KR102071404B1 - Apparatus and Method for implementing fail safe in Battery Management System - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 BMS(Battery Management System)의 페일 세이프 장치는, 다수의 배터리 모듈; 다수의 배터리 모듈에 대하여 해당 배터리 모듈을 각각 모니터링하며 자신의 상태를 알리는 상태 신호 정보를 주기적으로 생성하는 다수의 슬레이브 제어부; 상태 신호 정보를 확인하여 해당 슬레이브 제어부의 고장 상황을 감지하는 마스터 제어부; 및 상기 다수의 슬레이브 제어부와 마스터 제어부를 연결하는 먹스;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A fail safe device of a battery management system (BMS) according to the present invention includes a plurality of battery modules; A plurality of slave controllers that monitor respective battery modules with respect to the plurality of battery modules and periodically generate status signal information informing its status; A master controller which checks the status signal information and detects a failure situation of the corresponding slave controller; And a mux connecting the plurality of slave controllers and the master controller.
Description
본 발명은 분산형 배터리 관리 시스템에 관한 것으로서, 데이지 체인(Daisy Chain) 방식의 분산형 배터리 관리 시스템에서 통신 불능 상태가 된 슬레이브 제어기를 검출하고, 일부 통신이 가능한 슬레이브 제어기가 정상적으로 배터리 상태를 모니터링을 수행할 수 있게 하는 BMS의 페일 세이프 장치 및 방법에 대한 것이다. The present invention relates to a distributed battery management system, wherein in a daisy chain distributed battery management system, a slave controller that is incapable of communication is detected, and a slave controller capable of partial communication monitors battery status normally. A fail safe apparatus and method for BMS that can be performed.
분산형 배터리관리 시스템이란 마스터 제어기 및/또는 복수의 슬레이브 제어기를 이용하여 배터리 모듈의 전압 및 온도를 모니터링하며 셀 밸런싱과 같은 배터리 모듈의 제어 기능을 수행한다. The distributed battery management system monitors the voltage and temperature of the battery module using a master controller and / or a plurality of slave controllers, and performs a control function of the battery module such as cell balancing.
복수의 슬레이브 제어기들의 연결을 데이지 체인(daisy chain) 방식을 적용함으로써 각 배터리 모듈별로 설치되는 슬레이브 제어기의 하드웨어적 자원의 최소화가 가능하다. 따라서 최상의 슬레이브 제어기를 제외한 나머지 슬레이브 제어기들은 내부에 센싱 IC만 배치하며, 각각의 센싱 IC들을 서로 직렬로 연결하여 각각의 슬레이브 제어기 구성이 가능해진다.By daisy-chaining a plurality of slave controllers, hardware resources of the slave controllers installed for each battery module can be minimized. Therefore, except for the best slave controller, the other slave controllers only have a sensing IC disposed therein, and each slave IC can be connected in series to configure each slave controller.
이를 보여주는 도면이 도 1에 도시된다. 도 1을 참조하면, 복수의 슬레이브 제어부들(120)은 데이지 체인(daisy chain) 방식으로 연결되도록 센싱 IC(Integrated Circuit)들(123)을 서로 직렬로 연결된다. A diagram showing this is shown in FIG. 1. Referring to FIG. 1, the plurality of
센싱 IC(123)는 슬레이브 제어부(120)의 내부에 배치되며, 슬레이브 제어부들 사이를 연결함과 더불어 배터리 모듈(130)의 정보를 모니터링한다. 최상의 슬레이브 제어부만이 마스터 제어부(110)의 마이크로 컨트롤러(111)와 통신하기 위하여 마이크로 컨트롤러(121)를 따로 구비한다. The sensing IC 123 is disposed inside the
마이크로 컨트롤러(121)는 마스터 제어부(110)로부터 슬레이브 제어부들(120)을 제어하기 위한 제어정보를 수신하고, 센싱IC(123)들로부터 수집된 배터리 모니터링 정보를 마스터 제어부(110)로 송신한다. 물론, 센싱IC(123)와 마이크로 컨트롤러(121) 사이에는 인터페이스 IC(122)가 구성된다.The
동작을 부연설명하면, 마스터 제어부(110)에서 최상위 슬레이브 제어부(120)의 마이크로 컨트롤러(121)로 슬레이브 제어부(120)의 어드레스 및 커맨드 정보 같은 제어정보를 송신한다.In more detail, the
슬레이브 제어부(120)의 마이크로 컨트롤러(121)는 최상위로부터 최하위 IC로 순차적으로 제어정보를 송신한다. 이후, 각각의 센싱 IC(123)에서는 마이크로 컨트롤러(121)에서 송신한 제어정보에 대응하여 배터리 모듈에 대한 정보를 센싱한다. 센싱정보를 최하위 IC에서 최상위 IC로 순차적으로 전달한다. 최상위 슬레이브 제어부(120)의 마이크로 컨트롤러(121)는 최상의 센싱 IC(123)에서 모인 배터리 모듈(130)에 대한 정보를 마스터 제어부(110)로 전송한다.The
이와 같은 구조를 통하여, 슬레이브 제어부들은 데이지 체인 방식으로 연결함으로써 마이크로 컨트롤러를 최상위 슬레이브 제어부에만 적용하고, 나머지 슬레이브 제어부에서는 마이크로 컨트롤러를 위한 하드웨어 회로를 제외함으로써, 부품수 및 하드웨어적 설계의 부담을 줄일 수 있어 제조단가를 낮추게 되었다.Through this structure, the slave controllers can be connected in a daisy chain manner to apply the microcontroller only to the highest slave controller, and the remaining slave controllers exclude hardware circuits for the microcontroller, thereby reducing the number of components and the hardware design burden. This lowered the manufacturing cost.
그런데, 데이지 체인(daisy chain) 방식으로 통신을 하게 되는 도중에 특정 슬레이브 제어기 또는 특정 통신라인이 외부 노이즈나 물리적인 압력에 의해 소손이 되는 경우 모든 슬레이브 제어기가 배터리 모듈을 센싱하지 못하게 되는 한계가 발생하게 된다. 부연하면, 통신선 또는 센싱 IC가 하나라도 고장이 나는 경우 통신불능 상태가 되므로 전체가 작동 불가 상태에 있게 된다.However, when a specific slave controller or a specific communication line is damaged by external noise or physical pressure during communication in a daisy chain method, there is a limit that prevents all slave controllers from sensing the battery module. do. In other words, if any one of the communication lines or the sensing IC fails, the entire communication is in an inoperable state since the communication becomes inoperable.
이러한 문제점은 데이지 체인(daisy chain)구조로 데이터를 순차적으로 하위 슬레이브 제어부로부터 데이터를 수신하여 상위 슬레이브 제어기로 송신하는 특성으로 인해 발생한다. 또한, 임의의 슬레이브 제어기에 고장이 발생되었을 때, 모든 슬레이브 제어기가 통신이 되지 않기 때문에 어느 슬레이브 제어기에서 고장이 발생하였는지를 검출하기 어려운 문제점도 있다.This problem occurs due to a characteristic of sequentially receiving data from a lower slave controller in a daisy chain structure and transmitting the data to a higher slave controller. In addition, when a failure occurs in any slave controller, it is difficult to detect in which slave controller a failure occurs because not all slave controllers communicate.
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 통신 불능상태가 된 슬레이브 제어기를 검출하는 것을 가능하게 하는 BMS의 페일 세이프 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problem according to the above background, and an object of the present invention is to provide a fail safe apparatus and method of a BMS that makes it possible to detect a slave controller that is incapable of communication.
또한, 본 발명은 일부 통신이 가능한 슬레이브 제어기가 정상적으로 배터리 상태를 모니터링할 수 있게 하는 BMS의 페일 세이프 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a fail safe device and method for a BMS that enables a slave controller capable of some communication to monitor a battery state normally.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 통신 불능상태가 된 슬레이브 제어기를 검출하는 것을 가능하게 하는 BMS(Battery Management System)의 페일 세이프 장치를 제공한다.The present invention provides a fail safe device of a battery management system (BMS) which makes it possible to detect a slave controller that has become incapable of communication in order to achieve the above-mentioned problem.
상기 BMS의 페일 세이프 장치는,The fail safe device of the BMS,
3개 이상의 다수의 배터리 모듈;Three or more battery modules;
상기 3개 이상의 다수의 배터리 모듈에 대하여 해당 배터리 모듈을 각각 모니터링하며 자신의 상태를 알리는 상태 신호 정보를 주기적으로 생성하는 3개 이상의 다수의 슬레이브 제어부;Three or more slave controllers for monitoring the respective battery modules for the three or more battery modules, and periodically generating status signal information indicating their status;
상태 신호 정보를 확인하여 해당 슬레이브 제어부의 고장 상황을 감지하는 마스터 제어부; 및A master controller which checks the status signal information and detects a failure state of the slave controller; And
상기 3개 이상의 다수의 슬레이브 제어부와 마스터 제어부를 각각 연결하는 먹스를 포함하며, 상기 3개 이상의 다수의 배터리 모듈에 대한 각각의 상기 상태 신호 정보는 상기 먹스를 통해 상기 마스터 제어부로 전송되는 것을 특징으로 한다.And a mux connecting the three or more slave control units and the master control unit, respectively, wherein the status signal information for each of the three or more battery modules is transmitted to the master control unit through the mux. do.
이때, 상기 다수의 슬레이브 제어부 중 최상위 슬레이브 제어부는, 배터리 모듈의 정보를 모니터링하며 상태 신호 정보를 생성하는 센싱부; 상태 신호 정보를 상기 마스터 제어부에 전송하는 슬레이브 마이크로 컨트롤러; 및 상기 센싱부와 마이크로 컨트롤러를 연결하는 인터페이스부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.At this time, the highest slave controller of the plurality of slave controllers, the sensing unit for monitoring the information of the battery module and generates status signal information; A slave microcontroller for transmitting status signal information to the master controller; And an interface unit connecting the sensing unit and the microcontroller.
또한, 다른 슬레이브 제어부들은 센싱부만을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the other slave controllers may be characterized by having only a sensing unit.
또한, 상기 먹스는 센싱부들과 병렬로 연결되고, 슬레이브 마이크 컨트롤러는 상기 마스터 제어부의 마스터 마이크로 컨트롤러와 직렬 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.The mux may be connected in parallel with the sensing units, and the slave microphone controller may be connected in series with the master microcontroller of the master controller.
또한, 상기 다수의 슬레이브 제어부는 데이지 체인 방식으로 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the plurality of slave controllers may be connected in a daisy chain manner.
또한, 상기 다수의 슬레이브 제어부는 상기 센싱부들간 연결을 온 또는 오프하는 외부 통신 연결 스위칭 수단 및 내부 통신 연결을 위한 내부 통신 연결 스위칭 수단 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The plurality of slave controllers may include at least one of an external communication connection switching means for turning on or off a connection between the sensing units and an internal communication connection switching means for internal communication connection.
또한, 상기 슬레이브 제어부 중 고장에 해당하는 비정상 슬레이브 제어부와 상기 비정상 슬레이브 제어부의 바로 상위에 있는 상위 슬레이브 제어부간 통신 라인은 오프되고 상위 슬레이브 제어부 내의 통신 라인은 온되는 것을 특징으로 할 수 있다.The communication line between the abnormal slave controller corresponding to the failure among the slave controllers and the upper slave controller immediately above the abnormal slave controller may be turned off, and the communication line in the upper slave controller may be turned on.
또한, 상기 슬레이브 마이크로 컨트롤러는 통신 라인이 재설정됨에 따라 초기화되어 레지스터 정보를 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다.The slave microcontroller may be initialized as the communication line is reset to set register information.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 데이지 체인 방식으로 연결되는 3개 이상의 다수의 슬레이브 제어부와, 마스터 제어부를 갖는 BMS의 페일 세이프 방법에 있어서, 3개 이상의 다수의 배터리 모듈에 대하여 해당 배터리 모듈을 각각 모니터링하며 자신의 상태를 알리는 상태 신호 정보를 주기적으로 생성하는 단계; 상기 3개 이상의 다수의 배터리 모듈에 대한 각각의 상기 상태 신호 정보를, 상기 3개 이상의 다수의 슬레이브 제어부와 상기 마스터 제어부를 각각 연결하는 먹스를 통해 상기 마스터 제어부로 전송하는 단계; 및 상기 마스터 제어부가 상기 상태 신호 정보를 확인하여 해당 슬레이브 제어부의 고장 상황을 감지하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 BMS의 페일 세이프 방법을 제공할 수 있다.On the other hand, another embodiment of the present invention, in the fail-safe method of the BMS having three or more slave controllers connected in a daisy chain method, and the master controller, corresponding to three or more battery modules Periodically generating status signal information indicating a status of each of the battery modules; Transmitting the state signal information for each of the three or more battery modules to the master controller through a mux connecting the three or more slave controllers and the master controller, respectively; And detecting, by the master controller, a failure situation of the corresponding slave controller by checking the status signal information. It can provide a fail safe method of the BMS comprising a.
다른 한편으로, 본 발명의 또 다른 일실시예는, 데이지 체인 방식으로 연결되는 3개 이상의 다수의 슬레이브 제어부와, 마스터 제어부를 갖는 BMS의 페일 세이프 방법에 있어서, 3개 이상의 다수의 배터리 모듈에 대하여 해당 배터리 모듈을 각각 모니터링하며 자신의 상태를 알리는 상태 신호 정보를 주기적으로 생성하는 단계; 상기 3개 이상의 다수의 배터리 모듈에 대한 각각의 상기 상태 신호 정보를, 상기 3개 이상의 다수의 슬레이브 제어부와 상기 마스터 제어부를 각각 연결하는 먹스를 통해 상기 마스터 제어부로 전송하는 단계; 상기 마스터 제어부가 상기 상태 신호 정보를 확인하여 해당 슬레이브 제어부의 고장 상황을 감지하는 단계; 및 상기 3개 이상의 다수의 슬레이브 제어부 중 고장에 해당하는 비정상 슬레이브 제어부와 상기 비정상 슬레이브 제어부의 바로 상위에 있는 상위 슬레이브 제어부간 통신 라인을 오프하고 상위 슬레이브 제어부 내의 통신 라인을 온하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 BMS의 페일 세이프 방법을 제공할 수 있다.On the other hand, another embodiment of the present invention, in the fail-safe method of BMS having three or more slave controllers connected in a daisy chain method, and a master controller, for three or more battery modules Periodically monitoring the corresponding battery modules and periodically generating status signal information indicating its status; Transmitting the state signal information for each of the three or more battery modules to the master controller through a mux connecting the three or more slave controllers and the master controller, respectively; Detecting, by the master controller, a failure situation of the corresponding slave controller by checking the status signal information; And turning off a communication line between an abnormal slave controller corresponding to a failure among the three or more slave controllers and an upper slave controller immediately above the abnormal slave controller and turning on a communication line in the upper slave controller. A fail safe method of BMS can be provided.
이때, BMS의 페일 세이프 방법은 통신 라인이 재설정됨에 따라 초기화되어 레지스터 정보를 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In this case, the fail safe method of the BMS may further include initializing as the communication line is reset and setting register information.
또한, 상기 다수의 슬레이브 제어부는 먹스를 이용하여 마스터 제어부와 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.The plurality of slave controllers may be connected to the master controller using a mux.
본 발명에 따르면, 외부의 물리적인 충격이나 노이즈에 의해 임의의 슬레이브 제어부 고장 및 통신라인 단선에 의한 통신 불능 상태가 되었을 때, 고장이 발생한 슬레이브 제어기를 검출할 수 있다.According to the present invention, when the slave controller fails due to an external physical shock or noise, the slave controller having a failure can be detected.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 일부 통신이 가능한 슬레이브 제어기를 정상적으로 동작하게 하여 배터리 상태 정보의 모니터링을 가능하게 한다는 점을 들 수 있다.In addition, another effect of the present invention is that the slave controller capable of some communication is normally operated to enable monitoring of the battery status information.
도 1은 일반적인 데이지 체인 방식의 배터리 관리 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 데이지 체인 방식의 배터리 관리 시스템에서 특정 슬레이브 제어부의 통신 불능 상태를 검출하는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 BMS의 페일 세이프 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 페일 세이프의 개념을 보여주기 위한 도면이다.
도 5는 도 4에서 페일 세이프를 통한 정상 상태인 슬레이브 제어부가 통신을 재개하는 상태를 보여주는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 페일 세이프 동작 과정을 보여주는 흐름도이다.1 is a block diagram of a typical daisy chain type battery management system.
2 is a conceptual diagram of detecting a communication incapability state of a specific slave controller in a daisy chain type battery management system according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a fail-safe device of the BMS according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a concept of fail safe according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a state in which a slave controller in a normal state through fail safe resumes communication in FIG. 4.
6 is a flowchart illustrating a fail safe operation process according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. As the present invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.In describing each drawing, like reference numerals are used for like elements.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term “and / or” includes any combination of a plurality of related items or any of a plurality of related items.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Should not.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 BMS의 페일 세이프 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
Hereinafter, a fail safe apparatus and method for BMS according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 데이지 체인 방식의 배터리 관리 시스템에서 특정 슬레이브 제어부의 통신 불능 상태를 검출하는 개념도이다. 도 2를 참조하면, BMS(Battery Management System)의 페일 세이프 장치(200)는, 배터리 모듈에 대하여 해당 배터리 모듈을 각각 모니터링하며 자신의 상태를 알리는 상태 신호 정보를 주기적으로 생성하는 다수의 슬레이브 제어부(230a 내지 230n), 상태 신호 정보를 확인하여 해당 슬레이브 제어부의 고장 상황을 감지하는 마스터 제어부(210), 상기 다수의 슬레이브 제어부(230a 내지 230n)와 마스터 제어부(210)를 연결하는 먹스(220) 등을 포함하여 구성된다.2 is a conceptual diagram of detecting a communication incapability state of a specific slave controller in a daisy chain type battery management system according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, a fail
또한, 마스터 제어부(210)에는 마스터 마이크로 컨트롤러(211)가 구성된다.In addition, the
디지털 입/출력 포트를 활용하여 데이터를 최상위 슬레이브 제어부(230a)에서부터 최하위 슬레이브 제어부(230n)까지 High(예를 들면 5V 또는 3.3V 등)의 신호를 외부로 송신한다. 송신된 High 신호는 먹스(220)를 통해 마스터 제어부(210)의 마스터 마이크로컨트롤(211) 또는 인터페이스 IC(Integrated Circuit)에서 수신한다. The digital input / output port is used to transmit a high signal (for example, 5V or 3.3V) from the
마이크로 컨트롤러에서는 High 신호를 주기적으로 확인하며, 슬레이브 제어부(230a 내지 230n)에서 통신이상 또는 IC가 소손되어 정상적인 기능을 상실하였을 때 Low 신호를 보내어 와치독(watch dog) 기능과 같이 고장(Fault) 상황을 감지할 수 있도록 한다.The microcontroller periodically checks the high signal and sends a low signal when the
이러한 고장 상황 감지는 다음과 같다.The detection of such a failure situation is as follows.
Case 1(241): 슬레이브 제어부(230a 내지 230n)로부터의 신호가 모두 하이(High)이므로 정상 상태로 감지한다.
Case 2(242): 제 n-1 슬레이브 제어부(230n-1)가 Low이므로 고장이고, 제 n-2 슬레이브 제어부(230n-2)에서 고장 모드를 진행한다.
Case 3(243): 제 2 슬레이브 제어부(230b) 및 제 n 슬레이브 제어부(230n)로부터의 신호가 로우(Low)이므로, 마스터 제어부(210)는 하위 슬레이브 제어부인 제 2 슬레이브 제어부(230b)에 대해서만 고장으로 판단하며, 최상위 슬레이브 제어부인 제 1 슬레이브 제어부(230a)에서 고장모드를 진행하게 된다.Case 3 (243): Since the signals from the
부연하면, 고장(Fault) 상황이 발생되면 마스터 마이크로 컨트롤러(211)에서 몇 번째에 위치한 슬레이브 제어기에 문제가 있는지 확인하고, 페일 세이프(Fail Safe) 기능을 수행한다.In other words, when a fault occurs, the
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 BMS의 페일 세이프 장치의 구성도이다. 도 3을 참조하면, 마스터 제어부(210)에는 마스터 마이크로 컨트롤러(211)가 구성된다. 또한, 다수의 슬레이브 제어부(230a 내지 230n) 중 최상위 슬레이브 제어부(230a)는, 배터리 모듈(330a)의 정보를 모니터링하며 상태 신호 정보를 생성하는 센싱부(333a), 상태 신호 정보를 상기 마스터 제어부(210)에 전송하는 슬레이브 마이크로 컨트롤러(331), 상기 센싱부(333a)와 슬레이브 마이크로 컨트롤러(331)를 연결하는 인터페이스부(332) 등을 포함하여 구성된다. 3 is a block diagram of a fail-safe device of the BMS according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, a
제 1 슬레이브 제어부(230a)는 최상위 슬레이브 제어부로서 마스터 제어부(210)의 마스터 마이크로 컨트롤러(211)와 직렬 연결되는 슬레이브 마이크로 컨트롤러(331)를 가지며, 다른 슬레이브 제어부(230b 내지 230n)는 단지 센싱부(333b 내지 333n)만을 구성한다.The
따라서, 상기 먹스(220)는 센싱부들(333a 내지 333n)과 병렬로 연결되고, 슬레이브 마이크 컨트롤러(331)는 상기 마스터 제어부(210)의 마스터 마이크로 컨트롤러(211)와 직렬 연결된다.Accordingly, the
또한, 마스터 제어부(210), 슬레이브 제어부(230a 내지 230n)에 구성된 구성요소들간에는 통신 라인을 위한 수신 수단(Rx) 및 송신 수단(Tx)이 구성된다.In addition, the receiving means Rx and the transmitting means Tx for the communication line are configured between the components configured in the
따라서, 최상위에 있는 제 1 슬레이브 제어부(230a)는 Rx 통신 라인으로 데이터(예를 들면, 커맨드 및/또는 어드레스 정보를 들 수 있음)를 수신하고, 배터리 모듈(330a 내지 330n)의 상태를 모니터링한 데이터를 Tx 통신 라인으로 송신하는 역할을 한다. Accordingly, the
최상위에 있는 제 1 슬레이브 제어부(230a)는 데이지 체인 통신 구조에서 Rx통신라인과 Tx 통신 라인을 연결해 주는 역할을 하게 된다. 하지만, 임의의 슬레이브 제어부(230b 내지 230n)가 정상적인 통신을 하지 못하는 상태가 되면, 최상위 슬레이브 제어부(230a)에서 Rx 통신라인과 Tx 통신라인을 연결해 주지 못하며, 고장이 발생된 슬레이브 제어부의 상위 슬레이브 제어부에서 Rx 통신라인과 Tx 통신라인을 연결을 해주어야 한다. The first
이는 스위칭 수단을 이용하여 슬레이브 제어부의 회로 내에 연결하여 고장(Fault) 상황 발생시 특정 슬레이브 제어부에서 Rx 통신라인과 Tx 통신라인을 연결하도록 설정해 주어, 고장 상태인 슬레이브 제어부의 상위 슬레이브 제어부들은 정상적으로 통신이 가능하게 된다. 이들 보여주는 도면이 도 4 및 도 5에 도시된다.It is connected to the circuit of the slave controller by using switching means, and when a fault condition occurs, a specific slave controller is set to connect the Rx communication line and the Tx communication line, so that the upper slave controllers of the slave controller in fault state can communicate normally. Done. These showing figures are shown in FIGS. 4 and 5.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 페일 세이프의 개념을 보여주기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 슬레이브 제어부(230n-1,230n-2,230n-3)에는 상기 센싱부들(333n-1,333n-2,333n-3)간 연결을 온 및/또는 오프하는 외부 통신 연결 스위칭 수단(410) 및 내부 통신 연결을 위한 내부 통신 연결 스위칭 수단(420) 등이 선택적으로 구성된다. 4 is a diagram illustrating a concept of fail safe according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the
도 5는 도 4에서 페일 세이프를 통한 정상 상태인 슬레이브 제어부가 통신을 재개하는 상태를 보여주는 개념도이다. 도 5를 참조하면, 제 n-1 슬레이브 제어부(230n-1)에 고장이 발생한 경우, 이의 상위 슬레이브 제어부인 제 n-2 슬레이브 제어부(230n-2)가 Rx 통신라인과 Tx 통신라인을 연결해 주어야 한다. FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a state in which a slave controller in a normal state through fail safe resumes communication in FIG. 4. Referring to FIG. 5, when a failure occurs in the n-
따라서, 제 n-2 슬레이브 제어부(230n-2)는 내부 통신 연결 스위칭 수단(420)을 이용하여 온(On)함으로써 Rx 통신라인과 Tx 통신라인을 연결시켜, 통신 라인(510)이 정성적으로 작동하게 한다. 따라서, 제 1 슬레이브 제어부(230a) 내지 제 n-3 슬레이브 제어부(230n-3)가 배터리 모듈(330a 내지 330n-2)의 모니터링을 가능하게 한다.Accordingly, the n-
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 페일 세이프 동작 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 슬레이브 제어부(230a 내지 230n)가 자신의 상태를 알리는 상태 신호 정보를 주기적으로 생성하여 마스터 제어부(210)에 전송하면 마스터 제어부(210)는 상태 신호 정보를 확인하여 해당 슬레이브 제어부의 고장 상황을 감지한다(단계 S600,S610).6 is a flowchart illustrating a fail safe operation process according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, when the
감지 결과, 비정상 상태가 검출되면, 마스터 제어부(210)는 비정상 슬레이브 제어부(230a 내지 230n)의 위치를 확인하고, 커맨드를 비정상 슬레이브 제어부의 바로 상위 슬레이브 제어부에 전송하면, 상위 슬레이브 제어부는 비정상 슬레이브 제어부와의 통신라인을 오프하고 내부 통신라인을 연결한다(단계 S620,S630,S640,S650,S660).여기서, 커맨드는 고장(fault) 상황에서 통신라인의 온 및/또는 오프 커맨드이다.As a result of the detection, when an abnormal state is detected, the
통신 라인이 새로 연결되면, 최상위 슬레이브 제어부(230a)는 정보들을 초기화하여 재설정하고, 이에 따른 커맨드를 송신하고 레지스터 정보를 설정한다(단계 S670,S680).When the communication line is newly connected, the
이에 따라, 최상위 슬레이브 제어부(230a)는 비정상 슬레이브 제어부의 상위 슬레이브 제어부가 정상적으로 센싱을 수행하는 지를 확인하게 된다(단계 S690).Accordingly, the
200: 페일 세이프 장치
210: 마스터 제어부 211: 마스터 마이크로 컨트롤러
220: 먹스(MUX)
230a 내지 230n: 슬레이브 제어부
330a 내지 330n: 배터리 모듈
331: 슬레이브 마이크로 컨트롤러
332: 인터페이스부
333a 내지 333n: 센싱부
410: 외부 통신 연결 스위칭 수단
420: 내부 통신 연결 스위칭 수단
510: 통신 라인200: fail safe device
210: master control unit 211: master microcontroller
220: MUX
230a to 230n: slave controller
330a to 330n: battery module
331: slave microcontroller
332: interface unit
333a to 333n: sensing unit
410: switching means for external communication connection
420: switching means of internal communication connection
510: communication line
Claims (12)
상기 3개 이상의 다수의 배터리 모듈에 대하여 해당 배터리 모듈을 각각 모니터링하며 자신의 상태를 알리는 상태 신호 정보를 주기적으로 생성하는 3개 이상의 다수의 슬레이브 제어부;
상기 상태 신호 정보를 확인하여 해당 슬레이브 제어부의 고장 상황을 감지하는 마스터 제어부; 및
상기 3개 이상의 다수의 슬레이브 제어부와 마스터 제어부를 각각 연결하는 먹스;
를 포함하며,
상기 3개 이상의 다수의 배터리 모듈에 대한 각각의 상기 상태 신호 정보는 상기 먹스를 통해 상기 마스터 제어부로 전송되는 것을 특징으로 하는 BMS(Battery Management System)의 페일 세이프 장치.
Three or more battery modules;
Three or more slave controllers for monitoring the respective battery modules with respect to the three or more battery modules, and periodically generating status signal information informing its status;
A master controller for detecting a failure state of the slave controller by checking the status signal information; And
A mux connecting the three or more slave controllers and a master controller, respectively;
Including;
The status signal information of each of the three or more battery modules is fail safe device of a battery management system (BMS), characterized in that transmitted to the master control unit via the mux.
상기 3개 이상의 다수의 슬레이브 제어부 중 최상위 슬레이브 제어부는, 배터리 모듈의 정보를 모니터링하며 상태 신호 정보를 생성하는 센싱부; 상태 신호 정보를 상기 마스터 제어부에 전송하는 슬레이브 마이크로 컨트롤러; 및 상기 센싱부와 슬레이브 마이크로 컨트롤러를 연결하는 인터페이스부;를 포함하며, 다른 슬레이브 제어부들은 센싱부만을 갖는 것을 특징으로 하는 BMS의 페일 세이프 장치.
The method of claim 1,
The highest slave controller of the three or more slave controllers may include: a sensing unit configured to monitor information of a battery module and to generate status signal information; A slave microcontroller for transmitting status signal information to the master controller; And an interface unit connecting the sensing unit and the slave microcontroller, wherein the other slave control units have only the sensing unit.
상기 먹스는 센싱부들과 병렬로 연결되고, 슬레이브 마이크 컨트롤러는 상기 마스터 제어부의 마스터 마이크로 컨트롤러와 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 BMS의 페일 세이프 장치.
The method of claim 2,
The mux is connected in parallel with the sensing unit, the fail-safe device of the BMS, characterized in that the slave microphone controller is connected in series with the master microcontroller of the master control unit.
상기 3개 이상의 다수의 슬레이브 제어부는 데이지 체인 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 BMS의 페일 세이프 장치.
The method of claim 1,
The three or more slave control units fail-safe device of the BMS, characterized in that connected in a daisy chain method.
상기 3개 이상의 다수의 슬레이브 제어부는 상기 센싱부들간 연결을 온 또는 오프하는 외부 통신 연결 스위칭 수단 및 내부 통신 연결을 위한 내부 통신 연결 스위칭 수단 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 BMS의 페일 세이프 장치.
The method of claim 2,
The three or more slave controllers may include at least one of an external communication connection switching means for turning on or off a connection between the sensing units and an internal communication connection switching means for internal communication connection. .
상기 슬레이브 제어부 중 고장에 해당하는 비정상 슬레이브 제어부와 상기 비정상 슬레이브 제어부의 바로 상위에 있는 상위 슬레이브 제어부간 통신 라인은 오프되고 상위 슬레이브 제어부 내의 통신 라인은 온되는 것을 특징으로 하는 BMS의 페일 세이프 장치.
The method of claim 5, wherein
And a communication line between an abnormal slave controller corresponding to a fault among the slave controllers and an upper slave controller immediately above the abnormal slave controller is turned off, and a communication line in the upper slave controller is turned on.
상기 슬레이브 마이크로 컨트롤러는 통신 라인이 재설정됨에 따라 초기화되어 레지스터 정보를 설정하는 것을 특징으로 하는 BMS의 페일 세이프 장치.
The method of claim 6,
And the slave microcontroller is initialized as the communication line is reset to set register information.
3개 이상의 다수의 배터리 모듈에 대하여 해당 배터리 모듈을 각각 모니터링하며 자신의 상태를 알리는 상태 신호 정보를 주기적으로 생성하는 단계;
상기 3개 이상의 다수의 배터리 모듈에 대한 각각의 상기 상태 신호 정보를, 상기 3개 이상의 다수의 슬레이브 제어부와 상기 마스터 제어부를 각각 연결하는 먹스를 통해 상기 마스터 제어부로 전송하는 단계; 및
상기 마스터 제어부가 상기 상태 신호 정보를 확인하여 해당 슬레이브 제어부의 고장 상황을 감지하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 BMS의 페일 세이프 방법.
In the fail-safe method of BMS having three or more slave controllers connected in a daisy chain manner and a master controller,
Periodically monitoring the corresponding battery modules for three or more battery modules and periodically generating status signal information indicating their status;
Transmitting the state signal information for each of the three or more battery modules to the master controller through a mux connecting the three or more slave controllers and the master controller, respectively; And
Detecting, by the master controller, a failure situation of the corresponding slave controller by checking the status signal information;
Fail-safe method of BMS comprising a.
3개 이상의 다수의 배터리 모듈에 대하여 해당 배터리 모듈을 각각 모니터링하며 자신의 상태를 알리는 상태 신호 정보를 주기적으로 생성하는 단계;
상기 3개 이상의 다수의 배터리 모듈에 대한 각각의 상기 상태 신호 정보를, 상기 3개 이상의 다수의 슬레이브 제어부와 상기 마스터 제어부를 각각 연결하는 먹스를 통해 상기 마스터 제어부로 전송하는 단계;
상기 마스터 제어부가 상기 상태 신호 정보를 확인하여 해당 슬레이브 제어부의 고장 상황을 감지하는 단계; 및
상기 3개 이상의 다수의 슬레이브 제어부 중 고장에 해당하는 비정상 슬레이브 제어부와 상기 비정상 슬레이브 제어부의 바로 상위에 있는 상위 슬레이브 제어부간 통신 라인을 오프하고 상위 슬레이브 제어부 내의 통신 라인을 온하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 BMS의 페일 세이프 방법.
In the fail-safe method of BMS having three or more slave controllers connected in a daisy chain manner and a master controller,
Periodically monitoring the corresponding battery modules for three or more battery modules and periodically generating status signal information indicating their status;
Transmitting the state signal information for each of the three or more battery modules to the master controller through a mux connecting the three or more slave controllers and the master controller, respectively;
Detecting, by the master controller, a failure situation of the corresponding slave controller by checking the status signal information; And
Turning off a communication line between an abnormal slave controller corresponding to a failure among the three or more slave controllers and an upper slave controller immediately above the abnormal slave controller and turning on a communication line in the upper slave controller;
Fail-safe method of BMS comprising a.
통신 라인이 재설정됨에 따라 초기화되어 레지스터 정보를 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BMS의 페일 세이프 방법.
The method of claim 9,
And initializing as the communication line is reset and setting the register information.
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