KR102155331B1 - 무선 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리팩 - Google Patents

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Abstract

무선 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리팩이 개시된다. 상기 무선 배터리 관리 시스템은, 복수의 배터리 모듈에 일대일로 설치되는 것으로서, 각각 슬레이브 안테나를 포함하는 복수의 슬레이브 BMS; 및 제1 마스터 안테나를 포함하고, 상기 복수의 슬레이브 BMS에 대한 아이디 할당을 위한 트리거 신호를 상기 상기 복수의 슬레이브 BMS에게 무선으로 송신하도록 구성된 마스터 BMS;를 포함한다. 상기 각 슬레이브 BMS는, 상기 트리거 신호에 응답하여, 자신에게 기 할당된 임시 아이디를 포함하는 응답 신호를 생성하고, 상기 응답 신호를 상기 마스터 BMS에게 무선으로 송신한다. 상기 마스터 BMS는, 상기 제1 마스터 안테나를 통해 상기 복수의 슬레이브 BMS 각각으로부터 상기 응답 신호를 수신하고, 상기 제1 마스터 안테나를 통해 수신된 상기 응답 신호의 수신 신호 강도를 기초로, 상기 각 슬레이브 BMS에 할당할 정규 아이디를 결정한다.

Description

무선 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리팩{WIRELESS BATTERY MANAMEMENT SYSTEM AND A BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}
본 발명은 복수의 슬레이브 BMS에게 개별적으로 정규 아이디를 무선으로 할당하는 무선 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리팩에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
전기 차량 등에 적용되는 배터리팩은 통상적으로 서로 직렬로 접속된 복수의 배터리 모듈 및 복수의 BMS를 포함한다. 각 BMS는 자신이 관리하는 배터리 모듈의 상태를 모니터링 및 제어한다. 최근에는 대용량이면서 고출력의 배터리팩이 요구됨에 따라, 배터리팩에 포함되는 배터리 모듈의 개수 또한 증가하고 있다. 이러한 배터리팩에 포함된 각 배터리 모듈의 상태를 효율적으로 관리하기 위해서, 멀티 슬레이브 구조가 개시되어 있다. 멀티 슬레이브 구조는, 각 배터리 모듈에 설치되는 복수의 슬레이브 BMS와 상기 복수의 슬레이브 BMS를 전반적으로 관제하는 마스터 BMS를 포함한다.
멀티 슬레이브 구조를 가지는 배터리팩에 있어서, 마스터 BMS가 복수의 슬레이브 BMS로부터 복수의 배터리 모듈의 상태 정보를 수집하고, 복수의 슬레이브 BMS에게 복수의 배터리 모듈에 대한 제어 명령을 전달하기 위해서는, 각 슬레이브 BMS가 자신이 관리하는 배터리 모듈의 물리적 또는 전기적 위치를 나타내는 아이디를 할당받아야 한다.
특허문헌 1에는 복수의 슬레이브 BMS에게 순차적으로 아이디를 할당하는 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 1은, 마스터 BMS가 각 슬레이브 BMS와 유선으로 연결된 상태에서 아이디를 할당하는 방식을 제안하고 있다. 그런데, 특허문헌 1에 따른 아이디 할당 방식은, 마스터 BMS가 각 슬레이브 BMS 사이의 유선 연결을 전제로 하는 것이어서, 단선 등의 우려와 공간의 제약이 클뿐만 아니라, 각 슬레이브 BMS가 관리하는 배터리들에 의한 전위차의 측정 및 비교 과정이 선행되어야만 한다.
(특허문헌 1)대한민국 공개특허공보 제10-2011-0013747호(공개일자: 2011년 02월 10일)
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 멀티 슬레이브 구조에서, 복수의 슬레이브 BMS에게 무선으로 아이디를 할당할 수 있는 무선 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다양한 실시예는 다음과 같다.
본 발명의 일 측면에 따른 무선 배터리 관리 시스템은, 복수의 배터리 모듈에 일대일로 설치되는 것으로서, 각각 슬레이브 안테나를 포함하는 복수의 슬레이브 BMS; 및 제1 마스터 안테나를 포함하고, 상기 복수의 슬레이브 BMS에 대한 아이디 할당을 위한 트리거 신호를 상기 상기 복수의 슬레이브 BMS에게 무선으로 송신하도록 구성된 마스터 BMS;를 포함한다. 상기 각 슬레이브 BMS는, 상기 트리거 신호에 응답하여, 자신에게 기 할당된 임시 아이디를 포함하는 응답 신호를 생성하고, 상기 응답 신호를 상기 마스터 BMS에게 무선으로 송신한다. 상기 마스터 BMS는, 상기 제1 마스터 안테나를 통해 상기 복수의 슬레이브 BMS 각각으로부터 상기 응답 신호를 수신하고, 상기 제1 마스터 안테나를 통해 수신된 상기 응답 신호의 수신 신호 강도를 기초로, 상기 각 슬레이브 BMS에 할당할 정규 아이디를 결정한다.
또한, 상기 마스터 BMS는, 상기 결정된 정규 아이디를 포함하는 할당 신호를 생성하고, 상기 할당 신호를 상기 임시 아이디가 기 할당된 상기 슬레이브 BMS에게 무선으로 송신할 수 있다.
또한, 상기 각 슬레이브 BMS는, 상기 할당 신호에 응답하여, 자신에게 기 할당된 임시 아이디를 상기 할당 신호에 포함된 상기 정규 아이디로 대체할 수 있다.
또한, 상기 각 슬레이브 BMS는, 미리 정해진 송신 전력 정보 및 기 할당된 상기 임시 아이디가 기 저장된 슬레이브 메모리; 상기 슬레이브 안테나를 이용하여, 상기 응답 신호를 송신하고, 상기 트리거 신호를 수신하도록 구성된 슬레이브 통신부; 및 상기 트리거 신호의 수신 시, 상기 임시 아이디를 포함하는 응답 신호를 생성하고, 상기 응답 신호를 상기 마스터 BMS에게 무선으로 송신하기 위해 상기 송신 전력 정보에 대응하는 송신 전력을 상기 슬레이브 안테나에게 공급하도록 구성된 슬레이브 제어부;를 더 포함할 수 있다. 상기 슬레이브 통신부는, 상기 슬레이브 안테나에게 공급되는 상기 송신 전력을 이용하여, 상기 슬레이브 안테나를 통해 상기 응답 신호를 송신할 수 있다.
또한, 상기 마스터 BMS는, 아이디 할당 테이블 - 상기 아이디 할당 테이블은, 상기 복수의 슬레이브 BMS에 대해 미리 정해진 복수의 기준 신호 강도; 및 상기 복수의 기준 신호 강도에 일대일로 대응하도록 매핑된 복수의 후보 아이디;를 포함함 - 이 기 저장된 마스터 메모리; 상기 제1 마스터 안테나를 이용하여, 상기 트리거 신호를 송신하고, 상기 복수의 슬레이브 BMS 각각으로부터의 상기 응답 신호를 수신하도록 구성된 마스터 통신부; 및 상기 제1 마스터 안테나를 통해 상기 복수의 슬레이브 BMS 각각으로부터 수신된 상기 응답 신호의 수신 신호 강도를 측정하고, 상기 제1 수신 신호 강도와 상기 각 기준 신호 강도 사이의 차이를 기초로, 상기 복수의 후보 아이디 중에서 어느 하나를 상기 각 슬레이브 BMS에 할당할 상기 정규 아이디로 결정하도록 구성된 마스터 제어부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 응답 신호는, 상기 송신 전력 정보를 더 포함할 수 있다. 상기 아이디 할당 테이블은, 상기 복수의 기준 신호 강도에 일대일로 대응하도록 매핑된 복수의 기준 송신 전력 정보;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 마스터 BMS는, 상기 송신 전력 정보를 더 기초로, 상기 각 슬레이브 BMS에 할당할 정규 아이디를 결정할 수 있다.
또한, 상기 마스터 BMS는, 상기 아이디 할당 테이블에 포함된 상기 복수의 기준 신호 강도 중에서, 상기 제1 수신 신호 강도와의 차이가 임계값 미만인 것이 둘 이상인 경우, 상기 둘 이상의 기준 신호 강도에 매핑된 둘 이상의 기준 송신 전력 정보 중에서 상기 송신 전력 정보와의 차이가 가장 작은 어느 한 기준 송신 전력 정보를 선택하고, 상기 선택된 기준 송신 전력 정보에 매핑된 후보 아이디를 상기 각 슬레이브 BMS에 할당할 상기 정규 아이디로 결정할 수 있다.
또한, 상기 마스터 BMS는, 상기 제1 마스터 안테나와는 다른 위치에 설치된 제2 마스터 안테나;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 마스터 BMS는, 상기 제2 마스터 안테나를 통해 상기 복수의 슬레이브 BMS 각각으로부터 상기 응답 신호를 수신하고, 상기 제2 마스터 안테나를 통해 수신된 상기 응답 신호의 수신 신호 강도를 더 기초로, 상기 각 슬레이브 BMS에 할당할 정규 아이디를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 복수의 슬레이브 BMS에게 무선으로 아이디를 할당할 수 있다. 이에 따라, 기존의 케이블 등을 이용한 아이디 할당 기술에 비하여, 케이블 등의 단선 우려가 없고, 공간 활용성도 증대될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 각 슬레이브 BMS로부터 무선으로 송신된 신호의 수신 신호 강도를 기초로, 각 슬레이브 BMS에게 할당할 아이디를 결정할 수 있다. 이에 따라, 특허문헌 1 등과 같이 배터리들에 의한 전위차의 측정 및 비교 과정이 생략될 수 있어, 아이디 할당의 효율성이 향상될 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리팩의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 슬레이브 BMS의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 마스터 BMS의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 마스터 BMS가 복수의 슬레이브 BMS 각각에게 서로 다른 정규 아이디를 할당하는 데에 이용하는 아이디 할당 테이블을 예시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 마스터 BMS가 복수의 슬레이브 BMS 각각에게 서로 다른 정규 아이디를 할당하는 데에 이용하는 아이디 할당 테이블을 예시한다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따라 마스터 BMS가 복수의 슬레이브 BMS 각각에게 서로 다른 정규 아이디를 할당하는 데에 이용하는 아이디 할당 테이블을 예시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 <제어 유닛>과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 장치에 대해 설명하도록 한다. 본 발명에서 전반적으로 사용되는 용어인 "BMS"란, Battery Management System의 약어임을 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 배터리 관리 시스템(30) 및 이를 포함하는 배터리팩(10)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리팩(10)은 복수의 배터리 모듈(20) 및 무선 배터리 관리 시스템(30)을 포함한다. 무선 배터리 관리 시스템(30)은 복수의 슬레이브 BMS(100) 및 적어도 하나의 마스터 BMS(200)를 포함한다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 배터리팩(10)에 3개의 배터리 모듈(20-1~20-3)이 포함되고, 무선 배터리 관리 시스템(30)에 3개의 슬레이브 BMS(100-1~100-3)와 단일의 마스터 BMS(200)가 포함되는 것으로 가정하겠다. 다만, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 배터리팩(10)은 2개의 배터리 모듈(20)만을 포함하거나 4개 이상의 배터리 모듈(20)을 포함할 수 있다. 물론, 무선 배터리 관리 시스템(30)은 2개의 슬레이브 BMS(100) 또는 4개 이상의 슬레이브 BMS(100)를 포함할 수 있고, 2개 이상의 마스터 BMS(200)가 포함될 수도 있다.
복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3)는, 배터리팩(10)에 포함된 복수의 배터리 모듈(20-1~20-3)에 일대일로 대응하도록 설치된다.
복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 각각은, 복수의 배터리 모듈(20-1~20-3) 중 자신이 설치된 어느 한 배터리 모듈(20)과 전기적으로 연결된다. 복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 각각은, 자신과 전기적으로 연결된 배터리 모듈(20)의 전반적인 상태(예컨대, 전압, 전류, 온도)를 검출하고, 배터리 모듈(20)의 상태를 조절하기 위한 각종 제어 기능(예, 충전, 방전, 밸런싱)을 실행한다. 이때, 각 제어 기능은, 각 슬레이브 BMS(100)가 배터리 모듈(20)의 상태를 기초로 직접 실행하는 것이거나, 또는 마스터 BMS(200)로부터의 명령에 따라 실행하는 것일 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 슬레이브 BMS(100)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 각각은, 슬레이브 메모리(110), 슬레이브 안테나(120), 슬레이브 통신부(130) 및 슬레이브 제어부(140)를 포함할 수 있다.
슬레이브 메모리(110)에는 임시 아이디가 기 저장되어 있다. 임시 아이디는, 슬레이브 메모리(110)를 포함하는 슬레이브 BMS(100)의 제조 시에 기 할당된 것이다. 임시 아이디는, 복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 각각에게 후술할 정규 아이디가 할당되기 전까지의 기간 동안, 복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 각각이 마스터 BMS(200)와의 무선 통신을 수행하는 데에 이용될 수 있다. 이때, 복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 중 어느 하나에 기 할당된 임시 아이디는, 나머지 슬레이브 BMS에게 기 할당된 임시 아이디와는 상이할 수 있다. 각 임시 아이디는, 정규 아이디들이 슬레이브 BMS(100)에게 할당되기 전에, 마스터 BMS(200)가 각 슬레이브 BMS(100)를 나머지 슬레이브 BMS(100)로부터 구분하는 데에 이용될 수 있다. 다만, 각 임시 아이디는, 그것이 기 할당된 슬레이브 BMS(100)가 복수의 배터리 모듈(20-1~20-3)들 중 어느 것에 설치되었는지를 나타내는 것은 아니다. 따라서, 각 임시 아이디가 후술할 정규 아이디로 대체되어야만, 마스터 BMS(200)가 각 슬레이브 BMS(100)가 복수의 배터리 모듈(20-1~20-3)들 중 어느 것에 설치되었는지를 판정하고, 그에 따른 제어가 가능하다.
슬레이브 메모리(110)에는 미리 정해진 송신 전력 정보가 저장될 수 있다. 송신 전력 정보는, 마스터 BMS(200)에 의해 개시되는 정규 아이디의 할당 과정에서 슬레이브 안테나(120)에 공급할 전력(즉, 슬레이브 안테나(120)의 송신 전력)을 나타내는 정보이다. 송신 전력 정보는, 슬레이브 메모리(110)의 제조 시에 미리 저장된 것일 수 있다.
또는, 송신 전력 정보는, 배터리팩(10) 내에 각 슬레이브 BMS(100)가 장착될 위치마다 미리 설치되어 있는 태그로부터 슬레이브 통신부(130)가 근거리 무선 통신 등을 통해 수집한 후 슬레이브 메모리(110)에 저장한 것일 수도 있다. 이를 위해, 제1 내지 제3 슬레이브 BMS(100-1~100-3)가 장착되는 배터리팩(10) 내의 제1 내지 제3 부분에는 제1 내지 제3 태그(40-1~40-3)가 기 설치될 수 있다. 제1 태그(40-1)에는 제1 송신 전력 정보(예, 4dBm)가 기록되어 있고, 제2 태그(40-2)에는 제2 송신 전력 정보(예, 5dBm)가 기록되어 있으며, 제3 태그(40-3)에는 제3 송신 전력 정보(예, 46Bm)가 기록되어 있을 수 있다.
이때, 복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 중 어느 하나에게 미리 정해진 송신 전력 정보는, 나머지 슬레이브 BMS 중 적어도 하나에게 미리 정해진 송신 전력 정보와는 상이할 수 있다.
슬레이브 메모리(110)는 데이터를 기록, 소거, 갱신 및 독출할 수 있다고 알려진 공지의 정보 저장 수단이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 슬레이브 메모리(110)는 DRAM, SDRAM, 플래쉬 메모리, ROM, EEPROM, 레지스터 등일 수 있다. 슬레이브 메모리(110)는 슬레이브 제어부(140)에 의해 실행 가능한 프로세스들이 정의된 프로그램 코드들을 저장할 수 있다.
한편, 슬레이브 메모리(110)는 슬레이브 제어부(140)와 물리적으로 분리되어 있을 수도 있고, 칩 등에 슬레이브 제어부(140)와 일체로 집적화되어 있을 수도 있다.
슬레이브 안테나(120) 및 슬레이브 통신부(130)는, 서로 동작 가능하게 연결된다. 슬레이브 통신부(130)는, 슬레이브 안테나(120)에 의해 수신된 무선 신호를 복조하는 무선 회로를 포함한다. 슬레이브 통신부(130)는, 또한 슬레이브 안테나(120)를 통해 마스터 BMS(200)에게 송신하고자 하는 신호를 변조한 후 슬레이브 안테나(120)에게 제공할 수 있다. 슬레이브 안테나(120)는, 슬레이브 통신부(130)에 의해 변조된 신호에 대응하는 무선 신호를 마스터 BMS(200)에게 송신할 수 있다.
또한, 슬레이브 통신부(130)의 무선 회로는, 배터리팩(10) 내에 기 설치된 태그들 중 어느 하나로부터 송신 전력 정보를 무선으로 수집하기 위한 RFID 리더를 포함할 수 있다.
슬레이브 제어부(140)는, 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 슬레이브 메모리(110) 및 슬레이브 통신부(130)에 동작 가능하게 연결된다. 슬레이브 제어부(140)는, 자신을 포함하는 슬레이브 BMS(100)의 전반적인 동작을 관리하도록 구성된다.
슬레이브 제어부(140)는, 배터리 모듈(20)의 상태를 검출하도록 구성된 센싱부를 포함할 수 있다. 예컨대, 센싱부는, 배터리 모듈(20)의 전압을 검출하는 전압 측정 회로, 배터리 모듈(20)의 전류를 검출하는 전류 측정 회로, 또는 배터리 모듈(20)의 온도를 검출하는 온도 검출 회로를 포함할 수 있다. 슬레이브 제어부(140)는, 검출된 배터리 모듈(20)의 상태를 나타내는 센싱 정보를 슬레이브 통신부(130)에게 제공한다. 이에 따라, 슬레이브 통신부(130)는 센싱 정보에 대응하는 무선 신호를 슬레이브 안테나(120)를 통해 마스터 BMS(200)에게 송신하게 된다.
슬레이브 제어부(140)는, 전원 회로를 더 포함할 수 있다. 전원 회로는, 슬레이브 BMS(100)가 설치된 배터리 모듈(20)로부터 공급되는 전기 에너지를 이용하여, 적어도 하나의 전원 전압을 생성한다. 전원 회로에 의해 생성된 전원 전압은, 슬레이브 메모리(110), 슬레이브 안테나(120) 및 슬레이브 통신부(130)에게 제공될 수 있다. 또한, 전원 회로에 의해 생성된 전원 전압은, 슬레이브 제어부(140)에 포함된 각 프로세서에게 제공될 수 있다.
슬레이브 제어부(140)에 포함된 각 프로세서는, 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 슬레이브 제어부(140)의 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 수록될 수 있다. 기록매체는 컴퓨터에 포함된 프로세서에 의해 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 기록매체는 ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 코드 체계는 캐리어 신호로 변조되어 특정한 시점에 통신 캐리어에 포함될 수 있고, 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 마스터 BMS(200)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 마스터 BMS(200)는 마스터 메모리(210), 제1 마스터 안테나(221), 마스터 통신부(230) 및 마스터 제어부(240)를 포함할 수 있다. 또한, 마스터 BMS(200)는, 선택적으로 제2 마스터 안테나(222)를 더 포함할 수 있다.
마스터 메모리(210)에는 아이디 할당 테이블이 기 저장되어 있다. 아이디 할당 테이블은, 복수의 기준 신호 강도 및 복수의 후보 아이디를 포함한다. 복수의 기준 신호 강도는, 복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3)에 대해 미리 정해진 것이다. 또한, 복수의 후보 아이디는, 복수의 기준 신호 강도에 일대일로 대응하도록 매핑되어 있다. 구현예에 따라, 아이디 할당 테이블은, 복수의 위치 정보를 더 포함할 수 있다. 복수의 위치 정보는, 복수의 후보 아이디와 마찬가지로, 복수의 기준 신호 강도에 일대일로 대응하도록 매핑되어 있다. 이는, 복수의 위치 정보가 복수의 후보 아이디와도 일대일로 대응하도록 매핑되어 있음을 의미한다.
복수의 위치 정보는, 복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 각각이 설치된 배터리 모듈(20)이 배터리팩(10) 내의 어느 위치에 있는지를 나타내는 정보이다. 다만, 마스터 BMS(200)는, 복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3)에게 정규 아이디가 할당되기 전까지는, 복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 각각이 복수의 위치 정보 중 어느 것에 대응되는지 판정할 수 없다.
마스터 메모리(210)는 데이터를 기록, 소거, 갱신 및 독출할 수 있다고 알려진 공지의 정보 저장 수단이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 마스터 메모리(210)는 DRAM, SDRAM, 플래쉬 메모리, ROM, EEPROM, 레지스터 등일 수 있다. 마스터 메모리(210)는 슬레이브 제어부(140)에 의해 실행 가능한 프로세스들이 정의된 프로그램 코드들을 저장할 수 있다.
한편, 마스터 메모리(210)는 마스터 제어부(240)와 물리적으로 분리되어 있을 수도 있고, 칩 등에 마스터 제어부(240)와 일체로 집적화되어 있을 수도 있다.
제1 마스터 안테나(221) 및 마스터 통신부(230)는, 서로 동작 가능하게 연결된다. 마스터 통신부(230)는, 제1 마스터 안테나(221)에 의해 수신된 무선 신호를 복조하는 무선 회로(231)를 포함한다. 제2 마스터 안테나(222)에 의해 수신된 무선 신호를 복조하는 무선 회로(232)를 더 포함할 수 있다. 마스터 통신부(230)는, 또한 슬레이브 BMS(100)에게 송신하고자 하는 신호를 변조한 후, 변조된 신호를 제1 마스터 안테나(221) 및 제2 마스터 안테나(222) 중 적어도 하나를 통해 무선으로 송신할 수 있다. 제1 마스터 안테나(221) 및 제2 마스터 안테나(222) 중 적어도 하나는, 마스터 통신부(230)에 의해 변조된 신호에 대응하는 무선 신호를 복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 중 적어도 하나에게 선택적으로 송신할 수 있다.
마스터 제어부(240)는, 전원 회로를 더 포함할 수 있다. 마스터 제어부(240)의 전원 회로는, 배터리 모듈(20), 외부 전원 또는 자신에게 구비된 전원으로부터 공급되는 전기 에너지를 이용하여, 적어도 하나의 전원 전압을 생성한다. 마스터 제어부(240)의 전원 회로에 의해 생성된 전원 전압은, 마스터 메모리(210), 마스터 안테나(221, 222) 및 마스터 통신부(230)에게 제공될 수 있다. 또한, 마스터 제어부(240)의 전원 회로에 의해 생성된 전원 전압은, 마스터 제어부(240)에 포함된 각 프로세서에게 제공될 수 있다.
마스터 제어부(240)는, 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 마스터 메모리(210) 및 마스터 통신부(230)에 동작 가능하게 연결된다. 마스터 제어부(240)는, 마스터 BMS(200)의 전반적인 동작을 관리하도록 구성된다. 또한, 마스터 제어부(240)는, 제1 마스터 안테나(221) 및 제2 마스터 안테나(222) 중 적어도 하나를 통해 수신되는 무선 신호들 중, 복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 각각의 센싱 정보에 대응하는 무선 신호를 기초로, 복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 각각의 SOC(State Of Charge) 및/또는 SOH(State Of Health)를 연산할 수 있다. 또한, 마스터 제어부(240)는, 연산된 SOC 및/또는 SOH를 기초로, 복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 각각의 충전, 방전 및/또는 밸런싱을 제어하기 위한 정보를 생성한 후, 제1 마스터 안테나(221) 및 제2 마스터 안테나(222) 중 적어도 하나와 마스터 통신부(230)를 통해 복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 중 적어도 하나에게 선택적으로 송신할 수 있다.
마스터 제어부(240)에 포함된 각 프로세서는, 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 마스터 제어부(240)의 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 수록될 수 있다. 기록매체는 컴퓨터에 포함된 프로세서에 의해 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 기록매체는 ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 코드 체계는 캐리어 신호로 변조되어 특정한 시점에 통신 캐리어에 포함될 수 있고, 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이하에서는, 무선 배터리 관리 시스템(30)의 복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3)에게 서로 다른 정규 아이디를 할당하는 방식#1, 방식#2, 방식#3 각각에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
< 복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3)에게 서로 다른 정규 아이디를 할당하는 방식#1 >
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 마스터 BMS(200)가 복수의 슬레이브 BMS(100) 각각에게 서로 다른 정규 아이디를 할당하는 데에 이용하는 아이디 할당 테이블을 예시한다.
도 4를 참조하면, 아이디 할당 테이블(400)은, 복수의 데이터 배열(410, 420, 430)을 포함한다. 이때, 데이터 배열의 개수는, 슬레이브 BMS(100)의 개수와 같을 수 있다. 위에서는 슬레이브 BMS(100)가 3개인 것으로 가정하였는바, 아이디 할당 테이블에 포함되는 데이터 배열 역시 3개를 도시하였다.
각 데이터 배열은, 기본적으로 기준 신호 강도 및 후보 아이디를 포함한다. 각 데이터 배열은, 선택적으로 위치 정보를 더 포함할 수 있다.
공통의 데이터 배열에 포함된 기준 신호 강도, 후보 아이디 및 위치 정보는 서로 일대일로 대응되도록 매핑되어 있다. 참고적으로, 기준 신호 강도의 단위는 dBm(decibels above 1 milliwatt)이라고 가정하겠다.
아이디 할당 테이블(400)에서는, 제1 데이터 배열(410)의 제1 기준 신호 강도(-20 dBm)가 제1 후보 아이디(IDcan1) 및 제1 위치 정보(L1)에 매핑되어 있고, 제2 데이터 배열(420)의 제2 기준 신호 강도(-30 dBm)가 제2 후보 아이디(IDcan2) 및 제2 위치 정보(L2)에 매핑되어 있으며, 제3 데이터 배열(430)의 제3 기준 신호 강도(-40 dBm)가 제3 후보 아이디(IDcan3) 및 제3 위치 정보(L3)에 매핑되어 있다. 예컨대, 제1 위치 정보(L1)는 제1 배터리 모듈(20-1) 또는 제1 태그가 배치된 위치를 나타내고, 제2 위치 정보(L2)는 제2 배터리 모듈(20-2) 또는 제2 태그가 배치된 위치를 나타내며, 제3 위치 정보(L3)는 제3 배터리 모듈(20-3) 또는 제3 태그가 배치된 위치를 나타낼 수 있다.
위와 같은 예시적인 아이디 할당 테이블이 기 저장된 마스터 메모리(210)를 포함하는 마스터 BMS(200)는, 제1 내지 제3 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 각각에게 제1 내지 제3 후보 아이디 중 어느 하나를 정규 아이디로서 할당하기 위한 동작을 개시한다.
구체적으로, 마스터 제어부(240)는 정규 아이디의 할당을 명령하는 개시 신호를 마스터 통신부(230)에게 출력한다. 이에, 마스터 통신부(230)는 개시 신호를 변조하여, 무선 신호인 트리거 신호를 생성한다. 트리거 신호는 제1 마스터 안테나(221)를 통해 제1 내지 제3 슬레이브 BMS(100-1~100-3)에게 송신된다.
제1 내지 제3 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 각각의 슬레이브 안테나(120)는, 마스터 BMS(200)로부터의 트리거 신호를 수신하고, 수신된 트리거 신호는 슬레이브 통신부(130)를 거쳐 슬레이브 제어부(140)에게 제공한다.
제1 슬레이브 BMS(100-1)의 슬레이브 제어부(140)는, 트리거 신호에 응답하여, 제1 응답 신호를 생성한다. 제1 슬레이브 BMS(100-1)의 슬레이브 제어부(140)에 의해 생성된 제1 응답 신호에는, 제1 슬레이브 BMS(100-1)에 기 할당된 제1 임시 아이디(IDtemp1)가 포함된다.
제2 슬레이브 BMS(100-2)의 슬레이브 제어부(140)는, 트리거 신호에 응답하여, 제2 응답 신호를 생성한다. 제2 슬레이브 BMS(100-2)의 슬레이브 제어부(140)에 의해 생성된 제2 응답 신호에는, 제2 슬레이브 BMS(100-2)에 기 할당된 제2 임시 아이디(IDtemp2)가 포함된다.
제3 슬레이브 BMS(100-3)의 슬레이브 제어부(140)는, 트리거 신호에 응답하여, 제3 응답 신호를 생성한다. 제3 슬레이브 BMS(100-3)의 슬레이브 제어부(140)에 의해 생성된 제3 응답 신호에는, 제3 슬레이브 BMS(100-3)에 기 할당된 제3 임시 아이디(IDtemp3)가 포함된다.
제1 내지 제3 임시 아이디는 상호 구분 가능한 데이터 형식을 가질 수 있다.
제1 슬레이브 BMS(100-1)의 슬레이브 안테나(120)는, 제1 슬레이브 BMS(100-1)의 슬레이브 제어부(140)에 의해 공급되는 제1 송신 전력을 이용하여 제1 임시 아이디를 포함하는 제1 응답 신호를 무선으로 송신한다. 또한, 제2 슬레이브 BMS(100-2)의 슬레이브 안테나(120)는, 제2 슬레이브 BMS(100-2)의 슬레이브 제어부(140)에 의해 공급되는 제2 송신 전력을 이용하여 제2 임시 아이디를 포함하는 제2 응답 신호를 무선으로 송신한다. 또한, 제3 슬레이브 BMS(100-3)의 슬레이브 안테나(120)는, 제3 슬레이브 BMS(100-3)의 슬레이브 제어부(140)에 의해 공급되는 제3 송신 전력을 이용하여 제3 임시 아이디를 포함하는 제3 응답 신호를 무선으로 송신한다.
제1 내지 제3 송신 전력 각각은, 제1 내지 제3 응답 신호를 무선으로 송신하는 동안 제1 내지 제3 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 각각의 슬레이브 안테나(120)에게 공급되도록 미리 정해진 제1 내지 제3 송신 전력 정보에 대응할 수 있다. 예컨대, 제1 송신 전력 정보는 제1 슬레이브 BMS(100-1)의 슬레이브 메모리(110)에 기 저장되어 있고, 제2 송신 전력 정보는 제2 슬레이브 BMS(100-2)의 슬레이브 메모리(110)에 기 저장되어 있으며, 제3 송신 전력 정보는 제3 슬레이브 BMS(100-3)의 슬레이브 메모리(110)에 기 저장되어 있을 수 있다.
이때, 제1 내지 제3 슬레이브 BMS(100-1~100-3)에 의한 제1 내지 제3 응답 신호는, 동시에 또는 순차적으로 마스터 BMS(200)에게 무선으로 송신된다. 예컨대, 트리거 신호가 제1 내지 제3 슬레이브 BMS(100-1~100-3)에게 동시에 송신된 경우, 제1 슬레이브 BMS(100-1)는 트리거 신호의 수신 시점부터 제1 임시 아이디에 대응하는 제1 지연 시간이 경과한 시점에 제1 임시 아이디를 포함하는 제1 응답 신호를 무선으로 송신하고, 제2 슬레이브 BMS(100-2)는 트리거 신호의 수신 시점부터 제2 임시 아이디에 대응하는 제2 지연 시간이 경과한 시점에 제2 임시 아이디를 포함하는 제2 응답 신호를 무선으로 송신하며, 제3 슬레이브 BMS(100-3)는 트리거 신호의 수신 시점부터 제3 임시 아이디에 대응하는 제3 지연 시간이 경과한 시점에 제3 임시 아이디를 포함하는 제3 응답 신호를 무선으로 송신할 수 있다. 이에 따라, 복수의 응답 신호가 마스터 BMS(200)에게 한꺼번에 송신됨에 따른 신호 간섭 현상 등을 억제할 수 있다.
마스터 BMS(200)는, 제1 내지 제3 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 각각으로부터 동시에 또는 순차적으로 송신되는 제1 내지 제3 응답 신호를 제1 마스터 안테나(221) 및 제2 마스터 안테나(222) 중 적어도 하나를 통해 수신한다. 제1 내지 제3 응답 신호 각각에는 서로 다른 제1 내지 제3 임시 아이디가 포함되어 있음을 전술한바와 같다. 따라서, 마스터 제어부(240)는 제1 내지 제3 임시 아이디를 기초로, 제1 내지 제3 응답 신호를 구분할 수 있다.
그 다음, 마스터 제어부(240)는, 제1 내지 제3 응답 신호 각각의 수신 신호 강도를 측정한다. 수신 신호 강도는, Received Signal Strength Indication의 약자는 'RSSI'라고 칭할 수도 있다.
가령, 제1 마스터 안테나(221)를 통해 수신된 제1 내지 제3 응답 신호 각각의 수신 신호 강도가 -21 dBm, -29 dBm 및 -42 dBm로 측정된 상황이라고 해보자.
마스터 제어부(240)는, 제1 내지 제3 응답 신호 각각의 수신 신호 강도와 아이디 할당 테이블(400)에 포함된 제1 내지 제3 기준 신호 강도 간의 차이를 연산할 수 있다. 예컨대, 제1 응답 신호의 수신 신호 강도 -21 dBm는, 제1 기준 신호 강도와는 -1dBm의 차이를 가지고, 제2 기준 신호 강도와는 9dBm의 차이를 가지며, 제3 기준 신호 강도와는 19dBm의 차이를 가진다.
또한, 제2 응답 신호의 수신 신호 강도 -29 dBm는, 제1 기준 신호 강도와는 -9dBm의 차이를 가지고, 제2 기준 신호 강도와는 1dBm의 차이를 가지며, 제3 기준 신호 강도와는 11dBm의 차이를 가진다.
또한, 제3 응답 신호의 수신 신호 강도 -42 dBm는, 제1 기준 신호 강도와는 -22dBm의 차이를 가지고, 제2 기준 신호 강도와는 -12dBm의 차이를 가지며, 제3 기준 신호 강도와는 -2dBm의 차이를 가진다.
그 다음, 마스터 제어부(240)는, 제1 내지 제3 응답 신호 각각의 수신 신호 강도와 아이디 할당 테이블에 포함된 제1 내지 제3 기준 신호 강도 간의 차이를 기초로, 제1 내지 제3 후보 아이디를 하나씩 선택할 수 있다.
예컨대, 제1 응답 신호의 수신 신호 강도와 제1 내지 제3 기준 신호 강도 간의 차이의 절대값은 1dBm, 9dBm 및 19dBm이며, 이 중 소정의 임계값(예컨대, 6dBm)보다 작은 것은 1dBm이 유일하다. 이 경우, 마스터 제어부(240)는 제1 기준 신호 강도에 매핑된 제1 후보 아이디(IDcan1)을 제1 슬레이브 BMS(100-1)에게 할당할 제1 정규 아이디로 결정할 수 있다.
또한, 제2 응답 신호의 수신 신호 강도와 제1 내지 제3 기준 신호 강도 간의 차이의 절대값은 9dBm, 1dBm 및 11dBm이며, 이 중 소정의 임계값(예컨대, 6dBm)보다 작은 것은 1dBm이 유일하다. 이 경우, 마스터 제어부(240)는 제2 기준 신호 강도에 매핑된 제2 후보 아이디(IDcan2)을 제2 슬레이브 BMS(100-2)에게 할당할 제2 정규 아이디로 결정할 수 있다.
또한, 제3 응답 신호의 수신 신호 강도와 제1 내지 제3 기준 신호 강도 간의 차이의 절대값은 22dBm, 12dBm 및 2dBm이며, 이 중 소정의 임계값(예컨대, 6dBm)보다 작은 것은 2dBm이 유일하다. 이 경우, 마스터 제어부(240)는 제3 기준 신호 강도에 매핑된 제3 후보 아이디(IDcan3)을 제3 슬레이브 BMS(100-3)에게 할당할 제3 정규 아이디로 결정할 수 있다.
마스터 BMS(200)는, 무선 배터리 관리 시스템(30) 내의 모든 슬레이브 BMS(100-1~100-3)에게 할당할 정규 아이디의 결정이 완료되면, 제1 내지 제3 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 각각에 대하여 결정된 정규 아이디를 포함하는 제1 내지 제3 할당 신호를 생성한다. 이때, 제1 내지 제3 할당 신호에는, 제1 내지 제3 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 각각의 임시 아이디가 더 포함될 수 있다. 예컨대, 제1 할당 신호에는 제1 임시 아이디(IDtemp1) 및 제1 정규 아이디(IDcan1)이 포함되고, 제2 할당 신호에는 제2 임시 아이디(IDtemp2) 및 제2 정규 아이디(IDcan2)이 포함되며, 제3 할당 신호에는 제3 임시 아이디(IDtemp3) 및 제3 정규 아이디(IDcan3)이 포함된다.
마스터 BMS(200)는, 제1 내지 제3 할당 신호 각각을 동시에 또는 순차적으로 제1 내지 제3 슬레이브 BMS(100-1~100-3)에게 무선으로 송신한다. 이때, 제1 내지 제3 슬레이브 BMS(100-1~100-3) 각각은 제1 내지 제3 할당 신호 중에서 자신에게 기 할당된 임시 아이디와 동일한 임시 아이디를 포함하는 어느 한 할당 신호만을 자신의 슬레이브 메모리(110)에 저장할 수 있다.
예컨대, 제1 슬레이브 BMS(100-1)는, 제1 내지 제3 할당 신호 중에서 제1 임시 아이디(IDtemp1)를 포함하는 제1 할당 신호에 포함된 제1 정규 아이디(IDcan1)를 자신의 슬레이브 메모리(110)에 저장한다. 이때, 제1 슬레이브 BMS(100-1)는, 자신의 슬레이브 메모리(110)에 저장된 제1 임시 아이디(IDtemp1)를 제1 정규 아이디(IDcan1)로 대체할 수 있다.
또한, 제2 슬레이브 BMS(100-2)는, 제1 내지 제3 할당 신호 중에서 제2 임시 아이디(IDtemp2)를 포함하는 제2 할당 신호에 포함된 제2 정규 아이디(IDcan2)를 자신의 슬레이브 메모리(110)에 저장한다. 이때, 제2 슬레이브 BMS(100-2)는, 자신의 슬레이브 메모리(110)에 저장된 제2 임시 아이디(IDtemp2)를 제2 정규 아이디(IDcan2)로 대체할 수 있다.
또한, 제3 슬레이브 BMS(100-3)는, 제1 내지 제3 할당 신호 중에서 제3 임시 아이디(IDtemp3)를 포함하는 제3 할당 신호에 포함된 제3 정규 아이디(IDcan3)를 자신의 슬레이브 메모리(110)에 저장한다. 이때, 제3 슬레이브 BMS(100-3)는, 자신의 슬레이브 메모리(110)에 저장된 제3 임시 아이디(IDtemp3)를 제3 정규 아이디(IDcan3)로 대체할 수 있다.
한편, 도 4를 참조하여 전술한 방식#1은, 제1 내지 제3 기준 신호 강도 중에서 각 응답 신호의 수신 신호 강도와의 차이가 임계값 미만인 것이 하나인 상황에 적용 가능하다. 그러나, 제1 내지 제3 기준 신호 강도 중에서 각 응답 신호의 수신 신호 강도와의 차이가 임계값 미만인 것이 둘 이상인 상황에 적용하는 데에는 한계가 있다.
가령, 앞서 예로 든바와는 달리, 제1 슬레이브 BMS(100-1)가 송신한 제1 응답 신호의 수신 신호 강도가 -25dBm로 측정된다면, 제1 기준 신호 강도 -20 dBm와의 차이의 절대값 5dBm은 임계값(예, 6dBm)보다 작고, 제2 기준 신호 강도 -30 dBm와의 차이의 절대값 5dBm 역시 임계값(예, 6dBm)보다 작다. 따라서, 마스터 BMS(200)는 제1 및 제2 후보 아이디 중에서 어느 것을 제1 슬레이브 BMS(100-1)에게 정규 아이디로 할당할지 제대로 결정할 수 없다.
이하에서는, 이러한 문제를 해결할 수 있도록 방식#1을 변형한 방식#2와 방식#3에 대하여 설명하기로 한다. 미리 요약하자면, 방식#2는 각 슬레이브 BMS(100)로부터의 응답 신호에 포함된 송신 전력 정보를 더 기초로, 각 슬레이브 BMS(100)에게 할당할 정규 아이디를 결정하기 위한 것이다. 또한, 방식#3은 제2 마스터 안테나(222)를 통해 수신된 응답 신호의 수신 신호 강도를 더 기초로, 각 슬레이브 BMS(100)에게 할당할 정규 아이디를 결정하기 위한 것이다.
< 복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3)에게 서로 다른 정규 아이디를 할당하는 방식#2 >
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 마스터 BMS(200)가 복수의 슬레이브 BMS(100) 각각에게 서로 다른 정규 아이디를 할당하는 데에 이용하는 아이디 할당 테이블을 예시한다.
도 5를 참조하면, 도 4의 아이디 할당 테이블(400)과는 달리, 아이디 할당 테이블(500)의 각 데이터 배열은, 기본적으로 기준 신호 강도 및 후보 아이디를 포함함은 물론 기준 송신 전력 정보를 더 포함한다. 아이디 할당 테이블에 포함된 복수의 기준 송신 전력 정보는 복수의 기준 신호 강도에 일대일로 매핑된다. 즉, 공통의 데이터 배열에 포함된 기준 신호 강도, 기준 송신 전력 정보, 후보 아이디 및 위치 정보는 서로 일대일로 대응되도록 매핑되어 있다.
아이디 할당 테이블에서는, 제1 데이터 배열(510)의 제1 기준 신호 강도(-20 dBm)가 제1 기준 송신 전력 정보(4dBm), 제1 후보 아이디(IDcan1) 및 제1 위치 정보(L1)에 매핑되어 있고, 제2 데이터 배열(520)의 제2 기준 신호 강도(-30 dBm)가 제2 기준 송신 전력 정보(5dBm), 제2 후보 아이디(IDcan2) 및 제2 위치 정보(L2)에 매핑되어 있으며, 제3 데이터 배열(530)의 제3 기준 신호 강도(-40 dBm)가 제3 기준 송신 전력 정보(6dBm), 제3 후보 아이디(IDcan3) 및 제3 위치 정보(L3)에 매핑되어 있다.
도 4를 참조하여 전술한 방식#1과 유사하게, 제1 슬레이브 BMS(100-1)의 슬레이브 제어부(140)는, 트리거 신호에 응답하여, 제1 응답 신호를 생성한다. 제1 슬레이브 BMS(100-1)의 슬레이브 제어부(140)에 의해 생성된 제1 응답 신호에는, 제1 슬레이브 BMS(100-1)에 기 할당된 제1 임시 아이디(IDtemp1)와 함께 제1 기준 송신 전력 정보(4dBm)가 포함된다.
제2 슬레이브 BMS(100-2)의 슬레이브 제어부(140)는, 트리거 신호에 응답하여, 제2 응답 신호를 생성한다. 제2 슬레이브 BMS(100-2)의 슬레이브 제어부(140)에 의해 생성된 제2 응답 신호에는, 제2 슬레이브 BMS(100-2)에 기 할당된 제2 임시 아이디(IDtemp2)와 함께 제2 기준 송신 전력 정보(5dBm)가 포함된다.
제3 슬레이브 BMS(100-3)의 슬레이브 제어부(140)는, 트리거 신호에 응답하여, 제3 응답 신호를 생성한다. 제3 슬레이브 BMS(100-3)의 슬레이브 제어부(140)에 의해 생성된 제3 응답 신호에는, 제3 슬레이브 BMS(100-3)에 기 할당된 제3 임시 아이디(IDtemp3)와 함께 제3 기준 송신 전력 정보(6dBm)가 포함된다.
가령, 제1 마스터 안테나(221)를 통해 수신된 제1 내지 제3 응답 신호 각각의 수신 신호 강도가 -24.5dBm, -25.5dBm 및 -35.5dBm로 측정된 상황이라고 해보자.
이 경우, 제1 응답 신호의 수신 신호 강도와 제1 내지 제3 기준 신호 강도 간의 차이의 절대값은 4.5dBm, 5.5dBm 및 15.5dBm이며, 이 중 소정의 임계값(예컨대, 6dBm)보다 작은 것은 4.5dBm과 5.5dBm이다. 즉, 제1 내지 제3 기준 신호 강도 중에서 제1 응답 신호의 수신 신호 강도와의 차이의 절대값이 소정의 임계값(예컨대, 6dBm)보다 작은 것은 제1 및 제2 기준 신호 강도이다.
또한, 제2 응답 신호의 수신 신호 강도와 제1 내지 제3 기준 신호 강도 간의 차이의 절대값은 5.5dBm, 4.5dBm 및 14.5dBm이며, 이 중 소정의 임계값(예컨대, 6dBm)보다 작은 것은 5.5dBm과 4.5dBm이다. 즉, 제1 내지 제3 기준 신호 강도 중에서 제2 응답 신호의 수신 신호 강도와의 차이의 절대값이 소정의 임계값(예컨대, 6dBm)보다 작은 것은 제1 및 제2 기준 신호 강도이다.
또한, 제3 응답 신호의 수신 신호 강도와 제1 내지 제3 기준 신호 강도 간의 차이의 절대값은 15.5dBm, 5.5dBm 및 4.5dBm이며, 이 중 소정의 임계값(예컨대, 6dBm)보다 작은 것은 5.5dBm과 4.5dBm이다. 즉, 제1 내지 제3 기준 신호 강도 중에서 제3 응답 신호의 수신 신호 강도와의 차이의 절대값이 소정의 임계값(예컨대, 6dBm)보다 작은 것은 제2 및 제3 기준 신호 강도이다.
마스터 제어부(240)는, 아이디 할당 테이블에 포함된 복수의 기준 신호 강도 중에서 각 수신 신호 강도와의 차이가 임계값 미만인 것이 둘 이상인 경우, 둘 이상의 기준 신호 강도에 매핑된 둘 이상의 기준 송신 전력 정보 중에서 송신 전력 정보와의 차이가 가장 작은 어느 한 기준 송신 전력 정보를 결정할 수 있다.
마스터 BMS(200)는, 제1 응답 신호의 수신 신호 강도와 임계값 미만의 차이를 가지는 제1 및 제2 기준 신호 강도 각각과 매핑된 제1 및 제2 기준 송신 전력 정보 중에서, 제1 송신 전력 정보와의 차이가 가장 작은 제1 기준 송신 정보를 선택한다. 다음, 마스터 BMS(200)는, 선택된 제1 기준 송신 정보에 매핑된 제1 후보 아이디(IDcan1)를 제1 슬레이브 BMS(100-1)에게 할당할 제1 정규 아이디로 결정할 수 있다.
또한, 마스터 BMS(200)는, 제2 응답 신호의 수신 신호 강도와 임계값 미만의 차이를 가지는 제1 및 제2 기준 신호 강도 각각과 매핑된 제1 및 제2 기준 송신 전력 정보 중에서, 제2 송신 전력 정보와의 차이가 가장 작은 제2 기준 송신 정보를 선택한다. 다음, 마스터 BMS(200)는, 선택된 제2 기준 송신 정보에 매핑된 제2 후보 아이디(IDcan2)를 제2 슬레이브 BMS(100-2)에게 할당할 제2 정규 아이디로 결정할 수 있다.
또한, 마스터 BMS(200)는, 제3 응답 신호의 수신 신호 강도와 임계값 미만의 차이를 가지는 제2 및 제3 기준 신호 강도 각각과 매핑된 제2 및 제3 기준 송신 전력 정보 중에서, 제3 송신 전력 정보와의 차이가 가장 작은 제3 기준 송신 정보를 선택한다. 다음, 마스터 BMS(200)는, 선택된 제3 기준 송신 정보에 매핑된 제3 후보 아이디(IDcan3)를 제3 슬레이브 BMS(100-3)에게 할당할 제3 정규 아이디로 결정할 수 있다.
< 복수의 슬레이브 BMS(100-1~100-3)에게 서로 다른 정규 아이디를 할당하는 방식#3 >
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따라 마스터 BMS(200)가 복수의 슬레이브 BMS(100) 각각에게 서로 다른 정규 아이디를 할당하는 데에 이용하는 아이디 할당 테이블을 예시한다.
도 6을 참조하면, 도 4의 아이디 할당 테이블(400) 및 도 5의 아이디 할당 테이블(500)과는 달리, 아이디 할당 테이블(600)의 각 데이터 배열은, 기본적으로 기준 신호 강도 및 후보 아이디를 포함함은 물론 보조 신호 강도를 더 포함한다. 아이디 할당 테이블(600)에 포함된 복수의 보조 신호 강도는 복수의 기준 신호 강도에 일대일로 매핑된다. 즉, 공통의 데이터 배열에 포함된 기준 신호 강도, 보조 신호 강도, 후보 아이디 및 위치 정보는 서로 일대일로 대응되도록 매핑되어 있다.
아이디 할당 테이블에서는, 제1 데이터 배열(610)의 제1 기준 신호 강도(-20 dBm)가 제1 보조 신호 강도(-21dBm), 제1 후보 아이디(IDcan1) 및 제1 위치 정보(L1)에 매핑되어 있고, 제2 데이터 배열(620)의 제2 기준 신호 강도(-30 dBm)가 제2 보조 신호 강도(-32dBm), 제2 후보 아이디(IDcan2) 및 제2 위치 정보(L2)에 매핑되어 있으며, 제3 데이터 배열(630)의 제3 기준 신호 강도(-40 dBm)가 제3 보조 신호 강도(-43dBm), 제3 후보 아이디(IDcan3) 및 제3 위치 정보(L3)에 매핑되어 있다.
도 4를 참조하여 전술한 방식#1과 유사하게, 제1 슬레이브 BMS(100-1)의 슬레이브 제어부(140)에 의해 생성된 제1 응답 신호에는, 제1 슬레이브 BMS(100-1)에 기 할당된 제1 임시 아이디(IDtemp1)가 포함된다. 또한, 제2 슬레이브 BMS(100-2)의 슬레이브 제어부(140)에 의해 생성된 제2 응답 신호에는, 제2 슬레이브 BMS(100-2)에 기 할당된 제2 임시 아이디(IDtemp2)가 포함된다. 또한, 제3 슬레이브 BMS(100-3)의 슬레이브 제어부(140)에 의해 생성된 제3 응답 신호에는, 제3 슬레이브 BMS(100-3)에 기 할당된 제3 임시 아이디(IDtemp3)가 포함된다.
다만, 방식#1 및 방식 #2와는 대조적으로, 마스터 BMS(200)는 제1 마스터 안테나(221)를 통해 제1 내지 제3 응답 신호를 수신하면서, 제2 마스터 안테나(222)를 통해서도 제1 내지 제3 응답 신호를 수신할 수 있다. 이 경우, 마스터 제어부(240)는, 제2 마스터 안테나(222)를 통해 수신된 제1 내지 제3 응답 신호 각각의 수신 신호 강도를 측정할 수 있다.
가령, 제1 마스터 안테나(221)를 통해 수신된 제1 내지 제3 응답 신호 각각의 수신 신호 강도가 -24.5dBm, -25.5dBm 및 -35.5dBm로 측정되고, 제2 마스터 안테나(222)를 통해 수신된 제1 내지 제3 응답 신호 각각의 수신 신호 강도가 -25dBm, -27dBm 및 -38dBm로 측정된 상황이라고 해보자.
이 경우, 제1 마스터 안테나(221)를 통해 수신된 제1 응답 신호의 수신 신호 강도와 제1 내지 제3 기준 신호 강도 간의 차이의 절대값은 4.5dBm, 5.5dBm 및 15.5dBm이며, 제2 마스터 안테나(222)를 통해 수신된 제1 응답 신호의 수신 신호 강도와 제1 내지 제3 보조 신호 강도 간의 차이의 절대값은 4dBm, 7dBm 및 18dBm이다. 즉, 제1 내지 제3 기준 신호 강도 중에서 제1 마스터 안테나(221)를 통해 수신된 제1 응답 신호의 수신 신호 강도와의 차이의 절대값이 소정의 임계값(예컨대, 6dBm)보다 작은 것은 제1 및 제2 기준 신호 강도이고, 제1 내지 제3 보조 신호 강도 중에서 제2 마스터 안테나(222)를 통해 수신된 제1 응답 신호의 수신 신호 강도와의 차이의 절대값이 소정의 임계값(예컨대, 6dBm)보다 작은 것은 제1 보조 신호 강도이다. 이에 따라, 마스터 제어부(240)는, 제1 및 제2 기준 신호 강도 각각과 매핑된 제1 및 제2 후보 아이디 중에서, 제1 보조 신호 강도와도 매핑된 제1 후보 아이디(IDcan1)를 제1 슬레이브 BMS(100-1)에게 할당할 정규 아이디로 결정할 수 있다.
또한, 제1 마스터 안테나(221)를 통해 수신된 제2 응답 신호의 수신 신호 강도와 제1 내지 제3 기준 신호 강도 간의 차이의 절대값은 5.5dBm, 4.5dBm 및 14.5dBm이며, 제2 마스터 안테나(222)를 통해 수신된 제2 응답 신호의 수신 신호 강도와 제1 내지 제3 보조 신호 강도 간의 차이의 절대값은 6dBm, 5dBm 및 16dBm이다. 즉, 제1 내지 제3 기준 신호 강도 중에서 제1 마스터 안테나(221)를 통해 수신된 제2 응답 신호의 수신 신호 강도와의 차이의 절대값이 소정의 임계값(예컨대, 6dBm)보다 작은 것은 제1 및 제2 기준 신호 강도이고, 제1 내지 제3 보조 신호 강도 중에서 제2 마스터 안테나(222)를 통해 수신된 제2 응답 신호의 수신 신호 강도와의 차이의 절대값이 소정의 임계값(예컨대, 6dBm)보다 작은 것은 제2 보조 신호 강도이다. 이에 따라, 마스터 제어부(240)는, 제1 및 제2 기준 신호 강도 각각과 매핑된 제1 및 제2 후보 아이디 중에서, 제2 보조 신호 강도와도 매핑된 제2 후보 아이디(IDcan2)를 제2 슬레이브 BMS(100-2)에게 할당할 정규 아이디로 결정할 수 있다.
또한, 제1 마스터 안테나(221)를 통해 수신된 제3 응답 신호의 수신 신호 강도와 제1 내지 제3 기준 신호 강도 간의 차이의 절대값은 15.5dBm, 5.5dBm 및 4.5dBm이며, 제2 마스터 안테나(222)를 통해 수신된 제2 응답 신호의 수신 신호 강도와 제1 내지 제3 보조 신호 강도 간의 차이의 절대값은 17dBm, 6dBm 및 5dBm이다. 즉, 제1 내지 제3 기준 신호 강도 중에서 제1 마스터 안테나(221)를 통해 수신된 제3 응답 신호의 수신 신호 강도와의 차이의 절대값이 소정의 임계값(예컨대, 6dBm)보다 작은 것은 제2 및 제3 기준 신호 강도이고, 제1 내지 제3 보조 신호 강도 중에서 제2 마스터 안테나(222)를 통해 수신된 제3 응답 신호의 수신 신호 강도와의 차이의 절대값이 소정의 임계값(예컨대, 6dBm)보다 작은 것은 제3 보조 신호 강도이다. 이에 따라, 마스터 제어부(240)는, 제2 및 제3 기준 신호 강도 각각과 매핑된 제2 및 제3 후보 아이디 중에서, 제3 보조 신호 강도와도 매핑된 제3 후보 아이디(IDcan3)를 제3 슬레이브 BMS(100-3)에게 할당할 정규 아이디로 결정할 수 있다.
한편, 전술한 아이디 할당 테이블들(400, 500, 600) 각각에 기록되는 각 데이터의 수치 등은 예시적인 것으로서, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아니다.
아이디 할당 테이블들(400, 500, 600) 각각에 기록되는 각 데이터(예, 기준 신호 강도, 보조 신호 강도)는, 무선 배터리 관리 시스템(30)을 설계하는 과정에서 시뮬레이션이나 실측을 통해 미리 획득된 것일 수 있다.
또한, 마스터 제어부(140)는, 칼만 필터 등과 같은 공지의 다양한 오차 저감 알고리즘을 이용하여, 측정된 수신 신호 강도를 보정하고, 보정된 수신 신호 강도를 각 아이디 할당 테이블에 기록되는 기준 신호 강도와 비교할 수 있다. 이에 따라, 각 아이디 할당 테이블에 기록되는 기준 신호 강도와 실제로 측정되는 수신 신호 강도 사이의 오차를 저감하여, 정규 아이디를 할당하는 과정에서의 에러 발생을 줄일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
10: 배터리팩
20: 배터리 모듈
30: 무선 배터리 관리 시스템
100: 슬레이브 BMS
110: 슬레이브 메모리
120: 슬레이브 안테나
130: 슬레이브 통신부
140: 슬레이브 제어부
200: 마스터 BMS
210: 마스터 메모리
221: 제1 마스터 안테나
222: 제2 마스터 안테나
230: 마스터 통신부
240: 마스터 제어부

Claims (10)

  1. 무선 배터리 관리 시스템에 있어서,
    복수의 배터리 모듈에 일대일로 설치되는 것으로서, 각각 슬레이브 안테나를 포함하는 복수의 슬레이브 BMS; 및
    제1 마스터 안테나를 포함하고, 상기 복수의 슬레이브 BMS에 대한 아이디 할당을 위한 트리거 신호를 상기 상기 복수의 슬레이브 BMS에게 무선으로 송신하도록 구성된 마스터 BMS;를 포함하고,
    상기 각 슬레이브 BMS는,
    미리 정해진 송신 전력 정보 및 자신의 임시 아이디가 저장된 슬레이브 메모리;
    상기 슬레이브 안테나를 이용하여, 상기 트리거 신호를 수신하도록 구성된 슬레이브 통신부; 및
    상기 트리거 신호의 수신 시, 상기 임시 아이디를 포함하는 응답 신호를 생성하고, 상기 송신 전력 정보에 대응하는 송신 전력을 상기 슬레이브 안테나에게 공급하도록 구성된 슬레이브 제어부를 더 포함하고,
    상기 슬레이브 통신부는, 상기 송신 전력을 이용하여, 상기 슬레이브 안테나를 통해 상기 응답 신호를 송신하고,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 제1 마스터 안테나를 통해 상기 복수의 슬레이브 BMS 각각으로부터 상기 응답 신호를 수신하고,
    상기 제1 마스터 안테나를 통해 수신된 상기 응답 신호의 수신 신호 강도를 기초로, 상기 각 슬레이브 BMS에 할당할 정규 아이디를 결정하는, 무선 배터리 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 결정된 정규 아이디를 포함하는 할당 신호를 생성하고, 상기 할당 신호를 상기 임시 아이디가 기 할당된 상기 슬레이브 BMS에게 무선으로 송신하는, 무선 배터리 관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 각 슬레이브 BMS는,
    상기 할당 신호에 응답하여, 자신에게 기 할당된 임시 아이디를 상기 할당 신호에 포함된 상기 정규 아이디로 대체하는, 무선 배터리 관리 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    아이디 할당 테이블 - 상기 아이디 할당 테이블은, 상기 복수의 슬레이브 BMS에 대해 미리 정해진 복수의 기준 신호 강도; 및 상기 복수의 기준 신호 강도에 일대일로 대응하도록 매핑된 복수의 후보 아이디;를 포함함 - 이 기 저장된 마스터 메모리;
    상기 제1 마스터 안테나를 이용하여, 상기 트리거 신호를 송신하고, 상기 복수의 슬레이브 BMS 각각으로부터의 상기 응답 신호를 수신하도록 구성된 마스터 통신부; 및
    상기 제1 마스터 안테나를 통해 상기 복수의 슬레이브 BMS 각각으로부터 수신된 상기 응답 신호의 수신 신호 강도를 측정하고,
    상기 제1 수신 신호 강도와 상기 각 기준 신호 강도 사이의 차이를 기초로, 상기 복수의 후보 아이디 중에서 어느 하나를 상기 각 슬레이브 BMS에 할당할 상기 정규 아이디로 결정하도록 구성된 마스터 제어부;를 포함하는, 무선 배터리 관리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 응답 신호는,
    상기 송신 전력 정보를 더 포함하고,
    상기 아이디 할당 테이블은,
    상기 복수의 기준 신호 강도에 일대일로 대응하도록 매핑된 복수의 기준 송신 전력 정보;을 더 포함하는, 무선 배터리 관리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 송신 전력 정보를 더 기초로, 상기 각 슬레이브 BMS에 할당할 정규 아이디를 결정하는, 무선 배터리 관리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 아이디 할당 테이블에 포함된 상기 복수의 기준 신호 강도 중에서, 상기 제1 수신 신호 강도와의 차이가 임계값 미만인 것이 둘 이상인 경우,
    상기 둘 이상의 기준 신호 강도에 매핑된 둘 이상의 기준 송신 전력 정보 중에서 상기 송신 전력 정보와의 차이가 가장 작은 어느 한 기준 송신 전력 정보를 선택하고,
    상기 선택된 기준 송신 전력 정보에 매핑된 후보 아이디를 상기 각 슬레이브 BMS에 할당할 상기 정규 아이디로 결정하는, 무선 배터리 관리 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 제1 마스터 안테나와는 다른 위치에 설치된 제2 마스터 안테나;를 더 포함하는, 무선 배터리 관리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 제2 마스터 안테나를 통해 상기 복수의 슬레이브 BMS 각각으로부터 상기 응답 신호를 수신하고,
    상기 제2 마스터 안테나를 통해 수신된 상기 응답 신호의 수신 신호 강도를 더 기초로, 상기 각 슬레이브 BMS에 할당할 정규 아이디를 결정하는, 무선 배터리 관리 시스템.
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