KR102481593B1 - 충전 장치용 통신 시스템 및 이의 자동 어드레스 할당 방법 - Google Patents

충전 장치용 통신 시스템 및 이의 자동 어드레스 할당 방법 Download PDF

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KR102481593B1
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곽형걸
박완근
이상학
정병상
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Abstract

충전 장치용 통신 시스템 및 이의 자동 어드레스 할당 방법이 개시된다. 충전 장치용 통신 시스템은, 마스터 장치, 마스터 장치와 제1 통신 선로를 통해서 연결되는 제1 슬레이브 장치, 및 제1 슬레이브 장치와 제2 통신 선로를 통해서 연결되는 제2 슬레이브 장치를 포함한다. 제1 슬레이브 장치는 마스터 장치로부터 초기화 신호를 수신하는 경우 제2 슬레이브 장치에 공급되는 통신 전원을 차단하고 마스터 장치로부터 어드레스를 할당 받는다.

Description

충전 장치용 통신 시스템 및 이의 자동 어드레스 할당 방법{COMMUNICATION SYSTEM FOR CHARGING DEVICE AND AUTOMATIC ADDRESS ASSIGNMENT METHOD THEREOF}
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 충전 장치용 통신 시스템 및 이의 자동 어드레스 할당 방법에 관한 것이다.
최근, 근거리 이동 수단으로서 전동 킥보드에 대한 관심이 증가하고 있다. 전동 킥보드는 작동이 쉽고, 별도의 자격증을 요구하지 않아 많은 사람들이 편리하게 사용할 수 있는 이점을 갖는다.
이러한 편리성으로 전동 킥보드는 취미 생활을 위해 개인이 소장하는 경우뿐만 아니라, 출퇴근용으로 많이 사용되고 있다. 이에 따라, 개인용 전동 킥보드 관련 시장이 급성장하고 있다.
또한, 전동 킥보드를 공유하는 서비스가 증가하고 있으며, 옥외에서 전동 킥보드를 충전하는 충전 장치에 대한 연구도 증가하고 있다. 전동 킥보드를 충전하기 위한 충전소에는 충전 장치가 다수개가 설치될 수 있다.
이에 따라, 충전소에 설치된 다수개의 충전 장치들을 제어하거나 동작 상태를 파악하기 위해서는 충전 장치들 간 통신을 가능하게 하는 통신 시스템이 요구된다.
문헌 1: 미국 등록특허 US 8,296,488(2012.10.23) 문헌 2: 대한민국 등록특허 10-1612834(2016.04.26)
본 발명의 목적은, 충전 장치 간 통신을 할 때 충전 장치에 대응되는 슬레이브 장치의 어드레스를 자동으로 할당할 수 있는 충전 장치용 통신 시스템 및 이의 자동 어드레스 할당 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 슬레이브 장치가 자체적으로 다음 슬레이브 장치의 존재 유무를 파악함으로써 빠른 속도로 어드레스를 할당할 수 있는 충전 장치용 통신 시스템 및 이의 자동 어드레스 할당 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 슬레이브 장치가 자신이 마지막 번째 슬레이브 장치인지 여부를 파악함으로써 종단 저항을 제어하거나 종단점에서 요구되는 동작을 자체에서 수행할 수 있는 충전 장치용 통신 시스템 및 이의 자동 어드레스 할당 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템은 제1 슬레이브 장치가 다음 스테이지의 제2 슬레이브 장치의 통신 전원을 제어한다.
구체적으로, 제1 슬레이브 장치는 마스터 장치로부터 초기화 신호를 수신하는 경우 제2 슬레이브 장치에 공급되는 통신 전원을 차단하고 마스터 장치로부터 어드레스를 할당 받는다.
일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템은 제1 슬레이브 장치가 다음 스테이지의 제2 슬레이브 장치의 존재 유무를 파악한다.
구체적으로, 제1 슬레이브 장치는 마스터 장치로부터 어드레스가 할당되면 제2 슬레이브 장치의 연결 유무를 확인하고, 제2 슬레이브 장치와 연결이 있는 경우 제2 슬레이브 장치의 통신 전원을 복구한다.
일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템은 제2 슬레이브 장치가 자신이 마지막 슬레이브 장치인지 여부를 확인한다.
구체적으로, 제2 슬레이브 장치는 마스터 장치로부터 어드레스가 할당되면 제3 슬레이브 장치의 연결 유무를 확인하고, 제3 슬레이브 장치의 연결이 없는 경우 마스터 장치에 자신이 마지막 슬레이브 장치임을 전송한다.
일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템은, 마스터 장치, 마스터 장치와 제1 통신 선로를 통해서 연결되는 제1 슬레이브 장치, 및 제1 슬레이브 장치와 제2 통신 선로를 통해서 연결되는 제2 슬레이브 장치를 포함한다. 제1 슬레이브 장치는 마스터 장치로부터 초기화 신호를 수신하는 경우 제2 슬레이브 장치에 공급되는 통신 전원을 차단하고 마스터 장치로부터 어드레스를 할당 받는다.
일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템의 자동 어드레스 할당 방법은, 제1 슬레이브 장치가 마스터 장치로부터 초기화 신호를 수신하는 경우 제2 슬레이브 장치에 공급되는 통신 전원을 차단하고 마스터 장치로부터 어드레스를 할당 받는 단계를 포함한다. 그리고, 제1 슬레이브 장치가 제2 슬레이브 장치와 연결되었는지를 확인하는 단계, 제2 슬레이브 장치의 연결이 있는 경우 제2 슬레이브 장치의 존재를 마스터 장치에게 전달하고 제2 슬레이브 장치의 통신 전원을 복구하는 단계를 포함한다. 그리고, 제2 슬레이브 장치가 마스터 장치로부터 어드레스를 할당 받는 단계를 포함한다.
실시예에 따르면, 충전 장치 간 통신을 할 때 충전 장치에 대응되는 슬레이브 장치의 어드레스를 자동으로 할당할 수 있으므로 통신 시스템의 제작 비용과 시간을 줄일 수 있다.
또한, 통신 시스템을 구축할 때 어드레스 목록을 따로 설정하거나 딥 스위치와 같은 하드웨어를 사용하여 어드레스를 할당하는 별도의 작업을 수행하지 않아도 되므로 구축 시간을 절약할 수 있다.
또한, 충전 장치가 자체적으로 다음 슬레이브 장치의 존재 유무를 파악할 수 있으므로 통신 후 반응을 살피며 다음 슬레이브 장치의 존재를 파악하는 방법보다 빠르게 어드레스를 할당할 수 있다.
또한, 충전 장치가 스스로 어드레스를 할당하고 자신이 마지막 번째인지 아닌지를 스스로 판단할 수 있으므로 충전 장치의 추가나 제거를 용이하게 할 수 있다.
또한, 충전 장치의 추가나 제거를 용이하게 할 수 있으므로 관리자의 편의성을 향상시킬 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템에서 슬레이브들 간의 연결 관계를 나타내는 회로도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템에서 슬레이브들 간의 연결 관계를 나타내는 회로도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템의 자동 어드레스 할당 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템이 적용된 충전 시스템의 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템에서 마스터와 슬레이브 간의 연결 관계를 나타내는 회로도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템에서 어드레스 할당 모드 진입 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템에서 어드레스 할당 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템에서 어드레스 할당 모드 종료 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9은 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템에서 액션을 지령하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템에서 충전 장치의 모델 번호를 요청하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템에서 충전 장치의 상태를 요청하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
전술한 목적, 수단 및 효과는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서는, 충전 장치 간 통신을 할 때 충전 장치에 대응되는 슬레이브 장치의 어드레스를 자동으로 할당할 수 있는 충전 장치용 통신 시스템 및 이의 자동 어드레스 할당 방법을 개시한다.
도 1은 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템에서 슬레이브들 간의 연결 관계를 나타내는 회로도이다.
도 1을 참고하면, 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템은 제n 슬레이브 장치(100) 및 제n+1 슬레이브 장치(200)를 포함한다.
제n 슬레이브 장치(100) 및 제n+1 슬레이브 장치(200)는 전동 킥보드를 충전하기 위한 충전 장치에 설치될 수 있다. 일례로, 제n 슬레이브 장치(100)는 제1 충전 장치의 통신 모듈에 설치될 수 있고, 제n+1 슬레이브 장치(100)는 제2 충전 장치의 통신 모듈에 설치될 수 있다.
여기서, n은 자연수이고, 1인 경우를 가정하면, 제n 슬레이브 장치(100)는 제1 통신 라인을 통해서 마스터 장치와 연결된다. 여기서, 마스터 장치는 초기화 시 자신과 연결된 제n 슬레이브 장치(100)의 어드레스를 할당하고, 제n 슬레이브 장치(100)로부터 다음 스테이지의 제n+1 슬레이브 장치(200)의 존재가 확인되면 제n+1 슬레이브 장치(200)의 어드레스를 할당한다.
일례로, 제n 슬레이브 장치(100)는 제1 통신 라인 중 2개의 통신 라인을 통해서 마스터 장치로부터 입력 전압(Vin)과 접지 전압(GND)을 수신할 수 있으며, 제1 통신 라인 중 나머지 2개의 통신 라인을 통해서 마스터 장치로부터 데이터 신호(A, B)를 수신할 수 있다.
제n+1 슬레이브 장치(200)는 제2 통신 라인을 통해서 제n 슬레이브 장치(100)와 연결되고, 제3 통신 라인을 통해서 다음 스테이지의 제n+2 슬레이브 장치와 연결된다.
일례로, 제n+1 슬레이브 장치(100)는 제2 통신 라인 중 2개의 통신 라인을 통해서 제n 슬레이브 장치(100)로부터 입력 전압(Vin)과 접지 전압(GND)을 수신할 수 있으며, 제2 통신 라인 중 나머지 2개의 통신 라인을 통해서 제n 슬레이브 장치(100)로부터 데이터 신호(A, B)를 수신할 수 있다.
이러한 제n 슬레이브 장치(100)는 다음 스테이지에 연결되는 제n+1 슬레이브 장치(200)의 입력 전압(Vin)에 대한 제어 권한을 갖는다. 여기서, 입력 전압(Vin)은 마스터 장치와 제n 슬레이브 장치(100) 간에 또는 제n 슬레이브 장치(100) 및 제n+1 슬레이브 장치(200) 간에 통신을 위한 데이터 신호(A, B)를 송수신하는데 이용되는 통신 전원으로 정의될 수 있다.
일례로, 제n 슬레이브 장치(100)는 마스터 장치로부터 초기화 신호가 수신되는 경우 제n+1 슬레이브 장치(200)에 공급되는 통신 전원을 차단할 수 있다. 그리고, 제n 슬레이브 장치(100)는 마스터 장치로부터 어드레스가 할당되는 경우 제n+1 슬레이브 장치(200)에 공급되는 통신 전원을 복구할 수 있다.
그리고, 제n 슬레이브 장치(100)는 다음 스테이지에 제n+1 슬레이브 장치(200)의 연결 유무를 판단하고, 제n+1 슬레이브 장치(200)가 연결되어 있는 경우 제n+1 슬레이브 장치(200)의 존재를 마스터 장치에 제공한다.
그리고, 제n+1 슬레이브 장치(200)는 통신 전원이 복구되는 경우 다음 스테이지에 제n+2 슬레이브 장치의 연결 유무를 판단하고, 제n+2 슬레이브 장치가 연결되어 있지 않는 경우 자신이 종단점임을 인지하여 종단점에서 요구되는 제어를 수행한다.
일례로, 제n+1 슬레이브 장치(200)는 자신이 종단점 인지 여부에 따라 종단 저항을 개방하거나 단락할 수 있다. 예를 들면, 제n+1 슬레이브 장치(200)는 자신이 종단점이 아닌 경우 종단 저항을 개방할 수 있고, 자신이 종단점인 경우 종단 저항을 단락할 수 있다.
이러한 제n 슬레이브 장치(100)는 종단 저항 제어기(110)를 포함하고, 제n+1 슬레이브 장치(200)는 종단 저항 제어기(210)를 포함한다. 일례로, 제n 슬레이브 장치(100)와 제n+1 슬레이브 장치(200) 각각에 대응되는 종단 저항 제어기(110, 210)는 통신 라인 중 데이터 신호(A, B)를 전달하는 데이터 라인들 사이에 직렬 연결되는 종단 저항(R3)과 스위치(SW2)를 포함한다.
그리고, 제n 슬레이브 장치(100)는 감지기(120)를 포함하고, 제n+1 슬레이브 장치(200)는 감지기(220)를 포함한다.
감지기(120)는 제n 슬레이브 장치(100)의 다음 스테이지에 제n+1 슬레이브 장치(200)의 연결 유무를 감지하는데 이용되고, 감지기(220)는 제n+1 슬레이브 장치(200)의 다음 스테이지에 제n+2 슬레이브 장치의 연결 유무를 감지하는데 이용된다.
일례로, 감지기(120, 220) 각각은 저항(R1), 저항(R2), 스위치(SW1) 및 감지 단자(Vsense)를 포함한다. 저항(R1)은 통신 라인 중 입력 전압 단자(Vin)와 접지 전압 단자(GND) 사이에 연결된다.
저항(R2)과 스위치(SW1)는 입력 전압 단자(Vin)와 감지 단자(Vsense) 사이에 병렬 연결되고, 감지 단자(Vsense)는 저항(R2)와 출력 전압 단자(Vout) 사이에 연결된다.
감지기(120, 220)의 감지 단자(Vsense)는 다음 스테이지의 제n+1 슬레이브 장치(200) 존재 유무에 따라 전압 레벨이 달라진다.
일례로, 제n 슬레이브 장치(100)를 포함하는 제n 충전 장치는 감지 단자(Vsense)의 전압 레벨이 전원전압(VDD)과 같으면 제n 슬레이브 장치(100)에 제n+1 슬레이브 장치(200)가 연결되어 있지 않은 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 제n 충전 장치는 감지 단자(Vsense)의 전압 레벨이 전원전압(VDD)보다 작으면 제n 슬레이브 장치(100)에 제n+1 슬레이브 장치(200)가 연결되어 있는 것으로 판단할 수 있다.
스위치(SW1)와 병렬로 연결된 저항(R2)과 입력 전압 단자(Vin)와 접지전압 단자(GND) 사이에 연결된 저항(R1)의 비를 조정하여서 다음 스테이지의 슬레이브 장치가 연결되었을 때 감지되는 감지 단자(Vsense)의 전압 레벨을 조정할 수 있다.
제n 슬레이브 장치(100)는 다음 스테이지의 슬레이브 장치가 연결되지 않았다고 판단되면 종단저항 제어부(110)의 스위치(SW2)를 단락시킨다. 스위치(SW2)의 단락에 의해 종단 저항(R2)은 데이터 신호(A, B)를 전달하는 통신라인에 병렬 연결된다.
여기서, 종단저항 제어부(110)는 다른 통신 방식이나 별도의 종단점에서 요구되는 동작이 필요한 경우 요구되는 동작에 맞게 변경되어 설계될 수 있다.
도 2는 다른 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템에서 슬레이브들 간의 연결 관계를 나타내는 회로도이다.
도 2를 참고하면, 제n 슬레이브 장치(300)와 제n+1 슬레이브 장치(400) 각각은 통신 모듈(310, 410)과 메인 모듈(320, 420)을 포함한다.
통신 모듈(310, 410)의 감지기(312, 412)는 감지 단자(Vsense)를 저항과 스위치(SW1)로부터 절연하는 절연 회로를 포함한다. 일례로, 절연 회로는 포토 커플러와 다음 스테이의 슬라이브 장치의 연결 유무에 따라 턴-온되는 스위치 소자를 포함할 수 있다.
제n 슬레이브 장치(300)와 제n+1 슬레이브 장치(400) 각각은 통신 모듈(310, 410)을 절연한 경우에 포토 커플러와 같은 절연형 스위치 소자를 이용해서 구현될 수 있다.
통신 모듈(310, 410)과 메인 모듈(320, 420)의 절연된 시스템의 경우에 다음 슬레이브 장치의 유무에 의해서 바뀌는 전압을 절연형 스위치의 구동에 사용하면 통신 모듈(310, 410)과 메인 모듈(320, 420)의 절연은 유지하면서 자동 어드레싱 기능을 수행할 수 있다.
제n 슬레이브 장치(300)와 제n+1 슬레이브 장치(400)에서, 감지 단자(Vsense)의 전압이 0V이면 다음 스테이지의 슬레이브 장치가 연결되지 않은 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 감지 단자(Vsense)의 전압이 VCC와 같으면 다음 스테이지의 슬레이브 장치가 연결된 것으로 판단 할 수 있다.
여기서, 스위치(SW1)와 병렬로 연결된 저항(R2)과 전원전압(VDD)과 접지전압(GND) 사이에 연결된 저항(R1)의 비를 조정하여서 다음 스테이지의 슬레이브 장치가 연결되었을 때 나오는 전압의 레벨이 스위치의 문턱 전압 이하게 되도록 조정할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템의 자동 어드레스 할당 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참고하면, 마스터 장치는 통신 전원이 온 되면(S11) x+n 어드레스 할당 메시지를 마스터 장치와 직접 연결된 제n 슬레이브 장치(100)에 송신한다(S12).
그리고, 마스터 장치는 제n 슬레이브 장치(100)가 마스터 장치로부터 초기화 신호를 수신하는 경우 제n+1 슬레이브 장치(200)와 연결된 통신 전원을 차단하고 마스터 장치로부터 어드레스 x+n를 할당 받는다(S13).
제n 슬레이브 장치(100)는 제n+1 슬레이브 장치(200)와 연결되었는지를 확인한다(S14).
제n 슬레이브 장치(100)는 제n+1 슬레이브 장치(200)와의 연결 유무를 확인한 결과(S15), 제n+1 슬레이브 장치(200)가 연결된 경우 제n+1 슬레이브 장치(200)의 존재를 마스터 장치에게 전달하고 제n+1 슬레이브 장치(200)의 통신 전원을 복구한다(S16).
마스터 장치는 x+n+1 어드레스 할당 메시지를 송신하고 제n+1 슬레이브 장치(200)는 x+n+1 어드레스를 할당 받는다(S17).
제n+1 슬레이브 장치(200)는 제n+2 슬레이브 장치와 연결되었는지를 확인하고, 제n+2 슬레이브 장치의 연결이 없는 경우 자신이 종단점임을 인지하고 자신의 종단 저항을 단락시킨다(S18).
그리고, 제n+1 슬레이브 장치(200)는 어드레스 할당 완료됨과 자신이 종단점임을 마스터 장치에게 전송한다(S19).
마스터 장치는 제n+1 슬레이브 장치(200)로부터 종단점 메시지를 수신하는 경우 자동 어드레싱 과정을 종료한다(S20).
이와 같이 마스터 장치는 자신과 바로 연결된 제1 슬레이브 장치부터 순차적으로 어드레스 값을 1씩 증가시키면서 자동 어드레싱을 수행한다. 여기서, 초기 어드레스 값 x는 임의의 값으로 설정될 수 있으며 어드레스 값 증가분도 임의의 값으로 설정될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템이 적용된 충전 시스템(1000)의 블록도이다.
도 4를 참고하면, 충전 시스템(1000)은 배전함(1100), 제1 충전 장치(1200), 제2 충전 장치(1300) 및 제3 충전 장치(1400)를 포함한다.
배전함(1100)은 외부로부터 인입되는 전원을 제1 충전 장치(1100)에 제공한다. 일례로, 배전함(1100)에는 분전 회로, 전력량계, 누전 차단기 및 전원 안전 장치 등이 포함될 수 있다. 배전함(1100)은 충전 장치의 본체를 접지하도록 접지 라인을 통해서 충전 장치의 본체와 연결된다.
제1 충전 장치(1200)는 무선 전력 송신기(1210) 및 제1 슬레이브 장치(1220)를 포함하고, 제2 충전 장치(1300)는 무선 전력 송신기(1310) 및 제2 슬레이브 장치(1320)를 포함한다. 그리고, 제3 충전 장치(1400)는 무선 전력 송신기(1410) 및 제3 슬레이브 장치(1420)를 포함한다.
제1 충전 장치(1200)의 무선 전력 송신기(1210)는 변환기(1214)와 마스터 장치(1212)를 포함한다. 변환기(1214)는 배전함(1100)을 통해서 입력되는 교류 전원을 직류 전압으로 변환한다. 마스터 장치(1212)는 제1 슬레이브 장치(1220), 제2 슬레이브 장치(1320) 및 제3 슬레이브 장치(1420)에 주소를 할당한다.
한편, 마스터 장치(1212)는 제1 충전 장치(1200)에 구비되는 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 마스터 장치(1212)는 충전 장치의 외부의 별도의 제어 시스템 내에 설치될 수 있다. 또는 마스터 장치(1212)는 배전함 내에 설치될 수 있다.
제1 충전 장치(1200), 제2 충전 장치(1300) 및 제3 충전 장치(1400)의 무선 전력 송신기(1210, 1310, 1410)는 충전소에 거치된 전동 킥보드의 무선 전력 수신기에 전력 신호를 제공할 수 있다.
무선 전력 송신기(1210)의 변환기(1214)는 배전함(1100)으로부터 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고 직류 전원을 제1 슬레이브 장치(1220)에 제공한다.
변환기(1214)는 직류 전원을 제2 충전 장치(1300)의 무선 전력 송신기(1310)에 제공한다. 무선 전력 송신기(1310)는 직류 전원을 제2 슬레이브 장치(1320)에 제공하고, 직류 전원을 제3 충전 장치(1400)의 무선 전력 송신기(1410)에 제공한다.
마스터 장치(1212)는 제1 통신 선로(1240)를 통해서 제1 슬레이브 장치(1220)와 연결되고, 제1 슬레이브 장치(1220)는 제2 통신 선로(1340)을 통해서 제2 슬레이브 장치(1320)와 연결되며, 제2 슬레이브 장치(1320)는 제3 통신 선로(1440)을 통해서 제3 슬레이브 장치(1420)와 연결된다.
이와 같이 마스터 장치(1212)는 제1 슬레이브 장치(1220), 제2 슬레이브 장치(1320) 및 제3 슬레이브 장치(1420)와 데이지 체인 방식으로 연결된다. 마스터 장치(1212)는 제1 슬레이브 장치(1220), 제2 슬레이브 장치(1320) 및 제3 슬레이브 장치(1420)에 데이터 신호를 제공한다.
일례로, 마스터 장치(1212)는 어드레스 할당 모드 진입, 어드레스 할당, 어드레스 할당 모드 종료, 충전 장치에 대한 액션 지령, 충전 장치의 모델 번호를 요청, 또는 충전 장치의 상태 요청 등에 대응되는 데이터 신호를 제1 슬레이브 장치(1220), 제2 슬레이브 장치(1320) 및 제3 슬레이브 장치(1420)에 제공할 수 있다.
제1 슬레이브 장치(1220)는 마스터 장치(1212)와 통신을 수행하고, 제2 충전 장치(1300)의 제2 슬레이브 장치(1320)의 통신 전원을 제어하고, 제2 슬레이브 장치(1320)의 연결 유무를 확인하며, 제2 슬레이브 장치(1320)의 연결 유무에 따라 종단 저항을 단락하거나 개방한다.
제2 슬레이브 장치(1320)는 제1 슬레이브 장치(1220)와 통신을 수행하고, 제3 충전 장치(1400)의 제3 슬레이브 장치(1420)의 통신 전원을 제어하고, 제3 슬레이브 장치(1420)의 연결 유무를 확인하며, 제3 슬레이브 장치(1420)의 연결 유무에 따라 종단 저항을 단락하거나 개방한다.
제3 슬레이브 장치(1420)는 제2 슬레이브 장치(1320)와 통신을 수행하고, 제4 슬레이브 장치의 연결 유무를 확인하며, 제4 슬레이브 장치의 연결 유무에 따라 종단 저항을 단락하거나 개방한다. 그리고, 제3 슬레이브 장치(1420)는 자신이 종단점임을 통신 라인을 통해서 마스터 장치(1212)에 제공한다.
도 5는 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템에서 마스터와 슬레이브 간의 연결 관계를 나타내는 회로도이다.
도 5를 참고하면, 마스터 장치(500)는 통신 선로를 통해서 제1 슬레이브 장치(600)와 연결되고, 제1 슬레이브 장치(600)는 통신 선로를 통해서 제2 슬레이브 장치(700)와 연결된다. 일례로, 통신 선로는 통신 전원(5V)과 접지 전원(GND)을 전달하는 전원 라인과 데이터 신호(A, B)를 전달하는 데이터 라인을 포함할 수 있다.
제1 슬레이브 장치(600)와 제2 슬레이브 장치(700)는 전원 스위치(610) 및 감지 라인(620)을 포함한다.
제1 슬레이브 장치(600)는 전원 스위치(610)를 통해서 제2 슬레이브 장치(700)의 통신 전원(5V)을 제어하고, 감지 라인(620)을 통해서 제2 슬레이브 장치(700)의 연결 유무를 확인한다.
그리고, 제2 슬레이브 장치(700)는 전원 스위치(610)를 통해서 제3 슬레이브 장치의 통신 전원(5V)을 제어하고, 감지 라인(620)을 통해서 제3 슬레이브 장치의 연결 유무를 확인한다.
충전 장치에 적용되는 통신 시스템의 초기화 동작을 설명하면 다음과 같다. 마스터 장치(500)에 데이지 체인 방식으로 제1 슬레이브 장치(600)와 제2 슬레이브 장치(700)가 연결되는 것을 예시한다. 일례로, 제1 슬레이브 장치(600)는 제1 충전 장치에 설치될 수 있고, 제2 슬레이브 장치(700)는 제2 충전 장치에 설치될 수 있다.
먼저, 제1 슬레이브 장치(600)는 마스터 장치(500)로부터 초기화 메시지를 수신하는 경우 제2 슬레이브 장치(700)의 통신 전원(5V)을 차단하고, 자신의 종단 저항을 단락한다.
그리고, 마스터 장치(500)는 제1 슬레이브 장치(600)에 어드레스를 할당한다. 일례로, 제1 슬레이브 장치(600)에 '01'의 주소가 할당될 수 있다. 제1 슬레이브 장치(600)는 어드레스 할당이 완료되었음을 마스터 장치(500)에 전달하고, 제2 슬레이브 장치(700)의 연결을 확인하여 제2 슬레이브 장치(700)의 존재를 마스터 장치(500)에 전달한다.
제1 슬레이브 장치(600)는 제2 슬레이브 장치(700)의 통신 전원(5V)을 복구하고, 자신의 종단 저항을 개방한다. 제2 슬레이브 장치(600)는 제3 슬레이브 장치의 통신 전원(5V)을 차단하고, 자신의 종단 저항을 단락한다.
마스터 장치(500)는 제2 슬레이브 장치(700)에 어드레스를 할당한다. 일례로, 제2 슬레이브 장치(700)에는 '10'의 주소가 할당될 수 있다. 제2 슬레이브 장치(700)는 어드레스 할당이 완료되었음을 마스터 장치(500)에 전달하고, 제3 슬레이브 장치의 연결을 확인하여 제3 슬레이브 장치의 연결이 없음을 마스터 장치(500)에 전달한다.
제2 슬레이브 장치(700)는 어드레스 할당이 완료되었음을 마스터 장치(500)에 통지한다. 이때, 제2 슬레이브 장치(700)는 다음 스테이지의 통신 전원 차단을 유지하고, 종단 저항 단락을 유지한다.
이와 같은 방식으로 마스터 장치(500)는 제1 슬레이브 장치(600)와 제2 슬레이브 장치(700)의 어드레스를 자동으로 할당한다.
한편, 통신 라인용 케이블을 노이즈를 줄이기 위해 꼬임 선(Twisted-pair)으로 사용될 수 있으며, 특성 임피던스가 120Ω인 케이블을 사용할 수 있다. 그리고, 충전 장치간 전위차 극복이나 노이즈 영향을 덜 받도록 통신 신호를 포토 커플러를 포함하는 절연 회로로 절연해 줄 수 있다.
마스터 장치(500)에서 제1 슬레이브 장치(600)와 제2 슬레이브 장치(700)의 어드레스를 할당하는 기능을 설명하면 다음과 같다.
도 6은 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템에서 어드레스 할당 모드 진입 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템에서 어드레스 할당 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템에서 어드레스 할당 모드 종료 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에서, 마스터 장치(500)와 슬레이브 장치들(600, 700) 간의 직렬 통신을 위한 데이터 포맷이나 프로토콜에 대한 설명은 생략한다. 일례로, 마스터 장치(500)와 슬레이브 장치들(600, 700)은 RS485 통신 인터페이스의 프로토콜로 데이터를 송수신할 수 있다.
도 6을 참고하면, 마스터 장치는 어드레스 할당 모드 진입에 대응하는 데이터를 다수의 충전 장치에 어드레스 할당 모드 진입을 요청한다. 일례로, 데이터 중 'CRC0, CRC1'은 데이터 오류 여부를 확인하기 위한 체크섬 데이터로 정의될 수 있다.
충전 장치는 체크섬 데이터를 통해 데이터에 오류가 있는 것으로 확인되는 경우 마스터 장치(500)에 데이터를 재 요청할 수 있다.
다수의 충전 장치들은 마스터 장치로부터 어드레스 할당 모드 진입에 대응하는 데이터를 수신하는 경우 즉각 모든 동작을 중단하고 초기화 상태로 진입한다.
이때, 마스터 장치와 직접 연결된 제1 충전 장치는 슬롯 넘버가 할당이 되지 않은 나머지 충전 장치들의 통신 전원을 차단한다. 여기서, 슬롯 넘버는 각 충전 장치들에 할당되는 어드레스 값으로 정의될 수 있다.
도 7을 참고하면, 제1 충전 장치는 마스터 장치로부터 슬롯 넘버를 할당 받고, 자신과 연결되는 제2 충전 장치의 유무를 확인하며, 제2 충전 장치의 연결 유무를 나타내는 데이터를 마스터 장치에 회신한다.
제1 충전 장치는 제2 충전 장치가 연결된 경우 제2 충전 장치의 존재를 마스터 장치(500)에 회신하고, 통신 전원을 제2 충전 장치에 공급한다. 그리고, 제1 충전 장치는 자신과 연결된 제2 통신 장치가 없는 경우 제2 통신 장치의 연결이 없음을 마스터 장치(500)에 회신한다.
도 8을 참고하면, 마스터 장치(500)는 제2 충전 장치로부터 제3 충전 장치의 연결이 없음을 수신하는 경우 어드레스 할당 모드 종료 데이터를 제1 충전 장치와 제2 충전 장치에 제공한다.
제1 충전 장치와 제2 충전 장치는 어드레스 할당 모드 종료 데이터를 수신하는 경우 대기 상태로 진입한다. 여기서, 대기 상태는 전동 킥보드 충전을 위하여 대기하는 상태로 정의될 수 있다.
도 9은 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템에서 액션을 지령하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참고하면, 마스터 장치는 슬롯 넘버에 해당되는 충전 장치에 대하여 동작을 지시하는 데이터를 전송한다. 그러면, 슬롯 넘버에 대응되는 충전 장치는 해당 동작을 수행한다.
일례로, 액션 지령 데이터 '0x01'는 정상 동작 지시를 나타낼 수 있고, 액션 지령 데이터 '0x02'는 동작 중지 지시를 나타낼 수 있다. 액션 지령 데이터 '0x09'는 리-부팅 지시를 나타낼 수 있고, 액션 지령 데이터'0x11'는 비인가 아이디를 가지는 전동 킥보드에 대한 충전 동작을 중지하는 지시를 나타낼 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템에서 충전 장치의 모델 번호를 요청하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참고하면, 마스터 장치는 슬롯 넘버에 해당되는 충전 장치의 모델 번호를 요청한다. 일례로, 충전 장치의 무선 전력 송신기의 모델 번호를 요청할 수 있다. 그러면, 슬롯 넘버에 대응되는 충전 장치는 무선 전력 송신기의 모델 번호를 마스터 장치에 제공한다.
도 11은 일 실시예에 따른 충전 장치용 통신 시스템에서 충전 장치의 상태를 요청하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참고하면, 마스터 장치는 슬롯 넘버에 해당되는 충전 장치의 상태를 요청한다. 그러면, 슬롯 넘버에 대응되는 충전 장치는 자신의 상태 데이터를 마스터 장치에 제공한다. 그리고, 충전 장치는 자신의 상태 데이터와 함께 순시 전송 전력량을 나타내는 데이터를 전송할 수 있다.
일례로, 충전 장치의 상태 데이터'0x01'는 무선 전력 수신기 없음, 동작 대기 상태를 나타낼 수 있고,'0x02'는 마스터 장치의 지시로 동작 중지된 상태를 나타낼 수 있다.
그리고, 충전 장치의 상태 데이터 '0x06'은 무선 전력 수신기 있음, 정상 충전 중 상태를 나타낼 수 있고, '0x09'는 슬레이브 장치 부팅 중인 상태를 나타낼 수 있다. 여기서, 무선 전력 수신기는 전동 킥보드에 설치되어 충전 장치의 무선 전력 송신기로부터 전력 신호를 수신하고, 전력 신호를 직류 전압으로 변환하며, 직류 전압을 정전압으로 레귤레이트하여 전동 킥보드의 배터리 셀들을 충전하는 기기이다.
그리고, 충전 장치의 상태 데이터'0x0a'는 무선 전력 수신기가 진입하여 아이디 확인 전 상태를 나타낼 수 있고,'0x0b'는 무선 전력 수신기가 진입하여 아이디 확인 요청 중 상태를 나타낼 수 있다. 충전 장치의 상태 데이터 '0x10'은 완충된 전동 킥보드가 있는 상태를 나타낼 수 있고,'0x11'는 비인가 무선 전력 수신기가 있어 마스터 장치의 지시로 동작 중지인 상태를 나타낼 수 있다.
충전 장치의 상태 데이터'0x12'는 무선 전력 수신기가 있으며 아이디 획득 실패로 동작 중지된 상태를 나타낼 수 있고,'0x13'는 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 이물질이 있어 과열 방지를 위해 동작 중지된 상태를 나타낼 수 있다.
충전 장치의 상태 데이터 '0x14'은 무선 전력 송신기가 과열되어 동작 중지된 상태를 나타낼 수 있고, '0x15'는 순간 출력 전력이 비정상적으로 높아 동작 중지된 상태를 나타낼 수 있고, '0x16'는 기타 현상으로 동작이 중지된 상태를 나타낼 수 있다.
한편, 실시예들은 전동 킥보드를 충전하는 충전 장치들 간의 통신 시스템을 예시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 다수의 장치들 간의 직렬 통신이 필요한 시스템에 적용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
<제1 실시예>
100: 제n 슬레이브 장치 110: 감지기
120: 종단 저항 제어기
200: 제n+1 슬레이브 장치 210: 감지기
220: 종단 저항 제어기
<제2 실시예>
300: 제n 슬레이브 장치 310: 통신 모듈
312: 감지기 320: 메인 모듈
400: 제n+1 슬레이브 장치 410: 통신 모듈
412: 감지기 420: 메인 모듈
<제3 실시예>
1000: 충전 시스템 1100: 배전함
1200: 제1 충전 장치 1210: 무선 전력 송신기
1212: 마스터 1214: 변환기
1220: 제1 슬레이브 장치 1240: 제1 통신 라인
1300: 제2 충전 장치 1310: 무선 전력 송신기
1320: 제2 슬레이브 장치 1340: 제2 통신 라인
1400: 제3 충전 장치 1410: 무선 전력 송신기
1420: 제3 슬레이브 장치 1440: 제3 통신 라인
<제4 실시예>
500: 마스터 600: 제1 슬레이브 장치
610: 통신 전원 스위치 620: 감지 라인
700: 제2 슬레이브 장치

Claims (20)

  1. 마스터 장치;
    상기 마스터 장치와 제1 통신 선로를 통해서 연결되는 제1 슬레이브 장치; 및
    상기 제1 슬레이브 장치와 제2 통신 선로를 통해서 연결되는 제2 슬레이브 장치를 포함하고,
    상기 제1 슬레이브 장치는, 상기 마스터 장치로부터 초기화 신호를 수신하는 경우 상기 제2 슬레이브 장치에 공급되는 통신 전원을 차단하고, 상기 마스터 장치로부터 어드레스를 할당 받으며,
    상기 제1 통신 선로와 상기 제2 통신 선로는 전원을 전달하는 전원 라인과 데이터 신호를 전달하는 데이터 라인을 포함하고,
    상기 제2 슬레이브 장치는 상기 전원 라인과 연결된 감지 단자의 전원 레벨에 따라 다음 스테이지의 슬레이브 장치의 연결 유무를 판단하고, 다음 스테이지의 슬레이브 장치가 연결되지 않은 것으로 판단되면 종단 저항을 상기 데이터 라인에 병렬 연결하는 충전 장치용 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 슬레이브 장치는 상기 제2 슬레이브 장치의 통신 전원을 차단하는 경우 자신의 종단 저항을 단락하는 충전 장치용 통신 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 슬레이브 장치는 상기 마스터 장치로부터 어드레스가 할당되면 상기 제2 슬레이브 장치의 연결 유무를 확인하는 충전 장치용 통신 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 슬레이브 장치는 상기 제2 슬레이브 장치와 연결이 있는 경우 상기 제2 슬레이브 장치의 존재를 상기 마스터 장치에게 전달하고 상기 제2 슬레이브 장치의 통신 전원을 복구하는 충전 장치용 통신 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 슬레이브 장치는 상기 제2 슬레이브 장치의 통신 전원이 복구되면 자신의 종단 저항을 개방하는 충전 장치용 통신 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 슬레이브 장치는 통신 전원이 복구되면 제3 슬레이브 장치의 통신 전원을 차단하고 자신의 종단 저항을 단락하는 충전 장치용 통신 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 슬레이브 장치는, 상기 마스터 장치로부터 어드레스가 할당되면 상기 제3 슬레이브 장치의 연결 유무를 확인하는 충전 장치용 통신 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 슬레이브 장치는, 상기 제3 슬레이브 장치와 연결이 없는 경우 상기 제3 슬레이브 장치의 통신 전원 차단과 자신의 종단 저항 단락을 유지하는 충전 장치용 통신 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 슬레이브 장치는 자신이 마지막 번째이고 어드레스 할당이 완료되었음을 상기 마스터 장치에게 전송하는 충전 장치용 통신 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 슬레이브 장치 및 상기 제2 슬레이브 장치는, 다음 스테이지의 슬레이브 장치의 연결 유무를 감지하는 감지기를 포함하는 충전 장치용 통신 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 감지기는
    통신 선로의 입력전압 단자와 접지전압 단자 사이에 연결되는 제1 저항;
    상기 입력 전압 단자와 상기 감지 단자 사이에 연결되는 제2 저항;
    상기 제2 저항과 병렬 연결되는 제1 스위치; 및
    상기 제2 저항과 상기 제1 스위치와 상기 통신 선로의 출력전압 단자 사이에 연결되는 상기 감지 단자;
    를 포함하는 충전 장치용 통신 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 감지기는, 상기 감지 단자의 전압 레벨에 따라 다음 슬레이브 장치의 연결 유무를 확인하는 충전 장치용 통신 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 감지 단자를 상기 제1 저항, 상기 제2 저항, 상기 제1 스위치로부터 절연하는 절연 회로를 더 포함하고, 상기 절연 회로는 포토 커플러를 포함하는 충전 장치용 통신 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 슬레이브 장치 및 상기 제2 슬레이브 장치는, 자신이 마지막 번째인지 여부에 따라 상기 종단 저항을 단락하거나 개방하는 종단 저항 제어기를 포함하는 충전 장치용 통신 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 종단 저항 제어기는 통신 선로의 데이터 단자들 사이에 직렬 연결되는 종단 저항과 제2 스위치를 포함하는 충전 장치용 통신 시스템.
  16. 마스터 장치; 상기 마스터 장치와 제1 통신 선로를 통해서 연결되는 제1 슬레이브 장치; 및 상기 제1 슬레이브 장치와 제2 통신 선로를 통해서 연결되는 제2 슬레이브 장치를 포함하는 충전 장치용 통신 시스템에 있어서,
    (a) 상기 제1 슬레이브 장치가 상기 마스터 장치로부터 초기화 신호를 수신하는 경우 상기 제2 슬레이브 장치에 공급되는 통신 전원을 차단하고 상기 마스터 장치로부터 어드레스를 할당 받는 단계;
    (b) 상기 제1 슬레이브 장치는 상기 제2 슬레이브 장치와 연결되었는지를 확인하는 단계;
    (c) 상기 제1 슬레이브 장치는, 상기 제2 슬레이브 장치의 연결이 있는 경우 상기 제2 슬레이브 장치의 존재를 상기 마스터 장치에게 전달하고 상기 제2 슬레이브 장치의 통신 전원을 복구하는 단계; 및
    (d) 상기 제2 슬레이브 장치는 상기 마스터 장치로부터 어드레스를 할당 받는 단계를 포함하고,
    상기 제1 통신 선로와 상기 제2 통신 선로는 전원을 전달하는 전원 라인과 데이터 신호를 전달하는 데이터 라인을 포함하고,
    상기 제2 슬레이브 장치는 상기 전원 라인과 연결된 감지 단자의 전원 레벨에 따라 다음 스테이지의 슬레이브 장치의 연결 유무를 판단하는 단계; 및
    상기 제2 슬레이브 장치는 다음 스테이지의 슬레이브 장치가 연결되지 않은 것으로 판단되면 종단 저항을 상기 데이터 라인에 병렬 연결하는 단계를 더 포함하는 충전 장치용 통신 시스템의 자동 어드레스 할당 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 제1 슬레이브 장치는 자신의 종단 저항을 단락하는 충전 장치용 통신 시스템의 자동 어드레스 할당 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 상기 제1 슬레이브 장치는 상기 제2 슬레이브 장치의 통신 전원이 복구되면 자신의 종단 저항을 개방하는 충전 장치용 통신 시스템의 자동 어드레스 할당 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서, 상기 제2 슬레이브 장치는 제3 슬레이브 장치의 통신 전원을 차단하고 자신의 종단 저항을 단락하는 충전 장치용 통신 시스템의 자동 어드레스 할당 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    (e) 상기 제2 슬레이브 장치는 상기 제3 슬레이브 장치의 연결이 없는 경우 어드레스 할당이 완료됨과 자신이 마지막 번째임을 상기 마스터 장치에게 전송하는 단계를 더 포함하는 충전 장치용 통신 시스템의 자동 어드레스 할당 방법.
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CN116684389A (zh) * 2023-08-02 2023-09-01 苏州路之遥科技股份有限公司 地址自动分配方法及具有其的主机、从机和通信设备
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