JP5717266B2 - 固有識別子を割り当てる方法およびそれを用いたバッテリー管理システム - Google Patents

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Description

本発明は、バッテリー管理システムに関し、より詳しくは、固有識別子を割り当てる方法およびそれを用いたバッテリー管理システムに関する。
一般的に、電力貯蔵分野においては、高出力および/または高容量の電気エネルギーを得るために、複数のバッテリーパックを直列および/または並列に連結したパッケージ化された構造を利用している。
このような複数のバッテリーパックをパッケージ化した構造においては、バッテリーパック数が変更可能であり、また、バッテリーパック数が増加するにつれて、各バッテリーパックを制御し管理することが難しくなる。これにより、大半のバッテリー管理システムにおいては、特定のバッテリー管理システムをマスターに設定し、残りをスレーブに設定する階層的構造をなしている。すなわち、マスターバッテリー管理システムが複数のスレーブバッテリー管理システムを制御することにより、各スレーブバッテリー管理システムと連結された各バッテリーパックを制御し管理することができる。
この時、マスターバッテリー管理システムがより効率的に各スレーブバッテリー管理システムを制御するためには、各スレーブバッテリー管理システムを認識し識別できる技法が必要である。さらに、バッテリーパック数が増加する場合にも各スレーブバッテリー管理システムを固有に識別できる技法が必要である。
本発明は、複数のバッテリーモジュールを効率的に制御し管理するために、複数のバッテリーモジュールの各々に設定された割当情報を利用して、複数のバッテリーモジュールの各々と連結された複数のスレーブバッテリー管理システムの各々に対する固有識別子を割り当てる方法およびそれを用いたバッテリー管理システムを提供する。
本発明の一実施形態は、バッテリーモジュールを管理するスレーブバッテリー管理部にマスターバッテリー管理部が固有識別子を割り当てる方法であって、前記スレーブバッテリー管理部に割当情報を要請するステップ、前記スレーブバッテリー管理部から前記割当情報を受信するステップ、および前記割当情報に基づいて前記スレーブバッテリー管理部に対する固有識別子を割り当てるステップを含み、前記割当情報は、前記スレーブバッテリー管理部と前記バッテリーモジュールとの間にキャリブレーション(Calibration)を行った装置のMACアドレスと前記キャリブレーションを行った時間に関する時間情報とを含む。
この時、前記割当情報は、複数のデータブロックに分けられて順次受信されてもよい。
また、前記マスターバッテリー管理部には、複数の前記スレーブバッテリー管理部が連結されてもよい。
本実施形態において、前記固有識別子を割り当てるステップは、前記割当情報に基づいて前記マスターバッテリー管理部に連結される前記複数のスレーブバッテリー管理部の個数を決定するステップ、および前記複数のスレーブバッテリー管理部の各々に互いに重複しない固有識別子を割り当てるステップを含む。
一方、前記固有識別子のビット数は前記割当情報のビット数より少なく、前記複数のデータブロックの各々のビット数は29ビット以下である。
また、前記マスターバッテリー管理部と前記スレーブバッテリー管理部はCAN通信を行ってもよく、前記スレーブバッテリー管理部と前記キャリブレーションを行った装置はRS 232通信を行ってもよい。
本発明の他の実施形態は、バッテリー管理システムに関するものであり、バッテリーモジュールを管理し、割当情報が設定されたスレーブバッテリー管理部、および前記割当情報に基づいて前記スレーブバッテリー管理部に対する固有識別子を割り当てし、前記スレーブバッテリー管理部と連結され、前記スレーブバッテリー管理部を制御することによって前記バッテリーモジュールを管理するマスターバッテリー管理部を含み、前記割当情報は、前記スレーブバッテリー管理部と前記バッテリーモジュールとの間にキャリブレーション(Calibration)を行った装置のMACアドレスと前記キャリブレーションを行った時間に関する時間情報とを含む。
前記マスターバッテリー管理部は、前記スレーブバッテリー管理部と通信を行い、前記スレーブバッテリー管理部に前記割当情報を要請し受信するマスター通信部、および前記割当情報に基づいて前記スレーブバッテリー管理部に対する前記固有識別子を割り当てるID割当部を含む。
前記スレーブバッテリー管理部は、前記マスターバッテリー管理部と通信を行い、前記マスターバッテリー管理部の要請によって前記割当情報を伝送するスレーブ通信部、および前記マスターバッテリー管理部によって割り当てられた前記識別子を格納するメモリ部を含む。
この時、前記スレーブ通信部は、前記割当情報を複数のデータブロックに分けて順次伝送してもよい。
また、前記マスターバッテリー管理部には、複数の前記スレーブバッテリー管理部が連結されてもよい。
なお、前記ID割当部は、前記マスターバッテリー管理部に連結された前記複数のスレーブバッテリー管理部の個数を決定して、前記複数のスレーブバッテリー管理部の各々に互いに重複しない前記固有識別子を割り当ててもよい。
一方、前記固有識別子のビット数は前記割当情報のビット数より少なく、前記複数のデートブロックの各々のビット数は29ビット以下である。
また、前記マスターバッテリー管理部と前記スレーブバッテリー管理部はCAN通信を行ってもよく、前記スレーブバッテリー管理部と前記キャリブレーションを行った装置はRS 232通信を行ってもよい。
本発明によれば、複数のバッテリーモジュールの各々に設定された割当情報を利用して、複数のバッテリーモジュール各々と連結された複数のスレーブバッテリー管理システムの各々に対する固有識別子を割り当てることができ、これにより、複数のバッテリーモジュールを効率的に制御し管理することができる。
本発明の実施形態によるバッテリー管理システム100(Battery Management System;BMS)の構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施形態によるスレーブバッテリー管理部に割当情報が設定される過程を説明するための概略的な図である。 本発明の実施形態によるマスターバッテリー管理部およびスレーブバッテリー管理部の詳細ブロック図である。 本発明の実施形態によるマスターバッテリー管理部が複数のスレーブバッテリー管理部の各々に固有識別子を割り当てる方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態によるMACアドレスとキャリブレーションを行った時間に関する時間情報の構成および大きさを示す図である。
以下では、添付図面を参照し、本発明の実施形態について本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者が容易に実施できるように詳細に説明する。また、本発明は、以下で説明する実施形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で色々な相異なる形態で適用されることができる。
本明細書で説明する構成要素は、必要に応じて、以下で説明する構成要素以外のものを含むことができ、本発明に直接な関連のない部分または重複する内容については詳しい説明は省略する。また、本明細書で説明する各構成要素の配置は必要に応じて調整することができ、1つの構成要素が他の構成要素に含まれてもよく、1つの構成要素が2つ以上の構成要素に細分化されてもよい。
図1は、本発明の実施形態によるバッテリー管理システム100(Battery Management System;BMS)の構成を概略的に示すブロック図である。
図1を参照すれば、BMS100は、マスターバッテリー管理部110、複数のスレーブバッテリー管理部120_1〜120_N、複数のバッテリーモジュール130_1〜130_Nを含むバッテリーパック130で構成される。
複数のバッテリーモジュール130_1〜130_Nの各々は複数のバッテリーセルの各々を含むことができ、複数のバッテリーセルは直列および/または並列に連結されることができる。また、複数のバッテリーモジュール130_1〜130_Nは直列および/または並列に連結され、高出力および/または高容量のバッテリーパック130を形成することができる。
スレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nの各々はバッテリーモジュール130_1〜130_Nの各々と連結され、自身に連結されたバッテリーモジュール130_1〜130_Nを制御し管理する。
マスターバッテリー管理部110は、バッテリーパック130を制御し管理するために、各スレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nと連結され、これらを介して各バッテリーモジュール130_1〜130_Nを制御し管理することができる。
このために、マスターバッテリー管理部110は、バッテリーモジュール130_1〜130_Nの各々を識別することができるように、これらと連結されたスレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nの各々に固有識別子(Identifier;ID)を割り当てることができる。
例えば、マスターバッテリー管理部110は、複数のスレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nと連結され、CAN(Controller Area Network)などのような通信方法を介して、固有識別子の割当のための割当情報を複数のスレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nに要請し受信することができる。ここで、割当情報は、各スレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nと、これと各々連結されたバッテリーモジュール130_1〜130_Nの各々との間に、キャリブレーション(Calibration)を行った装置のMAC(Media Access Control)アドレスとキャリブレーションを行った時間に関する情報とを含む。一方、複数のスレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nの各々は、自身に設定された割当情報、すなわち、MACアドレスとキャリブレーション時間情報とをマスターバッテリー管理部110に伝送し、その後、マスターバッテリー管理部110は、受信した割当情報に基づいて、スレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nの各々に対する固有識別子を割り当てることができる。
以下では、図2を参照し、スレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nに割当情報が設定される過程を具体的に説明する。
図2を参照すれば、本発明によるバッテリーモジュール21およびそれを含むBMS20は、製造過程のうち最終ステップにおいてキャリブレーションを行う。ここで、キャリブレーションとは、バッテリーの設計時の効率に最も近接するように、実際生産されたバッテリーの情報を補正することをいう。
この時、BMS20はキャリブレーション装置10と連結され、バッテリーモジュール21をキャリブレーションするようにする。例えば、BMS20とキャリブレーション装置10は、RS 232などのような通信を介してキャリブレーションを行うことができる。
また、BMS20は、キャリブレーション装置10から割当情報を受信する。すなわち、キャリブレーション装置10のMACアドレスとキャリブレーションを行った時の時間情報とを受信することができる。このような割当情報は、例えば、BMS20内のEEPROM(Electrically Erasable Program ROM)などのようなメモリに格納されることができる。
ここで、MACアドレスは、装置間の通信を行うために用いられるネットワークカードの物理的なアドレスであり、固有な値を有する。また、キャリブレーションを行った時の時間情報も同一MACアドレスを有したBMS20に対しては固有な情報であることができる。例えば、コンベヤーベルト30に沿って移動する複数のバッテリーモジュール21は、キャリブレーションを行うためにキャリブレーション装置10と連結される。この時、キャリブレーション装置10と1つのバッテリーモジュール21が連結されてキャリブレーションが行われた後、また他の1つのバッテリーモジュール21と連結されてキャリブレーションが行われる。すなわち、同一のキャリブレーション装置10においてキャリブレーションが順次行われるため、各BMS20は相異なる時間情報を設定するようになる。
上述したように、各BMS20は、固有な割当情報、すなわち、MACアドレスとキャリブレーションを行った時間に関する時間情報とを設定し、このような割当情報を利用すれば、バッテリーモジュール21の数に関わらず、各バッテリーモジュール21を認識して、互いに重複しない固有な識別子を割り当てることができる。これにより、各バッテリーモジュール21をより容易に識別することができ、さらには、効率的に制御し、持続的に管理することができる。
図3は、本発明の実施形態によるマスターバッテリー管理部およびスレーブバッテリー管理部の詳細ブロック図である。
図3を参照すれば、マスターバッテリー管理部110は、マスター通信部111およびID割当部113を含む。
マスター通信部111は、各スレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nと通信を行う。例えば、CANなどのような通信方法を利用して、各スレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nに固有識別子の割当のための割当情報を要請し、各スレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nから割当情報を受信することができる。すなわち、各スレーブバッテリー管理部120_1〜120_NにMACアドレスとキャリブレーションを行った時間に関する時間情報とを要請し受信する。
この時、通信方法に応じて、マスター通信部111は、各スレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nから割当情報を複数のデータブロックに分けて順次受信することができる。例えば、拡張モードのCAN通信を使う場合、CANメッセージの識別子フィールドが29ビットに設定されているため、一度に各スレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nから最大29ビットからなるデータブロックを受信することができる。このような複数のデータブロックを順次受信して、スレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nの各々に設定された割当情報の伝達を受けるようになる。
また、マスター通信部111は、後述するID割当部113によって各スレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nに割り当てられた固有識別子を各スレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nに伝送する。
ID割当部113は、各スレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nの割当情報に基づいて、各スレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nに対する固有識別子を割り当てる。すなわち、割当情報に基づいて、マスターバッテリー管理部110に連結された複数のスレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nの個数を決定して、これらの間に互いに重複しない固有識別子を割り当てることができる。この時、固有識別子は、割当情報のビット数より少ないビット数を有するように割り当てられることができる。
マスターバッテリー管理部110は、データ格納部112をさらに含むことができる。
データ格納部112は、マスター通信部111の要請によって、各スレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nから受信した割当情報を格納する。例えば、スレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nの各々のMACアドレスとキャリブレーションを行った時間情報とを対応させて格納することができる。そこで、前述したID割当部113が、データ格納部112に格納された割当情報を通じて、複数のスレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nの個数を決定することもできる。
一方、複数のスレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nは、第1スレーブバッテリー管理部120_1〜第Nスレーブバッテリー管理部120_Nで構成され、各々、スレーブ通信部121_1〜121_N、およびメモリ部122_1〜122_Nを含む。第1スレーブバッテリー管理部120_1〜第Nスレーブバッテリー管理部120_Nの構成および動作は同様であるため、以下では、第1スレーブバッテリー管理部120_1に対する構成のみを詳細に説明する。
スレーブ通信部121_1は、マスター通信部111と通信を行う。例えば、CANなどのような通信方法を利用して、マスター通信部111によって識別子の割当のために要請された割当情報を伝送することができる。この時、前述したように、拡張モードのCAN通信である場合、割当情報を29ビット以下のデータブロックに分けて順次マスター通信部111に伝送することができる。
また、スレーブ通信部121_1は、マスター通信部111から第1スレーブバッテリー管理部120_1に割り当てられた固有識別子情報を受信する。
メモリ部122_1は、スレーブ通信部121_1によって受信した第1スレーブバッテリー管理部120_1の固有識別子を格納する。
以下では、図1〜図3で説明したバッテリー管理システム100を利用して、マスターバッテリー管理部110が複数のスレーブバッテリー管理部120_1〜120_Nの各々に固有識別子を割り当てる方法について説明する。
図4は、本発明の実施形態によるマスターバッテリー管理部が複数のスレーブバッテリー管理部の各々に固有識別子を割り当てる方法を示すフローチャートである。
ここで、マスターバッテリー管理部と複数のスレーブバッテリー管理部は、CAN通信方法を利用することを一例として挙げて説明する。この時、CAN通信は拡張モードであり、一度に送受信できる識別子データは29ビットである。
図4を参照すれば、マスターバッテリー管理部は、複数のスレーブバッテリー管理部の各々に上位3バイト(24ビット)のMACアドレスを要請する(S10)。ここで、MACアドレスおよびキャリブレーションを行った時間に関する時間情報は、図5に示すように、MACアドレスは合計48ビットで構成されており、キャリブレーションを行った時間情報は合計33ビットの年/月/日 時:分:秒のような形態で構成されている。したがって、マスターバッテリー管理部は、29ビット以下のデータブロックに分けて割当情報を順次要請し受信する。
次に、マスターバッテリー管理部は、複数のスレーブバッテリー管理部の各々から上位3バイト(24ビット)のMACアドレスを受信して格納する(S20)。例えば、受信した相異なる上位3バイト(24ビット)のMACアドレスが2個あれば、下記表1のように格納することができる。
Figure 0005717266
次に、マスターバッテリー管理部は、複数のスレーブバッテリー管理部の各々に下位3バイト(24ビット)のMACアドレスと上位4ビットの年度情報を要請し(S30)、複数のスレーブバッテリー管理部の各々から下位3バイト(24ビット)のMACアドレスと上位4ビットの年度情報を受信して格納する(S40)。
ここで、マスターバッテリー管理部は、受信した上位3バイト(24ビット)のMACアドレスの各々に対し、このMACアドレスに該当するスレーブバッテリー管理部に下位3バイト(24ビット)のMACアドレスと上位4ビットの年度情報を要請し、この情報を受信する。
例えば、上位3バイト(24ビット)のMACアドレスの各々に対応して受信した下位3バイト(24ビット)のMACアドレスと上位4ビットの年度情報の各々を下記表2のように格納することができる。
Figure 0005717266
次に、マスターバッテリー管理部は、複数のスレーブバッテリー管理部の各々に残りの日付/時間情報(29ビット)を要請し(S50)、複数のスレーブバッテリー管理部の各々から残りの日付/時間情報(29ビット)を受信して格納する(S60)。
ここで、マスターバッテリー管理部は、下位3バイト(24ビット)のMACアドレスと上位4ビットの年度情報の各々に対し、これに該当するスレーブバッテリー管理部に残りの日付/時間情報(29ビット)を要請し、この情報を受信する。
例えば、下位3バイト(24ビット)のMACアドレスと上位4ビットの年度情報の各々に対応して受信した残りの日付/時間情報(29ビット)の各々を下記表3のように格納することができる。
Figure 0005717266
次に、マスターバッテリー管理部は、複数のスレーブバッテリー管理部の各々から受信して格納したMACアドレスとキャリブレーションを行った時間に関する時間情報を利用して、スレーブバッテリー管理部の各々に対する固有識別子を計算する(S70)。すなわち、MACアドレスとキャリブレーションを行った時間に関する時間情報に基づいて、マスターバッテリー管理部と連結された複数のスレーブバッテリー管理部の個数を決定して、これらの間に互いに重複しない固有識別子を割り当てることができる。
表3に示された割当情報を参照すれば、マスターバッテリー管理部には7個のスレーブバッテリー管理部が連結されていることが分かり、このような情報を利用して、マスターバッテリー管理部に連結された各スレーブバッテリー管理部に固有識別子を割り当てることができる。例えば、表3に示された順に各スレーブバッテリー管理部に順次増加する番号を割り当てることができる。ここで、各スレーブバッテリー管理部に割り当てられた固有識別子は、割当情報のビット数より少ないビット数で割り当てることができる。したがって、固有識別子を利用すれば、マスターバッテリー管理部が各スレーブバッテリー管理部を容易に識別することにより、各スレーブバッテリー管理部と連結された各バッテリーモジュールをより効率的に制御し管理することができる。
次に、マスターバッテリー管理部は、複数のスレーブバッテリー管理部の各々に割り当てられた固有識別子を伝送する(S80)。
上述した本発明によるフローチャートのステップは、上述したステップと異なる順にまたは同時に発生することができる。また、当業者であれば、フローチャートに示すステップが排他的ではなく、他のステップが含まれたり、フローチャートの1つまたはそれ以上のステップが本発明の範囲に影響を及ぼすことなく削除されたりすることができるということを理解するであろう。

Claims (18)

  1. バッテリーモジュールを管理するスレーブバッテリー管理部にマスターバッテリー管理部が固有識別子を割り当てる方法であって、
    前記スレーブバッテリー管理部に割当情報を要請するステップ;
    前記スレーブバッテリー管理部から前記割当情報を受信するステップ;および
    前記割当情報に基づいて前記スレーブバッテリー管理部に対する固有識別子を割り当てるステップ;を含み、
    前記割当情報は、前記スレーブバッテリー管理部と前記バッテリーモジュールとの間にキャリブレーション(Calibration)を行った装置のMACアドレスと前記キャリブレーションを行った時間に関する時間情報とを含むことを特徴とする固有識別子を割り当てる方法。
  2. 前記割当情報は、複数のデータブロックに分けられて順次受信されることを特徴とする、請求項1に記載の固有識別子を割り当てる方法。
  3. 前記マスターバッテリー管理部には、複数の前記スレーブバッテリー管理部が連結されることを特徴とする、請求項1または2に記載の固有識別子を割り当てる方法。
  4. 前記固有識別子を割り当てるステップは、
    前記割当情報に基づいて前記マスターバッテリー管理部に連結される前記複数のスレーブバッテリー管理部の個数を決定するステップ;および
    前記複数のスレーブバッテリー管理部の各々に互いに重複しない固有識別子を割り当てるステップ;を含むことを特徴とする、請求項3に記載の固有識別子を割り当てる方法。
  5. 前記固有識別子のビット数は、前記割当情報のビット数より少ないことを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の固有識別子を割り当てる方法。
  6. 前記複数のデータブロックの各々のビット数は、29ビット以下であることを特徴とする、請求項2に記載の固有識別子を割り当てる方法。
  7. 前記マスターバッテリー管理部と前記スレーブバッテリー管理部は、CAN通信を行うことを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の固有識別子を割り当てる方法。
  8. 前記スレーブバッテリー管理部と前記キャリブレーションを行った装置は、RS 232通信を行うことを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の固有識別子を割り当てる方法。
  9. バッテリーモジュールを管理し、割当情報が設定されたスレーブバッテリー管理部;および
    前記割当情報に基づいて前記スレーブバッテリー管理部に対する固有識別子を割り当てし、前記スレーブバッテリー管理部と連結され、前記スレーブバッテリー管理部を制御することによって前記バッテリーモジュールを管理するマスターバッテリー管理部;を含み、
    前記割当情報は、前記スレーブバッテリー管理部と前記バッテリーモジュールとの間にキャリブレーション(Calibration)を行った装置のMACアドレスと前記キャリブレーションを行った時間に関する時間情報とを含むことを特徴とするバッテリー管理システム。
  10. 前記マスターバッテリー管理部は、
    前記スレーブバッテリー管理部と通信を行い、前記スレーブバッテリー管理部に前記割当情報を要請し受信するマスター通信部;および
    前記割当情報に基づいて前記スレーブバッテリー管理部に対する前記固有識別子を割り当てるID割当部;を含むことを特徴とする、請求項9に記載のバッテリー管理システム。
  11. 前記スレーブバッテリー管理部は、
    前記マスターバッテリー管理部と通信を行い、前記マスターバッテリー管理部の要請によって前記割当情報を伝送するスレーブ通信部;および
    前記マスターバッテリー管理部によって割り当てられた前記識別子を格納するメモリ部;を含むことを特徴とする、請求項9または10に記載のバッテリー管理システム。
  12. 前記スレーブ通信部は、前記割当情報を複数のデータブロックに分けて順次伝送することを特徴とする、請求項11に記載のバッテリー管理システム。
  13. 前記マスターバッテリー管理部には、複数の前記スレーブバッテリー管理部が連結されることを特徴とする、請求項10から12のいずれか一項に記載のバッテリー管理システム。
  14. 前記ID割当部は、前記マスターバッテリー管理部に連結された前記複数のスレーブバッテリー管理部の個数を決定して、前記複数のスレーブバッテリー管理部の各々に互いに重複しない前記固有識別子を割り当てることを特徴とする、請求項13に記載のバッテリー管理システム。
  15. 前記固有識別子のビット数は、前記割当情報のビット数より少ないことを特徴とする、請求項9から14のいずれか一項に記載のバッテリー管理システム。
  16. 前記複数のデータブロックの各々のビット数は、29ビット以下であることを特徴とする、請求項12に記載のバッテリー管理システム。
  17. 前記マスターバッテリー管理部と前記スレーブバッテリー管理部は、CAN通信を行うことを特徴とする、請求項9から16のいずれか一項に記載のバッテリー管理システム。
  18. 前記スレーブバッテリー管理部と前記キャリブレーションを行った装置は、RS 232通信を行うことを特徴とする、請求項9から17のいずれか一項に記載のバッテリー管理システム。
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