WO2022005107A1 - 네트워크 라우팅 장치 및 방법 - Google Patents

네트워크 라우팅 장치 및 방법 Download PDF

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WO2022005107A1
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network
frame
routing
communication
communication networks
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PCT/KR2021/007968
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양성열
정문구
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for routing using an extended ID field in a CAN network.
  • CAN controller area network
  • BUS communication bus
  • each node of the CAN network is connected to one CAN communication bus, it is necessary to continuously process unnecessary messages. Therefore, it is not possible to accurately classify networks according to the characteristics or functions of each device.
  • a bus for CAN communication must be continuously connected.
  • CAN 2.0b which is one of the communication protocols of the CAN network
  • more messages can be registered and used through the extended ID field of the frame.
  • these CAN 2.0b and the existing CAN 2.0a have a different frame structure, so they are not compatible with each other.
  • the present invention is devised to solve the above problems, and by using the ID field of the CAN network frame as a routing target network designation and routing target message, a plurality of nodes can simultaneously transmit messages in a physically separated network,
  • An object of the present invention is to provide a network routing apparatus and method capable of reusing message IDs.
  • a network routing apparatus is a routing apparatus for forwarding a frame between nodes connected to different communication networks of a plurality of communication networks, and is received from a first network transmitting the frame among the plurality of communication networks. It may include a routing processing unit for determining a second network to be routed among the plurality of communication networks based on the information on the frame, and a frame converting unit for converting the frame to be compatible with the second network.
  • a communication node is a communication node configured to be connectable to a plurality of communication networks to transmit a frame between nodes connected to different communication networks of the plurality of communication networks.
  • a network routing device configured to determine a second network to be routed from among the plurality of communication networks based on frame information received from a first network that transmits the frame among networks, and convert the frame to be compatible with the second network , supporting a communication protocol used in the first network, supporting a communication protocol used in a first communication module receiving the frame from a node connected to the first network, and a communication protocol used in the second network, receiving from the first network and a second communication module for transmitting the received frame to the second network.
  • a network routing method is a routing method for transmitting a frame between nodes connected to different communication networks of a plurality of communication networks, and is received from a first network transmitting the frame among the plurality of communication networks.
  • the method may include determining a second network to be routed from among the plurality of communication networks based on the information of the frame, and converting the frame to be compatible with the second network.
  • a plurality of nodes can simultaneously transmit a message in a physically separated network, and a message ID of recycling is possible.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a general battery control system.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a network routing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a communication node according to an embodiment of the present invention.
  • 4A is a diagram illustrating an operation of a network routing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 4B is a diagram illustrating a structure of a frame used in a network routing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a network routing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a hardware configuration of a network routing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, first, or second used in various embodiments may modify various components regardless of order and/or importance, and do not limit
  • a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be renamed as a first component.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a general battery control system.
  • FIG. 1 it schematically shows a battery control system including a battery pack 1 and an upper-level controller 2 included in the upper-level system according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1 is made of one or more battery cells, and is connected in series to a chargeable/dischargeable battery module 10 and the + terminal side or the - terminal side of the battery module 10 .
  • a switching unit 14 for controlling the charging/discharging current flow of the battery module 10, and monitoring the voltage, current, temperature, etc. of the battery pack 1 to control and manage the battery to prevent overcharging and overdischarging system 20 .
  • the switching unit 14 is a semiconductor switching device for controlling the current flow for charging or discharging of the battery module 10, for example, according to the specification of the battery pack 1, at least one MOSFET or relay, A magnetic contactor or the like may be used.
  • the BMS 20 may measure or calculate the voltage and current of the gate, the source, and the drain of the semiconductor switching element in order to monitor the voltage, current, temperature, etc. of the battery pack 1 .
  • the BMS 20 may measure the current, voltage, temperature, etc. of the battery pack using the sensor 12 provided adjacent to the semiconductor switching element.
  • the BMS 20 is an interface for receiving the measured values of the various parameters described above, and may include a plurality of terminals and a circuit connected to these terminals to process the received values.
  • the BMS 20 may control ON/OFF of the switching unit 14 , for example, a MOSFET, and may be connected to the battery module 10 to monitor the state of the battery module 10 .
  • the host controller 2 may transmit a control signal for the battery module to the BMS 20 . Accordingly, the operation of the BMS 20 may be controlled based on a signal applied from the upper controller.
  • the battery cell of the present invention may be a component included in a battery pack used in an Energy Storage System (ESS) or a vehicle. And in this case, the host controller 2 may be an ESS controller or a vehicle controller.
  • the battery pack 1 is not limited to this use.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a network routing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the network routing apparatus 200 may include a routing processing unit 210 and a frame converting unit 220 .
  • the network routing apparatus 200 transmits a frame having a structure including a first part including information for designating a routing target network and a second part including a routing target message to each node. It may be a device for routing a plurality of communication networks that transmit and receive between them. That is, in the network routing apparatus according to an embodiment of the present invention, the extended ID field of the CAN frame may be divided into subfields to be used as a routing target network designation and a routing target message.
  • a plurality of communication networks communicating through the network routing apparatus 200 may be physically separated from each other, and each communication network may use a CAN protocol.
  • the plurality of communication networks may be any one of a CAN 2.0a or a CAN 2.0b bus.
  • a plurality of communication networks are physically separated in the form of a CAN bus, a plurality of nodes connected to different communication networks can transmit messages simultaneously within the corresponding network. Also, since the network is separated, the message ID can be used as it is.
  • the routing processing unit 210 may determine a communication network (second network) to be routed among a plurality of communication networks based on frame information received from a communication network (first network) that transmits the frame. In this case, the routing processing unit 210 may determine a routing target network among a plurality of communication networks based on the information of the first part of the CAN frame.
  • the first part and the second part of the CAN frame may be included in an Extended ID (EID) field or a Standard ID (SID) field of the frame, and each of the first part and the second part is preset It may have a number of bits.
  • EID Extended ID
  • SID Standard ID
  • a reserved field of the CAN frame used in the routing processing unit 210 may include information indicating whether to route to one communication network among a plurality of communication networks.
  • the reserve field may indicate 1 if the received frame is a routing target, and may indicate 0 if it is not a routing target.
  • the routing processing unit 210 may determine whether the frame is routed to another network based on the reserve field of the frame.
  • the frame converter 220 may convert the frame to be compatible with the routing target network.
  • the frame converter 220 may configure at least some of the extended ID fields of the frame (eg, routing target message) to the standard ID field of the CAN 2.0a frame of the routing target network and can be transmitted.
  • the network routing apparatus 200 may include a storage unit.
  • the memory unit may store routing target network information, routing target message, routing designator information, and the like of a received or transmitted frame, so that a user can check frame information or history, etc. as needed.
  • the storage unit may not be included in the routing device 200, but may be included in the communication node 300 to be described later.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a communication node according to an embodiment of the present invention.
  • the communication node 300 is for transmitting and receiving frames between nodes by a plurality of communication networks, and includes a network routing device 310 and a first communication module 320 . ) and a second communication module 330 .
  • the network routing apparatus 310 may determine a routing target communication network among a plurality of communication networks based on frame information received from a communication network transmitting the frame, and convert the frame to be compatible with the routing target network.
  • the network routing device 310 is substantially the same as the network routing device 200 of FIG. 2 , a detailed description thereof will be omitted.
  • the first communication module 320 may receive a frame from a frame transmission network.
  • the first communication module 320 communicates with a plurality of nodes connected to the first network.
  • the first communication module 320 may support a first communication protocol used in the first network.
  • the first communication module 320 supports the CAN protocol, and may transmit/receive a frame in a corresponding network through a plurality of data lines constituting the CAN bus.
  • the first communication module 320 transmits the frame received from the first network to the network routing device 310 based on information on a field indicating whether routing is performed in the received frame. For example, information indicating whether to route to one communication network among a plurality of communication networks may be included in the reserve field of the received frame. And the first communication module 320 transmits the received frame to the network routing device 310 based on the information of the reserve field, or transmits the received frame to the control unit (not shown) of the communication node 300 to transmit the frame It can be processed, or the received frame can be ignored.
  • the second communication module 330 may transmit the frame received from the frame transmission network to the routing target network.
  • the second communication module 330 communicates with a plurality of nodes connected to the second network.
  • the second communication module 330 may support a second communication protocol used in the second network.
  • the second communication module 330 supports the CAN protocol, and may transmit/receive a frame in a corresponding network through a plurality of data lines constituting the CAN bus.
  • the frame transmitted to the second network by the second communication module 330 includes a routing target message included in the frame when transmitted from the first network, and based on this, a node corresponding to the message in the second network will be able to receive the frame.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating an operation of a network routing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating a structure of a frame used in a network routing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the left side shows the frame structure of CAN 2.0b, which is a frame transmission network
  • the right side shows the frame structure of CAN 2.0a, which is a routing target network.
  • networks No. 1 to No. 4 transmit and receive frames through the network routing device of the present invention.
  • network No. 1 is a battery (BMS) node of the CAN network
  • network No. 2 is a power supply (Motor AUX) node
  • networks No. 3 and 4 are control (ECU_SUB) nodes.
  • the network routing device first checks the reserve field in the CAN frame.
  • a frame including an extended ID field EID as a routing target frame is transmitted to the routing processing unit 210 .
  • the information included in the reserve frame R0 is not limited to 1 or 0 as shown in FIG. 4B and may be expressed in various ways.
  • the routing processing unit 210 selects a routing target network with reference to the extended ID field of the received frame.
  • the routing target network may be determined based on a predetermined number of bits (eg, upper 6 bits) of the extension ID field.
  • the upper 6 bits of the extension ID field may be expressed as [000010] as shown in FIG. 4B.
  • the network routing device After the routing processing unit 210 determines the routing target network, the network routing device transmits a message to the routing target network.
  • the transmitted message may be the remaining part (second part) except for the target network designation part (first part) in the extended ID field of the frame. That is, as shown in FIG. 4B , the message of the transmitted frame may be expressed by the number of 11 bits of [11010101001], and may be used to identify the message and indicate the priority.
  • the number of bits for designating the routing target network and the number of bits of the routing target message are not limited thereto, and the user can set arbitrarily as needed.
  • the frame converter 220 converts the frame to be compatible with CAN 2.0a.
  • the routing target message part (11 bits) of the CAN 2.0b frame of FIG. 4b may be copied and transmitted to the standard ID field of the CAN 2.0a frame, which is the routing target network.
  • the frame transmission network is CAN 2.0a and the routing target network is CAN 2.0b
  • the message of the standard ID field of the CAN 2.0a frame can be copied and transmitted to the standard ID field or the extended ID field of the CAN 2.0b frame. .
  • the network routing apparatus even when the frame structures are different from each other (eg, CAN 2.0a and CAN 2.0b) due to different communication protocols using the ID field of the frame structure Frames can be transmitted without a device or application from
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a network routing method according to an embodiment of the present invention.
  • the reserve field of the CAN frame may include information indicating whether to route to the target network.
  • the reserve field may indicate 1 if the received frame is a routing target, and may indicate 0 if it is not a routing target. Accordingly, the network routing apparatus of the present invention may determine whether the frame is routed to another network based on the reserve field of the frame.
  • the network routing device determines whether the frame received by the network routing device is a routing target (S120). If the received frame is not a routing target (NO), it is processed in the same way as the frame transmission network (S130).
  • a routing target network is determined by checking the extended ID field of the frame (S140).
  • the routing target network information of the extension ID field may be indicated by a preset number of higher bits (eg, 6 bits).
  • the frame is converted to be compatible with the routing target network ( S160 ).
  • the routing target network and CAN 2.0a are CAN 2.0a and the frame transmission network is CAN 2.0b
  • the routing target message of the extended ID field of the frame may be copied to the standard ID field of the CAN 2.0a frame of the routing target network .
  • the converted frame is transmitted to the routing target network (S170).
  • the network routing method by using the ID field of the CAN network frame as a routing target network designation and routing target message, a plurality of nodes can simultaneously transmit messages in a physically divided network. and the reuse of message IDs is possible.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a hardware configuration of a network routing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the battery management system 600 includes a microcontroller (MCU) 610 that controls various processes and each configuration, an operating system program and various programs (eg, a routing target network calculation program, a frame conversion program) etc.) and the like), an input/output interface 630 providing an input interface and an output interface between the battery cell module and/or the semiconductor switching element, and a communication interface capable of communicating with the outside through a wired/wireless communication network 640 may be provided.
  • the computer program according to the present invention is recorded in the memory 620 and processed by the microcontroller 610 to be implemented as a module that performs, for example, each of the functional blocks shown in FIG. 2 .

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Abstract

본 발명은 무선 충전을 위한 배터리 관리 시스템을 제공한다. 배터리 관리 시스템은 통신부 및 제어부를 포함한다. 통신부는 제 1 배터리 모듈의 제 1 SOC(State Of Charge), 제 2 배터리 모듈의 제 2 SOC 및 제 3 배터리 모듈의 제 3 SOC에 대한 정보를 수신한다. 제어부는 제 1 SOC, 제 2 SOC 및 제 3 SOC 간의 밸런싱을 위해, 제 1 배터리 모듈과 제 2 배터리 모듈 간의 제 1 무선 충전 및 제 2 배터리 모듈과 제 3 배터리 모듈 간의 제 2 무선 충전을 제어한다. 제 1 무선 충전은 제 1 배터리 모듈 및 제 2 배터리 모듈 중 하나의 배터리 모듈로부터 나머지 배터리 모듈로 전력을 무선으로 전송하는 것이다. 제 2 무선 충전은 제 2 배터리 모듈 및 제 3 배터리 모듈 중 하나의 배터리 모듈로부터 나머지 배터리 모듈로 전력을 무선으로 전송하는 것이다.

Description

네트워크 라우팅 장치 및 방법
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2020년 06월 29일 자 한국 특허 출원 제10-2020-0079600호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 CAN 네트워크에서 확장 ID 필드를 이용하여 라우팅하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 CAN(Controller Area Network) 네트워크의 경우, 프레임의 ID 필드를 이용하여 통신 버스(BUS)를 점유함으로써 우선순위로 통신할 수 있다. 이러한 CAN 네트워크에 포함되어 하나의 버스를 공유하는 노드(node)들은 ID 필드의 필터링을 통해 자신이 수신해야하는 메시지를 구분한다.
그러나, CAN 네트워크의 각 노드들은 하나의 CAN 통신 버스에 연결됨에 따라 불필요한 메시지까지 지속적으로 처리해야 한다. 따라서, 각 장치의 특징이나 기능에 따라 네트워크를 정확하게 구분할 수 없다. 또한, 노드의 수가 많아짐에 따라 CAN 통신을 위한 버스를 끊임없이 연결해야 하는 점에서 한계가 있다.
한편, CAN 네트워크의 통신 프로토콜 중 하나인 CAN 2.0b의 경우, 프레임의 확장 ID 필드를 통해 더 많은 메시지를 등록하여 사용할 수 있다. 그러나, 이러한 CAN 2.0b와 기존의 CAN 2.0a는 프레임 구조가 달라 상호 호환이 불가능한 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 고안된 것으로서, CAN 네트워크 프레임의 ID 필드를 라우팅 대상 네트워크 지정 및 라우팅 대상 메시지로 활용함으로써, 물리적으로 구분된 네트워크에서 다수의 노드가 동시에 메시지 전송하도록 할 수 있고, 메시지 ID의 재활용이 가능한 네트워크 라우팅 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 라우팅 장치는 복수의 통신 네트워크의 서로 다른 통신 네트워크에 연결된 노드들 간에 프레임을 전달하는 라우팅 장치로서, 상기 복수의 통신 네트워크 중 상기 프레임을 송신하는 제1 네트워크로부터 수신된 프레임의 정보에 기초하여 상기 복수의 통신 네트워크 중 상기 라우팅 대상인 제2 네트워크를 결정하는 라우팅 처리부 및 상기 프레임을 상기 제2 네트워크와 호환되도록 변환하는 프레임 변환부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 노드는 복수의 통신 네트워크에 연결가능하게 구성되어 상기 복수의 통신 네트워크의 서로 다른 통신 네트워크에 연결된 각 노드들 간에 프레임을 전달하기 위한 통신 노드로서, 상기 복수의 통신 네트워크 중 상기 프레임을 송신하는 제1 네트워크로부터 수신된 프레임의 정보에 기초하여 상기 복수의 통신 네트워크 중 상기 라우팅 대상인 제2 네트워크를 결정하고, 상기 프레임을 상기 제2 네트워크와 호환되도록 변환하는 네트워크 라우팅 장치, 상기 제1 네트워크에서 사용하는 통신 프로토콜을 지원하며, 상기 제1 네트워크에 연결된 노드로부터 상기 프레임을 수신하는 제1 통신 모듈 및 상기 제2 네트워크에서 이용하는 통신 프로토콜을 지원하며, 상기 제1 네트워크로부터 수신된 프레임을 상기 제2 네트워크로 송신하는 제2 통신 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 라우팅 방법은 복수의 통신 네트워크의 서로 다른 통신 네트워크에 연결된 노드들 간에 프레임을 전달하는 라우팅 방법으로서, 상기 복수의 통신 네트워크 중 상기 프레임을 송신하는 제1 네트워크로부터 수신된 프레임의 정보에 기초하여 상기 복수의 통신 네트워크 중 상기 라우팅 대상인 제2 네트워크를 결정하는 단계 및 상기 프레임을 상기 제2 네트워크와 호환되도록 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 네트워크 라우팅 장치 및 방법에 따르면, CAN 네트워크 프레임의 특정 필드를 라우팅 대상 네트워크 지정 및 라우팅 대상 메시지로 활용함으로써, 물리적으로 구분된 네트워크에서 다수의 노드가 동시에 메시지 전송하도록 할 수 있고, 메시지 ID의 재활용이 가능하다.
도 1은 일반적인 배터리 제어 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 라우팅 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 노드의 구성을 나타내는 블록이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 라우팅 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 라우팅 장치에서 사용되는 프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 라우팅 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 라우팅 장치의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해 상세히 설명하고자 한다. 본 문서에서 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 문서에 개시되어 있는 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 다양한 실시 예들은 여러 가지 형태로 실시될 수 있으며 본 문서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
다양한 실시 예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성 요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성 요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
도 1은 일반적인 배터리 제어 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리팩(1)과 상위 시스템에 포함되어 있는 상위 제어기(2)를 포함하는 배터리 제어 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(1)은 하나의 이상의 배터리 셀로 이루어지고, 충방전 가능한 배터리 모듈(10)과, 배터리 모듈(10)의 +단자 측 또는 -단자 측에 직렬로 연결되어 배터리 모듈(10)의 충방전 전류 흐름을 제어하기 위한 스위칭부(14)와, 배터리 팩(1)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하여, 과충전 및 과방전 등을 방지하도록 제어 관리하는 배터리 관리 시스템(20)을 포함한다.
여기서, 스위칭부(14)는 배터리 모듈(10)의 충전 또는 방전에 대한 전류 흐름을 제어하기 위한 반도체 스위칭 소자로서, 예를 들면, 배터리 팩(1)의 사양에 따라서 적어도 하나의 MOSFET이나 릴레이, 마그네틱 접촉기 등이 이용될 수 있다.
또한, BMS(20)는, 배터리 팩(1)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하기 위해서, 반도체 스위칭 소자의 게이트, 소스 및 드레인 등의 전압 및 전류를 측정하거나 계산할 수 있다. 또한, BMS(20)는 반도체 스위칭 소자에 인접해서 마련된 센서(12)를 이용하여 배터리 팩의 전류, 전압, 온도 등을 측정할 수 있다. BMS(20)는 상술한 각종 파라미터를 측정한 값을 입력받는 인터페이스로서, 복수의 단자와, 이들 단자와 연결되어 입력받은 값들의 처리를 수행하는 회로 등을 포함할 수 있다.
또한, BMS(20)는, 스위칭부(14) 예를 들어 MOSFET의 ON/OFF를 제어할 수도 있으며, 배터리 모듈(10)에 연결되어 배터리 모듈(10)의 상태를 감시할 수 있다.
상위 제어기(2)는 BMS(20)로 배터리 모듈에 대한 제어 신호를 전송할 수 있다. 이에 따라, BMS(20)는 상위 제어기로부터 인가되는 신호에 기초하여 동작이 제어될 수 있을 것이다. 본 발명의 배터리 셀은 ESS(Energy Storage System) 또는 차량 등에 이용되는 배터리 팩에 포함된 구성일 수 있다. 그리고 이러한 경우, 상위 제어기(2)는 ESS 제어기나 차량 제어기 등일 수 있을 것이다. 다만, 배터리 팩(1)은 이러한 용도에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 배터리 팩(1)의 구성 및 BMS(20)의 구성은 공지된 구성이므로, 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 라우팅 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 라우팅 장치(200)는 라우팅 처리부(210) 및 프레임 변환부(220)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 라우팅 장치(200)는 라우팅 대상 네트워크를 지정하기 위한 정보를 포함하는 제1 부분 및 라우팅 대상 메시지를 포함하는 제2 부분을 포함하는 구조를 갖는 프레임을 각 노드들 간에 송수신하는 복수의 통신 네트워크를 라우팅하는 장치일 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 라우팅 장치에서는 CAN 프레임의 확장 ID 필드를 서브 필드로 나누어 라우팅 대상 네트워크 지정 및 라우팅 대상 메시지로 활용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 라우팅 장치(200)를 통해 통신하는 복수의 통신 네트워크는 각각이 물리적으로 분리되어 있을 수 있으며, 각각의 통신 네트워크는 CAN 프로토콜을 사용할 수 있다. 이 때, 복수의 통신 네트워크는 CAN 2.0a 또는 CAN 2.0b 버스 중 어느 하나일 수 있다. 이처럼, 복수의 통신 네트워크가 CAN 버스 형태로 물리적으로 분리되어 있기 때문에 서로 다른 통신 네트워크에 연결된 다수의 노드에서는 해당 네트워크 내에서 동시에 메시지 전송이 가능하다. 또한 네트워크가 분리되어 있기 때문에 메시지 ID를 그대로 사용할 수 있다.
라우팅 처리부(210)는 프레임을 송신하는 통신 네트워크(제1 네트워크)로부터 수신된 프레임의 정보에 기초하여 복수의 통신 네트워크 중 라우팅 대상인 통신 네트워크(제2 네트워크)를 결정할 수 있다. 이 때, 라우팅 처리부(210)는 CAN 프레임의 전술한 제1 부분의 정보에 기초하여 복수의 통신 네트워크 중 라우팅 대상 네트워크를 결정할 수 있다. 또한, CAN 프레임의 제1 부분과 제2 부분은 프레임의 확장 ID(Extended ID, EID) 필드 또는 표준 ID(Standard ID, SID) 필드에 포함될 수 있고, 제1 부분과 제2 부분 각각은 미리 설정된 비트(bit) 수를 가질 수 있다.
한편, 라우팅 처리부(210)에서 사용되는 CAN 프레임의 리저브 필드(reserved field)는 복수의 통신 네트워크 중 하나의 통신 네트워크로의 라우팅 여부를 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 리저브 필드는 수신 프레임이 라우팅 대상일 경우 1을 나타내고, 라우팅 대상이 아닐 경우에는 0을 나타낼 수 있다. 라우팅 처리부(210)에서는 프레임의 리저브 필드에 기초하여 프레임의 다른 네트워크로의 라우팅 여부를 판단할 수 있다.
프레임 변환부(220)는 프레임 송신 네트워크와 라우팅 대상 네트워크의 통신 프로토콜이 상이한 경우, 라우팅 대상 네트워크와 호환되도록 프레임을 변환할 수 있다. 예를 들면, 프레임 변환부(220)는 프레임 송신 네트워크의 통신 프로토콜이 CAN 2.0b이고, 라우팅 대상 네트워크의 통신 프로토콜이 CAN 2.0a인 경우, 프레임의 확장 ID 필드 중 적어도 일부(예를 들면, 라우팅 대상 메시지)를 라우팅 대상 네트워크의 CAN 2.0a 프레임의 표준 ID 필드로 복사하여 전송할 수 있다.
한편, 도 2에는 나타내지 않았으나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크라우팅 장치(200)는 저장부를 포함할 수 있다. 메모리부는 수신 또는 송신된 프레임의 라우팅 대상 네트워크 정보, 라우팅 대상 메시지, 라우팅 지정자 정보 등을 저장할 수 있어, 사용자가 필요에 따라 프레임 정보나 히스토리 등을 확인할 수 있도록 한다. 또한, 저장부는 라우팅 장치(200)에 포함되지 않고, 후술하는 통신 노드(300)에 포함될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 노드의 구성을 나타내는 블록이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 노드(300)는 복수의 통신 네트워크에 의해 각 노드들 간에 프레임을 송수신하기 위한 것으로서, 네트워크 라우팅 장치(310), 제1 통신 모듈(320) 및 제2 통신 모듈(330)을 포함할 수 있다.
네트워크 라우팅 장치(310)는 프레임을 송신하는 통신 네트워크로부터 수신된 프레임의 정보에 기초하여 복수의 통신 네트워크 중 라우팅 대상인 통신 네트워크를 결정하고, 프레임을 라우팅 대상 네트워크와 호환되도록 변환할 수 있다. 여기서, 네트워크 라우팅 장치(310)는 도 2의 네트워크 라우팅 장치(200)와 실질적으로 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.
제1 통신 모듈(320)은 프레임 송신 네트워크로부터 프레임을 수신할 수 있다. 제1 통신 모듈(320)은 제1 네트워크에 연결된 다수의 노드들과 통신을 수행한다. 제1 통신 모듈(320)은 제1 네트워크에서 사용하는 제1 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 모듈(320)은 CAN 프로토콜을 지원하며, CAN 버스를 구성하는 복수의 데이터 배선을 통해 해당 네트워크 내에서 프레임을 송수신할 수 있다.
제1 통신 모듈(320)은 수신한 프레임에서 라우팅 여부를 나타내는 필드의 정보에 기초하여 제1 네트워크로부터 수신된 프레임을 네트워크 라우팅 장치(310)로 전달한다. 예를 들어, 수신한 프레임의 리저브 필드에 복수의 통신 네트워크 중 하나의 통신 네트워크로의 라우팅 여부를 나타내는 정보가 포함될 수 있다. 그리고 제1 통신 모듈(320)은 리저브 필드의 정보에 기초하여 수신한 프레임을 네트워크 라우팅 장치(310)로 전달하거나, 수신한 프레임을 통신 노드(300)의 제어부(미도시)에 전달하여 프레임을 처리하게 하거나, 혹은 수신한 프레임을 무시할 수 있다.
제2 통신 모듈(330)은 프레임 송신 네트워크로부터 수신된 프레임을 라우팅 대상네트워크로 송신할 수 있다. 제2 통신 모듈(330)은 제2 네트워크에 연결된 다수의 노드들과 통신을 수행한다. 제2 통신 모듈(330)은 제2 네트워크에서 사용하는 제2 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 제2 통신 모듈(330)은 CAN 프로토콜을 지원하며, CAN 버스를 구성하는 복수의 데이터 배선을 통해 해당 네트워크 내에서 프레임을 송수신할 수 있다.
제2 통신 모듈(330)에 의하여 제2 네트워크에 송신된 프레임은 제1 네트워크에서 전송될 당시 프레임에 포함되어 있던 라우팅 대상 메시지를 포함하고 있으며, 이에 기초하여 제2 네트워크에서 해당 메시지에 대응하는 노드가 프레임을 수신할 수 있을 것이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 라우팅 장치의 동작을 나타내는 도면이다. 또한, 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 라우팅 장치에서 사용되는 프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 도 4b에서 좌측은 프레임 송신 네트워크인 CAN 2.0b의 프레임 구조를 나타내고, 우측은 라우팅 대상 네트워크인 CAN 2.0a의 프레임 구조를 나타낸다.
도 4a를 참조하면, 1번 내지 4번 네트워크가 본 발명의 네트워크 라우팅 장치를 통해 프레임을 송수신하는 것을 나타낸다. 도 4a에 나타낸 것과 같이 1번 네트워크는 CAN 네트워크의 배터리(BMS) 노드이고, 2번 네트워크는 전원(Motor AUX) 노드이며, 3번 및 4번 네트워크는 제어(ECU_SUB) 노드이다.
만약, 도 4a에서 CAN 2.0b 버스인 1번 네트워크에서 CAN 2.0a 버스인 2번 네트워크로 프레임을 전송한다고 하면, 네트워크 라우팅 장치에서는 먼저 CAN 프레임에서 리저브 필드를 확인한다. 도 4b의 좌측 프레임 구조와 같이, 리저브 프레임(R0)에 포함된 정보가 1인 경우, 라우팅 대상 프레임으로서 확장 ID 필드(EID)를 포함한 프레임을 라우팅 처리부(210)에 전달한다. 이 때, 리저브 프레임(R0)의 포함된 정보는 도 4b와 같이 1 또는 0에 한정되지 않으며 다양한 방식으로 나타낼 수 있다.
다음으로, 라우팅 처리부(210)에서는 수신한 프레임의 확장 ID 필드를 참조하여 라우팅 대상 네트워크를 선정한다. 이 때, 라우팅 대상 네트워크는 확장 ID 필드의 미리 결정된 비트수(예를 들면, 상위 6비트)에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 2번 네트워크가 라우팅 대상 네트워크인 경우, 도 4b에서와 같이 확장 ID 필드의 상위 6비트는 [000010]와 같이 나타낼 수 있다.
라우팅 처리부(210)에서 라우팅 대상 네트워크를 결정하고 나면, 네트워크 라우팅 장치에서는 라우팅 대상 네트워크로 메시지를 전달한다. 이 때, 전달되는 메시지는 프레임의 확장 ID 필드에서 대상 네트워크 지정 부분(제1 부분)을 제외한 나머지 부분(제2 부분)일 수 있다. 즉, 도 4b에 나타낸 것과 같이, 전송되는 프레임의 메시지는 [11010101001]의 11 비트수로 표현될 수 있고, 메시지를 식별하고 우선순위를 나타내기 위해 사용될 수 있다.
그러나, 본 발명에서 라우팅 대상 네트워크를 지정하는 비트수와 라우팅 대상 메시지의 비트수는 이에 제한되지 않으며 사용자가 필요에 따라 임의로 설정할 수 있다.
만약, 2번 네트워크가 CAN 2.0a인 경우에는 프레임 변환부(220)에서 프레임을 CAN 2.0a와 호환되도록 변환한다. 예를 들어, 도 4b의 CAN 2.0b 프레임의 라우팅 대상 메시지 부분(11 bits)을 라우팅 대상 네트워크인 CAN 2.0a 프레임의 표준 ID 필드로 복사하여 전송할 수 있다. 한편, 프레임 송신 네트워크가 CAN 2.0a이고, 라우팅 대상 네트워크가 CAN 2.0b인 경우에는 CAN 2.0a 프레임의 표준 ID 필드의 메시지를 CAN 2.0b 프레임의 표준 ID 필드 또는 확장 ID 필드로 복사하여 전송할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 라우팅 장치에 따르면, 프레임 구조의 ID 필드를 활용하여 통신 프로토콜이 달라 서로 프레임 구조가 상이한 경우(예를 들면, CAN 2.0a와 CAN 2.0b)에도 별도의 장치나 애플리케이션 없이 프레임을 전송할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 라우팅 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저 네트워크 라우팅 장치에서 수신된 프레임의 리저브 필드를 확인한다(S110). 이 때, CAN 프레임의 리저브 필드에는 대상 네트워크로의 라우팅 여부를 나타내는 정보가 포함될 수 있다. 예를 들면, 리저브 필드는 수신 프레임이 라우팅 대상일 경우 1을 나타내고, 라우팅 대상이 아닐 경우에는 0을 나타낼 수 있다. 따라서, 본 발명의 네트워크 라우팅 장치에서는 프레임의 리저브 필드에 기초하여 프레임의 다른 네트워크로의 라우팅 여부를 판단할 수 있다.
그리고, 네트워크 라우팅 장치로 수신된 프레임이 라우팅 대상인지 여부를 판단한다(S120). 만약, 수신된 프레임이 라우팅 대상이 아니라면(NO), 프레임 송신 네트워크와 동일하게 처리한다(S130).
한편, 수신된 프레임이 라우팅 대상이라면(YES), 프레임의 확장 ID 필드를 확인하여 라우팅 대상 네트워크를 결정한다(S140). 이 때, 확장 ID 필드의 라우팅 대상 네트워크 정보는 미리 설정된 상위 비트수(예를 들면, 6bits)에 의해 나타낼 수 있다.
다음으로, 프레임 송신 네트워크와 라우팅 대상 네트워크의 통신 프로토콜이 동일한지 여부를 판단한다(S150). 만약, 프레임 송신 네트워크와 라우팅 대상 네트워크의 통신 프로토콜이 동일한 경우에는 그대로 라우팅 대상 네트워크로 해당 프레임을 전송한다(S170).
한편, 프레임 송신 네트워크와 라우팅 대상 네트워크의 통신 프로토콜이 상이한 경우(NO)에는 프레임을 라우팅 대상 네트워크와 호환되도록 변환한다(S160). 예를 들면, 라우팅 대상 네트워크와 CAN 2.0a이고, 프레임 송신 네트워크가 CAN 2.0b인 경우, 프레임의 확장 ID 필드의 라우팅 대상 메시지를 라우팅 대상 네트워크의 CAN 2.0a 프레임의 표준 ID 필드로 복사할 수 있다. 그리고, 변환된 프레임은 라우팅 대상 네트워크로 전송된다(S170).
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 라우팅 방법에 따르면, CAN 네트워크 프레임의 ID 필드를 라우팅 대상 네트워크 지정 및 라우팅 대상 메시지로 활용함으로써, 물리적으로 구분된 네트워크에서 다수의 노드가 동시에 메시지 전송하도록 할 수 있고, 메시지 ID의 재활용이 가능하다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 라우팅 장치의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
*도 6을 참조하면, 배터리 관리 시스템(600)는, 각종 처리 및 각 구성을 제어하는 마이크로컨트롤러(MCU; 610)와, 운영체제 프로그램 및 각종 프로그램(예로서, 라우팅 대상 네트워크 산출 프로그램, 프레임 변환 프로그램 등) 등이 기록되는 메모리(620)와, 배터리 셀 모듈 및/또는 반도체 스위칭 소자와의 사이에서 입력 인터페이스 및 출력 인터페이스를 제공하는 입출력 인터페이스(630)와, 유무선 통신망을 통해 외부와 통신 가능한 통신 인터페이스(640)를 구비할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은 메모리(620)에 기록되고, 마이크로 컨트롤러(610)에 의해 처리됨으로써 예를 들면 도 2에서 도시한 각 기능 블록들을 수행하는 모듈로서 구현될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 복수의 통신 네트워크의 서로 다른 통신 네트워크에 연결된 노드들 간에 프레임을 전달하는 라우팅 장치로서,
    상기 복수의 통신 네트워크 중 상기 프레임을 송신하는 제1 네트워크로부터 수신된 프레임의 정보에 기초하여 상기 복수의 통신 네트워크 중 라우팅 대상인 제2 네트워크를 결정하는 라우팅 처리부; 및
    상기 프레임을 상기 제2 네트워크와 호환되도록 변환하는 프레임 변환부를 포함하는 네트워크 라우팅 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레임에 포함된 복수의 필드 중 어느 하나에는 상기 제2 네트워크를 지정하기 위한 정보를 포함하는 제1 부분 및 라우팅 대상 메시지를 포함하는 제2 부분을 포함하는 구조를 갖는 네트워크 라우팅 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 상기 프레임의 확장 ID(EID) 필드에 포함되어 있는 네트워크 라우팅 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 각각 미리 설정된 비트(bit) 수를 갖는 네트워크 라우팅 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 네트워크와 상기 제2 네트워크는 상이한 통신 프로토콜을 갖는 네트워크 라우팅 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 통신 네트워크는 CAN 프로토콜을 사용하는 네트워크 라우팅 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수의 통신 네트워크가 사용하는 프로토콜은 CAN 2.0a 또는 CAN 2.0b 프로토콜 중 어느 하나인 네트워크 라우팅 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 프레임 변환부는 상기 제1 네트워크의 통신 프로토콜이 CAN 2.0b이고, 상기 제2 네트워크의 통신 프로토콜이 CAN 2.0a인 경우, 상기 제1 네트워크의 프레임의 확장 ID 필드에 포함된 라우팅 대상 메시지를 상기 제2 네트워크의 프레임의 표준 ID 필드로 복사하여 전송하는 네트워크 라우팅 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 통신 네트워크는 각각이 물리적으로 분리되어 있는 네트워크 라우팅 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레임의 리저브 필드(reserved field)는 상기 복수의 통신 네트워크 중 하나의 통신 네트워크로의 라우팅 여부를 나타내는 정보를 포함하는 네트워크 라우팅 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 라우팅 처리부는 상기 프레임의 리저브 필드에 상기 프레임을 다른 통신 네트워크로의 라우팅한다는 정보가 포함된 프레임만을 수신하는 네트워크 라우팅 장치.
  12. 복수의 통신 네트워크에 연결가능하게 구성되어 상기 복수의 통신 네트워크의 서로 다른 통신 네트워크에 연결된 각 노드들 간에 프레임을 전달하기 위한 통신 노드로서,
    상기 복수의 통신 네트워크 중 상기 프레임을 송신하는 제1 네트워크로부터 수신된 프레임의 정보에 기초하여 상기 복수의 통신 네트워크 중 라우팅 대상인 제2 네트워크를 결정하고, 상기 프레임을 상기 제2 네트워크와 호환되도록 변환하는 네트워크 라우팅 장치;
    상기 제1 네트워크에서 사용하는 통신 프로토콜을 지원하며, 상기 제1 네트워크에 연결된 노드로부터 상기 프레임을 수신하는 제1 통신 모듈; 및
    상기 제2 네트워크에서 이용하는 통신 프로토콜을 지원하며, 상기 제1 네트워크로부터 수신된 프레임을 상기 제2 네트워크로 송신하는 제2 통신 모듈을 포함하는 통신 노드.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 통신 모듈은 상기 제1 네트워크로부터 수신된 프레임에서 라우팅 여부를 나타내는 필드의 정보에 기초하여 상기 제1 네트워크로부터 수신된 상기 프레임을 상기 네트워크 라우팅 장치로 전달하는 통신 노드.
  14. 복수의 통신 네트워크의 서로 다른 통신 네트워크에 연결된 노드들 간에 프레임을 전달하는 라우팅 방법으로서,
    상기 복수의 통신 네트워크 중 상기 프레임을 송신하는 제1 네트워크로부터 수신된 프레임의 정보에 기초하여 상기 복수의 통신 네트워크 중 라우팅 대상인 제2 네트워크를 결정하는 단계; 및
    상기 프레임을 상기 제2 네트워크와 호환되도록 변환하는 단계를 포함하는 네트워크 라우팅 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 프레임에 포함된 복수의 필드 중 어느 하나에는 상기 제2 네트워크를 지정하기 위한 정보를 포함하는 제1 부분 및 라우팅 대상 메시지를 포함하는 제2 부분을 포함하는 구조를 갖는 네트워크 라우팅 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 상기 프레임의 확장 ID(EID) 필드에 포함되어 있는 네트워크 라우팅 방법.
PCT/KR2021/007968 2020-06-29 2021-06-24 네트워크 라우팅 장치 및 방법 WO2022005107A1 (ko)

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