KR102488998B1 - Intelligent battery management system that can process data at the edge with standalone IoT devices - Google Patents

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Abstract

독립형 사물 인터넷 기기로서 에지에서 데이터를 처리할 수 있는 지능형 배터리 관리 시스템은 에지 배터리관리 기능블록이 포함되며 사물 인터넷 기기를 개발하기 위한 오픈보드와, SPI 프로토콜 또는 I2C 프로토콜을 MDIO 프로토콜로 변환하는 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치와, 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치를 통해 오픈보드와 연결되어 에지 배터리관리 기능블록에 의해 제어되는 배터리 관리모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.As an independent IoT device, the intelligent battery management system that can process data at the edge includes an edge battery management function block, an open board for developing IoT devices, and an SPI protocol or I 2 C protocol that converts the MDIO protocol. It is characterized by including an open board compatible MDIO interface device and a battery management module connected to the open board through the open board compatible MDIO interface device and controlled by an edge battery management functional block.

Description

독립형 사물 인터넷 기기로 에지에서 데이터를 처리할 수 있는 지능형 배터리 관리 시스템{Intelligent battery management system that can process data at the edge with standalone IoT devices}Intelligent battery management system that can process data at the edge with standalone IoT devices}

본 발명은 배터리 관리 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 독립형 사물 인터넷 기기로 에지에서 데이터를 처리할 수 있는 지능형 배터리 관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a battery management system, and more particularly, to an intelligent battery management system capable of processing data at an edge with an independent IoT device.

배터리 관리 시스템(BMS : Battery Management System)은 기본적으로 배터리를 사용하는 모든 장치에 적용되어 배터리를 효율적으로 제어하고 관리하는 운영 시스템이다. 배터리 관리 시스템(BMS : Battery Management System)의 주요기능은 배터리 전체의 전압, 전류를 모니터링, 과충전, 과방전 방지, 배터리 관리 측면에서 일어날 수 있는 센서 결함, 네트워크 결함과 같은 각종 결함 진단, 열 계통 제어, 충전상태, 방전 깊이 등과 같은 기본 기능과 배터리 셀의 온도, 절연, 임피던스, 진동, 충돌, 초고온, 초저온, 단락, 가스 불균일성, 건전성, 기능적 작동상태와 같은 배터리 상태를 산출 및 예측하는 확장 기능이 있다.A battery management system (BMS) is basically an operating system that is applied to all devices using batteries to efficiently control and manage batteries. The main functions of the Battery Management System (BMS) are monitoring the voltage and current of the entire battery, preventing overcharge and overdischarge, diagnosing various faults such as sensor faults and network faults that may occur in terms of battery management, and controlling the thermal system. , state of charge, depth of discharge, and extended functions that calculate and predict battery conditions such as temperature, insulation, impedance, vibration, collision, ultra-high temperature, ultra-low temperature, short circuit, gas non-uniformity, soundness, and functional operating state of the battery cell. there is.

종래의 배터리 관리 시스템(BMS : Battery Management System)은 특정 사용 시나리오에 국한된 제어기능을 제공한다. 또한 종래의 배터리 관리 시스템(BMS : Battery Management System)은 전체 시스템적으로 유선으로 연결되어 현재 상태를 확인할 수 있는 정도에 머물러 있다.A conventional battery management system (BMS) provides control functions limited to specific usage scenarios. In addition, the conventional battery management system (BMS: Battery Management System) remains at a level where the current state can be checked by being wired as a whole system.

KRKR 10-2019-005147710-2019-0051477 AA

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 독립형 사물 인터넷 기기로서 에지에서 데이터를 처리할 수 있는 지능형 배터리 관리 시스템을 제공한다.The present invention has been proposed to solve the above technical problem, and provides an intelligent battery management system capable of processing data at the edge as an independent IoT device.

또한, 사물 인터넷 기기를 개발할 수 있는 오픈보드에 에지 배터리관리 기능블록을 탑재하고, 오픈보드에 배터리 셀을 제어하는 배터리 관리모듈을 연결하여 배터리 관리모듈 자체가 독립형 사물 인터넷 기기로서 동작하는 지능형 배터리 관리 시스템을 제공한다.In addition, an edge battery management function block is mounted on an open board that can develop IoT devices, and a battery management module that controls battery cells is connected to the open board, so that the battery management module itself operates as an independent IoT device. Intelligent battery management provide the system.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 독립형 사물 인터넷 기기로서 에지에서 데이터를 처리할 수 있는 지능형 배터리 관리 시스템에 있어서, 에지 배터리관리 기능블록이 포함되며 사물 인터넷 기기를 개발하기 위한 오픈보드와, 오픈보드와 SPI, I2C 및 MDIO 중 어느 하나의 인터페이스를 통해 연결되며 에지 배터리관리 기능블록에 의해 제어되는 배터리 관리모듈을 포함하는 지능형 배터리 관리 시스템이 제공된다.According to an embodiment of the present invention for solving the above problems, in an intelligent battery management system capable of processing data at the edge as an independent IoT device, an edge battery management function block is included and for developing an IoT device An intelligent battery management system including an open board and a battery management module connected to the open board through any one of SPI, I 2 C and MDIO interfaces and controlled by an edge battery management functional block is provided.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 독립형 사물 인터넷 기기로서 에지에서 데이터를 처리할 수 있는 지능형 배터리 관리 시스템에 있어서 에지 배터리관리 기능블록이 포함되며 사물 인터넷 기기를 개발하기 위한 오픈보드와, SPI 프로토콜 또는 I2C 프로토콜을 MDIO 프로토콜로 변환하는 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치와, 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치를 통해 오픈보드와 연결되어 상기 에지 배터리관리 기능블록에 의해 제어되는 배터리 관리모듈을 포함하는 지능형 배터리 관리 시스템이 제공된다.In addition, according to another embodiment of the present invention, in an intelligent battery management system capable of processing data at the edge as an independent IoT device, an edge battery management function block is included, an open board for developing an IoT device, and an SPI It includes an MDIO interface device for open board compatibility that converts protocol or I 2 C protocol to MDIO protocol, and a battery management module connected to the open board through the open board compatible MDIO interface device and controlled by the edge battery management function block. An intelligent battery management system is provided.

또한, 본 발명에 포함되는 OPEN 보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치는, 오픈보드의 SPI 인터페이스 및 I2C 인터페이스와 결합되어 SPI 프로토콜 또는 I2C 프로토콜을 MDIO 프로토콜로 변환하면서 오픈보드에 MDIO 인터페이스를 지원하는 프로토콜 컨버터와, 프로토콜 컨버터의 신호레벨을 변환하는 레벨 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the OPEN board compatible MDIO interface device included in the present invention is combined with the SPI interface and the I 2 C interface of the open board to convert the SPI protocol or the I 2 C protocol to the MDIO protocol while supporting the MDIO interface on the open board. It is characterized by including a protocol converter and a level converter for converting a signal level of the protocol converter.

또한, 본 발명에 포함되는 프로토콜 컨버터는, I2C 프로토콜과 MDIO 프로토콜을 상호 간에 변환함에 있어서, I2C 프로토콜의 전체 프레임은, “ST(START), SLADDR 7bit(ADDRESS), R/W(READ/WRITE), ACK(ACKNOWLEDGMENT), MSB 8bit(DATA), ACK(ACKNOWLEDGMENT), LSB 8bit(DATA), SP(STOP)”으로 구성되고, MDIO 프로토콜의 전체 프레임은, “32bit Preamble, ST(Start of Frame 2bit), OP(OP Code 2bit), PHYADR(PHY Address 5bit), DEVADD(Device Type), TA, 16bit ADDRESS/DATA”으로 구성되되, “32bit Preamble, ST(Start of Frame 2bit), OP(OP Code 2bit), PHYADR(PHY Address 5bit), DEVADD(Device Type)" 은 HEAD FRAME 으로 정의되고, ”16bit ADDRESS/DATA”는 ADD/DATA FRAME 으로 정의되며, 프로토콜 컨버터는 I2C 프로토콜의 전체 프레임에서 “ST(START), SLADDR 7bit(ADDRESS), R/W(READ/WRITE)”를 START FRAME 으로 정의하고, “MSB 8bit(DATA)”를 MSB FRAME 으로 정의하고, “LSB 8bit(DATA)”를 LSB FRAME 으로 정의하되, START FRAME 의 R/W(READ/WRITE) 및 SLADDR[0]을 HEAD FRAME 의 OP(OP Code 2bit)에 할당하고, “00” 및 SLADDR[3:1]을 DEVADD(Device Type)에 할당하고, MSB FRAME의 “MSB 8bit(DATA)”와, LSB FRAME 의 “LSB 8bit(DATA)”를 ADD/DATA FRAME 의 16bit ADDRESS/DATA”에 할당하는 것을 특징으로 한다.In addition, the protocol converter included in the present invention converts the I 2 C protocol and the MDIO protocol to each other, the entire frame of the I 2 C protocol is "ST (START), SLADDR 7bit (ADDRESS), R / W ( READ/WRITE), ACK(ACKNOWLEDGMENT), MSB 8bit(DATA), ACK(ACKNOWLEDGMENT), LSB 8bit(DATA), SP(STOP)”, and the entire frame of MDIO protocol is “32bit Preamble, ST(Start of Frame 2bit), OP(OP Code 2bit), PHYADR(PHY Address 5bit), DEVADD(Device Type), TA, 16bit ADDRESS/DATA”, “32bit Preamble, ST(Start of Frame 2bit), OP( OP Code 2bit), PHYADR(PHY Address 5bit), DEVADD(Device Type)” is defined as HEAD FRAME, “16bit ADDRESS/DATA” is defined as ADD/DATA FRAME, and protocol converter is defined as full frame of I 2 C protocol defines “ST(START), SLADDR 7bit(ADDRESS), R/W(READ/WRITE)” as START FRAME, “MSB 8bit(DATA)” as MSB FRAME, and “LSB 8bit(DATA)” as an LSB FRAME, but assign R/W (READ/WRITE) and SLADDR[0] of START FRAME to OP (OP Code 2bit) of HEAD FRAME, and set “00” and SLADDR[3:1] to DEVADD ( Device Type), and allocates “MSB 8bit(DATA)” of MSB FRAME and “LSB 8bit(DATA)” of LSB FRAME to 16bit ADDRESS/DATA of ADD/DATA FRAME.

또한, 본 발명에 포함되는 프로토콜 컨버터는, SPI 프로토콜과 MDIO 프로토콜을 상호 간에 변환함에 있어서, SPI 프로토콜의 전체 프레임은, “instruction[7:0], ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit”으로 구성되고, MDIO 프로토콜의 전체 프레임은, “32bit Preamble, ST(Start of Frame 2bit), OP(OP Code 2bit), PHYADR(PHY Address 5bit), DEVADD(Device Type), TA, 16bit ADDRESS/DATA”으로 구성되되, “32bit Preamble, ST(Start of Frame 2bit), OP(OP Code 2bit), PHYADR(PHY Address 5bit), DEVADD(Device Type)" 은 HEAD FRAME 으로 정의되고, ”16bit ADDRESS/DATA”는 ADD/DATA FRAME 으로 정의되며, 프로토콜 컨버터는 SPI 프로토콜의 전체 프레임에서 “instruction[7:0]"를 INST FRAME 으로 정의하고, “ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit”를 ADD/DATA FRAME 으로 정의하되, INST FRAME 의 “instruction[1:0]"을 HEAD FRAME 의 OP(OP Code 2bit)에 할당하고, “00” 및 instruction[4:2]을 DEVADD(Device Type)에 할당하고, SPI ADD/DATA FRAME 의 “ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit”를 MDIO ADD/DATA FRAME 의 16bit ADDRESS/DATA”에 할당하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the protocol converter included in the present invention, when converting between the SPI protocol and the MDIO protocol, the entire frame of the SPI protocol is composed of “instruction [7:0], ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit”, The entire frame of the MDIO protocol consists of “32bit Preamble, ST (Start of Frame 2bit), OP (OP Code 2bit), PHYADR (PHY Address 5bit), DEVADD (Device Type), TA, 16bit ADDRESS/DATA”, “32bit Preamble, ST(Start of Frame 2bit), OP(OP Code 2bit), PHYADR(PHY Address 5bit), DEVADD(Device Type)” is defined as HEAD FRAME, and “16bit ADDRESS/DATA” is ADD/DATA FRAME , and the protocol converter defines “instruction[7:0]” as INST FRAME in the entire frame of the SPI protocol, and “ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit” as ADD/DATA FRAME, but the “instruction[7:0]” of INST FRAME instruction[1:0]" is assigned to HEAD FRAME's OP (OP Code 2bit), "00" and instruction[4:2] are assigned to DEVADD (Device Type), and SPI ADD/DATA FRAME's "ADDRESS/ It is characterized by allocating DATA 16bit, DATA 16bit” to 16bit ADDRESS/DATA” of MDIO ADD/DATA FRAME.

본 발명의 실시예에 따른 지능형 배터리 관리 시스템은 사물 인터넷 기기를 개발할 수 있는 오픈보드에 에지 배터리관리 기능블록을 탑재하고, 오픈보드에 배터리 셀을 제어하는 배터리 관리모듈을 연결하여 배터리 관리모듈 자체가 독립형 사물 인터넷 기기로서 동작할 수 있다.An intelligent battery management system according to an embodiment of the present invention mounts an edge battery management function block on an open board capable of developing IoT devices, and connects a battery management module that controls a battery cell to the open board so that the battery management module itself It can operate as a stand-alone IoT device.

도 1은 제안된 지능형 배터리 관리 시스템의 개념도
도 2는 일 실시예에 따른 지능형 배터리 관리 시스템의 구성도
도 3은 오픈보드(200)와 배터리 관리모듈(300)의 연결상태를 나타낸 제1 예시도
도 4는 오픈보드(200)와 배터리 관리모듈(300)의 연결상태를 나타낸 제2 예시도
도 5는 에지 배터리관리 기능블록에 적용된 지능형 배터리 관리 라이브러리 알고리즘의 예시도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치(100)의 구성도
도 7은 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치(100)의 세부 블록도
도 8은 오픈보드와 MDIO 인터페이스 장치(100)의 핀 결합관계를 나타낸 도면
도 9는 I2C to MDIO 프로토콜 프레임 정의 및 변환방법을 나타낸 도면
도 10은 I2C to MDIO 변환 알고리즘 순서도
도 11은 SPI 프레임 및 MDIO 프로토콜 변환방법을 나타낸 도면
도 12는 SPI to MDIO 변환 알고리즘 순서도이다.1 is a conceptual diagram of the proposed intelligent battery management system
2 is a block diagram of an intelligent battery management system according to an embodiment
3 is a first exemplary view showing a connection state between an open board 200 and a battery management module 300
4 is a second exemplary view showing a connection state between the open board 200 and the battery management module 300
5 is an exemplary view of an intelligent battery management library algorithm applied to an edge battery management functional block;
6 is a configuration diagram of an open board compatible MDIO interface device 100 according to an embodiment of the present invention.
7 is a detailed block diagram of an open board compatible MDIO interface device 100
8 is a diagram showing a pin coupling relationship between an open board and an MDIO interface device 100
9 is a diagram showing an I 2 C to MDIO protocol frame definition and conversion method
10 is a flowchart of an I 2 C to MDIO conversion algorithm
11 is a diagram showing an SPI frame and MDIO protocol conversion method;
12 is a flowchart of an SPI to MDIO conversion algorithm.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail enough for those skilled in the art to easily implement the technical idea of the present invention.

도 1은 제안된 지능형 배터리 관리 시스템의 개념도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 지능형 배터리 관리 시스템의 구성도이다.1 is a conceptual diagram of a proposed intelligent battery management system, and FIG. 2 is a configuration diagram of an intelligent battery management system according to an embodiment.

본 실시예에 따른 지능형 배터리 관리 시스템은 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.The intelligent battery management system according to this embodiment includes only a simple configuration for clearly explaining the technical idea to be proposed.

도 1 및 도 2를 참조하면, 지능형 배터리 관리 시스템은 오픈보드(200), 배터리 관리모듈(300) 및 배터리 셀(400)을 포함하여 구성된다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the intelligent battery management system includes an open board 200 , a battery management module 300 and a battery cell 400 .

상기와 같이 구성되는 지능형 배터리 관리 시스템의 주요동작을 살펴보면 다음과 같다.The main operations of the intelligent battery management system configured as described above are as follows.

오픈보드(200)는 아두이노, 라즈베리파이, 젯슨나노(jetson nano) 등과 같이 사물 인터넷 기기를 개발하기 위한 개발자 보드로 정의된다.The open board 200 is defined as a developer board for developing IoT devices such as Arduino, Raspberry Pi, Jetson Nano, and the like.

즉, 지능형 배터리 관리 시스템은 사물 인터넷 기기를 개발할 수 있는 오픈보드(200)에 에지 배터리관리 기능블록을 탑재하고, 오픈보드(200)에 배터리 셀을 제어하는 배터리 관리모듈(300)을 연결하여 배터리 관리모듈(300) 자체가 하나의 독립형 사물 인터넷 기기로서 동작할 수 있다.That is, the intelligent battery management system mounts an edge battery management function block on an open board 200 capable of developing IoT devices, connects a battery management module 300 that controls battery cells to the open board 200, and The management module 300 itself can operate as an independent IoT device.

또한, 지능형 배터리 관리 시스템은 다양한 시나리오에 최적화 될 수 있도록 오픈보드(200)의 에지 배터리관리 기능블록에 지능형 학습기능이 탑재될 수 있다.In addition, an intelligent learning function may be installed in the edge battery management function block of the open board 200 so that the intelligent battery management system can be optimized for various scenarios.

배터리 셀(400)은 제어하고자 하는 대상이며, 모니터링 시스템은 제공되는 서비스층이고 오픈보드(200)를 통해서 구현될 수 있다. 오픈보드(200)는 에지 배터리관리 기능블록과 사물 인터넷 기능블록을 포함하고, 하드웨어적으로 분리된 배터리 관리모듈(300)과 연결된다.The battery cell 400 is an object to be controlled, and the monitoring system is a provided service layer and can be implemented through the open board 200 . The open board 200 includes an edge battery management function block and an IoT function block, and is connected to the battery management module 300 separated by hardware.

오픈보드(200)와 배터리 관리모듈(300)은 I2C(Inter-Integrated Circuit), SPI(Serial Peripheral Interface), MDIO(Management Data Input/Output) 중 어느 하나의 인터페이스를 통해 통신한다.The open board 200 and the battery management module 300 communicate through any one interface among I 2 C (Inter-Integrated Circuit), SPI (Serial Peripheral Interface), and MDIO (Management Data Input/Output).

즉, 배터리 관리모듈(300)은 오픈보드(200)와 SPI, I2C 및 MDIO 중 어느 하나의 인터페이스를 통해 연결되며 에지 배터리관리 기능블록에 의해 제어된다. 배터리 관리모듈(300)은 오픈보드(200)로부터 구동전원을 공급받아 동작한다.That is, the battery management module 300 is connected to the open board 200 through any one interface among SPI, I 2 C, and MDIO, and is controlled by an edge battery management functional block. The battery management module 300 receives driving power from the open board 200 and operates.

도 3은 오픈보드(200)와 배터리 관리모듈(300)의 연결상태를 나타낸 제1 예시도이다.3 is a first exemplary view showing a connection state between the open board 200 and the battery management module 300. Referring to FIG.

도 3을 참조하면, 배터리 관리모듈(300)이 SPI, I2C 인터페이스를 지원할 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 하드웨어적으로 분리된 오픈보드(200)와 배터리 관리모듈(300)이 SPI, I2C 인터페이스를 지원하는 핀을 통해 연결되고 상호 간에 통신할 수 있다.Referring to FIG. 3 , when the battery management module 300 supports the SPI and I 2 C interfaces, the open board 200 and the battery management module 300 separated by hardware as shown in FIG. They are connected through pins supporting the I 2 C interface and can communicate with each other.

도 4는 오픈보드(200)와 배터리 관리모듈(300)의 연결상태를 나타낸 제2 예시도이다.4 is a second exemplary diagram illustrating a connection state between the open board 200 and the battery management module 300. Referring to FIG.

도 4를 참조하면, 배터리 관리모듈(300)이 MDIO 인터페이스를 지원할 경우, 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치(100)를 통해 오픈보드(200)와 배터리 관리모듈(300)이 상호 간에 통신할 수 있다.Referring to FIG. 4 , when the battery management module 300 supports the MDIO interface, the open board 200 and the battery management module 300 can communicate with each other through the open board compatible MDIO interface device 100. .

즉, 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치(100)는 SPI 프로토콜 또는 I2C 프로토콜을 MDIO 프로토콜로 변환하는 기능을 수행하므로, SPI 인터페이스 또는 I2C 인터페이스를 통해 오픈보드(200)와 연결되고, MDIO 인터페이스를 통해 배터리 관리모듈(300)과 연결된다.That is, since the open board compatible MDIO interface device 100 performs a function of converting the SPI protocol or the I 2 C protocol into the MDIO protocol, it is connected to the open board 200 through the SPI interface or the I 2 C interface, and the MDIO It is connected to the battery management module 300 through an interface.

도 5는 에지 배터리관리 기능블록에 적용된 지능형 배터리 관리 라이브러리 알고리즘의 예시도이다.5 is an exemplary diagram of an intelligent battery management library algorithm applied to an edge battery management functional block.

도 5를 참조하면, 배터리 셀(400)에 부착된 “온도, 절연, 임피던스, 진동, 단락, 가스 불균일성” 등을 감지하는 센서들로부터 수신된 데이터와, 배터리 사용시간과 충방전에 관련 파라미터들은 주기적으로 지능형 학습 엔진을 통해 배터리의 사용량과 충방전 시간을 학습한다. 학습된 데이터와 경향을 토대로 최적의 배터리 관리를 할 수 있으며 배터리 셀(400)에 일어날 수 있는 장애를 사전에 예측할 수 있다. 지능형 학습 엔진은 오픈보드(200)의 에지 배터리관리 기능블록에 소프트웨어 라이브러리로 탑재될 수 있다. 참고적으로 오픈보드(200)의 사물 인터넷 기능블록은 독립형 사물 인터넷 기기로서 동작할 수 있도록 지원한다. 또한 BMS 라이브러리는 배터리 관리모듈(300)의 MCU에 펌웨어 형태로 탑재될 수 있다. 펌웨어의 알고리즘은 BMS IC 제어와 IC를 통해 정보를 가공하고 오픈보드(200)와 통신하는 기능을 포함한다.Referring to FIG. 5 , data received from sensors that detect “temperature, insulation, impedance, vibration, short circuit, and gas non-uniformity” attached to the battery cell 400 and parameters related to battery usage time and charge/discharge are It periodically learns battery usage and charge/discharge time through an intelligent learning engine. Optimal battery management can be performed based on the learned data and trends, and failures that may occur in the battery cell 400 can be predicted in advance. The intelligent learning engine may be installed as a software library in the edge battery management function block of the open board 200 . For reference, the IoT function block of the open board 200 supports operation as an independent IoT device. In addition, the BMS library may be loaded into the MCU of the battery management module 300 in the form of firmware. The algorithm of the firmware includes a function of processing information and communicating with the open board 200 through the BMS IC control and IC.

이하, 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치(100)에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the MDIO interface device 100 for open board compatibility will be described in detail.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치(100)의 구성도이고, 도 7은 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치(100)의 세부 블록도이고, 도 8은 오픈보드와 MDIO 인터페이스 장치(100)의 핀 결합관계를 나타낸 도면이다.6 is a configuration diagram of an open board compatible MDIO interface device 100 according to an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a detailed block diagram of the open board compatible MDIO interface device 100, and FIG. It is a diagram showing the pin coupling relationship of the MDIO interface device 100.

본 실시예에 따른 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치(100)는 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.The MDIO interface device 100 for open board compatibility according to this embodiment includes only a simple configuration for clearly explaining the technical idea to be proposed.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치(100)는 프로토콜 컨버터(110)와, 레벨 컨버터(120)를 포함하여 구성된다.Referring to FIGS. 6 to 8 , the open board compatible MDIO interface device 100 includes a protocol converter 110 and a level converter 120 .

본 발명의 실시예에서 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치(100)는 오픈보드 중 아두이노와 결합되는 예시를 설명하나, 라즈베리파이 등과 같은 다른 오픈보드에도 적용될 수 있을 것이다.In the embodiment of the present invention, the MDIO interface device 100 for open board compatibility describes an example of being combined with Arduino among open boards, but may be applied to other open boards such as Raspberry Pi.

본 발명의 하드웨어 구성은 세부분으로 나눠진다. The hardware configuration of the present invention is divided into sub-sections.

첫 째는 아두이노 보드(200)와 완전히 호환되도록 핀정합 부분이다. 도 8과 같이, 아두이노(200)의 핀과 하드웨어적으로 MDIO 쉴드의 핀(100)과 물리적으로 완벽히 호환된다. 이 핀들 중 전원을 위한 VCC , GND 핀, SPI 또는 I2C 핀, MDIO 인터페이스시 물리적인 주소를 위한 복수의 GPIO 를 사용한다. 핀정합 부분은 아두이노 보드가 아닌 다른 오픈보드(라즈베리파이)를 사용할 경우 빠르게 수정할 수 있다.The first is a pin matching part to be fully compatible with the Arduino board 200. As shown in FIG. 8, the pins of the Arduino 200 and the pins 100 of the MDIO shield are completely physically compatible in terms of hardware. Among these pins, VCC for power supply, GND pin, SPI or I 2 C pin, and multiple GPIOs for physical address in MDIO interface are used. The pin matching part can be quickly modified when using an open board (Raspberry Pi) other than the Arduino board.

두 번째는 MDIO 인터페이스 변환 회로를 집적하기 위한 회로기판이다.The second is a circuit board for integrating the MDIO interface conversion circuit.

세 번째는 회로부분이다. 즉, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 프로토콜 컨버터(110) 및 레벨 컨버터(120)는 아두이노 보드의 신호레벨을 MDIO 인터페이스에 맞는 신호레벨로 상호 변환하는 기능과 SPI 또는 I2C 프로토콜을 MDIO 프로토콜로 변환해주는 회로가 구성된다. 레벨 변환을 위해 DC/DC 컨버터가 추가로 들어간다. The third part is the circuit part. That is, as shown in FIGS. 6 and 7, the protocol converter 110 and the level converter 120 mutually convert the signal level of the Arduino board into a signal level suitable for the MDIO interface and the SPI or I 2 C protocol A circuit that converts to MDIO protocol is configured. A DC/DC converter is added for level conversion.

특히, 프로토콜 컨버터(110) 및 레벨 컨버터(120)는 I2C나 SPI신호를 MDIO인터페이스 신호로 변환하여 아두이노 보드에서도 MDIO 인터페이스를 손쉽게 사용할 수 있도록 함이다. 여기에서 ModSel(Mode select) 신호는 아두이노가 SPI를 사용할지 I2C를 사용할지 결정하기 위해 사용된다.In particular, the protocol converter 110 and the level converter 120 convert the I 2 C or SPI signal into an MDIO interface signal so that the MDIO interface can be easily used on the Arduino board. Here, the ModSel (Mode select) signal is used by Arduino to decide whether to use SPI or I 2 C.

프로토콜 컨버터(110)는 SPI프로토콜 또는 I2C 프로토콜을 MDIO 프로토콜로 변환한다.The protocol converter 110 converts the SPI protocol or the I 2 C protocol to the MDIO protocol.

즉, 프로토콜 컨버터(110)는 아두이노 보드(200)와 결합되어 아두이노 보드(200)에서 SPI프로토콜 또는 I2C 프로토콜을 통해 전송되는 신호를 MDIO 프로토콜로 변환한다.That is, the protocol converter 110 is coupled to the Arduino board 200 and converts a signal transmitted through the SPI protocol or the I 2 C protocol from the Arduino board 200 into the MDIO protocol.

이때, 레벨 컨버터(120)는 각각의 프로토콜에 맞는 신호레벨을 변환하는 동작을 수행한다. 즉, 입출력되는 3V, 5V 레벨의 신호를 1.2V의 레벨의 신호로 변환하여 출력한다.At this time, the level converter 120 performs an operation of converting a signal level suitable for each protocol. That is, input/output 3V and 5V level signals are converted into 1.2V level signals and output.

I2C(Inter-Integrated Circuit) 방식 및 SPI(Serial Peripheral Interface) 방식은 마스터(Master) 라고 표시된 마이크로컴퓨터에 다른 여러 개의 센서 또는 또 다른 마이크로컴퓨터들을 종속적인 형태로 여러 개 연결할 수 있는 구조를 이룰 수 있다.The I 2 C (Inter-Integrated Circuit) method and the SPI (Serial Peripheral Interface) method form a structure in which several other sensors or other microcomputers can be connected in a dependent form to a microcomputer marked as a master. can

I2C 방식은 아두이노에 신호선 2개를 연결하는데 SDA, SCL 두 개의 라인을 이용한다. 나머지 2개의 라인은 전원 공급용이다. 실제 두 개의 신호선(라인) 중 SCL 은 클럭신호용이고, SDA 선은 데이터 송수신용이다. I2C방식은 SDA 한개 전선으로 양방향 데이터 송수신을 하므로 통신속도가 SPI 방식보다 상대적으로 느려지는 단점이 있다. 그리고 데이터 송신과 수신을 동시에 수행할 수 없다.The I 2 C method uses two lines, SDA and SCL, to connect two signal lines to Arduino. The remaining two lines are for power supply. Of the actual two signal lines (lines), SCL is for clock signals and SDA is for data transmission and reception. Since the I 2 C method transmits and receives data in both directions with one SDA wire, the communication speed is relatively slower than the SPI method. Also, data transmission and reception cannot be performed simultaneously.

반대로 SPI 방식은 MOSI 와 MISO 두개의 전선으로 데이터 송수신을 서로 분리하여 통신하므로 I2C 방식보다 통신속도가 빠른 점이 장점이다. 즉, 데이터 송수신을 동시에 수행할 수도 있다.On the contrary, the SPI method has the advantage of faster communication speed than the I 2 C method because data transmission and reception are separated and communicated with two wires, MOSI and MISO. That is, data transmission and reception may be simultaneously performed.

I2C 방식은 센서를 하나 더 추가 연결할 때 전선 한 개를 버스선에 연결하면 되지만, SPI 방식은 연결선이 더 필요하다. 일반적으로 SPI 연결은 이더넷이나 메모리카드와 같이 고속 통신이 필요한 경우에 선호되고, 나머지 대부분의 경우 I2C 연결을 통하여 아두이노와 연결되어 통신하는 방식으로 이용된다.The I 2 C method requires one wire to be connected to the bus line when connecting one more sensor, but the SPI method requires more connection lines. In general, SPI connection is preferred when high-speed communication is required, such as Ethernet or memory card, and in most cases, it is used as a method of communicating with Arduino through I 2 C connection.

도 9는 I2C to MDIO 프로토콜 프레임 정의 및 변환방법을 나타낸 도면이고, 도 10은 I2C to MDIO 변환 알고리즘 순서도이다.9 is a diagram illustrating an I 2 C to MDIO protocol frame definition and conversion method, and FIG. 10 is a flowchart of an I 2 C to MDIO conversion algorithm.

표 1은 SPI와 I2C 프로토콜에서 데이터를 읽고/쓰기 행위를 결정하기 위한 명령에 해당되는 부분을 MDIO의 OP(operation)으로 변경하는 테이블이다.Table 1 is a table that changes the part corresponding to the command for determining data read/write behavior in the SPI and I 2 C protocols to the MDIO OP (operation).

<표 1><Table 1>

Figure 112021014205841-pat00001
Figure 112021014205841-pat00001

도 9 , 도 10 및 표 1을 참조하면 I2C 프로토콜의 전체 프레임은,Referring to Figure 9, Figure 10 and Table 1, the entire frame of the I 2 C protocol,

“ST(START), SLADDR 7bit(ADDRESS), R/W(READ/WRITE), ACK(ACKNOWLEDGMENT), MSB 8bit(DATA), ACK(ACKNOWLEDGMENT), LSB 8bit(DATA), SP(STOP)”으로 구성된다.Composed of “ST(START), SLADDR 7bit(ADDRESS), R/W(READ/WRITE), ACK(ACKNOWLEDGMENT), MSB 8bit(DATA), ACK(ACKNOWLEDGMENT), LSB 8bit(DATA), SP(STOP)” do.

또한, MDIO 프로토콜의 전체 프레임은, “32bit Preamble, ST(Start of Frame 2bit), OP(OP Code 2bit), PHYADR(PHY Address 5bit), DEVADD(Device Type), TA, 16bit ADDRESS/DATA”으로 구성된다.In addition, the entire frame of the MDIO protocol consists of “32bit Preamble, ST (Start of Frame 2bit), OP (OP Code 2bit), PHYADR (PHY Address 5bit), DEVADD (Device Type), TA, 16bit ADDRESS/DATA” do.

여기에서 “32bit Preamble, ST(Start of Frame 2bit), OP(OP Code 2bit), PHYADR(PHY Address 5bit), DEVADD(Device Type)" 은 HEAD FRAME 으로 정의하고, ”16bit ADDRESS/DATA”는 ADD/DATA FRAME 으로 정의한다.Here, “32bit Preamble, ST(Start of Frame 2bit), OP(OP Code 2bit), PHYADR(PHY Address 5bit), DEVADD(Device Type)” is defined as HEAD FRAME, and “16bit ADDRESS/DATA” is defined as ADD/ It is defined as DATA FRAME.

또한, MDIO 인터페이스 장치(100)의 프로토콜 컨버터(110)는 I2C 프로토콜의 전체 프레임에서 “ST(START), SLADDR 7bit(ADDRESS), R/W(READ/WRITE)”를 START FRAME 으로 정의하고,In addition, the protocol converter 110 of the MDIO interface device 100 defines “ST (START), SLADDR 7bit (ADDRESS), R / W (READ / WRITE)” as START FRAME in the entire frame of the I 2 C protocol, ,

“MSB 8bit(DATA)”를 MSB FRAME 으로 정의하고, “LSB 8bit(DATA)”를 LSB FRAME 으로 정의한다.“MSB 8bit(DATA)” is defined as MSB FRAME, and “LSB 8bit(DATA)” is defined as LSB FRAME.

MDIO 인터페이스 장치(100)의 프로토콜 컨버터(110)가 아두이노 보드(200)의 I2C 인터페이스 또는 SPI 인터페이스와 결합되어 아두이노 보드(200)에 MDIO 인터페이스를 지원하는 방법에 대해서 설명하면 다음과 같다.A method in which the protocol converter 110 of the MDIO interface device 100 is combined with the I 2 C interface or the SPI interface of the Arduino board 200 to support the MDIO interface to the Arduino board 200 will be described as follows. .

MDIO 인터페이스 장치(100)의 프로토콜 컨버터(110)는 START FRAME 의 R/W(READ/WRITE) 및 SLADDR[0]을 HEAD FRAME 의 OP(OP Code 2bit)에 할당하고, “00” 및 SLADDR[3:1]을 DEVADD(Device Type)에 할당한다.The protocol converter 110 of the MDIO interface device 100 allocates R/W (READ/WRITE) and SLADDR[0] of START FRAME to OP (OP Code 2bit) of HEAD FRAME, and “00” and SLADDR[3 :1] is assigned to DEVADD (Device Type).

또한, MSB FRAME의 “MSB 8bit(DATA)”와, LSB FRAME 의 “LSB 8bit(DATA)”를 ADD/DATA FRAME 의 16bit ADDRESS/DATA”에 할당한다.Also, allocate “MSB 8bit(DATA)” of MSB FRAME and “LSB 8bit(DATA)” of LSB FRAME to 16bit ADDRESS/DATA of ADD/DATA FRAME.

도 10을 참조하여. MDIO 인터페이스 장치(100)의 프로토콜 컨버터(110)가 I2C 프로토콜을 MDIO 프로토콜로 변환하는 과정은 다음과 같다.Referring to FIG. 10 . The protocol converter 110 of the MDIO interface device 100 converts the I 2 C protocol to the MDIO protocol as follows.

- 아이들 모드(IDLE) - - Idle Mode (IDLE) -

START FRAME 의 DEVADD 과 SLADDR[6:4]가 동일할 경우, MDIO 의 HEAD FRAME 을 생성한다.If START FRAME's DEVADD and SLADDR[6:4] are the same, MDIO's HEAD FRAME is created.

다음으로, OP(OP Code 2bit)가 “00”또는 “01”일 경우, 아두이노 보드(200)에 ACK 신호를 송신하고 쓰기대기모드(W_WAIT)로 진입한다.Next, when the OP (OP Code 2bit) is “00” or “01”, an ACK signal is transmitted to the Arduino board 200 and the write standby mode (W_WAIT) is entered.

이때, OP(OP Code 2bit)가 “11”또는 “10”일 경우, “MDIO frame send and Save Read Data buffer" 동작을 수행하고, 아두이노 보드(200)에 ACK 신호를 송신하고 읽기 대기모드(R_WAIT)로 진입한다.At this time, if OP (OP Code 2bit) is “11” or “10”, “MDIO frame send and Save Read Data buffer” operation is performed, ACK signal is transmitted to Arduino board 200, and read standby mode ( R_WAIT).

- 쓰기대기모드(W_WAIT) -- Write standby mode (W_WAIT) -

MSB FRAME의 “MSB 8bit(DATA)”와, LSB FRAME 의 “LSB 8bit(DATA)”를 ADD/DATA FRAME 의 16bit ADDRESS/DATA에 할당하고 아두이노 보드(200)로 ACK 신호를 송신한다.Allocate “MSB 8bit(DATA)” of MSB FRAME and “LSB 8bit(DATA)” of LSB FRAME to 16bit ADDRESS/DATA of ADD/DATA FRAME and transmit ACK signal to Arduino board (200).

- 읽기 대기모드(R_WAIT) -- Read standby mode (R_WAIT) -

ADD/DATA FRAME 의 16bit ADDRESS/DATA를 MSB FRAME의 “MSB 8bit(DATA)”와, LSB FRAME 의 “LSB 8bit(DATA)”에 대응시키고 아두이노 보드(200)로 전송한 후 ACK 신호를 송신한다.16bit ADDRESS/DATA of ADD/DATA FRAME corresponds to “MSB 8bit(DATA)” of MSB FRAME and “LSB 8bit(DATA)” of LSB FRAME, transmits to Arduino board 200, and transmits ACK signal .

도 11은 SPI 프레임 및 MDIO 프로토콜 변환방법을 나타낸 도면이고, 도 12는 SPI to MDIO 변환 알고리즘 순서도이다.11 is a diagram illustrating a method for converting an SPI frame and MDIO protocol, and FIG. 12 is a flowchart of an SPI to MDIO conversion algorithm.

도 11 및 도 12를 참조하면, SPI 프로토콜의 전체 프레임은, “instruction[7:0], ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit”으로 구성된다.11 and 12, the entire frame of the SPI protocol is composed of “instruction[7:0], ADDRESS/DATA 16 bits, DATA 16 bits”.

MDIO 인터페이스 장치(100)의 프로토콜 컨버터(110)는 SPI 프로토콜의 전체 프레임에서,The protocol converter 110 of the MDIO interface device 100 in the entire frame of the SPI protocol,

“instruction[7:0]"를 INST FRAME 으로 정의하고, “ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit”를 ADD/DATA FRAME 으로 정의한다.“instruction[7:0]” is defined as INST FRAME, and “ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit” is defined as ADD/DATA FRAME.

또한, MDIO 프로토콜의 전체 프레임은, “32bit Preamble, ST(Start of Frame 2bit), OP(OP Code 2bit), PHYADR(PHY Address 5bit), DEVADD(Device Type), TA, 16bit ADDRESS/DATA”으로 구성된다. In addition, the entire frame of the MDIO protocol consists of “32bit Preamble, ST (Start of Frame 2bit), OP (OP Code 2bit), PHYADR (PHY Address 5bit), DEVADD (Device Type), TA, 16bit ADDRESS/DATA” do.

여기에서 “32bit Preamble, ST(Start of Frame 2bit), OP(OP Code 2bit), PHYADR(PHY Address 5bit), DEVADD(Device Type)" 은 HEAD FRAME 으로 정의하고, ”16bit ADDRESS/DATA”는 ADD/DATA FRAME 으로 정의한다.Here, “32bit Preamble, ST(Start of Frame 2bit), OP(OP Code 2bit), PHYADR(PHY Address 5bit), DEVADD(Device Type)” is defined as HEAD FRAME, and “16bit ADDRESS/DATA” is defined as ADD/ It is defined as DATA FRAME.

MDIO 인터페이스 장치(100)의 프로토콜 컨버터(110)는 INST FRAME 의 “instruction[1:0]"을 HEAD FRAME 의 OP(OP Code 2bit)에 할당하고, “00” 및 instruction[4:2]을 DEVADD(Device Type)에 할당한다.The protocol converter 110 of the MDIO interface device 100 allocates “instruction [1:0]” of INST FRAME to OP (OP Code 2bit) of HEAD FRAME, and “00” and instruction [4:2] to DEVADD (Device Type).

또한, SPI ADD/DATA FRAME 의 “ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit”를 MDIO ADD/DATA FRAME 의 16bit ADDRESS/DATA”에 할당한다.Also, “ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit” of SPI ADD/DATA FRAME is allocated to 16bit ADDRESS/DATA of MDIO ADD/DATA FRAME.

- 아이들 모드(IDLE) - - Idle Mode (IDLE) -

INST FRAME 의 “instruction[7:0]"에서 HEAD FRAME 을 생성한다.Create HEAD FRAME in “instruction[7:0]” of INST FRAME.

다음으로, OP(OP Code 2bit)가 “00”또는 “01”일 경우, 쓰기대기모드(W_WAIT)로 진입한다.Next, if OP (OP Code 2bit) is “00” or “01”, write standby mode (W_WAIT) is entered.

이때, OP(OP Code 2bit)가 “11”또는 “10”일 경우, “MDIO frame send and Save Read Data buffer" 동작을 수행하고, 읽기 대기모드(R_WAIT)로 진입한다.At this time, if the OP (OP Code 2bit) is “11” or “10”, “MDIO frame send and Save Read Data buffer” operation is performed, and the read standby mode (R_WAIT) is entered.

- 쓰기대기모드(W_WAIT) -- Write standby mode (W_WAIT) -

SPI ADD/DATA FRAME 의 “ADDRESS/DATA 16bit”를 MDIO ADD/DATA FRAME 의 16bit ADDRESS/DATA에 할당하고 송신한다.Allocate “ADDRESS/DATA 16bit” of SPI ADD/DATA FRAME to 16bit ADDRESS/DATA of MDIO ADD/DATA FRAME and transmit.

- 읽기 대기모드(R_WAIT) -- Read standby mode (R_WAIT) -

MDIO ADD/DATA FRAME 의 16bit ADDRESS/DATA를 SPI의 "DATA 16bit”에 대응시키고 아두이노 보드(200)로 전송한다.16bit ADDRESS/DATA of MDIO ADD/DATA FRAME corresponds to "DATA 16bit" of SPI and transmits to Arduino board (200).

오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치는, SPI프로토콜 또는 I2C 프로토콜을 MDIO 프로토콜로 변환하여 MDIO 인터페이스를 쉽게 구현하여 테스트할 수 있도록 지원한다. 따라서 MDIO 인터페이스 전용 보드를 사용하기 어려운 환경에서 아두이노 또는 라즈베리파이 등과 같은 오픈보드를 이용하여 MDIO 인터페이스를 쉽게 구현하고 테스트할 수 있다.The MDIO interface device for open board compatibility converts the SPI protocol or the I 2 C protocol into the MDIO protocol so that the MDIO interface can be easily implemented and tested. Therefore, in an environment where it is difficult to use a dedicated MDIO interface board, it is possible to easily implement and test the MDIO interface using an open board such as Arduino or Raspberry Pi.

즉, 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치(100)는 MDIO 인터페이스를 지원하는 배터리 관리모듈(300)을 SPI, I2C 인터페이스를 지원하는 오픈보드(200)와 통신할 수 있도록 중계하는 역할을 수행한다.That is, the open board compatible MDIO interface device 100 serves to relay the battery management module 300 supporting the MDIO interface to communicate with the open board 200 supporting the SPI and I 2 C interfaces. .

본 발명의 실시예에 따른 지능형 배터리 관리 시스템은 사물 인터넷 기기를 개발할 수 있는 오픈보드에 에지 배터리관리 기능블록을 탑재하고, 오픈보드에 배터리 셀을 제어하는 배터리 관리모듈을 연결하여 배터리 관리모듈 자체가 독립형 사물 인터넷 기기로서 동작할 수 있다.An intelligent battery management system according to an embodiment of the present invention mounts an edge battery management function block on an open board capable of developing IoT devices, and connects a battery management module that controls a battery cell to the open board so that the battery management module itself It can operate as a stand-alone IoT device.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As such, those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

100 : MDIO 인터페이스 장치
110 : 프로토콜 컨버터
120 : 레벨 컨버터
200 : 오픈보드
300 : 배터리 관리모듈
400 : 배터리 셀100: MDIO interface device
110: protocol converter
120: level converter
200: open board
300: battery management module
400: battery cell

Claims (5)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 독립형 사물 인터넷 기기로서 에지에서 데이터를 처리할 수 있는 지능형 배터리 관리 시스템에 있어서,
에지 배터리관리 기능블록이 포함되며 사물 인터넷 기기를 개발하기 위한 오픈보드;
SPI 프로토콜 또는 I2C 프로토콜을 MDIO 프로토콜로 변환하는 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치; 및
상기 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치를 통해 상기 오픈보드와 연결되어 상기 에지 배터리관리 기능블록에 의해 제어되는 배터리 관리모듈;을 포함하고,
상기 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치는, 상기 오픈보드의 SPI 인터페이스 및 I2C 인터페이스와 결합되어 SPI 프로토콜 또는 I2C 프로토콜을 MDIO 프로토콜로 변환하면서 상기 오픈보드에 MDIO 인터페이스를 지원하는 프로토콜 컨버터; 및 상기 프로토콜 컨버터의 신호레벨을 변환하는 레벨 컨버터;를 포함하고,
상기 프로토콜 컨버터는, I2C 프로토콜과 MDIO 프로토콜을 상호 간에 변환함에 있어서,
I2C 프로토콜의 전체 프레임은, “ST(START), SLADDR 7bit(ADDRESS), R/W(READ/WRITE), ACK(ACKNOWLEDGMENT), MSB 8bit(DATA), ACK(ACKNOWLEDGMENT), LSB 8bit(DATA), SP(STOP)”으로 구성되고,
MDIO 프로토콜의 전체 프레임은, “32bit Preamble, ST(Start of Frame 2bit), OP(OP Code 2bit), PHYADR(PHY Address 5bit), DEVADD(Device Type), TA, 16bit ADDRESS/DATA”으로 구성되되, “32bit Preamble, ST(Start of Frame 2bit), OP(OP Code 2bit), PHYADR(PHY Address 5bit), DEVADD(Device Type)" 은 HEAD FRAME 으로 정의되고, ”16bit ADDRESS/DATA”는 ADD/DATA FRAME 으로 정의되며,
상기 프로토콜 컨버터는 I2C 프로토콜의 전체 프레임에서 “ST(START), SLADDR 7bit(ADDRESS), R/W(READ/WRITE)”를 START FRAME 으로 정의하고, “MSB 8bit(DATA)”를 MSB FRAME 으로 정의하고, “LSB 8bit(DATA)”를 LSB FRAME 으로 정의하되,
START FRAME 의 R/W(READ/WRITE) 및 SLADDR[0]을 HEAD FRAME 의 OP(OP Code 2bit)에 할당하고, “00” 및 SLADDR[3:1]을 DEVADD(Device Type)에 할당하고, MSB FRAME의 “MSB 8bit(DATA)”와, LSB FRAME 의 “LSB 8bit(DATA)”를 ADD/DATA FRAME 의 16bit ADDRESS/DATA”에 할당하는 것을 특징으로 하는 지능형 배터리 관리 시스템.
In an intelligent battery management system capable of processing data at the edge as a stand-alone Internet of Things device,
Edge battery management function block is included and an open board for developing IoT devices;
MDIO interface device for open board compatibility that converts SPI protocol or I 2 C protocol to MDIO protocol; and
A battery management module connected to the open board through the open board compatible MDIO interface device and controlled by the edge battery management functional block;
The open board compatible MDIO interface device includes a protocol converter coupled to the SPI interface and the I 2 C interface of the open board to convert the SPI protocol or the I 2 C protocol to the MDIO protocol and support the MDIO interface on the open board; And a level converter for converting the signal level of the protocol converter; includes,
The protocol converter converts between the I 2 C protocol and the MDIO protocol,
The entire frame of the I 2 C protocol is “ST (START), SLADDR 7bit (ADDRESS), R/W (READ/WRITE), ACK (ACKNOWLEDGMENT), MSB 8bit (DATA), ACK (ACKNOWLEDGMENT), LSB 8bit (DATA ), SP(STOP)”,
The entire frame of the MDIO protocol consists of “32bit Preamble, ST (Start of Frame 2bit), OP (OP Code 2bit), PHYADR (PHY Address 5bit), DEVADD (Device Type), TA, 16bit ADDRESS/DATA”, “32bit Preamble, ST(Start of Frame 2bit), OP(OP Code 2bit), PHYADR(PHY Address 5bit), DEVADD(Device Type)” is defined as HEAD FRAME, and “16bit ADDRESS/DATA” is ADD/DATA FRAME is defined as
The protocol converter defines “ST (START), SLADDR 7bit (ADDRESS), R/W (READ/WRITE)” as START FRAME in the entire frame of the I 2 C protocol, and “MSB 8bit (DATA)” as MSB FRAME , and define “LSB 8bit (DATA)” as LSB FRAME,
Allocate R/W (READ/WRITE) and SLADDR[0] of START FRAME to OP (OP Code 2bit) of HEAD FRAME, assign “00” and SLADDR[3:1] to DEVADD (Device Type), An intelligent battery management system characterized by allocating “MSB 8bit(DATA)” of MSB FRAME and “LSB 8bit(DATA)” of LSB FRAME to 16bit ADDRESS/DATA of ADD/DATA FRAME.
 독립형 사물 인터넷 기기로서 에지에서 데이터를 처리할 수 있는 지능형 배터리 관리 시스템에 있어서,
에지 배터리관리 기능블록이 포함되며 사물 인터넷 기기를 개발하기 위한 오픈보드;
SPI 프로토콜 또는 I2C 프로토콜을 MDIO 프로토콜로 변환하는 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치; 및
상기 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치를 통해 상기 오픈보드와 연결되어 상기 에지 배터리관리 기능블록에 의해 제어되는 배터리 관리모듈;을 포함하고,
상기 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치는, 상기 오픈보드의 SPI 인터페이스 및 I2C 인터페이스와 결합되어 SPI 프로토콜 또는 I2C 프로토콜을 MDIO 프로토콜로 변환하면서 상기 오픈보드에 MDIO 인터페이스를 지원하는 프로토콜 컨버터; 및 상기 프로토콜 컨버터의 신호레벨을 변환하는 레벨 컨버터;를 포함하고,
상기 프로토콜 컨버터는, SPI 프로토콜과 MDIO 프로토콜을 상호 간에 변환함에 있어서,
SPI 프로토콜의 전체 프레임은, “instruction[7:0], ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit”으로 구성되고,
MDIO 프로토콜의 전체 프레임은, “32bit Preamble, ST(Start of Frame 2bit), OP(OP Code 2bit), PHYADR(PHY Address 5bit), DEVADD(Device Type), TA, 16bit ADDRESS/DATA”으로 구성되되, “32bit Preamble, ST(Start of Frame 2bit), OP(OP Code 2bit), PHYADR(PHY Address 5bit), DEVADD(Device Type)" 은 HEAD FRAME 으로 정의되고, ”16bit ADDRESS/DATA”는 ADD/DATA FRAME 으로 정의되며,
상기 프로토콜 컨버터는 SPI 프로토콜의 전체 프레임에서 “instruction[7:0]"를 INST FRAME 으로 정의하고, “ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit”를 ADD/DATA FRAME 으로 정의하되,
INST FRAME 의 “instruction[1:0]"을 HEAD FRAME 의 OP(OP Code 2bit)에 할당하고, “00” 및 instruction[4:2]을 DEVADD(Device Type)에 할당하고, SPI ADD/DATA FRAME 의 “ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit”를 MDIO ADD/DATA FRAME 의 16bit ADDRESS/DATA”에 할당하는 것을 특징으로 하는 지능형 배터리 관리 시스템.In an intelligent battery management system capable of processing data at the edge as a stand-alone Internet of Things device,
Edge battery management function block is included and an open board for developing IoT devices;
MDIO interface device for open board compatibility that converts SPI protocol or I 2 C protocol to MDIO protocol; and
A battery management module connected to the open board through the open board compatible MDIO interface device and controlled by the edge battery management functional block;
The open board compatible MDIO interface device includes a protocol converter coupled to the SPI interface and the I 2 C interface of the open board to convert the SPI protocol or the I 2 C protocol to the MDIO protocol and support the MDIO interface on the open board; And a level converter for converting the signal level of the protocol converter; includes,
The protocol converter converts between the SPI protocol and the MDIO protocol,
The entire frame of the SPI protocol consists of “instruction[7:0], ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit”,
The entire frame of the MDIO protocol consists of “32bit Preamble, ST (Start of Frame 2bit), OP (OP Code 2bit), PHYADR (PHY Address 5bit), DEVADD (Device Type), TA, 16bit ADDRESS/DATA”, “32bit Preamble, ST(Start of Frame 2bit), OP(OP Code 2bit), PHYADR(PHY Address 5bit), DEVADD(Device Type)” is defined as HEAD FRAME, and “16bit ADDRESS/DATA” is ADD/DATA FRAME is defined as
The protocol converter defines “instruction[7:0]” as INST FRAME in the entire frame of the SPI protocol, and “ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit” as ADD/DATA FRAME,
INST FRAME “instruction[1:0]” is assigned to HEAD FRAME’s OP (OP Code 2bit), “00” and instruction[4:2] are assigned to DEVADD (Device Type), SPI ADD/DATA FRAME An intelligent battery management system characterized by allocating “ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit” of MDIO ADD/DATA FRAME to 16bit ADDRESS/DATA”.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1098503A (en) * 1996-09-24 1998-04-14 Seiko Epson Corp Interface equipment
KR102017101B1 (en) * 2017-02-02 2019-09-03 박현주 Internet of Things Security Module
KR101977748B1 (en) * 2017-07-20 2019-05-13 현대오트론 주식회사 Sensing chip, battery management system having the same, and operating method thereof
KR102256601B1 (en) 2017-11-07 2021-06-02 주식회사 엘지에너지솔루션 BMS Wake-up Apparatus, BMS and Battery pack including the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5601090B2 (en) * 2010-08-26 2014-10-08 住友電気工業株式会社 Communication device

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