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KR20220062887A - 통신 id 할당 방법 및 그 방법을 제공하는 시스템 - Google Patents

통신 id 할당 방법 및 그 방법을 제공하는 시스템 Download PDF

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KR20220062887A
KR20220062887A KR1020200148613A KR20200148613A KR20220062887A KR 20220062887 A KR20220062887 A KR 20220062887A KR 1020200148613 A KR1020200148613 A KR 1020200148613A KR 20200148613 A KR20200148613 A KR 20200148613A KR 20220062887 A KR20220062887 A KR 20220062887A
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KR
South Korea
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current
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slave
bms
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Pending
Application number
KR1020200148613A
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English (en)
Inventor
윤선우
이정수
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
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Priority to ES21876736T priority patent/ES3024980T3/es
Priority to US17/769,956 priority patent/US20240235886A9/en
Priority to CN202180005988.9A priority patent/CN114830612B/zh
Priority to PCT/KR2021/010604 priority patent/WO2022097884A1/ko
Priority to EP21876736.6A priority patent/EP4030700B1/en
Priority to JP2022519317A priority patent/JP7438601B2/ja
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Abstract

본 발명은, 마스터 BMS(Battery Management System)와 복수의 슬레이브 BMS 상호 간의 통신을 위한 통신 ID를 할당하는 방법 및 그 방법을 제공하는 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 통신 ID 할당 시스템은, 전력이 공급되는 전력라인에 연속적으로 연결되어, 상기 전력라인을 통해 인가되는 제1 전류량에 기초하여 소정의 통신 ID를 할당하는 복수의 슬레이브 BMS(Battery Management System)를 포함하고, 상기 슬레이브 BMS는, 상기 1 전류량에서 구동에 필요한 소비 전류량이 차감된 제2 전류량을 상기 전력라인을 통해 출력하고, 상기 제1 전류량은, 상기 제1 전류량을 공급받는 슬레이브 BMS와, 상기 제1 전류량을 공급받는 슬레이브 BMS에 연속적으로 연결된 후순위 슬레이브 BMS 각각의 소비 전류량을 합산한 값에 대응한다.

Description

통신 ID 할당 방법 및 그 방법을 제공하는 시스템{METHOD FOR ASSIGNING COMMUNICATION ID AND SYSTEM PROVIDING THE SAME}
본 발명은, 마스터 BMS(Battery Management System)와 복수의 슬레이브 BMS 상호 간의 통신을 위한 통신 ID를 할당하는 방법 및 그 방법을 제공하는 시스템에 관한 것이다.
HV(Hybrid Vehicle)/PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)/BEV(Battery Electric Vehicle)등의 전기 자동차(EV)는, 고전압 배터리로 구동이 될 수 있다. 고전압의 전력을 제공하기 위해, 배터리 시스템은 복수의 배터리 모듈을 직렬/병렬 연결하여 구성되는 배터리 팩(Battery Pack)을 포함할 수 있고, 배터리 팩은, 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)을 포함할 수 있다.
배터리 관리 시스템(BMS)은 복수의 배터리 모듈 각각을 모니터링하고 관리하는 복수의 슬레이브 BMS, 그리고, 복수의 슬레이브 BMS를 통합하여 관리하는 마스터 BMS를 포함할 수 있다. 복수의 슬레이브 BMS는, 다양한 통신 방식을 통하여 배터리 셀(Cell)의 전압과 온도 정보 등을 포함하는 배터리 데이터를 마스터 BMS로 전송할 수 있다. 예를 들어, 차량 내 통신 방식 중 하나인 CAN통신으로, 복수의 슬레이브 BMS는, 마스터 BMS와 통신할 수 있다.
CAN 통신 방식을 이용하는 경우, 동일한 동작을 하는 복수의 슬레이브 BMS가 병렬로 연결되어 있기 때문에, 각각의 복수의 슬레이브 BMS를 구분하기 위한 통신 ID를 할당할 필요가 있다.
종래에는, 슬레이브 BMS와 마스터 BMS의 초기 연결 시 전문 엔지니어가 투입되어 각 슬레이브 BMS의 현재 구성 위치와 통신 연결 ID를 일일이 셋팅하는 수동 할당 방법이 사용되거나, 복수의 슬레이브 BMS 각각에 소정의 전압을 인가하여 순차로 웨이크업 시켜 통신 ID를 할당하는 방법이 사용되고 있었다.
그러나, 통신 ID를 수동으로 할당하는 방법은, 전문 엔지니어의 숙련도에 따라 통신 ID 할당에 소요되는 시간이 상이하고, 전문성 부족에 따른 셋팅 오류 등의 문제가 있었다. 또한, 통신 ID를 순차 할당하는 방법은, 전압을 인가하기 위한 별도의 회로가 필요하고, 순차 할당에 따라 통신 ID를 할당하는데 소요되는 시간을 줄이기 어려운 한계가 있었다.
본 발명은, 복수의 슬레이브 BMS 각각이 전력라인을 통해 인가되는 전류량에 기초하여 통신 ID를 스스로 할당하는 통신 ID 할당 방법 및 그 방법을 제공하는 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신 ID 할당 시스템은, 전력이 공급되는 전력라인에 연속적으로 연결되고, 상기 전력라인을 통해 인가되는 제1 전류량에 기초하여 소정의 통신 ID를 할당하는 복수의 슬레이브 BMS(Battery Management System)를 포함하고, 상기 슬레이브 BMS는, 상기 제1 전류량에서 구동에 필요한 소비 전류량이 차감된 제2 전류량을 상기 전력라인을 통해 출력하고, 상기 제1 전류량은, 상기 제1 전류량을 공급받는 슬레이브 BMS와, 상기 제1 전류량을 공급받는 슬레이브 BMS에 연속적으로 연결된 후순위 슬레이브 BMS 각각의 소비 전류량을 합산한 값에 대응한다.
상기 슬레이브 BMS는, 상기 전력라인에 직렬로 연결되는 션트 저항, 상기 션트 저항의 저항값을 지시하는 정보가 저장되는 슬레이브 저장부, 그리고 상기 션트 저항의 전단과 후단의 전압을 측정하여 전압강하에 따른 전압값을 산출하고, 상기 전압값과 상기 션트 저항의 저항값에 기초하여 상기 제1 전류량을 계산하는 슬레이브 제어부를 포함한다.
상기 통신 ID 할당 시스템은, 상기 복수의 슬레이브 BMS의 개수, 복수의 제1 전류량 각각 대응하는 복수의 통신 ID가 기록된 통신 ID 할당 테이블을 상기 통신 ID의 할당을 지시하는 신호에 포함시켜 브로드 캐스트(broadcast) 하는 마스터 BMS를 더 포함할 수 있다.
상기 슬레이브 BMS는, 상기 마스터 BMS와 통신하여 상기 신호를 수신하는 슬레이브 통신부를 더 포함하고, 상기 슬레이브 제어부는, 상기 슬레이브 통신부를 통해 상기 신호가 수신되면 상기 션트 저항의 전단과 후단의 전압을 측정하여 상기 제1 전류량을 계산할 수 있다.
상기 슬레이브 제어부는, 상기 통신 ID 할당 테이블에 기초하여, 상기 계산된 제1 전류량에 대응하는 통신 ID를 자신의 통신 ID로 할당할 수 있다.
상기 마스터 BMS는, 상기 복수의 슬레이브 BMS로 요청하여 상기 계산된 제1 전류량 및 상기 할당된 통신 ID를 수신하고, 상기 수신된 제1 전류량 및 상기 수신된 통신 ID를 상기 통신 ID 할당 테이블과 비교하여 상기 복수의 슬레이브 BMS 각각의 통신 ID 할당을 검증할 수 있다.
상기 통신 ID는, CAN(Controller Area Network) 통신을 위한 ID 인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 마스터 BMS는, 상기 복수의 슬레이브 BMS에 상기 전력을 공급하는 전원으로 동작할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 ID 할당 방법은, 전력을 공급하는 전력라인에 연속적으로 연결되고, 상기 전력라인을 통해 인가되는 제1 전류량에서 구동에 필요한 소비 전류량이 차감된 제2 전류량을 상기 전력라인을 통해 출력하는 복수의 슬레이브 BMS(Battery Management System)의 통신 ID를 할당하는 방법으로서, 상기 슬레이브 BMS가, 상기 제1 전류량에 기초하여 소정의 통신 ID를 자신의 통신 ID로 할당하는 단계를 포함하고, 상기 제1 전류량은, 상기 제1 전류량을 공급받는 슬레이브 BMS와, 상기 제1 전류량을 공급받는 슬레이브 BMS에 연속적으로 연결된 후순위 슬레이브 BMS 각각의 소비 전류량을 합산한 값에 대응한다.
상기 제1 전류량에 기초하여 소정의 통신 ID를 자신의 통신 ID로 할당하는 단계는, 상기 전력라인에 직렬로 연결되는 션트 저항의 전단과 후단의 전압을 측정하여 전압강하에 따른 전압값을 산출하는 단계, 상기 전압값과 상기 션트 저항의 저항값에 기초하여 상기 제1 전류량을 계산하는 단계, 그리고 복수의 제1 전류량에 각각 대응하는 복수의 통신 ID가 기록된 통신 ID 할당 테이블에 기초하여, 상기 계산된 제1 전류량에 대응하는 통신 ID를 자신의 통신 ID로 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 통신 ID 할당 방법은, 상기 제1 전류량에 기초하여 소정의 통신 ID를 자신의 통신 ID로 할당하는 단계 이후에, 마스터 BMS가, 상기 복수의 슬레이브 BMS로 요청하여 상기 계산된 제1 전류량 및 상기 할당된 통신 ID를 수신하여, 상기 복수의 슬레이브 BMS 각각의 통신 ID 할당을 검증하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은, 기 설치된 전력라인을 이용하여 통신 ID를 할당할 수 있으므로, 통신 ID를 할당하기 위한 별도의 장치(예를 들어, 회로, 스위치 등)가 필요하지 않아 비용을 절감할 수 있고, 통신 ID 할당 시스템이 적용되는 장치 또는 시스템의 회로가 복잡하지 않을 수 있다.
본 발명은, 복수의 슬레이브 BMS 각각이 자신의 통신 ID를 자동으로 할당하므로, 통신 ID를 할당하는데 소요되는 시간을 절약할 수 있다.
본 발명은, 제1 전류량에 대응하는 통신 ID가 기 설정되어 마스터 BMS에 저장될 수 있으므로, 통신 ID가 설정된 이후, 마스터 BMS는 복수의 슬레이브 BMS로부터 계산된 제1 전류량 및 할당된 통신 ID 수신하여 통신 ID 할당을 간이하게 검증할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 통신 ID 할당 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 마스터 BMS의 구성을 상세하게 설명하는 블록도이다.
도 3은 도 1의 슬레이브 BMS의 구성을 상세하게 설명하는 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따라 전력라인에 연속적으로 연결되는 복수의 슬레이브 BMS와 그에 따른 제1 전류량의 차이를 설명하는 블록도이다.
도 5는 도 4에 개시된 최상위 슬레이브 BMS의 회로도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 통신 ID 할당 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 도 6의 CAN 통신 ID 할당 단계(S200)를 상세하게 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및/또는 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 통신 ID 할당 시스템을 설명하는 도면이고, 도 2는 도 1의 마스터 BMS의 구성을 상세하게 설명하는 블록도이고, 도 3은 도 1의 슬레이브 BMS의 구성을 상세하게 설명하는 블록도이다.
도 1을 참고하면, 통신 ID 할당 시스템은 마스터 BMS(100) 그리고 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)를 포함한다.
본 발명의 통신 ID 할당 시스템은, 마스터 BMS(100) 그리고 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)의 명칭에 한정되지 않으며, 복수의 제어장치와 복수의 제어장치를 통합하여 관리하는 상위 제어장치를 포함하는 시스템에 적용 또는 포함될 수 있다. 예를 들어, 통신 ID 할당 시스템은, 배터리 시스템(Battery System), 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS) 등에 적용 또는 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
마스터 BMS(100)는, 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)를 통합하여 제어하는 상위 제어장치일 수 있다. 이를 위해, 마스터 BMS(100)는, 필요한 정보를 요청하고 수신하기 위해 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)와 통신할 수 있다. 이때, 마스터 BMS(100)는 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)와 CAN(Controller Area Network) 통신 방법 등을 통해 1:1 통신 또는 1:N 통신을 수행할 수 있으며, 통신 ID를 통해 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)를 식별할 수 있다.
도 2를 참고하면, 마스터 BMS(100)는, 마스터 통신부(110), 마스터 저장부(130), 마스터 전원부(150), 그리고 마스터 제어부(170)를 포함할 수 있다.
마스터 통신부(110)는 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)와 통신하기 위한 통신모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 마스터 통신부(110)는 CAN 통신모듈을 포함할 수 있다.
마스터 저장부(130)는, 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)의 개수(N), 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N) 각각에 인가되는 복수의 제1 전류량, 그리고 복수의 제1 전류량 각각 대응하는 복수의 통신 ID가 기록된 통신 ID 할당 테이블이 저장될 수 있다.
마스터 전원부(150)는, 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시예에 따라, 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)에 전력을 공급하는 전원은, 예를 들어, 고전압 배터리 모듈(300)과 구별되는 저전압 보조 배터리일 수 있다. 다른 예를 들어, 전원은, 저전압 전력을 공급하는 마스터 전원부(150)로 구현될 수 있다.
마스터 제어부(170)는, 마스터 BMS(100)를 전반적으로 제어하고, 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)를 통합하여 관리할 수 있다. 일 실시예에 따라, 마스터 제어부(170)는 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)와 최초 연결시 통신 ID의 할당을 지시하는 신호를 마스터 통신부(110)를 통해 브로드 캐스트(broadcast)할 수 있다. 그러면, 네트워크를 통해 마스터 통신부(110)와 연결된 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)는, 통신 ID를 자동으로 할당할 수 있다.
일 실시예에 따라, 마스터 제어부(170)는, 전원으로부터 전력이 공급되면, 통신 ID의 할당을 지시하는 신호를 마스터 통신부(110)를 통해 브로드 캐스트(broadcast)할 수 있다.
슬레이브 BMS(200)는, 전기적으로 연결된 배터리 모듈(300)을 모니터링하고 제어할 수 있다. 예를 들어, 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)는, 복수의 배터리 모듈(300_1-300_N)에 포함된 배터리 셀의 상태(예를 들어, 온도, 전압, 충전용량 등)를 측정 또는 예측하여 마스터 BMS(100)로 전송할 수 있다. 또한, 슬레이브 BMS(200)는 마스터 BMS(100)로부터 수신되는 제어신호에 따라 배터리 모듈(300)을 제어(예를 들어, 충방전, 평활화 등)할 수 있다.
일 실시예에 따라, 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)는 전력이 공급되는 전력라인에 연속적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 슬레이브 BMS(200_1)와 제2 슬레이브 BMS(200_2)가 연결되고, 제2 슬레이브 BMS(200_2)와 제3 슬레이브 BMS(200_3)가 연속하여 연결되는 데이지 체인(Daisy Chain) 방식으로 연결되어 소비전류를 공급받을 수 있다. 이에 따라, 각 슬레이브 BMS(200)는, 전력라인을 통해 인가되는 제1 전류에서 구동에 필요한 소비전류가 차감된 제2 전류를 전력라인을 통해 출력할 수 있다.
구체적으로, 전원과 인접하게 연결된 최상단의 제1 슬레이브 BMS(200_1)에 인가되는 제1 전류량은, 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)의 소비전류를 합산한 값에 대응할 수 있다. 또한, 최상단의 제1 슬레이브 BMS(200_1)에서 출력되는 제2 전류량은, 제1 전류량에서 제1 슬레이브 BMS(200_1)가 구동하는데 필요한 소비전류가 차감된 값에 대응할 수 있다. 또한, 최하단의 제N 슬레이브 BMS(200_N)에 인가되는 제1 전류량은, 제N 슬레이브 BMS(200_N)가 구동하는데 필요한 소비전류 값에 대응할 수 있다. 이때, 제N 슬레이브 BMS(200_N)는 후순위 슬레이브 BMS가 존재하지 않으므로, 제N 슬레이브 BMS(200_N)에서 출력되는 제2 전류량은 존재하지 않을 수 있다. 이하 도 4 및 도 5와 함께 자세하게 설명한다.
도 3을 참고하면, 슬레이브 BMS(200)는, 슬레이브 통신부(210), 슬레이브 저장부(230), 전류 측정부(250), 그리고 슬레이브 제어부(270)를 포함할 수 있다.
슬레이브 통신부(210)는, 마스터 BMS(100)와 통신하기 위한 통신모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 슬레이브 통신부(210)는 CAN 통신모듈을 포함할 수 있다.
슬레이브 저장부(230)는, 전류 측정부(250)에 포함된 션트 저항의 저항값을 지시하는 정보, 그리고 슬레이브 통신부(210)를 통해 마스터 BMS(100)로부터 전송되는 통신 ID 할당 테이블이 저장될 수 있다.
전류 측정부(250)는, 전력라인에 직렬로 연결되는 션트 저항을 포함하여, 전력라인을 통해 인가되는 제1 전류가 측정될 수 있도록 션트 저항에 의한 전압강하에 따른 전압값을 제공한다. 예를 들어, 슬레이브 제어부(270)는, 션트 저항의 전단과 후단의 전압을 측정하여 전압강하에 따른 전압값을 산출하고, 산출된 전압값과 션트 저항의 저항값을 옴의 법칙(Ohm’s law)에 대입하여 제1 전류를 계산할 수 있다.
슬레이브 제어부(270)는, 슬레이브 BMS(200)를 전반적으로 제어한다. 일 실시예에 따라, 슬레이브 제어부(270)는, 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N) 간의 상대적 위치를 지시하는 제1 전류량에 기초하여 소정의 통신 ID를 자신의 통신 ID로 자동으로 할당할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따라 전력라인에 연속적으로 연결되는 복수의 슬레이브 BMS와 그에 따른 제1 전류량의 차이를 설명하는 블록도이다.
도 4를 참고하면, 예를 들어, 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)의 개수(N)는 5개이고, 전원은 10V 및 300mA에 대응하는 전력을 공급하고, 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N) 각각의 소비전류는 60mA라고 가정한다. 이때, 소비전류는, 소정의 오차범위(예를 들어, ±10mA)에서 존재할 수 있다.
일 실시예에 따라, 제1 내지 제5 슬레이브 BMS(200_1-200_N)는 전력이 공급되는 전력라인(Ls)에 연속적으로 연결된다. 구체적으로, 최상단 슬레이브 BMS(200)는 전원에 인접하게 연결된 제1 슬레이브 BMS(200_1)이고, 제1 슬레이브 BMS(200_1)에 연속적으로 제2 내지 제4 슬레이브 BMS(200_2-200_4)가 연결된다. 이때, 제5 슬레이브 BMS(200_5)는 최하단 슬레이브 BMS(200)에 대응할 수 있다.
전력라인(Ls)에 연속적으로 연결되는 구조에 따라, 제1 내지 제5 슬레이브 BMS(200_1-200_N) 각각은, 전력라인(Ls)을 통해 인가되는 제1 전류량에서 구동에 필요한 소비 전류량이 차감된 제2 전류량을 전력라인(Ls)을 통해 출력한다. 이때, 슬레이브 BMS(200)을 기준으로 입력되는 전류는 제1 전류이고, 출력되는 전류는 제2 전류이다.
구체적으로 설명하면, 최상단 슬레이브 BMS(200_1)에 인가되는 제1 전류량은 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)에서 소비될 전체 소비 전류량, 즉, 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)의 소비 전류량을 합산한 값에 대응할 수 있다. 전력라인(Ls)을 통해 연속적으로 연결된 복수의 중간 슬레이브 BMS(200_2-200_N-1)를 통과하면서 각 슬레이브 BMS에 인가되는 제1 전류량은 연속적으로 감소한다. 최하단 슬레이브 BMS((200_N)에는 자신이 소비할 소비 전류량에 대응하는 제1 전류량이 인가될 수 있다. 이때, 최하단 슬레이브 BMS((200_N)는 후순위 슬레이브 BMS가 존재하지 않으므로, 최하단 슬레이브 BMS((200_N)에서 출력되는 제2 전류량은 존재하지 않을 수 있다.
예를 들어, 도 4를 참고하면, 제1 슬레이브 BMS(200_1)에 제1 입력단(IN1)을 통해 인가되는 제1 전류량은 제1 내지 제5 슬레이브 BMS(200_1-200_5)의 소비 전류량(60mA)의 합산값인 300mA일 수 있다. 제1 슬레이브 BMS(200_1)에서 출력되는 제2 전류량은, 제1 전류량(300mA)에서 제1 슬레이브 BMS(200_1)에서 소비되는 전류량(60mA)이 차감된 전류량(240mA)에 대응할 수 있다. 제2 내지 제4 슬레이브 BMS(200_2-200_4)를 통과하면서 소비 전류량(60mA)량이 연속적으로 차감되고, 제1 전류량은 소비 전류량만큼 순차로 감소(240mA, 180 mA, 120 mA)한다. 제5 슬레이브 BMS(200_5)에 인가되는 제1 전류량은 자신이 소비할 소비 전류량에 대응하는 전류량(60mA)이 인가될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1 전류량은 제1 전류량을 공급받는 슬레이브 BMS(200), 그리고 연속으로 연결되는 후순위 슬레이브 BMS(200)의 소비 전류량의 합산값에 대응한다. 또한, 각 슬레이브 BMS(200)의 소비 전류량은 소정의 오차범위 내에서 동일한 값을 갖는다고 가정하면, 제1 전류량은 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N) 간의 상대적 위치를 지시할 수 있다.
일 실시예에 따라, 제1 전류량(예를 들어, 300mA)은 소비 전류량(60mA)의 소정의 배수(300mA/60mA = 5)로 표현될 수 있고, 소정의 배수(5)는 연속적으로 연결되는 복수의 슬레이브 BMS(200)의 개수(N=5)에 대응할 수 있다.
도 4를 참고하면, 300mA의 제1 전류량은 연속적으로 연결되는 슬레이브 BMS(200)가 5개(300mA/60mA = 5)임을 지시하고, 따라서, 300mA의 제1 전류량을 인가받는 슬레이브 BMS(200)는, 최하단 슬레이브 BMS(200_5)로부터 5번 째 슬레이브 BMS(200)일 수 있다. 이때, 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)의 개수(N)가 5개이므로, 300mA의 제1 전류량을 인가받는 슬레이브 BMS(200)는, 최상단 슬레이브 BMS(200_1)일 수 있다. 동일한 방법으로 계산하면, 60mA의 제1 전류량을 인가 받는 슬레이브 BMS(200)는, 최하단 슬레이브 BMS(200)일 수 있다.
도 5는 도 4에 개시된 최상위 슬레이브 BMS의 회로도이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 일 실시예에 따라, 마스터 BMS(100)가 통신 ID의 할당을 지시하는 신호를 네트워크를 통해 브로드 캐스트 하면, 제1 슬레이브 BMS(200_1)는, 전력라인(LS)의 제1 입력단(IN1)을 통해 인가되는 제1 전류량(I1)을 계산하고, 계산된 제1 전류량(I1)에 기초하여 소정의 통신 ID를 자신의 통신 ID로 할당할 수 있다. 일 실시예에 따라, 제1 슬레이브 BMS(200_1)가 전력라인(LS)을 통해 출력하는 제2 전류(I2)는, 제2 슬레이브 BMS(200_2)의 제1 전류로 인가될 수 있다.
슬레이브 제어부(270)는, 전력라인(LS)에 직렬로 연결되는 션트 저항(R1)의 전단에 위치한 제1 노드(N11) 및 후단에 위치한 제2 노드(N12)에서 전압을 측정한다. 예를 들어, 슬레이브 제어부(270)는, 제1 노드(N11) 및 제2 노드(N12) 각각에서 측정된 전압을 입력 가능한 정도(range)의 값으로 축소하여 입력 받을 수 있다. 이를 위해, 복수의 저항(R11-R14)이 션트 저항(R1)과 슬레이브 제어부(270) 사이에 직렬 및/또는 병렬 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 저항(R11-R14) 각각의 저항 값은 제1 노드(N11) 및 제2 노드(N12)에서 측정된 전압(약 10V 및 9.7V)이 1/10 비율(약 1V 및 0.97V)로 슬레이브 제어부(270)에 인가 되도록 설정될 수 있다. 실시예에 따라, 슬레이브 제어부(270)는, MCU(Micro Controller Unit)로 구현될 수 있다.
슬레이브 제어부(270)는, 제1 노드(N11)에서 측정한 전압(예를 들어, 10V) 및 제2 노드(N12)에서 측정한 전압(예를 들어, 9.7V)의 차이값(10V - 9.7V = 0.3V), 즉, 션트 저항(R1)의 전압강하(↓)에 따른 전압값(0.3V)을 산출한다. 슬레이브 제어부(270)는, 슬레이브 저장부(230)에 기 저장된 션트 저항(R1)의 저항값(예를 들어, 1Ω) 및 션트 저항(R1)의 전압강하(↓)에 따른 전압값(0.3V)을 옴의 법칙(Ohm’s law)에 대입(I=V/R)하여 제1 전류량(I=0.3V/1Ω=300mA)을 계산할 수 있다.
슬레이브 제어부(270)는, 통신 ID 할당 테이블에 기초하여, 계산된 제1 전류량(300mA)에 대응하는 통신 ID를 자신의 통신 ID로 자동으로 할당할 수 있다. 이때, 통신 ID 할당 테이블은, 하기 표1과 같이, 복수의 제1 전류(I1-I5) 값에 각각 대응하는 복수의 통신 ID를 포함할 수 있다.
Figure pat00001
상기 표 1을 참고하면, N=1에 대응하는 제1 슬레이브 BMS(200_1)는 최상단 슬레이브 BMS(200)이고, N=5에 대응하는 제5 슬레이브 BMS(200_5)는 최하단 슬레이브 BMS(200)일 수 있다. 예를 들어, 제1 슬레이브 BMS(200_1)의 슬레이브 제어부(270)는, 통신 ID 할당 테이블에 기초하여, 계산된 제1 전류량(300mA)에 대응하는 제1 통신 ID(ID_1)를 자신의 통신 ID로 자동 할당할 수 있다.
도 5를 참고하면, 슬레이브 제어부(270)는, 제2 노드(N12)의 후단에 위치한 제3 노드(N13)에서 구동에 필요한 전류, 즉, 소비 전류(Icc)를 인가 받을 수 있다. 예를 들어, 소비 전류량(Icc)은 60mA일 수 있다. 그러면, 제1 슬레이브 BMS(200_1)가 전력라인(LS)을 통해 출력하는 제2 전류량(I2)은 제1 전류량(300mA)에서 제1 슬레이브 BMS(200_1)에서 소비되는 전류량(60mA)이 차감된 전류량(240mA)에 대응할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 제2 내지 제5 슬레이브 BMS(200_2-200_5)도 도 5에 도시된 제1 슬레이브 BMS(200_1)와 동일한 회로 구조를 포함할 수 있다. 이때, 제2 내지 제5 슬레이브 BMS(200_2-200_5)에 포함된 션트 저항(R1)의 저항값(예를 들어, 1Ω)도 동일할 수 있다. 그러면, 제2 내지 제5 슬레이브 BMS(200_2-200_5) 각각은, 전력라인(LS)의 제2 내지 제5 입력단(IN2-IN5)을 통해 인가되는 각각의 제1 전류량(I2-I5)을 계산할 수 있다.
도 4를 참고하면, 제2 슬레이브 BMS(200_2)에서, 션트 저항(R1)의 전압강하(↓)에 따른 전압값(9.7V - 9.46V = 0.24V)이고, 션트 저항(R1)의 저항값(1Ω) 및 션트 저항(R1)의 전압강하(↓)에 따른 전압값(0.24V)을 옴의 법칙(Ohm’s law)에 대입(I=V/R)하여, 전력라인(LS)의 제2 입력단(IN2)을 통해 인가되는 제1 전류량(I=0.24V /1Ω=240mA)을 계산할 수 있다. 동일한 계산 방법으로, 제2 내지 제5 입력단(IN2-IN5)을 통해 제3 내지 제5 슬레이브 BMS(200_2-200_5)에 인가되는 제1 전류량 각각은, 도 4에 도시된 바와 같이, 180mA, 120mA, 60mA으로 계산될 수 있다.
제2 내지 제5 슬레이브 BMS(200_2-200_5) 각각은, 통신 ID 할당 테이블에 기초하여, 계산된 제1 전류량(240mA, 180mA, 120mA, 60mA)에 각각 대응하는 통신 ID(ID_2, ID_3, ID_4, ID_5)를 각자의 통신 ID로 자동으로 할당할 수 있다. 그러면, 제2 슬레이브 BMS(200_2)는 제2 통신 ID(ID_2)를 자신의 통신 ID로 자동 할당할 수 있다. 동일하게, 제3 슬레이브 BMS(200_3) 내지 제5 슬레이브 BMS(200_5) 각각도, 제3 통신 ID(ID_3), 제4 통신 ID(ID_4), 제5 통신 ID(ID_5)를 각자 자신의 통신 ID로 자동 할당할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 통신 ID 할당 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 도 6의 CAN 통신 ID 할당 단계(S200)를 상세하게 설명하는 흐름도이다. 이하, 도 1 내지 도 7을 참고하여, 통신 ID 할당 방법을 설명한다.
도 6을 참고하면, 우선, 마스터 BMS(100)는, 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)와 최초 연결시 통신 ID의 할당을 지시하는 신호를 네트워크를 통해 브로드 캐스트(broadcast)할 수 있다(S100).
마스터 BMS(100)와 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)가 통신하기 위해서는, 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)를 식별하기 위한 통신 ID가 필요하다. 그러나, 마스터 BMS(100)는 통신 ID가 할당되기 전에는 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N) 각각을 지정하여 신호를 전달할 수 없으므로, 통신 ID 할당 명령을 네트워크를 통해 브로드 캐스트(broadcast)하여 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)로 전달할 수 있다.
일 실시예에 따라, 마스터 BMS(100)는, 전원으로부터 전력이 전력라인을 통해 공급되면, 통신 ID의 할당을 지시하는 신호를 브로드 캐스트(broadcast)할 수 있다.
다음으로, 슬레이브 BMS(200)는 전력을 공급하는 전력라인을 통해 인가되는 제1 전류량에 기초하여 소정의 통신 ID를 자신의 통신 ID로 할당할 수 있다(S200).
일 실시예에 따라, 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)는, 전력을 공급하는 전력라인에 연속적으로 연결된다. 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N) 각각은, 제1 전류량에서 구동에 필요한 소비 전류량이 차감된 제2 전류량을 전력라인을 통해 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 전류량은, 제1 전류량을 공급받는 슬레이브 BMS(200)와, 제1 전류량을 공급받는 슬레이브 BMS(200)에 연속적으로 연결된 후순위 슬레이브 BMS(200) 각각의 소비 전류량을 합산한 값에 대응할 수 있다.
도 6을 참고하면, S200 단계에서, 슬레이브 BMS(200)는 전력라인에 직렬로 연결되는 션트 저항(R1)의 전단과 후단의 전압을 각각 측정하여 전압강하에 따른 전압값을 산출할 수 있다(S210).
슬레이브 제어부(270)는, 전력라인(LS)에 직렬로 연결되는 션트 저항(R1)의 전단의 제1 노드(N11) 및 후단의 제2 노드(N12)의 전압을 각각 측정할 수 있다. 도 5를 참고하면, 예를 들어, 제1 슬레이브 BMS(200_1)에 포함된 슬레이브 제어부(270)는, 측정된 션트 저항(R1)의 전단(N11)의 전압(예를 들어, 10V) 및 후단(N12)의 전압(예를 들어, 9.7V)의 차이값(10V - 9.7V = 0.3V), 즉, 션트 저항(R1)의 전압강하(↓)에 따른 전압값(0.3V)을 산출할 수 있다.
S200 단계에서, 슬레이브 BMS(200)는 전압값과 션트 저항의 저항값에 기초하여 제1 전류량을 계산할 수 있다(S230).
슬레이브 제어부(270)는, 슬레이브 저장부(230)에 기 저장된 션트 저항(R1)의 저항값(예를 들어, 1Ω) 및 션트 저항(R1)의 전압강하(↓)에 따른 전압값(0.3V)을 옴의 법칙(Ohm’s law)에 대입(I=V/R)하여 제1 전류량(I=0.3V/1Ω = 300mA)을 계산할 수 있다.
상기와 같은 방법으로, 제2 내지 제5 슬레이브 BMS(200_2-200_5) 각각은 1 전류량을 계산할 수 있다. 예를 들어, 제2 내지 제5 슬레이브 BMS(200_2-200_N) 각각의 제1 전류량은, 240 mA, 180mA, 120mA, 60 mA 일 수 있다.
S200 단계에서, 슬레이브 BMS(200)는 복수의 제1 전류량에 각각 대응하는 복수의 통신 ID가 기록된 통신 ID 할당 테이블에 기초하여, 계산된 제1 전류량에 대응하는 통신 ID를 자신의 통신 ID로 할당할 수 있다(S250). 이때, 통신 ID 할당 테이블은, 상기 표1과 같이, 복수의 제1 전류(I1-I5) 값에 각각 대응하는 복수의 통신 ID를 포함할 수 있다.
다음으로, 마스터 BMS(100)는, 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)로 요청하여, 계산된 제1 전류량 및 할당된 통신 ID를 수신하여, 할당된 통신 ID를 검증할 수 있다(S300).
예를 들어, 마스터 BMS(100)는, 제1 전류량(330mA) 및 제2 통신 ID(ID_2)를 제2 슬레이브 BMS(200_2)로부터 수신하고, 이를 통신 ID 할당 테이블과 비교하여 통신 ID할당을 검증할 수 있다. 표 1을 참고하면, 제2 통신 ID(ID_2)에 대응하는 제1 전류량은 240mA이다. 이는 제2 슬레이브 BMS(200_2)로부터 수신된 제1 전류량(330mA) 및 통신 ID(ID_2)과 상이하다. 그러면, 마스터 BMS(100)는, 제2 슬레이브 BMS(200_2)에서 수행된 통신 ID 할당에 오류 있음을 확인할 수 있다.
마스터 BMS(100)는, 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N) 중 적어도 하나의 통신 ID 할당에 오류가 발생하면, 다시 복수의 슬레이브 BMS(200_1-200_N)로 통신 ID 할당을 지시하는 명령을 브로드캐스트 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

Claims (11)

  1. 전력이 공급되는 전력라인에 연속적으로 연결되고, 상기 전력라인을 통해 인가되는 제1 전류량에 기초하여 소정의 통신 ID를 할당하는 복수의 슬레이브 BMS(Battery Management System)를 포함하고,
    상기 슬레이브 BMS는, 상기 제1 전류량에서 구동에 필요한 소비 전류량이 차감된 제2 전류량을 상기 전력라인을 통해 출력하고,
    상기 제1 전류량은,
    상기 제1 전류량을 공급받는 슬레이브 BMS와, 상기 제1 전류량을 공급받는 슬레이브 BMS에 연속적으로 연결된 후순위 슬레이브 BMS 각각의 소비 전류량을 합산한 값에 대응하는, 통신 ID 할당 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬레이브 BMS는,
    상기 전력라인에 직렬로 연결되는 션트 저항,
    상기 션트 저항의 저항값을 지시하는 정보가 저장되는 슬레이브 저장부, 그리고
    상기 션트 저항의 전단과 후단의 전압을 측정하여 전압강하에 따른 전압값을 산출하고, 상기 전압값과 상기 션트 저항의 저항값에 기초하여 상기 제1 전류량을 계산하는 슬레이브 제어부를 포함하는, 통신 ID 할당 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 슬레이브 BMS의 개수, 복수의 제1 전류량 각각 대응하는 복수의 통신 ID가 기록된 통신 ID 할당 테이블을 상기 통신 ID의 할당을 지시하는 신호에 포함시켜 브로드 캐스트(broadcast) 하는 마스터 BMS를 더 포함하는, 통신 ID 할당 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 슬레이브 BMS는,
    상기 마스터 BMS와 통신하여 상기 신호를 수신하는 슬레이브 통신부를 더 포함하고,
    상기 슬레이브 제어부는,
    상기 슬레이브 통신부를 통해 상기 신호가 수신되면 상기 션트 저항의 전단과 후단의 전압을 측정하여 상기 제1 전류량을 계산하는, 통신 ID 할당 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 슬레이브 제어부는,
    상기 통신 ID 할당 테이블에 기초하여, 상기 계산된 제1 전류량에 대응하는 통신 ID를 자신의 통신 ID로 할당하는, 통신 ID 할당 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 복수의 슬레이브 BMS로 요청하여 상기 계산된 제1 전류량 및 상기 할당된 통신 ID를 수신하고,
    상기 수신된 제1 전류량 및 상기 수신된 통신 ID를 상기 통신 ID 할당 테이블과 비교하여 상기 복수의 슬레이브 BMS 각각의 통신 ID 할당을 검증하는, 통신 ID 할당 시스템.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 통신 ID는,
    CAN(Controller Area Network) 통신을 위한 ID 인 것을 특징으로 하는, 통신 ID 할당 시스템.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 복수의 슬레이브 BMS에 상기 전력을 공급하는 전원으로 동작하는, 통신 ID 할당 시스템.
  9. 전력을 공급하는 전력라인에 연속적으로 연결되고, 상기 전력라인을 통해 인가되는 제1 전류량에서 구동에 필요한 소비 전류량이 차감된 제2 전류량을 상기 전력라인을 통해 출력하는 복수의 슬레이브 BMS(Battery Management System)의 통신 ID를 할당하는 방법으로서,
    상기 슬레이브 BMS가, 상기 제1 전류량에 기초하여 소정의 통신 ID를 자신의 통신 ID로 할당하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 전류량은,
    상기 제1 전류량을 공급받는 슬레이브 BMS와, 상기 제1 전류량을 공급받는 슬레이브 BMS에 연속적으로 연결된 후순위 슬레이브 BMS 각각의 소비 전류량을 합산한 값에 대응하는, 통신 ID 할당 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 전류량에 기초하여 소정의 통신 ID를 자신의 통신 ID로 할당하는 단계는,
    상기 전력라인에 직렬로 연결되는 션트 저항의 전단과 후단의 전압을 측정하여 전압강하에 따른 전압값을 산출하는 단계,
    상기 전압값과 상기 션트 저항의 저항값에 기초하여 상기 제1 전류량을 계산하는 단계, 그리고
    복수의 제1 전류량에 각각 대응하는 복수의 통신 ID가 기록된 통신 ID 할당 테이블에 기초하여, 상기 계산된 제1 전류량에 대응하는 통신 ID를 자신의 통신 ID로 할당하는 단계를 포함하는, 통신 ID 할당 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 전류량에 기초하여 소정의 통신 ID를 자신의 통신 ID로 할당하는 단계 이후에,
    마스터 BMS가, 상기 복수의 슬레이브 BMS로 요청하여 상기 계산된 제1 전류량 및 상기 할당된 통신 ID를 수신하여, 상기 복수의 슬레이브 BMS 각각의 통신 ID 할당을 검증하는 단계를 더 포함하는, 통신 ID 할당 방법.


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