KR20200066247A - 스위치 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스위치 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 복수의 스위치의 제어 가능 여부를 진단하고, 효과적으로 복수의 스위치를 제어할 수 있는 개선된 스위치 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

스위치 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING SWITCH}
본 출원은 2018년 11월 30일자로 출원된 한국 특허 출원번호 제10-2018-0152785에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은 스위치 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 스위치를 제어하는 과정에서 효과적으로 스위치를 제어할 수 있는 스위치 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
근래에 들어서, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이에 따라 모바일 기기, 전기차, 하이브리드 자동차, 전력 저장 장치, 무정전 전원 장치 등에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히 전기차나 하이브리드 자동차에 사용되는 이차 전지는 고출력, 대용량 이차 전지로서, 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
또한, 이차 전지에 대한 많은 수요와 함께 이차 전지와 관련된 주변 부품이나 장치에 대한 연구도 함께 이루어지고 있다. 즉, 복수의 이차 전지를 연결하여 하나의 모듈로 만든 셀 어셈블리, 셀 어셈블리의 충방전을 제어하고 각 이차 전지의 상태를 모니터링하는 BMS, 셀 어셈블리와 BMS를 하나의 팩으로 만든 배터리 팩, 셀 어셈블리를 모터와 같은 부하와 연결하는 스위치(Switch) 등 다양한 부품과 장치에 대한 연구가 진행되고 있다.
특히, 스위치는 셀 어셈블리와 부하를 연결하고, 전력의 공급여부를 제어하는 스위치로서 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 일 예로 널리 사용되는 리튬 이온 이차 전지의 동작 전압은 약 3.7V ~ 4.2V로서, 고전압을 제공하기 위해 다수의 이차 전지를 직렬로 연결하여 셀 어셈블리를 구성한다.
이러한 셀 어셈블리와 모터를 연결하는 스위치는 전원 시스템에 구비될 수 있다. 또한, 상기 전원 시스템은, 적어도 하나의 스위치를 선택적으로 개폐함으로써 배터리와 부하 사이의 안정적인 전원 공급을 담당할 수 있다. 이러한 전원 시스템이 차량에 구비되는 경우, 전원 시스템의 안전과 관련하여, 차량 주행 중에 시스템 적인 오류에 의하여 스위치가 개방되지 않고 스위치가 닫힌 상태로 유지되도록 하는 것이 중요하다.
따라서, 당업계에서는 시스템의 오류에도 불구하고 효과적으로 스위치를 닫힌 상태로 유지시킬 수 있는 기술이 요구되고 있다. 이러한 요구 조건은 회로의 복잡성을 증가시킨다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 복수의 스위치의 제어 가능 여부를 진단하고, 효과적으로 복수의 스위치를 제어할 수 있는 개선된 스위치 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
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 스위치 제어 장치는 제1 스위치의 동작 상태를 제어하는 제1 제어 신호, 제2 스위치의 동작 상태를 제어하는 제2 제어 신호, 및 진단 신호를 출력하도록 구성된 제1 프로세서; 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 동작 상태를 검증하기 위한 검증 신호를 출력하도록 구성된 제2 프로세서; 제1 제어 라인을 통해 상기 제1 스위치와 연결되고, 제2 제어 라인을 통해 상기 제2 스위치와 연결되며, 상기 제1 프로세서로부터 상기 제1 제어 신호, 상기 제2 제어 신호 및 상기 진단 신호를 수신하고, 상기 제2 프로세서로부터 상기 검증 신호를 수신하며, 상기 진단 신호 및 상기 검증 신호에 기반하여, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치 각각에게 상기 검증 신호 또는 대응되는 제어 신호를 출력하도록 구성된 진단부; 및 상기 제1 제어 라인 및 상기 제2 제어 라인의 전압을 측정하고, 측정한 복수의 전압값을 상기 제1 프로세서에게 출력하도록 구성된 전압 측정부를 포함할 수 있다.
상기 제1 프로세서는, 상기 전압 측정부에 의해 측정된 복수의 전압값에 기반하여 상기 제1 제어 라인 및 상기 제2 제어 라인 각각에 흐르는 신호를 검출하고, 검출된 신호에 기반하여 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 제어 가능 여부를 진단하도록 구성될 수 있다.
상기 진단부는, 상기 제1 프로세서로부터 상기 제2 제어 신호를 수신하고, 수신한 제2 제어 신호와 동일한 제1 출력값 및 상기 제1 출력값의 반전값인 제2 출력값을 각각 출력하도록 구성된 플립플롭을 포함할 수 있다.
상기 진단부는, 상기 제1 프로세서로부터 상기 진단 신호를 수신하면, 수신한 진단 신호에 대응되는 클럭 신호를 상기 플립플롭에게 출력하도록 구성된 클럭 신호 출력부를 포함할 수 있다.
상기 진단부는, 상기 플립플롭에서 출력된 상기 제1 출력값 및 상기 제2 출력값, 상기 제1 프로세서에서 출력된 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호, 및 상기 제2 프로세서에서 출력된 상기 검증 신호를 수신하고, 상기 제1 출력값 및 상기 제2 출력값에 따라 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호, 또는 상기 검증 신호를 출력하도록 구성된 버퍼부를 포함할 수 있다.
상기 버퍼부는, 상기 제1 출력값 및 상기 제2 출력값 중 어느 하나의 출력값을 입력받고, 입력받은 출력값의 크기에 따라 각각의 동작 상태가 결정되도록 구성된 복수의 버퍼를 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 버퍼부는, 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 출력값을 수신하고, 상기 제2 출력값의 크기에 따라 상기 제1 제어 신호의 출력 여부가 결정되도록 구성된 제1 버퍼; 상기 검증 신호 및 상기 제1 출력값을 수신하고, 상기 제1 출력값의 크기에 따라 상기 검증 신호의 출력 여부가 결정되도록 구성된 제2 버퍼와 제3 버퍼; 및 상기 제2 제어 신호 및 상기 제2 출력값을 수신하고, 상기 제2 출력값의 크기에 따라 상기 제2 제어 신호의 출력 여부가 결정되도록 구성된 제4 버퍼를 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 진단부는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치 중 적어도 하나와 상기 버퍼부 사이에 연결되고, 상기 제2 프로세서로부터 상기 검증 신호를 수신하도록 구성된 게이트부를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 게이트부는, 상기 제2 프로세서로부터 입력받은 상기 검증 신호를 입력받으면, 상기 버퍼부로부터 입력받은 신호를 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치 중 연결된 스위치에게 출력하도록 구성될 수 있다.
상기 제1 프로세서는, 상기 제1 제어 라인 및 상기 제2 제어 라인에서 상기 검증 신호가 검출된 경우, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 제어 가능한 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
상기 제1 프로세서는, 상기 진단 신호로써 로우 레벨 신호에 해당하는 신호를 출력하고, 상기 제1 제어 라인 및 상기 제2 제어 라인 각각에서 검출된 신호가 직전의 검출 과정에서 검출된 신호와 동일한 경우, 상기 진단부가 정상적으로 작동하는 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 BMS는 본 발명의 일 측면에 따른 스위치 제어 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 팩은 본 발명의 일 측면에 따른 스위치 제어 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 스위치 제어 방법은 제1 스위치의 동작 상태를 제어하는 제1 제어 신호, 제2 스위치의 동작 상태를 제어하는 제2 제어 신호, 및 진단 신호를 출력하는 제1 신호 출력 단계; 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 동작 상태를 검증하기 위한 검증 신호를 출력하는 제2 신호 출력 단계; 상기 진단 신호 및 상기 검증 신호에 기반하여, 상기 제1 스위치와 연결된 제1 제어 라인과, 상기 제2 스위치와 연결된 제2 제어 라인 각각에게 상기 검증 신호 또는 대응되는 제어 신호를 출력하는 제3 신호 출력 단계; 상기 제1 제어 라인 및 상기 제2 제어 라인에 흐르는 신호를 검출하는 신호 검출 단계; 및 상기 신호 검출 단계에서 검출된 신호에 기반하여, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 제어 가능 여부를 진단하는 스위치 제어 상태 진단 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 복수의 프로세서를 통해 효과적으로 스위치의 상태를 유지시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 진단부를 통하여 효과적으로 복수의 스위치의 상태를 확인하고 스위치의 상태를 유지시킬 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 평상시에도 스위치 제어 상태의 정상 여부를 확인함으로써, 효과적으로 스위치의 상태를 유지시킬 수 있는 개선된 스위치 제어 장치 및 방법이 제공될 수 있다.
이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 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 스위치 제어 장치가 포함된 배터리 팩의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치의 구성을 구체적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치에 구비된 플립플롭의 진리표를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위치 제어 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판정되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
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 '프로세서'와 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"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치가 포함된 배터리 팩의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치는 제어부(1) 및 전압 측정부(400)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2를 참조하면, 제어부(1)는 제1 프로세서(200), 제2 프로세서(300) 및 진단부(100)를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치는 제1 프로세서(200), 제2 프로세서(300) 및 진단부(100)를 포함하는 제어부(1)와 전압 측정부(400)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치는 배터리 팩에 구비될 수 있다. 즉, 도 1의 실시예에서, 배터리 팩은 셀 어셈블리(10), 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)를 포함하고, 차량 부하(40)와 연결될 수 있다.
여기서, 셀 어셈블리(10)에는 하나 이상의 배터리 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 구비될 수 있다. 그리고, 배터리 셀은, 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 배터리 셀로 간주될 수 있다.
또한, 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)는 셀 어셈블리(10)의 충방전 경로 상에 구비된 스위치일 수 있다. 여기서, 충방전 경로란 셀 어셈블리(10)가 충전 또는 방전될 때 전류가 흐르는 경로로서, 배터리 팩의 대전류 경로일 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(20)는 셀 어셈블리(10)의 양극 단자와 차량 부하(40) 사이의 충방전 경로 상에 구비될 수 있다. 또한, 제2 스위치(30)는 셀 어셈블리(10)의 음극 단자와 차량 부하(40) 사이의 충방전 경로 상에 구비될 수 있다.
예컨대, 도 1의 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치는 배터리 팩에 구비된 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)의 개폐 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 스위치 제어 장치는 제1 제어 라인(L1)을 통해서 제1 스위치(20)와 연결되고, 제2 제어 라인(L2)을 통해서 제2 스위치(30)와 연결될 수 있다.
또한, 스위치 제어 장치는 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)의 제어 가능 여부를 진단할 수 있다. 이하에서는, 스위치 제어 장치의 각각의 구성에 대해 구체적으로 설명한다.
제1 프로세서(200)는 제1 스위치(20)의 동작 상태를 제어하는 제1 제어 신호(S1), 제2 스위치(30)의 동작 상태를 제어하는 제2 제어 신호(S2), 및 진단 신호(S3)를 출력하도록 구성될 수 있다.
제1 제어 신호(S1)는 제1 스위치(20)의 개폐 동작을 제어하기 위하여 제1 프로세서(200)가 출력하는 신호일 수 있다. 제1 제어 신호(S1)는 제1 스위치(20)의 동작 상태를 전환시키기 위한 전압값을 갖는 신호일 수 있다. 예컨대, 제1 스위치(20)를 폐쇄 상태로 전환시키기 위한 임계 전압이 5V인 경우, 제1 제어 신호(S1)는 제1 스위치(20)를 폐쇄 상태로 전환시키기 위해 5V의 전압값을 갖는 신호일 수 있다.
또한, 제2 제어 신호(S2)는 제2 스위치(30)의 개폐 동작을 제어하기 위하여 제1 프로세서(200)가 출력하는 신호일 수 있다. 제2 제어 신호(S2)는 제2 스위치(30)의 동작 상태를 전환시키기 위한 전압값을 갖는 신호일 수 있다. 예컨대, 제2 스위치(30)를 폐쇄 상태로 전환시키기 위한 임계 전압이 5V인 경우, 제2 제어 신호(S2)는 제2 스위치(30)를 폐쇄 상태로 전환시키기 위해 5V의 전압값을 갖는 신호일 수 있다.
진단 신호(S3)는 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)를 제어하는 제어 동작이 정상적으로 동작하는지 여부를 진단하기 위하여 제1 프로세서(200)가 출력하는 신호일 수 있다. 예컨대, 제1 프로세서(200)에서 진단 신호(S3)가 출력되면, 본 발명에 따른 진단 프로세스가 진행될 수 있다. 여기서, 진단 신호(S3)는 미리 지정된 전압값을 갖는 신호일 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 제1 프로세서(200)는 진단부(100)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 제1 프로세서(200)는 제1 제어 신호(S1), 제2 제어 신호(S2) 및 진단 신호(S3)를 진단부(100)에게 출력할 수 있다.
제2 프로세서(300)는 상기 제1 스위치(20) 및 상기 제2 스위치(30)의 동작 상태를 검증하기 위한 검증 신호(S4)를 출력하도록 구성될 수 있다.
검증 신호(S4)는 상기 제1 스위치(20) 및 상기 제2 스위치(30)의 제어 가능 여부를 진단하는 과정에서, 스위치의 제어 가능 여부를 검증하기 위한 신호일 수 있다.
바람직하게, 검증 신호(S4)는 미리 지정된 전압값을 갖는 신호일 수 있다. 보다 바람직하게, 검증 신호(S4)는 제1 제어 신호(S1) 및 제2 제어 신호(S2)와 상이한 전압값을 갖는 신호일 수 있다.
도 2의 실시예에서, 제2 프로세서(300)는 진단부(100)와 연결될 수 있다. 그리고, 제2 프로세서(300)는 진단부(100)에게 검증 신호(S4)를 출력할 수 있다.
예컨대, 앞선 실시예와 같이, 제1 제어 신호(S1) 및 제2 제어 신호(S2)가 5V의 전압값을 갖는 신호라고 가정한다. 검증 신호(S4)는 제1 제어 신호(S1) 및 제2 제어 신호(S2)와 상이한 3V의 전압값을 갖는 신호일 수 있다. 이 때, 바람직하게, 진단 신호(S3)의 전압값은 제1 제어 신호(S1), 제2 제어 신호(S2) 및 검증 신호(S4)의 전압값에 의해 제한되지 않을 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 제1 프로세서(200)와 제2 프로세서(300)는 서로 연결될 수 있다. 제1 프로세서(200)는 제2 프로세서(300)에게 검증 신호(S4) 출력을 명령하고, 명령을 수신한 제2 프로세서(300)는 검증 신호(S4)를 출력할 수 있다.
다른 예로, 제2 프로세서(300)는 제1 프로세서(200)로부터 검증 신호(S4) 출력에 대한 명령을 수신하지 않더라도, 진단부(100)에게 검증 신호(S4)를 출력할 수 있다.
진단부(100)는 제1 제어 라인(L1)을 통해 상기 제1 스위치(20)와 연결되고, 제2 제어 라인(L2)을 통해 상기 제2 스위치(30)와 연결되도록 구성될 수 있다. 즉, 제어부(1)는 진단부(100)를 통해서 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)와 연결될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 진단부(100)는 제1 제어 라인(L1)을 통해 제1 스위치(20)와 연결되고, 제2 제어 라인(L2)을 통해 제2 스위치(30)와 연결될 수 있다.
진단부(100)는 상기 제1 프로세서(200)로부터 상기 제1 제어 신호(S1), 상기 제2 제어 신호(S2) 및 상기 진단 신호(S3)를 수신하고, 상기 제2 프로세서(300)로부터 상기 검증 신호(S4)를 수신하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 진단부(100)는 제1 프로세서(200) 및 제2 프로세서(300)와 연결될 수 있다. 그리고, 진단부(100)는 제1 프로세서(200)로부터 제1 제어 신호(S1), 제2 제어 신호(S2) 및 진단 신호(S3)를 수신할 수 있다. 또한, 진단부(100)는 제2 프로세서(300)로부터 검증 신호(S4)를 수신할 수 있다.
진단부(100)는 상기 진단 신호(S3) 및 상기 검증 신호(S4)에 기반하여, 상기 제1 스위치(20) 및 상기 제2 스위치(30) 각각에게 상기 검증 신호(S4) 또는 대응되는 제어 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 진단부(100)는 진단 신호(S3) 및 검증 신호(S4)에 따라서 제1 제어 신호(S1) 및 제2 제어 신호(S2), 또는 검증 신호(S4)를 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 진단부(100)는 진단 신호(S3) 및 검증 신호(S4)에 따라서 제1 스위치(20)에게 제1 제어 신호(S1) 또는 검증 신호(S4)를 출력하고, 제2 스위치(30)에게 제2 제어 신호(S2) 또는 검증 신호(S4)를 출력할 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 진단부(100)는 제1 출력 신호(CS1)를 제1 스위치(20)에게 출력하고, 제2 출력 신호(CS2)를 제2 스위치(30)에게 출력할 수 있다. 여기서, 제1 출력 신호(CS1)는 제1 제어 신호(S1) 또는 검증 신호(S4)일 수 있다. 또한, 제2 출력 신호(CS2)는 제2 제어 신호(S2) 또는 검증 신호(S4)일 수 있다.
전압 측정부(400)는 상기 제1 제어 라인(L1) 및 상기 제2 제어 라인(L2)의 전압을 측정하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 전압 측정부(400)는, 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)과 전기적으로 연결되어, 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)의 전압을 각각 측정할 수 있다. 보다 구체적으로, 전압 측정부(400)는 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)으로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)의 전압을 각각 측정할 수 있다.
예컨대, 도 1 및 도 2의 실시예에서, 전압 측정부(400)는 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 전압 측정부(400)는 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)의 전압을 측정할 수 있다.
또한, 전압 측정부(400)는 측정한 복수의 전압값을 상기 제1 프로세서(200)에게 출력하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 전압 측정부(400)는 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 제1 프로세서(200)와 전기적으로 연결될 수 있다. 바람직하게, 전압 측정부(400)는 제1 프로세서(200)의 통제 하에 시간 간격을 두고 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)과 기준 접지 사이의 전위차를 각각 측정하고, 측정한 전압값을 나타내는 신호를 제1 프로세서(200)에게 출력할 수 있다. 전압 측정부(400)는 당업계에서 일반적으로 사용되는 전압 측정 회로를 이용하여 구현될 수 있다.
예컨대, 도 1 및 도 2의 실시예에서, 전압 측정부(400)는 측정한 제1 제어 라인(L1)의 전압값 및 제2 제어 라인(L2)의 전압값을 제1 프로세서(200)에게 출력할 수 있다.
상기 제1 프로세서(200)는, 상기 전압 측정부(400)에 의해 측정된 복수의 전압값에 기반하여 상기 제1 제어 라인(L1) 및 상기 제2 제어 라인(L2) 각각에 흐르는 신호를 검출하도록 구성될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1 제어 신호(S1)와 제2 제어 신호(S2)의 전압값은 동일하게 설정되고, 제1 제어 신호(S1)와 검증 신호(S4)의 전압값은 서로 상이하게 설정될 수 있다. 따라서, 제1 프로세서(200)는 전압 측정부(400)로부터 수신한 제1 제어 라인(L1)의 전압값에 기반하여 제1 제어 라인(L1)에 흐르는 신호의 종류를 검출할 수 있다. 또한, 제1 프로세서(200)는 전압 측정부(400)로부터 수신한 제2 제어 라인(L2)의 전압값에 기반하여 제2 제어 라인(L2)에 흐르는 신호의 종류를 검출할 수 있다.
예컨대, 앞선 실시예와 같이, 제1 제어 신호(S1) 및 제2 제어 신호(S2)의 전압값은 5V이고, 검증 신호(S4)의 전압값은 3V라고 가정한다. 제1 프로세서(200)가 전압 측정부(400)로부터 수신한 제1 제어 라인(L1)의 전압값과 제2 제어라인의 전압값이 3V이면, 제1 프로세서(200)는 제1 제어 라인(L1)과 제2 제어 라인(L2)에 검증 신호(S4)가 흐르는 것으로 판단할 수 있다. 즉, 제1 프로세서(200)는 진단부(100)에서 출력된 제1 출력 신호(CS1) 및 제2 출력 신호(CS2)가 모두 검증 신호(S4)라고 판단할 수 있다.
제1 프로세서(200)는 검출된 신호에 기반하여 상기 제1 스위치(20) 및 상기 제2 스위치(30)의 제어 가능 여부를 진단하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제1 프로세서(200)는 상기 제1 제어 라인(L1) 및 상기 제2 제어 라인(L2)에서 상기 검증 신호(S4)가 검출된 경우, 상기 제1 스위치(20) 및 상기 제2 스위치(30)가 제어 가능한 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 제1 프로세서(200)가 제1 제어 신호(S1), 제2 제어 신호(S2) 및 진단 신호(S3)를 진단부(100)에게 출력하고, 제2 프로세서(300)에게 검증 신호(S4) 출력을 명령하였다고 가정한다. 진단부(100)는 제1 프로세서(200)로부터 제1 제어 신호(S1), 제2 제어 신호(S2) 및 진단 신호(S3)를 수신하고, 제2 프로세서(300)로부터 검증 신호(S4)를 수신할 수 있다. 그리고, 진단부(100)는 수신한 검증 신호(S4) 및 진단 신호(S3)의 전압값에 기반하여, 제1 출력 신호(CS1)로써 검증 신호(S4)를 출력하고, 제2 출력 신호(CS2)로써 검증 신호(S4)를 출력할 수 있다. 제1 프로세서(200)는 전압 측정부(400)에 의해 측정된 복수의 전압값(제1 제어 라인(L1)의 전압값 및 제2 제어 라인(L2)의 전압값)에 따라 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)에 검증 신호(S4)가 흐르는 것을 검출할 수 있다. 이 경우, 제1 프로세서(200)는 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)가 제어 가능한 것으로 판단할 수 있다.
다른 예로, 진단부(100)의 제1 출력 신호(CS1)로써 제1 제어 신호(S1)가 출력되고, 제2 출력 신호(CS2)로써 제2 제어 신호(S2)가 출력되었다고 가정한다. 이 경우, 제1 제어 신호(S1)는 제1 스위치(20)에게 입력되고, 제2 제어 신호(S2)는 제2 스위치(30)에게 입력될 수 있다. 결과적으로, 제1 스위치(20)는 제1 제어 신호(S1)에 대응되도록 동작 상태가 제어되고, 제2 스위치(30)는 제2 제어 신호(S2)에 대응되도록 동작 상태가 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치는 복수의 신호를 수신하는 진단부(100)의 출력 결과에 기반하여 복수의 스위치(20, 30)의 정상 제어 가능 여부를 진단할 수 있는 장점이 있다. 결과적으로, 스위치 제어 장치는 스위치의 정상 제어 가능 여부를 진단함으로써, 예상치 못하게 스위치를 정상적으로 제어할 수 없는 상황에서 발생될 수 있는 사고를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여, 진단부(100)의 구성에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치의 구성을 구체적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 진단부(100)는 클럭 신호 출력부(120), 플립플롭(110), 버퍼부(130) 및 게이트부(140)를 포함할 수 있다.
여기서, 플립플롭(110)은 1 비트의 정보를 보관 및 유지할 수 있는 논리 회로일 수 있다. 예컨대, 플립플롭(110)은 클럭 단자(Clk)를 통해 입력되는 클럭 신호(C)의 순간 엣지에서 데이터 단자(D)를 통해 입력되는 데이터 신호를 유지하는 D 플립플롭(D flip-flop)일 수 있다. 이외에도, 플립플롭(110)은 RS 플립플롭, JK 플립플롭 또는 T 플립플롭이 적용될 수도 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 플립플롭(110)이 D 플립플롭인 것으로 설명한다.
클럭 신호 출력부(120)는 상기 제1 프로세서(200)로부터 상기 진단 신호(S3)를 수신하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 3의 실시예에서, 제1 프로세서(200)와 클럭 신호 출력부(120)는 연결될 수 있다. 그리고, 제1 프로세서(200)에서 출력된 진단 신호(S3)가 클럭 신호 출력부(120)에 입력될 수 있다.
클럭 신호 출력부(120)는 수신한 진단 신호(S3)에 대응되는 클럭 신호(C)를 상기 플립플롭(110)에게 출력하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 클럭 신호 출력부(120)는 제1 프로세서(200)로부터 진단 신호(S3)를 수신하면, 수신한 진단 신호(S3)의 크기(신호 레벨)에 대응되는 클럭 신호(C)를 출력하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 3의 실시예에서, 클럭 신호 출력부(120)에서 출력된 클럭 신호(C)는 플립플롭(110)의 클럭 단자(Clk)로 입력될 수 있다.
다만, 도 3에는 진단부(100)에 클럭 신호 출력부(120)가 구비된 실시예가 도시되었으나, 바람직하게 진단부(100)에는 클럭 신호 출력부(120)가 선택적으로 구비될 수 있다. 즉, 다른 실시예의 진단부(100)에는 클럭 신호 출력부(120)가 구비되지 않을 수 있다. 이 경우, 제1 프로세서(200)에서 출력된 진단 신호(S3)가 클럭 신호(C)일 수 있다. 예컨대, 제1 프로세서(200)에서 출력된 진단 신호(S3)가 플립플롭(110)의 클럭 단자(Clk)로 입력될 수 있다.
플립플롭(110)은 상기 제1 프로세서(200)로부터 상기 제2 제어 신호(S2)를 수신하도록 구성될 수 있다. 즉, 플립플롭(110)은 데이터 단자(D)로 제2 제어 신호(S2)를 입력받고, 클럭 단자(Clk)로 클럭 신호(C)를 입력받을 수 있다.
플립플롭(110)은 수신한 제2 제어 신호(S2)와 동일한 제1 출력값(Q1) 및 상기 제1 출력값(Q1)의 반전값인 제2 출력값(Q2)을 각각 출력하도록 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치에 구비된 플립플롭(110)의 진리표를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 플립플롭(110)의 진리표에서, H는 클럭 단자(Clk) 또는 데이터 단자(D)에 하이 레벨 신호가 입력된 것을 의미한다. L은 클럭 단자(Clk) 또는 데이터 단자(D)에 로우 레벨 신호가 입력된 것을 의미한다. 또는, L은 클럭 단자(Clk) 또는 데이터 단자(D)에 신호가 입력되지 않은 것을 의미한다. X는 데이터 단자(D)에 제2 제어 신호(S2)가 입력되는 것이 무관함을 의미한다. 즉, 클럭 신호(C)가 L일 때에는, 플립플롭(110)의 출력 결과가 데이터 단자(D)에 입력된 제2 제어 신호(S2)와 무관할 수 있다.
예컨대, 도 4의 진리표에서, ①은 로우 레벨 신호인 클럭 신호(C)가 클럭 단자(Clk)로 입력된 경우이다. ②는 하이 레벨 신호인 클럭 신호(C)가 클럭 단자(Clk)로 입력되고, 하이 레벨 신호인 제2 제어 신호(S2)가 데이터 단자(D)로 입력된 경우이다. ③은 하이 레벨 신호인 클럭 신호(C)가 클럭 단자(Clk)로 입력되고, 로우 레벨 신호인 제2 제어 신호(S2)가 데이터 단자(D)로 입력된 경우이다.
또한, 플립플롭(110)의 클럭 단자(Clk)에 입력된 클럭 신호(C)의 레벨에 따라 제1 출력 단자(Q) 및 제2 출력 단자(Q')에서 출력되는 신호가 서로 변경될 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 ①의 경우, 플립플롭(110)은 제1 출력 단자(Q)를 통해 이전 순차에서 출력된 제1 출력값(Q1)을 출력하고, 제2 출력 단자(Q')를 통해 이전 순차에서 출력된 제2 출력값(Q2)을 출력할 수 있다.
다른 예로, 도 4에 도시된 ②의 경우, 플립플롭(110)은 제1 출력 단자(Q)를 통해 제2 제어 신호(S2)와 동일한 값인 제1 출력값(Q1)을 출력하고, 제2 출력 단자(Q')를 통해 제1 출력값(Q1)의 반전값인 제2 출력값(Q2)을 출력할 수 있다.
또 다른 예로, 도 4에 도시된 ③의 경우, 플립플롭(110)은 제1 출력 단자(Q)를 통해 제2 제어 신호(S2)의 반전값인 제1 출력값(Q1)을 출력하고, 제2 출력 단자(Q')를 통해 제1 출력값(Q1)의 반전값인 제2 출력값(Q2)을 출력할 수 있다.
도 1의 실시예에서, 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)의 동작 상태가 턴-온 상태이고, 셀 어셈블리(10)로부터 차량 부하(40)가 전력을 공급받는 상황을 가정한다. 예상치 못하게 제1 스위치(20) 또는 제2 스위치(30)의 동작 상태가 턴-오프 상태로 전환되면, 차량 부하(40)에 전력 공급이 갑자기 끊기기 때문에 차량에 손상이 발생될 수 있다. 또한, 이 경우, 갑자기 차량의 시동이 꺼짐으로써 사고가 발생될 수 있다.
이렇듯 제1 스위치(20) 또는 제2 스위치(30)의 동작 상태가 갑자기 턴-오프 상태로 전환되는 경우는 제1 프로세서(200)가 예상치 못하게 종료되는 경우일 수 있다. 즉, 제1 프로세서(200)가 갑자기 셧-다운되면, 제1 제어 신호(S1) 및 제2 제어 신호(S2)가 진단부(100)로 입력되지 않을 수 있다. 이 경우, 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)의 동작 상태가 턴-오프 상태로 전환되는 것을 방지하기 위하여, 플립플롭(110)이 동작될 수 있다. 즉, 제1 프로세서(200)가 갑자기 셧-다운된 경우는, 도 4의 진리표에서 ①의 상황이 발생된 경우로서, 플립플롭(110)에는 이전에 출력된 제1 출력값(Q1) 및 제2 출력값(Q2)이 유지될 수 있다. 즉, 제1 프로세서(200)가 리셋되는 동안에도 진단부(100)에서 출력되는 신호가 동일하게 유지됨으로써, 배터리 팩에 구비된 차량과 같은 부하의 구동 전력에 갑작스런 변화가 발생되는 것이 방지될 수 있다. 이후, 제1 프로세서(200)가 리셋되어 제1 제어 신호(S1) 및 제2 제어 신호(S2)를 출력하면, 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)의 동작 상태는 턴-온 상태를 유지할 수 있다.
즉, 본원의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치는 플립플롭(110)이 구비된 진단부(100)를 포함함으로써, 제1 메인 릴레이의 예기치 못한 리셋 상황에서도 복수의 스위치(20, 30)의 동작 상태를 유지시킬 수 있는 장점이 있다. 따라서, 예상치 못한 스위치의 동작 상태 전환에 따른 사고가 미연에 방지될 수 있는 장점이 있다.
버퍼부(130)는 상기 플립플롭(110)에서 출력된 상기 제1 출력값(Q1) 및 상기 제2 출력값(Q2), 상기 제1 프로세서(200)에서 출력된 상기 제1 제어 신호(S1) 및 상기 제2 제어 신호(S2), 및 상기 제2 프로세서(300)에서 출력된 상기 검증 신호(S4)를 수신하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 3의 실시예에서, 버퍼부(130)는 제1 프로세서(200)로부터 제1 제어 신호(S1) 및 제2 제어 신호(S2)를 수신할 수 있다. 또한, 버퍼부(130)는 제2 프로세서(300)로부터 검증 신호(S4)를 수신할 수 있다. 또한, 버퍼부(130)는 플립플롭(110)의 제1 출력 단자(Q)에서 출력된 제1 출력값(Q1) 및 제2 출력 단자(Q')에서 출력된 제2 출력값(Q2)을 수신할 수 있다.
또한, 버퍼부(130)는 상기 제1 출력값(Q1) 및 상기 제2 출력값(Q2)에 따라 상기 제1 제어 신호(S1) 및 상기 제2 제어 신호(S2), 또는 상기 검증 신호(S4)를 출력하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 버퍼부(130)는 제1 출력값(Q1) 및 제2 출력값(Q2)의 크기(신호 레벨)에 따라, 제1 출력 신호(CS1)로써 제1 제어 신호(S1) 또는 검증 신호(S4)를 출력하고, 제3 출력 신호(CS3)로써 제2 제어 신호(S2) 또는 검증 신호(S4)를 출력할 수 있다.
보다 바람직하게, 버퍼부(130)는 제1 출력 신호(CS1)로써 제1 제어 신호(S1)를 출력할 때, 제3 출력 신호(CS3)로써 제2 제어 신호(S2)를 출력할 수 있다. 그리고, 버퍼부(130)는 제1 출력 신호(CS1)로써 검증 신호(S4)를 출력할 때, 제3 출력 신호(CS3)로써 검증 신호(S4)를 출력할 수 있다.
보다 구체적으로, 버퍼부(130)는 복수의 버퍼를 포함하도록 구성될 수 있다.
버퍼부(130)에 포함된 복수의 버퍼는 상기 제1 출력값(Q1) 및 상기 제2 출력값(Q2) 중 어느 하나의 출력값을 입력받고, 입력받은 출력값의 크기에 따라 각각의 동작 상태가 결정되도록 구성될 수 있다.
플립플롭(110)에서 출력된 제1 출력값(Q1) 또는 제2 출력값(Q2)은 복수의 버퍼에 입력될 수 있다. 그리고, 제1 출력값(Q1) 또는 제2 출력값(Q2)이 대응되는 버퍼의 동작 전원에 해당할 수 있다. 예컨대, 하이 레벨 신호를 입력받은 버퍼는 동작되고, 로우 레벨 신호를 입력받은 버퍼는 동작되지 않을 수 있다.
즉, 플립플롭(110)의 출력 결과에 따라 버퍼부(130)에 포함된 복수의 버퍼의 동작 상태가 결정될 수 있다. 구체적으로, 플립플롭(110)의 출력 결과는 플립플롭(110)에 입력되는 클럭 신호(C)에 영향을 받기 때문에, 제1 프로세서(200)에서 출력된 진단 상태에 기반하여 복수의 버퍼의 동작 상태가 결정될 수 있다.
예컨대, 버퍼부(130)는 제1 버퍼, 제2 버퍼, 제3 버퍼 및 제4 버퍼를 포함할 수 있다.
제1 버퍼는 상기 제1 제어 신호(S1) 및 상기 제2 출력값(Q2)을 수신하고, 상기 제2 출력값(Q2)의 크기(신호 레벨)에 따라 상기 제1 제어 신호(S1)의 출력 여부가 결정되도록 구성될 수 있다.
제2 버퍼 및 제3 버퍼는 상기 검증 신호(S4) 및 상기 제1 출력값(Q1)을 수신하고, 상기 제1 출력값(Q1)의 크기(신호 레벨)에 따라 상기 검증 신호(S4)의 출력 여부가 결정되도록 구성될 수 있다.
제4 버퍼는 상기 제2 제어 신호(S2) 및 상기 제2 출력값(Q2)을 수신하고, 상기 제2 출력값(Q2)의 크기(신호 레벨)에 따라 상기 제2 제어 신호(S2)의 출력 여부가 결정되도록 구성된 제4 버퍼를 포함하도록 구성될 수 있다.
게이트부(140)는 상기 제1 스위치(20) 및 상기 제2 스위치(30) 중 적어도 하나와 상기 버퍼부(130) 사이에 연결되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 게이트부(140)는 버퍼의 역할을 수행할 수 있다. 바람직하게, 제2 프로세서(300)에서 출력되는 검증 신호(S4)는 지연 시간을 갖는 신호일 수 있다. 즉, 제2 프로세서(300)는 신호 지연 시간을 결정하고, 결정된 신호 지연 시간을 갖는 검증 신호(S4)를 생성하여 출력하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제2 프로세서(300)에서 신호 지연 시간을 3초로 결정하고, 결정된 3초의 지연 시간을 갖는 검증 신호(S4)를 생성하여 출력할 수 있다. 그리고, 검증 신호(S4)가 게이트부(140)에 입력되면, 게이트부(140)에서 신호가 출력될 때까지 3초가 소요될 수 있다.
바람직하게, 진단부(100)는 하나 이상의 게이트부(140)를 포함할 수 있다. 즉, 게이트부(140)는 제1 제어 라인(L1) 및/또는 제2 제어 라인(L2) 상에 배치될 수 있다. 게이트부(140)는 버퍼의 역할을 하기 때문에, 게이트부(140)가 배치된 제어 라인에는 검증 신호(S4)에 설정된 시간만큼의 신호 지연(Signal delay)이 발생될 수 있다.
예컨대, 게이트부(140)에서 신호 지연이 발생되는 동안, 게이트부(140)에 연결된 스위치의 동작 상태가 유지될 수 있다. 따라서, 앞선 예시와 같이, 제1 프로세서(200)가 갑자기 리셋되는 동안에도 플립플롭(110)에 의한 이전 신호 유지 및 게이트부(140)에 의한 신호 지연에 의해 스위치의 동작 상태가 유지될 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 도 3의 실시예와 같이 제2 제어 라인(L2)에만 게이트부(140)가 배치된 것으로 설명한다.
예컨대, 도 3의 게이트부(140)는 버퍼부(130)와 제2 스위치(30) 사이에 연결되어, 버퍼부(130)로부터 제3 출력 신호(CS3)를 수신할 수 있다. 또한, 게이트부(140)는 제2 제어 라인(L2)에 제2 출력 신호(CS2)를 출력할 수 있다.
구체적인 예로, 버퍼부(130)에 포함된 제1 버퍼 및 제2 버퍼는 제1 제어 라인(L1)과 연결되고, 제3 버퍼 및 제4 버퍼는 제2 제어 라인(L2)에 배치된 게이트부(140)와 연결될 수 있다. 다른 예로, 제1 제어 라인(L1)에만 게이트부(140)가 구비된 경우, 버퍼부(130)에 포함된 제1 버퍼 및 제2 버퍼는 제1 제어 라인(L1)에 배치된 게이트부(140)와 연결되고, 제3 버퍼 및 제4 버퍼는 제2 제어 라인(L2)과 연결될 수 있다.
또한, 게이트부(140)는 상기 제2 프로세서(300)로부터 상기 검증 신호(S4)를 수신하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 게이트부(140)는 상기 제2 프로세서(300)로부터 상기 검증 신호(S4)를 입력받으면, 상기 버퍼부(130)로부터 입력받은 제3 출력 신호(CS3)를 상기 제2 제어 라인(L2)으로 출력하도록 구성될 수 있다.
즉, 게이트부(140)는 제2 프로세서(300)로부터 검증 신호(S4)를 입력받으면, 게이트부(140)는 상기 제2 출력 신호(CS2)로써, 상기 버퍼부(130)로부터 입력받은 제3 출력 신호(CS3)를 출력할 수 있다. 이 경우, 진단부(100)에서 제2 제어 라인(L2)을 통해 출력되는 제2 출력 신호(CS2)는 버퍼부(130)가 게이트부(140)로 출력된 제3 출력 신호(CS3)일 수 있다.
예컨대, 도 3의 실시예에서, 게이트부(140)는 하이 레벨 신호인 검증 신호(S4)를 입력받으면, 버퍼부(130)로부터 입력받은 제2 제어 신호(S2) 또는 검증 신호(S4)를 제2 제어 라인(L2)으로 출력할 수 있다. 반대로, 게이트부(140)는 로우 레벨 신호인 검증 신호(S4)를 입력받으면, 버퍼부(130)로부터 입력받은 제2 제어 신호(S2) 또는 검증 신호(S4)를 제2 제어 라인(L2)으로 출력하지 않을 수 있다.
예컨대, 버퍼부(130)에서 출력된 제1 출력 신호(CS1)가 제1 제어 신호(S1)이고, 제3 출력 신호(CS3)가 제2 제어 신호(S2)라고 가정한다. 버퍼부(130)에서 출력된 제1 출력 신호(CS1)는 제1 제어 라인(L1)을 통해 제1 스위치(20)에게 입력될 수 있다. 그리고, 검증 신호(S4)가 하이 레벨 신호이면, 버퍼부(130)에서 출력된 제3 출력 신호(CS3)는 게이트부(140) 및 제2 제어 라인(L2)을 통해 제2 스위치(30)에게 입력될 수 있다.
다른 예로, 버퍼부(130)에서 출력된 제1 출력 신호(CS1) 및 제3 출력 신호(CS3)가 모두 검증 신호(S4)라고 가정한다. 버퍼부(130)에서 출력된 제1 출력 신호(CS1)는 제1 제어 라인(L1)을 통해 제1 스위치(20)에게 입력될 수 있다. 그리고, 검증 신호(S4)가 하이 레벨 신호이면, 버퍼부(130)에서 출력된 제3 출력 신호(CS3)는 게이트부(140) 및 제2 제어 라인(L2)을 통해 제2 스위치(30)에게 입력될 수 있다.
이하에서는 제1 프로세서(200)가 리셋 상황을 가정하여 진단부(100)의 정상 동작 여부를 판단하는 실시예를 설명한다.
상기 제1 프로세서(200)는, 상기 진단 신호(S3)로써 로우 레벨 신호에 해당하는 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
즉, 제1 프로세서(200)는 리셋 상황을 가정하기 위하여 로우 레벨 신호에 해당하는 진단 신호(S3)를 출력할 수 있다. 도 4의 진리표를 참조하면, 제1 프로세서(200)는 ①의 경우에 진단부(100)의 출력이 그대로 유지되는지 여부를 진단하기 위하여 리셋 상황을 가정하는 것이기 때문에, 제1 프로세서(200)는 로우 레벨 신호에 해당하는 진단 신호(S3)를 출력할 수 있다.
이후, 제1 프로세서(200)는 상기 제1 제어 라인(L1) 및 상기 제2 제어 라인(L2) 각각에서 검출된 신호가 직전의 검출 과정에서 검출된 신호와 동일한 경우, 상기 진단부(100)가 정상적으로 동작하는 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 진단부(100)가 정상적으로 동작한다면, 제1 프로세서(200)에서 출력된 진단 신호(S3)가 로우 레벨 신호이면, 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)에서는 직전의 신호 검출 과정에서 검출된 신호와 동일한 신호가 검출될 수 있다.
예컨대, 직전 신호 검출 과정에서 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)에서 검증 신호(S4)가 검출되었다고 가정한다. 제1 프로세서(200)가 진단 신호(S3)로 로우 신호를 출력하면, 플립플롭(110)에서 출력되는 제1 출력값(Q1) 및 제2 출력값(Q2)는 직전 신호 검출 과정에서 플립플롭(110)에서 출력된 값들과 같을 수 있다. 그리고, 제2 프로세서(300)에서 출력된 검증 신호(S4)가 버퍼부(120) 및 게이트부(140)를 거쳐, 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2) 상에 흐를 수 있다. 바람직하게, 검증 신호(S4)의 신호 레벨은 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)의 동작 상태를 턴-온 상태로 유지시킬 수 있는 크기를 가질 수 있다. 따라서, 제1 프로세서(200)가 로우 레벨 신호를 출력하는 경우, 즉, 제1 프로세서(200)가 리셋되는 등의 상황에서도 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)의 동작 상태가 유지될 수 있다.
따라서, 제1 프로세서(200)는 로우 레벨 신호에 해당하는 진단 신호(S3)를 출력한 후, 직전의 신호 검출 과정과 현재의 신호 검출 과정에서 동일한 신호가 검출된 경우, 진단부(100)가 정상적으로 동작하는 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 제1 프로세서(200)는 진단부(100)가 정상적으로 동작하기 때문에, 진단부(100)와 연결된 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)의 제어가 정상적으로 가능한 것으로 판단할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치는 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)에 검증 신호(S4)가 검출되는지 여부에 따라서 복수의 스위치(20, 30)의 제어 가능 여부를 판단할 수 있고, 제1 프로세서(200)의 리셋 상황을 가정하여 복수의 스위치(20, 30)의 제어 가능 여부를 더 판단할 수도 있다. 따라서, 스위치 제어 장치는 여러 측면에서 진단부(100)의 정상 동작 여부 및 복수의 스위치(20, 30)의 제어 가능 여부를 진단할 수 있다.
결과적으로, 스위치 제어 장치에 의한 이러한 진단의 결과로써 진단부(100)의 정상 동작 및 스위치의 정상 제어가 보장될 수 있기 때문에, 제1 프로세서(200)가 리셋되는 등의 예상치 못한 상황에서도 복수의 스위치(20, 30)의 동작 상태가 유지될 수 있다. 따라서, 복수의 스위치(20, 30)의 동작 상태가 예상치 못하게 전환됨으로써 발생될 수 있는 사고들이 미연에 방지될 수 있다.
본 발명에 따른 스위치 제어 장치는, BMS에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 BMS는, 상술한 본 발명에 따른 스위치 제어 장치를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 본 발명에 따른 스위치 제어 장치의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 BMS에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 스위치 제어 장치의 프로세서 및 메모리 디바이스는, BMS(Battery Management System)의 구성요소로서 구현될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스위치 제어 장치는, 배터리 팩에 구비될 수 있다. 예컨대, 도 1의 실시예와 같이, 본 발명이 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치는 배터리 팩에 포함될 수 있다. 여기서, 배터리 팩은, 전장품(BMS, 릴레이, 퓨즈 등) 및 케이스 등을 더 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위치 제어 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다. 스위치 제어 방법의 각 단계는 스위치 제어 장치에 의해 수행될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위치 제어 방법은 제1 신호 출력 단계(S100), 제2 신호 출력 단계(S200), 제3 신호 출력 단계(S300), 신호 검출 단계(S400) 및 스위치 제어 상태 진단 단계(S500)를 포함할 수 있다.
제1 신호 출력 단계(S100)는 제1 스위치(20)의 동작 상태를 제어하는 제1 제어 신호(S1), 제2 스위치(30)의 동작 상태를 제어하는 제2 제어 신호(S2), 및 진단 신호(S3)를 출력하는 단계로서, 제1 프로세서(200)에 의해 수행될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 프로세서(200)는 제1 제어 신호(S1), 제2 제어 신호(S2) 및 진단 신호(S3)를 진단부(100)에게 출력할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 3을 참조하면, 제1 프로세서(200)는 제1 제어 신호(S1)를 버퍼부(130)에게 출력하고, 제2 제어 신호(S2)를 플립플롭(110) 및 버퍼부(130)에게 출력하며, 진단 신호(S3)를 클럭 신호 출력부(120)에게 출력할 수 있다.
다른 예로, 진단부(100)에 클럭 신호 출력부(120)가 구비되지 않은 경우, 제1 프로세서(200)는 진단 신호(S3)를 플립플롭(110)에게 출력하고, 출력된 진단 신호(S3)는 클럭 단자(Clk)에 입력될 수 있다.
제2 신호 출력 단계(S200)는 상기 제1 스위치(20) 및 상기 제2 스위치(30)의 동작 상태를 검증하기 위한 검증 신호(S4)를 출력하는 단계로서, 제2 프로세서(300)에 의해 수행될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제2 프로세서(300)는 검증 신호(S4)를 진단부(100)에게 출력할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 3을 참조하면, 제2 프로세서(300)는 검증 신호(S4)를 버퍼부(130) 및 게이트부(140)에게 출력할 수 있다.
제3 신호 출력 단계(S300)는 상기 진단 신호(S3) 및 상기 검증 신호(S4)에 기반하여, 상기 제1 스위치(20)와 연결된 제1 제어 라인(L1)과, 상기 제2 스위치(30)와 연결된 제2 제어 라인(L2) 각각에게 상기 검증 신호(S4) 또는 대응되는 제어 신호를 출력하는 단계로서, 진단부(100)에 의해 수행될 수 있다.
도 3의 실시예에서, 진단부(100)에 포함된 플립플롭(110)은 데이터 단자(D)에 입력된 제2 제어 신호(S2) 및 클럭 단자(Clk)에 입력된 클럭 신호(C)에 기반하여, 제1 출력 단자(Q)에서 제1 출력값(Q1)을 출력하고, 제2 출력 단자(Q')에서 제2 출력값(Q2)을 출력할 수 있다.
또한, 도 3의 실시예에서, 진단부(100)에 포함된 버퍼부(130)는 플립플롭(110)으로부터 수신한 제1 출력값(Q1)과 제2 출력값(Q2)의 신호 레벨에 기반하여, 제1 스위치(20)와 연결된 제1 제어 라인(L1)에 제1 제어 신호(S1) 또는 검증 신호(S4)를 출력할 수 있다. 또한, 버퍼부(130)는 플립플롭(110)으로부터 수신한 제1 출력값(Q1)과 제2 출력값(Q2)의 신호 레벨에 기반하여, 게이트부(140)에게 제2 제어 신호(S2) 또는 검증 신호(S4)를 출력할 수 있다.
또한, 도 3의 실시예에서, 진단부(100)에 포함된 게이트부(140)는 제2 프로세서(300)로부터 수신한 검증 신호(S4)에 기반하여, 제2 스위치(30)와 연결된 제2 제어 라인(L2)으로 버퍼부(130)로부터 수신한 신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 게이트부(140)가 버퍼부(130)로부터 제2 제어 신호(S2)를 수신하였으면 제2 제어 라인(L2)으로 제2 제어 신호(S2)가 출력될 수 있다. 반대로, 게이트부(140)가 버퍼부(130)로부터 검증 신호(S4)를 수신하였으면 제2 제어 라인(L2)으로 검증 신호(S4)가 출력될 수 있다.
예컨대, 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)에는 모두 검증 신호(S4)가 출력되거나, 제1 제어 라인(L1)에는 제1 제어 신호(S1)가 출력되고 제2 제어 라인(L2)에는 제2 제어 신호(S2)가 출력될 수 있다.
신호 검출 단계(S400)는 상기 제1 제어 라인(L1) 및 상기 제2 제어 라인(L2)에 흐르는 신호를 검출하는 단계로서, 제1 프로세서(200)에 의해 수행될 수 있다.
먼저, 전압 측정부(400)는 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2) 각각의 전압을 측정하고, 측정한 전압값을 제1 프로세서(200)에게 송신할 수 있다.
제1 프로세서(200)는 전압 측정부(400)로부터 수신한 제1 제어 라인(L1)에 대한 전압값의 신호 레벨을 확인하여 제1 제어 라인(L1)에 흐르는 신호를 검출할 수 있다. 또한, 제1 프로세서(200)는 전압 측정부(400)로부터 수신한 제2 제어 라인(L2)에 대한 전압값의 신호 레벨을 확인하여 제2 제어 라인(L2)에 흐르는 신호를 검출할 수 있다.
스위치 제어 상태 진단 단계(S500)는 상기 신호 검출 단계(S400)에서 검출된 신호에 기반하여, 상기 제1 스위치(20) 및 상기 제2 스위치(30)의 제어 가능 여부를 진단하는 단계로서, 제1 프로세서(200)에 의해 수행될 수 있다.
바람직하게, 제1 프로세서(200)에 의해 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)에 흐르는 신호가 검증 신호(S4)인 것으로 검출된 경우, 제1 프로세서(200)는 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)가 정상적으로 제어 가능한 상태라고 진단할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판정되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
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 '프로세서'와 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"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치가 포함된 배터리 팩의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치는 제어부(1) 및 전압 측정부(400)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2를 참조하면, 제어부(1)는 제1 프로세서(200), 제2 프로세서(300) 및 진단부(100)를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치는 제1 프로세서(200), 제2 프로세서(300) 및 진단부(100)를 포함하는 제어부(1)와 전압 측정부(400)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치는 배터리 팩에 구비될 수 있다. 즉, 도 1의 실시예에서, 배터리 팩은 셀 어셈블리(10), 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)를 포함하고, 차량 부하(40)와 연결될 수 있다.
여기서, 셀 어셈블리(10)에는 하나 이상의 배터리 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 구비될 수 있다. 그리고, 배터리 셀은, 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 배터리 셀로 간주될 수 있다.
또한, 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)는 셀 어셈블리(10)의 충방전 경로 상에 구비된 스위치일 수 있다. 여기서, 충방전 경로란 셀 어셈블리(10)가 충전 또는 방전될 때 전류가 흐르는 경로로서, 배터리 팩의 대전류 경로일 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(20)는 셀 어셈블리(10)의 양극 단자와 차량 부하(40) 사이의 충방전 경로 상에 구비될 수 있다. 또한, 제2 스위치(30)는 셀 어셈블리(10)의 음극 단자와 차량 부하(40) 사이의 충방전 경로 상에 구비될 수 있다.
예컨대, 도 1의 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치는 배터리 팩에 구비된 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)의 개폐 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 스위치 제어 장치는 제1 제어 라인(L1)을 통해서 제1 스위치(20)와 연결되고, 제2 제어 라인(L2)을 통해서 제2 스위치(30)와 연결될 수 있다.
또한, 스위치 제어 장치는 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)의 제어 가능 여부를 진단할 수 있다. 이하에서는, 스위치 제어 장치의 각각의 구성에 대해 구체적으로 설명한다.
제1 프로세서(200)는 제1 스위치(20)의 동작 상태를 제어하는 제1 제어 신호(S1), 제2 스위치(30)의 동작 상태를 제어하는 제2 제어 신호(S2), 및 진단 신호(S3)를 출력하도록 구성될 수 있다.
제1 제어 신호(S1)는 제1 스위치(20)의 개폐 동작을 제어하기 위하여 제1 프로세서(200)가 출력하는 신호일 수 있다. 제1 제어 신호(S1)는 제1 스위치(20)의 동작 상태를 전환시키기 위한 전압값을 갖는 신호일 수 있다. 예컨대, 제1 스위치(20)를 폐쇄 상태로 전환시키기 위한 임계 전압이 5V인 경우, 제1 제어 신호(S1)는 제1 스위치(20)를 폐쇄 상태로 전환시키기 위해 5V의 전압값을 갖는 신호일 수 있다.
또한, 제2 제어 신호(S2)는 제2 스위치(30)의 개폐 동작을 제어하기 위하여 제1 프로세서(200)가 출력하는 신호일 수 있다. 제2 제어 신호(S2)는 제2 스위치(30)의 동작 상태를 전환시키기 위한 전압값을 갖는 신호일 수 있다. 예컨대, 제2 스위치(30)를 폐쇄 상태로 전환시키기 위한 임계 전압이 5V인 경우, 제2 제어 신호(S2)는 제2 스위치(30)를 폐쇄 상태로 전환시키기 위해 5V의 전압값을 갖는 신호일 수 있다.
진단 신호(S3)는 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)를 제어하는 제어 동작이 정상적으로 동작하는지 여부를 진단하기 위하여 제1 프로세서(200)가 출력하는 신호일 수 있다. 예컨대, 제1 프로세서(200)에서 진단 신호(S3)가 출력되면, 본 발명에 따른 진단 프로세스가 진행될 수 있다. 여기서, 진단 신호(S3)는 미리 지정된 전압값을 갖는 신호일 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 제1 프로세서(200)는 진단부(100)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 제1 프로세서(200)는 제1 제어 신호(S1), 제2 제어 신호(S2) 및 진단 신호(S3)를 진단부(100)에게 출력할 수 있다.
제2 프로세서(300)는 상기 제1 스위치(20) 및 상기 제2 스위치(30)의 동작 상태를 검증하기 위한 검증 신호(S4)를 출력하도록 구성될 수 있다.
검증 신호(S4)는 상기 제1 스위치(20) 및 상기 제2 스위치(30)의 제어 가능 여부를 진단하는 과정에서, 스위치의 제어 가능 여부를 검증하기 위한 신호일 수 있다.
바람직하게, 검증 신호(S4)는 미리 지정된 전압값을 갖는 신호일 수 있다. 보다 바람직하게, 검증 신호(S4)는 제1 제어 신호(S1) 및 제2 제어 신호(S2)와 상이한 전압값을 갖는 신호일 수 있다.
도 2의 실시예에서, 제2 프로세서(300)는 진단부(100)와 연결될 수 있다. 그리고, 제2 프로세서(300)는 진단부(100)에게 검증 신호(S4)를 출력할 수 있다.
예컨대, 앞선 실시예와 같이, 제1 제어 신호(S1) 및 제2 제어 신호(S2)가 5V의 전압값을 갖는 신호라고 가정한다. 검증 신호(S4)는 제1 제어 신호(S1) 및 제2 제어 신호(S2)와 상이한 3V의 전압값을 갖는 신호일 수 있다. 이 때, 바람직하게, 진단 신호(S3)의 전압값은 제1 제어 신호(S1), 제2 제어 신호(S2) 및 검증 신호(S4)의 전압값에 의해 제한되지 않을 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 제1 프로세서(200)와 제2 프로세서(300)는 서로 연결될 수 있다. 제1 프로세서(200)는 제2 프로세서(300)에게 검증 신호(S4) 출력을 명령하고, 명령을 수신한 제2 프로세서(300)는 검증 신호(S4)를 출력할 수 있다.
다른 예로, 제2 프로세서(300)는 제1 프로세서(200)로부터 검증 신호(S4) 출력에 대한 명령을 수신하지 않더라도, 진단부(100)에게 검증 신호(S4)를 출력할 수 있다.
진단부(100)는 제1 제어 라인(L1)을 통해 상기 제1 스위치(20)와 연결되고, 제2 제어 라인(L2)을 통해 상기 제2 스위치(30)와 연결되도록 구성될 수 있다. 즉, 제어부(1)는 진단부(100)를 통해서 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)와 연결될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 진단부(100)는 제1 제어 라인(L1)을 통해 제1 스위치(20)와 연결되고, 제2 제어 라인(L2)을 통해 제2 스위치(30)와 연결될 수 있다.
진단부(100)는 상기 제1 프로세서(200)로부터 상기 제1 제어 신호(S1), 상기 제2 제어 신호(S2) 및 상기 진단 신호(S3)를 수신하고, 상기 제2 프로세서(300)로부터 상기 검증 신호(S4)를 수신하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 진단부(100)는 제1 프로세서(200) 및 제2 프로세서(300)와 연결될 수 있다. 그리고, 진단부(100)는 제1 프로세서(200)로부터 제1 제어 신호(S1), 제2 제어 신호(S2) 및 진단 신호(S3)를 수신할 수 있다. 또한, 진단부(100)는 제2 프로세서(300)로부터 검증 신호(S4)를 수신할 수 있다.
진단부(100)는 상기 진단 신호(S3) 및 상기 검증 신호(S4)에 기반하여, 상기 제1 스위치(20) 및 상기 제2 스위치(30) 각각에게 상기 검증 신호(S4) 또는 대응되는 제어 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 진단부(100)는 진단 신호(S3) 및 검증 신호(S4)에 따라서 제1 제어 신호(S1) 및 제2 제어 신호(S2), 또는 검증 신호(S4)를 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 진단부(100)는 진단 신호(S3) 및 검증 신호(S4)에 따라서 제1 스위치(20)에게 제1 제어 신호(S1) 또는 검증 신호(S4)를 출력하고, 제2 스위치(30)에게 제2 제어 신호(S2) 또는 검증 신호(S4)를 출력할 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 진단부(100)는 제1 출력 신호(CS1)를 제1 스위치(20)에게 출력하고, 제2 출력 신호(CS2)를 제2 스위치(30)에게 출력할 수 있다. 여기서, 제1 출력 신호(CS1)는 제1 제어 신호(S1) 또는 검증 신호(S4)일 수 있다. 또한, 제2 출력 신호(CS2)는 제2 제어 신호(S2) 또는 검증 신호(S4)일 수 있다.
전압 측정부(400)는 상기 제1 제어 라인(L1) 및 상기 제2 제어 라인(L2)의 전압을 측정하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 전압 측정부(400)는, 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)과 전기적으로 연결되어, 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)의 전압을 각각 측정할 수 있다. 보다 구체적으로, 전압 측정부(400)는 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)으로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)의 전압을 각각 측정할 수 있다.
예컨대, 도 1 및 도 2의 실시예에서, 전압 측정부(400)는 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 전압 측정부(400)는 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)의 전압을 측정할 수 있다.
또한, 전압 측정부(400)는 측정한 복수의 전압값을 상기 제1 프로세서(200)에게 출력하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 전압 측정부(400)는 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 제1 프로세서(200)와 전기적으로 연결될 수 있다. 바람직하게, 전압 측정부(400)는 제1 프로세서(200)의 통제 하에 시간 간격을 두고 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)과 기준 접지 사이의 전위차를 각각 측정하고, 측정한 전압값을 나타내는 신호를 제1 프로세서(200)에게 출력할 수 있다. 전압 측정부(400)는 당업계에서 일반적으로 사용되는 전압 측정 회로를 이용하여 구현될 수 있다.
예컨대, 도 1 및 도 2의 실시예에서, 전압 측정부(400)는 측정한 제1 제어 라인(L1)의 전압값 및 제2 제어 라인(L2)의 전압값을 제1 프로세서(200)에게 출력할 수 있다.
상기 제1 프로세서(200)는, 상기 전압 측정부(400)에 의해 측정된 복수의 전압값에 기반하여 상기 제1 제어 라인(L1) 및 상기 제2 제어 라인(L2) 각각에 흐르는 신호를 검출하도록 구성될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1 제어 신호(S1)와 제2 제어 신호(S2)의 전압값은 동일하게 설정되고, 제1 제어 신호(S1)와 검증 신호(S4)의 전압값은 서로 상이하게 설정될 수 있다. 따라서, 제1 프로세서(200)는 전압 측정부(400)로부터 수신한 제1 제어 라인(L1)의 전압값에 기반하여 제1 제어 라인(L1)에 흐르는 신호의 종류를 검출할 수 있다. 또한, 제1 프로세서(200)는 전압 측정부(400)로부터 수신한 제2 제어 라인(L2)의 전압값에 기반하여 제2 제어 라인(L2)에 흐르는 신호의 종류를 검출할 수 있다.
예컨대, 앞선 실시예와 같이, 제1 제어 신호(S1) 및 제2 제어 신호(S2)의 전압값은 5V이고, 검증 신호(S4)의 전압값은 3V라고 가정한다. 제1 프로세서(200)가 전압 측정부(400)로부터 수신한 제1 제어 라인(L1)의 전압값과 제2 제어라인의 전압값이 3V이면, 제1 프로세서(200)는 제1 제어 라인(L1)과 제2 제어 라인(L2)에 검증 신호(S4)가 흐르는 것으로 판단할 수 있다. 즉, 제1 프로세서(200)는 진단부(100)에서 출력된 제1 출력 신호(CS1) 및 제2 출력 신호(CS2)가 모두 검증 신호(S4)라고 판단할 수 있다.
제1 프로세서(200)는 검출된 신호에 기반하여 상기 제1 스위치(20) 및 상기 제2 스위치(30)의 제어 가능 여부를 진단하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제1 프로세서(200)는 상기 제1 제어 라인(L1) 및 상기 제2 제어 라인(L2)에서 상기 검증 신호(S4)가 검출된 경우, 상기 제1 스위치(20) 및 상기 제2 스위치(30)가 제어 가능한 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 제1 프로세서(200)가 제1 제어 신호(S1), 제2 제어 신호(S2) 및 진단 신호(S3)를 진단부(100)에게 출력하고, 제2 프로세서(300)에게 검증 신호(S4) 출력을 명령하였다고 가정한다. 진단부(100)는 제1 프로세서(200)로부터 제1 제어 신호(S1), 제2 제어 신호(S2) 및 진단 신호(S3)를 수신하고, 제2 프로세서(300)로부터 검증 신호(S4)를 수신할 수 있다. 그리고, 진단부(100)는 수신한 검증 신호(S4) 및 진단 신호(S3)의 전압값에 기반하여, 제1 출력 신호(CS1)로써 검증 신호(S4)를 출력하고, 제2 출력 신호(CS2)로써 검증 신호(S4)를 출력할 수 있다. 제1 프로세서(200)는 전압 측정부(400)에 의해 측정된 복수의 전압값(제1 제어 라인(L1)의 전압값 및 제2 제어 라인(L2)의 전압값)에 따라 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)에 검증 신호(S4)가 흐르는 것을 검출할 수 있다. 이 경우, 제1 프로세서(200)는 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)가 제어 가능한 것으로 판단할 수 있다.
다른 예로, 진단부(100)의 제1 출력 신호(CS1)로써 제1 제어 신호(S1)가 출력되고, 제2 출력 신호(CS2)로써 제2 제어 신호(S2)가 출력되었다고 가정한다. 이 경우, 제1 제어 신호(S1)는 제1 스위치(20)에게 입력되고, 제2 제어 신호(S2)는 제2 스위치(30)에게 입력될 수 있다. 결과적으로, 제1 스위치(20)는 제1 제어 신호(S1)에 대응되도록 동작 상태가 제어되고, 제2 스위치(30)는 제2 제어 신호(S2)에 대응되도록 동작 상태가 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치는 복수의 신호를 수신하는 진단부(100)의 출력 결과에 기반하여 복수의 스위치(20, 30)의 정상 제어 가능 여부를 진단할 수 있는 장점이 있다. 결과적으로, 스위치 제어 장치는 스위치의 정상 제어 가능 여부를 진단함으로써, 예상치 못하게 스위치를 정상적으로 제어할 수 없는 상황에서 발생될 수 있는 사고를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여, 진단부(100)의 구성에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치의 구성을 구체적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 진단부(100)는 클럭 신호 출력부(120), 플립플롭(110), 버퍼부(130) 및 게이트부(140)를 포함할 수 있다.
여기서, 플립플롭(110)은 1 비트의 정보를 보관 및 유지할 수 있는 논리 회로일 수 있다. 예컨대, 플립플롭(110)은 클럭 단자(Clk)를 통해 입력되는 클럭 신호(C)의 순간 엣지에서 데이터 단자(D)를 통해 입력되는 데이터 신호를 유지하는 D 플립플롭(D flip-flop)일 수 있다. 이외에도, 플립플롭(110)은 RS 플립플롭, JK 플립플롭 또는 T 플립플롭이 적용될 수도 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 플립플롭(110)이 D 플립플롭인 것으로 설명한다.
클럭 신호 출력부(120)는 상기 제1 프로세서(200)로부터 상기 진단 신호(S3)를 수신하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 3의 실시예에서, 제1 프로세서(200)와 클럭 신호 출력부(120)는 연결될 수 있다. 그리고, 제1 프로세서(200)에서 출력된 진단 신호(S3)가 클럭 신호 출력부(120)에 입력될 수 있다.
클럭 신호 출력부(120)는 수신한 진단 신호(S3)에 대응되는 클럭 신호(C)를 상기 플립플롭(110)에게 출력하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 클럭 신호 출력부(120)는 제1 프로세서(200)로부터 진단 신호(S3)를 수신하면, 수신한 진단 신호(S3)의 크기(신호 레벨)에 대응되는 클럭 신호(C)를 출력하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 3의 실시예에서, 클럭 신호 출력부(120)에서 출력된 클럭 신호(C)는 플립플롭(110)의 클럭 단자(Clk)로 입력될 수 있다.
다만, 도 3에는 진단부(100)에 클럭 신호 출력부(120)가 구비된 실시예가 도시되었으나, 바람직하게 진단부(100)에는 클럭 신호 출력부(120)가 선택적으로 구비될 수 있다. 즉, 다른 실시예의 진단부(100)에는 클럭 신호 출력부(120)가 구비되지 않을 수 있다. 이 경우, 제1 프로세서(200)에서 출력된 진단 신호(S3)가 클럭 신호(C)일 수 있다. 예컨대, 제1 프로세서(200)에서 출력된 진단 신호(S3)가 플립플롭(110)의 클럭 단자(Clk)로 입력될 수 있다.
플립플롭(110)은 상기 제1 프로세서(200)로부터 상기 제2 제어 신호(S2)를 수신하도록 구성될 수 있다. 즉, 플립플롭(110)은 데이터 단자(D)로 제2 제어 신호(S2)를 입력받고, 클럭 단자(Clk)로 클럭 신호(C)를 입력받을 수 있다.
플립플롭(110)은 수신한 제2 제어 신호(S2)와 동일한 제1 출력값(Q1) 및 상기 제1 출력값(Q1)의 반전값인 제2 출력값(Q2)을 각각 출력하도록 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치에 구비된 플립플롭(110)의 진리표를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 플립플롭(110)의 진리표에서, H는 클럭 단자(Clk) 또는 데이터 단자(D)에 하이 레벨 신호가 입력된 것을 의미한다. L은 클럭 단자(Clk) 또는 데이터 단자(D)에 로우 레벨 신호가 입력된 것을 의미한다. 또는, L은 클럭 단자(Clk) 또는 데이터 단자(D)에 신호가 입력되지 않은 것을 의미한다. X는 데이터 단자(D)에 제2 제어 신호(S2)가 입력되는 것이 무관함을 의미한다. 즉, 클럭 신호(C)가 L일 때에는, 플립플롭(110)의 출력 결과가 데이터 단자(D)에 입력된 제2 제어 신호(S2)와 무관할 수 있다.
예컨대, 도 4의 진리표에서, ①은 로우 레벨 신호인 클럭 신호(C)가 클럭 단자(Clk)로 입력된 경우이다. ②는 하이 레벨 신호인 클럭 신호(C)가 클럭 단자(Clk)로 입력되고, 하이 레벨 신호인 제2 제어 신호(S2)가 데이터 단자(D)로 입력된 경우이다. ③은 하이 레벨 신호인 클럭 신호(C)가 클럭 단자(Clk)로 입력되고, 로우 레벨 신호인 제2 제어 신호(S2)가 데이터 단자(D)로 입력된 경우이다.
또한, 플립플롭(110)의 클럭 단자(Clk)에 입력된 클럭 신호(C)의 레벨에 따라 제1 출력 단자(Q) 및 제2 출력 단자(Q')에서 출력되는 신호가 서로 변경될 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 ①의 경우, 플립플롭(110)은 제1 출력 단자(Q)를 통해 이전 순차에서 출력된 제1 출력값(Q1)을 출력하고, 제2 출력 단자(Q')를 통해 이전 순차에서 출력된 제2 출력값(Q2)을 출력할 수 있다.
다른 예로, 도 4에 도시된 ②의 경우, 플립플롭(110)은 제1 출력 단자(Q)를 통해 제2 제어 신호(S2)와 동일한 값인 제1 출력값(Q1)을 출력하고, 제2 출력 단자(Q')를 통해 제1 출력값(Q1)의 반전값인 제2 출력값(Q2)을 출력할 수 있다.
또 다른 예로, 도 4에 도시된 ③의 경우, 플립플롭(110)은 제1 출력 단자(Q)를 통해 제2 제어 신호(S2)의 반전값인 제1 출력값(Q1)을 출력하고, 제2 출력 단자(Q')를 통해 제1 출력값(Q1)의 반전값인 제2 출력값(Q2)을 출력할 수 있다.
도 1의 실시예에서, 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)의 동작 상태가 턴-온 상태이고, 셀 어셈블리(10)로부터 차량 부하(40)가 전력을 공급받는 상황을 가정한다. 예상치 못하게 제1 스위치(20) 또는 제2 스위치(30)의 동작 상태가 턴-오프 상태로 전환되면, 차량 부하(40)에 전력 공급이 갑자기 끊기기 때문에 차량에 손상이 발생될 수 있다. 또한, 이 경우, 갑자기 차량의 시동이 꺼짐으로써 사고가 발생될 수 있다.
이렇듯 제1 스위치(20) 또는 제2 스위치(30)의 동작 상태가 갑자기 턴-오프 상태로 전환되는 경우는 제1 프로세서(200)가 예상치 못하게 종료되는 경우일 수 있다. 즉, 제1 프로세서(200)가 갑자기 셧-다운되면, 제1 제어 신호(S1) 및 제2 제어 신호(S2)가 진단부(100)로 입력되지 않을 수 있다. 이 경우, 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)의 동작 상태가 턴-오프 상태로 전환되는 것을 방지하기 위하여, 플립플롭(110)이 동작될 수 있다. 즉, 제1 프로세서(200)가 갑자기 셧-다운된 경우는, 도 4의 진리표에서 ①의 상황이 발생된 경우로서, 플립플롭(110)에는 이전에 출력된 제1 출력값(Q1) 및 제2 출력값(Q2)이 유지될 수 있다. 즉, 제1 프로세서(200)가 리셋되는 동안에도 진단부(100)에서 출력되는 신호가 동일하게 유지됨으로써, 배터리 팩에 구비된 차량과 같은 부하의 구동 전력에 갑작스런 변화가 발생되는 것이 방지될 수 있다. 이후, 제1 프로세서(200)가 리셋되어 제1 제어 신호(S1) 및 제2 제어 신호(S2)를 출력하면, 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)의 동작 상태는 턴-온 상태를 유지할 수 있다.
즉, 본원의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치는 플립플롭(110)이 구비된 진단부(100)를 포함함으로써, 제1 메인 릴레이의 예기치 못한 리셋 상황에서도 복수의 스위치(20, 30)의 동작 상태를 유지시킬 수 있는 장점이 있다. 따라서, 예상치 못한 스위치의 동작 상태 전환에 따른 사고가 미연에 방지될 수 있는 장점이 있다.
버퍼부(130)는 상기 플립플롭(110)에서 출력된 상기 제1 출력값(Q1) 및 상기 제2 출력값(Q2), 상기 제1 프로세서(200)에서 출력된 상기 제1 제어 신호(S1) 및 상기 제2 제어 신호(S2), 및 상기 제2 프로세서(300)에서 출력된 상기 검증 신호(S4)를 수신하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 3의 실시예에서, 버퍼부(130)는 제1 프로세서(200)로부터 제1 제어 신호(S1) 및 제2 제어 신호(S2)를 수신할 수 있다. 또한, 버퍼부(130)는 제2 프로세서(300)로부터 검증 신호(S4)를 수신할 수 있다. 또한, 버퍼부(130)는 플립플롭(110)의 제1 출력 단자(Q)에서 출력된 제1 출력값(Q1) 및 제2 출력 단자(Q')에서 출력된 제2 출력값(Q2)을 수신할 수 있다.
또한, 버퍼부(130)는 상기 제1 출력값(Q1) 및 상기 제2 출력값(Q2)에 따라 상기 제1 제어 신호(S1) 및 상기 제2 제어 신호(S2), 또는 상기 검증 신호(S4)를 출력하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 버퍼부(130)는 제1 출력값(Q1) 및 제2 출력값(Q2)의 크기(신호 레벨)에 따라, 제1 출력 신호(CS1)로써 제1 제어 신호(S1) 또는 검증 신호(S4)를 출력하고, 제3 출력 신호(CS3)로써 제2 제어 신호(S2) 또는 검증 신호(S4)를 출력할 수 있다.
보다 바람직하게, 버퍼부(130)는 제1 출력 신호(CS1)로써 제1 제어 신호(S1)를 출력할 때, 제3 출력 신호(CS3)로써 제2 제어 신호(S2)를 출력할 수 있다. 그리고, 버퍼부(130)는 제1 출력 신호(CS1)로써 검증 신호(S4)를 출력할 때, 제3 출력 신호(CS3)로써 검증 신호(S4)를 출력할 수 있다.
보다 구체적으로, 버퍼부(130)는 복수의 버퍼를 포함하도록 구성될 수 있다.
버퍼부(130)에 포함된 복수의 버퍼는 상기 제1 출력값(Q1) 및 상기 제2 출력값(Q2) 중 어느 하나의 출력값을 입력받고, 입력받은 출력값의 크기에 따라 각각의 동작 상태가 결정되도록 구성될 수 있다.
플립플롭(110)에서 출력된 제1 출력값(Q1) 또는 제2 출력값(Q2)은 복수의 버퍼에 입력될 수 있다. 그리고, 제1 출력값(Q1) 또는 제2 출력값(Q2)이 대응되는 버퍼의 동작 전원에 해당할 수 있다. 예컨대, 하이 레벨 신호를 입력받은 버퍼는 동작되고, 로우 레벨 신호를 입력받은 버퍼는 동작되지 않을 수 있다.
즉, 플립플롭(110)의 출력 결과에 따라 버퍼부(130)에 포함된 복수의 버퍼의 동작 상태가 결정될 수 있다. 구체적으로, 플립플롭(110)의 출력 결과는 플립플롭(110)에 입력되는 클럭 신호(C)에 영향을 받기 때문에, 제1 프로세서(200)에서 출력된 진단 상태에 기반하여 복수의 버퍼의 동작 상태가 결정될 수 있다.
예컨대, 버퍼부(130)는 제1 버퍼, 제2 버퍼, 제3 버퍼 및 제4 버퍼를 포함할 수 있다.
제1 버퍼는 상기 제1 제어 신호(S1) 및 상기 제2 출력값(Q2)을 수신하고, 상기 제2 출력값(Q2)의 크기(신호 레벨)에 따라 상기 제1 제어 신호(S1)의 출력 여부가 결정되도록 구성될 수 있다.
제2 버퍼 및 제3 버퍼는 상기 검증 신호(S4) 및 상기 제1 출력값(Q1)을 수신하고, 상기 제1 출력값(Q1)의 크기(신호 레벨)에 따라 상기 검증 신호(S4)의 출력 여부가 결정되도록 구성될 수 있다.
제4 버퍼는 상기 제2 제어 신호(S2) 및 상기 제2 출력값(Q2)을 수신하고, 상기 제2 출력값(Q2)의 크기(신호 레벨)에 따라 상기 제2 제어 신호(S2)의 출력 여부가 결정되도록 구성된 제4 버퍼를 포함하도록 구성될 수 있다.
게이트부(140)는 상기 제1 스위치(20) 및 상기 제2 스위치(30) 중 적어도 하나와 상기 버퍼부(130) 사이에 연결되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 게이트부(140)는 버퍼의 역할을 수행할 수 있다. 바람직하게, 제2 프로세서(300)에서 출력되는 검증 신호(S4)는 지연 시간을 갖는 신호일 수 있다. 즉, 제2 프로세서(300)는 신호 지연 시간을 결정하고, 결정된 신호 지연 시간을 갖는 검증 신호(S4)를 생성하여 출력하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제2 프로세서(300)에서 신호 지연 시간을 3초로 결정하고, 결정된 3초의 지연 시간을 갖는 검증 신호(S4)를 생성하여 출력할 수 있다. 그리고, 검증 신호(S4)가 게이트부(140)에 입력되면, 게이트부(140)에서 신호가 출력될 때까지 3초가 소요될 수 있다.
바람직하게, 진단부(100)는 하나 이상의 게이트부(140)를 포함할 수 있다. 즉, 게이트부(140)는 제1 제어 라인(L1) 및/또는 제2 제어 라인(L2) 상에 배치될 수 있다. 게이트부(140)는 버퍼의 역할을 하기 때문에, 게이트부(140)가 배치된 제어 라인에는 검증 신호(S4)에 설정된 시간만큼의 신호 지연(Signal delay)이 발생될 수 있다.
예컨대, 게이트부(140)에서 신호 지연이 발생되는 동안, 게이트부(140)에 연결된 스위치의 동작 상태가 유지될 수 있다. 따라서, 앞선 예시와 같이, 제1 프로세서(200)가 갑자기 리셋되는 동안에도 플립플롭(110)에 의한 이전 신호 유지 및 게이트부(140)에 의한 신호 지연에 의해 스위치의 동작 상태가 유지될 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 도 3의 실시예와 같이 제2 제어 라인(L2)에만 게이트부(140)가 배치된 것으로 설명한다.
예컨대, 도 3의 게이트부(140)는 버퍼부(130)와 제2 스위치(30) 사이에 연결되어, 버퍼부(130)로부터 제3 출력 신호(CS3)를 수신할 수 있다. 또한, 게이트부(140)는 제2 제어 라인(L2)에 제2 출력 신호(CS2)를 출력할 수 있다.
구체적인 예로, 버퍼부(130)에 포함된 제1 버퍼 및 제2 버퍼는 제1 제어 라인(L1)과 연결되고, 제3 버퍼 및 제4 버퍼는 제2 제어 라인(L2)에 배치된 게이트부(140)와 연결될 수 있다. 다른 예로, 제1 제어 라인(L1)에만 게이트부(140)가 구비된 경우, 버퍼부(130)에 포함된 제1 버퍼 및 제2 버퍼는 제1 제어 라인(L1)에 배치된 게이트부(140)와 연결되고, 제3 버퍼 및 제4 버퍼는 제2 제어 라인(L2)과 연결될 수 있다.
또한, 게이트부(140)는 상기 제2 프로세서(300)로부터 상기 검증 신호(S4)를 수신하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 게이트부(140)는 상기 제2 프로세서(300)로부터 상기 검증 신호(S4)를 입력받으면, 상기 버퍼부(130)로부터 입력받은 제3 출력 신호(CS3)를 상기 제2 제어 라인(L2)으로 출력하도록 구성될 수 있다.
즉, 게이트부(140)는 제2 프로세서(300)로부터 검증 신호(S4)를 입력받으면, 게이트부(140)는 상기 제2 출력 신호(CS2)로써, 상기 버퍼부(130)로부터 입력받은 제3 출력 신호(CS3)를 출력할 수 있다. 이 경우, 진단부(100)에서 제2 제어 라인(L2)을 통해 출력되는 제2 출력 신호(CS2)는 버퍼부(130)가 게이트부(140)로 출력된 제3 출력 신호(CS3)일 수 있다.
예컨대, 도 3의 실시예에서, 게이트부(140)는 하이 레벨 신호인 검증 신호(S4)를 입력받으면, 버퍼부(130)로부터 입력받은 제2 제어 신호(S2) 또는 검증 신호(S4)를 제2 제어 라인(L2)으로 출력할 수 있다. 반대로, 게이트부(140)는 로우 레벨 신호인 검증 신호(S4)를 입력받으면, 버퍼부(130)로부터 입력받은 제2 제어 신호(S2) 또는 검증 신호(S4)를 제2 제어 라인(L2)으로 출력하지 않을 수 있다.
예컨대, 버퍼부(130)에서 출력된 제1 출력 신호(CS1)가 제1 제어 신호(S1)이고, 제3 출력 신호(CS3)가 제2 제어 신호(S2)라고 가정한다. 버퍼부(130)에서 출력된 제1 출력 신호(CS1)는 제1 제어 라인(L1)을 통해 제1 스위치(20)에게 입력될 수 있다. 그리고, 검증 신호(S4)가 하이 레벨 신호이면, 버퍼부(130)에서 출력된 제3 출력 신호(CS3)는 게이트부(140) 및 제2 제어 라인(L2)을 통해 제2 스위치(30)에게 입력될 수 있다.
다른 예로, 버퍼부(130)에서 출력된 제1 출력 신호(CS1) 및 제3 출력 신호(CS3)가 모두 검증 신호(S4)라고 가정한다. 버퍼부(130)에서 출력된 제1 출력 신호(CS1)는 제1 제어 라인(L1)을 통해 제1 스위치(20)에게 입력될 수 있다. 그리고, 검증 신호(S4)가 하이 레벨 신호이면, 버퍼부(130)에서 출력된 제3 출력 신호(CS3)는 게이트부(140) 및 제2 제어 라인(L2)을 통해 제2 스위치(30)에게 입력될 수 있다.
이하에서는 제1 프로세서(200)가 리셋 상황을 가정하여 진단부(100)의 정상 동작 여부를 판단하는 실시예를 설명한다.
상기 제1 프로세서(200)는, 상기 진단 신호(S3)로써 로우 레벨 신호에 해당하는 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
즉, 제1 프로세서(200)는 리셋 상황을 가정하기 위하여 로우 레벨 신호에 해당하는 진단 신호(S3)를 출력할 수 있다. 도 4의 진리표를 참조하면, 제1 프로세서(200)는 ①의 경우에 진단부(100)의 출력이 그대로 유지되는지 여부를 진단하기 위하여 리셋 상황을 가정하는 것이기 때문에, 제1 프로세서(200)는 로우 레벨 신호에 해당하는 진단 신호(S3)를 출력할 수 있다.
이후, 제1 프로세서(200)는 상기 제1 제어 라인(L1) 및 상기 제2 제어 라인(L2) 각각에서 검출된 신호가 직전의 검출 과정에서 검출된 신호와 동일한 경우, 상기 진단부(100)가 정상적으로 동작하는 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 진단부(100)가 정상적으로 동작한다면, 제1 프로세서(200)에서 출력된 진단 신호(S3)가 로우 레벨 신호이면, 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)에서는 직전의 신호 검출 과정에서 검출된 신호와 동일한 신호가 검출될 수 있다.
예컨대, 직전 신호 검출 과정에서 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)에서 검증 신호(S4)가 검출되었다고 가정한다. 제1 프로세서(200)가 진단 신호(S3)로 로우 신호를 출력하면, 플립플롭(110)에서 출력되는 제1 출력값(Q1) 및 제2 출력값(Q2)는 직전 신호 검출 과정에서 플립플롭(110)에서 출력된 값들과 같을 수 있다. 그리고, 제2 프로세서(300)에서 출력된 검증 신호(S4)가 버퍼부(120) 및 게이트부(140)를 거쳐, 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2) 상에 흐를 수 있다. 바람직하게, 검증 신호(S4)의 신호 레벨은 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)의 동작 상태를 턴-온 상태로 유지시킬 수 있는 크기를 가질 수 있다. 따라서, 제1 프로세서(200)가 로우 레벨 신호를 출력하는 경우, 즉, 제1 프로세서(200)가 리셋되는 등의 상황에서도 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)의 동작 상태가 유지될 수 있다.
따라서, 제1 프로세서(200)는 로우 레벨 신호에 해당하는 진단 신호(S3)를 출력한 후, 직전의 신호 검출 과정과 현재의 신호 검출 과정에서 동일한 신호가 검출된 경우, 진단부(100)가 정상적으로 동작하는 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 제1 프로세서(200)는 진단부(100)가 정상적으로 동작하기 때문에, 진단부(100)와 연결된 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)의 제어가 정상적으로 가능한 것으로 판단할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치는 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)에 검증 신호(S4)가 검출되는지 여부에 따라서 복수의 스위치(20, 30)의 제어 가능 여부를 판단할 수 있고, 제1 프로세서(200)의 리셋 상황을 가정하여 복수의 스위치(20, 30)의 제어 가능 여부를 더 판단할 수도 있다. 따라서, 스위치 제어 장치는 여러 측면에서 진단부(100)의 정상 동작 여부 및 복수의 스위치(20, 30)의 제어 가능 여부를 진단할 수 있다.
결과적으로, 스위치 제어 장치에 의한 이러한 진단의 결과로써 진단부(100)의 정상 동작 및 스위치의 정상 제어가 보장될 수 있기 때문에, 제1 프로세서(200)가 리셋되는 등의 예상치 못한 상황에서도 복수의 스위치(20, 30)의 동작 상태가 유지될 수 있다. 따라서, 복수의 스위치(20, 30)의 동작 상태가 예상치 못하게 전환됨으로써 발생될 수 있는 사고들이 미연에 방지될 수 있다.
본 발명에 따른 스위치 제어 장치는, BMS에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 BMS는, 상술한 본 발명에 따른 스위치 제어 장치를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 본 발명에 따른 스위치 제어 장치의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 BMS에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 스위치 제어 장치의 프로세서 및 메모리 디바이스는, BMS(Battery Management System)의 구성요소로서 구현될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스위치 제어 장치는, 배터리 팩에 구비될 수 있다. 예컨대, 도 1의 실시예와 같이, 본 발명이 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치는 배터리 팩에 포함될 수 있다. 여기서, 배터리 팩은, 전장품(BMS, 릴레이, 퓨즈 등) 및 케이스 등을 더 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위치 제어 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다. 스위치 제어 방법의 각 단계는 스위치 제어 장치에 의해 수행될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위치 제어 방법은 제1 신호 출력 단계(S100), 제2 신호 출력 단계(S200), 제3 신호 출력 단계(S300), 신호 검출 단계(S400) 및 스위치 제어 상태 진단 단계(S500)를 포함할 수 있다.
제1 신호 출력 단계(S100)는 제1 스위치(20)의 동작 상태를 제어하는 제1 제어 신호(S1), 제2 스위치(30)의 동작 상태를 제어하는 제2 제어 신호(S2), 및 진단 신호(S3)를 출력하는 단계로서, 제1 프로세서(200)에 의해 수행될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 프로세서(200)는 제1 제어 신호(S1), 제2 제어 신호(S2) 및 진단 신호(S3)를 진단부(100)에게 출력할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 3을 참조하면, 제1 프로세서(200)는 제1 제어 신호(S1)를 버퍼부(130)에게 출력하고, 제2 제어 신호(S2)를 플립플롭(110) 및 버퍼부(130)에게 출력하며, 진단 신호(S3)를 클럭 신호 출력부(120)에게 출력할 수 있다.
다른 예로, 진단부(100)에 클럭 신호 출력부(120)가 구비되지 않은 경우, 제1 프로세서(200)는 진단 신호(S3)를 플립플롭(110)에게 출력하고, 출력된 진단 신호(S3)는 클럭 단자(Clk)에 입력될 수 있다.
제2 신호 출력 단계(S200)는 상기 제1 스위치(20) 및 상기 제2 스위치(30)의 동작 상태를 검증하기 위한 검증 신호(S4)를 출력하는 단계로서, 제2 프로세서(300)에 의해 수행될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제2 프로세서(300)는 검증 신호(S4)를 진단부(100)에게 출력할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 3을 참조하면, 제2 프로세서(300)는 검증 신호(S4)를 버퍼부(130) 및 게이트부(140)에게 출력할 수 있다.
제3 신호 출력 단계(S300)는 상기 진단 신호(S3) 및 상기 검증 신호(S4)에 기반하여, 상기 제1 스위치(20)와 연결된 제1 제어 라인(L1)과, 상기 제2 스위치(30)와 연결된 제2 제어 라인(L2) 각각에게 상기 검증 신호(S4) 또는 대응되는 제어 신호를 출력하는 단계로서, 진단부(100)에 의해 수행될 수 있다.
도 3의 실시예에서, 진단부(100)에 포함된 플립플롭(110)은 데이터 단자(D)에 입력된 제2 제어 신호(S2) 및 클럭 단자(Clk)에 입력된 클럭 신호(C)에 기반하여, 제1 출력 단자(Q)에서 제1 출력값(Q1)을 출력하고, 제2 출력 단자(Q')에서 제2 출력값(Q2)을 출력할 수 있다.
또한, 도 3의 실시예에서, 진단부(100)에 포함된 버퍼부(130)는 플립플롭(110)으로부터 수신한 제1 출력값(Q1)과 제2 출력값(Q2)의 신호 레벨에 기반하여, 제1 스위치(20)와 연결된 제1 제어 라인(L1)에 제1 제어 신호(S1) 또는 검증 신호(S4)를 출력할 수 있다. 또한, 버퍼부(130)는 플립플롭(110)으로부터 수신한 제1 출력값(Q1)과 제2 출력값(Q2)의 신호 레벨에 기반하여, 게이트부(140)에게 제2 제어 신호(S2) 또는 검증 신호(S4)를 출력할 수 있다.
또한, 도 3의 실시예에서, 진단부(100)에 포함된 게이트부(140)는 제2 프로세서(300)로부터 수신한 검증 신호(S4)에 기반하여, 제2 스위치(30)와 연결된 제2 제어 라인(L2)으로 버퍼부(130)로부터 수신한 신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 게이트부(140)가 버퍼부(130)로부터 제2 제어 신호(S2)를 수신하였으면 제2 제어 라인(L2)으로 제2 제어 신호(S2)가 출력될 수 있다. 반대로, 게이트부(140)가 버퍼부(130)로부터 검증 신호(S4)를 수신하였으면 제2 제어 라인(L2)으로 검증 신호(S4)가 출력될 수 있다.
예컨대, 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)에는 모두 검증 신호(S4)가 출력되거나, 제1 제어 라인(L1)에는 제1 제어 신호(S1)가 출력되고 제2 제어 라인(L2)에는 제2 제어 신호(S2)가 출력될 수 있다.
신호 검출 단계(S400)는 상기 제1 제어 라인(L1) 및 상기 제2 제어 라인(L2)에 흐르는 신호를 검출하는 단계로서, 제1 프로세서(200)에 의해 수행될 수 있다.
먼저, 전압 측정부(400)는 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2) 각각의 전압을 측정하고, 측정한 전압값을 제1 프로세서(200)에게 송신할 수 있다.
제1 프로세서(200)는 전압 측정부(400)로부터 수신한 제1 제어 라인(L1)에 대한 전압값의 신호 레벨을 확인하여 제1 제어 라인(L1)에 흐르는 신호를 검출할 수 있다. 또한, 제1 프로세서(200)는 전압 측정부(400)로부터 수신한 제2 제어 라인(L2)에 대한 전압값의 신호 레벨을 확인하여 제2 제어 라인(L2)에 흐르는 신호를 검출할 수 있다.
스위치 제어 상태 진단 단계(S500)는 상기 신호 검출 단계(S400)에서 검출된 신호에 기반하여, 상기 제1 스위치(20) 및 상기 제2 스위치(30)의 제어 가능 여부를 진단하는 단계로서, 제1 프로세서(200)에 의해 수행될 수 있다.
바람직하게, 제1 프로세서(200)에 의해 제1 제어 라인(L1) 및 제2 제어 라인(L2)에 흐르는 신호가 검증 신호(S4)인 것으로 검출된 경우, 제1 프로세서(200)는 제1 스위치(20) 및 제2 스위치(30)가 정상적으로 제어 가능한 상태라고 진단할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (13)

  1. 제1 스위치의 동작 상태를 제어하는 제1 제어 신호, 제2 스위치의 동작 상태를 제어하는 제2 제어 신호, 및 진단 신호를 출력하도록 구성된 제1 프로세서;
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 동작 상태를 검증하기 위한 검증 신호를 출력하도록 구성된 제2 프로세서;
    제1 제어 라인을 통해 상기 제1 스위치와 연결되고, 제2 제어 라인을 통해 상기 제2 스위치와 연결되며, 상기 제1 프로세서로부터 상기 제1 제어 신호, 상기 제2 제어 신호 및 상기 진단 신호를 수신하고, 상기 제2 프로세서로부터 상기 검증 신호를 수신하며, 상기 진단 신호 및 상기 검증 신호에 기반하여, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치 각각에게 상기 검증 신호 또는 대응되는 제어 신호를 출력하도록 구성된 진단부; 및
    상기 제1 제어 라인 및 상기 제2 제어 라인의 전압을 측정하고, 측정한 복수의 전압값을 상기 제1 프로세서에게 출력하도록 구성된 전압 측정부를 포함하고,
    상기 제1 프로세서는,
    상기 전압 측정부에 의해 측정된 복수의 전압값에 기반하여 상기 제1 제어 라인 및 상기 제2 제어 라인 각각에 흐르는 신호를 검출하고, 검출된 신호에 기반하여 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 제어 가능 여부를 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스위치 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진단부는,
    상기 제1 프로세서로부터 상기 제2 제어 신호를 수신하고, 수신한 제2 제어 신호와 동일한 제1 출력값 및 상기 제1 출력값의 반전값인 제2 출력값을 각각 출력하도록 구성된 플립플롭을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 진단부는,
    상기 제1 프로세서로부터 상기 진단 신호를 수신하면, 수신한 진단 신호에 대응되는 클럭 신호를 상기 플립플롭에게 출력하도록 구성된 클럭 신호 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 진단부는,
    상기 플립플롭에서 출력된 상기 제1 출력값 및 상기 제2 출력값, 상기 제1 프로세서에서 출력된 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호, 및 상기 제2 프로세서에서 출력된 상기 검증 신호를 수신하고, 상기 제1 출력값 및 상기 제2 출력값에 따라 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호, 또는 상기 검증 신호를 출력하도록 구성된 버퍼부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 버퍼부는,
    상기 제1 출력값 및 상기 제2 출력값 중 어느 하나의 출력값을 입력받고, 입력받은 출력값의 크기에 따라 각각의 동작 상태가 결정되도록 구성된 복수의 버퍼를 포함하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스위치 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 버퍼부는,
    상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 출력값을 수신하고, 상기 제2 출력값의 크기에 따라 상기 제1 제어 신호의 출력 여부가 결정되도록 구성된 제1 버퍼;
    상기 검증 신호 및 상기 제1 출력값을 수신하고, 상기 제1 출력값의 크기에 따라 상기 검증 신호의 출력 여부가 결정되도록 구성된 제2 버퍼와 제3 버퍼; 및
    상기 제2 제어 신호 및 상기 제2 출력값을 수신하고, 상기 제2 출력값의 크기에 따라 상기 제2 제어 신호의 출력 여부가 결정되도록 구성된 제4 버퍼를 포함하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스위치 제어 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 진단부는,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치 중 적어도 하나와 상기 버퍼부 사이에 연결되고, 상기 제2 프로세서로부터 상기 검증 신호를 수신하도록 구성된 게이트부를 더 포함하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스위치 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 게이트부는,
    상기 제2 프로세서로부터 입력받은 상기 검증 신호를 입력받으면, 상기 버퍼부로부터 입력받은 신호를 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치 중 연결된 스위치에게 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스위치 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프로세서는,
    상기 제1 제어 라인 및 상기 제2 제어 라인에서 상기 검증 신호가 검출된 경우, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 제어 가능한 것으로 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스위치 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프로세서는,
    상기 진단 신호로써 로우 레벨 신호에 해당하는 신호를 출력하고, 상기 제1 제어 라인 및 상기 제2 제어 라인 각각에서 검출된 신호가 직전의 검출 과정에서 검출된 신호와 동일한 경우, 상기 진단부가 정상적으로 작동하는 것으로 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스위치 제어 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 스위치 제어 장치를 포함하는 BMS.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 스위치 제어 장치를 포함하는 배터리 팩.
  13. 제1 스위치의 동작 상태를 제어하는 제1 제어 신호, 제2 스위치의 동작 상태를 제어하는 제2 제어 신호, 및 진단 신호를 출력하는 제1 신호 출력 단계;
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 동작 상태를 검증하기 위한 검증 신호를 출력하는 제2 신호 출력 단계;
    상기 진단 신호 및 상기 검증 신호에 기반하여, 상기 제1 스위치와 연결된 제1 제어 라인과, 상기 제2 스위치와 연결된 제2 제어 라인 각각에게 상기 검증 신호 또는 대응되는 제어 신호를 출력하는 제3 신호 출력 단계;
    상기 제1 제어 라인 및 상기 제2 제어 라인에 흐르는 신호를 검출하는 신호 검출 단계; 및
    상기 신호 검출 단계에서 검출된 신호에 기반하여, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 제어 가능 여부를 진단하는 스위치 제어 상태 진단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 제어 방법.
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