KR102221618B1 - 배터리 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스 - Google Patents

배터리 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
KR102221618B1
KR102221618B1 KR1020170001562A KR20170001562A KR102221618B1 KR 102221618 B1 KR102221618 B1 KR 102221618B1 KR 1020170001562 A KR1020170001562 A KR 1020170001562A KR 20170001562 A KR20170001562 A KR 20170001562A KR 102221618 B1 KR102221618 B1 KR 102221618B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current
battery
resistance value
resistance
variable resistor
Prior art date
Application number
KR1020170001562A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180080633A (ko
Inventor
오지민
석정희
양일석
임종필
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020170001562A priority Critical patent/KR102221618B1/ko
Priority to US15/713,037 priority patent/US10497988B2/en
Publication of KR20180080633A publication Critical patent/KR20180080633A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102221618B1 publication Critical patent/KR102221618B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/258—Modular batteries; Casings provided with means for assembling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 배터리 모듈 및 전자 디바이스에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈은 제1 전지, 제2 전지, 보정 소자부, 및 배터리 컨트롤러를 포함한다. 제1 전지는 제1 내부 저항을 포함하고 제1 전류를 제공한다. 제2 전지는 제1 전지와 병렬로 연결되고 제2 내부 저항을 포함하고 제2 전류를 제공한다. 보정 소자부는 제1 전지 또는 제2 전지와 연결된다. 보정 소자부는 가변 저항을 포함하거나 전류원을 포함한다. 배터리 컨트롤러는 제1 내부 저항 및 제2 내부 저항의 저항값 차이에 근거하여 제1 전류와 제2 전류가 동일하도록 보정 소자부를 제어한다. 본 발명의 배터리 모듈 및 전자 디바이스는 제1 전지 및 제2 전지의 성능 악화를 방지한다.

Description

배터리 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스{BATTERY MODULE AND ELECTRONIC DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 배터리 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 2차 전지의 관리에 관한 것이다.
사물 인터넷(Internet of things, IoT)을 이용한 디바이스, 웨어러블 디바이스, ESS(Energy Storage System), HEV(Hybrid Electrical Vehicle)/EV(Electrical Vehicle)등은 배터리를 이용하여 원하는 기능을 수행할 수 있는 시스템이다. 이러한 배터리는 방전만이 가능한 전지를 이용할 수 있으나, 효율성 또는 편의성의 관점에서 충방전 모드 모두 가능한 2차 전지를 이용할 수 있다. 2차 전지는 싱글셀을 이용할 수 있으나, 직렬, 병렬 혹은 직병렬로 연결된 복수의 셀을 포함하는 배터리 모듈이 이용되는 경우가 많다.
최근, EV/HEV 및 ESS와 같은 고전압/고용량 에너지 저장원이 요구되는 전자 디바이스는 직병렬 매트릭스 형태의 전지 연결을 주로 이용한다. 고전압을 위한 직렬 연결의 전지의 경우, 직렬 연결 배터리간 전류는 일정하고 각 전지의 내부 저항 차이에 의한 전압이 달라지므로, 배터리의 수명 저하를 방지하기 위해 전지간 전압을 일정하게 유지하는 셀밸런싱이 요구된다. 고용량을 위한 병렬 연결의 전지의 경우, 셀밸런싱은 자동적으로 이루어질 수 있으나, 병렬 연결된 전지들 각각의 내부 저항이 서로 다르므로, 전지들 각각에 흐르는 전류값이 서로 다르게 된다. 따라서, 병렬 연결되는 2차 전지들을 포함하는 배터리 모듈에서의 각각의 전지들의 전류값을 보정하기 위한 요구가 제기되고 있다.
본 발명은 병렬로 연결된 전지들 각각의 내부 저항 차이에 의한 배터리의 성능 악화를 방지하는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈은 제1 전지, 제2 전지, 제1 가변 저항, 제2 가변 저항, 및 배터리 컨트롤러를 포함한다. 제1 전지는 제1 내부 저항을 포함하고, 제2 전지는 제2 내부 저항을 포함한다. 제1 전지 및 제2 전지는 병렬로 연결된다. 제1 가변 저항은 제1 전지와 직렬로 연결되고, 제2 가변 저항은 제2 전지와 직렬로 연결된다.
배터리 컨트롤러는 제1 내부 저항의 저항값 및 제1 가변 저항의 저항값의 합인 제1 직렬 저항값과 제2 내부 저항의 저항값 및 제2 가변 저항의 저항값의 합인 제2 직렬 저항값이 동일하도록 제어한다. 배터리 컨트롤러는 제1 가변 저항 및 제2 가변 저항 중 적어도 하나가 가변 범위의 최소 저항값을 갖도록 제어한다.
배터리 컨트롤러는 제1 직렬 저항값과 제2 직렬 저항값의 차이의 절대값인 보정값을 산출한다. 배터리 컨트롤러는 제1 직렬 저항값이 제2 직렬 저항값보다 큰 경우, 제1 가변 저항의 저항값과 보정값을 비교한다. 배터리 컨트롤러는 제1 가변 저항의 저항값이 보정값보다 작은 경우, 제2 가변 저항의 저항값을 보정값만큼 가산하도록 제어한다. 배터리 컨트롤러는 제1 가변 저항의 저항값이 보정값보다 큰 경우, 제1 가변 저항의 저항값을 보정값만큼 감산하도록 제어한다. 배터리 컨트롤러는 제1 직렬 저항값이 제2 직렬 저항값보다 작은 경우, 제2 가변 저항의 저항값과 보정값을 비교한다. 배터리 컨트롤러는 제2 가변 저항의 저항값이 보정값보다 작은 경우, 제1 가변 저항의 저항값을 보정값만큼 가산하도록 제어한다. 배터리 컨트롤러는 제2 가변 저항의 저항값이 보정값보다 큰 경우, 제2 가변 저항의 저항값을 보정값만큼 감산하도록 제어한다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈은 제1 전지, 제2 전지, 제1 전류원, 제2 전류원, 및 배터리 컨트롤러를 포함한다. 제1 전지는 제1 전류를 제공하고, 제1 전지와 병렬로 연결된 제2 전지는 제2 전류를 제공한다. 제1 전류원은 제1 전지에 연결되고 제3 전류를 제공한다. 제2 전류원은 제2 전지에 연결되고 제4 전류를 제공한다.
배터리 컨트롤러는 제1 전류와 제3 전류의 합인 제1 보정 전류와 제2 전류와 제4 전류의 합인 제2 보정 전류가 동일하도록 제1 전류원 및 제2 전류원을 제어한다. 배터리 컨트롤러는 제1 전류 및 제2 전류를 가산하여 부하 전류의 크기를 산출하고, 제1 내지 제4 전류의 합이 부하 전류의 크기와 동일하도록 제1 전류원 및 제2 전류원을 제어한다. 배터리 컨트롤러는 제1 보정 전류와 제2 보정 전류의 크기가 부하 전류의 크기의 절반값이 되도록 제1 전류원 및 상기 제2 전류원을 제어한다.
본 발명의 실시예에 따른 전자 디바이스는 배터리 모듈 및 부하부를 포함한다. 배터리 모듈은 부하 전류를 생성하고, 부하부는 부하 전류를 수신한다.
배터리 모듈은 제1 전지, 제2 전지, 보정 소자부, 및 배터리 컨트롤러를 포함한다. 제1 전지는 제1 내부 저항을 포함하고 제1 전류를 제공한다. 제2 전지는 제2 내부 저항을 포함하고 제2 전류를 제공한다. 제1 전지와 제2 전지는 병렬로 연결된다. 보정 소자부는 제1 전지 및 제2 전지와 연결된다. 보정 소자부는 제1 가변 저항 및 제2 가변 저항을 포함할 수 있고, 제1 전류원 및 제2 전류원을 포함할 수 있다. 배터리 컨트롤러는 제1 내부 저항 및 제2 내부 저항의 저항값 차이에 근거하여 제1 전류와 제2 전류가 동일하도록 보정 소자부를 제어한다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스는 병렬로 연결된 전지들 각각의 내부 저항 차이에 의한 전류값 차이를 보정하여 배터리 수명을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 블록도이다.
도 2 및 도 3은 제1 내부 저항에 대한 제2 내부 저항의 비율 변화에 따른 배터리 모듈의 전류 흐름을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 블록도이다.
도 5는 도 4의 배터리 컨트롤러를 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구동 방법을 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 디바이스의 블록도이다.
도 8은 도 7의 배터리 컨트롤러를 도시한 블록도이다.
도 9는 도 7의 배터리 모듈의 동작에 따른 전류 변화를 도시한 그래프이다.
아래에서는, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 전자 디바이스(100)는 배터리 모듈(10) 및 부하부(20)를 포함한다. 배터리 모듈(10)은 제1 전지(11_1), 제2 전지(11_2), 보정 소자부(12), 및 배터리 컨트롤러(13)를 포함한다.
배터리 모듈(10)은 부하부(20)에 부하 전류(Itot)를 제공한다. 부하 전류(Itot)가 양수인 경우, 배터리 모듈(10)은 방전 모드로 동작하는 것일 수 있다. 부하 전류(Itot)가 음수인 경우, 배터리 모듈(10)은 충전 모드로 동작하는 것일 수 있다.
제1 전지(11_1)와 제2 전지(11_2)는 병렬로 연결된다. 도 1은 두개의 전지들을 도시하였으나, 이에 제한되지 않고, 배터리 모듈(10)은 병렬로 연결되는 복수의 전지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 고용량이 요구되는 전자 디바이스(100)는 병렬로 연결되는 전지들의 개수가 보다 많도록 구성될 수 있다. 설명의 편의상, 배터리 모듈(10)은 두개의 전지를 포함하는 것으로 가정한다. 제1 전지(11_1)의 캐소드 단자와 제2 전지(11_2)의 캐소드 단자는 서로 전기적으로 연결되고, 제1 전지(11_1)의 애노드 단자와 제2 전지(11_2)의 애노드 단자는 서로 전기적으로 연결된다. 제1 전지(11_1)는 제1 전류(I1)를 부하부(20)에 제공하고, 제2 전지(11_2)는 제2 전류(I2)를 부하부(20)에 제공한다. 이상적인 경우, 제1 전류(I1)와 제2 전류(I2)의 합은 부하 전류(Itot)와 같다.
제1 전지(11_1)는 제1 전원(E1) 및 제1 내부 저항(Ri1)을 포함한다. 제2 전지(11_2)는 제2 전원(E2) 및 제2 내부 저항(Ri2)을 포함한다. 제1 전원(E1)과 제2 전원(E2)은 동일한 전압을 공급하는 것이 바람직하다. 제1 내부 저항(Ri1) 및 제2 내부 저항(Ri2)은 동일한 저항값을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 부하부(20)에 공급하는 전류는 제1 전지(11_1)와 제2 전지(11_2)가 동일하게 분담된다. 제1 전지(11_1)와 제2 전지(11_2)의 특성이 동일한 경우, 제1 전지(11_1)와 제2 전지(11_2)의 방전 효율 및 충전 효율이 동일하므로, 제1 전지(11_1) 및 제2 전지(11_2)의 충방전 불균일로 인한 배터리의 수명 저하가 방지된다.
제1 전지(11_1) 및 제2 전지(11_2)는 2차 전지일 수 있다. 즉, 제1 전지(11_1) 및 제2 전지(11_2)는 충전 모드 또는 방전 모드로 동작할 수 있다. 예를 들어, 제1 전지(11_1) 및 제2 전지(11_2)는 충방전이 가능한 리튬이온 배터리, 리튬폴리머 배터리, 또는 납축 전지일 수 있다. 일반적인 전자 디바이스(100)에서 제1 전지(11_1) 및 제2 전지(11_2)는 랜덤하게 충방전될 수 있다. 이 경우, 제1 내부 저항(Ri1) 및 제2 내부 저항(Ri2)은 랜덤한 충방전 동작에 의하여 수시로 변하는 저항값을 가질 수 있다. 이 경우, 제1 전지(11_1) 및 제2 전지(11_2)의 특성은 변하고, 제1 전류(I1) 및 제2 전류(I2) 사이의 차이가 발생할 수 있다. 특히, 제1 내부 저항(Ri1) 및 제2 내부 저항(Ri2)이 동일하지 않은 경우, 충방전이 불균일하게 발생하여 과충전 또는 과방전이 발생할 수 있고, 배터리의 수명이 저하될 수 있다.
보정 소자부(12)는 제1 전지(11_1) 및 제2 전지(11_2)와 전기적으로 연결된다. 보정 소자부(12)는 제1 전지(11_1) 및 제2 전지(11_2)의 특성의 변화에 따라 발생한 전류 차이를 보정하도록 구성된다. 보정 소자부(12)는 제1 전지(11_1)와 전기적으로 연결된 제1 보정 소자 및 제2 전지(11_2)와 전기적으로 연결된 제2 보정 소자를 포함할 수 있다. 즉, 보정 소자부(12)에 포함된 보정 소자들의 개수는 전지들의 개수에 대응될 수 있다. 보정 소자부(12)는 제1 전류(I1)와 제2 전류(I2)가 동일한 전류값을 갖도록 구성될 수 있다. 또는, 보정 소자부(12)는 제1 전지(11_1)와 제2 전지(11_2)의 내부 저항 차이를 보정하도록 구성될 수 있다. 구체적인 내용은 후술된다.
배터리 컨트롤러(13)는 배터리 모듈(10)의 동작을 제어한다. 배터리 컨트롤러(13)는 배터리 모듈(10)이 부하부(20)에 적합한 정격전압 또는 정격전류를 제공하기 위한 논리 회로를 포함할 수 있다. 배터리 컨트롤러(13)는 보정 소자부(12)와 전기적으로 연결된다. 배터리 컨트롤러(13)는 보정 소자부(12)를 제어하여 제1 전류(I1)와 제2 전류(I2)가 실질적으로 동일한 값을 갖도록 제어할 수 있다. 배터리 컨트롤러(13)는 배터리 모듈(10)의 충전 모드 또는 방전 모드를 관리할 수 있다. 이 외에도, 배터리 컨트롤러(13)는 배터리 모듈(10)을 관리하기 위한 다양한 기능을 수행할 수 있다. 배터리 컨트롤러(13)는 MCU(Micro Controller Unit) 또는 FPGA(Field-programmable gate array)와 같이 논리 회로 동작을 수행할 수 있도록 구현될 수 있다. 구체적인 내용은 후술된다.
부하부(20)는 전자 디바이스(100)의 기능을 수행하기 위한 다양한 전자 회로 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스(100)가 HEV/EV와 같은 전기 자동차인 경우, 부하부(20)는 전기 자동차를 구동하기 위한 구동 회로를 포함할 수 있다. 부하부(20)는 병렬로 연결된 복수의 전지들에 의한 배터리 모듈(10)을 이용하여 고용량의 에너지를 얻을 수 있다. 부하부(20)는 배터리 모듈(10)로부터 부하 전류(Itot) 또는 부하 전압을 수신할 수 있다. 부하부(20)는 회로 구동을 위한 정격 전압 또는 정격 전류를 가질 수 있고, 배터리 모듈(10)은 부하부(20)의 정격 전압 또는 정격 전류에 대응하도록 부하 전압 또는 부하 전류(Itot)를 출력할 수 있다.
도 2 및 도 3은 제1 내부 저항에 대한 제2 내부 저항의 비율 변화에 따른 배터리 모듈의 전류 흐름을 도시한 그래프이다. 도 2 및 도 3은 보정 소자부(12)가 구동하지 않는 경우의 배터리 모듈(10)의 동작을 설명하기 위한 그래프이다. 즉, 도 2 및 도 3은 제1 내부 저항(Ri1) 또는 제2 내부 저항(Ri2)의 변화에 따른 보정 소자부(12)의 보정이 없음을 가정한다.
도 2를 참조하면, 제1 내부 저항(Ri1)에 대한 제2 내부 저항(Ri2)의 비율 변화에 따른 제1 전류(I1), 제2 전류(I2), 및 부하 전류(Itot)의 충방전 전류가 도시된다. 도 2의 제1 전원(E1)과 제2 전원(E2)은 모두 3.7V를 갖는 것으로 가정한다. 부하 전류(Itot)는 방전시의 부하 전류(Itot_d)와 충전시의 부하 전류(Itot_c)로 나누어진다. 방전시의 부하 전류(Itot_d)는 0.1A를 나타내고, 충전시의 부하 전류(Itot_c)는 -0.1A를 나타낸다. 제1 전류(I1)는 방전시의 제1 전류(I1_d)와 충전시의 제1 전류(I1_c)로 나누어진다. 제2 전류(I2)는 방전시의 제2 전류(I2_d)와 충전시의 제2 전류(I2_c)로 나누어진다. 제1 내부 저항(Ri1)은 20mohm으로 고정되고, 제2 내부 저항(Ri2)는 2.5mohm에서 60mohm으로 변화하는 것으로 가정한다. 즉, 제1 내부 저항(Ri1)에 대한 제2 내부 저항(Ri2)의 비율은 1/8에서 3까지 변화한다.
방전 동작에서, 제1 내부 저항(Ri1)에 대한 제2 내부 저항(Ri2)의 비율 변화와 무관하게 제1 전류(I1_d)와 제2 전류(I2_d)의 합은 부하 전류(Itot_d)인 0.1A를 만족한다. 다만, 제2 내부 저항(Ri2)의 변화에 따라 제1 전류(I1_d)와 제2 전류(I2_d)의 비율이 변화한다. 제1 내부 저항(Ri1)과 제2 내부 저항(Ri2)이 동일한 경우, 제1 전류(I1_d)와 제2 전류(I2_d)는 0.05A로 동일한 전류값을 갖는다. 제1 내부 저항(Ri1)이 제2 내부 저항(Ri2)보다 큰 저항값을 갖는 경우, 제1 전류(I1_d)는 제2 전류(I2_d)보다 작은 전류값을 갖는다. 제1 내부 저항(Ri1)이 제2 내부 저항(Ri2)보다 작은 저항값을 갖는 경우, 제1 전류(I1_d)는 제2 전류(I2_d)보다 큰 전류값을 갖는다. 충전 동작에서도 마찬가지로, 제1 내부 저항(Ri1)에 대한 제2 내부 저항(Ri2)의 비율 변화와 무관하게 제1 전류(I1_c)와 제2 전류(I2_c)의 합은 부하 전류(Itot_c)인 -0.1A를 만족하고, 제2 내부 저항(Ri2)의 변화에 따라 제1 전류(I1_c)와 제2 전류(I2_c)의 비율이 변화한다.
하나의 전지를 포함하는 싱글 셀에서 전지의 특성은 내부 저항 및 전원에 의존하고, 싸이클 특성에 따라 내부 저항이 변화하더라도 부하부에서 요구되는 전류를 달성하기 위하여 일정한 부하 전류를 출력한다. 반면, 복수의 전지들을 병렬로 연결된 배터리 모듈(10)에서 제1 전지(11_1)의 특성이 변하지 않더라도, 제2 전지(11_2)의 특성 변화에 따라 제1 전지(11_1)가 출력하는 제1 전류(I1)의 크기가 달라지게 된다.
도 3을 참조하면, 내부 저항의 변화에 따른 제1 전류(I1), 제2 전류(I2), 및 부하 전류(Itot)가 도시된다. 제1 전지(11_1)의 제1 전원(E1)은 3.7V로 고정된다. 제2 전지(11_2)의 제2 전원(E2)은 제1 전원(E1)보다 1% 낮은 3.663V인 경우와 제1 전원(E1)보다 5% 낮은 3.515V인 경우로 나누어진다. 제1 내부 저항(Ri1)에 대한 제2 내부 저항(Ri2)의 비율은 도 2와 같이 1/8에서 3까지 변화한다.
제2 전원(E2)이 제1 전원(E1)보다 낮은 전압을 갖는 경우, 배터리 모듈(10)의 부하 전압은 제1 전원(E1)보다 낮은 전압 레벨을 갖게 된다. 즉, 제1 전원(E1)에 의한 전압 레벨이 제1 내부 저항(Ri1)에 의하여 전압 강하된다. 도 3과 같이 부하 전류(Itot)가 0으로 고정된 경우, 제1 전류(I1)과 제2 전류(I2)는 반대의 극성을 갖고, 서로 같은 크기를 가질 수 있다. 따라서, 제1 전지(11_1)는 방전되고, 제2 전지(11_2)는 충전되는 동작이 수행될 수 있다. 제1 전원(E1)과 제2 전원(E2) 사이의 전압 레벨 차이가 클수록, 부하부(20)가 연결되지 않은 상태에서의 충방전 동작은 활발하게 발생할 수 있고, 제1 내부 저항(Ri1) 및 제2 내부 저항(Ri2)에 의한 전력 소모는 물론, 제1 내부 저항(Ri1) 또는 제2 내부 저항(Ri2)의 변화에 따라 배터리 모듈(10)의 수명이 감소하고, 충방전 효율이 감소한다.
도 2 및 도 3의 그래프를 참조하면, 제1 내부 저항(Ri1) 및 제2 내부 저항(Ri2)의 차이 및 OCV(Open Circuit Voltage)상태의 배터리 모듈(10)에서의 제1 전원(E1)과 제2 전원(E2)의 차이는 배터리 모듈(10)의 성능에 영향을 준다. 제1 전원(E1) 및 제2 전원(E2) 사이의 전압 차이를 제조 과정에서 극복하지 못하더라도, 제1 내부 저항(Ri1) 및 제2 내부 저항(Ri2)의 차이를 최소화하는 경우, 배터리 모듈(10)의 수명이 향상될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 블록도이다.
도 4를 참조하면, 전자 디바이스(1000)는 배터리 모듈(1100) 및 부하부(1200)를 포함한다. 배터리 모듈(1100)은 도 1의 배터리 모듈(10)에 대응되고, 부하부(1200)는 도 1의 부하부(20)에 대응된다. 배터리 모듈(1100)은 제1 전지(1111), 제2 전지(1112), 보정 소자부(1120), 및 배터리 컨트롤러(1130)를 포함한다. 제1 전지(1111)는 도 1의 제1 전지(11_1)에 대응되고, 제2 전지(1112)는 도 1의 제2 전지(11_2)에 대응된다. 보정 소자부(1120)는 도 1의 보정 소자부(12)에 대응되고, 배터리 컨트롤러(1130)는 도 1의 배터리 컨트롤러(13)에 대응된다.
보정 소자부(1120)는 제1 가변 저항(Rr1) 및 제2 가변 저항(Rr2)을 포함한다. 제1 가변 저항(Rr1)은 제1 전지(1111)와 직렬로 연결된다. 제1 가변 저항(Rr1)은 제1 전지(1111)의 캐소드 단자 또는 애노드 단자에 연결된다. 제2 가변 저항(Rr2)은 제2 전지(1112)와 직렬로 연결된다. 제2 가변 저항(Rr2)은 제2 전지(1112)의 캐소드 단자 또는 애노드 단자에 연결된다. 제1 가변 저항(Rr1) 및 제2 가변 저항(Rr2)은 다양한 방식으로 저항값을 변경할 수 있다. 예를 들어, 제1 가변 저항(Rr1) 및 제2 가변 저항(Rr2)은 다이얼 형태의 가변 저항일 수 있고, 제1 가변 저항(Rr1) 및 제2 가변 저항(Rr2)은 MOSFET 소자와 같은 능동 소자를 포함하여 저항값을 변경할 수 있다.
제1 가변 저항(Rr1) 및 제2 가변 저항(Rr2)은 제1 내부 저항(Ri1)및 제2 내부 저항(Ri2)에 의한 저항값 차이에 의한 제1 전류(I1)와 제2 전류(I2)의 차이를 보정한다. 제1 가변 저항(Rr1) 및 제2 가변 저항(Rr2)은 제1 가변 저항(Rr1)과 제1 내부 저항(Ri1)의 합이 제2 가변 저항(Rr2)과 제2 내부 저항(Ri2)의 합과 동일하도록 제어된다. 이 경우, 제1 전류(I1)와 제2 전류(I2)는 동일한 전류값을 갖게 된다. 따라서, 제1 전원(E1)과 제2 전원(E2)이 동일한 전압을 제공하는 경우, 제1 전지(1111)와 제2 전지(1112)가 소모하는 에너지가 동일하고, 제1 전지(1111) 또는 제2 전지(1112)가 과충전되거나 과방전될 가능성이 감소한다. 제1 전원(E1)과 제2 전원(E2)이 동일한 전압을 제공하지 않고, 작은 전압 차이를 갖더라도 제1 전지(1111)와 제2 전지(1112)가 소모하는 에너지 차이가 감소하므로 배터리 모듈(1100)의 수명이 증가할 수 있다.
배터리 컨트롤러(1130)는 제1 가변 저항(Rr1) 및 제2 가변 저항(Rr2)의 저항값을 제어한다. 배터리 컨트롤러(1130)는 제1 내부 저항(Ri1)과 제1 가변 저항(Rr1)의 합이 제2 내부 저항(Ri2)과 제2 가변 저항(Rr2)의 합과 동일하도록 제1 가변 저항(Rr1) 및 제2 가변 저항(Rr2)을 제어한다. 배터리 컨트롤러(1130)의 제1 가변 저항(Rr1) 및 제2 가변 저항(Rr2) 제어 시간은 제한되지 않으며, 예를 들어 일정 시간마다 진행될 수 있고, 충방전이 종료되는 시점에 진행될 수 있다.
제1 가변 저항(Rr1) 및 제2 가변 저항(Rr2)의 제어를 위하여, 배터리 컨트롤러(1130)는 제1 내부 저항(Ri1)의 저항값과 제2 내부 저항(Ri2)의 저항값을 검출한다. 배터리 컨트롤러(1130)는 제1 내부 저항(Ri1)의 저항값 정보를 포함하는 제1 내부 저항값 신호(Si1)를 수신하고, 제2 내부 저항(Ri2)의 저항값 정보를 포함하는 제2 내부 저항값 신호(Si2)를 수신한다. 배터리 컨트롤러(1130)는 제1 전지(1111)로부터 제1 내부 저항값 신호(Si1)를 수신하고, 제2 전지(1112)로부터 제2 내부 저항값 신호(Si2)를 수신할 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 별도의 내부 저항 검출 센서로부터 제1 내부 저항값 신호(Si1) 및 제2 내부 저항값 신호(Si2)를 수신할 수 있다. 또한, 배터리 컨트롤러(1130)는 제1 내부 저항(Ri1)의 저항값 및 제2 내부 저항(Ri2)의 저항값을 검출하는 센서를 포함하여 각각의 저항값들을 검출할 수 있다. 충방전이 불규칙하게 발생하는 전자 디바이스(1000)에서 제1 내부 저항(Ri1) 및 제2 내부 저항(Ri2)은 불규칙적으로 변할 수 있다. 따라서, 제1 가변 저항(Rr1) 및 제2 가변 저항(Rr2)의 제어는 제1 내부 저항(Ri1) 및 제2 내부 저항(Ri2)의 측정시에 곧바로 이루어지는 것이 바람직하다.
배터리 컨트롤러(1130)는 제1 가변 저항(Rr1)의 저항값 및 제2 가변 저항(Rr2)의 저항값을 검출한다. 배터리 컨트롤러(1130)는 제1 가변 저항(Rr1)의 저항값 정보를 포함하는 제1 가변 저항값 신호(Sr1)를 수신하고, 제2 가변 저항(Rr2)의 저항값 정보를 포함하는 제2 가변 저항값 신호(Sr2)를 수신한다. 제1 가변 저항(Rr1)의 저항값 및 제2 가변 저항(Rr2)의 저항값은 별도의 가변 저항 검출 센서를 이용하여 측정할 수 있고, 배터리 컨트롤러(1130)가 가변 저항 검출 센서를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 배터리 컨트롤러(1130)는 제1 가변 저항(Rr1)의 저항값 및 제2 가변 저항(Rr2)의 저항값을 검출하지 않을 수 있다. 이 경우, 배터리 컨트롤러(1130)는 제1 내부 저항(Ri1)의 저항값 및 제2 내부 저항(Ri2)의 저항값을 검출하고, 제1 내부 저항(Ri1)과 제2 내부 저항(Ri2)의 저항값 차이값에 근거하여, 곧바로 제1 가변 저항(Rr1)의 저항값 및 제2 가변 저항(Rr2)의 저항값을 산출하여 제1 가변 저항(Rr1) 및 제2 가변 저항(Rr2)을 제어할 수 있다.
배터리 컨트롤러(1130)는 제1 가변 저항(Rr1), 제2 가변 저항(Rr2), 제1 내부 저항(Ri1), 및 제2 내부 저항(Ri2) 각각의 검출된 저항값을 비교하여 제1 가변 저항(Rr1)을 제어하기 위한 제1 가변 신호(Cr1) 및 제2 가변 저항(Rr2)을 제어하기 위한 제2 가변 신호(Cr2)를 생성한다. 제1 가변 신호(Cr1)는 제1 가변 저항(Rr1)에 제공되고, 제2 가변 신호(Cr2)는 제2 가변 저항(Rr2)에 제공된다. 예를 들어, 제1 가변 저항(Rr1) 및 제2 가변 저항(Rr2)이 MOSFET 구조일 경우, 배터리 컨트롤러(1130)는 제1 가변 신호(Cr1)를 제1 가변 저항(Rr1)의 게이트 단자에 제공할 수 있고, 제2 가변 신호(Cr2)를 제2 가변 저항(Rr2)의 게이트 단자에 제공할 수 있다.
배터리 컨트롤러(1130)는 제1 가변 저항(Rr1) 및 제2 가변 저항(Rr2) 중 적어도 하나가 가변 범위의 최소 저항값을 갖도록 제1 가변 저항(Rr1) 및 제2 가변 저항(Rr2)을 제어한다. 예를 들어, 제1 내부 저항(Ri1)이 제2 내부 저항(Ri2)보다 10mohm 큰 저항값을 갖는 경우, 배터리 컨트롤러(1130)는 제1 가변 저항(Rr1)을 20mohm으로 제어하고, 제2 가변 저항(Rr2)을 30mohm으로 제어할 수 있다. 다만, 제1 가변 저항(Rr1) 및 제2 가변 저항(Rr2) 자체가 제1 전지(1111) 및 제2 전지(1112)의 에너지를 소모할 수 있으므로, 제1 가변 저항(Rr1)의 저항값 및 제2 가변 저항(Rr2)의 저항값은 가능한 작은 저항값을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 배터리 컨트롤러(1130)는 제1 가변 저항(Rr1)의 저항값과 제2 가변 저항(Rr2)의 저항값을 동일하게 20mohm씩 감산하여, 제1 가변 저항(Rr1)은 0이 되고, 제2 가변 저항(Rr2)은 10mohm을 갖도록 제어할 수 있다. 즉, 배터리 컨트롤러(1130)는 제1 가변 저항(Rr1) 및 제2 가변 저항(Rr2)의 오프셋을 제거할 수 있다.
도 4의 배터리 모듈(1100)은 제1 전지(1111) 및 제2 전지(1112)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되지 않고, 복수의 전지가 병렬로 연결될 수 있다. 또한, 전지들의 개수만큼 복수의 가변 저항이 배터리 모듈(1100)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈(1100)은 제1 전지(1111) 및 제2 전지(1112)와 병렬로 연결된 제3 전지를 더 포함할 수 있고, 제3 전지의 캐소드 단자 또는 애노드 단자에 연결된 제3 가변 저항을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 배터리 컨트롤러(1130)는 제3 가변 저항의 저항값을 검출하고, 제3 전지에 포함된 제3 내부 저항의 저항값을 검출한다. 배터리 컨트롤러(1130)는 제3 가변 저항의 저항값과 제3 내부 저항의 저항값을 가산하여 제3 직렬 저항의 저항값을 산출한다. 배터리 컨트롤러(1130)는 제1 내지 제3 직렬 저항의 저항값이 서로 동일하도록 제1 내지 제3 가변 저항의 저항값을 제어하되, 제1 내지 제3 가변 저항의 저항값 중 적어도 하나는 가변 범위 내의 최소 저항값을 갖도록 제어한다.
도 5는 도 4의 배터리 컨트롤러를 도시한 블록도이다.
도 5를 참조하면, 배터리 컨트롤러(1130)는 가변 저항 감지부(1131), 내부 저항 감지부(1132), 비교 연산기(1133), 및 가변 저항 제어부(1134)를 포함한다.
가변 저항 감지부(1131)는 제1 가변 저항값 신호(Sr1) 및 제2 가변 저항값 신호(Sr2)를 수신한다. 가변 저항 감지부(1131)는 제1 가변 저항값 신호(Sr1) 및 제2 가변 저항값 신호(Sr2)에 근거하여 제1 가변 저항값 데이터 및 제2 가변 저항값 데이터를 생성할 수 있다. 제1 가변 저항값 데이터는 제1 가변 저항(Rr1)의 저항값 정보를 포함하는 디지털 신호일 수 있고, 제2 가변 저항값 데이터는 제2 가변 저항(Rr2)의 저항값 정보를 포함하는 디지털 신호일 수 있다. 제1 가변 저항값 신호(Sr1) 및 제2 가변 저항값 신호(Sr2)는 아날로그 신호일 수 있고, 가변 저항 감지부(1131)는 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 A/D 컨버터를 포함할 수 있다.
내부 저항 감지부(1132)는 제1 내부 저항값 신호(Si1) 및 제2 내부 저항값 신호(Si2)를 수신한다. 내부 저항 감지부(1132)는 제1 내부 저항값 신호(Si1) 및 제2 내부 저항값 신호(Si2)에 근거하여 제1 내부 저항값 데이터 및 제2 내부 저항값 데이터를 생성할 수 있다. 제1 내부 저항값 데이터는 제1 내부 저항(Ri1)의 저항값 정보를 포함하는 디지털 신호일 수 있고, 제2 내부 저항값 데이터는 제2 내부 저항(Ri2)의 저항값 정보를 포함하는 디지털 신호일 수 있다. 제1 내부 저항값 신호(Si1) 및 제2 내부 저항값 신호(Si2)는 아날로그 신호일 수 있고, 내부 저항 감지부(1132)는 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 A/D 컨버터를 포함할 수 있다.
가변 저항 감지부(1131) 및 내부 저항 감지부(1132)는 별도의 구성요소로 도시되었으나, 이에 제한되지 않고, 가변 저항 및 내부 저항을 감지하는 하나의 구성요소가 제1 내부 저항값 신호(Si1), 제2 내부 저항값 신호(Si2), 제1 가변 저항값 신호(Sr1), 및 제2 가변 저항값 신호(Sr2)를 수신하여 디지털 변환을 수행할 수 있다.
비교 연산기(1133)는 가변 저항 감지부(1131)로부터 제1 가변 저항값 데이터 및 제2 가변 저항값 데이터를 수신한다. 비교 연산기(1133)는 내부 저항 감지부(1132)로부터 제2 가변 저항값 데이터 및 제2 가변 저항값 데이터를 수신한다. 비교 연산기(1133)는 제1 가변 저항값 데이터 및 제1 내부 저항값 데이터를 가산하여 제1 직렬 저항값 데이터를 생성한다. 비교 연산기(1133)는 제2 가변 저항값 데이터 및 제2 내부 저항값 데이터를 가산하여 제2 직렬 저항값 데이터를 생성한다. 비교 연산기(1133)는 제1 직렬 저항값 데이터 및 제2 직렬 저항값 데이터를 생성하기 위한 가산기를 포함할 수 있다.
비교 연산기(1133)는 제1 직렬 저항값 데이터와 제2 직렬 저항값 데이터를 비교하는 비교기를 포함할 수 있다. 비교 연산기(1133)는 제1 직렬 저항값 데이터 값이 제2 직렬 저항값 데이터 값보다 큰 경우, 제2 가변 저항(Rr2)의 저항값을 증가시키도록 제2 가변 저항값 데이터 값을 증가시키거나 제1 가변 저항(Rr1)의 저항값을 감소시키도록 제1 가변 저항값 데이터 값을 감소시킬 수 있다. 비교 연산기(1133)는 제1 직렬 저항값 데이터 값이 제2 직렬 저항값 데이터 값보다 작은 경우, 제1 가변 저항(Rr1)의 저항값을 감소시키도록 제1 가변 저항값 데이터를 감소시키거나 제2 가변 저항(Rr2)의 저항값을 증가시키도록 제2 가변 저항값 데이터를 증가시킬 수 있다.
비교 연산기(1133)는 제1 내부 저항(Ri1)의 저항값 및 제2 내부 저항(Ri2)의 저항값 중 적어도 하나가 가변 범위의 최소 저항값을 갖도록 오프셋을 제거하는 연산을 수행할 수 있다. 비교 연산기(1133)는 오프셋 제거 연산을 수행하도록 제1 가변 저항 데이터 및 제2 가변 저항 데이터에 동일한 데이터 값을 감산하기 위한 감산기를 포함할 수 있다. 비교 연산기(1133)는 제1 오프셋 제거를 수행하고, 보정된 제1 가변 저항값 데이터 및 보정된 제2 가변 저항값 데이터를 가변 저항 제어부(1134)에 제공할 수 있다.
가변 저항 제어부(1134)는 비교 연산기(1133)로부터 제1 가변 저항(Rr1) 및 제2 가변 저항(Rr2)을 제어하기 위한 보정된 제1 가변 저항값 데이터 또는 보정된 제2 가변 저항값 데이터를 수신한다. 가변 저항 제어부(1134)는 비교 연산기(1133)로부터 수신한 데이터에 근거하여 제1 가변 신호(Cr1) 및 제2 가변 신호(Cr2)를 생성한다. 제1 가변 신호(Cr1)는 제1 가변 저항(Rr1)의 저항값을 결정하기 위한 아날로그 신호일 수 있다. 제2 가변 신호(Cr2)는 제2 가변 저항(Rr2)의 저항값을 결정하기 위한 아날로그 신호일 수 있다. 예를 들어, 제1 가변 신호(Cr1)는 MOSFET으로 구성된 제1 가변 저항(Rr1)의 게이트 전압에 대응될 수 있다. 제2 가변 신호(Cr2)는 MOSFET으로 구성된 제2 가변 저항(Rr2)의 게이트 전압에 대응될 수 있다. 가변 저항 제어부(1134)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 컨버터를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구동 방법을 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 배터리 컨트롤러의 구동 방법(S1000)은 가변 저항 및 내부 저항을 측정하는 단계(S100), 직렬 저항을 산출하는 단계(S200), 저항값을 비교하는 단계(S300), 및 가변 저항을 제어하는 단계(S400)를 포함한다. 저항값을 비교하는 단계(S300)는 제1 직렬 저항과 제2 직렬 저항을 비교하는 단계(S310, S320), 제1 가변 저항과 보정값을 비교하는 단계(S330), 및 제2 가변 저항과 보정값을 비교하는 단계(S340)를 포함한다. 가변 저항을 제어하는 단계(S400)는 제1 가변 저항에 보정값을 감산하는 단계(S410), 제2 가변 저항에 보정값을 가산하는 단계(S420), 제1 가변 저항에 보정값을 가산하는 단계(S430), 제2 가변 저항에 보정값을 감산하는 단계(S440), 및 오프셋 제거 단계(S450)를 포함한다.
가변 저항 및 내부 저항을 측정하는 단계(S100)에서 제1 가변 저항(Rr1), 제2 가변 저항(Rr2), 제1 내부 저항(Ri1), 및 제2 내부 저항(Ri2)이 측정된다. 배터리 컨트롤러(1130)는 측정된 저항값을 비교 및 연산하기 위한 데이터로 변환할 수 있다.
직렬 저항을 산출하는 단계(S200)에서 배터리 컨트롤러(1130)는 제1 직렬 저항(Rt1) 및 제2 직렬 저항(Rt2)을 산출한다. 직렬 저항을 산출하는 단계(S200)는 도 5의 비교 연산기(1133)에서 수행될 수 있다. 제1 직렬 저항(Rt1)의 저항값은 제1 내부 저항(Ri1)의 저항값과 제1 가변 저항(Rr1)의 저항값의 합이다. 제2 직렬 저항(Rt2)의 저항값은 제2 내부 저항(Ri2)의 저항값과 제2 가변 저항(Rr2)의 저항값의 합이다.
제1 직렬 저항과 제2 직렬 저항을 비교하는 단계(S310, S320)에서 제1 직렬 저항(Rt1)의 저항값과 제2 직렬 저항(Rt2)의 저항값이 동일한 경우, 제1 전류(I1) 및 제2 전류(I2)가 동일할 것이므로 가변 저항 제어를 종료할 수 있다. 도 6과 달리, 제1 직렬 저항(Rt1)의 저항값과 제2 직렬 저항(Rt2)의 저항값이 동일한 경우, 오프셋 제거 단계를 진행할 수 있다. 즉, 제1 가변 저항(Rr1)과 제2 가변 저항(Rr2) 중 적어도 하나는 가변 범위 내의 최소 저항값을 갖도록 감산될 수 있다. 예를 들어, 제1 가변 저항(Rr1)과 제2 가변 저항(Rr2) 중 적어도 하나는 0이 되도록 감산될 수 있다.
제1 직렬 저항(Rt1)의 저항값이 제2 직렬 저항(Rt2)의 저항값보다 큰 경우, 제1 가변 저항과 보정값을 비교하는 단계(S330)가 진행된다. 제1 직렬 저항(Rt1)의 저항값이 제2 직렬 저항(Rt2)의 저항값보다 작은 경우, 제2 가변 저항과 보정값을 비교하는 단계(S340)가 진행된다. 보정값(Rd)은 제1 직렬 저항(Rt1)의 저항값과 제2 직렬 저항(Rt2)의 저항값의 차이의 절대값이다. 제1 가변 저항과 보정값을 비교하는 단계(S330)에서 보정값(Rd)은 제1 직렬 저항(Rt1)의 저항값에서 제2 직렬 저항(Rt2)의 저항값을 감산한 결과값이다. 제2 가변 저항과 보정값을 비교하는 단계(S340)에서 보정값(Rd)은 제2 직렬 저항(Rt2)의 저항값에서 제1 직렬 저항(Rt1)의 저항값을 감산한 결과값이다.
제1 가변 저항과 보정값을 비교하는 단계(S330)에서 제1 가변 저항(Rr1)의 저항값이 보정값(Rd)보다 큰 경우, 제1 가변 저항에 보정값을 감산하는 단계(S410)가 진행된다. 제1 가변 저항(Rr1)에 보정값(Rd)을 감산하는 경우, 제1 직렬 저항(Rt1)과 제2 직렬 저항(Rt2)이 동일한 저항값을 갖게 된다. 따라서, 제1 전원(E1)과 제2 전원(E2)이 동일한 전압 레벨을 갖는 경우, 제1 전류(I1)와 제2 전류(I2)는 동일한 크기를 갖는다.
제1 가변 저항과 보정값을 비교하는 단계(S330)에서 제1 가변 저항(Rr1)의 저항값이 보정값(Rd)보다 작은 경우, 제2 가변 저항에 보정값을 가산하는 단계(S420)가 진행된다. 제2 가변 저항(Rr2)에 보정값(Rd)을 가산하는 경우, 제1 직렬 저항(Rt1)과 제2 직렬 저항(Rt2)이 동일한 저항값을 갖게 된다.
제2 가변 저항과 보정값을 비교하는 단계(S340)에서 제2 가변 저항(Rr2)의 저항값이 보정값(Rd)보다 큰 경우, 제1 가변 저항에 보정값을 가산하는 단계(S430)가 진행된다. 제1 가변 저항(Rr1)에 보정값(Rd)을 가산하는 경우, 제1 직렬 저항(Rt1)과 제2 직렬 저항(Rt2)이 동일한 저항값을 갖게 된다.
제2 가변 저항과 보정값을 비교하는 단계(S340)에서 제2 가변 저항(Rr2)의 저항값이 보정값(Rd)보다 작은 경우, 제2 가변 저항에 보정값을 감산하는 단계(S440)가 진행된다. 제2 가변 저항(Rr2)에 보정값(Rd)을 감산하는 경우, 제1 직렬 저항(Rt1)과 제2 직렬 저항(Rt2)이 동일한 저항값을 갖게 된다.
제1 가변 저항(Rr1) 및 제2 가변 저항(Rr2)이 0보다 큰 특정 저항값을 갖는 경우, 제1 가변 저항(Rr1) 및 제2 가변 저항(Rr2)에 의한 전력 소모가 발생한다. 이러한 전력 소모를 최소화하기 위하여 오프셋 제거 단계(S450)가 진행된다. 오프셋 제거 단계(S450)에서 제1 가변 저항(Rr1)과 제2 가변 저항(Rr2) 중 적어도 하나는 가변 범위 내의 최소 저항값을 갖도록 감산된다. 예를 들어, 제1 가변 저항(Rr1)과 제2 가변 저항(Rr2) 중 적어도 하나는 0이 되도록 감산될 수 있다.
도 6과 달리, 배터리 컨트롤러의 구동 방법(S1000)은 별도의 오프셋 제거 단계(S450)를 두지 않고 제1 가변 저항(Rr1) 또는 제2 가변 저항(Rr2)의 저항값에 보정값(Rd)을 가산 또는 감산하는 단계(S410~S440)에서 오프셋 제거 연산을 동시에 수행할 수 있다. 예를 들어, 제2 가변 저항에 보정값을 가산하는 단계(S420)에서 제1 가변 저항(Rr1)의 저항값을 0이 되도록 감산하여 제1 가변 저항(Rr1)의 저항값 감소만큼 보정값(Rd)의 크기가 감소하도록 연산한다. 제2 가변 저항(Rr2)의 저항값에 감소된 보정값(Rd)을 가산하는 경우, 제1 직렬 저항(Rt1)의 저항값과 제2 직렬 저항(Rt2)의 저항값은 제1 내부 저항(Ri1)의 저항값과 동일하다. 이 경우, 제1 가변 저항(Rr1)은 가변 범위의 최소값을 가지므로 별도의 오프셋 제거 단계가 요구되지 않는다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 디바이스의 블록도이다.
도 7을 참조하면, 전자 디바이스(2000)는 배터리 모듈(2100) 및 부하부(2200)를 포함한다. 배터리 모듈(2100)은 제1 전지(2111), 제2 전지(2112), 보정 소자부(2120), 및 배터리 컨트롤러(2130)를 포함한다. 제1 전지(2111), 제2 전지(2112), 및 부하부(2200)는 도 1의 제1 전지(11_1), 제2 전지(11_2), 및 부하부(20)와 실질적으로 동일한 기능을 수행하므로 구체적인 설명이 생략된다.
보정 소자부(2120)는 제1 전류원(Is1) 및 제2 전류원(Is2)을 포함한다. 제1 전류원(Is1)은 제1 전지(2111)에 전기적으로 연결된다. 제2 전류원(Is2)은 제2 전지(2112)에 전기적으로 연결된다. 제1 전류원(Is1) 및 제2 전류원(Is2)은 제1 전지(2111)와 제2 전지(2112) 중 높은 전압을 갖는 전지를 이용하거나 낮은 내부 저항을 갖는 전지를 이용하여 구동될 수 있다. 또는, 보정 소자부(2120)가 제1 전지(2111) 또는 제2 전지(2112)의 전압에 영향을 미쳐 내부 저항을 변화시키는 것을 방지하기 위하여, 제1 전류원(Is1) 및 제2 전류원(Is2)은 별도의 외부 전원을 이용하여 구동될 수 있다.
제1 전류원(Is1)은 제3 전류(I3)를 생성하고, 제2 전류원(Is2)는 제4 전류(I4)를 생성한다. 제1 전류(I1) 및 제3 전류(I3)의 합은 제1 보정 전류와 같고, 제2 전류(I2) 및 제4 전류(I4)의 합은 제2 보정 전류와 같다. 제1 보정 전류와 제2 보정 전류의 합은 부하 전류(Itot)와 같다. 제1 전류원(Is1) 및 제2 전류원(Is2)은 제1 전지(2111) 및 제2 전지(2112)의 과충전 및 과방전을 방지한다. 즉, 제1 전지(2111)와 제2 전지(2112)는 내부 저항의 차이에 의하여 충방전이 불균일하게 발생한다. 따라서, 제1 전지(2111)와 제2 전지(2112) 사이에 충방전 정도의 차이가 발생하고, 배터리 수명의 악화로 이어진다. 제1 전류원(Is1) 및 제2 전류원(Is2)은 제1 보정 전류 및 제2 보정 전류가 동일한 크기를 갖도록 조정하여 병렬로 연결된 전지들 사이의 전류 차이를 보상하고, 배터리 모듈(2100)의 성능을 개선한다. 또한, 보정 소자부(2120)는 도 4와 달리 가변 저항이 없으므로, 저항에 의한 전력 손실을 최소화 할 수 있다.
배터리 컨트롤러(2130)는 제1 전류원(Is1) 및 제2 전류원(Is2)의 전류값을 제어한다. 배터리 컨트롤러(2130)는 제1 전류(I1) 및 제2 전류(I2)의 차이에 근거하여 제3 전류(I3) 및 제4 전류(I4)의 크기를 결정할 수 있다. 구체적으로, 배터리 컨트롤러(2130)는 제1 전류(I1) 및 제2 전류(I2)를 검출한다. 배터리 모듈(2100)은 제1 전류(I1) 및 제2 전류(I2)를 검출하기 위한 전류계를 더 포함할 수 있다. 또는, 배터리 컨트롤러(2130)가 제1 전류(I1) 및 제2 전류(I2)의 크기를 검출할 수 있다. 배터리 컨트롤러(2130)는 제1 전류(I1)의 크기와 제2 전류(I2)의 크기를 가산하여 부하 전류(Itot)를 산출할 수 있다. 또는, 배터리 컨트롤러(2130)는 부하 전류(Itot)의 크기를 외부로부터 직접 검출할 수 있다. 배터리 컨트롤러(2130)는 부하 전류(Itot)의 크기를 병렬로 연결된 전지의 개수만큼 나누어 제1 보정 전류 및 제2 보정 전류의 크기를 산출할 수 있다. 도 7과 같인 두 개의 전지가 병렬로 연결된 경우, 배터리 컨트롤러(2130)는 부하 전류(Itot)의 절반 크기를 제1 보정 전류 및 제2 보정 전류로 결정할 수 있다.
배터리 컨트롤러(2130)는 결정된 제1 보정 전류 및 제2 보정 전류에 근거하여 제1 전류원 제어 신호(Ci1) 및 제2 전류원 제어 신호(Ci2)를 생성한다. 배터리 컨트롤러(2130)는 제1 전류원(Is1)에 제1 전류원 제어 신호(Ci1)를 제공하고, 제2 전류원(Is2)에 제2 전류원 제어 신호(Ci2)를 제공할 수 있다. 배터리 컨트롤러(2130)는 제1 전류(I1)와 제3 전류(I3)의 합이 제1 보정 전류와 같도록 제1 전류원(Is1)을 제어한다. 배터리 컨트롤러(2130)는 제2 전류(I2)와 제4 전류(I4)의 합이 제2 보정 전류와 같도록 제2 전류원(Is2)을 제어한다.
도 7의 배터리 모듈(2100)은 제1 전지(2111) 및 제2 전지(2112)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되지 않고, 복수의 전지가 병렬로 연결될 수 있다. 또한, 전지들의 개수만큼 복수의 전류원이 배터리 모듈(2100)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈(2100)은 제1 전지(2111) 및 제2 전지(2112)와 병렬로 연결된 제3 전지를 더 포함할 수 있고, 제3 전지에 연결된 제3 전류원을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 배터리 컨트롤러(2130)는 제3 전지에 의한 전류를 검출하고, 부하 전류(Itot)에 3을 나눈 값을 제3 보정 전류로 결정할 수 있다. 배터리 컨트롤러(2130)는 제3 전류원에 의한 전류 및 제3 전지에 의한 전류의 합이 제3 보정 전류와 같도록 제3 전류원을 제어한다.
도 7의 배터리 모듈(2100)은 제1 전지(2111)와 직렬로 연결된 제1 가변 저항 및 제2 전지(2112)와 직렬로 연결된 제2 가변 저항을 더 포함할 수 있다. 배터리 컨트롤러(2130)는 제1 내부 저항(Ri1) 및 제2 내부 저항(Ri2)의 저항값 차이를 보상하기 위하여 가변 저항과 전류원을 선택적으로 동작시킬 수 있다. 이 경우, 배터리 모듈(2100)은 가변 저항 동작의 간편성과 전류원 동작의 세밀한 조정을 고려하여 보정 소자를 선택할 수 있다.
도 8은 도 7의 배터리 컨트롤러를 도시한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 배터리 컨트롤러(2130)는 전류 감지부(2131), 비교 연산기(2132), 및 전류 제어부(2133)를 포함한다.
전류 감지부(2131)는 제1 전류(I1), 제2 전류(I2), 및 부하 전류(Itot)를 수신한다. 전류 감지부(2131)는 제1 전류(I1) 및 제2 전류(I2)에 근거하여 제1 전류 데이터 및 제2 전류 데이터를 생성할 수 있다. 전류 감지부(2131)는 부하 전류(Itot)에 근거하여 부하 전류 데이터를 생성할 수 있다. 제1 전류 데이터는 제1 전류(I1)의 크기 정보를 포함하는 디지털 신호일 수 있고, 제2 전류 데이터는 제2 전류(I2)의 크기 정보를 포함하는 디지털 신호일 수 있다. 전류 감지부(2131)는 제1 전류(I1) 및 제2 전류(I2)를 제1 전류 데이터 및 제2 전류 데이터로 변환하는 A/D 컨버터를 포함할 수 있다.
비교 연산기(2132)는 제1 전류 데이터 및 제2 전류 데이터를 수신한다. 비교 연산기(2132)는 부하 전류(Itot)의 크기 정보를 포함하는 부하 전류 데이터를 수신하거나, 제1 전류 데이터 및 제2 전류 데이터를 가산하여 부하 전류 데이터를 생성할 수 있다. 비교 연산기(2132)는 부하 전류 데이터 값을 2로 나눈 값을 보정 데이터로 결정할 수 있다. 보정 데이터는 제1 보정 전류 및 제2 보정 전류의 크기에 대응된다. 비교 연산기(2132)는 보정 데이터 및 제1 전류 데이터를 비교하고 그 차이에 근거하여 제3 전류 데이터를 생성한다. 비교 연산기(2132)는 보정 데이터 및 제2 전류 데이터를 비교하고 그 차이에 근거하여 제4 전류 데이터를 생성한다. 예를 들어, 비교 연산기(2132)는 보정 데이터에 제1 전류 데이터를 감산하여 제3 전류 데이터를 생성할 수 있다. 비교 연산기(2132)는 보정 데이터에 제2 전류 데이터를 감산하여 제4 전류 데이터를 생성할 수 있다. 비교 연산기(2132)는 보정 데이터와 제1 전류 데이터를 비교하거나 보정 데이터와 제2 전류 데이터를 비교하기 위한 비교기를 포함할 수 있다.
전류 제어부(2133)는 비교 연산기(2132)로부터 제1 전류원(Is1) 및 제2 전류원(Is2)을 제어하기 위한 제3 전류 데이터 및 제4 전류 데이터를 수신한다. 전류 제어부(2133)는 제3 전류 데이터에 근거하여 제1 전류원 제어 신호(Ci1)를 생성하고, 제4 전류 데이터에 근거하여 제2 전류원 제어 신호(Ci2)를 생성한다. 제1 전류원 제어 신호(Ci1) 및 제2 전류원 제어 신호(Ci2)는 제1 전류원(Is1) 및 제2 전류원(Is2)이 제공하는 전류의 크기를 결정하기 위한 아날로그 신호일 수 있다. 전류 제어부(2133)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 컨버터를 포함할 수 있다.
도 9는 도 7의 배터리 모듈의 동작에 따른 전류 변화를 도시한 그래프이다.
도 9를 참조하면, 시간에 따른 제1 내지 제4 전류(I1~I4)의 크기, 부하 전류(Itot)의 크기 및 제1 및 제2 보정전류(I1sum, I2sum)의 크기를 도시한다. 제1 전원(E1) 및 제2 전원(E2)은 3.7V로 가정하고, 제1 내부 저항(Ri1)은 20mohm으로 고정된다. 제2 내부 저항(Ri2)은 시간의 흐름에 따라 변한다. 0에서 2초동안 제2 내부 저항(Ri2)은 22mohm이다. 2에서 4초동안 제2 내부 저항(Ri2)은 24mohm이다. 4에서 6초동안 제2 내부 저항(Ri2)은 26mohm이다. 6에서 8초동안 제2 내부 저항(Ri2)은 28mohm이다. 8에서 10초동안 제2 내부 저항(Ri2)은 30mohm이다.
보정 소자부(2120)가 전류 보정을 수행하지 않는 경우, 제2 내부 저항(Ri2)이 증가함에 따라, 제1 전류(I1) 및 제2 전류(I2)의 크기는 달라진다. 제1 내부 저항(Ri1)과 제2 내부 저항(Ri2) 사이의 저항값 차이가 증가할수록, 제1 전류(I1)와 제2 전류(I2) 사이의 크기 차이는 증가한다. 도 9와 같은 충전시에 제1 전지(2111)는 제2 전지(2112)보다 더 많은 전류가 흐르므로 제1 전지(2111)는 과충전될 수 있다. 또는, 전자 디바이스(2000)는 제1 전지(2111)에 편중되어 전류 공급하거나, 전류를 공급받게 되므로, 제1 전지(2111)의 수명이 감소한다.
보정 소자부(2120)에 의한 전류 보정이 수행되는 경우, 제1 전류원(Is1)은 제3 전류(I3)를 제공하고, 제2 전류원(Is2)은 제4 전류(I4)를 제공한다. 제1 전류(I1)와 제3 전류(I3)의 합은 제1 보정 전류(I1sum)와 같고, 제2 전류(I2)와 제4 전류(I4)의 합은 제2 보정 전류(I2sum)와 같다. 시간에 따라, 제2 내부 저항(Ri2)이 급격하게 변하는 경우에도, 배터리 컨트롤러(2130)는 제2 내부 저항(Ri2)에 의한 전류 변화를 즉시 감지하고, 제1 보정 전류(I1sum) 및 제2 보정 전류(I2sum)가 부하 전류(Itot)의 절반값인 0.05A를 갖도록 제1 전류원(Is1) 및 제2 전류원(Is2)을 제어한다. 제1 전류원(Is1) 및 제2 전류원(Is2)은 변화된 제1 전류(I1)와 제2 전류(I2)를 안정적이고 신속하게 보상할 수 있다.
위에서 설명한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 예들이다. 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경하거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함될 것이다. 또한, 본 발명에는 상술한 실시 예들을 이용하여 앞으로 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다.
100, 1000, 2000: 전자 디바이스 10, 1100, 2100: 배터리 모듈
11_1, 1111, 2111: 제1 전지 11_2, 1112, 2112: 제2 전지
12, 1120, 2120: 보정 소자부 13, 1130, 2130: 배터리 컨트롤러
20, 1200, 2200: 부하부 Ri1: 제1 내부 저항
Ri2: 제2 내부 저항 Rr1: 제1 가변 저항
Rr2: 제2 가변 저항 Is1: 제1 전류원
Is2: 제2 전류원

Claims (20)

  1. 제1 내부 저항을 포함하는 제1 전지;
    상기 제1 전지와 병렬로 연결되고, 제2 내부 저항을 포함하는 제2 전지;
    상기 제1 전지와 직렬로 연결된 제1 가변 저항;
    상기 제2 전지와 직렬로 연결된 제2 가변 저항; 및
    상기 제1 내부 저항의 저항값 및 상기 제1 가변 저항의 저항값의 합인 제1 직렬 저항값과 상기 제2 내부 저항의 저항값 및 상기 제2 가변 저항의 저항값의 합인 제2 직렬 저항값이 동일하도록 제어하고, 상기 제1 가변 저항 및 상기 제2 가변 저항 중 적어도 하나는 가변 범위의 최소 저항값을 갖도록 제어하는 배터리 컨트롤러를 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리 컨트롤러는,
    상기 제1 내부 저항의 저항값 및 상기 제1 가변 저항의 저항값을 가산하여 상기 제1 직렬 저항값을 산출하고, 상기 제2 내부 저항의 저항값 및 상기 제2 가변 저항의 저항값을 가산하여 상기 제2 직렬 저항값을 산출하고, 상기 제1 직렬 저항값 및 상기 제2 직렬 저항값을 비교하여 상기 제1 가변 저항 또는 상기 제2 가변 저항을 제어하는 배터리 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리 컨트롤러는,
    상기 제1 직렬 저항값과 상기 제2 직렬 저항값의 차이의 절대값인 보정값을 산출하고, 상기 보정값에 근거하여 상기 제1 가변 저항 또는 상기 제2 가변 저항을 제어하는 배터리 모듈.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 배터리 컨트롤러는,
    상기 제1 직렬 저항값이 상기 제2 직렬 저항값보다 큰 경우, 상기 제1 가변 저항의 저항값과 상기 보정값을 비교하고,
    상기 제1 가변 저항의 저항값이 상기 보정값보다 작은 경우, 상기 제2 가변 저항의 저항값을 상기 보정값만큼 가산하도록 제어하고,
    상기 제1 가변 저항의 저항값이 상기 보정값보다 큰 경우, 상기 제1 가변 저항의 저항값을 상기 보정값만큼 감산하도록 제어하는 배터리 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 배터리 컨트롤러는,
    상기 제1 가변 저항의 저항값 및 상기 제2 가변 저항의 저항값을 동일한 값만큼 감산하여 상기 제1 가변 저항 및 상기 제2 가변 저항 중 적어도 하나의 저항값이 0이 되도록 제어하는 배터리 모듈.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 배터리 컨트롤러는,
    상기 제1 직렬 저항값이 상기 제2 직렬 저항값보다 작은 경우, 상기 제2 가변 저항의 저항값과 상기 보정값을 비교하고,
    상기 제2 가변 저항의 저항값이 상기 보정값보다 작은 경우, 상기 제1 가변 저항의 저항값을 상기 보정값만큼 가산하도록 제어하고,
    상기 제2 가변 저항의 저항값이 상기 보정값보다 큰 경우, 상기 제2 가변 저항의 저항값을 상기 보정값만큼 감산하도록 제어하는 배터리 모듈.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 배터리 컨트롤러는,
    상기 제1 가변 저항의 저항값 및 상기 제2 가변 저항의 저항값을 동일한 값만큼 감산하여 상기 제1 가변 저항 및 상기 제2 가변 저항 중 적어도 하나의 저항값이 0이 되도록 제어하는 배터리 모듈.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리 컨트롤러는,
    상기 제1 내부 저항의 저항값 및 상기 제2 내부 저항의 저항값에 근거하여 상기 제1 가변 저항의 저항값을 제어하는 제1 가변 신호를 상기 제1 가변 저항에 제공하고 상기 제2 가변 저항의 저항값을 제어하는 제2 가변 신호를 상기 제2 가변 저항에 제공하는 배터리 모듈.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 배터리 컨트롤러는,
    상기 제1 가변 저항으로부터 제1 가변 저항값 신호를 수신하고, 상기 제2 가변 저항으로부터 제2 가변 저항값 신호를 수신하는 가변 저항 감지부;
    상기 제1 전지로부터 제1 내부 저항값 신호를 수신하고, 상기 제2 전지로부터 제2 내부 저항값 신호를 수신하는 내부 저항 감지부;
    상기 제1 가변 저항값 신호, 상기 제2 가변 저항값 신호, 상기 제1 내부 저항값 신호, 및 상기 제2 내부 저항값 신호에 근거하여 상기 제1 가변 저항 및 상기 제2 가변 저항의 저항값을 산출하는 비교 연산기; 및
    상기 비교 연산기로부터 산출된 상기 제1 가변 저항 및 상기 제2 가변 저항의 저항값에 근거하여 상기 제1 가변 신호 및 상기 제2 가변 신호를 생성하는 가변 저항 제어부를 포함하는 배터리 모듈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전지 및 상기 제2 전지와 병렬로 연결되고, 제3 내부 저항을 포함하는 제3 전지; 및
    상기 제3 전지와 직렬로 연결된 제3 가변 저항을 더 포함하고,
    상기 배터리 컨트롤러는 상기 제3 내부 저항의 저항값 및 상기 제3 가변 저항의 저항값의 합인 제3 직렬 저항값이 상기 제1 직렬 저항값 및 상기 제2 직렬 저항값과 동일하도록 제어하고, 상기 제1 내지 제3 가변 저항 중 적어도 하나가 가변 범위의 최소 저항값을 갖도록 제어하는 배터리 모듈.
  11. 제1 전류를 제공하는 제1 전지;
    상기 제1 전지와 병렬로 연결되고, 제2 전류를 제공하는 제2 전지;
    상기 제1 전지에 연결되고, 제3 전류를 제공하는 제1 전류원;
    상기 제2 전지에 연결되고, 제4 전류를 제공하는 제2 전류원; 및
    상기 제1 전류와 상기 제3 전류의 합인 제1 보정 전류와 상기 제2 전류와 상기 제4 전류의 합인 제2 보정 전류가 동일하도록 상기 제1 전류원 및 상기 제2 전류원을 제어하는 배터리 컨트롤러를 포함하는 배터리 모듈.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 배터리 컨트롤러는,
    상기 제1 전류 및 상기 제2 전류를 가산하여 부하 전류의 크기를 산출하고, 상기 제1 내지 제4 전류의 합이 상기 부하 전류의 크기와 동일하도록 상기 제1 전류원 및 상기 제2 전류원을 제어하는 배터리 모듈.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 배터리 컨트롤러는,
    상기 제1 보정 전류와 상기 제2 보정 전류의 크기가 상기 부하 전류의 크기의 절반값이 되도록 상기 제1 전류원 및 상기 제2 전류원을 제어하는 배터리 모듈.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 배터리 컨트롤러는,
    상기 제3 전류 및 상기 제4 전류가 동일한 크기를 갖고, 서로 반대의 극성을 갖도록 상기 제1 전류원 및 상기 제2 전류원을 제어하는 배터리 모듈.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 전류원 및 상기 제2 전류원은 상기 제1 전지 및 상기 제2 전지 중 낮은 내부 저항값을 갖는 전지로부터 전압을 수신하는 배터리 모듈.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 배터리 컨트롤러는,
    상기 제1 전류 및 상기 제2 전류를 검출하는 전류 감지부;
    상기 전류 감지부로부터 검출된 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류를 비교하고, 상기 제3 전류 및 상기 제4 전류를 산출하는 비교 연산기;
    상기 비교 연산기로부터 산출된 상기 제3 전류 및 상기 제4 전류에 근거하여 상기 제1 전류원에 제1 전류원 제어 신호를 제공하고, 상기 제2 전류원에 제2 전류원 제어 신호를 제공하는 배터리 모듈.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 전지 및 상기 제2 전지와 병렬로 연결되고, 제5 전류를 제공하는 제3 전지; 및
    상기 제3 전지에 연결되고, 제6 전류를 제공하는 제3 전류원을 더 포함하고,
    상기 배터리 컨트롤러는 상기 제5 전류와 상기 제6 전류의 합인 제3 보정 전류는 상기 제1 보정 전류 및 상기 제2 보정 전류와 동일하도록 상기 제3 전류원을 제어하는 배터리 모듈.
  18. 부하 전류를 생성하는 배터리 모듈; 및
    상기 부하 전류를 수신하는 부하부를 포함하고,
    상기 배터리 모듈은,
    제1 내부 저항을 포함하고, 제1 전류를 제공하는 제1 전지;
    상기 제1 전지와 병렬로 연결되고, 제2 내부 저항을 포함하고, 제2 전류를 제공하는 제2 전지;
    상기 제1 전지 및 상기 제2 전지와 연결되는 보정 소자부; 및
    상기 제1 내부 저항 및 상기 제2 내부 저항의 저항값 차이에 근거하여 상기 제1 전류와 상기 제2 전류가 동일하도록 상기 보정 소자부를 제어하는 배터리 컨트롤러를 포함하는 전자 디바이스.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 보정 소자부는,
    상기 제1 전지와 직렬로 연결된 제1 가변 저항; 및
    상기 제2 전지와 직렬로 연결된 제2 가변 저항을 포함하고,
    상기 배터리 컨트롤러는 상기 제1 내부 저항 및 상기 제2 내부 저항의 저항값 차이를 상기 제1 가변 저항의 저항값에 가산하거나 상기 제2 가변 저항의 저항값에 가산하도록 상기 제1 가변 저항 또는 상기 제2 가변 저항을 제어하는 전자 디바이스.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 보정 소자부는,
    상기 제1 전지에 연결되는 제1 전류원; 및
    상기 제2 전지에 연결되는 제2 전류원을 포함하고,
    상기 배터리 컨트롤러는 상기 제1 전류 또는 상기 제2 전류의 변화를 감지하여 상기 제1 전류 또는 상기 제2 전류의 크기를 유지하도록 상기 제1 전류원 또는 상기 제2 전류원을 제어하는 전자 디바이스.
KR1020170001562A 2017-01-04 2017-01-04 배터리 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스 KR102221618B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170001562A KR102221618B1 (ko) 2017-01-04 2017-01-04 배터리 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스
US15/713,037 US10497988B2 (en) 2017-01-04 2017-09-22 Battery module for correcting current difference between batteries connected in parallel and electronic device including the battery module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170001562A KR102221618B1 (ko) 2017-01-04 2017-01-04 배터리 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180080633A KR20180080633A (ko) 2018-07-12
KR102221618B1 true KR102221618B1 (ko) 2021-03-02

Family

ID=62711895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170001562A KR102221618B1 (ko) 2017-01-04 2017-01-04 배터리 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10497988B2 (ko)
KR (1) KR102221618B1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10992144B2 (en) * 2017-05-17 2021-04-27 Galley Power LLC Battery balancing and current control with bypass circuit for load switch
KR102530940B1 (ko) * 2018-04-23 2023-05-11 현대자동차주식회사 차량용 에너지저장장치 시스템
DE102018214612A1 (de) * 2018-08-29 2020-03-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Erkennen von Kontaktierungsfehlern in einem Akkupack und System zum Durchführen des Verfahrens
KR20220042214A (ko) * 2019-08-05 2022-04-04 라이테크 래보러토리즈 엘엘씨 에너지 전달 시스템
TWI721747B (zh) * 2020-01-07 2021-03-11 新普科技股份有限公司 可判斷電池組之彼此並聯之複數個電池芯之老化程度差異之方法及其電池芯診斷系統
JP7191873B2 (ja) * 2020-01-17 2022-12-19 株式会社東芝 充放電制御装置、充放電システム、充放電制御方法及び充放電制御プログラム
KR20220045305A (ko) 2020-10-05 2022-04-12 에스케이온 주식회사 배터리의 온도 균일화 시스템 및 방법
CN112421732B (zh) * 2020-11-30 2023-03-24 杭州智仝科技有限公司 一种基于异质电池架构的储能方法和系统
US20220393484A1 (en) * 2021-06-04 2022-12-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Battery cell rebalancing

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008118790A (ja) 2006-11-06 2008-05-22 Hitachi Ltd 電源制御装置
JP2009543539A (ja) 2006-07-13 2009-12-03 エルジー・ケム・リミテッド バッテリー装置の回路動作電流バランシング装置及び方法
JP2016086484A (ja) 2014-10-23 2016-05-19 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置及び電池監視システム

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5280231A (en) * 1990-07-02 1994-01-18 Nippondenso Co., Ltd. Battery condition detecting apparatus and charge control apparatus for automobile
US8436583B2 (en) 2004-06-09 2013-05-07 Icc-Nexergy, Inc. Multiple cell battery charger configured with a parallel topology
KR100624944B1 (ko) * 2004-11-29 2006-09-18 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩의 보호회로
DE602006002896D1 (de) * 2005-02-14 2008-11-13 Denso Corp Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung des Ladestatus einer Sekundärbatterie auf Basis neuronaler Netzwerkkalkulation
US7808209B2 (en) * 2006-03-31 2010-10-05 Canon Kabushiki Kaisha Remaining battery charge calculation system in electronic device
KR100825760B1 (ko) 2006-06-02 2008-04-29 한국전자통신연구원 급격한 ｍｉｔ 소자, 그 소자를 이용한 ｍｉｔ 센서 및 그ｍｉｔ 센서를 포함한 경보기 및 이차전지 폭발 방지 회로
KR100901769B1 (ko) 2007-11-15 2009-06-11 한국전자통신연구원 저전압 고정밀도 밴드갭 기준전압 발생기
DE102010030885A1 (de) * 2010-07-02 2012-01-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Steuern der Energieversorgung eines Elektromotors
JP2015012683A (ja) 2013-06-28 2015-01-19 三洋電機株式会社 電源装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009543539A (ja) 2006-07-13 2009-12-03 エルジー・ケム・リミテッド バッテリー装置の回路動作電流バランシング装置及び方法
JP2008118790A (ja) 2006-11-06 2008-05-22 Hitachi Ltd 電源制御装置
JP2016086484A (ja) 2014-10-23 2016-05-19 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置及び電池監視システム

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180080633A (ko) 2018-07-12
US20180191037A1 (en) 2018-07-05
US10497988B2 (en) 2019-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102221618B1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스
US10044199B2 (en) Electric storage system that detects voltage values of a plurality of electric storage elements
US9300159B2 (en) Charging method for a rechargeable battery and charging architecture therewith
US7514905B2 (en) Battery management system
US9525289B2 (en) Battery control system and battery pack
US7489108B2 (en) Method of controlling battery current limit values
US8085051B2 (en) Abnormality detecting device for storage element, abnormality detecting method for storage element, abnormality detecting program for storage element, and computer-readable recording medium storing abnormality detecting program
US20190067954A1 (en) Battery control device
US10873201B2 (en) Battery management apparatus and method for protecting a lithium iron phosphate cell from over-voltage using the same
US20120313562A1 (en) Battery control device, battery system, electric vehicle, charge control device, battery charger, movable body, power supply system, power storage device, and power supply device
US20120074911A1 (en) State of charge optimizing device and assembled battery system including same
US20090243540A1 (en) Methods and apparatus for battery charging management
US9018912B2 (en) System and method for managing parallel-connected battery cells
KR102618739B1 (ko) 배터리 관리 시스템，및 배터리 관리 시스템의 배터리모듈의 밸런싱 방법
JP2010098866A (ja) 不均衡判定回路、不均衡低減回路、電池電源装置、及び不均衡判定方法
JPH07255134A (ja) ２次電池の直列接続回路
KR20160063756A (ko) 배터리 팩 및 이의 제어 방법
JP2010032412A (ja) 車両用の電源装置
WO2010010662A1 (ja) 不均衡判定回路、電源装置、及び不均衡判定方法
US20120035874A1 (en) Battery pack and method of controlling the same
US9257852B2 (en) Battery pack and method of controlling the same
US9035614B2 (en) Assembled battery charging method, charging control circuit, and power supply system
KR20080097128A (ko) 배터리 셀 밸런싱 시스템, 그 방법 및 이를 기록한기록매체
KR20120061352A (ko) 온도 정보를 이용한 배터리팩 제어장치 및 방법
JP2001157366A (ja) 組電池の充放電制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant