KR102042392B1 - 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전자 시스템 - Google Patents

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김성민
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Abstract

에너지 저장 시스템은 재충전 가능한 배터리, 전류 센서, 배터리 관리 시스템, 릴레이 스위치 모듈, 제1 스위치, 물리적 스위치, 및 DC-DC 컨버터를 포함한다. 전류 센서는 제1 외부 단자와 배터리의 음의 단자 사이에 연결되고, 배터리를 통해 흐르는 배터리 전류의 세기를 감지한다. 배터리 관리 시스템은 배터리의 전압 및 온도를 모니터링하고, 배터리의 전압 및 배터리의 온도 중의 적어도 하나에 기초하여 제1 제어 신호를 생성하고, 전류 센서로부터 수신되는 배터리 전류의 세기에 기초하여 제2 제어 신호를 생성한다. 릴레이 스위치 모듈은 제2 외부 단자와 배터리의 양의 단자 사이에 연결되고, 제1 제어 신호에 기초하여 개폐된다. 제1 스위치는 배터리의 양의 단자와 제2 외부 단자에 연결되는 제1 노드 사이에 연결되고, 제2 제어 신호에 기초하여 개폐된다. 물리적 스위치는 배터리의 양의 단자와 제1 노드 사이에 연결되고, 물리적으로 누르는 힘에 기초하여 개폐된다. DC-DC 컨버터는 제1 노드에 연결되는 전압 입력 단자 및 접지 전압에 연결되는 접지 단자를 포함하고, 전압 입력 단자를 통해 입력되는 전압을 배터리 관리 시스템을 구동하기 위한 구동 전압으로 변환하여 배터리 관리 시스템에 제공한다.

Description

에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전자 시스템{ENERGY STORAGE SYSTEM AND ELECTRONIC SYSTEM HAVING THE SAME}
본 발명은 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소비 전력을 감소시킬 수 있는 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전자 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)은 배터리의 상태를 모니터링하여 상기 배터리의 방전 동작 및 충전 동작을 제어하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)을 포함한다.
종래의 배터리 관리 시스템은 배터리로부터 전원을 공급받아 동작하고, 항상 턴온 상태를 유지한다.
따라서 종래의 에너지 저장 시스템은 배터리가 거의 소모된 경우에도 배터리 관리 시스템이 배터리로부터 지속적으로 전력을 사용함으로써 배터리의 방전을 촉진하고 배터리의 과방전을 초래하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 에너지 저장 시스템은 배터리가 방전 동작이나 충전 동작을 수행하지 않는 대기 상태에 있는 경우에도 배터리의 상태를 모니터링하기 위해 배터리로부터 지속적으로 전력을 사용함으로써 배터리의 전력을 낭비하게 되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 에너지 저장 시스템은 배터리 관리 시스템이 배터리로부터 사용하는 대기 전력에 의한 배터리의 과방전에도 무방비 상태로 노출되어 있다는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 배터리의 소비 전력을 감소시킬 수 있는 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 배터리의 소비 전력을 감소시킬 수 있는 에너지 저장 시스템을 포함하는 전자 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은 재충전 가능한 배터리, 전류 센서, 배터리 관리 시스템, 릴레이 스위치 모듈, 제1 스위치, 물리적 스위치, 및 DC-DC 컨버터를 포함한다. 상기 전류 센서는 제1 외부 단자와 상기 배터리의 음의 단자 사이에 연결되고, 상기 배터리를 통해 흐르는 배터리 전류의 세기를 감지한다. 상기 배터리 관리 시스템은 상기 배터리의 전압 및 온도를 모니터링하고, 상기 배터리의 전압 및 상기 배터리의 온도 중의 적어도 하나에 기초하여 제1 제어 신호를 생성하고, 상기 전류 센서로부터 수신되는 상기 배터리 전류의 세기에 기초하여 제2 제어 신호를 생성한다. 상기 릴레이 스위치 모듈은 제2 외부 단자와 상기 배터리의 양의 단자 사이에 연결되고, 상기 제1 제어 신호에 기초하여 개폐된다. 상기 제1 스위치는 상기 배터리의 양의 단자와 상기 제2 외부 단자에 연결되는 제1 노드 사이에 연결되고, 상기 제2 제어 신호에 기초하여 개폐된다. 상기 물리적 스위치는 상기 배터리의 양의 단자와 상기 제1 노드 사이에 연결되고, 물리적으로 누르는 힘에 기초하여 개폐된다. 상기 DC-DC 컨버터는 상기 제1 노드에 연결되는 전압 입력 단자 및 접지 전압에 연결되는 접지 단자를 포함하고, 상기 전압 입력 단자를 통해 입력되는 전압을 상기 배터리 관리 시스템을 구동하기 위한 구동 전압으로 변환하여 상기 배터리 관리 시스템에 제공한다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템은 에너지 저장 시스템, 로드(load), 전원 스위치, 및 충전 전원을 포함한다. 상기 에너지 저장 시스템은 제1 외부 단자 및 제2 외부 단자를 포함한다. 상기 로드는 상기 제1 외부 단자 및 상기 제2 외부 단자 사이에 연결되고, 전력을 소비한다. 상기 충전 전원은 상기 전원 스위치를 통해 상기 제1 외부 단자 및 상기 제2 외부 단자 사이에 연결되고, 상기 전원 스위치가 턴온되는 경우 상기 에너지 저장 시스템에 전력을 공급한다. 상기 에너지 저장 시스템은 재충전 가능한 배터리, 전류 센서, 배터리 관리 시스템, 릴레이 스위치 모듈, 제1 스위치, 물리적 스위치, 및 DC-DC 컨버터를 포함한다. 상기 전류 센서는 상기 제1 외부 단자와 상기 배터리의 음의 단자 사이에 연결되고, 상기 배터리를 통해 흐르는 배터리 전류의 세기를 감지한다. 상기 배터리 관리 시스템은 상기 배터리의 전압 및 온도를 모니터링하고, 상기 배터리의 전압 및 상기 배터리의 온도 중의 적어도 하나에 기초하여 제1 제어 신호를 생성하고, 상기 전류 센서로부터 수신되는 상기 배터리 전류의 세기에 기초하여 제2 제어 신호를 생성한다. 상기 릴레이 스위치 모듈은 상기 제2 외부 단자와 상기 배터리의 양의 단자 사이에 연결되고, 상기 제1 제어 신호에 기초하여 개폐된다. 상기 제1 스위치는 상기 배터리의 양의 단자와 상기 제2 외부 단자에 연결되는 제1 노드 사이에 연결되고, 상기 제2 제어 신호에 기초하여 개폐된다. 상기 물리적 스위치는 상기 배터리의 양의 단자와 상기 제1 노드 사이에 연결되고, 물리적으로 누르는 힘에 기초하여 개폐된다. 상기 DC-DC 컨버터는 상기 제1 노드에 연결되는 전압 입력 단자 및 접지 전압에 연결되는 접지 단자를 포함하고, 상기 전압 입력 단자를 통해 입력되는 전압을 상기 배터리 관리 시스템을 구동하기 위한 구동 전압으로 변환하여 상기 배터리 관리 시스템에 제공한다.
본 발명의 실시예들에 따른 에너지 저장 시스템에 포함되는 배터리 관리 시스템은 배터리가 대기 상태에 진입하는 경우 배터리의 상태를 모니터링하는 동작을 중단하고 스스로 셧다운(shut down)되므로, 에너지 저장 시스템의 소비 전력은 효과적으로 감소될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 에너지 저장 시스템은 배터리가 과방전 상태가 되는 경우에도 DC-DC 컨버터 및 배터리 관리 시스템을 강제로 턴오프시킴으로써, 과방전으로 인해 발생할 수 있는 문제점을 효과적으로 차단할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 전자 시스템에 포함되는 릴레이 스위치 모듈의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 전자 시스템이 도 2에 도시된 릴레이 스위치 모듈을 포함하는 경우, 방전 동작 수행 시 형성되는 전류 경로를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 전자 시스템이 도 2에 도시된 릴레이 스위치 모듈을 포함하는 경우, 충전 동작 수행 시 형성되는 전류 경로를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 전자 시스템에 포함되는 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)이 제2 제어 신호를 생성하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1의 전자 시스템에 포함되는 DC-DC 컨버터 및 배터리 관리 시스템이 웨이크업(wake up)되는 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1의 전자 시스템에 포함되는 DC-DC 컨버터 및 배터리 관리 시스템이 웨이크업(wake up)되는 동작의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 9는 도 8의 에너지 저장 시스템에 포함되는 제4 스위치의 일 예를 나타내는 회로도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 전자 시스템(10)은 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)(100), 로드(LOAD)(200), 전원 스위치(310), 및 충전 전원(CHARGING POWER SUPPLY)(300)을 포함한다.
에너지 저장 시스템(100)은 음의 전극에 상응하는 제1 외부 단자(ED1) 및 양의 전극에 상응하는 제2 외부 단자(ED2)를 포함한다.
로드(200)는 전력을 소비하는 전자 장치에 상응한다. 본 발명에서 로드(200)는 특정 종류의 전자 장치에 한정되지 않으며, 전력을 소비하여 동작하는 임의의 종류의 전자 장치일 수 있다.
로드(200)가 에너지 저장 시스템(100)의 제1 외부 단자(ED1)와 제2 외부 단자(ED2) 사이에 연결되는 경우, 에너지 저장 시스템(100)은 로드(200)에 전력을 제공하는 방전 동작을 수행하고, 로드(200)는 에너지 저장 시스템(100)으로부터 제공되는 전력을 사용하여 동작할 수 있다.
충전 전원(300)은 전원 스위치(310)를 통해 에너지 저장 시스템(100)의 제1 외부 단자(ED1)와 제2 외부 단자(ED2) 사이에 연결될 수 있다.
전원 스위치(310)가 턴온되는 경우, 충전 전원(300)은 에너지 저장 시스템(100)에 전력을 제공하고, 에너지 저장 시스템(100)은 충전 전원(300)으로부터 제공되는 전력을 내부적으로 저장하는 충전 동작을 수행할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(100)은 배터리(BATTERY)(110), 전류 센서(CURRENT SENSOR)(120), 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)(130), DC-DC 컨버터(DC-DC CONVERTER)(140), 릴레이 스위치 모듈(RELAY SWITCH MODULE)(150), 제1 스위치(160), 및 물리적 스위치(170)를 포함할 수 있다.
배터리(110)는 재충전 가능한 복수의 배터리 셀들을 포함할 수 있다.
제1 외부 단자(ED1)와 제2 외부 단자(ED2) 사이에 로드(200)가 연결되는 경우, 배터리(110)는 로드(200)에 전력을 제공하는 방전 동작을 수행할 수 있다.
제1 외부 단자(ED1)와 제2 외부 단자(ED2) 사이에 충전 전원(300)이 연결되는 경우, 배터리(110)는 충전 전원(300)으로부터 제공되는 전력을 내부적으로 저장하는 충전 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 배터리(110)는 리튬 이온 배터리일 수 있다.
그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 실시예들에 따라서 배터리(110)는 다양한 종류의 2차 전지로 구현될 수 있다.
전류 센서(120)는 제1 외부 단자(ED1)와 배터리(110)의 음의 단자(111) 사이에 연결될 수 있다.
전류 센서(120)는 배터리(110)를 통해 흐르는 배터리 전류의 세기(CI)를 감지하고, 감지된 배터리 전류의 세기(CI)를 배터리 관리 시스템(130)에 제공할 수 있다.
예를 들어, 배터리(110)가 상기 방전 동작을 수행하는 경우, 전류 센서(120)는 제1 외부 단자(ED1)에서 배터리(110)의 음의 단자(111)로 흐르는 전류의 세기를 측정하여 배터리 전류의 세기(CI)로서 배터리 관리 시스템(130)에 제공할 수 있다.
한편, 배터리(110)가 상기 충전 동작을 수행하는 경우, 전류 센서(120)는 배터리(110)의 음의 단자(111)에서 제1 외부 단자(ED1)로 흐르는 전류의 세기를 측정하여 배터리 전류의 세기(CI)로서 배터리 관리 시스템(130)에 제공할 수 있다.
릴레이 스위치 모듈(150)은 제2 외부 단자(ED2)와 배터리(110)의 양의 단자(112) 사이에 연결될 수 있다.
릴레이 스위치 모듈(150)은 배터리 관리 시스템(130)으로부터 수신되는 제1 제어 신호(CONS1)에 기초하여 개폐되어 배터리(110)의 양의 단자(112)를 제2 외부 단자(ED2)에 선택적으로 연결할 수 있다.
예를 들어, 릴레이 스위치 모듈(150)은 제1 제어 신호(CONS1)가 제1 논리 레벨을 갖는 경우 턴온되어 배터리(110)의 양의 단자(112)를 제2 외부 단자(ED2)에 전기적으로 연결할 수 있다.
이에 반해, 릴레이 스위치 모듈(150)은 제1 제어 신호(CONS1)가 제2 논리 레벨을 갖거나 배터리 관리 시스템(130)으로부터 제1 제어 신호(CONS1)의 생성이 중단되는 경우 턴오프되어 배터리(110)의 양의 단자(112)를 제2 외부 단자(ED2)로부터 전기적으로 차단할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 논리 레벨은 논리 하이 레벨이고, 상기 제2 논리 레벨은 논리 로우 레벨일 수 있다.
제1 스위치(160)는 배터리(110)의 양의 단자(112)와 제1 노드(N1) 사이에 연결될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 노드(N1)는 제2 외부 단자(ED2)에 직접 연결될 수 있다.
제1 스위치(160)는 배터리 관리 시스템(130)으로부터 수신되는 제2 제어 신호(CONS2)에 기초하여 개폐되어 배터리(110)의 양의 단자(112)를 제1 노드(N1)에 선택적으로 연결할 수 있다.
예를 들어, 제1 스위치(160)는 제2 제어 신호(CONS2)가 상기 제1 논리 레벨을 갖는 경우 턴온되어 배터리(110)의 양의 단자(112)를 제1 노드(N1)에 전기적으로 연결할 수 있다.
이에 반해, 제1 스위치(160)는 제2 제어 신호(CONS2)가 상기 제2 논리 레벨을 갖는 경우 턴오프되어 배터리(110)의 양의 단자(112)를 제1 노드(N1)로부터 전기적으로 차단할 수 있다.
물리적 스위치(170)는 배터리(110)의 양의 단자(112)와 제1 노드(N1) 사이에 연결될 수 있다.
따라서 제1 스위치(160)와 물리적 스위치(170)는 배터리(110)의 양의 단자(112)와 제1 노드(N1) 사이에서 서로 병렬로 연결될 수 있다.
물리적 스위치(170)는 물리적으로 누르는 힘에 기초하여 개폐되어 배터리(110)의 양의 단자(112)를 제1 노드(N1)에 선택적으로 연결할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 물리적 스위치(170)는 푸시(push) 스위치일 수 있다.
이 경우, 물리적 스위치(170)는 외부로부터 물리적으로 누르는 힘이 가해지는 경우 턴온되어 배터리(110)의 양의 단자(112)를 제1 노드(N1)에 전기적으로 연결하고, 외부로부터의 물리적으로 누르는 힘이 제거되는 경우 턴오프되어 배터리(110)의 양의 단자(112)를 제1 노드(N1)로부터 전기적으로 차단할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 물리적 스위치(170)는 토글(toggle) 스위치일 수 있다.
이 경우, 물리적 스위치(170)는 외부로부터 물리적으로 누르는 힘이 가해지는 경우 턴온되어 배터리(110)의 양의 단자(112)를 제1 노드(N1)에 전기적으로 연결하고, 외부로부터 물리적으로 누르는 힘이 다시 가해지는 경우 턴오프되어 배터리(110)의 양의 단자(112)를 제1 노드(N1)로부터 전기적으로 차단할 수 있다.
에너지 저장 시스템(100)이 정상 동작을 수행하는 동안 물리적 스위치(170)는 턴오프 상태로 유지될 수 있다.
DC-DC 컨버터(140)는 제1 노드(N1)에 연결되는 전압 입력 단자(141) 및 접지 전압(GND)에 연결되는 접지 단자(142)를 포함할 수 있다.
도 1에는 접지 전압(GND)이 배터리(110)의 음의 단자(111)와 별도의 전위를 갖는 것으로 도시되어 있으나, 실시예에 따라서 접지 전압(GND)은 배터리(110)의 음의 단자(111)와 동일할 수도 있다.
전압 입력 단자(141)에 배터리(110)로부터 제공되는 전압 및 충전 전원(300)으로부터 제공되는 전압 중의 하나가 인가되는 경우, DC-DC 컨버터(140)는 턴온될 수 있다.
DC-DC 컨버터(140)가 턴온되는 경우, DC-DC 컨버터(140)는 전압 입력 단자(141)를 통해 입력되는 전압을 배터리 관리 시스템(130)을 구동하기 위한 구동 전압으로 변환하여 배터리 관리 시스템(130)에 제공할 수 있다.
한편, 전압 입력 단자(141)에 배터리(110)로부터 제공되는 전압 및 충전 전원(300)으로부터 제공되는 전압이 모두 인가되지 않는 경우, DC-DC 컨버터(140)는 턴오프될 수 있다.
DC-DC 컨버터(140)가 턴오프되는 경우, DC-DC 컨버터(140)는 배터리 관리 시스템(130)을 구동하기 위한 상기 구동 전압을 생성하지 않으므로, 배터리 관리 시스템(130) 역시 턴오프될 수 있다.
배터리 관리 시스템(130)은 DC-DC 컨버터(140)로부터 상기 구동 전압이 제공되는 경우 턴온되고, DC-DC 컨버터(140)로부터 상기 구동 전압이 제공되지 않는 경우 턴오프될 수 있다.
배터리 관리 시스템(130)이 턴온되는 경우, 배터리 관리 시스템(130)은 배터리(110)의 상태를 모니터링할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 배터리 관리 시스템(130)은 배터리(110)의 전압(VB) 및 배터리(110)의 온도(TB)를 모니터링할 수 있다.
배터리 관리 시스템(130)은 모니터링된 배터리(110)의 전압(VB) 및 배터리(110)의 온도(TB) 중의 적어도 하나에 기초하여 제1 제어 신호(CONS1)를 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 배터리 관리 시스템(130)은 배터리(110)의 전압(VB)이 정상 전압 범위에 포함되고, 배터리(110)의 온도(TB)가 정상 온도 범위에 포함되는 경우, 상기 제1 논리 레벨을 갖는 제1 제어 신호(CONS1)를 생성하여 릴레이 스위치 모듈(150)에 제공할 수 있다.
릴레이 스위치 모듈(150)은 상기 제1 논리 레벨을 갖는 제1 제어 신호(CONS1)에 응답하여 턴온되어 배터리(110)의 양의 단자(112)를 제2 외부 단자(ED2)에 전기적으로 연결할 수 있다.
이 경우, 배터리(110)는 상기 방전 동작 및 상기 충전 동작을 정상적으로 수행할 수 있다.
이에 반해, 배터리 관리 시스템(130)은 배터리(110)의 전압(VB)이 상기 정상 전압 범위를 벗어나거나, 배터리(110)의 온도(TB)가 상기 정상 온도 범위를 벗어나는 경우, 상기 제2 논리 레벨을 갖는 제1 제어 신호(CONS1)를 생성하여 릴레이 스위치 모듈(150)에 제공할 수 있다.
릴레이 스위치 모듈(150)은 상기 제2 논리 레벨을 갖는 제1 제어 신호(CONS1)에 응답하여 턴오프되어 배터리(110)의 양의 단자(112)를 제2 외부 단자(ED2)로부터 전기적으로 차단할 수 있다.
이 경우, 배터리(110)는 상기 방전 동작 및 상기 충전 동작의 수행을 중단할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 정상 전압 범위 및 상기 정상 온도 범위는 배터리 관리 시스템(130) 내부에 미리 저장될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 정상 전압 범위 및 상기 정상 온도 범위는 외부 장치로부터 배터리 관리 시스템(130)에 제공될 수 있다.
또한, 배터리 관리 시스템(130)은 전류 센서(120)로부터 수신되는 배터리 전류의 세기(CI)에 기초하여 제2 제어 신호(CONS2)를 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 배터리 관리 시스템(130)은 배터리 전류의 세기(CI)에 기초하여 배터리(110)가 상기 방전 동작 및 상기 충전 동작 중의 하나를 수행 중인 것으로 판단되는 경우 상기 제1 논리 레벨을 갖는 제2 제어 신호(CONS2)를 생성하고, 배터리(110)가 상기 방전 동작 및 상기 충전 동작을 수행하지 않는 대기 상태에 있는 것으로 판단되는 경우 상기 제2 논리 레벨을 갖는 제2 제어 신호(CONS2)를 생성할 수 있다.
배터리 관리 시스템(130)이 제2 제어 신호(CONS2)를 생성하는 상세 동작에 대해서는 도 5를 참조하여 후술한다.
도 2는 도 1의 전자 시스템에 포함되는 릴레이 스위치 모듈의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 릴레이 스위치 모듈(150)은 제2 스위치(151), 제1 다이오드(153), 제3 스위치(155), 및 제2 다이오드(157)를 포함할 수 있다.
제2 스위치(151)는 제2 외부 단자(ED2)와 제2 노드(N2) 사이에 연결될 수 있다. 제2 스위치(151)는 상기 제1 논리 레벨을 갖는 제1 제어 신호(CONS1)에 응답하여 턴온되고, 상기 제2 논리 레벨을 갖는 제1 제어 신호(CONS1)에 응답하여 턴오프될 수 있다.
제1 다이오드(153)는 제2 노드(N2)에 연결되는 캐소드(cathode) 및 배터리(110)의 양의 단자(112)에 연결되는 애노드(anode)를 포함할 수 있다.
따라서 제1 다이오드(153)는 제2 스위치(151)가 턴온된 상태에서 배터리(110)의 양의 단자(112)의 전압이 제2 외부 단자(ED2)의 전압보다 높은 경우, 배터리(110)의 양의 단자(112)로부터 제2 외부 단자(ED2)로 흐르는 전류 패스(current path)를 제공할 수 있다.
제3 스위치(155)는 제2 외부 단자(ED2)와 제3 노드(N3) 사이에 연결될 수 있다. 제3 스위치(155)는 상기 제1 논리 레벨을 갖는 제1 제어 신호(CONS1)에 응답하여 턴온되고, 상기 제2 논리 레벨을 갖는 제1 제어 신호(CONS1)에 응답하여 턴오프될 수 있다.
제2 다이오드(157)는 제3 노드(N3)에 연결되는 애노드 및 배터리(110)의 양의 단자(112)에 연결되는 캐소드를 포함할 수 있다.
따라서 제2 다이오드(157)는 제3 스위치(155)가 턴온된 상태에서 제2 외부 단자(ED2)의 전압이 배터리(110)의 양의 단자(112)의 전압보다 높은 경우, 제2 외부 단자(ED2)로부터 배터리(110)의 양의 단자(112)로 흐르는 전류 패스를 제공할 수 있다.
도 3은 도 1의 전자 시스템이 도 2에 도시된 릴레이 스위치 모듈을 포함하는 경우, 방전 동작 수행 시 형성되는 전류 경로를 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 배터리(110)의 전압(VB)이 상기 정상 전압 범위에 포함되고, 배터리(110)의 온도(TB)가 상기 정상 온도 범위에 포함되어 배터리 관리 시스템(130)이 상기 제1 논리 레벨을 갖는 제1 제어 신호(CONS1)를 생성하는 동안 제1 외부 단자(ED1)와 제2 외부 단자(ED2) 사이에 로드(200)가 연결되는 경우, 릴레이 스위치 모듈(150)에 포함되는 제2 스위치(151)가 턴온되어, 배터리(110), 제1 다이오드(153), 제2 스위치(151), 제2 외부 단자(ED2), 로드(200), 제1 외부 단자(ED1), 및 전류 센서(120)를 연결하는 전류 패스(401)가 형성될 수 있다.
따라서 배터리(110)는 전류 패스(401)를 통해 로드(200)에 전력을 제공하는 상기 방전 동작을 수행할 수 있다.
도 4는 도 1의 전자 시스템이 도 2에 도시된 릴레이 스위치 모듈을 포함하는 경우, 충전 동작 수행 시 형성되는 전류 경로를 나타내는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 배터리(110)의 전압(VB)이 상기 정상 전압 범위에 포함되고, 배터리(110)의 온도(TB)가 상기 정상 온도 범위에 포함되어 배터리 관리 시스템(130)이 상기 제1 논리 레벨을 갖는 제1 제어 신호(CONS1)를 생성하는 동안 전원 스위치(310)가 턴온되어 제1 외부 단자(ED1)와 제2 외부 단자(ED2) 사이에 충전 전원(300)이 연결되는 경우, 릴레이 스위치 모듈(150)에 포함되는 제3 스위치(155)가 턴온되어, 충전 전원(300), 전원 스위치(310), 제2 외부 단자(ED2), 제3 스위치(155), 제2 다이오드(157), 배터리(110), 전류 센서(120), 및 제1 외부 단자(ED1)를 연결하는 전류 패스(402)가 형성될 수 있다.
따라서 배터리(110)는 전류 패스(402)를 통해 충전 전원(300)으로부터 제공되는 전력을 내부적으로 저장하는 상기 충전 동작을 수행할 수 있다.
도 5는 도 1의 전자 시스템에 포함되는 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)이 제2 제어 신호를 생성하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하여 상술한 바와 같이, 배터리 관리 시스템(130)은 전류 센서(120)로부터 수신되는 배터리 전류의 세기(CI)에 기초하여 제2 제어 신호(CONS2)를 생성할 수 있다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 관리 시스템(130)은 배터리 전류의 세기(CI)가 기준 세기(Iref) 보다 크거나 같은 경우, 배터리(110)가 상기 방전 동작 및 상기 충전 동작 중의 하나를 수행 중인 것으로 판단하고 상기 제1 논리 레벨을 갖는 제2 제어 신호(CONS2)를 생성할 수 있다. 도 5에서, 상기 제1 논리 레벨은 논리 하이 레벨인 것으로 도시된다.
일 실시예에 있어서, 기준 세기(Iref)는 배터리 관리 시스템(130) 내부에 미리 저장될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 기준 세기(Iref)는 외부 장치로부터 배터리 관리 시스템(130)에 제공될 수 있다.
이 경우, 제1 스위치(160)는 상기 제1 논리 레벨을 갖는 제2 제어 신호(CONS2)에 응답하여 턴온되어 배터리(110)의 양의 단자(112)를 DC-DC 컨버터(140)의 전압 입력 단자(141)에 전기적으로 연결할 수 있다.
따라서 DC-DC 컨버터(140)는 배터리(110)로부터 제공되는 전압을 상기 구동 전압으로 변환하여 배터리 관리 시스템(130)에 제공하고, 배터리 관리 시스템(130)은 상기 구동 전압을 사용하여 턴온 상태로 유지되어 정상 동작을 수행할 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 관리 시스템(130)은 배터리 전류의 세기(CI)가 기준 세기(Iref) 보다 작은 상태가 기준 시간(Tref) 이상 지속되는 경우, 배터리(110)가 상기 방전 동작 및 상기 충전 동작을 수행하지 않는 상기 대기 상태에 진입한 것으로 판단하고 상기 제2 논리 레벨을 갖는 제2 제어 신호(CONS2)를 생성할 수 있다. 도 5에서, 상기 제2 논리 레벨은 논리 로우 레벨인 것으로 도시된다.
일 실시예에 있어서, 기준 시간(Tref)은 배터리 관리 시스템(130) 내부에 미리 저장될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 기준 시간(Tref)은 외부 장치로부터 배터리 관리 시스템(130)에 제공될 수 있다.
이 경우, 제1 스위치(160)는 상기 제2 논리 레벨을 갖는 제2 제어 신호(CONS2)에 응답하여 턴오프되어 배터리(110)의 양의 단자(112)를 DC-DC 컨버터(140)의 전압 입력 단자(141)로부터 전기적으로 차단함으로써 DC-DC 컨버터(140)를 턴오프시킬 수 있다.
DC-DC 컨버터(140)가 턴오프되는 경우 DC-DC 컨버터(140)는 상기 구동 전압을 생성하지 않으므로, 배터리 관리 시스템(130) 역시 턴오프될 수 있다.
도 5를 참조하여 상술한 바와 같이, 배터리(110)가 상기 대기 상태에 진입한 경우, DC-DC 컨버터(140) 및 배터리 관리 시스템(130)은 셧다운(shut down)되므로, 본 발명의 실시예들에 따른 에너지 저장 시스템(100)은 상기 대기 상태에서의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, DC-DC 컨버터(140) 및 배터리 관리 시스템(130)이 턴오프된 상태에서 전원 스위치(310)가 턴온되어 제1 외부 단자(ED1)와 제2 외부 단자(ED2) 사이에 충전 전원(300)이 연결되는 경우, DC-DC 컨버터(140) 및 배터리 관리 시스템(130)은 웨이크업(wake up)되어 정상 동작을 수행할 수 있다.
도 6은 도 1의 전자 시스템에 포함되는 DC-DC 컨버터 및 배터리 관리 시스템이 웨이크업(wake up)되는 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 노드(N1)는 제2 외부 단자(ED2)에 직접 연결되어 있으므로, DC-DC 컨버터(140) 및 배터리 관리 시스템(130)이 턴오프된 상태에서 전원 스위치(310)가 턴온되어 제1 외부 단자(ED1)와 제2 외부 단자(ED2) 사이에 충전 전원(300)이 연결되는 경우, 충전 전원(300)으로부터 제공되는 전압이 제1 경로(403)를 통해 DC-DC 컨버터(140)의 전압 입력 단자(141)에 인가되어 DC-DC 컨버터(140)가 턴온될 수 있다.
DC-DC 컨버터(140)가 턴온되는 경우, DC-DC 컨버터(140)는 충전 전원(300)으로부터 제공되는 전압을 상기 구동 전압으로 변환하여 배터리 관리 시스템(130)에 제공할 수 있다.
배터리 관리 시스템(130)은 DC-DC 컨버터(140)로부터 제공되는 상기 구동 전압에 응답하여 턴온되어 정상 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 배터리 관리 시스템(130)이 턴온되는 경우, 배터리 관리 시스템(130)은 배터리(110)로부터 모니터링되는 배터리(110)의 전압(VB) 및 배터리(110)의 온도(TB) 중의 적어도 하나에 기초하여 제1 제어 신호(CONS1)를 생성하고, 전류 센서(120)로부터 수신되는 배터리 전류의 세기(CI)에 기초하여 제2 제어 신호(CONS2)를 생성할 수 있다.
따라서 에너지 저장 시스템(100)은 제1 제어 신호(CONS1) 및 제2 제어 신호(CONS2)에 기초하여 상기 방전 동작 및 상기 충전 동작을 정상적으로 수행할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, DC-DC 컨버터(140) 및 배터리 관리 시스템(130)이 턴오프된 상태에서 물리적으로 누르는 힘에 의해 물리적 스위치(170)가 턴온되는 경우, DC-DC 컨버터(140) 및 배터리 관리 시스템(130)은 웨이크업(wake up)되어 정상 동작을 수행할 수 있다.
도 7은 도 1의 전자 시스템에 포함되는 DC-DC 컨버터 및 배터리 관리 시스템이 웨이크업(wake up)되는 동작의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, DC-DC 컨버터(140) 및 배터리 관리 시스템(130)이 턴오프된 상태에서 물리적으로 누르는 힘에 의해 물리적 스위치(170)가 턴온되는 경우, 배터리(110)의 양의 단자(112)는 물리적 스위치(170)를 통해 DC-DC 컨버터(140)의 전압 입력 단자(141)에 전기적으로 연결되므로, 배터리(110)로부터 제공되는 전압이 제2 경로(404)를 통해 DC-DC 컨버터(140)의 전압 입력 단자(141)에 인가되어 DC-DC 컨버터(140)가 턴온될 수 있다.
DC-DC 컨버터(140)가 턴온되는 경우, DC-DC 컨버터(140)는 배터리(110)로부터 제공되는 전압을 상기 구동 전압으로 변환하여 배터리 관리 시스템(130)에 제공할 수 있다.
배터리 관리 시스템(130)은 DC-DC 컨버터(140)로부터 제공되는 상기 구동 전압에 응답하여 턴온되어 정상 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 배터리 관리 시스템(130)이 턴온되는 경우, 배터리 관리 시스템(130)은 배터리(110)로부터 모니터링되는 배터리(110)의 전압(VB) 및 배터리(110)의 온도(TB) 중의 적어도 하나에 기초하여 제1 제어 신호(CONS1)를 생성하고, 전류 센서(120)로부터 수신되는 배터리 전류의 세기(CI)에 기초하여 제2 제어 신호(CONS2)를 생성할 수 있다.
따라서 에너지 저장 시스템(100)은 제1 제어 신호(CONS1) 및 제2 제어 신호(CONS2)에 기초하여 상기 방전 동작 및 상기 충전 동작을 정상적으로 수행할 수 있다.
종래의 에너지 저장 시스템에 포함되는 배터리 관리 시스템은 배터리의 동작 상태와 무관하게 항상 턴온 상태를 유지하면서 배터리의 상태를 지속적으로 모니터링한다. 따라서 배터리 관리 시스템에 의해 자체적으로 소비되는 전력으로 인해 에너지 저장 시스템의 전력 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
그러나 도 1 내지 7을 참조하여 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 에너지 저장 시스템(100)에 포함되는 배터리 관리 시스템(130)은 배터리 전류의 세기(CI)에 기초하여 배터리(110)가 상기 대기 상태에 진입한 것으로 판단되는 경우 제2 제어 신호(CONS2)를 사용하여 제1 스위치(160)를 턴오프시킴으로써 스스로 셧다운(shut down)될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 에너지 저장 시스템(100)에 포함되는 배터리 관리 시스템(130)은 배터리(110)가 상기 대기 상태에 진입하는 경우 배터리(110)의 상태를 모니터링하는 동작을 중단하고 스스로 셧다운되므로, 에너지 저장 시스템(100)의 소비 전력은 효과적으로 감소될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 8을 참조하면, 전자 시스템(20)은 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)(500), 로드(LOAD)(200), 전원 스위치(310), 및 충전 전원(CHARGING POWER SUPPLY)(300)을 포함한다.
에너지 저장 시스템(500)은 배터리(BATTERY)(110), 전류 센서(CURRENT SENSOR)(120), 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)(130), DC-DC 컨버터(DC-DC CONVERTER)(140), 릴레이 스위치 모듈(RELAY SWITCH MODULE)(150), 제1 스위치(160), 물리적 스위치(170), 및 제4 스위치(180)를 포함할 수 있다.
도 8의 전자 시스템(20)에 포함되는 에너지 저장 시스템(500)은 도 1의 전자 시스템(10)에 포함되는 에너지 저장 시스템(100)에서 제4 스위치(180)를 더 포함한다는 사항을 제외하고는 에너지 저장 시스템(100)과 동일하다.
도 1에 도시된 전자 시스템(10)의 구성 및 동작에 대해서는 도 1 내지 7을 참조하여 상세히 설명하였으므로, 여기서는 중복되는 설명은 생략하고, 에너지 저장 시스템(500)에 포함되는 제4 스위치(180)와 관련되는 구성 및 동작에 대해서만 설명한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제4 스위치(180)는 DC-DC 컨버터(140)의 접지 단자(142)와 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다.
도 8에는 접지 전압(GND)이 배터리(110)의 음의 단자(111)와 별도의 전위를 갖는 것으로 도시되어 있으나, 실시예에 따라서 접지 전압(GND)은 배터리(110)의 음의 단자(111)와 동일할 수도 있다.
제4 스위치(180)는 배터리(110)로부터 제공되는 제1 전압(VD)에 기초하여 개폐될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 전압(VD)은 전압 분배 회로에 의해 배터리(110)의 전압(VB)이 미리 정해진 비율로 분배된 전압에 상응할 수 있다. 따라서 제1 전압(VD)의 크기는 배터리(110)의 전압(VB)의 크기에 비례할 수 있다.
실시예에 따라서, 상기 전압 분배 회로는 배터리(110)의 내부에 포함될 수도 있고, 배터리(110)의 외부에 형성될 수도 있다.
제1 전압(VD)의 크기가 기준 전압보다 크거나 같은 경우, 제4 스위치(180)는 턴온되어 DC-DC 컨버터(140)의 접지 단자(142)를 접지 전압(GND)에 전기적으로 연결할 수 있다.
이에 반해, 제1 전압(VD)의 크기가 상기 기준 전압보다 작은 경우, 제4 스위치(180)는 턴오프되어 DC-DC 컨버터(140)의 접지 단자(142)를 접지 전압(GND)으로부터 전기적으로 차단할 수 있다.
도 9는 도 8의 에너지 저장 시스템에 포함되는 제4 스위치의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 9를 참조하면, 제4 스위치(180)는 접지 전압(GND)에 연결되는 소스, DC-DC 컨버터(140)의 접지 단자(142)에 연결되는 드레인, 및 제1 전압(VD)이 인가되는 게이트를 포함하는 NMOS 트랜지스터(MN)를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 기준 전압은 NMOS 트랜지스터(MN)의 문턱 전압에 상응할 수 있다.
도 9를 참조하여 제4 스위치(180)가 NMOS 트랜지스터(MN)로 구현되는 일 예에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 실시예에 따라서 제4 스위치(180)는 제1 전압(VD)의 크기에 기초하여 개폐되는 임의의 종류의 스위치일 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, DC-DC 컨버터(140)의 전압 입력 단자(141)에 충전 전원(300)으로부터 제공되는 전압 및 배터리(110)로부터 제공되는 전압 중의 하나가 인가되는 경우에도, 제4 스위치(180)가 턴오프되는 경우 DC-DC 컨버터(140)는 접지 전압(GND)으로부터 분리되므로, DC-DC 컨버터(140)는 턴오프되고, 배터리 관리 시스템(130) 역시 턴오프될 수 있다.
배터리(110)가 상기 방전 동작을 장시간 수행하여 배터리(110)의 전압(VB)이 한계 전압 이하로 떨어지는 과방전 상태가 되는 경우, 과열 현상이 발생하거나 배터리(110)의 수명이 짧아지는 등과 같은 문제점이 발생할 수 있다.
그러나 도 8 및 9를 참조하여 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 에너지 저장 시스템(500)은 배터리(110)가 과방전 상태가 되어 제1 전압(VD)의 크기가 상기 기준 전압보다 작아지는 경우, 제4 스위치(180)가 자동으로 턴오프되어 DC-DC 컨버터(140)의 접지 단자(142)를 접지 전압(GND)으로부터 분리시킴으로써 DC-DC 컨버터(140) 및 배터리 관리 시스템(130)을 강제로 셧다운시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 에너지 저장 시스템(500)은, 도 1 내지 7을 참조하여 상술한 바와 같이, 배터리(110)가 상기 대기 상태에 진입하는 경우 DC-DC 컨버터(140) 및 배터리 관리 시스템(130)을 턴오프시킴으로써 에너지 저장 시스템(500)의 소비 전력을 감소시킬 뿐만 아니라, 도 8 및 9를 참조하여 상술한 바와 같이, 배터리(110)가 과방전 상태가 되는 경우 DC-DC 컨버터(140) 및 배터리 관리 시스템(130)을 강제로 턴오프시킴으로써, 과방전으로 인해 발생할 수 있는 문제점을 효과적으로 차단할 수도 있다.
본 발명은 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)의 상태에 따라 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)을 선택적으로 셧다운(shut down)시킴으로써, 에너지 저장 시스템의 소비 전력을 감소시키는 데에 유용하게 이용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10, 20: 전자 시스템 100, 500: 에너지 저장 시스템
110: 배터리 120: 전류 센서
130: 배터리 관리 시스템 140: DC-DC 컨버터
150: 릴레이 스위치 모듈 151: 제2 스위치
153: 제1 다이오드 155: 제3 스위치
157: 제2 다이오드 160: 제1 스위치
170: 물리적 스위치 180: 제4 스위치
200: 로드 300: 충전 전원
310: 전원 스위치

Claims (14)

  1. 재충전 가능한 배터리;
    제1 외부 단자와 상기 배터리의 음의 단자 사이에 연결되고, 상기 배터리를 통해 흐르는 배터리 전류의 세기를 감지하는 전류 센서;
    상기 배터리의 전압 및 온도를 모니터링하고, 상기 배터리의 전압 및 상기 배터리의 온도 중의 적어도 하나에 기초하여 제1 제어 신호를 생성하고, 상기 전류 센서로부터 수신되는 상기 배터리 전류의 세기에 기초하여 제2 제어 신호를 생성하는 배터리 관리 시스템;
    제2 외부 단자와 상기 배터리의 양의 단자 사이에 연결되고, 상기 제1 제어 신호에 기초하여 개폐되는 릴레이 스위치 모듈;
    상기 배터리의 양의 단자와 상기 제2 외부 단자에 직접 연결되는 제1 노드 사이에 연결되고, 상기 제2 제어 신호에 기초하여 개폐되는 제1 스위치;
    상기 배터리의 양의 단자와 상기 제1 노드 사이에 연결되고, 물리적으로 누르는 힘에 기초하여 개폐되는 물리적 스위치; 및
    상기 제1 노드에 연결되는 전압 입력 단자 및 접지 전압에 연결되는 접지 단자를 포함하고, 상기 전압 입력 단자를 통해 입력되는 전압을 상기 배터리 관리 시스템을 구동하기 위한 구동 전압으로 변환하여 상기 배터리 관리 시스템에 제공하는 DC-DC 컨버터를 포함하고,
    상기 릴레이 스위치 모듈, 상기 제1 스위치, 및 상기 물리적 스위치는 상기 제2 외부 단자와 상기 배터리의 양의 단자 사이에 서로 병렬로 연결되고,
    상기 배터리 관리 시스템은, 상기 배터리의 전압이 정상 전압 범위에 포함되고 상기 배터리의 온도가 정상 온도 범위에 포함되는 경우, 제1 논리 레벨을 갖는 상기 제1 제어 신호를 생성하고, 상기 배터리의 전압이 상기 정상 전압 범위를 벗어나거나 상기 배터리의 온도가 상기 정상 온도 범위를 벗어나는 경우, 제2 논리 레벨을 갖는 상기 제1 제어 신호를 생성하고,
    상기 릴레이 스위치 모듈은,
    상기 제2 외부 단자와 제2 노드 사이에 연결되고, 상기 제1 논리 레벨을 갖는 상기 제1 제어 신호에 응답하여 턴온되고, 상기 제2 논리 레벨을 갖는 상기 제1 제어 신호에 응답하여 턴오프되는 제2 스위치;
    상기 제2 노드에 연결되는 캐소드(cathode) 및 상기 배터리의 양의 단자에 연결되는 애노드(anode)를 포함하는 제1 다이오드;
    상기 제2 외부 단자와 제3 노드 사이에 연결되고, 상기 제1 논리 레벨을 갖는 상기 제1 제어 신호에 응답하여 턴온되고, 상기 제2 논리 레벨을 갖는 상기 제1 제어 신호에 응답하여 턴오프되는 제3 스위치; 및
    상기 제3 노드에 연결되는 애노드 및 상기 배터리의 양의 단자에 연결되는 캐소드를 포함하는 제2 다이오드를 포함하는 에너지 저장 시스템.
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  4. 제1 항에 있어서, 상기 배터리 관리 시스템이 상기 제1 논리 레벨을 갖는 상기 제1 제어 신호를 생성하는 동안 상기 제1 외부 단자와 상기 제2 외부 단자 사이에 전력을 소비하는 로드(load)가 연결되는 경우,
    상기 릴레이 스위치 모듈에 포함되는 상기 제2 스위치가 턴온되어, 상기 배터리, 상기 제1 다이오드, 상기 제2 스위치, 상기 제2 외부 단자, 상기 로드, 상기 제1 외부 단자, 및 상기 전류 센서를 연결하는 전류 패스를 통해 상기 배터리의 방전 동작이 수행되는 에너지 저장 시스템.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 배터리 관리 시스템이 상기 제1 논리 레벨을 갖는 상기 제1 제어 신호를 생성하는 동안 상기 제1 외부 단자와 상기 제2 외부 단자 사이에 충전 전원이 연결되는 경우,
    상기 릴레이 스위치 모듈에 포함되는 상기 제3 스위치가 턴온되어, 상기 충전 전원, 상기 제2 외부 단자, 상기 제3 스위치, 상기 제2 다이오드, 상기 배터리, 상기 전류 센서, 및 상기 제1 외부 단자를 연결하는 전류 패스를 통해 상기 배터리의 충전 동작이 수행되는 에너지 저장 시스템.
  6. 삭제
  7. 재충전 가능한 배터리;
    제1 외부 단자와 상기 배터리의 음의 단자 사이에 연결되고, 상기 배터리를 통해 흐르는 배터리 전류의 세기를 감지하는 전류 센서;
    상기 배터리의 전압 및 온도를 모니터링하고, 상기 배터리의 전압 및 상기 배터리의 온도 중의 적어도 하나에 기초하여 제1 제어 신호를 생성하고, 상기 전류 센서로부터 수신되는 상기 배터리 전류의 세기에 기초하여 제2 제어 신호를 생성하는 배터리 관리 시스템;
    제2 외부 단자와 상기 배터리의 양의 단자 사이에 연결되고, 상기 제1 제어 신호에 기초하여 개폐되는 릴레이 스위치 모듈;
    상기 배터리의 양의 단자와 상기 제2 외부 단자에 직접 연결되는 제1 노드 사이에 연결되고, 상기 제2 제어 신호에 기초하여 개폐되는 제1 스위치;
    상기 배터리의 양의 단자와 상기 제1 노드 사이에 연결되고, 물리적으로 누르는 힘에 기초하여 개폐되는 물리적 스위치; 및
    상기 제1 노드에 연결되는 전압 입력 단자 및 접지 전압에 연결되는 접지 단자를 포함하고, 상기 전압 입력 단자를 통해 입력되는 전압을 상기 배터리 관리 시스템을 구동하기 위한 구동 전압으로 변환하여 상기 배터리 관리 시스템에 제공하는 DC-DC 컨버터를 포함하고,
    상기 릴레이 스위치 모듈, 상기 제1 스위치, 및 상기 물리적 스위치는 상기 제2 외부 단자와 상기 배터리의 양의 단자 사이에 서로 병렬로 연결되고,
    상기 배터리 관리 시스템은 상기 배터리 전류의 세기가 기준 세기 보다 작은 상태가 기준 시간 이상 지속되는 경우, 상기 배터리가 대기 상태에 진입한 것으로 판단하고 제2 논리 레벨을 갖는 상기 제2 제어 신호를 생성하고,
    상기 제1 스위치는 상기 제2 논리 레벨을 갖는 상기 제2 제어 신호에 응답하여 턴오프되고,
    상기 DC-DC 컨버터 및 상기 배터리 관리 시스템이 턴오프된 상태에서 물리적으로 누르는 힘에 의해 상기 물리적 스위치가 턴온되는 경우, 상기 배터리의 양의 단자는 상기 물리적 스위치를 통해 상기 DC-DC 컨버터의 상기 전압 입력 단자에 전기적으로 연결되어 상기 DC-DC 컨버터가 턴온되고, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 배터리로부터 제공되는 전압을 상기 구동 전압으로 변환하여 상기 배터리 관리 시스템에 제공하고, 상기 배터리 관리 시스템은 상기 구동 전압에 응답하여 턴온되어 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호를 생성하는 에너지 저장 시스템.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터 및 상기 배터리 관리 시스템이 턴오프된 상태에서 상기 제1 외부 단자와 상기 제2 외부 단자 사이에 충전 전원이 연결되는 경우,
    상기 충전 전원으로부터 제공되는 전압이 상기 제1 노드를 통해 상기 DC-DC 컨버터의 상기 전압 입력 단자에 인가되어 상기 DC-DC 컨버터가 턴온되고,
    상기 DC-DC 컨버터는 상기 충전 전원으로부터 제공되는 전압을 상기 구동 전압으로 변환하여 상기 배터리 관리 시스템에 제공하고,
    상기 배터리 관리 시스템은 상기 구동 전압에 응답하여 턴온되어 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호를 생성하는 에너지 저장 시스템.
  9. 제7 항에 있어서, 상기 배터리 관리 시스템은 상기 배터리 전류의 세기가 상기 기준 세기 보다 크거나 같은 경우, 상기 배터리가 방전 동작 및 충전 동작 중의 하나를 수행 중인 것으로 판단하고 제1 논리 레벨을 갖는 상기 제2 제어 신호를 생성하고,
    상기 제1 스위치는 상기 제1 논리 레벨을 갖는 상기 제2 제어 신호에 응답하여 턴온되어 상기 배터리의 양의 단자를 상기 DC-DC 컨버터의 상기 전압 입력 단자에 전기적으로 연결하고,
    상기 DC-DC 컨버터는 상기 배터리로부터 제공되는 전압을 상기 구동 전압으로 변환하여 상기 배터리 관리 시스템에 제공하고,
    상기 배터리 관리 시스템은 상기 구동 전압을 사용하여 턴온 상태로 유지되는 에너지 저장 시스템.
  10. 재충전 가능한 배터리;
    제1 외부 단자와 상기 배터리의 음의 단자 사이에 연결되고, 상기 배터리를 통해 흐르는 배터리 전류의 세기를 감지하는 전류 센서;
    상기 배터리의 전압 및 온도를 모니터링하고, 상기 배터리의 전압 및 상기 배터리의 온도 중의 적어도 하나에 기초하여 제1 제어 신호를 생성하고, 상기 전류 센서로부터 수신되는 상기 배터리 전류의 세기에 기초하여 제2 제어 신호를 생성하는 배터리 관리 시스템;
    제2 외부 단자와 상기 배터리의 양의 단자 사이에 연결되고, 상기 제1 제어 신호에 기초하여 개폐되는 릴레이 스위치 모듈;
    상기 배터리의 양의 단자와 상기 제2 외부 단자에 직접 연결되는 제1 노드 사이에 연결되고, 상기 제2 제어 신호에 기초하여 개폐되는 제1 스위치;
    상기 배터리의 양의 단자와 상기 제1 노드 사이에 연결되고, 물리적으로 누르는 힘에 기초하여 개폐되는 물리적 스위치;
    상기 제1 노드에 연결되는 전압 입력 단자 및 접지 전압에 연결되는 접지 단자를 포함하고, 상기 전압 입력 단자를 통해 입력되는 전압을 상기 배터리 관리 시스템을 구동하기 위한 구동 전압으로 변환하여 상기 배터리 관리 시스템에 제공하는 DC-DC 컨버터; 및
    상기 DC-DC 컨버터의 상기 접지 단자와 상기 접지 전압 사이에 연결되고, 상기 배터리로부터 제공되는 제1 전압에 기초하여 개폐되는 제4 스위치를 포함하고,
    상기 릴레이 스위치 모듈, 상기 제1 스위치, 및 상기 물리적 스위치는 상기 제2 외부 단자와 상기 배터리의 양의 단자 사이에 서로 병렬로 연결되는 에너지 저장 시스템.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 제1 전압은 상기 배터리의 전압이 미리 정해진 비율로 분배된 전압에 상응하는 에너지 저장 시스템.
  12. 제10 항에 있어서, 상기 제4 스위치는,
    상기 접지 전압에 연결되는 소스, 상기 DC-DC 컨버터의 상기 접지 단자에 연결되는 드레인, 및 상기 제1 전압이 인가되는 게이트를 포함하는 NMOS 트랜지스터를 포함하는 에너지 저장 시스템.
  13. 제10 항에 있어서, 상기 제4 스위치는,
    상기 제1 전압의 크기가 기준 전압보다 크거나 같은 경우 턴온되어 상기 DC-DC 컨버터의 상기 접지 단자를 상기 접지 전압에 전기적으로 연결하고,
    상기 제1 전압의 크기가 상기 기준 전압보다 작은 경우 턴오프되어 상기 DC-DC 컨버터의 상기 접지 단자를 상기 접지 전압으로부터 전기적으로 차단함으로써 상기 DC-DC 컨버터 및 상기 배터리 관리 시스템을 턴오프시키는 에너지 저장 시스템.
  14. 제1 외부 단자 및 제2 외부 단자를 포함하는 에너지 저장 시스템;
    상기 제1 외부 단자 및 상기 제2 외부 단자 사이에 연결되고, 전력을 소비하는 로드(load);
    전원 스위치; 및
    상기 전원 스위치를 통해 상기 제1 외부 단자 및 상기 제2 외부 단자 사이에 연결되고, 상기 전원 스위치가 턴온되는 경우 상기 에너지 저장 시스템에 전력을 공급하는 충전 전원을 포함하고,
    상기 에너지 저장 시스템은,
    재충전 가능한 배터리;
    상기 제1 외부 단자와 상기 배터리의 음의 단자 사이에 연결되고, 상기 배터리를 통해 흐르는 배터리 전류의 세기를 감지하는 전류 센서;
    상기 배터리의 전압 및 온도를 모니터링하고, 상기 배터리의 전압 및 상기 배터리의 온도 중의 적어도 하나에 기초하여 제1 제어 신호를 생성하고, 상기 전류 센서로부터 수신되는 상기 배터리 전류의 세기에 기초하여 제2 제어 신호를 생성하는 배터리 관리 시스템;
    상기 제2 외부 단자와 상기 배터리의 양의 단자 사이에 연결되고, 상기 제1 제어 신호에 기초하여 개폐되는 릴레이 스위치 모듈;
    상기 배터리의 양의 단자와 상기 제2 외부 단자에 직접 연결되는 제1 노드 사이에 연결되고, 상기 제2 제어 신호에 기초하여 개폐되는 제1 스위치;
    상기 배터리의 양의 단자와 상기 제1 노드 사이에 연결되고, 물리적으로 누르는 힘에 기초하여 개폐되는 물리적 스위치; 및
    상기 제1 노드에 연결되는 전압 입력 단자 및 접지 전압에 연결되는 접지 단자를 포함하고, 상기 전압 입력 단자를 통해 입력되는 전압을 상기 배터리 관리 시스템을 구동하기 위한 구동 전압으로 변환하여 상기 배터리 관리 시스템에 제공하는 DC-DC 컨버터를 포함하고,
    상기 릴레이 스위치 모듈, 상기 제1 스위치, 및 상기 물리적 스위치는 상기 제2 외부 단자와 상기 배터리의 양의 단자 사이에 서로 병렬로 연결되고,
    상기 배터리 관리 시스템은, 상기 배터리의 전압이 정상 전압 범위에 포함되고 상기 배터리의 온도가 정상 온도 범위에 포함되는 경우, 제1 논리 레벨을 갖는 상기 제1 제어 신호를 생성하고, 상기 배터리의 전압이 상기 정상 전압 범위를 벗어나거나 상기 배터리의 온도가 상기 정상 온도 범위를 벗어나는 경우, 제2 논리 레벨을 갖는 상기 제1 제어 신호를 생성하고,
    상기 릴레이 스위치 모듈은,
    상기 제2 외부 단자와 제2 노드 사이에 연결되고, 상기 제1 논리 레벨을 갖는 상기 제1 제어 신호에 응답하여 턴온되고, 상기 제2 논리 레벨을 갖는 상기 제1 제어 신호에 응답하여 턴오프되는 제2 스위치;
    상기 제2 노드에 연결되는 캐소드(cathode) 및 상기 배터리의 양의 단자에 연결되는 애노드(anode)를 포함하는 제1 다이오드;
    상기 제2 외부 단자와 제3 노드 사이에 연결되고, 상기 제1 논리 레벨을 갖는 상기 제1 제어 신호에 응답하여 턴온되고, 상기 제2 논리 레벨을 갖는 상기 제1 제어 신호에 응답하여 턴오프되는 제3 스위치; 및
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