CN112448780A - 无线电池管理系统、用于其的管理器节点及信道操作方法 - Google Patents

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Abstract

提供无线电池管理系统、用于其的管理器节点及信道操作方法，该方法操作信道以稳定地支持无线电池管理系统中的无线通信。无线电池管理系统包括管理器节点和监控节点。管理器节点通过使用第一信道和第二信道中的至少一者建立作为短距离无线网络的第一网络，并且当检测到使用与第一网络的通信信道和调制方法相同的通信信道和调制方法的第二网络时，将第一信道改变为第三信道，并将第二信道改变为第四信道。监控节点通过使用第一信道和第二信道中的至少一者向管理器节点传输电池数据，并且当从管理器节点播报包括关于第三信道的识别信息和关于第四信道的识别信息的信道改变数据时，通过使用第三信道和第四信道中的至少一者向管理器节点传输电池数据。

Description

无线电池管理系统、用于其的管理器节点及信道操作方法
技术领域
本公开涉及一种无线电池管理系统，更具体地说，涉及一种无线电池管理系统、用于该系统的管理器节点以及信道操作方法，该信道操作方法操作信道以稳定地支持无线电池管理系统中的无线通信。
背景技术
随着对诸如笔记本电脑、摄像机及便携式手机之类的便携式电子产品需求量的迅速增加以及电动车、储能用蓄电池、机器人、卫星的真正发展，正在积极进行对能够反复充放电的高性能电池的研究。
每个电池的最小单位可以称为电池单元，并且多个电池单元相互串联连接可构造电池模块。另外，多个电池模块可以相互串联或并联连接，并因此可以构造电池组。
一般来说，装备在电动车等中的电池组包括相互串联或并联连接的多个电池模块。电池组包括电池管理系统，该电池管理系统监控电池模块中的每一者的状态，并执行与监控状态相对应的控制操作。
电池管理系统包括用于获得和分析电池数据的控制器。然而，包括在电池组中的每个电池模块均包括多个电池单元，因此通过使用单个控制器来监控包括在电池组中的所有电池单元的状态存在限制。因此，近来正在使用这样一种方法分配控制器的负载并快速且准确地监控电池组的整体状态，在这种方法中在电池组中包括的一定数量的电池模块中的每个电池模块中装备有控制器，将其中一个控制器设定为主控制器，其他控制器设定为从控制器。
一定数量的电池模块中的每一者装备的从控制器借助诸如控制区域网(CAN)之类的有线通信网络与主控器连接，收集由从控制器控制的电池模块的电池数据，并将电池数据传输给主控制器。
为了防止在为了主控制器和从控制器之间的通信而建立CAN的情况下出现非效率空间，提出了在主控制器和从控制器之间设定短距离无线信道，并在主控制器和从控制器之间进行短距离无线通信的技术。
然而，不同的无线电池管理系统可能使用相同的通信信道，并且在这种情况下，无线电池管理系统之间可能发生干扰或无线信号碰撞。在使用相同信道的无线电池管理系统彼此相邻的情况下，主控制器可能无法从该从控制器获得电池数据，或者无法在适当的时间控制从控制器，引起电池组的总质量下降的问题。
发明内容
因此，本公开旨在提供一种无线电池管理系统、用于该系统的管理器节点以及信道操作方法，其实质上避免了由于现有技术的限制和缺点引起的一个或多个问题。
本公开的一个方面涉及提供一种无线电池管理系统、用于该系统的管理器节点以及信道操作方法，其防止信道干扰和数据碰撞。
本公开的其它优点和特征将在下面的描述中部分地阐述，并且部分地对于本领域普通技术人员而言在研究以下内容后将变得明显，或者可以从本公开的实践中获悉。本公开的目标和其他优点可以由在本公开的书面描述和权利要求以及附图中特别指出的结构实现和达到。
为了实现这些和其他优点并根据本公开的目的，如本文所体现和广泛实施的，提供了一种无线电池管理系统，所述无线电池管理系统包括：管理器节点，所述管理器节点通过使用第一信道和第二信道中的至少一者建立作为短距离无线网络的第一网络，并且当检测到使用与所述第一网络的通信信道和调制方法相同的通信信道和调制方法的第二网络时，将所述第一信道改变为第三信道，并将所述第二信道改变为第四信道；以及监控节点，所述监控节点通过使用所述第一信道和所述第二信道中的至少一者向所述管理器节点传输电池数据，并且当从所述管理器节点播报包括关于所述第三信道的识别信息和关于所述第四信道的识别信息的信道改变数据时，通过使用所述第三信道和所述第四信道中的至少一者向所述管理器节点传输所述电池数据。
在本公开的另一个方面中，提供了一种管理器节点，所述管理器节点包括：第一无线通信单元，所述第一无线通信单元构造成通过设定为第一信道的主信道进行通信；第二无线通信单元，所述第二无线通信单元构造成通过设定为第二信道的副信道进行通信；以及控制器，所述控制器通过使用主信道和副信道中的至少一者，与监控节点一起建立作为短距离无线网络的第一网络，并从所述监控节点接收电池数据，并且当检测到使用与所述第一网络的通信信道和调制方法相同的通信信道和调制方法的第二网络时，将所述第一信道改变为第三信道，并将所述第二信道改变为第四信道。
在本公开的另一个方面中，提供了一种无线电池管理系统的信道操作方法，该信道操作方法包括：通过使用用于收集电池数据的第一信道和第二信道中的至少一者，在管理器节点和监控节点之间建立第一网络，所述第一网络是短距离无线网络；监控是否检测到使用与所述第一网络的通信信道和调制方法相同的通信信道和调制方法的第二网络；当检测到所述第二网络时，将所述第一信道改变为第三信道，并将所述第二信道改变为第四信道，所述第三信道和所述第四信道被随机选择；以及通过使用所述第三信道和所述第四信道中的至少一者来接收来自所述监控节点的电池数据。
需要理解的是，本公开的以上一般描述和以下详细描述都是示例性和解释性的，旨在对所要求的本公开作进一步解释。
附图说明
所包括附图是为了提供对本公开的进一步理解，合并到本申请中并构成本申请的一部分，这些附图示出了本公开的实施方式，并与描述一起用于解释本公开的原理。在附图中：
图1是示出根据本公开的一个实施方式的无线电池管理系统的图；
图2是示出根据本公开的一个实施方式的数据帧的图；
图3是示出根据本公开的一个实施方式的管理器节点的构造的图；
图4是描述根据本公开的一个实施方式通过使用管理器节点获得电池数据的方法的流程图；
图5是描述根据本公开的一个实施方式通过使用管理器节点选择辅助信道的方法的流程图；以及
图6是描述根据本公开的一个实施方式的无线电池管理系统的信道操作方法的流程图。
具体实施方式
在说明书中，应当注意的是，在其他图中已经用于表示相同元件的相同附图标记用于可以使用这些附图标记的元件。在下面的描述中，当本领域技术人员已知的功能和构造与本公开的基本构造无关时，将省略其详细描述。说明书中描述的术语应理解如下。
本公开的优点和特征以及其实施方式将通过以下参照附图描述的实施方式来阐明。然而，本公开可以以不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本公开详尽并且完整，并将本公开的范围充分传达给本领域的技术人员。此外，本公开仅由权利要求的范围来限定。
图中公开的用于描述本公开的实施方式的形状、尺寸、比例、角度和数字只是实施例，并因此本公开不限于所示的细节。相同的附图标记在全文中指的是相同的元件。在下面的描述中，当确定对相关已知功能或构造的详细描述会不必要地模糊本公开的重点时，将省略详细描述。
在使用本说明书中描述的“包含”、“具有”、“包括”的情况下，除非使用“仅……”，否则可以添加另一部分。除非相反地指出，否则单数形式的术语可以包括复数形式。
在构建元件时，虽然没有明确的描述，但是元件被解释为包括误差范围。
在描述时间关系时，例如，当时间顺序被描述为“在……之后”、“随后”、“接着”和“在……之前”时，除非使用“恰好”或“直接”，否则可以包括不连续的情况。
可以理解的是，尽管本文中可以使用术语“首先”、“其次”等来描述各种元件，但这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，同样，第二元件也可以被称为第一元件。
术语“至少一个”应理解成包括相关列出的一个或多个项目的任何和所有组合。例如，“第一项目、第二项目和第三项目中的至少一者”的含义表示从第一项目、第二项目和第三项目中的两个或更多个中提出的所有项目的组合以及第一项目、第二项目或第三项目。
本公开的各种实施方式的特征可以部分地或整体地相互联接或组合，并且可以以本技术领域的技术人员能够充分理解地在技术上相互操作和驱动。本公开的实施方式可以相互独立实施，也可以以依存关系共同实施。
图1是示出根据本公开的一个实施方式的无线电池管理系统的图。
如图1中所示，根据本公开的一个实施方式的无线电池管理系统可以包括管理器节点100和多个监控节点200-N。管理器节点100和每个监控节点200-N之间可以进行无线通信。
在根据一个实施方式的无线电池管理系统中，管理器节点100可以包括设定为主站的控制器，并且每个监控节点200-N均可以包括设定为从站的控制器。
在一个实施方式中，管理器节点100和每个监控节点200-N可以根据基于IEEE802.15.4+的短距离无线通信协议在其间进行无线通信。在另一个实施方式中，管理器节点100和每个监控节点200-N可以根据基于IEEE 802.11、IEEE 802.15和IEEE802.15.4中的一者的协议在其间进行无线通信，或者可以根据基于另一方案的短距离无线协议在其间进行无线通信。
每个监控节点200-N均可以装备在一个或多个电池模块中，每个电池模块包括一组电池单元；并且可以收集电池数据，所述电池数据包括在电池模块中发生的电压、电流、温度、湿度等。而且，每个监控节点200-N均可以通过测量电池模块的模拟前端(AFE)并检查电池模块的状态(即，诊断测试)来自主地检查装备有相应监控节点的电池模块的状态，从而产生包括检查结果的自诊断数据。
监控节点200-N可以包括无线通信单元210-N。无线通信单元210-N可以首先将无线通信单元210-N的通信信道设定为第一信道(主信道)，然后可以通过使用主信道加入短距离无线网络以将电池数据传输到管理器节点100。监控节点200-N可以在为其分配的专用时隙期间向管理器节点100传输电池数据。当经由主信道传输电池数据失败时，监控节点200-N可以将第一信道改变为第二信道(副信道)，然后可以通过使用第二信道将电池数据传输给管理器节点100。
同时，监控节点200-N可以从管理器节点100接收信道改变数据。在这种情况下，监控节点200-N可以检查信道改变数据中包括的关于主信道的识别信息和关于副信道的识别信息，并且可以基于关于主信道的识别信息改变无线通信单元210-N的通信信道，以与管理器节点100进行通信。另外，当经由改变后的主信道传输电池数据失败时，监控节点200-N可以基于信道改变数据中包括的关于副信道的识别信息，改变无线通信单元210-N的通信信道，并且可以通过使用改变后的通信信道向管理器节点100传输电池数据。
管理器节点100可以从每个监控节点200-N接收包括电流、电压、温度和自诊断数据中的一者或多者的电池数据，并且可以分析接收到的电池数据，以监控每个电池模块的状态或电池组的状态。管理器节点100可以分析从每个监控节点200-N接收的每个电池模块的电池数据，以估计每个电池模块的状态(例如，充电状态(SOC)或健康状态(SOH))和电池组的整体状态。
根据本公开的一个实施方式，管理器节点100可以包括第一无线通信单元110和第二无线通信单元120。第一无线通信单元110和第二无线通信单元120中的每一者均可以包括用于进行短距离无线通信的天线和电路。包括在管理器节点100中的第一无线通信单元110可以作为主单元操作，而第二无线通信单元120可以作为副单元操作。第一无线通信单元110可以通过使用基于第一频率的第一信道(主信道)与每个监控节点200-N一起建立短距离无线网络。第二无线通信单元120可以通过使用基于第二频率的第二信道(副信道)与每个监控节点200-N一起建立短距离无线网络。基于主信道和副信道之间的频率干扰，可以将第一频率和第二频率设定成使第一频率和第二频率之间的差值超过预定值或更多。因此，主信道和副信道可以相互分开。
此外，管理器节点100可以优先经由主信道从每个监控节点200-N获得电池模块的电池数据。当其无法经由主信道与特定的监控节点200-N通信时，管理器节点100可以经由副信道从特定的监控节点200-N获得电池模块的电池数据。
根据本公开的一个实施方式，管理器节点100可以建立用于电池管理的短距离无线网络。此外，管理器节点100可以检查加入短距离无线网络中的监控节点200-N的数量，并且可以根据监控节点200-N的数量均等划分传输时隙(参见图2的传输时隙)，以生成一个或多个专用时隙。传输时隙可以是被多个监控节点分配以用于数据传输的时段，并且专用时隙可以是分配给一个监控节点且是仅一个监控节点可用的时段。另外，短距离无线网络可以是基于管理器节点100建立的个人网络，并且加入短距离无线网络中的监控节点200-N可以与管理器节点100进行短距离无线通信。加入短距离无线网络中的监控节点200-N的数量可以和与管理器节点100进行短距离无线通信的监控节点200-N的数量相同。
管理器节点100可以通过使用具有预定义格式的数据帧与监控节点200-N通信。
图2是示出根据本公开的一个实施方式的数据帧的图。
参照图2，根据本公开的用于无线通信的数据帧可以包括多个时隙，并且可以具有一定的时间长度Tms，时隙包括管理器时隙和传输时隙。可以为数据帧中的管理器时隙和传输时隙分配预定的时间段，并且管理器时隙和传输时隙的布置顺序可以是恒定的。在数据帧中，首先布置的管理器时隙可以是用于管理器节点100的专用时隙，并且可以包括信标。
该信标可以执行通知数据帧开始的功能，并因此可以使时隙正时同步。管理器节点100可以以一定的周期性间隔持续传输信标。每个监控节点200-N可以基于信标辨识数据帧的开始时间，并且可以基于信标从数据帧中提取均具有预定时间的管理器时隙和传输时隙。
数据帧中的管理器时隙可以是用于管理器节点100控制监控节点200-N的时间时隙。在管理器时隙期间，可以将包括通信ID和专用时隙信息的分配信息传输给监控节点200-N。
传输时隙可以是传输电池数据的时隙，并且可以划分成多个专用时隙，以分别分配给监控节点200-N。传输时隙可以均等划分成与加入短距离无线网络中的监控节点的数量(即，与管理器节点通信的监控节点的数量)相等的时隙，并且可以为特定的监控节点200-N分配被划分的传输时隙(即，专用时隙)。在图2中，示出了传输时隙可以被划分成四个时段，在这种情况下，M1可以是分配给监控节点#1200-1的专用时隙，M2可以是分配给监控节点#2200-2的专用时隙，M3可以是分配给监控节点#3200-3的专用时隙，并且M4可以是分配给监控节点#4200-4的专用时隙。
管理器节点100可以监控是否检测到具有相同信道操作方法的另一短距离无线网络。当检测到该另一短距离无线网络时，管理器节点100可以随机改变主信道的频率，并且随机改变副信道的频率。管理器节点100可以通过使用改变了频率的主信道和改变了频率的副信道中之一与监控节点200-N进行通信。即，管理器节点100可以从多个可用信道中随机选择第三信道和第四信道，将主信道从第一信道改变为随机选择的第三信道，并将副信道从第二信道改变为随机选择的第四信道。
图3是示出根据本公开的一个实施方式的管理器节点的构造的图。
如图3中所示，根据本公开的一个实施方式的管理器节点100可以包括第一无线通信单元110、第二无线通信单元120、存储器130和控制器140。
第一无线通信单元110可以是上述的主无线通信单元，并且可以与监控节点200-N一起建立主信道。
第二无线通信单元120可以是上述的副无线通信单元，并且可以与监控节点200-N一起建立副信道。
第一无线通信单元110和第二无线通信单元120可以均包括射频(RF)电路，用于进行短距离无线通信。另外，第一无线通信单元110和第二无线通信单元120可以均在一定的时段播报信标。由第一无线通信单元110传输的信标可以具有与由第二无线通信单元120传输的信标相同或不同的传输正时。
存储器130可以是诸如磁盘装置或内存之类的存储装置，可以存储用于操作管理器节点100的各种程序和数据。特别地，存储器130可以存储程序(或指令集)，该程序中定义用于执行管理器节点100的操作的算法。另外，存储器130可以存储从每个监控节点200-N接收的电池数据。
控制器140是诸如微处理器之类的操作处理装置，该控制器可以控制管理器节点100的整体操作。控制器140可以将与存储在存储器130中的程序(或指令集)相关的数据加载至内存，并且可以监控通信信道的状态以改变通信信道。
控制器140可以通过使用第一无线通信单元110和第二无线通信单元120中的一者或多者来与监控节点200-N一起建立短距离无线网络，获得每个监控节点200-N的电池数据，并且分析电池数据以分析装备有每个监控节点200-N的电池模块的状态。而且，控制器140可以整体上分析每个电池数据以检查电池组的状态，从而控制充电和放电。
根据本公开的一个实施方式，控制器140可以将第一无线通信单元110的通信信道设定为作为主信道的第一信道，并且可以通过使用第一无线通信单元110而与每个监控节点200-N一起建立短距离无线链路。另外，控制器140可以将第二无线通信单元120的通信信道设定为作为副信道的第二信道，并且可以通过使用第二无线通信单元120与一个或多个无线监控节点200-N一起建立短距离无线链路。此外，控制器140可以通过优先使用第一无线通信单元110与监控节点200-N通信，并且当不能经由主信道(即，使用第一无线通信单元110)与特定的监控节点200-N通信时，控制器140可以通过使用由第二无线通信单元120建立的副信道与特定监控节点200-Nb通信。
控制器140可以通过使用第二无线通信单元120或第一无线通信单元110搜索主信道和副信道以外的信道，评估每个信道的质量，并在搜索到的信道中选择具有最佳质量的信道作为辅助主信道。另外，控制器140可以在相对于辅助主信道的差值等于或高于预定分离频率(例如30MHz)的信道中选择具有最佳质量的信道作为辅助副信道。辅助主信道和辅助副信道可以是在信道降级时进行改变信道的操作的情况下分别作为主信道和副信道的信道。控制器140可以通过使用第一无线通信单元110或第二无线通信单元120来搜索信道，并对在搜索的每个信道中使用的频率信号进行能量检测和帧检测。控制器140可以对信道的能量检测结果值应用第一权重值，对信道的帧检测结果值应用第二权重值，并将应用了权重的能量检测结果值和应用了权重的帧检测结果值相加以将每个信道的质量数字化，从而评估每个信道的质量。
能量检测可以是检测相应信道中使用的频率的能量水平的操作。在能量检测中，可以获得dB-单位的结果值，并且dB值越高，信道的使用量越大。另外，帧检测也可以是使用与根据本公开的无线电池管理系统相同的调制方法检测另一网络的数据帧的操作，在这种情况下，可以获得帧检测或帧未检测的结果值。
为了提供补充说明，管理器节点100和监控节点200-N可以通过使用相同的调制/解调方式来调制并传输数据帧，并且可以解调调制后的数据帧。然而，在管理器节点100正常解调发生在主信道和副信道以外的另一信道中的数据帧以辨识数据帧的情况下，管理器节点100可以确定另一网络使用另一信道，并且可以对该另一信道应用低权重值。当检测到在另一网络中出现的前导码并正常进行调制时，控制器140可以确定检测到另一网络的数据帧。因此，设定为辅助主信道的信道可以是未检测到另一网络的数据帧且能量水平最低的信道；并且设定为辅助副信道的信道可以是相对于辅助主信道的差值等于或高于分离频率的信道中的未检测到另一网络的数据帧且能量水平最低的信道。
控制器140可以持续监控当前设定的主信道的状态。控制器140可以通过使用数据的未接收数量、主信道的能量检测结果和主信道的帧检测结果中的一者或多者来检查主信道的降级程度。在这种情况下，控制器140可以将第三权重值应用于未接收数量，将第四权重值应用于主信道的能量检测结果，将第五权重值应用于主信道的帧检测结果，并将应用了权重的未接收数量、应用了权重的能量检测结果和应用了权重的帧检测结果相加，从而将主信道的降级程度计算为数值。第一权重值可以与第四权重值相同，并且第二权重值可以与第五权重值相同。
当确定主信道降级时，控制器140可以根据规律规则进行信道改变操作。详细地，当确定主信道降级时，控制器140可以检查关于当前选择的辅助主信道和辅助副信道中的每一者的识别信息，并且可以将包括关于辅助主信道的识别信息和关于辅助副信道的识别信息的信道改变数据播报给监控节点200-N。在这种情况下，控制器140可以在管理器时隙期间通过使用所有的第一无线通信单元110和第二无线通信单元120来播报信道改变数据。另外，控制器140可以在信道改变数据中添加信道改变期望时间。此时，控制器140可以在信道改变期望时间将第一无线通信单元110的通信信道改变为辅助主信道，并将第二无线通信单元120的通信信道改变为辅助副信道。信道改变期望时间可以包括改变信道的时间，或者可以包括相对于当前时间逝去的定时器时间。
控制器140可以监控是否检测到具有与由管理器节点100形成的短距离无线网络的信道操作方法相同的另一网络。当从主信道检测到使用相同调制方法的另一网络的数据帧，并且通过副信道检测到的第二频率的能量水平高于阈值时，控制器140可以确定检测到同样操作信道的另一短距离无线网络。
当检测到具有相同信道操作方法的另一网络时，控制器140可以将第一无线通信单元110的通信信道从第一信道改变为随机选择的第三信道，并且可以将第二无线通信单元120的通信信道从第二信道改变为随机选择的第四信道。即，控制器140可以将主信道的频率从第一频率改变为第三频率，并且可以将副信道的频率从第二频率改变为第四频率，从而避免与另一网络发生碰撞和干扰。第三信道和第四信道可以是从可用信道中随机选择的信道。
当在外围放置装备有根据本公开的无线电池管理系统的多个车辆时，第一无线电池管理系统和第二无线电池管理系统可以相同地使用主信道的频率和副信道的频率。在这种情况下，第一无线电池管理系统和第二无线电池管理系统可以辨识具有相同信道操作方法的另一短距离无线网络位于外围。在具有相同信道操作方法的多个无线电池管理系统为邻的情况下，如果主信道和副信道分别改为辅助主信道和辅助副信道，则辅助主信道和辅助副信道中可能再次发生干扰或碰撞。因为很有可能第一无线电池管理系统和第二无线电池管理系统通过使用同一最佳信道扫描方法相同地设定了辅助主信道和辅助副信道。因此，在本公开的一个实施方式中，当检测到使用相同信道操作方法的另一网络时，控制器140可以不使用规律规则，而通过使用随机方法随机选择信道，并可以将主信道和副信道分别改为随机选择的信道，从而避免与另一网络发生干扰和碰撞。
图4是描述根据本公开的一个实施方式的使用管理器节点获得电池数据的方法的流程图。
参照图4，在操作S401中，在控制器140基于第一频率将第一无线通信单元110设定为主信道(即，第一信道)，并基于第二频率将第二无线通信单元120设定为副信道(即，第二信道)的状态下，控制器140可以通过使用主信道和副信道向监控节点200-N传输指令，发出在管理器时隙期间报告数据的请求。
随后，控制器140可以检查是否通过第一无线通信单元110和第二无线通信单元120从所有监控节点200-N接收到表示是否正确接收了指令的ACK。当在操作S403中存在未从其接收到ACK的监控节点200-N时(否)，控制器140可以基于操作S411中未接收到ACK的数量来增加未接收数量。未接收数量可以表示未响应的监控节点200-N的未响应数量，并且可以用于计算主信道的降级程度。控制器140可以检查没有从其接收到ACK的监控节点200-N，并且可以再次将该指令传输到对应的监控节点200-N。
当在操作S403中从所有监控节点200-N接收到ACK时(是)，控制器140可以在操作S405中等待接收电池数据。当在操作S407中由于未从一个或多个监控节点200-N接收到电池数据而省略了电池数据时(否)，控制器140可以在操作S411中基于省略的电池数据的数量来增加未接收数量。即，控制器140可以基于未报告电池数据的监控节点200-N的数量来增加未接收数量。控制器140可以检查未传输电池数据的监控节点200-N，并且可以再次将指令传输到对应的监控节点200-N。
当从所有监控节点200-N接收到基于该指令的电池数据时，控制器140可以在操作S409中将从各监控节点200-N接收到的电池数据存储在存储器130中。
图4的上述过程可以对应一个周期，控制器140可以以一定的周期性间隔重复图5的每一个操作。
图5是描述根据本公开的一个实施方式通过使用管理器节点选择辅助信道的方法的流程图。
参照图5，控制器140可以在操作S501中检查是否到达用于搜索最佳信道的扫描时段。当到达扫描时段时，控制器140可以通过使用第一无线通信单元110或第二无线通信单元120搜索信道，并可以在操作S503中对搜索到的每个信道的频率信号进行能量检测。控制器140可以检查作为能量检测结果的各信道的频率信号的能量水平。
随后，控制器140可以通过使用第一无线通信单元110或第二无线通信单元120对每个信道进行数据帧检测，并可以在操作S505中检查是否从每个信道检测到另一网络的数据帧。当接收到与根据本发明的无线电池管理系统所使用的调制方法相同的调制方法调制的数据帧时，控制器140确定从相应信道检测到另一网络的数据帧。所接收到的数据帧可以是从外部网络或外部系统接收的数据帧，而不是根据本发明的无线电池管理系统中生成的数据帧。
随后，控制器140可以将第一权重值应用于能量检测结果(即，能量水平)，将第二权重值应用于帧检测结果值，并将应用了权重的能量检测结果和应用了权重的帧检测结果相加，以评估相应信道的质量。可以将第一权重值应用于能量检测结果值，使信道的质量评估值随着信道的能量检测结果值的降低而增加，并且当在信道中没有检测到帧时，可以将第二权重值应用于帧检测结果值，使信道的质量评估值增加。相应地，未检测到另一网络的数据帧且能量检测结果值较低的信道可以具有高等级。
控制器140可以在操作S509中将信道中具有最佳质量的信道选择为辅助主信道，并且可以将相对于辅助主信道的差值等于或高于预定分离频率(例如，30MHz)的信道中具有最佳质量的信道选择为辅助副信道。因此，被选择成辅助主信道的信道可以是未检测到另一网络的数据帧且能量水平最低的信道，并且被选择成辅助副信道的信道可以是相对于辅助主信道的差值等于或高于分离频率的信道中的未检测到另一网络的数据帧且能量水平最低的信道。
可以以预定的周期性间隔重复扫描最佳信道，并因此辅助主信道和辅助副信道中的每一者均可以周期性地改变。另外，可以在根据规律规则改变信道的过程中使用辅助主信道和辅助副信道。
图6是描述根据本公开的一个实施方式的无线电池管理系统的信道操作方法的流程图。
参照图6，控制器140可以在操作S601中检查是否到达预定的信道分析时段。当在操作S601中到达信道分析时段时，控制器140可以在操作S603中使用第一无线通信单元110进行能量检测，以检查用于主信道的第一频率信号的能量水平。
随后，控制器140可以在操作S605中检查所检查的能量水平是否大于预定阈值。当操作S605中检查的能量水平大于预定阈值时(是)，控制器140可以在操作S607中通过使用第一无线通信单元110对主信道进行帧检测。即，控制器140可以检查是否从主信道中检测到通过与根据本发明的无线电池管理系统使用的调制方法相同的调制方法调制的另一网络的数据帧。当检测到另一网络中生成的前导码并且对其进行正常调制时，控制器140可以确定检测到另一网络的数据帧。
控制器140可以确定在操作S609中是否检测到另一网络的数据帧。当在操作S609中检测到另一网络的数据帧时(是)，为了确定另一网络是否使用同一信道操作方法，控制器140可以在操作S611中使用第二无线通信单元120进行能量检测，以检查用于副信道的第二频率信号的能量水平。
控制器140可以在操作S613中检查第二频率信号的能量水平是否大于阈值。当在操作S613中第二频率信号的能量水平大于阈值时(是)，控制器140可以确定外围有信道操作方法与根据本发明的无线电池管理系统的信道操作方法相同的另一网络。随后，控制器140可以从多个可用信道中随机选择第三信道和第四信道，而不是选择作为主要信道的第一信道和作为副信道的第二信道。即，控制器140可以从多个可用信道中随机选择具有第三频率的第三信道和具有第四频率的第四信道。
另外，控制器140可以在操作S615中基于第三频率将第一无线通信单元110的通信信道从第一信道改变为第三信道，并且可以基于第四频率将第二无线通信单元120的通信信道从第二信道改变为第四信道。即，当从主信道检测到基于同一调制方法的另一网络的数据帧，并且从副信道检测到等于或大于阈值的能量水平时，控制器140可以确定外围有信道操作方法与根据本发明的无线电池管理系统的信道操作方法相同的另一网络，并且可以随机改变主信道和副信道，而不是基于规律规则改变主信道和副信道。
控制器140可以通过使用第一无线通信单元110和第二无线通信单元120向监控节点200-N播报包括关于第三信道的识别信息、关于第四信道的识别信息和信道改变期望时间的信道改变数据。
然后，控制器140可以在信道改变期望时间改变主信道和副信道。在这种情况下，控制器140可以在信道改变数据中添加表示第三信道是用作主信道的信道以及第四信道是用作副信道的信道的信息。已接收到信道改变数据的监控节点200-N可以在信道改变期望时间将无线通信单元210-N的信道从第一信道改变为设定成主信道的第三信道。另外，当无法使用第三信道进行通信时，监控节点200-N可以将无线通信单元210-N的通信信道改变为设定成副信道的第四信道，并可以进行通信。
当在操作S609中未检测到具有同一调制方法的另一网络的数据帧时，控制器140可以在操作S617中计算主信道(即第一信道)的降级程度。控制器140可以将第三权重值应用于当前累积的未接收数量，将第四权重值应用于第一频率信号的能量水平(主信道的能量检测结果值)，将第五权重值应用于主信道的帧检测结果。然后，控制器140将应用了权重的未接收数量、应用了权重的能量检测结果值和应用了权重的帧检测结果值相加，从而将主信道的降级程度计算成数值。第一权重值可以与第四权重值相同，并且第二权重值可以与第五权重值相同。
控制器140可以在操作S619中检查计算出的降级程度是否超出正常范围。当计算出的降级程度在正常范围内时，控制器140可以将主信道维持为第一信道，并且可以将副信道维持为第二信道，而不改变信道。
另一方面，当计算出的降级程度超出正常范围或在操作S613中副信道的能量水平等于或小于阈值时，控制器140可以在操作S621中根据规律规则改变第一无线通信单元110的通信信道和第二无线通信单元120的通信信道。即，基于关于当前选择的辅助主信道和辅助副信道中的每一者的识别信息，控制器140可以将第一无线通信单元110的通信信道从第一信道改变为辅助主信道，并且可以将第二无线通信单元120的通信信道从第二信道改变为辅助副信道。
控制器140可以通过使用第一无线通信单元110和第二无线通信单元120向监控节点200-N播报包括关于辅助主信道的识别信息、关于辅助副信道的识别信息以及信道改变期望时间的信道改变数据。然后，控制器140可以在信道改变期望时间改变主信道和副信道。接收到信道改变数据的监控节点200-N可以在信道改变期望时间将无线通信单元210-N的信道从第一信道改变为辅助主信道。另外，当无法使用辅助主信道进行通信时，监控节点200-N可以将无线通信单元210-N的通信信道改变为辅助副信道，并可以与管理器节点100进行通信。
可以在监控节点200-N和管理器节点100之间没有传输或接收数据的时段内进行图6中示出的过程。即，无线电池管理系统可以在无线电池管理系统中不生成数据的时段进行图6的过程，以便更准确地对主信道和副信道进行能量检测和帧检测。
根据本公开的实施方式，可以监控是否有具有同一信道操作方法的另一网络，当检测到另一网络时，可以随机改变主信道和副信道的频率，以避免与另一网络发生碰撞，从而提高无线电池管理系统的可靠性。
此外，根据本公开的实施方式，当通信信道不稳定时，可以将通信信道改变为通过信道搜索获得的稳定候选信道，从而最大限度地维持通信信道的稳定性。
本公开的上述特征、结构和效果包括在本公开的至少一个实施方式中，但并不限于仅一个实施方式。此外，本公开的至少一个实施方式中描述的特征、结构和效果可以由本领域的技术人员通过组合或修改其他实施方式来实施。因此，与组合和修改相关的内容应被解释为在本公开的范围内。
本公开中描述的所有公开的方法和程序都可以使用一个或多个计算机程序或部件来实施(至少部分地实施)。这些部件可以作为一系列计算机指令提供在任何常规计算机可读介质或机器可读介质(包括易失性和非易失性内存，如RAM、ROM、闪存、磁盘或光盘、光学内存或其它存储介质)上。指令可以作为软件或固件提供，并且可以全部或部分地在诸如ASIC、FPGA、DSP或任何其他类似装置的硬件部件中实施。指令可以构造成由一个或多个处理器或其他硬件部件执行，当执行一系列计算机指令时，这些硬件部件执行或促进所公开的方法和程序的全部或部分的执行。
对于本领域的技术人员来说，显而易见的是，可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下对本公开进行各种修改和变更。因此，只要本公开的修改和变更在所附权利要求及其等同物的范围内，本公开就理应涵盖本公开的修改和变更。
相关应用的交叉引用
本申请要求2019年8月30日提交的韩国专利申请第10-2019-0106984号和2020年8月10日提交的韩国专利申请第10-2020-0100107号的权益，这些专利申请通过引用合并于此，如同在此完全阐述。

Claims (19)

1.一种无线电池管理系统，所述无线电池管理系统包括：
管理器节点，所述管理器节点通过使用第一信道和第二信道中的至少一者建立作为短距离无线网络的第一网络，并且当检测到使用与所述第一网络的通信信道和调制方法相同的通信信道和调制方法的第二网络时，将所述第一信道改变为第三信道，并将所述第二信道改变为第四信道；以及
监控节点，所述监控节点通过使用所述第一信道和所述第二信道中的至少一者向所述管理器节点传输电池数据，并且当从所述管理器节点播报包括关于所述第三信道的识别信息和关于所述第四信道的识别信息的信道改变数据时，通过使用所述第三信道和所述第四信道中的至少一者向所述管理器节点传输所述电池数据。
2.根据权利要求1所述的无线电池管理系统，其中，当从所述第一信道检测到使用与所述第一网络的所述调制方法相同的调制方法的所述第二网络的数据帧，并且所述第二信道的频率的能量水平大于阈值时，所述管理器节点确定检测到所述第二网络。
3.根据权利要求2所述的无线电池管理系统，其中，
当检测到所述第二网络的所述数据帧，并且所述第二信道的所述频率的所述能量水平等于或小于所述阈值时，所述管理器节点检查通过信道扫描选择的辅助主信道和辅助副信道，将所述第一信道改变为所述辅助主信道，并将所述第二信道改变为所述辅助副信道，并且
当从所述管理器节点播报包括关于所述辅助主信道的识别信息和关于所述辅助副信道的识别信息在内的信道改变数据时，所述监控节点通过使用所述辅助主信道和所述辅助副信道中的至少一者向所述管理器节点传输所述电池数据。
4.根据权利要求2所述的无线电池管理系统，其中，
当从所述第一信道未检测到所述第二网络的所述数据帧时，所述管理器节点计算所述第一信道的降级程度，并且当所述降级程度超出正常范围时，所述管理器节点检查通过信道扫描选择的辅助主信道和辅助副信道，将所述第一信道改变为所述辅助主信道，并将所述第二信道改变为所述辅助副信道，并且
当从所述管理器节点播报包括关于所述辅助主信道的标识信息和关于所述辅助副信道的标识信息在内的信道改变数据时，所述监控节点通过使用所述辅助主信道和所述辅助副信道中的至少一者向所述管理器节点传输所述电池数据。
5.根据权利要求4所述的无线电池管理系统，其中，所述管理器节点检测所述第一信道的频率的能量水平，检查未从所述监控节点接收到ACK和电池数据中的一者或多者的未接收数量，对所检测到的能量水平、所述第二网络的所述数据帧的检测结果值和所述未接收数量中的每一者应用权重值，并将应用了权重值的能量水平、应用了权重值的检测结果值和应用了权重值的未接收数量相加，以计算所述第一信道的所述降级程度。
6.根据权利要求3或4所述的无线电池管理系统，其中，所述管理器节点搜索除所述第一信道和所述第二信道以外的信道，并将所搜索到的信道中的未从中检测到所述第二网络的所述数据帧且其频率的能量水平最低的信道选择成所述辅助主信道。
7.根据权利要求6所述的无线电池管理系统，其中，所述管理器节点从与所述辅助主信道相距分离频率的信道中选择未从中检测到所述第二网络的所述数据帧并且其频率的能量水平最低的信道作为所述辅助副信道。
8.根据权利要求1所述的无线电池管理系统，其中，所述管理器节点从多个可用信道中随机选择所述第三信道和所述第四信道。
9.根据权利要求1所述的无线电池管理系统，其中：
在接收所述信道改变数据之前，所述监控节点通过使用所述第一信道将所述电池数据传输给所述管理器节点，并且当通过所述第一信道传输所述电池数据失败时，所述监控节点通过使用所述第二信道将所述电池数据传输给所述管理器节点，并且
在接收到所述信道改变数据后，所述监控节点通过使用所述第三信道向所述管理器节点传输所述电池数据，并且当通过所述第三信道传输所述电池数据失败时，所述监控节点通过使用所述第四信道向所述管理器节点传输所述电池数据。
10.一种管理器节点，所述管理器节点包括：
第一无线通信单元，所述第一无线通信单元构造成通过设定为第一信道的主信道进行通信；
第二无线通信单元，所述第二无线通信单元构造成通过设定为第二信道的副信道进行通信；以及
控制器，所述控制器通过使用主信道和副信道中的至少一者，与监控节点一起建立作为短距离无线网络的第一网络，并从所述监控节点接收电池数据，并且当检测到使用与所述第一网络的通信信道和调制方法相同的通信信道和调制方法的第二网络时，将所述第一信道改变为第三信道，并将所述第二信道改变为第四信道。
11.根据权利要求10的管理器节点，其中，当从所述第一信道检测到使用与所述第一网络的所述调制方法相同的调制方法的所述第二网络的数据帧，并且所述第二信道的频率的能量水平大于阈值时，所述控制器确定检测到所述第二网络。
12.根据权利要求10所述的管理器节点，其中，所述控制器从多个可用信道中随机选择所述第三信道和所述第四信道。
13.根据权利要求10所述的管理器节点，其中，当未检测到所述第二网络时，所述控制器计算所述第一信道的降级程度，并且当所述降级程度超出正常范围时，所述控制器检查通过信道扫描选择的辅助主信道和辅助副信道，将所述第一信道改变为所述辅助主信道，并将所述第二信道改变为所述辅助副信道。
14.根据权利要求13所述的管理器节点，其中，所述控制器检测所述第一信道的频率的能量水平以及所述第一信道中出现的所述第二网络的数据帧，检查未从所述监控节点接收到ACK和电池数据中的一者或多者的未接收数量，对所检测到的能量水平、所述第二网络的所述数据帧的检测结果值和所述未接收数量中的每一者应用权重值，并将应用了权重值的能量水平、应用了权重值的检测结果值和应用了权重值的未接收数量相加，以计算所述第一信道的所述降级程度。
15.根据权利要求13所述的管理器节点，其中，通过使用所述第一无线通信单元和所述第二无线通信单元，所述控制器搜索除所述第一信道和所述第二信道以外的信道，并将所搜索到的信道中的未从中检测到所述第二网络的数据帧且其频率的能量水平最低的信道选择成所述辅助主信道。
16.根据权利要求15所述的管理器节点，其中，所述控制器从与所述辅助主信道相距分离频率的信道中选择未从中检测到所述第二网络的所述数据帧并且其频率的能量水平最低的信道作为所述辅助副信道。
17.一种无线电池管理系统的信道操作方法，该信道操作方法包括：
通过使用用于收集电池数据的第一信道和第二信道中的至少一者，在管理器节点和监控节点之间建立第一网络，所述第一网络是短距离无线网络；
监控是否检测到使用与所述第一网络的通信信道和调制方法相同的通信信道和调制方法的第二网络；
当检测到所述第二网络时，将所述第一信道改变为第三信道，并将所述第二信道改变为第四信道，所述第三信道和所述第四信道被随机选择；以及
通过使用所述第三信道和所述第四信道中的至少一者来接收来自所述监控节点的电池数据。
18.根据权利要求17所述的信道操作方法，其中，在监控步骤中，当从所述第一信道检测到使用与所述第一网络的所述调制方法相同的调制方法的所述第二网络的数据帧，并且所述第二信道的频率的能量水平大于阈值时，所述无线电池管理系统确定检测到所述第二网络。
19.根据权利要求17所述的信道操作方法，所述信道操作方法还包括：
当检测到使用与所述第一网络的所述调制方法相同的调制方法的所述第二网络的数据帧，并且所述第二信道的所述频率的所述能量水平等于或小于阈值时，检查通过信道扫描选择的辅助主信道和辅助副信道；
将所述第一信道改变为所述辅助主信道，并将所述第二信道改变为所述辅助副信道；并且
通过使用所述辅助主信道和所述辅助副信道中的至少一者从所述监控节点接收所述电池数据。
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