(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
最上位コントローラに動作可能に結合される無線バッテリー管理装置であって、
前記最上位コントローラに有線通信モードによって動作可能に結合されるマスターＢＭＳと、
互いに直列で接続された複数のバッテリーモジュールに一対一で対応するように設けられ、前記マスターＢＭＳに無線通信モードによって動作可能に結合される複数のスレーブＢＭＳと、を含み、
前記最上位コントローラは、前記マスターＢＭＳに相異なる複数のスレーブ識別情報を含む識別情報割当命令を伝送し、予め決められた規則に従って、前記複数のスレーブＢＭＳに順次に動作電源を供給し、
前記マスターＢＭＳは、前記識別情報割当命令に応えて識別情報割当モードで動作するとき、前記動作電源によって現在ウェイクアップ状態のスレーブＢＭＳに前記複数のスレーブ識別情報のうち前記予め決められた規則に対応するいずれか一つを無線で伝送し、
それぞれの前記スレーブＢＭＳは、前記動作電源によってウェイクアップされるとき、既に割り当てられた臨時アドレスを用いて前記マスターＢＭＳとの非暗号化通信のための無線連結を確立し、前記非暗号化通信を通じて前記マスターＢＭＳから伝送された、それぞれの前記スレーブＢＭＳを互いに区別するためのスレーブアドレスデータと、それぞれの前記スレーブＢＭＳが結合されたバッテリーモジュールの電気的位置を示す正規ＩＤと、を有するスレーブ識別情報におけるスレーブアドレスデータに基づいて、自らの無線アドレスを設定し、前記スレーブ識別情報の正規ＩＤを自らの正規ＩＤとして設定し、
前記マスターＢＭＳは、それぞれの前記スレーブＢＭＳとの暗号化通信において、それぞれの前記バッテリーモジュールの電位を含むモジュール情報を前記複数のスレーブＢＭＳから受信し、前記無線アドレス及び前記正規ＩＤを用いて、該当する前記スレーブＢＭＳに前記モジュール情報に応じた制御命令を伝達する、
無線バッテリー管理装置。
【請求項２】
それぞれの前記スレーブ識別情報の前記正規ＩＤは、バッテリーパック内で互いに直列で接続された複数のバッテリーモジュールのうち、それぞれの前記スレーブＢＭＳが結合されたバッテリーモジュールの電気的位置を示す、請求項１に記載の無線バッテリー管理装置。
【請求項３】
前記識別情報割当命令は、前記マスターＢＭＳのためのマスター識別情報を含む、請求項１または２に記載の無線バッテリー管理装置。
【請求項４】
前記マスターＢＭＳは、前記動作電源によって現在ウェイクアップ状態の前記スレーブＢＭＳに前記マスター識別情報を伝送し、
それぞれの前記スレーブＢＭＳは、前記動作電源によってウェイクアップされている間、前記マスター識別情報を自らのスレーブメモリに保存する、請求項３に記載の無線バッテリー管理装置。
【請求項５】
前記マスターＢＭＳは、それぞれの前記スレーブＢＭＳにスレーブ識別情報を伝送する度に、前記最上位コントローラに設定完了メッセージを伝送する、請求項４に記載の無線バッテリー管理装置。
【請求項６】
前記最上位コントローラは、前記マスターＢＭＳから前記設定完了メッセージを受信したとき、現在ウェイクアップ状態の前記スレーブＢＭＳに対する前記動作電源の供給を中断する、請求項５に記載の無線バッテリー管理装置。
【請求項７】
前記最上位コントローラは、現在ウェイクアップ状態の前記スレーブＢＭＳに対する前記動作電源の供給を中断するとき、前記予め決められた規則に従って次の前記スレーブＢＭＳに前記動作電源を供給する、請求項６に記載の無線バッテリー管理装置。
【請求項８】
前記マスターＢＭＳは、それぞれの前記スレーブＢＭＳにスレーブ識別情報を伝送する度に、それぞれの前記スレーブＢＭＳに対する保安キーを生成し、それぞれの前記スレーブＢＭＳに対して生成された前記保安キーをそれぞれの前記スレーブＢＭＳのスレーブ識別情報にマッピングして自らの装置データベースに登録する、請求項１から７のうちいずれか一項に記載の無線バッテリー管理装置。
【請求項９】
前記最上位コントローラは、前記識別情報割当モードが終了した後、予め決められたイベントが発生すれば、前記マスターＢＭＳに起動命令を伝送し、
前記マスターＢＭＳは、前記起動命令を受信したとき、前記装置データベースに登録された前記複数のスレーブＢＭＳのスレーブ識別情報を用いて、接続装置リストを更新し、前記更新された接続装置リストを用いて、それぞれの前記スレーブＢＭＳとの暗号化通信のための無線連結を確立する、請求項８に記載の無線バッテリー管理装置。
【請求項１０】
前記予め決められたイベントは、前記無線バッテリー管理装置が搭載された電力装置の始動が掛けられるイベントである、請求項９に記載の無線バッテリー管理装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のうちいずれか一項に記載の前記無線バッテリー管理装置を含む、バッテリーパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスターＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）からの無線信号を用いて複数のスレーブＢＭＳに相異なる識別情報を割り当て、マスターＢＭＳと複数のスレーブＢＭＳとの間の暗号化通信のための無線連結を確立する無線バッテリー管理装置及びそれを含むバッテリーパックに関する。
【０００２】
本出願は、２０１７年１０月１０日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−０１２９１３８号に基づく優先権を主張し、上記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】
近年、ノートパソコン、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激に伸び、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て、繰り返して充放電可能な高性能二次電池に対する研究が活発に行われている。
【０００４】
現在、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の二次電池が商用化しているが、中でもリチウム二次電池はニッケル系列の二次電池に比べてメモリ効果が殆ど起きず充放電が自在であり、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、互いに直列及び／または並列で接続された複数のバッテリーモジュール及び複数のスレーブＢＭＳを含む。それぞれのスレーブＢＭＳは自らが管理するように指定されたバッテリーモジュールの状態をモニタリング及び制御する。最近、大容量且つ高出力のバッテリーパックが求められるにつれて、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ている。このようなバッテリーパックに含まれたそれぞれのバッテリーモジュールを効率的に管理するため、マルチスレーブ構造を有するバッテリー管理装置が提示されている。マルチスレーブ構造は、それぞれのバッテリーモジュールに設けられる複数のスレーブＢＭＳ、及び上記複数のスレーブＢＭＳを全般的に管理するマスターＢＭＳを含む。
【０００６】
マルチスレーブ構造を有するバッテリーパックにおいて、マスターＢＭＳが複数のスレーブＢＭＳのそれぞれから複数のバッテリーモジュールの状態情報を個別的に収集し、複数のスレーブＢＭＳに複数のバッテリーモジュールに対する制御命令を伝達するためには、それぞれのスレーブＢＭＳが、自らが管理するバッテリーモジュールの物理的または電気的位置を示すＩＤの割り当てを受けなければならない。
【０００７】
特許文献１には、複数のスレーブＢＭＳに順次にＩＤを割り当てる技術が開示されている。特許文献１は、マスターＢＭＳがそれぞれのスレーブＢＭＳと有線で連結された状態でＩＤを割り当てる方式を提案している。しかし、特許文献１によるＩＤ割り当て方式は、マスターＢＭＳとそれぞれのスレーブＢＭＳとの間の有線連結を前提にするものであるため、電線の断線などの恐れがあり、空間に制約がある。また、それぞれのスレーブＢＭＳのハードウェア的な位置順にＩＤを設定するためには、それぞれのスレーブＢＭＳが管理するバッテリーによる電位差を測定する過程が必ずしも先行しなければならない。
【０００８】
また、マスターＢＭＳが無線方式で複数のスレーブＢＭＳに識別情報を割り当てる方式を考慮できる。無線方式で識別情報を割り当てるため、マスターＢＭＳはそれぞれのスレーブＢＭＳがバッテリーパックに含まれた複数のバッテリーモジュールのうち何れに電気的に結合されているかを確認する過程が先行しなければならない。しかし、それぞれのスレーブＢＭＳが、自らが結合されたバッテリーモジュールのモジュール情報（例えば、電位）をマスターＢＭＳに無線で伝送しても、マスターＢＭＳはそれぞれのモジュール情報が複数のスレーブＢＭＳのうち何れによって伝送されたものであるかを判断し難い。
【０００９】
一方、識別情報の割り当てが完了したバッテリーシステムを含むバッテリーパックが電気車両などのような電力装置に搭載された場合、電力装置がスリープ状態（例えば、キーオフ）から動作状態（例えば、キーオン）に切り換えられる時点から所定の要求時間（例えば、２秒）内に、マスターＢＭＳは複数のスレーブＢＭＳからのモジュール情報を収集し、収集されたモジュール情報を電力装置側に報告しなければならない。しかし、各ＢＭＳ（例えば、マスターＢＭＳ）が無線ネックワーク内に存在する相手ＢＭＳ（例えば、スレーブＢＭＳ）を認識したときから、認識した相手ＢＭＳが信頼可能な装置であるかを判断し、その判断の結果によって相互間の暗号化通信のための保安過程を経て無線連結が確立されるまでは短くない時間（例えば、１秒）が必要となる。したがって、バッテリー管理装置に含まれたスレーブＢＭＳが多いほど、マスターＢＭＳが全てのスレーブＢＭＳとの無線連結を確立するまで長時間がかかるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】韓国特許公開第１０−２０１１−００１３７４７号公報
【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、複数のスレーブＢＭＳの物理的または電気的位置を確認する過程なく、無線信号を用いて複数のスレーブＢＭＳに相異なる識別情報を割り当てるバッテリー管理システム及びそ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】
また、マスターＢＭＳと複数のスレーブＢＭＳとの間の暗号化通信のための無線連結を確立するのに必要な時間を短縮させることを他の目的とする。
【００１３】
本発明の他の目的及び長所は、下記の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】
【００１４】
上記の目的を達成するための本発明の多様な実施形態は次のようである。
【００１５】
本発明の一実施形態による無線バッテリー管理装置は、最上位コントローラに動作可能に結合される。上記無線バッテリー管理装置は、上記最上位コントローラに有線通信モードによって動作可能に結合されるマスターＢＭＳ、及び上記マスターＢＭＳに無線通信モードによって動作可能に結合される複数のスレーブＢＭＳを含む。上記最上位コントローラは、上記マスターＢＭＳに相異なる複数のスレーブ識別情報を含む識別情報割当命令を伝送し、予め決められた規則に従って、上記複数のスレーブＢＭＳに順次に動作電源を供給する。上記マスターＢＭＳは、上記識別情報割当命令に応えて識別情報割当モードで動作するとき、上記動作電源によって現在ウェイクアップ状態のスレーブＢＭＳに上記複数のスレーブ識別情報のうち上記予め決められた規則に対応するいずれか一つを無線で伝送する。上記それぞれのスレーブＢＭＳは、上記動作電源によってウェイクアップされるとき、自らに既に割り当てられた臨時アドレスを用いて上記マスターＢＭＳとの非暗号化通信のための無線連結を確立し、上記非暗号化通信を通じて上記マスターＢＭＳから伝送されたスレーブ識別情報を用いて、自らの無線アドレス及び正規ＩＤを設定する。
【００１６】
上記それぞれのスレーブ識別情報は、上記それぞれのスレーブＢＭＳのためのスレーブアドレスデータ及び正規ＩＤを含むことができる。この場合、上記それぞれのスレーブ識別情報の正規ＩＤは、バッテリーパック内で互いに直列で接続された複数のバッテリーモジュールのうち、上記それぞれのスレーブＢＭＳが結合されたバッテリーモジュールの電気的位置を示すことができる。
【００１７】
上記識別情報割当命令は、上記マスターＢＭＳのためのマスター識別情報をさらに含むことができる。上記マスターＢＭＳは、上記動作電源によって現在ウェイクアップ状態のスレーブＢＭＳに上記マスター識別情報をさらに伝送することができる。上記それぞれのスレーブＢＭＳは、上記動作電源によってウェイクアップされている間、上記マスター識別情報を自らのスレーブメモリに保存することができる。
【００１８】
上記マスターＢＭＳは、上記それぞれのスレーブＢＭＳにスレーブ識別情報を伝送する度に、上記最上位コントローラに設定完了メッセージを伝送することができる。この場合、上記最上位コントローラは、上記マスターＢＭＳから上記完了メッセージを受信したとき、上記現在ウェイクアップ状態のスレーブＢＭＳに対する上記動作電源の供給を中断することができる。上記最上位コントローラは、上記現在ウェイクアップ状態のスレーブＢＭＳに対する上記動作電源の供給を中断するとき、上記予め決められた規則に従って次のスレーブＢＭＳに上記動作電源を供給することができる。
【００１９】
上記マスターＢＭＳは、上記それぞれのスレーブＢＭＳにスレーブ識別情報を伝送する度に、上記それぞれのスレーブＢＭＳに対する保安キーを生成し、上記それぞれのスレーブＢＭＳに対して生成された上記保安キーを上記それぞれのスレーブＢＭＳのスレーブ識別情報にマッピングして自らの装置データベースに登録することができる。
【００２０】
上記最上位コントローラは、上記識別情報割当モードが終了した後、予め決められたイベントが発生すれば、上記マスターＢＭＳに起動命令を伝送することができる。上記マスターＢＭＳは、上記起動命令を受信したとき、上記装置データベースに登録された上記複数のスレーブＢＭＳのスレーブ識別情報を用いて、接続装置リストを更新し、上記更新された接続装置リストを用いて、上記それぞれのスレーブＢＭＳとの暗号化通信のための無線連結を確立することができる。上記予め決められたイベントは、上記無線バッテリー管理装置が搭載された電力装置の始動が掛けられるイベントであり得る。
【００２１】
本発明の他の実施形態によるバッテリーパックは、上記無線バッテリー管理装置を含むことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の実施形態のうち少なくとも一つによれば、バッテリーパックの製造が完了する前に、複数のスレーブＢＭＳの物理的または電気的位置を確認する過程なく、無線信号を用いて複数のスレーブＢＭＳに相異なる識別情報を割り当てることができる。
【００２３】
本発明の実施形態のうち少なくとも一つによれば、バッテリーパックの製造が完了した後、マスターＢＭＳと複数のスレーブＢＭＳとの間の暗号化通信のための無線連結を確立するのに必要な時間を短縮することができる。
【００２４】
本発明の効果は、上述した効果に制限されることなく、その他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
【００２５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例による無線バッテリー管理装置及びそれを含むバッテリーパックの構成を概略的に示した図である。
【図２】図１に示されたスレーブＢＭＳの構成を概略的に示した図である。
【図３】図１に示されたマスターＢＭＳの構成を概略的に示した図である。
【図４】本発明の一実施例による無線バッテリー管理装置が複数のスレーブＢＭＳに相異なるスレーブ識別情報を割り当てる方法を説明するためのフロー図である。
【図５】本発明の他の実施例による無線バッテリー管理装置のマスターＢＭＳとそれぞれのスレーブＢＭＳとが相互間の暗号化通信のための無線連結を確立する方法を説明するためのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
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すべ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。
【００２９】
また、本発明の説明において、関連公知構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
【００３０】
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ある一つをその他の要素と区別するために使われたものであり、これら用語によって構成要素が限定されることはない。
【００３１】
明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に言及されない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載された「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意味し、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組合せで具現され得る。
【００３２】
さらに、明細書の全体において、ある部分が他の部分と「連結」されるとするとき、これは「直接的な連結」だけではなく、他の素子を介在した「間接的な連結」も含む。
【００３３】
図１は、本発明の一実施例による無線バッテリー管理装置３０及びそれを含むバッテリーパック１０の構成を概略的に示した図である。
【００３４】
図１を参照すれば、バッテリーパック１０は、電気車両のようにバッテリーパック１０に貯蔵された電気エネルギーを使用する多様な電力装置に搭載される。バッテリーパック１０は互いに直列で接続された複数のバッテリーモジュール２０−１〜２０−４及び無線バッテリー管理装置３０を含む。このとき、それぞれのバッテリーモジュール２０は、互いに直列及び／または並列で電気的に接続された複数のバッテリーセルを含むことができる。無線バッテリー管理装置３０は、マスターＢＭＳ２００及び複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４を含む。無線バッテリー管理装置３０のマスターＢＭＳ２００は、最上位コントローラ３００との連動によって複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４に相異なる識別情報を付与することができる。
【００３５】
以下、説明の便宜上、図１に示されたように、バッテリーパック１０に４つのバッテリーモジュール２０−１〜２０−４が含まれ、無線バッテリー管理装置３０に４つのスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４が含まれると仮定する。
【００３６】
複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４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２０−１〜２０−４に一対一で対応するように設けられる。複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４は、それぞれ複数のバッテリーモジュール２０−１〜２０−４のうち自らが設けられた一つのバッテリーモジュール２０と電気的に結合される。例えば、第１スレーブＢＭＳ１００−１は第１バッテリーモジュール２０−１に電気的に結合され、第２スレーブＢＭＳ１００−２は第２バッテリーモジュール２０−２に電気的に結合され、第３スレーブＢＭＳ１００−３は第２バッテリーモジュール２０−３に電気的に結合され、第４スレーブＢＭＳ１００−４は第１バッテリーモジュール２０−４に電気的に結合される。
【００３７】
それぞれのスレーブＢＭＳ１００は、自らと電気的に連結され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の制御機能（例えば、充電、放電、バランシング）を行う。このとき、それぞれの制御機能は、それぞれのスレーブＢＭＳ１００がバッテリーモジュール２０の状態に基づいて直接行うか、または、マスターＢＭＳ２００からの命令に従って行うことができる。
【００３８】
マスターＢＭＳ２００は、無線通信モードによって複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４に動作可能に結合される。
【００３９】
最上位コントローラ３００は、有線通信モードによって、マスターＢＭＳ２００に動作可能に結合される。最上位コントローラ３００は、例えばバッテリーパック１０の工程ラインに備えられたコンピュータまたは電気車両に備えられたＥＣＵであり得る。最上位コントローラ３００は、有線通信モードによって、複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４のそれぞれに動作可能に結合される。最上位コントローラ３００は、電源制御部３１０を含む。電源制御部３１０は、複数の電源ラインを通じて複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４に一対一で電気的に接続される。電源制御部３１０は、予め決められた規則に従って、複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４に順次に動作電源を供給するように構成される。一例として、電源制御部３１０は、それぞれのスレーブＢＭＳ１００に直接動作電源を供給することができる。他の例として、電源制御部３１０は、自ら直接動作電源を供給する代わりに、それぞれのスレーブＢＭＳ１００が、それが接続された一つのバッテリーモジュール２０から動作電源の供給を受けるように誘導するための制御信号を出力することもできる。それぞれのスレーブＢＭＳ１００は、電源制御部３１０または自らが接続されたバッテリーモジュール２０からの動作電源によってウェイクアップ状態になるように構成される。すなわち、それぞれのスレーブＢＭＳ１００は、動作電源が供給される間はウェイクアップ状態に維持され、動作電源の供給がなければスリープ状態に維持される。
【００４０】
図２は、図１に示されたスレーブＢＭＳ１００の構成を概略的に示した図である。
【００４１】
図２を参照すれば、複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４は、それぞれスレーブメモリ１１０、スレーブアンテナ１２０、スレーブ通信部１３０及びスレーブ制御部１４０を含むことができる。
【００４２】
スレーブメモリ１１０には臨時アドレスが予め保存されている。臨時アドレスは、それぞれのスレーブＢＭＳ１００がバッテリーパック１０に組み込まれる前に割り当てられたものであり得る。臨時アドレスは、後述する識別情報がそれぞれのスレーブＢＭＳ１００に割り当てられるまで、それぞれのスレーブＢＭＳ１００が無線通信モードによってマスターＢＭＳ２００と非暗号化通信するときに臨時的に用いられる。
【００４３】
非暗号化通信を通じて無線バッテリー管理装置３０の全てのスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４に相異なる識別情報の割り当てが正常に完了して初めて、マスターＢＭＳ２００が複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４を選択的に制御し、複数のバッテリーモジュール２０−１〜２０−４に対する個別的な管理が可能になる。このとき、マスターＢＭＳ２００と複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４との間の非暗号化通信は、バッテリーパックの製造が完了する前（例えば、バッテリーパックが電力装置に搭載される前）に行われることが望ましい。
【００４４】
スレーブメモリ１１０は、データを記録、消去、更新及び読出できると知られた公知の情報記憶手段であれば、その種類に特に制限がない。一例として、スレーブメモリ１１０は、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスタなどであり得る。スレーブメモリ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することができる。
【００４５】
一方、スレーブメモリ１１０は、スレーブ制御部１４０と物理的に分離されていてもよく、チップなどにスレーブ制御部１４０と一体して集積化されていてもよい。
【００４６】
スレーブアンテナ１２０及びスレーブ通信部１３０は、互いに動作可能に連結される。スレーブ通信部１３０は、スレーブアンテナ１２０によって受信された無線信号を復調する無線回路を含む。また、スレーブ通信部１３０は、スレーブアンテナ１２０を通じてマスターＢＭＳ２００に送信しようとする信号を変調した後、スレーブアンテナ１２０に提供することができる。スレーブアンテナ１２０は、スレーブ通信部１３０によって変調された信号に対応する無線信号をマスターＢＭＳ２００に送信することができる。
【００４７】
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１１０及びスレーブ通信部１３０に動作可能に連結される。スレーブ制御部１４０は、自らを含むスレーブＢＭＳ１００の全般的な動作を管理するように構成される。
【００４８】
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むことができる。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、及び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のうち少なくとも一つを含むことができる。
【００４９】
スレーブ制御部１４０は、センシング部によって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１３０に提供する。これによって、スレーブ通信部１３０は、スレーブアンテナ１２０を用いて、センシング情報に対応する無線信号をマスターＢＭＳ２００に送信するようになる。
【００５０】
スレーブ制御部１４０は、電源回路１４１をさらに含むことができる。電源回路１４１は、スレーブＢＭＳ１００が設けられたバッテリーモジュール２０から供給される動作電源を用いて、少なくとも一つの電源電圧を生成することができる。電源回路１４１によって生成された電源電圧は、スレーブメモリ１１０、スレーブアンテナ１２０及びスレーブ通信部１３０に提供される。また、電源回路１４１によって生成された電源電圧は、スレーブ制御部１４０に含まれた各プロセッサに提供される。
【００５１】
スレーブ制御部１４０は、スレーブアンテナ１２０及びスレーブ通信部１３０を用いて、スレーブメモリ１１０に保存された臨時アドレスを無線通信モードによってマスターＢＭＳ２００に伝送することができる。
【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、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可読のコード体系で作成されてコンピュータ可読の記録媒体に書き込まれ得る。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に特に制限がない。一例として、記録媒体はＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスタ、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から選択された少なくとも１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、ネットワークで連結され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のプログラマによって容易に推論され得る。
【００５３】
図３は、図１に示されたマスターＢＭＳ２００の構成を概略的に示した図である。
【００５４】
図３を参照すれば、マスターＢＭＳ２００はマスターメモリ２１０、マスターアンテナ２２０、マスター通信部２３０及びマスター制御部２４０を含むことができる。
【００５５】
マスターメモリ２１０は、最上位コントローラ３００から有線通信モードによって伝送されたデータまたは複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４から無線通信モードによって伝送されたデータのうち少なくとも一部を永久的または臨時的に保存するように構成される。マスターメモリ２１０は、データを記録、消去、更新及び読出できると知られた公知の情報記憶手段であれば、その種類に特に制限がない。一例として、マスターメモリ２１０は、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスタなどであり得る。マスターメモリ２１０は、マスター制御部２４０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することができる。
【００５６】
一方、マスターメモリ２１０は、マスター制御部２４０と物理的に分離されていてもよく、チップなどにマスター制御部２４０と一体して集積化されていてもよい。
【００５７】
マスターアンテナ２２０及びマスター通信部２３０は、互いに動作可能に連結される。マスター通信部２３０は、マスターアンテナ２２０によって受信された無線信号を復調する無線回路を含む。また、マスター通信部２３０は、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２２０を通じて無線で伝送することができる。マスターアンテナ２２０は、マスター通信部２３０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ＢＭＳ１００−１〜１００−４のうち少なくとも一つに選択的に送信することもできる。
【００５８】
マスター制御部２４０は、電源回路２４１をさらに含むことができる。マスター制御部２４０の電源回路２４１は、バッテリーモジュール２０、外部電源Ｖｃｃまたは自らに備えられた電源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。マスター制御部２４０の電源回路２４１によって生成された電源電圧は、マスターメモリ２１０、マスターアンテナ２２０及びマスター通信部２３０に提供される。また、マスター制御部２４０の電源回路２４１によって生成された電源電圧は、マスター制御部２４０に含まれた各プロセッサに提供される。
【００５９】
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２１０及びマスター通信部２３０に動作可能に連結される。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２２０によって受信される無線信号のうち、複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４のそれぞれによって生成されたセンシング情報に対応する無線信号に基づいて、複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４それぞれのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）及び／またはＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）を演算することができる。また、マスター制御部２４０は、演算されたＳＯＣ及び／またはＳＯＨに基づいて、複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４それぞれの充電、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２２０及びマスター通信部２３０を通じて複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４のうち少なくとも一つに無線で送信することができる。
【００６０】
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、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可読のコード体系で作成されてコンピュータ可読の記録媒体に書き込まれ得る。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に特に制限がない。一例として、記録媒体はＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスタ、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から選択された少なくとも１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、ネットワークで連結され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のプログラマによって容易に推論され得る。
【００６１】
図４は、本発明の一実施例による無線バッテリー管理装置が複数のスレーブＢＭＳに相異なるスレーブ識別情報を割り当てる方法を説明するためのフロー図である。
【００６２】
図４を参照すれば、段階Ｓ４００において、最上位コントローラ３００は、有線通信モードによって接続されたマスターＢＭＳ２００に相異なる所定個数のスレーブ識別情報を含む識別情報割当命令を伝送する。識別情報割当命令に含まれたスレーブ識別情報の数は、無線バッテリー管理装置３０に含まれたスレーブＢＭＳ１００の数と同一であり得る。識別情報割当命令は、マスターＢＭＳ２００が識別情報割当命令に応えて識別情報割当モードで動作するように誘導する信号であり得る。 マスターＢＭＳ２００は、全てのスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４に対するスレーブ識別情報の設定が完了するまで識別情報割当モードで動作することができる。このとき、識別情報割当命令は、所定個数のスレーブ識別情報同士の優先順位を指定するデータを含むことができる。それぞれのスレーブ識別情報は、それぞれのスレーブＢＭＳ１００のためのスレーブアドレスデータ及び正規ＩＤを含むことができる。
【００６３】
スレーブアドレスデータは、無線ネットワーク内で複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４を互いに区別するためのものである。正規ＩＤは、それぞれのスレーブＢＭＳ１００が結合されたバッテリーモジュール２０の電気的位置を示すためのものである。例えば、バッテリーモジュール２０−１に結合されたスレーブＢＭＳ１００−１の電気的位置は、バッテリーモジュール２０−２に結合されたスレーブＢＭＳ１００−２の電気的位置とは相異なる。マスターＢＭＳ２００は、正規ＩＤを用いて、それぞれのスレーブＢＭＳ１００の電気的位置を識別することができる。識別情報割当命令は、マスター識別情報をさらに含むことができる。マスター識別情報は、マスターＢＭＳ２００のためのものであって、マスターＢＭＳ２００のマスターアドレスデータを含むことができる。マスターＢＭＳ２００は、マスター識別情報のマスターアドレスデータに基づいて自らの無線アドレスを設定することができる。
【００６４】
段階Ｓ４１０において、最上位コントローラ３００は、予め決められた規則に従って、残りのスレーブ識別情報のうち優先順位が最も高いものに対応するスレーブＢＭＳ１００に動作電源を供給する。ここで、残りのスレーブ識別情報は、所定個数のスレーブ識別情報のうちスレーブＢＭＳ１００に未だ伝達されていないものであり得る。例えば、スレーブＢＭＳ１００−１に対するスレーブ識別情報のみが設定された状況で、残りのスレーブ識別情報は残りのスレーブＢＭＳ１００−２〜１００−４それぞれに対するスレーブ識別情報であり得る。上記優先順位は、予め決められた規則に従って決定され得る。段階Ｓ４１０で供給される動作電源によって、残りのスレーブ識別情報のうち優先順位が最も高いいずれか一つに対応するスレーブＢＭＳ１００はウェイクアップされる。もちろん、最上位コントローラ３００による動作電源の供給を受けていない残りのスレーブＢＭＳ１００はすべてスリープ状態に維持される。
【００６５】
段階Ｓ４２０において、マスターＢＭＳ２００は、動作電源によって現在ウェイクアップされているスレーブＢＭＳ１００と非暗号化通信のための無線連結を確立する。これは、現在ウェイクアップ状態のスレーブＢＭＳ１００も、自らに既に割り当てられた臨時アドレスを用いてマスターＢＭＳ２００との非暗号化通信のための無線連結を確立することを意味する。非暗号化通信とは、二つ以上の無線装置が保安キー（ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｋｅｙ）を使用せず相互間にデータを送受信する方式を意味する。
【００６６】
段階Ｓ４３０において、マスターＢＭＳ２００は、非暗号化通信を通じて、上記残りのスレーブ識別情報のうち優先順位が最も高いいずれか一つを現在ウェイクアップ状態のスレーブＢＭＳ１００に無線で伝送する。現在ウェイクアップ状態のスレーブＢＭＳ１００は、段階Ｓ４３０で伝送されたスレーブ識別情報を用いて、自らの無線アドレス及び正規ＩＤを設定することができる。マスターＢＭＳ２００は、現在ウェイクアップ状態のスレーブＢＭＳ１００にマスター識別情報を伝送し、現在ウェイクアップ状態のスレーブＢＭＳ１００は、マスター識別情報を自らのスレーブメモリ１１０に保存することができる。
【００６７】
段階Ｓ４４０において、マスターＢＭＳ２００は、最上位コントローラ３００に設定完了メッセージを伝送する。設定完了メッセージは、マスターＢＭＳ２００が現在ウェイクアップ状態のスレーブＢＭＳ１００にスレーブ識別情報の送信を正常に完了したことを通知するものである。
【００６８】
段階Ｓ４５０において、最上位コントローラ３００は、設定完了メッセージに応えて、現在ウェイクアップ状態のスレーブＢＭＳ１００に対する動作電源の供給を中断する。
【００６９】
段階Ｓ４６０において、最上位コントローラ３００は、残りのスレーブ識別情報を更新する。すなわち、最上位コントローラ３００は、段階Ｓ４１０における残りのスレーブ識別情報のうち優先順位が最も高いものを除外することができる。
【００７０】
段階Ｓ４７０において、最上位コントローラ３００は、残りのスレーブ識別情報が存在するか否かを判断する。最上位コントローラ３００は、全てのスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４に相異なるスレーブ識別情報が既に伝送された場合、残りのスレーブ識別情報が存在しないと判断する。段階Ｓ４７０の結果が「いいえ」である場合、上記方法は段階Ｓ４１０に戻る。一方、Ｓ４７０の結果が「はい」である場合は、段階Ｓ４８０において、最上位コントローラ３００がマスターＢＭＳ２００の上記識別情報割当モードを終了させることで、上記方法は終了する。
【００７１】
一方、段階Ｓ４３０が実行される度に、マスターＢＭＳ２００とそれぞれのスレーブＢＭＳ１００との間の保安プロセスを実行することができる。保安プロセスの実行によって、マスターＢＭＳ２００はそれぞれのスレーブＢＭＳ１００に対する保安キーを生成する。また、マスターＢＭＳ２００は、生成された保安キーをそれぞれのスレーブＢＭＳ１００と共有することができる。保安キーは、マスターＢＭＳ２００とそれぞれのスレーブＢＭＳ１００との暗号化通信のためのものであって、マスターＢＭＳ２００は、生成された保安キーをそれぞれのスレーブＢＭＳ１００のスレーブ識別情報にマッピングしてマスターメモリ２１０の装置データベースに登録することができる。また、それぞれのスレーブＢＭＳ１００は、マスターＢＭＳ２００によって共有された保安キーをマスターＢＭＳ２００のマスター識別情報にマッピングして、自らのスレーブメモリ１１０の装置データベースに登録することができる。
【００７２】
図５は、本発明の他の実施例による無線バッテリー管理装置のマスターＢＭＳとそれぞれのスレーブＢＭＳとが相互間の暗号化通信のための無線連結を確立する方法を説明するためのフロー図である。
【００７３】
図５による方法は、図４による方法によって複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４それぞれに対するスレーブ識別情報の割り当てが完了した後、バッテリーパック１０が電力装置に搭載された状態で実行されるものである。
【００７４】
図５を参照すれば、段階Ｓ５００において、最上位コントローラ３００は、予め決められたイベントが発生すれば、スリープモードにあるマスターＢＭＳ２００及び複数のスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４に起動命令を伝送する。ここで、上記イベントは、バッテリーパック１０に搭載された電力装置の始動が掛けられる（イグニッションオン）イベントであり得る。
【００７５】
段階Ｓ５１０において、マスターＢＭＳ２００は、起動命令によってウェイクアップ状態になって、自らの装置データベースに登録された全てのスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４のスレーブ識別情報を呼び出す。
【００７６】
段階Ｓ５２０において、マスターＢＭＳ２００は、呼び出された全てのスレーブ識別情報を用いて、接続装置リストを更新する。更新された接続装置リストは、マスターＢＭＳ２００と暗号化通信が可能な全てのスレーブＢＭＳ１００−１〜１００−４を示す。
【００７７】
段階Ｓ５１５において、それぞれのスレーブＢＭＳ１００は、起動命令によってウェイクアップ状態になり、自らの装置データベースに登録されたマスターＢＭＳ２００のマスター識別情報を呼び出す。
【００７８】
段階Ｓ５２５において、それぞれのスレーブＢＭＳ１００は、呼び出されたマスター識別情報を用いて、自らの接続装置リストを更新する。更新された接続装置リストは、マスターＢＭＳ２００を示す。
【００７９】
段階Ｓ５２０及び段階Ｓ５２５が全て完了すれば、マスターＢＭＳ２００とそれぞれのスレーブＢＭＳ１００とは自らの更新された接続装置リストを用いて相互間の暗号化通信のための無線連結を確立する。
【００８０】
マスターＢＭＳ２００とそれぞれのスレーブＢＭＳ１００との間の暗号化通信を実行するとき、マスターＢＭＳ２００とそれぞれのスレーブＢＭＳ１００とは、自らに既に保存された保安キーを用いて、相手方に暗号化されたデータパケットを伝送し、相手方によって暗号化されたデータパケットを復号化することができる。
【００８１】
上述した本発明の実施例は、装置及び方法のみによって具現されるものではなく、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も具現され得、このような具現は上述した実施例の記載から当業者であれば容易に具現できるであろう。
【００８２】
以上のように、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るものではなく、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。
【００８３】
また、上述した本発明は、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者により、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であって、上述した実施例及び添付の図面によって限定されるものではなく、多様な変形のため各実施例の全部または一部が選択的に組み合わせられて構成され得る。
【符号の説明】
【００８４】
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装置
１００：スレーブＢＭＳ
２００：マスターＢＭＳ
３００：最上位コントローラ
【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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