KR20220049090A - 배터리 팩 관리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다양한 어플리케이션에 장착 가능하게 구성된 배터리 팩에 대하여 각 어플리케이션마다 효율적인 관리가 가능하도록 구성된 배터리 팩 관리 장치를 개시한다. 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩 관리 장치는, 하나 이상의 이차 전지를 구비하여 전원 공급 경로를 통해 외부로 전원을 공급할 수 있도록 구성된 배터리 팩을 관리하는 장치로서, 상기 전원 공급 경로에 구비되어 상기 전원 공급 경로를 선택적으로 온오프시킬 수 있도록 구성된 스위칭 모듈; 휴대 단말과 통신 가능하도록 구성되며, 상기 휴대 단말로부터 상기 배터리 팩의 활용 정보를 수신하도록 구성된 통신 모듈; 및 상기 통신 모듈에 수신된 활용 정보에 기초하여, 상기 배터리 팩에 대하여 미리 설정된 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나의 설정값을 변경하도록 구성되며, 변경된 설정값에 따라 상기 스위칭 모듈을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함한다.

Description

배터리 팩 관리 장치{Battery Pack Managing Apparatus}
본 발명은 배터리 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 형태로 활용 가능하도록 구성된 배터리 팩을 각 활용 형태에 적절하게 효과적으로 관리하는 기술에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 출력과 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
이차 전지는, 수십 년 전부터 스마트폰이나 랩탑 컴퓨터와 같은 휴대 단말로 작동 전원을 공급하기 위해 널리 이용되어 왔으며, 최근에는 전기 자동차의 개발 및 보급이 확대되면서 전기 자동차가 움직일 수 있게 하는 구동 에너지원으로서 매우 중요한 부품으로 인정받고 있다. 특히, 전기 자동차를 구동시키기 위해서는 높은 출력 및 용량이 필요하기 때문에, 이차 전지는 단독으로 사용되기보다는, 많은 수의 이차 전지가 서로 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 하나의 고전압 배터리 팩을 구성하고, 이러한 배터리 팩이 전기 자동차에 탑재되는 형태로 이용된다.
이와 같이 자동차를 이동시키기 위한 구동 전원을 공급하는 배터리 팩은, 자동차에 대하여 탈착 가능하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 공유형 e-모빌리티 사업의 활성화로 인해, 전문 기술자뿐 아니라, 일반적인 운전자도 배터리 팩을 자동차에 대하여 쉽게 장착 및 분리시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 최근에는, 자동차 이외에 다른 다양한 운송 수단의 구동 전원으로서 배터리 팩이 탑재되는 경우가 증가하고 있다. 예를 들어, 전기 오토바이, 전기 자전거, 전동 킥보드나 전동 휠 등, 사람을 운송하는 운송 수단에 대하여, 배터리 팩으로부터 전원이 공급되어 구동되는 경우가 많다.
그런데, 지금까지 개발된 배터리 팩의 대부분은 주로 전원 공급 대상, 즉 어플리케이션이 특정 종류로 한정된 경우가 많다. 예를 들어, 자동차용 배터리 팩의 경우, 특정 종류의 자동차에 장착된 경우 사용 가능하게 구성되며, 다른 용도로 활용되는 것은 제한되고 있다. 특히, 배터리 팩은 각 활용 형태마다 전압이나 전류 크기 등 스펙이 다르게 운용될 수밖에 없다. 하지만, 지금까지 이러한 다양한 활용 형태마다 그에 적합한 스펙으로 변경되어 운용이 가능하도록 구현된 배터리 팩 관리 기술은 제대로 마련되지 않고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 다양한 어플리케이션에 장착 가능하게 구성된 배터리 팩에 대하여 각 어플리케이션마다 효율적인 관리가 가능하도록 구성된 배터리 팩 관리 장치와 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 등을 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 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩 관리 장치는, 하나 이상의 이차 전지를 구비하여 전원 공급 경로를 통해 외부로 전원을 공급할 수 있도록 구성된 배터리 팩을 관리하는 장치로서, 상기 전원 공급 경로에 구비되어 상기 전원 공급 경로를 선택적으로 온오프시킬 수 있도록 구성된 스위칭 모듈; 휴대 단말과 통신 가능하도록 구성되며, 상기 휴대 단말로부터 상기 배터리 팩의 활용 정보를 수신하도록 구성된 통신 모듈; 및 상기 통신 모듈에 수신된 활용 정보에 기초하여, 상기 배터리 팩에 대하여 미리 설정된 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나의 설정값을 변경하도록 구성되며, 변경된 설정값에 따라 상기 스위칭 모듈을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함한다.
여기서, 상기 통신 모듈은, 상기 배터리 팩의 활용 정보로서, 장착 사용 여부에 대한 정보를 수신하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 통신 모듈은, 상기 배터리 팩의 활용 정보로서, 상기 배터리 팩이 장착되는 운송 수단의 종류에 대한 정보를 수신할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 통신 모듈에 의해 수신된 배터리 팩의 활용 정보가 미장착 사용인 경우, 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나의 설정값을, 장착 사용인 경우에 비해, 낮게 설정하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 활용 정보에 기초하여, 상기 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나에 대한 최대 허용치를 변경하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 스위칭 모듈이 턴오프된 상태에서 상기 설정값을 변경하고, 상기 설정값이 변경된 후 상기 스위칭 모듈이 턴온될 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 통신 모듈은, 상기 배터리 팩과 상기 휴대 단말 사이의 상대적 거리 변화를 감지할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 배터리 팩과 상기 휴대 단말 사이의 상대적 거리 변화가 기준 변화량 이상인 경우, 상기 스위칭 모듈을 턴오프시키도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 통신 모듈은, 상기 배터리 팩과 상기 휴대 단말 사이의 상대적 거리 변화가 기준 변화량 이상인 경우, 상기 휴대 단말로 경고 정보를 전송하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩이 운송 수단에 장착 가능하도록 구성되고, 상기 운송 수단에 상기 통신 모듈과 통신 가능한 제어 유닛이 구비된 경우, 상기 프로세서는, 상기 제어 유닛의 신호에 기초하여 상기 스위칭 모듈을 제어하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 배터리 팩이 장착되는 운송 수단에 상기 통신 모듈과 통신 가능한 제어 유닛이 구비되지 않거나 상기 배터리 팩이 운송 수단에 장착되지 않고 이용되는 경우, 상기 휴대 단말의 신호에 기초하여 상기 스위칭 모듈을 제어하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치를 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 팩이 다양한 형태로 활용되는 상황에서 각 형태에 적합하게 배터리 팩이 효과적으로 관리되도록 할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 자동차나, 오토바이, 전기 자전거, 전동 킥보드나 전동 휠 등 배터리 팩이 서로 다른 운송 장치에 장착되더라도, 각 장착 대상에 따라 적절하게 충방전이 제어될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 배터리 팩이 특정 운송 장치에 장착되지 않고 이동식 전원과 같은 형태로 단독으로 활용 가능하게 구성될 수 있으며, 이 경우, 배터리 팩의 충방전이 적절하게 제어되도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치가 적용된 배터리 팩은, 전기 자동차에 장착되어 구동용 전원으로 이용되다가, 상용 전원이 쉽게 공급되지 못하는 상황, 이를테면 캠핑장과 같은 장소에서는 자동차로부터 분리되어 캠핑용 전자 제품으로 전원이 적절하게 공급 및 제어되도록 할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 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 팩 관리 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치가 포함된 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치의 통신 모듈에 의한 배터리 팩과 휴대 단말 사이의 상대적 거리의 변화를 감지하는 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는, 배터리 팩이 운송 수단에 장착되는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치의 구성 및 동작에 대한 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는, 배터리 팩이 운송 수단에 장착되는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치의 구성 및 동작에 대한 다른 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은, 배터리 팩이 미장착 사용되는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치의 구성 및 동작에 대한 또 다른 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치(100)의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치(100)가 포함된 배터리 팩(1000)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치(100)는 하나 이상의 이차 전지(200)를 구비하는 배터리 팩(1000)을 관리하는 장치이다. 더욱이, 배터리 팩(1000)에는 이러한 배터리 팩 관리 장치(100) 및 이차 전지(200)와 함께, 전원 공급 경로(300) 및 전원 공급 단자(400)를 더 구비할 수 있다.
이차 전지(200)는, 전극 조립체, 전해액 및 외장재를 구비할 수 있다. 여기서, 전극 조립체는, 전극과 분리막의 조립체로서, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 전극 조립체의 각 전극판에는 전극 탭이 구비되어 전극 리드와 연결될 수 있다. 이러한 이차 전지(200)에는 외장재가 알루미늄 파우치 시트 형태로 구성된 파우치형 이차 전지 및/또는 외장재가 금속 캔 형태로 구성된 캔형 이차 전지가 포함될 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 배터리 팩(1000)이 자동차에 장착되어 자동차로 구동 전원을 공급하기 위한 자동차용 배터리 팩인 경우, 고출력 및/또는 고용량을 필요로 하므로, 다수의 이차 전지(200)가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 형태로 배터리 팩(1000)에 포함될 수 있다. 그리고, 이러한 이차 전지(200)는, 충전 및 방전의 반복적인 수행을 통해 구동용 에너지를 저장 및 방출할 수 있다. 본 발명은 이러한 이차 전지(200)의 구체적인 형태나 구성 등에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차 전지가 본 발명에 채용될 수 있다.
상기 전원 공급 경로(300)는, 이차 전지(200)의 양단에 연결되어, 이차 전지(200)를 충전 또는 방전시키기 위한 충방전 전류가 흐르는 경로를 제공할 수 있다. 특히, 배터리 팩(1000)에는 전원 공급 단자(400)가 구비되므로, 전원 공급 경로(300)는, 이러한 전원 공급 단자(400)와 이차 전지(200) 사이에 연결되어, 이차 전지(200)와 전원 공급 단자(400) 사이에서 충전 전원 또는 방전 전원이 공급되는 경로를 제공할 수 있다. 이러한 전원 공급 경로(300)는, 전기 전도성 재질을 포함하는 와이어나 금속 플레이트, 도체 인쇄 형태 등, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 전원 공급 타입이 채용될 수 있다.
상기 전원 공급 단자(400)는, 외부와 전기적으로 연결되기 위한 배터리 팩(1000)의 구성요소로서, 외부 장치 또는 외부 장치와의 연결을 위한 접속용 케이블 등에 접속 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전원 공급 단자(400)는, 자동차의 접속 단자와 접속 가능하게 구성되어, 자동차의 모터나 전장 부품, 또는 보조 배터리 등과 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전원 공급 단자(400)와 자동차의 접속 단자가 연결되는 경우, 이차 전지(200)로부터 공급된 구동 전원은 전원 공급 경로(300), 전원 공급 단자(400) 및 접속 단자를 거쳐 자동차의 모터로 구동 전원이 공급될 수 있다. 이러한 전원 공급 단자(400)는, 외부 장치의 접속 단자에 접속될 수 있도록 구성된 배터리 팩 측의 단자로서, 외부 장치의 접속 단자에 대응되는 형태, 이를테면 콘센트나 플러그 형태 등으로 구성될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치(100)는, 스위칭 모듈(110), 통신 모듈(120) 및 프로세서(130)를 포함할 수 있다.
상기 스위칭 모듈(110)은, 전원 공급 경로(300) 상에 구비될 수 있다. 그리고, 상기 스위칭 모듈(110)은, 개폐 가능하도록 구성되어, 전원 공급 경로(300)를 선택적으로 온오프시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 스위칭 모듈(110)이 턴온되는 경우, 상기 전원 공급 경로(300)가 연결되어 이차 전지(200)로부터 전원 공급 단자(400)로 전원이 공급될 수 있다. 반면, 스위칭 모듈(110)이 턴오프되는 경우 상기 전원 공급 경로(300)는 단절되어 이차 전지(200)로부터 전원 공급 단자(400)로 전원이 공급되지 않을 수 있다. 상기 스위칭 모듈(110)은, 본원 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 스위칭 소자 내지 부품이 채용될 수 있다. 예를 들어, 상기 스위칭 모듈(110)은, 전계효과 트랜지스터(MOSFET; Metal Oxide Semiconductor Field Effect transistor)나 전자기 릴레이 등으로 구현될 수 있다.
상기 통신 모듈(120)은, 휴대 단말(10)과 통신 가능하도록 구성될 수 있다. 여기서, 휴대 단말(10)은, 사용자의 스마트폰이나 랩탑 컴퓨터, 스마트패드 등, 사용자에 의해 휴대되며 통신 가능하도록 구성된 단말을 의미할 수 있다. 또한, 상기 통신 모듈(120)은, 다양한 통신 방식으로 휴대 단말(10)과 정보를 송신 또는 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 통신 모듈(120)은, 유선 통신 또는 무선 통신 방식으로 휴대 단말(10)과 정보를 송수신할 수 있다. 더욱이, 상기 통신 모듈(120)은, CAN(Controller Area Network) 통신, 블루투스, 지그비, 와이파이 등의 통신 방식으로 휴대 단말(10)과 통신 가능하도록 구성될 수 있다. 본 발명은, 이러한 통신 모듈(120)의 휴대 단말(10)과의 구체적인 통신 방식에 의해 한정되지 않으며, 상기 통신 모듈(120)은 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 통신 방식을 채용하여 상기 휴대 단말(10)과 통신할 수 있다.
상기 통신 모듈(120)은, 상기 휴대 단말(10)과의 통신을 통해 상기 휴대 단말(10)로부터 배터리 팩(1000)의 활용 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 여기서, 배터리 팩(1000)의 활용 정보는, 배터리 팩(1000)이 장착되는 대상의 종류 및/또는 배터리 팩(1000)이 활용되는 형태의 종류에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 통신 모듈(120)은, 휴대 단말(10)로 배터리 팩(1000)의 활용 정보와 관련된 다양한 선택 정보를 제공하도록 구성될 수 있다. 여기서, 선택 정보란, 배터리 팩의 활용 정보로서 제시된 복수의 항목 내지 요소로서, 휴대 단말(10)은 이 중 적어도 일부를 선택하도록 구성될 수 있다. 이때, 휴대 단말(10)은, 이러한 선택 정보를 사용자에게 제공하여 사용자가 특정 항목 내지 요소를 직접 입력하여 선택하도록 함으로써, 입력된 정보를 통신 모듈(120)로 제공하도록 구성될 수 있다. 또는, 휴대 단말(10)은, 자체적으로 미리 저장된 정보 또는 프로그래밍된 정보를 통해 특정 항목 내지 요소를 선택하여 통신 모듈(120)로 제공하도록 구성될 수도 있다.
상기 프로세서(130)는, 통신 모듈(120)에 수신된 활용 정보를 통신 모듈(120)로부터 전달받도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 프로세서(130)는, 통신 모듈(120)에 수신된 활용 정보에 기초하여, 배터리 팩(1000)의 충전 및/또는 방전을 관리하는데 필요한 설정값을 변경하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서, 프로세서(130) 등에 대하여 '~되도록 구성된다'는 용어는, '~되도록 프로그래밍된다'는 의미를 포함할 수 있다.
특히, 배터리 팩(1000)에는, 배터리 팩(1000)의 충방전을 적절하게 관리하기 위해, 전압, 전류 및/또는 온도에 대한 값이 미리 설정되어 저장될 수 있다. 이 경우, 상기 프로세서(130)는, 통신 모듈(120)에 수신된 배터리 팩(1000)의 활용 정보에 기초하여, 배터리 팩(1000)에 대하여 미리 설정된 설정값, 특히 배터리 팩(1000)의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나에 대한 설정값을 변경하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 프로세서(130)는, 사용자에 의해 선택된 배터리 팩(1000)의 활용 정보에 기초하여, 배터리 팩(1000)의 충방전 전압 및 충방전 전류의 크기에 대한 설정값을 높이거나 낮추도록 구성될 수 있다. 또는, 상기 프로세서(130)는, 휴대 단말(10)에 의해 자체적으로 선택된 배터리 팩(1000)의 활용 정보에 기초하여, 배터리 팩(1000)의 적정 운용 온도의 범위에 대한 설정값을 변화시키도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 프로세서(130)는, 이와 같이, 변경된 설정값에 따라 스위칭 모듈(110)을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서(130)는, 휴대 단말(10)에 의해 선택된 활용 정보에 기초하여 변경 설정된 전류의 크기 범위 내에서, 충방전 전류가 흐르도록 스위칭 모듈(110)을 온오프 제어할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 상기 프로세서(130)는, 충방전 전류가 특정 범위를 벗어나는 경우, 스위칭 모듈(110)을 턴오프시켜, 전원 공급 경로(300)에 전류가 흐르지 않도록 할 수 있다. 또는, 상기 프로세서(130)는, 스위칭 모듈(110)을 이용한 PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 통해, 배터리 팩(1000)에 흐르는 전류 내지 전압의 크기를 제어하도록 구성될 수 있다. 또는, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치(100)나 배터리 팩(1000), 또는 상기 스위칭 모듈(110)은, 변압기 회로를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 프로세서(130)는, 이러한 변압기 회로를 제어하여, 배터리 팩(1000)의 출력 전압의 크기를 제어하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩(1000)의 활용 형태에 따라 배터리 팩(1000)의 충방전이 적합하게 제어될 수 있다. 특히, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩(1000)이 어떻게 활용되는지에 대한 정보가 휴대 단말(10)로부터 배터리 팩 관리 장치(100)로 전송될 수 있다. 따라서, 사용자 측에서 배터리 팩(1000)의 활용 형태에 대한 선택이 가능할 수 있다. 또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩(1000)의 활용 형태에 따라 적합한 방식으로, 전압, 전류 및/또는 온도가 효과적으로 제어될 수 있다.
한편, 상기 프로세서(130)는, 본 발명에서 수행되는 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 것으로서, 중앙 처리 장치(CPU), ASIC(application-specific integrated circuit), 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함하거나 이들 용어로 표현될 수 있다. 또한, 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 프로세서(130)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서(130)에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 프로세서(130)의 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(130)와 연결될 수 있다. 더욱이, 배터리 팩에는 MCU(Micro Controller Unit) 내지 BMS(Battery Management System)와 같은 용어로 지칭되는 제어 장치가 포함되는 경우가 많다. 상기 프로세서(130)는, 이러한 일반적인 배터리 팩에 구비된 MCU나 BMS 등의 구성요소에 의해 구현될 수도 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치(100)는, 저장 모듈(140)을 더 포함할 수 있다.
상기 저장 모듈(140)은, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치(100)의 각 구성요소가 그 기능을 수행하는데 필요한 프로그램 및 데이터 등을 저장할 수 있다. 예를 들어, 상기 저장 모듈(140)은, 배터리 팩(1000)에 대하여 미리 설정된 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나에 대한 설정값을 저장하도록 구성될 수 있다. 또는, 상기 저장 모듈(140)은, 프로세서(130)가 설정값을 변경하거나 스위칭 모듈(110)을 제어하는데 필요한 데이터나 프로그램, 통신 모듈(120)이 통신을 수행하기 위해 필요한 데이터나 프로그램 등을 저장하도록 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 저장 모듈(140)은, 통신 모듈(120)이나 프로세서(130) 등과 전기적으로 연결되어 이들 구성요소가 데이터를 저장하거나 저장된 데이터를 독출 가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 통신 모듈(120)은, 배터리 팩(1000)의 활용 정보로서, 배터리 팩(1000)의 장착 사용 여부에 대한 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 통신 모듈(120)은, 배터리 팩(1000)이 특정 외부 장치에 장착된 상태에서 사용될 것인지, 아니면 배터리 팩(1000)이 특정 외부 장치에 장착되지 않은 상태에서 사용될 것인지에 대한 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 여기서, 특정 외부 장치에 장착된 상태에서 사용되는 경우는, 배터리 팩(1000)이 자동차 등의 운송 수단에 장착된 상태에서 사용되는 경우로서, 장착 사용이라 할 수 있다. 그리고, 특정 외부 장치에 장착되지 않은 상태에서 사용되는 경우는, 배터리 팩(1000)이 운송 수단에 장착되지 않고 단독으로 사용되는 경우로서, 미장착 사용이라 할 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩(1000)을 이동식 전원으로서 사용하는 경우, 이를 미장착 사용이라 할 수 있다.
이때, 휴대 단말(10)은, 사용자로부터 장착 사용 여부에 대한 정보를 입력 받고, 입력된 정보를 기초로 장착 사용 여부에 대한 정보를 통신 모듈(120)로 제공할 수 있다. 이 경우, 사용자는, 휴대 단말(10)에 구비된 터치 스크린이나 버튼, 음성 인식 등의 입력 기능을 통해 장착 사용 여부에 대한 정보를 휴대 단말(10)로 입력할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 휴대 단말(10)은 LCD 등의 디스플레이 장치를 통해 장착 사용인지, 아니면 미장착 사용인지를 선택할 수 있도록 하고, 사용자에 의해 선택된 정보를 통신 모듈(120)로 제공할 수 있다. 이를테면, 사용자는, 배터리 팩(1000)을 캠핑용 전원, 다시 말해 이동식 전원으로 사용하고자 하는 경우, 휴대 단말(10)의 디스플레이 장치에서 '미장착 사용' 버튼을 터치할 수 있다. 그러면, 이와 같은 터치 정보는, 휴대 단말(10)로부터 통신 모듈(120)로 전달될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 휴대 단말(10)과 통신 모듈(120) 사이의 통신을 통해, 배터리 팩(1000)이 운송 수단에 장착되어 구동용으로 이용될 것인지, 아니면 이동식 전원으로 이용될 것인지가 간단하게 선택될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 휴대 단말(10)을 통해 사용자가 배터리 팩(1000)의 활용 형태에 대한 정보를 손쉽게 입력할 수 있다. 그리고, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 팩(1000)의 활용 형태에 따라 그에 적합하게 배터리 팩(1000)이 운용되도록 할 수 있다.
또한, 상기 통신 모듈(120)은, 배터리 팩(1000)의 활용 정보로서, 배터리 팩(1000)이 장착되는 운송 수단의 종류에 대한 정보를 수신하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 통신 모듈(120)은, 배터리 팩(1000)이 장착되는 운송 수단이 전기 자동차인지, 전기 이륜차(오토바이, 자전거)인지, 전동 킥보드인지, 아니면 전동 휠인지 등에 대한 정보를 수신하도록 구성될 수 있다.
그리고, 이러한 운송 수단의 종류에 대한 정보는, 휴대 단말(10)이 사용자로부터 입력받거나 자체적으로 직접 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 휴대 단말(10)은, 사용자에게 운송 수단의 종류에 대하여 복수의 항목을 나열하여 제공하고, 사용자는 그 중 하나의 항목을 선택하도록 구성될 수 있다. 그리고, 선택된 정보는, 통신 모듈(120)로 제공될 수 있다.
그리고, 이와 같이 휴대 단말(10)로부터 제공된 운송 수단의 종류에 대한 정보를 수신하는 경우, 통신 모듈(120)은, 수신된 운송 수단의 종류에 대한 정보를 프로세서(130)로 전달하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 휴대 단말(10), 또는 사용자로부터 전송된 운송 수단의 종류에 따라, 그에 적합한 배터리 팩(1000)의 제어 내지 운용이 이루어질 수 있다. 더욱이, 운송 수단은, 그 종류에 따라 배터리 팩(1000)의 운용 형태나 제어 구성이 달라질 수 있다. 상기 실시 구성에 의하면, 이러한 운송 수단의 종류에 따라 최적의 방식으로 배터리 팩(1000)이 운용되거나 제어되도록 할 수 있다. 예를 들어, 자동차와 전기 자전거는 운송 수단이라는 측면에서는 동일하나, 출력이나 사용 온도 범위 등은 크게 다를 수 있다. 따라서, 해당 배터리 팩(1000)이 자동차에 장착되는지, 아니면 전기 자전거에 장착되는지에 따라, 가용 전압, 가용 전류 및/또는 가용 온도의 크기가 다르게 설정될 수 있다.
또한, 상기 프로세서(130)는, 통신 모듈(120)에 의해 수신된 배터리 팩(1000)의 활용 정보가 미장착 사용인 경우, 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나의 설정값을, 장착 사용인 경우에 비해, 낮게 설정하도록 구성될 수 있다. 여기서, 설정값은, 특정 수치일 수도 있고, 특정 범위일 수도 있다.
예를 들어, 배터리 팩(1000)이 운송 수단에 장착된 상태에서 이용되는 경우 프로세서(130)에 의해 설정되는 방전 전압값을 V1이라 하고, 배터리 팩(1000)이 운송 수단에 장착되지 않고 이동식 전원으로 이용되는 경우 프로세서(130)에 의해 설정되는 방전 전압값을 V2라 하는 경우, V2는 V1보다 낮게 설정될 수 있다. 또는, 배터리 팩(1000)이 운송 수단에 장착된 상태에서 이용되는 경우 프로세서(130)에 의해 설정되는 방전 전류의 범위를 I1이라 하고, 배터리 팩(1000)이 운송 수단에 장착되지 않고 이동식 전원으로 이용되는 경우 프로세서(130)에 의해 설정되는 방전 전류의 범위를 I2라 하는 경우, I2의 범위는 I1의 범위보다 좁게 설정될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 과도한 전압, 전류 및/또는 온도 상태로 배터리 팩(1000)이 운용되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 미장착 상태, 즉 이동식 전원으로 배터리 팩(1000)이 이용되는 경우는, 운송 수단에 장착되는 경우에 비해 전압이나 전류 등의 크기가 적게 필요할 수 있다. 따라서, 미장착 상태로 배터리 팩(1000)이 활용되는 경우, 불필요하게 높은 전압이나 전류가 인가되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 사용자의 안전성을 확보할 수 있다. 특히, 미장착 상태에서 이용하는 경우는, 사용자가 배터리 팩(1000)을 직접 조작하는 경우가 많고, 운송 수단에 자체적으로 구비된 제어 유닛의 보호 동작을 받을 수 없다. 그러므로, 과전압이나 과전류 등을 방지하여 사용자의 감전 사고나 스파크 발생 등의 상황이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 프로세서(130)는, 상기 통신 모듈(120)에 의해 수신된 배터리 팩(1000)의 활용 정보에 기초하여, 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나에 대한 최대 허용치를 변경하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 프로세서(130)는, 통신 모듈(120)로부터 사용자가 전동 휠 장착이라는 활용 정보를 입력한 경우, 배터리 팩(1000)에 대한 전압, 전류 및/또는 온도의 최대 허용치를 증가시키거나 감소시키도록 구성될 수 있다.
여기서, 최대 허용치의 증가 또는 감소 여부는, 이전 활용 상태와 비교하여 결정될 수 있다. 이를테면, 이전 활용 상태가 전기 자동차 장착 상태이었고, 새롭게 수신된 활용 정보가 전동 휠 장착인 경우, 프로세서(130)는 전압, 전류 및/또는 온도의 최대 허용치를 감소시킬 수 있다. 반면, 이전 활용 상태가 미장착 상태에서의 사용이었고, 새롭게 수신된 활용 정보가 전동 휠 장착인 경우, 프로세서(130)는 전압, 전류 및/또는 온도의 최대 허용치를 증가시킬 수 있다.
배터리 팩(1000)의 충방전 시, 각 활용 상태에 따라 전압, 전류 및/또는 온도의 최대 허용치가 달라질 수 있으므로, 상기 실시 구성에 의하면, 이러한 최대 허용치의 변경을 통해, 각 활용 상태에서 적합한 배터리 팩(1000)의 운용 및 제어가 가능해질 수 있다. 특히, 전기 자동차나 전기 자전거, 이동식 전원으로 이용 시 배터리 팩에 요구되는 최대 출력이 각각 달라질 수 있다. 따라서, 상기 실시 구성과 같이 최대 허용치를 변경함으로써, 각 활용 상태에서 요구하는 최대 출력에 적합하게 배터리 팩(1000)이 운용될 수 있다.
또한, 상기 프로세서(130)는, 스위칭 모듈(110)이 턴오프된 상태에서 설정값을 변경하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 프로세서(130)는, 통신 모듈(120)로부터 전달받은 배터리 팩(1000)의 활용 정보에 따라 전압, 전류 및/또는 온도에 대한 설정값을 변경하고자 하는 경우, 설정값 변경 전에 먼저 스위칭 모듈(110)이 턴오프 상태인지 확인할 수 있다. 그리고, 스위칭 모듈(110)이 턴온 상태인 경우, 스위칭 모듈(110)을 먼저 턴오프시킨 후 설정값을 변경하거나 스위칭 모듈(110)이 턴오프될 때까지 대기한 후 설정값을 변경하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 프로세서(130)는, 설정값을 변경한 후 스위칭 모듈(110)이 턴온되도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 프로세서(130)는, 전압, 전류 및/또는 온도에 대한 설정값을 변경하고자 하는 경우, 설정값을 완전히 변경하기 전까지는 스위칭 모듈(110)이 턴온되지 않도록 구성될 수 있다. 그리고, 설정값의 변경이 완료되면, 프로세서(130)는 스위칭 모듈(110)이 비로소 턴온되도록 할 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 팩(1000)에 충방전 전류가 흐르지 않는 상태에서 설정값이 변경되도록 함으로써, 배터리 팩(1000)의 충방전 제어를 위한 설정값 변경이 안전하게 이루어질 수 있다. 예를 들어, 충방전이 진행되는 도중에 충방전 전류나 전압, 온도 등이 변화되는 경우, 배터리 팩(1000) 또는 배터리 팩(1000)으로부터 전원을 공급받는 외부 장치(자동차 등)를 손상시킬 수 있다. 하지만, 상기 실시 구성에 의할 경우, 이러한 문제가 방지될 수 있다. 또한, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 팩(1000)에 충방전 전류가 흐르는 상태에서, 충방전 제어를 위한 설정값이 변경되는 것을 방지함으로써, 배터리 팩(1000)의 충방전 제어가 안정적으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 통신 모듈(120)은, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리의 변화를 감지하도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치(100)의 통신 모듈(120)에 의한 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리의 변화를 감지하는 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 배터리 팩 관리 장치(100)는 배터리 팩(1000)에 탑재되며, 통신 모듈(120)을 포함할 수 있다. 이때, 통신 모듈(120)은, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리의 변화를 감지할 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 통신 모듈(120)은, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 거리가 멀어졌는지 아니면 가까워졌는지에 대한, 위치 변화를 감지하도록 구성될 수 있다.
여기서, 통신 모듈(120)은, 휴대 단말(10)의 위치와 배터리 팩(1000)의 위치를 각각 파악하여, 상대적인 거리 변화를 감지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(120)은, GPS(Global Positioning System)를 구비하여 배터리 팩(1000) 자체의 위치를 파악하도록 구성될 수 있다. 그리고, 통신 모듈(120)은, 휴대 단말(10)로부터 휴대 단말(10)의 위치에 대한 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 특히, 스마트폰과 같은 휴대 단말(10)은 일반적으로 GPS나 WiFi 등을 이용하여 자신의 위치를 측위할 수 있는 기능을 내장하는 경우가 많다. 따라서, 통신 모듈(120)은, 이러한 휴대 단말(10)의 위치 측위 기능을 이용하여 휴대 단말(10)의 위치를 파악할 수 있다. 그리고, 통신 모듈(120)은, 배터리 팩(1000)의 위치와 휴대 단말(10)의 위치에 기초하여 상호 간의 거리를 파악하고, 이러한 거리에 변화가 있는지를 파악하도록 구성될 수 있다.
또는, 통신 모듈(120)은, 통신 상태의 연결 여부나 통신 감도로 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리의 변화를 감지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(120)은, 블루투스나 WiFi(Wireless Fidelity)와 같은 통신 방식을 이용하여 휴대 단말(10)과 근거리 통신 가능하도록 구성될 수 있다. 이때, 통신 모듈(120)은, 블루투스나 WiFi 통신이 끊어지거나 통신 감도가 약해진 경우, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리가 증가했다고 감지할 수 있다. 또는, 통신 모듈(120)은, 통신이 다시 연결되거나 통신 감도가 강해진 경우, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리가 감소했다고 감지할 수 있다. 상기 통신 모듈(120)은, 통신 가능 거리에 제한이 있는 통신 방식의 연결 유무나 연결 상태 변화를 기초로, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화를 감지할 수 있다.
또는, 상기 통신 모듈(120)은, 적외선 통신과 같은 광통신을 통해 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화를 감지하도록 구성될 수 있다. 이 밖에도, 상기 통신 모듈(120)은, WiFi 등과 같은 다른 다양한 통신 방식을 통해, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리의 변화를 감지하도록 구성될 수 있다.
이와 같은 구성에서, 상기 프로세서(130)는, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화에 기초하여 스위칭 모듈(110)의 온오프를 제어하도록 구성될 수 있다.
특히, 상기 프로세서(130)는, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화가 기준 변화량 이상인지 판단하도록 구성될 수 있다. 여기서, 기준 변화량이란, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화와 비교되기 위한 값으로서, 미리 설정된 값일 수 있다. 그리고, 이러한 기준 변화량은 저장 모듈(140)이나 프로세서(130)의 메모리 등에 미리 저장될 수 있다.
이때, 기준 변화량은, 통신 모듈(120)과 휴대 단말(10) 사이의 통신이 가능한 거리로 설정될 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(120)과 휴대 단말(10)이 블루투스 통신 방식으로 통신 가능하게 구성된 경우, 통신 모듈(120)과 휴대 단말(10) 사이의 블루투스 통신이 가능한 영역까지의 거리 변화가 기준 변화량으로 설정될 수 있다. 이를테면, 통신 모듈(120)과 휴대 단말(10) 사이의 통신 가능 거리를 휴대 단말(10)을 중심으로 나타낼 때, 도 3의 A1으로 표시된 바와 같을 수 있다. 이때, 이러한 A1으로 표시된 바와 같은 특정 영역, 다시 말해 통신 가능한 영역이 기준 변화량으로 설정된 범위라 할 수 있다.
이 경우, 통신 모듈(120)이, A1으로 표시된 통신 가능 영역 내에서 위치를 변화하는 경우, 프로세서(130)는, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화가 기준 변화량 미만이라고 판단할 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩(1000)이 화살표 A2로 표시된 바와 같은 형태로 위치를 이동한 경우, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화가 존재하기는 하나, 통신 영역(A1) 이내에서의 변화이므로, 이는 기준 변화량 미만이라고 판단될 수 있다. 그러나, 배터리 팩(1000)이 화살표 A3로 표시된 바와 같은 형태로 위치를 이동한 경우, 배터리 팩(1000)은 통신 모듈(120)과 휴대 단말(10) 사이의 통신 가능 영역을 벗어났다고 할 수 있다. 따라서, 이 경우, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화는 기준 변화량 이상 또는 기준 변화량 초과라고 판단될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩(1000)이 휴대 단말(10)로부터 일정 수준 이상으로 멀어졌는지 여부가 쉽게 파악될 수 있다. 즉, 본 발명의 배터리 팩 관리 장치(100) 구성에 의하면, 통신 모듈(120)이 휴대 단말(10)과 통신 가능하도록 구성되는데, 이러한 통신 모듈(120)의 통신 기능을 이용하여 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화가 감지될 수 있다. 그러므로, 특별한 구성이나 기능을 배터리 팩 관리 장치(100) 및 휴대 단말(10)에 추가로 포함하지 않더라도, 통신 모듈(120)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화가 기준 변화량 이상인지 여부가 쉽게 파악될 수 있다.
이 밖에도, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화가 기준 변화량 이상인지 여부를 판단하는 구성은, 다른 다양한 형태로 구현될 수도 있다.
예를 들어, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 통신 감도에 대한 기준 감도가 기준 변화량으로 미리 설정될 수 있다. 그리고, 상기 프로세서(130)는, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 통신 감도에 대하여 통신 모듈(120)로부터 전송받고, 전송된 통신 감도와 기준 감도를 비교하여 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화가 기준 변화량 이상인지 판단하도록 구성될 수 있다.
다른 예로, 통신 모듈(120)은, GPS 장치 등을 통해 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 거리를 직접 측정하여 파악하도록 구성될 수 있다. 그리고, 이와 같이 측정된 거리 정보는 프로세서(130)로 전송될 수 있다. 그러면, 프로세서(130)는, 미리 저장된 기준 거리와 통신 모듈(120)로부터 전송된 측정 거리를 서로 비교하여, 측정 거리가 기준 거리를 넘어서는 경우, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화가 기준 변화량 이상이라고 판단할 수도 있다.
이처럼, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화가 기준 변화량 이상으로 파악된 경우, 상기 프로세서(130)는, 스위칭 모듈(110)을 턴오프시키도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 도 3의 실시예에서, 스위칭 모듈(110)이 턴온된 상태로 배터리 팩(1000)이 사용되다가, 배터리 팩(1000)이 화살표 A3로 표시된 바와 같이 이동하여 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화가 기준 변화량 이상이 된 경우, 상기 프로세서(130)는, 스위칭 모듈(110)이 턴오프되도록 할 수 있다. 즉, 배터리 팩(1000)이 화살표 A3로 표시된 바와 같이 이동하는 경우, 프로세서(130)는 배터리 팩(1000)에 충방전 전류가 흐르지 못하도록 할 수 있다. 따라서, 이 경우, 배터리 팩(1000)은 더 이상 사용 불가능한 상태가 될 수 있다.
반면, 상기 도 3의 실시예에서, 스위칭 모듈(110)이 턴온된 상태로 배터리 팩(1000)이 사용되는 중에, 배터리 팩(1000)이 화살표 A2로 표시된 바와 같이 이동하는 경우, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화는 기준 변화량 미만이 된다. 이때, 상기 프로세서(130)는, 스위칭 모듈(110)이 턴오프되지 않고 턴온 상태가 그대로 유지되도록 할 수 있다. 따라서, 이 경우, 배터리 팩(1000)은 계속해서 사용 가능한 상태가 될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리에 따라 스위칭 모듈(110)의 턴오프가 제어됨으로써, 배터리 팩(1000)의 사용 안전성이 확보될 수 있다. 특히, 휴대 단말(10)은 통상적으로 사용자가 소지하게 되므로, 휴대 단말(10)과 배터리 팩(1000) 사이의 거리는 사용자와 배터리 팩(1000) 사이의 거리로 예측될 수 있다. 따라서, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화가 기준 변화량 이상인 경우, 이는 배터리 팩(1000)이 사용자의 관리를 더 이상 받을 수 없는 상태로 간주하고, 배터리 팩(1000)의 사용을 중단시킬 수 있다. 반면, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화가 기준 변화량 미만인 경우, 배터리 팩(1000)은 여전히 사용자의 관리를 받을 수 있는 상태에 놓여져 있으므로, 휴대 단말(10)에 대한 배터리 팩(1000)의 상대적 위치가 다소 변경되었다 하더라도 배터리 팩(1000)은 계속해서 사용되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 배터리 팩(1000) 도난 시 배터리 팩(1000)의 사용을 불능 상태로 만들어, 배터리 팩(1000)의 도난을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩(1000)이 캠핑장 등에서 이동식 전원으로 사용되는 경우, 취침 중에 배터리 팩(1000)이 도난된다 하더라도, 사용자로부터 일정 거리 이상 벗어나게 되면 도난된 배터리 팩(1000)은 더 이상 사용될 수 없게 된다. 그러므로, 이는 궁극적으로 배터리 팩(1000)에 대한 도난 방지 효과를 가져올 수 있다.
이를 위해, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화가 기준 변화량을 넘어섬으로 인해 스위칭 모듈(110)이 턴오프된 경우, 상기 프로세서(130)는, 스위칭 모듈(110)의 턴온을 위해서는, 통신 모듈(120)을 통해 휴대 단말(10)로부터 스위칭 모듈(110)의 턴온을 위한 승인을 얻도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화가 기준 변화량 이상으로 판단되어 스위칭 모듈(110)이 턴오프되었다면, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화가 기준 변화량 미만으로 변화된다 하더라도, 바로 스위칭 모듈(110)을 턴온시키지 않도록 구성될 수 있다. 이때, 프로세서(130)는, 통신 모듈(120)로 하여금 휴대 단말(10)로 스위칭 모듈(110)을 턴온시킬지 여부에 대한 확인 요청을 할 수 있다. 그리고, 휴대 단말(10)로부터 확인 요청에 대한 응답으로서 승인 요청이 통신 모듈(120)로 수신되는 경우, 프로세서(130)는 비로소 스위칭 모듈(110)을 턴온시키도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화가 기준 변화량 이상인 경우, 상기 통신 모듈(120)은, 휴대 단말(10)로 경고 정보를 전송하도록 구성될 수 있다. 이때, 통신 모듈(120)은, 자체적으로, 또는 프로세서(130)의 제어 하에 경고 정보를 전송할 수 있다.
예를 들어, 상기 통신 모듈(120)이 휴대 단말(10)과의 통신 감도를 기초로 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화가 기준 변화량 이상인지 판단하는 실시 구성에서, 통신 감도가 기준 감도 미만인 경우, 상기 통신 모듈(120)은, 휴대 단말(10)로 경고 정보를 전송하도록 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 경고 정보는, 휴대 단말(10)의 디스플레이 장치를 통해 문자나 그래픽 등의 형태로, 또는 휴대 단말(10)의 스피커를 통해 경고음과 같은 형태로, 발현되어 휴대 단말(10) 사용자에게 알려질 수 있다.
다른 예로, 통신 모듈(120)이 GPS 장치 등을 통해 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화를 감지하는 경우, 감지된 상대적 거리 변화가 기준 변화량 이상이라면, 상기 통신 모듈(120)은, 휴대 단말(10)로 경고 정보를 전송하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 사용자가 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화를 감지할 수 있으므로, 배터리 팩(1000)의 도난을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 사용자가 휴대 단말(10)을 통해 배터리 팩(1000)을 제어하지 못하는 상황이 발생하기 전에, 사용자가 이를 인지하여 미리 배터리 팩(1000)을 적절하게 제어하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치(100)는, 경고 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 경고 모듈은, 경고 정보를 발현시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 경고 모듈은, 스피커를 구비하여 배터리 팩(1000) 자체에서 경고음을 발생시키도록 구성될 수 있다. 또는, 상기 경고 모듈은, 램프나 디스플레이 장치를 구비하여, 램프를 점등시키거나 경고 메시지 등을 표시하도록 구성될 수 있다.
특히, 상기 경고 모듈은, 배터리 팩(1000)과 휴대 단말(10) 사이의 상대적 거리 변화가 기준 변화량 이상인 경우, 경고 정보를 발현시키도록 구성될 수 있다. 이때, 이러한 경고 정보는, 프로세서(130)의 제어나 프로세서(130)로부터 전송된 신호에 기초하여 발현될 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩(1000)이 휴대 단말(10)로부터 일정 수준 이상으로 멀어지는 경우, 프로세서(130)는 이러한 정보를 경고 모듈로 전송할 수 있다. 그러면, 경고 모듈은, 경고음 발생 등을 통해 해당 사실을 주변에 알리도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩(1000)이 휴대 단말(10)로부터 일정 수준 이상으로 멀어진다는 점이 즉각적으로 표시될 수 있다. 따라서, 사용자는 이러한 사실을 파악하고 적절한 조치를 취할 수 있다. 더욱이, 상기 실시 구성에 의하면, 배터리 팩(1000) 도난 시, 경고음 등을 통해 도난 사실이 곧바로 주위에 전달될 수 있으므로, 도난 방지 효과가 더욱 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치(100)가 포함된 배터리 팩(1000)은 운송 수단에 장착 가능하도록 구성될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치(100)가 포함된 배터리 팩(1000)은 복수 종류의 운송 수단에 호환 장착 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 배터리 팩(1000)은 전기 자동차나 전기 이륜차, 전기 자전거, 전동 킥보드, 전동휠 등의 운송 수단 중 하나 이상에 장착 가능하도록 구성될 수 있다. 이때, 프로세서(130)의 스위칭 모듈(110) 제어는, 운송 수단에 통신 모듈(120)과 통신 가능한 제어 유닛이 구비되는지 여부에 따라 다르게 이루어질 수 있다. 이에 대해서는, 도 4 및 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 이러한 도 4 및 도 5의 실시예에서는, 앞선 실시예에 대한 설명이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 관련 설명을 제외하거나 축소하고, 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 4는, 배터리 팩(1000)이 운송 수단(20)에 장착되는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치(100)의 구성 및 동작에 대한 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 배터리 팩(1000)이 장착되는 운송 수단(20)에 제어 유닛(23)이 포함되어 있다. 특히, 도 4의 실시예에서, 운송 수단(20)의 제어 유닛(23)은, 통신 유닛(22)과 연결되어 배터리 팩 관리 장치(100)의 통신 모듈(120)과 통신 가능하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 전기 자동차나 전기 이륜차 등의 경우, 제어 유닛(23)으로서 ECU(Electronic Control Unit)가 탑재될 수 있는데, 이러한 ECU는 통신 유닛(22)을 자체적으로 포함하거나 외부의 통신 유닛(22)과 연결되어, 통신 가능하도록 구성될 수 있다. 도 4는, 이처럼 ECU와 같은 운송 수단(20) 측 제어 유닛(23)이 통신, 특히 무선 통신 가능하도록 구성된 경우의 실시예라 할 수 있다.
이러한 도 4의 실시 구성에서, 먼저 화살표 b1으로 표시된 바와 같이, 통신 모듈(120)은 휴대 단말(10)로부터 배터리 팩(1000)의 활용 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 사용자는, 배터리 팩(1000)의 활용 정보로서, 배터리 팩(1000)이 전기 자동차에 장착되어 사용될 것이라는 정보를 휴대 단말(10)에 입력할 수 있다. 그리고, 이와 같이 입력된 정보는 휴대 단말(10)로부터 통신 모듈(120)로 송신된 후, 화살표 b2로 표시된 바와 같이, 프로세서(130)로 전달될 수 있다. 그러면, 프로세서(130)는, 활용 정보를 기초로, 배터리 팩 관리 장치(100)나 배터리 팩(1000)에 구비된 보호 회로 설정 등을 통해, 배터리 팩(1000)의 최대 허용 전류, 전압 및/또는 온도 등에 대하여 전기 자동차의 사양에 적합하게 맞추어지도록 설정할 수 있다.
그리고, 화살표 b3로 표시된 바와 같이, 배터리 팩(1000)이 운송 수단(20)(전기 자동차 등)에 장착되면, 운송 수단(20)의 통신 유닛(22)은, 화살표 b4로 표시된 바와 같이, 배터리 팩(1000)의 통신 모듈(120)과 상호 통신할 수 있다. 예를 들어, 상기 통신 모듈(120)은, 배터리 팩(1000)이 전기 자동차에 장착된 상태에서 통신 유닛(22)을 통해 제어 유닛(23)으로 응답 요청 신호를 송신하고, 제어 유닛(23)은 이러한 응답 요청 신호에 대응하는 응답 신호를 통신 유닛(22)을 통해 통신 모듈(120)로 전송하도록 구성될 수 있다.
그리고, 이와 같이 제어 유닛(23)이 통신 유닛(22)을 통해 응답 신호를 통신 모듈(120)로 전송하면, 상기 프로세서(130)는 이러한 제어 유닛(23)의 신호에 기초하여 스위칭 모듈(110)을 제어하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 제어 유닛(23)으로부터 응답 신호가 수신된 경우, 프로세서(130)는, 화살표 b5로 표시된 바와 같이, 스위칭 모듈(110)로 턴온 신호를 전송하여 스위칭 모듈(110)이 턴온되도록 할 수 있다. 그러면, 화살표 b6로 표시된 바와 같이, 배터리 팩(1000)의 이차 전지(200)로부터 모터(21)로 구동 전원이 공급됨으로써, 전기 자동차 등의 운송 수단(20)은 구동 가능해질 수 있다.
또는, 상기 프로세서(130)는, 제어 유닛(23)의 제어 하에 스위칭 모듈(110)의 턴온 또는 턴오프를 제어하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 제어 유닛(23)으로부터 구동 전원 공급 요청 신호가 통신 유닛(22)을 경유하여 통신 모듈(120)로 전송되는 경우, 프로세서(130)는 스위칭 모듈(110)을 턴온시킬 수 있다. 또는, 제어 유닛(23)으로부터 구동 전원 공급 중단 신호가 통신 유닛(22)을 경유하여 통신 모듈(120)로 전송되는 경우, 프로세서(130)는 스위칭 모듈(110)을 턴오프시킬 수 있다.
도 5는, 배터리 팩(1000)이 운송 수단(20)에 장착되는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치(100)의 구성 및 동작에 대한 다른 예를 개략적으로 나타내는 도면이다. 본 실시예에 대해서도, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 5를 참조하면, 배터리 팩(1000)이 장착되는 운송 수단(20)에 제어 유닛(23)이 포함되되, 이러한 제어 유닛(23)이 통신 모듈(120)과 통신 가능하게 하는 통신 유닛(22)이 운송 수단(20)에 포함되어 있지 않다. 즉, 도 5의 실시예에서, 제어 유닛(23)은 통신 모듈(120)과 통신 가능하게 구성되어 있지 않으며, 운송 수단(20)에 통신 모듈(120)과 통신 가능한 다른 제어 유닛(23)도 포함되어 있지 않다고 할 수 있다. 예를 들어, 전동 킥보드나 전동 휠 등의 경우, 외부 장치와 통신 가능한 제어 유닛(23)이 탑재되지 않을 수 있다.
이러한 도 5의 실시 구성에서, 먼저 화살표 c1으로 표시된 바와 같이, 통신 모듈(120)은 휴대 단말(10)로부터 배터리 팩(1000)의 활용 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 사용자는, 배터리 팩(1000)의 활용 정보로서, 배터리 팩(1000)이 전동 킥보드에 장착되어 사용될 것이라는 정보를 휴대 단말(10)에 입력할 수 있다. 그리고, 이와 같이 입력된 정보는 휴대 단말(10)로부터 통신 모듈(120)로 송신된 후, 화살표 c2로 표시된 바와 같이, 프로세서(130)로 전달될 수 있다. 그러면, 프로세서(130)는, 활용 정보를 기초로, 배터리 팩 관리 장치(100)나 배터리 팩(1000)에 구비된 보호 회로 설정 등을 통해, 배터리 팩(1000)의 최대 허용 전류, 전압 및/또는 온도 등에 대하여 전동 킥보드의 사양에 적합하게 맞추어지도록 설정할 수 있다.
그리고, 화살표 c3로 표시된 바와 같이, 배터리 팩(1000)이 운송 수단(20)(전동 킥보드 등)에 장착될 수 있다. 이때, 운송 수단(20)에는 제어 유닛(23)이 구비되되, 제어 유닛(23)은 통신 모듈(120)과 통신 불가능하도록 구성되어 있다. 따라서, 통신 모듈(120)은 운송 수단(20) 측과 통신할 수 없다. 이 경우, 통신 모듈(120)은, 휴대 단말(10)과 다시 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 5에서 화살표 c4로 표시된 바와 같이, 통신 모듈(120)은 휴대 단말(10)과 스위칭 제어를 위한 신호를 주고받을 수 있다. 보다 구체적으로, 통신 모듈(120)은, 휴대 단말(10)로 구동 전원 공급 여부에 대한 확인 요청 신호를 전송하고, 휴대 단말(10)로부터 구동 전원 공급 요청 신호를 응답 신호로서 수신하도록 구성될 수 있다.
그리고, 휴대 단말(10)이 통신 모듈(120)로 전원 공급 요청 신호 등 제어 신호를 전송하면, 상기 프로세서(130)는 이러한 휴대 단말(10)의 제어 신호에 기초하여 스위칭 모듈(110)을 제어하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 운송 수단(20)이 전동 킥보드인 경우, 사용자는 휴대 단말(10)을 이용하여, 화살표 c4로 표시된 바와 같이, 전동 킥보드의 운행을 요청할 수 있다. 그러면, 통신 모듈(120)은 이러한 요청 신호를 수신하고, 프로세서(130)로 요청 신호가 수신되었다는 정보를 전송할 수 있다. 이 경우, 프로세서(130)는, 화살표 c5로 표시된 바와 같이, 스위칭 모듈(110)로 턴온 신호를 전송하여, 스위칭 모듈(110)이 턴온되도록 할 수 있다. 이와 같이, 스위칭 모듈(110)이 턴온되면, 화살표 c6로 표시된 바와 같이, 배터리 팩(1000)으로부터 전동 킥보드로 작동 전원이 공급될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 운송 수단(20)에 제어 유닛(23)이 구비되어 있지 않거나, 제어 유닛(23)이 구비되더라도 통신 가능한 제어 유닛(23)이 아닌 경우, 휴대 단말(10)에 의해 스위칭 모듈(110)의 온오프가 제어될 수 있다. 따라서, 휴대 단말(10)을 이용하여 사용자가 배터리 팩(1000)의 전원 공급 여부를 용이하게 제어할 수 있다.
특히, 이와 같은 구성에 있어서, 프로세서(130)는, 운송 수단(20)의 운행 시작 시, 스위칭 모듈(110)을 최초 턴온시키는 과정에서, 휴대 단말(10)의 제어 신호에 기초하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(130)는, 운송 수단(20)의 운행 종료 시, 스위칭 모듈(110)을 마지막으로 턴오프시키는 과정에서, 휴대 단말(10)의 제어 신호에 기초하도록 구성될 수 있다.
도 6은, 배터리 팩(1000)이 미장착 사용되는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치(100)의 구성 및 동작에 대한 또 다른 예를 개략적으로 나타내는 도면이다. 본 실시예에 대해서도, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 6을 참조하면, 배터리 팩(1000)이 운송 수단(20)에 장착되지 않고 미장착 사용되도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 배터리 팩(1000)은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 운송 수단(20)에 장착된 상태로 전원 공급이 가능하도록 구성될 수도 있고, 도 6에 도시된 바와 같이, 운송 수단(20)에 장착되지 않은 상태로 전원 공급이 가능하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 배터리 팩(1000)은 자동차에 장착되어 자동차의 운행에 구동력을 제공하다가, 자동차로부터 분리되어, 휴대형 냉장고(캠핑용 냉장고) 등과 같은 전자 제품에 작동 전원을 공급하도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 배터리 팩(1000)이 이동식 전원으로서 미장착 사용되는 경우, 앞서 도 5의 실시예와 유사하게 휴대 단말(10)의 신호에 기초하여 프로세서(130)가 스위칭 모듈(110)을 제어하도록 구성될 수 있다.
즉, 도 6에서 화살표 d1으로 표시된 바와 같이, 통신 모듈(120)은 휴대 단말(10)로부터 배터리 팩(1000)의 활용 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 사용자는, 배터리 팩(1000)의 활용 정보로서, 미장착 사용, 다시 말해 이동식 전원으로 사용될 것이라는 정보를 휴대 단말(10)에 입력할 수 있다. 더욱이, 사용자는, 배터리 팩(1000)의 활용 정보로서, 미장착 사용의 구체적인 형태에 대한 추가 정보를 휴대 단말(10)에 입력할 수 있다. 예를 들어, 사용자는, 배터리 팩(1000)을 이동식 전원으로 활용하되, 휴대형 냉장고의 전원으로 활용한다는 정보를 휴대 단말(10)로 입력할 수 있다.
그러면, 통신 모듈(120)은, 휴대 단말(10)로부터 수신된 배터리 팩(1000)의 활용 정보를, 화살표 d2로 표시된 바와 같이, 프로세서(130)로 전달할 수 있다. 그러면, 프로세서(130)는, 수신한 활용 정보를 기초로, 배터리 팩 관리 장치(100)나 배터리 팩(1000)에 구비된 보호 회로 설정 등을 통해, 배터리 팩(1000)의 최대 허용 전류, 전압 및/또는 온도 등을 설정할 수 있다. 이를테면, 프로세서(130)는, 배터리 팩(1000)의 최대 허용 전류 등을 휴대형 냉장고에 적합한 사양으로 변경 설정할 수 있다.
그리고, 도 6에서 화살표 d3로 표시된 바와 같이, 배터리 팩(1000)이 휴대형 냉장고에 장착되는 경우, 통신 모듈(120)은, 화살표 d4로 표시된 바와 같이, 휴대 단말(10)과 스위칭 제어를 위한 신호를 주고 받을 수 있다. 보다 구체적으로, 통신 모듈(120)은, 휴대 단말(10)로 구동 전원 공급 여부에 대한 확인 요청 신호를 전송하고, 휴대 단말(10)로부터 구동 전원 공급 요청 신호를 응답 신호로서 수신하도록 구성될 수 있다.
그리고, 이와 같이 휴대 단말(10)이 통신 모듈(120)로 전원 공급 요청 신호 등 제어 신호를 전송하면, 상기 프로세서(130)는 이러한 휴대 단말(10)의 제어 신호에 기초하여 스위칭 모듈(110)을 제어하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 사용자는 휴대 단말(10)을 이용하여, 화살표 d4로 표시된 바와 같이, 전자 제품(30)으로 전원을 공급할 것을 요청할 수 있다. 그러면, 통신 모듈(120)은 이러한 요청 신호를 수신하고, 프로세서(130)로 요청 신호가 수신되었다는 정보를 전송할 수 있다. 이 경우, 프로세서(130)는, 화살표 d5로 표시된 바와 같이, 스위칭 모듈(110)로 턴온 신호를 전송하여, 스위칭 모듈(110)이 턴온되도록 할 수 있다. 이와 같이, 스위칭 모듈(110)이 턴온되면, 화살표 d6로 표시된 바와 같이, 배터리 팩(1000)으로부터 전자 제품(30)으로 작동 전원이 공급될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩(1000)이 이동식 전원으로 이용되는 경우, 적어도 부분적으로 휴대 단말(10)을 통해 스위칭 모듈(110)의 제어가 이루어지도록 함으로써, 배터리 팩(1000)의 효율적이고 안정적인 운용이 가능할 수 있다. 특히, 상기 실시 구성에 의하면, 휴대 단말(10)을 통해 사용자가 배터리 팩(1000)의 스위칭 모듈(110)에 대한 온오프를 제어할 수 있으므로, 사용자에 대한 감전 사고 등을 효과적으로 예방할 수 있다.
한편, 상기 통신 모듈(120)은, 배터리 팩(1000)이 운송 수단(20)에 장착되는 경우, 통신 가능한 제어 유닛(23)이 존재하는지 탐색하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩(1000)이 운송 수단(20)에 장착되는 경우, 통신 모듈(120)은 통신 가능한 제어 유닛(23)(이를테면, ECU)이 운송 수단(20)에 구비되어 있는지 탐색할 수 있다. 그리고, 통신 가능한 제어 유닛(23)이 감지된 경우, 상기 프로세서(130)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(23)의 신호에 따라 스위칭 모듈(110)을 턴온시키거나 턴오프시키도록 구성될 수 있다. 반면, 통신 가능한 제어 유닛(23)이 감지되지 않은 경우, 상기 프로세서(130)는, 도 5나 도 6에 도시된 바와 같이, 휴대 단말(10)의 제어 하에 스위칭 모듈(110)을 턴온시키거나 턴오프시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 통신 가능한 제어 유닛(23)이 운송 수단(20)에 구비되었는지 여부에 따라, 프로세서(130)의 스위칭 모듈(110) 제어 방식이 달라질 수 있다. 특히, 상기 실시 구성에 의하면, 프로세서(130)의 스위칭 모듈(110) 제어가 보다 안정적으로 이루어질 수 있다. 특히, 전기 자동차 등에는 통신 가능한 제어 유닛(23)이 포함된 경우가 많으며, 이 경우 제어 유닛(23)의 제어 성능은 높다고 할 수 있다. 따라서, 이러한 고성능 제어 유닛(23)의 제어 하에 스위칭 모듈(110)이 제어되도록 함으로써, 스위칭 모듈(110) 제어가 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 실시예들에 의하면, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치(100)가 포함된 배터리 팩(1000)의 경우, 하나 이상의 운송 수단(20)에 장착하거나 이동식 전원으로 이용하는 등, 다양한 활용 형태에 따라 적절한 제어 하에 운용될 수 있다. 더욱이, 스위칭 모듈(110)을 제어함에 있어서, 각 활용 형태마다 운송 수단(20)의 제어 유닛(23) 또는 휴대 단말(10)의 제어 하에 이루어지도록 할 수 있다. 특히, 배터리 팩(1000)이 이동식 전원으로 활용되거나, 운송 수단(20)의 제어 유닛(23)에 통신 기능이 포함되지 않은 경우, 휴대 단말(10)에 기초하여 스위칭 모듈(110)이 제어될 수 있다. 따라서, 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 팩(1000)의 이용이 보다 안정적이면서 안전하게 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 상기 통신 모듈(120)은, 스위칭 모듈(110)의 턴온 상태가 지속되는 경우, 스위칭 모듈(110)이 턴온된 시점으로부터 소정 시간 경과 후, 휴대 단말(10)로 스위칭 모듈(110)의 턴온 상태 유지 여부를 확인하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 통신 모듈(120)은, 휴대 단말(10)로 확인 신호를 주기적 또는 비주기적으로 전송할 수 있다.
이때, 휴대 단말(10)은, 자체적으로, 또는 사용자의 입력에 기초하여, 스위칭 모듈(110)의 턴온 상태 유지 여부에 대한 응답 신호를 통신 모듈(120)로 전송할 수 있다. 그리고, 통신 모듈(120)은, 이러한 응답 신호에 기초하여 관련 정보를 프로세서(130)로 전송할 수 있다.
특히, 통신 모듈(120)과 통신 가능한 제어 유닛(23)이 구비되지 않은 운송 수단(20)에 배터리 팩(1000)이 장착되거나, 미장착 사용 상태로 배터리 팩(1000)이 이용되는 경우, 전원 공급 상태가 일정 시간 이상 지속되면, 통신 모듈(120)은 휴대 단말(10)로 계속해서 스위칭 모듈(110)의 턴온 상태를 유지할지에 대한 문의 정보를 전송할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(120)은, 이동식 전원으로서 배터리 팩(1000)이 이용되는 상황에서 스위칭 모듈(110)의 턴온 상태가 3시간 이상 지속되는 경우, 휴대 단말(10)로 전원 공급을 계속할 것인지를 문의하는 정보를 전송할 수 있다.
이때, 휴대 단말(10)이 스위칭 모듈(110)의 턴온 상태를 유지할 것이라는 응답 신호를 통신 모듈(120)로 전송하는 경우, 상기 통신 모듈(120)은 전원 공급 유지 정보를 프로세서(130)로 전송할 수 있다. 그러면, 프로세서(130)는 스위칭 모듈(110)의 턴온 상태를 그대로 유지할 수 있다. 반면, 휴대 단말(10)이 스위칭 모듈(110)의 턴온 상태를 유지하지 않을 것이라는 응답 신호를 통신 모듈(120)로 전송하거나, 소정 시간 동안 아무런 응답 신호도 통신 모듈(120)로 전송하지 않는 경우, 통신 모듈(120)은 이러한 내용을 나타내는 정보를 프로세서(130)로 전송할 수 있다. 그러면, 프로세서(130)는, 스위칭 모듈(110)이 턴오프되도록 할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩(1000)이 지속적으로 사용되지 않을 가능성이 있는 상황에서, 배터리 팩(1000)의 사용 지속 여부를 문의함으로써, 배터리 팩(1000)의 불필요한 전원 공급 상태를 해제하도록 할 수 있다. 더욱이, 이 경우, 배터리 팩(1000)에 의한 감전 사고 등을 보다 효과적으로 예방할 수 있다.
또한, 상기 프로세서(130)는, 활용 형태 별 배터리 팩(1000)의 사용 가능 시간을 제공하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 프로세서(130)는, 배터리 팩(1000)이 운송 수단(20)에 장착될 때(장착 사용) 배터리 팩(1000)의 사용 가능 시간과, 배터리 팩(1000)이 이동식 전원으로 이용될 때(미장착 사용) 배터리 팩(1000)의 사용 가능 시간을 구별하여 해당 정보를 휴대 단말(10)로 전송할 수 있다. 이를테면, 상기 프로세서(130)는, 현재 배터리 팩(1000)이 운송 수단(20)으로 장착 사용 시 3시간 사용이 가능하고, 이동식 전원으로 미장착 사용 시 10시간 사용이 가능하다는 정보를 휴대 단말(10)로 제공할 수 있다.
더욱이, 상기 프로세서(130)는, 배터리 팩(1000)이 운송 수단(20)에 장착 사용되는 환경에서도, 어떠한 종류의 운송 수단(20)에 장착되는지에 따라 배터리 팩(1000)의 사용 가능 시간을 구별하여 통신 모듈(120)로 제공하도록 구성될 수 있다. 이를테면, 상기 프로세서(130)는, 현재 배터리 팩(1000)이 전기 자동차에 장착되어 사용되는 경우 2시간 사용이 가능하고, 전기 오토바이에 장착되어 사용되는 경우 5시간 사용이 가능하다는 정보를 휴대 단말(10)로 제공할 수 있다.
이때, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 배터리 팩(1000)의 사용 가능 시간 추정 기술이 본 발명에 채용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 SOC(State Of Charge) 또는 SOH(State Of Health) 추정 구성 등을 이용하여, 배터리 팩(1000)의 사용 가능 시간이 추정될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 특정 활용 형태로 배터리 팩(1000)이 사용되는 상황에서, 해당 활용 형태로 계속해서 사용되는 경우는 물론이고 다른 활용 형태로 변경하여 사용되는 경우까지 배터리 팩(1000)의 사용 가능 시간이 제공될 수 있다. 따라서, 장래 배터리 팩(1000)의 활용 형태를 변경하여 사용될 경우를 대비하여 배터리 팩(1000)의 사용 시간이 예측됨으로써, 사용자로 하여금 배터리 팩(1000)의 지속 사용 여부 내지 충전 필요성 등에 대한 예측이 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩(1000)을 이동식 전원으로 사용하는 상태에서, 장차 전기 자동차의 구동용으로 배터리 팩(1000)을 사용하고자 하는 경우, 사용자는 현재 배터리 팩(1000)의 충전 상태가 충분한지 여부를 쉽게 판단할 수 있다.
한편, 상기 통신 모듈(120)은, 운송 수단(20) 또는 휴대 단말(10)과 RFID(Radio Frequency IDentification) 방식이나 NFC(Near Field Communication) 방식 등의 근거리 무선 통신 형태로 통신이 가능하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 통신 모듈(120)은, RFID 리더 또는 NFC 리더로서 구현될 수 있다. 이때, RFID 태그나 NFC 태그는 운송 수단(20)이나 휴대 단말(10)에 구비될 수 있다. 이러한 RFID 태그나 NFC 태그는, 운송 수단(20)이나 휴대 단말(10)에 별도로 부착될 수도 있고, 운송 수단(20)이나 휴대 단말(10)에 그러한 태그 기능이 수행되도록 구성될 수도 있다. 특히, 최근 스마트폰 등 휴대 단말(10)은 NFC 태그 기능을 제공하는 경우가 많다. 또한, 전기 자동차나 전동 킥보드 등 최근 운송 수단(20)에도 RFID 태그나 NFC 태그 기능을 구현하기 용이한 형태로 전자 부품들이 장착될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 운송 수단(20)이나 휴대 단말(10)로부터 별도의 전원이 공급되지 않더라도, 배터리 팩 관리 장치(100) 측 전원, 특히 배터리 팩(1000)의 전원을 이용하여 통신 모듈(120)과 운송 수단(20), 또는 통신 모듈(120)과 휴대 단말(10) 사이의 통신이 가능하도록 할 수 있다. 특히, 통신 모듈(120)은 배터리 팩(1000)에 구비되어, 이차 전지(200)로부터 전원을 용이하게 공급받을 수 있다. 따라서, 운송 수단(20)이나 휴대 단말(10)의 전원이 없거나 부족한 상황에서도, 배터리 팩(1000) 자체의 전원을 이용하여 통신 모듈(120)과 운송 수단(20) 및/또는 휴대 단말(10) 사이의 통신이 가능해질 수 있다.
특히, 운송 수단(20), 이를테면 전기 자동차에는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(23)이나 통신 유닛(22)으로 전원을 공급하기 위한 보조 배터리(25)가 존재할 수 있다. 그러나, 이러한 보조 배터리(25)가 방전되는 경우, 제어 유닛(23)이나 통신 유닛(22)이 제대로 동작하지 못하게 될 수 있다. 그리고, 제어 유닛(23)이나 통신 유닛(22)이 제대로 동작하지 못하는 경우, 운송 수단(20)의 전원 공급 제어 등 구동 제어가 수행되지 않아, 운송 수단(20)이 구동되지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 하지만, 상기 실시예에 의할 경우, 이러한 문제가 방지될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 4에 도시된 구성을 참조하면, 운송 수단(20) 측에는 보조 배터리(25)와 함께 제어 유닛(23) 및 통신 유닛(22)이 구비되는데, 이때 통신 유닛(22)은 보조 배터리(25)의 충전 정보를 저장하도록 구성될 수 있다. 특히, 보조 배터리(25)가 방전되는 경우, 통신 유닛(22)은 이러한 보조 배터리(25)의 방전 정보를 저장하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 통신 유닛(22)은, 별도의 전원이 없더라도 해당 정보의 독출이 가능하도록 패시브 RFID 태그나 NFC 태그와 같은 형태로 구현될 수 있다.
이러한 상태에서, 배터리 팩 관리 장치(100)의 통신 모듈(120)은, 보조 배터리(25)가 방전된 경우라 하더라도, 배터리 팩(1000) 측에 구비된 이차 전지(200)의 전원을 이용하여 통신 유닛(22)의 정보, 특히 보조 배터리(25)의 방전 정보를 독출할 수 있다. 이 경우, 통신 모듈(120)은, 보조 배터리(25)가 방전되었다는 사실을 프로세서(130)로 전송할 수 있다. 그리고, 프로세서(130)는, 스위칭 모듈(110)을 제어하여 배터리 팩(1000) 측으로부터 운송 수단(20) 측, 특히 보조 배터리(25)로 전원이 공급되도록 함으로써, 보조 배터리(25)가 충전되도록 할 수 있다. 그러면, 제어 유닛(23) 및 통신 유닛(22)은, 보조 배터리(25)로부터 전원을 공급받아 프로세서(130)와 데이터를 주고 받음으로써, 운송 수단(20)의 구동 제어가 가능해질 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 운송 수단(20) 측의 보조 배터리(25)가 방전된 경우라 하더라도, 배터리 팩(1000) 자체의 전원을 이용하여 통신 모듈(120)과 통신 유닛(22) 사이의 통신이 가능해짐으로써, 배터리 팩(1000)을 이용한 운송 수단(20)의 전원 공급이 가능해질 수 있다.
또한, 상기 통신 모듈(120)은, 근거리 무선 통신 방식으로, 휴대 단말(10)로부터 배터리 팩(1000)의 활용 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 휴대 단말(10)은, RFID 태그나 NFC 태그로서 기능을 수행하도록 구현되되, 배터리 팩(1000)의 활용 정보로서 배터리 팩(1000)을 운송 수단(20)에 장착한 상태로 사용할지(장착 사용), 아니면 배터리 팩(1000)을 이동식 전원으로서 사용할지(미장착 사용)와 같이, 장착 사용 여부에 대한 정보를 저장할 수 있다. 또는, 휴대 단말(10)은, 배터리 팩(1000)의 활용 정보로서 배터리 팩(1000)이 장착될 운송 수단(20)의 종류에 대한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 휴대 단말(10)은, 배터리 팩(1000)이 전기 자동차나 전기 오토바이, 전기 자전거, 전동 킥보드, 전동 휠 중 어느 운송 수단(20)에 장착되어 사용될 것인지에 대한 정보를 RFID 태그나 NFC 태그로서 통신 모듈(120)로 제공할 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 휴대 단말(10)을 배터리 팩(1000)의 근처에 위치시키거나 태깅하는 것만으로도 배터리 팩(1000)의 활용 정보가 통신 모듈(120)로 용이하게 전달될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치(100)는, 배터리 팩(1000) 내부에 채용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩(1000)은, 상술한 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치(100)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(1000)은, 배터리 팩(1000)에 통상적으로 포함되는 구성요소, 이를테면, 하나 이상의 이차 전지(200), 전원 공급 단자(400)(팩 단자), 이차 전지(200)와 전원 공급 단자(400) 사이의 충방전 전원을 공급하는 경로인 전원 공급 경로(300), 전류 센서, 릴레이 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(1000)은, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 제어 소자, 이를테면 배터리 관리 시스템(BMS) 등을 더 포함할 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치(100)의 프로세서(130)는, 배터리 관리 시스템으로 적어도 일부 동작이 수행되도록 구현될 수도 있다.
특히, 본 발명에 따른 배터리 팩(1000)은, 운송 수단(20), 이를테면 자동차에 탈착 가능하게 구성될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩(1000)은, 자동차에 장착될 수도 있고, 자동차로부터 분리될 수도 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 배터리 팩(1000)은, 동일 종류의 자동차 또는 서로 다른 종류의 자동차에 대하여 자유롭게 장착 또는 분리할 수 있도록 구성된 교환식 배터리 팩(1000) 형태로 구성될 수 있다. 이를 위해, 본 발명에 따른 배터리 팩(1000)은, 자동차와 전기적으로 결합되는 것은 물론이고, 전기적인 결합 상태를 유지하기 위해 자동차의 일부분에서 기계적으로 결합 가능하게 구성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이러한 배터리 팩(1000)과 자동차의 기계적 및/또는 전기적 결합 형태에 대하여 구체적으로 제한되지 않으며, 본 발명의 출원 시점에 의해 공지된 다양한 전기적 및/또는 기계적 결합 형태가 본 발명에 채용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(1000)은, 자동차 이외의 다른 운송 수단(20), 이를테면 전기 오토바이, 전기 자전거, 전동 킥보드, 전동휠 등 다양한 장치에 호환 장착 가능하도록 구성될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치(100)는, 자동차, 특히 전기로 구동되는 전기 자동차에 채용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 상술한 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치(100)를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 팩 관리 장치(100)는, 자동차에 장착되는 배터리 팩(1000) 내부에 구비될 수 있으나, 배터리 팩(1000) 외부에 적어도 일부 구성이 구비될 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차는, 이러한 배터리 팩 관리 장치(100) 이외에, 다른 다양한 장치, 이를테면, 제어 유닛(23), 보조 배터리(25), 모터(21), 접속 단자, DC-DC 컨버터(24) 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명의 출원 시점에 공지된 자동차의 다양한 구성요소를 더 채용할 수 있음은 물론이다.
이상과 같이, 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.
10: 휴대 단말
20: 운송 수단
21: 모터, 22: 통신 유닛, 23: 제어 유닛, 24: DC-DC 컨버터, 25: 보조 배터리
30: 전자 제품
100: 배터리 팩 관리 장치
110: 스위칭 모듈
120: 통신 모듈
130: 프로세서
140: 저장 모듈
200: 이차 전지
300: 전원 공급 경로
400: 전원 공급 단자
1000: 배터리 팩

Claims (13)

  1. 하나 이상의 이차 전지를 구비하여 전원 공급 경로를 통해 외부로 전원을 공급할 수 있도록 구성된 배터리 팩을 관리하는 장치에 있어서,
    상기 전원 공급 경로에 구비되어 상기 전원 공급 경로를 선택적으로 온오프시킬 수 있도록 구성된 스위칭 모듈;
    휴대 단말과 통신 가능하도록 구성되며, 상기 휴대 단말로부터 상기 배터리 팩의 활용 정보를 수신하도록 구성된 통신 모듈; 및
    상기 통신 모듈에 수신된 활용 정보에 기초하여, 상기 배터리 팩에 대하여 미리 설정된 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나의 설정값을 변경하도록 구성되며, 변경된 설정값에 따라 상기 스위칭 모듈을 제어하도록 구성된 프로세서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통신 모듈은, 상기 배터리 팩의 활용 정보로서, 장착 사용 여부에 대한 정보를 수신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 통신 모듈은, 상기 배터리 팩의 활용 정보로서, 상기 배터리 팩이 장착되는 운송 수단의 종류에 대한 정보를 수신할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 통신 모듈에 의해 수신된 배터리 팩의 활용 정보가 미장착 사용인 경우, 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나의 설정값을, 장착 사용인 경우에 비해, 낮게 설정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 활용 정보에 기초하여, 상기 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나에 대한 최대 허용치를 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 스위칭 모듈이 턴오프된 상태에서 상기 설정값을 변경하고, 상기 설정값이 변경된 후 상기 스위칭 모듈이 턴온될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 통신 모듈은, 상기 배터리 팩과 상기 휴대 단말 사이의 상대적 거리 변화를 감지할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 배터리 팩과 상기 휴대 단말 사이의 상대적 거리 변화가 기준 변화량 이상인 경우, 상기 스위칭 모듈을 턴오프시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 통신 모듈은, 상기 배터리 팩과 상기 휴대 단말 사이의 상대적 거리 변화가 기준 변화량 이상인 경우, 상기 휴대 단말로 경고 정보를 전송하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 팩이 운송 수단에 장착 가능하도록 구성되고, 상기 운송 수단에 상기 통신 모듈과 통신 가능한 제어 유닛이 구비된 경우,
    상기 프로세서는, 상기 제어 유닛의 신호에 기초하여 상기 스위칭 모듈을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 배터리 팩이 장착되는 운송 수단에 상기 통신 모듈과 통신 가능한 제어 유닛이 구비되지 않거나 상기 배터리 팩이 운송 수단에 장착되지 않고 이용되는 경우, 상기 휴대 단말의 신호에 기초하여 상기 스위칭 모듈을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩 관리 장치를 포함하는 배터리 팩.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩 관리 장치를 포함하는 자동차.
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