KR101787639B1 - 배터리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 장치를 개시한다. 배터리 장치는, 배터리; 상기 배터리와 부하 사이의 전류 경로 사이에 설치되되, 상기 부하 측을 향해 순차적으로 설치된 제1스위치 및 제2스위치; 상기 제1스위치 및 상기 제2스위치의 구동을 제어하는 구동부; 상기 배터리와 상기 제1스위치 사이에 직접적으로 병렬 연결되어 상기 배터리의 방전 시 충전되는 캐패시터; 및 상기 제1스위치 및 상기 제2스위치의 턴오프시 상기 캐패시터에 충전된 전하를 방전시키는 방전부를 포함하고, 상기 방전부는, 상기 캐패시터와 상기 구동부 사이에 마련된 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 장치{Battery apparatus}
본 발명은 배터리 장치에 관한 것으로, 특히 돌입 전류(inrush currnet)에 의한 손상을 방지할 수 있는 배터리 장치에 관한 것이다.
가솔린이나 중유를 주연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해 발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서, 최근에는 공해 발생을 줄이기 위하여 배터리 장치(Battery apparatus)에서 출력되는 전기 에너지에 의해 동작하는 전기 자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차가 개발되고 있다.
전기 또는 하이브리드 자동차의 배터리 장치는 복수의 배터리 셀이 직병렬 연결되어 에너지를 저장 및 제공하는 배터리를 포함할 수 있다. 또한, 배터리는 충방전 회로를 포함하는 주변 회로를 포함하며, 주변 회로는 인쇄 회로 기판으로 제작된 후 배터리 셀과 결합된다. 이러한 배터리 장치는 배터리가 외부 전원과 연결되면 충방전 회로를 통해 외부 전원이 공급되어 배터리 셀이 충전되며, 배터리가 부하(load)와 연결되면 배터리 셀의 전원이 충방전 회로를 통해 부하에 공급된다. 이때, 충방전 회로는 배터리와 외부 전원 및 로드의 사이에서 배터리 셀의 충방전을 제어한다. 충방전 회로는 충전 MOSFET 스위치 및 방전 MOSFET 스위치를 포함할 수 있다.
한편, 배터리를 전원으로 이용하는 자동차 내의 전자전기 제품, 예를 들어 ECU, 모터, 전력변환장치 등의 로드는 고주파 전류가 도전선에 유기되었다. 이러한 고주파 전류는 배터리에 무리를 주게 되며, 고주파 전류가 발생되는 도전선에는 노이즈가 발생된다. 이를 해결하기 위해 모터 또는 전력변환장치 등의 부하의 전단에는 부하 캐패시터를 장착한다. 부하 캐패시터는 고주파의 스위칭 전류가 외부로 방출되는 것을 방지함으로써 안정적인 전원 공급을 보장하기 위한 수단이다.
그러나, 부하 캐패시터가 마련된 부하가 배터리에 직접 연결될 경우에는 부하에 순간적으로 돌입 전류(inrush current)가 발생하게 된다. 순간적으로 발생된 큰 돌입 전류는 충방전 스위치 및 부하 캐패시터를 손상시켜 수명을 저하시키거나 구동 불량의 원인이 될 수 있다.
한국특허공개 제2012-0067732호 한국특허등록 제10-1097272호
본 발명은 돌입 전류에 의한 충방전 스위치의 손상을 방지할 수 있는 배터리 장치를 제공한다.
본 발명은 부하 캐패시터의 전류 유입 속도를 줄여 부하 캐패시터의 손상을 방지할 수 있는 배터리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 배터리 장치는 배터리; 상기 배터리의 충방전을 제어하는 충방전 스위치부; 상기 배터리의 방전 시 충전되는 프리차지부; 및 상기 프리차지부에 충전된 전하를 방전시키는 방전부를 포함한다.
상기 충방전 스위치는 상기 배터리와 부하 사이에 마련된 제 1 및 제 2 스위치를 포함한다.
상기 부하와 병렬 연결된 부하 캐패시터를 더 포함한다.
상기 제 1 및 제 2 스위치를 제어하는 구동부를 더 포함한다.
상기 구동부는, 상기 배터리의 상태를 검출하는 상태 검출부; 상기 상태 검출부의 검출 데이터를 이용하여 상기 충방전 스위치부를 구동시키기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부; 및 상기 제어 신호를 상기 충방전 스위치부에 출력하는 신호 출력부를 포함한다.
상기 구동부는 상기 상태 검출부의 검출 데이터와 기준 데이터를 비교하여 상기 제 1 및 제 2 스위치를 제어한다.
상기 프리차지부는 상기 배터리와 제 1 스위치 사이에 마련된 적어도 하나의 캐패시터를 포함한다.
상기 적어도 하나의 캐패시터는 상기 제 1 및 제 2 스위치가 턴온되어 상기 배터리가 방전될 때 충전된다.
상기 프리차지부는 상기 부하 캐패시터보다 먼저 충전되어 상기 부하 캐패시터의 충전 시간을 조절한다.
상기 방전부는 상기 프리차지부와 구동부 사이에 마련된 다이오드를 포함한다.
상기 다이오드는 상기 제 1 및 제 2 스위치가 턴오프된 후 상기 프리차지부에 충전된 전하를 방전시킨다.
본 발명의 실시 예들에 따른 배터리 장치는 배터리와 충방전 스위치부 사이에 프리차지부 및 방전부가 마련될 수 있다. 프리차지부가 마련됨으로써 방전 스위치가 턴온되어 배터리가 방전될 때 부하 캐패시터의 충전을 느리게 할 수 있어 돌입 전류에 따른 부하 캐패시터 및 충방전 스위치부의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 방전부는 방전 스위치가 턴오프될 때 프리차지부에 충전된 전하를 방전시킴으로써 충방전 스위치부의 구동을 빠르게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 장치의 구성도.
도 2는 종래 및 본 발명의 배터리 장치의 구동 파형도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 장치의 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
1. 배터리 장치의 일 예
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 장치는 전기 에너지를 저장 및 제공하는 배터리(100)와, 배터리(100)로부터 전기 에너지를 제공받는 부하(200)와, 배터리(100)와 부하(200) 사이에 마련되어 배터리(100)의 충방전을 제어하는 충방전 스위치부(300)와, 충반전 스위치부(300)의 구동을 제어하는 구동부(400)와, 배터리(100)의 방전 시 프리차지되는 프리차지부(500)와, 프리차지부(500)의 전하를 방전시키는 방전부(600)를 포함할 수 있다. 또한, 부하(200)에 병렬 연결된 부하 캐패시터(Ci)와, 충방전 스위치부(300)를 보호하는 보호부(700)를 더 포함할 수 있다.
배터리(100)는 전기 에너지를 저장하고 제공한다. 이러한 배터리(100)는 충전 및 방전 가능한 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 또한, 배터리(100)는 소정 수의 배터리 셀이 배터리 모듈을 이룰 수 있다. 즉, 배터리(100)는 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함할 수 있고, 배터리 모듈은 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 모듈은 배터리(100)나 부하(200) 등의 스펙(specification)에 부합되도록 다양한 방법으로 직렬 및/또는 병렬 연결될 수 있고, 복수의 배터리 셀 또한 직렬 및/또는 병렬 연결될 수 있다. 여기서, 배터리 셀의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 구성할 수 있다.
부하(200)는 배터리(100)를 충전하기 위한 충전부를 포함할 수 있고, 배터리(100)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 구동되는 전기전자 제품을 포함할 수 있다. 충전부는 배터리(100)를 충전하기 위한 충전기 및 커넥터를 포함할 수 있다. 또한, 전기전자 제품은 예를 들어 배터리(100)로부터 전기 에너지를 제공받아 구동될 수 있는 전기 자동차 내의 모터를 포함할 수 있고, 배터리(100)로부터 제공되는 전기 에너지를 변환시키는 변환 장치를 포함할 수 있다. 또한, 부하(200)는 전기 자동차 뿐만 아니라 스마트 폰 등 충방전 가능한 배터리(100)에 의해 구동되는 다양한 전기전자 제품을 포함할 수 있다. 한편, 부하(200)와 병렬 연결되어 부하 캐패시터(Ci)가 마련될 수 있다. 부하 캐패시터(Ci)는 고주파의 스위칭 전류가 외부로 방출되는 것을 방지함으로써 안정적인 전원 공급을 보장하기 위해 마련될 수 있다.
충방전 스위치부(300)는 배터리(100)와 부하(200) 사이의 전류 경로 사이에 마련되어 배터리(100)의 충전 및 방전을 제어한다. 이러한 충방전 스위치부(300)는 제 1 스위치(310) 및 제 2 스위치(320)를 포함할 수 있다. 즉, 충방전 스위치부(300)는 배터리(100)와 부하(200) 사이에 마련되는데, 제 1 스위치(310)가 배터리(100) 측에 마련되고, 제 2 스위치(320)가 부하(200) 측에 마련될 수 있다. 제 1 및 제 2 스위치(310, 320)는 배터리(100)의 충전 및 방전 시 동시에 구동될 수 있고, 어느 하나가 구동될 수도 있다.
제 1 스위치(310)는 제 1 FET(311) 및 제 1 기생 다이오드(312)를 포함할 수 있다. 제 1 FET(311)는 드레인 단자와 소오스 단자가 배터리(100)의 전류 경로, 즉 제 1 노드(Q1)와 제 2 노드(Q2) 사이에 마련된다. 또한, 제 1 FET(311)는 게이트 단자가 구동부(400)와 연결된다. 이때, 제 1 FET(311)의 게이트 단자는 보호부(700)의 제 1 저항(R1)을 통해 구동부(400)와 연결될 수 있다. 따라서, 제 1 FET(311)는 구동부(400)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 구동되며, 충전 시 배터리(100)로 전류를 인가하고 방전 시 배터리(100)의 방전 전류를 부하(200)에 인가시키는 역할을 한다. 제 1 기생 다이오드(312)는 제 1 FET(311)에 병렬 연결된다. 즉, 제 1 기생 다이오드(312)는 제 1 FET(311)의 소오스 단자와 드레인 단자 사이에 순방향으로 연결된다. 이러한 제 1 기생 다이오드(312)는 제 1 FET(311)가 턴온되어 배터리(100)의 충전 및/또는 방전 시 충전 전류의 경로를 차단한다. 따라서, 제 1 기생 다이오드(312)에 의해 배터리(100)가 충전과 방전이 동시에 진행되는 현상이 방지되어 배터리(100)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
제 2 스위치(320)는 제 2 FET(321) 및 제 2 기생 다이오드(322)를 포함할 수 있다. 제 2 FET(321)는 소오스 단자와 드레인 단자가 배터리(100)의 전류 경로, 즉, 제 2 노드(Q2)와 제 3 노드(Q3) 사이에 마련된다. 또한, 제 2 FET(321)는 게이트 단자가 구동부(400)와 연결된다. 이때, 제 2 FET(321)의 게이트 단자는 보호부(700)의 제 2 저항(R2)을 통해 구동부(400)와 연결될 수 있다. 따라서, 제 2 FET(321)는 구동부(400)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 구동되며, 충전 시 배터리(100)로 전류를 인가하고 방전 시 배터리(100)의 방전 전류를 부하(200)에 인가시키는 역할을 한다. 제 2 기생 다이오드(322)는 제 2 FET(321)에 병렬 연결된다. 즉, 제 2 기생 다이오드(322)는 제 2 FET(321)의 소오스 단자와 드레인 단자 사이에 순방향으로 연결된다. 이러한 제 2 기생 다이오드(322)는 배터리(100)의 충전 및/또는 방전 시 충전 전류의 경로를 차단한다. 따라서, 제 2 기생 다이오드(322)에 의해 배터리(100)가 충전과 방전이 동시에 진행되는 현상이 방지되어 배터리(100)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
구동부(400)는 충방전 스위치부(300)를 구동시키기 위한 제어 신호를 출력한다. 즉, 구동부(400)는 제 1 FET(311)의 게이트 단자와 제 2 FET(321)의 게이트 단자에 연결되어 제 1 및 제 2 FET(311, 321)를 각각 구동시킨다. 구동부(400)는 배터리(100) 충전 및 방전 시 제 1 및 제 2 FET(311, 321)를 각각 턴온시키고, 그 이외의 경우에는 각각 턴오프시킬 수 있다. 이때, 제 1 및 제 2 FET(311, 321)를 턴온시키는 제어 신호는 로직 하이 신호일 수 있고, 제 1 및 제 2 FET(311, 321)를 턴오프시키는 제어 신호는 로직 로우 신호일 수 있다. 한편, 구동부(400)는 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS) 내에 마련될 수 있다.
프리차지부(500)는 배터리(100)와 방전 스위치(310) 사이에 마련될 수 있다. 이러한 프리차지부(500)는 제 1 FET(311)의 게이트 단자와 드레인 단자 사이에 연결된 적어도 하나의 캐패시터(Cs)를 포함할 수 있다. 즉, 적어도 하나의 캐패시터(C)는 제 1 노드(Q1)와 제 4 노드(Q4) 사이에 마련된다. 이때, 캐패시터(Cs)가 복수 마련되는 경우 제 1 노드(Q1)와 제 4 노드(Q4) 사이에 병렬 연결될 수 있다. 이러한 적어도 하나의 캐패시터(Cs)를 포함하는 프리차지부(500)는 제 1 및 제 2 스위치(310, 320)가 턴온될 때 부하 캐패시터(Ci)의 전압이 상승하는 기울기를 제어하여 돌입 전류를 방지할 수 있도록 한다. 즉, 제 1 및 제 2 스위치(320, 320)가 턴온되어 배터리(100)가 방전할 때 캐패시터(Cs)를 포함하는 프리차지부(500)가 충전된 후 부하 캐패시터(Ci)가 충전되므로 부하 캐패시터(Ci)가 급격히 충전되지 않도록 함으로써 돌입 전류를 방지할 수 있다. 따라서, 돌입 전류에 따른 충방전 스위치부(300)의 손상을 방지할 수 있고, 부하 캐패시터(Ci)의 수명을 증가시킬 수 있다. 여기서, 프리차지부(500)는 캐패시터(Cs)의 용량 또는 캐패시터(Cs)의 수에 따라 부하 캐패시터(Ci)의 전압 상승 기울기를 조절할 수 있다. 즉, 캐패시터(Cs)의 용량이 클수록 부하 캐패시터(Ci)의 충전 시간을 길게 할 수 있으며, 캐패시터(Cs)의 수가 증가할수록 부하 캐패시터(Ci)의 충전 시간을 길게 할 수 있다.
방전부(600)는 프리차지부(500)에 충전된 전하를 방전시키기 위해 마련된다. 방전부(600)는 다이오드(D1)를 포함할 수 있다. 이러한 방전부(600)는 프리차지부(500)와 구동부(400) 사이에 마련될 수 있다. 즉, 다이오드(D1)는 제 4 노드(Q4)와 제 6 노드(Q6) 사이에 마련될 수 있다. 방전부(600)는 제 1 및 제 2 스위치(310, 320)를 턴오프시킬 때 프라차지부(500), 즉 캐패시터(Cs)에 충전된 전하를 방전시켜 턴오프가 빠르게 이루어질 수 있도록 한다.
한편, 충방전 스위치부(300)를 보호하기 위한 보호부(700)가 더 마련될 수 있다. 보호부(700)는 복수의 저항(R1 내지 R4)를 포함할 수 있다. 제 1 저항(R1)은 제 1 FET(311)의 게이트 단자와 구동부(400) 사이, 즉 제 4 노드(Q4)와 제 6 노드(Q6) 사이에 연결되고, 제 2 저항(R2)는 제 2 FET(321)의 게이트 단자와 구동부(400) 사이, 즉 제 2 노드(Q2)와 제 4 노드(Q4) 사이에 연결된다. 또한, 제 3 저항(R3)은 제 1 FET(311)의 게이트 단자와 소오스 단자 사이, 즉 제 5 노드(Q5)와 제 6 노드(Q6) 사이에 연결되고, 제 4 저항(R4)는 제 2 FET(321)의 게이트 단자와 소오스 단자 사이, 즉 제 2 노드(Q2)와 제 5 노드(Q5) 사이에 연결된다. 여기서, 제 1 및 제 2 저항(R1 및 R2)는 구동부(400)에서 출력되는 신호의 임펄스(impulse) 성분을 흡수하는 역할을 하여 각각 제 1 및 제 2 FET(311, 321)을 보호하는 역할을 한다. 또한, 제 3 및 제 4 저항(R3 및 R4)는 제 1 및 제 2 FET(311, 321)의 게이트 단자와 소오스 단자 사이의 음의 전압차를 형성하여 소오스 단자에서 드레인 단자로 흐르는 초기 전류량을 조절하는 역할을 한다.
2. 배터리 장치의 구동 방법
상기한 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 장치의 구동 방법을 설명하면 다음과 같다.
배터리(100)의 충전 시 부하(200) 측이 커넥터를 이용하여 전원 공급 장치와 연결되고, 구동부(400)는 충방전 스위치부(300)의 제 1 및 제 2 스위치(310, 320)에 로직 하이 레벨의 제어 신호를 출력한다. 이에 따라 제 1 스위치(310)의 제 1 FET(311)와 제 2 스위치(320)의 제 2 FET(321)가 턴오프된다. 따라서, 충전기로부터 전원이 배터리(100)에 인가되어 배터리(100)가 충전된다. 이때, 제 1 스위치(310)의 제 1 기생 다이오드(312)가 배터리(100)의 방전 전류의 경로를 차단한다
또한, 부하(200)에 전기 에너지를 공급하기 위해 배터리(100)의 방전 시 구동부(400)는 충방전 스위치부(300)의 제 1 및 제 2 스위치(310, 320)에 로직 하이 레벨의 제어 신호를 출력한다. 이에 따라 제 1 및 제 2 FET(311, 321)가 각각 턴온된다. 따라서, 배터리(100)로부터 부하(200)로 전기 에너지가 제공되는데, 이때 프리차지부(500)의 적어도 하나의 캐패시터(Cs)가 충전된 후 부하 캐패시터(Ci)가 충전된다. 즉, 배터리(100)의 전하가 부하 캐패시터(Ci)를 충전시키기 이전에 캐패시터(Cs)가 충전된다. 따라서, 부하 캐패시터(Ci)의 전압 상승 속도, 즉 충전 속도를 조절할 수 있다. 그에 따라 부하 캐패시터(Ci)의 급격한 충전에 의한 충방전 스위치부(300)의 손상을 방지할 수 있고, 충방전 스위치부(300)의 손상을 방지할 수 있다. 한편, 배터리(100)의 방전 시 제 2 스위치(320)의 제 2 기생 다이오드(322)가 배터리(100)의 충전 전류의 경로를 차단한다.
부하(200)에 전하의 공급이 완료되면, 구동부(400)는 제 1 및 제 2 스위치(310, 320)에 로직 로우 레벨의 제어 신호를 출력하여 제 1 및 제 2 FET(311, 321)을 턴오프시킨다. 이때, 방전부(600)가 프리차지부(500)에 충전된 전하를 방전시킬 수 있다. 즉, 다이오드(D1)를 포함하는 방전부(600)가 프리차지부(500)와 구동부(400) 사이에 마련되고 구동부(400)가 제 1 및 제 2 FET(311, 321)를 턴오프시키기 위해 로직 로우 레벨의 신호를 출력하므로 방전부(600)는 프리차지부(500)에 충전된 전하를 구동부(400)를 통해 방전시키게 된다. 따라서, 제 1 및 제 2 스위치(310, 320)의 턴오프가 빠르게 이루어질 수 있게 된다. 또한, 제 1 및 제 2 FET(311, 321)가 턴오프됨에 따라 부하 캐패시터(Ci)에 충전된 전하가 방전된다.
3. 본 발명 및 종래의 비교
도 2는 종래의 배터리 장치와 본 발명에 따른 배터리 장치의 배터리 방전 시 부하 캐패시터의 전압 파형을 도시한 도면이다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 장치는 프리차지부 및 방전부가 더 마련된다. 도 2(a)에 도시된 바와 같이 종래의 배터리 장치는 배터리 방전 시 돌입 전류에 의해 부하 캐패시터가 급격히 충전된다. 그러나, 도 2(b)에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 배터리 장치는 부하 캐패시터가 제한된 전류에 의해 서서히 충전되는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 장치는 프리차지부가 마련되어 배터리 방전 시 프리차지부가 먼저 충전된 후 부하 캐패시터가 충전되기 때문에 부하 캐패시터의 충전 속도를 종래보다 느리게 할 수 있다. 한편, 방전 스위치를 턴오프할 경우에는 종래와 본원 발명의 부하 캐패시터의 방전 속도가 거의 동일하다.
4. 배터리 장치의 다른 예
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 장치의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 장치는 전기 에너지를 저장 및 제공하는 배터리(100)와, 배터리(100)로부터 전기 에너지를 제공받는 부하(200)와, 배터리(100)와 부하(200) 사이에 마련되어 배터리(100)의 충방전을 제어하는 충방전 스위치부(300)와, 충반전 스위치부(300)의 구동을 제어하며, 상태 검출부(410), 제어부(420) 및 신호 출력부(430)를 포함하는 구동부(400)와, 배터리(100)의 방전 시 프리차지되는 프리차지부(500)와, 프리차지부(500)의 전하를 방전시키는 방전부(600)와, 부하(200)에 병렬 연결된 부하 캐패시터(Ci)와, 충방전 스위치부(300)를 보호하는 보호부(700)를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시 예는 구동부(400)가 상태 검출부(410), 제어부(420) 및 신호 출력부(430)를 포함한다. 또한, 상태 검출부(410), 제어부(420) 및 신호 출력부(430)를 포함하는 구동부(400)는 배터리의 상태를 관리하는 배터리 관리 시스템 내에 마련될 수 있다. 즉, 배터리 관리 시스템의 적어도 일부를 이용하여 배터리(100)의 충방전을 제어할 수 있다.
상태 검출부(410)는 배터리(100)의 적어도 일 영역에 마련되어 배터리(100)의 상태를 검출한다. 예를 들어, 상태 검출부(410)는 배터리(100)의 전압, 온도 및 전류 등을 측정한다. 이러한 상태 검출부(410)는 배터리의 전압을 측정하는 전압 측정부(미도시), 배터리의 온도를 측정하는 온도 측정부(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 상태 검출부(410)는 배터리의 전류를 측정하는 전류 측정부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 전압 측정부는 예를 들어 배터리(100)의 일단 및 타단, 즉 양극 단자 및 음극 단자에 연결되어 배터리(100)의 전압을 측정할 수 있는데, 배터리(100)의 양극 단자와 음극 단자의 전압차를 측정함으로써 배터리(100)의 전압 상태에 측정할 수 있다. 또한, 온도 측정부는 배터리(100)의 적어도 일 영역에 마련되어 배터리(100)의 적어도 일 영역의 온도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 온도 측정부는 복수의 배터리 모듈에 각각 연결되어 각 배터리 모듈의 온도를 측정할 수 있고, 배터리(100)의 복수의 영역에 마련되어 각 영역의 온도를 측정할 수 있다.
제어부(420)는 상태 검출부(410)와 연결되어 상태 검출부(410)로부터 배터리(100)의 상태 데이터를 입력한다. 또한, 제어부(420)는 배터리(100)의 상태 데이터에 따른 제어 신호를 생성하여 신호 출력부(430)로 공급한다. 즉, 제어부(420)는 상태 검출부(410)에 의해 검출된 배터리(100)의 전압 및 온도 등의 데이터를 이용하여 충방전 스위치부(300)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 한편, 제어부(420)는 배터리(100)의 상태에 따른 제어 신호를 생성하기 위해 저장부(미도시)에 저장된 데이터를 참조할 수 있다. 예를 들어, 저장부에는 배터리(100)의 전압, 온도와 그에 따른 배터리(100)의 충방전량이 저장된 룩업 테이블이 마련되고, 제어부(420)는 상태 검출부(410)로부터 입력한 전압 및 온도 등의 데이터를 룩업 테이블에 저장된 데이터와 매칭하여 그에 따른 배터리(100)의 충방전량에 따른 충방전 제어 신호를 생성한다. 즉, 제어부(420)는 상태 제어부(410)의 검출 데이터를 저장부의 기준 데이터와 비교하여 배터리(100)가 과충전 상태일 경우 제 1 및 제 2 스위치(310, 320)를 구동시키기 위한 제어 신호를 생성하고 배터리(100)의 충전량이 부족할 경우 제 1 및 제 2 스위치(310, 320)를 구동시키기 위한 제어 신호를 생성한다. 이렇게 배터리(100)의 상태에 따라 배터리(100)의 충방전량을 제어함으로써 배터리(100)를 최적의 조건에서 관리할 수 있다. 예를 들어, 배터리(100)의 과방전, 만방전, 만충전 및 과충전 등의 상태에 따라 배터리(100)의 충방전량을 제어함으로써 배터리(100)를 최적의 조건에서 관리할 수 있다.
신호 출력부(430)는 제 1 스위치(310)에 제어 신호를 출력하는 제 1 신호 출력부(431)와, 제 2 스위치(320)에 제어 신호를 출력하는 제 2 신호 출력부(432)를 포함할 수 있다. 제 1 신호 출력부(431)는 제 1 저항(R1)을 통해 제 1 FET(311)의 게이트 단자에 연결되어 제어부(420)의 제어 신호에 따라 제 1 FET(311)의 턴온 및 턴오프를 제어할 수 있다. 즉, 제 1 신호 출력부(421)는 배터리(100)의 과방전, 만방전, 만충전 및 과충전에 따라 출력되는 제어 신호에 따라 제 1 FET(311)를 턴온 또는 턴오프시킨다. 또한, 제 2 신호 출력부(432)는 제 2 저항(R2)를 통해 제 2 FET(321)의 게이트 단자에 연결되어 전압 검출부(410)의 제어 신호에 따라 제 2 FET(321)의 턴온 및 턴오프를 제어할 수 있다. 즉, 제 2 신호 출력부(432)는 배터리(100)의 과방전, 만방전, 만충전 및 과충전에 따라 출력되는 제어 신호에 따라 제 2 FET(321)를 턴온 또는 턴오프시킨다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 배터리 200 : 부하
300 : 충방전 스위치부 400 : 구동부
500 : 프리차지부 600 : 방전부

Claims (11)

  1. 배터리;
    상기 배터리와 부하 사이의 전류 경로 사이에 설치되되, 상기 부하 측을 향해 순차적으로 설치된 제1스위치 및 제2스위치;
    상기 제1스위치 및 상기 제2스위치의 구동을 제어하는 구동부;
    상기 배터리와 상기 제1스위치 사이에 직접적으로 병렬 연결되어 상기 배터리의 방전 시 충전되는 캐패시터; 및
    상기 제1스위치 및 상기 제2스위치의 턴오프시 상기 캐패시터에 충전된 전하를 방전시키는 방전부를 포함하고,
    상기 방전부는, 상기 캐패시터와 상기 구동부 사이에 마련된 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 부하와 병렬 연결된 부하 캐패시터를 더 포함하는 배터리 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 구동부는,
    상기 배터리의 상태를 검출하는 상태 검출부;
    상기 상태 검출부의 검출 데이터를 이용하여 상기 제1 및 제2스위치를 구동시키기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부; 및
    상기 제어 신호를 상기 제1 및 제2스위치에 출력하는 신호 출력부를 포함하는 배터리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 구동부는 상기 상태 검출부의 검출 데이터와 기준 데이터를 비교하여 상기 제 1 및 제 2 스위치를 제어하는 배터리 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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