KR20220045497A - 배터리 관리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치는 배터리와 관련된 테스트 정보를 출력하도록 구성된 통신부; 및 상기 배터리에 관련된 상기 테스트 정보를 하나 이상 생성하고, 생성된 테스트 정보의 데이터양 및 복수의 통신 채널의 상태 중 적어도 하나에 기반하여 상기 복수의 통신 채널 중에서 어느 하나의 통신 채널을 선택하며, 선택된 통신 채널의 종류 및 상기 생성된 테스트 정보의 데이터양에 기반하여 상기 테스트 정보를 포함하는 메시지 패킷을 생성하고, 생성된 메시지 패킷을 상기 통신부를 통해서 상기 선택된 통신 채널로 출력하도록 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 셀 또는 배터리 팩의 상태를 진단하기 위한 테스트 정보를 효과적으로 전송할 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.
한편, 이러한 배터리가 구비된 장치에는 다양한 ECU(Electronic Control Unit)들이 포함되고, ECU들은 서로 통신하며 정보를 제공하거나, 다른 ECU로부터 정보를 제공 받을 수 있다. 차량을 예로 들면, 차량에서는 다양한 기능과 제어가 증가하고, 특히, 배터리가 구비된 전기 자동차가 실용화되면서, ECU들 간의 데이터 송수신량이 증대되고 있다. 따라서, ECU들 간의 데이터 통신의 효율을 향상시키기 위한 통신 규격 및 기술 등이 제안되고 있다.
예컨대, 특허문헌 1은 CAN(Controller Area Network) 통신을 위한 데이터 프레임 구조를 변경하여 데이터양이 증대되도록 함으로써, 데이터의 수신 안정성을 향상시키고 통신속도를 개선하여 CAN 버스의 트래픽 부하를 개선할 수 있는 발명이 개시되었다.
다만, 특허문헌 1은 데이터 길이가 8 바이트를 초과하는지 여부에 따라, 이 데이터를 수신하는 측에서 고속 모드 또는 일반 모드로 수신 모드를 변경하는 구성만을 개시하고 있다. 특허문헌 1은 수신 모드 변경만을 통해 트래픽 부하를 개선하고 있기 때문에, 배터리 셀에 대한 다양한 정보가 실시간으로 제공되어야 하는 전기차와 같은 장치에서는 적용되기 어려운 문제가 있다. 즉, 특허문헌 1에 따르면, 송신 측에서는 배터리 셀에 대한 단일 정보를 각각 전송해야 하기에, 데이터 전송에 상당한 시간이 소요될 수 있다는 문제가 있다.
KR 10-1573637 B1
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 통신 채널을 유동적으로 선택함으로써, 복수의 테스트 정보의 송신 시간을 단축시킬 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 관련된 테스트 정보를 출력하도록 구성된 통신부; 및 상기 배터리에 관련된 상기 테스트 정보를 하나 이상 생성하고, 생성된 테스트 정보의 데이터양 및 복수의 통신 채널의 상태 중 적어도 하나에 기반하여 상기 복수의 통신 채널 중에서 어느 하나의 통신 채널을 선택하며, 선택된 통신 채널의 종류 및 상기 생성된 테스트 정보의 데이터양에 기반하여 상기 테스트 정보를 포함하는 메시지 패킷을 생성하고, 생성된 메시지 패킷을 상기 통신부를 통해서 상기 선택된 통신 채널로 출력하도록 구성된 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 생성된 테스트 정보의 데이터양에 기반하여 상기 메시지 패킷에 요구되는 패킷 데이터양을 산출하고, 산출된 패킷 데이터양에 대한 패킷 크기 정보, 패킷 식별 정보, 및 상기 생성된 테스트 정보가 포함되도록 상기 메시지 패킷을 생성하도록 구성될 수 있다.
상기 패킷 식별 정보는, 상기 메시지 패킷의 종류를 나타내는 패킷 종류 정보 및 상기 배터리에 대한 테스트를 요청하는 테스트 요청 정보를 포함할 수 있다.
상기 메시지 패킷은, 상기 패킷 크기 정보가 기록되는 패킷 크기 정보 영역, 상기 패킷 식별 정보가 기록되는 패킷 식별 정보 영역, 및 상기 생성된 테스트 정보가 기록되는 데이터 영역을 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 패킷 크기 정보, 상기 패킷 식별 정보, 및 상기 테스트 정보의 데이터양에 기반하여 상기 패킷 데이터양을 결정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 생성된 테스트 정보의 개수가 복수인 경우, 상기 데이터 영역에 복수의 테스트 정보의 개수에 대응되는 구분 정보를 포함시켜, 상기 복수의 테스트 정보 각각을 구분하도록 구성될 수 있다.
상기 복수의 통신 채널은, 한번에 전송할 수 있는 테스트 정보의 최대 데이터양이 소정의 제1 기준량 이하로 설정된 제1 통신 채널; 및 한번에 전송할 수 있는 테스트 정보의 최대 데이터양이 상기 소정의 제1 기준량보다 큰 소정의 제2 기준량 이하로 설정된 제2 통신 채널을 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 테스트 정보의 데이터양이 상기 소정의 제1 기준량 이하이면, 상기 복수의 통신 채널 중 상기 제1 통신 채널을 선택하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 테스트 정보의 데이터양이 상기 소정의 제1 기준량을 초과하고, 상기 소정의 제2 기준량 이하이면, 상기 복수의 통신 채널 중 상기 제2 통신 채널을 선택하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 통신 채널 및 상기 제2 통신 채널 각각의 상태를 확인하고, 상기 제1 통신 채널 및 상기 제2 통신 채널 각각이 상기 테스트 정보의 전송하는데 소요될 것으로 예상되는 전송 예상 시간을 비교하고, 상기 전송 예상 시간이 짧은 통신 채널을 선택하도록 구성될 수 있다.
상기 테스트 정보는, 배터리 셀에 대한 전압, 전류, 및 온도 중 적어도 하나에 기반한 배터리 정보거나, 상기 배터리 셀이 포함된 배터리 팩에 대한 전압, 전류, 절연 저항, 및 온도 중 적어도 하나에 기반한 배터리 팩 테스트 정보일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 시험 시스템은 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 관리 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 관리 방법은 배터리에 관련된 테스트 정보를 하나 이상 생성하는 테스트 정보 생성 단계; 생성된 테스트 정보의 데이터양 및 복수의 통신 채널의 상태 중 적어도 하나에 기반하여 상기 복수의 통신 채널 중에서 어느 하나의 통신 채널을 선택하는 통신 채널 선택 단계; 선택된 통신 채널의 종류 및 상기 생성된 테스트 정보의 데이터양에 기반하여 상기 테스트 정보를 포함하는 메시지 패킷을 생성하는 메시지 패킷 생성 단계; 및 생성된 메시지 패킷을 상기 선택된 통신 채널로 출력하는 메시지 패킷 출력 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 송신되어야 할 테스트 정보의 데이터양에 따라 통신 채널이 유동적으로 선택될 수 있기 때문에 복수의 테스트 정보에 대한 송신 효율이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 테스트 정보의 데이터양뿐만 아니라 복수의 통신 채널 각각의 상태에 따라 통신 채널이 유동적으로 선택될 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 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치가 생성할 수 있는 메시지 패킷의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 제2 통신 채널을 통해 출력될 수 있는 메시지 패킷의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치가 통신 BUS(400)에 연결된 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 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 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 통신부(110) 및 제어부(120)를 포함할 수 있다.
통신부(110)는 배터리와 관련된 테스트 정보를 출력하도록 구성될 수 있다.
여기서, 배터리는 배터리 셀 또는 배터리 팩일 수 있다. 배터리 셀은 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 배터리 셀로 간주될 수 있다. 또한, 배터리 팩은 하나 이상의 배터리 셀, BMS(Battery management system), 전장품(릴레이, 퓨즈 등) 및 케이스 등을 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 통신부(110)는 배터리를 테스트할 수 있는 장치와 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 즉, 통신부(110)에 의해 출력된 테스트 정보에 기반하여 배터리가 테스트될 수 있다.
제어부(120)는 상기 배터리에 관련된 상기 테스트 정보를 하나 이상 생성하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 테스트 정보는, 배터리 셀에 대한 전압, 전류, 및 온도 중 적어도 하나에 기반한 배터리 정보거나, 상기 배터리 셀이 포함된 배터리 팩에 대한 전압, 전류, 절연 저항, 및 온도 중 적어도 하나에 기반한 배터리 팩 테스트 정보일 수 있다.
예컨대, 테스트 정보는 배터리 셀에 대한 전압, 전류, 온도, SOC(State of charge) 및 SOH(State of health) 등의 배터리 셀의 상태 정보일 수 있다.
제어부(120)는 생성된 테스트 정보의 데이터양 및 복수의 통신 채널의 상태 중 적어도 하나에 기반하여 상기 복수의 통신 채널 중에서 어느 하나의 통신 채널을 선택하도록 구성될 수 있다.
여기서, 복수의 통신 채널이란, 제어부(120)가 생성한 테스트 정보를 전송할 수 있는 여러 통신 채널일 수 있다. 구체적으로, 복수의 통신 채널이란, 통신부(110)가 연결되어 상기 생성된 테스트 정보를 외부로 전송할 수 있는 통신 채널일 수 있다.
구체적으로, 제어부(120)는 생성된 테스트 정보의 데이터양이 일정 데이터양 이상이거나, 복수의 통신 채널 중 일부가 이미 점유되어 사용되고 있는지에 대한 여부 등을 고려하여 어느 하나의 통신 채널을 선택할 수 있다.
예컨대, 복수의 통신 채널은 CAN(Controller Area Network) 채널 및 CAN FD(Controller Area Network with Flexible Data rate) 채널을 포함할 수 있다. 여기서, CAN 채널은 CAN 통신을 위한 채널이고, CAN FD 채널은 CAN FD 통신을 위한 채널일 수 있다.
또한, 테스트 정보의 데이터양은 테스트 인자의 개수에 따라 상이할 수 있다. 예컨대, 테스트 인자에 대한 식별 정보는 2 또는 3Byte의 크기를 가지고, 테스트 인자의 값은 2 내지 4Byte의 크기를 가질 수 있다. 따라서, 제어부(120)는 테스트 인자의 개수를 고려하여 테스트 정보의 데이터양을 산출할 수 있다.
제어부(120)는 선택된 통신 채널의 종류 및 상기 생성된 테스트 정보의 데이터양에 기반하여 상기 테스트 정보를 포함하는 메시지 패킷을 생성하도록 구성될 수 있다.
CAN 통신 및 CAN FD 통신 모두, 별도의 호스트 장치 없이, ECU 등이 서로 통신하기 위해 설계된 통신 규격이다. 따라서, CAN 통신과 CAN FD는 별개의 통신 규격으로서, CAN 통신과 CAN FD 통신에서 사용되는 패킷의 구조도 상이할 수 있다.
예컨대, 제어부(120)가 복수의 통신 채널 중 CAN 채널을 선택했다고 가정하면, 제어부(120)는 CAN 채널에 대응되는 패킷 구조를 갖는 메시지 패킷을 생성할 수 있다. 반대로, 제어부(120)가 복수의 통신 채널 중 CAN FD 채널을 선택했다고 가정하면, 제어부(120)는 CAN FD 채널에 대응되는 패킷 구조를 갖는 메시지 패킷을 생성할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)가 생성할 수 있는 메시지 패킷의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
예컨대, 제어부(120)가 복수의 통신 채널 중 CAN 채널을 선택한 경우, 제어부(120)는 도 2의 패킷 구조를 가진 메시지 패킷을 생성할 수 있다. 반대로, 제어부(120)가 복수의 통신 채널 중 CAN FD 채널을 선택한 경우, 제어부(120)는 도 3의 패킷 구조를 가진 메시지 패킷을 생성할 수 있다.
제어부(120)는 생성된 메시지 패킷을 상기 통신부(110)를 통해서 상기 선택된 통신 채널로 출력하도록 구성될 수 있다.
제어부(120)가 선택한 통신 채널의 종류와 테스트 정보의 데이터양에 대응되도록 생성한 메시지 패킷은, 선택된 통신 채널을 통해 전송될 통신 패킷일 수 있다. 즉, 제어부(120)는 선택한 통신 채널의 종류에 대응되는 패킷 구조를 갖도록 메시지 패킷을 생성할 수 있다.
그리고, 제어부(120)는 통신부(110)에게 패킷 전송 명령을 송신할 수 있다. 제어부(120)로부터 패킷 전송 명령을 수신한 통신부(110)는, 제어부(120)가 선택한 통신 채널에 제어부(120)가 생성한 메시지 패킷을 출력할 수 있다.
예컨대, 제어부(120)가 CAN FD 채널을 선택하였고, CAN FD 채널에 대응되는 메시지 패킷을 생성하였다고 가정한다. 통신부(110)는 제어부(120)로부터 패킷 전송 명령을 수신하면, CAN FD 채널에 상기 생성된 메시지 패킷을 출력할 수 있다.
이러한 본 발명의 구성에 따른 배터리 관리 장치(100)는 통신 채널의 상태 및 테스트 정보의 데이터양에 기반하여, 적절한 통신 채널을 선택함으로써, 배터리를 위한 테스트 정보를 보다 신속하게 제공할 수 있다.
또한, 배터리 관리 장치(100)는 복수의 통신 채널 각각에 선택적으로 연결될 수 있기 때문에, 다양한 채널을 통해 외부와 통신할 수 있는 장점이 있다. 즉, 배터리 관리 장치(100)는 복수의 통신 채널 중 최적의 통신 채널을 선택함으로써, 하나 이상의 테스트 정보의 송신 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 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.
또한, 도 1을 참조하면, 배터리 관리 장치(100)는 저장부(130)를 더 포함할 수 있다. 저장부(130)는 제어부(120)가 배터리 관리 장치(100)하는데 필요한 프로그램 및 데이터 등을 저장할 수 있다. 즉, 저장부(130)는 배터리 관리 장치(100)의 각 구성요소가 동작 및 기능을 수행하는데 필요한 데이터나 프로그램 또는 동작 및 기능이 수행되는 과정에서 생성되는 데이터 등을 저장할 수 있다. 저장부(130)는 데이터를 기록, 소거, 갱신 및 독출할 수 있다고 알려진 공지의 정보 저장 수단이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 정보 저장 수단에는 RAM, 플래쉬 메모리, ROM, EEPROM, 레지스터 등이 포함될 수 있다. 또한, 저장부(130)는 제어부(120)에 의해 실행 가능한 프로세스들이 정의된 프로그램 코드들을 저장할 수 있다.
예컨대, 저장부(130)는 제어부(120)에 의해 생성된 하나 이상의 테스트 정보를 저장할 수 있다.
상기 제어부(120)는, 상기 생성된 테스트 정보의 데이터양에 기반하여 상기 메시지 패킷에 요구되는 패킷 데이터양을 산출하도록 구성될 수 있다.
여기서, 테스트 정보의 데이터양이란, 테스트 정보에 대한 데이터 크기일 수 있다. 예컨대, 제어부(120)에 의해 하나 또는 복수의 테스트 정보가 생성될 수 있고, 제어부(120)는 생성된 테스트 정보의 총 데이터양을 산출할 수 있다.
예컨대, 하나의 테스트 정보에는 테스트 인자에 대한 식별 정보와 테스트 인자의 값이 포함될 수 있다. 테스트 인자에 대한 식별 정보는 2 또는 3Byte의 크기를 가지고, 테스트 인자의 값은 2 내지 4Byte의 크기를 가질 수 있다. 따라서, 제어부(120)는 테스트 인자의 개수를 고려하여 생성된 테스트 정보의 총 데이터양을 산출할 수 있다.
제어부(120)는 산출된 패킷 데이터양에 대한 패킷 크기 정보, 패킷 식별 정보, 및 상기 생성된 테스트 정보가 포함되도록 상기 메시지 패킷을 생성하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 메시지 패킷은, 상기 패킷 크기 정보가 기록되는 패킷 크기 정보 영역, 상기 패킷 식별 정보가 기록되는 패킷 식별 정보 영역, 및 상기 생성된 테스트 정보가 기록되는 데이터 영역을 포함할 수 있다.
예컨대, 도 2의 메시지 패킷은 패킷 크기 정보 영역, 패킷 식별 정보 영역, 및 데이터 영역을 포함하는 8Byte 크기의 패킷일 수 있다. 여기서, 패킷 크기 정보 영역이란, 메시지 패킷에 포함되는 총 데이터양에 대한 DLC(Data Length Code)가 기록되는 영역일 수 있다.
도 2와 달리 도 3의 메시지 패킷은 패킷 크기 정보 영역, 패킷 식별 정보 영역, 및 데이터 영역을 포함하는 64Byte 크기의 패킷일 수 있다.
패킷 크기 정보 영역은 메시지 패킷의 총 데이터양에 대한 정보가 기록되는 영역이다. 예컨대, 패킷 크기 정보 영역의 크기는 1 또는 2Byte로 할당될 수 있다. 이하에서는 패킷 크기 정보 영역의 크기가 2Byte로 고정 할당된 것으로 설명한다.
상기 패킷 식별 정보는, 상기 메시지 패킷의 종류를 나타내는 패킷 종류 정보 및 상기 배터리에 대한 테스트를 요청하는 테스트 요청 정보를 포함할 수 있다.
예컨대, 메시지 패킷의 종류는 도 2의 메시지 패킷과 도 3의 메시지 패킷이 포함될 수 있다. 즉, 패킷 식별 정보에는 해당 메시지 패킷이 CAN 통신을 위한 메시지 패킷인지 CAN FD 통신을 위한 메시지 패킷인지에 대한 정보가 포함될 수 있다.
또한, 테스트 요청 정보는 해당 메시지 패킷이 배터리에 대한 테스트 정보를 송신하는 메시지 패킷이라는 정보일 수 있다. 예컨대, 테스트 요청 정보에는 "0x2E"의 식별 코드가 포함될 수 있다.
그리고, 데이터 영역에는 테스트 정보가 포함될 수 있다. 테스트 정보에는 테스트 인자에 대한 식별 정보와 테스트 인자의 값이 포함될 수 있다.
예컨대, 도 2의 메시지 패킷에는 하나의 테스트 정보가 포함될 수 있다. 반면, 도 3의 메시지 패킷에는 복수의 테스트 정보가 포함될 수 있다.
또한, 상기 제어부(120)는, 상기 패킷 크기 정보, 상기 패킷 식별 정보, 및 상기 테스트 정보의 데이터양에 기반하여 상기 패킷 데이터양을 결정하도록 구성될 수 있다. 이후, 제어부(120)는 복수의 통신 채널 중 결정된 패킷 데이터양에 대응되는 통신 채널을 선택하고, 선택한 통신 채널에 대응되는 메시지 패킷을 선택할 수 있다. 그리고, 제어부(120)는 메시지 패킷에 패킷 크기 정보, 패킷 식별 정보 및 테스트 정보를 기록할 수 있다.
바람직하게, 상기 제어부(120)는, 상기 생성된 테스트 정보의 개수가 복수인 경우, 상기 데이터 영역에 복수의 테스트 정보의 개수에 대응되는 구분 정보를 포함시켜, 상기 복수의 테스트 정보 각각을 구분하도록 구성될 수 있다.
여기서, 구분 정보는, 복수의 테스트 정보를 구분하기 위한 더미 데이터일 수 있다. 수신 측이 수신한 메시지 패킷에서 복수의 테스트 정보 각각을 용이하게 획득하도록 하기 위하여, 제어부(120)는 데이터 영역에 복수의 테스트 정보의 개수에 대응되는 구분 정보를 포함시킬 수 있다. 즉, 구분 정보는 데이터 영역에 포함된 복수의 테스트 정보 각각을 구분하기 위한 구분 식별자일 수 있다.
도 4는 제2 통신 채널을 통해 출력될 수 있는 메시지 패킷의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 메시지 패킷의 데이터 영역에 총 12개의 테스트 정보가 포함될 수 있다. 그리고, 12개의 테스트 정보 사이에는 구분 정보가 포함될 수 있다.
예컨대, 복수의 테스트 정보 사이에 구분 정보가 포함되어 있지 않다면, 수신 측에서는 통신부(110)로부터 수신한 메시지 패킷에서 테스트 정보를 정확하게 추출하지 못하는 문제가 발생될 수 있다. 이 경우, 배터리에 대한 테스트 자체가 진행되지 않을 수 있다. 따라서 제어부(120)는 복수의 테스트 정보 사이에 구분 정보를 포함시킴으로써, 수신 측에서 각각의 테스트 정보를 정확하게 추출할 수 있도록 할 수 있다.
상기 복수의 통신 채널은, 제1 통신 채널 및 제2 통신 채널을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 통신 채널은 한번에 전송할 수 있는 테스트 정보의 최대 데이터양이 소정의 제1 기준량 이하로 설정된 통신 채널일 수 있다. 그리고, 제2 통신 채널은 한번에 전송할 수 있는 테스트 정보의 최대 데이터양이 상기 소정의 제1 기준량보다 큰 소정의 제2 기준량 이하로 설정된 통신 채널일 수 있다.
구체적으로, 제1 통신 채널은 한번에 전송할 수 있는 메시지 패킷의 총 데이터양이 제2 통신 채널이 한번에 전송할 수 있는 메시지 패킷의 총 데이터양 보다 적게 설정된 채널일 수 있다.
예컨대, 제1 통신 채널은 CAN 채널이고, 제2 통신 채널은 CAN FD 채널일 수 있다. CAN FD 채널은 CAN 채널의 단점을 보완하기 위하여 개발된 통신 규격으로, 최대로 포함할 수 있는 데이터양이 CAN 채널보다 큰 통신 채널이다. 예컨대, CAN 채널을 통해 전송되는 패킷에 포함될 수 있는 데이터양이 최대 8 Byte라면, CAN FD 채널을 통해 전송되는 패킷에 포함될 수 있는 데이터양은 최대 64 Byte일 수 있다.
그리고, 통신부(110)는 제1 통신 채널 및 제2 통신 채널 모두에 연결되고, 양 채널을 이용하여 외부 장치와 통신할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)가 통신 BUS(400)에 연결된 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 배터리 관리 장치(100)는 통신 BUS(400)에 연결될 수 있다. 특히, 통신부(110)가 통신 BUS(400)에 연결될 수 있다. 즉, 통신부(110)는 통신 BUS(400)를 통해서, 정보 제공 요청을 수신하고, 메시지 패킷을 송신할 수 있다.
그리고, 통신 BUS(400)에는 복수의 ECU(Electronic Control Unit)가 연결될 수 있다. 예컨대, 복수의 ECU는 차량에 포함된 ECU일 수 있다. ECU의 종류는 제한되지 않으며, ECU에는 ACU(Airbag Control Unit), BCM(Body Control Module), ECU(Engine Control Unit), PCM(Powertrain Control Module), TCU(Transmission Control Unit), ABS(Anti-lock Braking System), ESC(Electronic Stability Control), HPCU(Hybrid Power Control Unit), BMS(Battery Management System), 및 MCU(Motor Control Unit) 등이 포함될 수 있다. 도 5의 실시예에서는, 통신 BUS(400)에 제1 ECU(200) 및 제2 ECU(300)가 연결된 것으로 도시하였으나, 통신 BUS(400)에는 상술한 복수의 ECU가 모두 병렬적으로 연결될 수도 있다.
도 5의 실시예를 참조하면, 복수의 ECU 및 배터리 관리 장치(100)는 통신 BUS(400)에 병렬적으로 연결될 수 있다. 즉, 통신 채널은 복수의 단말(ECU 및 배터리 관리 장치(100)) 각각을 일 대 일로 연결하는 Point-To-Point 방식의 채널이 아니라, 하나의 통신 BUS(400)에 복수의 단말이 병렬적으로 연결되는 Multi Master 방식의 채널일 수 있다.
통신 BUS(400)에는 제1 통신 채널에 대응되는 메시지 패킷 및 제2 통신 채널에 대응되는 메시지 패킷이 모두 출력될 수 있다. 이 경우, 제1 통신 채널에 대응되는 메시지 패킷은 제1 통신 채널에 연결이 가능한 ECU에서 수신할 수 있으며, 제2 통신 채널에 대응되는 메시지 패킷은 제2 통신 채널에 연결이 가능한 ECU에서 수신할 수 있다. 배터리 관리 장치(100)는 제1 통신 채널 및 제2 통신 채널에 모두 연결 가능하므로, 제1 통신 채널에 대응되는 메시지 패킷 및 제2 통시 채널에 대응되는 메시지 패킷을 모두 송신 및 수신할 수 있다.
따라서, 배터리 관리 장치(100)는 통신부(110)를 통하여 제1 통신 채널 및 제2 통신 채널에 접근할 수 있으므로, 테스트 정보의 데이터양 및 복수의 통신 채널의 상태 중 적어도 하나에 기반하여 테스트 정보를 송신하기에 가장 적절한 통신 채널을 선택할 수 있는 장점이 있다.
바람직하게, 상기 제어부(120)는, 상기 테스트 정보의 데이터양이 상기 소정의 제1 기준량 이하이면, 상기 복수의 통신 채널 중 상기 제1 통신 채널을 선택하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 소정의 제1 기준량은 4 Byte로 설정될 수 있다. 이 경우, 제어부(120)에 의해 생성된 테스트 정보의 데이터양이 4 Byte 이하이면, 생성된 테스트 정보는 도 2의 메시지 패킷에 포함될 수 있으므로, 제어부(120)는 제1 통신 채널을 선택하도록 구성될 수 있다.
즉, 제어부(120)는 생성한 테스트 정보가 도 2에 도시된 하나의 메시지 패킷에 포함될 수 있는지 여부에 따라서 복수의 통신 채널 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
또한, 상기 제어부(120)는, 상기 테스트 정보의 데이터양이 상기 소정의 제1 기준량을 초과하고, 상기 소정의 제2 기준량 이하이면, 상기 복수의 통신 채널 중 상기 제2 통신 채널을 선택하도록 구성될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제2 통신 채널은 한번에 전송할 수 있는 테스트 정보의 데이터양이 제1 기준량 이상 제2 기준량 이하인 채널일 수 있다.
예컨대, 도 4의 실시예에서, 각 테스트 정보의 크기는 4Byte이고, 제어부(120)에 의해 생성된 테스트 정보의 개수가 12개라고 가정한다. 즉, 12개의 테스트 정보가 도 2의 메시지 패킷에는 포함될 수 없기 때문에, 제어부(120)는 제1 통신 채널을 선택한 경우에는 12개의 메시지 패킷을 생성해야 하는 문제가 있다. 따라서, 테스트 정보의 데이터양이 제1 기준량을 초과할 경우, 제어부(120)는 제2 통신 채널을 선택할 수 있다. 도 4를 참조하면, 12개의 테스트 정보가 하나의 메시지 패킷에 포함될 수 있기 때문에, 배터리 관리 장치(100)는 12개의 테스트 정보를 한 번의 통신으로 신속하게 송신할 수 있다.
또한, 상기 제어부(120)는, 상기 제1 통신 채널 및 상기 제2 통신 채널 각각의 상태를 확인하도록 구성될 수 있다.
제어부(120)는 생성한 테스트 정보의 데이터양에만 기반하여 통신 채널을 선택하지 않고, 복수의 통신 채널 각각의 상태를 먼저 확인한 후, 테스트 정보를 전송하기 위한 통신 채널을 선택할 수 있다.
예컨대, 도 5의 실시예와 같이, 통신 BUS(400)에는 배터리 관리 장치(100)뿐만 아니라 제1 ECU(200) 및 제2 ECU(300)가 연결될 수 있다. 따라서, 제어부(120)는, 제1 통신 채널 및 제2 통신 채널 각각의 상태를 확인함으로써, 제1 통신 채널 및 제2 통신 채널 중에서 현재 다른 ECU에 의해 사용 중인 통신 채널이 있는지를 확인할 수 있다.
제어부(120)는 상기 제1 통신 채널 및 상기 제2 통신 채널 각각이 상기 테스트 정보의 전송하는데 소요될 것으로 예상되는 전송 예상 시간을 비교할 수 있다.
예컨대, 제1 통신 채널은 연결된 다른 ECU에 의해 사용되고 있지 않지만, 제2 통신 채널은 연결된 다른 ECU에 의해 사용되고 있는 경우, 제어부(120)는 제1 통신 채널을 이용한 테스트 정보의 전송 예상 시간이 제2 통신 채널을 이용한 테스트 정보의 전송 예상 시간보다 짧다고 판단할 수 있다.
그리고, 제어부(120)는 상기 전송 예상 시간이 짧은 통신 채널을 선택하도록 구성될 수 있다.
즉, 제어부(120)는 테스트 정보의 데이터양뿐만 아니라 복수의 통신 채널 각각의 상태를 모두 고려하여, 최종적으로 테스트 정보가 수신 측으로 가장 빠르게 전송될 수 있는 통신 채널을 선택할 수 있다.
만약, 도 4의 실시예와 같이, 제어부(120)가 생성한 테스트 정보의 개수가 12개라고 가정한다. 제어부(120)는 생성한 12개의 테스트 정보를 전송하기 위하여, 제1 통신 채널을 이용할 경우에는 도 2의 메시지 패킷을 12개 생성해야 하지만, 제3 통신 채널을 이용할 경우에는 도 3의 메시지 패킷을 1개 생성할 수 있다. 이 경우, 제어부(120)는 제1 통신 채널을 이용하여 12개의 메시지 패킷을 전송할 때 소요될 것으로 예상되는 전송 예상 시간과, 제2 통신 채널을 이용하여 1개의 메시지 패킷을 전송할 때 소요될 것으로 예상되는 전송 예상 시간을 비교할 수 있다.
만약, 제1 통신 채널은 연결된 다른 ECU들이 사용하고 있지 않아서, 제어부(120)가 통신부(110)를 통해 12개의 메시지 패킷을 즉시 출력할 수 있지만, 제2 통신 채널은 연결된 다른 ECU들이 사용하고 있고, 제2 통신 채널의 버퍼에도 전송되어야 할 복수의 메시지 패킷이 저장되어 있다면, 제어부(120)는 제1 통신 채널을 이용하여 생성한 12개의 메시지 패킷을 전송할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 생성한 테스트 정보의 데이터 양 및 복수의 통신 채널 각각의 상태를 확인함으로써, 테스트 정보를 최단 시간 내에 전송할 수 있는 통신 채널을 선택할 수 있는 장점이 있다. 즉, 배터리 관리 장치(100)는 복수의 통신 채널을 이용하여 통신할 수 있을 뿐만 아니라, 복수의 통신 채널 중 테스트 정보를 수신 측에게 가장 빠르게 제공할 수 있는 통신 채널을 유동적으로 선택할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는, BMS(Battery Management System)에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 BMS는, 상술한 배터리 관리 장치(100)를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 배터리 관리 장치(100)의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 BMS에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(100)의 통신부(110) 및 제어부(120)는 BMS의 구성요소로서 구현될 수 있다. 또한, BMS는 배터리 관리 장치(100)에 포함된 구성 외에도, 하나 이상의 배터리 셀의 밸런싱을 수행하기 위한 밸런싱부 및 배터리 셀의 절연 저항을 측정하기 위한 절연저항 측정부 등을 더 포함하여 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 배터리 시험 시스템에 포함될 수 있다. 예컨대, 배터리 시험 시스템은 배터리 관리 장치(100) 및 시험 장치를 포함할 수 있다.
배터리 관리 장치(100)는 배터리의 시험을 위한 테스트 정보를 생성하고, 생성된 테스트 정보를 시험 장치로 송신할 수 있다. 시험 장치는 배터리 관리 장치(100)로부터 수신한 메시지 패킷을 해석하여 테스트 정보를 추출할 수 있다. 그리고, 시험 장치는 추출한 테스트 정보에 기반하여 배터리에 대한 시험을 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 개략적으로 도시한 도면이다. 배터리 관리 방법의 각 단계는 배터리 관리 장치(100)에 의해서 수행될 수 있다.
도 6을 참조하면, 배터리 관리 방법은 테스트 정보 생성 단계(S100), 통신 채널 선택 단계(S200), 메시지 패킷 생성 단계(S300) 및 메시지 패킷 출력 단계(S400)를 포함할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 앞서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하거나 간략하게 설명한다.
테스트 정보 생성 단계(S100)는 배터리에 관련된 테스트 정보를 하나 이상 생성하는 단계로서, 제어부(120)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 도 4의 실시예에서, 제어부(120)는 총 12개의 테스트 정보를 생성할 수 있다.
통신 채널 선택 단계(S200)는 생성된 테스트 정보의 데이터양 및 복수의 통신 채널의 상태 중 적어도 하나에 기반하여 상기 복수의 통신 채널 중에서 어느 하나의 통신 채널을 선택하는 단계로서, 제어부(120)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 제어부(120)는 제1 통신 채널과 제2 통신 채널 중 어느 하나를 생성된 테스트 정보의 데이터양과 복수의 통신 채널의 상태 중 적어도 하나에 기반하여 선택할 수 있다.
도 4의 실시예에서, 제어부(120)는 12개의 테스트 정보의 데이터양을 고려하여, 제2 통신 채널을 선택할 수 있다.
메시지 패킷 생성 단계(S300)는 선택된 통신 채널의 종류 및 상기 생성된 테스트 정보의 데이터양에 기반하여 상기 테스트 정보를 포함하는 메시지 패킷을 생성하는 단계로서, 제어부(120)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 도 4의 실시예에서, 제어부(120)는 패킷 크기 정보, 패킷 식별 정보 및 테스트 정보를 포함하는 메시지 패킷을 생성할 수 있다.
메시지 패킷 출력 단계(S400)는 생성된 메시지 패킷을 상기 선택된 통신 채널로 출력하는 단계로서, 통신부(110)에 의해 수행될 수 있다.
바람직하게, 제어부(120)에 의해 생성된 메시지 패킷은 통신부(110)를 통해서 통신 채널로 출력될 수 있다. 여기서, 메시지 패킷이 출력되는 통신 채널은 제어부(120)에 의해서 선택된 통신 채널일 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: 통신부
120: 제어부
130: 저장부

Claims (10)

  1. 배터리와 관련된 테스트 정보를 출력하도록 구성된 통신부; 및
    상기 배터리에 관련된 상기 테스트 정보를 하나 이상 생성하고, 생성된 테스트 정보의 데이터양 및 복수의 통신 채널의 상태 중 적어도 하나에 기반하여 상기 복수의 통신 채널 중에서 어느 하나의 통신 채널을 선택하며, 선택된 통신 채널의 종류 및 상기 생성된 테스트 정보의 데이터양에 기반하여 상기 테스트 정보를 포함하는 메시지 패킷을 생성하고, 생성된 메시지 패킷을 상기 통신부를 통해서 상기 선택된 통신 채널로 출력하도록 구성된 제어부를 포함하는 배터리 관리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 생성된 테스트 정보의 데이터양에 기반하여 상기 메시지 패킷에 요구되는 패킷 데이터양을 산출하고, 산출된 패킷 데이터양에 대한 패킷 크기 정보, 패킷 식별 정보, 및 상기 생성된 테스트 정보가 포함되도록 상기 메시지 패킷을 생성하도록 구성되고,
    상기 패킷 식별 정보는,
    상기 메시지 패킷의 종류를 나타내는 패킷 종류 정보 및 상기 배터리에 대한 테스트를 요청하는 테스트 요청 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 메시지 패킷은,
    상기 패킷 크기 정보가 기록되는 패킷 크기 정보 영역, 상기 패킷 식별 정보가 기록되는 패킷 식별 정보 영역, 및 상기 생성된 테스트 정보가 기록되는 데이터 영역을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 패킷 크기 정보, 상기 패킷 식별 정보, 및 상기 테스트 정보의 데이터양에 기반하여 상기 패킷 데이터양을 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 생성된 테스트 정보의 개수가 복수인 경우, 상기 데이터 영역에 복수의 테스트 정보의 개수에 대응되는 구분 정보를 포함시켜, 상기 복수의 테스트 정보 각각을 구분하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 통신 채널은,
    한번에 전송할 수 있는 테스트 정보의 최대 데이터양이 소정의 제1 기준량 이하로 설정된 제1 통신 채널; 및
    한번에 전송할 수 있는 테스트 정보의 최대 데이터양이 상기 소정의 제1 기준량보다 큰 소정의 제2 기준량 이하로 설정된 제2 통신 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 테스트 정보의 데이터양이 상기 소정의 제1 기준량 이하이면, 상기 복수의 통신 채널 중 상기 제1 통신 채널을 선택하고,
    상기 테스트 정보의 데이터양이 상기 소정의 제1 기준량을 초과하고, 상기 소정의 제2 기준량 이하이면, 상기 복수의 통신 채널 중 상기 제2 통신 채널을 선택하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 통신 채널 및 상기 제2 통신 채널 각각의 상태를 확인하고, 상기 제1 통신 채널 및 상기 제2 통신 채널 각각이 상기 테스트 정보의 전송하는데 소요될 것으로 예상되는 전송 예상 시간을 비교하고, 상기 전송 예상 시간이 짧은 통신 채널을 선택하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 테스트 정보는,
    배터리 셀에 대한 전압, 전류, 및 온도 중 적어도 하나에 기반한 배터리 정보거나, 상기 배터리 셀이 포함된 배터리 팩에 대한 전압, 전류, 절연 저항, 및 온도 중 적어도 하나에 기반한 배터리 팩 테스트 정보인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 배터리 시험 시스템.
  10. 배터리에 관련된 테스트 정보를 하나 이상 생성하는 테스트 정보 생성 단계;
    생성된 테스트 정보의 데이터양 및 복수의 통신 채널의 상태 중 적어도 하나에 기반하여 상기 복수의 통신 채널 중에서 어느 하나의 통신 채널을 선택하는 통신 채널 선택 단계;
    선택된 통신 채널의 종류 및 상기 생성된 테스트 정보의 데이터양에 기반하여 상기 테스트 정보를 포함하는 메시지 패킷을 생성하는 메시지 패킷 생성 단계; 및
    생성된 메시지 패킷을 상기 선택된 통신 채널로 출력하는 메시지 패킷 출력 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법.
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