KR20220049257A - 전원 고장 판별 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제 1 및 제 2 전원을 각각 생성하는 제 1 및 제 2 전원 생성부; 상기 제 1 전원을 디지털로 변환하여 ADC 전원을 생성하는 변환부; 상기 제 1 및 제 2 전원을 비교하여 상기 제 1 및 제 2 전원 생성부의 고장 여부를 판단하는 제어부; 상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 제 1 전원 공급을 스위칭하는 스위치; 및 상기 스위치를 통해 상기 제 1 전원을 공급받아 상기 제 1 전원의 전압을 측정하는 션트 저항을 포함하고, 상기 제어부는 상기 ADC 전원과 상기 제 2 전원을 비교하여 상기 제 1 및 제 2 전원 생성부의 고장 여부를 1차 판단한 후 상기 스위치를 제어하고, 상기 스위치를 통해 공급된 상기 제 1 전원의 상기 션트 저항의 양단에 걸리는 전압차를 산출하여 고장 발생된 전원 생성부를 최종 판단하는 전원 고장 판별 장치 및 방법을 제공한다.

Description

전원 고장 판별 장치 및 방법{Device and method to determining the failure of the power supply}
본 발명은 배터리 장치에 관한 것으로, 특히 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)의 둘 이상의 전원 생성 장치 중에서 고장이 발생된 전원 생성 장치를 판별하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
충방전이 가능한 이차전지, 즉 배터리(battery)는 스마트폰 등의 모바일 기기의 에너지원으로 널리 사용되고 있다. 뿐만 아니라, 배터리는 화석 연료를 사용하는 가솔린 차량, 디젤 차량 등에 의한 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되는 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 에너지원으로도 사용되고 있다.
배터리를 이용하는 애플리케이션의 종류는 배터리의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 배터리가 적용될 것으로 예상된다
배터리는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다.
이렇게 배터리는 다양한 제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있지만, 각종 가연성 물질들이 내장되어 있어서 과충전, 과전류, 기타 물리적 외부 충격 등에 의해 발열, 폭발 등의 위험성이 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해 과충전, 과방전, 과전류 시 전류를 차단하는 보호 회로, 온도 상승 시 저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(Positive Temperature Coefficient Element), 가스 발생에 따른 압력 상승 시 전류를 차단하거나 가스를 배기하는 안전 벤트 등의 안전 시스템이 구비되어 있고, 다수의 전지 모듈들이 조합된 구조로 이루어진 멀티-셀 구조의 중대형 전지팩에는 과방전, 과충전, 과전류 등으로부터 전지셀을 보호하기 위한 퓨즈, 바이메탈, 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS) 등의 안전 시스템이 구비되어 있다.
일반적으로 BMS는 복수의 IC 및 소자를 포함하는데, IC 및 소자는 BMS 내부에 구비된 둘 이상의 SMPS(Switched Mode Power Supply) 또는 LDO(Low Drop out Regulator)의 전원 생성 장치에서 생성된 전원으로 동작한다. 이때, 전원 생성 장치가 3개 이상일 경우 이들 각각에서 생성된 전원들을 상호 비교하여 고장이 발생된 전원 생성 장치를 판별한다.
그러나, 이러한 방식은 2개의 전원 생성 장치를 사용하는 경우에는 적용이 불가능하다. 즉, 2개의 전원 생성 장치에서 생성된 전원을 상호 비교하는 것으로는 어느 전원 생성 장치에 고장이 발생하였는지 판별할 수 없다. 결국, BMS 내부에 사용되는 전원 생성 장치가 2개인 경우 어느 하나의 전원 생성 장치에 고장이 발생하더라고 어느 전원 생성 장치가 고장이 발생한 것인지 알 수 없는 문제가 있다.
한국공개특허 제10-2019-0128297호
본 발명은 BMS의 구동 전원을 생성하는 전원 생성 장치의 고장을 판별할 수 있는 전원 고장 판별 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 BMS 내부에 사용되는 전원 생성 장치가 2개인 경우에도 고장이 발생된 전원 생성 장치를 판별할 수 있는 전원 고장 판별 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 전원 고장 판별 장치는 제 1 및 제 2 전원을 각각 생성하는 제 1 및 제 2 전원 생성부; 상기 제 1 전원을 디지털로 변환하여 ADC 전원을 생성하는 변환부; 상기 제 1 및 제 2 전원을 비교하여 상기 제 1 및 제 2 전원 생성부의 고장 여부를 판단하는 제어부; 상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 제 1 전원 공급을 스위칭하는 스위치; 및 상기 스위치를 통해 상기 제 1 전원을 공급받아 상기 제 1 전원의 전압을 측정하는 션트 저항을 포함하고, 상기 제어부는 상기 ADC 전원과 상기 제 2 전원을 비교하여 상기 제 1 및 제 2 전원 생성부의 고장 여부를 1차 판단한 후 상기 스위치를 제어하고, 상기 스위치를 통해 공급된 상기 제 1 전원의 상기 션트 저항의 양단에 걸리는 전압차를 산출하여 고장 발생된 전원 생성부를 최종 판단한다.
상기 제어부는, 상기 ADC 전원과 상기 제 2 전원이 비교하여 두 전원 생성부 중 어느 하나의 고장을 1차 판단하는 1차 판단부와, 상기 1차 판단부의 판단 결과에 따라 상기 스위치를 제어하는 스위치 제어부와, 상기 스위치를 통해 입력된 상기 제 1 전원의 전압이 상기 션트 저항의 양단에 걸리는 전압의 차이를 산출하는 산출부와, 상기 산출부에서 산출한 전압차가 상기 제 1 전원의 전압과 동일한지를 비교하여 고장이 발생한 전원 생성부를 최종 판단하는 2차 판단부를 포함한다.
상기 1차 판단부는 상기 ADC 전원과 상기 제 2 전원이 동일하지 않은 경우 두 전원 생성부 중 어느 하나의 고장을 1차 판단한다.
상기 스위치 제어부는 상기 1차 판단부의 판단 결과 상기 ADC 전원과 상기 제 2 전원이 동일하지 않은 경우 제어 신호를 생성하여 상기 스위치를 온시킨다.
상기 2차 판단부는 상기 산출부에서 산출한 전압차가 상기 제 1 전원의 전압과 동일하면 상기 제 1 전원 생성부의 고장으로 최종 판단하고, 동일하지 않으면 상기 제 2 전원 생성부의 고장으로 최종 판단한다.
상기 스위치는 상기 제 1 전원 생성부와 상기 변환부의 연결 라인과 상기 션트 저항 사이에 마련되며, 상기 제 1 전원의 상기 변환부와 상기 션트 저항으로의 경로를 스위칭한다.
상기 션트 저항은 상기 스위치와 접지 단자 사이에 마련되어 상기 스위치를 통해 공급되는 제 1 전원의 전압을 측정한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 전원 고장 판별 방법은 제 1 및 제 2 전원 생성부를 이용하여 제 1 및 제 2 전원을 각각 생성하는 과정; 상기 제 1 전원을 디지털 변환하여 ADC 전원을 생성하는 과정; 상기 ADC 전원과 상기 제 2 전원을 비교하여 전원 생성부 중 어느 하나가 고장 발생된 것으로 1차 판단하는 과정; 전원 생성부 중 어느 하나가 고장 발생된 것으로 1차 판단되면 스위치를 구동시켜 제 1 전원을 션트 저항으로 공급하는 과정; 상기 션트 저항 양단의 전압차를 산출하는 과정; 및 상기 전압차가 제 1 전원의 전압과 비교하여 고장 발생된 전원 생성부를 최종 판단하는 과정을 포함한다.
상기 ADC 전원과 상기 제 2 전원의 비교 결과 ADC 전원과 제 2 전원이 다른 경우 두 전원 생성부 중 어느 하나가 고장 발생된 것으로 1차 판단한다.
상기 전압차가 상기 제 1 전원의 전압과 동일한 경우 상기 제 1 전원 생성부의 고장 발생으로 최종 판단하고, 다를 경우 상기 제 2 전원 생성부의 고장 발생으로 최종 판단한다.
본 발명의 실시 예는 두개의 전원 생성부에서 생성된 제 1 및 제 2 전원을 비교하여 고장 발생된 전원 생성부를 판별한다. 이때, 본 발명은 제 1 및 제 2 전원을 1차 비교하여 다른 경우 어느 하나의 전원 생성부가 고장 발생한 것으로 1차 판단하고, 제 1 전원이 공급된 션트 저항의 양단 전압의 차이를 산출하여 고장 발생된 전원 생성부를 최종 판단한다. 최종 판단 시 전압차가 제 1 전원의 전압과 동일한 경우 제 1 전원 생성부의 고장 발생으로 최종 판단하고, 다를 경우 제 2 전원 생성부의 고장 발생으로 최종 판단한다.
따라서, 본 발명은 BMS 내부에 사용되는 전원 생성 장치가 2개인 경우에도 고장 발생된 전원 생성 장치를 판별할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 고장 판별 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 고장 판별 장치를 구성하는 제어부의 상세 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 고장 판별 방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 여러 층 및 각 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 표현하였으며 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭하도록 하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 고장 판별 장치의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다. 즉, 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 소정의 전원을 생성하는 전원 생성부의 고장을 판별하기 위한 장치를 설명하기 위한 블럭도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 고장 판별 장치를 구성하는 제어부를 상세 설명하기 위한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 고장 판별 장치는 BMS에 공급하는 제 1 및 제 2 전원(Vpwr1 및 Vpwr2)을 각각 생성하는 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120)와, 제 1 전원 생성부(110)로부터 생성된 제 1 전원(Vpwr1)을 디지털값으로 변환하여 ADC 전원(ADC_Vpwr1)을 생성하는 변환부(200)와, 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120)의 고장 여부를 판단하는 제어부(300)와, 제 1 전원 생성부(110)와 제어부(300) 사이에 마련되어 제어부(300)의 제어 신호에 따라 제 1 전원 생성부(110)로부터의 제 1 전원(Vpwr1) 공급을 스위칭하는 스위치(400)와, 스위치(400)와 직렬 연결되어 제 1 전원 생성부(110)로부터의 제 1 전원(Vpwr1)을 제어부(300)에 공급하는 션트 저항(500)을 포함할 수 있다. 여기서, 제어부(300)는 ADC 전원(ADC_Vpwr1)과 제 2 전원(Vpwr2)을 비교하여 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120)의 고장 여부를 1차 판단한 후 스위치(400)를 제어하고, 스위치(400)를 통해 공급된 제 1 전원(Vpwr1)의 션트 저항(500)의 양단에 걸리는 전압차를 산출하여 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120) 중 어느 전원 생성부가 고장 발생했는지 최종 판단한다. 또한, 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120)로부터 각각 생성된 제 1 및 제 2 전원(Vpwr1, Vpwr2)과 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. 본 발명은 제 1 및 제 2 전원(Vpwr1, Vpwr2)이 동일한 경우 어느 하나가 다른지를 비교하여 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120)의 고장을 판단할 수 있다. 그런데, 본 발명은 제 1 및 제 2 전원(Vpwr1, Vpwr2)이 동일하지 않은 경우에도 설정된 전압차 이상인지를 판단하여 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120)의 고장을 판단할 수도 있다. 그러나, 본 발명의 실시 예는 제 1 및 제 2 전원(Vpwr1, Vpwr2)이 동일한 경우를 설명한다. 이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 BMS의 전원 고장 판별 장치를 각 구성별로 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
1. 전원 생성부
제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120)는 배터리 또는 차량의 전원으로부터 BMS를 구동시키기 위해 필요한 제 1 및 제 2 전원(Vpwr1, Vpwr2)을 각각 생성한다. BMS는 배터리의 상태를 추정하고, 추정한 상태 정보를 이용하여 배터리를 관리한다. 예컨대, BMS는 배터리의 SOC, 수명(State of Health; SOH), 최대 입출력 전력 허용량, 출력 전압 등 배터리의 상태 정보를 추정하고 관리한다. 이를 위해 BMS는 배터리의 SOC를 추정하기 위한 SOC 추정 장치를 포함한다. 또한, BMS는 배터리를 관리하기 위해 배터리의 상태를 센싱하는 센싱부를 포함할 수 있다. 센싱부는 배터리의 전류를 센싱하는 전류 센서, 전압을 센싱하는 전압 센서, 온도를 센싱하는 온도 센서를 포함할 수 있다. 이때, 전류 센서, 전압 센서 및 온도 센서는 각각 적어도 하나 마련될 수 있다. 이렇게 다양한 기능을 수행하는 BMS는 IC, 소자 등 다양한 부품들로 이루어져 기판 상에 실장되며, 다양한 부품들의 구동을 위한 전원이 필요하게 된다. 이를 위해 둘 이상의 전원 생성부가 소정 전원을 생성하여 BMS에 공급할 수 있다. 이때, 본 발명은 두개의 전원 생성부, 즉 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120)를 구비하는 경우를 설명한다. 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120)는 동일 전압의 전원을 생성할 수도 있고, 서로 다른 전압의 전원을 생성할 수도 있다. 즉, 제 1 전원 생성부(110)로부터 생성된 제 1 전원(Vpwr1)과 제 2 전원 생성부(120)로부터 생성된 제 2 전원(Vpwr2)이 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. 그러나, 본 발명의 실시 예는 제 1 및 제 2 전원(Vpwr1, Vpwr2)이 동일한 경우를 설명한다. 즉, 본 발명은 제 1 및 제 2 전원(Vpwr1, Vpwr2)이 동일한 경우 어느 하나가 다른지를 비교하여 판단할 수 있다.
2. 변환부
변환부(200)는 제 1 전원 생성부(110)로부터 생성된 제 1 전원(Vpwr1)을 입력하여 디지털 값으로 변환한다. 변환부(200)는 제 1 전원(Vpwr1)을 ADC 전원(ADC_Vpwr1)으로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터일 수 있다. 즉, 변환부(200)는 아날로그 디지털 컨버터로 이루어져 아날로그 제 1 전원(Vpwr1)을 디지털로 변환시켜 ADC 전원(ADC_Vpwr1)을 생성한다.
3. 제어부
제어부(300)는 제 2 전원 생성부(120)로부터 생성된 제 2 전원(Vpwr2)과 변환부(200)를 통해 생성된 ADC 전원(ADC_Vpwr1)을 입력하고 이들을 비교한다. 이때, 제어부(300)는 제 2 전원(Vpwr2)을 기준으로 ADC 전원(ADC_Vpwr1)을 비교하여 ADC 전원(ADC_Vpwr1)과 제 2 전원(Vpwr2)이 동일한지를 판단한다. 예를 들어, 제어부(300)는 ADC 전원(ADC_Vpwr1)의 전압과 제 2 전원(Vpwr2)의 전압이 동일한지를 판단할 수 있다. 이때, 제어부(300)는 ADC 전원(ADC_Vpwr1)과 제 2 전원(Vpwr2)이 동일하지 않다고 판단되는 경우 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120) 중 어느 하나의 고장으로 1차 판단한다. 즉, ADC 전원(ADC_Vpwr1)과 제 2 전원(Vpwr2)이 동일하지 않으면 제어부(300)는 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120) 중 어느 하나의 고장으로 1차 판단하지만, 어느 것이 고장인지는 최종 판단하지 않는다. 그리고, 제어부(300)는 1차 판단 결과에 따라 스위치(400)를 구동시킨다. 즉, 제어부(300)는 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120) 중 어느 하나의 고장으로 1차 판단한 경우 스위치(400)를 구동시키기 위한 제어 신호를 생성하여 스위치(400)를 턴온시킨다. 스위치(400)가 턴온되면 제 1 전원 생성부(110)에서 생성된 제 1 전원(Vpwr1)은 변환부(200)를 통하지 않고 션트 저항(500)에 공급된다. 그리고, 제어부(300)는 션트 저항(500)의 양단에 걸리는 전압차를 산출하고, 전압차가 제 1 전원(Vpwr1)의 전압과 동일한지 판단한다. 전압차가 제 1 전원(Vpwr1)의 전압과 동일한 경우 제 1 전원 생성부(110)의 고장 발생으로 최종 판단하고, 다를 경우 제 2 전원 생성부(120)의 고장 발생으로 최종 판단한다. 즉, 제어부(300)는 ADC 전원(ADC_Vpwr1)과 제 2 전원(Vpwr2)이 동일한지 1차 판단하여 전원 생성부(110, 120) 중 고장을 판단하고, 션트 저항(500)의 양단에 걸리는 제 1 전원(Vpwr1)의 전압차를 산출하여 전원 생성부(110, 120) 중 어느 것이 고장인지를 최종 판단한다.
상기한 바와 같은 기능을 수행하기 위하여 제어부(300)는 다수의 기능부로 구성될 수 있다. 즉, 제어부(300)는 도 2에 도시된 바와 같이 ADC 전원(ADC_Vpwr1)과 제 2 전원(V_pwr2)이 동일한지 비교하여 두 전원 생성부(110, 120) 중 어느 하나의 고장을 1차 판단하는 1차 판단부(310)와, 1차 판단부(310)의 판단 결과에 따라 스위치(400)를 제어하는 스위치 제어부(320)와, 스위치(400)를 통해 입력된 제 1 전원(Vpwr1)의 전압이 션트 저항(500)의 양단에 걸리는 전압의 차이를 산출하는 산출부(330)와, 산출부(330)에서 산출한 전압차가 제 1 전원(Vpwr1)의 전압과 동일한지를 비교하여 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120) 중 고장이 발생한 전원 생성부를 최종 판단하는 2차 판단부(340)를 포함할 수 있다.
1차 판단부(310)는 ADC 전원(ADC_Vpwr1)과 제 2 전원(Vpwr2)을 입력하고 이들을 비교한다. 즉, 1차 판단부(310)는 제 2 전원(Vpwr2)의 전압을 기준으로 제 2 전원(Vpwr2)의 전압과 ADC 전원(ADC_Vpwr1)의 전압을 비교하여 동일한지를 판단한다. 비교 결과 제 2 전원(Vpwr2)의 전압과 ADC 전원(ADC_Vpwr1)의 전압이 동일하면 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120)가 정상 동작하는 것으로 판단한다. 그러나, 제 2 전원(Vpwr2)의 전압과 ADC 전원(ADC_Vpwr1)의 전압이 동일하지 않으면 두 전원 생성부(110, 120) 중 어느 하나의 고장으로 1차 판단한다. 즉, 1차 판단부(310)는 두 전원 생성부(110, 120) 중 어느 하나의 고장을 판단하지만 어느 것이 고장인지는 판단하지 않는다. 한편, 1차 판단부(310)는 판단 결과를 스위치 제어부(320)에 공급한다.
스위치 제어부(320)는 1차 판단부(310)의 판단 결과에 따라 스위치(400)를 제어하기 위한 제어 신호(SW_ctl)를 생성한다. 즉, 1차 판단부(310)의 판단 결과 두 전원 생성부(110, 120) 중 어느 하나의 고장으로 판단되는 경우 스위치 제어부(320)는 스위치(400)를 구동시키기 위한 제어 신호(SW_ctl)를 생성한다. 이때, 제어 신호는 스위치(400)에 따라 스위치(400)를 구동시키기 위한 레벨로 생성될 수 있다. 즉, 스위치(400)가 하이 레벨의 신호에 의해 턴온되는 경우 스위치 제어부(320)는 하이 레벨의 제어 신호(SW_ctl)를 생성하고, 스위치(400)가 로우 레벨의 신호에 의해 턴온되는 경우 스위치 제어부(320)는 로우 레벨의 제어 신호(SW_ctl)를 생성한다.
산출부(330)는 션트 저항(500) 양단의 전압차를 산출한다. 즉, 스위치 제어부(320)의 제어 신호(SW_ctl)에 의해 스위치(400)가 턴온되면 스위치(400)를 통해 제 1 전원(Vpwr1)이 션트 저항(500)으로 공급되고 션트 저항(500)의 양단에는 전압이 걸리는데, 산출부(330)는 션트 저항(500)의 양단에 걸리는 전압의 차이를 검출한다. 여기서, 션트 저항(500)는 스위치(400)와 접지 단자(GND) 사이에 접속되는데, 산출부(340)는 스위치(400)와 션트 저항(500) 사이의 일단의 전압과 션트 저항(500)과 접지 단자(GND) 사이의 타단의 전압의 차이를 산출한다.
2차 판단부(354)는 산출부(330)에서 산출한 전압차가 제 1 전원(Vpwr1)의 전압과 동일한지를 비교하여 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120) 중 고장이 발생한 전원 생성부를 최종 판단한다. 즉, 전압차가 제 1 전원(Vpwr1)의 전압과 동일한 경우 제 1 전원 생성부(110)의 고장 발생으로 최종 판단하고, 다를 경우 제 2 전원 생성부(110)의 고장 발생으로 최종 판단한다.
4. 스위치
스위치(400)는 제어부(300)의 제어 신호(SW_ctl)에 따라 구동되어 제 1 전원 생성부(110)로부터 생성된 제 1 전원(Vpwr1)의 공급 경로를 변경한다. 이때, 스위치(400)는 제 1 전원 생성부(110)와 션트 저항(500) 사이에 마련될 수 있다. 스위치(400)는 스위치 제어부(320)의 제어 신호(SW_ctl)에 따라 턴온되면 제 1 전원(Vpwr1)을 션트 저항(500)으로 공급하고, 턴오프되면 제 1 전원(Vpwr1)을 변환부(200)로 공급한다. 즉, 제어부(300)로부터 ADC 전원(ADC_Vpwr1)과 제 2 전원(Vpwr2)의 비교 결과 다른 것으로 판단되면 제어부(300)는 스위치(400)를 턴온시키는 제어 신호를 스위치(400)에 공급하고 그에 따라 스위치(400)는 턴온되어 제 1 전원(Vpwr1)을 션트 저항(500)에 공급한다.
5. 션트 저항
션트 저항(500)는 스위치(400)와 접지 단자(GND) 사이에 마련될 수 있다. 이러한 션트 저항(500)은 예를 들어 약 20mΩ 저항값을 가질 수 있다. 션트 저항(500)의 양단에 걸리는 전압은 제어부(300)가 측정할 수 있다. 즉, 제어부(300)의 전압 측정부(330)은 션트 저항의 양단에 걸리는 전압을 측정할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 고장 판별 장치는 두개의 전원 생성부(110, 120)에서 생성된 제 1 및 제 2 전원(Vpwr1, Vpwr2)을 비교하여 고장 발생된 전원 생성부를 판별한다. 이때, 본 발명의 제어부(300)는 제 1 및 제 2 전원(Vpwr1, Vpwr2)을 1차 비교하여 다른 경우 어느 하나의 전원 생성부(110, 120)가 고장 발생한 것으로 1차 판단하고, 제 1 전원(Vpwr1)이 공급된 션트 저항(500)의 양단 전압의 차이를 산출하여 고장 발생된 전원 생성부를 최종 판단한다. 제어부(300)는 최종 판단 시 전압차가 제 1 전원(Vpwr1)의 전압과 동일한 경우 제 1 전원 생성부(110)의 고장 발생으로 최종 판단하고, 다를 경우 제 2 전원 생성부(120)의 고장 발생으로 최종 판단한다.
이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 고장 판별 장치를 이용한 전원 고장 판별 방법을 도 3을 이용하여 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 고장 판별 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 고장 판별 방법은 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120)를 이용하여 제 1 및 제 2 전원(Vpwr1, Vpwr2)를 각각 생성하는 과정(S110)과, 제 1 전원(Vpwr1)을 디지털값으로 변환하여 ADC 전원(ADC_Vpwr)을 생성하는 과정(S120)과, ADC 전원(ADC_Vpwr)과 제 2 전원(Vpwr2)이 동일한지 비교하는 과정(S130)과, 비교 결과 ADC 전원(ADC_Vpwr)과 제 2 전원(Vpwr2)이 다른 경우 두개의 전원 생성부(110, 120) 중 어느 하나가 고장 발생된 것으로 1차 판단하는 과정(S140)과, 스위치(400)를 구동시켜 제 1 전원(Vpwr1)을 션트 저항(500)으로 공급하는 과정(S150)과, 션트 저항(500) 양단의 전압차를 산출하는 과정(S160)과, 전압차가 제 1 전원(Vpwr1)의 전압과 동일한지 판단하는 과정(S170)과, 전압차가 제 1 전원(Vpwr1)의 전압과 다를 경우 제 2 전원 생성부(120)의 고장 발생으로 최종 판단하고(S180), 같을 경우 제 1 전원 생성부(110)의 고장 발생으로 최종 판단하는 과정(S190)을 포함할 수 있다. 이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 BMS의 전원 고장 판별 방법을 도 3각 과정별로 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다
S110 : 배터리 또는 차량의 전원으로부터 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120)를 이용하여 BMS를 구동시키기 위해 필요한 제 1 및 제 2 전원(Vpwr1, Vpwr2)을 각각 생성한다. BMS는 SOC 추정 장치, 복수의 센서 등을 포함할 수 있고, 이를 위해 BMS는 IC, 소자 등 다양한 부품들로 이루어져 기판 상에 실장될 수 있으며, 다양한 부품들의 구동을 위한 전원이 필요하게 된다. 이를 위해 둘 이상의 전원 생성부가 소정 전원을 생성할 수 있는데, 본 발명은 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120)가 제 1 및 제 2 전원(Vpwr1, Vpwr2)을 각각 생성하여 BMS에 공급할 수 있다. 이때, 제 1 및 제 2 전원(Vpwr1, Vpwr2)은 동일 전압을 생성할 수 있다.
S120 : 그런데, 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120) 중 적어도 어느 하나가 고장이 발생될 수 있고, 그에 따라 제 1 및 제 2 전원(Vpwr1, Vpwr2) 중 적어도 어느 하나가 설정된 전압 이하로 전원을 생성할 수 있다. 이러한 고장 발생된 전원 생성부(110, 120)를 판별하기 위해 먼저 제 1 전원 생성부(110)로부터 생성된 제 1 전원(Vpwr1)이 변환부(200)를 통해 디지털 값으로 변환된다. 즉, 스위치(400)는 오프 상태를 유지하고 그에 따라 제 1 전원 생성부(110)로부터 변환부(200)로의 경로가 설정되어 제 1 전원(Vpwr1)이 변환부(200)로 입력되어 디지털 값으로 변환된다.이때, 변환부(200)는 아날로그 디지털 컨버터로 이루어져 아날로그 제 1 전원(Vpwr1)을 디지털로 변환시켜 ADC 전원(ADC_Vpwr1)을 생성한다.
S130 : 제 2 전원 생성부(120)로부터 생성된 제 2 전원(Vpwr2)과 변환부(200)를 통해 생성된 ADC 전원(ADC_Vpwr1)이 제어부(300)로 입력되고, 제어부(300)는 이들이 동일한지 판단한다. 즉, 제어부(300)의 1차 판단부(310)는 제 2 전원(Vpwr2)을 기준으로 ADC 전원(ADC_Vpwr1)을 비교하여 ADC 전원(ADC_Vpwr1)과 제 2 전원(Vpwr2)이 동일한지를 판단한다. 예를 들어, 1차 판단부(310)는 ADC 전원(ADC_Vpwr1)의 전압과 제 2 전원(Vpwr2)의 전압이 동일한지를 판단할 수 있다.
비교 결과 제 2 전원(Vpwr2)의 전압과 ADC 전원(ADC_Vpwr1)의 전압이 동일하면 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120)가 정상 동작하는 것으로 판단한다.
S140 : 비교 결과 1차 판단부(310)는 ADC 전원(ADC_Vpwr1)과 제 2 전원(Vpwr2)이 동일하지 않다고 판단되는 경우 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120) 중 어느 하나의 고장으로 1차 판단한다. 즉, ADC 전원(ADC_Vpwr1)과 제 2 전원(Vpwr2)이 동일하지 않으면 1차 판단부(310)는 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120) 중 어느 하나의 고장으로 1차 판단하지만, 어느 것이 고장인지는 최종 판단하지 않는다. 한편, 1차 판단부(310)는 판단 결과를 스위치 제어부(320)에 공급한다.
S150 : 제어부(300)는 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120) 중 어느 하나의 고장으로 1차 판단되면 스위치(400)를 구동시키기 위한 제어 신호(SW_ctl)을 생성한다, 즉, 1차 판단부(310)의 판단 결과 두 전원 생성부(110, 120) 중 어느 하나의 고장으로 판단되는 경우 스위치 제어부(320)는 스위치(400)를 구동시키기 위한 제어 신호(SW_ctl)를 생성한다. 이때, 제어 신호(SW_ctl)는 스위치(400)에 따라 스위치(400)를 구동시키기 위한 레벨로 생성될 수 있다. 즉, 스위치(400)가 하이 레벨의 신호에 의해 턴온되는 경우 스위치 제어부(320)는 하이 레벨의 제어 신호(SW_ctl)를 생성하고, 스위치(400)가 로우 레벨의 신호에 의해 턴온되는 경우 스위치 제어부(320)는 로우 레벨의 제어 신호(SW_ctl)를 생성한다. 제어 신호(SW_ctl)에 따라 스위치(400)가 턴온되면 제 1 전원 생성부(110)에서 생성된 제 1 전원(Vpwr1)은 변환부(200)를 통하지 않고 션트 저항(500)에 공급된다.
S160 : 제어부(300)는 션트 저항(500)의 양단에 걸리는 전압차를 산출한다. 즉, 스위치 제어부(320)의 제어 신호(SW_ctl)에 의해 스위치(400)가 턴온되면 스위치(400)를 통해 제 1 전원(Vpwr1)이 션트 저항(500)으로 공급되고 션트 저항(500)의 양단에는 전압이 걸리는데, 산출부(330)는 션트 저항(500)의 양단에 걸리는 전압의 차이를 검출한다. 여기서, 션트 저항(500)는 스위치(400)와 접지 단자(GND) 사이에 접속되는데, 산출부(340)는 스위치(400)와 션트 저항(500) 사이의 일단의 전압과 션트 저항(500)과 접지 단자(GND) 사이의 타단의 전압의 차이를 산출한다.
S170 : 제어부(300)는 산출부(330)에 의해 산출된 전압차가 제 1 전원(Vpwr1)의 전압과 동일한지 판단한다. 즉, 2차 판단부(340)는 산출부(330)에서 산출한 전압차가 제 1 전원(Vpwr1)의 전압과 동일한지를 비교하여 제 1 및 제 2 전원 생성부(110, 120) 중 고장이 발생한 전원 생성부를 최종 판단한다.
S180 : 전압차가 제 1 전원(Vpwr1)의 전압과 다를 경우 제 2 전원 생성부(120)의 고장 발생으로 최종 판단한다. 즉, 2차 판단부(340)는 전압차가 제 1 전원(Vpwr1)의 전압과 다를 경우 제 2 전원 생성부(120)의 고장 발생으로 최종 판단한다.
S190 : 그러나, 전압차가 제 1 전원(Vpwr1)의 전압과 같을 경우 제 1 전원 생성부(110)의 고장 발생으로 최종 판단한다. 즉, 2차 판단부(340)는 전압차가 제 1 전원(Vpwr1)의 전압과 같을 경우 제 1 전원 생성부(110)의 고장 발생으로 최종 판단한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 고장 판별 방법은 두개의 전원 생성부(110, 120)에서 생성된 제 1 및 제 2 전원(Vpwr1, Vpwr2)을 비교하여 고장 발생된 전원 생성부를 판별한다. 이때, 본 발명은 제 1 및 제 2 전원(Vpwr1, Vpwr2)을 1차 비교하여 다른 경우 어느 하나의 전원 생성부(110, 120)가 고장 발생한 것으로 1차 판단하고, 제 1 전원(Vpwr1)이 공급된 션트 저항(500)의 양단 전압의 차이를 산출하여 고장 발생된 전원 생성부를 최종 판단한다. 최종 판단 시 전압차가 제 1 전원(Vpwr1)의 전압과 동일한 경우 제 1 전원 생성부(110)의 고장 발생으로 최종 판단하고, 다를 경우 제 2 전원 생성부(120)의 고장 발생으로 최종 판단한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 제 1 전원 생성부 120 : 제 2 전원 생성부
200 : 변환부 300 : 제어부
400 : 스위치 500 : 션트 저항

Claims (10)

  1. 제 1 및 제 2 전원을 각각 생성하는 제 1 및 제 2 전원 생성부;
    상기 제 1 전원을 디지털로 변환하여 ADC 전원을 생성하는 변환부;
    상기 제 1 및 제 2 전원을 비교하여 상기 제 1 및 제 2 전원 생성부의 고장 여부를 판단하는 제어부;
    상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 제 1 전원 공급을 스위칭하는 스위치; 및
    상기 스위치를 통해 상기 제 1 전원을 공급받아 상기 제 1 전원의 전압을 측정하는 션트 저항을 포함하고,
    상기 제어부는 상기 ADC 전원과 상기 제 2 전원을 비교하여 상기 제 1 및 제 2 전원 생성부의 고장 여부를 1차 판단한 후 상기 스위치를 제어하고, 상기 스위치를 통해 공급된 상기 제 1 전원의 상기 션트 저항의 양단에 걸리는 전압차를 산출하여 고장 발생된 전원 생성부를 최종 판단하는 전원 고장 판별 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 ADC 전원과 상기 제 2 전원이 비교하여 두 전원 생성부 중 어느 하나의 고장을 1차 판단하는 1차 판단부와,
    상기 1차 판단부의 판단 결과에 따라 상기 스위치를 제어하는 스위치 제어부와,
    상기 스위치를 통해 입력된 상기 제 1 전원의 전압이 상기 션트 저항의 양단에 걸리는 전압의 차이를 산출하는 산출부와,
    상기 산출부에서 산출한 전압차가 상기 제 1 전원의 전압과 동일한지를 비교하여 고장이 발생한 전원 생성부를 최종 판단하는 2차 판단부를 포함하는 전원 고장 판별 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 1차 판단부는 상기 ADC 전원과 상기 제 2 전원이 동일하지 않은 경우 두 전원 생성부 중 어느 하나의 고장을 1차 판단하는 전원 고장 판별 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 스위치 제어부는 상기 1차 판단부의 판단 결과 상기 ADC 전원과 상기 제 2 전원이 동일하지 않은 경우 제어 신호를 생성하여 상기 스위치를 온시키는 전원 고장 판별 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 2차 판단부는 상기 산출부에서 산출한 전압차가 상기 제 1 전원의 전압과 동일하면 상기 제 1 전원 생성부의 고장으로 최종 판단하고, 동일하지 않으면 상기 제 2 전원 생성부의 고장으로 최종 판단하는 전원 고장 판별 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 스위치는 상기 제 1 전원 생성부와 상기 변환부의 연결 라인과 상기 션트 저항 사이에 마련되며, 상기 제 1 전원의 상기 변환부와 상기 션트 저항으로의 경로를 스위칭하는 전원 고장 판별 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 션트 저항은 상기 스위치와 접지 단자 사이에 마련되어 상기 스위치를 통해 공급되는 제 1 전원의 전압을 측정하는 전원 고장 판별 장치.
  8. 제 1 및 제 2 전원 생성부를 이용하여 제 1 및 제 2 전원을 각각 생성하는 과정;
    상기 제 1 전원을 디지털 변환하여 ADC 전원을 생성하는 과정;
    상기 ADC 전원과 상기 제 2 전원을 비교하여 전원 생성부 중 어느 하나가 고장 발생된 것으로 1차 판단하는 과정;
    전원 생성부 중 어느 하나가 고장 발생된 것으로 1차 판단되면 스위치를 구동시켜 제 1 전원을 션트 저항으로 공급하는 과정;
    상기 션트 저항 양단의 전압차를 산출하는 과정; 및
    상기 전압차가 제 1 전원의 전압과 비교하여 고장 발생된 전원 생성부를 최종 판단하는 과정을 포함하는 전원 고장 판별 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 ADC 전원과 상기 제 2 전원의 비교 결과 ADC 전원과 제 2 전원이 다른 경우 두 전원 생성부 중 어느 하나가 고장 발생된 것으로 1차 판단하는 전원 고장 판별 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 전압차가 상기 제 1 전원의 전압과 동일한 경우 상기 제 1 전원 생성부의 고장 발생으로 최종 판단하고, 다를 경우 상기 제 2 전원 생성부의 고장 발생으로 최종 판단하는 전원 고장 판별 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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