KR101780507B1 - 배터리 시스템 - Google Patents

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모리히꼬 사또
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소니 주식회사
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Abstract

배터리 시스템은, 직렬로 접속된 복수의 배터리 셀과, 복수의 배터리 셀의 상태를 감시하는 모니터와, 모니터의 출력이 공급되는 컨트롤러를 적어도 포함하도록 구성된 배터리 팩; 제1의 배터리 팩 내지 제N의 배터리 팩이 직렬로 접속된 배터리 팩 모듈; 및 배터리 팩 모듈의 제1의 배터리 팩에 접속된 통합 컨트롤러를 포함한다. 제1의 배터리 팩 내지 제N의 배터리 팩 사이에 각각 아이솔레이터가 배치되고, 신호가 제n-1(N≥n≥2)의 배터리 팩으로부터 제n의 배터리 팩으로 아이솔레이터 중 하나를 통해서 전송된다.

Description

배터리 시스템{BATTERY SYSTEM}
본 발명은 다수의 배터리 셀을 사용하는 배터리 시스템에 관한 것이다.
큰 출력을 생성하기 위해서 수백개에 달하는 다수의 배터리 셀을 사용하는 경우, 복수의 배터리 팩을 직렬로 접속하는 구성이 채용된다. 이러한 구성을 배터리 시스템이라고 칭한다. 배터리 팩은 복수의 배터리 셀과 컨트롤러를 조합함으로써 얻을 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 팩 MOD가 구성되어 있다. 복수의 배터리 셀, 예를 들어 16개의 배터리 셀(예를 들어, 리튬 이온 배터리)이 직렬 접속된 배터리부 BT에 대하여 컨트롤러 CNT가 구비되어 있다. 컨트롤러 CNT는 배터리부 BT의 각 셀의 전압, 전류 및 온도 등의 내부 상태의 정보를 출력한다. 예를 들어, 하나의 배터리 팩 MOD는 16×3.5V = 56V을 출력한다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, N개의 배터리 팩 MOD1 내지 MODN은 직렬로 접속되어 있다. 배터리 팩 MOD1 내지 MODN은 절연부 IS를 통해서 인터페이스 버스 BS에 접속되어 있다. 각 배터리 팩 MOD에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 컨트롤러 CNT와 외부에 구비된 인터페이스 버스 BS를 접속시키기 위해서 절연 인터페이스 IF가 구비되어 있다. 이러한 절연 인터페이스 IF는 배터리 팩 MOD을 인터페이스 버스 BS로부터 절연시킨다. 도 2에 도시된 절연부 IS는, 배터리 팩 MOD1 내지 MODN의 절연 인터페이스 IF를 총칭한 것이다.
인터페이스 버스 BS에 대하여, 배터리 시스템의 전체를 제어하는 컨트롤러(이하, 통합 컨트롤러라고 칭함) ICNT가 접속되어 있다. 각 배터리 팩 MOD의 컨트롤러 CNT가 통합 컨트롤러 ICNT와 통신한다. 즉, 각 배터리 팩 MOD의 내부 상태의 정보를 통합 컨트롤러 ICNT가 수신하고, 각 배터리 팩 MOD에 대한 충전 전류와 방전 전류를 공급 및 차단함으로써, 각 배터리 팩 MOD의 충전 및 방전이 제어된다. 통합 컨트롤러 ICNT가 N개의 배터리 팩 MOD의 직렬 접속의 출력(N×56V)을 부하에 대하여 공급한다. N=14의 예에서는, 출력이 14×56V = 784V이다.
N개의 배터리 팩 MOD이 직렬 접속되어 있기 때문에, 도 2에 도시된 바와 같이, 가장 하측의 배터리 팩 MOD1의 기준 전압은 0V이며, 배터리 팩 MOD1의 상측의 배터리 팩 MOD2의 기준 전압은 56V이다. 가장 상측의 배터리 팩 MODN의 기준 전압은 56V ×(N-1)이다. N = 14의 예에서는, 56V×13 = 728V이다.
종래의 배터리 시스템의 구체적인 접속을 도 3에 도시한다. 통합 컨트롤러 ICNT로부터의 입력 신호가 입력 단자(1)에 공급된다. 예를 들어, 입력 신호의 하이 레벨(Hi)은 +12V이고, 입력 신호의 로우 레벨(Lo)은 0V이다. 배터리 팩 MOD은 절연 인터페이스 IF로서 포토 커플러 IF1 내지 IFN을 각각 구비하고 있다. 배터리 팩 MOD은 각각, 예를 들어 시리즈 레귤레이터 Reg1 내지 RegN을 구비하고 있다. 각 포토 커플러 IF는, 발광 다이오드와, 발광 다이오드로부터의 광을 수광하는 포토 트랜지스터를 포함한다. 발광 다이오드는 입력 신호가 하이 레벨일 때에 발광한다. 포토 트랜지스터의 이미터에 각 배터리 팩 MOD의 기준 전압이 공급된다. 포토 트랜지스터의 콜렉터는 저항을 통해서 각 레귤레이터 Reg의 출력 단자에 접속되어 있다.
레귤레이터 Reg는 각각 배터리 팩 MOD의 배터리부 BT의 전압으로부터 컨트롤러 CNT1 내지 CNTN에 대한 입력 전압(예를 들어, 리셋 전압)을 생성한다. 컨트롤러 CNT1 내지 CNTN에 대한 직류 전압은 기준 전압에 대하여 +12V이다. 레귤레이터 Reg1 내지 RegN의 출력 전압은 각각 트랜지스터 Tr1 내지 TrN을 통해서 출력 단자 21 내지 2N에 의해 추출된다. 출력 단자 21 내지 2N에 컨트롤러 CNT1 내지 CNTN이 각각 접속되어 있다.
입력 단자(1)에 대하여 하이 레벨의 입력 신호가 공급되면, 포토 커플러 IF1 내지 IFN 내의 발광 다이오드가 발광하고, 포토 트랜지스터가 온(on)된다. 포토 트랜지스터가 온되면, 트랜지스터 Tr1 내지 TrN이 온되고, 출력 단자 21 내지 2N에 대하여 하이 레벨의 출력 신호가 생성된다. 한편, 입력 단자(1)에 대하여 로우 레벨의 입력 신호가 공급되면, 포토 커플러 IF1 내지 IFN의 발광 다이오드가 발광하지 않고, 포토 트랜지스터가 오프(off)된다. 포토 트랜지스터가 오프되었기 때문에, 트랜지스터 Tr1 내지 TrN이 오프되고, 출력 단자 21 내지 2N에 대하여 로우 레벨의 출력 신호가 생성된다.
레귤레이터 Reg1는 56V의 전압으로부터 12V의 전압을 출력한다. 따라서, 트랜지스터 Tr1이 온 시에, Hi = 12V의 출력 신호가 생성되고, 트랜지스터 Tr1이 오프 시에, Lo = 0V의 출력 신호가 생성된다. 배터리 팩 MOD1에서는, 포토 커플러 IF1의 입력측과 출력측 사이에 최대 12V의 전압이 인가된다. 마찬가지로, 배터리 팩 MOD2에서는, 레귤레이터 Reg2이 56V+56V = 112V의 전압으로부터 12V + 56V = 68V의 출력을 생성한다. 출력 단자 22에는,(Hi = 12V+56V, Lo = 56V)의 출력 신호가 생성된다. 배터리 팩 MOD2에서는, 포토 커플러 IF2의 입력측과 출력측 사이에 최대 68V의 전압이 인가된다.
최상위의 배터리 팩 MODN에서는, 레귤레이터 RegN이 56V + 56(N-1)V의 전압으로부터 12V + 56(N-1)V의 출력을 생성한다. 출력 단자 2N에는, (Hi = 12V + 56(N-1)V, Lo = 56(N-1)V)의 출력 신호가 생성된다. 배터리 팩 MODN에서는, 포토 커플러 IFN의 입력측과 출력측 사이에 최대 56(N-1)V의 전압이 인가된다. 예를 들어, N=14의 경우, 최상위의 배터리 팩 MODN에서는, 포토 커플러 IFN에 대하여, 최대 (56 × 13 + 12V = 728V + 12V = 740V)의 전압이 인가된다.
일반적인 포토 커플러의 내압(break down voltage)은 높아야 500V 정도이다. 이러한 포토 커플러를, 정격을 초과한 전압을 인가해서 사용하면, 소자의 수명이 현저하게 짧아지거나, 최악의 경우에는, 절연 파괴(breakdown)나 발화(ignition) 등의 문제가 발생할 수 있다.
도 4는 종래의 배터리 시스템의 제2 예시를 나타낸다. 배터리 팩 MOD1 내지 MODN의 내부의 컨트롤러 CNT1 내지 CNTN과 통합 컨트롤러 ICNT 사이의 통신은, 시리얼 인터페이스를 통해서 행해진다. 구체적으로, 시스템 관리 버스(SM 버스) 등이 시리얼 인터페이스로서 사용된다. 예를 들어, I2C 버스를 사용할 수 있다. I2C 버스는 SCL(시리얼 클록)과 양방향의 시리얼 데이터(SDA)의 2개의 신호선에서 통신을 행하는 동기식의 시리얼 통신이다. 또한, 접지 GND 선이 구비되어 있다.
배터리 팩 MOD은 통신 송수신기 COM1 내지 COMN과, 양방향 절연 버퍼 BF1 내지 BFN을 각각 포함한다. 통신 송수신기 COM는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 신호선 SDA에 대한 송신부 Tx와 수신부 Rx를 갖고, 신호선 SCL에 대한 송신부 Ty와 수신부 Ry를 갖는다. 각 통신 송수신기 COM에 대하여, 통합 컨트롤러 ICNT로부터, 예를 들어, 12V의 전원 전압이 인가된다. 여기에서, 송신/수신은 배터리 팩 MOD의 컨트롤러 CNT측의 송신/수신을 의미한다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 절연 버퍼 BF는 2차측(VDD2, SDA2, SCL2, GND2)으로부터 1차측(VDD1, SDA1, SCL1, GND1)을 절연시키는 집적 회로(IC)이다. 예를 들어, IC 구성의 변압기로 절연 버퍼 BF가 구성된다. 절연 버퍼 BF의 1차측의 전원 전압 VDD1은 각 배터리 팩 MOD의 컨트롤러 CNT로부터 공급되고, 2차측의 대응 전원 전압 VDD2은 통합 컨트롤러 ICNT로부터 공급된다. 이들 전원 전압을 형성하기 위해서, 레귤레이터 Reg11 내지 Reg1N과, Reg21 내지 Reg2N가 구비되어 있다.
예를 들어, 배터리 팩 MOD1에서는, 레귤레이터 Reg11가 배터리부 BT로부터 수신된 56V의 전압으로부터 3.3V의 전원 전압을 생성하고, 레귤레이터 Reg21가 12V의 전압으로부터 3.3V의 전원 전압을 생성한다. 배터리 팩 MOD1의 경우에는, 절연 버퍼 BF1의 1차측 및 2차측의 기준 전압이 모두 0V이기 때문에, 절연 버퍼 BF1의 1차측과 2차측 사이에 최대 0V의 전압이 인가된다.
배터리 팩 MOD2에서, 레귤레이터 Reg22는 레귤레이터 Reg21의 경우와 마찬가지로, 12V의 전압으로부터 3.3V의 전원 전압을 생성한다. 한편, 레귤레이터 Reg12는 배터리 팩 MOD2의 배터리부 BT의 56V + 56V의 전압으로부터 3.3V + 56V의 전압을 생성한다. 이것은 배터리 팩 MOD2의 기준 전압이 56V이기 때문이다. 절연 버퍼 BF2의 1차측과 2차측 사이에 최대 56V의 전압이 인가된다.
최상위의 배터리 팩 MODN에서는, 레귤레이터 Reg1N이 56V + 56(N-1)V로부터 3.3V + 56(N-1)V의 전압을 생성한다. 따라서, 절연 버퍼 BFN의 1차측과 2차측 사이에 최대 0 + 56(N-1)V의 전압이 인가된다. N=14의 경우에는, 728V의 전압이 절연 버퍼 BFN의 1차측과 2차측 사이에 인가된다.
일반적인 양방향 절연 버퍼의 경우, 내압이 높아야 500V 정도이다. 이러한 장치를, 정격을 초과한 전압을 인가해서 사용하면, 장치의 수명이 짧아지거나, 최악의 경우에는, 절연 파괴, 발연(smoking) 또는 발화 등의 문제가 발생할 수 있다.
도 6을 참조하여 제3 종래예에 대해서 설명한다. 입력 단자(10)에 대하여 통합 컨트롤러 ICNT로부터의 파워 온(power-on) 신호가 입력된다. 배터리 팩 MOD1 내지 MODN는 각각 포토 커플러 IF11 내지 IF1N를 포함하고, 포토 커플러 IF11 내지 IF1N의 출력에 의해 스위칭 트랜지스터 Tr11 내지 Tr1N가 각각 제어된다.
트랜지스터 Tr11 내지 Tr1N의 이미터측에 배터리 팩 MOD의 배터리부 BT의 전압이 각각 공급되고, 트랜지스터 Tr11 내지 Tr1N의 콜렉터측에 레귤레이터 Reg21 내지 Reg2N이 각각 접속되어 있다. 레귤레이터 Reg21 내지 Reg2N으로부터의 소정 전압의 파워 온 신호가 출력 단자 201 내지 20N에 의해 각각 추출된다. 파워 온 신호가 배터리 팩 MOD의 컨트롤러 CNT에 대하여 각각 공급된다. 파워 온 신호를 수신한 컨트롤러 CNT가 배터리 팩 MOD의 동작을 각각 개시시킨다.
배터리 팩 MOD1에서, 배터리부 BT로부터 56V의 전압이 트랜지스터 Tr11의 이미터에 공급된다. 포토 커플러 IF11로부터 트랜지스터 Tr11의 베이스에 로우 레벨의 신호가 공급되면 트랜지스터 Tr11이 온된다. 트랜지스터 Tr11를 통해서 레귤레이터 Reg21에 대하여 56V의 전압이 입력되어, 출력 단자 201에 12V의 파워 온 신호가 출력된다.
입력 단자(10)에는, 파워 온 시에 12V의 파워 온 신호가 입력되고, 파워 오프 시에 0V의 파워 온 신호가 입력된다. 포토 커플러 IF11에 파워 온 신호가 입력되면, 파워 온 시에 포토 커플러 IF11의 발광 다이오드가 발광하고 포토 트랜지스터가 온된다. 그 결과, 포토 커플러 IF11의 출력이 로우 레벨, 예를 들어 1V(포토 트랜지스터의 포화 전압)가 된다. 이러한 경우, 트랜지스터 Tr11이 온된다. 한편, 파워 오프 시에는 발광 다이오드가 발광하지 않기 때문에, 포토 커플러 IF11의 출력이 하이 레벨, 예를 들어 56V가 된다. 이러한 경우, 트랜지스터 Tr11이 온되지 않고, 파워 온 신호가 생성되지 않는다.
배터리 팩 MOD1에서는, 포토 커플러 IF11의 입력과 출력 사이에 인가되는 전압의 최대값이 56V이다. 배터리 팩 MOD2에서는, 기준 전압이 56V가 되고, 배터리부 BT로부터의 전압이 56V + 56V = 112V가 된다. 따라서, 포토 커플러 IF12의 입력과 출력 사이에 인가되는 전압의 최대값이 112V이다. 최상위의 배터리 팩 MODN에서는, 기준 전압이 0V + 56(N-1)V가 되고, 배터리부 BT의 전압이 56V + 56(N-1)V가 된다.
따라서, 포토 커플러 IF1N의 입력과 출력 사이에 인가되는 전압의 최대값이 56(N-1)V가 된다. N=14의 경우에는, 728V의 전압이 포토 커플러 IF1N의 입력과 출력 사이에 인가된다.
일반적인 포토 커플러의 경우, 내압이 높아야 500V 정도이다. 그러한 장치를, 정격을 초과해서 사용하면, 수명이 짧아지거나, 최악의 경우에는, 절연 파괴, 발연 또는 발화 등이 발생할 수 있다.
도 7을 참조하여 제4 종래예에 대해서 설명한다. 이 예는, 각 배터리 팩 MOD로부터 출력되는 상태 신호를 출력 단자(21)에 추출하기 위한 구성을 나타낸다. 출력 단자(21)에 대하여 통합 컨트롤러 ICNT가 접속되어 있다. 상태 신호로서, OV, DIS 및 CHG이 나타나 있다. 상태 신호 OV는 배터리 팩 MOD의 배터리부 BT가 과충전의 경우에 로우 레벨이 된다. 상태 신호 DIS는 배터리 팩 MOD의 배터리부 BT가 과방전의 경우에 로우 레벨이 된다. 상태 신호 CHG은, 배터리 팩 MOD의 배터리부 BT의 충전 중에 문제가 발생했을 경우에 로우 레벨이 된다.
배터리 팩 MOD는 각각, 상태 신호(OV, DIS 및 CHG 중 어느 하나)가 그것들의 게이트들에 공급되는 금속 산화물 반도체(MOS) 전계 효과 트랜지스터(FET) Q1 내지 QN을 포함한다. MOSFET Q1 내지 QN은 n채널형이므로 게이트와 소스 사이에 정의 전압이 인가될 때 온된다. MOSFET Q의 드레인들과, 레귤레이터 Reg31 내지 Reg3N의 출력 단자와의 사이에 포토 커플러 IF21 내지 IF2N의 발광 다이오드가 각각 삽입되어 있다.
포토 커플러 IF21 내지 IF2N의 포토 트랜지스터의 콜렉터/이미터가 직렬로 접속되어 있다. 배터리 팩 MODN의 콜렉터에 통합 컨트롤러 ICNT로부터 출력된 소정의 직류 전압, 예를 들어 +12V가 공급된다. 최하위단의 배터리 팩 MOD1의 포토 커플러 IF21의 포토 트랜지스터의 이미터가 저항을 통해서 기준 전압 0V에 접속되어 있다.
배터리 팩 MOD1 내지 MODN 중 임의의 하나의 배터리 팩에서 상태 신호가 로우 레벨이 되면, 상태 신호가 공급되는 MOSFET Q가 온에서 오프로 전환된다. 예를 들어, 배터리 팩 MOD2에서 상태 신호가 로우 레벨이 되면, MOSFET Q2가 온에서 오프로 전환된다. 따라서, 포토 커플러 IF22의 발광 다이오드에 대한 통전이 끊어져, 포토 커플러 IF22의 포토 트랜지스터가 오프된다. 그 결과, 출력 단자(21)의 전압값이 0V가 된다.
모든 배터리 팩 MOD1 내지 MODN의 상태 신호가 하이 레벨의 경우에는, 모든포토 커플러 IF21 내지 IF2N의 포토 트랜지스터가 온되고, 출력 단자(21)에 접속된 저항에 대하여 전류가 흐른다. 그 결과, 출력 단자(21)의 전압이 소정의 정(positive)의 전압이 된다. 포토 트랜지스터가 온 저항을 갖고, 예를 들어 하나의 포토 트랜지스터에서 0.5V의 전압 강하가 생성된다. N=14의 경우에는, 전압 강하의 합계가 7V가 된다. 따라서, 12V - 7V = 5V의 전압이 출력 단자(21)에 생성된다.
각 배터리 팩 MOD의 포토 커플러 IF에 인가되는 전압에 대해서 설명한다. 배터리 팩 MOD1에서는, 최대 12V - 5V = 7V의 전압이 포토 커플러 IF21에 인가된다. 배터리 팩 MOD2에서는, (12V + 56V) - 5.5V = 62.5V의 전압이 포토 커플러 IF22에 인가된다. 최상위의 배터리 팩 MODN에서는, (12V + 56 × (14 - 1)V) - 12V = 728V(N=14의 경우)의 전압이 포토 커플러 IF2N에 인가된다.
일반적인 포토 커플러의 경우, 내압이 높아야 500V이다. 이러한 장치를, 정격을 초과해서 사용하면, 수명이 짧아지거나, 최악의 경우에는, 절연 파괴, 발연 또는 발화가 발생할 수 있다.
전술된 종래의 구성에서는, 직렬로 접속된 배터리 팩 중 상위단의 배터리 팩에 배터리 팩과 통합 컨트롤러 사이에 배치된 절연 인터페이스(포토 커플러 또는 양방향 절연 버퍼)의 높은 내압이 요구된다. 따라서, 정격을 초과하면서 절연 인터페이스를 사용해야만 한다. 이러한 문제가 발생하지 않는 배터리 시스템의 일례가 일본 특허 공개 공보 제2009-100644호에 기재되어 있다.
일본 특허 공개 공보 제2009-100644호에서는, 각 배터리 팩이 처리 수단(마이크로 프로세서 MPU)을 포함하고, MPU가 하측의 배터리 팩의 컨트롤러와는 통신 수단을 통해서 통신하고, 상측의 배터리 팩의 컨트롤러와는 절연 수단 및 통신 신호를 통해서 통신한다. 절연 수단에는 상측과 하측의 기준 전압 간의 차의 전압이 인가됨으로써, 내압이 높은 절연 수단을 사용하지 않아도 된다.
일본 특허 공개 공보 제2009-100644호
일본 특허 공개 공보 제2009-100644호에서는, 배터리 팩 사이의 신호의 전송에 절연 수단 이외에도 마이크로프로세서가 포함된다. 이에 따라, 외부의 통합 컨트롤러로부터 각 배터리 팩의 컨트롤러로의 신호 전송에 필요로 하는 시간 간에 차가 발생한다. 그 결과, 배터리 시스템에 포함되는 복수의 배터리 팩의 동작에 시간적인 어긋남이 발생하는 문제가 있다.
절연 인터페이스의 내압이 높아지는 것을 방지할 수 있고, 각 배터리 팩의 컨트롤러와 통합 컨트롤러 사이의 신호의 전송이 마이크로프로세서를 통하지 않고 직접적으로 이루어지는 배터리 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따라, 직렬로 접속된 복수의 배터리 셀과, 복수의 배터리 셀의 상태를 감시하는 모니터와, 모니터의 출력이 공급되는 컨트롤러를 적어도 포함하도록 구성된 배터리 팩; 제1의 배터리 팩 내지 제N의 배터리 팩이 직렬로 접속된 배터리 팩 모듈; 및 배터리 팩 모듈의 제1의 배터리 팩에 접속된 통합 컨트롤러를 포함하고, 제1의 배터리 팩 내지 제N의 배터리 팩 사이에 각각 아이솔레이터가 배치되고, 신호가 제n-1(N≥n≥2)의 배터리 팩으로부터 제n의 배터리 팩으로 아이솔레이터 중 하나를 통해서 전송되는 배터리 시스템이다.
바람직한 형태는 이하와 같다. 제n-1(N≥n≥2)의 배터리 팩의 기준 전위점이 제n의 배터리 팩에 포함되는 상기 아이솔레이터의 1차측에 접속되고, 제n의 배터리 팩에 포함되는 아이솔레이터의 2차측이 제n의 배터리 팩의 기준 전위점에 접속된다.
제1의 배터리 팩 내지 제N의 배터리 팩 각각은 배터리 셀로부터 직류 전압을 생성하는 직류 전압 생성부를 포함하고, 직류 전압 생성부와 컨트롤러 사이에 스위치부가 배치되고, 스위치부의 온/오프는 통합 컨트롤러로부터의 신호에 의해 제1의 배터리 팩 내지 제N의 배터리 팩의 사이에서 연동(interlocking) 방식으로 제어된다.
각각의 아이솔레이터가 입력측 버퍼 및 출력측 버퍼를 포함하고, 제1의 배터리 팩의 입력측 버퍼에 통합 컨트롤러로부터의 시리얼 신호선이 접속되고, 제1의 배터리 팩의 아이솔레이터와 출력측 버퍼 사이의 부분으로부터 제1의 배터리 팩의 컨트롤러로 신호가 출력되고, 제n-1(N≥n≥2)의 배터리 팩의 출력측 버퍼로부터 제n의 배터리 팩의 입력측 버퍼로 신호가 입력되고, 제n의 배터리 팩의 출력측 버퍼로부터 제n의 배터리 팩의 컨트롤러로 신호가 출력된다.
제1의 배터리 팩 내지 제N의 배터리 팩 각각은 배터리 셀로부터 직류 전압을 생성하는 직류 전압 생성부를 포함하고, 제1의 배터리 팩 내지 제N의 배터리 팩의 각각 아이솔레이터 각각의 출력에 의해 제어되는 스위치부가 배터리 셀과 직류 전압 생성부 사이에 구비되고, 제1의 배터리 팩의 아이솔레이터의 입력측이 통합 컨트롤러의 출력측에 접속되고, 스위치부는 제n-1(N≥n≥2)의 배터리 팩의 아이솔레이터의 출력에 의해 제어되고, 제n-1의 배터리 팩의 직류 전압 생성부의 출력이 제n의 배터리 팩의 아이솔레이터의 입력측에 공급되고, 제1의 배터리 팩의 스위치부 내지 제N의 배터리 팩의 스위치부는 통합 컨트롤러의 출력 신호에 의해 연동 방식으로 제어된다.
제1의 배터리 팩 내지 제N의 배터리 팩 각각은 배터리 셀로부터 직류 전압을 생성하는 직류 전압 생성부를 포함하고, 제1의 배터리 팩 내지 제N의 배터리 팩의 아이솔레이터 각각의 입력측에 스위치부가 구비되고, 제n(N≥n≥2)의 배터리 팩의 아이솔레이터의 출력측의 일단부가 제n-1의 배터리 팩의 직류 전압 생성부의 출력측에 접속되고, 아이솔레이터의 출력측의 타단부가 제n-1의 배터리 팩의 아이솔레이터의 입력측에 접속되고, 제1의 배터리 팩의 아이솔레이터의 출력측이 통합 컨트롤러의 입력측에 접속되고, 스위치부는 통상적으로 온이며, 제1의 배터리 팩의 컨트롤러 내지 제N의 배터리 팩의 컨트롤러 중 어느 하나에 의해 스위치부의 오프가 통합 컨트롤러에 전송된다.
본 발명에 따르면, 배터리 팩 사이의 신호 전송 시스템을 구성한 경우, 절연 인터페이스가 배터리 팩 사이의 전위차만을 절연하면 충분하다. 따라서, 배터리 팩의 직렬 접속수가 많아져도, 절연 인터페이스가 최대로 신호 전압에 기껏해야 1개의 배터리 팩의 전압을 첨가한 절연 내압을 가지면 충분하다. 본 발명의 실시예에서, 배터리 팩 사이의 신호가 마이크로프로세서를 경유하지 않고 전송되므로, 신호 전송을 직접적으로 행할 수 있다. 따라서, 각 배터리 팩의 컨트롤러와 통합 컨트롤러 사이의 신호 전송에 시간차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 배터리 팩의 블록도이다.
도 2는 종래의 배터리 시스템의 블록도이다.
도 3은 종래의 배터리 시스템의 제1 예시의 접속도이다.
도 4는 종래의 배터리 시스템의 제2 예시의 접속도이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 통신 송수신기 및 절연 버퍼를 설명하는 블록도이다.
도 6은 종래의 배터리 시스템의 제3 예시의 접속도이다.
도 7은 종래의 배터리 시스템의 제4 예시의 접속도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 주요부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 블록도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예의 접속도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 시스템의 블록도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 블록도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예의 접속도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 시스템의 블록도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 블록도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예의 접속도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 시스템의 블록도이다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 블록도이다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예의 접속도이다.
이하의 순서로 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.
<1. 본 발명의 제1 실시예>
<2. 본 발명의 다른 실시예>
<3. 본 발명의 또 다른 실시예>
<4. 본 발명의 또 다른 실시예>
<5. 변형예>
이하에 설명하는 실시예는 본 발명의 적합한 실시예이며 기술적으로 바람직한 여러 한정이 주어져 있다. 그러나, 본 발명의 범위는 본 발명을 한정하는 취지의 기재가 이하의 설명에 없는 한, 이들 실시예에 한정되지 않음을 주목해야 한다.
<1. 본 발명의 실시예>
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 MOD는 복수의 배터리 셀, 예를 들어 16개의 배터리 셀(예를 들어, 리튬 이온 배터리)이 직렬 접속된 배터리부 BT에 컨트롤러 CNT가 구비되어 있다. 컨트롤러 CNT는 배터리부 BT의 각 셀의 전압, 전류 및 온도 등의 내부 상태의 정보를 출력한다. 예를 들어, 하나의 배터리 팩 MOD는 16 × 3.5V = 56V를 출력한다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, N개의 배터리 팩 MOD1 내지 MODN이 직렬로 접속된다. 배터리 팩 MOD1 내지 MODN은 배터리 팩 MOD 사이를 절연하는 절연 인터페이스를 각각 포함한다. 절연 인터페이스로서 기능하는 포토 커플러 IFS1 내지 IFSN을 통해서 배터리 팩 MOD1 내지 MODN의 컨트롤러 CNT는, 상위 배터리 팩 또는 하위 배터리 팩과의 통신 또는 외부의 통합 컨트롤러와의 통신을 행한다.
최하위 배터리 팩 MOD1에 대하여 통합 컨트롤러 ICNT가 접속된다. 통합 컨트롤러 ICNT는 전체 배터리 시스템을 제어한다. 각 배터리 팩 MOD의 내부 상태의 정보를 통합 컨트롤러 ICNT가 수신하고, 각 배터리 팩 MOD에 대한 충전 전류와 방전 전류를 공급 및 차단함으로써, 각 배터리 팩 MOD의 충전 및 방전을 제어한다. N개의 배터리 팩 MOD의 직렬 접속의 출력(N×56V)이 부하에 공급된다. N=14의 예에서는, 출력이 14 × 56V = 784V다.
실시예의 주요부의 구성은 도 10과 같이 나타낼 수 있다. 각 배터리 팩 MOD1 내지 MODN이 각각 구비하는 포토 커플러 IFS1 내지 IFSN은, 점선으로 나타낸 바와 같이 1차측(발광 다이오드)과 2차측(포토 트랜지스터)이 서로 절연되어 있다. 최하위의 배터리 팩 MOD1의 포토 커플러 IFS1의 1차측이 통합 컨트롤러 ICNT의 기준 전위점(즉, 전원 및 접지)에 접속되고, 포토 커플러 IFS1의 2차측이 배터리 팩 MOD1의 기준 전위점에 접속되어 있다. 제2 번째의 배터리 팩 MOD2의 포토 커플러 IFS2의 1차측이 하단의 배터리 팩 MOD1의 기준 전위점에 접속되고, 포토 커플러 IFS2의 2차측이 배터리 팩 MOD2의 기준 전위점에 접속되어 있다.
따라서, 상단의 배터리 팩 MOD의 포토 커플러 IFS의 1차측이 하단의 배터리 팩 MOD의 기준 전위점 또는 컨트롤러의 기준 전위점에 접속되어 있다. 또한, 포토 커플러 IFS를 통해서 하위측에서 상위측으로의 신호가 직접적으로, 즉, 마이크로프로세서 없이 전송된다. 도 8, 도 9 및 도 10에 도시된 본 발명의 실시예의 주요부의 구성은 후술하는 다른 실시예의 주요부의 구성과 마찬가지이다.
실시예에서는, 도 11에 도시된 바와 같이, N개의 배터리 팩 MOD의 배터리부 BT1 내지 BTN이 직렬로 접속되고, 직렬 접속의 전압이 부하 LD에 공급된다. 예를 들어, 16×N개의 배터리 셀의 직렬 접속의 전압이 부하 LD에 공급된다. 1개의 배터리 셀이 3.5V의 전압을 생성하고, N=14인 경우에는 16 × 3.5V × 14 = 784V의 전압이 부하 LD에 공급된다. 도 12는 하나의 배터리 팩, 예를 들어 배터리 팩 MOD2의 구성을 나타낸다.
배터리 팩 MOD의 배터리부 BT1 내지 BTN의 전압과 전류는 모니터 MON1 내지 MONN에 의해 각각 감시된다. 배터리부 BT1 내지 BTN의 온도도 각각 감시된다. 모니터 MON1 내지 MONN에 의해 출력되는 내부 상태의 정보가 컨트롤러 CNT1 내지 CNTN에 각각 공급된다. 도 11 및 도 12에는 생략되어 있지만, 컨트롤러 CNT1 내지 CNTN과 통합 컨트롤러 ICNT 사이에서 양방향 시리얼 통신이 이루어진다. 또한, 통합 컨트롤러 ICNT로부터의 신호에 의해, 배터리 팩 MOD의 컨트롤러 CNT1 내지 CNTN에 대한 리셋 신호 또는 입력 신호가 생성된다.
포토 커플러 IFS1의 발광 다이오드의 애노드는 통합 컨트롤러 ICNT(MCU)의 출력에 접속되어 있다. 발광 다이오드의 캐소드는 통합 컨트롤러 ICNT의 기준 전압(0V)에 접속되어 있다. 포토 커플러 IFS1의 포토 트랜지스터(도 11에 스위치로서 도시됨)의 일단부는 배터리 팩 MOD1의 기준 전압(0V)에 접속되어 있다. 포토 트랜지스터가 온되면, 스위칭 소자 SW1이 온되고, 소정의 값의 직류 전압 Vcc가 컨트롤러 CNT1에 대해 리셋 신호 또는 입력 신호로서 공급된다. 또한, 직류 전압 Vcc에 의해 상위의 배터리 팩 MOD2의 포토 커플러 IFS2의 발광 다이오드가 발광한다.
배터리 팩 MOD1의 경우와 마찬가지로, 배터리 팩 MOD2에서도, 스위칭 소자 SW2이 온된 후, 컨트롤러 CNT2에 대한 리셋 신호 또는 입력 신호가 생성되고, 직류 전압 Vcc이 상위의 배터리 팩 MOD3에 공급된다. 따라서, 통합 컨트롤러 ICNT의 출력(하이 레벨)이 모든 배터리 팩 MOD에 대하여 전송될 수 있다. 통합 컨트롤러 ICNT의 출력이 로우 레벨인 경우에는, 모든 배터리 팩 MOD의 스위칭 소자 SW1 내지 SWN은 오프된다.
따라서, 통합 컨트롤러 ICNT로부터의 하이 레벨 및 로우 레벨의 신호가 모든 배터리 팩 MOD의 컨트롤러 CNT1 내지 CNTN에 대하여 직접적으로 전송될 수 있다. 상기 설명에서, 리셋 신호 혹은 내부 회로의 입력 신호는 통합 컨트롤러 ICNT로부터의 신호에 따라 하이 레벨/로우 레벨로 전환된다. 그러나, 다른 신호가 마찬가지 방식으로 외부로부터 제어될 수 있다.
실시예의 구성이 13에 도시되어 있다. 도 3을 참조하여 설명된 종래의 제1 예시의 구성 요소에 대응하는 구성 요소에는, 도 3의 참조 부호와 동일한 참조 부호를 붙인다. 스위칭 소자 SW1 내지 SWN은 각각 트랜지스터 Tr1 내지 TrN로 구성된다. 직류 전압 Vcc은, 각각의 레귤레이터 Reg1 내지 RegN에 의해 생성된다.
레귤레이터 Reg1이 배터리부 BT1의 56V의 전압으로부터 +Vcc의 전압으로서 +12V의 전압을 생성하고, 이러한 +12V의 전압이 포토 커플러 IFS1의 포토 트랜지스터의 콜렉터에 트랜지스터 Tr1을 통해서 출력 단자(21)에 의해 추출된다. 포토 트랜지스터의 이미터에 배터리 팩 MOD1의 기준 전압(0V)이 공급된다. 이에 따라, 포토 커플러 IFS1의 입력과 출력 사이에 최대 +12V의 전압이 인가된다.
배터리 팩 MOD2에서는, 레귤레이터 Reg2가 56V + 56V = 112V로부터 56V + 12V = 68V의 전압을 형성한다. 포토 커플러 IFS2의 발광 다이오드의 캐소드에는 하위 배터리 팩 MOD1의 기준 전압(0V)이 공급되어 있기 때문에, 포토 커플러 IFS2에 최대 +68V의 전압이 인가된다. 출력 단자(22)에는, (Hi = 12V + 56V, Lo = 56V)의 출력 신호가 생성된다.
최상위의 배터리 팩 MODN에는, 레귤레이터 RegN이 56V + 56(N-1)V의 전압으로부터 12V + 56(N-1)V의 출력을 생성한다. 출력 단자 2N에서는, (Hi=12V+56(N-1)V, Lo=56(N-1)V)의 출력 신호가 생성된다. 발광 다이오드의 캐소드에 하위 배터리 팩 MOD의 기준 전압 0 + 56(N-2)V이 공급된다. N=14의 경우에는, 이러한 전압이 672V가 된다. 이에 따라, 포토 커플러 IFSN의 입력과 출력 사이에 최대 +68V의 전압이 인가된다.
따라서, 실시예에서, 포토 커플러에 인가되는 최대 전압은 신호 전압에 1개의 배터리 팩의 배터리부의 전압을 가산함으로써 얻어지는 전압(상기 예시에서는, 56V + 12V = 68V)일 수 있다. 이에 따라, 포토 커플러로서 특별히 내압이 높은 것을 사용할 필요는 없다. 또한, 외부 통합 컨트롤러 ICNT로부터의 신호는 각 배터리 팩 MOD의 컨트롤러 CNT에 직접적으로(즉, 마이크로프로세서를 경유하지 않고) 전송될 수 있고, 배터리 팩 간의 신호 전송 시간의 편차를 방지할 수 있다.
<2. 본 발명의 다른 실시예>
본 발명의 다른 실시예에서의 배터리 팩 MOD는 첫번째로 설명된 실시예의 경우와 마찬가지로, 복수의 배터리 셀, 예를 들어 16개의 배터리 셀(예를 들어, 리튬 이온 배터리)이 직렬로 접속된 배터리부 BT에 컨트롤러 CNT가 구비되어 있다. 컨트롤러 CNT는 배터리부 BT의 각 셀의 전압, 전류 및 온도 등의 내부 상태의 정보를 출력한다. 예를 들어, 하나의 배터리 팩 MOD는 16 × 3.5V = 56V을 출력한다.
또한, 도 9에 나타낸 구성과 마찬가지로, N개의 배터리 팩 MOD1 내지 MODN이 직렬로 접속된다. 배터리 팩 MOD1 내지 MODN은 배터리 팩 MOD1 내지 MODN 사이를 절연하는 절연 인터페이스를 각각 포함한다. 절연 인터페이스로 기능하는 포토 커플러 IFS1 내지 IFSN을 통하여, 배터리 팩 MOD1 내지 MODN의 컨트롤러 CNT는 상위 배터리 팩이나 하위의 배터리 팩과, 또는 외부의 통합 컨트롤러와 통신한다.
최하위의 배터리 팩 MOD1에 통합 컨트롤러 ICNT가 접속된다. 통합 컨트롤러 ICNT는 배터리 시스템의 전체를 제어한다. 각 배터리 팩 MOD의 내부 상태의 정보를 통합 컨트롤러 ICNT가 수신하고, 각 배터리 팩 MOD에 대한 충전 전류와 방전 전류를 공급 및 차단하여 각 배터리 팩 MOD의 충전 및 방전이 제어된다. N개의 배터리 팩 MOD의 직렬 접속의 출력(N×56V)이 부하에 공급된다. N=14의 예시에서는, 출력이 14 ×56V = 784V가 된다.
다른 실시예에서는, 도 14에 도시된 바와 같이, N개의 배터리 팩 MOD의 배터리부 BT1 내지 BTN이 직렬로 접속되고, 직렬 접속의 전압이 부하 LD에 공급된다. 예를 들어, 16×N개의 배터리 셀의 직렬 접속의 전압이 부하 LD에 공급된다. 1개의 배터리 셀이 3.5V의 전압을 생성하고, N=14의 경우에는 16 × 3.5V × 14 = 784V의 전압이 부하 LD에 공급된다. 도 15는 하나의 배터리 팩, 예를 들어 배터리 팩 MOD2의 구성을 나타낸다.
배터리 팩 MOD의 배터리부 BT1 내지 BTN의 전압과 전류는 각각 모니터 MON1 내지 MONN에 의해 감시된다. 배터리부 BT1 내지 BTN의 온도도 각각 감시된다. 모니터 MON1 내지 MONN에 의해 출력된 내부 상태의 정보가 컨트롤러 CNT1 내지 CNTN에 각각 공급된다. 컨트롤러 CNT1 내지 CNTN과 통합 컨트롤러 ICNT 사이의 양방향 시리얼 통신에 의해 내부 상태의 정보가 통합 컨트롤러 ICNT에 전송된다.
각 배터리 팩 MOD는 상위 혹은 하위의 배터리 팩(또는 통합 컨트롤러)과 통신하기 위한 구성을 포함한다. 즉, 배터리 팩 MOD1 내지 MODN은 각각, 절연부로서의 양방향 절연 버퍼 BF11 내지 BF1N, 절연 버퍼 BF11 내지 BF1N의 하위측에 각각 접속된 통신 송수신기 COM11 내지 COM1N, 및 절연 버퍼 BF11 내지 BF1N의 상위측에 각각 접속된 통신 송수신기 COM21 내지 COM2N를 포함한다. 최하위의 배터리 팩 MOD1의 통신 송수신기 COM11은 통합 컨트롤러 ICNT의 통신 송수신기 COM10에 접속된다.
배터리 팩 MOD의 컨트롤러 CNT1 내지 CNTN은 절연 버퍼 BF11 내지 BF1N과 통신 송수신기 COM21 내지 COM2N 사이에 각각 접속된다. I2C의 규격의 시리얼 통신을 사용하는 경우, 예를 들어 도 5a를 참조하여 설명된 구성을 갖는 통신 송수신기가 사용된다. I2C 버스는 시리얼 클록(SCL)과 양방향의 시리얼 데이터(SDA)의 2개의 신호선에서 통신을 행하는 동기식의 시리얼 통신이다. ID를 사용함으로써 통합 컨트롤러 ICNT와 각 배터리 팩 MOD의 컨트롤러 CNT가 개별적으로 서로 통신을 행할 수 있다. 또한, 그라운드 GND 선이 구비되어 있다. 도 5b를 참조하여 설명된 구성을 갖는 절연 버퍼가 사용될 수 있다.
다른 실시예의 구성이 도 16에 도시되어 있다. 도 4를 참조하여 설명된 종래의 제2 예시의 구성 요소에 대응하는 구성 요소는 도 4의 참조 부호와 동일한 참조 부호를 붙인다. 최하위의 배터리 팩 MOD1의 통신 송수신기 COM11의 하위측의 단자는 통합 컨트롤러 ICNT의 통신 송수신기 COM10에 접속된다. 통신 송수신기 COM11의 상위측의 단자는 절연 버퍼 BF11의 하위측의 단자에 접속된다.
통신 송수신기 COM21의 하위측의 단자가 절연 버퍼 BF11의 상위측의 단자에 접속되고, 이러한 접속과 컨트롤러 CNT1 사이에 신호선 SDA 및 SCL이 도출된다. 통신 송수신기 COM11의 전원(예를 들어, +12V)이 하위측의 통합 컨트롤러 ICNT로부터 공급된다. 레귤레이터 Reg21는 공급된 전원으로부터, 예를 들어 +3.3V의 절연 버퍼 BF11의 전원을 생성한다. 레귤레이터 Reg11이 배터리 팩 MOD1의 전원 전압 (+56V)로부터 절연 버퍼 BF11의 전원 전압(+3.3V)을 생성한다.
또한, 레귤레이터 Reg41은 배터리 팩 MOD1의 전원 전압 (+56V)으로부터 통신 송수신기 COM21의 전원(예를 들어 +12V)을 생성한다. 레귤레이터 Reg41에 의해 생성된 전압은 상위의 배터리 팩 MOD2의 통신 송수신기 COM12에 공급되어 상위의 레귤레이터 Reg22에 공급된다. 배터리 팩 MOD2은 배터리 팩 MOD1의 구성과 동일한 구성을 갖는다.
배터리 팩 MOD1의 절연 버퍼 BF11에서는, 레귤레이터 Reg11의 출력 전압과 Reg21의 출력 전압이 모두 3.3V이므로, 절연 버퍼 BF11에 인가되는 전압은 최대 0V이다. 배터리 팩 MOD2에서는, 레귤레이터 Reg22에 의해 생성된 +3.3V의 전원 전압과 레귤레이터 Reg12에 의해 생성된 3.3V + 56V의 전원 전압이 절연 버퍼 BF12에 인가된다. 따라서, 절연 버퍼 BF12에 인가되는 전압은, 최대 56V이다.
최상위의 배터리 팩 MODN에서는, 레귤레이터 Reg2N에 의해 생성된 3.3V + 56(N-2)V의 전원 전압과 레귤레이터 Reg1N에 의해 생성된 3.3V + 56(N-1)V의 전원 전압이 절연 버퍼 BF1N에 인가된다. 따라서, 절연 버퍼 BF1N에 인가되는 전압은 최대 56V가 된다.
따라서, 다른 실시예에서는, 절연부로서 기능하는 절연 버퍼에 인가되는 최대 전압이 1개의 배터리 팩의 배터리부의 전압(상술된 예시에서는, 56V)일 수 있다. 따라서, 절연 버퍼로서 특별히 내압이 높은 것을 사용할 필요는 없다. 또한, 외부의 통합 컨트롤러 ICNT로부터의 신호가 각 배터리 팩 MOD의 컨트롤러 CNT에 대하여 직접적으로(즉, 마이크로프로세서를 경유하지 않고) 전송될 수 있으므로, 배터리 팩 사이의 신호 전송 시간의 편차를 방지할 수 있다.
<3.본 발명의 또 다른 실시예>
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩 MOD에서는, 첫번째 설명된 실시예 및 두번째 설명된 실시예의 경우와 마찬가지로, 복수, 예를 들어 16개의 배터리 셀(예를 들어, 리튬 이온 배터리)이 직렬 접속된 배터리부 BT에 대하여 컨트롤러 CNT가 구비되어 있다. 컨트롤러 CNT는 배터리부 BT의 각 셀의 전압, 전류 및 온도등의 내부 상태의 정보를 출력한다. 예를 들어, 하나의 배터리 팩 MOD는 16 × 3.5V = 56V을 출력한다.
또한, 도 9에 나타내는 구성과 마찬가지로, N개의 배터리 팩 MOD1 내지 MODN이 직렬로 접속된다. 배터리 팩 MOD1 내지 MODN은 배터리 팩 MOD1 내지 MODN 간을 절연하는 절연 인터페이스를 각각 포함한다. 절연 인터페이스로서의 포토 커플러IFS1 내지 IFSN을 통해서 배터리 팩 MOD의 전원이 각각 제어된다.
최하위의 배터리 팩 MOD1에 통합 컨트롤러 ICNT가 접속된다. 통합 컨트롤러ICNT는 배터리 시스템의 전체를 제어한다. 각 배터리 팩 MOD의 내부 상태의 정보를 통합 컨트롤러 ICNT가 수신하고, 각 배터리 팩 MOD에 대한 충전 전류와 방전 전류를 공급 및 차단하여 각 배터리 팩 MOD의 충전 및 방전이 제어된다. N개의 배터리 팩 MOD의 직렬 접속의 출력(N×56V)이 부하에 공급된다. N=14의 예시에서는, 출력이 14 × 56V = 784V이다.
또 다른 실시예에서는, 도 17에 도시된 바와 같이, N개의 배터리 팩 MOD의 배터리부 BT1 내지 BTN이 직렬 접속되고, 직렬 접속의 전압이 부하 LD에 공급된다. 예를 들어, 16×N개의 배터리 셀의 직렬 접속의 전압이 부하 LD에 공급된다. 1개의 배터리 셀이 3.5V의 전압을 생성하고, N=14의 경우에는, 16 × 3.5V × 14 = 784V의 전압이 부하 LD에 공급된다. 도 18은 하나의 배터리 팩, 예를 들어 배터리 팩 MOD2의 구성을 나타낸다.
배터리 팩 MOD의 배터리부 BT1 내지 BTN의 전압과 전류는 각각 모니터 MON1 내지 MONN에 의해 감시된다. 배터리부 BT1 내지 BTN의 온도도 각각 감시된다. 모니터 MON1 내지 MONN에 의해 출력된 내부 상태의 정보가 컨트롤러 CNT1 내지 CNTN에 각각 공급된다. 컨트롤러 CNT1 내지 CNTN과 통합 컨트롤러 ICNT 사이의 양방향 시리얼 통신에 의해 내부 상태의 정보가 통합 컨트롤러 ICNT에 전송된다.
통합 컨트롤러 ICNT에는 파워 스위치 SW10이 구비된다. 파워 스위치 SW10이 온되면, 외부 전원 입력이 레귤레이터 Reg20에 공급된다. 레귤레이터 Reg20이 소정의 전압, 예를 들어 +12V의 파워 온 신호를 생성한다. 파워 스위치 SW가 오프되면, 레귤레이터 Reg20의 출력 전압이 0V이다.
레귤레이터 Reg20의 출력 신호가 배터리 팩 MOD1의 아이솔레이터로서 기능하는 포토 커플러 IFS11을 통해서 스위칭 소자 SW11에 제어 신호로서 공급된다. 스위칭 소자 SW11은 배터리부 BT1의 전압(예를 들어, +56V)을 레귤레이터 Reg21에 공급한다. 스위칭 소자 SW11의 온 시에, 레귤레이터 Reg21이 소정의 전원 전압, 예를 들어 +12V를 생성한다. 레귤레이터 Reg21에 의해 생성된 전압이 모니터 MON1 및 컨트롤러 CNT1에 전원 전압으로서 공급된다. 또한, 레귤레이터 Reg21에 의해 생성된 전압이 상위의 배터리 팩 MOD2의 포토 커플러 IFS12를 통해서 스위칭 소자 SW12에 공급된다.
따라서, 통합 컨트롤러 ICNT로부터 파워 온 신호가 하위측의 배터리 팩으로부터 상위측의 배터리 팩에 대하여 순차적으로 전송되어, 최상위의 배터리 팩 MODN까지 전송된다. 이에 따라, 각 배터리 팩의 전원이 연동 방식으로 순차적으로 온/오프된다.
또 다른 실시예의 구성이 도 19에 도시되어 있다. 도 6을 참조하여 설명된 종래의 제3 예시의 구성 요소에 대응하는 구성 요소는 도 6의 참조 부호와 동일한 참조 부호를 붙인다. 스위칭 소자 SW11 내지 SW1N은 각각 스위칭 트랜지스터 Tr11 내지 Tr1N으로 구성되고, 스위칭 트랜지스터 Tr11 내지 Tr1N은 포토 커플러 IFS의 출력에 의해 각각 제어된다. 최하위의 배터리 팩 MOD1의 포토 커플러 IFS11의 발광 다이오드에 대하여 통합 컨트롤러 ICNT로부터 파워 온 신호가 입력된다.
트랜지스터 Tr11 내지 Tr1N의 이미터에 배터리 팩 MOD의 배터리부 BT1 내지 BTN의 전압이 각각 공급되고, 콜렉터의 전압이 레귤레이터 Reg21 내지 Reg2N에 각각 공급된다. 레귤레이터 Reg로부터의 소정 전압의 파워 온 신호가 각각 추출된다. 파워 온 신호가 배터리 팩 MOD의 컨트롤러 CNT1 내지 CNTN 및 모니터 MON1 내지 MONN에 각각 공급된다. 파워 온 신호를 수신한 컨트롤러 CNT가 배터리 팩 MOD의 동작을 각각 개시시킨다.
배터리 팩 MOD1에서, 배터리부 BT로부터 공급된 56V의 전압이 트랜지스터 Tr11의 이미터에 공급된다. 로우 레벨의 신호가 포토 커플러 IFS11로부터 베이스에 공급되면 트랜지스터 Tr11이 온된다. 트랜지스터 Tr11을 통해서 레귤레이터 Reg21에 56V의 전압이 입력되고, 출력 단자에 12V의 파워 온 신호가 출력된다. 이러한 파워 온 신호가 상위측의 배터리 팩 MOD의 포토 커플러 IFS의 발광 다이오드에 공급된다.
입력 단자(10)에는, 파워 온 시에 12V의 파워 온 신호가 입력되고, 파워 오프 시에 0V의 파워 온 신호가 입력된다. 포토 커플러 IFS11에 파워 온 신호가 입력되면, 파워 온 시에 포토 커플러 IFS11의 발광 다이오드가 발광하고, 포토 트랜지스터가 온된다. 그 결과, 포토 커플러 IFS11의 출력이 로우 레벨, 예를 들어 1V가 된다. 이러한 경우에는, 트랜지스터 Tr11이 온된다. 한편, 파워 오프 시에는 발광 다이오드가 발광하지 않기 때문에, 포토 커플러 IFS11의 출력이 하이 레벨, 예를 들어 56V가 된다. 이러한 경우에는, 트랜지스터 Tr11이 온되지 않고, 파워 온 신호가 생성되지 않는다. 배터리 팩 MOD1에서는, 포토 커플러 IFS11의 입력과 출력 사이에 인가되는 전압의 최대값이 56V다.
배터리 팩 MOD2에서는, 기준 전압이 56V가 되고, 배터리부 BT로부터의 전압이 56V + 56V = 112V이다. 따라서, 포토 커플러 IFS12의 입력과 출력 사이에 인가되는 전압의 최대값이 112V다. 최상위의 배터리 팩 MODN에서는, 기준 전압이 0V + 56(N-1)V이고, 배터리부 BT의 전압이 56V + 56(N-1)V이다. 발광 다이오드의 순방향 전압 강하를 2V로 설정하고 포토 트랜지스터의 포화 전압을 1V로 설정한다. 포토 커플러 IFS1N의 발광 다이오드의 애노드의 전압은, 온 시에 2 + 56(N-2)V가 되고, 오프 시에 0 + 56(N-2)V가 된다. 포토 트랜지스터의 콜렉터 전압은 온 시에 1 + 56(N-1)V가 되고, 오프 시에 56 + 56(N-1)V가 된다. 따라서, 포토 커플러 IFS1N의 입력과 출력 사이에 인가되는 전압의 최대값은, N=14의 경우에 최대 112V가 된다.
따라서, 또 다른 실시예에서는, 포토 커플러에 인가되는 전압이 최대로, 2개의 배터리 팩의 배터리부의 전압(상기 설명된 예시에서는, 56V + 56V = 112V)일 수 있다. 이에 따라, 특별히 내압이 높은 포토 커플러를 사용할 필요는 없다. 또한, 외부의 통합 컨트롤러 ICNT로부터의 파워 온 신호가 각 배터리 팩 MOD의 컨트롤러 CNT에 직접적으로(즉, 마이크로프로세서를 경유하지 않고) 전송될 수 있으므로, 배터리 팩 사이의 신호 전송 시간의 편차를 방지할 수 있다.
<4. 본 발명의 또 다른 실시예>
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩 MOD에는, 첫번째 설명된 실시예, 두번째 설명된 실시예 및 세번째 설명된 실시예의 경우와 마찬가지로, 복수, 예를 들어 16개의 배터리 셀(예를 들어, 리튬 이온 배터리)이 직렬 접속된 배터리부 BT에 컨트롤러 CNT가 구비되어 있다. 컨트롤러 CNT는 배터리부 BT의 각 셀의 전압, 전류 및 온도 등의 내부 상태의 정보를 출력한다. 예를 들어, 하나의 배터리 팩 MOD는 16 × 3.5V = 56V를 출력한다.
또한, 도 9에 도시된 구성과 마찬가지로, N개의 배터리 팩 MOD1 내지 MODN이 직렬로 접속된다. 배터리 팩 MOD1 내지 MODN은 배터리 팩 MOD1 내지 MODN 사이를 절연하는 절연 인터페이스를 각각 포함한다. 절연 인터페이스로서 기능하는 포토 커플러 IFS1 내지 IFSN을 통해서 배터리 팩 MOD의 전원이 각각 제어된다.
최하위의 배터리 팩 MOD1에 대하여, 통합 컨트롤러 ICNT가 접속된다. 통합 컨트롤러 ICNT는 배터리 시스템의 전체를 제어한다. 통합 컨트롤러 ICNT는 각 배터리 팩 MOD의 내부 상태의 정보를 수신하고, 각 배터리 팩 MOD에 대한 충전 전류와 방전 전류를 공급 및 차단하여 각 배터리 팩 MOD의 충전과 방전을 제어한다. N개의 배터리 팩 MOD의 직렬 접속의 출력(N×56V)이 부하에 공급된다. N=14의 예시에서는, 출력이 14 × 56V = 784V이다.
또 다른 실시예에서, 도 20에 도시된 바와 같이, N개의 배터리 팩 MOD의 배터리부 BT1 내지 BTN이 직렬 접속되고, 직렬 접속의 전압이 부하 LD에 공급된다. 예를 들어, (16×N)개의 배터리 셀의 직렬 접속의 전압이 부하 LD에 공급된다. 1개의 배터리 셀이 3.5V의 전압을 생성하고, N=14의 경우에는, 16 × 3.5V × 14 = 784V의 전압이 부하 LD에 공급된다. 도 21은 하나의 배터리 팩, 예를 들어 배터리 팩MOD2의 구성을 나타낸다.
배터리 팩 MOD의 배터리부 BT1 내지 BTN의 전압과 전류가 모니터 MON1 내지 MONN에 의해 각각 감시된다. 배터리부 BT1 내지 BTN의 온도도 각각 감시된다. 모니터 MON1 내지 MONN에 의해 출력된 내부 상태의 정보가 컨트롤러 CNT1 내지 CNTN에 각각 공급된다. 컨트롤러 CNT1 내지 CNTN으로부터 통합 컨트롤러 ICNT에 직렬적으로 내부 상태의 정보가 전송된다.
최하위의 배터리 팩 MOD1의 컨트롤러 CNT1에 의해 스위칭 소자 SW21이 제어된다. 컨트롤러 CNT1은 모니터 MON1로부터의 내부 상태의 정보를 수신하고, 이상(과충전, 과방전 및 충전 중의 문제)이 발생한 경우에는, 로우 레벨의 신호를 스위칭 소자 SW21에 공급한다. 스위칭 소자 SW21은 이상이 발생하지 않은 경우에는, 온 상태이며, 이상을 나타내며 컨트롤러 CNT1로부터 공급되는 로우 레벨의 신호에 의해 오프된다. 다른 배터리 팩 MOD2 내지 MODN에서도, 마찬가지 방식으로, 스위칭 소자 SW22 내지 SW2N이 컨트롤러 CNT2 내지 CNTN의 출력에 의해 각각 제어된다.
아이솔레이터는 포토 커플러 IFS21 내지 IFS2N로 각각 구성되어 있다. 통합 컨트롤러 ICNT의 레귤레이터 Reg50이 소정의 직류 전압, 예를 들어 +12V의 직류 전압을 생성한다. 이 전압의 공급 단자와 통합 컨트롤러 ICNT의 접지 사이에 최하위의 배터리 팩 MOD1의 포토 커플러 IFS21의 포토 트랜지스터 및 커패시터가 삽입된다. 커패시터의 단자 전압이 통합 컨트롤러 ICNT의 마이크로프로세서에 공급된다. 커패시터의 단자 전압이 배터리 팩 MOD1 내지 MODN의 상태 신호의 출력으로서 추출된다.
포토 커플러 IFS21의 발광 다이오드의 캐소드와 접지 사이에 스위칭 소자 SW21이 삽입된다. 발광 다이오드의 애노드가 상위의 배터리 팩 MOD2의 포토 트랜지스터의 출력(이미터)측에 접속된다. 포토 트랜지스터의 입력(콜렉터)측에는, 배터리 팩 MOD1의 레귤레이터 Reg51에 의해 생성된 전압이 공급된다.
따라서, 각 배터리 팩 MOD의 포토 커플러 IFS21 내지 IFS2N의 발광 다이오드의 캐소드에 상태 신호에 의해 직렬적으로 제어되는 스위칭 소자 SW21 내지 SW2N이 직렬로 접속되고, 발광 다이오드의 애노드에 레귤레이터 Reg51 내지 Reg5N에 의해 생성되어 상위의 포토 커플러의 포토 트랜지스터를 경유한 직류 전압이 공급된다. 이러한 직류 전압은 배터리 팩 MOD 자신의 레귤레이터에 의해 생성된 것이다.
이에 따라, 통상 상태에서는, 모든 배터리 팩 MOD의 스위칭 소자 SW21 내지 SW2N이 온되고, 통합 컨트롤러 ICNT의 마이크로프로세서에 하이 레벨의 신호가 입력된다. 임의의 하나의 배터리 팩 MOD에서 이상이 발생되어 상태 신호가 로우 레벨이 되고 스위칭 소자가 오프되면, 포토 커플러의 발광 다이오드가 발광하지 않고, 통합 컨트롤러 ICNT의 마이크로프로세서에 로우 레벨의 신호가 입력된다. 이에 따라, 통합 컨트롤러 ICNT에 이상의 발생을 통지할 수 있다.
또 다른 실시예의 구성이 도 22에 도시되어 있다. 도 7을 참조하여 설명된 종래의 제4 예시의 구성 요소에 대응하는 구성 요소에는 도 7의 참조 부호와 동일한 참조 부호를 붙인다. 상태 신호로서, OV, DIS 및 CHG이 도시되어 있다. 상태 신호 OV는 배터리 팩 MOD의 배터리부 BT가 과충전인 경우에 로우 레벨이 된다. 상태 신호 DIS는 배터리 팩 MOD의 배터리부 BT가 과충전인 경우에 로우 레벨이 된다. 상태 신호 CHG는 배터리 팩 MOD의 배터리부 BT가 충전 중에 문제가 있었을 경우에 로우 레벨이 된다.
스위칭 소자 SW21 내지 SW2N이 MOSFET Q1 내지 QN으로 각각 구성되고, 상태 신호(상태 신호 OV, DIS 및 CHG 중 어느 하나)에 의해 MOSFET Q1 내지 QN이 제어된다. MOSFET Q1 내지 QN은 n채널형이므로, 게이트와 소스 사이에 정의 전압이 인가되는 경우에 온된다.
MOSFET Q의 드레인이 포토 커플러 IFS21 내지 IFS2N의 발광 다이오드의 캐소드에 캐패시터를 통해서 각각 접속된다. 발광 다이오드의 애노드가 상위의 포토 커플러 IFS2의 이미터에 접속된다. 포토 커플러 IFS21 내지 IFS2N의 포토 트랜지스터의 콜렉터에, 하위의 배터리 팩의 레귤레이터 Reg50 내지 Reg5(N-1)에 의해 각각 생성된 직류 전압이 각각 공급된다. 최하위 배터리 팩 MOD1의 포토 커플러IFS21의 포토 트랜지스터의 이미터와 접지 사이에 저항이 삽입되고, 이미터와 저항의 접속점으로부터 출력 단자(21)가 도출된다. 이 출력 단자(21)로부터 통합 컨트롤러 ICNT의 마이크로프로세서에 상태 신호가 공급된다.
배터리 팩 MOD1 내지 MODN 중 임의의 하나에서, 상태 신호가 로우 레벨이 되면, 상태 신호가 공급된 MOSFET Q가 온으로부터 오프로 전환된다. 예를 들어, 배터리 팩 MOD2에서, 상태 신호가 로우 레벨이 되면, MOSFET Q2가 온으로부터 오프로 전환된다. 이에 따라, 포토 커플러 IFS22의 발광 다이오드에 대한 통전이 멈추어 포토 커플러 IFS22의 포토 트랜지스터가 오프된다. 그 결과, 포토 커플러 IFS21의 발광 다이오드가 발광하지 않고, 포토 커플러 IFS21로부터 통합 컨트롤러 ICNT에 전송되는 상태 신호(출력 단자(21))가 로우 레벨이 된다.
각 배터리 팩 MOD의 포토 커플러에 인가되는 전압에 대해서 배터리 팩 MOD1 및 MOD2를 예로서 설명한다. 발광 다이오드의 순방향 전압 강하를 2V로 설정하고 포토 트랜지스터의 포화 전압을 1V로 설정한다. 레귤레이터 Reg51이 배터리 팩MOD1의 전압 56V로부터 +12V의 전압을 생성한다. 레귤레이터 Reg52이 배터리 팩MOD2의 전압 56V + 56V = 112V로부터 12V + 56V = 68V의 전압을 생성한다. MOSFET Q2가 온 시에는, 발광 다이오드가 발광하고, 포토 커플러 IFS22의 포토 트랜지스터가 온된다. 이에 따라, 포토 커플러 IFS21의 발광 다이오드가 발광하고, 포토 트랜지스터가 온된다.
포토 커플러 IFS21의 발광 다이오드의 애노드 전압은, MOSFET Q1이 온 시에 11V가 되고, MOSFET Q1이 오프 시에 12V가 된다. 포토 커플러 IFS21의 발광 다이오드의 캐소드 전압은 MOSFET Q1이 온 시에 9V가 되고, MOSFET Q1이 오프 시에 12V가 된다. 포토 커플러 IFS21의 포토 트랜지스터의 콜렉터 전압은 MOSFET Q1이 온 시에 12V가 되고, MOSFET Q1이 오프 시에 12V가 된다. 포토 커플러 IFS21의 포토 트랜지스터의 이미터 전압은 MOSFET Q1이 온 시에 11V가 되고, MOSFET Q1이 오프 시에 0V가 된다. 이에 따라, 포토 커플러 IFS21에 인가되는 전압의 최대값은 12V이다.
포토 커플러 IFS22의 발광 다이오드의 애노드 전압은 MOSFET Q2가 온 시에 11V + 56V가 되고, MOSFET Q2가 오프 시에 12V + 56V가 된다. 포토 커플러 IFS22의 발광 다이오드의 캐소드 전압은 MOSFET Q2가 온 시에 9V + 56V가 되고, MOSFET Q2가 오프 시에 12V + 56V가 된다. 포토 커플러 IFS22의 포토 트랜지스터의 콜렉터 전압은 MOSFET Q2가 온 시에 12V가 되고, MOSFET Q2가 오프 시에 12V가 된다. 포토 커플러 IFS22의 포토 트랜지스터의 이미터 전압은 MOSFET Q2가 온 시에 11V가 되고, MOSFET Q2가 오프 시에 12V가 된다. 이에 따라, 포토 커플러 IFS22에 인가되는 전압의 최대값은 56V다.
다른 배터리 팩 MOD에서도, 배터리 팩 MOD2의 경우와 마찬가지로, 포토 커플러에 인가되는 전압의 최대값이 56V가 된다. 따라서, 또 다른 실시예에서, 포토 커플러에 인가되는 최대 전압은 1개의 배터리 팩의 배터리부의 전압(상기 설명된 예시에서는, 56V)일 수 있다. 따라서, 특별히 내압이 높은 포토 커플러를 사용할 필요는 없다. 또한, 외부의 통합 컨트롤러 ICNT로부터의 파워 온 신호가 각 배터리 팩 MOD의 컨트롤러 CNT에 직접적으로(즉, 마이크로프로세서를 경유하지 않고) 전송될 수 있고, 배터리 팩 간의 신호 전송 시간의 편차를 방지할 수 있다.
<5. 변형예>
상기 실시예에 설명된 전압의 값은 일례이며, 어플리케이션 등에 따라서 적절히 변경될 수 있다. 또한, 상기 설명에서는, 네개의 실시예를 개별적으로 설명하였지만, 이러한 실시예들 중 둘 이상을 조합함으로써 얻은 구성도 가능하다.
본 출원은 2010년 6월 7일자로 일본 특허청에 출원된 일본 특허 공보 제2010-129730호에 개시된 것과 관련된 요지를 포함하며, 그 전체 내용은 참조로서 본원에 원용된다.
당업자라면 첨부된 청구범위 또는 그 등가물의 범위 내에 있는 한 설계 요건 및 다른 요소에 따라 다양한 변경, 조합, 서브-조합 및 대체가 일어날 수 있음을 이해할 수 있다.
MOD: 배터리 팩
BT: 배터리부
ICNT: 통합 컨트롤러
IS: 절연부
IFSN: 포토 커플러

Claims (6)

  1. 적어도 직렬로 접속된 복수의 배터리 셀과, 상기 복수의 배터리 셀의 상태를 감시하는 모니터와, 해당 모니터의 출력이 공급되는 컨트롤러와, 절연되는 하위측 버퍼 및 상위측 버퍼를 갖는 절연 버퍼를 갖는 배터리 팩과,
    적어도 제1의 상기 배터리 팩의 상기 복수의 배터리 셀과 제2의 상기 배터리 팩의 상기 복수의 배터리 셀이 직렬로 접속된 배터리 팩 모듈과,
    상기 배터리 팩 모듈의 상기 제1의 배터리 팩과 접속된 통합 컨트롤러
    를 포함하고,
    상기 제1의 배터리 팩과 상기 제2의 배터리 팩 사이의 신호 전송이 상기 절연 버퍼를 순차적으로 통하여 이루어지는 배터리 시스템으로서,
    상기 제1의 배터리 팩의 상기 절연 버퍼의 하위측 버퍼에 대하여 상기 통합 컨트롤러로부터의 시리얼 신호선이 접속되고, 상기 제1의 배터리 팩의 상기 절연 버퍼의 상위측 버퍼로부터의 신호선이 상기 제2의 배터리 팩의 상기 절연 버퍼의 하위측 버퍼에 대하여 접속됨과 함께,
    상기 제1의 배터리 팩의 상기 절연 버퍼의 상위측 버퍼와 상기 제2의 배터리 팩의 상기 절연 버퍼의 하위측 버퍼 사이의 신호선이 상기 제1의 배터리 팩의 상기 컨트롤러와 접속되고,
    상기 제1의 배터리 팩의 상기 절연 버퍼의 하위측 버퍼에 대한 전원이 상기 통합 컨트롤러로부터의 전원으로부터 형성됨과 함께,
    상기 제1의 배터리 팩의 상기 절연 버퍼의 상위측 버퍼에 대한 전원이 상기 제1의 배터리 팩에 대한 상기 복수의 배터리 셀의 전압으로부터 형성되고,
    상기 제2의 배터리 팩의 상기 절연 버퍼의 하위측 버퍼에 대하여 상기 제1의 배터리 팩의 상기 상위측 버퍼로부터의 시리얼 신호선이 접속되고, 상기 제2의 배터리 팩의 상기 절연 버퍼의 상위측 버퍼로부터의 신호선이 상기 제2의 배터리 팩의 상기 컨트롤러와 접속되고,
    상기 제2의 배터리 팩의 상기 절연 버퍼의 하위측 버퍼에 대한 전원이 상기 제1의 배터리 팩으로부터의 전원으로부터 형성됨과 함께,
    상기 제2의 배터리 팩의 상기 절연 버퍼의 상위측 버퍼에 대한 전원이 상기 제2의 배터리 팩에 대한 상기 복수의 배터리 셀의 전압으로부터 형성되는, 배터리 시스템.
  2. 적어도 직렬로 접속된 복수의 배터리 셀과, 상기 복수의 배터리 셀의 상태를 감시하는 모니터와, 해당 모니터의 출력이 공급되는 컨트롤러와, 절연되는 입력측 및 출력측을 갖는 아이솔레이터와, 상기 복수의 배터리 셀의 전압으로부터 직류 전압을 생성하는 직류 전압 생성부를 갖는 배터리 팩과,
    제1의 상기 배터리 팩의 상기 복수의 배터리 셀로부터 제n의 상기 배터리 팩의 상기 복수의 배터리 셀이 직렬로 접속된 배터리 팩 모듈과,
    상기 배터리 팩 모듈의 상기 제1의 배터리 팩과 접속된 통합 컨트롤러
    를 포함하고,
    제(n-1)(N≥n≥2)의 상기 배터리 팩과 상기 제n의 배터리 팩 사이의 신호 전송이 순차적으로 이루어지는 배터리 시스템으로서,
    상기 제1의 배터리 팩 내지 상기 제n의 배터리 팩의 각각의 아이솔레이터의 입력측에 스위치부가 설치되고,
    상기 제n의 배터리 팩의 상기 아이솔레이터의 출력측의 일단부가 상기 제(n-1)의 배터리 팩의 상기 직류 전압 생성부의 출력측에 접속되고, 상기 아이솔레이터의 출력측의 타단부가 상기 제(n-1)의 배터리 팩의 상기 아이솔레이터의 입력측에 접속되고,
    상기 제1의 배터리 팩의 상기 아이솔레이터의 출력측이 상기 통합 컨트롤러의 입력측에 접속되고,
    상기 스위치부가 통상 온으로 되고, 상기 제1의 배터리 팩 내지 상기 제n의 배터리 팩 중 어느 것의 상기 컨트롤러에 의해, 상기 스위치부가 오프로 되는 것이 상기 통합 컨트롤러에 대하여 전달되는, 배터리 시스템.
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