KR20210018038A - 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 안정성과 효율성을 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 and efficiency 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 매니저 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 a data transmission method for wireless communication. This is the technical task.
또한, 본 발명은 무선 채널 가용성을 증가시키는 무선 배터리 관리 시스템과 무선통신을 위한 노드 및 데이터 전송 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a wireless battery management system for increasing the availability of a wireless channel, a node for wireless communication, and a data transmission method.
본 발명의 일 측면에 따른 무선 배터리 관리 시스템은, 무선통신 기반의 통신 채널인 제1 채널과 제2 채널을 이용하여 복수의 모니터 노드로부터 배터리 데이터를 획득하는 매니저 노드; 제1 배터리 데이터를 수집하고, 제1 전용 슬롯 동안에 상기 제1 채널을 통해서 상기 제1 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송하는 제1 모니터 노드; 및 제2 배터리 데이터를 수집하고, 상기 제1 전용 슬롯 동안에 상기 제2 채널을 통해서 상기 제2 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송하는 제2 모니터 노드를 포함한다.A wireless battery management system according to an aspect of the present invention includes: a manager node for obtaining battery data from a plurality of monitor nodes using a first channel and a second channel, which are wireless communication-based communication channels; A first monitor node that collects first battery data and transmits the first battery data to the manager node through the first channel during a first dedicated slot; And a second monitor node collecting second battery data and transmitting the second battery data to the manager node through the second channel during the first dedicated slot.
본 발명의 다른 측면에 따른 매니저 노드는, 제1 주파수 기반의 제1 채널로 통신 채널이 설정되는 제1 무선통신부; 제2 주파수 기반의 제2 채널로 통신 채널이 설정되는 제2 무선통신부; 및 제1 모니터 노드와 제2 모니터 노드가 공유하는 제1 전용 슬롯 동안에, 상기 제1 무선통신부를 이용하여 상기 제1 모니터 노드로부터 제1 배터리 데이터를 수신하고 상기 제2 무선통신부를 이용하여 상기 제2 모니터 노드로부터 제2 배터리 데이터를 수신하는 매니저 제어부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a manager node includes: a first wireless communication unit configured to set a communication channel through a first frequency-based first channel; A second wireless communication unit configured to set a communication channel as a second frequency-based second channel; And during a first dedicated slot shared by a first monitor node and a second monitor node, the first battery data is received from the first monitor node using the first wireless communication unit, and the second battery data is received from the first monitor node using the second wireless communication unit. It includes a manager control unit for receiving second battery data from the two monitor nodes.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 모니터 노드는, 매니저 노드와 무선 통신하는 무선통신부; 배터리 모듈과 연결되는 인터페이스; 및 상기 인터페이스를 이용하여 배터리 데이터를 수집하고, 타 모니터 노드와 공유중인 제1 전용 슬롯 동안에 상기 타 모니터 노드의 통신 채널과 상이한 제1 채널로 상기 무선통신부의 통신 채널을 설정하고, 상기 제1 채널을 통하여 상기 매니저 노드로 상기 배터리 데이터를 전송하는 모니터 제어부를 포함한다. According to another aspect of the present invention, a monitor node includes a wireless communication unit for wireless communication with a manager node; An interface connected to the battery module; And collecting battery data using the interface, and setting a communication channel of the wireless communication unit to a first channel different from the communication channel of the other monitor node during a first dedicated slot shared with the other monitor node, and the first channel And a monitor control unit for transmitting the battery data to the manager node through the terminal.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 무선 배터리 관리 시스템에서 배터리 데이터를 전송하는 방법은, 복수의 전용 슬롯을 제1 모니터 노드와 제2 모니터 노드로 공유시키는 단계; 및 N 번째 전용 슬롯 동안에, 제1 모니터 노드가 제1 채널을 통하여 제1 배터리 데이터를 매니저 노드로 전송하고 상기 제2 모니터 노드가 제2 채널을 통하여 제2 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송하는 단계를 포함한다.A method for transmitting battery data in a wireless battery management system according to another aspect of the present invention includes: sharing a plurality of dedicated slots with a first monitor node and a second monitor node; And during the N-th dedicated slot, transmitting, by a first monitor node, the first battery data to the manager node through a first channel, and transmitting, by the second monitor node, the second battery data to the manager node through a second channel. Includes.
본 발명의 실시예에 따르면, 그룹으로 설정된 모니터 노드들이 공유중인 전용 슬롯 동안에 서로 다른 채널을 이용하여 매니저 노드와 동시에 통신함으로써, 무선 채널의 가용성을 증대시키는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, there is an effect of increasing the availability of a radio channel by simultaneously communicating with a manager node using different channels during dedicated slots shared by monitor nodes set as a group.
본 발명의 실시예에 따르면, 모니터 노드로 복수의 전용 슬롯을 할당한 후에, 모니터 노드가 제1 전용 슬롯 동안에 배터리 데이터 전송에 실패하면 채널을 변경한 후 제2 전용 슬롯 동안에 상기 배터리 데이터를 다시 매니저 노드로 전송하게 함으로써, 데이터 누락을 방지하고 안정적인 무선 통신을 지원한다.According to an embodiment of the present invention, after allocating a plurality of dedicated slots to a monitor node, if the monitor node fails to transmit battery data during the first dedicated slot, the battery data is re-managered during the second dedicated slot after changing the channel. By sending it to a node, data loss is prevented and stable wireless communication is supported.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 배터리 관리 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 데이터 프레임을 예시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 배터리 관리 시스템에서 전용 슬롯을 할당하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 전용 슬롯이 할당된 데이터 프레임의 예이다.
도 5는 전용 슬롯이 할당된 데이터 프레임의 다른 예이다.
도 6은 각 그룹의 첫 번째 전용 슬롯 타이밍에 형성되는 무선 링크를 예시하는 도면이다.
도 7은 각 그룹의 첫 순서의 전용 슬롯 타이밍에 이용되는 채널을 예시하는 도면이다.
도 8은 배터리 데이터 전송 실패에 따라 형성되는 무선 링크를 예시하는 도면이다.
도 9는 데이터 전송에 첫 번째로 실패한 경우에 발생하는 데이터 프레임을 예시하는 도면이다.
도 10은 데이터 전송에 두 번째로 실패한 경우에 발생하는 데이터 프레임을 예시하는 도면이다.
도 11은 데이터 전송에 세 번째로 실패한 경우에 발생하는 데이터 프레임을 예시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 매니저 노드의 구성을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 매니저 노드에서 전용 슬롯을 할당하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시에에 따른, 매니저 노드가 데이터 누락에 따라 채널을 변경하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른, 모니터 노드의 구성을 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른, 모니터 노드에서 배터리 데이터를 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 frame according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of allocating a dedicated slot in a wireless battery management system according to an embodiment of the present invention.
4 is an example of a data frame to which a dedicated slot is allocated.
5 is another example of a data frame to which a dedicated slot is allocated.
6 is a diagram illustrating a radio link formed at the timing of a first dedicated slot of each group.
7 is a diagram illustrating channels used for timing of dedicated slots in the first order of each group.
8 is a diagram illustrating a wireless link formed in response to a battery data transmission failure.
9 is a diagram illustrating a data frame generated when data transmission fails for the first time.
10 is a diagram illustrating a data frame generated when data transmission fails for the second time.
11 is a diagram illustrating a data frame generated when data transmission fails for the third time.
12 is a diagram illustrating a configuration of a manager node according to an embodiment of the present invention.
13 is a flowchart illustrating a method of allocating a dedicated slot in a manager node according to an embodiment of the present invention.
14 is a flowchart illustrating a method of changing a channel by a manager node according to data loss according to another embodiment of the present invention.
15 is a diagram illustrating a configuration of a monitor node according to an embodiment of the present invention.
16 is a flowchart illustrating a method of transmitting battery data from a monitor 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 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 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 복수의 무선통신부(110, 120)는 각기 다른 통신 채널로 설정된다. 예컨대, 제1 무선통신부(110)는 제1 주파수 기반의 제1 채널로 설정되고, 제2 무선통신부(120)는 제1 주파수 기반의 제2 채널을 설정된다. According to an embodiment of the present invention, the
매니저 노드(100)는 제1 무선통신부(110)와 제2 무선통신부(120)를 이용하여, 한 쌍의 모니터 노드(200-N)로부터 동시에 복수의 배터리 데이터를 수신한다. 예컨대, 매니저 노드(100)는 특정 타이밍(즉, 전용 슬롯)에, 제1 무선통신부(110)를 이용하여 모니터 노드#1(200-1)로부터 제1 배터리 데이터를 수신하고, 제2 무선통신부(120)를 이용하여 모니터 노드#2(200-2)로부터 제2 배터리 데이터를 수신한다. 또한, 매니저 노드(100)는 제1 채널과 제2 채널을 이용한 배터리 데이터 수신에 실패하면, 상기 제1 무선통신부(110)의 통신 채널을 제3 채널로 변경하거나, 상기 제2 무선통신부(120)의 통신 채널을 제4 채널로 변경할 수 있다. 여기서, 채널은 무선 통신로를 나타내는 것으로서, 무선통신부(110, 120, 210-N)은 다수의 채널 중 어느 하나로 설정될 수 있다. 특정 채널로 설정되는 것은, 무선통신부(110, 120, 210-N)가 상기 특정 채널에 해당하는 통신 주파수로 설정되는 것을 의미한다. 각 채널은 서로 상이한 주파수를 가진다. 상기 제1 채널의 주파수와 제2 채널의 주파수는, 서로 간의 간섭을 고려하여 사전에 설정된 소정의 주파수 값 이상으로 이격되도록 설정될 수 있다. 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 프레임을 예시하는 도면이다.2 is a diagram illustrating a data frame according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 무선통신에서 이용되는 데이터 프레임은 매니저 슬롯(manager slot) 및 전송 슬롯(transmission slot)과 같이 복수의 타임 슬롯을 포함하고, 상기 데이터 프레임은 일정한 시간 길이(Tms)를 갖는다. 더불어, 상기 매니저 슬롯, 전송 슬롯 각각은 사전에 설정된 시간을 할당받으며, 배열 순서도 일정하다. 데이터 프레임에서 첫 번째로 배열된 매니저 슬롯은 매니저 노드(100)에서 이용하는 전용 슬롯으로서, 비콘을 포함한다. 상기 비콘은 데이터 프레임의 시작을 알리는 기능을 수행함으로써, 슬롯 타이밍을 동기화한다. 매니저 노드(100)는 상기 비콘을 일정 주기 간격으로 계속적으로 송출한다. 상기 매니저 노드(100)는 제1 무선통신부(110)와 제2 무선통신부(120) 각각을 통해서 상기 비콘을 송출한다.Referring to FIG. 2, a data frame used in wireless communication of the present invention includes a plurality of time slots such as a manager slot and a transmission slot, and the data frame has a constant time length (Tms). Has. In addition, each of the manager slot and the transmission slot is assigned a preset time, and the arrangement order is also constant. The first manager slot arranged in the data frame is a dedicated slot used by the
모니터 노드(200-N)는 비콘을 토대로 데이터 프레임의 시작 시점을 인지하게 되고, 더불어 비콘을 기준으로 사전에 할당된 시간을 가지는 매니저 슬롯, 타임 슬롯을 데이터 프레임에서 추출할 수 있다.The monitor node 200-N recognizes the start time of the data frame based on the beacon, and may extract a manager slot and a time slot having a time allocated in advance based on the beacon from the data frame.
상기 데이터 프레임에서 매니저 슬롯은 매니저 노드(100)가 모니터 노드(200-N)를 제어하기 위해서 사용되는 슬롯이다. In the data frame, 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, 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1)과 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2)로 분할될 수 있다. 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1)은 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2) 보다 긴 시간 길이를 가질 수 있으며, 또는 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1)과 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2)은 시간 길이가 동일할 수 있다.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 into a first sub-transmission slot (T-Slot1) and a second sub-transmission slot (T-Slot2). The first sub-transmission slot (T-Slot1) may have a longer time length than the second sub-transmission slot (T-Slot2), or the first sub-transmission slot (T-Slot1) and the second sub-transmission slot (T- Slot2) can have the same length of time.
상기 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1)은 제1 무선통신부(110)의 제1 채널과 제2 무선통신부(120)의 제2 채널이 이용되는 구간으로서, 복수의 전용 슬롯으로 분할될 수 있다. 또한, 상기 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2)은 제1 무선통신부(110)의 제3 채널, 제2 무선통신부(120)의 제4 채널 중 하나 이상이 이용되는 구간으로서, 복수의 전용 슬롯으로 분할될 수 있다. The first sub-transmission slot (T-Slot1) is a section in which the first channel of the first
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 통신할 수 있다. 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 제1 채널, 제2 채널 중에서 어느 하나를 주 통신 채널로 설정하고, 주 통신 채널로 설정된 채널을 우선적으로 이용하여 매니저 노드(100)로 배터리 데이터를 전송한다. 상기 모니터 노드(200-N)는 할당받은 복수의 전용 슬롯 중에서 첫 번째 전용 슬롯에서 이용되는 채널을 주 통신 채널로 설정할 수 있다. 모니터 노드(200-N)는 주 통신 채널을 이용하여 배터리 데이터 전송에 실패하는 경우, 다른 채널을 이용하여 상기 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 다시 전송한다. 만약, 모니터 노드(200-N)는 상기 다른 채널을 이용한 배터리 데이터의 전송에 실패하는 경우, 현재 설정된 통신 채널을 또 다른 채널로 변경하여, 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 또 다시 전송한다. The monitor node 200 -N sets any one of a first channel and a second channel as a main communication channel, and transmits battery data to the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 배터리 관리 시스템에서 전용 슬롯을 할당하는 방법을 설명하는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of allocating a dedicated slot in a wireless battery management system according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 매니저 노드(100)는 전원이 켜지거나 네트워크 형성이 입력되면, 주변에 위치하는 모니터 노드들(200-N)을 근거리 무선 네트워크에 참여시키기 위하여, 네트워크 참여와 식별정보를 요청하는 메시지를 근거리 무선통신을 기반으로 브로드캐스팅한다(S301). 상기 매니저 노드(100)는 상기 메시지를 데이터 프레임의 매니저 슬롯 동안에 전송할 수 있다. Referring to FIG. 3, when the power is turned on or network formation is input, the
그러면, 각각의 모니터 노드(200-N)는 상기 메시지를 수신하면, 자신의 식별정보(예컨대, MAC 주소)가 포함된 참여 응답을 매니저 노드(100)로 전송한다(S303). 이때, 모니터 노드(200-N)는 응답 충돌을 방지하기 위하여, CSMA-CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 기술을 이용하여, 타 모니터 노드(200-N)가 응답을 전송하지 않은 시점에 자신의 식별정보가 포함된 참여 응답을 매니저 노드(100)로 전송할 수 있다. Then, when each monitor node 200-N receives the message, it transmits a participation response including its identification information (eg, MAC address) to the manager node 100 (S303). At this time, the monitor node 200-N uses a CSMA-CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) technology to prevent response collisions, at a time when the other monitor node 200-N does not transmit a response. A participation response including its own identification information may be transmitted to the
다음으로, 매니저 노드(100)는 참여 응답을 수신한 모니터 노드(200-N)의 식별정보를 확인하고 카운팅함으로써, 근거리 무선 네트워크에 참여하는 모니터 노드(200-N)의 개수를 파악한다(S305). 이어서, 매니저 노드(100)는 소정의 개수(예컨대, 2개) 만큼의 구성원을 가지는 그룹들이 생성되도록, 각 모니터 노드들을 그룹핑한다(S307). 한편, 매니저 노드(100)는 소정의 개수 미만의 모니터 노드가 남아있고, 이 모니터 노드가 그룹에 소속되지 않은 경우, 남아 있는 모니터 노드가 하나의 그룹에 포함되게 그룹을 생성할 수 있다. 매니저 노드(100)는 무선통신부(110, 120) 개수를 상기 구성원의 개수로 설정할 수 있다. 또한, 매니저 노드(100)는 참여 응답의 수신 순서에 근거하거나 무작위로, 모니터 노드(200-N)를 그룹핑할 수 있다. 예를 들어, 도 1과 같이 6개의 모니터 노드들이 근거리 무선 네트워크에 참여하는 경우, 매니저 노드(100)는 모니터 노드#1(200-1)과 모니터 노드#2(200-2)를 제1 그룹으로, 모니터 노드#3(200-3)와 모니터 노드#4(200-4)를 제2 그룹으로, 모니터 노드#5(200-5)와 모니터 노드#6(200-6)을 제3 그룹으로 설정할 수 있다. Next, the
이어서, 매니저 노드(100)는 각 그룹을 위한 복수의 전용 슬롯을 할당한다(S309). 구체적으로, 매니저 노드(100)는 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1)을 그룹 수*N의 개수로 균등 분할하여 각 그룹에게 할당하고, 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2)도 그룹 수*N의 개수로 균등 분할하여 각 그룹에게 할당한다. 또한, 매니저 노드(100)는 특정 그룹의 전용 슬롯들을 해당 그룹에 소속된 모니터 노드(200-N)로 동일하게 할당함으로써, 상기 전용 슬롯들이 동일 그룹의 모니터 노드 간에 공유되게 한다. 그리고 매니저 노드(100)는 각 전용 슬롯의 채널 설정 정보를 생성한다. 상기 채널 설정 정보는 전용 슬롯 동안에 이용되는 채널 식별정보를 포함하며, 매니저 노드(100)는 동일 그룹의 노드들이 공유중인 전송 슬롯 동안에, 서로 상이한 채널을 이용하도록 상기 채널 설정 정보를 생성한다. 이어서, 매니저 노드(100)는 모니터 노드(200-N)로 할당한 전용 슬롯의 정보(예컨대, 시작점과 끝점) 및 상기 전용 슬롯별 채널 설정 정보를 포함하는 할당 정보를 모니터 노드(200-N)별로 생성하고, 할당 정보를 해당 모니터 노드(200-N)로 전송한다(S311). Subsequently, the
그러면, 모니터 노드(200-N)는 상기 할당 정보에서, 각 전용 슬롯 정보와 채널 설정 정보를 확인하여, 데이터 프레임의 전송 슬롯에서 상기 전용 슬롯 정보와 대응되는 복수의 구간을 전용 슬롯으로 설정하고, 더불어 채널 설정 정보를 토대로 각 전용 슬롯에서 이용되는 채널을 확인한다(S313). 예컨대, 각각의 모니터 노드(200-N)는 매니저 노드(100)로부터 수신한 할당 정보를 토대로 도 4와 같은, 복수의 전용 슬롯을 설정하고, 더불어 각 전용 슬롯에서 이용되는 채널을 확인한다. 모니터 노드(200-N)는 첫 번째 순서의 전용 슬롯 동안에 이용되는 채널의 식별정보를 할당 정보에서 확인하고, 이 채널의 식별정보와 상응하도록 무선통신부(210-N)의 통신 채널을 설정한다. Then, the monitor node 200-N checks each dedicated slot information and channel setting information from the allocation information, and sets a plurality of sections corresponding to the dedicated slot information in the transmission slot of the data frame as dedicated slots, In addition, a channel used in each dedicated slot is checked based on the channel setting information (S313). For example, each monitor node 200 -N sets a plurality of dedicated slots as shown in FIG. 4 based on the allocation information received from the
도 4는 전용 슬롯이 할당된 데이터 프레임의 예이다.4 is an example of a data frame to which a dedicated slot is allocated.
도 4, 도 5 및 도 7 내지 도 10에 기재된 "M"은 모니터 노드를 나타내고, "P"는 매니저 노드(100)의 제1 무선통신부(110)와 통신하는 무선 통신로를 나타내고, "S"는 매니저 노드(100)의 제2 무선통신부(120)와 통신하는 무선 통신로를 나타낸다. 또한, 괄호속의 "CHn"는 채널 식별정보를 나타내는 것으로서, 본 발명의 실시예에서는, 제1 채널이 "CH11", 제2 채널 "CH17", 제3 채널이 "CH13", 제4 채널이 "CH19"로 예시된다. 또한, 제1 그룹이 모니터 노드#1(M1, 200-1)과 모니터 노드#2(M2, 200-2)을 포함하고, 제2 그룹이 모니터 노드#3(M3, 200-3)과 모니터 노드#4(M4, 200-4)를 포함하며, 제3 그룹이 모니터 노드#5(M5, 200-5)와 모니터 노드#6(M6, 200-6)을 포함하는 것으로 설명한다. 4, 5, and 7 to 10, "M" denotes a monitor node, "P" denotes a wireless communication path that communicates with the first
그룹이 3개이고 탑재중인 무선통신부(110, 120)가 두 개인 경우, 매니저 노드(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 전용 슬롯을 할당하고 채널을 설정할 수 있다. 즉, 매니저 노드(100)는 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1)을 여섯 개수로 분할하여 복수의 전용 슬롯(41 ~ 46)을 생성하고, 제1 전용 슬롯(41)과 제2 전용 슬롯(42)을 제1 그룹에 할당하고, 제3 전용 슬롯(43)과 제4 전용 슬롯(44)을 제2 그룹에 할당하고, 제5 전용 슬롯(45)과 제6 전용 슬롯(46)을 제3 그룹에 할당할 수 있다. 매니저 노드(100)는 그룹 개수(즉, 3)와 무선통신부(110, 120)의 개수(즉, 2개)를 곱셉한 결과를 상기 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1)의 분할 개수로 이용할 수 있다. 또한, 매니저 노드(100)는 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2)을 그룹 개수만큼 균등 분할하여 복수의 전용 슬롯(47, 48, 49)을 생성하고, 이 중에서 제7 전용 슬롯(47)을 제1 그룹에 할당하고, 제8 전용 슬롯(48)을 제2 그룹에 할당하고, 제9 전용 슬롯(49)을 제3 그룹에 할당할 수 있다.When there are three groups and two
동일 그룹에 속하는 모니터 노드는, 공유중인 전용 슬롯 동안에 서로 다른 무선통신부(110, 120)와 통신하도록 설정된다. 이를 위해, 동일한 그룹에 속하는 모니터 노드(200-N) 중에 어느 하나가 특정 전용 슬롯 동안에 제1 무선통신부(110)와 통신하고, 다른 하나가 상기 특정 전용 슬롯 동안에 제2 무선통신부(120)와 통신하도록, 매니저 노드(100)는 모니터 노드별 채널 설정 정보를 생성한다. Monitor nodes belonging to the same group are set to communicate with different
도 4를 참조하면, 제1 전용 슬롯(41) 동안에, 제1 모니터 노드(200-1)는 제1 채널(CH11)을 통하여 매니저 노드(100)의 제1 무선통신부(110)와 통신하고, 제2 모니터 노드(200-2)는 제2 채널(CH17)을 통하여 매니저 노드(100)의 제2 무선통신부(120)와 통신한다. 또한, 제2 전용 슬롯(42) 동안에는, 제1 모니터 노드(200-1)는 제2 채널(CH17)을 통하여 매니저 노드(100)의 제2 무선통신부(120)와 통신하고, 제2 모니터 노드(200-2)는 제1 채널(CH11)을 통하여 매니저 노드(100)의 제1 무선통신부(110)와 통신하다. 다른 예로서, 제3 전용 슬롯(43) 동안에, 제3 모니터 노드(200-3)는 제1 채널(CH11)을 통하여 매니저 노드(100)의 제1 무선통신부(110)와 통신하고, 제4 모니터 노드(200-4)는 제2 채널(CH17)을 통하여 매니저 노드(100)의 제2 무선통신부(120)와 통신한다. 한편, 매니저 노드(100)는 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2) 동안에는 다른 채널이 사용되도록, 채널 설정 정보를 생성한다. 도 4에서와 같이, 매니저 노드(100)는 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1) 동안에는 제1 채널(CH11)과 제2 채널(CH17)이 사용하고, 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2) 동안에는 제3 채널(CH13)과 제4 채널(CH19)이 사용되도록, 채널 설정 정보를 생성할 수 있다.4, during the first
이렇게 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2) 동안에 상이한 채널을 이용하는 이유는, 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1) 동안에 이용되는 제1 채널(CH11) 및 제2 채널(CH17)에서 간섭이 발생하여 배터리 데이터 전송에 실패할 경우를 예방하기 위함이다. 즉, 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1) 동안에 간섭으로 인하여 배터리 데이터의 전송에 실패한 모니터 노드(200-N)는, 무선 채널 변경을 수행한 후에 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 다시 전송한다.The reason for using different channels during the second sub transmission slot (T-Slot2) in this way is that interference occurs in the first channel (CH11) and the second channel (CH17) used during the first subtransmission slot (T-Slot1). This is to prevent failure of battery data transmission. That is, the monitor node 200-N that fails to transmit battery data due to interference during the first sub transmission slot T-Slot1 transmits the battery data back to the
도 4와 같은 전용 슬롯에 할당되는 경우, 모니터 노드(200-N)는 첫 순서의 전용 슬롯 동안에 매니저 노드(100)로 배터리 데이터를 전송하고, 배터리 데이터의 전송에 실패하면 다음 순서의 전용 슬롯 동안에 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 다시 전송한다. 예를 들어, 모니터 노드#1(200-1)은 제1 전용 슬롯(41) 동안에 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 전송하고, 배터리 데이터의 전송에 실패하면 제2 전용 슬롯(42) 동안에 상기 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 재전송한다. 모니터 노드#1(200-1)은 제2 전송 슬롯(42) 동안에도 배터리 데이터의 전송에 실패하는 경우, 제7 전용 슬롯(47) 동안에 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 3차로 전송한다. When allocated to the dedicated slot as shown in FIG. 4, the monitor node 200-N transmits battery data to the
한편, 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1)의 길이와 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2)의 길이는 동일할 수 있다.Meanwhile, the length of the first sub-transmission slot T-Slot1 and the length of the second sub-transmission slot T-Slot2 may be the same.
도 5는 전용 슬롯이 할당된 데이터 프레임의 다른 예이다.5 is another example of a data frame to which a dedicated slot is allocated.
도 4에 따른 데이터 프레임은 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1)의 길이가 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2)의 길이보다 길다. 반면에, 도 5에 따른 데이터 프레임은 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1)과 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2)의 길이가 동일하다. In the data frame according to FIG. 4, the length of the first sub-transmission slot T-Slot1 is longer than the length of the second sub-transmission slot T-Slot2. On the other hand, the data frame according to FIG. 5 has the same length as the first sub-transmission slot T-Slot1 and the second sub-transmission slot T-Slot2.
도 5에 도시된 바와 같이, 매니저 노드(100)는 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1)을 6 개로 분할하여 6 개의 전용 슬롯(41 ~ 46)을 생성하고, 또한 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2)도 6 개로 균등 분할하여 6 개의 전용 슬롯(47 ~ 49, 51 ~ 53)을 생성할 수 있다. 매니저 노드(100)는 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2)에 포함되는 전용 슬롯(47 ~ 49, 51 ~ 53) 중에서, 제7 전용 슬롯(47)과 제10 전용 슬롯(51)을 제1 그룹에 할당하고, 제8 전용 슬롯(48)과 제11 전용 슬롯(52)을 제2 그룹에 할당하고, 제9 전용 슬롯(49)과 제12 전용 슬롯(53)을 제3 그룹에 할당할 수 있다. 도 5와 같은 데이터 프레임을 이용하는 경우, 모니터 노드(200-N)는 배터리 데이터의 전송에 실패하는 경우, 총 3횟수로 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 다시 전송할 수 있다. As shown in FIG. 5, the
도 6은 각 그룹의 첫 번째 전용 슬롯 타이밍에 형성되는 무선 링크를 예시하는 도면이다.6 is a diagram illustrating a radio link formed at the timing of a first dedicated slot of each group.
도 7은 각 그룹의 첫 순서의 전용 슬롯 타이밍에 이용되는 채널을 예시하는 도면이다.7 is a diagram illustrating channels used for timing of dedicated slots in the first order of each group.
도 6 및 도 7을 참조하면, 매니저 노드(100)는 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1)에서 이용되는 채널로 제1 무선통신부(110)의 통신 채널과 제2 무선통신부(120)의 통신 채널을 각각 설정한다. 즉, 매니저 노드(100)는 제1 무선통신부(110)의 통신 채널을 제1 채널(CH11)로 설정하고, 제2 무선통신부(120)의 통신 채널을 제2 채널(CH17)로 설정한다. 또한, 각각의 모니터 노드(200-N)는 할당받은 전용 슬롯들 중에서 첫 번째 순서의 전용 슬롯에서 이용되는 채널의 식별정보(즉, 주 채널의 식별정보)를 확인하고, 상기 채널의 식별정보에 해당하는 채널로 무선통신부(210-N)의 통신 채널을 설정한다. 즉, 모니터 노드#1(200-1), 모니터 노드#3(200-3), 모니터 노드#5(200-5) 각각은 무선통신부(210-1, 210-3, 210-5)의 통신 채널을 제1 채널(CH11)로 설정하여 매니저 노드(100)의 제1 무선통신부(110)와 통신하고, 모니터 노드#2(200-2), 모니터 노드#4(200-4), 모니터 노드#6(200-6) 각각은 무선통신부(210-2, 210-4, 210-6)의 통신 채널을 제2 채널(CH17)로 설정하여 매니저 노드(100)의 제2 무선통신부(120)와 통신한다.6 and 7, the
이렇게 통신 채널이 설정된 상태에서, 모니터 노드#1(200-1)은 제1 채널(CH11)로 설정된 무선통신부#1(210-1)를 이용하여, 제1 전용 슬롯(41) 동안에 제1 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 전송하고, 모니터 노드#2(200-2)는 제2 채널(CH17)로 설정된 무선통신부#2(210-2)를 이용하여 제1 전용 슬롯(41) 동안에 제2 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 전송한다. 마찬가지로, 모니터 노드#3(200-3)은 제1 채널(CH11)로 설정된 무선통신부#3(210-3)를 이용하여, 제3 전용 슬롯(43) 동안에 제3 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 전송하고, 모니터 노드#4(200-4)는 제2 채널(CH17)로 설정된 무선통신부#4(210-4)를 이용하여 제3 전용 슬롯(43) 동안에 제4 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 전송한다. 또한, 모니터 노드#5(200-5)는 제1 채널(CH11)로 설정된 무선통신부#5(210-5)를 이용하여, 제5 전용 슬롯(45) 동안에 제5 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 전송하고, 모니터 노드#6(200-6)는 제2 채널(CH17)로 설정된 무선통신부#6(210-6)를 이용하여 제5 전용 슬롯(45) 동안에 제6 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 전송한다.In the state in which the communication channel is set in this way, the monitor node #1 (200-1) uses the wireless communication unit #1 (210-1) set as the first channel (CH11), and the first battery during the first dedicated slot (41). Data is transmitted to the
매니저 노드(100)는 제1 채널(CH11)로 설정된 제1 무선통신부(110)와 제2 채널(CH17)로 설정된 제2 무선통신부(120)를 이용하여 제1 전용 슬롯(41) 동안에 제1 배터리 데이터와 제2 배터리 데이터를 동시에 수집하고, 제3 전용 슬롯(43) 동안에 제3 배터리 데이터와 제4 배터리 데이터를 동시에 수집하며, 제5 전용 슬롯(45) 동안에 제5 배터리 데이터와 제6 배터리 데이터를 동시에 수집한다.The
이러한 배터리 데이터들 중에서 하나 이상이 전송에 실패될 수 있다.One or more of these battery data may fail to transmit.
이 경우, 모니터 노드(200-N)는 할당받은 전용 슬롯들 중에서 다음 순서의 전용 슬롯을 이용하여 배터리 데이터를 재전송한다. In this case, the monitor node 200-N retransmits the battery data using a dedicated slot in the following order among the allocated dedicated slots.
도 8은 배터리 데이터 전송 실패에 따라 형성되는 무선 링크를 예시하는 도면이다.8 is a diagram illustrating a wireless link formed in response to a battery data transmission failure.
도 9는 데이터 전송에 첫 번째로 실패한 경우에 발생하는 데이터 프레임을 예시하는 도면이다. 9 is a diagram illustrating a data frame generated when data transmission fails for the first time.
도 8 및 도 9를 참조하면, 모니터 노드#1(200-1)은 제1 전용 슬롯(41) 동안에 매니저 노드(100)로의 제1 배터리 데이터 전송에 실패하면, 무선통신부#1(210-1)의 통신 채널을 제1 채널(CH11)에서 제2 채널(CH17)로 변경하여, 매니저 노드(100)의 제2 무선통신부(120)와 무선 링크를 형성한다. 상기 모니터 노드#1(200-1)은 제1 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 전송하였으나, 사전에 설정된 시간동안에 ACK가 매니저 노드(100)로부터 수신되지 않으면 데이터 전송에 실패한 것으로 판단할 수 있다. 통신 채널을 변경한 모니터 노드#1(200-1)은 제2 전용 슬롯(42) 동안에 상기 제1 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 전송한다. 이때, 제1 배터리 데이터는 매니저 노드(100)의 제2 무선통신부(120)로 전송된다. 도 9의 데이터 프레임은, 제2 전용 슬롯(42) 동안에 제1 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 다시 전송되는 상태를 예시한다. 모니터 노드(200-N)에서 매니저 노드(100)로의 배터리 데이터 전송과 매니저 노드(100)에서 모니터 노드(200-N)로의 ACK 메시지 전송은, 하나의 전용 슬롯 동안에 모두 이루어질 수 있다. 8 and 9, when the first battery data transmission to the
모니터 노드#1(200-1)은 제2 전용 슬롯(42) 동안에도 제1 배터리 데이터의 전송에 실패할 수 있다.The monitor node #1 200-1 may fail to transmit the first battery data even during the second
도 10은 데이터 전송에 두 번째로 실패한 경우에 발생하는 데이터 프레임을 예시하는 도면이다. 10 is a diagram illustrating a data frame generated when data transmission fails for the second time.
모니터 노드#1(200-1)은 제2 전용 슬롯(42) 동안에 제1 배터리 데이터 전송에 실패하면, 무선통신부#1(210-1)의 통신 채널을 제2 채널(CH17)에서 제4 채널(CH19)로 변경하여, 매니저 노드(100)의 제2 무선통신부(120)와 무선 링크를 형성한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 모니터 노드#1(200-1)은 제7 전용 슬롯(47) 동안에 상기 제1 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 다시 전송한다. 상기 제1 배터리 데이터는 모니터 노드#1(200-1)의 무선통신부#1(210-1)과 매니저 노드(100)의 제2 무선통신부(120)의 간에 형성된 제4 채널(CH19)을 통해서 전송된다.If the monitor node #1 (200-1) fails to transmit the first battery data during the second
한편, 도 5에서와 같이 4개의 전용 슬롯이 모니터 노드로 할당되는 경우, 모니터 노드#1(200-1)은 3번째 순서의 전용 슬롯, 즉 제7 전용 슬롯(47) 동안에도 제1 배터리 데이터의 전송에 실패하는 경우, 4번째 순서의 제10 전용 슬롯(51) 동안에 상기 제1 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 또 다시 전송할 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 5, when four dedicated slots are allocated to the monitor node, monitor node #1 (200-1) is the first battery data during the third dedicated slot, that is, the seventh
도 11은 데이터 전송에 세 번째로 실패한 경우에 발생하는 데이터 프레임을 예시하는 도면이다. 11 is a diagram illustrating a data frame generated when data transmission fails for the third time.
모니터 노드#1(200-1)은 제7 전용 슬롯(47) 동안에 제1 배터리 데이터 전송에 실패하면, 무선통신부#1(210-1)의 통신 채널을 제4 채널(CH19)에서 제3 채널(CH13)로 변경하여, 매니저 노드(100)의 제1 무선통신부(110)와 무선 링크를 형성한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 모니터 노드#1(200-1)은 제10 전용 슬롯(51) 동안에 상기 제1 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 또 다시 전송한다. If the monitor node #1 (200-1) fails to transmit the first battery data during the seventh
상술한 바와 같이, 동일 그룹에 속하여 전용 슬롯을 공유하는 모니터 노드들(200-N)은 동일한 전송 타이밍(즉, 전용 슬롯)에 서로 상이한 채널로 매니저 노드(100)와 통신한다. 또한, 모니터 노드(200-N)는 할당받은 전용 슬롯들 중에서 N번째 순서의 전용 슬롯 동안에 배터리 데이터의 전송에 실패하면, 통신 채널을 변경하고, N+1 번째 순서의 전용 슬롯 동안에 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 재전송한다.As described above, the monitor nodes 200-N belonging to the same group and sharing a dedicated slot communicate with the
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 매니저 노드의 구성을 나타내는 도면이다.12 is a diagram illustrating a configuration of a manager node according to an embodiment of the present invention.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 매니저 노드(100)는 제1 무선통신부(110), 제2 무선통신부(120), 매니저 저장부(130) 및 매니저 제어부(140)를 포함한다.As shown in FIG. 12, the
제1 무선통신부(110)는 특정 채널을 통해서 모니터 노드(200-N)와 통신한다.The first
제2 무선통신부(120)는 제1 무선통신부(110)의 통신 채널과 상이한 채널을 통해서 모니터 노드(200-N)와 통신한다. 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
매니저 저장부(130)는 메모리, 디스크 장치 등과 같은 저장수단으로서, 매니저 노드(100)가 동작하기 위한 각종 프로그램과 데이터를 저장한다. 특히, 매니저 저장부(130)는 상술한 매니저 노드(100)의 동작을 실행하는 알고리즘이 정의된 프로그램(또는 명령어 세트)을 저장할 수 있다. 또한, 매니저 저장부(130)는 각각의 모니터 노드(200-N)로부터 수신한 배터리 데이터를 저장할 수 있다. 매니저 저장부(130)는 참여 목록을 저장할 수 있다. The manager storage unit 130 is a storage means such as a memory or a disk device, and stores various programs and data for 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 매니저 저장부(130)에 저장된 프로그램(또는 명령어 세트)과 관련된 데이터를 메모리에 탑재한 후에, 본 발명의 실시예에 따른 무선통신과 전용 슬롯 할당을 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
매니저 제어부(140)는 제1 무선통신부(110)와 제2 무선통신부(120)를 모두를 이용하여, 복수의 배터리 데이터를 복수의 모니터 노드(200-N)로부터 수신할 수 있다. 상기 매니저 제어부(140)는 제1 무선통신부(110)의 통신 채널을 제1 채널(CH11)로 설정하고, 제2 무선통신부(120)의 통신 채널을 제2 채널(CH17)로 설정한 후, 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1) 동안에 상기 제1 채널과 제2 채널 모두를 이용하여 모니터 노드(200-N)로부터 배터리 데이터를 수신한다. 또한, 매니저 제어부(140)는 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2) 동안에 제1 무선통신부(110)의 통신 채널을 제3 채널(CH13)로 설정하고, 제2 무선통신부(120)의 통신 채널을 제4 채널(CH19)로 설정한 후, 상기 제3 채널, 상기 제4 채널 중 하나 이상을 통하여 배터리 데이터를 수신할 수 있다. 상기 제3 채널 또는 상기 제4 채널을 통하여 수신되는 배터리 데이터는 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1) 동안에 수신에 실패된 데이터이다.The
또한, 매니저 제어부(140)는 모니터 노드들(200-N)을 그룹핑하고, 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1)에서 각 그룹별 전용 슬롯을 할당하고, 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2)에서 각 그룹별 전용 슬롯을 할당한다. 매니저 제어부(140)는 각 전용 슬롯에 이용되는 채널에 대한 설정 정보를 생성한다. 매니저 제어부(140)는 모니터 노드(200-N)에 할당되는 전용 슬롯의 정보 및 전용 슬롯의 채널 설정 정보를 포함하는 할당 정보를 생성하고, 제1 무선통신부(110), 제2 무선통신부(120) 중 하나 이상을 이용하여 상기 할당 정보를 해당 모니터 노드(200-N)로 전송한다..In addition, the
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 매니저 노드에서 전용 슬롯을 할당하는 방법을 설명하는 흐름도이다.13 is a flowchart illustrating a method of allocating a dedicated slot in a manager node according to an embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 매니저 제어부(140)는 네트워크 초기 설정이 진행되면, 근거리 네트워크 참여와 식별정보를 요청하는 메시지를 상기 제1 무선통신부(110), 제2 무선통신부(120) 중에서 하나 이상을 이용하여 브로드캐스팅한다(S1301). 그리고 매니저 제어부(140)는 시간을 카운팅하기 시작한다(S1303). 상기 매니저 노드(100)는 매니저 슬롯 동안에 상기 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다. Referring to FIG. 13, when initial network setup is performed, the
다음으로, 매니저 제어부(140)는, 제1 무선통신부(110) 및 제2 무선통신부(120)에서 참여 응답이 각 모니터 노드(200-N)로부터 수신되는지 여부를 모니터링한다(S1305). 매니저 제어부(140)는 참여 응답이 수신되면, 해당 모니터 노드(200-N)의 식별정보(예컨대, MAC 주소)를 확인하고, 모니터 노드(200-N)의 식별정보를 매니저 저장부(130)의 참여 목록에 기록한다. Next, the
매니저 제어부(140)는 카운팅한 시간이 사전에 설정된 만료 시간에 도달하였는지 여부를 확인하여 도달하지 않으면(S1307의 no), S1305 단계를 재진행하여 응답 수신을 대기한다.The
반면에, 매니저 제어부(140)는 카운팅한 시간이 만료 시간에 도달하면(S1307의 yes), 참여 목록에 기록된 모니터 노드의 개수를 확인하여, 근거리 무선 네트워크에 참여하는 모니터 노드(200-N)의 개수를 확인한다. 그리고 매니저 제어부(140)는 무선통신부(110, 120)의 개수(예컨대, 2개)만큼의 구성원을 가지는 복수의 그룹들이 생성되도록, 각 모니터 노드들을 그룹핑한다(S1309). 상기 매니저 제어부(140)는 참여 응답의 수신 순서에 근거하거나 무작위로, 각 모니터 노드(200-N)를 그룹핑할 수 있다. On the other hand, when the counted time reaches the expiration time (yes in S1307), the
이어서, 매니저 제어부(140)는 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1)에서 그룹별 전용 슬롯을 할당하고, 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2)에서 그룹별 전용 슬롯을 할당한다(S1311). 매니저 제어부(140)는 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1)을 그룹 개수와 무선통신부(110, 120)의 개수를 곱셈한 개수만큼 분할하여 복수의 전용 슬롯을 생성하고, 이 복수의 전용 슬롯들을 균등한 개수로 각 그룹으로 할당할 수 있다. 또한, 매니저 제어부(140)는 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2)을 상기 그룹 개수만큼 균등 분할하여 복수의 전용 슬롯들을 생성하고, 각 전용 슬롯을 그룹에게 개별적으로 할당할 수 있다. 다른 실시예로서, 매니저 제어부(140)는 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1)을 분할한 것과 같이 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2)도 상기 곱셈한 개수만큼 분할하여 복수의 전용 슬롯을 생성하고, 복수의 전용 슬롯들을 균등한 개수로 각 그룹으로 할당할 수 있다.Subsequently, the
또한, 매니저 제어부(140)는 동일한 그룹에 속하는 모니터 노드들이 동일한 전송 타이밍(즉, 동일한 전용 슬롯 동안)에 서로 다른 채널을 이용하여 제1 무선통신부(110), 제2 무선통신부(120) 중 어느 하나와 통신할 수 있도록, 전용 슬롯별 채널을 설정한다(S1313).In addition, the
이어서, 매니저 제어부(140)는 할당한 전용 슬롯 정보(예컨대, 시작점과 끝점) 및 전용 슬롯의 채널 설정 정보를 포함하는 할당 정보를 모니터 노드별로 생성하고, 상기 할당 정보를 해당 모니터 노드(200-N)로 전송한다(S1315).Subsequently, the
각 전용 슬롯의 통신 채널이 설정되기 전까지 매니저 노드(100)와 모니터 노드(200-N)는 사전에 설정된 디폴트 채널을 이용하여 서로 간에 통신할 수 있다. 즉, 매니저 제어부(140)는 제1 무선통신부(110)의 통신 채널 또는 제2 무선통신부(120)의 통신 채널을 사전에 설정된 디폴트 채널로 설정하여, 모니터 노드(200-N)와 통신하여, 요청 메시지, 참여 응답, 할당 정보를 송신하거나 수신할 수 있다. 그리고 매니저 제어부(140)는 할당 정보를 전송한 후에, 제1 무선통신부(110)의 통신 채널을 제1 채널로 설정하고, 제2 무선통신부(120)의 통신 채널을 제2 채널로 설정할 수 있다. 제1 무선통신부(110)의 디폴트 채널은 제1 채널이 될 수 있고, 제2 무선통신부(120)의 디폴트 채널은 제2 채널이 될 수 있다. 또한, 모니터 노드(200-N)의 디폴트 채널은 제1 채널, 제2 채널 중 어느 하나가 될 수 있다. Until the communication channel of each dedicated slot is set, the
한편, 일 실시예에 따르면, 매니저 제어부(140)는 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2)에 해당하는 시점이 도래하면, 제1 무선통신부(110)의 통신 채널을 제1 채널에서 제3 채널로서 변경하고, 제2 무선통신부(120)의 통신 채널을 제2 채널에서 제4 채널로 변경한다. 또한, 일 실시예에서, 매니저 제어부(140)는 상기 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1)에 해당하는 시점이 도래하면, 제1 무선통신부(110)의 통신 채널을 제1 채널로 변경하고, 제2 무선통신부(120)의 통신 채널을 제2 채널로 변경한다. 즉, 일 실시예에 따르면, 매니저 제어부(140)는 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1) 구간과 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2) 구간이 번갈아서 도래함에 따라, 제1 무선통신부(110)의 통신 채널을 제1 채널과 제3 채널로 교번하여 설정하고, 제2 무선통신부(120)의 통신 채널을 제2 채널과 제 4채널로 교번하여 설정할 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment, when the time corresponding to the second sub-transmission slot (T-Slot2) arrives, the
다른 실시예에서, 매니저 제어부(140)는 데이터 누락(즉, 배터리 데이터의 미수신)이 발생한 경우에만, 전송 슬롯(T-Slot2) 동안에 선택적으로 제1 무선통신부(110)의 통신 채널 또는 제2 무선통신부(120)의 통신 채널을 변경할 수 있다.In another embodiment, the
도 14는 본 발명의 다른 실시에에 따른, 매니저 노드가 데이터 누락에 따라 채널을 변경하는 방법을 설명하는 흐름도이다.14 is a flowchart illustrating a method of changing a channel by a manager node according to data loss according to another embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 매니저 제어부(140)는 초기에 제1 무선통신부(110)의 통신 채널을 제1 채널로 설정하고, 제2 무선통신부(120)의 통신 채널을 제2 채널로 설정한다(S1401, S1403). 이어서, 매니저 제어부(140)는 데이터 수집 주기가 도래하였는지 여부를 확인하여 도래하면(S1405), 매니저 슬롯 동안에 배터리 데이터의 보고를 요청하는 메시지를 모든 모니터 노드(200-N)로 브로드캐스팅한다(S1407). 이때, 매니저 제어부(140)는 제1 무선통신부(110)와 제2 무선통신부(120) 모두를 이용하여 상기 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다.Referring to FIG. 14, the
이어서, 매니저 제어부(140)는 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1) 동안에 제1 무선통신부(110)의 제1 채널과 제2 무선통신부(120)의 제2 채널을 통해, 각각의 모니터 노드(200-N)로부터 배터리 데이터를 수신한다(S1409). 다음으로, 매니저 제어부(140)는 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1) 동안에, 모든 모니터 노드(200-N)로부터 배터리가 수신되었는지 판단한다. 즉, 매니저 제어부(140)는 제1 서브 전송 슬롯(T-Slot1) 동안에, 배터리 데이터의 수신이 누락되었는지 여부를 판단한다(S1411). 매니저 제어부(140)는 참여 목록에 등록된 모든 모니터 노드(200-N)로부터 데이터가 수신되어 있는지 여부를 확인함으로써, 데이터 누락이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.Subsequently, during the first sub transmission slot (T-Slot1), the
매니저 제어부(140)는 데이터 누락이 발생하면, 제1 무선통신부(110)의 통신 채널을 제1 채널에서 제3 채널로 변경하고, 제2 무선통신부(120)의 통신 채널을 제2 채널에서 제4 채널로 변경한다(S1413, S1415). 그리고 매니저 제어부(140)는 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2) 동안에, 제1 무선통신부(110)의 제3 채널, 제2 무선통신부(120)의 제4 채널 중 하나 이상을 이용하여, 누락된 배터리 데이터를 해당 모니터 노드(200-N)로부터 수신할 수 있다(S1417). 매니저 제어부(140)는 제2 서브 전송 슬롯(T-Slot2)이 경과되면, 제1 무선통신부(110)의 통신 채널을 제3 채널에서 제1 채널로 변경하고, 제2 무선통신부(120)의 통신 채널을 제4 채널에서 제2 채널로 변경하여, 각 채널을 원래 상태로 원복한다.When data loss occurs, the
상술한 도 14에 따른 방법은, 1 주기에 해당하는 것으로서, 매니저 노드(100)는 도 14에 따른 방법을 반복적으로 진행할 수 있다. The above-described method according to FIG. 14 corresponds to one cycle, and the
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른, 모니터 노드의 구성을 나타내는 도면이다.15 is a diagram illustrating a configuration of a monitor node according to an embodiment of the present invention.
도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터 노드(200)는 무선통신부(210), 모니터 저장부(220), 인터페이스(230) 및 모니터 제어부(240)를 포함한다. As shown in FIG. 15, the
무선통신부(210)는 주파수 대역 중에서 어느 한 주파수에 해당하는 채널로 통신 채널을 설정하여, 매니저 노드(100)의 제1 무선통신부(110) 또는 제2 무선통신부(120)와 무선 통신을 수행한다. 상기 무선통신부(210)는 근거리 무선통신을 수행하기 위한 RF 회로를 구비한다. The
모니터 저장부(220)는 메모리, 디스크 장치 등과 같은 저장수단으로서, 모니터 노드(200)가 동작하기 위한 각종 프로그램과 데이터를 저장한다. 특히, 모니터 저장부(220)는 상술한 모니터 노드(200)의 동작을 실행하는 알고리즘이 정의된 프로그램(또는 명령어 세트)을 저장한다. The
인터페이스(230)는 모니터 노드(200)가 탑재되는 배터리 모듈(10)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(10)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 모니터 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(10)의 온도, 전류, 전압 등의 각종 데이터를 획득하고, 배터리 모듈(10)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. The
모니터 제어부(240)는 무선통신부(210)에서 할당 정보를 수신하면, 상기 할당 정보에서 각 전용 슬롯 정보와 채널 설정 정보를 확인하여, 데이터 프레임의 전송 슬롯에서 상기 전용 슬롯 정보와 대응되는 복수의 구간을 전용 슬롯으로 설정하고, 더불어 채널 설정 정보를 토대로 각 전용 슬롯에서 이용되는 채널을 확인한다. 각 전용 슬롯은 동일 그룹의 타 모니터 노드와 공유되고, 모니터 제어부(240)는 전용 슬롯 동안에 상기 타 모니터 노드와 상이한 채널이 이용될 수 있도록, 상기 무선통신부(210)의 통신 채널을 설정한다. 모니터 제어부(240)는 할당받은 전용 슬롯들 중에서, 첫 번째 순서의 전용 슬롯에서 이용되는 채널(즉, 주 채널)의 식별정보를 상기 채널 설정 정보를 확인하고, 상기 채널 식별정보와 상응하도록 무선통신부(210)의 통신 채널을 초기에 설정한다. 모니터 제어부(240)는 N 번째(N은 자연수) 순서의 전용 슬롯 동안에 상기 배터리 데이터를 전송에 실패하는 경우, N+1 번째 순서의 전용 슬롯에서 이용되는 채널 식별정보를 상기 채널 설정 정보에서 확인하여, 이 채널 식별정보에 상응하도록 무선통신부(210)의 통신 채널을 변경하고, N+1 번째의 전용 슬롯 동안에 무선통신부(210)를 이용하여 상기 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 다시 전송한다.When receiving the allocation information from the
무선통신부(210)는 상기 할당 정보를 수신하기 전까지 사전에 설정된 디폴트 채널을 통신 채널로서 이용할 수 있다. 이 경우, 모니터 제어부(240)는 디폴트 채널로 설정된 무선통신부(210)를 이용하여 요청 메시지 및 할당 정보를 매니저 노드(100)로부터 수신하고, 참여 응답을 매니저 노드(100)로 전송할 수 있다. 상기 무선통신부(210)의 디폴트 채널은, 제1 채널 또는 제2 채널일 수 있다.The
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른, 모니터 노드에서 배터리 데이터를 전송하는 방법을 설명하는 흐름도이다.16 is a flowchart illustrating a method of transmitting battery data from a monitor node according to an embodiment of the present invention.
도 16을 참조하면, 무선통신부(210)가 매니저 노드(100)로부터 할당 정보를 수신하면, 모니터 제어부(240)는 상기 할당 정보에서 각 전용 슬롯 정보와 채널 설정 정보를 확인한다. 모니터 제어부(240)는 데이터 프레임의 전송 슬롯에서 상기 전용 슬롯 정보와 대응되는 복수의 구간을 모니터 노드(200)의 전용 슬롯으로 설정한다. 상기 모니터 제어부(240)가 설정한 복수의 전용 슬롯은 동일 그룹의 타 모니터 노드와 공유된다. 또한, 모니터 제어부(240)는 상기 채널 설정 정보를 토대로 각 전용 슬롯에서 이용되는 채널을 확인하고, 첫 번째 순서의 전용 슬롯 동안에 이용되는 채널로 무선통신부(210)의 통신 채널을 설정한다. 도 16을 참조한 설명에서는, 모니터 제어부(240)가 데이터 프레임 중에서, 도 4, 도 7, 도 9 및 도 10와 같이 제1 전용 슬롯(41), 제2 전용 슬롯(42) 및 제7 전용 슬롯(47)의 순서로 모니터 노드(200)의 전용 슬롯이 할당하고, 또한, 제1 전용 슬롯 동안 제1 채널(CH11)을 이용하고, 제2 전용 슬롯 동안 제2 채널(CH17)을 이용하고, 제7 전용 슬롯 동안 제4 채널(CH19)을 이용한 것으로 예시한다. Referring to FIG. 16, when the
무선통신부(210)가 매니저 노드(100)로부터 데이터 보고를 요청하는 메시지를 수신하면, 모니터 제어부(240)는 인터페이스(230)를 이용하여 수집한 배터리 데이터를 확인하고, 첫 번째 순서의 전용 슬롯(즉, 제1 전용 슬롯) 동안에 무선통신부(210)와 매니저 노드(100)의 제1 무선통신부(110) 간에 형성된 제1 채널을 통하여, 상기 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 전송한다(S1601). 상기 제1 전용 슬롯은 동일 그룹의 타 모니터 노드와 공유되고, 무선통신부(210)는 상기 타 모니터 노드에서 형성한 제2 채널(CH17)과 상이한 제1 채널(CH11)을 이용하여 매니저 노드(100)와 통신한다. When the
이어서, 모니터 제어부(240)는 무선통신부(210)에서 ACK가 수신되는지 여부를 확인한다(S1603). 즉, 모니터 제어부(240)는 상기 배터리 데이터를 정상적으로 수신하였음을 나타내는 ACK가 무선통신부(210)에서 수신되었는지 여부를 확인한다. Subsequently, the
모니터 제어부(240)는 상기 ACK가 일정시간 이내에 수신되지 않으면, 두 번째 순서의 전용 슬롯(즉, 제2 전용 슬롯)에서 이용되는 채널(즉, 제2 채널)을 확인하고, 무선통신부(210)의 통신 채널을 제1 채널(CH11)에서 제2 채널(CH17)로 변경한다(S1605). 그리고 모니터 제어부(240)는 두 번째 전용 슬롯(즉, 제2 전용 슬롯) 동안에 무선통신부(210)와 매니저 노드(100)의 제2 무선통신부(120) 간에 형성된 제2 채널을 통하여, 상기 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 재전송한다(S1607). If the ACK is not received within a predetermined time, the
이어서, 모니터 제어부(240)는 상기 배터리 데이터를 정상적으로 수신하였음을 나타내는 ACK가 무선통신부(210)에서 수신되었는지 여부를 확인한다(S1609). 모니터 제어부(240)는 상기 ACK가 일정시간 이내에 수신되지 않으면, 세 번째 순서의 전용 슬롯(즉, 제7 전용 슬롯)에서 이용되는 채널(즉, 제4 채널)을 확인하고, 무선통신부(210)의 통신 채널을 제2 채널에서 제4 채널로 변경한다(S1611). 그리고 모니터 제어부(240)는 세 번째 전용 슬롯(즉, 제7 전용 슬롯) 동안에 무선통신부(210)와 매니저 노드(100)의 제2 무선통신부(120) 간에 형성된 제4 채널을 통하여, 상기 배터리 데이터를 매니저 노드(100)로 또 다시 전송한다(S1613). Subsequently, the
모니터 제어부(240)는 마지막 순서의 전용 슬롯 동안에 배터리 데이터의 전송에 실패하는 경우, 상기 에러 메시지를 출력하여 배터리 관리 시스템의 점검을 관리자에게 요구할 수 있다.When the transmission of battery data fails during the last dedicated slot, the
도 16에 따른 방법은 1 주기에 해당하는 것으로서, 모니터 노드(200)는 배터리 데이터를 전송할 때마다 도 16에 따른 절차를 반복적으로 수행할 수 있다.The method according to FIG. 16 corresponds to one cycle, and 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 appreciate 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.Also, 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.
10 : 배터리 모듈
100 : 매니저 노드
110 : 제1 무선통신부
120 : 제2 무선통신부
130 : 매니저 저장부
140 : 매니저 제어부
200 : 모니터 노드
210 : 무선통신부
220 : 모니터 저장부
230 : 인터페이스
240 : 모니터 제어부10: battery module 100: manager node
110: first wireless communication unit 120: second wireless communication unit
130: manager storage unit 140: manager control unit
200: monitor node 210: wireless communication unit
220: monitor storage unit 230: interface
240: monitor control unit
Claims (18)
제1 배터리 데이터를 수집하고, 제1 전용 슬롯 동안에 상기 제1 채널을 통해서 상기 제1 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송하는 제1 모니터 노드; 및
제2 배터리 데이터를 수집하고, 상기 제1 전용 슬롯 동안에 상기 제2 채널을 통해서 상기 제2 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송하는 제2 모니터 노드를 포함하는 무선 배터리 관리 시스템.A manager node for acquiring battery data from a plurality of monitor nodes using a first channel and a second channel, which are wireless communication-based communication channels;
A first monitor node collecting first battery data and transmitting the first battery data to the manager node through the first channel during a first dedicated slot; And
And a second monitor node for collecting second battery data and transmitting the second battery data to the manager node through the second channel during the first dedicated slot.
상기 제1 모니터 노드는, 상기 제1 채널을 통한 전송에 실패하면, 통신 채널을 상기 제2 채널로 변경하여 제2 전용 슬롯 동안에 상기 제2 채널을 통해서 상기 제1 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 재전송하고,
상기 제2 모니터 노드는, 상기 제2 채널을 통한 전송에 실패하면, 통신 채널을 상기 제1 채널로 변경하고 상기 제2 전용 슬롯 동안에 상기 제1 채널을 통해서 상기 제2 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 재전송하는 무선 배터리 관리 시스템.The method of claim 1,
When the transmission through the first channel fails, the first monitor node changes the communication channel to the second channel and retransmits the first battery data to the manager node through the second channel during a second dedicated slot. and,
When the transmission through the second channel fails, the second monitor node changes the communication channel to the first channel and transfers the second battery data to the manager node through the first channel during the second dedicated slot. Retransmit wireless battery management system.
상기 제1 모니터 노드는, 상기 제2 채널을 통한 전송에 실패하면, 통신 채널을 제4 채널로 변경하고 제3 전용 슬롯 동안에 상기 제4 채널을 통해서 상기 제1 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 다시 전송하고,
상기 제2 모니터 노드는, 상기 제1 채널을 통한 전송에 실패하면, 통신 채널을 제3 채널로 변경하고 상기 제3 전용 슬롯 동안에 상기 제3 채널을 통해서 상기 제2 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 다시 전송하는 무선 배터리 관리 시스템.The method of claim 2,
When the transmission through the second channel fails, the first monitor node changes the communication channel to a fourth channel and transmits the first battery data back to the manager node through the fourth channel during a third dedicated slot. and,
When the transmission through the first channel fails, the second monitor node changes the communication channel to a third channel and returns the second battery data to the manager node through the third channel during the third dedicated slot. Transmission wireless battery management system.
상기 매니저 노드는,
상기 제3 전용 슬롯 동안에, 상기 제1 채널을 상기 제3 채널로 변경하고 상기 제 2 채널에서 상기 제4 채널로 변경하는 무선 배터리 관리 시스템.The method of claim 3,
The manager node,
During the third dedicated slot, the wireless battery management system changes the first channel to the third channel and changes from the second channel to the fourth channel.
상기 제1 모니터 노드와 상기 제2 모니터 노드는,
복수의 타임 슬롯을 포함하는 데이터 프레임 중에서, 상기 제1 전용 슬롯, 상기 제2 전용 슬롯 및 상기 제3 전용 슬롯을 공유하는 무선 배터리 관리 시스템.The method of claim 3,
The first monitor node and the second monitor node,
A wireless battery management system that shares the first dedicated slot, the second dedicated slot, and the third dedicated slot among data frames including a plurality of time slots.
제2 주파수 기반의 제2 채널로 통신 채널이 설정되는 제2 무선통신부; 및
제1 모니터 노드와 제2 모니터 노드가 공유하는 제1 전용 슬롯 동안에, 상기 제1 무선통신부를 이용하여 상기 제1 모니터 노드로부터 제1 배터리 데이터를 수신하고 상기 제2 무선통신부를 이용하여 상기 제2 모니터 노드로부터 제2 배터리 데이터를 수신하는 매니저 제어부를 포함하는 매니저 노드.A first wireless communication unit configured to set a communication channel as a first frequency-based first channel;
A second wireless communication unit configured to set a communication channel as a second frequency-based second channel; And
During a first dedicated slot shared by a first monitor node and a second monitor node, the first battery data is received from the first monitor node using the first wireless communication unit and the second battery data is received from the second wireless communication unit. A manager node including a manager control unit receiving second battery data from the monitor node.
상기 매니저 제어부는,
상기 제1 모니터 노드와 상기 제2 모니터 노드를 그룹으로 설정하고, 소정의 시간 길이를 가지는 데이터 프레임에서 상기 제1 모니터 노드와 상기 제2 모니터 노드가 공유하는 복수의 전용 슬롯을 설정하고, 설정한 복수의 전용 슬롯을 상기 제1 모니터 노드와 상기 제2 모니터 노드로 할당하는 매니저 노드.The method of claim 6,
The manager control unit,
The first monitor node and the second monitor node are set as a group, and a plurality of dedicated slots shared by the first monitor node and the second monitor node are set and set in a data frame having a predetermined length of time. A manager node that allocates a plurality of dedicated slots to the first monitor node and the second monitor node.
상기 매니저 제어부는,
상기 제1 모니터 노드와 상기 제2 모니터 노드가 공유중인 전용 슬롯 동안에 서로 상이한 채널을 이용하도록, 각 전용 슬롯의 채널을 모니터 노드별로 설정하는 매니저 노드.The method of claim 7,
The manager control unit,
A manager node configured to set a channel of each dedicated slot for each monitor node so that different channels are used during dedicated slots shared by the first and second monitor nodes.
상기 매니저 제어부는,
상기 제1 전용 슬롯 동안에 상기 제1 배터리 데이터의 수신에 실패하면, 제2 전용 슬롯 동안에 상기 제2 무선통신부를 이용하여 상기 제1 모니터 노드로부터 상기 제1 배터리 데이터를 수신하고,
상기 제1 전용 슬롯 동안에 상기 제2 배터리 데이터의 수신에 실패하면, 상기 제2 전용 슬롯 동안에 상기 제1 무선통신부를 이용하여 상기 제2 모니터 노드로부터 상기 제2 배터리 데이터를 수신하는 매니저 노드.The method of claim 6,
The manager control unit,
If the reception of the first battery data fails during the first dedicated slot, the first battery data is received from the first monitor node using the second wireless communication unit during a second dedicated slot,
If the reception of the second battery data fails during the first dedicated slot, the manager node receives the second battery data from the second monitor node using the first wireless communication unit during the second dedicated slot.
상기 매니저 제어부는,
상기 제2 전용 슬롯 동안에 상기 제1 배터리 데이터의 수신에 실패하면 상기 제1 무선통신부의 통신 채널을 제3 채널로 변경하고, 제3 전용 슬롯 동안에 상기 제1 무선통신부를 이용하여 상기 제1 모니터 노드로부터 상기 제1 배터리 데이터를 수신하고, 상기 제2 전용 슬롯 동안에 상기 제2 배터리 데이터의 수신에 실패하면 상기 제2 무선통신부의 통신 채널을 제4 채널로 변경하고, 상기 제3 전용 슬롯 동안에 상기 제2 무선통신부를 이용하여 상기 제2 모니터 노드로부터 상기 제2 배터리 데이터를 수신하는 매니저 노드.The method of claim 9,
The manager control unit,
If reception of the first battery data fails during the second dedicated slot, the first monitor node changes the communication channel of the first wireless communication unit to a third channel, and uses the first wireless communication unit during a third dedicated slot. When receiving the first battery data from and failing to receive the second battery data during the second dedicated slot, the communication channel of the second wireless communication unit is changed to a fourth channel, and the third dedicated slot is performed during the third dedicated slot. 2 A manager node receiving the second battery data from the second monitor node using a wireless communication unit.
상기 매니저 제어부는,
상기 제3 전용 슬롯 동안에 상기 제1 배터리 데이터의 수신에 실패하면, 제4 전용 슬롯 동안에 상기 제4 채널로 변경된 상기 제2 무선통신부를 이용하여 상기 제1 모니터 노드로부터 상기 제1 배터리 데이터를 수신하고, 상기 제3 전용 슬롯 동안에 상기 제2 배터리 데이터의 수신에 실패하면, 상기 제4 전용 슬롯 동안에 상기 제3 채널로 변경된 상기 제1 무선통신부를 이용하여 상기 제2 모니터 노드로부터 상기 제2 배터리 데이터를 수신하는 매니저 노드.The method of claim 10,
The manager control unit,
If the reception of the first battery data fails during the third dedicated slot, the first battery data is received from the first monitor node using the second wireless communication unit changed to the fourth channel during a fourth dedicated slot, and If the reception of the second battery data fails during the third dedicated slot, the second battery data is transmitted from the second monitor node using the first wireless communication unit changed to the third channel during the fourth dedicated slot. The receiving manager node.
상기 매니저 제어부는,
상기 제1 무선통신부의 통신 채널을 상기 제1 채널과 제3 채널로 교번하여 설정하고, 상기 제2 무선통신부의 통신 채널을 상기 제2 채널과 제4 채널로 교번하여 설정하는 매니저 노드.The method of claim 6,
The manager control unit,
A manager node configured to alternately set a communication channel of the first wireless communication unit to the first channel and a third channel, and alternately set a communication channel of the second wireless communication unit to the second channel and the fourth channel.
매니저 노드와 무선 통신하는 무선통신부;
배터리 모듈과 연결되는 인터페이스; 및
상기 인터페이스를 이용하여 배터리 데이터를 수집하고, 타 모니터 노드와 공유중인 제1 전용 슬롯 동안에 상기 타 모니터 노드의 통신 채널과 상이한 제1 채널로 상기 무선통신부의 통신 채널을 설정하고, 상기 제1 채널을 통하여 상기 매니저 노드로 상기 배터리 데이터를 전송하는 모니터 제어부를 포함하는 모니터 노드.In a monitor node that shares a dedicated slot with other monitor nodes,
A wireless communication unit for wireless communication with the manager node;
An interface connected to the battery module; And
Collects battery data using the interface, sets a communication channel of the wireless communication unit to a first channel different from a communication channel of the other monitor node during a first dedicated slot shared with another monitor node, and sets the first channel A monitor node including a monitor control unit for transmitting the battery data to the manager node through the device.
상기 모니터 제어부는,
상기 제1 채널을 통한 상기 배터리 데이터의 전송에 실패하면, 상기 무선통신부의 통신 채널을 상기 제1 채널에서 제2 채널로 변경하고, 제2 전용 슬롯 동안에 상기 제2 채널을 통하여 상기 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 다시 전송하는 모니터 노드.The method of claim 13,
The monitor control unit,
When the transmission of the battery data through the first channel fails, the communication channel of the wireless communication unit is changed from the first channel to a second channel, and the battery data is transferred through the second channel during a second dedicated slot. A monitor node that sends back to the manager node.
상기 모니터 제어부는,
상기 배터리 모듈의 온도, 전류, 전압, 자가 진단 데이터 중에서 하나 이상이 포함된 상기 배터리 데이터를 수집하는 모니터 노드.The method of claim 13,
The monitor control unit,
A monitor node that collects the battery data including one or more of temperature, current, voltage, and self-diagnosis data of the battery module.
복수의 전용 슬롯을 제1 모니터 노드와 제2 모니터 노드로 공유시키는 단계; 및
N 번째 전용 슬롯 동안에, 제1 모니터 노드가 제1 채널을 통하여 제1 배터리 데이터를 매니저 노드로 전송하고 상기 제2 모니터 노드가 제2 채널을 통하여 제2 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 전송하는 단계를 포함하는 데이터 전송 방법.As a method of transmitting battery data in a wireless battery management system,
Sharing a plurality of dedicated slots with a first monitor node and a second monitor node; And
During the N-th dedicated slot, the first monitor node transmits the first battery data to the manager node through the first channel and the second monitor node transmits the second battery data to the manager node through the second channel. Data transmission method including.
상기 전송하는 단계는,
상기 제1 모니터 노드가 상기 제1 채널을 통하여 상기 매니저 노드의 제1 무선통신부와 무선 링크를 형성하고, 상기 제2 모니터 노드가 상기 제2 채널을 통하여 상기 매니저 노드의 제2 무선통신부와 무선 링크를 형성하는 데이터 전송 방법.The method of claim 16,
The transmitting step,
The first monitor node forms a wireless link with a first wireless communication unit of the manager node through the first channel, and the second monitor node establishes a wireless link with a second wireless communication unit of the manager node through the second channel. Data transmission method to form.
상기 N 번째 전용 슬롯 동안에 데이터 전송에 실패한 상기 제1 모니터 또는 상기 제2 모니터 노드는, 채널 변경을 수행하고 N+1 번째 전용 슬롯 동안에 변경된 채널을 이용하여 상기 제1 배터리 데이터 또는 상기 제2 배터리 데이터를 상기 매니저 노드로 재전송하는 데이터 전송 방법.
The method of claim 16,
The first monitor or the second monitor node, which fails to transmit data during the N-th dedicated slot, performs a channel change and uses the changed channel during the N+1-th dedicated slot to use the first battery data or the second battery data. Data transmission method for retransmitting the data to the manager node.
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