KR102672245B1 - Apparatus for managing communication power source of battery pack - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 팩의 마이크로컨트롤러 유닛이 슬립 모드 상태에 있는 경우에도, 배터리 팩의 통신 유닛으로 공급되는 전원을 효과적으로 관리할 수 있는 배터리 팩 통신 전원 관리 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치는, 배터리 셀, 마이크로컨트롤러 유닛 및 통신 유닛이 구비된 배터리 팩에서, 상기 배터리 셀로부터 상기 통신 유닛으로 구동을 위해 공급되는 통신 전원을 관리하는 장치로서, 상기 배터리 셀로부터 상기 통신 유닛으로 통신 전원이 공급되는 통신 전원 경로상에 위치한 션트 저항을 구비하고, 상기 션트 저항 양단의 전압을 출력할 수 있도록 구성된 전압 출력 모듈; 상기 전압 출력 모듈로부터 출력된 전압과 기준 전압을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 마이크로컨트롤러 유닛으로 웨이크업 신호를 전송할 수 있도록 구성된 웨이크업 모듈; 및 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 슬립 모드에 있는 경우에만, 상기 웨이크업 신호가 상기 웨이크업 모듈로부터 상기 마이크로컨트롤러 유닛으로 전송될 수 있도록 구성된 턴온 모듈을 포함한다.The present invention discloses a battery pack communication power management device that can effectively manage power supplied to a communication unit of a battery pack even when the microcontroller unit of the battery pack is in a sleep mode. A battery pack communication power management device according to the present invention is a device for managing communication power supplied from the battery cell to the communication unit for driving in a battery pack equipped with a battery cell, a microcontroller unit, and a communication unit, a voltage output module including a shunt resistor located on a communication power path through which communication power is supplied from a battery cell to the communication unit, and configured to output a voltage across both ends of the shunt resistor; a wake-up module configured to compare the voltage output from the voltage output module with a reference voltage and transmit a wake-up signal to the microcontroller unit according to the comparison result; and a turn-on module configured to enable the wake-up signal to be transmitted from the wake-up module to the microcontroller unit only when the microcontroller unit is in a sleep mode.

Description

배터리 팩 통신 전원 관리 장치{Apparatus for managing communication power source of battery pack}Battery pack communication power management device {Apparatus for managing communication power source of battery pack}

본 발명은 배터리 관리 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 팩의 마이크로컨트롤러 유닛이 슬립 모드 상태에 있는 경우에도, 배터리 팩의 통신 유닛으로 공급되는 전원을 효과적으로 관리할 수 있는 배터리 관리 기술에 관한 것이다.The present invention relates to battery management technology, and more specifically, to a battery management technology that can effectively manage power supplied to a communication unit of a battery pack even when the microcontroller unit of the battery pack is in a sleep mode. .

배터리는 휴대폰, 랩탑 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드 등의 모바일 디바이스뿐만 아니라 전기로 구동되는 자동차(EV, HEV, PHEV)나 대용량 전력 저장 장치(ESS) 등의 분야로까지 그 적용 분야가 급속도로 확산되고 있다. The application of batteries is rapidly expanding not only to mobile devices such as mobile phones, laptop computers, smartphones, and smart pads, but also to electric vehicles (EV, HEV, PHEV) and large-capacity power storage systems (ESS). It is becoming.

이러한 배터리의 가장 중요한 구성 중 하나는, 충전 및 방전을 통해 에너지를 저장 및 방출할 수 있는 이차 전지라 할 수 있다. 일반적으로 배터리 팩에는 하나 이상의 이차 전지(배터리 셀)가 포함된다. 특히, 최근에는 자동차나 ESS와 같은 중대형 배터리의 개발 및 사용이 확대되고 있는데, 이러한 중대형 배터리의 경우 수십 개 내지 수백 개 이상의 이차 전지가 사용되기도 한다.One of the most important components of these batteries is a secondary battery that can store and release energy through charging and discharging. Typically, a battery pack includes one or more secondary cells (battery cells). In particular, the development and use of medium-to-large batteries such as automobiles and ESS has been expanding recently, and in the case of these medium-to-large batteries, dozens to hundreds or more secondary batteries may be used.

또한, 배터리에는 이러한 이차 전지뿐 아니라, 마이크로컨트롤러 유닛(MCU)이나 통신 유닛과 같은 다양한 유닛들이 포함된 경우가 많다. 예를 들어, 자동차용 배터리 팩 등에 포함된 마이크로컨트롤러 유닛은, 배터리 팩과 자동차의 모터, 또는 배터리 팩과 제너레이터나 전장품 사이에서 충전 및 방전이 이루어질 때, 그러한 충전과 방전을 제어하는 역할을 수행할 수 있다. 이를테면, 마이크로컨트롤러 유닛은, 배터리 팩의 충방전 전류나 전압의 크기 등의 정상 여부를 판단하여, 배터리 팩의 충방전 경로 상에 위치한 스위치의 온오프를 제어할 수 있다.In addition, batteries often include not only secondary batteries, but also various units such as microcontroller units (MCUs) and communication units. For example, a microcontroller unit included in an automobile battery pack plays a role in controlling the charging and discharging when charging and discharging occurs between the battery pack and the car's motor, or between the battery pack and the generator or electrical equipment. You can. For example, the microcontroller unit may determine whether the charge/discharge current or voltage level of the battery pack is normal and control the on/off of a switch located on the charge/discharge path of the battery pack.

그리고, 통신 유닛은, 배터리 팩 내부의 여러 부품 사이, 또는 배터리 팩과 배터리 팩 외부의 장치 사이에서, 유선 또는 무선으로 통신을 수행하도록 할 수 있다. 이러한 통신 유닛은, 배터리에 구비된 이차 전지로부터 구동을 위한 전원을 공급받을 수 있다. Additionally, the communication unit may perform wired or wireless communication between various components inside the battery pack or between the battery pack and devices outside the battery pack. This communication unit can receive power for driving from a secondary cell included in the battery.

이러한 통신 유닛은, 칩과 같은 형태로 마이크로컨트롤러 유닛과 함께 배터리 팩 내부에 포함될 수 있다. 특히, 통신 유닛은, IC(Integrated Circuit)의 형태로 구성될 수 있는데, 이 경우 통신 유닛은 통신 IC로 지칭되기도 한다. 이러한 통신 유닛은, 마이크로컨트롤러 유닛과 함께 BMS(Battery Managements System)에 탑재될 수 있다.This communication unit may be included inside the battery pack along with a microcontroller unit in a chip-like form. In particular, the communication unit may be configured in the form of an IC (Integrated Circuit), in which case the communication unit is also referred to as a communication IC. This communication unit may be mounted in a Battery Management System (BMS) together with a microcontroller unit.

일반적으로, 이러한 통신 유닛은, 허용 전압치가 정해져 있다. 예를 들어, BMS에 탑재된 통신 IC는, 구동용 전원(통신 전원)이 5V 내지 13V의 범위에서 공급되어야 하며, 이러한 범위를 넘어서는 경우 파손이나 손상, 오동작 등이 유발될 수 있다. 다만, 정상적인 상태에서는, 마이크로컨트롤러 유닛이 통신 유닛으로 공급되는 통신 전원의 크기를 감지하고, 적절한 조치를 취하도록 할 수 있다. Generally, these communication units have a set allowable voltage value. For example, for the communication IC mounted on the BMS, the driving power (communication power) must be supplied in the range of 5V to 13V, and if this range is exceeded, breakage, damage, malfunction, etc. may occur. However, in normal conditions, the microcontroller unit can detect the amount of communication power supplied to the communication unit and take appropriate action.

그런데, 특정 상황에서는 마이크로컨트롤러 유닛이 슬립 모드에 있을 수 있다. 예를 들어, 차량용 배터리 팩에서 차량의 시동이 꺼지고 주차 등이 된 상태에서는, 마이크로컨트롤러 유닛이 슬립 모드에 놓일 수 있다. 이러한 슬립 상태에서는, 마이크로컨트롤러 유닛이 통신 유닛으로 공급되는 통신 전원의 크기를 감지하지 못할 수 있다. 따라서, 통신 전원의 크기가 통신 유닛의 허용 범위를 넘어 통신 유닛으로 공급되는 경우임에도 불구하고, 마이크로컨트롤러 유닛이 적절한 조치를 취하지 못해, 통신 유닛이 비정상적으로 전류를 소모하거나 손상 내지 파손, 또는 오동작되는 등의 문제가 발생할 수 있다.However, in certain situations, the microcontroller unit may be in sleep mode. For example, in a vehicle battery pack, when the vehicle's engine is turned off and the vehicle is parked, the microcontroller unit may be placed in a sleep mode. In this sleep state, the microcontroller unit may not be able to detect the level of communication power supplied to the communication unit. Therefore, even if the size of the communication power exceeds the allowable range of the communication unit and is supplied to the communication unit, the microcontroller unit fails to take appropriate measures, causing the communication unit to abnormally consume current, be damaged, damaged, or malfunction. Problems such as these may occur.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 배터리 팩의 마이크로컨트롤러 유닛이 슬립 모드 상태에 있더라도, 통신 유닛으로 공급되는 전원이 비정상적으로 높은 경우, 신속하게 처리가 가능하게 하는 배터리 팩 통신 전원 관리 장치와 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention was created to solve the above problems, and is a battery pack that enables rapid processing when the power supplied to the communication unit is abnormally high even if the microcontroller unit of the battery pack is in sleep mode. The purpose is to provide a pack communication power management device, a battery pack including the same, and a vehicle.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood from the following description and will be more clearly understood by practicing the present invention. Additionally, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means and combinations thereof indicated in the patent claims.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치는, 배터리 셀, 마이크로컨트롤러 유닛 및 통신 유닛이 구비된 배터리 팩에서, 상기 배터리 셀로부터 상기 통신 유닛으로 구동을 위해 공급되는 통신 전원을 관리하는 장치로서, 상기 배터리 셀로부터 상기 통신 유닛으로 통신 전원이 공급되는 통신 전원 경로상에 위치한 션트 저항을 구비하고, 상기 션트 저항 양단의 전압을 출력할 수 있도록 구성된 전압 출력 모듈; 상기 전압 출력 모듈로부터 출력된 전압과 기준 전압을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 마이크로컨트롤러 유닛으로 웨이크업 신호를 전송할 수 있도록 구성된 웨이크업 모듈; 및 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 슬립 모드에 있는 경우에만, 상기 웨이크업 신호가 상기 웨이크업 모듈로부터 상기 마이크로컨트롤러 유닛으로 전송될 수 있도록 구성된 턴온 모듈을 포함한다.A battery pack communication power management device according to the present invention for achieving the above object is a battery pack equipped with a battery cell, a microcontroller unit, and a communication unit, and the communication power is supplied from the battery cell to the communication unit for driving. A device for managing power, comprising: a voltage output module including a shunt resistor located on a communication power path through which communication power is supplied from the battery cell to the communication unit, and configured to output a voltage across both ends of the shunt resistor; a wake-up module configured to compare the voltage output from the voltage output module with a reference voltage and transmit a wake-up signal to the microcontroller unit according to the comparison result; and a turn-on module configured to enable the wake-up signal to be transmitted from the wake-up module to the microcontroller unit only when the microcontroller unit is in a sleep mode.

여기서, 상기 웨이크업 모듈은, 상기 전압 출력 모듈로부터 출력된 전압이 기준 전압보다 큰 경우, 상기 마이크로컨트롤러 유닛으로 상기 웨이크업 신호를 전송하도록 구성될 수 있다.Here, the wake-up module may be configured to transmit the wake-up signal to the microcontroller unit when the voltage output from the voltage output module is greater than the reference voltage.

또한, 상기 턴온 모듈은, 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 슬립 모드에 있는 경우, 상기 배터리 셀로부터 상기 웨이크업 모듈로 전원이 공급되도록 구성될 수 있다.Additionally, the turn-on module may be configured to supply power from the battery cell to the wake-up module when the microcontroller unit is in a sleep mode.

또한, 상기 전압 출력 모듈은, 증폭기를 더 구비하여 상기 션트 저항 양단의 전압을 증폭하여 출력하도록 구성될 수 있다.Additionally, the voltage output module may further include an amplifier to amplify and output the voltage across the shunt resistor.

또한, 상기 웨이크업 모듈은, 2개의 입력 단자와 1개의 출력 단자를 구비하는 비교기를 구비할 수 있다.Additionally, the wake-up module may be provided with a comparator having two input terminals and one output terminal.

또한, 상기 웨이크업 모듈은, 상기 비교기의 2개의 입력 단자 중, 제1 입력 단자에는 상기 전압 출력 모듈의 출력 단자가 직접 연결되고, 제2 입력 단자에는 기준 전원이 연결될 수 있다.Additionally, the wake-up module may have the output terminal of the voltage output module directly connected to the first input terminal among the two input terminals of the comparator, and a reference power source may be connected to the second input terminal.

또한, 상기 웨이크업 모듈은, 상기 비교기의 출력 단자가 상기 마이크로컨트롤러 유닛의 웨이크업 단자로 직접 연결될 수 있다.Additionally, in the wake-up module, the output terminal of the comparator may be directly connected to the wake-up terminal of the microcontroller unit.

또한, 상기 턴온 모듈은, FET 및 풀업 저항을 구비할 수 있다.Additionally, the turn-on module may include a FET and a pull-up resistor.

또한, 상기 턴온 모듈의 FET는, 드레인 단자가 상기 웨이크업 모듈로 구동 전원이 공급되는 웨이크업 전원 경로에 연결되고, 소스 단자가 접지에 연결되도록 구성될 수 있다.Additionally, the FET of the turn-on module may be configured such that its drain terminal is connected to a wake-up power path through which driving power is supplied to the wake-up module, and its source terminal is connected to ground.

또한, 상기 턴온 모듈의 풀업 저항은, 상기 웨이크업 전원 경로 상에서, 상기 통신 전원 경로와 상기 웨이크업 전원 경로가 연결된 제1 노드와 상기 FET의 드레인 단자와 상기 웨이크업 전원 경로가 연결된 제2 노드 사이에 위치하도록 구성될 수 있다.In addition, the pull-up resistance of the turn-on module is between a first node on the wake-up power path to which the communication power path and the wake-up power path are connected and a second node to which the drain terminal of the FET and the wake-up power path are connected. It can be configured to be located in .

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치를 포함한다.Additionally, a battery pack according to the present invention for achieving the above object includes a battery pack communication power management device according to the present invention.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치를 포함한다.Additionally, a vehicle according to the present invention for achieving the above object includes a battery pack communication power management device according to the present invention.

본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 팩에 구비된 마이크로컨트롤러 유닛, 특히 BMS에 구비된 마이크로컨트롤러 유닛이 슬립 모드에 있는 상태에서, 배터리 팩에 구비된 통신 유닛으로 과도한 전원이 공급되는 경우, 마이크로컨트롤러 유닛을 신속하게 웨이크업되도록 할 수 있다.According to one aspect of the present invention, when excessive power is supplied to the communication unit provided in the battery pack while the microcontroller unit provided in the battery pack, especially the microcontroller unit provided in the BMS, is in sleep mode, the microcontroller unit The unit can be woken up quickly.

따라서, 마이크로컨트롤러 유닛이 슬립 모드 상태에 있는 경우에도, 과전류 등으로 인해 배터리가 방전되거나 통신 유닛이 파손 또는 손상되는 등의 문제가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.Therefore, even when the microcontroller unit is in a sleep mode, it is possible to effectively prevent problems such as battery discharge or communication unit breakage or damage due to overcurrent.

더욱이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 저항 소자, OP AMP, FET와 같은 기본적인 회로 소자만으로 마이크로컨트롤러 유닛의 웨이크업 회로를 구성할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 부품 소자만으로 이루어진 회로 구성만으로, 본 발명에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치의 구현이 가능하다. 그리고, 본 발명에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치를 구현하기 위해, 별도의 IC와 같은 제어 유닛이나 별도의 전원 공급부가 추가로 마련될 필요가 없다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치나 이를 포함하는 배터리 팩을 제조하는데 있어서, 구조가 간단해지고, 제조 비용 및 시간이 크게 증대되지 않을 수 있다.Moreover, according to one embodiment of the present invention, a wake-up circuit of a microcontroller unit can be constructed using only basic circuit elements such as a resistor element, an OP AMP, and a FET. In particular, according to one embodiment of the present invention, it is possible to implement the battery pack communication power management device according to the present invention only with a circuit configuration consisting of only the above components. Additionally, in order to implement the battery pack communication power management device according to the present invention, there is no need to additionally provide a control unit such as a separate IC or a separate power supply unit. Therefore, in manufacturing the battery pack communication power management device or the battery pack including the same according to the present invention, the structure is simplified and the manufacturing cost and time may not be significantly increased.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 회로도이다.
도 3은, 마이크로컨트롤러 유닛이 웨이크업 모드 상태에 있는 경우 도 2에 도시된 배터리 팩 통신 전원 관리 장치의 동작의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는, 마이크로컨트롤러 유닛이 슬립 모드 상태에 있는 경우 도 2에 도시된 배터리 팩 통신 전원 관리 장치의 동작의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention described later. Therefore, the present invention includes the matters described in such drawings. It should not be interpreted as limited to only .
1 is a block diagram schematically showing the functional configuration of a battery pack communication power management device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a circuit diagram schematically showing the configuration of a battery pack communication power management device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of the operation of the battery pack communication power management device shown in FIG. 2 when the microcontroller unit is in a wake-up mode.
FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of the operation of the battery pack communication power management device shown in FIG. 2 when the microcontroller unit is in a sleep mode state.
Figure 5 is a diagram schematically showing the configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately use the concept of terms to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not entirely represent the technical idea of the present invention, so at the time of filing the present application, various options that can replace them are available. It should be understood that equivalents and variations may exist.

본 발명에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치는, 배터리 팩에 적용될 수 있다. 그리고, 이러한 배터리 팩에는, 배터리 셀, 마이크로컨트롤러 유닛 및 통신 유닛이 구비될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치는, 배터리 셀로부터 통신 유닛으로 구동을 위해 공급되는 전원인 통신 전원을 관리할 수 있다.The battery pack communication power management device according to the present invention can be applied to a battery pack. And, this battery pack may be equipped with a battery cell, a microcontroller unit, and a communication unit. In particular, the battery pack communication power management device according to the present invention can manage communication power, which is power supplied from a battery cell to a communication unit for driving.

여기서, 배터리 셀은, 충전 및 방전을 직접 수행하는 이차 전지로서, 배터리 팩에 하나 이상 포함될 수 있다. 특히, 이러한 배터리 셀은, 배터리 팩의 출력 및/또는 용량을 증대하기 위해, 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있다. Here, the battery cell is a secondary battery that directly performs charging and discharging, and may be included in one or more battery packs. In particular, these battery cells may be connected in series and/or parallel to increase the output and/or capacity of the battery pack.

마이크로컨트롤러 유닛은, MCU라고도 하며, 일반적으로 배터리 팩의 배터리 관리 장치에서 각종 제어나 연산 작업을 수행할 수 있다. 통상적으로, 배터리 팩에는 배터리 관리 시스템(BMS)이 포함될 수 있는데, 마이크로컨트롤러 유닛은, 칩의 형태로서 이러한 배터리 관리 시스템(BMS)에 탑재되어, 프로세서로서의 각종 처리 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 마이크로컨트롤러 유닛은, 배터리 팩의 과전압 내지 과전류 여부, 충전 스위치 및 방전 스위치의 제어, SOC(State Of Charge)나 SOH(State Of Health) 추정 등의 작업을 수행할 수 있다. 이러한 마이크로컨트롤러 유닛은, ASIC(Application Specific Integrated Circuit)과 같이 다양한 제품으로 구현될 수 있다.A microcontroller unit, also called an MCU, is generally capable of performing various control or calculation tasks in the battery management device of a battery pack. Typically, a battery pack may include a battery management system (BMS), and a microcontroller unit may be mounted on the battery management system (BMS) in the form of a chip to perform various processing operations as a processor. For example, the microcontroller unit can perform tasks such as determining whether the battery pack is overvoltage or overcurrent, controlling the charging switch and discharging switch, and estimating State Of Charge (SOC) or State Of Health (SOH). These microcontroller units can be implemented as various products, such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit).

통신 유닛은, 배터리 팩 내부의 여러 구성 요소 사이, 또는 해당 배터리 팩과 배터리 팩 외부의 다른 구성요소 사이에서 유선 또는 무선 방식으로 통신이 수행되도록 할 수 있다. 예를 들어, 하나의 배터리 팩에는, 마스터 BMS와 슬레이브 BMS가 포함될 수 있는데, 통신 유닛은, 마스터 BMS와 슬레이브 BMS 각각에 구비되어, 이들 사이의 통신이 수행되도록 할 수 있다. 다른 예로, 차량용 배터리 팩의 경우, BMS에 구비된 통신 유닛은, 차량의 ECU(Electronic Control Unit)와 같은 배터리 팩 외부의 다른 장치와 유선 또는 무선 등의 방식으로 통신이 수행되도록 할 수 있다. The communication unit may enable communication to be performed in a wired or wireless manner between various components within the battery pack or between the battery pack and other components external to the battery pack. For example, one battery pack may include a master BMS and a slave BMS, and a communication unit may be provided in each of the master BMS and the slave BMS to enable communication between them. As another example, in the case of a vehicle battery pack, the communication unit provided in the BMS may enable communication with other devices external to the battery pack, such as the vehicle's ECU (Electronic Control Unit), through wired or wireless methods.

이러한 통신 유닛은, 칩과 같은 형태로 배터리 팩, 특히 배터리 팩의 BMS에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩의 BMS에는, 통신 유닛으로서, CAN(Controller Area Network) 통신을 위해 사용되는 CAN IC, LIN(Local Interconnect Network) 통신을 위해 사용되는 LIN IC, 이더넷 통신을 위해 사용되는 Ethernet IC 등과 같은 다양한 통신 IC가 구비할 수 있다. 통신 유닛은, 그 기능을 수행하기 위해 전원이 공급되어야 한다. 이때, 통신 유닛은, 해당 배터리 팩에 구비된 배터리 셀로부터 구동을 위한 전원, 다시 말해 통신 전원을 공급받을 수 있다.This communication unit may be mounted in a chip-like form on a battery pack, particularly the BMS of the battery pack. For example, in the BMS of a battery pack, as communication units, CAN IC is used for CAN (Controller Area Network) communication, LIN IC is used for LIN (Local Interconnect Network) communication, and Ethernet IC is used for Ethernet communication. Various communication ICs such as the like may be provided. The communication unit must be powered to perform its function. At this time, the communication unit may receive power for driving, that is, communication power, from the battery cells provided in the battery pack.

이러한 배터리 셀, 마이크로컨트롤러 유닛 및 통신 유닛은, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 배터리 셀, 마이크로컨트롤러 유닛 및 통신 유닛이 채용될 수 있으며, 본 발명은 이들 각각에 대하여 특정 형태로 한정되지 않는다. 따라서, 본 명세서에서는 이러한 배터리 셀, 마이크로컨트롤러 유닛 및 통신 유닛에 대한 상세한 설명을 생략한다.As such battery cells, microcontroller units, and communication units, various battery cells, microcontroller units, and communication units known at the time of filing of the present invention may be employed, and the present invention is not limited to a specific form for each of them. Therefore, detailed descriptions of these battery cells, microcontroller units, and communication units are omitted in this specification.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치(100)의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.Figure 1 is a block diagram schematically showing the functional configuration of a battery pack communication power management device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치(100)는, 전압 출력 모듈(110), 웨이크업 모듈(120) 및 턴온 모듈(130)을 구비할 수 있다.Referring to FIG. 1, the battery pack communication power management device 100 according to the present invention may include a voltage output module 110, a wake-up module 120, and a turn-on module 130.

상기 전압 출력 모듈(110)은, 통신 전원 경로 상에 흐르는 전류의 크기를 측정하도록 구성될 수 있다. 여기서, 통신 전원 경로란, 도 1에서 P1으로 표시된 바와 같이, 배터리 셀(10)로부터 통신 유닛(30)으로 전원이 공급되는 경로라 할 수 있다. 통신 유닛(30)은 그 기능을 수행할 수 있도록 일정 수준 이상의 전원이 공급되어야 한다. 이때, 통신 유닛(30)의 구동을 위한 전원이 통신 전원이라 할 수 있으며, 통신 전원이 공급되는 경로가 바로 통신 전원 경로(P1)라 할 수 있다. 특히, 통신 유닛(30)은, 구동을 위한 통신 전원을 배터리 셀(10)로부터 공급받을 수 있다. 따라서, 통신 전원 경로(P1)는, 배터리 셀(10)과 통신 유닛(30) 사이에 구비될 수 있다.The voltage output module 110 may be configured to measure the amount of current flowing on the communication power path. Here, the communication power path can be said to be a path through which power is supplied from the battery cell 10 to the communication unit 30, as indicated by P1 in FIG. 1. The communication unit 30 must be supplied with power above a certain level to perform its function. At this time, the power for driving the communication unit 30 can be said to be a communication power, and the path through which the communication power is supplied can be said to be the communication power path (P1). In particular, the communication unit 30 can receive communication power for driving from the battery cell 10. Accordingly, the communication power path P1 may be provided between the battery cell 10 and the communication unit 30.

전압 출력 모듈(110)은, 션트 저항을 구비할 수 있다. 이러한 션트 저항은, 일반적인 저항 소자로서 구성될 수 있으며, 특히 배터리 셀(10)과 통신 유닛(30) 사이의 통신 전원 경로(P1) 사이에 위치할 수 있다. 즉, 션트 저항은 2개의 단자를 구비할 수 있는데, 일단은 배터리 셀(10) 측에 연결되고, 타단은 통신 유닛(30) 측에 연결될 수 있다. 그리고, 상기 전압 출력 모듈(110)은, 이러한 션트 저항 양단의 전압을 출력할 수 있도록 구성될 수 있다.The voltage output module 110 may include a shunt resistor. This shunt resistor may be configured as a general resistance element, and may be particularly located between the communication power path P1 between the battery cell 10 and the communication unit 30. That is, the shunt resistor may have two terminals, one end of which may be connected to the battery cell 10, and the other end may be connected to the communication unit 30. Additionally, the voltage output module 110 may be configured to output the voltage across the shunt resistor.

상기 웨이크업 모듈(120)은, 전압 출력 모듈(110)로부터 출력된 전압과 기준 전압을 비교하도록 구성될 수 있다. 즉, 전압 출력 모듈(110)이 션트 저항 양단의 전압을 출력하여 그 신호를 전송하면, 상기 웨이크업 모듈(120)은 그러한 신호를 수신할 수 있다. 그리고, 웨이크업 모듈(120)은, 전압 출력 모듈(110)로부터 수신된 션트 저항 양단의 전압 출력값을 기준 전압과 비교할 수 있다. 이를 위해, 상기 웨이크업 모듈(120)은, 기준 전압을 입력받을 수 있다. 또한, 상기 웨이크업 모듈(120)은, 전압 출력값과 기준 전압의 비교 결과에 따라 마이크로컨트롤러 유닛(20)으로 웨이크업 신호를 전송하도록 구성될 수 있다.The wake-up module 120 may be configured to compare the voltage output from the voltage output module 110 with a reference voltage. That is, when the voltage output module 110 outputs the voltage across the shunt resistor and transmits the signal, the wake-up module 120 can receive such a signal. Additionally, the wake-up module 120 may compare the voltage output value across the shunt resistor received from the voltage output module 110 with a reference voltage. For this purpose, the wake-up module 120 may receive a reference voltage. Additionally, the wake-up module 120 may be configured to transmit a wake-up signal to the microcontroller unit 20 according to a comparison result between the voltage output value and the reference voltage.

일반적으로, 마이크로컨트롤러 유닛(20)의 동작 상태는, 정상적으로 기능을 수행하는 웨이크업 모드와 그 기능을 수행하지 않고 대기 상태에 있는 슬립 모드로 구분될 수 있다. 상기 턴온 모듈(130)은, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 슬립 모드 상태에 있는지 여부에 따라, 웨이크업 모듈(120)에 의한 마이크로컨트롤러 유닛(20)으로의 웨이크업 신호 전송 여부를 제어할 수 있다. 여기서, 웨이크업 신호는, 마이크로컨트롤러 유닛(20)을 슬립 모드에서 웨이크업 상태로 전환시키는 신호라 할 수 있다. 즉, 웨이크업 신호가 마이크로컨트롤러 유닛(20)으로 전송되면, 슬립 모드 상태에 있던 마이크로컨트롤러 유닛(20)은, 정상적으로 동작을 수행할 수 있는 웨이크업 모드 상태로 전환될 수 있다.In general, the operating state of the microcontroller unit 20 can be divided into a wake-up mode that performs its function normally and a sleep mode that is in a standby state without performing its function. The turn-on module 130 may control whether to transmit a wake-up signal to the microcontroller unit 20 by the wake-up module 120, depending on whether the microcontroller unit 20 is in a sleep mode. . Here, the wake-up signal can be said to be a signal that switches the microcontroller unit 20 from sleep mode to wake-up state. That is, when a wake-up signal is transmitted to the microcontroller unit 20, the microcontroller unit 20, which was in the sleep mode, can be converted to a wake-up mode state in which it can operate normally.

특히, 상기 턴온 모듈(130)은, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 슬립 모드에 있는 경우에만 웨이크업 신호가 마이크로컨트롤러 유닛(20)으로 전송되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 턴온 모듈(130)은, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 웨이크업 모드에 있는 경우에는 웨이크업 모듈(120)로부터 마이크로컨트롤러 유닛(20)으로 웨이크업 신호가 전송되지 않고, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 슬립 모드에 있는 경우에는 웨이크업 모듈(120)로부터 마이크로컨트롤러 유닛(20)으로 웨이크업 신호가 전송되도록 구성될 수 있다.In particular, the turn-on module 130 may be configured to transmit a wake-up signal to the microcontroller unit 20 only when the microcontroller unit 20 is in a sleep mode. That is, the turn-on module 130 does not transmit a wake-up signal from the wake-up module 120 to the microcontroller unit 20 when the microcontroller unit 20 is in the wake-up mode, and the microcontroller unit ( When 20 is in a sleep mode, a wake-up signal may be transmitted from the wake-up module 120 to the microcontroller unit 20.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 통신 유닛(30)으로 공급되는 통신 전원의 전압 크기에 따라 마이크로컨트롤러 유닛(20)의 웨이크업 여부가 결정될 수 있다. 따라서, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 슬립 모드에 있는 상태에서, 통신 유닛(30)으로 유입되는 전류의 크기가 너무 크거나 너무 작은 경우, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 웨이크업되어 마이크로컨트롤러 유닛(20)에 의한 조치가 적절하게 이루어질 수 있다.According to this configuration of the present invention, whether to wake up the microcontroller unit 20 can be determined depending on the voltage level of the communication power supplied to the communication unit 30. Therefore, when the microcontroller unit 20 is in the sleep mode, if the size of the current flowing into the communication unit 30 is too large or too small, the microcontroller unit 20 wakes up and the microcontroller unit 20 ) measures can be taken appropriately.

특히, 웨이크업 모듈(120)은, 전압 출력 모듈(110)로부터 출력된 전압이 기준 전압보다 큰 경우, 웨이크업 신호를 전송하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 웨이크업 모듈(120)은, 전압 출력 모듈(110)로부터 출력된 전압이 일정 수준 이상이면, 마이크로컨트롤러 유닛(20)으로 웨이크업 신호를 전송하여 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 슬립 모드에서 웨이크업 모드로 전환되도록 할 수 있다. 여기서, 기준 전압은, 통신 유닛(30), BMS, 배터리 팩 등의 사양에 따라 미리 정해질 수 있다. 그리고, 이러한 기준 전압은, 전압 출력에 의해 실제 출력된 값과 비교될 수 있다.In particular, the wake-up module 120 may be configured to transmit a wake-up signal when the voltage output from the voltage output module 110 is greater than the reference voltage. That is, when the voltage output from the voltage output module 110 is above a certain level, the wake-up module 120 transmits a wake-up signal to the microcontroller unit 20 so that the microcontroller unit 20 is in sleep mode. You can switch to wake-up mode. Here, the reference voltage may be predetermined according to the specifications of the communication unit 30, BMS, battery pack, etc. And, this reference voltage can be compared with the actual output value through voltage output.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 통신 유닛(30)으로 공급되는 전류가 과다한 경우, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 웨이크업될 수 있다. 따라서, 마이크로컨트롤러 유닛(20)에 의해 적절한 조치가 이루어지도록 함으로써, 통신 유닛(30)으로 비정상적인 전류가 일정 시간 이상 흘러서 발생할 수 있는 문제, 이를테면 불필요한 전류 소모에 의한 배터리 방전, 통신 유닛(30)의 손상 내지 파손이나, 오작동 문제 등을 방지할 수 있다.According to this configuration of the present invention, when the current supplied to the communication unit 30 is excessive, the microcontroller unit 20 can be woken up. Therefore, by ensuring that appropriate measures are taken by the microcontroller unit 20, problems that may occur due to abnormal current flowing into the communication unit 30 for more than a certain period of time, such as battery discharge due to unnecessary current consumption, Damage, breakage, malfunction, etc. can be prevented.

또한, 본 발명에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치(100)에서, 웨이크업 모듈(120)은, 웨이크업 신호를 마이크로컨트롤러 유닛(20)으로 공급하는 동작을 수행하기 위해 전원 공급이 필요할 수 있다. 이때, 이러한 웨이크업 모듈(120)의 동작 수행을 위한 전원을 웨이크업 전원이라 할 수 있으며, 이러한 웨이크업 전원이 공급되는 경로를 웨이크업 전원 경로라 할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 웨이크업 모듈(120)은, 배터리 셀(10)로부터 웨이크업 전원을 공급받을 수 있다. 따라서, 웨이크업 전원 경로는, 도 1에서 P2로 표시된 바와 같이, 배터리 셀(10)과 웨이크업 모듈(120) 사이에 구비된다고 할 수 있다.Additionally, in the battery pack communication power management device 100 according to the present invention, the wake-up module 120 may require power supply to perform an operation of supplying a wake-up signal to the microcontroller unit 20. At this time, the power for performing the operation of the wake-up module 120 can be referred to as wake-up power, and the path through which this wake-up power is supplied can be referred to as the wake-up power path. In particular, in one embodiment of the present invention, the wake-up module 120 may receive wake-up power from the battery cell 10. Accordingly, the wake-up power path can be said to be provided between the battery cell 10 and the wake-up module 120, as indicated by P2 in FIG. 1.

이러한 구성에서, 상기 턴온 모듈(130)은, 웨이크업 전원 경로(P2)의 웨이크업 전원 공급을 제어할 수 있다. 이를 위해, 상기 턴온 모듈(130)의 적어도 일부는, 웨이크업 전원 경로(P2) 상에 위치할 수 있다. 특히, 상기 턴온 모듈(130)은, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 슬립 모드에 있는 경우, 배터리 셀(10)로부터 웨이크업 모듈(120)로 웨이크업 전원이 공급되도록 구성될 수 있다. 반면, 상기 턴온 모듈(130)은, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 웨이크업 상태에 있는 경우, 배터리 셀(10)로부터 웨이크업 모듈(120)로 웨이크업 전원이 공급되지 않도록 구성될 수 있다. 따라서, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 웨이크업 상태에 있다면, 웨이크업 모듈(120)이 구동되지 않으므로, 웨이크업 신호가 마이크로컨트롤러 유닛(20)으로 전송되지 않을 수 있다.In this configuration, the turn-on module 130 can control the wake-up power supply of the wake-up power path (P2). To this end, at least a portion of the turn-on module 130 may be located on the wake-up power path (P2). In particular, the turn-on module 130 may be configured to supply wake-up power from the battery cell 10 to the wake-up module 120 when the microcontroller unit 20 is in a sleep mode. On the other hand, the turn-on module 130 may be configured so that wake-up power is not supplied from the battery cell 10 to the wake-up module 120 when the microcontroller unit 20 is in a wake-up state. Accordingly, if the microcontroller unit 20 is in a wake-up state, the wake-up module 120 is not driven, and therefore a wake-up signal may not be transmitted to the microcontroller unit 20.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 슬립 모드 상태에 있는 경우에만 웨이크업 모듈(120)이 자동적으로 구동되도록 함으로써, 보다 신속하면서도 효율적으로 마이크로컨트롤러 유닛(20)의 웨이크업이 가능해질 수 있다.According to this configuration of the present invention, the wake-up module 120 is automatically driven only when the microcontroller unit 20 is in the sleep mode, so that the microcontroller unit 20 can be woken up more quickly and efficiently. It can become possible.

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 회로도이다.FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing the configuration of a battery pack communication power management device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 전압 출력 모듈(110)은, 션트 저항(111) 이외에 증폭기(112)를 더 구비할 수 있다. 여기서, 증폭기(112)는, 션트 저항(111) 양단의 전압을 증폭하여 출력하도록 구성될 수 있다. 특히, 션트 저항(111) 양단의 전압값은 작게 설계되어 전압값이 크지 않을 수 있다. 하지만, 증폭기(112)를 통해, 션트 저항(111) 양단의 전압값은 크게 증폭될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 션트 저항(111)의 저항값이 작게 설계될 수 있으므로, 배터리 셀(10)로부터 통신 유닛(30)으로 공급되는 통신 전원 경로 상에서, 션트 저항(111)에 의한 전력 소모를 줄일 수 있다. Referring to FIG. 2, the voltage output module 110 may further include an amplifier 112 in addition to the shunt resistor 111. Here, the amplifier 112 may be configured to amplify and output the voltage across both ends of the shunt resistor 111. In particular, the voltage value across the shunt resistor 111 is designed to be small, so the voltage value may not be large. However, through the amplifier 112, the voltage value across the shunt resistor 111 can be greatly amplified. According to this configuration, the resistance value of the shunt resistor 111 can be designed to be small, thereby reducing power consumption by the shunt resistor 111 on the communication power path supplied from the battery cell 10 to the communication unit 30. You can.

특히, 이러한 증폭기(112)는, 도 2에 도시된 바와 같이, OP AMP(OPerating AMPlifier; 연산 증폭기)로 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 증폭기(112)의 두 입력단(+ 입력 단자, - 입력 단자)은, 션트 저항(111) 양단에 연결될 수 있다. 그리고, 상기 증폭기(112)의 하나의 출력단은, 웨이크업 모듈(120)로 직접 연결될 수 있다. 따라서, 션트 저항(111) 양단의 전압은, 증폭기(112)로 입력되어 증폭된 후, 출력되어 웨이크업 모듈(120)로 입력될 수 있다.In particular, this amplifier 112 may be implemented as an operating amplifier (OP AMP), as shown in FIG. 2. In this case, the two input terminals (+ input terminal, - input terminal) of the amplifier 112 may be connected to both ends of the shunt resistor 111. And, one output terminal of the amplifier 112 may be directly connected to the wake-up module 120. Accordingly, the voltage across both ends of the shunt resistor 111 may be input to the amplifier 112, amplified, and then output and input to the wake-up module 120.

한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 증폭기(112)는 구동용 전원을 공급받기 위한 전원 입력단이 구비될 수 있다. 특히, 증폭기(112)는 배터리 셀(10)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 예를 들어, 증폭기(112)는, 2개의 전원 입력단을 구비하며, 하나의 전원 입력단은 통신 전원 경로(P1), 이를테면 N1 노드에 연결되고 다른 하나의 전원 입력단은 접지될 수 있다.Meanwhile, although not shown in the drawing, the amplifier 112 may be provided with a power input terminal for receiving driving power. In particular, the amplifier 112 may receive power from the battery cell 10. For example, the amplifier 112 has two power input terminals, one power input terminal may be connected to the communication power path (P1), such as the N1 node, and the other power input terminal may be grounded.

또한, 도 2를 참조하면, 상기 웨이크업 모듈(120)은, 비교기(121)를 구비할 수 있다. 여기서, 비교기(121)는, 2개의 입력 단자와 1개의 출력 단자를 구비할 수 있다. 웨이크업 모듈(120)은, 이러한 비교기(121)를 통해, 전압 출력 모듈(110)의 출력값, 이를테면 션트 저항(111) 양단의 전압값에 대한 증폭값을 기준값과 비교할 수 있다. Additionally, referring to FIG. 2, the wake-up module 120 may include a comparator 121. Here, the comparator 121 may have two input terminals and one output terminal. The wakeup module 120 may compare the output value of the voltage output module 110, such as an amplified value for the voltage value across the shunt resistor 111, with a reference value through the comparator 121.

특히, 상기 웨이크업 모듈(120)은, 비교기(121)의 2개의 입력 단자 중, 어느 하나의 입력 단자(제1 입력 단자)에 전압 출력 모듈(110)의 출력 단자가 직접 연결될 수 있다. 그리고, 웨이크업 모듈(120)은, 다른 하나의 입력 단자(제2 입력 단자)에 기준 전원(V_ref)이 연결될 수 있다. 또한, 상기 웨이크업 모듈(120)은, 비교기(121)의 출력 단자가 마이크로컨트롤러 유닛(20)(MCU)의 웨이크업 단자(웨이크업 핀)로 직접 연결될 수 있다.In particular, in the wake-up module 120, the output terminal of the voltage output module 110 may be directly connected to one of the two input terminals (the first input terminal) of the comparator 121. In addition, the wake-up module 120 may have a reference power source (V_ref) connected to another input terminal (second input terminal). Additionally, in the wake-up module 120, the output terminal of the comparator 121 may be directly connected to the wake-up terminal (wake-up pin) of the microcontroller unit 20 (MCU).

따라서, 상기 웨이크업 모듈(120)은, 전압 출력 모듈(110)의 증폭기(112)에 의해 증폭된 출력 전압과 기준 전압을, 비교기(121)를 통해 비교할 수 있다. 그리고, 상기 웨이크업 모듈(120)은, 이와 같은 비교 결과에 따라 서로 다른 신호를 출력할 수 있다. 즉, 상기 웨이크업 모듈(120)의 비교기(121)는, 2개의 입력값을 비교하고, 비교 결과에 따라 마이크로컨트롤러 유닛(20)(MCU)으로의 출력이 달라지도록 구성될 수 있다.Accordingly, the wake-up module 120 can compare the output voltage amplified by the amplifier 112 of the voltage output module 110 and the reference voltage through the comparator 121. And, the wake-up module 120 may output different signals according to the comparison results. That is, the comparator 121 of the wake-up module 120 may be configured to compare two input values and vary the output to the microcontroller unit 20 (MCU) depending on the comparison result.

더욱이, 상기 웨이크업 모듈(120)의 비교기(121)는, 도 2에 도시된 바와 같이, OP AMP로 구현될 수 있다. 이 경우, 비교기(121)의 2개의 입력 단자 중, 제1 입력 단자는 + 입력 단자이고, 제2 입력 단자는 - 입력 단자일 수 있다. 여기서, 전압 출력 모듈(110)의 증폭기(112)도 OP AMP로 구현된 경우, 웨이크업 모듈(120)의 OP AMP의 + 입력 단자에는 전압출력 모듈의 OP AMP의 출력 단자가 직접 연결될 수 있다. 그리고, 웨이크업 모듈(120)의 OP AMP의 - 입력 단자에는 기준 전원(V_ref)의 양극 단자가 연결될 수 있다. 이때, 기준 전원(V_ref)의 음극 단자는 접지(GND)될 수 있다. 따라서, 증폭기(112)의 출력 전압은 비교기(121)의 + 입력 단자로 입력되고, 비교기(121)의 - 입력 단자에는 기준 전압이 공급될 수 있다. 그러므로, 비교기(121)는, 2개의 입력 단자로 입력된 증폭기(112)의 증폭 전압과 기준 전압을 서로 비교할 수 있다. 여기서, 기준 전원(V_ref)은, 비교기(121)로 기준 전압을 공급하는 전압 공급 소스이다. 특히, 상기 기준 전원(V_ref)은, 기준 전압을 고정적으로 공급할 수 있다. 즉, 상기 기준 전원은, 동일한 크기의 전압을 비교기(121)의 하나의 입력단에 계속해서 공급할 수 있다.Moreover, the comparator 121 of the wake-up module 120 may be implemented as an OP AMP, as shown in FIG. 2. In this case, among the two input terminals of the comparator 121, the first input terminal may be a + input terminal, and the second input terminal may be a - input terminal. Here, if the amplifier 112 of the voltage output module 110 is also implemented as an OP AMP, the output terminal of the OP AMP of the voltage output module may be directly connected to the + input terminal of the OP AMP of the wake-up module 120. Also, the positive terminal of the reference power supply (V_ref) may be connected to the - input terminal of the OP AMP of the wake-up module 120. At this time, the negative terminal of the reference power source (V_ref) may be grounded (GND). Accordingly, the output voltage of the amplifier 112 may be input to the + input terminal of the comparator 121, and the reference voltage may be supplied to the - input terminal of the comparator 121. Therefore, the comparator 121 can compare the amplified voltage of the amplifier 112 and the reference voltage input to the two input terminals. Here, the reference power source (V_ref) is a voltage supply source that supplies a reference voltage to the comparator 121. In particular, the reference power source (V_ref) can supply a reference voltage fixedly. That is, the reference power supply can continuously supply a voltage of the same magnitude to one input terminal of the comparator 121.

또한, 웨이크업 모듈(120)의 OP AMP의 출력 단자는, 마이크로컨트롤러 유닛(20)의 웨이크업 단자에 직접 연결될 수 있다. 여기서, 마이크로컨트롤러 유닛(20)의 웨이크업 단자는, 웨이크업 모듈(120)로부터 신호를 입력받아 웨이크업될 수 있도록 구성된 단자로서, 웨이크업 핀으로 지칭될 수도 있다. 웨이크업 모듈(120)의 OP AMP로부터 웨이크업 단자로 일정 신호가 입력되면, 마이크로컨트롤러 유닛(20)은 슬립 모드에서 웨이크업 모드로 전환되고, 이후 웨이크업 상태로서 각종 기능을 수행할 수 있다. Additionally, the output terminal of the OP AMP of the wake-up module 120 may be directly connected to the wake-up terminal of the microcontroller unit 20. Here, the wake-up terminal of the microcontroller unit 20 is a terminal configured to be woken up by receiving a signal from the wake-up module 120, and may also be referred to as a wake-up pin. When a certain signal is input from the OP AMP of the wake-up module 120 to the wake-up terminal, the microcontroller unit 20 switches from the sleep mode to the wake-up mode, and can then perform various functions in the wake-up state.

따라서, 웨이크업 모듈(120)의 OP AMP는, 증폭기(112)에 의해 증폭된 전압과 기준 전압을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 마이크로컨트롤러 유닛(20)의 웨이크업 여부를 결정한다고 할 수 있다.Therefore, it can be said that the OP AMP of the wake-up module 120 compares the voltage amplified by the amplifier 112 with the reference voltage and determines whether to wake up the microcontroller unit 20 according to the comparison result. .

한편, 상기 웨이크업 모듈(120)의 제1 입력 단자는, 도 2에서 L1 경로로 표시된 바와 같이, 마이크로컨트롤러 유닛(20)으로 직접 연결될 수 있다. 여기서, 웨이크업 모듈(120)의 제1 입력 단자는 전압 출력 모듈(110)의 출력 단자와 직접 연결될 수 있으므로, 전압 출력 모듈(110)의 출력 단자가 마이크로컨트롤러 유닛(20)에 직접 연결되어 있다고 할 수 있다. 즉, 전압 출력 모듈(110)의 출력 단자와 웨이크업 모듈(120)의 제1 입력 단자가 직접 연결된 노드(N3)는, L1 경로를 통해 마이크로컨트롤러 유닛(20)과 직접 연결되어 있다고 할 수 있다. Meanwhile, the first input terminal of the wake-up module 120 may be directly connected to the microcontroller unit 20, as indicated by the L1 path in FIG. 2. Here, the first input terminal of the wake-up module 120 may be directly connected to the output terminal of the voltage output module 110, so it is said that the output terminal of the voltage output module 110 is directly connected to the microcontroller unit 20. can do. That is, the node N3, to which the output terminal of the voltage output module 110 and the first input terminal of the wake-up module 120 are directly connected, can be said to be directly connected to the microcontroller unit 20 through the L1 path. .

특히, 마이크로컨트롤러 유닛(20)에는 ADC 핀이라고도 불릴 수 있는 ADC 단자가 구비될 수 있다. 이러한 마이크로컨트롤러 유닛(20)의 ADC 단자는, 전압 출력 모듈(110)로부터 공급된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 해당 신호에 대한 정보를 파악하도록 할 수 있다. 그리고, 웨이크업 모듈(120)의 제1 입력 단자, 다시 말해 전압 출력 모듈(110)의 출력 단자는, 도 2에서 L1으로 표시된 바와 같이, 마이크로컨트롤러 유닛(20)의 ADC 단자에 직접 연결될 수 있다. 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 웨이크업 모드에 있는 경우에는, 이러한 ADC 단자로 전송되는 신호를 통해 마이크로컨트롤러 유닛(20)은 션트 저항(111) 양단의 전압값을 파악할 수 있다. 예를 들어, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 웨이크업 모드에 있는 경우라면, 션트 저항(111) 양단의 전압값은 증폭기(112)에 의해 증폭 출력되어 마이크로컨트롤러 유닛(20)의 ADC 단자로 직접 입력될 수 있다. 그리고, 마이크로컨트롤러 유닛(20)은 이와 같이 ADC 단자를 통해 입력된 값의 크기를 통해 배터리 셀(10)로부터 통신 유닛(30)으로 공급되는 전류의 크기를 파악할 수 있다. 이때, 파악된 전류의 크기가 과다한 경우, 마이크로컨트롤러 유닛(20)은 사용자에게 경고 메시지(경고음, 경고 표시 등)를 전송하거나, 통신 전원 경로 상에 위치하는 스위치 등을 턴오프시키는 등의 방식으로 통신 유닛(30)에 대한 전원 공급을 차단할 수 있다. 다만, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 웨이크업 모드가 아닌 슬립 모드에 있는 경우라면, 마이크로컨트롤러 유닛(20)의 ADC 단자는 비활성화 상태가 되어 ADC 단자를 통한 통신 전원의 전류 크기 파악이 이루어질 수 없다.In particular, the microcontroller unit 20 may be equipped with an ADC terminal, which may also be called an ADC pin. The ADC terminal of the microcontroller unit 20 can convert the analog signal supplied from the voltage output module 110 into a digital signal so that the microcontroller unit 20 can determine information about the signal. And, the first input terminal of the wake-up module 120, that is, the output terminal of the voltage output module 110, can be directly connected to the ADC terminal of the microcontroller unit 20, as indicated by L1 in FIG. 2. . When the microcontroller unit 20 is in the wake-up mode, the microcontroller unit 20 can determine the voltage value across the shunt resistor 111 through the signal transmitted to the ADC terminal. For example, if the microcontroller unit 20 is in wake-up mode, the voltage value at both ends of the shunt resistor 111 is amplified and output by the amplifier 112 and directly input to the ADC terminal of the microcontroller unit 20. It can be. In addition, the microcontroller unit 20 can determine the size of the current supplied from the battery cell 10 to the communication unit 30 through the size of the value input through the ADC terminal. At this time, if the size of the identified current is excessive, the microcontroller unit 20 sends a warning message (alarm sound, warning display, etc.) to the user or turns off a switch located on the communication power path. The power supply to the communication unit 30 can be blocked. However, if the microcontroller unit 20 is in a sleep mode rather than a wake-up mode, the ADC terminal of the microcontroller unit 20 is in an inactive state, and the current size of the communication power source cannot be determined through the ADC terminal.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 웨이크업 모듈(120)은, 그 기능을 수행하기 위해 전원 공급이 필요할 수 있다. 특히, 웨이크업 모듈(120)의 비교기(121)가 OP AMP로 구현된 경우, 이러한 OP AMP의 동작을 위해 직류 전원이 공급될 수 있다. 그리고, 웨이크업 모듈(120)로 이러한 동작을 위한 구동 전원이 공급되는 경로를 웨이크업 전원 경로라 하는 것은 앞서 설명한 바와 같다. 보다 구체적으로, OP AMP는, 2개의 전원 단자를 구비할 수 있다. 그리고, 이러한 2개의 전원 단자 중 적어도 하나는 웨이크업 전원 경로에 연결될 수 있다.Meanwhile, as described above, the wake-up module 120 may require power supply to perform its function. In particular, when the comparator 121 of the wake-up module 120 is implemented as an OP AMP, direct current power may be supplied for the operation of the OP AMP. As described above, the path through which driving power for this operation is supplied to the wake-up module 120 is referred to as the wake-up power path. More specifically, the OP AMP may be provided with two power terminals. And, at least one of these two power terminals may be connected to a wake-up power path.

도 2를 참조하면, 웨이크업 모듈(120)에 구비된 OP AMP의 전원 단자 중 하나는 웨이크업 전원 경로(P2)에 직접 연결될 수 있다. 그리고, 이러한 OP AMP의 전원 단자 중 다른 하나는 접지(GND)에 연결될 수 있다. 여기서, 웨이크업 전원 경로(P2)는 배터리 셀(10)과 웨이크업 모듈(120) 사이에 구비되므로, 웨이크업 모듈(120)의 OP AMP는 마이크로컨트롤러 유닛(20)으로 웨이크업 신호를 공급하는 동작을 수행하기 위한 전원을 배터리 셀(10)로부터 공급받는다고 할 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 웨이크업 모듈(120)이, 별도의 전원 없이 배터리 팩에 구비된 배터리 셀(10)로부터 직접 구동 전원을 공급받음으로써, 웨이크업 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 배터리 팩 통신 전원 관리 장치(100)의 구현을 위한 구성이 간단해지고, 이를 구비하는 배터리 팩의 구조가 복잡해지거나 부피 및 무게 등이 증가되는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 2, one of the power terminals of the OP AMP provided in the wake-up module 120 may be directly connected to the wake-up power path (P2). And, another one of the power terminals of the OP AMP may be connected to ground (GND). Here, since the wake-up power path (P2) is provided between the battery cell 10 and the wake-up module 120, the OP AMP of the wake-up module 120 supplies a wake-up signal to the microcontroller unit 20. It can be said that power for performing an operation is supplied from the battery cell 10. According to this configuration of the present invention, the wake-up module 120 can perform a wake-up operation by receiving driving power directly from the battery cell 10 provided in the battery pack without a separate power source. Accordingly, the configuration for implementing the battery pack communication power management device 100 is simplified, and it is possible to prevent the structure of the battery pack including the same from becoming complicated or its volume and weight from increasing.

또한, 도 2를 참조하면, 상기 턴온 모듈(130)은, FET(131)(전계 효과 트랜지스터) 및 풀업 저항(132)(pull up resistor)을 구비할 수 있다. Additionally, referring to FIG. 2, the turn-on module 130 may include a FET 131 (field effect transistor) and a pull up resistor 132.

여기서, 턴온 모듈(130)의 FET(131)는 웨이크업 전원 경로(P2)와 접지(GND) 사이에 구비될 수 있다. 특히, FET(131)는 MOSFET(Metl Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)으로 구현될 수 있다. FET(131)에는 드레인 단자, 소스 단자 및 게이트 단자가 구비될 수 있다. 여기서, FET(131)의 드레인 단자(D)는, 웨이크업 전원 경로(P2)에 연결될 수 있다. 즉, 도 2에서 N2로 표시된 바와 같이, 웨이크업 전원 경로 상의 한 점에 FET(131)의 드레인 단자(D)가 직접 연결될 수 있다. 또한, FET(131)의 소스 단자(S)는, 도면에 도시된 바와 같이, 접지(GND)에 직접 연결될 수 있다. 이러한 구성에서, FET(131)가 턴온되면, 웨이크업 전원 경로(P2)는 접지(GND)에 바로 연결될 수 있다. 즉, FET(131)가 턴온되는 경우, 웨이크업 전원 경로는 N2 노드에서 접지로 연결될 수 있다. 따라서, 이 경우, 웨이크업 전원 경로에 의한 웨이크업 모듈(120)로의 전원 공급은 이루어지지 않을 수 있다.Here, the FET 131 of the turn-on module 130 may be provided between the wake-up power path (P2) and ground (GND). In particular, the FET 131 may be implemented as a Metl Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET). The FET 131 may be provided with a drain terminal, a source terminal, and a gate terminal. Here, the drain terminal (D) of the FET 131 may be connected to the wakeup power path (P2). That is, as indicated by N2 in FIG. 2, the drain terminal (D) of the FET 131 may be directly connected to a point on the wake-up power path. Additionally, the source terminal (S) of the FET 131 may be directly connected to ground (GND), as shown in the figure. In this configuration, when FET 131 is turned on, wakeup power path P2 can be connected directly to ground (GND). That is, when the FET 131 is turned on, the wakeup power path may be connected from the N2 node to ground. Therefore, in this case, power may not be supplied to the wakeup module 120 through the wakeup power path.

바람직하게는, FET(131)의 게이트 단자로는, 마이크로컨트롤러 유닛(20)(MCU)의 슬립 모드 상태에 있는지에 따라 다른 신호가 공급될 수 있다. 즉, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 슬립 모드 상태인지 웨이크업 모드 상태인지에 따라, FET(131)의 게이트 단자에 공급되는 신호가 구별될 수 있다. 예를 들어, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 웨이크업 모드 상태에 있는 경우 FET(131)의 게이트 단자로는 소정 전압을 갖는 전원이 공급되고, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 슬립 모드 상태에 있는 경우 FET(131)의 게이트 단자로는 OV의 전원이 공급되도록 구성될 수 있다. 즉, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 슬립 모드에 있다면, FET(131)의 게이트 단자로는 아무런 전원이 공급되지 않을 수 있다.Preferably, different signals may be supplied to the gate terminal of the FET 131 depending on whether the microcontroller unit 20 (MCU) is in a sleep mode. That is, the signal supplied to the gate terminal of the FET 131 can be differentiated depending on whether the microcontroller unit 20 is in a sleep mode or a wake-up mode. For example, when the microcontroller unit 20 is in a wake-up mode, power with a predetermined voltage is supplied to the gate terminal of the FET 131, and when the microcontroller unit 20 is in a sleep mode, the FET 131 The gate terminal of (131) may be configured to supply OV power. That is, if the microcontroller unit 20 is in sleep mode, no power may be supplied to the gate terminal of the FET 131.

특히, 본 발명에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치(100)는, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 웨이크업 모드에 있는 경우, FET(131)의 게이트 단자에 FET(131)의 문턱전압값 이상의 전압이 공급되도록 구성될 수 있다. 반면, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 웨이크업 모드에 있는 경우, FET(131)의 게이트 단자에는 FET(131)의 문턱전압값 미만의 전압이 공급될 수 있다. 이 경우, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 웨이크업 모드에 있는 경우 FET(131)는 턴온되고, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 슬립 모드에 있는 경우 FET(131)는 턴오프된다고 할 수 있다.In particular, in the battery pack communication power management device 100 according to the present invention, when the microcontroller unit 20 is in the wake-up mode, a voltage equal to or higher than the threshold voltage value of the FET 131 is applied to the gate terminal of the FET 131. It can be configured to be supplied. On the other hand, when the microcontroller unit 20 is in the wake-up mode, a voltage less than the threshold voltage value of the FET 131 may be supplied to the gate terminal of the FET 131. In this case, it can be said that when the microcontroller unit 20 is in a wake-up mode, the FET 131 is turned on, and when the microcontroller unit 20 is in a sleep mode, the FET 131 is turned off.

더욱이, 본 발명에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치(100)가 차량용 배터리 팩에 채용된 경우, FET(131)의 게이트 단자에는 Run/Crank 신호가 공급될 수 있다. 이때의 Run/Crank 신호는, FET(131)의 게이트 단자에 대한 문턱 전압값 이상의 전압을 공급할 수 있다. 이를테면, 문턱 전압이 5V인 FET(131)가 웨이크업 모듈(120)에 채용된 경우, 이러한 FET(131)의 게이트 단자에는 Run/Crank 신호로서 8V의 전압을 갖는 전원이 공급될 수 있다. 이처럼 문턱 전압값 이상의 전압을 갖는 전원이 FET(131)의 게이트 단자(G)로 제공되는 경우, FET(131)의 드레인 단자(D)로부터 소스 단자(S)로 전류가 흐를 수 있다.Furthermore, when the battery pack communication power management device 100 according to the present invention is employed in a vehicle battery pack, a Run/Crank signal may be supplied to the gate terminal of the FET 131. At this time, the Run/Crank signal can supply a voltage higher than the threshold voltage value for the gate terminal of the FET (131). For example, if the FET 131 with a threshold voltage of 5V is employed in the wake-up module 120, power with a voltage of 8V may be supplied to the gate terminal of the FET 131 as a Run/Crank signal. In this way, when power having a voltage higher than the threshold voltage value is provided to the gate terminal (G) of the FET (131), current may flow from the drain terminal (D) of the FET (131) to the source terminal (S).

이러한 Run/Crank 신호는 차량에 시동이 걸리는 경우, 차량 측으로부터 공급될 수 있다. Run/Crank 신호는 차량의 ON/OFF 상태를 나타내는 키라고 할 수 있다. 이러한 Run/Crank 신호는, 차량이 ON 상태가 되는 경우, 차량 측으로부터 공급될 수 있다. 예를 들어, 차량의 시동이 걸리거나 차량의 시동 키가 ON 상태에 놓인 경우, 차량에 구비된 장치로부터 Run/Crank 신호가 FET(131)의 게이트 단자로 입력될 수 있다.This Run/Crank signal can be supplied from the vehicle when the vehicle is started. The Run/Crank signal can be said to be a key that indicates the ON/OFF status of the vehicle. This Run/Crank signal can be supplied from the vehicle when the vehicle is in the ON state. For example, when the vehicle is started or the vehicle's ignition key is placed in the ON state, a Run/Crank signal from a device provided in the vehicle may be input to the gate terminal of the FET (131).

차량에 시동이 걸려 있는 상태에서는, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 웨이크업 모드에 있다고 할 수 있다. 따라서, 이 경우, FET(131)는 턴온되어 웨이크업 모듈(120)로 전원이 공급되지 않도록 할 수 있다. 반면, 차량에 시동이 걸려 있지 않은 상태에서는, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 슬립 모드 상태일 수 있다. 따라서, 이 경우 FET(131)는 턴오프되어 웨이크업 모듈(120)로 전원이 공급되도록 할 수 있다. 그러면, 웨이크업 모듈(120)은, 비교 결과에 따라 마이크로컨트롤러 유닛(20)으로 웨이크업 신호의 전송이 가능해질 수 있다.When the vehicle is started, the microcontroller unit 20 can be said to be in a wake-up mode. Therefore, in this case, the FET 131 may be turned on so that power is not supplied to the wake-up module 120. On the other hand, when the vehicle is not started, the microcontroller unit 20 may be in a sleep mode. Therefore, in this case, the FET 131 is turned off so that power is supplied to the wake-up module 120. Then, the wake-up module 120 may be able to transmit a wake-up signal to the microcontroller unit 20 according to the comparison result.

또한, 턴온 모듈(130)의 풀업 저항(132)(P/up Resistor)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 웨이크업 전원 경로(P2) 상에 위치할 수 있다. 특히, 풀업 저항(132)(P/up Resistor)은, 통신 전원 경로(P1)와 웨이크업 전원 경로(P2)가 만나는 노드(제1 노드, N1)와 FET(131)와 웨이크업 전원 경로(P2)가 만나는 노드(제2 노드, N2) 사이에 위치할 수 있다. 여기서, 제2 노드(N2)는, FET(131)의 드레인 단자(D)가 웨이크업 전원 경로(P2)와 만나는 노드일 수 있다. Additionally, the pull-up resistor 132 (P/up resistor) of the turn-on module 130 may be located on the wake-up power path (P2), as shown in FIG. 2. In particular, the pull-up resistor 132 (P/up Resistor) is a node (first node, N1) where the communication power path (P1) and the wake-up power path (P2) meet, the FET 131, and the wake-up power path ( It may be located between the nodes (second node, N2) where P2) meets. Here, the second node (N2) may be a node where the drain terminal (D) of the FET 131 meets the wakeup power path (P2).

이와 같은 구성에서, 풀업 저항(132)의 기능은 웨이크업 모듈(120)의 비교기(121)의 안정적인 동작을 보장하는 역할을 할 수 있다. 이와 관련하여 보다 구체적으로 살펴보면, Run/Crank 신호값에 따라 FET(131)의 드레인 단자의 전압값(또는 N2노드의 전압값)이 바뀌게 될 수 있다. 만일, Run/Crank 신호가 Off(LOW)일 경우, FET(131)는 턴오프될 수 있다. 이때 풀업 저항(132)이 없다면, N2노드에 걸리는 전압은 플로팅(floating)된 상태로 불안정한 값으로 유지될 수 있다. 그리고, 이는 웨이크업 모듈(120)로의 전원 공급을 불안정하게 하고, 웨이크업 모듈(120)의 안정적인 동작을 보증하지 못하게 될 수 있다. 하지만, 상기 실시 구성과 같이, 풀업 저항(132)이 구성됨으로써, FET(131)가 턴오프되더라도 N2노드에는 확실한 배터시 셀(10) 전압이 걸리게 될 수 있다.In this configuration, the function of the pull-up resistor 132 may serve to ensure stable operation of the comparator 121 of the wake-up module 120. Looking at this in more detail, the voltage value of the drain terminal of the FET 131 (or the voltage value of the N2 node) may change depending on the Run/Crank signal value. If the Run/Crank signal is Off (LOW), the FET 131 may be turned off. At this time, if there is no pull-up resistor 132, the voltage applied to the N2 node may be maintained at an unstable value in a floating state. Additionally, this may make the power supply to the wake-up module 120 unstable and may not ensure stable operation of the wake-up module 120. However, since the pull-up resistor 132 is configured as in the above implementation configuration, a certain battery cell 10 voltage can be applied to the N2 node even if the FET 131 is turned off.

도 3은, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 웨이크업 모드 상태에 있는 경우 도 2에 도시된 배터리 팩 통신 전원 관리 장치(100)의 동작의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of the operation of the battery pack communication power management device 100 shown in FIG. 2 when the microcontroller unit 20 is in a wake-up mode.

차량에 시동이 걸리는 경우, 마이크로컨트롤러 유닛(20)은 웨이크업 상태가 될 수 있다. 또한, Run/Crank 신호는, 도 3에서 화살표 a1으로 표시된 바와 같이, FET(131)의 게이트 단자(G)로 제공될 수 있다. 이때 Run/Crank 신호는, FET(131)의 문턱전압보다 큰 전압을 갖고 있으므로, FET(131)는 턴온될 수 있다. 이 경우, 웨이크업 전원 경로(P2)는, 화살표 a2로 표시된 바와 같이, 제2 노드(N2)에서 FET(131)를 경유하여 접지된다고 할 수 있다. 따라서, 이 경우, 웨이크업 모듈(120)의 비교기(121)로는 동작 전원(웨이크업 전원)이 공급되지 않으므로, 웨이크업 모듈(120)의 비교기(121)는 특별한 동작을 수행하지 않을 수 있다. 그러므로, 이때에는, 웨이크업 모듈(120)의 비교기(121)의 출력단으로부터 마이크로컨트롤러 유닛(20)으로 별도의 웨이크업 신호가 전송되지 않을 수 있다. 즉, 차량 측으로부터 Run/Crank 신호가 FET(131)의 게이트 단자(G)로 공급되면, 제1 노드(N1)로부터 제2 노드(N2)까지 공급된 전류는 FET(131)의 드레인 단자(D) 및 소스 단자(S)를 거쳐, 그라운드(GND)로 흐르게 되고, 비교기(121)로는 흐르지 않을 수 있다.When the vehicle is started, the microcontroller unit 20 may be in a wake-up state. Additionally, the Run/Crank signal may be provided to the gate terminal (G) of the FET 131, as indicated by arrow a1 in FIG. 3. At this time, the Run/Crank signal has a voltage greater than the threshold voltage of the FET (131), so the FET (131) can be turned on. In this case, the wakeup power path P2 can be said to be grounded via the FET 131 at the second node N2, as indicated by arrow a2. Therefore, in this case, since operating power (wakeup power) is not supplied to the comparator 121 of the wakeup module 120, the comparator 121 of the wakeup module 120 may not perform a special operation. Therefore, at this time, a separate wake-up signal may not be transmitted from the output terminal of the comparator 121 of the wake-up module 120 to the microcontroller unit 20. That is, when the Run/Crank signal is supplied from the vehicle side to the gate terminal (G) of the FET (131), the current supplied from the first node (N1) to the second node (N2) is connected to the drain terminal ( D) and the source terminal (S), it flows to the ground (GND), and may not flow to the comparator 121.

한편, 배터리 셀(10)로부터 CAN IC, LIN IC, Ethernet IC 등과 같은 통신 유닛(30)으로 전류(I1)가 흐르는 경우, 전압 출력 모듈(110)은, 션트 저항(111) 양단의 전압을 증폭기(112)를 통해 증폭하여, 도 3에서 화살표 a3로 표시된 바와 같이, 출력단으로 증폭된 값을 출력할 수 있다. 이때, 증폭기(112)의 출력단은 웨이크업 모듈(120)에 구비된 비교기(121)의 입력단과 연결될 수 있다. 그러나, 본 실시예의 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 비교기(121)에는 동작 전원이 공급되지 않으므로, 비교기(121)의 입력단에 증폭 전압이 공급되더라도 웨이크업 모듈(120)의 비교기(121)로부터 웨이크업 신호는 전송되지 않을 수 있다. 다만, 도 3에서 L1으로 표시된 바와 같이, 증폭기(112)의 출력단은 마이크로 컨트롤러 유닛의 ADC 단자에 직접 연결될 수 있다. 따라서, 증폭기(112)에 의해 출력된 증폭 신호는, 도면에서 화살표 a4로 표시된 바와 같이, 마이크로컨트롤러 유닛(20)의 ADC 단자로 직접 공급될 수 있다. 이때, 마이크로컨트롤러 유닛(20)은 웨이크업 모드에 있으므로, ADC 단자는 이미 활성화 상태에 있을 수 있다. 그러므로, ADC 단자로 증폭기(112)의 출력 신호가 공급되면, 마이크로컨트롤러 유닛(20)은 이러한 신호를 파악하고, 통신 전원 경로에 흐르는 전류(I1)가 기준값 이상인지 파악할 수 있다. 이를 위해, 마이크로컨트롤러 유닛(20)은, 메모리 등에 기준값 등을 미리 저장할 수 있다.Meanwhile, when the current (I1) flows from the battery cell 10 to the communication unit 30 such as CAN IC, LIN IC, Ethernet IC, etc., the voltage output module 110 converts the voltage across the shunt resistor 111 into an amplifier. By amplifying through (112), the amplified value can be output to the output terminal, as indicated by arrow a3 in FIG. 3. At this time, the output terminal of the amplifier 112 may be connected to the input terminal of the comparator 121 provided in the wake-up module 120. However, in the case of this embodiment, as described above, operating power is not supplied to the comparator 121, so even if an amplified voltage is supplied to the input terminal of the comparator 121, wake-up is not performed from the comparator 121 of the wake-up module 120. Signals may not be transmitted. However, as indicated by L1 in FIG. 3, the output terminal of the amplifier 112 may be directly connected to the ADC terminal of the microcontroller unit. Accordingly, the amplified signal output by the amplifier 112 can be directly supplied to the ADC terminal of the microcontroller unit 20, as indicated by arrow a4 in the figure. At this time, since the microcontroller unit 20 is in wake-up mode, the ADC terminal may already be in an activated state. Therefore, when the output signal of the amplifier 112 is supplied to the ADC terminal, the microcontroller unit 20 can detect this signal and determine whether the current I1 flowing in the communication power path is more than the reference value. To this end, the microcontroller unit 20 may store reference values, etc. in memory, etc. in advance.

도 4는, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 슬립 모드 상태에 있는 경우 도 2에 도시된 배터리 팩 통신 전원 관리 장치(100)의 동작의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of the operation of the battery pack communication power management device 100 shown in FIG. 2 when the microcontroller unit 20 is in a sleep mode.

예를 들어, 차량용 배터리 팩에서, 차량에 시동이 걸리지 않은 상태에서는, 마이크로컨트롤러 유닛(20)은 슬립 모드 상태에 있다고 할 수 있다. 또한, 차량에 시동이 걸리지 않은 상태에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, Run/Crank 신호는, FET(131)의 게이트 단자(G)로 제공되지 않을 수 있다. 그러면, FET(131)는 턴오프되고, 배터리 셀(10)로부터 웨이크업 전원 경로(P2)를 통해 공급되는 전류는, 도면에서 화살표 b1 및 b2로 표시된 바와 같이, 풀업 저항(132)을 거쳐 웨이크업 모듈(120)의 비교기(121)로 공급될 수 있다. 이러한 비교기(121)로 공급된 전원은, 웨이크업 전원으로서 비교기(121)를 동작시키게 된다. For example, in a vehicle battery pack, when the vehicle is not started, the microcontroller unit 20 may be said to be in a sleep mode. Additionally, when the vehicle is not started, the Run/Crank signal may not be provided to the gate terminal (G) of the FET 131, as shown in FIG. 4. Then, the FET 131 is turned off, and the current supplied from the battery cell 10 through the wake-up power path (P2) passes through the pull-up resistor 132, as indicated by arrows b1 and b2 in the figure. It may be supplied to the comparator 121 of the up module 120. The power supplied to this comparator 121 operates the comparator 121 as a wake-up power source.

따라서, 배터리 셀(10)로부터 통신 유닛(30)으로 전류(I2)가 흐르는 경우, 전압 출력 모듈(110)은, 션트 저항(111) 양단의 전압을 증폭기(112)를 통해 증폭하여 출력할 수 있다. 그리고, 이와 같이 증폭기(112)를 통해 출력된 신호는, 도 4에서 화살표 b3로 표시된 바와 같이, 웨이크업 모듈(120)의 비교기(121)의 + 입력 단자로 입력될 수 있다. 그러면, 웨이크업 모듈(120)의 비교기(121)는 + 입력 단자로 입력된 증폭 전압과 기준 전원(V_ref)으로부터 - 입력 단자로 입력된 기준 전압을 서로 비교할 수 있다. 이때, 증폭 전압이 기준 전압보다 크면, 웨이크업 모듈(120)의 비교기(121)는, 도 4에서 화살표 b4로 표시된 바와 같이, 출력 단자로 웨이크업 신호를 출력하며, 이와 같이 출력된 웨이크업 신호는 마이크로컨트롤러 유닛(20)의 웨이크업 단자로 입력될 수 있다. 따라서, 슬립 모드 상태에 있던 마이크로컨트롤러 유닛(20)은 이러한 웨이크업 신호를 입력받아 웨이크업 모드 상태로 전환될 수 있다. Therefore, when the current I2 flows from the battery cell 10 to the communication unit 30, the voltage output module 110 can amplify the voltage at both ends of the shunt resistor 111 through the amplifier 112 and output it. there is. And, the signal output through the amplifier 112 in this way can be input to the + input terminal of the comparator 121 of the wake-up module 120, as indicated by arrow b3 in FIG. 4. Then, the comparator 121 of the wake-up module 120 can compare the amplified voltage input to the + input terminal and the reference voltage input to the - input terminal from the reference power supply (V_ref). At this time, if the amplification voltage is greater than the reference voltage, the comparator 121 of the wake-up module 120 outputs a wake-up signal to the output terminal, as indicated by arrow b4 in FIG. 4, and the wake-up signal output in this way Can be input to the wake-up terminal of the microcontroller unit 20. Accordingly, the microcontroller unit 20, which was in the sleep mode state, can be converted to the wake-up mode state by receiving this wake-up signal.

한편, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 슬립 모드 상태인 경우에는, ADC 단자가 비활성화 상태에 있다고 할 수 있다. 따라서, 제3 노드(N3) 및 L1 경로를 통해 증폭기(112)의 출력단과 마이크로컨트롤러 유닛(20)의 ADC 단자가 직접 연결되어 있다 하더라도, 마이크로컨트롤러 유닛(20)은 증폭기(112)에 의한 증폭 전압을 입력받을 수 없다. 그러나, 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 웨이크업 모드 상태로 전환되면 ADC 단자는 활성화 상태가 될 수 있다. 따라서, 마이크로컨트롤러 유닛(20)은, 웨이크업된 이후부터는, 제3 노드(N3) 및 L1 경로를 통해 증폭기(112)의 출력단에 직접 연결된 ADC 단자로부터 증폭기(112)의 출력 전압을 입력받고, 비정상 상황인지를 파악하여 적절한 동작을 수행할 수 있다.Meanwhile, when the microcontroller unit 20 is in a sleep mode, it can be said that the ADC terminal is in an inactive state. Accordingly, even if the output terminal of the amplifier 112 and the ADC terminal of the microcontroller unit 20 are directly connected through the third node N3 and the L1 path, the microcontroller unit 20 is capable of performing amplification by the amplifier 112. Voltage cannot be input. However, when the microcontroller unit 20 switches to the wake-up mode state, the ADC terminal may be activated. Therefore, after waking up, the microcontroller unit 20 receives the output voltage of the amplifier 112 from the ADC terminal directly connected to the output terminal of the amplifier 112 through the third node N3 and the L1 path, You can determine whether an abnormal situation exists and perform appropriate actions.

여기서, 마이크로컨트롤러 유닛(20)은, 통신 전원으로 공급되는 전류의 크기가 비정상적으로 높은 경우, 다양한 형태로 조치를 취할 수 있다. 예를 들어, 마이크로컨트롤러 유닛(20)은, 통신 유닛(30)으로 공급되는 전류가 과다한 경우, 사용자에게 스피커나 디스플레이 장치 등을 통해 경고 정보를 전송할 수 있다. 또는, 마이크로컨트롤러 유닛(20)은, 통신 유닛(30)으로 공급되는 전류가 과다한 경우, 배터리 팩의 충방전 경로 상에 구비된 충전 스위치나 방전 스위치를 턴오프시킬 수도 있다. 또는, 마이크로컨트롤러 유닛(20)은, 통신 전원 경로(P1) 상에 별도로 마련된 스위치를 턴오프시킬 수도 있다.Here, the microcontroller unit 20 can take various measures when the magnitude of the current supplied by the communication power source is abnormally high. For example, if the current supplied to the communication unit 30 is excessive, the microcontroller unit 20 may transmit warning information to the user through a speaker or display device. Alternatively, the microcontroller unit 20 may turn off a charge switch or a discharge switch provided on the charge/discharge path of the battery pack when the current supplied to the communication unit 30 is excessive. Alternatively, the microcontroller unit 20 may turn off a switch provided separately on the communication power path P1.

도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.Figure 5 is a diagram schematically showing the configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치(100)는, 배터리 팩 자체에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 배터리 팩 통신 전원 관리 장치(100)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the battery pack communication power management device 100 according to the present invention can be applied to the battery pack itself. Accordingly, the battery pack according to the present invention may include the battery pack communication power management device 100 described above.

이러한 배터리 팩에는, 본 발명에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치(100)와 함께, 배터리 셀(10), 마이크로컨트롤러 유닛(20), 통신 유닛(30)을 더 포함할 수 있다. 또한, 배터리 팩에는, 배터리 셀(10)과 팩 단자(Pack+, Pack-) 사이의 충방전 전류가 흐르는 대전류 경로(C) 상에 충전 스위치(41) 및 방전 스위치(42)를 더 구비할 수 있다. 이처럼 본 발명에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치(100) 이외에 배터리 팩에 포함될 수 있는 여러 구성요소들은, 본원발명의 출원 시점에 공지된 구성들이 채용될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.This battery pack may further include a battery cell 10, a microcontroller unit 20, and a communication unit 30, along with the battery pack communication power management device 100 according to the present invention. In addition, the battery pack may be further provided with a charge switch 41 and a discharge switch 42 on the high current path C through which charge and discharge current flows between the battery cell 10 and the pack terminals (Pack+, Pack-). there is. As such, various components that may be included in the battery pack in addition to the battery pack communication power management device 100 according to the present invention may adopt configurations known at the time of filing of the present invention, and therefore detailed description thereof will be omitted.

또한, 본 발명에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치(100)는, 자동차에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 자동차는, 상술한 배터리 팩 통신 전원 관리 장치(100)를 포함할 수 있다. 더욱이, 하이브리드 자동차를 포함한 전기 자동차나 일반 자동차의 경우에도, 배터리 팩이 포함되는 것이 일반적이며, 주차와 같은 상황에서는 BMS, 특히 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 슬립 모드 상태에 있을 수 있다. 그런데, 본 발명에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치(100)에 의하면, 이처럼 마이크로컨트롤러 유닛(20)이 슬립 모드 상태에 있다 하더라도, 통신 유닛(30)으로 공급되는 통신 전원의 효과적이면서도 신속한 관리가 가능해질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치(100)가 적용되는 경우, 자동차용 배터리 팩의 안전성이 효과적으로 확보될 수 있다.Additionally, the battery pack communication power management device 100 according to the present invention can be applied to automobiles. Accordingly, the automobile according to the present invention may include the battery pack communication power management device 100 described above. Moreover, in the case of electric vehicles including hybrid vehicles and general vehicles, a battery pack is generally included, and in situations such as parking, the BMS, especially the microcontroller unit 20, may be in a sleep mode. However, according to the battery pack communication power management device 100 according to the present invention, even if the microcontroller unit 20 is in the sleep mode, effective and rapid management of the communication power supplied to the communication unit 30 is possible. It can happen. Therefore, when the battery pack communication power management device 100 according to the present invention is applied, the safety of the automobile battery pack can be effectively secured.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following will be understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalence of the patent claims to be described.

10: 배터리 셀
20: 마이크로컨트롤러 유닛
30: 통신 유닛
41: 충전 스위치, 42: 방전 스위치
100: 배터리 팩 통신 전원 관리 장치
110: 전압 출력 모듈
111: 션트 저항, 112: 증폭기
120: 웨이크업 모듈
121: 비교기
130: 턴온 모듈
131: FET, 132: 풀업 저항
10: battery cell
20: Microcontroller unit
30: communication unit
41: charging switch, 42: discharging switch
100: Battery pack communication power management unit
110: voltage output module
111: shunt resistor, 112: amplifier
120: Wake-up module
121: comparator
130: Turn-on module
131: FET, 132: pull-up resistor

Claims (12)

배터리 셀, 마이크로컨트롤러 유닛 및 통신 유닛이 구비된 배터리 팩에서, 상기 배터리 셀로부터 상기 통신 유닛으로 구동을 위해 공급되는 통신 전원을 관리하는 장치에 있어서,
상기 배터리 셀로부터 상기 통신 유닛으로 통신 전원이 공급되는 통신 전원 경로상에 위치한 션트 저항을 구비하고, 상기 션트 저항 양단의 전압을 출력할 수 있도록 구성된 전압 출력 모듈;
상기 전압 출력 모듈로부터 출력된 전압과 기준 전압을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 마이크로컨트롤러 유닛으로 웨이크업 신호를 전송할 수 있도록 구성된 웨이크업 모듈; 및
상기 마이크로컨트롤러 유닛이 슬립 모드에 있는 경우에만, 상기 웨이크업 신호가 상기 웨이크업 모듈로부터 상기 마이크로컨트롤러 유닛으로 전송될 수 있도록 구성된 턴온 모듈
을 포함하고,
상기 턴온 모듈은, 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 슬립 모드에 있는 경우, 상기 배터리 셀로부터 상기 웨이크업 모듈로 전원이 공급되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 통신 전원 관리 장치.
In a battery pack equipped with a battery cell, a microcontroller unit, and a communication unit, a device for managing communication power supplied from the battery cell to the communication unit for driving,
a voltage output module including a shunt resistor located on a communication power path through which communication power is supplied from the battery cell to the communication unit, and configured to output a voltage across both ends of the shunt resistor;
a wake-up module configured to compare the voltage output from the voltage output module with a reference voltage and transmit a wake-up signal to the microcontroller unit according to the comparison result; and
A turn-on module configured to enable the wake-up signal to be transmitted from the wake-up module to the microcontroller unit only when the microcontroller unit is in a sleep mode.
Including,
The turn-on module is configured to supply power from the battery cell to the wake-up module when the microcontroller unit is in a sleep mode.
제1항에 있어서,
상기 웨이크업 모듈은, 상기 전압 출력 모듈로부터 출력된 전압이 기준 전압보다 큰 경우, 상기 마이크로컨트롤러 유닛으로 상기 웨이크업 신호를 전송하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 통신 전원 관리 장치.
According to paragraph 1,
The wake-up module is configured to transmit the wake-up signal to the microcontroller unit when the voltage output from the voltage output module is greater than the reference voltage.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전압 출력 모듈은, 증폭기를 더 구비하여 상기 션트 저항 양단의 전압을 증폭하여 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 통신 전원 관리 장치.
According to paragraph 1,
The voltage output module further includes an amplifier to amplify and output the voltage across the shunt resistor.
제1항에 있어서,
상기 웨이크업 모듈은, 2개의 입력 단자와 1개의 출력 단자를 구비하는 비교기를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 통신 전원 관리 장치.
According to paragraph 1,
The wake-up module is a battery pack communication power management device, characterized in that it has a comparator having two input terminals and one output terminal.
제5항에 있어서,
상기 웨이크업 모듈은, 상기 비교기의 2개의 입력 단자 중, 제1 입력 단자에는 상기 전압 출력 모듈의 출력 단자가 직접 연결되고, 제2 입력 단자에는 기준 전원이 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 통신 전원 관리 장치.
According to clause 5,
The wake-up module is a battery pack communication power management system characterized in that among the two input terminals of the comparator, the output terminal of the voltage output module is directly connected to the first input terminal, and the reference power is connected to the second input terminal. Device.
제5항에 있어서,
상기 웨이크업 모듈은, 상기 비교기의 출력 단자가 상기 마이크로컨트롤러 유닛의 웨이크업 단자로 직접 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 통신 전원 관리 장치.
According to clause 5,
The wake-up module is a battery pack communication power management device characterized in that the output terminal of the comparator is directly connected to the wake-up terminal of the microcontroller unit.
제1항에 있어서,
상기 턴온 모듈은, FET 및 풀업 저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 통신 전원 관리 장치.
According to paragraph 1,
The turn-on module is a battery pack communication power management device, characterized in that it has a FET and a pull-up resistor.
제8항에 있어서,
상기 턴온 모듈의 FET는, 드레인 단자가 상기 웨이크업 모듈로 구동 전원이 공급되는 웨이크업 전원 경로에 연결되고, 소스 단자가 접지에 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 통신 전원 관리 장치.
According to clause 8,
The FET of the turn-on module has a drain terminal connected to a wake-up power path through which driving power is supplied to the wake-up module, and a source terminal connected to ground.
제9항에 있어서,
상기 턴온 모듈의 풀업 저항은, 상기 웨이크업 전원 경로 상에서, 상기 통신 전원 경로와 상기 웨이크업 전원 경로가 연결된 제1 노드와 상기 FET의 드레인 단자와 상기 웨이크업 전원 경로가 연결된 제2 노드 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 통신 전원 관리 장치.
According to clause 9,
The pull-up resistor of the turn-on module is located on the wake-up power path between a first node to which the communication power path and the wake-up power path are connected and a second node to which the drain terminal of the FET and the wake-up power path are connected. A battery pack communication power management device characterized in that.
제1항, 제2항, 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 다른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치를 포함하는 배터리 팩.A battery pack comprising a battery pack communication power management device according to any one of claims 1, 2, and 4 to 10. 제1항, 제2항, 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 다른 배터리 팩 통신 전원 관리 장치를 포함하는 자동차.A vehicle comprising a battery pack communication power management device according to any one of claims 1, 2, and 4 to 10.
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