KR20160092715A - 다중 트리구조 네트워크 시스템 및 그 시스템의 관리 방법 - Google Patents

다중 트리구조 네트워크 시스템 및 그 시스템의 관리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 다중 트리구조 네트워크 시스템에 관한 것으로, 제1 트리레벨을 구성하는 제1 레벨 노드, 제2 트리레벨을 구성하고, 상기 제1 레벨 노드와 각각 연결되는 복수개의 제2 레벨 노드들, 제3 트리레벨을 구성하고, 상기 복수개의 제2 레벨 노드들 중, 어느 하나의 제2 레벨 노드와 연결되는 복수개의 제3 레벨 노드들 및 제4 트리레벨을 구성하고, 상기 복수개의 제3 레벨 노드들 중, 어느 하나의 제3 레벨 노드와 연결되는 복수개의 제4 레벨 노드들을 포함하는 네트워크 시스템에서, 서로 다른 레벨에 속한 노드 간의 다이렉트연결환경을 제공하도록 함으로써, 물리적으로 연결되어 있지 않은 트리구조의 최상위 노드(Node)에서 하위 노드까지 효율적인 연결구조를 제공하는 네트워크 시스템 및 그 시스템의 관리 방법에 관한 발명이다.

Description

다중 트리구조 네트워크 시스템 및 그 시스템의 관리 방법{Network system including a plurality of battery management systems in multi tree structure and management method thereof}
본 발명은 다중 트리구조 네트워크 시스템 및 그 시스템의 관리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다중 트리구조로 구성된 네트워크 시스템에서 복수개의 노드들 간의 통신을 하는 경우, 물리적으로 연결되어 있지 않은 트리구조의 최상위 노드(Node)에서 하위 노드까지 효율적인 연결구조를 제공하는 네트워크 시스템 및 그 시스템의 관리 방법에 관한 발명이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
이차전지는 양극 집전체, 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 충방전이 가능한 구조를 가진다. 한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 복수 개의 이차전지가 직렬/병렬 등으로 연결되는 멀티 모듈 구조를 가지는 이차전지 팩이 보편적으로 이용되고 있다.
상기 전력 저장 시스템에 사용되는 이차전지 팩은 복수 개의 이차전지 셀이 집합된 이차전지 모듈 및 팩 케이스를 포함한다. 이러한 기본적 구조에 더하여, 이차전지 팩에는 부하에 대한 전력 공급 제어, 전류 또는 전압 등의 전기적 특성값 측정, 충방전 제어, 전압의 평활화(equalization) 제어, SOC(State Of Charge)의 추정 등을 위한 알고리즘이 적용되어 이차전지 셀 또는 이차전지 모듈의 상태를 모니터링하고 제어하는 BMS(Battery Management System) 등이 추가적으로 포함되어 구성된다.
한편, 다양한 전압과 용량 요구 조건을 만족시키기 위해 상기와 같은 이차전지 팩으로 이루어진 소용량의 전력 저장용 단위 랙을 직렬 또는 병렬로 조합하여 전력 저장 시스템을 구성하는 경우가 있다. 최근에는, 스마트 그리드에 대한 관심이 높아지면서 지능형 전력망을 구축하기 위해서는 유휴 전력을 저장하는 대용량의 전력 저장 시스템의 필요성이 높아지고 있다.
전력 저장용 단위 랙은 다수의 이차전지 팩으로 구성되며, 각각의 이차전지 팩에는 복수개의 이차전지 셀 또는 이차전지 모듈이 포함되어 있다. 그리고, 요구되는 전력 저장 시스템의 용량에 따라 상기와 같은 단위 랙을 다수 연결한다. 따라서 하나의 전력 저장 시스템 내에서는 수십에서 수만개 수준의 이차전지 셀 또는 이차전지 모듈이 포함되어 있다. 이러한 전력 저장 시스템의 운용에 있어서는 수십에서 수만개의 셀 또는 모듈 단위에서 전압, 전류, 온도, 충전량(SOC) 등을 지속적으로 모니터해야 한다.
각각의 이차전지 셀 또는 모듈의 상태를 모니터링하고 효율적인 제어를 위해, 복수개의 BMS들이 다중 트리구조로 연결되어 구성된 네트워크 시스템이 구성될 수 있다. 특히, 대용량 전력저장 시스템에서 복수개의 BMS들 사이의 통신을 위하여 다중 트리구조의 네트워크 시스템이 이용되고 있다. 이러한 네트워크 시스템 내에서, 복수개의 BMS를 포함하는 전력 저장 시스템을 통합적으로 운영 및 제어하는 방법이 사용되고 있다.
한편, 최근에는 스마트 그리드와 같이 전력 저장 시스템이 사용되는 개념이 하나의 가정, 건물을 넘어서 대형빌딩, 소규모 지역, 도시, 국가의 형태로 점차 확대되어 가는 추세이다. 그러나 상기와 같은 종래의 방식은 이차전지 팩 내에 존재하는 슬레이브 BMS 개수만큼의 개별적인 하드웨어 또는 소프트웨어 구동 메커니즘이 필요하고 관리되어야 한다. 또한 전력 저장 시스템의 규모가 커지면서, 마스터 BMS가 각각의 슬레이브 BMS로부터 정보를 수신하고 이를 처리하는 시간이 늘어나게 되는 단점이 있다. 특히, 복수개의 BMS들이 다중 트리구조로 연결되어 구성된 네트워크 시스템에서는, 하위레벨 트리구조에 포함된 BMS가 가지고있는 상세내부 데이터를 취득하기 위해서, 상부노드와의 주기적/비주기적 데이터 전송을 통해 데이터를 주고 받게 되는데, 전송되는 데이터의 크기가 큰 경우, 전체 네트워크의 버스로드(Bus Load)가 증가되게 되는 문제가 있다. 특히, 데이터 송수신의 우선순위가 사전에 할당된 ID를 통해되고, 특히 데이터 송수신의 우선순위가 사전에 할당된 ID를 통해 결정되는 CAN (Controller Area Network)의 경우, 네트워크의 데이터 송수신 타임이 변경되어 버리는 문제점이 있다. 또한, 다중 트리 구조의 시스템에서 하위 노드의 소프트웨어 업데이트를 수행하는 경우, 많은 양의 데이터가 특정된 노드에만 전송되고, 특정 노드만 응답해야 한다. 만약, 한 개 트리 내에서의 소프트웨어 업데이트 시퀀스인 경우에는 사전 정의된 메시지를 이용하여 특정할 수 있으나, 다중 트리구조에서의 상위 계층과 아래 계층 간의 소프트웨어 업데이트 시퀀스인 경우에는, 상위 계층과 아래 계층이 트리구조상 데이터 네트워크가 물리적으로 독립되어 있으므로, 직접연결(Direct Connection)이 불가능하여, 더 시간 및 자원의 소비가 큰 문제점이 있다.
즉, 종래의 방식은 외부의 변화에 빠르게 대처하지 못하고, 에너지의 효율적인 사용이라는 스마트 그리드 본래의 목적에도 반하게 된다.
따라서, 복수개의 BMS들이 다중 트리구조로 연결되어 구성된 네트워크 시스템에서도, 물리적으로 연결되어 있지 않은 트리구조의 최상위 노드(Node) 에서 다단계 트리구조를 거친 하위 노드까지 효율적인 논리적인 연결을 제공하는 시스템 및 그 관리 방법에 대한 개발 필요성이 대두되고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0799581호
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 필요성을 충족시키고, 현존하는 전력저장 시스템 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다중 트리구조로 구성된 네트워크 시스템에서 복수개의 노드들 간의 통신을 하는 경우, 물리적으로 연결되어 있지 않은 트리구조의 최상위 노드(Node)에서 하위 노드까지 효율적인 연결구조를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예에 따른, 다중 트리구조 네트워크 시스템은, 제1 트리레벨을 구성하는 제1 레벨 노드, 제2 트리레벨을 구성하고, 상기 제1 레벨 노드와 각각 연결되는 복수개의 제2 레벨 노드들, 제3 트리레벨을 구성하고, 상기 복수개의 제2 레벨 노드들 중, 어느 하나의 제2 레벨 노드와 연결되는 복수개의 제3 레벨 노드들, 및 제4 트리레벨을 구성하고, 상기 복수개의 제3 레벨 노드들 중, 어느 하나의 제3 레벨 노드와 연결되는 복수개의 제4 레벨 노드들을 포함하고, 상기 제1 레벨 노드는 상기 상기 복수개의 제2 레벨 노드들로 다이렉트연결 생성 커맨드를 전송하고, 상기 다이렉트연결 생성 커맨드를 수신한 제2 레벨 노드들은 다이렉트연결 모드로 동작하여 상기 제3 레벨 노드들 및 상기 제4 레벨 노드들 중 어느 하나의 노드와 상기 제1 레벨 노드 간의 다이렉트연결환경을 제공한다.
상기 다이렉트연결 생성 커맨드는, 상기 제1 레벨 노드와 다이렉트연결을 구성하기 위한 타겟 (target) 노드에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 다이렉트연결 생성 커맨드를 수신한 제2 레벨 노드들은, 상기 제3 트리레벨 또는 상기 제4 트리레벨의 노드들과, 상기 제1 레벨 노드간의 다이렉트 데이터송수신을 위하여, 브릿지(bridge)동작을 수행할 수 있다.
상기 다이렉트연결 생성 커맨드를 수신한 제2 레벨 노드들은, 상기 제3 레벨 노드들로부터 전송되는 모든 데이터를 그대로 상기 제1 레벨 노드로 전송하고, 상기 제1 레벨 노드로부터 전송되는 모든 데이터를 그대로 상기 제3 노드들로 전송할 수 있다.
상기 제1 레벨 노드는, 상기 생성된 다이렉트연결환경을 통하여, 상기 다이렉트연결환경을 통하여 다이렉트연결된 노드로, 소프트웨어 업데이트를 위한 데이터를 전송할 수 있다.
상기 복수개의 제3 레벨 노드들과 연결되는 제2 레벨 노드는, 상기 다이렉트연결환경이 생성되지 않은 경우, 상기 복수개의 제3 레벨 노드들에서 전송되는 데이터를 취합하고, 가공하여, 상기 제1 레벨 노드로 전송할 수 있다.
상기 복수개의 제4 레벨 노드들과 연결되는 제3 레벨 노드는, 상기 다이렉트연결환경이 생성되지 않은 경우, 상기 복수개의 제4 레벨 노드들에서 전송되는 데이터를 취합하고, 가공하여, 상기 복수개의 제3 레벨 노드들과 연결되는 제2 레벨 노드로 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 다중 트리구조 네트워크 시스템의 관리 방법은, 제1 트리레벨을 구성하는 제1 레벨 노드에서, 제2 트리레벨을 구성하고 상기 제1 레벨 노드와 각각 연결되는 복수개의 제2 레벨 노드들로, 다이렉트연결 생성 커맨드를 전송하는 단계, 상기 다이렉트연결 생성 커맨드를 수신한 제2 레벨 노드들을 다이렉트연결 모드로 동작하도록 설정하는 단계, 상기 다이렉트연결 모드로 동작하는 제2 레벨 노드를 통하여, 제3 트리레벨을 구성하는 제3 레벨 노드들 및 제4 트리레벨을 구성하는 제4 레벨 노드들 중 어느 하나의 노드와 상기 제1 레벨 노드 간의 다이렉트연결환경을 구성하는 단계, 및 상기 구성된 다이렉트연결환경을 통하여 데이터 송수신을 수행하는 단계를 포함한다.
상기 다이렉트연결 생성 커맨드는, 상기 제1 레벨 노드와 다이렉트연결을 구성하기 위한 타겟 (target) 노드에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 다이렉트연결 모드로 동작하도록 설정하는 단계는, 상기 다이렉트연결 생성 커맨드를 수신한 제2 레벨 노드들을, 상기 제3 트리레벨 또는 상기 제4 트리레벨의 노드들과, 상기 제1 레벨 노드간의 다이렉트 데이터송수신을 위하여, 브릿지(bridge) 모드로 동작시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다이렉트연결 모드로 동작하도록 설정하는 단계는, 상기 다이렉트연결 생성 커맨드를 수신한 제2 레벨 노드들을, 상기 제3 레벨 노드들로부터 전송되는 모든 데이터를 그대로 상기 제1 레벨 노드로 전송하고, 상기 제1 레벨 노드로부터 전송되는 모든 데이터를 그대로 상기 제3 노드들로 전송하도록 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 생성된 다이렉트연결환경을 통하여, 상기 제1 레벨 노드에서, 상기 다이렉트연결환경을 통하여 다이렉트연결된 노드로, 소프트웨어 업데이트를 위한 데이터를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템 관리 방법.
상기 다중 트리구조 네트워크 시스템 관리 방법은, 상기 다이렉트연결환경이 생성되지 않은 경우, 상기 복수개의 제3 레벨 노드들과 연결되는 제2 레벨 노드를, 상기 복수개의 제3 레벨 노드들에서 전송되는 데이터를 취합하고, 가공하여, 상기 제1 레벨 노드로 전송하도록 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 다중 트리구조 네트워크 시스템 관리 방법은, 상기 다이렉트연결환경이 생성되지 않은 경우, 상기 복수개의 제4 레벨 노드들과 연결되는 제3 레벨 노드를, 상기 복수개의 제4 레벨 노드들에서 전송되는 데이터를 취합하고, 가공하여, 상기 복수개의 제3 레벨 노드들과 연결되는 제2 레벨 노드로 전송하도록 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 다중 트리구조로 구성된 네트워크 시스템에서는, 복수개의 BMS들간의 통신을 하는 경우, 물리적으로 연결되어 있지 않은 트리구조의 최상위 노드에서 하위 노드까지 효율적인 연결구조를 제공하는 효과가 있다.
특히, 상기 효율적인 연결구조를 통하여, 다중 트리구조의 특정 노드에 많은 데이터를 취합하기 위한 대역폭을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 효율적인 연결구조를 통하여, 다중 트리구조의 중간 단계 노드들의 소프트웨어 코드 사이즈 및 복잡도를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력저장 시스템의 연결 구조를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 트리구조 네트워크의 구성을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 트리구조 네트워크에서 다이렉트 연결이 활성화된 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 시스템의 관리 방법의 단계들을 도시한 순서도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력저장 시스템의 연결 구조를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 1에서는 복수 개의 BMS를 포함하는 전력저장 시스템을 도시하고 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 다중 트리구조 네트워크는 도 1과 같은 전력저장 시스템에 적용될 수 있다. 하지만 이는 일 실시예에 따른 것이고, 복수 개의 BMS를 포함하는 전력저장 시스템이 아닌 다른 시스템에서도 통신을 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 다중 트리구조 네트워크를 이용할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전력저장 시스템(100)은 슬레이브 BMS(110), 마스터 BMS(120) 및 슈퍼 마스터 BMS(130)를 포함한다. 그리고, 상기 슬레이브 BMS(110)와 상기 마스터 BMS(120)사이에서 데이터를 주고 받기 위한 슬레이브 통신망(140) 및 상기 마스터 BMS(120)와 상기 슈퍼 마스터 BMS(130)사이에서 데이터를 주고 받기 위한 마스터 통신망(150)을 더 포함하고 있다. 이와 같이, 복수개의 BMS들이 포함되어 전력저장 시스템이 구성될 수 있고, 이러한 전력저장 시스템의 BMS들을 효율적으로 관리하기 위하여 전력저장 시스템을 관리하는 다중트리구조의 네트워크 시스템이 활용될 수 있다.
본 도면에 도시된 전력저장 시스템에서, 상기 슬레이브 BMS(110)는 자신이 관리하는 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀들의 전기적 특성값을 수집할 수 있고, 상기 마스터 BMS(120)는 슬레이브 통신망(140)을 통해 전송된 배터리 셀들의 전기적 특성값에 대한 데이터를 수신 및 저장할 수 있다. 그리고, 상기 마스터 BMS(120)는 상기 수신된 데이터를 가공하여 상기 마스터 통신망(150)을 통해서 상기 슈퍼 마스터 BMS(130)에게 전송할 수 있다.
또한, 본 도면에 도시된 전력 저장 시스템(100)은 상기 슈퍼 마스터 BMS(130)로부터 2차 가공된 데이터를 수신하고, 이를 기초로 생성된 제어 신호를 상기 슈퍼 마스터 BMS(130)로 전송하는 외부 모니터링 장치(160)를 더 포함할 수 있다. 상기 외부 모니터링 장치는 전력 저장 시스템(100)의 상태를 사용자 또는 관리자에게 표시하고, 사용자 또는 관리자가 입력한 제어 신호를 상기 슈퍼 마스터 BMS(130)에게 전송하는 장치일 수 있다. 또한, 2이상의 슈퍼 마스터 BMS(130)로부터 2차 가공된 데이터를 수신하여 각각의 전력 저장 시스템(100)을 제어하는 장치가 될 수 있다.
상기 슈퍼 마스터 BMS(130)는 상기 외부 모니터링 장치(160)로부터 수신한 제어 신호에 기초하여 상기 마스터 BMS(120)를 제어하는 마스터 제어 신호를 출력할 수 있다.
이러한 복수개의 BMS들이 포함된 전력저장 시스템을 관리하는 경우, 다중트리구조를 가진 네트워크를 구성하여 관리 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따라, 복수개의 BMS들간의 통신을 하는 경우, 물리적으로 연결되어 있지 않은 트리구조의 최상위 노드(Node)에서 하위 노드까지 효율적인 연결구조를 제공하고자 하기 위한 다이렉트(Direct)연결환경이 구성되어 노드간의 데이터송수신을 수행할 수 있다. 이러한 다이렉트연결환경의 구성과 관련하여서는, 이하 도 2 내지 도 5를 통하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 트리구조 네트워크의 구성을 도시한 도면이다.
실시 예에 따라, 다중 트리구조 네트워크 시스템(200)은, 제1 트리레벨 (T1)을 구성하는 제1 레벨 노드 (Node 1), 제2 트리레벨(T2)을 구성하고, 상기 제1 레벨 노드와 각각 연결되는 복수개의 제2 레벨 노드들 (1_1, 1_2, 1_3,..., 1_N), 제3 트리레벨 (T3)을 구성하고, 상기 복수개의 제2 레벨 노드들 중, 어느 하나의 제2 레벨 노드와 연결되는 복수개의 제3 레벨 노드들 (1_2_1, 1_2_2, 1_2_3,..., 1_2_N), 및 제4 트리레벨 (T4)을 구성하고, 상기 복수개의 제3 레벨 노드들 중, 어느 하나의 제3 레벨 노드와 연결되는 복수개의 제4 레벨 노드들(1_2_3_1, 1_2_3_2, 1_2_3_3,..., 1_2_3_N)을 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 구성을 통하여, 상기 복수개의 제3 레벨 노드들(1_2_1, 1_2_2, 1_2_3,..., 1_2_N)과 연결되는 제2 레벨 노드(1_2)는, 상기 복수개의 제3 레벨 노드들에서 전송되는 데이터를 취합하고, 가공하여, 상기 제1 레벨 노드(Node 1)로 전송할 수 있다. 또한, 상기 복수개의 제4 레벨 노드들(1_2_3_1, 1_2_3_2, 1_2_3_3,..., 1_2_3_N)과 연결되는 제3 레벨 노드 (1_2_3)는, 상기 복수개의 제4 레벨 노드들에서 전송되는 데이터를 취합하고, 가공하여, 상기 복수개의 제3 레벨 노드들과 연결되는 제2 레벨 노드(1_2)로 전송할 수 있다.
한편, 이러한 동작을 수행 중에, 네트워크 시스템에서, 다이렉트연결 요청신호가 수신되면, 실시 예에 따라, 상기 제1 레벨 노드 (Node 1)는 상기 상기 복수개의 제2 레벨 노드들로 다이렉트연결 생성 커맨드를 전송하고, 상기 다이렉트연결 생성 커맨드를 수신한 제2 레벨 노드들은 다이렉트연결 모드로 동작하여 상기 제3 레벨 노드들 및 상기 제4 레벨 노드들 중 어느 하나의 노드와 상기 제1 레벨 노드 간의 다이렉트연결환경을 제공할 수 있다. 다이렉트연결환경이 생성되는 상세한 순서는 이하 도 5를 통하여 자세히 설명한다. 또한, 다이렉트연결환경이 생성된 다중트리구조는 이하 도 3 및 도 4에서 상세히 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 트리구조 네트워크에서 다이렉트 연결이 활성화된 구성을 도시한 도면이다.
실시 예에 따라, 상기 도 2에 도시된 바와 같은 다중 트리구조 네트워크가 구성된 상태에서, 제1 레벨 노드 (Node 1)으로부터 복수개의 제2 레벨 노드들 (1_1, 1_2, 1_3,..., 1_N)로 다이렉트연결 생성 커맨드가 전송되면, 다이렉트연결을 생성하기 위한 동작들이 수행될 수 있다. 또한, 상기 다이렉트연결 생성 커맨드는, 상기 제1 레벨 노드와 다이렉트연결을 구성하기 위한 타겟 (target) 노드 및 타겟 노드와 다이렉트 연결을 구성하기 위해 브릿지 노드로 설정해야 할 중간 노드들에 대한 정보를 포함할 수 있다. 본 도면에서는, 타겟 노드가 제4 레벨 (T4)에 포함된 1_2_3_2노드인 경우의 실시 예에서, 다이렉트 연결을 포함하는 다중 트리구조를 도시한 도면이다. 타겟 노느가 1_2_3_2 노드인 경우, 1_2 노드 (301) 및 1_2_3 노드 (302)가 브릿지(bridge)동작을 수행하는 브릿지 노드로 동작하게 된다.
이러한 구성을 위하여, 제1 레벨 노드 (Node 1) 은 제2 레벨 (T2)에 포함된 모든 노드들 (1_1, 1_2, 1_3,..., 1_N)에게 1_2 노드와 1:1 접속을 하겠다는 정보를 포함하는 다이렉트연결 생성 커맨드를 전송한다. 상기 커맨드를 요청받은 노드들 중, 1_2 노드는, 자기 자신의 아래 계층인 제3 레벨 (T3) 의 모든 데이터를 그대로 제2 레벨 (T2)의 네트워크에 로드하고, 마찬가지로 제2 레벨 (T2) 의 모든 데이터를 제3 레벨 (T3)으로 전달한다. 본 단계까지 진행된 경우, 도 4와 같은 네트워크 구성이 형성되게 되고, 1_2 노드 (401)가 브릿지 노드로서 동작하게 된다.
추가적으로, 제1 레벨 노드로부터 전송된 다이렉트연결 생성 커맨드가 제3 레벨 (T3)에 포함된 모든 노드들 (1_2_1, 1_2_2, 1_2_3,..., 1_2_N)에게 전송되고, 상기 커맨드를 요청받은 노드들 중, 1_2_3 노드는, 자기 자신의 아래 계층인 제4 레벨 (T4) 의 모든 데이터를 그대로 제3 레벨 (T3)의 네트워크에 로드하고, 마찬가지로 제3 레벨 (T3) 의 모든 데이터를 제4 레벨 (T4)으로 전달한다. 본 단계 까지 진행된 경우, 도 3에 도시된 바와 같은 네트워크 구조가 형성된다. 즉, 1_2 노드 (301) 및 1_2_3 노드 (302)가 브릿지 노드로 동작하게 되고, 최하위 레벨의 1_2_3_2 노드와 최상위 레벨의 제1 레벨 노드 (Node 1)가 다이렉트연결을 통하여 데이터를 송수신할 수 있게 된다. 이 상태에서 제1 레벨 노드 (Node1)는 1_2_3_2 노드와의 1:1 접속상태가 되어, 1_2_3_2 노드와의 대용량 데이터 전송 및 소프트웨어 업데이트를 용이하게 수행할 수 있게 되는 상태가 된다. 특히, 특정 노드에 연결된 BMS의 소프트웨어 업데이트를 수행하고자 하는 경우, 소프트웨어 업데이트를 위한 호스트 소프트웨어 (Host SW)는 최상위 노드인 제1 레벨 노드 (Node 1)에만 저장되어 있는 상태이더라도, 최하단 노드에서의 소프트웨어 업데이트 수행이 가능하다. 따라서, 중간노드들은 소프트웨어 업데이트를 위한 호스트 소프트웨어를 내부에 포함하지 않아도 되므로, 중간노드들의 소프트웨어 코드 사이즈 및 복잡도를 줄일 수 있다. 나아가, 각각의 중간노드들은 자기 자신이 다중 트리구조 네트워크에서 어느 단계에 속해있는지 구분되지 않아도 상위단의 커멘드에 의해 브릿지 모드 로의 전환 동작만 수행하면 되므로 시스템의 복잡도에 의하여 트리 또는 레벨의 단계가 늘어나더라도 다중트리에서 어느 레벨에 속하느냐에 무관하게 동일한 동작을 유지할 수 있다.
즉, 실시 예에 따라, 제1 레벨 노드 (Node 1)는, 상기 생성된 다이렉트연결환경을 통하여, 상기 다이렉트연결환경을 통하여 다이렉트연결된 노드(BMS)로, 소프트웨어 업데이트를 위한 데이터를 1_2_3_2 노드로 다이렉트 전송할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 시스템의 관리 방법의 단계들을 도시한 순서도이다.
실시 예에 따라, 다중 트리구조 네트워크 시스템에서 효율적인 다이렉트연결환경을 제공하기 위하여, 본 도면에 도시된 것과 같은 단계들이 수행될 수 있다. 또한, 본 도면에서 도시된 단계들은, 상기 도 2에 개시된 바와 같은, 복수개의 BMS들과 연결된 노드들을 포함하는 다중트리구조 네트워크 환경하에서 수행될 수 있다.
먼저, 네트워크 시스템에서, 다이렉트연결 요청신호를 수신할 수 있다(S101). 상기 다이렉트연결 요청신호는, 노드간에 일정크기 이상의 데이터 송수신을 수행하기 이전에 선행되어 수신될 수 있고, 또는, 노드에 연결된 BMS의 소프트웨어 업데이트를 위한 동작을 수행하기 이전에 선행되어 수신될 수 있다.
상기 다이렉트연결 요청신호가 수신되면, 네트워크 시스템은, 이하 단계들을 통하여 다이렉트 연결환경을 구성한다.
다음 단계 (S102)에서, 네트워크 시스템은, 네트워크 시스템의 제1 트리레벨을 구성하는 제1 레벨 노드에서, 제2 트리레벨을 구성하고 상기 제1 레벨 노드와 각각 연결되는 복수개의 제2 레벨 노드들로, 다이렉트연결 생성 커맨드를 전송한다 (S102).
실시 예에 따라, 상기 다이렉트연결 생성 커맨드는, 상기 제1 레벨 노드와 다이렉트연결을 구성하기 위한 타겟 (target) 노드 및 타겟 노드와 다이렉트 연결을 구성하기 위해 브릿지 노드로 설정해야 할 중간 노드들에 대한 정보를 포함할 수 있다. 즉, 다이렉트연결 생성 커맨드를 통하여, 상기 제1 레벨 노드와 다이렉트연결을 구성할 타겟 노드가 어느 것인지 파악하고, 파악된 결과에 기초해서 상기 제1 레벨 노드와의 다이렉트연결을 구성하기 위한 동작을 수행할 수 있다.
다음 단계 (S103)에서는, 상기 다이렉트연결 생성 커맨드를 수신한 제2 레벨 노드들을 다이렉트연결 모드로 동작하도록 설정할 수 있다. 즉, 다이렉트 연결을 형성하기 위해서, 하위 노드의 전송모드를 브릿지(bridge)모드로 변경하여 다이렉트 연결이 구성되도록 할 수 있다.
이를 통하여, 상기 다이렉트연결 모드로 동작하는 제2 레벨 노드를 이용해서, 제3 트리레벨을 구성하는 제3 레벨 노드들 및 제4 트리레벨을 구성하는 제4 레벨 노드들 중 어느 하나의 노드와 상기 제1 레벨 노드 간의 다이렉트연결환경을 구성할 수 있다. 즉, 상기 다이렉트연결 모드로 동작하도록 설정하는 단계 (S103)는, 상기 다이렉트연결 생성 커맨드를 수신한 제2 레벨 노드들을, 상기 제3 트리레벨 또는 상기 제4 트리레벨의 노드들과, 상기 제1 레벨 노드간의 다이렉트 데이터송수신을 위하여, 브릿지(bridge) 모드로 동작시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 실시 예에 따라, 상기 다이렉트연결 모드로 동작하도록 설정하는 단계 (S104)는, 상기 다이렉트연결 생성 커맨드를 수신한 제2 레벨 노드들을, 상기 제3 레벨 노드들로부터 전송되는 모든 데이터를 그대로 상기 제1 레벨 노드로 전송하고, 상기 제1 레벨 노드로부터 전송되는 모든 데이터를 그대로 상기 제3 노드들로 전송하도록 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
다음으로, 상기 구성된 다이렉트연결환경을 통하여 데이터 송수신을 수행하는 단계 (S104)를 수행할 수 있다. 즉, 실시 예에 따라, 상기 생성된 다이렉트연결환경을 통하여, 상기 제1 레벨 노드에서, 상기 다이렉트연결환경을 통하여 다이렉트연결된 노드(BMS)로, 소프트웨어 업데이트를 위한 데이터를 전송하는 단계를 더 포함하는 관리 방법을 구성할 수 있다. 이러한 다이렉트연결을 통하여 데이터를 송수신하는 방법을 통하여, 특정 레벨에 속한 노드에서의 큰 용량의 데이터를 취합하기 위한 대역폭을 확보할 수 있다. 특히, 특정 노드에 연결된 BMS의 소프트웨어 업데이트(SW Update)를 진행하는 경우, 중간 레벨의 노드들은, 소프트웨어 업데이트를 위한 호스트(Host) 소프트웨어를 내부에 포함하지 않아도 되므로, 중간 노드들의 소프트웨어 코드 사이즈 및 복잡도를 줄일 수 있게 된다.
반면에, 본 도면에 도시된 관리 방법에 있어서, 실시 예에 따라, 상기 다이렉트연결환경이 생성되지 않은 경우, 상기 복수개의 제3 레벨 노드들과 연결되는 제2 레벨 노드를, 상기 복수개의 제3 레벨 노드들에서 전송되는 데이터를 취합하고, 가공하여, 상기 제1 레벨 노드로 전송하도록 설정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 다이렉트연결환경이 생성되지 않은 경우의 다른 실시 예에 따라, 상기 복수개의 제4 레벨 노드들과 연결되는 제3 레벨 노드를, 상기 복수개의 제4 레벨 노드들에서 전송되는 데이터를 취합하고, 가공하여, 상기 복수개의 제3 레벨 노드들과 연결되는 제2 레벨 노드로 전송하도록 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
100 : 전력 저장 시스템
110 : 슬레이브 BMS
120 : 마스터 BMS
130 : 슈퍼 마스터 BMS
140 : 슬레이브 통신망
150 : 마스터 통신망
160 : 외부 모니터링 장치

Claims (14)

  1. 다중 트리구조 네트워크 시스템에 있어서,
    제1 트리레벨을 구성하는 제1 레벨 노드;
    제2 트리레벨을 구성하고, 상기 제1 레벨 노드와 각각 연결되는 복수개의 제2 레벨 노드들;
    제3 트리레벨을 구성하고, 상기 복수개의 제2 레벨 노드들 중, 어느 하나의 제2 레벨 노드와 연결되는 복수개의 제3 레벨 노드들; 및
    제4 트리레벨을 구성하고, 상기 복수개의 제3 레벨 노드들 중, 어느 하나의 제3 레벨 노드와 연결되는 복수개의 제4 레벨 노드들을 포함하고,
    상기 제1 레벨 노드는 상기 상기 복수개의 제2 레벨 노드들로 다이렉트연결 생성 커맨드를 전송하고, 상기 다이렉트연결 생성 커맨드를 수신한 제2 레벨 노드들은 다이렉트연결 모드로 동작하여 상기 제3 레벨 노드들 및 상기 제4 레벨 노드들 중 어느 하나의 노드와 상기 제1 레벨 노드 간의 다이렉트연결환경을 제공하는 것을 특징으로 하는 다중 트리구조 네트워크 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다이렉트연결 생성 커맨드는, 상기 제1 레벨 노드와 다이렉트연결을 구성하기 위한 타겟 (target) 노드에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 트리구조 네트워크 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다이렉트연결 생성 커맨드를 수신한 제2 레벨 노드들은, 상기 제3 트리레벨 또는 상기 제4 트리레벨의 노드들과, 상기 제1 레벨 노드간의 다이렉트 데이터송수신을 위하여, 브릿지(bridge)동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 다중 트리구조 네트워크 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다이렉트연결 생성 커맨드를 수신한 제2 레벨 노드들은, 상기 제3 레벨 노드들로부터 전송되는 모든 데이터를 그대로 상기 제1 레벨 노드로 전송하고, 상기 제1 레벨 노드로부터 전송되는 모든 데이터를 그대로 상기 제3 노드들로 전송하는 것을 특징으로 하는 다중 트리구조 네트워크 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레벨 노드는, 상기 생성된 다이렉트연결환경을 통하여, 상기 다이렉트연결환경을 통하여 다이렉트연결된 노드로, 소프트웨어 업데이트를 위한 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 다중 트리구조 네트워크 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 제3 레벨 노드들과 연결되는 제2 레벨 노드는, 상기 다이렉트연결환경이 생성되지 않은 경우, 상기 복수개의 제3 레벨 노드들에서 전송되는 데이터를 취합하고, 가공하여, 상기 제1 레벨 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 다중 트리구조 네트워크 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 제4 레벨 노드들과 연결되는 제3 레벨 노드는, 상기 다이렉트연결환경이 생성되지 않은 경우, 상기 복수개의 제4 레벨 노드들에서 전송되는 데이터를 취합하고, 가공하여, 상기 복수개의 제3 레벨 노드들과 연결되는 제2 레벨 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 다중 트리구조 네트워크 시스템.
  8. 다중 트리구조 네트워크 시스템의 관리 방법에 있어서,
    제1 트리레벨을 구성하는 제1 레벨 노드에서, 제2 트리레벨을 구성하고 상기 제1 레벨 노드와 각각 연결되는 복수개의 제2 레벨 노드들로, 다이렉트연결 생성 커맨드를 전송하는 단계;
    상기 다이렉트연결 생성 커맨드를 수신한 제2 레벨 노드들을 다이렉트연결 모드로 동작하도록 설정하는 단계;
    상기 다이렉트연결 모드로 동작하는 제2 레벨 노드를 통하여, 제3 트리레벨을 구성하는 제3 레벨 노드들 및 제4 트리레벨을 구성하는 제4 레벨 노드들 중 어느 하나의 노드와 상기 제1 레벨 노드 간의 다이렉트연결환경을 구성하는 단계; 및
    상기 구성된 다이렉트연결환경을 통하여 데이터 송수신을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 트리구조 네트워크 시스템 관리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 다이렉트연결 생성 커맨드는, 상기 제1 레벨 노드와 다이렉트연결을 구성하기 위한 타겟 (target) 노드에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 트리구조 네트워크 시스템 관리 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 다이렉트연결 모드로 동작하도록 설정하는 단계는,
    상기 다이렉트연결 생성 커맨드를 수신한 제2 레벨 노드들을, 상기 제3 트리레벨 또는 상기 제4 트리레벨의 노드들과, 상기 제1 레벨 노드간의 다이렉트 데이터송수신을 위하여, 브릿지(bridge) 모드로 동작시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 트리구조 네트워크 시스템 관리 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 다이렉트연결 모드로 동작하도록 설정하는 단계는,
    상기 다이렉트연결 생성 커맨드를 수신한 제2 레벨 노드들을, 상기 제3 레벨 노드들로부터 전송되는 모든 데이터를 그대로 상기 제1 레벨 노드로 전송하고, 상기 제1 레벨 노드로부터 전송되는 모든 데이터를 그대로 상기 제3 노드들로 전송하도록 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 트리구조 네트워크 시스템 관리 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 생성된 다이렉트연결환경을 통하여, 상기 제1 레벨 노드에서, 상기 다이렉트연결환경을 통하여 다이렉트연결된 노드로, 소프트웨어 업데이트를 위한 데이터를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 트리구조 네트워크 시스템 관리 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 다이렉트연결환경이 생성되지 않은 경우, 상기 복수개의 제3 레벨 노드들과 연결되는 제2 레벨 노드를, 상기 복수개의 제3 레벨 노드들에서 전송되는 데이터를 취합하고, 가공하여, 상기 제1 레벨 노드로 전송하도록 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 트리구조 네트워크 시스템 관리 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 다이렉트연결환경이 생성되지 않은 경우, 상기 복수개의 제4 레벨 노드들과 연결되는 제3 레벨 노드를, 상기 복수개의 제4 레벨 노드들에서 전송되는 데이터를 취합하고, 가공하여, 상기 복수개의 제3 레벨 노드들과 연결되는 제2 레벨 노드로 전송하도록 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 트리구조 네트워크 시스템 관리 방법.
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