KR102053399B1 - 안전 모니터링 유닛 - Google Patents

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디르크 만데리
슈테펜 반드레스
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에베르슈페허 컨트롤스 란다우 게엠베하 & 코. 카게
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Abstract

본 발명은 차량의 온-보드 전기 시스템 내 배터리를 위한 안전 모니터링 유닛에 관한 것으로, 상기 안전 모니터링 유닛은 :
- 적어도 하나의 분리 스위치 부재(14)를 포함하는 분리 스위치 어셈블리(12)로서, 상기 분리 스위치 어셈블리(12)는, 연결 스위칭 상태에서, 온-보드 전기 시스템과 연결될 대상이거나 연결된 온-보드 전기 시스템 단자(16)와, 배터리(24)와 연결될 대상이거나 연결된 배터리 단자(20)의 연결부를 형성하고, 그리고 분리 스위칭 상태에서는 온-보드 전기 시스템 단자(16)로부터 배터리 단자(20)를 분리하는, 분리 스위치 어셈블리(12);
- 적어도 하나의 전압 검출 어셈블리(30, 32, 38);
- 배터리 단자(20)와 온-보드 전기 시스템 단자(16) 사이에서 흐르는 전류를 검출하기 위한 적어도 하나의 전류 검출 어셈블리(34); 및
- 마이크로프로세서(26)로서, 상기 마이크로프로세서(26)는 상기 분리 스위치 어셈블리(12)의 스위칭 상태들 간을 전환하기 위해, 적어도 하나의 전압 검출 어셈블리(30, 32, 38)에 의해 검출된 전압을 기반으로, 그리고/또는 전류 검출 어셈블리(34)에 의해 검출된 전류를 기반으로 분리 스위치 어셈블리(12)를 제어하도록 구성되는, 마이크로프로세서(26)를 포함한다.

Description

안전 모니터링 유닛{SAFETY MONITORING UNIT}
본 발명은, 배터리와 함께 차량의 온-보드 전기 시스템(on-board electric system)에 연결될 안전 모니터링 유닛으로서, 배터리의 기능성을 보장하거나 모니터링하면서 배터리의 과부하를 방지하기 위해 이용될 수 있는 안전 모니터링 유닛에 관한 것이다.
차량에는, 에너지 저장 장치로서 보통 리튬이온 배터리들이 이용되며, 이 리튬이온 배터리는 일반적으로 복수의 셀을 포함한다. 차량 또는 온-보드 전기 시스템의 작동 중에, 배터리 또는 이 배터리의 개별 셀들이 과전압(overvoltage) 상태 또는 부족 전압(undervoltage) 상태에 도달하지 않게 하고 부적합한 온도 상태에서는 작동되지 않도록 유념해야 한다.
본 발명의 과제는, 차량의 온-보드 전기 시스템 내 배터리를 위한 안전 모니터링 유닛에 있어서, 부적합한 작동 상태에서 배터리의 작동을 신뢰성 있게 방지하는 상기 안전 모니터링 유닛을 제공하는 것에 있다.
상기 과제는, 본 발명에 따라서, 차량의 온-보드 전기 시스템 내 배터리를 위한 안전 모니터링 유닛으로서, 상기 안전 모니터링 유닛은 :
- 적어도 하나의 분리 스위치 부재를 포함하는 분리 스위치 어셈블리로서, 상기 분리 스위치 어셈블리는, 연결 스위칭 상태에서, 온-보드 전기 시스템과 연결될 대상이거나 연결된 온-보드 전기 시스템 단자와, 배터리와 연결될 대상이거나 연결된 배터리 단자의 연결부를 형성하고, 그리고 분리 스위칭 상태에서는 온-보드 전기 시스템 단자로부터 배터리 단자를 분리하는, 분리 스위치 어셈블리;
- 적어도 하나의 전압 검출 어셈블리;
- 배터리 단자와 온-보드 전기 시스템 단자 사이에서 흐르는 전류를 검출하기 위한 적어도 하나의 전류 검출 어셈블리; 및
- 마이크로프로세서로서, 상기 마이크로프로세서는, 상기 분리 스위치 어셈블리의 스위칭 상태들 간을 전환하기 위해, 적어도 하나의 전압 검출 어셈블리에 의해 검출된 전압을 기반으로, 그리고/또는 전류 검출 어셈블리에 의해 검출된 전류를 기반으로 분리 스위치 어셈블리를 제어하도록 구성되는, 마이크로프로세서를 포함하는 상기 안전 모니터링 유닛에 의해 해결된다.
본 발명에 따라 구성되는 안전 모니터링 유닛에 의해, 예컨대 단시간에 온-보드 전기 시스템 내에 존재하는 과전압 또는 과전류 흐름으로 인한, 안전 모니터링 유닛의 배터리 단자에 연결된 배터리의 과부하가 발생하지 않게 하는 점이 보장될 수 있다.
특히 분리 스위치 어셈블리 자체에 관련된 기능 진단과 관련하여 다양한 출력 범위들에서 인가된 전압들에 대한 포괄적인 정보를 제공할 수 있도록 하기 위해, 본원의 제안에 따라서, 제1 전압 검출 어셈블리는 온-보드 전기 시스템 단자와 분리 스위치 어셈블리 사이의 영역에서 전압을 검출하도록 제공되며, 그리고 제2 전압 검출 어셈블리는 분리 스위치 어셈블리와 배터리 단자 사이의 영역에서 전압을 검출하도록 제공된다.
전류 검출 어셈블리는 분리 스위치 어셈블리와 배터리 단자 사이의 영역에서 전류를 검출하도록 제공될 수 있다.
예컨대 온-보드 전기 시스템 내에서 발생하는 단락을 통해 야기되는 과도하게 높은 전류 흐름의 발생은, 배터리의 과부하의 방지를 위해, 단시간 반응을 요구한다. 그러므로 본원의 제안에 따라서, 전류 검출 어셈블리는 단락 전류 검출 유닛을 포함하며, 단락 전류 검출 유닛은, 사전 결정된 전류 임계값을 초과하는 단락 전류의 흐름이 판단된다면, 분리 스위치 어셈블리를 그것의 분리 스위칭 상태로 전환하고, 분리 스위치 어셈블리의 상기 분리 스위칭 상태로의 전환에 대한 정보를 마이크로프로세서에게 공급하도록 구성된다. 그에 따라, 과도하게 높은 전류 흐름이 판단될 때 배터리의 온-보드 전기 시스템으로부터의 분리는 마이크로프로세서에 의해 직접적으로 수행되지 않는데, 그 이유는 상기 마이크로프로세서에서 실행되는 계산 프로세스가 100㎳ 내지 200㎳ 범위의 판단 기간을 필요로 할 수 있기 때문이다. 전기 회로로서 구성되는 단락 전류 검출 유닛은 약 100㎲의 시간 범위에서, 다시 말해 마이크로프로세서보다 분명히 더 빠르게, 과도한 전류 흐름의 발생에 반응할 수 있고 그에 따라 과도한 전류 흐름을 통해 야기되는 과부하로부터 배터리를 그에 상응하게 신속하게 보호할 수 있다. 이 경우, 과도한 전류 흐름의 존재에 대한 기준으로서 고려되는 전류 임계값은 600A 내지 1000A의 범위 이내일 수 있다.
단락 전류 검출 유닛을 이용하여 온-보드 전기 시스템으로부터 배터리를 분리한 후, 배터리를 다시 온-보드 전기 시스템에 연결할 수 있도록 하기 위해, 본원의 제안에 따라서, 마이크로프로세서는, 단락 전류 검출 유닛을 통한 분리 스위치 어셈블리의 분리 스위칭 상태로의 전환 후 다시 분리 스위치 어셈블리를 그것의 연결 스위칭 상태로 전환하도록 구성된다.
마이크로프로세서에는 차량 정보 시스템에 마이크로프로세서를 연결하기 위한 인터페이스가 할당될 수 있다. 상기 유형의 차량 정보 시스템을 통해, 배터리의 작동을 위해 중요한 정보가 마이크로프로세서에게 공급될 수 있다. 이는 예컨대 차량 주변 환경, 특히 배터리 주변 환경의 온도에 대한 정보일 수 있다. 또한, 온-보드 전기 시스템 자체의 작동 상태 또는 작동 성능(operability)에 관련하며, 그리고 온-보드 전기 시스템이 경우에 따라 일시적인 임계 상태의 존재 후 다시 정상 작동 상태에 있는지 그 여부도 나타내는 정보도 마이크로프로세서에게 공급될 수 있다.
차량에서 가용한 상기 유형의 정보의 활용하에, 마이크로프로세서는, 온-보드 전기 시스템 단자와 연결될 대상이거나 연결된 온-보드 전기 시스템의 작동 성능을 나타내는 정보가 인터페이스를 통해 마이크로프로세서 자신에게 공급된다면, 분리 스위치 어셈블리를 그것의 연결 스위칭 상태로 다시 전환하도록 구성될 수 있다.
또한, 마이크로프로세서는, 적어도 하나의 전압 검출 어셈블리를 통해 검출된 전압이 사전 결정된 임계 전압을 초과하는 과전압의 인가를 나타낼 때, 온-보드 전기 시스템 단자와 연결될 대상이거나 연결된 온-보드 전기 시스템의 작동 성능을 나타내는 정보가 인터페이스를 통해 마이크로프로세서 자신에게 공급되지 않는다면, 분리 스위치 어셈블리를 그것의 분리 스위칭 상태로 전환하도록 구성될 수 있다. 본 구현예에서, 마이크로프로세서는, 자신이 적어도 하나의 전압 검출 어셈블리를 통해 과전압의 인가를 나타내는 정보를 공급받은 후, 온-보드 전기 시스템 내에서 예컨대 마이크로프로세서와 통신하는 또 다른 제어 장치들을 통해 공급된 정보를 기반으로, 존재하는 전압 상태가 정상 전압 상태인지, 또는 비정상 전압 상태인지 그 여부를 점검한다. 그리고 상기 유형의 정보를 기반으로 마이크로프로세서가 인가된 전압이 실제로 임계 상태인 것으로, 또는, 상기 유형의 과전압이 임계 기간에 걸쳐 인가된 것으로, 다시 말해 배터리의 너무 긴 부하가 존재하는 것으로 입증한 후에, 비로소 마이크로프로세서는 분리 스위치 어셈블리를 제어하여 온-보드 전기 시스템으로부터 배터리를 분리하게 한다.
또한, 본원의 안전 모니터링 유닛은, 배터리 단자와 연결되거나 연결될 대상인 배터리와 관련하여, 밸런스 유닛(Balance unit)을 포함할 수 있으며, 밸런스 유닛은 배터리 단자와 연결될 대상이거나 연결된 배터리의 개별 셀들의 전압 상태를 검출하고, 그리고/또는 보상하고, 그리고/또는 배터리 단자와 연결될 대상이거나 연결된 배터리의 개별 셀들의 전압 상태에 대한 정보를 마이크로프로세서로 공급하도록 구성될 수 있다. 상기 유형의 밸런스 유닛에 의해, 배터리 또는 이 배터리의 개별 셀들의 에너지 관리가 실행될 수 있다. 밸런스 유닛 내에서 가용한 정보, 예컨대 배터리의 개별 셀들의 전압 상태에 대한 정보는, 필요한 경우 마이크로프로세서 내에서, 배터리의 단일 또는 복수의 셀의 과부하를 저지하기 위한 판단 기준으로서 고려될 수 있다. 그에 따라, 본 발명의 문맥에서, 밸런스 유닛 역시도 전압 검출 어셈블리를 형성하며, 이런 전압 검출 어셈블리를 통해 검출된 전압은 마이크로프로세서 내에서 분리 스위치 어셈블리의 전환을 위한 판단 기준으로서 이용될 수 있다. 이를 위해, 예컨대 마이크로프로세서는, 배터리 단자와 연결될 대상이거나 연결된 배터리의 개별 셀들의 전압 상태에 대해 밸런스 유닛으로부터 마이크로프로세서 자신에게 공급되는 정보가 셀들 중 하나 또는 복수의 셀의 과전압 상태 또는 부족전압 상태를 나타낸다면, 분리 스위치 어셈블리를 그것의 분리 스위칭 상태로 전환하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 또 다른 양태에 따라서, 마이크로프로세서는 분리 스위치 어셈블리의 스위칭 상태 및/또는 스위칭 성능을 모니터링하도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 마이크로프로세서는, 결과적으로, 분리 스위치 어셈블리의 결과로 수반되는 스위칭 상태에 실제로 도달한 점, 다시 말해 예컨대 배터리가 온-보드 전기 시스템으로부터 신뢰성 있게 분리된 점을 보장하기 위해, 또는 분리 스위치 어셈블리가 기본적으로 작동 가능한 상태에 있는 점, 다시 말해 다음 실행 대상 스위칭 과정이 실제로도 실행된다는 사실을 기초로 할 수 있다는 점을 보장하기 위해, 분리 스위치 어셈블리와 관련한 진단 기능을 실행할 수 있다.
적어도 하나의 분리 스위치 부재는 반도체 스위치 부재, 바람직하게는 MOSFET 스위치 부재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 차량의 온-보드 전기 시스템을 위한 배터리 모듈에도 관한 것이며, 상기 배터리 모듈은 본 발명에 따라 구성되는 안전 모니터링 유닛, 그리고 안전 모니터링 유닛의 배터리 단자와 연결된 배터리를 포함한다.
이 경우, 예컨대 배터리는 리튬이온 배터리일 수 있다. 바람직하게는, 배터리는 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다.
본 발명은 하기에서 안전 모니터링 유닛이 블록선도로 도시되어 있는 첨부한 도 1을 참조하여 상세하게 기재된다.
도 1은 안전 모니터링 유닛을 도시한 블록선도이다.
도 1에서, 차량의 온-보드 전기 시스템 내 배터리를 위한 안전 모니터링 유닛은 포괄적으로 10으로 표시되어 있다. 안전 모니터링 유닛(10)은, 바람직하게는 기호로 도시된 복수의 분리 스위치 부재(14)를 구비한 분리 스위치 어셈블리(12)를 포함한다. 분리 스위치 부재들(14)은 바람직하게는 MOSFET 스위치 부재들로서 구현되며, 예컨대 MOSFET 스위치 부재들의 드레인 단자(Drain terminal)는 온-보드 전기 시스템 단자(16)로 이어지는 라인 영역(18)과 연결되고, MOSFET 스위치 부재들의 소스 단자(Source terminal)는 배터리 단자(20)로 이어지는 라인 영역(22)과 연결된다. 배터리 단자(20)에는 복수의 셀을 포함하여 포괄적으로 24로 표시된 배터리, 예컨대 리튬이온 배터리가 연결된다. 배터리(24) 및 안전 모니터링 유닛(10)은 하나의 구조 유닛으로서 제공되어 그 전체로 차량 내에 통합되고 온-보드 전기 시스템 단자(16)에 의해 온-보드 전기 시스템에 연결될 수 있다.
또한, 본원의 안전 모니터링 유닛(10)은 마이크로프로세서(26)를 포함한다. 마이크로프로세서(26)에는 인터페이스(28)가 할당되고, 이 인터페이스를 통해 마이크로프로세서(26)는 예컨대 CAN 버스 시스템을 이용하여 차량 정보 시스템에 연결될 수 있다. 그에 따라, 인터페이스(28)를 통해, 마이크로프로세서(26)는 인터페이스(28)를 통해, 차량 정보 시스템 내에 존재하는 제어 장치들 또는 센서들 등과 통신할 수 있으며, 상기 제어 장치들 또는 센서들은 차량 또는 배터리(24)의 작동에 관련된 정보를 공급할 수 있다. 마이크로프로세서(26)는 바람직하게는 ASIL(Automotive Safety Integrity Level: 자동차 안전 무결성 수준)에 적합하며, 그리고 예컨대 표준 ASIL C&D에 부합할 수 있다.
또한, 안전 모니터링 유닛(10)은 2개의 전압 검출 어셈블리(30, 32)를 포함한다. 전압 검출 어셈블리(30)는, 예컨대 접지 전위와 관련하여 온-보드 전기 시스템 단자(16)와 분리 스위치 어셈블리(12) 사이의 라인 영역(18) 내 전압 또는 전위를 검출하여 이 전압을 나타내는 신호를 마이크로프로세서(26)로 전도하도록 구성된다. 전압 검출 어셈블리(32)는, 예컨대 접지 전위와 관련하여 분리 스위치 어셈블리(12)와 배터리 단자(20) 사이의 라인 영역(22) 내 전압 또는 전위를 검출하여 이 전압을 나타내는 신호를 마이크로프로세서(26)로 전도하도록 구성된다.
온-보드 전기 시스템 단자(16)와 배터리 단자(20) 사이에서 흐르는 전류의 검출을 위해, 단락 전류 검출 유닛(36)을 포함한 전류 검출 어셈블리(34)가 제공된다. 단락 전류 검출 유닛(36)은 전기 회로로서 구성되고 그에 따라 전류 검출 어셈블리(34)를 통해 검출되는 과전류, 다시 말해 예컨대 단락 전류에 대해 약 100㎲의 매우 짧은 시간 이내에 반응할 수 있다. 단락 전류 검출 유닛(36)은, 600 내지 1000A 범위의 사전 결정된 전류 임계값을 초과하는 전류가 검출된다면, 분리 스위치 어셈블리(12)를 즉시 그것의 분리 스위칭 상태로 전환하기 위해, 분리 스위치 어셈블리(12)와 제어 가능하게 연결된다. 이와 동시에, 단락 전류 검출 유닛(36)은, 분리 스위치 어셈블리(12)가 분리 스위칭 상태로 전환되었음을 마이크로프로세서에 시그널링하기 위해, 신호를 마이크로프로세서(26)로 출력한다.
또한, 안전 모니터링 유닛(10)은 밸런스 유닛(38)을 포함한다. 밸런스 유닛(38)은 배터리의 충전 상태 또는 전압 상태와 관련하여 배터리(24)의 개별 셀들을 모니터링하기 위해 제공되며, 이에 따라 배터리(24)의 개별 셀들에 셀 과전압 상태 또는 셀 부족전압 상태가 존재하는지 그 여부에 대한 정보를 생성한다. 또한, 밸런스 유닛(38)은, 배터리(24)의 셀들의 상이한 전압 또는 충전 상태들을 보상하기 위해 제공되며, 예컨대 수동적 에너지 관리 프로세스에서, 결과적으로 셀들의 전압 레벨을 서로 매칭시키기 위해, 요청 상태보다, 또는 다른 셀들보다 분명히 더 높은 전압을 포함하는 셀들을 방전하기 위해 제공된다. 밸런스 유닛(38)은 마이크로프로세서(26)와 연결되며, 그럼으로써 한편으로 마이크로프로세서(26)를 통한 상응하는 제어하에 밸런스 유닛(38)은 배터리(24)의 에너지 관리를 실행할 수 있게 되며, 다른 한편으로는 마이크로프로세서(26)는 밸런스 유닛(38)에 의해 검출되는 배터리(24) 또는 이 배터리의 셀들의 전압 상태에 대한 정보를 수신받게 된다.
도 1에 도시된 안전 모니터링 유닛(10)에 의해서는, 한편으로 배터리(24) 또는 이 배터리의 개별 셀들의 작동 또는 작동 상태를 모니터링할 수 있으며, 그리고 부적합한 상태들의 존재가 판단되면, 이를 상쇄시키기 위해, 예컨대 배터리(24)의 개별 셀들을 강하게 방전하거나, 또는 필요에 따라 충전하기 위해 조치들을 강구할 수 있다. 또한, 너무 높은 전류가 판단되면, 분리 스위치 어셈블리(12)가 자신의 분리 스위칭 상태로 전환되고 그에 따라 배터리(24)가 온-보드 전기 시스템으로부터 분리됨으로써, 배터리(24)는 과도한 전류 흐름으로부터 보호될 수 있다. 마이크로프로세서(26)는 인터페이스(28)를 통해 차량 정보 시스템과 정보를 교환하도록 연결되어 있기 때문에, 온-보드 전기 시스템으로부터 배터리(24)가 분리된 후에, 마이크로프로세서(26)는 차량 정보 시스템의 다른 정보, 예컨대 온-보드 전기 시스템 내의 결함을 지시하는 정보를 기반으로 분리 상태를 유지할 수 있으며, 다시 말해 온-보드 전기 시스템 내에서 과도한 전류 흐름을 야기하는 상태의 계속되는 존재가 배제될 수 있을 때까지, 또는 필요한 경우 분리 스위칭 상태로의 전환 후 사전 결정된 기간이 경과되어 과도한 전류 흐름을 야기하는 상기 유형의 상태가 온-보드 전기 시스템에 더 이상 존재하지 않는다는 사실을 기초로 할 수 있을 때까지 분리 스위치 어셈블리(12)가 자신의 분리 스위칭 상태로 전환되게 할 수 있다. 상기 상태가 더 이상 존재하지 않으면, 분리 스위치 어셈블리(12)는 마이크로프로세서(26)를 통해 다시 자신의 연결 스위칭 상태로 전환되고 그에 따라 배터리(24)는 다시 온-보드 전기 시스템과 연결된다.
또한, 마이크로프로세서(26)는, 전압 검출 어셈블리들(30, 32) 중 적어도 하나로부터 공급되는 신호들을 기반으로, 온-보드 전기 시스템 내에, 배터리(24)의 과도한 부하, 또는 경우에 따라서는 배터리의 개별 셀들의 과도한 부하를 야기할 수 있는 과전압 상태가 존재하는지 그 여부를 판단할 수 있다. 상기 유형의 과전압 상태는, 예컨대 앞서 온-보드 전기 시스템에 연결된 강력한 부하장치가 전기 에너지를 자발적으로 차단할 때 발생할 수 있다. 이런 상태에서도, 마이크로프로세서(26)는 분리 스위치 어셈블리(12)를 그것의 분리 스위칭 상태로 전환하는 것을 통해 온-보드 전기 시스템으로부터 배터리(24)를 분리할 수 있다. 이런 분리 스위치(12)의 분리 스위칭 상태에서, 라인 영역(18) 내에서 측정하는 전압 검출 어셈블리(30)는 여전히 온-보드 전기 시스템 내에 존재하는 전압을 검출하며, 그럼으로써 예컨대 전압 검출 어셈블리(30)의 출력 신호는, 온-보드 전기 시스템 내의 전압 강하 후 분리 스위치 어셈블리(12)를 다시 그것의 연결 스위칭 상태로 전환하고 그에 따라 배터리(24)를 다시 온-보드 전기 시스템에 연결하기 위한 판단 기준으로서 이용될 수 있게 된다.
마이크로프로세서(26)는, 예컨대 주변 온도 또는 배터리(24) 영역 내 온도와 같은 또 다른 매개변수들을 고려하면서도, 분리 스위치 어셈블리(12)를 제어하여 분리 스위칭 상태로 전환할 수 있다. 상기 유형의 온도 정보는 인터페이스(28)를 통해 차량 정보 시스템으로부터 공급될 수 있으며, 그럼으로써 예컨대 배터리(24)의 과열, 또는 배터리 온도가 낮은 조건에서 너무 높은 충전 전류의 발생은 방지될 수 있게 된다.
또한, 마이크로프로세서(26)는 분리 스위치 어셈블리(12)의 기능을 모니터링하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 라인 영역들(18, 22) 사이의 분리 스위치 어셈블리(12)에서 발생하는 전압 강하를 기반으로, 분리 스위치 어셈블리(12)가 자신의 분리 스위칭 상태에 있는지, 또는 자신의 연결 스위칭 상태에 있는지, 또는 정의되지 않고 결함을 암시하는 스위칭 상태에 있는지 그 여부가 점검될 수 있다. 이런 유형 및 방식으로 각각 검출되는 스위칭 상태는 분리 스위치 어셈블리(12)에 대해 사전 설정된 스위칭 상태와 비교될 수 있으며, 그럼으로써, 특히 상기 검출된 스위칭 상태가 설정 스위칭 상태에 상응하지 않는다면, 분리 스위치 어셈블리(12)의 결함 존재가 추론될 수 있고 상응하는 경고 메시지가 생성될 수 있거나, 또는 필요에 따라서는 안전 모니터링 유닛(10) 외부에 위치하는 분리 스위치 어셈블리가 온-보드 전기 시스템으로부터 배터리(24)를 분리하도록 제어될 수 있게 된다. 특히 분리 스위치 어셈블리(12)의 분리 스위치 부재들(14)이 MOSFET 스위치 부재들로서 구성된 경우, 이를 위해 소스-드레인 전압이 모니터링될 수 있으며, 그에 반해 분리 스위치 어셈블리(12)를 전환하기 위한 상기 MOSFET 스위치 부재들의 제어는 MOSFET 스위치 부재들의 게이트 단자(Gate terminal), 또는 이 게이트 단자를 제어하는 게이트 드라이버를 통해 수행된다. 상기 게이트 드라이버는 다시금 마이크로프로세서(26)에 의해 제어될 수 있다. 또한, 분리 스위치 어셈블리(12)의 스위칭 상태가 존재하는 동안 분리 스위치 어셈블리(12)에 인가된 전압이 고려되면서, 향후 실행될 대상인 스위칭 과정이 올바로 실행되지 않을 수도 있다는 점, 다시 말해 예컨대 분리 스위치 어셈블리(12) 또는 예컨대 분리 스위치 어셈블리의 개별 분리 스위치 부재(14)에 스위칭 성능을 저하시키는 결함이 존재할 수도 있다는 점에 대한 징후가 존재하는지 그 여부에 대해 타당성 점검이 실행될 수 있다. 이런 경우에서도, 경고 메시지가 생성될 수 있고, 그리고/또는 외부 분리 스위치 부재를 통해, 결과적으로 분리 스위치 어셈블리(12)를 통해 저지될 대상인 배터리(24)의 과부하 상태가 실제로 종료될 수 없게 되는 점을 방지하기 위해, 배터리(24)가 온-보드 전기 시스템으로부터 분리되게 할 수 있다.

Claims (14)

  1. 차량의 온-보드 전기 시스템 내 배터리를 위한 안전 모니터링 유닛으로서,
    상기 안전 모니터링 유닛은 :
    - 적어도 하나의 분리 스위치 부재(14)를 포함하는 분리 스위치 어셈블리(12)로서, 상기 분리 스위치 어셈블리(12)는, 연결 스위칭 상태에서, 온-보드 전기 시스템과 연결될 대상이거나 연결된 온-보드 전기 시스템 단자(16)와, 배터리(24)와 연결될 대상이거나 연결된 배터리 단자(20)의 연결부를 형성하고, 그리고 분리 스위칭 상태에서는 온-보드 전기 시스템 단자(16)로부터 배터리 단자(20)를 분리하는, 상기 분리 스위치 어셈블리(12);
    - 적어도 하나의 전압 검출 어셈블리(30, 32);
    - 상기 배터리 단자(20)와 상기 온-보드 전기 시스템 단자(16) 사이에서 흐르는 전류를 검출하기 위한 적어도 하나의 전류 검출 어셈블리(34); 및
    - 마이크로프로세서(26)로서, 상기 마이크로프로세서(26)는 상기 분리 스위치 어셈블리(12)의 스위칭 상태들 간을 전환하기 위해, 상기 전류 검출 어셈블리(34)에 의해 검출된 전류를 기반으로 상기 분리 스위치 어셈블리(12)를 제어하도록 구성되는, 마이크로프로세서(26)를 포함하며,
    상기 전류 검출 어셈블리(34)는 단락 전류 검출 유닛(36)을 포함하며,
    상기 단락 전류 검출 유닛(36)은, 사전 결정된 전류 임계값을 초과하는 단락 전류의 흐름이 검출된다면, 상기 분리 스위치 어셈블리(12)를 분리 스위칭 상태로 전환하고, 상기 분리 스위치 어셈블리(12)의 상기 분리 스위칭 상태로의 전환에 대한 정보를 상기 마이크로프로세서(26)로 공급하도록 구성되며,
    상기 마이크로프로세서(26)는, 상기 단락 전류 검출 유닛(36)을 통한 상기 분리 스위치 어셈블리(12)의 분리 스위칭 상태로의 전환 후 다시 상기 분리 스위치 어셈블리(12)를 연결 스위칭 상태로 전환하도록 구성되며,
    상기 마이크로프로세서(26)에는 차량 정보 시스템에 상기 마이크로프로세서(26)를 연결하기 위한 인터페이스(28)가 할당되며,
    상기 마이크로프로세서(26)는, 상기 온-보드 전기 시스템 단자(16)와 연결될 대상이거나 연결된 온-보드 전기 시스템의 작동 성능을 나타내는 정보가 상기 인터페이스(28)를 통해 상기 마이크로프로세서(26)에게 공급된다면, 상기 분리 스위치 어셈블리(12)를 상기 분리 스위치 어셈블리(12)의 연결 스위칭 상태로 다시 전환하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 안전 모니터링 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 마이크로프로세서(26)는 상기 분리 스위치 어셈블리(12)의 스위칭 상태들 간을 전환하기 위해, 상기 적어도 하나의 전압 검출 어셈블리(30, 32)에 의해 검출된 전압을 기반으로, 상기 분리 스위치 어셈블리(12)를 제어하도록 구성되는, 안전 모니터링 유닛.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전압 검출 어셈블리(30, 32)는 상기 온-보드 전기 시스템 단자(16)와 상기 분리 스위치 어셈블리(12) 사이의 영역에서 전압을 검출하기 위한 제1 전압 검출 어셈블리(30)를 포함하며, 그리고
    상기 적어도 하나의 전압 검출 어셈블리(30, 32)는 상기 분리 스위치 어셈블리(12)와 상기 배터리 단자(20) 사이의 영역에서 전압을 검출하기 위한 제2 전압 검출 어셈블리(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 안전 모니터링 유닛.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 전류 검출 어셈블리(34)는 상기 분리 스위치 어셈블리(12)와 상기 배터리 단자(20) 사이의 영역에서 전류를 검출하도록 제공되는 것을 특징으로 하는, 안전 모니터링 유닛.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 마이크로프로세서(26)는, 적어도 하나의 전압 검출 어셈블리(30, 32)를 통해 검출된 전압이 사전 결정된 임계 전압을 초과하는 과전압의 인가를 나타낼 때, 온-보드 전기 시스템 단자(16)와 연결될 대상이거나 연결된 온-보드 전기 시스템의 작동 성능을 나타내는 정보가 인터페이스를 통해 상기 마이크로프로세서(26)에게 공급되지 않는다면, 상기 분리 스위치 어셈블리(12)를 상기 분리 스위치 어셈블리(12)의 분리 스위칭 상태로 전환하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 안전 모니터링 유닛.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 배터리 단자(20)와 연결되거나 연결될 대상인 배터리(24)와 관련하여, 밸런스 유닛(38)이 제공되며, 상기 밸런스 유닛(38)은, 상기 배터리 단자(20)와 연결되거나 연결될 대상인 배터리(24)의 개별 셀들의 전압 상태를 검출하고, 또는 보상하고, 또는 상기 배터리 단자(20)와 연결될 대상이거나 연결된 배터리(24)의 개별 셀들의 전압 상태에 대한 정보를 상기 마이크로프로세서(26)에게 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 안전 모니터링 유닛.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 마이크로프로세서(26)는, 상기 배터리 단자(20)와 연결될 대상이거나 연결된 배터리(24)의 개별 셀들의 전압 상태에 대해 상기 밸런스 유닛(38)으로부터 마이크로프로세서에게 공급되는 정보가 셀들 중 하나 또는 복수의 셀의 과전압 상태 또는 부족전압 상태를 나타낸다면, 상기 분리 스위치 어셈블리(12)를 상기 분리 스위치 어셈블리(12)의 분리 스위칭 상태로 전환하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 안전 모니터링 유닛.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 마이크로프로세서(26)는, 상기 분리 스위치 어셈블리(12)의 스위칭 상태를 모니터링하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 안전 모니터링 유닛.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 마이크로프로세서(26)는, 상기 분리 스위치 어셈블리(12)의 스위칭 성능을 모니터링하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 안전 모니터링 유닛.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    적어도 하나의 분리 스위치 부재(14)는 반도체 스위치 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 안전 모니터링 유닛.
  11. 청구항 10에 있어서,
    적어도 하나의 분리 스위치 부재(14)는 MOSFET 스위치 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 안전 모니터링 유닛.
  12. 차량의 온-보드 전기 시스템을 위한 배터리 모듈로서, 청구항 1 또는 청구항 2에 따르는 안전 모니터링 유닛(10), 및 상기 안전 모니터링 유닛(10)의 배터리 단자(20)와 연결된 배터리(24)를 포함하는, 배터리 모듈.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 배터리(24)는 리튬이온 배터리인 것을 특징으로 하는, 배터리 모듈.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 배터리(24)는 복수의 배터리 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 모듈.
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