KR20220038921A - 배터리 팩 내부에서 무선 통신 방법 및 그 방법을 제공하는 마스터 bms - Google Patents

배터리 팩 내부에서 무선 통신 방법 및 그 방법을 제공하는 마스터 bms Download PDF

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Abstract

본 발명은, 배터리 팩(Battery Pack) 내부에서 무선 통신 방법 및 그 방법을 제공하는 마스터 BMS에 관한 것으로, 본 발명의 마스터 BMS는, 배터리 팩 내부에서 주파수 호핑 방법으로 슬레이브 BMS(Battery Management System)와 무선 통신을 수행하는 마스터 BMS로서, 상기 무선 통신에 사용되는 주파수 대역에 속하는 복수의 채널이 상기 배터리 팩 외부의 장치에 의해 스캔되어 생성된 제1 채널 스캔 정보를 수신하는 통신부, 상기 주파수 대역에 속하는 상기 복수의 채널을 스캔 하여 제2 채널 스캔 정보를 생성하는 채널 분석부, 상기 무선 통신에 대한 기준 SNR(Signal to Noise Ratio) 값이 저장되는 저장부, 그리고 상기 주파수 호핑 방법에 사용되는 호핑 채널을 상기 제1 채널 스캔 정보에 기초하여 선택하고, 상기 제2 채널 스캔 정보 및 상기 기준 SNR 값에 기초하여 상기 선택된 호핑 채널의 신호 세기를 계산하는 제어부를 포함한다.

Description

배터리 팩 내부에서 무선 통신 방법 및 그 방법을 제공하는 마스터 BMS{METHOD AND MASTER BMS FOR WIRELESS COMMUNICATIONS IN THE BATTERY PACK}
본 발명은, 배터리 팩(Battery Pack) 내부에서 무선 통신 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마스터 BMS와 슬레이브 BMS 간의 무선 통신 방법 및 그 방법을 제공하는 마스터 BMS에 관한 것이다.
배터리 팩, 특히, 자동차나 ESS 등에 사용되는 중대형 배터리 팩의 경우, 다수의 배터리 모듈이 포함될 수 있다. 그리고, 이러한 다수의 배터리 모듈은 서로 직렬 및/또는 병렬로 연결되는 멀티 모듈 구조를 가짐으로써, 배터리 팩의 용량 및/또는 출력을 증대시킬 수 있다.
멀티 구조의 배터리 팩은 회로 로직이나 PCB 구성 등에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이 경우 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)은, 모니터링과 제어의 효율성 등을 향상시키기 위하여, 멀티 슬레이브 구조가 주로 이용된다. 멀티 슬레이브 구조는, 배터리 팩을 구성하는 복수 개의 배터리 모듈 각각을 복수 개의 슬레이브 BMS(Slave BMS)가 담당하도록 하고, 마스터 BMS(Master BMS)가 복수 개의 슬레이브 BMS를 통합 제어하도록 구성된다.
종래 배터리 팩 내부에서 마스터 BMS와 복수의 슬레이브 BMS 간은 유선통신 방식을 사용하였으나, 복잡한 통신 회선 등 문제가 많았다. 이에, 최근에는 배터리 팩 내부에서 마스터 BMS와 복수의 슬레이브 BMS 간 통신은 무선 통신 방법을 사용하려는 시도가 많다.
그러나, 무선 통신 방법 또한 내포하는 문제가 있는데, 가장 대표적인 문제가 배터리 전력 소비 문제이다. 배터리 팩 내부에서는 배터리 정보에 관한 데이터를 송수신하므로 통신 정확도가 중요하다. 따라서, 마스터 BMS는 최악의 경우(worst case)를 가정하여 데이터를 전송할 때의 신호 전력(Transsmission Power)을 최대로 설정하고, 설정된 신호 전력으로 복수의 슬레이브 BMS와 무선 통신을 수행한다. 따라서, 과도한 전력 소모가 지속적으로 발생할 수 있다.
즉, 슬레이브 BMS는 배터리 모듈에 전기적으로 연결되고, 배터리 모듈로부터 전력을 공급받아 무선 통신을 수행할 수 있다. 따라서, 실제 외부 노이즈 영향을 반영하지 않고 최악의 경우를 고려한 최대(max) 신호 전력으로 데이터를 송수신함으로써 배터리 모듈의 전력이 급속히 감소하는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 배터리 팩 내부에서 마스터 BMS와 복수의 슬레이브 BMS 간 무선 통신을 수행할 때, 최적(optimal)의 신호 전력으로 데이터를 송수신하여 배터리 모듈의 전력 소비를 줄일 수 있고, 외부 노이즈에 의한 간섭 현상을 저감할 수 있는 통신 방법이 필요하다.
본 발명은, 배터리 팩 외부에서 측정된 복수의 채널 별 노이즈 세기 및 노이즈 종류에 기초하여, 주파수 호핑 방법에 사용되는 복수의 호핑 채널을 선택하는 배터리 팩 내부에서 무선 통신 방법 및 그 방법을 제공하는 마스터 BMS를 제공한다.
본 발명은, 배터리 팩 내부에서 측정한 복수의 채널 별 노이즈 세기에 기초하여, 복수의 호핑 채널 각각에 대한 신호 전력(Transsmission Power, TP)을 산출하는 배터리 팩 내부에서 무선 통신 방법 및 그 방법을 제공하는 마스터 BMS를 제공한다.
본 발명은, 복수의 호핑 채널 및 각 호핑 채널 별로 산출된 신호 전력에 기초하여 호핑 코드를 생성하고, 호핑 코드에 따라 마스터 BMS와 슬레이브 BMS 간 무선 통신을 수행하는 배터리 팩 내부에서 무선 통신 방법 및 그 방법을 제공하는 마스터 BMS를 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 마스터 BMS는, 배터리 팩 내부에서 주파수 호핑 방법으로 슬레이브 BMS(Battery Management System)와 무선 통신을 수행하는 마스터 BMS로서, 상기 무선 통신에 사용되는 주파수 대역에 속하는 복수의 채널이 상기 배터리 팩 외부의 장치에 의해 스캔되어 생성된 제1 채널 스캔 정보를 수신하는 통신부, 상기 주파수 대역에 속하는 상기 복수의 채널을 스캔 하여 제2 채널 스캔 정보를 생성하는 채널 분석부, 상기 무선 통신에 대한 기준 SNR(Signal to Noise Ratio) 값이 저장되는 저장부, 그리고 상기 주파수 호핑 방법에 사용되는 호핑 채널을 상기 제1 채널 스캔 정보에 기초하여 선택하고, 상기 제2 채널 스캔 정보 및 상기 기준 SNR 값에 기초하여 상기 선택된 호핑 채널의 신호 세기를 계산하는 제어부를 포함한다.
상기 제1 채널 스캔 정보는, 상기 복수의 채널 각각의 제1 노이즈 세기를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 노이즈 세기를 기준값과 비교하고, 상기 복수의 채널 중 상기 제1 노이즈 세기가 상기 제1 기준값보다 작은 채널을 상기 호핑 채널로 선택할 수 있다.
상기 제1 채널 스캔 정보는, 상기 복수의 채널 각각의 제1 노이즈 종류 및 제1 노이즈 세기를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 노이즈 세기를 기준값과 비교하고, 상기 복수의 채널 중 상기 제1 노이즈 세기가 상기 제1 기준값보다 작고, 상기 제1 노이즈 종류에 기 지정된 노이즈가 비포함된 채널을 상기 호핑 채널로 선택할 수 있다.
상기 제2 채널 스캔 정보는, 상기 복수의 채널 각각의 제2 노이즈 세기를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제2 노이즈 세기에 대해 상기 기준 SNR 값을 만족시키는 신호 세기를 계산하고, 상기 계산된 신호 세기를 상기 호핑 채널의 신호 세기로 할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 호핑 채널 및 상기 호핑 채널의 신호 세기에 기초하여 상기 주파수 호핑 방법의 호핑 코드를 생성하고, 상기 슬레이브 BMS와 같은 시간에 같은 호핑 채널에 위치하도록 상기 호핑 코드에 기초하여 상기 슬레이브 BMS와 동기화를 수행할 수 있다.
상기 주파수 대역은, ISM(Industrial Scientific Medical) 밴드가 속한 주파수 대역을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 배터리 팩 내부에서 무선 통신 방법은, 배터리 팩 내부에서 마스터 BMS(Battery Management System)가 주파수 호핑 방법으로 슬레이브 BMS와 무선 통신을 수행하는 방법으로서, 상기 무선 통신에 사용되는 주파수 대역에 속하는 복수의 채널이 상기 배터리 팩 외부의 장치에 의해 스캔되어 생성된 제1 채널 스캔 정보를 수신하는 단계, 상기 제1 채널 스캔 정보에 기초하여 상기 주파수 호핑 방법에 사용되는 호핑 채널을 선택하는 단계, 상기 배터리 팩 내부에서 상기 주파수 대역에 속하는 상기 복수의 채널을 스캔 하여 생성된 제2 채널 스캔 정보와 상기 무선 통신에 대한 기준 SNR(Signal to Noise Ratio) 값에 기초하여 상기 호핑 채널의 신호 세기를 계산하는 단계, 그리고, 상기 호핑 채널 및 상기 호핑 채널의 신호 세기에 기초하여 상기 주파수 호핑 방법의 호핑 코드를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 호핑 채널을 선택하는 단계는, 상기 제1 채널 스캔 정보에 포함된 상기 복수의 채널 각각의 제1 노이즈 세기를 기준값과 비교하고, 상기 복수의 채널 중 상기 제1 노이즈 세기가 상기 제1 기준값보다 작은 채널을 상기 호핑 채널로 선택할 수 있다.
상기 호핑 채널을 선택하는 단계는, 상기 제1 채널 스캔 정보에 포함된 상기 복수의 채널 각각의 제1 노이즈 세기를 기준값과 비교하고, 상기 복수의 채널 중 상기 제1 노이즈 세기가 상기 제1 기준값보다 작고, 상기 제1 채널 스캔 정보에 포함된 제1 노이즈 종류에 기 지정된 노이즈가 비포함된 채널을 상기 호핑 채널로 선택할 수 있다.
상기 호핑 채널의 신호 세기를 계산하는 단계는, 상기 제2 채널 스캔 정보에 포함된 상기 호핑 채널의 제2 노이즈 세기에 대해 상기 기준 SNR 값을 만족시키는 신호 세기를 계산하고, 상기 계산된 신호 세기를 상기 호핑 채널의 신호 세기로 할 수 있다.
상기 주파수 호핑 방법의 호핑 코드를 생성하는 단계 이후, 상기 슬레이브 BMS와 같은 시간에 같은 호핑 채널에 위치하도록 상기 호핑 코드에 기초하여 상기 슬레이브 BMS와 동기화를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은, 마스터 BMS와 슬레이브 BMS 간 무선 통신을 위한 호핑 채널을 배터리 팩 외부에서 측정한 노이즈 세기 및/또는 노이즈 종류에 기초하여 선택함으로써, ISM(Industrial Scientific Medical) 밴드를 공통으로 사용하는 블루투스, 와이파이(Wi-Fi) 등 다른 통신 프로토콜과의 간섭(interference) 문제를 피할 수 있다.
본 발명은, 호핑 채널 별 신호 전력을 배터리 팩 내부에서 측정한 노이즈 세기에 기초하여 최적의 값으로 산출함으로써, 마스터 BMS와 슬레이브 BMS 간 무선 통신을 위한 불필요한 전력 소비를 줄일 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따라 배터리 팩 내부에서 무선 통신 방법을 제공하는 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 마스터 BMS의 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 무선 통신 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및/또는 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일 실시예에 따라 배터리 팩 내부에서 무선 통신 방법을 제공하는 시스템을 설명하는 도면이다.
도 1을 참고하면, 배터리 팩에서 무선 통신 방법을 제공하는 시스템은, 외부단말(1) 그리고 자동차 시스템(2)을 포함한다.
외부단말(1)은 자동차에 탑승한 운전자가 소지하는 휴대 단말일 수 있다. 예를 들어, 운전자가 자동차에 탑승하여 자동차 시스템(2)을 온 시키면, 외부단말(1)과 자동차 시스템(2)은 기 설정된 통신 모듈로 무선 통신을 수행할 수 있다. 이때, 통신 모듈은 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wi-Fi), 지그비(Zigbee) 등의 통신 모듈일 수 있다.
외부단말(1)은, 주파수 대역의 복수의 채널을 스캔하고, 복수의 채널 각각의 노이즈 종류 및 노이즈 세기를 측정하여 제1 채널 스캔 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 외부단말(1)은, 자동차 시스템(2)이 온 되면, 소정 주기마다 또는 실시간으로 제1 채널 스캔 정보를 생성하여 자동차 시스템(2)로 전송하는 애플리케이션(application)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 주파수 대역은 ISM(Industrial Scientific Medical) 대역을 포함할 수 있다. ISM 대역은, 산업, 과학, 의료용으로 할당되어, 별도의 사용 허가 없이 사용할 수 있는 주파수 대역이다. 전 세계적으로 900MHZ, 2.4GHZ, 5.7GHZ 대역에 공통 ISM 대역이 설정되어 있다. 예를 들어, 블루투스(Bluetooth)와 지그비(Zigbee)는 한 가지 주파수 대역(2.4GHZ)을 사용하고, 와이파이(Wi-Fi)는 두 가지 주파수 대역(2.4GHZ, 5GHZ)을 사용한다.
ISM 대역은, 다양한 무선 통신 장치들이 사용하는 주파수 대역이므로, 통신 간섭에 의한 성능 저하의 문제가 있다. 통신 간섭을 방지하기 위해, ISM 대역을 사용하는 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wi-Fi), 지그비(Zigbee) 등의 통신 프로토콜은 주파수 호핑(Frequency Hopping) 방식으로 통신한다. 주파수 호핑은 사용하는 주파수 대역을 소정의 대여폭을 갖는 복수의 채널로 나누고, 복수의 채널을 특정 패턴(이하, 호핑 코드)에 맞추어 빠르게 이동하면서 데이터를 분할하여 전송하는 통신 방법이다.
자동차 시스템(2)은 제어장치(10) 그리고 배터리 팩(20)을 포함한다.
제어장치(10)는 자동차 시스템(2)을 전반적으로 제어하는 장치로, 예를 들어, 전자제어장치(Electronic Control Unit, ECU)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따라, 제어장치(10)는 외부단말(1)과 무선 통신을 수행하는 제1 통신장치, 그리고 배터리 팩(20)과 차량 통신을 수행하는 제2 통신장치를 포함할 수 있다. 제1 통신장치는, 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wi-Fi), 또는 지그비(Zigbee) 등의 무선 통신 모듈을 포함할 수 있다. 제2 통신장치는, 차량 내 통신에 사용되는 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), 또는 FlexRay 등의 차량통신 모듈을 포함할 수 있다.
제어장치(10)는 제1 통신모듈을 통해 외부단말(1)로부터 제1 채널 스캔 정보를 수신하고, 제2 통신모듈을 통해 배터리 팩(20)으로 제1 채널 스캔 정보를 전달할 수 있다.
배터리 팩(20)은, 마스터 BMS(Battery Management System)(100), 그리고 슬레이브 BMS(Battery Management System)(200)를 포함한다.
배터리 팩(pack)은 마스터 BMS(100) 및 슬레이브 BMS(200) 이외 복수의 배터리 모듈(module)(미도시)을 포함한다. 각 배터리 모듈(module)은 전기적으로 직렬 연결된 복수의 배터리 셀(cell)을 포함한다. 예를 들어, 배터리 팩(pack)은 자동차에 탑재되어, 모터가 구동하도록 전력을 공급하거나, 또는 오디오, 에어컨과 같은 각종 전장품이 작동하도록 전력을 공급할 수 있다. 이때, 자동차는, 배터리 팩(pack)으로부터 구동 전원이 공급되는 전기 자동차(EV), 하이브리드 자동차(HEV, PHEV 등) 일 수 있다.
배터리 팩(20)은 외부에 있는 각종 전자 장치들은 CAN, LIN, FlexRay와 같은 차량 통신 방법으로 통신하나, 일 실시예에 따라, 배터리 팩(20) 내부에 있는 각종 전자 장치들은 주파수 호핑 방법에 따른 무선 통신 방법으로 통신할 수 있다. 일 실시예에 따라, 마스터 BMS(100)는 배터리 팩(20) 내부에 구비되나, 외부에 있는 제어장치(10)와 CAN 통신과 같은 차량 통신 방법으로 통신하고, 내부에 있는 슬레이브 BMS(200)와 주파수 호핑 방법에 따른 무선 통신 방법으로 통신할 수 있다. 슬레이브 BMS(200)는 배터리 팩(20) 내부에 구비되며, 외부와 직접 통신할 수 없고, 마스터 BMS(100)와 주파수 호핑 방법에 따른 무선 통신 방법으로 통신할 수 있다.
무선 통신의 성능은 절대적인 신호 세기에 의해 결정되지 않으며, 노이즈 세기 대비 신호 세기의 비율 값, 즉, 상대적인 신호 세기에 의해 결정될 수 있다. 신호의 평균전력(신호 전력)은 증폭기나, 감쇄기에 의해 변형되고, 전달과정에서 노이즈(잡음)가 부과되어 전송 특성이 열화되기 때문에, 그 자체로는 무선 통신 성능의 지표로 사용하기 어렵다. 즉, 무선 통신의 성능은 신호 대 잡음 비(Signal to Noise Ratio: SNR)로 결정될 수 있다.
신호 대 잡음 비(SNR)는 정보가 실린 신호에 노이즈가 미치는 영향력을 정량적으로 나타낸 척도로서, 신호 레벨이 노이즈 레벨에 비해 얼마나 높은 전력 레벨을 가지는지 그 정도를 보여준다. 즉, 신호는 단독으로 존재하는 경우가 드물고, 대부분 노이즈와 함께 공존한다. 신호 대 잡음 비(SNR)를 통해 노이즈가 신호에 미치는 영향을 정량적으로 확인 수 있다.
Figure pat00001
상기 수학식 1은, 신호 대 잡음 비(SNR)를 계산하는 공식이다. PS는 평균 신호 전력이고, PN은 평균 노이즈 전력이고, 신호 대 잡음 비(SNR)의 단위는 데시벨(dB)을 사용할 수 있다. 수학식 1을 참고하면, 신호 대 잡음 비(SNR)는 수치가 클수록 노이즈 영향이 작음을 의미한다.
예를 들어, 양호한 신호 대 잡음 비(SNR) 수준은, 음성의 경우 40dB이상(바람직하게는 60dB), 영상의 경우 45dB이상(바람직하게는 55dB)일 수 있다. 일 실시예에 따라, 마스터 BMS(100)와 슬레이브 BMS(200) 상호간 송수신하는 데이터의 경우, 양호한 신호 대 잡음 비(SNR) 수준은, 제어장치(10)와 같은 상위 제어장치에 의해 설정될 수 있다.
마스터 BMS(100)는, 복수의 슬레이브 BMS(200_1, 200_2,…, 200_N)를 통합하여 제어할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(100)는, 복수의 슬레이브 BMS(200)와 무선 통신하여 배터리 정보 등을 수신하고 명령을 전송할 수 있다. 이때, 배터리 정보는, 슬레이브 BMS(200)가 측정한 정보(예를 들어, 셀 전류, 셀 전압, 셀 온도 등) 및 추정한 정보(예를 들어, SOC(State of Charge), SOH(State of Health))를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 마스터 BMS(100)는, 주파수 호핑 코드(Frequency Hopping Sequence)를 생성하고, 주파수 호핑 코드에 따라 슬레이브 BMS(200)와 무선 통신할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(100)는, 무선통신에 사용하는 주파수 대역으로 ISM 대역에 존재하는 복수의 채널(CH_1-CH_N) 중 주파수 호핑 방법에 사용할 복수의 호핑 채널을 선택하고, 복수의 호핑 채널 각각의 신호 세기를 계산하여 주파수 호핑 코드를 생성할 수 있다.
주파수 호핑 방법은, 동일한 주파수 대역, 즉, ISM 대역을 사용하는 다른 통신 장치와의 신호 간섭에 따른 통신 품질 저하를 방지하기 위한 통신방법이다. 즉, 주파수 호핑 방법은, 주파수 대역을 소정 크기를 갖는 주파수로 분할하여 주파수가 다른 복수의 채널을 두고, 채널을 변경하면서 데이터를 분할하여 전송하는 통신 방법이다.
예를 들어, ISM 대역이 제1 채널(CH_1)부터 제10 채널(CH_10)까지 10개의 채널로 분할되어 있는 경우, 마스터 BMS(100)는, 제1 채널(CH_1), 제3 채널(CH_3), 제8 채널(CH_8) 등으로 기 설정된 패턴에 따라 채널을 변경하면서 데이터를 분할하여 전송함으로써 신호의 상호간섭 문제를 저감 또는 해결할 수 있다. 이때, 기 설정된 패턴은, 호핑 코드일 수 있다.
우선, 마스터 BMS(100)는, 주파수 대역에 속한 복수의 채널 중 노이즈 세기가 기준값 이하인 채널을 호핑 채널로 선택할 수 있다. 예를 들어, ISM 대역에서 제1 채널(CH_1)부터 제10 채널(CH_10)까지 분할된 10개의 채널 중, 마스터 BMS(100)는, 노이즈에 의해 전력 밀도가 높은 채널은 배제하고, 노이즈에 의한 전력 밀도가 기준값 이하인 채널만 호핑 채널로 선택할 수 있다. 이때, 노이즈는 마스터 BMS(100)와 슬레이브 BMS(200)가 주고받는 데이터 이외 모든 신호를 포함하며, 예를 들어, 블루투스, 와이파이, 지그비 등에 의해 채널을 통해 전송되는 신호일 수 있다.
한편, 배터리 팩(20)의 케이스가 금속 등으로 제작되는 경우, 배터리 팩(20) 외부에 존재하는 노이즈는 어느 정도 차단되고 배터리 팩(20) 내부로 그대로 전달되지 않는다. 즉, 배터리 팩(20) 내부에서도 외부 노이즈에 의한 영향을 받으나, 배터리 팩(20) 내부에서는 외부 노이즈 종류 및 노이즈 세기를 명확히 구별하기 어렵다. 일 실시예에 따라, 마스터 BMS(100)는, 배터리 팩(20)의 외부에서 주파수 대역을 스캔하여 생성된 제1 채널 스캔 정보에 기초하여 호핑 채널을 선택할 수 있다. 보다 자세한 설명은 이하 도 2 및 도 3에서 설명한다.
다음으로, 마스터 BMS(100)는, 호핑 채널로 선택된 채널의 노이즈 세기 및 기 설정된 신호 대 잡음 비(SNR)에 기초하여 호핑 채널에서 데이터 송수신할 때의 신호 세기를 계산할 수 있다. 이때, 신호 세기는, 신호의 시간 평균화한 전력일 수 있으며, 데이터를 송신하는 장치에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 설정된 신호 세기가 크면, 슬레이브 BMS(200)는 데이터를 마스터 BMS(100)로 전송하기 위해 배터리 모듈(module)로부터 많은 전력을 공급받아야 한다.
일 실시예에 따라, 마스터 BMS(100)는, 노이즈 세기 및 신호 대 잡음 비(SNR)를 수학식 1에 대입하여 신호 세기를 계산할 수 있다. 이때, 노이즈 세기는 노이즈 전력, 그리고 신호 세기는 신호 전력일 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(100)는, 복수의 호핑 채널마다 노이즈 전력이 다른 경우, 복수의 호핑 채널 각각에 대한 신호 전력을 각각 계산할 수 있다.
복수의 호핑 채널은 배터리 팩(20) 내부의 무선 통신에 사용되므로, 일 실시예에 따라, 마스터 BMS(100)는, 배터리 팩(20)의 내부에서 주파수 대역을 스캔하여 제2 채널 스캔 정보를 생성하고, 제2 채널 스캔 정보에 포함된 호핑 채널의 노이즈 전력에 기초하여 신호 전력을 계산할 수 있다. 즉, 마스터 BMS(100)는, 무선 통신이 수행되는 환경에서 측정된 노이즈 전력에 기초하여 신호 전력을 최적으로 계산할 수 있다. 그러면, 불필요한 전력 소비를 줄일 수 있다. 보다 자세한 설명은 이하 도 2 및 도 3에서 설명한다.
슬레이브 BMS(200)는, 배터리 모듈(미도시)과 전기적으로 연결되어 배터리 모듈의 상태를 측정하고, 관리하는 시스템이다. 예를 들어, 슬레이브 BMS(200)는, 배터리 셀의 배터리 잔존용량(SOC; State of Charge)을 예측하고, 배터리 셀의 밸런싱을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따라, 슬레이브 BMS(200)은 주파수 호핑 코드에 따라 마스터 BMS(100)와 무선 통신할 수 있다.
슬레이브 BMS(200)는, 데이터를 전송하는 등에 필요한 전력을 배터리 모듈(module)로부터 공급받는다. 예를 들어, 신호 전력이 크게 설정되면, 슬레이브 BMS(200)가 마스터 BMS(100)로 배터리 정보를 전송하는 등 무선 통신을 수행함에 따른 필요 전력도 커진다. 그러면, 배터리 모듈(module)도 빨리 방전될 수 있다.
도 2는 도 1의 마스터 BMS의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2를 참고하면, 마스터 BMS(100)은, 통신부(110), 채널 분석부(130), 저장부(150), 그리고 제어부(170)를 포함한다.
통신부(110)는, 제어장치(10)와 통신하는 제1 통신모듈, 슬레이브 BMS(200)와 통신하는 제2 통신모듈을 포함할 수 있다.
제1 통신모듈은 제어부(170)의 제어로 제어장치(10)와 통신하여 제1 채널 스캔 정보를 수신하고, 수신된 제1 채널 스캔 정보를 저장부(150)에 저장할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신모듈은, 차량 내 통신에 사용되는 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), 또는 FlexRay 등의 차량통신 모듈을 포함할 수 있다.
제1 채널 스캔 정보는, 배터리 팩(20) 외부에 위치하는 외부단말(1)에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 제1 채널 스캔 정보는, ISM 대역에 포함된 제1 채널(CH_1)부터 제10 채널(CH_10)까지 10개의 채널 각각의 제1 노이즈 종류 및 제1 노이즈 전력을 포함할 수 있다.
제2 통신모듈은 제어부(170)의 제어로 주파수 호핑 코드에 따라 슬레이브 BMS(200)와 무선 통신할 수 있다. 주파수 호핑 코드는 제어부(170)에 의해 생성되어 저장부(150)에 저장될 수 있다.
채널 분석부(130)는 주파수 대역의 복수의 채널을 스캔하고, 복수의 채널 각각의 제2 노이즈 종류 및 제2 노이즈 전력을 측정하여 제2 채널 스캔 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 채널 분석부(130)는, 자동차 시스템(2)이 온 되면, 소정 주기마다 또는 실시간으로 제2 채널 스캔 정보를 생성하여 제어부(170)로 전송할 수 있다. 이때, 주파수 대역은 ISM 대역일 수 있다.
제2 채널 스캔 정보는, 배터리 팩(20) 내부에 위치하는 채널 분석부(130)에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 제2 채널 스캔 정보는, ISM 대역에 포함된 제1 채널(CH_1)부터 제10 채널(CH_10)까지 10개의 채널 각각의 제2 노이즈 종류 및 제2 노이즈 전력을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 제1 채널 스캔 정보 및 제2 채널 스캔 정보는 생성된 장소가 배터리 팩(20) 외부 및 내부로 상이하므로, 제1 채널(CH_1)부터 제10 채널(CH_10) 각각의 제1 노이즈 전력과 제2 노이즈 전력은 서로 상이할 수 있다.
일 실시예에 따른 신호는, 마스터 BMS(100)와 슬레이브 BMS(200) 상호간 송수신되는 데이터이고, 노이즈는 마스터 BMS(100)와 슬레이브 BMS(200) 이외 다른 장치들이 송수신하는 모든 신호를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 채널 스캔 정보 및 제2 채널 스캔 정보에 포함된 채널 별 측정 신호는 모두 노이즈일 수 있다.
저장부(150)는, 배터리 팩(20)의 내부에서 수행되는 무선 통신의 성능 판단의 기준이 되는 기준 신호 대 잡음 비(SNR) 값이 저장될 수 있다(이하, 기준 SNR 값). 저장부(150)는, 제1 통신모듈을 통해 제어장치(10)로부터 수신된 제1 채널 스캔 정보 및 채널 분석부(130)가 생성한 제2 채널 스캔 정보가 저장될 수 있다.
일 실시예에 따라, 마스터 BMS(100)와 슬레이브 BMS(200) 상호간 송수신하는 데이터에 대한 최소한의 신호 대 잡음 비(SNR), 즉, 기준 SNR 값은 제어장치(10)에 의해 기 설정(예를 들어, 5dB)될 수 있다. 예를 들어, 제어부(170)는 기준 SNR 값이 최소한 5dB이 되도록 하는 신호 전력으로 데이터를 슬레이브 BMS(200)로 송신할 수 있다.
제어부(170)는 제1 채널 스캔 정보에 기초하여 복수의 호핑 채널을 선택하고, 제2 채널 스캔 정보 및 기준 SNR 값에 기초하여 복수의 호핑 채널 각각의 신호 세기를 계산하여 주파수 호핑 코드를 생성한다.
우선, 제어부(170)는 ISM 대역에 존재하는 복수의 채널(CH_1-CH_N) 중 주파수 호핑 방법에 사용할 복수의 호핑 채널을 배터리 팩(20) 외부에서 측정된 제1 노이즈 종류 및 제1 노이즈 전력에 기초하여 선택할 수 있다.
예를 들어, 제1 채널 스캔 정보에 기초할 때, ISM 대역에 존재하는 제1 채널(CH_1) 내지 제10 채널(CH_10) 중 채널의 제1 노이즈 전력이 기준값 이하인 채널이 제1 채널(CH_1), 제3 채널(CH_3), 및 제8 채널(CH_8)일 수 있다. 제어부(170)는 제1 채널(CH_1), 제3 채널(CH_3), 및 제8 채널(CH_8)을 호핑 채널로 선택할 수 있다.
다른 예를 들어, 제어부(170)는 ISM 대역에 존재하는 제1 채널(CH_1) 내지 제10 채널(CH_10) 중 채널의 제1 노이즈 전력이 기준값 이하이고, 특정 노이즈 종류가 포함되지 않은 채널을 호핑 채널로 선택할 수 있다. 즉, 제1 노이즈에 의한 전력 밀도가 낮은 채널이라도 원하지 않는 노이즈(블루투스, 와이파이, 지그비 등)가 해당 채널을 사용하는 경우, 제어부(170)는 해당 채널을 호핑 채널로 선택하지 않을 수 있다.
다음으로, 제어부(170)는 배터리 팩(20) 내부에서 측정된 제2 노이즈 전력 및 기준 SNR 값에 기초하여 복수의 호핑 채널 각각의 신호 전력을 계산할 수 있다.
실제 전송되는 데이터의 신호 전력이 높으면, 즉, 노이즈 전력 대비 신호 전력 비율인 SNR 수치가 커지면, 수신 측은 신호를 명확하게 이해할 수 있다. 그러나, 적절한 신호 전력 이상으로 전송하는 경우, 최적의 신호 전력으로 전송하는 경우와 큰 차이 없는 무선 통신 성능을 제공하나, 슬레이브 BMS(200)는 데이터를 전송하기 위해 배터리 모듈(module)의 전력을 많이 소비하게 되는 문제가 있다. 일 실시예에 따라, 제어부(170)는 배터리 팩(20) 내부에서 송수신되는 데이터의 신호 전력을 계산할 때는, 배터리 팩(20) 외부에서 측정된 제1 노이즈 전력이 아닌 배터리 팩(20) 내부에서 측정된 제2 노이즈 전력에 기초하여 계산할 수 있다.
예를 들어, 제어부(170)는 제2 채널 스캔 정보에 포함된 호핑 채널의 제2 노이즈 전력을 추출하고, 추출된 제2 노이즈 전력을 수학식 1에 대입하여 호핑 채널의 신호 전력을 계산할 수 있다. 호핑 채널로 제1 채널(CH_1), 제3 채널(CH_3), 및 제8 채널(CH_8)이 선택된 경우, 제1 채널(CH_1), 제3 채널(CH_3), 및 제8 채널(CH_8) 각각의 제2 노이즈 전력을 제2 채널 스캔 정보에서 추출하고, 추출된 제2 노이즈 전력을 수학식 1에 대입하여 제1 채널(CH_1), 제3 채널(CH_3), 및 제8 채널(CH_8)의 신호 전력을 계산할 수 있다.
다음으로, 제어부(170)는 선택한 복수의 호핑 채널 및 각 호핑 채널의 신호 전력에 기초하여 주파수 호핑 코드를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어부(170)는 제1 채널(CH_1), 제3 채널(CH_3), 제1 채널(CH_1), 제8 채널(CH_8), 제3 채널(CH_3)을 한 세트로 구성할 수 있다. 주파수 호핑 코드는, 상기 채널 세트를 반복하는 순서로 구성될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 무선 통신 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하 도 1 내지 도 3을 참고하여, 배터리 팩 내부에서 무선 통신 방법 및 그 방법을 제공하는 마스터 BMS를 설명한다.
우선, 마스터 BMS(100)는, 배터리 팩(20) 외부에 위치하는 외부단말(1)이 생성한 제1 채널 스캔 정보를 제어장치(10)를 통해 수신할 수 있다(S110).
외부단말(1)은, 배터리 팩(20) 내부의 무선 통신에 사용되는 주파수 대역에 속하는 복수의 채널을 스캔하여 제1 채널 스캔 정보를 생성하고, 제어장치(10)로 전송할 수 있다. 제어장치(10)는, 제1 채널 스캔 정보를 마스터 BMS(100)로 전달할 수 있다.
외부단말(1)은 자동차에 탑승한 운전자가 소지하는 휴대 단말일 수 있다. 예를 들어, 운전자가 자동차에 탑승하여 자동차 시스템(2)을 온 시키면, 외부단말(1)과 자동차 시스템(2)은 기 설정된 통신 모듈로 무선 통신을 수행할 수 있다. 이때, 통신 모듈은 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wi-Fi), 지그비(Zigbee) 등의 통신 모듈일 수 있다.
외부단말(1)은, 주파수 대역의 복수의 채널을 스캔하고, 복수의 채널 각각의 제1 노이즈 종류 및 제1 노이즈 세기를 측정하여 제1 채널 스캔 정보를 생성할 수 있다. 이때, 주파수 대역은 ISM(Industrial Scientific Medical) 대역을 포함할 수 있다. ISM 대역은, 산업, 과학, 의료용으로 할당되어, 별도의 사용 허가 없이 사용할 수 있는 주파수 대역이다.
예를 들어, 제1 채널 스캔 정보는, ISM 대역에 포함된 제1 채널(CH_1)부터 제10 채널(CH_10)까지 10개의 채널 각각의 제1 노이즈 종류 및 제1 노이즈 전력을 포함할 수 있다.
다음으로, 마스터 BMS(100)는, 제1 채널 스캔 정보에 기초하여 주파수 호핑 방법에 사용되는 호핑 채널을 선택할 수 있다(S130).
일 실시예에 따라, 마스터 BMS(100)는, 제1 채널 스캔 정보에 포함된 복수의 채널 각각의 제1 노이즈 세기를 기준값과 비교하고, 복수의 채널 중 제1 노이즈 세기가 제1 기준값보다 작은 채널을 호핑 채널로 선택할 수 있다.
예를 들어, 제1 채널 스캔 정보에 기초할 때, ISM 대역에 존재하는 제1 채널(CH_1) 내지 제10 채널(CH_10) 중 채널의 제1 노이즈 전력이 기준값 이하인 채널이 제1 채널(CH_1), 제3 채널(CH_3), 및 제8 채널(CH_8)일 수 있다. 마스터 BMS(100)는, 제1 채널(CH_1), 제3 채널(CH_3), 및 제8 채널(CH_8)을 호핑 채널로 선택할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 마스터 BMS(100)는, 제1 채널 스캔 정보에 포함된 복수의 채널 각각의 제1 노이즈 세기를 기준값과 비교하고, 복수의 채널 중 제1 노이즈 세기가 제1 기준값보다 작고, 제1 채널 스캔 정보에 포함된 제1 노이즈 종류에 기 지정된 노이즈가 포함되지 않는 채널을 호핑 채널로 선택할 수 있다.
예를 들어, 제1 채널 스캔 정보에 기초할 때, ISM 대역에 존재하는 제1 채널(CH_1) 내지 제10 채널(CH_10) 중 채널의 제1 노이즈 전력이 기준값 이하인 채널이 제1 채널(CH_1), 제3 채널(CH_3), 및 제8 채널(CH_8)일 수 있다. 또한, 기 지정된 노이즈의 종류가 블루투스 프로토콜이고, 제1 채널 스캔 정보에 기초할 때, 제3 채널(CH_3)을 블루투스가 사용할 수 있다. 마스터 BMS(100)는, 제1 채널(CH_1) 및 제8 채널(CH_8)을 호핑 채널로 선택할 수 있다.
다음으로, 마스터 BMS(100)는, 제2 채널 스캔 정보 및 무선 통신에 대한 기준 SNR(Signal to Noise Ratio) 값에 기초하여 호핑 채널의 신호 세기를 계산할 수 있다(S150).
마스터 BMS(100)는 스스로 배터리 팩(20) 내부에서 주파수 대역에 속하는 복수의 채널을 스캔 하여 제2 채널 스캔 정보를 생성할 수 있다. 이때, 제2 채널 스캔 정보는 복수의 채널 각각의 제2 노이즈 세기를 포함할 수 있다.
마스터 BMS(100)는 제2 채널 스캔 정보에 포함된 호핑 채널의 제2 노이즈 세기에 대해 기준 SNR 값을 만족시키는 신호 세기를 계산할 수 있다. 마스터 BMS(100)는 계산된 신호 세기를 호핑 채널의 신호 세기로 결정할 수 있다.
예를 들어, 마스터 BMS(100)는 호핑 채널로 선택한 제1 채널(CH_1)의 제2 노이즈 세기와 기준 SNR 값을 상기 수학식 1에 대입하여, 제1 채널(CH_1)의 신호 세기를 계산할 수 있다. 또한, 마스터 BMS(100)는 호핑 채널로 선택한 제3 채널(CH_3)의 제2 노이즈 세기와 기준 SNR 값을 상기 수학식 1에 대입하여, 제3 채널(CH_3)의 신호 세기를 계산할 수 있다. 또한, 마스터 BMS(100)는 호핑 채널로 선택한 제8 채널(CH_8)의 제2 노이즈 세기와 기준 SNR 값을 상기 수학식 1에 대입하여, 제8 채널(CH_8)의 신호 세기를 계산할 수 있다.
다음으로, 마스터 BMS(100)는, 호핑 채널 및 호핑 채널의 신호 세기에 기초하여 주파수 호핑 방법의 호핑 코드를 생성할 수 있다(S170).
마스터 BMS(100)는, 선택한 호핑 채널인 제1 채널(CH_1), 제3 채널(CH_3), 및 제8 채널(CH_8)이 임의의 패턴을 갖도록 순서를 정할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(100)는, 제1 채널(CH_1), 제3 채널(CH_3), 제1 채널(CH_1), 제8 채널(CH_8), 제3 채널(CH_3)을 채널 세트로 구성할 수 있다. 마스터 BMS(100)는, 채널 세트를 반복하는 순서로 호핑 코드를 생성할 수 있다. 즉, 호핑 코드는, 제1 채널(CH_1), 제3 채널(CH_3), 제1 채널(CH_1), 제8 채널(CH_8), 제3 채널(CH_3), 제1 채널(CH_1), 제3 채널(CH_3), 제1 채널(CH_1), 제8 채널(CH_8), 제3 채널(CH_3), 제1 채널(CH_1), 제3 채널(CH_3), 제1 채널(CH_1), 제8 채널(CH_8), 제3 채널(CH_3)와 같이 반복되고, 각 채널 별 신호 전력에 따라 데이터를 송수신하도록 정해질 수 있다.
다음으로, 마스터 BMS(100)는, 슬레이브 BMS(200)와 같은 시간에 같은 호핑 채널에 위치하도록 호핑 코드에 기초하여 슬레이브 BMS(200)와 동기화를 수행할 수 있다(S190).
마스터 BMS(100)는 슬레이브 BMS(200)가 전송하는 데이터를 수신하기 위하여, 슬레이브 BMS(200)가 데이터를 송신할 때 사용한 호핑 코드와 동일한 호핑 코드를 이용하여 특정 시간에 특정 주파수로 튜닝되어야 한다. 즉, 마스터 BMS(100)는 호핑 코드에 기초하여 슬레이브 BMS(200)와 동기화가 되어야 슬레이브 BMS(200)가 전송한 데이터를 원 상태로 복원할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

Claims (11)

  1. 배터리 팩 내부에서 주파수 호핑 방법으로 슬레이브 BMS(Battery Management System)와 무선 통신을 수행하는 마스터 BMS로서,
    상기 무선 통신에 사용되는 주파수 대역에 속하는 복수의 채널이 상기 배터리 팩 외부의 장치에 의해 스캔되어 생성된 제1 채널 스캔 정보를 수신하는 통신부,
    상기 주파수 대역에 속하는 상기 복수의 채널을 스캔 하여 제2 채널 스캔 정보를 생성하는 채널 분석부,
    상기 무선 통신에 대한 기준 SNR(Signal to Noise Ratio) 값이 저장되는 저장부, 그리고
    상기 주파수 호핑 방법에 사용되는 호핑 채널을 상기 제1 채널 스캔 정보에 기초하여 선택하고, 상기 제2 채널 스캔 정보 및 상기 기준 SNR 값에 기초하여 상기 선택된 호핑 채널의 신호 세기를 계산하는 제어부
    를 포함하는, 마스터 BMS.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 채널 스캔 정보는,
    상기 복수의 채널 각각의 제1 노이즈 세기를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 노이즈 세기를 기준값과 비교하고, 상기 복수의 채널 중 상기 제1 노이즈 세기가 상기 제1 기준값보다 작은 채널을 상기 호핑 채널로 선택하는, 마스터 BMS.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 채널 스캔 정보는,
    상기 복수의 채널 각각의 제1 노이즈 종류 및 제1 노이즈 세기를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 노이즈 세기를 기준값과 비교하고, 상기 복수의 채널 중 상기 제1 노이즈 세기가 상기 제1 기준값보다 작고, 상기 제1 노이즈 종류에 기 지정된 노이즈가 비포함된 채널을 상기 호핑 채널로 선택하는, 마스터 BMS.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 채널 스캔 정보는,
    상기 복수의 채널 각각의 제2 노이즈 세기를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제2 노이즈 세기에 대해 상기 기준 SNR 값을 만족시키는 신호 세기를 계산하고, 상기 계산된 신호 세기를 상기 호핑 채널의 신호 세기로 하는, 마스터 BMS.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 호핑 채널 및 상기 호핑 채널의 신호 세기에 기초하여 상기 주파수 호핑 방법의 호핑 코드를 생성하고,
    상기 슬레이브 BMS와 같은 시간에 같은 호핑 채널에 위치하도록 상기 호핑 코드에 기초하여 상기 슬레이브 BMS와 동기화를 수행하는, 마스터 BMS.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 대역은,
    ISM(Industrial Scientific Medical) 밴드가 속한 주파수 대역을 포함하는, 마스터 BMS.
  7. 배터리 팩 내부에서 마스터 BMS(Battery Management System)가 주파수 호핑 방법으로 슬레이브 BMS와 무선 통신을 수행하는 방법으로서,
    상기 무선 통신에 사용되는 주파수 대역에 속하는 복수의 채널이 상기 배터리 팩 외부의 장치에 의해 스캔되어 생성된 제1 채널 스캔 정보를 수신하는 단계,
    상기 제1 채널 스캔 정보에 기초하여 상기 주파수 호핑 방법에 사용되는 호핑 채널을 선택하는 단계,
    상기 배터리 팩 내부에서 상기 주파수 대역에 속하는 상기 복수의 채널을 스캔 하여 생성된 제2 채널 스캔 정보와 상기 무선 통신에 대한 기준 SNR(Signal to Noise Ratio) 값에 기초하여 상기 호핑 채널의 신호 세기를 계산하는 단계, 그리고,
    상기 호핑 채널 및 상기 호핑 채널의 신호 세기에 기초하여 상기 주파수 호핑 방법의 호핑 코드를 생성하는 단계
    를 포함하는, 배터리 팩 내부에서 무선 통신 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 호핑 채널을 선택하는 단계는,
    상기 제1 채널 스캔 정보에 포함된 상기 복수의 채널 각각의 제1 노이즈 세기를 기준값과 비교하고, 상기 복수의 채널 중 상기 제1 노이즈 세기가 상기 제1 기준값보다 작은 채널을 상기 호핑 채널로 선택하는,
    배터리 팩 내부에서 무선 통신 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 호핑 채널을 선택하는 단계는,
    상기 제1 채널 스캔 정보에 포함된 상기 복수의 채널 각각의 제1 노이즈 세기를 기준값과 비교하고, 상기 복수의 채널 중 상기 제1 노이즈 세기가 상기 제1 기준값보다 작고, 상기 제1 채널 스캔 정보에 포함된 제1 노이즈 종류에 기 지정된 노이즈가 비포함된 채널을 상기 호핑 채널로 선택하는,
    배터리 팩 내부에서 무선 통신 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 호핑 채널의 신호 세기를 계산하는 단계는,
    상기 제2 채널 스캔 정보에 포함된 상기 호핑 채널의 제2 노이즈 세기에 대해 상기 기준 SNR 값을 만족시키는 신호 세기를 계산하고, 상기 계산된 신호 세기를 상기 호핑 채널의 신호 세기로 하는, 배터리 팩 내부에서 무선 통신 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 주파수 호핑 방법의 호핑 코드를 생성하는 단계 이후,
    상기 슬레이브 BMS와 같은 시간에 같은 호핑 채널에 위치하도록 상기 호핑 코드에 기초하여 상기 슬레이브 BMS와 동기화를 수행하는 단계를 더 포함하는 배터리 팩 내부에서 무선 통신 방법.





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US18/628,302 US20240250313A1 (en) 2020-09-21 2024-04-05 Wireless communication method in battery pack and master bms providing the method

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024204901A1 (ko) * 2023-03-27 2024-10-03 (주)에어포인트 공통주파수채널과 복수의 통신주파수채널을 활용하여 일대다 무선통신을 지원하는 배터리셀의 진단시스템 및 방법

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102550319B1 (ko) * 2019-02-01 2023-07-04 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 시스템 및 슬레이브 배터리 관리 시스템
KR20220038921A (ko) * 2020-09-21 2022-03-29 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩 내부에서 무선 통신 방법 및 그 방법을 제공하는 마스터 bms

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100246204B1 (ko) 1997-10-30 2000-03-15 이종훈 조립형 케이블 직선접속재의 휴대용 활선 진단기기
US7283580B2 (en) * 2000-07-21 2007-10-16 Itron, Inc. Spread spectrum meter reading system utilizing low-speed/high-power frequency hopping
US8452316B2 (en) 2004-06-18 2013-05-28 Qualcomm Incorporated Power control for a wireless communication system utilizing orthogonal multiplexing
US7684464B2 (en) * 2004-12-21 2010-03-23 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for performing channel assessment in a wireless communication system
EP2145493B1 (en) * 2007-06-19 2015-08-12 LG Electronics Inc. Enhancement of lte random access procedure
KR101448653B1 (ko) * 2007-10-01 2014-10-15 엘지전자 주식회사 주파수 호핑 패턴 및 이를 이용한 상향링크 신호 전송 방법
US8014345B2 (en) * 2007-10-31 2011-09-06 Motorola Solutions, Inc. Incumbent spectrum hold device
JP2008125110A (ja) 2007-12-17 2008-05-29 Toshiba Corp 無線通信装置及び無線通信システム
KR100949796B1 (ko) 2007-12-18 2010-03-30 한국전자통신연구원 전파잡음 환경에서의 적응형 주파수 호핑율에 의한전파간섭 완화 방법 및 그 장치
US20110106280A1 (en) * 2009-11-03 2011-05-05 Bruce Eric Zeier Automated battery scanning, repair, and optimization
KR101027965B1 (ko) 2009-12-28 2011-04-13 (주)토마토엘에스아이 노이즈 필터를 구비한 배터리 관리 시스템
JP5989648B2 (ja) * 2010-09-20 2016-09-07 コピン コーポレーション スペクトラム拡散オーバーレイ機能を備えたワイヤレス映像ヘッドセット
US9564762B2 (en) * 2010-11-02 2017-02-07 Navitas Solutions Fault tolerant wireless battery area network for a smart battery management system
BR112013010923B1 (pt) 2010-11-02 2020-04-28 Navitas Solutions Inc rede sem fio de área de bateria para um sistema inteligente de gerenciamento de baterias
US9559530B2 (en) * 2010-11-02 2017-01-31 Navitas Solutions Fault tolerant wireless battery area network for a smart battery management system
KR101290902B1 (ko) * 2010-12-01 2013-07-29 서울대학교산학협력단 주파수 도약 확산 시스템의 간섭 신호 회피 장치 및 그 방법
KR101228890B1 (ko) 2011-08-04 2013-02-01 주식회사알에프윈도우 전력 소모를 줄이고 간섭을 회피할 수 있는 위치 추적 장치 및 이를 이용한 위치 추적 방법
US20130175976A1 (en) * 2012-01-11 2013-07-11 Salim Rana Battery Management System
KR101564365B1 (ko) * 2012-11-12 2015-10-29 주식회사 엘지화학 무선 통신을 이용한 배터리 밸런싱 시스템 및 방법
CN104885326B (zh) 2012-12-28 2017-06-13 日立麦克赛尔株式会社 组合电池系统、蓄电池系统以及组合电池系统的监视控制方法
US10182335B2 (en) * 2014-03-04 2019-01-15 Lg Electronics Inc. Method for discovering device in wireless communication system supporting device-to-device communication and apparatus for same
US10117205B2 (en) * 2014-04-10 2018-10-30 Lg Electronics Inc. Method and device for performing synchronization between terminals in wireless communication system
DE102016010432B4 (de) 2016-08-27 2023-01-05 Diehl Metering Systems Gmbh Verfahren zur Selektion der Frequenzkanäle eines Kommunikationssystems
KR102331156B1 (ko) 2016-11-30 2021-11-26 주식회사 엘지에너지솔루션 Hbd를 이용한 배터리 시스템의 통신 품질 분석 방법 및 시스템
US11055615B2 (en) * 2016-12-07 2021-07-06 Arilou Information Security Technologies Ltd. System and method for using signal waveform analysis for detecting a change in a wired network
US10624086B2 (en) * 2017-03-31 2020-04-14 A9.Com, Inc. Wireless security network and communication methods
US11190374B2 (en) * 2017-08-28 2021-11-30 Bright Data Ltd. System and method for improving content fetching by selecting tunnel devices
WO2019098681A1 (ko) * 2017-11-14 2019-05-23 엘지전자 주식회사 시간 분할 듀플렉싱을 지원하는 협대역 iot 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하기 위한 방법 및 이를 위한 장치
KR102575045B1 (ko) 2018-01-09 2023-09-05 현대모비스 주식회사 배터리 충전기 최적효율 제어방법 및 이를 채용한 충전기
KR102255494B1 (ko) 2018-02-22 2021-05-24 주식회사 엘지에너지솔루션 복수의 슬레이브 관리 모듈에게 id를 할당하기 위한 무선 배터리 제어 시스템, 방법 및 배터리 팩
CN110896543B (zh) * 2018-09-12 2021-01-12 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池管理系统及传输信息的方法和装置
CN110896356B (zh) 2018-09-12 2021-02-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池管理系统及系统中的通信方法
EP3900253B1 (en) * 2019-01-10 2024-10-16 Apple Inc. Resource allocation for physical uplink control channel during initial access in nr-unlicensed
KR102550319B1 (ko) 2019-02-01 2023-07-04 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 시스템 및 슬레이브 배터리 관리 시스템
US11050458B2 (en) * 2019-03-25 2021-06-29 General Dynamics Mission Systems, Inc. Node having an adaptive space-spectrum whiteniner and multi-user rake receiver for use in a cooperative broadcast multi-hop network that employs broadcast flood routing and multi-hop transmission with cooperative beamforming and adaptive space-spectrum whitening
EP4027618B1 (en) * 2019-04-02 2024-07-31 Bright Data Ltd. Managing a non-direct url fetching service
KR20210016134A (ko) * 2019-07-31 2021-02-15 주식회사 엘지화학 배터리 상태 예측 장치 및 배터리 상태 예측 방법
KR20210016797A (ko) * 2019-08-05 2021-02-17 주식회사 엘지화학 배터리의 성능 예측 장치 및 애플리케이션
US20220074997A1 (en) * 2020-09-04 2022-03-10 Analog Devices, Inc. Measuring ac frequency response in wireless battery management systems
KR20220038921A (ko) * 2020-09-21 2022-03-29 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩 내부에서 무선 통신 방법 및 그 방법을 제공하는 마스터 bms
KR102673263B1 (ko) * 2020-09-22 2024-06-10 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 저항 산출 장치 및 방법
US20230388980A1 (en) * 2022-05-31 2023-11-30 Texas Instruments Incorporated Efficient unicast super frame communications

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024204901A1 (ko) * 2023-03-27 2024-10-03 (주)에어포인트 공통주파수채널과 복수의 통신주파수채널을 활용하여 일대다 무선통신을 지원하는 배터리셀의 진단시스템 및 방법

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