(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線バッテリー管理システムであって、
複数のバッテリーモジュールに１対１で設けられるものであって、前記複数のバッテリーモジュールの充放電が行われる状況で用いられるアクティブモード及び前記複数のバッテリーモジュールの充放電が行われない状況で用いられるスリープモードで自分が設けられたバッテリーモジュールから供給される電力を用いて動作し、前記アクティブモードで自分が設けられたバッテリーモジュールの状態を示す検出信号を無線で送信するように構成された複数のスレーブＢＭＳと、
前記複数のスレーブＢＭＳ各々から前記検出信号を無線で受信するように構成されたマスターＢＭＳと、を含み、
前記マスターＢＭＳは、
前記検出信号に基づき、前記複数のスレーブＢＭＳ各々に対するスキャン周期及びスキャン持続時間を設定し、
前記複数のスレーブＢＭＳ各々に対して設定されたスキャン周期及びスキャン持続時間を示す無線バランシング命令を含む制御信号を、前記複数のスレーブＢＭＳに無線で送信し、
上位制御部からの動作開始命令の受信時、前記スリープモードから前記アクティブモードへの切換えを誘導する第２スイチング信号を設定周期ごとに前記複数のスレーブＢＭＳに無線で送信し、
前記複数のスレーブＢＭＳ各々は、
前記スリープモードにおける前記第２スイチング信号のスキャニングに成功したとき、前記第２スイチング信号のスキャニングに成功したことを知らせる応答信号を前記マスターＢＭＳに無線で送信し、
前記第２スイチング信号のスキャニングに成功した時点から自分に予め割り当てられたＩＤに対応する遅延時間が経過した時点で、前記応答信号を前記マスターＢＭＳに無線で送信する、
無線バッテリー管理システム。
【請求項２】
前記マスターＢＭＳが、
前記検出信号に基づき、前記複数のバッテリーモジュール各々の充電状態を演算し、
前記複数のバッテリーモジュール各々の充電状態に基づき、前記複数のスレーブＢＭＳ各々に対するスキャン周期及びスキャン持続時間を設定する、請求項１に記載の無線バッテリー管理システム。
【請求項３】
前記マスターＢＭＳが、
上位制御部からの動作停止命令の受信時、前記アクティブモードから前記スリープモードへの切換えを誘導する第１スイチング信号を前記複数のスレーブＢＭＳに無線で送信する、請求項１または２に記載の無線バッテリー管理システム。
【請求項４】
前記複数のスレーブＢＭＳ各々が、
前記スリープモードで、前記制御信号に含まれた前記無線バランシング命令に基づき、自分に設定されたスキャン周期ごとに自分に設定されたスキャン持続時間の間、自分が設けられたバッテリーモジュールから供給される電力を用いて前記第２スイチング信号を無線でスキャンする、請求項１から３のいずれか一項に記載の無線バッテリー管理システム。
【請求項５】
前記複数のスレーブＢＭＳ各々が、
前記スリープモードにおける前記第２スイチング信号のスキャニングに成功したとき、前記スリープモードから前記アクティブモードに切り換える、請求項１から４のいずれか一項に記載の無線バッテリー管理システム。
【請求項６】
無線バッテリー管理システムであって、
複数のバッテリーモジュールに１対１で設けられるものであって、前記複数のバッテリーモジュールの充放電が行われる状況で用いられるアクティブモード及び前記複数のバッテリーモジュールの充放電が行われない状況で用いられるスリープモードで自分が設けられたバッテリーモジュールから供給される電力を用いて動作し、前記アクティブモードで自分が設けられたバッテリーモジュールの状態を示す検出信号を無線で送信するように構成された複数のスレーブＢＭＳと、
前記複数のスレーブＢＭＳ各々から前記検出信号を無線で受信するように構成されたマスターＢＭＳと、を含み、
前記マスターＢＭＳは、
前記検出信号に基づき、前記複数のスレーブＢＭＳ各々に対するスキャン周期及びスキャン持続時間を設定し、
前記複数のスレーブＢＭＳ各々に対して設定されたスキャン周期及びスキャン持続時間を示す無線バランシング命令を含む制御信号を、前記複数のスレーブＢＭＳに無線で送信し、
上位制御部からの動作開始命令の受信時、前記スリープモードから前記アクティブモードへの切換えを誘導する第２スイチング信号を設定周期ごとに前記複数のスレーブＢＭＳに無線で送信し、
前記複数のスレーブＢＭＳ各々は、
前記スリープモードにおける前記第２スイチング信号のスキャニングに成功したとき、前記第２スイチング信号のスキャニングに成功したことを知らせる応答信号を前記マスターＢＭＳに無線で送信し、
前記マスターＢＭＳは、
前記複数のスレーブＢＭＳ各々から前記応答信号を受信する度に、前記設定周期を所定値または所定割合だけ減少させる、無線バッテリー管理システム。
【請求項７】
無線バッテリー管理システムであって、
複数のバッテリーモジュールに１対１で設けられるものであって、前記複数のバッテリーモジュールの充放電が行われる状況で用いられるアクティブモード及び前記複数のバッテリーモジュールの充放電が行われない状況で用いられるスリープモードで自分が設けられたバッテリーモジュールから供給される電力を用いて動作し、前記アクティブモードで自分が設けられたバッテリーモジュールの状態を示す検出信号を無線で送信するように構成された複数のスレーブＢＭＳと、
前記複数のスレーブＢＭＳ各々から前記検出信号を無線で受信するように構成されたマスターＢＭＳと、を含み、
前記マスターＢＭＳは、
前記検出信号に基づき、前記複数のスレーブＢＭＳ各々に対するスキャン周期及びスキャン持続時間を設定し、
前記複数のスレーブＢＭＳ各々に対して設定されたスキャン周期及びスキャン持続時間を示す無線バランシング命令を含む制御信号を、前記複数のスレーブＢＭＳに無線で送信し、
上位制御部からの動作開始命令の受信時、前記スリープモードから前記アクティブモードへの切換えを誘導する第２スイチング信号を設定周期ごとに前記複数のスレーブＢＭＳに無線で送信し、
前記複数のスレーブＢＭＳ各々は、
前記スリープモードで、前記制御信号に含まれた前記無線バランシング命令に基づき、自分に設定されたスキャン周期ごとに自分に設定されたスキャン持続時間の間、自分が設けられたバッテリーモジュールから供給される電力を用いて前記第２スイチング信号を無線でスキャンし、
前記マスターＢＭＳは、
前記複数のバッテリーモジュールのうち最大充電状態のバッテリーモジュールに設けられたスレーブＢＭＳを代表スレーブＢＭＳとして設定し、
前記制御信号は、
前記代表スレーブＢＭＳを指定する設定命令を含み、
前記代表スレーブＢＭＳは、
前記スリープモードで、前記設定命令に基づいて同期信号を生成し、前記同期信号を残りのスレーブＢＭＳに無線で送信する、無線バッテリー管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線バッテリー管理システムに関し、より詳しくは、複数のバッテリーモジュール間の残存容量の差を低減する無線バッテリー管理システム及びこれを含むバッテリーパックに関する。
【０００２】
本出願は、２０１７年７月１９日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−００９１６７４号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
最近、ノートブックＰＣ、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急増し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれ、反復的な充放電の可能な高性能二次電池についての研究が活発に進行しつつある。
【０００４】
現在、商用化した二次電池としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがあり、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリー効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
【０００５】
電気車両などに適用されるバッテリーパックは通常相互直列に接続した複数のバッテリーモジュール及び複数のＢＭＳを含む。各ＢＭＳは、自分が管理するバッテリーモジュールの状態をモニター及び制御する。最近は、大容量かつ高出力のバッテリーパックが要求されることによって、バッテリーパックに含まれるバッテリーモジュールの個数も増加しつつある。このようなバッテリーパックに含まれた各バッテリーモジュールの状態を効率的に管理するために、シングルマスター−マルチスレーブ構造が開示されている。シングルマスター−マルチスレーブ構造は、各バッテリーモジュールに設えられる複数のスレーブＢＭＳ及び前記複数のスレーブＢＭＳを全般的に管制するマスターＢＭＳを含む。この際、複数のスレーブＢＭＳとマスターＢＭＳとの通信が無線方式で行われ得る。
【０００６】
複数のスレーブＢＭＳ各々は、自分が設けられたバッテリーモジュールの電気エネルギーを用いて、動作する。したがって、バッテリーパックが不使用中であるか、バッテリーモジュールの電気エネルギーが臨界レベル未満となる場合、アクティブモードで動作していた複数のスレーブＢＭＳは、マスターＢＭＳの命令に応じてスリープモードに入るようになる。スリープモードでは、アクティブモードに比べて少ない電気エネルギーのみを消費するので、バッテリーモジュールの放電速度が減少する。
【０００７】
各スレーブＢＭＳは、マスターＢＭＳからのウェークアップ命令を受信すればこそ、スリープモードから再びアクティブモードに切り換えることが可能である。そこで、各スレーブＢＭＳは、スリープモード状態でもマスターＢＭＳがウェークアップ命令を送っているかどうかを周期的であれ非周期的であれ、チェックしなければならない。
【０００８】
一方、バッテリーパックの動作環境や個別バッテリーモジュールの自体的な電気化学的な特性により、複数のバッテリーモジュール間には残存容量の差が発生する。複数のバッテリーモジュール間の残存容量の差を抑制するためには、バランシング制御が必要である。これに係わる従来技術として特許文献１が存在する。特許文献１は、バッテリーパックのＢＭＳがスリープモードになったとき、バッテリーパックに含まれた各バッテリー両端の間に電気的に接続したバランシング装置を制御し、バッテリー同士の充電容量の差を抑制する技術を開示している。
【０００９】
しかし、特許文献１を含めた従来技術は、バランシングによってバッテリーの電気エネルギーが有用に活用されずにそのまま消耗してしまうという限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２０１４−００６０１６９号公報（２０１４年５月１９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、スリープモードにある各スレーブＢＭＳ自分がバッテリーモジュール各々の電気エネルギーを用いることで、マスターＢＭＳからのウェークアップ命令をスキャンする動作とバッテリーモジュールのバランシング動作とを共に行い得る無線バッテリー管理システム及びこれを含むバッテリーパックを提供することを目的とする。
【００１２】
本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を達成するための本発明の多様な実施例は、次のようである。
【００１４】
本発明の一面による無線バッテリー管理システムは、複数のバッテリーモジュールに１対１で設けられるものであって、アクティブモード及びスリープモードで自分が設けられたバッテリーモジュールから供給される電力を用いて動作し、前記アクティブモードで自分が設けられたバッテリーモジュールの状態を示す検出信号を無線で送信するように構成された複数のスレーブＢＭＳと、前記複数のスレーブＢＭＳ各々から前記検出信号を無線で受信するように構成されたマスターＢＭＳと、を含む。前記マスターＢＭＳは、前記検出信号に基づき、前記複数のスレーブＢＭＳ各々に対するスキャン周期及びスキャン持続時間を設定し、前記複数のスレーブＢＭＳ各々に対して設定されたスキャン周期及びスキャン持続時間を示す無線バランシング命令を含む制御信号を、前記複数のスレーブＢＭＳに無線で送信する。
【００１５】
また、前記マスターＢＭＳは、前記検出信号に基づき、前記複数のバッテリーモジュール各々の充電状態を演算し、前記複数のバッテリーモジュール各々の充電状態に基づき、前記複数のスレーブＢＭＳ各々に対するスキャン周期及びスキャン持続時間を設定し得る。
【００１６】
また、前記マスターＢＭＳは、上位制御部からの動作停止命令の受信時、前記アクティブモードから前記スリープモードへの切換えを誘導する第１スイチング信号を前記複数のスレーブＢＭＳに無線で送信し得る。
【００１７】
また、前記マスターＢＭＳは、上位制御部からの動作開始命令の受信時、前記スリープモードから前記アクティブモードへの切換えを誘導する第２スイチング信号を設定周期ごとに前記複数のスレーブＢＭＳに無線で送信し得る。
【００１８】
また、前記複数のスレーブＢＭＳ各々は、前記スリープモードで、前記制御信号に含まれた前記無線バランシング命令に基づき、自分に設定されたスキャン周期ごとに自分に設定されたスキャン持続時間の間、自分が設けられたバッテリーモジュールから供給される電力を用いて前記第２スイチング信号を無線でスキャンし得る。
【００１９】
また、前記複数のスレーブＢＭＳ各々は、前記スリープモードにおける前記第２スイチング信号のスキャニングに成功したとき、前記スリープモードから前記アクティブモードに切り換え得る。
【００２０】
また、前記複数のスレーブＢＭＳ各々は、前記スリープモードにおける前記第２スイチング信号のスキャニングに成功したとき、前記第２スイチング信号のスキャニングに成功したことを知らせる応答信号を前記マスターＢＭＳに無線で送信し得る。
【００２１】
また、前記複数のスレーブＢＭＳ各々は、前記第２スイチング信号のスキャニングに成功した時点から自分に予め割り当てられたＩＤに対応する遅延時間が経過した時点で、前記応答信号を前記マスターＢＭＳに無線で送信し得る。
【００２２】
また、前記マスターＢＭＳは、前記複数のスレーブＢＭＳ各々から前記応答信号を受信する度に、前記設定周期を所定値または所定割合だけ減少させ得る。
【００２３】
また、前記マスターＢＭＳは、前記複数のバッテリーモジュールのうち最大充電状態のバッテリーモジュールに設けられたスレーブＢＭＳを代表スレーブＢＭＳとして設定し得る。この場合、前記制御信号は、前記代表スレーブＢＭＳを指定する設定命令をさらに含み得る。
【００２４】
また、前記代表スレーブＢＭＳは、前記スリープモードで、前記設定命令に基づいて同期信号を生成し、前記同期信号を残りのスレーブＢＭＳに無線で送信し得る。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の実施例のうち少なくとも一つによれば、スリープモードにある各スレーブＢＭＳ自分がバッテリーモジュール各々の電気エネルギーを用いて、マスターＢＭＳからのウェークアップ命令をスキャンすることができる。これによって、バッテリーモジュール間の残存容量の差を抑制するための別の回路的構成を追加することなく、バッテリーモジュールをバランシングすることができる。
【００２６】
また、本発明の実施例のうち少なくとも一つによれば、各スレーブＢＭＳは、自分が設けられたバッテリーモジュールの残存容量に応じて前記ウェークアップ命令のスキャニングに係わる各パラメーターの値を調節することで、バッテリーモジュールの過放電を防止しながらも、迅速なバランシングを図ることができる。
【００２７】
また、本発明の実施例のうち少なくとも一つによれば、マスターＢＭＳは、各スレーブＢＭＳがウェークアップ命令のスキャニングに成功する度に、ウェークアップ命令の送信周期を減少させることで、まだウェークアップ命令のスキャニングに成功できず残っているスレーブＢＭＳを迅速にアクティブモードに誘導することができる。
【００２８】
本発明の効果は上述の効果に制限されず、言及されていないさらに他の効果は、請求範囲の記載から当業者にとって明確に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図１】本発明の一実施例による無線バッテリー管理システム及びこれを含むバッテリーパックの構成を概略的に示す図である。
【図２】図１に示したスレーブＢＭＳの構成を概略的に示す図である。
【図３】図１に示したマスターＢＭＳの構成を概略的に示す図である。
【図４】本発明の一実施例による無線バッテリー管理システムが複数のバッテリーモジュール間の残存容量の差を低減する動作を説明するのに参照されるタイミングチャートである。
【図５】本発明の他の実施例による無線バッテリー管理システムが複数のバッテリーモジュール間の残存容量の差を低減する動作を説明するのに参照されるタイミングチャートである。
【図６】本発明のまた他の実施例による無線バッテリー管理システムが複数のバッテリーモジュール間の残存容量の差を低減する動作を説明するのに参照されるタイミングチャートである。
【図７】本発明の一実施例による無線バッテリー管理システムによる複数のバッテリーモジュール間の残存容量の差が低減する過程を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
【００３１】
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想の全てを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００３２】
また、本発明に関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨をぼやかすと判断される場合、その説明を省略する。
【００３３】
第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素のうちいずれか一つを残りと区別する目的として使用され、このような用語によって構成要素が限定されることではない。
【００３４】
なお、明細書の全体にかけて、ある部分が、ある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反する記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載の「制御ユニット」のような用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を示し、これはハードウェアやソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの結合せにより具現され得る。
【００３５】
さらに、明細書の全体に亘って、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されているとするとき、これは、「直接的に連結（接続）」されている場合のみならず、その中間に他の素子を介して「間接的に（接続）」されている場合も含む。
【００３６】
本発明において全般的に使われる用語である「ＢＭＳ」とは、Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍの略語であることを予め明らかにしておく。
【００３７】
図１は、本発明の一実施例による無線バッテリー管理システム３０及びこれを含むバッテリーパック１０の構成を概略的に示す図である。
【００３８】
図１を参照すれば、バッテリーパック１０は、複数のバッテリーモジュール２０及び無線バッテリー管理システム３０を含む。各バッテリーモジュール２０は、少なくとも一つのバッテリーセル（図２の「２１」参照）を含み得る。無線バッテリー管理システム３０は、複数のスレーブＢＭＳ１００及び少なくとも一つのマスターＢＭＳ２００を含む。バッテリーパック１０は、電気自動車に搭載され、電気自動車の電気モーターの駆動に要求される電力を供給することができる。
【００３９】
以下では、説明の便宜のために、バッテリーパック１０に三つのバッテリーモジュール２０が含まれ、無線バッテリー管理システム３０に三つのスレーブＢＭＳ１００及び単一のマスターＢＭＳ２００が含まれると仮定する。但し、本発明の範囲はこれに限定されない。例えば、バッテリーパック１０は、二つのバッテリーモジュール２０のみを含むか、四つ以上のバッテリーモジュール２０を含み得る。勿論、無線バッテリー管理システム３０は、二つのスレーブＢＭＳ１００または四つ以上のスレーブＢＭＳ１００を含み得、二つ以上のマスターＢＭＳ２００が含まれ得る。
【００４０】
複数のスレーブＢＭＳ１００は、バッテリーパック１０に含まれた複数のバッテリーモジュール２０に１対１で対応するように設けられる。
【００４１】
複数のスレーブＢＭＳ１００各々は、複数のバッテリーモジュール２０のうち自分が設けられたいずれか一つのバッテリーモジュール２０と電気的に接続する。複数のスレーブＢＭＳ１００各々は、自分と電気的に接続したバッテリーモジュール２０の全般的な状態（例えば、電圧、電流、温度）を検出し、バッテリーモジュール２０の状態を調節するための各種制御機能（例えば、充電、放電、バランシング）を実行する。この際、各制御機能は、スレーブＢＭＳ１００がバッテリーモジュール２０の状態に基づき直接実行するか、またはマスターＢＭＳ２００からの命令に応じて実行するものであり得る。
【００４２】
図２は、図１に示したスレーブＢＭＳ１００の構成を概略的に示す図である。
【００４３】
図２を参照すれば、複数のスレーブＢＭＳ１００各々は、スレーブメモリー１１０、スレーブ通信部１２０、スレーブ電源供給部１３０及びスレーブ制御部１４０を含み得る。
【００４４】
スレーブメモリー１１０には、スレーブＢＭＳに予め割り当てられていたＩＤが保存されている。ＩＤは、スレーブメモリー１１０を含むスレーブＢＭＳ１００の製造時に予め割り当てられたものであり得る。ＩＤは、複数のスレーブＢＭＳ１００各々がマスターＢＭＳ２００との無線通信を行うのに用いられ得る。この際、複数のスレーブＢＭＳ１００のうちいずれか一つに予め割り当てられたＩＤは、残りのスレーブＢＭＳ１００に予め割り当てられたＩＤとは相違し得る。
【００４５】
各ＩＤは、マスターＢＭＳ２００が各スレーブＢＭＳ１００を残りのスレーブＢＭＳ１００から区分するのに用いられ得る。また、各ＩＤは、それが予め割り当てられたスレーブＢＭＳ１００が複数のバッテリーモジュール２０のうちいずれに設けらされたかを示すものであり得る。
【００４６】
スレーブメモリー１１０は、データを、記録、消去、更新及び読出可能であると知られた公知の情報保存手段であれば、その種類は特に制限されない。一例として、スレーブメモリー１１０は、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、フラッシュメモリー１２０、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスターなどであり得る。スレーブメモリー１１０は、スレーブ制御部１４０によって実行可能なプロセスが定義されたプログラムコードを保存し得る。
【００４７】
一方、スレーブメモリー１１０は、スレーブ制御部１４０と物理的に分離していてもよく、チップなどにスレーブ制御部１４０と一体で集積化していてもよい。
【００４８】
スレーブ通信部１２０は、スレーブアンテナ１２１及びスレーブ通信回路１２２を含む。スレーブアンテナ１２１及びスレーブ通信回路１２２は、相互動作可能に接続する。スレーブ通信回路１２２は、スレーブアンテナ１２１によって受信された無線信号を復調する。また、スレーブ通信回路１２２は、スレーブ制御部から提供された信号を変調した後、スレーブアンテナ１２１に提供し得る。スレーブアンテナ１２１は、スレーブ通信回路１２２によって変調された信号に対応する無線信号を他のスレーブＢＭＳまたはマスターＢＭＳ２００に同時にまたは選択的に送信し得る。
【００４９】
スレーブセンシング部１３０は、バッテリーモジュール２０から供給される電力を用いて、予め決められた少なくとも一つのレベルを有する電源電圧を生成する。スレーブ電源供給部１３０によって生成した電源電圧は、スレーブメモリー１１０及びスレーブ通信部１２０に個別的に提供され得る。また、スレーブ電源供給部１３０によって生成した電源電圧は、スレーブ制御部１４０に含まれた各プロセッサに提供され得る。例えば、スレーブ電源供給部１３０によって生成した第１電源電圧は、スレーブ制御部１４０に含まれた各プロセッサの動作電源として用いられ、スレーブ電源供給部１３０によって生成した第２電源電圧は、スレーブメモリー１１０及びスレーブ通信部１２０各々の動作電源に用いられ得る。
【００５０】
スレーブ制御部１４０は、少なくとも一つのプロセッサを含み、スレーブメモリー１１０、スレーブ通信部１２０及びスレーブ電源供給部１３０に動作可能に接続する。スレーブ制御部１４０は、自分を含むスレーブＢＭＳ１００の全般的な動作を管理するように構成される。
【００５１】
スレーブ制御部１４０は、バッテリーモジュール２０の状態を検出するように構成されたセンシング部を含み得る。例えば、センシング部は、バッテリーモジュール２０の電圧を検出する電圧測定回路、バッテリーモジュール２０の電流を検出する電流測定回路、またはバッテリーモジュール２０の温度を検出する温度検出回路を含み得る。スレーブ制御部１４０は、検出されたバッテリーモジュール２０の状態を示すセンシング情報をスレーブ通信部１２０に提供する。これによって、スレーブ通信部１２０は、センシング情報に対応する無線信号をスレーブアンテナ１２１によってマスターＢＭＳ２００に送信するようになる。
【００５２】
スレーブ制御部１４０に含まれた各プロセッサは、多様な制御ロジッグを実行するために当業界に知られたプロセッサ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）、他のチップセット、論理回路、レジスター、通信モデム、データ処理装置などを選択的に含み得る。スレーブ制御部１４０の多様な制御ロジッグは少なくとも一つ以上が組み合わせられ、組み合わせられた制御ロジッグは、コンピュータが読出可能なコード体系で作成され、コンピュータが読出可能な記録媒体に収録され得る。記録媒体は、コンピュータに含まれたプロセッサによってアクセス可能なものであれば、その種類は特に制限されない。一例として、記録媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスター、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、ハードディスク、フロッピーディスク及び光データ記録装置を含む群より選択された少なくとも一つ以上を含む。また、コード体系は、キャリア信号に変調されて特定の時点で通信キャリアに含まれ得、ネットワークによって接続したコンピュータに分散して保存されて実行され得る。また、組み合わせられた制御ロジッグを具現するための機能的なプログラム、コード及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野におけるプログラマーによって容易に推論できる。
【００５３】
図３は、図１に示したマスターＢＭＳ２００の構成を概略的に示す図である。
【００５４】
図３を参照すれば、マスターＢＭＳ２００は、マスターメモリー２１０、マスター通信部２２０、マスター電源供給部２３０及びマスター制御部２４０を含み得る。
【００５５】
マスターメモリー２１０には、ＩＤテーブルが予め保存されていてもよい。ＩＤテーブルは、複数のスレーブＢＭＳに予め割り当てられていた各々のＩＤを含む。
【００５６】
マスターメモリー２１０は、データを、記録、消去、更新及び読出が可能であると知られた公知の情報保存手段であれば、その種類は特に制限されない。一例として、マスターメモリー２１０は、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、フラッシュメモリー１２０、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスターであり得る。マスターメモリー２１０は、スレーブ制御部１４０によって実行可能なプロセスが定義されたプログラムコードを保存し得る。
【００５７】
一方、マスターメモリー２１０は、マスター制御部２４０と物理的に分離していてもよく、チップなどにマスター制御部２４０と一体で集積化していてもよい。
【００５８】
マスター通信部２２０は、マスターアンテナ２２１及びマスター通信回路２２２を含む。マスターアンテナ２２１及びマスター通信回路２２２は、相互動作可能に接続する。マスター通信回路２２２は、マスターアンテナ２２１を通じて受信された無線信号を復調し得る。マスター通信回路２２２は、また各スレーブＢＭＳ１００に送信しようとする信号を変調した後、変調された信号を、マスターアンテナ２２２を通じて無線で送信し得る。マスターアンテナ２２１は、マスター通信部２２０によって変調された信号に対応する無線信号を複数のスレーブＢＭＳ１００の少なくとも一つに選択的に送信し得る。
【００５９】
マスター電源供給部２３０は、少なくとも一つのバッテリーモジュール２０、外部電源または自分に備えられた電源（Ｂａｔｔ）から供給される電気エネルギーを用いて、少なくとも一つの電源電圧を生成する。マスター電源供給部２３０によって生成した電源電圧は、マスターメモリー２１０及びマスター通信部２２０に提供され得る。また、マスター電源供給部２３０によって生成した電源電圧は、マスター制御部２４０に含まれた各プロセッサに提供され得る。
【００６０】
マスター制御部２４０は、少なくとも一つのプロセッサを含み、マスターメモリー２１０及びマスター通信部２２０に動作可能に接続する。マスター制御部２４０は、マスターＢＭＳ２００の全般的な動作を管理するように構成される。また、マスター制御部２４０は、マスターアンテナ２２１を通じて受信される無線信号のうち、複数のスレーブＢＭＳ１００各々のセンシング情報に対応する無線信号に基づき、複数のスレーブＢＭＳ１００各々のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）及び／またはＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ）を演算し得る。また、マスター制御部２４０は、演算されたＳＯＣ及び／またはＳＯＨに基づき、複数のスレーブＢＭＳ１００各々の充電、放電及び／またはバランシングを制御するための情報を生成した後、マスターアンテナ２２１及びマスター通信部２２０を通じて複数のスレーブＢＭＳ１００のうち少なくとも一つに選択的に送信し得る。
【００６１】
マスター制御部２４０に含まれた各プロセッサは、多様な制御ロジッグを実行するために当業界に知られたプロセッサ、ＡＳＩＣ、他のチップセット、論理回路、レジスター、通信モデム、データ処理装置などを選択的に含み得る。マスター制御部２４０の多様な制御ロジッグは、少なくとも一つ以上が組み合わせられ、組み合わせられた制御ロジッグは、コンピュータが読出可能なコード体系として作成され、コンピュータが読出可能な記録媒体に収録され得る。記録媒体は、コンピュータに含まれたプロセッサによってアクセス可能なものであれば、その種類は特に制限されない。一例として、記録媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスター、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、ハードディスク、フロッピーディスク及び光データ記録装置を含む群より選択された少なくとも一つ以上を含む。また、コード体系は、キャリア信号に変調されて特定の時点で通信キャリアに含まれ得、ネットワークによって接続したコンピュータに分散して保存されて実行され得る。また、組み合わせられた制御ロジッグを具現するための機能的なプログラム、コード及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野におけるプログラマーによって容易に推論できる。
【００６２】
一方、各スレーブＢＭＳ１００は、アクティブモード、スリープモード及びシャットダウンモードのうち選択的に動作し得る。本発明において、アクティブモードとは、バッテリーモジュール２０の充放電が行われる状況（例えば、電気自動車の始動がオンである状態）で活性化するモードである。各スレーブＢＭＳ１００は、アクティブモードへの進入時、バッテリーモジュール２０から供給される電力を継続的に用いて、バッテリーモジュール２０の状態を管理するためのあらゆる機能を制限なく実行することができる。
【００６３】
本発明において、スリープモードとは、故障状態（例えば、過放電）ではなくバッテリーモジュール２０の充放電が行われない状況（例えば、電気自動車の始動がオフである状態）で活性化するモードである。各スレーブＢＭＳ１００は、スリープモードへの進入時、予め決められた条件が満される期間の間のみにバッテリーモジュール２０から供給される電力を用いて制限された機能のみを実行し得る。
【００６４】
本発明において、シャットダウンモードとは、バッテリーモジュール２０が故障状態に置かれることによって、バッテリーモジュール２０から供給される電力を用いる全ての機能の実行が遮断されるモードである。
【００６５】
マスターＢＭＳ２００は、バッテリーパック１０が搭載された装置（例えば、電気自動車）の上位制御部１からの動作停止命令の受信時、第１スイチング信号を複数のスレーブＢＭＳに無線で送信する。上位制御部１は、例えば、電気自動車の始動がオンからオフに変更された時、動作停止命令をマスターＢＭＳに出力し得る。第１スイチング信号は、アクティブモードからスリープモードへの切換えを誘導する信号であり得る。
【００６６】
マスターＢＭＳ２００は、上位制御部１からの動作開始命令を受信時、第２スイチング信号を複数のスレーブＢＭＳに無線で送信する。第２スイチング信号は、ウェークアップ命令の一種である。上位制御部１は、例えば、電気自動車の始動がオフからオンに変更されたとき、動作開始命令をマスターＢＭＳに出力し得る。第２スイチング信号は、スリープモードからアクティブモードへの切換えを誘導する信号であり得る。
【００６７】
各スレーブＢＭＳ１００は、アクティブモードで、所定の周期ごとに、またはマスターＢＭＳ２００からの要請がある度に、自分が設けられたバッテリーモジュール２０の状態を検出し、検出された状態を示す検出信号をマスターＢＭＳ２００に無線で送信するように構成される。マスターＢＭＳ２００は、複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３各々から検出信号を無線で受信し、  受信された各々の検出信号に基づき複数のバッテリーモジュール２０−１〜２０−３各々の充電状態（ＳＯＣ）を演算する。充電状態は、バッテリーモジュール２０の残存容量を示す。
【００６８】
次に、マスターＢＭＳ２００は、複数のバッテリーモジュール２０−１〜２０−３各々の充電状態に基づき、複数のスレーブＢＭＳ各々に対するスキャン周期及びスキャン持続時間を設定する。この際、「スキャン周期≧スキャン持続時間」の関係を有する。
【００６９】
マスターＢＭＳ２００は、複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３各々に対して設定されたスキャン周期及びスキャン持続時間をマスターメモリー２１０に保存し得る。
【００７０】
一具現例によれば、複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３に設定されるスキャン持続時間は相互同一であり、各スレーブＢＭＳ１００にはそれが設けられたバッテリーモジュール２０の充電状態に反比例するスキャン周期が設定され得る。例えば、いずれか一つのスレーブＢＭＳ１００に設定されたスキャン周期は、残りのスレーブＢＭＳ１００のうち少なくとも一つに設定されたスキャン周期の整数倍であり得る。
【００７１】
他の具現例によれば、複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３に設定されるスキャン周期は相互同一であり、各スレーブＢＭＳ１００にはそれが設けられたバッテリーモジュール２０の充電状態に比例するスキャン持続時間が設定され得る。例えば、ＳＯＣ＝７０％であるバッテリーモジュール２０に設けられたスレーブＢＭＳ１００には、３秒のスキャン持続時間が設定され、ＳＯＣ＝５０％であるバッテリーモジュール２０に設けられたスレーブＢＭＳ１００には、２秒のスキャン持続時間が設定され得る。
【００７２】
また、他の具現例によれば、各スレーブＢＭＳ１００に設定されるスキャン周期及びスキャン持続時間は、他のスレーブＢＭＳ１００に設定されるスキャン周期及びスキャン持続時間とは各々相違し得る。
【００７３】
勿論、バッテリーモジュール２０−１〜２０−３間の充電状態の差が予め決められた誤差範囲内である場合、複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３には相互同じスキャン周期及び相互同じスキャン持続時間が設定され得る。
【００７４】
マスターＢＭＳ２００は、複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３から無線で受信された検出信号に基づき、複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３各々に対して設定されたスキャン周期及びスキャン持続時間を示す無線バランシング命令を生成する。また、マスターＢＭＳ２００は、生成された無線バランシング命令を含む制御信号を複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３に無線で送信する。制御信号は、第１スイチング信号と同時にまたは第１スイチング信号の送信前に、複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３に無線で送信される。
【００７５】
複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３各々は、マスターＢＭＳ２００から無線で制御信号を受信する。また、複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３各々は、受信された制御信号に含まれた無線バランシング命令によって、自分に設定されたスキャン周期及びスキャン持続時間を自分のスレーブメモリー１１０に保存し得る。
【００７６】
複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３が、第１スイチング信号に応じてスリープモードに入った場合、複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３各々のスレーブ制御部１４０は、スリープモードへの進入前に最後に受信された制御信号によって設定されたスキャン周期及びスキャン持続時間に対応するスキャニングパルス信号をスレーブ通信部１３０に出力する。例えば、スキャニングパルス信号は、上昇エッジと下降エッジとが繰り返される信号であって、いずれか一つの上昇エッジからすぐ後の上昇エッジまでの時間がスキャン周期と同一であり、いずれか一つの上昇エッジからすぐ後の下降エッジまでの時間がスキャン持続時間と同一であり得る。
【００７７】
スレーブ通信回路１２２は、スレーブ制御部１４０からのスキャニングパルス信号に応じて、スレーブアンテナ１２１を介してマスターＢＭＳ２００からの第２スイチング信号をスキャンし得る。より詳しくは、スレーブ通信回路１２２は、自分に出力されたスキャニングパルス信号の上昇エッジからすぐ後の下降エッジまでの時間の間、スレーブ電源供給部１３０からの動作電源を用いて、スレーブアンテナ１２１を介して第２スイチング信号の存在有無を無線でスキャンし得る。一方、スレーブ通信回路１２２は、自分に出力されたスキャニングパルス信号の下降エッジからすぐ後の上昇エッジまでの時間の間、第２スイチング信号に対するスキャンを中止し得る。
【００７８】
以下では、マスターＢＭＳ２００が複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３を制御し、複数のバッテリーモジュール２０−１〜２０−３間の残存容量の差を低減する実施例各々について具体的に説明する。
【００７９】
説明の便宜のために、第１スレーブＢＭＳ１００−１が設けられたバッテリーモジュール２０−１の充電状態が最も大きく、第２スレーブＢＭＳ１００−２が設けられたバッテリーモジュール２０−２の充電状態が二番目で大きく、第３スレーブＢＭＳ１００−３が設けられたバッテリーモジュール２０−３の充電状態が最も小さいものと仮定する。
【００８０】
図４は、本発明の一実施例による無線バッテリー管理システムが複数のバッテリーモジュール間の残存容量の差を低減する動作を説明するのに参照されるタイミングチャートである。
【００８１】
図４を参照すれば、時点ｔ１で、上位制御部１が動作停止命令をマスターＢＭＳ２００に出力する。時点ｔ２で、マスターＢＭＳ２００は、動作停止命令に応じて、第１スイチング信号をアクティブモードにある複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３に無線で送信する。第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３は、いずれもアクティブモードで動作中であるため、マスターＢＭＳ２００が第１スイチング信号を一度送信するだけでこれを正常に受信することができる。第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３は、第１スイチング信号に応じて、時点ｔ３からスリープモードで動作するようになる。
【００８２】
時点ｔ３の前（例えば、ｔ２）、マスターＢＭＳ２００は、制御信号を無線で送信し、第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３各々のスキャン周期及びスキャン持続時間を設定し得る。制御信号は、時点ｔ１の前にマスターＢＭＳ２００が複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３から最後に受信した検出信号に基づくものであり得る。
【００８３】
第１スレーブＢＭＳ１００−１のスレーブ制御部１４０は、時点ｔ３後からスレーブ通信回路１２２に第１スキャニングパルス信号４０１を出力する。第１スキャニングパルス信号４０１は、第１スキャン周期Ｔ１及び第１スキャン持続時間Ｄ１によって定義される。
【００８４】
第２スレーブＢＭＳ１００−２のスレーブ制御部１４０は、時点ｔ３後からスレーブ通信回路１２２に第２スキャニングパルス信号４０２を出力する。第２スキャニングパルス信号４０２は、第２スキャン周期Ｔ２及び第２スキャン持続時間Ｄ２によって定義される。
【００８５】
第３スレーブＢＭＳ１００−３のスレーブ制御部１４０は、時点ｔ３後からスレーブ通信回路１２２に第３スキャニングパルス信号４０３を出力する。第３スキャニングパルス信号４０３は、第３スキャン周期Ｔ３及び第３スキャン持続時間Ｄ３によって定義される。
【００８６】
マスターＢＭＳ２００が第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３に相異なるスキャン周期及び相互同一のスキャン持続時間を設定したと仮定しよう。この場合、Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３であり、Ｔ３＞Ｔ２＞Ｔ１である。これによって、第１スレーブＢＭＳ１００−１が、第２及び第３スレーブＢＭＳ１００−２、１００−３よりも第２スイチング信号のスキャニングにさらに多いエネルギーを用いるようになる。結果的に、第１スレーブＢＭＳ１００−１が設けられた第１バッテリーモジュール２０−１の充電状態は、第２及び第３バッテリーモジュール２０−２、２０−３の充電状態よりも速い速度で低くなるようになる。これと同様に、第２スレーブＢＭＳ１００−２が設けられた第２バッテリーモジュール２０−２の充電状態は、第３バッテリーモジュール２０−３の充電状態よりも速い速度で低くなるようになる。
【００８７】
第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３が第１〜３スキャニングパルス信号４０１、４０２、４０３を用いて第２スイチング信号の存在をスキャニングしている時点ｔ４で、上位制御部１が動作開始命令をマスターＢＭＳ２００に出力する。
【００８８】
マスターＢＭＳ２００は、動作開始命令に応じて、時点ｔ５から設定周期Ｐ１ごとに第２スイチング信号を無線で送信する。時点ｔ５では、第１〜第３スキャニングパルス信号４０１、４０２、４０３のいずれも予め決められたローレベルを有するため、第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３のいずれも時点ｔ５から送信された第２スイチング信号のスキャニングに失敗する。これによって、第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３のいずれからもマスターＢＭＳ２００に応答信号を送信しない。
【００８９】
時点ｔ５からＰ１が経った時点ｔ６で、マスターＢＭＳ２００は、第２スイチング信号を無線で送信する。時点ｔ６で、第１スキャニングパルス信号４０１は、第２及び第３スキャニングパルス信号４０２、４０３とは異なり、予め決められたハイレベルを有するため、第１スレーブＢＭＳ１００−１が第２及び第３スレーブ１００−２、１００−３よりも先に第２スイチング信号のスキャニングに成功する。
【００９０】
これによって、第１スレーブＢＭＳ１００−１は、時点ｔ６からスリープモードからアクティブモードに切り換えて動作する。また、第１スレーブＢＭＳ１００−１は、時点ｔ７で、第２スイチング信号のスキャニングに成功したことを知らせる応答信号をマスターＢＭＳ２００に無線で送信する。この際、時点ｔ７は、時点ｔ６から第１スレーブＢＭＳ１００−１のＩＤに対応する遅延時間Ｒ１だけ経過した時点であり得る。
【００９１】
マスターＢＭＳ２００は、第１スレーブＢＭＳ１００−１からの応答信号に基づき、設定周期Ｐ１を減少させ得る。望ましくは、マスターＢＭＳ２００は、各スレーブＢＭＳ１００から応答信号を受信する度に、最近の設定周期を所定値または所定割合だけ減少させ得る。例えば、図４に示したように、マスターＢＭＳ２００は、時点ｔ７後からは、第２スイチング信号を新しい設定周期Ｐ２ごとに無線で送信し得る。
【００９２】
マスターＢＭＳ２００は、最後に第２スイチング信号を送信した時点  ｔ６から設定周期Ｐ２が経った時点ｔ８で、第２スイチング信号を無線で送信する。時点ｔ８で、第２スキャニングパルス信号４０２は、第３スキャニングパルス信号４０３とは違って、予め決められたハイレベルを有するため、第２スレーブＢＭＳ１００−２が第３スレーブ１００−３よりも先に第２スイチング信号のスキャニングに成功する。
【００９３】
これによって、第２スレーブＢＭＳ１００−２は、時点ｔ８からスリープモードからアクティブモードに切り換えて動作する。また、第２スレーブＢＭＳ１００−２は、時点ｔ９で、第２スイチング信号のスキャニングに成功したことを知らせる応答信号をマスターＢＭＳ２００に無線で送信する。この際、時点ｔ９は、時点ｔ８から第２スレーブＢＭＳ１００−２のＩＤに対応する遅延時間Ｒ２だけ経過した時点であり得る。第１及び第２スレーブＢＭＳ１００−１、１００−２のＩＤは相違するため、遅延時間Ｒ１及び遅延時間Ｒ２も相違し得る。
【００９４】
マスターＢＭＳ２００は、第２スレーブＢＭＳ１００−２からの応答信号に基づき、設定周期Ｐ２を減少させ得る。例えば、図４に示したように、マスターＢＭＳ２００は、時点ｔ９後からは、第２スイチング信号を新しい設定周期Ｐ３ごとに無線で送信し得る。設定周期Ｐ３は、まだスリープモードで動作中である第３スレーブＢＭＳ１００−３に設定された第３スキャン持続時間Ｄ３よりも短くてもよい。
【００９５】
図示していないが、第３スキャン周期Ｔ３よりも短い設定周期Ｐ３ごとにマスターＢＭＳ２００が第２スイチング信号を無線で送信することによって、時点ｔ１０後の任意の時点で第３スレーブＢＭＳ１００−３は、第２スイチング信号のスキャニングに成功してアクティブモードに切り換えて動作し得る。同様に、第３スレーブＢＭＳ１００−３は、第２スイチング信号のスキャニングに成功した時点から自分のＩＤに対応する遅延時間だけ経った時点で、第２スイチング信号のスキャニングに成功したことを知らせる応答信号をマスターＢＭＳ２００に無線で送信し得る。
【００９６】
マスターＢＭＳ２００は、無線バッテリー管理システム３０に含まれた全てのスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３からの応答信号を無線で受信時、第２スイチング信号の無線送信を中断し得る。
【００９７】
図５は、本発明の他の実施例による無線バッテリー管理システムが複数のバッテリーモジュール間の残存容量の差を低減する動作を説明するのに参照されるタイミングチャートである。
【００９８】
図５を参照すれば、時点ｔ１１で、上位制御部１が動作停止命令をマスターＢＭＳ２００に出力する。時点ｔ１２で、マスターＢＭＳ２００は、動作停止命令に応じて、アクティブモードにある複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３に第１スイチング信号を無線で送信する。第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３は、いずれもアクティブモードで動作中であるため、マスターＢＭＳ２００が第１スイチング信号を一度送信するだけでこれを正常に受信することができる。第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３は、第１スイチング信号に応じて、時点ｔ１３からスリープモードで動作するようになる。
【００９９】
時点ｔ１３の前（例えば、ｔ１２）、マスターＢＭＳ２００は、制御信号を無線で送信し、第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３各々のスキャン周期及びスキャン持続時間を設定し得る。制御信号は、時点ｔ１１の前にマスターＢＭＳ２００が複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３から最後に受信した検出信号に基づくものであり得る。
【０１００】
第１スレーブＢＭＳ１００−１のスレーブ制御部１４０は、時点ｔ１３後からスレーブ通信回路１２２に第１スキャニングパルス信号５０１を出力する。第１スキャニングパルス信号５０１は、第１スキャン周期Ｔ１１及び第１スキャン持続時間Ｄ１１によって定義される。第２スレーブＢＭＳ１００−２のスレーブ制御部１４０は、時点ｔ１３後からスレーブ通信回路１２２に第２スキャニングパルス信号５０２を出力する。第２スキャニングパルス信号５０２は、第２スキャン周期Ｔ１２及び第２スキャン持続時間Ｄ１２によって定義される。第３スレーブＢＭＳ１００−３のスレーブ制御部１４０は、時点ｔ１３後からスレーブ通信回路１２２に第３スキャニングパルス信号５０３を出力する。第３スキャニングパルス信号５０３は、第３スキャン周期Ｔ１３及び第３スキャン持続時間Ｄ１３によって定義される。
【０１０１】
図４を参照し、前述とは相違に、マスターＢＭＳ２００が第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３に相互同一のスキャン周期及び相異なるスキャン持続時間を設定したと仮定しよう。この場合、Ｄ１１＞Ｄ１２＞Ｄ１３であり、Ｔ１１＝Ｔ１２＝Ｔ１３である。これによって、第１スレーブＢＭＳ１００−１が第２及び第３スレーブＢＭＳ１００−２、１００−３よりも第２スイチング信号をスキャンするのにさらに多いエネルギーを用いるようになる。結果的に、図４を参照して前述の状況と類似に、第１スレーブＢＭＳ１００−１が設けられた第１バッテリーモジュール２０−１の充電状態は、第２及び第３バッテリーモジュール２０−２、２０−３の充電状態よりも速い速度で低くなるようになる。これと同様に、第２スレーブＢＭＳ１００−２が設けられた第２バッテリーモジュール２０−２の充電状態は、第３バッテリーモジュール２０−３の充電状態よりも速い速度で低くなるようになる。
【０１０２】
第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３が第１〜第３スキャニングパルス信号５０１、５０２、５０３を用いて第２スイチング信号の存在をスキャンしている時点ｔ１４で上位制御部１が動作開始命令をマスターＢＭＳ２００に出力する。
【０１０３】
マスターＢＭＳ２００は、動作開始命令に応じて、時点ｔ１５から設定周期Ｐ１１ごとに第２スイチング信号を無線で送信する。時点ｔ１５では、第１〜第３スキャニングパルス信号５０１、５０２、５０３のいずれも予め決められたローレベルを有するため、第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３のいずれも時点ｔ１５で送信された第２スイチング信号のスキャンに失敗する。これによって、第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３のいずれからもマスターＢＭＳ２００に応答信号を送信しない。
【０１０４】
時点ｔ１５からＰ１１が経った時点ｔ１６で、マスターＢＭＳ２００は、第２スイチング信号を無線で送信する。しかし、時点ｔ１６においても、第１〜第３スキャニングパルス信号５０１、５０２、５０３のいずれも予め決められたローレベルを有するため、第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３のいずれも時点ｔ１６で送信された第２スイチング信号のスキャニングに失敗する。これによって、第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３のいずれからもマスターＢＭＳ２００に応答信号を送信しない。
【０１０５】
時点ｔ１６からＰ１１が経った時点ｔ１７で、マスターＢＭＳ２００は、第２スイチング信号を無線で送信する。時点ｔ１７で、第１〜第３スキャニングパルス信号５０１、５０２、５０３は、いずれもハイレベルを有するので、第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３のいずれも第２スイチング信号のスキャニングに成功する。
【０１０６】
これによって、第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３各々は、時点ｔ１７からスリープモードからアクティブモードに切り換えて動作する。
【０１０７】
一方、第１スレーブＢＭＳ１００−１は、時点ｔ１７から自分のＩＤに対応する遅延時間Ｒ１１だけ経過した時点ｔ１８で、第２スイチング信号のスキャニングに成功したことを知らせる応答信号をマスターＢＭＳ２００に無線で送信する。
【０１０８】
また、第２スレーブＢＭＳ１００−２は、時点ｔ１７から自分のＩＤに対応する遅延時間Ｒ１２だけ経過した時点ｔ１９で、第２スイチング信号のスキャニングに成功したことを知らせる応答信号をマスターＢＭＳ２００に無線で送信する。第１及び第２スレーブＢＭＳ１００−１、１００−２のＩＤは相違するため、遅延時間Ｒ１１と遅延時間Ｒ１２も相違し得る。
【０１０９】
また、第３スレーブＢＭＳ１００−３は、時点ｔ１７から自分のＩＤに対応する遅延時間Ｒ１３だけ経過した時点ｔ２０で、第２スイチング信号のスキャニングに成功したことを知らせる応答信号をマスターＢＭＳ２００に無線で送信する。第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３のＩＤは相違するため、遅延時間Ｒ１３は、遅延時間Ｒ１１及び遅延時間Ｒ１２とは相違し得る。
【０１１０】
マスターＢＭＳ２００は、無線バッテリー管理システム３０に含まれた全てのスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３から応答信号を無線で受信するとき、第２スイチング信号の無線送信を中断し得る。
【０１１１】
一方、前述のように、二つ以上のスレーブＢＭＳ１００が同一時点で第２スイチング信号のスキャニングに成功しても、各スレーブＢＭＳ１００は、他のスレーブＢＭＳ１００とは異なる時点で応答信号を無線で送信することで、数多い応答信号が同時にマスターＢＭＳ２００に無線で送信されることによる信号干渉現象などを低減させることができる。
【０１１２】
図６は、本発明のまた他の実施例による無線バッテリー管理システムが複数のバッテリーモジュール間の残存容量の差を低減する動作を説明するのに参照されるタイミングチャートである。
【０１１３】
図６を参照すれば、時点ｔ２１で上位制御部１が動作停止命令をマスターＢＭＳ２００に出力する。時点ｔ２２で、マスターＢＭＳ２００は、動作停止命令に応じて、第１スイチング信号をアクティブモードにある複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３に無線で送信する。第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３は、いずれもアクティブモードで動作中であるため、マスターＢＭＳ２００が第１スイチング信号を一度送信するだけでこれを正常に受信することができる。第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３は、第１スイチング信号に応じて、時点ｔ２３からスリープモードで動作するようになる。
【０１１４】
一方、マスターＢＭＳ２００は、動作停止命令に応じて、複数のバッテリーモジュール２０−１〜２０−３のうち最大充電状態のバッテリーモジュール２０−１に設けられたスレーブＢＭＳ１００−１を代表スレーブＢＭＳとして設定し、代表スレーブＢＭＳを指定する設定命令を生成し得る。
【０１１５】
時点ｔ２３の前（例えば、ｔ２２）、マスターＢＭＳ２００は、前記設定命令を含む制御信号を無線で送信し、第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３各々のスキャン周期及びスキャン持続時間を設定し得る。
【０１１６】
第１スレーブＢＭＳ１００−１は、制御信号に含まれた設定命令に基づき、第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３のうち自分が代表スレーブＢＭＳとして設定されたことをチェックし得る。
【０１１７】
時点ｔ２２と時点ｔ２３との間で、代表スレーブＢＭＳに設定された第１スレーブＢＭＳ１００−１は、残りのスレーブＢＭＳ１００−２、１００−３に同期信号を出力し得る。時点ｔ２４は、代表スレーブＢＭＳが、自分が出力するスキャニングパルス信号の上昇エッジが最初に発生する時点であり得る。同期信号は、第１スレーブＢＭＳ１００−１のスキャニングパルス信号６０１の上昇エッジが発生する時点と同一時点で残りのスレーブＢＭＳ１００−２、１００−３のスキャニングパルス信号６０２、６０３の上昇エッジを誘導する信号であり得る。
【０１１８】
選択的に、代表スレーブＢＭＳとして設定された第１スレーブＢＭＳ１００−１は、時点ｔ２４の後にも自分の上昇エッジが発生する時点を示す補助同期信号を周期的に残りのスレーブＢＭＳ１００−２、１００−３に無線で送信し得る。
【０１１９】
第１スレーブＢＭＳ１００−１のスレーブ制御部１４０は、時点ｔ２４からスレーブ通信回路１２２に第１スキャニングパルス信号６０１を出力する。第１スキャニングパルス信号６０１は、第１スキャン周期Ｔ２１及び第１スキャン持続時間Ｄ２１によって定義される。第２スレーブＢＭＳ１００−２のスレーブ制御部１４０は、前記同期信号によって、時点ｔ２４からスレーブ通信回路１２２に第２スキャニングパルス信号６０２を出力する。第２スキャニングパルス信号６０２は、第２スキャン周期Ｔ２２及び第２スキャン持続時間Ｄ２２によって定義される。第３スレーブＢＭＳ１００−３のスレーブ制御部１４０は、前記同期信号によって、時点ｔ２４からスレーブ通信回路１２２に第３スキャニングパルス信号６０３を出力する。第３スキャニングパルス信号６０３は、第３スキャン周期Ｔ２３及び第３スキャン持続時間Ｄ２３によって定義される。第１〜第３スキャニングパルス信号６０１、６０２、６０３の上昇エッジは、同一時点ｔ２４で同期化していることを図６から確認することができる。
【０１２０】
マスターＢＭＳ２００が、第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３に各々設定した第１〜第３スキャン周期Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３及び第１〜第３スキャン持続時間Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３は、Ｄ２１＝Ｄ２２＝Ｄ２３であり、Ｔ２２＝２×Ｔ２１であり、Ｔ２３＝３×Ｔ２１であると仮定しよう。
【０１２１】
この場合、第１スレーブＢＭＳ１００−１が、第２及び第３スレーブＢＭＳ１００−２、１００−３よりも第２スイチング信号のスキャニングにさらに多いエネルギーを用いるようになる。結果的に、図４を参照して前述の実施例と類似に、第１スレーブＢＭＳ１００−１が設けられた第１バッテリーモジュール２０−１の充電状態は、第２及び第３バッテリーモジュール２０−２、２０−３の充電状態よりも速い速度で低くなる。また、第２スレーブＢＭＳ１００−２が設けられた第２バッテリーモジュール２０−２の充電状態は、第３バッテリーモジュール２０−３の充電状態よりも速い速度で低くなる。
【０１２２】
第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３が、第１〜第３スキャニングパルス信号６０１、６０２、６０３を用いて第２スイチング信号の存在をスキャニングしている時点ｔ２５で、上位制御部１が動作開始命令をマスターＢＭＳ２００に出力する。
【０１２３】
マスターＢＭＳ２００は、動作開始命令に応じて、時点ｔ２６から設定周期Ｐ２１ごとに第２スイチング信号を無線で送信し得る。
【０１２４】
第２スイチング信号が最初に無線で送信された時点ｔ２６で、第１及び第２スキャニングパルス信号６０１、６０２がハイレベルを有するので、第１及び第２スレーブＢＭＳ１００−１、１００−２は、第３スレーブ１００−３よりも先に第２スイチング信号のスキャニングに成功する。
【０１２５】
これによって、第１及び第２スレーブＢＭＳ１００−１、１００−２各々は、時点ｔ２６からスリープモードからアクティブモードに切り換えて動作する。
【０１２６】
一方、第１スレーブＢＭＳ１００−１は、時点ｔ２６から自分のＩＤに対応する遅延時間Ｒ２１だけ経過した時点ｔ２７で、第２スイチング信号のスキャニングに成功したことを知らせる応答信号をマスターＢＭＳ２００に無線で送信する。  また、第２スレーブＢＭＳ１００−２は、時点ｔ２６から自分のＩＤに対応する遅延時間Ｒ２２だけ経過した時点ｔ２８で、第２スイチング信号のスキャニングに成功したことを知らせる応答信号をマスターＢＭＳ２００に無線で送信する。
【０１２７】
まだスリープモードに残っているものは、第３スレーブＢＭＳ１００−３だけである。図４及び図５を参照して前述したこととは異なり、マスターＢＭＳ２００は、第１及び第２スレーブＢＭＳ１００−１、１００−２から応答信号を受信するとしても、設定周期Ｐ２１を減少させないことが可能である。その理由は、第１〜第３スキャニングパルス信号６０１、６０２、６０３の上昇エッジが同期化しており、かつマスターＢＭＳ２００が第１スレーブＢＭＳ１００−１のスキャニングパルス信号に関する情報を予め知っているためである。
【０１２８】
これによって、マスターＢＭＳ２００は、最後に第２スイチング信号を送信した時点ｔ２６から設定周期Ｐ２１が経った時点ｔ２９で、第２スイチング信号を無線で送信する。時点ｔ２９で、第３スキャニングパルス信号６０３はハイレベルであるため、第３スレーブＢＭＳ１００−３は、第２スイチング信号のスキャニングに成功できる。これによって、第３スレーブＢＭＳ１００−３は、時点ｔ２９から自分のＩＤに対応する遅延時間Ｒ２３だけ経過した時点ｔ３０で、第２スイチング信号のスキャニングに成功したことを知らせる応答信号をマスターＢＭＳ２００に無線で送信する。
【０１２９】
マスターＢＭＳ２００は、無線バッテリー管理システム３０に含まれた全てのスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３からの応答信号を無線で受信するとき、第２スイチング信号の無線送信を中断し得る。
【０１３０】
図７は、本発明の一実施例による無線バッテリー管理システムによる複数のバッテリーモジュール間の残存容量の差が低減する過程を示すグラフである。
【０１３１】
図７を参照すれば、第１区間ＴＰ１、第２区間ＴＰ２及び第３区間ＴＰ３と、第１カーブＣ１、第２カーブＣ２及び第３カーブＣ３を確認することができる。第１区間ＴＰ１は、初期時点ｔＩＮＴから第１切換え時点ｔＳ１までの期間であり、第２区間ＴＰ２は、第１切換え時点ｔＳ１から第２切換え時点ｔＳ２までの期間であり、第３区間ＴＰ３は、第２切換え時点ｔＳ２から第３切換え時点ｔＳ３までの期間である。また、第１カーブＣ１は、第１バッテリーモジュール２０−１の充電状態を示し、第２カーブＣ２は、第２バッテリーモジュール２０−２の充電状態を示し、第３カーブＣ３は、第１バッテリーモジュール２０−３の充電状態を示す。
【０１３２】
第１区間ＴＰ１の間、複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３のいずれもアクティブモードで動作する。初期時点ｔＩＮＴは、第１〜第３バッテリーモジュール２０−１〜２０−３間のバランシングが完了し、相互同一の充電状態を有する時点を示す。初期時点ｔＩＮＴから第１切換え時点ｔＳ１へ進むほど、第１〜第３バッテリーモジュール２０−１〜２０−３間の充電状態の差は次第に大きくなり得る。
【０１３３】
第１切換え時点ｔＳ１は、図４〜図６の時点ｔ３、ｔ１８及びｔ２３各々に対応し得る。即ち、第１切換え時点ｔＳ１から、第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３のいずれもがスリープモードで動作する。第１バッテリーモジュール２０−１の充電状態が最も高く、第３バッテリーモジュール２０−３の充電状態が最も低いことから、第１スレーブＢＭＳ１００−１は、第２区間ＴＰ１の間、第２及び第３スレーブＢＭＳ１００−２、１００−３よりも多いエネルギーを用いて第２スイチング信号の存在をスキャンする。また、第２スレーブＢＭＳ１００−２は、第２区間ＴＰ１の間、第３スレーブＢＭＳ１００−３よりも多いエネルギーを用いて第２スイチング信号の存在をスキャンする。結果的に、第１切換え時点ｔＳ１から第２切換え時点ｔＳ２まで、第１バッテリーモジュール２０−１の充電状態の減少速度＞第２バッテリーモジュール２０−２の充電状態の減少速度＞第３バッテリーモジュール２０−３の充電状態の減少速度となる。
【０１３４】
第２切換え時点ｔＳ２は、第１〜第３バッテリーモジュール２０−１〜２０−３間の充電状態の差が予め決められた誤差範囲に入るようになる時点である。また、第３切換え時点ｔＳ３は、第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３がスリープモードからアクティブモードに切り換えられる時点であり得る。
【０１３５】
第３区間ＴＰ３の間、第１〜第３スレーブＢＭＳ１００−１〜１００−３には、相互同一のスキャン周期及び相互同一のスキャン持続時間が設定される。これによって、第２切換え時点ｔＳ２から第３切換え時点ｔＳ３まで、第１〜第３バッテリーモジュール２０−１〜２０−３の充電状態の減少速度は、相互同一であり得る。例えば、マスターＢＭＳ２００は、第１及び第２スレーブＢＭＳ１００−１、１００−２各々に予め設定されたスキャン周期及びスキャン持続時間を、第３スレーブＢＭＳ１００−３に予め設定されたスキャン周期及びスキャン持続時間に変更し得る。
【０１３６】
以上で説明した本発明の実施例は、必ずしも装置及び方法を通じて具現されることではなく、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じて具現され得、このような具現は、本発明が属する技術分野における専門家であれば、前述した実施例の記載から容易に具現できるはずである。
【０１３７】
以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
【０１３８】
また、上述の本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想から脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能であるため、上述の実施例及び添付された図面によって限定されず、多様な変形が行われるように各実施例の全部または一部を選択的に組み合わせて構成可能である。
【符号の説明】
【０１３９】
１０    バッテリーパック
２０    バッテリーモジュール
３０    無線バッテリー管理システム
１００    スレーブＢＭＳ
１１０    スレーブメモリー
１２０    スレーブ通信部
１４０    スレーブ制御部
２００    マスターＢＭＳ
２１０    マスターメモリー
２２０    マスター通信部
２３０    マスター電源供給部
２４０    マスター制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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