KR20200010053A - 전기적 제어 시스템 및 통신 고장을 판정하기 위한 방법 - Google Patents

전기적 제어 시스템 및 통신 고장을 판정하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

전기적 제어 시스템 및 통신 고장 판정 방법이 제공된다. 상기 전기적 제어 시스템은, 제1 마이크로컨트롤러, 제2 마이크로컨트롤러, 슬레이브 IC 및 통신 IC를 포함한다. 상기 통신 IC는, 배터리 셀 내의 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 제1 로직 레벨로 폴트 라인을 설정한다. 상기 제2 마이크로컨트롤러는, 상기 폴트 라인이 상기 제1 로직 레벨을 가지는 것에 응답하여, 상기 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 메시지를 통신 버스를 통해 상기 제1 마이크로컨트롤러에게 전송한다. 상기 제1 마이크로컨트롤러는, 상기 통신 버스가 소망대로 기능하는 것 및 상기 제2 마이크로컨트롤러가 소망대로 기능하는 것을 확정하기 위해, 상기 제2 마이크로컨트롤러로부터 상기 메시지가 수신되었는지 여부 및 상기 폴트 라인이 상기 제1 로직 레벨을 가지는지 여부를 판정한다.

Description

전기적 제어 시스템 및 통신 고장을 판정하기 위한 방법{ELECTRICAL CONTROL SYSTEM, AND METHOD FOR DETERMINING COMMUNICATION FAULT}
본 발명은, 배터리 제어를 위한 통신이 정상적으로 진행될 수 있는지 여부를 진단하기 위한 전기적 제어 시스템에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 7월 18일에 제출된 미국 특허 출원 제16/038,266에 대한 우선권을 주장하며, 그에 대한 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리 셀에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
배터리 셀의 충전과 방전을 적절히 제어하기 위해서는, 배터리 셀의 제어에 관여하는 여러 구성요소들 각각의 통신 기능이 정상이어야 함은 물론, 상기 구성요소들은 연결하는 통신 라인 역시 결함이 없어야 한다.
이에, 본 발명의 발명자는, 차량 등에 탑재되는 배터리 셀(들)의 제어에 관여하는 여러 구성요소가 정상적으로 통신 기능을 실행할 수 있는지를 확인하기 위한 개선된 전기적 제어 시스템의 필요성을 인식하였다.
본 발명은, 배터리 셀의 제어에 관여하는 여러 구성요소들의 통신 기능이 정상인지 여부를 판정할 수 있는 전기적 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 전기적 제어 시스템이 제공된다. 상기 전기적 제어 시스템은, 슬레이브 IC, 통신 IC, 제1 마이크로컨트롤러 및 통신 버스를 통해 상기 제1 마이크로컨트롤러와 통신하는 제2 마이크로컨트롤러를 포함한다. 상기 제1 마이크로컨트롤러는, 전압값을 가지는 제1 메시지를 상기 통신 IC를 통해 상기 슬레이브 IC로부터 수신한다. 상기 전압값은, 배터리 셀의 전압 레벨을 나타낸다. 상기 제1 마이크로컨트롤러는, 상기 통신 IC를 통해 상기 슬레이브 IC에게 최대 소망 전압 임계값을 가지는 제2 메시지를 전송한다. 상기 슬레이브 IC는, 상기 통신 IC를 통해 상기 제1 마이크로컨트롤러에게 과전압 플래그를 가지는 제3 메시지를 전송한다. 상기 과전압 플래그는 상기 배터리 셀 내에서 과전압 상태가 검출되었음을 나타낸다. 상기 통신 IC는, 상기 과전압 플래그에 응답하여, 폴트 라인을 상기 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 제1 로직 레벨로 설정한다. 상기 제2 마이크로컨트롤러는, 상기 제1 로직 레벨을 가지는 상기 폴트 라인에 응답하여, 상기 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 제4 메시지를 상기 통신 버스를 통해 상기 제1 마이크로컨트롤러에게 전송한다. 상기 제1 마이크로컨트롤러는, 상기 통신 버스가 소망대로 기능하고 있다는 것 및 상기 제2 마이크로컨트롤러가 소망대로 기능하고 있다는 것을 확정하기 위해, 상기 제4 메시지가 수신되었는지 여부 및 상기 폴트 라인이 상기 제1 로직 레벨을 가지는지 여부를 둘다 판정하는, 전기적 제어 시스템.
상기 통신 IC는, 상기 슬레이브 IC 및 상기 제1 마이크로컨트롤러와 동작 가능하게 통신할 수 있다.
상기 제1 마이크로컨트롤러과 제1 및 제2 컨택터에 동작 가능하게 결합된 컨택터 제어 시스템을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 마이크로컨트롤러는, 상기 제4 메시지가 상기 제1 마이크로컨트롤러에 의해 수신되지 않았거나 상기 폴트 라인이 상기 제1 로직 레벨을 가지지 않으면, 상기 제1 및 제2 컨택터 각각을 열린 동작 상태로 설정하도록 상기 컨택터 제어 시스템에게 명령할 수 있다.
상기 컨택터 제어 시스템은, 상기 제1 및 제2 컨택터 각각의 제1 및 제2 컨택터 코일 각각의 전원을 차단함으로써, 상기 제1 및 제2 컨택터 각각을 상기 열린 동작 상태로 설정할 수 있다.
상기 제1 마이크로컨트롤러는, 상기 슬레이브 IC가 후속적으로 상기 과전압 상태를 보고할 수 있도록, 상기 최대 소망 전압 임계값을 상기 전압값보다 작은 값으로 설정할 수 있다.
상기 폴트 라인은, 상기 통신 IC 및 상기 제2 마이크로컨트롤러의 사이에 전기적으로 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 차량은, 상기 전기적 제어 시스템을 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 방법은, 상기 전기적 제어 시스템 내의 통신 고장을 판정하기 위한 것이다. 상기 방법은, 통신 IC에 동작 가능하게 통신하는 슬레이브 IC가, 제1 시점에서 배터리 셀의 전압 레벨을 측정하는 단계; 상기 슬레이브 IC가 상기 제1 시점에서 측정된 상기 전압 레벨을 나타내는 전압값을 가지는 제1 메시지를 상기 통신 IC를 통해 제1 마이크로컨트롤러에게 전송하는 단계; 상기 제1 마이크로컨트롤러가 상기 제1 메시지에 응답하여, 최대 소망 전압 임계값을 가지는 제2 메시지를 상기 통신 IC를 통해 상기 슬레이브 IC에게 전송하는 단계; 상기 슬레이브 IC가 상기 제2 메시지에 응답하여, 제2 시점에서 상기 배터리 셀의 전압 레벨을 측정하는 단계; 상기 슬레이브 IC가 상기 제2 시점에서 측정된 상기 전압 레벨이 상기 최대 소망 전압 임계값보다 크면, 상기 배터리 셀에 연관된 과전압 플래그를 고장값으로 설정하는 단계; 상기 슬레이브 IC가 상기 과전압 플래그를 가지는 제3 메시지를 상기 통신 IC를 통해 상기 제1 마이크로컨트롤러에게 전송하는 단계; 상기 통신 IC가 상기 고장값을 가지는 상기 과전압 플래그에 응답하여, 폴트 라인을 상기 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 제1 로직 레벨로 설정하는 단계; 통신 버스 및 상기 폴트 라인에 동작 가능하게 결합된 제2 마이크로컨트롤러가 상기 폴트 라인이 상기 제1 로직 레벨을 가지는 것에 응답하여, 상기 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 제4 메시지를 상기 통신 버스를 통해 상기 제1 마이크로컨트롤러에게 전송하는 단계; 및 상기 제1 마이크로컨트롤러가 상기 제3 메시지 및 상기 제4 메시지를 수신한 경우, 상기 통신 버스 및 상기 제2 마이크로컨트롤러가 소망대로 기능하고 있는 것으로 확정하는 단계를 포함한다.
상기 폴트 라인은, 상기 통신 IC 및 상기 제2 마이크로컨트롤러의 사이에 전기적으로 결합된다.
본 발명에 따른 상기 전기적 제어 시스템 및 방법을 이용하여, 배터리 셀의 제어에 관여하는 여러 구성요소들의 통신 기능이 정상인지 여부를 판정할 수 있다. 특히, 상기 전기적 제어 시스템에 포함되는 제1 마이크로컨트롤러는, 슬레이브 IC가 배터리 셀 내의 과전압 상태를 보고한 다음 제2 마이크로컨트롤러가 상기 제1 마이크로컨트롤러에게 상기 과전압 상태를 보고하는지 여부를 확정하도록 유도할 수 있다. 그렇지 않으면, 상기 제1 마이크로컨트롤러는, 상기 제2 마이크로컨트롤러 또는 둘 사이의 통신 버스가 오동작 중인 것으로 판정할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기적 제어 시스템을 가지는 차량의 개략도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라, 도 1의 상기 전기적 제어 시스템 내의 제2 마이크로컨트롤러와 통신 버스가 소망대로 동작하는지 여부를 결정하기 위한 방법의 순서도이다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 <제어 유닛>과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(또는 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 결합)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 결합)"되어 있는 경우도 포함한다.
도 1을 참조하면, 차량(10)이 제공된다. 상기 차량(10)은, 배터리 셀(30), 배터리 셀(32), 전기적 제어 시스템(40), 컨택터(42, 44), 차량 컨트롤러(46) 및 차량 파워트레인(48)을 포함한다.
상기 전기적 제어 시스템(40)의 장점은, 상기 시스템(40)이 배터리 셀(30) 내의 과전압 상태를 보고하고, 상기 제2 마이크로컨트롤러(134)가 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)에게 상기 과전압 상태를 보고하는지 여부를 확정하도록 슬레이브 IC(120)를 유도하는 제1 마이크로컨트롤러(132)를 가진다는 점이다. 만약 그렇지 않으면, 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)는 상기 제2 마이크로컨트롤러(134) 또는 둘 사이의 통신 버스(166)가 오동작하는 것으로 판정하고, 안전 조취를 취한다.
이해를 돕기 위해, 본 명세서에 사용된 몇가지 용어를 설명한다.
"노드" 또는 "전기 노드"라는 용어는, 전기 회노 내의 영역 또는 위치이다.
"신호"라는 용어는, 전압, 전류 및 이진값 중 어느 하나를 칭한다.
"IC"라는 용어는, 집적 회로를 칭한다.
"로우 로직 레벨"이라는 용어는, 이진수 0을 나타내는 전압 레벨에 대응한다.
"하이 로직 레벨"이라는 용어는, 이진수 1을 나타내는 전압 레벨에 대응한다.
상기 배터리 셀(30)은, 양극 단자(70) 및 음극 단자(72)를 가진다. 일 실시예에서, 상기 배터리 셀(30)은, 상기 양극 단자(70)와 상기 음극 단자(72) 사이에서 소정의 전압 레벨을 생성한다. 상기 양극 단자(70)는, 상기 컨택터(42)의 제1 측에 전기적으로 결합된다. 상기 음극 단자(72)는, 상기 배터리 셀(32)의 양극 단자(80)에 전기적으로 결합된다.
상기 배터리 셀(32)은, 양극 단자(80) 및 음극 단자(82)를 가진다. 일 실시예에서, 상기 배터리 셀(32)은, 상기 양극 단자(80)와 상기 음극 단자(82) 사이에서 소정의 전압 레벨을 생성한다. 상기 양극 단자(80)는, 상기 배터리 셀(30)의 상기 음극 단자(72)에 전기적으로 결합된다. 상기 음극 단자(82)는, 상기 컨택터(44)의 제1 측 및 전기 그라운드에 전기적으로 결합된다. 대안적 실시예에서, 추가적인 배터리 셀이 상기 배터리 셀(30, 32)과 전기적으로 직렬 결합될 수 있다.
상기 전기적 제어 시스템(40)은, 상기 배터리 셀(30, 32)의 출력 전압을 감시하고, 상기 제2 마이크로컨트롤러(134) 및 상기 통신 버스(166)가 소망대로 동작하는지 여부를 판정하며, 상기 컨택터(42, 44)의 동작을 제어하도록 제공된다. 상기 전기적 제어 시스템(40)은, 슬레이브 IC(120), 슬레이브 IC(122), 통신 IC(130), 제1 마이크로컨트롤러(132), 제2 마이크로컨트롤러(134), 통신 버스 트랜시버 IC(150), 컨택터 제어 시스템(152), 통신 버스(160, 162, 164, 165, 166, 168), 폴트 라인(190) 및 제어 라인(200, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207)을 포함한다.
상기 슬레이브 IC(120)는, 상기 배터리 셀(30)의 전압을 감시한다. 상기 슬레이브 IC(120)는, 상기 배터리 셀(30)의 상기 양극 단자(70)와 상기 음극 단자(72)의 사이에 전기적으로 결합된다. 또한, 상기 슬레이브 IC(120)는, 상기 통신 버스(162) 및 상기 통신 버스(160) 둘 다에 동작 가능하게 결합된다. 상기 슬레이브 IC(120)는, 상기 통신 버스(162)를 이용하여 상기 통신 IC(130)와 통신한다. 또한, 상기 슬레이브 IC(120)는, 상기 통신 버스(160)를 이용하여 상기 슬레이브 IC(122)와 통신한다. 만약, 상기 슬레이브 IC(120)가 상기 배터리 셀(30)의 출력 전압이 과전압 상태를 가지는 것으로 판정하면(즉, 상기 출력 전압 레벨이 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)에 의해 설정된 최대 소망 전압 임계값보다 크면), 상기 슬레이브 IC(120)는 상기 배터리 셀(30)의 측정된 전압 레벨을 나타내는 전압값을 가지는 메시지 및 상기 배터리 셀(30)이 과전압 상태를 가짐을 나타내는 고장값을 가지는 과전압 플래그를 생성한다. 상기 메시지는, 상기 통신 버스(162)를 통해 상기 통신 IC(130)에게 전송된다. 또한, 만약 상기 슬레이브 IC(120)가 상기 슬레이브 IC(122)로부터 상기 배터리 셀(32)의 측정된 전압 레벨을 나타내는 전압값을 가지는 메시지 및 상기 배터리 셀(32)이 과전압 상태를 가짐을 나타내는 상기 고장값을 가지는 과전압 플래그를 수신하면, 상기 슬레이브 IC(120)는 상기 배터리 셀(32)의 측정된 전압 레벨을 나타내는 전압값 및 상기 배터리 셀(32)이 과전압 상태를 가짐을 나타내는 과전압 플래그를 가지는 메시지를 생성한다. 상기 메시지는, 상기 통신 버스(162)를 통해 상기 통신 IC(130)에게 전송된다.
상기 슬레이브 IC(122)는, 상기 배터리 셀(32)의 전압을 감시한다. 상기 슬레이브 IC(122)는, 상기 배터리 셀(32)의 상기 양극 단자(80)와 상기 음극 단자(82)의 사이에 전기적으로 결합된다. 또한, 상기 슬레이브 IC(122)는, 상기 통신 버스(160)에 동작 가능하게 결합된다. 만약, 상기 슬레이브 IC(122)가 상기 배터리 셀(32)의 출력 전압이 과전압 상태를 가지는 것으로 판정하면(즉, 상기 출력 전압 레벨이 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)에 의해 설정된 최대 소망 전압 임계값보다 크면), 상기 슬레이브 IC(122)는 상기 배터리 셀(32)의 측정된 전압 레벨을 나타내는 전압값을 가지는 메시지 및 상기 배터리 셀(32)이 과전압 상태를 가짐을 나타내는 고장값을 가지는 과전압 플래그를 생성한다. 상기 메시지 및 상기 과전압 플래그는, 상기 통신 버스(160)를 통해 상기 통신 IC(120)에게 전송된다.
상기 통신 IC(130)는, 상기 통신 버스(162), 상기 통신 버스(164) 및 상기 폴트 라인(190)에 동작 가능하게 결합된다. 상기 통신 IC(130)가 상기 통신 버스(162)를 통해 상기 슬레이브 IC(120)로부터 메시지를 수신 시, 상기 통신 IC(130)는 상기 통신 버스(164)를 통해 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)에게 상기 메시지를 전송한다. 또한, 상기 슬레이브 IC(120)로부터의 메시지가 상기 배터리 셀(30) 또는 상기 배터리 셀(32)의 과전압 상태를 나타내는 경우, 상기 통신 IC(130)는 상기 폴트 라인(190)을 하이 로직 레벨로 설정한다. 상기 하이 로직 레벨은, 상기 배터리 셀(30) 또는 상기 배터리 셀(32)의 과전압 상태가 검출되었음을 나타낸다. 그렇지 않으면, 상기 통신 IC(130)는, 상기 폴트 라인(190)을 로우 로직 레벨로 설정한다.
상기 제1 마이크로컨트롤러(132)는, 상기 통신 버스(164), 상기 통신 버스(165) 및 상기 제어 라인(200, 201, 202, 203)에 동작 가능하게 결합된다. 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)는, 메모리 디바이스(222)에 동작 가능하게 결합된 마이크로프로세서(220)를 포함한다. 상기 메모리 디바이스(222)는, 본 명세서에 설명된 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)의 동작 단계들을 수행하기 위한 데이터와 소프트웨어 명령을 저장한다. 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)는, 상기 통신 버스(164)를 이용하여 상기 통신 IC(130)와 통신한다. 또한, 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)는, 상기 통신 버스(166)를 이용하여 상기 제2 마이크로컨트롤러(134)와 통신한다. 또한, 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)는, 상기 통신 버스(165)를 이용하여 상기 통신 버스 트랜시버 IC(150)와 통신한다.
상기 제1 마이크로컨트롤러(132)는, 상기 컨택터(42) 내의 컨택트(282)를 닫힌 동작 상태로 전이시키기 위해, 상기 컨택터(42) 내의 코일(280)에게 전원을 공급하도록 상기 컨택터 제어 시스템(152) 내의 상기 전압 드라이버(250, 252) 각각에게 명령하기 위해, 상기 제어 라인(200, 201) 각각에 제1 및 제2 제어 신호를 생성한다. 또는, 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)는, 상기 컨택터(42) 내의 컨택트(282)를 열린 동작 상태로 전이시키기 위해, 상기 컨택터(42) 내의 코일(280)에 대한 전원을 차단하도록 상기 컨택터 제어 시스템(152) 내의 상기 전압 드라이버(250, 252) 각각에게 명령하기 위해, 상기 제어 라인(200, 201) 각각에 제3 및 제4 제어 신호를 생성한다.
또한, 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)는, 상기 컨택터(44) 내의 컨택트(292)를 닫힌 동작 상태로 전이시키기 위해, 상기 컨택터(44) 내의 코일(290)에게 전원을 공급하도록 상기 컨택터 제어 시스템(152) 내의 상기 전압 드라이버(260, 262) 각각에게 명령하기 위해, 상기 제어 라인(202, 203) 각각에 제3 및 제4 제어 신호를 생성한다. 또는, 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)는, 상기 컨택터(44) 내의 컨택트(292)를 열린 동작 상태로 전이시키기 위해, 상기 컨택터(44) 내의 코일(290)에 대한 전원을 차단하도록 상기 컨택터 제어 시스템(152) 내의 상기 전압 드라이버(260, 262) 각각에게 명령하기 위해, 상기 제어 라인(202, 203) 각각에 제5 및 제6 제어 신호를 생성한다.
상기 제1 마이크로컨트롤러(132)는, 상기 통신 버스(165)를 이용하여 상기 통신 버스 트랜시버 IC(150)와 통신한다. 또한, 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)는, 상기 통신 버스(165), 상기 통신 버스 트랜시버 IC(150) 및 상기 통신 버스(168)를 이용하여 상기 차량 컨트롤러(46)와 통신한다. 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)의 추가적 기능은 아래에서 보다 자세하게 설명하겠다.
상기 제2 마이크로컨트롤러(134)는, 상기 통신 버스(166), 상기 폴트 라인(190) 및 상기 제어 라인(204, 205, 206, 207, 208)에 동작 가능하게 결합된다. 상기 제2 마이크로컨트롤러(134)는, 메모리 디바이스(230)에 동작 가능하게 결합된 마이크로프로세서(228)을 포함한다. 상기 메모리 디바이스(230)는, 본 명세서에 설명된 상기 제2 마이크로컨트롤러(134)의 동작 단계들을 수행하기 위한 데이터와 소프트웨어 명령을 저장한다. 상기 제2 마이크로컨트롤러(134)는, 상기 통신 버스(166)를 이용하여 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)와 통신한다.
또한, 상기 제2 마이크로컨트롤러(134)는, 상기 컨택터(42) 내의 컨택트(282)를 닫힌 동작 상태로 전이시키기 위해, 상기 컨택터(42) 내의 코일(280)에게 전원을 공급하도록 상기 컨택터 제어 시스템(152) 내의 상기 전압 드라이버(250, 252) 각각에게 명령하기 위해, 상기 제어 라인(204, 205) 각각에 제1 및 제2 제어 신호를 생성한다. 또는, 상기 제2 마이크로컨트롤러(134)는, 상기 컨택터(42) 내의 상기 컨택트(282)를 열린 동작 상태로 전이시키기 위해, 상기 컨택터(42) 내의 상기 코일(280)에 대한 전원을 차단하도록 상기 컨택터 제어 시스템(152) 내의 상기 전압 드라이버(250, 252) 각각에게 명령하기 위해, 상기 제어 라인(204, 205) 각각에 제3 및 제4 제어 신호를 생성한다.
또한, 상기 제2 마이크로컨트롤러(134)는, 상기 컨택터(44) 내의 컨택트(292)를 닫힌 동작 상태로 전이시키기 위해, 상기 컨택터(44) 내의 코일(290)에게 전원을 공급하도록 상기 컨택터 제어 시스템(152) 내의 상기 전압 드라이버(260, 262) 각각에게 명령하기 위해, 상기 제어 라인(206, 207) 각각에 제3 및 제4 제어 신호를 생성한다. 또는, 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)는, 상기 컨택터(44) 내의 컨택트(292)를 열린 동작 상태로 전이시키기 위해, 상기 컨택터(44) 내의 코일(290)에 대한 전원을 차단하도록 상기 컨택터 제어 시스템(152) 내의 상기 전압 드라이버(260, 262) 각각에게 명령하기 위해, 상기 제어 라인(206, 207) 각각에 제5 및 제6 제어 신호를 생성한다.
또한, 상기 제2 마이크로컨트롤러(134)는, 상기 통신 버스 트랜시버 IC(150)의 동작을 활성화시키기 위해, 제1 로직 레벨을 가지는 인에이블 제어 신호를 상기 제어 라인(208) 상에 생성한다. 또한, 상기 제2 마이크로컨트롤러(134)는, 상기 통신 버스 트랜시버 IC(150)의 동작을 비활성화시키기 위해, 제2 로직 레벨을 가지는 디스에이블 제어 신호를 상기 제어 라인(208) 상에 생성한다. 상기 제2 마이크로컨트롤러(134)의 추가적인 기능에 대해서는 아래에서 보다 자세히 설명하겠다.
상기 통신 버스 트랜시버 IC(150)는, 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)와 상기 차량 컨트롤러(46) 간의 통신을 용이하게 하기 위해 이용된다. 상기 통신 버스 트랜시버 IC(150)가 상기 제2 마이크로컨트롤러(134)로부터 인에이블 제어 신호를 수신 시, 상기 통신 버스 트랜시버 IC(150)는 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)와 상기 차량 컨트롤러(46) 사이에서 메시지들이 전송되도록 허용한다. 또는, 상기 통신 버스 트랜시버 IC(150)가 상기 제2 마이크로컨트롤러(134)로부터 디스에이블 제어 신호를 수신 시, 상기 통신 버스 트랜시버 IC(150)는 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)와 상기 차량 컨트롤러(46) 사이에서 메시지들을 전송하지 않는다. 상기 통신 버스 트랜시버 IC(150)는, 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)에 동작 가능하게 결합된 상기 통신 버스(165)에 동작 가능하게 결합된다. 또한, 상기 통신 버스 트랜시버 IC(150)는, 상기 차량 컨트롤러(46)에 동작 가능하게 결합된 상기 통신 버스(168)에 동작 가능하게 결합된다.
상기 컨택터 제어 시스템(152)은, 상기 컨택터(42, 44)의 동작을 제어하도록 제공되다. 상기 컨택터 제어 시스템(152)은, 상기 제1 마이크로컨트롤러(132), 상기 제2 마이크로컨트롤러(134), 상기 컨택터(42) 및 상기 컨택터(44)에 동작 가능하게 결합된다. 상기 컨택터 제어 시스템(152)은, 전압 드라이버(250, 252, 260, 262)를 포함한다. 또한, 상기 전압 드라이버(250, 252)는, 상기 컨택터(42)의 상기 컨택터 코일(280)에 전기적으로 결합된다. 동작 동안, 상기 전압 드라이버(250, 252)가 상기 컨택터 코일(280)에 전원을 공급할 경우, 상기 컨택트(282)는 닫힌 동작 상태로 전이한다. 반대로, 상기 전압 드라이버(250, 252)가 상기 컨택터 코일(280)에 전원을 차단할 경우, 상기 컨택트(282)는 열린 동작 상태로 전이한다. 상기 전압 드라이버(260, 262)가 상기 컨택터 코일(290)에 전원을 공급할 경우, 상기 컨택트(292)는 닫힌 동작 상태로 전이한다. 반대로, 상기 전압 드라이버(260, 262)가 상기 컨택터 코일(290)에 전원을 차단할 경우, 상기 컨택트(292)는 열린 동작 상태로 전이한다.
상기 컨택터(42, 44)는, 상기 컨택터(42, 44) 각각이 닫힌 동작 상태를 가지는 경우에 상기 차량 파워트레인(48)에 전원을 공급하고, 상기 컨택터(42, 44) 각각이 열린 동작 상태를 가지는 경우에 상기 차량 파워트레인(48)에 전원을 차단하도록 제공된다.
상기 컨택터(42)는, 상기 컨택터 코일(280) 및 상기 컨택트(282)를 포함한다. 상기 컨택터 코일(280)은, 상기 전압 드라이버(250, 252)에 전기적으로 결합된다. 상기 컨택트(282)는, 상기 배터리 셀(30)의 상기 양극 단자(70)와 상기 차량 파워트레인(48)의 제1 엔드의 사이에 전기적으로 결합된다.
상기 컨택터(44)는, 상기 컨택터 코일(290) 및 상기 컨택트(292)를 포함한다. 상기 컨택터 코일(290)은, 상기 전압 드라이버(260, 262)에 전기적으로 결합된다. 상기 컨택트(292)는, 상기 배터리 셀(32)의 상기 음극 단자(82)와 상기 차량 파워트레인(48)의 제2 엔드의 사이에 전기적으로 결합된다.
상기 폴트 라인(190)은, 상기 통신 IC(130)와 상기 제2 마이크로컨트롤러(134)의 사이에 전기적으로 결합된 전기 라인이다. 상기 통신 IC(130)는, 상기 제1 배터리 셀(30) 또는 상기 제2 배터리 셀(32) 내에서 과전압 상태가 검출되거는 경우, 상기 폴트 라인(190)을 제1 로직 레벨로 전이시킨다. 그렇지 않으면, 상기 통신 IC(130)는, 상기 폴트 라인(190)을 제2 로직 레벨로 전이시킨다.
다른 실시예에서, 상기 차량(10)은, 상기 배터리 셀(30, 32)과 직렬로 결합되는 복수의 추가적인 배터리 셀을 포함한다. 또한, 상기 전기적 제어 시스템(40)은, 상기 복수의 추가적인 배터리 셀의 전압을 감시하는 복수의 추가적인 슬레이브 IC를 포함한다. 상기 복수의 추가적인 슬레이브 IC는, 서로 통신하고, 상기 슬레이브 IC(120, 122)와도 통신한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 상기 제2 마이크로컨트롤러(134) 및 상기 통신 버스(166)가 소망대로(즉, 정상적으로) 동작하는지 여부를 판정하기 위한 방법(400)의 순서도를 설명하겠다.
단계 402에서, 상기 슬레이브 IC(120)는, 배터리 셀(30)에 연관된 과전압 플래그를 무고장 값(non-fault value)으로 설정한다.
단계 404에서, 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)는, 상기 제1 및 제2 컨택터(42, 44) 각각의 제1 및 제2 컨택터 코일(280, 290) 각각에 전원을 공급하여, 제1 및 제2 컨택터(42, 44) 각각을 닫힌 동작 상태로 설정할 것을 컨택터 제어 시스템(152)에게 명령한다.
단계 406에서, 상기 슬레이브 IC(120)는, 제1 시점에서 상기 배터리 셀(30)의 전압 레벨을 측정한다.
단계 408에서, 상기 슬레이브 IC(120)는, 통신 IC(130)를 통해 제1 마이크로컨트롤러(132)에게 전압값을 가지는 제1 메시지를 전송한다. 상기 전압값은, 상기 제1 시점에서의 상기 배터리 셀(30)의 상기 전압 레벨을 나타낸다.
단계 410에서, 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)는, 상기 제1 메시지에 응답하여, 상기 통신 IC를 통해 상기 슬레이브 IC(120)에게 최대 소망 전압 임계값을 가지는 제2 메시지를 전송한다. 상기 최대 소망 전압 임계값은, 상기 전압값보다 작다. 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)는, 상기 제1 메시지에 포함된 전압값에 1 미만의 양의 값인 가중치를 곱한 값을 상기 최대 소망 전압 임계값으로 결정할 수 있다. 상기 가중치는, 미리 정해져 있는 것이거나, 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)에 의해 설정되는 것일 수 있다. 예컨대, 상기 가중치는, 소정의 최대 전압 레벨(예, 5.0V)에 대한 상기 제1 시점에서 측정된 배터리 셀(30)의 전압 레벨(예, 4.0V)의 비율(예, 0.8)과 동일하게 설정될 수 있다.
단계 412에서, 상기 슬레이브 IC(120)는, 제2 시점에서 상기 배터리 셀(30)의 전압 레벨을 측정한다.
단계 414에서, 상기 슬레이브 IC(120)는, 만약 상기 제2 시점에서의 상기 배터리 셀(30)의 상기 전압 레벨이 상기 최대 소망 전압 임계값보다 크면, 상기 배터리 셀(30)에 연관된 상기 과전압 플래그를 고장값으로 설정한다.
단계 416에서, 상기 슬레이브 IC(120)는, 상기 통신 IC(130)를 통해 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)에게 상기 과전압 플래그를 가지는 제3 메시지를 전송한다. 상기 과전압 플래그는, 상기 배터리 셀(30) 내에서 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 상기 고장값을 가진다.
단계 418에서, 상기 통신 IC(130)는, 상기 고장값을 가지는 상기 과전압 플래그에 응답하여, 폴트 라인(190)을 상기 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 제1 로직 레벨로 설정한다.
단계 420에서, 상기 제2 마이크로컨트롤러(134)는, 상기 제1 로직 레벨을 가지는 상기 폴트 라인에 응답하여, 상기 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 제4 메시지를 통신 버스(166)를 통해 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)에게 전송한다.
단계 422에서, 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)는, 상기 제3 메시지 및 상기 제4 메시지 중 적어도 하나가 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)에 의해 수신되었는지 여부 및 상기 폴트 라인(190)이 상기 제1 로직 레벨을 가지는지 여부를 판정한다. 만약, 단계 422의 값이 "yes"와 동일하면, 상기 방법은 단계 424로 진행한다. 그렇지 않으면, 상기 방법은 단계 426으로 진행한다.
단계 424에서, 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)는, 상기 통신 버스(166)가 소망대로 기능하고 있다는 것 및 상기 제2 마이크로컨트롤러(134)가 소망대로 기능하고 있다는 것을 확정한다. 단계 424 후, 상기 방법은 종료된다.
단계 426에서, 상기 제1 마이크로컨트롤러(132)는, 상기 제1 및 제2 컨택터(42, 44) 각각의 제1 및 제2 컨택터 코일(280, 290)에 대한 전원을 차단함으로써 제1 및 제2 컨택터(42, 44) 각각을 상기 열린 동작 상태로 설정하도록 상기 컨택터 제어 시스템(152)에게 명령한다. 단계 426 후, 상기 방법은 종료된다.
본 명세서에서 설명된 상기 전기적 제어 시스템은, 다른 제어 시스템에 비하여 상당한 장점을 제공한다. 특히, 상기 전기적 제어 시스템은 제1 마이크로컨트롤러는 가지는데, 상기 제1 마이크로컨트롤러는, 슬레이브 IC가 배터리 셀 내의 과전압 상태를 보고한 다음 제2 마이크로컨트롤러가 상기 제1 마이크로컨트롤러에게 상기 과전압 상태를 보고하는지 여부를 확정하도록 유도한다. 그렇지 않으면, 상기 제1 마이크로컨트롤러는, 상기 제2 마이크로컨트롤러 또는 둘 사이의 통신 버스가 오동작 중인 것으로 판정하여, 안전 조치를 취한다.
특허 청구된 발명은 단지 제한된 수의 실시예들을 참조하여 자세하게 기술되었지만, 본 발명은 그러한 개시된 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 오히려, 특허 청구된 발명은 본 발명의 정신과 범위에 부합되는 범위 내에서 여기에서 설명되지 않은 변형예, 대안예, 대체예 또는 등가예를 포함하도록 변형될 수 있다. 또한, 특허 청구된 발명의 다양한 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 실시예들 중에서 오직 일부만을 포함할 수도 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 특허 청구된 발명은 전술한 설명에 의해 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다.
10: 차량
30, 32: 배터리 셀
40: 전기적 제어 시스템
42, 44: 컨택터
46: 차량 컨트롤러
48: 차량 파워트레인
120, 122: 슬레이브 IC
130: 통신 IC
132: 제1 마이크로컨트롤러
134: 제2 마이크로컨트롤러
150: 통신 버스 트랜시버 IC
152: 컨택터 제어 시스템
190: 폴트 라인

Claims (10)

  1. 전기적 제어 시스템에 있어서,
    슬레이브 IC;
    통신 IC;
    전압값을 가지는 제1 메시지를 상기 통신 IC를 통해 상기 슬레이브 IC로부터 수신하되, 상기 전압값은 배터리 셀의 전압 레벨을 나타내는 제1 마이크로컨트롤러; 및
    통신 버스를 통해 상기 제1 마이크로컨트롤러와 통신하는 제2 마이크로컨트롤러를 포함하되,
    상기 제1 마이크로컨트롤러는, 최대 소망 전압 임계값을 가지는 제2 메시지를 상기 통신 IC를 통해 상기 슬레이브 IC에게 전송하고,
    상기 슬레이브 IC는, 과전압 플래그를 가지는 제3 메시지를 상기 통신 IC를 통해 상기 제1 마이크로컨트롤러에게 전송하되, 상기 과전압 플래그는 상기 배터리 셀 내에서 과전압 상태가 검출되었음을 나타내고,
    상기 통신 IC는, 상기 과전압 플래그에 응답하여, 폴트 라인을 상기 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 제1 로직 레벨로 설정하고,
    상기 제2 마이크로컨트롤러는, 상기 제1 로직 레벨을 가지는 상기 폴트 라인에 응답하여, 상기 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 제4 메시지를 상기 통신 버스를 통해 상기 제1 마이크로컨트롤러에게 전송하고,
    상기 제1 마이크로컨트롤러는, 상기 통신 버스가 소망대로 기능한다는 점 및 상기 제2 마이크로컨트롤러가 소망대로 기능한다는 점을 확정하기 위해, 상기 제4 메시지가 수신되었는지 여부 및 상기 폴트 라인이 상기 제1 로직 레벨을 가지는지 여부를 둘다 판정하는 것을 특징으로 하는 전기적 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통신 IC는, 상기 슬레이브 IC 및 상기 제1 마이크로컨트롤러와 동작 가능하게 통신하는 것을 특징으로 하는 전기적 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 마이크로컨트롤러와 제1 및 제2 컨택터에 동작 가능하게 결합된 컨택터 제어 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 제어 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 마이크로컨트롤러는, 상기 제4 메시지가 상기 제1 마이크로컨트롤러에 의해 수신되지 않았거나 상기 폴트 라인이 상기 제1 로직 레벨을 가지지 않으면, 상기 컨택터 제어 시스템에게 상기 제1 및 제2 컨택터 각각을 열린 동작 상태로 설정하도록 명령하는 것을 특징으로 하는 전기적 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 컨택터 제어 시스템은, 상기 제1 및 제2 컨택터 각각의 제1 및 제2 컨택터 코일 각각의 전원을 차단함으로써, 상기 제1 및 제2 컨택터 각각을 상기 열린 동작 상태로 설정하는 것을 특징으로 하는 전기적 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 마이크로컨트롤러는, 상기 슬레이브 IC가 후속적으로 상기 과전압 상태를 보고할 수 있도록, 상기 최대 소망 전압 임계값을 상기 전압값보다 작은 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 전기적 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴트 라인은, 상기 통신 IC 및 상기 제2 마이크로컨트롤러의 사이에 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 전기적 제어 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 상기 전기적 제어 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 상기 전기적 제어 시스템 내의 통신 고장을 판정하기 위한 방법에 있어서,
    통신 IC에 동작 가능하게 통신하는 슬레이브 IC가, 제1 시점에서 배터리 셀의 전압 레벨을 측정하는 단계;
    상기 슬레이브 IC가 상기 제1 시점에서 측정된 상기 전압 레벨을 나타내는 전압값을 가지는 제1 메시지를 상기 통신 IC를 통해 제1 마이크로컨트롤러에게 전송하는 단계;
    상기 제1 마이크로컨트롤러가 상기 제1 메시지에 응답하여, 최대 소망 전압 임계값을 가지는 제2 메시지를 상기 통신 IC를 통해 상기 슬레이브 IC에게 전송하는 단계;
    상기 슬레이브 IC가 상기 제2 메시지에 응답하여, 제2 시점에서 상기 배터리 셀의 전압 레벨을 측정하는 단계;
    상기 슬레이브 IC가 상기 제2 시점에서 측정된 상기 전압 레벨이 상기 최대 소망 전압 임계값보다 크면, 상기 배터리 셀에 연관된 과전압 플래그를 고장값으로 설정하는 단계;
    상기 슬레이브 IC가 상기 과전압 플래그를 가지는 제3 메시지를 상기 통신 IC를 통해 상기 제1 마이크로컨트롤러에게 전송하는 단계;
    상기 통신 IC가 상기 고장값을 가지는 상기 과전압 플래그에 응답하여, 폴트 라인을 상기 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 제1 로직 레벨로 설정하는 단계;
    통신 버스 및 상기 폴트 라인에 동작 가능하게 결합된 제2 마이크로컨트롤러가 상기 폴트 라인이 상기 제1 로직 레벨을 가지는 것에 응답하여, 상기 과전압 상태가 검출되었음을 나타내는 제4 메시지를 상기 통신 버스를 통해 상기 제1 마이크로컨트롤러에게 전송하는 단계; 및
    상기 제1 마이크로컨트롤러가 상기 제3 메시지 및 상기 제4 메시지를 수신한 경우, 상기 통신 버스 및 상기 제2 마이크로컨트롤러가 소망대로 기능하고 있는 것으로 확정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 폴트 라인은, 상기 통신 IC 및 상기 제2 마이크로컨트롤러의 사이에 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
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