KR20230040807A - 배터리 관리 장치 및 이를 포함하는 배터리 시스템 - Google Patents

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KR20230040807A
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송수민
전영환
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치는 동작 오류와 관련한 정보에 기초하여 제1 동작 정보를 생성하는 정보 관리부, 및 상기 제1 동작 정보를 다른 배터리 관리 장치에 전달하고, 상기 다른 배터리 관리 장치로부터 전달되는 제2 동작 정보를 상기 제1 동작 정보와 비교한 결과에 기초하여 마스터 장치의 선언과 관련된 식별 정보를 생성하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

Description

배터리 관리 장치 및 이를 포함하는 배터리 시스템{BATTERY MANAGEMENT APPARATUS AND BATTERY SYSTEM COMPRISING THEREOF}
본 문서에 개시된 실시예들은 배터리 관리 장치 및 이를 포함하는 배터리 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 있어서 이동 기기의 전원으로 사용되며, 최근에는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.
이러한 배터리는 일반적으로 배터리 팩의 형태로 사용되며, 배터리 관리 장치가 배터리 팩의 상태나 동작을 관리한다. 한편, 복수의 배터리 팩이 병렬로 연결되는 제품의 경우 배터리 관리 장치 또한 복수개가 존재하며, 배터리 관리 장치들 간에는 하드웨어적인 연결 순서에 따라 마스터 장치와 슬레이브 장치가 설정된다. 그런데 이처럼 연결 순서에 따라 마스터 장치를 설정하는 경우, 상태나 성능이 좋지 못한 배터리 관리 장치가 마스터 장치로 설정되는 문제가 발생할 수 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은 배터리 관리 장치의 성능이나 상태를 고려하여 마스터 장치를 설정할 수 있는 배터리 관리 장치 및 이를 포함하는 배터리 시스템을 제공하는 데 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 관리 장치는 동작 오류와 관련한 정보에 기초하여 제1 동작 정보를 생성하는 정보 관리부, 및 상기 제1 동작 정보를 다른 배터리 관리 장치에 전달하고, 상기 다른 배터리 관리 장치로부터 전달되는 제2 동작 정보를 상기 제1 동작 정보와 비교한 결과에 기초하여 마스터 장치의 선언과 관련된 식별 정보를 생성하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컨트롤러는 상기 제1 동작 정보와 상기 제2 동작 정보를 비교한 결과, 상기 제1 동작 정보가 상기 제2 동작 정보보다 우위인 경우 제1 값을 갖는 식별 정보를 생성하고, 상기 제2 동작 정보가 상기 제1 동작 정보보다 우위인 경우 제2 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컨트롤러는 상기 식별 정보를 상기 다른 배터리 관리 장치에 공유할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 동작 정보 및 제2 동작 정보는 각각 동작 오류 정보, 배터리 셀 상태 정보 및 배터리 팩 상태 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 동작 오류 정보는 동작 오류의 유형 및 발생 카운트 값을 포함하고, 상기 동작 오류의 유형은 태스크 오버런(task overrun), CAN 통신 오류, UART 통신 오류, SPI 통신 오류 및 측정값 오류 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컨트롤러는 상기 태스크 오버런, CAN 통신 오류, UART 통신 오류, SPI 통신 오류 및 측정값 오류의 순서에 대응되는 우선 순위에 기초하여, 상기 제1 동작 정보의 동작 오류의 유형에 대응되는 발생 카운트 값과 상기 제2 동작 정보의 동작 오류의 유형에 대응되는 카운트 값을 비교하고, 비교한 결과에 기초하여 상기 식별 정보를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컨트롤러는 상기 제1 동작 정보의 동작 오류 정보 및 제2 동작 정보의 동작 오류 정보에 기초한 상기 식별 정보의 생성이 불가능한 경우, 상기 배터리 셀 상태 정보 및 배터리 팩 상태 정보 중 적어도 어느 하나에 기초하여 상기 식별 정보를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컨트롤러는 슬립 모드에서 상기 제1 동작 정보를 생성할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 시스템은 동작 오류와 관련한 정보에 기초하여 생성되는 제1 동작 정보를 제2 배터리 관리 장치에 공유하는 제1 배터리 관리 장치, 및 상기 동작 오류와 관련한 정보에 기초하여 생성되는 제2 동작 정보를 상기 제1 배터리 관리 장치에 공유하는 제2 배터리 관리 장치를 포함하고, 상기 제1 배터리 관리 장치 및 제2 배터리 관리 장치는 각각 상기 제1 동작 정보 및 제2 동작 정보에 기초하여 마스터 장치의 선언과 관련된 식별 정보를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 배터리 관리 장치는 상기 제1 동작 정보와 상기 제2 동작 정보를 비교한 결과, 상기 제1 동작 정보가 상기 제2 동작 정보보다 우위인 경우 제1 값을 갖는 식별 정보를 생성하고, 상기 제2 동작 정보가 상기 제1 동작 정보보다 우위인 경우 제2 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 동작 정보 및 제2 동작 정보는 각각 동작 오류 정보, 배터리 셀 상태 정보 및 배터리 팩 상태 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 동작 오류 정보는 동작 오류의 유형 및 발생 카운트 값을 포함하고, 상기 동작 오류의 유형은 태스크 오버런(task overrun), CAN 통신 오류, UART 통신 오류, SPI 통신 오류 및 측정값 오류 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 배터리 관리 장치는 상기 태스크 오버런, CAN 통신 오류, UART 통신 오류, SPI 통신 오류 및 측정값 오류의 순서에 대응되는 우선 순위에 기초하여, 상기 제1 동작 정보의 동작 오류의 유형에 대응되는 발생 카운트 값과 상기 제2 동작 정보의 동작 오류의 유형에 대응되는 카운트 값을 비교하고, 비교한 결과에 기초하여 상기 식별 정보를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 배터리 관리 장치는 상기 제1 동작 정보의 동작 오류 정보 및 제2 동작 정보의 동작 오류 정보에 기초한 상기 식별 정보의 생성이 불가능한 경우, 상기 배터리 셀 상태 정보 및 배터리 팩 상태 정보 중 적어도 어느 하나에 기초하여 상기 식별 정보를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 배터리 관리 장치는 슬립 모드에서 상기 제1 동작 정보를 생성하고, 상기 제2 배터리 관리 장치는 상기 슬립 모드에서 상기 제2 동작 정보를 생성할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치 및 이를 포함하는 배터리 시스템은 배터리 관리 장치의 성능이나 상태를 고려하여 마스터 장치를 설정할 수 있다.
도 1은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치와 배터리 팩을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 제1 배터리 관리 장치를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 제1 동작 정보를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 제2 동작 정보를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 동작을 실행하기 위한 컴퓨팅 시스템을 보여주는 도면이다.
이하, 본 문서에 개시된 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 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 시스템을 보여주는 도면이다. 도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치와 배터리 팩을 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 배터리 시스템(100)은 제1 배터리 관리 장치(Battery Management System(BMS), 110) 및 제2 배터리 관리 장치(120)를 포함할 수 있다. 도 1에서는 예시적으로 배터리 시스템(100)이 2개의 배터리 관리 장치를 포함하는 경우가 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 배터리 시스템(100)은 3개 이상의 배터리 관리 장치를 포함할 수 있다.
배터리 시스템(100)은 마스터(master) 장치로 동작하는 배터리 관리 장치를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리 관리 장치(110)가 마스터 장치로 동작하는 경우 제2 배터리 관리 장치(120)는 슬레이브(slave) 장치로 동작할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 마스터 장치는 슬레이브 장치의 동작을 관리할 수 있다.
제1 배터리 관리 장치(110) 및 제2 배터리 관리 장치(120)는 공유되는 동작 정보를 비교한 결과에 기초하여 마스터 장치로 설정될 수 있다. 실시예에 따르면, 동작 정보는 동작 오류 정보, 배터리 셀 상태 정보 및 배터리 팩 상태 정보를 포함할 수 있으며, 이는 이하의 도 4 및 도 5를 참조하여 더욱 구체적으로 설명될 것이다. 일 측면에서 동작 정보는 배터리 관리 장치의 성능 또는 상태와 관련된 정보로 이해될 수도 있다.
제1 배터리 관리 장치(110) 및 제2 배터리 관리 장치(120)는 동작 정보를 서로 공유할 수 있다. 실시예에 따르면, 제1 배터리 관리 장치(110)는 제1 동작 정보를 생성하고, 생성된 제1 동작 정보를 제2 배터리 관리 장치(120)에 전달할 수 있다. 제2 배터리 관리 장치(120)는 제2 동작 정보를 생성하고, 생성된 제2 동작 정보를 제1 배터리 관리 장치(110)에 전달할 수 있다. 실시예에 따르면, 제1 배터리 관리 장치(110)는 슬립 모드(sleep mode) 상태에서 제1 동작 정보를 생성하고, 제2 배터리 관리 장치(120)는 슬립 모드 상태에서 제2 동작 정보를 생성할 수 있다. 따라서, 제1 배터리 관리 장치(110) 및 제2 배터리 관리 장치(120)는 웨이크업(wake-up) 모드 상태에서 리소스를 효율적으로 활용할 수 있다.
제1 배터리 관리 장치(110)는 수신한 제2 동작 정보를 제1 동작 정보와 비교하고, 비교한 결과에 기초하여 마스터 장치의 선언과 관련된 식별 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 식별 정보는 플래그(flag) 값을 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, 제1 배터리 관리 장치(110)는 제1 동작 정보가 제2 동작 정보와 비교하여 우위에 있는 것으로 판단되는 경우 제1 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다. 또한, 제1 배터리 관리 장치(110)는 제2 동작 정보가 제1 동작 정보와 비교하여 우위에 있는 것으로 판단되는 경우 제2 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다. 실시예에 따르면, 제1 값은 1로 정의될 수 있고, 제2 값은 0으로 정의될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다양한 실시예들에 따르면, 제1 배터리 관리 장치(110)는 제2 배터리 관리 장치(120)를 포함한 다른 배터리 관리 장치들(미도시)로부터 전달되는 동작 정보들과 제1 동작 정보를 각각 비교하고, 비교한 결과에 기초하여 식별 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리 관리 장치(110)는 제2 배터리 관리 장치(120)를 포함한 다른 배터리 관리 장치들로부터 전달되는 동작 정보들보다 제1 동작 정보가 우위에 있는 것으로 판단되는 경우 제1 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다. 제1 배터리 관리 장치(110)는 생성한 식별 정보를 제2 배터리 관리 장치(120)를 포함한 다른 배터리 관리 장치들에 공유할 수 있다. 이 경우, 제1 배터리 관리 장치(110)가 마스터 장치로 설정될 수 있으며, 제2 배터리 관리 장치(120)는 제1 배터리 관리 장치(110)를 마스터 장치로 인식할 수 있다. 또한, 이 경우, 제2 배터리 관리 장치(120)는 슬레이브 장치로 설정될 수 있다.
제1 배터리 관리 장치(110)는 제1 배터리 팩(130)의 상태를 관리할 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리 관리 장치(110)는 제1 배터리 팩(130)에 포함된 적어도 하나의 배터리 셀 및/또는 배터리 모듈 각각의 전압, 전류, 온도를 측정할 수 있다. 실시예에 따르면, 제1 배터리 관리 장치(110)는 제1 배터리 팩(130)의 상태를 진단할 수 있다. 또한, 예를 들어, 제1 배터리 관리 장치(110)는 제1 배터리 팩(130)에 포함된 적어도 하나의 배터리 셀 및/또는 배터리 모듈 각각의 전압 편차, SOC(State of Charge) 및 SOH(State of Health)를 산출하거나 관리할 수 있다. 실시예에 따르면, 배터리 모듈은 복수의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 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.
제2 배터리 관리 장치(120)는 수신한 제1 동작 정보를 제2 동작 정보와 비교하고, 비교한 결과에 기초하여 마스터 장치의 선언과 관련된 식별 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제2 배터리 관리 장치(120)는 제2 동작 정보가 제1 동작 정보와 비교하여 우위에 있는 것으로 판단되는 경우 제1 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다. 또한, 예를 들어, 제2 배터리 관리 장치(120)는 제1 동작 정보가 제2 동작 정보와 비교하여 우위에 있는 것으로 판단되는 경우 제2 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제2 배터리 관리 장치(120)는 제1 배터리 관리 장치(110)를 포함한 다른 배터리 관리 장치들(미도시)로부터 전달되는 동작 정보들과 제2 동작 정보를 각각 비교하고, 비교한 결과에 기초하여 식별 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제2 배터리 관리 장치(120)는 제1 배터리 관리 장치(110)를 포함한 다른 배터리 관리 장치들로부터 전달되는 동작 정보들보다 제2 동작 정보가 우위에 있는 것으로 판단되는 경우 제1 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다. 제2 배터리 관리 장치(120)는 생성한 식별 정보를 제1 배터리 관리 장치(110)를 포함한 다른 배터리 관리 장치들에 공유할 수 있다. 이 경우, 제2 배터리 관리 장치(120)가 마스터 장치로 설정될 수 있으며, 제1 배터리 관리 장치(110)는 슬레이브 장치로 설정될 수 있다.
제2 배터리 관리 장치(120)는 제2 배터리 팩(140)의 상태를 관리할 수 있다. 예를 들어, 제2 배터리 관리 장치(120)는 제2 배터리 팩(140)에 포함된 적어도 하나의 배터리 셀 및/또는 배터리 모듈 각각의 전압, 전류, 온도를 측정할 수 있다. 실시예에 따르면, 제1 배터리 관리 장치(110)는 제1 배터리 팩(130)의 상태를 진단할 수 있다. 또한, 예를 들어, 제2 배터리 관리 장치(120)는 제2 배터리 팩(140)에 포함된 적어도 하나의 배터리 셀 및/또는 배터리 모듈 각각의 전압 편차, SOC 및 SOH를 산출하거나 관리할 수 있다.
상위 제어기(200)는 제1 배터리 관리 장치(110) 및/또는 제2 배터리 관리 장치(120)로부터 마스터 장치의 선언과 관련된 식별 정보, 배터리 상태 정보 및/또는 배터리 진단 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상위 제어기(200)는 배터리 시스템(100)이 연결되는 부하에 포함되는 제어기일 수 있으며, 차량의 제어기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 제1 배터리 관리 장치(110) 및 제2 배터리 관리 장치(120)는 하드웨어적인 연결 순서가 아닌, 동작 정보에 기초하여 마스터 장치를 선정할 수 있다. 따라서, 동작 상태가 양호하지 않은 배터리 관리 장치가 단순히 하드웨어적인 연결 순서에 따라 마스터 장치로 선정되는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 배터리 시스템(100)은 성능 내지 상태가 양호한 배터리 관리 장치를 마스터 장치로 선정함으로써 배터리 시스템(100)의 구동 성능을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 제1 배터리 관리 장치(110)를 중심으로 배터리 관리 장치의 구성 및 동작에 대해 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 제1 배터리 관리 장치를 보여주는 도면이다. 도 4는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 제1 동작 정보를 보여주는 도면이고, 도 5는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 제2 동작 정보를 보여주는 도면이다.
도 3에서는 제1 배터리 관리 장치(110)를 예로 들어 설명하나, 제1 배터리 관리 장치(110)의 구성 및 동작은 제2 배터리 관리 장치(120)에도 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
먼저 도 3을 참조하면, 제1 배터리 관리 장치(110)는 정보 관리부(111) 및 컨트롤러(112)를 포함할 수 있다.
정보 관리부(111)는 제1 동작 정보를 생성할 수 있다. 실시예에 따르면, 정보 관리부(111)는 제1 배터리 관리 장치(110)의 동작 오류와 관련한 정보에 기초하여 제1 동작 정보를 생성할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 동작 정보는 동작 오류 정보, 배터리 셀 상태 정보 및 배터리 팩 상태 정보를 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, 동작 오류 정보는 동작 오류의 유형 및 발생 카운트 값(A1, B1, C1, D1, E1)을 포함할 수 있으며, 동작 오류의 유형은 태스크 오버런(task overrun), CAN 통신 오류, UART 통신 오류, SPI 통신 오류 및 측정값 오류 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
배터리 셀 상태 정보는 고장(Fault) 카운트 값(F1) 및 경고(warning) 카운트 값(G1)을 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, 정보 관리부(111)는 제1 배터리 팩(130) 또는 제1 배터리 팩(130)에 포함된 배터리 모듈의 배터리 셀들의 전압 편차가 제1 기준값 이상인 경우 고장(Fault) 카운트 값(F1)을 1씩 증가시킬 수 있다. 실시예에 따르면, 정보 관리부(111)는 제1 배터리 팩(130) 또는 제1 배터리 팩(130)에 포함된 배터리 모듈의 배터리 셀들의 전압 편차가 제1 기준값 미만이고, 제2 기준값 이상인 경우 경고(warning) 카운트 값(G1)을 1씩 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 기준값은 제1 기준값 보다 작은 값으로 설정될 수 있다.
배터리 팩 상태 정보는 제1 배터리 팩(130) 또는 제1 배터리 팩(130)에 포함된 배터리 모듈들의 SOH 정보(H1)를 포함할 수 있다. 예를 들어, SOH 정보(H1)는 제1 배터리 팩(130) 또는 제1 배터리 팩(130)에 포함된 배터리 모듈들의 잔여 수명을 의미할 수 있다.
컨트롤러(112)는 제1 동작 정보를 다른 배터리 관리 장치(ex. 제2 배터리 관리 장치(120))에 전달할 수 있다. 또한, 컨트롤러(112)는 다른 배터리 관리 장치(ex. 제2 배터리 관리 장치(120))로부터 제2 동작 정보를 수신할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제2 배터리 관리 장치(120)로부터 수신되는 제2 동작 정보가 도시된다. 실시예에 따르면, 제2 동작 정보는 동작 오류 정보, 배터리 셀 상태 정보 및 배터리 팩 상태 정보를 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, 동작 오류 정보는 동작 오류의 유형 및 발생 카운트 값(A2, B2, C2, D2, E2)을 포함할 수 있으며, 동작 오류의 유형은 태스크 오버런(task overrun), CAN 통신 오류, UART 통신 오류, SPI 통신 오류 및 측정값 오류 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 배터리 셀 상태 정보는 고장(Fault) 카운트 값(F2) 및 경고(warning) 카운트 값(G2)을 포함할 수 있다. 배터리 팩 상태 정보는 제2 배터리 팩(140) 또는 제2 배터리 팩(140)에 포함된 배터리 모듈들의 SOH 정보(H2)를 포함할 수 있다.
컨트롤러(112)는 제1 동작 정보와 제2 동작 정보를 비교한 결과에 기초하여 마스터 장치의 선언과 관련된 식별 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 식별 정보는 플래그(flag) 값을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 컨트롤러(112)는 제1 동작 정보가 제2 동작 정보와 비교하여 우위에 있는 것으로 판단되는 경우 제1 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다. 또한, 컨트롤러(112)는 제2 동작 정보가 제1 동작 정보와 비교하여 우위에 있는 것으로 판단되는 경우 제2 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다. 실시예에 따르면, 제1 값은 1로 정의될 수 있고, 제2 값은 0으로 정의될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따르면, 컨트롤러(112)는 동작 오류 정보, 배터리 셀 상태 정보 및 배터리 팩 상태 정보의 순서에 따라 제1 동작 정보와 제2 동작 정보를 비교할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(112)는 먼저 제1 동작 정보의 태스크 오버런 발생 카운트 값(A1)과 제2 동작 정보의 태스크 오버런 발생 카운트 값(A2)을 비교할 수 있다. 컨트롤러(112)는 태스크 오버런 발생 카운트 값(A1)이 태스크 오버런 발생 카운트 값(A2)보다 작은 경우 제1 동작 정보가 제2 동작 정보보다 우위에 있는 것으로 판단할 수 있고, 제1 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다. 컨트롤러(112)는 태스크 오버런 발생 카운트 값(A1)이 태스크 오버런 발생 카운트 값(A2)보다 큰 경우 제2 동작 정보가 제1 동작 정보보다 우위에 있는 것으로 판단할 수 있고, 제2 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다.
한편, 컨트롤러(112)는 태스크 오버런 발생 카운트 값(A1)이 태스크 오버런 발생 카운트 값(A2)이 동일한 경우 CAN 통신 오류 발생 카운트 값(B1)과 CAN 통신 오류 발생 카운트 값(B2)을 비교할 수 있다. 컨트롤러(112)는 CAN 통신 오류 발생 카운트 값(B1)이 CAN 통신 오류 발생 카운트 값(B2)보다 작은 경우 제1 동작 정보가 제2 동작 정보보다 우위에 있는 것으로 판단할 수 있고, 제1 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다. 컨트롤러(112)는 CAN 통신 오류 발생 카운트 값(B1)이 CAN 통신 오류 발생 카운트 값(B2)보다 큰 경우 제2 동작 정보가 제1 동작 정보보다 우위에 있는 것으로 판단할 수 있고, 제2 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다.
컨트롤러(112)는 CAN 통신 오류 발생 카운트 값(B1)과 CAN 통신 오류 발생 카운트 값(B2)이 동일한 경우 UART 통신 오류 발생 카운트 값(C1)과 UART 통신 오류 발생 카운트 값(C2)을 비교할 수 있다. 컨트롤러(112)는 UART 통신 오류 발생 카운트 값(C1)이 UART 통신 오류 발생 카운트 값(C2)보다 작은 경우 제1 동작 정보가 제2 동작 정보보다 우위에 있는 것으로 판단할 수 있고, 제1 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다. 컨트롤러(112)는 UART 통신 오류 발생 카운트 값(C1)이 UART 통신 오류 발생 카운트 값(C2)보다 큰 경우 제2 동작 정보가 제1 동작 정보보다 우위에 있는 것으로 판단할 수 있고, 제2 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다.
컨트롤러(112)는 UART 통신 오류 발생 카운트 값(C1)과 UART 통신 오류 발생 카운트 값(C2)이 동일한 경우 SPI 통신 오류 발생 카운트 값(D1)과 SPI 통신 오류 발생 카운트 값(D2)을 비교할 수 있다. 컨트롤러(112)는 SPI 통신 오류 발생 카운트 값(D1)이 SPI 통신 오류 발생 카운트 값(D2)보다 작은 경우 제1 동작 정보가 제2 동작 정보보다 우위에 있는 것으로 판단할 수 있고, 제1 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다. 컨트롤러(112)는 SPI 통신 오류 발생 카운트 값(D1)이 SPI 통신 오류 발생 카운트 값(D2)보다 큰 경우 제2 동작 정보가 제1 동작 정보보다 우위에 있는 것으로 판단할 수 있고, 제2 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다.
컨트롤러(112)는 SPI 통신 오류 발생 카운트 값(D1)과 SPI 통신 오류 발생 카운트 값(D2)이 동일한 경우 측정값 오류 발생 카운트 값(E1)과 측정값 오류 발생 카운트 값(E2)을 비교할 수 있다. 컨트롤러(112)는 측정값 오류 발생 카운트 값(E1)이 측정값 오류 발생 카운트 값(E2)보다 작은 경우 제1 동작 정보가 제2 동작 정보보다 우위에 있는 것으로 판단할 수 있고, 제1 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다. 컨트롤러(112)는 측정값 오류 발생 카운트 값(E1)이 측정값 오류 발생 카운트 값(E2)보다 큰 경우 제2 동작 정보가 제1 동작 정보보다 우위에 있는 것으로 판단할 수 있고, 제2 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다.
즉, 컨트롤러(112)는 태스크 오버런, CAN 통신 오류, UART 통신 오류, SPI 통신 오류 및 측정값 오류의 순서에 대응되는 우선 순위에 기초하여 제1 동작 정보와 제2 동작 정보를 비교할 수 있다. 이는 태스크 오버런이 발생하는 경우 적절한 시간 내에 정보를 처리하기 어려운 문제가 생길 수 있고, 이러한 문제는 배터리의 안전과 관련성이 높으므로 마스터 장치를 선정함에 있어서 최우선적으로 고려하기 위함이다. 또한, CAN 통신 오류의 경우 CAN 통신 프로토콜이 배터리 네트워크에서 주된 통신 프로토콜로 사용되는 점을 고려하기 위함이며, UART 통신 오류의 경우 컨트롤러(112)가 배터리로부터 다양한 정보/데이터를 획득하는 통신 프로토콜로 사용되는 점을 고려하기 위함이며, SPI 통신 오류의 경우 컨트롤러(112)가 다른 주변 장치들과 통신하기 위한 통신 프로토콜로 사용되는 점을 고려하기 위함이다. 그리고, 측정값 오류의 경우 배터리 셀/모듈/팩으로부터 측정되는 정보(ex. 전압, 전류, 온도 등)의 정확도가 낮은 경우 안전 문제가 발생할 수 있으므로 이를 고려하기 위함이다.
컨트롤러(112)는 동작 오류 정보에 포함된 동작 오류의 유형 및 발생 카운트 값이 동일하여 식별 정보의 생성이 불가능한 경우, 배터리 셀 상태 정보 및 배터리 팩 상태 정보 중 적어도 어느 하나에 기초하여 식별 정보를 생성할 수 있다.
실시예에 따르면, 컨트롤러(112)는 제1 동작 정보의 배터리 셀 상태 정보에 포함된 고장(Fault) 카운트 값(F1)과 제2 동작 정보의 배터리 셀 상태 정보에 포함된 고장 카운트 값(F2)을 비교할 수 있다. 컨트롤러(112)는 고장(Fault) 카운트 값(F1)이 고장 카운트 값(F2)보다 작은 경우 제1 동작 정보가 제2 동작 정보보다 우위에 있는 것으로 판단할 수 있고, 제1 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다. 컨트롤러(112)는 고장(Fault) 카운트 값(F1)이 고장 카운트 값(F2)보다 큰 경우 제2 동작 정보가 제1 동작 정보보다 우위에 있는 것으로 판단할 수 있고, 제2 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다.
컨트롤러(112)는 고장(Fault) 카운트 값(F1)과 고장 카운트 값(F2)이 동일한 경우 경고(warning) 카운트 값(G1)과 경고 카운트 값(G2)을 비교할 수 있다. 컨트롤러(112)는 경고(warning) 카운트 값(G1)이 경고 카운트 값(G2)보다 작은 경우 제1 동작 정보가 제2 동작 정보보다 우위에 있는 것으로 판단할 수 있고, 제1 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다. 컨트롤러(112)는 경고(warning) 카운트 값(G1)이 경고 카운트 값(G2)보다 큰 경우 제2 동작 정보가 제1 동작 정보보다 우위에 있는 것으로 판단할 수 있고, 제2 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다.
컨트롤러(112)는 제1 동작 정보의 배터리 셀 상태 정보 및 제2 동작 정보의 배터리 셀 상태 정보가 동일하여 식별 정보의 생성이 불가능한 경우, 배터리 팩 상태 정보 중 적어도 어느 하나에 기초하여 식별 정보를 생성할 수 있다.
실시예에 따르면, 컨트롤러(112)는 제1 동작 정보의 배터리 팩 상태 정보에 포함된 SOH 정보(H1)와 제2 동작 정보의 배터리 팩 상태 정보에 포함된 SOH 정보(H2)를 비교할 수 있다. 컨트롤러(112)는 SOH 정보(H1)에 따른 잔여 수명이 SOH 정보(H2)에 따른 잔여 수명보다 큰 경우 제1 동작 정보가 제2 동작 정보보다 우위에 있는 것으로 판단할 수 있고, 제1 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다. 컨트롤러(112)는 SOH 정보(H1)에 따른 잔여 수명이 SOH 정보(H2)에 따른 잔여 수명보다 작은 경우 제2 동작 정보가 제1 동작 정보보다 우위에 있는 것으로 판단할 수 있고, 제2 값을 갖는 식별 정보를 생성할 수 있다.
컨트롤러(112)는 생성되는 식별 정보를 다른 배터리 관리 장치들(ex. 제2 배터리 관리 장치(120))에 전달할 수 있다. 예를 들어, 생성되는 식별 정보가 제1 값을 갖는 경우 컨트롤러(112)를 포함하는 제1 배터리 관리 장치(110)는 마스터 장치로 설정될 수 있고, 생성되는 식별 정보가 제2 값을 갖는 경우 제1 배터리 관리 장치(110)는 슬레이브 장치로 설정될 수 있다.
컨트롤러(112)는 배터리로부터 획득되는 전압, 전류, 온도 등의 측정값에 기초하여 제1 배터리 팩(130)의 상태를 나타내는 파라미터, 예를 들어 SOC(State of Charge)나 SOH(State of Health) 등을 산출할 수 있다. 컨트롤러(112)는 제1 배터리 팩(130)의 동작 모드를 관리할 수 있다. 컨트롤러(112)는 제1 배터리 팩(130)을 방전 모드 또는 충전 모드로 제어하거나, 슬립 모드 또는 웨이크업 모드로 제어할수 있다.
도 6은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 동작을 실행하기 위한 컴퓨팅 시스템을 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템(300)은 MCU(310), 메모리(320), 입출력 I/F(330) 및 통신 I/F(340)를 포함할 수 있다.
MCU(310)는 메모리(320)에 저장되어 있는 각종 프로그램(예를 들면, SOH 산출 프로그램, 셀 밸런싱 수행 대상 판정 프로그램 등)을 실행시키고, 이러한 프로그램들을 통해 복수의 배터리 셀의 SOC, SOH 등을 포함한 각종 데이터를 처리하며, 전술한 도 1 및 도 3을 참조하여 설명한 배터리 관리 장치(110, 120)의 기능들을 수행하도록 하는 프로세서일 수 있다.
메모리(320)는 배터리 셀의 SOH 산출과 셀 밸런싱 수행 대상 판정, 동작 정보의 비교 결과에 기초한 식별 정보 생성에 관한 각종 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(320)는 배터리 셀 각각의 SOC, SOH 데이터 등 각종 데이터를 저장할 수 있다.
이러한 메모리(320)는 필요에 따라서 복수 개 마련될 수도 있을 것이다. 메모리(320)는 휘발성 메모리일 수도 있으며 비휘발성 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리로서의 메모리(320)는 RAM, DRAM, SRAM 등이 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리로서의 메모리(320)는 ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등이 사용될 수 있다. 상기 열거한 메모리(320)들의 예를 단지 예시일 뿐이며 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
입출력 I/F(330)는, 키보드, 마우스, 터치 패널 등의 입력 장치(미도시)와 디스플레이(미도시) 등의 출력 장치와 MCU(310) 사이를 연결하여 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공할 수 있다.
통신 I/F(330)는 서버와 각종 데이터를 송수신할 수 있는 구성으로서, 유선 또는 무선 통신을 지원할 수 있는 각종 장치일 수 있다. 예를 들면, 통신 I/F(330)를 통해 별도로 마련된 외부 서버로부터 배터리 셀의 SOH 산출이나 밸런싱 대상의 판정을 위한 프로그램이나 각종 데이터 등을 송수신할 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.
100: 배터리 시스템
110: 제1 배터리 관리 장치
111: 정보 관리부
112: 컨트롤러
120: 제2 배터리 관리 장치
130: 제1 배터리 팩
140: 제2 배터리 팩
200: 상위 제어기

Claims (15)

  1. 동작 오류와 관련한 정보에 기초하여 제1 동작 정보를 생성하는 정보 관리부; 및
    상기 제1 동작 정보를 다른 배터리 관리 장치에 전달하고, 상기 다른 배터리 관리 장치로부터 전달되는 제2 동작 정보를 상기 제1 동작 정보와 비교한 결과에 기초하여 마스터 장치의 선언과 관련된 식별 정보를 생성하는 컨트롤러를 포함하는 배터리 관리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 제1 동작 정보와 상기 제2 동작 정보를 비교한 결과,
    상기 제1 동작 정보가 상기 제2 동작 정보보다 우위인 경우 제1 값을 갖는 식별 정보를 생성하고, 상기 제2 동작 정보가 상기 제1 동작 정보보다 우위인 경우 제2 값을 갖는 식별 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 식별 정보를 상기 다른 배터리 관리 장치에 공유하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 동작 정보 및 제2 동작 정보는 각각 동작 오류 정보, 배터리 셀 상태 정보 및 배터리 팩 상태 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 동작 오류 정보는 동작 오류의 유형 및 발생 카운트 값을 포함하고,
    상기 동작 오류의 유형은 태스크 오버런(task overrun), CAN 통신 오류, UART 통신 오류, SPI 통신 오류 및 측정값 오류 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 태스크 오버런, CAN 통신 오류, UART 통신 오류, SPI 통신 오류 및 측정값 오류의 순서에 대응되는 우선 순위에 기초하여,
    상기 제1 동작 정보의 동작 오류의 유형에 대응되는 발생 카운트 값과 상기 제2 동작 정보의 동작 오류의 유형에 대응되는 카운트 값을 비교하고, 비교한 결과에 기초하여 상기 식별 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 제1 동작 정보의 동작 오류 정보 및 제2 동작 정보의 동작 오류 정보에 기초한 상기 식별 정보의 생성이 불가능한 경우,
    상기 배터리 셀 상태 정보 및 배터리 팩 상태 정보 중 적어도 어느 하나에 기초하여 상기 식별 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 슬립 모드에서 상기 제1 동작 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  9. 동작 오류와 관련한 정보에 기초하여 생성되는 제1 동작 정보를 제2 배터리 관리 장치에 공유하는 제1 배터리 관리 장치; 및
    상기 동작 오류와 관련한 정보에 기초하여 생성되는 제2 동작 정보를 상기 제1 배터리 관리 장치에 공유하는 제2 배터리 관리 장치를 포함하고,
    상기 제1 배터리 관리 장치 및 제2 배터리 관리 장치는 각각 상기 제1 동작 정보 및 제2 동작 정보에 기초하여 마스터 장치의 선언과 관련된 식별 정보를 생성하는 배터리 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 관리 장치는 상기 제1 동작 정보와 상기 제2 동작 정보를 비교한 결과,
    상기 제1 동작 정보가 상기 제2 동작 정보보다 우위인 경우 제1 값을 갖는 식별 정보를 생성하고, 상기 제2 동작 정보가 상기 제1 동작 정보보다 우위인 경우 제2 값을 갖는 식별 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 동작 정보 및 제2 동작 정보는 각각 동작 오류 정보, 배터리 셀 상태 정보 및 배터리 팩 상태 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 동작 오류 정보는 동작 오류의 유형 및 발생 카운트 값을 포함하고,
    상기 동작 오류의 유형은 태스크 오버런(task overrun), CAN 통신 오류, UART 통신 오류, SPI 통신 오류 및 측정값 오류 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 관리 장치는 상기 태스크 오버런, CAN 통신 오류, UART 통신 오류, SPI 통신 오류 및 측정값 오류의 순서에 대응되는 우선 순위에 기초하여,
    상기 제1 동작 정보의 동작 오류의 유형에 대응되는 발생 카운트 값과 상기 제2 동작 정보의 동작 오류의 유형에 대응되는 카운트 값을 비교하고, 비교한 결과에 기초하여 상기 식별 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 관리 장치는 상기 제1 동작 정보의 동작 오류 정보 및 제2 동작 정보의 동작 오류 정보에 기초한 상기 식별 정보의 생성이 불가능한 경우,
    상기 배터리 셀 상태 정보 및 배터리 팩 상태 정보 중 적어도 어느 하나에 기초하여 상기 식별 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 관리 장치는 슬립 모드에서 상기 제1 동작 정보를 생성하고, 상기 제2 배터리 관리 장치는 상기 슬립 모드에서 상기 제2 동작 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
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