KR20220112086A - Intelligent battery management system that can process data at the edge with standalone IoT devices - Google Patents

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KR20220112086A KR1020210015627A KR20210015627A KR20220112086A KR 20220112086 A KR20220112086 A KR 20220112086A KR 1020210015627 A KR1020210015627 A KR 1020210015627A KR 20210015627 A KR20210015627 A KR 20210015627A KR 20220112086 A KR20220112086 A KR 20220112086A
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Abstract

Provided is an intelligent battery management system capable of processing data at the edge as a stand-alone IoT device, which includes: an open board including an edge battery management function block to develop IoT devices; an open board compatible MDIO interface device converting the SPI protocol or I2C protocol to the MDIO protocol; 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 function 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 the edge with a standalone 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 effectively controls and manages batteries by being applied to all devices using batteries. The main functions of the battery management system (BMS) are to monitor the voltage and current of the entire battery, to prevent overcharging and overdischarge, to diagnose various faults such as sensor faults and network faults that may occur in battery management, and to control the thermal system. Basic functions such as , state of charge, depth of discharge, etc., and extended functions to calculate and predict battery conditions such as temperature, insulation, impedance, vibration, collision, ultra-high temperature, cryogenic temperature, short circuit, gas non-uniformity, health, and functional operating state of battery cells have.

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 a control function limited to a specific use scenario. In addition, the conventional battery management system (BMS: Battery Management System) is systemically connected by wire, and remains at a level in which the current state can be checked.

KRUS 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 problems, and provides an intelligent battery management system capable of processing data at the edge as a standalone 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, intelligent battery management in which the battery management module itself operates as a standalone IoT device by mounting the edge battery management function block on the open board that can develop IoT devices and connecting the battery management module that controls the battery cells to the open board 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 the intelligent battery management system capable of processing data at the edge as a standalone IoT device, the edge battery management function block is included and for developing the IoT device An intelligent battery management system is provided that includes an open board and a battery management module connected to the open board through any one interface of SPI, I 2 C and MDIO and controlled by an edge battery management function block.

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 a standalone 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 a protocol or I 2 C protocol to an MDIO protocol, and a battery management module connected to the open board through the MDIO interface device for open board compatibility 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 MDIO interface device for OPEN board compatibility included in the present invention is combined with the SPI interface and 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 characterized in that it comprises a protocol converter and a level converter for converting the 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, in the protocol converter included in the present invention, when converting 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)” of Frame 2bit), OP(OP Code 2bit), PHYADR(PHY Address 5bit), DEVADD(Device Type), TA, 16bit ADDRESS/DATA”, but “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, protocol converter is the entire 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)” is 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), “MSB 8bit(DATA)” of MSB FRAME and “LSB 8bit(DATA)” of LSB FRAME are assigned 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, when the protocol converter included in the present invention converts the SPI protocol and the MDIO protocol between each other, 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 In the entire frame of the SPI protocol, the protocol converter defines “instruction[7:0]” as INST FRAME, and “ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit” as ADD/DATA FRAME, but defines “ instruction[1:0]" to OP (OP Code 2bit) of HEAD FRAME, “00” and instruction[4:2] to DEVADD (Device Type), and “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.The 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 Internet of Things devices, and connects a battery management module that controls battery cells to the open board, so that the battery management module itself is It can operate as a standalone 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 a proposed intelligent battery management system;
2 is a configuration diagram of an intelligent battery management system according to an embodiment;
3 is a first exemplary view showing a connection state between the open board 200 and the 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 diagram of an intelligent battery management library algorithm applied to an edge battery management function block.
6 is a block diagram of an MDIO interface device 100 for open board compatibility according to an embodiment of the present invention.
7 is a detailed block diagram of the MDIO interface device 100 for open board compatibility.
8 is a view showing a pin coupling relationship between the open board and the MDIO interface device 100
9 is a diagram illustrating a method of defining and converting an I 2 C to MDIO protocol frame;
10 is a flowchart of I 2 C to MDIO conversion algorithm
11 is a diagram illustrating 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, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail enough that a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can 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 the present 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.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, and Jetson nano.

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 the open board 200 that can develop Internet of Things devices, and connects the battery management module 300 that controls the battery cells to the open board 200 to connect the battery. The management module 300 itself may 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 mounted on 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 may be implemented through the open board 200 . The open board 200 includes an edge battery management function block and an Internet of Things 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 of 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 of SPI, I 2 C, and MDIO, and is controlled by the edge battery management function block. The battery management module 300 operates by receiving driving power from the open board 200 .

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

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, as shown in FIG. 3 , the open board 200 and the battery management module 300 separated by hardware are SPI, They can be connected and communicate with each other through pins that support the I 2 C interface.

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 .

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 may communicate with each other through the MDIO interface device 100 for open board compatibility. .

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 MDIO interface device 100 for open board compatibility 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 function 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, gas non-uniformity” attached to the battery cell 400 and parameters related to battery usage time and charging/discharging are Periodically, it learns battery usage and charge/discharge time through an intelligent learning engine. Based on the learned data and trends, it is possible to perform optimal battery management and to predict failures that may occur in the battery cells 400 in advance. The intelligent learning engine may be loaded 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 in the form of firmware on the MCU of the battery management module 300 . The algorithm of the firmware includes a function of processing information through the BMS IC control and the IC and communicating with the open board 200 .

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 as follows.

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 block diagram of an MDIO interface device 100 for compatibility with an open board according to an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a detailed block diagram of an MDIO interface device 100 for compatibility with an open board, and FIG. 8 is an open board and 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 the present embodiment includes only a simple configuration to clearly explain the proposed technical idea.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 오픈보드 호환용 MDIO 인터페이스 장치(100)는 프로토콜 컨버터(110)와, 레벨 컨버터(120)를 포함하여 구성된다.6 to 8 , the MDIO interface device 100 for open board compatibility 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 an embodiment of the present invention, the MDIO interface device 100 for open board compatibility will be described as an example in which an Arduino is coupled 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-parts.

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 pin of the Arduino 200 is physically compatible with the pin 100 of the MDIO shield in hardware. Among these pins, VCC , GND pins for power supply, SPI or I 2 C pins, and multiple GPIOs for physical addresses 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 is the circuit part. That is, as shown in FIGS. 6 and 7, the protocol converter 110 and the level converter 120 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 the MDIO protocol to the 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 an 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 to determine whether the Arduino uses 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 into 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 with the Arduino board 200 and converts a signal transmitted from the Arduino board 200 through the SPI protocol or the I 2 C protocol to 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, the input and output signals of 3V and 5V levels are converted into signals of 1.2V level 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 that can connect several sensors or other microcomputers to the microcomputer marked Master in a subordinate form. 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 SDA and SCL lines to connect two signal lines to the Arduino. The other two lines are for power supply. Of the two signal lines (lines), SCL is for clock signals and SDA lines are for data transmission and reception. The I 2 C method has a disadvantage in that the communication speed is relatively slower than the SPI method because it transmits and receives data in both directions with one SDA wire. And data transmission and reception cannot be performed at the same time.

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.Conversely, the SPI method has an advantage in that the communication speed is faster than the I 2 C method because data transmission and reception are separated from each other through 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.In the I 2 C method, when an additional sensor is connected, one wire is connected to the bus line, but the SPI method requires more connecting lines. In general, SPI connection is preferred when high-speed communication such as Ethernet or memory card is required, and in most cases, it is used to communicate 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 to determine the data read/write behavior in the SPI and I 2 C protocol to the MDIO OP (operation).

<표 1><Table 1>

Figure pat00001
Figure pat00001

도 9 , 도 10 및 표 1을 참조하면 I2C 프로토콜의 전체 프레임은,Referring to Figures 9, 10 and Table 1, 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)”으로 구성된다.Consists 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 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, and ,

“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.Protocol converter 110 of MDIO interface device 100 allocates R/W (READ/WRITE) and SLADDR[0] of START FRAME to OP (OP Code 2bit) of HEAD FRAME, “00” and SLADDR[3 :1] 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, “MSB 8bit(DATA)” of MSB FRAME and “LSB 8bit(DATA)” of LSB FRAME are allocated 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.See Figure 10. A process in which the protocol converter 110 of the MDIO interface device 100 converts the I 2 C protocol into the MDIO protocol is 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 DEVADD and SLADDR[6:4] of START FRAME are the same, MDIO 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 sent 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.Match 16bit ADDRESS/DATA of ADD/DATA FRAME with “MSB 8bit(DATA)” of MSB FRAME and “LSB 8bit(DATA)” of LSB FRAME, and transmit the ACK signal after sending it to the Arduino board 200 .

도 11은 SPI 프레임 및 MDIO 프로토콜 변환방법을 나타낸 도면이고, 도 12는 SPI to MDIO 변환 알고리즘 순서도이다.11 is a diagram illustrating an SPI frame and an MDIO protocol conversion method, 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 consists of “instruction[7:0], ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit”.

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

“instruction[7:0]"를 INST FRAME 으로 정의하고, “ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit”를 ADD/DATA FRAME 으로 정의한다.Define “instruction[7:0]” as INST FRAME and “ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit” 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 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 assigns “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 assigned 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 from “instruction[7:0]” of INST FRAME.

다음으로, OP(OP Code 2bit)가 “00”또는 “01”일 경우, 쓰기대기모드(W_WAIT)로 진입한다.Next, when the OP (OP Code 2bit) is “00” or “01”, 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, 읽기 대기모드(R_WAIT)로 진입한다.At this time, if the OP (OP Code 2bit) is “11” or “10”, the “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.Match 16bit ADDRESS/DATA of MDIO ADD/DATA FRAME to “DATA 16bit” of SPI and transmit it 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.MDIO interface device for open board compatibility supports easy implementation and testing of MDIO interface by converting SPI protocol or I 2 C protocol to MDIO protocol. Therefore, in an environment where it is difficult to use an MDIO interface dedicated 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 MDIO interface device 100 for open board compatibility 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.The 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 Internet of Things devices, and connects a battery management module that controls battery cells to the open board, so that the battery management module itself is It can operate as a standalone 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 understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics thereof. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, 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)

독립형 사물 인터넷 기기로서 에지에서 데이터를 처리할 수 있는 지능형 배터리 관리 시스템에 있어서,
에지 배터리관리 기능블록이 포함되며 사물 인터넷 기기를 개발하기 위한 오픈보드; 및
상기 오픈보드와 SPI, I2C 및 MDIO 중 어느 하나의 인터페이스를 통해 연결되며 상기 에지 배터리관리 기능블록에 의해 제어되는 배터리 관리모듈;
을 포함하는 지능형 배터리 관리 시스템.
An intelligent battery management system capable of processing data at the edge as a standalone IoT device, comprising:
an open board for developing IoT devices with edge battery management function blocks; and
a battery management module connected to the open board through any one interface of SPI, I 2 C and MDIO and controlled by the edge battery management function block;
An intelligent battery management system that includes
 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 포함하는 지능형 배터리 관리 시스템.
An intelligent battery management system capable of processing data at the edge as a standalone IoT device, comprising:
an open board for developing IoT devices with edge battery management function blocks;
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 function block;
An intelligent battery management system that includes
 제2항에 있어서,
상기 OPEN 보드 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 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 배터리 관리 시스템.
3. The method of claim 2,
The MDIO interface device for OPEN board compatibility is
a protocol converter coupled 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; and
and a level converter for converting the signal level of the protocol converter.
 제3항에 있어서,
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.
4. The method of claim 3,
The protocol converter, in converting between the I 2 C protocol and the MDIO protocol,
The entire frame of 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 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), 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.
 제3항에 있어서,
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.4. The method of claim 3,
The protocol converter, in converting the SPI protocol and the MDIO protocol to each other,
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 and “ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit” as ADD/DATA FRAME in the entire frame of the SPI protocol,
Assign “instruction[1:0]” of INST FRAME to OP (OP Code 2bit) of HEAD FRAME, assign “00” and instruction[4:2] to DEVADD (Device Type), and SPI ADD/DATA FRAME Intelligent battery management system characterized by allocating “ADDRESS/DATA 16bit, DATA 16bit” of MDIO ADD/DATA FRAME to 16bit ADDRESS/DATA of MDIO ADD/DATA FRAME.
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