KR20230118757A - 직렬 연결된 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

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KR20230118757A
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김철훈
신정식
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Abstract

일 실시예에 따른, 배터리 팩은, 서로 직렬 연결되는 복수의 배터리 모듈 및 상기 복수의 배터리 모듈과 또는 배터리 셀 사이의 통신을 수행하는 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)을 포함하고, 상기 복수의 배터리 모듈 중에서 제1 배터리 모듈은, 제1 배터리 셀, 상기 배터리 셀의 충전, 및 방전을 제어하기 위한 보호 회로 모듈 및 상기 보호 회로 모듈, 및 상기 배터리 셀 사이에 연결되어, 상기 배터리 관리 시스템으로부터 신호를 수신하거나 또는 배터리 관리 시스템으로 신호를 송신하도록 구성된 셀 통신 모듈을 포함하고, 상기 셀 통신 모듈은, 상기 배터리 관리 시스템으로부터 수신된 신호에 포함된 타겟 ID를 상기 제1 배터리 모듈에 할당된(assigned) ID와 비교하고, 상기 타겟 ID가 상기 제1 배터리 모듈의 상기 ID와 대응되는 것을 식별함에 응답하여, 상기 신호에 대응되는 동작을 수행하고, 상기 타겟 ID가 상기 제1 배터리 모듈의 상기 ID와 대응되지 않는 것을 식별함에 응답하여, 상기 신호를 증폭시킨 후, 상기 제1 배터리 모듈과 상이한 제2 배터리 모듈로 전송하도록, 구성될 수 있다.

Description

직렬 연결된 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩{BATTERY PACK WITH SERIES-CONNECTED BATTERY MODULES}
본 문서의 다양한 실시 예들은, 직렬 연결된 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.
배터리 팩은 전기적으로 연결된 복수의 배터리 모듈로 구성될 수 있다. 복수의 배터리 모듈은, 서로 직렬 연결되거나 또는 서로 병렬 연결될 수 있다. 복수의 배터리 모듈이 서로 직렬 연결된 경우, 복수의 배터리 모듈 각각은 서로 다른 속도로 노화될 수 있다. 복수의 배터리 모듈이 서로 직렬 연결된 경우, 복수의 배터리 모듈의 내부 저항 증가량은 다를 수 있다.
직렬 연결된 복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩은, 배터리 모듈 각각의 상태를 모니터링하고 충방전을 제어하기 위한 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)을 포함할 수 있다. 배터리 관리 시스템은, 배터리 팩을 구성하는 복수의 배터리 모듈을 모니터링하고, 충전 및 방전을 제어하기 위해, 배터리 모듈과 데이터 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다.
복수의 배터리 모듈이 서로 병렬 연결된 경우, 내부 저항이 높은 배터리 모듈로 상대적으로 작은 충방전 전류가 흐를 수 있다. 내부 저항이 낮은 배터리 모듈로 상대적으로 높은 전류가 흐름으로써, 내부 저항이 높은 배터리 모듈보다 상대적으로 높은 전압 강하가 발생할 수 있다. 따라서, 병렬 연결된 배터리 모듈의 경우, 복수의 배터리 모듈 간 내부 저항의 밸런스가 유지될 수 있다. 그러나 복수의 배터리 모듈이 서로 직렬 연결된 경우, 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈에 모두 동일한 충방전 전류가 흐르므로, 노화된 특정 배터리 모듈의 오작동이 발생할 수 있다. 따라서, 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈로 구성된 배터리 팩에 있어서, 각각의 배터리 모듈의 상태 정보를 모니터링하고, 각각의 배터리 모듈을 제어할 수 있는 배터리 관리 시스템이 요구된다.
본 문서에 개시된 배터리 팩은, 배터리 셀 사이의 통신을 이용하여 획득할 수 있고, 각각의 배터리 모듈을 제어하기 위한 신호를 배터리 셀 사이의 통신을 이용하여 송신할 수 있다.
본 문서에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른, 배터리 팩은, 서로 직렬 연결되는 복수의 배터리 모듈 및 상기 복수의 배터리 모듈 또는 배터리 셀 사이의 통신을 수행하는 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)을 포함하고, 상기 복수의 배터리 모듈 중에서 제1 배터리 모듈은, 제1 배터리 셀, 상기 배터리 셀의 충전, 및 방전을 제어하기 위한 보호 회로 모듈 및 상기 보호 회로 모듈, 및 상기 배터리 셀 사이에 연결되어, 상기 배터리 관리 시스템으로부터 신호를 수신하거나 또는 배터리 관리 시스템으로 신호를 송신하도록 구성된 셀 통신 모듈을 포함하고, 상기 셀 통신 모듈은, 상기 배터리 관리 시스템으로부터 수신된 신호에 포함된 타겟 ID를 상기 제1 배터리 모듈에 할당된(assigned) ID와 비교하고, 상기 타겟 ID가 상기 제1 배터리 모듈의 상기 ID와 대응되는 것을 식별함에 응답하여, 상기 신호에 대응되는 동작을 수행하고, 상기 타겟 ID가 상기 제1 배터리 모듈의 상기 ID와 대응되지 않는 것을 식별함에 응답하여, 상기 신호를 증폭시킨 후, 상기 제1 배터리 모듈과 상이한 제2 배터리 모듈로 전송하도록, 구성될 수 있다.
일 실시예에 따른, 배터리 팩은, 복수의 배터리 모듈이 직렬 연결되어 전원 공급의 안정성을 확보할 수 있고, 배터리 관리 시스템으로부터 송수신되는 신호의 전달을 위한 구조가 간단하게 설계될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 신호의 송수신 중 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈에 의해 신호의 강도가 감소하는 것을 방지할 수 있다. 송수신되는 신호의 데이터 패킷은 신호의 전달 방향에 관한 정보를 포함함으로써, 서로 다른 신호의 충돌을 방지할 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 일 실시예에 따른(according to an embodiment), 배터리 팩의 개략적인 블록도이다.
도 2는, 일 실시예에 따른, 배터리 팩의 배터리 관리 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 3은, 일 실시예에 따른, 배터리 팩을 구성하는 배터리 모듈의 일 예를 도시한다.
도 4는, 일 실시예에 따른, 배터리 팩의 셀 통신 모듈을 통해 송수신되는 신호의 데이터 패킷의 일 예를 도시한다.
도 5는, 일 실시예에 따른, 배터리 팩의 복수의 배터리 모듈의 데이터 신호의 송수신 동작의 일 예를 도시한다.
도 6은, 일 실시예에 따른, 배터리 팩의 배터리 모듈의 ID를 할당하는 동작의 일 예를 도시한다.
도 7은, 배터리 모듈의 상태 이상이 식별된 경우 일 실시예에 따른, 배터리 팩의 동작의 일 예를 도시한다.
도 1은, 일 실시예에 따른(according to an embodiment), 배터리 팩의 개략적인 블록도이고, 도 2는, 일 실시예에 따른, 배터리 팩의 배터리 관리 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른, 배터리 팩(100)은, 서로 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈(120) 및 복수의 배터리 모듈(120)과 작동적으로 결합된 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)(110)을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 모듈(120)은 서로 직렬 연결되어 배터리 팩(100)을 구성할 수 있다. 도 1에 도시되지 않았으나, 복수의 배터리 모듈(120)은 인버터 또는 펄스 발생기를 거쳐 부하와 연결됨으로써, 부하의 구동원(driving source)으로 동작할 수 있다. 이하에서, 모듈은, 특정 기능(a specific function)을 제공하기 위하여 상호 연결된 회로 요소들을 포함하는 회로를 의미할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 배터리 모듈(120)은, 서로 직렬 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 배터리 모듈(120-1) 내지 제n 배터리 모듈(120-n)이 제1 방향(D1)으로 순차적으로 직렬 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 배터리 모듈(120-1)의 음극 단자와 제2 배터리 모듈(120-2)의 양극 단자가 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 배터리 모듈(120-2)의 음극 단자와 제3 배터리 모듈(120-3)의 양극 단자가 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 배터리 모듈(120)이 서로 직렬 연결된 경우, 전체 시스템의 전압은 복수의 배터리 모듈(120)을 구성하는 배터리 모듈(120) 각각의 합계로 설정될 수 있다. 도 1에서, 복수의 배터리 모듈(120)이 제1 방향(D1)으로 나열되게 도시되었으나, 복수의 배터리 모듈(120)의 전기적 연결을 설명하기 위한 것일 뿐, 여기에 제한되지 않는다. 예를 들면, 복수의 배터리 모듈(120)은 적층되어 조립됨으로써 배터리 팩(100)을 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 관리 시스템(110)은, 복수의 배터리 모듈(120)의 전압 및/또는 전류를 측정하고, 복수의 배터리 모듈(120)의 잔존 용량(state of charge, SOC), 잔존 수명(state of health, SOH), 온도 등 복수의 배터리 모듈(120) 각각의 상태를 모니터링하고, 복수의 배터리 모듈(120) 각각에 대한 충전 및/또는 방전을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따른, 배터리 관리 시스템(110)은, 복수의 배터리 모듈(120)의 상태에 관한 정보를 수집하기 위해, 각각의 배터리 모듈(120)에 연결되어 있는 배터리 전원선을 통한 셀 통신 모듈(Cell Communication Moudle, CCM)(111, 125)을 이용할 수 있다. 셀 통신 모듈(111, 125)은, 전원선을 전송 매체로 하여 데이터를 송수신하는 장치이다. 일 실시예에 따르면, 복수의 배터리 모듈(120)은, 각각의 상태에 관한 정보를 포함하는 신호를 셀 통신 모듈을 이용하여 배터리 관리 시스템(110)으로 전달할 수 있고, 배터리 관리 시스템(110)은, 복수의 배터리 모듈(120) 각각에 대한 충전 및/또는 방전에 관한 정보를 포함하는 신호를 셀 통신 모듈(111, 125)을 이용하여 복수의 배터리 모듈(120) 각각으로 전달할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 배터리 모듈(120) 각각은, 배터리 관리 시스템(110)과 신호를 송신 및/또는 수신하기 위한 셀 통신 모듈(125)(예: 도 3의 셀 통신 모듈(125))을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 배터리 관리 시스템(110)은, 셀 통신 모듈(111), 충방전 제어 모듈(113), 모니터링 모듈(115), 알림 모듈(117) 및 메모리(119)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 셀 통신 모듈(111)은, 복수의 배터리 모듈(120)의 셀 통신 모듈(125)과 전원 라인을 통해 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 셀 통신 모듈(111)은, 배터리 모듈(120)과의 데이터 신호 전달 및 전원 공급을 위해 전원선에 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 충방전 제어 모듈(113)은, 복수의 배터리 모듈(120)의 충전 및/또는 방전을 제어할 수 있다. 예를 들면, 충방전 제어 모듈(113)은, 복수의 배터리 모듈(120)의 배터리 셀(121)(예: 도 3의 배터리 셀(121))의 전압, 잔존 용량(state of charge, SOC)을 모니터링하는 기능, 복수의 배터리 모듈(120)의 충전과 방전의 제어 기능, 및 과충전 및 과방전을 방지하기 위한 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 모니터링 모듈(115)은, 복수의 배터리 모듈(120)의 상태를 모니터링하고, 이상 상태 발생 시 알림 모듈(117)을 통해, 배터리 모듈(120)의 이상을 알릴 수 있다. 예를 들면, 알림 모듈(117)은, 시각적 신호를 송출하는 디스플레이, LED(Light Emitting Diode), 또는 청각적 신호를 송출하는 스피커를 포함할 수 있으나, 여기에 제한되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 메모리(119)는, 복수의 배터리 모듈(120)에 대한 고유의 ID와 상태를 기록하고 저장할 수 있다. 메모리(119)는, 전원선을 통해 배터리 관리 시스템(110)으로 수신된 배터리 모듈(120)에 관한 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(119)는, 후술하는 배터리 모듈(120)의 ID 테이블을 저장할 수 있다. 이 외에 메모리(119)는, 배터리 모듈(120)에 관한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들면, 메모리(119)는, 배터리 모듈(120)의 충방전 기록, 충전 용량, 잔여 수명에 관한 정보를 저장할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 배터리 모듈(120) 각각에 ID가 할당될(assigned) 수 있고, 배터리 관리 시스템(110)으로부터 송신되는 신호 및 배터리 모듈(120)로부터 송신되는 신호는 할당된 ID에 관한 정보를 포함할 수 있다. 셀 통신 모듈(111, 125)을 이용하여 신호가 송신 및/또는 수신될 때, 배터리 관리 시스템(110) 및/또는 배터리 모듈(120)은 신호에 포함된 ID에 관한 정보를 식별하고, 식별된 ID에 기반하여, 특정 동작을 수행할 수 있다. 예를 들면, 제1 배터리 모듈(120-1)의 상태에 관한 정보를 포함하는 신호가 배터리 관리 시스템(110)으로 송신된 경우, 배터리 관리 시스템(110)은, 신호에 포함된 ID에 관한 정보를 통해, 제1 배터리 모듈(120-1)에 관한 신호임을 식별할 수 있다. 다른 예를 들면, 복수의 배터리 모듈(120)이 제1 배터리 모듈(120-1)의 충전 및/또는 방전 신호에 관한 정보를 포함하는 신호를 수신한 경우, 복수의 배터리 모듈(120)은, 신호에 포함된 ID에 관한 정보를 통해, 제1 배터리 모듈(120-1)에 관한 신호임을 식별할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 배터리 모듈(120)이 직렬 연결되므로, 배터리 관리 시스템(110)과 복수의 배터리 모듈(120) 사이의 셀 통신 모듈(111, 125)을 위한 설계가 단순해질 수 있다. 복수의 배터리 모듈(120)이 직렬 연결된 회로는, 상태 이상이 발생한 배터리 모듈(120)을 제거하고, 나머지 배터리 모듈(120)을 연결시킬 경우, 배터리 모듈(120)의 전체 전압은 감소하더라도 배터리 모듈(120)의 방전전압 이전까지는 부하의 구동이 가능할 수 있다. 따라서, 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈(120) 중 어느 하나의 배터리 모듈(120)의 고장 또는 불량으로 단선되어 부하에 공급되는 전원의 차단을 방지하여, 전원 공급의 안정성을 확보할 수 있다.
다만, 배터리 관리 시스템(110)이 특정 배터리 모듈(120)(예: 제2 배터리 모듈(120-2))로의 신호를 송신할 때, 신호는, 신호의 수신 대상이 되는 배터리 모듈(120)(예: 제2 배터리 모듈(120-2)) 이외의 다른 배터리 모듈(120)(예: 제1 배터리 모듈(120-1))을 통해 전달될 수 있다. 또한, 특정 배터리 모듈(120)(예: 제n-1 배터리 모듈(120-(n-1)))이 배터리 관리 시스템(110)으로 신호를 송신할 때, 신호는, 다른 배터리 모듈(120)(예: 제n 배터리 모듈(120-n))을 통해 배터리 관리 시스템(110)으로 전달될 수 있다.
예를 들면, 배터리 관리 시스템(110)이, 제3 배터리 모듈(120-3)의 상태에 관한 정보를 요청하는 신호를 제3 배터리 모듈(120-3)에게 송신하는 경우, 배터리 관리 시스템(110)으로부터 상기 신호(S)는 제1 방향(D1)으로 전송될 수 있다. 상기 신호(S)는, 배터리 관리 시스템(110)에 연결된 제1 배터리 모듈(120-1)로 전달되고, 제1 배터리 모듈(120-1)로 전달된 후, 제1 배터리 모듈(120-1)로부터 제2 배터리 모듈(120-2)로 전달되는 신호(S12)로 변경될 수 있다. 제1 배터리 모듈(120-1)로부터 제2 배터리 모듈(120-2)로 전달되는 신호(S12)는, 제2 배터리 모듈(120-2)로 전달된 후, 제2 배터리 모듈(120-2)로부터 제3 배터리 모듈(120-3)로 전달되는 신호(S23)로 변경될 수 있다. 상술한 바와 같이, 신호가 배터리 모듈(120)을 순차적으로 통과할 때, 배터리 모듈(120) 내부의 임피던스(예, 배터리 모듈(120)에 포함된 배터리 셀의 임피던스)에 의해 신호의 강도가 감소될 수 있다. 신호가 배터리 모듈(120)을 통과할 때마다 신호의 강도가 감소되므로, 다수의 배터리 셀(121)을 거쳐 신호를 전송하는 경우, 신호의 강도를 유지할 필요가 있다.
다른 예를 들면, 제n-1 배터리 모듈(120-(n-1))이, 제n-1 배터리 모듈(120-(n-1))의 상태에 관한 정보를 포함하는 신호를 배터리 관리 시스템(110)에게 송신하는 경우, 신호는, 제2 방향(D2)으로 전송될 수 있다. 제 n-1 배터리 모듈(120)로부터 제n 배터리 모듈(120-n)에게 송신된 신호(S(n-1)(n))는, 제n 배터리 모듈(120-n)에게 제공될 수 있고, 제n 배터리 모듈(120-n)로부터 배터리 관리 시스템(110)에게 송신되는 신호(S')로 변경될 수 있다. 상술한 경우에, 제n-1 배터리 모듈(120-(n-1))로부터 송신되는 신호가, 다른 방향으로 송신될 경우(예를 들면, 제2 방향(D2)), 신호의 충돌이 발생할 수 있기 때문에, 신호의 전달 방향성을 설정할 필요가 있다.
도 3은, 일 실시예에 따른, 배터리 팩을 구성하는 배터리 모듈의 일 예를 도시한다.
도 3을 참조하면, 배터리 모듈(120)은, 배터리 셀(121), 보호 회로 모듈(123), 및 셀 통신 모듈(125)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 셀(battery cell)(121)은, 전기 에너지를 저장할 수 있다. 배터리 셀(121)은, 전기 에너지가 충전될 수 있고, 충전된 전기 에너지를 방전할 수 있는 2차 전지로서, 음극재, 양극재, 분리막, 전해액을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배터리 모듈(120)은, 적어도 하나의 배터리 셀(121)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 배터리 모듈(120)은, 12개 내지 48개의 배터리 셀(121)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 보호 회로 모듈(protection circuit module, PCM)(123)은, 배터리 셀(121)의 과방전, 과충전, 과전류, 셀 밸런싱(cell balancing)을 수행할 수 있는 배터리 셀(121)의 보호 회로 장치이다. 배터리 셀(121)의 과충전은, 내부 과열과 스웰링(swelling) 현상을 야기하여 배터리 셀(121)을 손상시킬 수 있고, 배터리 셀(121)의 과방전은, 전극을 손상시켜 배터리 셀(121)의 고장을 일으킬 수 있다. 보호 회로 모듈(123)은, 배터리 셀(121)의 손상 및/또는 고장을 방지하기 위해, 배터리 셀(121)의 전압이 충전 한계 전압에 도달한 것을 식별하는 것에 응답하여, 충전 회로를 차단할 수 있고, 배터리 셀(121)의 전압이 방전 한계 전압에 도달한 것을 식별하는 것에 응답하여, 방전 회로를 차단할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보호 회로 모듈(123)은, 배터리 셀(121)의 상태에 관한 정보를 획득할 수 있고, 획득된 정보를 셀 통신 모듈(125)로 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 셀 통신 모듈(125)은, 보호 회로 모듈(123) 및 배터리 셀(121) 사이에 연결되어, 배터리 관리 시스템(110)으로부터 신호를 수신하거나 또는 배터리 관리 시스템(110)으로부터 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 셀 통신 모듈(125)은, 보호 회로 모듈(123)로부터 배터리 셀(121)의 상태에 관한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 배터리 상태에 관한 정보는, 배터리 셀(121)의 전압, 전류, 온도에 관한 정보를 포함할 수 있으나, 여기에 제한되지 않는다. 셀 통신 모듈(125)은, 보호 회로 모듈(123)에 전기적으로 결합될 수 있고, 보호 회로 모듈(123)로부터 배터리 셀(121)의 상태에 관한 정보를 수신할 수 있다. 셀 통신 모듈(125)은, 수신된 배터리 셀(121)의 상태에 관한 정보를, 배터리 관리 시스템(110)으로 전송하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 셀 통신 모듈(125)은, 배터리 관리 시스템(110)으로부터 전원선을 통해 신호를 수신할 수 있다. 배터리 관리 시스템(110)으로부터 셀 통신 모듈(125)에게 신호가 수신될 때, 신호는, 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈(120)을 통해 전달되므로, 신호의 강도가 감소할 수 있다. 예를 들면, 배터리 관리 시스템(110)으로부터 제3 배터리 모듈(120-3)에게 신호가 송신될 때, 신호는 제1 배터리 모듈(120-1) 및 제2 배터리 모듈(120-2)을 통과하여 제3 배터리 모듈(120-3)로 전달될 수 있다. 신호가 복수의 배터리 모듈(120)을 통과할 때, 제1 배터리 모듈(120-1) 내부의 임피던스 및 제2 배터리 모듈(120-2) 내부의 임피던스에 의해, 신호의 강도가 감소할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 셀 통신 모듈(125)은, 배터리 관리 시스템(110)으로부터 수신된 신호의 타겟이 해당 배터리 모듈(120)인지 여부를 식별할 수 있다. 상기 신호는, 신호의 수신 대상이 되는 특정 배터리 모듈(120)의 ID에 관한 정보인, 타겟 ID에 관한 정보를 포함할 수 있다. 셀 통신 모듈(125)은, 배터리 관리 시스템(110)으로부터 수신된 신호에 포함된 타겟 ID를, 배터리 모듈(120)에 할당된 ID와 비교할 수 있다. 셀 통신 모듈(125)은, 타겟 ID가 배터리 모듈(120)에 할당된 ID와 대응되는 것을 식별함에 응답하여, 신호에 대응되는 동작을 수행하고, 타겟 ID가 배터리 모듈(120)에 할당된 ID와 대응되지 않는 것을 식별함에 응답하여, 신호를 증폭시킨 후, 직렬 연결된 다른 배터리 모듈(120)에게 전송하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 배터리 관리 시스템(110)으로부터, 제1 배터리 모듈(120-1)에게, 제1 배터리 모듈(120-1)의 상태에 관한 정보를 요청하는 신호가 전송된 경우, 배터리 관리 시스템(110)에 직렬 연결된 제1 배터리 모듈(120-1)의 셀 통신 모듈(125)은, 상기 신호를 수신할 수 있다. 상기 신호는, 제1 배터리 모듈(120-1)에 할당된 ID로 설정된 타겟 ID에 관한 정보를 포함할 수 있다. 제1 배터리 모듈(120-1)의 셀 통신 모듈(125)은, 수신된 신호에 포함된 타겟 ID를 식별하고, 식별된 타겟 ID가, 제1 배터리 모듈(120-1)에 할당된 ID에 대응되는지 여부를 식별할 수 있다. 식별된 타겟 ID가, 제1 배터리 모듈(120-1)에 할당된 ID에 대응되는 것을 식별한 경우, 셀 통신 모듈(125)은, 제1 배터리 모듈(120-1)의 상태에 관한 정보를 포함하는 신호를 생성하고, 생성된 신호를, 배터리 관리 시스템(110)에게 전송하도록 구성될 수 있다.
다른 예를 들면, 배터리 관리 시스템(110)으로부터, 제2 배터리 모듈(120-2)에게, 제2 배터리 모듈(120-2)의 상태에 관한 정보를 요청하는 신호가 전송된 경우, 배터리 관리 시스템(110)에 직렬 연결된 제1 배터리 모듈(120-1)의 셀 통신 모듈(125)은, 상기 신호를 수신할 수 있다. 제1 배터리 모듈(120-1)의 셀 통신 모듈(125)은, 수신된 신호에 포함된 타겟 ID를 식별하고, 식별된 타겟 ID가, 제1 배터리 모듈(120-1)에 할당된 ID에 대응되는지 여부를 식별할 수 있다. 식별된 타겟 ID가, 제1 배터리 모듈(120-1)에 할당된 ID에 대응되지 않는 것을 식별한 경우, 셀 통신 모듈(125)은, 상기 신호를 증폭시킨 후, 제1 배터리 모듈(120-1)에 직렬 연결된 제2 배터리 모듈(120-2)로 전송하도록 구성될 수 있다. 제2 배터리 모듈(120-2)의 셀 통신 모듈(125)은, 상기 신호에 포함된 타겟 ID가, 제2 배터리 모듈(120-2)에 할당된 ID에 대응되는 것을 식별함에 응답하여, 제2 배터리 모듈(120-2)의 상태에 관한 정보를 포함하는 신호를 생성하고, 생성된 신호를, 배터리 관리 시스템(110)에게 전송하도록 구성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 셀 통신 모듈(125)은, 신호의 송신 및/또는 수신을 제어하는 마이크로 프로세서(126), 마이크로 프로세서(126)로 송신 및/또는 수신되는 신호를 증폭하기 위한 증폭 회로(127), 및 신호의 전송 경로를 제어하기 위한 스위치(SW)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 셀 통신 모듈(125)로 송신 및/또는 수신되는 신호는, 증폭 회로(127)를 통해 증폭된 후, 송신 및/또는 수신될 수 있다. 셀 통신 모듈(125)의 외부로부터 신호가 수신될 때, 스위치(SW)는, 신호가 마이크로 프로세서(126)로 수신되도록 닫힘(closed)으로써, 신호의 수신 경로를 제공할 수 있다. 셀 통신 모듈(125)로부터 신호가 송신될 때, 스위치(SW)는, 신호가 마이크로 프로세서(126)로부터 송신되도록 닫힘(closed)으로써, 신호의 송신 경로를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상술한 동작들은, 배터리 모듈(120)로부터 배터리 관리 시스템(110)에게 신호가 전송되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들면, 제1 배터리 모듈(120-1)의 셀 통신 모듈(125)로부터 배터리 관리 시스템(110)에게 신호가 전송되는 경우, 상기 신호는 제1 배터리 모듈(120-1)로부터, 제1 배터리 모듈(120-1)에 직렬 연결된 제2 배터리 모듈(120-2)에게 전송될 수 있다. 상기 신호는, 배터리 관리 시스템(110)으로 설정된 타겟 ID에 관한 정보를 포함할 수 있다. 제2 배터리 모듈(120-2)의 셀 통신 모듈(125)은, 상기 신호에 포함된 타겟 ID가, 제2 배터리 모듈(120-2)에 할당된 ID에 대응되지 않는 것을 식별함에 응답하여, 상기 신호를 증폭시킨 후, 제3 배터리 모듈(120-3)에게 전송할 수 있다. 이후, 동일한 동작이 순차적으로 실행된 후, 상기 신호는, 직렬 연결된 배터리 모듈(120)의 가장 끝단에 연결된 제n 배터리 모듈(120-n)을 통과하여 배터리 관리 시스템(110)에게 전송될 수 있다. 배터리 관리 시스템(110)은, 상기 신호를 수신하여, 제1 배터리 모듈(120-1)에 관한 상태 정보를 식별할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 셀 통신 모듈(125)은, 보호 회로 모듈(123) 및 배터리 셀(121) 사이에 연결될 수 있다. 도 3을 참조하면, 셀 통신 모듈(125)은, 배터리 셀(121)의 양극 탭(121a), 및 보호 회로 모듈(123)의 제1 단(123a)에 연결된 제1 단 및 배터리 셀(121)의 음극 탭(121b), 및 보호 회로 모듈(123)의 제2 단(123b)에 연결된 제2 단을 포함할 수 있다. 배터리 모듈(120)로 전송되는 신호는, 셀 통신 모듈(125)의 제1 단(125a)을 통해, 셀 통신 모듈(125)로 전송될 수 있다. 셀 통신 모듈(125)은, 셀 통신 모듈(125)의 제2 단(125b) 및 셀 통신 모듈(125)의 제1 단(125a) 사이의 전위 차이(V2-V1)에 기반하여, 배터리 관리 시스템(110)으로부터 수신된 신호를 식별할 수 있다. 예를 들면, 셀 통신 모듈(125)은, 셀 통신 모듈(125)의 제2 단(125b)의 전위(V2)와 셀 통신 모듈(125)의 제1 단(125a)의 전위(V1)를 검출하고, 전위 차이(V2-V1)에 의해 신호를 식별하고, 신호를 수신 및/또는 송신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 셀 통신 모듈(125)은, 수신된 신호에 포함된 타겟 ID가, 상기 배터리 모듈(120)에 할당된 ID에 대응되지 않는 경우, 셀 통신 모듈(125)은, 제2 배터리 모듈(120-2)로 신호를 송신하기 위해, 셀 통신 모듈(125)의 제1 단(125a)에 증폭된 신호를 인가할 수 있다. 셀 통신 모듈(125)의 제1 단(125a)에 인가된 증폭된 신호는, 배터리 셀(121)을 통해, 제2 배터리 모듈(120-2)로 송신될 수 있다. 따라서, 신호가 제1 배터리 모듈(120-1)을 통과하더라도, 셀 통신 모듈(125)의 제1 단(125a)에서 증폭되므로, 신호는, 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈(120)을 통과하는 동안 일정 강도를 유지할 수 있다.
일 실시예에 따른, 배터리 팩(100)은, 직렬 연결된 복수의 배터리 팩(100)들에 의해, 배터리 셀(121) 사이의 통신 신호의 송신 및/또는 수신 구조가 단순해지고, 전원 공급의 안정성을 확보하면서도, 셀 통신 모듈(111, 125)을 이용한 신호의 강도를 유지할 수 있다.
도 4는, 일 실시예에 따른, 배터리 팩의 셀 통신 모듈을 통해 송수신되는 신호의 데이터 패킷의 일 예를 도시한다.
일 실시예에 따른, 배터리 팩(100)의 셀 통신 모듈(111, 125)을 통해 송수신되는 신호는, 방향성을 설정하기 위한 정보를 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, 상기 신호의 데이터 패킷(200)은, 헤더 개시(start of header, SOH)(201), 신호의 전달 방향(direction, DIR)(202), 타겟 ID(target ID, TAR_ID)(203), 전송 ID(transmit ID, TX_ID)(204), 문자열 길이(length, LEN)(205), 실제 동작의 명령을 나타내는 커맨드(command, CMD)(206), 전송되는 데이터인 페이로드(payload)(207), 및 오류를 체크하는 CRC(cyclic redundancy check)(208)에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 DIR(202)이 0인 경우, 신호의 전송 방향은, 도 1의 제1 방향(D1)일 수 있고, 상기 DIR(202)이 1인 경우, 신호의 전송 방향은, 도 1의 제2 방향(D2)일 수 있다. TX_ID(204)는, 해당 신호를 전송한 배터리 관리 시스템(예: 도 1의 배터리 관리 시스템(110)) 또는 배터리 모듈(예: 도 1의 배터리 모듈(120))에 할당된 ID를 나타내며, TAR_ID(203)는, 해당 신호를 수신할 배터리 관리 시스템(110) 또는 배터리 모듈(120)에 할당된 ID를 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따르면, 데이터 패킷(200)에 포함된 CMD(206)는, 특정 동작에 관련된 정보를 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, CMD(206)는, 복수의 배터리 모듈(120) 각각에 대한 ID의 할당을 요청하기 위한 정보를 포함하는 패킷(206a), 복수의 배터리 모듈(120)에 미리 할당된(preassigned) ID의 리셋을 요청하기 위한 정보를 포함하는 패킷(206b)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 배터리 모듈(120)은, ID의 할당을 요청하기 위해, 상기 패킷(206a)에 1이 입력된 데이터 신호를 배터리 관리 시스템(110)에게 전송할 수 있다. CMD(206)는, 상술한 패킷(206a, 206b) 이외에 다양한 정보를 포함하는 패킷(206c)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 배터리 관리 시스템(110)은, 배터리 모듈(120)의 상태에 관한 정보를 요청하는 정보를 포함하는 데이터 신호를 배터리 모듈(120)에게 전송할 수 있고, 배터리 모듈(120)은, 상기 데이터 신호를 수신함에 응답하여, 배터리 모듈(120)의 상태에 관한 정보를 배터리 관리 시스템(110)에게 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 모듈(120)로 신호가 전송된 경우, 셀 통신 모듈(125)은, DIR(202)과 해당 셀 통신 모듈(125)이 포함된 배터리 모듈(120)에 할당된 ID를 비교할 수 있다.
예를 들면, DIR(202)이 1이고, 셀 통신 모듈(125)이 포함된 배터리 모듈(120)에 할당된 ID(예: 제n 배터리 모듈(120-n)의 ID)가 TAR_ID(203)(예: 제n-1 배터리 모듈(120-(n-1))의 ID)가 아닌 경우에, 상기 ID(예: 제n 배터리 모듈(120-n)의 ID)가 TX_ID(204)(예: 제n-1 배터리 모듈(120-(n-1))의 ID)보다 제1 방향(D1)에 위치할 때, 셀 통신 모듈(125)은, 수신된 신호를 무시할 수 있다.
다른 예를 들면, DIR(202)이 1이고, 셀 통신 모듈(125)이 포함된 배터리 모듈(120)에 할당된 ID(예: 제n-1 배터리 모듈(120-(n-1))의 ID)가 TAR_ID(203)(예: 제n 배터리 모듈(120-n)의 ID)가 아닌 경우에, 상기 ID(예: 제n-1 배터리 모듈(120-(n-1))의 ID)가 TX_ID(204)(예: 제n 배터리 모듈(120-n))보다 제2 방향(D2)에 위치할 때, 셀 통신 모듈(125)은, 신호를 제1 방향(D1)으로 전송할 수 있다. 전술한 바와 같이, 셀 통신 모듈(125)은, 신호를 증폭시킨 후 전송할 수 있다. 신호는, 순차적으로 전송되어, TAR_ID(203)와 상기 ID가 일치하는 배터리 모듈(120)의 셀 통신 모듈(125)까지 전송되고, 해당 배터리 모듈(120)에서 상기 신호에 대응하는 동작이 수행될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈(120)을 포함하는 배터리 팩(100)에서, 배터리 관리 시스템(110)과 복수의 배터리 모듈(120)의 신호 송수신이 원활하게 수행될 수 있다. 신호의 전달 방향 및 타겟 ID에 관한 정보를 포함하는 신호를 통해, 일 실시예에 따른, 배터리 팩(100)은, 직렬 연결에 의한 신호의 충돌을 방지할 수 있다.
도 5는, 일 실시예에 따른, 배터리 팩의 복수의 배터리 모듈의 데이터 신호의 송수신 동작의 일 예를 도시한다. 도 5에 도시된 동작은, 배터리 관리 시스템(110)에 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈(120)에 순서대로 ID가 할당된 경우를 가정하여 수행된다. 도 5에 도시된 동작은, 배터리 관리 시스템(110)에 할당된 ID는 0(ID=0)이고, 제1 배터리 모듈(120-1)에 할당된 ID는 1(ID=1)이고, 제2 배터리 모듈(120-2)에 할당된 ID는 2이고(ID=2), 제3 배터리 모듈(120-3)에 할당된 ID는 3(ID=3)인 경우를 가정한다.
도 5를 참조하면, 배터리 관리 시스템(110)은, 제3 배터리 모듈(120-3)에게 데이터 신호를 송신하기 위해, 데이터 신호(301a)를 제1 배터리 모듈(120-1)에게 송신할 수 있다. 상기 데이터 신호(301a)는, 타겟 ID에 관한 정보, 송신 ID에 관한 정보, 및 전송 방향에 관한 정보를 포함할 수 있다. 도 5를 참조하면, 상기 데이터 신호(301a)는, 타겟 ID가 3, 송신 ID가 0, 전송 방향이 제1 방향(D1)인 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 배터리 모듈(120-1)은, 배터리 관리 시스템(110)으로부터, 데이터 신호(301b)를 수신할 수 있다. 제1 배터리 모듈(120-1)의 셀 통신 모듈(125-1)은, 상기 데이터 신호(301b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보를 식별하고, 제1 배터리 모듈(120-1)에 할당된 ID와 비교할 수 있다. 상기 데이터 신호(301b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보는 3이므로, 제1 배터리 모듈(120-1)의 셀 통신 모듈(125-1)은, 타겟 ID가 제1 배터리 모듈(120-1)에 할당된 ID에 대응되지 않음을 식별하고, 데이터 신호(302a)를 전송할 수 있다. 상기 데이터 신호(302a)는, 타겟 ID가 3, 송신 ID가 1, 전송 방향이 제1 방향(D1)인 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 배터리 모듈(120-2)은, 제1 배터리 모듈(120-1)로부터, 데이터 신호(302b)를 수신할 수 있다. 제2 배터리 모듈(120-2)의 셀 통신 모듈(125-2)은, 상기 데이터 신호(302b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보를 식별하고, 제2 배터리 모듈(120-2)에 할당된 ID와 비교할 수 있다. 상기 데이터 신호(302b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보는 3이므로, 제2 배터리 모듈(120-2)의 셀 통신 모듈(125-2)은, 타겟 ID가 제2 배터리 모듈(120-2)에 할당된 ID에 대응되지 않음을 식별하고, 데이터 신호(303a)를 전송할 수 있다. 상기 데이터 신호(303a)는, 타겟 ID가 3, 송신 ID가 2, 전송 방향이 제1 방향(D1)인 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제3 배터리 모듈(120-3)은, 제2 배터리 모듈(120-2)로부터, 데이터 신호(303b)를 수신할 수 있다. 제3 배터리 모듈(120-3)의 셀 통신 모듈(125-3)은, 상기 데이터 신호(303b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보를 식별하고, 제3 배터리 모듈(120-3)에 할당된 ID와 비교할 수 있다. 상기 데이터 신호(303b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보는 3이므로, 제3 배터리 모듈(120-3)의 셀 통신 모듈(125-3)은, 타겟 ID가 제3 배터리 모듈(120-3)에 할당된 ID에 대응됨을 식별하고, 상기 데이터 신호(303b)에 대응되는 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 배터리 모듈(120-1)이, 제2 배터리 모듈(120-2)로부터, 데이터 신호(303b)를 수신한 경우, 제1 배터리 모듈(120-1)의 셀 통신 모듈(125-1)은, 상기 데이터 신호(303b)에 포함된 정보를 확인할 수 있다. 상기 데이터 신호(303b)에 포함된 전송 ID는 2이고, 전송 방향이 제1 방향(D1)이므로, 제1 배터리 모듈(120-1)의 셀 통신 모듈(125-1)은, 상기 데이터 신호(303b)를 무시할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제3 배터리 모듈(120-3)은, 데이터 신호(303b)에 포함된 정보에 대응되는 동작을 수행할 수 있다. 데이터 신호(303b)에 포함된 정보가, 제3 배터리 모듈(120-3)의 상태에 관한 정보의 요청을 포함하는 경우, 제3 배터리 모듈(120-3)은, 제3 배터리 모듈(120-3)의 상태에 관한 정보를 포함하는 데이터 신호(304a)를 제2 배터리 모듈(120-2)에게 송신할 수 있다. 상기 데이터 신호(304a)는, 타겟 ID에 관한 정보, 송신 ID에 관한 정보, 및 전송 방향에 관한 정보를 포함할 수 있다. 도 5를 참조하면, 상기 데이터 신호(304a)는, 타겟 ID가 0, 송신 ID가 3, 전송 방향이 제2 방향(D2)인 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 배터리 모듈(120-2)은, 제3 배터리 모듈(120-3)로부터, 데이터 신호(304b)를 수신할 수 있다. 제2 배터리 모듈(120-2)의 셀 통신 모듈(125-2)은, 상기 데이터 신호(304b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보를 식별하고, 제2 배터리 모듈(120-2)에 할당된 ID와 비교할 수 있다. 상기 데이터 신호(304b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보는 0이므로, 제2 배터리 모듈(120-2)의 셀 통신 모듈(125-2)은, 타겟 ID가 제2 배터리 모듈(120-2)에 할당된 ID에 대응되지 않음을 식별하고, 데이터 신호(305a)를 전송할 수 있다. 상기 데이터 신호(305a)는, 타겟 ID가 0, 송신 ID가 2, 전송 방향이 제2 방향(D2)인 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 배터리 모듈(120-1)은, 제2 배터리 모듈(120-2)로부터, 데이터 신호(305b)를 수신할 수 있다. 제1 배터리 모듈(120-1)의 셀 통신 모듈(125-1)은, 상기 데이터 신호(305b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보를 식별하고, 제1 배터리 모듈(120-1)에 할당된 ID와 비교할 수 있다. 상기 데이터 신호(305b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보는 0이므로, 제1 배터리 모듈(120-1)의 셀 통신 모듈(125-1)은, 타겟 ID가 제1 배터리 모듈(120-1)에 할당된 ID에 대응되지 않음을 식별하고, 데이터 신호(306a)를 전송할 수 있다. 상기 데이터 신호(306a)는, 타겟 ID가 0, 송신 ID가 1, 전송 방향이 제2 방향(D2)인 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제3 배터리 모듈(120-3)이, 제2 배터리 모듈(120-2)로부터, 데이터 신호(305b)를 수신한 경우, 제3 배터리 모듈(120-3)의 셀 통신 모듈(125-3)은, 상기 데이터 신호(305b)에 포함된 정보를 확인할 수 있다. 상기 데이터 신호(305b)에 포함된 전송 ID는 2이고, 전송 방향이 제2 방향(D2)이므로, 제3 배터리 모듈(120-3)의 셀 통신 모듈(15-3)은, 상기 데이터 신호(305b)를 무시할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 관리 시스템(110)은, 제1 배터리 모듈(120-1)로부터, 데이터 신호(306b)를 수신할 수 있다. 배터리 관리 시스템(110)은, 상기 데이터 신호(306b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보를 식별하고, 배터리 관리 시스템(110)에 할당된 ID와 비교할 수 있다. 상기 데이터 신호(306b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보는 0이므로, 배터리 관리 시스템(110)은, 타겟 ID가 배터리 관리 시스템(110)에 할당된 ID에 대응됨을 식별하고, 상기 데이터 신호(306b)를 수신할 수 있다. 예를 들면, 상기 데이터 신호(306b)는, 셀 통신 모듈(예: 도 2의 셀 통신 모듈(111))에 의해 수신되고, 모니터링 모듈(예: 도 2의 모니터링 모듈(115))에 의해 분석되고, 메모리(119)는 분석 결과에 대한 데이터를 저장할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 배터리 모듈(120-2)이, 제1 배터리 모듈(120-1)로부터, 데이터 신호(306b)를 수신한 경우, 제2 배터리 모듈(120-2)의 셀 통신 모듈(125-2)은, 상기 데이터 신호(306b)에 포함된 정보를 확인할 수 있다. 상기 데이터 신호(306b)에 포함된 전송 ID는 1이고, 전송 방향이 제2 방향(D2)이므로, 제2 배터리 모듈(120-2)의 셀 통신 모듈(125-2)은, 상기 데이터 신호(306b)를 무시할 수 있다.
상술한 바와 같이, 셀 통신 모듈(111, 125)을 통해, 배터리 관리 시스템(110)과 서로 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈(120)의 신호의 전달 구조가 간단하게 수행될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 송수신되는 신호에 포함된 정보는, 신호의 전달에 오류를 방지하고 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 6은, 일 실시예에 따른, 배터리 팩의 배터리 모듈의 ID를 할당하는 동작의 일 예를 도시하고, 도 7은, 배터리 모듈의 상태 이상이 식별된 경우 일 실시예에 따른, 배터리 팩의 동작의 일 예를 도시한다.
일 실시예에 따른, 배터리 팩(100)은, 복수의 배터리 모듈(120)을 구별할 수 있는, 배터리 모듈(120)의 ID를 할당하고, 할당된 ID에 관한 테이블을 생성할 수 있다. 후술하는 배터리 모듈(120)의 ID 할당 동작은, 예시적인 것일 뿐, 여기에 제한되지 않는다.
도 6를 참조하면, 동작 501에서, 배터리 관리 시스템(110)은, 배터리 모듈(120)의 ID를 질의(Query)하는 요청을 셀 통신 모듈(125)에게 송신할 수 있다. 상기 질의는, 복수의 배터리 모듈(120) 각각에 대한 고유의 식별 ID를 부여해달라는 요청을 의미할 수 있다.
동작 503에서, 복수의 배터리 모듈(120) 각각에 포함된 셀 통신 모듈(125)은, 배터리 모듈(120)의 고유의 ID를 할당할 수 있다. 할당된 ID는, 배터리 팩(100)을 구성하는 복수의 배터리 모듈(120)을 서로 구별할 수 있는 ID를 의미할 수 있다.
동작 504에서, 셀 통신 모듈(125)은, 할당된 배터리 모듈(120)의 ID를 배터리 관리 시스템(110)에게 전송할 수 있다.
동작 505에서, 배터리 관리 시스템(110)은, 수신된 배터리 모듈(120)의 ID에 기반하여, 복수의 배터리 모듈(120)의 ID 테이블을 생성할 수 있다. 생성된 ID 테이블은, 배터리 관리 시스템(110)의 메모리(119)에 기록되고, 저장될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 배터리 모듈(120)에 할당된 ID에 기반하여, 배터리 관리 시스템(110)은, 배터리 모듈(120)의 상태 이상을 식별하고, 상태 이상이 식별된 경우에 상태 이상을 사용자에게 알릴 수 있다.
도 7을 참조하면, 동작 601에서, 셀 통신 모듈(125)은, 배터리 모듈(120)의 상태를 업데이트 할 수 있다. 동작 601은, 배터리 모듈(120)이, 배터리 관리 시스템(110)으로부터 배터리 모듈(120)의 상태에 관한 정보를 요청하는 신호를 수신함에 따라 수행될 수 있다. 또한, 동작 601은, 배터리 모듈(120)의 보호 회로 모듈(123)이 식별한 배터리의 상태가, 임계치를 초과하는 상태 정보를 식별한 경우 수행될 수도 있다.
동작 602에서, 셀 통신 모듈(125)은, 업데이트된 배터리 모듈(120)의 상태에 관한 정보를 포함하는 신호를 배터리 관리 시스템(110)에게 전송할 수 있다. 상기 신호는, 상술한 바와 같이, 배터리 모듈(120)을 통과할 때, 증폭된 후 전송될 수 있다.
동작 603에서, 배터리 관리 시스템(110)은, 배터리 모듈(120)의 상태에 관한 정보를 포함하는 신호를 수신하고, 수신된 신호에 기반하여 배터리 셀(121)의 상태 이상을 판단할 수 있다. 예를 들면, 배터리 셀(121)의 전압, 전류, 온도에 관한 정보가, 임계치를 초과하는 경우, 배터리 관리 시스템(110)은, 배터리 셀(121)을 상태 이상으로 판단할 수 있다.
동작 604에서, 배터리 셀(121)의 상태가 정상인 경우, 배터리 관리 시스템(110)은, 배터리 셀(121)의 상태를 메모리(119)에 기록할 수 있다. 배터리 관리 시스템(110)은, 배터리 셀(121)의 상태를 메모리(119)에 기록함으로써, 배터리 셀(121)의 상태에 대한 이력을 모니터링 할 수 있다.
동작 605에서, 배터리 셀(121)의 상태가 이상인 경우, 배터리 관리 시스템(110)은, ID 테이블을 업데이트할 수 있다. 배터리 관리 시스템(110)은, ID 테이블에 상태 이상의 배터리 셀(121)을 포함하는 배터리 모듈(120)의 ID를 기록할 수 있다.
동작 606에서, 배터리 관리 시스템(110)은, 배터리 모듈(120)의 상태 이상을 알릴 수 있다. 배터리 관리 시스템(110)은, 배터리 모듈(120)의 상태 이상을 알릴 수 있는 알림 모듈(117)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 배터리 관리 시스템(110)은, 배터리 모듈(120)의 상태 이상이 발생하였음을 시각적 신호로 표시하는 디스플레이, 또는 청각적 신호로 송출하는 스피커를 포함할 수 있으나, 여기에 제한되지 않는다. 사용자는, 동작 606을 통해, 배터리 셀(121)의 상태 이상을 확인할 수 있다. 사용자는, 상태 이상이 판정된 배터리 셀(121)의 교체 작업을 수행할 수 있다. 사용자는, 배터리 셀(121)의 상태 이상으로 인한 부하의 오작동, 고장의 발생 전에 배터리 셀(121)의 상태 이상을 식별할 수 있고, 배터리 셀(121)을 교체할 수 있다.
동작 607에서, 배터리 관리 시스템(110)은, 배터리 셀(121)이 교체된 경우, 셀 통신 모듈(125)에게 할당된 ID의 리셋을 요청할 수 있다.
동작 608에서, 셀 통신 모듈(125)은, 배터리 관리 시스템(110)으로부터 상기 요청 신호를 수신함에 응답하여, 배터리 모듈(120)에 할당된 ID를 리셋할 수 있다. 배터리 모듈(120)에 할당된 ID가 리셋된 후, 배터리 관리 시스템(110)은, 다시 배터리 모듈(120)의 ID를 할당하기 위한 요청을 셀 통신 모듈(125)에게 송신할 수 있다. 예를 들어, 동작 608 이후, 배터리 관리 시스템(110)은 도 6에 도시된 하나 이상의 동작들을 다시 수행할 수 있다.
일 실시예에 따른, 배터리 팩은, 서로 직렬 연결되는 복수의 배터리 모듈(예: 도 1의 배터리 모듈(120)) 및 배터리 셀(예: 도 3의 배터리 셀(121)) 사이의 통신을 수행하는 배터리 관리 시스템(예: 도 1의 BMS(110))을 포함하고, 상기 복수의 배터리 모듈 중에서 제1 배터리 모듈(예: 도 1의 제1 배터리 모듈(120-1))은, 제1 배터리 셀(예: 도 3의 배터리 셀(121)), 상기 배터리 셀의 충전, 및 방전을 제어하기 위한 보호 회로 모듈(예: 도 3의 보호 회로 모듈(123)) 및 상기 보호 회로 모듈, 및 상기 배터리 셀 사이에 연결되어, 상기 배터리 관리 시스템으로부터 신호를 수신하거나 또는 배터리 관리 시스템으로 신호를 송신하도록 구성된 셀 통신 모듈(예: 도 3의 셀 통신 모듈(125))을 포함하고, 상기 셀 통신 모듈은, 상기 배터리 관리 시스템으로부터 수신된 신호에 포함된 타겟 ID를 상기 제1 배터리 모듈에 할당된(assigned) ID와 비교하고, 상기 타겟 ID가 상기 제1 배터리 모듈의 상기 ID와 대응되는 것을 식별함에 응답하여, 상기 신호에 대응되는 동작을 수행하고, 상기 타겟 ID가 상기 제1 배터리 모듈의 상기 ID와 대응되지 않는 것을 식별함에 응답하여, 상기 신호를 증폭시킨 후, 상기 제1 배터리 모듈과 상이한 제2 배터리 모듈로 전송하도록, 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 셀 통신 모듈은, 상기 배터리 셀의 양극 탭(예: 도 3의 양극 탭(121a)), 및 상기 보호 회로 모듈의 제1 단(예: 도 3의 제1 단(123a))에 연결된 제1 단(예: 도 3의 제1 단(125a)) 및 상기 배터리 셀의 음극 탭(예: 도 3의 음극 탭(121b)), 및 상기 보호 회로 모듈의 제2 단(예: 도 3의 제2 단(123b))에 연결된 제2 단(예: 도 3의 제2 단(125b))을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 셀 통신 모듈은, 상기 셀 통신 모듈의 상기 제2 단, 및 상기 셀 통신 모듈의 상기 제1 단 사이의 전위 차이에 기반하여, 상기 배터리 관리 시스템으로부터 수신된 상기 신호를 식별하고, 상기 제2 배터리 모듈로 상기 신호를 송신하기 위하여, 상기 셀 통신 모듈의 상기 제1 단에, 상기 증폭된 신호를 인가할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 셀 통신 모듈의 상기 제1 단에 인가된 상기 증폭된 신호는, 상기 배터리 셀을 통하여 상기 제2 배터리 모듈로 송신될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 신호는, 상기 신호의 전달 방향에 관한 정보, 타겟 ID에 관한 정보를 포함할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)에 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리 또는 외장 메모리)에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기의 프로세서는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: CD-ROM(compact disc read only memory))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어??)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

Claims (5)

  1. 배터리 팩에 있어서,
    서로 직렬 연결되는 복수의 배터리 모듈; 및
    상기 복수의 배터리 모듈과 배터리 셀 사이의 통신을 수행하는 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS); 을 포함하고,
    상기 복수의 배터리 모듈 중에서 제1 배터리 모듈은,
    제1 배터리 셀;
    상기 배터리 셀의 충전, 및 방전을 제어하기 위한 보호 회로 모듈; 및
    상기 보호 회로 모듈, 및 상기 배터리 셀 사이에 연결되어, 상기 배터리 관리 시스템으로부터 신호를 수신하거나 또는 배터리 관리 시스템으로 신호를 송신하도록 구성된 셀 통신 모듈; 을 포함하고,
    상기 셀 통신 모듈은,
    상기 배터리 관리 시스템으로부터 수신된 신호에 포함된 타겟 ID를 상기 제1 배터리 모듈에 할당된(assigned) ID와 비교하고,
    상기 타겟 ID가 상기 제1 배터리 모듈의 상기 ID와 대응되는 것을 식별함에 응답하여, 상기 신호에 대응되는 동작을 수행하고,
    상기 타겟 ID가 상기 제1 배터리 모듈의 상기 ID와 대응되지 않는 것을 식별함에 응답하여, 상기 신호를 증폭시킨 후, 상기 제1 배터리 모듈과 상이한 제2 배터리 모듈로 전송하도록, 구성된,
    배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셀 통신 모듈은,
    상기 배터리 셀의 양극 탭, 및 상기 보호 회로 모듈의 제1 단에 연결된 제1 단; 및
    상기 배터리 셀의 음극 탭, 및 상기 보호 회로 모듈의 제2 단에 연결된 제2 단을 포함하는,
    배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 셀 통신 모듈은,
    상기 셀 통신 모듈의 상기 제2 단, 및 상기 셀 통신 모듈의 상기 제1 단 사이의 전위 차이에 기반하여, 상기 배터리 관리 시스템으로부터 수신된 상기 신호를 식별하고
    상기 제2 배터리 모듈로 상기 신호를 송신하기 위하여, 상기 셀 통신 모듈의 상기 제1 단에, 상기 증폭된 신호를 인가하는,
    배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 셀 통신 모듈의 상기 제1 단에 인가된 상기 증폭된 신호는, 상기 배터리 셀을 통하여 상기 제2 배터리 모듈로 송신되는,
    배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 신호는,
    상기 신호의 전달 방향에 관한 정보, 타겟 ID에 관한 정보를 포함하는,
    배터리 팩.
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