KR20200129717A - 슬레이브 bms의 자동 id 할당 시스템 - Google Patents

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KR20200129717A
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Abstract

본 발명은 복수의 슬레이브 BMS로 셀 밸런싱 시작 명령 신호 및 적어도 2회의 온도 측정 명령 신호를 무선으로 전송하는 전송부; 상기 전송부가 상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호를 무선으로 전송한 후 유선으로 연결되어 있는 복수의 팬으로 팬 온(FAN ON) 신호를 전송하는 유선 통신부; 상기 복수의 슬레이브 BMS 중 상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호 직후에 전송된 온도 측정 명령 신호에 기초하여 측정한 해당 슬레이브 BMS의 PCB 기판의 온도와 상기 팬 온 신호 전송 후에 전송된 온도 측정 명령 신호에 기초하여 측정한 해당 슬레이브 BMS의 PCB 기판 온도의 차이값이 미리 설정된 값보다 큰 슬레이브 BMS인 연관 슬레이브 BMS로부터 연동(association) 신호를 수신하는 수신부; 상기 연관 슬레이브 BMS를 동일 랙 내에 배치되어 있는 것으로 판단하여, 상기 연관 슬레이브 BMS의 아이디와 통신 채널을 특정 값으로 변경하는 제어부를 포함하는 마스터 BMS를 포함한다.

Description

슬레이브 BMS의 자동 ID 할당 시스템{SYSTEM FOR AUTOMATICALLY ASSIGNIGN ID TO SLAVE BMS}
본 발명은 마스터 BMS가 동일한 배터리 랙 내에 있는 슬레이브 BMS에 자동으로 ID를 할당하는 시스템에 관한 것이다.
최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등과 최근의 리튬 이온 전지를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 전지는 소형, 경량으로 제작할 수 있어서, 이동 기기의 전원으로 사용된다. 또한, 리튬 이온 전지는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.
이차 전지는 일반적으로 복수 개의 배터리 셀들이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩으로 이용된다. 그리고 배터리 팩은 배터리 관리 시스템에 의하여 상태 및 동작이 관리 및 제어된다.
복수의 배터리 모듈은 직/병렬 연결되어 배터리 랙을 구성하고, 또한 복수의 배터리 랙이 병렬 연결되어 배터리 뱅크를 구성한다. 이러한 배터리 뱅크는 ESS(Energy storage system)으로 사용될 수 있다. 각각의 배터리 모듈은 대응하는 슬레이브 BMS에 의하여 모니터링되고 제어된다. 각 배터리 랙 내의 최상위 제어기인 마스터 BMS는 각 슬레이브 BMS를 모니터링하고 제어하며, 슬레이브 BMS로부터 획득한 정보를 바탕으로 전체 배터리 랙 상태를 모니터링하고 제어한다.
이 때, 여러 개의 배터리 랙의 슬레이브 BMS와 마스터 BMS가 동일한 공간에서 서로 무선으로 통신하는 경우, 해당 신호가 해당 배터리 랙 이외의 배터리 랙에도 전송되는 경우가 있다. 따라서 ESS 초기 설치 후, 각 마스터 BMS가 동일한 배터리 랙에 배치된 슬레이브 BMS를 자동으로 식별하여 해당 슬레이브 BMS에 ID를 할당하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 복수의 배터리 랙을 포함하는 ESS 내의 각 배터리 랙에 배치되어 있는 마스터 BMS가 해당 배터리 랙에 배치되어 있는 슬레이브 BMS의 ID를 자동으로 할당하도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMS는 복수의 슬레이브 BMS로 셀 밸런싱 시작 명령 신호 및 적어도 2회의 온도 측정 명령 신호를 무선으로 전송하는 전송부; 상기 전송부가 상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호를 무선으로 전송한 후 유선으로 연결되어 있는 복수의 팬으로 팬 온(FAN ON) 신호를 전송하는 유선 통신부; 상기 복수의 슬레이브 BMS 중 상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호 직후에 전송된 온도 측정 명령 신호에 기초하여 측정한 해당 슬레이브 BMS의 PCB 기판의 온도와 상기 팬 온 신호 전송 후에 전송된 온도 측정 명령 신호에 기초하여 측정한 해당 슬레이브 BMS의 PCB 기판 온도의 차이값이 미리 설정된 값보다 큰 슬레이브 BMS인 연관 슬레이브 BMS로부터 연동(association) 신호를 수신하는 수신부; 상기 연관 슬레이브 BMS를 동일 랙 내에 배치되어 있는 것으로 판단하여, 상기 연관 슬레이브 BMS의 아이디와 통신 채널을 특정 값으로 변경하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMS의 상기 전송부는 복수의 상기 연관 슬레이브 BMS로 신호 강도 측정용 신호를 전송하고, 상기 수신부는 상기 복수의 연관 슬레이브 BMS 각각으로부터 해당 연관 슬레이브 BMS가 수신한 상기 신호 강도 측정용 신호의 수신 세기에 대한 RSSI(Received Signal Strength Indication) 레벨을 수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMS의 복수의 연관 슬레이브 BMS 각각으로부터 수신된 상기 RSSI 레벨을 기초로 가장 큰 RSSI 레벨을 전송한 연관 슬레이브 BMS에 제n ID를 할당하는 ID 할당부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMS에 있어서, 상기 제n ID를 할당한 후(n은 자연수), 상기 수신부는 상기 ID 할당부에 의하여 ID가 할당된 연관 슬레이브 BMS를 제외한 복수의 연관 슬레이브 BMS가 상기 제n ID가 할당된 연관 슬레이브 BMS로부터 수신한 신호 강도 측정용 신호의 수신 세기에 대한 RSSI 레벨을 수신하고, 상기 ID 할당부는 상기 ID가 할당된 연관 슬레이브 BMS를 제외한 복수의 연관 슬레이브 BMS 각각으로부터 수신된 상기 상기 RSSI 레벨을 기초로 가장 큰 RSSI 레벨을 전송한 연관 슬레이브 BMS에 제n+1 ID를 할당하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMS에 있어서, 상기 제어부는 상기 ID 할당부에 의하여 할당된 ID의 수인 n+1이 상기 연동 신호를 전송한 연관 슬레이브 BMS의 개수와 동일해질 때까지 상기 ID 할당부로 하여금 상기 ID 할당 동작을 반복하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMS에 있어서, 상기 마스터 BMS는 브로드캐스트 방식으로 상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호 및 온도 측정 명령 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 BMS에 있어서, 소정의 마스터 BMS로부터 셀 밸런싱 시작 명령 신호 및 적어도 2회의 온도 측정 명령 신호를 무선으로 수신하는 수신부; 상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호의 세기가 미리 설정된 세기보다 크면 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱부; 상기 적어도 2회의 온도 측정 명령 신호에 기초하여 해당 PCB 기판의 온도를 복수 회 측정하는 온도 측정부; 상기 적어도 2회의 온도 측정 명령 신호에 기초하여 측정된 배터리 모듈의 온도인 제1 온도와 제2 온도의 차이값이 미리 설정된 값보다 큰 경우 상기 마스터 BMS로 연동 신호를 전송하는 전송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 BMS에 있어서, 상기 연동 신호를 전송한 경우에, 상기 수신부는 신호 강도 측정용 신호를 수신하고, 상기 슬레이브 BMS는 상기 신호 강도 측정용 신호의 세기에 대한 RSSI 레벨을 감지하는 RSSI 레벨 감지부를 더 포함하고, 상기 전송부는 감지된 상기 RSSI 레벨을 상기 마스터 BMS로 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 BMS에 있어서, 상기 수신부는 상기 마스터 BMS로부터 ID 할당 정보를 수신하고, 상기 ID 할당 정보를 수신한 경우, 신호 강도 측정용 신호를 생성하여 상기 전송부로 하여금 적어도 하나의 다른 연관 슬레이브 BMS로 전송하도록 하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 BMS에 있어서, 상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호의 세기가 미리 설정된 세기 이하인 경우, 상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호를 전송한 마스터 BMS가 다른 랙에 배치된 마스터 BMS라고 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 BMS의 자동 ID 할당 시스템은 특정 마스터 BMS가 배치되는 배터리 랙 내에 있는 연관 슬레이브 BMS의 자동 ID 할당 시스템으로서, 복수의 슬레이브 BMS로 셀 밸런싱 시작 명령 신호 및 적어도 2회의 온도 측정 명령 신호를 무선으로 전송하는 제1 전송부; 상기 전송부가 상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호를 무선으로 전송한 후 유선으로 연결되어 있는 복수의 팬으로 팬 온(FAN ON) 신호를 전송하는 유선 통신부; 상기 복수의 슬레이브 BMS 중 상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호 직후에 전송된 온도 측정 명령 신호에 기초하여 측정한 해당 슬레이브 BMS의 PCB 기판의 온도와 상기 팬 온 신호 전송 후에 전송된 온도 측정 명령 신호에 기초하여 측정한 해당 슬레이브 BMS의 PCB 기판 온도의 차이값이 미리 설정된 값보다 큰 슬레이브 BMS인 연관 슬레이브 BMS로부터 연동(association) 신호를 수신하는 제1 수신부; 상기 연관 슬레이브 BMS를 동일 랙 내에 배치되어 있는 것으로 판단하여, 상기 연관 슬레이브 BMS의 아이디와 통신 채널을 특정 값으로 변경하는 제어부를 포함하는 마스터 BMS와, 소정의 마스터 BMS로부터 셀 밸런싱 시작 명령 신호 및 적어도 2회의 온도 측정 명령 신호를 무선으로 수신하는 제2 수신부; 상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호의 세기가 미리 설정된 세기보다 크면 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱부; 상기 적어도 2회의 온도 측정 명령 신호에 기초하여 해당 PCB 기판의 온도를 복수 회 측정하는 온도 측정부; 상기 적어도 2회의 온도 측정 명령 신호에 기초하여 측정된 배터리 모듈의 온도인 제1 온도와 제2 온도의 차이값이 미리 설정된 값보다 큰 경우 상기 마스터 BMS로 연동 신호를 전송하는 제2 전송부를 포함하는 슬레이브 BMS를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 BMS의 자동 ID 할당 시스템에 있어서, 상기 슬레이브 BMS의 제1 온도와 제2 온도의 차이값이 상기 미리 설정된 값보다 크면 상기 슬레이브 BMS는 상기 연관 슬레이브 BMS인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 BMS의 자동 ID 할당 시스템에 있어서, 상기 제1 전송부는 상기 연관 슬레이브 BMS로 제1 신호를 전송하고, 상기 슬레이브 BMS는 상기 제2 수신부에 의하여 수신된 상기 제1 신호의 수신 세기에 대한 RSSI 레벨을 감지하는 RSSI 레벨 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 BMS의 자동 ID 할당 시스템에 있어서, 상기 제2 전송부는 상기 제1 신호의 수신 세기에 대한 상기 RSSI 레벨값을 상기 마스터 BMS로 전송하고, 상기 마스터 BMS는 상기 슬레이브 BMS로부터 수신된 상기 RSSI 레벨값이 다른 연관 슬레이브 BMS로부터 수신된 RSSI 레벨값보다 큰 경우, 상기 슬레이브 BMS에 대응하는 제n ID를 할당하는 ID 할당부를 더 포함하고, 상기 제1 전송부는 상기 제n ID 할당 정보를 상기 슬레이브 BMS로 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 BMS의 자동 ID 할당 시스템에 있어서, 상기 제n ID를 할당한 후(n은 자연수), 상기 제1 수신부는 상기 ID 할당부에 의하여 ID가 할당된 연관 슬레이브 BMS를 제외한 복수의 연관 슬레이브 BMS가 상기 제n ID가 할당된 연관 슬레이브 BMS로부터 수신한 신호 강도 측정용 신호의 수신 세기에 대한 RSSI 레벨을 수신하고, 상기 ID 할당부는 상기 ID가 할당된 연관 슬레이브 BMS를 제외한 복수의 연관 슬레이브 BMS 각각으로부터 수신된 상기 상기 RSSI 레벨을 기초로 가장 큰 RSSI 레벨을 전송한 연관 슬레이브 BMS에 제n+1 ID를 할당하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 BMS의 자동 ID 할당 시스템에 있어서, 상기 제어부는 상기 ID 할당부에 의하여 할당된 ID의 수인 n+1이 상기 연동 신호를 전송한 연관 슬레이브 BMS의 개수와 동일해질 때까지 상기 ID 할당부로 하여금 상기 ID 할당 동작을 반복하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 복수의 배터리 랙을 포함하는 ESS 내의 각 배터리 랙에 배치되어 있는 마스터 BMS가 해당 배터리 랙에 배치되어 있는 슬레이브 BMS의 ID를 자동으로 할당하여, ESS의 효율적인 관리가 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련하여, ESS 내에 복수의 배터리 랙의 구성을 간략하게 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 연관 슬레이브 BMS로 자동으로 ID 할당하는 마스터 BMS의 간략한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 BMS의 간략한 구성도이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 연관 슬레이브 BMS에 자동으로 ID를 할당하는 방법의 간략한 순서도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMS의 동작에 대한 순서도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 BMS의 동작에 대한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 BMS의 구현예를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 간의 셀 밸런싱 구현 회로를 예시적으로 도시한다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수도 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS 내의 복수의 배터리 랙(10~14)의 구성을 간략하게 도시한다.
ESS는 복수의 배터리 랙을 포함한다. 각각의 배터리 랙은 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 복수의 배터리 모듈을 포함한다. 각각의 배터리 모듈은 각각의 슬레이브 BMS에 의하여 모니터링되고 제어된다. 또한, 각각의 배터리 모듈에는 해당 배터리 모듈에서 발생한 열을 식히기 위한 팬이 설치되어 있다.
이렇게 하나의 ESS에 복수의 배터리 랙이 포함되어 있고, 배터리 랙 내의 마스터 BMS와 슬레이브 BMS 간에 무선으로 통신하는 경우, 해당 배터리 랙 내의 마스터 BMS와 다른 배터리 랙 내의 슬레이브 BMS 간에도 무선 통신이 수행될 수 있기 때문에, ESS를 초기에 설치한 후에 각 마스터 BMS가 동일한 배터리 랙에 위치하는 슬레이브 BMS를 식별하기 어렵다. 따라서, 종래에는 ESS를 초기 설치할 때, 설치자가 수동으로 각각의 슬레이브 BMS에 ID 정보를 입력하거나 사전에 지정된 순서로 모듈을 설치해야 했다. 이런 경우에는, 설치 과정에서 실수가 발생될 수 있고, 설치하는 데에 더 많은 시간이 소요될 수 있다는 문제가 있었다. 이러한 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMS에 의하여 자동으로 슬레이브 BMS에 ID를 할당하는 구성에 대하여 후술하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연관 슬레이브 BMS로 자동으로 ID를 할당하는 마스터 BMS(200)의 구성도이다.
마스터 BMS(200)는 수신부(202), 전송부(204), 유선 통신부(206), 제어부(208) 및 ID 할당부(210)를 포함한다.
수신부(202)는 복수의 슬레이브 BMS로부터 연동(Association) 신호를 수신한다. 이와 관련하여 복수의 슬레이브 BMS는 마스터 BMS(200)로부터 셀 밸런싱 명령 신호를 수신한다. 각각의 슬레이브 BMS는 수신된 셀 밸런싱 명령 신호의 세기가 미리 설정된 세기보다 큰 경우에만 셀 밸런싱을 수행한다. 셀 밸런싱을 수행한 슬레이브 BMS의 PCB 내부 온도가 상승한다. 셀 밸런싱을 시작하고 일정 시간이 지난 후 각각의 슬레이브 BMS는 해당 슬레이브 BMS의 PCB 보드의 온도를 측정한다. 이어서, 복수의 슬레이브 BMS 중 해당 마스터 BMS(200)와 동일한 랙 내에 있는 적어도 하나의 슬레이브 BMS는 마스터 BMS(200)로부터 팬 온 신호를 유선으로 수신한다. 셀 밸런싱을 수행한 복수의 슬레이브 BMS 중 해당 마스터 BMS(200)와 동일한 랙 내에 있는 적어도 하나의 슬레이브 BMS는 팬을 구동하고 일정 시간 지난 후 해당 슬레이브 BMS의 PCB온도를 측정한다.
또한, 수신부(202)는 각각의 연관 슬레이브 BMS로부터 마스터 BMS가 전송한 특정 신호, 예를 들어 신호 S3에 대한 수신 세기를 나타내는 RSSI(Received Signal Strength Indication) 레벨을 수신한다. 연관 슬레이브 BMS는 마스터 BMS로 셀 밸런싱 이후의 온도와 팬 구동 이후의 온도의 차를 전송한 복수의 슬레이브 BMS 중 셀 밸런싱 이후의 온도와 팬 구동 이후의 온도 차가 미리 설정된 온도의 차보다 큰 슬레이브 BMS로서 해당 마스터 BMS와 동일한 랙 내에 위치한다고 판단된 슬레이브 BMS를 의미한다.
마스터 BMS로부터 신호 S3을 수신한 연관 슬레이브 BMS는 각각 수신된 신호 S3의 수신 세기에 대한 RSSI 레벨을 감지하여 그 값을 마스터 BMS로 전송한다.
또한, 수신부(202)는 이미 ID가 할당된 슬레이브 BMS를 제외한 연관 슬레이브 BMS로부터, 가장 마지막 순서로 ID가 할당된 슬레이브 BMS로부터 수신한 특정 신호, 예를 들어 신호 S4에 대한 수신 세기를 나타내는 RSSI 레벨을 수신한다.
전송부(204)는 복수의 슬레이브 BMS로 셀 밸런싱 시작 명령 신호를 전송한다. 또한, 전송부(204)는 복수의 슬레이브 BMS로 온도 측정 명령 신호를 전송한다.
또한, 전송부(204)는 연관 슬레이브 BMS로 특정 신호, 예를 들어 신호 S3을 전송한다. 이 때, 마스터 BMS(200)는 복수의 슬레이브 BMS로부터 각각 수신된 셀 밸런싱 수행 후 측정된 슬레이브 PCB 온도와 팬 구동 후 측정된 슬레이브 PCB 온도의 차이가 미리 설정된 온도차보다 큰 경우인 슬레이브 BMS를 해당 마스터 BMS와 동일한 배터리 랙 내에 있는 슬레이브 BMS라고 판단하고, 이 슬레이브 BMS를 연관 슬레이브 BMS라 한다.
전송부(204)는 마스터 BMS 또는 가장 마지막에 ID가 할당된 슬레이브 BMS로부터 수신된 신호의 RSSI 레벨이 가장 높은 슬레이브 BMS로 ID 할당 정보를 전송한다.
유선 통신부(206)는 해당 마스터 BMS와 팬이 유선으로 연결되어 있는 슬레이브 BMS로 팬 온(FAN ON) 신호를 전송한다. 구체적으로, 마스터 BMS(200)로부터 무선으로 셀 밸런싱 신호를 수신하여 셀 밸런싱을 수행하는 복수의 슬레이브 BMS 중, 팬이 해당 마스터 BMS(200)와 유선으로 연결되어 있는 슬레이브 BMS만이 해당 마스터 BMS(200)로부터 팬 온 신호를 수신하여 팬 온 동작을 수행한다.
제어부(208)는 연동 신호를 전송한 적어도 하나의 슬레이브 BMS의 팬 아이디(FAN ID)와 통신 채널을 디폴트(default) 값에서 특정 값으로 변경하여 설정한다.
ID 할당부(210)는 복수의 슬레이브 BMS로부터 수신된 RSSI 레벨 중 가장 높은 레벨을 전송한 슬레이브 BMS로 이전에 할당된 ID의 다음 순서인 ID를 할당한다. 예를 들어, ID를 처음으로 할당하는 경우에는 ID 할당부는 해당 슬레이브 BMS로 1번 슬레이브 BMS로 할당한다. 또한, 예를 들어, ID 할당부는 3번 슬레이브 BMS의 ID를 할당한 후에, 복수의 슬레이브 BMS로부터 수신된 RSSI 레벨 중 가장 높은 레벨을 전송한 슬레이브 BMS에는 4번 슬레이브 BMS로 할당할 수 있다. 여기서, ID번호는 반드시 일정한 간격을 가지는 아라비아 숫자일 필요는 없고 그 순서가 식별될 수 있는 값이면 무엇이든 괜찮다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연관 슬레이브 BMS로 자동으로 ID가 할당되는 슬레이브 BMS(300)의 구성도이다.
슬레이브 BMS(300)는 수신부(302), 전송부(304), 셀 밸런싱부(306), 온도 측정부(308), 제어부(310) 및 RSSI 레벨 감지부(314)를 포함한다.
수신부(302)는 마스터 BMS(200)로부터 셀 밸런싱 시작 명령 신호를 무선으로 수신한다.
또한, 수신부(302)는 마스터 BMS(200) 또는 다른 슬레이브 BMS로부터 특정 신호, 예를 들어 신호 S3을 수신한다. 이는 상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호를 수신하여 셀 밸런싱부(306)가 셀 밸런싱을 수행한 후에 측정한 PCB 기판의 온도와 팬이 구동된 후에 측정한 PCB 기판의 온도의 차이가 미리 설정된 값보다 큰 경우에만 마스터 BMS(200)로부터 신호 S3를 수신한다.
또한, 수신부(302)는 마스터 BMS(200)로부터 할당되는 ID 정보를 수신한다.
전송부(304)는 마스터 BMS로 셀 밸런싱 이후에 측정된 PCB 온도와 팬 구동후 측정된 PCB 온도의 차이값이 미리 설정된 값보다 큰 경우에 연동 신호를 전송한다.
또한, 전송부(304)는 마스터 BMS 또는 다른 슬레이브 BMS로부터 수신된 특정 신호, 예를 들어 신호 S3 또는 S4 신호의 수신 세기에 대한 RSSI 레벨값을 마스터 BMS로 전송한다.
셀 밸런싱부(306)는 마스터 BMS로부터 수신된 셀 밸런싱 시작 신호의 세기가 미리 설정되어 있는 세기값보다 큰 경우에는 해당 슬레이브 BMS가 제어하는 배터리 모듈 내의 배터리 셀 밸런싱을 수행한다.
온도 측정부(308)는 마스터 BMS로부터 셀 밸런싱 시작 명령 신호를 수신하여 셀 밸런싱부가 셀 밸런싱을 시작하고 일정 시간이 경과한 후 해당 슬레이브 BMS의 PCB 기판의 온도를 측정한다.
또한, 온도 측정부(308)는 마스터 BMS로부터 팬 온 신호를 수신하여 팬 구동부(300)가 팬을 구동한 후에 일정 기간 경과한 후 해당 슬레이브 BMS의 PCB 기판의 온도를 측정한다.
제어부(310)는 온도 측정부(308)에서 측정한 셀 밸런싱 이후에 측정된 슬레이브 BMS의 PCB 기판의 온도와 팬 구동 이후에 측정된 슬레이브 BMS의 PCB 기판의 온도의 차이를 연산하여 전송부(304)로 하여금 마스터 BMS로 전송하도록 한다.
또한, 제어부(310)는 해당 슬레이브 BMS가 연관 슬레이브 BMS인 경우에는 마스터 BMS에 의하여 팬 ID와 통신 채널을 특정 값으로 변경한다.
또한, 제어부(310)는 마스터 BMS로부터 ID가 할당되면 전송부(304)로 하여금 다른 슬레이브 BMS로 특정 신호를 전송하도록 한다.
RSSI 레벨 감지부(314)는 마스터 BMS 또는 다른 슬레이브 BMS로부터 특정 신호, 예를 들어 신호 S3 또는 S4를 수신할 때, 해당 신호의 수신 세기를 RSSI 레벨로 감지한다. RSSI 레벨 감지부(314)에 의하여 감지된 RSSI 레벨을 마스터 BMS로 전송한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 연관 슬레이브 BMS에 자동으로 ID를 할당하는 방법의 간략한 순서도이다.
마스터 BMS(200)는 제1 내지 n 슬레이브 BMS(300, 301, 303, 305)로 셀 밸런싱 시작 명령 신호(S1)를 무선으로 전송한다(S400).
제1 슬레이브 BMS(300)는 마스터 BMS(200)로부터 신호(S1)의 세기가 미리 설정된 신호(Sth)의 세기값보다 큰지 여부를 판단한다(S402). 제1 슬레이브 BMS(300)는 마스터 BMS(200)로부터 신호(S1)의 세기가 미리 설정된 신호의 세기값보다 크면 셀 밸런싱을 수행한다(S404).
제2 슬레이브 BMS(301)는 마스터 BMS(200)로부터 신호(S1)의 세기가 미리 설정된 신호의 세기값보다 큰지 여부를 판단한다(S408). 제2 슬레이브 BMS(301)는 마스터 BMS(200)로부터 신호(S1)의 세기가 미리 설정된 신호의 세기값보다 크면 셀 밸런싱을 수행한다(S410).
제3 슬레이브 BMS(303)는 마스터 BMS(200)로부터 신호(S1)의 세기가 미리 설정된 신호의 세기값보다 큰지 여부를 판단한다(S414). 제3 슬레이브 BMS(303)는 마스터 BMS(200)로부터 신호(S1)의 세기가 미리 설정된 신호의 세기값보다 작으면 셀 밸런싱 이후의 동작을 수행하지 않는다.
제n 슬레이브 BMS(305)는 마스터 BMS(200)로부터 신호(S1)의 세기가 미리 설정된 신호의 세기값보다 큰지 여부를 판단한다(S418). 제n 슬레이브 BMS(305)는 마스터 BMS(200)로부터 신호(S1)의 세기가 미리 설정된 신호의 세기값보다 크면 셀 밸런싱을 수행한다(S420).
제1 슬레이브 BMS(300)는 셀 밸런싱을 수행하고 일정 시간이 지난 후(또는 마스터 BMS(200)로부터 온도 측정 명령을 수신한 후) 슬레이브 BMS의 PCB 기판의 온도(T11)를 측정한다(S406). 제2 슬레이브 BMS(301)는 셀 밸런싱을 수행하고 일정 시간이 지난 후 슬레이브 BMS의 PCB 기판의 온도(T12)를 측정한다(S412). 제n 슬레이브 BMS(305)는 셀 밸런싱을 수행하고 일정 시간이 지난 후 슬레이브 BMS의 PCB 기판의 온도(T1n)를 측정한다(S422).
이어서, 마스터 BMS(200)는 동일한 배터리 랙 내에 있는 슬레이브 BMS에 부착된 팬을 구동시킨다. 이에 따라, 제1, 2 및 n 슬레이브 BMS(300, 301, 305)에 각각 설치된 팬은 팬 구동을 수행한다.
팬 구동하고 일정 시간이 경과한 후(또는 마스터 BMS로부터 온도 측정 명령을 수신한 후), 제1 슬레이브 BMS(300)는 PCB 기판의 온도(T21)를 측정한다(S428). 팬 구동하고 일정 시간이 경과한 후, 제2 슬레이브 BMS(301)는 PCB 기판의 온도(T22)를 측정한다(S434). 팬 구동하고 일정 시간이 경과한 후, 제n 슬레이브 BMS(305)는 PCB 기판의 온도(T2n)를 측정한다(S440).
이어서, 제1 슬레이브 BMS(300)는 셀 밸런싱 후 PCB 측정 온도(T11)과 팬 구동 후 PCB 측정 온도(T21)의 차이값(Tα1)을 산출한다(S430). 또한, 제2 슬레이브 BMS(301)는 셀 밸런싱 후 PCB 측정 온도(T12)과 팬 구동 후 PCB 측정 온도(T22)의 차이값(Tα2)을 산출한다(S436). 또한, 제n 슬레이브 BMS(305)는 셀 밸런싱 후 PCB 측정 온도(T1n)과 팬 구동 후 PCB 측정 온도(T2n)의 차이값(Tαn)을 산출한다(S442).
제1 슬레이브 BMS(300)는 Tα1이 미리 설정된 Tth값보다 큰지 여부를 판단한다(S444). 제2 슬레이브 BMS(301)는 Tα2이 미리 설정된 Tth값보다 큰지 여부를 판단한다(S446). 제n 슬레이브 BMS(305)는 Tαn이 미리 설정된 Tth값보다 큰지 여부를 판단한다(S448).
각각의 슬레이브 BMS(300, 301, 305)는 Tα1, Tα2, Tαn 값이 미리 설정된 Tth값보다 크면 마스터 BMS(200)로 연동 신호를 전송한다(S448). 단계 S400에서 S448은 마스터 BMS가 수신하는 연동 신호의 개수가 미리 설정되어 있는 개수(예를 들어, 해당 마스터 BMS와 동일한 랙 내에 있다고 판단되는 슬레이브 BMS의 개수)와 동일해질 때까지 반복된다.
적어도 하나의 슬레이브 BMS로부터 연동 신호를 수신한 마스터 BMS(200)는 연동 신호를 전송한 슬레이브 BMS의 팬 아이디 및 해당 슬레이브 BMS와의 통신 채널을 디폴트값에서 특정 값으로 변경하여 설정한다(S449).
그 후에, 마스터 BMS(200)는 제1 슬레이브 BMS(300), 제2 슬레이브 BMS(301) 및 제n 슬레이브 BMS(305)로 특정 신호, 예를 들어 신호(S3)을 전송한다(S450).
제1 슬레이브 BMS(300)는 마스터 BMS(200)로부터 신호(S3)를 수신하고 해당 신호(S3)의 RSSI 레벨(1)을 감지한다(S452). 제2 슬레이브 BMS(301)는 마스터 BMS(200)로부터 신호(S3)를 수신하고 해당 신호(S3)의 RSSI 레벨(2)을 감지한다(S454). 제n 슬레이브 BMS(305)는 마스터 BMS(200)로부터 신호(S3)를 수신하고 해당 신호(S3)의 RSSI 레벨(3)을 감지한다(S456).
제1 슬레이브 BMS(300)는 마스터 BMS(200)로 RSSI 레벨(1)을 패킷(PACKET)으로 전송한다. 제2 슬레이브 BMS(301)는 마스터 BMS(200)로 RSSI 레벨(2)을 패킷으로 전송한다. 제n 슬레이브 BMS(305)는 마스터 BMS(200)로 RSSI 레벨(3)을 패킷으로 전송한다(S458).
마스터 BMS(200)는 제1 슬레이브 BMS(300), 제2 슬레이브 BMS(301) 및 제n 슬레이브 BMS(305)로부터 각각 수신된 RSSI 레벨(1), RSSI 레벨(2), RSSI 레벨(3)의 크기 중 가장 큰 RSSI 레벨을 전송한 슬레이브 BMS를 식별하여, 해당 슬레이브 BMS로 제1 ID를 할당한다(S460).
본 예시에서는 예를 들어, RSSI 레벨(1)이 가장 큰 레벨이라고 가정하면, 마스터 BMS(200)는 제1 슬레이브 BMS(300)로 제1 ID 할당 신호를 전송한다(S462).
마스터 BMS(200)로부터 제1 ID 할당 신호를 수신한 제1 슬레이브 BMS(300)는 자신의 ID를 제1 ID로 설정한다(S464).
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 연관 슬레이브 BMS에 자동으로 ID를 할당하는 방법의 간략한 순서도이다.
도 4b의 순서도는 도 4a에서 연관 슬레이브 BMS가 결정되고, 첫 번째 슬레이브 BMS에 ID가 할당된 이 후의 ID 할당의 순서에 대해 도시한다.
제1 슬레이브 BMS(300)가 제1 ID로 할당된 후, 제1 슬레이브 BMS(300)는 다른 슬레이브 BMS로 특정 신호, 예를 들어 신호(S4)를 전송한다(S466).
제1 슬레이브 BMS(300)로부터 신호(S4)를 수신한 제2 슬레이브 BMS(301)는 신호(S4)의 RSSI 레벨(1)을 감지한다(S468). 제1 슬레이브 BMS(300)로부터 신호(S4)를 수신한 제n 슬레이브 BMS(305)는 신호(S4)의 RSSI 레벨(2)을 감지한다(S470).
제2 슬레이브 BMS(301)은 마스터 BMS(200)로 RSSI 레벨(1)을 패킷으로 전송하고, 제n 슬레이브 BMS(305)도 마스터 BMS(200)로 RSSI 레벨(2)을 패킷으로 전송한다(S472).
제2 슬레이브 BMS(301)와 제n 슬레이브 BMS(305)로부터 각각 수신한 RSSI 레벨(1) 및 레벨(2) 중 가장 큰 레벨을 전송한 슬레이브 BMS를 식별하여, 제2 ID를 할당한다(S474). 이 예시에서는 레벨(2)가 레벨(1)보다 큰 것으로 가정한다. 따라서, 마스터 BMS(200)는 제n 슬레이브 BMS(305)로 제2 ID 할당 신호를 전송한다(S476). 마스터 BMS(200)로부터 제2 ID 할당 신호를 수신한 제n 슬레이브 BMS(305)는 스스로 제2 ID를 할당한다(S478).
이어서 제n 슬레이브 BMS(305)는 ID가 할당되지 않은 다른 연관 슬레이브 BMS로 특정 신호를 전송하여 상기 순서를 반복하고, 모든 연관 슬레이브 BMS에 ID가 할당되면 해당 배터리 랙 내의 슬레이브BMS에 대한 ID 할당은 종료한다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMS의 동작에 대한 순서도이다.
마스터 BMS(200)는 복수의 슬레이브 BMS(300~305)로 브로드캐스트로 셀 밸런싱 명령을 전송한다(S502). 마스터 BMS는 일정 시간이 경과한 후, 다시 복수의 슬레이브 BMS(300~305)로 브로드 캐스트로 온도 측정 명령 신호를 전송한다(S504). 이는 슬레이브 BMS가 셀 밸런싱 명령을 수신하여 셀 밸런싱을 시작한 후 일정 시간이 경과하면 슬레이브 BMS의 PCB 기판의 온도가 상승하므로, 상승된 온도를 측정하기 위한 것이다.
이어서, 마스터 BMS(200)는 동일한 배터리 랙 내에서 유선으로 연결되어 있는 복수의 팬 각각에 대해서 팬 온 신호를 전송한다(S506). 복수의 팬 각각은 해당 마스터 BMS(200)와 동일한 배터리 랙 내에 위치하는 복수의 배터리 모듈에 각각 배치되어 있다. 마스터 BMS(200)가 동일한 배터리 랙 내에서 유선으로 연결되어 있는 복수의 팬에 각각 팬 온 신호를 전송하여 각각의 팬이 동작을 하면, 해당 마스터 BMS와 동일한 배터리 랙 내에 있는 슬레이브 BMS의 PCB 기판의 온도가 낮아지는 효과 있다.
이어서, 마스터 BMS(200)는 다시 일정 시간이 경과한 후에, 복수의 슬레이브 BMS(300~305)로 온도 측정 명령을 전송한다(S508).
셀 밸런싱을 수행한 후에 해당 마스터 BMS와 팬이 유선으로 연결되어 있어 팬 온 신호를 수신하여 팬을 구동한 슬레이브 BMS의 PCB 기판의 온도가 상승했다가 하강했을 것이고, 셀 밸런싱을 수행한 후에 해당 마스터 BMS와 팬이 유선으로 연결되어 있지 않아 팬 온 신호를 수신하지 않아 팬을 구동하지 않은 배터리 모듈의 슬레이브 BMS의 PCB 기판 온도가 상승했다가 거의 하강하지 않을 것이다.
따라서, 셀 밸런싱을 수행한 후에 측정한 슬레이브 BMS의 PCB 기판의 온도와 팬 온 구동 후에 측정한 슬레이브 BMS의 PCB 기판의 온도의 차이가 일정 온도값 이상인 배터리 모듈이 해당 마스터 BMS와 동일한 랙 내에 위치한다는 것을 알 수 있다.
이어서, 셀 밸런싱을 수행한 후에 측정한 온도와 팬 온 구동 후에 측정한 온도의 차이가 일정 온도값 이상인 슬레이브 BMS는 해당 마스터 BMS로 연동 신호를 전송한다.
따라서, 마스터 BMS(200)는 적어도 하나의 슬레이브 BMS로부터 연동 신호를 수신한다(S510).
연동 신호를 수신한 마스터 BMS(200)는 연동 신호를 송신한 적어도 하나의 슬레이브 BMS 각각의 팬 아이디와 채널을 특정 값으로 변경한다(S512). 마스터 BMS(200)는 연동 신호를 송신한 슬레이브 BMS는 동일한 랙 내에 있는 연관 슬레이브 BMS라고 판단한다. 따라서, 이후에 무선 통신은 연관 슬레이브 BMS와 할 수 있도록 연관 슬레이브 BMS와의 통신 채널을 디폴트 값에서 특정 값으로 변경하여 설정한다.
이에 마스터 BMS(200)는 변경된 통신 채널을 통하여 복수의 슬레이브 BMS로 특정 신호(S3)를 브로드 캐스트로 전송한다(S514).
마스터 BMS(200)로부터 특정 신호(S3)를 수신한 슬레이브 BMS는 수신 신호(S3)의 RSSI 레벨을 측정한다. 슬레이브 BMS는 마스터 BMS로 측정된 RSSI 레벨을 패킷으로 전송한다.
이어서, 마스터 BMS(200)는 적어도 하나의 슬레이브 BMS로부터 수신한 RSSI 레벨 중 가장 큰 RSSI 레벨을 송신한 슬레이브 BMS로 제n ID를 할당한다. 여기서 n은 자연수이고, 첫번째 ID는 1부터 시작할 수도 있고, 순서를 나타나는 문자 또는 숫자, 특수기호 뭐든 가능하다.
마스터 BMS(200)는 n이 연동 신호를 송신한 슬레이브 BMS의 개수와 일치한지 여부를 판단한다(S520).
일치하지 않으면, 일정 시간 후에 이전 단계에서 ID를 할당한 슬레이브 BMS를 제외하고, 적어도 하나의 연관 슬레이브 BMS로부터 각각 RSSI 레벨을 패킷으로 수신한다(S522).
마스터 BMS는 수신된 RSSI 레벨 중 가장 큰 RSSI 레벨을 송신한 슬레이브 BMS로 제n+1 ID를 할당한다(S524). 이후에 다시, n+1이 n으로서 송신한 슬레이브 BMS의 개수와 일치하는 지 여부를 판단한다(S520).
마스터 BMS는 n이 연동 신호를 송신한 슬레이브 BMS의 개수와 일치하면 ID 할당 동작을 종료한다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 BMS의 동작에 대한 순서도이다.
슬레이브 BMS는 마스터 BMS(200)로부터 셀 밸런싱 명령 신호(S1)를 무선으로 수신한다(S530).
셀 밸런싱 명령 신호(S1)를 수신한 슬레이브 BMS는 미리 설정되어 있는 일정 신호 세기(Sth)보다 신호(S1)가 큰 지 여부를 판단한다(S532).
슬레이브 BMS는 수신한 셀 밸런싱 명령 신호(S1)가 미리 설정되어 있는 신호(Sth)의 세기값보다 크면 셀 밸런싱을 수행한다(S534). 슬레이브 BMS는 수신한 셀 밸런싱 명령 신호(S1)가 미리 설정되어 있는 신호(Sth)의 세기값보다 작으면 셀 밸런싱을 수행하지 않는다. 여기서 미리 설정되어 있는 신호(Sth)의 세기는 마스터 BMS가 신호(S1)을 전송했을 때 해당 마스터 BMS와 동일한 랙 내에 있는 슬레이브 BMS 중 가장 먼 슬레이브 BMS가 셀 밸런싱을 수행하되, 가장 먼 슬레이브 BMS보다 먼 거리에 있는 슬레이브 BMS는 셀 밸런싱을 수행하지 않도록 하는 값으로 설정된다.
슬레이브 BMS는 셀 밸런싱을 수행하고 나면 슬레이브 BMS의 PCB 기판의 온도가 상승한다. 셀 밸런싱 회로의 온도가 상승하면 전체 배터리 모듈의 온도에 영향을 미칠 것이다. 이에, 마스터 BMS로부터 온도 측정 명령 신호를 수신한 슬레이브 BMS는 셀 밸런싱에 의하여 상승된 슬레이브 BMS의 PCB기판의 온도(T1)를 측정한다(S536).
또한, 해당 슬레이브 BMS가 위치하는 배터리 모듈에 설치된 팬은 동일한 랙 내에 위치하는 마스터 BMS와 유선으로 연결되어, 마스터 BMS의 제어를 받는다. 따라서, 마스터 BMS가 온도 측정 명령을 한 후, 동일한 랙 내에 있는 복수의 슬레이브 BMS 각각에 설치되어 있는 팬으로 구동 신호를 전송하면 팬 구동을 시작한다.
이어서, 마스터 BMS는 복수의 슬레이브 BMS로 온도 측정 명령을 무선으로 전송한다.
일정 시간 후, 마스터 BMS로부터 온도 측정 명령을 수신한 슬레이브 BMS는 팬 구동 후 낮아진 슬레이브 BMS의 PCB기판의 온도(T2)를 측정한다(S538).
슬레이브 BMS는 셀 밸런싱 후 측정한 온도(T1)와 팬 구동 후 측정한 온도(T2)의 차가 미리 설정되어 있는 온도 차(Tth)보다 큰지 여부를 판단한다(S540).
슬레이브 BMS는 셀 밸런싱 후 측정한 온도(T1)와 팬 구동 후 측정한 온도(T2)의 차가 미리 설정되어 있는 온도 차(Tth)보다 작으면 더 추가적인 동작없이 ID 설정을 하지 않고 해당 프로세스를 완료한다.
한편, 슬레이브 BMS는 셀 밸런싱 후 측정한 온도(T1)와 팬 구동 후 측정한 온도(T2)의 차가 미리 설정되어 있는 온도 차(Tth)보다 크면 마스터 BMS로 연동 신호를 전송한다(S546). 슬레이브 BMS로부터 연동 신호를 수신한 마스터 BMS는 연동 신호를 송신한 슬레이브 BMS의 팬 아이디와 통신 채널을 디폴트 값에서 특정 값으로 변경하여 설정한다.
그 이후에, 슬레이브 BMS는 마스터 BMS로부터 특정 신호(S3)를 수신한다(S546). 슬레이브 BMS는 마스터 BMS로부터 브로드 캐스트로 특정 신호(S3)를 무선으로 수신한다.
특정 신호(S3)를 수신한 슬레이브 BMS는 수신된 특정 신호(S3)의 RSSI 레벨을 측정하여 그 값을 패킷으로 마스터 BMS(200)로 전송한다(S550).
슬레이브 BMS는 마스터 BMS(200)로 RSSI 레벨을 전송한 후, 마스터 BMS(200)로부터 ID 할당 신호를 수신하는 지 여부를 판단한다(S552). 해당 슬레이브 BMS는 마스터 BMS(200)로부터 ID 할당 신호를 수신하면, ID 설정을 하고, 다른 복수의 슬레이브 BMS로 특정 신호(S4)를 전송한다(S554).
일정 시간이 지나도, 해당 슬레이브 BMS는 마스터 BMS(200)로부터 ID 할당 신호를 수신하지 않는 경우, 다른 슬레이브 BMS로부터 특정 신호(S4)를 수신할 수 있다(S556).
슬레이브 BMS는 수신 신호(S4)의 RSSI 레벨을 측정하여, 그 값을 패킷으로 마스터 BMS로 전송한다(S558). 슬레이브 BMS는 RSSI 레벨을 전송한 후, 다시 마스터 BMS로 ID 할당 신호를 수신하는 지 여부를 판단하고, 상기 단계 S554 내지 S558를 반복한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 BMS의 구현예를 도시한다.
해당 배터리 랙 내에 위치하는 마스터 BMS(600)는 동일한 배터리 랙에 위치하는 배터리 모듈의 팬(604)에 유선으로 연결되어 있다. 또한, 슬레이브 BMS(602)의 PCB 기판은 팬에 근접하게 배치되어 팬이 구동하면 상승된 PCB 기판의 온도가 낮아질 수 있다.
슬레이브 BMS(602)에는 전원부(606), 배터리 셀 전압 측정부(608), 셀 밸런싱부(610), 모듈 온도 측정부(612), PCB 온도 측정부(614) 및 RF 통신부(616)가 포함될 수 있다. RF 통신부(616)가 마스터 BMS(600)로부터 셀 밸런싱 신호를 수신하면 셀 밸런싱 부(610)는 수신된 셀 밸런싱 신호의 세기가 미리 설정된 값보다 큰 경우에만 배터리 셀의 밸런싱을 수행한다. 셀 밸런싱을 수행하면 PCB 기판의 온도가 상승하는데 PCB 온도 측정부(614)가 그 상승된 온도를 측정한다. 또한, 이후에 마스터 BMS에 의하여 배터리 모듈에 장착된 팬(604)이 구동된다. 배터리 모듈에 장착된 팬(604)이 구동되면 셀 밸런싱 수행으로 의하여 온도가 상승된 PCB 기판의 온도가 떨어진다. PCB 온도 측정부(614)가 팬 구동에 의하여 온도가 낮아진 PCB 기판의 온도를 측정한다. RF 통신부(616)는 셀 밸런싱 후 측정된 온도와 팬 구동 후 측정된 온도의 차이값이 일정 값 이상이면 연동 신호를 마스터 BMS로 전송한다.
이렇게 슬레이브 BMS에 인접하여 팬을 설치한다면, 추가적인 구성이나 비용 없이 슬레이브 BMS 자동 ID 할당이 가능하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 간의 셀 밸런싱 구현 회로를 예시적으로 도시한다.
도 7에 도시된 셀 밸런싱 구현 회로는 예시적인 것으로서, 셀 밸런싱을 구현할 수 있는 회로면 어느 회로든 괜찮다.
본 명세서에서 본 발명의 원리들의 '일 실시 예'와 이런 표현의 다양한 변형들의 지칭은 이 실시 예와 관련되어 특정 특징, 구조, 특성 등이 본 발명의 원리의 적어도 하나의 실시 예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 표현 '일 실시 예에서'와, 본 명세서 전체를 통해 개시된 임의의 다른 변형 예시들은 반드시 모두 동일한 실시 예를 지칭하는 것은 아니다.
본 명세서를 통해 개시된 모든 실시 예들과 조건부 예시들은, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 독자가 본 발명의 원리와 개념을 이해하도록 돕기 위한 의도로 기술된 것으로, 당업자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
200 마스터 BMS
202, 302 수신부
204, 304 전송부
206 유선 통신부
208 제어부
210 ID 할당부
303 유선 통신부
306 셀 밸런싱부
308 온도 측정부
310 제어부
312 팬 구동부
314 RSSI 레벨 감지부

Claims (16)

  1. 복수의 슬레이브 BMS로 셀 밸런싱 시작 명령 신호 및 적어도 2회의 온도 측정 명령 신호를 무선으로 전송하는 전송부;
    상기 전송부가 상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호를 무선으로 전송한 후 유선으로 연결되어 있는 복수의 팬으로 팬 온(FAN ON) 신호를 전송하는 유선 통신부;
    상기 복수의 슬레이브 BMS 중 상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호 직후에 전송된 온도 측정 명령 신호에 기초하여 측정한 해당 슬레이브 BMS의 PCB 기판의 온도와 상기 팬 온 신호 전송 후에 전송된 온도 측정 명령 신호에 기초하여 측정한 해당 슬레이브 BMS의 PCB 기판 온도의 차이값이 미리 설정된 값보다 큰 슬레이브 BMS인 연관 슬레이브 BMS로부터 연동(association) 신호를 수신하는 수신부;
    상기 연관 슬레이브 BMS를 동일 랙 내에 배치되어 있는 것으로 판단하여, 상기 연관 슬레이브 BMS의 아이디와 통신 채널을 특정 값으로 변경하는 제어부를 포함하는 마스터 BMS.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전송부는 복수의 상기 연관 슬레이브 BMS로 신호 강도 측정용 신호를 전송하고,
    상기 수신부는 상기 복수의 연관 슬레이브 BMS 각각으로부터 해당 연관 슬레이브 BMS가 수신한 상기 신호 강도 측정용 신호의 수신 세기에 대한 RSSI(Received Signal Strength Indication) 레벨을 수신하는 마스터 BMS.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 연관 슬레이브 BMS 각각으로부터 수신된 상기 RSSI 레벨을 기초로 가장 큰 RSSI 레벨을 전송한 연관 슬레이브 BMS에 제n ID(n은 자연수)를 할당하는 ID 할당부를 더 포함하는 마스터 BMS.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제n ID를 할당한 후, 상기 수신부는 상기 ID 할당부에 의하여 ID가 할당된 연관 슬레이브 BMS를 제외한 복수의 연관 슬레이브 BMS가 상기 제n ID가 할당된 연관 슬레이브 BMS로부터 수신한 신호 강도 측정용 신호의 수신 세기에 대한 RSSI 레벨을 수신하고,
    상기 ID 할당부는 상기 ID가 할당된 연관 슬레이브 BMS를 제외한 복수의 연관 슬레이브 BMS 각각으로부터 수신된 상기 상기 RSSI 레벨을 기초로 가장 큰 RSSI 레벨을 전송한 연관 슬레이브 BMS에 제n+1 ID를 할당하는 마스터 BMS.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는 상기 ID 할당부에 의하여 할당된 ID의 수인 n+1이 상기 연동 신호를 전송한 연관 슬레이브 BMS의 개수와 동일해질 때까지 상기 ID 할당부로 하여금 상기 ID 할당 동작을 반복하도록 하는 마스터 BMS.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 마스터 BMS는 브로드캐스트 방식으로 상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호 및 온도 측정 명령 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 마스터 BMS.
  7. 소정의 마스터 BMS로부터 셀 밸런싱 시작 명령 신호 및 적어도 2회의 온도 측정 명령 신호를 무선으로 수신하는 수신부;
    상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호의 세기가 미리 설정된 세기보다 크면 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱부;
    상기 적어도 2회의 온도 측정 명령 신호에 기초하여 해당 PCB 기판의 온도를 복수 회 측정하는 온도 측정부;
    상기 적어도 2회의 온도 측정 명령 신호에 기초하여 측정된 배터리 모듈의 온도인 제1 온도와 제2 온도의 차이값이 미리 설정된 값보다 큰 경우 상기 마스터 BMS로 연동 신호를 전송하는 전송부를 포함하는 슬레이브 BMS.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 연동 신호를 전송한 경우에, 상기 수신부는 신호 강도 측정용 신호를 수신하고,
    상기 슬레이브 BMS는 상기 신호 강도 측정용 신호의 세기에 대한 RSSI 레벨을 감지하는 RSSI 레벨 감지부를 더 포함하고,
    상기 전송부는 감지된 상기 RSSI 레벨을 상기 마스터 BMS로 전송하는 슬레이브 BMS.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 수신부는 상기 마스터 BMS로부터 ID 할당 정보를 수신하고,
    상기 ID 할당 정보를 수신한 경우, 신호 강도 측정용 신호를 생성하여 상기 전송부로 하여금 적어도 하나의 다른 연관 슬레이브 BMS로 전송하도록 하는 제어부를 더 포함하는 슬레이브 BMS.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호의 세기가 미리 설정된 세기 이하인 경우, 상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호를 전송한 마스터 BMS는 해당 슬레이브 BMS가 다른 랙에 배치된 마스터 BMS라고 판단하는 슬레이브 BMS.
  11. 특정 마스터 BMS가 배치되는 배터리 랙 내에 있는 연관 슬레이브 BMS의 자동 ID 할당 시스템으로서,
    복수의 슬레이브 BMS로 셀 밸런싱 시작 명령 신호 및 적어도 2회의 온도 측정 명령 신호를 무선으로 전송하는 제1 전송부; 상기 전송부가 상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호를 무선으로 전송한 후 유선으로 연결되어 있는 복수의 팬으로 팬 온(FAN ON) 신호를 전송하는 유선 통신부; 상기 복수의 슬레이브 BMS 중 상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호 직후에 전송된 온도 측정 명령 신호에 기초하여 측정한 해당 슬레이브 BMS의 PCB 기판의 온도와 상기 팬 온 신호 전송 후에 전송된 온도 측정 명령 신호에 기초하여 측정한 해당 슬레이브 BMS의 PCB 기판 온도의 차이값이 미리 설정된 값보다 큰 슬레이브 BMS인 연관 슬레이브 BMS로부터 연동(association) 신호를 수신하는 제1 수신부; 상기 연관 슬레이브 BMS를 동일 랙 내에 배치되어 있는 것으로 판단하여, 상기 연관 슬레이브 BMS의 아이디와 통신 채널을 특정 값으로 변경하는 제어부를 포함하는 마스터 BMS와,
    소정의 마스터 BMS로부터 셀 밸런싱 시작 명령 신호 및 적어도 2회의 온도 측정 명령 신호를 무선으로 수신하는 제2 수신부; 상기 셀 밸런싱 시작 명령 신호의 세기가 미리 설정된 세기보다 크면 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱부; 상기 적어도 2회의 온도 측정 명령 신호에 기초하여 해당 PCB 기판의 온도를 복수 회 측정하는 온도 측정부; 상기 적어도 2회의 온도 측정 명령 신호에 기초하여 측정된 배터리 모듈의 온도인 제1 온도와 제2 온도의 차이값이 미리 설정된 값보다 큰 경우 상기 마스터 BMS로 연동 신호를 전송하는 제2 전송부를 포함하는 슬레이브 BMS를 포함하는 슬레이브 BMS의 자동 ID 할당 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 슬레이브 BMS의 제1 온도와 제2 온도의 차이값이 상기 미리 설정된 값보다 크면 상기 슬레이브 BMS는 상기 연관 슬레이브 BMS인 슬레이브 BMS의 자동 ID 할당 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 전송부는 상기 연관 슬레이브 BMS로 제1 신호를 전송하고,
    상기 슬레이브 BMS는 상기 제2 수신부에 의하여 수신된 상기 제1 신호의 수신 세기에 대한 RSSI 레벨을 감지하는 RSSI 레벨 감지부를 더 포함하는 슬레이브 BMS의 자동 ID 할당 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 전송부는 상기 제1 신호의 수신 세기에 대한 상기 RSSI 레벨값을 상기 마스터 BMS로 전송하고,
    상기 마스터 BMS는 상기 슬레이브 BMS로부터 수신된 상기 RSSI 레벨값이 다른 연관 슬레이브 BMS로부터 수신된 RSSI 레벨값보다 큰 경우, 상기 슬레이브 BMS에 대응하는 제n ID(n은 자연수)를 할당하는 ID 할당부를 더 포함하고,
    상기 제1 전송부는 상기 제n ID 할당 정보를 상기 슬레이브 BMS로 전송하는 슬레이브 BMS의 자동 ID 할당 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제n ID를 할당한 후, 상기 제1 수신부는 상기 ID 할당부에 의하여 ID가 할당된 연관 슬레이브 BMS를 제외한 복수의 연관 슬레이브 BMS가 상기 제n ID가 할당된 연관 슬레이브 BMS로부터 수신한 신호 강도 측정용 신호의 수신 세기에 대한 RSSI 레벨을 수신하고,
    상기 ID 할당부는 상기 ID가 할당된 연관 슬레이브 BMS를 제외한 복수의 연관 슬레이브 BMS 각각으로부터 수신된 상기 상기 RSSI 레벨을 기초로 가장 큰 RSSI 레벨을 전송한 연관 슬레이브 BMS에 제n+1 ID를 할당하는 슬레이브 BMS의 자동 ID 할당 시스템.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제어부는 상기 ID 할당부에 의하여 할당된 ID의 수인 n+1이 상기 연동 신호를 전송한 연관 슬레이브 BMS의 개수와 동일해질 때까지 상기 ID 할당부로 하여금 상기 ID 할당 동작을 반복하도록 하는 슬레이브 BMS의 자동 ID 할당 시스템.








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