KR102205314B1 - 유동적 배터리 관리 시스템 구성 장치 및 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리 관리 시스템을 사용자의 목적에 맞도록 유동적으로 구성함으로써, 배터리 관리 시스템의 업그레이드를 용이하게 할 수 있다.
본 발명은 배터리 관리 시스템을 사용자의 목적에 맞도록 유동적으로 구성함으로써, 배터리 관리 시스템의 제작 비용을 절감 할 수 있다.
본 발명은 배터리 관리 시스템을 사용자의 목적에 맞도록 유동적으로 구성함으로써, 배터리 관리 시스템의 제작 비용을 절감 할 수 있다.
Description
본 발명은 배터리 관리 시스템을 구성하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로 사용자의 사용 목적에 맞도록 배터리 관리 시스템을 유동적으로 구성하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
근래에 들어서, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 배터리, 니켈 수소 배터리, 니켈 아연 배터리, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 배터리에는 배터리의 과전압, 과전류, 저전압, 셀 벨런싱, 충전량 측정, 충방전 제어 등 배터리를 제어 및 관리하는 배터리 관리 장치가 탑재되어 있다.
종래에는 이러한 배터리 관리 장치는 배터리 마다 고정된 값으로 저장되어 있으며, 사용자의 사용 목적에 따라 배터리 관리 장치에 포함되는 기능을 변경 하거나 추가하기 어려웠다.
본 발명은 사용자의 사용 목적에 맞도록 배터리 관리 시스템을 유동적으로 구성하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 배터리 관리 장치에 있어서, 배터리의 과전압 감지 모듈, 과전류 감지 모듈, 저전압 감지 모듈, 공통 관리부를 포함하여 구성되는 공통 관리부, 상기 공통 관리부와 분리되어 구성되며, 충전량 측정 모듈, 충방전 감지 모듈, 셀 벨런싱 모듈 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 유동 관리부, 상기 공통 관리부와 유동 관리부 사이의 데이터 통신 및 상기 공동 관리부와 유동 관리부를 연결하는 연결부를 포함하여 구성된다.
상기 공통 관리부는 배터리의 전압을 측정하여 소정의 기준 값으로 설정된 최대 전압 이상의 전압이 출력되는 것을 감지하여 과전압 감지 신호를 생성하는 과전압 감지 모듈, 배터리의 전압을 측정하여 소정의 기준 값으로 설정된 최소 전압 이하의 전압이 출력되는 것을 감지하여 저전압 감지 신호를 생성하는 저전압 감지 모듈, 배터리의 전류를 측정하여 소정의 기준 값으로 설정된 최대 전류 이상의 전류가 출력되는 것을 감지하여 과전압 감지 신호를 생성하는 과전류 감지 모듈, 상기 과전압 방지 모듈, 저전압 방지 모듈, 과전류 방지 모듈의 출력 신호에 따라 배터리를 제어하는 공통 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 유동 관리부는 배터리 셀들의 충전량을 측정하는 충전량 측정 모듈, 상기 충전량 측정 모듈에서 측정된 배터리 셀들의 충전량을 기반으로 배터리 셀들의 충전량을 제어하는 셀 벨런싱 모듈, 배터리의 충방전을 감지하는 충방전 감지 모듈 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 공통 관리부에 결합하여 구성되거나, 별도로 분리 가능하도록 별개의 모듈로 구성될 수 있다.
상기 연결부는 공통 관리부와 유동 관리부가 상호 데이터통신 가능하도록 연결시켜주며, FPCB 또는 컨넥터를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명은 배터리 관리 장치 제조 방법에 있어서, 배터리의 과전압 감지 모듈, 저전압 감지 모듈, 과전류 감지 모듈을 포함하여 구성되는 공통 관리부를 구성하는 공통 관리부 구성 단계, 배터리의 충전량 측정 모듈, 배터리의 셀 벨런싱 모듈, 충방전 관리 모듈 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 유동 관리부를 구성하는 유동 관리부 구성 단계, 상기 공통 관리부와 유동 관리부가 상호 데이터 통신 가능하도록 FPCB 및 컨넥터로 상기 공통 관리부와 유동 관리부를 연결하는 공통 관리부 유동관리부 연결 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 유동 관리부 구성 단계는 상기 공통 관리부와 별개의 모듈 형태로 유동 관리부를 구성할 수 있다.
본 발명은 배터리 관리 시스템을 사용자의 목적에 맞도록 유동적으로 구성함으로써, 배터리 관리 시스템의 업그레이드를 용이하게 할 수 있다.
본 발명은 배터리 관리 시스템을 사용자의 목적에 맞도록 유동적으로 구성함으로써, 배터리 관리 시스템의 제작 비용을 절감 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 전체적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 배터리 관리 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 배터리 관리 장치 제작 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 배터리 관리 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 배터리 관리 장치 제작 방법의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 예시적 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
일반적인 배터리 관리 장치 및 방법은 고정된 형태의 모듈로 제작되어 배터리에 탑재되며, 사용자의 사용 목적에 맞도록 배터리 관리 장치를 변경하거나 수정하는데 어려움이 있었다.
따라서 본 발명에서는 고정적인 형태의 배터리 관리 장치 및 방법에 추가적으로 사용자의 목적에 맞도록 유동적으로 변경 및 수정 가능한 배터리 관리 장치 및 방법을 제공한다.
1. 본 발명의 배터리 관리 장치.
도 1은 본 발명의 전체적인 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 배터리 관리 장치(400)는 공통 관리부(100)와 유동 관리부(200), 연결부(300)로 구성된다.
상기 공통 관리부(100)는 배터리 고정된 출력 값을 기준으로 배터리의 안정성을 확보하기 위한 최소한의 기능을 수행하는 모듈들이 탑재되어 있다.
이와 같은 공통 관리부(100)는 배터리의 안정성과 직결되므로 설정된 값들이 변경 및 수정이 거의 발생하지 않으므로 고정된 ASIC형태로 제작될 수 있다.
한편, 상기 유동 관리부(200)는 상기 공통 관리부(100)에서 배터리의 안정성을 확보하기 위해 최소한의 수행하는 모듈들 외에 배터리의 안정성 및 성능을 향상 시키기 위한 기능을 수행하는 모듈들이 탑재되어 있다.
이와 같이 상기 유동 관리부(200)에 탑재되는 모듈들은 사용자의 목적에 따라 쉽게 변경 및 수정 가능하며, 이를 위해서 주로 사용자가 손 쉽게 변경 및 수정 할 수 있는 MCU 형태로 제작될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 배터리 관리 장치의 상세한 구성도이다.
이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 배터리 관리 장치에 대해 구체적으로 설명한다.
상기 공통 관리부는 과전압 감지 모듈(110), 저전압 감지 모듈(120), 과전류 감지 모듈(130), 공통 관리부(140)를 포함하여 구성된다.
상기 과전압 감지 모듈(110)은 배터리의 출력 전압이 소정의 값으로 설정되어 있는 최대 전압 이상이 되면, 배터리에서 과전압이 출력 된다고 판단하여 공통 관리부(140)로 과전압 감지 신호를 전송한다.
이와 같이 배터리에서 소정의 값으로 설정되어 있는 최대 전압 이상의 전압이 출력되면 배터리 및 배터리에 연결되어 있는 장치에 손상을 줄 수 있다.
따라서, 상기 과전압 감지 신호를 수신한 공통 관리부(140)는 배터리의 출력이 소정의 값으로 설정되어 있는 최대 전압 이상이라 판단하여 스위치를 제어하여 배터리와 연결되어 있는 장치의 연결을 끊고, 강제로 배터리를 방전 시키는 과정 및 배터리의 이상 유무를 판단하는 과정을 수행 할 수 있다.
한편, 상기 저전압 감지 모듈(120)은 배터리의 출력 전압이 소정의 값으로 설정되어 있는 최소 전압 이하가 되면, 배터리에서 저전압이 출력 된다고 판단하여 공통 관리부(140)로 저전압 감지 신호를 전송한다.
이와 같이 배터리에서 소정의 값으로 설정되어 있는 최소 전압 이하의 전압이 출력되면 배터리 및 배터리에 연결되어 있는 장치에 손상을 줄 수 있다.
따라서, 상기 저전압 감지 신호를 수신한 공통 관리부(140)는 배터리의 출력 전압이 소정의 값으로 설정되어 있는 최소 전압 이하라 판단하여 스위치를 제어하여 배터리와 연결되어 있는 장치의 연결을 끊고, 배터리를 충전 시키는 과정 및 배터리의 이상 유무를 판단하는 과정을 수행 할 수 있다.
한편, 상기 과전류 감지 모듈(130)은 배터리에서 출력되는 전류를 측정하여, 소정의 값으로 설정되어 있는 최대 전류 이상의 전류가 배터리에서 출력되면, 공통 관리부(140)로 과전류 감지 신호를 전송한다.
이와 같이 배터리에서 소정의 값으로 설정되어 있는 최대 전류 이상의 전류가 출력되면, 배터리에 연결되어 있는 장치에 손상을 줄 수 있다.
따라서, 상기 과전류 감지 신호를 전송받은 공통 관리부(140)는 배터리의 출력 전류가 소정의 값으로 설정되어 있는 최대 전류 이상이라 판단하여 스위치를 제어하여 배터리와 연결되어 있는 장치에 공급되는 전류를 차단하는 과정 및 배터리의 이상 유무 검사 과정을 수행할 수 있다.
한편, 상기 유동 관리부(200)는 충전량 측정 모듈(210), 충방전 감지 모듈(220), 셀 벨런싱 모듈(230)을 포함하여 구성된다.
보다 구체적으로 상기 충전량 측정 모듈(210)은 배터리를 구성하는 각 셀들의 충전량을 측정하는 모듈로 상기 충전량 측정 모듈(210)에서 측정된 각 셀들의 충전량은 셀 벨런싱 모듈로 전송 될 수 있다.
상기 충방전 감지 모듈(220)은 배터리가 충전 또는 방전 상태인지 감지하여 셀 벨런싱 모듈(230)로 현재 배터리가 충전 또는 방전 상태인지 전송 할 수 있다.
상기 셀 벨런싱 모듈(230)은 상기 충전량 측정 모듈(210)에서 측정한 각 셀들의 충전량과 상기 충방전 감지 모듈(230)에서 현재 배터리가 충전 상태 또는 방전 상태를 기반으로 각 셀들의 충전량이 소정의 오차 범위 내에서 같은 충전량을 갖도록 각 셀들을 충전 또는 방전시킨다.
한편, 상기 연결부(300)는 상기 공통 관리부(100)와 유동 관리부(200)을 물리적으로 연결 및 상기 공통 관리부(100)와 유동 관리부(200) 상호간에 데이터 통신을 가능하도록 FPCB 또는 컨넥터로 구성될 수 있다.
2. 본 발명의 배터리 관리 장치 제작 방법.
도 3은 본 발명의 배터리 관리 장치 제작 방법의 흐름도이다.
이하에서는 도3을 참조하여 본 발명의 배터리 관리 장치 제작 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 배터리 관리 장치 제작 방법은 공통 관리부를 구성하는 공통 관리부 구성 단계(S110), 유동 관리부를 구성하는 유동 관리부 구성 단계(S120), 상기 공통 관리부와 유동 관리부를 연결하는 공통 관리부 유동 관리부 연결 단계(S130)를 포함하여 구성된다.
보다 구체적으로 상기 공통 관리부 구성 단계(S110)에서는 배터리의 안정성과 직결되는 배터리의 최대 출력 전압, 최소 출력 전압, 최대 출력 전류 등을 측정하는 모듈들로 기판을 구성하는 단계이다.
이와 같이 배터리의 안정성을 위해 배터리의 최대 출력 전압, 최소 출력 전압, 최대 출력 전류 등을 측정하는 모듈들은 고정된 ASIC 형태로 구성되어 변경 및 수정이 어렵다.
한편, 상기 유동 관리부 구성 단계(S120)는 배터리의 안정성 외에 배터리의 충전량을 측정, 배터리의 충방전 감지 배터리 셀들을 벨런싱 제어 등과 같이 배터리의 성능 향상을 위한 모듈들로 기판을 구성하는 단계이다.
이와 같이 배터리의 성능을 향상 시키기 위한 모듈들은 가변적인 MCU 형태로 제작되며, MCU 하나에 하나의 기능만을 탑재하여 각각의 모듈로 구성되고 상기 모듈들로 기판을 구성 할 수도 있으며, 하나의 MCU에 여러 개의 기능을 탑재하여 하나의 모듈로 기판을 구성 할 수도 있다.
또한, 유동 관리부 구성 단계(S120)에서는 가변적인 MCU를 사용하므로, 사용자의 사용 목적에 따라 새로운 기능을 추가 할 수 있으며, 필요 없는 기능을 제거하여 제조 비용을 감소 시킬 수도 있다.
한편, 상기 공통 관리부 유동 관리부 연결 단계(S130)는 공통 관리부 구성 단계(S110)에서 구성된 기판과 유동 관리부 구성 단계(S120)에서 구성된 기판을 물리적으로 연결 및 데이터 통신 가능하도록 연결 하는 단계이다.
상기 공통 관리부와 유동 관리부는 FPCB 및 컨넥터를 이용하여 연결 될 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 공통 관리부
200 : 유동 관리부
300 : 연결부
200 : 유동 관리부
300 : 연결부
Claims (6)
- 배터리 관리 장치에 있어서,
고정된 설정 값으로 동작하여 배터리의 안정성을 확보하는 과전압 감지 모듈, 과전류 감지 모듈, 저전압 감지 모듈, 공통 제어부를 포함하여 구성되는 기능이 고정된 형태의 공통 관리부;
상기 공통 관리부와 분리되어 구성되며, 충전량 측정 모듈, 충방전 감지 모듈, 셀 벨런싱 모듈 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성되고, 사용 목적에 따라 유동적으로 기능 변경이 가능한 가변적인 형태의 유동 관리부;
상기 기능이 고정된 형태의 공통 관리부와 상기 사용 목적에 따라 유동적으로 기능 변경이 가능한 유동 관리부는 서로 분리 결합이 가능한 형태로 개별 구성되고,
상기 기능이 고정된 형태의 공통 관리부와 상기 공통 관리부와 분리되어 기능이 가변적인 형태의 유동 관리부 사이의 데이터 통신 및 물리적으로 분리 결합하는 연결부;
를 포함하여 구성되고,
상기 유동 관리부에 새로운 기능을 추가하거나 필요 없는 기능을 제거하여 배터리 특성에 적합하게 조정할 수 있도록 상기 유동 관리부는 가변형 MCU를 포함하는 것; 을 특징으로 하는 배터리 관리 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 공통 관리부는
배터리의 전압을 측정하여 소정의 기준 값으로 설정된 최대 전압 이상의 전압이 출력되는 것을 감지하여 과전압 감지 신호를 생성하는 과전압 감지 모듈;
배터리의 전압을 측정하여 소정의 기준 값으로 설정된 최소 전압 이하의 전압이 출력되는 것을 감지하여 저전압 감지 신호를 생성하는 저전압 감지 모듈;
배터리의 전류를 측정하여 소정의 기준 값으로 설정된 최대 전류 이상의 전류가 출력되는 것을 감지하여 과전압 감지 신호를 생성하는 과전류 감지 모듈;
상기 과전압 감지 모듈, 저전압 감지 모듈, 과전류 감지 모듈의 출력 신호에 따라 배터리를 제어하는 공통 제어부;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 유동 관리부는
배터리 셀들의 충전량을 측정하는 충전량 측정 모듈;
상기 충전량 측정 모듈에서 측정된 배터리 셀들의 충전량을 기반으로 배터리 셀들의 충전량을 제어하는 셀 벨런싱 모듈;
배터리의 충방전을 감지하는 충방전 감지 모듈;
중 어느 하나 이상을 포함하여 구성되며,
상기 공통 관리부에 결합하여 구성되거나, 별도로 분리 가능하도록 별개의 모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 연결부는 공통 관리부와 유동 관리부가 상호 데이터통신 가능하도록 연결시켜주며, FPCB 또는 컨넥터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치. - 배터리 관리 장치 제조 방법에 있어서,
고정된 설정 값으로 동작하여 배터리의 안정성을 확보하는 과전압 감지 모듈, 저전압 감지 모듈, 과전류 감지 모듈을 포함하여 구성되는 공통 관리부를 구성하는 공통 관리부 구성 단계;
배터리의 충전량 측정 모듈, 배터리의 셀 벨런싱 모듈, 충방전 관리 모듈 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성되며, 상기 공통 관리부와 분리되어 사용 목적에 따라 유동적으로 기능 변경이 가능한 가변적인 형태의 유동 관리부를 구성하는 유동 관리부 구성 단계;
기능 및 설정 값이 고정된 형태의 공통 관리부와 가변적인 형태의 유동 관리부가 상호 데이터 통신 가능하도록 FPCB 및 컨넥터로 상기 공통 관리부와 유동 관리부를 연결하는 공통 관리부 유동관리부 연결 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치 제조 방법. - 청구항 5에 있어서,
상기 유동 관리부 구성 단계는 상기 공통 관리부와 별개의 모듈 형태로 유동 관리부를 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치 제조 방법.
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