JP2017506499A - 通信エラーによる間違った制御アルゴリズムの実行を防止するバッテリー管理装置 - Google Patents

通信エラーによる間違った制御アルゴリズムの実行を防止するバッテリー管理装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、バッテリー管理装置を開示する。本発明によるバッテリー管理装置は、通信ラインにおいてエラーが発生したとき、無限ループを実行することで間違った制御アルゴリズムを実行することを防止することができる。

Description

本発明は、バッテリー管理装置に関し、より詳しくは、通信ラインに発生するエラーによる間違った制御アルゴリズムの実行を防止できるバッテリー管理装置に関する。
本出願は、２０１４年１月２７日出願の韓国特許出願第１０−２０１４−０００９５８４号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
多様な製品への適用が容易であり、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用器機のみならず電気的駆動源によって駆動する電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ，ＥＶ）またはハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ，ＨＥＶ）、電力貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などに普遍的に応用されている。このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させることができるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用に伴う副産物が一切発生しないという点で環境に優しく、エネルギー効率性の向上のための新しいエネルギー源として注目されている。
前記電気自動車などに適用されるバッテリーパックは、高出力を得るために複数の単位セルを含む複数のセルアセンブリーを直列で接続した構造を有している。そして、前記単位セルは、正極及び負極集電体、セパレーター、活物質、電解液などを含み、構成要素間の電気化学的反応によって反復的な充放電が可能である。
かかる基本的構造に加え、前記バッテリーパックは、モーターなどのような駆動負荷への電力供給の制御、電流または電圧などの電気的特性値の測定、充放電制御、電圧の平滑化（ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）制御、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）の推定などのためのアルゴリズムが適用され、二次電池の状態をモニターして制御するバッテリー管理装置（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）などをさらに含んで構成される。
前記バッテリーパックは、前記バッテリーパックから電力の供給を受ける負荷を含むバッテリー駆動システムに載置され、前記負荷に電極を供給する。この際、前記バッテリー管理装置は、前記バッテリー駆動システムと通信ラインを介して電気的に接続され得る。そして、前記通信ラインを介してバッテリーパックに含まれた二次電池の充電及び放電を含むバッテリーパックの運営に関する命令を受信する。
しかし、前記通信ラインを介して前記バッテリー管理装置に受信される信号にエラーが発生することにより、バッテリーパックの運営を間違えることがある。前記信号にエラーが発生する原因としては、前記通信ラインに物理的な損傷が発生するか、バッテリー駆動システムのプログラム誤謬または外部からのハッキングなどが挙げられる。
前記受信される信号にエラーが発生する場合、バッテリーパックの過充電、過放電などの安全事故が発生し得るため、通信において発生したエラーによる間違った制御アルゴリズムの実行を防止できるバッテリー管理装置が必要となる。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、通信ラインに発生するエラーによる間違った制御アルゴリズムの実行を防止することができるバッテリー管理装置を提供することを目的とする。
上記の課題を達成するため、本発明によるバッテリー管理装置は、通信ラインを介して受信した信号を分析し、分析された信号の内容に従って二次電池の充電及び放電を含む制御アルゴリズムを実行するマイクロプロセッサーを含むバッテリー管理装置であって、前記マイクロプロセッサーは、通信ラインを介して受信した信号の異常有無を判断し、前記受信された信号の異常を検出したとき、無限ループアルゴリズムを実行する。
本発明の一実施例によれば、前記マイクロプロセッサーは、分析された信号の内容パターンを基準で異常有無を判断する。
本発明の他の実施例によれば、前記マイクロプロセッサーは、分析された信号の内容が、予め設定された制御アルゴリズムテーブルに含まれているか否かによって異常有無を判断する。
本発明の更に他の実施例によれば、通信ラインを介して受信した信号は、二次電池の制御アルゴリズムに係わる内容に加え、暗号情報を含んでおり、前記マイクロプロセッサーは、受信された信号に含まれた暗号情報と予め保存されていた暗号情報とが一致するか否かによって異常有無を判断する。
前記技術的課題を発生するための本発明によるバッテリー管理装置は、通信ラインを介して受信した信号を分析する分析部と、分析された信号の内容に従って二次電池の充電及び放電を含む制御アルゴリズムを実行する制御部と、を含むバッテリー管理装置であって、前記分析部は、通信ラインを介して受信した信号の異常有無を判断し、前記受信された信号の異常を検出したとき、無限ループアルゴリズムを実行する。
本発明の一実施例によれば、前記分析部は、分析された信号の内容パターンを基準で異常有無を判断する。
本発明の他の実施例によれば、前記分析部は、分析された信号の内容が、予め設定された制御アルゴリズムテーブルに含まれているか否かによって異常有無を判断する。
本発明のさらに他の実施例によれば、通信ラインを介して受信した信号は、二次電池の制御アルゴリズムに係わる内容に加え、暗号情報を含んでおり、前記分析部は、受信された信号に含まれた暗号情報と予め保存されていた暗号情報とが一致するか否かによって異常有無を判断する。
前記技術的課題を達成するための本発明によるバッテリー管理装置は、マイクロプロセッサーを含むバッテリー管理装置であって、前記マイクロプロセッサーは、通信ラインを介して受信した信号を分析する第１コアと、分析された信号の内容に従って二次電池の充電及び放電を含む制御アルゴリズムを実行する第２コアと、を含み、前記第１コアは、通信ラインを介して受信した信号の異常有無を判断し、前記受信された信号の異常を検出したとき、無限ループアルゴリズムを実行する。
本発明の一実施例によれば、前記第１コアは、分析された信号の内容パターンを基準で異常有無を判断する。
本発明の他の実施例によれば、前記第１コアは、分析された信号の内容が、予め設定された制御アルゴリズムテーブルに含まれているか否かによって異常有無を判断する。
本発明の更に他の実施例によれば、通信ラインを介して受信した信号は、二次電池の制御アルゴリズムに係わる内容に加え、暗号情報を含んでおり、前記第１コアは、受信された信号に含まれた暗号情報と予め保存されていた暗号情報とが一致するか否かによって異常有無を判断する。
本発明によるバッテリー管理装置は、バッテリー管理装置と、複数の二次電池と、を含むことをバッテリーパックの一構成要素になり得る。
本発明によるバッテリーパックは、バッテリーパックと、前記バッテリーパックから電力の供給を受ける負荷と、を含むバッテリー駆動システムの一構成要素になり得る。前記負荷は、電気駆動手段または携帯用機器であってもよい。
本発明の一面によれば、無限ループは、バッテリー管理装置のリセットによってのみ終了が可能である。したがって、管理者は、バッテリー管理装置から何か問題が発生したことを認識し、問題を解決することができる。延いては、間違った制御アルゴリズムの実行によってバッテリーパックに安全事故が発生することを防止することができる。
本発明の他の一面によれば、通信ラインと接続された部分のみが無限ループアルゴリズムを実行するため、その外の部分、即ち、二次電池の電圧測定による過充電の防止などの制御アルゴリズムを別途で実行することができる。即ち、通信ラインにエラーが発生したとしても、二次電池の安全事故の防止のための最小限の機能を実行することができる。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施例によるバッテリー管理装置の一部の構成要素を概略的に示したブロック図である。 本発明の他の実施例によるバッテリー管理装置の一部の構成要素を概略的に示したブロック図である。 本発明の更に他の実施例によるバッテリー管理装置の一部の構成要素を概略的に示したブロック図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
図１は、本発明の一実施例によるバッテリー管理装置１０の一部の構成要素を概略的に示したブロック図である。
図１を参考すれば、本発明によるバッテリー管理装置１０は、マイクロプロセッサー１００を含む。
前記マイクロプロセッサー１００は、通信ライン２００を介して信号を受信する。また、前記マイクロプロセッサー１００は、通信ライン２００を介して信号を送信する。前記通信ラインは、バッテリー管理装置１０を制御する上位概念の制御装置と接続することができる。前記マイクロプロセッサー１００は、自身が担当する二次電池３００の状態に関するデータを前記通信ライン２００を介して伝送するか、前記通信ライン２００を介して二次電池の充電及び放電に係わる制御信号を受信することができる。
前記マイクロプロセッサー１００は、前記通信ライン２００を介して受信した信号を分析する。そして、前記マイクロプロセッサー１００は、分析された信号の内容に従って二次電池の充電及び放電を含む制御アルゴリズムを実行する。前記制御アルゴリズムは、各二次電池３００の電圧または電流を含んだ電気的特性値の測定、電圧の平滑化（ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）制御、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）の推定などを含み、当業者の水準で適用可能な多様な制御機能を果すことができる。このために、前記マイクロプロセッサー１００は、前記多様な制御機能を果すことができる制御アルゴリズムを含む。
前記二次電池３００の種類は、特に限定されない。それぞれの二次電池３００は、再充電が可能で、充電または放電電圧を考慮すべきリチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などで構成することができる。また、前記二次電池３００の個数は、要求される出力電圧または充放電容量によって多様に設定することができる。しかし、本発明が二次電池の種類、出力電圧、充電容量などによって限定されることではない。また、図１は、前記二次電池３００が全て直列で接続された実施例を示したが、本発明が前記二次電池３００の接続方法によって制限されることではない。
前記マイクロプロセッサー１００は、前記通信ライン２００を介して受信した信号の異常有無を判断する。そして、前記マイクロプロセッサー１００が前記受信された信号の異常を検出したとき、前記マイクロプロセッサー１００は、無限ループアルゴリズムを実行する。無限ループ（ｉｎｆｉｎｉｔｅ ｌｏｏｐ）とは、前記マイクロプロセッサー１００のプログラムが限りなく繰り返ることをいい、ループ文に終了条件がなかったり、終了条件に到達しないことを意味する。
本発明によれば、前記無限ループは、前記マイクロプロセッサー１００のリセットによってのみ終了が可能である。したがって、管理者は、バッテリー管理装置１０から何か問題が発生したことを認識し、問題を解決することができる。延いては、間違った制御アルゴリズムの実行によってバッテリーパックに安全事故が発生することを防止することができる。
本発明の一実施例によれば、前記マイクロプロセッサー１００は、分析された信号の内容パターンを基準で異常有無を判断する。信号の内容パターンとは、現在受信した信号の内容と過去に送信または受信した信号との内容の変化を意味する。一例として、「二次電池の充電開始」という内容の信号が受信されたとしたら、次の信号は「二次電池の充電中断」または「二次電池の放電開始」などの内容の信号が受信され得る。しかし、再度「二次電池の充電開始」の内容の信号が受信されたら、前記マイクロプロセッサー１００は、エラーが発生したと判断する。他の例として、前記マイクロプロセッサー１００は、前記二次電池３００の状態が満放電状態である通信ライン２００を介して伝送したと仮定してみよう。しかし、受信された信号の内容が「二次電池の放電開始」であれば、前記マイクロプロセッサー１００はエラーが発生したと判断する。前記例示は一例に過ぎず、信号の内容パターンを用いて通信にエラーが発生したことを判断できる多様な実施例が可能である。
本発明の他の実施例によれば、前記マイクロプロセッサー１００は、分析された信号の内容が、予め設定された制御アルゴリズムテーブルに含まれているか否かによって異常有無を判断する。本実施例によるバッテリー管理装置１０は、予め設定された制御アルゴリズムテーブルを保存しているメモリー装置を含む。したがって、前記マイクロプロセッサー１００は、分析された信号の内容が、予め設定された制御アルゴリズムテーブルの内容に該当しない場合、エラーが発生したと判断することができる。
本発明のさらに他の実施例によれば、前記通信ラインを介して受信した信号は、二次電池の制御アルゴリズムに係わる内容に加え、暗号情報を含んでいる。そして、前記マイクロプロセッサー１００は、受信された信号に含まれた暗号情報と予め保存されていた暗号情報とが一致するか否かによって異常有無を判断する。
図２は、本発明の他の実施例によるバッテリー管理装置１０の一部の構成要素を概略的に示したブロック図である。
図２は、図１の実施例に相違に、マイクロプロセッサー１００の代わりに分析部１１０と制御部１２０を示している。本発明によるバッテリー管理装置１０は、一つのマイクロプロセッサーを用いず、機能によって物理的に分離した二つ以上のＩＣチップを含むことができる。したがって、本発明によるバッテリー管理装置１０は、通信ライン２００を介して受信した信号を分析する分析部１１０及び分析された信号の内容に従って二次電池３００の充電及び放電を含む制御アルゴリズムを実行する制御部１２０を含むことができる。そして、前記分析部１１０は、通信ライン２００を介して受信した信号の異常有無を判断し、前記受信された信号の異常を検出したとき、無限ループアルゴリズムを実行する。
本発明によれば、通信ライン２００に接続された分析部１１０のみが無限ループアルゴリズムを実行するため、前記制御部１２０は、二次電池３００の電圧測定による過充電防止などの制御アルゴリズムを別途で実行することができる。即ち、通信ライン２００にエラーが発生しても二次電池の安全事故防止のための最小限の機能を実行することができる。なお、前記分析部１１０と制御部１２０の具体的な機能は図１に示したマイクロプロセッサー１００の機能と同一であることから、反復説明は省略する。
本発明の一実施例によれば、前記分析部１１０は、分析された信号の内容パターンを基準で異常有無を判断する。
本発明の他の実施例によれば、前記分析部１１０は、分析された信号の内容が、予め設定された制御アルゴリズムテーブルに含まれているか否かによって異常有無を判断する。
本発明のさらに他の実施例によれば、通信ラインを介して受信した信号は、二次電池の制御アルゴリズムに係わる内容に加え、暗号情報を含んでいる。そして、前記分析部１１０は、受信された信号に含まれた暗号情報と予め保存されていた暗号情報とが一致するか否かによって異常有無を判断する。
図３は、本発明のさらに他の実施例によるバッテリー管理装置１０の一部の構成要素を概略的に示したブロック図である。
図３は、図１の実施例に相違に、マイクロプロセッサー１００の内部に第１コア１０１及び第２コア１０２を示している。本発明によるバッテリー管理装置１０に含まれたマイクロプロセッサー１００は、二つ以上のコアを含むことができる。そして、このとき、いずれか一つのコア（第１コア）は、通信ライン２００を介して受信した信号の分析を担当し、残りの一つのコア（第２コア）は、分析された信号の内容に従って二次電池の充電及び放電を含む制御アルゴリズムの実行を担当することができる。即ち、担当する機能に応じてマイクロプロセッサーの内部で、物理的に分離したそれぞれのコアがアルゴリズムの実行を担当するのである。この際、前記第１コア１０１は、通信ラインを介して受信した信号の異常有無を判断し、前記受信された信号の異常を検出したときに無限ループアルゴリズムを実行する。
本発明によれば、通信ライン２００に接続された第１コア１０１のみがループアルゴリズムを実行するため、前記第２コア１０２は、二次電池３００の電圧測定による過充電の防止などの制御アルゴリズムを別途で実行することができる。即ち、通信ライン２００にエラーが発生しても二次電池の安全事故の防止のための最小限の機能を実行することができる。なお、前記第１コア１０１及び第２コア１０２の具体的な機能は、図１に示したマイクロプロセッサー１００の機能と同一であるため、反復説明は省略する。
本発明の実施例によれば、前記第１コア１０１は、分析された信号の内容パターンを基準で異常有無を判断する。
本発明の他の実施例によれば、前記第１コア１０１は、分析された信号の内容が、予め設定された制御アルゴリズムテーブルに含まれているか否かによって異常有無を判断する。
本発明のさらに他の実施例によれば、通信ラインを介して受信した信号は、二次電池の制御アルゴリズムに係わる内容に加え、暗号情報を含んでいる。そして、前記第１コア１０１は、受信された信号に含まれた暗号情報と予め保存されていた暗号情報とが一致するか否かによって異常有無を判断する。
本発明によるバッテリー管理装置１０は、バッテリー管理装置及び複数の二次電池を含むバッテリーパックの一構成要素となり得る。
本発明によるバッテリーパックは、バッテリーパック及び前記バッテリーパックから電極の供給を受ける負荷を含むバッテリー駆動システムの一構成要素となり得る。前記バッテリー駆動システムの一例には、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電気自転車（Ｅ−Ｂｉｋｅ）、電動工具（Ｐｏｗｅｒ ｔｏｏｌ）、電力貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、無停電電源装置（ＵＰＳ）、携帯用コンピューター、携帯電話機、携帯用オーディオ装置、携帯用ビデオ装置などが挙げられ、前記負荷の一例には、バッテリーパックが供給する電力によって回転力を提供するモーターまたはバッテリーパックが供給する電力を各種回路部品が要する電力に変換する電力変換回路が挙げられる。
一方、本発明の説明において、図１〜図３に示した本発明の各構成は、物理的に区分する構成要素というよりは、論理的に区分する構成要素として理解されねばならない。
即ち、それぞれの構成は、本発明の技術思想を実現するための論理的な構成要素に該当するため、それぞれの構成要素が統合または分離して実施されるとしても、本発明の論理構成が行う機能が実現可能であれば、本発明の範囲内にあると解釈されるべきであり、同一または類似の機能を行う構成要素であれば、その名称の如何とは係わらず、本発明の範囲内にあると解釈すべきことは言うまでもない。
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
１０ バッテリー管理装置
１００ マイクロプロセッサー
１０１、１０２ コア
１１０ 分析部
１２０ 制御部
２００ 通信ライン
３００ 二次電池

Claims (15)

  1. 通信ラインを介して受信した信号を分析し、分析された信号の内容に従って二次電池の充電及び放電を含む制御アルゴリズムを実行するマイクロプロセッサーを含むバッテリー管理装置であって、
    前記マイクロプロセッサーは、通信ラインを介して受信した信号の異常有無を判断し、前記受信された信号の異常を検出したとき、無限ループアルゴリズムを実行することを特徴とするバッテリー管理装置。
  2. 前記マイクロプロセッサーは、分析された信号の内容パターンを基準で異常有無を判断することを特徴とする請求項１に記載のバッテリー管理装置。
  3. 前記マイクロプロセッサーは、分析された信号の内容が、予め設定された制御アルゴリズムテーブルに含まれているか否かによって異常有無を判断することを特徴とする請求項１に記載のバッテリー管理装置。
  4. 通信ラインを介して受信した信号は、二次電池の制御アルゴリズムに係わる内容に加え、暗号情報を含んでおり、
    前記マイクロプロセッサーは、受信された信号に含まれた暗号情報と予め保存されていた暗号情報とが一致するか否かによって異常有無を判断することを特徴とする請求項１に記載のバッテリー管理装置。
  5. 通信ラインを介して受信した信号を分析する分析部と、
    分析された信号の内容に従って二次電池の充電及び放電を含む制御アルゴリズムを実行する制御部と、を含むバッテリー管理装置であって、
    前記分析部は、通信ラインを介して受信した信号の異常有無を判断し、前記受信された信号の異常を検出したとき、無限ループアルゴリズムを実行することを特徴とするバッテリー管理装置。
  6. 前記分析部は、分析された信号の内容パターンを基準で異常有無を判断することを特徴とする請求項５に記載のバッテリー管理装置。
  7. 前記分析部は、分析された信号の内容が、予め設定された制御アルゴリズムテーブルに含まれているか否かによって異常有無を判断することを特徴とする請求項５に記載のバッテリー管理装置。
  8. 通信ラインを介して受信した信号は、二次電池の制御アルゴリズムに係わる内容に加え、暗号情報を含んでおり、
    前記分析部は、受信された信号に含まれた暗号情報と予め保存されていた暗号情報とが一致するか否かによって異常有無を判断することを特徴とする請求項５に記載のバッテリー管理装置。
  9. マイクロプロセッサーを含むバッテリー管理装置であって、
    前記マイクロプロセッサーは、通信ラインを介して受信した信号を分析する第１コアと、分析された信号の内容に従って二次電池の充電及び放電を含む制御アルゴリズムを実行する第２コアと、を含み、
    前記第１コアは、通信ラインを介して受信した信号の異常有無を判断し、前記受信された信号の異常を検出したとき、無限ループアルゴリズムを実行することを特徴とするバッテリー管理装置。
  10. 前記第１コアは、分析された信号の内容パターンを基準で異常有無を判断することを特徴とする請求項９に記載のバッテリー管理装置。
  11. 前記第１コアは、分析された信号の内容が、予め設定された制御アルゴリズムテーブルに含まれているか否かによって異常有無を判断することを特徴とする請求項９に記載のバッテリー管理装置。
  12. 通信ラインを介して受信した信号は、二次電池の制御アルゴリズムに係わる内容に加え、暗号情報を含んでおり、
    前記第１コアは、受信された信号に含まれた暗号情報と予め保存されていた暗号情報とが一致するか否かによって異常有無を判断することを特徴とする請求項９に記載のバッテリー管理装置。
  13. 請求項１から請求項１２のうち何れか一項に記載のバッテリー管理装置と、
    複数の二次電池と、を含むことを特徴とするバッテリーパック。
  14. 請求項１３に記載のバッテリーパックと、
    前記バッテリーパックから電力の供給を受ける負荷と、を含むことを特徴とするバッテリー駆動システム。
  15. 前記負荷は、電気駆動手段または携帯用機器であることを特徴とする請求項１４に記載のバッテリー駆動システム。
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