KR20200074914A - 전기 제어 시스템 - Google Patents

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에드빈 고도
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주식회사 엘지화학
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Abstract

전기 제어 시스템이 제공된다. 제1 슬레이브 IC는, 통신 IC에 의해 수신되며 제1 배터리 셀이 과전압 상태를 갖는다는 것을 나타내는 제1 메시지를 생성한다. 통신 IC는, 통신 IC와 제2 마이크로 컨트롤러 사이에 연결된 폴트 라인을 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 제1 로직 레벨로 설정한다. 제2 마이크로 컨트롤러는, 제1 로직 레벨을 갖는 폴트 라인에 응답하여 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 메시지를 제1 마이크로 컨트롤러로 전송한다. 제1 마이크로 컨트롤러는, 상기 메시지 수신에 응답하여 제1 및 제2 컨택터 각각을 개방 동작 상태로 설정하도록 컨택터 제어 시스템에 명령한다.

Description

전기 제어 시스템
본 발명은 전기 제어 시스템에 관한 것이다.
본 출원은 2017년 11월 16일자로 출원된 미국정규출원번호 제15/814,665호를 우선권 주장하며, 그에 대한 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
전기 제어 시스템은, 배터리 셀의 전압을 측정하고, 배터리 셀의 충방전 상태에 따라 배터리 셀의 전압을 제어하는 장치로서, 일반적으로 차량에 구비되는 전기 제어 시스템은, 충방전 경로를 개폐하도록 구성된 적어도 하나의 컨택터를 구비할 수 있다.
이러한, 전기 제어 시스템에 구비된 컨택터는 배터리 셀의 과전압 상태 등의 고장 상태가 검출되면 배터리 셀로 전류가 유입되는 것을 차단하기 위해 개방될 수 있다.
종래에는 하나의 마이크로 컨트롤러를 이용하여 배터리 셀의 고장 상태 검출을 수행함으로써, 고장 상태 검출이 정확하지 않은 문제점이 있었다.
그런데, 현재까지 배터리 셀의 고장 상태 검출을 복수의 마이크로 컨트롤러를 통해 수행하는 기술에 대한 연구가 미흡한 실정이다.
본 발명의 발명자는 차량의 적어도 하나의 배터리 셀이 과전압 상태를 가질 때 차량 파워 트레인에 연결된 컨택터를 개방하기 위한 예비 마이크로 컨트롤러를 포함하는 개선된 차량용 전기 제어 시스템에 대한 필요성을 인식하였다.
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 전기 제어 시스템이 제공된다. 전기 제어 시스템은 제1 배터리 셀의 전압을 모니터링하는 제1 슬레이브 IC를 포함한다.
또한, 전기 제어 시스템은, 제2 배터리 셀의 전압을 모니터링하는 제2 슬레이브 IC를 포함한다.
또한, 전기 제어 시스템은, 서로 동작 가능하게 통신하는 제1 마이크로 컨트롤러 및 제2 마이크로 컨트롤러를 포함한다.
또한, 전기 제어 시스템은, 상기 제1 및 제2 슬레이브 IC와 상기 제1 마이크로 컨트롤러간 동작 가능하게 통신하는 통신 IC를 포함한다.
또한, 전기 제어 시스템은, 상기 제1 마이크로 컨트롤러 및 상기 제2 마이크로 컨트롤러와 제1 컨택터 및 제2 컨택터에 작동 가능하게 연결되는 컨택터 제어 시스템을 포함한다.
상기 제1 슬레이브 IC는, 상기 통신 IC에 의해 수신되며 상기 제1 배터리 셀이 과전압 상태를 갖는 것을 나타내는 제1 메시지를 생성한다.
상기 통신 IC는, 상기 제1 메시지에 응답하여 상기 통신 IC와 상기 제2 마이크로 컨트롤러 사이에 연결된 폴트 라인을 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 제1 로직 레벨로 설정한다.
상기 제2 마이크로 컨트롤러는, 상기 제1 로직 레벨을 갖는 상기 폴트 라인에 응답하여 상기 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 제2 메시지를 상기 제1 마이크로 컨트롤러로 전송한다.
상기 제1 마이크로 컨트롤러는, 상기 제2 메시지의 수신에 응답하여 상기 제1 마이크로 컨트롤러가 상기 제1 및 제2 컨택터 각각을 개방 동작 상태로 설정할 것을 나타내는 제3 메시지를 통신 버스 송수신기 IC를 통해 차량 제어기로 전송한다.
상기 제1 마이크로 컨트롤러는, 상기 제2 메시지의 수신에 응답하여 상기 제1 및 제2 컨택터 각각을 상기 개방 동작 상태로 설정하도록 상기 컨택터 제어 시스템에 명령한다.
또한, 상기 제1 마이크로 컨트롤러는, 상기 제2 메시지의 수신에 응답하여, 상기 제2 마이크로 컨트롤러가 상기 컨택터 제어 시스템에 상기 제1 및 제2 컨택터 각각을 상기 개방 동작 상태로 설정하도록 명령하는 제4 메시지를 상기 제2 마이크로 컨트롤러로 전송한다.
또한, 상기 제2 마이크로 컨트롤러는, 상기 제2 마이크로 컨트롤러가 제2 메시지를 송신한 후 제1 미리 결정된 시간 내에 상기 제1 마이크로 컨트롤러로부터 상기 제4 메시지를 수신하지 못하는 경우, 상기 차량 제어기가 상기 제2 마이크로 컨트롤러 및 상기 제1 마이크로 컨트롤러로부터 메시지를 수신하지 않도록 상기 통신 버스 송수신기 IC의 동작을 불가능하게 한다.
또한, 상기 차량 제어기는, 상기 차량 제어기가 제2 미리 결정된 시간 내에 상기 제2 마이크로 컨트롤러 및 상기 제1 마이크로 컨트롤러로부터 메시지를 수신하지 못하는 경우, 상기 제2 마이크로 컨트롤러가 상기 제1 및 제2 컨택터 각각을 상기 개방 동작 상태로 설정할 것이라고 결정한다.
또한, 상기 제2 마이크로 컨트롤러는, 상기 제2 마이크로 컨트롤러가 제2 메시지를 송신한 후에 제1 미리 결정된 시간 내에 상기 제1 마이크로 컨트롤러로부터 제4 메시지를 수신하지 못하는 경우, 상기 제1 및 제2 컨택터 각각을 상기 개방 동작 상태로 설정하도록 상기 컨택터 제어 시스템에 명령한다.
또한, 상기 제1 마이크로 컨트롤러는, 상기 제1 및 제2 컨택터의 제1 및 제2 컨택터 코일을 각각 비활성화시킴으로써 상기 제1 및 제2 컨택터 각각을 개방 동작 상태로 설정하도록 상기 컨택터 제어 시스템에 명령한다.
또한, 상기 제1 및 제2 컨택터는, 차량 파워 트레인에 전기적으로 연결된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 제어 시스템은, 상기 제1 마이크로 컨트롤러와 상기 제2 마이크로 컨트롤러 사이에 동작 가능하게 연결된 또 다른 통신 버스를 더 포함한다.
또한, 상기 제1 슬레이브 IC는, 상기 통신 IC에 의해 수신되며 상기 제1 배터리 셀의 측정된 전압 레벨을 나타내는 측정된 전압값을 갖는 제4 메시지를 더 생성하고,
상기 통신 IC는, 상기 측정된 전압값을 갖는 상기 제4 메시지를 상기 제1 마이크로 컨트롤러로 전송한다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 따르면, 적어도 하나의 배터리 셀이 과전압 상태를 가질 때 각각 컨택터를 개방할 수 있는 제1 마이크로 컨트롤러 및 제2 마이크로 컨트롤러를 이용하여, 과전압 상태에 대하여 상호 보완적으로 컨택터를 개방시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 따르면, 제1 및 제2 마이크로 컨트롤러 간에 데이터를 서로 교환하여 배터리 셀의 과전압 상태를 효과적으로 검출할 수 있어 과전압 검출의 정확성 및 신속성을 향상시킬 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 전기 제어 시스템을 갖는 차량을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 4는, 도 1의 전기 제어 시스템을 이용하는 차량에서 컨택터를 제어하는 방법을 나타내는 순서도이다.
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 판정되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
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 <마이크로 컨트롤러>와 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 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량(10)이 제공된다. 차량(10)은, 배터리 셀(30), 배터리 셀(32), 전기 제어 시스템(40), 컨택터(42, 44), 차량 제어기(46) 및 차량 파워 트레인(48)을 포함한다.
전기 제어 시스템(40)의 장점은, 전기 제어 시스템(40)이 적어도 하나의 배터리 셀(30, 32)이 과전압 상태를 가질 때 컨택터(42, 44)를 각각 개방 할 수 있는 제1 마이크로 컨트롤러(132) 및 제2 마이크로 컨트롤러(134)를 갖는다는 것이다.
이해의 목적을 위해, 본 명세서에서 이용되는 몇몇 용어가 설명 될 것이다.
"노드" 또는 "전기 노드"라는 용어는 전기 회로의 영역 또는 위치를 의미한다.
"신호(signal)"라는 용어는 전압, 전류 및 이진값 중 하나를 의미한다.
"IC"라는 용어는 집적 회로를 의미한다.
"로우 로직 레벨(low logic level)"이란 용어는 이진수 0을 나타내는 전압 레벨에 대응한다.
"하이 로직 레벨(high logic level)"이란 용어는 이진수 1을 나타내는 전압 레벨에 대응한다.
배터리 셀(30)은, 양극 단자(70) 및 음극 단자(72)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 배터리 셀(30)은, 양극 단자(70)와 음극 단자(72) 사이에 소정의 전압 레벨을 생성한다. 양극 단자(70)는, 컨택터(42)의 일측에 전기적으로 연결된다. 음극 단자(72)는, 배터리 셀(32)의 양극 단자(80)에 전기적으로 연결된다.
배터리 셀(32)은, 양극 단자(80) 및 음극 단자(82)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 배터리 셀(32)은, 양극 단자(80)와 음극 단자(82) 사이에 소정의 전압 레벨을 생성한다. 양극 단자(80)는, 배터리 셀(30)의 음극 단자(72)에 전기적으로 연결된다. 음극 단자(82)는, 컨택터(44)의 일측 및 전기 접지에 전기적으로 연결된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 추가의 배터리 셀들은 배터리 셀(30, 32)과 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다.
전기 제어 시스템(40)은, 배터리 셀(30, 32)의 출력 전압을 모니터링하고 컨택터(42, 44)의 작동을 제어하기 위해 제공된다. 전기 제어 시스템(40)은, 슬레이브 IC(120), 슬레이브 IC(122), 통신 IC(130), 제1 마이크로 컨트롤러(132), 제2 마이크로 컨트롤러(134), 통신 버스 송수신기 IC(150), 컨택터 제어 시스템(152), 통신 버스(160, 162, 164, 165, 166, 168), 폴트 라인(fault line)(190) 및 제어 라인(200, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207)을 포함한다.
슬레이브 IC(120)는, 배터리 셀(30)의 전압을 모니터링 한다. 슬레이브 IC(120)는, 배터리 셀(30)의 양극 단자(70)와 음극 단자(72) 사이에 전기적으로 연결된다. 또한, 슬레이브 IC(120)는, 통신 버스(162) 및 통신 버스(160) 모두에 동작 가능하게 연결된다. 슬레이브 IC(120)는, 통신 버스(162)를 이용하여 통신 IC(130)와 통신한다.
또한, 슬레이브 IC(120)는, 통신 버스(160)를 이용하여 슬레이브 IC(122)와 통신한다. 슬레이브 IC(120)는, 배터리 셀(30)의 출력 전압이 과전압 상태(즉, 출력 전압이 원하는 전압 레벨보다 큰 경우)인 것으로 판단하면, 배터리 셀(30)의 측정된 전압 레벨을 나타내는 전압 값과 배터리 셀(30)이 과전압 상태에 해당하는 것을 나타내는 과전압 플래그를 가지는 메시지를 생성한다. 메시지는, 통신 버스(162)를 통해 통신 IC로 전송된다.
또한, 슬레이브 IC(120)가 배터리 셀(32)의 측정된 전압 레벨을 나타내는 전압 값 및 배터리 셀(32)이 과전압 상태에 해당하는 것을 나타내는 과전압 플래그를 갖는 메시지를 슬레이브 IC(122)로부터 수신하면, 슬레이브 IC(120)는, 배터리 셀(32)의 측정된 전압 레벨을 나타내는 전압 값과 배터리 셀(32)이 과전압 상태에 해당하는 것을 나타내는 과전압 플래그를 가지는 메시지를 생성하여, 해당 메시지를 통신 버스(162)를 통해 통신 IC(130)로 송신한다.
슬레이브 IC(122)는, 배터리 셀(32)의 전압을 모니터링 한다. 슬레이브 IC(122)는, 배터리 셀(32)의 양극 단자(80)와 음극 단자(82)에 전기적으로 연결된다. 또한, 슬레이브 IC(122)는, 통신 버스(160)에 동작 가능하게 연결된다.
슬레이브 IC(122)는, 배터리 셀(32)의 출력 전압이 과전압 상태(즉, 출력 전압이 원하는 전압 레벨보다 큰 경우)인 것으로 판단하면, 배터리 셀(32)의 측정된 전압 레벨을 나타내는 전압 값과 배터리 셀(32)이 과전압 상태에 해당하는 것을 나타내는 과전압 플래그를 가지는 메시지를 생성하여, 해당 메시지를 통신 버스(160)를 통해 슬레이브 IC(120)로 전송한다.
통신 IC(130)는, 통신 버스(162), 통신 버스(164) 및 폴트 라인(190)에 동작 가능하게 연결된다. 통신 IC(130)는, 통신 버스(162)를 통해 슬레이브 IC(120)로부터 메시지를 수신하면, 통신 버스(164)를 통해 해당 메시지를 제1 마이크로 컨트롤러(132)로 전송한다.
또한, 통신 IC(130)는, 슬레이브 IC(120)로부터의 메시지가 배터리 셀(30) 또는 배터리 셀(32)의 과전압 상태를 나타내는 경우, 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 하이 로직 레벨로 폴트 라인(190)을 설정한다. 그렇지 않으면, 통신 IC(130)는, 폴트 라인(190)을 로우 로직 레벨로 설정한다.
제1 마이크로 컨트롤러(132)는, 통신 버스(164), 통신 버스(165) 및 제어 라인(200, 201, 202, 203)에 동작 가능하게 연결된다. 제1 마이크로 컨트롤러(132)는, 메모리 디바이스(222)에 동작 가능하게 연결된 마이크로 프로세서(220)를 포함한다. 메모리 디바이스(222)는, 후술되는 제1 마이크로 컨트롤러(132)의 동작 단계들을 수행하기 위한 데이터 및 소프트웨어 명령들을 저장한다.
제1 마이크로 컨트롤러(132)는, 통신 버스(164)를 이용하여 통신 IC(130)와 통신한다. 또한, 제1 마이크로 컨트롤러(132)는, 통신 버스(166)를 이용하여 제2 마이크로 컨트롤러(134)와 통신한다. 또한, 제1 마이크로 컨트롤러(132)는, 통신 버스(165)를 이용하여 통신 버스 송수신기 IC(150)와 통신한다.
제1 마이크로 컨트롤러(132)는, 컨택터 제어 시스템(152) 내의 전압 구동기(250, 252)각각에 명령하여, 컨택터(42) 내의 접촉자(282)를 폐쇄된 동작 상태로 전이시키기 위해 컨택터(42) 내의 코일(280)을 활성화시키는 제1 및 제2 활성화 제어 신호를 제어 라인(200, 201) 상에 각각 생성한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 제1 마이크로 컨트롤러(132)는, 컨택터 제어 시스템(152) 내의 전압 구동기(250, 252)각각에 명령하여, 컨택터(42) 내의 접촉자(282)를 개방 동작 상태로 전이시키기 위해 컨택터(42) 내의 코일(280)을 비활성화시키는 제1 및 제2 비활성화 제어 신호를 제어 라인(200, 201) 상에 각각 생성한다.
또한, 제1 마이크로 컨트롤러(132)는, 컨택터 제어 시스템(152) 내의 전압 구동기(260, 262)각각에 명령하여, 컨택터(44) 내의 접촉자(292)를 폐쇄된 동작 상태로 전이시키기 위해 컨택터(44) 내의 코일(290)을 활성화시키는 제3 및 제4 활성화 제어 신호를 제어 라인(202, 203) 상에 각각 생성한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 제1 마이크로 컨트롤러(132)는, 컨택터 제어 시스템(152) 내의 전압 구동기(260, 262)각각에 명령하여, 컨택터(44) 내의 접촉자(292)를 개방 동작 상태로 전이시키기 위해 컨택터(44) 내의 코일(290)을 비활성화시키는 제3 및 제4 비활성화 제어 신호를 제어 라인(202, 203) 상에 각각 생성할 수 있다.
제1 마이크로 컨트롤러(132)는, 통신 버스(165)를 이용하여 통신 버스 송수신기 IC(150)와 통신한다. 또한, 제1 마이크로 컨트롤러(132)는, 통신 버스 (165), 통신 버스 송수신기 IC(150) 및 통신 버스(168)를 이용하여 차량 제어기(46)와 통신한다. 제1 마이크로 컨트롤러(132)의 추가 기능은 이하에서 더 상세하게 설명 될 것이다.
제2 마이크로 컨트롤러(134)는, 통신 버스(166), 폴트 라인(190) 및 제어 라인(204, 205, 206, 207, 208)에 동작 가능하게 연결된다. 제2 마이크로 컨트롤러(134)는, 메모리 디바이스(230)에 동작 가능하게 연결된 마이크로 프로세서(228)를 포함한다. 메모리 디바이스(230)는, 후술하는 제2 마이크로 컨트롤러(134)의 동작 단계들을 수행하기 위한 데이터 및 소프트웨어 명령들을 저장한다. 제2 마이크로 컨트롤러(134)는, 통신 버스(166)를 이용하여 제1 마이크로 컨트롤러(132)와 통신한다.
또한, 제2 마이크로 컨트롤러(134)는, 컨택터 제어 시스템(152) 내의 전압 구동기(250, 252)각각에 명령하여, 컨택터(42) 내의 접촉자(282)를 폐쇄된 동작 상태로 전이시키기 위해 컨택터(42) 내의 코일(280)을 활성화시키는 제5 및 제6 활성화 제어 신호를 제어 라인(204, 205) 상에 각각 생성한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 제2 마이크로 컨트롤러(134)는, 컨택터 제어 시스템(152) 내의 전압 구동기(250, 252)각각에 명령하여, 컨택터(42) 내의 접촉자(282)를 개방 동작 상태로 전이시키기 위해 컨택터(42) 내의 코일(280)을 비활성화시키는 제5 및 제6 비활성화 제어 신호를 제어 라인(204, 205) 상에 각각 생성할 수 있다.
또한, 제2 마이크로 컨트롤러(134)는, 컨택터 제어 시스템(152) 내의 전압 구동기(260, 262)각각에 명령하여, 컨택터(44) 내의 접촉자(292)를 폐쇄된 동작 상태로 전이시키기 위해 컨택터(44) 내의 코일(290)을 활성화시키는 제7 및 제8 활성화 제어 신호를 제어 라인(206, 207) 상에 각각 생성한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 제2 마이크로 컨트롤러(134)는, 컨택터 제어 시스템(152) 내의 전압 구동기(260, 262)각각에 명령하여, 컨택터(44) 내의 접촉자(292)를 개방 동작 상태로 전이시키기 위해 컨택터(44) 내의 코일(290)을 비활성화시키는 제7 및 제8 비활성화 제어 신호를 제어 라인(206, 207) 상에 각각 생성할 수 있다.
또한, 제2 마이크로 컨트롤러(134)는, 통신 버스 송수신기 IC(150)의 동작을 가능하게 하기 위해 제1 로직 레벨을 갖는 가능 제어 신호(enable control signal)를 제어 라인(208) 상에 생성한다. 또한, 제2 마이크로 컨트롤러(134)는, 통신 버스 송수신기 IC(150)의 동작을 불가능하게 하기 위해 제2 로직 레벨을 갖는 불가능 제어 신호(disable control signal)를 제어 라인(208) 상에 생성한다. 제2 마이크로 컨트롤러(134)의 추가 기능은 이하에서 더 상세하게 설명 될 것이다.
통신 버스 송수신기 IC(150)는, 제1 마이크로 컨트롤러(132)와 차량 제어기(46) 간의 통신을 용이하게 하는데 이용된다. 통신 버스 송수신기 IC(150)는, 통신 버스 송수신기 IC(150)가 제2 마이크로 컨트롤러(134)로부터 가능 제어 신호를 수신하면, 제1 마이크로 컨트롤러(132)와 차량 제어기(46) 사이에서 메시지가 전송되도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 통신 버스 송수신기 IC(150)는, 통신 버스 송수신기 IC(150)가 제2 마이크로 컨트롤러(134)로부터 불가능 제어 신호를 수신하면, 제1 마이크로 컨트롤러(132)와 차량 제어기(46) 사이에서 메시지를 전송하지 않는다. 통신 버스 송수신기 IC(150)는, 제1 마이크로 컨트롤러(132)에 추가로 동작 가능하게 연결된 통신 버스(165)에 동작 가능하게 연결된다. 또한, 통신 버스 송수신기 IC(150)는, 차량 제어기(46)에 추가로 동작 가능하게 연결되는 통신 버스(168)에 동작 가능하게 연결된다.
컨택터 제어 시스템(152)은, 컨택터(42, 44)의 작동을 제어하기 위해 제공된다. 컨택터 제어 시스템(152)은, 제1 마이크로 컨트롤러(132), 제2 마이크로 컨트롤러(134), 컨택터(42) 및 컨택터(44)에 작동 가능하게 연결된다. 컨택터 제어 시스템(152)은, 전압 구동기(250, 252, 260, 262)를 포함한다. 또한, 전압 구동기(250, 252)는, 컨택터(42)의 컨택터 코일(280)에 전기적으로 연결된다. 동작 중에, 전압 구동기(250, 252)가 컨택터 코일(280)을 활성화 시키면, 접촉자(282)는 폐쇄된 동작 상태로 전이한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 전압 구동기(250, 252)가 컨택터 코일(280)을 비활성화 시키면, 접촉자(282)는 개방 동작 상태로 전이한다. 전압 구동기(260, 262)가 컨택터 코일(290)을 활성화 시키면, 접촉자(292)는 폐쇄된 동작 상태로 전이한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 전압 구동기(260, 262)가 컨택터 코일(290)을 비활성화 시키면, 접촉자(292)는 개방 동작 상태로 전이한다.
컨택터(42, 44)는, 컨택터(42, 44) 각각이 폐쇄된 동작 상태를 가질 때 차량 파워 트레인(48)을 활성화하도록 제공되고, 컨택터(42, 44) 각각이 개방 동작 상태를 가질 때 차량 파워 트레인(48)을 비활성화하도록 제공될 수 있다.
컨택터(42)는, 컨택터 코일(280) 및 접촉자(282)를 포함한다. 컨택터 코일(280)은, 전압 구동기(250, 252)에 전기적으로 연결된다. 접촉자(282)는, 배터리 셀(30)의 양극 단자와 차량 파워 트레인(48)의 제1 단부 사이에 전기적으로 연결된다.
컨택터(44)는, 컨택터 코일(290) 및 접촉자(292)를 포함한다. 컨택터 코일(290)은, 전압 구동기(260, 262)에 전기적으로 연결된다. 접촉자(292)는, 배터리 셀(32)의 음극 단자(82)와 차량 파워 트레인(48)의 제2 단부 사이에 전기적으로 연결된다.
폴트 라인(190)은, 통신 IC(130)와 제2 마이크로 컨트롤러(134) 사이에 전기적으로 연결되는 전기 라인이다. 통신 IC(130)는, 제1 배터리 셀(30) 또는 제2 배터리 셀(32)에서 과전압 상태가 검출되었을 때, 폴트 라인을 제1 로직 레벨로 전환시킨다. 그렇지 않으면, 통신 IC(130)는, 폴트 라인을 제2 로직 레벨로 설정한다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 차량(10)은, 배터리 셀(30, 32)과 직렬로 연결된 복수의 추가 배터리 셀을 포함할 수 있다. 또한, 전기 제어 시스템(40)은, 복수의 추가 배터리 셀의 전압을 모니터링하고, 슬레이브 IC(120, 122)와 통신하며, 또한, 서로 간에 통신하는 복수의 추가 슬레이브 IC를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 전기 제어 시스템(40)을 이용하여 컨택터(42, 44)를 제어하는 방법의 흐름도를 설명한다.
단계 400에서, 슬레이브 IC(120)는, 배터리 셀(30)의 전압을 모니터링 한다. 단계 400 후에, 본 방법은 단계 402로 진행한다.
단계 402에서, 슬레이브 IC(122)는, 배터리 셀(32)의 전압을 모니터링 한다. 단계 402 후에, 본 방법은 단계 404로 진행한다.
단계 404에서, 슬레이브 IC(120)는, 통신 버스(162)를 통해 통신 IC(130)로 보내지는 전압 값 및 과전압 플래그를 갖는 제1 메시지를 생성한다. 상기 전압 값은, 배터리 셀(30)의 측정된 전압 레벨을 나타낸다. 상기 과전압 플래그는, 배터리 셀(30)이 과전압 상태를 갖는다는 것을 나타낸다. 단계 404 후에, 본 방법은 단계 406으로 진행한다.
단계 406에서, 통신 IC(130)는, 제1 메시지 내의 과전압 플래그에 응답하여, 통신 IC(130)와 제2 마이크로 컨트롤러(134) 사이에 연결된 폴트 라인(190)을 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 제1 로직 레벨로 설정한다. 단계 406 후에, 본 방법은 단계 408로 진행한다.
단계 408에서, 통신 IC(130)는, 전압 값 및 과전압 플래그를 갖는 제2 메시지를 통신 버스(164)를 통해 제1 마이크로 컨트롤러(132)로 전송한다. 단계 408 후에, 본 방법은 단계 410으로 진행한다.
단계 410에서, 제2 마이크로 컨트롤러(134)는, 제1 로직 레벨을 갖는 폴트 라인(190)에 응답하여 통신 버스(166)를 통해 제1 마이크로 컨트롤러(132)로 제3 메시지를 전송한다. 상기 제3 메시지는, 과전압 상태가 검출되었음을 나타낸다. 단계 410 후에, 본 방법은 단계 420으로 진행한다.
단계 420에서, 제1 마이크로 컨트롤러(132)는, 제3 메시지 수신에 응답하여 통신 버스(165)를 통해 제4 메시지를 통신 버스 송수신기 IC(150)로 전송하고, 통신 버스 송수신기 IC(150)는, 통신 버스(168)를 통해 제4 메시지를 차량 제어기(46)로 전송한다. 상기 제4 메시지는, 제1 마이크로 컨트롤러(132)가 각 컨택터(42, 44)를 개방 동작 상태로 설정할 것임을 나타낸다. 단계 420 후에, 본 방법은 단계 422로 진행한다.
단계 422에서, 제1 마이크로 컨트롤러(132)는, 제3 메시지의 수신에 응답하여, 컨택터 제어 시스템(152)에 컨택터(42)를 개방 동작 상태로 설정하도록 명령하는 제1 및 제2 비활성화 제어 신호를 생성한다. 단계 422 후에, 본 방법은 단계 424로 진행한다.
단계 424에서, 제1 마이크로 컨트롤러(132)는, 제3 메시지의 수신에 응답하여, 컨택터 제어 시스템(152)에 컨택터(44)를 개방 동작 상태로 설정하도록 명령하는 제3 및 제4 비활성화 제어 신호를 생성한다. 단계 424 후에, 본 방법은 단계 426으로 진행한다.
단계 426에서, 제1 마이크로 컨트롤러(132)는, 제3 메시지의 수신에 응답하여, 제2 마이크로 컨트롤러(134)가 컨택터 제어 시스템(152)에 컨택터(42, 44) 각각을 개방 동작 상태로 설정하도록 더 명령할 것을 요청하는 제5 메시지를 제2 마이크로 컨트롤러(134)로 송신한다. 단계 426 후에, 본 방법은 단계 428로 진행한다.
단계 428에서, 제2 마이크로 컨트롤러(134)가 제3 메시지를 송신한 후 제1 미리 결정된 시간 내에 제2 마이크로 컨트롤러(134)가 제1 마이크로 컨트롤러(132)로부터 제5 메시지를 수신하지 않으면, 제2 마이크로 컨트롤러(134)는, 차량 제어기(46)가 제1 마이크로 컨트롤러(132)로부터 메시지를 수신하지 않도록 통신 버스 송수신기 IC(150)의 동작을 불가능 하게 한다. 단계 428 후에, 본 방법은 단계 440으로 진행한다.
단계 440에서, 제2 마이크로 컨트롤러(134)가 제3 메시지를 송신한 후 제1 미리 결정된 시간 내에 제2 마이크로 컨트롤러(134)가 제1 마이크로 컨트롤러(132)로부터 제5 메시지를 수신하지 않으면, 제2 마이크로 컨트롤러(134)는, 컨택터 제어 시스템(152)에 컨택터(42)를 개방 동작 상태로 설정하도록 명령하는 제5 및 제6 비활성화 제어 신호를 생성한다. 단계 440 후에, 본 방법은 단계 442로 진행한다.
단계 442에서, 제2 마이크로 컨트롤러(134)가 제3 메시지를 송신한 후 제1 미리 결정된 시간 내에 제2 마이크로 컨트롤러(134)가 제1 마이크로 컨트롤러(132)로부터 제5 메시지를 수신하지 않으면, 제2 마이크로 컨트롤러(134)는, 컨택터 제어 시스템(152)에 컨택터(44)를 개방 동작 상태로 설정하도록 명령하는 제7 및 제8 비활성화 제어 신호를 생성한다. 단계 442 후에, 본 방법은 단계 444로 진행한다.
단계 444에서, 차량 제어기(46)는, 차량 제어기(46)가 제2 미리 결정된 시간 동안 제2 마이크로 컨트롤러(134) 및 제1 마이크로 컨트롤러(132)로부터 메시지를 수신하지 못함에 응답하여, 제2 마이크로 컨트롤러(134)가 컨택터(42, 44) 각각을 개방 동작 상태로 설정할 것이라고 결정한다. 단계 444 후에, 본 방법은 종료된다.
본 명세서에서 설명된 전기 제어 시스템은 다른 제어 시스템에 비해 실질적인 이점을 제공한다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 제어 시스템은, 적어도 하나의 배터리 셀이 과전압 상태를 가질 때 각각 컨택터를 개방할 수 있는 제1 마이크로 컨트롤러 및 제2 마이크로 컨트롤러를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 제어 시스템은, 통신 버스 송수신기 IC의 동작을 불가능 하게함으로써 컨택터가 개방 동작 상태로 설정될 것이라는 점을 차량 제어기에 통지할 수 있다.
특허 청구된 발명은 단지 제한된 수의 실시예들을 참조하여 자세하게 기술되었지만, 본 발명은 그러한 개시된 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 오히려, 특허 청구된 발명은 본 발명의 범위에 부합되는 범위 내에서 여기에서 설명되지 않은 변형예, 대안예, 대체예 또는 등가예를 포함하도록 변형될 수 있다. 또한, 특허 청구된 발명의 다양한 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 실시예들 중에서 오직 일부만을 포함할 수도 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 특허 청구된 발명은 전술한 설명에 의해 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다.
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.

Claims (9)

  1. 전기 제어 시스템에 있어서,
    제1 배터리 셀의 전압을 모니터링하는 제1 슬레이브 IC;
    제2 배터리 셀의 전압을 모니터링하는 제2 슬레이브 IC;
    서로 동작 가능하게 통신하는 제1 마이크로 컨트롤러 및 제2 마이크로 컨트롤러;
    상기 제1 및 제2 슬레이브 IC와 상기 제1 마이크로 컨트롤러간 동작 가능하게 통신하는 통신 IC; 및
    상기 제1 마이크로 컨트롤러 및 상기 제2 마이크로 컨트롤러와 제1 컨택터 및 제2 컨택터에 작동 가능하게 연결되는 컨택터 제어 시스템을 포함하며,
    상기 제1 슬레이브 IC는, 상기 통신 IC에 의해 수신되며 상기 제1 배터리 셀이 과전압 상태를 갖는 것을 나타내는 제1 메시지를 생성하고,
    상기 통신 IC는, 상기 제1 메시지에 응답하여, 상기 통신 IC와 상기 제2 마이크로 컨트롤러 사이에 연결된 폴트 라인을 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 제1 로직 레벨로 설정하며,
    상기 제2 마이크로 컨트롤러는, 상기 제1 로직 레벨을 갖는 상기 폴트 라인에 응답하여, 상기 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 제2 메시지를 상기 제1 마이크로 컨트롤러로 전송하고,
    상기 제1 마이크로 컨트롤러는, 상기 제2 메시지의 수신에 응답하여, 상기 제1 마이크로 컨트롤러가 상기 제1 및 제2 컨택터 각각을 개방 동작 상태로 설정할 것을 나타내는 제3 메시지를 통신 버스 송수신기 IC를 통해 차량 제어기로 전송하며,
    상기 제1 마이크로 컨트롤러는, 상기 제2 메시지의 수신에 응답하여, 상기 제1 및 제2 컨택터 각각을 상기 개방 동작 상태로 설정하도록 상기 컨택터 제어 시스템에 명령하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 컨트롤러는, 상기 제2 메시지의 수신에 응답하여, 상기 제2 마이크로 컨트롤러가 상기 컨택터 제어 시스템에 상기 제1 및 제2 컨택터 각각을 상기 개방 동작 상태로 설정하도록 명령하는 제4 메시지를 상기 제2 마이크로 컨트롤러로 전송하는 것을 특징으로 하는 전기 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 마이크로 컨트롤러는, 상기 제2 마이크로 컨트롤러가 제2 메시지를 송신한 후 제1 미리 결정된 시간 내에 상기 제1 마이크로 컨트롤러로부터 상기 제4 메시지를 수신하지 못하는 경우, 상기 차량 제어기가 상기 제2 마이크로 컨트롤러 및 상기 제1 마이크로 컨트롤러로부터 메시지를 수신하지 않도록 상기 통신 버스 송수신기 IC의 동작을 불가능하게 하는 것을 특징으로 하는 전기 제어 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 차량 제어기는, 상기 차량 제어기가 제2 미리 결정된 시간 내에 상기 제2 마이크로 컨트롤러 및 상기 제1 마이크로 컨트롤러로부터 메시지를 수신하지 못하는 경우, 상기 제2 마이크로 컨트롤러가 상기 제1 및 제2 컨택터 각각을 상기 개방 동작 상태로 설정하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 전기 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 마이크로 컨트롤러는, 상기 제2 마이크로 컨트롤러가 제2 메시지를 송신한 후에 제1 미리 결정된 시간 내에 상기 제1 마이크로 컨트롤러로부터 제4 메시지를 수신하지 못하는 경우, 상기 제1 및 제2 컨택터 각각을 상기 개방 동작 상태로 설정하도록 상기 컨택터 제어 시스템에 명령하는 것을 특징으로 하는 전기 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 컨트롤러는, 상기 제1 및 제2 컨택터의 제1 및 제2 컨택터 코일을 각각 비활성화시킴으로써 상기 제1 및 제2 컨택터 각각을 개방 동작 상태로 설정하도록 상기 컨택터 제어 시스템에 명령하는 것을 특징으로 하는 전기 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 컨택터는, 차량 파워 트레인에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 제어 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 컨트롤러와 상기 제2 마이크로 컨트롤러 사이에 동작 가능하게 연결된 또 다른 통신 버스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 제어 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 슬레이브 IC는, 상기 제1 배터리 셀의 측정된 전압 레벨을 나타내는 측정된 전압값을 더 포함하도록 상기 제1 메시지를 생성하고,
    상기 통신 IC는, 상기 측정된 전압값을 더 포함하는 상기 제1 메시지를 상기 제1 마이크로 컨트롤러로 전송하는 것을 특징으로 하는 전기 제어 시스템.
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