WO2015065092A1 - 배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치 - Google Patents

배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a battery control apparatus for standardization of a battery, and more particularly, one or more application modules that perform functions of a battery management system (BMS) operate independently of time. And a battery control device for standardization of a battery that prevents data shared in each of one or more application modules from being dependent on each other, and also enables one or more application modules to perform a function regardless of a mode change. will be.
  • BMS battery management system
  • batteries used in electric vehicles (EVs), hybrid vehicles (HVs), and households or industrials, that is, secondary batteries have high applicability according to product lines, and have high energy density. Has characteristics.
  • the secondary battery is attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that not only the primary advantage of significantly reducing the use of fossil fuels is generated, but also no by-products of energy use are generated.
  • a battery management system for managing the state and performance of the battery.
  • the BMS measures the current, voltage, and temperature of the battery, estimates the battery's state of charging (SOC), and controls the SOC for the best fuel consumption efficiency.
  • SOC state of charging
  • one or more application modules used in the conventional battery management system which is not standardized as proposed in the present invention were not operated independently over time but were sequentially operated at once, and data shared to each of the one or more application modules. Because of the dependencies of each other, the change of specific data resulted in the change of data of other application module, and the function is performed properly when the mode of specific application module is involved in the mode change of other application module and the change is made in specific application module. There was a problem that was not.
  • the present inventors in order to solve the problems of the conventional non-standardized battery management system described above, one or more application modules that perform the functions of the battery management system to operate independently of time, The inventors have invented a battery control device for standardizing a battery which prevents data shared in each of the above application modules from being dependent on each other and also enables one or more application modules to perform a function regardless of a mode change.
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to allow one or more application modules to perform functions of a battery management system to operate independently of time, and to provide one or more application modules. It is intended to provide a battery control device for standardization of a battery that prevents data shared between each other from being dependent on each other, and also enables one or more application modules to perform a function regardless of a mode change.
  • the present invention removes the dependency on time between one or more application modules, determines the execution time and order of functions included in the application module, and calls them to independently execute and call the functions of each application module. It is an object of the present invention to provide a battery control device for standardization of a battery.
  • the present invention is to provide a battery control device for the standardization of the battery to be able to remove the data dependency of each application module by relaying the sharing of data to be shared between one or more application modules in the middle.
  • the present invention is to provide a battery control device for the standardization of the battery to be free to change the mode of each application module dedicated to the mode change of one or more application modules.
  • a battery control apparatus for standardization of a battery including one or more application modules and one or more hardware may include an application layer unit for independently controlling operations between the one or more application modules; A module relay layer unit for relaying data transmission and reception between the one or more application modules; And a basic program layer unit receiving the call signal from the module relay layer unit and calling the one or more hardware.
  • the application layer unit comprises a mode control unit for controlling the mode of the at least one application module; A data controller for controlling data sharing between the one or more application modules in an intermediate manner; And an execution control unit for determining and calling execution time and order of functions included in the at least one application module.
  • the mode controller may exchange data with the data controller, and may also exchange data for the mode with the execution controller.
  • the data controller may exchange data about a mode with the mode controller and one or more application modules.
  • the execution control unit may include one or more execution functions, and the one or more execution functions may be called from a task included in a basic software (BSW).
  • BSW basic software
  • the module relay layer unit may include: a request signal receiver configured to receive at least one function call request signal from at least one control module, at least one application module, and at least one service module included in the basic program layer unit; And a relay unit which selects modules corresponding to the received one or more function call request signals from the one or more control modules, application modules, and service modules, and calls each of the selected modules to relay each other.
  • the relay unit may include one or more call functions corresponding to the one or more function call request signals.
  • the module relay layer unit may include a platform abstraction layer (PAL).
  • PAL platform abstraction layer
  • the module relay layer unit may provide a platform abstraction layer function set (PAL API) for accessing a service API included in the basic program layer unit to the application layer unit.
  • PAL API platform abstraction layer function set
  • the one or more application modules may access the basic program layer through the platform abstraction layer sum set.
  • the present invention removes the dependency on time between one or more application modules, determines the execution time and order of the functions included in the application module, and calls them to execute and call the functions of each application module independently. Mode independence of each application module can be ensured, and hardware independence can be secured from the basic program.
  • the present invention relays the sharing of data that should be shared between one or more application modules, the data dependency of each of the one or more application modules can be eliminated, and the data change of another application module due to the data change of a specific application module can be eliminated. It has an effect that can be prevented.
  • the present invention can control the mode change of the application module without being directly connected to one or more application modules and not included in the one or more application modules, even if the mode condition of the specific application module is changed, the specific application module. It has the effect of independently changing the mode of the specific application module without replacing.
  • the present invention can independently control functions performed by each application module for each time, data, and mode, the present invention has the effect of separating and reusing each application module.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an electric vehicle 1.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a battery control apparatus 100 for standardization of a battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the application layer unit 110 illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an operating state of the application layer unit 110 illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the module relay layer unit 120 shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an interface between an application layer unit 110, a module relay layer unit 120, and a basic program layer unit 130 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an electric vehicle 1.
  • an electric vehicle 1 generally includes a battery 2, a battery management system (BMS) 3, an electronic control unit 4 (ECU), an inverter 5, and a motor 6.
  • BMS battery management system
  • ECU electronice control unit 4
  • inverter 5 an inverter 5
  • motor 6 a motor 6.
  • the battery 2 is an electric energy source for driving the electric vehicle 1 by providing a driving force to the motor 6.
  • the battery 2 may be charged or discharged by the inverter 5 according to the driving of the motor 6 or the internal combustion engine (not shown).
  • the type of battery 2 is not particularly limited, and may be constituted of, for example, a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a nickel zinc battery, and the like.
  • the battery 2 is formed as a pack in which a plurality of battery cells are connected in series or in parallel. In addition, one or more of these packs may be provided to form the battery 2.
  • the BMS 3 estimates the state of the battery 2 and manages the battery 2 using the estimated state information.
  • the battery 2 state information such as state of charging (SOC), state of health (SOH), maximum input / output power allowance, and output voltage of the battery 2 is estimated and managed.
  • the charging or discharging of the battery 2 is controlled by using the state information, and the replacement time of the battery 2 can be estimated.
  • the ECU 4 is an electronic control device for controlling the state of the electric vehicle 1.
  • the torque degree is determined based on information such as an accelerator, a break, a speed, and the like, and the output of the motor 6 is controlled to match the torque information.
  • the ECU 4 sends a control signal to the inverter 5 so that the battery 2 can be charged or discharged based on state information such as SOC, SOH, etc. of the battery 2 received by the BMS 3. .
  • the inverter 5 causes the battery 2 to be charged or discharged based on the control signal of the ECU 4.
  • the motor 6 drives the electric vehicle 1 based on the control information (for example, torque information) transmitted from the ECU 4 by using the electric energy of the battery 2.
  • control information for example, torque information
  • the battery 2 and the motor 6 may be connected through various circuits.
  • the BMS (3) for the battery 2 can control the execution of the function of one or more application modules connected to the BMS (3), conventionally a device for determining the function execution time and order of each of these application modules There was no.
  • one or more application modules connected to the BMS 3 for the conventional battery 2 may be configured to change modes, respectively.
  • the mode change conditions are different for each project.
  • a project that changes the mode from B to C when the voltage measurement measured by a specific application module is 5v or more, or B project that changes the mode from B to C when the voltage measurement is 6v or more. Corresponds to the project.
  • a separate mode change device is required, and if the mode change device is located inside each application module or directly connected to one or more application modules, the mode condition of the project If this change is made, it may not be possible to reuse a particular application module.
  • the present invention through one or more of the application modules performing the functions of the battery management system to be described later with reference to Figures 2 to 6 to be operated independently over time, and the data shared in each of the one or more application modules are dependent on each other
  • one or more application modules may perform a function regardless of whether the mode is changed or not.
  • the battery may be included in the above-described BMS 3 to execute a function according to the control command of the BMS 3.
  • the battery control apparatus 100 for standardization will be described.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a battery control apparatus 100 for standardization of a battery according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an application layer unit 110 illustrated in FIG. 2.
  • 4 is a block diagram illustrating an operation state of the application layer unit 110 illustrated in FIG. 2
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of the module relay layer unit 120 illustrated in FIG. 2.
  • 6 is a diagram illustrating an interface between an application layer unit 110, a module relay layer unit 120, and a basic program layer unit 130 according to an embodiment of the present invention.
  • the battery control apparatus 100 for standardization of a battery may include an application layer unit 110, a module relay layer unit 120, and a basic program layer unit 130. It includes.
  • the application layer unit 110 may perform a role of independently controlling operations between one or more application modules 114.
  • the application module 114 may refer to modules that perform a function, and include a measurement module, an evaluation module, a diagnosis module, a calculation module, and a communication. Modules, control modules, recording modules, and the like.
  • the application layer unit 110 that performs this role includes a mode control unit 111 for controlling a mode of one or more application modules 114 and a data control unit 112 for controlling data sharing between one or more application modules 114 in the middle. And an execution control unit 113 for determining and calling execution time and order of functions included in one or more application modules 114.
  • the mode controller 111 may change the mode of the specific application module 140 from B to C when the voltage measured by the specific project (for example, the A project (Analog Digital Converter (ADC)) is 5v or more. Project) to change the mode of the application module 140.
  • the specific project for example, the A project (Analog Digital Converter (ADC)) is 5v or more. Project
  • the mode controller 111 may include a first data receiver (not shown) that receives first data from the data controller 112, and a second data receiver (not shown) that receives second data from the basic program mode controller 131. And a mode determination unit (not shown) that determines a mode of each of the one or more application modules 114 based on the first and second data described above.
  • the first data may refer to all kinds of data
  • the second data may refer to data including mode state data of each of the one or more application modules 114.
  • the second data may include mode state data (A mode, B mode, etc.) of the application module 114, and the mode state data may determine the mode of the application module 114 by the mode determination unit. Can be used as a basis for building.
  • the mode controller 111 may exchange data with the data controller 112, which will be described later, and may exchange data (mode signal) for the mode with the execution controller 113.
  • FIG. 112 may exchange data with the data controller 112, which will be described later, and may exchange data (mode signal) for the mode with the execution controller 113.
  • the data controller 112 may perform a function of the application module 114 among the data transceiver for transmitting and receiving data from one or more application modules 114, a data storage unit for storing one or more data received from the above-described data transceiver, and stored data. It may include a data management unit for selecting and managing data necessary for execution.
  • the data may mean result data generated by executing a function among one or more application modules 114 and may include voltage values and current values measured from the application modules 114.
  • the data transceiver may include a share interface.
  • the sharing interface may serve to connect one or more application modules 114 and data storage units.
  • the sharing interface may include a recording interface for inputting data included in the application module 114 to the data storage unit, and a reading interface for allowing the application module 114 to read data input to the data storage unit. .
  • the execution control unit 113 determines a time and order of execution of functions included in the application module 114 and calls the mode signal receiving unit which serves to receive a mode signal from the above-described mode control unit 111; In response to the received mode signal, an order determining unit for determining the execution time and order of the functions included in each of the one or more application modules 114 and the application module 114 corresponding to the received mode signal are respectively selected, and the selected application is selected. It includes a caller for calling a function included in the module 114.
  • the execution control unit 113 may include one or more execution functions, and the execution function may be called from a task 132 included in the basic program layer 130.
  • the application layer unit 110 may be a device having a software hierarchical structure composed of the above-described mode controller 111, data controller 112, and execution controller 113 as well as a hardware configuration.
  • the module relay layer unit 120 may serve to relay data transmission and reception between one or more application modules 114.
  • the module relay layer unit 120 receives one or more function call request signals from one or more control modules, one or more application modules 114, and one or more service modules 133 included in the basic program layer unit 130. Select a module corresponding to one or more function call request signals received from the request signal receiving unit 121 and one or more control modules, application modules 114 and service modules 133, and call each of the selected modules to relay each other. It may include a relay 122 to.
  • the request signal receiver 121 calls one or more functions from one or more control modules included in the application layer 110 and one or more service modules 133 included in the basic program layer 130. It may include a first and second request signal receiving unit for receiving a request signal.
  • the first request signal receiving unit may receive a function for calling a function to execute a function of the application module 114 among the call functions included in the relay unit 122 to be described later, and at least one through the second request signal receiving unit.
  • a call function for calling a specific service module 133 may be received.
  • the relay unit 122 may play a role of connecting two application modules 114 to each other so that a function may be shared, and if a first function call request signal is received through the first request signal receiver.
  • the relay 122 selects a first call function corresponding to the first function call request signal from one or more call functions, and selects the specific application module 114 and the first control module corresponding to the first call function through the selected first call function. You can relay each other.
  • a second call function corresponding to the second function call request signal is selected from one or more call functions, and the second call function is selected through the selected second call function.
  • the corresponding specific service module 133 and the second application module may be relayed to each other.
  • a third call function corresponding to the third function call request signal is selected from one or more call functions, and the selected third call function is used.
  • Corresponding particular application module 114 and the second service module may be relayed to each other.
  • the module relay layer 120 may be a device having a platform abstraction layer (PAL) structure that is a software hierarchy.
  • PAL platform abstraction layer
  • the Platform Abstraction Layer (PAL) can act as an AUTOSAR Runtime Environment (AUTOSAR RTE) that ensures independence between the behavior and functionality of AUTOSAR standard software modules.
  • AUTOSAR RTE AUTOSAR Runtime Environment
  • the module relay layer unit 120 may include a platform abstraction layer function set (PAL API) that may access a service API included in the basic program layer unit 130. It may serve to provide to (110).
  • PAL API platform abstraction layer function set
  • the one or more application modules 114 may access the basic program layer unit 130 through the platform abstraction layer confluence set (PAL API).
  • PAL API platform abstraction layer confluence set
  • the basic program layer unit 130 may receive a call signal from the above-described module relay layer unit 120 and call one or more pieces of hardware.
  • the hardware may refer to devices for receiving a function execution command from the BMS (3) to perform a hardware operation of the secondary battery, for example, a voltage measuring device for measuring the voltage of the battery (2), A voltage determination device for determining a measured voltage value, a diagnostic device for diagnosing low voltage or overvoltage based on the determined voltage value, a calculation device for comparing and calculating voltage values, a communication device for transmitting and receiving data with the BMS 3, and a BMS ( The control device for transmitting and receiving the control command from 3) and the recording device for recording the data in a separate memory may be applicable.
  • a voltage measuring device for measuring the voltage of the battery (2)
  • a voltage determination device for determining a measured voltage value
  • a diagnostic device for diagnosing low voltage or overvoltage based on the determined voltage value
  • a calculation device for comparing and calculating voltage values
  • a communication device for transmitting and receiving data with the BMS 3
  • a BMS The control device for transmitting and receiving the control command from 3 and the recording device for recording the data
  • the battery control device 100 for standardization of the battery according to the present invention may include a hardware layer unit 140, the hardware layer unit 140 of the above-described basic program layer unit 130 It can include any hardware that gets called.

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Abstract

본 발명은 배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)의 기능들을 수행하는 하나 이상의 응용 모듈(Application module)들이 시간에 대해 독립적으로 동작되도록 하고, 하나 이상의 응용 모듈 각각에 공유되는 데이터가 서로 종속되는 것을 방지하며, 또한 하나 이상의 응용 모듈이 모드의 변경 여부에 관계 없이 기능을 수행할 수 있도록 하는 배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치에 관한 것이다.

Description

배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치
본 출원은 2013년 10월 31일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2013-0130746호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)의 기능들을 수행하는 하나 이상의 응용 모듈(Application module)들이 시간에 대해 독립적으로 동작되도록 하고, 하나 이상의 응용 모듈 각각에 공유되는 데이터가 서로 종속되는 것을 방지하며, 또한 하나 이상의 응용 모듈이 모드의 변경 여부에 관계 없이 기능을 수행할 수 있도록 하는 배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전기차량(EV, Electric Vehicle), 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 및 가정용 또는 산업용으로 이용되는 배터리(Battery) 즉, 이차 전지는 제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가진다.
이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
이때, 다수의 이차 전지가 충전과 방전을 번갈아 가면서 수행하는 경우에는 이들의 충방전을 효율적으로 제어하여 배터리가 적정한 동작 상태 및 성능을 유지하도록 관리할 필요성이 있다.
이를 위해, 배터리의 상태 및 성능을 관리하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)이 구비된다. BMS은 배터리의 전류, 전압, 온도 등을 측정하여 이를 바탕으로 배터리의 잔존 용량(State Of Charging; SOC)을 추정하며, 연료 소비 효율이 가장 좋아지도록 SOC를 제어한다. SOC를 정확히 제어하기 위해서는 충방전을 행하고 있는 배터리의 SOC를 정확히 측정하는 것이 필요하다.
한편, 본 발명에서 제시한 바와 같은 표준화가 이루어지지 못한 종래의 배터리 관리 시스템에 사용되는 하나 이상의 응용 모듈들은 시간에 대해 독립적으로 동작되지 못하고 한꺼번에 순차적으로 동작되었고, 하나 이상의 응용 모듈 각각에 공유되는 데이터가 서로 종속되어 있었기 때문에 특정 데이터의 변경이 타 응용 모듈의 데이터 변경을 초래하였으며, 또한 특정 응용 모듈의 모드가 타 응용 모듈의 모드 변경에 관여하여 특정 응용 모듈에 변경이 이루어 질 때 기능이 제대로 수행되지 않는다는 문제점이 있었다.
또한, 자동차 표준 소프트웨어 구조를 의미하는 오토사(AUTomotive System Architecture; AUTOSAR)에서 있어서, 종래에는 소프트웨어 모듈이 개방형 오토사(AUTOSAR)와 비개방형 오토사(NON-AUTOSAR)의 응용 계층(Application Layer)에 동시에 적용될 수 없었으며, 그에 따라 AUTOSAR Compliant 표준 소프트웨어 모듈을 개방형 오토사와 비 개방형 오토사에 맞춰 개별적으로 개발하여야 하는 번거로움이 있었다.
이에, 본 발명자는 상술된 종래의 표준화되지 못한 배터리 관리 시스템이 가지는 문제점을 해결하기 위해, 배터리 관리 시스템의 기능들을 수행하는 하나 이상의 응용 모듈(Application module)들이 시간에 대해 독립적으로 동작되도록 하고, 하나 이상의 응용 모듈 각각에 공유되는 데이터가 서로 종속되는 것을 방지하며, 또한 하나 이상의 응용 모듈이 모드의 변경 여부에 관계 없이 기능을 수행할 수 있도록 하는 배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치를 발명하기에 이르렀다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 배터리 관리 시스템의 기능들을 수행하는 하나 이상의 응용 모듈(Application module)들이 시간에 대해 독립적으로 동작되도록 하고, 하나 이상의 응용 모듈 각각에 공유되는 데이터가 서로 종속되는 것을 방지하며, 또한 하나 이상의 응용 모듈이 모드의 변경 여부에 관계 없이 기능을 수행할 수 있도록 하는 배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치를 제공하고자 한다.
보다 구체적으로, 본 발명은 하나 이상의 응용 모듈 간의 시간에 대한 종속성을 제거하고, 해당 응용 모듈에 포함된 기능의 실행 시점 및 순서를 결정하여 호출하여 각각의 응용 모듈들이 가지는 기능들이 독립적으로 실행 및 호출될 수 있도록 하는 배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 응용 모듈 간에 공유되어야 하는 데이터의 공유를 중간에서 중계하여 각각의 응용 모듈의 데이터 의존성을 제거할 수 있도록 하는 배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 응용 모듈의 모드 변경을 전담하여 각각의 응용 모듈의 모드를 자유롭게 변경할 수 있도록 하는 배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치를 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 본 발명에 따른 하나 이상의 응용 모듈(Application module) 및 하나 이상의 하드웨어를 포함하는 배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치는 상기 하나 이상의 응용 모듈 간의 동작을 독립적으로 제어하는 응용 계층부; 상기 하나 이상의 응용 모듈 간의 데이터 송수신을 중계하는 모듈 중계 계층부; 및 상기 모듈 중계 계층부로부터 호출신호를 수신 받아 상기 하나 이상의 하드웨어를 호출하는 기본 프로그램 계층부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 응용 계층부는 상기 하나 이상의 응용 모듈의 모드를 제어하는 모드제어부; 상기 하나 이상의 응용 모듈 간의 데이터 공유를 중간에서 제어하는 데이터제어부; 및 상기 하나 이상의 응용 모듈에 포함된 기능의 실행 시점 및 순서를 결정하여 호출하는 실행제어부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 모드제어부는 상기 데이터제어부와 데이터를 교환하고, 또한 상기 실행제어부와 모드에 대한 데이터를 교환할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 데이터제어부는 상기 모드제어부 및 하나 이상의 응용 모듈과 모드에 대한 데이터를 교환할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 실행제어부는 하나 이상의 실행함수를 포함하며, 상기 하나 이상의 실행함수는 기본 프로그램(Basic SoftWare; BSW)에 포함된 태스크(Task)로부터 호출될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 모듈 중계 계층부는 하나 이상의 제어 모듈과 상기 하나 이상의 응용 모듈, 및 상기 기본 프로그램 계층부에 포함된 하나 이상의 서비스 모듈로부터 하나 이상의 함수호출요청신호를 수신하는 요청신호수신부; 및 상기 하나 이상의 제어 모듈, 응용 모듈 및 서비스 모듈 중에서 상기 수신 받은 하나 이상의 함수호출요청신호에 상응하는 모듈들을 선택하고, 상기 선택된 모듈들 각각을 호출하여 서로 중계시키는 중계부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 중계부는 상기 하나 이상의 함수호출요청신호에 상응하는 하나 이상의 호출함수를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 모듈 중계 계층부는 플랫폼 추상화 계층(Platform Abstraction Layer; PAL)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 모듈 중계 계층부는 상기 기본 프로그램 계층부에 포함된 서비스 함수집합(Service API)에 접근할 수 있는 플랫폼 추상화 계층 함수집합(PAL API)을 상기 응용 계층부에 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 응용 모듈은 상기 플랫폼 추상화 계층 합수집합을 통해 상기 기본 프로그램 계층부에 접근할 수 있다.
본 발명은 하나 이상의 응용 모듈 간의 시간에 대한 종속성을 제거하고, 해당 응용 모듈에 포함된 기능의 실행 시점 및 순서를 결정하여 호출하여 각각의 응용 모듈들이 가지는 기능들이 독립적으로 실행 및 호출하기 때문에 하나 이상의 응용 모듈 각각의 모드 독립성을 확보할 수 있으며, 기본 프로그램과 하드웨어적으로 독립성을 확보할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 응용 모듈 간에 공유되어야 하는 데이터의 공유를 중간에서 중계하기 때문에 하나 이상의 응용 모듈 각각의 데이터 의존성을 제거할 수 있으며 특정 응용 모듈의 데이터 변경으로 인한 타 응용 모듈의 데이터 변경을 방지할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 응용 모듈과 직접적으로 연결되어 있지 않고 또한 하나 이상의 응용 모듈 내부에 포함되지 않고도 응용 모듈의 모드 변경을 제어할 수 있기 때문에 특정 응용 모듈의 모드조건이 변경되더라도 해당 특정 응용 모듈의 교체 없이 해당 특정 응용 모듈의 모드변경을 독립적으로 수행할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 각각의 응용 모듈이 수행하는 기능들을 시간별, 데이터별, 모드 별로 독립적으로 제어할 수 있기 때문에 각각의 응용 모듈을 분리시켜 재사용할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 전기 자동차(1)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치(100)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 응용 계층부(110)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 도 2에 도시된 응용 계층부(110)의 동작상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 모듈 중계 계층부(120)의 구성을 도시한 블록도이다
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 응용 계층부(110), 모듈 중계 계층부(120) 및 기본 프로그램 계층부(130) 간의 인터페이스를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 전기 자동차(1)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 전기 자동차(1)는 배터리(2), BMS(Battery Management System, 3), ECU(Electronic Control Unit, 4), 인버터(5) 및 모터(6)를 포함하여 구성될 수 있다.
배터리(2)는 모터(6)에 구동력을 제공하여 전기 자동차(1)를 구동시키는 전기 에너지원이다. 배터리(2)는 모터(6) 또는 내연 기관(미도시)의 구동에 따라 인버터(5)에 의해 충전되거나 방전될 수 있다.
여기서, 배터리(2)의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 구성할 수 있다.
또한, 배터리(2)는 복수의 전지 셀이 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 팩으로 형성된다. 그리고, 이러한 팩이 하나 이상 구비되어 배터리(2)를 형성할 수도 있다.
BMS(3)는 배터리(2)의 상태를 추정하고, 추정한 상태 정보를 이용하여 배터리(2)를 관리한다. 예컨대, 배터리(2)의 잔존 용량(State Of Charging; SOC), 잔존 수명(State Of Health; SOH), 최대 입출력 전력 허용량, 출력 전압 등 배터리(2) 상태 정보를 추정하고 관리한다. 그리고, 이러한 상태 정보를 이용하여 배터리(2)의 충전 또는 방전을 제어하며, 나아가 배터리(2)의 교체 시기 추정도 가능하다.
ECU(4)는 전기 자동차(1)의 상태를 제어하는 전자적 제어 장치이다. 예컨대, 액셀러레이터(accelerator), 브레이크(break), 속도 등의 정보에 기초하여 토크 정도를 결정하고, 모터(6)의 출력이 토크 정보에 맞도록 제어한다.
또한, ECU(4)는 BMS(3)에 의해 전달받은 배터리(2)의 SOC, SOH 등의 상태 정보에 기초하여 배터리(2)가 충전 또는 방전될 수 있도록 인버터(5)에 제어 신호를 보낸다.
인버터(5)는 ECU(4)의 제어 신호에 기초하여 배터리(2)가 충전 또는 방전되도록 한다.
모터(6)는 배터리(2)의 전기 에너지를 이용하여 ECU(4)로부터 전달되는 제어 정보(예컨대, 토크 정보)에 기초하여 전기 자동차(1)를 구동한다.
상술한 전기 자동차(1)는 배터리(2)의 전기 에너지를 이용하여 구동되므로, 배터리(2)와 모터(6)는 다양한 회로를 통해 연결될 수 있다.
한편, 배터리(2)에 대한 BMS(3)는 해당 BMS(3)와 연결된 하나 이상의 응용 모듈의 기능 실행을 제어할 수 있는데, 종래에는 이러한 각각의 응용 모듈의 기능 실행 시점 및 순서를 결정하는 장치가 없었다.
또한, 종래에는 배터리(2)에 대한 BMS(3)와 연결된 하나 이상의 응용 모듈이 송신하는 데이터(예를 들어, 배터리(2)의 전압 및 전류 측정값 등)의 종류가 각각 상이하였으며, 그에 따른 응용 모듈 간의 데이터 호환성이 필요로 하였다.
그리고, 종래의 배터리(2)에 대한 BMS(3)와 연결된 하나 이상의 응용 모듈은 각각 모드가 변경되도록 구성될 수 있는데 모드변경조건은 프로젝트 별로 상이하였다.
예를 들어, 특정 응용 모듈을 통해 측정된 전압 측정값이 5v 이상일 경우 모드를 B에서 C로 변경하는 A 프로젝트, 또는 전압 측정값이 6v 이상일 경우 모드를 B에서 C로 변경하는 B 프로젝트 등이 상기 프로젝트에 해당한다.
즉, 이러한 하나 이상의 응용 모듈의 모드를 변경하기 위해서는 별도의 모드변경장치가 필요하며, 상기 모드변경장치가 응용 모듈 각각의 내부에 위치하거나 또는 하나 이상의 응용 모듈과 직접적으로 연결되는 경우 프로젝트의 모드조건이 변경될 경우 특정 응용 모듈의 재사용이 불가능해질 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 후술되는 도 2 내지 도 6을 통해 배터리 관리 시스템의 기능들을 수행하는 하나 이상의 응용 모듈들이 시간에 대해 독립적으로 동작되도록 하고, 하나 이상의 응용 모듈 각각에 공유되는 데이터가 서로 종속되는 것을 방지하며, 또한 하나 이상의 응용 모듈이 모드의 변경 여부에 관계 없이 기능을 수행할 수 있으며, 뿐만 아니라 상술한 BMS(3)에 포함되어 BMS(3)의 제어 명령에 따라 기능이 실행될 수 있는 배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치(100)에 대하여 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치(100)의 구성을 도시한 블록도이고, 도 3은 도 2에 도시된 응용 계층부(110)의 구성을 도시한 블록도이며, 도 4는 도 2에 도시된 응용 계층부(110)의 동작상태를 도시한 도면이고, 도 5는 도 2에 도시된 모듈 중계 계층부(120)의 구성을 도시한 블록도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 응용 계층부(110), 모듈 중계 계층부(120) 및 기본 프로그램 계층부(130) 간의 인터페이스를 도시한 도면이다.
도 2 내지 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치(100)는 응용 계층부(110), 모듈 중계 계층부(120), 기본 프로그램 계층부(130)를 포함한다.
먼저, 응용 계층부(110)는 하나 이상의 응용 모듈(114) 간의 동작을 독립적으로 제어하는 역할을 수행할 수 있다.
여기에서, 응용 모듈(114)이라 함은 기능을 수행하는 모듈들을 의미할 수 있으며, 측정(Measurement) 모듈, 판단(Estimation) 모듈, 진단(Diagnosis) 모듈, 산출(Calculation) 모듈, 통신(Communication) 모듈, 제어(Control) 모듈 및 기록(Recording) 모듈 등을 포함할 수 있다.
이러한 역할을 수행하는 응용 계층부(110)는 하나 이상의 응용 모듈(114)의 모드를 제어하는 모드제어부(111), 하나 이상의 응용 모듈(114) 간의 데이터 공유를 중간에서 제어하는 데이터제어부(112) 및 하나 이상의 응용 모듈(114)에 포함된 기능의 실행시점 및 순서를 결정하여 호출하는 실행제어부(113)를 포함할 수 있다.
모드제어부(111)는 특정한 프로젝트(예를 들어, A 프로젝트(아날로그디지털 변환기(Analog Digital Converter; ADC)에 의해 측정된 전압 측정값이 5v 이상인 경우 특정 응용 모듈(140)의 모드를 B에서 C로 변경하는 프로젝트)에 따라 응용 모듈(140)의 모드를 변경하는 역할을 수행할 수 있다.
이러한 모드제어부(111)는 데이터제어부(112)로부터 제1 데이터를 수신 받는 제1 데이터 수신부(미도시), 기본 프로그램 모드제어부(131)로부터 제2 데이터를 수신 받는 제2 데이터 수신부(미도시) 및 상술한 제1 및 제2 데이터를 근거로 하여 하나 이상의 응용 모듈(114) 각각의 모드를 결정하는 모드 결정부(미도시)를 포함할 수 있다.
여기에서, 제1 데이터라 함은 모든 종류의 데이터를 의미할 수 있고, 제2 데이터라 함은 하나 이상의 응용 모듈(114) 각각의 모드상태데이터를 포함하는 데이터를 의미할 수 있다. 예를 들어, 제2 데이터는 응용 모듈(114)의 모드상태데이터(A 모드, B 모드 등)를 포함할 수 있으며, 이러한 모드상태데이터는 모드 결정부에 의하여 응용 모듈(114)의 모드를 결정짓는데 근거로써 이용될 수 있다.
그리고 모드제어부(111)는 후술되는 데이터제어부(112)와 데이터를 교환하고, 또한 실행제어부(113)와 모드에 대한 데이터(모드신호)를 교환할 수 있다.
데이터제어부(112)는 하나 이상의 응용 모듈(114)로부터 데이터를 송수신하는 데이터 송수신부, 상술한 데이터 송수신부로부터 수신되는 하나 이상의 데이터를 저장하는 데이터 저장부 및 저장된 데이터 중에서 응용 모듈(114)의 기능 실행에 필요한 데이터를 선별 및 관리하는 데이터 관리부를 포함할 수 있다.
여기에서, 데이터라 함은 하나 이상의 응용 모듈(114) 중에서 기능이 실행됨으로써 생성되는 결과데이터를 의미할 수 있으며, 응용 모듈(114)로부터 측정된 전압값 및 전류값을 포함할 수 있다.
그리고 이러한 데이터 송수신부는 공유 인터페이스(Share-Interface)를 포함할 수 있다.
공유 인터페이스는 하나 이상의 응용 모듈(114)과 데이터 저장부를 연결하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 공유 인터페이스는 응용 모듈(114)에 포함된 데이터를 데이터 저장부에 입력되도록 하는 기록인터페이스와, 데이터 저장부에 입력된 데이터를 응용 모듈(114)이 열람하도록 하는 열람인터페이스를 포함할 수 있다.
실행제어부(113)는 응용 모듈(114)에 포함된 기능의 실행 시점 및 순서를 결정하여 호출하는 역할을 수행하며 상술한 모드제어부(111)로부터 모드신호를 수신하는 역할을 수행하는 모드신호 수신부, 수신 받은 모드신호에 대응하여 하나 이상의 응용 모듈(114) 각각에 포함된 기능의 실행 시점 및 순서를 결정하는 순서 결정부 및 수신된 모드신호에 상응하는 응용 모듈(114)을 각각 선택하고, 선택된 응용 모듈(114)에 포함된 기능을 호출하는 호출부를 포함한다.
이러한 실행제어부(113)는 하나 이상의 실행함수를 포함할 수 있고, 실행함수는 기본 프로그램 계층부(130)에 포함된 태스크(Task, 132)로부터 호출될 수 있다.
한편, 이러한 응용 계층부(110)는 하드웨어적인 구성뿐만 아니라 상술한 모드제어부(111), 데이터제어부(112) 및 실행제어부(113)로 구성된 소프트웨어적인 계층 구조를 가지는 장치일 수 있다.
다음으로 모듈 중계 계층부(120)는 하나 이상의 응용 모듈(114) 간의 데이터 송수신을 중계하는 역할을 수행할 수 있다.
이러한 모듈 중계 계층부(120)는 하나 이상의 제어 모듈과 하나 이상의 응용 모듈(114), 및 기본 프로그램 계층부(130)에 포함된 하나 이상의 서비스 모듈(133)로부터 하나 이상의 함수호출요청신호를 수신하는 요청신호수신부(121) 및 하나 이상의 제어모듈, 응용 모듈(114) 및 서비스 모듈(133) 중에서 수신 받은 하나 이상의 함수호출요청신호에 상응하는 모듈을 선택하고, 선택된 모듈들 각각을 호출하여 서로를 중계시키는 중계부(122)를 포함할 수 있다.
요청신호수신부(121)는 응용 계층부(110)에 포함된 하나 이상의 제어 모듈(Manager Module) 및 기본 프로그램 계층부(130)에 포함된 하나 이상의 서비스 모듈(Service Module, 133)로부터 하나 이상의 함수호출요청신호를 수신 받는 제1 및 제2 요청신호수신부를 포함할 수 있다.
이러한 제1 요청신호수신부를 통해 후술되는 중계부(122) 내에 포함된 호출함수 중에서 응용 모듈(114)의 기능을 실행할 수 있도록 호출하는 함수를 수신 받을 수 있고, 제2 요청신호수신부를 통해 하나 이상의 서비스 모듈(133) 중에서 특정 서비스 모듈(133)을 호출하기 위한 호출함수를 수신 받을 수 있다.
중계부(122)는 두 개의 응용 모듈(114) 각각을 서로 연결시켜 기능이 공유될 수 있도록 하는 역할을 수행할 수 있으며, 만약 제1 요청신호수신부를 통해 제1 함수호출요청신호가 수신되는 경우, 중계(122)는 하나 이상의 호출함수 중에서 제1 함수호출요청신호에 상응하는 제1 호출함수를 선택하고, 선택된 제1 호추함수를 통해 그에 상응하는 특정 응용 모듈(114)과 제1 제어 모듈을 서로 중계시킬 수 있다.
또한, 제2 요청신호수신부를 통해 제2 함수호출요청신호가 수신 되는 경우, 하나 이상의 호출함수 중에서 제2 함수호출요청신호에 상응하는 제2 호출함수를 선택하고, 선택된 제2 호출함수를 통해 그에 상응하는 특정 서비스 모듈(133)과 제2 응용 모듈을 서로 중계시킬 수 있다.
또한, 제3 요청신호수신부를 통해 제3 함수호출요청신호가 수신 되는 경우, 하나 이상의 호출함수 중에서 제3 함수호출요청신호에 상응하는 제3 호출함수를 선택하고, 선택된 제3 호출함수를 통해 그에 상응하는 특정 응용 모듈(114)과 제2 서비스 모듈을 서로 중계시킬 수 있다.
일 실시예에서, 모듈 중계 계층부(120)는 소프트웨어적 계층 구조인 플랫폼 추상화 계층(Platform Abstruct Layer; PAL)구조를 가지는 장치일 수 있다. 플랫폼 추상화 계층(PAL)은 AUTOSAR 표준 소프트웨어 모듈의 동작 및 기능간 독립성을 확보하는 오토사 런타임 환경(AUTOSAR RTE)의 역할을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 모듈 중계 계층부(120)는 기본 프로그램 계층부(130)에 포함된 서비스 함수집합(Service API)에 접근할 수 있는 플랫폼 추상화 계층 함수집합(PAL API)을 상술한 응용 계층부(110)에 제공하는 역할을 수행할 수 있다.
그리고 하나 이상의 응용 모듈(114)은 이러한 플랫폼 추상화 계층 합수집합(PAL API)을 통해 기본 프로그램 계층부(130)에 접근할 수 있다.
기본 프로그램 계층부(130)는 상술한 모듈 중계 계층부(120)로부터 호출신호를 수신 받아 하나 이상의 하드웨어를 호출하는 역할을 수행할 수 있다.
여기에서, 하드웨어라 함은 BMS(3)로부터 기능 실행 명령을 수신 받아 이차 전지의 하드웨어 적인 동작을 수행하는 장치들을 의미할 수 있으며, 예를 들어 배터리(2)의 전압을 측정하는 전압 측정 장치, 측정된 전압값을 판단하는 전압 판단 장치, 판단된 전압값을 통해 저전압 또는 과전압을 진단하는 진단 장치, 전압값을 비교 및 산출하는 산출 장치, BMS(3)와 데이터를 송수신 하는 통신 장치, BMS(3)로부터 제어 명령을 송수신하는 제어 장치 및 데이터를 별도의 메모리에 기록하는 기록 장치 등이 해당될 수 있다
일 실시예에서, 본 발명에 따른 배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치(100)는 하드웨어 계층부(140)를 포함할 수 있으며, 하드웨어 계층부(140)는 상술한 기본 프로그램 계층부(130)의 호출을 받는 하드웨어들을 모두 포함할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 하나 이상의 응용 모듈(Application module) 및 하나 이상의 하드웨어를 포함하는 배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치에 있어서,
    상기 하나 이상의 응용 모듈 간의 동작을 독립적으로 제어하는 응용 계층부;
    상기 하나 이상의 응용 모듈 간의 데이터 송수신을 중계하는 모듈 중계 계층부; 및
    상기 모듈 중계 계층부로부터 호출신호를 수신 받아 상기 하나 이상의 하드웨어를 호출하는 기본 프로그램 계층부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 응용 계층부는,
    상기 하나 이상의 응용 모듈의 모드를 제어하는 모드제어부;
    상기 하나 이상의 응용 모듈 간의 데이터 공유를 중간에서 제어하는 데이터제어부; 및
    상기 하나 이상의 응용 모듈에 포함된 기능의 실행 시점 및 순서를 결정하여 호출하는 실행제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 모드제어부는,
    상기 데이터제어부와 데이터를 교환하고, 또한 상기 실행제어부와 모드에 대한 데이터를 교환하는 것을 특징으로 하는,
    배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 데이터제어부는,
    상기 모드제어부 및 하나 이상의 응용 모듈과 모드에 대한 데이터를 교환하는 것을 특징으로 하는,
    배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 실행제어부는,
    하나 이상의 실행함수를 포함하며,
    상기 하나 이상의 실행함수는 기본 프로그램(Basic SoftWare; BSW)에 포함된 태스크(Task)로부터 호출되는 것을 특징으로 하는,
    배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 중계 계층부는,
    하나 이상의 제어 모듈과 상기 하나 이상의 응용 모듈, 및 상기 기본 프로그램 계층부에 포함된 하나 이상의 서비스 모듈로부터 하나 이상의 함수호출요청신호를 수신하는 요청신호수신부; 및
    상기 하나 이상의 제어 모듈, 응용 모듈 및 서비스 모듈 중에서 상기 수신 받은 하나 이상의 함수호출요청신호에 상응하는 모듈들을 선택하고, 상기 선택된 모듈들 각각을 호출하여 서로 중계시키는 중계부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 중계부는,
    상기 하나 이상의 함수호출요청신호에 상응하는 하나 이상의 호출함수를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 모듈 중계 계층부는,
    플랫폼 추상화 계층(Platform Abstraction Layer; PAL)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 모듈 중계 계층부는,
    상기 기본 프로그램 계층부에 포함된 서비스 함수집합(Service API)에 접근할 수 있는 플랫폼 추상화 계층 함수집합(PAL API)을 상기 응용 계층부에 제공하는 것을 특징으로 하는,
    배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하나 이상의 응용 모듈은,
    상기 플랫폼 추상화 계층 합수집합을 통해 상기 기본 프로그램 계층부에 접근하는 것을 특징으로 하는,
    배터리의 표준화를 위한 배터리 제어 장치.
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