KR20210048318A - 배터리 관리 시스템 및 이의 id 할당 방법 - Google Patents

배터리 관리 시스템 및 이의 id 할당 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 시스템 및 이의 ID 할당 방법에 관한 것으로, 복수의 배터리 모듈 및 복수의 배터리 모듈을 관리하는 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 시스템의 제어방법으로서, 복수의 배터리 모듈 각각에 대응하여 설치되어 해당 배터리 모듈의 상태를 측정하는 센서 각각에 대하여, 전원을 공급하는 단계; 및 전원이 공급되는 동안 해당 센서에 ID 할당을 위한 할당 신호를 송신하는 단계;를 순차적으로 실행하고, 배터리 시스템에 포함된 모든 센서에 대하여 ID 할당을 위한 할당 신호의 전송을 완료한 경우, 미리 설정된 시간 동안 센서들로부터 할당 신호에 대한 응답 신호를 수신하는 배터리 시스템의 제어방법을 제공하여, 복수의 센서들에 대한 ID 할당을 효율적으로 수행할 수 있게 한다.

Description

배터리 관리 시스템 및 이의 ID 할당 방법{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND ID ASSIGNING METHOD THEREOF}
본 발명은 배터리 관리 시스템 및 이의 ID 할당 방법에 관한 것이다.
최근 스마트폰 등 전자 기기의 보급과 전기 자동차 개발에 수반하여 전력 공급원으로서의 이차 전지에 대한 연구 또한 활발히 이루어지고 있다. 이차 전지는 일반적으로 복수 개의 배터리 팩과 이를 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)을 포함하여 구성될 수 있다.
복수의 배터리 팩이 병렬 연결된 배터리 시스템에서 각 배터리 팩의 상태를 측정하기 위한 각종 센서가 설치될 수 있는데, 이들 센서는 배터리 관리 시스템과 통신하기 위하여 ID가 할당되어야 한다. 예를 들어, CAN 타입의 전류 센서가 각 배터리 팩에 설치된 경우, 전류 센서 각각에 고유의 Message ID가 할당되어야 배터리 관리 시스템은 수신한 전류 데이터가 어느 배터리 팩에 관한 데이터인지를 식별할 수 있다.
그러나 대용량의 전력을 사용하는 시스템에서는 사용되는 배터리 팩의 개수가 늘어나며, 이로 인하여 배터리 팩에 설치된 센서에 ID를 할당하는데 소요되는 시간도 증가하게 된다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 복수의 센서들에 대한 ID 할당을 효율적으로 수행하여 생산 시간을 최소화할 수 있는 배터리 관리 시스템 및 이의 ID 할당 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예들의 일 측면에 의하면, 복수의 배터리 모듈 및 복수의 배터리 모듈을 관리하는 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 시스템의 제어방법으로서, 복수의 배터리 모듈 각각에 대응하여 설치되어 해당 배터리 모듈의 상태를 측정하는 센서 각각에 대하여, 전원을 공급하는 단계; 및 전원이 공급되는 동안 해당 센서에 ID 할당을 위한 할당 신호를 송신하는 단계;를 순차적으로 실행하고, 배터리 시스템에 포함된 모든 센서에 대하여 ID 할당을 위한 할당 신호의 전송을 완료한 경우, 미리 설정된 시간 동안 센서들로부터 할당 신호에 대한 응답 신호를 수신하는 배터리 시스템의 제어방법을 제공한다.
이러한 본 발명의 실시예의 다른 특징에 의하면, 전원을 공급하는 단계에 있어서 전원을 공급하는 시간은 적어도 센서가 배터리 관리 시스템으로부터 수신한 ID를 저장하는데 필요한 최소한의 시간인 제1 시간 이상일 수 있다.
본 발명의 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 응답 신호를 수신하는 동안에 모든 센서에 제2 시간 동안 전원을 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 제2 시간은 제1 시간보다 길 수 있다.
본 발명의 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 제1 시간은 할당 신호 및 응답 신호의 송신에 필요한 시간의 합보다 짧을 수 있다.
본 발명의 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 복수의 배터리 모듈은 병렬로 연결어 있는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 센서는 전류 센서일 수 있다.
본 발명의 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 센서는 CAN 타입 센서일 수 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예들의 다른 측면에 의하면, 배터리 모듈에 포함된 배터리 관리 시스템의 배터리 모듈에 포함된 복수의 센서에 대한 ID 할당 방법으로서, 복수의 센서 각각은 ID 할당을 수행하는 동안 전원 공급을 필요로 하고, 배터리 관리 시스템과 센서 사이에서 ID 할당을 위한 할당 신호 및 할당 신호에 대한 응답 신호의 송수신에 의하여 ID 할당이 완료되는 경우, 배터리 관리 시스템으로부터 복수의 센서로의 할당 신호의 송신만을 순차적으로 수행하고, 복수의 센서로부터 배터리 관리 시스템으로의 응답 신호의 송신은 할당 신호의 순차적인 송신을 완료한 이후에 일괄하여 진행하는 ID 할당 방법을 제공한다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예들의 또 다른 측면에 의하면, 복수의 배터리 모듈, 복수의 배터리 모듈 각각에 대응하여 설치되어 해당 배터리 모듈의 상태를 측정하는 센서 및 복수의 배터리 모듈을 관리하는 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 시스템의 배터리 관리 시스템으로서, 센서 각각으로의 전원 공급을 제어하는 전원 공급 제어부; 센서 각각과 통신하는 통신부; 및 센서 각각에 ID를 할당하는 제어부;를 포함하며, 제어부는 통신부 및 전원 공급 제어부를 제어하여, 센서 각각에 대하여 제1 시간 동안 전원의 공급 및 ID 할당을 위한 할당 신호의 송신을 순차적으로 수행하고, 센서 모두에 대한 전원 공급 및 할당 신호의 송신을 완료한 후, 제1 시간보다 긴 제2 시간 동안 모든 센서에 대하여 전원을 공급하는 배터리 관리 시스템을 제공한다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예들의 또 다른 측면에 의하면, 복수의 배터리 모듈, 복수의 배터리 모듈 각각에 대응하여 설치되어 해당 배터리 모듈의 상태를 측정하는 센서 및 복수의 배터리 모듈을 관리하는 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 시스템의 센서의 제어방법으로서, 외부로부터 제1 시간 동안 전원을 공급받는 단계; 제1 시간 동안 외부 장치로부터 ID 할당을 위한 할당 신호를 수신하는 단계; 수신한 할당 신호에 따라서 ID를 설정하는 단계; 할당 신호의 수신 이후에 제1 시간보다 긴 제2 시간 동안 전원을 공급받는 단계; 및 제2 시간 동안 외부 장치로 할당 신호에 대한 응답 신호를 송신하는 단계;를 포함하는 센서의 제어방법을 제공한다.
이상의 구성으로 인하여, 배터리 관리 시스템 및 이의 ID 할당 방법은 복수의 센서들에 대한 ID 할당을 효율적으로 수행하여 생산 시간을 최소화할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 구성을 나타내는 기능 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 하드웨어 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 구성을 나타내는 기능 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에 의한 ID 할당 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 ID 할당 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 종래의 ID 할당 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 ID 할당 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 시스템(1)은 복수의 배터리 팩(100-1~100-N, N은 배터리 팩의 개수) 및 배터리 관리 시스템(200)(이하, 'BMS'라고도 함)을 포함한다.
복수의 배터리 팩(100-1~100-N) 각각은 하나 이상의 배터리 셀을 포함하며, 충방전 가능한 배터리 모듈(110-1~100-N)을 포함한다. 또한, 각 배터리 팩(100-1~100-N)은 배터리 모듈(110-1~100-N)에 대응하여 설치된 센서(120-1~120-N)를 포함할 수 있다. 이하에서는 특정 배터리 팩, 배터리 모듈 및 센서를 지칭하는 경우가 아니라면, 각각 배터리 팩(100), 배터리 모듈(110) 및 센서(120)와 같이 참조번호를 부가하여 설명하도록 한다.
배터리 모듈(110)은 충방전 가능한 하나 이상의 배터리 셀을 포함한다. 배터리 셀은 리튬 이온(Li-ion) 전지, 리튬 이온 폴리머(Li-ion polymer) 전지, 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈 수소(Ni-MH) 전지 등일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
센서(120)는 각 배터리 팩(100)에 대응하여 설치된다. 다시 말해 센서(120)는 각 배터리 팩(100)에 포함된 배터리 모듈(110) 각각에 대응하여 설치된다. 센서(120)는 대응하는 배터리 모듈(110) 또는 자신이 설치된 배터리 팩(100)의 상태를 측정한다. 센서(120)가 측정하는 배터리 모듈(110) 또는 배터리 팩(100)의 상태는 전류, 전압, 온도 등일 수 있다. 따라서 센서(120)의 종류는 측정하는 파라미터에 대응하는 센서일 수 있으며, 예를 들어, 전류를 측정하는 경우 센서(120)는 전류 센서일 수 있다.
센서(120)는 BMS(200)와 통신하여 측정한 배터리 모듈(110) 또는 배터리 팩(100)의 상태에 관한 데이터를 BMS(200)로 송신할 수 있다. 또한, 센서(120)는 외부로부터 동작 전원을 공급받을 수 있다.
복수의 배터리 팩(100)은 서로 병렬로 연결될 수 있다. 또는 복수의 배터리 팩(100)은 서로 병렬 및 직렬로 연결될 수 있다. 따라서 복수의 배터리 모듈(110) 또한 서로 병렬로 연결되거나, 서로 병렬 및 직렬로 연결될 수 있다.
BMS(200)는 배터리 시스템(1)의 전반적인 동작을 제어 및 관리한다. 이를 위하여 BMS(200)는 프로그램을 실행시키고 BMS(200)의 전체 동작을 제어하는 컨트롤러로서의 마이컴과, 센서나 측정 수단 등의 입출력 장치, 기타 주변 회로 등 다양한 구성을 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 BMS(200)는 배터리 모듈(110)에 대응하여 마련된 센서(120)와 통신하여 배터리 모듈(110) 또는 배터리 팩(100)의 상태에 대하여 측정된 값들을 수신할 수 있다. 상술한 바와 같이 수신하는 값은 배터리 모듈(110) 또는 배터리 팩(100)의 상태인 전류, 전압, 온도 등을 나타내는 값일 수 있다.
한편, BMS(200)는 센서(120)와의 통신을 위하여 각 센서(120)에 대하여 ID를 할당할 수 있다. 이때, BMS(200)는 각 센서(120)에 대한 ID를 위하여 ID 할당을 위한 할당 신호의 송신 동작과 ID 할당에 대한 응답 신호를 수신하는 동작을 분리하여 수행할 수 있다. 이에 대한 구체적인 방법은 후술하도록 한다.
BMS(200)와 각 센서(120)는 CAN 버스(300)를 통하여 서로 접속될 수 있다. 즉, CAN 버스(300)를 통하여 BMS(200)는 센서(120)로 ID 할당을 위한 할당 신호를 송신하고, 각 센서(120) 또한 CAN(300)를 통하여 BMS(200)로 응답 신호를 송신할 수 있다. BMS(200)와 센서(120) 사이의 ID 할당 동작이 완료된 이후에도, 측정된 데이터를 송신하는 등, 이후의 통신을 위하여 CAN 버스(300)가 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(200)의 구성을 나타내는 기능 블록도이다.
도 2를 참조하면, BMS(200)는 전원 공급 제어부(201), 저장부(203), 통신부(205) 및 제어부(207)를 포함할 수 있다.
전원 공급 제어부(201)는 센서(120) 각각으로의 전원 공급을 제어한다. 전원 공급 제어부(201)는 할당 신호를 센서(120)로 송신하기 위한 구간 및 응답 신호를 센서(120)로부터 수신하기 위한 구간에서 대응하는 센서(120)에 전원을 공급하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급 제어부(201)는 전원부(미도시)로부터 센서(120)로의 전원 공급 경로 상에 마련된 스위칭 소자를 제어하여 전원 공급을 제어할 수 있을 것이다.
전원 공급 제어부(201)는 특정 센서(120)에 대하여만 전원을 공급하고 나머지 센서에 대하여는 전원을 공급하지 않을 수 있다. 또는 전원 공급 제어부(201)는 센서(120) 모두에 동시에 전원을 공급할 수도 있다. 즉, 전원 공급 제어부(201)는 각 센서(120)에 대한 전원 공급을 독립적으로 제어할 수 있다.
저장부(203)는 BMS(203)의 동작에 필요한 각종 프로그램이 저장될 수 있다. 저장부(203)는 또한 복수의 센서(120)들에 대하여 할당한 ID를 저장할 수 있다. 즉, 저장부(203)는 복수의 센서(120) 각각에 대하여 할당한 ID를 해당 센서(120)와 관련된 정보와 연관지어 테이블로서 저장할 수 있다. 센서(120)와 관련된 정보란 예를 들어, 해당 센서(120)가 설치된 배터리 팩(100)의 (상대적/절대적) 위치, 측정하는 파라미터에 관한 정보 등일 수 있다.
통신부(205)는 BMS(200)의 외부 장치와 통신하기 위한 구성이다. 통신부(205)를 통하여 BMS(200)는 센서(120) 각각과 통신하여 할당 신호를 송신하고, 그에 대응하는 응답 신호를 수신한다. 통신부(205)는 센서(120)와 통신 가능한 통신 프로토콜을 지원할 수 있을 것이다. 예를 들어, 센서(120)가 CAN 타입의 센서인 경우 CAN 프로토콜을 지원하도록 구성될 수 있다.
제어부(207)는 각각의 센서(120)에 대하여 ID를 할당한다. 제어부(207)는 통신부(205) 및 전원 공급 제어부(201)를 제어하여, 센서(120) 각각에 대하여 제1 시간 동안 전원 공급 및 ID 할당을 위한 할당 신호의 송신을 순차적으로 수행한다. 그리고 제어부(207)는 모든 센서에 대한 전원 공급 및 할당 신호의 송신을 완료한 후에, 제2 시간 동안 모든 센서에 대하여 동시에 전원을 공급한다. 모든 센서에 대하여 동시에 전원이 공급되는 제2 시간 동안 BMS(200)는 응답 신호를 센서(120)로부터 수신한다. 제2 시간은 제1 시간보다 긴 시간일 수 있다. 또한 제1 시간은 ID 할당을 위한 할당 신호 및 응답 신호의 송신에 필요한 시간의 합보다 짧은 시간일 수 있다.
여기서, 하나의 센서(120)에 대하여 전원 공급 및 할당 신호를 송신하기 위한 시간인 제1 시간은, 적어도 센서(120)가 BMS(200)로부터 수신한 ID를 저장하는데 필요한 최소한의 시간일 수 있다. 또한, 모든 센서(120)에 대하여 동시에 전원을 공급하는 제2 시간은, 모든 센서(120)로부터 응답 신호를 수신할 수 있는 최소한의 시간일 수 있다.
즉, 제어부(207)는 먼저 복수의 센서(120) 중 첫 번째 센서(120-1)에 대하여 전원 공급 및 할당 신호의 송신을 수행한다. 상기 동작은 제1 시간 동안 수행된다. 그리고 첫 번째 센서(120-1)에 대한 전원 공급 및 할당 신호 송신의 동작을 완료하면 두 번째 센서(120-2)에 대한 전원 공급 및 할당 신호의 송신을 수행한다. 이러한 방식으로 모든 센서(120)에 대하여 순차적으로 전원 공급 및 할당 신호의 송신을 수행한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(200)의 하드웨어 구성도이다.
도 3을 참조하면, BMS(200)는 컨트롤러(MCU)(211), 메모리(213), 입출력 인터페이스(215) 및 통신 인터페이스(217)를 포함할 수 있다.
MCU(211)는 BMS(200) 내의 각종 동작 및 연산의 처리와 각 구성의 제어를 수행한다.
메모리(213)에는 운영체제 프로그램 및 BMS(200)의 기능을 수행하기 위한 프로그램이 기록된다. 메모리(213)는 휘발성 메모리 및 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(213)는 RAM, ROM, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리, 자기 디스크, 광 디스크 등 각종 저장매체 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다. 메모리(213)는 MCU(211)에 내장된 메모리일 수도 있으며, MCU(211)와는 별도로 설치된 추가적인 메모리일 수도 있다.
입출력 인터페이스(215)는 각종 입력신호 및 출력신호의 입출력을 수행한다. 예를 들어, BMS(200)에 포함된 MCU(211)는 입출력 인터페이스(215)를 통하여 각종 센서로부터의 신호를 수신할 수 있다.
통신 인터페이스(217)는 외부와 유선 및/또는 무선으로 통신 가능한 구성이다.
MCU(211)가 메모리(213)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 전원 공급 제어부(201) 및 제어부(207)의 기능을 수행하는 모듈을 구현할 수 있을 것이다. 메모리(213)는 저장부(203)로서의 기능을 수행할 수 있을 것이다. 또한 MCU(211)가 통신 인터페이스(217)와 함께 동작하여 통신부(205)로서의 기능을 수행할 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서(120)의 구성을 나타내는 기능 블록도이다.
도 4를 참조하면, 센서(120)는 센싱부(121), 저장부(123), 통신부(125) 및 제어부(127)를 포함할 수 있다.
센싱부(121)는 측정 대상인 배터리 모듈(110) 또는 배터리 팩(100)으로부터 측정하고자 하는 상태에 대한 값을 측정한다. 예를 들어, 센싱부(121)는 배터리 모듈(110) 또는 배터리 팩(100)에 흐르는 전류를 측정할 수 있는 전류 센서일 수 있다.
저장부(123)는 BMS(200)와의 통신에 의하여 할당된 ID가 저장될 수 있다. 또한 저장부(123)는 센서(120)의 동작에 필요한 각종 프로그램이 저장될 수 있다.
통신부(125)는 센서(120)의 외부 장치와 통신하기 위한 구성이다. 센서(120)는 통신부(125)를 통하여 BMS(200)와 통신을 수행한다. 통신부(125)는 BMS(200)로부터 ID 할당을 위한 할당 신호를 수신할 수 있다. 또한 통신부(125)는 BMS(200)로 할당 신호에 대한 응답인 응답 신호를 송신할 수 있다. 통신부(125)는 BMS(200) 통신 가능한 통신 프로토콜을 지원할 수 있을 것이다.
제어부(127)는 센서(120)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(127)는 BMS(200)로부터 ID 할당을 위한 할당 신호를 수신하면 할당 신호에 따라서 ID를 설정한다. 예를 들어, 제어부(127)는 할당 신호에 포함된 ID를 자신에 할당된 ID로서 설정한다. 제어부(127)는 저장부(123)에 할당된 ID에 대한 내용을 저장할 수 있다. 또한 제어부(127)는 ID 할당이 완료된 것을 확인시키기 위하여 할당 신호에 대응한 응답 신호를 통신부(125)를 통하여 BMS(200)로 송신한다.
또한 도시하지는 않았으나 도 1에서 설명한 것처럼 센서(120)는 외부로 전원을 공급받을 수 있다. 또한 센서(120)는 외부로부터 전원이 공급되는 동안 할당 신호를 수신할 수 있으며, 응답 신호를 송신할 수 있다. 구체적으로는 ID 할당이 수행되기 전에 센서(120)에 제1 시간 동안 전원이 공급되며, 센서(120)는 이 제1 시간 동안 BMS(200)로부터 할당 신호를 수신할 수 있다. 이와 유사하게, 할당 신호를 수신한 이후에 센서(120)에 제1 시간보다 긴 제2 시간 동안 전원이 공급되며, 센서(120)는 이 제2 시간 동안 BMS(200)에 응답 신호를 송신할 수 있다. 다시 말해, 센서(120)는 ID 할당을 수행하는 동안 전원 공급을 필요로 할 수 있다. 그리고 BMS(200)와 센서(120) 사이에서 ID 할당을 위한 할당 신호 및 할당 신호에 대한 응답 신호의 송수신에 의하여 ID 할당이 완료될 수 있다.
여기서, 제1 시간은 적어도 센서(120)가 BMS(200)로부터 수신한 ID를 저장하는데 필요한 최소한의 시간일 수 있다. 즉, 제1 시간은 센서(120)가 BMS(200)로부터 수신한 할당 신호를 처리하는데 필요한 최소한의 시간일 수 있다. 제1 시간은, 할당 신호의 수신과 응답 신호의 송신을 그 사이에 시간 간격 없이 이어서 수행하는 경우에 필요한 시간보다 짧은 시간일 수 있다.
이하에서는 BMS(200) 및 센서(120)에 의한 ID 할당 동작을 좀 더 구체적으로 살펴본다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(200)에 의한 ID 할당 방법을 나타내는 흐름도(S100)이다.
도 5를 살펴보면, BMS(200)는 첫 번째 센서(120-1)에 대하여 전원을 공급한다(S101 및 S103). 이때 센서(120-1)에 대한 전원 공급은 제1 시간 동안 이루어진다. BMS(200)는 전원을 공급하는 동안 ID 할당을 위한 할당 신호를 센서(120-1)에 송신한다(S105). 그리고 BMS(200)는 전원 공급을 위한 기간 혹은 할당 신호를 송신하기 위하여 할당된 기간인 제1 시간이 종료되었는지를 판단한다(S107).
S107 단계에서, 제1 시간이 종료되지 않았다고 판단되면 전원 공급 및 할당 신호 송신 동작인 S103 단계 및 S105 단계를 계속한다. 반면, 제1 시간이 종료되었다고 판단되면 모든 센서에 대하여 전원 공급 및 할당 신호 송신 동작이 순차적으로 이루어졌는지 판단한다(S109). 즉, 복수의 센서 중 마지막 센서인 N번째 센서까지 전원 공급 및 할당 신호 송신 동작을 완료하였는지를 판단한다. 이는, 센서(120)에 ID를 할당하기 위하여는 할당 신호와 응답 신호의 송수신이 필요하나, 먼저 BMS(200)로부터 센서(120)로 할당 신호의 송신만을 순차적으로 수행하는 것을 의미한다.
S109 단계에서 마지막 센서까지 전원 공급 및 할당 신호 송신 동작을 완료하지 않았다고 판단되면, 다음 센서로 ID 할당 대상을 변경하고(S111), S103 단계 내지 S109 단계를 반복한다.
S109 단계에서 마지막 센서까지 전원 공급 및 할당 신호 송신 동작을 완료하였다고 판단되면, 모든 센서(120)에 대하여 동시에 전원을 공급한다(S113). 이때 모든 센서(120)에 대한 전원 공급은 제2 시간 동안 이루어진다. 그리고 BMS(200)는 전원을 공급하는 동안 할당 신호에 대한 응답 신호를 수신한다(S115).
즉, 배터리 시스템(1) 내에 포함된 모든 센서에 대하여 할당 신호의 송신을 순차적으로 수행하여 마지막 센서까지 할당 신호 송신을 완료한 경우, 미리 설정된 제2 시간 동안 할당 신호를 송신한 센서(120)들로부터 할당 신호에 대한 응답 신호를 일괄하여 수신한다. 이는, 센서(120)에 ID를 할당하기 위하여는 할당 신호와 응답 신호의 송수신이 필요하나, 먼저 BMS(200)로부터 센서(120)로 할당 신호의 송신만을 순차적으로 수행하고, 센서(120)로부터 BMS(200)로 응답 신호를 수신하는 것은 할당 신호의 순차적인 송신을 완료한 이후에 일괄하여 진행하는 것을 의미한다.
그 후 BMS(200)는 응답 신호를 수신하기 위하여 할당된 기간인 제2 시간이 종료되었는지를 판단한다(S117). S117 단계에서 제2 시간이 종료되지 않았다고 판단되면 전원 공급을 계속하고, 그 동안 응답 신호를 계속해서 수신한다. 반면, S117 단계에서 제2 시간이 종료되었다고 판단되면, 배터리 시스템(1) 내의 센서들(120)에 대한 ID 할당에 성공했는지를 판단한다(S119).
ID 할당에 실패했다고 판단하면 다시 S101 단계로 돌아가 ID 할당 동작을 수행하고, ID 할당에 성공하였다고 판단하면 ID 할당 동작(S100)을 종료한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서(120)의 ID 할당 방법(S200)을 나타내는 흐름도이다.
도 6을 살펴보면, 센서(120)는 외부로부터 전원이 공급되는지를 판단한다(S201). 전원이 공급되고 있으면 BMS(200)로부터 ID 할당을 위한 할당 신호가 송신되게 되며, 센서(120)는 송신되어온 할당 신호를 수신한다(S203).
센서(120)는 수신한 할당 신호에 기초하여 ID를 설정하고 이를 저장부(123)에 저장한다(S205). 수신되는 전원은 제1 시간이 경과하면 다시 차단되게 된다.
이후 센서(120)는 다시 외부로부터 전원이 공급되는지를 판단한다(S207). 즉, 첫 번째 전원 공급 이후에 소정 기간 동안 전원이 차단되고, 그 후 다시 전원이 공급되는지를 판단한다.
S209 단계에서 전원이 공급된다고 판단하면 ID 할당을 완료하기 위하여 BMS(200)로 응답 신호를 송신한다(S209). BMS(200)에서는 응답 신호를 수신함으로써 ID 할당이 성공적으로 완료되었는지, 혹은 ID 할당에 이상이 있는지 확인할 수 있게 된다.
이상과 같이, BMS(200) 및 센서(120)의 ID 할당 방법(S100 및 S200)에 의하여 ID 할당을 위한 일련의 동작이 수행된다.
도 7은 종래의 ID 할당 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다. 그래프 (a)는 센서에 인가되는 전원을 나타낸다. 그래프 (b)는 BMS(200)와 센서(120)의 ID 할당을 위한 할당 신호(Tx)와 그에 대한 응답 신호(Rx)의 송신 타이밍을 나타낸다.
도 7을 살펴보면, 첫 번째 센서에 대해서 전원이 Δta 동안 공급된다. 그리고 첫 번째 센서에 대해서 전원이 공급되는 동안 ID 할당을 위한 할당 신호(Tx) 및 응답 신호(Rx)의 송수신이 수행된다.
그 다음 두 번째 센서에 대해서 마찬가지로 전원이 Δta 동안 공급되고, 할당 신호(Tx) 및 응답 신호(Rx)의 송수신이 수행된다. 이러한 동작을 반복하여 마지막 센서인 N번째 센서까지 ID 할당 동작을 수행한다.
이때 하나의 센서에 대하여 할당 신호(Tx) 및 응답 신호(Rx)의 송수신을 위하여 설정된 시간은 Δta이며, 그 동안 ID 할당이 수행되는 센서에 전원이 공급되고 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 ID 할당 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다. 그래프 (a)는 센서에 인가되는 전원을 나타내며, 그래프 (b)는 BMS(200)와 센서(120)의 ID 할당을 위한 할당 신호(Tx)와 그에 대한 응답 신호(Rx)의 송신 타이밍을 나타낸다.
도 8을 살펴보면, 먼저 첫 번째 센서에 대해서 전원이 Δt1 동안 공급된다. 그리고 첫 번째 센서에 대해서 전원이 공급되는 동안 ID 할당을 위한 할당 신호(Tx)만이 BMS(200)로부터 센서(120)로 송신된다. Δt1은 Δta보다 짧은 시간이다.
그 다음 두 번째 센서에 대해서 마찬가지로 전원이 Δt1 동안 공급되고, 할당 신호(Tx)의 송신이 수행된다. 이러한 동작을 반복하여 마지막 센서인 N번째 센서까지 할당 신호(Tx)의 송신 동작을 수행한다.
그 후, N 번째 센서까지 할당 신호(Tx)의 송신 동작을 완료하면, 모든 센서(120)에 대하여 Δt2 동안 전원을 공급하며, 그 동안 모든 센서(120)들은 BMS(200)로 응답 신호(Rx)를 일괄적으로 송신한다.
복수의 배터리 팩이 병렬로 연결되는 배터리 시스템에서는 전류 센서에 대하여 하나씩 ID를 할당해야 한다. 이를 위해서 도 7에서와 같이, 센서에 전원을 공급하고, 전원 공급동안 ID 할당을 수행한다. 그리고 하나의 센서에 대한 ID 할당을 완료하고 나서 다음 센서에 대한 ID 할당을 수행하여야 했다. 따라서 배터리 팩의 개수가 늘어날수록 ID 할당에 소요되는 시간이 증가하였으며, 이로 인하여 생산 EOL 시간에 영향을 주는 문제가 있었다.
그러나 도 8에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따르면, BMS(200)로부터 센서(120)로 송신하는 할당 신호만을 먼저 순차적으로 송신하고, 할당 신호에 대한 응답 신호는 마지막에 일괄적으로 수신함으로써 ID 할당에 필요한 총 시간을 단축시킬 수 있게 된다.
본 발명의 실시예들에서는 CAN 타입의 센서에 대하여 ID를 할당하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. BMS(200)와의 통신을 위해 ID가 할당되어야 하는 센서라면 다른 타입의 센서에도 적용 가능하다는 것은 통상의 기술자에게 자명할 것이다.
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 의미를 가지는 것으로 해석될 수 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.
1 배터리 시스템 100 배터리 팩
110 배터리 모듈 120 센서
200 배터리 관리 시스템

Claims (11)

  1. 복수의 배터리 모듈 및 상기 복수의 배터리 모듈을 관리하는 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 시스템의 제어방법으로서,
    상기 복수의 배터리 모듈 각각에 대응하여 설치되어 해당 배터리 모듈의 상태를 측정하는 센서 각각에 대하여,
    전원을 공급하는 단계; 및
    상기 전원이 공급되는 동안 해당 센서에 ID 할당을 위한 할당 신호를 송신하는 단계;를 순차적으로 실행하고,
    상기 배터리 시스템에 포함된 모든 센서에 대하여 상기 ID 할당을 위한 할당 신호의 전송을 완료한 경우, 미리 설정된 시간 동안 상기 센서들로부터 상기 할당 신호에 대한 응답 신호를 수신하는 배터리 시스템의 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전원을 공급하는 단계에 있어서 전원을 공급하는 시간은 적어도 상기 센서가 상기 배터리 관리 시스템으로부터 수신한 ID를 저장하는데 필요한 최소한의 시간인 제1 시간 이상인 배터리 시스템의 제어방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 응답 신호를 수신하는 동안에 상기 모든 센서에 제2 시간 동안 전원을 공급하는 배터리 시스템의 제어방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 시간은 상기 제1 시간보다 긴 배터리 시스템의 제어방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 시간은 상기 할당 신호 및 상기 응답 신호의 송신에 필요한 시간의 합보다 짧은 배터리 시스템의 제어방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 배터리 모듈은 병렬로 연결어 있는 배터리 시스템의 제어방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 센서는 전류 센서인 배터리 시스템의 제어방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 센서는 CAN 타입 센서인 배터리 시스템의 제어방법.
  9. 복수의 배터리 모듈, 상기 복수의 배터리 모듈을 관리하는 배터리 관리 시스템 및 각각의 배터리 모듈에 설치된 복수의 센서들을 포함하는 배터리 시스템에서의 상기 복수의 센서들에 대한 ID 할당 방법으로서,
    상기 복수의 센서 각각은 ID 할당을 수행하는 동안 전원 공급을 필요로 하고,
    상기 배터리 관리 시스템과 상기 센서 사이에서 상기 ID 할당을 위한 할당 신호 및 상기 할당 신호에 대한 응답 신호의 송수신에 의하여 ID 할당이 완료되는 경우,
    상기 배터리 관리 시스템으로부터 상기 복수의 센서로의 할당 신호의 송신만을 순차적으로 수행하고,
    상기 복수의 센서로부터 상기 배터리 관리 시스템으로의 상기 응답 신호의 송신은 상기 할당 신호의 순차적인 송신을 완료한 이후에 일괄하여 진행하는 ID 할당 방법.
  10. 복수의 배터리 모듈, 상기 복수의 배터리 모듈 각각에 대응하여 설치되어 해당 배터리 모듈의 상태를 측정하는 센서 및 상기 복수의 배터리 모듈을 관리하는 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 시스템의 상기 배터리 관리 시스템으로서,
    상기 센서 각각으로의 전원 공급을 제어하는 전원 공급 제어부;
    상기 센서 각각과 통신하는 통신부; 및
    상기 센서 각각에 ID를 할당하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 통신부 및 상기 전원 공급 제어부를 제어하여, 상기 센서 각각에 대하여 제1 시간 동안 전원의 공급 및 ID 할당을 위한 할당 신호의 송신을 순차적으로 수행하고, 상기 센서 모두에 대한 전원 공급 및 할당 신호의 송신을 완료한 후, 상기 제1 시간보다 긴 제2 시간 동안 모든 상기 센서에 대하여 전원을 공급하는 배터리 관리 시스템.
  11. 복수의 배터리 모듈, 상기 복수의 배터리 모듈 각각에 대응하여 설치되어 해당 배터리 모듈의 상태를 측정하는 센서 및 상기 복수의 배터리 모듈을 관리하는 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 시스템의 상기 센서의 제어방법으로서,
    외부로부터 제1 시간 동안 전원을 공급받는 단계;
    상기 제1 시간 동안 외부 장치로부터 ID 할당을 위한 할당 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신한 할당 신호에 따라서 ID를 설정하는 단계;
    상기 할당 신호의 수신 이후에 상기 제1 시간보다 긴 제2 시간 동안 전원을 공급받는 단계; 및
    상기 제2 시간 동안 상기 외부 장치로 할당 신호에 대한 응답 신호를 송신하는 단계;를 포함하는 센서의 제어방법.
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WO2024043580A1 (ko) * 2022-08-23 2024-02-29 주식회사 엘지에너지솔루션 셀 id 복원 장치 및 그의 동작 방법

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