KR101855410B1 - 배터리 방전 제어 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 복수의 배터리가 수용되는 배터리 장착부 및 상기 복수의 배터리로부터 배터리 상태 정보를 획득하고, 상기 상태 정보에 기초하여 상기 복수의 배터리에 대한 배터리 방전 모드를 선택하며, 상기 선택된 배터리 방전 모드에 따라 상기 복수의 배터리 중 각각의 배터리에 대한 방전을 제어하는 프로세서를 포함하는 배터리 제어 장치와 이를 이용한 배터리 제어 방법을 개시한다.

Description

배터리 방전 제어 방법 및 장치 {Methods for controlling battery discharge and apparatuses for the same}
본 명세서는 전기 차량의 배터리의 제어 방법에 관한 것이다.
차량의 내연 엔진을 전기 모터로 교체하려는 움직임에 따라 전기 모터의 자원인 전기를 차량에 공급하는 방법에 관하여 많은 연구가 있다. 그 중 대표적으로 차량에 전기 배터리를 두고, 그에 충전된 전기를 전기 모터가 이용하는 방안이 제시되었다.
한편, 배터리의 충전에 소요되는 시간이 기존의 내연 엔진을 이용하는 차량에 주유를 진행하는 시간보다 많이 걸리면서, 차량의 배터리를 충전하는 것이 아니라 차량의 배터리를 교체하여 차량에 전기 에너지를 공급하는 방안이 제시되고 있다.
배터리의 교체가 이루어짐에 따라 배터리의 특성이 서로 상이한 배터리들이 배터리 시스템에 장착될 수 있다. 노후 배터리는 다른 배터리에 비하여 잔존 전력 용량이 빠르게 감소한다. 복수의 배터리를 병렬로 연결한 배터리 시스템에서 노후 배터리는 전체 배터리 시스템의 성능을 떨어뜨리는 문제점이 존재한다.
또한, 상태와 특성이 다른 대용량 배터리팩을 병렬로 혼용 시 일부 배터리에 과부하가 발생하는 문제점이 존재한다.
일 실시 예에 따른 배터리 제어 방법은 방전 특성이 서로 다른 복수의 배터리를 사용하는 경우 배터리 이용 효율을 높이기 위한 방법 및 그를 위한 장치를 제공한다.
일 실시 예에 따른 배터리 제어 방법은 복수의 배터리에 대한 상태 정보를 획득하는 단계; 상기 상태 정보에 기초하여 상기 복수의 배터리에 대한 배터리 방전 모드를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 배터리 방전 모드에 따라 상기 복수의 배터리 중 각각의 배터리의 방전을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 배터리에 대한 상태 정보는 상기 배터리에 포함된 배터리 관리 모듈로부터 획득될 수 있다.
상기 상태 정보는 배터리의 충/방전 횟수 정보, 배터리의 이전 방전 사이클에서의 방전 소요 시간 정보 및 배터리의 잔존 용량 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 배터리 방전 모드는 상기 복수의 배터리 중 각각의 배터리에 대하여 계산된 잔여 방전 예상 시간에 기반하여 결정되고, 상기 잔여 방전 예상 시간은 상기 배터리의 이전 방전 사이클에서의 방전 소요 시간 정보 및 상기 배터리의 잔존 용량 정보에 기반하여 결정될 수 있다.
상기 배터리 방전 모드는 상기 복수의 배터리 중 하나의 배터리를 선택적으로 방전시키는 개별 방전 모드 및 모든 배터리를 병렬 연결하여 방전시키는 병렬 방전 모드를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 배터리 제어 장치는 복수의 배터리가 수용되는 배터리 장착부; 및 상기 복수의 배터리로부터 배터리 상태 정보를 획득하고, 상기 상태 정보에 기초하여 상기 복수의 배터리에 대한 배터리 방전 모드를 선택하며, 상기 선택된 배터리 방전 모드에 따라 상기 복수의 배터리 중 각각의 배터리에 대한 방전을 제어하는 프로세서를 포함한다.
상기 배터리 상태 정보는 각각의 배터리에 포함된 배터리 관리 모듈로부터 획득되고, 상기 배터리 장착부는 수용되는 배터리로부터 상기 배터리 상태 정보를 수신하는 인터페이스를 포함할 수 있다.
상기 상태 정보는 배터리의 충/방전 횟수 정보, 배터리의 이전 방전 사이클에서의 방전 소요 시간 정보 및 배터리의 잔존 용량 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 배터리 방전 모드는 상기 복수의 배터리 중 각각의 배터리에 대하여 계산된 잔여 방전 예상 시간에 기반하여 결정되고, 상기 잔여 방전 예상 시간은 상기 배터리의 이전 방전 사이클에서의 방전 소요 시간 정보 및 상기 배터리의 잔존 용량 정보에 결정되며, 상기 잔여 방전 예상 시간은 상기 배터리의 배터리 관리 모듈로부터 획득될 수 있다.
상기 프로세서는 수요 전력 정보를 더 획득하고, 상기 프로세서는 상기 배터리 상태 정보 및 상기 수요 전력 정보에 기초하여 상기 복수의 배터리에 대한 배터리 방전 모드를 선택할 수 있다.
일 실시 예에 따른 배터리 제어 방법은 장착된 배터리의 전력 용량이 균등하게 방전되도록 각 배터리를 방전함으로써, 방전 특성이 서로 다른 복수의 배터리를 사용하는 경우에도 배터리 이용 효율을 증대시키는 효과를 제공한다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 일 실시 예에 따른 전기 차량의 배터리 교체 스테이션을 나타내는 개념도이다.
도 2a는 제 1 로봇이 배터리 홀더에 배터리를 장착 및 탈거하는 예를 도시하는 도면이다.
도 2b는 제 1 로봇이 전기 차량의 배터리 슬롯에 배터리를 장착 및 탈거하는 예를 도시하는 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 배터리 상태 정보에 기초한 배터리 방전 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 배터리 상태 정보 및 수요 전력 정보에 기초한 배터리 방전 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 5는 가용 배터리 정보에 기초하여 배터리 방전 모드를 결정하는 방법을 설명하는 순서도이다.
도 6a 및 도 6b는 일 실시 예에 따른 배터리 제어 장치의 블록도다.
도 7은 일 실시 예에 따른 배터리의 블록도다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 일 실시 예에 따른 배터리 교체 스테이션을 나타내는 개념도이다. 일 실시 예에 따른 배터리 교체 스테이션은 배터리 교체를 위한 로봇(110, 120)과 배터리를 충전하는 복수의 배터리 홀더(battery holder, 200)를 포함한다.
제 1 로봇(110) 및 제 2 로봇(120)은 각각의 배터리 홀더(210)에 장착된 배터리(400)를 탈거하고, 탈거된 배터리(400)를 전기 차량(300)의 배터리 슬롯(battery slot, 310)에 장착할 수 있다. 배터리 홀더(210)는 장착된 배터리(400)를 충전할 수 있다. 본 명세서에서 장착은 장착의 사전적 정의 외에도 합체, 결합, 조립, 합침을 포함하는 의미로 정의된다. 본 명세서에서 탈거는 탈거의 사전적 정의 외에도 탈착, 분리, 떼어냄을 포함하는 의미로 정의된다.
제 1 로봇(110) 및 제 2 로봇(120)은 배터리 교체 스테이션의 배터리 홀더(210)와 전기 차량의 배터리 슬롯(310) 사이에서 배터리(400)를 운송한다. 제 1 로봇(110) 및 제 2 로봇(120)은 복수의 배터리 홀더(200)와 전기 차량의 배터리 홀더(310)를 연결하는 궤도(path, 101)를 따라 이동함으로써, 배터리 교체 스테이션의 배터리 홀더(210)와 전기 차량의 배터리 슬롯(310) 사이에서 배터리(400)를 운송할 수 있다.
도 2a는 제 1 로봇(110)이 배터리 홀더(210)에 배터리를 장착 및 탈거하는 예를 도시한다. 로봇(110)은 핸드(hand, 111) 및 리프트(lift, 112)를 포함하여 구성된다. 핸드(111)는 배터리(400)와 결합 및 분리될 수 있다. 핸드(111)는 공지된 결합 및 분리 방법을 이용하여 배터리(400)와 결합 및 분리될 수 있다. 핸드(111)에 결합된 배터리는 리프트(112)의 상하 운동에 따라 배터리 홀더(210)로부터 탈거되거나, 배터리 홀더(210)에 장착될 수 있다. 로봇(110)은 이동부를 더 포함하고, 이동부는 궤도(101)에 결합될 수 있다. 이동부는 궤도(101)를 따라 로봇을 이동시킬 수 있다.
제 1 로봇(110)은 배터리 홀더(210)에서 배터리(400)와 결합함으로써 배터리 홀더(210)로부터 배터리를 탈거한 후, 궤도(101)를 따라 전기 차량(300)의 상단으로 이동한 후에, 도 2b의 예와 같이 전기 차량(300)의 배터리 슬롯(310)에서 배터리를 분리함으로써, 전기 차량(300)에 배터리를 장착할 수 있다.
도 2b는 제 1 로봇(110)이 전기 차량(300)의 배터리 슬롯(310)에 배터리를 장착 및 탈거하는 예를 도시한다. 도 2a와 유사한 방법으로 핸드(111)에 결합된 배터리(400)는 리프트(112)의 상하 운동에 따라 전기 차량(300)의 배터리 슬롯(310)에 장착되거나, 그로부터 탈거될 수 있다.
이하 일 실시 예에 따른 배터리 제어 방법을 설명한다. 일 실시 예에 따른 전기 차량은 복수의 배터리를 장착할 수 있다. 전기 차량은 장착된 복수의 배터리 중 일부 배터리 만을 개별 방전함으로써, 장착된 배터리 중 일부 배터리만의 전력을 선택적으로 사용할 수 있다. 또는 전기 차량은 장착된 복수의 배터리를 균일하게 방전할 수 있다. 예를 들어, 전기 차량은 장착된 모든 배터리를 균일하게 방전할 수 있다. 전기 차량은 복수의 배터리를 병렬 연결하여 복수의 배터리의 전력이 균일하게 방전되도록 병렬 방전할 수 있다.
일 실시 예에 따른 배터리 제어 방법은 배터리 제어 장치에 의하여 수행될 수 있다. 배터리 제어 장치는 전기 차량에 포함된 모듈이거나, 전기 차량 그 자체일 수 있다.
도 3을 참조하여 배터리 상태 정보에 기초한 배터리 방전 제어 방법을 설명한다. 먼저 배터리 제어 장치는 배터리의 상태 정보를 획득한다(S310). 배터리 제어 장치에는 복수의 배터리가 장착될 수 있다. 배터리 제어 장치는 배터리 제어 장치에 장착된 배터리의 상태 정보를 획득할 수 있다. 배터리 제어 장치는 장착된 각각의 배터리로부터 각 배터리의 상태 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 배터리 상태 정보는 배터리에 포함된 배터리 관리 모듈로부터 다른 배터리에 독립적으로 획득될 수 있다.
배터리 상태 정보는 배터리의 수명에 관련된 이력 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어 배터리 상태 정보는 배터리의 충/방전 횟수 정보를 포함할 수 있다. 더하여, 배터리 상태 정보는 배터리의 이전 방전 사이클에서 완전 방전 전력 용량까지 방전에 소요된 시간 정보, 배터리의 잔존 용량 정보, 배터리 잔여 방전 예상 시간, 잔존 용량별 방전 속도 등과 같은 정보들을 포함할 수 있다.
다음으로, 배터리 제어 장치는 배터리의 상태 정보에 따라 배터리의 방전 모드를 선택한다(S320). 배터리 방전 모드는 복수의 배터리 중 하나의 배터리를 선택적으로 방전시키는 개별 방전 모드, 복수의 배터리 중 두개 이상의 배터리를 선택적으로 방전시키는 선택적 방전 모드 및 모든 배터리를 병렬 연결하여 방전 시키는 병렬 방전 모드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 제어 장치는 장착된 배터리의 전력 잔존 용량에 기초하여 장착된 배터리의 방전을 제어할 수 있다. 배터리 제어 장치는 장착된 배터리들의 잔존 용량이 미리 설정된 허용 오차 범위 내인 경우, 모든 배터리를 병렬 방전할 수 있다. 한편, 장착된 배터리 중 특정 배터리의 잔존 용량이 미리 설정된 최저 전력 용량 미만인 경우, 배터리 제어 장치는 잔존 용량이 최저 전력 용량 미만인 배터리를 제외하고, 최저 전력 용량보다 높은 잔존 용량을 가지는 배터리 만을 개별 방전 또는 선택적 방전할 수 있다.
또는, 복수의 배터리 중 특정 배터리의 잔존 용량이 다른 배터리보다 높은 경우, 배터리 제어 장치는 다른 배터리보다 잔존 용량이 높은 배터리 만을 선택하여 방전하고, 다른 배터리는 방전하지 않을 수 있다. 이러한 경우에도, 배터리 제어 장치는 오차 범위를 고려할 수 있다. 이에 따라 배터리 제어 장치는 장착된 배터리들의 잔존 용량이 실질적으로 서로 균등하도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 제어 장치는 장착된 배터리들의 상태를 사용자에게 제공하고, 이에 대응하여 입력되는 사용자의 입력에 따라 배터리 방전 모드를 결정할 수도 있다.
다른 일 실시 예에서, 배터리 방전 모드는 복수의 배터리 중 각각의 배터리에 대하여 계산된 잔여 방전 예상 시간에 기반하여 결정될 수 있다. 배터리 제어 장치는 잔여 방전 예상 시간이 높은 배터리를 우선적으로 개별 방전할 수 있다. 또는 배터리 제어 장치는 잔여 방전 예상 시간이 낮은 배터리를 우선 방전 함으로써, 방전된 배터리 만이 배터리 교체 스테이션에서 교체되도록 할 수 있다.
이는 전기 차량의 배터리 교체 정책에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 배터리 전부 교체 정책이 적용된 경우, 배터리 제어 장치는 잔여 방전 예상 시간이 높은 배터리를 우선적으로 개별 방전할 수 있다. 한편, 배터리 개별 교체 정책이 적용된 경우, 배터리 제어 장치는 잔여 방전 예상 시간이 낮은 배터리를 우선 방전 함으로써, 방전된 배터리 만이 배터리 교체 스테이션에서 개별 교체되도록 할 수 있다.
잔여 방전 예상 시간은 배터리의 이전 방전 사이클에서의 방전 소요 시간 및 상기 배터리의 잔존 용량에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 이전 방전 사이클에서의 방전 소요시간이 10시간이고, 배터리의 잔존 용량이 50%인 경우, 잔여 방전 예상 시간은 5시간으로 결정될 수 있다. 각각의 배터리는 이전 방전 사이클에서의 방전 소요 시간에 대한 정보를 배터리의 배터리 관리 모듈에 저장할 수 있다. 배터리에 포함된 배터리 관리 모듈은 방전 소요 시간에 대한 정보를 배터리 제어 장치에 제공할 수 있다.
잔여 방전 예상 시간은 배터리의 이전 방전 사이클에서의 방전 속도 및 상기 배터리의 잔존 용량에 기반하여 결정될 수도 있다. 각각의 배터리는 잔존 용량별 방전 속도에 대한 정보를 저장할 수 있다. 배터리는 잔존 용량별 방전 속도 정보를 배터리 제어 장치에 제공할 수 있다. 배터리에 포함된 배터리 관리 모듈은 잔존 용량별 방전 속도 정보를 관리하고, 배터리 제어 장치에 제공할 수 있다.
배터리 제어 장치는 배터리의 잔존 용량별 방전 속도 정보와 배터리의 잔존 용량 정보에 기반하여 잔여 방전 예상 시간을 결정할 수 있다. 예를 들어, 배터리 제어 장치는 배터리의 잔존 용량을 배터리의 잔존 용량별 방전 속도로 나누어 잔존 방전 예상 시간을 산출하고, 산출된 값이 높은 배터리를 우선적으로 선택하여 개별 방전할 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 제어 장치는 배터리로부터 수신한 배터리 상태 정보를 보완하여 사용할 수 있다. 배터리 제어 장치는 측정된 배터리 방전 속도에 기반하여 배터리로부터 수신한 잔존 용량별 방전속도를 보완하여 배터리의 잔여 방전 예상 시간을 결정할 수 있다. 예를 들어, 배터리 제어 장치는 배터리 방전 속도를 실제로 측정할 수 있다. 배터리 제어 장치는 실측된 배터리 방전 속도와 배터리로부터 수신한 배터리 방전 속도와의 오차율을 계산하고, 계산된 오차율을 잔존 용량별 방전 속도에 적용함으로써, 잔존 용량별 방전 속도를 보정하여 사용할 수 있다.
다른 일 실시 예에서, 배터리 방전 모드는 복수의 배터리 중 각각의 배터리에 대하여 저장된 배터리 충/방전 횟수에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 배터리 제어 장치는 충/방전 횟수가 더 적은 배터리를 우선적으로 선택하여 개별 방전할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 다음으로 배터리 제어 장치는 배터리 방전 모드에 따라 배터리의 방전을 제어한다(S330). 배터리 제어 장치는 선택된 배터리 방전 모드가 개별 방전 모드 또는 선택적 방전 모드인 경우, 특정 배터리만을 선택적으로 방전할 수 있다. 배터리 제어 장치는 선택된 배터리 방전 모드가 병렬 방전 모드인 경우, 모든 배터리를 병렬 방전하여 모든 배터리의 전기 용량이 균일하게 소모되도록 할 수 있다.
다른 실시 예에서, 배터리 방전 제어는 수요 전력 정보에 기초하여 수행될 수도 있다. 도 4는 배터리 상태 정보를 이용하는 도 3의 예에서, 수요 전력 정보를 더 고려하는 배터리 방전 제어 방법을 설명하는 순서도이다. 배터리 상태 정보없이 수요 전력 정보에 기초한 배터리 방전 제어 방법이 사용될 수도 있음은 자명하므로, 이하 도 4를 참조하여 배터리 상태 정보 및 수요 전력 정보에 기초한 배터리 방전 제어 방법을 설명한다.
먼저 배터리 제어 장치는 배터리 상태 정보를 획득한다(S410). 배터리 제어 장치는 도 3에서의 설명과 같이 배터리로부터 배터리 상태 정보를 획득할 수 있다.
다음으로, 배터리 제어 장치는 수요 전력 정보를 획득한다(S420). 배터리 제어 장치는 전기 차량의 ECU(electronic control unit)로부터 수요 전력 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 차량의 가속을 위해 페달을 밟을 경우, ECU(electronic control unit)는 수요 전력량을 높게 설정할 수 있다. 또는 차량이 정차 상태인 경우 수요 전력량은 비교적 낮게 설정될 수 있다. 일 실시 예에서, ECU(electronic control unit)는 차량의 주행 상태에 매핑되어 메모리에 저장된 수요 전력 정보를 배터리 제어 장치에 제공할 수 있다.
다음으로, 배터리 제어 장치는 배터리 상태 정보와 수요 전력 정보에 기초하여 배터리의 방전 모드를 선택한다(S430). 예를 들어, 배터리 제어 장치는 수요 전력 정보에 따라 요구되는 전류량을 충족시키기 위하여, 장착된 배터리 중 방전할 배터리의 개수를 결정할 수 있다. 그리고 결정된 방전이 요구되는 배터리의 개수와 도 3에서의 배터리 제어 방법에 기반하여 장착된 배터리들을 개별 방전, 선택 방전 또는 병렬방전하기 위한 방전 모드를 결정할 수 있다. 다음으로, 배터리 제어 장치는 배터리 방전 모드에 따라 배터리 방전을 제어한다(S440).
한편, 배터리 방전 제어는 인접 배터리 교체 스테이션이 보유하는 가용 배터리 정보에 기초하여 수행될 수도 있다. 여기서 가용 배터리 정보는 배터리 교체 스테이션이 보유하는 충전된 배터리의 정보를 의미한다. 도 5는 가용 배터리 정보에 기초하여 배터리 방전 모드를 결정하는 방법을 설명하는 순서도이다.
먼저 배터리(510)는 배터리 제어 장치(520)에 배터리 상태 정보를 제공한다(S510). 다음으로, 배터리 제어 장치(520)는 서버(530)에 가용 배터리 정보를 요청한다(S520). 배터리 제어 장치(520)는 현재 전기 차량의 위치를 함께 전송할 수 있다. 더하여 배터리 제어 장치(520)는 주행 방향 및 운행 노선에 대한 정보를 함께 서버(530)로 전송할 수 있다.
다음으로, 서버(530)는 가용 배터리 정보를 배터리 제어 장치(520)에 전송한다(S530). 서버(530)는 배터리 교체 스테이션 마다 보유하고 있는 가용 배터리 정보를 배터리 제어 장치(530)에 전송할 수 있다. 서버(530)는 배터리 교체 스테이션의 위치 정보를 함께 전송하거나, 전기 차량의 현재 위치에 기반하여 결정된 전기 차량의 위치로부터 계산되는 각 배터리 교체 스테이션의 거리 정보를 함께 전송할 수 있다.
다음으로, 배터리 제어 장치(520)는 배터리(510) 및 서버(530)으로부터 획득한 정보를 이용하여 배터리 방전 모드를 결정한다(S540). 일 실시 예에서, 배터리 방전 모드는 전기 차량이 이동 가능 거리 내에 위치한 배터리 교체 스테이션이 보유하는 가용 배터리의 개수에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 전기 차량이 장착 가능한 배터리 개수 이상의 충전된 배터리를 보유하고 있는 배터리 교체 스테이션이 존재 하며, 그러한 배터리 교체 스테이션이 현재 전기 차량에 장착된 배터리들의 전력 총량에 따라 전기 차량이 이동 가능한 거리 내에 존재하는 경우, 장착된 복수 배터리의 방전 모드는 병렬 방전 모드로 결정될 수 있다.
한편, 전기 차량이 장착 가능한 배터리 중 일부를 교체할 수 있는 배터리 교체 스테이션이 존재 하며, 그러한 배터리 교체 스테이션이 현재 장착된 배터리들의 전력 잔량에 따라 전기 차량이 이동 가능한 거리 내에 존재하는 경우, 장착된 복수 배터리의 방전 모드는 교체 가능한 일부 배터리 만을 우선 방전하도록 개별 방전 모드 또는 선택적 방전 모드로 결정될 수 있다.
다른 일 실시 예에서, 배터리 방전 모드는 전기 차량의 주행 노선에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 전기 차량의 운행 스케줄상 배터리 교체에 충분한 시간이 존재하고, 전기 차량이 장착 가능한 개수 이상 충전 배터리를 보유하고 있는 배터리 교체 스테이션이 존재 하며, 그러한 배터리 교체 스테이션이 현재 장착된 배터리들의 전력 잔량에 따라 전기 차량이 이동 가능한 거리 내에 존재하는 경우, 장착된 복수 배터리의 병렬 방전 모드가 결정될 수 있다.
한편, 위와 같이 병렬 방전 모드가 이용될 수 없는 조건인 경우에 있어서, 하나의 배터리를 교체함에 충분한 시간이 존재하고, 하나의 배터리를 교체할 수 있는 배터리 교체 스테이션이 전기 차량이 이동 가능한 거리 내에 존재하는 경우에는 하나의 배터리만이 개별 방전될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 일 실시 예에 따른 배터리 제어 장치를 도시한다. 배터리 제어 장치는 전기 차량이거나, 전기 차량의 ECU이거나, ECU의 제어를 받는 개별 배터리 제어 모듈일 수 있다.
배터리 제어 장치(600)는 프로세서(610), 통신부(620), 메모리(630), 배터리 장착부(640) 및 전원 인터페이스(650)를 포함한다.
프로세서(610)는 배터리 제어 장치(600)가 앞서 설명한 배터리 제어 방법을 수행하기 위하여 통신부(620), 메모리(630), 배터리 장착부(640) 및 전원 인터페이스(650)를 제어한다. 프로세서(610)는 장착된 복수의 배터리로부터 배터리 상태 정보를 획득하고, 상태 정보에 기초하여 복수의 배터리에 대한 배터리 방전 모드를 선택하며, 선택된 배터리 방전 모드에 따라 상기 복수의 배터리 중 각각의 배터리에 대한 방전을 제어함으로써, 배터리의 전력을 전원 인터페이스(650)를 통해 전기 차량에 공급한다.
상태 정보는 배터리의 충/방전 횟수 정보, 배터리의 이전 방전 사이클의 진행에 소요된 방전 시간 정보 및 배터리의 잔존 용량 정보와 같은 정보를 포함할 수 있다. 배터리 방전 모드는 복수의 배터리 중 각각의 배터리에 대하여 계산된 잔여 방전 예상 시간에 기반하여 결정될 수 있다. 잔여 방전 예상 시간은 배터리의 이전 방전 사이클에서의 방전 소요 시간 정보 및 배터리의 잔존 용량 정보에 따라 결정될 수 있다. 잔여 방전 예상 시간은 배터리의 배터리 관리 모듈로부터 획득될 수 있다.
프로세서는 전기 차량의 ECU로부터 수요 전력 정보를 더 획득할 수 있다. 프로세서는 배터리 상태 정보 및 수요 전력 정보에 기초하여 복수의 배터리에 대한 배터리 방전 모드를 결정할 수 있다.
통신부(620)는 배터리 제어 장치(600)와 전기 차량내 다른 모듈과의 데이터 통신을 수행한다. 더하여, 통신부(620)는 배터리 제어 장치(600)와 외부 기기 및/또는 서버와의 데이터 통신을 수행한다.
메모리(630)는 프로세서(610)를 동작시키기 위한 프로그램 데이터, 배터리로부터 수신한 배터리 상태 정보, 서버로부터 수신한 가용 배터리 정보와 같은 일시적인 데이터를 저장한다.
배터리 장착부(640)는 전기 차량의 모터등을 동작시키기 위한 전력을 제공하는 배터리를 수용한다. 도 6b에 도시된 바와 같이 배터리 장착부(640)는 복수의 배터리 슬롯(641, 642)을 포함하여, 적어도 한 개의 배터리가 배터리 장착부(640)에 장착될 수 있다. 도 7은 배터리 장착부에 장착되는 배터리의 블록도를 도시한다. 배터리 장착부는 배터리(700)의 배터리 관리 모듈(720)로부터 배터리팩(710)에 관한 충방전 이력 정보, 방전 예상 소요 시간, 잔존 전력 용량과 같은 상태 정보를 획득하고, 배터리의 충전 이력 및/또는 방전 이력과 같은 사용 정보를 배터리 관리 모듈(720)에 전송하기 위한 데이터 인터페이스(미도시)를 더 포함할 수 있다.
앞서 설명된 일 실시 예에 따른 배터리 제어 장치의 배터리 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시 예에 따라 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
앞선 실시 예에 대한 설명에서 참조된 도면 각각은 설명의 편의를 위해 도시된 일 실시 예에 불과하며, 각 화면에 표시된 정보들의 항목, 내용과 이미지들은 다양한 형태로 변형되어 표시될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 복수의 배터리에 대한 상태 정보로서 각 배터리의 이전 방전 사이클에서의 방전 소요시간 및 각 배터리의 잔존 용량을 획득하는 단계와;
    상기 각 배터리의 이전 방전 사이클에서의 방전 소요시간 및 각 배터리의 잔존 용량에 기초하여 상기 복수의 배터리 각각에 대한 잔여 방전 예상 시간을 결정하여 배터리 방전 모드를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 배터리 방전 모드에 따라 상기 복수의 배터리 중 각각의 배터리의 방전을 제어하는 단계를 포함하는 배터리 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리에 대한 상태 정보는 상기 배터리에 포함된 배터리 관리 모듈로부터 획득되는 배터리 제어 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 방전 모드는 상기 복수의 배터리 중 하나의 배터리를 선택적으로 방전시키는 개별 방전 모드 및 모든 배터리를 병렬 연결하여 방전 시키는 병렬 방전 모드를 포함하는 배터리 제어 방법.
  6. 복수의 배터리가 수용되는 배터리 장착부; 및
    상기 복수의 배터리로부터 배터리 상태 정보를 획득하고, 상기 상태 정보에 기초하여 상기 복수의 배터리에 대한 배터리 방전 모드를 선택하며, 상기 선택된 배터리 방전 모드에 따라 상기 복수의 배터리 중 각각의 배터리에 대한 방전을 제어하는 프로세서;를 포함하되, 상기 상태 정보는
    상기 복수의 배터리 각각의 이전 방전 사이클에서의 방전 소요시간 및 배터리의 잔존 용량 정보를 포함함을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 배터리 상태 정보는 각각의 배터리에 포함된 배터리 관리 모듈로부터 획득되고,
    상기 배터리 장착부는 수용되는 배터리로부터 상기 배터리 상태 정보를 수신하는 인터페이스를 포함하는 배터리 제어 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 상태 정보는 배터리의 충/방전 횟수 정보를 더 포함함을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 배터리 방전 모드는 상기 복수의 배터리 중 각각의 배터리에 대하여 계산된 잔여 방전 예상 시간에 기반하여 결정되고,
    상기 잔여 방전 예상 시간은 상기 배터리의 이전 방전 사이클에서의 방전 소요 시간 정보 및 상기 배터리의 잔존 용량 정보에 기초하여 결정됨을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 프로세서는 수요 전력 정보를 더 획득하고,
    상기 프로세서는 상기 배터리 상태 정보 및 상기 수요 전력 정보에 기초하여 상기 복수의 배터리에 대한 배터리 방전 모드를 선택하는 배터리 제어 장치.
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