KR20220083934A - 배터리 정보 관리 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

배터리 정보 관리 방법 및 장치가 개시된다. 일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 장치는, 복수의 CMU(Cell Monitor Unit)로부터 배터리에 포함된 배터리 셀에 대한 셀 데이터를 수신하는 송수신기와, 상기 셀 데이터를 처리하고, 상기 송수신기를 제어하는 제1 프로세서와, 상기 셀 데이터에 기초하여 상기 배터리의 상태 정보를 획득하고, 상기 상태 정보를 외부로 전송하는 제2 프로세서를 포함한다.

Description

배터리 정보 관리 방법 및 장치{BATTERY INFORMATION MANAGING METHOD AND APPARATUS}
아래 실시예들은 배터리 정보 관리 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 배터리(예를 들어, 이차 전지)는 충방전에 의해 내부 활물질이 산화-환원되는 전기화학적 반응을 통해 화학 에너지와 전기 에너지 간의 변환이 이루어진다.
이러한 이차 전지의 성능은 충전 방법, 방전 깊이, 사용 온도, 외부 부하율(load level) 및 충방전 횟수 등에 영향을 받는다. 최근의 배터리는 높은 에너지 밀도와 가벼운 질량을 갖는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지 또는 연료 전지쪽으로 주로 개발되고 있으며, 산업용, 자동차용, 휴대용 또는 이동용 전원 장치에 다양하게 사용되고 있다.
전기 자동차의 배터리 팩은 복수의 배터리 모듈(module)들을 포함할 수 있으며, 복수의 배터리 모듈들 각각은 복수의 배터리 셀(cell)들을 포함할 수 있다. 전기 자동차는 배터리 팩을 관리하는 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)을 더 포함할 수 있다.
실시예들은 배터리 정보 관리 기술을 제공할 수 있다. 다만, 기술적 과제는 상술한 기술적 과제들로 한정되는 것은 아니며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 장치는, 복수의 CMU(Cell Monitor Unit)로부터 배터리에 포함된 배터리 셀에 대한 셀 데이터를 수신하는 송수신기와, 상기 셀 데이터를 처리하고, 상기 송수신기를 제어하는 제1 프로세서와, 상기 셀 데이터에 기초하여 상기 배터리의 상태 정보를 획득하고, 상기 상태 정보를 외부로 전송하는 제2 프로세서를 포함한다.
상기 송수신기는, 상기 송수신기는 차량의 OBD(On Board Diagnostics) 또는 BMS(Battery Management System)로부터 상기 셀 데이터를 수신할 수 있다.
상기 제2 프로세서는, LTE(Long Term Evolution) 모뎀을 이용하여 실시간으로 상기 상태 정보를 외부 서버로 전송할 수 있다.
상기 제1 프로세서는 상기 셀 데이터를 저장하는 제1 메모리를 포함하고, 상기 제2 프로세서는 상기 상태 정보를 저장하는 제2 메모리를 포함할 수 있다.
상기 셀 데이터는, 상기 배터리 셀의 전압 및 상기 배터리 셀의 온도를 포함하고, 상기 제1 프로세서는, 임의의 주기에 기초하여 상기 전압 및 상기 온도를 수집하여 상기 제2 프로세서로 출력하고, 상기 제2 프로세서는, 상기 전압 및 상기 온도에 기초하여 상기 배터리의 SOC(State of Charge) 및 SOH(State of Health)를 획득하고, 상기 SOC 및 상기 SOH를 제2 메모리에 저장하고, 상기 SOC 및 상기 SOH를 무선 통신을 통해 외부로 전송할 수 있다.
상기 제1 프로세서와 상기 제2 프로세서 간의 데이터 송수신은 UART(Universal asynchronous receiver/transmitter) 방식에 의해 수행되고, 상기 제2 프로세서는, 상기 SOC 및 SOH를 USB(Universal Serial Bus) 방식 또는 UART 방식을 이용하여 무선 통신 장치로 출력할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 방법은, 복수의 CMU(Cell Monitor Unit)로부터 배터리에 포함된 배터리 셀에 대한 셀 데이터를 수신하는 단계와, 상기 셀 데이터를 처리하고, 상기 셀 데이터를 수신하는 송수신기를 제어하는 단계와, 상기 셀 데이터에 기초하여 상기 배터리의 상태 정보를 획득하고, 상기 상태 정보를 외부로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 수신하는 단계는, 차량의 OBD(On Board Diagnostics) 또는 BMS(Battery Management System)로부터 상기 셀 데이터를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 외부로 전송하는 단계는, LTE(Long Term Evolution) 모뎀을 이용하여 실시간으로 상기 상태 정보를 외부 서버로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 셀 데이터를 수집하여 제1 메모리에 저장하는 단계와, 상기 상태 정보를 제2 메모리에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 셀 데이터는, 상기 배터리 셀의 전압 및 상기 배터리 셀의 온도를 포함하고, 상기 셀 데이터를 처리하고, 상기 셀 데이터를 수신하는 송수신기를 제어하는 단계는, 임의의 주기에 기초하여 상기 전압 및 상기 온도를 수집하여 출력하는 단계를 포함하고, 상기 셀 데이터에 기초하여 상기 배터리의 상태 정보를 획득하고, 상기 상태 정보를 외부로 전송하는 단계는, 상기 전압 및 상기 온도에 기초하여 상기 배터리의 SOC(State of Charge) 및 SOH(State of Health)를 획득하는 단계와, 상기 SOC 및 상기 SOH를 제2 메모리에 저장하는 단계와, 상기 SOC 및 상기 SOH를 무선 통신을 통해 외부로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전압 및 상기 온도를 수집하여 출력하는 단계는, UART(Universal asynchronous receiver/transmitter) 방식을 이용하여 상기 전압 및 상기 온도를 출력하는 단계를 포함하고, 상기 SOC 및 상기 SOH를 무선 통신을 통해 외부로 전송하는 단계는, 상기 SOC 및 SOH를 USB(Universal Serial Bus) 방식 또는 UART 방식을 이용하여 무선 통신 장치로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예들은 배터리 정보를 관리하여 자동차의 유지, 보수, 관리 및 운용에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 실시예들은 배터리 정보를 관리함으로써 배터리의 수명, 차량의 운행 성능에 대한 안정성을 담보할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 시스템의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 정보 관리 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 배터리 정보 관리 장치가 배터리 정보를 관리하는 동작을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 배터리 정보 관리 시스템의 동작을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 배터리 정보 관리 장치의 동작의 순서도를 나타낸다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서의 모듈(module)은 본 명세서에서 설명되는 각 명칭에 따른 기능과 동작을 수행할 수 있는 하드웨어를 의미할 수도 있고, 특정 기능과 동작을 수행할 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드를 의미할 수도 있고, 또는 특정 기능과 동작을 수행시킬 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드가 탑재된 전자적 기록 매체, 예를 들어 프로세서 또는 마이크로 프로세서를 의미할 수 있다.
다시 말해, 모듈이란 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및/또는 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적 및/또는 구조적 결합을 의미할 수 있다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 시스템의 개략적인 블록도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 배터리 정보 관리 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 배터리 정보 관리 시스템(10)은 배터리(100)로부터 배터리 정보를 획득하고, 획득한 배터리 정보를 관리할 수 있다. 배터리 정보 관리 시스템(10)은 배터리(100)로부터 획득한 배터리 정보를 배터리 정보 관리 장치(200) 및 서버(300)를 활용하여 관리할 수 있다.
배터리(100)는 차량용 배터리를 포함할 수 있다. 배터리(100)는 배터리 팩(pack)의 형태를 포함할 수 있다. 배터리 팩은 전기 자동차의 구성요소로 포함될 수 있다. 전기 자동차는 순수 전기 자동차(electric vehicle, EV), 하이브리드 전기 자동차(hybrid electric vehicle, HEV), 플러그인 하이브리드 전기 자동차(plug-in hybrid electric vehicle, PHEV) 등을 의미할 수 있다.
배터리 팩은 복수의 배터리 모듈(module)들을 포함할 수 있고, 복수의 배터리 모듈들 각각은 복수의 배터리 셀(cell)들을 포함할 수 있다.
배터리 정보 관리 장치(200)는 배터리(100)로부터 배터리 정보를 획득하고, 획득한 정보를 관리할 수 있다. 배터리 정보 관리 장치(200)는 배터리 정보를 처리하여 서버(300)로 전송할 수 있고, 서버(300)로부터 배터리 정보에 관한 요청 및 배터리 정보 관리에 필요한 정보를 수신할 수 있다.
배터리 정보 관리 장치(200)는 마더보드(motherboard)와 같은 인쇄 회로 기판(printed circuit board(PCB)), 집적 회로(intergrated circuit(IC)), 또는 SoC(system on chip)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 배터리 정보 관리 장치(200)는 애플리케이션 프로세서(application processor)로 구현될 수 있다.
또한, 배터리 정보 관리 장치(200)는 PC(personal computer), 데이터 서버, 또는 휴대용 장치 내에 구현될 수 있다.
휴대용 장치는 랩탑(laptop) 컴퓨터, 이동 전화기, 스마트 폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC, 모바일 인터넷 디바이스(mobile internet device(MID)), PDA(personal digital assistant), EDA(enterprise digital assistant), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), PMP(portable multimedia player), PND(personal navigation device 또는 portable navigation device), 휴대용 게임 콘솔(handheld game console), e-북(e-book), 또는 스마트 디바이스(smart device)로 구현될 수 있다. 스마트 디바이스는 스마트 와치(smart watch), 스마트 밴드(smart band), 또는 스마트 링(smart ring)으로 구현될 수 있다.
배터리 정보 관리 장치(200)는 송수신기(210), 제1 프로세서(230) 및 제2 프로세서(250)를 포함한다. 제1 프로세서(230)는 제1 메모리(231)를 포함할 수 있고, 제2 프로세서(250)는 제2 메모리(251)를 포함할 수 있다.
송수신기(210)는 송수신 인터페이스를 포함할 수 있다. 송수신기(210)는 배터리 정보 관리에 필요한 데이터를 송수신할 수 있다. 송수신기(210)는 CAN(Control Area Network) 통신을 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다.
송수신기(210)는 복수의 CMU(Cell Monitor Unit)로부터 배터리에 포함된 배터리 셀에 대한 셀 데이터를 수신할 수 있다. CMU는 배터리 팩에 포함된 배터리 셀을 모니터링 하기 위한 모듈을 의미할 수 있다. CMU에 대해서는 도 3을 참조하여 자세하게 설명한다. 송수신기(210)는 CMU로부터 수신한 셀 데이터를 제1 프로세서(230) 또는 제2 프로세서(250)로 출력할 수 있다.
송수신기(210)는 차량의 OBD(On Board Diagnostics) 또는 BMS(Battery Management System)로부터 셀 데이터를 수신할 수 있다. 셀 데이터는 배터리 셀의 전압, 배터리 셀의 온도를 포함할 수 있다.
제1 프로세서(230) 및 제2 프로세서(250)는 제1 메모리(231) 및 제2 메모리(251)에 저장된 데이터를 처리할 수 있다. 제1 프로세서(230) 및 제2 프로세서(250)는 제1 메모리(231) 및 제2 메모리(251)에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드(예를 들어, 소프트웨어), 제1 프로세서(230) 및 제2 프로세서(250)에 의해 유발된 인스트럭션(instruction)들을 실행할 수 있다.
"제1 프로세서(230) 및 제2 프로세서(250)"는 목적하는 동작들(desired operations)을 실행시키기 위한 물리적인 구조를 갖는 회로를 가지는 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치일 수 있다. 예를 들어, 목적하는 동작들은 프로그램에 포함된 코드(code) 또는 인스트럭션들(instructions)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치는 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙 처리 장치(central processing unit), 프로세서 코어(processor core), 멀티-코어 프로세서(multi-core processor), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다.
제1 프로세서(230)와 제2 프로세서(250)는 물리적으로 이격된 별도의 하드웨어로 구현될 수 있다. 또는, 제1 프로세서(230)와 제2 프로세서(250)는 하나의 하드웨어 상에서 구현될 수도 있다.
제1 프로세서(230)는 수신한 셀 데이터를 처리하고, 송수신기(210)를 제어할 수 있다. 제1 프로세서(230)는 셀 데이터를 수집할 수 있다.
제1 프로세서(230)는 임의의 주기에 기초하여 배터리 셀의 전압 및 배터리 셀의 온도를 수집하여 제2 프로세서(250)로 출력할 수 있다. 또는, 제1 프로세서(230)는 비주기적 또는 실시간으로 배터리 셀의 전압 및 배터리 셀의 온도를 수집하여 제2 프로세서(250)로 출력할 수 있다.
제2 프로세서(250)는 수신한 셀 데이터에 기초하여 배터리(100)의 상태 정보를 획득하고, 획득한 상태 정보를 외부로 전송할 수 있다. 예를 들어, 외부는 배터리 관리 장치(200) 외부의 서버(300)를 포함할 수 있다. 배터리(100)의 상태 정보는 배터리(100)의 SOC(State of Charge) 및 SOH(State of Health)를 포함할 수 있다.
제2 프로세서(250)는 배터리 셀의 전압 및 배터리 셀의 온도에 기초하여 배터리(100)의 SOC 및 SOH를 획득할 수 있다. 제2 프로세서(250)는 배터리(100)의 SOC 및 SOH를 제2 메모리(251)에 저장할 수 있다.
제2 프로세서(250)는 LTE(Long Term Evolution) 모뎀을 이용하여 실시간으로 배터리(100)의 상태 정보를 외부 서버로 전송할 수 있다. 제2 프로세서(250)는 SOC 및 SOH를 무선 통신을 통해 외부로 전송할 수 있다. 예를 들어, 제2 프로세서(250)는 WI-FI(Wireless Fidelity)를 이용하여 배터리(100)의 상태 정보를 외부로 전송할 수 있다.
제1 프로세서(230)와 제2 프로세서(250) 간의 데이터 송수신은 UART(Universal asynchronous receiver/transmitter) 방식에 의해 수행될 수 있다. 제2 프로세서(250)는 SOC 및 SOH를 USB(Universal Serial Bus) 방식 또는 UART 방식을 이용하여 무선 통신 장치로 출력할 수 있다.
제1 메모리(231) 및 제2 메모리(251)는 제1 프로세서(230) 및 제2 프로세서(250)에 의해 실행가능한 인스트럭션들(또는 프로그램)을 저장할 수 있다. 예를 들어, 인스트럭션들은 프로세서의 동작 및/또는 프로세서의 각 구성의 동작을 실행하기 위한 인스트럭션들을 포함할 수 있다.
제1 메모리(231) 및 제2 메모리(251)는 휘발성 메모리 장치 또는 불휘발성 메모리 장치로 구현될 수 있다.
휘발성 메모리 장치는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory), T-RAM(thyristor RAM), Z-RAM(zero capacitor RAM), 또는 TTRAM(Twin Transistor RAM)으로 구현될 수 있다.
불휘발성 메모리 장치는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시(flash) 메모리, MRAM(Magnetic RAM), 스핀전달토크 MRAM(Spin-Transfer Torque(STT)-MRAM), Conductive Bridging RAM(CBRAM), FeRAM(Ferroelectric RAM), PRAM(Phase change RAM), 저항 메모리(Resistive RAM(RRAM)), 나노 튜브 RRAM(Nanotube RRAM), 폴리머 RAM(Polymer RAM(PoRAM)), 나노 부유 게이트 메모리(Nano Floating Gate Memory(NFGM)), 홀로그래픽 메모리(holographic memory), 분자 전자 메모리 소자(Molecular Eelectronic Memory Device), 또는 절연 저항 변화 메모리(Insulator Resistance Change Memory)로 구현될 수 있다.
제1 메모리(231)는 배터리 셀의 셀 데이터를 저장할 수 있다. 제2 메모리(251)는 배터리(100)의 상태 정보를 저장할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 배터리 정보 관리 장치가 배터리 정보를 관리하는 동작을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 배터리 정보 관리 장치(200)는 CMU(110)의 CAN 통신에 있어, 여과 없이 데이터를 수집할 수 있다. 배터리 정보 관리 장치(200)는 CMU(110)의 수에 관계없이 데이터를 수집하고 저장할 수 있다. 배터리 정보 관리 장치(200)는 수집과 저장을 수행하는 프로세서를 분리하여 배터리 정보 관리 성능을 향상시킬 수 있다.
배터리 정보 관리 장치(200)는 송수신기(210), 제1 프로세서(230) 및 제2 프로세서(250)를 포함할 수 있다. 배터리 정보 관리 장치(200)는 제3 메모리(270) 및 무선 통신 장치(290)를 더 포함할 수 있다. 제1 프로세서(230)는 제1 메모리(231) 및 Multi-CAN을 포함할 수 있다.
송수신기(210)는 복수의 CMU(110-1, 110-2, ??, 110-n)로부터 셀 데이터를 수신할 수 있다. 이하에서, 복수의 CMU(110-1, 110-2, ??, 110-n)는 CMU(110)로 지칭한다.
CMU(110) 중에서 적어도 하나의 CMU(예를 들어, CMU(110-1))는 MCU(Micro Controller Unit)(111), 측정기(113) 및 통신기(115)를 포함할 수 있다.
MCU(111)는 플래시(flash) 메모리 및 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)을 포함할 수 있다. MCU(111)는 배터리 또는 배터리 셀에 대한 진단을 수행할 수 있다. MCU(111)는 측정기(113)가 수집한 셀 데이터를 처리할 수 있다.
MCU(111)는 플래시 메모리 또는 EEPROM에 셀 데이터 또는 셀 데이터의 처리 결과를 저장할 수 있다. MCU(111)는 통신기(115)를 제어하여 송수신기(210)로 셀 데이터를 전송할 수 있다. 예를 들어, MCU(111)는 8 bit RISC(Reduced Instruction Set Computer)로 구현될 수 있다.
측정기(113)는 배터리 셀의 전압 및 온도를 측정할 수 있다. 측정기(113) 2 채널 방식으로 온도를 측정할 수 있다. 통신기(115)는 CAN 방식으로 통신을 수행할 수 있다.
송수신기(210)는 2 포트 CAN(2Port CAN)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 송수신기(210)는 TLE6250GV33으로 구현될 수 있다. 송수신기(210)는 셀 정보와 차량으로 송수신되는 배터리 팩의 데이터 정보를 동시에 수집하여 저장할 수 있다.
제1 프로세서(230)는 CAN 프로세서를 포함할 수 있다. 제1 프로세서(230)는 CAN 통신 및 데이터 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 프로세서(230)는 XC2238N으로 구현될 수 있다.
제1 메모리(231)는 플래시 메모리로 구현될 수 있다.
제2 프로세서(250)는 메인 프로세서로 동작할 수 있다. 제2 프로세서(250)는 데이터의 고속 저장 및 데이터의 서버에 대한 전송을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제2 프로세서(250)는 Exynos4412(Cortex-A9)로 구현될 수 있다.
제2 메모리(251)는 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 메모리(251)는 2GB LP-DDR2로 구현될 수 있다.
제3 메모리(270)는 SDHC(Secure Digital High Capacity) 또는 eMMC(embedded Multi-Media Controller)를 포함할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 배터리 정보 관리 시스템의 동작을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 배터리 정보 관리 장치(200)는 배터리(100)를 포함한 전기 차량의 배터리 정보를 관리할 수 있다. 예를 들어, 배터리 정보 관리 장치(200)는 전기 버스의 배터리 정보를 관리할 수 있다.
배터리 정보 관리 장치(200)는 전기 차량의 운행에 대한 데이터 수집을 통해 전기 차량의 유지, 보수, 관리 및 운용을 지원할 수 있다. 배터리 정보 관리 장치(200)는 배터리 정보의 수집을 통해 복수의 전기 차량에 대해 발생하는 유지, 보수 비용 및 시간을 단축할 수 있다.
배터리 정보 관리 장치(200)는 배터리 팩 내부 셀의 데이터 수집을 위한 무선 기반 배터리 데이터 저장 기술을 제공할 수 있다. 배터리 정보 관리 장치(200)는 차량 주행 및 충전에 따른 배터리 셀들의 정보를 상위 서버로 실시간으로 전송하여, 셀 단위의 전기적, 물리적 특성 변화에 대한 데이터 관리를 함으로써 배터리 팩 수명, 전기 차량 운행 성능에 대한 안정성을 제공할 수 있다.
배터리 정보 관리 장치(200)는 배터리 팩 내부 회로 장치 중 CMU(110)들의 정보 취합 및 무선 전송을 수행할 수 있다. 배터리 정보 관리 장치(200)는 배터리 데이터 관리 서버를 통한 통합 운영 관리센터에서 안정적으로 전기 차량의 배터리 팩(또는, 셀) 데이터 정보 관리를 수행할 수 있다.
배터리 정보 관리 장치(200)는 정류소에 설치될 수 있다. 전기 버스의 배터리는 복수의 CMU(110-1, 110-2, ??, 110-n)를 포함할 수 있다. 배터리 정보 관리 장치(200)는 CMU(110)로부터 셀 데이터를 수신할 수 있다.
CMU(110)는 MCU(111)를 포함할 수 있다. MCU(111)의 동작은 위에서 설명한 것과 동일할 수 있다.
배터리 정보 관리 장치(200)는 배터리의 상태 또는 배터리 셀 데이터를 무선 모듈(291)을 이용하여 서버(300) 또는 DB(Database)(440)로 전송할 수 있다. 무선 모듈(291)은 무선 통신 장치(290)와 동일한 장치일 수 있다.
MCU(111)는 셀 데이터를 에이전트(410), EVCU(Electric Vehicle Control Unit)(420) 및 BTM(Battery Thermal Management)(430)으로 전송할 수 있다.
서버(300) 및 DB(440)는 복수의 차량으로부터 배터리 상태 정보 및 배터리 셀 데이터를 수집하여 저장할 수 있다. 서버(300) 및 DB(440)는 관리용 PC(Personal Compuster)(450) 및 BLMS(460)으로 수집한 상태 정보 및 셀 데이터를 전송할 수 있다.
관리용 PC(450)는 복수의 차량으로부터 수집한 배터리 상태 정보 및 셀 데이터를 처리하여 배터리 정보 관리 장치(200)에 제공할 수 있다. 또한, BLMS(460)는 DB(470)과 데이터를 주고받을 수 있다.
배터리 정보 관리 장치(200)는 전기 차량의 배터리 진단 장치(예를 들어, OBD) 포트 또는 BMS를 통해 셀 데이터를 획득할 수 있다. 이하에서, 배터리 진단 장치 및 BMS에 관하여 자세하게 설명한다.
배터리 진단 장치는 모니터링 IC(integrated circuit)의 상태, 배터리 셀의 전류, 전압 및 온도, 배터리 팩의 전류, 전압 및 온도 등을 진단할 수 있다.
배터리 정보 관리 장치(200)는 배터리 진단 장치에 배터리 진단 요청 메시지(예를 들어, 배터리 팩의 셀 관련 상태의 진단 요청 메시지) 메시지를 전송할 수 있다. 배터리 진단 장치는 진단 요청 메시지를 수신한 경우 배터리 팩의 셀 관련 상태의 진단이 요청되는 것을 알 수 있다.
셀 모니터링 IC 상태의 진단이 요청되는 경우, 배터리 진단 장치는 셀 모니터링 IC 상태의 진단을 요청하는 상태 요청 메시지를 생성할 수 있고, 상태 요청 메시지를 배터리 팩(또는, BMS)에 전송할 수 있다.
배터리 팩(또는, BMS)은 상태 요청 메시지를 수신한 경우 셀 모니터링 IC 상태의 진단이 요청되는 것을 알 수 있다. 배터리 팩(또는, BMS)은 셀 모니터링 IC 상태를 확인할 수 있고, 확인된 결과를 포함하는 상태 응답 메시지를 생성할 수 있다. 배터리 팩(또는, BMS)은 상태 응답 메시지를 배터리 진단 장치에 전송할 수 있다.
셀 모니터링 IC 상태의 진단이 호스트 CAN 통신 라인을 사용하여 수행되는 경우, 마스터 리포트 데이터를 통해 셀 모니터링 IC 상태가 확인될 수 있다. 셀 모니터링 IC 상태의 진단이 로컬 CAN 통신 라인을 사용하여 수행되는 경우, CAN 통신 라인을 사용하는 슬레이브에 대한 셀 모니터링 IC 상태가 확인될 수 있다.
셀 전압 상태의 진단이 요청되는 경우, 배터리 진단 장치는 셀 전압 상태의 진단을 요청하는 상태 요청 메시지를 생성할 수 있고, 상태 요청 메시지를 배터리 팩(또는, BMS)에 전송할 수 있다.
배터리 팩(또는, BMS)은 상태 요청 메시지를 수신한 경우 셀 전압 상태의 진단이 요청되는 것을 알 수 있다. 배터리 팩(또는, BMS)은 셀 전압 상태를 확인할 수 있고, 확인된 결과를 포함하는 상태 응답 메시지를 생성할 수 있다.
배터리 팩(또는, BMS)은 상태 응답 메시지를 배터리 진단 장치에 전송할 수 있다. 셀 전압 상태의 진단이 호스트 CAN 통신 라인을 사용하여 수행되는 경우, 마스터 리포트 데이터를 통해 셀의 최소 전압 및 최대 전압이 확인될 수 있다. 셀 전압 상태의 진단이 로컬 CAN 통신 라인을 사용하여 수행되는 경우, 슬레이브에 대한 셀 전압이 확인될 수 있다.
셀 온도 상태의 진단이 요청되는 경우, 배터리 진단 장치는 셀 온도 상태의 진단을 요청하는 상태 요청 메시지를 생성할 수 있고, 상태 요청 메시지를 배터리 팩(또는, BMS)에 전송할 수 있다.
배터리 팩(또는, BMS)은 상태 요청 메시지를 수신한 경우 셀 온도 상태의 진단이 요청되는 것을 알 수 있다. 배터리 팩(또는, BMS)은 로컬 CAN 통신 라인을 사용하여 슬레이브에 대한 셀 온도를 확인할 수 있고, 확인된 결과를 포함하는 상태 응답 메시지를 생성할 수 있다. 배터리 팩(또는, BMS)은 상태 응답 메시지를 배터리 진단 장치에 전송할 수 있다.
배터리 진단 장치는 배터리 팩(또는, BMS)으로부터 상태 응답 메시지를 수신할 수 있고, 상태 응답 메시지에 포함된 정보에 기초하여 셀 관련 상태를 확인할 수 있다. 예를 들어, 배터리 진단 장치는 셀 모니터링 IC 상태를 확인할 수 있고, 확인된 셀 모니터링 IC 상태에 기초하여 셀 모니터링 IC가 정상 상태 또는 이상 상태인지를 확인할 수 있다.
배터리 진단 장치는 셀 전압을 확인할 수 있고, 셀 전압에 기초하여 셀간 전압 편차를 확인할 수 있고, 확인된 결과에 기초하여 셀 전압이 정상 상태 또는 이상 상태인지를 확인할 수 있다.
또한, 배터리 진단 장치는 셀 온도를 확인할 수 있고, 확인된 결과에 기초하여 셀 온도가 정상 상태 또는 이상 상태인지를 확인할 수 있다.
배터리 진단 장치는 확인된 셀 관련 상태(예를 들어, 셀 모니터링 IC 상태, 셀 전압 상태, 셀 온도 상태) 정보를 포함하는 진단 응답 메시지를 생성할 수 있고, 생성된 진단 응답 메시지를 배터리 정보 관리 장치(200)에 전송할 수 있다.
또한, 진단 응답 메시지는 SOC 관련 정보, SOH 관련 정보, 알람/폴트 관련 정보 등을 더 포함할 수 있다. SOC 관련 정보, SOH 관련 정보 및 알람/폴트 관련 정보는 호스트 CAN 통신에 의해 마스터 리포트 데이터로부터 획득될 수 있다. 알람/폴트 관련 정보는 BMS의 상태(예를 들어, 스탑 상태, 런-레디 상태 등)의 제어, 배터리 팩의 이상 상태 여부를 판단하기 위해 사용될 수 있다.
BMS는 배터리(100)와 연결되며, 수신한 제어 명령 또는 내부 알고리즘에 따라 배터리 시스템의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, BMS는 과충전 보호 기능, 과방전 보호 기능, 과전류 보호 기능, 과전압 보호 기능, 과열 보호 기능, 셀 밸런싱(cell balancing) 기능 등을 수행할 수 있다.
BMS는 과충전, 과방전, 과전류, 과전압, 과열, 셀 밸런싱 등에 대한 관리 정보를 저장하고 있을 수 있다. 셀 밸런싱에 대한 관리 기준은 임밸런싱 마진 또는 셀 밸런싱 개시 전압차와 같은 임계(threshold)에 의해 정의될 수 있다.
BMS는 배터리(100)의 전압, 전류, 온도, 잔여 전력량, 수명, 충전 상태(State of Charge, SOC) 등을 얻을 수 있다. 예를 들어, BMS는 센서들을 이용하여 배터리(100)의 전압, 전류 및 온도를 측정할 수 있으며, BMS는 측정된 전압 및 전류를 기초로 배터리(100)의 잔여 전력량, 수명, 충전 상태 등을 산출할 수 있다.
BMS는 관리 정보, 측정 결과 및 산출 결과 등을 기초로 배터리(100)를 관리할 수 있다. 예를 들어, BMS는 배터리(100)의 온도를 측정할 수 있고, 측정된 배터리(100)의 온도가 소정 임계 온도보다 높을 경우, 배터리(100)와 입출력 단자들 사이를 개방시킬 수 있다. BMS는 소정 임계 온도를 관리 정보로서 저장할 수 있다.
BMS는 배터리(100)의 배터리 셀들 중에서 어느 한 배터리 셀의 셀 전압이 다른 배터리 셀보다 소정의 임계 전압 이상으로 높을 경우, 셀 전압이 높은 배터리 셀을 방전시키는 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다.
셀 밸런싱은 직렬로 연결된 배터리 셀들이 동일한 충전 상태를 갖도록 수행될 수 있다. 예를 들어, 어느 한 배터리 셀이 다른 배터리 셀들보다 먼저 완전히 방전될 경우, 다른 배터리 셀들에 전기 에너지가 남아있더라도, 남아있는 전기 에너지가 사용될 수 없기 때문에 비효율이 발생한다. 이러한 비효율이 발생하는 것을 방지하기 위해 셀 밸런싱이 수행될 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 배터리 정보 관리 장치의 동작의 순서도를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 송수신기(210)는 복수의 CMU(Cell Monitor Unit)로부터 배터리(100)에 포함된 배터리 셀에 대한 셀 데이터를 수신할 수 있다(510). 송수신기(210)는 차량의 OBD 또는 BMS로부터 셀 데이터를 수신할 수 있다. 셀 데이터는 배터리 셀의 전압 및 배터리 셀의 온도를 포함할 수 있다.
제1 프로세서(230)는 셀 데이터를 처리하고, 송수신기(210)를 제어할 수 있다(530). 제1 프로세서(230)는 셀 데이터를 저장하는 제1 메모리(231)를 포함할 수 있다. 제1 프로세서(230)는 임의의 주기에 기초하여 배터리 셀의 전압 및 배터리 셀의 온도를 수집하여 출력할 수 있다.
제2 프로세서(250)는 셀 데이터에 기초하여 배터리(100)의 상태 정보를 획득하고, 획득한 상태 정보를 외부로 전송할 수 있다(550). 제2 프로세서(250)는 LTE 모뎀을 이용하여 실시간으로 상태 정보를 외부 서버로 전송할 수 있다.
제2 프로세서(250)는 배터리(100)의 상태 정보를 저장하는 제2 메모리(251)를 포함할 수 있다.
제2 프로세서(250)는 전압 및 온도에 기초하여 배터리(100)의 SOC 및 SOH를 획득할 수 있다. 제2 프로세서(250)는 SOC 및 SOH를 제2 메모리(251)에 저장하고, SOC 및 SOH를 무선 통신을 통해 외부로 전송할 수 있다.
제1 프로세서(230)와 제2 프로세서(250) 간의 데이터 송수신은 UART 방식에 의해 수행될 수 있다. 제2 프로세서(250)는 SOC 및 SOH를 USB 방식 또는 UART 방식을 이용하여 무선 통신 장치로 출력할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (12)

  1. 복수의 CMU(Cell Monitor Unit)로부터 배터리에 포함된 배터리 셀에 대한 셀 데이터를 수신하는 송수신기;
    상기 셀 데이터를 처리하고, 상기 송수신기를 제어하는 제1 프로세서; 및
    상기 셀 데이터에 기초하여 상기 배터리의 상태 정보를 획득하고, 상기 상태 정보를 외부로 전송하는 제2 프로세서
    를 포함하는 배터리 정보 관리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송수신기는,
    상기 송수신기는 차량의 OBD(On Board Diagnostics) 또는 BMS(Battery Management System)로부터 상기 셀 데이터를 수신하는
    배터리 정보 관리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 프로세서는,
    LTE(Long Term Evolution) 모뎀을 이용하여 실시간으로 상기 상태 정보를 외부 서버로 전송하는
    배터리 정보 관리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프로세서는 상기 셀 데이터를 저장하는 제1 메모리를 포함하고,
    상기 제2 프로세서는 상기 상태 정보를 저장하는 제2 메모리를 포함하는
    배터리 정보 관리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 셀 데이터는,
    상기 배터리 셀의 전압 및 상기 배터리 셀의 온도를 포함하고,
    상기 제1 프로세서는,
    임의의 주기에 기초하여 상기 전압 및 상기 온도를 수집하여 상기 제2 프로세서로 출력하고,
    상기 제2 프로세서는,
    상기 전압 및 상기 온도에 기초하여 상기 배터리의 SOC(State of Charge) 및 SOH(State of Health)를 획득하고, 상기 SOC 및 상기 SOH를 제2 메모리에 저장하고, 상기 SOC 및 상기 SOH를 무선 통신을 통해 외부로 전송하는
    배터리 정보 관리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 프로세서와 상기 제2 프로세서 간의 데이터 송수신은 UART(Universal asynchronous receiver/transmitter) 방식에 의해 수행되고,
    상기 제2 프로세서는,
    상기 SOC 및 SOH를 USB(Universal Serial Bus) 방식 또는 UART 방식을 이용하여 무선 통신 장치로 출력하는
    배터리 정보 관리 장치.
  7. 복수의 CMU(Cell Monitor Unit)로부터 배터리에 포함된 배터리 셀에 대한 셀 데이터를 수신하는 단계;
    상기 셀 데이터를 처리하고, 상기 셀 데이터를 수신하는 송수신기를 제어하는 단계; 및
    상기 셀 데이터에 기초하여 상기 배터리의 상태 정보를 획득하고, 상기 상태 정보를 외부로 전송하는 단계
    를 포함하는 배터리 정보 관리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수신하는 단계는,
    차량의 OBD(On Board Diagnostics) 또는 BMS(Battery Management System)로부터 상기 셀 데이터를 수신하는 단계
    를 포함하는 배터리 정보 관리 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 외부로 전송하는 단계는,
    LTE(Long Term Evolution) 모뎀을 이용하여 실시간으로 상기 상태 정보를 외부 서버로 전송하는 단계
    를 포함하는 배터리 정보 관리 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 셀 데이터를 수집하여 제1 메모리에 저장하는 단계; 및
    상기 상태 정보를 제2 메모리에 저장하는 단계
    를 더 포함하는 배터리 정보 관리 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 셀 데이터는,
    상기 배터리 셀의 전압 및 상기 배터리 셀의 온도를 포함하고,
    상기 셀 데이터를 처리하고, 상기 셀 데이터를 수신하는 송수신기를 제어하는 단계는, 임의의 주기에 기초하여 상기 전압 및 상기 온도를 수집하여 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 셀 데이터에 기초하여 상기 배터리의 상태 정보를 획득하고, 상기 상태 정보를 외부로 전송하는 단계는,
    상기 전압 및 상기 온도에 기초하여 상기 배터리의 SOC(State of Charge) 및 SOH(State of Health)를 획득하는 단계;
    상기 SOC 및 상기 SOH를 제2 메모리에 저장하는 단계; 및
    상기 SOC 및 상기 SOH를 무선 통신을 통해 외부로 전송하는 단계
    를 포함하는 배터리 정보 관리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전압 및 상기 온도를 수집하여 출력하는 단계는, UART(Universal asynchronous receiver/transmitter) 방식을 이용하여 상기 전압 및 상기 온도를 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 SOC 및 상기 SOH를 무선 통신을 통해 외부로 전송하는 단계는,
    상기 SOC 및 SOH를 USB(Universal Serial Bus) 방식 또는 UART 방식을 이용하여 무선 통신 장치로 출력하는 단계를 포함하는
    배터리 정보 관리 방법.
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