KR20200144053A - Wireless Battery Management System and Node for Wireless Communication and Method for Transmitting Data - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선 배터리 관리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선 통신을 통해서 배터리 데이터를 획득할 때에 안정성을 보장하는 무선 배터리 관리 시스템과 무선통신을 위한 노드 및 데이터 전송 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless battery management system, and more particularly, to a wireless battery management system for ensuring stability when acquiring battery data through wireless communication, a node for wireless communication, and a data transmission method.
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 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Research on high-performance batteries capable of repetitive charging and discharging as the demand for portable electronic products such as notebook computers, video cameras, and portable telephones increases rapidly, and development of electric vehicles, energy storage batteries, robots, satellites, etc. Is actively progressing.
배터리의 최소 단위를 배터리 셀이라고 지칭할 수 있으며, 다수 개가 직렬 연결된 배터리 셀은 배터리 모듈을 구성할 수 있다. 또한, 다수의 배터리 모듈이 직렬 또는 병렬로 연결됨으로써 배터리 팩을 구성할 수 있다.The minimum unit of the battery may be referred to as a battery cell, and a plurality of battery cells connected in series may constitute a battery module. In addition, a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery modules in series or in parallel.
전기 자동차 등에 탑재되는 배터리 팩은 서로 직렬 또는 병렬로 연결되는 복수의 배터리 모듈을 포함하는 것이 일반적이다. 이러한 배터리 팩은, 이에 포함된 각각의 배터리 모듈의 상태를 모니터링하고, 모니터링한 상태에 대응하는 제어 동작을 실행하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System)을 포함한다. A battery pack mounted on an electric vehicle or the like generally includes a plurality of battery modules connected in series or parallel to each other. Such a battery pack includes a battery management system that monitors the state of each battery module included therein and executes a control operation corresponding to the monitored state.
상기 배터리 관리 시스템은 배터리 데이터를 획득하고 분석하기 위한 컨트롤러(controller)를 구비한다. 그런데 배터리 팩에 포함되는 각각의 배터리 모듈은 다수의 배터리 셀을 포함하고 있어, 단일의 컨트롤러를 이용하여 배터리 팩에 포함된 모든 배터리 셀의 상태를 모니터링하는 데에는 한계가 따른다. 이에 따라, 최근에는 컨트롤러의 로드를 분산하고, 전체 배터리 팩의 상태를 신속하고 정확하게 모니터링하기 위하여, 배터리 팩에 포함되는 소정 개수의 배터리 모듈마다 컨트롤러를 장착한 후, 컨트롤러 중에서 어느 하나를 마스터(master)로 설정하고, 나머지 컨트롤러를 슬레이브(slave)로 설정하는 방식이 활용되고 있다. The battery management system includes a controller for acquiring and analyzing battery data. However, since each battery module included in the battery pack includes a plurality of battery cells, there is a limit to monitoring the state of all battery cells included in the battery pack using a single controller. Accordingly, in recent years, in order to distribute the load of the controller and quickly and accurately monitor the state of the entire battery pack, the controller is installed for each predetermined number of battery modules included in the battery pack, and then any one of the controllers is mastered. ), and the rest of the controllers as slaves.
소정 개수의 배터리 모듈마다 장착되는 슬레이브 컨트롤러는 CAN(Control Area Network)과 같은 유선 통신망을 통해 마스터 컨트롤러에 접속되어, 자신이 담당하는 배터리 모듈의 배터리 데이터를 수집하고, 상기 배터리 데이터를 마스터 컨트롤러로 전송한다. The slave controller mounted for each predetermined number of battery modules is connected to the master controller through a wired communication network such as CAN (Control Area Network), collects battery data of the battery module in charge of itself, and transmits the battery data to the master controller. do.
한편, 마스터 컨트롤러와 슬레이브 컨트롤러 간의 통신을 위해 CAN을 구축하는 경우에 발생하는 공간의 비효율성을 방지하기 위하여, 마스터 컨트롤러와 슬레이브 컨트롤러 간에 근거리 무선 채널을 설정하고, 무선 채널을 통해서 마스터 컨트롤러와 슬레이브 컨트롤러 간에 근거리 무선통신을 수행하는 기술이 대두되었다. On the other hand, in order to prevent space inefficiency that occurs when a CAN is established for communication between the master controller and the slave controller, a short-range wireless channel is set between the master controller and the slave controller, and the master controller and the slave controller through the wireless channel. A technology for performing short-range wireless communication has emerged.
그런데 근거리 무선통신 환경에서는, 간섭, 무선신호 열화, 무선신호 충돌 등과 같이 무선통신이 불안정하는 경우가 빈번하게 발생한다. 이렇게 무선통신 채널의 상태가 불안정한 경우, 마스터 컨트롤러는 슬레이브 컨트롤러로부터 배터리 데이터를 획득하지 못하거나 슬레이브 컨트롤러를 제때에 제어하지 못하는 상황이 발생하고, 이는 전체 배터리 팩의 품질을 저하시키는 문제점으로 작용한다. However, in a short-range wireless communication environment, wireless communication is frequently unstable such as interference, radio signal deterioration, and radio signal collision. When the state of the wireless communication channel is unstable, the master controller may not acquire battery data from the slave controller or control the slave controller in time, which acts as a problem of deteriorating the quality of the entire battery pack.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 무선통신 환경에서 마스터로 설정된 관리자 노드와 슬레이브로 설정된 모니터 노드 간에 안정적인 통신을 지원하는 무선 배터리 관리 시스템과 무선통신을 위한 노드 및 데이터 전송 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.The present invention provides a wireless battery management system supporting stable communication between a manager node set as a master and a monitor node set as a slave in a wireless communication environment, and a node and data transmission method for wireless communication. This is the technical task.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 관리 시스템은, 무선통신 기반의 주 채널과 부 채널을 운영하고, 상기 주 채널 또는 상기 부 채널을 이용하여 모니터 노드로부터 배터리 데이터를 획득하는 매니저 노드; 및 배터리 모듈과 연결되어 상기 배터리 모듈의 전압, 전류, 온도, 자가 진단 데이터 중에서 하나 이상을 포함하는 배터리 데이터를 수집하고, 상기 수집한 배터리 데이터를 상기 주 채널을 통해서 상기 매니저 노드로 전송하고, 상기 주 채널을 통한 배터리 데이터 전송에 실패하면 상기 부 채널을 통해서 상기 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송하는 모니터 노드를 포함한다.A battery management system according to an aspect of the present invention includes a manager node that operates a wireless communication-based main channel and a sub-channel and obtains battery data from a monitor node using the main channel or the sub-channel; And a battery module connected to the battery module to collect battery data including one or more of voltage, current, temperature, and self-diagnosis data of the battery module, and transmit the collected battery data to the manager node through the main channel, and the And a monitor node that transmits the battery data to the manager node through the sub channel when battery data transmission through the primary channel fails.
본 발명의 다른 측면에 따른 매니저 노드는, 배터리 데이터를 수집하는 복수의 모니터 노드 각각과 제1 주파수 기반의 주 채널을 형성하는 제1 무선통신부; 상기 복수의 모니터 노드 각각과 제2 주파수 기반의 부 채널을 형성하는 제2 무선통신부; 및 상기 제1 무선통신부를 이용하여 각 모니터 노드로부터 배터리 데이터의 수신하고, 상기 제1 무선통신부를 이용하여 통신이 불가능한 제1 모니터 노드가 존재하면 상기 제1 모니터 노드의 배터리 데이터를 상기 제2 무선통신부를 이용하여 수신하고, 상기 제1 무선통신부와 상기 제2 무선통신부를 이용한 통신이 불가능한 제2 모니터 노드가 존재하면, 상기 제1 무선통신부 또는 상기 제2 무선통신부를 이용하여 중계 노드로 선정된 제3 모니터 노드와 통신하여 상기 제2 모니터 노드의 배터리 데이터를 상기 제3 모니터 노드로부터 수신하는 매니저 제어부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a manager node includes: a first wireless communication unit for forming a first frequency-based main channel with each of a plurality of monitor nodes for collecting battery data; A second wireless communication unit for forming a second frequency-based sub-channel with each of the plurality of monitor nodes; And receiving battery data from each monitor node using the first wireless communication unit, and if there is a first monitor node incapable of communication using the first wireless communication unit, the battery data of the first monitor node is transmitted to the second wireless communication unit. If there is a second monitor node that is received using the communication unit and cannot communicate using the first wireless communication unit and the second wireless communication unit, the relay node is selected using the first wireless communication unit or the second wireless communication unit. And a manager control unit that communicates with a third monitor node to receive battery data of the second monitor node from the third monitor node.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 모니터 노드는, 주파수 변경을 통해서 주 채널 또는 부 채널 중 어느 하나로 설정되어 모니터 노드와 통신하는 무선통신부; 배터리 모듈과 연결되는 인터페이스; 및 상기 인터페이스를 이용하여 상기 배터리 모듈의 전압, 전류, 온도 중에서 하나 이상을 포함하는 배터리 데이터를 수집하고, 상기 무선통신부에서 설정한 상기 주 채널 또는 상기 부 채널 중에서 어느 하나를 이용하여 상기 배터리 데이터를 매니저 노드로 전송하되, 상기 주 채널 및 상기 부채널을 이용하여 상기 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송하는 것이 불가능하면 경우, 주변의 타 모니터 노드로 상기 배터리 데이터를 브로드캐스팅하여, 중계 노드로 선정된 제2 모니터 노드를 경유지로서 이용하여 상기 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송하는 모니터 제어부를 포함한다.A monitor node according to another aspect of the present invention includes a wireless communication unit configured to communicate with the monitor node by setting to either a main channel or a sub channel through a frequency change; An interface connected to the battery module; And collecting battery data including one or more of voltage, current, and temperature of the battery module using the interface, and transmitting the battery data using one of the main channel or the sub channel set by the wireless communication unit. If it is not possible to transmit the battery data to the manager node using the main channel and the sub-channel, the battery data is broadcast to another monitor node, and is selected as a relay node. And a monitor control unit for transmitting the battery data to the manager node by using the second monitor node as a transit point.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 데이터 전송 방법은, 배터리 모듈의 전압, 전류, 온도, 자가 진단 데이터 중에서 하나 이상을 포함하는 배터리 데이터를 수집하는 단계; 주 채널을 통하여 매니저 노드로 상기 배터리 데이터를 전송하는 단계; 및 상기 배터리 데이터의 전송에 실패하면, 부 채널을 통하여 상기 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a data transmission method includes: collecting battery data including at least one of voltage, current, temperature, and self-diagnosis data of a battery module; Transmitting the battery data to a manager node through a main channel; And if the transmission of the battery data fails, transmitting the battery data to the manager node through a sub channel.
본 발명의 실시예에 따르면, 매니저 노드(manager node)와 모니터 노드(monitor node) 간에 형성된 주 채널의 상태가 불안정한 경우에, 부 채널을 이용하거나 중계 노드로 선정된 모니터 노드를 이용하여 매니저 노드와 모니터 노드 간에 통신을 수행하게 함으로써, 데이터 누락과 통신 단절을 예방하여 안정적으로 무선통신을 지원한다.According to an embodiment of the present invention, when the state of a main channel formed between a manager node and a monitor node is unstable, the manager node and the manager node are connected by using a sub channel or a monitor node selected as a relay node. By allowing communication between monitor nodes, data omission and communication disconnection are prevented, thereby stably supporting wireless communication.
본 발명의 실시예에 따르면, 매니저 노드는 특정 모니터 노드와의 통신이 불안정하는 경우에, 채널 검색을 통해서 확보한 안정적인 후보 채널로 주 채널과 부 채널을 변경함으로써, 채널에 대한 안정성을 최대한 유지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when communication with a specific monitor node is unstable, the manager node can maintain the stability of the channel as much as possible by changing the primary channel and the sub channel to a stable candidate channel secured through channel search. have.
본 발명의 실시예에 따르면, 매니저 노드에서 세 가지 이상의 통신 경로 중에서 어느 하나를 이용하여 모니터 노드와 통신할 수 있으므로, 근거리 무선통신 환경에서도 모니터 노드와 끊김없는 통신을 수행할 뿐만 아니라, 모니터 노드를 확실하고 신속하게 통제할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since the manager node can communicate with the monitor node using any one of three or more communication paths, it not only performs seamless communication with the monitor node even in a short-range wireless communication environment, but also provides a monitor node. You can control it reliably and quickly.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 배터리 관리 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 데이터 스트림을 예시하는 도면이다.
도 3은 매니저 노드와 모니터 노드가 주 채널만을 이용하여 통신하는 경우에 형성되는 네트워크 상태를 예시하는 도면이다.
도 4는 매니저 노드와 모니터 노드가 주 채널만을 이용하여 통신하는 경우에 생성되는 데이터 프레임 구조를 예시하는 도면이다.
도 5는 매니저 노드와 모니터 노드가 부 채널을 이용하여 통신하는 경우에 형성되는 네트워크 상태를 예시하는 도면이다.
도 6은 매니저 노드와 모니터 노드가 부 채널을 이용하여 통신하는 경우에 생성되는 데이터 프레임 구조를 예시하는 도면이다.
도 7은 모니터 노드의 데이터가 타 모니터 노드를 경유하여 매니저 노드로 제공되는 것을 예시하는 도면이다.
도 8은 매니저 노드와 모니터 노드가 타 모니터 노드를 이용하여 통신하는 경우에 생성되는 데이터 프레임 구조를 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 중계 노드가 설정되고 중계 노드를 통해서 배터리 데이터가 라우팅되는 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 매니저 노드의 구성을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 주기적인 매니저 노드의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 매니저 노드에서 채널 변경 플래그를 활성화하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 모니터 노드의 구성을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른, 모니터 노드가 주 채널, 부 채널, 중계 노드 중에서 어느 하나를 이용하여 데이터를 매니저 노드로 전송하는 방법을 설명하는 흐름도이다.1 is a diagram illustrating a battery management system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a data stream according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a network state formed when a manager node and a monitor node communicate using only a main channel.
4 is a diagram illustrating a structure of a data frame generated when a manager node and a monitor node communicate using only a primary channel.
5 is a diagram illustrating a network state formed when a manager node and a monitor node communicate using a sub channel.
6 is a diagram illustrating a structure of a data frame generated when a manager node and a monitor node communicate using a sub channel.
7 is a diagram illustrating that data of a monitor node is provided to a manager node through another monitor node.
8 is a diagram illustrating a structure of a data frame generated when a manager node and a monitor node communicate using another monitor node.
9 is a flowchart illustrating a process in which a relay node is configured and battery data is routed through the relay node according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating a configuration of a manager node according to an embodiment of the present invention.
11 is a flowchart illustrating an operation of a periodic manager node according to an embodiment of the present invention.
12 is a flowchart illustrating a method of activating a channel change flag in a manager node according to an embodiment of the present invention.
13 is a diagram illustrating a configuration of a monitor node according to an embodiment of the present invention.
14 is a flowchart illustrating a method for a monitor node to transmit data to a manager node using any one of a primary channel, a sub channel, and a relay node according to an embodiment of the present invention.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명의 핵심 구성과 관련이 없는 경우 및 본 발명의 기술분야에 공지된 구성과 기능에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다. 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The same reference numbers throughout the specification mean substantially the same elements. In the following description, when not related to the core configuration of the present invention and detailed descriptions of configurations and functions known in the technical field of the present invention may be omitted. The meaning of the terms described in this specification should be understood as follows.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms different from each other, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have it, and the invention is only defined by the scope of the claims.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. The shapes, sizes, ratios, angles, numbers, etc. disclosed in the drawings for explaining the embodiments of the present invention are exemplary, and the present invention is not limited to the illustrated matters. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다. When'include','have','consists of' and the like mentioned in the present specification are used, other parts may be added unless'only' is used. In the case of expressing the constituent elements in the singular, it includes the case of including the plural unless specifically stated otherwise.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting the constituent elements, it is interpreted as including an error range even if there is no explicit description.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~다음으로', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.In the case of a description of a temporal relationship, for example, when a temporal predecessor relationship is described as'after to','following to','after to','to to the next','before to', etc., ' It may also include cases that are not continuous unless'direct' or'direct' is used.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.First, second, etc. are used to describe various elements, but these elements are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Accordingly, the first component mentioned below may be a second component within the technical idea of the present invention.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다. The term “at least one” is to be understood as including all possible combinations from one or more related items. For example, the meaning of “at least one of the first item, the second item, and the third item” means 2 among the first item, the second item, and the third item, as well as each of the first item, the second item, and the third item. It may mean a combination of all items that can be presented from more than one.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.Each of the features of the various embodiments of the present invention can be partially or entirely combined or combined with each other, technically various interlocking and driving are possible, and each of the embodiments can be implemented independently of each other or can be implemented together in a related relationship. May be.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 배터리 관리 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a battery management system according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템은 매니저 노드(100) 및 다수의 모니터 노드(200-N)를 포함하고, 매니저 노드(100)와 모니터 노드(200-N)는 서로 무선통신을 수행한다. 1, a battery management system according to an embodiment of the present invention includes a
배터리 관리 시스템에서 상기 매니저 노드(100)는 마스터로 설정된 컨트롤러를 포함하고, 상기 모니터 노드(200-N)는 슬레이브 설정된 컨트롤러를 포함한다. In the battery management system, the
일 실시예로서, 매니저 노드(100)와 모니터 노드(200-N)는 IEEE 802.15.4+에 기반한 근거리 무선통신 규약을 통해서 서로 무선통신할 수 있다. 또 다른 실시예로서, 매니저 노드(100)와 모니터 노드(200-N)는 IEEE 802.11, IEEE 802.15, IEEE 802.15.4 등 중에서 어느 하나에 기반한 프로토콜을 이용하여 서로 무선통신할 수 있으며, 또한 다른 방식의 근거리 무선 프로토콜을 이용하여 서로 무선통신할 수도 있다. As an embodiment, the
모니터 노드(200-N)는 셀들이 집합된 하나 이상의 배터리 모듈에 탑재되어, 상기 배터리 모듈에서 발생하는 전압, 전류, 온도, 습도 등을 포함하는 배터리 데이터를 수집한다. 또한, 모니터 노드(200-N)는 자신이 탑재중인 배터리 모듈의 AFE(Analog Front End) 측정, 배터리 모듈의 상태 점검(즉, diagnostic test) 등과 같이 배터리 모듈의 상태를 자체적으로 점검하여, 점검 결과가 기록된 자가 진단 데이터를 생성할 수도 있다.The monitor node 200-N is mounted on one or more battery modules in which cells are aggregated, and collects battery data including voltage, current, temperature, humidity, and the like generated from the battery module. In addition, the monitor node 200-N self-checks the status of the battery module, such as measuring the AFE (Analog Front End) of the battery module it is mounted on, and checking the status of the battery module (i.e., diagnostic test). It is also possible to generate self-diagnosis data with recorded data.
매니저 노드(100)는 전류, 전압, 온도, 자가 진단 데이터 중에서 하나 이상을 포함하는 배터리 데이터를 각각의 모니터 노드(200-N)로부터 수신하고, 상기 수신한 배터리 데이터를 분석하여 각 배터리 모듈의 상태 또는 배터리 팩의 상태를 모니터링한다. 상기 매니저 노드(100)는 각각의 모니터 노드(200-N)로부터 수신한 각 배터리 모듈의 데이터를 분석하여, 각 패터리 모듈의 상태(예컨대, SOC, SOH)와 전체 배터리 팩의 상태를 추정할 수도 있다.The
본 발명의 실시예에서 따르면, 상기 매니저 노드(100)는 두 개 이상의 무선통신부(110, 120)를 포함한다. 상기 무선통신부(110, 120)는 근거리 무선통신을 수행하는 회로와 안테나를 포함할 수 있다. 매니저 노드(100)에 포함된 무선통신부 중에서 하나는 주 무선통신부(110)로 동작하고, 나머지 무선통신부는 부 무선통신부(120)로 동작한다. 상기 주 무선통신부(110)는 제1 주파수를 이용하여 모니터 노드(200-N) 각각과 주 채널을 형성하고, 부 무선통신부(120)는 제2 주파수를 이용하여 모니터 노드(200-N) 각각과 부 채널을 형성한다. 상기 주 채널과 부 채널을 서로 간의 주파수 간섭을 고려하여 사전에 설정된 주파수값(예컨대, 30Mhz) 이상으로, 주 채널의 주파수와 부 채널의 주 주파수가 서로 이격되도록 설정될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
또한, 매니저 노드(100)는 주 채널을 통해서, 각 모니터 노드(200-N)로부터 배터리 모듈의 데이터를 우선적으로 획득한다. 매니저 노드(100)는 특정 모니터 노드(200-N)와 주 채널을 통한 통신이 불가능한 경우, 부 채널을 통해서 상기 특정 모니터 노드(200-N)의 데이터를 획득한다. In addition, the
한편, 매니저 노드(100)는 특정 모니터 노드(200-N)와 주 채널 및 부 채널을 통한 통신이 불가능하면, 중계 노드로 설정된 모니터 노드(200-N)로부터 상기 특정 모니터 노드(200-N)의 배터리 데이터를 수신한다. On the other hand, when the
도 1에 도시된 바와 같이, 노드들(100, 200-N)은 서로 근거리 무선통신하여 메쉬(mesh) 형태의 네트워크를 구성할 수 있다. 또한, 상기 네트워크에 참여중인 모니터 노드(200-N)는 상기 네트워크에서 탈퇴할 수 있으며, 또한 새로운 모니터 노드(200-N)가 상기 네트워크에 참여할 수 있다. 상기 네트워크에 참여한 새로운 모니터 노드(200-N)는 자신의 식별정보(예컨대, 주소)를 브로드캐스팅하여 네트워크에 참여중인 노드(100, 200-N)에게 자신의 식별정보를 알리고, 더불어 네트워크에 참여중인 각 노드(100, 200-N)의 식별정보를 획득함으로써, 상기 네트워크에 참여할 수 있다.As shown in FIG. 1, the
매니저 노드(100)는 새로운 노드 즉, 새로운 모니터 노드(200-N)가 참여하면, 현재 운영중인 주 채널 식별정보(예컨대, 주 채널의 주파수)와 부 채널 식별정보(예컨대, 부 채널의 주파수)를 상기 새로운 모니터 노드(200-N)로 전송함으로써, 새로운 모니터 노드(200-N)와 주 채널을 통하여 우선 통신하고, 주 채널의 상태가 비정상적이면 상기 부 채널을 이용하여 상기 새로운 모니터 노드(200-N)와 통신할 수 있다. When a new node, that is, a new monitor node 200-N, participates, the
매니저 노드(100)는 주 무선통신부(110) 또는 부 무선통신부(120)를 이용하여, 주 채널과 부 채널 이외의 채널들을 검색하고, 각 채널의 품질을 평가한 후, 채널들 중에서 품질이 가장 양호한 채널을 예비 주 채널로 선정하고, 더불어 상기 예비 주 채널과 사전에 설정된 이격 주파수(예컨대, 30Mhz) 이상의 차이가 발생한 채널들 중에서 가장 양호한 채널을 예비 부 채널로 선정할 수 있다. 상기 예비 주 채널과 상기 예비 부 채널은, 채널 변경을 진행되는 경우에, 주 채널과 부 채널로서 이용되는 채널이다. 이러한 채널 검색(즉, 채널 스캐닝)은 사전에 설정된 주기 간격으로 반복될 수 있으며, 이에 따라 예비 주 채널, 예비 부 채널 각각은 수시로 변경될 수 있다. The
매니저 노드(100)는 채널의 품질을 평가하기 위해서, 주 무선통신부(110) 또는 부 무선통신부(120)를 이용하여 수시로 채널들을 검색하고, 검색한 각 채널에 대한 에너지 검출(energy detection)과 프레임 검출(frame detection)을 수행한다. 상기 에너지 검출은 해당 채널에서 이용되는 주파수의 에너지 레벨을 검출하는 것으로서, dB 단위의 결과값이 나타나고 dB 값이 높을수록 사용량이 많은 채널인 것으로 판단될 수 있다. 또한, 프레임 검출은 매니저 노드(100)에서 이용하고 있지 않은 타 데이터 프레임의 프리엠블(preable)이 존재하는지 여부를 확인하는 것으로서, 결과값으로서 프레임 검출 또는 프레임 미검출이 나타난다. 즉, 매니저 노드(100)는 에너지 검출을 통해서 해당 채널에서 이용하는 주파수의 에너지 레벨값을 측정하고, 프레임 검출을 통해서 본 발명에 따른 데이터 프레임(도 2 참조) 이외에 다른 데이터 프레임이 해당 채널에서 송수신되고 있는지 여부를 확인한다. 채널의 에너지 검출 결과값이 낮을수록 상기 채널의 품질 평가값이 높아지도록 상기 에너지 검출 결과값에 가중치가 적용되고, 채널에서 프레임이 미검출되는 경우에 상기 채널의 품질 평가값이 높아지도록 프레임 검출 결과값에 가중치가 적용된다. 이에 따라, 매니저 노드(100)는 프레임이 미검출되고 에너지 결과값이 낮은 채널을 예비 주 채널로서 선정할 수 있다.In order to evaluate the quality of the channel, the
매니저 노드(100)는 현재 이용중인 주 채널의 상태가 비정상적인지 여부를 계속적으로 모니터링하여, 채널 상태가 비정상적인 것으로 판단되면, 채널 변경 플래그를 활성화(즉, flag = true)한다. 아울러, 매니저 노드(100)는 상기 활성화된 채널 변경 플래그와 현재 설정된 예비 주 채널의 식별정보(예컨대, 주파수)와 예비 부 채널의 식별정보가 포함된 채널 변경 데이터를 모든 모니터 노드(200-N)로 브로드캐스팅한다. The
이렇게 채널 변경 데이터가 브로드캐스팅하면, 사전에 약속된 시점에, 매니저 노드(100)와 모니터 노드(200-N)는 상기 예비 주 채널로 주 채널을 변경하고, 더불어 상기 예비 부 채널로 부 채널을 변경한다. 상기 채널 변경을 위한 약속된 시점은, 채널 변경 데이터가 브로드캐스팅된 시점으로부터, 소정의 시간이 경과된 이후일 수 있다. 다른 실시형태로서, 매니저 노드(100)는 채널 변경 시각을 설정한 후, 이 설정된 시각을 상기 채널 변경 데이터에 포함할 수 있으며, 이 경우 매니저 노드(100)와 모니터 노드(200-N)는 상기 채널 변경 시점에 주 채널과 부 채널을 변경할 수 있다.When the channel change data is broadcast in this way, at a predetermined time, the
매니저 노드(100)와 모니터 노드(200-N)는 미리 정의된 포맷을 가지는 데이터 프레임을 이용하여 통신할 수 있다. 상기 매니저 노드(100)는 데이터 프레임에 맨 처음에 배치되는 비콘(beacon)을 각각의 모니터 노드(200-N)로 전송하여, 데이터 프레임에 포함된 슬롯 타이밍을 동기화한다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 데이터 스트림을 예시하는 도면이다.2 is a diagram illustrating a data stream according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 무선통신에서 이용되는 데이터 스트림은 매니저 슬롯(manager slot), 전송 슬롯(transmission slot) 및 라우팅 슬롯(Routing slot)와 같이 복수의 타임 슬롯을 포함하고, 상기 데이터 스트림은 일정한 시간 길이(Tms)를 갖는다. 더불어, 상기 데이터 스트림에 매니저 슬롯, 전송 슬롯, 라우팅 슬롯 각각은 사전에 설정된 시간 구간을 할당받으며, 배열 순서도 일정하다. 데이터 스트림에서 첫 번째로 배열된 매니저 슬롯은 매니저 노드(100)에서 이용하는 전용 슬롯으로서, 비콘을 포함한다. 상기 비콘은 데이터 스트림의 시작을 알리는 기능을 수행함으로써, 슬롯 타이밍을 동기화한다. 매니저 노드(100)는 상기 비콘을 일정 주기 간격으로 계속적으로 송출한다. 상기 매니저 노드(100)는 주 채널과 부 채널 각각을 통해서 상기 비콘을 송출한다. 이때, 매니저 노드(100)는 주 채널과 부 채널 간의 비콘의 송출 타이밍을 서로 상이하게 할 수 있으며 또는 동일하게 설정할 수도 있다.2, a data stream used in wireless communication of the present invention includes a plurality of time slots such as a manager slot, a transmission slot, and a routing slot, and the data stream Has a constant length of time (Tms). In addition, each of the manager slot, the transmission slot, and the routing slot is assigned a preset time interval to the data stream, and the arrangement order is also constant. The first manager slot arranged in the data stream is a dedicated slot used by the
모니터 노드(200-N)는 비콘을 토대로 데이터 스트림의 시작 시점을 인지하게 되고, 더불어 비콘을 기준으로 사전에 할당된 시간을 가지는 매니저 슬롯, 타임 슬롯, 라우팅 슬롯을 데이터 스트림에서 추출할 수 있다. 또한, 모니터 노드(200-N)는 비콘의 신호의 지속적인 수신 여부를 토대로, 주 채널, 부 채널 각각의 통신 상태를 판단할 수도 있다.The monitor node 200 -N recognizes the start time of the data stream based on the beacon, and may extract a manager slot, a time slot, and a routing slot having a time allocated in advance based on the beacon from the data stream. Also, the monitor node 200-N may determine the communication state of each of the main channel and the sub channel based on whether or not the beacon signal is continuously received.
상기 데이터 스트림에서 매니저 슬롯은 매니저 노드(100)가 모니터 노드(200-N)를 제어하기 위해서 사용되는 슬롯이다. 상기 매니저 슬롯에는 채널 변경 데이터 또는 중계 노드 목록이 포함될 수 있다. In the data stream, the manager slot is a slot used by the
상기 전송 슬롯은 각 모니터 노드(200-N)의 데이터가 전송되는 구간으로서, 각 모니터 노드(200-N)를 위한 전용 슬롯이다. 상기 전송 슬롯은, 확장 가능한 모니터 노드(200-N)의 개수 또는 현재 통신중인(즉, 네트워크에 참여중인) 모니터 노드 개수에 따라 상기 전송 슬롯이 분할될 수 있으며, 분할된 전송 슬롯 구간은 특정 모니터 노드(200-N)를 위해서 할당된다. 도 2에서는 전송 슬롯이 6개의 구간으로 분할되며, M1은 모니터 노드#1(200-1), M2은 모니터 노드#2(200-2), M3은 모니터 노드#3(200-3), M4는 모니터 노드#4(200-4), M5은 모니터 노드#5(200-5), M6은 모니터 노드#6(200-6)에 할당되는 모니터 노드의 전용 슬롯임을 예시하고 있다. 또한, 라우팅 슬롯은 주 채널과 부 채널 모두에서 통신이 불가능한 모니터 노드(200-N)가 존재하는 경우에 이용되는 슬롯으로서, 데이터의 라우팅 경로와 배터리 데이터가 기록된다. 상기 라우팅 슬롯이 이용되는 상황에 대해서는 도 7 및 도 8를 참조한 설명을 통해서 자세하게 설명된다.The transmission slot is a section in which data of each monitor node 200-N is transmitted, and is a dedicated slot for each monitor node 200-N. The transmission slot may be divided according to the number of expandable monitor nodes 200-N or the number of monitor nodes currently communicating (ie, participating in the network), and the divided transmission slot period is a specific monitor It is allocated for node 200-N. In Figure 2, the transmission slot is divided into 6 sections, M1 is monitor node #1 (200-1), M2 is monitor node #2 (200-2), M3 is monitor node #3 (200-3), M4 Exemplifies that monitor node #4 (200-4), M5 is monitor node #5 (200-5), and M6 is a dedicated slot of a monitor node allocated to monitor node #6 (200-6). In addition, the routing slot is a slot used when there is a monitor node 200-N that cannot communicate in both the primary channel and the secondary channel, and a routing path of data and battery data are recorded. The situation in which the routing slot is used will be described in detail with reference to FIGS. 7 and 8.
한편, 상기 라우팅 슬롯은 어느 한 모니터 노드(200-N)에게만 할당되는 슬롯이 아니므로, 상기 라우팅 슬롯 동안에 데이터가 전송되는 경우, 데이터의 충돌이 발생할 수 있다. 이에 따라, 각 모니터 노드(200-N)는 자신의 식별정보(예컨대, 호스트 네임, 어드레스, 시리얼 넘버 등)를 시드(seed)로서 랜덤 함수에 적용한 후, 랜덤 함수의 결과값을 라우팅 슬롯의 송신 타이밍으로 결정할 수 있다. 상기 랜덤 함수의 결과값으로서 라우팅 슬롯이 할당된 구간 중에서 어느 한 시점이 발생할 수 있다. 예를 들어, 상기 라우팅 슬롯이 91 ~ 100 ms 범위의 시간 구간을 가지는 경우, 상기 랜덤 함수의 결과값은, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100 중에서 어느 하나일 수 있으며, 모니터 노드(200-N)는 이 결과값을 라우팅 슬롯의 송신 타이밍으로 결정할 수 있다. 한편, 랜덤 함수를 이용하여 결정한 송신 타이밍이 모니터 노드(200-N) 간에 중첩될 수 있으므로, 모니터 노드(200-N)는 타 모니터 노드(200-N)에서 라우팅 슬롯을 이용하지 않고, 자신만이 이용할 수 있는 배타적인 시점에, 상기 라우팅 슬롯에 포함된 데이터를 송신한다. 이때, 모니터 노드(200-N)는 CSMA-CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)에 기반하여 라우팅 슬롯 동안에 배타적으로 데이터를 전송할 수 있다.Meanwhile, since the routing slot is not a slot allocated only to one of the monitor nodes 200-N, when data is transmitted during the routing slot, data collision may occur. Accordingly, each monitor node 200-N applies its identification information (e.g., host name, address, serial number, etc.) to the random function as a seed, and then transmits the result value of the random function to the routing slot. It can be decided by timing. As a result of the random function, any one time point may occur in a section to which a routing slot is allocated. For example, when the routing slot has a time interval in the range of 91 to 100 ms, the result of the random function is any one of 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100 May be, and the monitor node 200-N may determine this result value as the transmission timing of the routing slot. On the other hand, since the transmission timing determined using the random function may overlap between the monitor nodes 200-N, the monitor node 200-N does not use a routing slot in the other monitor node 200-N, At this available exclusive time, data included in the routing slot is transmitted. In this case, the monitor node 200-N may exclusively transmit data during a routing slot based on Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA-CA).
모니터 노드(200-N)는 하나의 무선통신부(210-N)를 포함하고 있으며, 이 무선통신부(210-N)를 이용하여 매니저 노드(100)와 통신하고, 더불어 주변 모니터 노드(200-N)와도 통신한다. 모니터 노드(200-N)는 매니저 노드(100)의 제어에 따라, 자신이 탑재된 하나 이상의 배터리 모듈의 센싱 정보(예컨대, 온도, 습도, 전압, 전류 등), 자가 진단 결과 등 중에서 하나 이상이 포함된 배터리 데이터를 수집하여 매니저 노드(100)로 보고할 수 있다. The monitor node 200-N includes one wireless communication unit 210-N, and communicates with the
상기 모니터 노드(200-N)는 매니저 노드(100)와 주 채널을 통해서 우선적으로 통신한다. 주 채널을 통해서 통신하는 경우에, 매니저 노드(100)의 주 무선통신부(110)와 모니터 노드(200-N)의 무선통신부(210-N) 간에 무선 링크가 형성된다. 한편, 주 채널의 통신 상태가 비정상적이면, 모니터 노드(200-N)는 상기 주 채널 대신에 부 채널을 이용하여 매니저 노드(100)와 통신한다. The monitor node 200 -N preferentially communicates with the
상기 모니터 노드(200-N)는 일정한 간격으로 주 채널과 부 채널이 교대로 변경되도록 무선통신부(210-N)의 주파수를 변경함으로써, 주 채널에서 비콘이 지속적으로 수신되는지 여부 및 부 채널에서 비콘이 지속적으로 수신되는지 여부를 모니터링하여, 주 채널과 부 채널의 상태를 파악할 수 있다. 모니터 노드(200-N)는 주 채널에서 비콘이 정상적으로 수신되면 주 채널을 이용하여 매니저 노드(100)와 통신하고, 주 채널에서 비콘이 수신되지 않으면(즉, 일정시간 동안에 주 채널에서 비콘이 수신되지 않으면), 부 채널을 이용하여 매니저 노드(100)와 통신한다. The monitor node 200-N changes the frequency of the wireless communication unit 210-N so that the main channel and the sub channel are alternately changed at regular intervals, so that the beacon is continuously received on the main channel and the beacon on the sub channel. By monitoring whether or not is continuously received, the state of the main channel and the sub channel can be checked. When the beacon is normally received on the main channel, the monitor node 200-N communicates with the
매니저 노드(100)와의 주 채널 및 부 채널 모두가 비정상적이면, 해당 모니터 노드(200-N)는 매니저 노드(100)로 전달되어야 하는 데이터를 주변의 타 모니터 노드(200-N)로 브로드캐스팅하여, 중계 노드로 선정된 하나 이상의 타 모니터 노드(200-N)를 통하여 자신의 데이터가 매니저 노드(100)로 전달되게 한다. 매니저 노드(100)에서 중계 노드를 설정하는 방법은 도 9를 참조한 설명을 통해서 자세하게 설명된다.If both the main channel and the sub channel with the
도 3은 매니저 노드와 모니터 노드가 주 채널만을 이용하여 통신하는 경우에 형성되는 네트워크 상태를 예시하는 도면이다.3 is a diagram illustrating a network state formed when a manager node and a monitor node communicate using only a main channel.
도 4는 매니저 노드와 모니터 노드가 주 채널만을 이용하여 통신하는 경우에 생성되는 데이터 프레임 구조를 예시하는 도면이다.4 is a diagram illustrating a structure of a data frame generated when a manager node and a monitor node communicate using only a primary channel.
도 3 및 도 4를 참조하면, 매니저 노드와 모니터 노드(200-N) 간의 모든 주 채널이 정상적으로 작동하는 경우, 매니저 노드(100)와 모니터 노드(200-N) 간에 송수신되는 데이터는 주 채널을 경유하게 되고, 더불어 매니저 노드(100)는 주 무선통신부(110)를 이용하여 각각의 모니터 노드(200-N)와 통신한다. 도 3에서는 매니저 노드(100)와 모니터 노드(200-N) 간에 형성되는 무선 링크는 실선으로 표시된다.3 and 4, when all main channels between the manager node and the monitor node 200-N operate normally, data transmitted and received between the
도 4에 도시된 바와 같이, 모니터 노드(200-N)에서 매니저 노드(100)로 전송되는 배터리 데이터는 주 채널(primary channel)을 통하여 전송되고, 주 채널들이 모두 정상임에 따라 부 채널(secondary channel)과 라우팅 슬롯에는 배터리 데이터가 포함되지 않는다. 도 4에서 네모 박스 안에 있는 "P"는 해당 모니터 노드(200-N)에서 수집한 배터리 데이터를 의미한다.As shown in FIG. 4, battery data transmitted from the monitor node 200-N to the
이렇게 주 채널이 이용중인 상태에서, 특정 모니터 노드(200-3)와 매니저 노드(100) 간에 이용중인 주 채널의 통신 불가능으로 인하여, 상기 특정 모니터 노드(200-3)에서 부 채널이 이용될 수 있다.In this state, in a state in which the main channel is being used, the sub-channel may be used in the specific monitor node 200-3 due to the inability to communicate between the specific monitor node 200-3 and the
도 5는 매니저 노드와 모니터 노드가 부 채널을 이용하여 통신하는 경우에 형성되는 네트워크 상태를 예시하는 도면이다.5 is a diagram illustrating a network state formed when a manager node and a monitor node communicate using a sub channel.
도 6은 매니저 노드와 모니터 노드가 부 채널을 이용하여 통신하는 경우에 생성되는 데이터 프레임 구조를 예시하는 도면이다.6 is a diagram illustrating a structure of a data frame generated when a manager node and a monitor node communicate using a sub channel.
도 5와 도 6에서는, 모니터 노드#3(200-3)와 매니저 노드(100) 간의 주 채널 통신이 불가능하여, 이에 따라 모니터 노드#3(200-3)와 매니저 노드(100) 간에는 부 채널을 통해서 서로 통신하는 것으로 예시한다. 매니저 노드(100) 또는 모니터 노드#3(200-3)는 주 채널의 상태가 불량한 것으로 감지되면, 부 채널을 통해서 배터리 데이터를 전송할 수 있다. 예를 들어, 모니터 노드#3(200-3)은 자신에게 할당된 전송 슬롯 동안에 배터리 데이터를 주 채널을 이용하여 매니저 노드(100)로 전송하였으나, 사전에 설정된 시간 동안에 이에 대한 응답(ACK)이 상기 주 채널을 통해서 수신되지 않을 수 있다. 이 경우, 모니터 노드#3(200-3)은 주 채널의 통신이 불가능한 것으로 판단하여, 무선통신부(210-3)의 주파수를 부 채널의 주파수로 변경하여, 상기 주 채널 대신에 부 채널을 통해서 상기 배터리 데이터를 전송할 수 있다. 또 다른 예로서, 모니터 노드#3(200-3)은, 주 채널에서 비콘 신호가 사전에 설정된 시간동안 미수신되는 경우, 무선통신부(210-3)의 주파수를 부 채널의 주파수로 변경하여, 상기 주 채널 대신에 부 채널을 통해서 상기 배터리 데이터를 전송할 수 있다.5 and 6, the main channel communication between the monitor node #3 (200-3) and the
도 6은 모니터 노드#3(200-3)과 매니저 노드(100) 간에만 부 채널을 이용하고, 나머지 모니터 노드들(200-1, 200-2, 200-4, 200-5, 200-6)은 주 채널을 이용하여 통신을 수행하는 경우에 나타내는 데이터 프레임을 예시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 모니터 노드#3(200-3)의 데이터는 부 채널을 통해서 매니저 노드(100)로 전송되고, 나머지 모니터 노드#1(200-1), 모니터 노드#2(200-2), 모니터 노드#4(200-4), 모니터 노드#5(200-5) 및 모니터 노드#6(200-6)의 배터리 데이터는 주 채널을 통해서 전송된다. 6, a sub channel is used only between the monitor node #3 200-3 and the
한편, 주 채널과 부 채널 모두가 통신이 불량하면, 모니터 노드(200-N)는 중계 노드로 선정된 타 모니터 노드(200-N)를 이용하여 매니저 노드(100)로 배터리 데이터를 전송할 수 있다. On the other hand, if communication between both the main channel and the sub channel is poor, the monitor node 200 -N may transmit battery data to the
도 7은 모니터 노드의 데이터가 타 모니터 노드를 경유하여 매니저 노드로 제공되는 것을 예시하는 도면이다. 7 is a diagram illustrating that data of a monitor node is provided to a manager node through another monitor node.
도 8은 매니저 노드와 모니터 노드가 타 모니터 노드를 이용하여 통신하는 경우에 생성되는 데이터 프레임 구조를 예시하는 도면이다. 8 is a diagram illustrating a structure of a data frame generated when a manager node and a monitor node communicate using another monitor node.
다수의 모니터 노드(200-N) 중에서 하나 이상의 모니터 노드(200-N)가 중계 노드로 선정된다. 상기 중계 노드 선정은 매니저 노드(100)에서 결정한다. 매니저 노드(100)는 도 9를 통해서 후술하는 바와 같이, 모니터 노드(200-N)별 수신신호세기(예컨대, RSSI)에 기초하여, 중계 노드를 선정할 수 있다. One or more monitor nodes 200-N from among a plurality of monitor nodes 200-N are selected as relay nodes. The selection of the relay node is determined by the
도 7 및 도 8에서, 모니터 노드#2(200-2)가 중계 노드로 선정되어, 모니터 노드#3(300-3)의 데이터를 매니저 노드(100)로 라우팅하는 것이 예시된다. 7 and 8, the monitor node #2 (200-2) is selected as a relay node, and the data of the monitor node #3 (300-3) is routed to the
모니터 노드#3(200-3)는 주 채널과 부 채널 모두가 통신 불가능한 것으로 감지되면, 매니저 노드(100)로 전송되어야 하는 배터리 데이터를 타 모니터 노드(200-1, 200-2, 200-4, 200-5, 200-6)로 브로드캐스팅한다. 예를 들어, 모니터 노드#3(200-3)은 전용 전송 슬롯동안 배터리 데이터를 부 채널을 이용하여 매니저 노드(100)로 전송하였으나, 사전에 설정된 시간 동안에 매니저 노드(100)의 응답(ACK)이 상기 부 채널에서도 수신되지 않으면, 주 채널 뿐만 아니라 부 채널의 통신이 불가능한 것으로 판단하여, 상기 배터리 데이터를 주변 모니터 노드(200-1, 200-2, 200-4, 200-5, 200-6)로 브로드캐스팅할 수 있다. 이때, 모니터 노드#3(200-3)은 주 채널 또는 부 채널 중에서 어느 하나를 이용하거나 두 채널 모두를 이용하여 상기 배터리 데이터를 브로드캐스팅할 수 있다. 모니터 노드#3(200-3)은 타 모니터 노드와의 데이터 충돌을 방지하기 위하여, 타 모니터 노드에서 라우팅 슬롯을 이용하지 않고 자신만이 라우팅 슬롯을 이용할 수 있는 배타적인 시점에, 상기 라우팅 슬롯에 포함된 배터리 데이터를 송신한다. 이때, 모니터 노드#3(200-3)은 CSMA-CA에 기반하여 라우팅 슬롯 동안에 배터리 데이터를 브로드캐스팅할 수 있다. 그러면 중계 노드로 선정된 모니터 노드#2(200-2)는 상기 모니터 노드#3(200-3)으로부터 수신한 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 전달한다. 마찬가지로, 모니터 노드#2(200-2)도 CSMA-CA에 기반하여 상기 모니터 노드#3(300-3)의 데이터를 매니저 노드(100)로 전달한다. When the monitor node #3 (200-3) detects that both the main channel and the sub channel cannot communicate, the battery data to be transmitted to the
한편, 중계 노드로 선정되지 않은 모니터 노드들은 모니터 노드#3(200-3)로부터 수신된 데이터를 라우팅하지 않고 무시한다.Meanwhile, monitor nodes not selected as relay nodes ignore data received from monitor node #3 (200-3) without routing.
도 7에서는 매니저 노드(100)와 모니터 노드#3(200-3) 간에 주 채널과 부 채널 모두가 통신 불가능한 것으로 판단되어, 모니터 노드#3(200-3)의 배터리 데이터가 중계 노드인 모니터 노드#2(200-2)를 통해서 라우팅되는 것을 예시한다. In FIG. 7, it is determined that communication between the
도 8은 모니터 노드#3(200-3)과 매니저 노드(100) 간에 배터리 데이터가 중계 노드를 이용하여 라우팅되고, 나머지 모니터 노드들(200-1, 200-2, 200-4, 200-5, 200-6)은 주 채널을 이용하여 다이렉트 통신을 수행하는 경우에 나타내는 데이터 프레임을 예시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 모니터 노드#3(200-3)와 매니저 노드(100) 간에는 송수신되는 데이터는 라우팅 슬롯 동안에 송수신된다. 상기 라우팅 슬롯에는 해당 데이터가 전송되는 노드 정보(즉, 라우팅 정보)가 기록되어, 상기 라우팅 슬롯을 통해서 데이터를 수신한 상대방 노드는 해당 라우팅 정보를 역순으로 하여 데이터 또는 응답(ACK)을 해당 노드로 전송할 수 있다. 도 8에 도시된 라우팅 슬롯은 모니터 노드#3(200-3)-> 모니터 노드#2(200-2) -> 매니저 노드(100)로 데이터가 전송되는 것을 나타낸다.8 shows that battery data is routed between the monitor node #3 200-3 and the
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 중계 노드가 설정되고 중계 노드를 통해서 배터리 데이터가 라우팅되는 과정을 설명하는 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a process in which a relay node is configured and battery data is routed through the relay node according to an embodiment of the present invention.
도 9을 참조하면, 매니저 노드(100)는 각각의 모니터 노드(200-N)로부터 데이터가 수신되면, 이 데이터를 수신할 시점에 발생하는 각 모니터 노드(200-N)의 수신신호세기를 확인한다. 상기 수신신호세기는 모니터 노드(200-N)에서 송출한 무선신호를 매니저 노드(100)에서 수신하여 측정한 것으로서, 매니저 노드(100)는 RSSI(Received Signal Strength Indicator)를 수신신호세기로서 이용할 수 있다.Referring to FIG. 9, when data is received from each monitor node 200-N, the
이어서, 매니저 노드(100)는 각 모니터 노드(200-N)별 수신신호세기를 크기 순서로 정렬하여, 이 중에서 소정의 순위(예컨대, 3순위) 안에 드는 모니터 노드 노드들을 중계 노드로서 선정하고, 중계 노드로서 선정된 모니터 노드들의 식별정보가 기록된 중계 노드 목록을 생성한다(S903). 이때, 매니저 노드(100)는 수신신호세기가 큰 순으로 모니터 노드(200-N)의 우선순위를 부여하여, 이 우선순위 정보를 상기 중계 노드 목록에 포함시킨다. 도 9에서는 중계 노드로서 모니터 노드#1(200-1), 모니터 노드#2(200-2), 모니터 노드#6(200-6)이 선정되고, 더불어 우선순위는 모니터 노드#2(200-2), 모니터 노드#1(200-1), 모니터 노드#6(200-6) 순서인 것으로 가정한다.Subsequently, the
다음으로, 매니저 노드(100)는 중계 노드로서 선정된 각각의 모니터 노드(200-1, 200-2, 200-6)로 상기 중계 노드 목록을 전송하여(S905, S907, S909), 상기 중계 노드 목록이 해당 모니터 노드(200-1, 200-2, 200-6)에 저장되게 한다. 다른 실시예로서, 매니저 노드(100)는 상기 중계 노드 목록을 브로드캐스팅할 수도 있다. 한편, 매니저 노드(100)는 수시로 모니터 노드(200-N)의 수신신호세기를 확인하여, 새로운 중계 노드 목록을 생성하여, 이 새로운 중계 노드 목록을 모니터 노드(200-N)로 전송하여 기 저장중인 중계 노드 목록을 갱신할 수도 있다. Next, the
이렇게 중계 노드가 선정된 상태에서, 모니터 노드#3(200-3)는 주 채널과 부 채널 모두를 이용한 데이터 전송 실패가 발생하면, 라우팅 슬롯을 배타적으로 이용할 수 있는 시점에 배터리 데이터를 타 모니터 노드(200-1, 200-2, 200-4, 200-5, 200-6)로 브로드캐스팅한다(S911, S913). 이때, 모니터 노드#3(200-3)은 주 채널 또는 부 채널 중에서 어느 하나를 이용하거나 두 채널 모두를 이용하여 상기 배터리 데이터를 브로드캐스팅할 수 있다. 또한, 모니터 노드#3(200-3)은 상기 배터리 데이터를 라우팅 슬롯 구간에 브로드캐스팅한다.In the state where the relay node is selected, monitor node #3 (200-3) transfers battery data to other monitor nodes at the time when the routing slot is exclusively available when data transmission fails using both the main channel and the sub channel. Broadcast to (200-1, 200-2, 200-4, 200-5, 200-6) (S911, S913). At this time, the monitor node #3 (200-3) may broadcast the battery data using either a main channel or a sub channel, or both channels. In addition, monitor node #3 (200-3) broadcasts the battery data in a routing slot section.
그러면 중계 노드로 선정된 모니터 노드#1(200-1), 모니터 노드#2(200-2), 모니터 노드#6(200-6) 각각은 상기 브로드캐스팅된 배터리 데이터가 수신되면, 이 배터리 데이터를 임시 저장한다(S915, S917, S919). 중계 노드로 선정되지 않은 모니터 노드(200-4, 200-5)는 상기 모니터 노드#3(200-3)으로부터 배터리 데이터가 수신되더라도, 이 배터리 데이터를 저장하지 않고 삭제한다. 한편, 모니터 노드#2(200-2)과의 통신 상태에 따라, 중계 노드로 선정된 모니터 노드들(200-1, 200-2, 200-6) 중에서 일부는 상기 배터리 데이터를 수신하지 못할 수도 있다. 이러한 경우를 대비하여 중계 노드가 복수 개로 선정될 수 있다.Then, when the broadcasted battery data is received, each of monitor node #1 (200-1), monitor node #2 (200-2), and monitor node #6 (200-6) selected as the relay node receives the battery data. Is temporarily stored (S915, S917, S919). The monitor nodes 200-4 and 200-5 that are not selected as relay nodes delete the battery data without storing even if battery data is received from the monitor node #3 200-3. On the other hand, depending on the communication status with the monitor node #2 (200-2), some of the monitor nodes (200-1, 200-2, 200-6) selected as relay nodes may not be able to receive the battery data. have. In preparation for such a case, a plurality of relay nodes may be selected.
중계 노드 중에서 1순위에 선정된 모니터 노드#2(200-2)가 상기 브로드캐스팅된 배터리 데이터를 수신하는 경우, 모니터 노드#2(200-2)는 상기 배터리 데이터를 주 채널 또는 부 채널을 이용하여 매니저 노드(100)로 전송한다(S921). 마찬가지로, 모니터 노드#2(200-2)도 라우팅 슬롯을 배타적으로 이용할 수 있는 시점에 상기 배터리 데이터를 매지너 노드(100)로 전송한다. When monitor node #2 (200-2) selected as the first priority among relay nodes receives the broadcasted battery data, monitor node #2 (200-2) uses the battery data as a main channel or a sub channel. Then, it is transmitted to the manager node 100 (S921). Similarly, the monitor node #2 (200-2) also transmits the battery data to the
중계 노드로 선정되고 우선순위가 낮은 모니터 노드#1(200-1)과 모니터 노드#6(200-6)은 모니터 노드#2(200-2)에서 배터리 데이터가 라우팅되는 여부를 모니터링한다. 상기 모니터 노드#1(200-1)과 모니터 노드#6(200-6)은 주 채널 또는 부 채널의 라우팅 슬롯 동안에 상기 배터리 데이터가 매니저 노드(100)로 라우팅되는 여부를 확인하여, 모니터 노드#2(200-2)에서 배터리 데이터를 정상적으로 라우팅하고 있는지 여부를 판별할 수 있다.Monitor node #1 (200-1) and monitor node #6 (200-6), which are selected as relay nodes and have low priority, monitor whether battery data is routed from monitor node #2 (200-2). The monitor node #1 (200-1) and the monitor node #6 (200-6) check whether the battery data is routed to the
모니터 노드#1(200-1)과 모니터 노드#6(200-6)은 상기 모니터링 결과, 모니터 노드#2(200-2)에서 모니터 노드#3(200-3)의 배터리 데이터를 정상적으로 라우팅한 경우(즉, 매니저 노드로 전송하는 경우), 임시 저장한 모니터 노드#3(200-3)의 데이터를 삭제한다(S923, S925).As a result of the monitoring, monitor node #1 (200-1) and monitor node #6 (200-6) normally route the battery data of monitor node #3 (200-3) from monitor node #2 (200-2). In the case of (ie, transmission to the manager node), the temporarily stored data of the monitor node #3 (200-3) is deleted (S923, S925).
한편, 사전에 설정된 시간 동안, 모니터 노드#2(200-2)가 모니터 노드#3(200-3)의 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 전송하지 못한 경우, 2순위에 해당하는 모니터 노드#1(200-1)이 임시 저장중인 모니터 노드#3(200-3)의 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 전송한다. 또한, 모니터 노드#1(200-1)도 모니터 노드#3(200-3)의 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 전송하지 못한 경우, 3순위에 해당하는 모니터 노드#6(200-6)이 임시 저장중인 모니터 노드#3(200-3)의 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 전송한다. Meanwhile, if the monitor node #2 (200-2) fails to transmit the battery data of the monitor node #3 (200-3) to the
한편, 라우팅 슬롯에는 배터리의 데이터의 라우팅 경로가 기록된다. 매니저 노드(100)는 모니터 노드#3(200-3)의 배터리 데이터를 수신하는 경우, 상기 라우팅 경로의 역순으로 하여 응답(ACK)을 모니터 노드#3(200-3)으로 전송할 수 있다.Meanwhile, the routing path of the battery data is recorded in the routing slot. When receiving the battery data of the monitor node #3 (200-3), the
상술한 바와 같이, 1순위 중계 노드인 모니터 노드#2(200-2)가 모니터 노드#3(200-3)의 배터리 데이터를 라우팅하나, 1순의 중계 노드에서의 라우팅이 실패하는 경우, 2순위, 3순위 중계 노드가 순차적으로 상기 배터리 데이터의 라우팅을 수행한다.As described above, if the monitor node #2 (200-2), which is the first relay node, routes the battery data of the monitor node #3 (200-3), but the routing in the relay node in the first order fails, 2 The relay nodes of the priority and third priority sequentially perform the routing of the battery data.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 매니저 노드의 구성을 나타내는 도면이다.10 is a diagram illustrating a configuration of a manager node according to an embodiment of the present invention.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 매니저 노드(100)는 제1 무선통신부(110), 제2 무선통신부(120), 저장부(130) 및 매니저 제어부(140)를 포함한다. As shown in FIG. 10, the
제1 무선통신부(110)는 상술한 주 무선통신부로서, 모니터 노드(200-N)와 주 채널을 형성한다. The first
제2 무선통신부(120)는 상술한 부 무선통신부로서, 모니터 노드(200-N)와 부 채널을 형성한다.The second
상기 제1 무선통신부(110)와 상기 제2 무선통신부(120)는 근거리 무선통신을 수행하기 위한 RF(Radio Frequency) 회로를 구비한다. 또한, 상기 제1 무선통신부(110)와 상기 제2 무선통신부(120)는 일정 주기 간격으로 비콘을 브로드캐스팅한다. 상기 제1 무선통신부(110)에서 송출하는 비콘과 상기 제2 무선통신부(120)에서 송출하는 비콘의 송신 타이밍을 동일하거나 상이할 수 있다.The first
저장부(130)는 메모리, 디스크 장치 등과 같은 저장수단으로서, 매니저 노드(100)가 동작하기 위한 각종 프로그램과 데이터를 저장한다. 특히, 저장부(130)는 상술한 매니저 노드(100)의 동작을 실행하는 알고리즘이 정의된 프로그램(또는 명령어 세트)을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(130)는 각각의 모니터 노드(200-N)로부터 수신한 배터리 데이터를 저장할 수 있다.The
매니저 제어부(140)는 마이크로프로세서와 같은 연산처리 장치로서, 매니저 노드(100)의 전반적인 동작을 제어하고, 더불어 모니터 노드(200-N)를 제어하기 위한 데이터를 생성한다. 상기 매니저 제어부(140)는 저장부(130)에 저장된 프로그램(또는 명령어 세트)과 관련된 데이터를 메모리에 탑재한 후에, 본 발명의 실시예에 따른 무선통신과 채널 변경을 수행할 수 있다. The
매니저 제어부(140)는 제1 무선통신부(110) 또는 제2 무선통신부(120)를 이용하여, 각 모니터 노드(200-N)의 배터리 데이터를 획득하고, 이 배터리 데이터를 분석하여 모니터 노드(200-N)가 탑재된 배터리 모듈들의 상태를 분석할 수 있다. 또한, 매니저 제어부(140)는 각 배터리 데이터를 종합 분석하여 배터리 팩의 상태를 파악하여, 충전과 방전을 제어할 수 있다.The
본 발명의 실시예에 따르면, 매니저 제어부(140)는 제1 무선통신부(110)의 주파수를 주 채널의 제1 주파수로 설정하고, 상기 제1 무선통신부(110)를 이용하여 각각의 모니터 노드(200-N)와 근거리 무선 링크를 형성할 수 있다. 또한, 매니저 제어부(140)는 제2 무선통신부(120)의 주파수를 부 채널의 제2 주파수로 설정하고, 상기 제2 무선통신부(120)를 이용하여 하나 이상의 모니터 노드(200-N)와 근거리 무선 링크를 형성할 수 있다. 또한, 매니저 제어부(140)는 제1 무선통신부(110)를 우선적으로 이용하여 모니터 노드(200-N)와 통신하되, 특정 모니터 노드(200-N)와 주 채널을 통한(즉, 제1 무선통신부를 이용한) 통신이 불가능한 경우, 제2 무선통신부(120)에서 형성한 부 채널을 이용하여 상기 특정 모니터 노드(200-N)와 통신할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
한편, 매니저 제어부(140)는 제2 무선통신부(120) 또는 제1 무선통신부(110)를 이용하여 주 채널과 부 채널 이외의 채널들을 검색하고, 각 채널의 품질을 평가한 후, 채널들 중에서 품질이 가장 양호한 채널을 예비 주 채널로 선정한다. 또한, 매니저 제어부(140)는 상기 예비 주 채널과 사전에 설정된 이격 주파수(예컨대, 30Mhz) 이상의 차이가 발생한 채널들 중에서 가장 양호한 품질을 가지는 채널을 예비 부 채널로 선정할 수 있다. Meanwhile, the
매니저 제어부(140)는 채널의 품질을 평가하기 위해서, 제1 무선통신부(110) 또는 제2 무선통신부(120)를 이용하여 수시로 채널들을 검색하고, 검색한 각 채널에 대한 에너지 검출(energy detection)과 프레임 검출(frame detection)을 수행한 후, 채널의 에너지 검출 결과값에 제1 가중치를 적용하고, 채널의 프레임 검출 결과에 제2 가중치를 적용한 후, 가중치가 적용된 에너지 검출 결과값과 프레임 검출 결과값을 합산하여, 채널별 품질을 수치로서 평가할 수 있다. In order to evaluate the quality of the channel, the
매니저 제어부(140)는 현재 설정된 주 채널의 상태를 계속적으로 모니터링한다. 매니저 제어부(140)는 응답 메시지(ACK) 또는 데이터의 미수신 횟수, 상기 주 채널의 에너지 검출 결과, 상기 주 채널의 프레임 검출 결과 등 중에서 하나 이상을 이용하여 주 채널의 열화도를 확인할 수 있다. 이때, 매니저 제어부(140)는 상기 미수신 횟수에 제3 가중치를 적용하고, 상기 주 채널의 에너지 검출 결과값에 제4 가중치를 적용하고, 상기 주 채널의 프레임 검출 결과에 제5 가중치를 적용한 후, 가중치가 적용된 미수신 횟수, 에너지지 검출 결과값과 프레임 검출 결과값을 합산하여, 주 채널의 열화도를 수치로서 확인할 수 있다. 상기 제1 가중치와 상기 제4 가중치는 동일할 수 있으며, 상기 제2 가중치와 상기 제5 가중치는 동일할 수도 있다.The
매니저 제어부(140)는 주 채널이 열화된 것으로 판단되면, 채널 변경을 진행하는 프로세스를 진행할 수 있다. 구체적으로, 매니저 제어부(140)는 주 채널이 열화된 것으로 판단되면, 채널 변경 플래그를 활성화(즉, flag=true)하고, 현재 선정된 예비 주 채널의 식별정보와 예비 부 채널의 식별정보를 확인한다. 아울러, 매니저 제어부(140)는 상기 채널 변경 플래그 활성화 정보, 예비 주 채널의 식별정보 및 예비 부 채널의 식별정보를 포함하는 채널 변경 데이터를 모든 모니터 노드(200-N)로 브로드캐스팅한다. 이때, 매니저 제어부(140)는 제1 무선통신부(110)와 제2 무선통신부(120)를 모두를 이용하여 상기 채널 변경 데이터를 브로드캐스팅할 수 있다. 이때, 매니저 제어부(140)는 데이터 프레임의 슬롯 중에서 매니저 슬롯 동안에, 상기 채널 변경 데이터를 브로드캐스팅할 수 있다. 또한, 매니저 제어부(140)는 상기 채널 변경 데이터에 채널 변경 시점을 포함시킬 수 있다. When it is determined that the main channel is deteriorated, the
매니저 제어부(140)는 채널 변경 플래그가 활성화되면 상기 채널 변경 시점에, 제1 무선통신부(110)의 주파수를 상기 예비 주 채널의 주파수로 변경하여 주 채널을 변경하고, 또한 제2 무선통신부(120)의 주파수를 상기 예비 부 채널의 주파수로 변경하여 부 채널을 변경한다. 매니저 제어부(140)는 채널 변경이 완료되면 채널 변경 플래그를 비활성화(즉, flag = false)한다. When the channel change flag is activated, the
또한, 매니저 제어부(140)는 도 9를 참조한 설명에서와 같이, 제1 무선통신부(110) 또는 제2 무선통신부(120) 중에서 하나 이상을 이용하여 각각의 모니터 노드(200-N)의 수신신호세기를 측정하고, 모니터 노드(200-2)의 수신신호세기를 기초로, 중계 노드의 식별정보와 우선순위를 포함하는 중계 노드 목록을 생성할 수 있다. 매니저 제어부(140)는 중계 노드 목록을 모니터 노드(200-N)로 브로드캐스팅하거나, 중계 노드 목록에 포함하는 모니터 노드(200-N)로 상기 중계 노드 목록을 멀티캐스팅할 수 있다.In addition, the
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 주기적인 매니저 노드의 동작을 설명하는 흐름도이다.11 is a flowchart illustrating an operation of a periodic manager node according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 매니저 제어부(140)는 동작 주기가 도래하면, 채널 변경 플래그가 활성화되어 있는지 여부를 확인한다(S1101). Referring to FIG. 11, when the operation period arrives, the
매니저 제어부(140)는 채널 변경 플래그가 활성화되어 있으면(S1103의 no), 약속된 시점에 제1 무선통신부(110)의 주파수를 예비 주 채널의 주파수로 변경하여 주 채널을 변경하고, 또한 제2 무선통신부(120)의 주파수를 예비 부 채널의 주파수로 변경하여 부 채널을 변경한다(S1105). 매니저 제어부(140)는 채널 변경이 완료되면 채널 변경 플래그를 비활성화(즉, flag = false)한다. When the channel change flag is activated (no in S1103), the
매니저 제어부(140)는 채널 변경 플래그가 비활성화되어 있으면(S1103의 yes), 비콘과 제어 명령어가 포함된 데이터를 매니저 슬롯 동안에, 제1 무선통신부(110)와 제2 무선통신부(120) 각각을 이용하여 모니터 노드(200-N)로 전송한다(S1107). 즉, 매니저 제어부(140)는 주 채널과 부 채널 각각으로 상기 데이터를 전송한다. 도 11에서는 제어 명령어는 배터리 데이터를 요청하는 명령어인 것으로 설명된다.When the channel change flag is deactivated (Yes in S1103), the
이어서, 매니저 제어부(140)는 상기 데이터를 잘 수신하였는지를 나타내는 응답(ACK)이 모든 모니터 노드(200-N)로부터 수신되는지 여부를 제1 무선통신부(110)와 제2 무선통신부(120)를 통해 확인하여, 응답(ACK)이 수신되지 않은 모니터 노드(200-N)가 존재하면(S1109의 no), 미수신된 응답(ACK) 개수와 상응하여 미수신 횟수를 증가시킨다(S1111). 상기 미수신 횟수는 주 채널의 열화도를 산출하는데 이용된다. Subsequently, the
반면에, 매니저 제어부(140)는 상기 응답(ACK)이 모든 모니터 노드(200-N)로부터 수신되면(S1109의 yes), 상기 제어 명령에 따른 각 모니터 노드(200-N)의 배티러 데이터의 수신을 대기한다(S1113). 매니저 제어부(140)는 상기 제어 명령에 따른 배터리 데이터가 하나 이상의 모니터 노드(200-N)로부터 수신되지 않아 데이터가 누락되면(S1115의 no), 누락된 배터리 데이터의 개수와 상응하여 상기 미수신 횟수를 증가시킨다(S1111). On the other hand, when the response (ACK) is received from all the monitor nodes 200-N (yes in S1109), the
한편, 매니저 제어부(140)는 상기 제어 명령에 따른 배터리 데이터가 모든 모니터 노드(200-N)로부터 수신되면, 각각의 모니터 노드(200-N)로부터 수신한 데이터를 저장부(130)에 저장한다(S1117).Meanwhile, when the battery data according to the control command is received from all monitor nodes 200-N, the
상술한 도 11에 따른 절차는 1 사이클에 해당하는 것으로서, 매니저 제어부(140)는 일정 주기 간격으로 도 11의 각 단계를 반복한다.The above-described procedure according to FIG. 11 corresponds to one cycle, and the
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 매니저 노드에서 채널 변경 플래그를 활성화하는 방법을 설명하는 흐름도이다.12 is a flowchart illustrating a method of activating a channel change flag in a manager node according to an embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 매니저 노드(100)의 매니저 제어부(140)는 사전에 설정된 분석 주기가 도래하는지 여부를 모니터링하여 분석주기가 도래하면(S1201의 yes), 제1 무선통신부(110)를 이용하여, 주 채널에 대한 에너지 검출(energy detection)과 프레임 검출(frame detection)을 수행한 후에, 주 채널에 대한 에너지 검출 결과값과 프레임 검출 결과값을 확인한다(S1203). Referring to FIG. 12, the
다음으로, 매니저 제어부(140)는 현재 카운팅된 미수신 횟수를 확인하고(S1205), 상기 미수신 횟수, 상기 주 채널의 에너지 검출 결과값, 프레임 검출 각각에 서로 상이한 가중치를 부여한 후에, 가중치가 적용된 미수신 횟수, 에너지 검출 결과값, 프레임 검출 결과값을 합산하여 채널 열화도를 산출한다(S1207). Next, the
이어서, 매니저 제어부(140)는 상기 산출한 채널 열화도가 사전에 설정된 정상범위에 포함되는지 여부를 확인하여, 상기 채널 열화도가 정상범위에서 이탈하면(S1209의 yes), 채널 변경 프로세스를 개시한다. 즉, 매니저 제어부(140)는 현재 비활성화로 설정된 채널 변경 플래그를 활성화하고(S1211), 더불어 현재 설정된 예비 주 채널과 예비 부 채널을 확인한다(S1213). 다음으로, 매니저 제어부(140)는 상기 활성화된 채널 변경 플래그, 상기 예비 주 채널의 식별정보 및 예비 부 채널의 식별정보가 포함된 채널 변경 데이터를 모든 모니터 노드(200-N)로 브로드캐스팅한다(S1215). 이때, 매니저 제어부(140)는 제1 무선통신부(110)와 제2 무선통신부(120)를 모두를 이용하여 주 채널과 부 채널 모두로 상기 채널 변경 데이터를 브로드캐스팅할 수 있다. 상기 채널 변경 데이터는 데이터 프레임의 매지너 슬롯 동안에 브로드캐스팅된다.Subsequently, the
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 모니터 노드의 구성을 나타내는 도면이다.13 is a diagram illustrating a configuration of a monitor node according to an embodiment of the present invention.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터 노드(200)는 무선통신부(210), 저장부(220), 인터페이스(230) 및 모니터 제어부(240)를 포함한다. As shown in FIG. 13, the
무선통신부(210)는 매니저 노드(100)와 주 채널을 통해서 우선적으로 통신하되, 주 채널의 통신이 불가능하면 부 채널의 주파수로 변경하여 매니저 노드(100)와 통신한다. 상기 무선통신부(210)는 근거리 무선통신을 수행하기 위한 RF 회로를 구비한다. 상기 무선통신부(210)는 일정한 시간 간격으로 주 채널과 부 채널이 교대로 변경되도록 주파수를 변경할 수 있다. 이에 따라, 모니터 노드(200)는 하나의 무선통신부(210)를 이용하여도 주 채널과 부 채널의 상태를 모니터링할 수 있다. The
저장부(220)는 메모리, 디스크 장치 등과 같은 저장수단으로서, 모니터 노드(200)가 동작하기 위한 각종 프로그램과 데이터를 저장한다. 특히, 저장부(220)는 상술한 모니터 노드(200-N)의 동작을 실행하는 알고리즘이 정의된 프로그램(또는 명령어 세트)을 저장한다. The
인터페이스(230)는 모니터 노드(200)가 탑재되는 배터리 모듈(20)과 통신 연결을 지원하는 구성요소로서, 버스 선, 케이블 등이 이용될 수 있으며, 또는 CAN 통신이 이용될 수 있다. 상기 인터페이스(230)를 통해서 모니터 노드(200)는 배터리 모듈(20)에서 발생하는 배터리 데이터를 획득할 수 있다. The
모니터 제어부(240)는 마이크로프로세서와 같은 연산처리 장치로서, 모니터 노드(200)의 전반적인 동작을 제어한다. 상기 모니터 제어부(240)는 저장부(220)에 저장된 프로그램(또는 명령어 세트)과 관련된 데이터를 메모리에 탑재한 후에, 본 발명의 실시예에 따른 무선통신과 채널 변경을 수행할 수 있다. The
모니터 제어부(240)는 인터페이스(230)를 통하여 배터리 모듈(20)의 온도, 전류, 전압 등의 각종 데이터를 획득하고, 배터리 모듈(20)의 AFE(Analog Front End) 측정, 상태 점검(즉, diagnostic test) 등의 자가 진단을 수행할 수 있다. 또한, 모니터 제어부(240)는 전압, 전류, 온도, 자가 진단 데이터 중에서 하나 이상을 포함하는 배터리 데이터를 무선통신부(210)를 이용하여 매니저 노드(100)로 전송한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 모니터 제어부(240)는 무선통신부(210)에서 주 채널의 비콘과 부 채널의 비콘이 계속적으로 수신되고 있는지 여부를 확인하여, 주 채널과 부 채널의 각각의 통신 상태를 파악할 수 있다. 모니터 제어부(240)는 비콘이 일정시간을 초과하여 미수신되는 채널을 통신 불가능한 채널로서 판단한다.The
모니터 제어부(240)는 주 채널과 부 채널이 모두 통신이 가능한 경우에는, 주 채널을 이용하여 매니저 노드(100)와 통신할 수 있다. 모니터 제어부(240)는 상기 주 채널이 통신 불가능한 것으로 판단되면, 부 채널을 이용하여 매니저 노드(100)와 통신한다. 상기 모니터 제어부(240)는 주 채널 또는 부 채널을 이용한 통신을 통하여, 매니저 노드(100)로 배터리 데이터를 전송할 수 있으며, 채널 변경 지시, 점검 지시, 데이터 보고 지시 등과 같은 제어 데이터를 매니저 노드(100)로부터 수신할 수 있다. When both the main channel and the sub channel can communicate, the
한편, 모니터 제어부(240)는 매니저 노드(100)로부터 중계 노드 목록이 수신되면, 저장부(220)에 중계 노드 목록을 저장한다. 모니터 제어부(240)는 중계 노드의 목록에 자신이 탑재된 모니터 노드(200)의 식별정보가 포함되어 있는 경우, 타 모니터 노드에서 브로드캐스팅된 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 전송할 수 있다. Meanwhile, when a relay node list is received from the
한편, 모니터 제어부(240)는 주 채널과 부 채널을 모두를 이용하여도 매니저 노드(100)와 통신이 불가능한 경우, 매니저 노드(100)로 전송해야 되는 배터리 데이터를 타 모니터 노드로 브로드캐스팅하여, 중계 노드로 선정된 타 모니터 노드를 통해서 상기 배터리 데이터가 매니저 노드(100)로 라우팅되게 한다. 상기 모니터 제어부(240)는 자신의 식별정보를 시드(seed)로서 랜덤 함수에 적용한 후, 랜덤 함수의 결과값을 라우팅 슬롯의 송신 타이밍으로 결정할 수 있으며, 라우팅 슬롯의 전체 구간 중에서 상기 송신 타이밍이 되는 시점에, 상기 배터리 데이터를 타 모니터 노드로 브로드캐스팅할 수 있다. 상기 모니터 제어부(240)는 상기 송신 타이밍이 모니터 노드 간에 중첩될 수 있으므로, 타 모니터 노드에서 라우팅 슬롯을 이용하지 않는 배타적인 시점에, 상기 라우팅 슬롯에 포함된 배터리 데이터를 브로드캐스팅할 수 있다. 일 실시예로서, 모니터 제어부(240)는 CSMA-CA를 이용하여 상기 배터리 데이터를 브로드캐스팅할 수 있다. On the other hand, the
무선통신부(210)가 채널 변경 플래그 활성화 정보, 예비 주 채널의 식별정보 및 예비 부 채널의 식별정보가 포함된 채널 변경 데이터를 매니저 노드(100)로부터 수신하면, 모니터 제어부(240)는 채널 변경 플래그를 활성화한다. 아울러, 약속된 시점에 모니터 제어부(240)는 무선통신부(210)에서 설정된 주 채널의 주파수를 상기 예비 주 채널의 주파수로 변경하고, 상기 무선통신부(210)에서 설정된 부 채널의 주파수를 상기 예비 부 채널의 주파수로 변경한다. When the
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른, 모니터 노드가 주 채널, 부 채널, 중계 노드 중에서 어느 하나를 이용하여 데이터를 매니저 노드로 전송하는 방법을 설명하는 흐름도이다.14 is a flowchart illustrating a method for transmitting data to a manager node by a monitor node using any one of a primary channel, a sub channel, and a relay node according to an embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 모니터 노드(200)의 모니터 제어부(240)는 무선통신부(210)를 이용하여 주 채널과 부 채널의 비콘을 계속적으로 확인한다(S1401).Referring to FIG. 14, the
이어서, 모니터 제어부(240)는 비콘을 포함하는 매니저 슬롯이 무선통신부(210)에서 수신되는 경우, 상기 매니저 슬롯에 포함된 명령어와 상응하는 배터리 데이터를 획득한다. 이어서, 모니터 제어부(240)는 상기 배터리 데이터를 전송하는 경로를 선택하는 과정을 진행한다. 구체적으로, 모니터 제어부(240)는 상기 확인한 주 채널의 비콘을 토대로, 주 채널이 정상적인지 여부(즉,통신 가능한지 여부)를 판별한다(S1403). 모니터 제어부(240)는 상기 무선통신부(210)에서 형성된 주 채널을 통해서 비콘이 수신되는 경우, 주 채널이 정상적인 것으로 판단할 수 있으며, 비콘이 일정시간 이내로 수신되지 않은 경우 주 채널이 비정상적이여서 통신이 불가능한 것으로 판단할 수 있다. 다음으로, 모니터 제어부(240)는 주 채널이 정상이면(S1403 yes), 상기 무선통신부(210)에서 형성된 주 채널을 이용하여 상기 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 전송한다(S1405).Subsequently, when a manager slot including a beacon is received from the
다음으로, 모니터 제어부(240)는 무선통신부(210)의 주 채널을 통해서 ACK 메시지가 소정의 시간 이내로 수신되는지 여부를 모니터링한다(S1407). 모니터 제어부(240)는 상기 소정의 시간 이내로 주 채널을 통해서 ACK 메시지가 매니저 노드(100)로부터 수신되면(S1407의 yes), 상기 배터리 데이터가 매니저 노드(100)로 정상적으로 전송된 것으로 판단하여 사이클을 종료한다.Next, the
한편, S1403 단계에서 주 채널의 상태가 비정상적여서 주 채널의 통신이 불가능하거나, S1407 단계에서 소정 시간 이내에 ACK 수신되지 않으면, 모니터 제어부(240)는 부 채널의 비콘을 토대로, 부 채널의 상태가 정상적인지 여부를 판별한다(S1409). 상기 모니터 제어부(240)는 상기 무선통신부(210)에서 형성한 부 채널을 통해서 비콘이 수신되는 경우, 부 채널이 정상적인 것으로 판단할 수 있으며, 비콘이 일정시간 이내로 수신되지 않은 경우 부 채널이 비정상적이여서 통신이 불가능한 것으로 판단할 수 있다.On the other hand, if communication of the main channel is impossible because the state of the main channel is abnormal in step S1403, or if ACK is not received within a predetermined time in step S1407, the
다음으로, 모니터 제어부(240)는 부 채널이 정상이여서 부 채널의 통신이 가능하면(S1409의 yes), 상기 무선통신부(210)에서 형성한 부 채널을 이용하여 상기 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 전송한다(S1411). 모니터 제어부(240)는 상기 소정의 시간 이내로 부 채널을 통해서 ACK 메시지가 매니저 노드(100)로부터 수신되면(S1413의 yes), 상기 배터리 데이터가 매니저 노드(100)로 정상적으로 전송된 것으로 판단하여 사이클을 종료한다.Next, the
반면에, S1409 단계의 판별 결과 부 채널의 상태가 비정상적이여서 부 채널의 통신이 불가능하거나, S1413 단계에서 소정 시간 이내에 부 채널에서 ACK 수신되지 않으면, 주변 모니터 노드로 상기 배터리 데이터를 브로드캐스팅하여, 중계 노드로 설정된 모니터 노드를 통해서 배터리 데이터가 전송되게 한다(S1415). On the other hand, as a result of the determination in step S1409, if communication of the sub-channel is impossible because the state of the sub-channel is abnormal, or if an ACK is not received from the sub-channel within a predetermined time in step S1413, the battery data is broadcast to a neighboring monitor node and relayed Battery data is transmitted through a monitor node set as a node (S1415).
한편, 모니터 노드(200)가 매니저 노드(100)의 제어에 의해 중계 노드로 선정될 수 있다. 이렇게, 모니터 노드(200)가 중계 노드로 선정된 상태에서, 타 모니터 노드에서 브로드캐스팅된 배터리 데이터가 무선통신부(210)에서 수신되면, 모니터 제어부(240)는 저장부(220)에 저장된 중계 노드 목록에서 모니터 노드(200)의 우선순위를 확인한다. 아울러, 모니터 제어부(240)는 상기 우선순위 보다 높은 순위를 가지며 중계 노드로 선정된 또 다른 모니터 노드에서 상기 배터리 데이터를 라우팅하는 여부를 모니티링하여 라우팅이 완료되면 상기 배터리 데이터를 삭제한다. 반면에, 모니터 제어부(240)는 상기 우선순위 보다 높은 순위를 가지는 또 다른 모니터 노드에서 상기 배터리 데이터의 라우팅에 실패하면, 상기 주 채널 또는 부 채널을 이용하여 상기 데이터를 상기 매니저 노드(100)로 전송한다.Meanwhile, the
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the above-described present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof.
또한, 본 명세서에 설명되어 있는 방법들은 적어도 부분적으로, 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 또는 구성요소를 사용하여 구현될 수 있다. 이 구성요소는 휘발성 및 비휘발성 메모리를 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 매체 또는 기계 판독 가능한 매체를 통해 일련의 컴퓨터 지시어들로서 제공될 수 있다. 상기 지시어들은 소프트웨어 또는 펌웨어로서 제공될 수 있으며, 전체적 또는 부분적으로, ASICs, FPGAs, DSPs, 또는 그 밖의 다른 유사 소자와 같은 하드웨어 구성에 구현될 수도 있다. 상기 지시어들은 하나 이상의 프로세서 또는 다른 하드웨어 구성에 의해 실행되도록 구성될 수 있는데, 상기 프로세서 또는 다른 하드웨어 구성은 상기 일련의 컴퓨터 지시어들을 실행할 때 본 명세서에 개시된 방법들 및 절차들의 모두 또는 일부를 수행하거나 수행할 수 있도록 한다.Further, the methods described herein may be implemented, at least in part, using one or more computer programs or components. This component may be provided as a series of computer directives through a computer-readable medium or a machine-readable medium including volatile and non-volatile memory. The directives may be provided as software or firmware, and may, in whole or in part, be implemented in a hardware configuration such as ASICs, FPGAs, DSPs, or other similar devices. The directives may be configured to be executed by one or more processors or other hardware configurations, wherein the processor or other hardware configurations perform or perform all or part of the methods and procedures disclosed herein when executing the series of computer directives. To be able to do it.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting. The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.
20 : 배터리 모듈
100 : 매니저 노드
110 : 제1 무선통신부
120 : 제2 무선통신부
130 : 저장부
140 : 매니저 제어부
200 : 모니터 노드
210 : 무선통신부
220 : 저장부
230 : 인터페이스
240 : 모니터 제어부20: battery module 100: manager node
110: first wireless communication unit 120: second wireless communication unit
130: storage unit 140: manager control unit
200: monitor node 210: wireless communication unit
220: storage unit 230: interface
240: monitor control unit
Claims (19)
배터리 모듈과 연결되어 상기 배터리 모듈의 전압, 전류, 온도, 자가 진단 데이터 중에서 하나 이상을 포함하는 배터리 데이터를 수집하고, 상기 수집한 배터리 데이터를 상기 주 채널을 통해서 상기 매니저 노드로 전송하고, 상기 주 채널을 통한 배터리 데이터 전송에 실패하면 상기 부 채널을 통해서 상기 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송하는 모니터 노드를 포함하는 배터리 관리 시스템.A manager node for operating a wireless communication-based main channel and a sub channel, and obtaining battery data from a monitor node using the main channel or the sub channel; And
It is connected to the battery module to collect battery data including one or more of voltage, current, temperature, and self-diagnosis data of the battery module, and transmits the collected battery data to the manager node through the main channel, and the main And a monitor node for transmitting the battery data to the manager node through the sub-channel when battery data transmission through a channel fails.
상기 모니터 노드는, 상기 부 채널을 통한 배터리 데이터 전송에 실패하면, 상기 배터리 데이터를 주변의 타 모니터 노드로 브로드캐스팅하고,
상기 배터리 관리 시스템은,
상기 브로드캐스팅된 배터리 데이터를 상기 모니터 노드로부터 수신하여 상기 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송하는 중계 노드를 포함하는 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.The method of claim 1,
The monitor node, when the transmission of battery data through the sub-channel fails, broadcasts the battery data to another monitor node nearby,
The battery management system,
And a relay node receiving the broadcasted battery data from the monitor node and transmitting the battery data to the manager node.
상기 매니저 노드는,
각 모니터 노드의 수신신호세기를 측정하고, 상기 수신신호세기의 크기가 소정의 순위 이내에 포함되는 모니터 노드를 상기 중계 노드로 선정하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.The method of claim 2,
The manager node,
A battery management system, characterized in that, measuring the received signal strength of each monitor node, and selecting a monitor node whose strength of the received signal is within a predetermined rank as the relay node.
상기 매니저 노드는, 상기 수신신호세기의 크기 순으로 각 중계 노드의 우선순위를 부여하고,
상기 중계 노드는, 자신의 우선순위 보다 높은 순위를 가지는 타 중계 노드에서 상기 배터리 데이터의 전송에 실패하면, 상기 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.The method of claim 3,
The manager node assigns the priority of each relay node in the order of the intensity of the received signal,
And the relay node transmits the battery data to the manager node when the transmission of the battery data fails from another relay node having a higher priority than its own priority.
상기 매니저 노드는, 복수의 타임 슬롯을 포함하는 데이터 프레임 중 상기 매니저 노드에게 할당된 매니저 슬롯 동안 동기화를 위한 비콘 및 상기 모니터 노드의 제어를 위한 제어 명령을 상기 모니터 노드로 전송하고,
상기 모니터 노드는, 상기 주 채널 또는 상기 부 채널을 이용하여 상기 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송하는 경우, 상기 데이터 프레임 중에서 상기 모니터 노드에 할당된 전용 전송 슬롯 동안에 상기 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송하고, 상기 배터리 데이터를 브로드캐스팅하는 경우에 상기 데이터 프레임의 라우팅 슬롯 전체 구간에서 상기 모니터 노드가 배타적으로 이용 가능한 시점에 상기 배터리 데이터를 브로드캐스팅하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.The method of claim 2,
The manager node transmits a beacon for synchronization and a control command for control of the monitor node to the monitor node during a manager slot allocated to the manager node among data frames including a plurality of time slots,
When the monitor node transmits the battery data to the manager node using the main channel or the sub channel, the monitor node transmits the battery data to the manager node during a dedicated transmission slot allocated to the monitor node in the data frame. And, in the case of broadcasting the battery data, broadcasting the battery data at a time when the monitor node is exclusively available in the entire routing slot of the data frame.
상기 매니저 노드는, 예비 주 채널의 식별정보와 예비 부 채널의 식별정보를 포함하는 채널 변경 데이터를 각 노드로 브로드캐스팅하고,
상기 중계 노드, 상기 모니터 노드 각각은 상기 채널 변경 데이터를 기초로 상기 주 채널과 상기 부 채널을 변경하여 상기 매니저 노드와 통신하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.The method of claim 2,
The manager node broadcasts channel change data including identification information of a spare main channel and identification information of a spare sub channel to each node,
Wherein each of the relay node and the monitor node changes the main channel and the sub channel based on the channel change data to communicate with the manager node.
상기 복수의 모니터 노드 각각과 제2 주파수 기반의 부 채널을 형성하는 제2 무선통신부; 및
상기 제1 무선통신부를 이용하여 각 모니터 노드로부터 배터리 데이터의 수신하고, 상기 제1 무선통신부를 이용하여 통신이 불가능한 제1 모니터 노드가 존재하면 상기 제1 모니터 노드의 배터리 데이터를 상기 제2 무선통신부를 이용하여 수신하고, 상기 제1 무선통신부와 상기 제2 무선통신부를 이용한 통신이 불가능한 제2 모니터 노드가 존재하면, 상기 제1 무선통신부 또는 상기 제2 무선통신부를 이용하여 중계 노드로 선정된 제3 모니터 노드와 통신하여 상기 제2 모니터 노드의 배터리 데이터를 상기 제3 모니터 노드로부터 수신하는 매니저 제어부를 포함하는 매니저 노드.A first wireless communication unit that forms a primary channel based on a first frequency with each of a plurality of monitor nodes for collecting battery data;
A second wireless communication unit for forming a second frequency-based sub-channel with each of the plurality of monitor nodes; And
When battery data is received from each monitor node using the first wireless communication unit, and there is a first monitor node that cannot communicate using the first wireless communication unit, the battery data of the first monitor node is transmitted to the second wireless communication unit. If there is a second monitor node that is received by using and cannot communicate using the first wireless communication unit and the second wireless communication unit, the first wireless communication unit or the second wireless communication unit is selected as a relay node. And a manager control unit configured to communicate with three monitor nodes to receive battery data of the second monitor node from the third monitor node.
상기 매니저 제어부는,
상기 제1 무선통신부 또는 상기 제2 무선통신부를 이용하여 각 모니터 노드의 수신신호세기를 측정하고, 상기 수신신호세기의 크기가 소정의 순위 이내에 포함되는 모니터 노드를 상기 중계 노드로 선정하는 것을 특징으로 하는 매니저 노드.The method of claim 7,
The manager control unit,
The first wireless communication unit or the second wireless communication unit is used to measure the received signal strength of each monitor node, and a monitor node whose strength of the received signal is within a predetermined rank is selected as the relay node. Manager node.
상기 매니저 제어부는,
상기 주 채널의 통신 품질을 모니터링하고 모니터링 결과 상기 통신 품질이 열화되면, 예비 주 채널의 식별정보와 예비 부 채널의 식별정보를 포함하는 채널 변경 데이터를 각각의 모니터 노드로 브로드캐스팅하고, 상기 제1 무선통신부의 상기 제1 주파수를 상기 예비 주 채널의 주파수로 변경하고 상기 제2 무선통신부의 상기 제2 주파수를 상기 예비 부 채널의 주파수로 변경하는 것을 특징으로 하는 매니저 노드.The method of claim 7,
The manager control unit,
When the communication quality of the primary channel is monitored and the communication quality is deteriorated as a result of the monitoring, channel change data including identification information of the spare main channel and the spare sub channel is broadcast to each monitor node, and the first And changing the first frequency of the wireless communication unit to a frequency of the spare main channel and changing the second frequency of the second wireless communication unit to a frequency of the spare sub-channel.
상기 매니저 제어부는,
상기 제1 주파수의 에너지 레벨을 측정하여 상기 주 채널의 에너지 검출 결과값을 확인하고, 상기 주 채널에서 발생하는 프레임의 프리엠블을 측정하여 프레임 측정 결과값을 확인하고, 각 모니터 노드로부터 ACK가 미수신되는 횟수를 나타내는 미수신 횟수를 확인한 후, 상기 에너지 검출 결과값, 상기 프레임 측정 결과값, 상기 미수신 횟수 각각에 가중치를 적용한 후 합산하여, 상기 주 채널의 열화도를 계산하고, 상기 열화도가 사전에 설정된 정상범위를 이탈한 경우, 상기 주 채널의 통신 품질이 열화된 것을 판단하는 것을 특징으로 하는 매니저 노드.The method of claim 9,
The manager control unit,
Measure the energy level of the first frequency to check the energy detection result value of the main channel, measure the preamble of the frame generated in the main channel to check the frame measurement result value, and an ACK not received from each monitor node After confirming the number of non-reception indicating the number of times, the energy detection result value, the frame measurement result value, and the number of non-reception times are weighted and summed to calculate the deterioration degree of the main channel, and the deterioration degree in advance And determining that the communication quality of the main channel is deteriorated when it deviates from the set normal range.
상기 매니저 제어부는,
상기 주 채널 이외의 채널들을 검색하여, 각 채널들 중에서 프레임의 프리엠블이 미검출되고, 채널에서 이용하는 주파수의 에너지 레벨이 가장 낮은 채널을 상기 예비 주 채널로 선정하고, 상기 예비 주 채널과 소정의 이격 주파수만큼 이격되는 채널들 중에서 프레임의 프리엠블이 미검출되거나 주파수의 에너지 레벨이 최소인 채널을 상기 예비 부 채널로 선정하는 것을 특징으로 하는 매니저 노드.The method of claim 9,
The manager control unit,
By searching for channels other than the main channel, a preamble of a frame is not detected among the channels, and a channel having the lowest energy level of a frequency used in the channel is selected as the reserved main channel, and the reserved main channel and a predetermined A manager node, characterized in that, among channels spaced apart by a spaced frequency, a channel in which a preamble of a frame is not detected or an energy level of a frequency is minimum is selected as the spare sub-channel.
배터리 모듈과 연결되는 인터페이스; 및
상기 인터페이스를 이용하여 상기 배터리 모듈의 전압, 전류, 온도 중에서 하나 이상을 포함하는 배터리 데이터를 수집하고, 상기 무선통신부에서 설정한 상기 주 채널 또는 상기 부 채널 중에서 어느 하나를 이용하여 상기 배터리 데이터를 매니저 노드로 전송하되, 상기 주 채널 및 상기 부채널을 이용하여 상기 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송하는 것이 불가능하면 경우, 주변의 타 모니터 노드로 상기 배터리 데이터를 브로드캐스팅하여, 중계 노드로 선정된 제2 모니터 노드를 경유지로서 이용하여 상기 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송하는 모니터 제어부를 포함하는 모니터 노드.A wireless communication unit configured to communicate with a monitor node by setting one of a main channel or a sub channel through a frequency change;
An interface connected to the battery module; And
Collects battery data including one or more of voltage, current, and temperature of the battery module using the interface, and manages the battery data using one of the main channel or the sub channel set by the wireless communication unit. If it is not possible to transmit the battery data to the manager node using the main channel and the sub-channel, the battery data is broadcast to a neighboring monitor node, and a second selected as a relay node. 2 A monitor node including a monitor control unit for transmitting the battery data to the manager node by using the monitor node as a transit point.
상기 모니터 제어부는,
상기 무선통신부를 이용하여 상기 주 채널의 비콘과 상기 부 채널의 비콘을 확인하여, 상기 주 채널의 비콘과 상기 부 채널이 비콘이 소정의 시간 동안에 상기 무선통신부에서 수신하지 않으면, 상기 주변의 타 모니터 노드로 상기 배터리 데이터를 브로드캐스팅하는 것을 특징으로 하는 모니터 노드.The method of claim 12,
The monitor control unit,
Check the beacon of the main channel and the beacon of the sub channel using the wireless communication unit, and if the beacon of the main channel and the beacon of the sub channel are not received by the wireless communication unit for a predetermined period of time, other monitors in the vicinity And broadcasting the battery data to the node.
상기 모니터 제어부는,
상기 무선통신부에서 설정한 상기 주 채널을 이용하여 상기 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송한 후 상기 매니저 노드의 ACK가 미수신되고, 상기 무선통신부에서 설정한 상기 부 채널을 이용하여 상기 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송한 후 상기 매니저 노드의 ACK가 미수신되는 경우에, 상기 주변의 타 모니터 노드로 상기 배터리 데이터를 브로드캐스팅하는 것을 특징으로 하는 모니터 노드.The method of claim 12,
The monitor control unit,
After transmitting the battery data to the manager node using the main channel set by the wireless communication unit, the ACK of the manager node is not received, and the battery data is transferred to the manager using the sub channel set by the wireless communication unit. And when the ACK of the manager node is not received after transmission to the node, the battery data is broadcast to the neighboring monitor node.
상기 무선통신부는, 상기 매니저 노드로부터 채널 변경 데이터를 수신하고,
상기 모니터 제어부는, 상기 채널 변경 데이터에 포함된 예비 주 채널의 식별정보와 대응하여 상기 무선통신부의 주 채널을 변경하고, 상기 채널 변경 데이터에 포함된 예비 부 채널의 식별정보와 대응하여 상기 무선통신부의 부 채널을 변경하는 것을 특징으로 하는 모니터 노드.The method of claim 12,
The wireless communication unit receives channel change data from the manager node,
The monitor control unit is configured to change a main channel of the wireless communication unit in correspondence with identification information of a spare main channel included in the channel change data, and the wireless communication unit in response to identification information of a spare sub-channel included in the channel change data. Monitor node, characterized in that to change the sub-channel of.
주 채널을 통하여 매니저 노드로 상기 배터리 데이터를 전송하는 단계; 및
상기 배터리 데이터의 전송에 실패하면, 부 채널을 통하여 상기 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송하는 단계를 포함하는 데이터 전송 방법.Collecting battery data including one or more of voltage, current, temperature, and self-diagnosis data of the battery module;
Transmitting the battery data to a manager node through a main channel; And
And if the transmission of the battery data fails, transmitting the battery data to the manager node through a sub channel.
상기 부 채널을 통한 상기 배터리 데이터 전송에 실패하면, 주변에 타 노드들로 상기 수집한 배터리 데이터를 브로드캐스팅하여, 중계 노드로 선정된 타 노드를 경유하여 상기 브로드캐스팅한 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송하는 단계를 더 포함하는 데이터 전송 방법.The method of claim 16,
If the transmission of the battery data through the sub-channel fails, the collected battery data is broadcast to other nodes, and the broadcasted battery data is transmitted to the manager node via another node selected as a relay node. Data transmission method further comprising the step of transmitting.
상기 중계 노드로 선정된 타 노드는 복수로서 중계 우선순위를 부여받고,
우선 순위가 높은 타 노드 순서로 상기 배터리 데이터가 해당 타 노드에서 상기 매니저 노드로 순차적으로 전송되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.The method of claim 17,
Other nodes selected as the relay node are given a relay priority as a plurality,
And the battery data is sequentially transmitted from a corresponding other node to the manager node in the order of other nodes having a higher priority.
상기 중계 노드로 선정된 타 노드는, 자신보다 높은 중계 우선순위를 가지는 타 노드에서 상기 배터리 데이터의 전송에 실패하는 경우, 상기 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
The method of claim 18,
The other node selected as the relay node transmits the battery data to the manager node when the transmission of the battery data fails in another node having a relay priority higher than that of the other node.
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