WO2024058308A1 - 배터리 셀들에 연결된 셀 컨트롤러를 포함하는 배터리 모듈 - Google Patents

배터리 셀들에 연결된 셀 컨트롤러를 포함하는 배터리 모듈 Download PDF

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WO2024058308A1
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battery
cell
signal
battery cell
master bms
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김철훈
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주식회사 부명
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    • H01M2010/4278—Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller

Definitions

  • This disclosure relates to a battery module including a cell controller connected to battery cells.
  • 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.
  • a plurality of battery cells may be accommodated within a housing.
  • 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.
  • a plurality of battery cells constituting a battery module may be accommodated in a housing. To connect additional components to multiple battery cells, it may be required to disassemble the housing and separate the multiple battery cells.
  • a battery module may include a plurality of battery cells, a master battery management system (BMS), a bus bar, and a plurality of cell controllers.
  • the plurality of battery cells may include a first battery cell, a second battery cell, and a third 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 configured to transmit a signal including a numeric value for indicating the state of the plurality of battery cells to the master BMS through the bus bar.
  • the plurality of cell controllers may include a first cell controller and a second cell controller.
  • the first cell controller may be connected to the first battery cell and the second battery cell.
  • the first cell controller will be configured to transmit, through the bus bar, a first signal including a first numerical value for indicating the state of the first battery cell and the state of the second battery cell to the master BMS.
  • the second cell controller may be connected to the second battery cell and the third battery cell.
  • the second cell controller may be configured to transmit, through the bus bar, a second signal including a second numerical value for indicating the state of the second battery cell and the state of the third battery cell to the master BMS.
  • the master BMS may be configured to monitor the status of the plurality of battery cells based at least in part on the first signal and the second signal.
  • 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.
  • a plurality of cell controllers may be connected to a plurality of battery cells that have been manufactured and assembled without separating the battery module.
  • 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.
  • FIG. 6 is a simplified block diagram of a battery module according to one embodiment.
  • Figure 7 shows an example of operation between a master BMS of a battery module and a plurality of cell controllers according to an embodiment.
  • Figure 8 is a simplified block diagram of a battery module according to one embodiment.
  • FIG. 9 is a simplified block diagram of a battery module according to one embodiment.
  • Figure 10a shows a battery module before a plurality of cell controllers are connected.
  • FIG. 10B schematically shows a state in which a plurality of cell controllers are connected to the battery module of FIG. 10A.
  • 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 strength 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. A certain intensity can be maintained 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.
  • FIG. 6 is a simplified block diagram of a battery module according to one embodiment.
  • a battery module may include a plurality of battery cells, a master battery management system (BMS), a bus bar, and a plurality of cell controllers.
  • BMS master battery management system
  • FIGS. 1 to 1 Since the contents described with reference to FIG. 5 can be equally applied to the battery module 100 described below, overlapping descriptions 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 manage a plurality of battery cells 120.
  • the master BMS 110 may be configured to obtain information about each of the plurality of battery cells 120 and estimate the state of each of the plurality of battery cells 120 based on the information. .
  • the master BMS 110 may be configured to communicate with a plurality of cell controllers 200 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 plurality of cell controllers 200 send a signal including a numeric value to indicate the state of the plurality of battery cells 120 through the bus bar 500, It may be configured to transmit to the master BMS 110.
  • the signal including the numerical value may be referred to as a signal including data related to the SOH of the plurality of battery cells 120, as will be described later.
  • a plurality of cell controllers 200 may be connected to a plurality of battery cells 120.
  • the first cell controller 200-1 may be connected to the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2.
  • the first cell controller 200-1 may receive power for operation from the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2.
  • the second cell controller 200-2 may be connected to the second battery cell 120-2 and the third battery cell 120-3.
  • the second cell controller 200-2 may receive power for operation from the second battery cell 120-2 and the third battery cell 120-3.
  • the plurality of cell controllers 200 may be configured to communicate through the master BMS 110 and the bus bar 500.
  • the master BMS 110 transmits a signal to the second cell controller 200-2
  • the signal is transmitted to the second cell controller 200-2 through the bus bar 500. It can be.
  • the signal generated by the master BMS 110 may be transmitted to the first battery cell 120-1 through the bus bar 500.
  • the signal may pass through the first battery cell 120-1 and be transmitted to the second cell controller 200-2 through the bus bar 500.
  • the second cell controller 200-2 when the second cell controller 200-2 transmits a signal to the master BMS 110, the signal may be transmitted to the master BMS 110 through the bus bar 500.
  • the signal generated by the second cell controller 200-2 may be transmitted to the first battery cell 120-1 through the bus bar 500.
  • the signal may pass through the first battery cell 120-1 and be transmitted to the master BMS 110 through the bus bar 500.
  • the signal may be transmitted through the first cell controller 200-1.
  • the signal generated by the master BMS 110 may be transmitted to the first cell controller 200-1 through the bus bar 500.
  • the first cell controller 200-1 may identify information about the target ID included in the signal (eg, TAR_ID 303 in FIG. 4).
  • the first cell controller 200-1 may transmit the signal to the third cell controller 200-3 through the bus bar 500.
  • the signal may be transmitted to the third cell controller 200-3 through the bus bar 500.
  • the signal generated by the master BMS 110 may be transmitted to the first battery cell 120-1 through the bus bar 500.
  • the signal may pass through the first battery cell 120-1 and be transmitted to the second battery cell 120-2 through the bus bar 500.
  • the signal may pass through the second battery cell 120-2 and be transmitted to the third cell controller 200-3 through the bus bar 500.
  • the plurality of cell controllers 200 may be externally connected to the plurality of battery cells 120.
  • the plurality of battery cells 120 of the battery module 100 may be packed in a housing (eg, housing 600 in FIG. 10A).
  • the plurality of battery cells 120 may be fastened to the structure of the housing 600 so that they can be fixed at designated positions within the housing 600.
  • the plurality of cell controllers 200 may be connected to the outside of the plurality of battery cells while the plurality of battery cells 120 are packed in the housing 600 .
  • a plurality of cell controllers 200 are connected to the plurality of battery cells 120 after the fact, Each of the battery cells 120 can be managed.
  • the first cell controller 200-1 controls the status of the first battery cell 120-1 connected to the first cell controller 200-1 and the state of the second battery cell 120-2. It may be configured to obtain information about the state.
  • the second cell controller 200-2 obtains information about the state of the second battery cell 120-2 and the state of the third battery cell 120-3 connected to the second cell controller 200-2. It can be configured to do so.
  • the first cell controller 200-1 may be configured to obtain data related to the deterioration of the first battery cell 120-1 and data related to the deterioration of the second battery cell 120-2. there is.
  • the data related to the degradation may refer to various data that quantitatively indicates the degree of state of health (SOH) of the battery cell.
  • the first cell controller 200-1 operates according to the voltage, current, temperature, charge and/or discharge of the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2. It may be configured to obtain data on at least one of state of charge (SOC) changes. For example, when charging the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2, the first cell controller 200-1 controls the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2. 2 A change in the state of charge (SOC) of the battery cell 120-2 can be identified. The first cell controller 200-1 may obtain data including information about changes in SOC of a battery cell over time.
  • the first cell controller 200-1 controls the SOC of the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2. changes can be identified.
  • the first cell controller 200-1 may obtain data including information about changes in SOC of a battery cell over time.
  • the first cell controller 200-1 operates the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2 when the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2 are operated. 2
  • the temperature of the battery cell 120-2 can be identified.
  • the first cell controller 200-1 may obtain data including information about temperature changes in the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2 according to operating time.
  • the first cell controller 200-1 includes a first numerical value to indicate the state of the first battery cell 120-1 and the state of the second battery cell 120-2. It may be configured to transmit the first signal to the master BMS (110) through the bus bar (500).
  • the first signal may be referred to as data related to the deterioration of the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2, such as the examples described above.
  • the first numeric value included in the first signal may be a sum of a numeric value representing the state of the first battery cell 120-1 and a numeric value representing the state of the second battery cell 120-2.
  • a numerical value representing the SOH of the plurality of battery cells 120 may be expressed as a%.
  • a% may be a numerical ratio of the current state of each of the plurality of battery cells 120 compared to its ideal state. For example, if the SOH of the first battery cell 120-1 is 90%, the current SOH of the first battery cell 120-1 can be expected for a new product of the first battery cell 120-1. Compared to the existing state, it can indicate that the state is 90%. Assuming that the SOH of the first battery cell 120-1 is a1% and the SOH of the second battery cell 120-2 is a2%, the first numerical value may be (a1+a2)%.
  • the first cell controller 200-1 may be configured to generate a first signal containing (a1+a2)% and transmit the generated first signal to the master BMS 110.
  • the second cell controller 200-2 includes a second numerical value to indicate the state of the second battery cell 120-2 and the state of the third battery cell 120-3. It may be configured to transmit a second signal to the master BMS 110 through the bus bar 500. Since descriptions of the first cell controller 200-1 can be equally applied to the second cell controller 200-2, detailed descriptions are omitted.
  • the master BMS 110 may be configured to receive a first signal and a second signal.
  • the master BMS 110 may be configured to monitor the status of the plurality of battery cells 120 based at least in part on the received first and second signals. For example, the master BMS 110 identifies the first numerical value in the first signal and the second numerical value in the second signal, and generates information about each of the plurality of battery cells 120 through calculation processes described later. It can be configured to obtain.
  • the master BMS 110 based on the first numerical value and the second numerical value, the first battery cell 120-1, the second battery cell 120-2, and the third battery cell ( It can be configured to identify the status of 120-3).
  • the battery module 100 can be connected to a plurality of cell controllers 200 after the fact. there is. Accordingly, management of each of the plurality of battery cells 120 may be possible by the plurality of cell controllers 200 and the master BMS 110. According to one embodiment, in order to connect the cell controller, the cell controller can be connected to two or more battery cells without having to disassemble each of the plurality of battery cells 120 and connect the cell controller. A plurality of battery cells 120 may be managed using bus bar 500 communication between the master BMS 110 and the plurality of cell controllers 200. According to one embodiment, the plurality of cell controllers 200 may be applied later to the already manufactured battery module 100.
  • Figure 7 shows an example of operation between a master BMS of a battery module and a plurality of cell controllers according to an embodiment.
  • the first cell controller 200-1 monitors the state of the first battery cell (e.g., the first battery cell 120-1 in FIG. 6) and the second battery cell (e.g., the second battery cell in FIG. 6). It may be configured to obtain a first signal including a first numerical value for indicating the state of the battery cell 120-2. For example, the first cell controller 200-1 changes the SOC according to the voltage, current, temperature, charging and/or discharging of the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2. It may be configured to obtain data for at least one of the following. The first cell controller 200-1 may be configured to obtain the data independently of whether the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2 are activated.
  • the first cell controller 200-1 controls the first battery cell 120-1 while the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2 are activated. and may be configured to measure the temperature, operating voltage, and/or operating current of the second battery cell 120-2, and obtain data related to the measured temperature, operating voltage, and/or operating current.
  • the first cell controller 200-1 configures the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2 in a deactivated state (e.g., sleep state, turn-off). ) state), may be configured to measure the open-circuit voltage of the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2 and obtain data related to the measured open-circuit voltage.
  • a deactivated state e.g., sleep state, turn-off).
  • the above-described data is merely illustrative and is not limited thereto.
  • the second cell controller 200-2 sends a second signal including a second numerical value to indicate the state of the second battery cell 120-2 and the state of the third battery cell, It can be configured to obtain.
  • Descriptions of operation 701 may be equally applied to operation 702.
  • the master BMS 110 may be configured to request transmission of the obtained first and second signals from the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200-2. .
  • the master BMS 110 sends the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200-2 a signal to request transmission of the obtained first signal and the signal. Can be transmitted.
  • the signal is to be transmitted from the master BMS 110 to the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200-2 through a bus bar (e.g., bus bar 500 in FIG. 6). You can.
  • the master BMS 110 may transmit the signal to the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200-3 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 703 may be omitted. If operation 703 is omitted, the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200-2 may perform operations 704 and 705 even without a separate request from the master BMS 110. . According to one embodiment, operation 703 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, while the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2 are operated, the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200-2 , may be configured to transmit the obtained first and second signals to the master BMS 110 through the bus bar 500, without receiving a separate request signal from the master BMS 110. When the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2 are operated, the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2 supply power to the load. It can mean the state of doing something.
  • the master BMS when the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2 are in a turn-off state, a low-power operation state, or a sleep state in which power is not supplied to the load, the master BMS ( 110) may be configured to transmit a signal for requesting transmission of the first signal and the second signal to the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200-2.
  • the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200-2 since the power consumption of the first battery cell 120-1 may need to be minimized, based on reception of the signal, the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200-2 ) may be configured to transmit the first signal and the second signal to the master BMS 110.
  • the first cell controller 200-1 and the second cell controller 200-2 continue to transmit signals 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 obtained first signal to the master BMS 110.
  • the first cell controller 200-1 may transmit the obtained first signal to the master BMS 110 based on receiving a signal requesting transmission of the data from the master BMS 110. there is.
  • the first cell controller 200-1 may transmit the acquired first signal to the master BMS 110 at every cycle designated by the user.
  • the first cell controller 200-1 may transmit the acquired first signal to the master BMS 110 when a designated event occurs.
  • the second cell controller 200-2 may be configured to transmit the obtained second signal to the master BMS 110. Descriptions of operation 704 can be applied equally to operation 705.
  • the master BMS 110 may be configured to identify the status of the plurality of battery cells 120 based at least in part on the obtained first and second signals.
  • the master BMS 110 is configured to identify the first numerical value in the first signal and the second numerical value in the second signal, and obtain information about each of the plurality of battery cells 120 through calculation processes described later. It can be.
  • FIGS. 8 and 9 are simplified block diagrams of a battery module according to one embodiment.
  • the battery module 100 shown in FIG. 8 represents a first state in which the master BMS 110 can identify the state of a plurality of battery cells 120 based at least in part on the first signal and the second signal. .
  • the first cell controller 200-1 sets a first numerical value (a1) indicating the state of the first battery cell 120-1 and the state of the second battery cell 120-2. It may be configured to obtain a first signal comprising:
  • the second cell controller 200-2 sends a second signal including a second numerical value a2 indicating the state of the second battery cell 120-2 and the state of the third battery cell 120-3. It can be configured to obtain.
  • the third cell controller 200-3 is configured to obtain a signal including a third numerical value a3 indicating the state of the third battery cell 120-3 and the state of the fourth battery cell 120-4. It can be configured.
  • the fourth cell controller 200-4 sends a second signal including a fourth numerical value a4 indicating the state of the fourth battery cell 120-4 and the state of the fifth battery cell 120-5. It can be configured to obtain.
  • the master BMS 110 may be configured to receive a first signal, a second signal, a signal, and a fourth signal. Based on the received signals, the master BMS 110 generates a first battery, a second battery cell 120-2, a third battery cell 120-3, a fourth battery cell 120-4, and may be configured to identify the state of each of the fifth battery cells 120-5.
  • the master BMS 110 may perform an operation to identify the state of each battery cell.
  • the master BMS 110 may identify the sum of the voltages of the plurality of battery cells 120 supplied to the load (i.e., the operating voltage of the load).
  • the master BMS 110 Since the value (C) may be substantially the same as the operating voltage (x2) of the second battery cell 120-2, the master BMS 110 has the operating voltage (x2) of the second battery cell 120-2. x2) can be identified. According to one embodiment, through the above-described calculation process, the master BMS 110 includes the first battery cell 120-1, the second battery cell 120-2, the third battery cell 120-3, The operating voltages of each of the fourth battery cell 120-4 and the fifth battery cell 120-5 can be identified.
  • the master BMS 110 is configured to identify the state of the plurality of battery cells 120 based at least in part on the first signal, the second signal, the third signal, and the fourth signal. Within state 1, it may be configured to obtain numerical values to indicate the state of each of the plurality of battery cells 120.
  • the master BMS 110 may identify the state of each of the plurality of battery cells 120 through numerical values representing the state of each of the plurality of battery cells 120. For example, when the operating voltage of the third battery cell 120-3 has a difference of more than a specified range from the operating voltage of the remaining battery cells, the master BMS 110 operates the third battery cell 120-3. It may be configured to determine an abnormal state.
  • the master BMS 110 may be configured to determine that the plurality of battery cells 120 are in a normal state.
  • the above descriptions are illustrative only and are not limited thereto.
  • numerical values may represent parameters other than operating voltage.
  • the master BMS 110 may be configured to monitor the status of each of the plurality of cells through the plurality of cell controllers 200 connected to the plurality of battery cells 120.
  • the plurality of cell controllers 200 are connected afterwards to form a plurality of battery cells configuring the battery module 100. (120) Each can be managed.
  • the battery module 100 shown in FIG. 9 represents a second state in which the master BMS 110 cannot identify the states of the plurality of battery cells 120 based at least in part on the first signal and the second signal. .
  • the plurality of cell controllers 200 may further include a cell controller disposed inside one battery cell.
  • the plurality of cell controllers send a signal containing a numerical value to indicate the state of the first battery cell 120-1 or the state of the fourth battery cell 120-4 connected to the end of the bus bar.
  • It may further include a fourth cell controller 200-4 configured to transmit to the master BMS 110 through 500.
  • the fourth cell controller 200-4 is shown as being disposed within the fourth battery cell 120-4, but the fourth cell controller 200-4 is located within the first battery cell 120-1. ) can also be placed within.
  • the first cell controller 200-1 sends a first signal including a first numerical value a1 indicating the state of the first battery cell 120-1 and the state of the second battery cell 120-2. It can be configured to obtain.
  • the second cell controller 200-2 sends a second signal including a second numerical value a2 indicating the state of the second battery cell 120-2 and the state of the third battery cell 120-3. It can be configured to obtain.
  • the third cell controller 200-3 is configured to obtain a signal including a third numerical value a3 indicating the state of the third battery cell 120-3 and the state of the fourth battery cell 120-4. It can be configured.
  • the fourth cell controller 200-4 may be configured to obtain a signal including a fourth numerical value a4 indicating the state of the fourth battery cell 120-4.
  • the master BMS 110 may be configured to receive a first signal, a second signal, a third signal, and a fourth signal.
  • the master BMS 110 based on the received signals, operates the first battery, the second battery cell 120-2, the third battery cell 120-3, and the fourth battery cell 120-4. It can be configured to identify each state.
  • the master BMS 110 may perform an operation to identify the state of each battery cell.
  • the numerical values may be referred to as the temperature of each of the plurality of battery cells 120.
  • the temperature (x2) of -2) can be identified.
  • the temperature (x1) of -1) can be identified.
  • the master BMS 110 includes the first battery cell 120-1, the second battery cell 120-2, the third battery cell 120-3, And the temperature of each fourth battery cell 120-4 can be identified.
  • the master BMS 110 may be configured to monitor the status of the plurality of battery cells 120 based on a first signal, a second signal, a third signal, and a fourth signal. . For example, when the temperature of the third battery cell 120-3 has a difference of more than a specified range from the temperatures of the remaining battery cells, the master BMS 110 places the third battery cell 120-3 in an abnormal state. It can be configured to judge. For example, when the difference between the temperatures of the plurality of battery cells 120 is within a specified range, the master BMS 110 may be configured to determine that the plurality of battery cells 120 are in a normal state.
  • the above descriptions are illustrative only and are not limited thereto. For example, numerical values may represent parameters other than temperature.
  • At least one of the plurality of cell controllers 200 may be placed inside a certain battery cell.
  • the battery module 100 consisting of a plurality of battery cells 120 that do not include a cell controller
  • one battery cell among the plurality of battery cells 120 is replaced with a battery cell that includes a cell controller, and the plurality of cells
  • each of the plurality of battery cells 120 constituting the battery module 100 can be managed.
  • the master BMS 110 may be configured to estimate the performance of the battery module 100 based on state information of the plurality of battery cells 120. For example, the master BMS 110 estimates the SOH of each of the plurality of battery cells 120 based at least in part on the first signal and the second signal, and determines the SOH of each of the estimated plurality of battery cells 120. Accordingly, it may be configured to estimate the performance of the battery module 100.
  • FIG. 10a shows a battery module before a plurality of cell controllers are connected.
  • FIG. 10B schematically shows a state in which a plurality of cell controllers are connected to the battery module of FIG. 10A.
  • the battery module 100 may include a housing 600 that accommodates a plurality of battery cells 120 .
  • the plurality of battery cells 120 may be fastened to the structure of the housing 600 so that they can be fixed at designated positions within the housing 600.
  • the plurality of battery cells 120 may be electrically connected to each other through the bus bar 500.
  • the connection structure of the housing 600 can be dismantled and the plurality of battery cells 120 can be separated from the housing 600.
  • the plurality of battery cells 120 may be damaged or the housing 600 may be damaged.
  • physical shock may be applied to the battery cells.
  • the electrolyte inside the battery cell may leak.
  • a plurality of cell controllers 200 may be connected to a plurality of battery cells 120.
  • the plurality of cell controllers 200 may be connected to the outside of the plurality of battery cells 120 .
  • a master BMS eg, master BMS 110 in FIG. 6
  • Controllers 200 may be connected to a plurality of battery cells 120 .
  • the first cell controller 200-1 may be connected to the first battery cell 120-1 and the second battery cell 120-2.
  • the second cell controller 200-2 may be connected to the second battery cell 120-2 and the third battery cell 120-3.
  • a plurality of cell controllers 200 may be connected to the bus bar 500.
  • the plurality of cell controllers 200 may be configured to obtain information about the state of one or more connected battery cells. If necessary, one battery cell among the plurality of battery cells 120 may be separated and replaced with a battery cell that includes a cell controller therein. According to one embodiment, even if the battery module 100 is composed of a plurality of battery cells 120 that do not include a cell controller, the battery module 100 is configured by connecting a plurality of cell controllers 200 after the fact. Each of the plurality of battery cells 120 can be managed and monitored.
  • 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 120 of FIG. 6) and a master battery management system (BMS). ) (e.g., the master BMS 110 in FIG. 6), a bus bar (e.g., the bus bar 500 in FIG. 6), and a plurality of cell controllers (e.g., a plurality of cell controllers 200 in FIG. 6) may include.
  • the plurality of battery cells include a first battery cell (e.g., the first battery cell 120-1 in FIG. 6), a second battery cell (e.g., the second battery cell 120-2 in FIG.
  • 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 configured to transmit a signal including a numeric value for indicating the state of the plurality of battery cells to the master BMS through the bus bar.
  • the plurality of cell controllers include a first cell controller (e.g., the first cell controller 200-1 in FIG. 6) and a second cell controller (e.g., the second cell controller 200-2 in FIG. 6). can do.
  • the first cell controller may be connected to the first battery cell and the second battery cell.
  • the first cell controller may be configured to transmit, through the bus bar, a first signal including a first numerical value for indicating the state of the first battery cell and the state of the second battery cell to the master BMS. You can.
  • the second cell controller may be connected to the second battery cell and the third battery cell.
  • the second cell controller may be configured to transmit, through the bus bar, a second signal including a second numerical value for indicating the state of the second battery cell and the state of the third battery cell to the master BMS.
  • the master BMS may be configured to monitor the status of the plurality of battery cells based at least in part on the first signal and the second signal.
  • the master BMS is capable of identifying the states of the plurality of battery cells based at least in part on the first signal and the second signal. 2 Based on the numerical value, it may be configured to obtain numerical values to indicate the state of each of the plurality of battery cells.
  • the plurality of cell controllers may further include a third cell controller (eg, the fourth cell controller 200-4 in FIG. 9).
  • the third cell controller may be configured to transmit, through the bus bar, a third signal including a third numerical value for indicating the state of the first battery cell or the state of the third battery cell to the master BMS. You can.
  • the master BMS may be configured to monitor the status of the plurality of battery cells based on the first signal, the second signal, and the third signal.
  • the signal for indicating the state of the plurality of battery cells includes the state of health (SOH) of the plurality of battery cells, the voltage of the plurality of battery cells, and the plurality of battery cells. It may include at least one piece of information about currents.
  • SOH state of health
  • the master BMS may be configured to estimate the performance of the battery module composed of the plurality of battery cells based at least in part on the first signal and the second signal.
  • 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 identically or similarly to 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, 복수의 배터리 셀들, 상기 복수의 배터리 셀들을 관리하기 위한 마스터 배터리 관리 시스템(BMS), 상기 복수의 배터리 셀들을 연결하고, 상기 마스터 BMS와 전기적으로 연결된 버스 바, 및 복수의 셀 컨트롤러를 포함한다. 상기 복수의 셀 컨트롤러들은, 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀에 연결되고, 상기 제1 배터리 셀의 상태 및 상기 제2 배터리 셀의 상태를 나타내기 위한 제1 신호를, 상기 마스터 BMS로 송신하도록 구성된 제1 셀 컨트롤러, 및 제2 배터리 셀 및 제3 배터리 셀에 연결되고, 상기 제2 배터리 셀의 상태 및 상기 제3 배터리 셀의 상태를 나타내기 위한 제2 신호를, 상기 마스터 BMS로 송신하도록 구성된 제2 셀 컨트롤러를 포함한다. 상기 마스터 BMS는, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 적어도 일부 기반하여, 상기 복수의 배터리 셀들의 상태를 모니터링하도록 구성된다.

Description

배터리 셀들에 연결된 셀 컨트롤러를 포함하는 배터리 모듈
본 개시는, 배터리 셀들에 연결된 셀 컨트롤러를 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. 복수의 배터리 셀들은, 하우징 내에 수용될 수 있다.
배터리 모듈은, 복수의 배터리 셀들의 상태를 모니터링하기 위한 배터리 관리 시스템(BMS, battery management system)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.
배터리 모듈을 구성하는 복수의 배터리 셀들은, 하우징 내에 수용될 수 있다. 복수의 배터리 셀에 추가 구성을 연결하기 위해서, 하우징을 해체하고, 복수의 배터리 셀들을 분리할 것이 요구될 수 있다.
본 문서에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수의 배터리 셀들, 마스터 배터리 관리 시스템(BMS, battery management system), 버스 바, 및 복수의 셀 컨트롤러들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 배터리 셀들은, 제1 배터리 셀, 제2 배터리 셀, 및 제3 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 셀들의 상태를 나타내기 위한 수치 값(a numeric value)을 포함하는 신호를, 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS로 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 복수의 셀 컨트롤러들은, 제1 셀 컨트롤러 및 제2 셀 컨트롤러를 포함할 수 있다. 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀에 연결될 수 있다. 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 제1 배터리 셀의 상태 및 제2 배터리 셀의 상태를 나타내기 위한 제1 수치 값을 포함하는 제1 신호를, 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS로 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 제2 셀 컨트롤러는, 상기 제2 배터리 셀 및 상기 제3 배터리 셀에 연결될 수 있다. 상기 제2 셀 컨트롤러는, 상기 제2 배터리 셀의 상태 및 제3 배터리 셀의 상태를 나타내기 위한 제2 수치 값을 포함하는 제2 신호를, 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS로 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 마스터 BMS는, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 적어도 일부 기반하여, 상기 복수의 배터리 셀들의 상태를 모니터링하도록 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. 일 실시예에 따르면, 복수의 셀 컨트롤러들은, 배터리 모듈을 분리하지 않고, 제조 및 조립이 완료된 복수의 배터리 셀들과 연결될 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 간소화된 블록도이다.
도 7은, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 마스터 BMS와 복수의 셀 컨트롤러 사이의 동작의 예를 나타낸다.
도 8은, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 간소화된 블록도이다.
도 9는, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 간소화된 블록도이다.
도 10a는, 복수의 셀 컨트롤러들이 연결되기 전의 배터리 모듈을 나타낸다.
도 10b는, 도 10a의 배터리 모듈에, 복수의 셀 컨트롤러들이 연결된 상태를 개략적으로 나타낸다.
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 간소화된 블록도이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수의 배터리 셀들, 마스터 배터리 관리 시스템((BMS, battery management system), 버스 바, 및 복수의 셀 컨트롤러들을 포함할 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, 복수의 배터리 셀들(120)을 관리하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 복수의 배터리 셀들(120) 각각에 대한 정보를 획득하고, 상기 정보에 기반하여, 복수의 배터리 셀들(120) 각각에 대한 상태를 추정하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)는, 상기 버스 바(500)를 통해, 복수의 셀 컨트롤러들(200)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.
일 실시예에 따르면, 복수의 셀 컨트롤러들(200)은, 복수의 배터리 셀들(120)의 상태를 나타내기 위한 수치 값(a numeric value)을 포함하는 신호를, 버스 바(500)를 통해, 마스터 BMS(110)에게 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 수치 값을 포함하는 신호는, 후술하는 바와 같이, 복수의 배터리 셀들(120)의 SOH와 관련된 데이터를 포함하는 신호로 참조될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 셀 컨트롤러들(200)은, 복수의 배터리 셀들(120)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)에 연결될 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)로부터 동작을 위한 전력을 공급받을 수 있다. 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 제2 배터리 셀(120-2) 및 제3 배터리 셀(120-3)에 연결될 수 있다. 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 제2 배터리 셀(120-2) 및 제3 배터리 셀(120-3)로부터 동작을 위한 전력을 공급받을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 셀 컨트롤러들(200)은, 마스터 BMS(110)와 버스 바(500)를 통해, 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)가, 제2 셀 컨트롤러(200-2)에게 신호를 송신하는 경우, 상기 신호는, 버스 바(500)를 통해, 제2 셀 컨트롤러(200-2)로 전송될 수 있다. 마스터 BMS(110)에서 생성된 신호는, 버스 바(500)를 통해, 제1 배터리 셀(120-1)에게 전송될 수 있다. 상기 신호는, 제1 배터리 셀(120-1)을 통과하고, 버스 바(500)를 통해, 제2 셀 컨트롤러(200-2)에게 전송될 수 있다.
예를 들면, 제2 셀 컨트롤러(200-2)가, 마스터 BMS(110)에게 신호를 송신하는 경우, 상기 신호는, 버스 바(500)를 통해, 마스터 BMS(110)로 전송될 수 있다. 제2 셀 컨트롤러(200-2)에서 생성된 신호는, 버스 바(500)를 통해, 제1 배터리 셀(120-1)에게 전송될 수 있다. 상기 신호는, 제1 배터리 셀(120-1)을 통과하고, 버스 바(500)를 통해, 마스터 BMS(110)에게 전송될 수 있다.
예를 들면, 마스터 BMS(110)가, 제3 셀 컨트롤러(200-3)에게 신호를 송신하는 경우, 상기 신호는, 제1 셀 컨트롤러(200-1)를 통해, 전송될 수 있다. 마스터 BMS(110)에서 생성된 신호는, 버스 바(500)를 통해, 제1 셀 컨트롤러(200-1)에게 전송될 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 상기 신호 내에 포함된 타겟 ID에 대한 정보(예: 도 4의 TAR_ID(303))를 식별할 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 상기 신호를, 버스 바(500)를 통해, 제3 셀 컨트롤러(200-3)에게 전송할 수 있다. 하지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 예를 들면, 상기 신호는, 버스 바(500)를 통해, 제3 셀 컨트롤러(200-3)로 전송될 수 있다. 마스터 BMS(110)에서 생성된 신호는, 버스 바(500)를 통해, 제1 배터리 셀(120-1)에게 전송될 수 있다. 상기 신호는, 제1 배터리 셀(120-1)을 통과하고, 버스 바(500)를 통해, 제2 배터리 셀(120-2)에게 전송될 수 있다. 상기 신호는, 제2 배터리 셀(120-2)을 통과하고, 버스 바(500)를 통해, 제3 셀 컨트롤러(200-3)로 전송될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 셀 컨트롤러들(200)은, 복수의 배터리 셀들(120) 외부에 연결될 수 있다. 예를 들면, 배터리 모듈(100)의 복수의 배터리 셀들(120)은, 하우징(예: 도 10a의 하우징(600)) 내에 포장될(packed) 수 있다. 복수의 배터리 셀들(120)은, 하우징(600) 내의 지정된 위치에 고정될 수 있도록, 하우징(600)의 구조물에 체결될 수 있다. 복수의 셀 컨트롤러들(200)은, 복수의 배터리 셀들(120)이 하우징(600) 내에 포장된(packed) 상태에서, 복수의 배터리 셀 외부에 연결될 수 있다. 내부에 셀 컨트롤러가 배치되지 않은 복수의 배터리 셀들(120)로 구성된 배터리 모듈(100)의 경우, 복수의 배터리 셀들(120)에 사후적으로 복수의 셀 컨트롤러들(200)을 연결함으로써, 복수의 배터리 셀들(120) 각각을 관리할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1)에 연결된 제1 배터리 셀(120-1)의 상태 및 제2 배터리 셀(120-2)의 상태에 관한 정보를 획득하도록 구성될 수 있다. 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 제2 셀 컨트롤러(200-2)에 연결된 제2 배터리 셀(120-2)의 상태 및 제3 배터리 셀(120-3)의 상태에 관한 정보를 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 열화와 관련된 데이터 및 제2 배터리 셀(120-2)의 열화와 관련된 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다.
상기 열화와 관련된 데이터는, 배터리 셀의 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) 및 제2 배터리 셀(120-2)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) 및 제2 배터리 셀(120-2)의 충전 시에, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)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) 및 제2 배터리 셀(120-2)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) 및 제2 배터리 셀(120-2)의 동작 시에, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)의 온도를 식별할 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 동작 시간에 따른 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)의 온도 변화에 관한 정보를 포함하는 데이터를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 상태 및 제2 배터리 셀(120-2)의 상태를 나타내기 위한 제1 수치 값을 포함하는 제1 신호를, 버스 바(500)를 통해, 상기 마스터 BMS(110)로 송신하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 신호는, 상술한 예시들과 같은, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)의 열화와 관련된 데이터로 참조될 수 있다. 제1 신호 내에 포함된 제1 수치 값은, 제1 배터리 셀(120-1)의 상태를 나타내는 수치 값과, 제2 배터리 셀(120-2)의 상태를 나타내는 수치 값을 합한 값일 수 있다. 예를 들면, 복수의 배터리 셀들(120)의 SOH를 나타내는 수치 값은, a%로 나타날 수 있다. 여기서, a%는, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 이상적인 상태에 대비하여, 현재 상태를 수치로 나타낸 비율일 수 있다. 예를 들면, 제1 배터리 셀(120-1)의 SOH가 90%인 경우, 현재 제1 배터리 셀(120-1)의 SOH는, 제1 배터리 셀(120-1)의 신품에 대하여 기대할 수 있는 상태에 대비하여, 90% 상태임을 나타낼 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1)의 SOH가 a1%이고, 제2 배터리 셀(120-2)의 SOH가 a2%라고 가정하면, 제1 수치 값은, (a1+a2)%일 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, (a1+a2)%을 포함하는 제1 신호를 생성하고, 생성된 제1 신호를, 마스터 BMS(110)에게 송신하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 제2 배터리 셀(120-2)의 상태 및 제3 배터리 셀(120-3)의 상태를 나타내기 위한 제2 수치 값을 포함하는 제2 신호를, 상기 버스 바(500)를 통해, 마스터 BMS(110)로 송신하도록 구성될 수 있다. 제1 셀 컨트롤러(200-1)에 대한 설명들은, 제2 셀 컨트롤러(200-2)에 동일하게 적용될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)는, 제1 신호 및 제2 신호를 수신도록 구성될 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 수신된 제1 신호 및 제2 신호에 적어도 일부 기반하여, 복수의 배터리 셀들(120)의 상태를 모니터링하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 제1 신호 내의 제1 수치 값 및 제2 신호 내의 제2 수치 값을 식별하고, 후술하는 연산 과정들을 통해, 복수의 배터리 셀들(120) 각각에 대한 정보를 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 제1 수치 값 및 제2 수치 값에 기반하여, 제1 배터리 셀(120-1), 제2 배터리 셀(120-2), 및 제3 배터리 셀(120-3)의 상태를 식별하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 셀 컨트롤러를 포함하지 않는 복수의 배터리 셀들(120)로 구성된 배터리 모듈(100)이더라도, 배터리 모듈(100)은, 사후적으로, 복수의 셀 컨트롤러들(200)과 연결될 수 있다. 따라서, 복수의 셀 컨트롤러들(200)과 마스터 BMS(110)에 의해, 복수의 배터리 셀들(120) 각각에 대한 관리가 가능할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 셀 컨트롤러를 연결하기 위해, 복수의 배터리 셀들(120) 각각을 분해하여 셀 컨트롤러를 연결할 필요 없이, 2개 또는 그 이상의 배터리 셀에 셀 컨트롤러를 연결할 수 있다. 마스터 BMS(110)와 복수의 셀 컨트롤러들(200) 사이의 버스 바(500) 통신을 이용하여, 복수의 배터리 셀들(120)이 관리될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 셀 컨트롤러들(200)은, 이미 제조된 배터리 모듈(100)에 사후적으로 적용될 수 있다.
도 7은, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 마스터 BMS와 복수의 셀 컨트롤러 사이의 동작의 예를 나타낸다.
도 7을 참조하여 설명되는 제1 셀 컨트롤러(예: 도 6의 제1 셀 컨트롤러(200-1)) 및 제2 셀 컨트롤러(예: 도 6의 제2 셀 컨트롤러(200-2)의 동작들은, 나머지 배터리 셀들의 셀 컨트롤러들에도 동일하게 적용될 수 있다.
동작 701에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(예: 도 6의 제1 배터리 셀(120-1))의 상태 및 제2 배터리 셀(예: 도 6의 제2 배터리 셀(120-2))의 상태를 나타내기 위한 제1 수치 값을 포함하는 제1 신호를, 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)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) 및 제2 배터리 셀(120-2)의 활성화 여부와 독립적으로, 상기 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)이 활성화된 상태 내에서, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)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) 및 제2 배터리 셀(120-2)이 비활성화된 상태(예: 슬립 상태, 턴 오프(turn-off) 상태) 내에서, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)의 개방 전압을 측정하고, 측정된 개방 전압에 관련된 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 상술한 데이터는 예시적인 것에 불과할 뿐, 이에 제한되지 않는다.
동작 702에서, 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 제2 배터리 셀(120-2)의 상태 및 제3 셀 배터리 셀의 상태를 나타내기 위한 제2 수치 값을 포함하는 제2 신호를, 획득하도록 구성될 수 있다. 동작 701에 대한 설명들은, 동작 702에, 동일하게 적용될 수 있다.
동작 703에서, 마스터 BMS(110)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1) 및 제2 셀 컨트롤러(200-2)에게, 획득된 제1 신호 및 제2 신호의 송신을 요청하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 동작 703에서, 마스터 BMS(110)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1) 및 제2 셀 컨트롤러(200-2)에게 획득된 제1 신호 및 신호의 송신을 요청하기 위한 신호를 전송할 수 있다. 상기 신호는, 마스터 BMS(110)로부터, 버스 바(예: 도 6의 버스 바(500))를 통해, 제1 셀 컨트롤러(200-1) 및 제2 셀 컨트롤러(200-2)에게 전송될 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 사용자에 의해 지정된 주기마다, 제1 셀 컨트롤러(200-1) 및 제2 셀 컨트롤러(200-3)에게 상기 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 703은, 생략될 수도 있다. 동작 703이 생략된 경우, 제1 셀 컨트롤러(200-1) 및 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 마스터 BMS(110)로부터 별도의 요청이 없더라도, 동작 704 및 동작 705를 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 동작 703은, 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 동안, 제1 셀 컨트롤러(200-1) 및 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 마스터 BMS(110)로부터 별도의 요청 신호를 수신하지 않고, 획득된 제1 신호 및 제2 신호를, 버스 바(500)를 통해, 마스터 BMS(110)로 송신하도록 구성될 수 있다. 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)이 동작되는 경우는, 제1 배터리 셀(120-1) 및 제2 배터리 셀(120-2)이 부하로 전력을 공급하고 있는 상태를 의미할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 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 상태일 때, 마스터 BMS(110)는, 제1 셀 컨트롤러(200-1) 및 제2 셀 컨트롤러(200-2)에게, 제1 신호 및 제2 신호의 송신을 요청하기 위한 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 상술한 경우, 제1 배터리 셀(120-1)의 전력 소모가 최소화될 필요가 있을 수 있으므로, 신호의 수신에 기반하여, 제1 셀 컨트롤러(200-1) 및 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 제1 신호 및 제2 신호를 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 신호를 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 704에서, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 획득된 제1 신호를 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 제1 신호를 마스터 BMS(110)에게 전송할 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 사용자에 의해 지정된 주기마다, 획득된 제1 신호를 마스터 BMS(110)에게 전송할 수 있다. 예를 들면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 지정된 이벤트 발생 시, 획득된 제1 신호를 마스터 BMS(110)에게 전송할 수 있다.
동작 705에서, 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 획득된 제2 신호를 마스터 BMS(110)에게 전송하도록 구성될 수 있다. 동작 704에 대한 설명들은, 동작 705에, 동일하게 적용될 수 있다.
동작 706에서, 마스터 BMS(110)는, 획득된 제1 신호 및 제2 신호에 적어도 일부 기반하여, 복수의 배터리 셀들(120)의 상태를 식별하도록 구성될 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 제1 신호 내의 제1 수치 값 및 제2 신호 내의 제2 수치 값을 식별하고, 후술하는 연산 과정들을 통해, 복수의 배터리 셀들(120) 각각에 대한 정보를 획득하도록 구성될 수 있다.
도 8 및 도 9는, 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 간소화된 블록도이다.
도 8에 도시된 배터리 모듈(100)은, 마스터 BMS(110)가 제1 신호 및 제2 신호에 적어도 일부 기반하여, 복수의 배터리 셀들(120)의 상태를 식별할 수 있는 제1 상태를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 상태 및 제2 배터리 셀(120-2)의 상태를 나타내는 제1 수치 값(a1)을 포함하는 제1 신호를 획득하도록 구성될 수 있다. 제1 수치 값(a1)은, 제1 배터리 셀(120-1)의 상태를 나타내는 수치 값(x1)과 제2 배터리 셀(120-2)의 상태를 나타내는 수치 값(x2)을 더한 값(a1=x1+x2)일 수 있다. 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 제2 배터리 셀(120-2)의 상태 및 제3 배터리 셀(120-3)의 상태를 나타내는 제2 수치 값(a2)을 포함하는 제2 신호를 획득하도록 구성될 수 있다. 제2 수치 값(a2)은, 제2 배터리 셀(120-2)의 상태를 나타내는 수치 값(x2)과 제3 배터리 셀(120-3)의 상태를 나타내는 수치 값(x3)을 더한 값(a2=x2+x3)일 수 있다. 제3 셀 컨트롤러(200-3)는, 제3 배터리 셀(120-3)의 상태 및 제4 배터리 셀(120-4)의 상태를 나타내는 제3 수치 값(a3)을 포함하는 신호를 획득하도록 구성될 수 있다. 제3 수치 값(a3)은, 제3 배터리 셀(120-3)의 상태를 나타내는 수치 값(x3)과 제4 배터리 셀(120-4)의 상태를 나타내는 수치 값(x4)을 더한 값(a3=x3+x4)일 수 있다. 제4 셀 컨트롤러(200-4)는, 제4 배터리 셀(120-4)의 상태 및 제5 배터리 셀(120-5)의 상태를 나타내는 제4 수치 값(a4)을 포함하는 제2 신호를 획득하도록 구성될 수 있다. 제4 수치 값(a4)은, 제4 배터리 셀(120-4)의 상태를 나타내는 수치 값(x4)과 제5 배터리 셀(120-5)의 상태를 나타내는 수치 값(x5)을 더한 값(a4=x4+x5)일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 7의 동작 701 내지 동작 706에 따라, 마스터 BMS(110)는, 제1 신호, 제2 신호, 신호, 및 제4 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 수신된 상기 신호들에 기반하여, 제1 배터리, 제2 배터리 셀(120-2), 제3 배터리 셀(120-3), 제4 배터리 셀(120-4), 및 제5 배터리 셀(120-5) 각각의 상태를 식별하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 각각의 배터리 셀의 상태를 식별하기 위한 연산을 수행할 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 부하로 공급되는 복수의 배터리 셀들(120)의 전압의 합(즉, 부하의 동작 전압)을 식별할 수 있다. 상기 전압의 합은, 제1 배터리 셀(120-1)의 동작 전압(x1), 제2 배터리 셀(120-2)의 동작 전압(x2), 제3 배터리 셀(120-3)의 동작 전압(x3), 제4 배터리 셀(120-4)의 동작 전압(x4), 및 제5 배터리 셀(120-5)의 동작 전압(x5)을 더한 값(A=x1+x2+x3+x4+x5)일 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 상기 값(A)에서, 제2 수치 값(a2=x2+x3) 및 제4 수치 값(a4=x4+x5)를 빼는 연산을 통해, 값(B=x1)을 획득할 수 있다. 상기 값(B)은, 제1 배터리 셀(120-1)의 동작 전압(x1)과 실질적으로 동일할 수 있으므로, 마스터 BMS(110)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 동작 전압(x1)을 식별할 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 제1 수치 값(a1=x1+x2)에서, 상기 값(B=x1)을 빼는 연산을 통해, 값(C=x2)을 획득할 수 있다. 상기 값(C)은, 제2 배터리 셀(120-2)의 동작 전압(x2)과 실질적으로 동일할 수 있으므로, 마스터 BMS(110)는, 제2 배터리 셀(120-2)의 동작 전압(x2)을 식별할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상술한 연산 과정을 통해, 마스터 BMS(110)는, 제1 배터리 셀(120-1), 제2 배터리 셀(120-2), 제3 배터리 셀(120-3), 제4 배터리 셀(120-4), 및 제5 배터리 셀(120-5) 각각의 동작 전압을 식별할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)는, 제1 신호, 제2 신호, 제3 신호, 및 제4 신호에 적어도 일부 기반하여, 복수의 배터리 셀들(120)의 상태를 식별할 수 있는 제1 상태 내에서, 상기 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 상태를 나타내기 위한 수치 값들을 획득하도록 구성될 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 상태를 나타내기 위한 수치 값들을 통해, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 상태를 식별할 수 있다. 예를 들면, 제3 배터리 셀(120-3)의 동작 전압이, 나머지 배터리 셀들의 동작 전압보다 지정된 범위 이상 차이를 가질 때, 마스터 BMS(110)는, 제3 배터리 셀(120-3)을 비정상 상태로 판단하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 복수의 배터리 셀들(120)의 동작 전압들의 차이가, 지정된 범위 내일 때, 마스터 BMS(110)는, 복수의 배터리 셀들(120)을 정상 상태로 판단하도록 구성될 수 있다. 상술한 설명들은, 예시적인 것일 뿐, 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 수치 값들은, 동작 전압 외 다른 파라미터를 나타낼 수 있다.
상술한 바와 같이, 복수의 배터리 셀들(120)에 연결된 복수의 셀 컨트롤러들(200)을 통해, 마스터 BMS(110)는, 복수의 셀들 각각의 상태를 모니터링하도록 구성될 수 있다. 셀 컨트롤러를 포함하지 않는 복수의 배터리 셀들(120)로 구성된 배터리 모듈(100)의 경우, 복수의 셀 컨트롤러들(200)을 사후적으로 연결함으로써, 배터리 모듈(100)을 구성하는 복수의 배터리 셀들(120) 각각을 관리할 수 있다.
도 9에 도시된 배터리 모듈(100)은, 마스터 BMS(110)가 제1 신호 및 제2 신호에 적어도 일부 기반하여, 복수의 배터리 셀들(120)의 상태를 식별할 수 없는 제2 상태를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 복수의 셀 컨트롤러들(200)은, 어느 하나의 배터리 셀 내부에 배치되는 셀 컨트롤러를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 복수의 셀 컨트롤러는, 끝단에 연결된 제1 배터리 셀(120-1)의 상태 또는 제4 배터리 셀(120-4)의 상태를 나타내기 위한 수치 값을 포함하는 신호를, 버스 바(500)를 통해, 마스터 BMS(110)로 송신하도록 구성된 제4 셀 컨트롤러(200-4)를 더 포함할 수 있다. 도 9에서, 제4 셀 컨트롤러(200-4)는, 제4 배터리 셀(120-4) 내에 배치된 것으로 도시되었으나, 제4 셀 컨트롤러(200-4)는, 제1 배터리 셀(120-1) 내에 배치될 수도 있다.
제1 셀 컨트롤러(200-1)는, 제1 배터리 셀(120-1)의 상태 및 제2 배터리 셀(120-2)의 상태를 나타내는 제1 수치 값(a1)을 포함하는 제1 신호를 획득하도록 구성될 수 있다. 제1 수치 값(a1)은, 제1 배터리 셀(120-1)의 상태를 나타내는 수치 값(x1)과 제2 배터리 셀(120-2)의 상태를 나타내는 수치 값(x2)을 더한 값(a1=x1+x2)일 수 있다. 제2 셀 컨트롤러(200-2)는, 제2 배터리 셀(120-2)의 상태 및 제3 배터리 셀(120-3)의 상태를 나타내는 제2 수치 값(a2)을 포함하는 제2 신호를 획득하도록 구성될 수 있다. 제2 수치 값(a2)은, 제2 배터리 셀(120-2)의 상태를 나타내는 수치 값(x2)과 제3 배터리 셀(120-3)의 상태를 나타내는 수치 값(x3)을 더한 값(a2=x2+x3)일 수 있다. 제3 셀 컨트롤러(200-3)는, 제3 배터리 셀(120-3)의 상태 및 제4 배터리 셀(120-4)의 상태를 나타내는 제3 수치 값(a3)을 포함하는 신호를 획득하도록 구성될 수 있다. 제3 수치 값(a3)은, 제3 배터리 셀(120-3)의 상태를 나타내는 수치 값(x3)과 제4 배터리 셀(120-4)의 상태를 나타내는 수치 값(x4)을 더한 값(a3=x3+x4)일 수 있다. 제4 셀 컨트롤러(200-4)는, 제4 배터리 셀(120-4)의 상태를 나타내는 제4 수치 값(a4)을 포함하는 신호를 획득하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 7의 동작 701 내지 동작 706에 따라, 마스터 BMS(110)는, 제1 신호, 제2 신호, 제3 신호, 및 제4 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 수신된 상기 신호들에 기반하여, 제1 배터리, 제2 배터리 셀(120-2), 제3 배터리 셀(120-3), 및 제4 배터리 셀(120-4) 각각의 상태를 식별하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 각각의 배터리 셀의 상태를 식별하기 위한 연산을 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 수치 값들은, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 온도로 참조될 수 있다. 제3 수치 값(a3)은, 제3 배터리 셀(120-3)의 온도(x3)와 제4 배터리 셀(120-4)의 온도(x4)를 더한 값을 나타낼 수 있다(a3=x3+x4). 마스터 BMS(110)는, 제4 신호 내의 제4 수치 값(a4)을 통해, 제4 배터리 셀(120-4)의 온도(x4)를 식별할 수 있다(a4=x4). 마스터 BMS(110)는, 제3 신호 내의 제3 수치 값(a3=x3+x4)에서, 제4 수치 값(a4=x4)을 빼는 연산을 통해, 제3 배터리 셀(120-3)의 온도(x3)를 식별할 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 제2 신호 내의 제2 수치 값(a2=x2+x3)에서, 제3 배터리 셀(120-3)의 온도(x3)를 빼는 연산을 통해, 제2 배터리 셀(120-2)의 온도(x2)를 식별할 수 있다. 마스터 BMS(110)는, 제1 신호 내의 제1 수치 값(a1=x1+x2)에서, 제2 배터리 셀(120-2)의 온도(x2)를 빼는 연산을 통해, 제1 배터리 셀(120-1)의 온도(x1)를 식별할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상술한 연산 과정을 통해, 마스터 BMS(110)는, 제1 배터리 셀(120-1), 제2 배터리 셀(120-2), 제3 배터리 셀(120-3), 및 제4 배터리 셀(120-4) 각각의 온도를 식별할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스터 BMS(110)는, 제1 신호, 제2 신호, 제3 신호, 및 제4 신호에 기반하여, 상기 복수의 배터리 셀들(120)의 상태를 모니터링하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제3 배터리 셀(120-3)의 온도가, 나머지 배터리 셀들의 온도보다 지정된 범위 이상 차이를 가질 때, 마스터 BMS(110)는, 제3 배터리 셀(120-3)을 비정상 상태로 판단하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 복수의 배터리 셀들(120)의 온도들의 차이가, 지정된 범위 내일 때, 마스터 BMS(110)는, 복수의 배터리 셀들(120)을 정상 상태로 판단하도록 구성될 수 있다. 상술한 설명들은, 예시적인 것일 뿐, 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 수치 값들은, 온도 외 다른 파라미터를 나타낼 수 있다.
상술한 바와 같이, 필요에 따라, 복수의 셀 컨트롤러들(200) 중 적어도 하나는, 어느 배터리 셀 내부에 배치될 수 있다. 셀 컨트롤러를 포함하지 않는 복수의 배터리 셀들(120)로 구성된 배터리 모듈(100)의 경우, 복수의 배터리 셀들(120) 중 하나의 배터리 셀을, 셀 컨트롤러를 포함하는 배터리 셀로 교체하고, 복수의 셀 컨트롤러들(200)을 사후적으로 연결함으로써, 배터리 모듈(100)을 구성하는 복수의 배터리 셀들(120) 각각을 관리할 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 동작 707에서, 마스터 BMS(110)는, 복수의 배터리 셀들(120)의 상태 정보에 기반하여, 배터리 모듈(100)의 성능을 추정하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 마스터 BMS(110)는, 제1 신호 및 제2 신호에 적어도 일부 기반하여, 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 SOH를 추정하고, 추정된 복수의 배터리 셀들(120) 각각의 SOH에 따라, 배터리 모듈(100)의 성능을 추정하도록 구성될 수 있다.
도 10a는, 복수의 셀 컨트롤러들이 연결되기 전의 배터리 모듈을 나타낸다. 도 10b는, 도 10a의 배터리 모듈에, 복수의 셀 컨트롤러들이 연결된 상태를 개략적으로 나타낸다.
도 10a를 참조하면, 배터리 모듈(100)은, 복수의 배터리 셀들(120)을 수용하는 하우징(600)을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 셀들(120)은, 하우징(600) 내의 지정된 위치에 고정될 수 있도록, 하우징(600)의 구조물에 체결될 수 있다. 복수의 배터리 셀들(120)은, 버스 바(500)를 통해, 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 배터리 셀들(120)이 하우징(600) 내에 포장된 상태에서, 복수의 배터리 셀들(120)을 관리하기 위한 복수의 셀 컨트롤러들(200)을, 복수의 배터리 셀들(120) 내부에 배치하기 위해서, 하우징(600)의 연결 구조를 해체하고, 복수의 배터리 셀들(120)을 하우징(600)으로부터 분리할 수 있다. 복수의 배터리 셀들(120)을 분리하는 과정에서, 복수의 배터리 셀들(120)이 손상되거나, 하우징(600)이 손상될 수 있다. 예를 들면, 복수의 배터리 셀들(120)을 분리하는 과정에서, 배터리 셀에 물리적인 충격이 가해질 수 있다. 예를 들면, 배터리 셀에 가해지는 물리적인 충격 때문에, 배터리 셀 내부의 전해액에 누설될 수 있다.
도 10b를 참조하면, 복수의 셀 컨트롤러들(200)은, 복수의 배터리 셀들(120)에 연결될 수 있다. 복수의 셀 컨트롤러들(200)은, 복수의 배터리 셀들(120)의 외부에 연결될 수 있다. 복수의 셀 컨트롤러들(200)을 연결함으로써, 마스터 BMS(예: 도 6의 마스터 BMS(110))는, 상술한 바와 같이, 복수의 배터리 셀들(120)을 관리할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 셀 컨트롤러들(200)을 연결하기 위해, 하우징(600)의 연결 구조를 해체하고, 복수의 배터리 셀들(120) 각각을 분리할 필요 없이, 사후적으로 복수의 셀 컨트롤러들(200)을 복수의 배터리 셀들(120)에 연결할 수 있다. 예를 들면, 제1 배터리 셀(120-1)과 제2 배터리 셀(120-2)에, 제1 셀 컨트롤러(200-1)가 연결될 수 있다. 제2 배터리 셀(120-2)과 제3 배터리 셀(120-3)에, 제2 셀 컨트롤러(200-2)가 연결될 수 있다. 복수의 셀 컨트롤러들(200)은, 버스 바(500)와 연결될 수 있다. 복수의 셀 컨트롤러들(200)은, 연결된 하나 이상의 배터리 셀의 상태에 관한 정보를 획득하도록 구성될 수 있다. 필요에 따라, 복수의 배터리 셀들(120) 중 어느 하나의 배터리 셀을 분리하고, 내부에 셀 컨트롤러를 포함하는 배터리 셀로 교체할 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 셀 컨트롤러를 포함하지 않는 복수의 배터리 셀들(120)로 구성된 배터리 모듈(100)이더라도, 사후적으로 복수의 셀 컨트롤러들(200)을 연결함으로써, 배터리 모듈(100)을 구성하는 복수의 배터리 셀들(120) 각각을 관리하고, 모니터링할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 모듈(예: 도 6의 배터리 모듈(100))은, 복수의 배터리 셀들(예: 도 6의 복수의 배터리 셀들(120)), 마스터 배터리 관리 시스템(BMS, battery management system)(예: 도 6의 마스터 BMS(110)), 버스 바(예: 도 6의 버스 바(500)), 및 복수의 셀 컨트롤러들(예: 도 6의 복수의 셀 컨트롤러들(200))을 포함할 수 있다. 상기 복수의 배터리 셀들은, 제1 배터리 셀(예: 도 6의 제1 배터리 셀(120-1)), 제2 배터리 셀(예: 도 6의 제2 배터리 셀(120-2)), 및 제3 배터리 셀(예: 도 6의 제3 배터리 셀(120-3))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 셀들의 상태를 나타내기 위한 수치 값(a numeric value)을 포함하는 신호를, 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS로 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 복수의 셀 컨트롤러들은, 제1 셀 컨트롤러(예: 도 6의 제1 셀 컨트롤러(200-1)) 및 제2 셀 컨트롤러(예: 도 6의 제2 셀 컨트롤러(200-2))를 포함할 수 있다. 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀에 연결될 수 있다. 상기 제1 셀 컨트롤러는, 상기 제1 배터리 셀의 상태 및 제2 배터리 셀의 상태를 나타내기 위한 제1 수치 값을 포함하는 제1 신호를, 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS로 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 제2 셀 컨트롤러는, 상기 제2 배터리 셀 및 상기 제3 배터리 셀에 연결될 수 있다. 상기 제2 셀 컨트롤러는, 상기 제2 배터리 셀의 상태 및 제3 배터리 셀의 상태를 나타내기 위한 제2 수치 값을 포함하는 제2 신호를, 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS로 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 마스터 BMS는, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 적어도 일부 기반하여, 상기 복수의 배터리 셀들의 상태를 모니터링하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 마스터 BMS는, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 적어도 일부 기반하여, 상기 복수의 배터리 셀들의 상태를 식별할 수 있는 상태 내에서, 상기 제1 수치 값 및 상기 제2 수치 값에 기반하여, 상기 복수의 배터리 셀들 각각의 상태를 나타내기 위한 수치 값들을 획득하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 셀 컨트롤러는, 제3 셀 컨트롤러(예: 도 9의 제4 셀 컨트롤러(200-4))를 더 포함할 수 있다. 제3 셀 컨트롤러는, 상기 제1 배터리 셀의 상태 또는 상기 제3 배터리 셀의 상태를 나타내기 위한 제3 수치 값을 포함하는 제3 신호를, 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS로 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 마스터 BMS는, 상기 제1 신호, 상기 제2 신호 및 상기 제3 신호에 기반하여, 상기 복수의 배터리 셀들의 상태를 모니터링하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 배터리 셀들의 상태를 나타내기 위한 상기 신호는, 상기 복수의 배터리 셀들의 SOH(SOH, state of health), 상기 복수의 배터리 셀들의 전압, 및 상기 복수의 배터리 셀들의 전류에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 마스터 BMS는, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 적어도 일부 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 (5)

  1. 배터리 모듈(battery module)에 있어서,
    제1 배터리 셀, 제2 배터리 셀, 및 제3 배터리 셀을 포함하는 복수의 배터리 셀들(battery cells);
    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 복수의 배터리 셀들의 상태를 나타내기 위한 수치 값(a numeric value)을 포함하는 신호를, 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS에게 송신하도록 구성된 복수의 셀 컨트롤러들을 포함하고,
    상기 복수의 셀 컨트롤러들은,
    상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀에 연결되고, 상기 제1 배터리 셀의 상태 및 상기 제2 배터리 셀의 상태를 나타내기 위한 제1 수치 값을 포함하는 제1 신호를, 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS로 송신하도록 구성된 제1 셀 컨트롤러;
    상기 제2 배터리 셀 및 상기 제3 배터리 셀에 연결되고, 상기 제2 배터리 셀의 상태 및 상기 제3 배터리 셀의 상태를 나타내기 위한 제2 수치 값을 포함하는 제2 신호를, 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS로 송신하도록 구성된 제2 셀 컨트롤러; 를 포함하고,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 적어도 일부 기반하여, 상기 복수의 배터리 셀들의 상태를 모니터링하도록 구성된,
    배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 적어도 일부 기반하여, 상기 복수의 배터리 셀들의 상태를 식별할 수 있는 상태 내에서, 상기 제1 수치 값 및 상기 제2 수치 값에 기반하여, 상기 복수의 배터리 셀들 각각의 상태를 나타내기 위한 수치 값들을 획득하도록 구성된,
    전자 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 셀 컨트롤러는,
    상기 제1 배터리 셀의 상태 또는 상기 제3 배터리 셀의 상태를 나타내기 위한 제3 수치 값을 포함하는 제3 신호를, 상기 버스 바를 통해, 상기 마스터 BMS로 송신하도록 구성된 제3 셀 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 제1 신호, 상기 제2 신호 및 상기 제3 신호에 기반하여, 상기 복수의 배터리 셀들의 상태를 모니터링하도록 구성된,
    배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀들의 상태를 나타내기 위한 상기 신호는,
    상기 복수의 배터리 셀들의 SOH(SOH, state of health), 상기 복수의 배터리 셀들의 전압, 및 상기 복수의 배터리 셀들의 전류에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하는,
    배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 적어도 일부 기반하여, 상기 복수의 배터리 셀들로 구성된 상기 배터리 모듈의 성능을 추정하도록 구성된,
    배터리 모듈.
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