KR102119763B1 - 배터리 관리 시스템 및 그것의 과충전 방지 방법 - Google Patents

배터리 관리 시스템 및 그것의 과충전 방지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 배터리 관리 시스템은, 직렬 연결된 배터리 셀들 중에서 적어도 2개의 배터리 셀들의 각각의 양단 전압을 모니터링하고, 상기 양단 전압이 기준 전압보다 클 때 고장 신호를 발생하는 슬레이브 제어기들, 및 상기 슬레이브 제어기들에 와이어 하니스를 통해 연결되고, 상기 배터리 셀들로 릴레이 구동 전압을 공급하고, 상기 슬레이브 제어기들로부터 수신된 고장 신호에 응답하여 상기 배터리 셀들로 공급하는 릴레이 구동 전압을 차단시키는 마스터 제어기를 포함하고, 상기 마스터 제어기는 상기 와이어 하니스의 결선 상태를 진단할 수 있다.

Description

배터리 관리 시스템 및 그것의 과충전 방지 방법{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND OVERCHARGE PROTECTION METHOD THEREOF}
본 발명은 배터리 관리 시스템 및 그것의 과충전 방지 방법에 관한 것이다.
전기자동차는 일반 내연기관 자동차와 달리 배터리, 인버터와 컨버터, 전기모터, 배터리관리시스템(battery management system; BMS) 등으로 구성하고 있다. 배터리는 재충전이 가능한 2 차 전지가 이용되며, 전기 자동차의 성능 및 가격에 가장 큰 영향을 미친다. 전기모터는 배터리를 통해 구동력을 발생하며, 인버터와 컨버터는 직류와 교류를 변화시키는 역할을 한다. BMS는 전기자동차에 적용되는 배터리는 전기적인 에너지를 저장하고 필요 시 방전 과정을 통해서 차량의 동력원으로 사용될 수 있도록 하며, 제동 시 버려지는 에너지를 전기에너지로 회생하여 저장하는 역할을 담당한다. 전기자동차의 구동에 따른 다양한 에너지 흐름을 효과적으로 사용될 수 있도록 시스템화한 것이다. 전기자동차에서 BMS는 배터리의 냉각성능을 제어하고 차량운행에 필요한 배터리의 충전상태(SOC), 최대 충전 및 방전 파워, 각종 경고 및 결함에 의한 정보를 실시간으로 관리하고 통제하여 배터리의 최적 동작환경을 조성하는 것이 주된 목적이다. 뿐만 아니라 배터리의 충방전 동작 시 과충전 및 과방전 등과 같은 배터리에 손상을 줄 수 있는 상황을 미연에 방지하여 배터리의 수명(State of Health)을 연장시키는 기능도 담당하며 배터리로부터 수집된 다양한 정보를 이용하여 배터리 정보를 제공하는 것도 담당한다. BMS의 초기 운영조건은 단순히 배터리의 전압과 전류에 의한 경험적 운영으로 배터리 보호와 효율적 운영은 기대하기 어려웠으나, 최근에 소개되는 BMS는 이러한 문제점을 해결하기 위해 배터리 각 셀(cell)의 전압, 온도 및 전체 전압과 전류 등을 모니터링 하여 분석 효율적으로 배터리를 관리할 수 있는 알고리즘을 제공하여 배터리를 보호하고 수명을 연장할 수 있도록 도와준다.
공개특허: 10-2016-0111241, 공개일: 2016년 09월 26일, 제목: 전기자동차용 배터리 상태확인 시스템. 일본등록특허: JP 5299397, 등록일: 2013년 06월 28일, 제목: 전지 상태 감시 장치.
본 발명의 목적은 와이어 하니스(wire harness)의 진단을 수행하는 배터리 관리 시스템 및 그것의 과충전 방지 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 와이어 하니스의 결선 상태를 검출하는 배터리 관리 시스템 및 그것의 과충전 방지 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 과충전 방지 방법은, 릴레이 구동 전압을 직렬 연결된 배터리 셀들로 공급하는 단계; 직렬 연결된 슬레이브 제어기들과 마스터 제어기는 와이어 하니스(wire harness)로 연결되고, 상기 와이어 하니스의 상태를 진단하는 단계; 상기 진단결과로써 상기 와이어 하니스에 이상이 없을 때, 상기 슬레이브 제어기들로부터 전송된 고장 신호에 응답하여 상기 배터리 셀들 중에서 적어도 하나의 과충전 상태를 판별하는 단계; 상기 적어도 하나의 배터리의 셀이 상기 과충전 상태일 때, 래치를 활성화시키는 단계; 및 상기 활성화된 래치에 저장된 값에 따라 상기 릴레이 구동 전압을 상기 배터리 셀들로부터 차단시키는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 슬레이브 제어기들의 각각은 상기 배터리 셀들 중에서 적어도 2개의 양단 전압을 모니터링하고, 상기 양단 전압이 사전에 결정된 전압보다 클 때 상기 고장 신호를 발생할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 와이어 하니스의 상태를 진단하는 단계는, 상기 와이어 하니스를 통해 연결된 복수의 저항들의 전압 분배를 비교함으로써 상기 와이어 하니스의 단선 혹은 단락 여부를 판별하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 직렬 연결된 슬레이브 제어기들로부터 수신된 고장 신호가 사전에 결정된 시간 동안 유지되는 지를 판별하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 적어도 하나의 배터리의 셀이 상기 과충전 상태가 아닐 때, 상기 와이어 하니스의 상태를 진단하는 단계가 진입될 수 있다.
실시 예에 있어서, 시동 신호가 오프에서 온으로 변경되었는 지를 판별하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 시동 신호가 오프에서 온으로 변경되었다면, 상기 와이어 하니스의 상태를 진단하는 단계가 진입될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 와이어 하니스가 이상이 없을 때 상기 활성화된 래치를 해제하는 단계; 및 상기 해제된 래치에 저장된 값에 따라 상기 릴레이 구동 전압을 상기 배터리 셀들로 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 시동 신호가 오프에서 온으로 변경되지 않았다면, 상기 래치에 저장된 값을 유지하는 단계; 및 상기 래치에 저장된 값에 따라 상기 릴레이 구동 전압을 상기 배터리 셀들로부터 차단시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은, 직렬 연결된 배터리 셀들 중에서 적어도 2개의 배터리 셀들의 각각의 양단 전압을 모니터링하고, 상기 양단 전압이 기준 전압보다 클 때 고장 신호를 발생하는 슬레이브 제어기들; 및 상기 슬레이브 제어기들에 와이어 하니스를 통해 연결되고, 상기 배터리 셀들로 릴레이 구동 전압을 공급하고, 상기 슬레이브 제어기들로부터 수신된 고장 신호에 응답하여 상기 배터리 셀들로 공급하는 릴레이 구동 전압을 차단시키는 마스터 제어기를 포함하고, 상기 마스터 제어기는 상기 와이어 하니스의 결선 상태를 진단할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 슬레이브 제어기들 중에서 적어도 하나는, 배터리 셀; 상기 배터리 셀의 양전압단에 연결된 일단을 갖는 제 1 분배 저항; 상기 1 분배 저항의 타단에 연결된 일단과 상기 배터리 셀의 음전압단에 연결된 타단을 갖는 제 2 분배 저항; 상기 2 분배 저항의 일단의 전압과 상기 기준 전압을 비교하는 전압 검출기; 상기 전압 검출기의 출력단에 연결된 게이트 및 슬레이브 접지단에 연결된 드레인을 갖는 트랜지스터; 및 상기 양전압단과 상기 트랜지스터의 소스단 사이에 연결되고, 상기 고장 신호를 발생하는 릴레이를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 릴레이는 포토 릴레이를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 슬레이브 제어기들의 각각은, 상기 고장 신호를 외부로 전송하도록 병렬 연결된 적어도 2개의 릴레이들을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 슬레이브 제어기들 중에서 어느 하나의 적어도 2개의 릴레이들의 각각의 일단은 상기 마스터 제어기의 제 1 검출단에 연결되고, 상기 어느 하나의 슬레이브 제어기의 상기 적어도 2개의 릴레이들의 각각의 타단은 상기 마스터 제어기의 제 2 검출단에 연결되고, 상기 슬레이브 제어기들 중에서 다른 하나의 상기 적어도 2개의 릴레이들의 각각의 일단은 상기 마스터 제어기의 제 1 리턴단에 연결되고, 상기 다른 하나의 슬레이브 제어기의 상기 적어도 2개의 릴레이들의 각각의 일단은 상기 마스터 제어기의 제 2 리턴단에 연결될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 마스터 제어기는, 전원단과 상기 제 1 검출단 사이에 연결된 제 1 저항; 상기 제 1 리턴단과 상기 제 2 리턴단 사이에 연결된 제 2 저항; 및 상기 제 2 검출단과 접지단 사이에 연결된 제 3 저항을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제 1 검출단의 전압과 상기 제 2 검출단의 전압을 이용하여 상기 와이어 하니스의 결선 상태를 진단하는 마이컴을 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제 1 검출단의 전압을 제 1 기준 전압과 비교하는 제 1 비교기; 상기 제 1 검출단의 전압을 제 2 기준 전압과 비교하는 제 2 비교기; 및 상기 제 1 비교기의 출력값과 상기 제 2 비교기의 출력값을 앤드 연산하는 논리 회로를 포함하는 정상 과전압 판별회로를 더 포함하고, 상기 제 1 기준 전압은 상기 제 2 기준 전압보다 클 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은, 데이지 체인 방식으로 연결되고, 제 1 직렬 연결된 배터리 셀들 중에서 적어도 하나의 배터리 셀을 모니터링하는 제 1 슬레이브 제어기들; 데이지 체인 방식으로 연결되고, 제 2 직렬 연결된 배터리 셀들 중에서 적어도 하나의 배터리 셀을 모니터링하는 제 2 슬레이브 제어기들; 및 상기 제 1 및 제 2 슬레이브 제어기들에 와이어 하니스를 통해 연결되고, 상기 제 1 및 제 2 배터리 셀들로 릴레이 구동 전압을 공급하고, 상기 제 1 및 제 2 슬레이브 제어기들로부터 수신된 고장 신호에 응답하여 상기 제 1 및 제 2 배터리 셀들로 공급하는 릴레이 구동 전압을 차단시키는 마스터 제어기를 포함하고, 상기 마스터 제어기는 상기 와이어 하니스의 결선 상태를 진단할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 마스터 제어기는 상기 고장 신호에 대응하는 전압이 정상 과전압인 지를 판별할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 마스터 제어기는, 전원단과 제 1 검출단 사이에 연결된 제 1 저항; 제 1 리턴단과 제 2 리턴단 사이에 연결된 제 2 저항; 제 2 검출단과 접지단 사이에 연결된 제 3 저항; 상기 제 1 검출단의 전압이 사전에 결정된 시간 동안 유지할 때 상기 고장 신호에 대응하는 신호를 출력하는 지연 회로; 시동 신호에 응답하여 상기 지연 회로의 출력값을 래치 하거나 상기 래치된 값을 리셋하는 래치 및 리셋 회로; 및 상기 래치 및 리셋 회로의 출력값에 따라 상기 릴레이 구동 전압을 제 1 및 제 2 배터리 셀들로부터 차단시키는 전원 공급 회로를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 지연 회로의 출력값, 상기 래치 및 리셋 회로의 출력값, 상기 제 1 검출단의 전압과 상기 제 2 검출단의 전압을 이용하여 상기 와이어 하니스의 결선 상태를 판별하는 마이컴을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은 와이어 하니스의 진단을 수행함으로써, 정상적인 과전압 상황에서만 전압 공급 회로를 차단하도록 구현될 수 있다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 실시 예에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 실시예의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 슬레이브 제어기를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 과충전 보호 동작을 예시적으로 보여주는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 정상 과전압 판별회로를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 분산형(distributed) 구조의 배터리 관리 시스템을 예시적으로 보여주는 도면이다.
아래에서는 도면들을 이용하여 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 내용을 명확하고 상세하게 기재할 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 혹은 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 혹은 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 혹은 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 혹은 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 혹은 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 혹은 이들을 조합한 것들의 존재 혹은 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 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 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(10)을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 배터리 관리 시스템(10)은 복수의 슬레이브 제어기(110, 120, … , 1N0, N은 2 이상의 자연수) 및 마스터 제어기(200)를 포함할 수 있다.
복수의 슬레이브 제어기들(110, 120, … , 1N0)의 각각은, 복수의 배터리 셀들 각각의 전압을 측정하고, 측정된 전압이 과전압 인지 여부를 판별하고, 판별된 결과에 대응하는 고장 신호를 이웃한 제어기/마스터 제어기(200)로 출력하거나, 혹은 이웃한 제어기에서 전달된 고장 신호를 또 다른 이웃한 제어기/마스터 제어기(200)로 전달하도록 구현될 수 있다. 실시 예에 있어서, 슬레이브 제어기들(110, 120, … , 1N0)의 각각은 집적 회로(integrated circuit)으로 구현될 수 있다.
실시 예에 있어서, 슬레이브 제어기들(110, 120, … , 1N0)의 각각은 고장 신호를 외부로 송신하거나 외부로부터 수신하기 위한 복수의 릴레이들(111, 112/ 121, 122/ 1N1, 1N2)을 포함할 수 있다. 도 1에서는 설명의 편의를 위하여 하나의 슬레이브 제어기에 2 개의 릴레이들이 도시된다. 하지만, 본 발명의 슬레이브 제어기마다 릴레이들의 개수가 여기에 제한되지 않는다고 이해되어야 할 것이다.
실시 예에 있어서, 복수의 릴레이들(111, 112, 121, 122, 1N1, 1N2)의 각각은 고장 신호에 응답하여 턴-온 되도록 구현될 수 있다. 실시 예에 있어서, 복수의 릴레이들(111, 112, 121, 122, 1N1, 1N2)의 각각은 포토 릴레이(photo relay)를 포함할 수 있다. 여기서 포토 릴레이는 포토모스 릴레이(photomos relay), 포토 커플러(photo coupler) 등으로 구현될 수 있다. 하지만, 본 발명의 릴레이의 구성이 포토 릴레이에 제한된다고 이해되지 않아야 할 것이다.
실시 예에 있어서, 슬레이브 제어기들(110, 120, … , 1N0)의 릴레이들은 서로 병렬 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 슬레이브 제어기(110)의 제 1 및 제 2 릴레이들(111, 112)의 일단들(F11, F13)은 서로 연결되고, 제 1 및 제 2 릴레이들(111, 112)의 타단들(F12, F14)을 서로 연결될 수 있다.
실시 예에 있어서, 슬레이브 제어기들(110, 120, … , 1N0)은 데이지-체인(daisy-chain) 방식으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 슬레이브 제어기(110)의 제 2 릴레이(112)의 일단(F13)은 제 2 슬레이브 제어기(120)의 제 1 릴레이(121)의 일단(F21)에 연결되고, 제 1 슬레이브 제어기(110)의 제 2 릴레이(112)의 타단(F14)은 제 2 슬레이브 제어기(120)의 제 1 릴레이(121)의 타단(F22)에 연결될 수 있다. 상술된 바와 같이, 어느 하나의 슬레이브 제어기의 릴레이의 일단과 다른 슬레이브 제어기의 릴레이의 일단이 연결되고, 어느 하나의 슬레이브의 제어기의 릴레이의 타단과 다른 슬레이브 제어기의 릴레이의 타단이 연결될 수 있다.
실시 예에 있어서, 마스터 제어기(200)과 제 1 슬레이브 제어기(110)의 연결, 마스터 제어기(200)과 제 N 슬레이브 제어기(1N0)의 연결, 슬레이브 제어기들(110, 120, … , 1N0) 사이의 연결은 와이어 하니스(wire harness)로 구현될 수 있다.
마스터 제어기(200)는 직렬 연결된 슬레이브 제어기들(110, 120, … , 1N0)로부터 과전압 검출시 발생된 고장 신호를 수신하고, 수신된 고장 신호에 응답하여 배터리에 전원 공급을 차단하도록 구현될 수 있다.
또한, 마스터 제어기(200)는 와이어 하니스의 단선/단락 문제 발생시 고장 신호가 제대로 전송되지 않는 것을 방지하기 위하여, 와이어 하니스를 진단하도록 구현될 수 있다.
마스터 제어기(200)는 제 1 저항(R1), 제 2 저항(R2), 제 3 저항(R3), 지연 회로(220), 래치/리셋 회로(240), 전원 공급 회로(260), 및 마이컴(280)를 포함할 수 있다.
제 1 저항(R1)은 전원단(VDD)과 제 1 검출단(OPD_H) 사이에 연결될 수 있다. 여기서 제 1 검출단(OPD_H)은 제 1 슬레이브 제어기(110)의 제 1 릴레이(111)의 일단(F11)에 연결될 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 1 저항(R1)은 430Ω 일 수 있다. 한편, 제 1 저항(R1)의 저항값이 여기에 제한되지 않는다고 이해되어야 할 것이다.
제 2 저항(R2)은 제 2 검출단(OPD_L)과 접지단(GND) 사이에 연결될 수 있다. 여기서 제 2 검출단(OPD_L)은 제 1 슬레이브 제어기(110)의 제 1 릴레이(111)의 타단(F12)에 연결될 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 2 저항(R2)은 2KΩ 일 수 있다. 한편, 제 2 저항(R2)의 저항값이 여기에 제한되지 않는다고 이해되어야 할 것이다.
제 3 저항(R3)은 제 1 리턴단(OPD_H_Return)과 제 2 리턴단(OPD_L_Return) 사이에 연결될 수 있다. 여기서, 제 1 리턴단(OPD_H_Return)은 제 N 슬레이브 제어기(1N0)의 제 2 릴레이(1N2)의 일단(FN3)에 연결되고, 제 2 리턴단(OPD_L_Return)은 제 N 슬레이브 제어기(1N0)의 제 2 릴레이(1N2)의 타단(FN4)에 연결될 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 3 저항(R3)은 215Ω 일 수 있다. 한편, 제 3 저항(R3)의 저항값이 여기에 제한되지 않는다고 이해되어야 할 것이다.
지연 회로(220)은 제 1 검출단(OPD_H)에 연결되고, 와이어 하니스를 통해 제 1 검출단(OPD_H)에 사전에 결정된 시간 동안 전류가 흐를 때, 고장 신호를 출력하도록 구현될 수 있다. 실시 예에 있어서, 지연 회로(220)은 적어도 하나의 지연 셀로 구현될 수 있다.
래치/리셋 회로(240)은 지연 회로(220)의 출력 신호를 입력 받고, 입력된 신호에 응답하여 래치를 활성화 혹은 해제하도록 구현될 수 있다. 또한 래치/리셋 회로(240)은 차량의 시동 신호(IG; ignition signal)에 응답하여 래치를 초기화(혹은, 리셋)하도록 구현될 수 있다.
전원 공급 회로(260)는 래치/리셋 회로(240)의 출력 신호에 응답하여 릴레이 소스단(Relay_SRC)을 배터리의 일단(B+)에 연결하도록 구현될 수 있다. 여기서 릴레이 전원단(Relay_SRC)은 릴레이 소스 전압을 공급 받을 수 있다. 여기서 배터리의 일단(B+)은 직렬 연결된 배터리 셀들의 양전압단이고, 직렬 연결된 배터리 셀들의 응전압단은 접지단에 연결될 수 있다.
전원 공급 회로(260)는 전원 저항(RU), 제 1 트랜지스터(TR), 및 제 2 트랜지스터(PM)를 포함할 수 있다.
전원 저항(RU)은 전원단(VDD)과 제 1 트랜지스터(TR)의 베이스 사이에 연결될 수 있다.
제 1 트랜지스터(TR)는 래치/리셋 회로(240)의 출력 신호를 인가 받는 베이스와 접지단(GND)에 연결된 이미터를 포함할 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 1 트랜지스터(TR)는 바이폴라(bipolar) 트랜지스터를 포함할 수 있다.
제 2 트랜지스터(PM)는 배터리의 일단(B+)와 릴레이 소스단(Relay_SRC) 사이에 연결될 수 있다. 제 2 트랜지스터(PM)는 제 1 트랜지스터(TR)의 컬렉터에 연결된 게이트를 포함할 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 2 트랜지스터(PM)는 피모스(PMOS; p-channel metal oxide semiconductor) 트랜지스터를 포함할 수 있다.
마이컴(280)은 마스터 제어기(200)의 전반적인 동작을 제어하도록 구현될 수 있다. 실시 예에 있어서, 마이컴(280)은 마이크로콘트롤러(microcontroller, MCU)를 포함할 수 있다.
마이컴(280)은 제 1 검출단(OPD_H), 제 2 검출단(OPD_L), 지연 회로(222)의 출력단, 및 래치/리셋 회로(240)의 출력단으로부터 신호들을 입력 받고, 와이어 하니스의 상태를 진단하도록 구현될 수 있다.
또한, 마이컴(280)은 슬레이브 제어기들(110, 120, … , 1N0)로부터 모니터링 결과값을 수신하고, 수신된 결과값, 주행 상태, 배터리 전체 전압, 모터 제어 유무 등 이용하여 배터리 고장을 종합적으로 진단하고, 진단 결과에 따라 전원 공급 회로(260)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 마이컴(280)은 과전압(over voltage), 저전압(under voltage), 고온(over temperature), 과전류(over current), 저전류(under current), 오픈 로드(open load) 등을 알고리즘(소프트웨어/펌웨어)에 의거하여 판단할 수 있다.
한편, 도 1에서 와이어 하니스에 대한 진단 전류는, 전원단(VCC) -> 제 1 저항(R1) -> 와이어 하니스(High) -> 와이어 하니스(High_Return) -> 제 2 저항(R2) -> 와이어 하니스(Low_Return)-> 와이어 하니스(Low) -> 제 3 저항(R3) -> 접지단(GND)으로 흐를 것이다.
아래는 도 1에서 제 1 저항(R1)은 430Ω, 제 2 저항(R2)은 2KΩ, 제 3 저항(R3)은 215Ω이라고 할 때 와이어 하니스의 결선 상태에 따른 판정 테이블을 예시적으로 보여준다.
상황 OPD_DIAG_H OPD_DIAG_L
정상(Fault 미발생) 4.260V
(4.21V ~ 4.31V)		 0.408V
(0.358V ~ 0.458V)
정상(Fault 발생) 1.996V
(1.946V ~ 2.046V)		 1.699V
(1.649V ~ 1.749V)
High 라인 단선 4.815V
(4.765V ~ 4.865V)		 0V
(~ 0.05V)
High 라인 B+ 단락 5V
(4.95V ~ 5V)		 0.873V~1.553V
(0.853~1.603V)
High 라인 GND 단락 0.454V
(0.404V ~ 0.504V)		 0V
(~ 0.05V)

Low 라인 단선		 4.815V
(4.765V ~ 4.865V)		 0V
(~ 0.05V)
Low 라인 B+ 단락 5V
(4.95V ~ 5V)		 5V
(4.95V ~ 5V)
Low 라인 GND 단락 4.197V
(4.158V ~ 4.258V)		 0V
(~ 0.05V)
표를 참조하면, High 라인(AN5)이 4.7V 이상 이거나, Low 라인(AN3)이 0.1V 이하이면, 와이어 하니스(W/H) 결선 상태가 N.G.(no good; 불량)이다.
한편, 마이컴(280)은 조건에 따른 결과 판정 테이블을 다음과 같다.
상황 FAULT_OPD FAULT_OPD_LATCH
정상(Fault 미발생) Low High
Fault 발생 High Low
Fault 유지(Latch) Low Low
Fault 발생 상황이나, 과전압검출 회로 고장 상태 High High
일반적인 배터리 관리 시스템은 와이어 하니스의 단선/단락 등의 문제가 생길 경우, 고장 신호를 전달하지 못하는 문제점을 갖는다. 반면에, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(10)은 와이어 하니스의 진단을 수행함으로써, 정상적인 과전압 상황에서만 전압 공급 회로(260)를 차단하도록 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 슬레이브 제어기(110)를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 슬레이브 제어기(110)는 하나의 릴레이(112)에 대응하는 일부 회로만을 도시한다.
슬레이브 제어기(110)는 제 1 및 제 2 분배 저항들(R1_S, R2_S), 트랜지스터(NM), 릴레이(112), 및 전압 검출기(113)를 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 분배 저항들(R1_S, R2_S)은 서로 직렬로 연결될 수 있다. 제 1 분배 저항(R1_S)의 일단은 배터리 셀(BC1)의 양전압단에 연결되고, 제 1 분배 저항(R1_S)의 타단은 제 2 분배 저항(R2)의 일단에 연결되고, 제 2 분배 저항(R2_S)의 타단은 배터리 셀(BC1)의 음전압단에 연결될 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 1 분배 저항(R2_S)의 타단은 슬레이브 접지단(GND_S)에 연결될 수 있다.
전압 검출기(113)는 배터리 셀(BC1)의 셀 전압을 측정하기 위해, 제1 및 제2 분배 저항들(R1_S 및 R2_S)의 분배 저항비를 이용하여 셀 전압을 측정하고, 측정된 셀 전압을 설정된 기준 전압과 비교하고, 비교 결과에 따라 배터리 셀(BC1)의 상태를 과충전 상태 또는 정상 상태로 검출하도록 구현될 수 있다. 전압 검출부(113)는 측정된 셀 전압이 기준 전압을 초과하면 과충전 상태로 검출하고, 그 측정된 셀 전압이 기준 전압 이하 이면 정상 상태로 검출할 수 있다.
전압 검출기(113)의 출력값은 트랜지스터(NM)의 게이트에 연결될 수 있다. 실시 예에 있어서, 트랜지스터(NM)는 엔모스(NMOS, n-channel metal oxide semiconductor) 트랜지스터를 포함할 수 있다.
트랜지스터(NM)가 전압 검출기(113)의 출력값에 따라 턴-온 되면, 릴레이(112)는 정상 동작함으로써 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 고장 신호에 대응하는 전류가 흐를 수 있다.
한편, 나머지 배터리 셀에 대하여도 상술된 구성들을 이용하여 과전압이 측정되고 및 고장 신호가 발생될 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(10)의 과충전 보호 동작을 예시적으로 보여주는 흐름도이다.
차량의 시동이 온(on) 될 수 있다(S110). 차량의 시동이 온(on)된 경우, 배터리 관리 시스템(BMS; 10)이 턴 온이 될 수 있다(S111). 마스터 제어기(200)는 OPD(over-voltage protection, 과충전 보호) 기능을 동작시키고, 릴레이 구동 전압을 충전기/부하에 공급한다(S112). 여기서, 릴레이 구동 전압은 배터리 회로나 배터리 팩의 최상위 배터리 셀에서 분기된 라인을 통해 공급될 수 있다.
슬레이브 제어기들(110, 120, … , 1N0)의 각각은 배터리 셀의 셀 전압을 측정하고, 사전에 결정된 기준 전압과 비교하고, 배터리 셀의 과충전 상태를 판별할 수 있다. 동시에 마스터 제어기(200)는 와이어 하니스(W/H)의 결선 상태에 대한 진단 동작을 수행하고, 와이어 하니스가 이상한지, 오동작 상태인 지를 판별할 수 있다(S113). 와이어 하니스(W/H)가 이상하거나 오동작 상태이면, 상위 시스템에 보고가 이루어진다(S114).
한편, 와이어 하니스(W/H)가 이상하지 않고, 오동작 상태가 아니라면, 메인 제어기(200)는 슬레이브 제어기들(110, 120, … , 1N0)로부터 전송된 고장 신호에 응답하여 과충전 상태를 판별할 수 있다(S115). 배터리 셀이 과충전 상태가 아니라면 배터리 셀이 정상 상태로 판별되고, 계속해서 S113 단계로 진입할 수 있다. 반면에, 배터리 셀이 과충전 상태라면, 래치/리셋 회로(240)에서 래치가 활성화될 수 있다(S116). 여기서 래치가 활성화된다는 것은, 과충전 상태를 지시하는 데이터가 설정된다는 의미이다.
전압 공급 회로(260)에서 래치/리셋 회로(240)의 활성화된 래치값에 따라 릴레이 구동 전압이 배터리로부터 차단될 수 있다(S117). 이후 S120 단계가 진행될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 마스터 제어기(200)는 시동 신호가 오프에서 온으로 변경되는지를 판별할 수 있다(S120).
시동 신호가 오프에서 온으로 변경되었다면, 와이어 하니스(H/W) 이상/오동작 상태가 판별될 수 있다(S121). 만일, 와이어 하니스(H/W)가 이상이 있고, 오동작 상태라면, OPD 회로 상태에 대하여 상위 시스템에 보고될 수 있다(S122).
반면에, 와이어 하니스(H/W)가 이상이 없고, 오동작 상태가 아니라면, 슬레이브 제어기들(110, 120, … , 1N0)로부터 수신된 고장 신호에 응답하여 배터리 셀의 과충전 상태인지가 판별될 수 있다(S123).
만일, 배터리 셀이 과충전 상태라면, 래치/리셋 회로(240)에서 래치 상태가 유지될 수 있다(S124). 래치/리셋 회로(240)의 유지된 래치값에 따라 릴레이 구동 전압이 배터리로부터 차단될 수 있다(S125). 이후 도 3에 도시된 S113 단계로 진입할 수 있다.
반면에, 배터리 셀이 과충전 상태가 아니라면, 래치/리셋 회로(240)에서 래치 상태는 해제될 수 있다(S126). 래치/리셋 회로(240)의 해제된 래치값에 따라 릴레이 구동 전압이 배터리로 공급될 수 있다(S127). 이후 도 3에 도시된 S113 단계로 진입할 수 있다.
한편, S120 단계에서 시동 신호가 오프에서 온으로 변경되지 않았다면, 래치/리셋 회로(240)의 래치 상태가 유지될 수 있다(S128). 이후, 래치/리셋 회로(240)의 유지된 래치값에 따라 릴레이 구동 전압이 배터리로부터 차단될 수 있다(S129). 이후 도 3에 도시된 S113 단계로 진입할 수 있다.
본 발명에 따른 단계들 및/또는 동작들은 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 다른 순서로, 또는 병렬적으로, 또는 다른 에포크(epoch) 등을 위해 다른 실시 예들에서 동시에 일어날 수 있다.
실시 예에 따라서는, 단계들 및/또는 동작들의 일부 또는 전부는 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 명령, 프로그램, 상호작용 데이터 구조(interactive data structure), 클라이언트 및/또는 서버를 구동하는 하나 이상의 프로세서들을 사용하여 적어도 일부가 구현되거나 또는 수행될 수 있다. 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는 예시적으로 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 논의된 "회로"의 기능은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합으로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시 예들의 하나 이상의 동작들/단계들/회로들을 구현/수행하기 위한 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 수단들은 ASICs(application-specific integrated circuits), 표준 집적 회로들, 마이크로 컨트롤러를 포함하는, 적절한 명령들을 수행하는 컨트롤러, 및/또는 임베디드 컨트롤러, FPGAs(field-programmable gate arrays), CPLDs(complex programmable logic devices), 및 그와 같은 것들을 포함할 수 있지만, 여기에 한정되지는 않는다.
본 발명의 실시 예에 따른 분산형 BMS의 경우 마스터 제어기와 슬레이브 제어기의 OPD(과충전) 상황 전달을 위해 필요한 Wire Harness의 진단을 하기 위한 회로 구성과 판정 법을 개시한다.
과충전 여부는 Slave 보드에 존재하는 Voltage Detector와 분배저항을 이용하여, Cell 단위로 전압을 측정하며, Cell 전압이 설정된 기준 전압 보다 높을 경우 Voltage Detector의 출력이 활성화 될 수 있다.　 출력이 활성화 되면, Master 보드와 Slave보드 사이에 연결된 Wire Harness를 통해 전류가 흐르게 된다.
Slave 보드에서 발생된 Fault는 Master 보드에 전달 될 수 있다. 과충전 여부는 Slave 보드에 존재하는 Voltage Detector와 분배저항을 이용하여, Cell 단위로 전압을 측정하며, Cell 전압이 설정된 기준 전압 보다 높을 경우 Voltage Detector의 출력이 활성화 될 수 있다.　 출력이 활성화 되면, Master 보드와 Slave보드 사이에 연결된 Wire Harness를 통해 전류가 흐르게 된다. Slave 보드에서 발생된 Fault는 Master 보드에 전달 될 수 있다. Wire Harness의 단선/단락 등의 문제가 생길 경우, Fault 신호가 전달 되지 않으므로, Wire Harness의 상태 확인을 위한 진단이 필요하다. Board 외부 Wire Harness로부터 유입되는 Noise에 의해 과충전 회로가 동작하는 것을 방지하기 위해 fault신호는 Delay 회로를 거쳐 Latch 회로로 연결 될 수 있다. Delay의 회로의 경우 입력된 신호가 설정된 시간만큼 지속 되어야 출력 신호를 내볼 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 분산형 BMS는 마스터 제어기와 슬레이브 제어기의 OPD 상황 전달을 위해 필요한 Wire Harness의 오결선(단락/단선)상황으로 인해 발생되는 Relay(전원 공급 회로) 차단 현상을 방지하도록 구현될 수 있다. 즉, 정상적인 과전압 상황에서만 Relay가 차단되도록 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(20)을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 배터리 관리 시스템(20)은 도 1에 도시된 배터리 관리 시스템(10)과 비교하여 정상 과전압 판별회로(210)를 더 포함하는 마스터 제어기(200a)로 구현될 수 있다.
정상 과전압 판별회로(210)는 제 1 검출단(OPD_H)의 전압이 과전압 상태의 출력 전압 범위인 지를 판별하도록 구현될 수 있다. 즉, 정상 과전압 판별회로(210)는 과전압 상태의 출력 전압 범위 내의 고장 신호만 출력하고, 그 외의 범위 내의 고장 신호를 출력하지 않을 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 정상 과전압 판별회로(210)를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 정상 과전압 판별회로(210)는 제 1 비교기(212), 제 2 비교기(214), 및 논리 회로(216)를 포함할 수 있다.
제 1 비교기(212)는 제 1 검출단(OPD_H)의 전압이 제 1 기준 전압(V1) 보다 작은 지를 판별하도록 구현될 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 1 기준 전압(V1)은 2.1 V일 수 있다. 한편, 제 1 기준 전압(V1)의 레벨이 여기에 제한되지 않는다고 이해되어야 할 것이다.
제 2 비교기(214)는 제 1 검출단(OPD_H)의 전압이 제 2 기준 전압(V2) 보다 큰 지를 판별하도록 구현될 수 있다. 여기서 제 2 기준 전압(V2)은 제 1 기준 전압(V1) 보다 작을 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 2 기준 전압(V2)은 1.9 V일 수 있다. 한편, 제 1 기준 전압(V2)의 레벨이 여기에 제한되지 않는다고 이해되어야 할 것이다.
논리 회로(216)는 제 1 비교기(212)의 출력값과 제 2 비교기(214)의 출력값을 앤드 연산하도록 구현될 수 있다.
본 기술을 구성하기 위해서 과전압 상태의 출력 전압 범위에서만 출력이 활성화 되도록 2개의 비교기와 AND 게이트 소자를 이용하여, 구성하였다. 정상상태(과전압 x) 출력 전압은 R2+R3/(R1+R2+R3) * VCC이다. 과전압 상태 출력 전압은 R3/(R1+R3) * VCC이다.
과전압 상태에서의 출력 전압으로 2개의 비교기 출력 모두 “high”상태가 되면 딜레이 회로와 래치회로를 거쳐 Relay 전원 공급이 차단 될 수 있다. Wire Harness의 오결선(단락/단선)상황으로 인해 발생되는 Relay 차단 현상을 막기 위한 발명으로서, 정상적인 과전압 상황에서만 Relay가 차단될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 분산형(distributed) 구조의 배터리 관리 시스템을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 7을 참조하면, 분산형 배터리 관리 시스템(1000)은 복수의 칩 그룹들(1110, 1120, 1130, 1140) 및 BMS 제어기(1200)를 포함할 수 있다. 한편, 도 7에 도시된 칩 그룹들(1110, 1120, 1130, 1140)의 개수는 4이지만, 본 발명의 칩 그룹의 개수가 여기에 제한되지 않는다고 이해되어야 할 것이다.
칩 그룹들(1110, 1120, 1130, 1140)의 각각은 데이지 체인 방식으로 연결된 복수의 센싱 칩들(IC1, IC2, IC3, IC4)을 포함할 수 있다. 복수의 센싱 칩들(IC1, IC2, IC3, IC4)의 각각은 도 1 혹은 도 5에 도시된 슬레이브 제어기들(110, 120, …, 1N0)의 각각에 대응할 수 있다.
BMS 제어기(1200)는 복수의 칩 그룹들(1110, 1120, 1130, 1140)을 제어하도록 구현될 수 있다. BMS 제어기(1200)는 도 1에 도시된 마스터 제어기(200) 혹은 도 5에 도시된 마스터 제어기(200a) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. BMS 제어기(1200)는 도시되지 않았지만, 배터리 관리를 종합적으로 수행하기 위하여 적어도 하나의 MICOM 혹은 마이크로콘트롤러를 포함할 수 있다.
또한, BMS 제어기(1200)는 복수의 트랜시버들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 트랜시버들의 각각은 대응하는 칩 그룹에 연결될 수 있다. 트랜시버들의 각각은 대응하는 칩 그룹으로부터 전송된 제 1 통신 프로토콜에 따른 신호를 제 2 통신 프로토콜에 따른 신호로 전환하고, 전환된 신호를 BMS 제어기(1200) 내부의 MICOM에 전송할 수 있다. 또한, 트랜시버들의 각각은 MICOM에서 전송된 제 2 통신 프로토콜에 따른 신호를 제 1 통신 프로토콜에 따른 신호로 전환하고, 전환된 신호를 대응하는 칩 그룹으로부터 전송할 수 있다. 한편, 트랜시버들은 BMS 제어기(1200)의 외부에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 센싱 칩(IC1)의 내부에 대응하는 트랜시버가 존재할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은, 데이지 체인 방식으로 연결되고, 제 1 직렬 연결된 배터리 셀들 중에서 적어도 하나의 배터리 셀을 모니터링하는 제 1 슬레이브 제어기들; 데이지 체인 방식으로 연결되고, 제 2 직렬 연결된 배터리 셀들 중에서 적어도 하나의 배터리 셀을 모니터링하는 제 2 슬레이브 제어기들; 및 상기 제 1 및 제 2 슬레이브 제어기들에 와이어 하니스를 통해 연결되고, 상기 제 1 및 제 2 배터리 셀들로 릴레이 구동 전압을 공급하고, 상기 제 1 및 제 2 슬레이브 제어기들로부터 수신된 고장 신호에 응답하여 상기 제 1 및 제 2 배터리 셀들로 공급하는 릴레이 구동 전압을 차단시키는 마스터 제어기를 포함하고, 상기 마스터 제어기는 상기 와이어 하니스의 결선 상태를 진단할 수 있다.
한편, 상술 된 본 발명의 내용은 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들에 불과하다. 본 발명은 구체적이고 실제로 이용할 수 있는 수단 자체뿐 아니라, 장차 기술로 활용할 수 있는 추상적이고 개념적인 아이디어인 기술적 사상을 포함할 것이다.
10: 배터리 관리 시스템
110, 120, 1N0: 슬레이브 제어기
200: 마스터 제어기
220: 지연 회로
240: 래치/리셋 회로
260: 전원 공급 회로
280: 마이컴
210: 정상 과전압 판별회로
R1, R2, R3: 저항
111, 112: 릴레이
113: 전압 검출기

Claims (20)

  1. 배터리 관리 시스템의 과충전 방지 방법에 있어서:
    고전압 릴레이 구동 전압을 직렬 연결된 배터리 셀들로 공급하는 단계;
    직렬 연결된 슬레이브 제어기들과 마스터 제어기는 와이어 하니스(wire harness)로 연결되고, 상기 와이어 하니스의 상태를 진단하는 단계;
    상기 진단결과로써 상기 와이어 하니스에 이상이 없을 때, 상기 슬레이브 제어기들로부터 전송된 고장 신호에 응답하여 상기 배터리 셀들 중에서 적어도 하나의 과충전 상태를 판별하는 단계;
    상기 적어도 하나의 배터리의 셀이 상기 과충전 상태일 때, 래치를 활성화시키는 단계; 및
    상기 활성화된 래치에 저장된 값에 따라 상기 고전압 릴레이 구동 전압을 상기 배터리 셀들로부터 차단시키는 단계를 포함하고,
    시동 신호가 오프에서 온으로 변경되었는 지를 판별하는 단계;
    상기 시동 신호가 오프에서 온으로 변경되었다면, 상기 와이어 하니스의 상태를 진단하는 단계;
    상기 와이어 하니스가 이상이 없을 때 상기 활성화된 래치를 해제하는 단계; 및
    상기 해제된 래치에 저장된 값에 따라 상기 고전압 릴레이 구동 전압을 상기 배터리 셀들로 공급하는 단계를 더 포함하고,
    상기 진단하는 단계에서 진단 전류가 상기 마스터 제어기의 전원단, 상기 슬레이브 제어기들의 고전압단, 상기 마스터 제어기의 리턴단, 상기 슬레이브 제어기들의 저전압단 및 상기 마스터 제어기의 접지단으로 이루어지는 경로를 통해 흐르는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬레이브 제어기들의 각각은 상기 배터리 셀들 중에서 적어도 2개의 양단 전압을 모니터링하고, 상기 양단 전압이 사전에 결정된 전압보다 클 때 상기 고장 신호를 발생하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어 하니스의 상태를 진단하는 단계는,
    상기 와이어 하니스를 통해 연결된 복수의 저항들의 전압 분배를 비교함으로써 상기 와이어 하니스의 단선 혹은 단락 여부를 판별하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 직렬 연결된 슬레이브 제어기들로부터 수신된 고장 신호가 사전에 결정된 시간 동안 유지되는 지를 판별하는 단계를 더 포함하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 배터리의 셀이 상기 과충전 상태가 아닐 때, 상기 와이어 하니스의 상태를 진단하는 단계가 진입되는 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 시동 신호가 오프에서 온으로 변경되지 않았다면, 상기 래치에 저장된 값을 유지하는 단계; 및
    상기 래치에 저장된 값에 따라 상기 고전압 릴레이 구동 전압을 상기 배터리 셀들로부터 차단시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 직렬 연결된 배터리 셀들 중에서 적어도 2개의 배터리 셀들의 각각의 양단 전압을 모니터링하고, 상기 양단 전압이 기준 전압보다 클 때 고장 신호를 발생하는 슬레이브 제어기들; 및
    상기 슬레이브 제어기들에 와이어 하니스를 통해 연결되고, 상기 배터리 셀들로 고전압 릴레이 구동 전압을 공급하고, 상기 슬레이브 제어기들로부터 수신된 고장 신호에 응답하여 상기 배터리 셀들로 공급하는 고전압 릴레이 구동 전압을 차단시키고, 상기 와이어 하니스의 결선 상태를 진단하는 마스터 제어기를 포함하고,
    상기 마스터 제어기는,
    전원단과 제 1 검출단 사이에 연결된 제 1 저항; 제 1 리턴단과 제 2 리턴단 사이에 연결된 제 2 저항; 제 2 검출단과 접지단 사이에 연결된 제 3 저항; 상기 제 1 검출단의 전압이 사전에 결정된 시간 동안 유지할 때 상기 고장 신호에 대응하는 신호를 출력하는 지연 회로; 시동 신호에 응답하여 상기 지연 회로의 출력값을 래치 하거나 상기 래치된 값을 리셋하는 래치 및 리셋 회로; 및 상기 래치 및 리셋 회로의 출력값에 따라 상기 고전압 릴레이 구동 전압을 제 1 및 제 2 배터리 셀들로부터 차단시키는 전원 공급 회로를 포함하고,
    진단 전류가 상기 마스터 제어기의 전원단, 상기 슬레이브 제어기들의 고전압단, 상기 마스터 제어기의 리턴단, 상기 슬레이브 제어기들의 저전압단 및 상기 마스터 제어기의 접지단으로 이루어지는 경로를 통해 흐르는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 슬레이브 제어기들 중에서 적어도 하나는,
    배터리 셀;
    상기 배터리 셀의 양전압단에 연결된 일단을 갖는 제 1 분배 저항;
    상기 1 분배 저항의 타단에 연결된 일단과 상기 배터리 셀의 음전압단에 연결된 타단을 갖는 제 2 분배 저항;
    상기 2 분배 저항의 일단의 전압과 상기 기준 전압을 비교하는 전압 검출기;
    상기 전압 검출기의 출력단에 연결된 게이트 및 슬레이브 접지단에 연결된 드레인을 갖는 트랜지스터; 및
    상기 양전압단과 상기 트랜지스터의 소스단 사이에 연결되고, 상기 고장 신호를 발생하는 고장신호 전달용 릴레이를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 고장신호 전달용 릴레이는 포토 릴레이를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 슬레이브 제어기들의 각각은, 상기 고장 신호를 외부로 전송하도록 병렬 연결된 적어도 2개의 고장신호 전달용 릴레이들을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 슬레이브 제어기들 중에서 어느 하나의 적어도 2개의 고장신호 전달용 릴레이들의 각각의 일단은 상기 마스터 제어기의 제 1 검출단에 연결되고,
    상기 어느 하나의 슬레이브 제어기의 상기 적어도 2개의 고장신호 전달용 릴레이들의 각각의 타단은 상기 마스터 제어기의 제 2 검출단에 연결되고,
    상기 슬레이브 제어기들 중에서 다른 하나의 상기 적어도 2개의 고장신호 전달용 릴레이들의 각각의 일단은 상기 마스터 제어기의 제 1 리턴단에 연결되고,
    상기 다른 하나의 슬레이브 제어기의 상기 적어도 2개의 고장신호 전달용 릴레이들의 각각의 일단은 상기 마스터 제어기의 제 2 리턴단에 연결되는 배터리 관리 시스템.
  14. 삭제
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 검출단의 전압과 상기 제 2 검출단의 전압을 이용하여 상기 와이어 하니스의 결선 상태를 진단하는 마이컴을 더 포함하는 배터리 관리 시스템.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 검출단의 전압을 제 1 기준 전압과 비교하는 제 1 비교기;
    상기 제 1 검출단의 전압을 제 2 기준 전압과 비교하는 제 2 비교기; 및
    상기 제 1 비교기의 출력값과 상기 제 2 비교기의 출력값을 앤드 연산하는 논리 회로를 포함하는 정상 과전압 판별회로를 더 포함하고,
    상기 제 1 기준 전압은 상기 제 2 기준 전압보다 큰 배터리 관리 시스템.
  17. 데이지 체인 방식으로 연결되고, 제 1 직렬 연결된 배터리 셀들 중에서 적어도 하나의 배터리 셀을 모니터링하는 제 1 슬레이브 제어기들;
    데이지 체인 방식으로 연결되고, 제 2 직렬 연결된 배터리 셀들 중에서 적어도 하나의 배터리 셀을 모니터링하는 제 2 슬레이브 제어기들; 및
    상기 제 1 및 제 2 슬레이브 제어기들에 와이어 하니스를 통해 연결되고, 상기 제 1 및 제 2 배터리 셀들로 고전압 릴레이 구동 전압을 공급하고, 상기 제 1 및 제 2 슬레이브 제어기들로부터 수신된 고장 신호에 응답하여 상기 제 1 및 제 2 배터리 셀들로 공급하는 고전압 릴레이 구동 전압을 차단시키고, 상기 와이어 하니스의 결선 상태를 진단하는 마스터 제어기를 포함하고,
    상기 마스터 제어기는, 전원단과 제 1 검출단 사이에 연결된 제 1 저항; 제 1 리턴단과 제 2 리턴단 사이에 연결된 제 2 저항; 제 2 검출단과 접지단 사이에 연결된 제 3 저항; 상기 제 1 검출단의 전압이 사전에 결정된 시간 동안 유지할 때 상기 고장 신호에 대응하는 신호를 출력하는 지연 회로; 시동 신호에 응답하여 상기 지연 회로의 출력값을 래치 하거나 상기 래치된 값을 리셋하는 래치 및 리셋 회로; 및 상기 래치 및 리셋 회로의 출력값에 따라 상기 고전압 릴레이 구동 전압을 제 1 및 제 2 배터리 셀들로부터 차단시키는 전원 공급 회로를 포함하고,
    진단 전류가 상기 마스터 제어기의 전원단, 상기 슬레이브 제어기들의 고전압단, 상기 마스터 제어기의 리턴단, 상기 슬레이브 제어기들의 저전압단 및 상기 마스터 제어기의 접지단으로 이루어지는 경로를 통해 흐르는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 마스터 제어기는 상기 고장 신호에 대응하는 전압이 정상 과전압인 지를 판별하는 배터리 관리 시스템.
  19. 삭제
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 지연 회로의 출력값, 상기 래치 및 리셋 회로의 출력값, 상기 제 1 검출단의 전압과 상기 제 2 검출단의 전압을 이용하여 상기 와이어 하니스의 결선 상태를 판별하는 마이컴을 더 포함하는 배터리 관리 시스템.
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