WO2026005239A1 - 배터리 상태 관리 장치 및 그 방법 - Google Patents

배터리 상태 관리 장치 및 그 방법

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WO2026005239A1
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sensor
power supply
supply circuit
power
electrically connected
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김상연
최장혁
이재원
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LG Energy Solution Ltd
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    • H02J7/80—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including monitoring or indicating arrangements

Definitions

  • Embodiments disclosed in this document relate to a battery state management device and method thereof.
  • secondary batteries are defined as rechargeable and dischargeable batteries, encompassing both conventional Ni/Cd and Ni/MH batteries, as well as more recent lithium-ion batteries. Recently, their use has expanded to include power sources for electric vehicles, attracting attention as a next-generation energy storage medium.
  • a battery status management device may include a first sensor that is constantly supplied with power through a first power supply circuit and detects a status of a battery unit, a switch that electrically connects a second power supply circuit that supplies power to a second sensor different from the first sensor to the first power supply circuit, and a power control circuit that controls the operation of the switch in response to an abnormal signal corresponding to a detection result of the first sensor.
  • the power control circuit can control the operation of the switch by providing a voltage to the switch in response to obtaining the abnormal signal or obtaining an alarm signal from a central control device external to the battery condition management device.
  • the switch is electrically connected to the power control circuit, and based on obtaining voltage from the power supply circuit, the second power supply circuit is electrically connected to the first power supply circuit to supply power to the second sensor.
  • the first power supply circuit may include at least one of an inductor-capacitor (LC) filter, a capacitor-inductor-capacitor (CLC) filter, or any combination thereof, and a first low dropout (LDO) that provides power to the first sensor in an amount equal to a rated voltage of the first sensor.
  • the second power supply circuit may include a second LDO that provides power to the second sensor in an amount equal to a rated voltage of the second sensor.
  • the battery state management device further includes an activation circuit that transmits a signal for activating a central control device external to the battery state management device to the central control device based on the electrical connection of the first power supply circuit and the second power supply circuit, wherein one terminal of the activation circuit is configured to be electrically connected to the central control device, and the other terminal of the activation circuit can be electrically connected to the second power supply circuit.
  • the battery status management device further includes a microcontroller unit (MCU) having a first terminal electrically connected to the first sensor, a second terminal of the MCU electrically connected to the second sensor, a third terminal of the MCU electrically connected to the second power supply circuit, and a fourth terminal of the MCU electrically connected to the power control circuit.
  • MCU microcontroller unit
  • the battery condition management device further includes a CAN (controller area network) transceiver having one terminal electrically connected to the second power supply circuit, and the other terminal of the CAN transceiver can be electrically connected to the MCU.
  • CAN controller area network
  • the first sensor may be supplied with power through the first power supply circuit in a low power mode according to power below a reference value
  • the second sensor may be supplied with power in the low power mode according to whether the first power supply circuit and the second power supply circuit are electrically connected.
  • a battery status management method may include an operation of constantly supplying power through a first power supply circuit by a first sensor and detecting a status of a battery unit, an operation of controlling an operation of a switch in response to an abnormal signal corresponding to a detection result of the first sensor by a power control circuit, and an operation of electrically connecting a second power supply circuit that supplies power to a second sensor different from the first sensor to the first power supply circuit by the switch.
  • the battery state management method may further include controlling the operation of the switch by providing voltage to the switch in response to obtaining an alarm signal from a central control device external to the battery state management device by the power control circuit.
  • the act of electrically connecting the second power supply circuit, which supplies power to the second sensor different from the first sensor, with the first power supply circuit by the switch may include the act of electrically connecting the second power supply circuit with the first power supply circuit to supply power to the second sensor based on the switch being electrically connected to the power control circuit and obtaining voltage from the power supply circuit by the switch.
  • the first power supply circuit may include at least one of an inductor-capacitor (LC) filter, a capacitor-inductor-capacitor (CLC) filter, or any combination thereof, and a first low dropout (LDO) that provides power to the first sensor in an amount equal to a rated voltage of the first sensor, and the second power supply circuit may include a second LDO that provides power to the second sensor in an amount equal to a rated voltage of the second sensor.
  • LC inductor-capacitor
  • CLC capacitor-inductor-capacitor
  • the battery state management method further includes an operation of transmitting a signal for activating a central control device external to the battery state management device to the central control device based on the electrical connection of the first power supply circuit and the second power supply circuit by an activation circuit, wherein one terminal of the activation circuit may be electrically connected to the central control device and the other terminal of the activation circuit may be electrically connected to the second power supply circuit.
  • the battery status management method may further include an operation of transmitting, by a micro controller unit (MCU), at least one of a measurement value of the first sensor, a measurement value of the second sensor, or a combination thereof to a controller area network (CAN) transceiver.
  • MCU micro controller unit
  • a first terminal of the MCU may be electrically connected to the first sensor
  • a second terminal of the MCU may be electrically connected to the second sensor
  • a third terminal of the MCU may be electrically connected to the second power supply circuit
  • a fourth terminal of the MCU may be electrically connected to the power control circuit.
  • the battery state management method further includes an operation of identifying, by the CAN transceiver, at least one of a measurement value of the first sensor, a measurement value of the second sensor, or a combination thereof, wherein one terminal of the CAN transceiver is electrically connected to the second power supply circuit, and the other terminal of the CAN transceiver is electrically connected to the MCU.
  • the first sensor may be supplied with power through the first power supply circuit in a low power mode according to power below a reference value
  • the second sensor may be supplied with power in the low power mode according to whether the first power supply circuit and the second power supply circuit are electrically connected.
  • This technology can monitor the status of a battery unit in low power mode.
  • the present technology can activate the battery health management device when an abnormality is detected in low power mode.
  • the present technology may enable a central control unit external to the battery health management device when activated in low power mode.
  • the present technology can reduce the resources consumed in monitoring the status of a battery unit.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a battery pack in a battery state management device and a battery state management method according to one embodiment of the present document.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a battery status management device according to one embodiment of the present document.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a battery state management device and a battery state management method according to one embodiment of the present document.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a switch and a power control circuit in a battery state management device and a battery state management method according to one embodiment of the present document.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing an activation circuit in a battery state management device and a battery state management method according to one embodiment of the present document.
  • FIG. 6 illustrates the flow of operation of a battery state management device that operates an abnormality detection module in a battery state management device and a battery state management method according to one embodiment of the present document.
  • FIG. 7 illustrates a flow of operations of a battery state management device electrically connecting a second power supply circuit to a first power supply circuit in a battery state management device and a battery state management method according to one embodiment of the present document.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the hardware configuration of a computing system that performs a battery state management method in a battery state management device and a battery state management method according to one embodiment of the present document.
  • expressions such as “more than” or “less than” may be used to determine whether a specific condition is satisfied or fulfilled. However, this is merely a description for expressing an example and does not exclude descriptions such as “more than” or “less than.” Conditions described as “more than” may be replaced with “more than,” conditions described as “less than,” and conditions described as “more than and less than” may be replaced with “more than and less than.” In addition, hereinafter, "A" to “B” mean at least one of the elements from A (including A) to B (including B).
  • each of the phrases “A or B”, “at least one of A and B”, “at least one of A or B”, “A, B, or C”, “at least one of A, B, and C”, and “at least one of A, B, or C” may include any one of the items listed together in that phrase, or all possible combinations thereof.
  • a component e.g., a first component
  • a component e.g., a first component
  • the method according to the various embodiments disclosed in the present document may be provided as included in a computer program product.
  • the computer program product may be traded as a product between a seller and a buyer.
  • 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 may be distributed online (e.g., downloaded or uploaded) through an application store or directly between two user devices.
  • a portion of the computer program product may be temporarily stored or temporarily generated in a machine-readable storage medium, such as the memory of a manufacturer's server, an application store's server, or an intermediary server.
  • each component e.g., a module or a program of the described components may include one or more entities, and some of the entities may be separated and placed in other components.
  • one or more components or operations of the aforementioned components may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • a plurality of components e.g., a module or a program
  • the integrated component may perform one or more functions of each of the plurality of components identically or similarly to those performed by the corresponding component among the plurality of components prior to integration.
  • the 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, omitted, or one or more other operations may be added.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a battery pack in a battery state management device and a battery state management method according to one embodiment of the present document.
  • a battery pack (1) may include a battery unit (12), a sensor unit (14), a switching unit (16), and a battery management system (BMS) (20). At this time, the battery pack (1) may be equipped with a plurality of battery units (12), sensor units (14), switching units (16), and battery management systems (20).
  • the battery unit (12) can supply power to a target device (not shown).
  • the battery unit (12) can be electrically connected to the target device.
  • the target device can include an electrical, electronic, or mechanical device that operates by receiving power from the battery pack (1).
  • the target device can be, but is not limited to, an electric vehicle (EV).
  • EV electric vehicle
  • the battery unit (12) may include at least one battery cell (10) that can be charged and discharged.
  • the battery cell (10) may be a basic unit of a battery cell that can charge and discharge electric energy and use it.
  • the battery cell (10) may be a lithium-ion (Li-ion) battery, a lithium-ion polymer (Li-ion polymer) battery, a nickel-cadmium (Ni-Cd) battery, a nickel-metal hydride (Ni-MH) battery, etc., but may not be limited thereto.
  • a plurality of battery units (12) may be connected in series or parallel.
  • the battery unit (12) may be a battery module, a battery bank, or a collection of battery cells (cell-to-pack structure).
  • the sensor unit (14) can obtain information related to the battery unit (12). According to one embodiment, the sensor unit (14) can obtain values (or information) related to the state of each of the battery unit (12) or battery cells (10). In one embodiment, the values related to the state may include one or more values for voltage, current, resistance, state of charge (SOC), state of health (SOH), or temperature of the battery cell, or a combination thereof.
  • SOC state of charge
  • SOH state of health
  • the sensor unit (14) can provide information on each of the plurality of battery units (12) to the battery management system (20).
  • the switching unit (16) may include a device for controlling the current flow for charging or discharging the battery unit (12).
  • the switching unit (16) may include at least one relay and/or magnetic contactor, etc., depending on the specifications of the battery pack (1).
  • a battery management system (BMS) (20) can monitor the voltage, current, temperature, etc. of the battery pack (1) to control or manage the battery pack (1) to prevent overcharge, overdischarge, etc.
  • the battery management system (20) may include a plurality of terminals as an interface for receiving values measured from the various parameters described above, and a circuit connected to these terminals to process the input values.
  • the battery management system (20) may control the sensor unit (14) and/or the switching unit (16).
  • the battery management system (20) may be connected to a plurality of battery units (12) to monitor the status of each of the plurality of battery units (12) and control the ON/OFF of a relay or a contactor, etc.
  • the operation of the battery management system (20) may be performed by a battery management system (BMS) in the vehicle, as well as by various devices such as a server, cloud, charger, or discharger.
  • BMS battery management system
  • the upper controller (2) can transmit control signals for multiple battery units (12) to the battery management system (20). Accordingly, the battery management system (20) can be controlled for operation based on signals received from the upper controller (2).
  • the battery management system (20) may include the battery state management device (201) of FIG. 2.
  • the battery management system (20) may be a different system from the battery state management device (201) of FIG. 2. That is, the battery state management device (201) of FIG. 2 may be included in the battery pack (1) or may be configured as another device external to the battery pack (1).
  • the battery state management device (201) is configured as another device external to the battery pack (1).
  • the operation of the battery state management device (201) below may be performed by an in-vehicle BMS (battery management system), as well as by various devices such as a server, a cloud, a charger, or a discharger.
  • Fig. 2 is a block diagram showing the configuration of a battery state management device according to an embodiment of the present document.
  • Fig. 3 is a block diagram showing a battery state management device in a battery state management device and a battery state management method according to an embodiment of the present document.
  • the battery status management device (201, 300) may include a first sensor (203, 301), a switch (205, 309), and a power control circuit (207, 307).
  • a first sensor (203, 301), a second sensor (303), and a third sensor (305) can obtain measurement values indicating the status of a battery unit.
  • a first power supply circuit (302) that supplies power to the first sensor (203, 301) can include an LC filter (313) and a first low dropout (LDO) (315).
  • a second power supply circuit (304) that supplies power to the second sensor (303), the third sensor (305), and an MCU (micro controller unit) (311) can include a third LDO (317) and a second LDO (319).
  • An activation circuit (321) or a CAN (controller area network) transceiver (323) can be electrically connected to the second power supply circuit (304) and the MCU (311).
  • the battery state management device (201, 300) may be set to a low power mode according to power below a threshold in a designated situation where power exceeding a threshold is not required (e.g., a situation where a vehicle including a battery is parked, a situation where the vehicle including a battery is turned off). Since an output power exceeding a threshold is not required in the low power mode, the battery state management device (201, 300) may reduce power consumption of the battery state management device (201, 300), thereby increasing power efficiency of the battery.
  • a threshold e.g., a situation where a vehicle including a battery is parked, a situation where the vehicle including a battery is turned off. Since an output power exceeding a threshold is not required in the low power mode, the battery state management device (201, 300) may reduce power consumption of the battery state management device (201, 300), thereby increasing power efficiency of the battery.
  • the battery status management device (201, 300) may need to monitor for battery abnormalities (e.g., thermal runaway, collision) for safety reasons even in low-power mode. However, since monitoring for battery abnormalities also requires power, the battery status management device (201, 300) may reduce the power consumed for monitoring to improve power efficiency.
  • battery abnormalities e.g., thermal runaway, collision
  • the first power supply circuit (302) supplies power to the first sensor (203, 301), and the switch (205, 309) electrically connecting the second power supply circuit (304) that supplies power to the second sensor (303) and the first power supply circuit (302) may be deactivated. Since the second sensor (303) receives power through the second power supply circuit (304), if the first power supply circuit (302) and the second power supply circuit (304) are not electrically connected, the second sensor (303) cannot receive power. In other words, in the low power mode, for power efficiency, the first sensor (203, 301) may be supplied with power, and the second sensor (303) may not be supplied with power.
  • the first sensor (203, 301) may include a pressure sensor that measures the pressure of a battery unit (e.g., a battery cell, a battery module, a battery pack, a battery), but the embodiment of the present document may not be limited thereto.
  • the second sensor (303) or the third sensor (305) may include a gas sensor that detects whether a gas leak occurs, or a 3-axis sensor that detects the degree of movement of the battery, but the embodiment of the present document may not be limited thereto.
  • an alarm signal transmitted from a central control unit (e.g., MCU of BMS) external to the battery state management device (201, 300) for power efficiency is transmitted to the power control circuit (207, 307), or an abnormal signal corresponding to the detection result of the first sensor (203, 301) (e.g., pressure of the battery unit) is transmitted from the first sensor (203, 301) to the power control circuit (207, 307), and the switch (205, 309) can electrically connect the first power supply circuit (302) and the second power supply circuit (304).
  • a central control unit e.g., MCU of BMS
  • an abnormal signal corresponding to the detection result of the first sensor (203, 301) e.g., pressure of the battery unit
  • the switch (205, 309) can electrically connect the first power supply circuit (302) and the second power supply circuit (304).
  • the first power supply circuit (302) may include a capacitor-inductor-capacitor (CLC) filter instead of an inductor-capacitor (LC) filter (313).
  • the first LDO (315) may adjust the voltage (Vbatt) of the power provided from the battery to a power level equivalent to the rated voltage of the first sensor (203, 301) and then provide the power to the first sensor (203, 301).
  • the first sensor (203, 301) can monitor whether the battery unit is abnormal. If the first sensor (203, 301) detects an abnormality in the battery unit, the first sensor (203, 301) can transmit an abnormality signal to the power control circuit (207, 307).
  • the power control circuit (207, 307) may provide voltage to the switch (205, 309) based on obtaining an alarm signal from a central control unit external to the battery condition management device (201, 300) or obtaining an abnormal signal from the first sensor (203, 301). Based on obtaining the voltage, the switch (205, 309) may electrically connect the first power supply circuit (302) and the second power supply circuit (304) to supply power to the second sensor (303), the third sensor (305), the activation circuit (321), the CAN transceiver (323), and the MCU (311).
  • the switch (205, 309) may be referred to as a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) switch, but the embodiment of the present document may not be limited thereto.
  • MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
  • the second LDO (319) may adjust the voltage of the power provided from the battery to a power equivalent to the rated voltage of the second sensor (303) or the third sensor (305), and then provide the power to a sensor corresponding to the rated voltage (e.g., the second sensor (303) or the third sensor (305)).
  • the third LDO (317) can adjust the voltage (Vbatt) of the power provided from the battery to a voltage level requested by the circuit including the activation circuit (321) or the CAN transceiver (323), and then provide the voltage level to a circuit corresponding to the requested voltage level (e.g., the circuit including the activation circuit (321) or the CAN transceiver (323).
  • the activation circuit (321) may transmit an activation signal for activating a central control device external to the battery state management device (201, 300) from the battery state management device (201, 300) to a central control device (e.g., an MCU of a BMS) external to the battery state management device (201, 300).
  • a central control device e.g., an MCU of a BMS
  • the central control device external to the battery state management device (201, 300) may be activated based on the received activation signal.
  • One terminal of the activation circuit (321) may be electrically connected to the central control device external to the battery state management device (201, 300). Another terminal of the activation circuit (321) may be electrically connected to a second power supply circuit (304). Another terminal of the activation circuit (321) may be electrically connected to an MCU (311).
  • the MCU (311) may obtain at least one measurement value obtained from a sensor (e.g., the first sensor (203, 301), the second sensor (303), the third sensor (305)) included in the battery status management device (201, 300) to determine the status of the battery unit.
  • the MCU (311) may transmit the at least one measurement value to the CAN transceiver (323).
  • the CAN transceiver (323) may transmit the at least one measurement value obtained from the sensor to an external element (e.g., a central control device) of the battery status management device (201, 300).
  • One terminal of the CAN transceiver (323) may be electrically connected to a second power supply circuit (304).
  • the other terminal of the CAN transceiver (323) may be electrically connected to an MCU (311).
  • a first terminal of the MCU (311) may be electrically connected to a first sensor (203, 301), a second terminal of the MCU (311) may be electrically connected to a second sensor (303), a third terminal of the MCU (311) may be electrically connected to a second power supply circuit (304), and a fourth terminal of the MCU (311) may be electrically connected to a power control circuit (207, 307).
  • the power control circuit (207, 307) can obtain an alarm signal from the central control device external to the battery state management device (201, 300).
  • the power control circuit (207, 307) can electrically connect the first power supply circuit (302) and the second power supply circuit (304) by providing voltage to the switch (205, 309) when an alarm signal is obtained from a central control device external to the battery condition management device (201, 300).
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a switch and a power control circuit in a battery state management device and a battery state management method according to one embodiment of the present document.
  • the first terminal (401) can be electrically connected to the first power supply circuit (302).
  • the second terminal (403) may be electrically connected to the second power supply circuit (304).
  • the third terminal (407) may be electrically connected to a central control unit external to the battery status management device (201).
  • the third terminal (407) can receive an alarm signal from a central control device external to the battery status management device (201).
  • the fourth terminal (409) can be electrically connected to the first sensor (203).
  • the fourth terminal (409) can receive an abnormal signal from the first sensor (203).
  • the fifth terminal (411) can be electrically connected to the MCU (311).
  • the fifth terminal (411) can receive a signal from the MCU (311) indicating that power is supplied to the MCU (311) of the battery status management device (201).
  • the switch e.g., switch (205), first switch (MOS 2), second switch (MOS 1)
  • the switch can electrically connect the first terminal (401) and the second terminal (403) without continuously obtaining an alarm signal from the third terminal (407) or continuously obtaining an abnormal signal from the fourth terminal (409).
  • the third terminal (407) may be electrically connected to the first diode (D2).
  • the first diode (D2) may be electrically connected to the third terminal (407) and the first resistor (R5).
  • the first resistor (R5) may be electrically connected to the third terminal (407) and the first node (N1).
  • the fourth terminal (409) may be electrically connected to the second diode (D3).
  • the second diode (D3) may be electrically connected to the fourth terminal (409), the fifth terminal (411), and the second resistor (R6).
  • the fourth terminal (409) may be electrically connected to the second diode (D3) connected to the second resistor (R6)
  • the fifth terminal (411) may be electrically connected to another diode (not shown) connected to the second resistor (R6).
  • the second resistor (R6) may be electrically connected to the second diode (D3) and the first node (N1).
  • a first node (N1) may be electrically connected to a first resistor (R5), a second resistor (R6), a third diode (D4), a third resistor (R7), and a first switch (MOS 2).
  • the first switch (MOS 2) may represent an N-type MOSFET switch that connects a source terminal and a drain terminal when a voltage greater than a threshold voltage is applied to a gate terminal.
  • the third diode (D4) may be electrically connected to the first node (N1), the third resistor (R7), and the ground.
  • the third resistor (R7) may be electrically connected to the first node (N1), the third diode (D4), and the ground.
  • the first switch (MOS 2) may be electrically connected to ground and a fourth resistor (R2).
  • the fourth resistor (R2) may be electrically connected to the second node (N2) and the first switch (MOS 2).
  • the second node (N2) may be electrically connected to a third diode (D1), a fifth resistor (R1), a first capacitor (C1), a second switch (MOS 1), and a fourth resistor (R2).
  • the second switch (MOS 1) may represent a P-type MOSFET switch that connects a source terminal and a drain terminal when a voltage lower than a threshold voltage is applied to a gate terminal.
  • the third diode (D1) may be electrically connected to the third node (N3) and the second node (N2).
  • the fifth resistor (R1) may be electrically connected to the third node (N3) and the second node (N2).
  • the first capacitor (C1) may be electrically connected to the third node (N3) and the second node (N2).
  • the second switch (MOS 1) may be electrically connected to the third node (N3), the second node (N2), and the second terminal (403).
  • the third node (N3) may be electrically connected to the first terminal (401), the third diode (D1), the fifth resistor (R1), the first capacitor (C1), and the first switch (MOS 1).
  • the second switch (MOS 1) may be electrically connected to the third node (N3), the second node (N2), and the second terminal (403).
  • the first switch (MOS 2) may be activated based on obtaining an alarm signal from the third terminal (407) or an abnormal signal from the fourth terminal (409).
  • the alarm signal may be transmitted as a voltage signal according to a voltage of a specified first magnitude (e.g., about 5 V).
  • the abnormal signal may be transmitted as a voltage signal according to a voltage of a specified second magnitude (e.g., about 3.3 V).
  • a signal indicating that power is supplied to the MCU (311) of the battery state management device (201) may be transmitted as a signal according to a voltage of a specified third magnitude (e.g., about 3.3 V).
  • an alarm signal (voltage signal) obtained from the third terminal (407) can be applied from a central control unit external to the battery status management device (201) to the first switch (MOS 2) according to the first diode (D2) and the first resistor (R5).
  • the first diode (D2) can reduce the current flowing in the direction from the first resistor (R5) to the external central control unit.
  • the first resistor (R5) can reduce the overvoltage applied to the first switch (MOS 2).
  • an abnormal signal (voltage signal) obtained from the fourth terminal (409) or a signal (voltage signal) indicating that power is supplied to the MCU (311) of the battery status management device (201) obtained from the fifth terminal (411) may be applied to the first switch (MOS 2) according to the second diode (D3) and the second resistor (R6).
  • the second diode (D3) may reduce the frequency of cases where current flows in the direction from the second resistor (R6) to the first sensor (203) or the MCU (311).
  • the second resistor (R6) may reduce the frequency of cases where overvoltage is applied to the first switch (MOS 2).
  • the third diode (D4) can reduce the current flow from ground to the first node (N1).
  • the third resistor (R7) can reduce the frequency of the first switch (MOS 2) turning on due to a noise signal.
  • the first capacitor (C1) can be arranged to protect the second switch (MOS 1).
  • the first diode (D2) can reduce the current flowing from the first resistor (R5) to the external central control device.
  • the voltage applied to the first switch (MOS 2) can be maintained below a voltage reference value (e.g., approximately 1.6 V) through voltage distribution.
  • the first switch (MOS 2) when a signal (voltage signal) is applied from the third terminal (407) or the fourth terminal (409) and a voltage higher than a voltage reference value is applied to the gate terminal of the first switch (MOS 2), the first switch (MOS 2) may be activated. When the first switch (MOS 2) is activated, the first switch (MOS 2) may electrically connect the fourth resistor (R2) and the ground.
  • the voltage applied from the first terminal (401) can be distributed by the fifth resistor (R1) and the fourth resistor (R2).
  • a voltage equal to the magnitude of the voltage applied to the fifth resistor (R1) can be applied to the second switch (MOS 1).
  • the third diode (D1) can reduce the frequency of current flowing in the direction from the second node (N2) to the third node (N3).
  • the first terminal (401) and the second terminal (403) can be electrically connected based on the voltage lower than the threshold voltage being applied to the gate terminal of the second switch (MOS 1).
  • the electrical connection between the first terminal (401) and the second terminal (403) can be disabled based on a voltage higher than the threshold voltage being applied to the gate terminal of the second switch (MOS 1).
  • the first terminal (401) and the second terminal (403) are electrically connected, so that the first power supply circuit (302) and the second power supply circuit (304) can be electrically connected.
  • the MCU (311) can be activated.
  • a signal indicating that power is supplied to the MCU (311) of the battery status management device (201) can be input to the fifth terminal (411).
  • the fifth terminal (411) When the fifth terminal (411) receives a signal indicating that power is supplied to the MCU (311) of the battery status management device (201), the electrical connection between the first terminal (401) and the second terminal (403) can be maintained even without continuously obtaining an alarm signal from the third terminal (407) or continuously obtaining an abnormal signal from the fourth terminal (409).
  • the second switch (MOS 1) can disable the electrical connection between the first terminal (401) and the second terminal (403).
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing an activation circuit in a battery state management device and a battery state management method according to one embodiment of the present document.
  • the first terminal (501) may be electrically connected to the second power supply circuit (304).
  • the second terminal (503) may be electrically connected to a central control unit external to the battery status management device (201).
  • the third terminal (505) and the fourth terminal (507) may be electrically connected to the MCU (311).
  • the activation circuit can transmit a signal to a central control device external to the battery state management device (201) to activate the central control device based on the battery state management device (201) being activated as a whole by electrically connecting the first power supply circuit (302) and the second power supply circuit (304).
  • the first switch (MOS 2) may represent an N-type MOSFET switch that connects the source terminal and the drain terminal when a voltage greater than the threshold voltage is applied to the gate terminal.
  • the second switch (MOS 1) may represent a P-type MOSFET switch that connects the source terminal and the drain terminal when a voltage less than the threshold voltage is applied to the gate terminal.
  • the fourth terminal (507) may be electrically connected to the first resistor (R7).
  • the first resistor (R7) may be electrically connected to the fourth terminal (507), the second resistor (R8), and the first switch (MOS 2).
  • the first switch (MOS 2) may be electrically connected to the second resistor (R8), the third resistor (R6), and ground.
  • the third resistor (R6) may be electrically connected to the first switch (MOS 2), the fourth resistor (R1), and the second switch (MOS 1).
  • the fourth resistor (R1) may be electrically connected to the first terminal (501), the second switch (MOS 1), and the third resistor (R6).
  • the first terminal (501) may be electrically connected to the fourth resistor (R1) and the second switch (MOS 1).
  • the second switch (MOS 1) may be electrically connected to the first terminal (501), the fourth resistor (R1), the third resistor (R6), and the fifth resistor (R3).
  • the fifth resistor (R3) may be electrically connected to the second terminal (503) and the third terminal (505).
  • the second terminal (503) may be electrically connected to the fifth resistor (R3).
  • the third terminal (505) may be electrically connected to the fifth resistor (R3) and the second switch (MOS 1).
  • the first power supply circuit (302) and the second power supply circuit (304) are electrically connected, a voltage may be applied to the first terminal (501).
  • the first switch (MOS 2) is deactivated and a voltage higher than the threshold voltage is provided to the second switch (MOS 1), the first terminal (501) and the second terminal (503) may not be electrically connected.
  • the fourth terminal (507) can obtain a signal from the MCU (311) indicating that the MCU (311) is activated.
  • the first resistor (R7) can protect the first switch (MOS 2) when an overcurrent flows.
  • a voltage can be applied to the first switch (MOS 2) equal to the magnitude of the voltage applied to the second resistor (R8).
  • a signal indicating that the MCU (311) obtained from the third terminal (507) is activated can activate the first switch (MOS 2) by applying a voltage greater than the threshold voltage to the first switch (MOS 2).
  • the third resistor (R6) and the ground can be electrically connected.
  • the voltage distributed by the fourth resistor (R1) and the third resistor (R6) can be applied to the second switch (MOS 1).
  • the third resistor (R6) and the ground are not electrically connected, the voltage applied to the second switch (MOS 1) is higher than the threshold voltage value, so the second switch (MOS 1) may not be activated.
  • the third resistor (R6) and the ground are electrically connected, the voltage applied to the second switch (MOS 1) is lower than the threshold voltage value, so the second switch (MOS 1) may be activated.
  • the second switch (MOS 1) may be activated to electrically connect the first terminal (501) and the second terminal (503).
  • the second terminal (503) may provide a signal to the central control device external to the battery state management device (201) that activates the central control device external to the battery state management device (201).
  • the fifth resistor (R3) may reduce the frequency of overcurrent flowing to the external central control device.
  • the third terminal (505) may transmit a signal to the MCU (311) indicating that the activation circuit (321) has output a signal activating a central control device external to the battery state management device (201).
  • FIG. 6 illustrates a flow of operations of a battery state management device that operates an abnormality detection module included in a battery state management device and a battery state management method according to one embodiment of the present document.
  • the entire anomaly detection module according to one embodiment can operate.
  • the abnormality detection module may be a module included in the battery status management device (201) and monitors the status of the battery unit.
  • the abnormality detection module may include a first power supply circuit (302), a second power supply circuit (304), a first sensor (203, 301), a second sensor (303), a power control circuit (207, 307), an MCU (311), an activation circuit (321), and a CAN transceiver (323).
  • the abnormality detection module may be switched to a low power mode based on a vehicle start-up termination signal.
  • a switch (205) may disable the electrical connection between the first power supply circuit (302) and the second power supply circuit (304).
  • the electrical connection between the first power supply circuit (302) and the second power supply circuit (304) may be disabled by disabling the switch (205) for power efficiency.
  • the first sensor (203) can monitor whether the battery unit is abnormal.
  • the first sensor (203) may include a pressure sensor that measures the pressure of the battery unit.
  • the power control circuit (207) can identify whether an alarm signal has been transmitted to the power control circuit (207) from a central control device external to the abnormality detection module. If the alarm signal has been transmitted to the power control circuit (207) from the central control device external to the abnormality detection module, the MCU (311) and the abnormality detection module can perform the sixth operation (611). If the alarm signal has not been transmitted to the power control circuit (207) from the central control device external to the abnormality detection module, the power control circuit (207) can perform the seventh operation (613).
  • the electrical connection between the first power supply circuit (302) and the second power supply circuit (304) according to one embodiment is activated, so that power is supplied to the MCU (311) and the entire abnormality detection module can operate.
  • the power control circuit (207) can activate the switch (205) by providing voltage to the switch (205). By activating the switch (205), the first power supply circuit (302) and the second power supply circuit (304) can be electrically connected. By electrically connecting the first power supply circuit (302) and the second power supply circuit (304), the entire abnormality detection module can operate.
  • the power control circuit (207) can identify whether an abnormal signal has been transmitted from the first sensor (203) to the power control circuit (207). If the abnormal signal has been transmitted from the first sensor (203) to the power control circuit (207), the first power supply circuit (302) and the second power supply circuit (304) can perform the eighth operation (615). If the abnormal signal has not been transmitted from the first sensor (203) to the power control circuit (207), the first sensor (203) can perform the fourth operation (607).
  • an abnormal signal may be transmitted from the first sensor (203) to the power control circuit (207) when an abnormality in the battery unit is identified based on measurement values obtained from the first sensor (203).
  • the electrical connection between the first power supply circuit (302) and the second power supply circuit (304) is activated, thereby supplying power to the MCU (311) and enabling the entire abnormality detection module to operate.
  • the activation circuit (321) can transmit a signal to a central control device external to the anomaly detection module to activate the central control device.
  • the activation circuit (321) can transmit a signal to the central control unit to activate the central control unit external to the battery condition management device (201) to analyze an abnormality in the battery unit and to activate the central control unit to deal with the abnormality in the battery unit. This is because, when an abnormality signal is transmitted from the first sensor (203), the central control unit external to the abnormality detection module is likely to be deactivated.
  • FIG. 7 illustrates the flow of operations of a battery state management device electrically connecting a second power supply circuit (304) to a first power supply circuit (302) in a battery state management device and a battery state management method according to one embodiment of the present document.
  • the first sensor (203) in the first operation (701), can be supplied with constant power through the first power supply circuit (302) and detect the status of the battery unit.
  • the power control circuit (207) can control the operation of the switch (205) in response to an abnormal signal corresponding to the detection result of the first sensor (203).
  • the switch (205) can electrically connect the second power supply circuit (304) with the first power supply circuit (302).
  • FIG. 8 is a block diagram showing the hardware configuration of a computing system that performs a battery state management method in a battery state management device and a battery state management method according to one embodiment of the present document.
  • a computing system (800) may include an MCU (810), a memory (820), an input/output I/F (830), and a communication I/F (840).
  • the MCU (810) may be one or more processors that execute various programs (e.g., a battery cell data collection program, a graph generation program, a data analysis program, a data decomposition algorithm, a normalization program, a battery cell diagnosis program, etc.) stored in the memory (820), process various information including battery cell characteristic data and latent variables through these programs, and perform the functions of the battery state management device (201) shown in the above-described FIGS. 1 to 8.
  • programs e.g., a battery cell data collection program, a graph generation program, a data analysis program, a data decomposition algorithm, a normalization program, a battery cell diagnosis program, etc.
  • the memory (820) can store various programs such as a battery cell data collection program, a graph generation program, a data analysis program, a data decomposition algorithm, a normalization program, and a battery cell diagnosis program.
  • Such memories (820) may be provided in multiples as needed.
  • the memories (820) may be volatile memories or non-volatile memories.
  • volatile memories (820) RAM, DRAM, SRAM, etc. may be used.
  • non-volatile memories (820) ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, flash memories, etc. may be used.
  • the examples of the memories (820) listed above are merely examples and are not limited to these examples.
  • the input/output I/F (830) can provide an interface that enables data transmission and reception between an input device (not shown) such as a keyboard, mouse, or touch panel, and an output device (not shown) such as a display and the MCU (810).
  • an input device such as a keyboard, mouse, or touch panel
  • an output device such as a display and the MCU (810).
  • the communication I/F (840) is a component capable of transmitting and receiving various data with the server, and may be any device capable of supporting wired or wireless communication.
  • the battery status management device (201) can transmit and receive various types of information, including battery cell shape models, from a separately provided external server via the communication I/F (840).
  • a computer program according to an embodiment disclosed in this document may be implemented as a module that performs each function illustrated in FIG. 2, for example, by being recorded in a memory (820) and processed by an MCU (810).

Landscapes

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Abstract

본 문서의 실시 예에 따른 배터리 상태 관리 장치는 제1 전력 공급 회로를 통해 상시 전원을 공급받고, 배터리 유닛의 상태를 감지하는 제1 센서, 상기 제1 센서와 상이한 제2 센서에 전원을 공급하는 제2 전력 공급 회로를 상기 제1 전력 공급 회로와 전기적으로 연결시키는 스위치, 및 상기 제1 센서의 감지 결과에 대응되는 이상 신호에 응답하여 상기 스위치의 동작을 제어하는 전력 제어 회로를 포함할 수 있다.

Description

배터리 상태 관리 장치 및 그 방법
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2024년 06월 24일자로 출원된 대한민국 특허출원 제10-2024-0082024호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용을 본 명세서의 일부로서 포함한다.
기술분야
본 문서에 개시된 실시 예들은 배터리 상태 관리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 배터리, Ni/MH 배터리 등과 최근의 리튬 이온 배터리를 모두 포괄하는 것으로 해석될 수 있다. 최근에는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.
4차 산업 혁명으로 인해 다양한 산업 분야에서 고용량, 고출력의 배터리가 요구됨에 따라, 배터리 유닛의 이상 여부를 모니터링 하는 기술의 중요도가 높아지고 있다. 모니터링을 통해 배터리 유닛의 이상 여부를 파악하는 것은, 배터리의 안정성을 확보하는 것에서 나아가 사용자의 신뢰를 확보하는데 필수적이다. 이에 따라, 모니터링의 정확도를 높이기 위한 노력이 수행되고 있다. 그러나, 이상 여부 모니터링에 시간적, 전기적 자원이 지나치게 많이 배분될 경우, 배터리 출력이 저하되어, 배터리 성능이 저하될 수 있다. 이에, 한정된 시간적, 전기적 자원을 통해 이상 여부 모니터링을 수행하기 위한 기술 개발이 진행되고 있다.
본 문서에 개시된 실시 예들에 따르면, 저전력 모드에서 배터리 유닛의 상태를 모니터링하는 배터리 상태 관리 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 문서에서 개시된 실시 예들에 따르면, 저전력 모드에서 이상이 감지된 경우, 활성화되는 배터리 상태 관리 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 문서에서 개시된 실시 예들에 따르면, 저전력 모드에서 활성화된 경우, 배터리 상태 관리 장치 외부의 중앙 제어 장치를 활성화시키는 배터리 상태 관리 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 문서에서 개시된 실시 예들에 따르면, 배터리 유닛의 상태를 모니터링하는데 소모되는 자원을 감소시키는 배터리 상태 관리 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 문서의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 문서의 일 실시 예에 따른 배터리 상태 관리 장치는 제1 전력 공급 회로를 통해 상시 전원을 공급받고, 배터리 유닛의 상태를 감지하는 제1 센서, 상기 제1 센서와 상이한 제2 센서에 전원을 공급하는 제2 전력 공급 회로를 상기 제1 전력 공급 회로와 전기적으로 연결시키는 스위치, 및 상기 제1 센서의 감지 결과에 대응되는 이상 신호에 응답하여 상기 스위치의 동작을 제어하는 전력 제어 회로를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전력 제어 회로는, 상기 이상 신호를 획득하거나, 배터리 상태 관리 장치 외부의 중앙 제어 장치로부터 알람 신호를 획득하는 것에 응답하여, 상기 스위치에 전압을 제공함으로써 상기 스위치의 동작을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 스위치는, 상기 전력 제어 회로와 전기적으로 연결되어, 상기 전력 공급 회로로부터 전압을 획득하는 것에 기반하여, 상기 제2 전력 공급 회로를 상기 제1 전력 공급 회로와 전기적으로 연결시켜 상기 제2 센서에 전원을 공급할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 전력 공급 회로는, LC(inductor-capacitor) 필터, CLC(capacitor-inductor-capacitor) 필터, 또는 이들의 어느 조합 중 적어도 하나, 및 상기 제1 센서의 정격 전압 크기만큼의 전원을 상기 제1 센서에게 제공하는 제1 LDO(low dropout, LDO)을 포함할 수 있다. 상기 제2 전력 공급 회로는, 상기 제2 센서의 정격 전압 크기만큼의 전원을 상기 제2 센서에게 제공하는 제2 LDO을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 전력 공급 회로와 상기 제2 전력 공급 회로가 전기적으로 연결되는 것에 기반하여, 상기 배터리 상태 관리 장치 외부의 중앙 제어 장치를 활성화하는 신호를 상기 중앙 제어 장치에게 전달하는 활성화 회로를 더 포함하고, 상기 활성화 회로의 일 단자는, 상기 중앙 제어 장치와 전기적으로 연결되도록 구성되고, 상기 활성화 회로의 타 단자는, 상기 제2 전력 공급 회로와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 배터리 상태 관리 장치는, 제1 단자가 상기 제1 센서와 전기적으로 연결되는 MCU(micro controller unit)를 더 포함하고, 상기 MCU의 제2 단자는, 상기 제2 센서와 전기적으로 연결되고, 상기 MCU의 제3 단자는, 상기 제2 전력 공급 회로에 전기적으로 연결되고, 상기 MCU의 제4 단자는, 상기 전력 제어 회로와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 배터리 상태 관리 장치는, 일 단자가 상기 제2 전력 공급 회로와 전기적으로 연결되는 CAN(controller area network) 트랜시버(transceiver)를 더 포함하고, 상기 CAN 트랜시버의 타 단자는, 상기 MCU와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 센서는, 기준치 이하의 전력에 따른 저전력 모드에서, 제1 전력 공급 회로를 통해 전원을 공급받고, 상기 제2 센서는, 상기 저전력 모드에서, 상기 제1 전력 공급 회로와 상기 제2 전력 공급 회로가 전기적으로 연결되는지 여부에 따라 전원을 공급받을 수 있다.
본 문서의 다른 일 실시 예에 따른 배터리 상태 관리 방법은, 제1 센서에 의해 제1 전력 공급 회로를 통해 상시 전원을 공급받고, 배터리 유닛의 상태를 감지하는 동작, 전력 제어 회로에 의해, 상기 제1 센서의 감지 결과에 대응되는 이상 신호에 응답하여 스위치의 동작을 제어하는 동작, 및 상기 스위치에 의해, 상기 제1 센서와 상이한 제2 센서에 전원을 공급하는 제2 전력 공급 회로를 상기 제1 전력 공급 회로와 전기적으로 연결시키는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 배터리 상태 관리 방법은, 상기 전력 제어 회로에 의해, 배터리 상태 관리 장치 외부의 중앙 제어 장치로부터 알람 신호를 획득하는 것에 응답하여, 상기 스위치에 전압을 제공함으로써 상기 스위치의 동작을 제어하는 동작을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 스위치에 의해, 상기 제1 센서와 상이한 상기 제2 센서에 전원을 공급하는 상기 제2 전력 공급 회로를 상기 제1 전력 공급 회로와 전기적으로 연결시키는 동작은, 상기 스위치에 의해, 상기 스위치가 상기 전력 제어 회로와 전기적으로 연결되어, 상기 전력 공급 회로로부터 전압을 획득하는 것에 기반하여, 상기 제2 전력 공급 회로를 상기 제1 전력 공급 회로와 전기적으로 연결시켜 상기 제2 센서에 전원을 공급하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 전력 공급 회로는, LC(inductor-capacitor) 필터, CLC(capacitor-inductor-capacitor) 필터, 또는 이들의 어느 조합 중 적어도 하나, 및 상기 제1 센서의 정격 전압 크기만큼의 전원을 상기 제1 센서에게 제공하는 제1 LDO(low dropout, LDO)을 포함하고, 상기 제2 전력 공급 회로는, 상기 제2 센서의 정격 전압 크기만큼의 전원을 상기 제2 센서에게 제공하는 제2 LDO을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 배터리 상태 관리 방법은, 활성화 회로에 의해, 상기 제1 전력 공급 회로와 상기 제2 전력 공급 회로가 전기적으로 연결되는 것에 기반하여, 배터리 상태 관리 장치 외부의 중앙 제어 장치를 활성화하는 신호를 상기 중앙 제어 장치에게 전달하는 동작을 더 포함하고, 상기 활성화 회로의 일 단자는, 상기 중앙 제어 장치와 전기적으로 연결되고 상기 활성화 회로의 타 단자는, 상기 제2 전력 공급 회로와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 배터리 상태 관리 방법은, MCU(micro controller unit)에 의해, 상기 제1 센서의 측정 값, 상기 제2 센서의 측정 값, 또는 이들의 어느 조합 중 적어도 하나를 CAN(controller area network) 트랜시버에 전달하는 동작을 더 포함할 수 있다. 상기 MCU의 제1 단자는, 상기 제1 센서와 전기적으로 연결되고, 상기 MCU의 제2 단자는, 상기 제2 센서와 전기적으로 연결되고, 상기 MCU의 제3 단자는, 상기 제2 전력 공급 회로에 전기적으로 연결되고, 상기 MCU의 제4 단자는, 상기 전력 제어 회로와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 배터리 상태 관리 방법은, 상기 CAN 트랜시버에 의해, 상기 제1 센서의 측정 값, 상기 제2 센서의 측정 값, 또는 이들의 어느 조합 중 적어도 하나를 식별하는 동작을 더 포함하고, 상기 CAN 트랜시버의 일 단자는, 상기 제2 전력 공급 회로와 전기적으로 연결되고, 상기 CAN 트랜시버의 타 단자는, 상기 MCU와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 센서는, 기준치 이하의 전력에 따른 저전력 모드에서, 제1 전력 공급 회로를 통해 전원을 공급받고, 상기 제2 센서는, 상기 저전력 모드에서, 상기 제1 전력 공급 회로와 상기 제2 전력 공급 회로가 전기적으로 연결되는지 여부에 따라 전원을 공급받을 수 있다.
본 기술은, 저전력 모드에서 배터리 유닛의 상태를 모니터링할 수 있다.
또한, 본 기술은, 저전력 모드에서 이상이 감지된 경우, 배터리 상태 관리 장치를 활성화할 수 있다.
또한, 본 기술은, 저전력 모드에서 활성화된 경우, 배터리 상태 관리 장치 외부의 중앙 제어 장치를 활성화시킬 수 있다.
또한, 본 기술은, 배터리 유닛의 상태를 모니터링하는데 소모되는 자원을 감소시킬 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은, 본 문서의 일 실시 예에 따른 배터리 상태 관리 장치, 및 배터리 상태 관리 방법에서, 배터리 팩을 보여주는 블록도이다.
도 2는, 본 문서의 일 실시 예에 따른 배터리 상태 관리 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은, 본 문서의 일 실시 예에 따른 배터리 상태 관리 장치, 및 배터리 상태 관리 방법에서, 배터리 상태 관리 장치를 보여주는 블록도이다.
도 4는, 본 문서의 일 실시 예에 따른 배터리 상태 관리 장치, 및 배터리 상태 관리 방법에서, 스위치와 전력 제어 회로를 나타내는 회로도이다.
도 5는, 본 문서의 일 실시 예에 따른 배터리 상태 관리 장치, 및 배터리 상태 관리 방법에서, 활성화 회로를 나타내는 회로도이다.
도 6은, 본 문서의 일 실시 예에 따른 배터리 상태 관리 장치, 및 배터리 상태 관리 방법에서, 이상 감지 모듈을 동작 시키는 배터리 상태 관리 장치의 동작의 흐름을 도시한다.
도 7은, 본 문서의 일 실시 예에 따른 배터리 상태 관리 장치, 및 배터리 상태 관리 방법에서, 제2 전력 공급 회로를 제1 전력 공급 회로와 전기적으로 연결시키는 배터리 상태 관리 장치의 동작의 흐름을 도시한다.
도 8은, 본 문서의 일 실시 예에 따른 배터리 상태 관리 장치, 및 배터리 상태 관리 방법에서, 배터리 상태 관리 방법을 수행하는 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 본 문서에 개시된 일부 실시 예들이 본 문서의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 기술의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 문서에 개시된 다양한 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다.
본 문서의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않을 수 있다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 문서에 개시된 실시 예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 개시에서, 특정 조건의 만족(satisfied), 충족(fulfilled) 여부를 판단하기 위해, 초과 또는 미만의 표현이 사용될 수 있으나, 이는 일 예를 표현하기 위한 기재일 뿐 이상 또는 이하의 기재를 배제하는 것이 아니다. '이상'으로 기재된 조건은 '초과', '이하'로 기재된 조건은 '미만', '이상 및 미만'으로 기재된 조건은 '초과 및 이하'로 대체될 수 있다. 또한, 이하, 'A' 내지 'B'는 A부터(A 포함) B까지의(B 포함) 요소들 중 적어도 하나를 의미한다.
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.
본 문서에서, 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 언급되거나 "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 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 스토어를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 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 실시 예들에 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 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 통합 이전에 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 문서의 실시 예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은, 본 문서의 일 실시 예에 따른 배터리 상태 관리 장치, 및 배터리 상태 관리 방법에서, 배터리 팩을 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 배터리 팩(1)은 배터리 유닛(12), 센서부(14), 스위칭부(16), 및 배터리 관리 시스템(battery management system; BMS)(20)을 포함할 수 있다. 이 때, 배터리 팩(1)에는 배터리 유닛(12), 센서부(14), 스위칭부(16) 및 배터리 관리 시스템(20)이 복수 개 구비될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 배터리 유닛(12)은 대상 장치(미도시)에 전원을 공급할 수 있다. 이를 위해, 배터리 유닛(12)은 대상 장치와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 대상 장치는 배터리 팩(1)으로부터 전원을 공급받아 동작하는 전기적, 전자적, 또는 기계적인 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상 장치는 전기 자동차(EV) 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에 따르면, 배터리 유닛(12)은 충전 및 방전 가능한 적어도 하나의 배터리 셀(10)들을 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 셀(10)은 전기 에너지를 충전 및 방전하여 사용할 수 있는 배터리 셀의 기본 단위일 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(10)은 리튬이온(Li-ion) 전지, 리튬이온 폴리머(Li-ion polymer) 전지, 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈 수소(Ni-MH) 전지 등일 수 있으며, 이에 한정되지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 배터리 유닛(12)은 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 예를 들어, 배터리 유닛(12)은 배터리 모듈, 배터리 뱅크 또는 배터리 셀들의 집합(셀-투-팩 구조)일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 센서부(14)는 배터리 유닛(12)과 관련된 정보를 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 센서부(14)는 배터리 유닛(12) 또는 배터리 셀(10)들 각각의 상태와 관련된 값들(또는, 정보)을 획득할 수 있다. 일 실시 예에서, 상태와 관련된 값들은 배터리 셀의 전압, 전류, 저항, 충전 상태(state of charge; SOC), 건강 상태(state of health; SOH), 또는 온도, 또는 이들의 조합에 대한 하나 이상의 값들을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 센서부(14)는 복수의 배터리 유닛(12) 각각의 정보를 배터리 관리 시스템(20)에 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스위칭부(16)는 배터리 유닛(12)의 충전 또는 방전에 대한 전류 흐름을 제어하기 위한 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스위칭부(16)는 배터리 팩(1)의 사양에 따라서 적어도 하나의 릴레이 및/또는 마그네틱 접촉기 등을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 배터리 관리 시스템(battery management system; BMS)(20)은 배터리 팩(1)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하여, 과충전 및 과방전 등을 방지하도록 배터리 팩(1)을 제어하거나 관리할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템(20)은 상술한 각종 파라미터를 측정한 값을 입력받는 인터페이스로서, 복수의 단자와, 이들 단자와 연결되어 입력받은 값들의 처리를 수행하는 회로 등을 포함할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(20)은 센서부(14) 및/또는 스위칭부(16)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템(20)은 복수의 배터리 유닛(12)에 연결되어 복수의 배터리 유닛(12) 각각의 상태를 모니터링하고, 릴레이 또는 접촉기 등의 ON/OFF를 제어할 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 배터리 관리 시스템(20)의 동작은 차량 내 BMS(battery management system)에 의해 수행될 수 있음은 물론, 서버, 클라우드, 충전기 또는 방전기 등 다양한 기기에서 수행될 수 있다.
상위 제어기(2)는 복수의 배터리 유닛(12)에 대한 제어 신호를 배터리 관리 시스템(20)으로 전송할 수 있다. 이에 따라, 배터리 관리 시스템(20)은 상위 제어기(2)로부터 인가되는 신호에 기초하여 동작이 제어될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 배터리 관리 시스템(20)은 도 2의 배터리 상태 관리 장치(201)를 포함할 수 있다. 다른 일 실시 예에 따르면, 배터리 관리 시스템(20)은 도 2의 배터리 상태 관리 장치(201)와 상이한 다른 시스템일 수 있다. 즉, 도 2의 배터리 상태 관리 장치(201)는 배터리 팩(1)에 포함될 수도 있고, 배터리 팩(1) 외부의 다른 장치로 구성될 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 배터리 상태 관리 장치(201)가 배터리 팩(1) 외부의 다른 장치로 구성됨을 전제로 서술한다. 또한, 이하의 배터리 상태 관리 장치(201)의 동작은 차량 내 BMS(battery management system)에 의해 수행될 수 있음은 물론, 서버, 클라우드, 충전기 또는 방전기 등 다양한 기기에서 수행될 수 있다.
도 2는, 본 문서의 일 실시 예에 따른 배터리 상태 관리 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 3은, 본 문서의 일 실시 예에 따른 배터리 상태 관리 장치, 및 배터리 상태 관리 방법에서, 배터리 상태 관리 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 배터리 상태 관리 장치(201, 300)는 제1 센서(203, 301), 스위치(205, 309), 및 전력 제어 회로(207, 307)를 포함할 수 있다.
제1 센서(203, 301), 제2 센서(303), 및 제3 센서(305)는 배터리 유닛의 상태를 나타내는 측정 값을 획득할 수 있다. 제1 센서(203, 301)에 전원을 공급하는 제1 전력 공급 회로(302)는 LC 필터(313), 및 제1 LDO(low dropout)(315)를 포함할 수 있다. 제2 센서(303), 제3 센서(305), 및 MCU(micro controller unit)(311)에 전원을 공급하는 제2 전력 공급 회로(304)는 제3 LDO(317) 및 제2 LDO(319)를 포함할 수 있다. 활성화 회로(321) 또는 CAN(controller area network) 트랜시버(transceiver)(323)는 제2 전력 공급 회로(304), 및 MCU(311)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 배터리 상태 관리 장치(201, 300)는 기준치 초과의 전력이 필요하지 않은 지정된 상황(예: 배터리가 포함된 차량이 주차되어 있는 상황, 배터리가 포함된 차량의 시동이 꺼진 상황)에서, 기준치 이하의 전력에 따른 저전력 모드로 설정될 수 있다. 저전력 모드에서는 기준치 초과의 출력 전력이 요구되지 않기 때문에, 배터리 상태 관리 장치(201, 300)는 배터리 상태 관리 장치(201, 300)의 소모 전력을 줄여, 배터리의 전력 효율을 높일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 배터리 상태 관리 장치(201, 300)는 저전력 모드이더라도, 안전을 위해 배터리의 이상 여부(예: 열 폭주 여부, 충돌 여부)의 모니터링을 수행하여야 할 수 있다. 다만, 배터리의 이상 여부의 모니터링에도 전력이 필요하기 때문에, 배터리 상태 관리 장치(201, 300)는 전력 효율을 위해 모니터링에 소모되는 전력을 감소시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 저전력 모드에서, 전력 효율을 위해 제1 전력 공급 회로(302)는 제1 센서(203, 301)에 전원을 공급하고, 제2 센서(303)에 전원을 공급하는 제2 전력 공급 회로(304)와 제1 전력 공급 회로(302)를 전기적으로 연결하는 스위치(205, 309)는 비활성화될 수 있다. 제2 센서(303)는 제2 전력 공급 회로(304)를 통해 전원을 공급받기 때문에, 제1 전력 공급 회로(302)와 제2 전력 공급 회로(304)가 전기적으로 연결되지 않은 경우, 전원을 공급받을 수 없다. 다시 말해, 저전력 모드에서, 전력 효율을 위해, 제1 센서(203, 301)는 전원을 공급받고, 제2 센서(303)는 전원을 공급받지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 센서(203, 301)는 배터리 유닛(예: 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩, 배터리)의 압력을 측정하는 압력 센서를 포함할 수 있으나, 본 문서의 실시 예는 이에 한정되지 않을 수 있다. 일 실시 에에 따르면, 제2 센서(303), 또는 제3 센서(305)는 가스 누출 여부를 감지하는 가스 센서, 또는 배터리의 움직이는 정도를 감지하는 3축 센서를 포함할 수 있으나, 본 문서의 실시 예는 이에 한정되지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 저전력 모드에서, 전력 효율을 위해 배터리 상태 관리 장치(201, 300) 외부의 중앙 제어 장치(예: BMS의 MCU)로부터 전달되는 알람 신호가 전력 제어 회로(207, 307)에 전달되거나, 또는 제1 센서(203, 301)로부터 제1 센서(203, 301)의 감지 결과(예: 배터리 유닛의 압력)에 대응되는 이상 신호가 전력 제어 회로(207, 307)로 전달되는 것에 기반하여, 스위치(205, 309)는 제1 전력 공급 회로(302)와 제2 전력 공급 회로(304)를 전기적으로 연결할 수 있다. 알람 신호, 및 이상 신호에 대하여, 이하, 도 3을 참고하여 설명한다.
일 실시 예에 따르면, 배터리 상태 관리 장치(201, 300)가 저전력 모드인 경우, 제1 센서(203, 301) 및 제1 전력 공급 회로(302)를 제외한 다른 소자들은 모두 비활성화될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 전력 공급 회로(302)는 LC(inductor-capacitor)필터(313) 대신에 CLC(capacitor-inductor-capacitor) 필터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 LDO(315)는 배터리로부터 제공되는 전원의 전압(Vbatt)을 제1 센서(203, 301)의 정격 전압 크기만큼의 전원으로 조정한 후, 제1 센서(203, 301)에게 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 센서(203, 301)는 배터리 유닛의 이상 여부를 모니터링할 수 있다. 제1 센서(203, 301)에서 배터리 유닛의 이상이 감지되는 경우, 제1 센서(203, 301)는 전력 제어 회로(207, 307)에게 이상 신호를 전달할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전력 제어 회로(207, 307)는 배터리 상태 관리 장치(201, 300) 외부의 중앙 제어 장치로부터 알람 신호가 획득되거나, 또는 제1 센서(203, 301)로부터 이상 신호가 획득되는 것에 기반하여, 스위치(205, 309)에 전압을 제공할 수 있다. 스위치(205, 309)는 전압을 획득하는 것에 기반하여, 제1 전력 공급 회로(302)와 제2 전력 공급 회로(304)를 전기적으로 연결시켜, 제2 센서(303), 제3 센서(305), 활성화 회로(321), CAN 트랜시버(323), 및 MCU(311)에 전원을 공급할 수 있다. 스위치(205, 309)는 모스펫(metal oxide semiconductor field effect transistor; MOSFET) 스위치로 지칭될 수 있으나, 본 문서의 실시 예는 이에 한정되지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 LDO(319)는 배터리로부터 제공되는 전원의 전압을 제2 센서(303), 또는 제3 센서(305)의 정격 전압 크기만큼의 전원으로 조정한 후, 정격 전압 크기에 대응되는 센서(예: 제2 센서(303), 또는 제3 센서(305))에게 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 LDO(317)는 배터리로부터 제공되는 전원의 전압(Vbatt)을 활성화 회로(321), 또는 CAN 트랜시버(323)를 포함하는 회로에서 요청되는 전압 크기만큼의 전원으로 조정한 후, 요청되는 전압 크기에 대응되는 회로(예: 활성화 회로(321), 또는 CAN 트랜시버(323)를 포함하는 회로)에게 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 센서(203, 301)의 이상 신호에 기반하여 제1 전력 공급 회로(302)와 제2 전력 공급 회로(304)가 스위치(205, 309)를 통해 전기적으로 연결된 경우, 배터리 유닛의 이상에 대처하기 위해, 활성화 회로(321)는 배터리 상태 관리 장치(201, 300) 외부의 중앙 제어 장치를 활성화하는 활성화 신호를 배터리 상태 관리 장치(201, 300)로부터 배터리 상태 관리 장치(201, 300) 외부의 중앙 제어 장치(예: BMS의 MCU)에게 전달할 수 있다. 배터리 상태 관리 장치(201, 300) 외부의 중앙 제어 장치는 전달받은 활성화 신호에 기반하여, 활성화될 수 있다. 활성화 회로(321)의 일 단자는 배터리 상태 관리 장치(201, 300) 외부의 중앙 제어 장치와 전기적으로 연결될 수 있다. 활성화 회로(321)의 타 단자는 제2 전력 공급 회로(304)와 전기적으로 연결될 수 있다. 활성화 회로(321)의 또 다른 단자는 MCU(311)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 센서(203, 301)의 이상 신호에 의해 제1 전력 공급 회로(302)와 제2 전력 공급 회로(304)가 스위치(205, 309)를 통해 전기적으로 연결된 경우, MCU(311)는, 배터리 유닛의 상태를 파악하기 위해, 배터리 상태 관리 장치(201, 300)에 포함된 센서(예: 제1 센서(203, 301), 제2 센서(303), 제3 센서(305))로부터 획득된 적어도 하나의 측정 값을, 획득할 수 있다. MCU(311)는 적어도 하나의 측정 값을 CAN 트랜시버(323)로 전달할 수 있다. CAN 트랜시버(323)는 배터리 상태 관리 장치(201, 300)의 외부의 소자(예: 중앙 제어 장치)에게 센서로부터 획득된 적어도 하나의 측정 값을 전달할 수 있다. CAN 트랜시버(323)의 일 단자는 제2 전력 공급 회로(304)와 전기적으로 연결될 수 있다. CAN 트랜시버(323)의 타 단자는 MCU(311)와 전기적으로 연결될 수 있다. MCU(311)의 제1 단자는, 제1 센서(203, 301)와 전기적으로 연결되고, MCU(311)의 제2 단자는, 제2 센서(303)와 전기적으로 연결되고, MCU(311)의 제3 단자는, 제2 전력 공급 회로(304)에 전기적으로 연결되고, MCU(311)의 제4 단자는, 전력 제어 회로(207, 307)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 배터리 상태 관리 장치(201, 300) 외부의 중앙 제어 장치가 활성화되는 상황(예: 차량의 시동이 켜져, BMS의 MCU가 켜진 상황)에서, 전력 제어 회로(207, 307)는 배터리 상태 관리 장치(201, 300) 외부의 중앙 제어 장치로부터 알람 신호를 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전력 제어 회로(207, 307)는, 배터리 상태 관리 장치(201, 300) 외부의 중앙 제어 장치로부터 알람 신호가 획득된 경우, 스위치(205, 309)에게 전압을 제공함으로써, 제1 전력 공급 회로(302)와 제2 전력 공급 회로(304)를 전기적으로 연결할 수 있다.
도 4는, 본 문서의 일 실시 예에 따른 배터리 상태 관리 장치, 및 배터리 상태 관리 방법에서, 스위치와 전력 제어 회로를 나타내는 회로도이다.
도 4를 참조하면, 제1 단자(401)는 제1 전력 공급 회로(302)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 단자(403)는 제2 전력 공급 회로(304)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 단자(407)는 배터리 상태 관리 장치(201) 외부의 중앙 제어 장치와 전기적으로 연결될 수 있다.
제3 단자(407)는 배터리 상태 관리 장치(201) 외부의 중앙 제어 장치로부터 알람 신호를 전달받을 수 있다.
제4 단자(409)는 제1 센서(203)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 단자(409)는 제1 센서(203)로부터 이상 신호를 전달받을 수 있다.
제5 단자(411)는 MCU(311)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제5 단자(411)는 MCU(311)로부터 배터리 상태 관리 장치(201)의 MCU(311)에 전원이 공급된 것을 나타내는 신호를 전달받을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제5 단자(411)로부터 배터리 상태 관리 장치(201)의 MCU(311)에 전원이 공급된 것을 나타내는 신호가 획득된 경우, 스위치(예: 스위치(205), 제1 스위치(MOS 2), 제2 스위치(MOS 1))는 제3 단자(407)로부터 알람 신호를 지속적으로 획득하거나, 제4 단자(409)로부터 이상 신호를 지속적으로 획득하지 않아도, 제1 단자(401)와 제2 단자(403)를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 단자(407)는 제1 다이오드(D2)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 다이오드(D2)는 제3 단자(407), 및 제1 저항(R5)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 저항(R5)은 제3 단자(407) 및 제1 노드(N1)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제4 단자(409)는 제2 다이오드(D3)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 다이오드(D3)는 제4 단자(409), 제5 단자(411), 및 제2 저항(R6)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 다이오드(D3)가 제4 단자(409) 및 제5 단자(411)와 동시에 연결되는 것으로 도시하였으나, 본 문서의 실시 예는 이에 한정되지 않을 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제4 단자(409)는 제2 저항(R6)과 연결된 제2 다이오드(D3)와 연결되고, 제5 단자(411)는 제2 저항(R6)과 연결된 다른 다이오드(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 저항(R6)은 제2 다이오드(D3) 및 제1 노드(N1)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 노드(N1)는 제1 저항(R5), 제2 저항(R6), 제3 다이오드(D4), 제3 저항(R7), 및 제1 스위치(MOS 2)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 스위치(MOS 2)는, 게이트 단자에 문턱 전압보다 큰 전압이 인가되는 경우, 소스 단자와 드레인 단자를 연결시키는 N형 MOSFET 스위치를 나타낼 수 있다. 제3 다이오드(D4)는 제1 노드(N1), 제3 저항(R7), 및 그라운드와 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 저항(R7)은 제1 노드(N1), 제3 다이오드(D4), 및 그라운드와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 스위치(MOS 2)는 그라운드, 및 제4 저항(R2)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 저항(R2)은 제2 노드(N2) 및 제1 스위치(MOS 2)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 노드(N2)는 제3 다이오드(D1), 제5 저항(R1), 제1 커패시터(capacitor)(C1), 제2 스위치(MOS 1), 및 제4 저항(R2)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 스위치(MOS 1)는, 게이트 단자에 문턱 전압보다 작은 전압이 인가되는 경우, 소스 단자와 드레인 단자를 연결시키는 P형 MOSFET 스위치를 나타낼 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 다이오드(D1)는 제3 노드(N3), 및 제2 노드(N2)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제5 저항(R1)은 제3 노드(N3), 및 제2 노드(N2)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 커패시터(C1)는 제3 노드(N3), 및 제2 노드(N2)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 스위치(MOS 1)는 제3 노드(N3), 제2 노드(N2), 및 제2 단자(403)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 노드(N3)는 제1 단자(401), 제3 다이오드(D1), 제5 저항(R1), 제1 커패시터(C1), 및 제1 스위치(MOS 1)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 스위치(MOS 1)는 제3 노드(N3), 제2 노드(N2), 및 제2 단자(403)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 단자(407)로부터 알람 신호를 획득하거나, 제4 단자(409)로부터 이상 신호를 획득하는 것에 기반하여, 제1 스위치(MOS 2)는 활성화될 수 있다. 알람 신호는 지정된 제1 크기(예: 약 5V)의 전압에 따른 전압 신호로 전달될 수 있다. 이상 신호는 지정된 제2 크기(예: 약 3.3V)의 전압에 따른 전압 신호로 전달될 수 있다. 배터리 상태 관리 장치(201)의 MCU(311)에 전원이 공급된 것을 나타내는 신호는 지정된 제3 크기(예: 약 3.3V)의 전압에 따른 신호로 전달될 수 있다.
예를 들면, 제3 단자(407)로부터 획득한 알람 신호(전압 신호)는 제1 다이오드(D2), 제1 저항(R5)에 따라 배터리 상태 관리 장치(201) 외부의 중앙 제어 장치로부터 제1 스위치(MOS 2)에 인가될 수 있다. 제1 다이오드(D2)는 제1 저항(R5)으로부터 외부의 중앙 제어 장치에 이르는 방향으로 전류가 흐르는 것을 감소시킬 수 있다. 제1 저항(R5)은 제1 스위치(MOS 2)에 과전압이 걸리는 것을 감소시킬 수 있다.
예를 들면, 제4 단자(409)로부터 획득된 이상 신호(전압 신호), 또는 제5 단자(411)로부터 획득된 배터리 상태 관리 장치(201)의 MCU(311)에 전원이 공급된 것을 나타내는 신호(전압 신호)는 제2 다이오드(D3), 제2 저항(R6)에 따라 제1 스위치(MOS 2)에 인가될 수 있다. 제2 다이오드(D3)는 제2 저항(R6)으로부터 제1 센서(203), 또는 MCU(311)에 이르는 방향으로 전류가 흐르는 경우의 빈도를 감소시킬 수 있다. 제2 저항(R6)은 제1 스위치(MOS 2)에 과전압이 걸리는 경우의 빈도를 감소시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 다이오드(D4)는 전류가 그라운드로부터 제1 노드(N1)에 이르는 방향으로 전류가 흐르는 것을 감소시킬 수 있다. 제3 저항(R7)은 노이즈 신호로 인해 제1 스위치(MOS 2)가 켜지는 경우의 빈도를 감소시킬 수 있다. 제1 커패시터(C1)는 제2 스위치(MOS 1)의 보호를 위해 배치될 수 있다.
제1 다이오드(D2)는 제1 저항(R5)으로부터 외부의 중앙 제어 장치에 이르는 방향으로 전류가 흐르는 것을 감소시킬 수 있다. 제1 저항(R7)이 그라운드와 연결됨으로써, 제3 단자(407), 내지 제5 단자(411)에서 노이즈 신호가 인가되더라도, 전압 분배를 통해 제1 스위치(MOS 2)에 걸리는 전압은 전압 기준치(예: 약 1.6V) 미만으로 유지될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 단자(407), 또는 제4 단자(409)에서 신호(전압 신호)가 인가되어, 제1 스위치(MOS 2)의 게이트 단자에 전압 기준치 이상의 전압이 인가된 경우, 제1 스위치(MOS 2)가 활성화될 수 있다. 제1 스위치(MOS 2)가 활성화될 경우, 제1 스위치(MOS 2)는 제4 저항(R2)과 그라운드를 전기적으로 연결할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 스위치(MOS 2)가 활성화되는 경우, 제1 단자(401)로부터 인가되는 전압은 제5 저항(R1), 및 제4 저항(R2)에 의해 분배될 수 있다. 제5 저항(R1)에 인가되는 전압의 크기와 같은 전압이 제2 스위치(MOS 1)에 인가될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 다이오드(D1)는 제2 노드(N2)로부터 제3 노드(N3)에 이르는 방향으로 전류가 흐르는 경우의 빈도를 감소시킬 수 있다.
제1 스위치(MOS 2)가 활성화된 경우, 제2 스위치(MOS 1)의 게이트 단자에 문턱 전압보다 낮은 전압이 걸리는 것에 기반하여, 제1 단자(401)와 제2 단자(403)를 전기적으로 연결할 수 있다.
제1 스위치(MOS 2)가 비활성화된 경우, 제2 스위치(MOS 1)의 게이트 단자에 문턱 전압보다 높은 전압이 걸리는 것에 기반하여, 제1 단자(401)와 제2 단자(403)의 전기적인 연결이 비활성화될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 단자(401)와 제2 단자(403)가 전기적으로 연결됨으로써, 제1 전력 공급 회로(302)와 제2 전력 공급 회로(304)가 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전력 공급 회로(302)와 제2 전력 공급 회로(304)가 전기적으로 연결된 경우, MCU(311)가 활성화될 수 있다. MCU(311)가 활성화된 경우, 제5 단자(411)로 배터리 상태 관리 장치(201)의 MCU(311)에 전원이 공급된 것을 나타내는 신호가 입력될 수 있다. 제5 단자(411)가 배터리 상태 관리 장치(201)의 MCU(311)에 전원이 공급된 것을 나타내는 신호를 입력받은 경우, 제3 단자(407)로부터 알람 신호를 지속적으로 획득하거나, 제4 단자(409)로부터 이상 신호를 지속적으로 획득하지 않아도, 제1 단자(401)와 제2 단자(403)의 전기적인 연결이 유지될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제5 단자(411)가 배터리 상태 관리 장치(201)의 MCU(311)에 전원이 공급된 것을 나타내는 신호를 입력 받지 않고, 알람 신호 또는 이상 신호가 입력되는 것이 중단된 경우, 제2 스위치(MOS 1)는 제1 단자(401)와 제2 단자(403) 간의 전기적인 연결을 비활성화 시킬 수 있다.
도 5는, 본 문서의 일 실시 예에 따른 배터리 상태 관리 장치, 및 배터리 상태 관리 방법에서, 활성화 회로를 나타내는 회로도이다.
도 5를 참조하면, 제1 단자(501)는 제2 전력 공급 회로(304)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 단자(503)는 배터리 상태 관리 장치(201) 외부의 중앙 제어 장치와 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 단자(505), 및 제4 단자(507)는 MCU(311)와 전기적으로 연결될 수 있다.
활성화 회로는, 제1 전력 공급 회로(302)와 제2 전력 공급 회로(304)가 전기적으로 연결됨으로써, 배터리 상태 관리 장치(201)가 전체적으로 활성화된 것에 기반하여, 배터리 상태 관리 장치(201) 외부의 중앙 제어 장치에게 중앙 제어 장치를 활성화하는 신호를 전달할 수 있다.
제1 스위치(MOS 2)는, 게이트 단자에 문턱 전압보다 큰 전압이 인가되는 경우, 소스 단자와 드레인 단자를 연결시키는 N형 MOSFET 스위치를 나타낼 수 있다. 제2 스위치(MOS 1)는, 게이트 단자에 문턱 전압보다 작은 전압이 인가되는 경우, 소스 단자와 드레인 단자를 연결시키는 P형 MOSFET 스위치를 나타낼 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제4 단자(507)는 제1 저항(R7)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 저항(R7)은 제4 단자(507), 제2 저항(R8), 및 제1 스위치(MOS 2)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 스위치(MOS 2)는 제2 저항(R8), 제3 저항(R6), 및 그라운드와 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 저항(R6)은 제1 스위치(MOS 2), 제4 저항(R1), 및 제2 스위치(MOS 1)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 저항(R1)은 제1 단자(501), 제2 스위치(MOS 1), 및 제3 저항(R6)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 단자(501)는 제4 저항(R1), 및 제2 스위치(MOS 1)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 스위치(MOS 1)는 제1 단자(501), 제4 저항(R1), 제3 저항(R6), 및 제5 저항(R3)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제5 저항(R3)은 제2 단자(503), 및 제3 단자(505)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 단자(503)는 제5 저항(R3)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 단자(505)는 제5 저항(R3), 및 제2 스위치(MOS 1)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 전력 공급 회로(302)와 제2 전력 공급 회로(304)가 전기적으로 연결되는 경우, 제1 단자(501)에 전압이 걸릴 수 있다. 다만, 제1 스위치(MOS 2)가 비활성화되어, 제2 스위치(MOS 1)에 문턱 전압 이상의 전압이 제공되기 때문에, 제1 단자(501)와 제2 단자(503)는 전기적으로 연결되지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 전력 공급 회로(302)와 제2 전력 공급 회로(304)가 전기적으로 연결되는 경우, 제4 단자(507)는 MCU(311)로부터 MCU(311)가 활성화된 것을 나타내는 신호를 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 저항(R7)은, 과전류가 흐르는 경우, 제1 스위치(MOS 2)를 보호할 수 있다. 제2 저항(R8)에 인가되는 전압의 크기만큼 제1 스위치(MOS 2)에 전압이 인가될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 단자(507)에서 획득되는 MCU(311)가 활성화된 것을 나타내는 신호는 제1 스위치(MOS 2)에 문턱 전압보다 큰 전압을 인가함으로써, 제1 스위치(MOS 2)를 활성화시킬 수 있다. 제1 스위치(MOS 2)가 활성화된 경우, 제3 저항(R6)과 그라운드가 전기적으로 연결될 수 있다.
제3 저항(R6)과 그라운드가 전기적으로 연결된 경우, 제4 저항(R1), 및 제3 저항(R6)에 의해 분배된 전압이 제2 스위치(MOS 1)에 인가될 수 있다.
제3 저항(R6)과 그라운드가 전기적으로 연결되지 않은 경우에 제2 스위치(MOS 1)에 걸리는 전압은 문턱 전압 값 이상이기 때문에, 제2 스위치(MOS 1)가 활성화되지 않을 수 있다. 제3 저항(R6)과 그라운드가 전기적으로 연결된 경우에 제2 스위치(MOS 1)에 걸리는 전압은 문턱 전압 값 미만이기 때문에, 제2 스위치(MOS 1)가 활성화될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 스위치(MOS 1)는 활성화됨으로써, 제1 단자(501)와 제2 단자(503)를 전기적으로 연결할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 단자(503)는, 배터리 상태 관리 장치(201) 외부의 중앙 제어 장치를 활성화하는 신호를 배터리 상태 관리 장치(201) 외부의 중앙 제어 장치에게 제공할 수 있다. 제5 저항(R3)은, 외부의 중앙 제어 장치에 과전류가 흐르는 경우의 빈도를 감소시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 단자(505)는 활성화 회로(321)가 배터리 상태 관리 장치(201) 외부의 중앙 제어 장치를 활성화하는 신호를 출력 했음을 나타내는 신호를 MCU(311)에게로 전달할 수 있다.
도 6은, 본 문서의 일 실시 예에 따른 배터리 상태 관리 장치, 및 배터리 상태 관리 방법에서, 배터리 상태 관리 장치에 포함되는 이상 감지 모듈을 동작 시키는 배터리 상태 관리 장치의 동작의 흐름을 도시한다.
도 6을 참조하면, 제1 동작(601)에서, 일 실시 예에 따른 이상 감지 모듈 전체는 동작할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 이상 감지 모듈은 배터리 상태 관리 장치(201)에 포함되고 배터리 유닛의 상태를 모니터링하는 모듈을 나타낼 수 있다. 이상 감지 모듈은, 제1 전력 공급 회로(302), 제2 전력 공급 회로(304), 제1 센서(203, 301), 제2 센서(303), 전력 제어 회로(207, 307), MCU(311), 활성화 회로(321), 및 CAN 트랜시버(323)를 포함할 수 있다.
제2 동작(603)에서, 일 실시 예에 따르면, 차량 시동 종료 신호에 기반하여 이상 감지 모듈이 저전력 모드로 전환될 수 있다.
제3 동작(605)에서, 일 실시 예에 따른 스위치(205)가 제1 전력 공급 회로(302)와 제2 전력 공급 회로(304)의 전기적인 연결을 비활성화할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전력 효율을 위해 스위치(205)가 비활성화됨로써, 제1 전력 공급 회로(302)와 제2 전력 공급 회로(304)의 전기적인 연결이 비활성화될 수 있다.
제4 동작(607)에서, 일 실시 예에 따른 제1 센서(203)가 배터리 유닛의 이상 여부를 모니터링할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 센서(203)는 배터리 유닛의 압력을 측정하는 압력 센서를 포함할 수 있다.
제5 동작(609)에서, 일 실시 예에 따른 전력 제어 회로(207)는, 이상 감지 모듈 외부의 중앙 제어 장치로부터 전력 제어 회로(207)에게 알람 신호가 전달됐는지를 식별할 수 있다. 이상 감지 모듈 외부의 중앙 제어 장치로부터 전력 제어 회로(207)에게 알람 신호가 전달된 경우, MCU(311), 및 이상 감지 모듈은 제6 동작(611)을 수행할 수 있다. 이상 감지 모듈 외부의 중앙 제어 장치로부터 전력 제어 회로(207)에게 알람 신호가 전달되지 않은 경우, 전력 제어 회로(207)는 제7 동작(613)을 수행할 수 있다.
제6 동작(611)에서, 일 실시 예에 따른 제1 전력 공급 회로(302)와 제2 전력 공급 회로(304)의 전기적인 연결이 활성화됨으로써, MCU(311)에 전원이 공급되고, 이상 감지 모듈 전체가 동작할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전력 제어 회로(207)는 스위치(205)에게 전압을 제공함으로써, 스위치(205)를 활성화시킬 수 있다. 스위치(205)가 활성화됨으로써, 제1 전력 공급 회로(302)와 제2 전력 공급 회로(304)가 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전력 공급 회로(302)와 제2 전력 공급 회로(304)가 전기적으로 연결됨으로써, 이상 감지 모듈 전체가 동작할 수 있다.
제7 동작(613)에서, 일 실시 예에 따른 전력 제어 회로(207)는, 제1 센서(203)로부터 전력 제어 회로(207)에게 이상 신호가 전달됐는지를 식별할 수 있다. 제1 센서(203)로부터 전력 제어 회로(207)에게 이상 신호가 전달된 경우, 제1 전력 공급 회로(302)와 제2 전력 공급 회로(304)는 제8 동작(615)을 수행할 수 있다. 제1 센서(203)로부터 전력 제어 회로(207)에게 이상 신호가 전달되지 않은 경우, 제1 센서(203)는 제4 동작(607)을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 이상 신호는, 제1 센서(203)로부터 획득된 측정 값들에 기반하여 배터리 유닛의 이상이 식별되는 경우, 제1 센서(203)로부터 전력 제어 회로(207)로 전달될 수 있다.
제8 동작(615)에서, 일 실시 예에 따른 제1 전력 공급 회로(302)와 제2 전력 공급 회로(304)의 전기적인 연결이 활성화됨으로써, MCU(311)에 전원을 공급하고, 이상 감지 모듈 전체가 동작할 수 있다.
제9 동작(617)에서, 일 실시 예에 따른 활성화 회로(321)는 이상 감지 모듈 외부의 중앙 제어 장치에게 중앙 제어 장치를 활성화하는 신호를 전달할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 활성화 회로(321)는, 배터리 상태 관리 장치(201) 외부의 중앙 제어 장치를 활성화시켜, 배터리 유닛의 이상을 분석하고 배터리 유닛의 이상에 대처하기 위해, 중앙 제어 장치를 활성화하는 신호를 중앙 제어 장치에게 전달할 수 있다. 제1 센서(203)로부터 이상 신호가 전달된 경우, 이상 감지 모듈 외부의 중앙 제어 장치는 비활성화되어 있을 확률이 높기 때문이다.
도 7은, 본 문서의 일 실시 예에 따른 배터리 상태 관리 장치, 및 배터리 상태 관리 방법에서, 제2 전력 공급 회로(304)를 제1 전력 공급 회로(302)와 전기적으로 연결시키는 배터리 상태 관리 장치의 동작의 흐름을 도시한다.
도 7을 참조하면, 제1 동작(701)에서, 일 실시 예에 따른 제1 센서(203)는, 제1 전력 공급 회로(302)를 통해 상시 전원을 공급받고, 배터리 유닛의 상태를 감지할 수 있다.
제2 동작(703)에서, 전력 제어 회로(207)는, 제1 센서(203)의 감지 결과에 대응되는 이상 신호에 응답하여, 스위치(205)의 동작을 제어할 수 있다.
제3 동작(705)에서, 스위치(205)는, 제2 전력 공급 회로(304)를 제1 전력 공급 회로(302)와 전기적으로 연결할 수 있다.
도 8은, 본 문서의 일 실시 예에 따른 배터리 상태 관리 장치, 및 배터리 상태 관리 방법에서, 배터리 상태 관리 방법을 수행하는 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템(800)은 MCU(810), 메모리(820), 입출력 I/F(830) 및 통신 I/F(840)를 포함할 수 있다.
MCU(810)는 메모리(820)에 저장되어 있는 각종 프로그램(예를 들면, 배터리 셀 데이터 수집 프로그램, 그래프 산출 프로그램, 데이터 분석 프로그램, 데이터 분해 알고리즘, 정규화 프로그램 및 배터리 셀 진단 프로그램 등)을 실행시키고, 이러한 프로그램들을 통해 배터리 셀의 특성 데이터, 잠재 변수 등을 포함한 각종 정보를 처리하며, 전술한 도 1 내지 8에 나타낸 배터리 상태 관리 장치(201)의 기능들을 수행하도록 하는 하나 이상의 프로세서일 수 있다.
메모리(820)는 배터리 셀 데이터 수집 프로그램, 그래프 산출 프로그램, 데이터 분석 프로그램, 데이터 분해 알고리즘, 정규화 프로그램 및 배터리 셀 진단 프로그램 등 각종 프로그램을 저장할 수 있다.
이러한 메모리(820)는 필요에 따라서 복수 개 마련될 수도 있을 것이다. 메모리(820)는 휘발성 메모리일 수도 있으며 비휘발성 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리로서의 메모리(820)는 RAM, DRAM, SRAM 등이 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리로서의 메모리(820)는 ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등이 사용될 수 있다. 열거한 메모리(820)들의 예를 단지 예시일 뿐이며 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
입출력 I/F(830)는, 키보드, 마우스, 터치 패널 등의 입력 장치(미도시)와 디스플레이(미도시) 등의 출력 장치와 MCU(810) 사이를 연결하여 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공할 수 있다.
통신 I/F(840)는 서버와 각종 데이터를 송수신할 수 있는 구성으로서, 유선 또는 무선 통신을 지원할 수 있는 각종 장치일 수 있다. 예를 들면, 배터리 상태 관리 장치(201)는 통신 I/F(840)를 통해 별도로 마련된 외부 서버로부터 배터리 셀의 형상 모델 등을 포함한 각종 정보를 송수신할 수 있다.
이와 같이, 본 문서에 개시된 일 실시 예에 따른 컴퓨터 프로그램은 메모리(820)에 기록되고, MCU(810)에 의해 처리됨으로써, 예를 들면 도 2에서 도시한 각 기능들을 수행하는 모듈로서 구현될 수도 있다.
이상에서, 본 문서에 개시된 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 문서에 개시된 실시 예들이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 문서에 개시된 실시 예들의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소를 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 문서에 개시된 실시 예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 문서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
전술한 개시내용은 당업자가 본 개시내용의 양태를 더 잘 이해할 수 있도록 몇몇 실시형태의 특징을 개략적으로 설명한다. 당업자는 본 명세서에 도입된 실시 예의 동일한 목적을 수행하고 또는 동일한 이점을 달성하기 위해 다른 구조를 설계 또는 변경하기 위한 기초로서 본 개시내용을 용이하게 사용할 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 당업자는 이러한 균등한 구성은 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으며, 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않은 채 본 명세서에서 다양한 변화, 대체 및 수정을 할 수 있음을 인식할 것이다.

Claims (16)

  1. 제1 전력 공급 회로를 통해 상시 전원을 공급받고, 배터리 유닛의 상태를 감지하는 제1 센서;
    상기 제1 센서와 상이한 제2 센서에 전원을 공급하는 제2 전력 공급 회로를 상기 제1 전력 공급 회로와 전기적으로 연결시키는 스위치; 및
    상기 제1 센서의 감지 결과에 대응되는 이상 신호에 응답하여 상기 스위치의 동작을 제어하는 전력 제어 회로를 포함하는,
    배터리 상태 관리 장치.
  2. 청구항 1항에 있어서,
    상기 전력 제어 회로는,
    상기 이상 신호를 획득하거나, 알람 신호를 획득하는 것에 응답하여, 상기 스위치에 전압을 제공함으로써 상기 스위치의 동작을 제어하도록 구성되는,
    배터리 상태 관리 장치.
  3. 청구항 1항에 있어서,
    상기 스위치는,
    상기 전력 제어 회로와 전기적으로 연결되어, 상기 전력 공급 회로로부터 전압을 획득하는 것에 기반하여, 상기 제2 전력 공급 회로를 상기 제1 전력 공급 회로와 전기적으로 연결시켜 상기 제2 센서에 전원을 공급하도록 구성되는,
    배터리 상태 관리 장치.
  4. 청구항 1항에 있어서,
    상기 제1 전력 공급 회로는,
    LC(inductor-capacitor) 필터, CLC(capacitor-inductor-capacitor) 필터, 또는 이들의 어느 조합 중 적어도 하나; 및
    상기 제1 센서의 정격 전압 크기만큼의 전원을 상기 제1 센서에게 제공하는 제1 LDO(low dropout; LDO)을 포함하도록 구성되고,
    상기 제2 전력 공급 회로는,
    상기 제2 센서의 정격 전압 크기만큼의 전원을 상기 제2 센서에게 제공하는 제2 LDO을 포함하도록 구성되는,
    배터리 상태 관리 장치.
  5. 청구항 1항에 있어서,
    상기 제1 전력 공급 회로와 상기 제2 전력 공급 회로가 전기적으로 연결되는 것에 기반하여, 상기 배터리 상태 관리 장치의 외부의 중앙 제어 장치를 활성화하는 신호를 상기 중앙 제어 장치에게 전달하는 활성화 회로를 더 포함하고,
    상기 활성화 회로의 일 단자는,
    상기 중앙 제어 장치와 전기적으로 연결되도록 구성되고,
    상기 활성화 회로의 타 단자는,
    상기 제2 전력 공급 회로와 전기적으로 연결되도록 구성되는,
    배터리 상태 관리 장치.
  6. 청구항 1항에 있어서,
    제1 단자가 상기 제1 센서와 전기적으로 연결되는 MCU(micro controller unit)를 더 포함하고,
    상기 MCU의 제2 단자는,
    상기 제2 센서와 전기적으로 연결되도록 구성되고,
    상기 MCU의 제3 단자는,
    상기 제2 전력 공급 회로에 전기적으로 연결되도록 구성되고,
    상기 MCU의 제4 단자는,
    상기 전력 제어 회로와 전기적으로 연결되도록 구성되는,
    배터리 상태 관리 장치.
  7. 청구항 6항에 있어서,
    일 단자가 상기 제2 전력 공급 회로와 전기적으로 연결되는 CAN(controller area network) 트랜시버(transceiver)를 더 포함하고,
    상기 CAN 트랜시버의 타 단자는,
    상기 MCU와 전기적으로 연결되도록 구성되는,
    배터리 상태 관리 장치.
  8. 청구항 1항에 있어서,
    상기 제1 센서는,
    기준치 이하의 전력에 따른 저전력 모드에서, 제1 전력 공급 회로를 통해 전원을 공급받도록 구성되고,
    상기 제2 센서는,
    상기 저전력 모드에서, 상기 제1 전력 공급 회로와 상기 제2 전력 공급 회로가 전기적으로 연결되는지 여부에 따라 전원을 공급받도록 구성되는,
    배터리 상태 관리 장치.
  9. 제1 센서에 의해 제1 전력 공급 회로를 통해 상시 전원을 공급받고, 배터리 유닛의 상태를 감지하는 동작;
    전력 제어 회로에 의해, 상기 제1 센서의 감지 결과에 대응되는 이상 신호에 응답하여 스위치의 동작을 제어하는 동작; 및
    상기 스위치에 의해, 상기 제1 센서와 상이한 제2 센서에 전원을 공급하는 제2 전력 공급 회로를 상기 제1 전력 공급 회로와 전기적으로 연결시키는 동작을 포함하는,
    배터리 상태 관리 방법.
  10. 청구항 9항에 있어서,
    상기 전력 제어 회로에 의해,
    알람 신호를 획득하는 것에 응답하여, 상기 스위치에 전압을 제공함으로써 상기 스위치의 동작을 제어하는 동작을 더 포함하도록 구성되는,
    배터리 상태 관리 방법.
  11. 청구항 9항에 있어서,
    상기 스위치에 의해, 상기 제1 센서와 상이한 상기 제2 센서에 전원을 공급하는 상기 제2 전력 공급 회로를 상기 제1 전력 공급 회로와 전기적으로 연결시키는 동작은,
    상기 스위치에 의해, 상기 스위치가 상기 전력 제어 회로와 전기적으로 연결되어, 상기 전력 공급 회로로부터 전압을 획득하는 것에 기반하여, 상기 제2 전력 공급 회로를 상기 제1 전력 공급 회로와 전기적으로 연결시켜 상기 제2 센서에 전원을 공급하는 동작을 포함하는,
    배터리 상태 관리 방법.
  12. 청구항 9항에 있어서,
    상기 제1 전력 공급 회로는,
    LC 필터, CLC 필터, 또는 이들의 어느 조합 중 적어도 하나; 및
    상기 제1 센서의 정격 전압 크기만큼의 전원을 상기 제1 센서에게 제공하는 제1 LDO(low dropout; LDO)을 포함하고,
    상기 제2 전력 공급 회로는,
    상기 제2 센서의 정격 전압 크기만큼의 전원을 상기 제2 센서에게 제공하는 제2 LDO을 포함하도록 구성되는,
    배터리 상태 관리 방법.
  13. 청구항 9항에 있어서,
    활성화 회로에 의해, 상기 제1 전력 공급 회로와 상기 제2 전력 공급 회로가 전기적으로 연결되는 것에 기반하여, 배터리 상태 관리 장치의 외부의 중앙 제어 장치를 활성화하는 신호를 상기 중앙 제어 장치에게 전달하는 동작을 더 포함하고,
    상기 활성화 회로의 일 단자는,
    상기 중앙 제어 장치와 전기적으로 연결되도록 구성되고
    상기 활성화 회로의 타 단자는,
    상기 제2 전력 공급 회로와 전기적으로 연결되도록 구성되는,
    배터리 상태 관리 방법.
  14. 청구항 9항에 있어서,
    MCU(micro controller unit)에 의해, 상기 제1 센서의 측정 값, 상기 제2 센서의 측정 값, 또는 이들의 어느 조합 중 적어도 하나를 CAN(controller area network) 트랜시버에 전달하는 동작을 더 포함하고,
    상기 MCU의 제1 단자는,
    상기 제1 센서와 전기적으로 연결되도록 구성되고,
    상기 MCU의 제2 단자는,
    상기 제2 센서와 전기적으로 연결되도록 구성되고,
    상기 MCU의 제3 단자는,
    상기 제2 전력 공급 회로에 전기적으로 연결되도록 구성되고,
    상기 MCU의 제4 단자는,
    상기 전력 제어 회로와 전기적으로 연결되도록 구성되는,
    배터리 상태 관리 방법.
  15. 청구항 14항에 있어서,
    상기 CAN 트랜시버에 의해, 상기 제1 센서의 측정 값, 상기 제2 센서의 측정 값, 또는 이들의 어느 조합 중 적어도 하나를 식별하는 동작을 더 포함하고,
    상기 CAN 트랜시버의 일 단자는,
    상기 제2 전력 공급 회로와 전기적으로 연결되도록 구성되고,
    상기 CAN 트랜시버의 타 단자는,
    상기 MCU와 전기적으로 연결되도록 구성되는,
    배터리 상태 관리 방법.
  16. 청구항 9항에 있어서,
    상기 제1 센서는,
    기준치 이하의 전력에 따른 저전력 모드에서, 제1 전력 공급 회로를 통해 전원을 공급받도록 구성되고,
    상기 제2 센서는,
    상기 저전력 모드에서, 상기 제1 전력 공급 회로와 상기 제2 전력 공급 회로가 전기적으로 연결되는지 여부에 따라 전원을 공급받도록 구성되는,
    배터리 상태 관리 방법.
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