KR20230052688A - 셀 정보 통신장치 및 그 제어방법 - Google Patents

셀 정보 통신장치 및 그 제어방법 Download PDF

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KR20230052688A
KR20230052688A KR1020210136014A KR20210136014A KR20230052688A KR 20230052688 A KR20230052688 A KR 20230052688A KR 1020210136014 A KR1020210136014 A KR 1020210136014A KR 20210136014 A KR20210136014 A KR 20210136014A KR 20230052688 A KR20230052688 A KR 20230052688A
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Abstract

배터리 셀의 전압을 포함하는 셀 정보를 송수신하는 제1 송수신부;
제1송수신부에서 송수신한 셀 정보를 포함하는 셀 정보를 송수신하는 제2 송수신부; 및
제2 송수신부에서 수신한 셀 정보에 관한 수신 신호를 기반으로 제2 송수신부의 셀 정보에 관한 통신 가능 상태를 사전 설정된 판단시간 동안 판단하고, 통신불가 상태로 판단한 경우 제1 송수신부의 송신 신호의 세기 또는 제2 송수신부의 수신 감도를 제어하는 프로세서를 포함하는 셀 정보 통신장치 및 그 제어방법이 소개된다.

Description

셀 정보 통신장치 및 그 제어방법 {CELL DATA COMMUNICATION DEVICE WITH AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
본 발명은 셀 정보 통신장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 배터리 모듈을 구성하는 직렬로 연결된 각 셀의 전압을 동일하게 맞추는 셀 밸런싱을 수행하기 위하여 셀 정보를 통신하기 위한 셀 정보 통신 장치에 있어서, 배터리 모듈 간 상이한 전압으로 인해 필연적으로 사용되는 인접하는 BMS 반도체 간 절연 통신의 문제점을 해결하고, 특히 외부 환경으로 인한 송수신하고자 하는 데이터의 손실을 방지함으로써, 배터리의 성능을 향상시키는 셀 정보 통신장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
모터에 연결되는 배터리로 구동출력을 생성하는 차량은 최근 친환경 트렌드로 주목받고 있다. 그러나, 이러한 배터리는 고전압을 필요로 한다. 따라서, 고전압 배터리를 구성하기 위해 저전압 배터리셀을 묶어서 하나의 배터리 모듈로 만들고, 다시 그 배터리 모듈을 묶어서 직렬 또는 병렬로 연결한 하나의 배터리 팩을 구성하여 차량에 장착시키는 형태로 차량의 배터리팩이 구성된다. 이 때, 배터리 팩은 배터리의 온도나 전압, 전류 등을 효율적으로 관리하기 위하여 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)과 냉각장치를 포함하여 구성될 수 있다.
배터리 셀은 본질적인 특성, 제조환경의 차이 등으로 인해 사용함에 따라 용량 성능에 차이가 발생된다. 이로 인해, 배터리 모듈을 구성하는 직렬로 연결된 각 셀의 전압의 불균형이 발생된다. 각 셀간 전압 불균형은 전력의 공급을 불안정하게 하고, 배터리팩의 수명을 단축시킨다. 따라서, 이러한 각 셀의 전압을 동일하게 맞추는 셀 밸런싱은 필수적이다. 종래 BMS는 셀의 전압 또는 SOC(State of Charge)를 측정하고, 이러한 전기적 특성값이 높은 셀의 충전량을 소모시키거나 전기적 특성값이 낮은 셀을 개별적으로 충전하도록 제어한다. 이러한 제어를 수행하기 위한 BMS를 구성하는 IC와 IC의 통신상에 있어 데이터 손실을 방지할 필요가 있다.
상기 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것이고 발명자가 본 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술정보일 뿐, 출원 전 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 또는 일반 공중에게 이미 공개된 공지기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-1271911 B1
본 발명은 위 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 배터리 모듈을 구성하는 직렬로 연결된 각 셀의 전압을 동일하게 맞추는 셀 밸런싱을 수행하기 위하여 셀 정보를 통신하기 위한 셀 정보 통신 장치에 있어서, 배터리 모듈 간 상이한 전압으로 인해 필연적으로 사용되는 인접하는 BMS 반도체 간 절연 통신의 문제점을 해결하고, 특히 외부 환경으로 인한 송수신하고자 하는 데이터의 손실을 방지함으로써, 배터리의 성능을 향상시키는 셀 정보 통신장치 및 그 제어방법을 제공하고자 함이다.
상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 셀 정보 통신장치에 있어서, 배터리 셀의 전압을 포함하는 셀 정보를 송수신하는 제1 송수신부;
제1송수신부에서 송수신한 셀 정보를 포함하는 셀 정보를 송수신하는 제2 송수신부; 및
제2 송수신부에서 수신한 셀 정보에 관한 수신 신호를 기반으로 제2 송수신부의 셀 정보에 관한 통신 가능 상태를 사전 설정된 판단시간 동안 판단하고, 통신불가 상태로 판단한 경우 제1 송수신부의 송신 신호의 세기 또는 제2 송수신부의 수신 감도를 제어하는 프로세서;를 포함하는 셀 정보 통신장치를 제공할 수 있다.
제1 송수신부는 제2 송수신부 사이의 통신 경로를 절연하는 절연 소자를 포함할 수 있다.
절연 소자는 트랜스포머 및 커패시터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
프로세서는 제2 송수신부의 셀 정보에 관한 수신 신호 크기의 대표값을 기반으로 통신 가능 상태를 판단할 수 있다.
프로세서는 제1 송수신부의 송신 신호에 관한 전류 및 송신 신호에 관한 전압 중 적어도 어느 하나를 변경함으로써 송신 신호의 세기를 제어할 수 있다.
프로세서는 제2 송수신부의 수신 신호에 관한 저항을 변경함으로써 수신 신호의 세기를 제어할 수 있다.
프로세서는 제2 송수신부의 수신 감도를 제어한 결과를 기반으로 제2 송수신부의 통신 가능 상태를 다시 판단하고, 통신불가 상태로 다시 판단한 경우 제1 송수신부의 송신 신호의 세기를 제어할 수 있다.
셀 정보는 배터리 셀의 전압, 배터리 셀에 흐르는 전류, 배터리 셀에 흐르는 전류의 시간에 따른 변화량인 전류변화량, 전류변화량이 유지되는 유지시간, 셀과 셀 사이의 편차전압, 셀 밸런싱이 수행되는 테스트 셀을 지정하는 셀 식별번호, 및 배터리 셀의 SOC(State of Charge) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 셀 정보 통신장치의 제어방법에 있어서, 프로세서에서 배터리 셀의 전압를 포함하는 셀 정보를 송수신하는 제1 송수신부 또는 제1송수신부에서 송수신한 셀 정보를 포함하는 셀 정보를 송수신하는 제2 송수신부의 통신 가능 상태를 제2 송수신부에서 수신한 신호를 기반으로 판단하는 단계; 및
프로세서에서 제2 송수신부를 통신불가 상태로 판단한 경우 제1 송수신부의 송신 신호의 세기 또는 제2 송수신부의 수신 감도를 제어하는 단계;를 포함하는 셀 정보 통신장치의 제어방법을 제공할 수 있다.
제1 송수신부는 제2 송수신부 사이의 통신 경로를 절연하는 절연 소자를 포함할 수 있다.
판단하는 단계는, 제2 송수신부의 셀 정보에 관한 수신 신호 크기의 대표값을 기반으로 통신 가능 상태를 판단할 수 있다.
제어하는 단계는, 제1 송수신부의 송신 신호에 관한 전류 및 송신 신호에 관한 전압 중 적어도 어느 하나를 변경함으로써 송신 신호의 세기를 제어할 수 있다.
제어하는 단계는, 제2 송수신부의 수신 신호에 관한 저항을 변경함으로써 수신 신호의 세기를 제어할 수 있다.
제어하는 단계는, 제2 송수신부의 수신 감도를 제어한 결과를 기반으로 제2 송수신부의 통신 가능 상태를 다시 판단하고, 통신불가 상태로 다시 판단한 경우 제1 송수신부의 송신 신호의 세기를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예는 셀 정보 통신장치의 제어방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.
본 발명의 셀 정보 통신장치 및 그 제어방법에 따르면,
첫째, 배터리 모듈을 구성하는 직렬로 연결된 각 셀의 전압을 동일하게 맞추는 셀 밸런싱을 수행하기 위하여 셀 정보를 통신하기 위한 셀 정보 통신 장치에 있어서, 배터리 모듈 간 상이한 전압으로 인해 필연적으로 사용되는 인접하는 BMS 반도체 간 절연 통신의 문제점을 해결한다.
둘째, 특히 외부 환경으로 인한 송수신하고자 하는 데이터의 손실을 방지한다.
셋째, 배터리의 성능을 향상시킬 수 있다.
상기된 바와 같은 기술적 효과들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 효과가 도출될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치를 구성하는 BMS 반도체와 배터리 사이의 통신을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치를 구성하는 BMS 반도체와 BMS 반도체 사이의 통신을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치를 구성하는 BMS 반도체와 BMS 반도체 사이의 절연 통신을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치의 제어 메커니즘을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치의 제어에 따른 결과를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 정보 통신장치의 제어에 따른 결과를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치의 제어방법을 나타낸 순서도.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 그리고, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
그리고, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다 또는 "가지다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 즉, 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 의 용어는 설시된 특징, 영역, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 구성성분, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 영역이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 구성성분, 부분품 또는 이들을 조합한 군들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치를 구성하는 BMS 반도체와 배터리 사이의 통신을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치를 구성하는 BMS 반도체와 BMS 반도체 사이의 통신을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치를 구성하는 BMS 반도체와 BMS 반도체 사이의 절연 통신을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치의 제어 메커니즘을 나타낸 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치를 구성하는 BMS 반도체와 배터리 사이의 통신을 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(200)은 직렬로 연결된 각 셀(100)로 구성된다. 배터리 모듈(200)과 배터리 모듈(200)사이는 금속바로 연결되어 결합될 수 있다. 배터리 모듈(200) 당 하나의 BMS 반도체(300)가 배터리의 상태를 관리할 수 있다. 이때, BMS 반도체(300)는 센싱 가능한 채널 수만큼 각 셀과 연결될 수 있다. BMS 반도체(300)는 배터리 셀(100)과의 통신을 통해, 측정된 셀의 전압 또는 SOC(State of Charge)를 포함하는 셀 정보를 센싱하고, 센싱된 셀 정보 또는 셀 정보를 처리한 처리 정보를 기반으로 전기적 특성값이 높은 셀의 충전량을 소모시키거나 전기적 특성값이 낮은 셀을 개별적으로 충전하도록 제어한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치를 구성하는 BMS 반도체와 BMS 반도체 사이의 통신을 나타낸 도면이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치의 BMS 반도체(300)는 다른 BMS 반도체(300) 사이의 통신 경로를 절연하는 절연 소자를 포함할 수 있다. 절연 소자는 트랜스포머 및 커패시터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, N개의 BMS 반도체(300) 상의 IC(Integrated Circuit: 집적 회로)는 배터리(200)와의 통신을 통해 입력받은 셀 정보를 다른 BMS 반도체(300) 상의 IC와 통신한다. 또한, BMS 반도체(300) 중 일부인 IC (도 2에 도시된 IC #1)는 마이컴(uC)을 포함하는 프로세서와 통신하여 센싱된 셀 정보 또는 셀 정보를 처리한 처리 정보를 전달하거나 전달받는다.
이 때, 배터리 셀은 본질적인 특성, 제조환경의 차이 등으로 인해 사용함에 따라 성능에 차이가 발생되고, 이로 인하여 배터리 셀과 다른 배터리 셀 사이의 전압을 포함하는 셀 정보가 다를 수 있다. 이에 따라, 각각의 BMS(300) 상의 IC가 받아들이는 전압을 포함하는 셀 정보 역시 상이하게 된다. 따라서, BMS 반도체(300)상 IC와 인접한 BMS 반도체(300)상 IC간의 통신은 이러한 상이한 셀 정보에 따라 전달되는 신호의 DC적인 영향을 막을 필요가 있다. 이에 따라, IC 간의 통신은 절연소자를 둘 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 IC 간의 통신 경로를 절연하는 절연소자는 트랜스포머 및 커패시터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치를 구성하는 BMS 반도체와 BMS 반도체 사이의 절연 통신을 나타낸 도면이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치에서 절연소자는 트랜스포머 및 커패시터를 포함할 수 있다.. 도 3에 도시된 바와 같이, BMS 반도체(300)의 IC #1이 셀 정보를 송신, IC #2가 셀 정보를 수신한다고 하자. 이때, IC #1은 논리 단계(logic level)의 신호를 송신한다. 이후, 신호는 노이즈 차단을 위하여 RC 필터를 통과할 수 있다. 그리고, RC 필터를 통과한 신호는 절연 소자 중 하나인 절연 커패시터(302)를 거쳐 전압의 변화량이 전류로 변환된다. 변환되는 수학식은 i = C dV/dt로 나타낼 수 있다. 특히, 도 3에 도시된 절연 커패시터로 인하여 신호의 DC 성분이 사라진다. 이후, 신호는 절연 소자 중 하나인 트랜스포머(304)의 권선비만큼의 유도전류로서 IC #2에 전달된다. 유도전류는 다시 절연소자 중 하나인 절연 커패시터(302)를 거쳐 전압으로 변환된다. 이후, 신호는 노이즈 차단을 위한 RC 필터를 통과하여, AC 성분의 신호만 IC #1에서 IC #2로 최종적으로 전달되게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치를 나타낸 도면이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치는, 배터리 셀의 전압을 포함하는 셀 정보를 송수신하는 제1 송수신부(301); 제1송수신부에서 송수신한 셀 정보를 포함하는 셀 정보를 송수신하는 제2 송수신부(303); 및 제2 송수신부(303)에서 수신한 셀 정보에 관한 수신 신호를 기반으로 제2 송수신부(303)의 셀 정보에 관한 통신 가능 상태를 사전 설정된 판단시간 동안 판단하고, 통신불가 상태로 판단한 경우 제1 송수신부의 송신 신호의 세기 또는 제2 송수신부의 수신 감도를 제어하는 프로세서;를 포함하는 셀 정보 통신장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치에서, 프로세서는 제1 송수신부(301)의 송신 신호에 관한 전류(308) 및 송신 신호에 관한 전압 중 적어도 어느 하나를 변경함으로써 송신 신호의 세기를 제어할 수 있다. 프로세서는 제2 송수신부(303)의 수신 신호에 관한 저항(306)을 변경함으로써 수신 신호의 세기를 제어할 수 있다. 그리고, 프로세서는 제2 송수신부의 수신 신호에 관한 저항을 변경함으로써 수신 신호의 세기를 제어할 수 있다. 즉, 프로세서는 통신불가 상태인 제2송수신부의 통신을 제어로서 가능케 한다.
도 3과 같은 메커니즘으로 각 BMS 반도체 상 IC는 셀 정보를 송수신할 수 있다. 그런데, 외부 환경 변화로 인하여 송수신하고자 하는 셀 정보가 손실될 수 있다. 외부 환경 변화 중 하나로, IC가 송수신한 셀 정보에 포함된 셀 전압이나 셀 전류는 반도체의 웨이퍼에서 생산되는 각각의 다른 특성 때문에 설계적으로 목표했던 것과 같이 정확하게 송수신될 수 없다. 예를 들어, 반도체의 웨어퍼 특성상 제1 송수신부(301)의 전압이 커졌다면, 위의 i = C dV/dt 상 제2 송수신부(303)가 높은 전압까지 도달하는데 오랜 시간이 걸리게 되고, 전압의 변화량은 줄어들게 되어 제2 송수신부(303)의 수신신호의 크기가 줄어들게 된다. 또한, 다른 외부 환경 변화로, 온도가 높을수록 전류가 흐를 수 있는 능력이 낮아지고, 온도가 낮으면 그 반대인 반도체의 특성상 셀 정보가 손실될 수 있다. 다시 말해, 위와 같은 외부 환경 변화에 따라 2 송수신부(303)는 제1 송수신부(301)가 송신한 셀 정보를 수신할 수 었는 통신 불가 상태일 수 있다.
이러한 경우, 도 4와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치의 프로세서는 통신불가 상태로 판단한 경우 제1 송수신부의 전류원(308)의 전류의 세기를 증가시키는 등의 방법으로 제1 송수신부의 송신 신호의 세기를 증가시키거나, 제2 송수신부의 저항(306)을 줄이는 등의 방법으로 수신 감도를 제어함으로써 수신신호의 크기를 높일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치는 송수신하고자 하는 셀 정보의 손실을 방지한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치의 제어 메커니즘을 나타낸 도면이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치의 프로세서는 제2 송수신부(303)의 수신 감도를 제어한 결과를 기반으로 제2 송수신부(303)의 통신 가능 상태를 다시 판단하고, 통신불가 상태로 다시 판단한 경우 제1 송수신부(301)의 송신 신호의 세기를 제어할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치의 프로세서는 단계적으로 송수신하고자 하는 셀 정보의 손실을 방지하도록 제어를 설계할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 송수신부(301)의 송신부(311)은 셀 정보를 제2 송수신부(303)에 송신하고, 이러한 통신 상에 통신 경로를 절연하는 절연 소자 로서 트랜스포머(304)가 연결될 수 있다. 제2 송수신부(303)의 수신부(333)는 트랜스포머(304)의 권선비만큼 유도전류가 발생된 수신 신호가 전달된다. 제2 제어기(309)는 사전 설정된 판단 시간 동안 수신부(333)의 통신 가능 상태를 판단한다. 프로세서는 수신부(333)의 통신 가능 상태를 제2 송수신부의 셀 정보에 관한 수신 신호 크기의 대표값을 기반으로 판단할 수 있다. 여기서 대표값은 최대값, 구간 평균값, 가중 평균값, 극대값, 중앙값, 최빈값 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 대표값이 제1 기준값 이상인 경우, 또는 제1 기준값 이상 제2 기준값 이하의 구간 내에 수신부(333)가 수신가능한 신호의 크기를 갖고 있다고 볼 수 있고, 이를 기반으로 판단할 수 있다.
이에 따라, 제2 제어기(309)는 통신 불가 상태로 판단한 경우 제2 제어기(309)는 수신부(333)의 저항을 가변한다. 그리고 사전 설정된 판단시간 동안 제2 제어기(309)는 통신 가능 상태를 판단한다. 그럼에도 불구하고 통신 불가 상태가 유지되는 경우, 또는 송신부(331)가 통신 불가 상태를 송신하여 수신부(313)을 거쳐 제1 제어기(307)에 입력되어 통신 불가 상태로 판단한 경우 제1 제어기(307)는 송신부(311)의 전류를 가변한다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신 장치는 인접하는 BMS 반도체 간 절연 통신상 데이터 손실 문제를 해결한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치의 제어에 따른 결과를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 정보 통신장치의 제어에 따른 결과를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치의 제어에 따른 결과를 나타낸 도면으로, 특히 제1 송수신부(301)에서 전류를 조절하였을 때의 수신 신호의 변화를 나타낸다. 도 6에 도시된 바와 같이, 점선으로 도시한 수신 신호의 세기만큼 수신되어야 셀 정보가 통신가능하다고 가정할 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치의 프로세서는 수신 신호의 세기의 대표값 중 하나인 최대값을 기준으로 통신 불가 상태를 판단하고, 제1 송수신부(301)에서 전류를 조절하였을 때의 수신 신호는 점점 커지는 것을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 정보 통신장치의 제어에 따른 결과를 나타낸 도면이고, 특히 제2 송수신부(301)에서 저항을 조절하였을 때의 수신 신호의 변화를 나타낸다. 도 7에 도시된 바와 같이, 점선으로 도시한 수신 신호의 세기만큼 수신되어야 셀 정보가 통신가능하다고 가정할 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치의 프로세서는 수신 신호의 세기의 대표값 중 하나인 최대값을 기준으로 통신 불가 상태를 판단하고, 제2 송수신부(303)에서 저항을 조절하였을 때의 수신 신호는 점점 커지는 것을 확인할 수 있다.
여기서 셀 정보는 배터리 셀의 전압, 배터리 셀에 흐르는 전류, 배터리 셀에 흐르는 전류의 시간에 따른 변화량인 전류변화량, 전류변화량이 유지되는 유지시간, 셀과 셀 사이의 편차전압, 셀 밸런싱이 수행되는 테스트 셀을 지정하는 셀 식별번호, 및 배터리 셀의 SOC(State of Charge) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 즉, 셀 정보는 셀 벨런싱에 필요한 정보를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치의 제어방법을 나타낸 순서도이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신장치의 제어방법은, 프로세서에서 배터리 셀의 전압를 포함하는 셀 정보를 송수신하는 제1 송수신부 또는 제1송수신부에서 송수신한 셀 정보를 포함하는 셀 정보를 송수신하는 제2 송수신부의 통신 가능 상태를 제2 송수신부에서 수신한 신호를 기반으로 사전 설정된 판단시간 동안 판단하는 단계(S100); 및 프로세서에서 제2 송수신부를 통신불가 상태로 판단한 경우(S200) 제1 송수신부의 송신 신호의 세기 또는 제2 송수신부의 수신 감도를 제어하는 단계;를 포함한다. 제어하는 단계는, 제2 송수신부의 수신 감도를 제어(S300)한 결과를 기반으로 제2 송수신부의 통신 가능 상태를 다시 판단하고(S400), 통신불가 상태로 다시 판단한 경우 제1 송수신부의 송신 신호의 세기를 제어할 수 있다(S500). 이후 판단 모드를 해제(S600)한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 셀 정보 통신 장치의 제어 방법은 이상에서 설명한 셀 정보 통신 장치를 구현하는 각 구성과 그 기술적 특징과 상응하는 실시예로 구현될 수 있다.
그리고, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능(읽을 수 있는, readable) 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
그리고, 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 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.
이상에 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태는 배터리 모듈 간 상이한 전압으로 인해 필연적으로 사용되는 인접하는 BMS 반도체 간 절연 통신의 문제점을 해결하고, 특히 외부 환경으로 인한 송수신하고자 하는 데이터의 손실을 방지한다.
특히, 배터리 모듈을 구성하는 직렬로 연결된 각 셀의 전압을 동일하게 맞추는 셀 밸런싱을 수행하기 위하여 셀 정보를 통신하기 위한 셀 정보 통신 장치에 있어서, 배터리 모듈 간 상이한 전압으로 인해 필연적으로 사용되는 인접하는 BMS 반도체 간 절연 통신에서 외부 환경으로 인한 송수신하고자 하는 데이터의 손실을 방지한다. 이에 따라 배터리의 성능을 향상시킬 수 있다.
상기한 바에서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 배터리셀
200 : 배터리모듈
300: BMS 반도체
301: 제1 송수신부
302: 절연 커패시터
303: 제2 송수신부
304: 절연 트랜스포머
306: 가변 저항
307: 제1 제어기
308: 송신부
309: 제2 제어기
311,331: 송신부
313,333: 수신부
400: 프로세서

Claims (15)

  1. 배터리 셀의 전압을 포함하는 셀 정보를 송수신하는 제1 송수신부;
    제1송수신부에서 송수신한 셀 정보를 포함하는 셀 정보를 송수신하는 제2 송수신부; 및
    제2 송수신부에서 수신한 셀 정보에 관한 수신 신호를 기반으로 제2 송수신부의 셀 정보에 관한 통신 가능 상태를 사전 설정된 판단시간 동안 판단하고, 통신불가 상태로 판단한 경우 제1 송수신부의 송신 신호의 세기 또는 제2 송수신부의 수신 감도를 제어하는 프로세서;를 포함하는 셀 정보 통신장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1 송수신부는 제2 송수신부 사이의 통신 경로를 절연하는 절연 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 정보 통신장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    절연 소자는 트랜스포머 및 커패시터 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 정보 통신장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    프로세서는 제2 송수신부의 셀 정보에 관한 수신 신호 크기의 대표값을 기반으로 통신 가능 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 셀 정보 통신장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    프로세서는 제1 송수신부의 송신 신호에 관한 전류 및 송신 신호에 관한 전압 중 적어도 어느 하나를 변경함으로써 송신 신호의 세기를 제어하는 것을 특징으로 하는 셀 정보 통신장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    프로세서는 제2 송수신부의 수신 신호에 관한 저항을 변경함으로써 수신 신호의 세기를 제어하는 것을 특징으로 하는 셀 정보 통신장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    프로세서는 제2 송수신부의 수신 감도를 제어한 결과를 기반으로 제2 송수신부의 통신 가능 상태를 다시 판단하고, 통신불가 상태로 다시 판단한 경우 제1 송수신부의 송신 신호의 세기를 제어하는 것을 특징으로 하는 셀 정보 통신장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    셀 정보는 배터리 셀의 전압, 배터리 셀에 흐르는 전류, 배터리 셀에 흐르는 전류의 시간에 따른 변화량인 전류변화량, 전류변화량이 유지되는 유지시간, 셀과 셀 사이의 편차전압, 셀 밸런싱이 수행되는 테스트 셀을 지정하는 셀 식별번호, 및 배터리 셀의 SOC(State of Charge) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 정보 통신장치.

  9. 프로세서에서 배터리 셀의 전압를 포함하는 셀 정보를 송수신하는 제1 송수신부 또는 제1송수신부에서 송수신한 셀 정보를 포함하는 셀 정보를 송수신하는 제2 송수신부의 통신 가능 상태를 제2 송수신부에서 수신한 신호를 기반으로 사전 설정된 판단시간 동안 판단하는 단계; 및
    프로세서에서 제2 송수신부를 통신불가 상태로 판단한 경우 제1 송수신부의 송신 신호의 세기 또는 제2 송수신부의 수신 감도를 제어하는 단계;를 포함하는 셀 정보 통신장치의 제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    제1 송수신부는 제2 송수신부 사이의 통신 경로를 절연하는 절연 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 정보 통신장치의 제어방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    판단하는 단계는,
    제2 송수신부의 셀 정보에 관한 수신 신호 크기의 대표값을 기반으로 통신 가능 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 셀 정보 통신장치의 제어방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    제어하는 단계는,
    제1 송수신부의 송신 신호에 관한 전류 및 송신 신호에 관한 전압 중 적어도 어느 하나를 변경함으로써 송신 신호의 세기를 제어하는 것을 특징으로 하는 셀 정보 통신장치의 제어방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    제어하는 단계는,
    제2 송수신부의 수신 신호에 관한 저항을 변경함으로써 수신 신호의 세기를 제어하는 것을 특징으로 하는 셀 정보 통신장치의 제어방법.
  14. 청구항 9에 있어서,
    제어하는 단계는,
    제2 송수신부의 수신 감도를 제어한 결과를 기반으로 제2 송수신부의 통신 가능 상태를 다시 판단하고, 통신불가 상태로 다시 판단한 경우 제1 송수신부의 송신 신호의 세기를 제어하는 것을 특징으로 하는 셀 정보 통신장치.
  15. 청구항 9 내지 14 중 어느 하나의 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체.
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