KR20110074207A - 배터리 다직렬 시스템 및 그 통신 방법 - Google Patents

배터리 다직렬 시스템 및 그 통신 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 다직렬 시스템 및 그 통신 방법에 관한 것으로, 다수의 배터리가 연결되어 시스템이 커지더라도 배터리를 효율적으로 관리하는 데 있다.
이를 위해 본 발명은 배터리를 관리하는 마스터 배터리 관리 시스템; 및 상기 마스터 배터리 관리 시스템에 연결되고, 적어도 하나의 슬레이브 배터리 관리 시스템으로부터 데이터를 수신하여 저장하고 있는 블록 마스터 배터리 관리 시스템을 포함하고, 상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템으로부터 주기적으로 데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는 배터리 다직렬 시스템을 개시한다.
Figure P1020090131113
배터리 관리 시스템(BMS), 다직렬, 마스터 BMS, 슬레이브 BMS

Description

배터리 다직렬 시스템 및 그 통신 방법{BATTERY MULTI-SERIES SYSTEM AND COMMUNICATION METHOD THEREOF}
본 발명은 배터리 다직렬 시스템 및 그 통신 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 이차 전지는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 및 하이브리드 자동차 분야에 이르기까지 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 출력 전압이 약 4.2V로서, 전자장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.
이러한 리튬 이차 전지는 고출력을 요구하는 분야에 적용되기 위해 다수의 배터리 셀로 구성되고 있으며, 다수의 배터리 셀의 셀전압 센싱 및 배터리 셀 밸런싱 등의 제어를 관리하기 위한 배터리 관리 시스템(Battery Management System; 이하 BMS라 함)을 채용하고 있다. 이러한 배터리 관리 시스템은 다수의 배터리 셀의 제어를 보다 효율적으로 관리할 수 있도록 계속적으로 연구되고 있다.
본 발명은 다수의 배터리가 연결되어 시스템이 커지더라도 배터리를 효율적으로 관리할 수 있는 배터리 다직렬 시스템 및 그 통신 방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 의한 배터리 다직렬 시스템은 배터리를 관리하는 마스터 배터리 관리 시스템; 및 상기 마스터 배터리 관리 시스템에 연결되고, 적어도 하나의 슬레이브 배터리 관리 시스템으로부터 데이터를 수신하여 저장하고 있는 블록 마스터 배터리 관리 시스템을 포함하고, 상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템으로부터 주기적으로 데이터를 수신하는 것을 특징으로 한다.
상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템으로부터 주기적으로 데이터를 수신하여 주기적 데이터로 저장하고, 상기 주기적 데이터는 배터리 온도, 배터리 전압 및 배터리 전류를 포함할 수 있다.
상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템으로부터 비주기적으로 데이터를 수신하여 비주기적 데이터로 저장하고, 상기 비주기적 데이터는 배터리 사용시간, 배터리 사용주기, 배터리 사용조건, 배터리 시리얼 넘버 및 배터리 제조날짜를 포함할 수 있다.
상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템과 주기적 프로토콜을 사용하고, 상기 주기적 프로토콜은 브로드캐스팅(broadcasting) 방법으로 이루어질 수 있다.
상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템과 비주기적 프로토콜을 사용하고, 상기 비주기적 프로토콜은 메시지(message) 방법으로 이루어질 수 있다.
상기 슬레이브 배터리 관리 시스템은 상기 배터리의 데이터를 저장할 수 있다.상기 슬레이브 배터리 관리 시스템에는 슬레이브 스위치가 더 연결될 수 있다. 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템은 이웃하는 슬레이브 배터리 시스템의 데이터를 저장할 수 있다.
상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템과의 통신을 제어하는 마스터 제어부; 상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템과 통신 하는 마스터 통신부; 및 상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템으로부터 수신한 테이터를 저장하는 마스터 메모리를 포함한다.
상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 마스터 배터리 관리 시스템 및 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템과의 통신을 제어하는 블록 마스터 제어부; 상기 마스터 배터리 관리 시스템 및 슬레이브 배터리 관리 시스템과 통신 하는 블록 마스터 통신부; 및 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템으로부터 수신한 테이터를 저장하는 블록 마스터 메모리를 포함한다.
상기 슬레이부 배터리 관리 시스템은 상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템과의 통신을 제어하는 슬레이브 제어부; 상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템과 통신 하는 슬레이브 통신부; 및 상기 배터리의 테이터를 저장하는 슬레이브 메모리 를 포함한다.
또한, 본 발명에 의한 마스터 배터리 관리 시스템 및 적어도 하나의 슬레이브 배터리 관리 시스템을 포함하는 블록 마스터 배터리 관리 시스템으로 이루어진 배터리 다직렬 시스템의 통신 방법에 있어서, 상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템에 주기적으로 배터리 데이터를 요청하는 주기적 배터리 데이터 요청 단계; 상기 배터리 데이터를 수신하는 주기적 배터리 데이터 수신 확인 단계; 상기 배터리 데이터를 저장하는 주기적 데이터 저장 단계; 외부 입력이 있는지 확인하는 외부 입력 확인 단계; 상기 외부 입력에 의해 특정 배터리 데이터를 요청하는 특정 배터리 데이터 요청 단계; 상기 특정 배터리 데이터를 수신하는 특정 배터리 데이터 수신 확인 단계; 및 상기 특정 배터리 데이터를 비주기적 데이터로 저장하는 비주기적 데이터 저장 단계를 포함한다.
상기 주기적 배터리 데이터 요청 단계에서 상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템에 저장된 배터리 데이터를 가져올 수 있다.
상기 주기적 배터리 데이터 수신 확인 단계는 주기적 프로토콜을 사용하여 통신하고, 상기 주기적 프로토콜은 브로드캐스팅(broadcasting) 방법으로 이루어 질 수 있다.
상기 외부 입력 확인 단계는 상기 마스터 배터리 관리 시스템이 사용자의 요청 또는 장치 변경이 있는지를 확인할 수 있다.
상기 특정 배터리 데이터 수신 확인 단계는 비주기적 프로토콜을 사용하여 통신하고, 상기 비주기적 프로토콜은 메시지(message) 방법으로 이루어 질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 다직렬 시스템은 마스터 BMS에 연결된 적어도 하나의 블록 마스터 BMS를 두고, 상기 블록 마스터 BMS가 해당 블록의 관리를 함으로써 마스터 BMS의 역할을 분담하게 된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 다직렬 시스템은 시스템이 커지더라도 배터리의 관리를 체계적으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 다직렬 시스템은 마스터 BMS가 블록 마스터 BMS와 주기적 프로토콜 및 비주기적 프로토콜을 통해서 통신할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 다직렬 시스템은 시스템이 커져 데이터를 받는 주기가 길어지게 되더라도 비주기적 프로토콜을 사용함으로써, 원하는 배터리의 데이터를 수신하여 효율적으로 배터리를 관리할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 다직렬 시스템의 구성을 보여주는 개략 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 배터리 다직렬 시스템의 상세 블록도이고, 도 3은 도 2에 도시된 마스터 메모리가 저장한 데이터를 도시한 그래프이며 x축은 시간 y축은 데이터를 나타낸다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 다직렬 시스템(100)은 마스터 배터리 관리 시스템(이하, 마스터 BMS라 함)(110), 블록 마스터 배터리 관리 시스템(이하, 블록 마스터 BMS라 함)(120_1 내지 120_m; m은 자연수), 슬레이브 배터리 관리 시스템(이하, 슬레이브 BMS라 함)(130_1 내지 130_n; n은 자연수), 배터리(140_1 내지 140_n; n은 자연수), 슬레이브 스위치(150_1 내지 150_n; n은 자연수) 및 외부 단자(161, 162)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기와 같이 구성된 배터리 다직렬 시스템(100)은 외부 단자(161, 162)를 통해 무정전전원장치 또는 하이브리드 자동차와 같은 외부 시스템에 연결되어 다수의 배터리(140_1 내지 140_n)에 대한 충전 또는 방전을 수행할 수 있다.
상기 마스터 BMS(100)에는 직렬로 연결된 적어도 하나의 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m)가 연결되어 있고, 상기 마스터 BMS(100)는 상기 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m) 각각에 연결된 배터리(140_1 내지 140_n)를 제어할 수 있다. 여기서 상기 마스터 BMS(110)는 브로드캐스팅(broadcasting) 방법으로 상기 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m)와 1:N 통신을 할 수 있다. 또한 상기 마스터 BMS(110)는 메시지(message) 방법으로 상기 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m)와 1:1 통신을 할 수 있다.
상기와 같은 통신 방법으로 상기 마스터 BMS(110)는 상기 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m)로부터 주기적으로 데이터를 수신할 수 있다. 상기 마스터 BMS(110)는 상기 데이터를 주기적 데이터로 정의하여 메모리에 저장한다. 상기 주기적 데이터는 배터리의 상태를 나타내는 배터리 온도, 배터리 전압 및 배터리 전류를 포함할 수 있다. 상기 마스터 BMS(110)는 상기 주기적 데이터를 수신하여 저장하고, 상기 주기적 데이터로 배터리의 상태를 관리할 수 있다.
또한, 상기 마스터 BMS(110)는 상기 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m)로부터 비주기적으로 데이터를 수신 할 수 있다. 상기 마스터 BMS(110)는 상기 데이터를 비주기적 데이터로 정의하여 메모리에 저장한다. 상기 비주기적 데이터는 배터리의 사용시간, 배터리의 사용주기, 배터리의 사용 조건, 배터리의 시리얼 넘버 및 배터리의 제조날짜를 포함할 수 있다. 상기 마스터 BMS(110)는 상기 비주기적 데이터를 수신하여 저장하고, 상기 비주기적 데이터로 배터리의 상태를 관리할 수 있다.
이와 같이, 상기 마스터 BMS(110)는 주기적인 데이터 및 비주기적으로도 데이터를 수신하여 배터리의 상태를 관리할 수 있다. 또한, 상기 마스터 BMS(110)는 상기 주기적인 데이터 및 비주기적인 데이터를 통해 배터리의 이상의 감지하면 해당 배터리의 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m)에 제어 명령을 내려 해당 배터리의 슬레이브 스위치를 턴오프 시킴으로써 연결을 해제 시킬 수 있다.
상기 마스터 BMS(110)는 구체적으로 마스터 제어부(111), 마스터 통신부(112) 및 마스터 메모리(113)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 마스터 제어부(111)는 적어도 하나의 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m)와의 통신을 제어하며, 마스터 통신부(112) 및 마스터 메모리(113)를 제어한다. 이러한 마스터 제어부(111)는 상기 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m)와의 통신을 할 때 주기적 프로토콜을 사용할지 비주기적 프로토콜을 사용할지를 결정한다. 상기 주기적 프로토콜은 브로드캐스팅(broadcasting) 방법으로 1:N 통신이다. 상기 주기적 프로토콜을 사용하여 상기 마스터 BMS(110)는 다수의 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m)와 통신을 할 수 있다. 상기 비주기적 프로토콜은 메시지(message) 방법으로 1:1통신이다. 상기 비주기적 프로토콜을 사용하여 상기 마스터 BMS(110)는 필요한 배터리의 데이터를 수신할 수 있다.
상기 마스터 통신부(112)는 마스터 제어부(111)의 제어에 의해 적어도 하나 의 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m)와 실질적으로 통신하는 역할을 한다.
상기 마스터 메모리(113)는 상기 마스터 BMS(110)로 전송된 배터리 데이터를 주기적 데이터와 비주기적 데이터로 구분하여 저장한다. 상기 주기적 데이터는 배터리(140_1 내지 140_n)의 주기적인 온도, 전압 및 전류를 포함하고, 비주기적인 데이터는 상기 마스터 BMS(110)가 요청한 특정 배터리(140_1 내지 140_n)의 사용시간, 사용주기, 사용조건, 시리얼 넘버 및 제조날짜를 포함한다. 이와 같은 데이터는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 마스터 메모리(113)에 저장된다. 상기 마스터 메모리(113)는 일정한 주기(t)마다 주기적 데이터를 수신하여 저장할 수 있다. 또한, 상기 마스터 메모리(113)는 상기 마스터 제어부(111)의 제어에 따라 비주기적 데이터를 수신하여 저장할 수 있다.
상기 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m)는 상기 슬레이브 BMS(130_1 내지 130_n)로부터 배터리 데이터를 수신하여 저장한다. 그리고 상기 배터리 데이터를 상기 마스터 BMS(110)에 전달한다. 상기 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m)는 상기 슬레이브 BMS(130_1 내지 130_n)로부터 주기적으로 데이터를 수신할 수 있고, 비주기적으로도 데이터를 수신할 수 있다. 상기 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m)는 적어도 하나 이상일 수 있으나, 여기서는 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)를 예로 들어 설명하기로 한다.
상기 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)는 구체적으로 제 1 블록 마스터 제어부(121_1), 제 1 블록 마스터 통신부(122_1) 및 제 1 블록 마스터 메모리(123_1)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 1 블록 마스터 제어부(121_1)는 상기 마스터 BMS(110)와의 통신을 제어하며, 제 1 블록 마스터 통신부(122_1) 및 제 1 블록 마스터 메모리(123_1)를 제어한다. 또한, 상기 제 1 블록 마스터 제어부(121_1)는 적어도 하나의 슬레이브 BMS(130_1 내지 130_n)와의 통신을 제어할 수 있다. 이러한 제 1 블록 마스터 제어부(121_1)는 상기 슬레이브 BMS(130_1 내지 130_n)와의 통신을 할 때 주기적 프로토콜을 사용할지 비주기적 프로토콜을 사용할지를 결정한다. 상기 주기적 프로토콜은 브로드캐스팅(broadcasting) 방법인 1:N 통신으로, 상기 제 1 블록 마스터 제어부(121_1)는 다수의 슬레이브 BMS(130_1 내지 130_n)와 통신을 할 수 있다. 상기 비주기적 프로토콜은 메시지(message) 방법인 1:1통신으로 상기 제 1 블록 마스터 제어부(121_1)는 원하는 슬레이브 BMS(130_1 내지 130_n)와 통신하여 필요한 배터리 데이터를 수신할 수 있다.
상기 제 1 블록 마스터 통신부(122_1)는 상기 제 1 블록 마스터 제어부(121_1)의 제어에 의해 마스터 BMS(110) 및 적어도 하나의 슬레이브 BMS(130_1 내지 130_n)와 실질적으로 통신하는 역할을 한다.
상기 제 1 블록 마스터 메모리(123_1)는 상기 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)로 전송된 배터리 데이터를 주기적 데이터와 비주기적 데이터로 구분하여 저장한다. 상기 주기적 데이터는 배터리(140_1 내지 140_n)의 주기적인 온도, 전압 및 전류를 포함하고, 비주기적인 데이터는 상기 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)가 요청한 특정 배터리(140_1 내지 140_n)의 사용시간, 사용주기, 사용조건, 시리얼 넘버 및 제조날짜를 포함한다.
상기 슬레이브 BMS(130_1 내지 130_n)는 상기 배터리(140_1 내지 140_n)의 데이터를 수신하여 저장한다. 그리고 상기 데이터를 상기 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)에 전달한다. 상기 슬레이브 BMS(130_1 내지 130_n)는 적어도 하나 이상일 수 있으나, 여기서는 제 1 슬레이브 BMS(130_1) 및 상기 제 1 슬레이브 BMS(130_1)에 연결된 배터리(140_1)를 예로 들어 설명하기로 한다.
제 1 슬레이브 BMS(130_1)는 구체적으로 제 1 슬레이브 제어부(131_1), 제 1 슬레이브 통신부(132_1) 및 제 1 슬레이브 메모리(133_1)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 1 슬레이브 제어부(131_1)는 상기 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)와의 통신을 제어하며, 제 1 슬레이브 통신부(132_1) 및 제 1 슬레이브 메모리(133_1)를 제어한다. 상기 제 1 슬레이브 제어부(131_1)는 상기 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)로부터 명령을 받으면, 상기 제 1 슬레이브 메모리(133_1)에 저장된 배터리 데이터를 보내도록 제어한다.
상기 제 1 슬레이브 통신부(132_1)는 상기 제 1 슬레이브 제어부(131_1)의 제어에 의해 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)와 실질적으로 통신하는 역할을 한다.
상기 제 1 슬레이브 메모리(133_1)는 배터리 데이터를 저장한다. 또한 상기 제 1 슬레이브 메모리(133_1)는 상기 제 1 블록 마스터(120_1)에 저장된 이웃하는 슬레이브 BMS(130_1 내지 130_n)의 데이터를 수신하여 상기 슬레이브 BMS(130_1 내지 130_n)에 연결된 배터리를 제어할 수 있다.
상기 배터리(140_1 내지 140_n)는 상기 슬레이브 BMS(130_1 내지 130_n)에 포함될 수 있으나, 도 2에서는 편의상 별도로 위치하는 것으로 도시하였다. 상기 배터리(140_1 내지 140_n)는 구체적으로 병렬로 연결된 다수의 배터리 셀로 구분될 수 있다. 여기서, 다수의 배터리 셀은 충전 가능한 전지, 예를 들어 리튬 이차 전지일 수 있다.
상기 슬레이브 스위치(150_1 내지 150_n)는 상기 외부 단자(161, 162)와 상기 슬레이브 BMS(130_1 내지 130_n) 사이에 병렬로 연결되어, 상기 슬레이브 BMS(130_1 내지 130_n)에 의해 제어된다. 상기 슬레이브 스위치(150_1 내지 150_n)는 평상시에는 턴온 상태로 배터리(140_1 내지 140_n)와 연결된다. 상기 슬레이브 스위치(150_1 내지 150_n)는 마스터 BMS(110)가 배터리 이상을 감지하여 제어 명령을 내리면, 그 명령을 받은 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m)가 상기 슬레이브 BMS(130_1 내지 130_n)에 명령을 내리서 상기 슬레이브 BMS(130_1 내지 130_n)의 제어에 의해 턴오프 상태가 된다. 상기 슬레이브 스위치(150_1 내지 150_n)가 턴오프 상태가 되면 상기 배터리(140_1 내지 140_n)와의 연결이 해제된다.
상기 외부 단자(161, 162)는 슬레이브 BMS(130_1 내지 130_n)와 연결되며, 상기 배터리(140_1 내지 140_n)의 충전 또는 방전시 외부 시스템과의 연결 단자로서 역할을 한다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 다직렬 시스템(100)은 마스터 BMS(110)에 연결된 적어도 하나의 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m)를 두고, 상기 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m)가 해당 블록의 관리를 함으로써 마스 터 BMS(110)의 역할을 분담하게 된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 다직렬 시스템(100)은 시스템이 커지더라도 배터리(140_1 내지 140_n)의 관리를 체계적으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 다직렬 시스템(100)은 마스터 BMS(110)가 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m)와 주기적 프로토콜 및 비주기적 프로토콜을 통해서 통신할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 다직렬 시스템(110)은 시스템이 커져 데이터를 받는 주기가 길어지게 되더라도 비주기적 프로토콜을 사용함으로써, 원하는 배터리(140_1 내지 140_n)의 데이터를 수신하여 효율적으로 배터리(140_1 내지 140_n)를 관리할 수 있다.
다음은 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 다직렬 시스템(100)의 통신 방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 상기 배터리 다직렬 시스템(100)은 마스터 BMS(110), 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m), 슬레이브 BMS(130_1 내지 130_n), 배터리(140_1 내지 140_n), 슬레이브 스위치(150_1 내지 150_n) 및 외부단자(161, 162)를 포함한다. 이하에서는, 마스터 BMS(100), 제 1 블록 마스터 BMS(120_1) 및 제 1 슬레이브 BMS(130_1) 위주로 설명하기로 한다.
도 4는 도 2에 도시된 배터리 다직렬 시스템(100)의 통신 방법을 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 배터리 다직렬 시스템(100)은 주기적 배터리 데이터 요청 단계(S1), 주기적 배터리 데이터 수신 확인 단계(S2), 주기적 데이터 저장 단계(S3), 외부 입력 확인 단계(S4), 특정 배터리 데이터 요청 단계(S5), 특정 배터리 데이터 수신 확인 단계(S6) 및 비주기적 데이터 저장 단계(S7)를 포함한다.
상기 주기적 배터리 데이터 요청 단계(S1)에서, 상기 마스터 BMS(110)는 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)에 주기적인 배터리 데이터를 요청하는 신호를 전송한다. 상기 마스터 BMS(110)로부터 신호를 받은 상기 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)는 상기 제 1 슬레이브 BMS(130_1)에 배터리 데이터를 요청하는 신호를 전송한다. 상기 제 1 슬레이브 BMS(130_1)는 저장하고 있던 배터리 데이터를 상기 블록 마스터 BMS(120_1)에 전송하고, 상기 블록 마스터 BMS(120_1)는 상기 배터리 데이터를 상기 마스터 BMS(110)로 전송을 한다.
상기 주기적 배터리 데이터 수신 확인 단계(S2)에서, 상기 마스터 BMS(110)는 상기 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)로부터 주기적인 배터리 데이터를 수신하였으면 그 데이터를 주기적 데이터로 저장(S3)을 한다. 또한, 상기 마스터 BMS(110)는 상기 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)로부터 주기적인 배터리 데이터를 수신하지 않았을 경우 상기 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)에 다시 주기적인 배터리 데이터를 요청한다.
상기와 같이, 상기 주기적 배터리 데이터 요청 단계(S1), 주기적 배터리 데이터 수신 확인 단계(S2) 및 주기적 데이터 저장 단계(S3)에서, 상기 마스터 BMS(110)와 상기 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)는 주기적 프로토콜을 사용하여 통신을 한다. 상기 주기적 프로토콜은 브로드캐스팅(broadcasting) 방법으로 하나의 마 스터 BMS(110)는 다수의 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m)와 통신을 할 수 있는 1:N통신 방법이다.
상기 외부 입력 확인 단계(S4)에서, 상기 마스터 BMS(110)는 외부 입력이 있는지 확인한다. 여기서 외부 입력은 특정 배터리 데이터에 대한 사용자의 요청이나 특정 배터리의 교체와 같은 장치 변경 등을 말한다. 상기 마스터 BMS(110)는 외부 입력이 있을 경우 상기 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)에 특정 배터리 데이터를 요구하는 신호를 전송한다(S5). 상기 마스터 BMS(110)로부터 신호를 받은 상기 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)는 상기 제 1 슬레이브 BMS(130_1)에 특정 배터리 데이터를 요청하는 신호를 전송한다. 상기 제 1 슬레이브 BMS(130_1)는 저장하고 있던 특정 배터리 데이터를 상기 블록 마스터 BMS(120_1)에 전송하고, 상기 블록 마스터 BMS(120_1)는 상기 특정 배터리 데이터를 상기 마스터 BMS(110)로 전송을 한다.
상기 특정 배터리 데이터 수신 확인 단계(S6)에서, 상기 마스터 BMS(110)는 상기 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)로부터 특정 배터리 데이터를 수신하였으면 그 데이터를 비주기적 데이터로 저장(S7)을 한다. 또한, 상기 마스터 BMS(110)는 상기 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)로부터 특정 배터리 데이터를 수신하지 않았을 경우 상기 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)에 다시 특정 배터리 데이터를 요청한다.
상기와 같이, 상기 특정 배터리 데이터 요청 단계(S5), 특정 배터리 데이터 수신 확인 단계(S6) 및 비주기적 데이터 저장 단계(S7)에서, 상기 마스터 BMS(110)와 상기 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)는 비주기적 프로토콜을 사용하여 통신을 한다. 상기 비주기적 프로토콜은 메시지(message) 방법으로 하나의 마스터 BMS(110) 는 하나의 제 1 블록 마스터 BMS(120_1)와 통신을 할 수 있는 1:1통신 방법이다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 다직렬 시스템(100)은 마스터 BMS(110)에 직렬로 연결된 적어도 하나의 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m)를 둠으로써 마스터 BMS(110)의 역할을 분담하게 된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 다직렬 시스템(100)은 시스템이 커지더라도 배터리(140_1 내지 140_n)의 관리를 체계적으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 다직렬 시스템(100)은 마스터 BMS(110)가 블록 마스터 BMS(120_1 내지 120_m)와 주기적 프로토콜 및 비주기적 프로토콜을 통해서 통신할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 다직렬 시스템(110)은 시스템이 커져 데이터를 받는 주기가 길어지게 되더라도 비주기적 프로토콜을 사용함으로써, 원하는 배터리(140_1 내지 140_n)의 데이터를 수신하여 효율적으로 배터리(140_1 내지 140_n)를 관리할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 배터리 다직렬 시스템 및 그 통신 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 다직렬 시스템의 구성을 도시한 개략 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 다직렬 시스템의 상세 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 마스터 메모리가 저장한 데이터를 도시한 그래프이다.
도 4는 도 2에 도시된 배터리 다직렬 시스템의 통신 방법을 도시한 순서도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100:배터리 다직렬 시스템
110:마스터 배터리 관리 시스템
120_1 내지 120_m:블록 마스터 배터리 관리 시스템
130_1 내지 130_n:슬레이브 배터리 관리 시스템
140_1 내지 140_n:배터리
150_1 내지 150_n:슬레이브 스위치
161, 162:외부 단자

Claims (16)

  1. 배터리를 관리하는 마스터 배터리 관리 시스템; 및
    상기 마스터 배터리 관리 시스템에 연결되고, 적어도 하나의 슬레이브 배터리 관리 시스템으로부터 데이터를 수신하여 저장하고 있는 블록 마스터 배터리 관리 시스템을 포함하고,
    상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템으로부터 주기적으로 데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는 배터리 다직렬 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템으로부터 주기적으로 데이터를 수신하여 주기적 데이터로 저장하고,
    상기 주기적 데이터는 배터리 온도, 배터리 전압 및 배터리 전류를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 다직렬 시스템
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템으로부터 비주기적으로 데이터를 수신하여 비주기적 데이터로 저장하고,
    상기 비주기적 데이터는 배터리 사용시간, 배터리 사용주기, 배터리 사용조건, 배터리 시리얼 넘버 및 배터리 제조날짜를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터 리 다직렬 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템과 주기적 프로토콜을 사용하고,
    상기 주기적 프로토콜은 브로드캐스팅(broadcasting) 방법으로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 다직렬 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템과 비주기적 프로토콜을 사용하고,
    상기 비주기적 프로토콜은 메시지(message) 방법으로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 다직렬 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬레이브 배터리 관리 시스템은 상기 배터리의 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 배터리 다직렬 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬레이브 배터리 관리 시스템에는 슬레이브 스위치가 더 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 다직렬 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬레이브 배터리 관리 시스템은 이웃하는 슬레이브 배터리 시스템의 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 배터리 다직렬 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스터 배터리 관리 시스템은
    상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템과의 통신을 제어하는 마스터 제어부;
    상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템과 통신 하는 마스터 통신부; 및
    상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템으로부터 수신한 테이터를 저장하는 마스터 메모리를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 다직렬 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템은
    상기 마스터 배터리 관리 시스템 및 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템과의 통신을 제어하는 블록 마스터 제어부;
    상기 마스터 배터리 관리 시스템 및 슬레이브 배터리 관리 시스템과 통신 하는 블록 마스터 통신부; 및
    상기 슬레이브 배터리 관리 시스템으로부터 수신한 테이터를 저장하는 블록 마스터 메모리를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 다직렬 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬레이부 배터리 관리 시스템은
    상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템과의 통신을 제어하는 슬레이브 제어부;
    상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템과 통신 하는 슬레이브 통신부; 및
    상기 배터리의 테이터를 저장하는 슬레이브 메모리를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 다직렬 시스템.
  12. 마스터 배터리 관리 시스템 및 적어도 하나의 슬레이브 배터리 관리 시스템을 포함하는 블록 마스터 배터리 관리 시스템으로 이루어진 배터리 다직렬 시스템의 통신 방법에 있어서,
    상기 마스터 배터리 관리 시스템은
    상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템에 주기적으로 배터리 데이터를 요청하는 주기적 배터리 데이터 요청 단계;
    상기 배터리 데이터를 수신하는 주기적 배터리 데이터 수신 확인 단계;
    상기 배터리 데이터를 저장하는 주기적 데이터 저장 단계;
    외부 입력이 있는지 확인하는 외부 입력 확인 단계;
    상기 외부 입력에 의해 특정 배터리 데이터를 요청하는 특정 배터리 데이터 요청 단계;
    상기 특정 배터리 데이터를 수신하는 특정 배터리 데이터 수신 확인 단계; 및
    상기 특정 배터리 데이터를 비주기적 데이터로 저장하는 비주기적 데이터 저장 단계를 포함하여 동작하는 것을 특징으로 하는 배터리 다직렬 시스템의 통신 방법.
  13. 상기 12 항에 있어서,
    상기 주기적 배터리 데이터 요청 단계는 상기 블록 마스터 배터리 관리 시스템이 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템에 저장된 배터리 데이터를 가져오는 것을 특징으로 하는 배터리 다직렬 시스템의 통신 방법.
  14. 상기 12 항에 있어서,
    상기 주기적 배터리 데이터 수신 확인 단계는 주기적 프로토콜을 사용하여 통신하고,
    상기 주기적 프로토콜은 브로드캐스팅(broadcasting) 방법으로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 다직렬 시스템의 통신 방법.
  15. 상기 12 항에 있어서,
    상기 외부 입력 확인 단계는 상기 마스터 배터리 관리 시스템이 사용자의 요 청 또는 장치 변경이 있는지를 확인하는 것을 특징으로 하는 배터리 다직렬 시스템의 통신 방법.
  16. 상기 12 항에 있어서,
    상기 특정 배터리 데이터 수신 확인 단계는 비주기적 프로토콜을 사용하여 통신하고,
    상기 비주기적 프로토콜은 메시지(message) 방법으로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 다직렬 시스템의 통신 방법.
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