KR20230000824A - 배터리 충전 장치 및 배터리 충전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치는 전원부 및 배터리 모듈과 전기적으로 연결되는 경우 상기 배터리 모듈과 관련된 배터리 팩으로부터 전달되는 제어신호에 기초하여 상기 전원부의 전원을 상기 배터리 모듈에 제공하는 충전 제어기를 포함할 수 있다.

Description

배터리 충전 장치 및 배터리 충전 시스템{APPARATUS FOR CHARGING BATTERY AND SYSTEM FOR CHARGING BATTERY}
본 문서에 개시된 실시예들은 배터리 충전 장치 및 배터리 충전 시스템에 관한 것이다.
최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 배터리, Ni/MH 배터리 등과 최근의 리튬 이온 배터리를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 배터리는 종래의 Ni/Cd 배터리, Ni/MH 배터리 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 배터리는 소형, 경량으로 제작할 수 있어 이동 기기의 전원으로 사용되며, 최근에는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.
직렬 연결된 배터리 모듈은 모두 같은 전류로 충전 및 방전을 수행하기 때문에 가장 낮은 용량을 갖는 배터리 모듈의 배터리 용량에 따라 전체 시스템의 배터리 용량이 결정되었다. 용량이 크거나 전압값이 높은 배터리 셀의 전압을 이용하여 소량의 전류로 방전시키는 셀 밸런싱 기술이 있지만, 배터리 모듈 간 용량의 편차를 극복하기에는 한계가 존재한다.
본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은 용량이 부족한 배터리 모듈을 외부 전원을 사용하여 추가 충전시킬 수 있는 배터리 충전 장치를 제공하는데 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은 모듈 BMS(Battery Management System), 팩 BMS 및 충전 제어기의 동작을 기초로 용량이 부족한 배터리 모듈을 외부 전원을 사용하여 추가 충전시킬 수 있는 배터리 충전 시스템을 제공하는데 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치는, 전원부 및 배터리 모듈과 전기적으로 연결되는 경우 상기 배터리 모듈과 관련된 배터리 팩으로부터 전달되는 제어신호에 기초하여 상기 전원부의 전원을 상기 배터리 모듈에 제공하는 충전 제어기를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 충전 제어기는, 상기 배터리 모듈과 상기 전원부를 전기적으로 연결하는 스위치 및 상기 제어신호를 기초로 상기 스위치를 제어하는 제어 유닛을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어 유닛은, 상기 배터리 팩의 팩 BMS(Battery Management System)와 통신하고, 상기 팩 BMS로부터 상기 제어신호를 획득할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어 유닛은, 상기 팩 BMS와 CAN(Controller Area Network) 통신할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어 유닛은, 상기 팩 BMS로부터 웨이크업 신호가 획득되는 경우 상기 충전 제어기의 식별 정보를 상기 팩 BMS로 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 팩 BMS는, 상기 충전 제어기의 식별 정보가 획득되는 경우, 상기 배터리 모듈에 상기 충전 제어기가 연결된 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 팩 BMS는, 상기 배터리 모듈이 충전이 필요한 것으로 판단한 경우에, 상기 배터리 모듈에 상기 충전 제어기가 연결되었는지 여부를 판단하고, 상기 제어 유닛에 상기 전원부와 상기 배터리 모듈을 전기적으로 연결하도록 제어하는 제어신호를 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 팩 BMS는, 상기 배터리 모듈의 충전이 완료된 것으로 판단한 경우에, 상기 충전 제어기에 포함된 제어 유닛에 상기 전원부와 상기 배터리 모듈의 연결을 차단하도록 제어하는 제어신호를 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배터리 모듈은 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 모듈 중에서 기 설정값 이하의 용량을 갖는 배터리 모듈일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 충전 제어기는 복수 개이고, 상기 복수의 충전 제어기는 상기 전원부와 병렬 연결 되고, 상기 복수의 충전 제어기 각각에 포함된 스위치 중 하나의 스위치만 단락될 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 충전 시스템은, 적어도 하나의 배터리 셀 및 상기 적어도 하나의 배터리 셀 각각의 상태 정보를 획득하는 모듈 BMS(Battery Management System)를 포함하는 배터리 모듈, 상기 배터리 모듈과 전기적으로 연결되고, 상기 배터리 모듈의 충전을 제어하는 충전 제어기 및 상기 배터리 모듈의 상태 정보에 기초하여 상기 충전 제어기를 제어하는 제어신호를 생성하는 팩 BMS를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 충전 제어기는, 상기 배터리 모듈과 외부 전원을 전기적으로 연결하는 스위치 및 상기 제어신호를 기초로 상기 스위치를 제어하는 제어 유닛을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 팩 BMS는, 상기 제어 유닛과 통신하고, 상기 제어 유닛에 상기 생성된 제어신호를 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 팩 BMS는 상기 제어 유닛에 웨이크업 신호를 전달하고, 상기 제어 유닛은 상기 웨이크업 신호가 획득되는 경우 상기 제어 유닛이 포함된 충전 제어기의 식별 정보를 상기 팩 BMS로 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 팩 BMS는, 상기 충전 제어기의 식별 정보가 획득되는 경우, 상기 배터리 모듈에 상기 충전 제어기가 연결된 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 상태 정보는 상기 배터리 모듈의 전압값을 포함하고, 상기 팩 BMS는, 상기 배터리 모듈의 전압값이 기 설정값 이하인 경우 상기 배터리 모듈의 충전이 필요한 것으로 판단하고, 상기 배터리 모듈의 충전이 필요한 것으로 판단한 경우, 상기 배터리 모듈에 상기 충전 제어기가 연결되었는지 여부를 판단하고, 상기 제어 유닛에 상기 배터리 모듈과 상기 외부 전원을 전기적으로 연결하도록 제어하는 제어신호를 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 팩 BMS는, 상기 배터리 모듈의 충전이 완료된 경우, 상기 제어 유닛에 상기 배터리 모듈과 상기 외부 전원의 연결을 차단하도록 제어하는 제어신호를 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배터리 모듈은 복수개이고, 상기 복수의 배터리 모듈은 직렬 연결 되고, 상기 충전 제어기는 복수개이고 상기 복수의 충전 제어기는 병렬 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 배터리 모듈 각각의 모듈 BMS와 상기 팩 BMS는 CAN(Controller Area Network) 통신하고, 상기 팩 BMS와 상기 복수의 충전 제어기는 CAN 통신할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 팩 BMS는, 상기 복수의 충전 제어기 중 하나의 충전 제어기에만 상기 제어신호를 전달할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치는 직렬 연결된 배터리 모듈 각각의 전압값을 기준으로 추가 충전하여 복수의 배터리 모듈 간 용량 편차를 극복하여 배터리 팩 전체의 용량을 증가시킬 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 충전 시스템은 팩 BMS에서 복수의 배터리 모듈의 상태 정보를 기초로 복수의 배터리 모듈에 연결된 복수의 충전 제어기의 동작을 제어하여 복수의 배터리 모듈 간 용량 편차를 극복할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치를 보여주는 불록도이다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 충전 제어기를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 배터리 충전 장치를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 충전 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 6은 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 배터리 충전 시스템을 보여주는 도면이다.
이하, 본 문서에 개시된 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 문서에 개시된 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 문서에 개시된 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 문서에 개시된 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 문서에 개시된 실시예들이 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 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩(1000)은 팩 BMS(1100) 및 복수의 배터리 모듈(1200)을 포함할 수 있다.
복수의 배터리 모듈(1200) 각각은 적어도 하나의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 또한, 복수의 배터리 모듈(1200) 각각은 모듈 BMS를 포함할 수 있다. 모듈 BMS는 적어도 하나의 배터리 셀의 상태를 측정할 수 있다. 도 1에서는 복수의 배터리 모듈(1200)이 제1 배터리 모듈(1210), 제2 배터리 모듈(1220) 및 제3 배터리 모듈(1230)을 포함하는 것으로 도시 되었지만 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 배터리 모듈(1200)은 m(m은 2 이상의 자연수)개의 배터리 모듈들을 포함하여 구성될 수 있다. 복수의 배터리 모듈(1200)은 대상 장치(미도시)에 전원을 공급할 수 있다. 이를 위해, 복수의 배터리 모듈(1200)은 대상 장치와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 대상 장치는 복수의 배터리 모듈(1200)을 포함하는 배터리 팩(1000)으로부터 전원을 공급받아 동작하는 전기적, 전자적, 또는 기계적인 장치를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 배터리 모듈(1200)은 서로 직렬 연결될 수 있고, 복수의 배터리 모듈(1200)과 팩 BMS(1100)는 CAN(Controller Area Nerwork) 통신을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 팩 BMS(1100)는 복수의 배터리 모듈(1200)은 웨이크업 라인을 통해 웨이크업 신호를 주고받음으로서 서로 연결되어있음을 판단할 수 있다.
복수의 배터리 모듈(1200) 각각에 포함되는 적어도 하나의 배터리 셀은 리튬이온(Li-ion) 전지, 리튬이온 폴리머(Li-ion polymer) 전지, 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈 수소(Ni-MH) 전지 등일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
팩 BMS(1100)는 복수의 배터리 모듈(1200)의 상태 및/또는 동작을 관리 및/또는 제어할 수 있다. 예를 들어, 팩 BMS(1100)는 복수의 배터리 모듈(1200) 각각에 포함된 모듈 BMS와 통신하여, 복수의 배터리 모듈(1200) 각각에 포함된 적어도 하나의 배터리 셀들의 상태 및/또는 동작을 관리 및/또는 제어할 수 있다. 팩 BMS(1100)는 복수의 배터리 모듈(1200)의 충전 및/또는 방전을 관리할 수 있다.
또한, 팩 BMS(1100)는 배터리 팩(1000), 복수의 배터리 모듈(1200) 및 복수의 배터리 모듈(1200) 각각에 포함된 적어도 하나의 배터리 셀 각각의 전압, 전류, 온도, 절연저항 등을 모니터링 할 수 있다. 그리고 팩 BMS(1100)에 의한 모니터링을 위해 도시하지 않은 센서나 각종 측정 모듈이 충방전 경로 또는 복수의 배터리 모듈(1200) 등의 임의의 위치에 추가로 설치될 수 있다. 팩 BMS(1100)는 모니터링 한 전압, 전류, 온도 등의 측정값에 기초하여 복수의 배터리 모듈(1200)의 상태를 나타내는 파라미터, 예를 들어 SOC(State of Charge)나 SOH(State of Health) 등을 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 배터리 모듈(1200)에 포함된 배터리 모듈(1210, 1220, 1230) 각각에는 충전을 위한 장치가 연결될 수 있고, 팩 BMS(1100)는 배터리 모듈 각각에 부착된 충전을 위한 장치를 제어하여 복수의 배터리 모듈(1200)의 충전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 팩 BMS(1100)는 복수의 배터리 모듈(1200) 중 적어도 어느 하나에 부착된 충전을 위한 장치를 제어하여 복수의 배터리 모듈(1200) 간의 전압값의 차이를 감소시키는 것이 가능할 수 있다.
본 분서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩(1000)은 팩 BMS(1100)에서 복수의 배터리 모듈(1200) 각각의 상태 정보를 기초로, 복수의 배터리 모듈(1200)의 충전 및 방전을 제어하는 것이 가능할 수 있다.
도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치(100)는 전원부(110) 및 충전 제어기(120)를 포함할 수 있다.
전원부(110)는 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 전원부(110)는 배터리 팩 외부에 존재하는 충전기(Charger)를 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 전원부(110)는 플러스 단자 및 마이너스 단자를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 전원부(110)는 부스트 컨버터 및 벅 컨버터를 포함할 수 있다. 부스트 컨버터는 배터리 모듈의 충전을 위하여 필요한 전압값을 생성하기 위하여 입력 전압값을 증폭시킬 수 있다. 벅 컨버터는 정전류 제어를 할 수 있다. 즉, 전원부(110)는 배터리 모듈의 충전을 위하여 필요한 전압을 생성할 수 있고, CCCV(Constant Current Constant Voltage) 충전이 가능하도록 할 수 있다.
일 실시예에서, 전원부(110)는 부스트 컨버터 없이 벅 컨버터만 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈의 충전을 위하여 필요한 전압값이 입력 전압값보다 낮은 경우에 부스트 컨버터가 사용되지 않을 수 있다.
충전 제어기(120)는 전원부(110)와 연결될 수 있다. 충전 제어기(120)는 배터리 모듈과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 충전 제어기(120)는 배터리 모듈의 단자에 결합됨으로서 연결될 수 있다.
충전 제어기(120)는 배터리 모듈과 전기적으로 연결되는 경우 배터리 모듈과 관련된 배터리 팩으로부터 전달되는 제어신호에 기초하여 전원부(110)의 전원을 배터리 모듈에 제공할 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈과 관련된 배터리 팩은 충전 제어기(120)와 전기적으로 연결된 배터리 모듈을 포함하고있는 배터리 팩일 수 있다. 일 실시예에서, 충전 제어기(120)는 배터리 팩에 포함되어있는 배터리 관리 장치로부터 제어신호를 전달받을 수 있다. 예를 들어, 충전 제어기(120)는 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 배터리 팩에 포함되어있는 배터리 관리 장치로부터 제어신호를 획득할 수 있다.
일 실시예에서, 충전 제어기(120)는 충전 제어기(120)와 연결되어있는 배터리 모듈과 관련된 배터리 팩에서 배터리 모듈의 충전이 필요한 것으로 판단한 경우, 배터리 모듈에 전원부(110)의 전원을 제공하도록 하는 제어신호를 배터리 팩으로부터 획득할 수 있고, 전원부(110)의 전원을 배터리 모듈에 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 전원부(110)의 전원이 배터리 모듈에 제공되고있는 상태에서 충전 제어기(120)와 연결되어있는 배터리 모듈과 관련된 배터리 팩에서 배터리 모듈의 충전이 완료된 것으로 판단한 경우, 충전 제어기(120)는 배터리 모듈에 전원부(110)의 전원 제공을 차단하도록 하는 제어신호를 획득할 수 있고, 전원부(110)의 배터리 모듈에 대한 전원 제공을 차단할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치(100)는 배터리 모듈과 충전 제어기(120)가 전기적으로 연결된 경우, 배터리 모듈과 관련된 배터리 팩에서 획득되는 제어신호를 기초로 배터리 모듈의 충전을 제어할 수 있다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 충전 제어기를 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 충전 제어기(120)는 스위치(121) 및 제어 유닛(122)을 포함할 수 있다.
스위치(121)는 배터리 모듈(10)과 전원부(110)를 전기적으로 연결할 수 있다. 예를 들어, 스위치(121)는 DPST(Double Pole Single Throw) 스위치를 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 스위치(121)는 단락되는 경우에 전원부(110)의 전원을 배터리 모듈(10)로 제공할 수 있고, 개방되는 경우에 전원부(110)의 배터리 모듈(10)에 대한 전원 제공을 차단할 수 있다. 스위치(121)의 동작은 제어 유닛(122)에서 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 스위치(121)는 BJT(Bipolar Junction Transistor) 또는 모스펫(MOSFET)을 포함할 수 있다. 이 경우, 제어 유닛(122)은 스위치(121)에 입력 전압을 인가함으로서 스위치(121)를 제어할 수 있다.
제어 유닛(122)은 제어신호를 기초로 스위치(121)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(122)은 충전 제어기(120)가 연결된 배터리 모듈(10)과 관련된 배터리 팩으로부터 스위치(121)에 대한 제어신호를 획득할 수 있고, 획득된 제어신호에 기초하여 스위치(121)를 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 제어 유닛(122)는 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit, MCU)을 포함할 수 있다.
제어 유닛(122)은 배터리 모듈(10)과 관련된 배터리 팩의 팩 BMS(20, Battery Management System)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(122)은 팩 BMS(20)와 CAN(Controller Area Network) 통신할 수 있다. 일 실시예에서, 배터리 모듈(10)은 팩 BMS(20)와 CAN 통신 라인(30)을 통해 통신할 수 있고, 팩 BMS(20)는 배터리 모듈(10)을 통하여 제어 유닛(122)과 CAN 통신 라인(40)을 통해 통신할 수 있다. 다른 실시예에서, 팩 BMS(20)는 배터리 모듈(10)을 통하지 않고 제어 유닛(122)과 직접적으로 CAN 통신할 수 있다. 일 실시예에서, 팩 BMS(20)는 도 1의 팩 BMS(1100)와 실질적으로 동일할 수 있고, 배터리 모듈(10)은 도 1의 배터리 모듈(1210, 1220, 1230)과 실질적으로 동일할 수 있다.
일 실시예에서, 팩 BMS(20), 배터리 모듈(10) 및 제어 유닛(122) 간에 CAN 통신 라인(30, 40) 이외에 웨이크업 라인(50, 60)이 더 존재할 수 있다. 예를 들어, 웨이크업 라인(50, 60)은 팩 BMS(20)에서 각각의 장치(예: 배터리 모듈, 충전 제어기)가 연결되었는지 여부를 확인하는데 사용하는 라인일 수 있다. 다른 실시예에서, 웨이크업 라인(50, 60)이 미존재할 수 있고, 웨이크업 라인(50, 60)의 역할을 CAN 통신 라인(30, 40)에서 수행할 수 있다.
제어 유닛(122)은 CAN 통신 라인(30, 40) 또는 웨이크업 라인(50, 60)을 통해 팩 BMS(20)로부터 웨이크업 신호가 획득되는 경우, 충전 제어기(120)의 식별 정보를 팩 BMS(20)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 팩 BMS(20)는 웨이크업 신호를 배터리 모듈(10)을 통해 또는 직접적으로 제어 유닛(122)으로 전달할 수 있고, 제어 유닛(122)은 제어 유닛(122)이 포함되어있는 충전 제어기(120)의 식별 정보를 팩 BMS(20)로 전달할 수 있다. 이때, 팩 BMS(20)는 충전 제어기(120)의 식별 정보가 획득되는 경우 배터리 모듈(10)에 충전 제어기(120)가 연결된 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 팩 BMS(20)는 전달한 웨이크업 신호에 대한 응답으로 충전 제어기(120)에 할당 되어있는 ID 정보를 획득할 수 있고, ID 정보가 획득되는 경우에 해당 충전 제어기(120)가 배터리 모듈(10)에 전기적으로 연결된 것으로 판단할 수 있다. 다른 예를 들어, 팩 BMS(20)는 전달한 웨이크업 신호에 대한 응답이 존재하지 않는 경우 배터리 모듈(10)에 충전 제어기(120)가 연결되지 않은 것으로 판단할 수 있다.
팩 BMS(20)는 배터리 모듈(10)이 충전이 필요한지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 팩 BMS(20)는 배터리 모듈(10)의 전압값이 기 설정값 이하인 경우에 배터리 모듈(10)의 충전이 필요한 것으로 판단할 수 있다. 팩 BMS(20)는 배터리 모듈(10)의 충전이 필요한 것으로 판단한 경우, 배터리 모듈(10)에 충전 제어기(120)가 연결되었는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 팩 BMS(20)는 웨이크업 신호를 전달하고, 응답을 수신함으로서 충전 제어기(120)가 배터리 모듈(10)에 연결되었는지 여부를 판단할 수 있다. 팩 BMS(20)는 배터리 모듈(10)에 충전 제어기(120)가 연결된 것으로 판단된 경우, 충전 제어기(120)의 제어 유닛(122)에 전원부(110)와 배터리 모듈(10)을 전기적으로 연결하도록 제어하는 제어신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 팩 BMS(20)는 제어 유닛(122)가 스위치(121)를 단락시키도록 제어하는 제어신호를 제어 유닛(122)에 전달할 수 있다. 즉, 팩 BMS(20)는 배터리 모듈(10)이 기 설정값 이하의 전압값을 갖는 경우에, 충전 제어기(120)에게 전원부(110)와 배터리 모듈(10)을 전기적으로 연결하도록 제어하는 제어신호를 생성하여 전달함으로서 전압값이 기 설정값 이하인 배터리 모듈(10)을 추가 충전할 수 있다.
일 실시예에서, 팩 BMS(20)는 배터리 모듈(10)의 충전이 필요한 것으로 판단하였지만, 배터리 모듈(10)에 충전 제어기(120)가 연결되지 않은 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 팩 BMS(20)는 전달한 웨이크업 신호에 대한 응답을 수신하지 못할 수 있다. 이 경우, 팩 BMS(20)는 배터리 모듈(10)이 충전이 불가능한 것으로 판단하고 충전 절차를 종료할 수 있다.
팩 BMS(20)는 배터리 모듈(10)의 충전이 완료되었는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 팩 BMS(20)는 충전 중인 배터리 모듈(10)로부터 배터리 모듈(10)의 전압값에 대한 정보를 획득할 수 있고, 충전 중인 배터리 모듈(10)의 전압값이 기 설정값 이상인 경우 충전이 완료된 것으로 판단할 수 있다. 팩 BMS(20)는 배터리 모듈(10)의 충전이 완료된 것으로 판단한 경우에 제어 유닛(122)에 전원부(110)와 배터리 모듈(10)의 연결을 차단하도록 제어하는 제어신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 팩 BMS(20)는 제어 유닛(122)에 스위치(121)를 개방하도록 제어하는 제어신호를 전달하여 전원부(110)와 배터리 모듈(10)의 연결을 차단할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치(100)는 용량이 부족한 배터리 모듈(10)에 충전 제어기(120)를 통해 전원부(110)의 전원을 공급함으로서 추가 충전이 가능할 수 있다. 예를 들어, 배터리 충전 장치(100)는 팩 BMS에서 배터리 모듈(10)의 상태 정보를 획득하고, 획득된 상태 정보에 기초하여 배터리 모듈(10)의 추가 충전이 필요한지 여부를 판단하고, 충전 제어기(120)가 충전이 필요한 배터리 모듈(10)에 연결되었는지 여부를 판단하고, 배터리 모듈(10)에 전원부(110)의 전원이 공급되도록 충전 제어기(120)를 제어하는 제어신호를 생성하여 전달함으로서 용량이 부족한 배터리 모듈(10)을 추가 충전할 수 있다.
도 4는 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 배터리 충전 장치를 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 배터리 충전 장치(200)는 전원부(210) 및 복수의 충전 제어기(220)를 포함할 수 있다.
전원부(210)는 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 전원부(210)는 충전이 필요한 배터리 모듈을 충전할 수 있도록 전원을 공급할 수 있다. 일 실시예에서, 전원부(210)는 도 2의 전원부(110)와 실질적으로 동일할 수 있다.
복수의 충전 제어기(220)는 복수개의 충전 제어기들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 충전 제어기(220)는 제1 충전 제어기(221) 내지 제n 충전 제어기(222)를 포함할 수 있다. 도 4에서는 복수의 충전 제어기(220)가 2개의 충전 제어기들을 포함하는 것으로 도시되었지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 복수의 충전 제어기(220)는 n(n은 2이상의 자연수)개의 충전 제어기들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 충전 제어기(220)에 포함된 각각의 충전 제어기들(221, 222) 은 도 2의 충전 제어기(120)와 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 충전 제어기들(221, 222)은 도 3의 스위치(121) 및 제어 유닛(122)을 포함할 수 있다.
복수의 충전 제어기(220)는 전원부(210)와 병렬 연결될 수 있다. 예를 들어, 각각의 충전 제어기들(221, 222)은 전원부(210)의 양극 및 음극과 연결될 수 있다.
복수의 충전 제어기(220)에 포함된 충전 제어기들(221, 222) 각각은 배터리 모듈에 연결될 수 있다. 예를 들어, 충전 제어기들(221, 222) 각각은 기 설정값 이하의 용량을 갖는 배터리 모듈들에 연결될 수 있다.
복수의 충전 제어기(220)는 팩 BMS에서 전달되는 제어신호를 기초로 제어될 수 있다. 예를 들어, 복수의 충전 제어기(220)에 포함된 충전 제어기(221, 222) 각각은 팩 BMS의 제어신호를 전달받아 전원부(210)의 전원을 각각이 연결된 배터리 모듈에 제공할 수 있다. 다른 예를 들어, 복수의 충전 제어기(220) 각각은 팩 BMS와 CAN 통신할 수 있고, 팩 BMS는 복수의 충전 제어기(220) 각각이 어떤 배터리 모듈에 연결되었는지 판단할 수 있고, 복수의 충전 제어기(220) 각각이 연결된 배터리 모듈의 충전이 필요한 것으로 판단한 경우에 복수의 충전 제어기(220)를 제어하는 제어신호를 생성할 수 있고, 생성된 제어신호를 복수의 충전 제어기(220)에 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 충전 제어기(220) 각각에 포함된 스위칭 중 하나의 스위치만 단락될 수 있다. 예를 들어, 팩 BMS는 복수의 충전 제어기(220) 중 하나의 충전 제어기에 포함된 스위치만 단락하도록 제어할 수 있다. 즉, 하나의 충전 제어기에 포함된 스위치가 단락된 경우에, 다른 충전 제어기들에 포함된 스위치는 모두 개방되어있을 수 있다. 따라서, 배터리 충전 장치(200)는 배터리 모듈을 하나씩 추가 충전하는 것이 가능할 수 있다.
본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 배터리 충전 장치(200)는 복수의 충전 제어기(220)의 동작을 통해 전원부(210)의 전원을 복수의 배터리 모듈에 제공함으로서 용량이 기 설정값보다 작은 복수의 배터리 모듈을 추가 충전할 수 있다. 예를 들어, 배터리 충전 장치(200)는 팩 BMS에서 생성되는 제어신호를 기초로 전원부(210)와 복수의 배터리 모듈을 연결하는 복수의 충전 제어기(220)를 제어함으로서 복수의 배터리 모듈의 추가 충전을 수행할 수 있다.
도 5는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 충전 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 충전 시스템(300)은 배터리 모듈(310), 충전 제어기(320) 및 팩 BMS(330)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 배터리 모듈(310), 충전 제어기(320) 및 팩 BMS(330)는 각각 도 3의 배터리 모듈(10), 충전 제어기(120) 및 팩 BMS(20)와 실질적으로 동일할 수 있다.
배터리 모듈(310)은 적어도 하나의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈(310)은 m(m은 1 이상의 자연수)개의 배터리 셀을 포함할 수 있다.
배터리 모듈(310)은 모듈 BMS(311)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 모듈 BMS(Battery Management System)는 적어도 하나의 배터리 셀 각각의 상태 정보를 획득할 수 있다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 배터리 셀 각각의 상태 정보는 적어도 하나의 배터리 셀 각각의 전압값에 관한 정보를 포함할 수 있다. 이때, 모듈 BMS(311)는 적어도 하나의 배터리 셀 각각의 전압값에 관한 정보를 기초로 배터리 모듈(310)의 전압값을 산출할 수 있다.
모듈 BMS(311)는 팩 BMS(330)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 모듈 BMS(311)는 팩 BMS(330)와 CAN 통신할 수 있고, 배터리 모듈의 상태 정보를 전달할 수 있다.
충전 제어기(320)는 배터리 모듈(310)과 전기적으로 연결될 수 있고, 배터리 모듈(310)의 충전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 충전 제어기(320)는 외부 충전기(Charger)와 배터리 모듈(310)을 전기적으로 연결하여 배터리 모듈(310)의 충전을 수행할 수 있다.
충전 제어기(320)는 스위치 및 제어 유닛(321)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스위치는 배터리 모듈(310)과 외부 전원을 전기적으로 연결할 수 있다. 일 실시예에서, 스위치는 DPST 스위치를 포함할 수 있다.
제어 유닛(321)은 팩 BMS(330)에서 전달되는 제어신호를 기초로 스위치를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(321)은 스위치를 단락 또는 개방하도록 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 제어 유닛(321)은 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit, MCU)을 포함할 수 있다.
팩 BMS(330)는 배터리 모듈(310)의 상태 정보에 기초하여 충전 제어기(320)를 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 팩 BMS(330)는 모듈 BMS(311)로부터 획득된 배터리 모듈(310)의 상태 정보를 기초로 배터리 모듈(310)의 충전을 위하여 제어 신호를 생성할 수 있고, 생성된 제어 신호를 충전 제어기(320)의 제어 유닛(321)에게 전달할 수 있다.
팩 BMS(330)는 충전 제어기(320)의 제어 유닛(321)과 통신할 수 있다. 예를 들어 팩 BMS(330)는 제어 유닛(321)과 CAN 통신을 수행할 수 있고, 생성된 제어신호를 제어 유닛(321)에 전달할 수 있다. 일 실시예에서, 팩 BMS(330)는 제어 유닛(321)와 직접적으로 CAN 통신을 수행할 수 있다. 다른 실시예에서, 팩 BMS(330)는 배터리 모듈(310)의 모듈 BMS(311)를 통해 제어 유닛(321)과 CAN 통신을 수행할 수 있다.
팩 BMS(330)는 제어 유닛(321)에 웨이크업 신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 팩 BMS(330)는 제어 유닛(321)과 웨이크업 라인으로 연결될 수 있고, 웨이크업 라인을 통해 제어 유닛(321)에 웨이크업 신호를 전달하여 충전 제어기(320)가 배터리 모듈(310)에 연결되었는지 여부를 판단할 수 있다. 이때, 제어 유닛(321)은 웨이크업 신호가 획득되는 경우에, 제어 유닛(321)이 포함된 충전 제어기(320)의 식별 정보를 팩 BMS(330)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 충전 제어기(320)의 식별 정보는 기 설정된 ID 정보 또는 웨이크업 신호를 획득함에 따라 생성된 식별 정보를 포함할 수 있다. 팩 BMS(330)는 전달한 웨이크업 신호에 대한 응답으로 충전 제어기(320)의 식별 정보가 획득되는 경우, 배터리 모듈(310)에 충전 제어기(320)가 연결된 것으로 판단할 수 있다. 다른 예를 들어, 팩 BMS(330)는 전달한 웨이크업 신호에 대한 응답이 존재하지 않는 경우, 배터리 모듈(310)에 충전 제어기(320)가 연결되지 않은 것으로 판단할 수 있다.
팩 BMS(330)는 배터리 모듈(310)의 상태 정보를 기초로 배터리 모듈(310)의 충전이 필요한지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈(310)의 상태 정보는 배터리 모듈(310)의 전압값을 포함하고, 팩 BMS(330)는 배터리 모듈(310)의 전압값이 기 설정값 이하인 경우에 배터리 모듈(310)의 충전이 필요한 것으로 판단할 수 있다. 팩 BMS(330)는 배터리 모듈(310)의 충전이 필요한 것으로 판단한 경우에, 배터리 모듈(310)에 충전 제어기(320)가 연결되었는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 팩 BMS(330)는 웨이크업 신호를 제어 유닛(321)에 전달하고 응답을 수신함으로서 충전 제어기(320)가 배터리 모듈(310)에 연결되었는지 여부를 판단할 수 있다. 팩 BMS(330)는 배터리 모듈(310)이 충전이 필요한 것으로 판단하고, 배터리 모듈(310)에 충전 제어기(320)가 연결된 것으로 판단한 경우에, 배터리 모듈(310)과 외부 전원을 전기적으로 연결하도록 제어하는 제어신호를 생성하여 제어 유닛(321)에게 전달할 수 있다. 예를 들어, 팩 BMS(330)는 충전 제어기(320)의 스위치를 단락하도록 제어하는 제어신호를 생성하여 제어 유닛(321)에 전달할 수 있다. 제어 유닛(321)은 제어신호를 전달받은 경우, 충전 제어기(320)에 포함된 스위치를 단락하도록 제어할 수 있다.
팩 BMS(330)는 배터리 모듈(310)의 충전이 완료되었는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 팩 BMS(330)는 배터리 모듈(310)의 전압값이 기 설정값 이상인 경우에 배터리 모듈(310)의 충전이 완료된 것으로 판단할 수 있다. 팩 BMS(330)는 배터리 모듈(310)의 충전이 완료된 경우, 배터리 모듈(310)과 외부 전원의 연결을 차단하도록 제어하는 제어신호를 생성하여 제어 유닛(321)에 전달할 수 있다. 제어 유닛(321)은 제어신호를 전달받은 경우, 충전 제어기(320)에 포함된 스위치를 개방하도록 제어할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 충전 시스템(300)은 팩 BMS(330)에서 배터리 모듈(310)의 충전이 필요한지 여부 및 충전 제어기(320)가 배터리 모듈(310)에 연결되었는지 여부를 판단하고, 판단된 결과를 기초로 제어신호를 생성하여 배터리 모듈(310)의 충전을 제어할 수 있다. 즉, 배터리 충전 시스템(300)의 동작으로 배터리 모듈(310)의 추가 충전이 가능할 수 있다.
도 6은 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 배터리 충전 시스템을 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 배터리 충전 시스템(400)은 복수의 배터리 모듈(410), 복수의 충전 제어기(420) 및 팩 BMS(430)를 포함할 수 있다. 팩 BMS(430)는 도 5의 팩 BMS(330)와 실질적으로 동일할 수 있다.
복수의 배터리 모듈(410)에 포함된 배터리 모듈(411, 412, 413) 각각은 도 5의 배터리 모듈(310)과 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 복수의 배터리 모듈(410) 각각은 적어도 하나의 배터리 셀을 포함할 수 있고, 모듈 BMS를 포함할 수 있다. 복수의 배터리 모듈(410) 각각에 포함된 모듈 BMS는 배터리 모듈의 상태 정보를 팩 BMS(430)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 복수의 배터리 모듈(410) 각각에 포함된 모듈 BMS는 팩 BMS(430)와 CAN 통신을 수행할 수 있고, CAN 통신을 통하여 배터리 모듈의 상태 정보를 팩 BMS(430)에 전달할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 배터리 모듈(410)은 y(y는 2 이상의 자연수)개의 배터리 모듈을 포함할 수 있고, 복수의 배터리 모듈(410) 각각은 서로 직렬 연결될 수 있다.
복수의 충전 제어기(420)는 복수의 배터리 모듈(410) 중 일부 또는 전부의 배터리 모듈에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 6에서는 제1 충전 제어기(421)는 제1 배터리 모듈(411)에 연결되고, 제x 충전 제어기(422)는 제y 배터리 모듈(413)에 연결된 것으로 도시되었지만 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 복수의 충전 제어기(420)에 포함된 각각의 충전 제어기(421, 422)는 도 5의 충전 제어기(320)와 실질적으로 동일할 수 있다.
복수의 충전 제어기(420)는 충전 제어기(421, 422) 복수개를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 충전 제어기(420)는 제1 충전 제어기(421) 내지 제x(x는 2 이상의 자연수) 충전 제어기(422)를 포함할 수 있다.
복수의 충전 제어기(420)는 외부 전원(70)과 서로 병렬 연결될 수 있다. 예를 들어, 외부 전원(70)의 양극과 음극에 복수의 충전 제어기(420) 각각의 양단이 연결될 수 있다.
복수의 충전 제어기(420) 각각은 연결된 배터리 모듈의 충전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 복수의 충전 제어기(420) 각각은 스위치 및 제어 유닛을 포함할 수 있고, 팩 BMS(430)와 CAN 통신 라인(80)을 통해 CAN 통신을 수행할 수 있고, 팩 BMS(430)로부터 제어신호를 전달받아 스위치를 제어함으로서 배터리 모듈의 충전을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 충전 제어기(420) 각각이 연결된 배터리 모듈은 전압값이 기 설정값 이하인 배터리 모듈일 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 충전 제어기(420)는 팩 BMS(430)와 CAN 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 복수의 충전 제어기(420)는 팩 BMS(430)와 직접적으로 CAN 통신을 수행할 수도 있고, 복수의 배터리 모듈(410) 각각에 포함된 모듈 BMS를 통해 CAN 통신을 수행할 수도 있다. 다른 예를 들어, 팩 BMS(430)는 제1 배터리 모듈(411)에 포함된 모듈 BMS와 CAN 통신 라인(80)이 연결될 수 있고, 제1 배터리 모듈(411)에 포함된 모듈 BMS는 제1 충전 제어기(421)에 포함된 제어 유닛과 CAN 통신 라인(80)이 연결될 수 있고, 제1 충전 제어기(421)에 포함된 제어 유닛은 제2 배터리 모듈(412)에 포함된 모듈 BMS와 CAN 통신 라인(80)이 연결될 수 있다. 이때, 충전 제어기가 연결되지 않은 배터리 모듈에 포함된 모듈 BMS의 경우, 순차적으로 직렬 연결된 배터리 모듈에 포함된 모듈 BMS와 CAN 통신 라인(80)이 연결될 수 있다. 즉, 팩 BMS(430), 복수의 배터리 모듈(410) 각각에 포함된 모듈 BMS 및 복수의 충전 제어기(420) 각각에 포함된 제어 유닛은 CAN 통신 라인(80)을 통해 통신을 수행할 수 있다.
팩 BMS(430)는 CAN 통신을 통해 복수의 충전 제어기(420)가 각각이 연결되어있는 배터리 모듈의 충전을 제어하도록 제어신호를 생성하여 전달할 수 있다. 예를 들어, 팩 BMS(430)는 제1 배터리 모듈(411)에 포함된 모듈 BMS로부터 제1 배터리 모듈(411)의 전압값을 획득할 수 있고, 제1 배터리 모듈(411)의 전압값이 기 설정값 이하인 경우 제1 배터리 모듈(411)의 충전이 필요한 것으로 판단할 수 있고, 제1 배터리 모듈(411)에 충전 제어기가 연결되어있는지 여부를 웨이크업 신호를 전달함으로서 판단할 수 있다. 이때, 제1 배터리 모듈(411)에 제1 충전 제어기(421)가 연결된 것으로 판단한 경우, 팩 BMS(430)는 제1 충전 제어기(421)에 포함된 스위치를 단락시키도록 제어하는 제어신호를 CAN 통신 라인(80)을 통해 전달할 수 있고, 제1 충전 제어기(421)에 포함된 제어 유닛은 제어신호를 수신하여 스위치를 단락시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 팩 BMS(430)는 제1 배터리 모듈(411)에 포함된 모듈 BMS로부터 충전 중인 제1 배터리 모듈(411)의 전압값을 획득할 수 있고, 제1 배터리 모듈(411)의 전압값이 기 설정값 이상인 경우 제1 배터리 모듈(411)의 충전이 완료된 것으로 판단할 수 있고, 제1 배터리 모듈(411)에 연결된 제1 충전 제어기(421)에 포함된 스위치를 개방시키도록 제어하는 제어신호를 제1 충전 제어기(421)에 포함된 제어 유닛에 전달할 수 있고, 제1 충전 제어기(421)에 포함된 제어 유닛은 제어신호를 수신하여 스위치를 개방시킬 수 있다. 즉, 팩 BMS(430)는 제1 배터리 모듈(411)의 전압값이 기 설정값 이하인 경우에 제1 배터리 모듈(411)에 연결된 충전 제어기의 존재 여부를 판단할 수 있고, 제1 충전 제어기(421)의 동작을 제어하여 제1 배터리 모듈(411)이 기 설정값 이상의 전압값을 가지도록 충전을 제어할 수 있다. 이상의 설명은 팩 BMS(430)에서 제1 배터리 모듈(411)의 충전을 제어하는 동작을 설명하였지만 이에 한정되지 아니하고, 팩 BMS(430)는 복수의 배터리 모듈(410) 각각의 충전을 복수의 충전 제어기(420) 각각의 동작을 제어함으로서 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 팩 BMS(430)는 복수의 충전 제어기(420) 중 하나의 충전 제어기에만 제어신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 팩 BMS(430)는 제1 충전 제어기(421)에 외부 전원(70)과 제1 배터리 모듈(411)을 전기적으로 연결하도록 제어하는 제어신호를 전달하는 경우, 제1 배터리 모듈(411) 이외의 배터리 모듈에는 제어신호를 전달하지 않을 수 있다. 즉, 팩 BMS(430)는 배터리 모듈을 하나식 충전하도록 복수의 충전 제어기(420)를 제어하는 제어신호를 생성하여 전달할 수 있다.
이상의 설명은 본 문서에 개시된 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 문서에 개시된 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 문서에 개시된 실시예들은 본 문서에 개시된 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 문서에 개시된 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 문서에 개시된 기술 사상의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 문서의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10, 310: 배터리 모듈
20, 330, 430, 1100: 팩 BMS
30, 40, 80: CAN 통신 라인
50, 60: 웨이크업 라인
70: 외부 전원
100, 200: 배터리 충전 장치
110, 210: 전원부
120, 320: 충전 제어기
121: 스위치
122, 321: 제어 유닛
220, 420: 복수의 충전 제어기
221, 421: 제1 충전 제어기
222: 제n 충전 제어기
300, 400: 배터리 충전 시스템
311: 모듈 BMS
410, 1200: 복수의 배터리 모듈
411, 1210: 제1 배터리 모듈
412, 1220: 제2 배터리 모듈
413: 제y 배터리 모듈
422: 제x 충전 제어기
1000: 배터리 팩
1230: 제3 배터리 모듈

Claims (20)

  1. 전원부; 및
    배터리 모듈과 전기적으로 연결되는 경우 상기 배터리 모듈과 관련된 배터리 팩으로부터 전달되는 제어신호에 기초하여 상기 전원부의 전원을 상기 배터리 모듈에 제공하는 충전 제어기를 포함하는 배터리 충전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전 제어기는,
    상기 배터리 모듈과 상기 전원부를 전기적으로 연결하는 스위치; 및
    상기 제어신호를 기초로 상기 스위치를 제어하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은,
    상기 배터리 팩의 팩 BMS(Battery Management System)와 통신하고, 상기 팩 BMS로부터 상기 제어신호를 획득하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은,
    상기 팩 BMS와 CAN(Controller Area Network) 통신하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은,
    상기 팩 BMS로부터 웨이크업 신호가 획득되는 경우 상기 충전 제어기의 식별 정보를 상기 팩 BMS로 전달하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 팩 BMS는,
    상기 충전 제어기의 식별 정보가 획득되는 경우, 상기 배터리 모듈에 상기 충전 제어기가 연결된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 팩 BMS는,
    상기 배터리 모듈이 충전이 필요한 것으로 판단한 경우에, 상기 배터리 모듈에 상기 충전 제어기가 연결되었는지 여부를 판단하고,
    상기 제어 유닛에 상기 전원부와 상기 배터리 모듈을 전기적으로 연결하도록 제어하는 제어신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 팩 BMS는,
    상기 배터리 모듈의 충전이 완료된 것으로 판단한 경우에, 상기 충전 제어기에 포함된 제어 유닛에 상기 전원부와 상기 배터리 모듈의 연결을 차단하도록 제어하는 제어신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 모듈 중에서 기 설정값 이하의 용량을 갖는 배터리 모듈인 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전 제어기는 복수 개이고,
    상기 복수의 충전 제어기는 상기 전원부와 병렬 연결 되고,
    상기 복수의 충전 제어기 각각에 포함된 스위치 중 하나의 스위치만 단락되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  11. 적어도 하나의 배터리 셀 및 상기 적어도 하나의 배터리 셀 각각의 상태 정보를 획득하는 모듈 BMS(Battery Management System)를 포함하는 배터리 모듈;
    상기 배터리 모듈과 전기적으로 연결되고, 상기 배터리 모듈의 충전을 제어하는 충전 제어기; 및
    상기 배터리 모듈의 상태 정보에 기초하여 상기 충전 제어기를 제어하는 제어신호를 생성하는 팩 BMS를 포함하는 배터리 충전 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 충전 제어기는,
    상기 배터리 모듈과 외부 전원을 전기적으로 연결하는 스위치; 및
    상기 제어신호를 기초로 상기 스위치를 제어하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 팩 BMS는,
    상기 제어 유닛과 통신하고, 상기 제어 유닛에 상기 생성된 제어신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 팩 BMS는 상기 제어 유닛에 웨이크업 신호를 전달하고,
    상기 제어 유닛은 상기 웨이크업 신호가 획득되는 경우 상기 제어 유닛이 포함된 충전 제어기의 식별 정보를 상기 팩 BMS로 전달하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 팩 BMS는,
    상기 충전 제어기의 식별 정보가 획득되는 경우, 상기 배터리 모듈에 상기 충전 제어기가 연결된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 상태 정보는 상기 배터리 모듈의 전압값을 포함하고,
    상기 팩 BMS는,
    상기 배터리 모듈의 전압값이 기 설정값 이하인 경우 상기 배터리 모듈의 충전이 필요한 것으로 판단하고,
    상기 배터리 모듈의 충전이 필요한 것으로 판단한 경우, 상기 배터리 모듈에 상기 충전 제어기가 연결되었는지 여부를 판단하고,
    상기 제어 유닛에 상기 배터리 모듈과 상기 외부 전원을 전기적으로 연결하도록 제어하는 제어신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 팩 BMS는,
    상기 배터리 모듈의 충전이 완료된 경우, 상기 제어 유닛에 상기 배터리 모듈과 상기 외부 전원의 연결을 차단하도록 제어하는 제어신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은 복수개이고, 상기 복수의 배터리 모듈은 직렬 연결 되고,
    상기 충전 제어기는 복수개이고 상기 복수의 충전 제어기는 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 모듈 각각의 모듈 BMS와 상기 팩 BMS는 CAN(Controller Area Network) 통신하고,
    상기 팩 BMS와 상기 복수의 충전 제어기는 CAN 통신하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 팩 BMS는,
    상기 복수의 충전 제어기 중 하나의 충전 제어기에만 상기 제어신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
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