KR101696316B1 - 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 장치 및 방법 - Google Patents

이차 전지 팩의 전류 값 갱신 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 장치는, 데이터가 기록될 수 있는 메모리부; 이차 전지 팩의 방전 또는 충전 시 전류를 주기적으로 측정하는 센서부; 및 n개의 데이터들이 각각 저장될 수 있는 제1 내지 제n버퍼를 포함하는 버퍼 배열과 상기 제1 내지 제n버퍼를 순환 방식으로 차례로 지시할 수 있는 롤링 카운터와 상기 n개의 데이터들의 평균 값이 저장되는 전류 값 갱신 버퍼를 정의하고, 상기 센서부로부터 측정된 전류 값이 입력될 때마다 상기 롤링 카운터의 인덱스에 의해 지시되는 현재 버퍼에 상기 측정된 전류 값과 직전 버퍼에 저장된 데이터의 가중 평균 값을 순환 방식에 의해 차례로 저장하고, 상기 버퍼 배열에 저장된 데이터들의 평균 값을 상기 전류 값 갱신 버퍼에 저장하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이차 전지 팩의 전류 값 갱신 장치 및 방법 {Apparatus and Method of Updating Current Value of Secondary Battery Pack}
본 발명은 이차 전지 팩의 전류 값을 주기적으로 측정하고, 전류 값을 갱신하는 장치 및 방법에 관한 발명이다.
이차 전지 팩은 반복적인 충 방전이 가능한 복수의 이차 전지를 포함한다. 이차 전지 팩은 몇 개의 이차 전지들을 병렬 연결하고 병렬 연결된 이차 전지들을 다시 직렬로 연결한 구조를 가진다.
이차 전지 팩은 다양한 종류의 이차 전지로 구성된다. 대표적인 이차 전지가 리튬 이차 전지이다. 리튬 이차 전지는, 다른 전지에 비해 작동 전압과 에너지 밀도가 높고, 충방전 속도가 빠른 고성능 전지이다.
이차 전지 팩은 다양한 응용 분야에서 사용된다. 대표적인 분야는 전기 자동차 분야나 모바일 디바이스 분야이다. 최근에는, 전력 저장 장치(ESS), 무정전 전원 장치 등에도 널리 사용되고 있다.
이차 전지 팩은 BMS(Battery Management System)라고 불리는 이차 전지 관리 시스템과 결합된다.
BMS는 이차 전지 팩의 전류 값을 주기적으로 측정하고, 전류 값이 적정 범위를 벗어나면 이차 전지 팩의 사용을 통제한다.
일 예로, 전류 값이 너무 크면 이차 전지 팩이 과열될 수 있다. 이 경우, BMS는 이차 전지 팩의 충전 또는 방전을 중단시킨다.
BMS는 일종의 컴퓨팅 장치로서 제어부에 해당하는 프로세서와 작업 메모리를 가진다. 또한, BMS는 이차 전지 팩의 전압, 전류, 온도 등을 측정하는 아날로그 전단 회로를 가진다.
프로세서는 이차 전지 팩의 각종 동작을 제어하고 모니터하는 프로그램을 실행한다. 그리고, 메모리는 프로그램이 실행되는 동안 생성되는 데이터를 저장한다. 아날로그 전단 회로는 주기적으로 이차 전지 팩의 전압, 전류 및 온도를 측정하고 각 측정 항목에 대응되는 전기 신호를 생성하여 프로세서로 입력한다. 프로세서는 아날로그 전단회로를 통해 입력되는 전기 신호를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환기를 포함한다.
프로세서는 아날로그 전단회로를 통해 단위 시간마다 입력되는 전류 값을 저장하기 위해 메모리의 일부 공간을 전류 값 저장 영역으로 할당한다.
새로 측정된 전류 값은 상기 전류 값 저장 영역의 첫 번째 주소 영역에 저장된다. 프로세서는, 새로 측정한 전류 값을 저장하려고 할 때 첫 번째 주소 영역에 전류 값이 이미 저장되어 있으면, 해당 전류 값을 복사하여 다른 주소 영역으로 옮긴 후 새로운 전류 값을 첫 번째 주소 영역에 저장한다.
위와 같은 기존 전류 값의 복사 및 이동은 신규 전류 값이 저장될 때마다 반복된다. 따라서 기존의 전류 값 갱신 방식은 프로세서에 연산 로드를 증가시키는 단점이 있다. 또한, 복사 및 이동시켜야 할 전류 값의 수가 많으면 연산 로드의 증가는 더 가중된다.
한편, 이차 전지 팩이 부하와 연결되면, 아주 짧은 시간 동안 돌입 전류가 부하로 흐른다. 돌입 전류는 크기가 아주 큰데, 이러한 돌입 전류의 측정 값도 메모리에 저장된다.
프로세서는 메모리에 할당된 전류 값 저장 영역에 저장된 복수의 전류 값에 대해 평균을 구하여 평균 전류 값을 이차 전지 팩의 전류 값으로 갱신한다. 그런데 평균 전류 값의 산출에 사용되는 전류 값들 중 일부가 이상적으로 크면, 평균 전류 값이 왜곡되는 문제가 생긴다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 메모리에 전류 값을 저장할 때 연산 효율을 증대시킬 수 있는 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 복수의 전류 값들에 대한 평균 전류 값으로 이차 전지 팩의 전류 값을 갱신할 때 이상 전류 값을 걸러낼 수 있는 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 장치는, 데이터가 기록될 수 있는 메모리부; 이차 전지 팩의 방전 또는 충전 시 전류를 주기적으로 측정하는 센서부; 및 n 개의 데이터들이 각각 저장될 수 있는 제1 내지 제n버퍼를 포함하는 버퍼 배열과 상기 제1 내지 제n버퍼를 순환 방식으로 차례로 지시할 수 있는 롤링 카운터와 상기 버퍼 배열에 저장된 데이터들의 평균 값이 저장되는 전류 값 갱신 버퍼를 정의하고, 상기 센서부로부터 측정된 전류 값이 입력될 때마다 상기 롤링 카운터의 인덱스에 의해 순환방식으로 차례로 지시되는 버퍼에 데이터를 저장하되, 하기 수학식을 이용하여 현재 시점에서 측정된 전류 값과 현재 시점에서 상기 롤링 카운터의 인덱스에 의해 지시되는 현재 버퍼의 직전 버퍼에 저장된 데이터의 가중 평균 값을 산출하고, 상기 가중 평균 값을 상기 현재 버퍼의 데이터로서 저장하도록 구성되고,
Buffer[i] = (1- weight)*(Buffer[i-1])+weight*Current_Value
(buffer[i]는 상기 현재 버퍼에 저장될 가중 평균 값, weight는 가중치 팩터 및 buffer[i-1]은 상기 직전 버퍼에 저장된 데이터)
상기 버퍼 배열에 저장된 데이터들의 평균 값을 산출하여 상기 전류 값 갱신 버퍼에 저장하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
또 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는, 상기 버퍼 배열에 저장된 데이터들 중에서 그 크기가 임계치 미만인 데이터들의 평균 값을 상기 전류 값 갱신 버퍼에 저장하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 제어부는, 상기 롤링 카운터 인덱스가 지시하는 상기 현재 버퍼에 상기 가중 평균 값을 덮어쓰기(overwrite)하도록 구성된다.
바람직하게, 상기 전류 값 갱신 버퍼에 상기 버퍼 배열에 저장된 데이터들의 평균 값을 저장하는 주기가 상기 버퍼 배열에 상기 가중 평균 값을 저장하는 주기보다 더 길다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 방법은, (a) 데이터가 기록될 수 있는 메모리부에 n개의 데이터들이 각각 저장될 수 있는 제1 내지 제n버퍼를 포함하는 버퍼 배열과 상기 제1 내지 제n버퍼를 순환 방식으로 차례로 지시할 수 있는 롤링 카운터와 상기 버퍼 배열에 저장된 데이터들의 평균 값이 저장되는 전류 값 갱신 버퍼를 정의하는 단계; (b) 이차 전지 팩의 방전 또는 충전 시 센서부에 의해 측정된 전류 값을 주기적으로 입력 받는 단계; (c) 상기 전류 값이 입력될 때마다 상기 롤링 카운터의 인덱스를 증가시키는 단계; (d) 상기 롤링 카운터의 인덱스에 의해 지시되는 버퍼에 데이터를 저장하되, 하기 수학식을 이용하여 현재 시점에서 측정된 전류 값과 현재 시점에서 상기 롤링 카운터의 인덱스에 의해 지시되는 현재 버퍼의 직전 버퍼에 저장된 데이터의 가중 평균 값을 산출하고, 상기 가중 평균 값을 상기 현재 버퍼의 데이터로서 저장하는 단계; 및
Buffer[i] = (1- weight)*(Buffer[i-1])+weight*Current_Value
(buffer[i]는 상기 현재 버퍼에 저장될 가중 평균 값, weight는 가중치 팩터 및 buffer[i-1]은 상기 직전 버퍼에 저장된 데이터)
(e) 상기 버퍼 배열에 저장된 데이터들의 평균 값을 상기 전류 값 갱신 버퍼에 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
또 다른 측면에 따르면, 상기 (e) 단계는, 상기 버퍼 배열에 저장된 데이터들 중에서 그 크기가 임계치 미만인 데이터들의 평균 값을 상기 전류 값 갱신 버퍼에 저장하는 단계일 수 있다.
바람직하게, 상기 (d) 단계는, 상기 롤링 카운터의 인덱스가 지시하는 버퍼에 상기 가중 평균 값을 덮어쓰기(overwrite)하는 단계이다.
바람직하게, 상기 (e) 단계에서 상기 전류 값 갱신 버퍼에 상기 버퍼 배열에 저장된 데이터들의 평균 값을 저장하는 주기가, 상기 (d) 단계에서 상기 버퍼 배열에 상기 가중 평균 값을 저장하는 주기보다 더 길다.
한편, 본 발명의 기술적 과제는 본 발명에 따른 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 방법을 프로그램화하여 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이차 전지 팩의 전류 값을 갱신할 때 프로세서의 연산 효율성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 이차 전지 팩의 전류 값을 평균 연산을 통해 갱신할 때 이상 전류 값에 의한 평균 전류 값의 왜곡을 방지할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 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 실시예에 따른 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 장치에 대한 구성도이다.
도 2는, 본 발명의 실시예에 따라 정의된 버퍼 배열에 전류 값을 순차적으로 저장하는 과정을 도시한 개념도이다.
도 3은, 본 발명의 실시예에 따라 정의된 버퍼 배열에 전류 값을 저장할 때 가중 평균 연산을 하는 개념을 도시한 도면이다.
도 4는, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 출원을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지의 전류 값 갱신 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록 다이어그램이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 장치(100)는 이차 전지 팩(B)에 결합되고, 메모리부(110), 센서부(120); 및 제어부(130)를 포함한다.
상기 이차 전지 팩(B)은 적어도 하나 이상의 이차 전지를 포함할 수 있다. 복수의 이차 전지가 이차 전지 팩(B)을 구성할 때, 몇 개의 이차 전지들이 병렬 연결되어 모듈을 구성한 후 모듈들이 직렬로 연결될 수 있다. 상기 이차 전지의 종류는 특별히 제안되지 않는데, 바람직하게 리튬 이차 전지일 수 있다.
상기 이차 전지 팩(B)은 부하(150)와 전기적으로 연결된다. 상기 부하(150)는, 각종 전기구동 장치에 포함된 것으로서, 상기 이차 전지 팩(B)이 방전될 때 공급되는 전기 에너지에 의해 작동되는 상기 전기구동 장치 내에 포함된 에너지 소모 장치를 의미한다.
상기 부하(150)는 비제한적인 예시로서 모터와 같은 회전 동력 장치, 인버터와 같은 전력 변환 장치 등이 될 수 있는데, 본 발명이 부하(150)의 종류에 의해 한정되는 것은 아니다.
상기 메모리부(110)는, 전류 값이 디지털 데이터로서 저장되는 소자로서, 불활성 메모리 소자 또는 활성 메모리 소자일 수 있다.
일 예시로서, 상기 메모리부(110)는 RAM 또는 플래쉬 메모리일 수 있다.
대안적으로, 상기 메모리부(110)는 ROM, 레지스터, 하드디스크, 광기록 매체 또는 자기기록 매체일 수 있다.
바람직하게, 상기 메모리부(110)는 상기 제어부(130)에 의해 접근이 가능하도록 데이터 버스 등을 통해 상기 제어부(130)와 연결될 수 있다.
상기 메모리부(110)는 제어부(130)가 수행하는 각종 제어 로직을 포함하는 프로그램, 및/또는 상기 제어 로직이 실행될 때 발생되는 데이터를 저장 및/또는 갱신 및/또는 소거 및/또는 전송한다.
상기 메모리부(110)는 논리적으로 2개 이상으로 분할 가능하고, 상기 제어 부(120) 내에 포함되는 것을 제한하지 않는다.
상기 센서부(120)는 이차 전지 팩의 방전 또는 충전 시 전류를 주기적으로 측정하여 전류의 크기에 해당하는 전기 신호를 제어부(130) 측으로 출력한다.
상기 센서부(120)는, 전류가 흐르는 경로에 설치된 센스 저항(140)을 이용하여 전류의 크기에 해당하는 전기 신호를 제어부(130)로 출력하는 회로일 수 있다.
대안적으로, 상기 센서부(120)는 전류가 흐르는 경로 주변의 자기장을 측정하여 전류의 크기에 해당하는 전기 신호를 제어부(130)로 출력하는 회로일 수 있다. 이러한 회로는 홀(hall) 센서라고 불리는 공지의 디바이스를 이용하여 구현할 수 있다. 상기 센서부(110)는 BMS에 널리 이용되는 아날로그 전단회로를 이용하여 구현할 수 있다.
상기 제어부(130)는 센서부(110)로부터 주기적으로 출력되는 전기 신호를 입력 받아 전류 값에 대응되는 디지털 데이터를 생성한다. 이를 위해, 상기 제어부(130)는 A/D 컨버터 회로를 포함할 수 있다.
상기 제어부(130)는, 또한 n개의 데이터들이 각각 저장될 수 있는 제1 내지 제n버퍼를 포함하는 버퍼 배열을 메모리부(120)에 정의한다.
상기 제어부(130)는, 또한 제1 내지 제n버퍼를 순환 방식으로 차례로 지시할 수 있는 롤링 카운터를 정의한다. 여기서, 롤링 카운터는 일정한 시간 간격을 가지고 그것의 인덱스가 증가하면서 제1버퍼부터 제n버퍼까지 순차적으로 지시하는 동작을 반복하는 카운터를 지칭한다.
상기 제어부(130)는, 또한 버퍼 배열에 저장된 데이터들의 평균 값이 저장되는 전류 값 갱신 버퍼를 메모리부(120)에 정의한다. 전류 값 갱신 버퍼에는, 버퍼 배열에 기록된 복수의 데이터들을 이용하여 산출된 평균 값이 기록되는 데이터 저장 공간이다.
상기 제어부(130)는, 또한 상기 센서부(110)로부터 측정된 전류 값이 입력될 때마다 상기 롤링 카운터의 인덱스에 의해 지시되는 버퍼에 데이터를 순환 방식에 의해 차례로 저장한다.
상기 제어부(130)는, 또한 일정한 시간 간격으로 상기 버퍼 배열에 저장된 데이터들의 평균 값을 상기 전류 값 갱신 버퍼에 저장한다.
다른 측면에 따르면, 상기 제어부(130)는, 상기 버퍼 배열에 저장된 n개의 데이터들에 대한 평균 값을 상기 전류 값 갱신 버퍼에 저장하도록 구성될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 제어부(130)는, 상기 버퍼 배열에 저장된 데이터들 중에서 그 크기가 임계치 미만인 값의 평균 값을 상기 전류 값 갱신 버퍼에 저장하도록 구성될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 제어부(130)는 현재 시점에서 측정된 전류 값과 바로 직전에 저장된 데이터의 가중 평균 값을 상기 롤링 카운터 인덱스가 지시하는 버퍼에 저장하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 제어부(130)는, 상기 롤링 카운터의 인덱스가 지시하는 버퍼에 데이터를 덮어쓰기(overwrite)하도록 구성된다.
바람직하게, 상기 전류 값 갱신 버퍼에 평균 값을 저장하는 주기는 상기 버퍼 배열에 데이터를 저장하는 주기보다 더 길다.
본 발명에 따른 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 장치는, 이차 전지 관리 시스템(BMS)의 일부로서 통합될 수 있다. 또한, 어떠한 이차 전지 관리 시스템(BMS)이라도 본 발명에 따른 장치와 동일한 기능을 수행한다면 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 함은 자명하다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 롤링 카운터를 이용하여 버퍼 배열에 데이터를 저장하는 과정을 개념적으로 도시한 도면이다.
도면에서, 참조번호 200은 버퍼 배열을 나타낸다. 또한, 버퍼 배열(200)을 구성하는 각각의 사각형 박스는 하나의 데이터가 기록될 수 있는 단위 버퍼를, 삼각형 박스는 롤링 카운터를 나타낸다. 각 버퍼의 색깔 중에서, 흰색은 데이터가 저장되지 않은 영역을, 회색은 데이터가 저장된 영역을, 검은 색은 새로운 데이터가 기존에 저장된 데이터에 덮어 쓰기 된 영역을 나타낸다. .
예시 ①은, 롤링 카운터의 인덱스가 1인 경우이다. 인덱스가 1이면, 롤링 카운터는 첫 번째 버퍼를 지시한다. 이 경우, 제어부(130)는 센서부(110)에 의해 측정된 전류 값을 데이터로서 첫 번째 버퍼에 저장한다.
예시 ②는, 롤링 카운터의 인덱스가 2인 경우이다. 인덱스가 2이면, 롤링 카운터는 두 번째 버퍼를 지시한다. 이 경우, 제어부(130)는 센서부(110)에 의해 측정된 전류 값을 두 번째 버퍼에 데이터로서 저장한다.
예시 ③은, 롤링 카운터의 인덱스가 3인 경우이다. 인덱스가 3이면, 롤링 카운터는 세 번째 버퍼를 지시한다. 이 경우, 제어부(130)는 센서부(110)에 의해 측정된 전류 값을 세 번째 버퍼에 데이터로서 저장한다.
예시 ④는, 롤링 카운터의 인덱스가 n까지 증가한 경우이다. 인덱스가 n이면, 롤링 카운터는 마지막의 n 번째 버퍼를 지시한다. 이 경우, 제어부(130)는 센서부(110)에 의해 측정된 전류 값을 n 번째 버퍼에 데이터로서 저장한다.
다른 측면에서, 상기 제어부(130)는, 롤링 카운터가 지시하는 버퍼에 새로 측정된 전류 값을 데이터로서 저장할 때 하기 수학식을 이용하여 직전의 버퍼에 저장된 데이터와의 가중 평균을 구하고 해당 값을 기록할 수 있다. 가중 평균은 다음 수학식 1에 의해 산출한다.
<수학식 1>
Buffer[i] = (1- weight)*(Buffer[i-1])+weight*Current_Value
상기 수학식 1은, 새로 측정된 전류 값을 i 번째 버퍼에 저장하고자 할 때 i-1 번째 버퍼에 저장된 데이터 값과 가중 평균 연산을 수행하는 수식을 나타낸다. Buffer[i-1]은 i-1 번째 버퍼에 저장된 데이터 값이고, weight는 가중 평균 연산에 사용되는 가중치 팩터로서 0과 1사이의 값을 가진다. 가중치 팩터는 적절한 값으로 미리 설정한다. 일 예시로서, 가중치 팩터는 0.5일 수 있다. Current_Value는 새로 측정한 전류 값이 할당된 변수이다.
위와 같이, 새로 측정한 전류 값에 대한 가중 평균 값을 버퍼에 저장되면, 필터링 효과를 기대할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 실시 예에 따라 버퍼 배열에 저장된 데이터들의 평균 값을 전류 값 갱신 버퍼에 저장하는 개념을 설명하는 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 제어부(130)는 일정한 시간 간격마다 버퍼 배열(200)에 저장되어 있는 적어도 하나 이상의 데이터에 대한 평균 값을 구하고, 평균 값을 전류 값 갱신 버퍼(300)에 저장할 수 있다.
도면에 표시된 수식은 평균 값을 계산하는 수식으로서, org_buff[i]는 i 번째 버퍼에 저장된 데이터를 나타낸다.
상기 전류 값 갱신 버퍼(300)는 버퍼 배열(200)과 마찬가지로 적어도 하나 이상의 버퍼를 포함할 수 있다. 그리고, 일정한 시간 간격 마다 계산한 평균 값을 버퍼 배열에 데이터를 저장하는 방식과 실질적으로 동일하게 상기 전류 값 갱신 버퍼(300)에 기록할 수 있다. 즉, 평균 값을 복수의 버퍼에 순차적으로 저장하기 위해 또 하나의 롤링 카운터를 정의하고, 롤링 카운터의 인덱스를 1씩 증가시키면서 평균 값을 전류 값 갱신 버퍼(300)에 포함된 각각의 버퍼에 순차적으로 저장할 수 있다.
바람직하게, 평균 값의 저장 주기는 버퍼 배열의 데이터 저장 주기보다 더 길다. 일 예로, 버퍼 배열(200)에 데이터가 저장되는 주기는 1ms이고, 평균 값을 전류 값 갱신 버퍼(300)에 저장하는 주기는 10ms일 수 있다.
바람직하게, 평균 값의 계산은 버퍼 배열(200)의 마지막 버퍼에 데이터가 기록된 직후에 이루어지는 것이 바람직하다. 이를 위해, 평균 값의 저장 주기는 버퍼 배열의 데이터 저장 주기에다가 버퍼 배열(200)에 포함된 버퍼의 수를 곱한 값과 동일하거나 크게 설정할 수 있다.
경우에 따라, 버퍼 배열(200)의 모든 버퍼에 데이터가 저장되기 전에 평균 값이 계산될 수도 있는데, 이러한 경우도 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 하는 것은 자명하다. 이 경우, 평균 값은 버퍼 배열(200)에 기록된 데이터들만을 이용하여 구하는 것이 바람직하다.
또 다른 측면에서, 상기 제어부(130)는 평균 값을 구할 때, 필터링을 수행할 수 있다. 즉, 상기 제어부(130)는 버퍼 배열(200)에 저장된 복수의 데이터들 중에서 임계 범위를 벗어나는 과도하게 큰 값이나 너무 작은 값은 제외시키고 평균 값을 산출할 수 있다. 이러한 경우, 크기가 큰 돌입 전류 등에 의해 평균 값이 왜곡되는 현상을 방지할 수 있다.
상기 제어부(130)는, 상술한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 제어부(130)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이 때, 프로그램 모듈은 메모리부(120)에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리부(120)는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 컴퓨터 부품으로 프로세서와 연결될 수 있다.
상기 제어부(130)의 제어 로직들은, 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 방법의 프로세스를 구성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 방법의 순차적 흐름을 도시한 순서도이다.
상기 제어부(130)는 이차 전지 팩(B)의 충전 또는 방전이 시작되면 도 4에 도시된 순서도에 따라 전류 값을 갱신한다.
먼저, 제어부(130)는, 단계 S10 내지 S12에서, 데이터들이 저장될 버퍼 배열(200), 버퍼 배열(200)에 포함된 각각의 버퍼를 순환 방식으로 차례로 지시할 수 있는 롤링 카운터, 및 평균 값이 주기적으로 저장될 전류 값 갱신 버퍼(300)를 메모리부(120)에 정의한다.
이어서, 제어부(130)는 롤링 카운터의 인덱스를 초기화한 다음(S13), 센서부(110)를 통하여 측정된 전류 값을 수신한다(S14). 여기서, 센서부(110)는 제어부(130)의 통제에 따라 일정한 시간 간격보다 이차 전지 팩(B)의 전류 값을 측정하고 측정된 전류 값에 대응되는 전기 신호를 제어부(130)로 입력시킨다.
제어부(130)는 측정된 전류 값을 수신한 후 롤링 카운터의 인덱스가 지시하는 버퍼 배열(300)의 버퍼에 전류 값을 데이터로서 저장하고 나서(S15), 롤링 카운터의 인덱스가 버퍼의 수보다 같거나 큰지 결정한다(S16).
단계 S16에서 No로 판단되면, 제어부는 미리 설정된 데이터 저장 주기가 경과되었는지 판단한다(S17). 만약, 해당 주기가 경과되었다면, 제어부(130)는 롤링 카운터의 인덱스를 증가시킨 후(S18) 단계 S14부터 단계 S17까지를 반복 수행한다. 그러면, 버퍼 배열(300)에 포함된 각각의 버퍼에 새로 측정된 전류 값이 데이터로서 순차적으로 저장된다. 만약, 해당 주기가 경과되지 않았다면, 데이터 저장 주기가 경과될 때까지 대기한다. 제어부(130)는 전류 값을 데이터로서 저장할 때 상술한 수학식 1에 의해 가중 평균 연산을 수행할 수 있음은 물론이다.
단계 S16에서 YES로 판단되면, 즉 버퍼 배열(300)의 모든 버퍼에 데이터들이 저장되면, 평균 값 계산 주기가 경과되었는지 판단한다(S19). 여기서, 평균 값 계산 주기는 버퍼 배열(200)에 데이터를 저장하는 주기보다 길다. 만약, 해당 주기가 경과되었다면 버퍼 배열(300)에 저장되어 있는 데이터들을 이용하여 평균 값을 계산하고(S20) 계산된 평균 값을 전류 값 갱신 버퍼(300)에 저장한다(S21). 평균 값 계산시 임계 범위를 벗어나는 데이터는 제외할 수 있다. 그런 다음, 제어부(130)는 이차 전지 팩(B)의 충전 또는 방전이 계속되고 있다고 판단되면(S22의 YES), 롤링 카운터의 인덱스를 초기화한 후(S13) 버퍼 배열(300)에 데이터를 저장하는 프로세스를 다시 반복한다.
위와 같은 단계들이 반복되면, 버퍼 배열(300)에는 새로운 데이터들이 각각의 버퍼에 순차적으로 저장되고, 일정한 시간이 경과될 때마다 버퍼 배열(300)에 저장된 데이터들의 평균 값이 계산되어 전류 값 갱신 버퍼(300)에 저장된다.
한편, 도 4는, 버퍼 배열(200)의 모든 버퍼에 데이터들이 저장되고 나서 평균 값이 계산되는 로직을 나타내고 있으나, 버퍼 배열(200)의 모든 버퍼에 데이터들이 채워지기 전에 평균 값이 계산되는 로직도 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 함은 자명하다.
상기 제어부(130)는 전류 값 갱신 버퍼(300)에 저장된 평균 값을 이차 전지 팩(B)의 전류 값으로 결정하고, 이차 전지 팩(B)의 과전류 통제 등의 제어 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제어부(130)는 결정된 전류 값이 임계치를 초과하면 이차 전지 팩(B)의 안전을 고려하여 충전 또는 방전을 중단시킬 수 있다. 또한, 상기 제어부(130)는, 결정된 전류 값을 부하(150)를 제어하는 제어 장치에 전송할 수도 있고, 디스플레이부를 통해 표시할 수도 있다.
상기 제어부(130)의 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 수록될 수 있다. 상기 기록매체는 컴퓨터에 포함된 프로세서에 의해 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 상기 기록매체는 ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 상기 코드 체계는 캐리어 신호로 변조되어 특정한 시점에 통신 캐리어에 포함될 수 있고, 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 상기 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 양태를 설명함에 있어서, '~부'라고 명명된 구성 요소들은 물리적으로 구분되는 요소들이라고 하기 보다 기능적으로 구분되는 요소들로 이해되어야 한다. 따라서 각각의 구성요소는 다른 구성요소와 선택적으로 통합되거나 각각의 구성요소가 제어 로직(들)의 효율적인 실행을 위해 서브 구성요소들로 분할될 수 있다. 하지만 구성요소들이 통합 또는 분할되더라도 기능의 동일성이 인정될 수 있다면 통합 또는 분할된 구성요소들도 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 당업자에게 자명하다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
B: 이차 전지 110: 센서부
120: 메모리부 130: 제어부
140: 센스 저항 150: 부하
200: 버퍼 배열 300: 전류 값 갱신 버퍼

Claims (13)

  1. 이차 전지 팩의 전류 값에 대한 갱신 장치에 있어서,
    데이터가 기록될 수 있는 메모리부;
    이차 전지 팩의 방전 또는 충전 시 전류를 주기적으로 측정하는 센서부; 및
    n 개의 데이터들이 각각 저장될 수 있는 제1 내지 제n버퍼를 포함하는 버퍼 배열과 상기 제1 내지 제n버퍼를 순환 방식으로 차례로 지시할 수 있는 롤링 카운터와 상기 버퍼 배열에 저장된 데이터들의 평균 값이 저장되는 전류 값 갱신 버퍼를 정의하고,
    상기 센서부로부터 측정된 전류 값이 입력될 때마다 상기 롤링 카운터의 인덱스에 의해 순환방식으로 차례로 지시되는 버퍼에 데이터를 저장하되, 하기 수학식을 이용하여 현재 시점에서 측정된 전류 값과 현재 시점에서 상기 롤링 카운터의 인덱스에 의해 지시되는 현재 버퍼의 직전 버퍼에 저장된 데이터의 가중 평균 값을 산출하고, 상기 가중 평균 값을 상기 현재 버퍼의 데이터로서 저장하도록 구성되고,
    Buffer[i] = (1- weight)*(Buffer[i-1])+weight*Current_Value
    (buffer[i]는 상기 현재 버퍼에 저장될 가중 평균 값, weight는 가중치 팩터 및 buffer[i-1]은 상기 직전 버퍼에 저장된 데이터)
    상기 버퍼 배열에 저장된 데이터들의 평균 값을 산출하여 상기 전류 값 갱신 버퍼에 저장하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 버퍼 배열에 저장된 데이터들 중에서 그 크기가 임계치 미만인 데이터들의 평균 값을 상기 전류 값 갱신 버퍼에 저장하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 롤링 카운터 인덱스가 지시하는 상기 현재 버퍼에 상기 가중 평균 값을 덮어쓰기(overwrite)하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전류 값 갱신 버퍼에 상기 버퍼 배열에 저장된 데이터들의 평균 값을 저장하는 주기가 상기 버퍼 배열에 상기 가중 평균 값을 저장하는 주기보다 더 긴 것을 특징으로 하는 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 장치.
  7. 이차 전지 팩의 전류 값에 대한 갱신 방법에 있어서,
    (a) 데이터가 기록될 수 있는 메모리부에 n개의 데이터들이 각각 저장될 수 있는 제1 내지 제n버퍼를 포함하는 버퍼 배열과 상기 제1 내지 제n버퍼를 순환 방식으로 차례로 지시할 수 있는 롤링 카운터와 상기 버퍼 배열에 저장된 데이터들의 평균 값이 저장되는 전류 값 갱신 버퍼를 정의하는 단계;
    (b) 이차 전지 팩의 방전 또는 충전 시 센서부에 의해 측정된 전류 값을 주기적으로 입력 받는 단계;
    (c) 상기 전류 값이 입력될 때마다 상기 롤링 카운터의 인덱스를 증가시키는 단계;
    (d) 상기 롤링 카운터의 인덱스에 의해 지시되는 버퍼에 데이터를 저장하되, 하기 수학식을 이용하여 현재 시점에서 측정된 전류 값과 현재 시점에서 상기 롤링 카운터의 인덱스에 의해 지시되는 현재 버퍼의 직전 버퍼에 저장된 데이터의 가중 평균 값을 산출하고, 상기 가중 평균 값을 상기 현재 버퍼의 데이터로서 저장하는 단계; 및
    Buffer[i] = (1- weight)*(Buffer[i-1])+weight*Current_Value
    (buffer[i]는 상기 현재 버퍼에 저장될 가중 평균 값, weight는 가중치 팩터 및 buffer[i-1]은 상기 직전 버퍼에 저장된 데이터)
    (e) 상기 버퍼 배열에 저장된 데이터들의 평균 값을 상기 전류 값 갱신 버퍼에 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 (e) 단계는, 상기 버퍼 배열에 저장된 데이터들 중에서 그 크기가 임계치 미만인 데이터들의 평균 값을 상기 전류 값 갱신 버퍼에 저장하는 단계인 것을 특징으로 하는 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 (d) 단계는, 상기 롤링 카운터의 인덱스가 지시하는 버퍼에 상기 가중 평균 값을 덮어쓰기(overwrite)하는 단계인 것을 특징으로 하는 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서 상기 전류 값 갱신 버퍼에 상기 버퍼 배열에 저장된 데이터들의 평균 값을 저장하는 주기가, 상기 (d) 단계에서 상기 버퍼 배열에 상기 가중 평균 값을 저장하는 주기보다 더 긴 것을 특징으로 하는 이차 전지 팩의 전류 값 갱신 방법.
  13. 제7항 및 제10 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법을 프로그램화하여 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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