KR20200040997A - 배터리 관리 방법 및 장치 - Google Patents

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이선재
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삼성전자주식회사
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Abstract

배터리 관리 방법 및 장치가 개시된다. 개시된 배터리 관리 방법은 제1 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터가 수신되지 않은 경우, 제1 배터리 모듈이 아닌 제2 배터리 모듈의 헤드 슬레이브 장치로 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터에 대한 요청을 전송하고, 제2 배터리 모듈의 헤드 슬레이브 장치로부터 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터를 수신한다. 그리고, 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터는 제1 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치 및 제2 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치를 통해 전달된다.

Description

배터리 관리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANAGING BATTERY}
아래 실시예들은 배터리 관리 방법 및 장치에 관한 것이다.
배터리 관리 시스템은 동력원에 해당하는 배터리를 관리한다. 배터리 관리 시스템이 배터리의 센싱 데이터를 충분하게 획득하지 못하는 경우, 해당 배터리 관리 시스템은 배터리를 정확하게 관리할 수 없게 된다.
일실시예에 따른 마스터 장치의 배터리 관리 방법은 제1 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터가 수신되지 않은 경우, 상기 제1 배터리 모듈이 아닌 제2 배터리 모듈의 헤드 슬레이브 장치로 상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터에 대한 요청을 전송하는 단계; 및 상기 제2 배터리 모듈의 헤드 슬레이브 장치로부터 상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터는 상기 제1 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치 및 상기 제2 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치를 통해 전달된다.
일실시예에 따른 배터리 관리 방법에서 상기 요청은 상기 제2 배터리 모듈에 포함된 슬레이브 장치들을 통해 상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀 각각에 대응하는 슬레이브 장치로 전송될 수 있다.
일실시예에 따른 배터리 관리 방법에서 상기 복수의 배터리 셀들 각각은 대응하는 슬레이브 장치에 연결되고, 상기 슬레이브 장치는 대응하는 배터리 셀을 센싱하여 생성한 센싱 데이터를 인접한 슬레이브 장치로 전달할 수 있다.
일실시예에 따른 배터리 관리 방법에서 상기 복수의 배터리 셀들 각각에 대응하는 슬레이브 장치들은 일렬로 인접하게 배치되어 인접한 슬레이브 장치와 무선 통신을 수행할 수 있다.
일실시예에 따른 배터리 관리 방법에서 상기 복수의 배터리 셀들 각각에 대응하는 슬레이브 장치들 중에서 테일 슬레이브 장치는 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치에 인접하게 배치되어 해당 테일 슬레이브 장치와 무선 통신을 수행할 수 있다.
일실시예에 따른 배터리 관리 방법에서 상기 무선 통신은 단파 단거리 통신일 수 있다.
일실시예에 따른 배터리 관리 방법에서 상기 제2 배터리 모듈은 상기 마스터 장치에 의해 관리되는 배터리 모듈들 중에서 상기 제1 배터리 모듈과 인접한 정도에 기초하여 선택될 수 있다.
일실시예에 따른 배터리 관리 방법에서 상기 제2 배터리 모듈은 상기 마스터 장치에 의해 관리되는 배터리 모듈들 중에서 내부 슬레이브 장치들 간 통신 상태에 기초하여 선택될 수 있다.
일실시예에 따른 배터리 관리 방법에서 상기 제2 배터리 모듈은 내부 배터리 셀들의 센싱 데이터가 모두 상기 마스터 장치에 수신된 배터리 모듈들 중에서 어느 하나로 선택될 수 있다.
일실시예에 따른 배터리 관리 방법에서 상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀 각각에 대응하는 슬레이브 장치들은 상기 요청 및 상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터를 논블럭(non-block) 통신 방식으로 전송할 수 있다.
일실시예에 따른 배터리 관리 방법에서 상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀 각각에 대응하는 슬레이브 장치들은 상기 요청을 수신하여 인접한 기준 배터리 셀에 대응하는 슬레이브 장치로 전달하고, 상기 인접한 기준 배터리 셀에 대응하는 슬레이브 장치로부터 센싱 데이터가 수신되기까지 기다림 없이 상기 요청에 따라 대응하는 기준 배터리 셀을 센싱하여 센싱 데이터를 다른 인접한 기준 배터리 셀에 대응하는 슬레이브 장치로 전송할 수 있다.
일실시예에 따른 배터리 관리 방법에서 상기 요청은 상기 제1 배터리 모듈의 식별 정보 및 상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 식별 정보를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 배터리 관리 방법에서 상기 마스터 장치에 의해 관리되는 복수의 배터리 모듈들 각각에 포함된 복수의 배터리 셀들의 위치 정보는 배치 테이블에 저장되고, 상기 배치 테이블은 상기 복수의 배터리 모듈들 각각에 포함된 복수의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 위치 변경 또는 새로운 배터리 셀로 교체에 대한 정보로 업데이트될 수 있다.
일실시예에 따른 테일 슬레이브 장치의 배터리 관리 방법은 동일한 배터리 모듈 내 인접한 슬레이브 장치로부터 센싱 데이터에 대한 요청이 수신되면, 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치로 상기 요청을 전달할지 여부를 결정하는 단계; 상기 요청을 전달하는 것으로 결정된 경우, 상기 요청을 상기 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치로 전달하는 단계; 및 상기 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치로부터 기준 배터리 셀의 센싱 데이터가 수신되면, 상기 센싱 데이터를 상기 동일한 배터리 모듈 내 인접한 슬레이브 장치로 전달하는 단계를 포함한다.
일실시예에 따른 배터리 관리 방법에서 상기 요청을 상기 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치로 전달하는 단계는 대응하는 배터리 셀의 센싱 없이 상기 요청을 상기 인접한 배터리 모듈의 상기 테일 슬레이브 장치로 전달할 수 있다.
일실시예에 따른 배터리 관리 방법에서 상기 요청을 전달할지 여부를 결정하는 단계는 마스터 장치에 센싱 데이터가 수신되지 않은 기준 배터리 셀의 식별 정보 및 상기 기준 배터리 셀을 포함하는 제1 배터리 모듈의 식별 정보가 상기 요청에 포함되어 있는지 여부에 기초하여, 상기 요청을 전달할지 여부를 결정할 수 있다.
일실시예에 따른 마스터 장치는 프로세서; 및 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 적어도 하나의 명령어를 포함하는 메모리를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령어가 상기 프로세서에서 실행되면, 상기 프로세서는 제1 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터가 수신되지 않은 경우, 상기 제1 배터리 모듈이 아닌 제2 배터리 모듈의 헤드 슬레이브 장치로 상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터에 대한 요청을 전송하고, 상기 제2 배터리 모듈의 헤드 슬레이브 장치로부터 상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터를 수신하고, 상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터는 상기 제1 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치 및 상기 제2 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치를 통해 전달된다.
도 1은 일실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 6은 일실시예에 따라 배터리 관리 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 일실시예에 따른 배터리 관리 방법을 나타낸 도면이다.
도 9는 일실시예에 따른 논블럭 통신 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일실시예에 따른 배치 테이블을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일실시예에 따른 배터리 관리 장치를 나타낸 도면이다.
도 12는 일실시예에 따른 차량을 설명하기 위한 도면이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 아래의 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 실시예의 범위가 본문에 설명된 내용에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타내며, 공지된 기능 및 구조는 생략하도록 한다.
도 1은 일실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
일실시예에 따른 배터리 시스템(100)은 마스터 장치(110), 복수의 슬레이브 장치들(121~125, 131, 135, 141, 145) 및 복수의 배터리 셀들을 포함한다.
일실시예에 따른 마스터 장치(110)는 복수의 배터리 모듈들(120, 130, 140)을 관리하는 마스터 BMS(Battery Management System) 장치로서, 예를 들어, 복수의 슬레이브 장치들(121~125, 131, 135, 141, 145)로부터 수신된 배터리 셀의 센싱 데이터를 이용하여 배터리 셀의 상태를 판단할 수 있다. 일례로, 배터리 셀의 상태에는 배터리의 충전 상태(SoC, State of Charge), 수명 상태(SoH, State of Health) 등이 포함될 수 있다.
일실시예에 따른 복수의 슬레이브 장치들(121~125, 131, 135, 141, 145) 각각은 대응하는 배터리 셀을 관리하는 슬레이브 BMS 장치로서, 예를 들어, 마스터 장치(110)의 요청에 따라 대응하는 배터리 셀을 센싱하고, 센싱 데이터를 마스터 장치(110)로 전달할 수 있다. 복수의 슬레이브 장치들(121~125, 131, 135, 141, 145) 각각은 대응하는 배터리 셀에 연결되어 대응하는 배터리 셀을 센싱하여 센싱 데이터를 생성할 수 있다. 일례로, 센싱 데이터는 전압 데이터, 전류 데이터 및 온도 데이터 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 하나의 배터리 모듈은 복수의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈들(120, 130, 140) 각각은 복수의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 도 1에서는 설명의 편의를 위해 3개의 배터리 모듈들이 도시되어 있으나, 실시예가 이에 제한되지 않는다. 복수의 배터리 모듈들은 하나의 배터리 팩을 구성할 수 있다.
각각의 배터리 모듈들(120, 130, 140) 내에서 복수의 슬레이브 장치들은 일렬로 배치되어 인접한 슬레이브 장치들끼리 무선 통신을 통해 데이터(예컨대, 요청, 센싱 데이터 등)를 주고, 받을 수 있다. 예를 들어, 무선 통신은 단파 단거리 통신일 수 있다.
복수의 슬레이브 장치들 중에서 헤드 슬레이브 장치(121, 131, 141)는 마스터 장치(110)와 가장 인접하게 배치되어 마스터 장치(110)와 직접적으로 통신을 수행할 수 있으며, 테일 슬레이브 장치(125, 135, 145)는 해당 배터리 모듈에서 가장 끝에 배치되어 마스터 장치(110)의 요청을 가장 마지막으로 수신할 수 있다.
예시적으로 도시된 도 1에 표시된 점선은 무선 통신 경로를 나타낼 수 있다. 마스터 장치(110)는 복수의 배터리 모듈들(120, 130, 140)의 헤드 슬레이브 장치들(121, 131, 141)과 무선 통신을 수행할 수 있다. 배터리 모듈(120)에서 헤드 슬레이브 장치(121)는 인접하게 배치된 슬레이브 장치(123)와 무선 통신을 수행할 수 있으며, 슬레이브 장치(123)는 자신과 인접하게 배치된 슬레이브 장치와 무선 통신을 수행할 수 있다. 테일 슬레이브 장치(125)는 인접한 배터리 모듈(130)의 테일 슬레이브 장치(135)와 무선 통신을 수행할 수 있는데, 이러한 동작에 대해서는 이하 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 6은 일실시예에 따라 배터리 관리 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 일실시예에 따라 마스터 장치(110) 및 복수의 슬레이브 장치들(121, 123, 124, 125)의 기본적인 통신 방식을 설명하기 위한 예시가 도시된다. 도 2 내지 도 6의 도면에서는 설명의 편의를 위해 복수의 슬레이브 장치들 각각에 대응하는 배터리 셀들이 생략되었다.
일실시예에 따른 마스터 장치(110)는 센싱 데이터에 대한 요청을 배터리 모듈(120)의 헤드 슬레이브 장치(121)로 전송할 수 있다. 헤드 슬레이브 장치(121)는 수신된 요청을 배터리 모듈(120) 내에서 인접한 슬레이브 장치(123)로 전달할 수 있다. 그리고, 헤드 슬레이브 장치(121)는 대응하는 배터리 셀을 센싱하여 센싱 데이터를 생성하고, 센싱 데이터를 마스터 장치(110)로 전송할 수 있다.
슬레이브 장치(123)는 헤드 슬레이브 장치(121)로부터 수신한 요청을 배터리 모듈(120) 내에서 인접한 슬레이브 장치(124)로 전달하고, 대응하는 배터리 셀의 센싱 데이터를 생성하여 헤드 슬레이브 장치(121)로 전달할 수 있다. 헤드 슬레이브 장치(121)는 슬레이브 장치(123)로부터 수신한 센싱 데이터를 마스터 장치(110)로 전달할 수 있다.
동일한 방식으로 슬레이브 장치(124)로부터 테일 슬레이브 장치(125)로 요청이 전달될 수 있다. 테일 슬레이브 장치(125)는 배터리 모듈(120) 내에서 가장 끝에 위치하기 때문에 배터리 모듈(120) 내에서 인접한 슬레이브 장치로부터 요청을 수신하더라도 기본적으로 해당 요청을 다른 슬레이브 장치로 전달하지 않는다. 테일 슬레이브 장치(125)가 예외적으로 요청을 다른 슬레이브 장치로 전달하는 경우도 있으나, 이에 관해서는 아래의 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 테일 슬레이브 장치(125)는 요청에 따라 대응하는 배터리 셀의 센싱 데이터를 생성하고, 센싱 데이터를 인접한 슬레이브 장치로 전송할 수 있다.
이와 같이 마스터 장치(110)와 복수의 슬레이브 장치들(121, 123, 124, 125)은 인접하는 2개의 장치들 간 무선 통신을 통해 요청 및/또는 센싱 데이터를 주고, 받을 수 있다. 설명의 편의를 위해 기본적인 통신 방식을 배터리 모듈(120)에 기반하여 설명하였으나, 이러한 통신 방식은 나머지 배터리 모듈들에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 일실시예에 따라 복수의 슬레이브 장치들 중 일부가 오동작하거나 고장난 경우의 통신 방식을 설명하기 위한 예시가 도시된다. 배터리 모듈(130) 내 슬레이브 장치(133)가 오동작하거나 고장난 경우를 가정한다.
일실시예에 따라 마스터 장치(110)는 배터리 모듈(130)에 포함된 배터리 셀들의 센싱 데이터를 획득하기 위해 센싱 데이터에 대한 요청을 헤드 슬레이브 장치(131)로 전송할 수 있다. 헤드 슬레이브 장치(131)는 수신한 요청을 인접한 슬레이브 장치(133)로 전달하고, 대응하는 배터리 셀을 센싱하여 센싱 데이터를 마스터 장치(110)로 전송할 수 있다. 오동작 또는 고장으로 인해 슬레이브 장치(133)는 헤드 슬레이브 장치(131)로부터 요청을 정상적으로 수신하지 못하고, 요청이 수신되지 않았기 때문에 슬레이브 장치(133)는 인접한 슬레이브 장치(134)로 요청을 전달하지도 못한다. 따라서, 마스터 장치(110)가 전송한 요청은 오동작 또는 고장이 발생한 슬레이브 장치(133) 이전의 슬레이브 장치까지 전달될 수 있으며, 요청이 수신된 슬레이브 장치만이 센싱 데이터를 마스터 장치(110)로 전송할 수 있다.
다시 말해, 마스터 장치(110)는 배터리 모듈(130)에 포함된 모든 배터리 셀들의 센싱 데이터를 수신하지 못하며, 센싱 데이터가 수신되지 않은 배터리 셀을 기준 배터리 셀이라 지칭한다. 예시적으로 도시된 도 3에서 그룹(310)은 기준 배터리 셀에 대응하는 슬레이브 장치들을 나타낼 수 있다.
일실시예에 따른 마스터 장치(110)는 미리 정해진 주기 내 수신된 센싱 데이터를 확인하여, 배터리 모듈(130)에 포함된 모든 배터리 셀들의 센싱 데이터가 수신되었는지 여부를 판단할 수 있다. 만약 배터리 모듈(130)에 포함된 모든 배터리 셀들의 센싱 데이터가 수신되지 않은 것으로 판단되면, 마스터 장치(110)는 통신 경로를 동적으로 변경하여 기준 배터리 셀의 센싱 데이터에 대한 요청을 전송할 수 있으며, 이에 대해서는 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 4를 참조하면, 일실시예에 따라 기준 배터리 셀의 센싱 데이터에 대한 수신을 가능하게 하는 통신 방식을 설명하기 위한 예시가 도시된다. 배터리 모듈(130) 내 슬레이브 장치(133)가 오동작하거나 고장난 경우를 가정하며, 그룹(310)은 기준 배터리 셀에 대응하는 슬레이브 장치들을 나타낼 수 있다.
마스터 장치(110)는 기준 배터리 셀의 센싱 데이터에 대한 요청을 배터리 모듈(130)을 제외한 배터리 모듈들 중에서 어느 하나의 헤드 슬레이트 장치로 전송할 수 있다. 이 때, 요청은 도 3에서 전술한 요청과 구별되고, 기준 배터리 셀의 식별 정보 및 기준 배터리 셀이 포함된 배터리 모듈의 식별 정보를 더 포함할 수 있다. 도 4에서는 기준 배터리 셀의 센싱 데이터에 대한 요청이 배터리 모듈(120)의 헤드 슬레이브 장치(121)로 전송되는 것을 가정한다.
배터리 모듈(120) 내 복수의 슬레이브 장치들(121, 123, 125)은 마스터 장치(110)로부터 수신된 요청을 테일 슬라이스 장치(125)로 전달할 수 있다. 이 때, 복수의 슬레이브 장치들(121, 123, 125)은 요청을 인접한 슬레이브 장치로 전달할 뿐, 대응하는 배터리 셀을 센싱하지 않는다. 이는 앞서 배터리 모듈(120)에 포함된 복수의 배터리 셀들의 센싱 데이터가 마스터 장치(110)로 이미 전달되었기 때문이다. 테일 슬레이브 장치(125)는 수신된 요청에 포함된 배터리 모듈의 식별 정보에 기초하여 해당 요청을 전달할 배터리 모듈(130)을 식별하고, 배터리 모듈(130)의 테일 슬레이브 장치(135)로 요청을 전달할 수 있다.
테일 슬레이브 장치(135)는 수신된 요청에 포함된 배터리 모듈의 식별 정보에 기초하여 해당 요청을 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치로 전달할지 또는 동일한 배터리 모듈(130) 내 인접한 슬레이브 장치로 전달할지 여부를 판단할 수 있다. 요청을 동일한 배터리 모듈(130) 내 인접한 슬레이브 장치로 전달하는 것으로 결정된 경우, 테일 슬레이브 장치(135)는 요청에 포함된 기준 배터리 셀의 식별 정보에 기초하여 요청을 배터리 모듈(130) 내 인접한 슬레이브 장치로 전달할 수 있다. 그리고, 기준 배터리 셀의 식별 정보에 기초하여 대응하는 배터리 셀이 기준 배터리 셀인 것으로 확인한 테일 슬레이브 장치(135)는 대응하는 배터리 셀을 센싱하여 센싱 데이터를 생성하고, 센싱 데이터를 배터리 모듈(120)의 테일 슬레이브 장치(125)로 전달할 수 있다. 테일 슬레이브 장치(125)로 전달된 센싱 데이터는 배터리 모듈(120) 내 복수의 슬레이브 장치들(121, 123, 125)을 통해 마스터 장치(110)로 전달될 수 있다.
배터리 모듈(130) 내에서 요청은 인접한 슬레이브 장치들 간 무선 통신을 통해 슬레이브 장치(134)까지 전달될 수 있다. 요청에 포함된 기준 배터리 셀의 식별 정보에 기초하여 대응하는 배터리 셀이 기준 배터리 셀인 것으로 확인한 슬레이브 장치(134)는 요청에 따라 대응하는 배터리 셀을 센싱하여 센싱 데이터를 생성하고, 센싱 데이터는 배터리 모듈(130) 내 복수의 슬레이브 장치들(134, 135) 및 배터리 모듈(120) 내 복수의 슬레이브 장치들(121, 123, 125)을 통해 마스터 장치(110)로 전달될 수 있다.
오동작 또는 고장이 발생한 슬레이브 장치(133)는 슬레이브 장치(134)로부터 요청을 수신하지 못하므로, 요청은 슬레이브 장치(134)까지만 전달되고, 슬레이브 장치(133)에 대응하는 배터리 셀의 센싱 데이터는 마스터 장치(110)가 전달받지 못한다.
이처럼, 마스터 장치(110)는 일부 슬레이브 장치의 오동작 또는 고장 발생 시 미리 정해진 통신 경로를 반복적으로 이용하기 보다는 통신 경로를 동적으로 변경하여 기준 배터리 셀의 센싱 데이터를 효과적으로 획득 가능할 수 있다.
이하 도 5 및 도 6에서는 2개의 슬레이브 장치들 간 통신 경로가 오동작하거나 고장난 경우의 통신 방식에 대해 상세히 설명한다.
도 5를 참조하면, 일실시예에 따라 동일한 배터리 모듈 내 2개의 슬레이브 장치들 간 일부 통신이 오동작하거나 고장난 경우의 통신 방식을 설명하기 위한 예시가 도시된다. 배터리 모듈(130) 내 2 개의 슬레이브 장치들(131, 133) 간 통신이 오동작하거나 고장난 경우를 가정한다.
일실시예에 따라 마스터 장치(110)는 배터리 모듈(130)에 포함된 복수의 배터리 셀들의 센싱 데이터를 획득하기 위해 요청을 헤드 슬레이브 장치(131)로 전송할 수 있다. 헤드 슬레이브 장치(131)는 수신한 요청을 인접한 슬레이브 장치(133)로 전달하고, 대응하는 배터리 셀의 센싱 데이터를 생성하여 마스터 장치(110)로 전달할 수 있다.
헤드 슬레이브 장치(131) 및 슬레이브 장치(133)를 연결하는 통신 경로의 오작동 또는 고장으로 인해, 슬레이브 장치(133)는 정상적으로 동작하더라도 헤드 슬레이브 장치(131)로부터 요청을 수신하지 못하게 되고, 대응하는 배터리 셀의 센싱 데이터도 마스터 장치(110)로 전달되지 못한다. 또한, 슬레이브 장치(133)가 인접한 슬레이브 장치로 요청을 전달하지도 못하므로, 배터리 모듈(130) 내 슬레이브 장치(133)로부터 테일 슬레이브 장치(135)까지 요청을 수신하지도 못하고, 센싱 데이터를 마스터 장치(110)로 전달하지도 못한다.
다시 말해, 마스터 장치(110)는 배터리 모듈(130)에 포함된 모든 배터리 셀들의 센싱 데이터를 수신하지 못하며, 센싱 데이터가 수신되지 않은 배터리 셀을 기준 배터리 셀이라 지칭한다. 예시적으로 도시된 도 5에서 그룹(510)은 기준 배터리 셀에 대응하는 슬레이브 장치들을 나타낼 수 있다.
일실시예에 따른 마스터 장치(110)는 미리 정해진 주기 내 수신된 센싱 데이터를 확인하여, 배터리 모듈(130)에 포함된 모든 배터리 셀들의 센싱 데이터가 수신되었는지 여부를 판단할 수 있다. 만약 배터리 모듈(130)에 포함된 모든 배터리 셀들의 센싱 데이터가 수신되지 않은 것으로 판단되면, 마스터 장치(110)는 기준 배터리 셀의 센싱 데이터에 대한 요청을 전송할 수 있으며, 이에 대해서는 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6을 참조하면, 일실시예에 따라 기준 배터리 셀의 센싱 데이터에 대한 수신을 가능하게 하는 통신 방식을 설명하기 위한 예시가 도시된다. 배터리 모듈(130) 내 헤드 슬레이브 장치(131) 및 슬레이브 장치(133) 간 통신 경로가 오동작하거나 고장난 경우를 가정하며, 그룹(510)은 기준 배터리 셀에 대응하는 슬레이브 장치들을 나타낼 수 있다.
마스터 장치(110)는 기준 배터리 셀의 센싱 데이터에 대한 요청을 배터리 모듈(130)을 제외한 배터리 모듈들 중에서 어느 하나의 헤드 슬레이트 장치로 전송할 수 있다. 이 때, 요청은 도 5에서 전술한 요청과 구별되고, 기준 배터리 셀의 식별 정보 및 기준 배터리 셀이 포함된 배터리 모듈의 식별 정보를 더 포함할 수 있다. 도 6에서는 기준 배터리 셀의 센싱 데이터에 대한 요청이 배터리 모듈(120)의 헤드 슬레이브 장치(121)로 전송되는 것을 가정한다.
마스터 장치(110)로부터의 요청은 배터리 모듈(120) 내 복수의 슬레이브 장치들(121, 123, 125)을 통해 테일 슬라이스 장치(125)로 전달될 수 있다. 이 때, 복수의 슬레이브 장치들(121, 123, 125)은 요청을 인접한 슬레이브 장치로 전달할 뿐, 대응하는 배터리 셀을 센싱하지 않는다. 이는 앞서 배터리 모듈(120)에 포함된 복수의 배터리 셀들의 센싱 데이터가 마스터 장치(110)로 이미 전달되었기 때문이다. 테일 슬레이브 장치(125)는 수신된 요청에 포함된 배터리 모듈의 식별 정보에 기초하여 해당 요청을 전달할 배터리 모듈(130)을 식별하고, 배터리 모듈(130)의 테일 슬레이브 장치(135)로 요청을 전달할 수 있다.
테일 슬레이브 장치(135)는 수신된 요청에 포함된 배터리 모듈의 식별 정보에 기초하여 해당 요청을 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치로 전달할지 또는 동일한 배터리 모듈(130) 내 인접한 슬레이브 장치로 전달할지 여부를 판단할 수 있다. 요청을 동일한 배터리 모듈(130) 내 인접한 슬레이브 장치로 전달하는 것으로 결정된 경우, 테일 슬레이브 장치(135)는 요청에 포함된 기준 배터리 셀의 식별 정보에 기초하여 요청을 배터리 모듈(130) 내 인접한 슬레이브 장치로 전달할 수 있다. 그리고, 기준 배터리 셀의 식별 정보에 기초하여 대응하는 배터리 셀이 기준 배터리 셀인 것으로 확인한 테일 슬레이브 장치(135)는 대응하는 배터리 셀을 센싱하여 센싱 데이터를 생성하고, 센싱 데이터를 배터리 모듈(120)의 테일 슬레이브 장치(125)로 전달할 수 있다. 테일 슬레이브 장치(125)로 전달된 센싱 데이터는 배터리 모듈(120) 내 복수의 슬레이브 장치들(121, 123, 125)을 통해 마스터 장치(110)로 전달될 수 있다.
배터리 모듈(130) 내에서 요청은 인접한 슬레이브 장치들 간 무선 통신을 통해 슬레이브 장치(133)까지 전달될 수 있다. 요청에 포함된 기준 배터리 셀의 식별 정보에 기초하여 대응하는 배터리 셀이 기준 배터리 셀인 것으로 확인한 슬레이브 장치(133)는 요청에 따라 대응하는 배터리 셀을 센싱하여 센싱 데이터를 생성하고, 센싱 데이터는 배터리 모듈(130) 내 복수의 슬레이브 장치들(133, 135) 및 배터리 모듈(120) 내 복수의 슬레이브 장치들(121, 123, 125)을 통해 마스터 장치(110)로 전달될 수 있다.
도 6에서는 2개의 슬레이브 장치들(131, 133) 간 통신 경로에 오동작 또는 고장이 발생하였으므로, 마스터 장치(110)는 상술된 통신 방식을 통해 배터리 모듈(130)에 포함된 모든 배터리 셀의 센싱 데이터를 수신할 수 있다.
이처럼, 마스터 장치(110)는 일부 통신 경로의 오동작 또는 고장 발생 시 미리 정해진 통신 경로를 반복적으로 이용하기 보다는 통신 경로를 동적으로 변경하여 기준 배터리 셀의 센싱 데이터를 효과적으로 획득 가능할 수 있다.
도 7 및 도 8은 일실시예에 따른 배터리 관리 방법을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 일실시예에 따른 배터리 관리 방법은 마스터 장치에 구비된 프로세서에 의해 수행될 수 있다.
단계(710)에서, 마스터 장치는 센싱 데이터에 대한 요청이 필요한지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 마스터 장치는 슬레이브 장치가 연결되었는지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 마스터 장치는 연결된 슬레이브 장치로부터 센싱 데이터를 수신할 필요가 있는지 여부를 판단할 수 있다. 마스터 장치는 앞서 센싱 데이터가 수신된 시점으로부터 미리 정해진 시간이 경과하였는지 여부를 판단할 수 있다. 만약 앞서 센싱 데이터가 수신된 시점으로부터 미리 정해진 시간이 경과한 경우, 마스터 장치는 센싱 데이터에 대한 요청이 필요한 것으로 판단할 수 있다.
단계(720)에서, 마스터 장치는 센싱 데이터에 대한 요청을 전송할 수 있다. 예를 들어, 마스터 장치는 센싱 데이터에 대한 요청을 복수의 배터리 모듈들 중 어느 하나의 헤드 슬레이브 장치로 전송하고, 해당 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀들의 센싱 데이터가 수신되면 다른 배터리 모듈의 헤드 슬레이브 장치로 요청을 전송할 수 있다. 또는, 마스터 장치는 센싱 데이터의 수신 여부와 관계없이 센싱 데이터에 대한 요청을 복수의 배터리 모듈들 각각의 헤드 슬레이브 장치들로 요청을 전송할 수도 있다.
단계(730)에서, 마스터 장치는 모든 배터리 셀의 센싱 데이터가 수신되었는지 여부를 판단할 수 있다. 만약 모든 배터리 셀의 센싱 데이터가 수신되지 않은 경우, 단계(740)가 이어서 수행될 수 있다.
단계(740)에서, 마스터 장치는 미리 정해진 시간이 경과되었는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 미리 정해진 시간은 마스터 장치가 요청을 전송한 후 센싱 데이터를 수신하도록 할당된 주기를 나타낼 수 있다. 만약 미리 정해진 시간이 경과되지 않았다면, 단계(730)가 다시 수행될 수 있다.
반대로 미리 정해진 시간이 경과된 경우, 다시 말해, 모든 배터리 셀의 센싱 데이터가 수신되지 않았으나 미리 정해진 시간이 경과된 경우, 단계(750)가 이어서 수행될 수 있다.
단계(750)에서, 마스터 장치는 기준 데이터 셀의 센싱 데이터에 대한 요청을 전송한다. 여기서, 기준 데이터 셀은 앞서 센싱 데이터가 수신되지 않은 데이터 셀을 나타낼 수 있다.
마스터 장치는 복수의 배터리 모듈들 중에서 기준 데이터 셀이 포함된 제1 배터리 모듈이 아닌 제2 배터리 모듈을 선택하여, 제2 다른 배터리 모듈의 헤드 슬레이브 장치로 기준 데이터 셀의 센싱 데이터에 대한 요청을 전송한다.
일례로, 마스터 장치는 복수의 배터리 모듈들 중에서 제1 배터리 모듈과 인접한 정도에 기초하여 제2 배터리 모듈을 선택할 수 있다. 이는 제1 배터리 모듈과 인접한 배터리 모듈일수록 기준 데이터 셀의 센싱 데이터에 대한 요청이 신속하게 기준 배터리 셀에 대응하는 슬레이브 장치로 전달될 수 있기 때문이다. 마스터 장치는 복수의 배터리 모듈들 중에서 제1 배터리 모듈과 가장 인접한 배터리 모듈을 제2 배터리 모듈로 선택할 수 있다.
다른 일례로, 마스터 장치는 복수의 배터리 모듈들 중에서 내부 슬레이브 장치들 간 통신 상태에 기초하여 제2 배터리 모듈을 선택할 수 있다. 이는 내부 슬레이브 장치들 간 통신 상태가 나쁜 배터리 모듈 내에서는 요청이 느리게 전달되거나, 정확히 전달되지 않을 수 있기 때문이다. 마스터 장치는 복수의 배터리 모듈들 중에서 내부 슬레이브 장치들 간 통신 상태가 가장 좋은 배터리 모듈을 제2 배터리 모듈로 선택할 수 있다.
또 다른 일례로, 마스터 장치는 내부 배터리 셀들의 센싱 데이터가 모두 마스터 장치에 수신된 배터리 모듈들 중에서 어느 하나를 제2 배터리 모듈로 선택할 수 있다. 모든 내부 배터리 셀들의 센싱 데이터가 마스터 장치에 수신되지 않은 배터리 모듈이라면, 해당 배터리 모듈 내부에 오동작하거나 고장난 슬레이브 장치 또는 통신 경로가 존재하는 것을 나타내고, 이러한 배터리 모듈을 통해서는 요청이 정상적으로 전달될 수 없다. 따라서, 마스터 장치는 내부 배터리 셀들의 센싱 데이터가 모두 마스터 장치에 수신된 배터리 모듈들만을 고려하여 제2 배터리 모듈을 선택할 수 있다.
앞서 설명한 제2 배터리 모듈을 선택하는 실시예들 중 어느 하나 또는 이들의 조합이 마스터 장치에 적용될 수 있으며, 이외에도 제2 배터리 모듈을 효율적으로 선택하는 실시예라면 제한 없이 적용될 수 있다.
단계(760)에서, 마스터 장치는 미리 정해진 시간이 경과하였는지 여부를 판단하고, 만약 경과하지 않았다면 기준 배터리 셀의 센싱 데이터를 수신할 수 있다. 만약 미리 정해진 시간이 경과된 경우, 단계(770)가 이어서 수행될 수 있다.
단계(770)에서, 마스터 장치는 수신된 센싱 데이터를 처리할 수 있다. 마스터 장치는 수신된 센싱 데이터를 이용하여, 배터리 셀들의 상태를 판단할 수 있다.
도 7에 도시된 각 단계들에는 도 1 내지 도 6를 통하여 전술한 사항들이 그대로 적용되므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 8을 참조하면, 일실시예에 따른 배터리 관리 방법은 테일 슬레이브 장치에 구비된 프로세서에 의해 수행될 수 있다.
단계(810)에서, 테일 슬레이브 장치는 동일한 배터리 모듈 내 인접한 슬레이브 장치로부터 센싱 데이터에 대한 요청이 수신되었는지 여부를 판단할 수 있다. 만약 센싱 데이터에 대한 요청이 수신되지 않은 것으로 판단되면, 단계(810)가 다시 수행될 수 있다. 반대로 센싱 데이터에 대한 요청이 수신된 것으로 판단되면, 단계(820)가 이어서 수행될 수 있다.
단계(820)에서, 테일 슬레이브 장치는 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치로 요청을 전달할지 여부를 결정한다. 예를 들어, 테일 슬레이브 장치는 요청에 기준 배터리 셀의 식별 정보 및 기준 배터리 셀이 포함된 배터리 모듈의 식별 정보가 포함되었는지 여부에 기초하여 요청을 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치로 전달할지 여부를 결정할 수 있다. 만약 기준 배터리 셀의 식별 정보 및 기준 배터리 셀이 포함된 배터리 모듈의 식별 정보가 요청에 포함된 경우, 테일 슬레이브 장치는 요청을 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치로 전달하는 것으로 결정할 수 있다.
이 때, 테일 슬레이브 장치에 의해 요청이 전달되는 인접한 배터리 모듈은 요청에 포함된 식별 정보가 지시하는 배터리 모듈이거나, 또는 요청에 포함된 식별 정보가 지시하는 배터리 모듈로 이어지는 통신 경로에 위치한 배터리 모듈일 수 있다.
만약 요청을 전달하지 않는 것으로 결정된 경우, 단계(830)가 이어서 수행될 수 있다.
단계(830)에서, 테일 슬레이브 장치는 대응하는 배터리 셀을 센싱하여 센싱 데이터를 생성할 수 있다. 요청을 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치로 전달하지 않는 경우, 해당 요청은 테일 슬레이브 장치에 대응하는 배터리 셀의 센싱 데이터를 요청하는 것이기 때문이다.
단계(820)에서 요청을 전달하는 것으로 결정되는 경우, 단계(840)가 이어서 수행될 수 있다.
단계(840)에서, 테일 슬레이브 장치는 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치로 요청을 전달할 수 있다. 이 때, 테일 슬레이브 장치는 대응하는 배터리 셀의 센싱 없이 요청을 전달할 수 있다. 테일 슬레이브 장치와 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치 간 무선 통신 경로를 통해 요청이 전달될 수 있다.
단계(850)에서, 테일 슬레이브 장치는 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치로부터 센싱 데이터가 수신되었는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 센싱 데이터는 기준 배터리 셀의 센싱 데이터일 수 있다. 만약 센싱 데이터가 수신되지 않은 경우, 단계(850)가 다시 수행될 수 있다.
반대로 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치로부터 센싱 데이터가 수신된 경우, 단계(860)가 이어서 수행될 수 있다.
단계(860)에서, 테일 슬레이브 장치는 동일한 배터리 모듈 내 인접한 슬레이브 장치로 센싱 데이터를 전달할 수 있다. 센싱 데이터는 동일한 배터리 모듈 내 인접한 슬레이브 장치들 간 무선 통신을 통해 헤드 슬레이브 장치로 전달되고, 헤드 슬레이브 장치는 마스터 장치로 센싱 데이터를 최종적으로 전달할 수 있다.
도 8에 도시된 각 단계들에는 도 1 내지 도 6을 통하여 전술한 사항들이 그대로 적용되므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 9는 일실시예에 따른 논블럭 통신 방식을 설명하기 위한 도면이다.
일실시예에 따른 마스터 장치(910) 및 복수의 슬레이브 장치들(920, 930, 940)은 논블럭(non-block) 통신 방식을 통해 데이터(예컨대, 요청, 센싱 데이터 등)를 주고 받을 수 있다. 복수의 슬레이브 장치들(920, 930, 940)은 동일한 배터리 모듈 내에 속할 수 있다.
마스터 장치(910)는 헤드 슬레이브 장치(920)로 센싱 데이터에 대한 요청을 전송할 수 있다. 이 때, 헤드 슬레이브 장치(920)는 동일한 배터리 모듈 내 슬레이브 장치들 중에서 가장 마스터 장치(910)에 인접하게 배치되어 마스터 장치(910)와 직접적으로 무선 통신을 수행하는 슬레이브 장치일 수 있다.
헤드 슬레이브 장치(920)는 마스터 장치(910)로부터 수신한 요청을 인접한 슬레이브 장치(930)로 전달할 수 있다. 이어서, 헤드 슬레이브 장치(920)는 대응하는 배터리 셀을 센싱하여 센싱 데이터를 생성할 수 있다. 이어서, 헤드 슬레이브 장치는 센싱 데이터를 마스터 장치(910)로 전달할 수 있다. 또한, 헤드 슬레이브 장치(920)는 인접한 슬레이브 장치(930)로부터 센싱 데이터가 수신되면 수신한 센싱 데이터를 마스터 장치(910)로 전달할 수 있다.
이처럼, 헤드 슬레이브 장치(920)는 요청을 인접한 슬레이브 장치(930)로 전달한 후 인접한 슬레이브 장치(930)로부터의 센싱 데이터 수신을 기다리지 않고, 대응하는 배터리 셀을 측정하여 센싱 데이터를 마스터 장치(910)로 전달하는 통신 방식을 따르며, 이러한 통신 방식을 논블럭 통신 방식이라 지칭할 수 있다. 논블럭 통신 방식을 통해, 무선 통신을 이용하더라도 레이턴시(latency)를 최소화 시킬 수 있다.
헤드 슬레이브 장치(920)를 기준으로 논블럭 통신 방식을 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐 다른 슬레이브 장치들에도 동일하게 적용된다. 다만, 한 배터리 모듈 내에서 가장 끝에 위치한 테일 슬레이브 장치(940)는 기본적으로 요청을 다른 슬레이브 장치로 전달하지 않고, 대응하는 배터리 셀을 측정하여 센싱 데이터를 인접한 슬레이브 장치로 전송할 수 있다.
마스터 장치(910)는 센싱 데이터를 수신하기 위해 센싱 데이터에 대한 요청을 전송한 시점으로부터 미리 정해진 주기동안 수신모드로 동작할 수 있다. 마스터 장치(910)는 미리 정해진 주기 내에 수신된 센싱 데이터에 기초하여 특정 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀들의 센싱 데이터가 모두 수신되었는지 여부를 판단할 수 있으며, 판단 결과에 따라 앞서 설명한 동작들이 수행될 수 있다.
도 10은 일실시예에 따른 배치 테이블을 설명하기 위한 도면이다.
일실시예에 따른 마스터 장치는 복수의 배터리 모듈들 각각에 포함된 복수의 배터리 셀들의 위치 정보를 배치 테이블(1010)에 저장할 수 있다. 도 10에서는 배치 테이블을 설명하기 위한 예시가 도시되며, 슬레이브 장치 상단에 기재된 숫자는 설명의 편의를 위해 해당 슬레이브 장치에 대응하는 배터리 셀을 식별하는 정보일 수 있다.
예를 들어, 다양한 이유로 제14 배터리 셀과 제15 배터리 셀은 서로 위치가 바뀔 수 있다. 이러한 위치 변경은 배치 테이블(1010)에 업데이트되어 마스터 장치에 의해 관리될 수 있다.
다른 예를 들어, 특정 배터리 셀의 성능이 현저히 감소하여 더 이상 사용이 불가할 때, 해당 배터리 셀이 새로운 배터리 셀로 교체될 수 있다. 이러한 새로운 배터리 셀로 교체도 배치 테이블(1010)에 업데이트되어 마스터 장치에 의해 관리될 수 있다.
도 11은 일실시예에 따른 배터리 관리 장치를 나타낸 도면이다.
도 11에 도시된 배터리 관리 장치는 마스터 장치 또는 테일 슬레이브 장치를 나타낼 수 있다.
일실시예에 따른 마스터 장치(1100)는 메모리(1110) 및 프로세서(1120)를 포함한다.
메모리(1110)는 컴퓨터에서 읽을 수 있는 명령어를 포함할 수 있다. 프로세서(1120)는 메모리(1110)에 저장된 명령어가 프로세서(1120)에서 실행됨에 따라 앞서 언급된 동작들을 수행할 수 있다. 메모리(1110)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리일 수 있다.
프로세서(1120)는 제1 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터가 수신되지 않은 경우, 제1 배터리 모듈이 아닌 제2 배터리 모듈의 헤드 슬레이브 장치로 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터에 대한 요청을 전송한다. 그리고, 프로세서(1120)는 제2 배터리 모듈의 헤드 슬레이브 장치로부터 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터를 수신한다. 이 때, 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터는 제1 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치 및 제2 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치를 통해 전달된다.
그 밖에, 마스터 장치(1100)에 관해서는 상술된 동작을 처리할 수 있다.
다른 일실시예에 따른 테일 슬레이브 장치(1100)는 메모리(1110) 및 프로세서(1120)를 포함한다.
메모리(1110)는 컴퓨터에서 읽을 수 있는 명령어를 포함할 수 있다. 프로세서(1120)는 메모리(1110)에 저장된 명령어가 프로세서(1120)에서 실행됨에 따라 앞서 언급된 동작들을 수행할 수 있다. 메모리(1110)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리일 수 있다.
프로세서(1120)는 동일한 배터리 모듈 내 인접한 슬레이브 장치로부터 센싱 데이터에 대한 요청이 수신되면, 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치로 요청을 전달할지 여부를 결정한다. 그리고, 프로세서(1120)는 요청을 전달하는 것으로 결정된 경우, 요청을 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치로 전달한다. 그리고, 프로세서(1120)는 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치로부터 기준 배터리 셀의 센싱 데이터가 수신되면, 센싱 데이터를 동일한 배터리 모듈 내 인접한 슬레이브 장치로 전달한다.
그 밖에, 테일 슬레이브 장치(1100)에 관해서는 상술된 동작을 처리할 수 있다.
도 12는 일실시예에 따른 차량을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 차량(1200)은 배터리 팩(1210) 및 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)(1220)을 포함한다. 차량(1200)은 배터리 팩(1210)을 전력원(power source)으로 이용할 수 있다. 차량(1200)은, 예를 들어, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차일 수 있다.
배터리 팩(1210)은 복수의 배터리 모듈들을 포함할 수 있다. 배터리 모듈은 복수의 배터리 셀들을 포함할 수 있다.
배터리 관리 시스템(1220)은 배터리 팩(1210)에 이상(abnormality)이 발생하였는지 모니터링할 수 있고, 배터리 팩(1210)이 과충전(over-charging) 또는 과방전(over-discharging)되지 않도록 할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(1220)은 배터리 팩(1210)의 온도가 제1 온도(일례로, 40℃)를 초과하거나 제2 온도(일례로, -10℃) 미만이면 배터리 팩(1210)에 대해 열 제어를 수행할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(1220)은 셀 밸런싱을 수행하여 배터리 팩(1210)에 포함된 배터리 셀들 간의 충전 상태가 균등해지도록 할 수 있다.
일실시예에 따르면, 배터리 관리 시스템(1220)은 마스터 장치 및 복수의 슬레이브 장치들을 포함할 수 있다. 배터리 관리 시스템(1220)은 마스터 장치 및 복수의 슬레이브 장치들을 이용하여, 복수의 배터리 모듈들 각각에 포함된 복수의 배터리 셀들의 센싱 데이터를 요청하고 획득할 수 있다.
도 12의 차량(2100)에는 도 1 내지 도 11을 통해 기술된 사항이 적용될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (19)

  1. 마스터 장치의 배터리 관리 방법에 있어서,
    제1 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터가 수신되지 않은 경우, 상기 제1 배터리 모듈이 아닌 제2 배터리 모듈의 헤드 슬레이브 장치로 상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터에 대한 요청을 전송하는 단계; 및
    상기 제2 배터리 모듈의 헤드 슬레이브 장치로부터 상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터를 수신하는 단계
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터는
    상기 제1 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치 및 상기 제2 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치를 통해 전달되는, 배터리 관리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요청은
    상기 제2 배터리 모듈에 포함된 슬레이브 장치들을 통해 상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀 각각에 대응하는 슬레이브 장치로 전송되는, 배터리 관리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀들 각각은 대응하는 슬레이브 장치에 연결되고,
    상기 슬레이브 장치는 대응하는 배터리 셀을 센싱하여 생성한 센싱 데이터를 인접한 슬레이브 장치로 전달하는, 배터리 관리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀들 각각에 대응하는 슬레이브 장치들은
    일렬로 인접하게 배치되어 인접한 슬레이브 장치와 무선 통신을 수행하는, 배터리 관리 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀들 각각에 대응하는 슬레이브 장치들 중에서 테일 슬레이브 장치는
    인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치에 인접하게 배치되어 해당 테일 슬레이브 장치와 무선 통신을 수행하는, 배터리 관리 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 무선 통신은 단파 단거리 통신인, 배터리 관리 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 배터리 모듈은
    상기 마스터 장치에 의해 관리되는 배터리 모듈들 중에서 상기 제1 배터리 모듈과 인접한 정도에 기초하여 선택되는, 배터리 관리 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 배터리 모듈은
    상기 마스터 장치에 의해 관리되는 배터리 모듈들 중에서 내부 슬레이브 장치들 간 통신 상태에 기초하여 선택되는, 배터리 관리 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 배터리 모듈은
    내부 배터리 셀들의 센싱 데이터가 모두 상기 마스터 장치에 수신된 배터리 모듈들 중에서 어느 하나로 선택되는, 배터리 관리 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀 각각에 대응하는 슬레이브 장치들은
    상기 요청 및 상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터를 논블럭(non-block) 통신 방식으로 전송하는, 배터리 관리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀 각각에 대응하는 슬레이브 장치들은
    상기 요청을 수신하여 인접한 기준 배터리 셀에 대응하는 슬레이브 장치로 전달하고, 상기 인접한 기준 배터리 셀에 대응하는 슬레이브 장치로부터 센싱 데이터가 수신되기까지 기다림 없이 상기 요청에 따라 대응하는 기준 배터리 셀을 센싱하여 센싱 데이터를 다른 인접한 기준 배터리 셀에 대응하는 슬레이브 장치로 전송하는, 배터리 관리 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 요청은
    상기 제1 배터리 모듈의 식별 정보 및 상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 식별 정보를 포함하는, 배터리 관리 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 장치에 의해 관리되는 복수의 배터리 모듈들 각각에 포함된 복수의 배터리 셀들의 위치 정보는 배치 테이블에 저장되고,
    상기 배치 테이블은
    상기 복수의 배터리 모듈들 각각에 포함된 복수의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 위치 변경 또는 새로운 배터리 셀로 교체에 대한 정보로 업데이트되는, 배터리 관리 방법.
  14. 테일 슬레이브 장치의 배터리 관리 방법에 있어서,
    동일한 배터리 모듈 내 인접한 슬레이브 장치로부터 센싱 데이터에 대한 요청이 수신되면, 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치로 상기 요청을 전달할지 여부를 결정하는 단계;
    상기 요청을 전달하는 것으로 결정된 경우, 상기 요청을 상기 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치로 전달하는 단계; 및
    상기 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치로부터 기준 배터리 셀의 센싱 데이터가 수신되면, 상기 센싱 데이터를 상기 동일한 배터리 모듈 내 인접한 슬레이브 장치로 전달하는 단계
    를 포함하는 배터리 관리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 요청을 상기 인접한 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치로 전달하는 단계는
    대응하는 배터리 셀의 센싱 없이 상기 요청을 상기 인접한 배터리 모듈의 상기 테일 슬레이브 장치로 전달하는, 배터리 관리 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 요청을 전달할지 여부를 결정하는 단계는
    마스터 장치에 센싱 데이터가 수신되지 않은 기준 배터리 셀의 식별 정보 및 상기 기준 배터리 셀을 포함하는 제1 배터리 모듈의 식별 정보가 상기 요청에 포함되어 있는지 여부에 기초하여, 상기 요청을 전달할지 여부를 결정하는, 배터리 관리 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 기준 배터리 셀에 대응하는 슬레이브 장치는
    상기 요청 및 상기 기준 배터리 셀의 센싱 데이터를 논블럭 통신 방식으로 전송하는, 배터리 관리 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중에서 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
  19. 마스터 장치에 있어서,
    프로세서; 및
    상기 프로세서에 의해 실행 가능한 적어도 하나의 명령어를 포함하는 메모리
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 명령어가 상기 프로세서에서 실행되면, 상기 프로세서는 제1 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터가 수신되지 않은 경우, 상기 제1 배터리 모듈이 아닌 제2 배터리 모듈의 헤드 슬레이브 장치로 상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터에 대한 요청을 전송하고, 상기 제2 배터리 모듈의 헤드 슬레이브 장치로부터 상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터를 수신하고,
    상기 적어도 하나의 기준 배터리 셀의 센싱 데이터는
    상기 제1 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치 및 상기 제2 배터리 모듈의 테일 슬레이브 장치를 통해 전달되는,
    배터리 관리 장치.
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