KR20200038817A - Bms 간 통신 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 구비된 마스터 BMS와 복수의 슬레이브 BMS 간 통신 응답 지연을 감소시킬 수 있는 BMS 간 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 간 통신 시스템은, 병렬 통신망에 연결된 복수의 BMS를 포함하는 배터리 팩의 BMS 간 통신 시스템으로서, 가변 필드를 포함하는 통신 식별자가 각각 서로 다르게 할당된 복수의 슬레이브 BMS; 및 상기 병렬 통신망을 통해 상기 복수의 슬레이브 BMS에 대하여 각각 통신 식별자를 할당하고, 상기 가변 필드에 할당되는 우선 순위 결정값을 미리 결정된 조건에 따라 변경하며, 상기 통신 식별자를 기초로 상기 복수의 슬레이브 BMS와 통신을 수행하도록 구성된 마스터 BMS를 포함한다.

Description

BMS 간 통신 시스템 및 방법{System and method for communicating between BMS}
본 발명은 BMS 간 통신 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 팩에 구비된 마스터 BMS와 복수의 슬레이브 BMS 간 통신 응답 지연을 감소시킬 수 있는 BMS 간 통신 시스템 및 방법에 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.
배터리는 다양한 분야에서 이용되는데, 전기 구동 차량 또는 스마트 그리드 시스템과 같이 최근에 배터리가 많이 활용되는 분야는 큰 용량을 필요로 하는 경우가 많다. 배터리 팩의 용량을 증가하기 위해서는 이차 전지, 즉 배터리 셀 자체의 용량을 증가시키는 방법이 있을 수 있겠지만, 이 경우 용량 증대 효과가 크지 않고, 이차 전지의 크기 확장에 물리적 제한이 있으며 관리가 불편하다는 단점을 갖는다. 따라서, 통상적으로는 다수의 배터리 모듈이 직렬 및 병렬로 연결된 배터리 팩이 널리 이용된다.
한편, 근래 배터리 팩의 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 다수의 배터리가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 배터리 모듈을 집합시킨 멀티 모듈 구조의 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
이러한 멀티 모듈 구조의 배터리 팩은 다수의 배터리를 포함하고 있으므로 하나의 BMS를 사용하여 모든 배터리의 충방전 상태를 제어하는 것은 한계가 있다. 따라서 최근에는 배터리 팩에 포함되어 있는 각각의 배터리 모듈마다 BMS를 장착하고 BMS들 중 어느 하나를 마스터 BMS로 지정하고 나머지 BMS들을 슬레이브 BMS로 지정한 후 마스터-슬레이브 방식에 의해 각 배터리 모듈의 충방전을 제어하는 기술이 사용되고 있다.
마스터-슬레이브 방식에서는 마스터 BMS가 배터리 팩에 포함된 배터리 모듈의 충방전을 통합적으로 관리하기 위해 슬레이브 BMS와 통신을 수행하여 슬레이브 BMS가 담당하는 배터리 모듈에 관한 각종 충방전 모니터 데이터를 취합하거나 각 배터리 모듈의 충방전 동작을 제어하기 위한 제어 명령을 해당하는 슬레이브 BMS로 전송하게 된다.
이처럼 통신망을 통해 데이터 취합이나 제어 명령 등을 전달하기 위해서는 마스터 BMS가 각 슬레이브 BMS를 고유하게 식별할 수 있는 통신 식별자(ID)가 각 슬레이브 BMS에 할당되어야 한다.
이러한 통신 식별자는, 각 슬레이브 BMS를 구별하기 위하여 우선 순위를 갖는다. 또한, 일반적으로, 통신 식별자는, 통신 식별자의 크기가 작을수록 우선 순위가 높다.
하지만, 둘 이상의 슬레이브 BMS가 동 시점에 마스터 BMS로 데이터를 전송한 경우, 우선 순위가 높은 슬레이브 BMS에 의하여 우선 순위가 낮은 슬레이브 BMS의 데이터가 손실될 수 있다. 또한, 이러한 상태가 누적되는 경우, 마스터 BMS와 우선 순위가 낮은 슬레이브 BMS 간 통신 응답이 지연되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 배터리 팩에 구비된 마스터 BMS와 복수의 슬레이브 BMS 간 통신 응답 지연을 감소시킬 수 있는 개선된 BMS 간 통신 시스템 및 방법을 제공하는 것에 목적이 있다.
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.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 간 통신 시스템은, 병렬 통신망에 연결된 복수의 BMS를 포함하는 배터리 팩의 BMS 간 통신 시스템으로서, 가변 필드를 포함하는 통신 식별자가 각각 서로 다르게 할당된 복수의 슬레이브 BMS; 및 상기 병렬 통신망을 통해 상기 복수의 슬레이브 BMS에 대하여 각각 통신 식별자를 할당하고, 상기 가변 필드에 할당되는 우선 순위 결정값을 미리 결정된 조건에 따라 변경하며, 상기 통신 식별자를 기초로 상기 복수의 슬레이브 BMS와 통신을 수행하도록 구성된 마스터 BMS를 포함한다.
또한, 상기 마스터 BMS는, 상기 복수의 슬레이브 BMS로부터 수신되는 데이터 총량과 각 슬레이브 BMS로부터 수신되는 데이터 량을 기초로 각 슬레이브 BMS에 대응하는 데이터 수신율을 연산하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 마스터 BMS는, 연산된 상기 데이터 수신율을 기초로 각 슬레이브 BMS의 상기 가변 필드에 할당되는 상기 우선 순위 결정값을 변경하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 마스터 BMS는, 상기 복수의 슬레이브 BMS 각각의 상기 데이터 수신율의 평균값을 연산하고, 상기 평균값을 기초로 상기 데이터 수신율이 상기 평균값보다 작은 슬레이브 BMS의 상기 우선 순위 결정값을 변경하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 마스터 BMS는, 상기 데이터 수신율의 값이 작을수록 상기 우선 순위 결정값이 작아지도록 상기 우선 순위 결정값을 변경하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 마스터 BMS는, 상기 복수의 슬레이브 BMS 각각의 상기 데이터 수신율의 평균값을 연산하고, 상기 평균값을 기초로 상기 데이터 수신율이 상기 평균값보다 큰 슬레이브 BMS의 상기 우선 순위 결정값을 변경하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 마스터 BMS는, 상기 데이터 수신율의 값이 클수록 상기 우선 순위 결정값이 커지도록 상기 우선 순위 결정값을 변경하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 마스터 BMS는, 상기 가변 필드가 상기 통신 식별자의 가장 앞부분에 배치되도록 상기 복수의 슬레이브 BMS에 상기 통신 식별자를 각각 할당하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 마스터 BMS는, 상기 통신 식별자를 기초로 상기 복수의 슬레이브 BMS의 통신 우선 순위를 판단하고, 판단된 상기 통신 우선 순위에 따라 각 슬레이브 BMS와 통신을 수행하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 BMS 간 통신 시스템을 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량은, 본 발명에 따른 BMS 간 통신 시스템을 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 간 통신 방법은, 병렬 통신망에 연결된 복수의 BMS를 포함하는 배터리 팩의 BMS 간 통신 방법으로서, 상기 병렬 통신망을 통해 복수의 슬레이브 BMS에 가변 필드를 포함하는 통신 식별자를 각각 할당하는 단계; 상기 가변 필드에 할당되는 우선 순위 결정값을 미리 결정된 조건에 따라 변경하는 단계; 및 상기 통신 식별자를 기초로 상기 복수의 슬레이브 BMS와 마스터 BMS가 통신을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 데이터 수신율을 기초로 슬레이브 BMS의 우선 순위 결정값을 변경함으로써, 데이터 수신율을 효과적으로 관리할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수의 슬레이브 BMS에 대하여 동일 비중으로 통신 응답 지연 없이 통신을 수행할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 데이터 수신율을 균등하게 유지함으로써 특정 슬레이브 BMS에 대한 데이터의 급격한 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 통신 식별자에 가변 필드를 배치함으로써, 통신 우선 순위의 선후관계를 쉽게 변경할 수 있는 장점이 있다.
이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 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 BMS 간 통신 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 간 통신 시스템에서 마스터 BMS가 수신하는 각 슬레이브 BMS의 송신 데이터를 보여준다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 BMS 간 통신 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 간 통신 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
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 안 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 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 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 판정되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
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 '프로세서'와 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.
본 명세서에서, 이차 전지는, 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 이차 전지로 간주될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 간 통신 시스템은, 배터리 팩에 구비되고, 병렬 통신망(50)에 연결된 복수의 BMS 간 통신 시스템일 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 간 통신 시스템은, 배터리 팩에 구비된 마스터 BMS(100)와 복수의 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204) 간 통신 응답 지연을 감소시킬 수 있는 BMS 간 통신 시스템일 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 간 통신 시스템에 구비된 복수의 BMS는, 본 발명에 따른 마스터 BMS(100)와 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204) 사이의 통신을 위한 알고리즘이 적용된 BMS(Battery Management System)일 수 있다. 또한, 복수의 BMS 각각은, 자신이 담당하는 하나 이상의 이차 전지를 제어할 수 있다. 이러한 복수의 BMS의 제어 기능은 이차 전지의 충방전 제어, 평활화(equalization) 제어, 스위칭, 전기적 특성값 측정 및 모니터링, 오류 표지, on/off 제어, SOC(State Of Charge)측정 등을 포함할 수 있다.
마스터 BMS(100)와 복수의 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 병렬 통신망(50)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 마스터 BMS(100)와 복수의 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204) 사이를 각각 연결하는 병렬 통신망(50)은, 복수의 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)들이 마스터 BMS(100)로부터 통신 식별자를 할당 받기 위한 정보를 송수신하는데 사용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 병렬 통신망(50)은, CAN(Controller Area Network) 통신망일 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMS(100) 및 복수의 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)는, 각각 프로세서 및 메모리 디바이스를 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 간 통신 시스템의 각 동작을 수행할 수 있다. 또한, 상기 메모리 디바이스는, 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 간 통신 시스템의 동작에 필요한 정보를 미리 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 디바이스는, 통신 식별자를 저장할 수 있다.
한편, 프로세서는, 상술한 바와 같은 동작을 수행하기 위해, 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀 및/또는 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
한편, 메모리 디바이스는, 정보를 기록하고 소거할 수 있는 저장 매체라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 메모리 디바이스는, RAM, ROM, 레지스터, 하드디스크, 광기록 매체 또는 자기기록 매체일 수 있다. 메모리 디바이스는, 또한 프로세서에 의해 각각 접근이 가능하도록 예컨대 데이터 버스 등을 통해 프로세서와 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 메모리 디바이스는, 또한 프로세서가 각각 수행하는 각종 제어 로직을 포함하는 프로그램, 및/또는 제어 로직이 실행될 때 발생되는 데이터를 저장 및/또는 갱신 및/또는 소거 및/또는 전송할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 간 통신 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 간 통신 시스템에서 마스터 BMS가 수신하는 각 슬레이브 BMS의 송신 데이터를 보여준다. 또한, 도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 BMS 간 통신 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 간 통신 시스템은, 복수의 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204) 및 마스터 BMS(100)를 포함한다.
상기 복수의 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)는, 가변 필드를 포함하는 통신 식별자가 각각 서로 다르게 할당될 수 있다. 예를 들어, 상기 통신 식별자는, 마스터 BMS(100)가 각 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)와 통신을 수행하기 위하여, 마스터 BMS(100)가 각 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)를 인식하는 식별자(ID)일 수 있다. 또한, 통신 식별자는, 각 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204) 별로 서로 다른 식별자(ID)가 할당될 수 있다. 또한, 통신 식별자는, 복수의 문자 또는 숫자를 포함하는 코딩언어로 구현된 코드일 수 있다.
예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 통신 식별자(211)는, 제1 슬레이브 BMS(201)에 할당되며 마스터 BMS(100)와 제1 슬레이브 BMS(201) 간 통신을 위한 식별자(ID)일 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 식별자(211)는, 0x01일 수 있다. 또한, 제2 통신 식별자(212)는, 제2 슬레이브 BMS(202)에 할당되며 마스터 BMS(100)와 제2 슬레이브 BMS(202) 간 통신을 위한 식별자(ID)일 수 있다. 예를 들어, 제2 통신 식별자(212)는, 0x02일 수 있다. 또한, 제3 통신 식별자(213)는, 제3 슬레이브 BMS(203)에 할당되며 마스터 BMS(100)와 제3 슬레이브 BMS(203) 간 통신을 위한 식별자(ID)일 수 있다. 예를 들어, 제3 통신 식별자(213)는, 0x03일 수 있다. 또한, 제4 통신 식별자(214)는, 제4 슬레이브 BMS(204)에 할당되며 마스터 BMS(100)와 제4 슬레이브 BMS(204) 간 통신을 위한 식별자(ID)일 수 있다. 예를 들어, 제4 통신 식별자(214)는, 0x04일 수 있다.
또한, 상기 가변 필드는, 통신 식별자에 포함되는 영역일 수 있다. 보다 구체적으로, 가변 필드는, 통신 식별자의 일부에 포함되어 적어도 하나 이상의 문자 또는 숫자를 포함하는 코딩언어가 포함될 수 있는 영역일 수 있다.
예를 들어, 도 3의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 가변 필드(221)는, 제1 통신 식별자(211)의 1 앞에 설정되는 영역일 수 있다. 또한, 제2 가변 필드(222)는, 제2 통신 식별자(212)의 2 앞에 설정되는 영역일 수 있다. 또한, 제3 가변 필드(223)는, 제3 통신 식별자(213)의 3 앞에 설정되는 영역일 수 있다. 또한, 제4 가변 필드(224)는, 제4 통신 식별자(214)의 4 앞에 설정되는 영역일 수 있다.
상기 마스터 BMS(100)는, 병렬 통신망(50)을 통해 복수의 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)에 대하여 각각 통신 식별자를 할당할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(100)는, 각 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)에 대하여 미리 결정된 조건에 따라 통신 식별자를 할당할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 마스터 BMS(100)는, 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)의 연결 순서에 따라 순차적으로 각 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)에 대하여 통신 식별자를 할당할 수 있다.
또한, 마스터 BMS(100)는, 가변 필드에 할당되는 우선 순위 결정값을 미리 결정된 조건에 따라 변경할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 구성에 도시된 바와 같이, 가변 필드에는, 우선 순위 결정값이 할당될 수 있다. 예를 들어, 우선 순위 결정값은, 적어도 하나 이상의 문자 또는 숫자를 포함하는 코딩언어일 수 있다. 예를 들어, 우선 순위 결정값은, 0 또는 1 일 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(100)는, 적어도 하나 이상의 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)에 대하여 우선 순위 결정값을 변경할 수 있다. 보다 구체적으로, 마스터 BMS(100)는, 적어도 하나 이상의 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)에 대하여 우선 순위 결정값을 변경하고, 변경된 우선 순위 결정값을 적어도 하나 이상의 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)에 각각 할당할 수 있다.
또한, 마스터 BMS(100)는, 통신 식별자를 기초로 복수의 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(100)는, 통신 식별자를 통해 각 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)를 식별하고, 통신 식별자를 기초로 마스터 BMS(100)와 각 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204) 사이의 통신을 수행할 수 있다.
예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 마스터 BMS(100)는, 0x01의 값을 가지고 있는 제1 통신 식별자(211)를 기초로 제1 슬레이브 BMS(201)를 식별하고, 제1 통신 식별자(211)를 기초로 제1 슬레이브 BMS(201)와 통신을 수행할 수 있다. 또한, 마스터 BMS(100)는, 0x02의 값을 가지고 있는 제2 통신 식별자(212)를 기초로 제2 슬레이브 BMS(202)를 식별하고, 제2 통신 식별자(212)를 기초로 제2 슬레이브 BMS(202)와 통신을 수행할 수 있다. 또한, 마스터 BMS(100)는, 0x03의 값을 가지고 있는 제3 통신 식별자(213)를 기초로 제3 슬레이브 BMS(203)를 식별하고, 제3 통신 식별자(213)를 기초로 제3 슬레이브 BMS(203)와 통신을 수행할 수 있다. 또한, 마스터 BMS(100)는, 0x04의 값을 가지고 있는 제4 통신 식별자(214)를 기초로 제4 슬레이브 BMS(204)를 식별하고, 제4 통신 식별자(214)를 기초로 제4 슬레이브 BMS(204)와 통신을 수행할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMS(100)는, 각 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)에 대응하는 데이터 수신율을 연산할 수 있다. 보다 구체적으로, 마스터 BMS(100)는, 복수의 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)로부터 수신되는 데이터 총량과 각 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)로부터 수신되는 데이터 량을 기초로 각 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)에 대응하는 데이터 수신율을 연산할 수 있다.
예를 들어, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 마스터 BMS(100)는, 통신 식별자를 기초로 각 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)와 통신을 수행하고, 각 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)에 대응하는 데이터 수신율을 연산할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 실시예를 참조하면, 마스터 BMS(100)는, 각 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)로부터 발송되는 데이터를 수신할 수 있다. 보다 구체적으로, 마스터 BMS(100)는, 제1 슬레이브 BMS(201)로부터 수신되는 제1 데이터(10)의 데이터 량, 제2 슬레이브 BMS(202)로부터 수신되는 제2 데이터(20)의 데이터 량, 제3 슬레이브 BMS(203)로부터 수신되는 제3 데이터(30)의 데이터 량 및 제4 슬레이브 BMS(204)로부터 수신되는 제4 데이터(40)의 데이터 량을 모두 합하여 데이터 총량을 연산할 수 있다. 예를 들어, 데이터 량은, 데이터의 크기(이를 테면, 바이트(Byte))일 수 있다. 또한, 마스터 BMS(100)는, 연산된 데이터 총량과 각 슬레이브 BMS로부터 수신되는 데이터의 데이터 량을 기초로 마스터 BMS(100)가 수신한 각 슬레이브 BMS에 대한 데이터 수신 비율을 나타내는 데이터 수신율을 연산할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMS(100)는, 통신 식별자를 기초로 각 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)와 통신을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 마스터 BMS(100)는, 통신 식별자를 기초로 복수의 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)의 통신 우선 순위를 판단하고, 판단된 통신 우선 순위에 따라 각 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(100)는, 복수의 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)로부터 데이터를 수신하는 경우, 통신 식별자의 값을 기초로 데이터를 수신할 슬레이브 BMS를 선별하고 선별된 슬레이브 BMS로부터 데이터를 수신할 수 있다.
예를 들어, 도 1 및 도 2의 실시예를 참조하면, 마스터 BMS(100)는, 제1 슬레이브 BMS(201)와 제4 슬레이브 BMS(204)로부터 데이터를 동시에 수신하는 a 영역의 경우, 통신 식별자의 값이 작은 제1 슬레이브 BMS(201)의 데이터를 수신하고, 제4 슬레이브 BMS(204)의 데이터는 수신하지 않을 수 있다. 여기서, 제1 슬레이브 BMS(201)의 제1 통신 식별자(211)는 0x01이고, 제4 슬레이브 BMS(204)의 제4 통신 식별자(214)는 0x04일 수 있다. 또한, 마스터 BMS(100)는, 제1 슬레이브 BMS(201)와 제2 슬레이브 BMS(202)로부터 데이터를 동시에 수신하는 b 영역의 경우, 통신 식별자의 값이 작은 제1 슬레이브 BMS(201)의 데이터를 수신하고, 제2 슬레이브 BMS(202)의 데이터는 수신하지 않을 수 있다. 여기서, 제1 슬레이브 BMS(201)의 제1 통신 식별자(211)는 0x01이고, 제2 슬레이브 BMS(202)의 제2 통신 식별자(212)는 0x02일 수 있다.
더욱 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMS(100)는, 각 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)의 가변 필드에 할당되는 우선 순위 결정값을 변경할 수 있다. 보다 구체적으로, 마스터 BMS(100)는, 연산된 데이터 수신율을 기초로 우선 순위 결정값을 변경할 수 있다.
예를 들어, 도 1 내지 도 3의 구성에 도시된 바와 같이, 마스터 BMS(100)는, 데이터 수신율을 연산할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(100)는, 제1 내지 제4 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)의 통신 식별자가 각각 0x01, 0x02, 0x03 및 0x04인 경우, 제1 슬레이브 BMS(201)로부터 가장 많은 데이터를 수신하고, 제4 슬레이브 BMS(204)로부터 가장 적은 데이터를 수신할 수 있다. 즉, 제1 내지 제4 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)의 통신 식별자가 각각 0x01, 0x02, 0x03 및 0x04인 경우, 제1 슬레이브 BMS(201)의 데이터 수신율이 높고, 제4 슬레이브 BMS(204)의 데이터 수신율이 낮을 수 있다.
또한, 마스터 BMS(100)는, 데이터 수신율을 기초로 우선 순위 결정값을 변경할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(100)는, 데이터 수신율이 가장 높은 제1 슬레이브 BMS(201)의 우선 순위 결정값을 변경할 수 있다. 예를 들어, 제2 내지 제4 슬레이브 BMS(202, 203, 204)의 통신 식별자는 그대로 두고, 제1 슬레이브 BMS(201)의 통신 식별자를 0x01에서 0x11로 변경할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMS(100)는, 복수의 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204) 각각의 데이터 수신율의 평균값을 연산할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(100)는, 제1 슬레이브 BMS(201)에 대한 데이터 수신율이 100%이고, 제2 슬레이브 BMS(202)에 대한 데이터 수신율이 90%이고, 제3 슬레이브 BMS(203)에 대한 데이터 수신율이 70%이고, 제4 슬레이브 BMS(204)에 대한 데이터 수신율이 10%인 경우, 데이터 수신율의 평균값을 67.5%로 연산할 수 있다.
또한, 마스터 BMS(100)는, 데이터 수신율의 평균값을 기초로 데이터 수신율이 평균값보다 작은 슬레이브 BMS의 우선 순위 결정값을 변경할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(100)는, 데이터 수신율이 데이터 수신율의 평균값인 67.5%보다 작은 제4 슬레이브 BMS(204)의 우선 순위 결정값을 변경할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(100)는, 제4 슬레이브 BMS(204)의 통신 식별자 값의 크기가 작아지도록 제4 슬레이브 BMS(204)의 우선 순위 결정값을 변경할 수 있다.
이와 같은 구성을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 간 통신 시스템은, 데이터 수신율이 가장 높거나 가장 낮은 슬레이브 BMS의 우선 순위 결정값을 변경하여 데이터 수신율을 효과적으로 관리할 수 있는 효과가 있다.
또한, 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMS(100)는, 데이터 수신율의 평균값을 기초로 데이터 수신율이 평균값보다 큰 슬레이브 BMS의 우선 순위 결정값을 변경할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(100)는, 데이터 수신율이 데이터 수신율의 평균값인 67.5%보다 큰 제1 슬레이브 BMS(201), 제2 슬레이브 BMS(202) 및 제3 슬레이브 BMS(203)의 우선 순위 결정값을 변경할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(100)는, 제1 슬레이브 BMS(201), 제2 슬레이브 BMS(202) 및 제3 슬레이브 BMS(203)의 통신 식별자 값의 크기가 커지도록 제1 슬레이브 BMS(201), 제2 슬레이브 BMS(202) 및 제3 슬레이브 BMS(203)의 우선 순위 결정값을 변경할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMS(100)는, 데이터 수신율의 값이 작을수록 우선 순위 결정값이 작아지도록 우선 순위 결정값을 변경할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(100)는, 제1 슬레이브 BMS(201)에 대한 데이터 수신율이 100%이고, 제2 슬레이브 BMS(202)에 대한 데이터 수신율이 90%이고, 제3 슬레이브 BMS(203)에 대한 데이터 수신율이 70%이고, 제4 슬레이브 BMS(204)에 대한 데이터 수신율이 10%인 경우, 제1 슬레이브 BMS(201), 제2 슬레이브 BMS(202), 제3 슬레이브 BMS(203) 및 제4 슬레이브 BMS(204) 순으로 우선 순위 결정값이 작아지도록 제1 내지 제4 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)의 우선 순위 결정값을 변경할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMS(100)는, 데이터 수신율의 값이 클수록 우선 순위 결정값이 커지도록 우선 순위 결정값을 변경할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(100)는, 제1 슬레이브 BMS(201)에 대한 데이터 수신율이 100%이고, 제2 슬레이브 BMS(202)에 대한 데이터 수신율이 90%이고, 제3 슬레이브 BMS(203)에 대한 데이터 수신율이 70%이고, 제4 슬레이브 BMS(204)에 대한 데이터 수신율이 10%인 경우, 제4 슬레이브 BMS(204), 제3 슬레이브 BMS(203), 제2 슬레이브 BMS(202) 및 제1 슬레이브 BMS(201) 순으로 우선 순위 결정값이 커지도록 제1 내지 제4 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)의 우선 순위 결정값을 변경할 수 있다.
이와 같은 구성을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 간 통신 시스템은, 전체 슬레이브 BMS의 우선 순위 결정값을 변경하여 데이터 수신율을 균등하게 유지함으로써 특정 슬레이브 BMS에 대한 데이터의 급격한 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMS(100)는, 복수의 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)에 통신 식별자를 각각 할당할 수 있다. 보다 구체적으로, 마스터 BMS(100)는, 가변 필드가 통신 식별자의 가장 앞부분에 배치되도록 복수의 슬레이브 BMS(201, 202, 203, 204)에 통신 식별자를 각각 할당할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 구성에 도시된 바와 같이, 마스터 BMS(100)는, 통신 식별자의 영역 중 가장 앞자리 숫자 또는 문자가 우선 순위 결정값이 되도록 통신 식별자의 가장 앞부분에 가변 필드를 배치할 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 간 통신 시스템은, 통신 우선 순위의 선후관계를 쉽게 변경할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 BMS 간 통신 시스템은, 다수의 이차 전지를 포함하는 배터리 팩의 일 구성요소가 될 수 있다. 여기서, 배터리 팩은, 하나 이상의 이차 전지, 상기 BMS 간 통신 시스템, 전장품(BMS나 릴레이, 퓨즈 등 구비) 및 케이스 등을 포함할 수 있다. 상기 다수의 배터리 셀은 N 개의 그룹으로 구분될 수 있으며, 각 셀 그룹은 N 개의 BMS와 1:1의 관계로 각각 결합될 수 있다. 각 셀 그룹 내에서 배터리 셀들은 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있음은 자명하다.
또한, 본 발명에 따른 BMS 간 통신 시스템은, 배터리와 이로부터 전력을 공급받는 부하를 포함하는 배터리 구동 시스템의 일 구성요소가 될 수 있다. 상기 배터리 구동 시스템의 일 예로는 차량(Vehicle), 전기차(EV), 하이브리드 자동차(HEV), 전기 자전거(E-Bike), 전동 공구(Power tool), 전력 저장 장치(Energy Storage System), 무정전 전원 장치(UPS), 휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기, 휴대용 오디오 장치, 휴대용 비디오 장치 등이 될 수 있으며, 상기 부하의 일 예로는 배터리가 공급하는 전력에 의해 회전력을 제공하는 모터 또는 배터리가 공급하는 전력을 각종 회로 부품이 필요로 하는 전력으로 변환하는 전력 변환 회로일 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 간 통신 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 간 통신 방법을 설명한다.
단계 S100에서, 마스터 BMS는, 복수의 슬레이브 BMS에 가변 필드를 포함하는 통신 식별자를 각각 할당할 수 있다.
이어서, 단계 S110에서, 마스터 BMS는, 각 슬레이브 BMS에 대한 데이터 수신율을 연산할 수 있다.
이어서, 단계 S120에서, 마스터 BMS는, 데이터 수신율의 평균값을 연산하고, 각 슬레이브 BMS의 데이터 수신율이 데이터 수신율의 평균값보다 작은지 여부를 판단할 수 있다. 단계 S120 결과가 "YES"이면, 본 방법은 단계 S130으로 진행하고, 그렇지 않으면 본 방법은 단계 S140으로 진행한다.
이어서, 단계 S130에서, 마스터 BMS는, 데이터 수신율의 평균값보다 데이터 수신율이 작은 슬레이브 BMS의 우선 순위 결정값을 변경할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS는, 데이터 수신율이 작은 슬레이브 BMS의 통신 식별자의 값이 작아지도록 우선 순위 결정값을 변경할 수 있다.
이어서, 단계 S135에서, 마스터 BMS는, 변경된 우선 순위 결정값을 포함한 통신 식별자를 대상 슬레이브 BMS에 할당할 수 있다. 여기서, 상기 대상 슬레이브 BMS는, 우선 순위 결정값 변경 대상이 된 슬레이브 BMS일 수 있다. 예를 들어, 대상 슬레이브 BMS의 개수는 한 개일 수도 있고, 복수개일 수도 있다. 이어서, 본 방법은 단계 S110으로 복귀할 수 있다.
또한, 단계 S140에서, 마스터 BMS는, 데이터 수신율의 평균값보다 데이터 수신율이 큰 슬레이브 BMS의 우선 순위 결정값을 변경할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS는, 데이터 수신율이 큰 슬레이브 BMS의 통신 식별자의 값이 커지도록 우선 순위 결정값을 변경할 수 있다.
이어서, 단계 S145에서, 마스터 BMS는, 변경된 우선 순위 결정값을 포함한 통신 식별자를 대상 슬레이브 BMS에 할당할 수 있다. 이어서, 본 방법은 단계 S110으로 복귀할 수 있다.
또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 프로세서는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리 장치에 저장되고 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
또한, 프로세서의 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 상기 기록 매체는, ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 상기 코드 체계는 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 상기 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 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.
100: 마스터 BMS
201: 제1 슬레이브 BMS
202: 제2 슬레이브 BMS
203: 제3 슬레이브 BMS
204: 제4 슬레이브 BMS
211: 제1 통신 식별자
212: 제2 통신 식별자
213: 제3 통신 식별자
214: 제4 통신 식별자
221: 제1 가변 필드
222: 제2 가변 필드
223: 제3 가변 필드
224: 제4 가변 필드
50: 병렬 통신망

Claims (12)

  1. 병렬 통신망에 연결된 복수의 BMS를 포함하는 배터리 팩의 BMS 간 통신 시스템에 있어서,
    가변 필드를 포함하는 통신 식별자가 각각 서로 다르게 할당된 복수의 슬레이브 BMS; 및
    상기 병렬 통신망을 통해 상기 복수의 슬레이브 BMS에 대하여 각각 통신 식별자를 할당하고, 상기 가변 필드에 할당되는 우선 순위 결정값을 미리 결정된 조건에 따라 변경하며, 상기 통신 식별자를 기초로 상기 복수의 슬레이브 BMS와 통신을 수행하도록 구성된 마스터 BMS
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 BMS 간 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는, 상기 복수의 슬레이브 BMS로부터 수신되는 데이터 총량과 각 슬레이브 BMS로부터 수신되는 데이터 량을 기초로 각 슬레이브 BMS에 대응하는 데이터 수신율을 연산하도록 구성된 것을 특징으로 하는 BMS 간 통신 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는, 연산된 상기 데이터 수신율을 기초로 각 슬레이브 BMS의 상기 가변 필드에 할당되는 상기 우선 순위 결정값을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 BMS 간 통신 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는, 상기 복수의 슬레이브 BMS 각각의 상기 데이터 수신율의 평균값을 연산하고, 상기 평균값을 기초로 상기 데이터 수신율이 상기 평균값보다 작은 슬레이브 BMS의 상기 우선 순위 결정값을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 BMS 간 통신 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는, 상기 데이터 수신율의 값이 작을수록 상기 우선 순위 결정값이 작아지도록 상기 우선 순위 결정값을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 BMS 간 통신 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는, 상기 복수의 슬레이브 BMS 각각의 상기 데이터 수신율의 평균값을 연산하고, 상기 평균값을 기초로 상기 데이터 수신율이 상기 평균값보다 큰 슬레이브 BMS의 상기 우선 순위 결정값을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 BMS 간 통신 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는, 상기 데이터 수신율의 값이 클수록 상기 우선 순위 결정값이 커지도록 상기 우선 순위 결정값을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 BMS 간 통신 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는, 상기 가변 필드가 상기 통신 식별자의 가장 앞부분에 배치되도록 상기 복수의 슬레이브 BMS에 상기 통신 식별자를 각각 할당하도록 구성된 것을 특징으로 하는 BMS 간 통신 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는, 상기 통신 식별자를 기초로 상기 복수의 슬레이브 BMS의 통신 우선 순위를 판단하고, 판단된 상기 통신 우선 순위에 따라 각 슬레이브 BMS와 통신을 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 BMS 간 통신 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 BMS 간 통신 시스템을 포함하는 배터리 팩.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 BMS 간 통신 시스템을 포함하는 차량.
  12. 병렬 통신망에 연결된 복수의 BMS를 포함하는 배터리 팩의 BMS 간 통신 방법에 있어서,
    상기 병렬 통신망을 통해 복수의 슬레이브 BMS에 가변 필드를 포함하는 통신 식별자를 각각 할당하는 단계;
    상기 가변 필드에 할당되는 우선 순위 결정값을 미리 결정된 조건에 따라 변경하는 단계; 및
    상기 통신 식별자를 기초로 상기 복수의 슬레이브 BMS와 마스터 BMS가 통신을 수행하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 BMS 간 통신 방법.
KR1020180118520A 2018-10-04 2018-10-04 Bms 간 통신 시스템 및 방법 KR102258814B1 (ko)

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