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KR101754948B1 - 배터리 관리 모듈의 통신 id 할당 방법 및 시스템 - Google Patents

배터리 관리 모듈의 통신 id 할당 방법 및 시스템 Download PDF

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KR101754948B1
KR101754948B1 KR1020140134850A KR20140134850A KR101754948B1 KR 101754948 B1 KR101754948 B1 KR 101754948B1 KR 1020140134850 A KR1020140134850 A KR 1020140134850A KR 20140134850 A KR20140134850 A KR 20140134850A KR 101754948 B1 KR101754948 B1 KR 101754948B1
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South Korea
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management module
communication
pulse signal
communication interface
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KR1020140134850A
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조용민
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 배터리 관리 모듈의 통신 ID 할당 방법 및 시스템을 개시한다. 본 발명에 따른 시스템은, 통신 인터페이스를 통해 순차적으로 연결된 제1 내지 제n배터리 관리 모듈을 포함하고, 각 배터리 관리 모듈은, 상위의 배터리 관리 모듈로부터 펄스 신호가 수신되는지 여부에 따라 자신을 마스터 또는 슬레이브 모듈로 지정하고, 각 배터리 관리 모듈은 상위 배터리 관리 모듈로부터 수신되는 펄스 신호의 펄스 폭에 따라 자신의 통신 ID를 할당하고 하위 배터리 관리 모듈의 통신 ID에 해당하는 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하여 하위 배터리 관리 모듈로 출력하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 관리 모듈의 통신 ID 할당 방법 및 시스템 {Method and System for Allocating Communication ID of Battery Management Module}
본 발명은 배터리의 전반적 관리를 담당하는 하드웨어 모듈의 통신 ID를 할당하는 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
전기 차량(EV, Electric Vehicle), 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle), 전력 저장 장치(ESS) 등에는 대용량 배터리 팩이 탑재된다.
대용량 배터리 팩은, 복수의 단위 셀로 구성된 배터리 모듈이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 멀티 모듈 구조를 가진다.
멀티 모듈 구조에 있어서, 각 배터리 모듈은, 컴퓨팅 연산이 가능한 제어 디바이스의 일종인 배터리 관리 모듈과 결합된다.
당업계에서, 배터리 관리 모듈은, BMS(Battery Management System)라고 불린다. BMS는, 단위 셀에 대한 전압/전류/온도 등의 전기적 특성 값 측정, 충/방전 제어, 전압의 평활화(equalization) 제어, SOC(State Of Charge) 등의 추정을 담당한다.
대용량의 배터리 팩이 멀티 모듈 구조를 가질 때, 복수의 배터리 관리 모듈은 마스터 모듈과 그 하위에 종속되는 슬레이브 모듈로 그 역할이 구분된다.
마스터 모듈은 각각의 슬레이브 모듈과 통신이 가능하도록 연결되며, 각 슬레이브 모듈의 감시와 제어 가능을 담당한다. 또한, 마스터 모듈은, 각각의 슬레이브 모듈로부터 수집된 전기적 특성 값, 충전 상태 등의 정보를 외부의 통합 제어 장치로 전송한다. 또한, 마스터 모듈은, 특정 배터리 모듈에서 안전 상의 문제가 생겼을 때 해당 슬레이브 모듈을 제어하여 미리 정해진 매뉴얼에 따라 배터리 모듈의 사용을 통제한다. 또한, 마스터 모듈은 슬레이브 모듈의 제어 알고리즘을 갱신하고, 제어 또는 통제의 대상이 되는 파라미터의 목표 값을 전파한다.
한편, 마스터 모듈과 각각의 슬레이브 모듈이 통신을 하기 위해서는 각 모듈에 대해서 고유한 통신 ID를 할당해야 한다. 통신 ID는 통신망에서 마스터 모듈과 슬레이브 모듈을 구별하는 일종의 식별 정보이다.
종래에는 배터리 관리 모듈의 통신 ID 할당을 위해 ID 정보를 별도의 회로에 저장하거나 마스터 모듈이 복잡한 소프트웨어 알고리즘에 의해 각 슬레이브 모듈의 통신 ID를 생성하여 통신망을 통해 전파하는 방식이 사용되었다.
하지만 전자의 방식은 통신 ID 할당을 위해 별도의 회로가 설계되어야 하고 한 번 통신 ID가 할당되면 ID를 변경하기 어렵다는 단점이 있다.
또한, 후자의 방식은 복잡한 소프트웨어 알고리즘을 필요로 하고 슬레이브 모듈의 교체 시 통신 ID를 다시 설정하기 위해서는 시스템 전체가 다시 기동되어야 하는 단점이 있다.
따라서, 본 발명이 속한 기술분야에서는 통신 ID 할당 방식이 간단하고 시스템의 정지 없이 슬레이브 모듈의 교체 및 통신 ID의 재할당이 가능한 개선된 통신 ID 할당 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 마스터 모듈과 슬레이브 모듈의 통신 ID를 간단하게 할당할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 마스터 모듈 또는 슬레이브 모듈의 교체가 있더라도 시스템의 정지 없이 통신 ID를 할당할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템은 통신 인터페이스를 통해 순차적으로 연결된 제1 내지 제n배터리 관리 모듈을 포함하고, 각 배터리 관리 모듈은, 상위의 배터리 관리 모듈로부터 펄스 신호가 수신되는지 여부에 따라 자신을 마스터 또는 슬레이브 모듈로 지정하고, 각 배터리 관리 모듈은 상위 배터리 관리 모듈로부터 수신되는 펄스 신호의 펄스 폭에 따라 자신의 통신 ID를 할당하고 하위 배터리 관리 모듈의 통신 ID에 해당하는 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하여 하위 배터리 관리 모듈로 출력하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 배터리 관리 모듈은 상기 통신 인터페이스를 통해 펄스 신호가 입력되지 않으면, 자신을 마스터 모듈로 지정할 수 있다.
일 측면에 따르면, 각 배터리 관리 모듈은, 통신 ID 별로 대응되는 펄스 폭을 참조할 수 있는 ID 룩업 테이블이 수록되어 있는 저장부를 포함할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 각 배터리 관리 모듈은, 자신이 수신한 펄스 신호보다 큰 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하여 하위 배터리 관리 모듈로 출력할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 각 배터리 관리 모듈은, 하위 배터리 관리 모듈이 교체된 것을 인식하여 교체된 배터리 관리 모듈의 통신 ID에 대응되는 펄스 신호를 생성하여 출력할 수 있다.
바람직하게, 상기 통신 인터페이스는, 캔(CAN) 통신 인터페이스 또는 데이지 체인(Daisy Chain) 통신 인터페이스일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 배터리 관리 모듈은, 데이터 신호의 송수신이 가능한 통신 인터페이스; 상기 통신 인터페이스를 통해 펄스 신호를 수신하는 신호 수신부; 상기 통신 인터페이스를 통해 펄스 신호를 출력하는 신호 출력부; 및 상기 신호 수신부를 통해 펄스 신호를 수신하고, 수신된 펄스 신호의 펄스 폭에 따라 통신 ID를 할당하고, 할당된 통신 ID와 다른 통신 ID에 대응되는 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하고, 생성된 펄스 신호를 상기 신호 출력부를 통해 상기 통신 인터페이스로 출력하는 제어부를 포함한다.
바람직하게, 상기 제어부는, 상기 신호 수신부를 통해 펄스 신호가 입력되지 않으면, 상기 배터리 관리 모듈을 마스터 모듈로 지정하고, 상기 신호 수신부를 통해 펄스 신호가 입력되면, 상기 배터리 관리 모듈을 슬레이브 모듈로 지정할 수 있다.
일 측면에 따르면, 본 발명에 따른 배터리 관리 모듈은 상기 제어부와 전기적으로 결합되는 저장부를 더 포함하고, 상기 저장부는, 통신 ID 별로 대응되는 펄스 폭을 참조할 수 있는 ID 룩업 테이블을 포함할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 제어부는, 상기 신호 수신부를 통해 수신한 펄스 신호보다 큰 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하여 상기 신호 출력부를 통해 상기 통신 인터페이스로 출력할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 통신 ID 할당 방법은, 통신 인터페이스를 통해 순차적으로 연결된 제1 내지 제n배터리 관리 모듈을 포함하는 배터리 관리 시스템에서 각 배터리 관리 모듈의 통신 ID를 할당하는 방법으로서, (a) 상기 제1배터리 관리 모듈이 상기 통신 인터페이스를 통해 펄스 신호가 수신되지 않는 것을 인식하여 자신을 마스터 모듈로 설정하는 단계; (b) 상기 제1배터리 관리 모듈이 제2배터리 관리 모듈의 통신 ID에 대응되는 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하여 통신 인터페이스를 통해 상기 제2배터리 관리 모듈로 출력하는 단계; 및 (c) 상기 제k배터리 관리 모듈(2≤k≤n-1, k는 자연수)이 상기 통신 인터페이스를 통해 상위 배터리 관리 모듈로부터 펄스 신호를 수신하고, 수신된 펄스 신호의 펄스 폭에 대응되도록 자신의 통신 ID를 할당하고, 하위 배터리 관리 모듈의 통신 ID에 대응되는 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하여 통신 인터페이스를 통해 출력하는 단계;를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 배터리 관리 모듈의 제어 방법은, 통신 인터페이스를 통해 펄스 신호를 수신하는 단계; 수신된 펄스 신호의 펄스 폭에 따라 통신 ID를 할당하는 단계; 할당된 통신 ID와 다른 통신 ID에 대응되는 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 펄스 신호를 상기 통신 인터페이스를 통해 출력하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 멀티 모듈 구조를 가지는 배터리 관리 시스템에서 마스터 모듈과 슬레이브 모듈의 통신 ID를 간단하게 할당할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 마스터 모듈 또는 슬레이브 모듈의 교체가 있더라도 시스템의 정지 없이 통신 ID를 할당할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 내지 제n배터리 관리 모듈이 수신하거나 출력하는 펄스 신호를 예시한 신호 파형도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 통신 ID 할당 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 모듈의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 모듈의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에서 특정 배터리 관리 모듈이 교체되었을 때 통신 ID를 재 할당하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 출원을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 실시 예에 따라 제1 내지 제n배터리 관리 모듈이 직렬 통신 인터페이스를 통해 순차적으로 연결된 배터리 관리 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템(100)은, 통신 인터페이스(110)를 통해 순차적으로 연결된 제1 내지 제n배터리 관리 모듈(M, S1~Sn-1)을 포함한다.
각 배터리 관리 모듈(M, S1-Sn-1)은, 다수의 단위 셀을 포함하는 배터리 모듈(도시하지 않음)과 전기적으로 연결되고, 단위 셀의 전기적 특성 값과 충방전 전류의 크기를 모니터하고, 단위 셀의 충전 상태(SOC)를 추정하여 충전 상태를 균일화하고, 과충전, 과방전, 과전류, 과열 등의 상황으로부터 단위 셀을 보호하는 등 당업계에서 BMS가 수행한다고 알려진 다양한 기능을 수행할 수 있다.
바람직하게, 상기 통신 인터페이스(110)는 인접하는 배터리 관리 모듈 사이에서 데이터 통신을 중계할 수 있는 데이지 체인(Daisy Chain) 통신 인터페이스 또는 임의의 배터리 관리 모듈 사이에서 데이터 통신을 중계할 수 있는 캔(CAN) 통신 인터페이스일 수 있다.
전자의 경우, 상하로 인접하는 통신 인터페이스(110)는 통신선(120)을 통해 연결될 수 있다. 후자의 경우, 통신 인터페이스(110)는 캔 통신망을 구성하는 통신 선로(미도시)에 접속될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 펄스 신호의 펄스 폭을 이용하여 각 배터리 관리 모듈(M, S1~Sn-1)의 통신 ID를 할당한다.
보다 구체적으로, 각 배터리 관리 모듈(M, S1~Sn-1)은 통신 인터페이스(110)를 통해 상위의 배터리 관리 모듈로부터 펄스 신호가 수신되는지를 판별하여 자신을 마스터 또는 슬레이브 모듈로 지정한다.
또한, 각 배터리 관리 모듈(M, S1~Sn-1)은 통신 인터페이스(110)를 통해 상위 배터리 관리 모듈로부터 수신되는 펄스 신호의 펄스 폭에 따라 자신의 통신 ID를 할당하고 하위 배터리 관리 모듈의 통신 ID에 해당하는 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하여 통신 인터페이스를 통해 하위 배터리 관리 모듈로 출력한다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 내지 제n배터리 관리 모듈(M, S1~Sn-1)이 수신하거나 출력하는 펄스 신호를 나타낸 신호 파형도이고, 도 3은 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템에 있어서 n개의 배터리 관리 모듈(M, S1~Sn-1)이 통신 ID를 고유하게 할당하는 방법을 도시한 순서도이다.
이하에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 통신 ID 할당 방법을 설명하기로 한다.
먼저, 배터리 관리 시스템(100)이 동작을 시작하면, 제1배터리 관리 모듈(M)이 기동한다(P10 단계). 그런 다음, 제1배터리 관리 모듈(M)은 통신 인터페이스(110)를 통해 펄스 신호가 수신되는지 여부를 모니터한다(P20 단계). 그런데, 제1배터리 관리 모듈(M)은 최상위에 배치되어 있으므로 P20 단계에서 펄스 신호를 수신할 수 없다. 따라서, 제1배터리 관리 모듈(M)은 자신을 마스터 모듈로 설정한다(P30 단계). 그런 다음, 제1배터리 관리 모듈(M)은 통신 인터페이스(110)를 통해 기동 신호를 출력함으로써 하위에 있는 제2배터리 관리 모듈(S1)을 기동시키고(P40 단계) 제2배터리 관리 모듈(S1)의 통신 ID에 해당하는 펄스 폭(5us)을 갖는 펄스 신호를 생성하여 통신 인터페이스(110)를 통해 출력한다(P50 단계). 그러면, 펄스 신호가 제2배터리 관리 모듈(S1)의 통신 인터페이스(110)를 통해 입력된다.
다음으로, 제2배터리 관리 모듈(S1)은 통신 인터페이스(110)를 통해 펄스 신호가 수신되는지 여부를 모니터한다(P60 단계). 이 때, 단계 P50에서 펄스 신호가 제2배터리 관리 모듈(S1)의 통신 인터페이스(110)를 통해 입력되므로, 제2배터리 관리 모듈(S1)은 프로세스를 단계 P70으로 이행하여 자신을 슬레이브 모듈로 설정한다. 그런 다음, 제2배터리 관리 모듈(S1)은 수신된 펄스 신호의 펄스 폭(5us)에 대응되는 통신 ID(예:1)를 할당한다(P80 단계). 이어서, 제2배터리 관리 모듈(S1)은 통신 인터페이스(110)를 통해 기동 신호를 출력하여 하위에 있는 제3배터리 관리 모듈(S2)을 기동시킨다(P90 단계). 그런 다음, 제2배터리 관리 모듈(S1)은 하위에 있는 제3배터리 관리 모듈(S2)의 통신 ID(예:2)에 해당하는 펄스 폭(10us)을 갖는 펄스 신호를 생성하여 통신 인터페이스(110)를 통해 출력한다(P100 단계).
여기서, P100 단계에서 생성되는 펄스 신호의 펄스 폭은 P60 단계에서 수신되는 펄스 신호의 펄스 폭보다 크다. 또한, P100 단계에서 생성된 펄스 신호는 제3배터리 관리 모듈(S2)의 통신 인터페이스(110)를 통해 입력된다.
다음으로, 제3배터리 관리 모듈(S2)은 통신 인터페이스(110)을 통해 펄스 신호가 수신되는지 여부를 모니터한다(P110 단계). 이 때, 단계 P100에서 펄스 신호가 제3배터리 관리 모듈(S2)의 통신 인터페이스(110)를 통해 입력되므로, 제3배터리 관리 모듈(S2)은 프로세스를 단계 P120으로 이행하여 자신을 슬레이브 모듈로 설정한다. 그런 다음, 제3배터리 관리 모듈(S2)은 수신된 펄스 신호의 펄스 폭(10us)에 대응되는 통신 ID(예: 2)를 할당한다(P130 단계). 이어서, 제3배터리 관리 모듈(S2)은 통신 인터페이스(110)를 통해 기동 신호를 출력하여 하위에 있는 제4배터리 관리 모듈(미도시)을 기동시킨다(P140 단계). 그런 다음, 제3배터리 관리 모듈(S2)은 하위에 있는 제4배터리 관리 모듈의 통신 ID(예: 3)에 해당하는 펄스 폭(15us)을 갖는 펄스 신호를 생성하여 통신 인터페이스(110)를 통해 출력한다.
여기서, P150 단계에서 생성되는 펄스 신호의 펄스 폭은 P110 단계에서 수신되는 펄스 신호의 펄스 폭보다 크다. 또한, P500 단계에서 생성된 펄스 신호는 제4배터리 관리 모듈(S2)의 통신 인터페이스(110)를 통해 입력된다.
위와 같은 통신 ID 할당 과정은 제n배터리 관리 모듈(Sn-1)이 통신 ID를 할당할 때까지 반복된다.
즉, 제n배터리 관리 모듈(Sn-1)은 P160 단계에서 기동을 한 다음 통신 인터페이스(110)을 통해 펄스 신호가 수신되는지 여부를 모니터한다(P170 단계). 만약 펄스 신호가 입력되면, 제n배터리 관리 모듈(Sn-1)은 프로세스를 단계 P180으로 이행하여 자신을 슬레이브 모듈로 설정한다(P180 단계). 그런 다음, 제n배터리 관리 모듈(Sn-1)은 수신된 펄스 신호의 펄스 폭 5us*(n-1)에 대응되는 통신 ID(예: n-1)를 할당한다(P190 단계).
바람직하게, 슬레이브 모듈로 설정된 배터리 관리 모듈(S1~Sn-1)들은 자신의 통신 ID를 할당하고 나서 ID 할당 완료 신호를 통신 인터페이스(110)를 통해 마스터 모듈로 설정된 제1배터리 관리 모듈(M) 또는 상위 배터리 관리 모듈로 전송할 수 있다.
또한, 슬레이브 모듈로 설정된 배터리 관리 모듈(S1~Sn-1)들은 기동을 완료한 후 기동 완료 신호를 통신 인터페이스(110)를 통해 마스터 모듈로 설정된 제1배터리 관리 모듈(M) 또는 상위 배터리 관리 모듈로 전송할 수 있다.
다음으로, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 모듈의 구성에 대해 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 모듈의 구성을 나타낸 블록 다이어그램이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 관리 모듈(200)은, 통신 인터페이스(110), 신호 수신부(210), 신호 출력부(220), 제어부(230), 저장부(240) 및 커넥터(250)를 포함한다.
상기 신호 수신부(210)는 통신 인터페이스(110)를 통해 데이터 신호를 수신하여 제어부(230)로 전달한다. 또한, 상기 신호 출력부(220)는 제어부(230)에 의해 생성된 데이터 신호를 통신 인터페이스(110)를 통해 외부로 출력한다.
여기서, 상기 데이터 신호는 통신 ID 할당에 사용되는 펄스 신호, 기동 신호, 기동 완료 신호, ID 할당 완료 신호, 통신 ID 등을 포함한다.
상기 저장부(240)는, 펄스 폭에 따라서 통신 ID를 대응시킬 수 있는 ID 룩업 테이블을 포함한다.
바람직하게, 상기 ID 룩업 테이블은 소정 순번이 부여된 통신 ID 별로 펄스 폭이 맵핑될 수 있는 데이터 구조를 가질 수 있다. 상기 ID 룩업 테이블은 펄스 폭을 이용하여 대응되는 통신 ID를 결정하거나, 반대로 통신 ID를 이용하여 대응되는 펄스 폭을 결정하는데 이용할 수 있다.
상기 저장부(240)는, 일 예시로서, RAM, ROM, 레지스터, 하드디스크, 광기록 매체 또는 자기기록 매체일 수 있다.
바람직하게, 상기 저장부(240)는 제어부(230)에 의해 접근이 가능하도록 예컨대 데이터 버스 등을 통해 상기 제어 부(230)과 연결될 수 있다.
상기 저장부(240)는 상기 제어부(230)가 수행하는 각종 제어 로직을 포함하는 프로그램, 및/또는 상기 제어 로직이 실행될 때 발생되는 데이터를 저장 및/또는 갱신 및/또는 소거 및/또는 전송한다.
상기 저장부(240)는 논리적으로 2개 이상으로 분할 가능하고, 상기 제어부(230) 내에 포함되는 것을 제한하지 않는다.
상기 제어부(230)는 상기 신호 수신부(210)를 통해 펄스 신호가 수신되면 해당 신호의 펄스 폭을 계산하고, 상기 ID 룩업 테이블을 참조하여 계산된 펄스 폭에 해당하는 통신 ID를 룩업하여 할당한다.
상기 제어부(230)는 또한 통신 ID를 할당한 후 다음 순번의 통신 ID에 대응되는 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하여 신호 출력부(220)로 출력한다. 그러면, 상기 신호 출력부(220)는 통신 인터페이스(110)를 통해 외부로 펄스 신호를 출력한다.
한편, 제어부(230)는 미리 정한 규칙에 의해 펄스 폭에 대응되는 통신 ID를 할당할 수 있다. 예를 들어, 펄스 폭을 기준 펄스 폭으로 나눈 몫을 통신 ID로 할당할 수 있다. 또한, 제어부(230)는 미리 정한 규칙에 의해 다음 순번의 통신 ID에 대응되는 펄스 폭을 계산할 수 있다. 예를 들어, 제어부(230)는 현재 시점에서 할당한 통신 ID에 1을 더한 값과 상기 기준 펄스 폭을 곱한 값을 다음 통신 ID에 대응되는 펄스 폭으로 결정할 수 있다. 이러한 예에서, 상기 ID 룩업 테이블의 활용은 생략이 가능하다.
상기 커넥터(250)는 다수의 단위 셀을 포함하는 배터리 모듈과 전기적으로 결합될 수 있다. 상기 커넥터(250)는 당업계에서 배터리 모듈과 BMS가 결합될 때 사용되는 공지된 구조를 가진다. 따라서, 자세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 단위 셀은 리튬 이온 전지일 수 있는데, 본 발명이 단위 셀의 종류에 의해 한정되는 것은 아니다.
상기 제어부(230)는 상기 커넥터(250)를 통하여 각 단위 셀의 전기적 특성 값을 측정할 수 있고, 충방전 전류를 측정할 수 있고, 각 단위 셀의 충전과 방전을 제어할 수 있다.
상기 제어부(230)는, 상술한 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 제어부(230)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이 때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 컴퓨터 부품으로 프로세서와 연결될 수 있다. 또한, 상기 메모리는 본 발명의 저장부(240)에 포함될 수 있다. 또한, 상기 메모리는 디바이스의 종류에 상관 없이 정보가 저장되는 디바이스를 총칭하는 것으로서 특정 메모리 디바이스를 지칭하는 것은 아니다.
다음으로, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 모듈의 제어 방법을 설명한다.
먼저, 제어부(230)는 기동 신호가 수신되는지 여부를 모니터한다(S10 단계). 만약, 기동 신호가 수신되면, 제어부(230)는 자신이 제어를 관장하는 배터리 관리 모듈을 기동시킨다(S20 단계).
이어서, 제어부(230)는 통신 인터페이스(110)를 통해 펄스 신호가 수신되는지 모니터한다(S30 단계). 만약, 펄스 신호가 수신되지 않으면, 제어부(230)는 배터리 관리 모듈을 마스터 모듈로 설정한다(S40 단계). 반대로, 펄스 신호가 수신되면, 제어부(230)는 배터리 관리 모듈을 슬레이브 모듈로 설정한다(S50 단계).
제어부(230)는, 배터리 관리 모듈을 마스터 모듈로 설정한 경우, 프로세스를 단계 S60으로 이행하여 하위 배터리 관리 모듈을 기동시키기 위한 기동 신호를 통신 인터페이스(110)를 통해 출력한다.
그런 다음, 제어부(230)는 하위 배터리 관리 모듈로부터 기동 완료 신호가 수신되는지 여부를 모니터한다(S70 단계). 만약, 기동 완료 신호가 수신되면, 제어부(230)는 하위 배터리 관리 모듈에 대해 할당될 통신 ID에 대응되는 펄스 폭을 앞서 설명한 방법으로 결정하고, 결정된 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하여 통신 인터페이스(110)를 통해 출력한다(S80 단계).
이어서, 제어부(230)는 하위 배터리 관리 모듈로부터 ID 할당 완료 신호가 수신되는지 여부를 모니터하고(S90 단계), 만약 ID 할당 완료 신호가 수신되면 프로세스를 종료한다.
한편, 제어부(230)는, 배터리 관리 모듈을 슬레이브 모듈로 설정한 경우, 프로세스를 S100 단계로 이행하여 통신 인터페이스(110)를 통해서 수신된 펄스 신호의 폭스 폭을 계산하고 앞서 설명된 방식에 의해 계산된 펄스 폭에 따라 자신의 통신 ID를 할당한다(S100 단계).
그런 다음, 제어부(230)는 하위 배터리 관리 모듈을 기동시키기 위한 기동 신호를 통신 인터페이스(110)를 통해 출력한다(S110 단계).
이어서, 제어부(230)는 통신 인터페이스(110)를 통해 하위 배터리 관리 모듈로부터 기동 완료 신호가 수신되는지 모니터한다(S120 단계). 만약, 기동 완료 신호가 수신되면, 제어부(230)는 하위 배터리 관리 모듈에 대해 할당될 다음 통신 ID에 대응되는 펄스 폭을 앞서 설명한 방법으로 결정하고, 결정된 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하여 통신 인터페이스(110)를 통해 출력한다(S130 단계).
이어서, 제어부(230)는 하위 배터리 관리 모듈로부터 ID 할당 완료 신호가 수신되는지 여부를 모니터하고(S140 단계), 만약 ID 할당 완료 신호가 수신되면 프로세스를 종료한다.
본 발명에 따른 배터리 관리 시스템은, 특정 배터리 관리 모듈을 교체하고자 할 때 시스템 전체를 다시 기동시키지 않아도 되는 장점이 있다.
도 6은 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템에 있어서 시스템의 재 기동을 하지 않고 제2배터리 관리 모듈(S1)이 교체되는 과정을 보여준다.
본 발명에 따른 배터리 관리 시스템(100)에 포함된 각 배터리 관리 모듈은 주기적으로 다른 배터리 관리 모듈과의 통신 상태를 점검한다. 따라서, 제2배터리 관리 모듈(S1)을 시스템(100)에서 탈거하면, 제1배터리 관리 모듈(M)과 제3배터리 관리 모듈(S2)은 제2배터리 관리 모듈(S1)과 통신이 불가능한 것을 인식한다. 그러면, 상기 제1배터리 관리 모듈(M)과 제3배터리 관리 모듈(S2)은 제2배터리 관리 모듈(S1)과의 통신을 중단하고 대기한다.
이 상태에서, 새로운 제2배터리 관리 모듈(S1)을 시스템(100)에 장착하면, 상위에 있는 제1배터리 관리 모듈(M)은 제2배터리 관리 모듈(S1)이 새로 장착된 것을 인식한다.
그런 다음, 제1배터리 관리 모듈(M)은 통신 인터페이스(110)를 통해 기동 신호를 새로 장착된 제2배터리 관리 모듈(S1)로 전송하여 제2배터리 관리 모듈(S1)을 기동시킨다. 그러고 나서, 제1배터리 관리 모듈(M)은 앞서 설명한 방식에 따라 제2배터리 관리 모듈(S1)의 통신 ID에 대응되는 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 제2배터리 관리 모듈(S1)로 전송한다.
그러면, 제2배터리 관리 모듈(S1)은 펄스 신호를 수신한 후 자신을 슬레이브 모듈로 설정하고 수신된 펄스 신호의 펄스 폭을 이용하여 자신의 통신 ID를 할당한다. 그런 다음, ID 할당 완료 신호를 제1배터리 관리 모듈(M)로 전송한다.
한편, 제3배터리 관리 모듈(S2)는 자신의 통신 ID를 이미 할당한 상태이므로, 제2배터리 관리 모듈(S1)은 다음 순번의 통신 ID 할당을 위해 펄스 신호를 생성하여 출력하지 않아도 무방하다.
선택적으로, 제2배터리 관리 모듈(S1)은 다음 순번의 통신 ID 할당을 위해 펄스 신호를 생성하여 다시 출력할 수 있다. 이러한 경우, 제3 내지 제n배터리 관리 모듈(S2 ~ Sn-1)은, 앞서 설명한 바에 따라 통신 ID를 할당하는 과정을 다시 한번 반복할 수 있다.
본 발명에 있어서, 도 3 및 도 5에 예시된 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 수록될 수 있다. 상기 기록매체는 컴퓨터에 포함된 프로세서에 의해 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 상기 기록매체는 ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 상기 코드 체계는 캐리어 신호로 변조되어 특정한 시점에 통신 캐리어에 포함될 수 있고, 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 상기 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 양태를 설명함에 있어서, '~부'라고 명명된 구성 요소들은 물리적으로 구분되는 요소들이라고 하기 보다 기능적으로 구분되는 요소들로 이해되어야 한다. 따라서 각각의 구성요소는 다른 구성요소와 선택적으로 통합되거나 각각의 구성요소가 제어 로직(들)의 효율적인 실행을 위해 서브 구성요소들로 분할될 수 있다. 하지만 구성요소들이 통합 또는 분할되더라도 기능의 동일성이 인정될 수 있다면 통합 또는 분할된 구성요소들도 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 당업자에게 자명하다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
200: 배터리 관리 모듈 210: 신호 수신부
220: 신호 출력부 230: 제어부
240: 저장부 250: 커넥터
110: 통신 인터페이스

Claims (17)

  1. 통신 인터페이스를 통해 순차적으로 연결된 제1 내지 제n배터리 관리 모듈을 포함하고,
    각 배터리 관리 모듈은, 상위의 배터리 관리 모듈로부터 펄스 신호가 수신되는지 여부에 따라 자신을 마스터 또는 슬레이브 모듈로 지정하고,
    각 배터리 관리 모듈은 상위 배터리 관리 모듈로부터 수신되는 펄스 신호의 펄스 폭에 따라 자신의 통신 ID를 할당하고 하위 배터리 관리 모듈의 통신 ID에 해당하는 신호로서 자신이 수신한 펄스 신호보다 큰 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하여 하위 배터리 관리 모듈로 출력하고,
    각 배터리 관리 모듈은, 바로 하위의 배터리 관리 모듈이 교체된 것을 인식하고, 교체된 배터리 관리 모듈을 기동시킨 후 교체된 배터리 관리 모듈의 통신 ID에 대응되는 펄스 폭을 가진 펄스 신호를 생성하여 교체된 배터리 관리 모듈 측으로 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    각 배터리 관리 모듈은 상기 통신 인터페이스를 통해 펄스 신호가 입력되지 않으면, 자신을 마스터 모듈로 지정하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    각 배터리 관리 모듈은, 통신 ID 별로 대응되는 펄스 폭을 참조할 수 있는 ID 룩업 테이블이 수록되어 있는 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 통신 인터페이스는, 캔(CAN) 통신 인터페이스 또는 데이지 체인(Daisy Chain) 통신 인터페이스인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 통신 인터페이스를 통해 순차적으로 연결된 제1 내지 제n배터리 관리 모듈을 포함하는 배터리 관리 시스템에서 각 배터리 관리 모듈의 통신 ID를 할당하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 제1배터리 관리 모듈이 상기 통신 인터페이스를 통해 펄스 신호가 수신되지 않는 것을 인식하여 자신을 마스터 모듈로 설정하는 단계;
    (b) 상기 제1배터리 관리 모듈이 제2배터리 관리 모듈의 통신 ID에 대응되는 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하여 통신 인터페이스를 통해 상기 제2배터리 관리 모듈로 출력하는 단계;
    (c) 상기 제k배터리 관리 모듈(2≤k≤n-1, k는 자연수)이 상기 통신 인터페이스를 통해 상위 배터리 관리 모듈로부터 펄스 신호를 수신하고, 수신된 펄스 신호의 펄스 폭에 대응되도록 자신의 통신 ID를 할당하고, 하위 배터리 관리 모듈의 통신 ID에 대응되는 신호로서 상기 수신된 펄스 신호보다 큰 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하여 통신 인터페이스를 통해 하위 배터리 모듈로 출력하는 단계; 및
    (d) 상기 제k배터리 관리 모듈이 제k+1배터리 관리 모듈의 교체를 인식하여 교체된 제k+1배터리 관리 모듈을 기동시킨 후 교체된 제k+1배터리 관리 모듈의 통신 ID에 대응되는 펄스 폭을 가진 펄스 신호를 생성하여 제k+1배터리 관리 모듈 측으로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 ID 할당 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 상기 제k배터리 관리 모듈은, ID 별로 대응되는 펄스 폭을 참조할 수 있는 ID 룩업 테이블을 이용하여 수신된 펄스 신호에 따라 통신 ID를 할당하는 것을 특징으로 하는 통신 ID 할당 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제12항에 있어서,
    상기 통신 인터페이스는, 캔(CAN) 통신 인터페이스 또는 데이지 체인(Daisy Chain) 통신 인터페이스인 것을 특징으로 하는 통신 ID 할당 방법.
  17. 삭제
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