KR20220065768A - 스마트 배터리, 충전기, 및 배터리 충전 시스템 - Google Patents
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Abstract
배터리 충전 시스템(100)에서, 충전기(110)와 스마트 배터리(160)는 충전기(110)의 전력 공급부(130)에 의해 스마트 배터리(160)의 셀(180)의 재충전시 안전을 향상시킨다. 스마트 배터리(160)는 충전기(110)와 통신가능하다. 통신 장애가 발생하면, 충전기(110)는 전력 공급부(130)를 스마트 배터리(160)로부터 분리한다. 스마트 배터리(160)와 충전기(110)는, 메시지 데이터를 암호화 및 복호화하기 위한 동일한 대칭 암호화 키를 공유하여, 둘 중 어느 하나가 다른 하나가 정품인지 여부를 결정할 수 있게 한다. 스마트 배터리(160)가 충전기(110)가 정품이 아니라고 여겨지는 경우 또는 그 반대의 경우, 전력 공급부(130)와 셀(180)이 분리된다. 스마트 배터리(160)가 셀(180)의 비정상으로 인해 비충전 조건이 발생함을 발견하면, 스마트 배터리(160)는, 충전을 중단하라고 충전기(110)에 요청하며, 또한, 충전기(110)가 스마트 배터리(160)의 충전을 중단하지 못하더라도 셀(180)을 충전기(110)로부터 분리한다.
Description
본 개시내용은, 스마트 배터리 및 스마트 배터리를 충전하기 위한 충전기에 관한 것으로서, 스마트 배터리와 충전기는 배터리 충전 시스템을 형성한다.
고출력 재충전가능 배터리는, 트리머, 잔디 깎는 기계, 전기톱, 진공청소기, 및 전기 드릴과 같은 전동 공구에 전력을 공급하는 데 필수적이다. 일부 고출력 배터리는, 예를 들어, 40 V의 전압에서 10 A의 전류가 전달되는 고 전압 고 전류로 전동 공구를 구동할 수 있다. 이러한 배터리의 고 에너지 용량으로 인해, 이들 배터리를 재충전할 때 안전이 가장 중요하다. 일반적으로, 이러한 배터리는 스마트 배터리이다. 스마트 배터리에는, BMS가 설치되어 스마트 배터리에 설치된 전기 셀의 충방전을 모니터링한다. 통상적으로, 스마트 배터리에는, 배터리 충전기와 같은 외부 장치와 통신하기 위해 UART 인터페이스와 같은 통신 인터페이스도 장착된다.
스마트 배터리를 충전하기 위한 충전기를 갖는 것이 바람직하며, 충전기는 스마트 배터리를 충전할 때 동작 안전성을 보장하도록 추가로 구성된다. 또한, 동작 안전성을 향상시키는데 있어서 충전기와 함께 동작하도록 스마트 배터리를 추가로 구성하는 것이 바람직하다. 스마트 배터리와 충전기는 배터리 충전 시스템을 함께 형성한다.
본 개시내용의 제1 양태는 스마트 배터리를 충전하기 위한 충전기를 제공하는 것이다.
충전기는, 전력 공급부, 충전기측 온오프 스위치(charger-side on-off switch), 및 충전기측 프로세서를 포함한다. 충전기측 온오프 스위치는, 전력 공급부에 의해 공급되는 전력이 충전하기 위한 스마트 배터리에 의해 제어가능하게 수신될 수 있도록 전력 공급부를 스마트 배터리에 전기적으로 연결하거나 스마트 배터리로부터 분리하는 데 사용된다. 충전기측 프로세서는 충전기측 온오프 스위치를 제어하는 데 사용된다. 충전기측 프로세서는, 스마트 배터리와 통신가능하고, 충전 제어 프로세스를 실행하도록 구성된다.
충전 제어 프로세스의 특정 실시예에서, 스마트 배터리는 충전기에 응답하도록 정기적으로 요청된다. 충전기는 스마트 배터리의가 응답을 요청한 후에 스마트 배터리가 충전기에 응답하지 않는다는 결정에 응답하여, 충전기측 프로세서는 통신 장애가 발생하였다고 결정한다. 통신 장애 발생의 발견에 응답하여, 충전기측 온오프 스위치가 스위칭 오프되어, 전력 공급부와 스마트 배터리를 보호하도록 전력 공급부를 스마트 배터리로부터 분리한다.
한 가지 선택 사항으로, 통신 장애는, 미리 정해진 통신 장애 조건들 중 하나가 충족될 때 발생한 것으로 여겨진다. 미리 정해진 통신 장애 조건들은, 충전기가 스마트 배터리의 응답을 요청한 후에 미리 정해진 제1 타임아웃 지속기간 내에 스마트 배터리로부터 응답을 받지 못하는 것을 포함한다.
충전 제어 프로세스의 특정 실시예에서, 복수의 메시지 데이터는 대칭 암호화 키로 암호화되어, 암호화된 복수의 메시지 데이터를 형성한다. 대칭 암호화 키는 개별 정품 배터리에 알려져 있어서, 스마트 배터리가 정품이라면 암호화된 복수의 메시지 데이터가 스마트 배터리에 의해 복호화될 수 있다. 이는, 충전기측 프로세서가 암호화된 복수의 메시지 데이터에 스마트 배터리가 정확하게 응답할 수 있는지 여부를 검출함으로써 스마트 배터리가 정품인지 여부를 결정할 수 있게 한다. 암호화된 복수의 메시지 데이터는 스마트 배터리에 전송된다. 복수의 메시지 데이터는, 스마트 배터리가 응답하라는 요청을 포함한다. 암호화된 복수의 메시지 데이터가 스마트 배터리에 전송된 후에, 충전기측 프로세서는, 스마트 배터리로부터의 임의의 응답을 모니터링하여 스마트 배터리가 정품인지 여부를 결정한다. 스마트 배터리가 정품이 아니라는 발견에 응답하여, 충전기측 프로세서는 충전기측 온오프 스위치를 스위칭 오프하여, 스마트 배터리가 전력 공급부 연결될 수 없다.
한 가지 선택 사항으로, 스마트 배터리는, 미리 정해진 비정품(inauthenticity) 조건들 중 하나가 충족될 때 정품인 아닌 것으로 여겨진다. 미리 정해진 비정품 조건들은, 암호화된 복수의 메시지 데이터가 스마트 배터리에 전송된 후에 미리 정해진 제2 타임아웃 지속기간 내에 스마트 배터리로부터 응답을 수신하지 못하는 것, 및 스마트 배터리로부터 응답을 수신하는 것을 포함하고, 여기서 응답은 암호화된 복수의 메시지 데이터에 부정확하게 응답한다.
바람직하게, 암호화된 복수의 메시지 데이터는, 적어도 충전기가 스마트 배터리에 초기에 부착될 때 스마트 배터리에 전송된다.
충전 제어 프로세스의 특정 실시예에서, 충전기측 프로세서는, 스마트 배터리로부터 충전을 중단하라는 요청을 수신하면, 스마트 배터리를 전력 공급부로부터 분리하도록 충전기측 온오프 스위치를 스위칭 오프한다.
충전기측 프로세서는 UART 프로토콜에 기초하여 스마트 배터리와 통신하도록 구성될 수 있다. 충전기측 온오프 스위치는 MOSFET 스위치일 수 있다.
본 개시내용의 제2 양태는 외부 충전기에 의해 재충전가능한 스마트 배터리를 제공하는 것이다.
스마트 배터리는, 전기 셀, 배터리측 온오프 스위치, 및 배터리측 프로세서를 포함한다. 셀은 외부 충전기에 의해 재충전가능하다. 배터리측 온오프 스위치는, 충전기에 의해 공급되는 전력이 충전하기 위한 셀에 의해 제어가능하게 수신될 수 있도록 충전기를 셀에 전기적으로 연결하거나 셀로부터 분리하는 데 사용된다. 배터리측 프로세서는 셀의 충방전을 관리하고 배터리측 온오프 스위치를 제어하는 데 사용된다. 배터리측 프로세서는, 충전기와 통신가능하고, 배터리 관리 프로세스를 실행하도록 구성된다.
배터리 관리 프로세스의 특정 실시예에서, 복수의 메시지 데이터는, 충전기가 스마트 배터리에 초기에 부착된 후에 충전기로부터 수신된다. 충전기가 스마트 배터리에 초기에 부착되기 전에, 배터리측 프로세서는 배터리측 온오프 스위치를 스위칭 오프하여, 충전기가 정품임을 확립하기 전에 셀을 충전기로부터 분리한다. 복수의 메시지 데이터가 수신된 후에, 배터리측 프로세서는, 복수의 메시지 데이터를 대칭 암호화 키로 복호화하여 복호화된 복수의 메시지 데이터를 형성한다. 대칭 암호화 키는, 개별 정품 충전기에 대하여 알려져 있고, 복수의 메시지 데이터를 생성하는 데 사용되는 것으로 되어, 충전기가 정품이라면 복호화된 복수의 메시지 데이터가 정확하게 복호화된다. 배터리측 프로세서는, 복호화된 복수의 메시지 데이터가 정확하게 복호화되는지 여부를 결정하여 충전기가 정품인지 여부를 결정한다. 충전기가 정품이고 복호화된 복수의 메시지 데이터가 셀을 충전하라는 요청을 포함한다는 발견에 응답하여, 배터리측 프로세서는, 미리 정해진 비충전(no-charging) 조건들 중 적어도 하나가 발생하지 않는 한 충전기가 셀을 충전할 수 있도록 배터리측 온오프 스위치를 스위칭 온한다.
미리 정해진 비충전 조건들은, 셀의 완전 충전 상태, 셀의 영구적 장애의 발생, 및 셀의 방전을 포함할 수 있다.
배터리 관리 프로세스의 특정 실시예에서, 충전기가 정품인 것으로 발견된 후 미리 정해진 비충전 조건들 중 적어도 하나가 발생하면, 배터리측 프로세서는, 충전을 중단하고, 또한, 충전기가 스마트 배터리의 충전을 중단하지 못하더라도 셀이 충전기로부터 분리되는 것을 보장하도록 배터리측 온오프 스위치를 스위칭 오프하라는 요청을 충전기에 전송한다.
배터리측 프로세서는 UART 프로토콜에 기초하여 충전기와 통신하도록 구성될 수 있다. 배터리측 온오프 스위치는 MOSFET 스위치일 수 있다.
셀은 직렬로 연결된 복수의 구성요소 셀에 의해 형성될 수 있다. 또한, 셀은 리튬 이온 셀일 수 있다.
본 개시내용의 제3 양태는 충전기 및 충전기에 의해 재충전가능한 스마트 배터리를 포함하는 배터리 충전 시스템을 제공하는 것이다.
충전기는, 전력 공급부, 충전기측 온오프 스위치, 및 충전기측 프로세서를 포함한다. 충전기측 온오프 스위치는, 전력 공급부에 의해 공급되는 전력이 충전하기 위한 스마트 배터리에 의해 제어가능하게 수신될 수 있도록 전력 공급부를 스마트 배터리에 전기적으로 연결하거나 스마트 배터리로부터 분리하는 데 사용된다. 충전기측 프로세서는 충전기측 온오프 스위치를 제어하는 데 사용된다. 충전기측 프로세서는, 스마트 배터리와 통신할 수 있고, 충전 제어 프로세스를 실행하도록 구성된다.
스마트 배터리는, 전기 셀, 배터리측 온오프 스위치, 및 배터리측 프로세서를 포함한다. 셀은 외부 충전기에 의해 재충전가능하다. 배터리측 온오프 스위치는, 충전기에 의해 공급되는 전력이 충전하기 위한 셀에 의해 제어가능하게 수신될 수 있도록 충전기를 셀에 전기적으로 연결하거나 셀로부터 분리하는 데 사용된다. 배터리측 프로세서는, 셀의 충방전을 관리하고 배터리측 온오프 스위치를 제어하는 데 사용된다. 배터리측 프로세서는, 충전기와 통신가능하고, 배터리 관리 프로세스를 실행하도록 구성된다.
충전 제어 프로세스는, 스마트 배터리로부터 충전을 중단하라는 요청을 수신하면, 스마트 배터리를 전력 공급부로부터 분리하도록 충전기측 온오프 스위치를 스위칭 오프하는 것을 포함한다. 배터리 관리 프로세스는, 미리 정해진 비충전 조건들 중 적어도 하나가 발생하면, 충전을 중단하라는 요청을 충전기에 전송하여 충전기가 전력 공급부를 스마트 배터리로부터 분리하도록 요청하고, 또한 충전기가 전력 공급부를 스마트 배터리로부터 분리하지 못하더라도 셀이 전력 공급부로부터 분리됨을 보장하도록 배터리측 온오프 스위치를 스위칭 오프하는 것을 포함한다.
충전기 및 스마트 배터리는, 본 개시내용의 제1 양태 및 제2 양태에 개시된 각 실시예들 중 임의의 실시예에 따라 구현될 수 있다.
이 개요는, 이하의 상세한 설명에서 추가로 설명되는 개념들의 선택을 단순화된 형태로 소개하도록 제공된 것이다. 이 개요는, 청구 대상의 주요 기능 또는 필수 기능을 식별하기 위한 것이 아니며, 청구 대상의 범위를 결정하는 데 도움을 주기 위해 사용되고자 하는 것도 아니다. 본 발명의 다른 양태들은 이하의 실시예들에 의해 예시된 바와 같이 개시된다.
동일한 참조 번호가 개별 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 지칭하고 아래의 상세한 설명과 함께 명세서에 통합되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은, 다양한 실시예를 예시하고 본 실시예에 따라 다양한 원리와 이점을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 개시내용의 특정 실시예에 따라 스마트 배터리 및 스마트 배터리의 전기 셀을 충전하는 데 사용되는 충전기를 도시하며, 스마트 배터리와 충전기는 배터리 충전 시스템을 형성한다.
도 2는 본 개시내용의 특정 실시예에 따라 충전 제어 프로세스에 포함된 예시적인 단계들의 제1 세트를 보여주는 흐름도를 도시하며, 충전 제어 프로세스는 충전기의 충전기측 프로세서에 의해 실행되고, 예시적인 단계들의 제1 세트는 통신 장애가 발생하는지를 검출하는 데 사용된다.
도 3은 본 개시내용의 특정 실시예에 따라 충전 제어 프로세스에 포함된 예시적인 단계들의 제2 세트를 보여주는 흐름도를 도시하며, 예시적인 단계들의 제2 세트는 충전기가 위조 배터리에 연결되는지 여부를 검출하는 데 사용된다.
도 4는 본 개시내용의 특정 실시예에 따라 배터리 관리 프로세스에 포함된 예시적인 단계들의 제1 세트를 보여주는 흐름도를 도시하며, 배터리 관리 프로세스는 스마트 배터리의 배터리측 프로세서에 의해 실행되고, 예시적인 단계들의 제1 세트는 스마트 배터리가 정품 충전기에 연결되는지 여부를 검출하는 데 사용된다.
도 5는 본 개시내용의 특정 실시예에 따라 비정상 조건이 발견된 후에 셀의 충전을 중단하도록 스마트 배터리 및 충전기가 취하는 동작을 도시한다.
통상의 기술자는, 도면의 요소들이 단순성과 명료성을 위해 예시되었으며 반드시 축척에 맞게 도시된 것이 아님을 이해할 것이다.
도 1은 본 개시내용의 특정 실시예에 따라 스마트 배터리 및 스마트 배터리의 전기 셀을 충전하는 데 사용되는 충전기를 도시하며, 스마트 배터리와 충전기는 배터리 충전 시스템을 형성한다.
도 2는 본 개시내용의 특정 실시예에 따라 충전 제어 프로세스에 포함된 예시적인 단계들의 제1 세트를 보여주는 흐름도를 도시하며, 충전 제어 프로세스는 충전기의 충전기측 프로세서에 의해 실행되고, 예시적인 단계들의 제1 세트는 통신 장애가 발생하는지를 검출하는 데 사용된다.
도 3은 본 개시내용의 특정 실시예에 따라 충전 제어 프로세스에 포함된 예시적인 단계들의 제2 세트를 보여주는 흐름도를 도시하며, 예시적인 단계들의 제2 세트는 충전기가 위조 배터리에 연결되는지 여부를 검출하는 데 사용된다.
도 4는 본 개시내용의 특정 실시예에 따라 배터리 관리 프로세스에 포함된 예시적인 단계들의 제1 세트를 보여주는 흐름도를 도시하며, 배터리 관리 프로세스는 스마트 배터리의 배터리측 프로세서에 의해 실행되고, 예시적인 단계들의 제1 세트는 스마트 배터리가 정품 충전기에 연결되는지 여부를 검출하는 데 사용된다.
도 5는 본 개시내용의 특정 실시예에 따라 비정상 조건이 발견된 후에 셀의 충전을 중단하도록 스마트 배터리 및 충전기가 취하는 동작을 도시한다.
통상의 기술자는, 도면의 요소들이 단순성과 명료성을 위해 예시되었으며 반드시 축척에 맞게 도시된 것이 아님을 이해할 것이다.
다음의 상세한 설명은 본질적으로 예시일 뿐이며 본 발명 또는 본 발명의 적용과 용도를 제한하려는 것이 아니다. 또한, 본 발명의 이전 배경 또는 다음의 상세한 설명에 제시된 이론에 구속될 의도는 없다.
본 개시내용은 스마트 배터리 및 스마트 배터리를 충전하기 위한 충전기를 제공한다. 스마트 배터리와 충전기를 포함하여 배터리 충전 시스템이 형성된다. 충전기와 스마트 배터리는 스마트 배터리 충전시 안전성을 높이기 위해 개별적으로 구성된다. 충전기와 스마트 배터리는, 또한, 함께 동작하여 이에 따른 배터리 충전 시스템이 스마트 배터리 충전의 안전성을 향상시킬 수 있도록 구성된다.
도 1을 참조하여 본 개시내용을 예시적으로 설명한다. 도 1은 본 개시내용의 특정 실시예에 따라 충전기(110) 및 스마트 배터리(160)를 포함하는 배터리 충전 시스템(100)을 도시한다.
일반적으로, 충전기(110)와 스마트 배터리(160)는 탈착 가능하게 부착될 수 있는 물리적으로 개별적인 엔티티(entities)들로서 형성된다. 충전기(110)와 스마트 배터리(160) 각각에는, 충전기(110)와 스마트 배터리(160)를 함께 부착할 때 충전기(110)와 스마트 배터리(160)의 각 전기 단자가 서로 접촉되어 전기적 연결이 이루어지도록 전기 단자가 설치된다. 함께 접촉한 결과, 제1 전기 연결부(155) 및 제2 전기 연결부(152)가 확립된다. 충전기(110)는 스마트 배터리(160)를 충전하기 위한 제1 전기 연결부(155)를 통해 스마트 배터리(160)에 전력을 제공할 수 있다. 또한, 충전기(110)와 스마트 배터리(160)는 충전에 관한 데이터를 교환하도록 서로 통신할 수 있다. 제2 전기 연결부(152)는 충전기(110)와 스마트 배터리(160) 간의 통신을 가능하게 하는 데 사용된다.
본 개시내용에서는, 스마트 배터리(160)의 충전에 대한 안전성이 다음과 같은 조치를 통해 향상된다.
* 충전시 안전성을 달성하기 위해서는, 제1 전기 연결부(155)가 견고하게 확립되어야 한다. 제1 전기 연결부(155)의 확립은 제2 전기 연결부(152)의 확립과 상관된다. 제2 전기 연결부(152)가 끊어지면, 제1 전기 연결부(155)도 파손되거나 불안정한 상태에 있을 가능성이 있다. 충전기(110)와 스마트 배터리(160) 간에 통신 장애가 발생하는 경우, 충전기(110)로부터 스마트 배터리(160)로의 전력 공급이 중단되어야 한다.
* 위조 충전기를 사용하여 스마트 배터리(160)를 충전하는 경우에는 안전성이 떨어진다. 유사하게, 충전기(110)가 위조 배터리를 충전하는 데 사용된다면 안전 문제가 있다. 따라서, 스마트 배터리(160)는 충전기(110)가 정품임을 보장할 필요가 있다. 반대로, 충전기(110)도 스마트 배터리(160)가 정품임을 보장할 필요가 있다.
* 스마트 배터리(160)가 내부에 있는 전기 셀(180)의 장애를 나타내는 비정상이 발생함을 검출하면, 스마트 배터리(160)는 충전기(110)에 스마트 배터리(160)의 충전을 중단하도록 명령하거나 요청한다. 실수로, 충전기(110)는 충전 중단 명령에 응답하지 않을 수 있다. 스마트 배터리(160) 자체가 충전기(110)와 셀(180) 간의 연결을 허용하지 않을 수 있다면, 안전성이 향상될 수 있다.
충전기(110)와 스마트 배터리(160)에 대한 상세한 설명은 다음과 같다.
충전기(110)는, 전력 공급부(130), 충전기측 온오프 스위치(125), 충전기측 프로세서(120), 및 충전기측 통신 장치(122)를 포함한다.
전력 공급부(130)는 스마트 배터리(160)의 전기 셀(180)을 충전하기 위한 DC 전압을 제공하는 데 사용된다. 충전기측 온오프 스위치(125)는, 전력 공급부(130)에 의해 공급되는 전력이 셀(180)을 충전하는 스마트 배터리(160)에 의해 제어가능하게 수신될 수 있도록 전력 공급부(130)를 스마트 배터리(160)에 전기적으로 연결하거나 스마트 배터리로부터 분리하는 데 사용된다. 충전기측 프로세서(120)는 충전기측 온오프 스위치(125)를 제어하는 데 사용되는 연산 프로세서이다. 충전기측 프로세서(120)는, 충전기측 통신 장치(122)를 통해 스마트 배터리(160)와 통신하여 스마트 배터리(160)와 데이터를 교환할 수 있다. 또한, 충전기측 프로세서(120)는 충전 제어 프로세스를 실행하도록 구성된다.
도 2는 본 개시내용의 특정 실시예에 따라 충전 제어 프로세스에 유리하고 바람직하게 포함되는 예시적인 단계들의 제1 세트를 보여주는 흐름도를 도시한다. 예시적인 단계들의 제1 세트의 목적은, 제2 전기 연결부(152)를 모니터링하여 제2 전기 연결부의 고장을 나타내는 통신 장애가 발생하는 경우 스마트 배터리(160)로부터 전력 공급부(130)를 분리하는 안전 조치가 취해지도록 하는 것이다.
단계(210)에서, 충전기(110)는 충전기(110)에 응답하라고 스마트 배터리(160)에 요청한다. 이어서, 충전기측 프로세서(120)는 스마트 배터리(160)로부터 임의의 응답이 수신되는지를 모니터링한다.
단계(220)에서, 충전기측 프로세서(120)는 임의의 응답이 수신되는지를 확인한다. 응답이 수신된 것으로 확인되면, 이는 제2 전기 연결부(152)가 여전히 손상되지 않았음을 나타낸다. 이어서, 단계(210)는, 실제 상황에 따라 통상의 기술자에 의해 적절하게 결정되는 바와 같이 즉시 또는 일정 시간 후에 반복된다. 따라서, 스마트 배터리(160)는, 제2 전기 연결부(152)를 지속적으로 모니터링하기 위해 충전기(110)에 응답하도록 정기적으로 요청된다. 충전기(110)가 스마트 배터리(160)의 응답을 요청한 후에 스마트 배터리(160)가 충전기(110)에 응답하지 않은 것으로 발견되면, 충전기측 프로세서(120)는 통신 장애가 발생하였다고 결정한다.
단계(220)를 수행함에 있어서, 일반적으로 미리 정해진 제1 타임아웃 지속기간이 예를 들어 3초로 설정된다. 충전기측 프로세서(120)는 미리 정해진 제1 타임아웃 지속기간 내에 수신된 임의의 응답이 있는지를 확인한다. 단계(220)는 미리 정해진 통신 장애 조건들 중 하나가 충족되는 경우 통신 장애의 발생을 식별함으로써 확장될 수 있다. 미리 정해진 통신 장애 조건들은, 충전기(110)가 스마트 배터리(160)의 응답을 요청한 후(단계(210)) 미리 정해진 제1 타임아웃 지속기간 내에 스마트 배터리(160)로부터 응답을 수신하지 않는 것을 포함한다. 미리 정해진 다른 통신 장애 조건들은, 미리 정해진 제1 타임아웃 지속기간 내에 복호화할 수 없는 응답을 수신하는 것을 포함할 수 있다.
단계(220)에서 통신 장애가 발생한 것으로 발견되면, 충전기측 프로세서(120)는 충전기측 온오프 스위치(125)를 스위칭 오프한다(단계(230)). 결과적으로, 전력 공급부(130)와 스마트 배터리(160)(또는 셀(180))를 보호하기 위해 전력 공급부(130)가 스마트 배터리(160)로부터 분리된다.
도 3은 본 개시내용의 특정 실시예에 따라 충전 제어 프로세스에 유리하고 바람직하게 포함된 예시적인 단계들의 제2 세트를 보여주는 흐름도를 도시한다. 예시적인 단계들의 제2 세트의 목적은, 스마트 배터리(160)가 위조 배터리(즉, 비정품 배터리)인지 여부를 검출하는 것이다. 이어서, 충전기(110)는 비정품 배터리로부터 전력 공급부(130)를 분리하기 위한 조치를 취할 수 있다.
충전기(110)에 연결된 배터리가 정품인지 여부를 구별할 수 있도록 충전기(110)와 개별 정품 배터리가 따르는 두 개의 미리 합의된 조건이 있다. 예를 들어, 충전기(110)와 개별 정품 배터리를 제조하는 제조업체에 의해 미리 합의된 조건이 실질적으로 부과될 수 있다. 두 개의 미리 합의된 조건은 다음과 같다.
첫째, 충전기(110)는 미리 합의된 동일한 통신 프로토콜에 따라 데이터를 교환하기 위해 개별 정품 배터리와 통신가능하다. 통신 프로토콜은, 예를 들어, 패킷 포맷, 페이로드 데이터 포맷, 헤더 포맷, 체크섬 계산 방법, 보드 속도(baud rate) 등을 특정할 수 있다.
둘째, 충전기(110)는 데이터를 암호화하기 위한 대칭 암호화 키를 갖는다. 대칭 암호화 키는 또한 개별 정품 배터리에 알려져 있다. 충전기(110) 및 개별 정품 배터리에서, 대칭 암호화 키는, 비밀로 취급되며, 충전기(110) 및 개별 정품 배터리 외부의 임의의 사람 또는 임의의 장치에 의해 판독되거나 검색되지 않도록 잘 보호된다. 대칭 암호화는, 키가 데이터 시퀀스를 암호화하는 데 사용되는 경우, 동일한 키를 사용하여 암호화된 데이터 시퀀스를 복호화하여 원래 데이터 시퀀스를 복구할 수 있음을 의미한다. 대칭 암호화 기술의 일례는 AES이다. 다른 대칭 암호화 기술은, 예를 들어, M. U. BOKHARI and Q. M. SHALLAL, "A Review on Symmetric Key Encryption Techniques in Cryptography," International Journal of Computer Applications, vol. 147, no. 10, pp. 43-48, August 2016에서 찾을 수 있으며, 이의 개시내용은 본원에 참조로 원용된다.
충전 제어 프로세스에 사용되는 예시적인 단계들의 제2 세트를 설명할 때, 충전기(110)가 스마트 배터리(160)의 정품성을 확립하지 않은 특정한 경우를 고려한다.
단계(310)에서, 충전기측 프로세서(120)는, 대칭 암호화 키에 기초하여 복수의 메시지 데이터를 암호화하여 암호화된 복수의 메시지 데이터를 형성한다. 복수의 메시지 데이터는, 미리 합의된 통신 프로토콜에 따라 생성되며, 스마트 배터리(160)에 대하여 의미 있고 스마트 배터리가 이해할 수 있는 메시지를 포함한다.
단계(320)에서, 암호화된 복수의 메시지 데이터는, 미리 합의된 통신 프로토콜에 따라 제2 전기 연결부(152)(통신 채널로서 기능함)를 통해 스마트 배터리(160)로 전송된다. 특히, 복수의 메시지 데이터는 스마트 배터리(160)에 대한 응답 요청을 포함한다. 고려 중인 배터리가 정품인 경우, 암호화된 복수의 메시지 데이터는 이 배터리에 의해 복호화될 수 있고, 이에 의해 고려 중인 배터리가 정확하게 응답할 수 있다. 이는, 충전기측 프로세서(120)가, 스마트 배터리(160)가 암호화된 복수의 메시지 데이터에 정확하게 응답할 수 있는지 여부를 검출함으로써 스마트 배터리(160)의 정품 여부를 결정하게 할 수 있다.
단계(330)에서, 충전기측 프로세서(120)는 스마트 배터리(160)로부터의 임의의 응답을 모니터링하여 이 배터리가 정품인지 여부를 결정한다. 정확한 응답이 수신된 것으로 발견되면, 스마트 배터리(160)는 정품인 것으로 간주된다(단계(340)). 제1 선택 사항으로, 단계(310)는, 실제 상황에 따라 통상의 기술자에 의해 적절하다고 결정될 때와 같이 즉시 또는 일정 시간 후에 반복된다. 따라서, 스마트 배터리(160)는 충전기(110)에 응답하도록 정기적으로 요청된다. 제2 선택 사항으로, 스마트 배터리(160)가 이미 정품인 것으로 발견되었기 때문에, 단계(310)는 수행되지 않는다. 그러나, 제1 선택 사항은, 충전기(110)와 스마트 배터리(160) 간의 통신이 암호화되기 때문에, 데이터 보안에 있어서 이점이 있다. 이는 공격자가 충전기(110) 또는 스마트 배터리(160)를 리버스 엔지니어링하여 위조품을 개발하는 것을 방해한다. 단계(340)에서 스마트 배터리(160)가 충전기(110)에 응답하지 않거나 부정확한 응답을 제공한 것으로 발견되면, 스마트 배터리(160)는 정품이 아닌 것으로 간주한다.
단계(340)를 수행함에 있어서, 일반적으로 미리 정해진 제2 타임아웃 지속기간이 예를 들어 5초로 설정된다. 충전기측 프로세서(120)는 미리 정해진 제2 타임아웃 지속기간 내에 수신된 임의의 정확한 응답이 있는지를 확인한다. 단계(340)는, 미리 정해진 비정품 조건들 중 하나가 충족되는 경우 스마트 배터리(160)가 정품이 아님을 식별함으로써 확장될 수 있다. 미리 정해진 비정품 조건들은, 암호화된 복수의 메시지 데이터가 스마트 배터리(160)로 전송된 후 미리 정해진 제2 타임아웃 지속기간 내에 스마트 배터리(160)로부터 응답을 수신하지 않는 것을 포함한다. 미리 정해진 다른 비정품 조건들은, 스마트 배터리(160)로부터 응답을 수신하는 것을 포함할 수 있지만, 이러한 응답은 암호화된 복수의 메시지 데이터에 대해 부정확하게 응답한다.
단계(340)에서 스마트 배터리(160)가 정품이 아님이 발견된 후, 충전기측 프로세서(120)는 단계(350)에서 충전기측 온오프 스위치(125)를 스위칭 오프한다. 스마트 배터리(160)는 전력 공급부(130)에 연결되지 않는다.
충전기(110)가 스마트 배터리(160)에 초기에 부착될 때, 충전기(110)측에서는 스마트 배터리(160)가 정품인지 여부가 확실하지 않다는 점에 주목한다. 암호화된 복수의 메시지 데이터는 적어도 충전기(110)가 스마트 배터리(160)에 초기에 부착될 때 스마트 배터리(160)로 전송되는 것이 매우 바람직하다.
도 1을 참조한다. 스마트 배터리(160)는, 재충전가능한 셀(180), 배터리측 온오프 스위치(175), 배터리측 프로세서(170), 및 배터리측 통신 장치(172)를 포함한다. 스마트 배터리(160)는 AFE(182) 및 하나 이상의 센서(184)를 더 포함할 수 있다.
배터리측 온오프 스위치(175)는, 충전기(110)의 전력 공급부(130)에 의해 공급되는 전력이 충전하기 위한 셀(180)에 의해 제어가능하게 수신될 수 있도록 충전기(110)를 셀(180)에 전기적으로 연결하거나 셀로부터 분리하는 데 사용된다. 배터리측 프로세서(170)는, 셀(180)의 충방전을 관리하고 배터리측 온오프 스위치(175)를 제어하는 데 사용되는 연산 프로세서이다. 배터리측 프로세서(170)는, 배터리측 통신 장치(172)를 통해 충전기(110)와 통신하여 충전기(110)와 데이터를 교환할 수 있다. 구체적으로, 배터리측 프로세서(170)는, 스마트 배터리(160)와 충전기(110) 간의 통신 채널을 형성하는 제2 전기 연결부(152)를 거쳐 배터리측 통신 장치(172) 및 충전기측 통신 장치(122)를 통해 충전기측 프로세서(120)와 통신하도록 구성된다. 배터리측 프로세서(170)는 배터리 관리 프로세스를 실행하도록 구성된다.
AFE(182)는, 스마트 배터리(160)에 설치되는 경우, 배터리측 온오프 스위치(175)를 신속하게 스위칭 온 또는 오프하도록 구동하기에 충분한 전력을 갖는 아날로그 신호를 제공하는 데 유리하게 사용된다. 하나 이상의 센서(184)는, 배터리측 프로세서(170)가 스마트 배터리(160), 특히, 셀(180)의 상태를 모니터링할 수 있도록 스마트 배터리(160)의 동작 파라미터를 측정하는 데 사용된다. 이들 파라미터는, 방전 동안 셀(180)로부터 전력 부하로 전달되는 전류의 양, 셀(180)의 전압 출력, 셀(180)의 순간 온도, 및 충전 동안 셀(180)에 의해 수신되는 전류의 양을 포함할 수 있다. 다른 동작 파라미터도 측정될 수 있다. 배터리측 프로세서(170), 배터리측 통신 장치(172), 및 하나 이상의 센서(184)가 BMS를 형성한다는 점에 주목한다.
도 4는, 본 개시내용의 특정 실시예에 따라 배터리 관리 프로세스에 유리하고 바람직하게 포함된 예시적인 단계들의 제1 세트를 보여주는 흐름도를 도시한다. 예시적인 단계들의 제1 세트의 목적은, 충전기(110)가 위조품(즉, 비정품 충전기)인지를 검출하는 것이다. 이어서, 스마트 배터리(160)는 비정품 충전기로부터 셀(180)을 분리하기 위한 조치를 취할 수 있다.
배터리 관리 프로세스에 사용되는 예시적인 단계들의 제1 세트를 설명할 때, 스마트 배터리(160)가 충전기(110)의 정품성을 확립하지 않은 특정한 경우를 고려한다.
충전기(110)가 스마트 배터리(160)에 초기에 부착되기 전에, 예를 들어, 스마트 배터리(160)에 연결되기 전에, 배터리측 프로세서(170)는 단계(410)에서 배터리측 온오프 스위치(175)를 스위칭 오프한다. 결과적으로, 셀(180)은, 충전기(110)가 정품임을 확립하기 전에 충전기(110)로부터 분리된다.
충전기(110)가 스마트 배터리(160)에 부착된 후, 충전기(110)는 스마트 배터리(160)에 배터리 상태를 요청할 수 있다. 충전기(110)가 스마트 배터리(160)에 셀(180)의 충전을 허용하도록 요청할 수도 있다. 다른 가능성도 가능하다. 일반적으로, 충전기(110)는 복수의 메시지 데이터를 스마트 배터리(160)로 전송한다. 충전기(110)가 정품인 경우, 복수의 메시지 데이터는 원래의 복수의 메시지 데이터를 대칭 암호화 키로 암호화함으로써 생성된다. 대칭 암호화 키는, 개별 인증 충전기에 알려져 있으며, 복수의 메시지 데이터를 생성하는 데 사용되는 것으로 되어 있다. 대칭 암호화 키는 스마트 배터리(160)에 또한 알려져 있다. 전술한 바와 유사하게, 대칭 암호화 키는, 비밀로 취급되며, 스마트 배터리(160) 및 개별 정품 충전기 외부의 임의의 사람 또는 임의의 장치에 의해 판독되거나 검색되지 않도록 잘 보호된다. 따라서, 스마트 배터리(160)가 대칭 암호화 키로 이러한 복수의 메시지 데이터를 복호화하여 복수의 메시지 데이터를 정확하게 복호화할 수 있다면, 충전기(110)는 정품인 것으로 간주된다. 그렇지 않으면, 충전기(110)는 정품이 아닌 것으로 간주된다. 복호화 후의 복수의 메시지 데이터가 원래의 복수의 메시지 데이터인지 여부를 확인하는 것은, 예를 들어, 원래의 복수의 메시지 데이터에 체크섬 값을 포함함으로써 실질적으로 가능하다. 복호화 후의 복수의 메시지 데이터에서 메시지 본문과 체크섬 값이 일치하지 않는 경우에는, 복호화 후의 복수의 메시지 데이터가 부정확하게 복호화된 것으로 간주된다.
단계(420)에서, 스마트 배터리(160) 또는 실제로 배터리측 프로세서(170)는 충전기(110)로부터 복수의 메시지 데이터를 수신한다. 이어서, 수신된 복수의 메시지 데이터는, 단계(430)에서 대칭 암호화 키로 복호화되어 복호화된 복수의 메시지 데이터를 형성한다. 단계(440)에서, 배터리측 프로세서(170)는 복호화된 복수의 메시지 데이터가 정확하게 복호화되었는지 여부를 결정하여 충전기가 정품인지 여부를 결정한다.
단계(420)에서 충전기(110)가 정품이고 복호화된 복수의 메시지 데이터가 셀(180)을 충전하라는 요청을 포함하는 것으로 발견되면, 단계(450)가 수행된다. 단계(450)에서, 배터리측 프로세서(170)는, 미리 정해진 비충전 조건들 중 적어도 하나가 발생하지 않는 한, 가능하게는 AFE(182)를 통해 배터리측 온오프 스위치(175)를 스위칭 온하여 충전기(110)가 셀(180)을 충전할 수 있게 한다.
미리 정해진 비충전 조건은 셀(180)의 충전이 금지되어야 하는 조건이다. 미리 정해진 비충전 조건의 예는, 셀(180)의 완전 충전 상태, 셀(180)에서 발생하는 영구 장애, 및 셀(180)이 예를 들어 전동 공구에 전류를 제공할 때 방전된 상태를 포함한다.
단계(420)에서 충전기(110)가 정품이 아닌 것으로 발견되면, 배터리측 온오프 스위치(175)는 계속해서 오프 상태에 있다. 또한, 다른 조치(460)가 수행될 수 있다. 예를 들어, 배터리측 프로세서(170)는 충전기(110)와의 통신을 끊을 수 있다.
충전기(110)가 스마트 배터리(160)에 부착된 상황을 다시 고려해 본다. 특히, 스마트 배터리(160)와 충전기(110)가 상호 인증되는 구체적인 경우를 고려해 본다. 즉, 스마트 배터리(160)는 충전기(110)가 정품 충전기임을 확인하였고, 충전기(110)도 스마트 배터리(160)가 정품 배터리임을 확인하였다. 스마트 배터리(160)와 충전기(110)는, 배터리 충전 시스템(100)을 구성하고, 함께 협력하여 셀(180)을 충전한다.
하나 이상의 센서(184) 중 온도 센서에 의해 측정된 셀(180)의 온도가 미리 정해진 안전 한계를 초과하는 것처럼 셀(180)의 비정상 상태가 발생하는 경우, 충전기(110)와 스마트 배터리(160)가 함께 동작하여 셀(180)에 대한 충전이 확실히 중단되는 것을 보장할 수 있도록 하는 것이 유리하다. 충전기(110)와 스마트 배터리(160)의 협력 관계를 도 5를 참조하여 다음과 같이 설명한다. 도 5는 본 개시내용의 특정 실시예에 따라 비정상 상태 발생 후에 스마트 배터리(160) 및 충전기(110)가 셀(180)의 충전을 중단하는 동작을 도시한다.
이들 동작은, 스마트 배터리(160)와 충전기(110)에 의해 각각 배터리 관리 프로세스와 충전 제어 프로세스를 통해 수행된다. 배터리측 프로세서(170)는, 미리 정해진 비충전 조건들 중 적어도 하나가 발생하면, 충전기(110)의 충전기측 프로세서(120)에 충전 중단 요청을 전송하여 (통신 경로(510)로 표시된 바와 같이) 스마트 배터리(160)로부터 전력 공급부(130)를 분리할 것을 충전기(110)에 요청한다. 충전기측 프로세서(120)는, 스마트 배터리(160)로부터 충전 중단 요청을 수신하면, (통신 경로(520)로 표시되는 바와 같이) 스마트 배터리(160)를 전력 공급부(130)로부터 분리하도록 충전기측 온오프 스위치(125)를 스위칭 오프한다. 또한, 유리하게, 배터리측 프로세서(170)는, (통신 경로(530)로 표시되는 바와 같이) 충전기(110)가 스마트 배터리(160)로부터 전력 공급부(130)를 분리하지 못하더라도 셀(180)이 전력 공급부(130)로부터 분리되는 것을 보장하기 위해 배터리측 온오프 스위치(175)를 스위칭 오프한다. 이에 따라, 이중 보호가 달성된다.
충전기(110)와 스마트 배터리(160)의 다른 구현 세부사항은 다음과 같이 제공된다.
전력 공급부(130)와 관련하여, 이것은 일반적으로 주전원으로부터 AC 전력을 인출하고 AC 전력을 스마트 배터리(160)에 전달하기 위한 DC 전력으로 변환한다. 전력 공급부(130)를 구현하기 위해 일반적으로 스위칭 모드 전력 공급부가 사용된다.
실제로, 충전기측 온오프 스위치(125) 및 배터리측 온오프 스위치(175)는 MOSFET 스위치로서 구현된 고체 상태 스위치이다. 일반적으로 충전기측 온오프 스위치(125)와 배터리측 온오프 스위치(175)에 의해 높은 전류를 처리해야 하므로, 이러한 스위치(125, 175)를 구현하는 데 전력 MOSFET이 가장 자주 사용된다. 대안으로, 많은 실제 상황에서는 전기기계 스위치가 MOSFET 스위치보다 덜 바람직하지만, 전기기계 스위치가 사용될 수도 있다.
충전기측 프로세서(120)는 일반 프로세서, 마이크로프로세서 또는 마이크로 컨트롤러로서 구현될 수 있다. 충전기측 프로세서(120)는, 데이터 및 프로그램 명령을 저장하기 위해 고체 상태 메모리 또는 FLASH 메모리와 같은 하나 이상의 데이터 저장 장치와 함께 사용될 수 있다. 충전기측 통신 장치(122)는 UART 프로토콜과 같은 특정 통신 프로토콜에 기초하여 외부 장치와 통신하도록 구성된다. 충전기측 프로세서(120) 및 충전기측 통신 장치(122)는 2개의 개별 IC로서 구현될 수 있다. 충전기측 프로세서(120)와 충전기측 통신 장치(122)가 하나의 IC에 집적되는 것도 가능하다.
배터리측 프로세서(170)와 배터리측 통신 장치(172)의 구현 세부사항은 각각 충전기측 프로세서(120)와 충전기측 통신 장치(122)의 구현 세부사항과 유사하다.
전기 셀(180)은, 셀(180)이 단일 구성요소 셀에 의해 제공될 수 없는 출력 전압, 예를 들어 40 V를 제공하도록 직렬로 연결된 복수의 구성요소 셀에 의해 형성될 수 있다. 또한, 셀(180)은 리튬 이온 셀일 수 있다.
본 발명을 설명하는 맥락에서(특히 다음 청구범위의 맥락에서) "한", "하나", "그", 및 "적어도 하나"라는 용어 및 유사한 지시대상의 사용은, 본원에 달리 표시되지 않거나 문맥상 명백히 모순되지 않는 한, 단수와 복수를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 한다. "적어도 하나"라는 용어 앞에 있는 하나 이상의 항목의 목록(예를 들어, "A와 B 중 적어도 하나")의 사용은, 본원에 달리 표시되지 않거나 문맥상 명백히 모순되지 않는 한, 나열된 항목들(A와 B) 중 두 개 이상의 조합 또는 나열된 항목들((A 또는 B) 중에서 선택되는 한 항목을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. "포함하는"(comprising), "갖는", "포함하는"(including), 및 "포함하는"(containing)이라는 용어들은, 달리 언급되지 않는 한, 개방형 용어(즉, "포함하지만 이에 제한되지 않는"을 의미)로 해석되어야 한다. 본원에서 값의 범위에 대한 언급은, 단지 본원에 달리 지시되지 않는 한 범위 내에 속하는 각각의 개별 값을 개별적으로 지칭하는 속기 방법으로서 기능하도록 의도되며, 각각의 개별 값은 본원에 개별적으로 인용된 것처럼 본원에 통합된다. 본원에 설명된 모든 방법은, 본원에 달리 표시되지 않거나 문맥상 명백히 모순되지 않는 한, 임의의 적절한 순서로 수행될 수 있다. 본원에 제공된 모든 예 또는 예시적인 언어(예컨대, "~와 같은")의 사용은, 단지 본 발명을 더 잘 설명하기 위한 것이며, 달리 청구되지 않는 한, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 명세서의 어떠한 언어도 본 발명의 실행에 필수적인 것으로서 청구되지 않은 임의의 요소를 나타내는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명을 수행하기 위해 본 발명자들에게 알려진 최상의 모드를 포함하여 본 발명의 바람직한 실시예들이 본원에 설명되어 있다. 이러한 바람직한 실시예들의 변형은 전술한 설명을 읽을 때 통상의 기술자에게 명백해질 수 있다. 본 발명자들은 숙련된 기술자가 이러한 변형을 적절하게 사용하기를 예상하고, 본 발명자들은 본원에 구체적으로 기술된 것과는 다르게 본 발명이 실시되는 것을 의도한다. 이에 따라, 본 발명은, 적용가능한 법률이 허용하는 바에 따라 본원에 첨부된 청구범위에서 인용되는 주제의 모든 수정 및 등가물을 포함한다. 또한, 본원에서 달리 나타내지 않거나 문맥상 명백히 모순되지 않는 한, 모든 가능한 변형에 있어서 전술한 요소들의 임의의 조합이 본 발명에 포함된다.
예시적인 실시예들을 본 발명의 전술한 상세한 설명에서 제시하였지만, 수많은 변형이 존재한다는 점을 이해해야 한다. 또한, 예시적인 실시예는, 단지 예일 뿐이며, 어떤 식으로든 본 발명의 범위, 적용가능성, 동작 또는 구성을 제한하도록 의도되지 않음을 추가로 이해해야 한다. 오히려, 전술한 상세한 설명은, 통상의 기술자에게 본 발명의 예시적인 실시예를 구현하기 위한 편리한 로드맵을 제공할 것이며, 첨부된 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 예시적인 실시예에 기재된 동작의 단계들과 방법의 기능과 배열에 있어서 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.
AC 교류
AES 고급 암호화 표준
AFE 아날로그 프론트 엔드
BMS 배터리 관리 시스템
DC 직류
IC 집적 회로
MOSFET 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터
UART 범용 비동기 송수신기
AES 고급 암호화 표준
AFE 아날로그 프론트 엔드
BMS 배터리 관리 시스템
DC 직류
IC 집적 회로
MOSFET 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터
UART 범용 비동기 송수신기
Claims (22)
- 스마트 배터리를 충전하기 위한 충전기로서,
전력 공급부;
상기 전력 공급부에 의해 공급되는 전력이 충전하기 위한 상기 스마트 배터리에 의해 제어가능하게 수신될 수 있도록 상기 전력 공급부를 상기 스마트 배터리로부터 전기적으로 연결하거나 분리하기 위한 충전기측 온오프 스위치(charger-side on-off switch); 및
상기 충전기측 온오프 스위치를 제어하기 위한 충전기측 프로세서를 포함하고,
상기 충전기측 프로세서는, 상기 스마트 배터리와 통신가능하고, 충전-제어 프로세스를 실행하도록 구성되고,
상기 충전-제어 프로세스는,
상기 충전기에 응답하도록 상기 스마트 배터리에 정기적으로 요청하는 단계;
상기 충전기는 상기 스마트 배터리의 응답을 요청한 후에 상기 스마트 배터리가 상기 충전기에 응답하지 않는다는 결정에 응답하여, 통신 장애가 발생했다고 결정하는 단계; 및
상기 통신 장애가 발생하였음을 발견에 응답하여, 상기 전력 공급부와 상기 스마트 배터리를 보호하도록 상기 충전기측 온오프 스위치를 스위칭 오프하여 상기 전력 공급부를 상기 스마트 배터리로부터 분리하는 단계를 포함하는, 충전기. - 제1항에 있어서, 상기 충전-제어 프로세스는,
복수의 메시지 데이터를 대칭 암호화 키로 암호화하여 암호화된 복수의 메시지 데이터를 형성하는 단계로서, 상기 대칭 암호화 키는 개별 정품 배터리에 알려져 있어서, 상기 스마트 배터리가 정품이면 상기 암호화된 복수의 메시지 데이터가 상기 스마트 배터리에 의해 복호화가능하여, 상기 충전기측 프로세서가, 상기 스마트 배터리가 상기 암호화된 복수의 메시지 데이터에 정확하게 응답할 수 있는지 여부를 검출함으로써 상기 스마트 배터리가 정품인지 여부를 결정할 수 있는, 단계;
상기 암호화된 복수의 메시지 데이터를 상기 스마트 배터리에 전송하는 단계로서, 상기 복수의 메시지 데이터는 상기 스마트 배터리에 대한 응답 요청을 포함하는, 단계;
상기 스마트 배터리로부터의 임의의 응답을 모니터링하여 상기 스마트 배터리가 정품인지 여부를 결정하는 단계; 및
상기 스마트 배터리가 정품이 아니라는 발견에 응답하여, 상기 충전기측 온오프 스위치를 스위칭 오프하여, 상기 스마트 배터리를 상기 전력 공급부에 연결할 수 없게 하는 단계를 더 포함하는, 충전기. - 제2항에 있어서, 상기 스마트 배터리는, 미리 정해진 비정품 조건들 중 하나가 충족되는 경우 정품이 아닌 것으로 발견되고, 상기 미리 정해진 비정품 조건들은,
상기 암호화된 복수의 메시지 데이터가 상기 스마트 배터리로 전송된 후에 미리 정해진 제2 타임아웃 지속기간 내에 상기 스마트 배터리로부터 응답을 수신하지 못하는 것; 및
상기 스마트 배터리로부터 응답을 수신하는 것을 포함하고,
상기 응답은 상기 암호화된 복수의 메시지 데이터에 부정확하게 응답하는, 충전기. - 제2항에 있어서, 상기 암호화된 복수의 메시지 데이터는, 적어도 상기 충전기가 상기 스마트 배터리에 초기에 부착될 때 상기 스마트 배터리에 전송되는, 충전기.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통신 장애는, 미리 정해진 통신 장애 조건들 중 하나가 충족될 때 발생하는 것으로 발견되고, 상기 미리 정해진 통신 장애 조건들은, 상기 충전기가 상기 스마트 배터리의 응답을 요청한 후에 미리 정해진 제1 타임아웃 지속기간 내에 상기 스마트 배터리로부터 응답을 수신하지 못하는 것을 포함하는, 충전기.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전기측 프로세서는, 범용 비동기 송수신기(UART) 프로토콜에 기초하여 상기 스마트 배터리와 통신하도록 구성된, 충전기.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전기측 온오프 스위치는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET) 스위치인, 충전기.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전-제어 프로세스는, 상기 스마트 배터리로부터 충전을 중단하라는 요청의 수신시, 상기 스마트 배터리를 상기 전력 공급부로부터 분리하도록 상기 충전기측 온오프 스위치를 스위칭 오프하는 단계를 더 포함하는, 충전기.
- 배터리 충전 시스템으로서,
스마트 배터리; 및
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 충전기를 포함하고,
상기 스마트 배터리는,
재충전가능한 전기 셀;
상기 전력 공급부에 의해 공급되는 전력이 충전하기 위한 상기 셀에 의해 제어가능하게 수신될 수 있도록 상기 충전기를 상기 셀에 연결하거나 상기 셀로부터 분리하기 위한 배터리측 온오프 스위치; 및
상기 셀의 충전 및 방전을 관리하고 상기 배터리측 온오프 스위치를 제어하기 위한 배터리측 프로세서를 포함하고,
상기 배터리측 프로세서는 배터리 관리 프로세스를 실행하도록 구성되고,
상기 배터리 관리 프로세스는, 미리 정해진 비충전(no-charging) 조건들 중 적어도 하나가 발생할 때, 충전을 중단하라는 요청을 상기 충전기에 전송하여 상기 충전기가 상기 전력 공급부를 상기 스마트 배터리로부터 분리하게 하고, 또한 상기 충전기가 상기 전력 공급부를 상기 스마트 배터리로부터 분리하지 못하더라도 상기 셀이 상기 전력 공급부로부터 분리되는 것을 보장하도록 상기 배터리측 온오프 스위치를 스위칭 오프하는 단계를 포함하는, 배터리 충전 시스템. - 제9항에 있어서, 상기 미리 정해진 비충전 조건들은,
상기 셀의 완전 충전 상태;
상기 셀의 영구적 장애의 발생; 및
상기 셀의 방전
을 포함하는, 배터리 충전 시스템. - 제9항에 있어서, 상기 배터리 관리 프로세스는,
상기 충전기가 상기 스마트 배터리에 초기에 부착된 후에 상기 충전기로부터 복수의 메시지 데이터를 수신하는 단계;
상기 충전기가 상기 스마트 배터리에 초기에 부착되기 전에, 상기 배터리측 온오프 스위치를 스위칭 오프하여, 상기 충전기가 정품임을 확립하기 전에 상기 셀을 상기 충전기로부터 분리하는 단계;
상기 복수의 메시지 데이터를 대칭 암호화 키로 복호화하여 복호화된 복수의 메시지 데이터를 형성하는 단계로서, 상기 대칭 암호화 키는 개별 정품 충전기에 알려져 있고, 상기 충전기가 정품이라면 상기 복호화된 복수의 메시지 데이터가 정확하게 복호화되도록 상기 복수의 메시지 데이터를 생성하는 데 사용되는 것으로 되어 있는, 단계;
상기 복호화된 복수의 메시지 데이터가 정확하게 복호화되었는지 여부를 결정하여 상기 충전기가 정품인지를 여부를 결정하는 단계; 및
상기 충전기가 정품이고 상기 복호화된 복수의 메시지 데이터가 상기 셀을 충전하라는 요청을 포함한다는 발견에 응답하여, 상기 미리 정해진 비충전 조건들 중 적어도 하나가 발생하지 않는 한 상기 충전기가 상기 셀을 충전하도록 상기 배터리측 온오프 스위치를 스위칭 온하는 단계를 더 포함하는, 배터리 충전 시스템. - 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리측 프로세서는 범용 비동기 송수신기(UART) 프로토콜에 기초하여 상기 충전기와 통신하도록 구성된, 배터리 충전 시스템.
- 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리측 온오프 스위치는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET) 스위치인, 배터리 충전 시스템.
- 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀은 직렬로 연결된 복수의 구성요소 셀에 의해 형성된, 배터리 충전 시스템.
- 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀은 리튬 이온 셀인, 배터리 충전 시스템.
- 스마트 배터리로서,
외부 충전기에 의해 재충전가능한 전기 셀;
상기 충전기에 의해 공급되는 전력이 충전하기 위한 상기 셀에 의해 제어가능하게 수신될 수 있도록 상기 충전기를 상기 셀에 전기적으로 연결하거나 상기 셀로부터 분리하기 위한 배터리측 온오프 스위치; 및
상기 셀의 충방전을 관리하고 상기 배터리측 온오프 스위치를 제어하기 위한 배터리측 프로세서를 포함하고,
상기 배터리측 프로세서는, 상기 충전기와 통신가능하고, 배터리 관리 프로세스를 실행하도록 구성되고,
상기 배터리 관리 프로세스는, 상기 충전기가 정품인 것으로 발견된 후에 상기 미리 정해진 비충전 조건들 중 적어도 하나가 발생할 때, 충전을 중단하라는 요청을 상기 충전기에 전송하고, 상기 충전기가 상기 스마트 배터리의 충전을 중단하지 못하더라도 상기 셀이 상기 충전기로부터 분리되는 것을 보장하도록 상기 배터리측 온오프 스위치를 스위칭 오프하는 단계를 포함하는, 스마트 배터리. - 제16항에 있어서, 상기 미리 정해진 비충전 조건들은,
상기 셀의 완전 충전 상태;
상기 셀의 영구적 장애 발생; 및
상기 셀의 방전을 포함하는, 스마트 배터리. - 제16항에 있어서, 상기 배터리 관리 프로세스는,
상기 충전기가 상기 스마트 배터리에 초기에 부착된 후에 상기 충전기로부터 복수의 메시지 데이터를 수신하는 단계;
상기 충전기가 상기 스마트 배터리에 초기에 부착되기 전에, 상기 배터리측 온오프 스위치를 스위칭 오프하여 상기 충전기가 정품임을 확립하기 전에 상기 셀을 상기 충전기로부터 분리하는 단계;
상기 복수의 메시지 데이터를 대칭 암호화 키로 복호화하여 복호화된 복수의 메시지 데이터를 형성하는 단계로서, 상기 대칭 암호화 키는, 개별 정품 충전기에 알려져 있고, 상기 충전기가 정품이라면 상기 복호화된 복수의 메시지 데이터가 정확하게 복호화되도록 상기 복수의 메시지 데이터를 생성하는 데 사용되는 것으로 되어 있는, 단계;
상기 복호화된 복수의 메시지 데이터가 정확하게 복호화되었는지 여부를 결정하여 상기 충전기가 정품인지 여부를 결정하는 단계; 및
상기 충전기가 정품이고, 상기 복호화된 복수의 메시지 데이터가 상기 셀을 충전하라는 요청을 포함한다는 발견에 응답하여, 상기 미리 정해진 비충전 조건들 중 적어도 하나가 발생하지 않는 한 상기 충전기가 상기 셀을 충전하도록 상기 배터리측 온오프 스위치를 스위칭 온하는 단계를 더 포함하는, 스마트 배터리. - 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리측 프로세서는 범용 비동기 송수신기(UART) 프로토콜에 기초하여 상기 충전기와 통신하도록 구성된, 스마트 배터리.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리측 온오프 스위치는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET) 스위치인, 스마트 배터리.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀은 직렬로 연결된 복수의 구성요소 셀에 의해 형성되는, 스마트 배터리.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀은 리튬-이온 셀인, 스마트 배터리.
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Legal Events
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| PA0105 | International application |
Patent event date: 20220311 Patent event code: PA01051R01D Comment text: International Patent Application |
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| PG1501 | Laying open of application | ||
| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20220812 Comment text: Request for Examination of Application |
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20241021 Patent event code: PE09021S01D |