KR20190037882A - Battery management system and overcharge protection method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention provides a battery management system which performs diagnosis of a wire harness and an overcharge protection method thereof. According to the present invention, the battery management system comprises: slave controllers monitoring both voltages of each of at least two battery cells from the battery cells to be connected in series and generating a fault signal when the both voltages are greater than a reference voltage; and a master controller connected to the slave controllers through the wire harness, supplying relay drive voltage to the battery cells, responding the received fault signal from the slave controllers to block the relay drive voltage which is supplied to the battery cells, wherein the master controller can diagnose a connection state of the wire harness.

Description

배터리 관리 시스템 및 그것의 과충전 방지 방법{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND OVERCHARGE PROTECTION METHOD THEREOF} Description BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND OVERCHARGE PROTECTION METHOD THEREOF FIELD OF THE INVENTION [0001]

본 발명은 배터리 관리 시스템 및 그것의 과충전 방지 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery management system and its overcharge prevention method.

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.Unlike conventional internal combustion engine cars, electric vehicles consist of batteries, inverters and converters, electric motors, and battery management systems (BMS). The battery uses a rechargeable secondary battery, which has the greatest effect on the performance and price of the electric vehicle. The electric motor generates driving force through the battery, and the inverter and the converter change the direct current and the alternating current. The battery used in electric vehicles stores electric energy and can be used as a power source of the vehicle through discharging process when necessary, and plays a role of regenerating and storing energy discharged from braking into electric energy. Various energy flows according to the driving of the electric vehicle can be effectively used. In an electric vehicle, the BMS controls the cooling performance of the battery and manages and controls the information of the battery charge state (SOC), maximum charge and discharge power, various warnings and defects required for driving the vehicle in real time, The main purpose is to create. In addition, the battery charge and discharge operation during overcharge and overdischarge can damage the battery in advance to prevent situations in advance to extend the life of the battery (State of Health) is also responsible for the various information collected from the battery To provide battery information. The initial operating condition of the BMS is that it is difficult to expect the battery protection and efficient operation by the experiential operation by the voltage and the current of the battery simply. However, in order to solve this problem, the recently introduced BMS, And monitoring the entire voltage and current to provide efficient algorithms to manage the battery to protect the battery and extend the life span.

공개특허: 10-2016-0111241, 공개일: 2016년 09월 26일, 제목: 전기자동차용 배터리 상태확인 시스템.Published Patent: 10-2016-0111241, Published on: September 26, 2016 Title: Battery status check system for electric vehicles. 일본등록특허: JP 5299397, 등록일: 2013년 06월 28일, 제목: 전지 상태 감시 장치.Japanese Registered Patent: JP 5299397, Registered on June 28, 2013 Title: Battery condition monitoring device.

본 발명의 목적은 와이어 하니스(wire harness)의 진단을 수행하는 배터리 관리 시스템 및 그것의 과충전 방지 방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a battery management system that performs diagnosis of wire harness and a method of preventing overcharge thereof.

또한, 본 발명의 목적은 와이어 하니스의 결선 상태를 검출하는 배터리 관리 시스템 및 그것의 과충전 방지 방법을 제공하는데 있다.It is also an object of the present invention to provide a battery management system for detecting the wiring state of a wire harness and a method of preventing overcharging thereof.

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.The overcharge prevention method of a battery management system according to an embodiment of the present invention includes: supplying a relay driving voltage to battery cells connected in series; The slave controllers and the master controller connected in series are connected by a wire harness and diagnosing the condition of the wire harness; Determining at least one overcharge state of the battery cells in response to a failure signal transmitted from the slave controllers when the wire harness is not abnormal as a result of the diagnosis; Activating a latch when the cell of the at least one battery is in the overcharged state; And disconnecting the relay driving voltage from the battery cells according to the value stored in the activated latch.

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.In an embodiment, each of the slave controllers monitors at least two voltages across the battery cells and may generate the fault signal when the voltage across the terminals is greater than a predetermined voltage.

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.In an embodiment, the step of diagnosing the condition of the wire harness may include discriminating whether the wire harness is disconnected or short-circuited by comparing a voltage distribution of a plurality of resistors connected through the wire harness.

실시 예에 있어서, 상기 직렬 연결된 슬레이브 제어기들로부터 수신된 고장 신호가 사전에 결정된 시간 동안 유지되는 지를 판별하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, it may further comprise determining whether a fault signal received from the serially connected slave controllers is maintained for a predetermined time.

실시 예에 있어서, 상기 적어도 하나의 배터리의 셀이 상기 과충전 상태가 아닐 때, 상기 와이어 하니스의 상태를 진단하는 단계가 진입될 수 있다.In an embodiment, the step of diagnosing the condition of the wire harness may be entered when the cell of the at least one battery is not in the overcharge state.

실시 예에 있어서, 시동 신호가 오프에서 온으로 변경되었는 지를 판별하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, it may further comprise determining whether the start signal has changed from off to on.

실시 예에 있어서, 상기 시동 신호가 오프에서 온으로 변경되었다면, 상기 와이어 하니스의 상태를 진단하는 단계가 진입될 수 있다.In an embodiment, if the start signal is changed from off to on, the step of diagnosing the condition of the wire harness may be entered.

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.≪ Desc / Clms Page number 14 > < Desc / Clms Page number 13 > And supplying the relay driving voltage to the battery cells according to the value stored in the released latch.

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.In an embodiment, if the start signal is not changed from off to on, maintaining the value stored in the latch; And disconnecting the relay driving voltage from the battery cells according to a value stored in the latch.

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.The battery management system according to an embodiment of the present invention monitors slave voltage of each of at least two battery cells among serially connected battery cells and generates a failure signal when the both sided voltage is higher than a reference voltage; And a master controller connected to the slave controllers via a wire harness for supplying a relay driving voltage to the battery cells and for interrupting a relay driving voltage supplied to the battery cells in response to a failure signal received from the slave controllers, And the master controller can diagnose the wiring state of the wire harness.

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.In an embodiment, at least one of the slave controllers comprises: a battery cell; A first distribution resistor having one end connected to the positive voltage terminal of the battery cell; A second distribution resistor having one end connected to the other end of the 1 distribution resistor and the other end connected to the negative voltage terminal of the battery cell; A voltage detector for comparing the voltage at one end of the 2 distribution resistor with the reference voltage; A transistor having a gate connected to an output terminal of the voltage detector and a drain connected to a slave ground terminal; And a relay connected between the positive voltage terminal and the source terminal of the transistor, for generating the fault signal.

실시 예에 있어서, 상기 릴레이는 포토 릴레이를 포함할 수 있다.In an embodiment, the relay may comprise a photo relay.

실시 예에 있어서, 상기 슬레이브 제어기들의 각각은, 상기 고장 신호를 외부로 전송하도록 병렬 연결된 적어도 2개의 릴레이들을 포함할 수 있다.In an embodiment, each of the slave controllers may include at least two relays connected in parallel to transmit the fault signal externally.

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.In one embodiment, one end of each of at least two of the slave controllers is connected to a first detection end of the master controller, and the other end of each of the at least two relays of the one slave controller One end of each of the at least two relays of the other one of the slave controllers is connected to a first return end of the master controller and the other end of the other one of the slave controllers is connected to a second end of the master controller, One end of each of the at least two relays may be coupled to a second return end of the master controller.

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.In an embodiment, the master controller includes: a first resistor connected between the power supply terminal and the first detection terminal; A second resistor coupled between the first return stage and the second return stage; And a third resistor connected between the second detection terminal and the ground terminal.

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.The microcomputer may further include a microcomputer for diagnosing a wire connection state of the wire harness using the voltage of the first detection end and the voltage of the second detection end.

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.In one embodiment, a first comparator compares the voltage of the first sensing stage with a first reference voltage; A second comparator for comparing a voltage of the first detection terminal with a second reference voltage; And a logic circuit for ANDing the output of the first comparator and the output of the second comparator, wherein the first reference voltage may be greater than the second reference voltage.

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.According to another aspect of the present invention, there is provided a battery management system including first slave controllers connected in a daisy chain manner and monitoring at least one battery cell among first battery cells connected in series; Second slave controllers connected in a daisy chain manner and monitoring at least one battery cell among the second serially connected battery cells; And a controller coupled to the first and second slave controllers via a wire harness for supplying a relay drive voltage to the first and second battery cells and responsive to a failure signal received from the first and second slave controllers And a master controller for interrupting a relay driving voltage supplied to the first and second battery cells, wherein the master controller can diagnose the wiring state of the wire harness.

실시 예에 있어서, 상기 마스터 제어기는 상기 고장 신호에 대응하는 전압이 정상 과전압인 지를 판별할 수 있다.In an embodiment, the master controller may determine whether the voltage corresponding to the fault signal is a normal overvoltage.

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.In an embodiment, the master controller includes: a first resistor connected between a power supply terminal and a first detection terminal; A second resistor coupled between the first return stage and the second return stage; A third resistor connected between the second detection terminal and the ground terminal; A delay circuit for outputting a signal corresponding to the failure signal when the voltage of the first detection stage is maintained for a predetermined time; A latch and reset circuit for latching an output value of the delay circuit or resetting the latched value in response to a start signal; And a power supply circuit for disconnecting the relay driving voltage from the first and second battery cells according to an output value of the latch and reset circuit.

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.The microcomputer further includes a microcomputer for determining the wiring state of the wire harness using the output value of the delay circuit, the output value of the latch and the reset circuit, the voltage of the first detection stage, and the voltage of the second detection stage can do.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은 와이어 하니스의 진단을 수행함으로써, 정상적인 과전압 상황에서만 전압 공급 회로를 차단하도록 구현될 수 있다.The battery management system according to the embodiment of the present invention can be implemented to cut off the voltage supply circuit only in a normal overvoltage condition by performing the diagnosis of the wire harness.

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.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention. However, the technical features of the present embodiment are not limited to the specific drawings, and the features disclosed in the drawings may be combined with each other to constitute a new embodiment.
FIG. 1 illustrates an exemplary battery management system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 2 illustrates an exemplary slave controller according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 and 4 are flowcharts illustrating an overcharge protection operation of the battery management system according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating an exemplary battery management system according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view illustrating an exemplary normal overvoltage discrimination circuit shown in FIG. 5. FIG.
FIG. 7 is an exemplary view showing a battery management system of a distributed structure according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 도면들을 이용하여 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 내용을 명확하고 상세하게 기재할 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.

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.The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.

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.The terms may be used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

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.Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well. The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

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.In this application, the terms "comprises" or "having" are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof, wherein one or more other features, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of course. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be construed as meaning consistent with meaning in the context of the relevant art and are not to be construed as ideal or overly formal in meaning unless expressly defined in the present application .

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.1 is a diagram illustrating an exemplary battery management system 10 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the battery management system 10 may include a plurality of slave controllers 110, 120, ..., 1N0, N being a natural number of 2 or more, and a master controller 200. [

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.Each of the plurality of slave controllers 110, 120, ..., 1N0 measures the voltage of each of the plurality of battery cells, determines whether the measured voltage is an overvoltage, and outputs a failure signal corresponding to the determined result to the neighbors Master controller 200, or to transmit a fault signal delivered from a neighboring controller to another neighboring controller / master controller 200. The controller / In the embodiment, each of the slave controllers 110, 120, ..., 1N0 may be implemented as an integrated circuit.

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. In the embodiment, each of the slave controllers 110, 120, ..., 1N0 includes a plurality of relays 111, 112/121, 122 / 1N1, 1N2 for transmitting a fault signal to the outside or receiving the fault signal from the outside . In Fig. 1, two relays are shown in one slave controller for convenience of explanation. However, it should be understood that the number of relays for each slave controller of the present invention is not limited thereto.

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.In an embodiment, each of the plurality of relays 111, 112, 121, 122, 1N1, 1N2 may be implemented to be turned on in response to a fault signal. In an embodiment, each of the plurality of relays 111, 112, 121, 122, 1N1, 1N2 may include a photo relay. Here, the photo relay may be implemented as a photomos relay, a photo coupler, or the like. However, it should be understood that the configuration of the relay of the present invention is limited to the photo relay.

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.In the embodiment, the relays of the slave controllers 110, 120, ..., 1N0 may be connected in parallel with each other. For example, one ends F11 and F13 of the first and second relays 111 and 112 of the first slave controller 110 are connected to each other and the ends of the first and second relays 111 and 112 And the other ends F12 and F14 may be connected to each other.

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.In an embodiment, the slave controllers 110, 120, ..., 1N0 may be daisy-chained. For example, one end F13 of the second relay 112 of the first slave controller 110 is connected to one end F21 of the first relay 121 of the second slave controller 120, The other end F14 of the second relay 112 of the controller 110 may be connected to the other end F22 of the first relay 121 of the second slave controller 120. [ As described above, one end of the relay of one of the slave controllers and one end of the relay of the other slave controller are connected, and the other end of the relay of the controller of one slave and the other end of the relay of the other slave controller can be connected.

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. The connection between the master controller 200 and the first slave controller 110, the connection between the master controller 200 and the Nth slave controller 1N0, and the connection between the slave controllers 110, 120, ..., 1N0 May be implemented with a wire harness.

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.The master controller 200 may be configured to receive a failure signal generated upon overvoltage detection from the serially connected slave controllers 110, 120, ..., 1N0 and to disconnect the power supply to the battery in response to the received failure signal .

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.Further, the master controller 200 may be configured to diagnose the wire harness in order to prevent a failure signal from being transmitted properly when a wire harness is disconnected / short-circuited.

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.The master controller 200 includes a first resistor R1, a second resistor R2, a third resistor R3, a delay circuit 220, a latch / reset circuit 240, a power supply circuit 260, (Not shown).

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. The first resistor R1 may be connected between the power supply terminal VDD and the first detection terminal OPD_H. The first detection stage OPD_H may be connected to one end F11 of the first relay 111 of the first slave controller 110. [ In an embodiment, the first resistor Rl may be 430 OMEGA. On the other hand, it should be understood that the resistance value of the first resistor R1 is not limited thereto.

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.The second resistor R2 may be connected between the second detection terminal OPD_L and the ground terminal GND. Here, the second detection stage OPD_L may be connected to the other end F12 of the first relay 111 of the first slave controller 110. In an embodiment, the second resistor R2 may be 2K?. On the other hand, it should be understood that the resistance value of the second resistor R2 is not limited thereto.

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. The third resistor R3 may be connected between the first return terminal OPD_H_Return and the second return terminal OPD_L_Return. The first return stage OPD_H_Return is connected to one end FN3 of the second relay 1N2 of the Nth slave controller 1N0 and the second return stage OPD_L_Return is connected to one end FN2 of the Nth slave controller 1N0. 2 relay (1N2). In an embodiment, the third resistor R3 may be 215 OMEGA. On the other hand, it should be understood that the resistance value of the third resistor R3 is not limited thereto.

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.The delay circuit 220 is connected to the first detection terminal OPD_H and can be implemented to output a failure signal when a current flows through the wire harness for a predetermined time to the first detection terminal OPD_H. In an embodiment, the delay circuit 220 may be implemented with at least one delay cell.

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. The latch / reset circuit 240 may be configured to receive the output signal of the delay circuit 220 and to activate or deactivate the latch in response to the input signal. The latch / reset circuit 240 may also be implemented to initialize (or reset) the latch in response to a vehicle ignition signal (IG).

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.The power supply circuit 260 may be implemented to connect the relay source terminal (Relay_SRC) to one end (B +) of the battery in response to the output signal of the latch / reset circuit 240. Here, the relay power terminal (Relay_SRC) can receive the relay source voltage. Here, one end (B +) of the battery is a positive voltage end of the series connected battery cells, and the voltage end of the series connected battery cells may be connected to the ground end.

전원 공급 회로(260)는 전원 저항(RU), 제 1 트랜지스터(TR), 및 제 2 트랜지스터(PM)를 포함할 수 있다.The power supply circuit 260 may include a power supply resistance RU, a first transistor TR, and a second transistor PM.

전원 저항(RU)은 전원단(VDD)과 제 1 트랜지스터(TR)의 베이스 사이에 연결될 수 있다.The power supply resistance RU may be connected between the power supply terminal VDD and the base of the first transistor TR.

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.The first transistor TR may include a base receiving the output signal of the latch / reset circuit 240 and an emitter connected to the ground GND. In an embodiment, the first transistor TR may comprise a bipolar transistor.

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.The second transistor PM may be connected between one end (B +) of the battery and the relay source terminal (Relay_SRC). The second transistor PM may include a gate coupled to the collector of the first transistor TR. In an exemplary embodiment, the second transistor PM may include a p-channel metal oxide semiconductor (PMOS) transistor.

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. The microcomputer 280 may be implemented to control the overall operation of the master controller 200. In an embodiment, the microcomputer 280 may include a microcontroller (MCU).

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. The microcomputer 280 receives signals from the first detection stage OPD_H, the second detection stage OPD_L, the output stage of the delay circuit 222 and the output stage of the latch / reset circuit 240, Diagnosis.

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.In addition, the microcomputer 280 receives the monitoring result value from the slave controllers 110, 120, ..., 1N0, collectively analyzes the battery failure using the received result value, the running state, the battery total voltage, And the power supply circuit 260 can be controlled according to the diagnosis result. For example, the microcomputer 280 may perform an over-voltage, an under voltage, an over temperature, an over current, an under current, an open load, Software / firmware).

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.The diagnostic current for the wire harness in FIG. 1 is the power supply voltage VCC -> first resistance R1 -> wire harness High -> wire harness High resistance -> second resistance R2 - It will flow to the wire harness (Low_Return) -> wire harness (low) -> third resistor (R3) -> ground (GND).

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.  In the following, a determination table according to the wiring state of the wire harness is exemplarily shown in FIG. 1, assuming that the first resistor R1 is 430Ω, the second resistor R2 is 2KΩ, and the third resistor R3 is 215Ω.

상황situation OPD_DIAG_HOPD_DIAG_H OPD_DIAG_LOPD_DIAG_L 정상(Fault 미발생)Normal (no fault occurred) 4.260V
(4.21V ~ 4.31V)
4.260V
(4.21V to 4.31V)
0.408V
(0.358V ~ 0.458V)
0.408V
(0.358V to 0.458V)
정상(Fault 발생)Normal (Fault occurrence) 1.996V
(1.946V ~ 2.046V)
1.996V
(1.946 V to 2.046 V)
1.699V
(1.649V ~ 1.749V)
1.699V
(1.649 V to 1.749 V)
High 라인 단선High line disconnection 4.815V
(4.765V ~ 4.865V)
4.815V
(4.765V to 4.865V)
0V
(~ 0.05V)
0V
(~ 0.05 V)
High 라인 B+ 단락High Line B + Paragraph 5V
(4.95V ~ 5V)
5V
(4.95 V to 5 V)
0.873V~1.553V
(0.853~1.603V)
0.873V to 1.553V
(0.853 to 1.603 V)
High 라인 GND 단락High line GND short circuit 0.454V
(0.404V ~ 0.504V)
0.454V
(0.404V to 0.504V)
0V
(~ 0.05V)
0V
(~ 0.05 V)

Low 라인 단선

Low line disconnection
4.815V
(4.765V ~ 4.865V)
4.815V
(4.765V to 4.865V)
0V
(~ 0.05V)
0V
(~ 0.05 V)
Low 라인 B+ 단락Low Line B + Paragraph 5V
(4.95V ~ 5V)
5V
(4.95 V to 5 V)
5V
(4.95V ~ 5V)
5V
(4.95 V to 5 V)
Low 라인 GND 단락Low-line GND short-circuit 4.197V
(4.158V ~ 4.258V)
4.197V
(4.158 V to 4.258 V)
0V
(~ 0.05V)
0V
(~ 0.05 V)

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.Referring to the table, if the high line (AN5) is at least 4.7 V or the low line (AN3) is at least 0.1 V, the wiring harness (W / H) connection state is N.G. (no good).

한편, 마이컴(280)은 조건에 따른 결과 판정 테이블을 다음과 같다. On the other hand, the microcomputer 280 has the following result table according to the condition.

상황situation FAULT_OPDFAULT_OPD FAULT_OPD_LATCHFAULT_OPD_LATCH 정상(Fault 미발생)Normal (no fault occurred) LowLow HighHigh Fault 발생Fault occurrence HighHigh LowLow Fault 유지(Latch)Maintain Fault (Latch) LowLow LowLow Fault 발생 상황이나, 과전압검출 회로 고장 상태Fault occurrence status, overvoltage detection circuit failure status HighHigh HighHigh

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.The conventional battery management system has a problem in that it can not transmit a failure signal if a wire harness is disconnected / short-circuited. On the other hand, the battery management system 10 according to the embodiment of the present invention can be implemented to cut off the voltage supply circuit 260 only in a normal overvoltage condition, by performing diagnosis of the wire harness.

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.2 is a diagram illustrating an exemplary slave controller 110 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the slave controller 110 shows only some of the circuits corresponding to one relay 112. FIG.

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.The slave controller 110 may include first and second distribution resistors R1_S and R2_S, a transistor NM1, a relay 112 and a voltage detector 113. [

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.The first and second distribution resistors R1_S and R2_S may be connected in series with each other. One end of the first distribution resistor R1_S is connected to the positive voltage terminal of the battery cell BC1 and the other end of the first distribution resistor R1_S is connected to one end of the second distribution resistor R2, And the other end of the resistor R2_S may be connected to the negative voltage terminal of the battery cell BC1. In the embodiment, the other end of the first distribution resistor R2_S may be connected to the slave ground terminal GND_S.

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.The voltage detector 113 measures the cell voltage using the distribution resistance ratio of the first and second distribution resistors R1_S and R2_S to measure the cell voltage of the battery cell BC1, And may be configured to detect the state of the battery cell BC1 as an overcharged state or a steady state according to the comparison result. The voltage detector 113 detects an overcharged state when the measured cell voltage exceeds the reference voltage, and can detect the normal state when the measured cell voltage is lower than the reference voltage.

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.The output value of the voltage detector 113 may be connected to the gate of the transistor NM. In an embodiment, the transistor NM may comprise an n-channel metal oxide semiconductor (NMOS) transistor.

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. When the transistor NM is turned on according to the output value of the voltage detector 113, the relay 112 can be electrically connected by operating normally. That is, a current corresponding to the failure signal can flow.

한편, 나머지 배터리 셀에 대하여도 상술된 구성들을 이용하여 과전압이 측정되고 및 고장 신호가 발생될 수 있다.On the other hand, for the remaining battery cells, the overvoltage can be measured and the failure signal can be generated using the configurations described above.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(10)의 과충전 보호 동작을 예시적으로 보여주는 흐름도이다.FIGS. 3 and 4 are flowcharts illustrating an overcharge protection operation of the battery management system 10 according to an embodiment of the present invention.

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.The starting of the vehicle can be turned on (S110). When the start-up of the vehicle is turned on, the battery management system (BMS) 10 may be turned on (S111). The master controller 200 operates the over-voltage protection (OPD) function and supplies the relay driving voltage to the charger / load (S112). Here, the relay driving voltage may be supplied through a line branched from the uppermost battery cell of the battery circuit or the battery pack.

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).Each of the slave controllers 110, 120, ..., 1N0 may measure the cell voltage of the battery cell, compare it with a predetermined reference voltage, and determine the overcharge state of the battery cell. At the same time, the master controller 200 performs a diagnosis operation on the wire harness (W / H) and determines whether the wire harness is abnormal or in a malfunction state (S113). If the wire harness W / H is abnormal or in a malfunction state, the upper system is reported (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.On the other hand, if the wire harness W / H is not abnormal and is not in a malfunction state, the main controller 200 determines the overcharge state in response to the failure signal transmitted from the slave controllers 110, 120, ..., 1N0 (S115). If the battery cell is not in the overcharged state, the battery cell is determined to be in the normal state, and the process can continue to the step S113. On the other hand, if the battery cell is overcharged, the latch can be activated in the latch / reset circuit 240 (S116). Here, the activation of the latch means that the data indicating the overcharge state is set.

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).The relay driving voltage may be disconnected from the battery in accordance with the activated latch value of the latch / reset circuit 240 in the voltage supply circuit 260 (S117). Thereafter, step S120 may be performed. As shown in FIG. 4, the master controller 200 can determine whether the start signal is changed from off to on (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).If the start signal is changed from OFF to ON, a wire harness (H / W) fault / malfunction state can be discriminated (S121). If the wire harness H / W is abnormal and is in a malfunction state, the OPD circuit status can be reported to the upper system (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). On the other hand, if the wire harness H / W is not abnormal and is not in a malfunction state, it can be determined whether the battery cell is overcharged in response to a failure signal received from the slave controllers 110, 120, ..., 1N0 (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.If the battery cell is overcharged, the latch state can be maintained in the latch / reset circuit 240 (S124). The relay driving voltage may be disconnected from the battery in accordance with the held latch value of the latch / reset circuit 240 (S125). Then, the user can enter the step S113 shown in FIG.

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.On the other hand, if the battery cell is not overcharged, the latch state in the latch / reset circuit 240 may be released (S126). The relay driving voltage may be supplied to the battery according to the released latch value of the latch / reset circuit 240 (S127). Then, the user can enter the step S113 shown in FIG.

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.On the other hand, if the start signal is not changed from OFF to ON in step S120, the latch state of the latch / reset circuit 240 may be maintained (S128). Thereafter, the relay driving voltage may be disconnected from the battery in accordance with the held latch value of the latch / reset circuit 240 (S129). Then, the user can enter the step S113 shown in FIG.

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.The steps and / or operations in accordance with the present invention may occur in different orders, in parallel, or concurrently in other embodiments for other epochs or the like, as may be understood by one of ordinary skill in the art .

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.Depending on the embodiment, some or all of the steps and / or operations may be performed on one or more non-transitory computer-readable media, including instructions, programs, interactive data structures, At least some of which may be implemented or performed using one or more processors. The one or more non-transitory computer-readable media can be, by way of example, software, firmware, hardware, and / or any combination thereof. Further, the functions of the "circuit" discussed herein may be implemented in software, firmware, hardware, and / or any combination thereof.

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. One or more non-transitory computer-readable media and / or means for implementing / performing one or more operations / steps / circuits of embodiments of the present invention may be implemented as application-specific integrated circuits (ASICs), standard integrated circuits, But are not limited to, controllers that perform appropriate instructions, including microcontrollers, and / or embedded controllers, field-programmable gate arrays (FPGAs), complex programmable logic devices (CPLDs) .

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.In the case of a distributed BMS according to an embodiment of the present invention, a circuit configuration and a judgment method for diagnosing a wire harness necessary for transmitting an OPD (overcharge) status of a master controller and a slave controller are disclosed.

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. The overdischarge is measured by using the voltage detector and distribution resistor on the slave board and the voltage of the cell is measured. When the cell voltage is higher than the set reference voltage, the output of the voltage detector can be activated. When the output is activated, current flows through the wire harness connected between the master board and the slave board.

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.Faults generated from the slave board can be transferred to the master board. The overdischarge is measured by using the voltage detector and distribution resistor on the slave board and the voltage of the cell is measured. When the cell voltage is higher than the set reference voltage, the output of the voltage detector can be activated. When the output is activated, current flows through the wire harness connected between the master board and the slave board. Faults generated from the slave board can be transferred to the master board. If there is a problem such as wire harness open / short, Fault signal is not transmitted. Therefore, a diagnosis is required to check the state of wire harness. The fault signal can be connected to the latch circuit via the delay circuit to prevent the overcharge circuit from operating due to the noise coming from the board external wire harness. In the case of the delay circuit, the input signal can not be seen until the set time has elapsed.

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.Meanwhile, the distributed BMS according to the embodiment of the present invention prevents a relay (power supply circuit) blocking phenomenon due to a misalignment (short circuit / disconnection) of wire harness necessary for transmitting an OPD situation between a master controller and a slave controller . ≪ / RTI > That is, it can be implemented so that the relay is cut off only in a normal overvoltage condition.

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.FIG. 5 illustrates an exemplary battery management system 20 according to another embodiment of the present invention. 5, the battery management system 20 may be implemented as a master controller 200a, which further includes a normal overvoltage discrimination circuit 210 as compared to the battery management system 10 shown in FIG.

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.The normal overvoltage discrimination circuit 210 can be implemented to determine whether the voltage of the first detection terminal OPD_H is in the output voltage range of the overvoltage state. That is, the normal overvoltage discrimination circuit 210 may output only the failure signal within the output voltage range of the overvoltage state and not output the failure signal within the other range.

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.FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the normal overvoltage discrimination circuit 210 shown in FIG. Referring to FIG. 6, the normal overvoltage discrimination circuit 210 may include a first comparator 212, a second comparator 214, and a logic circuit 216.

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.The first comparator 212 may be implemented to determine whether the voltage of the first detection terminal OPD_H is smaller than the first reference voltage V1. In an embodiment, the first reference voltage V1 may be 2.1V. On the other hand, it should be understood that the level of the first reference voltage V1 is not limited thereto.

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. The second comparator 214 may be implemented to determine whether the voltage of the first detection terminal OPD_H is greater than the second reference voltage V2. Here, the second reference voltage V2 may be smaller than the first reference voltage V1. In an embodiment, the second reference voltage V2 may be 1.9V. On the other hand, it should be understood that the level of the first reference voltage V2 is not limited thereto.

논리 회로(216)는 제 1 비교기(212)의 출력값과 제 2 비교기(214)의 출력값을 앤드 연산하도록 구현될 수 있다.The logic circuit 216 may be implemented to end AND the output value of the first comparator 212 and the output value of the second comparator 214. [

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.To configure this technique, two comparators and an AND gate device were used to enable the output only in the overvoltage output voltage range. The steady state (overvoltage x) output voltage is R2 + R3 / (R1 + R2 + R3) * VCC. The overvoltage state output voltage is R3 / (R1 + R3) * VCC.

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.When both comparator outputs are "high" due to the output voltage in the overvoltage condition, the relay power supply can be cut off through the delay circuit and the latch circuit. It is an invention to prevent the relay shutdown phenomenon caused by the mis-wiring (short-circuit / disconnection) situation of the wire harness. Relay can be shut off only in normal overvoltage condition.

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.FIG. 7 is an exemplary view showing a battery management system of a distributed structure according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, the distributed battery management system 1000 may include a plurality of chip groups 1110, 1120, 1130, and 1140 and a BMS controller 1200. On the other hand, it should be understood that although the number of chip groups 1110, 1120, 1130, and 1140 shown in FIG. 7 is four, the number of chip groups of the present invention is not limited thereto.

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.Each of the chip groups 1110, 1120, 1130, 1140 may include a plurality of sensing chips IC1, IC2, IC3, IC4 connected in a daisy chain manner. Each of the plurality of sensing chips IC1, IC2, IC3 and IC4 may correspond to each of the slave controllers 110, 120, ..., 1N0 shown in Fig. 1 or Fig.

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.The BMS controller 1200 may be implemented to control a plurality of chip groups 1110, 1120, 1130, and 1140. The BMS controller 1200 may be implemented by either the master controller 200 shown in FIG. 1 or the master controller 200a shown in FIG. Although not shown, the BMS controller 1200 may include at least one MICOM or microcontroller to perform battery management comprehensively.

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.In addition, the BMS controller 1200 may include a plurality of transceivers (not shown). Each of the transceivers may be coupled to a corresponding chip group. Each of the transceivers may convert a signal according to the first communication protocol transmitted from the corresponding chip group to a signal according to the second communication protocol and transmit the converted signal to the MICOM inside the BMS controller 1200. [ Further, each of the transceivers can convert a signal according to the second communication protocol transmitted from the MICOM into a signal according to the first communication protocol, and transmit the converted signal from the corresponding chip group. Alternatively, the transceivers may be located outside the BMS controller 1200. [ For example, a transceiver corresponding to the inside of the first sensing chip IC1 may exist.

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.According to another aspect of the present invention, there is provided a battery management system including first slave controllers connected in a daisy chain manner and monitoring at least one battery cell among first battery cells connected in series; Second slave controllers connected in a daisy chain manner and monitoring at least one battery cell among the second serially connected battery cells; And a controller coupled to the first and second slave controllers via a wire harness for supplying a relay drive voltage to the first and second battery cells and responsive to a failure signal received from the first and second slave controllers And a master controller for interrupting a relay driving voltage supplied to the first and second battery cells, wherein the master controller can diagnose the wiring state of the wire harness.

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.The above-described contents of the present invention are only specific examples for carrying out the invention. The present invention will include not only concrete and practical means themselves, but also technical ideas which are abstract and conceptual ideas that can be utilized as future technologies.

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
10: Battery management system
110, 120, 1N0: Slave controller
200: master controller
220: delay circuit
240: latch / reset circuit
260: Power supply circuit
280: Microcomputer
210: Normal overvoltage discrimination circuit
R1, R2, R3: Resistance
111, 112: Relay
113: Voltage detector

Claims (20)

배터리 관리 시스템의 과충전 방지 방법에 있어서:
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 포함하는 방법.
A method for overcharging a battery management system, comprising:
Supplying a relay drive voltage to the series connected battery cells;
The slave controllers and the master controller connected in series are connected by a wire harness and diagnosing the condition of the wire harness;
Determining at least one overcharge state of the battery cells in response to a failure signal transmitted from the slave controllers when the wire harness is not abnormal as a result of the diagnosis;
Activating a latch when the cell of the at least one battery is in the overcharged state; And
And disconnecting the relay drive voltage from the battery cells according to a value stored in the activated latch.
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.
The method according to claim 1,
Wherein each of the slave controllers monitors at least two voltages across the battery cells and generates the fault signal when the voltage across the two terminals is greater than a predetermined voltage.
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.
The method according to claim 1,
The step of diagnosing the condition of the wire harness includes:
And determining whether the wire harness is disconnected or short-circuited by comparing a voltage distribution of a plurality of resistors connected through the wire harness.
제 1 항에 있어서,
상기 직렬 연결된 슬레이브 제어기들로부터 수신된 고장 신호가 사전에 결정된 시간 동안 유지되는 지를 판별하는 단계를 더 포함하는 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising determining whether a fault signal received from the serially connected slave controllers is maintained for a predetermined period of time.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 배터리의 셀이 상기 과충전 상태가 아닐 때, 상기 와이어 하니스의 상태를 진단하는 단계가 진입되는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of diagnosing the state of the wire harness is entered when the cell of the at least one battery is not in the overcharge state.
제 1 항에 있어서,
시동 신호가 오프에서 온으로 변경되었는 지를 판별하는 단계; 및
상기 시동 신호가 오프에서 온으로 변경되었다면, 상기 와이어 하니스의 상태를 진단하는 단계가 진입되는 방법.
The method according to claim 1,
Determining whether the start signal has changed from off to on; And
Wherein the step of diagnosing the condition of the wire harness is entered if the start signal is changed from off to on.
제 6 항에 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 포함하는 방법.
The method according to claim 6,
Releasing the activated latch when there is no abnormality in the wire harness; And
And supplying the relay drive voltage to the battery cells according to a value stored in the released latch.
제 6 항에 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 포함하는 방법.
The method according to claim 6,
Maintaining the value stored in the latch if the start signal has not changed from off to on; And
And disconnecting the relay drive voltage from the battery cells according to a value stored in the latch.
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 진단하는 배터리 관리 시스템.
Slave controllers for monitoring a voltage across each of at least two battery cells among the series connected battery cells and generating a fault signal when the both voltages are greater than a reference voltage; And
A master controller connected to the slave controllers via a wire harness and supplying a relay driving voltage to the battery cells and for interrupting a relay driving voltage supplied to the battery cells in response to a failure signal received from the slave controllers, Including,
And the master controller diagnoses the wiring state of the wire harness.
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 릴레이를 포함하는 배터리 관리 시스템.
10. The method of claim 9,
Wherein at least one of the slave controllers comprises:
A battery cell;
A first distribution resistor having one end connected to the positive voltage terminal of the battery cell;
A second distribution resistor having one end connected to the other end of the 1 distribution resistor and the other end connected to the negative voltage terminal of the battery cell;
A voltage detector for comparing the voltage at one end of the 2 distribution resistor with the reference voltage;
A transistor having a gate connected to an output terminal of the voltage detector and a drain connected to a slave ground terminal; And
And a relay connected between the positive voltage terminal and the source terminal of the transistor for generating the fault signal.
제 10 항에 있어서,
상기 릴레이는 포토 릴레이를 포함하는 배터리 관리 시스템.
11. The method of claim 10,
Wherein the relay includes a photo relay.
제 9 항에 있어서,
상기 슬레이브 제어기들의 각각은, 상기 고장 신호를 외부로 전송하도록 병렬 연결된 적어도 2개의 릴레이들을 포함하는 배터리 관리 시스템.
10. The method of claim 9,
Wherein each of the slave controllers includes at least two relays connected in parallel to transmit the fault signal to the outside.
제 12 항에 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 연결되는 배터리 관리 시스템.
13. The method of claim 12,
One end of each of at least two relays of any one of the slave controllers is connected to a first detecting end of the master controller,
The other end of each of the at least two relays of the one slave controller is connected to a second detection end of the master controller,
One end of each of the at least two relays of the other one of the slave controllers is connected to a first return end of the master controller,
Wherein one end of each of said at least two relays of said another slave controller is connected to a second return end of said master controller.
제 13 항에 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 포함하는 배터리 관리 시스템.
14. The method of claim 13,
Wherein the master controller comprises:
A first resistor connected between the power supply terminal and the first detection terminal;
A second resistor coupled between the first return stage and the second return stage; And
And a third resistor connected between the second detecting terminal and the ground terminal.
제 14 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.
15. The method of claim 14,
Further comprising a microcomputer for diagnosing a wire connection state of the wire harness using a voltage of the first detection terminal and a voltage of the second detection terminal.
제 14 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.
15. The method of claim 14,
A first comparator for comparing a voltage of the first detection terminal with a first reference voltage;
A second comparator for comparing a voltage of the first detection terminal with a second reference voltage; And
Further comprising a normal overvoltage discrimination circuit including a logic circuit for ANDing an output value of the first comparator and an output value of the second comparator,
Wherein the first reference voltage is greater than the second reference voltage.
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 진단하는 배터리 관리 시스템.
First slave controllers connected in a daisy chain manner to monitor at least one battery cell among the first serially connected battery cells;
Second slave controllers connected in a daisy chain manner and monitoring at least one battery cell among the second serially connected battery cells; And
Connected to the first and second slave controllers through a wire harness and supplying a relay drive voltage to the first and second battery cells and responsive to a fault signal received from the first and second slave controllers And a master controller for interrupting a relay driving voltage supplied to the first and second battery cells,
And the master controller diagnoses the wiring state of the wire harness.
제 17 항에 있어서,
상기 마스터 제어기는 상기 고장 신호에 대응하는 전압이 정상 과전압인 지를 판별하는 배터리 관리 시스템.
18. The method of claim 17,
Wherein the master controller determines whether the voltage corresponding to the failure signal is a normal overvoltage.
제 17 항에 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 포함하는 배터리 관리 시스템.
18. The method of claim 17,
Wherein the master controller comprises:
A first resistor connected between the power supply terminal and the first detection terminal;
A second resistor coupled between the first return stage and the second return stage;
A third resistor connected between the second detection terminal and the ground terminal;
A delay circuit for outputting a signal corresponding to the failure signal when the voltage of the first detection stage is maintained for a predetermined time;
A latch and reset circuit for latching an output value of the delay circuit or resetting the latched value in response to a start signal; And
And a power supply circuit for disconnecting the relay driving voltage from the first and second battery cells according to an output value of the latch and reset circuit.
제 19 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.
20. The method of claim 19,
Further comprising a microcomputer for determining a connection state of the wire harness using an output value of the delay circuit, an output value of the latch and the reset circuit, a voltage of the first detection terminal, and a voltage of the second detection terminal.
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