이 발생한 배터리와 연결된 배터리 관리 모듈에서 고장 발생 신호를 출력하게 되고, 보조 제어부는 하나 이상의 배터리 관리 모듈에서 고장 발생 신호를 출력하는지 여부를 확인한다(S130). 여기서, 고장 발생 신호가 출력되는 경우, 메인 제어부가 변경된 기준 전압의 크기를 초기에 설정된 기준 전압의 크기로 재설정한다(S140).
만약, 하나 이상의 배터리 관리 모듈에서 고장 발생 신호가 출력되지 않는 경우, 보조 제어부는 메인 제어부로 이상 발생 신호를 송신하고, 송신한 이상 발생 신호에 기초하여 메인 제어부로부터 응답 신호를 수신한다(S150). S150단계에서 메인 제어부로부터 응답 신호를 수신하지 못하는 경우, 보조 제어부는 메인 제어부의 동작을 제어하여 동작을 정지시킨다(S160).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 제어부 이상 진단 시스템(100)을 이용하여 인터페이스 IC(120)의 이상을 진단하는 일련의 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 먼저 메인 제어부가 정상 상태로 진단되는 경우, 메인 제어부에서 기 설정한 기준 전압을 인터페이스 IC의 비교값으로 설정한다(S210). 보조 제어부는 스위치부의 도통 상태를 제어하여 전압원에서 출력되는 전압을 인터페이스 IC에 인가하고(S220), 인터페이스 IC는 설정된 비교값과 인가 받은 전압의 크기를 비교한다.
여기서, 인가 받은 전압의 크기가 비교값을 초과하는 경우, 인터페이스 IC는 고장 발생 신호를 출력한다(S240). 보조 제어부는 인터페이스 IC에서 고장 발생 신호가 출력되는지 여부를 확인하고(S250), S240단계에서 고장 발생 신호가 출력?다고 판단되는 경우, 인터페이스 IC를 정상 상태로 진단한다(S260). 이후 S210단계로 돌아가 S210단계 내지 S260단계를 반복 수행한다.
만약, 인가 받은 전압의 크기가 비교값을 초과하지 않는 경우, 인터페이스 IC가 고장 발생 신호 출력하지 않는다(S270). S250단계와 동일하게 보조 제어부는 인터페이스 IC에서 고장 발생 신호가 출력되는지 여부를 확인하고(S280), S270단계에서 고장 발생 신호가 출력되지 않았다고 판단되는 경우, 인터페이스 IC를 이상 상태로 진단한다(S290).
전술한 메인 제어부 이상 진단 시스템(100)을 이용한 메인 제어부 이상 진단 방법 및 인터페이스 IC의 이상 진단 방법은 도면에 제시된 순서도를 참조로 하여 설명되었다. 간단히 설명하기 위하여 상기 방법은 일련의 블록들로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 상기 블록들의 순서에 한정되지 않고, 몇몇 블록들은 다른 블록들과 본 명세서에서 도시되고 기술된 것과 상이한 순서로 또는 동시에 일어날 수도 있으며, 동일한 또는 유사한 결과를 달성하는 다양한 다른 분기, 흐름 경로, 및 블록의 순서들이 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 방법의 구현을 위하여 도시된 모든 블록들이 요구되지 않을 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 배터리
110: 배터리 관리 모듈
120: 인터페이스 IC
130: 메인 제어부
140: 보조 제어부

Claims (14)

  1. 하나 이상의 배터리와 각각 연결된 하나 이상의 배터리 관리 모듈을 제어하는 하나 이상의 메인 제어부;
    근거리 통신 방식을 이용해 상기 하나 이상의 메인 제어부와 통신하며, 상기 메인 제어부의 이상을 진단하는 보조 제어부; 및
    상기 하나 이상의 메인 제어부 및 상기 보조 제어부와 상기 하나 이상의 배터리 관리 모듈간의 통신을 수행하는 인터페이스 IC;를 포함하며,
    상기 메인 제어부는,
    상기 하나 이상의 배터리에 대한 과전압 또는 저전압 판단의 기준이 되는 기준 전압의 크기를 정상 범위 내 값으로 변경하여 설정하며,
    상기 보조 제어부는,
    변경된 상기 기준 전압에 따라 상기 하나 이상의 배터리 관리 모듈로부터 고장 발생 신호가 출력되는지 여부를 확인하고, 상기 고장 발생 신호의 출력 여부에 기초하여 상기 하나 이상의 메인 제어부의 이상을 진단하는,
    메인 제어부 이상 진단 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조 제어부는,
    UART(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) 통신 방식을 이용하여 상기 하나 이상의 메인 제어부와 통신하는 것을 특징으로 하는,
    메인 제어부 이상 진단 시스템.
  3. 제1항에 있어,
    상기 보조 제어부는,
    상기 하나 이상의 메인 제어부에 기 설정된 기준 전압을 상기 인터페이스 IC의 비교값으로 설정하고, 상기 인터페이스 IC에 인가되는 전압과 설정된 상기 비교값을 기반으로 상기 인터페이스 IC의 이상을 진단하는 것을 특징으로 하는,
    메인 제어부 이상 진단 시스템.
  4. 제3항에 있어,
    상기 메인 제어부 이상 진단 시스템은,
    상기 기 설정된 기준 전압의 크기 및 설정된 상기 비교값을 초과하는 크기의 전압을 출력하는 전압원; 및
    상기 전압원과 상기 인터페이스 IC를 연결 또는 단락시키는 스위치부;를 더 포함하는,
    메인 제어부 이상 진단 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보조 제어부는,
    상기 스위치부의 도통 상태를 제어하여 상기 전압원에서 출력되는 전압을 상기 인터페이스 IC에 인가시키고, 인가된 상기 전압을 기반으로 상기 인터페이스 IC에서 고장 발생 신호의 출력 여부를 확인하며, 상기 고장 발생 신호의 출력 여부에 기초하여 상기 인터페이스의 이상을 진단하는 것을 특징으로 하는,
    메인 제어부 이상 진단 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보조 제어부는, 상기 하나 이상의 배터리 관리 모듈에서 출력되는 상기 고장 발생 신호를 상기 하나 이상의 메인 제어부로 전송하며,
    상기 하나 이상의 메인 제어부는, 상기 고장 발생 신호를 전송받은 경우, 변경된 상기 기준 전압의 크기를 초기에 설정된 값으로 재설정하는 것을 특징으로 하는,
    메인 제어부 이상 진단 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 메인 제어부, 상기 보조 제어부, 상기 인터페이스 IC 및 상기 하나 이상의 배터리 관리 모듈은 데이지 체인(Daisy Chain) 결선 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는,
    메인 제어부 이상 진단 시스템.
  8. 하나 이상의 메인 제어부가 하나 이상의 배터리와 각각 연결된 하나 이상의 배터리 관리 모듈을 제어하는 단계;
    보조 제어부가 근거리 통신 방식을 이용해 상기 하나 이상의 메인 제어부와 통신하는 단계;
    인터페이스 IC를 통해 상기 하나 이상의 메인 제어부 및 상기 보조 제어부와 상기 하나 이상의 배터리 관리 모듈간의 통신을 수행하는 단계; 및
    상기 보조 제어부가 메인 제어부의 이상을 진단하는 단계를 포함하며,
    상기 보조 제어부가 메인 제어부의 이상을 진단하는 단계는,
    상기 메인 제어부가, 상기 하나 이상의 배터리에 대한 과전압 또는 저전압 판단의 기준이 되는 기준 전압의 크기를 정상 범위 내 값으로 변경하여 설정하는 단계; 및
    상기 보조 제어부가, 변경된 상기 기준 전압에 따라 상기 하나 이상의 배터리 관리 모듈로부터 고장 발생 신호가 출력되는지 여부를 확인하고, 상기 고장 발생 신호의 출력 여부에 기초하여 상기 하나 이상의 메인 제어부의 이상을 진단하는 단계를 포함하는,
    메인 제어부 이상 진단 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보조 제어부는,
    UART(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) 통신 방식을 이용하여 상기 하나 이상의 메인 제어부와 통신하는 것을 특징으로 하는,
    메인 제어부 이상 진단 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 보조 제어부가,
    상기 하나 이상의 메인 제어부에 기 설정된 기준 전압을 상기 인터페이스 IC의 비교값으로 설정하고, 상기 인터페이스 IC에 인가되는 전압과 설정된 상기 비교값을 기반으로 상기 인터페이스 IC의 이상을 진단하는 단계를 더 포함하는,
    메인 제어부 이상 진단 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 인터페이스 IC의 이상을 진단하는 방법은,
    전압원이 상기 기 설정된 기준 전압의 크기 및 설정된 상기 비교값을 초과하는 크기의 전압을 출력하는 단계; 및
    스위치부가 상기 전압원과 상기 인터페이스 IC를 연결 또는 단락시키는 단계;를 포함하는,
    메인 제어부 이상 진단 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 인터페이스 IC의 이상을 진단하는 방법은,
    상기 스위치부의 도통 상태를 제어하여 상기 전압원에서 출력되는 전압을 상기 인터페이스 IC에 인가시키고, 인가된 상기 전압을 기반으로 상기 인터페이스 IC에서 고장 발생 신호의 출력 여부를 확인하며, 상기 고장 발생 신호의 출력 여부에 기초하여 상기 인터페이스 IC의 이상을 진단하는 것을 특징으로 하는,
    메인 제어부 이상 진단 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 하나 이상의 배터리 관리 모듈에서 출력되는 상기 고장 발생 신호를 상기 하나 이상의 메인 제어부로 전송하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 메인 제어부가 상기 고장 발생 신호를 전송 받은 경우, 변경된 상기 기준 전압의 크기를 초기에 설정된 값으로 재설정하는 단계;를 더 포함하는,
    메인 제어부 이상 진단 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 하나 이상의 메인 제어부, 상기 보조 제어부, 상기 인터페이스 IC 및 상기 하나 이상의 배터리 관리 모듈은 데이지 체인(Daisy Chain) 결선 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는,
    메인 제어부 이상 진단 방법.
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