KR102547647B1 - 슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 시스템 및 이의 실행 방법 - Google Patents

슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 시스템 및 이의 실행 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 시스템은 서로 직렬로 연결되어 있으며 센싱 데이터를 생성하여 센싱 데이터를 직렬 연결된 슬레이브 유닛에 제공하는 복수의 슬레이브 유닛 및 상기 복수의 슬레이브 유닛 중 마지막 슬레이브 유닛과 연결되어 있으며 상기 마지막 슬레이브 유닛으로부터 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각에서 센싱된 센싱 데이터를 수신하는 마스터 유닛을 포함한다.

Description

슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 시스템 및 이의 실행 방법{SYSTEM FOR COMMUNICATION BETWEEN MASTER AND SLAVE IN SUPERCAP SYSTEM AND METHOD PERFORMING THEREOF}
본 발명은 슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 시스템 및 이의 실행 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 직렬로 연결된 복수의 슬레이브 유닛 중 마스터 유닛과 연결된 마지막 슬레이브 유닛이 다른 슬레이브 유닛의 센싱 데이터를 모아 마스터 유닛에 전송할 수 있도록 하는 슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 시스템 및 이의 실행 방법을 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 배터리가 방전되는 경우, 타 차량 또는 신품 배터리로부터 점프케이블을 이용하여 전기를 인가받아 방전된 차량의 배터리를 시동시킴과 아울러 발전기를 구동하여 배터리를 충전한다.
자동차 배터리는 자동차 엔진에 연결되어 있는 발전기(알터네이터)에 의해 충전되고, 자동차를 시동시키는 스타팅 모터를 구동시키는데 동력을 공급한다. 그런데 자동차 배터리에 전기가 충전되어 있지 않은 경우 자동차 엔진이 구동되지 않으며, 엔진이 구동되지 않으면 발전기도 구동할 수 없어 배터리는 새로이 충전되지 아니한다.
이렇게 배터리가 방전되는 경우 점프케이블을 이용하여 타 차량 또는 신품의 배터리로부터 전기를 인가받아 자동차를 시동시키고 발전기도 구동하여 배터리가 충전되게 된다.
또한, 현재에는 국내에 있는 자동차 손해보험 회사의 상품중에 긴급출동 서비스라는 것이 있어 어려움을 극복하게 해 주는 경우도 있지만. 시간을 중시하는 현대인에게는 그저 답답할 뿐이다.
통상적으로, 슈퍼 캡(Super Capacitor)은 차세대 에너지 저장 장치로 많은 주목을 받고 있으며, 슈퍼 캡을 주에너지 저장 장치 또는 보조 에너지 저장 장치로 이용한 시스템의 실용화 내지는 상용화를 위한 연구가 활발하다.
이러한 슈퍼 캡의 여러 응용분야 중 슈퍼 캡을 보조 에너지 저장 장치로 사용하는 전기 차량 시스템의 경우, 순간적인 에너지 수급을 슈퍼 캡이 담당하므로 배터리의 수명을 연장하고, 전기 에너지 시스템의 효율을 높일 수 있는 매우 합리적인 방안으로 평가되고 있다.
본 발명은 직렬로 연결된 복수의 슬레이브 유닛 중 마스터 유닛과 연결된 마지막 슬레이브 유닛이 다른 슬레이브 유닛의 센싱 데이터를 모아 마스터 유닛에 전송할 수 있도록 하는 슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 슈퍼캡 시스템에 적용되는 복수의 슬레이브 유닛을 직렬로 연결함으로써 마스터 유닛 및 슬레이브 유닛 사이의 통신 연결 회로를 간소화하여 부품 수 증가로 인한 시스템 중량 증가 문제를 개선할 수 있도록 하는 슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 슈퍼캡 시스템에 적용되는 복수의 슬레이브 유닛을 직렬로 연결한 후 마지막 슬레이브 유닛만을 마스터 유닛에 연결함으로써 연결 회로 간소화 및 구성 부품 수 최소화를 통한 회로 연결 안정성 향상시킬 수 있도록 하는 슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 시스템은 서로 직렬로 연결되어 있으며 센싱 데이터를 생성하여 센싱 데이터를 직렬 연결된 슬레이브 유닛에 제공하는 복수의 슬레이브 유닛 및 상기 복수의 슬레이브 유닛 중 마지막 슬레이브 유닛과 연결되어 있으며 상기 마지막 슬레이브 유닛으로부터 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각에서 센싱된 센싱 데이터를 수신하는 마스터 유닛을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 복수의 슬레이브 유닛은 제1 센싱 데이터를 생성하여 제공하는 제1 슬레이브 유닛 및 제2 센싱 데이터를 생성한 후 상기 제1 슬레이브 유닛으로부터 수신된 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터를 제공하는 제2 슬레이브 유닛을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 슬레이브 유닛은 상기 마스터 유닛과 연결된 경우 상기 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터를 상기 마스터 유닛에 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 마스터 유닛은 상기 마지막 슬레이브 유닛으로부터 수신된 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각의 전압 센싱 데이터를 수신하고, 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각의 전압 센싱 데이터를 이용하여 전압 밸런싱 제어 신호를 생성하고, 상기 전압 밸런싱 제어 신호를 상기 마지막 슬레이브 유닛을 통해 직렬로 연결된 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각에 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 마스터 유닛은 상기 마지막 슬레이브 유닛으로부터 수신된 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각의 온도 센싱 데이터를 수신하고, 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각의 온도 센싱 데이터를 이용하여 해당 셀의 충방전을 차단하는 충방전 차단 제어 신호를 생성하고, 상기 충방전 차단 제어 신호를 상기 마지막 슬레이브 유닛을 통해 직렬로 연결된 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각에 제공할 수 있다.
또한, 이러한 목적을 달성하기 위한 슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 방법은 서로 직렬로 연결되어 있는 복수의 슬레이브 유닛 중 제1 슬레이브 유닛이 제1 센싱 데이터를 생성한 후 상기 제1 센싱 데이터를 제2 슬레이브 유닛에 제공하는 단계, 상기 제2 슬레이브 유닛이 제1 슬레이브 유닛으로부터 제1 센싱 데이터를 수신하고, 제2 센싱 데이터를 생성한 후 상기 제1 센싱 데이터 및 상기 제2 센싱 데이터를 제3 슬레이브 유닛에 제공하는 단계, 상기 제3 슬레이브 유닛이 마스터 유닛에 연결되어 있는 경우 제3 센싱 데이터를 생성한 후, 상기 제1 센싱 데이터, 상기 제2 센싱 데이터 및 상기 제3 센싱 데이터를 상기 마스터 유닛에 전송하는 단계 및 상기 마스터 유닛이 상기 제3 슬레이브 유닛으로부터 상기 제1 센싱 데이터, 상기 제2 센싱 데이터 및 상기 제3 센싱 데이터를 이용하여 상기 배터리를 모니터링하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 마스터 유닛이 상기 제3 슬레이브 유닛으로부터 상기 제1 센싱 데이터, 상기 제2 센싱 데이터 및 상기 제3 센싱 데이터를 이용하여 상기 배터리를 모니터링하는 단계는 상기 마스터 유닛이 상기 마지막 슬레이브 유닛으로부터 수신된 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각의 전압 센싱 데이터를 수신하는 단계, 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각의 전압 센싱 데이터를 이용하여 전압 밸런싱 제어 신호를 생성하는 단계 및 상기 전압 밸런싱 제어 신호를 상기 마지막 슬레이브 유닛을 통해 직렬로 연결된 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각에 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 마스터 유닛은 상기 마스터 유닛이 상기 제3 슬레이브 유닛으로부터 상기 제1 센싱 데이터, 상기 제2 센싱 데이터 및 상기 제3 센싱 데이터를 이용하여 상기 배터리를 모니터링하는 단계는 상기 마스터 유닛이 상기 마지막 슬레이브 유닛으로부터 수신된 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각의 온도 센싱 데이터를 수신하는 단계, 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각의 온도 센싱 데이터를 이용하여 해당 셀의 충방전을 차단하는 충방전 차단 제어 신호를 생성하는 단계 및 상기 충방전 차단 제어 신호를 상기 마지막 슬레이브 유닛을 통해 직렬로 연결된 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각에 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 직렬로 연결된 복수의 슬레이브 유닛 중 마스터 유닛과 연결된 마지막 슬레이브 유닛이 다른 슬레이브 유닛의 센싱 데이터를 모아 마스터 유닛에 전송할 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의하면, 슈퍼캡 시스템에 적용되는 복수의 슬레이브 유닛을 직렬로 연결함으로써 마스터 유닛 및 슬레이브 유닛 사이의 통신 연결 회로를 간소화하여 부품 수 증가로 인한 시스템 중량 증가 문제를 개선할 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의하면, 슈퍼캡 시스템에 적용되는 복수의 슬레이브 유닛을 직렬로 연결한 후 마지막 슬레이브 유닛만을 마스터 유닛에 연결함으로써 연결 회로 간소화 및 구성 부품 수 최소화를 통한 회로 연결 안정성 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 유닛의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 시스템은 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 및 마스터 유닛(200)을 포함한다.
복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N)은 서로 직렬로 연결되어 있다. 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 중 제1 슬레이브 유닛(100_1)은 제1 센싱 데이터를 생성하여 직렬 연결된 제2 슬레이브 유닛(100_2)에 제공하며, 제2 슬레이브 유닛(100_2)은 제2 센싱 데이터를 생성하며 제1 슬레이브 유닛(100_1)으로부터 수신된 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터를 제3 슬레이브 유닛(100_3)에 제공한다.
만일, 제3 슬레이브 유닛(100_3)이 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 중 마지막 유닛이라 마스터 유닛(200)에 연결되어 있는 경우, 제3 센싱 데이터를 생성한 후 제2 슬레이브 유닛(100_2)으로부터 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터와 함께 제3 센싱 데이터를 마스터 유닛(200)에 제공한다.
상기와 같이, 본 발명은 직렬로 연결된 복수의 슬레이브 유닛 중 마스터 유닛과 연결된 마지막 슬레이브 유닛이 다른 슬레이브 유닛의 센싱 데이터를 모아 마스터 유닛에 전송함으로써 마스터 유닛 및 슬레이브 유닛 사이의 통신 연결 회로를 간소화하여 부품 수 증가로 인한 시스템 중량 증가 문제를 개선할 수 있다는 장점이 있다.
마스터 유닛(200)은 상기 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 중 마지막 슬레이브 유닛(100_N)과 연결되어 있으며 상기 마지막 슬레이브 유닛(100_N)으로부터 상기 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 각각에서 센싱된 센싱 데이터를 수신한다. 이때, 센싱 데이터는 전압 센싱 데이터 및 온도 센싱 데이터를 포함한다.
마스터 유닛(200)은 마지막 슬레이브 유닛(100_N)으로부터 수신된 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 각각에서 센싱된 센싱 데이터를 이용하여 배터리를 모니터링한다.
마스터 유닛(200)은 마지막 슬레이브 유닛(100_N)으로부터 수신된 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 각각에서 센싱된 전압 센싱 데이터를 이용하여 전압 및 미리 설정된 임계 전압 범위를 비교하고, 비교 결과에 따라 전압 밸런싱 제어 신호를 생성하여 마지막 슬레이브 유닛(100_N)을 통해 복수의 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 각각에 제공한다.
일 실시예에서, 마스터 유닛(200)은 마지막 슬레이브 유닛(100_N)으로부터 수신된 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 각각에서 센싱된 전압이 미리 설정된 임계 전압 범위 내에 존재하지 않으면 해당 전압 센싱 데이터를 생성한 슬레이브에게 전송되는 전압 밸런싱 제어 신호를 생성할 수 있다.
또한, 마스터 유닛(200)은 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 각각에서 센싱된 전압 센싱 데이터를 수신하면, 전압 센싱 데이터 각각을 제1 그래프로 표시한다.
마스터 유닛(200)은 제1 그래프를 특정 특정 단위로 나눈 후 그룹핑하여 복수의 그룹을 생성한다.
일 실시예에서, 마스터 유닛(200)은 제1 그래프를 특정 단위로 나눈 후 그룹핑하여 복수의 그룹을 생성한다.
다른 일 실시예에서, 마스터 유닛(200)은 제1 그래프를 분석하여 파형이 존재하는 경우 주기 단위로 나누어 그룹핑하여 복수의 그룹을 생성한다.
그 후, 마스터 유닛(200)은 복수의 그룹 각각에 대해서 해당 그룹의 전압 값을 압축한다.
일 실시예에서, 마스터 유닛(200)은 제1 그래프를 특정 단위로 나눈 후 그룹핑하여 복수의 그룹을 생성하고, 복수의 그룹 각각에 대해서 해당 그룹의 전압 값을 평균화하여 평균값을 산출한다.
이때, 마스터 유닛(200)은 제1 그래프 중 전압 값을 특정 개수 단위로 분할하여 복수의 그룹을 생성할 수 있다.
그 후, 마스터 유닛(200)은 복수의 그룹 각각의 전압 값을 압축하여 제2 그래프로 표시한 후, 그룹 각각에 해당하는 제2 그래프 중 특정 전압 값이 미리 설정된 임계 전압 범위 내에 존재하는지 여부에 따라 전압 밸런싱 제어 신호를 생성하여 제공한다.
일 실시예에서, 마스터 유닛(200)은 복수의 그룹 각각의 전압 값을 평균화하여 산출된 평균값을 그룹에 해당하는 위치에 제2 그래프로 표시한다. 이때, 제2 그래프는 각각의 그룹에 대해서 해당 그룹에 있는 특정 개수의 전압 값을 평균화한 후 평균값에 해당하는 전압 값을 표시한 것이다.
상기와 같이, 마스터 유닛(200)은 복수의 그룹 각각에 대해서 해당 그룹의 전압 값을 평균화하여 제2 그래프로 표시한 후 제2 그래프를 분석하여 가장 큰 기울기 값을 추출한 후 가장 큰 기울기 값이 미리 설정된 임계 전압 범위 내에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 마스터 유닛(200)은 그룹 각각에서 추출된 기울기 값을 비교하여 기울기 값을 비교하여 기울기 차이 값을 산출하고, 기울기 차이 값에 따라 그룹을 병합하여 하나의 기울기 값만을 추출한 후 추출된 기울기 값이 미리 설정된 임계 전압 범위 내에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
상기의 실시예에서, 마스터 유닛(200)은 제1 그룹 및 제2 그룹 각각에서 추출된 기울기 값을 비교하여 기울기 차이 값을 산출하고, 기울기 차이 값이 특정 값 이하이면 제1 그룹 및 제2 그룹을 병합한 후 제1 그룹에서 추출된 가장 큰 기울기 값 및 제2 그룹에서 추출된 가장 큰 기울기 값 중 더 큰 기울기 값이 미리 설정된 임계 전압 범위 내에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
상기와 같은 과정을 반복하여 실행하는 과정에서, 병합된 그룹의 개수가 특정 개수 이상인 경우 병합을 정지하게 된다. 따라서, 마스터 유닛(200)은 제1 그룹 및 제2 그룹을 병합을 실행하기 이전에 현재 병합된 그룹의 개수를 확인하고, 병합된 그룹의 개수가 특정 개수 이상이면 병합을 실행하지 않지만 병합된 그룹의 개수가 특정 개수 이하이면 병합을 실행한다.
또한, 마스터 유닛(200)은 마지막 슬레이브 유닛(100_N)으로부터 수신된 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 각각에서 센싱된 온도 센싱 데이터를 이용하여 온도 및 미리 설정된 임계 온도 범위를 비교하고, 비교 결과에 따라 셀 충방전 차단 제어 신호를 생성하여 마지막 슬레이브 유닛(100_N)을 통해 복수의 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 각각에 제공한다.
일 실시예에서, 마스터 유닛(200)은 마지막 슬레이브 유닛(100_N)으로부터 수신된 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 각각에서 센싱된 온도가 미리 설정된 임계 온도 범위 내에 존재하지 않으면 해당 온도 센싱 데이터를 생성한 슬레이브에게 전송되는 셀 충방전 차단 제어 신호를 생성할 수 있다.
또한, 마스터 유닛(200)은 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 각각에서 센싱된 온도 센싱 데이터를 수신하면, 온도 센싱 데이터 각각을 제1 그래프로 표시한다.
마스터 유닛(200)은 제1 그래프를 특정 특정 단위로 나눈 후 그룹핑하여 복수의 그룹을 생성한다.
일 실시예에서, 마스터 유닛(200)은 제1 그래프를 특정 단위로 나눈 후 그룹핑하여 복수의 그룹을 생성한다.
다른 일 실시예에서, 마스터 유닛(200)은 제1 그래프를 분석하여 파형이 존재하는 경우 주기 단위로 나누어 그룹핑하여 복수의 그룹을 생성한다.
그 후, 마스터 유닛(200)은 복수의 그룹 각각에 대해서 해당 그룹의 온도 값을 압축한다.
일 실시예에서, 마스터 유닛(200)은 제1 그래프를 특정 단위로 나눈 후 그룹핑하여 복수의 그룹을 생성하고, 복수의 그룹 각각에 대해서 해당 그룹의 온도 값을 평균화하여 평균값을 산출한다.
이때, 마스터 유닛(200)은 제1 그래프 중 온도 값을 특정 개수 단위로 분할하여 복수의 그룹을 생성할 수 있다.
그 후, 마스터 유닛(200)은 복수의 그룹 각각의 온도 값을 압축하여 제2 그래프로 표시한 후, 그룹 각각에 해당하는 제2 그래프 중 특정 온도 값이 미리 설정된 임계 온도 범위 내에 존재하는지 여부에 따라 셀 충방전 차단 제어 신호를 생성하여 제공한다.
일 실시예에서, 마스터 유닛(200)은 복수의 그룹 각각의 온도 값을 평균화하여 산출된 평균값을 그룹에 해당하는 위치에 제2 그래프로 표시한다. 이때, 제2 그래프는 각각의 그룹에 대해서 해당 그룹에 있는 특정 개수의 온도 값을 평균화한 후 평균값에 해당하는 온도 값을 표시한 것이다.
상기와 같이, 마스터 유닛(200)은 복수의 그룹 각각에 대해서 해당 그룹의 온도 값을 평균화하여 제2 그래프로 표시한 후 제2 그래프를 분석하여 가장 큰 기울기 값을 추출한 후 가장 큰 기울기 값이 미리 설정된 임계 온도 범위 내에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 마스터 유닛(200)은 그룹 각각에서 추출된 기울기 값을 비교하여 기울기 값을 비교하여 기울기 차이 값을 산출하고, 기울기 차이 값에 따라 그룹을 병합하여 하나의 기울기 값만을 추출한 후 추출된 기울기 값이 미리 설정된 임계 온도 범위 내에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
상기의 실시예에서, 마스터 유닛(200)은 제1 그룹 및 제2 그룹 각각에서 추출된 기울기 값을 비교하여 기울기 차이 값을 산출하고, 기울기 차이 값이 특정 값 이하이면 제1 그룹 및 제2 그룹을 병합한 후 제1 그룹에서 추출된 가장 큰 기울기 값 및 제2 그룹에서 추출된 가장 큰 기울기 값 중 더 큰 기울기 값이 미리 설정된 임계 온도 범위 내에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
상기와 같은 과정을 반복하여 실행하는 과정에서, 병합된 그룹의 개수가 특정 개수 이상인 경우 병합을 정지하게 된다. 따라서, 마스터 유닛(200)은 제1 그룹 및 제2 그룹을 병합을 실행하기 이전에 현재 병합된 그룹의 개수를 확인하고, 병합된 그룹의 개수가 특정 개수 이상이면 병합을 실행하지 않지만 병합된 그룹의 개수가 특정 개수 이하이면 병합을 실행한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 유닛의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 마스터 유닛(200)은 전압 센싱 데이터 수신부(210), 전압 모니터링부(220), 온도 센싱 데이터 수신부(230) 및 온도 모니터링부(240)를 포함한다.
전압 센싱 데이터 수신부(210)는 마지막 슬레이브 유닛(100_N)으로부터 수신된 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 각각에서 센싱된 전압 센싱 데이터를 수신한다.
전압 모니터링부(220)는 전압 센싱 데이터 수신부(210)를 통해 수신된 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 각각에서 센싱된 전압 센싱 데이터를 이용하여 전압 및 미리 설정된 임계 전압 범위를 비교하고, 비교 결과에 따라 전압 밸런싱 제어 신호를 생성하여 마지막 슬레이브 유닛(100_N)을 통해 복수의 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 각각에 제공한다.
일 실시예에서, 전압 모니터링부(220)은 마지막 슬레이브 유닛(100_N)으로부터 수신된 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 각각에서 센싱된 전압이 미리 설정된 임계 전압 범위 내에 존재하지 않으면 해당 전압 센싱 데이터를 생성한 슬레이브에게 전송되는 전압 밸런싱 제어 신호를 생성할 수 있다.
또한, 전압 모니터링부(220)는 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 각각에서 센싱된 전압 센싱 데이터를 수신하면, 전압 센싱 데이터 각각을 제1 그래프로 표시한다.
전압 모니터링부(220)는 제1 그래프를 특정 특정 단위로 나눈 후 그룹핑하여 복수의 그룹을 생성한다.
일 실시예에서, 전압 모니터링부(220)는 제1 그래프를 특정 단위로 나눈 후 그룹핑하여 복수의 그룹을 생성한다.
다른 일 실시예에서, 전압 모니터링부(220)는 제1 그래프를 분석하여 파형이 존재하는 경우 주기 단위로 나누어 그룹핑하여 복수의 그룹을 생성한다.
그 후, 전압 모니터링부(220)는 복수의 그룹 각각에 대해서 해당 그룹의 전압 값을 압축한다.
일 실시예에서, 전압 모니터링부(220)는 제1 그래프를 특정 단위로 나눈 후 그룹핑하여 복수의 그룹을 생성하고, 복수의 그룹 각각에 대해서 해당 그룹의 전압 값을 평균화하여 평균값을 산출한다.
이때, 전압 모니터링부(220)는 제1 그래프 중 전압 값을 특정 개수 단위로 분할하여 복수의 그룹을 생성할 수 있다.
그 후, 전압 모니터링부(220)는 복수의 그룹 각각의 전압 값을 압축하여 제2 그래프로 표시한 후, 그룹 각각에 해당하는 제2 그래프 중 특정 전압 값이 미리 설정된 임계 전압 범위 내에 존재하는지 여부에 따라 전압 밸런싱 제어 신호를 생성하여 제공한다.
일 실시예에서, 전압 모니터링부(220)는 복수의 그룹 각각의 전압 값을 평균화하여 산출된 평균값을 그룹에 해당하는 위치에 제2 그래프로 표시한다. 이때, 제2 그래프는 각각의 그룹에 대해서 해당 그룹에 있는 특정 개수의 전압 값을 평균화한 후 평균값에 해당하는 전압 값을 표시한 것이다.
상기와 같이, 전압 모니터링부(220)는 복수의 그룹 각각에 대해서 해당 그룹의 전압 값을 평균화하여 제2 그래프로 표시한 후 제2 그래프를 분석하여 가장 큰 기울기 값을 추출한 후 가장 큰 기울기 값이 미리 설정된 임계 전압 범위 내에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 전압 모니터링부(220)는 그룹 각각에서 추출된 기울기 값을 비교하여 기울기 값을 비교하여 기울기 차이 값을 산출하고, 기울기 차이 값에 따라 그룹을 병합하여 하나의 기울기 값만을 추출한 후 추출된 기울기 값이 미리 설정된 임계 전압 범위 내에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
상기의 실시예에서, 전압 모니터링부(220)는 제1 그룹 및 제2 그룹 각각에서 추출된 기울기 값을 비교하여 기울기 차이 값을 산출하고, 기울기 차이 값이 특정 값 이하이면 제1 그룹 및 제2 그룹을 병합한 후 제1 그룹에서 추출된 가장 큰 기울기 값 및 제2 그룹에서 추출된 가장 큰 기울기 값 중 더 큰 기울기 값이 미리 설정된 임계 전압 범위 내에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
상기와 같은 과정을 반복하여 실행하는 과정에서, 병합된 그룹의 개수가 특정 개수 이상인 경우 병합을 정지하게 된다. 따라서, 전압 모니터링부(220)는 제1 그룹 및 제2 그룹을 병합을 실행하기 이전에 현재 병합된 그룹의 개수를 확인하고, 병합된 그룹의 개수가 특정 개수 이상이면 병합을 실행하지 않지만 병합된 그룹의 개수가 특정 개수 이하이면 병합을 실행한다.
온도 센싱 데이터 수신부(230)는 마지막 슬레이브 유닛(100_N)으로부터 수신된 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 각각에서 센싱된 온도 센싱 데이터를 수신한다.
온도 모니터링부(240)는 온도 센싱 데이터 수신부(230)를 통해 수신된 온도 센싱 데이터를 이용하여 온도 및 미리 설정된 임계 온도 범위를 비교하고, 비교 결과에 따라 셀 충방전 차단 제어 신호를 생성하여 마지막 슬레이브 유닛(100_N)을 통해 복수의 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 각각에 제공한다.
일 실시예에서, 온도 모니터링부(240)은 마지막 슬레이브 유닛(100_N)으로부터 수신된 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 각각에서 센싱된 온도가 미리 설정된 임계 온도 범위 내에 존재하지 않으면 해당 온도 센싱 데이터를 생성한 슬레이브에게 전송되는 셀 충방전 차단 제어 신호를 생성할 수 있다.
또한, 온도 모니터링부(240)은 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 각각에서 센싱된 온도 센싱 데이터를 수신하면, 온도 센싱 데이터 각각을 제1 그래프로 표시한다.
온도 모니터링부(240)은 제1 그래프를 특정 특정 단위로 나눈 후 그룹핑하여 복수의 그룹을 생성한다.
일 실시예에서, 온도 모니터링부(240)은 제1 그래프를 특정 단위로 나눈 후 그룹핑하여 복수의 그룹을 생성한다.
다른 일 실시예에서, 온도 모니터링부(240)은 제1 그래프를 분석하여 파형이 존재하는 경우 주기 단위로 나누어 그룹핑하여 복수의 그룹을 생성한다.
그 후, 온도 모니터링부(240)은 복수의 그룹 각각에 대해서 해당 그룹의 온도 값을 압축한다.
일 실시예에서, 온도 모니터링부(240)은 제1 그래프를 특정 단위로 나눈 후 그룹핑하여 복수의 그룹을 생성하고, 복수의 그룹 각각에 대해서 해당 그룹의 온도 값을 평균화하여 평균값을 산출한다.
이때, 온도 모니터링부(240)은 제1 그래프 중 온도 값을 특정 개수 단위로 분할하여 복수의 그룹을 생성할 수 있다.
그 후, 온도 모니터링부(240)은 복수의 그룹 각각의 온도 값을 압축하여 제2 그래프로 표시한 후, 그룹 각각에 해당하는 제2 그래프 중 특정 온도 값이 미리 설정된 임계 온도 범위 내에 존재하는지 여부에 따라 셀 충방전 차단 제어 신호를 생성하여 제공한다.
일 실시예에서, 온도 모니터링부(240)은 복수의 그룹 각각의 온도 값을 평균화하여 산출된 평균값을 그룹에 해당하는 위치에 제2 그래프로 표시한다. 이때, 제2 그래프는 각각의 그룹에 대해서 해당 그룹에 있는 특정 개수의 온도 값을 평균화한 후 평균값에 해당하는 온도 값을 표시한 것이다.
상기와 같이, 온도 모니터링부(240)은 복수의 그룹 각각에 대해서 해당 그룹의 온도 값을 평균화하여 제2 그래프로 표시한 후 제2 그래프를 분석하여 가장 큰 기울기 값을 추출한 후 가장 큰 기울기 값이 미리 설정된 임계 온도 범위 내에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 온도 모니터링부(240)은 그룹 각각에서 추출된 기울기 값을 비교하여 기울기 값을 비교하여 기울기 차이 값을 산출하고, 기울기 차이 값에 따라 그룹을 병합하여 하나의 기울기 값만을 추출한 후 추출된 기울기 값이 미리 설정된 임계 온도 범위 내에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
상기의 실시예에서, 온도 모니터링부(240)은 제1 그룹 및 제2 그룹 각각에서 추출된 기울기 값을 비교하여 기울기 차이 값을 산출하고, 기울기 차이 값이 특정 값 이하이면 제1 그룹 및 제2 그룹을 병합한 후 제1 그룹에서 추출된 가장 큰 기울기 값 및 제2 그룹에서 추출된 가장 큰 기울기 값 중 더 큰 기울기 값이 미리 설정된 임계 온도 범위 내에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
상기와 같은 과정을 반복하여 실행하는 과정에서, 병합된 그룹의 개수가 특정 개수 이상인 경우 병합을 정지하게 된다. 따라서, 온도 모니터링부(240)은 제1 그룹 및 제2 그룹을 병합을 실행하기 이전에 현재 병합된 그룹의 개수를 확인하고, 병합된 그룹의 개수가 특정 개수 이상이면 병합을 실행하지 않지만 병합된 그룹의 개수가 특정 개수 이하이면 병합을 실행한다.
도 3은 본 발명에 따른 슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 서로 직렬로 연결되어 있는 복수의 슬레이브 유닛(100_1~100_N) 중 제1 슬레이브 유닛(100_1)은 제1 센싱 데이터를 생성한 후(단계 S305), 상기 제1 센싱 데이터를 제2 슬레이브 유닛(100_2)에 제공한다(단계 S310).
상기 제2 슬레이브 유닛(100_2)은 제1 슬레이브 유닛(100_1)으로부터 제1 센싱 데이터를 수신하고, 제2 센싱 데이터를 생성한 후(단계 S315) 상기 제1 센싱 데이터 및 상기 제2 센싱 데이터를 제3 슬레이브 유닛(100_3)에 제공한다(단계 S320).
상기 제3 슬레이브 유닛(100_3)은 마스터 유닛에 연결되어 있는 경우 제3 센싱 데이터를 생성한 후(단계 S325), 상기 제1 센싱 데이터, 상기 제2 센싱 데이터 및 상기 제3 센싱 데이터를 상기 마스터 유닛(200)에 전송한다(단계 S330).
상기 마스터 유닛(200)은 상기 제3 슬레이브 유닛(100_3)으로부터 상기 제1 센싱 데이터, 상기 제2 센싱 데이터 및 상기 제3 센싱 데이터를 이용하여 상기 배터리를 모니터링한다(단계 S335).
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4를 참조하면, 제1 슬레이브 유닛(100_1) 내지 제3 슬레이브 유닛(100_3) 각각은 직렬 연결되어 있으며, 제3 슬레이브 유닛(100_3)은 마스터 유닛()과 통신한다.
먼저, 제1 슬레이브 유닛(100_1)은 배터리의 각각의 셀(Cell 1 내지 Cell 10)에 대한 제1 전압 센싱 데이터 및 제2 온도 센싱 데이터를 생성하여 제2 슬레이브 유닛(100_2)에 제공한다.
제2 슬레이브 유닛(100_2)은 배터리의 각각의 셀(Cell 1 내지 Cell 20)에 대한 제2 전압 센싱 데이터 및 제2 온도 센싱 데이터를 생성하고, 제1 슬레이브 유닛(100_1)로부터 수신된 제1 전압 센싱 데이터 및 제2 온도 센싱 데이터와 함께 제2 전압 센싱 데이터 및 제2 온도 센싱 데이터를 제3 슬레이브 유닛(100_3)에 제공한다.
제3 슬레이브 유닛(100_3)은 배터리의 각각의 셀(Cell 21 내지 Cell 30)에 대한 제2 전압 센싱 데이터 및 제2 온도 센싱 데이터를 생성하고, 제2 슬레이브 유닛(100_2)로부터 수신된 제1 전압 센싱 데이터, 제2 온도 센싱 데이터, 제2 전압 센싱 데이터, 제2 온도 센싱 데이터, 제3 전압 센싱 데이터 및 제3 온도 센싱 데이터를 마스터 유닛(200)에 제공한다.
따라서, 마스터 유닛(200)은 상기 제3 슬레이브 유닛(100_3)으로부터 상기 제1 센싱 데이터, 상기 제2 센싱 데이터 및 상기 제3 센싱 데이터를 이용하여 상기 배터리를 모니터링할 수 있다.
한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
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Claims (8)

  1. 서로 직렬로 연결되어 있으며 배터리의 각각의 셀에 대한 센싱 데이터를 생성하여 센싱 데이터를 직렬 연결된 슬레이브 유닛에 제공하는 복수의 슬레이브 유닛; 및
    상기 복수의 슬레이브 유닛 중 마지막 슬레이브 유닛과 연결되어 있으며 상기 마지막 슬레이브 유닛으로부터 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각에서 센싱된 센싱 데이터를 수신하는 마스터 유닛을 포함하고,
    상기 마스터 유닛은
    상기 복수의 슬레이브 유닛 각각에서 센싱된 센싱 데이터 각각을 제1 그래프로 표시하고, 상기 제1 그래프를 특정 단위로 나눈 후 그룹핑하여 복수의 그룹을 생성하고, 복수의 그룹 각각에 대해서 해당 그룹의 센싱 값을 평균화하여 평균값을 그룹에 해당하는 위치에 제2 그래프로 표시하고, 상기 그룹 각각에 해당하는 제2 그래프에서 추출된 기울기 값을 비교하여 기울기 차이 값을 산출하고, 기울기 차이 값에 따라 그룹을 병합하고, 상기 병합된 그룹의 개수가 특정 개수 이상인 경우 병합을 정지한 후 병합된 그룹 각각에서 추출된 기울기 값 중 기울기 값이 더 큰 기울기 값이 미리 설정된 임계 온도 범위 내에 존재하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는
    슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 슬레이브 유닛은
    제1 센싱 데이터를 생성하여 제공하는 제1 슬레이브 유닛; 및
    제2 센싱 데이터를 생성한 후 상기 제1 슬레이브 유닛으로부터 수신된 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터를 제공하는 제2 슬레이브 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는
    슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 슬레이브 유닛은
    상기 마스터 유닛과 연결된 경우 상기 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터를 상기 마스터 유닛에 제공하는 것을 특징으로 하는
    슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 유닛은
    상기 마지막 슬레이브 유닛으로부터 수신된 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각의 전압 센싱 데이터를 수신하고, 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각의 전압 센싱 데이터를 이용하여 전압 밸런싱 제어 신호를 생성하고, 상기 전압 밸런싱 제어 신호를 상기 마지막 슬레이브 유닛을 통해 직렬로 연결된 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각에 제공하는 것을 특징으로 하는
    슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 유닛은
    상기 마지막 슬레이브 유닛으로부터 수신된 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각의 온도 센싱 데이터를 수신하고, 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각의 온도 센싱 데이터를 이용하여 해당 셀의 충방전을 차단하는 충방전 차단 제어 신호를 생성하고, 상기 충방전 차단 제어 신호를 상기 마지막 슬레이브 유닛을 통해 직렬로 연결된 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각에 제공하는 것을 특징으로 하는
    슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 시스템.
  6. 서로 직렬로 연결되어 있으며 배터리 각각의 셀을 센싱하는 복수의 슬레이브 유닛 중 제1 슬레이브 유닛이 제1 센싱 데이터를 생성한 후 상기 제1 센싱 데이터를 제2 슬레이브 유닛에 제공하는 단계;
    상기 제2 슬레이브 유닛이 제1 슬레이브 유닛으로부터 제1 센싱 데이터를 수신하고, 제2 센싱 데이터를 생성한 후 상기 제1 센싱 데이터 및 상기 제2 센싱 데이터를 제3 슬레이브 유닛에 제공하는 단계;
    상기 제3 슬레이브 유닛이 마스터 유닛에 연결되어 있는 경우 제3 센싱 데이터를 생성한 후, 상기 제1 센싱 데이터, 상기 제2 센싱 데이터 및 상기 제3 센싱 데이터를 상기 마스터 유닛에 전송하는 단계;
    상기 마스터 유닛이 상기 제3 슬레이브 유닛으로부터 상기 제1 센싱 데이터, 상기 제2 센싱 데이터 및 상기 제3 센싱 데이터를 이용하여 상기 배터리를 모니터링하는 단계를 포함하고,
    상기 마스터 유닛이 상기 제3 슬레이브 유닛으로부터 상기 제1 센싱 데이터, 상기 제2 센싱 데이터 및 상기 제3 센싱 데이터를 이용하여 상기 배터리를 모니터링하는 단계는
    상기 복수의 슬레이브 유닛 각각에서 센싱된 센싱 데이터 각각을 제1 그래프로 표시하고, 상기 제1 그래프를 특정 단위로 나눈 후 그룹핑하여 복수의 그룹을 생성하는 단계;
    복수의 그룹 각각에 대해서 해당 그룹의 센싱 값을 평균화하여 평균값을 그룹에 해당하는 위치에 제2 그래프로 표시하는 단계;
    상기 그룹 각각에 해당하는 제2 그래프에서 추출된 기울기 값을 비교하여 기울기 차이 값을 산출하고, 기울기 차이 값에 따라 그룹을 병합하는 단계;
    상기 병합된 그룹의 개수가 특정 개수 이상인 경우 병합을 정지하는 단계; 및
    상기 병합된 그룹 각각에서 추출된 기울기 값중 기울기 값이 더 큰 기울기 값이 미리 설정된 임계 온도 범위 내에 존재하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 마스터 유닛이 상기 제3 슬레이브 유닛으로부터 상기 제1 센싱 데이터, 상기 제2 센싱 데이터 및 상기 제3 센싱 데이터를 이용하여 상기 배터리를 모니터링하는 단계는
    상기 마스터 유닛이 상기 제3 슬레이브 유닛으로부터 수신된 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각의 전압 센싱 데이터를 수신하는 단계;
    상기 복수의 슬레이브 유닛 각각의 전압 센싱 데이터를 이용하여 전압 밸런싱 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 전압 밸런싱 제어 신호를 상기 제3 슬레이브 유닛을 통해 직렬로 연결된 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 마스터 유닛은
    상기 마스터 유닛이 상기 제3 슬레이브 유닛으로부터 상기 제1 센싱 데이터, 상기 제2 센싱 데이터 및 상기 제3 센싱 데이터를 이용하여 상기 배터리를 모니터링하는 단계는
    상기 마스터 유닛이 상기 제3 슬레이브 유닛으로부터 수신된 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각의 온도 센싱 데이터를 수신하는 단계;
    상기 복수의 슬레이브 유닛 각각의 온도 센싱 데이터를 이용하여 해당 셀의 충방전을 차단하는 충방전 차단 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 충방전 차단 제어 신호를 상기 제3 슬레이브 유닛을 통해 직렬로 연결된 상기 복수의 슬레이브 유닛 각각에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    슈퍼캡 시스템에서 마스터 및 슬레이브 통신 방법.
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