WO2024034726A1 - 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 모듈 - Google Patents

배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 모듈 Download PDF

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WO2024034726A1
WO2024034726A1 PCT/KR2022/013124 KR2022013124W WO2024034726A1 WO 2024034726 A1 WO2024034726 A1 WO 2024034726A1 KR 2022013124 W KR2022013124 W KR 2022013124W WO 2024034726 A1 WO2024034726 A1 WO 2024034726A1
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battery
cell
battery cell
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master bms
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김철훈
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주식회사 부명
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/371—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] with remote indication, e.g. on external chargers
    • G—PHYSICS
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    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
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    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries

Definitions

  • This disclosure relates to a battery module including a battery management system.
  • a battery module may be composed of a plurality of electrically connected battery cells.
  • a plurality of battery cells may be connected to each other in series and/or parallel.
  • Each of the plurality of battery cells may age at different rates.
  • the battery module may include a battery management system (BMS) for monitoring the status of a plurality of battery cells.
  • BMS battery management system
  • the battery management system may transmit and/or receive data signals with a plurality of battery cells in order to monitor the plurality of battery cells constituting the battery module and control the operation of the battery cells.
  • the BMS and the plurality of battery cells are required to be electrically connected to each other.
  • the battery module may include a wire harness that electrically connects the BMS and each of the plurality of battery cells. As the number of battery cells constituting the battery module increases, the number and length of wire harnesses may increase. Accordingly, the design of the battery module may become complicated and its weight may become heavy.
  • the BMS can manage the SOH of a plurality of battery cells. If there is a deteriorated battery cell among the plurality of battery cells, the overall performance of the battery module may deteriorate.
  • the BMS may perform an operation to identify deteriorated battery cells and separate the identified battery cells from other battery cells. However, it is difficult to identify deteriorated battery cells, and separate experiments, such as performing separate charging and discharging, may be required to measure the SOH of each of the plurality of battery cells. Additionally, when the BMS identifies a deteriorated battery cell, it is required to stop the operation of the entire system and directly separate the deteriorated battery cell.
  • a battery module may include a plurality of battery cells, a master battery management system (BMS), a bus bar, and a switch.
  • the plurality of battery cells may include a first battery cell and a second battery cell.
  • the master BMS may be configured to manage the plurality of battery cells.
  • the bus bar may connect the plurality of battery cells.
  • the bus bar may be electrically connected to the master BMS.
  • the switch may be configured to electrically connect or electrically disconnect the first battery cell and the second battery cell.
  • the first battery cell may include a first cell controller configured to communicate with the master BMS through the bus bar.
  • the first cell controller may be configured to obtain first data related to deterioration of the first battery cell. When it is determined that the first battery cell is deteriorated based on the first data, the first cell controller electrically separates the first battery cell from the second battery cell that is distinct from the first battery cell. It may be configured to control the switch.
  • a battery module may include a plurality of battery cells, a master battery management system, a bus bar, a plurality of cell controllers, and a switch.
  • the plurality of battery cells may include a first battery cell and a second battery cell.
  • the master BMS may be configured to manage the plurality of battery cells.
  • the bus bar may connect the plurality of battery cells.
  • the bus bar may be electrically connected to the master BMS.
  • the plurality of cell controllers may be disposed within each of the plurality of battery cells and configured to communicate with the master BMS through the bus bar.
  • the switch may be configured to electrically connect or electrically disconnect the first battery cell and the second battery cell.
  • the master BMS may be configured to set a reference range based on data related to the deterioration of each of the plurality of battery cells.
  • the master BMS may be configured to identify a deteriorated battery cell among the plurality of battery cells based on the reference range.
  • the master BMS may be configured to control the switch, through one of the plurality of cell controllers, to electrically isolate the deteriorated battery cell from other battery cells, based on identifying the deteriorated battery cell. there is.
  • the master BMS and each of the plurality of battery cells can communicate through a bus bar, so a separate wire harness can be omitted.
  • the wire harness can be omitted, making design easier and the weight lighter.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a battery module, according to an embodiment.
  • Figure 2 is a schematic block diagram of a cell controller according to one embodiment.
  • Figure 3 shows an example of a first battery cell constituting a battery module according to an embodiment.
  • Figure 4 shows an example of a data packet of a signal transmitted and received through a cell controller of a battery module according to an embodiment.
  • Figure 5 shows an example of a data signal transmission and reception operation of a plurality of battery cells of a battery module according to an embodiment.
  • Figure 6 shows an example of a battery module according to an embodiment.
  • Figure 7 shows an example of a switch of a battery module according to an embodiment.
  • Figure 8 is a flow chart of an example of an operation for separating a deteriorated battery cell by the master BMS of a battery module according to an embodiment.
  • Figure 9 is a flowchart of an example of an operation for separating a deteriorated battery cell by a cell controller of a battery module according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart of an example of an operation for the master BMS of a battery module to separate deteriorated battery cells based on data recorded in the memory of a cell controller, according to an embodiment.
  • 11A and 11B show an example of a switch of a battery module according to an embodiment.
  • Figure 12 is a flow chart of an example of an operation for separating a deteriorated battery cell by the master BMS of a battery module according to an embodiment.
  • Figure 13 is a flowchart showing an example of an operation in which the master BMS sets a reference range.
  • Figure 14 is a flowchart of an example of an operation for separating a deteriorated battery cell by a cell controller of a battery module according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a battery module, according to an embodiment.
  • Figure 2 is a schematic block diagram of a cell controller according to one embodiment.
  • the battery module 100 includes a plurality of battery cells 120 connected in series with each other and a master battery management system (BMS, battery) operatively coupled to the plurality of battery cells 120. management system) (110).
  • BMS master battery management system
  • a plurality of battery cells 120 may be connected in series to form the battery module 100.
  • the plurality of battery cells 120 are connected to a load through an inverter or pulse generator, so that they can operate as a driving source for the load.
  • the circuit described may mean a circuit including circuit elements interconnected to provide a specific function.
  • the plurality of battery cells 120 may be connected to each other in series.
  • the first battery cell 120-1 may be connected to the master BMS 110.
  • the second battery cell 120-2 may be connected to the first battery cell 120-2.
  • the third battery cell 120-3 may be connected to the second battery cell 120-2.
  • the first to nth battery cells 120-1 to 120-n may be sequentially connected in series in the first direction D1.
  • the negative terminal of the first battery cell 120-1 and the positive terminal of the second battery cell 120-2 may be electrically connected.
  • the negative terminal of the second battery cell 120-2 and the positive terminal of the third battery cell 120-3 may be electrically connected.
  • the voltage of the entire system may be set to the sum of each battery cell 120 constituting the plurality of battery cells 120.
  • the plurality of battery cells 120 are shown arranged in the first direction D1, but this is only for explaining the electrical connection of the plurality of battery cells 120 and is not limited thereto.
  • a plurality of battery cells 120 may be stacked and assembled to form the battery module 100.
  • the master BMS 110 may be configured to control the overall operation of the plurality of battery cells 120.
  • the master BMS 110 connects a plurality of batteries through a bus bar (e.g., the bus bar 500 in FIG. 6) for connecting the plurality of battery cells 120 without a separate wire harness. It may be configured to communicate with a plurality of cell controllers 200 of cells 120.
  • the master BMS 110 may be configured to obtain information about the SOH of each of the plurality of battery cells 120 through a bus bar.
  • the master BMS 110 may be configured to obtain information about the voltage and/or current of each of the plurality of battery cells 120 through a bus bar.
  • the master BMS 110 measures the remaining capacity (state of charge, SOC), state of health (SOH), and temperature of each of the plurality of battery cells 120 through the bus bar. It may be configured to obtain information about the status of .
  • the master BMS 110 sends a signal to request charging and/or discharging of each of the plurality of battery cells 120 through a bus bar to a plurality of cell controllers disposed within the plurality of battery cells 120. It may be configured to transmit to people 200.
  • the master BMS 110 may include a plurality of cell controllers 200 disposed in each battery cell 120 to collect information about the state of the plurality of battery cells 120.
  • the first battery cell 120-1 may include a first cell controller 200-1 disposed within the first battery cell 120-1.
  • the second battery cell 120-2 may include a second cell controller 200-2 disposed within the second battery cell 120-2.
  • a plurality of cell controllers 200 may be disposed on a power line within a plurality of battery cells 120.
  • the plurality of cell controllers 200 may be configured to transmit and/or receive data using a power line as a transmission medium.
  • the plurality of battery cells 120 may transmit signals containing information about their respective states to the master BMS 110 using the plurality of cell controllers 200.
  • the master BMS 110 sends a signal for requesting an operation of each of the plurality of battery cells 120 and/or a signal for requesting information about the SOH of each of the plurality of battery cells 120 to a plurality of cell controllers. It can be delivered to each of the plurality of battery cells 120 using 200.
  • the master BMS 110 may include a communication circuit 210, a charge/discharge control circuit 220, a monitoring circuit 230, a notification circuit 240, and a memory 119.
  • the communication circuit 210 may transmit and/or receive signals through the cell communication module 125 and the bus bar of the plurality of battery cells 120.
  • the communication circuit 210 may be connected to a power line to transfer data signals to and from the battery cells 120 and supply power.
  • the charge/discharge control circuit 220 may control charging and/or discharging of a plurality of battery cells 120.
  • the charge/discharge control circuit 220 monitors the voltage and remaining capacity (state of charge, SOC) of the secondary battery (e.g., the secondary battery 121 in FIG. 3) within the plurality of battery cells 120. Functions, such as controlling the charging and discharging of the plurality of battery cells 120, and preventing overcharging and overdischarging can be performed.
  • the monitoring circuit 230 may be configured to monitor the status of the plurality of battery cells 120.
  • the monitoring circuit 230 may notify abnormalities in the battery cells 120 through the notification circuit 240 when an abnormal condition occurs.
  • the notification circuit 240 may be connected to a display or LED (Light Emitting Diode) that transmits a visual signal.
  • the notification circuit 240 may be connected to a speaker that transmits an auditory signal.
  • the memory 119 may be configured to store various information about the plurality of battery cells 120.
  • the memory 119 may store a unique ID and state for each of the plurality of battery cells 120 .
  • the memory 119 may store an ID table of battery cells 120, which will be described later.
  • the memory 119 may store information about charge/discharge records, charge capacity, and remaining lifespan of the battery cells 120.
  • an ID may be assigned to each of the plurality of battery cells 120.
  • the signal transmitted from the master BMS 110 and the signal transmitted from the battery cells 120 may include information about the ID assigned to each of the plurality of battery cells 120.
  • the plurality of cell controllers 200 when a signal is received from the master BMS 110 to the plurality of cell controllers 200, the plurality of cell controllers 200 are configured to identify information about the ID included in the signal. You can.
  • the plurality of cell controllers 200 may be configured to identify a battery cell that is the receiving target of a signal received from the master BMS 110, based on information about the identified ID.
  • the master BMS 110 when the master BMS 110 transmits a signal to request a designated operation to the third battery cell 120-3, the master BMS 110 assigns the signal to the third battery cell 120-3.
  • a signal containing information about the ID may be transmitted to the first battery cell 120-1.
  • the first cell controller 200-1 disposed in the first battery cell 120-1 may be configured to receive the signal and identify information about the ID included in the signal.
  • the first cell controller 200-1 identifies that the information about the ID included in the signal does not match the information about the ID assigned to the first battery cell 120-1, and based on the identification,
  • the signal may be transmitted to the second battery cell 120-2.
  • the second cell controller 200-2 disposed in the second battery cell 120-2 may be configured to receive the signal and identify information about the ID included in the signal.
  • the second cell controller 200-2 identifies that the information about the ID included in the signal does not match the information about the ID assigned to the second battery cell 120-2, and based on the identification,
  • the signal can be transmitted to the third battery cell 120-3.
  • the third cell controller 200-3 disposed in the third battery cell 120-3 may be configured to receive the signal and identify information about the ID included in the signal.
  • the third cell controller 200-3 identifies that the information about the ID included in the signal matches the information about the ID assigned to the third battery cell 120-3, and based on the identification, sends the signal You can identify the specified actions contained within.
  • the third cell controller 200-3 may be configured to perform at least one operation corresponding to the specified operation.
  • the master BMS 110 uses information about the ID included in the signal. , it can be identified that it is a signal related to the first battery cell 120-1. For example, when the plurality of battery cells 120 receive a signal containing information about the charging and/or discharging signal of the first battery cell 120-1, the plurality of battery cells 120 receive the signal Through information about the ID included in , it can be identified that it is a signal about the first battery cell 120-1.
  • the battery module 100 can perform communication through a bus bar connecting a plurality of battery cells 120, transmission of communication between the master BMS 110 and the plurality of battery cells 120 and/or the design for reception may be simplified.
  • the master BMS 110 transmits a signal to a specific battery cell (e.g., the second battery cell 120-2), the signal is transmitted to the battery cell (e.g. : Can be transmitted through a battery cell other than the second battery cell 120-2 (e.g., the first battery cell 120-1).
  • the battery cell e.g. : Can be transmitted through a battery cell other than the second battery cell 120-2 (e.g., the first battery cell 120-1).
  • a specific battery cell e.g., the second battery cell 120-2
  • the signal is transmitted to at least one other battery cell (e.g., the first battery cell 120-2). It can be transmitted to the master BMS 110 through 1)).
  • a signal (S 01 ) can be transmitted to the first battery cell 120-1 connected to the master BMS 110.
  • the signal S 01 may be transmitted in the first direction D1.
  • the signal (S 01 ) is transmitted to the first battery cell 120-1 connected to the master BMS 110 and then transmitted from the first battery cell 120-1 to the second battery cell 120-2. It can be changed to signal (S 12 ).
  • the signal (S 12 ) transmitted from the first battery cell 120-1 to the second battery cell 120-2 is transmitted to the second battery cell 120-2 and then transmitted to the second battery cell 120-2. 2) may be changed to a signal (S 23 ) transmitted to the third battery cell 120-3.
  • the third battery cell 120-3 transmits a signal containing information about the state of the third battery cell 120-3 to the master BMS 110
  • the signal is transmitted in the second direction. It can be transmitted to (D2).
  • the signal S 32 transmitted from the third battery cell 120-3 to the second battery cell 120-2 may be transmitted to the second battery cell 120-2.
  • the signal (S 32 ) transmitted from the third battery cell 120-3 to the second battery cell 120-2 is transmitted to the second battery cell 120-2 and then transmitted to the second battery cell 120-2. 2) may be changed to the signal S 21 transmitted to the first battery cell 120-1.
  • the signal (S 21 ) transmitted from the second battery cell 120-2 to the first battery cell 120-1 is transmitted to the first battery cell 120-1 and then transmitted to the first battery cell 120-1.
  • 1) can be changed to a signal (S 10 ) transmitted to the master BMS 110.
  • the master BMS 110 may receive the signal S 10 and obtain information about the state of the third battery cell included in the signal S 10 .
  • the intensity of the signal may be reduced by the impedance (eg, resistance inside the battery cell) inside the battery cells 120. Since the strength of the signal decreases each time it passes through the battery cells 120, when transmitting the signal through a plurality of battery cells 120, it is necessary to maintain the strength of the signal. Additionally, when signals are transmitted in different directions, signal collisions may occur, so it is necessary to set the signal transmission direction.
  • impedance eg, resistance inside the battery cell
  • Figure 3 shows an example of a first battery cell constituting a battery module according to an embodiment.
  • the components described with respect to the first battery cell 120-1 may be equally applied to other battery cells.
  • the first battery cell 120-1 may include a secondary battery 121, a protection circuit 123, and a first cell controller 200-1.
  • the secondary battery 121 can store electrical energy.
  • the secondary battery 121 is a secondary battery that can be charged with electric energy and can discharge the charged electric energy, and may include a negative electrode material, a positive electrode material, a separator, and an electrolyte solution.
  • the first battery cell 120-1 may include at least one secondary battery 121.
  • the protection circuit module (PCM) 123 is a protection circuit for the secondary battery 121 that can prevent overdischarge, overcharge, and overcurrent of the secondary battery 121. Overcharging of the secondary battery 121 may cause internal overheating and swelling, thereby damaging the secondary battery 121. Overdischarge of the secondary battery 121 may damage the electrodes and cause failure of the secondary battery 121.
  • the protection circuit 123 may block the charging circuit based on identifying that the voltage of the secondary battery 121 has reached the charging limit voltage to prevent damage and/or failure of the secondary battery 121. , the discharge circuit may be blocked based on identifying that the voltage of the secondary battery 121 has reached the discharge limit voltage. According to one embodiment, the protection circuit 123 may obtain information about the state of the secondary battery 121 and provide the obtained information to the first cell controller 200-1.
  • the first cell controller 200-1 is connected between the protection circuit 123 and the secondary battery 121 to receive a signal from the master BMS 110 or from the master BMS 110. Can be configured to transmit a signal.
  • the first cell controller 200-1 may be connected to a power line within the first battery cell 120-1, but is not limited thereto.
  • the first cell controller 200-1 may obtain information about the state of the secondary battery 121 from the protection circuit 123.
  • information about the state of the secondary battery 121 may include, but is not limited to, information about the voltage, current, and temperature of the secondary battery 121.
  • the first cell controller 200-1 may be electrically coupled to the protection circuit 123 and may receive information about the state of the secondary battery 121 from the protection circuit 123.
  • the first cell controller 200-1 may be configured to transmit information about the received state of the secondary battery 121 to the master BMS 110.
  • the first cell controller 200-1 may receive a signal from the master BMS 110 through a bus bar (eg, bus bar 500 in FIG. 6).
  • a bus bar e.g, bus bar 500 in FIG. 6
  • the signal connects a plurality of battery cells (e.g., the plurality of first battery cells 120-1 in FIG. 1) to each other.
  • the strength of the signal may decrease.
  • the signal passes through the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2. It may be transmitted to the third battery cell 120-3.
  • the strength of the signal may decrease due to the impedance inside the first battery cell 120-1 and the impedance inside the second battery cell 120-2.
  • the first cell controller 200-1 may identify whether the target of the signal received from the master BMS 110 is the first battery cell 120-1.
  • the signal may include information about the target ID, which is information about the ID of the first battery cell 120-1 that is the target of receiving the signal.
  • the first cell controller 200-1 may compare the target ID included in the signal received from the master BMS 110 with the ID assigned to the first battery cell 120-1.
  • the first cell controller 200-1 may perform an operation corresponding to the signal based on identifying that the target ID corresponds to the ID assigned to the first battery cell 120-1.
  • the first cell controller 200-1 amplifies the signal based on identifying that the target ID does not correspond to the ID assigned to the first battery cell 120-1, and then first battery cell 120-1. It may be configured to transmit to a second battery cell (eg, the second battery cell 120-2 in FIG. 1) connected to 1).
  • the master BMS 110 The first cell controller 200-1 of the first battery cell 120-1 connected in series can receive the signal.
  • the signal may include information about the target ID set as the ID assigned to the first battery cell 120-1.
  • the first cell controller 200-1 of the first battery cell 120-1 identifies the target ID included in the received signal, and assigns the identified target ID to the first battery cell 120-1. You can identify whether it corresponds to the given ID.
  • the first cell controller 200-1 determines the state of the first battery cell 120-1. It may be configured to generate a signal containing related information and transmit the generated signal to the master BMS 110.
  • the master BMS 110 The first cell controller 200-1 of the first battery cell 120-1 connected in series can receive the signal.
  • the first cell controller 200-1 of the first battery cell 120-1 identifies the target ID included in the received signal, and assigns the identified target ID to the first battery cell 120-1. You can identify whether it corresponds to the given ID.
  • the first cell controller 200-1 amplifies the signal and then It may be configured to transmit to the second battery cell 120-2 connected in series to 120-1.
  • the second cell controller of the second battery cell 120-2 determines that the target ID included in the signal is the second battery cell 120-2. Based on identifying the ID assigned to , a signal containing information about the state of the second battery cell 120-2 can be generated.
  • the second cell controller 200-2 may be configured to transmit the generated signal to the master BMS 110.
  • the first cell controller 200-1 includes a microprocessor 201 that controls transmission and/or reception of signals, and a microprocessor 201 for amplifying signals transmitted and/or received by the microprocessor 201. It may include an amplifier circuit 202 and a switch (SW) for controlling the transmission path of the signal.
  • a microprocessor 201 that controls transmission and/or reception of signals
  • a microprocessor 201 for amplifying signals transmitted and/or received by the microprocessor 201. It may include an amplifier circuit 202 and a switch (SW) for controlling the transmission path of the signal.
  • SW switch
  • the signal transmitted and/or received by the first cell controller 200-1 may be amplified through the amplifier circuit 202 and then transmitted and/or received.
  • the switch SW When a signal is received from the outside of the first cell controller 200-1, the switch SW is closed so that the signal is received by the microprocessor 201, thereby providing a reception path for the signal.
  • the switch SW When a signal is transmitted from the first cell controller 200-1, the switch SW is closed so that the signal is transmitted from the microprocessor 201, thereby providing a transmission path for the signal.
  • the first cell controller 200-1 may be connected between the protection circuit 123 and the secondary battery 121.
  • the first cell controller 200-1 has a first terminal 125a connected to the positive electrode tab 121a of the secondary battery 121 and the first terminal 123a of the protection circuit 123. and a negative electrode tab 121b of the secondary battery 121, and a second terminal 125b connected to the second terminal 123b of the protection circuit 123.
  • the signal transmitted to the first battery cell 120-1 may be transmitted to the first cell controller 200-1 through the first stage 125a of the first cell controller 200-1.
  • the first cell controller 200-1 has a potential difference (V) between the second stage 125b of the first cell controller 200-1 and the first stage 125a of the first cell controller 200-1. Based on 2 -V 1 ), the signal received from the master BMS 110 can be identified. For example, the first cell controller 200-1 has the potential (V 2 ) of the second stage 125b of the first cell controller 200-1 and the first cell controller 200-1. The potential (V 1 ) of the stage 125a can be detected, the signal can be identified by the potential difference (V 2 -V 1 ), and the signal can be received and/or transmitted.
  • V potential difference
  • the first cell controller 200-1 may apply the amplified signal to the first stage 125a of the first cell controller 200-1 in order to transmit a signal to the second battery cell 120-2.
  • the amplified signal applied to the first stage 125a of the first cell controller 200-1 may be transmitted to the second battery cell 120-2 through the secondary battery 121. Therefore, even if the signal passes through the first battery cell 120-1, it is amplified in the first stage 125a of the first cell controller 200-1, so the signal connects the plurality of battery cells 120 connected to each other. It can maintain a certain intensity while passing.
  • the battery module 100 simplifies the transmission and/or reception structure of communication signals between battery cells by using a plurality of battery cells 120 connected to each other, secures the stability of power supply, and provides a plurality of battery cells 120 connected to each other. The strength of the signal using the cell controllers 200 can be maintained.
  • Figure 4 shows an example of a data packet of a signal transmitted and received through a cell controller of a battery module according to an embodiment.
  • Signals transmitted and received through a plurality of cell controllers 200 of a battery module may include information for setting directionality.
  • the data packet 300 of the signal includes a start of header (SOH) 301, a signal transmission direction (DIR) 302, and a target ID (target ID, TAR_ID).
  • SOH start of header
  • DIR signal transmission direction
  • target ID target ID, TAR_ID
  • TX_ID transmission ID
  • TX_ID 304
  • string length length, LEN
  • command command, CMD
  • the signal transmission direction may be the first direction in FIG. 1 (e.g., the first direction (D1) in FIG. 1), and the DIR (302) is 1.
  • the signal transmission direction may be the second direction in FIG. 1 (eg, the second direction D2 in FIG. 1).
  • TX_ID 304 is an ID assigned to the battery management system that transmitted the corresponding signal (e.g., master BMS 110 in FIG. 1) or a plurality of battery cells (e.g., plurality of battery cells 120 in FIG. 1). indicates.
  • TAR_ID 303 may indicate an ID assigned to the master BMS 110 or a plurality of battery cells 120 that will receive the corresponding signal.
  • the CMD 306 included in the data packet 300 may include information related to a specific operation.
  • the CMD 306 includes a packet 306a containing information for requesting assignment of an ID to each of the plurality of battery cells 120, pre-allocated to the plurality of battery cells 120 ( preassigned) may include a packet 306b containing information for requesting a reset of the ID.
  • the plurality of battery cells 120 may transmit a data signal with 1 entered in the packet 306a to the master BMS 110 to request allocation of an ID.
  • the CMD 306 may include a packet 306c containing various information in addition to the packets 306a and 206b described above.
  • the master BMS 110 sends a data signal containing information requesting information about the state of the first battery cell (e.g., the first battery cell 120-1 in FIG. 1) to the first battery cell. It can be sent to (120-1).
  • the first battery cell 120-1 may transmit information about the state of the first battery cell 120-1 to the master BMS 110 based on receiving the data signal.
  • the one of the plurality of cell controllers may compare the DIR 302 with the ID assigned to one of the battery cells.
  • DIR (302) is 0, the ID assigned to the second battery cell (120-2) does not match the TAR_ID (303), and the battery cell with the ID corresponding to the TAR_ID (303) is TX_ID
  • the second cell controller 200-2 may ignore the received signal.
  • the signal is incorrectly transmitted in a direction opposite to the transmission direction of the signal, so the second cell controller 200-2 may ignore the received signal.
  • the second cell controller 200-2 may transmit a signal in the second direction D2. As described above, the second cell controller 200-2 can amplify the signal and then transmit it. In the above example, since the signal is transmitted in the transmission direction of the signal, the second cell controller 200-2 transmits the received signal to the battery cell having an ID matching the TAR_ID 303. After the signal is amplified, it can be transmitted in the second direction (D2). The signal may be transmitted sequentially to a battery cell whose ID matches the TAR_ID 303, and an operation corresponding to the signal may be performed on the corresponding battery cell.
  • the second cell controller 200-2 controls the CMD included in the data packet 300 of the signal. Based on (306), the specified operation can be performed.
  • the battery module 100 including a plurality of battery cells 120 connected to each other, signal transmission and reception between the master BMS 110 and the plurality of battery cells 120 can be smoothly performed.
  • the battery module 100 can prevent signal collision due to serial connection.
  • Figure 5 shows an example of a data signal transmission and reception operation of a plurality of battery cells of a battery module according to an embodiment.
  • the operation shown in FIG. 5 is performed assuming that IDs are sequentially assigned to a plurality of battery cells 120 connected in series to the master BMS 110.
  • the master BMS 110 generates a data signal 401a to transmit a data signal to the third battery cell 120-3, and transmits the generated data signal 401a to the first battery cell 120-3. It can be transmitted to cell 120-1.
  • the data signal 401a may include information about the target ID, information about the transmission ID, and information about the transmission direction. Referring to FIG. 5, the data signal 401a may include information that the target ID is 3, the transmission ID is 0, and the transmission direction is the first direction (D1).
  • the first battery cell 120-1 may receive a data signal 401b from the master BMS 110.
  • the first cell controller of the first battery cell 120-1 identifies information about the target ID included in the data signal 401b, It can be compared with the ID assigned to the first battery cell 120-1. Since the information about the target ID included in the data signal 401b is 3, the first cell controller 200-1 of the first battery cell 120-1 determines that the target ID is 3. ), and the data signal 402a can be transmitted to the second battery cell 120-2.
  • the data signal 402a may include information such that the target ID is 3, the transmission ID is 1, and the transmission direction is the first direction (D1).
  • the second battery cell 120-2 may receive the data signal 402b from the first battery cell 120-1.
  • the second cell controller of the second battery cell 120-2 e.g., the second cell controller 200-2 in FIG. 1 identifies information about the target ID included in the data signal 402b, It can be compared with the ID assigned to the second battery cell 120-2. Since the information about the target ID included in the data signal 402b is 3, the second cell controller 200-2 of the second battery cell 120-2 determines the target ID of the second battery cell 120-2. ), and the data signal 403a can be transmitted to the third battery cell 120-3.
  • the data signal 403a may include information that the target ID is 3, the transmission ID is 2, and the transmission direction is the first direction (D1).
  • the third battery cell 120-3 may receive the data signal 403b from the second battery cell 120-2.
  • the third cell controller of the third battery cell 120-3 e.g., the third cell controller 200-3 in FIG. 1 identifies information about the target ID included in the data signal 403b, It can be compared with the ID assigned to the third battery cell 120-3. Since the information about the target ID included in the data signal 403b is 3, the third cell controller 200-3 of the third battery cell 120-3 determines that the target ID is 3. ), and an operation corresponding to the data signal 403b can be performed.
  • the first cell controller 200-1 Information included in the data signal 403b can be confirmed. Since the transmission ID included in the data signal 403b is 2 and the transmission direction is the first direction D1, the first cell controller 200-1 of the first battery cell 120-1 (403b) can be ignored.
  • the third battery cell 120-3 may perform an operation corresponding to information included in the data signal 403b.
  • the third battery cell 120-3 A data signal 404a containing information about the state of 3) may be transmitted to the second battery cell 120-2.
  • the data signal 404a may include information about the target ID, information about the transmission ID, and information about the transmission direction. Referring to FIG. 5, the data signal 404a may include information such that the target ID is 0, the transmission ID is 3, and the transmission direction is the second direction (D2).
  • the second battery cell 120-2 may receive the data signal 404b from the third battery cell 120-3.
  • the second cell controller 200-2 of the second battery cell 120-2 identifies information about the target ID included in the data signal 404b and assigns it to the second battery cell 120-2. It can be compared with the given ID. Since the information about the target ID included in the data signal 404b is 0, the second cell controller 200-2 of the second battery cell 120-2 determines that the target ID is 0. ), and the data signal 405a can be transmitted to the first battery cell 120-1.
  • the data signal 405a may include information such that the target ID is 0, the transmission ID is 2, and the transmission direction is the second direction (D2).
  • the first battery cell 120-1 may receive the data signal 405b from the second battery cell 120-2.
  • the first cell controller 200-1 of the first battery cell 120-1 identifies information about the target ID included in the data signal 405b and assigns it to the first battery cell 120-1. It can be compared with the given ID. Since the information about the target ID included in the data signal 405b is 0, the first cell controller 200-1 of the first battery cell 120-1 sets the target ID to the first battery cell 120-1. ), and the data signal 406a can be transmitted to the master BMS 110.
  • the data signal 406a may include information such that the target ID is 0, the transmission ID is 1, and the transmission direction is the second direction (D2).
  • the third battery cell 120-3 when the third battery cell 120-3 receives the data signal 405b from the second battery cell 120-2, the third battery cell 120-3 The cell controller 200-3 can check the information included in the data signal 405b. Since the transmission ID included in the data signal 405b is 2 and the transmission direction is the second direction D2, the third cell controller 200-3 of the third battery cell 120-3 transmits the data signal 405b. (405b) can be ignored.
  • the master BMS 110 may receive the data signal 406b from the first battery cell 120-1.
  • the master BMS 110 may identify information about the target ID included in the data signal 406b and compare it with the ID assigned to the master BMS 110. Since the information about the target ID included in the data signal 406b is 0, the master BMS 110 can identify that the target ID corresponds to the ID assigned to the master BMS 110. Master BMS 110 may receive the data signal 406b.
  • the second battery cell 120-2 when the second battery cell 120-2 receives the data signal 406b from the first battery cell 120-1, the second battery cell 120-2 The cell controller 200-2 can check the information included in the data signal 406b. Since the transmission ID included in the data signal 406b is 1 and the transmission direction is the second direction D2, the second cell controller 200-2 of the second battery cell 120-2 transmits the data signal 406b. (406b) can be ignored.
  • the signal transmission structure of the master BMS 110 and the plurality of battery cells 120 connected to each other through the plurality of cell controllers is simple. can be performed. According to one embodiment, information included in transmitted and received signals can prevent errors in signal transmission and improve accuracy.
  • Figure 6 shows an example of a battery module according to an embodiment.
  • Figure 7 shows an example of a switch of a battery module according to an embodiment.
  • the battery module 100 may include a plurality of battery cells 120, a master battery management system 110, a bus bar 500, and a switch 600. .
  • the battery module 100 may include a master BMS 110 for managing a plurality of battery cells 120.
  • the plurality of battery cells 120 and the master BMS 110 may be referred to as the plurality of battery cells 120 and the master BMS 110 described above. Contents described with reference to FIGS. 1 to 5 may be equally applied to the battery module 100 described below, and thus redundant description will be omitted.
  • the bus bar 500 may connect a plurality of battery cells 120.
  • the bus bar 500 may connect the positive terminal of one battery cell to the negative terminal of another battery cell.
  • the bus bar 500 shown in FIG. 6 is shown on a portion of the connection line between the plurality of battery cells 120, but may be disposed throughout the entire connection line between the plurality of battery cells 120.
  • Bus bar 500 may be electrically connected to the master BMS (110).
  • the master BMS 110 and at least a portion of the plurality of battery cells 120 may be connected to each other through the bus bar 500.
  • it is not limited to this.
  • the master BMS 110 may be configured to communicate with a plurality of battery cells 120 through the bus bar 500.
  • the master BMS 110 may transmit a signal to a plurality of cell controllers 200 through the bus bar 500, and the plurality of cell controllers 200 may transmit a signal to the master BMS through the bus bar 500.
  • a signal can be transmitted to (110).
  • the master BMS 110 transmits a signal to the second battery cell 120-2, the signal is transmitted to the second battery cell 120-2 through the bus bar 500. It can be.
  • the signal passes through the first battery cell 120-1 to the second battery cell 120-1. It may be transmitted to the battery cell 120-2.
  • the signal may include information about the ID assigned to the second battery cell 120-2 to receive the signal (eg, TAR_ID 303 in FIG. 3).
  • the first cell controller 200-1 may identify the information, amplify the received signal, and then transmit it to the second battery cell 120-2.
  • the signal is transmitted from the master BMS 110 to the second battery cell 120-2.
  • the signal is transmitted directly.
  • it is not limited to this. Since the operation of transmitting and/or receiving the signal may be referred to as the operations described with reference to FIGS. 1 to 5, redundant description will be omitted.
  • the switch 600 may be configured to electrically connect or disconnect one of the plurality of battery cells 120 from the remaining battery cells. According to one embodiment, the switch 600 may electrically connect or separate the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2.
  • the switch 600 includes a first switch 600-1, a second switch 600-2, and a second battery cell 120- connected to both ends of the first battery cell 120-1. 2), the third switch 600-3, the fourth switch 600-4, the fifth switch 600-5, the sixth switch connected to both ends of the third battery cell 120-3 ( 600-6).
  • the first switch 600-1 and the second switch 600-2 are open, the first battery cell 120-1 is connected to the second battery cell 120-2 and It may be electrically separated from the third battery cell 120-3.
  • the first switch 600-1 and the second switch 600-2 are closed, the first battery cell 120-1 is connected to the second battery cell 120-2 and the second battery cell 120-2. 3 It may be electrically connected to the battery cell 120-3.
  • the cell 120-3 may be configured to supply power to a load.
  • the shape or arrangement of the switch 600 is not limited to what is shown in the drawings.
  • the switch 600 may be placed outside the battery cell or inside the battery cell.
  • the switch 600 may be controlled by the master BMS 110 and/or a plurality of cell controllers 200.
  • the first cell controller 200-1 disposed in the first battery cell 120-1 includes the first switch 600-1 disposed at both ends of the first battery cell 120-1 and It may be configured to control the second switch 600-2.
  • the first cell controller 200-1 can control the first switch 600-1 and the second switch 600-2 to be opened or closed.
  • the master BMS 110 may directly and/or indirectly control the switch 600.
  • the master BMS 110 may directly transmit a signal for controlling the operation of the switch 600 to the switch 600.
  • the master BMS 110 may transmit a signal for controlling the operation of the switch 600 to the first cell controller 200-1 among the plurality of cell controllers 200.
  • the first cell controller 200-1 that receives the signal may be configured to control the first switch 600-1 and the second switch 600-2 based on the signal.
  • the plurality of cell controllers 200 may each be configured to obtain data related to the deterioration of the plurality of battery cells 120.
  • Data related to the deterioration of the plurality of battery cells 120 may refer to various data that quantitatively indicates the degree of state of health (SOH) of the battery.
  • the first cell controller 200-1 changes at least one of the voltage, current, temperature, and state of charge (SOC) according to charging and/or discharging of the first battery cell 120-1. It can be configured to obtain data about.
  • the first cell controller 200-1 may identify a change in the state of charge (SOC) of the first battery cell 120-1 when charging the first battery cell 120-1. You can.
  • the first cell controller 200-1 may obtain data including information about changes in SOC of a battery cell over time. For example, the first cell controller 200-1 may identify a change in SOC of the first battery cell 120-1 when the first battery cell 120-1 is discharged. The first cell controller 200-1 may obtain data including information about changes in SOC of a battery cell over time. For example, the first cell controller 200-1 may identify the temperature of the first battery cell 120-1 when the first battery cell 120-1 is operated. The first cell controller 200-1 may obtain data including information about a change in temperature of the first battery cell 120-1 according to operating time.
  • the first battery cell 120-1 when it is determined that the first battery cell 120-1 is deteriorated, the first battery cell 120-1 may be electrically separated from other battery cells. Deterioration of the first battery cell 120-1 may be determined by the master BMS 110 and/or the first cell controller 200-1, but is not limited thereto.
  • the first battery cell 120-1 when the first cell controller 200-1 determines that the first battery cell 120-1 is deteriorated, the first battery cell 120-1 changes the second battery cell 120. It may be configured to control the switch 600 so as to be electrically separated from -2). When the first battery cell 120-1 is deteriorated and the battery module 100 including the first battery cell 120-1 is operated, the battery module 100 is operated by the first battery cell 120-1. ) performance may deteriorate. For example, when the battery module 100 is charged, if the voltage of the deteriorated first battery cell 120-1 is lower than the normal state voltage, the first battery cell 120-1 is ) The voltage of the second battery cell 120-2 may be lowered in accordance with the voltage.
  • the voltage of the second battery cell 120-2 in a normal state is consumed, so energy efficiency may be lowered.
  • the battery module 100 when the battery module 100 is operated, if the temperature of the deteriorated first battery cell 120-1 is higher than the normal temperature, the battery module ( 100) the temperature may increase. As the temperature of the battery module 100 increases, a fire may occur, or operation of the device (eg, an electric vehicle) using the battery module 100 may be interrupted depending on the safety system of the device.
  • the master BMS 110 and/or the first cell controller 200-1 based on data related to the deterioration of the first battery cell 120-1, 1) Deterioration can be determined.
  • the first cell controller 200-1 controls the switch 600 to separate the first battery cell 120-1 from other battery cells. They can be electrically separated. As the deteriorated first battery cell 120-1 is separated, deterioration in performance of the battery module 100 can be prevented.
  • Figure 8 is a flow chart of an example of an operation for separating a deteriorated battery cell by the master BMS of a battery module according to an embodiment.
  • the operations of the first cell controller e.g., the first cell controller 200-1 in FIG. 6) described with reference to FIG. 8 are similar to those of the cell controllers of the remaining battery cells (e.g., the second cell controller 200-2). ) can also be applied equally.
  • the first cell controller 200-1 may be configured to obtain data related to deterioration of the first battery cell 120-1.
  • the first cell controller 200-1 is configured to obtain data on at least one of the voltage, current, temperature, and SOC change according to charging and/or discharging of the first battery cell 120-1. It can be.
  • Data related to deterioration may refer to data indicating the degree of SOH of the first battery cell 120-1.
  • the first cell controller 200-1 may be configured to obtain the data independently of whether the first battery cell 120-1 is activated.
  • the first cell controller 200-1 controls the temperature, operating voltage, and/or operating current of the first battery cell 120-1 while the first battery cell 120-1 is activated.
  • the first cell controller 200-1 controls the first battery cell 120-1 in a deactivated state (e.g., sleep state, turn-off state). It may be configured to measure the open-circuit voltage of (120-1) and obtain data related to the measured open-circuit voltage.
  • a deactivated state e.g., sleep state, turn-off state
  • It may be configured to measure the open-circuit voltage of (120-1) and obtain data related to the measured open-circuit voltage.
  • the above-described data is merely illustrative and is not limited thereto.
  • the master BMS 110 may be configured to request transmission of the acquired data from the first cell controller 200-1.
  • the master BMS 110 may transmit a second signal requesting transmission of the acquired data to the first cell controller 200-1.
  • the second signal may be transmitted from the master BMS 110 to the first cell controller 200-1 through a bus bar (eg, bus bar 500 in FIG. 6).
  • the master BMS 110 may transmit the second signal to the first cell controller 200-1 at every cycle designated by the user.
  • the master BMS 110 may transmit the second signal to the first cell controller 200-1 when a designated event occurs.
  • operation 802 may be omitted. If operation 802 is omitted, the first cell controller 200-1 may perform operation 803 even without a separate request from the master BMS 110. According to one embodiment, operation 802 may be performed based on the state of the first battery cell 120-1. According to one embodiment, in the first state in which the first battery cell 120-1 is operated, the first cell controller 200-1 does not receive a separate request signal from the master BMS 110, It may be configured to transmit the acquired data to the master BMS 110 through the bus bar 500. The first state may mean that the first battery cell 120-1 is supplying power to the load. In the first state, the first cell controller 200-1 may be configured to transmit the acquired data to the master BMS 110.
  • operation 802 may be performed within a second state that is distinct from the first state.
  • the second state may mean a turn-off state, a low-power operation state, or a sleep state in which the first battery cell 120-1 is not supplying power to the load.
  • the master BMS 110 In the second state of the first battery cell 120-1, the master BMS 110 will be configured to transmit a second signal for requesting transmission of the data to the first cell controller 200-1. You can.
  • the power consumption of the first battery cell 120-1 may need to be minimized, so upon receiving the second signal, the first cell controller 200-1 sends the data to the master BMS ( 110).
  • the first cell controller 200-1 can minimize power consumption of the first battery cell 120-1 due to the data transmission.
  • the first cell controller 200-1 may be configured to transmit the acquired data related to the deterioration of the first battery cell 120-1 to the master BMS 110.
  • the first cell controller 200-1 may transmit the acquired data to the master BMS 110 based on receiving a signal requesting transmission of the data from the master BMS 110.
  • the first cell controller 200-1 may transmit the acquired data to the master BMS 110 at every cycle designated by the user.
  • the first cell controller 200-1 may transmit the acquired data to the master BMS 110 when a designated event occurs.
  • the master BMS 110 may be configured to compare data obtained from the first cell controller 200-1 with a pre-determined reference value.
  • the predetermined reference value may be a value representing a normal state in which the first battery cell 120-1 is not deteriorated.
  • the predetermined reference value may be determined as a range within which deterioration of the first battery cell 120-1 can be determined based on the type of data. For example, when the first cell controller 200-1 transmits data including information about the temperature of the first battery cell 120-1, the predetermined reference value is the first battery cell 120-1 in the normal state. It may be determined by the temperature range of the battery cell 120-1.
  • the temperature range of the first battery cell 120-1 in the normal state may mean a temperature range in which the first battery cell 120-1 can operate normally. For example, when the first cell controller 200-1 transmits data regarding SOC when charging the first battery cell 120-1, the predetermined reference value is the first battery cell in a normal state. It can be determined by the change rate of SOC over time of (120-1).
  • the master BMS 110 may be configured to transmit a first signal for separating the first battery cell 120-1 from the second battery cell 120-2. For example, the master BMS 110 identifies that data containing information about the temperature of the first battery cell 120-1 received from the first cell controller 200-1 is not included within the reference value.
  • the first signal may be transmitted to the first cell controller 200-1. The first signal may be transmitted from the master BMS 110 to the first cell controller 200-1 through the bus bar 500.
  • the first cell controller 200-1 connects the first battery cell 120-1 to the second battery cell 120-2 based on receiving the first signal from the master BMS 110. It may be configured to control the switch 600 to be electrically separated. For example, the first cell controller 200-1, based on receiving the first signal, switches the first switch 600-1 (e.g., the first switch 600-1 in FIG. 7) and the second The switch 600-2 (eg, the second switch 600-2 in FIG. 7) can be controlled to be open.
  • the first battery cell 120-1 is electrically separated from the second battery cell 120-2, meaning that the first battery cell 120-1 is the first battery cell 120-1 within the battery module 100. ) may mean that it is electrically separated from the remaining battery cells.
  • the master BMS 110 can continuously manage the SOH of the separated first battery cell 120-1.
  • the switch 600 has been described as controlled by the first cell controller 200-1, but is not limited thereto.
  • the master BMS 110 directly controls the switch 600 based on identifying that the data received from the first cell controller 200-1 deviates from the reference value, thereby controlling the first battery cell 120. -1) can be electrically separated from the second battery cell 120-2.
  • the first cell controller 200-1 transmits a signal to the master BMS 110 to notify that the first battery cell 120-1 is electrically separated from the second battery cell 120-2. It can be configured to do so.
  • the first cell controller 200-1 may control the switch 600 and then transmit the signal to the master BMS 110.
  • the signal may be transmitted from the first cell controller 200-1 to the master BMS 110 through the bus bar 500.
  • the master BMS 110 may be configured to notify that the first battery cell 120-1 is electrically separated from the second battery cell 120-2.
  • the master BMS 110 a component of a device including the battery module 100, may transmit a signal indicating that the first battery cell 120-1 has been separated.
  • the master BMS 110 provides a visual or auditory signal to notify that the first battery cell 120-1 has been disconnected through a display or speaker. can be sent to the user. Through the notification, the user can recognize that the first battery cell 120-1 is deteriorated.
  • the battery module 100 identifies whether each of the plurality of battery cells 120 is deteriorated through a plurality of cell controllers 200 disposed within the plurality of battery cells 120 electrically connected to each other. can do. Generally, in order to identify deterioration of a battery cell, a separate process is required, such as charging and discharging the battery cell through a deterioration determination device.
  • the battery module 100 can easily obtain data related to degradation by a plurality of cell controllers 200 included in each of the plurality of battery cells 120. Since the acquired data can be transmitted to the master BMS 110 through the bus bar 500, a separate wire harness for communication is not required. Therefore, the weight of the entire system can be lightened and design can be made easier.
  • the master BMS 110 may determine whether each of the plurality of battery cells 120 is deteriorated based on the received data.
  • the master BMS 110 can prevent performance degradation of the battery module 100 due to the deteriorated battery cell by electrically separating the deteriorated battery cell from the remaining battery cells.
  • Figure 9 is a flowchart of an example of an operation for separating a deteriorated battery cell by a cell controller of a battery module according to an embodiment.
  • the operations of the first cell controller 200-1 described with reference to FIG. 9 may be equally applied to the cell controllers of the remaining battery cells (e.g., the second cell controller 200-2).
  • the first cell controller 200-1 may be configured to obtain data related to deterioration of the first battery cell 120-1.
  • the first cell controller 200-1 is configured to obtain data on at least one of the voltage, current, temperature, and SOC change according to charging and/or discharging of the first battery cell 120-1. It can be.
  • the first cell controller 200-1 may be configured to obtain the data independently of whether the first battery cell 120-1 is activated.
  • the first cell controller 200-1 controls the temperature, operating voltage, and/or operating current of the first battery cell 120-1 while the first battery cell 120-1 is activated. and may be configured to obtain data related to the measured temperature, operating voltage, and/or operating current.
  • the first cell controller 200-1 controls the first battery cell 120-1 in a deactivated state (e.g., sleep state, turn-off state). It may be configured to measure the open-circuit voltage of (120-1) and obtain data related to the measured open-circuit voltage.
  • a deactivated state e.g., sleep state, turn-off state.
  • the above-described data is merely illustrative and is not limited thereto.
  • the first cell controller 200-1 may be configured to compare the acquired data with a pre-determined reference value.
  • the predetermined reference value may be determined as a range within which deterioration of the first battery cell 120-1 can be determined based on the type of data. For example, when the first cell controller 200-1 acquires data including information about the temperature of the first battery cell 120-1, the predetermined reference value is the first battery cell 120-1 in the normal state. It may be determined by the temperature range of the battery cell 120-1. The temperature range of the first battery cell 120-1 in the normal state may mean a temperature range in which the first battery cell 120-1 can operate normally. For example, when the first cell controller 200-1 obtains data on SOC when charging the first battery cell 120-1, the predetermined reference value is the first battery cell in a normal state. It can be determined by the change rate of SOC over time of (120-1).
  • the first cell controller 200-1 may be configured to control the switch 600 based on the comparison result in operation 902.
  • the first cell controller 200-1 determines that the first battery cell 120-1 is connected to the second battery cell 120-2 based on identifying that the acquired data deviates from the reference value. It may be configured to control the switch 600 to be electrically isolated from.
  • the first controller controls the switch 600 to electrically connect the first battery cell 120-1 to the second battery cell 120-2, based on identifying that the acquired data is included in the reference value. It can be configured.
  • the first cell controller 200-1 is configured to determine deterioration of the first battery cell 120-1 based on data related to the deterioration of the first battery cell 120-1. It can be. Since the first cell controller 200-1 itself can determine the deterioration of the first battery cell 120-1, without the need to transmit and/or receive signals with the master BMS 110, the first battery cell ( 120-1) can decide whether to separate.
  • FIG. 10 is a flowchart of an example of an operation for the master BMS of a battery module to separate deteriorated battery cells based on data recorded in the memory of a cell controller, according to an embodiment.
  • the operations of the first cell controller 200-1 described with reference to FIG. 10 may be equally applied to the cell controllers of the remaining battery cells (e.g., the second cell controller 200-2).
  • the first cell controller 200-1 may be configured to obtain data related to deterioration of the first battery cell 120-1. Operation 1001 may be referred to as operation 801 of FIG. 8 .
  • the first cell controller 200-1 may be configured to store the acquired data in a memory (eg, memory 250 of FIG. 2).
  • the memory 250 may be configured to store data related to the deterioration of the first battery cell 120-1.
  • the master BMS 110 may be configured to transmit, to the first cell controller 200-1, a third signal requesting transmission of data written in the memory 250.
  • the master BMS 110 may request the first cell controller 200-1 to transmit data stored in the memory 250 in order to determine whether the first battery cell 120-1 is deteriorated.
  • the third signal may be transmitted from the master BMS 110 to the first cell controller 200-1 through the bus bar 500.
  • the first cell controller 200-1 may be configured to transmit at least a portion of the data stored in the memory 250 to the master BMS 110 based on receiving the third signal.
  • the first cell controller 200-1 may transmit all of the data stored in the memory 250 to the master BMS 110, or may transmit part of the data stored in the memory 250 to the master BMS 110.
  • the master BMS 110 depending on the time and/or the number of times power is supplied from the first battery cell 120-1 to the load after determining whether the first battery cell 120-1 is deteriorated, A third signal containing information requesting transmission of all or part of data may be transmitted to the first cell controller 200-1.
  • the first cell controller 200-1 may transmit all or part of the data to the master BMS 110 based on the third signal.
  • the first cell controller 200-1 has never sent data to the master BMS 110, except for the data sent to the master BMS 110 before receiving the third signal, and has not sent any data newly stored in the memory 250. Data can be transmitted to the master BMS (110). However, it is not limited to this.
  • the master BMS 110 may be configured to compare data obtained from the first cell controller 200-1 with a pre-determined reference value. Operation 1005 may be referred to as operation 804 of FIG. 8 .
  • the master BMS 110 based on identifying that the data received from the first cell controller 200-1 deviates from the reference value as a result of the comparison in operation 1005, may be configured to transmit a first signal for separating the first battery cell 120-1 from the second battery cell 120-2. Operation 1006 may be referred to as operation 805 of FIG. 8 .
  • the first cell controller 200-1 connects the first battery cell 120-1 to the second battery cell 120-2 based on receiving the first signal from the master BMS 110. It may be configured to control the switch 600 to be electrically isolated. Operation 1007 may be referred to as operation 806 of FIG. 8 .
  • the first cell controller 200-1 transmits a signal to the master BMS 110 to notify that the first battery cell 120-1 is electrically separated from the second battery cell 120-2. It can be configured to do so. Operation 1008 may be referred to as operation 807 of FIG. 8 .
  • the master BMS 110 may be configured to notify that the first battery cell 120-1 is electrically separated from the second battery cell 120-2. Operation 1009 may be referred to as operation 808 of FIG. 8 .
  • the battery module 100 may continuously store data related to degradation in a plurality of cell controllers 200 disposed in each of the plurality of battery cells 120.
  • Data stored in the memory 250 may be transmitted to the master BMS 110 at the request of the master BMS 110.
  • the master BMS 110 may determine whether each of the plurality of battery cells 120 is deteriorated through data stored in the memory 250. Since the plurality of cell controllers 200 are respectively disposed within the plurality of battery cells 120, it may be easy to obtain data related to battery cell deterioration.
  • Each of the plurality of cell controllers 200 may obtain data from a battery cell that is in operation or not in operation, and may record the obtained data in the memory 250 .
  • the master BMS 110 can easily determine whether each of the plurality of battery cells 120 is deteriorated. For example, when charging a battery cell, the master BMS 110 can check changes in the time required to charge the battery to 100% through data stored in the memory 250.
  • the master BMS 110 may be configured to accurately determine the deterioration of each of the plurality of battery cells 120 through data stored for a certain period of time.
  • FIGS. 11A and 11B show an example in which the second battery cell 120-2 is electrically separated from other battery cells.
  • the switch 600 may include a first switch 600-1 and a second switch 600-2 connected to both ends of the second battery cell 120-2. .
  • the plurality of battery cells 120 may be connected to each other in series.
  • the battery module 100 includes a first line L1 through which all of the plurality of battery cells 120 are electrically connected and a second line L1 through which at least one of the plurality of battery cells 120 is electrically separated. It may include line (L2).
  • the switch 600 may connect a plurality of battery cells 120 to the first line L1 or the second line L2.
  • the second battery cell 120-2 is connected to the first battery cell ( 120-1) and the third battery cell 120-3.
  • the first battery cell 120-1, the second battery cell 120-2, and the third battery cell 120-3, which are electrically connected to each other, may be configured to supply power for driving a load.
  • the first switch 600-1 and the second switch 600-2 are connected to the first line L1
  • the first battery cell 120-1, the second battery cell 120-2, and the 3 A path P1 for current flowing through the battery cell 120-3 may be formed.
  • the second battery cell 120-2 is connected to the first battery cell ( 120-1) and the third battery cell 120-3.
  • the first battery cell 120-1 and the third battery cell 120-3 may be electrically connected.
  • a by-pass path bypassing the second battery cell 120-2 ( P2) may be formed.
  • the current flowing through the first battery cell 120-1 and the third battery cell 120-3 A path (P2) may be formed.
  • the first battery cell 120-1 and the third battery cell 120-1 may be configured to supply power to the load through the path P2.
  • the shape or arrangement of the switch 600 is not limited to what is shown in the drawings.
  • the switch 600 may be placed outside the battery cell or inside the battery cell.
  • the switch 600 may be controlled by a master BMS (eg, master BMS 110 of FIG. 6) and/or a plurality of cell controllers 200.
  • the first cell controller 200-1 disposed in the first battery cell 120-1 includes the first switch 600-1 disposed at both ends of the first battery cell 120-1 and It may be configured to control the second switch 600-2.
  • the first cell controller 200-1 can control the first switch 600-1 and the second switch 600-2 to be opened or closed. '
  • the master BMS 110 may directly and/or indirectly control the switch 600.
  • the master BMS 110 may directly transmit a signal for controlling the operation of the switch 600 to the switch 600.
  • the master BMS 110 may transmit a signal for controlling the operation of the switch 600 to the second cell controller 200-2 among the plurality of cell controllers 200.
  • the second cell controller 200-2 that receives the signal may be configured to control the first switch 600-1 and the second switch 600-2 based on the signal.
  • the plurality of cell controllers 200 may each be configured to obtain data related to the deterioration of the plurality of battery cells 120.
  • Data related to the deterioration of the plurality of battery cells 120 may refer to various data that quantitatively indicates the degree of state of health (SOH) of the battery.
  • the plurality of cell controllers 200 may identify the degree of deterioration of each of the plurality of battery cells 120 based on the data.
  • the degree of deterioration may be a numerical value indicating how much the battery cell has deteriorated.
  • the degree of degradation can be identified based on the data.
  • the master BMS 110 and/or the first cell controller 200-1 based on data related to the deterioration of the first battery cell 120-1, 1) Deterioration can be determined.
  • the first cell controller 200-1 controls the switch 600 to separate the first battery cell 120-1 from other battery cells. They can be electrically separated. As the deteriorated first battery cell 120-1 is separated, deterioration in performance of the battery module 100 can be prevented.
  • Figure 12 is a flow chart of an example of an operation for separating a deteriorated battery cell by the master BMS of a battery module according to an embodiment.
  • the operations of the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200-2 described with reference to FIG. 12 may be equally applied to the cell controllers of the remaining battery cells.
  • the first cell controller 200-1 may be configured to obtain first data related to deterioration of the first battery cell (eg, the first battery cell 120-1 in FIG. 6). For example, the first cell controller 200-1 obtains first data on at least one of the voltage, current, temperature, and SOC change according to charging and/or discharging of the first battery cell 120-1. It can be configured to do so.
  • the master BMS 110 may be configured to specify the type of data in advance. For example, the master BMS 110 may specify that the first cell controller 200-1 obtain data including information about the temperature of the first battery cell 120-1. The first data may indicate the degree of deterioration of the first battery cell 120-1.
  • the first cell controller 200-1 may be configured to obtain the first data independently of whether the first battery cell 120-1 is activated.
  • the first cell controller 200-1 controls the temperature, operating voltage, and/or operating current of the first battery cell 120-1 while the first battery cell 120-1 is activated. and may be configured to obtain first data related to the measured temperature, operating voltage, and/or operating current.
  • the first cell controller 200-1 controls the first battery cell 120-1 in a deactivated state (e.g., sleep state, turn-off state). It may be configured to measure the open-circuit voltage of (120-1) and obtain first data related to the measured open-circuit voltage.
  • the first data described above is merely illustrative and is not limited thereto.
  • the second cell controller 200-2 may be configured to obtain second data related to deterioration of the second battery cell (eg, the second battery cell 120-2 in FIG. 6). Operation 1202 may be referred to as operation 1201.
  • the master BMS 110 may be configured to request transmission of the acquired data from the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200-2.
  • the master BMS 110 may transmit a signal requesting transmission of the acquired data to the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200-2.
  • the signal may be transmitted from the master BMS 110 to the first cell controller 200-1 through a bus bar (eg, bus bar 500 in FIG. 6).
  • bus bar eg, bus bar 500 in FIG. 6
  • the signal passes from the master BMS 110 through the bus bar 500, through the first battery cell 120-1, and through the second cell controller 200-2. ) can be sent to.
  • the first cell controller 200-1 is configured to amplify the signal when it passes through the first battery cell 120-1 and then transmit it to the second battery cell 120-2. You can.
  • the master BMS 110 may transmit a signal to the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200-2 at every cycle designated by the user.
  • the master BMS 110 may transmit the signal to the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200-2 when a designated event occurs.
  • operation 1203 may be omitted. If operation 1203 is omitted, the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200-2 can perform operation 1204 even without a separate request from the master BMS 110. According to one embodiment, operation 1203 may be performed based on the states of the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2. According to one embodiment, in the first state in which the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2 are operated, the first cell controller 200-1 operates the master BMS 110. It may be configured to transmit the acquired data to the master BMS 110 through the bus bar 500 without receiving a separate request signal from. The first state may mean a state in which the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2 are supplying power to the load.
  • the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200-2 may be configured to transmit the acquired data to the master BMS 110.
  • operation 1203 may be performed within a second state that is distinct from the first state.
  • the second state may mean a turn-off state, a low-power operation state, or a sleep state in which the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2 are not supplying power to the load.
  • the master BMS 110 operates the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200- 2), it may be configured to transmit a signal to request transmission of the data.
  • the power consumption of the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2 may need to be minimized, so upon receiving the signal, the first cell controller 200-1 ) and the second cell controller 200-2 may be configured to transmit the data to the master BMS 110.
  • the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200-2 may be configured to transmit the data to the master BMS 110.
  • a situation may arise where the load cannot be driven due to a lack of power.
  • the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200-2 minimize power consumption of the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2 due to the data transmission. can do.
  • the first cell controller 200-1 may be configured to transmit the acquired first data related to the deterioration of the first battery cell 120-1 to the master BMS 110.
  • the first cell controller 200-1 may transmit first data to the master BMS 110 based on receiving a signal requesting transmission of the first data from the master BMS 110.
  • the first cell controller 200-1 may transmit the acquired first data to the master BMS 110 at every cycle designated by the user.
  • the first cell controller 200-1 may transmit first data to the master BMS 110 when a designated event occurs.
  • the second cell controller 200-2 may be configured to transmit the acquired second data related to deterioration of the second battery cell 120-2 to the master BMS 110.
  • the second data may be transmitted to the master BMS 110 through the first battery cell 120-1.
  • Operation 1205 may be referred to as operation 1204.
  • the master BMS 110 sets a reference range based on the first data and second data obtained from the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200-2. It can be configured to set .
  • the reference range may mean a range related to the degree of deterioration of each of the plurality of battery cells 120.
  • the reference range may be set to a range indicating the degree of deterioration of the battery cell based on the type of data. For example, when the first data and the second data include information about the temperature of the battery cell, the reference range may mean the temperature range of the battery cell in a normal state.
  • the reference range may mean a change rate of SOC over time of a battery cell in a normal state.
  • the normal state may mean a state of a battery cell that is not deteriorated.
  • the master BMS 110 uses a range relatively determined according to the SOH of the plurality of battery cells 120, rather than a predetermined reference range. It may be configured to determine a reference range. Depending on the device, environment, frequency, etc. in which the battery module 100 is used, the determination of deterioration of the plurality of battery cells 120 may vary.
  • the master BMS 110 may be configured to set a relative reference range through data related to the deterioration of the plurality of battery cells 120. According to one embodiment, the master BMS 110 can make an appropriate decision depending on the situation, compared to when determining battery cell deterioration through a fixed reference range.
  • the master BMS 110 may be configured to receive data related to the deterioration of each of the plurality of battery cells 120 from the plurality of battery cells 120 .
  • the master BMS 110 may identify data with the smallest degree of deterioration among the received data.
  • the master BMS 110 may be configured to set a reference range based on data with the smallest degree of deterioration.
  • the master BMS 110 may set a reference range based on the second data. there is.
  • the reference range may be set so that the difference with the value of the second data is below a certain value. For example, when the difference between the value of the second data and the value of the first data is less than a certain value, it may be determined that the first battery cell 120-1 is not deteriorated. For example, when the difference between the value of the second data and the value of the first data exceeds a certain value, the first battery cell 120-1 may be determined to be deteriorated.
  • the master BMS 110 may be configured to identify whether each of the plurality of battery cells 120 is deteriorated based on a reference range.
  • the master BMS 110 may be configured to identify a deteriorated battery cell among the plurality of battery cells 120 .
  • the master BMS 110 may identify data that is not included in a reference range determined based on data with the smallest degree of deterioration. For example, when the reference range is set based on the second data, the master BMS 110, based on identifying that the difference between the value of the second data and the value of the first data is outside the reference range, Deterioration of the cell 120-1 can be identified.
  • the master BMS 110 requests a cell controller included in the deteriorated battery cell to separate the deteriorated battery cell from other battery cells so that the deteriorated battery cell is electrically separated from other battery cells. Signals can be transmitted. For example, based on identifying that the first data is outside the reference range, the master BMS 110 tells the first cell controller 200-1 to replace the first battery cell 120-1 with the second battery cell. It may be configured to transmit a signal to separate from (120-2). For example, the master BMS 110 identifies that data containing information about the temperature of the first battery cell 120-1 received from the first cell controller 200-1 is not within the reference range. In one case, the first signal may be transmitted to the first cell controller 200-1. The first signal may be transmitted from the master BMS 110 to the first cell controller 200-1 through the bus bar 500.
  • a cell controller disposed within the deteriorated battery cell may be configured to control the switch 600 to electrically isolate the deteriorated battery cell from other battery cells.
  • the first cell controller 200-1 separates the first battery cell 120-1 from the second battery cell 120-2 based on receiving a separation request signal from the master BMS 110. It may be configured to control the switch 600 to be electrically separated. For example, based on receiving the separation request signal, the first cell controller 200-1 switches the first switch (e.g., the first switch 600-1 in FIG. 7) and the second switch (e.g., FIG. The second switch 600-2 of 7) can be controlled to be connected to the second line.
  • the first battery cell 120-1 is electrically separated from the second battery cell 120-2, meaning that the first battery cell 120-1 is the first battery cell 120-1 within the battery module 100. ) may mean that it is electrically separated from the remaining battery cells. Even when the first battery cell 120-1 is electrically separated from the remaining battery cells, electrical connection to the master BMS 110 can be maintained.
  • the master BMS 110 can continuously manage the SOH of the separated first battery cell 120-1.
  • the switch 600 has been described as controlled by the first cell controller 200-1, but is not limited thereto.
  • the master BMS 110 directly controls the switch 600 to connect the first battery cell 120-1 to the second battery cell ( 120-2) can be electrically separated from it.
  • the first cell controller 200-1 transmits a signal to the master BMS 110 to notify that the first battery cell 120-1 is electrically separated from the second battery cell 120-2. It can be configured to do so.
  • the first cell controller 200-1 may control the switch 600 and then transmit the signal to the master BMS 110.
  • the signal may be transmitted from the first cell controller 200-1 to the master BMS 110 through the bus bar 500.
  • the master BMS 110 operates a battery module composed of a plurality of battery cells 120 based on data received from the plurality of battery cells 120 and/or the connection status of the plurality of battery cells 120. It can be configured to estimate the performance of (100).
  • the master BMS 110 may estimate the SOH of each of the plurality of battery cells 120 and estimate the performance of the battery module 100 composed of the plurality of battery cells 120.
  • the master BMS 110 may estimate the performance of the battery module 100 based on the connection state of the plurality of battery cells 120. For example, in a state in which the first battery cell 120-1 is electrically separated from other battery cells, the master BMS 110 operates the battery cells by the remaining battery cells except for the first battery cell 120-1.
  • the performance of the module 100 can be estimated.
  • the master BMS 110 may inform the user of the estimated performance of the battery module 100.
  • the master BMS 110 may be configured to notify that the first battery cell 120-1 is electrically separated from the second battery cell 120-2.
  • the master BMS 110 a component of a device including the battery module 100, may transmit a signal indicating that the first battery cell 120-1 has been separated.
  • the master BMS 110 provides a visual or auditory signal to notify that the first battery cell 120-1 has been disconnected through a display or speaker. can be sent to the user. Through the notification, the user can recognize that the first battery cell 120-1 is deteriorated.
  • the battery module 100 identifies whether each of the plurality of battery cells 120 is deteriorated through a plurality of cell controllers 200 disposed within the plurality of battery cells 120 electrically connected to each other. can do. Generally, in order to identify deterioration of a battery cell, it is required to perform a separate experiment, such as charging and discharging the battery cell.
  • the battery module 100 can easily obtain data related to degradation by a plurality of cell controllers 200 included in each of the plurality of battery cells 120. Since the acquired data can be transmitted to the master BMS 110 through the bus bar 500, a separate wire harness for communication is not required. Therefore, the weight of the entire system can be lightened and design can be made easier.
  • the master BMS 110 may determine whether each of the plurality of battery cells 120 is deteriorated based on the received data. By separating the deteriorated battery cells, performance degradation of the battery module 100 due to the deteriorated battery cells can be prevented.
  • Figure 13 is a flowchart showing an example of an operation in which the master BMS sets a reference range.
  • the operations of the first to third cell controllers 200-1, 200-2, and 200-3 described with reference to FIG. 13 may be equally applied to the cell controllers of the remaining battery cells.
  • the first cell controller 200-1 acquires first data related to deterioration of the first battery cell (e.g., the first battery cell 120-1 in FIG. 6). It can be configured to do so.
  • the first data may indicate the degree of deterioration of the first battery cell 120-1.
  • the first cell controller 200-1 obtains first data on at least one of the voltage, current, temperature, and SOC change according to charging and/or discharging of the first battery cell 120-1. It can be configured to do so.
  • the master BMS 110 may be configured to specify the type of data in advance.
  • the master BMS 110 may specify that the first cell controller 200-1 obtain data including information about the temperature of the first battery cell 120-1.
  • the second cell controller 200-2 may be configured to obtain second data related to deterioration of the second battery cell (eg, the second battery cell 120-2 in FIG. 6).
  • the third cell controller 200-3 may be configured to obtain third data related to deterioration of the third battery cell (eg, the third battery cell 120-3 in FIG. 6).
  • Operation 1302 and operation 1303 may be referred to as operation 1301.
  • the first cell controller 200-1 may be configured to transmit first data to the second battery cell 120-2 connected to the first battery cell 120-1.
  • the first cell controller 200-1 may transmit first data to the second battery cell 120-2 through the bus bar 500.
  • the second cell controller 200-2 compares the first data and the second data received from the first cell controller 200-1, and sends the data of the battery cell with a smaller degree of deterioration to the third data. It may be configured to transmit to the battery cell 120-3. For example, among the degree of deterioration of the first battery cell 120-1 identified based on the first data and the degree of deterioration of the second battery cell 120-2 identified based on the second data, the first When the degree of deterioration identified based on the data is smaller, the second cell controller 200-2 may transmit the first data to the third battery cell 120-3.
  • the third cell controller 200-3 compares the data (e.g., first data) received from the second cell controller 200-2 with the third data, and selects the battery cell with a smaller degree of deterioration. It may be configured to transmit data to the master BMS 110.
  • the third battery cell 120-3 may transmit the data to the master BMS 110 through the bus bar 500.
  • the data may be transmitted to the master BMS 110 through the second battery cell 120-2 and the first battery cell 120-1.
  • the third cell controller 200-3 may transmit the third data to the master BMS 110.
  • the master BMS 110 may be configured to set a reference range based on data received from the third cell controller 200-3. Operation 1307 may be referred to as operation 1206 of FIG. 12 .
  • the master BMS 110 may set a reference range based on the third data.
  • the master BMS 110 may determine that the battery cell is deteriorated based on data received from a certain battery cell being outside the reference range.
  • the master BMS 110 may set a reference range that is relatively determined according to the SOH of the plurality of battery cells 120.
  • the master BMS 110 may determine whether each of the plurality of battery cells 120 is deteriorated based on the reference range.
  • the battery module 100 may control the plurality of battery cells 120 to a state suitable for the operation of the load.
  • the master BMS 110 may set a reference range based on the degree of deterioration of the battery cell with the smallest degree of deterioration. For example, when the degree of deterioration of the third battery cell 120-3 is the smallest, the difference between the degree of deterioration of the second battery cell 120-2 and the degree of deterioration of the third battery cell 120-3 is the standard. If it is out of range, the master BMS 110 may determine that the first battery cell 120-1 is deteriorated. The master BMS 110 may directly and/or indirectly control the switch 600 so that the second battery cell 120-2 is electrically isolated from other battery cells. For example, the master BMS 110 includes a first switch (e.g., first switch 600-1 in FIG.
  • a current path bypassing the second battery cell 120-2 e.g., current path P2 in FIG. 7B
  • the master BMS 110 may transmit a switch 600 control signal to the second cell controller 200-2.
  • the second cell controller 200-2 controls the first switch 600-1 and the second switch 600-2 to install the second battery cell 120-2.
  • a current path (P2) of a detour path can be formed.
  • Figure 14 is a flowchart of an example of an operation for separating a deteriorated battery cell by a cell controller of a battery module according to an embodiment.
  • the operations of the first cell controller e.g., the first cell controller 200-1 in FIG. 6 described with reference to FIG. 14 are similar to those of the cell controllers of the remaining battery cells (e.g., the second cell controller 200-2). ) can also be applied equally.
  • the first cell controller 200-1 may be configured to receive information about the reference range from the master BMS (e.g., the master BMS 110 of FIG. 6).
  • the reference range may be set based on data related to the deterioration of each of the plurality of battery cells (eg, the plurality of battery cells 120 in FIG. 6).
  • the first cell controller 200-1 determines whether first data related to deterioration of the first battery cell (e.g., the first battery cell 120-1 in FIG. 6) is within the reference range. It may be configured to determine deterioration of the first battery cell 120-1 based on whether or not the first battery cell 120-1 is deteriorated. The first cell controller 200-1 may determine that the first battery cell 120-1 is not deteriorated based on identifying that the first data is included in the reference range. The first cell controller 200-1 may determine that the first battery cell 120-1 is deteriorated based on identifying that the first data is not included in the reference range.
  • first data related to deterioration of the first battery cell e.g., the first battery cell 120-1 in FIG. 6
  • the first cell controller 200-1 may determine that the first battery cell 120-1 is not deteriorated based on identifying that the first data is included in the reference range.
  • the first cell controller 200-1 may be configured to control a switch (eg, switch 600 in FIG. 6) based on the determination result. For example, when it is determined that the first battery cell 120-1 is not deteriorated, the first cell controller 200-1 turns the switch 600 on the first line (e.g., the first line in FIG. 7A). (L1)). For example, when it is determined that the first battery cell 120-1 is deteriorated, the first cell controller 200-1 turns the switch 600 on to the second line (e.g., the second line in FIG. 7B). (L2)).
  • the first cell controller 200-1 may independently determine whether the first battery cell 120-1 is deteriorated based on the reference range received from the master BMS 110.
  • the first cell controller 200-1 may control the connection state of the first battery cell 120-1 by controlling the switch 600 based on the determination result.
  • the above-described operations may be performed by a plurality of cell controllers (eg, a plurality of cell controllers 200 in FIG. 6).
  • the master BMS 110 may determine whether the plurality of battery cells 120 are deteriorated, and as described with reference to FIG. 14 , the plurality of cell controllers 200 may determine whether the plurality of battery cells 120 are deteriorated.
  • a battery module (e.g., the battery module 100 of FIG. 6) according to an embodiment includes a plurality of battery cells (e.g., a plurality of battery cells 200 of FIG. 6) and a master battery management system (BMS). ) (e.g., master BMS 110 in FIG. 6), a bus bar (e.g., bus bar 500 in FIG. 6), and a switch (e.g., switch 600 in FIG. 6).
  • the plurality of battery cells include a first battery cell (e.g., the first battery cell 120-1 in FIG. 6) and a second battery cell (e.g., the second battery cell 120-2 in FIG. 6). can do.
  • the master BMS may be configured to manage the plurality of battery cells.
  • the bus bar may connect the plurality of battery cells.
  • the bus bar may be electrically connected to the master BMS.
  • the switch may be configured to electrically connect or electrically disconnect the first battery cell and the second battery cell.
  • the first battery cell may include a first cell controller (eg, first cell controller 200-1 in FIG. 6) configured to communicate with the master BMS through the bus bar.
  • the first cell controller may be configured to obtain first data related to deterioration of the first battery cell. When it is determined that the first battery cell is deteriorated based on the first data, the first cell controller electrically separates the first battery cell from the second battery cell that is distinct from the first battery cell. It may be configured to control the switch.
  • the first cell controller may be configured to transmit the first data to the master BMS through a bus bar.
  • the master BMS may be configured to compare the first data received from the first cell controller with a pre-determined reference value. Based on identifying that the first data deviates from the reference value, the master BMS transmits a first signal to the first cell controller to electrically separate the first battery cell from the second battery cell. It can be configured to do so.
  • the first cell controller may be configured to control the switch to electrically separate the first battery cell from the second battery cell, based on receiving the first signal from the master BMS.
  • the first cell controller in a first state in which the first battery cell is operated, may be configured to transmit the first data to the master BMS through the bus bar.
  • the master BMS transmits, through the bus bar, a second signal for requesting transmission of the first data to the first cell controller. It can be configured.
  • the first cell controller may be configured to transmit the first data to the master BMS through the bus bar, based on receiving the second signal from the master BMS.
  • the first cell controller may be configured to compare the first data with a predetermined reference value.
  • the first cell controller may be configured to control the switch to electrically separate the first battery cell from the second battery cell, based on identifying that the first data deviates from the reference value.
  • the first cell controller may include a memory (eg, memory 250 of FIG. 2) configured to store the first data.
  • the first cell controller is configured to transmit at least a portion of the first data stored in the memory to the master BMS based on receiving a third signal requesting transmission of the first data stored in the memory from the master BMS. It can be configured.
  • the master BMS may be configured to determine deterioration of the first battery cell based on first data recorded in the memory received from the first cell controller.
  • the master BMS may be configured to set a reference range based on data related to the deterioration of each of the plurality of battery cells.
  • the master BMS may be configured to identify whether the first battery cell is deteriorated based on the reference range.
  • the master BMS may be configured to control the switch, through the first cell controller, so that the first battery cell is electrically isolated from the second battery cell, based on identifying that the first battery cell is deteriorated. You can.
  • the master BMS based on identifying that the first battery cell is deteriorated, sends a first battery cell to the first cell controller to electrically separate the first battery cell from the second battery cell.
  • the first cell controller may be configured to control the switch to electrically separate the first battery cell from the second battery cell, based on receiving the first signal from the master BMS.
  • the second battery cell may include a second cell controller (e.g., the second cell controller 200-2 in FIG. 6) configured to communicate with the master BMS through the bus bar.
  • the first cell controller may be configured to obtain first data related to deterioration of the first battery cell.
  • the first cell controller may be configured to transmit the first data to the second battery cell connected to the first battery cell.
  • the second cell controller may be configured to obtain second data related to deterioration of the second battery cell.
  • the second cell controller may be configured to transmit data with a smaller degree of deterioration among the first data and the second data to the master BMS.
  • the master BMS may be configured to set the reference range based on data with a smaller degree of deterioration among the first data and the second data received from the second cell controller.
  • the master BMS may be configured to transmit the reference range set based on data with a smaller degree of deterioration among the first data and the second data to the first battery cell.
  • the first cell controller may be configured to control the switch to electrically separate the first battery cell from the second battery cell, based on identifying that the first data is not included in the reference range. .
  • the master BMS may be configured to estimate the performance of the battery module composed of the plurality of battery cells based on the data and the connection status of the plurality of battery cells.
  • a battery module (e.g., the battery module 100 of FIG. 6) according to an embodiment includes a plurality of battery cells (e.g., a plurality of battery cells 200 of FIG. 6) and a master battery management system (e.g., the battery module 100 of FIG. 6).
  • master BMS 110 a bus bar (e.g., bus bar 500 in FIG. 6), a plurality of cell controllers (e.g., a plurality of cell controllers 200 in FIG. 6), and a switch (e.g., Switch 600) may be included.
  • the plurality of battery cells include a first battery cell (e.g., the first battery cell 120-1 in FIG. 6) and a second battery cell (e.g., the second battery cell 120-2 in FIG. 6).
  • the master BMS may be configured to manage the plurality of battery cells.
  • the bus bar may connect the plurality of battery cells.
  • the bus bar may be electrically connected to the master BMS.
  • the plurality of cell controllers may be disposed within each of the plurality of battery cells and configured to communicate with the master BMS through the bus bar.
  • the switch may be configured to electrically connect or electrically disconnect the first battery cell and the second battery cell.
  • the master BMS may be configured to set a reference range based on data related to the deterioration of each of the plurality of battery cells.
  • the master BMS may be configured to identify a deteriorated battery cell among the plurality of battery cells based on the reference range.
  • the master BMS may be configured to control the switch, through one of the plurality of cell controllers, to electrically isolate the deteriorated battery cell from other battery cells, based on identifying the deteriorated battery cell. there is.
  • the master BMS may be configured to transmit a signal for electrically separating the deteriorated battery cell from other battery cells to a cell controller disposed within the deteriorated battery cell.
  • the cell controller disposed within the deteriorated battery cell may be configured to control the switch to electrically isolate the deteriorated battery cell from the other battery cells.
  • the first cell controller (e.g., the first cell controller 200-1 in FIG. 6) disposed in a first battery cell among the plurality of battery cells is related to deterioration of the first battery cell. It may be configured to obtain first data.
  • the first cell controller may be configured to transmit the first data to a second battery cell connected to the first battery cell.
  • the second cell controller disposed in the second battery cell may be configured to obtain second data related to deterioration of the second battery cell.
  • the second cell controller may be configured to transmit data of a battery cell with a smaller degree of deterioration among the first data and the second data to the master BMS.
  • the master BMS may be configured to set the reference range based on data with a smaller degree of deterioration among the first data and the second data received from the second cell controller.
  • the master BMS may be configured to transmit the reference range set based on data with a smaller degree of deterioration among the first data and the second data to the first battery cell.
  • the first cell controller may be configured to control the switch to electrically isolate the first battery cell from other battery cells, based on identifying that the first data is not included in the reference range.
  • the master BMS may be configured to estimate the performance of the battery module composed of the plurality of battery cells based on the data and the connection status of the plurality of battery cells.
  • first, second, or first or second may be used simply to distinguish one element from another, and may be used to distinguish such elements in other respects, such as importance or order) is not limited.
  • One (e.g. first) component is said to be “coupled” or “connected” to another (e.g. second) component, with or without the terms “functionally” or “communicatively”.
  • any of the components can be connected to the other components directly (e.g. wired), wirelessly, or through a third component.
  • Various embodiments of this document may be implemented as software (e.g., a program) including one or more instructions stored in a storage medium (e.g., internal memory or external memory) that can be read by a machine.
  • a storage medium e.g., internal memory or external memory
  • the processor of the device may call at least one instruction among one or more instructions stored from a storage medium and execute it. This allows the device to be operated to perform at least one function according to the at least one instruction called.
  • the one or more instructions may include code generated by a compiler or code that can be executed by an interpreter.
  • a storage medium that can be read by a device may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • 'non-transitory' only means that the storage medium is a tangible device and does not contain signals (e.g. electromagnetic waves), and this term refers to cases where data is semi-permanently stored in the storage medium. There is no distinction between temporary storage cases.
  • Computer program products are commodities and can be traded between sellers and buyers.
  • the computer program product may be distributed in the form of a machine-readable storage medium (e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)) or through an application store (e.g. Play StoreTM) or on two user devices (e.g. It can be distributed (e.g. downloaded or uploaded) directly between smart phones) or online.
  • a machine-readable storage medium e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)
  • an application store e.g. Play StoreTM
  • two user devices e.g. It can be distributed (e.g. downloaded or uploaded) directly between smart phones) or online.
  • at least a portion of the computer program product may be at least temporarily stored or temporarily created in a machine-readable storage medium such as the memory 130 of a manufacturer's server, an application store's server, or a relay server. there is.
  • each component (e.g., module or program) of the above-described components may include a single or plural entity, and some of the plurality of entities may be separately placed in other components. there is.
  • one or more of the components or operations described above may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • multiple components eg, modules or programs
  • the integrated component may perform one or more functions of each component of the plurality of components in the same or similar manner as those performed by the corresponding component of the plurality of components prior to the integration. .
  • operations performed by a module, program, or other component may be executed sequentially, in parallel, iteratively, or heuristically, or one or more of the operations may be executed in a different order, or omitted. Alternatively, one or more other operations may be added.

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Abstract

배터리 모듈은, 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 포함하는 복수의 배터리 셀들, 상기 복수의 배터리 셀들을 관리하기 위한 마스터 배터리 관리 시스템(BMS, battery management system), 상기 복수의 배터리 셀들을 연결하고, 상기 마스터 BMS와 연결된 버스 바, 및 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀을 전기적으로 연결 또는 전기적으로 분리시키도록 구성된 스위치를 포함한다. 상기 제1 배터리 셀은, 제1 셀 컨트롤러를 포함한다. 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 제1 배터리 셀의 열화와 관련된 제1 데이터를 획득하고, 상기 제1 데이터에 기반하여, 상기 제1 배터리 셀이 열화되었다고 판단된 경우, 상기 제1 배터리 셀이 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리되도록, 상기 스위치를 제어하도록 구성된다.

Description

배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 모듈
본 개시는, 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다.
배터리 모듈은 전기적으로 연결된 복수의 배터리 셀들로 구성될 수 있다. 복수의 배터리 셀들은, 서로 직렬 및/또는 병렬 연결될 수 있다. 복수의 배터리 셀들 각각은 서로 다른 속도로 노화될 수 있다.
배터리 모듈은, 복수의 배터리 셀들의 상태를 모니터링하기 위한 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)을 포함할 수 있다. 배터리 관리 시스템은, 배터리 모듈을 구성하는 복수의 배터리 셀들을 모니터링하고, 배터리 셀의 동작을 제어하기 위해, 복수의 배터리 셀들과 데이터 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다.
BMS가 복수의 배터리 셀들 각각을 모니터링하고 제어하기 위해, BMS와 복수의 배터리 셀들은 서로 전기적으로 연결될 것이 요구된다. 예를 들면, 배터리 모듈은, BMS와 복수의 배터리 셀들 각각을 전기적으로 연결하는 와이어 하네스를 포함할 수 있다. 배터리 모듈을 구성하는 복수의 배터리 셀들의 개수가 증가됨에 따라 와이어 하네스의 개수와 길이가 증가될 수 있다. 따라서, 배터리 모듈의 설계가 복잡해지고, 무게가 무거워질 수 있다.
BMS는, 복수의 배터리 셀들의 SOH를 관리할 수 있다. 복수의 배터리 셀들 중 열화된 배터리 셀이 존재하는 경우, 배터리 모듈의 전체 성능이 저하될 수 있다. BMS는, 열화된 배터리 셀을 식별하고, 식별된 배터리 셀을 다른 배터리 셀들로부터 분리시키는 동작을 수행할 수 있다. 그러나, 열화된 배터리 셀을 식별하는 것이 어렵고, 복수의 배터리 셀들 각각의 SOH 측정을 위해, 별도의 충방전을 수행하는 등의 별도 실험이 요구될 수 있다. 또한, BMS가 열화된 배터리 셀을 식별한 경우, 전체 시스템의 동작을 중단시키고, 열화된 배터리 셀을 직접 분리할 것이 요구된다.
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 모듈은, 복수의 배터리 셀들, 마스터 배터리 관리 시스템(BMS, battery management system), 버스 바, 및 스위치을 포함할 수 있다. 상기 복수의 배터리 셀들은, 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 포함할 수 있다. 상기 마스터 BMS는, 상기 복수의 배터리 셀들을 관리하도록 구성될 수 있다. 상기 버스 바는, 상기 복수의 배터리 셀들을 연결할 수 있다. 상기 버스 바는, 상기 마스터 BMS와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 스위치는, 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀을 전기적으로 연결 또는 전기적으로 분리시키도록 구성될 수 있다. 상기 제1 배터리 셀은, 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS와 통신하도록 구성된 제1 셀 컨트롤러를 포함할 수 있다. 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 제1 배터리 셀의 열화와 관련된 제1 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 제1 데이터에 기반하여, 상기 제1 배터리 셀이 열화되었다고 판단된 경우, 상기 제1 배터리 셀이 상기 제1 배터리 셀과 구별되는 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리되도록 상기 스위치를 제어하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수의 배터리 셀들, 마스터 배터리 관리 시스템, 버스 바, 복수의 셀 컨트롤러들, 및 스위치를 포함할 수 있다. 상기 복수의 배터리 셀들은, 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 포함할 수 있다. 상기 마스터 BMS는, 상기 복수의 배터리 셀들을 관리하도록 구성될 수 있다. 상기 버스 바는, 상기 복수의 배터리 셀들을 연결할 수 있다. 상기 버스 바는, 상기 마스터 BMS와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 복수의 셀 컨트롤러들은, 상기 복수의 배터리 셀들 각각 내에 배치되고, 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS와 통신하도록 구성될 수 있다. 상기 스위치는, 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀을 전기적으로 연결 또는 전기적으로 분리시키도록 구성될 수 있다. 상기 마스터 BMS는, 상기 복수의 배터리 셀들 각각의 열화와 관련된 데이터에 기반하여, 기준 범위(reference range)를 설정하도록 구성될 수 있다. 상기 마스터 BMS는, 상기 기준 범위에 기반하여, 상기 복수의 배터리 셀들 중 열화된 배터리 셀을 식별하도록 구성될 수 있다. 상기 마스터 BMS는, 상기 열화된 배터리 셀을 식별함에 기반하여, 상기 열화된 배터리 셀이 다른 배터리 셀들로부터 전기적으로 분리되도록, 상기 복수의 셀 컨트롤러들 중 하나를 통해, 상기 스위치를 제어하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 마스터 BMS와 복수의 배터리 셀들 각각은, 버스 바를 통해 통신할 수 있으므로, 별도의 와이어 하네스가 생략될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 와이어 하네스가 생략되어 설계가 용이해지고, 무게가 가벼워질 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 모듈의 개략적인 블록도이다.
도 2는, 일 실시예에 따른 셀 컨트롤러의 개략적인 블록도이다.
도 3은, 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 구성하는 제1 배터리 셀의 일 예를 도시한다.
도 4는, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 셀 컨트롤러를 통해 송수신되는 신호의 데이터 패킷의 일 예를 도시한다.
도 5는, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 복수의 배터리 셀들의 데이터 신호의 송수신 동작의 일 예를 도시한다.
도 6은, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일 예를 나타낸다.
도 7은, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 스위치의 일 예를 나타낸다.
도 8은, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 마스터 BMS가 열화된 배터리 셀을 분리하기 위한 동작의 일 예에 관한 흐름도(flow chart)이다.
도 9는, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 셀 컨트롤러가 열화된 배터리 셀을 분리하기 위한 동작의 일 예에 관한 흐름도이다.
도 10은, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 마스터 BMS가 셀 컨트롤러의 메모리에 기록된 데이터에 기반하여, 열화된 배터리 셀을 분리하기 위한 동작의 일 예에 관한 흐름도이다.
도 11a 및 도 11b는, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 스위치의 일 예를 나타낸다.
도 12는, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 마스터 BMS가 열화된 배터리 셀을 분리하기 위한 동작의 일 예에 관한 흐름도(flow chart)이다.
도 13은, 마스터 BMS가 기준 범위를 설정하는 동작의 일 예를 나타내는 흐름도이다.
도 14는, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 셀 컨트롤러가 열화된 배터리 셀을 분리하기 위한 동작의 일 예에 관한 흐름도이다.
도 1은, 일 실시예에 따른(according to an embodiment), 배터리 모듈의 개략적인 블록도이다. 도 2는, 일 실시예에 따른 셀 컨트롤러의 개략적인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 서로 직렬 연결된 복수의 배터리 셀들(120) 및 복수의 배터리 셀들(120)과 작동적으로 결합된 마스터 배터리 관리 시스템(BMS, battery management system)(110)을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 셀들(120)은 서로 직렬 연결되어 배터리 모듈(100)을 구성할 수 있다. 도 1에 도시되지 않았으나, 복수의 배터리 셀들(120)은 인버터 또는 펄스 발생기를 거쳐 부하와 연결됨으로써, 부하의 구동원(driving source)으로 동작할 수 있다. 이하에서, 설명되는 회로는, 특정 기능(a specific function)을 제공하기 위하여 상호 연결된 회로 요소들을 포함하는 회로를 의미할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 배터리 셀들(120)은, 서로 직렬 연결될 수 있다. 도 1을 참조하면, 제1 배터리 셀(120-1)은, 마스터 BMS(110)에 연결될 수 있다. 제2 배터리 셀(120-2)은, 제1 배터리 셀(120-2)에 연결될 수 있다. 제3 배터리 셀(120-3)은, 제2 배터리 셀(120-2)에 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 배터리 셀(120-1) 내지 제n 배터리 셀(120-n)이 제1 방향(D1)으로 순차적으로 직렬 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 배터리 셀(120-1)의 음극 단자와 제2 배터리 셀(120-2)의 양극 단자가 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 배터리 셀(120-2)의 음극 단자와 제3 배터리 셀(120-3)의 양극 단자가 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 배터리 셀들(120)이 서로 직렬 연결된 경우, 전체 시스템의 전압은 복수의 배터리 셀들(120)을 구성하는 배터리 셀들(120) 각각의 합계로 설정될 수 있다. 도 1에서, 복수의 배터리 셀들(120)이 제1 방향(D1)으로 나열되게 도시되었으나, 복수의 배터리 셀들(120)의 전기적 연결을 설명하기 위한 것일 뿐, 여기에 제한되지 않는다. 예를 들면, 복수의 배터리 셀들(120)은 서로 적층되어 조립됨으로써 배터리 모듈(100)을 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)는, 복수의 배터리 셀들(120)의 전반적인 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)는, 별도의 와이어 하네스 없이, 복수의 배터리 셀들(120)을 연결하기 위한 버스 바(예: 도 6의 버스 바(500))를 통해, 복수의 배터리 셀들(120)의 복수의 셀 컨트롤러들(200)과 통신하도록 구성될 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 버스 바를 통해, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 SOH에 관한 정보를 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 버스 바를 통해, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 전압 및/또는 전류에 관한 정보를 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 버스 바를 통해, 복수의 배터리 셀들(120)의 잔존 용량(state of charge, SOC), SOH(state of health), 온도 등 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 상태에 관한 정보를 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 버스 바를 통해, 복수의 배터리 셀들(120) 각각에 대한 충전 및/또는 방전을 요청하기 위한 신호를 복수의 배터리 셀들(120) 내에 배치된 복수의 셀 컨트롤러들(200)에게 전송하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따른 마스터 BMS(110)는, 복수의 배터리 셀들(120)의 상태에 관한 정보를 수집하기 위해, 각각의 배터리 셀들(120)에 배치된 복수의 셀 컨트롤러들(200)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 배터리 셀(120-1)은, 제1 배터리 셀(120-1) 내에 배치된 제1 셀 컨트롤러(200-1)를 포함할 수 있다. 제2 배터리 셀(120-2)은, 제2 배터리 셀(120-2) 내에 배치된 제2 셀 컨트롤러(200-2)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 복수의 셀 컨트롤러들(200)은, 복수의 배터리 셀들(120) 내의 전원 라인 상에 배치될 수 있다. 복수의 셀 컨트롤러들(200)은, 전원 라인을 전송 매체로 하여 데이터를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 배터리 셀들(120)은, 각각의 상태에 관한 정보를 포함하는 신호를 복수의 셀 컨트롤러들(200)을 이용하여 마스터 BMS(110)으로 전달할 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 동작을 요청하기 위한 신호 및/또는 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 SOH에 관한 정보를 요청하기 위한 신호를, 복수의 셀 컨트롤러들(200)을 이용하여 복수의 배터리 셀들(120) 각각으로 전달할 수 있다. 일 실시예에 따르면,
도 2를 참조하면, 마스터 BMS(110)는, 통신 회로(210), 충방전 제어 회로(220), 모니터링 회로(230), 알림 회로(240) 및 메모리(119)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 통신 회로(210)는, 복수의 배터리 셀들(120)의 셀 통신 모듈(125)과 버스 바를 통해 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 통신 회로(210)는, 배터리 셀들(120)과의 데이터 신호 전달 및 전원 공급을 위해 전원 라인에 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 충방전 제어 회로(220)는, 복수의 배터리 셀들(120)의 충전 및/또는 방전을 제어할 수 있다. 예를 들면, 충방전 제어 회로(220)는, 복수의 배터리 셀들(120) 내의 이차 전지(예: 도 3의 이차 전지(121))의 전압, 잔존 용량(state of charge, SOC)을 모니터링하는 기능, 복수의 배터리 셀들(120)의 충전과 방전의 제어 기능, 및 과충전 및 과방전을 방지하기 위한 기능을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 모니터링 회로(230)는, 복수의 배터리 셀들(120)의 상태를 모니터링하도록 구성될 수 있다. 모니터링 회로(230)는, 이상 상태 발생 시 알림 회로(240)을 통해, 배터리 셀들(120)의 이상을 알릴 수 있다. 예를 들면, 알림 회로(240)은, 시각적 신호를 송출하는 디스플레이, LED(Light Emitting Diode)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 알림 회로(240)는, 청각적 신호를 송출하는 스피커에 연결될 수 있다. 하지만, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 메모리(119)는, 복수의 배터리 셀들(120)에 관한 다양한 정보를 저장하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 메모리(119)는, 복수의 배터리 셀들(120)에 각각에 대한 고유의 ID와 상태를 저장할 수 있다. 예를 들면, 메모리(119)는, 후술하는 배터리 셀들(120)의 ID 테이블을 저장할 수 있다. 예를 들면, 메모리(119)는, 배터리 셀들(120)의 충방전 기록, 충전 용량, 잔여 수명에 관한 정보를 저장할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 배터리 셀들(120) 각각에 ID가 할당될(assigned) 수 있다. 마스터 BMS(110)으로부터 송신되는 신호 및 배터리 셀들(120)로부터 송신되는 신호는, 복수의 배터리 셀들(120) 각각에 할당된 ID에 관한 정보를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)로부터 복수의 셀 컨트롤러들(200)에게 신호가 수신될 때, 복수의 셀 컨트롤러들(200)은, 신호에 포함된 ID에 관한 정보를 식별하도록 구성될 수 있다. 복수의 셀 컨트롤러들(200)은, 식별된 ID에 관한 정보에 기반하여, 마스터 BMS(110)로부터 수신된 신호의 수신 대상이 되는 배터리 셀을 식별하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 마스터 BMS(110)가 제3 배터리 셀(120-3)에게 지정된 동작을 요청하기 위한 신호를 송신할 때, 마스터 BMS(110)는, 제3 배터리 셀(120-3)에 할당된 ID에 관한 정보를 포함하는 신호를, 제1 배터리 셀(120-1)에게 송신할 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1) 내에 배치된 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 상기 신호를 수신하고, 신호 내에 포함된 ID에 관한 정보를 식별하도록 구성될 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 신호 내에 포함된 ID에 관한 정보가 제1 배터리 셀(120-1)에 할당된 ID에 관한 정보에 일치되지 않음을 식별하고, 상기 식별에 기반하여, 상기 신호를 제2 배터리 셀(120-2)에게 송신할 수 있다. 제2 배터리 셀(120-2) 내에 배치된 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 상기 신호를 수신하고, 신호 내에 포함된 ID에 관한 정보를 식별하도록 구성될 수 있다. 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 신호 내에 포함된 ID에 관한 정보가 제2 배터리 셀(120-2)에 할당된 ID에 관한 정보에 일치되지 않음을 식별하고, 상기 식별에 기반하여, 상기 신호를 제3 배터리 셀(120-3)에게 송신할 수 있다. 제3 배터리 셀(120-3) 내에 배치된 제3 셀 컨트롤러(200-3)는, 상기 신호를 수신하고, 신호 내에 포함된 ID에 관한 정보를 식별하도록 구성될 수 있다. 제3 셀 컨트롤러(200-3)는, 신호 내에 포함된 ID에 관한 정보가 제3 배터리 셀(120-3)에 할당된 ID에 관한 정보에 일치됨을 식별하고, 상기 식별에 기반하여, 상기 신호 내에 포함된 지정된 동작을 식별할 수 있다. 제3 셀 컨트롤러(200-3)는, 상기 지정된 동작을 수행하기 위해, 지정된 동작에 대응되는 적어도 하나 이상의 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 제1 배터리 셀(120-1)의 상태에 관한 정보를 포함하는 신호가 마스터 BMS(110)으로 송신된 경우, 마스터 BMS(110)는, 신호에 포함된 ID에 관한 정보를 통해, 제1 배터리 셀(120-1)에 관한 신호임을 식별할 수 있다. 예를 들면, 복수의 배터리 셀들(120)이 제1 배터리 셀(120-1)의 충전 및/또는 방전 신호에 관한 정보를 포함하는 신호를 수신한 경우, 복수의 배터리 셀들(120)은, 신호에 포함된 ID에 관한 정보를 통해, 제1 배터리 셀(120-1)에 관한 신호임을 식별할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 복수의 배터리 셀들(120)을 연결하는 버스 바를 통해 통신이 수행될 수 있으므로, 마스터 BMS(110)과 복수의 배터리 셀들(120) 사이의 통신의 송신 및/또는 수신을 위한 설계가 단순해질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)가, 특정 배터리 셀(예: 제2 배터리 셀(120-2))로의 신호를 송신할 때, 상기 신호는, 신호의 수신 대상이 되는 배터리 셀(예: 제2 배터리 셀(120-2)) 이외의 다른 배터리 셀(예: 제1 배터리 셀(120-1))을 통해 전달될 수 있다. 또한, 특정 배터리 셀(예: 제2 배터리 셀(120-2))이 마스터 BMS(110)로 신호를 송신할 때, 신호는, 적어도 하나의 다른 배터리 셀(예: 제1 배터리 셀(120-1))을 통해 마스터 BMS(110)로 전달될 수 있다.
예를 들면, 마스터 BMS(110)가, 제3 배터리 셀(120-3)의 상태에 관한 정보를 요청하는 신호를 제3 배터리 셀(120-3)에게 송신하는 경우, 마스터 BMS(110)는, 마스터 BMS(110)에 연결된 제1 배터리 셀(120-1)에게 신호(S01)를 송신할 수 있다. 상기 신호(S01)는, 제1 방향(D1)으로 전송될 수 있다. 신호(S01)는, 마스터 BMS(110)에 연결된 제1 배터리 셀(120-1)로 전달된 후, 제1 배터리 셀(120-1)로부터 제2 배터리 셀(120-2)로 전달되는 신호(S12)로 변경될 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1)로부터 제2 배터리 셀(120-2)로 전달되는 신호(S12)는, 제2 배터리 셀(120-2)로 전달된 후, 제2 배터리 셀(120-2)로부터 제3 배터리 셀(120-3)로 전달되는 신호(S23)로 변경될 수 있다.
예를 들면, 제3 배터리 셀(120-3)이, 제3 배터리 셀(120-3)의 상태에 관한 정보를 포함하는 신호를 마스터 BMS(110)에게 송신하는 경우, 신호는, 제2 방향(D2)으로 전송될 수 있다. 제3 배터리 셀(120-3)로부터 제2 배터리 셀(120-2)에게 송신된 신호(S32)는, 제2 배터리 셀(120-2)에게 전송될 수 있다. 제3 배터리 셀(120-3)로부터 제2 배터리 셀(120-2)로 전달되는 신호(S32)는, 제2 배터리 셀(120-2)로 전달된 후, 제2 배터리 셀(120-2)로부터 제1 배터리 셀(120-1)로 전달되는 신호(S21)로 변경될 수 있다. 제2 배터리 셀(120-2)로부터 제1 배터리 셀(120-1)로 전달되는 신호(S21)는, 제1 배터리 셀(120-1)로 전달된 후, 제1 배터리 셀(120-1)로부터 마스터 BMS(110)로 전달되는 신호(S10)로 변경될 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 상기 신호(S10)를 수신하고, 신호(S10) 내에 포함된 제3 배터리 셀의 상태에 관한 정보를 획득할 수 있다.
신호가 배터리 셀들(120)을 순차적으로 통과할 때, 배터리 셀들(120) 내부의 임피던스(예: 배터리 셀 내부의 저항)에 의해 신호의 강도가 감소될 수 있다. 신호가 배터리 셀들(120)을 통과할 때마다 신호의 강도가 감소되므로, 다수의 배터리 셀들(120)을 거쳐 신호를 전송하는 경우, 신호의 강도를 유지할 필요가 있다. 또한, 신호가, 다른 방향으로 송신될 경우, 신호의 충돌이 발생할 수 있기 때문에, 신호의 전달 방향성을 설정할 필요가 있다.
도 3은, 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 구성하는 제1 배터리 셀의 일 예를 도시한다. 이하, 제1 배터리 셀(120-1)에 대하여 설명된 구성요소들은, 다른 배터리 셀에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 배터리 셀(120-1)은, 이차 전지(121), 보호 회로(123), 및 제1 셀 컨트롤러(200-1)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 이차 전지(121)는, 전기 에너지를 저장할 수 있다. 이차 전지(121)는, 전기 에너지가 충전될 수 있고, 충전된 전기 에너지를 방전할 수 있는 이차 전지로서, 음극재, 양극재, 분리막, 전해액을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 배터리 셀(120-1)은, 적어도 하나의 이차 전지(121)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 보호 회로(protection circuit module, PCM)(123)는, 이차 전지(121)의 과방전, 과충전, 과전류를 방지할 수 있는 이차 전지(121)의 보호 회로이다. 이차 전지(121)의 과충전은, 내부 과열과 스웰링(swelling) 현상을 야기하여 이차 전지(121)를 손상시킬 수 있다. 이차 전지(121)의 과방전은, 전극을 손상시켜 이차 전지(121)의 고장을 일으킬 수 있다. 보호 회로(123)는, 이차 전지(121)의 손상 및/또는 고장을 방지하기 위해, 이차 전지(121)의 전압이 충전 한계 전압에 도달한 것을 식별하는 것에 기반하여, 충전 회로를 차단할 수 있고, 이차 전지(121)의 전압이 방전 한계 전압에 도달한 것을 식별하는 것에 기반하여, 방전 회로를 차단할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보호 회로(123)는, 이차 전지(121)의 상태에 관한 정보를 획득할 수 있고, 획득된 정보를 제1 셀 컨트롤러(200-1)로 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 보호 회로(123) 및 이차 전지(121) 사이에 연결되어, 마스터 BMS(110)으로부터 신호를 수신하거나 또는 마스터 BMS(110)으로부터 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1) 내의 전력선에 연결될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 보호 회로(123)로부터 이차 전지(121)의 상태에 관한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 이차 전지(121) 상태에 관한 정보는, 이차 전지(121)의 전압, 전류, 온도에 관한 정보를 포함할 수 있으나, 여기에 제한되지 않는다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 보호 회로(123)에 전기적으로 결합될 수 있고, 보호 회로(123)로부터 이차 전지(121)의 상태에 관한 정보를 수신할 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 수신된 이차 전지(121)의 상태에 관한 정보를, 마스터 BMS(110)으로 전송하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 마스터 BMS(110)으로부터 버스 바(예: 도 6의 버스 바(500))를 통해 신호를 수신할 수 있다. 마스터 BMS(110)으로부터 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게 신호가 수신될 때, 신호는, 서로 연결된 복수의 배터리 셀들(예: 도 1의 복수의 제1 배터리 셀(120-1))을 통해 전달되므로, 신호의 강도가 감소할 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)으로부터 제3 배터리 셀(120-3)에게 신호가 송신될 때, 신호는 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)을 통과하여 제3 배터리 셀(120-3)로 전달될 수 있다. 신호가 전달될 때, 제1 배터리 셀(120-1) 내부의 임피던스 및 제2 배터리 셀(120-2) 내부의 임피던스에 의해, 신호의 강도가 감소할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 마스터 BMS(110)으로부터 수신된 신호의 타겟이 제1 배터리 셀(120-1)인지 여부를 식별할 수 있다. 상기 신호는, 신호의 수신 대상이 되는 제1 배터리 셀(120-1)의 ID에 관한 정보인, 타겟 ID에 관한 정보를 포함할 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 마스터 BMS(110)으로부터 수신된 신호에 포함된 타겟 ID를, 제1 배터리 셀(120-1)에 할당된 ID와 비교할 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 타겟 ID가 제1 배터리 셀(120-1)에 할당된 ID와 대응되는 것을 식별함에 기반하여, 신호에 대응되는 동작을 수행할 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 타겟 ID가 제1 배터리 셀(120-1)에 할당된 ID와 대응되지 않는 것을 식별함에 기반하여, 신호를 증폭시킨 후, 제1 배터리 셀(120-1)에 연결된 제2 배터리 셀(예: 도 1의 제2 배터리 셀(120-2))에게 전송하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 마스터 BMS(110)으로부터, 제1 배터리 셀(120-1)에게, 제1 배터리 셀(120-1)의 상태에 관한 정보를 요청하는 신호가 전송된 경우, 마스터 BMS(110)에 직렬 연결된 제1 배터리 셀(120-1)의 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 상기 신호를 수신할 수 있다. 상기 신호는, 제1 배터리 셀(120-1)에 할당된 ID로 설정된 타겟 ID에 관한 정보를 포함할 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1)의 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 수신된 신호에 포함된 타겟 ID를 식별하고, 식별된 타겟 ID가, 제1 배터리 셀(120-1)에 할당된 ID에 대응되는지 여부를 식별할 수 있다. 식별된 타겟 ID가, 제1 배터리 셀(120-1)에 할당된 ID에 대응되는 것을 식별한 경우, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 상태에 관한 정보를 포함하는 신호를 생성하고, 생성된 신호를, 마스터 BMS(110)에게 전송하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 마스터 BMS(110)으로부터, 제2 배터리 셀(120-2)에게, 제2 배터리 셀(120-2)의 상태에 관한 정보를 요청하는 신호가 전송된 경우, 마스터 BMS(110)에 직렬 연결된 제1 배터리 셀(120-1)의 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 상기 신호를 수신할 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1)의 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 수신된 신호에 포함된 타겟 ID를 식별하고, 식별된 타겟 ID가, 제1 배터리 셀(120-1)에 할당된 ID에 대응되는지 여부를 식별할 수 있다. 식별된 타겟 ID가, 제1 배터리 셀(120-1)에 할당된 ID에 대응되지 않는 것을 식별한 경우, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 상기 신호를 증폭시킨 후, 제1 배터리 셀(120-1)에 직렬 연결된 제2 배터리 셀(120-2)로 전송하도록 구성될 수 있다. 제2 배터리 셀(120-2)의 제2 셀 컨트롤러(예: 도 1의 제2 셀 컨트롤러(200-2))는, 상기 신호에 포함된 타겟 ID가, 제2 배터리 셀(120-2)에 할당된 ID에 대응되는 것을 식별함에 기반하여, 제2 배터리 셀(120-2)의 상태에 관한 정보를 포함하는 신호를 생성할 수 있다. 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 생성된 신호를, 마스터 BMS(110)에게 전송하도록 구성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 신호의 송신 및/또는 수신을 제어하는 마이크로 프로세서(201), 마이크로 프로세서(201)로 송신 및/또는 수신되는 신호를 증폭하기 위한 증폭 회로(202), 및 신호의 전송 경로를 제어하기 위한 스위치(SW)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)로 송신 및/또는 수신되는 신호는, 증폭 회로(202)를 통해 증폭된 후, 송신 및/또는 수신될 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)의 외부로부터 신호가 수신될 때, 스위치(SW)는, 신호가 마이크로 프로세서(201)로 수신되도록 닫힘(closed)으로써, 신호의 수신 경로를 제공할 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)로부터 신호가 송신될 때, 스위치(SW)는, 신호가 마이크로 프로세서(201)로부터 송신되도록 닫힘(closed)으로써, 신호의 송신 경로를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 보호 회로(123) 및 이차 전지(121) 사이에 연결될 수 있다. 도 3을 참조하면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 이차 전지(121)의 양극 탭(121a), 및 보호 회로(123)의 제1 단(123a)에 연결된 제1 단(125a) 및 이차 전지(121)의 음극 탭(121b), 및 보호 회로(123)의 제2 단(123b)에 연결된 제2 단(125b)을 포함할 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1)로 전송되는 신호는, 제1 셀 컨트롤러(200-1)의 제1 단(125a)을 통해, 제1 셀 컨트롤러(200-1)로 전송될 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1)의 제2 단(125b) 및 제1 셀 컨트롤러(200-1)의 제1 단(125a) 사이의 전위 차이(V2-V1)에 기반하여, 마스터 BMS(110)으로부터 수신된 신호를 식별할 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1)의 제2 단(125b)의 전위(V2)와 제1 셀 컨트롤러(200-1)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, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 수신된 신호에 포함된 타겟 ID가, 상기 제1 배터리 셀(120-1)에 할당된 ID에 대응되지 않는 경우, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제2 배터리 셀(120-2)로 신호를 송신하기 위해, 제1 셀 컨트롤러(200-1)의 제1 단(125a)에 증폭된 신호를 인가할 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)의 제1 단(125a)에 인가된 증폭된 신호는, 이차 전지(121)를 통해, 제2 배터리 셀(120-2)로 송신될 수 있다. 따라서, 신호가 제1 배터리 셀(120-1)을 통과하더라도, 제1 셀 컨트롤러(200-1)의 제1 단(125a)에서 증폭되므로, 신호는, 서로 연결된 복수의 배터리 셀들(120)을 통과하는 동안 일정 강도를 유지할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 서로 연결된 복수의 배터리 셀들(120)에 의해, 배터리 셀 간 통신 신호의 송신 및/또는 수신 구조가 단순해지고, 전원 공급의 안정성을 확보하면서도, 복수의 셀 컨트롤러들(200)을 이용한 신호의 강도를 유지할 수 있다.
도 4는, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 셀 컨트롤러를 통해 송수신되는 신호의 데이터 패킷의 일 예를 도시한다.
일 실시예에 따른 배터리 모듈(예: 도 1의 배터리 모듈(100))의 복수의 셀 컨트롤러들(200)을 통해 송수신되는 신호는, 방향성을 설정하기 위한 정보를 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, 상기 신호의 데이터 패킷(300)은, 헤더 개시(start of header, SOH)(301), 신호의 전달 방향(direction, DIR)(302), 타겟 ID(target ID, TAR_ID)(303), 전송 ID(transmit ID, TX_ID)(304), 문자열 길이(length, LEN)(305), 실제 동작의 명령을 나타내는 커맨드(command, CMD)(306), 전송되는 데이터인 페이로드(payload)(307), 및 오류를 체크하는 CRC(cyclic redundancy check)(308)에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 DIR(302)이 0인 경우, 신호의 전송 방향은, 도 1의 제1 방향(예: 도 1의 제1 방향(D1))일 수 있고, 상기 DIR(302)이 1인 경우, 신호의 전송 방향은, 도 1의 제2 방향(예: 도 1의 제2 방향(D2))일 수 있다. 하지만, 이에 제한되지 않는다. TX_ID(304)는, 해당 신호를 전송한 배터리 관리 시스템(예: 도 1의 마스터 BMS(110)) 또는 복수의 배터리 셀들(예: 도 1의 복수의 배터리 셀들(120))에 할당된 ID를 나타낸다. TAR_ID(303)는, 해당 신호를 수신할 마스터 BMS(110) 또는 복수의 배터리 셀들(120)에 할당된 ID를 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따르면, 데이터 패킷(300)에 포함된 CMD(306)는, 특정 동작에 관련된 정보를 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, CMD(306)는, 복수의 배터리 셀들(120) 각각에 대한 ID의 할당을 요청하기 위한 정보를 포함하는 패킷(306a), 복수의 배터리 셀들(120)에 미리 할당된(preassigned) ID의 리셋을 요청하기 위한 정보를 포함하는 패킷(306b)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 복수의 배터리 셀들(120)은, ID의 할당을 요청하기 위해, 상기 패킷(306a)에 1이 입력된 데이터 신호를 마스터 BMS(110)에게 전송할 수 있다. CMD(306)는, 상술한 패킷(306a, 206b) 이외에 다양한 정보를 포함하는 패킷(306c)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 제1 배터리 셀(예: 도 1의 제1 배터리 셀(120-1))의 상태에 관한 정보를 요청하는 정보를 포함하는 데이터 신호를 제1 배터리 셀(120-1)에게 전송할 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1)은, 상기 데이터 신호를 수신함에 기반하여, 제1 배터리 셀(120-1)의 상태에 관한 정보를 마스터 BMS(110)에게 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 배터리 셀들(120) 중 어느 하나의 배터리 셀에게 신호가 전송된 경우, 복수의 셀 컨트롤러들(예: 도 1의 복수의 셀 컨트롤러들(200)) 중 상기 하나의 배터리 셀에 배치된 셀 컨트롤러는, DIR(302)과 상기 어느 하나의 배터리 셀에 할당된 ID를 비교할 수 있다.
예를 들면, DIR(302)이 0이고, 제2 배터리 셀(120-2)에 할당된 ID가 TAR_ID(303)에 일치하지 않고, 상기 TAR_ID(303)에 대응되는 ID를 가지는 배터리 셀이 TX_ID(304)에 대응되는 ID를 가지는 배터리 셀보다 제1 방향(D1)에 위치할 때, 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 수신된 신호를 무시할 수 있다. 상술한 예시는, 상기 신호의 전송 방향에 반대 방향으로 신호가 잘못 전송된 경우이므로, 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 수신된 신호를 무시할 수 있다.
예를 들면, DIR(302)이 1이고, 제2 배터리 셀(120-2)에 할당된 ID가 TAR_ID(303)에 일치하지 않고, 상기 TAR_ID(303)에 대응되는 ID를 가지는 배터리 셀이 TX_ID(304)에 대응되는 ID를 가지는 배터리 셀보다 제2 방향(D2)에 위치할 때, 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 신호를 제2 방향(D2)으로 전송할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 신호를 증폭시킨 후 전송할 수 있다. 상술한 예시는, 상기 신호의 전송 방향대로 신호가 전송된 경우이므로, 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 수신된 신호를 TAR_ID(303)에 일치하는 ID를 가지는 배터리 셀까지 신호가 송신될 수 있도록, 상기 신호를 증폭시킨 후, 제2 방향(D2)으로 송신할 수 있다. 신호는, 순차적으로 전송되어, TAR_ID(303)와 상기 ID가 일치하는 배터리 셀까지 전송될 수 있고, 해당 배터리 셀에서 상기 신호에 대응하는 동작이 수행될 수 있다.
예를 들면, 제2 배터리 셀(120-2)에 할당된 ID가 TAR_ID(303)에 일치하는 경우, 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 상기 신호의 데이터 패킷(300)에 포함된 CMD(306)에 기반하여 지정된 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 서로 연결된 복수의 배터리 셀들(120)을 포함하는 배터리 모듈(100)에서, 마스터 BMS(110)과 복수의 배터리 셀들(120)의 신호 송수신이 원활하게 수행될 수 있다. 신호의 전달 방향 및 타겟 ID에 관한 정보를 포함하는 신호를 통해, 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 직렬 연결에 의한 신호의 충돌을 방지할 수 있다.
도 5는, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 복수의 배터리 셀들의 데이터 신호의 송수신 동작의 일 예를 도시한다.
도 5에 도시된 동작은, 마스터 BMS(110)에 직렬 연결된 복수의 배터리 셀들(120)에 순서대로 ID가 할당된 경우를 가정하여 수행된다. 도 5에 도시된 동작은, 마스터 BMS(110)에 할당된 ID는 0(ID=0)이고, 제1 배터리 셀(120-1)에 할당된 ID는 1(ID=1)이고, 제2 배터리 셀(120-2)에 할당된 ID는 2이고(ID=2), 제3 배터리 셀(120-3)에 할당된 ID는 3(ID=3)인 경우를 가정한다.
도 5를 참조하면, 마스터 BMS(110)는, 제3 배터리 셀(120-3)에게 데이터 신호를 송신하기 위해, 데이터 신호(401a)를 생성하고, 생성된 데이터 신호(401a)를 제1 배터리 셀(120-1)에게 송신할 수 있다. 상기 데이터 신호(401a)는, 타겟 ID에 관한 정보, 송신 ID에 관한 정보, 및 전송 방향에 관한 정보를 포함할 수 있다. 도 5를 참조하면, 상기 데이터 신호(401a)는, 타겟 ID가 3, 송신 ID가 0, 전송 방향이 제1 방향(D1)인 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 배터리 셀(120-1)은, 마스터 BMS(110)으로부터, 데이터 신호(401b)를 수신할 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1)의 제1 셀 컨트롤러(예: 도 1의 제1 셀 컨트롤러(200-1))는, 상기 데이터 신호(401b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보를 식별하고, 제1 배터리 셀(120-1)에 할당된 ID와 비교할 수 있다. 상기 데이터 신호(401b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보는 3이므로, 제1 배터리 셀(120-1)의 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 타겟 ID가 제1 배터리 셀(120-1)에 할당된 ID에 대응되지 않음을 식별하고, 데이터 신호(402a)를 제2 배터리 셀(120-2)로 전송할 수 있다. 상기 데이터 신호(402a)는, 타겟 ID가 3, 송신 ID가 1, 전송 방향이 제1 방향(D1)인 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 배터리 셀(120-2)은, 제1 배터리 셀(120-1)로부터, 데이터 신호(402b)를 수신할 수 있다. 제2 배터리 셀(120-2)의 제2 셀 컨트롤러(예: 도 1의 제2 셀 컨트롤러(200―2))은, 상기 데이터 신호(402b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보를 식별하고, 제2 배터리 셀(120-2)에 할당된 ID와 비교할 수 있다. 상기 데이터 신호(402b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보는 3이므로, 제2 배터리 셀(120-2)의 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 타겟 ID가 제2 배터리 셀(120-2)에 할당된 ID에 대응되지 않음을 식별하고, 데이터 신호(403a)를 제3 배터리 셀(120-3)로 전송할 수 있다. 상기 데이터 신호(403a)는, 타겟 ID가 3, 송신 ID가 2, 전송 방향이 제1 방향(D1)인 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제3 배터리 셀(120-3)은, 제2 배터리 셀(120-2)로부터, 데이터 신호(403b)를 수신할 수 있다. 제3 배터리 셀(120-3)의 제3 셀 컨트롤러(예: 도 1의 제3 셀 컨트롤러(200-3))은, 상기 데이터 신호(403b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보를 식별하고, 제3 배터리 셀(120-3)에 할당된 ID와 비교할 수 있다. 상기 데이터 신호(403b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보는 3이므로, 제3 배터리 셀(120-3)의 제3 셀 컨트롤러(200-3)는, 타겟 ID가 제3 배터리 셀(120-3)에 할당된 ID에 대응됨을 식별하고, 상기 데이터 신호(403b)에 대응되는 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 배터리 셀(120-1)이, 제2 배터리 셀(120-2)로부터, 데이터 신호(403b)를 수신한 경우, 제1 셀 컨트롤러(200-1)은, 상기 데이터 신호(403b)에 포함된 정보를 확인할 수 있다. 상기 데이터 신호(403b)에 포함된 전송 ID는 2이고, 전송 방향이 제1 방향(D1)이므로, 제1 배터리 셀(120-1)의 제1 셀 컨트롤러(200-1)은, 상기 데이터 신호(403b)를 무시할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제3 배터리 셀(120-3)은, 데이터 신호(403b)에 포함된 정보에 대응되는 동작을 수행할 수 있다. 데이터 신호(403b)에 포함된 정보가, 제3 배터리 셀(120-3)의 상태에 관한 정보의 요청을 포함하는 경우, 제3 배터리 셀(120-3)은, 제3 배터리 셀(120-3)의 상태에 관한 정보를 포함하는 데이터 신호(404a)를 제2 배터리 셀(120-2)에게 송신할 수 있다. 상기 데이터 신호(404a)는, 타겟 ID에 관한 정보, 송신 ID에 관한 정보, 및 전송 방향에 관한 정보를 포함할 수 있다. 도 5를 참조하면, 상기 데이터 신호(404a)는, 타겟 ID가 0, 송신 ID가 3, 전송 방향이 제2 방향(D2)인 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 배터리 셀(120-2)은, 제3 배터리 셀(120-3)로부터, 데이터 신호(404b)를 수신할 수 있다. 제2 배터리 셀(120-2)의 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 상기 데이터 신호(404b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보를 식별하고, 제2 배터리 셀(120-2)에 할당된 ID와 비교할 수 있다. 상기 데이터 신호(404b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보는 0이므로, 제2 배터리 셀(120-2)의 제2 셀 컨트롤러(200-2)은, 타겟 ID가 제2 배터리 셀(120-2)에 할당된 ID에 대응되지 않음을 식별하고, 데이터 신호(405a)를 제1 배터리 셀(120-1)에게 전송할 수 있다. 상기 데이터 신호(405a)는, 타겟 ID가 0, 송신 ID가 2, 전송 방향이 제2 방향(D2)인 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 배터리 셀(120-1)은, 제2 배터리 셀(120-2)로부터, 데이터 신호(405b)를 수신할 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1)의 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 상기 데이터 신호(405b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보를 식별하고, 제1 배터리 셀(120-1)에 할당된 ID와 비교할 수 있다. 상기 데이터 신호(405b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보는 0이므로, 제1 배터리 셀(120-1)의 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 타겟 ID가 제1 배터리 셀(120-1)에 할당된 ID에 대응되지 않음을 식별하고, 데이터 신호(406a)를 마스터 BMS(110)에게 전송할 수 있다. 상기 데이터 신호(406a)는, 타겟 ID가 0, 송신 ID가 1, 전송 방향이 제2 방향(D2)인 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제3 배터리 셀(120-3)이, 제2 배터리 셀(120-2)로부터, 데이터 신호(405b)를 수신한 경우, 제3 배터리 셀(120-3)의 제3 셀 컨트롤러(200-3)은, 상기 데이터 신호(405b)에 포함된 정보를 확인할 수 있다. 상기 데이터 신호(405b)에 포함된 전송 ID는 2이고, 전송 방향이 제2 방향(D2)이므로, 제3 배터리 셀(120-3)의 제3 셀 컨트롤러(200-3)은, 상기 데이터 신호(405b)를 무시할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)는, 제1 배터리 셀(120-1)로부터, 데이터 신호(406b)를 수신할 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 상기 데이터 신호(406b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보를 식별하고, 마스터 BMS(110)에 할당된 ID와 비교할 수 있다. 상기 데이터 신호(406b)에 포함된 타겟 ID에 관한 정보는 0이므로, 마스터 BMS(110)는, 타겟 ID가 마스터 BMS(110)에 할당된 ID에 대응됨을 식별할 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 상기 데이터 신호(406b)를 수신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 배터리 셀(120-2)이, 제1 배터리 셀(120-1)로부터, 데이터 신호(406b)를 수신한 경우, 제2 배터리 셀(120-2)의 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 상기 데이터 신호(406b)에 포함된 정보를 확인할 수 있다. 상기 데이터 신호(406b)에 포함된 전송 ID는 1이고, 전송 방향이 제2 방향(D2)이므로, 제2 배터리 셀(120-2)의 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 상기 데이터 신호(406b)를 무시할 수 있다.
상술한 바와 같이, 복수의 셀 컨트롤러들(예: 도 1의 복수의 셀 컨트롤러들(200))을 통해, 마스터 BMS(110)과 서로 연결된 복수의 배터리 셀들(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 모듈의 일 예를 나타낸다. 도 7은, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 스위치의 일 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 복수의 배터리 셀들(120), 마스터 배터리 관리 시스템(110), 버스 바(500), 및 스위치(600)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 복수의 배터리 셀들(120)을 관리하기 위한 마스터 BMS(110)를 포함할 수 있다. 복수의 배터리 셀들(120) 및 마스터 BMS(110)는, 상술한 복수의 배터리 셀들(120) 및 마스터 BMS(110)로 참조될 수 있다. 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명된 내용들은, 이하 설명되는 배터리 모듈(100)에 동일하게 적용될 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
일 실시예에 따르면, 버스 바(500)는, 복수의 배터리 셀들(120)을 연결할 수 있다. 예를 들면, 복수의 배터리 셀들(120)이 직렬 연결된 경우, 버스 바(500)는, 하나의 배터리 셀의 양극 단자와 다른 배터리 셀의 음극 단자를 연결할 수 있다. 도 6에 도시된 버스 바(500)는, 복수의 배터리 셀들(120) 사이의 연결 라인의 일부에 도시되어 있으나, 복수의 배터리 셀들(120) 사이의 연결 라인의 전체에 배치될 수 있다. 버스 바(500)는, 마스터 BMS(110)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)와 복수의 배터리 셀들(120)의 적어도 일부는, 버스 바(500)를 통해 서로 연결될 수 있다. 하지만, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)는, 상기 버스 바(500)를 통해, 복수의 배터리 셀들(120)과 통신하도록 구성될 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 버스 바(500)를 통해, 복수의 셀 컨트롤러들(200)에게 신호를 전송할 수 있고, 복수의 셀 컨트롤러들(200)은, 버스 바(500)를 통해, 마스터 BMS(110)에게 신호를 전송할 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)가, 제2 배터리 셀(120-2)에게 신호를 송신하는 경우, 상기 신호는, 버스 바(500)를 통해, 제2 배터리 셀(120-2)로 전송될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)이 직렬 연결된 경우, 상기 신호는, 제1 배터리 셀(120-1)을 통과하여 제2 배터리 셀(120-2)에게 전송될 수 있다. 상기 신호는, 신호를 수신할 제2 배터리 셀(120-2)에 할당된 ID에 관한 정보(예: 도 3의 TAR_ID(303))를 포함할 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 상기 정보를 식별하고, 수신된 신호를 증폭한 후 제2 배터리 셀(120-2)에게 전송할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)이 병렬 연결된 경우, 상기 신호는, 마스터 BMS(110)로부터 제2 배터리 셀(120-2)로 직접적으로 전송될 수 있다. 하지만, 이에 제한되지 않는다. 상기 신호의 송신 및/또는 수신 동작은, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명된 동작들로 참조될 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
일 실시예에 따르면, 스위치(600)는, 복수의 배터리 셀들(120) 중 어느 하나를, 나머지 배터리 셀들로부터 전기적으로 연결시키거나 또는 분리시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 스위치(600)는, 제1 배터리 셀(120-1)과 제2 배터리 셀(120-2)을 전기적으로 연결시키거나 또는 분리시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 스위치(600)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 양단에 연결된 제1 스위치(600-1), 제2 스위치(600-2), 제2 배터리 셀(120-2)의 양단에 연결된 제3 스위치(600-3), 제4 스위치(600-4), 제3 배터리 셀(120-3)의 양단에 연결된 제5 스위치(600-5), 제6 스위치(600-6)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 스위치(600-1) 및 제2 스위치(600-2)가 개방된(opened) 경우, 제1 배터리 셀(120-1)은, 제2 배터리 셀(120-2) 및 제3 배터리 셀(120-3)로부터 전기적으로 분리될 수 있다. 예를 들면, 제1 스위치(600-1) 및 제2 스위치(600-2)가 닫힌(closed) 경우, 제1 배터리 셀(120-1)은, 제2 배터리 셀(120-2) 및 제3 배터리 셀(120-3)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1)이 제2 배터리 셀(120-2) 및 제3 배터리 셀(120-3)로부터 전기적으로 분리된 경우에도, 제2 배터리 셀(120-2) 및 제3 배터리 셀(120-3)은, 부하로 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 다만, 스위치(600)의 형태나 배치된 위치는, 도면에 도시된 바에 제한되지 않는다. 스위치(600)는 배터리 셀의 외부에 배치될 수도 있고, 배터리 셀의 내부에 배치될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 스위치(600)는, 마스터 BMS(110) 및/또는 복수의 셀 컨트롤러들(200)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들면, 제1 배터리 셀(120-1) 내에 배치된 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 양단에 배치된 제1 스위치(600-1) 및 제2 스위치(600-2)를 제어하도록 구성될 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 스위치(600-1) 및 제2 스위치(600-2)가 개방되거나 또는 닫히도록 제어할 수 있다. '
일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)는, 스위치(600)를 직접적 및/또는 간접적으로 제어할 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 스위치(600)의 동작을 제어하기 위한 신호를, 스위치(600)에게 직접 전송할 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 스위치(600)의 동작을 제어하기 위한 신호를, 복수의 셀 컨트롤러들(200) 중 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게 전송할 수 있다. 상기 신호를 수신한 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 상기 신호에 기반하여, 제1 스위치(600-1) 및 제2 스위치(600-2)를 제어하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 다르면, 복수의 셀 컨트롤러들(200)은, 각각 복수의 배터리 셀들(120)의 열화와 관련된 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 복수의 배터리 셀들(120)의 열화와 관련된 데이터는, 배터리의 SOH(state of health)의 정도를 정량적으로 나타내는 다양한 데이터를 의미할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 전압, 전류, 온도, 충전 및/또는 방전에 따른 SOC(state of charge) 변화 중 적어도 하나에 대한 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 충전 시에, 제1 배터리 셀(120-1)의 SOC(state of charge)의 변화를 식별할 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 시간에 따른 배터리 셀의 SOC 변화에 관한 정보를 포함하는 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 방전 시에, 제1 배터리 셀(120-1)의 SOC의 변화를 식별할 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 시간에 따른 배터리 셀의 SOC 변화에 관한 정보를 포함하는 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 동작 시에, 제1 배터리 셀(120-1)의 온도를 식별할 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 동작 시간에 따른 제1 배터리 셀(120-1)의 온도 변화에 관한 정보를 포함하는 데이터를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 배터리 셀(120-1)이 열화되었다고 판단된 경우, 제1 배터리 셀(120-1)은, 다른 배터리 셀들로부터 전기적으로 분리될 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1)의 열화 판단은, 마스터 BMS(110) 및/또는 제1 셀 컨트롤러(200-1)가 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)이 열화되었다고 판단된 경우, 제1 배터리 셀(120-1)이, 제2 배터리 셀(120-2)로부터 전기적으로 분리되도록, 스위치(600)를 제어하도록 구성될 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1)이 열화된 경우, 제1 배터리 셀(120-1)을 포함하는 배터리 모듈(100)이 동작되면, 제1 배터리 셀(120-1)에 의해 배터리 모듈(100)의 성능이 열화될 수 있다. 예를 들면, 배터리 모듈(100)이 충전될 때, 열화된 제1 배터리 셀(120-1)의 전압이 정상 상태의 전압보다 저하된 경우, 셀 밸런싱에 의해, 제1 배터리 셀(120-1)의 전압에 맞춰 제2 배터리 셀(120-2)의 전압이 낮아질 수 있다. 상술한 경우, 정상 상태의 제2 배터리 셀(120-2)의 전압이 소비되므로, 에너지 효율이 낮아질 수 있다. 예를 들면, 배터리 모듈(100)이 동작될 때, 열화된 제1 배터리 셀(120-1)의 온도가 정상 상태의 온도보다 높을 경우, 제1 배터리 셀(120-1)에 의해 배터리 모듈(100)의 온도가 높아질 수 있다. 배터리 모듈(100)의 온도가 상승됨에 따라, 화재가 발생되거나, 배터리 모듈(100)을 이용하는 장치(예: 전기 자동차)의 안전 시스템에 따라 장치의 동작이 중단될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110) 및/또는 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화와 관련된 데이터에 기반하여, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화를 판단할 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1)이 열화되었다고 판단된 경우, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 스위치(600)를 제어함으로써, 제1 배터리 셀(120-1)을, 다른 배터리 셀들로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다. 열화된 제1 배터리 셀(120-1)이 분리됨에 따라, 배터리 모듈(100)의 성능 저하를 방지할 수 있다.
도 8은, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 마스터 BMS가 열화된 배터리 셀을 분리하기 위한 동작의 일 예에 관한 흐름도(flow chart)이다. 도 8을 참조하여 설명되는 제1 셀 컨트롤러(예: 도 6의 제1 셀 컨트롤러(200-1))의 동작들은, 나머지 배터리 셀들의 셀 컨트롤러들(예: 제2 셀 컨트롤러(200-2))에도 동일하게 적용될 수 있다.
동작 801에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화와 관련된 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 전압, 전류, 온도, 충전 및/또는 방전에 따른 SOC 변화 중 적어도 하나에 대한 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 열화와 관련된 데이터는, 제1 배터리 셀(120-1)의 SOH의 정도를 나타내는 데이터를 의미할 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 활성화 여부와 독립적으로, 상기 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)이 활성화된 상태 내에서, 제1 배터리 셀(120-1)의 온도, 동작 전압 및/또는 동작 전류를 측정하고, 측정된 온도, 동작 전압 및/또는 동작 전류에 관련된 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)이 비활성화된 상태(예: 슬립 상태, 턴 오프(turn-off) 상태) 내에서, 제1 배터리 셀(120-1)의 개방 전압을 측정하고, 측정된 개방 전압에 관련된 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 상술한 데이터는 예시적인 것에 불과할 뿐, 이에 제한되지 않는다.
동작 802에서, 마스터 BMS(110)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게, 획득된 데이터의 송신을 요청하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 동작 802에서, 마스터 BMS(110)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게 획득된 데이터의 송신을 요청하는 제2 신호를 전송할 수 있다. 상기 제2 신호는, 마스터 BMS(110)로부터, 버스 바(예: 도 6의 버스 바(500))를 통해, 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게 전송될 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 사용자에 의해 지정된 주기마다, 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게 상기 제2 신호를 전송할 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 지정된 이벤트 발생 시, 상기 제2 신호를 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 동작 802는, 생략될 수도 있다. 동작 802가 생략된 경우, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 마스터 BMS(110)로부터 별도의 요청이 없더라도, 동작 803을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 동작 802는, 제1 배터리 셀(120-1)의 상태에 기반하여 수행될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 배터리 셀(120-1)이 동작되는 제1 상태 내에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 마스터 BMS(110)로부터 별도의 요청 신호를 수신하지 않고, 획득된 데이터를, 버스 바(500)를 통해, 마스터 BMS(110)로 송신하도록 구성될 수 있다. 제1 상태는, 제1 배터리 셀(120-1)이 부하로 전력을 공급하고 있는 상태를 의미할 수 있다. 제1 상태 내에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 획득된 데이터를 마스터 BMS(110)로 송신하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 상태와 구별되는 제2 상태 내에서, 동작 802가 수행될 수 있다. 제2 상태는, 제1 배터리 셀(120-1)이 부하로 전력을 공급하고 있지 않은 턴 오프 상태, 저전력 동작 상태 또는 슬립 상태를 의미할 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1)의 제2 상태 내에서, 마스터 BMS(110)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게, 상기 데이터의 송신을 요청하기 위한 제2 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 제2 상태에서, 제1 배터리 셀(120-1)의 전력 소모가 최소화될 필요가 있을 수 있으므로, 제2 신호의 수신 시에 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 상기 데이터를 마스터 BMS(110)에게 전송하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 부하의 구동 전력이 부족한 상황에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)가 데이터를 마스터 BMS(110)로 송신하는 동작을 계속 수행할 경우, 전력 부족으로 인해 부하를 구동할 수 없는 상황이 발생될 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 상기 데이터 송신으로 인한 제1 배터리 셀(120-1)의 전력 소모를 최소화할 수 있다.
동작 803에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 획득된 제1 배터리 셀(120-1)의 열화와 관련된 데이터를 마스터 BMS(110)에게 전송하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 마스터 BMS(110)로부터, 상기 데이터의 송신을 요청하는 신호를 수신함에 기반하여, 획득된 데이터를 마스터 BMS(110)에게 전송할 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 사용자에 의해 지정된 주기마다, 획득된 데이터를 마스터 BMS(110)에게 전송할 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 지정된 이벤트 발생 시, 획득된 데이터를 마스터 BMS(110)에게 전송할 수 있다.
동작 804에서, 마스터 BMS(110)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1)로부터 획득된 데이터를, 미리 결정된 기준 값(pre-determined reference value)와 비교하도록 구성될 수 있다. 미리 결정된 기준 값은, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화되지 않은 정상 상태를 나타내는 값일 수 있다. 미리 결정된 기준 값은, 데이터의 종류에 기반하여, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화를 판정할 수 있는 범위로 결정될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)가, 제1 배터리 셀(120-1)의 온도에 관한 정보를 포함하는 데이터를 송신한 경우, 상기 미리 결정된 기준 값은, 정상 상태의 제1 배터리 셀(120-1)의 온도 범위로 결정될 수 있다. 상기 정상 상태의 제1 배터리 셀(120-1)의 온도 범위는, 제1 배터리 셀(120-1)이 정상적으로 동작할 수 있는 온도의 범위를 의미할 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)가, 제1 배터리 셀(120-1)의 충전 시 SOC에 관한 데이터를 송신한 경우, 상기 미리 결정된 기준 값은, 정상 상태의 제1 배터리 셀(120-1)의 시간에 따른 SOC의 변화율로 결정될 수 있다.
동작 805에서, 마스터 BMS(110)는, 동작 804에서 비교 결과, 제1 셀 컨트롤러(200-1)로부터 수신된 데이터가 기준 값을 벗어남을 식별함에 기반하여, 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게, 제1 배터리 셀(120-1)을 제2 배터리 셀(120-2)로부터 분리시키기 위한 제1 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1)로부터 수신된 제1 배터리 셀(120-1)의 온도에 관한 정보를 포함하는 데이터가 기준 값 내에 포함되지 않음을 식별한 경우, 제1 신호를 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게 송신할 수 있다. 상기 제1 신호는, 버스 바(500)를 통해, 마스터 BMS(110)로부터 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게 전송될 수 있다.
동작 806에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 마스터 BMS(110)로부터 제1 신호를 수신함에 기반하여, 제1 배터리 셀(120-1)이 제2 배터리 셀(120-2)로부터 전기적으로 분리되도록 스위치(600)를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 신호를 수신함에 기반하여, 제1 스위치(600-1)(예: 도 7의 제1 스위치(600-1)) 및 제2 스위치(600-2)(예: 도 7의 제2 스위치(600-2))가 개방되도록 제어할 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1)이 제2 배터리 셀(120-2)로부터 전기적으로 분리됨은, 제1 배터리 셀(120-1)이 배터리 모듈(100) 내에서 제1 배터리 셀(120-1)을 제외한 나머지 배터리 셀들과 전기적으로 분리됨을 의미할 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1)은, 나머지 배터리 셀들과 전기적으로 분리된 경우에도, 마스터 BMS(110)와 전기적 연결은, 유지될 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 분리된 제1 배터리 셀(120-1)의 SOH를 지속적으로 관리할 수 있다. 동작 805, 동작 806에서, 스위치(600)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1)에 의해 제어되는 것으로 설명되었으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1)로부터 수신된 데이터가 기준 값을 벗어남을 식별함에 기반하여, 직접 스위치(600)를 제어함으로써, 제1 배터리 셀(120-1)을, 제2 배터리 셀(120-2)로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다.
동작 807에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)이 제2 배터리 셀(120-2)로부터 전기적으로 분리되었음을 알리기 위한 신호를 마스터 BMS(110)에게 전송하도록 구성될 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 스위치(600)를 제어한 후, 상기 신호를, 마스터 BMS(110)에게 전송할 수 있다. 상기 신호는, 버스 바(500)를 통해, 제1 셀 컨트롤러(200-1)로부터 마스터 BMS(110)에게 전송될 수 있다.
동작 808에서, 마스터 BMS(110)는, 제1 배터리 셀(120-1)이 제2 배터리 셀(120-2)로부터 전기적으로 분리되었음을 알리도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 배터리 모듈(100)을 포함하는 장치의 구성요소로, 제1 배터리 셀(120-1)이 분리되었음을 알리는 신호를 전송할 수 있다. 예를 들면, 배터리 모듈(100)을 포함하는 전기 자동차 내에서, 마스터 BMS(110)는, 디스플레이 또는 스피커를 통해, 제1 배터리 셀(120-1)이 분리되었음을 알리기 위한 시각적 신호 또는 청각적 신호를 사용자에게 전송할 수 있다. 사용자는, 상기 알림을 통해, 제1 배터리 셀(120-1)이 열화되었음을 인식할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 서로 전기적으로 연결된 복수의 배터리 셀들(120) 내에 배치된 복수의 셀 컨트롤러들(200)을 통해, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 열화 여부를 식별할 수 있다. 일반적으로, 배터리 셀의 열화를 식별하기 위해서, 열화 판정 장치를 통해, 배터리 셀을 충방전 시키는 것과 같이, 별도의 과정이 요구된다. 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 복수의 배터리 셀들(120) 각각에 포함된 복수의 셀 컨트롤러들(200)에 의해, 열화와 관련된 데이터를 용이하게 획득할 수 있다. 획득된 데이터는, 버스 바(500)를 통해 마스터 BMS(110)로 송신될 수 있으므로, 통신을 위한 별도의 와이어 하네스가 요구되지 않는다. 따라서, 전체 시스템의 무게가 가벼워지고, 설계가 용이해질 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 수신된 데이터에 기반하여, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 열화 여부를 판단할 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 열화된 배터리 셀을 나머지 배터리 셀들로부터 전기적으로 분리시킴으로써, 열화된 배터리 셀에 의한 배터리 모듈(100)의 성능 저하를 방지할 수 있다.
도 9는, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 셀 컨트롤러가 열화된 배터리 셀을 분리하기 위한 동작의 일 예에 관한 흐름도이다. 도 9를 참조하여 설명되는 제1 셀 컨트롤러(200-1)의 동작들은, 나머지 배터리 셀들의 셀 컨트롤러들(예: 제2 셀 컨트롤러(200-2))에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 9를 참조하면, 동작 901에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화와 관련된 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 전압, 전류, 온도, 충전 및/또는 방전에 따른 SOC 변화 중 적어도 하나에 대한 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 활성화 여부와 독립적으로, 상기 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)이 활성화된 상태 내에서, 제1 배터리 셀(120-1)의 온도, 동작 전압 및/또는 동작 전류를 측정하고, 측정된 온도, 동작 전압 및/또는 동작 전류에 관련된 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)이 비활성화된 상태(예: 슬립 상태, 턴 오프(turn-off) 상태) 내에서, 제1 배터리 셀(120-1)의 개방 전압을 측정하고, 측정된 개방 전압에 관련된 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 상술한 데이터는 예시적인 것에 불과할 뿐, 이에 제한되지 않는다.
동작 902에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 획득된 데이터를, 미리 결정된 기준 값(pre-determined reference value)와 비교하도록 구성될 수 있다. 미리 결정된 기준 값은, 데이터의 종류에 기반하여, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화를 판정할 수 있는 범위로 결정될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)가, 제1 배터리 셀(120-1)의 온도에 관한 정보를 포함하는 데이터를 획득한 경우, 상기 미리 결정된 기준 값은, 정상 상태의 제1 배터리 셀(120-1)의 온도 범위로 결정될 수 있다. 상기 정상 상태의 제1 배터리 셀(120-1)의 온도 범위는, 제1 배터리 셀(120-1)이 정상적으로 동작할 수 있는 온도의 범위를 의미할 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)가, 제1 배터리 셀(120-1)의 충전 시 SOC에 관한 데이터를 획득한 경우, 상기 미리 결정된 기준 값은, 정상 상태의 제1 배터리 셀(120-1)의 시간에 따른 SOC의 변화율로 결정될 수 있다.
동작 903에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 동작 902에서의 비교 결과에 기반하여, 스위치(600)를 제어하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 획득된 데이터가 기준 값을 벗어남을 식별함에 기반하여, 제1 배터리 셀(120-1)이 제2 배터리 셀(120-2)로부터 전기적으로 분리되도록 스위치(600)를 제어하도록 구성될 수 있다. 제1 컨트롤러는, 획득된 데이터가 기준 값 내에 포함됨을 식별함에 기반하여, 제1 배터리 셀(120-1)이 제2 배터리 셀(120-2)과 전기적으로 연결되도록 스위치(600)를 제어하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화와 관련된 데이터에 기반하여, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화를 판단하도록 구성될 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1) 스스로, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화를 판단할 수 있으므로, 마스터 BMS(110)와 신호를 송신 및/또는 수신할 필요 없이, 제1 배터리 셀(120-1)의 분리 여부를 결정할 수 있다.
도 10은, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 마스터 BMS가 셀 컨트롤러의 메모리에 기록된 데이터에 기반하여, 열화된 배터리 셀을 분리하기 위한 동작의 일 예에 관한 흐름도이다. 도 10를 참조하여 설명되는 제1 셀 컨트롤러(200-1)의 동작들은, 나머지 배터리 셀들의 셀 컨트롤러들(예: 제2 셀 컨트롤러(200-2))에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 10을 참조하면, 동작 1001에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화와 관련된 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 동작 1001은, 도 8의 동작 801로 참조될 수 있다.
동작 1002에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 획득된 데이터를 메모리(예: 도 2의 메모리(250))에 저장하도록 구성될 수 있다. 메모리(250)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화와 관련된 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다.
동작 1003에서, 마스터 BMS(110)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게, 메모리(250)에 기록된 데이터의 송신을 요청하는 제3 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화 여부를 판단하기 위해, 메모리(250)에 저장된 데이터의 송신을 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게 요청할 수 있다. 상기 제3 신호는, 버스 바(500)를 통해, 마스터 BMS(110)로부터 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게 전송될 수 있다.
동작 1004에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 상기 제3 신호를 수신함에 기반하여, 메모리(250)에 저장된 데이터의 적어도 일부를 마스터 BMS(110)로 송신하도록 구성될 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 메모리(250)에 저장된 데이터의 전부를 마스터 BMS(110)로 전송할 수도 있고, 메모리(250)에 저장된 데이터의 일부를 마스터 BMS(110)로 전송할 수도 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화 여부를 판단한 후로부터 시간 및/또는 제1 배터리 셀(120-1)로부터 부하로의 전력 공급 횟수에 따라, 데이터의 전부 또는 일부의 송신을 요청하는 정보를 포함하는 제3 신호를 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게 전송할 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제3 신호에 기반하여, 데이터의 전부 또는 일부를 마스터 BMS(110)에게 전송할 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제3 신호 수신 전에 마스터 BMS(110)에게 송부했던 데이터를 제외하고, 마스터 BMS(110)에게 송부한적 없고, 새롭게 메모리(250)에 저장된 데이터를 마스터 BMS(110)에게 전송할 수 있다. 하지만, 이에 제한되지 않는다.
동작 1005에서, 마스터 BMS(110)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1)로부터 획득된 데이터를, 미리 결정된 기준 값(pre-determined reference value)와 비교하도록 구성될 수 있다. 동작 1005는, 도 8의 동작 804로 참조될 수 있다.
동작 1006에서, 마스터 BMS(110)는, 동작 1005에서 비교 결과, 제1 셀 컨트롤러(200-1)로부터 수신된 데이터가 기준 값을 벗어남을 식별함에 기반하여, 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게, 제1 배터리 셀(120-1)을 제2 배터리 셀(120-2)로부터 분리시키기 위한 제1 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 동작 1006은, 도 8의 동작 805로 참조될 수 있다.
동작 1007에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 마스터 BMS(110)로부터 제1 신호를 수신함에 기반하여, 제1 배터리 셀(120-1)이 제2 배터리 셀(120-2)로부터 전기적으로 분리되도록 스위치(600)를 제어하도록 구성될 수 있다. 동작 1007은, 도 8의 동작 806으로 참조될 수 있다.
동작 1008에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)이 제2 배터리 셀(120-2)로부터 전기적으로 분리되었음을 알리기 위한 신호를 마스터 BMS(110)에게 전송하도록 구성될 수 있다. 동작 1008은, 도 8의 동작 807으로 참조될 수 있다.
동작 1009에서, 마스터 BMS(110)는, 제1 배터리 셀(120-1)이 제2 배터리 셀(120-2)로부터 전기적으로 분리되었음을 알리도록 구성될 수 있다. 동작 1009는, 도 8의 동작 808로 참조될 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 복수의 배터리 셀들(120) 각각에 배치된 복수의 셀 컨트롤러들(200)에 열화와 관련된 데이터를 지속적으로 저장할 수 있다. 메모리(250)에 저장된 데이터는, 마스터 BMS(110)의 요청에 따라, 마스터 BMS(110)로 전송될 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 메모리(250)에 저장되었던 데이터들을 통해, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 열화 여부를 판단할 수 있다. 복수의 셀 컨트롤러들(200)은, 각각 복수의 배터리 셀들(120) 내에 배치되므로, 배터리 셀의 열화와 관련된 데이터의 획득이 용이할 수 있다. 복수의 셀 컨트롤러들(200) 각각은, 동작 중 또는 동작 중이 아닌 배터리 셀로부터 데이터를 획득하고, 획득된 데이터를 메모리(250)에 기록할 수 있다. 메모리(250)에 기록된 데이터를 통해, 마스터 BMS(110)는, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 열화 여부를 용이하게 판단할 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 배터리 셀의 충전 시, 배터리를 100% 충전하기 위해 소요되는 시간의 변화를 메모리(250)에 저장된 데이터를 통해 확인할 수 있다. 일정 기간 동안 저장된 데이터를 통해, 마스터 BMS(110)는, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 열화를 정확하게 판단하도록 구성될 수 있다.
도 11a 및 도 11b는, 제2 배터리 셀(120-2)이, 다른 배터리 셀들로부터 전기적으로 분리되는 일 예를 나타낸다. 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 스위치(600)는, 제2 배터리 셀(120-2)의 양단에 연결된 제1 스위치(600-1) 및 제2 스위치(600-2)를 포함할 수 있다. 복수의 배터리 셀들(120)은, 서로 직렬 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 모듈(100)은, 복수의 배터리 셀들(120)이 모두 전기적으로 연결되는 제1 라인(L1) 및 복수의 배터리 셀들(120) 중 적어도 하나가 전기적으로 분리되는 제2 라인(L2)을 포함할 수 있다. 스위치(600)는, 복수의 배터리 셀들(120)을 제1 라인(L1) 또는 제2 라인(L2)에 연결할 수 있다.
도 11a를 참조하면, 제1 스위치(600-1) 및 제2 스위치(600-2)가 제1 라인(L1)에 연결될 경우, 제2 배터리 셀(120-2)은, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제3 배터리 셀(120-3)과 전기적으로 연결될 수 있다. 서로 전기적으로 연결된 제1 배터리 셀(120-1), 제2 배터리 셀(120-2), 및 제3 배터리 셀(120-3)은, 부하의 구동을 위한 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 제1 스위치(600-1) 및 제2 스위치(600-2)가 제1 라인(L1)에 연결된 때, 제1 배터리 셀(120-1), 제2 배터리 셀(120-2), 및 제3 배터리 셀(120-3)을 흐르는 전류의 경로(P1)가 형성될 수 있다.
도 11b를 참조하면, 제1 스위치(600-1) 및 제2 스위치(600-2)가 제2 라인(L2)에 연결될 경우, 제2 배터리 셀(120-2)은, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제3 배터리 셀(120-3)과 전기적으로 분리될 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1) 및 제3 배터리 셀(120-3)은, 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 스위치(600-1) 및 제2 스위치(600-2)가 제2 라인(L2)에 연결되면, 제2 배터리 셀(120-2)을 우회하는 바이-패스(by-pass) 경로(P2)가 형성될 수 있다. 제1 스위치(600-1) 및 제2 스위치(600-2)가 제2 라인(L2)에 연결된 때, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제3 배터리 셀(120-3)을 흐르는 전류의 경로(P2)가 형성될 수 있다. 제2 배터리 셀(120-2)이 제1 배터리 셀(120-1) 및 제3 배터리 셀(120-3)로부터 전기적으로 분리된 경우에도, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제3 배터리 셀(120-3)은, 상기 경로(P2)를 통해, 부하로 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 다만, 스위치(600)의 형태나 배치된 위치는, 도면에 도시된 바에 제한되지 않는다. 스위치(600)는 배터리 셀 외부에 배치될 수도 있고, 배터리 셀 내부에 배치될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 스위치(600)는, 마스터 BMS(예: 도 6의 마스터 BMS(110)) 및/또는 복수의 셀 컨트롤러들(200)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들면, 제1 배터리 셀(120-1) 내에 배치된 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 양단에 배치된 제1 스위치(600-1) 및 제2 스위치(600-2)를 제어하도록 구성될 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 스위치(600-1) 및 제2 스위치(600-2)가 개방되거나 또는 닫히도록 제어할 수 있다. '
일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)는, 스위치(600)를 직접적 및/또는 간접적으로 제어할 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 스위치(600)의 동작을 제어하기 위한 신호를, 스위치(600)에게 직접 전송할 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 스위치(600)의 동작을 제어하기 위한 신호를, 복수의 셀 컨트롤러들(200) 중 제2 셀 컨트롤러(200-2)에게 전송할 수 있다. 상기 신호를 수신한 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 상기 신호에 기반하여, 제1 스위치(600-1) 및 제2 스위치(600-2)를 제어하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 다르면, 복수의 셀 컨트롤러들(200)은, 각각 복수의 배터리 셀들(120)의 열화와 관련된 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 복수의 배터리 셀들(120)의 열화와 관련된 데이터는, 배터리의 SOH(state of health)의 정도를 정량적으로 나타내는 다양한 데이터를 의미할 수 있다. 복수의 셀 컨트롤러들(200)은, 상기 데이터에 기반하여, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 열화 정도(degree)를 식별할 수 있다. 열화 정도는, 배터리 셀이 얼마나 열화되었는지를 나타내는 수치 값일 수 있다. 열화 정도는, 데이터에 기반하여, 식별될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110) 및/또는 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화와 관련된 데이터에 기반하여, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화를 판단할 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1)이 열화되었다고 판단된 경우, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 스위치(600)를 제어함으로써, 제1 배터리 셀(120-1)을, 다른 배터리 셀들로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다. 열화된 제1 배터리 셀(120-1)이 분리됨에 따라, 배터리 모듈(100)의 성능 저하를 방지할 수 있다.
도 12는, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 마스터 BMS가 열화된 배터리 셀을 분리하기 위한 동작의 일 예에 관한 흐름도(flow chart)이다. 도 12을 참조하여 설명되는 제1 셀 컨트롤러(200-1) 및 제2 셀 컨트롤러(200-2)의 동작들은, 나머지 배터리 셀들의 셀 컨트롤러들에도 동일하게 적용될 수 있다.
동작 1201에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(예: 도 6의 제1 배터리 셀(120-1))의 열화와 관련된 제1 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 전압, 전류, 온도, 충전 및/또는 방전에 따른 SOC 변화 중 적어도 하나에 대한 제1 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)는, 상기 데이터의 종류를 미리 지정하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1)가, 제1 배터리 셀(120-1)의 온도에 관한 정보를 포함하는 데이터를 획득하도록 지정할 수 있다. 제1 데이터는, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화 정도를 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 활성화 여부와 독립적으로, 상기 제1 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)이 활성화된 상태 내에서, 제1 배터리 셀(120-1)의 온도, 동작 전압 및/또는 동작 전류를 측정하고, 측정된 온도, 동작 전압 및/또는 동작 전류에 관련된 제1 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)이 비활성화된 상태(예: 슬립 상태, 턴 오프(turn-off) 상태) 내에서, 제1 배터리 셀(120-1)의 개방 전압을 측정하고, 측정된 개방 전압에 관련된 제1 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 상술한 제1 데이터는 예시적인 것에 불과할 뿐, 이에 제한되지 않는다.
동작 1202에서, 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 제2 배터리 셀(예: 도 6의 제2 배터리 셀(120-2))의 열화와 관련된 제2 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 동작 1202는, 동작 1201로 참조될 수 있다.
동작 1203에서, 마스터 BMS(110)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1) 및 제2 셀 컨트롤러(200-2)에게, 획득된 데이터의 송신을 요청하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 동작 1203에서, 마스터 BMS(110)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1) 및 제2 셀 컨트롤러(200-2)에게 획득된 데이터의 송신을 요청하는 신호를 전송할 수 있다. 상기 신호는, 버스 바(예: 도 6의 버스 바(500))를 통해 마스터 BMS(110)로부터 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게 전송될 수 있다. 복수의 셀들(120)이 직렬 연결된 경우, 상기 신호는, 버스 바(500)를 통해, 마스터 BMS(110)로부터, 제1 배터리 셀(120-1)을 통과하여 제2 셀 컨트롤러(200-2)에게 전송될 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 상기 신호가 제1 배터리 셀(120-1)을 통과할 시에, 상기 신호를 증폭시킨 후, 제2 배터리 셀(120-2)에게 전송하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 사용자에 의해 지정된 주기마다, 제1 셀 컨트롤러(200-1) 및 제2 셀 컨트롤러(200-2)에게 신호를 전송할 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 지정된 이벤트 발생 시, 상기 신호를 제1 셀 컨트롤러(200-1) 및 제2 셀 컨트롤러(200-2)에게 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 동작 1203은, 생략될 수도 있다. 동작 1203이 생략된 경우, 제1 셀 컨트롤러(200-1) 및 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 마스터 BMS(110)로부터 별도의 요청이 없더라도, 동작 1204를 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 동작 1203은, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)의 상태에 기반하여 수행될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)이 동작되는 제1 상태 내에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 마스터 BMS(110)로부터 별도의 요청 신호를 수신하지 않고, 획득된 데이터를, 버스 바(500)를 통해, 마스터 BMS(110)로 송신하도록 구성될 수 있다. 제1 상태는, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)이 부하로 전력을 공급하고 있는 상태를 의미할 수 있다. 제1 상태 내에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1) 및 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 획득된 데이터를 마스터 BMS(110)로 송신하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 상태와 구별되는 제2 상태 내에서, 동작 1203이 수행될 수 있다. 제2 상태는, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)이 부하로 전력을 공급하고 있지 않은 턴 오프 상태, 저전력 동작 상태 또는 슬립 상태를 의미할 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)의 제2 상태 내에서, 마스터 BMS(110)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1) 및 제2 셀 컨트롤러(200-2)에게, 상기 데이터의 송신을 요청하기 위한 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 제2 상태에서, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)의 전력 소모가 최소화될 필요가 있을 수 있으므로, 상기 신호의 수신 시에 제1 셀 컨트롤러(200-1) 및 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 상기 데이터를 마스터 BMS(110)에게 전송하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 부하의 구동 전력이 부족한 상황에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1) 및 제2 셀 컨트롤러(200-2)가 데이터를 마스터 BMS(110)로 송신하는 동작을 계속 수행할 경우, 전력 부족으로 인해 부하를 구동할 수 없는 상황이 발생될 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1) 및 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 상기 데이터 송신으로 인한 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)의 전력 소모를 최소화할 수 있다.
동작 1204에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 획득된 제1 배터리 셀(120-1)의 열화와 관련된 제1 데이터를 마스터 BMS(110)에게 전송하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 마스터 BMS(110)로부터, 제1 데이터의 송신을 요청하는 신호를 수신함에 기반하여, 제1 데이터를 마스터 BMS(110)에게 전송할 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 사용자에 의해 지정된 주기마다, 획득된 제1 데이터를 마스터 BMS(110)에게 전송할 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 지정된 이벤트 발생 시, 제1 데이터를 마스터 BMS(110)에게 전송할 수 있다.
동작 1205에서, 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 획득된 제2 배터리 셀(120-2)의 열화와 관련된 제2 데이터를 마스터 BMS(110)에게 전송하도록 구성될 수 있다. 복수의 셀들(120)이 직렬 연결된 경우, 제2 데이터는, 제1 배터리 셀(120-1)을 통과하여, 마스터 BMS(110)에게 전송될 수 있다. 동작 1205는, 동작 1204로 참조될 수 있다.
동작 1206에서, 마스터 BMS(110)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1) 및 제2 셀 컨트롤러(200-2)로부터 획득된 제1 데이터 및 제2 데이터에 기반하여, 기준 범위(reference range)를 설정하도록 구성될 수 있다. 상기 기준 범위는, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 열화의 정도와 관련된 범위를 의미할 수 있다. 상기 기준 범위는, 데이터의 종류에 기반하여 배터리 셀의 열화 정도를 나타내는 범위로 설정될 수 있다. 예를 들면, 제1 데이터 및 제2 데이터가, 배터리 셀의 온도에 관한 정보를 포함하는 경우, 상기 기준 범위는, 정상 상태의 배터리 셀의 온도 범위를 의미할 수 있다. 예를 들면, 제1 데이터 및 제2 데이터가, 배터리 셀의 충전 시 SOC에 관한 정보를 포함하는 경우, 상기 기준 범위는, 정상 상태의 배터리 셀의 시간에 따른 SOC의 변화율을 의미할 수 있다. 정상 상태란, 열화되지 않은 배터리 셀의 상태를 의미할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)는, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 열화를 판단하기 위해, 미리 결정된 기준 범위가 아니라, 복수의 배터리 셀들(120)의 SOH에 따라 상대적으로 결정되는 기준 범위를 결정하도록 구성될 수 있다. 배터리 모듈(100)이 사용되는 장치, 환경, 빈도 등에 따라, 복수의 배터리 셀들(120)의 열화 판단은 달라질 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 복수의 배터리 셀들(120)의 열화와 관련된 데이터를 통해, 상대적인 기준 범위를 설정하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)는, 고정된 기준 범위를 통해, 배터리 셀의 열화를 판단할 경우에 비해, 상황에 따라 적절한 판단을 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)는, 복수의 배터리 셀들(120)로부터 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 열화와 관련된 데이터를 수신하도록 구성될 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 수신된 데이터 중 열화의 정도가 가장 작은 데이터를 식별할 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 열화의 정도가 가장 작은 데이터에 기반하여, 기준 범위를 설정하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 복수의 배터리 셀들(120) 중, 제2 배터리 셀(120-2)의 열화의 정도가 가장 작은 경우, 마스터 BMS(110)는, 제2 데이터에 기반하여, 기준 범위를 설정할 수 있다. 기준 범위는, 제2 데이터의 값과의 차이가 일정 값 이하가 되도록 설정될 수 있다. 예를 들면, 제2 데이터의 값과 제1 데이터의 값의 차이가, 일정 값 이하인 경우, 제1 배터리 셀(120-1)은, 열화되지 않은 것으로 판단될 수 있다. 예를 들면, 제2 데이터의 값과 제1 데이터의 값의 차이가, 일정 값을 초과하는 경우, 제1 배터리 셀(120-1)은, 열화된 것으로 판단될 수 있다.
동작 1207에서, 마스터 BMS(110)는, 기준 범위에 기반하여, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 열화 여부를 식별하도록 구성될 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 복수의 배터리 셀들(120) 중에서, 열화된 배터리 셀을 식별하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)는, 열화의 정도가 가장 작은 데이터에 기반하여 결정된 기준 범위 내에 포함되지 않는 데이터를 식별할 수 있다. 예를 들면, 제2 데이터에 기반하여 기준 범위가 설정된 경우, 마스터 BMS(110)는, 제2 데이터의 값과 제1 데이터의 값의 차이가 기준 범위를 벗어남을 식별함에 기반하여, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화를 식별할 수 있다.
동작 1208에서, 마스터 BMS(110)는, 열화된 배터리 셀이 다른 배터리 셀들로부터 전기적으로 분리되도록, 열화된 배터리 셀 내에 포함된 셀 컨트롤러에게 열화된 배터리 셀의 다른 배터리 셀들로부터 분리를 요청하는 분리 요청 신호를 전송할 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 제1 데이터가 기준 범위를 벗어남을 식별함에 기반하여, 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게, 제1 배터리 셀(120-1)을 제2 배터리 셀(120-2)로부터 분리시키기 위한 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1)로부터 수신된 제1 배터리 셀(120-1)의 온도에 관한 정보를 포함하는 데이터가 기준 범위 내에 포함되지 않음을 식별한 경우, 제1 신호를 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게 송신할 수 있다. 상기 제1 신호는, 버스 바(500)를 통해, 마스터 BMS(110)로부터 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게 전송될 수 있다.
동작 1209에서, 열화된 배터리 셀 내에 배치된 셀 컨트롤러는, 열화된 배터리 셀이 다른 배터리 셀들로부터 전기적으로 분리되도록 스위치(600)를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 마스터 BMS(110)로부터 분리 요청 신호를 수신함에 기반하여, 제1 배터리 셀(120-1)이 제2 배터리 셀(120-2)로부터 전기적으로 분리되도록 스위치(600)를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 분리 요청 신호를 수신함에 기반하여, 제1 스위치(예: 도 7의 제1 스위치(600-1)) 및 제2 스위치(예: 도 7의 제2 스위치(600-2))가 제2 라인에 연결되도록 제어할 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1)이 제2 배터리 셀(120-2)로부터 전기적으로 분리됨은, 제1 배터리 셀(120-1)이 배터리 모듈(100) 내에서 제1 배터리 셀(120-1)을 제외한 나머지 배터리 셀들과 전기적으로 분리됨을 의미할 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1)은, 나머지 배터리 셀들과 전기적으로 분리된 경우에도, 마스터 BMS(110)와 전기적 연결은 유지될 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 분리된 제1 배터리 셀(120-1)의 SOH를 지속적으로 관리할 수 있다. 동작 1208, 동작 1209에서, 스위치(600)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1)에 의해 제어되는 것으로 설명되었으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 제1 데이터가 기준 범위를 벗어남을 식별함에 기반하여, 직접 스위치(600)를 제어함으로써, 제1 배터리 셀(120-1)을, 제2 배터리 셀(120-2)로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다.
동작 1210에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)이 제2 배터리 셀(120-2)로부터 전기적으로 분리되었음을 알리기 위한 신호를 마스터 BMS(110)에게 전송하도록 구성될 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 스위치(600)를 제어한 후, 상기 신호를, 마스터 BMS(110)에게 전송할 수 있다. 상기 신호는, 버스 바(500)를 통해, 제1 셀 컨트롤러(200-1)로부터 마스터 BMS(110)에게 전송될 수 있다.
동작 1211에서, 마스터 BMS(110)는, 복수의 배터리 셀들(120)로부터 수신된 데이터 및/또는 복수의 배터리 셀들(120)의 연결 상태에 기반하여, 복수의 배터리 셀들(120)로 구성된 배터리 모듈(100)의 성능을 추정하도록 구성될 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 SOH를 추정하고, 복수의 배터리 셀들(120)로 구성된 배터리 모듈(100)의 성능을 추정할 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 복수의 배터리 셀들(120)의 연결 상태에 기반하여, 배터리 모듈(100)의 성능을 추정할 수 있다. 예를 들면, 제1 배터리 셀(120-1)이 다른 배터리 셀들로부터 전기적으로 분리된 상태 내에서, 마스터 BMS(110)는, 제1 배터리 셀(120-1)을 제외한 나머지 배터리 셀들에 의한 배터리 모듈(100)의 성능을 추정할 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 추정된 배터리 모듈(100)의 성능을 사용자에게 알릴 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)는, 제1 배터리 셀(120-1)이 제2 배터리 셀(120-2)로부터 전기적으로 분리되었음을 알리도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 배터리 모듈(100)을 포함하는 장치의 구성요소로, 제1 배터리 셀(120-1)이 분리되었음을 알리는 신호를 전송할 수 있다. 예를 들면, 배터리 모듈(100)을 포함하는 전기 자동차 내에서, 마스터 BMS(110)는, 디스플레이 또는 스피커를 통해, 제1 배터리 셀(120-1)이 분리되었음을 알리기 위한 시각적 신호 또는 청각적 신호를 사용자에게 전송할 수 있다. 사용자는, 상기 알림을 통해, 제1 배터리 셀(120-1)이 열화되었음을 인식할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 서로 전기적으로 연결된 복수의 배터리 셀들(120) 내에 배치된 복수의 셀 컨트롤러들(200)을 통해, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 열화 여부를 식별할 수 있다. 일반적으로, 배터리 셀의 열화를 식별하기 위해서는, 배터리 셀을 충방전 시키는 것과 같이, 별도의 실험을 수행할 것이 요구된다. 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 복수의 배터리 셀들(120) 각각에 포함된 복수의 셀 컨트롤러들(200)에 의해, 열화와 관련된 데이터를 용이하게 획득할 수 있다. 획득된 데이터는, 버스 바(500)를 통해 마스터 BMS(110)로 송신될 수 있으므로, 통신을 위한 별도의 와이어 하네스가 요구되지 않는다. 따라서, 전체 시스템의 무게가 가벼워지고, 설계가 용이해질 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 수신된 데이터에 기반하여, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 열화 여부를 판단할 수 있다. 열화된 배터리 셀이 분리됨으로써, 열화된 배터리 셀에 의한 배터리 모듈(100)의 성능 저하가 방지될 수 있다.
도 13는, 마스터 BMS가 기준 범위를 설정하는 동작의 일 예를 나타내는 흐름도이다. 도 13를 참조하여 설명되는 제1 셀 컨트롤러 내지 제3 셀 컨트롤러(200-1, 200-2, 200-3)의 동작들은, 나머지 배터리 셀들의 셀 컨트롤러들에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 13를 참조하면, 동작 1301에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(예: 도 6의 제1 배터리 셀(120-1))의 열화와 관련된 제1 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 제1 데이터는, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화 정도를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 전압, 전류, 온도, 충전 및/또는 방전에 따른 SOC 변화 중 적어도 하나에 대한 제1 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)는, 상기 데이터의 종류를 미리 지정하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1)가, 제1 배터리 셀(120-1)의 온도에 관한 정보를 포함하는 데이터를 획득하도록 지정할 수 있다.
동작 1302에서, 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 제2 배터리 셀(예: 도 6의 제2 배터리 셀(120-2))의 열화와 관련된 제2 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 동작 1303에서, 제3 셀 컨트롤러(200-3)는, 제3 배터리 셀(예: 도 6의 제3 배터리 셀(120-3))의 열화와 관련된 제3 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 동작 1302 및 동작 1303은, 동작 1301로 참조될 수 있다.
동작 1304에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 데이터를 제1 배터리 셀(120-1)에 연결된 제2 배터리 셀(120-2)에게 송신하도록 구성될 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 버스 바(500)를 통해, 제1 데이터를, 제2 배터리 셀(120-2)에게 송신할 수 있다.
동작 1305에서, 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1)로부터 수신된 제1 데이터와 제2 데이터를 비교하고, 열화 정도가 더 작은 배터리 셀의 데이터를 제3 배터리 셀(120-3)에게 송신하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 데이터에 기반하여 식별되는 제1 배터리 셀(120-1)의 열화 정도와 제2 데이터에 기반하여 식별되는 제2 배터리 셀(120-2)의 열화의 정도 중에서, 제1 데이터에 기반하여 식별되는 열화의 정도가 더 작은 경우, 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 제1 데이터를 제3 배터리 셀(120-3)에게 송신할 수 있다.
동작 1306에서, 제3 셀 컨트롤러(200-3)는, 제2 셀 컨트롤러(200-2)로부터 수신된 데이터(예: 제1 데이터)와 제3 데이터를 비교하고, 열화 정도가 더 작은 배터리 셀의 데이터를 마스터 BMS(110)에게 송신하도록 구성될 수 있다. 제3 배터리 셀(120-3)은, 버스 바(500)를 통해, 상기 데이터를, 마스터 BMS(110)에게 송신할 수 있다. 상기 데이터는, 제2 배터리 셀(120-2) 및 제1 배터리 셀(120-1)을 통과하여 마스터 BMS(110)에게 송신될 수 있다. 예를 들면, 제1 데이터에 기반하여 식별되는 제1 배터리 셀(120-1)의 열화 정도와 제3 데이터에 기반하여 식별되는 제3 배터리 셀(120-3)의 열화의 정도 중에서, 제3 데이터에 기반하여 식별되는 열화의 정도가 더 작은 경우, 제3 셀 컨트롤러(200-3)는, 제3 데이터를 마스터 BMS(110)에게 송신할 수 있다.
동작 1307에서, 마스터 BMS(110)는, 제3 셀 컨트롤러(200-3)로부터 수신된 데이터에 기반하여, 기준 범위를 설정하도록 구성될 수 있다. 동작 1307은, 도 12의 동작 1206으로 참조될 수 있다. 예를 들면, 제3 셀 컨트롤러(200-3)로부터, 제3 데이터를 수신한 경우, 마스터 BMS(110)는, 제3 데이터를 기준으로, 기준 범위를 설정할 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 임의의 배터리 셀로부터 수신된 데이터가, 상기 기준 범위를 벗어남에 기반하여, 해당 배터리 셀을 열화되었다고 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)는, 복수의 배터리 셀들(120)의 SOH에 따라 상대적으로 결정되는 기준 범위를 설정할 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 상기 기준 범위에 기반하여, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 열화 여부를 판단할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배터리 모듈(100)은, 복수의 배터리 셀들(120)을 부하의 동작에 적합한 상태로 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)는, 열화 정도가 가장 작은 배터리 셀의 열화 정도를 기준으로, 기준 범위를 설정할 수 있다. 예를 들면, 제3 배터리 셀(120-3)의 열화 정도가 가장 작은 경우, 제2 배터리 셀(120-2)의 열화 정도와 제3 배터리 셀(120-3)의 열화 정도의 차이가 기준 범위를 벗어날 경우, 마스터 BMS(110)는, 제1 배터리 셀(120-1)이 열화되었다고 판단할 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 제2 배터리 셀(120-2)이, 다른 배터리 셀들로부터 전기적으로 분리되도록, 스위치(600)를 직접적 및/또는 간접적으로 제어할 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 제2 배터리 셀(120-2)의 양단에 배치된 제1 스위치(예: 도 7b의 제1 스위치(600-1)) 및 제2 스위치(예: 도 7b의 제2 스위치(600-2))를 직접 제어하여, 제2 배터리 셀(120-2)을 우회하는 경로의 전류 경로(예: 도 7b의 전류 경로(P2))를 형성할 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 제2 셀 컨트롤러(200-2)에게, 스위치(600) 제어 신호를 송신할 수 있다. 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 상기 신호를 수신함에 기반하여, 제1 스위치(600-1) 및 제2 스위치(600-2)를 제어하여, 제2 배터리 셀(120-2)을 우회하는 경로의 전류 경로(P2)를 형성할 수 있다.
도 14는, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 셀 컨트롤러가 열화된 배터리 셀을 분리하기 위한 동작의 일 예에 관한 흐름도이다. 도 14를 참조하여 설명되는 제1 셀 컨트롤러(예: 도 6의 제1 셀 컨트롤러(200-1))의 동작들은, 나머지 배터리 셀들의 셀 컨트롤러들(예: 제2 셀 컨트롤러(200-2))에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 14를 참조하면, 동작 1401에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 마스터 BMS(예: 도 6의 마스터 BMS(110)로부터 기준 범위에 관한 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 상기 기준 범위는, 복수의 배터리 셀들(예: 도 6의 복수의 배터리 셀들(120)) 각각의 열화와 관련된 데이터에 기반하여 설정될 수 있다.
동작 1402에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(예: 도 6의 제1 배터리 셀(120-1))의 열화와 관련된 제1 데이터가, 상기 기준 범위 내에 포함되는지 여부에 기반하여, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화를 판단하도록 구성될 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 데이터가, 상기 기준 범위 내에 포함됨을 식별함에 기반하여, 제1 배터리 셀(120-1)이 열화되지 않은 것으로 판단할 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 데이터가, 상기 기준 범위 내에 포함되지 않음을 식별함에 기반하여, 제1 배터리 셀(120-1)이 열화된 것으로 판단할 수 있다.
동작 1403에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 판단 결과에 기반하여, 스위치(예: 도 6의 스위치(600))를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)이 열화되지 않은 것으로 판단된 경우, 스위치(600)를 제1 라인(예: 도 7a의 제1 라인(L1))에 연결시킬 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)이 열화된 것으로 판단된 경우, 스위치(600)를, 제2 라인(예: 도 7b의 제2 라인(L2))에 연결시킬 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 마스터 BMS(110)로부터 수신된 기준 범위에 기반하여, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화 여부를 스스로 판단할 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 판단 결과에 기반하여 스위치(600)를 제어함으로써, 제1 배터리 셀(120-1)의 연결 상태를 제어할 수 있다.
상술한 동작들은, 복수의 셀 컨트롤러들(예: 도 6의 복수의 셀 컨트롤러들(200))에 의해 수행될 수 있다. 도 12 및 도 13를 참조하여 설명된 바와 같이, 마스터 BMS(110)가 복수의 배터리 셀들(120)의 열화 여부를 판단할 수도 있고, 도 14을 참조하여 설명된 바와 같이, 복수의 셀 컨트롤러들(200)이 복수의 배터리 셀들(120)의 열화 여부를 판단할 수도 있다.
일 실시예에 따른 배터리 모듈(예: 도 6의 배터리 모듈(100))은, 복수의 배터리 셀들(예: 도 6의 복수의 배터리 셀들(200)), 마스터 배터리 관리 시스템(BMS, battery management system)(예: 도 6의 마스터 BMS(110)), 버스 바(예: 도 6의 버스 바(500)), 및 스위치(예: 도 6의 스위치(600))을 포함할 수 있다. 상기 복수의 배터리 셀들은, 제1 배터리 셀(예: 도 6의 제1 배터리 셀(120-1)) 및 제2 배터리 셀(예: 도 6의 제2 배터리 셀(120-2))을 포함할 수 있다. 상기 마스터 BMS는, 상기 복수의 배터리 셀들을 관리하도록 구성될 수 있다. 상기 버스 바는, 상기 복수의 배터리 셀들을 연결할 수 있다. 상기 버스 바는, 상기 마스터 BMS와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 스위치는, 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀을 전기적으로 연결 또는 전기적으로 분리시키도록 구성될 수 있다. 상기 제1 배터리 셀은, 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS와 통신하도록 구성된 제1 셀 컨트롤러(예: 도 6의 제1 셀 컨트롤러(200-1))를 포함할 수 있다. 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 제1 배터리 셀의 열화와 관련된 제1 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 제1 데이터에 기반하여, 상기 제1 배터리 셀이 열화되었다고 판단된 경우, 상기 제1 배터리 셀이 상기 제1 배터리 셀과 구별되는 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리되도록 상기 스위치를 제어하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 제1 데이터를, 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS로 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 마스터 BMS는, 상기 제1 셀 컨트롤러로부터 수신된 상기 제1 데이터를 미리 결정된 기준 값(pre-determined reference value)과 비교하도록 구성될 수 있다. 상기 마스터 BMS는, 상기 제1 데이터가 상기 기준 값을 벗어남을 식별함에 기반하여, 상기 제1 셀 컨트롤러에게, 상기 제1 배터리 셀을 상기 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리시키기 위한 제1 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 마스터 BMS로부터 상기 제1 신호를 수신함에 기반하여, 상기 제1 배터리 셀이 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리되도록 상기 스위치를 제어하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 배터리 셀이 동작되는 제1 상태 내에서, 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 제1 데이터를, 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS로 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 배터리 셀의 상기 제1 상태와 구별되는 제2 상태 내에서, 상기 마스터 BMS는, 상기 버스 바를 통해, 제1 셀 컨트롤러에게 상기 제1 데이터의 송신을 요청하기 위한 제2 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 마스터 BMS로부터 상기 제2 신호를 수신함에 기반하여, 상기 제1 데이터를 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS로 송신하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 제1 데이터를 미리 결정된 기준 값과 비교하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 제1 데이터가 상기 기준 값을 벗어남을 식별함에 기반하여, 상기 제1 배터리 셀이 상기 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리되도록 상기 스위치를 제어하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 제1 데이터를 저장하도록 구성된 메모리(예: 도 2의 메모리(250))를 포함할 수 있다. 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 마스터 BMS로부터, 상기 메모리에 저장된 제1 데이터의 송신을 요청하는 제3 신호를 수신함에 기반하여, 상기 메모리에 저장된 제1 데이터의 적어도 일부를 상기 마스터 BMS로 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 마스터 BMS는, 상기 제1 셀 컨트롤러로부터 수신된 상기 메모리에 기록된 제1 데이터에 기반하여, 상기 제1 배터리 셀의 열화를 판단하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 마스터 BMS는, 상기 복수의 배터리 셀들 각각의 열화와 관련된 데이터에 기반하여, 기준 범위(reference range)를 설정하도록 구성될 수 있다. 상기 마스터 BMS는, 상기 기준 범위에 기반하여, 상기 제1 배터리 셀이 열화되었는지 여부를 식별하도록 구성될 수 있다. 상기 마스터 BMS는, 상기 제1 배터리 셀이 열화되었음을 식별함에 기반하여, 상기 제1 배터리 셀이 상기 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리되도록, 상기 제1 셀 컨트롤러를 통해, 상기 스위치를 제어하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 마스터 BMS는, 상기 제1 베터리 셀이 열화되었음을 식별함에 기반하여, 상기 제1 셀 컨트롤러에게, 상기 제1 배터리 셀을 상기 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리시키기 위한 제1 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 마스터 BMS로부터 상기 제1 신호를 수신함에 기반하여, 상기 제1 배터리 셀이 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리되도록 상기 스위치를 제어하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 배터리 셀은, 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS와 통신하도록 구성된 제2 셀 컨트롤러(예: 도 6의 제2 셀 컨트롤러(200-2))를 포함할 수 있다. 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 제1 배터리 셀의 열화와 관련된 제1 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 제1 데이터를, 상기 제1 배터리 셀에 연결된 상기 제2 배터리 셀에, 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 제2 셀 컨트롤러는, 상기 제2 배터리 셀의 열화와 관련된 제2 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 상기 제2 셀 컨트롤러는, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터 중 열화 정도가 더 작은 데이터를, 상기 마스터 BMS에 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 마스터 BMS는, 상기 제2 셀 컨트롤러로부터 수신된 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터 중 열화 정도가 더 작은 데이터에 기반하여, 상기 기준 범위를 설정하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 마스터 BMS는, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터 중 열화 정도가 더 작은 데이터에 기반하여 설정된 상기 기준 범위를, 상기 제1 배터리 셀로 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 제1 데이터가 상기 기준 범위 내에 포함되지 않음을 식별함에 기반하여, 상기 제1 배터리 셀을 상기 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리되도록 상기 스위치를 제어하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 마스터 BMS는, 상기 데이터 및 복수의 배터리 셀들의 연결 상태에 기반하여, 상기 복수의 배터리 셀들로 구성된 상기 배터리 모듈의 성능을 추정하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 모듈(예: 도 6의 배터리 모듈(100))은, 복수의 배터리 셀들(예: 도 6의 복수의 배터리 셀들(200)), 마스터 배터리 관리 시스템(예: 도 6의 마스터 BMS(110)), 버스 바(예: 도 6의 버스 바(500)), 복수의 셀 컨트롤러들(예: 도 6의 복수의 셀 컨트롤러들(200))및 스위치(예: 도 6의 스위치(600))을 포함할 수 있다. 상기 복수의 배터리 셀들은, 제1 배터리 셀(예: 도 6의 제1 배터리 셀(120-1)) 및 제2 배터리 셀(예: 도 6의 제2 배터리 셀(120-2))을 포함할 수 있다. 상기 마스터 BMS는, 상기 복수의 배터리 셀들을 관리하도록 구성될 수 있다. 상기 버스 바는, 상기 복수의 배터리 셀들을 연결할 수 있다. 상기 버스 바는, 상기 마스터 BMS와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 복수의 셀 컨트롤러들은, 상기 복수의 배터리 셀들 각각 내에 배치되고, 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS와 통신하도록 구성될 수 있다. 상기 스위치는, 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀을 전기적으로 연결 또는 전기적으로 분리시키도록 구성될 수 있다. 상기 마스터 BMS는, 상기 복수의 배터리 셀들 각각의 열화와 관련된 데이터에 기반하여, 기준 범위(reference range)를 설정하도록 구성될 수 있다. 상기 마스터 BMS는, 상기 기준 범위에 기반하여, 상기 복수의 배터리 셀들 중 열화된 배터리 셀을 식별하도록 구성될 수 있다. 상기 마스터 BMS는, 상기 열화된 배터리 셀을 식별함에 기반하여, 상기 열화된 배터리 셀이 다른 배터리 셀들로부터 전기적으로 분리되도록, 상기 복수의 셀 컨트롤러들 중 하나를 통해, 상기 스위치를 제어하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 마스터 BMS는, 상기 열화된 배터리 셀을 다른 배터리 셀들로부터 전기적으로 분리시키기 위한 신호를 상기 열화된 배터리 셀 내에 배치된 셀 컨트롤러에게 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 열화된 배터리 셀 내에 배치된 상기 셀 컨트롤러는, 상기 열화된 배터리 셀이 상기 다른 배터리 셀들로부터 전기적으로 분리되도록 상기 스위치를 제어하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 배터리 셀들 중 제1 배터리 셀 내에 배치된 제1 셀 컨트롤러(예: 도 6의 제1 셀 컨트롤러(200-1))는, 상기 제1 배터리 셀의 열화와 관련된 제1 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 제1 데이터를, 상기 제1 배터리 셀에 연결된 제2 배터리 셀에, 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 제2 배터리 셀 내에 배치된 제2 셀 컨트롤러는, 상기 제2 배터리 셀의 열화와 관련된 제2 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 상기 제2 셀 컨트롤러는, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터 중 열화 정도가 더 작은 배터리 셀의 데이터를, 상기 마스터 BMS에 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 마스터 BMS는, 상기 제2 셀 컨트롤러로부터 수신된 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터 중 열화 정도가 더 작은 데이터에 기반하여, 상기 기준 범위를 설정하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 마스터 BMS는, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터 중 열화 정도가 더 작은 데이터에 기반하여 설정된 상기 기준 범위를, 상기 제1 배터리 셀로 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 제1 데이터가 상기 기준 범위 내에 포함되지 않음을 식별함에 기반하여, 상기 제1 배터리 셀을 다른 배터리 셀들로부터 전기적으로 분리되도록 상기 스위치를 제어하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 마스터 BMS는, 상기 데이터 및 복수의 배터리 셀들의 연결 상태에 기반하여, 상기 복수의 배터리 셀들로 구성된 상기 배터리 모듈의 성능을 추정하도록 구성될 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 실시예들은 기기(machine) 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: compact disc read only memory(CD-ROM))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 메모리(130)와 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 (15)

  1. 배터리 모듈에 있어서,
    제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 포함하는 복수의 배터리 셀들;
    상기 복수의 배터리 셀들을 관리하기 위한 마스터 배터리 관리 시스템(BMS, battery management system);
    상기 복수의 배터리 셀들을 연결하고, 상기 마스터 BMS와 전기적으로 연결된 버스 바(bus bar); 및
    상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀을 전기적으로 연결 또는 전기적으로 분리시키도록 구성된 스위치; 를 포함하고,
    상기 제1 배터리 셀은,
    상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS와 통신하도록 구성된 제1 셀 컨트롤러를 포함하고,
    상기 제1 셀 컨트롤러는,
    상기 제1 배터리 셀의 열화와 관련된 제1 데이터를 획득하고,
    상기 제1 데이터에 기반하여, 상기 제1 배터리 셀이 열화되었다고 판단된 경우, 상기 제1 배터리 셀이 상기 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리되도록 상기 스위치를 제어하도록 구성되는,
    배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 셀 컨트롤러는,
    상기 제1 데이터를, 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS로 송신하도록 구성되고,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 제1 셀 컨트롤러로부터 수신된 상기 제1 데이터를 미리 결정된 기준 값(pre-determined reference value)과 비교하고,
    상기 제1 데이터가 상기 기준 값을 벗어남을 식별함에 기반하여, 상기 제1 셀 컨트롤러에게, 상기 제1 배터리 셀을 상기 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리시키기 위한 제1 신호를 송신하도록 구성되고,
    상기 제1 셀 컨트롤러는,
    상기 마스터 BMS로부터 상기 제1 신호를 수신함에 기반하여, 상기 제1 배터리 셀이 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리되도록 상기 스위치를 제어하도록 구성되는,
    배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀이 동작되는 제1 상태 내에서,
    상기 제1 셀 컨트롤러는,
    상기 제1 데이터를, 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS로 송신하도록 구성되고,
    상기 제1 배터리 셀의 상기 제1 상태와 구별되는 제2 상태 내에서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 버스 바를 통해, 제1 셀 컨트롤러에게 상기 제1 데이터의 송신을 요청하기 위한 제2 신호를 송신하도록 구성되고,
    상기 제1 셀 컨트롤러는,
    상기 마스터 BMS로부터 상기 제2 신호를 수신함에 기반하여, 상기 제1 데이터를 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS로 송신하도록 구성되는,
    배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 셀 컨트롤러는,
    상기 제1 데이터를 미리 결정된 기준 값과 비교하고,
    상기 제1 데이터가 상기 기준 값을 벗어남을 식별함에 기반하여, 상기 제1 배터리 셀이 상기 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리되도록 상기 스위치를 제어하도록, 구성되는,
    배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    제1 셀 컨트롤러는,
    상기 제1 데이터를 저장하도록 구성된 메모리를 포함하고,
    상기 마스터 BMS로부터, 상기 메모리에 저장된 제1 데이터의 송신을 요청하는 제3 신호를 수신함에 기반하여, 상기 메모리에 저장된 제1 데이터의 적어도 일부를 상기 마스터 BMS로 송신하도록 구성되고,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 제1 셀 컨트롤러로부터 수신된 상기 메모리에 기록된 제1 데이터에 기반하여, 상기 제1 배터리 셀의 열화를 판단하도록 구성된,
    배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 복수의 배터리 셀들 각각의 열화와 관련된 데이터에 기반하여, 기준 범위(reference range)를 설정하고,
    상기 기준 범위에 기반하여, 상기 제1 배터리 셀이 열화되었는지 여부를 식별하고,
    상기 제1 배터리 셀이 열화되었음을 식별함에 기반하여, 상기 제1 배터리 셀이 상기 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리되도록, 상기 제1 셀 컨트롤러를 통해, 상기 스위치를 제어하도록, 구성되는,
    배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 제1 베터리 셀이 열화되었음을 식별함에 기반하여, 상기 제1 셀 컨트롤러에게, 상기 제1 배터리 셀을 상기 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리시키기 위한 제1 신호를 송신하도록 구성되고,
    상기 제1 셀 컨트롤러는,
    상기 마스터 BMS로부터 상기 제1 신호를 수신함에 기반하여, 상기 제1 배터리 셀이 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리되도록 상기 스위치를 제어하도록 구성되는,
    배터리 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 배터리 셀은,
    상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS와 통신하도록 구성된 제2 셀 컨트롤러를 포함하고,
    상기 제1 셀 컨트롤러는,
    상기 제1 배터리 셀의 열화와 관련된 제1 데이터를 획득하고,
    상기 제1 데이터를, 상기 제1 배터리 셀에 연결된 상기 제2 배터리 셀에, 송신하도록, 구성되고,
    상기 제2 셀 컨트롤러는,
    상기 제2 배터리 셀의 열화와 관련된 제2 데이터를 획득하고,
    상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터 중 열화 정도가 더 작은 데이터를, 상기 마스터 BMS에 송신하도록, 구성되고,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 제2 셀 컨트롤러로부터 수신된 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터 중 열화 정도가 더 작은 데이터에 기반하여, 상기 기준 범위를 설정하도록 구성되는,
    배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터 중 열화 정도가 더 작은 데이터에 기반하여 설정된 상기 기준 범위를, 상기 제1 배터리 셀로 송신하도록 구성되고,
    상기 제1 셀 컨트롤러는,
    상기 제1 데이터가 상기 기준 범위 내에 포함되지 않음을 식별함에 기반하여, 상기 제1 배터리 셀을 상기 제2 배터리 셀로부터 전기적으로 분리되도록 상기 스위치를 제어하는,
    배터리 모듈.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 데이터 및 복수의 배터리 셀들의 연결 상태에 기반하여, 상기 복수의 배터리 셀들로 구성된 상기 배터리 모듈의 성능을 추정하도록 구성된,
    배터리 모듈.
  11. 배터리 모듈에 있어서,
    제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 포함하는 복수의 배터리 셀들;
    상기 복수의 배터리 셀들을 관리하기 위한 마스터 배터리 관리 시스템(BMS, battery management system);
    상기 복수의 배터리 셀들을 연결하고, 상기 마스터 BMS와 전기적으로 연결된 버스 바(bus bar);
    상기 복수의 배터리 셀들 각각 내에 배치되고, 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS와 통신하도록 구성된 복수의 셀 컨트롤러들; 및
    상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀을 전기적으로 연결 또는 전기적으로 분리시키도록 구성된 스위치; 를 포함하고,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 복수의 배터리 셀들 각각의 열화와 관련된 데이터에 기반하여, 기준 범위(reference range)를 설정하고,
    상기 기준 범위에 기반하여, 상기 복수의 배터리 셀들 중 열화된 배터리 셀을 식별하고,
    상기 열화된 배터리 셀을 식별함에 기반하여, 상기 열화된 배터리 셀이 다른 배터리 셀들로부터 전기적으로 분리되도록, 상기 복수의 셀 컨트롤러들 중 하나를 통해, 상기 스위치를 제어하도록 구성되는,
    배터리 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 열화된 배터리 셀을 다른 배터리 셀들로부터 전기적으로 분리시키기 위한 신호를 상기 열화된 배터리 셀 내에 배치된 셀 컨트롤러에게 송신하도록 구성되고,
    상기 열화된 배터리 셀 내에 배치된 상기 셀 컨트롤러는,
    상기 열화된 배터리 셀이 상기 다른 배터리 셀들로부터 전기적으로 분리되도록 상기 스위치를 제어하도록 구성되는,
    배터리 모듈.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀들 중 제1 배터리 셀 내에 배치된 제1 셀 컨트롤러는,
    상기 제1 배터리 셀의 열화와 관련된 제1 데이터를 획득하고,
    상기 제1 데이터를, 상기 제1 배터리 셀에 연결된 제2 배터리 셀에, 송신하도록, 구성되고,
    상기 제2 배터리 셀 내에 배치된 제2 셀 컨트롤러는,
    상기 제2 배터리 셀의 열화와 관련된 제2 데이터를 획득하고,
    상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터 중 열화 정도가 더 작은 배터리 셀의 데이터를, 상기 마스터 BMS에 송신하도록, 구성되고,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 제2 셀 컨트롤러로부터 수신된 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터 중 열화 정도가 더 작은 데이터에 기반하여, 상기 기준 범위를 설정하도록 구성되는,
    배터리 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터 중 열화 정도가 더 작은 데이터에 기반하여 설정된 상기 기준 범위를, 상기 제1 배터리 셀로 송신하도록 구성되고,
    상기 제1 셀 컨트롤러는,
    상기 제1 데이터가 상기 기준 범위 내에 포함되지 않음을 식별함에 기반하여, 상기 제1 배터리 셀을 다른 배터리 셀들로부터 전기적으로 분리되도록 상기 스위치를 제어하는,
    배터리 모듈.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 데이터 및 복수의 배터리 셀들의 연결 상태에 기반하여, 상기 복수의 배터리 셀들로 구성된 상기 배터리 모듈의 성능을 추정하도록 구성된,
    배터리 모듈.
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