WO2021221220A1 - 배터리 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

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WO2021221220A1
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epo
battery
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강정수
남상현
김민철
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에너테크인터내셔널 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a battery control device and a method therefor, and more particularly, when an EPO (Emergency Power OFF) signal is abnormally detected in the operation of the battery, the operation of the contactor of the battery is stopped by a circuit switching operation (OFF) ), it relates to a battery control device and method using an EPO signal that allows to control the operation of a battery without a specific control signal by a microcontroller.
  • EPO Electronic Power OFF
  • BMS battery management system
  • the BMS is a device that plays an important role in battery management, such as predicting battery replacement timing and detecting battery problems in advance by monitoring the voltage, current, and temperature of the battery pack and maintaining it in an optimal state.
  • an object of the present invention is to use an EPO (Emergency Power OFF) signal provided by a vehicle control unit (ECU) in operating an electric vehicle system. , to check whether the connector and wiring connections between the vehicle and the battery are normal.
  • EPO Emergency Power OFF
  • the present invention aims to implement a H/W switching operation sequence capable of forcibly stopping the battery without a control signal from the microcontroller of the BMS by using the EPO signal when an emergency situation occurs during battery startup.
  • an object of the present invention is to implement stable battery operation by allowing the BMS to identify a problem through the EPO signal and provide information to the vehicle through CAN communication.
  • a battery control device for solving the above technical problem is a vehicle control unit that generates and supplies an EPO (Emergency Power OFF) signal having a predetermined voltage, and receives the EPO signal supplied from the vehicle control unit to receive the battery pack Detects the voltage value of the PDU (Power Distribution Unit) transmitted to the PDU and the EPO signal transmitted from the PDU, and when it is detected as an error value, stops the operation of the battery only by the switching operation of the circuit, and transmits the detection information of the EPO signal to the vehicle It may include a battery pack provided to the control unit.
  • EPO Electronic Power OFF
  • the EPO signal of the present invention may be a signal maintained at a constant voltage of any one of a voltage of 24V or 12V.
  • the error value of the EPO signal of the present invention may be a voltage value sensed as 0V (OFF) or a difference between the sensed voltage and the given constant voltage by more than a certain range.
  • the battery pack of the present invention detects an EPO signal transmitted through a battery contactor for switching battery driving according to a provided contactor control signal and an EPO signal line, and receives a contactor control signal provided to the battery contactor. It may include a BMS that controls to shut off or feed.
  • the BMS of the present invention detects the EPO signal, and when the EPO signal detection unit that transmits the EPO detection signal to the contactor control unit and the BMS control unit, and the EPO detection signal received from the EPO signal detection unit is a normal voltage, normal (ON) When the EPO signal received from the EPO signal detection unit is input as an error value, the switching state is maintained, and a contactor control signal for driving the battery contactor is formed to form an OFF switching state.
  • a contactor control unit that normally supplies or cuts off the battery contactor, receives an EPO detection signal transmitted through the EPO signal detection unit, and a contactor control signal ( battery contactor control) and may include a BMS control unit that is provided to the contactor control unit.
  • the EPO signal of the present invention is transmitted from a connector connected to the vehicle control unit through a connector connected to the PDU, and through a wiring connection circuit of a battery connection terminal connected in the battery pack, and may be a signal detected by the EPO signal detection unit. .
  • the BMS of the present invention may further include a CAN communication unit for providing information generated according to the EPO signal transmitted from the BMS control unit through the EPO signal detection unit to the vehicle control unit through a CAN communication line.
  • the EPO signal line is generated from the vehicle control unit (ECU) and supplied through a connector connected to the PDU (Power Distribution Unit), and the EPO signal detected by being connected to the vehicle control unit (ECU).
  • An error by detecting the voltage value of the EPO signal through a CAN communication line for transmitting the generated detection information, a battery contactor for switching battery operation according to a provided battery contactor control, and the EPO signal line
  • the battery contactor control signal (battery contactor control) for driving the battery contactor is blocked only by a switching operation of the circuit, and may include a BMS that provides detection information of the EPO signal to the vehicle controller.
  • the EPO signal line of the present invention may be a signal line transmitted through a wiring connection circuit of a battery connection terminal connected within the battery pack.
  • the BMS of the present invention senses the voltage value of the EPO signal input through the EPO signal line, and the EPO signal detection unit that transmits the detection signal to the contactor control unit and the BMS control unit, and the EPO signal received from the EPO signal detection unit. If it is a normal voltage, it is maintained in a normal (ON) switching state, and when the EPO signal received from the EPO signal detection unit is input as an error value, a blocking (OFF) switching state is formed, so that the contactor for driving the battery contactor A contactor control unit that normally supplies or blocks a control signal to the battery contactor, receives an EPO detection signal transmitted through the EPO signal detection unit, and a contactor control signal for driving the battery contactor. control) and may include a BMS control unit that is provided to the contactor control unit.
  • the BMS of the present invention may further include a CAN communication unit configured to provide the BMS control unit with information generated according to the EPO signal transmitted through the EPO signal sensing unit to the vehicle control unit through a CAN communication line.
  • a CAN communication unit configured to provide the BMS control unit with information generated according to the EPO signal transmitted through the EPO signal sensing unit to the vehicle control unit through a CAN communication line.
  • the battery control method the step of transmitting an EPO (Emergency Power OFF) signal having a constant voltage from the vehicle control unit to the battery pack through the EPO signal line, the EPO signal sensing unit of the battery pack
  • EPO Electronic Power OFF
  • the EPO signal of the present invention is a voltage value maintained at a constant voltage of either 24V or 12V, and the error value means that the voltage sensed by the EPO signal sensing unit differs from the given constant voltage by more than a certain range or Alternatively, it may be a voltage value sensed as 0V (OFF).
  • the EPO signal line of the present invention is detected by the EPO signal detection unit through a wiring connection circuit of a battery connection terminal connected within the battery pack through a connector connected to a PDU (Power Distribution Unit) from a connector connected to the vehicle control unit. It may be a signal line formed.
  • PDU Power Distribution Unit
  • the contactor control unit In the step of controlling the ON/OFF driving of the battery contactor of the present invention, when the EPO detection signal received from the EPO signal detection unit is a given constant voltage, the contactor control unit is set to a normal (ON) switching state.
  • the response message according to the EPO signal of the present invention is a message confirming that the EPO signal is normal when the EPO detection signal is a given constant voltage, and when the EPO detection signal is detected as an error value, one or more connectors and wiring connections This may be a message reporting an incomplete contact.
  • the BMS in the battery pack receives the EPO (Emergency Power OFF) signal through the EPO signal line provided from the vehicle control unit, and solves the problem of wiring and connectors before driving the battery.
  • EPO Emergency Power OFF
  • the microcontroller when using the EPO signal of the present invention, when a situation occurs that the battery cannot be turned off through key-off and CAN communication, if either one of the PDU connector or the ECU connector is removed immediately, the microcontroller There is an advantage that the battery can be immediately stopped (OFF) without a control signal.
  • FIG. 1 is an exemplary diagram illustrating a block configuration of a battery control device using an EPO signal for operation of a battery in an electric vehicle according to the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart of a battery control method using an EPO signal according to the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a step of controlling the driving of a battery contactor in the battery control method of FIG. 2 according to the present invention.
  • FIG. 1 is an exemplary diagram illustrating a block configuration of a battery control device using an EPO signal for operation of a battery in an electric vehicle according to the present invention.
  • the present invention is a device configured for battery control using an EPO signal in an electric vehicle (EV) system, and includes a vehicle control unit (ECU) 100 and a power distribution unit (PDU) 200 . and a battery pack 300 , the battery pack 300 may include a battery contactor 310 and a Battery Management System (BMS) 320 .
  • ECU vehicle control unit
  • PDU power distribution unit
  • BMS Battery Management System
  • the BMS 320 may include an EPO signal detection unit 321 , a contactor control unit 322 , a CAN communication unit 323 , and a BMS control unit 324 .
  • the vehicle controller 100 is an electronic control device that controls various devices (devices) inside the vehicle, and may be referred to as an Electronic Control Unit (ECU).
  • ECU Electronic Control Unit
  • the vehicle control unit 100 uses the CAN protocol together with a line for transmitting a signal such as power for driving the BMS 320 and EPO (Emergency Power OFF), and the BMS 320 and battery driving and battery status, warning , and has the configuration of a CAN communication line for sending or receiving messages for checking errors, etc.
  • a signal such as power for driving the BMS 320 and EPO (Emergency Power OFF)
  • EPO Emergency Power OFF
  • the BMS 320 controls the battery connector 310 in the battery pack 300 according to various signals and message commands by the vehicle controller 100, so that the actual battery Efficient charging/discharging can be made, and operation and maintenance of the battery are performed.
  • the vehicle control unit 100 connects the CAN communication line for transmitting and receiving messages with the BMS 320 and the EPO signal line for transmitting the EPO signal to the PDU 200 ECU connector 101.
  • the PDU (Power Distribution Unit) 200 is a device for distributing power in the EV system, and is connected to the DC Link 110 through a PDU line, and a high voltage cable (HV+, HV- Cable) passing through the DC Link 110 . ) to supply power from the external charging system (Charger) to the battery through the battery contactor 310, or to transmit power from the battery through the battery contactor 310 to be used as power in the EV system. do.
  • the DC Link 110 may be referred to as a device for maintaining a constant voltage to be supplied during power conversion through a converter/inverter.
  • the PDU 200 is a PDU line connected to the DC Link 110 and a high-voltage connector connecting the EPO signal line to the BMS 320 to transmit the EPO signal transmitted to the vehicle control unit 100 to the PDU.
  • a connector 201 is provided.
  • the battery pack 300 includes a battery module (not shown) in which a plurality of batteries are combined in series or in parallel, and consists of a battery contactor 310 and a BMS (Battery Management System) 320 for switching battery operation. , may include a plurality of components not shown in addition to.
  • a battery module (not shown) in which a plurality of batteries are combined in series or in parallel, and consists of a battery contactor 310 and a BMS (Battery Management System) 320 for switching battery operation.
  • BMS Battery Management System
  • the battery contactor 310 is connected to the contactor control unit 322 of the BMS 320, and is a relay device that turns on/off the battery driving according to a battery contactor control signal. It performs a switching function for power transmission through a high voltage cable (HV+, HV- Cable) passing through the Link 110 .
  • HV+, HV- Cable high voltage cable
  • the BMS 320 is a device that plays an important role in battery management, such as monitoring the voltage, current and temperature of the battery and maintaining it in an optimal state, predicting when to replace the battery and detecting battery problems in advance.
  • a BMS control unit 324 which can be called a microcontroller module or a micro-com, on which an embedded control application is mounted.
  • the BMS 320 detects the EPO signal provided from the vehicle control unit 100 and received through the EPO signal line passing through the PDU 200 and transmits it to the BMS control unit 324 or the battery contactor 310. It includes an EPO signal detection unit 321 that is transmitted to the contactor control unit 322 that directly controls it.
  • the EPO (Emergency Power OFF) signal in the present invention is a signal (Signal) that is constantly maintained at any one of a voltage of 24V or 12V from the vehicle control unit 100 .
  • the EPO signal is transmitted from the ECU connector 101 through the PDU connector 201 through the EPO signal line through a wiring connection circuit in the battery pack 300 and is detected by the EPO signal detecting unit 321 .
  • the contactor control unit 322 functions as a switch circuit that transmits a control signal (battery contactor control signal) for controlling the battery contactor 310 through the BMS control unit 324 or the EPO signal detection unit 321. do.
  • the BMS 320 is a response message confirming that the EPO signal is normal, depending on whether there is an abnormality in the EPO signal detected by the BMS control unit 324 through the EPO signal detection unit 321, or a wiring problem or emergency stop. and a CAN communication unit 323 for transmitting message information to the vehicle control unit 100 through the CAN communication line.
  • the EPO signal is provided from the vehicle control unit 100, is maintained at any one of 24V or 12V, and is provided to the PDU connector 201 connected to the PDU 200 through the ECU connector 101, and the battery pack It is transmitted to the EPO signal detection unit 321 in the BMS 320 through the wiring connection in the 300 .
  • the EPO signal is not normally input to the EPO signal detecting unit 321 .
  • the EPO signal When the EPO signal is not normal, it is not recognized as either a voltage of 24V or 12V, which is a voltage supplied as an EPO signal, and the voltage becomes 0V or is different from the supplied voltage by more than a certain range and is detected as an error. When voltage is detected.
  • the EPO signal may not be normally supplied to the EPO signal detection unit 321 .
  • the PDU connector 201 is properly connected, if there is a problem in the wiring connection through which other EPO signals pass, the EPO signal may not be normally supplied to the EPO signal detecting unit 321 .
  • the EPO signal detection unit 321 supplies a normal signal (ON) to the contactor control unit 322 and the contactor control unit 322 is A normal (ON) switching state is maintained.
  • the EPO signal is normally input to the BMS control unit 324, and the BMS control unit 324 returns the contactor control signal for controlling the battery contactor 310 to the contactor control unit 322 as normal ( ON) is supplied according to the switching state so that the battery contactor 310 operates the battery normally.
  • the BMS control unit 324 sends a response message confirming that the EPO signal is normal to the vehicle control unit 100 through the CAN communication unit 323 .
  • the EPO signal voltage may be 0V (OFF) or it may be detected as an error value that is different than a certain range from the normal voltage range. At this time, the EPO signal detecting unit 321 determines that the EPO signal is not normal. judge
  • the EPO signal detection unit 321 supplies a blocking signal OFF to the contactor control unit 322 to implement switching of the OFF state.
  • the contactor control signal (battery contactor control) provided from the BMS control unit 324 is not supplied to the battery contactor 310 .
  • the battery contactor 310 cannot receive the contactor control signal provided to the BMS control unit 324, so that the operation is stopped (OFF).
  • the BMS control unit 324 sends a response message indicating that the EPO signal is not normal due to an incomplete contact of one or more connectors and wiring connections through the CAN communication line of the CAN communication unit 323 to the vehicle control unit 100. do.
  • the EPO signal detecting unit 321 directly This is to immediately stop (OFF) the battery contactor 310 by blocking (OFF) the contactor control signal (battery contactor control) of the contactor control unit (322).
  • the BMS control unit 324 Using the functions of the EPO signal detection unit 321 and the contactor control unit 322, the BMS control unit 324 immediately stops (OFF) the battery contactor 310 by a command through the key-off and CAN communication line. ), when the ECU connector 101 or the PDU connector 201 is arbitrarily removed, the supply of the EPO signal is turned OFF, and thus the contactor control signal to the battery contactor 310 occurs. ) is not supplied, so that the battery contactor 310 can be immediately stopped (OFF).
  • FIG. 2 is a flowchart of a battery control method using an EPO signal according to the present invention
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a step of controlling the operation of the battery contactor in FIG. 2 .
  • the battery control method of the BMS using the EPO signal includes the steps of transmitting the EPO signal to the battery pack (S100), detecting and transmitting the EPO signal (S200), and controlling the operation of the battery contactor (S100). S300) and providing the EPO signal detection information to the vehicle controller (S400).
  • the step S100 of transmitting the EPO signal to the battery pack is a step in which an emergency power OFF (EPO) signal having a predetermined voltage is transmitted from the vehicle control unit (ECU) to the battery pack through the EPO signal line.
  • EPO emergency power OFF
  • an EPO signal maintained at a constant voltage of either 24V or 12V is generated from the vehicle control unit (ECU).
  • the EPO signal is transmitted from a connector connected to the vehicle control unit through a high voltage connector connected to a PDU (Power Distribution Unit), and through an EPO signal line passing through a wiring connection circuit of a battery connection terminal connected within the battery pack, the EPO signal detection unit of the BMS. is transmitted to be detected.
  • PDU Power Distribution Unit
  • the step (S200) of detecting and transmitting the EPO signal is a step of transmitting the EPO signal detected by the EPO signal detecting unit of the BMS to the contactor control unit and the BMS control unit through the EPO signal line.
  • the step of controlling the driving of the battery contactor (S300) is the on/off driving of the battery contactor through a switching operation of the contactor control circuit according to the EPO signal detected by the EPO signal sensing unit. is the step to control.
  • the normal operation of the battery contactor is maintained through the step of normally supplying a battery contactor control signal for driving the battery contactor to the battery contactor (S322), and the battery is operated normally (S323).
  • the contactor control unit is cut off (OFF) in a switching state (S331), by stopping (OFF) the battery contactor through the step (S332) of blocking the supply of the contactor control signal (battery contactor control) for driving the battery contactor to the battery contactor,
  • the battery will stop driving (S333),
  • the step of providing the EPO signal detection information to the vehicle control unit ( S400 ) is a step of providing a confirmation message of the detection information of the EPO signal detected by the EPO signal detection unit from the BMS control unit to the vehicle control unit.
  • the EPO signal is a normal signal having a normal voltage
  • a confirmation message indicating that the wiring connection between the vehicle and the battery is normal is provided to the vehicle controller through the CAN communication line.
  • the EPO signal is a signal measured as an error value rather than a normal voltage
  • a response message indicating that an abnormality has occurred in the EPO signal line and the wiring connection between the vehicle and the battery is not normal is provided to the vehicle controller through the CAN communication line.
  • the present invention continuously detects the EPO signal from the EPO signal detection unit in the BMS when the battery is driven during initial startup or when the connector and wiring are incompletely connected, and a contactor control signal for driving the battery contactor. (battery contactor control) to provide a sequence and a BMS signal processing method capable of immediately stopping (OFF) the operation of the battery by switching to cut off (OFF) the supply to the battery contactor.
  • the present invention immediately stops (OFF) the operation of the battery when the EPO signal in the EPO signal sensing unit is unstable due to contact resistance when the battery is driven in a state where the contact of the battery connector is incomplete, and the EPO signal line Provides a sequence and BMS signal processing method that can prevent heat generation during battery operation by providing a response message that the wiring connection between the vehicle and the battery is not normal to the vehicle control unit through the CAN communication line. will be.

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Abstract

본 발명은 배터리의 동작 운용에 있어서, 일정 전압을 갖는 EPO(Emergency Power OFF) 신호가 차량제어부로부터 EPO 신호 라인을 거쳐 배터리팩으로 전달되는 단계, 상기 배터리팩의 EPO 신호감지부에서 EPO 신호를 감지하여 컨텍터 제어부 및 BMS제어부로 전달하는 단계, 상기 EPO 신호감지부에서 감지되는 EPO 신호에 따라 컨텍터 제어부 회로의 스위칭 동작을 통하여 배터리 컨텍터의 온(ON)/오프(OFF) 구동을 제어하는 단계 및 상기 BMS제어부로부터 상기 EPO 신호감지부에서 감지되는 EPO 신호의 감지 정보를 차량제어부로 제공하는 단계를 제공하여, EPO 신호가 비정상 감지되면 배터리의 컨텍터의 구동을 회로적 스위칭 동작으로 중지(OFF)시킴으로써, BMS 제어부에 의한 특정 제어 신호 없이도 배터리의 구동을 제어하는 EPO 신호를 이용한 배터리 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

배터리 제어 장치 및 그 방법
본 발명은 배터리 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리의 동작 운용에 있어서, EPO(Emergency Power OFF) 신호가 비정상 감지되면 배터리의 컨텍터의 구동을 회로적 스위칭 동작으로 중지(OFF)시킴으로써, 마이크로컨트롤러에 의한 특정 제어 신호 없이도 배터리의 구동을 제어할 수 있도록 하는 EPO 신호를 이용한 배터리 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
환경규제 강화, 석유의 고갈 가능성, 고유가 지속 등으로 2차 전지를 이용한 전기자동차(EV, Electric Vehicle) 또는 에너지저장시스템(ESS, Energy Storage System)의 수요가 늘어나고 있다.
상기 전기자동차 및 에너지저장시스템의 부품 중 가장 핵심은 배터리이며 이를 관리하는 시스템을 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)이라 한다.
이러한 BMS는 배터리팩의 전압, 전류 및 온도를 모니터링하여 최적의 상태로 유지 관리하여, 배터리 교체시기 예측 및 배터리 문제를 사전에 발견하는 등 배터리의 관리에 대한 중요한 역할을 하는 장치이다.
이에 따라 전기자동차 배터리의 운용 중 긴급 상황이 발생 시 빠른 처리 및 기동 초기 전기 배선 등의 점검이 필요할 수 있다.
이를 위하여 종래에는 전기자동차 배터리의 운용 중 긴급 상황이 발생 시, 배터리 정지는 key-off를 통한 시퀀스를 진행하여 CAN 통신을 통해 정지 명령을 받아서 배터리를 정지시키는 방식을 주로 사용하고 있다.
그러나 배터리의 운용 중 긴급 상황에 있어서, Key off의 조작이 어려운 상황이 발생 할 수 있으며, 이는 key-off를 통한 시퀀스를 진행하지 못해 배터리의 정지 명령을 내릴 수 없는 상황이 발생할 수 있다.
또한, 커넥터의 파손 내지 배선의 접촉 등의 문제를 점검하기 어려운 상황이 발생할 수도 있다. 이에 따라 차량에 사고가 발생한 상태에서 차량 내부 진입이 어려운 상태에서 계속적으로 배터리가 동작하게 되면 2차 사고로 연계될 수 있다.
이와 같이 종래의 전기자동차의 경우에는, 긴급 상황 발생 시 배터리의 보호를 위한 빠른 처리 및 기동 초기 전기 배선 등의 점검의 어려운 문제를 항시 내포하고 있다.
따라서 전기자동차의 배터리의 운용 중 발생되는 긴급 상황에서 Key-off 및 CAN 통신을 통해 배터리 컨텍트 제어신호(battery contactor control)를 OFF 시킬 수 없는 상황에 있어서의 배터리의 신속한 정지를 위한 배터리 운용 기술이 요구된다.
이에 본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 본 발명의 목적은, 전기차의 시스템을 운용함에 있어서, 차량제어부(ECU)에서 제공하는 EPO(Emergency Power OFF) 신호를 이용하여, 차량과 배터리의 커넥터 및 배선 연결이 정상적인지를 확인할 수 있게 하려는 것이다.
또한, 본 발명은 배터리 기동 중에 발생하는 긴급 상황 발생 시, EPO 신호를 이용함으로써, BMS의 마이크로 컨트롤러의 제어 신호 없이 강제적으로 배터리를 정지시킬 수 있는 H/W적인 스위칭 동작 시퀀스를 구현하고자 하는 목적이 있다.
또한, 본 발명은 BMS가 EPO 신호를 통해 문제를 확인 및 CAN 통신을 통해 차량에 정보를 제공함으로써 안정적인 배터리 운용을 시행하고자 하는 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 제어 장치는 일정 전압을 갖는 EPO(Emergency Power OFF) 신호를 발생하여 공급하는 차량제어부, 상기 차량제어부로부터 공급되는 EPO 신호를 전달받아 배터리팩으로 전달하는 PDU(Power Distribution Unit) 및 상기 PDU로부터 전달되는 EPO 신호의 전압 값을 감지하여, 에러 값으로 감지되면, 배터리의 구동을 회로의 스위칭 동작만으로 정지시키고, EPO 신호의 감지 정보를 상기 차량제어부로 제공하는 배터리팩을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 EPO 신호는 24V 또는 12V의 전압 중의 어느 하나의 일정 전압으로 유지되는 신호일 수 있다.
본 발명의 상기 EPO 신호의 에러 값이란 감지되는 전압이 주어진 상기 일정 전압과 일정 범위 이상 차이가 나거나 또는 0V(OFF)로 감지되는 전압 값일 수 있다.
본 발명의 상기 배터리팩은, 제공되는 컨텍터 제어신호에 따라 배터리 구동을 스위칭하는 배터리 컨텍터 및 EPO 신호 라인을 통해 전달되는 EPO 신호를 감지하여, 상기 배터리 컨텍터로 제공되는 컨텍터 제어신호를 차단하거니 공급하도록 제어하는 BMS를 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 BMS는 상기 EPO 신호를 감지하고, 컨텍터 제어부 및 BMS제어부로 EPO 감지 신호를 전달하는 EPO 신호 감지부, EPO 신호 감지부로부터 전달받는 EPO 감지 신호가 정상 전압이면, 정상(ON) 스위칭 상태로 유지하고, EPO 신호 감지부로부터 전달받는 EPO 신호가 에러 값으로 입력되면, 차단(OFF) 스위칭 상태를 형성하게 하여, 배터리 컨텍터의 구동을 위한 컨텍터 제어신호(battery contactor control)를 배터리 컨텍터로 정상 공급하거나 차단하는 컨텍터 제어부, 상기 EPO 신호 감지부를 통해 전달되는 EPO 감지 신호를 수신하며, 상기 차량제어부로 수신 받는 구동 명령에 의하여 배터리 컨텍터의 구동을 위한 컨텍터 제어신호(battery contactor control)를 생성하여 컨텍터 제어부로 제공하는 BMS제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 EPO 신호는 상기 차량제어부와 연결된 커넥터로부터 상기 PDU와 연결된 커넥터를 거치고 상기 배터리팩 내에서 연결되는 배터리 연결단의 배선 연결 회로를 거쳐서 전달되어 상기 EPO 신호 감지부에서 감지되는 신호일 수 있다.
본 발명의 상기 BMS는 상기 BMS제어부에서 상기 EPO 신호 감지부를 통해 전달되는 EPO 신호에 따라 생성된 정보를 CAN 통신 라인을 통해 상기 차량제어부로 제공하기 위한 CAN 통신부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은 차량제어부(ECU)에서 발생되어 PDU(Power Distribution Unit)와 연결된 커넥터를 거쳐 공급되는 EPO 신호 라인, 상기 차량제어부(ECU)와 연결되어 감지되는 EPO 신호에 따라 생성된 감지 정보를 전송하기 위한 CAN 통신 라인, 제공되는 배터리 컨텍터 제어신호(battery contactor control)에 따라 배터리 구동을 스위칭하는 배터리 컨텍터 및 상기 EPO 신호 라인을 통해 EPO 신호의 전압 값을 감지하여 에러 값으로 감지되면, 상기 배터리 컨텍터의 구동을 위한 컨텍터 제어신호(battery contactor control)를 회로의 스위칭 동작만으로 차단시키고, EPO 신호의 감지 정보를 상기 차량제어부로 제공하는 BMS를 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 EPO 신호 라인은 배터리팩 내에서 연결되는 배터리 연결단의 배선 연결 회로를 더 거쳐서 전달되는 신호 라인일 수 있다.
본 발명의 상기 BMS는 상기 EPO 신호 라인을 통해 입력되는 EPO 신호의 전압값을 감지하고, 컨텍터 제어부 및 BMS제어부로 감지 신호를 전달하는 EPO 신호 감지부, EPO 신호 감지부로부터 전달받는 EPO 신호가 정상 전압이면, 정상(ON) 스위칭 상태로 유지하고, EPO 신호 감지부로부터 전달받는 EPO 신호가 에러 값으로 입력되면, 차단(OFF) 스위칭 상태를 형성하게 하여, 배터리 컨텍터의 구동을 위한 컨텍터 제어신호(battery contactor control)를 배터리 컨텍터로 정상 공급하거나 차단하는 컨텍터 제어부, 상기 EPO 신호 감지부를 통해 전달되는 EPO 감지 신호를 수신며, 배터리 컨텍터의 구동을 위한 컨텍터 제어신호(battery contactor control)를 생성하여 컨텍터 제어부로 제공하는 BMS제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 BMS는, 상기 BMS제어부에서, 상기 EPO 신호 감지부를 통해 전달되는 EPO 신호에 따라 생성된 정보를 CAN 통신 라인을 통해 상기 차량제어부로 제공하기 위한 CAN 통신부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 제어 방법은, 일정 전압을 갖는 EPO(Emergency Power OFF) 신호가 차량제어부로부터 EPO 신호 라인을 거쳐 배터리팩으로 전달되는 단계, 상기 배터리팩의 EPO 신호감지부에서 EPO 신호를 감지하여 컨텍터 제어부 및 BMS제어부로 전달하는 단계, 상기 EPO 신호감지부에서 감지되는 EPO 신호에 따라 컨텍터 제어부 회로의 스위칭 동작을 통하여 배터리 컨텍터의 온(ON)/오프(OFF) 구동을 제어하는 단계 및 상기 BMS제어부로부터 상기 EPO 신호감지부에서 감지되는 EPO 신호에 따른 응답 메시지를 차량제어부로 제공하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 상기 EPO 신호는 24V 또는 12V의 전압 중의 어느 하나의 일정 전압으로 유지되는 전압 값으로, 상기 에러 값이란 상기 EPO 신호감지부에서 감지되는 전압이 주어진 상기 일정 전압과 일정 범위 이상 차이가 나거나 또는 0V(OFF)로 감지되는 전압 값일 수 있다.
본 발명의 상기 EPO 신호 라인은 상기 차량제어부와 연결된 커넥터로부터 PDU(Power Distribution Unit)와 연결된 커넥터를 거치고 상기 배터리팩 내에서 연결되는 배터리 연결단의 배선 연결 회로를 거쳐서 상기 EPO 신호 감지부에서 감지되도록 형성되는 신호 라인일 수 있다.
본 발명의 상기 배터리 컨텍터의 온(ON)/오프(OFF) 구동을 제어하는 단계는 EPO 신호 감지부로부터 전달받는 EPO 감지 신호가 주어진 일정 전압이면, 컨텍터 제어부를 정상(ON) 스위칭 상태로 유지하여 배터리 컨텍터의 구동을 위한 컨텍터 제어신호(battery contactor control)를 배터리 컨텍터로 정상 공급하는 단계 및 EPO 신호 감지부로부터 전달받는 EPO 감지 신호가 에러 값이며, 컨텍터 제어부를 차단(OFF) 스위칭 상태로 형성하게 하여, 배터리 컨텍터의 구동을 위한 컨텍터 제어신호(battery contactor control)가 배터리 컨텍터로 공급되는 것을 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 EPO 신호에 따른 응답 메시지는 EPO 감지 신호가 주어진 일정 전압이면, EPO 신호가 정상임을 확인하는 메시지이고, 상기 EPO 감지 신호가 에러 값으로 감지되면, 하나 이상의 커넥터 및 배선 연결의 접촉이 불완전한 상태를 보고하는 메시지일 수 있다.
전술한 배터리 제어 장치 및 그 방법에 의한 본 발명은 배터리팩에서의 BMS가 차량제어부로부터 제공되는 EPO 신호 라인을 통한 EPO(Emergency Power OFF) 신호를 전달받아 배터리 구동 전 배선 및 커넥터의 문제를 사전에 점검할 수 있으며, 긴급 상황 발생 시 비상 정지등의 기능을 구현함으로써 좀 더 안전한 배터리 동작을 지원하여 EV 차량의 효율적인 운행을 지원할 수 있다.
또한, 본 발명의 EPO 신호를 이용하게 되는 경우, Key-off 및 CAN 통신을 통해 배터리를 OFF 시킬 수 없는 상황이 발생할 때, 바로 PDU 커넥터 또는 ECU 커넥터중의 어느 하나만을 제거하게 된다면, 마이크로 컨트롤러의 제어 신호 없이도 배터리를 즉시 중지(OFF) 시킬 수 있는 장점이 있다.
이에 따라 긴급 상황에서의 배터리 보호 및 2차, 3차 사고의 위험을 배제할 수 있으며, 보다 신뢰성이 높은 배터리 운용이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 배터리 커넥터의 접촉이 불완전한 상태에서 배터리를 구동하게 될 때 접촉 저항으로 인해 배터리 구동 시 열이 발생하여 발화 등의 문제가 발생할 수 있으나 이를 사전에 확인하여 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기자동차 내의 배터리의 동작을 위한 EPO 신호를 이용한 배터리 제어 장치의 블록 구성을 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 EPO 신호를 이용한 배터리 제어 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 도 2의 배터리 제어 방법에 있어서 배터리 컨텍터의 구동을 제어하는 단계를 설명하는 흐름도이다.
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 해석되어야만 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.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 EPO(Emergency Power OFF)를 이용한 배터리 제어 장치 및 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 아래와 같다.
도 1은 본 발명에 따른 전기자동차 내의 배터리의 동작을 위한 EPO 신호를 이용한 배터리 제어 장치의 블록 구성을 나타내는 예시도이다.
도 1에서와 같이 본 발명은 전기 자동차(EV, Electric Vehicle) 시스템 내에서 EPO 신호를 이용한 배터리 제어를 위해 구성되는 장치로서, 차량 제어부(ECU)(100)와 PDU(Power Distribution Unit)(200) 및 배터리팩(300)을 포함하여 구성되고, 상기 배터리팩(300)은 배터리 컨텍터(310)와 BMS(Battery Management System)(320)를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 BMS(320)는 EPO 신호 감지부(321), 컨텍터 제어부(322), CAN 통신부(323) 및 BMS제어부(324)를 포함할 수 있다.
먼저 상기 차량제어부(Vehicle controller)(100)는 차량 내부의 다양한 장치(기기)를 제어하는 역할을 하는 전자제어 장치로서, ECU(Electronic Control Unit)라고 불릴 수 있다.
상기 차량제어부(100)는 BMS(320)를 구동하기 위한 전원 및 EPO(Emergency Power OFF)등의 신호를 전달하는 라인과 함께 CAN 프로토콜을 사용하여 BMS(320)와 배터리 구동 및 배터리의 상태, 경고, 에러 등을 확인하기 위한 메시지를 송신하거나 수신하는 CAN 통신 라인의 구성을 갖는다.
그러므로 본 발명의 배터리 제어 장치는 차량제어부(100)에 의한 각종 신호 및 메시지 명령에 의하여 BMS(320)가 배터리팩(300) 내의 배터리 컨텍터(Battery Connector)(310)를 제어함으로서, 배터리의 실제적인 충/방전이 이루어질 수 있으며, 배터리의 동작 및 유지 관리를 하게 되는 것이다.
이때, 상기 차량제어부(100)는 BMS(320)와의 메시지를 송수신하는 CAN 통신 라인과 PDU(200)로의 EPO 신호의 전달을 위한 EPO 신호 라인을 연결하는 커넥터(connector)인 ECU 커넥터(101)를 구비한다.
상기 PDU(Power Distribution Unit)(200)는 EV 시스템에서 전력을 분배하는 장치로서, PDU 라인을 통해 DC Link(110)에 연결되며, 상기 DC Link(110)를 거치는 고전압 케이블(HV+, HV- Cable)을 통해 외부 충전 시스템(Charger)의 전력을 배터리 컨텍터(310)를 거쳐 배터리로 공급하거나, 배터리로부터의 전력을 배터리 컨텍터(310)를 거쳐 EV 시스템 내의 동력으로 사용하게 전달하는 기능을 수행한다. 상기 DC Link(110)는 컨버터/인버터를 통한 전력 변환 시 일정한 전압을 공급하도록 유지하기 위한 장치라 할 수 있다.
이때 상기 PDU(200)는 DC Link(110)와 연결되는 PDU 라인 및 차량제어부(100)로 전달되는 EPO 신호를 BMS(320)로 전달하기 위하여 EPO 신호 라인을 연결하는 고전압 컨넥터(connector)인 PDU 커넥터(connector)(201)를 구비한다.
배터리팩(300)은 복수의 배터리가 직렬 또는 병렬로 조합된 배터리 모듈(미도시)을 포함하며, 배터리 구동을 스위칭하는 배터리 컨텍터(310) 및 BMS(Battery Management System)(320)로 이루어지는데, 이외에도 도시되지 않은 다수의 구성요소들을 포함할 수 있다.
상기 배터리 컨텍터(310)는 BMS(320)의 컨텍터 제어부(322)와 연결되어, 배터리 컨텍터 제어신호(battery contactor control)에 따라 배터리 구동을 온/오프하는 릴레이(Relay) 장치로서, DC Link(110)를 거치는 고전압 케이블(HV+, HV- Cable)을 통해 전력 전달을 위한 스위칭 기능을 수행한다.
상기 BMS(320)는 배터리의 전압, 전류 및 온도를 모니터링하여 최적의 상태로 유지 관리하여, 배터리 교체시기 예측 및 배터리 문제를 사전에 발견하는 등 배터리의 관리에 대한 중요한 역할을 하는 장치로서, BMS(320) 내의 전체적인 구동 및 동작을 제어를 위하여 임베디드 제어 애플리케이션이 탑재된 마이크로컨트롤러(Microcontroller) 모듈 또는 마이컴(Mi-com)이라 부를 수 있는 BMS제어부(324)를 포함한다.
또한, 상기 BMS(320)는 차량제어부(100)로부터 제공되어 PDU(200)을 거치는 EPO 신호 라인을 통해 제공받는 EPO 신호를 감지하여 BMS제어부(324)로 전달하거나, 배터리 컨텍터(310)를 직접적으로 제어하는 컨텍터 제어부(322)로 전달하는 EPO 신호 감지부(321)를 구비한다.
본 발명에서의 EPO(Emergency Power OFF) 신호란 상기 차량제어부(100)로부터 24V 또는 12V의 전압 중의 어느 하나의 전압으로 일정하게 유지되어 공급되는 신호(Signal)이다.
이에 EPO 신호는 EPO 신호 라인을 통하여 상기 ECU 커넥터(101)로부터 PDU 커넥터(201)를 거쳐 배터리 팩(300) 내의 배선 연결 회로를 통하여 전달되어 상기 EPO 신호 감지부(321)에 의하여 감지된다.
이에 상기 EPO 신호를 통하여 ECU 커넥터(101) 및 PDU 커넥터(201)의 이상 유무와 차량과 배터리팩의 배선 연결이 정상적인지를 확인할 수 있다.
상기 컨텍터 제어부(322)는 BMS제어부(324) 또는 EPO 신호 감지부(321)를 통한 배터리 컨텍터(310)을 제어하기 위한 제어 신호(battery contactor control signal)를 전달하는 스위치 회로로서의 기능을 수행한다.
또한, 상기 BMS(320)는 BMS제어부(324)에서 EPO 신호 감지부(321)를 통하여 감지되는 EPO 신호의 이상 유무에 따른, EPO 신호가 정상임을 확인하는 응답 메시지 또는 배선의 문제 내지 비상 정지에 대한 메시지 정보를 CAN 통신 라인을 통해 차량제어부(100)로 전달하기 위한 CAN 통신부(323)를 포함한다.
이에 상술된 본 발명의 장치 구성을 참조하여 EPO(Emergency Power OFF) 신호의 전달 동작에 따른 배터리 구동 제어 및 BMS의 신호 처리 관계를 설명하면 다음과 같다.
EPO 신호는 차량제어부(100)로부터 제공되는 것으로서, 24V 또는 12V 중의 어느 하나의 전압으로 유지되며, ECU 커넥터(101)를 통해 PDU(200)와 연결되는 PDU 커넥터(201)로 제공되고, 배터리팩(300) 내의 배선 연결을 거쳐 BMS(320) 내의 EPO 신호 감지부(321)로 전달된다.
만약 차량제어부(100)의 ECU 커넥터(101)나 PDU 커넥터(201) 및 배터리팩(300) 내의 배선 연결에서 문제가 있다면 EPO 신호 감지부(321)로 EPO 신호가 정상적으로 입력되지 않게 된다.
EPO 신호가 정상적이지 않다는 것은 EPO 신호로 공급되는 전압인 24V 또는 12V 중의 어느 하나의 전압으로 인지되지 않게 되는 것으로서, 전압이 0V가 되거나, 상기 공급되는 전압과 일정 범위 이상 차이가 나면서 error로 감지되는 전압이 감지되는 경우이다.
만약 차량제어부(100)는 제대로 연결되어 있으나, PDU 커넥터(201)에서 제대로 연결되어 있지 않으면 EPO 신호 감지부(321)로 EPO 신호가 정상적으로 공급되지 않을 수 있다. 또한, PDU 커넥터(201)는 제대로 연결되어 있으나, 다른 EPO 신호가 통과되는 배선 연결에 이상이 있으면 EPO 신호 감지부(321)로 EPO 신호가 정상적으로 공급되지 않을 수 있다.
결국 EPO 신호로 차량과 배터리의 배선 연결이 정상적인지를 확인할 수 있을 수 있는 것이다.
이에 EPO 신호 감지부(321)에서 EPO 신호가 정상적으로 감지되는 신호가 들어오면, EPO 신호 감지부(321)에서는 컨텍터 제어부(322)로 정상 신호(ON)를 공급하여 컨텍터 제어부(322)는 정상(ON) 스위칭 상태를 유지하게 된다.
또한, BMS제어부(324)에도 EPO 신호가 정상으로 입력되고, BMS제어부(324)는 컨텍터 제어부(322)로 배터리 컨텍터(310) 제어를 위한 컨텍터 제어신호(battery contactor control)를 정상(ON) 스위칭 상태에 따라 공급하여 배터리 컨텍터(310)가 배터리를 정상 동작하게 한다.
이때 BMS제어부(324)는 CAN 통신부(323)를 통해 EPO 신호가 정상임을 확인하는 응답 메시지를 차량 제어부(100)로 보내게 된다.
그러나 EPO 신호 전압이 0V(OFF)가 되거나 또는 정상 전압의 범위에서 일정 범위 이상 차이가 나는 에러(error) 값으로 감지될 수 있으며, 이때 EPO 신호 감지부(321)는 EPO 신호가 정상적이지 않다는 것으로 판단한다.
EPO 신호가 정상적이지 않으면, EPO 신호 감지부(321)는 컨텍터 제어부(322)로 차단 신호(OFF)를 공급하여 차단(OFF) 상태의 스위칭을 구현하도록 한다.
이에 컨텍터 제어부(322)가 차단(OFF) 상태의 스위칭 상태에서는 BMS제어부(324)로부터 제공되는 컨텍터 제어신호(battery contactor control)가 배터리 컨텍터(310)로 공급되지 않게 된다.
이에 따라 배터리 컨텍터(310)가 BMS제어부(324)로 제공되는 컨텍터 제어신호(battery contactor control)를 받을 수 없어 동작이 중지(OFF)되게 되는 것이다.
이때 BMS제어부(324)는 CAN 통신부(323)의 CAN 통신 라인을 통해 하나 이상의 커넥터 및 배선 연결의 접촉이 불완전한 상태에 의한 EPO 신호가 정상이 아님을 알리는 응답 메시지를 차량 제어부(100)로 보내게 된다.
즉 본 발명은 EPO 신호 감지부(321)에서 EPO 신호가 정상적이지 않을 때, BMS제어부(324)에서 컨텍터 제어부(322)로 특정 신호를 따로 제공하지 않아도, EPO 신호 감지부(321)에서 바로 컨텍터 제어부(322)의 컨텍터 제어신호(battery contactor control)를 차단(OFF) 하도록 하여 배터리 컨텍터(310)를 즉시 중지(OFF) 시키는 것이다.
이러한 EPO 신호 감지부(321)와 컨텍터 제어부(322)의 기능을 이용하면, Key-off 및 CAN 통신 라인을 통한 명령 등으로 BMS제어부(324)에서 배터리 컨텍터(310)를 즉시 중지(OFF)시킬 수 없는 상황이 발생할 때, ECU 커넥터(101) 또는 PDU 커넥터(201)를 임의로 제거하기만 하면, EPO 신호의 공급이 OFF됨으로써, 배터리 컨텍터(310)에 컨텍터 제어신호(battery contactor control)가 공급되지 않아 배터리 컨텍터(310)를 즉시 중지(OFF)시킬 수 있게 되는 것이다.
상기한 본 발명에 따른 EPO 신호를 이용한 BMS의 배터리 제어 장치의 동작과 상응하는 EPO 신호를 이용한 BMS의 배터리 제어 방법에 대하여 첨부한 도 2 내지 3을 참조하여 단계적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 EPO 신호를 이용한 배터리 제어 방법의 흐름도이고, 도 3은 도 2에서 배터리 컨텍터의 구동을 제어하는 단계를 설명하는 흐름도이다.
도시에서와 같이, EPO 신호를 이용한 BMS의 배터리 제어 방법은 EPO 신호가 배터리팩으로 전달되는 단계(S100), EPO 신호를 감지하여 전달하는 단계(S200), 배터리 컨텍터의 구동을 제어하는 단계(S300) 및 EPO 신호 감지 정보를 차량제어부로 제공하는 단계(S400)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 EPO 신호가 배터리팩으로 전달되는 단계(S100)는 일정 전압을 갖는 EPO(Emergency Power OFF) 신호가 차량제어부(ECU)로부터 EPO 신호 라인을 거쳐 배터리팩으로 전달되는 단계이다.
즉 본 발명의 EV 시스템을 운용함에 있어서, 운전 시퀀스에 따른 동작에 의해 배터리가 구동되면, 차량제어부(ECU)로부터 24V 또는 12V의 전압 중의 어느 하나의 일정 전압으로 유지되는 EPO 신호를 발생시키게 되는데, 상기 EPO 신호는 상기 차량제어부와 연결된 커넥터로부터 PDU(Power Distribution Unit)와 연결된 고전압 커넥터를 거치고 상기 배터리팩 내에서 연결되는 배터리 연결단의 배선 연결 회로를 거치는 EPO 신호 라인을 통하여 BMS의 EPO 신호 감지부에서 감지되도록 전달되는 것이다.
이때 상기 EPO 신호를 감지하여 전달하는 단계(S200)는 EPO 신호 라인을 통하여 BMS의 EPO 신호 감지부에서 감지된 EPO 신호를 컨텍터 제어부 및 BMS제어부로 전달하는 단계이다.
이후 상기 배터리 컨텍터의 구동을 제어하는 단계(S300)는 상기 EPO 신호감지부에서 감지되는 EPO 신호에 따라 컨텍터 제어부 회로의 스위칭 동작을 통하여 배터리 컨텍터의 온(ON)/오프(OFF) 구동을 제어하는 단계이다.
이에 대하여는 도 3에서와 같이, 상기 배터리 컨텍터의 구동을 제어하기 위하여 EPO 신호 감지부로부터 전달받은 EPO 감지 신호가 주어진 일정 전압이면(S310), 컨텍터 제어부를 정상(ON) 스위칭 상태로 유지한다(S321).
이에 배터리 컨텍터의 구동을 위한 컨텍터 제어신호(battery contactor control)를 배터리 컨텍터로 정상 공급하는 단계(S322)를 통하여 배터리 컨텍터 정상 구동이 유지되고, 배터리는 정상적으로 동작되게 된다(S323).
그러나 EPO 신호 감지부로부터 전달받는 EPO 감지 신호가 주어진 상기 일정 전압과 일정 범위 이상 차이가 나거나 또는 0V(OFF)로 감지되는 전압 값으로 감지되면(S310), 컨텍터 제어부를 차단(OFF) 스위칭 상태로 형성하게 하여(S331), 배터리 컨텍터의 구동을 위한 컨텍터 제어신호(battery contactor control)가 배터리 컨텍터로 공급되는 것을 차단하는 단계(S332)를 통하여 배터리 컨텍터를 중지(OFF) 시킴으로써, 배터리는 구동이 중지되게 된다(S333),
이에 따라 상기 EPO 신호 감지 정보를 차량제어부로 제공하는 단계(S400)는 BMS제어부로부터 상기 EPO 신호감지부에서 감지되는 EPO 신호의 감지 정보의 확인 메시지를 차량제어부로 제공하는 단계이다.
즉 상기 EPO 신호가 정상 전압을 갖는 정상적인 신호이면, 차량과 배터리의 배선 연결이 정상적이라는 확인 메시지를 CAN 통신 라인을 통해 상기 차량제어부로 제공하게 된다.
그러나 상기 EPO 신호가 정상 전압이 아닌 에러 값으로 측정되는 신호이면, 상기 EPO 신호 라인에서 이상이 발생된 것으로 차량과 배터리의 배선 연결이 정상적이지 않다는 응답 메시지를 CAN 통신 라인을 통해 상기 차량제어부로 제공하게 된다.
이에 따라 본 발명은 초기 기동 시나 커넥터 및 배선의 연결이 불완전한 상태에서 배터리를 구동하게 될 때, BMS 내의 EPO 신호 감지부에서 EPO 신호를 지속적으로 감지하여, 배터리 컨텍터의 구동을 위한 컨텍터 제어신호(battery contactor control)가 배터리 컨텍터로 공급되는 것을 차단(OFF)하도록 스위칭하여 배터리의 구동을 즉시 중지(OFF) 시킬 수 있는 시퀀스 및 BMS 신호 처리 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 배터리 커넥터의 접촉이 불완전한 상태에서 배터리를 구동하게 될 때 접촉 저항으로 인한, EPO 신호 감지부에서의 EPO 신호가 불안정하면, 배터리의 구동을 즉시 중지(OFF) 시키고, EPO 신호 라인에서 차량과 배터리의 배선 연결이 정상적이지 않다는 응답 메시지를 CAN 통신 라인을 통해 상기 차량제어부로 제공하여 배터리 구동 시 열이 발생하는 문제를 사전에 확인하여 예방할 수 있는 시퀀스 및 BMS 신호 처리 방법을 제공하는 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 바람직한 실시예들에 관하여 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 배터리 제어 장치에 있어서,
    일정 전압을 갖는 EPO(Emergency Power OFF) 신호를 발생하여 공급하는 차량제어부;
    상기 차량제어부로부터 공급되는 EPO 신호를 전달받아 배터리팩으로 전달하는 PDU(Power Distribution Unit); 및
    상기 PDU로부터 전달되는 EPO 신호의 전압 값을 감지하여, 에러 값으로 감지되면, 배터리의 구동을 회로의 스위칭 동작만으로 정지시키고, EPO 신호의 감지 정보를 상기 차량제어부;로 제공하는 배터리팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 EPO 신호는 24V 또는 12V의 전압 중의 어느 하나의 일정 전압으로 유지되는 신호인 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 EPO 신호의 에러 값이란 감지되는 전압이 주어진 상기 일정 전압과 일정 범위 이상 차이가 나거나 또는 0V(OFF)로 감지되는 전압 값인 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 배터리팩은,
    제공되는 컨텍터 제어신호에 따라 배터리 구동을 스위칭하는 배터리 컨텍터 및
    EPO 신호 라인을 통해 전달되는 EPO 신호를 감지하여, 상기 배터리 컨텍터로 제공되는 컨텍터 제어신호를 차단하거니 공급하도록 제어하는 BMS를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 BMS은
    상기 EPO 신호를 감지하고, 컨텍터 제어부 및 BMS제어부로 EPO 감지 신호를 전달하는 EPO 신호 감지부,
    EPO 신호 감지부로부터 전달받는 EPO 감지 신호가 정상 전압이면, 정상(ON) 스위칭 상태로 유지하고, EPO 신호 감지부로부터 전달받는 EPO 신호가 에러 값으로 입력되면, 차단(OFF) 스위칭 상태를 형성하게 하여, 배터리 컨텍터의 구동을 위한 컨텍터 제어신호(battery contactor control)를 배터리 컨텍터로 정상 공급하거나 차단하는 컨텍터 제어부,
    상기 EPO 신호 감지부를 통해 전달되는 EPO 감지 신호를 수신하며, 상기 차량제어부로 수신 받는 구동 명령에 의하여 배터리 컨텍터의 구동을 위한 컨텍터 제어신호(battery contactor control)를 생성하여 컨텍터 제어부로 제공하는 BMS제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 EPO 신호는 상기 차량제어부와 연결된 커넥터로부터 상기 PDU와 연결된 커넥터를 거치고 상기 배터리팩 내에서 연결되는 배터리 연결단의 배선 연결 회로를 거쳐서 전달되어 상기 EPO 신호 감지부에서 감지되는 신호인 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 BMS는
    상기 BMS제어부에서 상기 EPO 신호 감지부를 통해 전달되는 EPO 신호에 따라 생성된 정보를 CAN 통신 라인을 통해 상기 차량제어부로 제공하기 위한 CAN 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
  8. 배터리 팩에 있어서,
    차량제어부(ECU)에서 발생되어 PDU(Power Distribution Unit)와 연결된 커넥터를 거쳐 공급되는 EPO 신호 라인,
    상기 차량제어부(ECU)와 연결되어 감지되는 EPO 신호에 따라 생성된 감지 정보를 전송하기 위한 CAN 통신 라인,
    제공되는 배터리 컨텍터 제어신호(battery contactor control)에 따라 배터리 구동을 스위칭하는 배터리 컨텍터; 및
    상기 EPO 신호 라인을 통해 EPO 신호의 전압 값을 감지하여 에러 값으로 감지되면, 상기 배터리 컨텍터의 구동을 위한 컨텍터 제어신호(battery contactor control)를 회로의 스위칭 동작만으로 차단시키고, EPO 신호의 감지 정보를 상기 차량제어부로 제공하는 BMS를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 EPO 신호 라인은 배터리팩 내에서 연결되는 배터리 연결단의 배선 연결 회로를 더 거쳐서 전달되는 신호 라인인 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 BMS는
    상기 EPO 신호 라인을 통해 입력되는 EPO 신호의 전압값을 감지하고, 컨텍터 제어부 및 BMS제어부로 감지 신호를 전달하는 EPO 신호 감지부,
    EPO 신호 감지부로부터 전달받는 EPO 신호가 정상 전압이면, 정상(ON) 스위칭 상태로 유지하고, EPO 신호 감지부로부터 전달받는 EPO 신호가 에러 값으로 입력되면, 차단(OFF) 스위칭 상태를 형성하게 하여, 배터리 컨텍터의 구동을 위한 컨텍터 제어신호(battery contactor control)를 배터리 컨텍터로 정상 공급하거나 차단하는 컨텍터 제어부 및
    상기 EPO 신호 감지부를 통해 전달되는 EPO 감지 신호를 수신하며, 배터리 컨텍터의 구동을 위한 컨텍터 제어신호(battery contactor control)를 생성하여 컨텍터 제어부로 제공하는 BMS제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 BMS는,
    상기 BMS제어부에서, 상기 EPO 신호 감지부를 통해 전달되는 EPO 신호에 따라 생성된 정보를 CAN 통신 라인을 통해 상기 차량제어부로 제공하기 위한 CAN 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
  12. 배터리 제어 방법에 있어서,
    일정 전압을 갖는 EPO(Emergency Power OFF) 신호가 차량제어부로부터 EPO 신호 라인을 거쳐 배터리팩의 BMS로 전달되는 단계,
    상기 BMS의 EPO 신호감지부에서 EPO 신호를 감지하여 컨텍터 제어부 및 BMS제어부로 전달하는 단계,
    상기 EPO 신호감지부에서 감지되는 EPO 신호에 따라 컨텍터 제어부 회로의 스위칭 동작을 통하여 배터리 컨텍터의 온(ON)/오프(OFF) 구동을 제어하는 단계 및
    상기 BMS제어부로부터 상기 EPO 신호감지부에서 감지되는 EPO 신호에 따른 응답 메시지를 차량제어부로 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 EPO 신호를 이용한 배터리 제어 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 EPO 신호는 24V 또는 12V의 전압 중의 어느 하나의 일정 전압으로 유지되는 전압 값으로, 상기 EPO 신호감지부에서 감지되는 전압이 주어진 상기 일정 전압과 일정 범위 이상 차이가 나거나 또는 0V(OFF)로 감지되면 에러 값으로 처리하는 것을 특징으로 하는 EPO 신호를 이용한 배터리 제어 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 EPO 신호 라인은
    상기 차량제어부와 연결된 커넥터로부터 PDU(Power Distribution Unit)와 연결된 커넥터를 거치고 상기 배터리팩 내에서 연결되는 배터리 연결단의 배선 연결 회로를 거쳐서 상기 EPO 신호 감지부에서 감지되도록 형성되는 신호 라인인 것을 특징으로 하는 EPO 신호를 이용한 배터리 제어 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 배터리 컨텍터의 온(ON)/오프(OFF) 구동을 제어하는 단계는
    EPO 신호 감지부로부터 전달받는 EPO 감지 신호가 주어진 일정 전압이면, 컨텍터 제어부를 정상(ON) 스위칭 상태로 유지하여 배터리 컨텍터의 구동을 위한 컨텍터 제어신호(battery contactor control)를 배터리 컨텍터로 정상 공급하는 단계 및
    EPO 신호 감지부로부터 전달받는 EPO 감지 신호가 에러 값이면, 컨텍터 제어부를 차단(OFF) 스위칭 상태로 형성하게 하여, 배터리 컨텍터의 구동을 위한 컨텍터 제어신호(battery contactor control)가 배터리 컨텍터로 공급되는 것을 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 EPO 신호를 이용한 배터리 제어 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 EPO 신호에 따른 응답 메시지는
    EPO 감지 신호가 주어진 일정 전압이면, EPO 신호가 정상임을 확인하는 메시지이고, 상기 EPO 감지 신호가 에러 값으로 감지되면, 하나 이상의 커넥터 및 배선 연결의 접촉이 불완전한 상태를 보고하는 메시지인 것을 특징으로 하는 EPO 신호를 이용한 배터리 제어 방법.
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