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KR20240038902A - 동기 신호를 생성하는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

동기 신호를 생성하는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 Download PDF

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Publication number
KR20240038902A
KR20240038902A KR1020220117486A KR20220117486A KR20240038902A KR 20240038902 A KR20240038902 A KR 20240038902A KR 1020220117486 A KR1020220117486 A KR 1020220117486A KR 20220117486 A KR20220117486 A KR 20220117486A KR 20240038902 A KR20240038902 A KR 20240038902A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
synchronization signal
battery pack
battery
bms
management system
Prior art date
Application number
KR1020220117486A
Other languages
English (en)
Inventor
이예슬
양성열
신중식
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020220117486A priority Critical patent/KR20240038902A/ko
Priority to PCT/KR2023/011150 priority patent/WO2024058419A1/ko
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Abstract

본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 동기 신호를 생성하는 배터리 팩은, 자동차의 모터로 전력을 공급할 수 있는 복수의 배터리 셀들을 포함하는 하나 이상의 배터리 모듈들; 다른 배터리 팩의 다른 배터리 관리 시스템과 전기적으로 연결된 배터리 관리 시스템을 포함하고, 지정된 태스크를 수행하기 전에 상기 다른 배터리 팩에게 지정된 제1 동기 신호를 송신하고, 및 상기 다른 배터리 팩으로부터 지정된 제2 동기 신호를 수신하고, 상기 제1 동기 신호 및 상기 제2 동기 신호에 기초하여, 기준 동기 신호를 결정하고, 상기 기준 동기 신호에 기초하여, 상기 지정된 태스크를 수행할 수 있다.

Description

동기 신호를 생성하는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차{BATTERY PACK FOR GENERATING SYNCHRONIZATION SIGNAL AND VEHICLE INCLUDING THE SAME}
본 문서에서 개시되는 실시 예들은, 동기 신호를 생성하는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
배터리는 그 내부에 전력을 충전하고, 자동차(예: 전기 자동차(electric vehicle, EV) 또는 하이브리드 자동차(hybrid electric vehicle, HEV))의 구동 모터에 전원을 공급할 수 있다.
배터리는 하나 이상의 배터리 팩들로 구성될 수 있다. 하나 이상의 배터리 팩들 각각은 복수의 배터리 모듈들을 포함하고, 복수의 배터리 모듈들 각각은 복수의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 배터리 팩들은 서로 다른 소재들(예: 양극재, 음극재, 분리막, 전해질)을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 양극재는 니켈, 코발트, 알루미늄, 또는 망간 등의 조합(예: NCM, NCA, 또는 LFP)으로 구현될 수 있다. 다른 예를 들어, 음극재는 흑연, 또는 실리콘 등으로 구현될 수 있다.
하나 이상의 배터리 팩들은 배터리 관리시스템(battery management system, BMS)에 의해 관리될 수 있다.
BMS는 자동차의 ECU(electronic control unit)로부터 제어 명령을 수신하고, 수신된 제어 명령에 기초하여 배터리 팩을 제어할 수 있다.
자동차에 복수의 배터리 팩들이 탑재되는 경우, 모터에 전력을 공급하는 배터리 팩이 변경되는 상황이 발생할 수 있다. 예를 들어, 자동차의 복수의 배터리 팩들 간에는 밸런싱이 필요하며, 복수의 배터리 팩들 간의 전력 용량의 밸런싱을 위해, 모터에 전력을 공급하는 배터리 팩이 변경될 수 있다. 그러나, 모터에 전력을 공급하는 배터리 팩이 변경되는 상황에서도 전력은 끊임없이 공급되어야 한다.
모터에 전력을 공급하는 배터리 팩이 변경되는 상황에서 복수의 배터리 팩들 각각의 동작들의 시간 오차가 많은 경우, 모터에 전력이 공급되지 않은 상황이 발생할 수도 있다. 따라서, 복수의 배터리 팩들은 서로 동기되어 복수의 배터리 팩들의 동작들의 시간 오차가 감소될 필요가 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 동기 신호를 생성하는 배터리 팩은, 자동차의 모터로 전력을 공급할 수 있는 복수의 배터리 셀들을 포함하는 하나 이상의 배터리 모듈들; 다른 배터리 팩의 다른 배터리 관리 시스템과 전기적으로 연결된 배터리 관리 시스템을 포함하고, 상기 배터리 관리 시스템은, 지정된 태스크를 수행하기 전에 상기 다른 배터리 팩에게 지정된 제1 동기 신호를 송신하고, 및 상기 다른 배터리 팩으로부터 지정된 제2 동기 신호를 수신하고, 상기 제1 동기 신호 및 상기 제2 동기 신호에 기초하여, 기준 동기 신호를 결정하고, 상기 기준 동기 신호에 기초하여, 상기 지정된 태스크를 수행할 수 있다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 동기 신호를 생성하는 배터리 팩에 있어서, 상기 하나 이상의 배터리 모듈들 및 상기 다른 배터리 팩의 하나 이상의 배터리 모듈들은 적어도 하나의 소재가 서로 다를 수 있다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 동기 신호를 생성하는 배터리 팩에 있어서, 상기 하나 이상의 배터리 모듈들은 NCM(Ni, Co, and Mn) 또는 실리콘을 이용하여 구현될 수 있다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 동기 신호를 생성하는 배터리 팩에 있어서, 상기 기준 동기 신호는 상기 제1 동기 신호 및 상기 제2 동기 신호 중 먼저 생성된 동기 신호이고, 상기 제1 동기 신호는 직전의 기준 동기 신호로부터 지정된 시간 간격 이후에 생성될 수 있다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 동기 신호를 생성하는 배터리 팩에 있어서, 상기 기준 동기 신호는 상기 제1 동기 신호 및 상기 제2 동기 신호 중 나중에 생성된 동기 신호이고, 상기 제1 동기 신호는 직전의 기준 동기 신호로부터 지정된 시간 간격 이후에 생성될 수 있다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 동기 신호를 생성하는 배터리 팩에 있어서, 상기 배터리 팩 및 상기 다른 배터리 팩 중 하나의 배터리 팩이 선택적으로 상기 모터로 전력을 공급할 수 있다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 동기 신호를 생성하는 배터리 팩의 상기 배터리 관리 시스템은, 상기 배터리 관리 시스템의 IO(input output) 핀과 상기 다른 배터리 관리 시스템의 IO 핀 간의 전기적 연결 경로를 통해 상기 제1 동기 신호를 송신하고, 및 상기 제2 동기 신호를 수신할 수 있다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 동기 신호를 생성하는 배터리 팩을 포함하는 자동차는, 전력을 공급받아 동력을 발생시킬 수 있는 모터, 복수의 배터리 모듈들 및 제1 배터리 관리 시스템을 포함하는 제1 배터리 팩, 복수의 배터리 모듈들 및 제2 배터리 관리 시스템을 포함하는 제2 배터리 팩, 상기 모터와 상기 제1 배터리 팩 및/또는 상기 제2 배터리 팩 간의 전기적 경로를 형성하는 스위치, 및 상기 제1 배터리 팩 및 상기 제2 배터리 팩 중 적어도 하나의 배터리 팩이 선택적으로 상기 모터로 전력을 공급하도록 상기 제1 배터리 팩 및 상기 제2 배터리 팩을 제어하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 제1 배터리 관리 시스템 및 상기 제2 배터리 관리 시스템은 지정된 태스크들을 수행하기 전에 동기 신호들을 서로 교환하고, 상기 동기 신호들에 기초하여, 기준 동기 신호를 각각 결정하고, 상기 기준 동기 신호에 기초하여, 상기 지정된 태스크들을 각각 수행할 수 있다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 동기 신호를 생성하는 배터리 팩을 포함하는 자동차에 있어서, 상기 제1 배터리 팩의 상기 하나 이상의 배터리 모듈들 및 상기 제2 배터리 팩의 하나 이상의 배터리 모듈들은 적어도 하나의 소재가 서로 다를 수 있다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 동기 신호를 생성하는 배터리 팩을 포함하는 자동차에 있어서, 상기 기준 동기 신호는 상기 동기 신호들 중 먼저 생성된 동기 신호일 수 있다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 동기 신호를 생성하는 배터리 팩을 포함하는 자동차에 있어서, 상기 기준 동기 신호는 상기 동기 신호들 중 나중에 생성된 동기 신호일 수 있다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 동기 신호를 생성하는 배터리 팩을 포함하는 자동차에 있어서, 상기 제1 배터리 관리 시스템의 IO(input output) 핀과 상기 제2 배터리 관리 시스템의 IO 핀 간의 전기적 연결 경로를 통해 상기 동기 신호들이 교환될 수 있다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 동기 신호를 생성하는 배터리 팩의 동작 방법은, 지정된 태스크를 수행하기 전에 다른 배터리 팩에게 지정된 제1 동기 신호를 송신하고, 및 상기 다른 배터리 팩으로부터 지정된 제2 동기 신호를 수신하는 동작, 상기 제1 동기 신호 및 상기 제2 동기 신호에 기초하여, 기준 동기 신호를 결정하는 동작, 및 상기 기준 동기 신호에 기초하여, 상기 지정된 태스크를 수행하는 동작을 포함할 수 있다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 동기 신호를 생성하는 배터리 팩의 동작 방법에 있어서, 상기 배터리 팩의 하나 이상의 배터리 모듈들 및 상기 다른 배터리 팩의 하나 이상의 배터리 모듈들은 적어도 하나의 소재가 서로 다를 수 있다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 동기 신호를 생성하는 배터리 팩의 동작 방법에 있어서, 상기 기준 동기 신호는 상기 제1 동기 신호 및 상기 제2 동기 신호 중 먼저 생성된 동기 신호이고, 상기 제1 동기 신호는 직전의 기준 동기 신호로부터 지정된 시간 간격 이후에 생성될 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들에 따른, 배터리 팩, 및 이를 포함하는 자동차는 복수의 배터리 팩들 각각의 동작들이 서로 동기될 수 있다. 이에 따라, 복수의 배터리 팩들 각각의 동작 오차가 줄어들 수 있다.
본 문서의 개시에 따른 배터리 팩, 및 이를 포함하는 자동차의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또다른 효과들은 본 문서의 개시에 따라 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 본 개시의 실시 예에 따른 자동차의 블록도이다.
도 2a는, 본 개시의 일 실시 예에 따른 자동차의 배터리 팩의 타이밍도이다.
도 2b는, 본 개시의 일 실시 예에 따른 자동차의 배터리 팩의 타이밍도이다.
도 3은, 본 개시의 일 실시 예에 따른 자동차의 배터리 팩의 동작들을 나타내는 흐름도이다.
도 4는, 본 개시의 일 실시 예에 따른 자동차의 배터리 팩의 동작들을 나타내는 흐름도이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 문서의 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예로 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", "첫째", "둘째", "A", "B", "(a)" 또는 "(b)"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다.
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 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로, 또는 무선으로), 또는 간접적으로(예: 제3 구성요소를 통하여) 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
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.
본 문서에 개시된 실시 예들에 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. 본 문서에 개시된 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 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. 본 문서에 개시된 실시 예들에 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.
도 1은, 본 개시의 실시 예에 따른 자동차(101)의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 자동차(101)는 모터(110), 컨트롤러(120), 스위치(130), 및 복수의 배터리 팩들(140, 150)을 포함할 수 있다. 자동차(101) 내의 구성 요소들(컨트롤러(120), 스위치(130), 및 복수의 배터리 팩들(140, 150))은 차량 내 통신(in-vehicle network, IVN) 기술을 이용하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 차량 내 통신 기술은 CAN(controller area network), MOST(media oriented systems transport) 네트워크, LIN(local interconnect network), 이더넷(Ethernet) 및/또는 X-by-Wire(flexray)를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라, 자동차(101)는 도 1에서 도시되지 않은 구성 요소들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 자동차(101)는 모터(110)와 스위치(130) 사이의 인버터를 더 포함할 수 있다. 인버터는 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 자동차(101)는 전기 자동차(electric vehicle, EV), 하이브리드 자동차(hybrid electric vehicle, HEV), 플러그인 하이브리드 자동차(plug-in hybrid electric vehicle, PHEV), 및/또는 수소 전기 자동차(fuel cell electric vehicle, FCEV)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 모터(110)는, 스위치(130)를 통해 전달되는 전력을 동력(모터 동력)으로 전환하여 자동차(101)의 구동 바퀴에 전달할 수 있다. 모터(110)의 회전 방향, 회전력 및 회전 속도(revolution per minute, RPM)는 스위치(130)를 통해 전달되는 전력의 전압에 의해 결정될 수 있다.
일 실시 예에서, 모터(110)는, 자동차(101)의 회생 제동 시 역기전력을 발생시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 역기전력은 복수의 배터리 팩들(140, 150)을 충전하는데 이용될 수 있다.
일 실시 예에서, 컨트롤러(120)는, 자동차(101)의 복수의 배터리 팩들(140, 150)의 충전 및/또는 방전을 제어할 수 있다. 일 실시 예에서, 컨트롤러(120)는, 도면에 도시하지 않았으나, 통신 모듈, 프로세서 및 메모리를 더 포함할 수 있다. 컨트롤러(120)의 메모리는 프로세서에 의해 실행되는 명령어들(instructions)을 저장하는 저장매체(non-transitory storage medium)일 수 있다. 컨트롤러(120)의 메모리는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disk), SSD(solid state disk), RAM(random access memory), SRAM(static random access memory), ROM(read only memory), PROM(programmable read only memory), EEPROM(electrically erasable and programmable ROM), EPROM(erasable and programmable ROM), 및/또는 레지스터(register) 등의 저장매체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 컨트롤러(120)의 프로세서는 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processor), PLD(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), CPU(central processing unit), 마이크로 컨트롤러(microcontrollers) 및/또는 마이크로프로세서(microprocessors) 등의 처리장치 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
일 실시 예에서, 컨트롤러(120)는, 스위치(130)를 제어하여 전력의 전달 경로를 설정할 수 있다. 일 실시 예에서, 컨트롤러(120)는 스위치(130)를 제어하여 복수의 배터리 팩들(140, 150) 모두를 모터(110)와 전기적으로 연결시킬 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 복수의 배터리 팩들(140, 150)의 배터리 정보에 기초하여 스위치(130)를 제어할 수 있다. 일 실시 예에서, 컨트롤러(120)는 스위치(130)를 제어하여 복수의 배터리 팩들(140, 150) 모두를 모터(110)와 전기적으로 연결 해제할 수 있다. 일 실시 예에서, 컨트롤러(120)는 스위치(130)를 제어하여 복수의 배터리 팩들(140, 150) 중 하나의 배터리 팩을 모터(110)와 전기적으로 연결하고, 다른 하나의 배터리 팩을 모터(110)와 전기적으로 연결 해제할 수 있다. 일 실시 예에서, 컨트롤러(120)는 스위치(130)를 제어하여 모터(110)와 전기적으로 연결되는 배터리 팩을 스위칭할 수 있다.
일 실시 예에서, 스위치(130)는, 전력의 전달 경로를 생성할 수 있다. 예를 들어, 스위치(130)는 릴레이로 구현될 수 있다.
일 실시 예에서, 복수의 배터리 팩들(140, 150)은 서로 다른 소재들(예: 양극재, 음극재, 분리막, 또는 전해질의 소재)을 통해 구현될 수 있다. 일 실시 예에서, 복수의 배터리 팩들(140, 150)은 적어도 하나의 소재가 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩(140)은 NCM을 이용하는 배터리 셀들을 포함하고, 배터리 팩(150)는 실리콘을 이용하는 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 팩들(140, 150)이 서로 다른 소재들로 구현되는 경우, 복수의 배터리 팩들(140, 150)의 특성(예: 수명, 에너지 밀도, 충전 속도)은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, NCM(Ni, Co, and Mn)을 이용하는 배터리 셀들은 수명이 길지만, 에너지 밀도가 낮고 급속 충전이 불가능하지만, Si를 이용하는 배터리 셀들은 수명이 짧지만 에너지 밀도가 높고 급속 충전이 가능할 수 있다. 다른 실시 예에서, 복수의 배터리 팩들(140, 150)은 서로 동일한 소재들을 통해 구현될 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 팩(140)은 BMS(141), 및 복수의 배터리 모듈들(143, 145)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, BMS(141)는 복수의 배터리 모듈들(143, 145)의 배터리 정보(예: 충전 상태(state of charge, SOC) 및 배터리 상태(과전압, 과전류, 과열 등))를 실시간으로 획득할 수 있다. 일 실시 예에서, BMS(141)는 배터리 정보를 컨트롤러(120)에게 제공할 수 있다. 일 실시 예에서, 배터리 정보는 복수의 배터리 모듈들(143, 145)의 전압, 전류, 온도, SOC, 및 건강 상태(state of health, SOH)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, BMS(141)는 기준 동기 신호에 기초하여 태스크를 개시할 수 있다. 일 실시 예에서, BMS(141)는 기준 동기 신호로부터 태스크를 개시할 수 있다. 일 실시 예에서, 태스크는 적어도 지정된 시간 간격 동안 수행될 수 있다. 일 실시 예에서, 기준 동기 신호는 BMS(141)의 제1 동기 신호 및/또는 BMS(151)의 제2 동기 신호에 기초하여 결정될 수 있다. 일 실시 예에서, 지정된 시간 간격은 사전에 설정된 시간 길이(예: 100 밀리초)를 가질 수 있다. 일 실시 예에서, 태스크는 BMS(141)가 수행하는 단위 프로세스를 의미할 수 있다. 일 실시 예에서, 태스크는 복수의 배터리 모듈들(143, 145)의 제어, 복수의 배터리 모듈들(143, 145)의 배터리 정보 획득, 또는 데이터 송신을 포함할 수 있다. 예를 들어, 태스크는 배터리 셀 전압 측정 명령 송신, 배터리 셀 전압 송신 요청, 배터리 팩(140)의 전압, 및/또는 전류 연산, 배터리 팩(140)의 전압, 및/또는 전류 송신, 및 BDU(battery disconnect unit) 제어를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 태스크는 적어도 하나의 시간 간격에 걸쳐 수행될 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 팩(150)은 BMS(151), 및 복수의 배터리 모듈들(153, 155)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, BMS(151)는 복수의 배터리 모듈들(153, 155)의 배터리 정보(예: 충전 상태(SOC) 및 배터리 상태(과전압, 과전류, 과열 등))를 실시간으로 획득할 수 있다. 일 실시 예에서, BMS(151)는 배터리 정보를 컨트롤러(120)에게 제공할 수 있다. 일 실시 예에서, 배터리 정보는 복수의 배터리 모듈들(153, 155)의 전압, 전류, 온도, SOC, 및 SOH에 대한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, BMS(151)는 기준 동기 신호에 기초하여 태스크를 개시할 수 있다. 일 실시 예에서, BMS(151)는 기준 동기 신호로부터 태스크를 개시할 수 있다. 일 실시 예에서, 태스크는 적어도 지정된 시간 간격 동안 수행될 수 있다. 일 실시 예에서, 기준 동기 신호는 BMS(151)의 제2 동기 신호 및/또는 BMS(141)의 제1 동기 신호에 기초하여 결정될 수 있다. 일 실시 예에서, 지정된 시간 간격은 사전에 설정된 시간 길이(예: 100 밀리초)를 가질 수 있다. 일 실시 예에서, 태스크는 BMS(151)가 수행하는 단위 프로세스를 의미할 수 있다. 일 실시 예에서, 태스크는 복수의 배터리 모듈들(153, 155)의 제어, 복수의 배터리 모듈들(153, 155)의 배터리 정보 획득, 또는 데이터 송신을 포함할 수 있다. 예를 들어, 태스크는 배터리 셀 전압 측정 명령 송신, 배터리 셀 전압 송신 요청, 배터리 팩(150)의 전압, 및/또는 전류 연산, 배터리 팩(150)의 전압, 및/또는 전류 송신, 및 BDU 제어를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 태스크는 적어도 하나의 시간 간격에 걸쳐 수행될 수 있다.
이하에서는, BMS들(141, 151)이 기준 동기 신호를 결정하고, 태스크를 수행하는 동작에 대해 설명한다. 이하의 설명은 BMS(141)를 예로 들어 설명하지만, BMS(151)에도 적용될 수 있다.
일 실시 예에서, BMS(141)는 내부 클럭(clock, clk)을 가질 수 있다. 내부 클럭의 클럭 신호는 주기적으로 발생될 수 있다. 일 실시 예에서, BMS(141)는 지정된 개수의 클럭 신호에 기초하여 제1 동기 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 클럭 신호가 1 밀리초 주기로 발생하고, 지정된 시간 간격이 100 밀리초인 경우, BMS(141)는 100개의 클럭 신호가 발생하면, 제1 동기 신호를 생성할 수 있다.
일 실시 예에서, BMS(141)는 직전의 기준 동기 신호로부터 지정된 시간 간격(예: 100 밀리초) 이후에 제1 동기 신호를 생성할 수 있다.
일 실시 예에서, BMS(141)는 BMS(141)와 BMS(151) 간의 전기적 연결 경로(160)를 통해 제1 동기 신호를 BMS(151)에게 송신할 수 있다. 일 실시 예에서, BMS(141)와 BMS(151) 간의 전기적 연결 경로(160)는 BMS(141)에 포함되는 MCU(microcontroller)의 IO(input output) 핀과 BMS(151)의 MCU의 IO 핀 간에 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 전기적 연결 경로(160)는 하나 이상 형성될 수 있다. 여기에서, 제1 동기 신호의 생성과 제1 동기 신호의 송신은 실질적으로 동일한 시점에 발생할 수 있다.
일 실시 예에서, BMS(141)는 전기적 연결 경로(160)를 통해 BMS(151)의 제2 동기 신호를 BMS(151)에게 수신할 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 동기 신호는 BMS(151)의 내부 클럭(clk)의 클럭 신호에 기초하여 생성될 수 있다. 여기에서, 제2 동기 신호의 생성과 제2 동기 신호의 수신은 실질적으로 동일한 시점에 발생할 수 있다.
일 실시 예에서, BMS(141)가 제1 동기 신호를 생성하고, BMS(151)의 제2 동기 신호를 수신하는 동작들은 BMS(141) 및 BMS(151)가 서로 동기 신호들을 서로 교환하는 것으로 이해될 수 있다.
일 실시 예에서, BMS(141)는 제1 동기 신호 및 제2 동기 신호에 기초하여 기준 동기 신호를 결정할 수 있다. 일 실시 예에서, BMS(141)는 제1 동기 신호 및 제2 동기 신호 중 먼저 생성된 동기 신호를 기준 동기 신호로 결정할 수 있다. 다른 실시 예에서, BMS(141)는 제1 동기 신호 및 제2 동기 신호 중 나중에 생성된 동기 신호를 기준 동기 신호로 결정할 수 있다.
일 실시 예에서, BMS(141)는 기준 동기 신호에 기초하여 지정된 태스크를 수행할 수 있다. 일 실시 예에서, BMS(141)는 기준 동기 신호로부터 태스크를 개시할 수 있다. 예를 들어, BMS(141)는 기준 동기 신호로부터 지정된 시간 간격 이내에 복수의 배터리 모듈들(153, 155)의 제어, 복수의 배터리 모듈들(153, 155)의 배터리 정보 획득, 또는 데이터 송신을 수행할 수 있다.
이후, BMS(141)는 기준 동기 신호로부터 발생하는 지정된 개수의 클럭 신호에 기초하여 새로운 제1 동기 신호를 생성할 수 있다.
실시 예에 따라, BMS(141)는 제1 동기 신호를 생성하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 기준 동기 신호가 먼저 생성되는 동기 신호로 결정되는 경우, BMS(141)는 BMS(151)의 제2 동기 신호를 수신하면, 제1 동기 신호를 생성하지 않을 수 있다.
도 2a는, 본 개시의 일 실시 예에 따른 자동차(101)의 배터리 팩(140, 150)의 타이밍도이다. 도 2b는, 본 개시의 일 실시 예에 따른 자동차(101)의 배터리 팩(140, 150)의 타이밍도이다.
도 2a를 참조하면, 복수의 태스크들(221, 223, 225, 227, 229)은 기준 동기 신호들(211, 213, 215, 217, 219)로부터 개시될 수 있다. 복수의 태스크들(221, 223, 225, 227, 229)은 지정된 시간 간격(230) 이내에 수행될 수 있다.
도 2b를 참조하면, BMS(141)는 제1 시점(261)에 제1 동기 신호(241)를 생성하고, BMS(151)는 제1 시점(261)보다 늦게 제2 동기 신호(251)를 생성할 수 있다. 이 경우, BMS(141)와 BMS(151)의 기준 동기 신호는 제1 동기 신호(241)로 결정될 수 있다. 이후, 제1 동기 신호(241)로부터 지정된 시간 간격(231) 동안 BMS(141)와 BMS(151)는 각각 태스크를 수행할 수 있다.
BMS(141)와 BMS(151) 각각은 제1 시점(261)의 기준 동기 신호로부터 지정된 시간 간격(231) 이후에 동기 신호를 생성할 수 있다. 다만, 다양한 원인(예컨대, 내부 클럭 오차)으로 인해 BMS(141)와 BMS(151) 각각의 동기 신호 생성 시점이 서로 상이할 수 있다.
도 2b를 참조하면, BMS(141)는 제2 시점(263)보다 늦게 제1 동기 신호(243)를 생성하고, BMS(151)는 제2 시점(263)에 제2 동기 신호(253)를 생성할 수 있다. 이 경우, BMS(141)와 BMS(151)의 기준 동기 신호는 제2 동기 신호(253)로 결정될 수 있다. 이후, 제2 동기 신호(253)로부터 지정된 시간 간격(233) 동안 BMS(141)와 BMS(151)는 각각 태스크를 수행할 수 있다.
도 2b를 참조하면, BMS(141)는 제3 시점(265)보다 늦게 제1 동기 신호(243)를 생성하고, BMS(151)는 제3 시점(265)에 제2 동기 신호(253)를 생성할 수 있다. 이 경우, BMS(141)와 BMS(151)의 기준 동기 신호는 제2 동기 신호(255)로 결정될 수 있다. 이후, 제2 동기 신호(255)로부터 지정된 시간 간격(235) 동안 BMS(141)와 BMS(151)는 각각 태스크를 수행할 수 있다.
도 3은, 본 개시의 일 실시 예에 따른 자동차(101)의 배터리 팩(140, 150)의 동작들을 나타내는 흐름도이다. 이하에서, 도 3은 BMS(141)를 이용하여 수행되는 것으로 설명된다. 그러나, 도 3의 동작들은 BMS(151)에 의해서도 수행될 수 있다.
도 3을 참조하면, 동작 310에서, BMS(141)는 동기 신호를 생성할 수 있다. 일 실시 예에서, BMS(141)는 이전 기준 동기 시점으로부터 지정된 시간 간격 이후에 제1 동기 신호를 생성할 수 있다.
동작 320에서, BMS(141)는 기준 동기 신호를 결정할 수 있다. BMS(141)는 BMS(141)의 제1 동기 신호 및/또는 BMS(151)의 제2 동기 신호에 기초하여 기준 동기 신호를 결정할 수 있다. 일 실시 예에서, BMS(141)는 제1 동기 신호 및 제2 동기 신호 중 먼저 생성된 동기 신호를 기준 동기 신호로 결정할 수 있다. 다른 실시 예에서, BMS(141)는 제1 동기 신호 및 제2 동기 신호 중 나중에 생성된 동기 신호를 기준 동기 신호로 결정할 수 있다.
동작 330에서, BMS(141)는 기준 동기 신호에 기초하여 태스크를 수행할 수 있다. 일 실시 예에서, BMS(141)는 기준 동기 신호로부터 태스크를 개시할 수 있다. 예를 들어, BMS(141)는 기준 동기 신호로부터 지정된 시간 간격 이내에 복수의 배터리 모듈들(153, 155)의 제어, 복수의 배터리 모듈들(153, 155)의 배터리 정보 획득, 또는 데이터 송신을 수행할 수 있다.
이후, BMS(141)는 도 3의 동작들을 다시 수행할 수 있다.
도 4는, 본 개시의 일 실시 예에 따른 자동차(101)의 배터리 팩(140, 150)의 동작들을 나타내는 흐름도이다. 이하에서, 도 3은 BMS(141)를 이용하여 수행되는 것으로 설명된다. 그러나, 도 3의 동작들은 BMS(151)에 의해서도 수행될 수 있다.
도 4를 참조하면, 동작 410에서, BMS(141)는 제1 동기 신호를 생성할 수 있다. 일 실시 예에서, BMS(141)는 이전 기준 동기 시점으로부터 지정된 시간 간격 이후에 제1 동기 신호를 생성할 수 있다.
동작 415에서, BMS(141)는 제2 동기 신호를 수신할 수 있다. 일 실시 예에서, BMS(141)는 BMS(141)와 BMS(151) 간의 전기적 연결 경로(160)를 통해 BMS(151)의 제2 동기 신호를 수신할 수 있다. 일 실시 예에서, BMS(141)와 BMS(151) 간의 전기적 연결 경로(160)는 BMS(141)에 포함되는 MCU의 IO 핀과 BMS(151)의 MCU의 IO 핀 간에 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 전기적 연결 경로(160)는 하나 이상 형성될 수 있다. 여기에서, 제2 동기 신호의 생성과 제2 동기 신호의 수신은 실질적으로 동일한 시점에 발생할 수 있다.
동작 420에서, BMS(141)는 제1 동기 신호가 제2 동기 신호보다 먼저 생성되었는지를 판정할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 동기 신호가 제2 동기 신호보다 먼저 생성된 경우, BMS(141)는 동작 430을 수행할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 동기 신호가 제2 동기 신호보다 늦게 생성된 경우, BMS(141)는 동작 435를 수행할 수 있다.
동작 430에서, BMS(141)는 제1 동기 신호를 기준 동기 신호로 결정할 수 있다. 동작 435에서, BMS(141)는 제2 동기 신호를 기준 동기 신호로 결정할 수 있다.
이후, BMS(141)는 도 4의 동작들을 다시 수행할 수 있다.
도 4에서는 동작 410 및 동작 415가 모두 수행되는 것으로 도시되었으나, 이는 예시일 뿐이다. 실시 예에 따라, 동작 410 및 동작 415 중 하나의 동작만이 수행될 수 있다. 예를 들어, 제2 동기 신호가 생성되기 전 제1 동기 신호가 생성되는 경우, BMS(151)는 제2 동기 신호를 생성하지 않을 수 있다. 이 경우, 동작 415는 수행되지 않을 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 동기 신호가 생성되기 전 제2 동기 신호가 수신되는 경우, BMS(141)는 제1 동기 신호를 생성하지 않을 수 있다. 이 경우, 동작 410은 수행되지 않을 수 있다. 이러한 경우, BMS(141) 및 BMS(151)는 생성된 하나의 동기 신호를 기준 동기 신호로 결정할 수 있다.

Claims (15)

  1. 동기 신호를 생성하는 배터리 팩에 있어서,
    자동차의 모터로 전력을 공급할 수 있는 복수의 배터리 셀들을 포함하는 하나 이상의 배터리 모듈들;
    다른 배터리 팩의 다른 배터리 관리 시스템과 전기적으로 연결된 배터리 관리 시스템을 포함하고, 상기 배터리 관리 시스템은,
    지정된 태스크를 수행하기 전에 상기 다른 배터리 팩에게 지정된 제1 동기 신호를 송신하고, 및 상기 다른 배터리 팩으로부터 지정된 제2 동기 신호를 수신하고,
    상기 제1 동기 신호 및 상기 제2 동기 신호에 기초하여, 기준 동기 신호를 결정하고,
    상기 기준 동기 신호에 기초하여, 상기 지정된 태스크를 수행하는,
    배터리 팩.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하나 이상의 배터리 모듈들 및 상기 다른 배터리 팩의 하나 이상의 배터리 모듈들은 적어도 하나의 소재가 서로 다른
    배터리 팩.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 하나 이상의 배터리 모듈들은 NCM(Ni, Co, and Mn) 또는 실리콘을 이용하여 구현되는
    배터리 팩.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준 동기 신호는 상기 제1 동기 신호 및 상기 제2 동기 신호 중 먼저 생성된 동기 신호이고,
    상기 제1 동기 신호는 직전의 기준 동기 신호로부터 지정된 시간 간격 이후에 생성되는
    배터리 팩.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준 동기 신호는 상기 제1 동기 신호 및 상기 제2 동기 신호 중 나중에 생성된 동기 신호이고,
    상기 제1 동기 신호는 직전의 기준 동기 신호로부터 지정된 시간 간격 이후에 생성되는
    배터리 팩.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 팩 및 상기 다른 배터리 팩 중 하나의 배터리 팩이 선택적으로 상기 모터로 전력을 공급하는
    배터리 팩.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 배터리 관리 시스템의 IO(input output) 핀과 상기 다른 배터리 관리 시스템의 IO 핀 간의 전기적 연결 경로를 통해 상기 제1 동기 신호를 송신하고, 및 상기 제2 동기 신호를 수신하는
    배터리 팩.
  8. 동기 신호를 생성하는 배터리 팩을 포함하는 자동차에 있어서,
    전력을 공급받아 동력을 발생시킬 수 있는 모터,
    복수의 배터리 모듈들 및 제1 배터리 관리 시스템을 포함하는 제1 배터리 팩,
    복수의 배터리 모듈들 및 제2 배터리 관리 시스템을 포함하는 제2 배터리 팩,
    상기 모터와 상기 제1 배터리 팩 및/또는 상기 제2 배터리 팩 간의 전기적 경로를 형성하는 스위치, 및
    상기 제1 배터리 팩 및 상기 제2 배터리 팩 중 적어도 하나의 배터리 팩이 선택적으로 상기 모터로 전력을 공급하도록 상기 제1 배터리 팩 및 상기 제2 배터리 팩을 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 제1 배터리 관리 시스템 및 상기 제2 배터리 관리 시스템은
    지정된 태스크들을 수행하기 전에 동기 신호들을 서로 교환하고,
    상기 동기 신호들에 기초하여, 기준 동기 신호를 각각 결정하고,
    상기 기준 동기 신호에 기초하여, 상기 지정된 태스크들을 각각 수행하는
    자동차.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 배터리 팩의 상기 하나 이상의 배터리 모듈들 및 상기 제2 배터리 팩의 하나 이상의 배터리 모듈들은 적어도 하나의 소재가 서로 다른
    자동차.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 기준 동기 신호는 상기 동기 신호들 중 먼저 생성된 동기 신호인
    자동차.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 기준 동기 신호는 상기 동기 신호들 중 나중에 생성된 동기 신호인
    자동차.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 배터리 관리 시스템의 IO(input output) 핀과 상기 제2 배터리 관리 시스템의 IO 핀 간의 전기적 연결 경로를 통해 상기 동기 신호들이 교환되는
    자동차.
  13. 동기 신호를 생성하는 배터리 팩의 동작 방법에 있어서,
    지정된 태스크를 수행하기 전에 다른 배터리 팩에게 지정된 제1 동기 신호를 송신하고, 및 상기 다른 배터리 팩으로부터 지정된 제2 동기 신호를 수신하는 동작,
    상기 제1 동기 신호 및 상기 제2 동기 신호에 기초하여, 기준 동기 신호를 결정하는 동작, 및
    상기 기준 동기 신호에 기초하여, 상기 지정된 태스크를 수행하는 동작을 포함하는
    배터리 팩의 동작 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 배터리 팩의 하나 이상의 배터리 모듈들 및 상기 다른 배터리 팩의 하나 이상의 배터리 모듈들은 적어도 하나의 소재가 서로 다른
    배터리 팩의 동작 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 기준 동기 신호는 상기 제1 동기 신호 및 상기 제2 동기 신호 중 먼저 생성된 동기 신호이고,
    상기 제1 동기 신호는 직전의 기준 동기 신호로부터 지정된 시간 간격 이후에 생성되는
    배터리 팩의 동작 방법.
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