KR102000993B1 - 배터리 상태 정보를 획득하기 위한 시스템 - Google Patents

배터리 상태 정보를 획득하기 위한 시스템 Download PDF

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이영재
조인환
이준희
홍성준
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주식회사 민테크
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Abstract

배터리의 상태 정보를 획득하기 위한 시스템이 개시될 수 있다. 시스템은, 배터리와 연결되어, 배터리의 상태 정보를 나타내는 적어도 하나의 신호를 획득하기 위한 적어도 하나의 제1하네스 케이블, 제1하네스 케이블을 통해 입력되는 적어도 하나의 신호가 통과하도록 구성되는 적어도 하나의 퓨즈를 포함하고, 퓨즈를 통과한 적어도 하나의 신호를 출력하기 위한 제1정션 박스, 및 제1정션 박스로부터 입력되는 적어도 하나의 신호를 적어도 하나의 디지털 데이터로 변환하고, 변환된 적어도 하나의 디지털 데이터를 외부로 출력하기 위한 인터페이스 장치를 포함할 수 있다.

Description

배터리 상태 정보를 획득하기 위한 시스템{SYSTEM FOR AQUIRING BATTERY STATE INFORMATION}
본 발명은 전자 장치들로 구성되는 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 배터리 상태 정보를 획득하기 위한 시스템에 관한 것이다.
자동차 및 기타 휴대용 전자기기의 수요가 증가함에 따라 이들 장치들의 전력원으로 이차전지 등의 배터리가 많이 사용되고 있다. 특히, 리튬 이온 배터리는 종래 전지에 대하여 에너지 밀도가 높고 작동 전압이 높으며, 충전 용량이 상대적으로 크고 휴대가 편리하여 폭넓게 사용되고 있다.
이러한 배터리는 충전 및 방전을 지속적으로 수행함에 따라 내구성이 감소하여 폭발 등의 사고 발생의 위험이 존재한다. 또한, 충전 및 방전을 반복함에 따라 충전 용량이 감소하여 사용시간이 줄어드는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 배터리의 온도, 전압과 같은 상태 정보를 획득함으로써 배터리의 이상 여부 및 수명 예측을 수행할 필요가 있다.
배터리의 상태 정보를 측정하기 위한 시스템이 제공될 수 있다.
본 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 실시 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
배터리의 상태 정보를 획득하기 위한 시스템에 있어서, 상기 배터리와 연결되어, 상기 상태 정보를 나타내는 적어도 하나의 신호를 획득하기 위한 적어도 하나의 제1하네스 케이블, 상기 제1하네스 케이블을 통해 입력되는 상기 적어도 하나의 신호가 통과하도록 구성되는 적어도 하나의 퓨즈를 포함하고, 상기 퓨즈를 통과한 상기 적어도 하나의 신호를 출력하기 위한 제1정션 박스, 및 상기 제1정션 박스로부터 입력되는 상기 적어도 하나의 신호를 적어도 하나의 디지털 데이터로 변환하고, 변환된 상기 적어도 하나의 디지털 데이터를 외부로 출력하기 위한 인터페이스 장치를 포함할 수 있다.
상기 상태 정보는 상기 배터리의 전압 정보와 온도 정보 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 신호는 상기 전압 정보를 나타내는 제1신호와 상기 온도 정보를 나타내는 제2신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 배터리는 복수의 모듈들을 포함하고, 상기 적어도 하나의 제1하네스 케이블은, 상기 복수의 모듈들 각각으로부터 상기 복수의 모듈들 각각에 대한 상기 상태 정보를 나타내는 복수의 신호들을 획득하기 위한 복수의 하네스 케이블들을 포함할 수 있다.
상기 인터페이스 장치는, 상기 제1정션 박스로부터 상기 복수의 신호들을 각각 입력 받기 위한 입력 포트들, 및 상기 복수의 신호들을 상기 적어도 하나의 디지털 데이터로 각각 변환하기 위한 적어도 하나의 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있다.
상기 인터페이스 장치는, 상기 적어도 하나의 디지털 데이터를 캔 프로토콜에 기반하여 출력하고, 캔 프로토콜 기반의 통신 상태 여부를 나타내는 제1LED, 및 상기 적어도 하나의 아날로그-디지털 컨버터의 동작 상태를 나타내는 제2LED를 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 퓨즈는, 상기 적어도 하나의 신호로부터 발생되는 단락으로부터 상기 인터페이스 장치를 보호하도록 구성될 수 있다.
상기 제1정션 박스는, 상기 복수의 하네스 케이블들과 각각 연결되어 상기 복수의 신호들을 각각 수신하기 위한 복수의 입력 포트들, 및 상기 복수의 신호들을 상기 인터페이스 장치로 각각 출력하기 위한 복수의 출력 포트들을 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 제1하네스 케이블의 일 단은 상기 배터리와의 연결을 위한 제1커넥터를 포함하고, 타 단은 상기 제1정션 박스와의 연결을 위한 제2커넥터를 포함하고, 상기 제1커넥터와 상기 제2커넥터 중 적어도 하나는 안전을 위한 보호 캡이 부착될 수 있다.
상기 배터리와 적어도 하나의 제2하네스 케이블을 통해 연결되는 제2정션 박스, 및 상기 제2정션 박스를 통해 상기 배터리의 교류 임피던스를 검출하기 위한 교류 임피던스 분석기를 더 포함하고, 상기 제2정션 박스는, 상기 교류 임피던스를 검출하도록 구성되는 회로를 포함하는 제2정션 박스를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리의 절연 저항을 측정하기 위한 절연 저항기, 및 상기 배터리의 전압을 측정하기 위한 전압 측정기를 더 포함하고, 상기 절연 저항기와 상기 전압 측정기는 상기 제2정션 박스를 통해 상기 배터리와 연결되도록 구성될 수 있다.
개시된 시스템은 효율적이고 정확하게 배터리의 상태 정보를 획득하고 획득된 정보를 외부 진단 장치로 제공할 수 있다. 또한, 배터리 관리시스템(BMS)이 작동하지 않거나 이용할 수 없는 상태에서도 효율적이고 정확하게 배터리의 상태를 진단할 수 있다.
도1은 일 실시 예에 따른 시스템의 블록도를 나타낸다.
도2는 일 실시 예에 따른 시스템의 상세한 블록도를 나타낸다.
도3a는 일 실시 예를 따른 정션 박스의 일 면과 타 면을 나타낸다.
도3b는 일 실시 예에 따라, 하네스 케이블을 정션 박스에 연결한 모습을 나타낸다.
도4는 일 실시 예를 따른 인터페이스 장치의 일 면과 타 면을 나타낸다.
도5는 일 실시 예에 따른 시스템의 상세한 블록도를 나타낸다.
아래에서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들(이하, 통상의 기술자들)이 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록, 첨부되는 도면들을 참조하여 몇몇 실시 예가 명확하고 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따라 배터리의 상태 정보를 획득하기 위한 시스템의 블록도를 나타낸다.
도1을 참조하면, 시스템(1000)은 배터리(1200), 제1정션 박스(Junction Box, 1400), 및 인터페이스 장치(1600)를 포함할 수 있다.
배터리(1200)는 하나의 배터리 셀을 지칭하거나, 복수의 배터리 셀이 전기적으로 연결되어 모듈화된 것을 지칭할 수 있다. 또한, 배터리(1200)는 복수의 배터리 모듈들을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 모듈들 각각은 복수의 셀을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 모듈 상호 간은 직렬 및 병렬로 혼합 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 복수의 배터리 모듈은 리튬 이온 배터리와 같은 2차 전지일 수 있다. 또한, 복수의 배터리 모듈의 용량은 서로 동일할 수도 있고 서로 상이할 수도 있다.
배터리(1200)는 전기자동차(EV)용 배터리일 수 있다. 이러한 경우, 배터리(1200)는 차종에 따라 상이한 형상, 구조, 셀의 개수, 또는 핀 맵(pin-map)을 가질 수 있다. 일 실시 예에 따라, 배터리(1200)는 6개의 모듈들로 구성될 수 있으며 하나의 모듈은 20개의 셀을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 배터리(1200)는 20개의 셀을 포함하는 하나의 모듈로 구성될 수도 있으나 이에 제한되지 않는다.
일 실시 예에 따라, 배터리(1200)의 상태 정보는 배터리(1200)의 전압에 대한 정보와 온도에 대한 정보를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 상태 정보는, 배터리(1200)의 N 개 배터리 셀들 각각의 전압에 대한 정보와 M 개 지점의 온도에 대한 정보를 포함할 수 있다(N과 M은 양의 정수). 예를 들어, 시스템(1000)은 120개의 배터리 셀들 각각의 전압과 24개 지점의 온도 정보를 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 배터리(1200)는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)(미도시)을 포함할 수 있다. 배터리 관리 시스템은, 배터리(1200)를 최적으로 관리하여 에너지 효율을 높이고 수명을 연장해주는 역할을 한다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템은, 배터리(1200)의 전압, 전류와 온도를 실시간으로 모니터링하여 과도한 충전 또는 방전을 미연에 방지하고 배터리(1200)의 안전성과 신뢰성을 높일 수 있다. 배터리 관리 시스템은 배터리(1200) 내의 전압·전류·온도 등을 측정하는 장치로 충전 용량, 수명 등 배터리 상태를 모니터링해서 과충전이나 방전 혹은 전압 변동으로 위험한 상황이 발생하기 전에 스위치에 제어 신호를 보내 전원을 차단하는 기능을 수행할 수도 있다. 따라서, 배터리 관리 시스템은 배터리(1200) 상태와 관련된 여러가지 데이터들(전압, 전류, 온도 등)를 관리할 수 있다.
시스템(1000)은 배터리 관리시스템(BMS)이 고장 등에 의해 작동하지 않거나 사용할 수 없는 경우에 유용할 수 있다. 예를 들어, 시스템(1000)은 배터리 관리 시스템의 프로토콜이 비공개이거나 사용할 수 없음으로 인해 배터리 관리 시스템에서 관리되는 데이터를 활용할 수 없는 경우, 배터리(1200)의 전압 및 온도를 측정하는 기능을 수행할 수 있다.
제1정션 박스(1400)는 배터리(1200)와 인터페이스 장치(1600)가 안정적으로 서로 연결되기 위한 매개체 역할을 수행할 수 있다. 제1정션 박스(1400)는 하네스 케이블(harness cable, 1300)을 통해 배터리(1200)와 연결될 수 있다. 하네스 케이블(1300)은 배터리(1200)와 연결되어, 획득된 배터리의 상태 정보를 나타내는 적어도 하나의 신호를 제1정션 박스(1400)로 전달할 수 있다.
하네스 케이블(1300)의 양 단 중 일 단에는 배터리(1200)의 단자에 연결되기 위한 제1커넥터를 포함할 수 있다. 제1커넥터는 배터리(1200)의 핀 맵을 참조하여 설계될 수 있다. 예를 들어, 배터리(1200)가 사용되는 차종에 따라 제1커넥터가 다르게 설계될 수 있다. 하네스 케이블(1300)의 양 단 중 타 단에는 제1정션 박스(1400)에 연결되기 위한 제2커넥터를 포함할 수 있다. 제1커넥터와 제2커넥터 중 적어도 하나에 안전을 위한 보호 캡이 부착될 수 있다. 예를 들어, 제1커넥터에는 전기자동차 전용 고무 캡이 부착되어 있을 수 있다. 또한, 제1정션 박스(1400)에 연결되는 제2커넥터에도 안전 캡이 부착되어 있을 수 잇다. 안전 캡은 하네스 케이블(1300)이 제1정션 박스(1400)와 접속되어 있지 않은 경우, 하네스 케이블(1300)의 안전 보관을 위해 사용될 수 있다.
제1정션 박스(1400)는 하네스 케이블(1300)을 통해 수신되는 신호를 인터페이스 장치(1600)로 출력할 수 있다. 제1정션 박스(1400)는 신호로부터 발생되는 단락으로부터 인터페이스 장치(1600)를 보호하기 위한 적어도 하나의 퓨즈를 포함할 수 있다. 퓨즈는 과도한 전류가 흐르는 것을 방지함으로써 안전 사고를 방지할 수 있다. 하네스 케이블(1300)을 통해 제1정션 박스(1400)로 수신된 신호는 제1정션 박스(1400) 내의 퓨즈를 통과함으로써 인터페이스 장치(1600)로 출력될 수 있다.
인터페이스 장치(1600)는 제1정션 박스(1400)로부터 수신되는 적어도 하나의 신호를 적어도 하나의 디지털 데이터로 변환하고, 변환된 디지털 데이터를 외부로 출력할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스 장치(1600)는 변환된 디지털 데이터를 와이파이, 블루투스, CDMA(Code Division Multiple Access), 캔 프로토콜(Control Area Network)과 같은 소정의 통신 규약을 통해 외부로 출력할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스 장치(1600)는 배터리(1200)의 전압을 나타내는 비트 정보와 온도를 나타내는 비트 정보를 캔 프로토콜에 기반하여 외부의 진단 장치로 출력할 수 있다.
인터페이스 장치(1600)는 제1정션 박스(1400)로부터 수신되는 적어도 하나의 신호를 디지털 데이터로 변환하기 위한 적어도 하나의 MCU(Micro Controller Unit)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 인터페이스 장치(1600)는 아날로그-디지털 컨버터(ADC)가 내장된 MCU를 적어도 하나 포함할 수 있다. 또한, 인터페이스 장치(1600)는 CAN 통신망에 대응하는 CAN 통신 부재를 포함할 수 있다.
진단 장치는 인터페이스 장치(1600)로부터 수신된 디지털 데이터에 기초하여, SoC(State of Charge), SoH(State of Health), SoP(State of Power), SoE(State of Energy), 및 SoB(State of Balance)와 같은 배터리의 수명 정보를 결정할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 진단 장치는 디지털 데이터를 분석하기 위한 프로그램 코드 및 알고리즘을 저장하기 위한 메모리(미도시)를 포함할 수 있으며, 이에 따라 프로그램을 실행하거나 알고리즘을 수행하기 위한 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
도2는 일 실시 예에 따른 시스템의 상세한 블록도를 나타낸다.
도2의 시스템(2000)은 도1의 시스템(1000)의 상세한 실시 예를 나타낸다. 따라서, 이하 생략되는 내용이라 하더라도, 도1의 시스템(1000)에 관하여 설명한 내용은 도2의 시스템(2000)에도 적용될 수 있다.
도2를 참조하면, 시스템(2000)은 배터리(2200), 제1정션 박스(2400), 및 인터페이스 장치(2600)를 포함할 수 있다. 배터리(2200), 제1정션 박스(2400), 및 인터페이스 장치(2600)는 도1의 배터리(1200), 제1정션 박스(1400), 및 인터페이스 장치(1600)와 각각 대응될 수 있다.
배터리(2200)는 모듈들(2220)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리(2200)는 6개의 모듈들(2220)을 포함할 수 있다. 하나의 모듈에는 20개의 셀들이 포함될 수 있다.
배터리(2200)와 제1정션 박스(2400)는 복수의 포트들(2240, 2440)을 통해 하네스 케이블에 의해 연결될 수 있다. 예를 들어, 배터리(2200)의 여섯 개의 출력 포트들(2240)과 제1정션 박스(2400)의 여섯 개의 입력 포트들(2440)은 각각 서로 하네스 케이블을 통해 연결될 수 있다. 배터리(2200)의 여섯 개의 출력 포트들(2240)은 모듈들(2220)과 각각 대응될 수 있으며, 모듈들(2220)에 대한 상태 정보는 대응되는 출력 포트들(2240)을 통해 출력되어 하네스 케이블을 통과함으로써 제1정션 박스(2400)의 입력 포트들(2440)로 도달할 수 있다.
도3a를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 제1정션 박스(2400)의 일 면(3200)에는 여섯 개의 포트들(3220)이 위치할 수 있다. 도3b는, 일 실시 예에 따라, 제1정션 박스(2400)의 일 면(3200)에 위치한 여섯 개의 포트들(3220)과 하네스 케이블의 제2커넥터들이 서로 연결된 모습을 나타낸다.
이하, 일 실시 예에 따라, 포트들 각각은 전압 정보가 전달되기 위한 20개의 전압 채널과, 온도 정보가 전달되기 위한 4개의 온도 채널들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전압 채널들 각각은 하나의 배터리 셀의 전압 정보를 전송하기 위한 채널이며, 온도 채널들 각각은 하나의 지점의 온도 정보를 전송하기 위한 채널일 수 있다.
다시 도2를 참조하면, 제1정션 박스(2400)는 입력 포트들(2440)로부터 수신되는 신호가 통과하는 퓨즈들(2420)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1정션 박스(2400)는 여섯 개의 입력 포트들(2440)과 각각 대응되는 여섯 개의 퓨즈들(2420)을 포함할 수 있다. 퓨즈들(2420) 각각은 제1정션 박스(2400)에 의해 수신되는 신호로부터 발생될 수 있는 단락으로부터 인터페이스 장치(2600)를 보호할 수 있다. 제1정션 박스(2400)는 퓨즈들(2420)을 통과한 신호를 인터페이스 장치(2600)로 출력할 수 있다.
제1정션 박스(2400)와 인터페이스 장치(2600)는 복수의 포트들(2460, 2660)을 통해 물리적 결선에 의해 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1정션 박스(2400)는 퓨즈들(2420)을 통과한 신호를 여섯 개의 출력 포트들(2460)을 통해 출력할 수 있다. 인터페이스 장치(2600)는 여섯 개의 입력 포트들(2660)을 통해 제1정션 박스(2400)로부터 신호를 수신할 수 있다. 도3a를 참조하면, 제1정션 박스(2400)의 타 면(3400)에는 여섯 개의 출력 포트들(3420)을 포함할 수 있다. 여섯 개의 출력 포트들(3420)을 통해 인터페이스 장치(2600)로 신호가 전송될 수 있다.
다시 도2를 참조하면, 인터페이스 장치(2600)는 수신된 신호를 디지털 데이터로 변환하기 위한 슬레이브 MCU들(2620) 및 마스터 MCU(2640) 를 포함할 수 있다.
예를 들어, 여섯 개의 슬레이브 MCU들(2620)은 여섯 개의 포트들(2660)로부터 수신되는 신호를 디지털 데이터로 변환하고 변환된 디지털 데이터를 마스터 MCU(2640)로 전달할 수 있다. 마스터 MCU(2640)는 캔 프로토콜을 통해 진단 장치로 디지털 데이터를 출력할 수 있다. 이를 위해, 인터페이스 장치(2600)는 CAN 통신망에 대응하는 CAN 통신 부재를 포함할 수 있다.
도4는 일 실시 예에 따른 인터페이스 장치의 일 면과 타 면을 나타낸다.
인터페이스 장치(2600)의 일 면(4200)에는 제1정션 박스(2400)로부터 신호를 수신하기 위한 여섯 개의 입력 포트들(4220)과 외부와의 캔 통신을 수행하기 위한 캔 포트(4240)를 포함할 수 있다. 입력 포트들(4220)은 도3a의 출력 포트들(3420) 과 각각 연결되며, 출력 포트들(3420)로부터 신호를 각각 수신할 수 있다.
인터페이스 장치(2600)의 타 면(4400)에는 포트 별로 포트들 각각과 대응되는 MCU의 동작 상태(예를 들어, 아날로그-디지털 컨버터의 동작 상태)를 나타내는 적어도 하나의 LED(4420)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 LED(4420)는 도2를 참조하여 상술한 마스터 MCU 또는 슬레이브 MCU 들의 동작 상태를 나타낼 수 있다. LED(4420)는, 인터페이스 장치(2600)가 제1정션 박스(2400)를 통해 하네스 케이블(2300)을 이용해서 배터리(2200)와 연결될 때 턴 온될 수 있다.
또한, 인터페이스 장치(2600)의 타 면(4400)에는 캔 프로토콜 기반의 통신 상태 여부를 나타내는 LED(4440)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 캔 통신이 정상적으로 수행되면 LED(4440)가 턴 온되고, 그렇지 않은 경우에는 LED(4440)가 턴 오프될 수 있다. 타 면(4400)에는 마스터 MCU 의 펌웨어 업데이트를 수행하기 위한 추가 포트(미도시)를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
도5는 일 실시 예에 따른 시스템의 상세한 블록도를 나타낸다.
도5의 시스템(1000)은 도1의 시스템(1000)의 구체적인 실시 예를 나타내므로, 도1의 시스템(1000)에 관하여 설명한 내용은 도5의 시스템(1000)에도 적용될 수 있다.
도5를 참조하면, 시스템(1000)은 제2정션 박스(5200), 교류 임피던스 분석기(5300), 절연 저항기(5400), 전압 측정기(5500), 및 충방전기(5600)를 더 포함할 수 있다.
교류 임피던스 분석기(5300)는 배터리(1200)의 교류 임피던스를 검출할 수 있다. 예를 들어, 교류 임피던스 분석기(5300)는 제2정션 박스(5200)를 통해 배터리(1200)의 단자에 연결되어 배터리(1200)의 교류 임피던스를 검출할 수 있다.
교류 임피던스 분석기(5300)는 기준 주파수 또는 기준 주파수 범위에서의 배터리(1200)의 저항(R), 인덕터(L) 및 커패시터(C) 중 적어도 하나를 측정하여 배터리 교류 임피던스를 검출할 수 있다. 이러한 경우, 저항(R), 인덕터(L) 및 커패시터(C) 중 적어도 하나를 측정하여 등가회로를 구성함으로써 교류 임피던스를 검출할 수 있다.
교류 임피던스 분석기(5300)는 저항, 인덕터, 및 커패시터를 측정하는 구성 및, 이를 이용하여 임피던스 값을 산출하기 위한 연산 처리 회로 또는 장치를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따라, 교류 임피던스 분석기(5300)는 배터리(1200)의 온도를 측정하는 온도 측정기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 교류 임피던스 분석기(2100)는, 온도 측정기(미도시)를 통해 배터리(1200)의 온도를 측정함으로써 배터리 온도 의존성을 고려하여 교류 임피던스를 검출할 수 있다.
일 실시 예에서, 교류 임피던스 분석기(5300)에서 측정 시 전압의 범위는 5 내지 500V, 저항의 범위는 100μΩ 내지 1Ω, 주파수의 범위는 1Hz 내지 1kHz, 온도의 범위는 -40 내지 80℃일 수 있다.
교류 임피던스 분석기(5300)는 다양한 상태의 배터리(1200)의 교류 임피던스를 검출할 수 있다. 구체적으로, 교류 임피던스 분석기(5300)는 완전 충전 상태의 배터리에 대한 교류 임피던스, 완전 방전 상태의 배터리에 대한 교류 임피던스, 및 완전 부분 충방전 상태의 배터리에 대한 교류 임피던스를 검출할 수 있다.
충방전기(5600)는 배터리(1200)를 충전 또는 방전시킬 수 있다. 충방전기(5600)는 배터리(1200)를 충전 또는 방전시킴으로써, 배터리(1200)를 완전 충전 상태, 완전 방전 상태, 부분 충전 상태로 만들 수 있다. 일 실시 예에 따라, 충방전기(5600)는 배터리(1200)의 온도를 측정하는 온도 측정기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 온도 측정기에서 배터리의 온도를 측정함으로써, 교류 임피던스 분석기(5300)는 배터리 온도 의존성을 고려하여 다양한 상태의 배터리(1200)에 대한 교류 임피던스를 검출할 수 있다.
교류 임피던스 분석기(5300)에서 측정되어 검출된 저항(R), 인덕터(L), 커패시터(C), 전압, 온도, 및 교류 임피던스에 대한 정보는 진단 장치로 전달될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 교류 임피던스 분석기(5300)는 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 프로토콜에 기반하여 진단 장치로 배터리 상태 정보를 전달할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 진단 장치는 교류 임피던스 분석기(5300)로부터 수신된 저항(R), 인덕터(L), 커패시터(C), 및 교류 임피던스를 분석함으로써 SoC, SoH, SoP, SoE, 및 SoB 와 같은 배터리(1200)의 상태를 진단할 수 있으며, 이를 위해 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
제2정션 박스(5200)는 하네스 케이블(5100)을 통해 배터리(1200)와 연결될 수 있다. 제2정션 박스(5200)는 교류 임피던스 분석기(5300) 및 충방전기(5600)에 연결되어, 교류 임피던스 분석기(5300)와 충방전기(5600)가 배터리(1200)와 연결되기 위한 매개체 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제2정션 박스(5200)는 교류 임피던스 분석기(5300)가 교류 임피던스를 검출할 수 있도록 구성되는 회로를 포함할 수 있다. 하네스 케이블(5100)은 배터리(1200)의 충전 및 방전을 수행하거나 교류 임피던스를 측정하기 위한 통로이다.
절연 저항기(5400)와 전압 측정기(5500)는 배터리(1200)의 상태 정보를 획득 시에 안전을 확보하기 위한 구성이다.
절연 저항기(5400)는 제2정션 박스(5200)를 통해 배터리(1200)와 연결되어, 배터리(1200)의 절연 저항을 측정할 수 있다. 예를 들어, 절연 저항기(5400)는 제2정션 박스(5200)의 (+)단자, (-)단자, 접지 단자와 연결될 수 있다. 절연 저항기(5400)는 배터리(1200)의 (+)단자 또는 (-)단자 중 어느 하나, 및 배터리(1200)의 몸체에 연결되어 배터리(1200)의 절연 저항을 측정할 수 있다. 이를 통해 배터리(1200)의 몸체가 절연되어 있는지 여부를 확인할 수 있기 때문에 사용자가 배터리(1200)의 몸체에 흐르는 전류에 의해 감전되는 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 절연 저항기(5400)는 배터리 몸체의 저항을 측정할 수 있는 소자 또는 장치이면 특별히 제한되지 않는다. 절연 저항기(5400)에 의해 측정된 배터리(1200)의 저항에 대한 정보는 진단 장치로 전달될 수 있다.
전압 측정기(5500)는 제2정션 박스(5200)를 통해 배터리(1200)와 연결되어, 배터리(1200)의 전압을 측정할 수 있다. 예를 들어, 전압 측정기(5500)는 제2정션 박스(5200)의 (+)단자, (-)단자와 연결될 수 있다. 전압 측정기(5500)는 배터리(1200)의 전압을 측정함으로써 제2정션 박스(5200) 및 배터리(1200)와의 연결 상태를 확인하고, 배터리(1200)가 MSD(Manual Service Disconnect)로부터 분리되었는지 여부를 확인할 수 있다. MSD는 점검 또는 관리 시 사용자의 감전 사고를 방지하기 위해 배터리(1200)를 전기적 연결을 차단하는 기능을 하는 것이다. 전압 측정기(5500)는 배터리(1200)의 단자에 연결되어 배터리(1200)의 전압을 측정함으로써 배터리(1200)가 MSD로부터 안정적으로 분리되었는지 여부를 판단함으로써 안전성을 확보할 수 있다. 전압 측정기(5500)에 의해 측정된 배터리(1200)의 전압에 대한 정보는 진단 장치로 전달될 수 있다.
위 설명들은 본 발명을 구현하기 위한 예시적인 구성들 및 동작들을 제공하도록 의도된다. 본 발명의 기술 사상은 위에서 설명된 실시 예들뿐만 아니라, 위 실시 예들을 단순하게 변경하거나 수정하여 얻어질 수 있는 구현들도 포함할 것이다. 또한, 본 발명의 기술 사상은 위에서 설명된 실시 예들을 앞으로 용이하게 변경하거나 수정하여 달성될 수 있는 구현들도 포함할 것이다.

Claims (10)

  1. 복수의 모듈들을 포함하는 배터리의 상태 정보를 획득하기 위한 시스템에 있어서,
    상기 배터리와 연결되어, 상기 복수의 모듈들 각각으로부터 상기 복수의 모듈들 각각에 대한 상기 상태 정보를 나타내는 신호들을 획득하기 위한 복수의 제1하네스 케이블들;
    상기 제1하네스 케이블들을 통해 입력되는 상기 신호들이 통과하도록 구성되는 적어도 하나의 퓨즈를 포함하고, 상기 퓨즈를 통과한 상기 신호들을 출력하기 위한 제1정션 박스;
    상기 제1정션 박스로부터 입력되는 상기 신호들을 디지털 데이터로 변환하고, 변환된 상기 디지털 데이터를 외부로 출력하기 위한 인터페이스 장치; 및
    상기 인터페이스 장치로부터 수신된 상기 디지털 데이터를 분석하기 위한 프로그램 코드 및 알고리즘을 저장하기 위한 메모리를 포함하는 진단 장치를 포함하고,
    상기 제1정션 박스는,
    상기 복수의 제1하네스 케이블들과 각각 연결되어 상기 신호들을 각각 수신하기 위한 복수의 제1입력 포트들; 및
    상기 신호들을 상기 인터페이스 장치로 각각 출력하기 위한 복수의 제1출력 포트들을 더 포함하고,
    상기 인터페이스 장치는,
    상기 제1입력 포트들과 각각 연결되어, 상기 제1정션 박스로부터 상기 신호들을 각각 입력 받기 위한 제2입력 포트들;
    상기 신호들을 상기 디지털 데이터로 각각 변환하기 위한 아날로그-디지털 컨버터를 내장한 적어도 하나의 MCU; 및
    외부와의 캔 통신을 수행하기 위한 캔 포트를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 MCU는 복수의 슬레이브 MCU들 및 마스터 MCU를 포함하고,
    상기 슬레이브 MCU들은 상기 제2입력 포트들로부터 각각 수신되는 신호를 상기 디지털 데이터로 변환하여 상기 마스터 MCU로 전달하고,
    상기 마스터 MCU는 캔 프로토콜을 통해 상기 진단 장치로 상기 디지털 데이터를 전달하고,
    상기 제1입력 포트들 각각은, 상기 배터리의 전압 정보가 전달되기 위한 전압 채널과 온도 정보가 전달되기 위한 온도 채널을 포함하는 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 캔 프로토콜 기반의 통신 상태 여부를 나타내는 제1LED; 및
    상기 아날로그-디지털 컨버터의 동작 상태를 나타내는 제2LED를 더 포함하는 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 퓨즈는, 상기 신호들 중 적어도 하나의 신호로부터 발생되는 단락으로부터 상기 인터페이스 장치를 보호하도록 구성되는 시스템.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1하네스 케이블들 각각의 일 단은 상기 배터리와의 연결을 위한 제1커넥터를 포함하고, 타 단은 상기 제1정션 박스와의 연결을 위한 제2커넥터를 포함하고,
    상기 제1커넥터와 상기 제2커넥터 중 적어도 하나는 안전을 위한 보호 캡이 부착되는 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배터리와 적어도 하나의 제2하네스 케이블을 통해 연결되는 제2정션 박스; 및
    상기 제2정션 박스를 통해 상기 배터리의 교류 임피던스를 검출하기 위한 교류 임피던스 분석기를 더 포함하고,
    상기 제2정션 박스는, 상기 교류 임피던스를 검출하도록 구성되는 회로를 포함하는 제2정션 박스를 더 포함하는 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배터리의 절연 저항을 측정하기 위한 절연 저항기; 및
    상기 배터리의 전압을 측정하기 위한 전압 측정기를 더 포함하고,
    상기 절연 저항기와 상기 전압 측정기는 상기 제2정션 박스를 통해 상기 배터리와 연결되도록 구성되는 시스템.
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