KR20180010869A - 배터리 무선 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 무선 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 종래의 배터리 팩 내부의 무선 통신 방식에서 전파가 반사되어 간섭이 일어나는 문제점을 개선하기 위해, 배터리 팩 내부에 반사파 흡수체를 설치하여 배터리 모듈의 상태 측정회로와 메인 회로가 무선으로 통신하는 과정에서 배터리 팩 케이스 내측면 및 케이스 내부의 금속성 소자에 의해 발생하는 반사파를 흡수 및 제거함으로써, 배터리 팩 내부의 무선 통신 방법의 신뢰성을 강화시킬 수 있는 배터리 무선 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

배터리 무선 제어 시스템 및 방법{BATTERY WIRELESS CONTROL SYSTEM AND METHOD}
본 발명은 배터리 무선 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 하나 이상의 배터리 모듈로 구성된 배터리 팩 내부에 반사파 흡수체를 설치하여 배터리 모듈의 전류, 전압 및 온도를 측정하는 상태 측정회로와 배터리 모듈의 상태를 진단하고 제어하는 메인 회로가 무선으로 송수신하는 과정에서 배터리 팩의 케이스 및 금속성 물질로 형성된 소자에 의해 전파가 반사되어 발생하는 전파의 간섭을 방지함으로써, 배터리 팩 내부의 무선 통신의 신뢰성을 강화시킬 수 있는 배터리 무선 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle), 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 또는 가정용 또는 산업용으로 이용되는 중대형 배터리를 이용하는 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)이나 무정전 전원 공급 장치(Uninterruptible Power Supply; UPS) 시스템 등에 보편적으로 응용되고 있다.
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.
2차 전지는 휴대 단말 등의 배터리로 구현되는 경우는 반드시 그러하지 않을 수 있으나, 상기와 같이 전기 차량 또는 에너지 저장원 등에 적용되는 배터리는 통상적으로 단위 이차전지 셀(cell)이 복수 개 집합되는 모듈(Module)의 형태로 사용하거나 이차전지 모듈을 복수 개 집합하여 팩(Pack)의 형태로 사용함으로써, 고용량 환경에 적합성을 높이게 된다.
이와 같이 이차전지 팩의 형태로 사용되는 경우, 과전류가 흐르는 등의 동작 이상이 발생했을 경우 과열에 의하여 단위 셀이 부풀어서 파손되는 등의 문제가 생길 수 있어, 항상 각 개별 셀의 전압, 온도 등의 여러 상태 값들을 측정 및 모니터링 하여 단위 셀에 과충전 또는 과방전이 인가되는 것을 방지해야 한다는 점이 고려되어야 한다.
이를 위해 이차전지 팩 내부에 위치한 이차전지 모듈마다 개별 모듈의 전류, 전압 및 온도 등의 여러 상태 값을 측정 및 모니터링 하는 상태 측정 회로와 측정된 정보에 기반하여 이차전지 모듈의 상태를 진단 및 제어하는 메인 회로를 추가로 구성한다. 그러나 상태 측정 회로 및 메인 회로를 추가로 구성함으로써 이차전지 팩의 부피, 무게 및 가격이 상승하고, 이차전지 팩 내부의 절연성이 감소된다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 이차전지 팩 내부에 위치한 상태 측정회로와 메인 회로 간의 무선 통신 방식을 사용할 수 있다. 그러나 이차전지 팩 내에서 무선 통신 방식을 적용하기에는 내부의 공간이 협소하고, 무선 통신 방식을 적용하는 경우에도 팩의 외부를 구성하고 있는 케이스와 케이스 내부에 위치되어 있는 금속성 소자들로 인해 무선으로 송수신되는 전파가 반사되어 전파들 간의 간섭이 일어날 수 있다는 문제점이 있다.
따라서, 이차전지 팩의 소형화 및 팩 내부의 절연성 강화를 위한 무선 통신 방식의 신뢰성을 높이기 위해서 무선 송수신 되는 전파가 케이스 내측면 및 금속성 소자들로 인해 반사되어 간섭이 일어나는 것을 방지할 필요성이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0064055호
본 발명의 목적은, 종래의 배터리 팩 내부의 무선 통신 방식에서 전파가 반사되어 간섭이 일어나는 문제점을 개선하기 위해, 배터리 팩 내부에 반사파 흡수체를 설치하여 배터리 모듈의 상태 측정회로와 메인 회로가 무선으로 통신하는 과정에서 배터리 팩 케이스 내측면 및 케이스 내부의 금속성 소자에 의해 발생하는 반사파를 흡수 및 제거함으로써, 배터리 팩 내부의 무선 통신의 신뢰성을 강화시킬 수 있는 배터리 무선 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 무선 제어 시스템은, 하나 이상의 배터리 셀을 포함하며, 케이스 내측에 하나 이상 위치되는 배터리 모듈; 상기 하나 이상의 배터리 모듈과 각각 연결되어, 상기 배터리 모듈의 상태를 측정하는 하나 이상의 상태 측정부; 상기 하나 이상의 상태 측정부로부터 상기 측정된 배터리 모듈의 상태정보를 무선으로 수신하는 메인 회로부; 및 상기 케이스 내측면에 위치되며, 상기 메인 회로부가 상기 상태 측정부로부터 상기 배터리 모듈의 상태정보를 무선으로 수신하는 과정에서 상기 케이스 내측면에 반사되는 전파를 흡수하는 제1 반사파 흡수체;를 포함할 수 있다.
상기 상태 측정부는, 상기 배터리 모듈의 전류, 전압 및 온도 중 적어도 하나 이상을 측정할 수 있다.
상기 메인 회로부는, 상기 상태 측정부로부터 상기 배터리 모듈의 상태정보를 수신하거나, 상기 배터리 모듈의 동작을 제어하는 제어신호를 송신하는 통신부; 상기 수신된 상기 배터리 모듈의 상태정보에 기반하여, 상기 배터리 모듈의 상태를 진단하는 진단부; 및 상기 진단부의 진단결과를 토대로 상기 제어신호를 생성하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 배터리 무선 제어 시스템은, 상기 상태 측정부 및 상기 메인 회로부의 외측을 둘러싸는 제2 반사파 흡수체를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 반사파 흡수체는, 상기 제어신호 및 상기 상태정보의 송수신이 차단되지 않도록 적어도 일부 영역이 개방될 수 있다.
상기 제2 반사파 흡수체의 개방된 영역은, 상기 상태 측정부와 상기 메인 회로부가 상호 대면되도록 위치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 무선 제어 방법은, 하나 이상의 상태 측정부에서 하나 이상의 배터리 모듈의 상태를 각각 측정하는 상태 측정 단계; 상기 하나 이상의 상태 측정부로부터 상기 측정된 배터리 모듈의 상태정보를 메인 회로부에 무선으로 송신하는 송수신 단계; 및 상기 케이스 내측면에 위치된 제1 반사파 흡수체를 통해, 상기 메인 회로부가 상기 상태 측정부로부터 상기 배터리 모듈의 상태정보를 무선으로 수신하는 과정에서 상기 케이스 내측면에 반사되는 전파를 흡수하는 반사파 흡수 단계;를 포함할 수 있다.
상기 상태 측정 단계는, 상기 배터리 모듈의 전류, 전압 및 온도 중 적어도 하나 이상을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 송수신 단계는, 통신부에서 상기 상태 측정부로부터 상기 배터리 모듈의 상태정보를 수신하거나, 상기 배터리 모듈의 동작을 제어하는 제어신호를 송신하는 단계; 진단부에서 상기 수신된 상기 배터리 모듈의 상태정보에 기반하여, 상기 배터리 모듈의 상태를 진단하는 단계; 및 제어부에서 상기 진단부의 진단결과를 토대로 상기 제어신호를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 배터리 무선 제어 방법은, 제2 반사파 흡수체가 상기 상태 측정부 및 상기 메인 회로부의 외측을 둘러싸는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 반사파 흡수체가 외측을 둘러싸는 단계는, 상기 제어신호 및 상기 상태정보의 송수신이 차단되지 않도록 적어도 일부 영역이 개방되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 반사파 흡수체의 일부 영역이 개방되는 단계는, 상기 상태 측정부와 상기 메인 회로부의 상기 개방된 영역이 상호 대면되도록 위치되는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 팩 케이스 내측면 및 팩 내부에 위치하는 금속성 소자의 외측면에 반사파 흡수체를 설치하여 배터리의 상태를 측정하는 상태 측정회로와 배터리의 상태를 진단 및 제어하는 메인 회로가 무선으로 송수신하는 과정에서 발생하는 반사파를 흡수 및 제거함으로써, 송수신되는 전파간의 간섭을 억제하여 배터리 팩 내부의 무선 통신의 신뢰성을 높이고, 이를 통해 배터리의 소형화를 가능하게 하고 절연성을 강화할 수 있는 배터리 무선 제어 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 무선 제어 시스템이 적용될 수 있는 전기 자동차를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 무선 제어 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 무선 제어 시스템에서 반사파 흡수체가 팩 내부의 구성요소 외측을 둘러싸고 있는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 무선 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 무선 제어 시스템이 적용될 수 있는 전기 자동차를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에서 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 무선 제어 시스템이 전기 자동차(1)에 적용된 예를 도시하고 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 무선 제어 시스템은 전기 자동차 이외에도 가정용 또는 산업용 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)이나 무정전 전원 공급 장치(Uninterruptible Power Supply; UPS) 시스템 등 이차 전지가 적용될 수 있는 분야라면 어떠한 기술 분야라도 적용될 수 있다.
전기 자동차(1)는 배터리(10), BMS(Battery Management System, 20), ECU(Electronic Control Unit, 30), 인버터(40) 및 모터(50)를 포함하여 구성될 수 있다.
배터리(10)는 모터(50)에 구동력을 제공하여 전기 자동차(1)를 구동시키는 전기 에너지원이다. 배터리(10)는 모터(50) 및/또는 내연 기관(미도시)의 구동에 따라 인버터(40)에 의해 충전되거나 방전될 수 있다.
여기서, 배터리(10)의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 구성할 수 있다.
또한, 배터리(10)는 복수의 전지 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 있는 전지 팩으로 형성된다. 그리고, 이러한 전지 팩이 하나 이상 구비되어 배터리(10)를 형성할 수도 있다.
BMS(20)는 배터리(10)의 상태를 추정하고, 추정한 상태정보를 이용하여 배터리(10)를 관리한다. 예컨대, 배터리(10)의 잔존 용량(State Of Charging; SOC), 잔존 수명(State Of Health; SOH), 최대 입출력 전력 허용량, 출력 전압 등 배터리(10) 상태정보를 추정하고 관리한다. 그리고, 이러한 상태정보를 이용하여 배터리(10)의 충전 또는 방전을 제어하며, 나아가 배터리(10)의 교체 시기 추정도 가능하다.
BMS(20)는 후술되는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 무선 제어 시스템(도 2의 100)을 포함하거나 배터리 무선 제어 시스템에 연결되어 동작할 수 있다. BMS(20)는 배터리 무선 제어 시스템을 이용하여 BMS(20)를 구성하고 있는 배터리의 상태 측정 회로와 상태 측정 회로를 통해 측정된 배터리의 상태를 진단하고 배터리를 제어하기 위한 메인 회로 간의 무선 송수신을 할 수 있다.
ECU(30)는 전기 자동차(1)의 상태를 제어하는 전자적 제어 장치이다. 예컨대, 액셀러레이터(accelerator), 브레이크(break), 속도 등의 정보에 기초하여 토크 정도를 결정하고, 모터(50)의 출력이 토크 정보에 맞도록 제어한다.
또한, ECU(30)는 BMS(20)에 의해 배터리(10)가 충전 또는 방전될 수 있도록 인버터(40)에 제어 신호를 보낸다.
인버터(40)는 ECU(30)의 제어 신호에 기초하여 배터리(10)가 충전 또는 방전되도록 한다.
모터(50)는 배터리(10)의 전기 에너지를 이용하여 ECU(30)로부터 전달되는 제어 정보(예컨대, 토크 정보)에 기초하여 전기 자동차(1)를 구동한다.
이하 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 무선 제어 시스템 및 방법에 대해서 설명하도록 한다.
도 2 및 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 무선 제어 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 무선 제어 시스템은 케이스(110), 상태 측정부(120), 메인 회로부(130), 제1 반사파 흡수체(140) 및 제2 반사파 흡수체로 구성될 수 있다.
도 2 및 3에 도시된 배터리 무선 제어 시스템(100)은 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 2 및 3에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
케이스(110)는 하나 이상의 배터리(10) 모듈을 포함할 수 있으며, 배터리 팩 내측에 위치되는 여러 구성요소들과 배터리 팩 외측에 위치되는 구성요소들을 단절시킴으로써, 배터리 팩 외측에 위치되는 구성요소들로 인해 배터리 팩 내측에 위치되는 구성요소들이 영향을 받지 않도록 할 수 있다.
케이스(110)의 형태 및 재질은 배터리(10) 팩의 용도, 사용 환경 및 사용자의 요구에 따라 다양한 형태 및 재질로 형성될 수 있다. 일 예로 전기 자동차(1)에 사용되는 배터리(10) 팩의 형태는 직사각형 형태로 형성 될 수 있으며, 재질은 알루미늄 또는 철과 같은 금속성 물질일 수 있다.
상태 측정부(120)는 케이스(110) 내측에 하나 이상 위치되는 배터리(10) 모듈과 각각 연결되어, 배터리(10) 모듈의 상태를 측정할 수 있다. 여기서 배터리(10) 모듈의 상태는 과전압, 과전류, 저전압, 저전류, 고온 및 저온 상태일 수 있으며, 이러한 배터리(10) 모듈의 상태를 측정하기 위하여 상태 측정부(120)는 전류, 전압 및 온도 중 적어도 하나 이상을 측정할 수 있다.
또한 상태 측정부(120)는 후술되는 메인 회로부(130)와 무선 통신 할 수 있다. 일 예로, 상태 측정부(120)는 전압 측정소자, 온도 측정소자 및 안테나를 포함하는 회로일 수 있다.
메인 회로부(130)는 상태 측정부(120)에서 측정된 배터리(10) 모듈의 상태정보를 무선으로 수신할 수 있으며, 상태정보에 기반하여 배터리(10) 모듈의 상태를 진단 및 제어할 수 있다. 이를 위해 메인 회로부(130)는 통신부(131), 진단부(132) 및 제어부(133)를 포함할 수 있다.
통신부(131)는 상태 측정부(120)로부터 측정된 배터리 모듈의 상태정보를 수신하거나 후술되는 제어부(133)에서 생성되는 배터리 모듈의 동작을 제어하는 제어신호를 송신할 수 있다. 일 예로, 통신부(131)는 송수신을 수행할 수 있는 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다.
진단부(132)는 통신부(131)를 통해 수신된 배터리 모듈의 상태정보에 기반하여 배터리 모듈의 상태를 진단할 수 있다. 진단부(132)는 상태 측정부(120)에서 배터리 모듈의 전류, 전압 및 온도 중 적어도 하나 이상을 측정하게 되면, 상태 측정부(120)에서 측정된 측정값과 기준값을 비교하여 배터리의 이상 유무를 판단할 수 있다. 일 예로, 진단부(132)는 측정값과 기준값을 비교하기 위한 비교기(Comparator)가 포함된 비교회로 일 수 있다.
제어부(133)는 진단부(133)의 진단 결과를 토대로 제어신호를 생성할 수 있다. 여기서 제어신호는 배터리 모듈의 동작를 제어하는 신호일 수 있다. 일 예로, 배터리 모듈의 상태가 고온 상태일 경우, 제어부(133)에서 생성하는 제어신호는 팬(FAN)을 동작시켜 배터리 모듈의 온도를 낮춰주기 위한 신호일 수 있다.
제1 반사파 흡수체(140)는 메인 회로부(130)가 상태 측정부(120)로부터 배터리 모듈의 상태정보를 무선으로 수신하는 과정에서 케이스(110) 내측면에 반사되는 전파를 흡수할 수 있다. 일 예로, 제1 반사파 흡수체는 카본 고무와 같은 유전성손 재료와 페라이트(Ferrite)와 같은 자성재료일 수 있으며, 전파를 흡수하여 열로 변환할 수 있다.
또한 제1 반사파 흡수체(140)는 케이스(110) 내측면 중 적어도 일부 영역에 하나 이상 구성될 수 있다. 일 예로 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 제1 반사파 흡수체(140)는 상태 측정부(120) 및 메인 회로부(130)에 인접한 케이스(110) 내측면에 하나 이상 설치 될 수 있으며, 이를 통해 제1 반사파 흡수체(140)는 상태 측정부(120) 및 메인 회로부(130)에서 송신 또는 수신되는 전파가 상태 측정부(120) 및 메인 회로부(130)에 인접한 케이스(110) 내측면에 반사되어 전파의 간섭을 일으키는 것을 방지할 수 있다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 무선 제어 시스템에서 반사파 흡수체가 팩 내부의 구성요소 외측을 둘러싸고 있는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 제2 반사파 흡수체(150)은 상태 측정부(120) 및 메인 회로부(130)의 외측을 둘러쌀 수 있다.
배터리 팩 내부에서 무선 통신을 하는 경우, 케이스(110) 내측에 위치되는 금속성 물질로 형성된 구성요소들로 인해서도 전파의 반사가 일어날 수 있다. 따라서 제2 반사파 흡수체는 상태 측정부(120)와 메인 회로부(130)을 포함하여 케이스(110) 내측에 위치되는 금속성 물질로 형성된 구성요소의 외측면을 커버하는 형태로 형성될 수 있다. 이를 통해 케이스(110)뿐만 아니라 케이스(110) 내측에 위치된 금속성 물질로 형성된 구성요소에 의해 반사되는 전파 또한 제거 및 흡수할 수 있다.
그러나 상태 측정부(120)와 메인 회로부(130)의 외측면 전체를 커버하게되면 상호간의 무선 통신이 불가능할 수 있다. 따라서 상태 측정부(120)와 메인 회로부(130)간의 송수신되는 배터리 모듈의 상태정보 및 제어신호가 차단되지 않도록 적어도 일부 영역이 개방될 수 있다. 또한 상태 측정부(120)와 메인 회로부(130)의 외측을 둘러싸고 있는 제2 반사파 흡수체(150)의 개방된 영역은 배터리 모듈의 상태 정보 및 제어신호의 송수신이 원활하게 이뤄질 수 있도록 상태 측정부(120) 및 메인 회로부(130)의 외측면에 형성된 제2 반사파 흡수체(150)의 개방된 영역이 상호 대면되도록 위치될 수 있다.
이하 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 무선 제어 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 무선 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 무선 제어 방법은, 하나 이상의 상태 측정부에서 하나 이상의 배터리 모듈의 상태를 각각 측정하는 상태 측정 단계(S101), 하나 이상의 상태 측정부로부터 측정된 배터리 모듈의 상태정보를 메인 회로부에 무선으로 송신하는 송수신 단계(S102) 및 케이스 내측면에 위치된 제1 반사파 흡수체를 통해, 메인 회로부가 상태 측정부로부터 배터리 모듈의 상태정보를 무선으로 수신하는 과정에서 케이스 내측면에 반사되는 전파를 흡수하는 반사파 흡수 단계(S104)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 무선 제어 방법이 시작되면, 먼저 배터리 모듈의 상태정보를 측정한다(S101). 상태 측정 단계(S101)은 배터리 모듈의 전류, 전압 및 온도 중 적어도 하나 이상을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
단계(S101)에서 측정된 배터리 모듈의 상태정보는 메인 회로부에 포함된 통신부로 송신될 수 있다(S102).
송수신 단계(S102)는 통신부에서 상태 측정부로부터 배터리 모듈의 상태정보를 수신하거나, 배터리 모듈의 동작을 제어하는 제어신호를 송신하는 단계, 진단부에서 수신된 배터리 모듈의 상태정보에 기반하여, 배터리 모듈의 상태를 진단하는 단계 및 제어부에서 진단부의 진단결과를 토대로 제어신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
송수신 단계(S102)에서 상태 측정부와 메인 회로부의 송수신 방식은 무선 통신 방식을 이용하며, 이 과정에서 케이스 내측면 및 금속성 구성요소에 의해 송수신되는 전파가 반사되어 간섭을 일으킬 수 있다. 따라서 반사되는 전파를 제거하기 위해 케이스 내측면에 구성된 제1 반사파 흡수체 및 구성요소의 외측을 둘러싸는 제2 반사파 흡수체를 통해 반사파를 흡수 및 제거한다(S104)
이와 같은 배터리 무선 제어 방법으로, 배터리 모듈의 상태정보를 측정하는 상태 측정부와 메인 회로부가 무선 통신 방식을 이용하서 정보를 송수신 할 수 있다.
전술한 배터리 셀의 온도 제어 방법은 도면에 제시된 순서도를 참조로 하여 설명되었다. 간단히 설명하기 위하여 상기 방법은 일련의 블록들로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 상기 블록들의 순서에 한정되지 않고, 몇몇 블록들은 다른 블록들과 본 명세서에서 도시되고 기술된 것과 상이한 순서로 또는 동시에 일어날 수도 있으며, 동일한 또는 유사한 결과를 달성하는 다양한 다른 분기, 흐름 경로, 및 블록의 순서들이 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 방법의 구현을 위하여 도시된 모든 블록들이 요구되지 않을 수도 있다
이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.
10: 배터리
110: 케이스
120: 상태 측정부
130: 메인 회로부
140: 제1 반사파 흡수체
150: 제2 반사파 흡수체

Claims (10)

  1. 하나 이상의 배터리 셀을 포함하며, 케이스 내측에 하나 이상 위치되는 배터리 모듈;
    상기 하나 이상의 배터리 모듈과 각각 연결되어, 상기 배터리 모듈의 상태를 측정하는 하나 이상의 상태 측정부;
    상기 하나 이상의 상태 측정부로부터 상기 측정된 배터리 모듈의 상태정보를 무선으로 수신하는 메인 회로부; 및
    상기 케이스 내측면에 위치되며, 상기 메인 회로부가 상기 상태 측정부로부터 상기 배터리 모듈의 상태정보를 무선으로 수신하는 과정에서 상기 케이스 내측면에 반사되는 전파를 흡수하는 제1 반사파 흡수체;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 무선 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상태 측정부는,
    상기 배터리 모듈의 전류, 전압 및 온도 중 적어도 하나 이상을 측정하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 무선 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메인 회로부는,
    상기 상태 측정부로부터 상기 배터리 모듈의 상태정보를 수신하거나, 상기 배터리 모듈의 동작을 제어하는 제어신호를 송신하는 통신부;
    상기 수신된 상기 배터리 모듈의 상태정보에 기반하여, 상기 배터리 모듈의 상태를 진단하는 진단부; 및
    상기 진단부의 진단결과를 토대로 상기 제어신호를 생성하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 무선 제어 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배터리 무선 제어 시스템은,
    상기 상태 측정부 및 상기 메인 회로부의 외측을 둘러싸는 제2 반사파 흡수체를 더 포함하며,
    상기 제2 반사파 흡수체는,
    상기 제어신호 및 상기 상태정보의 송수신이 차단되지 않도록 적어도 일부 영역이 개방되는 것을 특징으로 하는,
    배터리 무선 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 반사파 흡수체의 개방된 영역은,
    상기 상태 측정부와 상기 메인 회로부가 상호 대면되도록 위치되는 것을 특징으로 하는,
    배터리 무선 제어 시스템.
  6. 하나 이상의 상태 측정부에서 하나 이상의 배터리 모듈의 상태를 각각 측정하는 상태 측정 단계;
    상기 하나 이상의 상태 측정부로부터 상기 측정된 배터리 모듈의 상태정보를 메인 회로부에 무선으로 송신하는 송수신 단계; 및
    상기 케이스 내측면에 위치된 제1 반사파 흡수체를 통해, 상기 메인 회로부가 상기 상태 측정부로부터 상기 배터리 모듈의 상태정보를 무선으로 수신하는 과정에서 상기 케이스 내측면에 반사되는 전파를 흡수하는 반사파 흡수 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 무선 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상태 측정 단계는,
    상기 배터리 모듈의 전류, 전압 및 온도 중 적어도 하나 이상을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 무선 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 송수신 단계는,
    통신부에서 상기 상태 측정부로부터 상기 배터리 모듈의 상태정보를 수신하거나, 상기 배터리 모듈의 동작을 제어하는 제어신호를 송신하는 단계;
    진단부에서 상기 수신된 상기 배터리 모듈의 상태정보에 기반하여, 상기 배터리 모듈의 상태를 진단하는 단계; 및
    제어부에서 상기 진단부의 진단결과를 토대로 상기 제어신호를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 무선 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 배터리 무선 제어 방법은,
    제2 반사파 흡수체가 상기 상태 측정부 및 상기 메인 회로부의 외측을 둘러싸는 단계를 더 포함하며,
    상기 제2 반사파 흡수체가 외측을 둘러싸는 단계는,
    상기 제어신호 및 상기 상태정보의 송수신이 차단되지 않도록 적어도 일부 영역이 개방되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 무선 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 일부 영역이 개방되는 단계는,
    상기 상태 측정부와 상기 메인 회로부의 상기 개방된 영역이 상호 대면되도록 위치되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 무선 제어 방법.


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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021246647A1 (ko) * 2020-06-04 2021-12-09 주식회사 엘지에너지솔루션 무선 통신 최적화 구조를 구비한 배터리 랙 및 이를 포함하는 에너지 저장장치
WO2021246633A1 (ko) * 2020-06-02 2021-12-09 주식회사 엘지에너지솔루션 무선 통신을 위한 최적화 구조를 구비한 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
US11296514B2 (en) 2018-12-07 2022-04-05 Lg Energy Solution, Ltd. Apparatus and method for managing battery
WO2022080760A1 (ko) * 2020-10-12 2022-04-21 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2024025228A1 (ko) * 2022-07-28 2024-02-01 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010142083A (ja) * 2008-12-15 2010-06-24 Toshiba Corp 組電池システム
KR20110064055A (ko) 2009-12-07 2011-06-15 주식회사 엘지화학 배터리 관리 시스템 보호 회로 장치 및 이를 구비한 배터리 팩
KR101080651B1 (ko) * 2010-11-10 2011-11-08 에이큐 주식회사 다수 안테나를 배터리부에 구비한 이동단말기
KR20150106027A (ko) * 2014-03-10 2015-09-21 세방전지(주) 전기차용 전지팩과 그 제어방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010142083A (ja) * 2008-12-15 2010-06-24 Toshiba Corp 組電池システム
KR20110064055A (ko) 2009-12-07 2011-06-15 주식회사 엘지화학 배터리 관리 시스템 보호 회로 장치 및 이를 구비한 배터리 팩
KR101080651B1 (ko) * 2010-11-10 2011-11-08 에이큐 주식회사 다수 안테나를 배터리부에 구비한 이동단말기
KR20150106027A (ko) * 2014-03-10 2015-09-21 세방전지(주) 전기차용 전지팩과 그 제어방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11296514B2 (en) 2018-12-07 2022-04-05 Lg Energy Solution, Ltd. Apparatus and method for managing battery
WO2021246633A1 (ko) * 2020-06-02 2021-12-09 주식회사 엘지에너지솔루션 무선 통신을 위한 최적화 구조를 구비한 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2021246647A1 (ko) * 2020-06-04 2021-12-09 주식회사 엘지에너지솔루션 무선 통신 최적화 구조를 구비한 배터리 랙 및 이를 포함하는 에너지 저장장치
WO2022080760A1 (ko) * 2020-10-12 2022-04-21 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2024025228A1 (ko) * 2022-07-28 2024-02-01 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법

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