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KR20110013747A - 배터리 ｉｄ 설정 시스템 및 그 구동 방법 - Google Patents

배터리 ｉｄ 설정 시스템 및 그 구동 방법 Download PDF

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KR20110013747A
KR20110013747A KR1020090071362A KR20090071362A KR20110013747A KR 20110013747 A KR20110013747 A KR 20110013747A KR 1020090071362 A KR1020090071362 A KR 1020090071362A KR 20090071362 A KR20090071362 A KR 20090071362A KR 20110013747 A KR20110013747 A KR 20110013747A
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signal
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심세섭
스스무 세가와
양종운
김진완
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

다수의 배터리 각각을 효율적으로 관리할 수 있는 배터리 ID 설정 시스템 및 그 구동 방법이 개시된다.
일예로, 외부 단자를 포함하는 배터리 ID 설정 시스템은 ID 설정 신호를 출력하는 마스터 배터리 관리 시스템; 및 상기 ID 설정 신호에 응답하여 배터리의 배터리 고유 ID와 배터리 전위차를 포함하는 배터리 정보 신호를 상기 마스터 배터리 관리 시스템으로 전송하는 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템을 포함한다. 여기서, 마스터 배터리 관리 시스템은 배터리 정보 신호를 수신하여 배터리의 배터리 고유 ID별 배터리 상대 ID를 할당 및 저장한다.
배터리, 슬레이브 배터리 관리 시스템, 마스터 배터리 관리 시스템

Description

배터리 ＩＤ 설정 시스템 및 그 구동 방법 {Battery ID setting system and driving method thereof}
본 발명은 배터리 ID 설정 시스템 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더, 및 하이브리드 자동차 분야에 이르기까지 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 출력 전압이 약 4.2V로서, 전자장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.
이러한 리튬 이차 전지는 고출력을 요구하는 분야에 적용되기 위해 다수의 배터리 셀로 구성되고 있으며, 다수의 배터리 셀의 셀전압 센싱 및 배터리 셀 밸런싱 등의 제어를 관리하기 위한 배터리 관리 시스템(Battery Management System; 이하 BMS라 함)을 채용하고 있다. 이러한 배터리 관리 시스템은 다수의 배터리 셀의 제어를 보다 효율적으로 관리할 수 있도록 계속적으로 연구되고 있다.
본 발명은 다수의 배터리 각각을 효율적으로 관리할 수 있는 배터리 ID 설정 시스템 및 그 구동 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따라 외부 단자를 포함하는 배터리 ID 설정 시스템은 ID 설정 신호를 출력하는 마스터 배터리 관리 시스템; 및 상기 ID 설정 신호에 응답하여 배터리의 배터리 고유 ID와 배터리 전위차를 포함하는 배터리 정보 신호를 상기 마스터 배터리 관리 시스템으로 전송하는 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템을 포함하고, 상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 배터리 정보 신호를 수신하여 상기 배터리의 배터리 고유 ID별 배터리 상대 ID를 할당 및 저장하는 것을 특징으로 한다.
상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 각각은 상기 마스터 배터리 관리 시스템으로부터 상기 배터리의 배터리 고유 ID별 배터리 상대 ID를 포함하는 배터리 상대 ID 신호를 수신하여 상기 배터리에 해당하는 상대 ID를 저장할 수 있다.
상기 배터리 고유 ID는 상기 배터리의 제품 번호를 포함할 수 있다.
상기 배터리 전위차는 상기 배터리의 마이너스 단자와 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템의 그라운드 단자 사이의 전위차일 수 있다.
상기 배터리 상대 ID는 상기 배터리의 배터리 전위차에 따라 가장 낮은 배터리 전위차를 갖는 배터리로부터 순차적으로 할당되도록 설정될 수 있다.
상기 배터리 상대 ID는 상기 배터리의 배터리 전위차에 따라 상기 배터리의 일 방향에서 타 방향으로 순차적인 하드웨어적 순서에 대응하여 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따라 외부 단자를 포함하는 배터리 ID 설정 시스템은 상기 외부 단자와 상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 사이에 병렬로 연결되어 상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 각각에 의해 제어되는 다수의 연결 스위치를 포함할 수 있다.
상기 다수의 연결 스위치 각각은 상기 ID 설정 신호가 상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 각각에 전송되면 상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 각각의 배터리의 플러스 단자와 연결될 수 있다.
상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 각각과의 통신을 제어하는 마스터 제어부; 상기 ID 설정 신호와 상기 배터리 상대 ID 신호가 전송되고 상기 배터리 정보 신호가 수신되는 통신 단자와, 그라운드 전압이 출력되는 그라운드 단자를 포함하는 마스터 통신부; 및 상기 배터리 고유 ID와 상기 배터리 상대 ID가 상응하도록 저장하는 마스터 메모리를 포함할 수 있다.
상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 각각은 상기 마스터 배터리 관리 시스템과의 통신을 제어하는 슬레이브 제어부; 상기 ID 설정 신호와 상기 배터리 상대 ID 신호가 수신되고 상기 배터리 정보 신호가 전송되는 통신 단자와, 그라운드 전압이 인가되는 그라운드 단자를 포함하는 슬레이브 통신부; 상기 배터리 전위차를 측정하는 슬레이브 전위 측정부; 및 상기 배터리 고유 ID와 상기 배터리 상대 ID가 상응하도록 저장하는 슬레이브 메모리를 포함할 수 있다.
상기 슬레이브 전위 측정부는 상기 배터리의 마이너스 단자와 연결되는 충전 스위치; 상기 충전 스위치와 연결되며 상기 배터리의 전위차를 측정하기 위한 저항; 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템의 그라운드와 상기 저항 사이에 연결되어 상기 저항에 흐르는 전류를 충전하는 커패시터; 및 상기 저항과 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템의 그라운드 단자 사이에서 상기 커패시터와 병렬로 연결되어 상기 커패시터의 충전된 전류를 방전시키는 방전 스위치를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라 마스터 배터리 관리 시스템 및 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템으로 이루어진 배터리 ID 설정 시스템의 구동 방법은 상기 마스터 배터리 관리 시스템이 상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템으로 ID 설정 신호를 전송하는 단계; 상기 ID 설정 신호에 응답하여 상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 각각으로부터 전송되는 배터리의 배터리 고유 ID와 배터리 전위차를 포함하는 배터리 정보 신호 중 어느 하나를 선택하여 수신한지 확인하는 단계; 상기 배터리 정보 신호 중 어느 하나를 선택하여 수신한 것을 확인하면, 상기 수신한 배터리 정보 신호로부터 상기 배터리 고유 ID별 배터리 상대 ID를 할당 및 저장하는 단계; 및 상기 배터리 상대 ID를 포함하는 배터리 상대 ID 신호를 상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 중 해당되는 슬레이브 배터리 관리 시스템으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 배터리 정보 신호 수신 확인 단계, 상기 배터리 상대 ID 할당 및 저장 단계, 및 배터리 상대 ID 신호 전송 단계를 반 복할 수 있다.
상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 각각은 상기 ID 설정 신호가 수신됐는지 확인하는 단계; 상기 ID 설정 신호가 수신되면 상기 배터리 전위차를 측정하는 단계; 및 상기 배터리 정보 신호를 상기 마스터 배터리 관리 시스템으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 각각은 상기 마스터 배터리 관리 시스템으로부터 상기 배터리 상대 ID 신호를 수신한지 확인하는 단계; 및 상기 배터리 상대 ID 신호를 수신하면 상기 배터리 상대 ID를 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 각각은 상기 배터리 상대 ID 신호가 수신되지 않으면 상기 배터리 정보 신호 전송 단계를 다시 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 ID 설정 시스템은 다수의 배터리 각각에 대해 배터리 고유 ID별 배터리 상대 ID를 설정함으로써, 다수의 배터리 각각에 대한 SOC(State Of Charge) 및 SOH(State Of Health) 등의 관리를 체계적으로 가능하게 할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 ID 설정 시스템은 다수의 배터리를 보다 효율적으로 관리할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 ID 설정 시스템은 다수의 배터리 각각의 배터리 전위차를 고려하여 다수의 배터리의 상대 ID를 다수의 배터리의 하드웨어적인 위치 순서대로 설정할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 배 터리 ID 설정 시스템은 다수의 배터리에 대한 교체 및 유지 관리를 용이하게 할 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할때, 이는 특별히 반재되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 ID 설정 시스템의 구성을 보여주는 개략 블럭도이고, 도 2는 도 1에 도시된 배터리 ID 설정 시스템의 상세 블럭도이고, 도 3은 도 2에 도시된 마스터 메모리에 저장된 테이블의 예를 보여주는 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 제 1 슬레이브 전위 측정부의 상세 회로도이고, 도 5는 도 2에 도시된 제 1 슬레이브 메모리에 저장된 테이블의 예를 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 ID 설정 시스템(100)은 마스터 배터리 관리 시스템(이하, 마스터 BMS라 함)(110), 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템(이하, 슬레이브 BMS라 함)(120_1 내지 120_n; n은 자연수), 다수의 배터리(130_1 내지 130_n; n은 자연수), 다수의 연결 스위치(140_1 내 지 140_n; n은 자연수) 및 외부 단자(150)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기와 같이 구성된 배터리 ID 설정 시스템(100)은 외부 단자(150)를 통해 무정전전원장치(UPS) 또는 하이브리드 자동차와 같은 외부 시스템(200)에 연결되어 다수의 배터리(130_1 내지 130_n)에 대한 충전 또는 방전을 수행할 수 있다.
상기 마스터 BMS(110)는 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n)와 최초 연결시 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n)에 포함된 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각에 대한 ID 설정을 위한 정보를 요청하기 위해 ID 설정 신호를 출력한다. 여기서, 상기 마스터 BMS(110)는 CAN(Controller area network) 통신 방식 등을 통해 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n)와 1:1 통신 또는 1:n 통신을 할 수 있다. 상기 마스터 BMS(110)는 다수의 배터리(130_1 내지 130_n)의 배터리 고유 ID를 이용하여 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n)와 통신이 가능하다.
이러한 마스터 BMS(110)는 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n)로부터 다수의 배터리(130_1 내지 130_n)의 배터리 고유 ID와 배터리 전위차를 포함하는 배터리 정보 신호를 수신하여 배터리 고유 ID별 배터리 상대 ID를 할당하고 저장한다. 그리고, 상기 마스터 BMS(110)는 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각의 배터리 상대 ID를 포함한 배터리 상대 ID 신호를 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n) 각각에 전송한다. 여기서, 배터리 고유 ID는 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각의 제품 번호를 포함할 수 있으며, 배터리 전위차는 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각의 마이너스 단자와 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n) 각각의 그라운드 단자 사이의 전위차일 수 있다. 또한, 배터리 상대 ID는 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각을 관리하기 위해 마스터 BMS(110)에 설정되는 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 간의 상대적 주소이다. 예를 들어, 배터리 상대 ID는 다수의 배터리(130_1 내지 130_n)의 배터리 전위차에 따라 V1, V2... Vn으로 설정될 수 있으며, 미리 정해지는 배터리 고유 ID와는 상이하다.
상기 마스터 BMS(110)는 구체적으로 마스터 제어부(111), 마스터 통신부(112) 및 마스터 메모리(113)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 마스터 제어부(111)는 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n) 각각과의 통신을 제어하며, 마스터 통신부(112) 및 마스터 메모리(113) 각각을 제어한다. 이러한 마스터 제어부(111)는 실질적으로 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n)로부터 수신한 배터리 정보 신호로부터 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각에 대해서 배터리 고유 ID별 배터리 상대 ID를 할당한다. 예를 들어, 상기 마스터 제어부(111)는 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 중 배터리 전위차가 낮은 배터리부터 차례대로 배터리 상대 ID인 V1, V2, ... Vn을 할당할 수 있다.
상기 마스터 통신부(112)는 마스터 제어부(111)의 제어에 의해 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n) 각각과 실질적으로 통신하는 역할을 한다. 이러한 마스터 통신부(112)는 상기 ID 설정 신호와, 상기 배터리 상대 ID를 포함하는 배터리 상대 ID 신호가 전송되며 상기 배터리 정보 신호가 수신되는 통신 단자(COM)를 포함할 수 있다. 또한, 마스터 통신부(112)는 기준 전압이 출력되는 기준 전압 단자(Vref)와, 그라운드 전압이 출력되는 그라운드 단자(GND)를 포함할 수 있다.
상기 마스터 메모리(113)는 상기 마스터 BMS(110)로 전송된 배터리 정보 신 호에 의해 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각의 배터리 고유 ID와, 상기 마스터 제어부(111)로부터 할당된 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각의 배터리 상대 ID가 상응하도록 저장한다. 이를 위해, 상기 마스터 메모리(113)는 도 3에 도시된 바와 같은 테이블을 구성한다. 도 3에서 날짜는 배터리 상대 ID가 할당되는 날짜를 입력하기 위한 구성이다.
상기 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n) 각각은 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각을 포함할 수 있으며, 상기 마스터 BMS(110)의 ID 설정 신호에 응답하여 상기 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각의 배터리 고유 ID와 배터리 전위차를 포함하는 배터리 정보 신호를 상기 마스터 BMS(110)에 전송한다. 이에 따라, 상기 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n) 각각은 상기 마스터 BMS(110)가 다수의 배터리(130_1 내지 130_n)의 배터리 정보 신호로부터 다수의 배터리(130_1 내지 130_n)의 고유 ID별 상대 ID를 설정할 수 있게 한다. 따라서, 상기 마스터 BMS(110)는 다수의 배터리(130_1 내지 130_n)의 고유 ID별 상대 ID를 참조하여 다수의 배터리((130_1 내지 130_n) 각각에 대해 SOC(State Of Charge) 및 SOH(State Of Health) 등의 관리를 체계적으로 수행할 수 있다. 한편, 도시하진 않았지만, 상기 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n) 각각은 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각의 전압 및 전류 등을 측정하고 충방전 상태를 관리하는 구성을 포함한다.
또한, 상기 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n) 각각은 자신이 포함하는 배터리의 배터리 상대 ID가 포함된 배터리 상대 ID 신호를 상기 마스터 BMS(110)로 부터 수신하여 배터리 상대 ID를 저장한다. 이에 따라, 상기 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n) 각각은 자신이 포함하는 배터리의 배터리 상대 ID를 파악할 수 있다. 따라서, 상기 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n) 각각은 상기 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각의 배터리 고유 ID 외에 배터리 상대 ID를 이용하여 상기 마스터 BMS(110)와 통신할 수 있다.
상기 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n)는 구체적으로 제 1 슬레이브 BMS(120_1) 내지 제 n 슬레이브 BMS(120_n)로 구분될 수 있다. 이하에서는, 상기 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n) 각각의 구성에 대해 제 1 슬레이브 BMS(120_1)를 예로 들어 설명하기로 한다.
제 1 슬레이브 BMS(120_1)는 구체적으로 제 1 슬레이브 제어부(121_1), 제 1 슬레이브 통신부(122_1), 제 1 슬레이브 전위 측정부(123_1) 및 제 1 슬레이브 메모리(124_1)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 1 슬레이브 제어부(121_1)는 상기 마스터 BMS(110)와의 통신을 제어하며, 제 1 슬레이브 통신부(122_1), 제 1 슬레이브 전위 측정부(123_1) 및 제 1 슬레이브 메모리(124_1) 각각을 제어한다.
상기 제 1 슬레이브 통신부(122_1)는 상기 제 1 슬레이브 제어부(121_1)의 제어에 의해 마스터 BMS(110)와 실질적으로 통신한다. 이러한 제 1 슬레이브 통신부(122_1)는 상기 ID 설정 신호와 상기 배터리 상대 ID 신호가 수신되며 상기 배터리 정보 신호가 전송되는 통신 단자(COM)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 슬레이브 통신부(122_1)는 마스터 BMS(110)의 기준 전압이 인가되는 기준 전압 단 자(Vref)와, 마스터 BMS(110)의 그라운드 전압이 인가되는 그라운드 단자(GND)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 슬레이브 전위 측정부(123_1)는 상기 제 1 슬레이브 제어부(121_1)의 제어에 의해 제 1 배터리(130_1)의 배터리 전위차를 측정한다. 구체적으로, 상기 제 1 슬레이브 전위 측정부(123_1)는 도 4에 도시된 바와 같이 충전 스위치(11), 저항(12), 커패시터(13) 및 방전 스위치(14)를 포함할 수 있다.
상기 충전 스위치(11)는 상기 제 1 배터리(130_1)의 마이너스 단자(S1-)와 연결된다. 상기 충전 스위치(11)는 상기 제 1 슬레이브 BMS(120_1)가 마스터 BMS(110)으로부터 ID 설정 신호를 수신하면, 제 1 슬레이브 제어부(121_1)의 제어에 의해 턴-온된다.
상기 저항(12)은 상기 충전 스위치(11)와 상기 제 1 슬레이브 BMS(120_1)의 그라운드 단자(GND) 사이에 연결된다. 상기 충전 스위치(11)가 턴-온되면, 상기 저항(12)을 통해 전류가 흐른다. 이에 따라, 상기 저항(12) 양단을 통해 상기 제 1 슬레이브 BMS(120_1)의 그라운드 단자(GND)와 상기 제 1 배터리(130_1)의 마이너스 단자(S1-) 사이의 배터리 전위차(V)가 구해질 수 있다.
상기 커패시터(13)는 상기 저항(12)과 상기 제 1 슬레이브 BMS(120_1)의 그라운드 단자(GND) 사이에 연결된다. 이러한 커패시터(13)는 상기 저항(12)을 통해 흐르는 전류를 충전함으로써 전류가 상기 제 1 슬레이브 BMS(120_1)로 급작스럽게 흐르는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 방전 스위치(14)는 상기 저항(12)과 상기 제 1 슬레이브 BMS(120_1)의 그라운드 단자(GND) 사이에서 상기 커패시터(13)와 병렬로 연결되며, 충전 스위치(11)의 턴 오프시 턴 온 되어 상기 커패시터(13)에 충전된 전류를 방전시킨다. 이에 따라, 상기 방전 스위치(14)는 상기 커패시터(13)가 방전 상태가 되도록 한다.
상기 제 1 슬레이브 메모리(124_1)는 제 1 배터리(130_1)의 배터리 고유 ID와 배터리 상대 ID가 상응하도록 저장한다. 이를 위해, 상기 제 1 슬레이브 메모리(124_1)는 도 5에 도시된 바와 같은 테이블을 구성한다. 도 5에서 날짜는 배터리 상대 ID가 할당되는 날짜를 입력하기 위한 구성이다.
상기 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각은 상기 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n) 각각에 포함될 수 있으나, 도 2에서는 편의상 별도로 위치하는 것으로 도시하였다. 상기 다수의 배터리(130_1 내지 130_n)는 구체적으로 서로 직렬로 연결된 제 1 배터리(130_1) 내지 제 n 배터리(130_n)로 구분될 수 있다.
상기 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각의 구성에 대해 제 1 배터리(130_1)를 예로 들어 설명하면, 제 1 배터리(130_1)는 큰 전력을 일정시간 외부 시스템(200)에 공급할 수 있도록 다수의 배터리 셀(B11 내지 B13)이 병렬로 연결되어 구성될 수 있다. 여기서, 다수의 배터리 셀(B11 내지 B13)은 충전 가능한 전지, 예를 들어 리튬 이차 전지일 수 있다. 한편, 도면에서 배터리 셀이 3개로 구성된 것으로 도시되었지만, 이러한 개수로 배터리 셀을 한정하는 것은 아니다.
상기 다수의 연결 스위치(140_1 내지 140_n) 각각은 상기 외부 단자(150)와 상기 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n) 사이에 병렬로 연결되어, 상기 다수 의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n) 각각에 의해 제어된다. 상기 다수의 연결 스위치(140_1 내지 140_n)는 구체적으로 제 1 연결 스위치(140_1) 내지 제 n 연결 스위치(140_n)로 구분될 수 있다.
상기 다수의 연결 스위치(140_1 내지 140_n) 각각은 상기 마스터 BMS(110)로부터 ID 설정 신호가 상기 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n) 각각에 전송되면 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각의 플러스 단자와 연결된다. 예를 들어, 제 1 연결 스위치(140_1)는 상기 마스터 BMS(110)으로부터 ID 설정 신호가 제 1 슬레이브 BMS(120_1)에 전송되면 상기 제 1 슬레이브 BMS(120_1)의 제어에 의해 제 1 배터리(130_1)의 플러스 단자(S1+)에 연결된다. 또한, 제 n 연결 스위치(140_n)도 상기 마스터 BMS(110)로부터 ID 설정 신호가 제 n 슬레이브 BMS(120_n)에 전송되면 상기 제 n 슬레이브 BMS(120_n)의 제어에 의해 제 n 배터리(130_n)의 플러스 단자(Sn+)에 연결된다. 이와 같이 상기 다수의 연결 스위치(140_1 내지 140_n) 각각이 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각의 플러스 단자(S1+ 내지 Sn+)와 연결되면, 다수의 배터리(130_1 내지 130_n)의 배터리 전위차(V) 각각이 구해지는 환경이 만들어질 수 있다.
상기 외부 단자(150)는 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n)와 연결되며, 외부 시스템(200)에 연결되어 다수의 배터리(130_1 내지 130_n)로의 충전 또는 다수의 배터리(130_1 내지 130_n)에 의한 방전시 단자로서 작동한다. 도면에서 P+는 제 n 배터리(130_n)의 플러스 단자(Sn+)와 연결되는 플러스 단자를, P-는 제 1 배터리(130_1)의 마이너스 단자(S1-)와 연결되는 마이너스 단자를 나타낸다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 ID 설정 시스템(100)은 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각에 대해 배터리 고유 ID별 배터리 상대 ID를 설정함으로써, 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각에 대한 SOC(State Of Charge) 및 SOH(State Of Health) 등의 관리를 체계적으로 가능하게 할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 ID 설정 시스템(100)은 다수의 배터리(130_1 내지 130_n)를 보다 효율적으로 관리할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 ID 설정 시스템(100)은 다수의 배터리(130_1 내지 130_n)의 배터리 전위차를 고려하여 다수의 배터리(130_1 내지 130_n)의 상대 ID를 다수의 배터리(130_1 내지 130_n)의 일 방향에서 타 방향으로 순차적인 하드웨어적 위치 순서에 대응하여 설정할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 ID 설정 시스템(100)은 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 중 어느 하나의 배터리에 문제가 생겨 교체하고자 하는 경우 교체 관리자가 어느 위치에 있는 배터리를 교체해야 하는지 용이하게 파악하도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 ID 설정 시스템(100)은 다수의 배터리(130_1 내지 130_n)에 대한 교체 및 유지 관리를 용이하게 할 수 있다.
다음은 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 ID 설정 시스템(100)의 구동 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 6은 도 2에 도시된 배터리 ID 설정 시스템의 구동 방법 중 마스터 배터리 관리 시스템의 동작을 보여주는 흐름도이고, 도 7은 도 2에 도시된 배터리 ID 설정 시스템 중 슬레이브 배터리 관리 시스템의 동작을 보여주는 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 ID 설정 시스템(100)은 크게 마스터 BMS(110), 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n), 다수의 배터리(130_1 내지 130_n), 다수의 연결 스위치(140_1 내지 140_n) 및 외부 단자(150)를 포함한다. 이하에서는, 마스터 BMS(110)와 다수의 슬레이브 BMS(120_ 내지 120_n)를 중심으로 배터리 ID 설정 시스템(100)의 구동 방법에 대해 설명한다.
먼저, 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n)에 포함되는 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각은 동일한 출력 전압, 예를 들어 4V 전압을 출력하는 것으로 가정하기로 한다.
도 6을 참조하면, 배터리 ID 설정 시스템의 구동 방법 중 마스터 BMS(110)는 ID 설정 신호 전송 단계(S1), 배터리 정보 신호 수신 확인 단계(S2), 배터리 상대 ID 할당 및 저장 단계(S3) 및 배터리 상대 ID 신호 전송 단계(S4)를 포함한다.
상기 ID 설정 신호 전송 단계(S1)에서는, 상기 마스터 BMS(110)가 상기 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각에 대한 ID 설정을 위한 정보를 요청하기 위해 ID 설정 신호를 상기 다수의 슬레이브 BMS(120_ 내지 120_n) 각각에 전송한다. 상기 ID 설정 신호 전송 단계(S1)는 상기 마스터 BMS(110)와 상기 다수의 슬레이브 BMS(120_ 내지 120_n)가 최초로 연결될 때 실시된다.
상기 배터리 정보 신호 수신 확인 단계(S2)에서는, 상기 마스터 BMS(110)가 상기 ID 설정 신호에 응답하는 상기 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n)로부터 전송되는 상기 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각의 배터리 고유 ID와 배터리 전위차를 포함하는 배터리 정보 신호 중 어느 하나를 선택하여 수신한지 확인한다. 여기서, 상기 마스터 BMS(110)는 상기 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 중 가장 작은 배터리 전위차를 갖는 배터리의 배터리 정보 신호를 수신한다. 예를 들어, 제 1 배터리(130_1)의 배터리 고유 ID가 시리얼 번호 1이고, 배터리 전위차가 OV이며, 제 2 배터리 (130_2)의 배터리 고유 ID가 시리얼 번호 2이고, 배터리 전위차가 4V일 경우, 상기 마스터 BMS(110)는 제 1 배터리(130_1)의 배터리 정보 신호를 수신한다. 그리고, 상기 마스터 BMS(110)는 제 2 배터리 (130_2)의 배터리 정보 신호는 무시한다.
상기 배터리 상대 ID 할당 및 저장 단계(S3)에서는, 상기 마스터 BMS(110)가 상기 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각의 상기 배터리 정보 신호 중 어느 하나를 선택하여 수신한 것을 확인하면 상기 수신한 배터리 정보 신호로부터 배터리 고유 ID별 배터리 상대 ID를 할당 및 저장한다. 여기서, 배터리 전위차가 0V인 제 1 배터리(130_1)의 배터리 정보 신호가 수신된 것으로 확인하면, 상기 마스터 BMS(110)는 제 1 배터리(130_1)의 배터리 고유 ID인 시리얼 번호 1에 대해 배터리 상대 ID인 V1을 할당하고, 배터리 고유 ID인 시리얼 번호 1과 배터리 상대 ID인 V1이 상응하도록 저장한다. 상기 제 1 배터리(130_1)의 배터리 상대 ID가 V1으로 설정된 이유는 마스터 BMS(110)가 가장 낮은 배터리 전위차를 갖는 배터리로부터 순차적으로 배터리 상대 ID를 V1,V2, V3,... Vn으로 할당하도록 설정되었기 때문이다.
상기 배터리 상대 ID 신호 전송 단계(S4)에서는, 상기 마스터 BMS(110)가 상 기 배터리 상대 ID를 포함하는 배터리 상대 ID 신호를 상기 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n) 중 해당되는 슬레이브 BMS에 전송함으로써, 상기 슬레이브 BMS가 자신이 포함하는 배터리의 배터리 상대 ID를 인식할 수 있도록 한다. 예를 들어, 상기 마스터 BMS(110)가 제 1 배터리(130_1)의 배터리 상대 ID인 V1을 포함하는 배터리 상대 ID 신호를 제 1 슬레이브 BMS(120_1)에 전송하여, 제 1 슬레이브 BMS(120_1)가 제 1 배터리(130_1)의 배터리 상대 ID인 V1을 인식할 수 있도록 한다.
한편, 상기 마스터 BMS(110)는 배터리 상대 ID 신호 전송 단계(S4) 후 배터리 정보 신호 수신 확인 단계(S2)에서 다시 배터리 정보 신호가 수신됐는지 확인하여, 배터리 상대 ID 할당 및 저장 단계(S3) 및 배터리 상대 ID 신호 전송 단계(S4)를 수행한다. 예를 들어, 상기 마스터 BMS(110)는 상기 배터리 상대 ID를 수신한 제 1 슬레이브 BMS(120_1)를 제외한 다수의 슬레이브 BMS(120_2 내지 120_n)로부터 다수의 배터리(130_2 내지 130_n) 각각의 배터리 고유 ID와 배터리 전위차를 포함하는 배터리 정보 신호 중 어느 하나를 선택하여 수신한지 확인한다. 여기서도, 상기 마스터 BMS(110)는 상기 다수의 배터리(130_2 내지 130_n) 중 가장 작은 배터리 전위차를 갖는 배터리의 배터리 정보 신호를 수신한다. 예를 들어, 제 2 배터리(130_2)의 배터리 고유 ID가 시리얼 번호 2이고, 배터리 전위차가 4V이며, 제 3 배터리 (130_3)의 배터리 고유 ID가 시리얼 번호 3이고, 배터리 전위차가 8V일 경우, 상기 마스터 BMS(110)는 제 2 배터리(130_2)의 배터리 정보 신호를 수신한다. 그리고, 상기 마스터 BMS(110)는 제 3 배터리 (130_3)의 배터리 정보 신호는 무시 한다.
이와 같은 방식으로, 상기 마스터 BMS(110)는 통신 충돌 없이 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각에 대해서 배터리 고유 ID별 배터리 상대 ID를 순차적으로 할당하여 저장한다.
도 7을 참조하면, 배터리 ID 설정 시스템의 구동 방법 중 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n)는 ID 설정 신호 수신 확인 단계(S11), 배터리 전위차 측정 단계(S12), 배터리 정보 신호 전송 단계(S13), 배터리 상대 ID 신호 수신 확인 단계(S14) 및 배터리 상대 ID 저장 단계(S15)를 포함한다.
상기 ID 설정 신호 수신 확인 단계(S11)에서는, 상기 다수의 슬레이브 BMS(120_ 내지 120_n)가 상기 마스터 BMS(110)로부터 ID 설정 신호를 수신했는지 확인한다. ID 설정 신호가 수신된 것이 확인되면, 상기 다수의 슬레이브 BMS(120_ 내지 120_n) 각각은 외부 단자(150)와 다수의 배터리(130_1 내지 130_n)를 연결하도록 다수의 연결 스위치(140_1 내지 140_n) 각각의 스위치를 턴온시킨다. 예를 들어, 제 n 슬레이브 BMS(120_n)는 외부 단자(150)의 플러스 단자(P+)와 제 n 배터리(130_n)의 플러스 단자(Sn+)를 연결하도록 제 n 연결 스위치(140_n)을 턴 온 시킨다.
상기 배터리 전위차 측정 단계(S12)에서는, 상기 다수의 슬레이브 BMS(120_ 내지 120_n)가 ID 설정 신호를 수신하여 외부 단자(150)와 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각을 연결하면 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각의 배터리 전위 차를 측정한다. 배터리 전위차는 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각의 마이너스 단자와 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n) 각각의 그라운드 단자 사이의 전위차일 수 있다. 예를 들어, 다수의 슬레이브 BMS(120_1 내지 120_n) 각각의 그라운드 전압이 0V일 때 다수의 배터리(130_1_ 내지 130_n)의 출력 전압이 4V인 것을 고려하면, 제 1 배터리(130_1)의 배터리 전위차는 OV이며, 제 2 배터리(130_2)의 배터리 전위차는 4V이고, 제 3 배터리(130_3)의 배터리 전위0차는 8V이고, 제 n 배터리(130_n)의 배터리 전위차는 (n-1)×4V일 수 있다. 이러한 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각의 배터리 전위차는 마스터 BMS(110)가 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각의 배터리 상대 ID를 할당할 때 참조될 수 있도록 하는 정보이다.
상기 배터리 정보 신호 전송 단계(S13)에서는, 상기 다수의 슬레이브 BMS(120_ 내지 120_n)가 통신을 통해 다수의 배터리(130_1 내지 130_n) 각각의 배터리 고유 ID와 배터리 전위차를 포함한 배터리 정보 신호를 상기 마스터 BMS(110)에 전송한다.
상기 배터리 상대 ID 신호 수신 확인 단계(S14)에서는, 상기 다수의 슬레이브 BMS(120_ 내지 120_n) 각각이 상기 마스터 BMS(110)로부터 할당된 배터리 상대 ID를 포함한 배터리 상대 ID 신호를 수신한지 확인한다.
상기 배터리 상대 ID 저장 단계에서는, 상기 다수의 슬레이브 BMS(120_ 내지 120_n)가) 각각이 상기 배터리 상대 ID 신호를 수신하면 자신이 포함하는 배터리에 해당되는 배터리 상대 ID를 저장한다.
한편, 상기 배터리 상대 ID 신호 수신 확인 단계(S14)에서 상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템(120_1 내지 120_n) 각각이 일정 시간 동안 배터리 상대 ID 신호를 수신하지 않으면 상기 배터리 정보 신호 전송 단계(S13)부터 다시 수행한다.
본 발명은 도시된 실시예를 중심으로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 할 수 있는 다양한 변형 및 균등한 타 실시예를 포괄할 수 있음을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 ID 설정 시스템의 구성을 보여주는 개략 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 ID 설정 시스템의 상세 블럭도이다.
도 3은 도 2에 도시된 마스터 메모리에 저장된 테이블의 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 제 1 슬레이브 전위 측정부의 상세 회로도이다.
도 5는 도 2에 도시된 제 1 슬레이브 메모리에 저장된 테이블의 예를 보여주는 도면이다.
도 6는 도 2에 도시된 배터리 ID 설정 시스템 중 마스터 배터리 관리 시스템의 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 7은 도 2에 도시된 배터리 ID 설정 시스템 중 슬레이브 배터리 관리 시스템의 동작을 보여주는 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100: 배터리 ID 설정 시스템 110: 마스터 배터리 관리 시스템
120_1 내지 120_n: 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템
130_1 내지 130_n: 다수의 배터리 140_1 내지 140_n: 다수의 연결 스위치
150: 외부 단자 200: 외부 부하

Claims (16)

  1. 외부 단자를 포함하는 배터리 ID 설정 시스템에 있어서,
    ID 설정 신호를 출력하는 마스터 배터리 관리 시스템; 및
    상기 ID 설정 신호에 응답하여 배터리의 배터리 고유 ID와 배터리 전위차를 포함하는 배터리 정보 신호를 상기 마스터 배터리 관리 시스템으로 전송하는 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템을 포함하고,
    상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 배터리 정보 신호를 수신하여 상기 배터리의 배터리 고유 ID별 배터리 상대 ID를 할당 및 저장하는 것을 특징으로 하는 배터리 ID 설정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 각각은 상기 마스터 배터리 관리 시스템으로부터 상기 배터리의 배터리 고유 ID별 배터리 상대 ID를 포함하는 배터리 상대 ID 신호를 수신하여 상기 배터리에 해당하는 상대 ID를 저장하는 것을 특징으로 하는 배터리 ID 설정 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 고유 ID는 상기 배터리의 제품 번호를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 ID 설정 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 전위차는 상기 배터리의 마이너스 단자와 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템의 그라운드 단자 사이의 전위차인 것을 특징으로 하는 배터리 ID 설정 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 상대 ID는 상기 배터리의 배터리 전위차에 따라 가장 낮은 배터리 전위차를 갖는 배터리로부터 순차적으로 할당되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 배터리 ID 설정 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 상대 ID는 상기 배터리의 배터리 전위차에 따라 상기 배터리의 일 방향에서 타 방향으로 순차적인 하드웨어적 순서에 대응하여 설정되는 것을 특징으로 하는 배터리 ID 설정 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 단자와 상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 사이에 병렬로 연결되어 상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 각각에 의해 제어되는 다수의 연결 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 ID 설정 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 다수의 연결 스위치 각각은 상기 ID 설정 신호가 상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 각각에 전송되면 상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 각각의 배터리의 플러스 단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 ID 설정 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스터 배터리 관리 시스템은
    상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 각각과의 통신을 제어하는 마스터 제어부;
    상기 ID 설정 신호와 상기 배터리 상대 ID 신호가 전송되고 상기 배터리 정보 신호가 수신되는 통신 단자와, 그라운드 전압이 출력되는 그라운드 단자를 포함하는 마스터 통신부; 및
    상기 배터리 고유 ID와 상기 배터리 상대 ID가 상응하도록 저장하는 마스터 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 ID 설정 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 각각은
    상기 마스터 배터리 관리 시스템과의 통신을 제어하는 슬레이브 제어부;
    상기 ID 설정 신호와 상기 배터리 상대 ID 신호가 수신되고 상기 배터리 정보 신호가 전송되는 통신 단자와, 그라운드 전압이 인가되는 그라운드 단자를 포함하는 슬레이브 통신부;
    상기 배터리 전위차를 측정하는 슬레이브 전위 측정부; 및
    상기 배터리 고유 ID와 상기 배터리 상대 ID가 상응하도록 저장하는 슬레이브 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 ID 설정 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 슬레이브 전위 측정부는
    상기 배터리의 마이너스 단자와 연결되는 충전 스위치;
    상기 충전 스위치와 연결되며 상기 배터리의 전위차를 측정하기 위한 저항;
    상기 슬레이브 배터리 관리 시스템의 그라운드와 상기 저항 사이에 연결되어 상기 저항에 흐르는 전류를 충전하는 커패시터; 및
    상기 저항과 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템의 그라운드 단자 사이에서 상기 커패시터와 병렬로 연결되어 상기 커패시터의 충전된 전류를 방전시키는 방전 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 ID 설정 시스템.
  12. 마스터 배터리 관리 시스템 및 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템으로 이루어진 배터리 ID 설정 시스템의 구동 방법에 있어서,
    상기 마스터 배터리 관리 시스템은
    상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템으로 ID 설정 신호를 전송하는 단계;
    상기 ID 설정 신호에 응답하여 상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 각각으로부터 전송되는 배터리의 배터리 고유 ID와 배터리 전위차를 포함하는 배터리 정보 신호 중 어느 하나를 선택하여 수신한지 확인하는 단계;
    상기 배터리 정보 신호 중 어느 하나를 선택하여 수신한 것을 확인하면, 상기 수신한 배터리 정보 신호로부터 상기 배터리 고유 ID별 배터리 상대 ID를 할당 및 저장하는 단계; 및
    상기 배터리 상대 ID를 포함하는 배터리 상대 ID 신호를 상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 중 해당되는 슬레이브 배터리 관리 시스템으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 ID 설정 시스템의 구동 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 배터리 정보 신호 수신 확인 단계, 상기 배터리 상대 ID 할당 및 저장 단계, 및 배터리 상대 ID 신호 전송 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 배터리 ID 설정 시스템의 구동 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 각각은
    상기 ID 설정 신호가 수신됐는지 확인하는 단계;
    상기 ID 설정 신호가 수신되면 상기 배터리 전위차를 측정하는 단계; 및
    상기 배터리 정보 신호를 상기 마스터 배터리 관리 시스템으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 ID 설정 시스템의 구동 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 각각은
    상기 마스터 배터리 관리 시스템으로부터 상기 배터리 상대 ID 신호를 수신한지 확인하는 단계; 및
    상기 배터리 상대 ID 신호를 수신하면 상기 배터리 상대 ID를 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 ID 설정 시스템의 구동 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 다수의 슬레이브 배터리 관리 시스템 각각은
    상기 배터리 상대 ID 신호가 수신되지 않으면 상기 배터리 정보 신호 전송 단계를 다시 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 ID 설정 시스템의 구동 방법.
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