KR102025284B1 - 배터리 팩 전압 검출 회로 장치 - Google Patents

배터리 팩 전압 검출 회로 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 두 개 이상의 단위 뱅크들로 구성된 적어도 하나의 그룹 뱅크를 포함하는 배터리 팩으로부터 전압 값을 검출하는 배터리 팩 전압 검출 회로 장치에 있어서, 상기 적어도 하나의 그룹 뱅크로부터 전압 값들을 입력 받고, 입력 받은 상기 전압 값들이 합산된 합산 전압 값을 생성하며, 상기 합산 전압 값을 강압하여 강압 전압 값을 생성하는 디바이딩 회로; 및 상기 적어도 하나의 그룹 뱅크와 일대일로 대응되는 입력 포트를 통해 상기 디바이딩 회로에서 생성된 상기 강압 전압 값을 입력 받는 AFE; 를 포함하는 배터리 팩 전압 검출 회로 장치가 제시된다.

Description

배터리 팩 전압 검출 회로 장치{DETECTION VOLTAGE CIRCUIT DEVICE FOR BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 팩 전압 검출 회로 장치에 관한 것으로, 특히 배터리 팩을 구성하는 복수 개의 단위 뱅크들의 전압을 인식함에 있어서, AFE의 입력 포트 하나로 복수 개의 단위 뱅크들의 전압을 인식할 수 있는 배터리 팩 전압 검출 회로 장치에 관한 것이다.
최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등과 최근의 리듐 이온 전지를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 전지는 소형, 경향으로 제작할 수 있어서, 이동 기기의 전원으로 사용된다. 또한, 리듐 이온 전지는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.
종래의 배터리 보호 회로 장치에 포함되는 배터리 팩 전압 검출 회로 장치는 복수 개의 단위 뱅크들의 직렬 연결로 구성된 배터리 팩으로부터 각각의 단위 뱅크의 전압을 검출하기 위해 단위 뱅크들의 개수에 대응되는 입력 포트를 갖는 적어도 하나의 AFE들이 마련되어야만 했다. 즉, 배터리 팩을 구성하는 단위 뱅크들의 개수가 증가할수록 AFE의 개수도 증가되어야만 했다. 이는 배터리 보호 회로 장치의 생산 단가를 증가시키며, 시스템 내에서 소비되는 전력의 증가의 원인으로 작용하였다.
따라서, 배터리 팩을 구성하는 복수 개의 단위 뱅크들의 개수가 증가하여도 최소한의 AFE의 개수로 대응할 수 있는 배터리 팩 전압 검출 회로 장치의 개발이 요구된다.
KR 10-2011-0054681 A
본 발명은 배터리 팩을 구성하는 복수 개의 단위 뱅크들의 개수와 비례하여 함께 증가하는 AFE의 개수를 줄일 수 있는 배터리 팩 전압 검출 회로 장치를 제공한다.
본 발명은 배터리 팩을 구성하는 복수 개의 단위 뱅크들의 개수와 비례하여 함께 증가하는 AFE의 개수에 따라 증가되는 소모 전력을 감소시킬 수 있는 배터리 팩 전압 검출 회로 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩 전압 검출 회로 장치는, 두 개 이상의 단위 뱅크들로 구성된 적어도 하나의 그룹 뱅크를 포함하는 배터리 팩으로부터 전압 값을 검출하는 배터리 팩 전압 검출 회로 장치에 있어서, 상기 적어도 하나의 그룹 뱅크로부터 전압 값들을 입력 받고, 입력 받은 상기 전압 값들이 합산된 합산 전압 값을 생성하며, 상기 합산 전압 값을 강압하여 강압 전압 값을 생성하는 디바이딩 회로; 및 상기 적어도 하나의 그룹 뱅크와 일대일로 대응되는 입력 포트를 통해 상기 디바이딩 회로에서 생성된 상기 강압 전압 값을 입력 받는 AFE; 를 포함할 수 있다.
상기 전압 값들은, 상기 적어도 하나의 그룹 뱅크에 포함된 단위 뱅크들을 구성하는 각각의 단위 뱅크로부터 입력되는 복수 개의 전압 값들로 구성될 수 있다.
상기 디바이딩 회로는, 상기 적어도 하나의 그룹 뱅크를 구성하는 단위 뱅크들의 개수에 비례하여 상기 강압의 정도가 결정될 수 있다.
상기 디바이딩 회로는, 상기 합산 전압 값을 상기 적어도 하나의 그룹 뱅크에 포함된 단위 뱅크들 중 정상 동작하는 하나의 단위 뱅크로부터 입력되는 전압 값과 동일한 전압 값이 될 때까지 강압할 수 있다.
상기 디바이딩 회로는, 상기 적어도 하나의 그룹 뱅크에 포함된 단위 뱅크들 중 정상 상태의 전압 값과 다른 이상 전압 값을 입력하는 단위 뱅크인 이상 단위 뱅크가 발생한 경우, 배터리 팩의 보호 동작을 위해 미리 설정된 보호 동작 전압 레벨 값의 변경을 요청하는 보호 동작 전압 레벨 변경 요청 신호를 생성하고, 생성된 상기 보호 동작 전압 레벨 변경 요청 신호를 상기 AFE를 통해 상기 보호 동작을 수행하는 보호 IC로 전달할 수 있다.
상기 디바이딩 회로는, 상기 이상 단위 뱅크가 발생한 경우, 상기 이상 단위 뱅크가 속한 그룹 뱅크의 합산 전압 값을 강압하는 정도를 상기 이상 단위 뱅크의 개수에 대응하여 변경할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 전압 검출 회로 장치는, 디바이딩 회로가 배터리 팩에 포함된 복수 개의 단위 뱅크들 중 적어도 두 개 이상의 단위 뱅크들로 그룹화된 그룹 뱅크들로부터 각 단위 뱅크의 전압 값을 입력 받아 강압하여 강압 전압 값을 생성하고, 그룹 뱅크 하나당 대응되는 하나의 출력 포트로 강압 전압 값을 출력을 수행할 수 있으므로, 복수 개의 단위 뱅크의 개수에 비례하여 함께 증가하는 AFE의 개수를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 전압 검출 회로 장치는, 복수 개의 단위 뱅크의 개수에 비례하여 함께 증가하는 AFE의 개수를 줄일 수 있으므로, 감소된 AFE의 개수만큼 소모되는 소모 전력을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 전압 검출 회로 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.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은 전기 에너지를 저장하고, 저장된 전기 에너지를 제공할 수 있다. 이러한 배터리 팩은 충전 및 방전 가능한 복수 개의 배터리 셀들을 포함할 수 있다.
또한, 배터리 팩은 소정의 개수의 배터리 셀들로 구성된 배터리 모듈로 이루어질 수 있다. 즉, 배터리 팩은 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함할 수 있으므로, 복수 개의 배터리 셀들을 포함할 수 있다.
또한, 복수 개의 배터리 모듈들이 배터리 팩을 구성하는 경우, 각각의 배터리 모듈은 배터리나 부하 등의 사양(specification)에 부합되도록 직렬 및/또는 병렬 방식의 다양한 방법을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 복수 개의 배터리 셀들이 배터리 모듈을 구성하는 경우, 각각의 배터리 셀은 직렬 및/또는 병렬 방식의 다양한 방법을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 배터리 셀의 종류가 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 배터리 셀의 종류로는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 단위 뱅크는 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 그룹 뱅크는 두 개 이상의 단위 뱅크들을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 그룹 뱅크에 포함된 복수개의 단위 뱅크들을 구성하는 각각의 단위 뱅크는 디바이딩 회로에 일대일로 대응하도록 마련된 각각의 입력포트를 통해 전압 값을 디바이딩 회로로 입력 값으로 입력할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 디바이딩 회로의 입력포트의 개수는 배터리 팩에 포함된 단위 뱅크의 개수와 동일한 개수로 마련될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 디바이딩 회로의 출력포트의 개수는 배터리 팩 전압 검출 회로 장치에 포함된 적어도 하나의 AFE의 입력포트의 총 개수 이하의 개수로 마련될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 AFE의 입력 포트의 개수는 배터리 팩의 그룹 뱅크의 총 개수 이상의 개수로 마련될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 보호 동작 전압 레벨 변경 요청 신호는 배터리 팩의 보호 동작을 위해 미리 설정된 보호 동작의 실행 시작 여부를 판단하기 위한 전압 값인 보호 동작 전압 레벨 값의 변경을 요청하는 신호이다.
본 발명의 실시 예에 따른 이상 단위 뱅크는 정상 상태 단위 뱅크가 입력하는 전압 값과 다른 전압 값인 이상 전압 값을 입력하는 단위 뱅크를 의미할 수 있다.
1. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 전압 검출 회로 장치의 일 예
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 전압 검출 회로 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 전압 검출 회로 장치(100)는 배터리 팩(110), 디바이딩 회로(120) 및 AFE(130)를 포함할 수 있다.
배터리 팩(110)은 복수 개의 단위 뱅크(112: 112a, 112b, 112c, 112n)들을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 복수 개의 단위 뱅크(112: 112a, 112b, 112c, 112n)들 중 두 개 이상의 단위 뱅크들은 그룹화되어 그룹 뱅크(111:111a, 111b)를 구성할 수 있다. 즉, 배터리 팩(110)은 적어도 하나의 그룹 뱅크(111)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 그룹 뱅크(111)에 속한 각각의 단위 뱅크는 디바이딩 회로(120)로 전압 값을 입력할 수 있다.
디바이딩 회로(120)는 배터리 팩(110)을 구성하는 복수 개의 단위 뱅크(112: 112a, 112b, 112c, 112n)들로부터 전압 값들을 입력 받을 수 있다.
그 후, 디바이딩 회로(120)는 입력 받은 전압 값들로부터 적어도 하나의 강압 전압 값을 생성할 수 있다. 여기서 강압 전압 값은 디바이딩 회로(120)가 입력 받은 전압 값들이 합산된 합산 전압 값을 생성하고, 생성된 합산 전압 값을 강압하여 생성할 수 있다.
또한, 디바이딩 회로(120)는 배터리 팩(110)을 구성하는 적어도 하나의 그룹 뱅크(112) 하나당 한 개의 강압 전압 값을 생성할 수 있다.
또한, 디바이딩 회로(120)가 합산 전압 값을 강압하는 강압의 정도는 적어도 하나의 그룹 뱅크(112)를 구성하는 단위 뱅크(112)들의 개수에 비례하여 결정될 수 있다.
또한, 디바이딩 회로(120)는 합산 전압 값을 적어도 하나의 그룹 뱅크(111)에 포함된 단위 뱅크(112)들 중 정상 동작하는 하나의 단위 뱅크로부터 입력되는 전압 값과 동일한 전압 값이 될 때까지 강압할 수 있다.
또한, 디바이딩 회로(120)는 적어도 하나의 그룹 뱅크(112)에 포함된 단위 뱅크(112)들 중 이상 단위 뱅크가 발생한 경우, 보호 동작 전압 레벨 값의 변경을 요청하는 보호 동작 전압 레벨 변경 요청 신호를 생성할 수 있다.
그 후, 디바이딩 회로(120)는 생성된 보호 동작 전압 레벨 변경 요청 신호를 AFE(130)를 통해 배터리 팩(110)을 위한 보호 동작을 수행하는 보호 IC(미도시)로 전달할 수 있다.
또한, 디바이딩 회로(120)는 정상 상태의 전압 값을 기준으로 미리 설정된 정상 전압 편차 범위를 벗어나는 전압 값이 입력된 경우, 해당 전압 값을 이상 전압 값으로 판단할 수 있다.
그 후, 디바이딩 회로(120)는 이상 전압 값을 입력하는 단위 뱅크를 이상 단위 뱅크로 인지할 수 있다.
또한, 디바이딩 회로(120)는 그룹 뱅크(111) 내에 적어도 하나의 이상 단위 뱅크가 발생된 경우, 이상 단위 뱅크가 속한 그룹 뱅크의 합산 전압 값을 발생된 이상 단위 뱅크의 개수에 대응하여 강압의 정도를 변경할 수 있다.
그 후, 디바이딩 회로(120)는 그룹 뱅크(111) 당 하나씩 생성된 강압 전압 값을 AFE(130)에 구비된 하나의 입력포트와 전기적으로 서로 연결된 하나의 출력포트를 통해 전달할 수 있다.
AFE(130)는 적어도 하나의 그룹 뱅크(112)와 일대일로 대응되는 입력 포트를 통해 디바이딩 회로(120)에서 생성된 적어도 하나의 강압 전압 값을 입력 받을 수 있다.
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 팩 전압 검출 회로 장치
110: 배터리 팩
111: 단위 뱅크
112: 그룹 뱅크
120: 디바이딩 회로
130: AFE

Claims (6)

  1. 두 개 이상의 단위 뱅크들로 구성된 적어도 하나의 그룹 뱅크를 포함하는 배터리 팩으로부터 전압 값을 검출하는 배터리 팩 전압 검출 회로 장치에 있어서,
    상기 적어도 하나의 그룹 뱅크로부터 전압 값들을 입력 받고, 입력 받은 상기 전압 값들이 합산된 합산 전압 값을 생성하며, 상기 합산 전압 값을 강압하여 강압 전압 값을 생성하는 디바이딩 회로; 및
    상기 적어도 하나의 그룹 뱅크와 일대일로 대응되는 입력 포트를 통해 상기 디바이딩 회로에서 생성된 상기 강압 전압 값을 입력 받는 AFE; 를 포함하여 구성되며,
    상기 디바이딩 회로는, 상기 적어도 하나의 그룹 뱅크에 포함된 단위 뱅크들 중 정상 상태의 전압 값과 다른 이상 전압 값을 입력하는 단위 뱅크인 이상 단위 뱅크가 발생한 경우, 배터리 팩의 보호 동작을 위해 미리 설정된 보호 동작 전압 레벨 값의 변경을 요청하는 보호 동작 전압 레벨 변경 요청 신호를 생성하고, 생성된 상기 보호 동작 전압 레벨 변경 요청 신호를 상기 AFE를 통해 상기 보호 동작을 수행하는 보호 IC로 전달하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 전압 검출 회로 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 전압 값들은,
    상기 적어도 하나의 그룹 뱅크에 포함된 단위 뱅크들을 구성하는 각각의 단위 뱅크로부터 입력되는 복수 개의 전압 값들로 구성되는 배터리 팩 전압 검출 회로 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 디바이딩 회로는,
    상기 적어도 하나의 그룹 뱅크를 구성하는 단위 뱅크들의 개수에 비례하여 상기 강압의 정도가 결정되는 배터리 팩 전압 검출 회로 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 디바이딩 회로는,
    상기 합산 전압 값을 상기 적어도 하나의 그룹 뱅크에 포함된 단위 뱅크들 중 정상 동작하는 하나의 단위 뱅크로부터 입력되는 전압 값과 동일한 전압 값이 될 때까지 강압하는 배터리 팩 전압 검출 회로 장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 디바이딩 회로는,
    상기 이상 단위 뱅크가 발생한 경우, 상기 이상 단위 뱅크가 속한 그룹 뱅크의 합산 전압 값을 강압하는 정도를 상기 이상 단위 뱅크의 개수에 대응하여 변경하는 배터리 팩 전압 검출 회로 장치.
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