KR20180134674A - 배터리 팩 및 배터리 팩의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다양한 실시예에 따른 배터리 팩의 제어 방법 및 이에 의한 배터리 팩이 개시한다. 배터리 팩은 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리, 상기 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 슬레이브 컨트롤러를 각각 포함하는 복수의 슬레이브 배터리 모듈, 상기 슬레이브 컨트롤러를 제어하는 마스터 컨트롤러를 포함하는 마스터 배터리 모듈, 및 상기 마스터 컨트롤러가 연결되는 제1 포트 및 상기 슬레이브 컨트롤러가 연결되는 복수의 제2 포트가 형성된 통신 케이블을 포함하고, 상기 제1 포트는 상기 제2 포트의 개수에 대응하는 전기적 신호인 식별 신호를 출력하는 식별 단자를 더 포함하는 배터리 팩 및 이를 제어하는 방법을 개시한다.

Description

배터리 팩 및 배터리 팩의 제어 방법{battery pack and charging control method for battery pack}
본 발명은 배터리 팩 및 상기 배터리 팩의 제어 방법에 관한 것이다.
휴대용 전자기기, 예를 들어 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북 등이 널리 사용됨에 따라서 이들 휴대용 전자기기를 동작시키기 위한 전원을 공급하는 배터리의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 배터리는 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 보호회로와 함께 배터리 팩 형태로 제공되며, 배터리를 효율적으로 충전하기 위한 충전 방법 및 장치에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다.
배터리 팩은 복수의 배터리 모듈을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 모듈 각각은 배터리의 관리를 위한 배터리의 충전 및 방전을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함하고 있다. 또한, 배터리 팩은 복수의 배터리 모듈에 포함된 컨트롤러들을 제어하기 위한 마스터 컨트롤러를 포함할 수 있다.
한편, 배터리 팩은 연결되는 부하의 소비 전력 및 정격 전압을 고려하여 내부에 포함된 배터리 모듈들의 개수 및 연결관계가 미리 결정되어 있다. 그러나, 배터리 팩에 포함된 배터리 모듈이 상기 미리 결정된 수보다 작은 경우에 배터리 팩은 부하에 적절한 전력을 공급할 수 없으며, 나아가 배터리 모듈에 무리한 출력을 요구하여 배터리 모듈의 안정성 및 수명에 악영향을 줄 수 있다. 따라서, 마스터 컨트롤러는 배터리 팩에 포함되기로 예정된 배터리 모듈의 개수를 미리 인식 및 예측할 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 마스터 컨트롤러가 연결이 예정된 복수의 슬레이브 컨트롤러의 개수를 전용 통신 케이블로부터 획득할 수 있고, 획득한 복수의 슬레이브 컨트롤러의 개수와 실제 연결된 슬레이브 컨트롤러의 개수가 상이하면 작동하지 않는 배터리 팩 및 배터리 팩의 제어 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리, 상기 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 슬레이브 컨트롤러를 각각 포함하는 복수의 슬레이브 배터리 모듈, 상기 슬레이브 컨트롤러를 제어하는 마스터 컨트롤러를 포함하는 마스터 배터리 모듈, 및 상기 마스터 컨트롤러가 연결되는 제1 포트 및 상기 슬레이브 컨트롤러가 연결되는 복수의 제2 포트가 형성된 통신 케이블을 포함하고, 상기 제1 포트는 상기 제2 포트의 개수에 대응하는 전기적 신호인 식별 신호를 출력하는 식별 단자를 더 포함한다.
배터리 팩의 일 예에 따르면, 상기 마스터 컨트롤러는 식별 단자와 전기적으로 연결되면, 상기 식별 신호에 기초하여 상기 제2 포트의 개수를 검출하여 상기 배터리 팩에 포함되는 상기 배터리 모듈의 개수를 미리 인식하는 것을 특징으로 한다.
배터리 팩의 다른 예에 따르면, 상기 마스터 컨트롤러는 상기 제2 포트에 연결된 슬레이브 컨트롤러의 개수를 검출하고, 상기 검출된 슬레이브 컨트롤러 개수와 상기 식별 단자에 따른 상기 제2 포트의 개수가 상이하면, 작동을 중단하는 것을 특징한다.
배터리 팩의 다른 예에 따르면, 상기 식별 단자는 복수의 식별핀들을 포함하고, 상기 식별 신호는 상기 복수의 식별핀들 중 서로 전기적으로 연결된 식별핀들의 개수 및 배열 순서에 따른 전기적 신호인 것을 특징으로 한다.
배터리 팩의 다른 예에 따르면, 상기 통신 케이블은 상기 식별 단자의 복수의 식별핀들 중 적어도 둘의 식별핀을 서로 전기적으로 연결시켜 제작되는 것을 특징으로 한다.
배터리 팩의 다른 예에 따르면, 상기 마스터 컨트롤러는 상기 서로 전기적으로 연결된 식별핀들의 개수 및 배열 순서에 따라 대응되는 상기 제2 포트의 개수에 대한 정보를 포함하는 데이터 베이스를 미리 저장하고 있는 것을 특징으로 한다.
배터리 팩의 다른 예에 따르면, 상기 마스터 컨트롤러는, 상기 식별 단자와 전기적으로 연결되면, 서로 전기적으로 연결된 상기 식별핀들의 개수 및 배열 순서를 검출하고, 상기 데이터 베이스로부터 대응하는 제2 포트의 개수를 획득하는 것을 특징으로 한다.
배터리 팩의 다른 예에 따르면, 상기 복수의 식별핀들 중 서로 전기적으로 연결되지 않은 식별핀은 개방되고, 상기 서로 전기적으로 연결된 식별핀들은 그라운드되어 있는 것을 특징으로 한다.
배터리 팩의 다른 예에 따르면, 상기 마스터 컨트롤러의 제어에 의해 알림 신호를 발생하는 알림부를 더 포함하고, 상기 마스터 컨트롤러는 상기 제2 포트의 개수와 상응한 개수의 상기 슬레이브 컨트롤러가 연결되지 않았으면 알림부가 알림 신호를 발생하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩의 제어 방법은 상기 마스터 컨트롤러와 연결되는 제1 포트 및 상기 복수의 슬레이브 컨트롤러들 각각과 연결되는 복수의 제2 포트가 형성된 통신 케이블의 상기 제1 포트에 구비된 식별 단자로부터 식별 신호를 수신 받아 상기 제2 포트의 개수를 검출하는 단계, 상기 제2 포트에 연결된 상기 슬레이브 컨트롤러의 개수를 검출하는 단계, 상기 제2 포트의 개수와 상기 제2 포트에 연결된 슬레이브 컨트롤러의 개수를 비교하여 상기 배터리 팩의 작동 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
배터리 팩의 제어 방법의 일 예에 따르면, 상기 배터리 팩의 작동 여부를 결정하는 단계는, 상기 제2 포트의 개수와 상기 슬레이브 컨트롤러의 개수가 상이하면 상기 배터리 팩의 작동을 중단하는 단계를 더 포함한다.
배터리 팩의 제어 방법의 다른 예에 따르면, 상기 배터리 팩의 충전 및 방전 여부를 결정하는 단계는, 상기 제2 포트의 개수와 상기 슬레이브 컨트롤러의 개수가 상응하면, 상기 배터리 팩의 작동을 재개하는 단계를 더 포함한다.
배터리 팩의 제어 방법의 다른 예에 따르면, 상기 제1 포트는 복수의 식별핀들을 구비하고 상기 식별 신호를 출력하는 식별 단자를 포함하고, 상기 식별 신호는 상기 복수의 식별핀들 중 서로 전기적으로 연결된 식별핀들의 개수 및 배열 순서에 따른 전기적 신호인 것을 특징으로 한다.
배터리 팩의 제어 방법의 다른 예에 따르면, 상기 서로 전기적으로 연결된 식별핀들의 개수 및 배열 순서는 상기 제2 포트의 개수에 따라 결정된 것을 특징으로 한다.
배터리 팩의 제어 방법의 다른 예에 따르면, 상기 제2 포트의 개수를 검출하는 단계는, 상기 식별 신호에 따른 상기 서로 전기적으로 연결된 식별핀들의 개수 및 배열 순서를 확인하는 단계, 및 상기 서로 전기적으로 연결된 식별핀들의 개수 및 배열 순서에 대응하는 제2 포트의 개수를 검출하는 단계를 더 포함한다.
배터리 팩의 제어 방법의 다른 예에 따르면, 상기 제2 포트의 개수와 상기 슬레이브 컨트롤러의 개수가 상이하면 외부로 알림 신호를 출력하는 단계를 더 포함한다.
다양한 실시예에 따른 배터리 팩 및 배터리 팩의 제어 방법은 마스터 컨트롤러가 전용 통신 케이블로부터 연결될 슬레이브 컨트롤러의 개수를 미리 예측할 수 있고, 예측된 슬레이브 컨트롤러의 개수와 실제 연결된 슬레이브 컨트롤러 개수가 상이하면 작동을 중단하여 예측된 슬레이브 컨트롤러의 개수와 상이한 슬레이브 컨트롤러가 연결됨에 따른 배터리 팩의 출력 불안정 및 배터리 팩에 포함된 배터리의 과도한 출력에 따른 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 배터리 모듈의 내부 구조를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 케이블을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 케이블 및 컨트롤러 간의 연결 관계를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 충전 및 방전을 제어하는 방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일반적인 배터리 모듈의 내부 구조를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 배터리 모듈(103)은 충방전 스위치(120), 배터리(140), 컨트롤러(130)를 포함한다.
배터리(140)는 전력을 저장하는 부분으로서, 적어도 하나의 배터리 셀(141)을 포함한다. 배터리(140)에 하나의 배터리 셀(141)이 포함되거나, 복수의 배터리 셀(141)들이 포함될 수 있으며, 배터리 셀(141)들은 직렬로 연결되거나, 병렬로 연결될 수 있고, 또는 직렬과 병렬의 조합으로 연결될 수 있다. 배터리(140)에 포함되는 배터리 셀(141)들의 개수 및 연결 방식은 요구되는 출력 전압 및 전력 저장 용량에 따라서 결정될 수 있다.
배터리 셀(141)은 충전이 가능한 이차 전지를 포함할 수 있다. 예컨대, 배터리 셀(141)은 니켈-카드뮴 전지(nickel-cadmium battery) 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery)를 포함할 수 있다.
컨트롤러(130)는 배터리(140)의 전압 및 전류를 모니터링하여 배터리(140)의 상태를 분석하고, 분석된 배터리(140)의 상태에 기초하여 배터리(140)의 충전 및 방전을 제어할 수 있는 프로세서(processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 컨트롤러(130)는 모니터링된 배터리(140)의 상태에 기초하여 배터리(140)의 과충전, 과방전, 과전류, 과전압, 과열 등의 우려가 있는 경우 배터리(140)를 보호하기 위해 배터리(140)의 충전 및 방전을 중단시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러(130)는 배터리(140)에 과충전, 과방전, 과전류 및 고온 등과 같이 배터리(140)가 손상될 우려가 있는 상황이 감지되면, 충전 및 방전 스위치 중 적어도 하나를 개방하여 배터리(140)의 충전 및 방전을 중단시킬 수 있다.
또한, 컨트롤러(130)는 배터리(140)의 전압 및 전류 값에 기초하여 잔여 전력량, 열화 정도, 충전 상태 등을 연산하여 산출할 수 있다. 컨트롤러(130)는 산출된 배터리(140)의 잔여 전력량, 열화 정도 및 충전 상태에 대한 정보에 기초하여 배터리(140)의 과충전, 과방전 등에 기준이 되는 값을 보정하거나, 상기 정보들을 외부의 디스플레이부등에서 표시되도록하여 사용자에게 상기 정보들을 제공할 수 있다.
충방전 스위치는 컨트롤러(130)의 제어에 따라 걔폐된다. 충방전 스위치는 컨트롤러(130)의 제어에 의해 개방되면 배터리(140)의 충전 및 방전 전류의 흐름이 중단되도록, 배터리(140)의 충전 및 방전 전류가 흐르는 경로 상에 배치된다. 충방전 스위치는 트랜지스터 또는 릴레이로 구성될 수 있다.
예를 들면, 충방전 스위치는 기생 다이오드를 포함하는 FET 스위치로 구성될 수 있다. 충전 스위치의 기생 다이오드는 배터리(140)의 방전 전류가 흐르는 방향이 순방향이 되며, 방전 스위치의 기생 다이오드는 배터리(140)의 충전 전류가 흐르는 방향이 순방향이 된다. 이 경우, 상기 충전 스위치가 턴 오프되고, 상기 방전 스위치가 턴 온되는 경우, 배터리(140)의 충전 전류의 흐름은 차단되나, 배터리(140)의 방전 전류는 상기 방전 스위치 및 상기 충전 스위치의 기생 다이오드를 통해 흐를 수 있다. 반대로, 상기 충전 스위치가 턴 온되고, 상기 방전 스위치가 턴 오프되는 경우, 배터리(140)의 방전 전류의 흐름은 차단되나, 배터리(140)의 충전 전류는 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치의 기생 다이오드를 통해 흐를 수 있다.
배터리 모듈(103)의 외부 단자는 외부의 부하 장치나 충전기와 연결되거나, 다른 배터리 모듈(103)과 병렬 또는 직렬로 연결될 수 있다. 배터리 모듈(103)은 복수개 구비될 수 있고, 상기 복수 개의 배터리 모듈(103)은 요청되는 전압 및 전력 저장 용량을 갖도록 직렬, 병렬 또는 직렬 및 병렬이 혼합된 형태로 연결될 수 있다.
이 경우, 복수의 배터리 모듈(103)들 중 어느 하나의 배터리 모듈(103)의 컨트롤러(130)가 나머지 배터리 모듈(103)의 컨트롤러(130)를 제어하도록 구성될 수 있다. 이하에서는, 나머지 배터리 모듈(103)의 컨트롤러(130)를 제어하는 컨트롤러(130)를 마스터 컨트롤러(131)라 정의하고, 마스터 컨트롤러(131)에 의해 제어되는 컨트롤러(130)를 슬레이브 컨트롤러들(133)로 정의한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 배터리 팩(100)은 마스터 컨트롤러(131), 복수의 슬레이브 컨트롤러들(133)를 포함한다.
슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d)는 도 1을 참조하여 설명한 컨트롤러(130)와 같이, 배터리(140)의 전압 및 전류에 대한 정보를 획득하고, 상기 획득한 배터리(140)의 전압 및 전류의 정보에 기초하여 배터리(140)의 충전 상태 등 배터리(140)의 상태를 검출할 수 있다. 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d)은 마스터 컨트롤러(131)의 제어 신호에 따라 제어되거나, 마스터 컨트롤러(131)의 제어 신호에 응답하는 응답 신호를 마스터 컨트롤러(131)에 전송할 수 있다.
상기 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d)은 마스터 컨트롤러(131)의 요청이 있는 경우 상기 정보들을 마스터 컨트롤러(131)에 전송할 수 있다. 상기 응답 신호는 슬레이브 컨트롤러들(133)이 마스터 컨트롤러(131)로부터 요청 신호를 인가받고, 대응하는 배터리(140)의 전압 및 전류에 대한 정보에 대한 정보 또는 배터리(140)의 상태에 대한 정보를 포함할 수 있다.
마스터 컨트롤러(131)는 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d)이 전송한 배터리(140)에 대한 전압 및 전류에 대한 정보에 기초하여 각 배터리(140)들의 충전 상태, 열화 정도 등을 판단할 수 있다. 마스터 컨트롤러(131)는 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d)이 전송한 정보에 기초하여 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d)의 충전 및 방전의 제어와 관련된 제어 신호를 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면 마스터 컨트롤러(131)와 복수의 슬레이브 컨트롤러들(133)은 하나의 통신 라인(230)을 통해 제어 신호 및 응답 신호를 송수신할 수 있다. 마스터 컨트롤러(131)와 복수의 슬레이브 컨트롤러들(133) 각각은 개별적인 통신 라인(230)으로 연결되어 있지 않고, 하나의 통신 라인(230)을 통해 연결되어 있다. 이 경우, 복수의 슬레이브 컨트롤러들(133) 각각은 대응되는 식별자가 설정되어 있고, 마스터 컨트롤러(131)는 제어 대상이 되는 슬레이브 컨트롤러에 해당하는 식별자를 제어 신호에 포함시켜 소정의 슬레이브 컨트롤러만이 제어되도록 제어 신호를 통신 라인(230)에 출력할 수 있다. 예를 들면, 마스터 컨트롤러(131)와 복수의 슬레이브 컨트롤러들(133)은 통신 라인(230)을 이용하여 CAN(controller are network) 통신 프로토콜을 사용할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 버스 라인을 사용하여 데이터나 명령을 전송하는 통신 프로토콜이라면 모두 적용 가능할 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 케이블을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면 통신 케이블(200)은 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 마스터 컨트롤러(131)와 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d)을 서로 전기적으로 연결해주어 통신 라인(230)을 제공할 수 있다. 통신 케이블(200)은 하나의 라인으로 마스터 컨트롤러(131)가 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d)과 연결되도록 하나의 라인에 마스터 컨트롤러(131)와 연결되는 제1 포트(210)와 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d) 각각에 연결되는 제2 포트들(220a 내지 220d)이 형성되어 있다.
통신 케이블(200)은 제1 포트(210) 및 복수의 제2 포트(220)가 구비되어 있다. 통신 케이블(200)은 제1 포트(210)에 마스터 컨트롤러(131)가 연결되고, 복수의 제2 포트(220)는 복수의 슬레이브 컨트롤러들(133)과 각각 연결된다. 통신 케이블(200)은 제1 포트(210)에 연결된 마스터 컨트롤러(131)와 제2 포트(220) 각각에 연결된 복수의 슬레이브 컨트롤러들(133) 간의 하나의 통신 라인(230)을 제공한다. 이 경우, 마스터 컨트롤러(131)는 하나의 통신 라인(230)을 이용하여 복수의 슬레이브 컨트롤러들(133) 각각을 제어한다.
통신 케이블(200)은 제1 포트(210)에 상기 통신 라인(230)과 별도의 식별 신호를 제공할 수 있는 식별 단자를 더 포함한다. 상기 식별 단자는 미리 설정된 배열 순서로 배열된 복수의 식별핀들을 포함한다. 상기 식별 단자는 제2 포트(220)의 개수에 대응한 식별 신호를 출력하도록 복수의 식별핀 중 적어도 둘의 식별핀들이 전기적으로 연결되어 있다. 상기 식별 단자는 통신 케이블(200)에 형성되는 제2 포트의 개수에 따라 복수의 식별핀들 중 서로 전기적으로 연결되는 식별핀이 미리 결정되어 제작된다. 이 경우, 상기 식별 단자는 서로 전기적 연결되는 식별핀들의 개수 및 배열 순서 등을 변경하여 다양한 전기적 신호인 식별 신호를 출력할 수 있다.
예를 들면, 상기 식별 단자는 복수의 식별핀을 포함하고 있고, 상기 복수의 식별핀들 중 적어도 둘 이상은 통신 케이블(200) 내부에서 서로 전기적으로 연결되어 있고, 나머지 단자들은 개방되어 있다. 이 경우, 상기 식별 단자는 서로 전기적으로 연결된 식별핀들과 서로 전기적으로 연결되지 않은 식별핀들 간에 서로 상이한 전압이 출력되도록 할 수 있고, 이를 마스터 컨트롤러(131)가 감지하여 상기 식별 신호를 검출할 수 있다.
또한, 미리 설정된 배열 순서로 제1 식별핀 내지 제6 식별핀이 배열되어 있고, 제1 식별핀 내지 제3 식별핀이 서로 전기적으로 연결된 경우, 마스터 컨트롤러는 서로 전기적으로 연결된 식별핀들을 1로, 나머지 식별핀들을 0으로 정의하여, 상기 전기적으로 연결된 제1 식별핀 내지 제3 식별핀의 상기 배열 순서에 따라 2진화된 111000의 식별 신호를 검출할 수도 있다.
마스터 컨트롤러(131)는 상기 통신 라인(230)을 통해 복수의 제2 포트(220a 내지 220d)들 각각에 연결된 복수의 슬레이브 컨트롤러들(133)에 제어 신호를 전달할 수 있다. 마스터 컨트롤러(131)는 복수의 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d) 중 제어 대상이 되는 소정의 슬레이브 컨트롤러에 대응하는 식별자를 포함하는 제어 신호를 인가하여, 상기 식별자에 대응하는 소정의 슬레이브 컨트롤러만을 제어할 수 있다. 즉, 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d) 각각은 별도의 식별자가 미리 설정되어 있고, 마스터 컨트롤러(131)는 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d) 중 제어 대상이 되는 슬레이브 컨트롤러에 대응하는 식별자가 포함되는 제어 신호를 출력하여 하나의 통신 라인(230)으로도 제어 대상이 되는 슬레이브 컨트롤러만 제어되도록 할 수 있다.
구체적으로, 마스터 컨트롤러(131)는 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d) 중 제어 대상이 되는 슬레이브 컨트롤러에 대응하는 식별자에 대한 정보를 포함한 제어 신호를 제1 포트(210)로 출력한다. 상기 마스터 컨트롤러(131)가 출력하는 제어 신호가 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d)에 전달되더라도, 상기 제어 신호에 포함된 식별자에 대응되는 슬레이브 컨트롤러만이 상기 제어 신호에 응답하여 제어될 수 있다. 즉, 마스터 컨트롤러(131)와 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d)이 하나의 통신 라인(230)으로 연결되더라도, 마스터 컨트롤러(131)는 상기 식별자를 이용하여 특정 슬레이브 컨트롤러만 제어되도록 할 수 있다. 한편, 마스터 컨트롤러(131)가 하나의 통신 라인(230)으로 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d) 중 제어 대상이 되는 소정의 슬레이브 컨트롤러를 제어할 수 있는 모든 방법이 적용될 수 있으며, 상기 제시한 식별자에 의한 제어 방법으로 본 발명의 사상이 제한되지 않는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 케이블 및 컨트롤러 간의 연결관계를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 통신 케이블(200)은 제1 포트(210) 및 제2 포트들(220a, 220b)을 포함하고, 제1 포트(210) 및 제2 포트들(220a, 220b)은 통신 라인(230)과 전기적으로 연결된 통신 핀들을 포함하고, 제1 포트(210)는 미리 설정된 전기적 신호를 발생하는 식별 단자(212)를 포함한다.
제2 포트들(220a, 220b) 각각은 제1 핀 내지 제4핀을 각각 포함하고 있다. 상기 제1 내지 제4 핀들을 통해 인접한 슬레이브 컨트롤러들(133)들이 서로 전기적으로 연결되어 하나의 통신 라인(230)을 형성한다. 예를 들면, 어느 한 제2 포트(220b)에 연결된 슬레이브 컨트롤러는 제1 통신핀 및 제2 통신핀과 연결되어 인접하는 슬레이브 컨트롤러(133a)와 전기적으로 연결되고, 제3 통신핀 및 제4 통신핀을 통해 다른 인접하는 슬레이브 컨트롤러(133c, 도3 참조)와 전기적으로 연결된다. 이러한 방식으로 복수의 제2 포트(220)에 연결된 슬레이브 컨트롤러들(133a, 133b)은 하나의 통신 라인(230)에 연결될 수 있다.
제1 포트(210)는 제2 포트들(220a, 220b)과 하나의 통신 라인으로 전기적으로 연결되어 통신을 할 수 있는 2개의 통신 핀들(211)이 형성되고, 추가적으로, 식별 신호를 발생할 수 있는 7개의 식별핀들을 포함하는 식별 단자(212)가 더 형성되어 있다. 제1 포트(210)의 2개의 통신 핀들(211) 각각은 상기 제2 포트(220b)의 제1 핀 내지 제4 핀 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되어 마스터 컨트롤러(131)와 슬레이브 컨트롤러들(133a, 133b)과 하나의 통신 라인(230)으로 전기적으로 연결된다. 한편, 식별 단자에 포함되는 식별핀들의 개수는 도 4에 도시된 7개로 제한되지 않으며, 필요에 따라 수개 내지 수십 개일 수 있다. 다만, 설명의 편의를 위해, 식별 단자가 7개의 식별핀을 포함하고 있는 것으로 이하에서는 설명한다.
식별 단자(212)는 7개의 식별핀들을 포함하고, 상기 7개의 식별핀들 중 적어도 둘 이상의 핀들이 서로 전기적으로 연결되어 있다. 상기 식별 신호는 상기 7개의 식별핀들 중 서로 전기적으로 연결된 식별핀들의 개수 및 배열 순서에 의한 전기적 신호로 구성될 수 있다. 예를 들면, 서로 전기적으로 연결된 식별핀들이 그라운드되고 나머지 식별핀들이 개방된 경우, 서로 전기적으로 연결된 식별핀들은 로우(Low) 상태이고, 나머지 식별핀들은 하이 임피던스(Hi-z) 상태이다. 이때, 식별 신호는 서로 전기적으로 연결된 식별핀들의 배열 순서에 따라 달라지는 전기적 신호를 식별 단자(212)와 연결된 마스터 컨트롤러(131)에 제공할 수 있다. 즉, 식별 단자(212)가 7개의 식별핀들을 포함하는 경우, 식별 단자(212)는 서로 전기적으로 연결되는 식별핀들의 개수 및 배열 순서를 달리하여 128개의 다양한 식별 신호를 출력할 수 있다.
한편, 상기 7개의 식별핀들 서로 전기적으로 연결될 수 있으나 통신 라인(230) 및 제2 포트들(220a, 220b)과 전기적으로 연결되지 않는다.
예를 들면, 식별 단자(212)가 4개의 식별핀들로 구성된 경우, 제1 식별핀 및 제2 식별핀이 전기적으로 연결되어 있고, 제3 식별핀 및 제4 식별핀이 개방된 상태인 경우, 상기 식별 단자(212)는 제1 식별핀 및 제2 식별핀에서 로우 상태, 제3 식별핀 및 제4 식별핀은 하이 상태인 식별 신호를 출력할 수 있다. 이때, 마스터 컨트롤러(131)는 상기 식별핀들 중 서로 전기적으로 연결된 식별핀들의 개수 및 배열 순서에 따른 상기 식별 신호를 검출할 수 있다. 이 경우, 마스터 컨트롤러(131)는 0011의 이진화된 전기적 신호를 상기 식별 신호로 검출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스터 컨트롤러(131)는 식별 단자(212)의 7개의 식별핀들 중 서로 전기적으로 연결된 식별핀들을 확인하여 상기 식별 신호를 검출할 수 있다. 이때, 마스터 컨트롤러(131)는 서로 전기적으로 연결된 식별핀들의 개수 및 배열 순서에 기초하여 상기 식별 신호를 검출한다. 예컨대, 식별 단자(212)가 제1 식별핀, 제3 식별핀 및 제4 식별핀이 서로 전기적으로 연결된 제1 식별핀 내지 제6 식별핀을 포함하는 경우, 마스터 컨트롤러(131)는 제1 식별핀, 제3 식별핀 및 제4 식별핀들이 서로 전기적으로 연결된 것을 확인할 수 있다. 이 때, 마스터 컨트롤러(131)는 미리 설정된 바에 따라 서로 전기적으로 연결된 식별핀을 1로, 나머지 식별핀은 0으로 이진화할 수 있다. 이 경우, 마스터 컨트롤러(131)는 식별 신호로 101100의 이진화 신호를 검출할 수 있다.
한편, 복수의 제2 포트(220)의 개수에 따라 서로 전기적으로 연결된 식별핀들의 배열 순서 및 개수를 식별핀들의 조합 정보로 정의한다. 마스터 컨트롤러(131)는 상기 복수의 식별핀들의 전압 등을 측정하여 서로 전기적으로 연결된 식별핀들을 검출하여 상기 식별핀들의 조합 정보를 확인할 수 있다. 이때, 마스터 컨트롤러가 확인한 상기 식별핀들의 조합 정보가 식별 신호이고, 상기 식별 신호에 대응되는 제2 포트(220)의 개수에 대한 정보를 포함하는 데이터 베이스(DB, 160)를 미리 저장하고 있다.
예를 들면, 상기 식별 단자가 4개의 식별핀을 포함하고, 마스터 컨트롤러(131)가 서로 전기적으로 연결된 식별핀을 1로, 나머지 식별핀을 0으로 식별 신호를 검출하는 경우, 상기 데이터 베이스(DB, 160)는 상기 식별 신호가 1000일 때에 제2 포트(220)가 2개, 상기 식별 신호가 1001일 때 제2 포트(220)가 3개, 상기 식별 신호가 1100일 때 제2 포트(220)가 4개 등의 상기 식별 신호와 제2 포트의 개수 간의 대응관계에 대한 정보를 포함하고 있다. 즉, 마스터 컨트롤러(131)는 제1 내지 제4 식별핀들 중 서로 전기적으로 연결된 식별핀들의 개수 및 배열 순서에 따른 식별 신호를 검출하고, 상기 검출된 식별 신호에 대응되는 제2 포트(220)의 개수를 데이터 베이스(DB, 160)로부터 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 식별핀들 중 서로 전기적으로 연결된 식별핀들은 그라운드되어 있고 나머지 식별핀들은 개방되어 있다. 이 경우, 복수의 식별핀들 각각은 0 또는 하이 임프던스(Hi-Z)의 상태이다. 이때, 마스터 컨트롤러(131)는 각 핀들의 전압 레벨을 측정하여 서로 전기적으로 연결된 식별핀들의 개수 및 배열 순서인 상기 식별핀들의 조합 정보를 획득하여 상기 식별 신호를 검출할 수 있다. 마스터 컨트롤러(131)는 상기 검출된 식별 신호에 대응되는 제2 포트(220)의 개수를 데이터 베이스(DB, 160)로부터 획득한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 배터리 팩(100)은 슬레이브 배터리 모듈들(103a 내지 103d), 마스터 배터리 모듈(101), 통신 케이블(200)을 포함한다. 통신 케이블(200)은 제1 포트(210), 제2 포트들(220a 내지 220d) 및 통신 라인(230)을 포함한다.
배터리 팩(100)은 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬이 혼합된 형태의 슬레이브 배터리 모듈들(103a 내지 103d)을 포함한다. 배터리 팩(100)은 연결이 예정된 부하의 소비 전력에 대응한 정격 전력을 갖도록 직렬 또는 병렬로 연결된 배터리 모듈들(103a 내지 103d)을 포함한다. 예컨대, 상기 부하인 전기 바이크의 소비 전력이 3000W이고 정격 전압을 100V인 경우, 상기 소비 전력 및 정격 전압을 적절하게 출력하도록 직렬과 병렬이 혼합한 형태의 적정 수의 배터리 모듈(103)을 포함할 수 있다.
상기 슬레이브 배터리 모듈들(103a 내지 103d) 각각은 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d) 중 대응되는 슬레이브 컨트롤러를 포함한다. 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d) 각각은 대응하는 배터리의 전류 및 전압을 모니터링하고, 마스터 컨트롤러(131)는 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d)를 제어할 수 있다. 마스터 배터리 모듈(101)은 마스터 컨트롤러(131) 및 배터리(140)를 포함하거나 마스터 컨트롤러(131)만 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 마스터 배터리 모듈(101)은 마스터 컨트롤러(131)만을 포함한 것으로 가정하여 설명한다.
배터리 팩(100)은 하나의 통신 라인(230)을 제공하는 통신 케이블(200)을 포함한다. 상기 통신 케이블(200)은 마스터 컨트롤러(131)가 전기적으로 연결되는 제1 포트(210)와 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d) 각각과 일대일로 연결되는 복수의 제2 포트들(220a 내지 220d)가 형성되어 있다. 마스터 컨트롤러(131)는 제1 포트(210)에 연결되어, 제2 포트들(220a 내지 220d) 각각에 연결된 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d)에 제어 신호를 인가하거나 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d)이 전달하는 응답 신호를 수신받을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스터 컨트롤러(131)는 작동을 시작할 때에 상기 통신 라인(230)을 통해 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d)에 응답 신호를 요하는 제어 신호를 인가한다. 제어 신호가 인가된 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d) 각각은 상기 제어 신호에 대한 응답신호를 상기 통신 라인(230)을 통해 출력한다. 마스터 컨트롤러(131)는 수신된 상기 응답 신호에 기초하여 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d)의 개수를 확인할 수 있다. 이 때, 제2 포트(220a 내지 220d)에 각각 연결된 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d)의 개수는 배터리 팩(100)에 포함된 슬레이브 배터리 모듈들(103a 내지 103d)의 개수와 상응하다고 가정할 수 있으며, 이하에서는 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d)의 개수와 상기 슬레이브 배터리 모듈들(103a 내지 103d)의 개수가 상응한 것으로 가정하여 설명한다.
슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d)은 제2 포트들(220a 내지 220d)에 연결되어 제1 포트(210)로 인가된 마스터 컨트롤러(131)의 제어 신호를 전달받는다. 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d) 각각은 대응하는 식별자가 부여되어 있다. 이 때, 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d)들 중 마스터 컨트롤러(131)가 인가한 제어 신호에 포함된 식별자와 대응하는 식별자가 부여된 슬레이브 컨트롤러가 상기 제어 신호에 대응하여 제어되고, 나머지 슬레이브 컨트롤러는 상기 제어 신호에 제어되지 않는다.
마스터 컨트롤러(131)는 제1 포트(210)를 통해 슬레이브 컨트롤러들(133a 내지 133d)이 전기적으로 연결된 통신 라인(230)과 연결되며, 나아가, 제1 포트(210)에 추가적으로 구비된 식별 단자(212)의 복수의 식별핀들 각각과 일대일로 전기적으로 연결된다. 식별 단자(212)는 통신 케이블(200)에 구비된 제2 포트(220)의 개수와 대응하는 신호인 식별 신호를 출력할 수 있고, 마스터 컨트롤러(131)는 상기 식별 신호를 검출 및 분석하여 제2 포트(220)의 개수를 인식할 수 있다.
구체적으로, 마스터 컨트롤러(131)는 상기 복수의 식별핀들 각각의 전압 레벨을 측정하여, 상기 복수의 식별핀들 중 전기적으로 서로 연결된 식별핀들을 검출한다. 상기 마스터 컨트롤러(131)는 검출된 식별핀들의 개수 및 배열 순서에 따른 식별 신호를 검출할 수 있다. 마스터 컨트롤러(131)는 상기 식별 신호에 따라 대응하는 제2 포트(220)의 개수에 대한 정보를 포함하는 데이터 베이스(DB, 160)로부터 상기 검출된 식별 신호에 대응하는 제2 포트(220)의 개수를 데이터 베이스(DB, 160)로부터 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스터 컨트롤러(131)는 통신 라인(230)에 전기적으로 연결된 복수의 슬레이브 컨트롤러들(133)의 개수인 제1 개수와 제2 포트(220)의 개수인 제2 개수를 비교하여 배터리 팩(100)의 충전 및 방전을 진행 및 중단 여부를 결정한다. 마스터 컨트롤러(131)는 식별 신호에 대응하는 제2 포트(220)의 개수인 제2 개수를 식별 단자(212)로부터 검출하고, 상기 통신 라인(230)을 통해 복수의 슬레이브 컨트롤러들(133) 개수인 제1 개수를 검출한다. 마스터 컨트롤러(131)는 상기 제1 개수와 상기 제2 개수를 비교하고, 상기 제1 개수와 상기 제2 개수가 서로 상응한 경우에 배터리 팩(100)의 충전 및 방전을 진행한다. 이와 달리, 마스터 컨트롤러(131)는 상기 제1 개수와 상기 제2 개수가 상이하면, 배터리 팩(100)의 충전 및 방전을 중단한다. 예컨대, 도 5에 도시된 바에 따르면, 마스터 컨트롤러는 4개의 제1 개수와 4개의 제2 개수를 검출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스터 컨트롤러(131)는 상기 제1 개수와 상기 제2 개수가 상이하여 배터리 팩(100)의 충전 및 방전을 중단할 후에, 수시로 상기 제1 개수를 재검출하여 상기 제1 개수가 상기 제2 개수에 상응한지 반복하여 판단할 수 있다. 이때, 마스터 컨트롤러(131)는 배터리 팩(100)의 충전 및 방전을 중단하면서 잘못된 개수의 슬레이브 배터리 모듈(103)이 연결되었다는 사실을 외부의 알림부(150)를 통해 알릴 수 있다. 이때, 사용자가 추후 제2 개수와 상응한 수의 슬레이브 컨트롤러들(133)(또는, 슬레이브 배터리 모듈)을 연결하면, 마스터 컨트롤러(131)는 이를 감지하여, 배터리 팩(100)의 충전 및 방전을 재개할 수 있다.
이와 같이, 마스터 컨트롤러(131)는 제2 포트(220)의 개수와 슬레이브 컨트롤러들(133)의 개수가 상이하면 배터리 팩(100)의 출력을 중단시켜 배터리 팩(100)에 포함된 배터리 모듈(103)의 과도한 출력에 따른 손상 및 파손을 방지할 수 있다.
예컨대, 통신 케이블(200)의 제2 포트(220)의 개수가 3개인 경우, 배터리 팩(100)은 3개의 슬레이브 배터리 모듈(103)의 연결에 따른 출력을 정격 출력으로 부하에 공급하도록 설계된다. 그러나, 사용자의 임의적 설계 변경 등에 의해 2개의 슬레이브 배터리 모듈(103)만이 연결된 경우, 배터리 팩(100)은 적절한 출력을 부하에 공급할 수 없고, 상기 2개의 슬레이브 배터리 모듈(103)에 과도한 출력이 요구되어 상기 2개의 슬레이브 배터리 모듈(103)에 손상 및 파손이 발생할 수 있다.
이러한 문제를 미연에 방지하기 위해, 마스터 컨트롤러(131)는 제2 포트(220)의 개수로부터 배터리 팩(100)에 포함되도록 예정된 슬레이브 배터리 모듈(103)의 개수를 식별 단자(212)로부터 검출하여, 상기 검출된 슬레이브 배터리 모듈(103)의 개수(즉, 제2 포트의 개수)와 실제 통신 라인(230)에 연결된 슬레이브 컨트롤러들(133)의 개수가 상이하면 배터리 팩(100)에 포함된 슬레이브 배터리 모듈(103) 및 상기 부하를 보호하기 위해 배터리 팩(100)의 충전 및 방전을 중단할 수 있다.
다시 말하자면, 마스터 컨트롤러(131)는 미리 예정된 배터리 모듈(103)들의 수와 상응한 개수를 갖는 제2 포트(220)가 형성된 전용 통신 케이블(200)에 상기 미리 예정된 슬레이브 배터리 모듈(103)들이 연결된 경우에만 배터리 팩(100)의 충전 및 방전을 시작한다. 이를 통해, 사용자가 배터리 팩(100)이 요청되는 배터리(140)의 출력 및 전압과 다른 값을 갖도록 슬레이브 배터리 모듈(103)의 개수 및 종류를 임의로 설계 변경하는 것을 방지할 수 있고, 슬레이브 배터리 모듈(103)들의 개수 및 종류의 변경으로 인한 슬레이브 배터리 모듈(103)들의 이상 상태가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 충전 및 방전을 제어하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 배터리 팩(100)은 식별 단자(212)와 전기적으로 연결되면 식별 단자(212)에 포함된 복수의 식별핀들 중 서로 전기적으로 연결된 식별핀의 개수 및 배열 순서를 확인한다(S101).
배터리 팩(100)은 확인된 서로 전기적으로 연결된 식별핀들의 개수 및 배열 순서에 따른 식별 신호를 검출할 수 있다. 예컨대, 미리 설정된 배열 순서로 제1 식별핀 내지 제6 식별핀이 배열되어 있고, 제1 식별핀 내지 제3 식별핀이 서로 전기적으로 연결된 경우, 배터리 팩(100)은 상기 식별핀들의 전압 레벨을 측정하여, 제1 식별핀 내지 제3 식별핀이 서로 전기적으로 연결됨을 확인할 수 있고, 2진화된 111000의 식별 신호를 검출할 수 있다(S103).
배터리 팩(100)은 상기 식별 신호에 대응하는 제2 포트(220)의 개수를 미리 저장된 데이터 베이스(DB, 160)를 통해 획득할 수 있다. 데이터 베이스(DB, 160)는 상기 전기적으로 연결된 식별핀들의 개수 및 배열 순서에 따른 식별 신호에 대응되는 제2 포트(220)의 개수에 대한 정보를 포함한다. 예를 들면, 상기 식별 단자(212)가 제1 식별핀 내지 제4 식별핀을 포함하고, 상기 데이터 베이스(DB, 160)는 상기 식별 신호가 1000일 때에 제2 포트(220)가 2개, 상기 식별 신호가 1001일 때 제2 포트(220)가 3개, 상기 식별 신호가 1100일 때 제2 포트(220)가 4개 등의 상기 식별 신호와 제2 포트의 개수 간의 대응관계에 대한 정보를 포함한다. 이 경우, 배터리 팩(100)은 검출된 상기 식별 신호에 대응하는 제2 포트(220)의 개수를 미리 저장된 데이터 베이스(DB, 160)로부터 획득할 수 있다(S105).
배터리 팩(100)은 상기 식별 신호에 대응하는 제2 포트(220)의 개수와 제2 포트(220)에 연결된 슬레이브 컨트롤러들(133)의 개수를 비교한다. 제2 포트(220)에 연결된 복수의 슬레이브 컨트롤러들(133)의 개수는 통신 라인(230)을 통해 마스터 컨트롤러(131)의 제어 신호에 응답하는 슬레이브 컨트롤러들(133)의 개수로 검출될 수 있다(S107).
배터리 팩(100)은 상기 제2 포트(220)의 개수인 제2 개수와 상기 제2 포트(220)에 연결된 슬레이브 컨트롤러들(133)의 개수인 제1 개수가 서로 상이하면 충전 및 방전을 중단하거나, 시작하지 않는다. 배터리 팩(100)은 미리 예정된 수의 적절한 배터리 모듈(103)이 현재 연결되지 않은 것으로 판단하여 미리 예정된 수의 배터리 모듈(103)이 연결될 때까지 배터리(140)의 충전 및 방전을 중단한다. 이를 통해, 배터리 팩(100)은 전기적 연결된 부하에 안정적인 전력을 공급할 수 있는 상태가 아닌 경우에 충전 및 방전을 중단하여 배터리 팩(100)에 포함된 배터리(140)들이 과도한 출력으로 손상되거나, 사용자의 임의적인 설계 변경에 따른 배터리 팩(100)의 의도하지 않은 출력이 부하에 전달되지 않도록 하여, 배터리 팩(100)의 안전한 사용 및 배터리 팩(100)의 안정적 전력 공급을 보장할 수 있다(S109).
또한, 슬레이브 컨트롤러에 이상이 발생하여 정상적으로 응답하지 못하는 경우에도, 상기 제1 개수와 제2 개수가 상이하게 검출되므로, 배터리 팩은 안전을 위해 배터리의 충전 및 방전을 중단할 수 있다.
이와 달리, 상기 제1 개수와 상기 제2 개수가 상응하면 예정된 출력을 안정적으로 전기적으로 연결된 상기 부하에 공급할 수 있으므로, 배터리 팩(100)은 충전 및 방전을 시작하거나 재개할 수 있다(S111).
본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 배터리 팩
101: 마스터 배터리 모듈
103: 슬레이브 배터리 모듈
120: 충방전 스위치
130: 컨트롤러
131: 마스터 컨트롤러
133: 슬레이브 컨트롤러
140: 배터리
141: 배터리 셀
150: 알림부
160: 데이터 베이스(DB)
200: 통신케이블
210: 제1 포트
211: 통신 핀
212: 식별 단자
220: 제2 포트
230: 통신 라인

Claims (16)

  1. 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리, 상기 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 슬레이브 컨트롤러를 각각 포함하는 복수의 슬레이브 배터리 모듈;
    상기 슬레이브 컨트롤러를 제어하는 마스터 컨트롤러를 포함하는 마스터 배터리 모듈; 및
    상기 마스터 컨트롤러가 연결되는 제1 포트 및 상기 슬레이브 컨트롤러가 연결되는 복수의 제2 포트가 형성된 통신 케이블;을 포함하고,
    상기 제1 포트는 상기 제2 포트의 개수에 대응하는 전기적 신호인 식별 신호를 출력하는 식별 단자를 더 포함하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 컨트롤러는 상기 식별 단자와 전기적으로 연결되면, 상기 식별 신호에 기초하여 상기 제2 포트의 개수를 검출하여 상기 배터리 팩에 포함되는 상기 배터리 모듈의 개수를 미리 예측하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 마스터 컨트롤러는 상기 제2 포트에 연결된 슬레이브 컨트롤러의 개수를 검출하고,
    상기 검출된 슬레이브 컨트롤러 개수와 상기 식별 단자에 따른 상기 제2 포트의 개수가 상이하면, 작동을 중단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 식별 단자는 복수의 식별핀들을 포함하고,
    상기 식별 신호는 상기 복수의 식별핀들 중 서로 전기적으로 연결된 식별핀들의 개수 및 배열 순서에 따른 전기적 신호인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 통신 케이블은 상기 식별 단자의 복수의 식별핀들 중 적어도 둘의 식별핀을 서로 전기적으로 연결시켜 제작되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 마스터 컨트롤러는 상기 서로 전기적으로 연결된 식별핀들의 개수 및 배열 순서에 따라 대응되는 상기 제2 포트의 개수에 대한 정보를 포함하는 데이터 베이스를 미리 저장하고 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 마스터 컨트롤러는, 상기 식별 단자와 전기적으로 연결되면, 서로 전기적으로 연결된 상기 식별핀들의 개수 및 배열 순서를 검출하고,
    상기 데이터 베이스로부터 대응하는 제2 포트의 개수를 획득하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 식별핀들 중 서로 전기적으로 연결되지 않은 식별핀은 개방되고, 상기 서로 전기적으로 연결된 식별핀들은 그라운드되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 마스터 컨트롤러의 제어에 의해 알림 신호를 발생하는 알림부;를 더 포함하고,
    상기 마스터 컨트롤러는 상기 제2 포트의 개수와 상응한 개수의 상기 슬레이브 컨트롤러가 연결되지 않았으면 상기 알림부가 알림 신호를 발생하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 복수의 배터리 모듈들을 포함하고, 상기 복수의 배터리 모듈들 각각에 포함된 슬레이브 컨트롤러 및 상기 슬레이브 컨트롤러를 제어하는 마스터 컨트롤러를 포함하는 배터리 팩의 제어 방법에 있어서,
    상기 마스터 컨트롤러와 연결되는 제1 포트 및 상기 복수의 슬레이브 컨트롤러들 각각과 연결되는 복수의 제2 포트가 형성된 통신 케이블의 상기 제1 포트에 구비된 식별 단자로부터 식별 신호를 수신 받아 상기 제2 포트의 개수를 검출하는 단계;
    상기 제2 포트에 연결된 상기 슬레이브 컨트롤러의 개수를 검출하는 단계; 및
    상기 제2 포트의 개수와 상기 제2 포트에 연결된 슬레이브 컨트롤러의 개수를 비교하여 상기 배터리 팩의 작동 여부를 결정하는 단계;를 포함하는 배터리 팩의 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 배터리 팩의 작동 여부를 결정하는 단계는,
    상기 제2 포트의 개수와 상기 슬레이브 컨트롤러의 개수가 상이하면 상기 배터리 팩의 작동을 중단하는 단계;를 더 포함하는 배터리 팩의 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 배터리 팩의 작동 여부를 결정하는 단계는,
    상기 제2 포트의 개수와 상기 슬레이브 컨트롤러의 개수가 상응하면, 상기 배터리 팩의 작동을 재개하는 단계;를 더 포함하는 배터리 팩의 제어 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 식별 신호는 상기 복수의 식별핀들 중 서로 전기적으로 연결된 식별핀들의 개수 및 배열 순서에 따른 전기적 신호인 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 서로 전기적으로 연결된 식별핀들의 개수 및 배열 순서는 상기 제2 포트의 개수에 따라 결정된 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 포트의 개수를 검출하는 단계는,
    상기 식별 신호에 따른 상기 서로 전기적으로 연결된 식별핀들의 개수 및 배열 순서를 확인하는 단계; 및
    상기 서로 전기적으로 연결된 식별핀들의 개수 및 배열 순서에 대응하는 제2 포트의 개수를 검출하는 단계;를 더 포함하는 배터리 팩의 제어 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제2 포트의 개수와 상기 슬레이브 컨트롤러의 개수가 상이하면 외부로 알림 신호를 출력하는 단계;를 더 포함하는 배터리 팩의 제어 방법.
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