KR20240006891A - 무선 통신 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 복수의 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System) 상호 간의 무선 통신 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 배터리 시스템은, 배터리 모듈 및 상기 배터리 모듈을 관리하는 슬레이브 BMS(Battery Management System)를 포함하는 배터리 팩을 적어도 하나 포함하는 배터리 시스템에서, 상기 슬레이브 BMS의 통신부, 상기 통신부와 제1 그라운드 사이에 연결되는 커패시터, 상기 제1 그라운드와 상기 커패시터 사이의 접점과 제2 그라운드 사이에 연결되는 인덕터, 그리고 상기 슬레이브 BMS가 외부와 통신하는 안테나 모드에서, 소정의 주파수를 갖는 교류 신호를 상기 통신부에 전달하는 제어부를 포함한다.

Description

무선 통신 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템{WIRELESS COMMUNICATION METHOD AND BATTERY SYSTEM PROVIDING THE SAME}
본 발명은, 복수의 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System) 상호 간의 무선 통신 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템에 관한 것이다.
전기 차량 등에 적용되는 배터리 시스템은, 배터리 모듈 및 배터리 모듈을 관리하는 슬레이브 BMS(Slave Battery Management System)을 포함하는 배터리 팩(Battery Pack)을 복수 개 포함할 수 있다. 또한, 배터리 시스템은, 차량 시스템과 통신하고, 복수의 배터리 팩을 관리하는 마스터 BMS(Master Battery Management System)를 더 포함할 수 있다.
최근 와이어 케이블 및 커넥터와 관련된 전기 배선의 품질 불량, 잦은 유지 보수 문제 등을 해결하고, 전기 차량의 무게 감소로 주행 거리를 증가시키기 위해 마스터 BMS와 복수의 슬레이브 BMS 간의 통신을 무선으로 하는 방법에 대한 연구 개발이 증가하고 있다.
본 발명은, 무선 통신을 위해 별도의 부품을 추가하지 않고도 복수의 BMS(Battery Management System) 간의 무선 통신이 가능한 무선 통신 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은, 다양한 ISM(Industrial Scientific and Medical) 대역(ISM band)에서 복수의 BMS(Battery Management System) 간의 무선 통신이 가능한 무선 통신 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징에 따른 배터리 시스템은, 배터리 모듈 및 상기 배터리 모듈을 관리하는 슬레이브 BMS(Battery Management System)를 포함하는 배터리 팩을 적어도 하나 포함하는 배터리 시스템에서, 상기 슬레이브 BMS의 통신부, 상기 통신부와 제1 그라운드 사이에 연결되는 커패시터, 상기 제1 그라운드와 상기 커패시터 사이의 접점과 제2 그라운드 사이에 연결되는 인덕터, 그리고 상기 슬레이브 BMS가 외부와 통신하는 안테나 모드에서, 소정의 주파수를 갖는 교류 신호를 상기 통신부에 전달하는 제어부를 포함한다.
상기 인덕터는, 상기 배터리 모듈과 상기 슬레이브 BMS 사이에 위치할 수 있다.
상기 인덕터와 상기 제1 그라운드 사이의 길이는, 상기 교류 신호의 파장의 1/4에 대응할 수 있다.
상기 제1 그라운드는, 상기 슬레이브 BMS의 신호 그라운드(signal ground)이고, 상기 제2 그라운드는, 상기 배터리 모듈의 섀시 그라운드(Chassis ground)일 수 있다.
상기 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀 각각과 전기적으로 연결되어, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전류, 전압, 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 데이터를 수집하는 모니터링부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 모니터링부가 상기 배터리 데이터를 수집하는 모니터링 모드에서, 직류 신호를 상기 통신부에 전달할 수 있다.
상기 배터리 시스템은, 상기 통신부와 무선 통신하여 상기 적어도 하나의 슬레이브 BMS를 관리하는 마스터 BMS를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 안테나 모드에서, 상기 통신부를 통해 상기 수집된 배터리 데이터를 상기 마스터 BMS에 전송할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 무선 통신 방법은, 배터리 모듈을 관리하는 슬레이브 BMS(Battery Management System)의 통신부, 상기 통신부와 제1 그라운드 사이에 연결되는 커패시터, 상기 제1 그라운드와 상기 커패시터 사이의 접점과 제2 그라운드 사이에 연결되는 인덕터를 포함하는 배터리 시스템에서 무선 통신하는 방법으로서, 소정의 주파수를 갖는 교류 신호를 상기 통신부에 전달하여, 상기 슬레이브 BMS가 외부와 통신하는 단계를 포함한다.
상기 인덕터는, 상기 배터리 모듈과 상기 슬레이브 BMS 사이에 위치할 수 있다.
상기 인덕터와 상기 제1 그라운드 사이의 길이는, 상기 교류 신호의 파장의 1/4에 대응할 수 있다.
상기 제1 그라운드는 상기 슬레이브 BMS의 신호 그라운드(signal ground)이고, 상기 제2 그라운드는 상기 배터리 모듈의 섀시 그라운드(Chassis ground)일 수 있다.
상기 배터리 시스템은, 상기 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀 각각과 전기적으로 연결되어, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전류, 전압, 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 데이터를 수집하는 모니터링부를 더 포함할 수 있다.
상기 무선 통신 방법은, 상기 외부와 통신하는 단계 이전에, 상기 모니터링부가 상기 배터리 데이터를 수집하는 단계를 더 포함하고, 상기 배터리 데이터를 수집하는 단계는, 직류 신호를 상기 통신부에 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 외부와 통신하는 단계는, 상기 수집된 배터리 데이터를 상기 통신부를 통해 상기 슬레이브 BMS를 관리하는 마스터 BMS에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은, 무선 통신을 위한 부품(예를 들어, 안테나 등)을 BMS PCB(Printed Circuit Board) 내부에 추가할 필요가 없으므로, BMS PCB의 크기를 줄일 수 있다.
본 발명은, 무선 통신을 위한 부품(예를 들어, 안테나 등)의 구매 비용을 절감할 수 있다.
본 발명은, 주파수 대역에 따라 BMS PCB를 변경하지 않아도 되므로, BMS PCB의 공용화 설계(Commonization Design)가 가능하다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하는 블록도이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩을 상세하게 설명하는 블록도이다.
도 3은 도 1의 배터리 팩이 모니터링 모드로 동작할 때를 상세하게 설명하는 블록도이다.
도 4는 도 1의 배터리 팩이 안테나 모드로 동작할 때를 상세하게 설명하는 블록도이다.
도 5는 도 4의 안테나를 상세하게 설명하는 블록도이다.
도 6은 일 실시예에 따를 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 따른 배터리 시스템을 설명하는 블록도이고, 도 2는 도 1의 배터리 팩을 상세하게 설명하는 블록도이다.
도 1을 참고하면, 배터리 시스템(1)은, 배터리(10), 그리고 마스터 BMS(Master BMS, Battery Management System, 이하, 마스터 BMS로 지칭함)(20)를 포함한다.
배터리(10)는, 적어도 하나의 배터리 팩을 포함한다. 도 1에서는, 복수의 배터리 팩(10_1-10_n)을 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 배터리(10)는 하나의 배터리 팩(10_1)을 포함할 수 있다.
이하, 복수의 배터리 팩(10_1-10_n) 중 특정 배터리 팩을 지시할 때 도면 부호 “10_j”를 이용하고, 해당 배터리 팩(10_j)에 포함된 배터리 모듈 및 슬레이브 BMS 각각은 도면 부호 “100j” 및 “200j”를 사용한다. 또한, 이하 설명할 배터리 팩(10_j)에 포함된 커패시터, 인덕터, 접점, 및 안테나 각각은 도면 부호 “Cj”, “Lj”, “Nj”, “200_Aj”를 사용한다.
배터리 팩(10_j)은 배터리 모듈(100j) 및 슬레이브 BMS(200j)를 포함한다.
배터리 모듈(100j)은, 직렬 및/또는 병렬 연결된 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 배터리 셀은 충전 가능한 2차 전지일 수 있다. 도 1 및 도 2에는, 직렬 연결된 3개의 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell3)을 포함하는 배터리 모듈(100j)이 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 배터리 모듈(100j)은 다양한 수의 배터리 셀을 포함할 수 있다.
슬레이브 BMS(200j)는, 배터리 모듈(100j)에 대한 배터리 데이터를 수집하고, 수집된 배터리 데이터를 마스터 BMS(20)에 무선 통신으로 전송할 수 있다. 이때, 배터리 데이터는, 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell3) 각각의 셀 전압, 셀 전류, 및 셀 온도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 데이터는, 배터리 모듈(100j)의 양단 전압인 모듈 전압 및 배터리 모듈(100j)에 흐르는 전류인 모듈 전류 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 2를 참고하면, 슬레이브 BMS(200j)는, 모니터링부(210), 통신부(220), 제어부(230), 커패시터(Cj), 그리고 인덕터(Lj)를 포함할 수 있다.
모니터링부(210)는, 배터리 모듈(100j)에 전기적으로 연결되어, 배터리 데이터를 수집한다. 예를 들어, 모니터링부(210)는 배터리 데이터를 수집할 수 있는 IC(Integrated Circuit)로서 ASIC(Application Specific IC), BMIC(Battery Monitoring IC) 등으로 구성될 수 있다.
도 2를 참고하면, 예를 들어, 모니터링부(210)는, 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell3) 각각의 양극 및 음극에 전기적으로 연결되어, 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell3) 각각의 셀 전압을 측정한다. 다른 예를 들어, 모니터링부(210)는, 전류 센서(미도시) 및 온도 센서(미도시) 각각이 측정하는 셀 전류 및 셀 온도에 대한 정보를 수신할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 모니터링부(210)는 충전 및 방전이 발생하지 않는 휴식(rest) 기간에 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell3) 각각의 셀 전압을 소정 주기 마다 측정하고, 측정된 셀 전압에 기초하여 셀 전류를 계산할 수 있다. 모니터링부(210)는, 소정의 주기마다 또는 실시간 배터리 데이터를 수집하고, 수집한 배터리 데이터를 제어부(230)에 전달할 수 있다.
통신부(220)는, 전송이 필요한 데이터를 가공하는 아날로그 신호 처리 장치일 수 있다. 예를 들어, 통신부(220)는, RFIC(Radio Frequency IC)로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따라, 제어부(230)가 디지털 신호를 아날로그 신호(교류 신호, AC Signal)로 변환하여 통신부(220)에 전달할 수 있다. 그러면, 통신부(220)는 아날로그 신호를 증폭 및 필터링하여 가공하고, 가공된 아날로그 신호를 안테나에 전달한다. 안테나는 가공된 아날로그 신호를 전자기파(Electromagnetic Wave)로 변환하고, 전자기파를 공기 중으로 송출할 수 있다. 상기 안테나는, 실시예에 따라 안테나 모드에서 생성되는 안테나일 수 있으며, 상세한 설명은 하기 도 4 및 도 5와 함께 설명한다.
제어부(230)는, 슬레이브 BMS(200j)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 모니터링부(210)를 제어하여 배터리 데이터를 수집하고, 통신부(220)를 제어하여 수집된 배터리 데이터를 마스터 BMS(20)에 전송할 수 있다.
커패시터(Cj)는, 통신부(220)와 제1 그라운드(GND1) 사이에 연결될 수 있다. 이때, 제1 그라운드(GND1)는, 슬레이브 BMS(200j)에 위치하는 신호 그라운드(Signal ground)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 그라운드(GND1)는, 어스 그라운드(Earth ground) 또는 섀시 그라운드(Chassis ground)로 구현될 수 있다.
인덕터(Lj)는, 제1 그라운드(GND1)와 커패시터(Cj) 사이의 접점(Nj)과 제2 그라운드(GND2) 사이에 연결될 수 있다. 이때, 제2 그라운드(GND2)는, 배터리 모듈(100j)에 위치하는 섀시 그라운드(Chassis ground) 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 그라운드(GND2)는, 어스 그라운드(Earth ground) 또는 신호 그라운드(Signal ground)로 구현될 수 있다.
실시예에 따라, 도 2를 참고하면, 인덕터(Lj)는, 배터리 모듈(100j)과 슬레이브 BMS(200j) 사이의 외부 공간에 위치할 수 있다. 구체적으로, 접점(Nj)과 연결되는 인덕터(Lj)의 일단은 슬레이브 BMS(200j)의 하우징 외부에 위치할 수 있다.
마스터 BMS(20)는, 상위 제어부(2)와 통신하여 명령 및 정보를 수신하고, 수신한 명령에 따라 적어도 하나의 배터리 팩(10_j)에 포함된 슬레이브 BMS(200j)를 관리 및 제어할 수 있다. 이때, 상위 제어부(2)는, 배터리 시스템(1)이 탑재되는 상위 시스템(예를 들어, 자동차, ESS 시스템 등)의 제어부일 수 있다.
다시 도 1을 참고하면, 실시예에 따라, 마스터 BMS(20)는, 복수의 슬레이브 BMS(2001-200N) 각각과 무선 통신하여, 각종 제어 신호를 송신하거나 배터리 데이터를 수신할 수 있다. 도 1에 도시된 외부장치는, 배터리(10)를 충전하는 충전모드에서는 충전기, 배터리(10)가 방전되는 방전모드에서는 부하(예를 들어, 모터 등)일 수 있다.
실시예에 따른 슬레이브 BMS(200j)는, 별도의 안테나 장치를 포함하지 않고도, 마스터 BMS(20)와 무선 통신이 가능하다. 이에 대하여 이하 도 4 및 도 5를 참고하여 상세하게 설명한다.
도 3은 도 1의 배터리 팩이 모니터링 모드로 동작할 때를 상세하게 설명하는 블록도이고, 도 4는 도 1의 배터리 팩이 안테나 모드로 동작할 때를 상세하게 설명하는 블록도이며, 도 5는 도 4의 안테나를 상세하게 설명하는 블록도이다.
실시예에 따라, 배터리 팩(10_j)은 배터리 데이터를 수집하는 모니터링 모드 및 외부와 통신하는 안테나 모드로 동작할 수 있다. 이하, 도 3은 모니터링 모드에서 배터리 팩(10_j)의 구조를 상세하게 설명하고, 도 4 및 도 5는 안테나 모드에서 배터리 팩(10_j)의 구조를 상세하게 설명한다.
도 3을 참고하면, 모니터링 모드에서, 제어부(230)는, 통신부(220)를 제어하여 직류 신호(DC Signal)를 커패시터(Cj)에 전달할 수 있다.
직류(DC, Direct Current) 신호가 커패시터(Cj)에 인가되면, 직류 신호(DC Signal)에서 개방(open)되는 커패시터(Cj)의 전기적 특성에 따라, 도 3과 같은 회로가 형성될 수 있다. 즉, 인덕터(Lj)의 일단은 제1 그라운드(GND1)에 연결되고, 인덕터(Lj)의 타단은 제2 그라운드(GND2)에 연결될 수 있다. 이때, 인덕터(Lj)에 의해 외부 노이즈가 제거될 수 있다.
도 4를 참고하면, 안테나 모드에서, 제어부(230)는, 통신부(220)를 제어하여 소정의 주파수를 갖는 교류 신호(AC Signal)를 커패시터(Cj)에 전달할 수 있다.
교류(AC, Alternating Current) 신호가 커패시터(Cj)에 인가되면, 교류 신호(AC Signal)에서 개방(open)되는 인덕터(Lj)의 전기적 특성에 따라, 도 4와 같은 회로가 형성될 수 있다. 구체적으로, 커패시터(Cj)와 연결된 제1 단, 제1 그라운드(GND1)와 연결된 제2 단, 및 인덕터(Lj)에 인접한 제3 단 사이를 연결하는 전송선로(굵게 표시된 부분)가 역 F 안테나(Inverted-F Antenna) 기능을 수행할 수 있다. 즉, 외부(예를 들어, 마스터 BMS)와 통신하는 안테나 모드에서는, 슬레이브 BMS(200j)에 역 F 안테나 구조에 대응하는 안테나(Aj)가 형성될 수 있다.
역 F 안테나는, 역 L형 안테나(Inverted-L Antenna)의 임피던스 정합을 개선하기 위해 만들어진 안테나이다. 이때, 역 L형 안테나는, 모노폴 안테나(Monopole Antenna)의 상부 길이의 80% 정도를 수평으로 휘게 하여 높이를 줄여 만들어진 안테나일 수 있다.
도 4를 참고하면, 예를 들어, 안테나(200_Aj)는, 통신부(220)를 통해 입력되는 교류 신호를 전자기파(Electromagnetic Wave)로 변환하고, 변환한 전자기파를 공중으로 송신할 수 있다. 다른 예를 들어, 안테나(Aj)는, 전자기파를 수신하고, 수신한 전자기파를 교류 신호로 변환하며, 변환한 교류 신호를 통신부(220)에 전달할 수 있다.
도 5를 참고하면, 실시예에 따라, 안테나(200_Aj)는 안테나 길이(AL)의 4배의 파장(λ)을 가진 주파수에 공진할 수 있다. 구체적으로, 역 F 안테나는 송수신 하려는 신호의 파장(λ)의 1/4에 대응하는 안테나 길이(AL=λ/4)로 구성될 수 있다. 이때, 안테나 길이(AL)는, 인덕터(Lj)와 제1 그라운드(GND1) 사이의 길이에 대응할 수 있다.
예를 들어, 주파수 2.45GHZ에 대응하는 신호를 송수신하기 위해서, 안테나 길이(AL)는 30.61mm로 구성될 수 있다. 다른 예를 들어, 주파수 915MHZ에 대응하는 신호를 송수신하기 위해서, 안테나 길이(AL)는 81.97mm로 구성될 수 있다.
실시예에 따라, 안테나 길이(AL)는, 인덕터(Lj)의 위치(장착 거리)에 따라 결정될 수 있다. 즉, 인덕터(Lj)가 장착되는 위치를 변경하는 간단한 조작으로, 슬레이브 BMS(200j)는 마스터 BMS(20)와 다양한 ISM(Industrial Scientific and Medical) 주파수 대역에서 무선 통신이 가능하다.
도 6은 일 실시예에 따를 무선 통신 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참고하여, 무선 통신 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템을 설명한다.
도 6을 참고하면, 우선, 모니터링부(210)가 배터리 데이터를 수집한다(S100).
모니터링부(210)는, 소정의 주기마다 또는 실시간으로 배터리 데이터를 수집하고, 수집한 배터리 데이터를 제어부(230)에 전달할 수 있다. 이때, 배터리 데이터는, 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell3) 각각의 셀 전압, 셀 전류, 및 셀 온도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 데이터는, 배터리 모듈(100j)의 양단 전압인 모듈 전압 및 배터리 모듈(100j)에 흐르는 전류인 모듈 전류 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
S100 단계에서, 제어부(230)는, 통신부(220)를 제어하여 직류 신호(DC signal)를 커패시터(Cj)에 전달할 수 있다. 구체적으로, 모니터링부(210)가 배터리 데이터를 수집하는 모니터링 모드 단계에서, 직류(DC, Direct Current) 신호가 커패시터(Cj)에 인가되면, 직류 신호(DC Signal)에서 개방(open)되는 커패시터(Cj)의 전기적 특성에 따라, 도 3과 같은 회로가 형성된다. 즉, 양단이 각각 제1 그라운드(GND1) 및 제2 그라운드(GND2)에 연결되고, 제1 그라운드(GND1) 및 제2 그라운드(GND2) 사이에 인덕터(Lj)가 위치할 수 있다. 이때, 인덕터(Lj)에 의해 외부 노이즈가 제거될 수 있다. 그러면, 모니터링부(210)는 외부 노이즈 영향이 적은 배터리 데이터를 수집할 수 있다.
다음으로, 제어부(230)는, 통신부(220)를 통해 수집된 배터리 데이터를 마스터 BMS(20)에 전송한다(S200).
일 실시예에 따라, 제어부(230)는, 통신부(220)를 통해 배터리 데이터를 BMS(20)에 전송할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 제어부(230)는, 통신부(220)를 통해 외부와 무선 통신하여 각종 정보를 전송하거나, 제어 신호를 수신할 수 있다. 이때, 외부는 마스터 BMS(20)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 슬레이브 BMS(200j)의 외부에 위치하는 각종 장치를 포함할 수 있다.
S200 단계에서, 제어부(230)는, 통신부(220)를 제어하여 소정의 주파수를 갖는 교류 신호를 커패시터(Cj)에 전달할 수 있다. 구체적으로, 교류(AC, Alternating Current) 신호가 커패시터(Cj)에 인가되면, 교류 신호(AC Signal)에서 개방(open)되는 인덕터(Lj)의 전기적 특성에 따라, 도 4와 같은 회로가 형성된다. 구체적으로, 커패시터(Cj)와 연결된 제1 단, 제1 그라운드(GND1)와 연결된 제2 단, 및 인덕터(Lj)에 인접한 제3 단 사이를 연결하는 전송선로(굵게 표시된 부분)가 역 F 안테나(Inverted-F Antenna) 기능을 수행할 수 있다. 즉, 외부와 통신하는 안테나 모드 단계에서는, 슬레이브 BMS(200j)에 역 F 안테나 구조에 대응하는 안테나(200_Aj)가 형성될 수 있다.
역 F 안테나는, 역 L형 안테나(Inverted-L Antenna)의 임피던스 정합을 개선하기 위해 만들어진 안테나이다. 이때, 역 L형 안테나는, 모노폴 안테나(Monopole Antenna)의 상부 길이의 80% 정도를 수평으로 휘게 하여 높이를 줄여 만들어진 안테나일 수 있다.
도 5를 참고하면, 예를 들어, 안테나(200_Aj)는, 통신부(220)를 통해 입력되는 교류 신호를 전자기파(Electromagnetic Wave)로 변환하고, 변환한 전자기파를 공중으로 송신할 수 있다. 다른 예를 들어, 안테나(200_Aj)는, 전자기파를 수신하고, 수신한 전자기파를 교류 신호로 변환하며, 변환한 교류 신호를 통신부(220)에 전달할 수 있다.
다시 도 4를 참고하면, 실시예에 따라, 안테나(200_Aj)는 안테나 길이(AL)의 4배의 파장(λ)을 가진 주파수에 공진할 수 있다. 구체적으로, 역 F 안테나는 송수신 하려는 신호의 파장(λ)의 1/4에 대응하는 안테나 길이(AL=λ/4)로 구성될 수 있다. 이때, 안테나 길이(AL)는, 인덕터(Lj)와 제1 그라운드(GND1) 사이의 길이에 대응할 수 있다.
예를 들어, 주파수 2.45GHZ에 대응하는 신호를 송수신하기 위해서, 안테나 길이(AL)는 30.61mm로 구성될 수 있다. 다른 예를 들어, 주파수 915MHZ에 대응하는 신호를 송수신하기 위해서, 안테나 길이(AL)는 81.97mm로 구성될 수 있다.
실시예에 따라, 안테나 길이(AL)는, 인덕터(Lj)의 위치(장착 거리)에 따라 결정될 수 있다. 즉, 인덕터(Lj)가 장착되는 위치를 변경하는 간단한 조작으로, 슬레이브 BMS(200j)는 마스터 BMS(20)와 다양한 ISM(Industrial Scientific and Medical) 주파수 대역에서 무선 통신이 가능하다.
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 (15)

  1. 배터리 모듈 및 상기 배터리 모듈을 관리하는 슬레이브 BMS(Battery Management System)를 포함하는 배터리 팩을 적어도 하나 포함하는 배터리 시스템에서,
    상기 슬레이브 BMS의 통신부,
    상기 통신부와 제1 그라운드 사이에 연결되는 커패시터,
    상기 제1 그라운드와 상기 커패시터 사이의 접점과 제2 그라운드 사이에 연결되는 인덕터, 그리고
    상기 슬레이브 BMS가 외부와 통신하는 안테나 모드에서, 소정의 주파수를 갖는 교류 신호를 상기 통신부에 전달하는 제어부
    를 포함하는 배터리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인덕터는,
    상기 배터리 모듈과 상기 슬레이브 BMS 사이에 위치하는, 배터리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인덕터와 상기 제1 그라운드 사이의 길이는,
    상기 교류 신호의 파장의 1/4에 대응하는, 배터리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 그라운드는, 상기 슬레이브 BMS의 신호 그라운드(signal ground)이고,
    상기 제2 그라운드는, 상기 배터리 모듈의 섀시 그라운드(Chassis ground)인, 배터리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀 각각과 전기적으로 연결되어, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전류, 전압, 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 데이터를 수집하는 모니터링부
    를 더 포함하는, 배터리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모니터링부가 상기 배터리 데이터를 수집하는 모니터링 모드에서, 직류 신호를 상기 통신부에 전달하는, 배터리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 통신부와 무선 통신하여 상기 적어도 하나의 슬레이브 BMS를 관리하는 마스터 BMS
    를 더 포함하는, 배터리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 안테나 모드에서, 상기 통신부를 통해 상기 수집된 배터리 데이터를 상기 마스터 BMS에 전송하는, 배터리 시스템.
  9. 배터리 모듈을 관리하는 슬레이브 BMS(Battery Management System)의 통신부, 상기 통신부와 제1 그라운드 사이에 연결되는 커패시터, 상기 제1 그라운드와 상기 커패시터 사이의 접점과 제2 그라운드 사이에 연결되는 인덕터를 포함하는 배터리 시스템에서 무선 통신하는 방법으로서,
    소정의 주파수를 갖는 교류 신호를 상기 통신부에 전달하여, 상기 슬레이브 BMS가 외부와 통신하는 단계
    를 포함하는, 무선 통신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 인덕터는,
    상기 배터리 모듈과 상기 슬레이브 BMS 사이에 위치하는, 무선 통신 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 인덕터와 상기 제1 그라운드 사이의 길이는,
    상기 교류 신호의 파장의 1/4에 대응하는, 무선 통신 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 그라운드는, 상기 슬레이브 BMS의 신호 그라운드(signal ground)이고,
    상기 제2 그라운드는, 상기 배터리 모듈의 섀시 그라운드(Chassis ground)인, 무선 통신 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 시스템은,
    상기 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀 각각과 전기적으로 연결되어, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전류, 전압, 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 데이터를 수집하는 모니터링부
    를 더 포함하는, 무선 통신 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 외부와 통신하는 단계 이전에, 상기 모니터링부가 상기 배터리 데이터를 수집하는 단계를 더 포함하고,
    상기 배터리 데이터를 수집하는 단계는,
    직류 신호를 상기 통신부에 전달하는 단계를 포함하는, 무선 통신 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 외부와 통신하는 단계는,
    상기 수집된 배터리 데이터를 상기 통신부를 통해 상기 슬레이브 BMS를 관리하는 마스터 BMS에 전송하는 단계를 포함하는, 무선 통신 방법.


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