KR20220007349A - 배터리 관리 장치 및 방법 - Google Patents

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권정현
조현기
이정훈
이후준
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 다른 배터리 관리 장치는 배터리와 연결되고, 기설정된 측정 주기마다 소정의 측정 시간 동안 측정 모드로 동작하며, 상기 측정 모드로 동작되는 동안 상기 배터리의 전압 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 정보를 측정하도록 구성된 측정부; 및 기설정된 통신 주기마다 미리 설정된 동작 시간 동안 통신 모드로 동작하며, 상기 통신 모드로 동작되는 동안 상기 측정부로부터 상기 배터리 정보를 수신하고, 상기 통신 주기 및 상기 측정 시간 중 적어도 하나에 기반하여 상기 측정부가 상기 측정 모드로 동작할 다음 동작 시점을 설정하며, 상기 측정 시간에 기반하여 이후의 통신 주기마다 상기 통신 모드로 동작되는 상기 동작 시간을 변경하도록 구성된 제어부를 포함한다.

Description

배터리 관리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANAGING BATTERY}
본 발명은 배터리 관리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리 정보 측정 및 배터리 상태 진단에 요구되는 소모 전력을 효과적으로 절감할 수 있는 배터리 관리 장치 및 방법에 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 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 배터리는 생산 및 조립된 후, 고객에게 인도되기 위하여 유통 과정을 거칠 수 있다. 유통 과정에서 배터리의 자연 방전이 일어날 수 있으며, 특히, 제조 과정에서 결함이 발생된 배터리의 경우에는 정상 배터리보다 더욱 방전될 수 있다. 따라서, 배터리의 유통 과정에서, 배터리의 전압 및 온도를 측정하여 배터리의 결함을 진단하는 것은 매우 중요한 과정 중 하나이다.
다만, 배터리의 유통 과정에서, 작업자가 배터리 각각의 전압 및 온도 등을 측정하는 것은 한계가 있다.
또한, 배터리의 유통 과정에서는 상용 전원이 공급되지 않는 경우가 대다수이기 때문에, 작업자에 의하지 않고 배터리 관리 시스템(BMS, Battery management system) 등을 통해 배터리의 전압 및 온도 등을 측정하고, 배터리의 상태를 진단한다고 하더라도, 배터리 관리 시스템에 제공될 수 있는 전력량은 제한적일 수 밖에 없다.
따라서, 배터리의 유통 과정에서의 배터리의 상태를 지속적으로 진단하기 위하여, 불필요한 전력 소모를 줄여, 소비 전력을 획기적으로 줄일 수 있는 기술의 개발이 요구된다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 측정부가 측정 모드로 동작하는 시점과 제어부가 통신 모드로 동작하는 시점을 동기화하고, 제어부가 통신 모드로 동작하는 동작 시간을 줄임으로써, 배터리의 유통 과정 등과 같이 제공되는 전력이 한정적인 상황에서 불필요한 전력의 소비를 줄일 수 있는 배터리 관리 장치 및 방법을 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.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 관리 장치는 배터리와 연결되고, 기설정된 측정 주기마다 소정의 측정 시간 동안 측정 모드로 동작하며, 상기 측정 모드로 동작되는 동안 상기 배터리의 전압 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 정보를 측정하도록 구성된 측정부; 및 기설정된 통신 주기마다 미리 설정된 동작 시간 동안 통신 모드로 동작하며, 상기 통신 모드로 동작되는 동안 상기 측정부로부터 상기 배터리 정보를 수신하고, 상기 통신 주기 및 상기 측정 시간 중 적어도 하나에 기반하여 상기 측정부가 상기 측정 모드로 동작할 다음 동작 시점을 설정하며, 상기 측정 시간에 기반하여 이후의 통신 주기마다 상기 통신 모드로 동작되는 상기 동작 시간을 변경하도록 구성된 제어부를 포함할 수 있다.
상기 측정부는, 상기 다음 동작 시점에서 상기 측정 모드로 동작하여 상기 배터리 정보를 측정하고, 상기 배터리 정보를 측정한 후 상기 측정 주기마다 상기 측정 모드로 동작하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 통신 모드의 동작 시작 시점에서 상기 측정부가 상기 측정 모드로 동작하도록, 상기 측정 주기에 기반하여 상기 다음 동작 시점을 설정하도록 구성될 수 있다.
상기 동작 시간은, 상기 측정 주기에 대응되도록 미리 설정되도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 다음 동작 시점을 설정한 후, 상기 동작 시간을 상기 측정 시간에 대응되게 변경하도록 구성될 수 있다.
상기 측정부는, 상기 배터리가 복수 구비된 경우, 복수의 배터리 각각에 대응되도록 복수 구비되고, 상기 측정 주기마다 각각 동작하여 상기 복수의 배터리 중 대응되는 배터리의 배터리 정보를 측정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 통신 주기 및 상기 측정 시간 중 적어도 하나에 기반하여 상기 복수의 측정부 각각에 대하여 상기 다음 동작 시점을 설정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 복수의 측정부 각각에 대하여 상기 통신 모드의 동작 시작 시점과 상기 측정 모드의 동작 시작 시점 간의 시간 간격을 산출하며, 산출된 시간 간격, 상기 측정 주기, 및 상기 측정 시간에 기반하여 상기 복수의 측정부 각각에 대한 상기 다음 동작 시점을 설정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 복수의 측정부 각각에 대한 식별 번호에 기반하여, 아래의 수학식 1에 따라 상기 복수의 측정부 각각에 대한 상기 다음 동작 시점을 설정하도록 구성될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, TNEXT는 상기 다음 동작 시점이고, TS는 상기 측정 주기이며, N은 상기 복수의 측정부 각각에 설정된 식별 번호로서 양수이고, TGN은 상기 제어부의 상기 통신 모드의 동작 시작 시점과 상기 식별 번호가 N인 측정부의 상기 측정 모드의 동작 시작 시점 간의 시간 간격이며, TP는 상기 측정 시간일 수 있다.
상기 제어부는, 상기 다음 동작 시점을 설정한 후, 상기 복수의 측정부의 개수와 상기 측정 시간에 기반하여 상기 동작 시간을 변경하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 아래의 수학식 2에 따라 상기 동작 시간을 변경하도록 구성될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
여기서, TQ는 상기 동작 시간이고, M은 상기 복수의 측정부의 개수이고, TP는 상기 측정 시간일 수 있다.
상기 측정부는, 상기 기설정된 측정 주기마다 측정한 상기 배터리 정보를 저장하고, 상기 측정 모드로 동작되는 동안 상기 제어부가 상기 통신 모드로 동작되면, 저장된 배터리 정보를 상기 제어부에게 모두 송신하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 기설정된 통신 주기마다 상기 다음 동작 시점을 설정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 수신한 배터리 정보에서 상기 배터리의 전압값 및 온도값을 추출하고, 추출된 전압값과 기준 전압값을 비교하여 전압 비교 결과를 획득하며, 추출된 온도값과 기준 온도값을 비교하여 온도 비교 결과를 획득하고, 상기 전압 비교 결과 및 상기 온도 비교 결과 중 적어도 하나에 기반하여 배터리의 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 관리 방법은 측정부에서, 기설정된 측정 주기마다 소정의 측정 시간 동안 측정 모드로 동작하며, 상기 측정 모드로 동작되는 동안 대응되는 배터리의 전압 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 정보를 측정하는 배터리 정보 측정 단계; 제어부에서, 기설정된 통신 주기마다 미리 설정된 동작 시간 동안 통신 모드로 동작하며, 상기 통신 모드로 동작되는 동안 상기 측정 모드 동작 단계에서 측정된 상기 배터리 정보를 수신하는 배터리 정보 수신 단계; 상기 제어부에서, 상기 통신 주기 및 상기 측정 시간 중 적어도 하나에 기반하여 상기 측정부가 상기 측정 모드로 동작할 다음 동작 시점을 설정하는 동작 시점 설정 단계; 및 상기 제어부에서, 상기 측정 시간에 기반하여 이후의 통신 주기마다 상기 통신 모드로 동작되는 상기 동작 시간을 변경하는 동작 시간 변경 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 측정부가 측정 모드로 동작하는 시점과 제어부가 통신 모드로 동작하는 시점을 동기화함으로써, 제어부가 통신 모드로 동작하는 동안 소비되는 전력을 획기적으로 절약할 수 있는 장점이 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 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 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 측정부의 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 제어부의 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작을 개략적으로 도시한 제1 비교예이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작을 개략적으로 도시한 제1 실시예이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 다른 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작을 개략적으로 도시한 제2 비교예이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작을 개략적으로 도시한 제2 실시예이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
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 제어부와 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.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 측정부(110) 및 제어부(120)를 포함할 수 있다.
측정부(110)는 배터리(B)와 연결되도록 구성될 수 있다.
여기서, 배터리(B)는, 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 배터리(B)로 간주될 수 있다. 또는, 하나 이상의 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 구비된 배터리 모듈이 배터리(B)로 간주될 수도 있다.
또한, 측정부(110)는 기설정된 측정 주기(TS)마다 소정의 측정 시간(TP) 동안 측정 모드로 동작하도록 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)의 측정부(110)의 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3의 실시예에서, 검은색으로 표시된 영역에서 측정부(110)는 측정 모드로 동작하고, 검은색으로 표시되지 않은 영역에서 측정부(110)는 대기 모드로 동작할 수 있다.
구체적으로, 측정부(110)는 기설정된 측정 주기(TS)마다 측정 모드로 동작하며, 측정 모드로 동작하지 않을 때에는 대기 모드로 동작할 수 있다. 그리고, 측정부(110)는 소정의 측정 시간(TP) 동안 측정 모드로 동작할 수 있다.
또한, 측정부(110)는 상기 측정 모드로 동작되는 동안 상기 배터리(B)의 전압 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 정보를 측정하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 측정부(110)는 배터리(B)의 양극 단자 및 음극 단자와 연결될 수 있다. 그리고, 측정부(110)는 배터리(B)의 양극 전압 및 음극 전압을 측정하고, 측정된 양극 전압과 측정된 음극 전압 간의 차이를 계산하여 배터리(B)의 전압을 산출할 수 있다. 또한, 측정부(110)는 배터리(B)와 연결되어, 배터리(B)의 온도를 측정할 수 있다.
예컨대, 배터리(B)는 유통 과정에서 일정 기간 동안 컨테이너 등의 장소에 저장될 수 있다. 측정부(110)가 상용 전원과 연결될 수 없는 경우, 컨테이너 등에 구비된 전원 공급 장치 또는 측정부(110)에 구비된 보조 공급원 등으로부터 측정부(110)가 제공받을 수 있는 전력은 한정적일 수 있다. 따라서, 측정부(110)는, 한정된 전력을 효과적으로 사용하기 위하여, 대기 모드인 경우에는 배터리(B)의 전압 및 온도를 측정하지 않지만, 측정 모드인 경우에는 배터리(B)의 전압 및/또는 온도를 측정할 수 있다.
제어부(120)는 기설정된 통신 주기(TC)마다 미리 설정된 동작 시간(TQ) 동안 통신 모드로 동작하도록 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)의 제어부(120)의 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4의 실시예에서, 검은색으로 칠해진 영역에서 제어부(120)는 통신 모드로 동작하고, 검은색으로 칠해지지 않은 영역에서 제어부(120)는 대기 모드로 동작할 수 있다.
구체적으로, 제어부(120)는 기설정된 통신 주기(TC)마다 통신 모드로 동작하며, 통신 모드로 동작하지 않을 때에는 대기 모드로 동작할 수 있다. 그리고, 제어부(120)는 소정의 동작 시간(TQ) 동안 통신 모드로 동작할 수 있다.
앞선 실시예와 마찬가지로, 배터리(B)의 유통 과정에서, 측정부(110) 및 제어부(120)로 제공될 수 있는 전력은 한정적일 수 있다. 따라서, 측정부(110)와 마찬가지로, 제어부(120)는, 한정된 전력을 효과적으로 이용하기 위하여, 기설정된 통신 주기(TC)마다 통신 모드로 동작하고, 이외에는 대기 모드로 동작할 수 있다.
또한, 제어부(120)는 상기 통신 모드로 동작되는 동안 상기 측정부(110)로부터 상기 배터리 정보를 수신하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 제어부(120)가 통신 모드로 동작되는 동안, 측정부(110)는 측정 모드로 동작될 수 있다. 즉, 제어부(120)가 통신 모드로 동작되고, 측정부(110)가 측정 모드로 동작되면, 제어부(120)와 측정부(110)는 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 이를 위해서, 제어부(120)가 통신 모드로 동작되는 동작 시간(TQ)은 측정부(110)에 설정된 측정 주기(TS)에 대응되도록 미리 설정될 수 있다.
보다 바람직하게, 제어부(120)가 통신 모드로 동작되는 동작 시간(TQ)은 측정부(110)에 설정된 측정 주기(TS)와 동일할 수 있다. 이 경우, 제어부(120)가 통신 모드로 동작되는 동안, 측정부(110)는 측정 모드로 동작될 수 밖에 없기 때문에, 제어부(120)는 측정부(110)로부터 배터리 정보를 수신할 수 있다.
측정부(110)가 측정 모드로 동작하는 측정 시간(TP)은 측정부(110)에 설정된 측정 주기(TS)에 비해 현저하게 짧은 시간일 수 있다. 즉, 측정부(110)는 한 주기의 대부분을 대기 모드로 동작하고, 측정 시간(TP) 동안만 측정 모드로 동작하여 배터리 정보를 측정할 수 있다. 이는, 측정부(110)에 상용 전원이 연결되지 않은 상황에서, 측정부(110)가 한정적인 전력을 효율적으로 이용하여 배터리 정보를 측정하기 위해서는, 측정 모드로 동작하는 측정 주기(TS)를 측정 시간(TP)에 비해 상대적으로 길게 설정하고, 측정 시간(TP)을 측정 주기(TS)에 비해 상대적으로 짧게 설정하는 것이 바람직하기 때문이다. 예컨대, 측정부(110)에 설정된 측정 주기(TS)는 1[h]이고, 측정부(110)가 측정 모드로 동작되는 측정 시간(TP)은 100[ms]일 수 있다.
또한, 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 동작 시간(TQ)은 제어부(120)에 설정된 통신 주기(TC)에 비해 현저하게 짧은 시간일 수 있다. 즉, 제어부(120)는 한 주기의 대부분을 대기 모드로 동작하고, 동작 시간(TQ) 동안만 통신 모드로 동작하여 측정부(110)로부터 배터리 정보를 수신할 수 있다. 측정부(110)와 마찬가지로, 제어부(120)에도 상용 전원이 연결되지 않은 상황에서 제어부(120)가 한정적인 전력을 이용하여 측정부(110)와 효율적으로 통신하기 위해서는, 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 통신 주기(TC)를 동작 시간(TQ)에 비해 상대적으로 길게 설정하고, 동작 시간(TQ)을 통신 주기(TC)에 비해 상대적으로 짧게 설정하는 것이 바람직하다. 예컨대, 제어부(120)에 설정된 통신 주기(TC)는 6[h]이고, 제어부(120)가 통신 모드로 동작되는 동작 시간(TQ)은 1[h]일 수 있다.
여기서, 제어부(120)는 동작 모드로 동작하는 동작 시간(TQ) 동안 측정부(110)와 적어도 1회 통신을 수행해야 하기 때문에, 동작 시간(TQ)은 측정부(110)에 설정된 측정 주기(TS) 이상으로 설정될 수 있다. 바람직하게, 제어부(120)의 동작 시간(TQ)과 측정부(110)의 측정 주기(TS)는 동일하게 설정될 수 있다. 예컨대, 제어부(120)에 설정된 동작 시간(TQ)과 측정부(110)에 설정된 측정 주기(TS)는 1[h]일 수 있다. 그리고, 제어부(120)는 측정부(110)가 측정 모드로 동작하는 측정 시간(TP, 100[ms]) 동안, 측정부(110)로부터 배터리 정보를 수신할 수 있다.
또한, 제어부(120)는 상기 통신 주기(TC) 및 상기 측정 시간(TP) 중 적어도 하나에 기반하여 상기 측정부(110)가 상기 측정 모드로 동작할 다음 동작 시점을 설정하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 제어부(120)는 상기 통신 모드의 동작 시작 시점에서 상기 측정부(110)가 상기 측정 모드로 동작하도록, 상기 측정 주기(TS)에 기반하여 상기 다음 동작 시점을 설정하도록 구성될 수 있다. 즉, 제어부(120)는 측정부(110)로부터 배터리 정보를 수신한 후, 제어부(120)가 다음 통신 주기(TC)에서 통신 모드로 동작되기 시작하는 시점에 측정부(110)가 측정 모드로 동작하도록 측정부(110)의 다음 동작 시점을 설정할 수 있다.
즉, 제어부(120)에 의하여 측정부(110)의 다음 동작 시점이 설정됨으로써, 다음 통신 주기(TC)에서 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 시점과 동일한 시점에서 측정부(110)가 측정 모드로 동작할 수 있다.
그리고, 제어부(120)는 상기 측정 시간(TP)에 기반하여 이후의 통신 주기(TC)마다 상기 통신 모드로 동작되는 상기 동작 시간(TQ)을 변경하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 초기에 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 동작 시간(TQ)은 측정부(110)의 측정 주기(TS)와 동일하게 1[h]로 설정되었고, 측정부(110)가 측정 모드로 동작되는 측정 시간(TP)은 100[ms]라고 가정한다. 이 경우, 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 동작 시작 시점에서 측정부(110)가 측정 모드로 동작하지 않는다면, 제어부(120)는 측정부(110)로부터 배터리 정보를 수신하기 위하여, 통신 주기(TC)마다 최대 1[h] 동안 통신 모드로 동작되어야 한다. 그리고, 측정부(110)의 다음 동작 시점이 변경되지 않는다면, 제어부(120)는 측정부(110)가 측정 모드로 동작되는 100[ms] 동안 배터리 정보를 수신하기 위하여, 통신 주기(TC)마다 1[h] 동안 통신 모드로 동작되어야 하는 문제가 있다.
따라서, 제어부(120)는 통신 모드로 동작하는 동작 시작 시점에서 측정부(110)가 측정 모드로 동작되도록, 측정부(110)의 다음 동작 시점을 설정할 수 있다. 즉, 다음 통신 주기(TC)부터는 동일 시점에서 제어부(120)가 통신 모드로 동작되고, 측정부(110)가 측정 모드로 동작될 수 있기 때문에, 제어부(120)는 측정부(110)가 측정 모드로 동작하는 측정 시간(TP, 100[ms])만큼만 통신 모드로 동작하더라도 측정부(110)로부터 배터리 정보를 수신할 수 있다. 즉, 제어부(120)에 의해 측정부(110)의 다음 동작 시점이 설정됨으로써, 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 동작 시간(TQ)이 1[h]에서 100[ms]로 줄어들 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는, 측정부(110)가 측정 모드로 동작하는 시점과 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 시점을 동기화함으로써, 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 동안 소비되는 전력을 획기적으로 절약할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)에 구비된 제어부(120)는 본 발명에서 수행되는 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. 또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 제어부(120)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 제어부(120)에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 제어부(120) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 제어부(120)와 연결될 수 있다.
이하에서는 도 5의 비교예 및 도 6의 실시예를 참고하여, 배터리 관리 장치(100)의 동작을 보다 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)의 동작을 개략적으로 도시한 제1 비교예이다. 구체적으로, 도 5는 측정부(110)의 다음 동작 시점 및 제어부(120)의 동작 시간(TQ)이 변경되지 않은 비교예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)의 동작을 개략적으로 도시한 제1 실시예이다. 구체적으로, 도 6은 본 발명에 따라 측정부(110)의 다음 동작 시점 및 제어부(120)의 동작 시간(TQ)이 변경된 실시예를 도시한 도면이다.
도 5의 비교예에서, 제어부(120)는 C1 시점 및 C3 시점에서 통신 모드로 동작할 수 있다. 즉, 도 4 및 도 5를 참조하면, C1 내지 C2 시점 사이의 간격, 및 C3 내지 C4 시점 사이의 간격은 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 동작 시간(TQ)일 수 있다. 그리고, C1 내지 C3 시점 사이의 간격은 제어부(120)의 통신 주기(TC)일 수 있다. 또한, 측정부(110)는 S0 내지 S7 시점 각각에서 측정 모드로 동작할 수 있다. 여기서, S0 내지 S1 시점 사이의 간격, S1 내지 S2 시점 사이의 간격, S2 내지 S3 시점 사이의 간격, S3 내지 S4 시점 사이의 간격, S4 내지 S5 시점 사이의 간격, S5 내지 S6 시점 사이의 간격, 및 S6 내지 S7 시점 사이의 간격은 측정부(110)의 측정 주기(TS)일 수 있다. 여기서, 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 동작 시간(TQ)은 측정주의 측정 주기(TS)와 동일할 수 있다.
구체적으로, 제어부(120)는 측정부(110)로부터 배터리 정보를 수신하기 위하여, 측정부(110)의 측정 주기(TS)에 대응되는 시간 동안 통신 모드로 동작할 수 있다. 즉, 제어부(120)의 통신 주기(TC)와 측정부(110)의 측정 주기(TS)가 서로 대응되도록 조절되지 않았기 때문에, 제어부(120)는 통신 모드로 동작하는 동안 측정부(110)로부터 배터리 정보를 수신하기 위하여, 실제 배터리 정보를 수신하는데 요구되는 시간보다 많은 시간을 통신 모드로 동작해야 하는 문제가 있다.
예컨대, 도 5의 비교예에서, 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 C1 시점 및 C3 시점 각각은 측정부(110)가 측정 모드로 동작하는 S1 시점 및 S7 시점과 동일하지 않기 때문에, 제어부(120)는 측정부(110)의 측정 주기(TS)에 대응되는 시간 동안 통신 모드로 동작해야 하는 문제가 있다.
반면, 도 6의 실시예에서, 제어부(120)는 C1 내지 C2 시점에서 통신 모드로 동작하는 동안, 측정부(110)로부터 배터리 정보를 수신하고, 측정부(110)의 다음 동작 시점을 설정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(120)는 통신 모드의 동작 종료 시점을 측정부(110)의 다음 동작 시점으로 설정할 수 있다. 즉, 제어부(120)의 통신 모드의 동작 종료 시점(C2 시점)과 측정부(110)의 다음 동작 시점(S2')은 동일할 수 있다.
구체적으로, 도 6의 실시예에서 빗금으로 표시된 영역은, 도 5의 비교예에서 측정부(110)가 측정 모드로 동작하는 시점과 일치한다. 즉, 도 5와 도 6을 비교하면, 도 5의 비교예에서 측정부(110)는 S2, S3, S4, S5, S6, 및 S7 시점에 측정 모드로 동작하는 반면, 도 6의 실시예에서 측정부(110)는 S2', S3', S4', S5', S6', 및 S7' 시점에 측정 모드로 동작할 수 있다.
그리고, 도 6의 실시예에서, 제어부(120)의 다음 통신 주기(TC)의 통신 모드 동작 시작 시점(C3)과 측정부(110)의 측정 모드 동작 시작 시점(S7')은 서로 동일할 수 있다. 이는, 제어부(120)가 통신 주기(TC) 및 측정 시간(TP)을 고려하여, 측정부(110)가 측정 모드로 동작할 다음 동작 시점을 S2에서 S2'로 변경하였기 때문이다.
구체적으로, 상기 측정부(110)는, 상기 다음 동작 시점에서 상기 측정 모드로 동작하여 상기 배터리 정보를 측정하고, 상기 배터리 정보를 측정한 후 상기 측정 주기(TS)마다 상기 측정 모드로 동작하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 3 및 도 6을 참조하면, 측정부(110)의 측정 주기(TS) 자체는 이전과 동일하게 유지되지만, 제어부(120)에 의해서 설정된 다음 동작 시점에서 측정부(110)가 측정 모드로 동작되기 때문에, 동일 시점(C3 및 S7' 시점)에서 제어부(120)가 통신 모드로 동작하고 측정부(110)가 측정 모드로 동작할 수 있는 것이다.
또한, 상기 제어부(120)는, 상기 다음 동작 시점을 설정한 후, 상기 동작 시간(TQ)을 상기 측정 시간(TP)에 대응되게 변경하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제어부(120)는 측정부(110)에 대한 다음 동작 시점을 설정한 후, 통신 모드로 동작하는 동작 시간(TQ)을 측정부(110)가 측정 모드로 동작하는 측정 시간(TP)과 동일하게 변경할 수 있다.
예컨대, 제어부(120)는 측정 주기(TS)에 기반하여 측정부(110)가 측정 모드로 동작하기 시작하는 시점 및 측정부(110)가 측정 모드로 동작하는 측정 시간(TP)을 알 수 있기 때문에, 다음 통신 주기(TC)부터 통신 모드로 동작하는 동작 시간(TQ)을 측정부(110)가 측정 모드로 동작하는 측정 시간(TP)과 동일하게 설정할 수 있다. 즉, 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 동작 시간(TQ) 동안 측정부(110)도 측정 모드로 동작될 수 있기 때문에, 제어부(120)는 동작 시간(TQ)을 측정 시간(TP)과 동일하게 변경하더라도 측정부(110)로부터 배터리 정보를 수신할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 측정부(110)가 측정 모드로 동작하는 시점과 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 시점을 동기화하고, 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 동작 시간(TQ)을 줄임으로써, 배터리(B)의 유통 과정 등과 같이 제공되는 전력이 한정적인 상황에서 불필요한 전력의 소비를 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)의 다른 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
구체적으로, 도 7은 복수의 배터리(B) 각각에 대응되도록 배터리 관리 장치(100)에 복수의 측정부(110)가 구비된 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 측정부(110)는, 상기 배터리(B)가 복수 구비된 경우, 복수의 배터리(B) 각각에 대응되도록 복수 구비될 수 있다.
예컨대, 도 7의 실시예에서, 제1 배터리(B1), 제2 배터리(B2), 및 제3 배터리(B3)가 구비되었다고 가정한다. 배터리 관리 장치(100)는 제1 배터리(B1)에 대응되는 제1 측정부(110a), 제2 배터리(B2)에 대응되는 제2 측정부(110b), 및 제3 배터리(B3)에 대응되는 제3 측정부(110c)를 포함할 수 있다.
그리고, 측정부(110)는, 상기 측정 주기(TS)마다 각각 동작하여 상기 복수의 배터리(B) 중 대응되는 배터리(B)의 배터리 정보를 측정하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 복수의 측정부(110)는 각각 설정된 측정 주기(TS)마다 측정 모드로 동작하여, 대응되는 배터리(B)의 배터리 정보를 측정할 수 있다.
바람직하게, 도 7의 실시예에서, 제1 측정부(110a), 제2 측정부(110b), 및 제3 측정부(110c)에 설정된 측정 주기(TS) 및 측정 시간(TP)은 동일할 수 있다. 다만, 제1 측정부(110a), 제2 측정부(110b), 및 제3 측정부(110c) 각각이 측정 모드로 동작하는 시점은 서로 상이할 수도 있고 서로 동일할 수도 있다.
예컨대, 제1 측정부(110a), 제2 측정부(110b), 및 제3 측정부(110c) 각각이 측정 모드로 동작하는 시점이 동일할 경우, 제어부(120)가 제1 측정부(110a), 제2 측정부(110b), 및 제3 측정부(110c) 각각으로부터 배터리 정보를 수신하는 과정에서 통신 간섭이 발생될 수 있다. 따라서, 보다 바람직하게, 제1 측정부(110a), 제2 측정부(110b), 및 제3 측정부(110c) 각각이 측정 모드로 동작하는 시점은 서로 상이할 수 있다.
상기 제어부(120)는, 상기 통신 주기(TC) 및 상기 측정 시간(TP) 중 적어도 하나에 기반하여 상기 복수의 측정부(110) 각각에 대하여 상기 다음 동작 시점을 설정하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제어부(120)는 통신 모드로 동작되는 통신 주기(TC) 및 복수의 측정부(110) 각각이 측정 모드로 동작하는 측정 시간(TP)에 기반하여, 복수의 측정부(110) 각각에 대한 다음 동작 시점을 설정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)의 동작을 개략적으로 도시한 제2 비교예이다. 구체적으로, 도 8은 복수의 측정부(110)의 다음 동작 시점 및 제어부(120)의 동작 시간(TQ)이 변경되지 않은 비교예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)의 동작을 개략적으로 도시한 제2 실시예이다. 구체적으로, 도 9는 본 발명에 따라 측정부(110)의 다음 동작 시점 및 제어부(120)의 동작 시간(TQ)이 변경된 실시예를 도시한 도면이다.
도 8의 비교예에서, 제어부(120)는 C1 시점에서 통신 모드로 동작할 수 있다. 구체적으로, 제어부(120)는 C1 시점에서 동작 시간(TQ) 동안 통신 모드로 동작할 수 있다. 그리고, 제1 측정부(110a), 제2 측정부(110b), 및 제3 측정부(110c)는 각각 S1 시점, S2 시점, 및 S3 시점에서 측정 시간(TP) 동안 측정 모드로 동작할 수 있다. 즉, 제어부(120)는 제1 측정부(110a), 제2 측정부(110b), 및 제3 측정부(110c)로부터 배터리 정보를 각각 수신하기 위하여, C1 시점부터 C2 시점까지 통신 모드로 동작할 수 있다.
이후, 도 8의 비교예에서, 제어부(120)는 C3 시점에서 다시 통신 모드로 동작할 수 있다. 즉, C1 시점과 C3 시점 사이의 간격은 통신 주기(TC)와 동일할 수 있다. 이 경우, 제어부(120)에 의해 제1 측정부(110a), 제2 측정부(110b), 및 제3 측정부(110c) 각각에 대한 다음 동작 시점이 설정되지 않았고, 제어부(120)의 동작 시간(TQ)이 변경되지 않았기 때문에, 제어부(120)는 제1 측정부(110a), 제2 측정부(110b), 및 제3 측정부(110c) 각각으로부터 배터리 정보를 수신하기 위하여 측정 시간(TP) 동안 통신 모드로 동작되어야 하는 문제가 있다.
도 9의 실시예에서, 도 8의 비교예와 마찬가지로, 제어부(120)는 C1 시점부터 C2 시점까지 통신 모드로 동작하며, 제1 측정부(110a), 제2 측정부(110b), 및 제3 측정부(110c) 각각으로부터 배터리 정보를 수신할 수 있다.
반면, 도 8의 비교예와 달리 도 9의 실시예에서, 제어부(120)는 제1 측정부(110a), 제2 측정부(110b), 및 제3 측정부(110c) 각각에 대하여 다음 동작 시점을 설정할 수 있다. 즉, 제1 측정부(110a)가 측정 모드로 동작하는 다음 동작 시점은 C2 시점으로 설정되고, 제2 측정부(110b)가 측정 모드로 동작하는 다음 동작 시점은 C2+TP 시점으로 설정되며, 제3 측정부(110c)가 측정 모드로 동작하는 다음 동작 시점은 C2+2TP 시점으로 설정될 수 있다.
이후, 제1 측정부(110a)는 C2 시점에서 측정 모드로 동작한 후, C2 시점을 기준으로 측정 주기(TS)마다 측정 모드로 동작할 수 있다. 그리고, 제2 측정부(110b)는 C2+TP 시점에서 측정 모드로 동작한 후, C2+TP 시점을 기준으로 측정 주기(TS)마다 측정 모드로 동작할 수 있다. 또한, 제3 측정부(110c)는 C2+2TP 시점에서 측정 모드로 동작한 후, C2+2TP 시점을 기준으로 측정 주기(TS)마다 측정 모드로 동작할 수 있다.
여기서, 제어부(120)는, 상기 복수의 측정부(110) 각각에 대한 식별 번호에 기반하여, 아래의 수학식 1에 따라 상기 복수의 측정부(110) 각각에 대한 상기 다음 동작 시점을 설정하도록 구성될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00003
여기서, TNEXT는 상기 다음 동작 시점이고, TS는 상기 측정 주기(TS)이며, N은 상기 복수의 측정부(110) 각각에 설정된 식별 번호로서 양수이고, TGN은 상기 제어부(120)의 상기 통신 모드의 동작 시작 시점과 상기 식별 번호가 N인 측정부(110)의 상기 측정 모드의 동작 시작 시점 간의 시간 간격이며, TP는 상기 측정 시간(TP)이다.
이하에서는, 도 9의 실시예에서, 제1 측정부(110a)의 식별 번호는 1이고, 제2 측정부(110b)의 식별 번호는 2이며, 제3 측정부(110c)의 식별 번호는 3이라고 가정한다.
구체적으로, 상기 제어부(120)는, 상기 복수의 측정부(110) 각각에 대하여 상기 통신 모드의 동작 시작 시점과 상기 측정 모드의 동작 시작 시점 간의 시간 간격을 산출하며, 산출된 시간 간격, 상기 측정 주기(TS), 및 상기 측정 시간(TP)에 기반하여 상기 복수의 측정부(110) 각각에 대한 상기 다음 동작 시점을 설정하도록 구성될 수 있다.
도 9의 실시예에서, 제어부(120)의 통신 모드의 동작 시작 시점은 C1 시점이다. 그리고, 제1 측정부(110a)의 측정 모드의 동작 시작 시점은 S1이다. 수학식 1을 참고하면, 제어부(120)에 의해 산출된 제1 측정부(110a)에 대한 TGN은 "S1-C1"이다. 즉, 제어부(120)에 의해 산출된 제1 측정부(110a)에 대한 다음 동작 시점(TNEXT)은 "TS-(S1-C1)"의 수식에 따라 산출될 수 있다. 여기서, 측정 주기(TS)는 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 동작 시간(TQ)과 동일하므로 "C2-C1"이다. 즉, 제어부(120)에 의해 산출된 제1 측정부(110a)에 대한 다음 동작 시점(TNEXT)은 "(C2-C1)-(S1-C1)"의 수식에 따라 산출된 "C2-S1"이다. 따라서, 제1 측정부(110a)는 S1 시점으로부터 "C2-S1" 시점 이후에 측정 모드로 동작할 수 있다. 즉, 제1 측정부(110a)는 "S1+(C2-S1)" 수식에 따라 C2 시점에 측정 모드로 동작할 수 있다.
마찬가지로, 도 9의 실시예에서, 제2 측정부(110b)의 측정 모드의 동작 시작 시점은 S2이다. 수학식 1을 참고하면, 제어부(120)에 의해 산출된 제2 측정부(110b)에 대한 TGN은 "S2-C1"이다. 즉, 제어부(120)에 의해 산출된 제2 측정부(110b)에 대한 다음 동작 시점(TNEXT)은 "TS-(S2-C1)+TP"의 수식에 따라 산출될 수 있다. 여기서, 측정 주기(TS) 는 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 동작 시간(TQ)과 동일하므로 "C2-C1"이다. 즉, 제어부(120)에 의해 산출된 제2 측정부(110b)에 대한 다음 동작 시점(TNEXT)은 "(C2-C1)-(S2-C1)+TP"의 수식에 따라 산출된 "C2-S2+TP"이다. 따라서, 제2 측정부(110b)는 S2 시점으로부터 "C2-S2+TP" 시점 이후에 측정 모드로 동작할 수 있다. 즉, 제1 측정부(110a)는 "S2+(C2-S2)+TP" 수식에 따라 C2+TP 시점에 측정 모드로 동작할 수 있다.
마찬가지로, 도 9의 실시예에서, 제3 측정부(110c)의 측정 모드의 동작 시작 시점은 S3이다. 수학식 1을 참고하면, 제어부(120)에 의해 산출된 제3 측정부(110c)에 대한 TGN은 "S3-C1"이다. 즉, 제어부(120)에 의해 산출된 제3 측정부(110c)에 대한 다음 동작 시점(TNEXT)은 "TS-(S3-C1)+2TP"의 수식에 따라 산출될 수 있다. 여기서, 측정 주기(TS)는 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 동작 시간(TQ)과 동일하므로 "C2-C1"이다. 즉, 제어부(120)에 의해 산출된 제3 측정부(110c)에 대한 다음 동작 시점(TNEXT)은 "(C2-C1)-(S3-C1)+2TP"의 수식에 따라 산출된 "C2-S3+2TP"이다. 따라서, 제3 측정부(110c)는 S3 시점으로부터 "C2-S3+2TP" 시점 이후에 측정 모드로 동작할 수 있다. 즉, 제3 측정부(110c)는 "S3+(C2-S3)+2TP" 수식에 따라 C2+2TP 시점에 측정 모드로 동작할 수 있다.
이후, 상기 제어부(120)는, 상기 다음 동작 시점을 설정한 후, 상기 복수의 측정부(110)의 개수와 상기 측정 시간(TP)에 기반하여 상기 동작 시간(TQ)을 변경하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(120)는, 아래의 수학식 2에 따라 상기 동작 시간(TQ)을 변경하도록 구성될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00004
여기서, TQ는 상기 동작 시간(TQ)이고, M은 상기 복수의 측정부(110)의 개수이고, TP는 상기 측정 시간(TP)이다.
도 9의 실시예에서, 복수의 측정부(110)의 개수는 3이다. 따라서, 수학식 2를 참고하면, 제어부(120)는 다음 통신 주기(TC)부터 통신 모드로 동작하는 동작 시간(TQ)을 "3×TP"의 수식에 따라 3TP로 변경할 수 있다. 즉, 초기 통신 주기(TC)에서는 제어부(120)의 동작 시간(TQ)이 측정부(110)의 측정 주기(TS)와 동일하게 "C2-C1"로 설정되었으나, 다음 통신 주기(TC)부터는 제어부(120)의 동작 시간(TQ)이 "3TP"로 현저하게 줄어들 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(120)가 통신 모드로 동작되는 동안 소모되는 전력이 현저하게 절약될 수 있다. 또한, 도 8의 비교예 및 도 9의 실시예를 참조하면, 측정부(110)의 측정 주기(TS) 및 제어부(120)의 통신 주기(TC) 자체는 변경되지 않기 때문에, 제어부(120)에 의해 소모되는 전력은 현저하게 줄어들면서, 배터리 정보는 동일하게 측정될 수 있는 장점이 있다.
상기 측정부(110)는, 상기 기설정된 측정 주기(TS)마다 측정한 상기 배터리 정보를 저장하도록 구성될 수 있다.
그리고, 측정부(110)는 상기 측정 모드로 동작되는 동안 상기 제어부(120)가 상기 통신 모드로 동작되면, 저장된 배터리 정보를 상기 제어부(120)에게 모두 송신하도록 구성될 수 있다.
일반적으로, 측정부(110)는 센싱 모듈이기 때문에, 측정한 배터리 정보를 저장할 수 있는 저장 공간이 제어부(120)보다 작을 수 있다. 따라서, 측정부(110)는 측정 주기(TS)마다 측정한 배터리 정보를 저장하고, 제어부(120)가 통신 모드로 동작되면 저장된 배터리 정보를 제어부(120)에게 모두 송신할 수 있다. 이후, 측정부(110)는 저장된 배터리 정보를 삭제하여, 새로운 배터리 정보를 저장하기 위한 저장 공간을 확보할 수 있다.
만약, 도 9의 실시예와 달리, 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는데 소모되는 전력을 줄이기 위하여, 제어부(120)의 통신 주기(TC)를 기존보다 늘렸다고 가정한다. 이 경우, 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 횟수가 줄어들기 때문에 전력 소모는 줄어들 수 있다. 하지만, 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 횟수가 줄어든만큼, 측정부(110)가 저장해야 하는 배터리 정보는 증가될 수 있다. 즉, 측정부(110)에게 더 큰 저장 공간이 요구될 수 있다. 따라서, 이러한 경우에는, 배터리 관리 장치(100)에 포함되는 측정부(110)의 가격이 증가될 수 있는 문제가 있다. 또한, 도 9의 실시예와 달리, 수백 개의 배터리(B)가 유통되는 경우라고 가정하면, 배터리 관리 장치(100)에는 각각의 배터리(B)에 대응되도록 수백 개의 측정부(110)가 요구된다. 이 경우, 배터리 관리 장치(100)의 가격(구체적으로는 수백 개의 측정부(110)에 대한 총 가격)이 현저하게 증가될 수 있는 문제가 있다.
이와 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는, 복수의 측정부(110) 각각이 측정 모드로 동작하는 시점과 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 시점을 동기화하고, 제어부(120)가 통신 모드로 동작하는 동작 시간(TQ)을 적절하게 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 한정된 전력을 효율적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 합리적인 가격으로 배터리 관리 장치(100)를 구비할 수 있는 장점이 있다.
상기 제어부(120)는, 상기 기설정된 통신 주기(TC)마다 상기 다음 동작 시점을 설정하도록 구성될 수 있다.
이상적인 상태에서는, 제어부(120)에 의해 측정부(110)의 다음 동작 시점이 설정되면, 측정부(110)는 설정된 다음 동작 시점을 기준으로 기설정된 측정 주기(TS)마다 측정 모드로 동작할 수 있다. 하지만, 실제 상황에서는 측정부(110)의 동작 모드가 대기 모드에서 측정 모드로 변경되는 시간, 또는 제어부(120)의 동작 모드가 대기 모드에서 통신 모드로 변경되는 시간 등에 의해 측정부(110)가 측정 모드로 동작되는 측정 주기(TS) 또는 제어부(120)가 통신 모드로 동작되는 통신 주기(TC)에 오차가 발생될 수 있다. 따라서, 제어부(120)는 이러한 오차가 발생하는 것을 미연에 방지하기 위하여, 통신 주기(TC) 마다 측정부(110)의 다음 동작 시점을 설정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부(120)는, 수신한 배터리 정보에서 상기 배터리(B)의 전압값 및 온도값을 추출하도록 구성될 수 있다.
그리고, 제어부(120)는 추출된 전압값과 기준 전압값을 비교하여 전압 비교 결과를 획득하고, 추출된 온도값과 기준 온도값을 비교하여 온도 비교 결과를 획득하도록 구성될 수 있다.
여기서, 기준 전압값은 배터리(B)의 상태를 비정상 상태로 진단할 수 있는 기준이 되는 전압값으로서, 미리 설정된 값일 수 있다. 그리고, 기준 온도값은 배터리(B)의 상태를 비정상 상태로 진단할 수 있는 기준이 되는 온도값으로서, 미리 설정된 값일 수 있다. 그리고, 기준 전압값 및 기준 온도값은 제어부(120)의 메모리에 저장되어 있을 수 있다.
구체적으로, 제어부(120)는 추출된 전압값과 기준 전압값 간의 크기를 비교하여 전압 비교 결과를 획득할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 추출된 온도값과 기준 온도값 간의 크기를 비교하여 온도 비교 결과를 획득할 수 있다.
그리고, 제어부(120)는 상기 전압 비교 결과 및 상기 온도 비교 결과 중 적어도 하나에 기반하여 배터리(B)의 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제어부(120)는 추출된 전압값이 기준 전압값 이하인 경우, 또는 추출된 온도값이 기준 온도값 이하인 경우에 해당 배터리(B)의 상태를 비정상 상태로 진단할 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 통신부(130)를 포함할 수 있다.
통신부(130)는 제어부(120)가 측정부(110)로부터 수신한 배터리 정보를 외부로 출력하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 통신부(130)는 외부 서버 및/또는 진단 장치와 통신 가능하도록 구성될 수 있다. 그리고, 통신부(130)는 제어부(120)가 수신한 배터리 정보를 외부 서버 및/또는 진단 장치에게 송신할 수 있다. 이 경우, 외부 서버 및/또는 진단 장치는 통신부(130)로부터 배터리 정보를 수신하고, 수신한 배터리 정보, 기준 전압값 및 기준 온도값에 기반하여, 배터리의 상태를 진단할 수 있다.
예컨대, 외부 서버는 클라우드 서버일 수 있으며, 진단 장치는 배터리 관리 장치(BMS)일 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 배터리 관리 장치에 의해 획득된 배터리 정보가 외부 서버 및/또는 외부 장치에 저장됨으로써, 유통 과정에서의 배터리의 상태 이력이 효과적으로 저장될 수 있다. 또한, 외부 서버 및/또는 외부 장치에 의해 배터리의 상태가 진단될 수 있기 때문에, 배터리의 상태 이력과 배터리의 상태 진단 결과가 효과적으로 저장 및 관리될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 방법의 각 단계는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)에 의해서 수행될 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 앞서 설명한 내용과 중복되는 내용은 간략히 설명하거나 생략하도록 한다.
도 10을 참조하면, 배터리 관리 방법은, 배터리 정보 측정 단계(S100), 배터리 정보 수신 단계(S200), 동작 시점 설정 단계(S300), 및 동작 시간 변경 단계(S400)를 포함할 수 있다.
배터리 정보 측정 단계(S100)는, 기설정된 측정 주기(TS)마다 소정의 측정 시간(TP) 동안 측정 모드로 동작하며, 상기 측정 모드로 동작되는 동안 대응되는 배터리(B)의 전압 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 정보를 측정하는 단계로서, 측정부(110)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 도 3의 실시예에서, 측정부(110)는 측정 주기(TS)마다 측정 시간(TP) 동안 측정 모드로 동작될 수 있다. 그리고, 측정부(110)는 측정 모드로 동작되는 동안 연결된 배터리(B)의 전압 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 정보를 측정할 수 있다.
배터리 정보 수신 단계(S200)는 기설정된 통신 주기(TC)마다 미리 설정된 동작 시간(TQ) 동안 통신 모드로 동작하며, 상기 통신 모드로 동작되는 동안 상기 측정 모드 동작 단계에서 측정된 상기 배터리 정보를 수신하는 단계로서, 제어부(120)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 도 4의 실시예에서, 제어부(120)는 통신 주기(TC)마다 동작 시간(TQ) 동안 통신 모드로 동작될 수 있다. 그리고, 제어부(120)는 통신 모드로 동작되는 동안, 측정 모드로 동작되는 측정부(110)로부터 배터리 정보를 수신할 수 있다.
동작 시점 설정 단계(S300)는, 상기 통신 주기(TC) 및 상기 측정 시간(TP) 중 적어도 하나에 기반하여 상기 측정부(110)가 상기 측정 모드로 동작할 다음 동작 시점을 설정하는 단계로서, 제어부(120)에 의해 수행될 수 있다.
구체적으로, 제어부(120)는 측정부(110)로부터 배터리 정보를 수신한 후, 상술한 수학식 1을 이용하여 측정부(110)가 통신 모드로 동작해야 할 다음 동작 시점을 설정할 수 있다.
예컨대, 도 6의 실시예에서, 제어부(120)는 측정부(110)의 다음 동작 시점을 C2 시점과 동일한 S2' 시점으로 설정할 수 있다.
다른 예로, 도 9의 실시예에서, 제어부(120)는 제1 측정부(110a)의 다음 동작 시점을 C2 시점으로 설정하고, 제2 측정부(110b)의 다음 동작 시점을 C2+TP 시점으로 설정하며, 제3 측정부(110c)의 다음 동작 시점을 C2+2TP 시점으로 설정할 수 있다.
동작 시간 변경 단계(S400)는, 상기 측정 시간(TP)에 기반하여 이후의 통신 주기(TC)마다 상기 통신 모드로 동작되는 상기 동작 시간(TQ)을 변경하는 단계로서, 제어부(120)에 의해 수행될 수 있다.
구체적으로, 제어부(120)는 이후의 통신 주기(TC)마다 통신 모드로 동작되는 동작 시간(TQ)을 측정부(110)가 측정 모드로 동작되는 측정 시간(TP)과 동일하게 설정할 수 있다.
예컨대, 도 6의 실시예에서, 제어부(120)는 동작 시간(TQ)을 측정부(110)의 측정 시간(TP)과 동일하게 설정할 수 있다.
다른 예로, 도 9의 실시예에서, 제어부(120)는 동작 시간(TQ)을 제1 측정부(110a), 제2 측정부(110b), 및 제3 측정부(110c)의 측정 시간(TP)의 합계인 3TP로 설정할 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.
100: 배터리 관리 장치
110: 측정부
110a: 제1 측정부
110b: 제2 측정부
110c: 제3 측정부
120: 제어부
130: 통신부
B: 배터리
B1: 제1 배터리
B2: 제2 배터리
B3: 제3 배터리

Claims (13)

  1. 배터리와 연결되고, 기설정된 측정 주기마다 소정의 측정 시간 동안 측정 모드로 동작하며, 상기 측정 모드로 동작되는 동안 상기 배터리의 전압 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 정보를 측정하도록 구성된 측정부; 및
    기설정된 통신 주기마다 미리 설정된 동작 시간 동안 통신 모드로 동작하며, 상기 통신 모드로 동작되는 동안 상기 측정부로부터 상기 배터리 정보를 수신하고, 상기 통신 주기 및 상기 측정 시간 중 적어도 하나에 기반하여 상기 측정부가 상기 측정 모드로 동작할 다음 동작 시점을 설정하며, 상기 측정 시간에 기반하여 이후의 통신 주기마다 상기 통신 모드로 동작되는 상기 동작 시간을 변경하도록 구성된 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 다음 동작 시점에서 상기 측정 모드로 동작하여 상기 배터리 정보를 측정하고, 상기 배터리 정보를 측정한 후 상기 측정 주기마다 상기 측정 모드로 동작하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 통신 모드의 동작 시작 시점에서 상기 측정부가 상기 측정 모드로 동작하도록, 상기 측정 주기에 기반하여 상기 다음 동작 시점을 설정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 동작 시간은,
    상기 측정 주기에 대응되도록 미리 설정되도록 구성되고,
    상기 제어부는,
    상기 다음 동작 시점을 설정한 후, 상기 동작 시간을 상기 측정 시간에 대응되게 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 배터리가 복수 구비된 경우, 복수의 배터리 각각에 대응되도록 복수 구비되고, 상기 측정 주기마다 각각 동작하여 상기 복수의 배터리 중 대응되는 배터리의 배터리 정보를 측정하도록 구성되고,
    상기 제어부는,
    상기 통신 주기 및 상기 측정 시간 중 적어도 하나에 기반하여 상기 복수의 측정부 각각에 대하여 상기 다음 동작 시점을 설정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 측정부 각각에 대하여 상기 통신 모드의 동작 시작 시점과 상기 측정 모드의 동작 시작 시점 간의 시간 간격을 산출하며, 산출된 시간 간격, 상기 측정 주기, 및 상기 측정 시간에 기반하여 상기 복수의 측정부 각각에 대한 상기 다음 동작 시점을 설정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 측정부 각각에 대한 식별 번호에 기반하여, 아래의 수학식 1에 따라 상기 복수의 측정부 각각에 대한 상기 다음 동작 시점을 설정하도록 구성되고,
    [수학식 1]
    Figure pat00005

    여기서, TNEXT는 상기 다음 동작 시점이고, TS는 상기 측정 주기이며, N은 상기 복수의 측정부 각각에 설정된 식별 번호로서 양수이고, TGN은 상기 제어부의 상기 통신 모드의 동작 시작 시점과 상기 식별 번호가 N인 측정부의 상기 측정 모드의 동작 시작 시점 간의 시간 간격이며, TP는 상기 측정 시간인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 다음 동작 시점을 설정한 후, 상기 복수의 측정부의 개수와 상기 측정 시간에 기반하여 상기 동작 시간을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    아래의 수학식 2에 따라 상기 동작 시간을 변경하도록 구성되고,
    [수학식 2]
    Figure pat00006

    여기서, TQ는 상기 동작 시간이고, M은 상기 복수의 측정부의 개수이고, TP는 상기 측정 시간인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 기설정된 측정 주기마다 측정한 상기 배터리 정보를 저장하고, 상기 측정 모드로 동작되는 동안 상기 제어부가 상기 통신 모드로 동작되면, 저장된 배터리 정보를 상기 제어부에게 모두 송신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기설정된 통신 주기마다 상기 다음 동작 시점을 설정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    수신한 배터리 정보에서 상기 배터리의 전압값 및 온도값을 추출하고, 추출된 전압값과 기준 전압값을 비교하여 전압 비교 결과를 획득하며, 추출된 온도값과 기준 온도값을 비교하여 온도 비교 결과를 획득하고, 상기 전압 비교 결과 및 상기 온도 비교 결과 중 적어도 하나에 기반하여 배터리의 상태를 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  13. 측정부에서, 기설정된 측정 주기마다 소정의 측정 시간 동안 측정 모드로 동작하며, 상기 측정 모드로 동작되는 동안 대응되는 배터리의 전압 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 정보를 측정하는 배터리 정보 측정 단계;
    제어부에서, 기설정된 통신 주기마다 미리 설정된 동작 시간 동안 통신 모드로 동작하며, 상기 통신 모드로 동작되는 동안 상기 측정 모드 동작 단계에서 측정된 상기 배터리 정보를 수신하는 배터리 정보 수신 단계;
    상기 제어부에서, 상기 통신 주기 및 상기 측정 시간 중 적어도 하나에 기반하여 상기 측정부가 상기 측정 모드로 동작할 다음 동작 시점을 설정하는 동작 시점 설정 단계; 및
    상기 제어부에서, 상기 측정 시간에 기반하여 이후의 통신 주기마다 상기 통신 모드로 동작되는 상기 동작 시간을 변경하는 동작 시간 변경 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법.
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