KR102201566B1 - 맞춤형 bms 모듈 및 그 설계 방법 - Google Patents

맞춤형 bms 모듈 및 그 설계 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기능별로 BMS를 파트로 분리하여 사전 설계함으로써, 서로 상이한 부품스펙에 맞추어 BMS를 매번 다르게 설계하는 일 없이 별도의 BMS 설계 요청 사항에 상응하도록 BMS 파트를 선택하여 기판에 실장 가능하도록 하여, 부품의 표준화 달성은 물론 원가 절감 및 새로운 회로 개발로 인한 검증 비용, 개발 기간의 단축을 달성할 수 있도록 하는 맞춤형 BMS 모듈 및 그 설계 방법에 관한 것이다.

Description

맞춤형 BMS 모듈 및 그 설계 방법{CUSTOMIZED BMS MODULE AND METHOD FOR DESIGNING THEREOF}
본 발명은 맞춤형 BMS 모듈 및 그 설게 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 기능별로 BMS를 파트로 분리하여 사전 설계함으로써, 서로 상이한 부품스펙에 맞추어 BMS를 매번 다르게 설계하는 일 없이 별도의 BMS 설계 요청 사항에 상응하도록 BMS 파트를 선택하여 기판에 실장 가능하도록 하여, 부품의 표준화 달성은 물론 원가 절감 및 새로운 회로 개발로 인한 검증 비용, 개발 기간의 단축을 달성할 수 있도록 하는 맞춤형 BMS 모듈 및 그 설계 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기차량(EV, Electric Vehicle), 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 및 가정용 또는 산업용으로 이용되는 배터리(Battery) 즉, 이차 전지는 제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가진다.
이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
이때, 다수의 이차 전지가 충전과 방전을 번갈아 가면서 수행하는 경우에는 이들의 충방전을 효율적으로 제어하여 배터리가 적정한 동작 상태 및 성능을 유지하도록 관리할 필요성이 있으며, 이를 위해 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)를 이용하여 배터리의 상태 및 성능을 관리하게 되는데, BMS은 배터리의 전류, 전압, 온도 등을 측정하여 이를 바탕으로 배터리의 잔존 용량(State Of Charging; SOC)을 추정하며, 연료 소비 효율이 가장 좋아지도록 SOC를 제어하는 역할을 할 수 있다.
한편, 종래에는 업무 과제별로 요구되는 부품의 스펙이 상이함에 따라, BMS 개발 시 부품 및 회로도 작성에 있어 BMS를 매번 다르게 설계하여야 하는데, 이는 부품의 표준화를 달성하지 못하게 하는 걸림돌이자, 부품의 원가 상승 및 새로운 회로 개발로 인한 검증 비용 증가, 개발기간 증가와 같은 문제점을 일으키는 요인으로 작용하고 있는 실정이다.
이에 본 발명자는 상술한 종래의 BMS 설계 및 개발과정에서 발생되는 다양한 문제점 및 한계점을 해결하기 위하여, 기능별로 BMS를 파트로 분리하여 사전 설계함으로써, 서로 상이한 부품스펙에 맞추어 BMS를 매번 다르게 설계하는 일 없이 별도의 BMS 설계 요청 사항에 상응하도록 BMS 파트를 선택하여 기판에 실장 가능하도록 하여, 부품의 표준화 달성은 물론 원가 절감 및 새로운 회로 개발로 인한 검증 비용, 개발 기간의 단축을 달성할 수 있도록 하는 맞춤형 BMS 모듈 및 그 설계 방법을 개발하기에 이르렀다.
한국등록특허 10-1536143호
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 기능별로 BMS를 파트로 분리하여 사전 설계함으로써, 서로 상이한 부품스펙에 맞추어 BMS를 매번 다르게 설계하는 일 없이 별도의 BMS 설계 요청 사항에 상응하도록 BMS 파트를 선택하여 기판에 실장 가능하도록 하여, 부품의 표준화 달성은 물론 원가 절감 및 새로운 회로 개발로 인한 검증 비용, 개발 기간의 단축을 달성할 수 있도록 하는 맞춤형 BMS 모듈 및 그 설계 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 맞춤형 BMS 모듈은 배터리 관리 시스템(BMS)의 기능별 회로가 개별적으로 설계 및 반영된 하나 이상의 BMS 파트 모듈 및 상기 하나 이상의 BMS 파트 모듈이 배치 및 실장(mounting)되는 기판을 포함하며 상기 하나 이상의 BMS 파트 모듈은 별도의 BMS 설계 요청 사항에 상응하도록 선택적으로 결정되어 상기 기판 상에 배치 및 실장되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 BMS 파트 모듈에는 상기 BMS의 전원제어기능, 측정기능, 온도센싱기능, 부스터기능 및 DCDC 컨버터기능 별 회로가 개별적으로 설계 및 반영될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 BMS 파트 모듈 각각에는 상기 기판에 삽입되는 하나 이상의 핀(pin)이 마련될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 BMS 설계 요청 사항에는 상기 하나 이상의 BMS 파트 모듈 중에서 선택 가능한 BMS 파트 모듈의 리스트가 기 정리될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기판은 인쇄 회로 기판(PCB), 연성 인쇄 회로 기판(FPCB), 또는 브레드보드(breadboard) 일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 맞춤형 BMS 모듈의 설계 방법은 배터리 관리 시스템(BMS)의 기능별 회로를 하나 이상의 BMS 파트 모듈에 개별적으로 설계 및 반영하는 단계 및 별도의 BMS 설계 요청 사항에 상응하도록, 상기 하나 이상의 BMS 파트 모듈을 선택적으로 결정하여 기판 상에 배치 및 실장(mounting)하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기능별로 BMS를 파트로 분리하여 사전 설계함으로써, 서로 상이한 부품스펙에 맞추어 BMS를 매번 다르게 설계하는 일 없이 별도의 BMS 설계 요청 사항에 상응하도록 BMS 파트를 선택하여 기판에 실장 가능하도록 하여, 부품의 표준화 달성은 물론 원가 절감 및 새로운 회로 개발로 인한 검증 비용, 개발 기간의 단축을 달성할 수 있는 이점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 맞춤형 BMS 모듈(100)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 서로 다른 BMS 설계 요청 사항(1, 2)에 따라 하나 이상의 BMS 파트 모듈(110)이 각각 선택되는 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 맞춤형 BMS 모듈(100)의 설계 방법을 일련의 순서대로 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 맞춤형 BMS 모듈(100)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 서로 다른 BMS 설계 요청 사항(1, 2)에 따라 하나 이상의 BMS 파트 모듈(110)이 각각 선택되는 상태를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 맞춤형 BMS 모듈(100)은 크게 하나 이상의 BMS 파트 모듈(110) 및 기판(120)을 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, BMS 파트 모듈(110)은 배터리 관리 시스템(BMS)의 기능별 회로가 개별적으로 설계 및 반영되는 부품(혹은 소자)을 의미할 수 있으며, 예컨데 BMS의 전원제어기능, 측정기능, 온도센싱기능, 부스터기능, DCDC 컨버터 기능과 같이 BMS에서 수행되는 다양한 기능들이 각 기능별로 개별적으로 설계되어 소자에 반영되게 된다.
이때, BMS 파트 모듈(110)의 일측(예컨데, 하측)에는 후술되는 기판(120)에 마련된 패턴홈에 삽입 가능한 하나 이상의 핀(pin)이 마련되며, 핀이 상기 패턴홈에 삽입됨에 따라 BMS 파트 모듈(110)과 기판(120)이 서로 전기적으로 연결 및 도통되게 된다.
한편, BMS에는 상기와 같이 다양한 기능들이 수행될 수 있으므로, 이에 상응하도록 BMS 파트 모듈(110) 또한 다수 개로 구성되며, 다수 개의 BMS 파트 모듈(110)이 우선적으로 설계된 후, 별도의 BMS 설계 요청 사항에 상응하도록 선택적으로 결정될 수 있는데, 이는 도 2를 통해 살펴보기로 한다.
도 2를 살펴보면, BMS는 전원제어기능, 측정기능, 온도센싱기능, 부스터기능, DCDC 컨버터 기능 등과 같이 다양한 기능을 수행하게 되는데, 이에 상응하도록 BMS 파트 모듈(110) 또한 다수 개로 설계됨을 알 수 있다.
특히 첫번째 BMS 설계 요청 사항(예컨데, A 사용자로부터 요구되는 부품 스펙)에 대해서는 전원제어기능에 해당하는 BMS 파트 모듈과, 부스터기능에 해당하는 BMS 파트 모듈과 기타 기능을 수행하는 BMS 파트 모듈이 선택 및 결정될 수 있고, 두번째 BMS 설계 요청 사항(예컨데, B 사용자로부터 요구되는 부품 스펙)에 대해서는 측정기능에 해당하는 BMS 파트 모듈과, DCDC 컨버터 기능에 해당하는 BMS 파트 모듈과 기타 기능을 수행하는 BMS 파트 모듈이 선택 및 결정될 수 있다.
즉, BMS 설계 요청 사항 별로 서로 다른 기판(120)에 서로 다른 BMS 파트 모듈(110) 들을 각각 선택적으로 배치 및 실장할 수 있으므로, 이는 부품의 표준화는 물론, 새로운 회로 개발로 인한 검증에 따른 개발 시간이 절약될 수 있으며 매번 새로운 BMS 회로를 설계하지 않아도 되기 때문에 원가 상승에도 기여할 수 있게 된다.
다음으로, 기판(120)은 상술한 하나 이상의 BMS 파트 모듈(110)이 배치 및 실장(mounting)되는 영역을 의미하며, 예컨데 인쇄 회로 기판(PCB), 연성 인쇄 회로 기판(FPCB) 또는 브레드보드(breadboard)와 같은 기판이 적용될 수 있다.
이때 기판(120)의 상측에는 패턴화된 패턴홈이 형성되고, BMS 파트 모듈(110)에 마련된 핀이 패턴홈에 삽입됨으로써 실장될 수 있다.
특히, 기판(120)의 패턴홈은 특정 형태를 가지는 것이 아니라, 단순히 반복된 패턴으로 배열되기 때문에, BMS 파트 모듈(110)의 배치 위치는 자유롭게 조절가능할 수 있다.
다음으로는, 도 3을 통해 상술한 맞춤형 BMS 모듈(110)을 설계하는 과정을 순서대로 살펴보기로 한다.
도 3은 도 1에 도시된 맞춤형 BMS 모듈(100)의 설계 방법을 일련의 순서대로 도시한 순서도이다.
도 3을 살펴보면, 먼저 배터리 관리 시스템(BMS)의 기능별 회로를 하나 이상의 BMS 파트 모듈(110)에 개별적으로 설계 및 반영한다(S301). 이 과정에서 다양한 기능을 수행하는 BMS의 기능에 상응하도록, BMS 파트 모듈(110) 또한 다수 개로 설계될 수 있다.
다음으로, 서로 상이한 BMS 설계 요청 사항에 상응하도록 하나 이상의 BMS 파트 모듈(110)을 선택적으로 결정하여 각각의 기판(120) 상에 배치 및 실장하게 된다(S302). 이 경우, 각 BMS 파트 모듈(110)에 마련된 핀이 기판(120)의 상측에 삽입됨으로써 전기적으로 연결 및 도통되게 된다.
살펴본 바와 같이, 본원발명에 따르면 다양한 기능을 수행하는 BMS의 기능별 회로를 분리시킨 후 이를 각각의 소자 별로 설계 및 반영하고, 서로 다른 BMS 설계 요청 사항에 따라서 선택적으로 실장함으로써, 서로 상이한 부품스펙에 맞추어 BMS를 매번 다르게 설계하는 일 없이 부품의 표준화 달성은 물론 원가 절감 및 새로운 회로 개발로 인한 검증 비용, 개발 기간의 단축을 달성할 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 첫번째 BMS 설계 요청 사항
2: 두번째 BMS 설계 요청 사항
100: 맞춤형 BMS 모듈
110: BMS 파트 모듈
120: 기판

Claims (10)

  1. 배터리 관리 시스템(BMS)의 기능별 회로가 개별적으로 설계 및 반영된 하나 이상의 BMS 파트 모듈; 및
    상기 하나 이상의 BMS 파트 모듈이 배치 및 실장(mounting)되되, 상측에는 패턴화된 패턴홈이 형성되고, 상기 패턴홈은 상기 BMS 파트 모듈의 배치 위치가 자유롭게 조절 가능하도록 형태가 특정되지 않고 반복된 패턴으로 배열되는 기판;을 포함하며,
    상기 하나 이상의 BMS 파트 모듈은 별도의 BMS 설계 요청 사항에 상응하도록 선택적으로 결정되어 상기 기판 상에 배치 및 실장되는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 BMS 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 BMS 파트 모듈에는,
    상기 BMS의 전원제어기능, 측정기능, 온도센싱기능, 부스터기능 및 DCDC 컨버터기능 별 회로가 개별적으로 설계 및 반영되는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 BMS 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 BMS 파트 모듈 각각에는,
    상기 기판에 삽입되는 하나 이상의 핀(pin)이 마련되는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 BMS 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 BMS 설계 요청 사항에는,
    상기 하나 이상의 BMS 파트 모듈 중에서 선택 가능한 BMS 파트 모듈의 리스트가 기 정리된 것을 특징으로 하는, 맞춤형 BMS 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판은,
    인쇄 회로 기판(PCB), 연성 인쇄 회로 기판(FPCB), 또는 브레드보드(breadboard) 인 것을 특징으로 하는, 맞춤형 BMS 모듈.
  6. 배터리 관리 시스템(BMS)의 기능별 회로를 하나 이상의 BMS 파트 모듈에 개별적으로 설계 및 반영하는 단계; 및
    별도의 BMS 설계 요청 사항에 상응하도록, 상기 하나 이상의 BMS 파트 모듈을 선택적으로 결정하여 기판 상에 배치 및 실장(mounting)하는 단계;를 포함하며,
    상기 기판의 상측에는 패턴화된 패턴홈이 형성되고, 상기 패턴홈은 상기 BMS 파트 모듈의 배치 위치가 자유롭게 조절 가능하도록 형태가 특정되지 않고 반복된 패턴으로 배열되는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 BMS 모듈의 설계 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하나 이상의 BMS 파트 모듈에는,
    상기 BMS의 전원제어기능, 측정기능, 온도센싱기능, 부스터기능 및 DCDC 컨버터기능 별 회로가 개별적으로 설계 및 반영되는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 BMS 모듈의 설계 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 하나 이상의 BMS 파트 모듈 각각에는,
    상기 기판에 삽입되는 하나 이상의 핀(pin)이 마련되는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 BMS 모듈의 설계 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 BMS 설계 요청 사항에는,
    상기 하나 이상의 BMS 파트 모듈 중에서 선택 가능한 BMS 파트 모듈의 리스트가 기 정리된 것을 특징으로 하는, 맞춤형 BMS 모듈의 설계 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 기판은,
    인쇄 회로 기판(PCB), 연성 인쇄 회로 기판(FPCB), 또는 브레드보드(breadboard) 인 것을 특징으로 하는, 맞춤형 BMS 모듈의 설계 방법.
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