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KR102555499B1 - 집적 회로 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템 - Google Patents

집적 회로 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템 Download PDF

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KR102555499B1
KR102555499B1 KR1020180007970A KR20180007970A KR102555499B1 KR 102555499 B1 KR102555499 B1 KR 102555499B1 KR 1020180007970 A KR1020180007970 A KR 1020180007970A KR 20180007970 A KR20180007970 A KR 20180007970A KR 102555499 B1 KR102555499 B1 KR 102555499B1
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김용천
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템은 복수의 배터리 모듈에 각각 연결되어, 연결된 배터리 모듈에 대한 배터리 센싱 정보를 생성하는 복수의 슬레이브 제어부, 그리고 복수의 슬레이브 제어부 중 최상위 슬레이브 제어부와 연결되는 마스터 제어부를 포함하고, 복수의 슬레이브 제어부 각각은 전단 슬레이브 제어부 또는 마스터 제어부와 통신하는 제1 수신단 및 제1 송신단과, 후단 슬레이브 제어부와 통신하는 제2 수신단 및 제2 송신단을 포함하고, 복수의 슬레이브 제어부 각각은 제1 수신단을 통해 입력되는 진단 패킷의 종류에 따라, 제1 수신단과 제1 송신단을 연결하거나, 또는 제2 수신단과 제2 송신단을 연결한다.

Description

집적 회로 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템{INTEGRATED CIRCUIT AND BATTERY MANAGEMENT SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 개시는 집적 회로 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 친환경 차량, 에너지 저장장치 등에 사용되는 고전압 배터리를 관리하기 위해 배터리 관리 시스템(BMS: battery management system)이 사용된다. 배터리 관리 시스템은 주 전원인 수십 내지 수백 개의 배터리를 일정한 개수로 모듈화시킨 배터리 모듈을 상호 직렬로 연결하여 각각의 배터리 또는 배터리 모듈을 모니터링함으로써, 배터리 또는 배터리 모듈의 이상 여부를 판단하여 주 전원의 출력을 제어하는 기능을 수행한다.
이때, 배터리 관리 시스템은 배터리 관리를 위해 마스터 제어부와 복수의 슬레이브 제어부를 포함한다. 복수의 슬레이브 제어부 각각은, 전압 검출 회로가 내장된 집적회로(IC: integrated circuit), 예를 들어, 아날로그 프론트 엔드(AFE: analog front end) IC를 포함한다.
AFE IC들은 데이지 체인(daisy chain) 방식에 따라 직렬로 연결되어 통신한다. AFE IC들이 직렬로 연결되어 있으므로, 특정 AFE IC 또는 특정 통신 경로가 외부 노이즈나 물리적인 압력에 의해 파손되면, 마스터 제어부가 AFE IC의 데이터를 수신할 수 없는 문제가 발생한다.
또한, 특정 AFE IC 또는 특정 통신 경로에 고장이 발생하였을 때, 어느 부분에서 고장이 발생되었는지를 검출하기 어려운 문제점도 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 고장이 발생한 전압 검출 IC 또는 통신 경로를 검출할 수 있도록 하는 집적 회로 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템을 제공하는 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템은 복수의 배터리 모듈에 각각 연결되어, 연결된 배터리 모듈에 대한 배터리 센싱 정보를 생성하는 복수의 슬레이브 제어부, 그리고 복수의 슬레이브 제어부 중 최상위 슬레이브 제어부와 연결되는 마스터 제어부를 포함하고, 복수의 슬레이브 제어부 각각은 전단 슬레이브 제어부 또는 마스터 제어부와 통신하는 제1 수신단 및 제1 송신단과, 후단 슬레이브 제어부와 통신하는 제2 수신단 및 제2 송신단을 포함하고, 복수의 슬레이브 제어부 각각은 제1 수신단을 통해 입력되는 진단 패킷의 종류에 따라, 제1 수신단과 제1 송신단을 연결하거나, 또는 제2 수신단과 제2 송신단을 연결한다.
진단 패킷은 복수의 슬레이브 제어부 중 하나의 슬레이브 제어부를 지시하는 제1 진단 패킷 또는 두 슬레이브 제어부 사이의 통신 경로를 지시하는 제2 진단 패킷을 포함할 수 있다.
복수의 슬레이브 제어부 각각은, 연결된 배터리 모듈에 대한 배터리 센싱 정보를 생성하는 전압 검출부, 제1 수신단, 제1 송신단, 제2 수신단, 및 제2 송신단을 통해 통신하는 인터페이스부, 그리고 제1 수신단을 통해 수신된 제1 진단 패킷에 테스트 데이터를 부가하고, 제2 수신단 및 제2 송신단을 연결하여 제1 루프백 경로를 형성하며, 테스트 데이터가 부가된 제1 진단 패킷을 제1 루프백 경로로 송신하고, 테스트 데이터가 부가된 제1 진단 패킷을 수신하지 않거나, 또는 제1 수신단을 통해 수신된 제1 진단 패킷에 부가한 테스트 데이터와 제1 루프백 경로를 통해 수신된 제1 진단 패킷에 포함된 테스트 데이터가 서로 상이하면, 제1 에러 확인 패킷을 제1 송신단으로 송신하는 제어부를 포함할 수 있다.
제어부는 제1 수신단을 통해 제2 진단 패킷을 수신하면, 제1 수신단 및 제1 송신단을 연결하여 제2 루프백 경로를 형성하고, 제2 진단 패킷을 제2 루프백 경로로 송신할 수 있다.
제어부는 소정 시간 내에 제2 수신단을 통해 제2 진단 패킷을 수신하지 않으면, 제2 에러 확인 패킷을 제1 송신단으로 송신할 수 있다.
마스터 제어부는 제1 에러 확인 패킷을 수신하면, 제1 에러 확인 패킷을 송신한 슬레이브 제어부에 결함이 발생한 것으로 결정할 수 있다.
마스터 제어부는 제2 에러 확인 패킷을 수신하면, 제2 에러 확인 패킷을 송신한 슬레이브 제어부와 제2 에러 확인 패킷을 송신한 슬레이브 제어부의 후단 슬레이브 제어부 사이의 통신 경로에 연결된 결함이 발생한 것으로 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 집적 회로는 적어도 하나의 배터리 셀과 연결되어, 각 셀의 셀 전압을 검출하는 전압 검출부, 전단 집적회로와 통신하는 제1 수신단 및 제1 송신단과, 후단 집적회로와 통신하는 제2 수신단 및 제2 송신단을 포함하는 인터페이스부, 그리고 제1 수신단을 통해 입력되는 진단 패킷의 종류에 따라, 제1 수신단과 제1 송신단을 연결하거나, 또는 제2 수신단과 제2 송신단을 연결하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
진단 패킷은 복수의 집적 회로 중 하나의 집적 회로를 지시하는 제1 진단 패킷 또는 두 집적 회로 사이의 통신 경로를 지시하는 제2 진단 패킷을 포함할 수 있다.
제어부는 제1 수신단을 통해 수신된 제1 진단 패킷에 테스트 데이터를 부가하고, 제2 수신단 및 제2 송신단을 연결하여 제1 루프백 경로를 형성하며, 테스트 데이터가 부가된 제1 진단 패킷을 제1 루프백 경로로 송신하고, 테스트 데이터가 부가된 제1 진단 패킷을 수신하지 않거나, 또는 제1 수신단을 통해 수신된 제1 진단 패킷에 부가한 테스트 데이터와 제1 루프백 경로를 통해 수신된 제1 진단 패킷에 포함된 테스트 데이터가 서로 상이하면, 제1 에러 확인 패킷을 제1 송신단으로 송신할 수 있다.
제어부는 제1 수신단을 통해 제2 진단 패킷을 수신하면, 제1 수신단 및 제1 송신단을 연결하여 제2 루프백 경로를 형성하고, 제2 진단 패킷을 제2 루프백 경로로 송신할 수 있다.
제어부는 소정 시간 내에 제2 수신단을 통해 제2 진단 패킷을 수신하지 않으면, 제2 에러 확인 패킷을 제1 송신단으로 송신할 수 있다.
본 발명에 따르면, 마스터 제어부와 슬레이브 제어부들 사이에 통신이 불가한 경우, 전압 검출 IC 또는 통신 경로에 고장이 발생하였는지 검출할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 고장을 검출한 후에는 대체 통신 경로로 통신을 재개하거나, 또는 고장이 발생한 부분을 신속하게 수리할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법의 순서도이다.
도 3은 도 2의 배터리 관리 방법에 따라 전압 검출 IC의 고장을 검출하는 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 배터리 관리 방법에 따라 전압 검출 IC의 고장을 검출하는 단계들을 구체적으로 나타낸 순서도이다.
도 5는 도 2의 배터리 관리 방법에 따라 통신 경로의 고장을 검출하는 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2의 배터리 관리 방법에 따라 통신 경로의 고장을 검출하는 단계들을 구체적으로 나타낸 순서도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 배터리 관리 방법에 따라 전압 검출 IC의 고장과 통신 경로의 고장을 순차적으로 검출하는 예를 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 집적 회로 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 블록도이다. 도시된 바와 같이, 배터리 관리 시스템은 마스터 제어부(110)와 복수의 슬레이브 제어부(전압 검출 IC)(120-1, 120-2,..., 120-n)를 포함한다.
마스터 제어부(110)는 전압 검출 IC들(120-1, 120-2,..., 120-n)에 의해 모니터링된 배터리 모듈들(130-1, 130-2, ..., 130-n)의 상태 정보를 이용하여 시스템(100) 전반을 제어한다.
이를 위해, 마스터 제어부(110)는 제어 모듈(112) 및 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)와의 통신을 담당하는 통신 모듈(114)을 포함한다.
제어 모듈(112)은 마스터 제어부(110) 전반을 제어하여 시스템(100)을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어 모듈(112)은 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)의 어드레스 정보와 명령 정보를 포함하는 제어 정보를 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)에 송신하고, 제어 정보에 대응하여 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)로부터 송신되는 배터리 모듈들(130-1, 130-2, ..., 130-n)에 대한 센싱 정보(배터리 센싱 정보)를 수신하며, 이를 이용하여 시스템(100)을 제어한다.
제어 모듈(112)은 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)과의 통신에 통신 모듈(114)을 이용한다. 제어 모듈(112)은 통신 모듈(114)과의 통신을 위해, 단자(M_TX, M_RX)를 포함할 수 있다.
통신 모듈(114)은 제어 모듈(112)과 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n) 사이의 통신을 위한 모듈로서, 제어 모듈(112)로부터 송신되는 제어 정보를 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)에 전달하고, 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)로부터 송신되는 배터리 센싱 정보를 제어 모듈(112)에 전달한다.
이때, 통신 모듈(114)은 제어 모듈(112)로부터 송신되는 제어 정보를 비동기 디퍼런셜 신호로 인코딩하고, 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)로부터 송신되는 배터리 센싱 정보를 디코딩하도록 구현될 수 있다.
통신 모듈(114)은 마스터 제어부(110)와 가장 인접한 전압 검출 IC(최상위 슬레이브 제어부)(120-1)와 직접적으로 연결된다. 통신 모듈(114)은 제어 모듈(112)과의 통신을 위한 단자(RX1, TX1) 및 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)과의 통신을 위한 단자(TX2, RX2)를 포함할 수 있다.
전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)은 데이지 체인 방식으로 연결된 상태에서 마스터 제어부(110)와 통신한다. 각각의 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)은 각각의 배터리 모듈들(130-1, 130-2, ..., 130-n)에 연결된다.
전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)은 마스터 제어부(110)의 요청에 따라 배터리 모듈들(130-1, 130-2, ..., 130-n)을 센싱하여 배터리 센싱 정보를 생성하고, 생성된 배터리 센싱 정보를 마스터 제어부(110)에 전달한다.
전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)은 배터리 모듈들(130-1, 130-2, ..., 130-n)의 배터리 셀 상태를 센싱하며, 배터리 셀의 셀 전압, 셀 밸런싱, 셀 온도, 및 냉각 상태 등을 센싱할 수 있다.
전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)은 각각 전단의 장치와 통신하기 위한 단자 및 후단의 장치와 통신하기 위한 단자를 포함한다.
일례로, 전압 검출 IC(120-1)는 전단에 위치하는 마스터 제어부(110)와의 통신을 위한 단자(RX1, TX1)를 포함하고, 후단에 위치하는 전압 검출 IC(120-2)와의 통신을 위한 단자(TX2, RX2)를 포함한다.
다른 일례로, 전압 검출 IC(120-n)는 전단에 위치하는 전압 검출 IC(미도시)와의 통신을 위한 단자(RX1, TX1)를 포함하고, 마스터 제어부(110)로의 경로를 형성하도록 연결된 단자(TX2, RX2)를 포함한다.
여기서, TX는 출력 단자이고, RX는 입력 단자이며, 1은 전단에 위치하는 장치(전단 장치)와의 통신을 위한 단자를 의미하고, 2는 후단에 위치하는 장치(후단 장치)와의 통신을 위한 단자를 의미한다.
전단 장치와의 통신을 위한 출력 단자와 입력 단자가 개별적으로 구성될 수 있고, 하나의 입출력 단자로도 구성될 수 있다. 마찬가지로 후단 장치와의 통신을 위한 출력 단자와 입력 단자가 개별적으로 구성될 수 있고, 하나의 입출력 단자로도 구성될 수 있다.
전단 장치와의 통신을 위한 출력 단자와 입력 단자가 하나의 입출력 단자로 구성되는 경우, 각각의 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)은 하나의 입출력 단자를 통해 전단 장치와 양방향으로 통신할 수 있다. 후단 장치와의 통신을 위한 출력 단자와 입력 단자가 하나의 입출력 단자로 구성되는 경우, 각각의 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)은 하나의 입출력 단자를 통해 후단 장치와 양방향으로 통신할 수 있다.
또한, 전단 및 후단은 통신 방향에 따라 다르게 해석될 수 있으나, 본 발명에서는, 마스터 제어부(110)의 통신 모듈(114)을 기준으로 통신 모듈(114)에 가까이 위치하는 장치를 전단 장치라 하고, 통신 모듈(114)에 멀리 위치하는 장치를 후단 장치라 한다.
마스터 제어부(110)에서 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)에 송신되고 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)로부터 마스터 제어부(110)에 송신되는 데이터는 2개의 경로 중 하나(TX2와 RX1을 연결하는 경로)를 통해 마스터 제어부(110)에서 전압 검출 IC(120-1)를 거쳐 순서대로 전압 검출 IC(120-n)까지 송신된다. 또한 마스터 제어부(110)로부터 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)으로 송신되는 데이터는 2개의 경로 중 다른 하나(TX1와 RX2를 연결하는 경로)를 통해 전압 검출 IC(120-n)에서 순서대로 전압 검출 IC(120-1)를 지나 마스터 제어부(110)로 송신된다. 이와 같이 경로들은 마스터 제어부(110)와 각 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n) 사이를 루프형으로 연결하여 데이지 체인을 구축하고 있다.
배터리 모듈들(130-1, 130-2, ..., 130-n)은 다수의 셀이 모듈화되어 마련되는 구성으로서, 다수의 셀이 직렬 또는 병렬로 접속된 상태의 집합체로 마련될 수 있다. 배터리 모듈들(130-1, 130-2, ..., 130-n)은 배터리 관리 분야에서 보편화된 기술이므로, 배터리 모듈들(130-1, 130-2, ..., 130-n)에 관한 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는 상기에서 설명한 배터리 관리 시스템의 배터리 관리 방법에 대해 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법의 순서도이다. 도시된 바와 같이, 마스터 제어부(110)가 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)의 통신 상태를 확인(S100)한다. 일례로, 마스터 제어부(110)는 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)에 제어 정보를 각각 송신한 후, 제어 정보에 대응하는 배터리 센싱 정보가 수신되는지를 기초로 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)의 통신 상태를 확인할 수 있다.
다음으로, 마스터 제어부(110)는 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)의 통신 상태에 결함이 발생하였는지를 판단(S110)한다. 이때, 마스터 제어부(110)는 시스템(100) 내 모든 배터리 모듈들(130-1, 130-2, ..., 130-n)에 대한 배터리 센싱 정보를 수신하였는지를 근거로 결함이 발생하였는지를 판단할 수 있다.
마스터 제어부(110)가 통신 상태에 결함이 발생한 것으로 판단하면, 마스터 제어부(110)는 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)에 IC 진단 패킷을 송신(S120)한다. IC 진단 패킷을 수신한 전압 검출 IC의 동작과 관련하여, 도 3을 함께 참조하여 설명한다.
도 3은 도 2의 배터리 관리 방법에 따라 전압 검출 IC의 고장을 검출하는 예를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전압 검출 IC(120-i)는 인터페이스부(121-i), 제어부(123-i), 및 전압 검출부(125-i)를 포함한다.
인터페이스부(121-i)는 다른 전압 검출 IC의 통신 회로와 데이지 체인 방식으로 통신하는 데이지 체인 인터페이스일 수 있다.
전압 검출부(125-i)는 배터리 모듈(130i)을 구성하는 하나 이상의 셀과 전기적으로 연결되며, 각 셀의 셀 전압을 측정할 수 있다. 전압 검출부(125-i)는, 아날로그 값으로 검출되는 각 셀의 셀 전압을 디지털 값으로 변경하기 위한 아날로그 디지털 변환기(ADC: analog to digital converter) 등을 포함할 수 있다.
제어부(123-i)는 IC 내 제어기로서, 인터페이스부(121-i) 및 전압 검출부(125-i)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈(130i)을 구성하는 복수의 셀 중 전압 검출 대상이 되는 셀을 선택하도록 전압 검출부(125-i)를 제어할 수 있다. 또한, 예를 들어, 전압 검출부(125-i)에 의해 검출된 셀 전압을 인터페이스부(121-i)를 사용하여 마스터 제어부(110)에 전달할 수도 있다.
전압 검출 IC(120-i)의 수신단(RX1)에 IC 진단 패킷(IDi)이 전달되면, 제어부(123-i)는 IC 진단 패킷(IDi)에 테스트 데이터 패킷을 부가한다. 그리고 제어부(123-i)는 후단의 장치와 통신하기 위한 단자들(TX2, RX2)을 서로 연결하여 루프백 경로를 형성한다.
그러면, 테스트 데이터 패킷이 부가된 IC 진단 패킷(IDi)은, 후단에 위치하는 전압 검출 IC에 전달될 수 없고, 단자(RX2)를 통해 마스터 제어부(110) 측으로 되돌아 간다.
양방향 통신이 가능하도록, 송신단(TX2)와 수신단(RX2)이 하나의 입출력 단자로 구성되는 경우, 제어부(123-i)에 의한 별도의 루프백 경로의 형성 없이도, 테스트 데이터 패킷이 부가된 IC 진단 패킷(IDi)이 마스터 제어부(110) 측으로 되돌아 간다.
제어부(123-i)는 수신단(RX1)에서 전달된 IC 진단 패킷(IDi)에 부가된 테스트 데이터와, 단자(RX2)를 통해 전달되는 패킷에 부가된 테스트 데이터를 비교한다.
두 테스트 데이터가 서로 상이하거나, 또는 소정 시간 내에 단자(RX2)를 통해 데이터가 수신되지 않으면, 제어부(123-i)는 해당 IC(120-i)의 식별 정보와 에러 발생에 대한 정보를 갖는 에러 확인 패킷(IEC1)을 마스터 제어부(110)에 송신한다.
상기와 같은 방식으로, 마스터 제어부(110)는 IC 진단 패킷에 따라 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)로부터 에러 확인 패킷을 수신(S130)한다.
마스터 제어부(110)는 에러 확인 패킷으로부터 각 IC에 결함이 발생하였는지를 판단(S140)한다.
마스터 제어부(110)는 결함이 발생한 전압 검출 IC를 검출할 때까지 단계들(S120, S130, S140)을 반복하여 수행할 수 있다. 이와 관련하여 도 4를 참조하여 함께 설명한다.
도 4는 도 2의 배터리 관리 방법에 따라 전압 검출 IC의 고장을 검출하는 단계들을 구체적으로 나타낸 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 마스터 제어부(110)는 전압 검출 IC(120-1)에 대응하는 IC 진단 패킷(ID1)을 전압 검출 IC(120-1)에 송신(S200)한다. 그러면, 전압 검출 IC(120-1)는 루프백 경로를 형성(S210)하고, IC 진단 패킷(ID1)에 테스트 데이터를 부가하여 루프백 경로를 따라 송신한다.
전압 검출 IC(120-1)는 IC 진단 패킷(ID1)에 부가된 테스트 데이터와 루프백 경로를 통해 전달되는 패킷에 부가된 테스트 데이터가 서로 상이한지, 또는 소정 시간 내에 루프백 경로를 통해 데이터가 전달되지 않는지를 판단(S220)한다.
단계(S220)에서, IC 진단 패킷(ID1)에 부가된 테스트 데이터와 루프백 경로를 통해 전달되는 패킷에 부가된 테스트 데이터가 서로 상이하거나, 또는 소정 시간 내에 루프백 경로를 통해 데이터가 전달되지 않으면, 전압 검출 IC(120-1)는 IC 내부에 결함이 발생하였음을 확인(S230)하고, 전압 검출 IC(120-1)에 결함이 있음을 지시하는 에러 확인 패킷(IEC1_F)을 마스터 제어부(110) 측에 전달(S231)한다.
단계(S220)에서, IC 진단 패킷(ID1)에 부가된 테스트 데이터와 루프백 경로를 통해 전달되는 패킷에 부가된 테스트 데이터가 동일하면, 전압 검출 IC(120-1)는 IC가 정상임을 확인(S240)하고, 전압 검출 IC(120-1)가 정상임을 지시하는 에러 확인 패킷(IEC1_N)을 마스터 제어부(110) 측에 전달(S241)한다.
다음으로, 마스터 제어부(110)는 전압 검출 IC(120-1)가 정상임을 지시하는 에러 확인 패킷(IEC1_N)을 수신하면, 전압 검출 IC(120-2)에 대응하는 IC 진단 패킷(ID2)을 전압 검출 IC(120-2)에 송신(S201)한다.
그러면, 전압 검출 IC(120-2)는 단계들(S210, S220)을 수행하고, 단계(S220)에서의 결과에 따라, 단계(S230)를 수행하고, 전압 검출 IC(120-2)에 결함이 있음을 지시하는 에러 확인 패킷(IEC2_F)을 마스터 제어부(110) 측에 전달(S232)하거나, 또는 단계(S240)를 수행하고, 전압 검출 IC(120-2)가 정상임을 지시하는 에러 확인 패킷(IEC2_N)을 마스터 제어부(110) 측에 전달(S242)한다.
마찬가지로, 마스터 제어부(110)는 전압 검출 IC(120-2)가 정상임을 지시하는 에러 확인 패킷(IEC2_N)을 수신하면, 전압 검출 IC(120-3)에 대응하는 IC 진단 패킷(ID3)을 전압 검출 IC(120-3)에 송신(S203)하여, 전압 검출 IC(120-3)의 결함 여부를 확인할 수 있다.
이러한 방식으로, 마스터 제어부(110)가 IC에 결함이 발생한 것으로 확인하면, 결함이 발생한 IC의 정보를 출력(S150)한다.
IC에 결함이 발생하지 않았으면, 마스터 제어부(110)는 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)에 경로 진단 패킷을 송신(S160)한다.
경로 진단 패킷을 수신한 전압 검출 IC의 동작과 관련하여, 도 5를 함께 참조하여 설명한다.
도 5는 도 2의 배터리 관리 방법에 따라 통신 경로의 고장을 검출하는 예를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 전압 검출 IC(120-i)의 수신단(RX1)에 경로 진단 패킷(PD2)이 전달되면, 제어부(123-i)는 송신단(TX2)을 통해 후단 전압 검출 IC(120-i+1)에 경로 진단 패킷(PDi+1)을 전달한다. 경로 진단 패킷(PDi+1)은 두 전압 검출 IC들(120-i, 120-i+1) 사이의 경로를 지시하는 정보를 포함할 수 있다.
후단 전압 검출 IC(120-i+1)는 경로 진단 패킷(PDi+1)에 의해 지시되는 경로, 즉, 두 전압 검출 IC들(120-i, 120-i+1) 사이의 경로의 결함 여부를 진단하기 위해, 수신단(RX1)과 송신단(TX1)을 서로 연결하여 루프백 경로를 형성한다.
그러면, 경로 진단 패킷(PDi+1)은, 루프백 경로를 따라 전압 검출 IC(120-i)의 수신단(RX2)으로 되돌아 간다.
양방향 통신이 가능하도록, 송신단(TX1)과 수신단(RX1)이 하나의 입출력 단자로 구성되는 경우, 제어부(123-i+1)에 의한 별도의 루프백 경로의 형성 없이도, 테스트 데이터 패킷이 부가된 IC 진단 패킷(PDi+1)이 전압 검출 IC(120-i)으로(예를 들어, 전압 검출 IC(120-i)의 송수신단으로) 되돌아 간다.
소정 시간 내에 단자(RX2)를 통해 패킷이 수신되지 않으면, 제어부(123-i)는 해당 경로의 식별 정보와 에러 발생에 대한 정보를 갖는 에러 확인 패킷(PEC)을 마스터 제어부(110)에 송신한다.
마스터 제어부(110)는 경로 진단 패킷에 따라 전압 검출 IC들(120-1, 120-2, ..., 120-n)로부터 에러 확인 패킷을 수신(S170)한다.
마스터 제어부(110)는 에러 확인 패킷으로부터 각 경로에 결함이 발생하였는지를 판단(S180)한다.
마스터 제어부(110)는 결함이 발생한 통신 경로를 검출할 때까지 단계들(S160, S170, S180)을 반복하여 수행할 수 있다. 이와 관련하여 도 6을 참조하여 함께 설명한다.
도 6은 도 2의 배터리 관리 방법에 따라 통신 경로의 고장을 검출하는 단계들을 구체적으로 나타낸 순서도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 마스터 제어부(110)는 전압 검출 IC(120-1)와 전압 검출 IC(120-2) 사이의 경로에 대응하는 경로 진단 패킷(PD2)을 전압 검출 IC(120-1)에 송신(S300)한다. 그러면, 전압 검출 IC(120-1)는 경로 진단 패킷(PD2)을 후단 전압 검출 IC(120-2)에 전달(S310)한다. 그러면 후단 전압 검출 IC(120-2)는 루프백 경로를 형성(S320)하고, 경로 진단 패킷(PD2)을 루프백 경로를 따라 송신(S330)한다.
전압 검출 IC(120-1)는 소정 시간 내에 루프백 경로를 통해 경로 진단 패킷(PD2)이 전달되지 않는지를 판단(S340)한다.
단계(S340)에서, 소정 시간 내에 루프백 경로를 통해 경로 진단 패킷(PD2)이 전달되지 않으면, 전압 검출 IC(120-1)는 IC 외부, 즉 통신 경로에 결함이 발생하였음을 확인(S350)하고, 전압 검출 IC(120-1)와 전압 검출 IC(120-2) 사이의 경로에 결함이 있음을 지시하는 에러 확인 패킷(PEC2_F)을 마스터 제어부(110) 측에 전달(S351)한다.
단계(S340)에서, 소정 시간 내에 루프백 경로를 통해 경로 진단 패킷(PD2)이 전달되면, 전압 검출 IC(120-1)는 통신 경로가 정상임을 확인(S360)하고, 통신 경로가 정상임을 지시하는 에러 확인 패킷(PEC2_N)을 마스터 제어부(110) 측에 전달(S361)한다.
다음으로, 마스터 제어부(110)는 통신 경로가 정상임을 지시하는 에러 확인 패킷(IEC1_N)을 수신하면, 다음 통신 경로에 대응하는 경로 진단 패킷(PD3)을 전압 검출 IC(120-2)에 송신(S301)한다.
그러면, 전압 검출 IC(120-2)와 전압 검출 IC(120-3)는 단계들(S310 내지 S340)을 수행하고, 단계(S340)에서의 결과에 따라, 단계(S350)를 수행하고, 통신 경로에 결함이 있음을 지시하는 에러 확인 패킷(PEC3_F)을 마스터 제어부(110) 측에 전달(S352)하거나, 또는 단계(S360)를 수행하고, 통신 경로가 정상임을 지시하는 에러 확인 패킷(PEC3_N)을 마스터 제어부(110) 측에 전달(S362)한다.
마찬가지로, 마스터 제어부(110)는 통신 경로가 정상임을 지시하는 에러 확인 패킷(PEC3_N)을 수신하면, 그 다음 통신 경로에 대응하는 경로 진단 패킷(PD4)을 전압 검출 IC(120-3)에 송신(S302)하여, 그 다음 통신 경로의 결함 여부를 확인할 수 있다.
이러한 방식으로, 마스터 제어부(110)는 경로에 결함이 발생하였으면, 결함이 발생한 경로의 정보를 출력(S190)한다.
일 실시예에 따르면, 마스터 제어부와 슬레이브 제어부들 사이에 통신이 불가한 경우, 고장이 전압 검출 IC 또는 통신 경로에 발생하였는지 검출할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims (12)

  1. 복수의 배터리 모듈에 각각 연결되어, 연결된 배터리 모듈에 대한 배터리 센싱 정보를 생성하며, 데이지 체인 방식으로 통신하는 복수의 슬레이브 제어부, 그리고
    상기 복수의 슬레이브 제어부 중 최상위 슬레이브 제어부와 연결되는 마스터 제어부를 포함하고,
    상기 복수의 슬레이브 제어부 각각은 전단 슬레이브 제어부 또는 상기 마스터 제어부와 통신하는 제1 수신단 및 제1 송신단과, 후단 슬레이브 제어부와 통신하는 제2 수신단 및 제2 송신단을 포함하고,
    상기 복수의 슬레이브 제어부 각각은, 상기 제1 수신단을 통해 입력되는 진단 패킷의 종류에 따라, 상기 제1 수신단과 상기 제1 송신단을 연결하거나, 또는 상기 제2 수신단과 상기 제2 송신단을 연결하며,
    상기 복수의 슬레이브 제어부 각각은, 상기 제1 수신단을 통해 대응하는 슬레이브 제어부의 결함 진단을 지시하는 제1 진단 패킷이 수신되면 상기 대응하는 슬레이브 제어부의 내부 결함을 진단하기 위해 상기 제2 송신단 및 상기 제2 수신단을 연결하고, 상기 제1 수신단을 통해 상기 대응하는 슬레이브 제어부와 전단 슬레이브 제어부 사이의 통신 경로의 진단을 지시하는 제2 진단 패킷이 수신되면, 상기 통신 경로의 진단을 위해 상기 제1 송신단 및 상기 제1 수신단을 연결하는,
    배터리 관리 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 슬레이브 제어부 각각은,
    상기 연결된 배터리 모듈에 대한 배터리 센싱 정보를 생성하는 전압 검출부,
    상기 제1 수신단, 상기 제1 송신단, 상기 제2 수신단, 및 상기 제2 송신단을 통해 통신하는 인터페이스부, 그리고
    상기 제1 수신단을 통해 수신된 상기 제1 진단 패킷에 테스트 데이터를 부가하고, 상기 제2 수신단 및 상기 제2 송신단을 연결하여 제1 루프백 경로를 형성하며, 상기 테스트 데이터가 부가된 제1 진단 패킷을 상기 제1 루프백 경로로 송신하고, 상기 테스트 데이터가 부가된 제1 진단 패킷을 수신하지 않거나, 또는 상기 제1 수신단을 통해 수신된 상기 제1 진단 패킷에 부가한 테스트 데이터와 상기 제1 루프백 경로를 통해 수신된 상기 제1 진단 패킷에 포함된 테스트 데이터가 서로 상이하면, 제1 에러 확인 패킷을 상기 제1 송신단으로 송신하는 제어부를 포함하는,
    배터리 관리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 수신단을 통해 상기 제2 진단 패킷을 수신하면, 상기 제1 수신단 및 상기 제1 송신단을 연결하여 제2 루프백 경로를 형성하고, 상기 제2 진단 패킷을 상기 제2 루프백 경로로 송신하는,
    배터리 관리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 소정 시간 내에 상기 제2 수신단을 통해 상기 제2 진단 패킷을 수신하지 않으면, 제2 에러 확인 패킷을 상기 제1 송신단으로 송신하는,
    배터리 관리 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 마스터 제어부는 상기 제1 에러 확인 패킷을 수신하면, 상기 제1 에러 확인 패킷을 송신한 슬레이브 제어부에 결함이 발생한 것으로 결정하는,
    배터리 관리 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 마스터 제어부는 상기 제2 에러 확인 패킷을 수신하면, 상기 제2 에러 확인 패킷을 송신한 슬레이브 제어부와 상기 제2 에러 확인 패킷을 송신한 슬레이브 제어부의 후단 슬레이브 제어부 사이의 통신 경로에 연결된 결함이 발생한 것으로 결정하는,
    배터리 관리 시스템.
  8. 집적 회로로서,
    적어도 하나의 배터리 셀과 연결되어, 각 셀의 셀 전압을 검출하는 전압 검출부,
    다른 집적 회로와 데이지 체인 방식으로 통신하며, 전단 집적 회로와 통신하는 제1 수신단 및 제1 송신단과, 후단 집적 회로와 통신하는 제2 수신단 및 제2 송신단을 포함하는 인터페이스부, 그리고
    상기 제1 수신단을 통해 입력되는 진단 패킷의 종류에 따라, 상기 제1 수신단과 상기 제1 송신단을 연결하거나, 또는 상기 제2 수신단과 상기 제2 송신단을 연결하도록 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 제1 수신단을 통해 상기 집적 회로의 결함 진단을 지시하는 제1 진단 패킷이 수신되면 상기 집적 회로의 내부 결함을 진단하기 위해 상기 제2 송신단 및 상기 제2 수신단을 연결하도록 제어하고, 상기 제1 수신단을 통해 상기 집적 회로와 상기 후단 집적 회로 사이의 통신 경로의 진단을 지시하는 제2 진단 패킷이 수신되면 상기 통신 경로의 진단을 위해 상기 제1 송신단 및 상기 제1 수신단을 연결하도록 제어하는,
    를 포함하는 집적 회로.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제1 수신단을 통해 수신된 상기 제1 진단 패킷에 테스트 데이터를 부가하고, 상기 제2 수신단 및 상기 제2 송신단을 연결하여 제1 루프백 경로를 형성하며, 상기 테스트 데이터가 부가된 제1 진단 패킷을 상기 제1 루프백 경로로 송신하고,
    상기 테스트 데이터가 부가된 제1 진단 패킷을 수신하지 않거나, 또는 상기 제1 수신단을 통해 수신된 상기 제1 진단 패킷에 부가한 테스트 데이터와 상기 제1 루프백 경로를 통해 수신된 상기 제1 진단 패킷에 포함된 테스트 데이터가 서로 상이하면, 제1 에러 확인 패킷을 상기 제1 송신단으로 송신하는,
    집적 회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 수신단을 통해 상기 제2 진단 패킷을 수신하면, 상기 제1 수신단 및 상기 제1 송신단을 연결하여 제2 루프백 경로를 형성하고, 상기 제2 진단 패킷을 상기 제2 루프백 경로로 송신하는,
    집적 회로.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 소정 시간 내에 상기 제2 수신단을 통해 상기 제2 진단 패킷을 수신하지 않으면, 제2 에러 확인 패킷을 상기 제1 송신단으로 송신하는,
    집적 회로.
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