KR20230055200A - 복수의 배터리 팩을 포함하는 배터리 제어 시스템 및 그에 관한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 문서에 개시된 배터리 제어 시스템은 복수의 배터리 팩, 복수의 배터리 팩 각각에 연결되는 복수의 릴레이, 및 마스터 배터리 관리 시스템을 포함하고, 상기 복수의 배터리 팩은 적어도 하나의 고출력 배터리 팩을 포함하고, 상기 마스터 배터리 관리 시스템은, 시스템 요구 방전 전력을 확인하고, 병렬 연결 기반의 제1 방전 전력을 확인하고, 상기 고출력 배터리 팩의 제2 방전 전력을 확인하고, 및 상기 시스템 요구 방전 전력, 상기 제1 방전 전력, 및 상기 제2 방전 전력에 기반하여, 상기 복수의 릴레이 중 연결을 위한 적어도 하나의 릴레이를 결정하도록 설정될 수 있다.

Description

복수의 배터리 팩을 포함하는 배터리 제어 시스템 및 그에 관한 방법{BATTERY CONTROL SYSTEM COMPRISING PLURALITY OF BATTERY PACKS AND METHOD OF THEREOF}
본 문서에 개시된 복수의 배터리 팩을 포함하는 배터리 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등과 최근의 리튬 이온 전지를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 전지는 소형, 경량으로 제작할 수 있어서, 이동 기기의 전원으로 사용된다. 또한, 리튬 이온 전지는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.
이차 전지를 포함하는 배터리 셀은 팩(pack)의 형태로 생산되고, 전기 차량과 같은 전자 장치는 복수의 배터리 팩을 이용할 수 있다. 이 경우, 복수의 배터리 팩은 병렬로 연결될 수 있다.
배터리 팩에 포함되는 셀(cell)의 허용 가능한 방전 전력은 정해져 있으므로, 배터리 제어 시스템은 일정 수준의 전력을 제공할 수 밖에 없다. 따라서, 사용자의 요구 및 다양한 사용 환경에 따라서 배터리 팩을 적응적으로 사용하기 위한 방안이 요구된다.
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 배터리 제어 시스템은 복수의 배터리 팩, 복수의 배터리 팩 각각에 연결되는 복수의 릴레이, 및 마스터 배터리 관리 시스템을 포함하고, 상기 복수의 배터리 팩은 적어도 하나의 고출력 배터리 팩을 포함하고, 상기 마스터 배터리 관리 시스템은, 시스템 요구 방전 전력을 확인하고, 병렬 연결 기반의 제1 방전 전력을 확인하고, 상기 고출력 배터리 팩의 제2 방전 전력을 확인하고, 및 상기 시스템 요구 방전 전력, 상기 제1 방전 전력, 및 상기 제2 방전 전력에 기반하여, 상기 복수의 릴레이 중 연결을 위한 적어도 하나의 릴레이를 결정하도록 설정될 수 있다.
본 문서에 개시된 배터리 제어 시스템의 동작 방법은, 시스템 요구 방전 전력을 확인하는 동작, 복수의 배터리 팩의 병렬 연결 기반의 제1 방전 전력을 확인하는 동작, 상기 복수의 배터리 팩 중 고출력 배터리 팩의 제2 방전 전력을 확인하는 동작, 및 상기 시스템 요구 방전 전력, 상기 제1 방전 전력, 및 상기 제2 방전 전력에 기반하여, 복수의 릴레이 중 연결을 위한 적어도 하나의 릴레이를 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제어 시스템은 SOC의 효율적인 관리를 통해 SOH 효율을 극대화하고 배터리의 수명을 증가시킬 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제어 시스템은 SOC 사용 패턴에 따라서 방전 에너지 효율을 극대화할 수 있는 SOC를 실시간으로 결정할 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 일반적인 배터리 팩의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 복수의 배터리 팩을 포함하는 배터리 제어 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 복수의 배터리 팩을 포함하는 배터리 제어 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 다양한 실시예들에 따라 연결을 위한 릴레이를 결정하는 동작 흐름도를 도시한다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른 마스터 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 시스템 간 신호 흐름도를 도시한다.
도 6은 다양한 실시예들에 따른 릴레이 제어 및 차량 운행을 위한 동작 흐름도를 도시한다.
도 7은 다양한 실시예들에 따른 릴레이 제어 및 차량 운행을 위한 동작 흐름도를 도시한다.
도 8은 다양한 실시예들에 따른 배터리 관리 방법을 실행하는 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 대해 상세히 설명하고자 한다. 본 문서에서 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 문서에 개시되어 있는 다양한 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들은 여러 가지 형태로 실시될 수 있으며 본 문서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
다양한 실시 예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성 요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 문서에 개시된 실시예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성 요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 문서에 개시된 실시예들의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서에 개시된 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 일반적인 배터리 팩의 구성을 나타내는 블록도이다.
구체적으로, 도 1은 본 문서에 개시된 일 실시 예에 따른 배터리 팩(10)과 상위 시스템에 포함되어 있는 상위 제어기(20)를 포함하는 배터리 제어 시스템(1)을 개략적으로 보여준다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(10)은 복수의 배터리 모듈(12), 센서(14), 스위칭부(16) 및 배터리 관리 시스템(100)을 포함할 수 있다. 이 때, 배터리 팩(10)에는 배터리 모듈(12), 센서(14), 스위칭부(16) 및 배터리 관리 시스템(100)이 복수 개 구비될 수 있다.
복수의 배터리 모듈(12)은 충방전 가능한 적어도 하나의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 이 때, 복수의 배터리 모듈(12)은 직렬 또는 병렬로 연결되어 있을 수 있다.
센서(14)는 배터리 팩(10)에 흐르는 전류를 검출할 수 있다. 이 때, 검출 신호는 배터리 관리 시스템(100)으로 전달될 수 있다.
스위칭부(16)는 배터리 모듈(12)의 (+) 단자 측 또는 (-) 단자 측에 직렬로 연결되어 배터리 모듈(12)의 충방전 전류 흐름을 제어할 수 있다. 예를 들면, 스위칭부(16)는 배터리 팩(10)의 사양에 따라서 적어도 하나의 릴레이, 마그네틱 접촉기 등이 이용될 수 있다.
배터리 관리 시스템(100)은 배터리 팩(10)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하여, 과충전 및 과방전 등을 방지하도록 제어 관리할 수 있으며, 예를 들면, RBMS를 포함할 수 있다.
배터리 관리 시스템(100)은 상술한 각종 파라미터를 측정한 값을 입력받는 인터페이스로서, 복수의 단자와, 이들 단자와 연결되어 입력받은 값들의 처리를 수행하는 회로 등을 포함할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(100)은, 스위칭부(16) 예를 들어, 릴레이 또는 접촉기 등의 ON/OFF를 제어할 수도 있으며, 배터리 모듈(12)에 연결되어 배터리 모듈(12) 각각의 상태를 감시할 수 있다.
상위 제어기(20)는 배터리 모듈(12)을 제어하기 위한 제어 신호를 배터리 관리 시스템(100)에 전송할 수 있다. 이에 따라, 배터리 관리 시스템(100)은 상위 제어기(20)로부터 인가되는 제어 신호에 기초하여 동작이 제어될 수 있다. 또한, 배터리 모듈(12)은 ESS(Energy Storage System)에 포함된 구성일 수 있다. 이러한 경우, 상위 제어기(20)는 복수의 배터리 팩(10)을 포함하는 배터리 뱅크의 제어기(BBMS) 또는 복수의 뱅크를 포함하는 ESS 전체를 제어하는 ESS 제어기일 수 있을 것이다. 다만, 배터리 팩(10)은 이러한 용도에 한정되는 것은 아니다.
도 2 내지 도 3은 복수의 배터리 팩을 포함하는 배터리 제어 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2는 동일 또는 유사한 출력을 가지는 복수의 배터리 팩이 포함된 배터리 제어 시스템(1)을 도시하면, 도 3은 고출력 배터리 팩(예: 210-6)이 포함된 배터리 제어 시스템(1)을 도시한다.
도 2를 참조하면, 배터리 제어 시스템(1)은 복수의 배터리 팩(예: 210-1 내지 210-5, 또는 220-1 내지 220-5), 복수의 배터리 팩 각각의 연결을 위한 릴레이(p1 내지 p5), 및 마스터 배터리 관리 시스템(220)을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 팩 및 릴레이의 개수는 도 2에 도시된 예로 제한되는 것은 아니다. 실시예에 따라서 배터리 제어 시스템(1)은 전류 측정을 위한 전류 센서(240)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 마스터 배터리 관리 시스템(220)과 연결되는 전류 센서(240) 외에도 각 복수의 배터리 팩 마다 전류를 측정할 수 있는 전류 센서가 존재할 수 있다. 도 2 내지 3에는 도시되지 않았지만, 복수의 배터리 팩 각각은 도 1에 도시된 구성들을 포함할 수 있다.
배터리 제어 시스템(1)은 외부 장치(230)의 요청에 따라서 릴레이를 연결하고, 배터리 팩으로부터 제공되는 전력을 외부 장치(230)에 전달할 수 있다. 외부 장치(230)는 예를 들어 차량의 인버터나 모터와 같이 차량 운행을 위하여 이용되는 구성일 수 있다. 복수의 배터리 팩은 릴레이를 통해 병렬 연결될 수 있으며, 이 때 배터리 제어 시스템(1)이 외부 장치(230)에 제공할 수 있는 전체 방전 전력은 각 배터리 팩의 방전 전력의 합일 수 있다. 배터리 팩의 불균일한 퇴화를 방지하기 위하여 각 배터리 팩에서 이용되는 방전 전력은 동일한 반면에, 안전성을 위하여 최소 방전 전력을 기준으로 각 배터리 팩의 방전 전력이 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 배터리 팩(210-1 내지 210-3)의 가용 방전 전력이 각각 10kwh이고 제4 내지 제5 배터리 팩(210-4 내지 210-5)의 가용 방전 전력이 각각 9kwh이면, 복수의 배터리 팩(210-1 내지 210-5)의 전체 방전 전력은 9kwh(최소 가용 방전 전력) * 5(배터리 팩의 개수) = 45kwh로 결정될 수 있다.
도 3을 참조하면, 배터리 제어 시스템(1)은 일반 출력을 가지는 배터리 팩(220-1 내지 220-4)과 고출력 배터리 팩(220-5)을 포함할 수 있다. 고출력 배터리 팩의 개수는 도 3에 도시된 개수로 제한되는 것은 아니다. 일반 출력을 가지는 배터리 팩(220-1 내지 220-4)은 가용 방전 전력이 고출력 배터리 팩(220-5)보다 낮은 대신에 장기싸이클 용도로 이용될 수 있다.
배터리 제어 시스템(1)은 시스템 요구 방전 전력(또는, 외부 장치(230)가 요구하는 방전 전력)에 따라서 배터리 팩을 가변적으로 사용할 수 있다. 예를 들어 시스템 요구 방전 전력이 고출력(예: 60kwh)인 경우, 배터리 팩이 병렬로 연결되면 전체 방전 전력(9kwh * 5 = 45kwh)이 시스템 요구 방전 전력을 만족할 수 없으므로, 마스터 배터리 관리 시스템(220)은 고출력 배터리 팩(220-5)에 대한 릴레이(p5)만 연결되고, 나머지 배터리 팩(220-1 내지 220-4)의 릴레이(p1 내지 p4)는 오픈되도록 제어할 수 있다. 또한, 시스템 요구 방전 전력이 낮은 경우(예: 40kwh), 마스터 배터리 관리 시스템(220)은 복수의 배터리 팩의 불균일한 퇴화 방지를 위하여 복수의 배터리 팩(220-1 내지 220-5)이 병렬 연결되도록 릴레이(p1 내지 p5)를 모두 연결할 수 있다.
복수의 배터리 팩(220-1 내지 220-5) 각각의 가용 방전 전력은 배터리 용량이나 온도에 따라서 변경될 수 있으므로, 실시예에 따른 마스터 배터리 관리 시스템(220)은 복수의 배터리 팩(220-1 내지 220-5) 각각의 가용 방전 전력을 실시간으로 모니터링하고, 모니터링 결과와 시스템 요구 방전 전력에 따라서 릴레이(p1 내지 p5)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 고출력 배터리 팩(220-5)의 가용 방전 전력이 40kwh로 떨어지는 반면에 복수의 배터리 팩(220-1 내지 220-5)이 병렬 연결된 때의 전체 방전 전력이 45kwh인 경우, 마스터 배터리 관리 시스템(220)은 오픈된 릴레이(p1 내지 p4)가 복수의 배터리 팩(220-1 내지 220-4)에 연결되도록 제어할 수 있다. 복수의 배터리 팩(220-1 내지 220-5) 각각의 가용 방전 전력, 배터리 용량, 또는 온도는 복수의 배터리 팩(220-1 내지 220-5) 각각의 배터리 관리 시스템에 의하여 결정될 수 있다.
도 4는 다양한 실시예들에 따라 연결을 위한 릴레이를 결정하는 동작 흐름도를 도시한다. 이하의 설명에서, 각 동작 흐름도에 포함된 동작들은 배터리 제어 시스템(1)에 의하여 구현되거나, 배터리 제어 시스템(1)의 구성요소(예: 마스터 배터리 제어 시스템(220) 또는 배터리 관리 시스템(100))에 의하여 구현될 수 있다.
도 4를 참조하면, 동작 410에서, 배터리 제어 시스템(1)은 시스템 요구 방전 전력을 확인할 수 있다. 예를 들어, 마스터 배터리 관리 시스템(220)은 외부 장치(230)로부터 차량 운행을 위하여 요구되는 전력 정보를 수신할 수 있다. 마스터 배터리 관리 시스템(220)은 차량 운행 시작 시(시동 온)에 시스템 요구 방전 전력을 확인하거나 또는 차량 운행 중에 주기적으로 시스템 요구 방전 전력을 확인할 수 있다.
동작 420에서, 배터리 제어 시스템(1)은 병렬 연결 기반의 제1 방전 전력을 확인할 수 있다. 제1 방전 전력은 복수의 배터리 팩(220-1 내지 220-5)이 병렬 연결될 때 전체 가용 방전 전력(예: 도 3에서, 9kwh *5 =45kwh)일 수 있다.
동작 430에서, 배터리 제어 시스템(1)은 고출력 배터리 팩(220-5)의 제2 방전 전력(예: 도 3에서, 80kwh)을 확인할 수 있다. 제1 방전 전력 및 제2 방전 전력은 차량의 운행, 배터리 용량, 또는 온도에 따라서 변경될 수 있다.
동작 440에서, 배터리 제어 시스템(1)은 시스템 요구 방전 전력, 제1 방전 전력, 및 제2 방전 전력에 기반하여 연결을 위한 적어도 하나의 릴레이를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 방전 전력이 시스템 요구 방전 전력보다 작은 반면에 제2 방전 전력이 시스템 요구 방전 전력 이상이면, 배터리 제어 시스템(1)은 고출력 배터리 팩(220-5)이 연결되도록 릴레이(p5)를 제어할 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 방전 전력 및 제2 방전 전력이 모두 시스템 요구 방전 전력을 만족한다면, 배터리 제어 시스템(1)은 복수의 배터리 팩(220-1 내지 220-5)이 병렬 연결되도록 릴레이(p1 내지 p5)를 제어할 수 있다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른 마스터 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 시스템 간 신호 흐름도를 도시한다. 도 5에 도시된 배터리 관리 시스템(100)은 복수의 배터리 팩(220-1 내지 220-5) 각각에 포함된 배터리 관리 시스템일 수 있다.
도 5를 참조하면, 동작 505에서, 배터리 관리 시스템(100)은 배터리 팩의 안전 이벤트 관련 정보와 가용 방전 전력 정보를 마스터 배터리 관리 시스템(220)에게 전송할 수 있다. 안전 이벤트 관련 정보는 예를 들어 OV(over voltage), UV(under voltage), OC(over current), 또는 OT(over temperature)와 같이 배터리 안전 진단과 관련된 정보를 포함할 수 있다.
동작 515에서, 마스터 배터리 관리 시스템(220)은 안전 이벤트 결과 및 각 배터리 팩(220-1 내지 220-5)의 가용 방전 전력에 기반하여 연결을 위한 적어도 하나의 릴레이를 결정할 수 있다. 예를 들어, 마스터 배터리 관리 시스템(220)은 시스템의 안전을 위하여 안전 이벤트(예: 과전압)가 존재하는 배터리 팩을 연결 대상에서 제외할 수 있다. 실시 예에 따라 배터리 제어 시스템(1)이 포함된 차량의 운행이 시작하는 경우, 동작 510에서 마스터 배터리 관리 시스템(220)은 외부 장치(230)로부터 릴레이 연결 요청을 수신하고, 수신된 요청에 따라서 연결을 위한 적어도 하나의 릴레이를 결정할 수 있다. 이 때, 마스터 배터리 관리 시스템(220)은 외부 장치(230)로부터 시스템 요구 방전 전력 정보를 수신할 수 있다.
동작 520에서, 마스터 배터리 관리 시스템(220)은 결정된 릴레이에 대응하는 배터리 관리 시스템(예: 100)에게 릴레이 연결 명령을 전달할 수 있다.
연결 명령을 수신한 배터리 관리 시스템(예: 100)은 릴레이를 통해 배터리 팩을 마스터 배터리 관리 시스템(220)에 연결한 후 릴레이 연결 결과를 마스터 배터리 관리 시스템(220)에게 전송할 수 있다.
도 5는 연결을 위한 릴레이 결정 이후 곧바로 릴레이 연결이 수행되는 실시예를 도시하지만, 다른 실시예에 따르면 마스터 배터리 관리 시스템(220)은 외부 장치(230)로부터의 릴레이 연결 요청에 따라서 복수의 배터리 팩(220-1 내지 220-5)을 병렬 연결한 후, 차량 운행 중에 복수의 릴레이(p1 내지 p5) 중 일부가 오픈되도록 제어할 수 있다. 이 경우 마스터 배터리 관리 시스템(220)은 차량 운행 중 실시간으로 측정되는 방전 전력(시스템 요구 방전 전력)에 따라서 복수의 릴레이 중 가용 방전 전력이 낮은 배터리 팩의 릴레이부터 순차적으로 오픈되도록 제어할 수 있다. 전자에 따른 실시예의 경우, 곧바로 시스템 요구 방전 전력을 반영하여 배터리 팩이 연결되기 때문에 배터리 제어 시스템(1)은 안정적인 운행을 도모할 수 있는 반면에, 후자에 따른 실시예의 경우 초기에 모든 배터리 팩이 방전 전력을 분산하여 부담하므로 배터리 제어 시스템(1)은 특정 배터리 팩의 퇴화 현상을 최소화할 수 있다.
도 6 내지 도 7은 다양한 실시예들에 따른 릴레이 제어 및 차량 운행을 위한 동작 흐름도를 도시한다. 도 6은 릴레이를 제어한 이후 차량을 운행하는 실시예를, 도 7은 차량 운행 이후 릴레이를 제어하는 실시예를 도시한다.
도 6을 참조하면, 동작 610에서, 배터리 제어 시스템(1)은 안전 이벤트 결과에 기반하여 연결에서 제외되는 릴레이를 결정할 수 있다.
동작 620에서, 배터리 제어 시스템(1)은 제1 방전 전력이 제2 방전 전력 미만인지를 확인할 수 있다. 제1 방전 전력은 복수의 배터리의 팩(220-1 내지 220-5)의 병렬 연결에 따른 전체 방전 전력을, 제2 방전 전력은 고출력 배터리 팩(220-5)이 연결된 때의 방전 전력을 의미할 수 있다.
제1 방전 전력이 제2 방전 전력보다 작으면, 동작 630에서 배터리 제어 시스템(1)은 고출력 배터리 팩(220-5)의 릴레이(p5)를 연결하고, 나머지 배터리 팩(220-1 내지 220-4)의 릴레이를 오픈할 수 있다.
제1 방전 전력이 제2 방전 전력보다 작지 않으면, 동작 640에서 배터리 제어 시스템(1)은 복수의 배터리 팩(220-1 내지 220-5)을 병렬 연결할 수 있다. 이 때, 동작 610에서 안전 이벤트 결과에 따라서 제외된 릴레이는 연결하지 않을 수 있다. 제1 방전 전력과 제2 방전 전력이 동일하면 복수의 배터리 팩의 퇴화 불균형 방지를 위하여 복수의 배터리 팩을 병렬 연결할 수 있다.
동작 650에서, 배터리 제어 시스템(1)은 릴레이 연결이 완료된 배터리 팩을 이용하여 차량 운행을 위한 동작(예: 외부 장치(230)로의 전력 제공)을 수행할 수 있다.
도 7을 참조하면, 동작 710에서, 배터리 제어 시스템(1)은 안전 이벤트 결과에 기반하여 연결에서 제외되는 릴레이를 결정할 수 있다.
동작 720에서, 배터리 제어 시스템(1)은 제1 방전 전력 및 제2 방전 전력에 기반하여 연결을 위한 릴레이를 결정할 수 있다. 예를 들어 배터리 제어 시스템(1)은 도 6의 동작 620과 같이 제1 방전 전력이 제2 방전 전력보다 작은지에 기반하여 연결을 위한 릴레이를 결정할 수 있다.
동작 730에서, 배터리 제어 시스템(1)은 복수의 배터리 팩(220-1 내지 220-5)을 병렬 연결할 수 있다.
동작 740에서, 배터리 제어 시스템(1)은 병렬 연결된 배터리 팩을 이용하여 차량 운행을 위한 동작을 수행할 수 있다.
동작 750에서, 배터리 제어 시스템(1)은 차량 운행 동안에 측정되는 방전 전력에 기반하여 릴레이를 순차적으로 오픈할 수 있다. 예를 들어, 복수의 배터리 팩(220-1 내지 220-5)의 가용 방전 전력이 도 3의 예시를 따를 때, 시스템 요구 방전 전력이 60kwh이더라도 초기 차량 운행 시 요구되는 시스템 요구 방전 전력은 0kwh에서부터 증가할 것이므로, 배터리 제어 시스템(1)은 측정되는 방전 전력이 증가하는 결과에 따라서 순차적으로 릴레이를 오픈할 수 있다.
도 8은 다양한 실시예들에 따른 배터리 관리 방법을 실행하는 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템(30)은 MCU(32), 메모리(34), 입출력 I/F(36) 및 통신 I/F(38)를 포함할 수 있다.
MCU(32)는 메모리(34)에 저장되어 있는 각종 프로그램(예를 들면, 특성값 산출 프로그램, 클래스 분류 및 수명 추정 프로그램 등)을 실행시키고, 이러한 프로그램들을 통해 배터리 셀의 전압, 전류 등을 포함한 각종 데이터를 처리하며, 전술한 도 1에 나타낸 배터리 관리 장치의 기능들을 수행하도록 하는 프로세서일 수 있다.
메모리(34)는 배터리 셀의 특성값 산출, 클래스 분류 및 수명 추정에 관한 각종 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(34)는 배터리 셀 각각의 전압, 전류, 특성값 데이터 등 각종 데이터를 저장할 수 있다.
이러한 메모리(34)는 필요에 따라서 복수 개 마련될 수도 있을 것이다. 메모리(34)는 휘발성 메모리일 수도 있으며 비휘발성 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리로서의 메모리(34)는 RAM, DRAM, SRAM 등이 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리로서의 메모리(34)는 ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등이 사용될 수 있다. 상기 열거한 메모리(34)들의 예를 단지 예시일 뿐이며 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
입출력 I/F(36)는, 키보드, 마우스, 터치 패널 등의 입력 장치(미도시)와 디스플레이(미도시) 등의 출력 장치와 MCU(32) 사이를 연결하여 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공할 수 있다.
통신 I/F(340)는 서버와 각종 데이터를 송수신할 수 있는 구성으로서, 유선 또는 무선 통신을 지원할 수 있는 각종 장치일 수 있다. 예를 들면, 통신 I/F(38)를 통해 별도로 마련된 외부 서버로부터 배터리 셀의 특성값 산출, 클래스 분류 및 수명 추정을 위한 프로그램이나 각종 데이터 등을 송수신할 수 있다.
이와 같이, 본 문서에 개시된 일 실시 예에 따른 컴퓨터 프로그램은 메모리(34)에 기록되고, MCU(32)에 의해 처리됨으로써, 예를 들면 도 1 또는 도 2에서 도시한 각 기능들을 수행하는 모듈로서 구현될 수도 있다.
이상에서, 본 문서에 개시된 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 문서에 개시된 실시예들이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 문서에 개시된 실시예들의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 문서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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 실시 예들은 본 문서에 개시된 실시예들의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 문서에 개시된 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 문서에 개시되 기술사상의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 문서의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 배터리 제어 시스템에 있어서,
    복수의 배터리 팩;
    복수의 배터리 팩 각각에 연결되는 복수의 릴레이; 및
    마스터 배터리 관리 시스템;을 포함하고,
    상기 복수의 배터리 팩은 적어도 하나의 고출력 배터리 팩을 포함하고,
    상기 마스터 배터리 관리 시스템은,
    시스템 요구 방전 전력을 확인하고,
    병렬 연결 기반의 제1 방전 전력을 확인하고,
    상기 고출력 배터리 팩의 제2 방전 전력을 확인하고, 및
    상기 시스템 요구 방전 전력, 상기 제1 방전 전력, 및 상기 제2 방전 전력에 기반하여, 상기 복수의 릴레이 중 연결을 위한 적어도 하나의 릴레이를 결정하도록 설정된, 배터리 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 마스터 배터리 관리 시스템은,
    외부 장치로부터 수신된 릴레이 연결 요청에 기반하여 상기 복수의 릴레이 중 연결을 위한 적어도 하나의 릴레이를 결정하도록 설정된, 배터리 제어 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 배터리 팩 각각은 배터리 관리 시스템을 포함하고,
    상기 마스터 배터리 관리 시스템은,
    상기 복수의 배터리 팩 각각의 배터리 관리 시스템으로부터 상기 복수의 배터리 팩 각각의 방전 전력에 관한 정보를 수신하고,
    상기 결정된 릴레이에 대응하는 적어도 하나의 배터리 관리 시스템에게 릴레이 연결 명령을 전송하고, 및
    상기 적어도 하나의 배터리 관리 시스템으로부터 릴레이 연결 결과를 수신하도록 설정된, 배터리 제어 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 마스터 배터리 관리 시스템은,
    상기 복수의 배터리 팩 각각의 배터리 관리 시스템으로부터 상기 복수의 배터리 팩 각각의 안전 이벤트에 관한 정보를 더 수신하고,
    안전 이벤트 결과에 기반하여 연결에서 제외되는 릴레이를 결정하도록 설정된, 배터리 제어 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 마스터 배터리 관리 시스템은,
    상기 제1 방전 전력이 상기 제2 방전 전력보다 작으면, 상기 고출력 배터리 팩의 릴레이는 연결되고 나머지 배터리 팩의 릴레이는 오픈하도록 제어하고,
    상기 제1 방전 전력이 상기 제2 방전 전력보다 크면, 상기 복수의 배터리 팩이 병렬 연결되도록 제어하고, 및
    상기 릴레이 제어 후 차량 운행을 위한 동작을 수행하도록 설정된, 배터리 제어 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 마스터 배터리 관리 시스템은,
    상기 제1 방전 전력이 상기 제2 방전 전력과 동일하면, 상기 복수의 배터리 팩이 병렬 연결되도록 제어하도록 설정된, 배터리 제어 시스템.
  7. 청구항 4에 있어서, 상기 마스터 배터리 관리 시스템은,
    상기 복수의 배터리 팩이 병렬 연결되도록 제어하고,
    차량 운행을 위한 동작을 수행하고, 및
    상기 차량 운행 동안에 측정되는 방전 전력에 기반하여 상기 복수의 릴레이 중 일부를 오픈하도록 설정된, 배터리 제어 시스템.
  8. 배터리 제어 시스템의 동작 방법에 있어서,
    시스템 요구 방전 전력을 확인하는 동작;
    복수의 배터리 팩의 병렬 연결 기반의 제1 방전 전력을 확인하는 동작;
    상기 복수의 배터리 팩 중 고출력 배터리 팩의 제2 방전 전력을 확인하는 동작; 및
    상기 시스템 요구 방전 전력, 상기 제1 방전 전력, 및 상기 제2 방전 전력에 기반하여, 복수의 릴레이 중 연결을 위한 적어도 하나의 릴레이를 결정하는 동작;을 포함하는, 배터리 제어 시스템의 동작 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    외부 장치로부터 수신된 릴레이 연결 요청에 기반하여 상기 복수의 릴레이 중 연결을 위한 적어도 하나의 릴레이를 결정하는 동작을 더 포함하는, 배터리 제어 시스템의 동작 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수의 배터리 팩 각각의 배터리 관리 시스템에서 마스터 배터리 관리 시스템으로 상기 복수의 배터리 팩 각각의 방전 전력에 관한 정보를 전송하는 동작;
    상기 마스터 배터리 관리 시스템에서 상기 결정된 릴레이에 대응하는 적어도 하나의 배터리 관리 시스템에게 릴레이 연결 명령을 전송하는 동작; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 관리 시스템에서 상기 마스터 배터리 관리 시스템으로 릴레이 연결 결과를 전송하는 동작;을 더 포함하는, 배터리 제어 시스템의 동작 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 복수의 배터리 팩 각각의 안전 이벤트 결과에 기반하여 연결에서 제외되는 릴레이를 결정하는 동작;을 더 포함하는, 배터리 제어 시스템의 동작 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 방전 전력이 상기 제2 방전 전력보다 작으면, 상기 고출력 배터리 팩의 릴레이는 연결하고 나머지 배터리 팩의 릴레이는 오픈하는 동작;
    상기 제1 방전 전력이 상기 제2 방전 전력보다 크면, 상기 복수의 배터리 팩을 병렬 연결하는 동작; 및
    상기 릴레이 제어 후 차량 운행을 위한 동작을 수행하는 동작;을 더 포함하는, 배터리 제어 시스템의 동작 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 방전 전력이 상기 제2 방전 전력과 동일하면, 상기 복수의 배터리 팩을 병렬 연결하는 동작;을 더 포함하는, 배터리 제어 시스템의 동작 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수의 배터리 팩을 병렬 연결하는 동작;
    차량 운행을 위한 동작을 수행하는 동작; 및
    상기 차량 운행 동안에 측정되는 방전 전력에 기반하여 상기 복수의 릴레이 중 일부를 오픈하는 동작;을 더 포함하는, 배터리 제어 시스템의 동작 방법.
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