KR20210022470A - 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부 장치로부터 통신 정보가 포함된 신호를 수신하는 제1 통신부; 상기 제1 통신부가 수신한 통신 정보가 포함된 신호에 의하여 웨이크업되는 제어부; 및 상기 통신 정보를 기초로 상기 외부 장치와 무선 통신을 수행하는 제2 통신부를 포함하고, 웨이크업된 상기 제어부는 상기 제2 통신부로 하여금 상기 외부 장치로 배터리 모듈의 상태 정보를 전송하도록 하는 배터리 관리 시스템을 포함한다.

Description

배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND BATTERY MANAGEMENT METHOD}

본 발명은 리더기와의 근거리 무선 통신을 이용한 배터리 진단을 수행하는 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법에 관한 것이다.

최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등과 최근의 리튬 이온 전지를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 전지는 소형, 경량으로 제작할 수 있어서, 이동 기기의 전원으로 사용된다. 이러한 리튬 이온 전지는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.

또한, 이차 전지는 일반적으로 복수 개의 배터리 셀들이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩으로 이용된다. 그리고 배터리 팩은 배터리 관리 시스템(BMS, BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)에 의하여 상태 및 동작이 관리 및 제어된다.

그러나, 배터리가 출고된 후 그리고, 배터리가 적재되어 있는 경우에 배터리의 불량을 판단하기 위한 방법이 없다.

종래에는 배터리의 불량을 식별하기 위하여 배터리를 실제 장착시켜야만 했다. 따라서, 종래에는 불량 배터리를 미리 확인할 수 없어 배터리 사용에 불편함을 초래했다.

본 발명은 리더기를 통하여 배터리를 실제 장착하지 않고도 배터리 상태 정보를 확인할 수 있는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템으로서, 외부 장치로부터 통신 정보가 포함된 신호를 수신하는 제1 통신부; 상기 제1 통신부가 수신한 통신 정보가 포함된 신호에 의하여 웨이크업되는 제어부; 및 상기 통신 정보를 기초로 상기 외부 장치와 무선 통신을 수행하는 제2 통신부를 포함하고, 웨이크업된 상기 제어부는 상기 제2 통신부로 하여금 상기 외부 장치로 배터리 모듈의 상태 정보를 전송하도록 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템에서, 상기 배터리 모듈의 전압을 측정하는 전압 측정부, 상기 배터리 모듈의 전류를 측정하는 전류 측정부 또는 상기 배터리 모듈의 온도를 측정하는 온도 측정부 중 적어도 하나를 더 포함하고, 상기 배터리 모듈의 상태 정보는 상기 배터리 모듈의 전압, 전류, 온도 또는 SOC 정보 중 적어도 하나를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템에서, 상기 제1 통신부는 상기 외부 장치와 근거리 무선 통신(NFC)으로 통신하고, 상기 제2 통신부는 상기 외부 장치와 상기 근거리 무선 통신(NFC) 이외의 무선 통신 방법으로 통신한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템에서, 상기 제2 통신부는 상기 통신 정보를 이용하여 상기 외부 장치로 무선 통신 연결 요청을 전송하고, 상기 외부 장치로부터 출고 측정 수행 명령을 수신하고-상기 출고 측정 수행 명령은 명령 송신 날짜 및 시간을 포함함-, 상기 제어부는 상기 제2 통신부가 상기 출고 측정 수행 명령을 수신하면 상기 전압 측정부, 상기 전류 측정부 및 상기 온도 측정부로 각각 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도를 측정하도록 하고, 측정된 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도를 기초로 상기 배터리 모듈의 SOC를 산출하고, 상기 제2 통신부는 상기 상기 배터리 모듈의 전압, 전류, 온도 또는 SOC 중 적어도 하나와, 상기 명령 송신 날짜 및 시간을 상기 외부 장치로 송신한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템에서, 상기 제2 통신부는 상기 통신 정보를 이용하여 상기 외부 장치로 무선 통신 연결 요청을 전송하고, 상기 외부 장치로부터 출고 후 검사 수행 명령을 수신하고-상기 출고 후 검사 수행 명령은 명령 송신 날짜 및 시간을 포함함-, 상기 제어부는 상기 제2 통신부가 상기 출고 후 검사 수행 명령을 수신하면 상기 전압 측정부, 상기 전류 측정부 및 상기 온도 측정부로 각각 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도를 측정하도록 하고, 측정된 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도를 기초로 상기 배터리 모듈의 SOC를 산출하고, 상기 제2 통신부는 상기 출고 후 검사 수행 명령에 대응하여 측정 및 산출된 상기 배터리 모듈의 전압, 전류, 온도 또는 SOC 중 적어도 하나와, 상기 출고 후 검사 수행 명령에 포함된 송신 날짜 및 시간과, 상기 출고 측정 수행 명령에 대응하여 측정 및 산출된 상기 배터리 모듈의 전압, 전류, 온도 또는 SOC 중 적어도 하나와, 상기 출고 측정 수행 명령에 포함된 송신 날짜 및 시간을 상기 외부 장치로 송신한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템에서, 상기 제2 통신부가 외부로 노출 가능한 기판에 장착되고, 상기 제1 통신부는 상기 기판의 상기 외부로 노출되는 영역에 장착된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템에서, 상기 제1 통신부와 근거리 무선 통신으로 통신하는 제3 통신부를 더 포함하며, 상기 제1 통신부는 상기 제3 통신부를 경유하여 상기 외부 장치와 통신하며, 상기 제1 통신부 및 상기 제2 통신부는 외부로 노출 불가능한 기판 상에 함께 장착되며, 상기 제3 통신부는 상기 제1 통신부 및 상기 제2 통신부가 장착되는 기판과 별도의 기판에 장착된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 리더기로서, 배터리 관리 시스템으로 통신 정보가 포함된 신호를 송신하는 제1 통신부; 상기 통신 정보를 기초로 상기 배터리 관리 시스템으로부터 배터리 상태 정보를 수신하는 제2 통신부; 상기 배터리 상태 정보를 기초로 상기 배터리 관리 시스템이 장착된 배터리의 상태를 진단하는 진단부; 및 상기 진단부에서 진단된 결과를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 리더기에서, 상기 제1 통신부는 상기 배터리 관리 시스템과 근거리 무선 통신(NFC)으로 통신하고, 상기 제2 통신부는 상기 배터리 관리 시스템과 상기 근거리 무선 통신(NFC) 이외의 무선 통신 방식으로 통신한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 리더기에서, 상기 통신 정보는 맥 어드레스를 포함하고, 상기 제2 통신부는 상기 통신 정보가 포함된 신호를 수신할 때, 출고 측정 수행 명령 또는 출고 후 검사 수행 명령과, 송신 날짜 및 시간을 송신한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 리더기에서, 상기 배터리 상태 정보는 배터리 모듈의 전압, 전류, 온도 또는 SOC 중 적어도 하나를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 리더기에서, 상기 제2 통신부는 상기 배터리 관리 시스템으로부터 상기 맥 어드레스를 기초로 무선 통신 요청 신호를 수신하고, 수신된 무선 통신 요청 신호를 기초로 상기 배터리 관리 시스템과의 무선 통신을 수락하는 제어부를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법에 의하여 배터리를 실제 장착하지 않고도 배터리 상태를 진단할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 배터리 관리 시스템의 설치예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리더기의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치 및 리더기의 통신 수행을 나타내는 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 하드웨어 구성을 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해 상세히 설명하고자 한다. 본 문서에서 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

본 문서에 개시되어 있는 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 다양한 실시 예들은 여러 가지 형태로 실시될 수 있으며 본 문서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

다양한 실시 예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성 요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성 요소로 바꾸어 명명될 수 있다.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

도 1은 일반적인 배터리 관리 시스템의 설치예를 나타낸 도면이다.

배터리팩은 하나의 이상의 배터리 셀로 이루어지고, 충방전 가능한 배터리 모듈(10)과, 배터리 모듈(10)의 +단자 측 또는 -단자 측에 직렬로 연결되어 배터리 모듈(10)의 충방전 전류 흐름을 제어하기 위한 스위칭부(14)와, 배터리 모듈(10)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하여, 과충전 및 과방전 등을 방지하도록 제어 관리하는 BMS(20, BMS)를 포함한다.

여기서, 스위칭부(14)는 배터리 모듈(10)의 충전 또는 방전에 대한 전류 흐름을 제어하기 위한 반도체 스위칭 소자로서, 예를 들면, 적어도 하나의 MOSFET이 이용될 수 있다.

또한, BMS(20)는, 배터리 모듈(10)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하기 위해서, 반도체 스위칭 소자의 게이트, 소스 및 드레인 등의 전압 및 전류를 측정하거나 계산할 수 있고, 또한, 반도체 스위칭 소자에 인접해서 마련된 센서(12)를 이용하여 배터리 모듈의 전류, 전압, 온도 등을 측정할 수 있다. BMS(20)는 상술한 각종 파라미터를 측정한 값을 입력받는 인터페이스로서, 복수의 단자와, 이들 단자와 연결되어 입력받은 값들의 처리를 수행하는 회로 등을 포함할 수 있다.

또한, BMS(20)는, MOSFET의 ON/OFF를 제어할 수도 있으며, 배터리 모듈(10)에 연결되어 배터리 모듈(10)의 상태를 감시할 수 있다.

이와 같은 배터리팩의 구성 및 BMS(20)의 구성은 공지된 구성이므로, 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

한편, 본 발명의 실시예들에 따른 BMS(20)는 리더기(30)와 통신을 수행할 수 있다. 일반적으로 BMS는 배터리가 실제로 장착되지 않은 상태에서는 슬립 상태이다. 따라서, 배터리가 장착되지 않는 상태 예를 들어 배터리가 출고되기 직전의 상태 또는 배터리가 출고 후 적재중인 상황에서, 배터리 상태를 진단하기 위하여, 리더기(30)를 이용할 수 있다. 리더기(30)는 근거리 무선 통신(NFC) 태그를 통해서 배터리 모듈(10)의 BMS(20)로 웨이크업 신호 및 무선 통신 정보 신호를 송신함으로써, 적재 중인 배터리 모듈의 상태 진단의 수행을 시작할 수 있다. 구체적은 설명은 후술하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 구성도이다.

배터리 관리 시스템(20)은 전압 측정부(200), 전류 측정부(202), 온도 측정부(204), 제1 통신부(206), 제어부(208), 저장부(209) 및 제2 통신부(210)를 포함한다.

전압 측정부(200)는 배터리 모듈의 양단 전압을 측정한다. 일반적으로 배터리 전압을 측정하는 방법은 예를 들어, 오피 앰프를 사용하는 방법과, 릴레이 및 콘덴서를 사용하는 방법이 있다.

전류 측정부(202)는 배터리 모듈의 전류를 측정한다. 일반적으로 배터리 전류 측정은 변류기(current transformer) 방식, 홀 소자(hall element) 방식 및 퓨즈(fuse) 방식 중 하나 이상에 해당하는 전류 센서를 이용하여 수행될 수 있다.

온도 측정부(204)는 배터리 모듈의 온도를 측정한다. 일반적으로 배터리 온도 측정부는 예를 들어 서미스터(thermistor)일 수 있다. 서미스터는 망간, 니켈, 구리, 코발트, 크롬, 철 등의 산화물들을 조합시켜 혼합 소결한 반도체 소자로서, 온도에 따라 전기 저항값이 변하는 특성을 가지는 소자이다. 예를 들어, 서미스터는 온도와 저항값이 비례 특성을 가지는 PTC(positive temperature coefficient thermistor), 온도와 저항값이 반비례 특성을 가지는 NTC(negative temperature codfficient thermistor) 및 특정 온도에서 저항값이 급변하는 CTR(critical temperature resistor)일 수 있다.

제1 통신부(206)는 리더기(30)로부터 통신 정보로서 BMS용 무선 IC의 맥 어드레스(MAC Address)를 수신한다. 제1 통신부(206)는 리더기(30)와 근거리 무선 통신(NFC)으로 맥 어드레스를 수신한다. 제1 통신부(206)는 리더기(30)로부터 맥 어드레스를 수신할 때, 맥 어드레스를 포함하는 암호화된 키/개인 영역 네트워크(key/personal area network) 정보를 수신할 수 있다.

제1 통신부(206)에서 수신된 맥 어드레스가 포함된 신호를 기초로 한 전력이 제어부(208)로 전달된다.

제1 통신부(206)로부터 맥 어드레스가 포함된 신호를 기초로 한 전력을 수신받은 제어부(208)는 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 전환한다.

웨이크업된 제어부(208)는 제1 통신부로부터 수신한 맥 어드레스를 이용하여 제2 통신부(210)로 하여금 상기 리더리(30)로 해당 맥 어드레스로 무선 통신 연결 요청 신호를 송신하도록 한다.

또한, 제어부(208)는 제2 통신부(210)가 리더기(30)로 해당 맥 어드레스로 무선 연결 요청 신호를 송신한 후, 리더기(300)에서 무선 통신 연결 요청을 수락하여 해당 맥 어드레스로 연결된 무선 링크를 통해 출고 측정 수행 명령 또는 출고 후 검사 수행 명령을 수신하면 전압 측정부(200), 전류 측정부(202), 온도 측정부(204)로 하여금 각각 배터리 모듈(10)의 전압, 전류 또는 온도를 측정하도록 한다.

또한, 제어부(208)는 전압 측정부(200), 전류 측정부(202), 온도 측정부(204)에서 각각 측정된 배터리 모듈(10)의 전압, 전류 또는 온도 정보로 배터리 모듈(10)의 SOC를 산출한다.

제어부(208)는 산출된 배터리 모듈(10)의 SOC 정보, 전류, 전압 및 온도 정보를 제2 통신부(210)가 수신한 출고 측정 수행 명령 및 출고 후 검사 수행 명령에 포함된 날짜 및 시간 정보와 함께 저장부(209)에 저장하도록 한다.

또한, 제어부(208)는 산출된 배터리 모듈(10)의 SOC 정보, 전류, 전압 및 온도 정보, 해당 배터리 모듈(10) 정보, 상기 날짜 및 시간 정보를 제2 통신부(210)로 하여금 리더기(30)로 송신하도록 한다.

저장부(209)는 제어부(208)로부터 수신한 산출된 배터리 모듈(10)의 SOC 정보, 전류, 전압 및 온도 정보를 저장한다. 또한, 저장부(209)는 제어부(208)로부터 수신한 산출된 배터리 모듈(10)의 SOC 정보, 전류, 전압 및 온도 정보를 상기 제2 통신부(210)가 수신한 출고 측정 수행 명령에 포함된 날짜 및 시간 정보와 함께 저장한다.

제2 통신부(210)는 제1 통신부(200)가 리더기(30)로부터 수신한 맥 어드레스로 리더기(30)로 무선 통신 연결 요청을 송신한다. 여기서 제1 통신부(200)는 리더기(30)와 근거리 무선 통신을 통하여 무선으로 통신하지만, 제2 통신부(210)는 리더기(30)와 메인 무선 통신을 수행한다. 즉, 제1 통신부(200)는 리더기(30)과 NFC 태깅 방식을 이용하여 통신 방법(맥 어드레스)을 교환 후 제2 통신부(210)가 리더기(30)와 메인 무선 통신을 수행한다. 제2 통신부(210)에 의하여 수행되는 메인 무선 통신은 제1 통신부(200)에 의하여 수행되는 근거리 무선 통신(NFC) 이외의 무선 통신 방식을 의미한다. 또한 제2 통신부(210)에 의하여 수행되는 무선 통신 방식은 근거리 무선 통신(NFC)보다 통신 거리가 길고 데이터 전송량 또는 전송 속도가 빠른 통신 방식일 수 있다.

이는 배터리 모듈 내의 배터리 셀의 개수가 복수 개이기 때문에, 짧은 데이터만 송수신이 가능한 NFC로 전체 배터리 정보를 전송하는 것은 불가능하기 때문에, BMS 웨이크업 및 맥 어드레스를 NFC로 전송하고 나머지 데이터 송수신은 메인 무선 통신을 통하여 수행한다.

또한, 제2 통신부(210)는 리더기(30)로부터 출고 측정 수행 명령 또는 출고 후 검사 수행 명령을 수신한다. 출고 측정 수행 명령 및 출고 후 검사 수행 명령은 명령이 송신될 때의 날짜 및 시간 정보를 포함한다. 또한, 제2 통신부(210)는 리더기(30)로 산출된 배터리 모듈(10)의 SOC 정보, 전류, 전압 및 온도 정보, 해당 배터리 모듈(10) 정보, 상기 날짜 및 시간 정보를 송신한다. 한편, 제2 통신부(210)는 출고 후 검사 수행 명령을 수행하였을 경우에는, 이전 출고 측정 명령에 기초하여 측정 및 저장된 SOC 정보, 전류, 전압 및 온도 정보, 해당 배터리 모듈 정보, 출고 측정 명령에 포함되었던 날짜 및 시간 정보를 리더기(30)로 함께 전송한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리더기의 구성도이다.

리더기(30)는 제1 통신부(300), 제2 통신부(302), 제어부(304), 진단부(306) 입력부(308) 및 디스플레이부(310)를 포함한다.

제1 통신부(300)는 배터리 관리 시스템(20)으로 통신 정보로서 무선 IC의 맥 어드레스를 송신한다. 제1 통신부(300)는 배터리 관리 시스템(20)과 근거리 무선 통신으로 통신한다. 제1 통신부(300)는 배터리 관리 시스템(20)으로 맥 어드레스를 송신할 때, 맥 어드레스를 포함하는 암호화된 키/개인 영역 네트워크 정보를 송신할 수도 있다.

제2 통신부(302)는 배터리 관리 시스템(20)과 상기 맥 어드레스를 기초로 메인 무선 통신을 수행한다. 제2 통신부(302)는 배터리 관리 시스템(20)으로부터 해당 맥 어드레스를 기초로 무선 통신 연결 요청을 수신한다.

또한, 제2 통신부(302)는 배터리 관리 시스템(20)으로 출고 측정 수행 명령 또는 출고 후 검사 수행 명령을 송신한다. 출고 측정 수행 명령 및 출고 후 검사 수행 명령은 명령이 송신될 때의 날짜 및 시간 정보를 포함한다. 또한, 제2 통신부(302)는 산출된 배터리 모듈(10)의 SOC 정보, 전류, 전압 및 온도 정보, 해당 배터리 모듈(10) 정보 등의 배터리 상태 정보와, 날짜 및 시간 정보를 수신한다.

제어부(304)는 상기 제2 통신부(302)가 배터리 관리 시스템(20)으로부터 맥 어드레스를 기초로 무선 통신 연결 요청을 수신하면 이를 판단하여 해당 요청을 수락하고 제2 통신부(302)로 하여금 배터리 관리 시스템(20)으로 출고 측정 수행 명령 및 출고 후 검사 수행 명령을 송신하도록 한다.

진단부(306)는 상기 제2 통신부(302)를 통하여 수신한 배터리 모듈(10)의 SOC 정보, 전류, 전압 및 온도 정보 중 적어도 하나를 기초로 하여 배터리 상태를 진단한다. 진단부(306)는 시간대별로 수신된 배터리 모듈(10)의 SOC 정보, 전류, 전압 및 온도 정보를 비교하여 배터리 상태를 진단할 수도 있다. 또한 진단부(306)는 출고 측정 수행 명령에 대응하여 측정 및 산출된 데이터와 출고 후 검사 수행 명령에 대응하여 측정 및 산출된 데이터를 비교하여 배터리 상태를 진단할 수도 있다.

입력부(308)는 사용자가 리더기(30)의 구동을 시작하도록 신호가 입력될 수 있다. 또한, 사용자에 의하여 입력부(308)는 출고 모드 또는 검사 모드 신호를 수신한다.

디스플레이부(310)는 리더기(30) 표면 상에 설치될 수 있고, 상기 진단부(306)의 배터리 모듈(10)의 진단 결과, 예를 들어 배터리 모듈의 정상/불량 결과를 디스플레이할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법의 순서도이다.

사용자에 의하여 리더기의 입력부(308)에 출고 모드를 입력하여, 해당 리더기(30)를 배터리 모듈에 NFC 태깅시킨다(S400).

리더기(30)의 제1 통신부(300)는 배터리 관리 시스템(20)으로 무선 IC의 맥 어드레스를 NFC를 통해 송신한다(S402). 제1 통신부(300)는 배터리 관리 시스템(20)으로 맥 어드레스를 송신할 때, 맥 어드레스를 포함하는 암호화된 키/개인 영역 네트워크 정보를 송신할 수도 있다.

BMS(20)의 제1 통신부(206)는 리더기(30)로부터 BMS용 무선 IC의 맥 어드레스(MAC Address)를 수신한다(S404). BMS(20)의 제1 통신부(206)는 리더기(30)와 근거리 무선 통신(NFC)으로 맥 어드레스를 수신한다.

BMS(20)의 제어부(208)는 제1 통신부(206)로부터 맥 어드레스가 포함된 신호를 기초로 한 전력을 수신받아 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 전환한다(S406).

웨이크업된 BMS(20)의 제어부(208)는 제1 통신부로부터 수신한 맥 어드레스를 이용하여 제2 통신부(210)로 하여금 상기 리더리(30)로 해당 맥 어드레스로 무선 통신 연결 요청 신호를 송신하도록 한다.

이에 따라, BMS(20)의 제2 통신부(210)는 제1 통신부(200)가 리더기(30)로부터 수신한 맥 어드레스를 이용하여 리더기(30)로 무선 통신 연결 요청을 송신한다(S408).

리더기(30)의 제2 통신부(302)는 배터리 관리 시스템(20)으로부터 해당 맥 어드레스를 기초로 무선 통신 연결 요청을 수신하면, 이를 제어부(304)로 전송한다.

리더기(30)의 제어부(304)는 상기 제2 통신부(302)가 배터리 관리 시스템(20)으로부터 맥 어드레스를 기초로 무선 통신 연결 요청을 수신하면 이를 판단하여 해당 요청을 수락한다(S410).

리더기(30)의 제어부(304)가 BMS(20)의 무선 통신 연결 요청을 수락하면, 상기 사용자가 입력한 출고 모드에 대응하여, 리더기(30)의 제2 통신부(302)는 배터리 관리 시스템(20)으로 출고 측정 수행 명령을 송신한다(S412).

출고 측정 수행 명령은 명령이 송신될 때의 날짜 및 시간 정보를 포함한다.

BMS(20)의 제어부(208)는 리더기(30)로부터 출고 측정 명령이 수신되면, 전압 측정부(200), 전류 측정부(202), 온도 측정부(204)로 하여금 각각 배터리 모듈(10)의 전압, 전류 또는 온도를 측정하도록 한다.

이에 따라, 전압 측정부(200), 전류 측정부(202) 및 온도 측정부(204)는 각각 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도를 측정한다(S414).

이어서, BMS(20)의 제어부(208)는 전압 측정부(200), 전류 측정부(202), 온도 측정부(204)에서 각각 측정된 배터리 모듈(10)의 전압, 전류 또는 온도 정보로 배터리 모듈(10)의 SOC를 산출한다.

제어부(208)는 산출된 배터리 모듈(10)의 SOC 정보, 전류, 전압 및 온도 정보를 제2 통신부(210)가 수신한 출고 측정 수행 명령에 포함된 날짜 및 시간 정보와 함께 저장부(209)에 저장하도록 한다.

이에 따라, BMS(20)의 저장부(209)는 제어부(208)로부터 수신한 산출된 배터리 모듈(10)의 SOC 정보, 전류, 전압 및 온도 정보를 상기 제2 통신부가 수신한 출고 측정 수행 명령에 포함된 날짜 및 시간 정보와 함께 저장한다(S416).

저장부(209)가 배터리 모듈(10)의 SOC 정보, 전류, 전압 및 온도 정보를 상기 제2 통신부가 수신한 출고 측정 수행 명령에 포함된 날짜 및 시간 정보와 함께 저장한 후, BMS(20)의 제2 통신부(210)는 리더기(30)로 산출된 배터리 모듈(10)의 SOC 정보, 전류, 전압 및 온도 정보, 해당 배터리 모듈(10) 정보, 상기 날짜 및 시간 정보를 송신한다(S418).

리더기(30)는 BMS(20)로부터 배터리 모듈(10)의 SOC 정보, 전류, 전압 및 온도 정보 등, 출고 측정 수행 명령에 따라서 정상적으로 동작을 수행한 것을 나타내는 정보들을 수신한다 (S420). 그리고 리더기(30)는 출고 측정 수행 명령에 대한 정상 수행 여부를 사용자에게 알려준다.

따라서, 디스플레이부(310)를 통하여 사용자는 해당 배터리 모듈의 정상 여부 및 출고 측정의 정상 수행 여부를 확인할 수 있다(S422).

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법의 순서도이다.

도 4의 실시예와 반복되는 단계는 설명을 생략하도록 한다.

사용자에 의하여 리더기의 입력부(308)에 출고 후 검사 모드를 입력하여, 해당 리더기(30)를 배터리 모듈에 NFC 태깅시킨다(S500).

이어서, 리더기(30)로부터 수신된 출고 후 검사 수행 명령을 수신하면, BMS(20)의 제어부(208)가 전압 측정부(200), 전류 측정부(202), 온도 측정부(204)로 하여금 각각 배터리 모듈(10)의 전압, 전류 또는 온도를 측정하도록 한다.

이에 따라, 전압 측정부(200), 전류 측정부(202) 및 온도 측정부(204)는 각각 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도를 측정한다(S514).

이어서, BMS(20)의 제어부(208)는 전압 측정부(200), 전류 측정부(202), 온도 측정부(204)에서 각각 측정된 배터리 모듈(10)의 전압, 전류 또는 온도 정보로 배터리 모듈(10)의 SOC를 산출한다.

제어부(208)는 산출된 배터리 모듈(10)의 SOC 정보, 전류, 전압 및 온도 정보를 제2 통신부(210)가 수신한 출고 후 검사 수행 명령에 포함된 날짜 및 시간 정보와 함께 저장부(209)에 저장하도록 한다.

이에 따라, BMS(20)의 저장부(209)는 제어부(208)로부터 수신한 산출된 배터리 모듈(10)의 SOC 정보, 전류, 전압 및 온도 정보를 상기 제2 통신부가 수신한 출고 후 검사 수행 명령에 포함된 날짜 및 시간 정보와 함께 저장한다(S516).

저장부(209)가 배터리 모듈(10)의 SOC 정보, 전류, 전압 및 온도 정보를 상기 제2 통신부가 수신한 출고 후 검사 수행 명령에 포함된 날짜 및 시간 정보와 함께 저장한 후, BMS(20)의 제2 통신부(210)는 리더기(30)로 산출된 배터리 모듈(10)의 SOC 정보, 전류, 전압 및 온도 정보, 해당 배터리 모듈(10) 정보, 상기 날짜 및 시간 정보를 송신한다(S518). 이때, BMS(20)는 출고 측정 수행 명령에 대응하여 측정 및 산출된 데이터와, 출고 후 검사 수행 명령에 대응하여 측정 및 산출된 데이터를 모두 리더기(30)로 전송할 수 있다.

BMS(20)로부터 배터리 모듈(10)의 SOC 정보, 전류, 전압 및 온도 정보를 수신한 후, 리더기(30)의 진단부(306)는 배터리 모듈(10)의 SOC 정보, 전류, 전압 및 온도 정보 중 적어도 하나를 기초로 하여 배터리 상태를 진단한다(S520).

리더기(30)는 단순히 출고 후 검사 수행 명령에 대응한 데이터에 기초하여 배터리의 상태를 진단하는 것뿐만 아니라, 출고 측정 수행 명령에 대응한 데이터도 함께 고려하여 배터리의 상태를 진단한다. 즉, 출고 측정 수행 명령에 대응한 데이터들과 출고 후 검사 수행 명령에 대응한 데이터들의 변화량에 기초하여 배터리의 상태를 진단할 수 있을 것이다.

진단부(306)의 배터리 모듈(10)의 진단 결과, 예를 들어 배터리 모듈의 정상/불량 결과를 디스플레이할 수 있다.

따라서, 디스플레이부(310)를 통하여 사용자는 해당 배터리 모듈의 상태를 확인할 수 있다(S522).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치 및 리더기의 통신 수행을 나타내는 구성도이다.

상술된 리더기(30)의 제1 통신부(300)에 대응하는 구성은 상태 체크용 외부 인터페이스 NFC(602)이고, 제2 통신부(302)에 대응하는 구성이 무선 BMS 통신과 리더기 구동용 무선 프로세서(600)이다.

또한 BMS(20)의 제1 통신부(206)는 상태 체크용 내부 인터페이스 NFC(608)에 대응되고, 제2 통신부(210)는 무선 BMS 통신과 리더기 구동용 무선 프로세서(610)에 대응된다.

또한 BMS(20)는 제1 통신부(206)에 대응되는 상태 체크용 내부 인터페이스 NFC(608)가 직접 리더기(30)의 상태 체크용 외부 인터페이스 NFC(602)와 근거리 무선 통신을 수행할 수도 있고, 리더기(30)의 상태 체크용 외부 인터페이스 NFC(602)와의 거리가 먼 경우 상태 체크용 외부 인터페이스 NFC(604)를 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, BMS 통신과 리더기 구동용 무선 프로세서(610)가 장착된 보드 기판이 외부로 노출이 가능한 경우라면, 상태 체크용 내부 인터페이스 NFC(608)가 리더기(30)의 상태 체크용 외부 인터페이스 NFC(602)와 서로 인식 가능한 거리에 위치할 수 있다. 따라서 상태 체크용 내부 인터페이스 NFC(608)가 직접 리더기(30)의 상태 체크용 외부 인터페이스 NFC(602)와 근거리 무선 통신을 수행한다. 반면, BMS 통신과 리더기 구동용 무선 프로세서(610)가 장착된 보드 기판이 외부로 노출 불가능한 경우라면, 상태 체크용 내부 인터페이스 NFC(608)가 리더기(30)의 상태 체크용 외부 인터페이스 NFC(602)와 서로 인식 가능한 거리에 위치할 수 없을 수 있다. 따라서 이러한 경우에 BMS 통신과 리더기 구동용 무선 프로세서(610) 및 상태 체크용 내부 인터페이스 NFC(608)가 장착된 보드 기판과는 별도의 기판에 상태 체크용 외부 인터페이스 NFC(604)를 추가로 설치한다. 이로써, 상태 체크용 외부 인터페이스 NFC(604)가 리더기(30)의 상태 체크용 외부 인터페이스 NFC(602)와 근거리 무선 통신으로 통신을 수행하고, 다시 상태 체크용 외부 인터페이스 NFC(604)가 상태 체크용 내부 인터페이스 NFC(608)와 근러리 무선 통신을 수행하도록 하여 리더기(30)와 BMS(20) 사이의 무선 통신이 가능하게 한다. 즉, 상태 체크용 내부 인터페이스 NFC(608)가 상태 체크용 외부 인터페이스 NFC(604)를 경유하여 리더기(30)의 상태 체크용 외부 인터페이스 NFC(602)와 통신한다.

리더기(30)와 BMS(20) 내에서 각각 무선 프로세서와 NFC는 유선으로 연결되어 유선 통신을 수행하고(1), NFC 간에는 근거리 무선 통신으로 통신을 수행하고(2), 리더기(30)와 BMS(20)의 무선 프로세서들은 메인 무선 통신으로 통신을 수행한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 하드웨어 구성을 도시한 도면이다.

배터리 관리 시스템(700)은, 각종 처리 및 각 구성을 제어하는 마이크로컨트롤러(MCU; 710)와, 운영체제 프로그램 및 각종 프로그램(예로서, 배터리팩의 이상 여부 진단 프로그램 혹은 배터리팩의 온도 추정 프로그램) 등이 기록되는 메모리(720)와, 배터리셀 모듈 및/또는 반도체 스위칭 소자와의 사이에서 입력 인터페이스 및 출력 인터페이스를 제공하는 입출력 인터페이스(730)와, 유무선 통신망을 통해 외부와 통신 가능한 통신 인터페이스(740)를 구비할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은 메모리(720)에 기록되고, 마이크로 컨트롤러(710)에 의해 처리됨으로써 예를 들면 도 2에서 도시한 각 기능 블록들을 수행하는 모듈로서 구현될 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

20 BMS
30 리더기
200 전압 측정부
202 전류 측정부
204 온도 측정부
206 제1 통신부
208 제어부
209 저장부
210 제2 통신부

Claims (12)

1. 외부 장치로부터 통신 정보가 포함된 신호를 수신하는 제1 통신부;
   상기 제1 통신부가 수신한 통신 정보가 포함된 신호에 의하여 웨이크업되는 제어부; 및
   상기 통신 정보를 기초로 상기 외부 장치와 무선 통신을 수행하는 제2 통신부를 포함하고,
   웨이크업된 상기 제어부는 상기 제2 통신부로 하여금 상기 외부 장치로 배터리 모듈의 상태 정보를 전송하도록 하는 배터리 관리 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 배터리 모듈의 전압을 측정하는 전압 측정부, 상기 배터리 모듈의 전류를 측정하는 전류 측정부 또는 상기 배터리 모듈의 온도를 측정하는 온도 측정부 중 적어도 하나를 더 포함하고,
   상기 배터리 모듈의 상태 정보는 상기 배터리 모듈의 전압, 전류, 온도 또는 SOC 정보 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 관리 시스템.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 통신부는 상기 외부 장치와 근거리 무선 통신(NFC)으로 통신하고,
   상기 제2 통신부는 상기 외부 장치와 상기 근거리 무선 통신(NFC) 이외의 무선 통신 방식으로 통신하는 배터리 관리 시스템.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 제2 통신부는 상기 통신 정보를 이용하여 상기 외부 장치로 무선 통신 연결 요청을 전송하고, 상기 외부 장치로부터 출고 측정 수행 명령을 수신하고-상기 출고 측정 수행 명령은 명령 송신 날짜 및 시간을 포함함-,
   상기 제어부는 상기 제2 통신부가 상기 출고 측정 수행 명령을 수신하면 상기 전압 측정부, 상기 전류 측정부 및 상기 온도 측정부로 각각 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도를 측정하도록 하고, 측정된 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도를 기초로 상기 배터리 모듈의 SOC를 산출하고,
   상기 제2 통신부는 상기 상기 배터리 모듈의 전압, 전류, 온도 또는 SOC 중 적어도 하나와, 상기 명령 송신 날짜 및 시간을 상기 외부 장치로 송신하는 배터리 관리 시스템.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제2 통신부는 상기 통신 정보를 이용하여 상기 외부 장치로 무선 통신 연결 요청을 전송하고, 상기 외부 장치로부터 출고 후 검사 수행 명령을 수신하고-상기 출고 후 검사 수행 명령은 명령 송신 날짜 및 시간을 포함함-,
   상기 제어부는 상기 제2 통신부가 상기 출고 후 검사 수행 명령을 수신하면 상기 전압 측정부, 상기 전류 측정부 및 상기 온도 측정부로 각각 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도를 측정하도록 하고, 측정된 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도를 기초로 상기 배터리 모듈의 SOC를 산출하고,
   상기 제2 통신부는 상기 출고 후 검사 수행 명령에 대응하여 측정 및 산출된 상기 배터리 모듈의 전압, 전류, 온도 또는 SOC 중 적어도 하나와, 상기 출고 후 검사 수행 명령에 포함된 송신 날짜 및 시간과, 상기 출고 측정 수행 명령에 대응하여 측정 및 산출된 상기 배터리 모듈의 전압, 전류, 온도 또는 SOC 중 적어도 하나와, 상기 출고 측정 수행 명령에 포함된 송신 날짜 및 시간을 상기 외부 장치로 송신하는 배터리 관리 시스템.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 통신부가 외부로 노출 가능한 기판에 장착되고,
   상기 제1 통신부는 상기 기판의 상기 외부로 노출되는 영역에 장착되는 배터리 관리 시스템.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 통신부와 근거리 무선 통신으로 통신하는 제3 통신부를 더 포함하며,
   상기 제1 통신부는 상기 제3 통신부를 경유하여 상기 외부 장치와 통신하며,
   상기 제1 통신부 및 상기 제2 통신부는 외부로 노출 불가능한 기판 상에 함께 장착되며, 상기 제3 통신부는 상기 제1 통신부 및 상기 제2 통신부가 장착되는 기판과 별도의 기판에 장착되는 배터리 관리 시스템.
   
8. 배터리 관리 시스템으로 통신 정보가 포함된 신호를 송신하는 제1 통신부;
   상기 통신 정보를 기초로 상기 배터리 관리 시스템으로부터 배터리 상태 정보를 수신하는 제2 통신부;
   상기 배터리 상태 정보를 기초로 상기 배터리 관리 시스템이 장착된 배터리의 상태를 진단하는 진단부; 및
   상기 진단부에서 진단된 결과를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 리더기.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 제1 통신부는 상기 배터리 관리 시스템과 근거리 무선 통신(NFC)으로 통신하고,
   상기 제2 통신부는 상기 배터리 관리 시스템과 상기 근거리 무선 통신(NFC) 이외의 무선 통선 방식으로 통신하는 리더기.
   
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 통신 정보는 맥 어드레스를 포함하고,
    상기 제2 통신부는 상기 통신 정보가 포함된 신호를 수신할 때, 출고 측정 수행 명령 또는 출고 후 검사 수행 명령과, 송신 날짜 및 시간을 송신하는 리더기.
    
11. 청구항 8에 있어서,
    상기 배터리 상태 정보는 배터리 모듈의 전압, 전류, 온도 또는 SOC 중 적어도 하나를 포함하는 리더기.
    
12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 통신부는 상기 배터리 관리 시스템으로부터 상기 맥 어드레스를 기초로 무선 통신 요청 신호를 수신하고,
    수신된 무선 통신 요청 신호를 기초로 상기 배터리 관리 시스템과의 무선 통신을 수락하는 제어부를 더 포함하는 리더기.
    
    

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