KR20130104149A - 배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치 - Google Patents

배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치는, 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)을 구동하기 위한 전원을 공급받는 전원 공급부, 상기 전원 공급부를 통해서 전원이 공급되며, 상기 배터리 관리 시스템을 수면 모드(Sleep mode) 또는 활성 모드(Wake-up mode)로 동작하게 하는 MCU부(Micro Controller Unit) 및 상기 MCU부에 접속되어, 상기 MCU부의 CAN 통신(Controller Area Network)을 위한 CAN 트랜시버(Transceiver)를 포함하는 CAN 통신부를 포함하는 배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치에 관한 것이다.

Description

배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치{Power supply for sleep mode or wake-up mode of Battery Management System}
본 발명은 배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 "BMS"라 한다.)의 수면 모드(Sleep mode) 및 활성 모드(Wake-up mode)를 제어하기 위한 BMS의 전원 장치로서, MCU부에 차량의 보조 배터리(납축 전지 등) 또는 보조 전원 장치를 통해서 인가되는 12V 또는 24V의 전원(이하, "차량 전원"이라 한다), 또는 차량의 시동을 온하여 이그니션(Ignition)이 온(On) 됨에 따라, 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)을 수면 모드에서 활성 모드로, 또는 활성 모드에서 수면 모드로 전환하는 것이다.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있다. 전기 자동차 등과 같이 모터 구동을 위한 강력한 전력을 필요로 하는 기기에 사용될 수 있도록 고출력 이차 전지는 복수 개를 직렬로 연결하여 대용량의 이차 전지를 구성하게 된다.
이와 같이 하나의 대용량 이차 전지(이하 "배터리"라 한다)는 통상 직렬로 연결되는 복수 개의 배터리로 이루어진다. 특히, HEV용 배터리의 경우 수 개에서 많게는 수십 개의 배터리가 충전과 방전을 번갈아가면서 수행하게 됨에 따라 이러한 충, 방전등을 제어하면서 배터리가 적정한 동작 상태로 유지하도록 관리할 필요성이 있다.
이를 위해, 배터리에 대한 상태를 전반적으로 모니터링하는 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)이 구비된다. 배터리 관리 시스템은 배터리의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하여 배터리의 잔존용량(SOC, State Of Charge)를 연산에 의해 추정하고, 차량의 연료 소비 효율이 가장 좋아지도록 배터리를 제어한다.
본 발명은 MCU부에 공급되는 전원을 이용하여 배터리 관리 시스템을 손쉽게 수면 모드 또는 활성 모드로 동작하도록 하는 것이 어려운 점에 착안한다.
미국 등록 특허 8095812호 ("LOW POWER ZIGBEE DEVICE AND LOW POWER WAKE-UP METHOD", 이하 선행기술 1)에서는 지그비 디바이스(Zigbee device)를 수면 모드(Sleeping mode)에서 활성 모드(Wake-up mode)로 전환하는 경우, 무선 모뎀부(Wireless modem)에만 전원을 인가하여 그 중 MAC 처리부(MAC Processing unit)가 웨이크업 패킷(Wake-up packet) 수신하고, 그 결과에 따라 CPU부의 전원인가 여부를 결정하는 구조를 개시하고 있으며, 선행기술 1은 별도의 수면 타이머를 설정(Sleeping timer setting)을 통해서 MAC 처리부에 전원을 인가하는 번거로움이 있다.
미국 등록 특허 US8095812 (등록일자 2012.01.10)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, MCU부에 인가되는 차량 전원,또는 차량의 시동을 온하여 이그니션(Ignition)이 온 됨에 따라, 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)을 수면 모드에서 활성 모드로, 또는 활성 모드에서 수면 모드로 용이하게 전환할 수 있도록 하는 배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치, 즉, 배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 이루고 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)을 구동하기 위한 전원을 공급받는 전원 공급부, 상기 전원 공급부를 통해서 전원이 공급되며, 상기 배터리 관리 시스템을 수면 모드(Sleep mode) 또는 활성 모드(Wake-up mode)로 동작하게 하는 MCU부(Micro Controller Unit) 및 상기 MCU부에 접속되어, 상기 MCU부의 CAN 통신(Controller Area Network)을 위한 CAN 트랜시버(Transceiver)를 포함하는 CAN 통신부를 포함하여 구성된다.
상기 전원 공급부는 차량 전원 및 이그니션(Ignitioin) 전원을 포함하여 구성되며, 상기 차량 전원 또는 이그니션 전원 중 선택되는 적어도 어느 하나를 통해 공급받은 전원을 상기 MCU부에 상시 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 전원 공급부는 레귤레이터(Regulator) 또는 DC/DC 컨버터(DC/DC Converter) 중 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 관리 시스템은 상기 이그니션 전원이 직접 상기 MCU부에 공급되는 경우 이그니션 신호라 하며, 상기 MCU부는 상기 이그니션 신호가 공급된 경우, 상기 배터리 관리 시스템이 활성 모드로 동작하는 것을 특징으로 한다.
상기 MCU부는 상기 CAN 통신부를 통해 활성(Wake-up) 신호가 입력된 경우, 상기 배터리 관리 시스템을 활성 모드로 동작시키는 것을 특징으로 한다.
상기 MCU부는 상기 이그니션 전원 공급이 차단된 경우, 사전에 정해진 로직에 따라 상기 배터리 관리 시스템을 수면 모드로 동작 또는 현재 상태로 유지시키는 것을 특징으로 한다.
상기 사전에 정해진 로직은 상기 이그니션 전원 공급이 차단된 경우, 차량 내 제어기들간의 CAN 통신을 통해 상기 배터리 관리 시스템이 수면 모드로 진입해도 좋을 지 판단될 경우, 상기 MCU부에서 상기 배터리 관리 시스템을 수면 모드로 동작시키며, 아직 수면 모드로 진입이 불가능하다고 판단될 경우, 상기 MCU부에서 현재 상태로 유지시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치에 따르면, 배터리 관리 시스템의 수면 모드(Sleep mode 또는 활성 모드(Wake-up) 진입을 위한 전원 장치이며, 차량의 시동을 온 또는 오프에 따라 즉, 차량에서 인가되는 이그니션 신호와 CAN 신호에 따라 활성 모드 또는 수면 모드로 용이하게 전환됨으로써 배터리 관리 시스템의 전력 소비를 최적화 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 수면 모드에서 MCU가 활성 모드로 전환하기 위한 대기 상태를 유지하고 있기 때문에, 수면 모드 상태에서 활성 모드로의 전환이 신속하게 이루어짐으로써, 주변 환경에 대한 빠른 응답이 가능한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치에 대한 구성을 간략하게 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치에 대한 구성을 자세하게 도시한 도면이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치를 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치의 구성에 대해 간략하게 도시한 구성도이다.
도 1을 참조로 하여 본 발명의 일실시예에 따른 차량 전원의 수면 모드 및 활성를 위한 배터리 관리 시스템의 구성에 대해 상세하게 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)은 전원 공급부(100), MCU부(200) 및 CAN 통신부(300)를 포함하여 이루어질 수 있다.
전원 공급부(100)는 배터리 관리 시스템을 구동하기 위한 전원을 차량 전원으로부터 직접 공급 받거나(즉, 차량용 보조 배터리(예를 들어 납축 전지) 또는 보조 전원 장치로부터 직접 공급 받거나) 또는 이그니션(Ignition) 전원을 통해서 공급받을 수 있다. 이때, 이그니션 전원이란, 차량 전원이 이그니션(Ignition) 키를 통해 공급되는 전원으로써, 차량의 시동을 온하면 발생되는 전원으로 차량의 시동을 온할 때 강력한 전력이 필요하게 되므로 다른 장치에서 전력을 사용하는 것을 차단하고 모든 전력을 오로지 시동을 온하는 것에만 집중할 수 있도록 한다.
전원 공급부(100)을 통해서 MCU부(Micro Controller Unit)(200)로 전원이 공급할 수 있으며, 레귤레이터(Regulator) 또는 DC/DC 컨버터(DC/DC Converter) 중 선택되는 적어도 어느 하나를 거쳐서 전원 공급부(100)에서 MCU부(200)로 전원을 공급할 수 있다. 더불어, 레귤레이터는 어떠한 전압이 인가되더라도 미리 정해진 전압이 출력됨으로써, MCU부(200)에 일정한 전압만을 인가할 수 있으며, DC/DC 컨버터는 인가되는 직류를 일단 교류로 변환한 뒤, 승압 또는 강압하여 정류를 함으로써, 직류에 변압을 할 수 있다.
이때, 전원 공급부(100)의 이그니션 전원은 레귤레이터 또는 DC/DC 컨버터의 입력단에서 분기되어 있어서, 레귤레이터 또는 DC/DC 컨버터를 거쳐서 MCU부(200)에 이그니션 전원을 공급하거나 또는 직접 MCU부(200)의 인터럽트(Interrupt) 단자에 활성(Wake-up) 모드로 전환하기 위한 활성 신호를 인가할 수 있다.
즉, 다시 말하자면, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치는 통상적인 조건에서 전원 공급부(100)의 입력단에 차량 전원 또는 이그니션 전원이 상시 공급되며, 전원 공급부(100)는 상기 전원들을 통해서 공급된 전원을 안정적으로 MCU부(200)에 공급할 수 있다. 이때, 이그니션(Ignition) 전원의 경우, 레귤레이터 또는 DC/DC 컨버터의 입력단에서 분기되어 레귤레이터 또는 DC/DC 컨버터를 거치지 아니하고 직접 MCU부(200)에 활성(Wake-up) 신호를 인가할 수 있으며, 이러한 이그니션 전원에서 MCU부(200)로 직접 인가되는 활성 신호를 이그니션 신호라 할 수 있다.
MCU부(200)는 전원 공급부(100)를 통해서 공급되는 전원에 따라, 배터리 관리 시스템을 수면 모드 또는 활성 모드로 동작하도록 할 수 있다.
이그니션(Ignition) 전원은 직접 MCU부(200)에 전원을 공급할 수 있으며, 이를 위해, 직접 인터럽트(Interrupt) 단자에 활성(Wake-up) 신호인 이그니션 신호를 인가하여, MCU부(200)를 활성 모드 또는 수면 모드로 전환 할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, MCU부(200)가 수면 모드인 경우, 인터럽트 단자에서 이그니션 신호의 입력을 인식하게 되고, 사전에 정해진 로직(Logic)에 따라 인터럽트 신호를 우선적으로 수행하게 되며, 이그니션 신호가 인가된 경우, MCU부(200)의 인터럽트 단자에서 인식되는 신호에 의해서, 신속하게 MCU부(200)가 활성 모드로 전환하게 된다.
CAN 통신부(Controller Area Network)(300)는 MCU부(200)와 차량의 다른 제어기와의 CAN 통신을 위한 매개 역할을 하며, 아울러, CAN 통신이란, 복수 개의 전자기기를 제어하기 위해 만들어진 통신 프로토콜이다. 또한, 복수 개로 구성될 수도 있는 제어기를 병렬로 연결하여 제어기 상호 간의 정보 교환을 우선 순위대로 처리하는 방식을 의미하며, 네트워크 상의 모든 디바이스가 전송하는 모든 메시지를 확인할 수도 있다. CAN 통신을 위해, CAN 통신부(300)는 도 2에 도시된 바와 같이, CAN 트랜시버(Transceiver)를 포함하여 구성되며, MCU부(200)에 CAN 통신부(300)를 통해 활성 신호가 입력된 경우, MCU부(200)에 인터럽트가 발생하게 되어, 배터리 관리 시스템은 곧바로 활성 모드로 동작할 수도 있다.
다시 말하자면, MCU(200)가 활성 모드로 동작 중 이그니션 전원의 차단에 의해 인터럽트가 발생한 경우에는, MCU(200)는 사전에 정해진 로직(Logic)에 따라 수면 모드로 진입을 위한 준비 단계를 거친 후, 수면 모드로 진입하게 된다. 이와 반대로 수면 모드로 동작 중, 이그니션 전원의 입력에 의한 인터럽트 신호가 발생하거나 또는 CAN 통신부(300)를 통해 입력된 활성 신호에 의한 인터럽트 신호가 발생한 경우에도 MCU(200)는 사전에 정해진 로직(Logic)에 따라 활성 모드로 진입을 위한 준비 단계를 거친 후, 활성 모드로 진입하게 된다.
즉, MCU부(200)가 수면 모드로 동작 중, 활성 모드로 전환하기 위한 조건으로는 이그니션 전원의 입력에 의한 인터럽트 발생 또는, CAN 통신부(300)의 CAN 통신에 의한 인터럽트 발생이며,
MCU부(200)가 활성 모드로 동작 중, 수면 모드로 전환하기 위한 조건으로는 이그니션 전원의 차단에 의한 인터럽트 발생이다. 다만, 이그니션 전원의 차단에 의한 인터럽트 발생시, MCU(200)는 사전에 정해진 로직(Logic)에 따라 차량 내 제어기들의 CAN 통신을 통해 배터리 관리 시스템이 수면 모드로 전환해도 좋을 지에 대한 판단을 하고, 판단의 결과에 따라 수면 모드로 전환하게 된다.
이때, MCU(200)의 사전에 정해진 로직이란, 이그니션 전원 공급이 차단된 경우, 차량 내 제어기들간의 CAN 통신을 통해 배터리 관리 시스템이 수면 모드로 진입해도 좋을 지 판단하게 된다. 이때, 수면 모드로 진입해도 좋다고 판단될 경우, MCU부(200)에서 배터리 관리 시스템을 수면 모드로 동작시키고, 이와 반대로 아직 수면 모드로 진입이 불가능하다고 판단될 경우, MCU부(200)에서 배터리 관리 시스템을 현재 상태로 유지, 즉 상시 전원이 공급되는 차량 전원을 통해서 최소한으로 소비하는 대기 모드로 있게 되는 것이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 전원 공급부
200 : MCU부(Micro Controller Unit)
300 : CAN 통신부(Controller Area Network)

Claims (7)

  1. 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)을 구동하기 위한 전원을 공급받는 전원 공급부;
    상기 전원 공급부를 통해서 전원이 공급되며, 상기 배터리 관리 시스템을 수면 모드(Sleep mode) 또는 활성 모드(Wake-up mode)로 동작하게 하는 MCU부(Micro Controller Unit); 및
    상기 MCU부에 접속되어, 상기 MCU부의 CAN 통신(Controller Area Network)을 위한 CAN 트랜시버(Transceiver)를 포함하는 CAN 통신부;
    를 포함하는 배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전원 공급부는
    차량 전원 및 이그니션(Ignitioin) 전원을 포함하여 구성되며,
    상기 차량 전원 또는 이그니션 전원 중 선택되는 적어도 어느 하나를 통해 공급받은 전원을 상기 MCU부에 상시 공급하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전원 공급부는
    레귤레이터(Regulator) 또는 DC/DC 컨버터(DC/DC Converter) 중 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은 상기 이그니션 전원이 직접 상기 MCU부에 공급되는 경우 이그니션 신호라 하며,
    상기 MCU부는
    상기 이그니션 신호가 공급된 경우, 상기 배터리 관리 시스템이 활성 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 MCU부는
    상기 CAN 통신부를 통해 활성(Wake-up) 신호가 입력된 경우, 상기 배터리 관리 시스템을 활성 모드로 동작시키는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 MCU부는
    상기 이그니션 전원 공급이 차단된 경우, 사전에 정해진 로직에 따라 상기 배터리 관리 시스템을 수면 모드로 동작 또는 현재 상태로 유지시키는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 사전에 정해진 로직은
    상기 이그니션 전원 공급이 차단된 경우, 차량 내 제어기들간의 CAN 통신을 통해 상기 배터리 관리 시스템이 수면 모드로 진입해도 좋을 지 판단될 경우, 상기 MCU부에서 상기 배터리 관리 시스템을 수면 모드로 동작시키거나 또는 아직 수면 모드로 진입이 불가능하다고 판단될 경우, 상기 MCU부에서 현재 상태로 유지시키는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 수면 모드 또는 활성 모드 진입을 위한 전원 장치.
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