WO2019124806A1 - 통신 이상을 진단하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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성용철
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for diagnosing a communication abnormality, and more particularly, to an apparatus and method for diagnosing whether or not an abnormality has occurred in communication between a master module and a slave module.
  • the lithium secondary battery is free from charge / discharge because it has almost no memory effect compared with a nickel-based secondary battery.
  • the self-discharge rate is very low, and the energy density is high.
  • Battery packs are used in various fields, such as electric powered vehicles or smart grid systems, which often require large capacities.
  • In order to increase the capacity of the battery pack there may be a method of increasing the capacity of the secondary battery, that is, the battery cell itself.
  • the capacity increase effect is not large and there is a disadvantage that there is a physical restriction on the size expansion of the secondary battery. Therefore, a battery pack in which a plurality of battery modules are connected in series and in parallel is widely used.
  • Such a battery pack often includes a battery management system (BMS) for managing a battery module. Furthermore, the BMS monitors the temperature, voltage and current of the battery module and controls the balancing operation, the cooling operation, the charging operation or the discharging operation of the battery pack based on the state of the monitored battery module. For example, when a plurality of secondary batteries are provided in the battery module, the BMS measures the voltages of the plurality of secondary batteries, and calculates the SOC (state of charge) of each secondary battery and the SOH (State of Health).
  • BMS battery management system
  • the BMS includes a master module for controlling the slave module and the slave module connected to each battery module in order to monitor the battery module and control the cell balancing operation of the battery module based on the monitored state of the battery module
  • the master module transmits and receives a data signal including a voltage value, a current value, and a temperature value of the battery module through communication connected to the slave module.
  • FIG. 1 is a diagram referred to for explaining a communication diagnosis method between a master module and a slave module in the related art.
  • the master module 100 may include a plurality of communication terminals.
  • the master module 100 may include a first terminal 101, a second terminal 102, a third terminal 103, and a fourth terminal 104.
  • the slave module 200 may have a plurality of communication terminals.
  • the slave module 200 may include a first terminal 201, a second terminal 202, a third terminal 203, and a fourth terminal 204.
  • the master module 100 is electrically connected to the slave module 200 through a plurality of communication terminals and can exchange data signals with the slave module 200 using a plurality of communication terminals. For example, as shown in the configuration of FIG. 1, the master module 100 may transmit a signal to wake up the slave module 200 from the first terminal 101 to the first terminal 201. The master module 100 can also transmit a clock signal that activates the data communication operation of the slave module 200 from the second terminal 102 to the second terminal 202. [ The master module 100 may also transmit a command signal requesting execution of a specific function of the slave module 200 from the fourth terminal 104 to the fourth terminal 204. [ The master module 100 may receive an input signal transmitted from the slave module 200 from the third terminal 203 to the third terminal 103.
  • RX Buffer when the master module 100 receives data from the slave module 200 during the communication between the master module 100 and the slave module 200, (RX Buffer) changes from empty to full.
  • the master module 100 determines the state of the reception buffer provided in the master module 100, and when the state of the reception buffer is full, the master module 100 and the slave module 200 ) Communication was normal.
  • the slave module 200 can not be diagnosed.
  • the master module 100 When a problem arises in any of the communication lines or the slave module 200 among the plurality of communication lines connecting the master module 100 and the slave module 200, And the slave module 200 can not be diagnosed.
  • the master module 100 When the master module 100 generates a clock signal and transmits the generated clock signal to the slave module 200 even when a problem occurs in the communication line or the slave module 200, It is possible to diagnose a communication abnormal state between the master module 100 and the slave module 200 only by determining the state of the reception buffer provided in the master module 100, There was no problem.
  • a communication abnormality diagnosis apparatus is connected to first to third communication lines and receives a synchronization signal from a master module via the first communication line, A first slave module configured to receive a first output signal from the master module and to synchronize output of an input signal to the master module via the third communication line; And a second slave module connected in parallel to the first communication line, the second communication line and the third communication line in parallel with the first slave module, for receiving a second output signal via the second communication line, A second slave module configured to output a comparison signal to the master module via the third communication line; And transmitting the synchronization signal to the first slave module and the second slave module via the first communication line and outputting the second output signal to the second slave module via the second communication line, And the master module configured to compare an input signal and the comparison signal to diagnose a communication abnormality.
  • the first slave module may be configured to receive the first output signal or to transmit the input signal when receiving the synchronization signal.
  • the second slave module may be configured to receive the second output signal or to transmit the comparison signal when receiving the synchronization signal.
  • the master module may be configured to transmit the first output signal to the first slave module when selecting the first slave module among the first slave module and the second slave module.
  • the first slave module may be configured to generate the input signal corresponding to the first output signal when receiving the first output signal and to transmit the input signal to the master module.
  • the second slave module may be configured to generate the comparison signal corresponding to the second output signal when receiving the second output signal and to transmit the comparison signal to the master module.
  • the first slave module and the second slave module may be configured to sequentially output the input signal and the comparison signal in response to the synchronization signal.
  • the master module may be configured to compare the values of the input signal and the comparison signal and to diagnose a communication abnormal state when the difference between the value of the input signal and the value of the comparison signal is within a predetermined range.
  • the battery management system includes the communication abnormality diagnosis device.
  • the battery pack according to another aspect of the present invention includes the communication abnormality diagnosis device.
  • a method for diagnosing a communication abnormality between a master module, a first slave module, and a second master module connected through a first communication line, a second communication line and a third communication line, respectively .
  • the method comprising the steps of: the master module transmitting a synchronization signal to the first slave module and the second slave module via the first communication line; The master module selecting the first slave module of the first slave module and the second slave module and transmitting the first output signal to the first slave module via the second communication line; Wherein the first slave module generates an input signal corresponding to the first output signal when the first slave module receives the synchronization signal and the first output signal and transmits the input signal to the master module via the third communication line, ; Transmitting a second output signal to the second slave module via the second communication line when the master module receives the input signal; Generating a comparison signal when the second slave module receives the second output signal and transmitting the comparison signal to the master module via the third communication line; And comparing the input signal and the comparison
  • a plurality of slave modules sequentially transmit data to the master module. Then, the master module can diagnose communication abnormality between the master module and the slave module using a plurality of data sequentially received. Therefore, there is an advantage that the reliability of communication abnormality diagnosis can be improved.
  • the present invention can have various other effects, and other effects of the present invention can be understood by the following description, and can be more clearly understood by the embodiments of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram referred to for explaining a communication diagnosis method between a master module and a slave module in the related art.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a functional configuration of a communication abnormality diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration in which a communication abnormality diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention is applied to a battery pack.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration in which a communication abnormality diagnosis apparatus according to another embodiment of the present invention is applied to a battery pack.
  • FIG. 5 is a flowchart schematically showing a communication diagnostic method according to an embodiment of the present invention.
  • control unit means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a functional configuration of the communication abnormality diagnosis apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the communication abnormality diagnosis apparatus 10 may include a first slave module 200, a second slave module 300, and a master module 100.
  • the first slave module 200 may be configured to communicate with the master module 100. That is, the first slave module 200 may be electrically connected to the master module 100 so as to exchange electric signals.
  • the first slave module 200 can communicate with the master module 100 through the first communication line L1, the second communication line L2 and the third communication line L3. That is, the first slave module 200 can communicate with the master module 100 by being connected to the first communication line L1, the second communication line L2 and the third communication line L3, respectively.
  • the first communication line (L1) may electrically connect the master module (100) and the first slave module (200).
  • the first communication line L1 may be configured to transmit the synchronization signal output from the master module 100 to the first slave module 200. That is, the master module 100 can transmit a synchronization signal to the slave module through the first communication line L1.
  • the second communication line (L2) may electrically connect the master module (100) and the first slave module (200).
  • the second communication line (L2) may be configured to transmit the output signal output from the master module (100) to the first slave module (200). That is, the second communication line L2 can be configured to transmit an output signal from the master module 100 to the slave module. That is, the master module 100 can transmit an output signal to the slave module through the second communication line L2.
  • the third communication line (L3) may electrically connect the master module (100) and the first slave module (200).
  • the third communication line L3 may be configured to transmit the input signal output from the first slave module 200 to the master module 100.
  • the third communication line L3 may be configured to transmit the input signal from the first slave module 200 to the master module 100.
  • the first slave module 200 can transmit an input signal to the master module 100 through the third communication line L3.
  • the first slave module 200 may transmit the input signal to the master module 100 using the first frequency and the first voltage level allocated to the first slave module 200.
  • the first communication line L1, the second communication line L2 and the third communication line L3 can be configured to transmit electrical signals only in one direction.
  • the first communication line L1 is connected to the second terminal 202 of the first slave module 200 from the second terminal 102 of the master module 100, Only electrical signals can be transmitted.
  • the second communication line L2 may be configured to transmit an electrical signal only from the fourth terminal 104 of the master module 100 to the fourth terminal 204 of the first slave module 200.
  • the third communication line L3 may be configured to transmit an electrical signal from the third terminal 203 of the first slave module 200 to the third terminal 103 of the master module 100 only.
  • the master module 100 can be electrically connected to the first slave module 200 through a plurality of communication lines.
  • the master module 100 transmits the first slave module 200 Lt; / RTI >
  • each of the first to nth communication lines may be configured to transmit an electrical signal only in one direction.
  • the fourth communication line L4 is connected to the first terminal 201 of the first slave module 200 from the first terminal 101 of the master module 100, Only electrical signals can be transmitted.
  • the master module 100 can be electrically connected to a plurality of slave modules.
  • the first slave module 200 according to the present invention may be electrically connected to the master module 100 in parallel with the second slave module 300.
  • the second slave module 300 is connected in parallel with the first communication line L1, the second communication line L2 and the third communication line L3, for example, And may be connected to the master module 100.
  • the second slave module 300 may be connected to the master module 100 in parallel with the fourth communication line L4.
  • the first to n-th slave modules may be connected to the master module 100 in parallel with each other.
  • the second slave module 300 may be connected to the master module 100 to diagnose a communication error between the master module 100 and the first slave module 200.
  • the second slave module 300 may be connected to the first communication line L1, the second communication line L2, and the third communication line L3, respectively.
  • the second slave module 300 may be connected to the first communication line L1, the second communication line L2, and the third communication line L3 in parallel with the first slave module 200 have.
  • the second slave module 300 can transmit the comparison signal to the master module 100.
  • the comparison signal may have a predetermined value.
  • the predetermined value may be recognizable by the master module 100 only when the communication between the master module 100 and the first slave module 200 or the second slave module 300 is normal.
  • the master module (not shown) recognizes that the signal received through the third communication line L3 has only a first value (e.g., '0' 100) is configured, a value other than the first value may be preset in the second slave module 300 as a predetermined value.
  • the master module 100 when the third communication line L3 is short-circuited, the master module 100 (for example, the second communication line L3) may recognize that the signal received through the third communication line L3 has only a second value ) Is configured, a value other than the second value may be preset in the second slave module 300 as a predetermined value. That is, the predetermined value may be predetermined as a specific value excluding the first value and the second value.
  • the second slave module 300 may transmit the comparison signal to the master module 100 using the second frequency and the second voltage level allocated to the second slave module 300.
  • the second slave module 300 may output a comparison signal different from the input signal output from the first slave module 200 through the third communication line L3 through the third communication line L3 .
  • the comparison signal may be transmitted from the second slave module 300 to the master module 100.
  • the input signal and the comparison signal may be signals generated by the first slave module 200 and the second slave module 300, respectively.
  • the input signal includes first data
  • Data may be included.
  • the first data indicates a voltage value, a current value, a temperature value, or the like of the first battery module (reference numeral 20 'in FIG. 3) monitored by the first slave module 200.
  • the second data indicates a voltage value, a current value, a temperature value, or the like of the second battery module ('30' in FIG. 3) monitored by the second slave module 300.
  • the first battery module and the second battery module may be electrically connected in series or in parallel.
  • the master module 100 may transmit a synchronization signal to a plurality of slave modules 200 and 300.
  • the synchronization signal is a signal for synchronizing communication between the master module 100 and the slave modules 200 and 300.
  • the synchronization signal may be a synchronization clock of Serial Data for SPI (Serial Peripheral Interface) communication between the master module 100 and the slave module.
  • SPI Serial Peripheral Interface
  • the master module 100 may sequentially transmit synchronization signals to the first slave module 200 and the second slave module 300. That is, the master module 100 can transmit the synchronization signal with a time difference to the first slave module 200 and the second slave module 300. For example, the master module 100 may first send a synchronization signal to the first slave module 200, and then a synchronization signal to the second slave module 300. Then, the master module 100 can transmit the synchronization signal to the first slave module 200 again. Then, the master module 100 transmits a synchronization signal to the second slave module 300, and repeats the process for a predetermined period. The predetermined period may be stored in the master module 100 in advance.
  • the master module 100 may transmit an output signal to the second slave module 300.
  • the master module 100 may transmit an output signal to the second slave module 300 to output a comparison signal different from the input signal received from the first slave module 200.
  • the master module 100 instructs the second slave module 300 to output a comparison signal having a value different from the value of the received input signal, ,
  • the second slave module 300 may transmit the output signal.
  • the value of the input signal may indicate at least one of the first identification information, the first frequency, and the first voltage level pre-assigned to the first slave module 200.
  • the value of the comparison signal output by the second slave module 300 may indicate at least one of the second identification information, the second frequency, and the second voltage level pre-assigned to the second slave module 300.
  • the first identification information is different from the second identification information
  • the first frequency is different from the second frequency
  • the first voltage level may be different from the second voltage level.
  • the difference between the value of the input signal and the value of the comparison signal means a difference between the first identification information and the second identification information, a difference between the first frequency and the second frequency, or a difference between the first voltage level and the second voltage level can do.
  • the first identification information and the second identification information may have a form capable of calculating mutual differences (e.g., an arrangement of binary numbers).
  • the fact that the difference between the value of the input signal and the value of the comparison signal is within a predetermined range means that the first communication line L1, the second communication line L2, the third communication line L3, It indicates that at least one of the first slave module 200 and the second slave module 300 has an error.
  • the master module 100 may be configured to diagnose communication errors between the master module 100 and the slave 200, 300 modules.
  • the master module 100 may be configured to compare the input signals and the comparison signals received from the first slave module 200 and the second slave module 300, respectively, to diagnose communication anomalies.
  • the master module 100 compares the value of the input signal with the value of the comparison signal and diagnoses that the communication abnormality is present when the difference between the value of the input signal and the value of the comparison signal is within a predetermined range.
  • the master module 100 can compare the value of the input signal with the value of the comparison signal and diagnose that the communication is in the normal state when the difference between the value of the input signal and the value of the comparison signal deviates from a predetermined range.
  • the first slave module 200 and the second slave module 300 may be configured to receive an output signal from the master module 100 when receiving a synchronization signal from the master module 100.
  • the first slave module 200 may be configured to transmit an input signal to the master module 100 when receiving a synchronization signal from the master module 100.
  • the second slave module 300 may be configured to transmit the comparison signal to the master module 100 when receiving the synchronization signal from the master module 100.
  • the first slave module 200 and the second slave module 300 must receive a synchronization signal from the master module 100 to receive an output signal from the master module 100, And a comparison signal, respectively.
  • the master module 100 may be configured to select one of the slave modules of the first slave module 200 and the second slave module 300 and to transmit the output signal to the selected slave module first. That is, the master module 100 may generate an output signal including a data transmission request signal, and may select a slave module to which the generated output signal is transmitted. Then, the master module 100 can transmit the output signal generated by the selected slave module.
  • the master module 100 can first transmit the output signal, that is, the diagnostic output signal, to the slave module, which is the communication object of diagnosis among the plurality of slave modules.
  • the master module 100 may transmit a diagnostic output signal to the first slave module 200 when it is desired to diagnose a communication abnormality with respect to the first slave module 200.
  • the master module 100 may first transmit the diagnostic output signal to the second slave module 300. In this case, the master module 100 can then transmit another output signal, that is, a reference output signal, to the first slave module 200.
  • the slave module 200 or the slave module 300 generates an input signal corresponding to the received output signal when receiving the output signal, i.e., the diagnostic output signal, from the master module 100, .
  • the first slave module 200 may generate an input signal corresponding to the received output signal.
  • the communication with the first slave module 200 may be a diagnosis target.
  • the first slave module 200 can transmit the generated input signal to the master module 100.
  • the master module 100 may be connected to the master module 100 via a network.
  • the second slave module 300 generates a comparison signal when receiving an output signal including a request for a comparison signal having a value different from the value of the input signal from the master module 100, that is, a reference output signal , A comparison signal may be transmitted to the master module 100.
  • the comparison signal may be referred to as reference data to be compared with an input signal from the first slave module 200.
  • the first slave module 200 and the second slave module 300 may be configured to sequentially output the input signal and the comparison signal in response to the synchronization signal sequentially received from the master module 100 .
  • the first slave module 200 may output an input signal when receiving the synchronization signal sequentially received.
  • the second slave module 300 may output a comparison signal when receiving the synchronization signal sequentially received.
  • the first slave module 200 and the second slave module 300 may sequentially output an input signal and a comparison signal, respectively. That is, the communication abnormality diagnostic apparatus 10 according to an embodiment of the present invention can output an input signal from the first slave module 200 and then output a comparison signal from the second slave module 300 .
  • the master module 100 when the master module 100 wants to diagnose a communication abnormality of the first slave module 200, the master module 100 sequentially transmits the synchronization signal and the diagnostic output signal to the first slave module 200,
  • the second slave module 300 can receive the comparison signal from the second slave module 300 by transmitting a synchronization signal and a reference output signal to the second slave module 300 when the input signal is received from the second slave module 200.
  • the master module 100 can compare the values of the input signal and the comparison signal sequentially received. For example, the master module 100 may compare the values of the input signal and the comparison signal received from the first slave module 200 and the second slave module 300, respectively.
  • the master module 100 may be configured to diagnose a communication abnormal state when the difference between the value of the input signal and the value of the comparison signal is within a predetermined range.
  • the predetermined range may be stored in the master module 100 in advance.
  • the master module 100 may receive '0' as an input signal from the first slave module 200.
  • the first communication line L1 the second communication line L2 or the third communication line L3 is opened or a failure occurs in the first slave module 200
  • 100 may receive '0' as an input signal from the first slave module 200.
  • the first communication line L1, the second communication line L2 and the third communication line L3 are in a normal state and the first slave module 200 is in a normal state
  • the first slave module 200 Can actually output '0' as an input signal.
  • the first slave module 200 actually outputs '0' as an input signal
  • the voltage value is 0 V
  • the first slave module 200 can output '0' as an input signal have.
  • the second slave module 300 may output '10', which is different from '0', as a comparison signal. Then, the master module 100 receives the comparison signal, and can compare the value of the input signal and the value of the comparison signal.
  • the master module 100 compares '0', which is the value of the input signal, and '0', which is the value of the comparison signal, It is possible to diagnose that the communication between the master module 100 and the first slave module 200 is abnormal because it is within a predetermined range (e.g., -0.1 to 0.1).
  • a predetermined range e.g., -0.1 to 0.1
  • the master module 100 can diagnose that the communication between the master module 100 and the first slave module 200 is in an abnormal state when the value of the comparison signal is different from a predetermined reference value.
  • the master module 100 and the first slave module 200 Communication is abnormal.
  • the master module 100 compares '0', which is the value of the input signal, and '10', which is the value of the comparison signal, Exceeds a predetermined range of -0.1 to 0.1, it is possible to diagnose that the communication between the master module 100 and the first slave module 200 is in a normal state.
  • the master module 100 can diagnose that the communication between the master module 100 and the first slave module 200 is in a normal state when the value of the received comparison signal is equal to a predetermined reference value.
  • the master module 100 and the first slave module 200 is in a normal state.
  • the master module 100 may receive a '1' as an input signal from the first slave module 200.
  • the master module 100 outputs the first 1 " from the slave module 200 as an input signal.
  • the first slave module 200 actually outputs '1' as an input signal .
  • the first slave module 200 when the voltage value is 1 V, the first slave module 200 can output '1' as an input signal have.
  • the second slave module 300 may output '1' and another '10' as a comparison signal. Then, the master module 100 receives the comparison signal, and can compare the value of the input signal and the value of the comparison signal.
  • the master module 100 receives '1' as a comparison signal, compares '1', which is the value of the input signal, and '1', which is the value of the comparison signal, It is possible to diagnose that the communication between the master module 100 and the first slave module 200 is abnormal because it is within a predetermined range (e.g., -0.1 to 0.1).
  • a predetermined range e.g., -0.1 to 0.1
  • the master module 100 receives '10' as the comparison signal, compares '1', which is the value of the input signal, and '10', which is the value of the comparison signal, It is possible to diagnose that the communication between the master module 100 and the first slave module 200 is in a normal state because it exceeds a predetermined range (for example, -0.1 to 0.1).
  • a predetermined range for example, -0.1 to 0.1.
  • the master module 100 includes a master control unit 110, a master memory unit 120, and a master communication unit 130, as shown in the configuration of FIG. 2, in order to perform the above- .
  • the master control unit 110 may generate a synchronization signal. Further, the master control unit 110 can generate an output signal. Further, the master control unit 110 can compare the input signal and the comparison signal to diagnose the communication abnormality.
  • the master memory unit 120 may store an input signal and a comparison signal. Also, the master memory unit 120 may store the output signal and the information necessary for generating the synchronization signal.
  • the master communication unit 130 is connected to the first slave module 200 through the first communication line L1, the second communication line L2, the third communication line L3 and the fourth communication line L4, 2 slave module 300. In this case, In particular, the master communication unit 130 may sequentially transmit the synchronization signals to the first slave module 200 and the second slave module 300.
  • the first slave module 200 includes a first slave control unit 210, a first slave memory unit 220, and a second slave memory unit 220, And a first slave communication unit 230.
  • the first slave control unit 210 may generate an input signal.
  • the first slave memory unit 220 may store information necessary for generating an input signal.
  • the first slave communication unit 230 is electrically connected to the master module 100 through the first communication line L1, the second communication line L2, the third communication line L3 and the fourth communication line L4. Signals can be exchanged. In particular, the first slave communication unit 230 may transmit an input signal to the master module 100.
  • the second slave module 300 includes a second slave control unit 310, a second slave memory unit 320, and a second slave memory unit 320, And a second slave communication unit 330.
  • the second slave control unit 310 may generate a comparison signal.
  • the second slave memory unit 320 may store information necessary for generating a comparison signal.
  • the second slave communication unit 330 is electrically connected to the master module 100 through the first communication line L1, the second communication line L2, the third communication line L3, and the fourth communication line L4. Signals can be exchanged. In particular, the second slave communication unit 330 can transmit the comparison signal to the master module 100.
  • the master control unit 110, the first slave control unit 210 and the second slave control unit 310 may be implemented by a processor, an application-specific integrated circuit (ASIC) Another chip set, a logic circuit, a register, a communication modem, and / or a data processing device.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the master memory unit 120, the first slave memory unit 220, and the second slave memory unit 320 are not particularly limited as long as they are storage media capable of recording and erasing information.
  • the master memory unit 120, the first slave memory unit 220, and the second slave memory unit 320 may be a RAM, a ROM, a register, a hard disk, an optical recording medium, or a magnetic recording medium.
  • the master memory unit 120, the first slave memory unit 220 and the second slave memory unit 320 are also connected to the master control unit 110, the first slave control unit 210 and the second slave control unit 310
  • the first slave control unit 210 and the second slave control unit 310 through a data bus or the like so as to be accessible to the master control unit 110, the first slave control unit 210, and the second slave control unit 310, respectively.
  • the master memory unit 120, the first slave memory unit 220 and the second slave memory unit 320 are connected to the master control unit 110, the first slave control unit 210 and the second slave control unit 310, And / or may update and / or erase and / or transmit data that is generated when the control logic is executed.
  • the communication abnormality diagnosis apparatus 10 according to the present invention can be applied to a BMS. That is, the BMS according to the present invention may include the communication abnormality diagnosis apparatus 10 according to the present invention described above. In such a configuration, at least a part of each component of the communication abnormality diagnosis apparatus 10 according to the present invention can be implemented by supplementing or adding the function of the configuration included in the conventional BMS.
  • the master module 100, the first slave module 200 and the second slave module 300 of the communication abnormality diagnosis apparatus 10 according to the present invention are included as components of a BMS (Battery Management System) .
  • the communication abnormality diagnosis apparatus 10 according to the present invention can be provided in a battery pack. That is, the battery pack according to the present invention may include the above-described communication abnormality diagnosis apparatus 10 according to the present invention.
  • the battery pack may include at least one secondary battery, the communication abnormality diagnosis device 10, electrical equipment (including BMS, relay, fuse, etc.), case and the like.
  • FIG. 3 is a view schematically showing a part of a configuration in which the communication abnormality diagnosis apparatus 10 according to the embodiment of the present invention is applied to the battery pack 1.
  • the communication abnormality diagnosis apparatus 10 may be provided in the battery pack 1.
  • the battery pack 1 may include a battery module, a plurality of slave modules, and a master module.
  • the master module and the slave module according to the present invention can be implemented as a master module and a slave module, respectively.
  • the plurality of slave modules 200, 300, and 400 may be connected to the plurality of battery modules 20, 30, and 40 to monitor the states of the plurality of battery modules 20, 30, and 40.
  • the status information of the battery modules monitored by the plurality of slave modules 200, 300, and 400 may be a voltage value, a current value, a temperature value, or a charged state.
  • the plurality of slave modules 200, 300, and 400 may control the cell balancing process based on the state information of the battery module.
  • the first slave module 200 may be connected to the first battery module 20 to monitor the status of the first battery module 20, The cell balancing of the cell 20 can be controlled.
  • the second slave module 300 may be connected to the second battery module 30 to monitor the state of the second battery module 30 and to control cell balancing of the second battery module 30.
  • the third slave module 400 may be connected to the third battery module 40 to monitor the state of the third battery module 40 and to control the cell balancing process of the third battery module 40 .
  • the master module 100 may be connected to a plurality of slave modules 200, 300 and 400 to control the plurality of slave modules 200, 300 and 400.
  • the master module 100 may be connected to the first slave module 200, the second slave module 300, and the third slave module 400 to connect the first battery module 20, 30 and the third battery module 40 based on the status information of the first battery module 20, the second battery module 30 and the third battery module 40,
  • the first slave module 200, the second slave module 300, and the third slave module 400 may be controlled.
  • the communication abnormality diagnosis apparatus 10 can diagnose communication abnormality between the battery module and the slave module by using another slave module connected to the battery module.
  • the communication abnormality diagnosis apparatus 10 according to the present invention may be configured such that the first slave module 200 is used to communicate with the second slave module 300 or the third slave module 400 The above can be diagnosed.
  • the communication abnormality diagnostic apparatus 10 according to the present invention can diagnose communication abnormality of the first slave module 200 or the third slave module 400 by using the second slave module 300.
  • the communication abnormality diagnostic apparatus 10 according to the present invention can diagnose a communication abnormality of the first slave module 200 or the second slave module 300 by using the third slave module 400.
  • the communication error diagnosis apparatus 10 can diagnose communication abnormality between the master module and the slave module by selectively using another slave module that monitors the battery module. Therefore, there is an advantage that the efficiency and reliability of communication abnormality diagnosis can be improved.
  • FIG. 4 is a view schematically showing a part of a configuration in which the communication abnormality diagnosis apparatus 10 according to another embodiment of the present invention is applied to the battery pack 1.
  • the communication abnormality diagnosis apparatus 10 may include a slave module for communication diagnosis.
  • the slave module for communication diagnosis is not connected to the battery module, and can perform only the communication diagnosis function.
  • the third slave module 400 is a slave module for the communication diagnosis, and is not connected to the battery module, but is connected to the master module 100 and connected to the first slave module 200) or the second slave module (300).
  • the slave module, the slave module, the slave module, the slave module, the slave module, the slave module, the slave module, the slave module, the slave module, and the slave module, Module communication error can be diagnosed. Therefore, there is an advantage that the speed of communication abnormality diagnosis can be improved.
  • FIG. 5 is a flowchart schematically showing a communication diagnostic method according to an embodiment of the present invention.
  • the execution subject of each step may be each component of the communication abnormality diagnosis apparatus 10 according to the present invention described above.
  • step S100 the master module 100 transmits a synchronization signal to the first slave module 200 and the second slave module 300 via the first communication line.
  • step S110 the master module 100 selects the first slave module 200 of the first slave module 200 and the second slave module 300, selects the first slave module 200 through the second communication line, And transmits the first output signal to the controller 200.
  • step S120 the first slave module 200 generates an input signal corresponding to the received first output signal when the first output signal and the synchronization signal are received, and transmits, via the third communication line, (100).
  • step S130 when the master module 100 receives an input signal from the first slave module 200, the second slave module 300 transmits a second communication line to output a comparison signal different from the input signal To the second slave module (300).
  • step S140 the second slave module 300, when receiving the second output signal, generates a comparison signal and transmits the comparison signal to the master module 100 via the third communication line.
  • step S150 the master module 100 diagnoses whether communication between the master module 100 and the first slave module 200 or the second slave module 300 is abnormal. If the communication is diagnosed as abnormal, the master module 100 may transmit the first diagnostic message to the user device. If the communication is diagnosed as being in a normal state, the master module 100 may transmit a second diagnostic message to the user device.
  • the master control unit, the first slave control unit, and the second slave control unit may be implemented as a set of program modules.
  • the program module may be stored in a memory device and executed by a processor.
  • the recording medium includes at least one selected from the group including a ROM, a RAM, a register, a CD-ROM, a magnetic tape, a hard disk, a floppy disk and an optical data recording apparatus.
  • the code system can be distributed and stored in a network-connected computer. Also, functional programs, codes, and segments for implementing the combined control logic can be easily inferred by programmers of the art to which the present invention pertains.
  • 'module' and 'sub-module' are used, such as 'master module', 'control unit', 'memory unit', and 'communication unit' It will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not intended to represent a component that may or may not be physically separated.

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Abstract

통신 이상을 진단하기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 상기 장치는, 제1 슬레이브 모듈, 제2 슬레이브 모듈 및 마스터 모듈을 포함한다. 상기 제1 슬레이브 모듈은, 제1 통신 라인을 통해 동기화 신호를 수신하고, 제2 통신 라인을 통해 제1 출력 신호를 수신하고, 제3 통신 라인을 통해 입력 신호를 출력한다. 상기 제2 슬레이브 모듈은, 상기 제1 통신 라인을 통해 상기 동기화 신호를 수신하고, 상기 제2 통신 라인을 통해 제2 출력 신호를 수신 시 상기 제3 통신 라인을 통해 상기 마스터 모듈에게 비교 신호를 출력한다. 상기 마스터 모듈은, 상기 동기화 신호, 상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호를 출력하며, 상기 비교 신호의 값을 소정의 기준값 또는 상기 입력 신호의 값과 비교하여 통신 이상을 진단한다.

Description

통신 이상을 진단하기 위한 장치 및 방법
본 발명은 통신 이상을 진단하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마스터 모듈과 슬레이브 모듈 간 통신에 이상이 발생하였는지 여부를 진단하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2017년 12월 21일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2017-0177112호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
근래에 들어서, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 및 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높다는 등의 장점으로 인해 각광을 받고 있다.
배터리 팩은 다양한 분야에서 이용되는데, 전기 구동 차량 또는 스마트 그리드 시스템과 같이 큰 용량을 필요로 하는 경우가 많다. 배터리 팩의 용량을 증가하기 위해서는 이차 전지, 즉 배터리 셀 자체의 용량을 증가시키는 방법이 있을 수 있겠지만, 이 경우 용량 증대 효과가 크지 않고, 이차 전지의 크기 확장에 물리적 제한이 있다는 단점을 가진다. 따라서, 통상적으로는 다수의 배터리 모듈이 직렬 및 병렬로 연결된 배터리 팩이 널리 이용된다.
이러한 배터리 팩은 배터리 모듈을 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)을 포함하는 경우가 많다. 더욱이, BMS는 배터리 모듈의 온도, 전압 및 전류 등을 모니터링하고, 모니터링 된 배터리 모듈의 상태를 기초로 배터리 팩의 밸런싱 동작, 냉각 동작, 충전 동작 또는 방전 동작 등을 제어한다. 예를 들어, 복수의 이차 전지가 배터리 모듈에 구비되는 경우, BMS는, 복수의 이차 전지의 전압을 측정하고, 측정된 이차 전지의 전압을 기초로 각 이차 전지의 SOC(State Of Charge) 및 SOH(State Of Health) 등을 추정하게 된다.
이처럼 배터리 모듈을 모니터링하고, 모니터링 된 배터리 모듈의 상태를 기초로 배터리 모듈의 셀 밸런싱 동작 등을 제어하기 위해, BMS는, 각 배터리 모듈과 연결된 슬레이브 모듈과 슬레이브 모듈을 제어하는 마스터 모듈을 포함하는 경우가 많다. 이 경우, 마스터 모듈은, 슬레이브 모듈과 연결된 통신을 통해 배터리 모듈의 전압값, 전류값 또는 온도값 등이 포함된 데이터 신호를 주고 받게 된다.
도 1은, 종래 마스터 모듈과 슬레이브 모듈 간 통신 진단 방법을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
도 1을 참조하면, 마스터 모듈(100)은, 복수의 통신 단자를 구비할 수 있다. 예를 들어, 마스터 모듈(100)은, 제1 단자(101), 제2 단자(102), 제3 단자(103) 및 제4 단자(104)를 포함할 수 있다. 또한, 슬레이브 모듈(200)은, 복수의 통신 단자를 구비할 수 있다. 예를 들어, 슬레이브 모듈(200)은, 제1 단자(201), 제2 단자(202), 제3 단자(203) 및 제4 단자(204)를 포함할 수 있다.
마스터 모듈(100)은, 복수의 통신 단자를 통해 슬레이브 모듈(200)과 전기적으로 연결되어, 복수의 통신 단자를 이용해 슬레이브 모듈(200)과 데이터 신호를 주고받을 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 마스터 모듈(100)은, 제1 단자(101)로부터 제1 단자(201)로 슬레이브 모듈(200)를 웨이크업시키는 신호를 전송할 수 있다. 또한, 마스터 모듈(100)은, 제2 단자(102)로부터 제2 단자(202)로 슬레이브 모듈(200)의 데이터 통신 동작을 활성화 시키는 클럭 신호를 전송할 수 있다. 또한, 마스터 모듈(100)은, 제4 단자(104)로부터 제4 단자(204)로 슬레이브 모듈(200)의 특정 기능의 실행을 요청하는 명령 신호를 전송할 수 있다. 또한, 마스터 모듈(100)은, 제3 단자(203)로부터 제3 단자(103)로 슬레이브 모듈(200)로부터 전송되는 입력 신호를 수신할 수 있다.
일반적으로, 마스터 모듈(100)과 슬레이브 모듈(200) 간 통신이 진행되는 과정에서, 마스터 모듈(100)이 슬레이브 모듈(200)로부터 데이터를 수신하는 경우, 마스터 모듈(100)에 구비된 수신 버퍼(RX Buffer)가 비어있는 상태(empty)에서 가득 찬 상태(full)로 변경된다.
종래 통신 진단 방법의 경우, 마스터 모듈(100)은, 마스터 모듈(100)에 구비된 수신 버퍼의 상태를 판별하여, 수신 버퍼의 상태가 가득 찬 상태인 경우 마스터 모듈(100)과 슬레이브 모듈(200) 간 통신이 정상 상태인 것으로 진단했다.
그런데, 마스터 모듈(100)과 슬레이브 모듈(200) 사이를 연결하는 복수의 통신 라인 중 어느 하나의 통신 라인 또는 슬레이브 모듈(200)에 문제가 생기는 경우, 종래 통신 진단 방법으로는 마스터 모듈(100)과 슬레이브 모듈(200) 사이의 통신 이상 상태를 진단할 수 없는 문제가 있었다. 구체적으로, 상기 통신 라인 또는 슬레이브 모듈(200)에 문제가 생기는 경우에도, 마스터 모듈(100)에서 클럭 신호를 생성하고 생성된 클럭 신호를 슬레이브 모듈(200)로 전송하는 경우, 마스터 모듈(100)에 구비된 수신 버퍼가 가득 찬 상태로 변경되어, 마스터 모듈(100)에 구비된 수신 버퍼의 상태를 판별하는 것 만으로는 마스터 모듈(100)과 슬레이브 모듈(200) 사이의 통신 이상 상태를 진단할 수 없는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 마스터 모듈과 슬레이브 모듈 간 통신 이상 여부에 대한 진단의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 개선된 통신 이상 진단 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.
본 발명의 일 측면에 따른 통신 이상 진단 장치는, 제1 내지 제3 통신 라인에 연결되고, 상기 제1 통신 라인을 통해 마스터 모듈로부터 동기화 신호를 수신하고, 상기 제2 통신 라인을 통해 상기 마스터 모듈로부터 제1 출력 신호를 수신하고, 상기 제3 통신 라인을 통해 상기 마스터 모듈에게 입력 신호를 출력동기화 신호하도록 구성된 제1 슬레이브 모듈; 상기 제1 슬레이브 모듈과 병렬적으로 상기 제1 통신 라인, 상기 제2 통신 라인 및 상기 제3 통신 라인에 각각 연결되고, 상기 제2 통신 라인을 통해 제2 출력 신호를 수신 시 상기 입력 신호와 다른 비교 신호를 상기 제3 통신 라인을 통해 상기 마스터 모듈에게 출력하도록 구성된 제2 슬레이브 모듈; 및 상기 제1 통신 라인을 통해 상기 제1 슬레이브 모듈 및 상기 제2 슬레이브 모듈에게 상기 동기화 신호를 전송하고, 상기 제2 통신 라인을 통해 상기 제2 슬레이브 모듈에게 상기 제2 출력 신호를 출력하며, 상기 입력 신호 및 상기 비교 신호를 비교하여 통신 이상을 진단하도록 구성된 상기 마스터 모듈을 포함한다.
상기 제1 슬레이브 모듈은, 상기 동기화 신호를 수신하는 경우, 상기 제1 출력 신호를 수신하거나 상기 입력 신호를 전송하도록 구성될 수 있다.
상기 제2 슬레이브 모듈은, 상기 동기화 신호를 수신하는 경우, 상기 제2 출력 신호를 수신하거나 상기 비교 신호를 전송하도록 구성될 수 있다.
상기 마스터 모듈은, 상기 제1 슬레이브 모듈 및 상기 제2 슬레이브 모듈 중 상기 제1 슬레이브 모듈을 선택 시, 상기 제1 슬레이브 모듈에게 상기 제1 출력 신호를 전송하도록 구성될 수 있다.
상기 제1 슬레이브 모듈은, 상기 제1 출력 신호를 수신하는 경우, 상기 제1 출력 신호에 대응되는 상기 입력 신호를 생성하고, 상기 입력 신호를 상기 마스터 모듈로 전송하도록 구성될 수 있다.
상기 제2 슬레이브 모듈은, 상기 제2 출력 신호를 수신하는 경우, 상기 제2 출력 신호에 대응되는 상기 비교 신호를 생성하고, 상기 비교 신호를 상기 마스터 모듈로 전송하도록 구성될 수 있다.
상기 제1 슬레이브 모듈 및 상기 제2 슬레이브 모듈은, 상기 동기화 신호에 응답하여, 상기 입력 신호 및 상기 비교 신호를 각각 순차 출력하도록 구성될 수 있다.
상기 마스터 모듈은, 상기 입력 신호 및 상기 비교 신호의 값을 비교하여, 상기 입력 신호의 값 및 상기 비교 신호의 값의 차이가 소정 범위 이내인 경우 통신 이상 상태로 진단하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 관리 시스템은, 상기 통신 이상 진단 장치를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 상기 통신 이상 진단 장치를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 방법은, 제1 통신 라인, 제2 통신 라인 및 제3 통신 라인 각각을 통해 연결된 마스터 모듈, 제1 슬레이브 모듈 및 제2 마스터 모듈 사이의 통신 이상을 진단하기 위한 것이다. 상기 방법은, 상기 마스터 모듈이 상기 제1 통신 라인을 통해 상기 제1 슬레이브 모듈 및 상기 제2 슬레이브 모듈로 동기화 신호를 전송하는 단계; 상기 마스터 모듈이 제1 슬레이브 모듈 및 제2 슬레이브 모듈 중 상기 제1 슬레이브 모듈을 선택하고, 상기 제2 통신 라인을 통해 상기 제1 슬레이브 모듈에게 제1 출력 신호를 전송하는 단계; 동기화 신호상기 제1 슬레이브 모듈이 상기 동기화 신호 및 상기 제1 출력 신호를 수신하는 경우, 상기 제1 출력 신호에 대응되는 입력 신호를 생성하고, 상기 제3 통신 라인을 통해 상기 마스터 모듈에게 상기 입력 신호를 전송하는 단계; 상기 마스터 모듈이 상기 입력 신호를 수신하는 경우, 상기 제2 통신 라인을 통해 상기 제2 슬레이브 모듈에게 제2 출력 신호를 전송하는 단계; 상기 제2 슬레이브 모듈이 상기 제2 출력 신호를 수신하는 경우, 비교 신호를 생성하고 상기 제3 통신 라인을 통해 상기 마스터 모듈에게 상기 비교 신호를 전송하는 단계; 및 상기 마스터 모듈이 상기 입력 신호 및 상기 비교 신호를 비교하여 통신 이상을 진단하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 복수의 슬레이브 모듈은, 마스터 모듈로 데이터를 순차적으로 전송한다. 그리고, 마스터 모듈은, 순차적으로 수신된 복수의 데이터를 이용하여 마스터 모듈과 슬레이브 모듈간 통신 이상을 진단할 수 있다. 따라서, 통신 이상 진단의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 종래 마스터 모듈과 슬레이브 모듈 간 통신 진단 방법을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 이상 진단 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 이상 진단 장치가 배터리 팩에 적용된 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 이상 진단 장치가 배터리 팩에 적용된 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 진단 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
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 안 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 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 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 '제어부'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 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 이상 진단 장치(10)의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 통신 이상 진단 장치(10)는, 제1 슬레이브 모듈(200), 제2 슬레이브 모듈(300) 및 마스터 모듈(100)을 포함할 수 있다.
상기 제1 슬레이브 모듈(200)은, 마스터 모듈(100)과 통신하도록 구성될 수 있다. 즉, 제1 슬레이브 모듈(200)은, 전기적 신호를 주고받을 수 있도록 마스터 모듈(100)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 슬레이브 모듈(200)은, 제1 통신 라인(L1), 제2 통신 라인(L2) 및 제3 통신 라인(L3)을 통해 마스터 모듈(100)과 통신할 수 있다. 즉, 제1 슬레이브 모듈(200)은, 제1 통신 라인(L1), 제2 통신 라인(L2) 및 제3 통신 라인(L3)과 각각 연결되어 마스터 모듈(100)과 통신할 수 있다.
상기 제1 통신 라인(L1)은, 마스터 모듈(100)과 제1 슬레이브 모듈(200)을 전기적으로 연결할 수 있다. 여기서, 제1 통신 라인(L1)은, 마스터 모듈(100)로부터 출력된 동기화 신호를 제1 슬레이브 모듈(200)로 전달하도록 구성될 수 있다. 즉, 마스터 모듈(100)은, 제1 통신 라인(L1)을 통해 동기화 신호를 슬레이브 모듈로 전송할 수 있다.
상기 제2 통신 라인(L2)은, 마스터 모듈(100)과 제1 슬레이브 모듈(200)을 전기적으로 연결할 수 있다. 여기서, 제2 통신 라인(L2)은, 마스터 모듈(100)로부터 출력된 출력 신호를 제1 슬레이브 모듈(200)로 전달하도록 구성될 수 있다. 즉, 제2 통신 라인(L2)은, 마스터 모듈(100)로부터 슬레이브 모듈로 출력 신호를 전달하도록 구성될 수 있다. 즉, 마스터 모듈(100)은, 제2 통신 라인(L2)을 통해 출력 신호를 슬레이브 모듈로 전송할 수 있다.
상기 제3 통신 라인(L3)은, 마스터 모듈(100)과 제1 슬레이브 모듈(200)을 전기적으로 연결할 수 있다. 여기서, 제3 통신 라인(L3)은, 제1 슬레이브 모듈(200)로부터 출력된 입력 신호를 마스터 모듈(100)로 전달하도록 구성될 수 있다. 즉, 제3 통신 라인(L3)은, 제1 슬레이브 모듈(200)로부터 마스터 모듈(100)로 입력 신호를 전달하도록 구성될 수 있다. 즉, 제1 슬레이브 모듈(200)은, 제3 통신 라인(L3)을 통해 입력 신호를 마스터 모듈(100)로 전송할 수 있다. 제1 슬레이브 모듈(200)은, 제1 슬레이브 모듈(200)에게 기 할당된 제1 주파수 및 제1 전압 레벨을 이용하여 상기 입력 신호를 마스터 모듈(100)에게 전송할 수 있다.
특히, 제1 통신 라인(L1), 제2 통신 라인(L2) 및 제3 통신 라인(L3)은, 일방향으로만 전기적 신호를 전달하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 통신 라인(L1)은, 마스터 모듈(100)의 제2 단자(102)로부터 제1 슬레이브 모듈(200)의 제2 단자(202)로만 전기적 신호를 전달하도록 구성될 수 있다. 또한, 제2 통신 라인(L2)은, 마스터 모듈(100)의 제4 단자(104)로부터 제1 슬레이브 모듈(200)의 제4 단자(204)로만 전기적 신호를 전달하도록 구성될 수 있다. 또한, 제3 통신 라인(L3)은, 제1 슬레이브 모듈(200)의 제3 단자(203)로부터 마스터 모듈(100)의 제3 단자(103)로만 전기적 신호를 전달하도록 구성될 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 마스터 모듈(100)은, 복수의 통신 라인을 통해 제1 슬레이브 모듈(200)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 마스터 모듈(100)이 n개의 통신 라인을 통해 제1 슬레이브 모듈(200)과 연결된 경우, 마스터 모듈(100)은, 제1 내지 제n 통신 라인 각각을 통해 제1 슬레이브 모듈(200)과 연결될 수 있다. 특히, 제1 내지 제n 통신 라인 각각은 일방향으로만 전기적 신호를 전달하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 제4 통신 라인(L4)은, 마스터 모듈(100)의 제1 단자(101)로부터 제1 슬레이브 모듈(200)의 제1 단자(201)로만 전기적 신호를 전달하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 마스터 모듈(100)은, 복수의 슬레이브 모듈과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 제1 슬레이브 모듈(200)은, 제2 슬레이브 모듈(300)과 병렬적으로 마스터 모듈(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 제2 슬레이브 모듈(300)은, 제1 통신 라인(L1), 제2 통신 라인(L2) 및 제3 통신 라인(L3)과 병렬적으로 마스터 모듈(100)과 연결될 수 있다. 바람직하게는, 제2 슬레이브 모듈(300)은, 제4 통신 라인(L4)과 병렬적으로 마스터 모듈(100)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 마스터 모듈(100)이 n개의 슬레이브 모듈과 연결된 경우, 제1 내지 제n 슬레이브 모듈은, 서로 병렬적으로 마스터 모듈(100)과 각각 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 제2 슬레이브 모듈(300)은, 마스터 모듈(100)과 제1 슬레이브 모듈(200) 사이의 통신 이상을 진단하기 위해 마스터 모듈(100)과 연결될 수 있다. 특히, 상기 제2 슬레이브 모듈(300)은, 제1 통신 라인(L1), 제2 통신 라인(L2) 및 제3 통신 라인(L3)과 각각 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2 슬레이브 모듈(300)은, 제1 슬레이브 모듈(200)과 병렬적으로 제1 통신 라인(L1), 제2 통신 라인(L2) 및 제3 통신 라인(L3)과 각각 연결될 수 있다.
또한, 제2 슬레이브 모듈(300)은, 마스터 모듈(100)로 비교 신호를 전송할 수 있다. 비교 신호는 소정 값을 가질 수 있다. 소정 값은, 마스터 모듈(100)와 제1 슬레이브 모듈(200) 또는 제2 슬레이브 모듈(300) 간의 통신이 정상인 동안에만 마스터 모듈(100)에 의해 인식 가능한 것일 수 있다. 예를 들어, 제3 통신 라인(L3)이 단선(open)되었을 때 제3 통신 라인(L3)을 통해 수신되는 신호가 제1 값(예, '0')을 가지는 것으로만 인식하도록 마스터 모듈(100)이 구성되는 경우, 제1 값이 아닌 값이 소정 값으로서 제2 슬레이브 모듈(300)에 기 설정될 수 있다. 다른 예로, 제3 통신 라인(L3)이 단락(short)되었을 때 제3 통신 라인(L3)을 통해 수신되는 신호가 제2 값(예, '1')을 가지는 것으로만 인식하도록 마스터 모듈(100)이 구성되는 경우, 제2 값이 아닌 값이 소정 값으로서 제2 슬레이브 모듈(300)에 기 설정될 수 있다. 즉, 소정 값은, 제1 값 및 제2 값을 제외한 특정값으로서 미리 정해진 것일 수 있다. 제2 슬레이브 모듈(300)은, 제2 슬레이브 모듈(300)에게 기 할당된 제2 주파수 및 제2 전압 레벨을 이용하여 상기 비교 신호를 마스터 모듈(100)에게 전송할 수 있다.
특히, 제2 슬레이브 모듈(300)은, 제1 슬레이브 모듈(200)로부터 제3 통신 라인(L3)을 통해 출력되는 입력 신호와 다른 비교 신호를 제3 통신 라인(L3)을 통해 출력할 수 있다. 여기서, 상기 비교 신호는, 제2 슬레이브 모듈(300)로부터 마스터 모듈(100)로 전송될 수 있다. 상기 입력 신호 및 상기 비교 신호는, 각각 제1 슬레이브 모듈(200) 및 제2 슬레이브 모듈(300)에 의해 생성된 신호일 수 있다. 예를 들어, 마스터 모듈(100) 및 슬레이브 모듈(200, 300)이 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)로 구현된 경우, 상기 입력 신호는 제1 데이터를 포함하고, 상기 비교 신호는 제2 데이터를 포함할 수 있다. 제1 데이터는, 제1 슬레이브 모듈(200)에 의해 모니터링되는 제1 배터리 모듈(도 3의 부호 '20')의 전압값, 전류값 또는 온도값 등을 나타내는 것이다. 제2 데이터는, 제2 슬레이브 모듈(300)에 의해 모니터링되는 제2 배터리 모듈(도 3의 부호 '30')의 전압값, 전류값 또는 온도값 등을 나타내는 것이다. 제1 배터리 모듈과 제2 배터리 모듈은, 서로 전기적으로 직렬 또는 병렬로 연결된 것일 수 있다.
상기 마스터 모듈(100)은, 복수의 슬레이브 모듈(200, 300)로 동기화 신호를 전송할 수 있다. 여기서, 상기 동기화 신호는, 마스터 모듈(100) 및 슬레이브 모듈(200, 300) 사이의 통신을 동기화하기 위한 신호이다. 이를테면, 동기화 신호는, 마스터 모듈(100) 및 슬레이브 모듈 사이의 SPI(Serial Peripheral Interface) 통신을 위한 직렬 데이터(Serial Data)의 동기화 클럭(Clock)일 수 있다.
특히, 마스터 모듈(100)은, 제1 슬레이브 모듈(200) 및 제2 슬레이브 모듈(300)로 동기화 신호를 순차 전송할 수 있다. 즉, 마스터 모듈(100)은, 제1 슬레이브 모듈(200) 및 제2 슬레이브 모듈(300)로 동기화 신호를 시간차를 두어 전송할 수 있다. 예를 들어, 마스터 모듈(100)은, 먼저, 제1 슬레이브 모듈(200)로 동기화 신호를 전송하고, 이어서, 제2 슬레이브 모듈(300)로 동기화 신호를 전송할 수 있다. 그리고 나서, 마스터 모듈(100)은, 다시 제1 슬레이브 모듈(200)로 동기화 신호를 전송할 수 있다. 이어서, 마스터 모듈(100)은, 제2 슬레이브 모듈(300)로 동기화 신호를 전송하고, 상기 과정을 소정 주기 동안 반복할 수 있다. 상기 소정 주기는, 마스터 모듈(100)에 미리 저장될 수 있다.
또한, 마스터 모듈(100)은, 제2 슬레이브 모듈(300)로 출력 신호를 전송할 수 있다. 특히, 마스터 모듈(100)은, 제1 슬레이브 모듈(200)로부터 수신된 입력 신호와 다른 비교 신호를 출력하도록 제2 슬레이브 모듈(300)로 출력 신호를 전송할 수 있다. 구체적으로, 마스터 모듈(100)은, 제1 슬레이브 모듈(200)로부터 입력 신호를 수신하는 경우, 수신된 입력 신호의 값과 다른 값을 갖는 비교 신호를 제2 슬레이브 모듈(300)이 출력하도록 유도하기 위해, 제2 슬레이브 모듈(300)로 출력 신호를 전송할 수 있다. 상기 입력 신호의 값은, 제1 슬레이브 모듈(200)에 기 할당된 제1 식별 정보, 제1 주파수 및 제1 전압 레벨 중 적어도 하나를 나타내는 것일 수 있다. 제2 슬레이브 모듈(300)에 의해 출력되는 비교 신호의 값은, 제2 슬레이브 모듈(300)에 기 할당된 제2 식별 정보, 제2 주파수 및 제2 전압 레벨 중 적어도 하나를 나타내는 것일 수 있다. 제1 식별 정보는 제2 식별 정보와는 상이하고, 제1 주파수는 제2 주파수와 상이하며, 제1 전압 레벨은 제2 전압 레벨과 상이할 수 있다. 상기 입력 신호의 값과 상기 비교 신호의 값 간의 차이란, 제1 식별 정보와 제2 식별 정보 간의 차이, 제1 주파수와 제2 주파수 간의 차이 또는 제1 전압 레벨과 제2 전압 레벨 간의 차이를 의미할 수 있다. 제1 식별 정보와 제2 식별 정보는, 상호 간의 차이를 연산 가능한 형태(예, 이진수의 배열)를 가질 수 있다.
따라서, 상기 입력 신호의 값과 상기 비교 신호의 값 간의 차이가 소정 범위 이내라는 것은, 제1 통신 라인(L1), 제2 통신 라인(L2), 제3 통신 라인(L3), 제1 슬레이브 모듈(200) 및 제2 슬레이브 모듈(300) 중에서 적어도 하나에 이상이 발생하였음을 나타낸다.
또한, 마스터 모듈(100)은, 마스터 모듈(100) 및 슬레이브(200, 300) 모듈 사이의 통신 이상을 진단하도록 구성될 수 있다. 특히, 마스터 모듈(100)은, 제1 슬레이브 모듈(200) 및 제2 슬레이브 모듈(300)로부터 각각 수신된 입력 신호 및 비교 신호를 비교하여 통신 이상을 진단하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 마스터 모듈(100)은, 입력 신호의 값과 비교 신호의 값을 비교하여 입력 신호의 값과 비교 신호의 값 사이의 차이가 소정 범위 이내인 경우 통신 이상 상태라고 진단할 수 있다. 한편, 마스터 모듈(100)은, 입력 신호의 값과 비교 신호의 값을 비교하여 입력 신호의 값과 비교 신호의 값 사이의 차이가 소정 범위를 벗어나는 경우 통신 정상 상태라고 진단할 수 있다.
제1 슬레이브 모듈(200) 및 제2 슬레이브 모듈(300)은, 마스터 모듈(100)로부터 동기화 신호를 수신하는 경우, 마스터 모듈(100)로부터 출력 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 이어서, 제1 슬레이브 모듈(200)은, 마스터 모듈(100)로부터 동기화 신호를 수신하는 경우, 마스터 모듈(100)로 입력 신호를 전송하도록 구성될 수 있다. 또한, 제2 슬레이브 모듈(300)은, 마스터 모듈(100)로부터 동기화 신호를 수신하는 경우, 마스터 모듈(100)로 비교 신호를 전송하도록 구성될 수 있다. 이를테면, 제1 슬레이브 모듈(200) 및 제2 슬레이브 모듈(300)은, 마스터 모듈(100)로부터 동기화 신호를 수신해야 마스터 모듈(100)로부터 출력 신호를 수신하거나 마스터 모듈(100)로 입력 신호 또는 비교 신호를 각각 전송할 수 있다.
또한, 마스터 모듈(100)은, 제1 슬레이브 모듈(200) 및 제2 슬레이브 모듈(300) 중 어느 하나의 슬레이브 모듈을 선택하고, 선택된 슬레이브 모듈로 출력 신호를 먼저 전송하도록 구성될 수 있다. 즉, 마스터 모듈(100)은, 데이터 전송 요청 신호를 포함한 출력 신호를 생성하고, 생성된 출력 신호를 전송할 슬레이브 모듈을 선택할 수 있다. 이어서, 마스터 모듈(100)은, 선택된 슬레이브 모듈로 생성된 출력 신호를 전송할 수 있다.
특히, 마스터 모듈(100)은, 여러 슬레이브 모듈 중 통신 이상의 진단 대상이 되는 슬레이브 모듈에 대하여 출력 신호 즉, 진단 출력 신호를 먼저 전송할 수 있다. 예를 들어, 마스터 모듈(100)은, 제1 슬레이브 모듈(200)에 대하여 통신 이상을 진단하고자 하는 경우, 제1 슬레이브 모듈(200)로 먼저 진단 출력 신호를 전송할 수 있다. 반면, 마스터 모듈(100)은, 제2 슬레이브 모듈(300)에 대하여 통신 이상을 진단하고자 하는 경우, 제2 슬레이브 모듈(300)로 먼저 진단 출력 신호를 전송할 수 있다. 이 경우, 마스터 모듈(100)은, 이후 제1 슬레이브 모듈(200)에 대하여 다른 출력 신호 즉, 참조 출력 신호를 전송할 수 있다.
슬레이브 모듈(200) 또는 슬레이브 모듈(300)은, 마스터 모듈(100)로부터 출력 신호 즉, 진단 출력 신호를 수신하는 경우, 수신된 출력 신호에 대응되는 입력 신호를 생성하고, 생성된 입력 신호를 전송하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1 슬레이브 모듈(200)이 마스터 모듈(100)로부터 출력 신호를 수신하는 경우, 수신된 출력 신호에 대응되는 입력 신호를 생성할 수 있다. 이 경우, 제1 슬레이브 모듈(200)에 대한 통신이 진단 대상이라 할 수 있다. 그리고, 제1 슬레이브 모듈(200)은, 이와 같이 생성된 입력 신호를 마스터 모듈(100)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 제1 슬레이브 모듈(200)은, 마스터 모듈(100)로부터 전압값 요청을 포함하는 출력 신호를 수신하는 경우, 제1 배터리 모듈의 전압값을 포함하는 입력 신호를 생성하고, 상기 전압값을 포함하는 입력 신호를 마스터 모듈(100)로 전송할 수 있다. 또한, 제2 슬레이브 모듈(300)은, 마스터 모듈(100)로부터 입력 신호의 값과 다른 값을 갖는 비교 신호의 요청을 포함하는 출력 신호 즉, 참조 출력 신호를 수신하는 경우, 비교 신호를 생성하고, 비교 신호를 마스터 모듈(100)로 전송할 수 있다. 여기서, 상기 비교 신호는, 제1 슬레이브 모듈(200)에 의한 입력 신호와 비교되기 위한 참조 데이터라 할 수 있다.
바람직하게는, 제1 슬레이브 모듈(200) 및 제2 슬레이브 모듈(300)은, 마스터 모듈(100)로부터 순차 수신되는 동기화 신호에 응답하여, 입력 신호 및 비교 신호를 각각 순차 출력하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1 슬레이브 모듈(200)은, 순차 수신되는 동기화 신호를 수신하는 경우, 입력 신호를 출력할 수 있다. 또한, 제2 슬레이브 모듈(300)은, 순차 수신되는 동기화 신호를 수신하는 경우, 비교 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 슬레이브 모듈(200) 및 제2 슬레이브 모듈(300)은, 순차적으로 입력 신호 및 비교 신호를 각각 출력할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 이상 진단 장치(10)는, 제1 슬레이브 모듈(200)에서 입력 신호를 출력하고, 이어서, 제2 슬레이브 모듈(300)에서 비교 신호를 출력할 수 있다.
특히, 마스터 모듈(100)은, 제1 슬레이브 모듈(200)의 통신 이상을 진단하고자 하는 경우, 제1 슬레이브 모듈(200)에 대하여 먼저 동기화 신호 및 진단 출력 신호를 순차 전송한 다음 제1 슬레이브 모듈(200)로부터 입력 신호가 수신되는 경우, 제2 슬레이브 모듈(300)에 대하여 동기화 신호 및 참조 출력 신호를 전송함으로써 제2 슬레이브 모듈(300)로부터 비교 신호를 수신할 수 있다.
또한, 마스터 모듈(100)은, 순차 수신되는 입력 신호 및 비교 신호의 값을 비교할 수 있다. 예를 들어, 마스터 모듈(100)은, 제1 슬레이브 모듈(200) 및 제2 슬레이브 모듈(300)로부터 각각 수신되는 입력 신호의 값 및 비교 신호의 값을 비교할 수 있다. 또한, 마스터 모듈(100)은, 입력 신호의 값 및 비교 신호의 값의 차이가 소정 범위 이내인 경우 통신 이상 상태로 진단하도록 구성될 수 있다. 상기 소정 범위는, 마스터 모듈(100)에 미리 저장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 마스터 모듈(100)은, 제1 슬레이브 모듈(200)로부터 '0'을 입력 신호로 수신할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 라인(L1), 제2 통신 라인(L2) 또는 제3 통신 라인(L3)이 단선(open)되거나 제1 슬레이브 모듈(200)에 고장이 발생하는 경우, 마스터 모듈(100)은 제1 슬레이브 모듈(200)로부터 '0'을 입력 신호로 수신할 수 있다. 또한, 제1 통신 라인(L1), 제2 통신 라인(L2) 및 제3 통신 라인(L3)이 정상 상태이고, 제1 슬레이브 모듈(200)이 정상 상태인 경우, 제1 슬레이브 모듈(200)은, 실제로 '0'을 입력 신호로 출력할 수 있다. 여기서, 제1 슬레이브 모듈(200)이 실제로 '0'을 입력 신호로 출력하는 경우의 예시로, 전압값이 0V일 경우, 제1 슬레이브 모듈(200)이 '0'을 입력 신호로 출력할 수 있다.
마스터 모듈(100)이 제2 슬레이브 모듈(300)로 출력 신호를 전송한 경우, 제2 슬레이브 모듈(300)은 '0'과 다른 '10'을 비교 신호로 출력할 수 있다. 그리고, 마스터 모듈(100)은, 비교 신호를 수신하고, 입력 신호의 값 및 비교 신호의 값을 비교할 수 있다.
이를테면, 마스터 모듈(100)은, 비교 신호로 '0'을 수신 시, 입력 신호의 값인 '0' 및 비교 신호의 값인 '0'을 비교하여, 입력 신호의 값 및 비교 신호의 값의 차이가 소정 범위(예, '-0.1~0.1') 이내이므로, 마스터 모듈(100)과 제1 슬레이브 모듈(200)간 통신이 이상 상태인 것으로 진단할 수 있다.
또는, 마스터 모듈(100)은, 비교 신호의 값이 소정의 기준값과 상이한 경우, 마스터 모듈(100)과 제1 슬레이브 모듈(200)간 통신이 이상 상태인 것으로 진단할 수 있다.
또는, 마스터 모듈(100)은, 입력 신호의 값과 및 비교 신호의 값 간의 차이가 소정 범위 이내이면서 비교 신호의 값이 소정의 기준값과 상이한 경우, 마스터 모듈(100)과 제1 슬레이브 모듈(200)간 통신이 이상 상태인 것으로 진단할 수 있다.
한편, 마스터 모듈(100)은, 비교 신호로 '10'을 수신 시, 입력 신호의 값인 '0' 및 비교 신호의 값인 '10'을 비교하여, 입력 신호의 값 및 비교 신호의 값의 차이가 소정 범위인 '-0.1~0.1' 을 초과하므로, 마스터 모듈(100)과 제1 슬레이브 모듈(200)간 통신이 정상 상태인 것으로 진단할 수 있다.
또는, 마스터 모듈(100)은, 수신된 비교 신호의 값이 소정의 기준값과 동일한 경우, 마스터 모듈(100)과 제1 슬레이브 모듈(200)간 통신이 정상 상태인 것으로 진단할 수 있다.
또는, 마스터 모듈(100)은, 입력 신호의 값과 및 비교 신호의 값 간의 차이가 소정 범위를 초과하면서 비교 신호의 값이 소정의 기준값과 동일한 경우, 마스터 모듈(100)과 제1 슬레이브 모듈(200)간 통신이 정상 상태인 것으로 진단할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 마스터 모듈(100)은, 제1 슬레이브 모듈(200)로부터 '1'을 입력 신호로 수신할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 라인(L1), 제2 통신 라인(L2) 또는 제3 통신 라인(L3)이 전원 전압(Vcc)에 단락(short)되는 경우, 마스터 모듈(100)은, 제1 슬레이브 모듈(200)로부터 '1'을 입력 신호로 수신할 수 있다. 또한, 제1 통신 라인(L1), 제2 통신 라인(L2) 및 제3 통신 라인(L3)이 정상 상태인 경우, 제1 슬레이브 모듈(200)은, 실제로 '1'을 입력 신호로 출력할 수 있다. 여기서, 제1 슬레이브 모듈(200)이 실제로 '1'을 입력 신호로 출력하는 경우의 예시로, 전압값이 1V일 경우, 제1 슬레이브 모듈(200)이 '1'을 입력 신호로 출력할 수 있다. 마스터 모듈(100)이 제2 슬레이브 모듈(300)로 출력 신호를 전송한 경우, 제2 슬레이브 모듈(300)은 '1'과 다른 '10'을 비교 신호로 출력할 수 있다. 그리고, 마스터 모듈(100)은, 비교 신호를 수신하고, 입력 신호의 값 및 비교 신호의 값을 비교할 수 있다.
이를테면, 마스터 모듈(100)은, 비교 신호로 '1'을 수신하고, 입력 신호의 값인 '1' 및 비교 신호의 값인 '1'을 비교하여, 입력 신호의 값 및 비교 신호의 값의 차이가 소정 범위(예, '-0.1~0.1') 이내이므로, 마스터 모듈(100)과 제1 슬레이브 모듈(200)간 통신이 이상 상태인 것으로 진단할 수 있다.
한편, 마스터 모듈(100)은, 비교 신호로 '10'을 수신하고, 입력 신호의 값인 '1' 및 비교 신호의 값인 '10'을 비교하여, 입력 신호의 값 및 비교 신호의 값의 차이가 소정 범위(예, '-0.1~0.1')를 초과하므로, 마스터 모듈(100)과 제1 슬레이브 모듈(200)간 통신이 정상 상태인 것으로 진단할 수 있다.
본 발명에 따른 마스터 모듈(100)은, 상술한 바와 같은 동작을 수행하기 위해, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 마스터 제어부(110), 마스터 메모리부(120) 및 마스터 통신부(130)를 포함할 수 있다. 상기 마스터 제어부(110)는, 동기화 신호를 생성할 수 있다. 또한, 마스터 제어부(110)는, 출력 신호를 생성할 수 있다. 또한, 마스터 제어부(110)는, 입력 신호와 비교 신호를 비교하여 통신 이상을 진단할 수 있다. 상기 마스터 메모리부(120)는, 입력 신호 및 비교 신호를 저장할 수 있다. 또한, 마스터 메모리부(120)는, 출력 신호 및 동기화 신호 생성에 필요한 정보를 저장할 수 있다. 상기 마스터 통신부(130)는, 제1 통신 라인(L1), 제2 통신 라인(L2), 제3 통신 라인(L3) 및 제4 통신 라인(L4)을 통해 제1 슬레이브 모듈(200) 및 제2 슬레이브 모듈(300)과 전기적 신호를 주고받을 수 있다. 특히, 마스터 통신부(130)는, 제1 슬레이브 모듈(200) 및 상기 제2 슬레이브 모듈(300)로 동기화 신호를 순차 전송할 수 있다.
본 발명에 따른 제1 슬레이브 모듈(200)은, 상술한 바와 같은 동작을 수행하기 위해, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 슬레이브 제어부(210), 제1 슬레이브 메모리부(220) 및 제1 슬레이브 통신부(230)를 포함할 수 있다. 상기 제1 슬레이브 제어부(210)는, 입력 신호를 생성할 수 있다. 상기 제1 슬레이브 메모리부(220)는, 입력 신호 생성에 필요한 정보를 저장할 수 있다. 상기 제1 슬레이브 통신부(230)는, 제1 통신 라인(L1), 제2 통신 라인(L2), 제3 통신 라인(L3) 및 제4 통신 라인(L4)을 통해 마스터 모듈(100)과 전기적 신호를 주고받을 수 있다. 특히, 제1 슬레이브 통신부(230)는, 입력 신호를 마스터 모듈(100)로 전송할 수 있다.
본 발명에 따른 제2 슬레이브 모듈(300)은, 상술한 바와 같은 동작을 수행하기 위해, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 제2 슬레이브 제어부(310), 제2 슬레이브 메모리부(320) 및 제2 슬레이브 통신부(330)를 포함할 수 있다. 상기 제2 슬레이브 제어부(310)는, 비교 신호를 생성할 수 있다. 상기 제2 슬레이브 메모리부(320)는, 비교 신호 생성에 필요한 정보를 저장할 수 있다. 상기 제2 슬레이브 통신부(330)는, 제1 통신 라인(L1), 제2 통신 라인(L2), 제3 통신 라인(L3) 및 제4 통신 라인(L4)을 통해 마스터 모듈(100)과 전기적 신호를 주고받을 수 있다. 특히, 제2 슬레이브 통신부(330)는, 비교 신호를 마스터 모듈(100)로 전송할 수 있다.
한편, 마스터 제어부(110), 제1 슬레이브 제어부(210) 및 제2 슬레이브 제어부(310)는, 상술한 바와 같은 동작을 수행하기 위해, 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀 및/또는 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
한편, 마스터 메모리부(120), 제1 슬레이브 메모리부(220) 및 제2 슬레이브 메모리부(320)는, 정보를 기록하고 소거할 수 있는 저장 매체라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 마스터 메모리부(120), 제1 슬레이브 메모리부(220) 및 제2 슬레이브 메모리부(320)는, RAM, ROM, 레지스터, 하드디스크, 광기록 매체 또는 자기기록 매체일 수 있다. 마스터 메모리부(120), 제1 슬레이브 메모리부(220) 및 제2 슬레이브 메모리부(320)는, 또한 마스터 제어부(110), 제1 슬레이브 제어부(210) 및 제2 슬레이브 제어부(310)에 의해 각각 접근이 가능하도록 예컨대 데이터 버스 등을 통해 마스터 제어부(110), 제1 슬레이브 제어부(210) 및 제2 슬레이브 제어부(310)와 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 마스터 메모리부(120), 제1 슬레이브 메모리부(220) 및 제2 슬레이브 메모리부(320)는, 또한 마스터 제어부(110), 제1 슬레이브 제어부(210) 및 제2 슬레이브 제어부(310)가 각각 수행하는 각종 제어 로직을 포함하는 프로그램, 및/또는 제어 로직이 실행될 때 발생되는 데이터를 저장 및/또는 갱신 및/또는 소거 및/또는 전송할 수 있다.
본 발명에 따른 통신 이상 진단 장치(10)는, BMS에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 BMS는, 상술한 본 발명에 따른 통신 이상 진단 장치(10)를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 본 발명에 따른 통신 이상 진단 장치(10)의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 BMS에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 통신 이상 진단 장치(10)의 마스터 모듈(100), 제1 슬레이브 모듈(200) 및 제2 슬레이브 모듈(300)은, BMS(Battery Management System)의 구성요소로서 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 통신 이상 진단 장치(10)는, 배터리 팩에 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 통신 이상 진단 장치(10)를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 팩은, 하나 이상의 이차 전지, 상기 통신 이상 진단 장치(10), 전장품(BMS나 릴레이, 퓨즈 등 구비) 및 케이스 등을 포함할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 이상 진단 장치(10)가 배터리 팩(1)에 적용된 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 여기서는, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하고, 앞선 실시예에 대한 설명이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 통신 이상 진단 장치(10)는, 배터리 팩(1)에 구비될 수 있다. 이 경우, 배터리 팩(1)은, 배터리 모듈, 복수의 슬레이브 모듈 및 마스터 모듈을 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명에 따른 마스터 모듈 및 슬레이브 모듈은, 각각 마스터 모듈 및 슬레이브 모듈로 구현될 수 있다.
이 경우, 복수의 슬레이브 모듈(200, 300, 400)는, 복수의 배터리 모듈(20, 30, 40)에 각각 연결되어 복수의 배터리 모듈(20, 30, 40)의 상태를 모니터링할 수 있다. 여기서, 복수의 슬레이브 모듈(200, 300, 400)가 모니터링하는 배터리 모듈의 상태 정보는 전압값, 전류값, 온도값 또는 충전 상태일 수 있다. 또한, 복수의 슬레이브 모듈(200, 300, 400)는, 배터리 모듈의 상태 정보를 기초로 셀 밸런싱 과정을 제어할 수 있다.
예를 들어, 도 3의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 슬레이브 모듈(200)는, 제1 배터리 모듈(20)과 연결되어 제1 배터리 모듈(20)의 상태를 모니터링하고, 제1 배터리 모듈(20)의 셀 밸런싱을 제어할 수 있다. 또한, 제2 슬레이브 모듈(300)는, 제2 배터리 모듈(30)과 연결되어 제2 배터리 모듈(30)의 상태를 모니터링하고, 제2 배터리 모듈(30)의 셀 밸런싱을 제어할 수 있다. 또한, 제3 슬레이브 모듈(400)는, 제3 배터리 모듈(40)과 연결되어 제3 배터리 모듈(40)의 상태를 모니터링하고, 제3 배터리 모듈(40)의 셀 밸런싱 과정을 제어할 수 있다.
마스터 모듈(100)는, 복수의 슬레이브 모듈(200, 300, 400)와 연결되어, 복수의 슬레이브 모듈(200, 300, 400)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 마스터 모듈(100)는, 제1 슬레이브 모듈(200), 제2 슬레이브 모듈(300) 및 제3 슬레이브 모듈(400)와 연결되어 제1 배터리 모듈(20), 제2 배터리 모듈(30) 및 제3 배터리 모듈(40)의 상태 정보를 수신하고, 제1 배터리 모듈(20), 제2 배터리 모듈(30) 및 제3 배터리 모듈(40)의 상태 정보를 기초로 제1 슬레이브 모듈(200), 제2 슬레이브 모듈(300) 및 제3 슬레이브 모듈(400)의 셀 밸런싱 과정을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 통신 이상 진단 장치(10)는, 배터리 모듈과 연결된 다른 슬레이브 모듈을 이용하여 배터리 모듈과 슬레이브 모듈간 통신 이상을 진단할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 구성에서, 본 발명에 따른 통신 이상 진단 장치(10)는, 제1 슬레이브 모듈(200)를 이용하여 제2 슬레이브 모듈(300) 또는 제3 슬레이브 모듈(400)의 통신 이상을 진단할 수 있다. 유사하게, 본 발명에 따른 통신 이상 진단 장치(10)는, 제2 슬레이브 모듈(300)를 이용하여 제1 슬레이브 모듈(200) 또는 제3 슬레이브 모듈(400)의 통신 이상을 진단할 수 있다. 유사하게, 본 발명에 따른 통신 이상 진단 장치(10)는, 제3 슬레이브 모듈(400)를 이용하여 제1 슬레이브 모듈(200) 또는 제2 슬레이브 모듈(300)의 통신 이상을 진단할 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 통신 이상 진단 장치(10)는, 배터리 모듈을 모니터링하는 다른 슬레이브 모듈을 선택적으로 이용하여 마스터 모듈과 슬레이브 모듈간 통신 이상을 진단할 수 있다. 따라서, 통신 이상 진단의 효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 이상 진단 장치(10)가 배터리 팩(1)에 적용된 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 여기서는, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하고, 앞선 실시예에 대한 설명이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 통신 이상 진단 장치(10)는, 통신 진단용 슬레이브 모듈을 구비할 수 있다. 특히, 상기 통신 진단용 슬레이브 모듈은, 배터리 모듈과 연결되지 않고, 통신 진단 기능만을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 제3 슬레이브 모듈(400)는 상기 통신 진단용 슬레이브 모듈로서, 배터리 모듈과는 연결되지 않고, 마스터 모듈(100)와 연결되어 제1 슬레이브 모듈(200) 또는 제2 슬레이브 모듈(300)의 통신 이상을 진단할 수 있다.
슬레이브 모듈을마스터 모듈과슬레이브 모듈슬레이브 모듈슬레이브 모듈슬레이브 모듈이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 통신 이상 진단 장치(10)는, 배터리 모듈을 모니터링 하지 않는 다른 슬레이브 모듈을 이용하여 마스터 모듈과 슬레이브 모듈간 통신 이상을 진단할 수 있다. 따라서, 통신 이상 진단의 속도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 진단 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 도 5에서, 각 단계의 수행 주체는, 앞서 설명한 본 발명에 따른 통신 이상 진단 장치(10)의 각 구성요소라 할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 단계 S100에서, 마스터 모듈(100)은, 제1 통신 라인을 통해 제1 슬레이브 모듈(200) 및 제2 슬레이브 모듈(300)로 동기화 신호를 전송한다.
이어서, 단계 S110에서, 마스터 모듈(100)은, 제1 슬레이브 모듈(200) 및 제2 슬레이브 모듈(300) 중 제1 슬레이브 모듈(200)을 선택하고, 제2 통신 라인을 통해 제1 슬레이브 모듈(200)에게 제1 출력 신호를 전송한다.
이어서, 단계 S120에서, 제1 슬레이브 모듈(200)은, 제1 출력 신호 및 동기화 신호를 수신하는 경우, 수신된 제1 출력 신호에 대응되는 입력 신호를 생성하고, 제3 통신 라인을 통해 마스터 모듈(100)에게 입력 신호를 전송한다.
이어서, 단계 S130에서, 마스터 모듈(100)은, 제1 슬레이브 모듈(200)로부터 입력 신호를 수신하는 경우, 제2 슬레이브 모듈(300)이 입력 신호와 다른 비교 신호를 출력하도록 제2 통신 라인을 통해 제2 슬레이브 모듈(300)에게 제2 출력 신호를 전송한다.
이어서, 단계 S140에서, 제2 슬레이브 모듈(300)은, 제2 출력 신호를 수신하는 경우, 비교 신호를 생성하고 제3 통신 라인을 통해 마스터 모듈(100)로 비교 신호를 전송한다.
이어서, 단계 S150에서, 마스터 모듈(100)은, 마스터 모듈(100)와 제1 슬레이브 모듈(200) 또는 제2 슬레이브 모듈(300)과의 통신이 이상 상태인지 여부를 진단한다. 만약, 통신이 이상 상태인 것으로 진단되는 경우, 마스터 모듈(100)은 제1 진단 메시지를 사용자 디바이스로 전송할 수 있다. 만약, 통신이 정상 상태인 것으로 진단되는 경우, 마스터 모듈(100)은 제2 진단 메시지를 사용자 디바이스로 전송할 수 있다.
또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 마스터 제어부, 제1 슬레이브 제어부 및 제2 슬레이브 제어부는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리 디바이스에 저장되고 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
또한, 마스터 제어부, 제1 슬레이브 제어부 및 제2 슬레이브 제어부의 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 상기 기록 매체는, ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 상기 코드 체계는 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 상기 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 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.
한편, 본 명세서에서 '마스터 모듈', '제어부', '메모리부' 및 '통신부' 등과 같이 '모듈' 및 '부'이라는 용어가 사용되었으나, 이는 논리적인 구성 단위를 나타내는 것으로서, 반드시 물리적으로 분리될 수 있거나 물리적으로 분리되어야 하는 구성요소를 나타내는 것은 아니라는 점은 당업자에게 자명하다.

Claims (10)

  1. 제1 내지 제3 통신 라인에 연결되고, 상기 제1 통신 라인을 통해 마스터 모듈로부터 동기화 신호를 수신하고, 상기 제2 통신 라인을 통해 상기 마스터 모듈로부터 제1 출력 신호를 수신하고, 상기 제3 통신 라인을 통해 상기 마스터 모듈에게 입력 신호를 출력동기화 신호하도록 구성된 제1 슬레이브 모듈;
    상기 제1 슬레이브 모듈과 병렬적으로 상기 제1 통신 라인, 상기 제2 통신 라인 및 상기 제3 통신 라인에 각각 연결되고, 상기 제2 통신 라인을 통해 제2 출력 신호를 수신 시 상기 입력 신호와 다른 비교 신호를 상기 제3 통신 라인을 통해 상기 마스터 모듈에게 출력하도록 구성된 제2 슬레이브 모듈; 및
    상기 제1 통신 라인을 통해 상기 제1 슬레이브 모듈 및 상기 제2 슬레이브 모듈에게 상기 동기화 신호를 전송하고, 상기 제2 통신 라인을 통해 상기 제2 슬레이브 모듈에게 상기 제2 출력 신호를 출력하며, 상기 입력 신호 및 상기 비교 신호를 비교하여 통신 이상을 진단하도록 구성된 상기 마스터 모듈을 포함하는, 통신 이상 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 슬레이브 모듈은, 상기 동기화 신호를 수신하는 경우, 상기 제1 출력 신호를 수신하거나 상기 입력 신호를 전송하도록 구성된, 통신 이상 진단 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 슬레이브 모듈은, 상기 동기화 신호를 수신하는 경우, 상기 제2 출력 신호를 수신하거나 상기 비교 신호를 전송하도록 구성된, 통신 이상 진단 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 모듈은, 상기 제1 슬레이브 모듈 및 상기 제2 슬레이브 모듈 중 상기 제1 슬레이브 모듈을 선택 시, 상기 제1 슬레이브 모듈에게 상기 제1 출력 신호를 전송하도록 구성된, 통신 이상 진단 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 슬레이브 모듈은, 상기 제1 출력 신호를 수신하는 경우, 상기 제1 출력 신호에 대응되는 상기 입력 신호를 생성하고, 상기 입력 신호를 상기 마스터 모듈로 전송하도록 구성되고,
    상기 제2 슬레이브 모듈은, 상기 제2 출력 신호를 수신하는 경우, 상기 제2 출력 신호에 대응되는 상기 비교 신호를 생성하고, 상기 비교 신호를 상기 마스터 모듈로 전송하도록 구성된, 통신 이상 진단 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 슬레이브 모듈 및 상기 제2 슬레이브 모듈은, 상기 동기화 신호에 응답하여, 상기 입력 신호 및 상기 비교 신호를 각각 순차 출력하도록 구성된, 통신 이상 진단 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 모듈은, 상기 입력 신호 및 상기 비교 신호의 값을 비교하여, 상기 입력 신호의 값 및 상기 비교 신호의 값의 차이가 소정 범위 이내인 경우 통신 이상 상태로 진단하도록 구성된, 통신 이상 진단 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 통신 이상 진단 장치를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 통신 이상 진단 장치를 포함하는 배터리 팩.
  10. 제1 통신 라인, 제2 통신 라인 및 제3 통신 라인 각각을 통해 연결된 마스터 모듈, 제1 슬레이브 모듈 및 제2 마스터 모듈 사이의 통신 이상을 진단하기 위한 방법에 있어서,
    상기 마스터 모듈이 상기 제1 통신 라인을 통해 상기 제1 슬레이브 모듈 및 상기 제2 슬레이브 모듈로 동기화 신호를 전송하는 단계;
    상기 마스터 모듈이 제1 슬레이브 모듈 및 제2 슬레이브 모듈 중 상기 제1 슬레이브 모듈을 선택하고, 상기 제2 통신 라인을 통해 상기 제1 슬레이브 모듈에게 제1 출력 신호를 전송하는 단계;
    동기화 신호상기 제1 슬레이브 모듈이 상기 동기화 신호 및 상기 제1 출력 신호를 수신하는 경우, 상기 제1 출력 신호에 대응되는 입력 신호를 생성하고, 상기 제3 통신 라인을 통해 상기 마스터 모듈에게 상기 입력 신호를 전송하는 단계;
    상기 마스터 모듈이 상기 입력 신호를 수신하는 경우, 상기 제2 통신 라인을 통해 상기 제2 슬레이브 모듈에게 제2 출력 신호를 전송하는 단계;
    상기 제2 슬레이브 모듈이 상기 제2 출력 신호를 수신하는 경우, 비교 신호를 생성하고 상기 제3 통신 라인을 통해 상기 마스터 모듈에게 상기 비교 신호를 전송하는 단계; 및
    상기 마스터 모듈이 상기 입력 신호 및 상기 비교 신호를 비교하여 통신 이상을 진단하는 단계를 포함하는, 방법.
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