KR20190011568A - 배터리 관리 유닛 및 이를 포함하는 배터리팩 - Google Patents

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Abstract

배터리 관리 유닛 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템이 개시된다. 상기 배터리 관리 유닛은, 상기 복수의 배터리 셀에 전기적으로 연결되고, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 검출하고, 상기 검출된 전압을 나타내는 전압 정보를 포함하는 검출 신호를 출력하도록 구성된 센싱부; 상기 배터리 모듈의 모듈 전압을 이용하여 제1 동작 전압을 생성하도록 구성된 제1 전원 공급부; 및 상기 제1 동작 전압을 이용하여 동작하고, 안테나, 무선 통신 회로 및 제1 입력 포트를 포함하며, 상기 제1 입력 포트를 통해 상기 센싱부로부터 상기 검출 신호를 수신하고, 상기 검출 신호를 기초로, 미리 정해진 적어도 하나의 항목에 대한 테스트를 수행하며, 상기 테스트의 결과를 나타내는 RF 신호를 상기 안테나 및 상기 무선 통신 회로를 통해 출력하도로 구성된 통신부;를 포함한다.

Description

배터리 관리 유닛 및 이를 포함하는 배터리팩{BATTERY MANAGEMENT UNIT AND A BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}
본 발명은 배터리 관리 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀의 상태를 관리하기 위한 장치 및 이를 포함하는 배터리팩에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
전기 차량 등에 적용되는 배터리팩은 통상적으로 서로 직렬로 접속된 복수의 배터리 모듈 및 복수의 배터리 관리 유닛을 포함한다. 배터리 관리 유닛은, BMU(Battery Management Unit)라고 칭할 수 있다. 각 BMU는 자신이 관리하는 배터리 모듈의 상태를 모니터링 및 제어한다. 최근에는 대용량이면서 고출력의 배터리팩이 요구됨에 따라, 배터리팩에 포함되는 배터리 모듈의 개수 또한 증가하고 있다. 이러한 배터리팩에 포함된 각 배터리 모듈의 상태를 효율적으로 관리하기 위해서, 싱글 마스터-멀티 슬레이브 구조가 개시되어 있다. 싱글 마스터-멀티 슬레이브 구조는, 각 배터리 모듈에 설치되는 복수의 슬레이브 BMU와 상기 복수의 슬레이브 BMU를 전반적으로 관제하는 마스터 BMU를 포함한다. 이때, 각 슬레이브 BMU는 자신이 담당하는 배터리 모듈의 상태를 모니터링 및 제어하고, 마스터 BMU는 복수의 슬레이브 BMU의 동작을 제어한다. 복수의 슬레이브 BMU와 마스터 BMU 사이의 통신은, 유선 방식, 무선 방식 또는 유무선이 조합된 방식으로 이루어질 수 있다.
각 슬레이브 BMU와 마스터 BMU는, 다양한 회로적 부품들과 이들을 연결하는 다수의 전기 라인을 포함한다. 특히, 마스터 BMU가 정상적으로 복수의 슬레이브 BMU의 동작을 관제하기 위해서는, 각 슬레이브 BMU의 정상적인 동작이 전제되어야 한다. 단 하나의 슬레이브 BMU에 결함이 존재하더라도, 배터리팩의 전체적인 성능에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문이다.
따라서, 슬레이브 BMU의 생산이 완료된 시점부터 배터리팩이 출고되는 시점까지의 기간 내에, 정상적으로 동작하는지 즉, 결함이 존재하는지를 테스트할 필요가 있다.
그런데, 종래에는 생산이 완료된 슬레이브 BMU에 대하여 미리 정해진 항목들을 테스트하기 위해서는, 그에 앞서 작업자가 직접 슬레이브 BMU에 납축 전지 등과 같은 별도의 전원을 연결하여 슬레이브 BMU를 웨이크-업 시켜줘야만 하는 제약이 존재하여, 테스트를 위한 사전 준비 과정이 비효율적이라는 단점이 있다.
본 발명은, 작업자가 직접 슬레이브 BMU에 전원을 연결하는 과정 없이도, 배터리 모듈에 포함된 각 배터리 셀의 정상적인 관리에 요구되는 항목들에 대한 테스트를 수행할 수 있는 배터리 관리 유닛 및 이를 포함하는 배터리팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다양한 실시예는 다음과 같다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 관리 유닛은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 위한 것이다. 상기 배터리 관리 유닛은, 상기 복수의 배터리 셀에 전기적으로 연결되고, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 검출하고, 상기 검출된 전압을 나타내는 전압 정보를 포함하는 검출 신호를 출력하도록 구성된 센싱부; 상기 배터리 모듈의 모듈 전압을 이용하여 제1 동작 전압을 생성하도록 구성된 제1 전원 공급부; 및 상기 제1 동작 전압을 이용하여 동작하고, 안테나, 무선 통신 회로 및 제1 입력 포트를 포함하며, 상기 제1 입력 포트를 통해 상기 센싱부로부터 상기 검출 신호를 수신하고, 상기 검출 신호를 기초로, 미리 정해진 적어도 하나의 항목에 대한 테스트를 수행하며, 상기 테스트의 결과를 나타내는 RF 신호를 상기 안테나 및 상기 무선 통신 회로를 통해 출력하도로 구성된 통신부;를 포함한다.
또한, 상기 배터리 관리 유닛은, 전원 단자를 가지고, 상기 전원 단자에 전원이 접속되는 경우, 상기 전원의 전원 전압을 제2 동작 전압으로 변환하도록 구성된 제2 전원 공급부; 및 상기 제2 동작 전압을 이용하여 동작하고, 상기 검출 신호를 기초로 상기 센싱부를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리 관리 유닛은, 상기 제1 동작 전압 및 상기 제2 동작 전압을 이용하여 동작하도록 구성된 절연부;를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 절연부는, 상기 통신부 및 상기 제어부 사이의 통신을 중계하는 제1 절연 회로를 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연부는, 상기 제1 동작 전압 및 상기 제2 동작 전압을 이용하여 동작하고, 상기 센싱부 및 상기 제어부 사이의 통신을 중계하도록 구성된 제2 절연 회로;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 절연 회로는, 상기 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀의 개수 이상의 절연 소자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연 소자는, 디지털 아이솔레이터, 옵토 커플러 또는 RF 아이솔레이터이다.
또한, 상기 센싱부와 상기 통신부는, UART 모드를 통해 상호 통신할 수 있다.
또한, 상기 센싱부와 상기 제어부는, SPI 모드를 통해 상호 통신할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제2 전원 전압이 공급되는 경우, 스위칭 신호를 상기 통신부에게 출력할 수 있다. 상기 통신부는, 제2 입력 포트를 더 포함하고, 상기 제2 입력 포트를 통해 상기 스위칭 신호가 수신되는 경우, 상기 제1 입력 포트를 비활성화시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리팩은, 상기 배터리 관리 유닛을 포함한다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 작업자가 직접 전원을 연결하는 과정 없이도, 배터리 모듈에 포함된 각 배터리 셀의 정상적인 관리에 요구되는 항목들에 대한 테스트를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 각 배터리 셀의 정상적인 관리에 요구되는 항목들에 대한 테스트의 결과를 무선 방식을 통해 외부(예, 작업자의 컴퓨터)에 송신할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 배터리 관리 시스템이 포함된 배터리팩이 미리 정해진 대상(예, 전기 자동차)에 설치되었는지 여부에 따라, 배터리 관리 유닛에 포함된 무선 통신 회로의 기능을 전환할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리팩의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 BMU의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱부의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMU의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.
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 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 <제어 유닛>과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 복수의 배터리 관리 유닛을 포함하는 배터리 관리 시스템에 대해 설명하도록 한다. 이때, 복수의 BMU 중, 적어도 하나는 마스터 BMU이고, 나머지는 슬레이브 BMU일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(30) 및 이를 포함하는 배터리팩(10)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리팩(10)은 복수의 배터리 모듈(20) 및 배터리 관리 시스템(30)을 포함한다. 각 배터리 모듈(20)은, 적어도 하나의 배터리 셀(도 2의 '21' 참조)을 포함할 수 있다. 배터리 관리 시스템(30)은 복수의 슬레이브 BMU(100) 및 적어도 하나의 마스터 BMU(200)를 포함한다. 배터리팩(10)은, 전기 자동차에 탑재되어, 전기 자동차의 전기 모터의 구동에 요구되는 전력을 공급할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 배터리팩(10)이 서로 직렬 연결된 n(n은 2 이상의 자연수)개의 배터리 모듈(20)을 포함하고, 각 배터리 모듈(20)은 서로 직렬 연결된 m(m은 2 이상의 자연수)개의 배터리 셀(21)을 포함하며, 배터리 관리 시스템(30)은 n개의 슬레이브 BMU(100) 및 단일의 마스터 BMU(200)를 포함하는 것으로 가정하겠다.
복수의 슬레이브 BMU(100-1~100-n)는, 배터리팩(10)에 포함된 복수의 배터리 모듈(20-1~20-n)에 일대일로 대응하도록 설치된다.
복수의 슬레이브 BMU(100-1~100-n) 각각은, 복수의 배터리 모듈(20-1~20-n) 중 자신이 설치된 어느 한 배터리 모듈(20-j)과 전기적으로 연결된다. 여기서, j는, 1 이상 n 이하의 자연수이다.
복수의 슬레이브 BMU(100-1~100-n) 각각은, 자신과 전기적으로 연결된 배터리 모듈(20-j)의 전반적인 상태(예컨대, 전압, 전류, 온도)를 검출하고, 배터리 모듈(20)의 상태를 조절하기 위한 각종 제어 기능(예, 충전, 방전, 밸런싱)을 실행한다. 이때, 각 제어 기능은, 슬레이브 BMU(100)가 배터리 모듈(20)의 상태를 기초로 직접 실행하는 것이거나, 또는 마스터 BMU(200)로부터의 명령에 따라 실행하는 것일 수 있다.
복수의 슬레이브 BMU(100-1~100-n) 및 마스터 BMS(200)는, 데이터 체인(DC: Daisy Chain)과 같은 유선 네트워크를 통해 상호 간에 통신 접속될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 BMU(100)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱부(150)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 각 슬레이브 BMU(100)는, 센싱부(110), 제1 전원 공급부(121) 및 통신부(130)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 각 슬레이브 BMU(100)는, 제2 전원 공급부(122), 절연부(140), 셀 밸런싱부(150), 메모리(160) 및 제어부(170) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
센싱부(110)는, 배터리 모듈(20)의 상태를 나타내는 전기적 파라미터를 검출하도록 구성된다. 구체적으로, 센싱부(110)는, 배터리 모듈(20)에 포함된 각 배터리 셀(21)의 전압을 검출하는 전압 측정 회로를 포함하고, 선택적으로 배터리 모듈(20)의 온도를 검출하는 온도 검출 회로를 더 포함할 수 있다.
센싱부(110)의 전압 검출 회로는, 복수의 전기 라인을 통해 각 배터리 셀(21)에 전기적으로 연결된 전압 센서(111)를 이용하여, 각 배터리 셀(21)의 전압을 검출하고, 검출된 전압을 나타내는 전압 정보를 생성한다.
또한, 센싱부(110)의 온도 검출 회로는, 배터리 모듈(20) 내에 또는 배터리 모듈(20)로부터 소정 거리 내에 배치된 온도 센서(112)를 이용하여, 배터리 모듈(20) 또는 배터리 모듈(20)에 포함된 적어도 하나의 배터리 셀(21)의 온도를 검출하고, 검출된 온도를 나타내는 온도 정보를 수신한다.
센싱부(110)는, 전압 정보 및 온도 정보 중 적어도 하나를 포함하는 검출 신호를 출력한다. 센싱부(110)에 의해 출력된 검출 신호는, 적어도 통신부(130)에 의해 수신될 수 있다. 이 경우, 센싱부(110)와 통신부(130)는 시리얼 통신 모드 중 하나, 예컨대 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 모드를 통해 상호 통신할 수 있다.
제1 전원 공급부(121)는, DC-DC 전압 변환이 가능한 장치, 예컨대 LDO(Low Drop Out) 레귤레이터, 선형(linear) 레귤레이터 및 SMPS(Switching Mode Power Supply) 중 적어도 하나를 포함하는 전압 변환 회로를 포함한다. 제1 전원 공급부(121)는, 배터리 모듈(20)로부터 전기 에너지가 공급되면, 전압 변환 회로를 이용하여 배터리 모듈(20)의 양단 전압인 모듈 전압으로부터 미리 정해진 하나 이상의 동작 전압을 생성한다. 그 다음, 제1 전원 공급부(121)는, 상기 동작 전압을 슬레이브 BMU(100)에 포함된 다른 회로 구성에게 제공한다.
일 예로, 제1 전원 공급부(121)는, 센싱부(110), 통신부(130), 절연부(140) 및 셀 밸런싱부(150)에게 동일한 레벨의 동작 전압을 제공할 수 있다. 다른 예로, 제1 전원 공급부(121)는, 센싱부(110), 통신부(130), 절연부(140) 및 셀 밸런싱부(150) 중 어느 하나에게는 나머지 중 다른 하나에게 제공되는 동작 전압(예, 3.3V)과는 레벨이 다른 동작 전압(예, 5.0V)을 제공할 수 있다.
대안적으로, 센싱부(110), 통신부(130), 절연부(140) 및 셀 밸런싱부(150) 중 적어도 하나는, 제1 전원 공급부(121)에 의해 제공되는 동작 전압이 아닌, 자체적으로 구비된 전압 변환 회로를 이용하여, 배터리 모듈(20)의 모듈 전압을 자신의 동작에 요구되는 동작 전압으로 변환할 수도 있다.
통신부(130)는, 상호 동작 가능하게 연결된 안테나(131), 무선 통신 회로(132) 및 유선 통신 회로(133)를 포함하고, 제1 전원 공급부(121)로부터 제공되는 동작 전압을 이용하여 동작하도록 구성된다.
통신부(130)는, 전기 라인을 통해 센싱부(110)에 전기적으로 접속된 제1 입력 포트(IN1)를 포함하며, 제1 입력 포트(IN1)를 통해 센싱부(110)로부터의 검출 신호를 수신한다. 선택적으로, 통신부(130)는, 제2 입력 포트(IN2)를 포함할 수 있다. 또한, 통신부(130)는, 전기 라인을 통해 센싱부(110)에 전기적으로 접속된 제1 출력 포트(OUT1)를 더 포함할 수 있으며, 제1 출력 포트(OUT1)를 통해 검출 신호의 송신을 요청하는 제어 신호를 센싱부(110)에게 송신할 수 있다.
무선 통신 회로(132)는, 무선 트랜시버(132a) 및 MCU(Micro Control Unit, 132b)를 포함할 수 있다. 이때, 무선 트랜시버(132a) 및 MCU(132b)는, 단일 칩에 일체로 집적화된 반도체로 구현될 수 있으며, 이를 'RF(Radio Frequency)-SoC(System on Chip)'라고 칭할 수 있다.
MCU(132b)는, 후술할 제어부(170)가 비활성화 상태(즉, 전원 전압이 공급되지 않는 상태)인 동안에, 센싱부(110)로부터의 검출 신호를 기초로, 배터리 모듈(20)과 관련된 적어도 하나의 항목에 대한 테스트를 수행할 수 있다. 예컨대, 테스트가 수행되는 항목으로는, 센싱부(110)의 고장 여부나 셀 밸런싱부(150)의 고장 여부가 포함될 수 있다.
또한, MCU(132b)는, 자신에 의해 수행된 테스트의 결과를 나타내는 테스트 결과 정보를 무선 트랜시버(132a)에게 전달한다. 무선 트랜시버(132a)는, MCU(132b)로부터의 테스트 결과 정보를 포함하는 RF 신호를 안테나(131)를 통해 작업자 단말(2) 또는 마스터 BMU(200)에게 송신할 수 있다.
무선 통신 회로(132)는, 안테나(131)에 의해 수신된 무선 신호를 복조한다. 안테나(131)에 의해 수신된 무선 신호는, 외부, 마스터 BMU(200) 또는 다른 슬레이브 BMU(100)로부터 송신된 것일 수 있다.
유선 통신 회로(133)는, 제1 입력 포트(IN1) 및 제1 출력 포트(OUT1)에 전기적으로 접속되어, 통신부(130)와 센싱부(110) 사이의 유선 통신을 지원한다.
제2 전원 공급부(122)는, 자신을 포함하는 슬레이브 BMU(100)에 마련된 전원 단자(P)에 접속된 전압 변환 회로를 포함한다. 제2 전원 공급부(122)는, 전압 변환 회로는 DC-DC 전압 변환이 가능한 장치, 예컨대 LDO 레귤레이터, 선형 레귤레이터 및 SMPS 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제2 전원 공급부(122)는, 전원 단자(P)에 전원(BAUX1)(예, 전기 자동차의 납축 배터리)이 접속되는 경우, 자신의 전압 변환 회로를 이용하여, 전원(BAUX1)의 전원 전압을 미리 정해진 하나 이상의 동작 전압으로 변환하도록 구성된다. 그 다음, 제2 전원 공급부(122)는, 동작 전압을 슬레이브 BMU(100)에 포함된 다른 회로 구성에게 제공한다.
일 예로, 제2 전원 공급부(122)는, 절연부(160) 및 제어부(170)에게 동일한 레벨의 동작 전압을 제공할 수 있다. 다른 예로, 제2 전원 공급부(122)는, 절연부(160) 및 제어부(170) 중 어느 하나에게는 다른 하나에게 제공되는 동작 전압(예, 3.3V)과는 레벨이 다른 동작 전압(예, 5.0V)을 제공할 수 있다.
대안적으로, 제어부(170)는, 제2 전원 공급부(122)에 의해 제공되는 동작 전압이 아닌, 자체적으로 구비된 전압 변환 회로를 이용하여, 전원 전압을 자신의 동작에 요구되는 동작 전압으로 변환할 수도 있다.
절연부(140)는, 제1 전원 공급부(121)로부터 제공되는 동작 전압 및 제2 전원 공급부(122)로부터 제공되는 동작 전압을 이용하여 동작하도록 구성된다. 절연부(140)는, 슬레이브 BMU(100)의 고전압 도메인과 저전압 도메인 사이의 전기적 절연 상태를 유지하면서, 고전압 도메인에 속하는 구성들과 저전압 도메인에 속하는 구성들 간의 통신을 지원한다. 본 발명에서, '고전압 도메인'이란, 배터리 모듈(20)에 전기적으로 접속되어 배터리 모듈(20)로부터 전기 에너지를 공급받아 동작하는 일 부분을 의미할 수 있다. 예컨대, 센싱부(110), 제1 전원 공급부(121) 및 통신부(130)가 고전압 도메인에 속한다.
또한, '저전압 도메인'이란, 고전압 도메인을 제외한 슬레이브 BMU(100)의 나머지 부분을 의미할 수 있다. 예컨대, 제2 전원 공급부(122) 및 제어부(170)가 저전압 도메인에 속한다.
절연부(140)는, 제1 절연 회로(141)를 포함한다. 제1 절연 회로(141)는, 제1 전원 공급부(121)로부터 제공되는 동작 전압 및 제2 전원 공급부(122)로부터 제공되는 동작 전압을 이용하여, 통신부(130) 및 제어부(170) 사이의 통신을 중계한다. 즉, 통신부(130)로부터의 신호는 제1 절연 회로(141)를 통해 제어부(170)에게 전달되고, 제어부(170)로부터의 신호는 제1 절연 회로(141)를 통해 통신부(130)에게 전달된다.
절연부(140)는, 제2 절연 회로(142)를 더 포함할 수 있다. 제2 절연 회로(142)는, 제1 전원 공급부(121)로부터 제공되는 동작 전압 및 제2 전원 공급부(122)로부터 제공되는 동작 전압을 이용하여, 센싱부(110) 및 제어부(170) 사이의 통신을 중계한다. 또한, 제2 절연 회로(142)는, 셀 밸런싱부(150) 및 제어부(170) 사이의 통신을 중계할 수도 있다.
제1 절연 회로(141) 및 제2 절연 회로(142) 각각은, 적어도 하나의 절연 소자를 포함한다. 절연 소자는, 송신기 및 수신기를 포함하는 것으로서, 입력측과 출력측 사이에 절연 공간이 존재하는 디지털 아이솔레이터, 옵토 커플러 또는 RF 아이솔레이터일 수 있다. 예를 들어, 옵토 커플러를 절연 소자로 이용하는 경우, 송신기는 LED 등과 같은 광원이고, 수신기는 포토 다이오드 등과 같은 광 검출기일 수 있다. 다른 예로, RF 아이솔레이터를 절연 소자로 이용하는 경우, 송신기는 RF XMTR이고, 수신기는 RF RCVR일 수 있다.
절연 소자의 송신기 및 수신기 중 어느 하나는 고전압 도메인 측에 전기적으로 결합되는 한편, 나머지 하나는 저전압 도메인 측에 전기적으로 결합된다.
제2 절연 회로(142)는, 배터리 모듈(20)에 포함된 배터리 셀(21)의 개수 이상의 절연 소자를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제2 절연 회로(142)는, 적어도 m+1개의 절연 소자를 포함할 수 있다. 이 중 m개의 절연 소자는, 센싱부(110)에 의해 출력된 m개의 배터리 셀(21) 각각의 전압을 나타내는 신호를 제어부(170)에게 전달한다. 나머지 1개의 절연 소자는, 제어부(170)에 의해 출력된 제어 신호를 센싱부(110)에게 전달한다.
셀 밸런싱부(150)는, 통신부(130) 또는 제어부(170)로부터의 밸런싱 명령에 응답하여, 각 배터리 모듈(20)에 포함된 복수의 배터리 셀(21) 각각에 대한 셀 밸런싱을 선택적으로 수행하도록 구성된다. 셀 밸런싱부(150)는 셀 밸런싱을 수행한다. 예컨대, 셀 밸런싱부(150)는, 공통된 배터리 모듈(20)에 포함된 복수의 배터리 셀(21) 중에서, 다른 배터리 셀(21)보다 상대적으로 높은 잔존 용량을 가지는 배터리 셀(21)을 방전시킴으로써, 공통된 배터리 모듈(20)에 포함된 복수의 배터리 셀(21) 간의 잔존 용량을 균일화한다.
도 3을 참조하면, 셀 밸런싱부(150)는, 복수의 밸런싱 저항(RC) 및 복수의 밸런싱 스위치(SW)를 포함한다. 하나의 밸런싱 저항(RC)과 하나의 밸런싱 스위치(SW)을 포함하는 직렬 회로는, 각 배터리 셀(21)의 양 단 사이에 접속된다. 따라서, 배터리 모듈(20) 당 배터리 셀(21)의 개수는, 각 셀 밸런싱부(150)에 포함되는 밸런싱 저항(RC)의 개수와 밸런싱 스위치(SW)의 개수와 동일할 수 있다.
어느 한 배터리 셀(21-j, j는 1~m 사이의 자연수)의 전압 또는 잔존 용량이 나머지 배터리 셀(21)에 비하여 높은 경우, 상기 어느 한 배터리 셀(21-j)의 양 단 사이에 접속된 밸런싱 스위치(SW)가 턴 온됨으로써, 상기 어느 한 배터리 셀(21)의 전기 에너지가 밸런싱 저항(Rc)에 의해 소비된다.
한편, 셀 밸런싱부(150)는, 복수의 진단 저항(Ra), 복수의 보호 저항(Rb) 및/또는 복수의 보호 커패시터(C)를 더 포함할 수 있다.
복수의 진단 저항(Ra)은, 셀 밸런싱부(150) 내의 고장을 검출하는 데에 이용된다. 각 배터리 셀(21)의 전극마다 하나의 진단 저항(Ra)이 접속된다. 셀 밸런싱부(150) 내의 고장이란, 예컨대, 각 배터리 셀(21)과 셀 밸런싱부(150)를 연결하는 전기 라인 상의 단선이나 밸런싱 스위치(SW)의 오동작 등일 수 있다. 도 3을 참조하면, 서로 인접한 두 배터리 셀(21)은, 하나의 진단 저항(Ra)에 함께 접속되므로, 셀 밸런싱부(150)에는 총 m+1개의 진단 저항(Ra)이 포함될 수 있다.
복수의 보호 저항(Rb)은, 센싱부(110)에 과전류가 흐르는 것을 방지한다. 상기 각 직렬 회로의 단부마다 하나의 보호 저항(Rb)이 접속된다. 따라서, 셀 밸런싱부(150)에는 총 m+1개의 보호 저항(Rb)이 포함될 수 있다.
복수의 보호 커패시터(C)는, 복수의 보호 저항(Rb)과 함께 RC 필터로 동작한다. RC 필터는, 셀 밸런싱부(150)를 통해 센싱부(110)에 유입되는 노이즈(예, 급격한 전류 변화)를 필터링하는 데에 이용된다. 각 보호 커패시터(C)는 각 배터리 셀(21)에 병렬 연결되므로, 셀 밸런싱부(150)에는 총 m개의 보호 저항(Rb)이 포함될 수 있다.
무선 통신 회로(132)는, 셀 밸런싱부(150)에 포함된 각 밸런싱 스위치(SW)를 턴 온 또는 턴 오프시키는 제어 신호를 출력하고, 센싱부(110)에 의해 출력된 검출 신호를 수신할 수 있다. 각 밸런싱 스위치(SW)가 턴 온 또는 턴 오프됨에 따라, 센싱부(110)에 의해 출력된 검출 신호가 나타내는 각 배터리 셀(21)의 전압은 변화할 수 있다. 이에, 무선 통신 회로(132)의 MCU(132b)는, 검출 신호를 기초로, 각 밸런싱 스위치(SW)의 고장 또는 셀 밸런싱부(150) 내에 있는 전기 라인의 단선 등이 발생하였는지 테스트할 수 있다.
제어부(170)는, 제2 전원 공급부(122)로부터 공급되는 전원 전압을 이용하여 동작하는 적어도 하나의 프로세서 및 메모리(171)를 포함한다. 메모리(171)는 제어부(170)에 포함 될 수 있다.
제어부(170)는, 제1 절연 회로(141)를 통해 통신부(130)에 동작 가능하게 결합되고, 제2 절연 회로(142)를 통해 센싱부(110)에 동작 가능하게 연결될 수 있다. 제어부(170)는, 전원 전압이 공급되면, 자신이 포함된 슬레이브 BMU(100)의 전반적인 동작을 관리하도록 구성된다.
특히, 제어부(170)는, 제2 절연 회로(142)를 통해 센싱부(110)로부터 수신한 검출 신호를 기초로, 센싱부(110)를 제어하기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다. 센싱부(110)를 제어하기 위해 출력된 제어 신호는, 제2 절연 회로(142)를 통해 센싱부(110)에게 전달된다. 이 경우, 제어부(170)는, 센싱부(110)와 시리얼 통신 모드 중 하나, 예컨대 SPI(Serial Peripheral Interface) 모드를 통해 통신할 수 있다.
제어부(170)에 포함된 각 프로세서는, 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 제어부(170)의 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 수록될 수 있다. 기록매체는 컴퓨터에 포함된 프로세서에 의해 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 기록매체는 ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 코드 체계는 캐리어 신호로 변조되어 특정한 시점에 통신 캐리어에 포함될 수 있고, 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
슬레이브 BMS(100)에는, 한 쌍의 신호 단자(TDO, TDI)가 구비될 수 있다. 제어부(170)는, 한 쌍의 신호 단자(TDO, TDI)를 통해 다른 슬레이브 BMS(100) 및 마스터 BMS(200)과의 유선 통신을 수행할 수 있다. 예컨대, 입력 단자(TDI)를 통해 다른 슬레이브 BMS(100) 또는 마스터 BMS(200)로부터의 신호를 수신하고, 출력 단자(TDO)를 통해 마스터 BMS(200)에게 신호를 송신할 수 있다.
메모리(171)에는 자신이 포함된 슬레이브 BMU(100)에게 기 할당된 아이디가 저장되어 있다. 아이디는, 메모리(171)를 포함하는 슬레이브 BMU(100)의 제조 시에 기 할당된 것일 수 있다. 아이디는, 각 슬레이브 BMU(100)가 마스터 BMU(200)와의 무선 통신을 수행하는 데에 이용될 수 있다. 이때, 복수의 슬레이브 BMU(100-1~100-n) 중 어느 하나에 기 할당된 아이디는, 나머지 슬레이브 BMU 각각에게 기 할당된 아이디와는 상이할 수 있다.
각 아이디는, 마스터 BMU(200)가 각 슬레이브 BMU(100)를 나머지 슬레이브 BMU(100)로부터 구분하는 데에 이용될 수 있다. 또한, 각 아이디는, 그것이 기 할당된 슬레이브 BMU(100)가 복수의 배터리 모듈(20-1~20-n)들 중 어느 것에 설치되었는지를 나타내는 것일 수 있다.
메모리(171)는 데이터를 기록, 소거, 갱신 및 독출할 수 있다고 알려진 공지의 정보 저장 수단이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 메모리(171)는 DRAM, SDRAM, 플래쉬 메모리, ROM, EEPROM, 레지스터 등일 수 있다. 메모리(171)는 제어부(170)에 의해 실행 가능한 프로세스들이 정의된 프로그램 코드들을 저장할 수 있다.
제어부(170)는, 제2 전원 공급부(122)로부터 동작 전압이 공급되는 경우, 스위칭 신호를 통신부(130)에게 출력할 수 있다. 반면, 제어부(170)는, 제2 전원 공급부(122)로부터 동작 전압의 공급이 중단되는 경우, 통신부(130)에 대한 스위칭 신호의 출력을 중단할 수 있다. 여기서, 스위칭 신호는, 미리 정해진 레벨을 가지는 전압 신호일 수 있다. 제어부(170)에 의해 출력된 스위칭 신호는, 제2 절연 회로(142)를 통해 통신부(130)에게 송신될 수 있다.
통신부(130)는, 제2 입력 포트(IN2)를 통해 제어부(170)로부터의 스위칭 신호를 수신한다. 이때, 미리 정해진 레벨을 가지는 전압 신호는, 제2 입력 포트(IN2) 상에 임계 전압보다 큰 전압을 야기한다.
제2 입력 포트(IN2)에 전기적으로 결합된 유선 통신 회로(133)는, 제2 입력 포트(IN2)에 인가되는 전압을 미리 정해진 임계 전압과 비교한다. 마스터 BMU(200)가 무신으로 송신한 통지 신호가 안테나(121)를 통해 기 수신된 상태에서, 임계 전압보다 큰 전압이 제2 입력 포트(IN2) 상에 인가되는 경우, 유선 통신 회로(133)는, 제1 입력 포트(IN1)를 비활성화시키고, 양방향 통신 포트(COM)를 활성화시킨다. 통지 신호에 대해서는, 이하 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
제1 입력 포트(IN1)가 일단 한번 비활성화되면, 제어부(170)가 스위칭 신호의 출력을 중단하기 전까지는, 유선 통신 회로(133)는 제1 입력 포트(IN1)를 통해 센싱부(110)로부터의 검출 신호를 수신할 수 없다.
대신, 임계 전압보다 큰 전압이 제2 입력 포트(IN2)에 인가됨에 따라 제1 입력 포트(IN1)가 비활성화된 후부터, 통신부(130)는 양방향 통신 포트(COM)를 통해 제어부(170)와의 통신을 개시한다.
구체적으로, 통신부(130)는, 안테나(131)에 의해 수신된 마스터 BMU(200)로부터의 RF 신호를 복조한 후, 복조를 통해 획득한 데이터에 대응하는 제어 신호를 양방향 통신 포트(COM)를 통해 출력한다. 양방향 통신 포트(COM)에서 출력된 제어 신호는, 제1 절연 회로(141)를 통해 제어부(170)에게 송신된다. 제어부(170)는, 양방향 통신 포트(COM)에서 출력된 제어 신호를 기초로, 센싱부(110) 및 셀 밸런싱부(150) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
다른 한편, 제어부(170)는, 센싱부(110)에 의해 출력된 검출 신호가 제2 절연 회로(142)를 통해 수신되면, 수신된 검출 신호를 제1 절연 회로(141)를 통해 통신부(130)의 양방향 통신 포트(COM)로 송신한다. 이에, 통신부(130)의 유선 통신 회로(133)는, 양방향 통신 포트(COM)를 통해 수신된 검출 신호를 무선 통신 회로(132)에게 전달하고, 무선 통신 회로는 검출 신호에 대응하는 RF 신호를 안테나(131)를 통해 마스터 BMU(200)에게 송신할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMU(200)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 마스터 BMU(200)는 메모리(210), 통신부(220), 전원 공급부(230) 및 제어부(240)를 포함할 수 있다.
메모리(210)에는 아이디 테이블이 기 저장되어 있을 수 있다. 아이디 테이블은, 복수의 슬레이브 BMU에게 기 할당된 각각의 아이디를 포함한다.
메모리(210)는 데이터를 기록, 소거, 갱신 및 독출할 수 있다고 알려진 공지의 정보 저장 수단이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 메모리(210)는 DRAM, SDRAM, 플래쉬 메모리, ROM, EEPROM, 레지스터 등일 수 있다. 메모리(210)는 제어부(170)에 의해 실행 가능한 프로세스들이 정의된 프로그램 코드들을 저장할 수 있다.
한편, 메모리(210)는 제어부(240)와 물리적으로 분리되어 있을 수도 있고, 칩 등에 제어부(240)와 일체로 집적화되어 있을 수도 있다.
통신부(220)는, 마스터 안테나(221) 및 마스터 통신 회로(222)를 포함한다. 마스터 안테나(221) 및 마스터 통신 회로(222)는 서로 동작 가능하게 연결된다. 마스터 통신 회로(222)는, 마스터 안테나(221)를 통해 수신된 무선 신호를 복조할 수 있다. 마스터 통신 회로(222)는, 또한 각 슬레이브 BMU(100)에게 송신하고자 하는 신호를 변조한 후, 변조된 신호를 마스터 안테나(222)를 통해 무선으로 송신할 수 있다. 마스터 안테나(221)는, 통신부(220)에 의해 변조된 신호에 대응하는 무선 신호를 복수의 슬레이브 BMU(100) 중 적어도 하나에게 선택적으로 송신할 수 있다.
전원 공급부(230)는, 적어도 하나의 배터리 모듈(20), 또는 보조 전원(BAUX2)으로부터 공급되는 전기 에너지를 이용하여, 적어도 하나의 전원 전압을 생성한다. 전원 공급부(230)에 의해 생성된 전원 전압은, 메모리(210) 및 통신부(220)에게 제공될 수 있다. 또한, 전원 공급부(230)에 의해 생성된 전원 전압은, 제어부(240)에 포함된 각 프로세서에게 제공될 수 있다.
제어부(240)는, 메모리(210) 및 통신부(220)에 동작 가능하게 연결된다. 제어부(240)는, 마스터 BMU(200)의 전반적인 동작을 관리하도록 구성된다. 또한, 제어부(240)는, 마스터 안테나(221)를 통해 수신되는 무선 신호들 중, 복수의 슬레이브 BMU(100) 각각의 센싱 정보에 대응하는 무선 신호를 기초로, 복수의 슬레이브 BMU(100) 각각의 SOC(State Of Charge) 및/또는 SOH(State Of Health)를 연산할 수 있다. 또한, 제어부(240)는, 연산된 SOC 및/또는 SOH를 기초로, 복수의 슬레이브 BMU(100) 각각의 충전, 방전 및/또는 밸런싱을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한 후, 마스터 안테나(221)와 통신부(220)를 통해 복수의 슬레이브 BMU(100) 중 적어도 하나에게 선택적으로 송신할 수 있다.
제어부(240)는 적어도 하나의 MCU를 포함하고, 각 MCU는 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 제어부(240)의 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 수록될 수 있다. 기록매체는 컴퓨터에 포함된 프로세서에 의해 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 기록매체는 ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 코드 체계는 캐리어 신호로 변조되어 특정한 시점에 통신 캐리어에 포함될 수 있고, 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 복수의 슬레이브 BMU(100-1~100-n) 각각이 미리 정해진 항목들에 대하여 수행된 테스트의 결과를 무선 통신 회로(132)를 이용하여 외부에 무선으로 송신하는 과정이 완료된 후, 배터리 관리 시스템(30)이 포함된 배터리팩(10)은 특정 대상(예, 전기 자동차)에 설치될 수 있다. 이 때부터, 배터리 관리 시스템(30)은, 상기 특정 대상에 구비된 상위 제어부(1)로부터의 명령에 따라, 복수의 배터리 모듈(20-1~20-n)을 개별적으로 관리할 수 있다.
마스터 BMU(200)는, 상위 제어부(1)로부터 최초로 이그니션 신호를 수신시, 상기 통지 신호를 복수의 슬레이브 BMU(100-1~100-n)에게 송신할 수 있다. 상기 이그니션 신호는, 배터리 관리 시스템(30)을 포함하는 배터리팩(10)이 상기 특정 대상에 정상적으로 설치되어, 상위 제어부(1)로부터의 명령에 따라 운용 가능한 상태임을 알리기 위한 것일 수 있다. 또한, 상기 통지 신호는, 복수의 슬레이브 BMU(100-1~100-n)에게 배터리팩(10)의 사용이 시작되었음을 알리기 위한 것이다.
상위 제어부(1)는, 마스터 BMU(200)로부터 마스터 BMU(200)에 의해 수집된 복수의 배터리 모듈(100-1~100-n)의 상태 정보를 수신한다. 또한, 상위 제어부(1)는, 마스터 BMU(200)로부터 수신한 복수의 배터리 모듈(100-1~100-n)의 상태 정보를 기초로, 배터리 관리 시스템(30)을 제어하기 위한 각종 명령을 마스터 BMU(200)에게 출력한다.
각 슬레이브 BMU(100)의 통신부(130)가 상기 통지 신호를 수신하기 전에는, 통신부(130)의 안테나(131) 및 무선 통신 회로(132)는 배터리 모듈(20)과 관련된 적어도 하나의 항목에 대한 테스트의 결과를 외부에 무선으로 송신하는 기능만을 실행한다. 반면, 각 슬레이브 BMU(100)의 통신부(130)가 상기 통지 신호를 수신한 후부터는, 통신부(130)의 안테나(131) 및 무선 통신 회로(132)는 다른 슬레이브 BMU(100) 및/또는 마스터 BMU(200)와 배터리 모듈(20)과 관련된 신호를 무선으로 송수신하는 기능을 실행할 수 있다.
한편, 복수의 슬레이브 BMU(100-1~100-n) 각각은, 유선 네트워크 및 무선 네트워크를 선택적으로 이용하여, 마스터 BMU(200)나 상위 제어기(1)와의 통신을 수행할 수 있다.
복수의 슬레이브 BMU(100-1~100-n) 및 마스터 BMU(200) 모두가 정상적으로 동작 가능한 상태에서는, 데이지 체인과 같은 유선 네트워크를 통해 마스터 BMU(200)와의 통신을 수행하다가, 마스터 BMU(200)에 고장이 발생한 경우에는 무선 네트워크를 통해 상위 제어기(1)에게 직접 배터리 모듈(20)과 관련된 정보를 송신할 수 있다.
마스터 BMU(200)는 유선 네트워크의 혼잡도 및 무선 네트워크의 혼잡도를 나타내는 정보를 유선 네트워크 또는 무선 네트워크를 통해 복수의 슬레이브 BMU(100-1~100-n)에게 송신할 수 있다. 만약, 유선 네트워크의 혼잡도가 임계값을 넘어서는 경우, 복수의 슬레이브 BMU(100-1~100-n)는 무선 네트워크를 이용하여 마스터 BMU(200)와 통신할 수 있다. 반면, 무선 네트워크의 혼잡도가 임계값을 넘어서는 경우, 복수의 슬레이브 BMU(100-1~100-n)는 유선 네트워크를 이용하여 마스터 BMU(200)와 통신할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
10: 배터리팩
20: 배터리 모듈
21: 배터리 셀
30: 배터리 관리 시스템
100: 슬레이브 BMU
110: 센싱부
121: 제1 전원 공급 회로
122: 제2 전원 공급 회로
130: 통신부
140: 절연부
200: 마스터 BMU

Claims (10)

  1. 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 위한 배터리 관리 유닛에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀에 전기적으로 연결되고, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 검출하고, 상기 검출된 전압을 나타내는 전압 정보를 포함하는 검출 신호를 출력하도록 구성된 센싱부;
    상기 배터리 모듈의 모듈 전압을 이용하여 제1 동작 전압을 생성하도록 구성된 제1 전원 공급부; 및
    상기 제1 동작 전압을 이용하여 동작하고, 안테나, 무선 통신 회로 및 제1 입력 포트를 포함하며, 상기 제1 입력 포트를 통해 상기 센싱부로부터 상기 검출 신호를 수신하고, 상기 검출 신호를 기초로, 미리 정해진 적어도 하나의 항목에 대한 테스트를 수행하며, 상기 테스트의 결과를 나타내는 RF 신호를 상기 안테나 및 상기 무선 통신 회로를 통해 출력하도로 구성된 통신부;
    를 포함하는, 배터리 관리 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    전원 단자를 가지고, 상기 전원 단자에 전원이 접속되는 경우, 상기 전원의 전원 전압을 제2 동작 전압으로 변환하도록 구성된 제2 전원 공급부; 및
    상기 제2 동작 전압을 이용하여 동작하고, 상기 검출 신호를 기초로 상기 센싱부를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부;
    를 더 포함하는, 배터리 관리 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 동작 전압 및 상기 제2 동작 전압을 이용하여 동작하도록 구성된 절연부;를 더 포함하되,
    상기 절연부는,
    상기 통신부 및 상기 제어부 사이의 통신을 중계하는 제1 절연 회로를 포함하는, 배터리 관리 유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 절연부는,
    상기 제1 동작 전압 및 상기 제2 동작 전압을 이용하여 동작하고, 상기 센싱부 및 상기 제어부 사이의 통신을 중계하도록 구성된 제2 절연 회로;를 더 포함하는, 배터리 관리 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 절연 회로는,
    상기 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀의 개수 이상의 절연 소자를 포함하는, 배터리 관리 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 절연 소자는,
    디지털 아이솔레이터, 옵토 커플러 또는 RF 아이솔레이터인, 배터리 관리 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센싱부와 상기 통신부는,
    UART 모드를 통해 상호 통신하는, 배터리 관리 유닛.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 센싱부와 상기 제어부는,
    SPI 모드를 통해 상호 통신하는, 배터리 관리 유닛.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 전원 전압이 공급되는 경우, 스위칭 신호를 상기 통신부에게 출력하고,
    상기 통신부는,
    제2 입력 포트를 더 포함하고, 상기 제2 입력 포트를 통해 상기 스위칭 신호가 수신되는 경우, 상기 제1 입력 포트를 비활성화시키는, 배터리 관리 유닛.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 상기 배터리 관리 유닛;
    를 포함하는, 배터리팩.

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