WO2020242131A1 - 배터리 관리 시스템 및 상위 시스템으로 데이터를 송신하는 방법 - Google Patents

배터리 관리 시스템 및 상위 시스템으로 데이터를 송신하는 방법 Download PDF

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WO2020242131A1
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bms
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upper system
transmitting
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양성열
이상훈
박찬하
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a technique for efficiently transmitting data collected from a plurality of lower BMSs to a higher level system.
  • the secondary battery is a battery capable of charging and discharging, and includes all of a conventional Ni/Cd battery, a Ni/MH battery, and a recent lithium ion battery.
  • lithium-ion batteries have the advantage of having much higher energy density than conventional Ni/Cd batteries and Ni/MH batteries, and lithium-ion batteries can be manufactured in a small size and light weight, so they are used as power sources for mobile devices.
  • lithium-ion batteries are drawing attention as a next-generation energy storage medium as their range of use has been expanded as a power source for electric vehicles.
  • the secondary battery is generally used as a battery pack including a battery module in which a plurality of battery cells are connected in series and/or in parallel.
  • the state and operation of the battery pack are managed and controlled by the battery management system.
  • a plurality of battery modules are connected in series/parallel to form a battery rack, and a plurality of battery racks are connected in parallel to form a battery bank.
  • a battery bank can be used as an ESS (Energy storage system).
  • ESS Electronicgy storage system
  • Each battery module is monitored and controlled by the corresponding module BMS.
  • Rack BMS the top controller in each battery rack, monitors and controls each module BMS, and monitors and controls the entire battery rack status based on information obtained from the module BMS.
  • the system includes a configuration that senses the battery state, a configuration that collects it and delivers it to a higher system, a configuration that delivers the collected battery state information to the upper system, and this information. It includes a configuration to display on the user screen.
  • the configuration of collecting battery status information sensed by an ESS BMS system and transmitting it to an upper system has periodically transmitted sensing data according to the state of the upper system.
  • An object of the present invention is to solve the constraints on the storage method and the transmission method in the configuration of collecting the sensed battery status information and transmitting data to the upper system and transmitting and receiving data between the upper system.
  • a BMS comprising: a data processing unit that classifies first data if it determines that data received in real time from a plurality of lower BMSs is data to be urgently transmitted based on a predetermined criterion, and otherwise classifies it as second data; A first data transmission unit for transmitting the first data to an upper system through a first communication protocol; A second data storage unit accumulating and storing the second data; And a second data communication unit configured to transmit the second data stored in the second data storage unit to the upper system through a second communication protocol different from the first communication protocol.
  • the first communication protocol is transmitted through a CAN method
  • the second communication protocol is transmitted through a streaming method.
  • the second data communication unit transmits data in a block form through Ethernet-based User Datagram Protocol (UDP) or Transmission Control Protocol (TCP), or Wi-Fi. Characterized in that.
  • UDP User Datagram Protocol
  • TCP Transmission Control Protocol
  • Wi-Fi Wi-Fi
  • the second data storage unit may store the second data together with a time stamp received together with the data.
  • the second data communication unit transmits the second data periodically or in a block form to the upper system upon receiving a transmission request from the upper system.
  • the data processing unit is at least one of abnormal or dangerous data received from the lower BMS, overvoltage, undervoltage, terminal opening, and temperature change of the battery above a preset value.
  • the data processing unit is at least one of abnormal or dangerous data received from the lower BMS, overvoltage, undervoltage, terminal opening, and temperature change of the battery above a preset value.
  • the BMS is characterized in that it is an ESS BMS.
  • a BMS comprising: a digital-to-analog data conversion unit for receiving digital signals from a plurality of terminals and converting them into analog data; A data transmission unit for receiving the analog data from the digital-to-analog data conversion unit and transmitting the analog data to an upper system through a first communication protocol; A second data receiver configured to receive second data from a plurality of lower BMSs; A second data storage unit accumulating and storing the second data; And a second data communication unit configured to transmit the second data stored in the second data storage unit to the upper system through a second communication protocol different from the first communication protocol.
  • the first communication protocol is transmitted by a CAN method
  • the second communication protocol is transmitted by a streaming method.
  • the second data communication unit transmits data in a block form through Ethernet-based User Datagram Protocol (UDP), Transmission Control Protocol (TCP), or Wi-Fi. Characterized in that.
  • UDP User Datagram Protocol
  • TCP Transmission Control Protocol
  • Wi-Fi Wi-Fi
  • the second data storage unit may store the second data together with a time stamp received together with the second data.
  • the second data communication unit transmits the second data periodically or when a transmission request is received from the upper system in a block form.
  • the first data is signal data directly received from an MCCB (wiring breaker) or a protection relay, and signal data directly received from various sensors (door open, overvoltage/overcurrent relay, etc.)
  • the second data may be data relating to at least one of, and the second data is data relating to at least one of battery cell voltage, temperature or diagnostic data, self-diagnosis result data, and fan status data.
  • the BMS is a BMS for ESS.
  • a method for transmitting data to an upper system comprising: determining whether data received from a lower BMS is data to be urgently transmitted based on a preset reference; Determining the received data as first data when it is determined that the data is data to be urgently transmitted according to a preset criterion, and transmitting the received data to an upper system through a first communication protocol; Determining the received data as second data when the data is not data to be urgently transmitted and storing the received data in a second data storage unit; And transmitting the second data stored in the second data storage unit to the upper system through a second communication protocol.
  • the first communication protocol is transmitted through a CAN method
  • the second communication protocol is transmitted through a streaming method.
  • the second data is Ethernet-based User Datagram Protocol (UDP) or Transmission Control Protocol (TCP), or Wi-Fi. It is characterized in that it is transmitted in a block form.
  • UDP User Datagram Protocol
  • TCP Transmission Control Protocol
  • the second data is transmitted to the upper system in a block form when the second data is periodically transmitted or when a transmission request is received from the upper system. It is characterized by being.
  • the data received from the lower BMS is abnormal or dangerous data.
  • the case is the case of data relating to at least one of an overvoltage, a low voltage, an open terminal, and a temperature change of a battery that exceeds a preset value.
  • the method of transmitting data to the upper system is characterized in that it is performed by an ESS BMS.
  • FIG. 1 schematically shows a configuration of a plurality of battery racks in an ESS according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 shows a BMS system according to the present invention.
  • FIG. 3A shows a BMS system according to an embodiment of the present invention.
  • 3B is a flowchart illustrating a method of transmitting data to an upper system by a BMS according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows a BMS system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of transmitting data to an upper system by a BMS according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of transmitting data to an upper system by a BMS according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a hardware configuration of a battery management system according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, A, B, (a), (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term.
  • a component is described as being “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component between each component It should be understood that may be “connected”, “coupled” or “connected”.
  • FIG. 1 schematically shows a configuration of a plurality of battery racks in an ESS according to an embodiment of the present invention.
  • the ESS includes a plurality of battery racks (20, 30, 40). Each battery rack includes a plurality of battery modules 100 to 110 connected in series or in parallel.
  • Each of the battery modules 100 to 110 includes a Battery Management System (BMS) that controls and monitors the battery module.
  • BMS Battery Management System
  • MBMS module BMS
  • RBMS rack BMS
  • the RBMS may transmit a command received from the upper system to each battery module or a corresponding battery module.
  • Each MBMS monitors the battery status by sensing the temperature, voltage, and current of each battery module or battery cell, and transmits the monitored information data wirelessly or wired to the RBMS.
  • the RBMS can directly transmit this data to the host system, or send information data that determines the status of the battery module based on this data to the host system. have.
  • Fig. 2 shows a BMS system according to the present invention.
  • the ESS rack 20 includes a plurality of battery racks. Each battery rack includes a plurality of battery modules connected in series or in parallel. Each battery module is monitored and controlled by each module BMS.
  • FIG. 2 shows an RBMS (100, rack BMS) for one battery rack included in the ESS rack 20, and a plurality of MBMS (102 to 110, module BMS) communicating wirelessly with the RBMS 100 ) Is shown.
  • Each MBMS (102 to 110) is the voltage, current, temperature data measured by each battery module, and the normal state information data or abnormal data (e.g. For example, all information related to an abnormality of the battery such as an overvoltage state, a low voltage state, and a sudden temperature change) is transmitted to the RBMS 100.
  • each of the MBMSs 102 to 106 transmits fan status data attached to the battery module to the RBMS 100.
  • the RBMS 100 may receive a digital signal separately through a terminal. Digital signals can also be input through the terminal.
  • the digital signal received by the RBMS 100 is an abnormal signal that must be directly transmitted to the upper system, for example, a signal directly received from a MCCB (wiring breaker) or a protection relay, various sensors (door open, overvoltage/overcurrent relay, etc.) It may be a signal directly received from, or the like.
  • MCCB wiring breaker
  • a protection relay various sensors (door open, overvoltage/overcurrent relay, etc.) It may be a signal directly received from, or the like.
  • the RBMS 100 classifies the data received from each of the MBMSs 102 to 110 into first data and second data according to a predetermined criterion. If it is determined that it is data related to an abnormality in a battery or an abnormality in a battery module among the data received from the MBMS 102 to 110, it is classified as first data (real-time data) according to a preset criterion.
  • the first data may include battery overvoltage, undervoltage, terminal open, rapid battery temperature change data of more than a preset value, or battery abnormality or danger signal data received from MBMS, etc., from the RBMS 100 to the upper system in real time. It may be data that needs to be transmitted.
  • the criteria set as the first data may be set in advance.
  • the RBMS 100 classifies it as second data (time series data) when it is determined that the order of occurrence of the event is important data or global time data is necessary data among data received from the MBMS 102 to 110.
  • second data time series data
  • the order of occurrence of an event is important data
  • global time data may include battery cell voltage, temperature, battery module diagnostic data, and the like.
  • the RBMS 100 classifies the data received from the MBMS 102 to 110 as second data in order to prioritize urgent data processing in the case of data with low urgency.
  • data with low urgency may include battery module self-diagnosis result data, AUX (fan state, door open, etc.) sensing data.
  • AUX fan state, door open, etc.
  • a criterion set as the second data may also be set in advance.
  • the data received by the RBMS 100 is not classified, and the first data may be based on an input of a separate digital signal.
  • the digital signal converted to the first data is, for example, an abnormal signal that must be directly transmitted to the upper system, for example, a signal directly received from an MCCB (wiring breaker) or a protection relay, and various sensors (door open, overvoltage/overcurrent It may be a signal directly received from a relay, etc.).
  • MCCB wiring breaker
  • a protection relay various sensors (door open, overvoltage/overcurrent It may be a signal directly received from a relay, etc.).
  • the first data is transmitted to the upper system in real time through CAN communication.
  • the first data is analog data obtained by converting a directly input digital signal.
  • transmission of the first data is not limited only to the CAN communication method, and in addition, various methods capable of real-time communication such as EtherCAT may be used.
  • the second data is stored in the second data storage unit 306.
  • the second data may include a time stamp indicating the measured time as needed.
  • the stored second data is transmitted to the upper system in a block form at a preset period, or when a request signal from the upper system is received, it is transmitted to the upper system in a block form.
  • the second data is transmitted to the upper system by streaming.
  • the RMBS 100 is transmitted to the upper system 10 by, for example, Ethernet-based UDP (User Datagram Protocol) or TCP (Transmission Control Protocol), or Wi-Fi, which has a relatively high transmission speed.
  • Ethernet-based UDP User Datagram Protocol
  • TCP Transmission Control Protocol
  • Wi-Fi Wireless Fidelity
  • I can.
  • this is an exemplary communication method, and there is no particular limitation on the communication method. Any communication method in which the stored second data can be transmitted to the upper system 10 in a streaming block form with a corresponding time stamp may be used.
  • RBMS and MBMS are exemplarily described in this specification, any configuration may be used as long as it is a BMS that transmits data to an upper system and a lower BMS thereof.
  • FIG. 3A shows a BMS system according to an embodiment of the present invention.
  • the RBMS 100 includes a receiving unit 300, a data processing unit 302, a first data transmission unit 304, a second data storage unit 306, and a second data communication unit 308.
  • the receiving unit 300 receives data from the plurality of MBMSs 102 to 110 in real time.
  • the received data includes the voltage, current, temperature data measured by each battery module, and normal state information data or abnormal data (e.g., overvoltage status, information data diagnosed by the MBMS 102 to 110) respectively. All information related to battery abnormalities, such as low voltage conditions and sudden temperature changes) may be included.
  • the received data may include all status information related to the battery and the battery module, such as fan status data attached to the battery module.
  • the data processing unit 302 receives the data received by the receiving unit 300 in real time.
  • the data processing unit 302 classifies the received data into first data and second data based on a preset reference.
  • the first data is data related to an abnormality in a battery or an abnormality in a battery module, and may be data that must be immediately transmitted to an upper system.
  • the first data may include battery overvoltage, undervoltage, terminal open, rapid battery temperature change data of more than a preset value, or battery abnormality or danger signal data received from MBMS. It may be data that needs to be transmitted to 10).
  • the criteria set as the first data may be set in advance.
  • the second data may be data in which an order of occurrence of an event is important among data received from the MBMS 102 to 110 or data requiring global time data.
  • the order of occurrence of an event is important data
  • global time data may include battery cell voltage, temperature, battery module diagnostic data, and the like.
  • the second data may include a time stamp indicating the measured time as needed.
  • the second data may be data of low urgency among data received from the MBMS 102 to 110 in order to process urgent data.
  • data with low urgency may include battery module self-diagnosis result data, AUX (fan state, door open, etc.) sensing data.
  • AUX fan state, door open, etc.
  • a criterion set as the second data may also be set in advance.
  • the data classified as first data in the data processing unit 302 is transmitted to the first data transmission unit 304.
  • the first data transmission unit 304 transmits the first data to the upper system 10 in real time through a CAN communication method.
  • the communication method of the first data transmission unit 304 may be the same as the conventional data communication method with the host system 10 in terms of an interface, a transmission method, and a transmission period.
  • the data classified as second data by the data processing unit 302 is transferred to the second data storage unit 306.
  • the second data storage unit 306 stores the second data received by the data processing unit 302 (in some cases, including a time stamp). By storing the second data together with the time stamp and transmitting it by streaming, the communication time can be shortened.
  • the second data communication unit 308 periodically transmits the second data in a block form to the upper system 10 or when a second data transmission request signal is received from the upper system 10 by streaming to the upper system 10. .
  • the transmission may be transmitted over Ethernet-based User Datagram Protocol (UDP), Transmission Control Protocol (TCP), or Wi-Fi, which has a relatively high transmission speed.
  • UDP User Datagram Protocol
  • TCP Transmission Control Protocol
  • Wi-Fi Wi-Fi
  • 3B is a flowchart illustrating a method of transmitting data to an upper system by a BMS according to an embodiment of the present invention.
  • the receiving unit 300 receives data from the plurality of lower BMSs 102 to 110 in real time (S300).
  • the received data includes voltage, current, and temperature data measured by each battery module or battery cell, and normal state information data or abnormal data (for example, among information data that diagnosed the battery status by MBMS 102 to 110). All information related to battery abnormalities, such as overvoltage conditions, undervoltage conditions, and sudden temperature changes) may be included.
  • the received data may include all status information related to the battery and the battery module, such as fan status data attached to the battery module.
  • the data processing unit 302 determines whether the received data is data to be urgently transmitted based on a preset reference (S302).
  • the data processing unit 302 analyzes the data received from the receiving unit 300 and the received data is urgently transmitted based on a preset standard, for example, battery overvoltage, low voltage, terminal open, and sudden battery over a preset value. It is determined whether there is temperature change data or battery abnormality or danger signal data received from MBMS.
  • the data processing unit 302 determines the data as first data (S304).
  • the data processing unit 302 transmits the data determined as the first data to the first data transmission unit 304.
  • the first data transmission unit 304 transmits the first data to the upper system 10 in a can manner in real time (S306).
  • the data processing unit 302 determines it as second data (S308).
  • the second data may be, for example, data in which an order of occurrence of an event is important among received data, or data requiring global time data.
  • the order of occurrence of an event is important data, or global time data may include battery cell voltage, temperature, battery module diagnostic data, and the like.
  • the second data may include a time stamp indicating the measured time as needed.
  • the second data may be data of low urgency among data received from the MBMS 102 to 110 in order to process urgent data.
  • data with low urgency may include battery module self-diagnosis result data, AUX (fan state, door open, etc.) sensing data.
  • AUX fan state, door open, etc.
  • a criterion set as the second data may also be set in advance.
  • the data processing unit 302 transfers the data determined as the second data to the second data storage unit 306.
  • the second data storage unit 306 Upon receiving the second data, the second data storage unit 306 stores the second data together with a time stamp (S310). By storing the second data and performing streaming transmission in the form of a block, communication time can be shortened.
  • the second data is transmitted by streaming to the upper system 10 by receiving a transmission request signal from the upper system 10 or at a preset period (S312).
  • the transmission may be transmitted over Ethernet-based User Datagram Protocol (UDP), Transmission Control Protocol (TCP), or Wi-Fi, which has a relatively high transmission speed.
  • UDP User Datagram Protocol
  • TCP Transmission Control Protocol
  • Wi-Fi Wi-Fi
  • FIG. 4 shows a BMS system according to another embodiment of the present invention.
  • the RMBS 100 includes a plurality of terminals 401, 403, and 405, a D/A data conversion unit 400, a first data transmission unit 402, a reception unit 404, a second data storage unit 406, and a second It includes a data communication unit (408).
  • Digital signals are received from a plurality of terminals 401, 403, and 405.
  • the digital signal received by the RBMS 100 is an abnormal signal that must be directly transmitted to the upper system, for example, a signal directly received from a MCCB (wiring breaker) or a protection relay, various sensors (door open, overvoltage/overcurrent relay, etc.) It may be a signal directly received from As well as examples, the digital signal may be directly input as a digital signal through a sensor, and all urgent information to be transmitted to the upper system 10 in real time may be implemented with this configuration.
  • the digital signal directly received in this way is converted to analog and is received by a pre-configured device as a signal to be transmitted to the upper system 10 in real time.
  • the D/A data conversion unit 400 converts the received digital signal into an analog signal.
  • the digital signals received through the plurality of terminals are signals to be transmitted to an upper system in real time, and the data converted into analog data is first data.
  • the D/A data conversion unit 400 converts the digital signal into an analog signal, and then transmits the first data corresponding to the analog data to the first data transmission unit 402.
  • the first data transmission unit 402 Upon receiving the first data from the D/A data conversion unit 400, the first data transmission unit 402 transmits the first data to the upper system in real time in a CAN manner.
  • the receiving unit 404 receives data from a plurality of MBMS.
  • the data received from the plurality of MBMS may be data whose order of occurrence of an event is important, or data requiring global time data, for example, battery cell voltage, temperature, battery module diagnostic data, and the like.
  • the data received by the receiver 404 may include a time stamp indicating the measured time.
  • the data received by the receiving unit 404 may be data with low urgency, and may include, for example, battery module self-diagnosis result data, AUX (fan state, door open, etc.) sensing data.
  • the data received by the receiving unit 404 may be set in advance.
  • the data received by the receiving unit 404 is the second data and is transmitted to the second data storage unit 406.
  • the second data storage unit 406 stores the received second data together with a time stamp. By storing the second data in this way and transmitting it by streaming in a block form, communication time can be shortened.
  • the second data communication unit 408 periodically transmits the second data stored in the block form to the upper system 10 or when a second data transmission request signal is received from the upper system 10 to the upper system 10. do.
  • the transmission may be transmitted over Ethernet-based User Datagram Protocol (UDP), Transmission Control Protocol (TCP), or Wi-Fi, which has a relatively high transmission speed.
  • UDP User Datagram Protocol
  • TCP Transmission Control Protocol
  • Wi-Fi Wi-Fi
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of transmitting data to an upper system by a BMS according to another embodiment of the present invention.
  • a digital signal is received from the plurality of terminals 401, 403, and 405 (S500).
  • the digital signal received by the RBMS 100 is an abnormal signal that must be directly transmitted to the upper system, for example, a signal directly received from a MCCB (wiring breaker) or a protection relay, various sensors (door open, overvoltage/overcurrent relay, etc.) It may be a signal directly received from As well as examples, the digital signal may be directly input as a digital signal through a sensor, and all urgent information to be transmitted to the upper system 10 in real time may be implemented with this configuration.
  • the digital signal directly received in this way is converted to analog and is received by a pre-configured device as a signal to be transmitted to the upper system 10 in real time.
  • the D/A data conversion unit 400 converts the received digital signal into an analog signal (S502).
  • the digital signals received through the plurality of terminals are signals to be transmitted to the upper system in real time, and the data converted into analog data is the first data.
  • the D/A data conversion unit 400 converts the digital signal into an analog signal and then transmits first data, which is data of the analog signal, to the first data transmission unit 402.
  • the first data transmission unit 402 which has received the first data from the D/A data conversion unit 400, transmits it to the host system 10 in real time (S504).
  • the first data transmission unit 402 may transmit the first data in real time to the upper system 10 in a CAN method.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of transmitting data to an upper system by a BMS according to another embodiment of the present invention.
  • the receiving unit 404 receives data from a plurality of MBMS (S600).
  • the data received from the plurality of MBMS may be data whose order of occurrence of an event is important, or data requiring global time data, for example, battery cell voltage, temperature, battery module diagnostic data, and the like.
  • the second data may include, for example, a time stamp indicating the measured time.
  • the data received by the receiving unit 404 may be data with low urgency, and may include, for example, battery module self-diagnosis result data, AUX (fan state, door open, etc.) sensing data.
  • the data received by the receiving unit 404 may be set in advance.
  • the data received by the receiving unit 404 is the second data and is transmitted to the second data storage unit 406.
  • the second data storage unit 406 stores the received second data together with a time stamp (S602). By storing the second data in this way and transmitting it by streaming in a block form, communication time can be shortened.
  • the second data communication unit 408 transmits the second data stored in the upper system 10 periodically or in a block form to the upper system 10 when receiving a second data transmission request signal from the upper system 10. Do (S604).
  • the transmission may be transmitted over Ethernet-based User Datagram Protocol (UDP), Transmission Control Protocol (TCP), or Wi-Fi, which has a relatively high transmission speed.
  • UDP User Datagram Protocol
  • TCP Transmission Control Protocol
  • Wi-Fi Wi-Fi
  • FIG. 7 is a block diagram showing a hardware configuration of a battery management system according to an embodiment of the present invention.
  • the battery management system includes a microcontroller (MCU) 710 that controls various processes and configurations, an operating system program and various programs (for example, a battery pack abnormality diagnosis program or a battery pack temperature estimation program).
  • An input/output interface 730 that provides an input interface and an output interface between the memory 720 and the battery cell module and/or the semiconductor switching device, and a communication interface 740 capable of communicating with the outside through a wired/wireless communication network. I can.
  • the computer program according to the present invention is recorded in the memory 720 and processed by the microcontroller 710, so that it may be implemented as a module that performs each functional block shown in FIGS. 3A and 4. .
  • references to'one embodiment' of the principles of the present invention and various variations of this expression are related to this embodiment and that specific features, structures, characteristics, etc. are included in at least one embodiment of the principles of the present invention. it means. Therefore, the expression'in one embodiment' and any other modified examples disclosed throughout this specification are not necessarily all referring to the same embodiment.

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Abstract

본 발명은 복수의 하위 BMS로부터 실시간으로 수신되는 데이터를 미리 결정된 기준으로 긴급 송신해야 하는 데이터로 판단하면 제1 데이터로 분류하고 그렇지 않으면 제2 데이터로 분류하는 데이터 처리부; 상기 제1 데이터를 상위 시스템으로 제1 통신 프로토콜로 송신하는 제1 데이터 송신부; 상기 제2 데이터를 누적 저장하는 제2 데이터 저장부; 및 상기 제2 데이터 저장부에 저장된 상기 제2 데이터를 상기 상위 시스템으로 상기 제1 통신 프로토콜과 상이한 제2 통신 프로토콜로 송신하는 제2 데이터 통신부를 포함하는 BMS를 포함한다.

Description

배터리 관리 시스템 및 상위 시스템으로 데이터를 송신하는 방법
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2019년 05월 28일 자 한국 특허 출원 제10-2019-0062681호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 복수의 하위 BMS로부터 취합된 데이터를 효율적으로 상위 시스템으로 송신하기 위한 기술에 관한 것이다.
최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등과 최근의 리튬 이온 전지를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 전지는 소형, 경량으로 제작할 수 있어서, 이동 기기의 전원으로 사용된다. 또한, 리튬 이온 전지는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.
이차 전지는 일반적으로 복수 개의 배터리 셀들이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩으로 이용된다. 그리고 배터리 팩은 배터리 관리 시스템에 의하여 상태 및 동작이 관리 및 제어된다.
복수의 배터리 모듈은 직/병렬 연결되어 배터리 랙을 구성하고, 또한 복수의 배터리 랙이 병렬 연결되어 배터리 뱅크를 구성한다. 이러한 배터리 뱅크는 ESS(Energy storage system)으로 사용될 수 있다. 각각의 배터리 모듈은 대응하는 모듈 BMS에 의하여 모니터링되고 제어된다. 각 배터리 랙 내의 최상위 제어기인 랙 BMS는 각 모듈 BMS를 모니터링하고 제어하며, 모듈 BMS로부터 획득한 정보를 바탕으로 전체 배터리 랙 상태를 모니터링하고 제어한다.
이렇게, ESS용 BMS 시스템의 경우, 해당 시스템은 배터리 상태를 센싱하는 구성과, 이를 취합하고 상위 시스템으로 전달하는 구성을 포함하고, 취합된 배터리 상태 정보를 상위 시스템으로 전달하는 구성, 및 이 정보를 사용자 화면에 디스플레이하는 구성을 포함한다.
종래에는, ESS용 BMS시스템에서 센싱된 배터리 상태 정보를 취합하고, 상위 시스템으로 전달하는 구성은 상위 시스템의 상태에 따라 주기적으로 센싱 데이터를 송신하고 있었다.
그러나, 이런 경우, 센싱된 배터리 상태 정보를 취합하고, 상위 시스템으로 전달하는 구성과, 상위 시스템 간의 상태(예를 들어, can 통신 방식, 저장 장치의 용량 등)의 문제로 센싱할 수 있는 모든 데이터를 실시간으로 송신하지 못하는 상황이 있었다. 따라서, 정확한 로그를 취할 수 없으며 그에 따라 정확한 배터리 상태 등의 분석이 어려웠다.
본 발명은 센싱된 배터리 상태 정보를 취합하고, 상위 시스템으로 전달하는 구성과 상위 시스템 간의 데이터를 송수신함에 있어서, 저장 방식 및 송신 방식에 대한 제약 사항을 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BMS로서, 복수의 하위 BMS로부터 실시간으로 수신되는 데이터를 미리 결정된 기준으로 긴급 송신해야 하는 데이터로 판단하면 제1 데이터 분류하고 그렇지 않으면 제2 데이터로 분류하는 데이터 처리부; 상기 제1 데이터를 상위 시스템으로 제1 통신 프로토콜로 송신하는 제1 데이터 송신부; 상기 제2 데이터를 누적 저장하는 제2 데이터 저장부; 및 상기 제2 데이터 저장부에 저장된 상기 제2 데이터를 상기 상위 시스템으로 상기 제1 통신 프로토콜과 상이한 제2 통신 프로토콜로 송신하는 제2 데이터 통신부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BMS에 있어서, 상기 제1 통신 프로토콜은 CAN 방식으로 송신하는 것이고, 상기 제2 통신 프로토콜은 스트리밍 방식으로 송신하는 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BMS에 있어서, 상기 제2 데이터 통신부는 이더넷 기반의 UDP(User Datagram Protocol) 또는 TCP(Transmission Control Protocol), 또는 와이 파이(wi-fi)로 데이터를 블록 형태로 송신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BMS에 있어서, 상기 제2 데이터 저장부는 상기 제2 데이터를 상기 데이터와 함께 수신된 타임 스탬프와 함께 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BMS에 있어서, 상기 제2 데이터 통신부는 상기 제2 데이터를 주기적으로 또는, 상기 상위 시스템으로부터 송신 요청을 수신하면 상기 상위 시스템으로 블록 형태로 송신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BMS에 있어서, 상기 데이터 처리부는 상기 하위 BMS로부터 수신한 데이터가 이상 또는 위험 데이터이거나, 배터리의 과전압, 저전압, 단자 개방, 미리 설정된 값 이상의 배터리의 온도 변화 중 적어도 하나에 관한 데이터라고 판단하는 경우 해당 데이터가 상기 긴급 송신해야 하는 데이터로 판단하여 제1 데이터로 분류하고, 상기 수신한 데이터가 배터리 셀 전압, 온도 또는 진단 데이터, 자가 진단 결과 데이터, 팬 상태 데이터 중 적어도 하나에 관한 데이터라고 판단하는 경우 해당 데이터를 제2 데이터로 분류하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BMS에 있어서, 상기 BMS는 ESS용 BMS인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 BMS로서, 복수의 단자로부터 디지털 신호를 수신하여 아날로그 데이터로 변환하는 디지털-투-아날로그(Digital-to-analog) 데이터 변환부; 상기 디지털-투-아날로그 데이터 변환부로부터 상기 아날로그 데이터를 수신하여 상위 시스템으로 제1 통신 프로토콜로 송신하는 데이터 송신부; 복수의 하위 BMS로부터 제2 테이터를 수신하는 제2 데이터 수신부; 상기 제2 데이터를 누적 저장하는 제2 데이터 저장부; 및 상기 제2 데이터 저장부에 저장된 상기 제2 데이터를 상기 상위 시스템으로 상기 제1 통신 프로토콜과 상이한 제2 통신 프로토콜로 송신하는 제2 데이터 통신부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 BMS에 있어서, 상기 제1 통신 프로토콜은 CAN 방식으로 송신하는 것이고, 상기 제2 통신 프로토콜은 스트리밍 방식으로 송신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 BMS에 있어서, 상기 제2 데이터 통신부는 이더넷 기반의 UDP(User Datagram Protocol) 또는 TCP(Transmission Control Protocol), 또는 와이 파이(wi-fi)로 데이터를 블록 형태로 송신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 BMS에 있어서, 상기 제2 데이터 저장부는 상기 제2 데이터를 상기 제2 데이터와 함께 수신된 타임 스탬프와 함께 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 BMS에 있어서, 상기 제2 데이터 통신부는 상기 제2 데이터를 주기적으로 또는, 상기 상위 시스템으로부터 송신 요청을 수신하면 상기 상위 시스템으로 블록 형태로 송신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 BMS에 있어서, 상기 제1 데이터는 MCCB(배선용 차단기) 또는 보호 릴레이로부터 직접 수신되는 신호 데이터, 각종 센서(문열림, 과전압/과전류 계전기 등)로부터 직접 수신되는 신호 데이터 중 적어도 하나에 관한 데이터일 수 있고, 상기 제2 데이터는 배터리 셀 전압, 온도 또는 진단 데이터, 자가 진단 결과 데이터, 팬 상태 데이터 중 적어도 하나에 관한 데이터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 BMS에 있어서, 상기 BMS는 ESS용 BMS인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상위 시스템으로 데이터를 송신하는 방법으로서, 하위 BMS로부터 수신된 데이터가 미리 설정된 기준으로 긴급 송신해야 하는 데이터인지 여부를 판단하는 단계; 상기 데이터가 미리 설정된 기준에 의하여 긴급 송신해야 하는 데이터로 판단되는 경우 상기 수신된 데이터를 제1 데이터로 판단하여 상위 시스템으로 제1 통신 프로토콜로 송신하는 단계; 상기 데이터가 긴급 송신해야 하는 데이터가 아닌 경우 상기 수신된 데이터를 제2 데이터로 판단하여 제2 데이터 저장부에 저장하는 단계; 및 상기 제2 데이터 저장부에 저장된 상기 제2 데이터를 상기 상위 시스템으로 제2 통신 프로토콜로 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상위 시스템으로 데이터를 송신하는 방법에 있어서, 상기 제1 통신 프로토콜은 CAN 방식으로 송신하는 것이고, 상기 제2 통신 프로토콜은 스트리밍 방식으로 송신하는 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상위 시스템으로 데이터를 송신하는 방법에 있어서, 상기 제2 데이터는 이더넷 기반의 UDP(User Datagram Protocol) 또는 TCP(Transmission Control Protocol), 또는 와이 파이(wi-fi)로 블록 형태로 송신되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상위 시스템으로 데이터를 송신하는 방법에 있어서, 상기 제2 데이터는 상기 제2 데이터를 주기적으로 또는, 상기 상위 시스템으로부터 송신 요청을 수신하면 상기 상위 시스템으로 블록 형태로 송신되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상위 시스템으로 데이터를 송신하는 방법에 있어서, 상기 미리 설정된 기준에 의하여 긴급 송신해야 하는 데이터로 판단되는 경우는 상기 데이터가 상기 하위 BMS로부터 수신한 데이터가 이상 또는 위험 데이터이거나, 배터리의 과전압, 저전압, 단자 개방, 미리 설정된 값 이상의 배터리의 온도 변화 중 적어도 하나에 관한 데이터인 경우인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상위 시스템으로 데이터를 송신하는 방법에 있어서, 상기 상위 시스템으로 데이터를 송신하는 방법은 ESS용 BMS에 의하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 센싱된 배터리 상태 정보를 취합하고, 상위 시스템으로 전달하는 구성과 상위 시스템 간의 데이터를 송수신함에 있어서, 저장 방식 및 송신 방식에 대한 제약 사항을 해결된다는 효과가 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS 내의 복수의 배터리 랙의 구성을 간략하게 도시한다.
도 2에는 본 발명에 따른 BMS 시스템이 도시되어 있다.
도 3a에는 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 시스템이 도시되어 있다.
도 3b에는 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS에 의한 상위 시스템으로의 데이터 전송 방법의 순서도가 도시되어 있다.
도 4에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 BMS 시스템이 도시되어 있다.
도 5에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 BMS에 의한 상위 시스템으로의 데이터 전송 방법의 순서도가 도시되어 있다.
도 6에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 BMS에 의한 상위 시스템으로의 데이터 전송 방법의 순서도가 도시되어 있다.
도 7에는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수도 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS 내의 복수의 배터리 랙의 구성을 간략하게 도시한다.
ESS(15)는 복수의 배터리 랙(20, 30, 40)을 포함한다. 각각의 배터리 랙은 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 복수의 배터리 모듈(100~110)을 포함한다.
각각의 배터리 모듈(100~110)에는 배터리 모듈을 제어하고 모니터링하는 BMS(Battery Management System)가 포함된다. BMS에는 배터리 모듈의 각각을 제어하고 모니터링하는 MBMS(모듈BMS)가 있고, 복수의 MBMS를 제어하고, MBMS로부터 수신된 데이터를 상위 시스템으로 전달하는 RBMS(랙BMS)가 있다. 또한, RBMS는 상위 시스템으로부터 수신한 명령을 각각의 배터리 모듈 또는 해당하는 배터리 모듈로 송신할 수 도 있다.
각각의 MBMS는 각각의 배터리 모듈 또는 배터리 셀의 온도, 전압, 전류 등을 센싱하여 배터리 상태를 모니터링하고, 모니터링된 정보 데이터를 무선으로 또는 유선으로 RBMS로 송신한다.
각각의 MBMS로부터 배터리 상태 정보 또는 배터리 모듈의 상태 정보 데이터를 수신한 RBMS는 이 데이터를 직접 상위 시스템으로 송신하거나, 이 데이터를 기초로 해당 배터리 모듈의 상태를 판단한 정보 데이터를 상위 시스템으로 송신할 수 있다.
도 2에는 본 발명에 따른 BMS 시스템이 도시되어 있다.
ESS 랙(20)은 복수의 배터리 랙을 포함한다. 각각의 배터리 랙은 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 복수의 배터리 모듈을 포함한다. 각각의 배터리 모듈은 각각의 모듈 BMS에 의하여 모니터링되고 제어된다.
도 2에는 ESS 랙(20) 내에 포함되어 있는 하나의 배터리 랙에 대한 RBMS(100, 랙BMS)가 도시되어 있고, 해당 RBMS(100)와 무선으로 통신하는 복수의 MBMS(102~110, 모듈BMS)가 도시되어 있다.
ESS 랙(20) 내의 RBMS(100)와 MBMS(102~110) 간에 데이터가 무선으로 통신된다. 각각의 MBMS(102~110)는 각각의 배터리 모듈에서 측정된 전압, 전류, 온도 데이터 및, MBMS(102~110)에서 각각 배터리 상태를 진단한 정보 데이터 중 정상 상태 정보 데이터 또는 이상 데이터(예를 들어, 과전압 상태, 저전압 상태, 급격한 온도 변화 등 배터리의 이상에 관련된 모든 정보)를 RBMS(100)로 송신한다. 또는, 각각의 MBMS(102~106)는 배터리 모듈에 부착되어 있는 팬 상태 데이터를 RBMS(100)로 송신한다.
또는, RBMS(100)는 디지털 신호를 별도로 단자를 통하여 입력받을 수도 있다. 단자를 통하여 디지털 신호를 입력받을 수도 있다. RBMS(100)가 수신하는 디지털 신호는 상위 시스템으로 바로 전달해야 하는 이상 신호, 예를 들어, MCCB(배선용 차단기) 또는 보호 릴레이로부터 직접 수신되는 신호, 각종 센서(문열림, 과전압/과전류 계전기 등)로부터 직접 수신되는 신호 등일 수 있다.
RBMS(100)는 각각의 MBMS(102~110)로부터 수신한 데이터를 미리 결정된 기준에 의하여 제1 데이터와 제2 데이터로 분류한다. MBMS(102~110)로부터 수신한 데이터 중 배터리의 이상 또는 배터리 모듈의 이상에 관련된 데이터라고 판단되면 미리 설정된 기준에 의하여 제1 데이터(실시간 데이터)로 분류한다. 예를 들어, 제1 데이터는 배터리 과전압, 저전압, 단자 개방, 미리 설정된 값 이상의 급격한 배터리의 온도 변화 데이터, 또는 MBMS로부터 수신된 배터리 이상 또는 위험 신호 데이터 등, RBMS(100)에서 실시간으로 상위 시스템으로 송신해야 하는 데이터일 수 있다. 제1 데이터로 설정되는 기준은 미리 설정될 수 있다.
RBMS(100)는 MBMS(102~110)로부터 수신한 데이터 중 사건 발생의 순서가 중요한 데이터거나, 글로벌(global) 시간 데이터가 필요한 데이터라고 판단되면 제2 데이터(시계열 데이터)로 분류한다. 예를 들어, 사건 발생의 순서가 중요한 데이터거나, 글로벌(global) 시간 데이터에는 배터리 셀 전압, 온도, 배터리 모듈 진단 데이터 등이 포함될 수 있다.
또한, RBMS(100)는 MBMS(102~110)로부터 수신한 데이터 중 시급성이 떨어지는 데이터의 경우 긴급한 데이터 처리를 우선하기 위하여 제2 데이터로 분류한다. 예를 들어, 시급성이 떨어지는 데이터는 배터리 모듈 자가 진단 결과 데이터, AUX(팬 상태, 도어 오픈 등) 센싱 데이터 등을 포함할 수 있다. 한편, 이러한 제2 데이터로 설정되는 기준 역시 미리 설정될 수 있다.
한편, RBMS(100)로 수신되는 데이터를 분류하지 않고, 제1 데이터는 별도의 디지털 신호의 입력에 기초할 수도 있다. 제1 데이터로 변환되는 디지털 신호는 예를 들어, 상위 시스템으로 바로 전달해야 하는 이상 신호, 예를 들어, MCCB(배선용 차단기) 또는 보호 릴레이로부터 직접 수신되는 신호, 각종 센서(문열림, 과전압/과전류 계전기 등)로부터 직접 수신되는 신호일 수 있다.
제1 데이터는 CAN 통신 방식으로 실시간으로 상위 시스템으로 송신된다. 다만, 제1 데이터는 직접 입력된 디지털 신호를 변환한 아날로그 데이터이다. 그러나, 본 발명에 있어서 제1 데이터의 송신이 CAN 통신 방식으로만 제한되는 것은 아니며, 그 외에도 이더켓(EtherCAT) 등 실시간으로 통신 가능한 다양한 방식들이 사용될 수 있다.
제2 데이터는 제2 데이터 저장부(306)에 저장된다. 제2 데이터는 필요에 따라 측정된 시간을 나타내는 타임 스탬프를 포함할 수 있다. 저장된 제2 데이터는 미리 설정된 주기로 상위 시스템으로 블록 형태로 송신되거나, 상위 시스템의 요청 신호가 수신되면 상위 시스템으로 블록 형태로 송신된다.
제2 데이터는 스트리밍으로 상위 시스템으로 송신된다. 또한, RMBS(100)는 상위 시스템(10)으로 예를 들어, 비교적 송신 속도가 빠른 이더넷 기반의 UDP(User Datagram Protocol) 또는 TCP(Transmission Control Protocol), 또는 와이 파이(wi-fi)로 송신될 수 있다. 하지만, 이는 예시적인 통신 방법이지 통신 방법에 특별한 제한은 없다. 저장된 제2 데이터를 해당 타임 스탬프도 함께 상위 시스템(10)으로 스트리밍으로 블록 형태로 송신할 수 있는 통신 방법이면 다 괜찮다.
또한, 본 명세서에서는 RBMS와 MBMS로 예시적으로 설명하지만, 상위 시스템으로 데이터를 전송하는 BMS와 그 하위 BMS이면 어떤 구성이든 괜찮다.
도 3a에는 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 시스템이 도시되어 있다.
RBMS(100)는 수신부(300), 데이터 처리부(302), 제1 데이터 송신부(304), 제2 데이터 저장부(306) 및 제2 데이터 통신부(308)를 포함한다.
수신부(300)는 복수의 MBMS(102~110)로부터 데이터를 실시간으로 수신한다. 수신되는 데이터에는 각각의 배터리 모듈에서 측정된 전압, 전류, 온도 데이터 및, MBMS(102~110)에서 각각 배터리 상태를 진단한 정보 데이터 중 정상 상태 정보 데이터 또는 이상 데이터(예를 들어, 과전압 상태, 저전압 상태, 급격한 온도 변화 등 배터리의 이상에 관련된 모든 정보)가 포함될 수 있다. 또한, 수신되는 데이터에는 배터리 모듈에 부착되어 있는 팬 상태 데이터 등 배터리 및 배터리 모듈에 관련된 상태 정보를 모두 포함할 수 있다.
데이터 처리부(302)는 수신부(300)가 실시간으로 수신한 데이터를 전달받는다. 데이터 처리부(302)는 미리 설정된 기준으로 수신된 데이터를 제1 데이터 및 제2 데이터로 분류한다.
제1 데이터는 배터리의 이상 또는 배터리 모듈의 이상에 관련된 데이터로서 즉시 상위 시스템으로 송신되어야 하는 데이터일 수 있다. 예를 들어, 제1 데이터는 배터리 과전압, 저전압, 단자 개방, 미리 설정된 값 이상의 급격한 배터리의 온도 변화 데이터, 또는 MBMS로부터 수신된 배터리 이상 또는 위험 신호 데이터 등, RBMS(100)에서 실시간으로 상위 시스템(10)으로 송신해야 하는 데이터일 수 있다. 제1 데이터로 설정되는 기준은 미리 설정될 수 있다.
제2 데이터는 MBMS(102~110)로부터 수신한 데이터 중 사건 발생의 순서가 중요한 데이터거나, 글로벌(global) 시간 데이터가 필요한 데이터일 수 있다. 예를 들어, 사건 발생의 순서가 중요한 데이터거나, 글로벌(global) 시간 데이터에는 배터리 셀 전압, 온도, 배터리 모듈 진단 데이터 등이 포함될 수 있다. 또한, 제2 데이터에는 필요에 따라 측정된 시간을 나타내는 타임 스탬프를 포함할 수 있다.
또한, 제2 데이터는 긴급한 데이터를 처리하기 위하여 MBMS(102~110)로부터 수신한 데이터 중 시급성이 떨어지는 데이터일 수 있다. 예를 들어, 시급성이 떨어지는 데이터는 배터리 모듈 자가 진단 결과 데이터, AUX(팬 상태, 도어 오픈 등) 센싱 데이터 등을 포함할 수 있다. 한편, 이러한 제2 데이터로 설정되는 기준 역시 미리 설정될 수 있다.
데이터 처리부(302)에서 제1 데이터로 분류된 데이터는 제1 데이터 송신부(304)로 전달된다. 제1 데이터 송신부(304)는 제1 데이터를 CAN 통신 방식으로 상위 시스템(10)으로 실시간 송신한다. 이 때, 제1 데이터 송신부(304)의 통신 방법은 인터페이스, 전송 방법 및 전송 주기 등에 있어서 종래의 상위 시스템(10)과의 데이터 통신 방법과 동일할 수 있다.
데이터 처리부(302)에서 제2 데이터로 분류된 데이터는 제2 데이터 저장부(306)로 전달된다.
제2 데이터 저장부(306)는 데이터 처리부(302)에서 수신한 제2 데이터를 (경우에 따라, 타임 스탬프를 포함)저장한다. 이렇게 제2 데이터를 타임 스탬프와 함께 저장하고 스트리밍으로 송신함으로써, 통신 시간을 단축할 수 있다.
제2 데이터 통신부(308)는 상위 시스템(10)으로 블록 형태로 제2 데이터를 주기적으로 또는 상위 시스템(10)으로부터 제2 데이터 송신 요청 신호를 수신하는 경우 상위 시스템(10)으로 스트리밍 송신을 한다. 예를 들어, 비교적 송신 속도가 빠른 이더넷 기반의 UDP(User Datagram Protocol) 또는 TCP(Transmission Control Protocol), 또는 와이 파이(wi-fi)로 송신될 수 있다. 하지만, 이는 예시적인 통신 방법이지 통신 방법에 특별한 제한은 없다. 스트리밍으로 블록 형태로 제2 데이터를 상위 시스템(10)으로 송신할 수 있는 통신 방법이면 다 괜찮다.
도 3b에는 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS에 의한 상위 시스템으로의 데이터 전송 방법의 순서도가 도시되어 있다.
수신부(300)가 복수의 하위 BMS(102~110)로부터 데이터를 실시간으로 수신한다(S300). 수신되는 데이터에는 각각의 배터리 모듈 또는 배터리 셀에서 측정된 전압, 전류, 온도 데이터 및, MBMS(102~110)에서 각각 배터리 상태를 진단한 정보 데이터 중 정상 상태 정보 데이터 또는 이상 데이터(예를 들어, 과전압 상태, 저전압 상태, 급격한 온도 변화 등 배터리의 이상에 관련된 모든 정보)가 포함될 수 있다. 또한, 수신되는 데이터에는 배터리 모듈에 부착되어 있는 팬 상태 데이터 등 배터리 및 배터리 모듈에 관련된 상태 정보를 모두 포함할 수 있다.
데이터 처리부(302)는 수신된 데이터가 미리 설정된 기준으로 긴급 송신되어야 하는 데이터인지 여부를 판단한다(S302). 데이터 처리부(302)는 수신부(300)로부터 전달받은 데이터들을 분석하여 수신된 데이터가 미리 설정된 기준으로 긴급 송신되어야 하는 데이터, 예를 들어, 배터리 과전압, 저전압, 단자 개방, 미리 설정된 값 이상의 급격한 배터리의 온도 변화 데이터, 또는 MBMS로부터 수신된 배터리 이상 또는 위험 신호 데이터 등인지 여부를 판단한다.
데이터 처리부(302)가 수신된 데이터가 미리 설정된 기준으로 긴급 송신되어야 하는 데이터이면 해당 데이터를 제1 데이터로 판단한다(S304).
데이터 처리부(302)는 제1 데이터로 판단된 데이터를 제1 데이터 송신부(304)로 전달한다. 제1 데이터 송신부(304)는 제1 데이터를 실시간으로 can 방식으로 상위 시스템(10)으로 송신한다(S306).
데이터 처리부(302)가 수신된 데이터가 미리 설정된 기준으로 긴급 송신되어야 하는 데이터가 아니면, 제2 데이터로 판단한다(S308).
제2 데이터는 예를 들어, 수신한 데이터 중 사건 발생의 순서가 중요한 데이터거나, 글로벌(global) 시간 데이터가 필요한 데이터일 수 있다. 예를 들어, 사건 발생의 순서가 중요한 데이터거나, 글로벌(global) 시간 데이터에는 배터리 셀 전압, 온도, 배터리 모듈 진단 데이터 등이 포함될 수 있다. 또한, 제2 데이터에는 필요에 따라 측정된 시간을 나타내는 타임 스탬프를 포함할 수 있다.
또한, 제2 데이터는 긴급한 데이터를 처리하기 위하여 MBMS(102~110)로부터 수신한 데이터 중 시급성이 떨어지는 데이터일 수 있다. 예를 들어, 시급성이 떨어지는 데이터는 배터리 모듈 자가 진단 결과 데이터, AUX(팬 상태, 도어 오픈 등) 센싱 데이터 등을 포함할 수 있다. 한편, 이러한 제2 데이터로 설정되는 기준 역시 미리 설정될 수 있다.
데이터 처리부(302)는 제2 데이터로 판단한 데이터를 제2 데이터 저장부(306)로 전달한다.
제2 데이터를 수신한 제2 데이터 저장부(306)는 제2 데이터를 타임 스탬프와 함께 저장한다(S310). 이렇게 제2 데이터를 저장하여 블록 형태로 스트리밍 송신을 함으로써 통신 시간을 단축시킬 수 있다.
제2 데이터는 상위 시스템(10)으로부터 송신 요청 신호를 수신하거나, 또는 미리 설정된 주기로 상위 시스템(10)으로 스트리밍으로 송신된다(S312).
예를 들어, 비교적 송신 속도가 빠른 이더넷 기반의 UDP(User Datagram Protocol) 또는 TCP(Transmission Control Protocol), 또는 와이 파이(wi-fi)로 송신될 수 있다. 하지만, 이는 예시적인 통신 방법이지 통신 방법에 특별한 제한은 없다. 스트리밍으로 블록 형태로 저장된 제2 데이터를 상위 시스템(10)으로 송신할 수 있는 통신 방법이면 다 괜찮다.
도 4에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 BMS 시스템이 도시되어 있다.
RMBS(100)는 복수의 단자(401, 403, 405), D/A데이터 변환부(400), 제1 데이터 송신부(402), 수신부(404), 제2 데이터 저장부(406), 제2 데이터 통신부(408)를 포함하고 있습니다.
복수의 단자(401, 403, 405)로부터 디지털 신호를 수신한다. RBMS(100)가 수신하는 디지털 신호는 상위 시스템으로 바로 전달해야 하는 이상 신호, 예를 들어, MCCB(배선용 차단기) 또는 보호 릴레이로부터 직접 수신되는 신호, 각종 센서(문열림, 과전압/과전류 계전기 등)로부터 직접 수신되는 신호일 수 있다. 예시뿐만 아니라, 상기 디지털 신호는 센서를 통하여 직접 디지털 신호로 입력받을 수 있고, 상위 시스템(10)으로 실시간으로 전달해야 하는 긴급한 정보인 경우는 모두 본 구성으로 구현될 수 있다. 이렇게 직접 수신되는 디지털 신호는 아날로그로 변환되고, 실시간으로 상위 시스템(10)으로 송신되야 하는 신호로서 미리 구성된 장치에 의하여 수신된다.
D/A데이터 변환부(400)는 수신된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 복수의 단자로 수신된 디지털 신호는 실시간으로 상위 시스템으로 전달되어야 하는 신호로서 이 신호가 아날로그 데이터로 변환된 데이터는 제1 데이터이다.
D/A데이터 변환부(400)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 후, 해당 아날로그 데이터인 제1 데이터를 제1 데이터 송신부(402)로 전송한다.
D/A데이터 변환부(400)로부터 제1 데이터를 수신한 제1 데이터 송신부(402)는 상위 시스템으로 실시간으로 CAN 방식으로 송신한다.
수신부(404)는 복수의 MBMS로부터 데이터를 수신한다. 복수의 MBMS로부터 수신되는 데이터는 사건 발생의 순서가 중요한 데이터거나, 글로벌(global) 시간 데이터가 필요한 데이터일 수 있고, 예를 들어, 배터리 셀 전압, 온도, 배터리 모듈 진단 데이터 등일 수 있다. 수신부(404)가 수신하는 데이터는 측정된 시간을 나타내는 타임 스탬프가 포함될 수 있다.
또한, 수신부(404)가 수신하는 데이터는 시급성이 떨어지는 데이터일 수 있고, 예를 들어, 배터리 모듈 자가 진단 결과 데이터, AUX(팬 상태, 도어 오픈 등) 센싱 데이터 등을 포함할 수 있다. 이러한 예시말고도, 수신부(404)가 수신하는 데이터는 미리 설정할 수 있다.
수신부(404)에서 수신된 데이터는 제2 데이터로서, 제2 데이터 저장부(406)로 전송된다.
제2 데이터 저장부(406)는 수신한 제2 데이터를 타임 스탬프와 함께 저장한다. 이렇게 제2 데이터를 저장하고 블록 형태로 스트리밍으로 송신함으로써, 통신 시간을 단축할 수 있다.
제2 데이터 통신부(408)는 상위 시스템(10)으로 블록 형태로 저장된 제2 데이터를 주기적으로 또는 상위 시스템(10)으로부터 제2 데이터 송신 요청 신호를 수신하는 경우 상위 시스템(10)으로 스트리밍 송신을 한다. 예를 들어, 비교적 송신 속도가 빠른 이더넷 기반의 UDP(User Datagram Protocol) 또는 TCP(Transmission Control Protocol), 또는 와이 파이(wi-fi)로 송신될 수 있다. 하지만, 이는 예시적인 통신 방법이지 통신 방법에 특별한 제한은 없다. 스트리밍으로 블록 형태로 저장된 제2 데이터를 상위 시스템(10)으로 송신할 수 있는 통신 방법이면 다 괜찮다.
도 5에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 BMS에 의한 상위 시스템으로의 데이터 전송 방법의 순서도가 도시되어 있다.
복수의 단자(401, 403, 405)로부터 디지털 신호를 수신한다(S500). RBMS(100)가 수신하는 디지털 신호는 상위 시스템으로 바로 전달해야 하는 이상 신호, 예를 들어, MCCB(배선용 차단기) 또는 보호 릴레이로부터 직접 수신되는 신호, 각종 센서(문열림, 과전압/과전류 계전기 등)로부터 직접 수신되는 신호일 수 있다. 예시뿐만 아니라, 상기 디지털 신호는 센서를 통하여 직접 디지털 신호로 입력받을 수 있고, 상위 시스템(10)으로 실시간으로 전달해야 하는 긴급한 정보인 경우는 모두 본 구성으로 구현될 수 있다. 이렇게 직접 수신되는 디지털 신호는 아날로그로 변환되고, 실시간으로 상위 시스템(10)으로 송신되야 하는 신호로서 미리 구성된 장치에 의하여 수신된다.
D/A데이터 변환부(400)는 수신된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다(S502). 복수의 단자로 수신된 디지털 신호는 실시간으로 상위 시스템으로 전달되어야 하는 신호로서 아날로그 데이터로 변환된 데이터는 제1 데이터이다.
D/A데이터 변환부(400)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 후, 해당 아날로그 신호의 데이터인 제1 데이터를 제1 데이터 송신부(402)로 전송한다.
D/A데이터 변환부(400)로부터 제1 데이터를 수신한 제1 데이터 송신부(402)는 상위 시스템(10)으로 실시간으로 송신한다(S504). 이 때, 제1 데이터 송신부(402)는 상위 시스템(10)으로 CAN 방식으로 제1 데이터를 실시간 송신할 수 있다.
도 6에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 BMS에 의한 상위 시스템으로의 데이터 전송 방법의 순서도가 도시되어 있다.
수신부(404)는 복수의 MBMS로부터 데이터를 수신한다(S600). 복수의 MBMS로부터 수신되는 데이터는 사건 발생의 순서가 중요한 데이터거나, 글로벌(global) 시간 데이터가 필요한 데이터일 수 있고, 예를 들어, 배터리 셀 전압, 온도, 배터리 모듈 진단 데이터 등일 수 있다. 제2 데이터는 예를 들어, 측정된 시간을 나타내는 타임 스탬프가 포함될 수 있다.
또한, 수신부(404)가 수신하는 데이터는 시급성이 떨어지는 데이터일 수 있고, 예를 들어, 배터리 모듈 자가 진단 결과 데이터, AUX(팬 상태, 도어 오픈 등) 센싱 데이터 등을 포함할 수 있다. 이러한 예시말고도, 수신부(404)가 수신하는 데이터는 미리 설정할 수 있다.
수신부(404)에서 수신된 데이터는 제2 데이터로서, 제2 데이터 저장부(406)로 전송된다.
제2 데이터 저장부(406)는 수신한 제2 데이터를 타임 스탬프와 함께 저장한다(S602). 이렇게 제2 데이터를 저장하고 블록 형태로 스트리밍으로 송신함으로써, 통신 시간을 단축할 수 있다.
제2 데이터 통신부(408)는 상위 시스템(10)으로 저장된 제2 데이터를 주기적으로 또는 상위 시스템(10)으로부터 제2 데이터 송신 요청 신호를 수신하는 경우 상위 시스템(10)으로 블록형태로 스트리밍 송신을 한다(S604). 예를 들어, 비교적 송신 속도가 빠른 이더넷 기반의 UDP(User Datagram Protocol) 또는 TCP(Transmission Control Protocol), 또는 와이 파이(wi-fi)로 송신될 수 있다. 하지만, 이는 예시적인 통신 방법이지 통신 방법에 특별한 제한은 없다. 스트리밍으로 블록 형태로 저장된 제2 데이터를 상위 시스템(10)으로 송신할 수 있는 통신 방법이면 다 괜찮다.
도 7에는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
배터리 관리 시스템은, 각종 처리 및 각 구성을 제어하는 마이크로컨트롤러(MCU; 710)와, 운영체제 프로그램 및 각종 프로그램(예로서, 배터리팩의 이상여부 진단 프로그램 혹은 배터리팩의 온도 추정 프로그램) 등이 기록되는 메모리(720)와, 배터리셀 모듈 및/또는 반도체 스위칭 소자와의 사이에서 입력 인터페이스 및 출력 인터페이스를 제공하는 입출력 인터페이스(730)와, 유무선 통신망을 통해 외부와 통신 가능한 통신 인터페이스(740)를 구비할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은 메모리(720)에 기록되고, 마이크로 컨트롤러(710)에 의해 처리됨으로써 예를 들면 도 3a 및 도 4에서 도시한 각 기능 블록들을 수행하는 모듈로서 구현될 수 있다.
본 명세서에서 본 발명의 원리들의 '일 실시 예'와 이런 표현의 다양한 변형들의 지칭은 이 실시 예와 관련되어 특정 특징, 구조, 특성 등이 본 발명의 원리의 적어도 하나의 실시 예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 표현 '일 실시 예에서'와, 본 명세서 전체를 통해 개시된 임의의 다른 변형 예시들은 반드시 모두 동일한 실시 예를 지칭하는 것은 아니다.
본 명세서를 통해 개시된 모든 실시 예들과 조건부 예시들은, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 독자가 본 발명의 원리와 개념을 이해하도록 돕기 위한 의도로 기술된 것으로, 당업자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 복수의 하위 BMS로부터 실시간으로 수신되는 데이터를 미리 결정된 기준으로 긴급 송신해야 하는 데이터로 판단하면 제1 데이터로 분류하고 그렇지 않으면 제2 데이터로 분류하는 데이터 처리부;
    상기 제1 데이터를 상위 시스템으로 제1 통신 프로토콜로 송신하는 제1 데이터 송신부;
    상기 제2 데이터를 누적 저장하는 제2 데이터 저장부; 및
    상기 제2 데이터 저장부에 저장된 상기 제2 데이터를 상기 상위 시스템으로 상기 제1 통신 프로토콜과 상이한 제2 통신 프로토콜로 송신하는 제2 데이터 통신부를 포함하는 BMS.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 통신 프로토콜은 CAN 방식으로 송신하는 것이고,
    상기 제2 통신 프로토콜은 스트리밍 방식으로 송신하는 것인 BMS.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 데이터 통신부는 이더넷 기반의 UDP(User Datagram Protocol) 또는 TCP(Transmission Control Protocol), 또는 와이 파이(wi-fi)로 상기 제2 데이터를 블록 형태로 송신하는 BMS.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 데이터 저장부는 상기 제2 데이터를 상기 데이터와 함께 수신된 타임 스탬프와 함께 저장하는 BMS.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 데이터 통신부는 상기 제2 데이터를 주기적으로 또는, 상기 상위 시스템으로부터 송신 요청을 수신하면 상기 상위 시스템으로 블록 형태로 송신하는 BMS.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 상기 하위 BMS로부터 수신한 데이터가 이상 또는 위험 데이터이거나, 배터리의 과전압, 저전압, 단자 개방, 미리 설정된 값 이상의 배터리의 온도 변화 중 적어도 하나에 관한 데이터라고 판단하는 경우 해당 데이터가 상기 긴급 송신해야 하는 데이터로 판단하여 제1 데이터로 분류하고,
    상기 수신한 데이터가 배터리 셀 전압, 온도 또는 진단 데이터, 자가 진단 결과 데이터, 팬 상태 데이터 중 적어도 하나에 관한 데이터라고 판단하는 경우 해당 데이터를 제2 데이터로 분류하는 BMS.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 BMS는 ESS용 BMS인 BMS.
  8. 복수의 단자로부터 디지털 신호를 수신하여 아날로그 데이터로 변환하는 디지털-투-아날로그(Digital-to-analog) 데이터 변환부;
    상기 디지털-투-아날로그 데이터 변환부로부터 상기 아날로그 데이터를 수신하여 상위 시스템으로 제1 통신 프로토콜로 송신하는 데이터 송신부;
    복수의 하위 BMS로부터 제2 테이터를 수신하는 수신부;
    상기 제2 데이터를 누적 저장하는 제2 데이터 저장부; 및
    상기 제2 데이터 저장부에 저장된 상기 제2 데이터를 상기 상위 시스템으로 상기 제1 통신 프로토콜과 상이한 제2 통신 프로토콜로 송신하는 제2 데이터 통신부를 포함하는 BMS.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 통신 프로토콜은 CAN 방식으로 송신하는 것이고,
    상기 제2 통신 프로토콜은 스트리밍 방식으로 송신하는 것인 BMS.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 데이터 통신부는 이더넷 기반의 UDP(User Datagram Protocol) 또는 TCP(Transmission Control Protocol), 또는 와이 파이(wi-fi)로 상기 제2 데이터를 블록 형태로 송신하는 BMS.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2 데이터 저장부는 상기 제2 데이터를 상기 제2 데이터와 함께 수신된 타임 스탬프와 함께 저장하는 BMS.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2 데이터 통신부는 상기 제2 데이터를 주기적으로 또는, 상기 상위 시스템으로부터 송신 요청을 수신하면 상기 상위 시스템으로 블록 형태로 송신하는 BMS.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 데이터는 MCCB(배선용 차단기) 또는 보호 릴레이로부터 직접 수신되는 신호 데이터, 각종 센서(문열림, 과전압/과전류 계전기 등)로부터 직접 수신되는 신호 데이터 중 적어도 하나에 관한 데이터일 수 있고,
    상기 제2 데이터는 배터리 셀 전압, 온도 또는 진단 데이터, 자가 진단 결과 데이터, 팬 상태 데이터 중 적어도 하나에 관한 데이터인 BMS.
  14. 청구항 8 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 BMS는 ESS용 BMS인 BMS.
  15. 배터리 관리 시스템에 의하여 수행되는 상위 시스템으로 데이터를 송신하는 방법으로서,
    하위 BMS로부터 수신된 데이터가 미리 설정된 기준으로 긴급 송신해야 하는 데이터인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 데이터가 미리 설정된 기준에 의하여 긴급 송신해야 하는 데이터로 판단되는 경우 상기 수신된 데이터를 제1 데이터로 판단하여 상위 시스템으로 제1 통신 프로토콜로 송신하는 단계;
    상기 데이터가 긴급 송신해야 하는 데이터가 아닌 경우 상기 수신된 데이터를 제2 데이터로 판단하여 저장하는 단계; 및
    상기 저장된 제2 데이터를 상기 상위 시스템으로 제2 통신 프로토콜로 송신하는 단계를 포함하는 상위 시스템으로 데이터를 송신하는 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 통신 프로토콜은 CAN 방식으로 송신하는 것이고,
    상기 제2 통신 프로토콜은 스트리밍 방식으로 송신하는 것인 상위 시스템으로 데이터를 송신하는 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 제2 데이터는 이더넷 기반의 UDP(User Datagram Protocol) 또는 TCP(Transmission Control Protocol), 또는 와이 파이(wi-fi)로 블록 형태로 송신되는 상위 시스템으로 데이터를 송신하는 방법.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 제2 데이터는 상기 제2 데이터를 주기적으로 또는, 상기 상위 시스템으로부터 송신 요청을 수신하면 상기 상위 시스템으로 블록 형태로 송신되는 상위 시스템으로 데이터를 송신하는 방법.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 미리 설정된 기준에 의하여 긴급 송신해야 하는 데이터로 판단되는 경우는 상기 데이터가 상기 하위 BMS로부터 수신한 데이터가 이상 또는 위험 데이터이거나, 배터리의 과전압, 저전압, 단자 개방, 미리 설정된 값 이상의 배터리의 온도 변화 중 적어도 하나에 관한 데이터인 경우인 상위 시스템으로 데이터를 송신하는 방법.
  20. 청구항 15 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상위 시스템으로 데이터를 송신하는 방법은 ESS용 BMS에 의하여 수행되는 상위 시스템으로 데이터를 송신하는 방법.
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