WO2021060761A1 - 배터리 관리 시스템, 배터리 관리 방법, 배터리 팩 및 전기 차 - Google Patents

배터리 관리 시스템, 배터리 관리 방법, 배터리 팩 및 전기 차 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a technique for diagnosing the state of a power line for receiving power from a battery group.
  • a battery pack applied to an electric vehicle or the like typically includes a plurality of battery groups and a battery management system connected in series with each other.
  • the battery management system monitors the voltage of each battery cell included in the battery group. Recently, as a large-capacity and high-output battery pack is required, the number of battery groups included in the battery pack is also increasing.
  • a single master-multi-slave structure for efficiently managing each battery group included in such a battery pack includes a plurality of slave controllers provided to correspond to a plurality of battery groups on a one-to-one basis, and a master controlling the plurality of slave controllers as a whole. Includes a controller.
  • each slave controller may use a battery group arranged to monitor it as a power source for its own operation.
  • the high voltage node of the battery group is connected to the power terminal of the slave controller through a power line, power is supplied from the battery group to the slave controller.
  • the slave controller may unintentionally become inoperable.
  • the present invention has been devised to solve the above problems, and when the power line provided for power transmission between the battery group and the slave controller is disconnected, the battery group is transmitted from the battery group through a sensing line connected to the battery cell included in the battery group. It aims to provide a battery management system, a battery pack, and an electric vehicle capable of supplying power to a slave controller.
  • the present invention is to provide a battery management system, a battery management method, a battery pack, and an electric vehicle capable of diagnosing a state of a power line based on a difference in power consumption between two operation modes executable by a slave controller It is done.
  • a battery management system includes a first connection unit, a first slave controller, and a master controller.
  • the first connection part includes a first power line, a first sensing line, a second sensing line, and a first diode.
  • the first diode is connected between the first sensing line and the first power line.
  • the first slave controller may include a first power terminal connected to a positive terminal of a first battery cell included in a first battery group through the first power line, and a positive electrode of the first battery cell through the first sensing line. And a first sensing terminal connected to a terminal and a second sensing terminal connected to a negative terminal of the first battery cell through the second sensing line.
  • the master controller is operatively coupled to the first slave controller.
  • the first slave controller is configured to sequentially execute a first communication mode and a second communication mode in response to a first diagnosis request signal from the master controller.
  • the amount of power required to execute the first communication mode is different from the amount of power required to execute the second communication mode.
  • the first slave controller is configured to determine a first reference voltage value representing a voltage of the first battery cell while executing the first communication mode.
  • the first slave controller is configured to determine a first comparison voltage value representing a voltage of the first battery cell while executing the second communication mode.
  • the master controller is configured to determine whether or not the first power supply line is disconnected based on the first reference voltage value and the first comparison voltage value.
  • the cathode of the first diode may be connected to the first power line.
  • the anode of the first diode may be connected to the first sensing line.
  • a resistance value of the first sensing line may be greater than a resistance value of the first power line.
  • the master controller may be configured to determine that the first power line is a disconnection failure when an absolute value of a difference between the first reference voltage value and the first comparison voltage value is greater than a threshold value.
  • the first slave controller may further include a first communication module and a second communication module.
  • the first slave controller may be configured to activate both the first communication module and the second communication module when executing the first communication mode.
  • the first slave controller may be configured to activate the first communication module and deactivate the second communication module when executing the second communication mode.
  • the battery management system may further include a second connector and a second slave controller.
  • the second connector may include a second power line, a third sensing line, a fourth sensing line, and a second diode.
  • the second diode may be connected between the third sensing line and the second power line.
  • the second slave controller includes a second power terminal connected to a positive terminal of a second battery cell included in a second battery group connected in series to the first battery group through the second power line, and the third sensing line.
  • a third sensing terminal connected to the positive terminal of the second battery cell through and a fourth sensing terminal connected to the negative terminal of the second battery cell through the fourth sensing line.
  • the second slave controller may be configured to sequentially execute the first communication mode and the second communication mode in response to a second diagnosis request signal from the master controller.
  • the second slave controller may be configured to determine a second reference voltage value representing a voltage of the second battery cell while executing the first communication mode.
  • the second slave controller may be configured to determine a second comparison voltage value representing a voltage of the second battery cell while executing the second communication mode.
  • the master controller may be configured to determine whether the second power line is disconnected based on the second reference voltage value and the second comparison voltage value.
  • the second slave controller may further include a third communication module and a fourth communication module.
  • the second slave controller may activate both the third communication module and the fourth communication module.
  • the second slave controller may activate the third communication module and deactivate the fourth communication module.
  • a battery pack according to another aspect of the present invention includes the battery management system.
  • An electric vehicle includes the battery pack.
  • a battery management method uses the battery management system.
  • the battery management method includes: executing, by the first slave controller, the first communication mode in response to the first diagnosis request signal from the master controller; Determining, by the first slave controller, the first reference voltage value representing a voltage of the first battery cell while executing the first communication mode; Executing, by the first slave controller, the second communication mode; Determining, by the first slave controller, the first comparison voltage value representing a voltage of the first battery cell while executing the second communication mode; Transmitting, by the first slave controller, a first response signal including the first reference voltage value and the first comparison voltage value to the master controller; And determining, by the master controller, whether the first power line is disconnected based on the first reference voltage value and the first comparison voltage value when receiving the first response signal.
  • both the first communication module and the second communication module may be activated.
  • the first communication module When the first communication mode is executed, both the first communication module and the second communication module may be activated.
  • the second communication mode is executed, the first communication module may be activated and the second communication module may be deactivated.
  • the first power line is disconnection failure. Can be determined to be.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an exemplary configuration of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the slave controller of FIG. 1 by way of example.
  • 3 and 4 are flowcharts illustrating an exemplary battery management method using the battery management system of FIG. 1.
  • 5 and 6 are diagrams referenced for describing the battery management method according to FIGS. 3 and 4.
  • control unit> described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented as hardware, software, or a combination of hardware and software.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of a cell management apparatus of FIG. 1.
  • the electric vehicle 1 includes a battery pack 10 and an upper controller 2.
  • the electric vehicle 1 may further include a DC-AC inverter and an electric motor (not shown).
  • the battery pack 10 includes n battery groups 20_1 to 20_n and a battery management system 5.
  • the first to nth battery groups 20_1 to 20_n are electrically connected in series by a charge/discharge line 3.
  • the battery management system 5 includes n cell management devices 100_1 to 100_n and a master controller 200.
  • n is a natural number greater than or equal to 1.
  • the battery group 20_i includes m battery cells 30_1 to 30_m .
  • m is a natural number greater than or equal to 1.
  • the type of the battery cell 30 is not particularly limited as long as it is rechargeable, such as a lithium ion cell.
  • the battery cells 30_1 to 30_m are electrically connected in series with each other. If j is a natural number less than m, in the battery group (20 _i), the negative terminal of the battery cell (30 _j) it may be electrically connected to the positive terminal of the battery cell (30 _j + 1).
  • the battery cell (30 _1) of battery groups (20 _i) 'i-th highest potential It may be referred to as'cell'or'ith high voltage cell'.
  • the cell management apparatus 100 _i includes a connection unit 110 _i and a slave controller 120 _i .
  • the connection unit 110 _i includes a power line PL _i , a sensing line SL _1 to SL _m+1 , and a diode D _i .
  • the first end of the power line PL _i is electrically connected to the positive terminal of the battery cell 30 _1.
  • the second end of the power line PL _i is electrically connected to the slave controller 120 _i.
  • the power line PL _i may include a fuse F.
  • the first end of the sensing line SL _1 is electrically connected to the positive terminal of the battery cell 30 _1.
  • the second end of the sensing line SL _1 is electrically connected to the slave controller 120 _i.
  • h is a natural number of 2 to m+1
  • the first end of the sensing line SL _h is electrically connected to the negative terminal of the battery cell 30 _h-1
  • the second of the sensing line SL _h The stage is electrically connected to the slave controller 120_i.
  • Each of the sensing lines SL_1 to SL_m+1 may include a protection resistor R.
  • the protection resistor R has a predetermined resistance value (eg, 10 K ⁇ ), and the slave controller 120 _i is protected from a surge voltage from the battery cells 30 _1 to 30 _m by the protection resistor R. I can.
  • the resistance value of each of the sensing lines SL_1 to SL_m+1 may be greater than or equal to the resistance value of the power line PL_i.
  • the power supply line the ratio of the resistance of the sensing lines (SL SL _1 ⁇ _m + 1) to the resistance value of (PL _i) may be greater than or equal to the predetermined reference value (e.g., 10).
  • the diode D _i is electrically connected between the power line PL _i and the sensing line SL _1. Specifically, the diode D _i is connected in parallel to the series circuit of the protection resistor R of the sensing line SL _1 and the power line PL _i. 2, the anode of the diode (D _i) is connected to the first end of the sensing lines (SL _1), the cathode of the diode (D _i) is connected to the second terminal of the power supply line (PL _i) do.
  • the slave controller 120 _i is provided to monitor the state (eg, voltage, temperature) of each of the battery cells 30 _1 to 30 _m included in the battery group 20 _i.
  • the slave controller 120 _i includes a power generation circuit 130, a voltage detection circuit 140, and a control unit 150.
  • the power supply generation circuit 130 includes a power supply terminal PP.
  • the power terminal PP is electrically connected to the second terminal of the power line PL_i.
  • a DC-DC converter may be used, for example.
  • the power generation circuit 130 DC-DC converts power supplied to the power terminal PP from the battery group 20_i through the power line PL_i to generate the power supply voltage V DD.
  • the power supply voltage V DD is supplied to the voltage detection circuit 140 and the control unit 150.
  • the voltage detection circuit 140 and the control unit 150 operate by the power supply voltage V DD.
  • the negative terminal of the battery cell 30 _m may be used as a ground of the power generation circuit 130.
  • connection part 110 _i when both the power line PL _i and the sensing line SL _1 are in a normal state, the potential of the cathode of the diode D _i is equal to or greater than the potential of the anode of the diode D _i. Accordingly, the current of the diode D _i is cut off, and the power from the battery group 20 _i is supplied to the power generation circuit 130 only through the power line PL _i.
  • a sensing line (SL _1) is the normal state or the power supply line (PL _i) is the case of disconnection fault (open circuit fault), the potential of the anode of the diode (D _i) becomes higher than the potential of the cathode of the diode (D _i) .
  • the power from the battery groups (20 _i) is supplied to the power generation circuit 130 via a sensing line (SL _1) and a diode (D _i). That is, when the power line PL _i is disconnected, the sensing line SL _1 and the diode D _i may function as a preliminary power line.
  • the voltage detection circuit 140 includes sensing terminals SP_1 to SP_m+1 .
  • the sensing terminal SP _1 is electrically connected to the second terminal of the sensing line SL _1.
  • the sensing terminal SP _h is electrically connected to the second terminal of the sensing line SL _h.
  • the voltage detection circuit 140 detects a potential difference between the sensing terminal SP_h-1 and the sensing terminal SP_h as the voltage of the battery cell 30_h-1 .
  • the voltage detection circuit 140 transmits cell voltage information indicating a voltage detected for each of the battery cells 30_1 to 30_m to the controller 150.
  • the control unit 150 is operatively coupled to the power generation circuit 130, the voltage detection circuit 140, and the master controller 200.
  • the controller 150 is a subject that determines a voltage value representing the voltage of each of the battery cells 30_1 to 30_m using the voltage detection circuit 140 while performing data communication with the master controller 200.
  • the control unit 150 includes hardware, application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), and microprocessors. It may be implemented using at least one of (microprocessors) and electrical units for performing other functions.
  • the control unit 150 may include a memory therein. In the memory, programs and various data necessary for executing a method to be described later may be stored.
  • the memory is, for example, a flash memory type, a hard disk type, a solid state disk type, an SDD type, a multimedia card micro type.
  • RAM random access memory
  • SRAM static random access memory
  • ROM read-only memory
  • EEPROM electrically erasable programmable read-only memory
  • PROM programmable read-only memory It may include a storage medium of the type.
  • the slave controllers 120 _1 to 120 _n and the master controller 200 are connected in a daisy chain type or a loop type through a communication channel to perform two-way data communication with each other.
  • the control unit 150 includes two communication modules 161 and 162.
  • Communication module 161 through a communication line (CL _i) is connected to the master controller 200 or a slave controller (120 _i + 1).
  • Communication module 162 through a communication line (CL _i-1) connected to a slave controller (120 _i-1), or the master controller 200 or may be placed in an unconnected state.
  • the communication modules 161 and 162 may use a known communication protocol such as a controller area network (CAN) for bidirectional data communication with the other slave controller 120 and/or the master controller 200.
  • CAN controller area network
  • the master controller 200 is also in hardware, application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), microprocessors. It may be implemented using at least one of (microprocessors) and electrical units for performing other functions.
  • the master controller 200 may include a memory therein. In the memory, programs and various data necessary for executing a method to be described later may be stored.
  • the memory is, for example, a flash memory type, a hard disk type, a solid state disk type, an SDD type, a multimedia card micro type.
  • RAM random access memory
  • SRAM static random access memory
  • ROM read-only memory
  • EEPROM electrically erasable programmable read-only memory
  • PROM programmable read-only memory It may include a storage medium of the type.
  • the master controller 200 is operatively coupled to the slave controllers 120_1 to 120_n and the upper controller 2.
  • the master controller 200 may transmit information related to the slave controllers 120 _1 to 120 _n to the upper controller 2 and receive a command corresponding thereto from the upper controller 2.
  • the upper controller 2 may be, for example, an ECU (Electronic Control Unit) of the electric vehicle 1 to which the battery pack 10 is applied.
  • the master controller 200 is electrically connected to the current detection circuit 4 provided in the charge/discharge line 3 to receive a current signal representing the current detected by the current detection circuit 4 from the current detection circuit 4. Can be acquired.
  • the master controller 200 includes a battery cell (30 _1 ⁇ 30 _m) of the current detecting circuit based on the cell voltage information from the current signal and a slave controller (120 _i) from (4), a battery group (20 _i) respectively SOC (State Of Charge), SOH (State Of Health), etc. can be determined.
  • the master controller 200 may execute a diagnosis mode when a predetermined event occurs.
  • the diagnosis mode is a mode for diagnosing the power lines PL of each of the cell management apparatuses 100_1 to 100_n.
  • the master controller 200 may execute a diagnostic mode in response to receiving a standby command from the host controller 2.
  • the standby command may be a message requesting to switch the slave controllers 120_1 to 120_n from a wakeup state to a sleep state.
  • the master controller 200 may sequentially transmit a diagnosis request signal to the slave controllers 120 _1 to 120 _n according to a predetermined rule. For example, the master controller 200 may sequentially transmit a diagnosis request signal to the slave controllers 120 _1 to 120 _n based on the communication distance from the master controller 200. For example, the master controller 200 first transmits a diagnosis request signal for the slave controller 120_1 , which has the farthest communication distance from the master controller 200, and the communication distance from the master controller 200 is The diagnosis request signal for the nearest slave controller 120 _n may be transmitted at the latest. In addition, the master controller 200 has received the response signal from the slave controller (120 _i) can then, transmit a diagnosis request signal to the slave controller (120 _i + 1).
  • each slave controller 120 transmits a response signal to the master controller 200, and then diagnoses to the slave controller 120 in the next sequence. Can carry a request signal.
  • FIGS. 3 and 4 are flowcharts illustrating a battery management method using the battery management system of FIG. 1 by way of example, and FIGS. 5 and 6 are diagrams referenced for explaining the battery management method according to FIGS. 3 and 4. .
  • the battery management method of FIGS. 3 and 4 may be initiated when the master controller 200 executes a diagnostic mode while the slave controllers 120 _1 to 120 _n wake up.
  • step S300 the master controller 200 sets the counting index k equal to 1.
  • step S305 the master controller 200 transmits a diagnosis request signal for the k-th slave controller 120_k. That is, the master controller 200 from the slave controller (120 _1 ⁇ _n 120), selects the k-th slave controller (120 _k) that corresponds to the order in which the counting index k represents.
  • a diagnostic request signal is transmitted in step S305 is sent to the communication terminal 161 of the slave controller (120 _k + 1 ⁇ 120 _n ) and communication lines (CL _k + 1 ⁇ CL _n) the k-th slave controller (120 _k) through Can be delivered.
  • step S310 the k-th slave controller 120_k executes the first communication mode in response to the diagnosis request signal.
  • the k-th slave controller 120 _k determines a k-th reference voltage value representing the voltage of the battery cell 30 _1 of the battery group 20 _k detected while executing the first communication mode.
  • the k-th reference voltage value is the average day of voltages of the battery cells 30_1 that are sequentially measured a first number of times (eg, 10 times) over a first time (eg, 0.5 seconds) while executing the first communication mode. I can.
  • the first communication mode may be terminated.
  • step S320 the k-th slave controller 120_k executes the second communication mode.
  • step S325 to the slave controller 120 determines a k-th voltage value comparison indicates the voltage of the battery cell (30 _1) of the battery group (20 _k) detected during the execution of the second communication mode.
  • the k-th comparison voltage value is the average day of the voltages of the battery cells 30_1 that are sequentially measured a second number of times (eg, 10 times) over a second time (eg, 0.5 seconds) while executing the second communication mode. I can.
  • the second communication mode may be terminated.
  • step S315 or step S325 the addition can be determined, as well as by a battery group (20 _k) remaining battery cell (30 _2 ⁇ 30 _m) a voltage value representing a respective voltage k-th slave controller (120 _k) of.
  • the k-th slave controller 120 _k may maintain the communication module 161 in an activated state even when any of the first communication mode and the second communication mode is executed.
  • the k-th slave controller 120 _k deactivates the communication module 162 while executing any one of the first communication mode and the second communication mode, and activates the communication module 162 while executing the other. I can.
  • the communication module 161 is in an active state, but the communication module 162 may be deactivated.
  • the amount of power required to activate both the communication module 161 and the communication module 162 is less than the amount of power required to activate only the communication module 161. That is, the amount of power required to execute the first communication mode is different from the amount of power required to execute the second communication mode.
  • the power supply line (PL _k) sensing line (SL _1), and the diode make the current flow through (D _k), the connecting portion (110 _k) there is a break of the connection (110 _k) Compared to the case where the disconnection is not made, a large voltage drop occurs across the sensing line SL_1.
  • the k-th slave controller 120 _k executes the first communication mode when the power line PL _k of the connection unit 110 _k is disconnected.
  • the current I1 _k flows through the sensing line SL _1 of the connection part 110 _k and the power required for execution of the first communication mode is supplied to the power generation circuit 130, ohm A voltage drop (V1 _k ) across both ends of the sensing line SL _1 occurs according to the law of.
  • the k-th reference voltage value determined in step S315 represents a voltage lower than the actual voltage of the battery cell 30 _1 of the battery group 20 _k by the voltage drop V1 _k.
  • FIG. 6 illustrates a situation in which the k-th slave controller 120 _k executes the second communication mode when the power line PL _k of the connection unit 110 _k is disconnected.
  • current I2 _k flows through the sensing line SL _1 of the connection unit 110 _k and power required for execution of the second communication mode is supplied to the power generation circuit 130, sensing A voltage drop (V2 _k ) across both ends of the line SL _1 occurs.
  • the k-th comparison voltage value determined in step S325 represents a voltage lower than the actual voltage of the battery cell 30 _1 of the battery group 20 _k by the voltage drop V2 _k.
  • the voltage drop (V1 _k ) and the voltage drop (V2 _k ) are also different from each other. Accordingly, a difference corresponding to the difference between the voltage drop V1 _k and the voltage drop V2 _k exists between the kth reference voltage value and the kth comparison voltage value.
  • the power line PL _k of the connection part 110 _k is not disconnected, power from the battery group 20 _i is supplied to the power generation circuit 130 only through the power line PL _k. Therefore, even if either of the first communication mode and the second communication mode is executed, a voltage drop across both ends of the sensing line SL _1 is not caused. Therefore, unlike the situation in which the power line PL _k of the connection unit 110 _k shown in FIGS. 5 and 6 is disconnected, the k-th reference voltage value determined in step S315 and the k-th comparison voltage value determined in step S325 are They only have the same or less than a certain level of difference from each other.
  • the k-th slave controller 120 _k transmits a k-th response signal including a k-th reference voltage value and a k-th comparison voltage value to the master controller 200.
  • the k-th response signal may further include a voltage value indicating a voltage of each of the battery cells 30 _2 to 30 _m.
  • the k-th slave controller 120 _k may switch to a sleep state after transmitting the k-th response signal to the master controller 200.
  • step S335 the master controller 200 determines whether the absolute value of the difference between the k-th reference voltage value and the k-th comparison voltage value included in the k-th response signal is greater than a threshold value.
  • the threshold value may be a predetermined value based on a result of a preliminary experiment on current consumption in the first communication mode and current consumption in the second communication mode, which are different from each other. If the value of step S335 is “Yes”, it indicates that the power line PL _k of the connection unit 110 _k is disconnected. If the value of step S335 is "no", it indicates that the power line PL _k of the connection unit 110 _k is in a normal state. If the value of step S335 is "Yes”, the process proceeds to step S340. If the value of step S335 is "No", the process proceeds to step S345.
  • step S340 the master controller 200 sets the k-th diagnostic flag equal to the first predetermined value (eg, 1).
  • the first predetermined value indicates that the power line PL _k of the connection unit 110 _k is disconnected. Additionally, the master controller 200 compensates the k-th reference voltage value by adding the first compensation value to the k-th reference voltage value or summing the second compensation value to the k-th reference voltage value to compensate for the k-th comparison voltage value. You may.
  • First compensation value the value can be pre-determined by one corresponding to the product of the resistance value of the consumption current and the sensing lines (SL _1) in the communication mode.
  • a second compensation value it is possible to pre-determined value by 2 corresponds to the product of the resistance value of the consumption current and the sensing lines (SL _1) in the communication mode.
  • the compensated k-th reference voltage value and the compensated k-th comparison voltage value each represent an estimate of the actual voltage of the battery cell 30 _1 of the battery group 20 _k.
  • the master controller 200 in determining the SOC of the k-th high voltage cell 30_1 , the compensated k-th reference voltage value or the compensated k-th comparison voltage value instead of the k-th reference voltage value or the k-th comparison voltage value You can use
  • step S345 the master controller 200 sets the kth diagnostic flag equal to the second predetermined value (eg, 0).
  • the second predetermined value indicates that the power line PL _k of the connection unit 110 _k is not disconnected.
  • the time difference between step S315 and step S325 is set to a predetermined reference time (eg, 0.1 second) or less. Can be. Accordingly, the actual voltage of the battery cell 30_1 at the time when the kth reference voltage value is determined and the actual voltage of the battery cell 30_1 at the time when the kth comparison voltage value is determined are treated as being substantially the same Because it can, it is possible to prevent an erroneous determination in step S335.
  • a predetermined reference time eg, 0.1 second
  • step S350 the master controller 200 increases the counting index k by 1.
  • step S355 the master controller 200 determines whether or not the counting index k is greater than n. If the value of step S355 is "Yes”, it indicates that the diagnosis of the power line PL _k included in the connection units 110 _1 to 100 _n has been completed. If the value of step S355 is "Yes”, the process proceeds to step S360. It is the value of the step S355 is "NO”, the connection (110 _k + 1 ⁇ 100 _n ) indicates a diagnosis has not yet been completed for the power supply line (PL) contained in each. If the value of step S355 is "No", the process returns to step S305.
  • the master controller 200 may store the first to nth diagnostic flags in the memory of the master controller 200. Additionally, the master controller 200 may transmit the first to nth diagnostic flags to the upper controller 2. The host controller 2 may output a message indicating that the connection unit 110 associated with each diagnostic flag set to a first predetermined value is a disconnection failure to a remote server or a vehicle user.
  • the k-th slave controller 120 _k may execute an operation mode different from the first communication mode and the second communication mode when receiving the k-th diagnosis request signal.
  • a first voltage detection mode may be executed in step S310 and a second voltage detection mode may be executed in step S320.
  • the first voltage detection mode is a mode in which the k-th reference voltage value is determined at a first sampling rate (e.g., 100 times/sec)
  • the second voltage detection mode is a second sampling rate different from the first sampling rate (e.g., 200 times/sec) may be a mode in which the kth comparison voltage value is determined. That is, the operation mode executed in steps S310 and S320 is not limited to the first communication mode and the second communication mode, and two modes having different power consumption per unit time may be executed one by one in steps S310 and S320. have.
  • the embodiments of the present invention described above are not implemented only through an apparatus and a method, but may be implemented through a program that realizes a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium in which the program is recorded. Implementation can be easily implemented by an expert in the technical field to which the present invention belongs from the description of the above-described embodiment.

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Abstract

본 발명에 따른 배터리 관리 시스템은, 제1 연결부, 제1 슬레이브 컨트롤러 및 마스터 컨트롤러를 포함한다. 상기 제1 연결부는, 제1 배터리 그룹에 포함된 제1 배터리 셀을 상기 제1 슬레이브 컨트롤러에 전기적으로 연결된다. 상기 제1 배터리 그룹으로부터 전력은 상기 제1 연결부에 포함된 제1 전원 라인을 통해 상기 제1 슬레이브 컨트롤러에 공급된다. 상기 제1 슬레이브 컨트롤러는, 제1 통신 모드의 실행 중에 상기 제1 배터리 셀의 전압을 나타내는 제1 기준 전압값을 결정하고 제2 통신 모드의 실행 중에 상기 제1 배터리 셀의 전압을 나타내는 제1 비교 전압값을 결정한다. 상기 마스터 컨트롤러는, 상기 제1 기준 전압값 및 상기 제1 비교 전압값을 기초로, 상기 제1 전원 라인이 단선 고장인지 여부를 판정한다.

Description

배터리 관리 시스템, 배터리 관리 방법, 배터리 팩 및 전기 차
본 발명은, 배터리 그룹으로부터 전력을 공급받기 위한 전원 라인의 상태를 진단하는 기술에 관한 것이다.
본 출원은 2019년 09월 23일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2019-0116945호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 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 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
전기 차량 등에 적용되는 배터리 팩은 통상적으로 서로 직렬로 접속된 복수의 배터리 그룹 및 배터리 관리 시스템을 포함한다. 배터리 관리 시스템은 배터리 그룹에 포함된 각 배터리 셀의 전압 등을 모니터링한다. 최근에는 대용량이면서 고출력의 배터리 팩이 요구됨에 따라, 배터리 팩에 포함되는 배터리 그룹의 개수 또한 증가하고 있다.
이러한 배터리 팩에 포함된 각 배터리 그룹을 효율적으로 관리하기 위한 싱글 마스터-멀티 슬레이브 구조는, 복수의 배터리 그룹에 일대일로 대응하도록 제공되는 복수의 슬레이브 컨트롤러 및 상기 복수의 슬레이브 컨트롤러를 전반적으로 관제하는 마스터 컨트롤러를 포함한다.
한편, 각 슬레이브 컨트롤러는, 자신이 모니터링하도록 배치된 배터리 그룹을 자신이 동작하기 위한 전원으로서 이용할 수 있다. 배터리 그룹의 고전압 노드가 전원 라인을 통해 슬레이브 컨트롤러의 전원 단자에 연결 시, 배터리 그룹로부터 슬레이브 컨트롤러로 전력이 공급된다.
그런데, 외부 충격, 과열 또는 노화 등으로 인하여 전원 라인이 끊어지는 경우, 슬레이브 컨트롤러가 의도치 않게 동작 불능 상태로 되어 버릴 수 있다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 그룹과 슬레이브 컨트롤러 간의 전력 전달을 위해 제공된 전원 라인이 단선되는 경우, 배터리 그룹에 포함된 배터리 셀에 연결된 센싱 라인을 통해 배터리 그룹로부터 슬레이브 컨트롤러에게 전력 공급 가능한 배터리 관리 시스템, 배터리 팩 및 전기 차량을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 슬레이브 컨트롤러에 의해 실행 가능한 2가지 동작 모드 간의 소비 전력 차이를 기초로 전원 라인의 상태를 진단할 수 있는 배터리 관리 시스템, 배터리 관리 방법, 배터리 팩 및 전기 차량을 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 배터리 관리 시스템은, 제1 연결부, 제1 슬레이브 컨트롤러 및 마스터 컨트롤러를 포함한다. 상기 제1 연결부는, 제1 전원 라인, 제1 센싱 라인, 제2 센싱 라인 및 제1 다이오드를 포함한다. 상기 제1 다이오드는 상기 제1 센싱 라인과 상기 제1 전원 라인의 사이에 연결된다. 상기 제1 슬레이브 컨트롤러는, 상기 제1 전원 라인을 통해 제1 배터리 그룹에 포함된 제1 배터리 셀의 양극 단자에 연결되는 제1 전원 단자, 상기 제1 센싱 라인을 통해 상기 제1 배터리 셀의 양극 단자에 연결되는 제1 센싱 단자 및 상기 제2 센싱 라인을 통해 상기 제1 배터리 셀의 음극 단자에 연결되는 제2 센싱 단자를 포함한다. 상기 마스터 컨트롤러는, 상기 제1 슬레이브 컨트롤러에 동작 가능하게 결합된다. 상기 제1 슬레이브 컨트롤러는, 상기 마스터 컨트롤러로부터의 제1 진단 요청 신호에 응답하여, 제1 통신 모드 및 제2 통신 모드를 순차적으로 실행하도록 구성된다. 상기 제1 통신 모드의 실행에 요구되는 전력량은 상기 제2 통신 모드의 실행에 요구되는 전력량과 상이하다. 상기 제1 슬레이브 컨트롤러는, 상기 제1 통신 모드를 실행 중에 상기 제1 배터리 셀의 전압을 나타내는 제1 기준 전압값을 결정하도록 구성된다. 상기 제1 슬레이브 컨트롤러는, 상기 제2 통신 모드를 실행 중에 상기 제1 배터리 셀의 전압을 나타내는 제1 비교 전압값을 결정하도록 구성된다. 상기 마스터 컨트롤러는, 상기 제1 기준 전압값 및 상기 제1 비교 전압값을 기초로, 상기 제1 전원 라인이 단선 고장인지 여부를 판정하도록 구성된다.
상기 제1 다이오드의 캐노드는, 상기 제1 전원 라인에 연결될 수 있다. 상기 제1 다이오드의 애노드는, 상기 제1 센싱 라인에 연결될 수 있다.
상기 제1 센싱 라인의 저항값은, 상기 제1 전원 라인의 저항값보다 클 수 있다.
상기 마스터 컨트롤러는, 상기 제1 기준 전압값 및 상기 제1 비교 전압값 간의 차이의 절대값이 임계값보다 큰 경우, 상기 제1 전원 라인이 단선 고장인 것으로 판정하도록 구성될 수 있다.
상기 제1 슬레이브 컨트롤러는, 제1 통신 모듈 및 제2 통신 모듈을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 슬레이브 컨트롤러는, 상기 제1 통신 모드를 실행 시, 상기 제1 통신 모듈 및 상기 제2 통신 모듈을 둘다 활성화시키도록 구성될 수 있다. 상기 제1 슬레이브 컨트롤러는, 상기 제2 통신 모드를 실행 시, 상기 제1 통신 모듈을 활성화시키고 상기 제2 통신 모듈은 비활성화시키도록 구성될 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템은, 제2 연결부 및 제2 슬레이브 컨트롤러를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 연결부는, 제2 전원 라인, 제3 센싱 라인, 제4 센싱 라인 및 제2 다이오드를 포함할 수 있다. 상기 제2 다이오드는 상기 제3 센싱 라인과 상기 제2 전원 라인의 사이에 연결될 수 있다. 상기 제2 슬레이브 컨트롤러는, 상기 제2 전원 라인을 통해 상기 제1 배터리 그룹에 직렬 연결된 제2 배터리 그룹에 포함된 제2 배터리 셀의 양극 단자에 연결되는 제2 전원 단자, 상기 제3 센싱 라인을 통해 상기 제2 배터리 셀의 양극 단자에 연결되는 제3 센싱 단자 및 상기 제4 센싱 라인을 통해 상기 제2 배터리 셀의 음극 단자에 연결되는 제4 센싱 단자를 포함할 수 있다.
상기 제2 슬레이브 컨트롤러는, 상기 마스터 컨트롤러로부터의 제2 진단 요청 신호에 응답하여, 상기 제1 통신 모드 및 상기 제2 통신 모드를 순차적으로 실행하도록 구성될 수 있다. 상기 제2 슬레이브 컨트롤러는, 상기 제1 통신 모드를 실행 중에 상기 제2 배터리 셀의 전압을 나타내는 제2 기준 전압값을 결정하도록 구성될 수 있다. 상기 제2 슬레이브 컨트롤러는, 상기 제2 통신 모드를 실행 중에 상기 제2 배터리 셀의 전압을 나타내는 제2 비교 전압값을 결정하도록 구성될 수 있다. 상기 마스터 컨트롤러는, 상기 제2 기준 전압값 및 상기 제2 비교 전압값을 기초로, 상기 제2 전원 라인이 단선 고장인지 여부를 판정하도록 구성될 수 있다.
상기 제2 슬레이브 컨트롤러는, 제3 통신 모듈 및 제4 통신 모듈을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 슬레이브 컨트롤러는, 상기 제1 통신 모드를 실행 시, 상기 제3 통신 모듈 및 상기 제4 통신 모듈을 둘다 활성화시킬 수 있다. 상기 제2 슬레이브 컨트롤러는, 상기 제2 통신 모드를 실행 시, 상기 제3 통신 모듈을 활성화시키고 상기 제4 통신 모듈은 비활성화시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 관리 시스템을 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 전기 차량은, 상기 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 관리 방법은, 상기 배터리 관리 시스템을 이용한다. 상기 배터리 관리 방법은, 상기 제1 슬레이브 컨트롤러가, 상기 마스터 컨트롤러로부터의 상기 제1 진단 요청 신호에 응답하여, 상기 제1 통신 모드를 실행하는 단계; 상기 제1 슬레이브 컨트롤러가, 상기 제1 통신 모드를 실행 중의 상기 제1 배터리 셀의 전압을 나타내는 상기 제1 기준 전압값을 결정하는 단계; 상기 제1 슬레이브 컨트롤러가, 상기 제2 통신 모드를 실행하는 단계; 상기 제1 슬레이브 컨트롤러가, 상기 제2 통신 모드를 실행 중의 상기 제1 배터리 셀의 전압을 나타내는 상기 제1 비교 전압값을 결정하는 단계; 상기 제1 슬레이브 컨트롤러가, 상기 제1 기준 전압값 및 상기 제1 비교 전압값을 포함하는 제1 응답 신호를 상기 마스터 컨트롤러에게 전송하는 단계; 및 상기 마스터 컨트롤러가, 상기 제1 응답 신호를 수신 시, 상기 제1 기준 전압값 및 상기 제1 비교 전압값을 기초로, 상기 제1 전원 라인이 단선 고장인지 여부를 판정하는 단계를 포함한다.
상기 제1 통신 모드가 실행되는 경우, 상기 제1 통신 모듈 및 상기 제2 통신 모듈은 둘다 활성화될 수 있다. 상기 제2 통신 모드가 실행되는 경우, 상기 제1 통신 모듈은 활성화되고 상기 제2 통신 모듈은 비활성화될 수 있다.
상기 제1 전원 라인이 단선 고장인지 여부를 판정하는 단계에서, 상기 제1 기준 전압값 및 상기 제1 비교 전압값 간의 차이의 절대값이 임계값보다 큰 경우, 상기 제1 전원 라인이 단선 고장인 것으로 판정될 수 있다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 배터리 그룹과 슬레이브 컨트롤러 간의 전력 전달을 위해 제공된 전원 라인이 단선되는 경우, 배터리 그룹에 포함된 배터리 셀에 연결된 센싱 라인을 통해 배터리 그룹로부터 슬레이브 컨트롤러에게 전력 공급할 수 있다.
또한, 슬레이브 컨트롤러에 의해 실행 가능한 2가지 동작 모드 간의 소비 전력 차이를 기초로 전원 라인의 상태를 진단할 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 전기 차량의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 슬레이브 컨트롤러의 상세 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 관리 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 5 및 도 6은 도 3 및 도 4에 따른 배터리 관리 방법을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
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 아니 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 해석되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.
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, 하드웨어, 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 전기 차량의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 셀 관리 장치의 상세 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전기 차량(1)은, 배터리 팩(10) 및 상위 컨트롤러(2)를 포함한다. 전기 차량(1)은, 도시하지 않은 DC-AC 인버터 및 전기 모터를 더 포함할 수 있다.
배터리 팩(10)은, n개의 배터리 그룹(20 _1~20 _n) 및 배터리 관리 시스템(5)을 포함한다. 제1 내지 제n 배터리 그룹(20 _1~20 _n)은, 충방전 라인(3)에 의해 전기적으로 직렬 연결된다. 배터리 관리 시스템(5)은, n개의 셀 관리 장치(100 _1~100 _n) 및 마스터 컨트롤러(200)를 포함한다. n은 1 이상의 자연수이다.
i이 n 이하의 자연수인 경우, 배터리 그룹(20 _i)은, m개의 배터리 셀(30 _1~30 _m)을 포함한다. m은 1 이상의 자연수이다. 배터리 셀(30)은, 리튬 이온 셀과 같이 재충전 가능한 것이라면 그 종류는 특별히 제한되지 않는다. m이 2 이상인 경우, 배터리 셀(30 _1~30 _m)은 서로 전기적으로 직렬 연결된다. j가 m 미만의 자연수인 경우, 배터리 그룹(20 _i) 내에서, 배터리 셀(30 _j)의 음극 단자는 배터리 셀(30 _j+1)의 양극 단자에 전기적으로 연결될 수 있다.
배터리 그룹(20 _i)에 있어서, 배터리 셀(30 _1~30 _m) 중 배터리 셀(30 _1)의 전위가 가장 높으며, 배터리 그룹(20 _i)의 배터리 셀(30 _1)을 '제i 최고 전위 셀' 또는 ' 제i 고전압 셀'이라고 칭할 수 있다.
셀 관리 장치(100 _i)는, 연결부(110 _i) 및 슬레이브 컨트롤러(120 _i)를 포함한다.
연결부(110 _i)는, 전원 라인(PL _i), 센싱 라인(SL _1~SL _m+1) 및 다이오드(D _i)를 포함한다. 배터리 그룹(20 _i)의 배터리 셀(30 _1~30 _m) 각각의 양극 단자와 음극 단자는, 연결부(110 _i)를 통해 슬레이브 컨트롤러(120 _i)에 전기적으로 연결한다.
전원 라인(PL _i)의 제1 단은 배터리 셀(30 _1)의 양극 단자에 전기적으로 연결된다. 전원 라인(PL _i)의 제2 단은 슬레이브 컨트롤러(120 _i)에 전기적으로 연결된다. 전원 라인(PL _i)은, 퓨즈(F)를 포함할 수 있다.
센싱 라인(SL _1)의 제1 단은 배터리 셀(30 _1)의 양극 단자에 전기적으로 연결된다. 센싱 라인(SL _1)의 제2 단은 슬레이브 컨트롤러(120 _i)에 전기적으로 연결된다. h이 2 ~ m+1인 자연수라고 할 때, 센싱 라인(SL _h)의 제1 단은 배터리 셀(30 _h-1)의 음극 단자에 전기적으로 연결되고, 센싱 라인(SL _h)의 제2 단은 슬레이브 컨트롤러(120 _i)에 전기적으로 연결된다.
센싱 라인(SL _1~SL _m+1) 각각은, 보호 저항(R)을 포함할 수 있다. 보호 저항(R)은 소정의 저항값(예, 10 KΩ)을 가지며, 보호 저항(R)에 의해 배터리 셀(30 _1~30 _m)로부터의 서지 전압 등으로부터 슬레이브 컨트롤러(120 _i)가 보호될 수 있다.
센싱 라인(SL _1~SL _m+1) 각각의 저항값은, 전원 라인(PL _i)의 저항값 이상일 있다. 예컨대, 전원 라인(PL _i)의 저항값에 대한 센싱 라인(SL _1~SL _m+1)의 저항값의 비율은 소정의 기준값(예, 10) 이상일 수 있다.
다이오드(D _i)는, 전원 라인(PL _i)과 센싱 라인(SL _1)의 사이에 전기적으로 연결된다. 구체적으로, 다이오드(D _i)는, 센싱 라인(SL _1)의 보호 저항(R) 및 전원 라인(PL _i)의 직렬 회로에 병렬 연결된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 다이오드(D _i)의 애노드는 센싱 라인(SL _1)의 제1 단에 연결되고, 다이오드(D _i)의 캐소드는 전원 라인(PL _i)의 제2 단에 연결된다.
슬레이브 컨트롤러(120 _i)는, 배터리 그룹(20 _i)에 포함된 배터리 셀(30 _1~30 _m) 각각의 상태(예, 전압, 온도)를 모니터링하도록 제공된다. 슬레이브 컨트롤러(120 _i)는, 전원 생성 회로(130), 전압 검출 회로(140) 및 제어부(150)를 포함한다.
전원 생성 회로(130)는, 전원 단자(PP)를 포함한다. 전원 단자(PP)는, 전원 라인(PL _i)의 제2 단에 전기적으로 연결된다. 전원 생성 회로(130)로서는, 예컨대 DC-DC 컨버터가 이용될 수 있다. 전원 생성 회로(130)는, 배터리 그룹(20 _i)으로부터 전원 라인(PL _i)을 통해 전원 단자(PP)에 공급되는 전력을 DC-DC 변환함으로써 전원 전압(V DD)을 생성한다. 전원 전압(V DD)은, 전압 검출 회로(140) 및 제어부(150)에 공급된다. 전압 검출 회로(140) 및 제어부(150)는, 전원 전압(V DD)에 의해 동작한다. 도시하지는 않았으나, 배터리 셀(30 _m)의 음극 단자는 전원 생성 회로(130)의 그라운드로 이용될 수 있다.
연결부(110 _i)에 있어서, 전원 라인(PL _i) 및 센싱 라인(SL _1)이 둘다 정상 상태인 경우, 다이오드(D _i)의 캐소드의 전위가 다이오드(D _i)의 애노드의 전위 이상이다. 따라서, 다이오드(D _i)의 전류가 차단되어, 배터리 그룹(20 _i)으로부터의 전력은 전원 라인(PL _i)을 통해서만 전원 생성 회로(130)에 공급된다.
반면, 센싱 라인(SL _1)은 정상 상태이나 전원 라인(PL _i)은 단선 고장(open circuit fault)인 경우, 다이오드(D _i)의 애노드의 전위가 다이오드(D _i)의 캐소드의 전위보다 높아진다. 따라서, 배터리 그룹(20 _i)으로부터의 전력은 센싱 라인(SL _1) 및 다이오드(D _i)를 통해 전원 생성 회로(130)에 공급된다. 즉, 전원 라인(PL _i)의 단선 시, 센싱 라인(SL _1) 및 다이오드(D _i)가 예비적인 전원 라인으로 기능할 수 있다.
전압 검출 회로(140)는, 센싱 단자(SP _1~SP _m+1)를 포함한다. 센싱 단자(SP _1)는, 센싱 라인(SL _1)의 제2 단에 전기적으로 연결된다. h = 2 ~ m+1이라고 할 때, 센싱 단자(SP _h)는, 센싱 라인(SL _h)의 제2 단에 전기적으로 연결된다. 전압 검출 회로(140)는, 센싱 단자(SP _h-1)와 센싱 단자(SP _h) 간의 전위차를 배터리 셀(30 _h-1)의 전압으로서 검출한다. 전압 검출 회로(140)는, 배터리 셀(30 _1~30 _m) 각각에 대해 검출된 전압을 나타내는 셀 전압 정보를 제어부(150)에게 전송한다.
제어부(150)는, 전원 생성 회로(130), 전압 검출 회로(140) 및 마스터 컨트롤러(200)에 동작 가능하게 결합된다. 제어부(150)는, 마스터 컨트롤러(200)와의 데이터 통신을 진행하면서, 전압 검출 회로(140)를 이용하여 배터리 셀(30 _1~30 _m) 각각의 전압을 나타내는 전압값을 결정하는 주체이다.
제어부(150)는, 하드웨어적으로, ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 제어부(150)는, 그것의 내부에 메모리를 포함할 수 있다. 메모리에는, 후술할 방법을 실행하는 데에 필요한 프로그램 및 각종 데이터가 저장될 수 있다. 메모리는, 예컨대 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory) 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
슬레이브 컨트롤러(120 _1~120 _n)와 마스터 컨트롤러(200)는, 통신 채널을 통해 데이지 체인 형식 또는 루프 형식으로 연결되어, 상호 간의 양방향 데이터 통신을 수행할 수 있다.
제어부(150)는, 2개의 통신 모듈(161, 162)을 포함한다. 통신 모듈(161)은, 통신 라인(CL _i)을 통해 마스터 컨트롤러(200) 또는 슬레이브 컨트롤러(120 _i+1)에 연결된다. 통신 모듈(162)은, 통신 라인(CL _i-1)을 통해 슬레이브 컨트롤러(120 _i-1) 또는 마스터 컨트롤러(200)에 연결되거나 미연결 상태로 배치될 수 있다. 통신 모듈(161, 162)은, 다른 슬레이브 컨트롤러(120) 및/또는 마스터 컨트롤러(200)와의 양방향 데이터 통신을 위해, CAN(Controller Area Network) 등과 같은 공지의 통신 프로토콜을 이용할 수 있다.
마스터 컨트롤러(200) 또한 하드웨어적으로, ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 마스터 컨트롤러(200)는, 그것의 내부에 메모리를 포함할 수 있다. 메모리에는, 후술할 방법을 실행하는 데에 필요한 프로그램 및 각종 데이터가 저장될 수 있다. 메모리는, 예컨대 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory) 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
마스터 컨트롤러(200)는, 슬레이브 컨트롤러(120 _1~120 _n) 및 상위 컨트롤러(2)에 동작 가능하게 결합된다. 마스터 컨트롤러(200)는, 슬레이브 컨트롤러(120 _1~120 _n)에 연관된 정보를 상위 컨트롤러(2)에게 전송하고, 그에 대응하는 명령을 상위 컨트롤러(2)로부터 수신할 수 있다. 상위 컨트롤러(2)는, 예컨대 배터리 팩(10)이 적용되는 전기 차량(1)의 ECU(Electronic Control Unit)일 수 있다.
마스터 컨트롤러(200)는, 충방전 라인(3)에 설치된 전류 검출 회로(4)에 전기적으로 연결되어, 전류 검출 회로(4)에 의해 검출된 전류를 나타내는 전류 신호를 전류 검출 회로(4)로부터 취득할 수 있다.
마스터 컨트롤러(200)는, 전류 검출 회로(4)로부터의 전류 신호 및 슬레이브 컨트롤러(120 _i)로부터의 셀 전압 정보를 기초로, 배터리 그룹(20 _i)의 배터리 셀(30 _1~30 _m) 각각의 SOC(State Of Charge), SOH(State Of Health) 등을 결정할 수 있다.
마스터 컨트롤러(200)는, 미리 정해진 이벤트가 발생 시, 진단 모드를 실행할 수 있다. 진단 모드는, 셀 관리 장치(100 _1~100 _n) 각각의 전원 라인(PL)을 진단하기 위한 모드이다. 예를 들어, 마스터 컨트롤러(200)는, 상위 컨트롤러(2)로부터 대기 명령을 수신한 것에 응답하여, 진단 모드를 실행할 수 있다. 대기 명령은, 슬레이브 컨트롤러(120 _1~120 _n)를 웨이크업 상태로부터 슬립 상태로 전환시킬 것을 요구하는 메시지일 수 있다.
마스터 컨트롤러(200)는, 진단 모드가 실행되면, 미리 정해진 규칙에 따라, 슬레이브 컨트롤러(120 _1~120 _n)에게 순차적으로 진단 요청 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 마스터 컨트롤러(200)는 마스터 컨트롤러(200)로부터의 통신 거리를 기준으로 슬레이브 컨트롤러(120 _1~120 _n)에게 순차적으로 진단 요청 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 마스터 컨트롤러(200)는, 마스터 컨트롤러(200)로부터의 통신 거리가 가장 먼 슬레이브 컨트롤러(120 _1)에 대한 진단 요청 신호를 가장 먼저 전송하고, 마스터 컨트롤러(200)로부터의 통신 거리가 가장 가까운 슬레이브 컨트롤러(120 _n)에 대한 진단 요청 신호를 가장 늦게 전송할 수 있다. 또한, 마스터 컨트롤러(200)는, 슬레이브 컨트롤러(120 _i)로부터의 응답 신호를 수신한 다음에, 슬레이브 컨트롤러(120 _i+1)에 대한 진단 요청 신호를 전송할 수 있다.
대안적으로, 마스터 컨트롤러(200)가 진단 요청 신호를 반복적으로 전송하는 대신, 각 슬레이브 컨트롤러(120)가 마스터 컨트롤러(200)에게 응답 신호를 전송한 다음, 다음 순서의 슬레이브 컨트롤러(120)에게 진단 요청 신호를 전달할 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 1의 배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 관리 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이고, 도 5 및 도 6은 도 3 및 도 4에 따른 배터리 관리 방법을 설명하는 데에 참조되는 도면이다. 도 3 및 도 4의 배터리 관리 방법은, 슬레이브 컨트롤러(120 _1~120 _n)가 웨이크업 상태에서 마스터 컨트롤러(200)가 진단 모드를 실행한 경우에 개시될 수 있다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 단계 S300에서, 마스터 컨트롤러(200)는, 카운팅 인덱스 k를 1과 동일하게 설정한다.
단계 S305에서, 마스터 컨트롤러(200)는, 제k 슬레이브 컨트롤러(120 _k)에 대한 진단 요청 신호를 전송한다. 즉, 마스터 컨트롤러(200)는, 슬레이브 컨트롤러(120 _1~120 _n) 중에서, 카운팅 인덱스 k가 나타내는 순서에 해당하는 제k 슬레이브 컨트롤러(120 _k)를 선택한다. 단계 S305에서 전송된 진단 요청 신호는, 슬레이브 컨트롤러(120 _k+1~120 _n)와 통신 라인(CL _k+1~CL _n)을 통해 제k 슬레이브 컨트롤러(120 _k)의 통신 단자(161)로 전달될 수 있다.
단계 S310에서, 제k 슬레이브 컨트롤러(120 _k)는, 진단 요청 신호에 응답하여, 제1 통신 모드를 실행한다.
단계 S315에서, 제k 슬레이브 컨트롤러(120 _k)는, 제1 통신 모드를 실행 중에 검출된 배터리 그룹(20 _k)의 배터리 셀(30 _1)의 전압을 나타내는 제k 기준 전압값을 결정한다. 예컨대, 제k 기준 전압값은, 제1 통신 모드를 실행 중의 제1 시간(예, 0.5초)에 걸쳐 제1 횟수(예, 10번) 순차 측정된 배터리 셀(30 _1)의 전압의 평균일 수 있다. 제k 기준 전압값이 결정되면, 제1 통신 모드는 종료될 수 있다.
단계 S320에서, 제k 슬레이브 컨트롤러(120 _k)는, 제2 통신 모드를 실행한다.
단계 S325에서, 슬레이브 컨트롤러(120)는, 제2 통신 모드를 실행 중에 검출된 배터리 그룹(20 _k)의 배터리 셀(30 _1)의 전압을 나타내는 제k 비교 전압값을 결정한다. 예컨대, 제k 비교 전압값은, 제2 통신 모드를 실행 중의 제2 시간(예, 0.5초)에 걸쳐 제2 횟수(예, 10번) 순차 측정된 배터리 셀(30 _1)의 전압의 평균일 수 있다. 제k 비교 전압값이 결정되면, 제2 통신 모드는 종료될 수 있다. 단계 S315 또는 단계 S325에서, 배터리 그룹(20 _k)의 나머지 배터리 셀(30 _2~30 _m) 각각의 전압을 나타내는 전압값이 제k 슬레이브 컨트롤러(120 _k)에 의해 추가적으로 결정될 수 있음은 물론이다.
제k 슬레이브 컨트롤러(120 _k)는, 제1 통신 모드 및 제2 통신 모드 중 어느 것이 실행되더라도 통신 모듈(161)을 활성화된 상태로 유지할 수 있다. 또한, 제k 슬레이브 컨트롤러(120 _k)는, 제1 통신 모드 및 제2 통신 모드 중 어느 하나를 실행하는 동안에는 통신 모듈(162)을 비활성화시키고 다른 하나를 실행하는 동안에는 통신 모듈(162)을 활성화시킬 수 있다. 예컨대, 제k 슬레이브 컨트롤러(120 _k)가 제1 통신 모드를 실행하고 있는 동안, 통신 모듈(161) 및 통신 모듈(162)은 둘 다 활성화될 수 있다. 반면, 제k 슬레이브 컨트롤러(120 _k)가 제2 통신 모드를 실행하고 있는 동안에는, 통신 모듈(161)은 활성화 상태이지만 통신 모듈(162)은 비활성화될 수 있다. 통신 모듈(161) 및 통신 모듈(162)를 둘 다 활성화시키는 데에 요구되는 전력량은 통신 모듈(161)만을 활성화시키는 데에 요구되는 전력량보다 적다는 것을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 즉, 제1 통신 모드의 실행에 요구되는 전력량은 제2 통신 모드의 실행에 요구되는 전력량과 다르다.
만약, 연결부(110 _k)의 전원 라인(PL _k)이 단선되어 있다면, 연결부(110 _k)의 센싱 라인(SL _1) 및 다이오드(D _k)를 통해 전류가 흐르기 때문에, 전원 라인(PL _k)이 단선되지 않은 경우에 비하여 센싱 라인(SL _1)에 걸쳐 큰 전압 강하가 발생한다.
도 5는 연결부(110 _k)의 전원 라인(PL _k)이 단선 고장인 때에 제k 슬레이브 컨트롤러(120 _k)가 제1 통신 모드를 실행한 상황을 예시한다. 도 5를 참조하면, 연결부(110 _k)의 센싱 라인(SL _1)을 통해 전류(I1 _k)가 흐르면서 제1 통신 모드의 실행에 요구되는 전력이 전원 생성 회로(130)에 공급되는 동안, 옴의 법칙에 의해 센싱 라인(SL _1)의 양단에 걸친 전압 강하(V1 _k)가 발생한다. 이에 따라, 단계 S315에서 결정된 제k 기준 전압값은 배터리 그룹(20 _k)의 배터리 셀(30 _1)의 실제 전압보다 전압 강하(V1 _k)만큼 낮은 전압을 나타낸다. 도 6은 연결부(110 _k)의 전원 라인(PL _k)이 단선 고장인 때에 제k 슬레이브 컨트롤러(120 _k)가 제2 통신 모드를 실행한 상황을 예시한다. 도 6을 참조하면, 연결부(110 _k)의 센싱 라인(SL _1)을 통해 전류(I2 _k)가 흐르면서 제2 통신 모드의 실행에 요구되는 전력이 전원 생성 회로(130)에 공급되는 동안, 센싱 라인(SL _1)의 양단에 걸친 전압 강하(V2 _k)가 발생한다. 이에 따라, 단계 S325에서 결정된 제k 비교 전압값은 배터리 그룹(20 _k)의 배터리 셀(30 _1)의 실제 전압보다 전압 강하(V2 _k)만큼 낮은 전압을 나타낸다. 전류(I1 _k)와 전류(I2 _k)는 서로 상이하므로, 전압 강하(V1 _k)와 전압 강하(V2 _k) 역시 서로 상이하다. 이에 따라, 제k 기준 전압값과 제k 비교 전압값 간에는 전압 강하(V1 _k)와 전압 강하(V2 _k) 간의 차이에 대응하는 차이가 존재하게 된다.
반면, 연결부(110 _k)의 전원 라인(PL _k)이 단선되지 않은 정상 상태이면, 배터리 그룹(20 _i)으로부터의 전력은 전원 라인(PL _k)을 통해서만 전원 생성 회로(130)에 공급된다. 따라서, 제1 통신 모드와 제2 통신 모드 중 어느 것이 실행되더라도 센싱 라인(SL _1)의 양 단에 걸친 전압 강하를 유발하지 않는다. 따라서, 도 5 및 도 6에 도시된 연결부(110 _k)의 전원 라인(PL _k)이 단선된 상황과는 달리, 단계 S315에서 결정된 제k 기준 전압값과 단계 S325에서 결정된 제k 비교 전압값은 서로 동일하거나 일정 수준 미만의 차이만을 가지게 된다.
단계 S330에서, 제k 슬레이브 컨트롤러(120 _k)는, 제k 기준 전압값 및 제k 비교 전압값을 포함하는 제k 응답 신호를 마스터 컨트롤러(200)에게 전송한다. 제k 응답 신호는, 배터리 셀(30 _2~30 _m) 각각의 전압을 나타내는 전압값을 더 포함할 수도 있다. 제k 슬레이브 컨트롤러(120 _k)는, 마스터 컨트롤러(200)에게 제k 응답 신호를 전송한 후 슬립 상태로 전환할 수 있다.
단계 S335에서, 마스터 컨트롤러(200)는, 제k 응답 신호에 포함된 제k 기준 전압값 및 제k 비교 전압값 간의 차이의 절대값이 임계값보다 큰지 여부를 판정한다. 임계값은, 서로 상이한 제1 통신 모드에서의 소비 전류와 제2 통신 모드에서의 소비 전류에 대한 사전 실험의 결과에 기반하여 미리 정해진 값일 수 있다. 단계 S335의 값이 "예"인 것은, 연결부(110 _k)의 전원 라인(PL _k)이 단선 고장임을 나타낸다. 단계 S335의 값이 "아니오"인 것은, 연결부(110 _k)의 전원 라인(PL _k)이 정상 상태임을 나타낸다. 단계 S335의 값이 "예"인 경우, 단계 S340으로 진행한다. 단계 S335의 값이 "아니오"인 경우, 단계 S345으로 진행한다.
단계 S340에서, 마스터 컨트롤러(200)는, 제k 진단 플래그를 제1 소정값(예, 1)과 동일하게 설정한다. 제1 소정값은, 연결부(110 _k)의 전원 라인(PL _k)이 단선되어 있음을 나타낸다. 추가적으로, 마스터 컨트롤러(200)는, 제k 기준 전압값에 제1 보상값을 합산하여 제k 기준 전압값을 보상하거나 제k 비교 전압값에 제2 보상값을 합산하여 제k 비교 전압값을 보상할 수도 있다. 제1 보상값은, 제1 통신 모드에서의 소비 전류와 센싱 라인(SL _1)의 저항값의 곱에 대응하는 것으로 미리 정해진 값일 수 있다. 제2 보상값은, 제2 통신 모드에서의 소비 전류와 센싱 라인(SL _1)의 저항값의 곱에 대응하는 것으로 미리 정해진 값일 수 있다. 보상된 제k 기준 전압값 및 보상된 제k 비교 전압값은 각각 배터리 그룹(20 _k)의 배터리 셀(30 _1)의 실제 전압의 추정치를 나타낸다. 마스터 컨트롤러(200)는, 제k 고전압 셀(30 _1)의 SOC 등을 결정함에 있어서, 제k 기준 전압값 또는 제k 비교 전압값 대신 보상된 제k 기준 전압값 또는 보상된 제k 비교 전압값을 이용할 수 있다.
단계 S345에서, 마스터 컨트롤러(200)는, 제k 진단 플래그를 제2 소정값(예, 0)과 동일하게 설정한다. 제2 소정값은, 연결부(110 _k)의 전원 라인(PL _k)이 단선되지 않았음을 나타낸다.
관련하여, 단계 S315~단계 S325의 기간에 걸친 배터리 그룹(20 _k)의 방전으로 인한 오진단을 방지하기 위해, 단계 S315와 단계 S325 간의 시간차는 소정의 기준 시간(예, 0.1초) 이하로 설정될 수 있다. 이에 따라, 제k 기준 전압값이 결정되는 시점에서의 배터리 셀(30 _1)의 실제 전압과 제k 비교 전압값이 결정되는 시점에서의 배터리 셀(30 _1)의 실제 전압이 실질적으로 동일한 것으로 취급할 수 있기 때문에, 단계 S335에서의 잘못된 판정을 방지할 수 있다.
단계 S350에서, 마스터 컨트롤러(200)는, 카운팅 인덱스 k를 1만큼 증가시킨다.
단계 S355에서, 마스터 컨트롤러(200)는, 카운팅 인덱스 k가 n 보다 큰지 여부를 판정한다. 단계 S355의 값이 "예"인 것은, 연결부(110 _1~100 _n)에 포함된 전원 라인(PL _k)에 대한 진단이 완료되었음을 나타낸다. 단계 S355의 값이 "예"인 경우, 단계 S360으로 진행한다. 단계 S355의 값이 "아니오"인 것은, 연결부(110 _k+1~100 _n) 각각에 포함된 전원 라인(PL)에 대한 진단이 아직 완료되지 않았음을 나타낸다. 단계 S355의 값이 "아니오"인 경우, 단계 S305으로 돌아간다.
단계 S360에서, 마스터 컨트롤러(200)는, 제1 내지 제n 진단 플래그를 마스터 컨트롤러(200)의 메모리에 저장할 수 있다. 추가적으로, 마스터 컨트롤러(200)는, 제1 내지 제n 진단 플래그를 상위 컨트롤러(2)에 전송할 수도 있다. 상위 컨트롤러(2)는, 제1 소정값으로 설정된 각 진단 플래그에 연관된 연결부(110)가 단선 고장임을 나타내는 메시지를 원격 서버나 차량 유저 등에게 출력할 수 있다.
대안적으로, 제k 슬레이브 컨트롤러(120 _k)는, 제k 진단 요청 신호를 수신 시, 제1 통신 모드와 제2 통신 모드와는 다른 동작 모드를 실행하여도 좋다. 예를 들어, 단계 S310에서 제1 전압 검출 모드를 실행하고 단계 S320에서는 제2 전압 검출 모드를 실행할 수 있다. 제1 전압 검출 모드는 제1 샘플링 레이트(예, 100회/초)로 제k 기준 전압값을 결정하는 모드이고, 제2 전압 검출 모드는 제1 샘플링 레이트와는 다른 제2 샘플링 레이트(예, 200회/초)로 제k 비교 전압값을 결정하는 모드일 수 있다. 즉, 단계 S310 및 단계 S320에서 실행되는 동작 모드는 제1 통신 모드와 제2 통신 모드로 제한되는 것은 아니며, 단위 시간 당 소비되는 전력이 서로 다른 2가지 모드가 단계 S310 및 단계 S320에서 하나씩 실행될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.

Claims (13)

  1. 배터리 관리 시스템에 있어서,
    제1 전원 라인, 제1 센싱 라인, 제2 센싱 라인 및 상기 제1 센싱 라인과 상기 제1 전원 라인의 사이에 연결되는 제1 다이오드를 포함하는 제1 연결부;
    상기 제1 전원 라인을 통해 제1 배터리 그룹에 포함된 제1 배터리 셀의 양극 단자에 연결되는 제1 전원 단자, 상기 제1 센싱 라인을 통해 상기 제1 배터리 셀의 양극 단자에 연결되는 제1 센싱 단자 및 상기 제2 센싱 라인을 통해 상기 제1 배터리 셀의 음극 단자에 연결되는 제2 센싱 단자를 포함하는 제1 슬레이브 컨트롤러; 및
    상기 제1 슬레이브 컨트롤러에 동작 가능하게 결합되는 마스터 컨트롤러를 포함하되,
    상기 제1 슬레이브 컨트롤러는,
    상기 마스터 컨트롤러로부터의 제1 진단 요청 신호에 응답하여, 제1 통신 모드 및 제2 통신 모드를 순차적으로 실행하되, 상기 제1 통신 모드의 실행에 요구되는 전력량은 상기 제2 통신 모드의 실행에 요구되는 전력량과 상이하고,
    상기 제1 통신 모드를 실행 중에 상기 제1 배터리 셀의 전압을 나타내는 제1 기준 전압값을 결정하고,
    상기 제2 통신 모드를 실행 중에 상기 제1 배터리 셀의 전압을 나타내는 제1 비교 전압값을 결정하도록 구성되고,
    상기 마스터 컨트롤러는,
    상기 제1 기준 전압값 및 상기 제1 비교 전압값을 기초로, 상기 제1 전원 라인이 단선 고장인지 여부를 판정하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 다이오드의 캐노드는, 상기 제1 전원 라인에 연결되고,
    상기 제1 다이오드의 애노드는, 상기 제1 센싱 라인에 연결되는 배터리 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센싱 라인의 저항값은, 상기 제1 전원 라인의 저항값보다 큰 배터리 관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 컨트롤러는,
    상기 제1 기준 전압값 및 상기 제1 비교 전압값 간의 차이의 절대값이 임계값보다 큰 경우, 상기 제1 전원 라인이 단선 고장인 것으로 판정하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 슬레이브 컨트롤러는,
    제1 통신 모듈 및 제2 통신 모듈을 더 포함하고,
    상기 제1 통신 모드를 실행 시, 상기 제1 통신 모듈 및 상기 제2 통신 모듈을 둘다 활성화시키고,
    상기 제2 통신 모드를 실행 시, 상기 제1 통신 모듈을 활성화시키고 상기 제2 통신 모듈은 비활성화시키도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    제2 전원 라인, 제3 센싱 라인, 제4 센싱 라인 및 상기 제3 센싱 라인과 상기 제2 전원 라인의 사이에 연결되는 제2 다이오드를 포함하는 제2 연결부; 및
    상기 제2 전원 라인을 통해 상기 제1 배터리 그룹에 직렬 연결된 제2 배터리 그룹에 포함된 제2 배터리 셀의 양극 단자에 연결되는 제2 전원 단자, 상기 제3 센싱 라인을 통해 상기 제2 배터리 셀의 양극 단자에 연결되는 제3 센싱 단자 및 상기 제4 센싱 라인을 통해 상기 제2 배터리 셀의 음극 단자에 연결되는 제4 센싱 단자를 포함하는 제2 슬레이브 컨트롤러를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 슬레이브 컨트롤러는,
    상기 마스터 컨트롤러로부터의 제2 진단 요청 신호에 응답하여, 상기 제1 통신 모드 및 상기 제2 통신 모드를 순차적으로 실행하고,
    상기 제1 통신 모드를 실행 중에 상기 제2 배터리 셀의 전압을 나타내는 제2 기준 전압값을 결정하고,
    상기 제2 통신 모드를 실행 중에 상기 제2 배터리 셀의 전압을 나타내는 제2 비교 전압값을 결정하도록 구성되고,
    상기 마스터 컨트롤러는, 상기 제2 기준 전압값 및 상기 제2 비교 전압값을 기초로, 상기 제2 전원 라인이 단선 고장인지 여부를 판정하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 슬레이브 컨트롤러는,
    제3 통신 모듈 및 제4 통신 모듈을 더 포함하고,
    상기 제1 통신 모드를 실행 시, 상기 제3 통신 모듈 및 상기 제4 통신 모듈을 둘다 활성화시키고,
    상기 제2 통신 모드를 실행 시, 상기 제3 통신 모듈을 활성화시키고 상기 제4 통신 모듈은 비활성화시키도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 상기 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 따른 상기 배터리 팩을 포함하는 전기 차량.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 상기 배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 관리 방법에 있어서,
    상기 제1 슬레이브 컨트롤러가, 상기 마스터 컨트롤러로부터의 상기 제1 진단 요청 신호에 응답하여, 상기 제1 통신 모드를 실행하는 단계;
    상기 제1 슬레이브 컨트롤러가, 상기 제1 통신 모드를 실행 중의 상기 제1 배터리 셀의 전압을 나타내는 상기 제1 기준 전압값을 결정하는 단계;
    상기 제1 슬레이브 컨트롤러가, 상기 제2 통신 모드를 실행하는 단계;
    상기 제1 슬레이브 컨트롤러가, 상기 제2 통신 모드를 실행 중의 상기 제1 배터리 셀의 전압을 나타내는 상기 제1 비교 전압값을 결정하는 단계;
    상기 제1 슬레이브 컨트롤러가, 상기 제1 기준 전압값 및 상기 제1 비교 전압값을 포함하는 제1 응답 신호를 상기 마스터 컨트롤러에게 전송하는 단계; 및
    상기 마스터 컨트롤러가, 상기 제1 응답 신호를 수신 시, 상기 제1 기준 전압값 및 상기 제1 비교 전압값을 기초로, 상기 제1 전원 라인이 단선 고장인지 여부를 판정하는 단계를 포함하는 배터리 관리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 통신 모드가 실행되는 경우, 상기 제1 통신 모듈 및 상기 제2 통신 모듈은 둘다 활성화되고,
    상기 제2 통신 모드가 실행되는 경우, 상기 제1 통신 모듈은 활성화되고 상기 제2 통신 모듈은 비활성화되는 배터리 관리 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 기준 전압값 및 상기 제1 비교 전압값 간의 차이의 절대값이 임계값보다 큰 경우, 상기 제1 전원 라인이 단선 고장인 것으로 판정되는 배터리 관리 방법.
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