KR20240042986A - 배터리 시스템, 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법 - Google Patents

배터리 시스템, 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법 Download PDF

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KR20240042986A
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Abstract

본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 시스템은 부하에 전류를 공급하는 제1 라인 및 상기 부하에 추가 전류를 공급하는 제2 라인을 통해 연결되는 배터리 및 상기 배터리를 관리하는 배터리 관리 장치를 포함하고, 상기 배터리 관리 장치는 상기 부하의 상태에 기초하여 상기 제`1 라인 및 상기 제2 라인을 통해 상기 부하에 공급되는 전류를 제어할 수 있다.

Description

배터리 시스템, 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법{BATTERY SYSTEM, BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND BATTERY MANAGEMENT METHOD}
본 문서에 개시된 실시예들은 배터리 시스템, 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법에 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.
전기 추진 체계(예: 비행기, 자동차, 선박 등)의 구동을 위해 모터, 인버터, 컨버터 및 배터리로 구성된 시스템에서는 위급 상황에서 추진력, 제어력 상실을 막기 위해 배터리의 연결을 병렬로 구성할 수 있다. 배터리를 병렬로 구성하는 경우 하나 또는 복수의 배터리에 문제가 발생하면 문제가 되는 배터리를 전력 경로에서 탈락시켜 전체 시스템의 동력 안정성을 확보할 수 있다. 다만, 병렬 연결된 배터리는 부하 불균형이 발생하는 경우(예: 비행기의 선회 동작 등) 부하가 걸리는 전력 경로에 전류 쏠림으로 인하여 원하는 만큼의 파워를 가져가는 것에 어려움이 발생할 수 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은 부하 불균형 발생시 추가적인 전류 공급을 통해 원하는 만큼의 파워를 출력할 수 있는 배터리 시스템, 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법을 제공하는데 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은 부하 불균형이 발생하는 경우 해당 경로의 병렬 경로를 증가시켜 전류를 추가적으로 공급할 수 있는 배터리 시스템, 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법을 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 시스템은 부하에 전류를 공급하는 제1 라인 및 상기 부하에 추가 전류를 공급하는 제2 라인을 통해 연결되는 배터리 및 상기 배터리를 관리하는 배터리 관리 장치를 포함하고, 상기 배터리 관리 장치는 상기 부하의 상태에 기초하여 상기 제`1 라인 및 상기 제2 라인을 통해 상기 부하에 공급되는 전류를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배터리 관리 장치는, 상기 부하를 사용하는 경우 상기 제1 라인을 통해 상기 부하에 전류를 공급할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배터리 관리 장치는, 상기 부하에 불균형이 발생하면, 상기 제1 라인을 통해 전류를 공급하면서 상기 제2 라인을 통해 전류를 추가적으로 공급할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 라인은 제1 스위치를 포함하고, 상기 제2 라인은 제2 스위치 및 제3 스위치를 포함하고, 상기 배터리 관리 장치는, 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 제어하여 상기 부하에 공급되는 전류 크기의 최대값을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배터리 관리 장치는, 상기 부하가 사용되는 경우 상기 제1 스위치를 단락시키고, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 개방시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배터리 관리 장치는, 상기 부하에 불균형이 발생하면, 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 단락시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 라인에는 차단 제어 소자가 배치되고, 상기 제1 라인 및 상기 제2 라인은 이중화 설계될 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템은 복수의 부하에 전류를 공급하는 복수의 제1 라인 및 상기 복수의 부하에 추가 전류를 공급하는 복수의 제2 라인을 통해 병렬 연결되는 복수의 배터리 및 상기 복수의 배터리 각각을 관리하는 복수의 배터리 관리 장치를 포함하고, 상기 복수의 배터리 관리 장치 중 제1 배터리 관리 장치는, 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 부하의 상태에 기초하여 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 라인 및 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 라인을 통해 상기 제1 부하에 공급되는 전류를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 배터리 관리 장치는, 상기 제1 부하의 상태가 정상이면 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 라인을 통해 전류를 공급할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 배터리 관리 장치는, 상기 제1 부하에 불균형이 발생하면 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 라인을 통해 전류를 공급하면서, 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 라인을 통해 전류를 추가적으로 공급할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 제1 라인은 복수의 제1 스위치를 포함하고, 상기 복수의 제2 라인은 복수의 제2 스위치 및 복수의 제3 스위치를 포함하고, 상기 제1 배터리 관리 장치는, 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 스위치, 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 스위치 및 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제3 스위치를 제어하여 상기 제1 부하에 공급되는 전류 크기의 최대값을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 배터리 관리 장치는, 상기 부하가 사용되는 경우 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 스위치를 단락시키고, 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 스위치 및 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제3 스위치를 개방시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 배터리 관리 장치는, 상기 제1 부하에 불균형이 발생하면, 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 스위치, 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 스위치 및 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제3 스위치를 단락시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 배터리 관리 장치는, 상기 복수의 부하 중 적어도 하나의 부하에 불균형이 발생한 경우, 상기 복수의 제2 스위치를 단락시키고, 불균형이 발생한 부하에 대응되는 제3 스위치를 단락시킬 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 부하에 흐르는 전류를 측정하는 복수의 전류 센서를 더 포함하고, 상기 복수의 배터리 관리 장치는 상기 복수의 전류 센서에서 측정된 전류에 기반하여 상기 복수의 부하의 불균형을 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 제2 라인에는 차단 제어 소자가 배치될 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법은, 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 부하의 상태를 확인하는 단계 및 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 라인 및 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 라인을 통해 상기 제1 부하에 공급되는 전류를 제어하는 단계 를 포함하고, 상기 제1 배터리 관리 장치는 복수의 배터리 각각을 관리하는 복수의 배터리 관리 장치 중 하나이고, 상기 복수의 배터리는 복수의 부하에 전류를 공급하는 복수의 제1 라인 및 상기 복수의 부하에 추가 전류를 공급하는 복수의 제2 라인을 통해 병렬 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 라인 및 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 라인을 통해 상기 제1 부하에 공급되는 전류를 제어하는 단계는, 상기 제1 부하의 상태가 정상이면 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 라인을 통해 전류를 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 라인 및 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 라인을 통해 상기 제1 부하에 공급되는 전류를 제어하는 단계는, 상기 제1 부하에 불균형이 발생하면 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 라인을 통해 전류를 추가적으로 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 라인 및 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 라인을 통해 상기 제1 부하에 공급되는 전류를 제어하는 단계는, 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 스위치, 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 스위치 및 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제3 스위치를 제어하여 상기 제1 부하에 공급되는 전류 크기의 최대값을 제어하고, 상기 복수의 제1 라인은 복수의 제1 스위치를 포함하고, 상기 복수의 제2 라인은 복수의 제2 스위치 및 복수의 제3 스위치를 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 시스템, 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법은, 전기 추진 체계 내 부하 불균형이 발생하면, 불균형이 발생한 경로에 연결되는 병렬 경로를 증가시켜 추가적인 전류를 공급하도록 제어할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 시스템, 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법은 배터리의 출력 라인을 이중화하여 기본 연결된 병렬 경로의 전류 허용량에 의한 파워 최대치를 확장시켜 추진 체계의 가속력, 구동 부하 불균형을 빠르게 해소할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 시스템, 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법은 고전압 전장 장치의 정격 전류를 낮추는 효과로 전장품의 수명을 연장할 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 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 구체적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에 연결되는 부하의 예시를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 보여주는 흐롬도이다.
도 6은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 구체적으로 보여주는 흐름도이다.
도 7은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 수행하기 위한 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
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 시스템을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 시스템(10)은 배터리(11) 및 배터리 관리 장치(12)를 포함할 수 있다.
배터리(11)는 부하(20)에 전류를 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(11)는 부하(20)에 제1 라인(30)을 통해 전류를 공급할 수 있고, 부하(20)에 제2 라인(40)을 통해 추가 전류를 공급할 수 있다.
배터리 관리 장치(12)는 배터리(11)를 관리할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(12)는 부하(20)의 상태에 기초하여 제1 라인(30) 및 제2 라인(40)을 통해 부하(20)에 공급되는 전류를 제어할 수 있다. 실시예에 따르면, 배터리 관리 장치(12)는 부하(20)의 상태에 기초하여 제1 라인(30) 및 제2 라인(40)을 통해 부하(20)에 공급되는 전류의 크기의 최대값을 제어할 수 있다.
배터리 관리 장치(12)는 부하(20)를 사용하는 경우 제1 라인(30)을 통해 부하(20)에 전류를 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 라인(30)을 통해 부하(20)에 충분한 양의 전류가 공급되는 경우 배터리 관리 장치(12)는 제2 라인(40)을 통해서는 부하(20)에 전류를 공급하지 않을 수 있다.
배터리 관리 장치(12)는 부하(20)에 불균형이 발생하면, 제1 라인(30)을 통해 전류를 공급하면서, 제2 라인(40)을 통해 전류를 추가적으로 공급할 수 있다.
실시예에 따르면, 제1 라인(30)을 제1 스위치(50)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 라인(40)은 제2 스위치(60) 및 제3 스위치(70)를 포함할 수 있다.
배터리 관리 장치(12)는 제1 스위치(50), 제2 스위치(60) 및 제3 스위치(70)를 제어하여 부하(20)에 공급되는 전류 크기의 최대값을 제어할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(12)는 부하(20)가 사용되는 경우 제1 스위치(50)를 단락시키고, 제2 스위치(60) 및 제3 스위치(70)를 개방시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 배터리 관리 장치(12)는 부하(20)에 불균형이 발생하면, 제1 스위치(50), 제2 스위치(60) 및 제3 스위치(70)를 모두 단락시켜 제1 라인(30) 및 제2 라인(40)을 통해 부하(20)에 전류를 공급할 수 있다.
실시예에 따르면, 제2 라인(40)에는 차단 제어 소자가 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 라인(30) 및 제2 라인(40)은 이중화 설계될 수 있다.
도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 복수의 배터리(110) 및 복수의 배터리 관리 장치(120)를 포함할 수 있다.
복수의 배터리(110)는 부하에 파워를 제공할 수 있다. 예를 들어, 복수의 배터리(110)는 복수의 부하에 전류를 공급할 수 있다. 다른 예를 들어, 복수의 배터리(1100는 복수의 부하에 제1 라인을 통해 전류를 공급할 수 있고, 제2 라인을 통해 추가 전류를 공급할 수 있다.
실시예에 따르면, 복수의 배터리(110)는 서로 병렬 연결될 수 있다.
복수의 배터리 관리 장치(120)는 복수의 배터리(110)를 각각 관리할 수 있다. 예를 들어, 복수의 배터리 관리 장치(120)는 각각 복수의 배터리(110)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하여, 과충전 및 과방전 등을 방지하도록 제어 관리할 수 있다. 다른 예를 들어, 복수의 배터리 관리 장치(120)는 각각 복수의 배터리(110)의 상술한 각종 파라미터를 측정한 값을 입력받는 인터페이스로서, 복수의 단자와, 이들 단자와 연결되어 입력받은 값들의 처리를 수행하는 회로 등을 포함할 수 있다. 또한, 복수의 배터리 관리 장치(120)는 스위치(예를 들어, 릴레이 또는 접촉기) 등의 ON/OFF를 제어할 수 있고, 복수의 배터리(110)에 연결되어 복수의 배터리(110) 각각의 상태를 감시할 수 있다.
실시예에 따르면, 복수의 배터리 관리 장치(120) 중 어느 하나의 배터리 관리 장치가 마스터 배터리 관리 장치이고, 나머지 배터리 관리 장치가 슬레이브 배터리 관리 장치일 수 있다. 이 경우, 마스터 배터리 관리 장치는 슬레이브 배터리 관리 장치들을 제어할 수 있다.
실시예에 따르면, 복수의 배터리 관리 장치(120)는 복수의 부하에 공급되는 전류를 제어할 수 있다. 예를 들어, 복수의 배터리 관리 장치(120)는 복수의 부하에 공급되는 전류의 최대값을 제어할 수 있다. 다른 예를 들어, 복수의 배터리 관리 장치(120)는 복수의 배터리(110)로부터 복수의 부하에 공급되는 전류를 제1 라인 또는 제2 라인 중 어느 라인으로 공급할지 제어할 수 있다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 구체적으로 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 복수의 배터리(111, 112, 113, 114) 및 복수의 배터리 관리 장치(121, 122, 123, 124)를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 복수의 배터리(111, 112, 113, 114)는 도 2의 복수의 배터리(110)에 포함될 수 있고, 복수의 배터리 관리 장치(121, 122, 123, 124)는 도 2의 복수의 배터리 관리 장치(120)에 포함될 수 있다. 도 3에서는 4개의 배터리와 4개의 배터리 관리 장치가 도시되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니고, 복수의 배터리(110) 및 복수의 배터리 관리 장치(120)는 각각 n(n은 2 이상의 자연수)개의 배터리 및 n개의 배터리 관리 장치를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 복수의 배터리 관리 장치(120) 각각은 복수의 배터리(110)를 관리할 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리 관리 장치(121)는 제1 배터리(111)를 관리할 수 있고, 제2 배터리 관리 장치(122)는 제2 배터리(112)를 관리할 수 있고, 제3 배터리 관리 장치(123)는 제3 배터리(113)를 관리할 수 있고, 제4 배터리 관리 장치(124)는 제4 배터리(114)를 관리할 수 있다.
복수의 부하(210)는 복수개의 부하를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 부하(210)는 제1 부하(211), 제2 부하(212), 제3 부하(213) 및 제4 부하(214)를 포함할 수 있다.
복수의 배터리(111, 112, 113, 114)는 복수의 부하(210)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 복수의 배터리(110)는 복수의 부하(210)와 병렬로 연결될 수 있다. 다른 예를 들어, 복수의 배터리(110)는 복수의 부하(210)에 복수의 제1 라인(220)를 통해 전류를 공급할 수 있고, 복수의 부하(210)에 복수의 제2 라인(230)을 통해서 추가 전류를 공급할 수 있다. 실시예에 따르면, 복수의 배터리(110)는 복수의 제1 라인(220) 및 복수의 제2 라인(230)을 통해 병렬 연결될 수 있다.
실시예에 따르면, 복수의 제2 라인에는 차단 제어 소자가 배치될 수 있다. 다른 예를 들어, 복수의 제1 라인에도 차단 제어 소자가 배치될 수 있다. 즉, 배터리 관리 시스템(100)은 복수의 배터리(110)의 출력 단자를 이중화 설계할 수 있고, 따라서 복수의 배터리(110)의 출력을 제1 라인 및 제2 라인을 통해 복수의 부하(210)로 전달할 수 있다.
복수의 제1 라인(220)에는 복수의 제1 스위치(240)가 포함될 수 있다. 예를 들어, 복수의 배터리(110)와 복수의 부하(210)는 복수의 제1 스위치(240)를 통해 복수의 제1 라인(220)으로 연결될 수 있다. 실시예에 따르면, 복수의 제1 스위치(240) 각각은 복수의 배터리 관리 장치(120)로부터 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리 관리 장치(121)는 제1 배터리(111)에 연결된 제1 스위치를 제어할 수 있다.
복수의 제2 라인(230)에는 복수의 제2 스위치(250) 및 복수의 제3 스위치(260)가 포함될 수 있다. 예를 들어, 복수의 배터리(110)와 복수의 부하(210)는 복수의 제2 스위치(250) 및 복수의 제3 스위치(260)를 통해 복수의 제2 라인(230)으로 연결될 수 있다. 실시예에 따르면, 복수의 제2 스위치(250) 및 복수의 제3 스위치(260) 각각은 복수의 배터리 관리 장치(120)로부터 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리 관리 장치(121)는 제1 배터리(111)에 연결된 제2 스위치 및 제3 스위치를 제어할 수 있다.
복수의 배터리 관리 장치(120) 중 제1 배터리 관리 장치(121)는 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제1 부하(211)의 상태를 확인할 수 있다. 또한, 제1 배터리 관리 장치(121)는 제1 부하(211)의 상태에 기초하여 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제1 라인 및 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제2 라인을 통해 제1 부하(211)에 공급되는 전류 크기의 최대값을 제어할 수 있다.
실시예에 따르면, 복수의 배터리 관리 장치(120) 각각은 대응되는 부하의 상태에 기초하여 각각의 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 라인 및 제2 라인을 통해 부하에 공급되는 전류 크기의 최대값을 제어할 수 있다. 즉, 제1 배터리 관리 장치(121)뿐만 아니라 다른 배터리 관리 장치들도 부하에 공급되는 전류 크기의 최대값을 제어할 수 있다. 본 문서에서는 설명의 편의를 위하여 제1 배터리 관리 장치(121)가 제1 부하(211)의 상태를 기초로 제1 부하(211)에 공급되는 전류 크기의 최대값을 제어하는 예시를 설명한다.
제1 배터리 관리 장치(121)는 제1 부하(211)의 상태가 정상이면 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제1 라인을 통해 전류를 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리 관리 장치(121)는 제1 부하(211)를 사용하는 경우 제1 라인을 통해 제1 부하(211)에 전류를 공급할 수 있다.
실시예에 따르면, 복수의 배터리(110)로부터 복수의 부하(210)로 공급되는 전압은 3상 전압일 수 있고, 복수의 부하(210)에 부하가 쏠리는 현상이 발생하는 경우(예: 모터의 회전 속도가 증가하는 경우, 앞으로 전진하는 경우, 방향을 전환하는 경우 등) 전압의 스위칭 속도가 빨라져야 하는데, 스위칭 속도가 빨라지는 경우 더 많은 전류가 공급되어야 할 수 있다. 또한, 부하에 연결되는 각각의 라인에는 흐를 수 있는 전류의 공급량이 제한되기 때문에 부하는 더 많은 전류를 공급받기 위해서 더 많은 라인에 연결 되어야할 수 있다. 즉, 부하에 순간적으로 과전류가 필요한 경우 하나의 라인만 연결되면 필요한 정도의 전류를 공급하지 못하여, 배터리는 더 많은 라인을 통해 부하에 전류를 공급 해야할 수 있다.
제1 배터리 관리 장치(121)는 제1 부하(211)에 불균형이 발생하면, 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제1 라인을 통해 전류를 공급하면서, 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제2 라인을 통해 전류를 추가적으로 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리 관리 장치(121)는 제1 부하(211)를 사용하는 경우 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제1 스위치가 단락되도록 제어하여 제1 부하(211)에 제1 라인을 통해 전류를 공급할 수 있다. 또한, 제1 부하(211)에 불균형이 발생한 것으로 판단되면, 제1 배터리 관리 장치(121)는 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제2 스위치 및 제3 스위치가 단락되도록 제어하여 제1 부하(211)에 제2 라인을 통해 추가적으로 전류를 공급할 수 있다.
즉, 제1 배터리 관리 장치(121)는 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제1 스위치, 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제2 스위치 및 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제3 스위치를 제어하여 제1 부하(211)에 공급되는 전류 크기의 최대값을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리 관리 장치(121)는 부하가 사용되는 경우 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제1 스위치를 단락시키고, 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제2 스위치 및 제3 스위치를 개방시킬 수 있다. 또한, 제1 배터리 관리 장치(121)는 제1 부하(211)에 불균형이 발생하면 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제1 스위치, 제2 스위치 및 제3 스위치를 단락시킬 수 있다.
실시예에 따르면, 복수의 배터리 관리 장치(120)는 복수의 부하(210)를 사용하여야 하는 경우, 복수의 제1 라인(220)을 통해 전류를 공급하기 위하여 복수의 제1 스위치(240)를 단락시킬 수 있다.
실시예에 따르면, 복수의 배터리 관리 장치(120)는 복수의 부하(210) 중 적어도 하나의 부하에 불균형이 발생한 경우, 복수의 제2 스위치(250)를 단락시킬 수 있고, 불균형이 발생한 부하에 대응되는 제3 스위치를 단락시킬 수 있다. 즉, 불균형이 발생하지 않은 부하에 대응되는 제3 스위치는 개방되어 있으므로, 불균형이 발생한 부하는 불균형이 발생하지 않은 부하보다 더 큰 전류를 공급받아 부하에 발생한 불균형이 제어될 수 있다.
실시예에 따르면, 복수의 배터리 관리 장치(120) 중 어느 하나의 배터리 관리 장치(예: 제1 배터리 관리 장치(121))가 마스터 배터리 관리 장치로서 다른 배터리 관리 장치들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 마스터 배터리 관리 장치는 모든 부하의 상태를 확인하고, 불균형이 발생한 부하를 확인하여 불균형 발생 부하에 대응되는 배터리 관리 장치에게 제2 라인을 통해 전류를 공급하라는 제어 신호를 전송할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)은, 전기 추진 체계 내 부하 불균형이 발생하면, 불균형이 발생한 경로에 연결되는 병렬 경로를 증가시켜 추가적인 전류를 공급하도록 제어할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 배터리의 출력 라인을 이중화하여 기본 연결된 병렬 경로의 전류 허용량에 의한 파워 최대치를 확장시켜 추진 체계의 가속력, 구동 부하 불균형을 빠르게 해소할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 고전압 전장 장치의 정격 전류를 낮추는 효과로 전장품의 수명을 연장할 수 있다.
도 4는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에 연결되는 부하의 예시를 보여주는 도면이다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)에 연결되는 부하(300)는 모터(310), 전류 센서(320) 및 인버터(330)를 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, 부하(300)는 컨버터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, 모터(310)는 모터로 한정되는 것은 아니고, 전류가 공급되어 배터리 관리 시스템(100)이 장착되는 장치의 이동성을 제어할 수 있는 어떠한 종류의 장치를 모두 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 복수의 부하(210)는 부하(300)를 포함할 수 있다.
전류 센서(320)는 모터(310)에 공급되는 전류의 크기를 측정할 수 있다. 예를 들어, 전류 센서(320)는 측정된 전류의 크기를 부하(300)에 대응되는 배터리 관리 장치에게 전송할 수 있다. 이 경우, 부하(300)에 대응되는 배터리 관리 장치는 측정된 전류에 기반하여 부하에 불균형이 발생하였는지 판단할 수 있다.
도 5는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 보여주는 흐롬도이다.
실시예에 따르면, 도 5에 도시된 동작들은 도 3의 복수의 배터리 관리 장치(120) 중 어느 하나의 배터리 관리 장치(예: 제1 배터리 관리 장치(121))를 통해 수행될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 문서에 개시된 배터리 관리 방법은 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 부하의 상태를 확인하는 단계(S110) 및 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 라인 및 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 라인을 통해 제1 부하에 공급되는 전류를 제어하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 제1 배터리 관리 장치(121)는 복수의 배터리(110) 각각을 관리하는 복수의 배터리 관리 장치(120) 중 하나일 수 있고, 복수의 배터리(110)는 복수의 부하(210)에 전류를 공급하는 복수의 제1 라인(220) 및 복수의 부하(210)에 추가 전류를 공급하는 복수의 제2 라인(230)을 통해 병렬 연결될 수 있다.
S110 단계에서, 제1 배터리 관리 장치(121)는 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제1 부하(211)의 상태를 확인할 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리 관리 장치(121)는 제1 부하(211)에 흐르는 전류를 기초로 제1 부하(211)에 불균형이 발생하였는지 여부를 확인할 수 있다.
S120 단계에서, 제1 배터리 관리 장치(121)는 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제1 라인 및 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제2 라인을 통해 제1 부하(211)에 공급되는 전류 크기의 최대값을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제1 스위치, 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제2 스위치 및 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제3 스위치를 제어하여 제1 부하(211)에 공급되는 전류 크기의 최대값을 제어할 수 있다. 실시예에 따르면, 복수의 제1 라인은 복수의 제1 스위치를 포함하고, 복수의 제2 라인은 제2 스위치 및 제3 스위치를 포함
도 6은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 구체적으로 보여주는 흐름도이다.
실시예에 따르면, 도 6에 도시된 동작들은 도 3의 복수의 배터리 관리 장치(120) 중 어느 하나의 배터리 관리 장치(예: 제1 배터리 관리 장치(121))를 통해 수행될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법은 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 라인을 통해 전류를 공급하는 단계(S210), 제1 부하에 불균형이 발생하였는지 확인하는 단계(S220) 및 제1 부하에 불균형이 발생한 경우 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 라인을 통해 전류를 추가적으로 공급하는 단계(S230)를 포함할 수 있다.
S210 단계에서, 제1 부하(211)가 사용되는 경우, 제1 배터리 관리 장치(121)는 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제1 라인을 통해 전류를 공급할 수 있다.
S220 단계에서, 제1 배터리 관리 장치(121)는 제1 부하(211)에 불균형이 발생하였는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리 관리 장치(121)는 제1 부하(211)에 흐르는 전류를 기초로 제1 부하(211)에 과전류가 입력되어야 하는지 여부를 확인할 수 있다.
S230 단계에서, 제1 부하(211)에 불균형이 발생된 경우 제1 배터리 관리 장치(121)는 제1 배터리 관리 장치(121)에 대응되는 제2 라인을 통해 추가 전류를 공급할 수 있다.
실시예에 따르면, 제1 부하(211)에 불균형이 발생하지 않은 경우, 제1 배터리 관리 장치(121)는 제1 라인을 통해서만 제1 부하(211)에 전류를 공급할 수 있다.
도 7은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 수행하기 위한 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템(1000)은 MCU(1010), 메모리(1020), 입출력 I/F(1030) 및 통신 I/F(1040)를 포함할 수 있다.
MCU(1010)는 메모리(1020)에 저장되어 있는 각종 프로그램(예를 들면, 부하 전류 측정 프로그램, 배터리 전압 수집 프로그램, 부하 불균형 발생 판단 프로그램, 릴레이 제어 프로그램 등)을 실행시키고, 이러한 프로그램들을 통해 부하에 공급되는 전류, 부하의 불균형 발생 여부, 추가 전류 공급 여부 등을 포함한 각종 정보를 처리하며, 전술한 도 3에 나타낸 배터리 관리 시스템에 포함된 배터리 관리 장치의 기능들을 수행하도록 하는 프로세서일 수 있다.
메모리(1020)는 부하 전류 측정 프로그램, 배터리 전압 수집 프로그램, 부하 불균형 발생 판단 프로그램, 릴레이 제어 프로그램 등 각종 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(1020)는 부하에 공급되는 전류, 부하의 불균형 발생 여부, 추가 전류 공급 여부 등 각종 정보를 저장할 수 있다.
이러한 메모리(1020)는 필요에 따라서 복수 개 마련될 수도 있을 것이다. 메모리(1020)는 휘발성 메모리일 수도 있으며 비휘발성 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리로서의 메모리(1020)는 RAM, DRAM, SRAM 등이 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리로서의 메모리(1020)는 ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등이 사용될 수 있다. 상기 열거한 메모리(1020)들의 예를 단지 예시일 뿐이며 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
입출력 I/F(1030)는, 키보드, 마우스, 터치 패널 등의 입력 장치(미도시)와 디스플레이(미도시) 등의 출력 장치와 MCU(1010) 사이를 연결하여 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공할 수 있다.
통신 I/F(1040)는 서버와 각종 데이터를 송수신할 수 있는 구성으로서, 유선 또는 무선 통신을 지원할 수 있는 각종 장치일 수 있다. 예를 들면, 배터리 관리 시스템은 통신 I/F(1040)를 통해 별도로 마련된 외부 서버로부터 각종 부하에 공급되는 전류, 부하의 불균형 발생 여부, 추가 전류 공급 여부와 같은 정보를 송수신할 수 있다.
이와 같이, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 메모리(1020)에 기록되고, MCU(1010)에 의해 처리됨으로써, 예를 들면 도 3에서 도시한 배터리 관리 장치의 각 기능들을 수행하는 모듈로서 구현될 수도 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: 배터리 시스템
11: 배터리
12: 배터리 관리 장치
20: 부하
30: 제1 라인
40: 제2 라인
50: 제1 스위치
60: 제2 스위치
70: 제3 스위치
100: 배터리 관리 시스템
110, 111, 112, 113, 114: 복수의 배터리
120, 121, 122, 123, 124: 복수의 배터리 관리 장치
210, 211, 212, 213, 214: 복수의 부하
220: 복수의 제1 라인
230: 복수의 제2 라인
240: 복수의 제1 스위치
250: 복수의 제2 스위치
260: 복수의 제3 스위치
300: 부하
310: 모터
320: 전류 센서
330: 인버터
1000: 컴퓨팅 시스템
1010: MCU
1020: 메모리
1030: 입출력 I/F
1040: 통신 I/F

Claims (20)

  1. 부하에 전류를 공급하는 제1 라인 및 상기 부하에 추가 전류를 공급하는 제2 라인을 통해 연결되는 배터리; 및
    상기 배터리를 관리하는 배터리 관리 장치; 를 포함하고,
    상기 배터리 관리 장치는 상기 부하의 상태에 기초하여 상기 제1 라인 및 상기 제2 라인을 통해 상기 부하에 공급되는 전류를 제어하는, 배터리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 관리 장치는,
    상기 부하를 사용하는 경우 상기 제1 라인을 통해 상기 부하에 전류를 공급하는, 배터리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 관리 장치는,
    상기 부하에 불균형이 발생하면, 상기 제1 라인을 통해 전류를 공급하면서 상기 제2 라인을 통해 전류를 추가적으로 공급하는, 배터리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 라인은 제1 스위치를 포함하고,
    상기 제2 라인은 제2 스위치 및 제3 스위치를 포함하고,
    상기 배터리 관리 장치는,
    상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 제어하여 상기 부하에 공급되는 전류 크기의 최대값을 제어하는, 배터리 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 배터리 관리 장치는,
    상기 부하가 사용되는 경우 상기 제1 스위치를 단락시키고, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 개방시키는, 배터리 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 배터리 관리 장치는,
    상기 부하에 불균형이 발생하면, 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 단락시키는, 배터리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 라인에는 차단 제어 소자가 배치되고,
    상기 제1 라인 및 상기 제2 라인은 이중화 설계되는, 배터리 시스템.
  8. 복수의 부하에 전류를 공급하는 복수의 제1 라인 및 상기 복수의 부하에 추가 전류를 공급하는 복수의 제2 라인을 통해 병렬 연결되는 복수의 배터리; 및
    상기 복수의 배터리 각각을 관리하는 복수의 배터리 관리 장치를 포함하고,
    상기 복수의 배터리 관리 장치 중 제1 배터리 관리 장치는,
    상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 부하의 상태에 기초하여 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 라인 및 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 라인을 통해 상기 제1 부하에 공급되는 전류를 제어하는, 배터리 관리 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 관리 장치는,
    상기 제1 부하의 상태가 정상이면 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 라인을 통해 전류를 공급하는, 배터리 관리 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 관리 장치는,
    상기 제1 부하에 불균형이 발생하면 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 라인을 통해 전류를 공급하면서,
    상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 라인을 통해 전류를 추가적으로 공급하는, 배터리 관리 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 라인은 복수의 제1 스위치를 포함하고,
    상기 복수의 제2 라인은 복수의 제2 스위치 및 복수의 제3 스위치를 포함하고,
    상기 제1 배터리 관리 장치는,
    상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 스위치, 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 스위치 및 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제3 스위치를 제어하여 상기 제1 부하에 공급되는 전류 크기의 최대값을 제어하는, 배터리 관리 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 관리 장치는,
    상기 부하가 사용되는 경우 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 스위치를 단락시키고,
    상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 스위치 및 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제3 스위치를 개방시키는, 배터리 관리 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 관리 장치는,
    상기 제1 부하에 불균형이 발생하면,
    상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 스위치, 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 스위치 및 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제3 스위치를 단락시키는, 배터리 관리 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 관리 장치는,
    상기 복수의 부하 중 적어도 하나의 부하에 불균형이 발생한 경우, 상기 복수의 제2 스위치를 단락시키고,
    불균형이 발생한 부하에 대응되는 제3 스위치를 단락시키는, 배터리 관리 시스템.
  15. 제 8 항에 있어서,
    복수의 부하에 흐르는 전류를 측정하는 복수의 전류 센서를 더 포함하고,
    상기 복수의 배터리 관리 장치는 상기 복수의 전류 센서에서 측정된 전류에 기반하여 상기 복수의 부하의 불균형을 판단하는, 배터리 관리 시스템.
  16. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 라인에는 차단 제어 소자가 배치되는, 배터리 관리 시스템.
  17. 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 부하의 상태를 확인하는 단계; 및
    상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 라인 및 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 라인을 통해 상기 제1 부하에 공급되는 전류를 제어하는 단계; 를 포함하고,
    상기 제1 배터리 관리 장치는 복수의 배터리 각각을 관리하는 복수의 배터리 관리 장치 중 하나이고,
    상기 복수의 배터리는 복수의 부하에 전류를 공급하는 복수의 제1 라인 및 상기 복수의 부하에 추가 전류를 공급하는 복수의 제2 라인을 통해 병렬 연결되는 배터리 관리 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 라인 및 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 라인을 통해 상기 제1 부하에 공급되는 전류를 제어하는 단계는,
    상기 제1 부하의 상태가 정상이면 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 라인을 통해 전류를 공급하는 단계; 를 포함하는, 배터리 관리 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 라인 및 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 라인을 통해 상기 제1 부하에 공급되는 전류를 제어하는 단계는,
    상기 제1 부하에 불균형이 발생하면 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 라인을 통해 전류를 추가적으로 공급하는 단계; 를 포함하는, 배터리 관리 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 라인 및 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 라인을 통해 상기 제1 부하에 공급되는 전류를 제어하는 단계는,
    상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제1 스위치, 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제2 스위치 및 상기 제1 배터리 관리 장치에 대응되는 제3 스위치를 제어하여 상기 제1 부하에 공급되는 전류 크기의 최대값을 제어하고,
    상기 복수의 제1 라인은 복수의 제1 스위치를 포함하고,
    상기 복수의 제2 라인은 복수의 제2 스위치 및 복수의 제3 스위치를 포함하는, 배터리 관리 방법.
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