KR102475464B1 - 히트싱크의 열 폭주를 방지하는 배터리 관리 시스템 및 그 동작방법 - Google Patents

히트싱크의 열 폭주를 방지하는 배터리 관리 시스템 및 그 동작방법 Download PDF

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Abstract

본 개시의 예시적 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에 있어서, 배터리 셀의 양극과 전기적으로 직접 연결되는 제1 단자, 및 배터리 셀의 음극과 전기적으로 직접 연결되는 제2 단자를 포함하며, 바이패스 신호에 기반하여 배터리 셀의 전류를 바이패스 시킴으로써 입력받는 제1 바이패스 트랜지스터 및 상기 제1 바이패스 트랜지스터에서 발생되는 열을 냉각시키기 위하여, 상기 제1 바이패스 트랜지스터에 인접하여 형성되는 히트싱크를 포함할 수 있다.

Description

히트싱크의 열 폭주를 방지하는 배터리 관리 시스템 및 그 동작방법 {Battery management system preventing thermal runaway of heat sink and its operation method}
본 개시의 기술적 사상은 배터리 관리 시스템 및 그 동작방법에 관한 것으로 구체적으로는 시분할된 제어신호에 따라 동작하는 대전류 바이패스 모듈을 포함하는 배터리 관리 시스템 및 그 동작방법에 관한 것이다.
전자 기술이 발달하면서 다양한 종류의 전자 장치들이 이용되고 있다. 배터리를 구동시켜 작동하는 전자 장치들로는 예컨대 스마트폰과 같은 모바일 전자 장치, 전기차, 나아가 서버 룸(server room) 또는 발전소의 비상 전력 장치(예컨대, UPS, ESS 등)를 포함할 수 있다. 이러한 전자 장치의 전력 소모량이 상승함에 따라 배터리 용량이 상승하였고, 배터리에 대한 의존도가 높아짐에 따라 배터리의 충전 및 방전 횟수가 증가하였고 급격한 온도 변화와 같은 가혹한 환경에 노출되었다. 이로 인해 배터리로 말미암은 화재사고가 빈번히 발생하기도 하고, 배터리 장애로 인한 전자 장치의 오작동 문제가 대두되었다.
본 개시의 기술적 사상이 해결하려는 과제는, 셀 온도 별 충전을 시분할된 바이패스 제어 신호 및 바이패스 모듈에 의해 제어함으로써 충방전 싸이클이 누적됨에 따라 발생하는 셀 언밸런싱(cell unbalancing)을 해결하고 나아가 배터리 관련 장치로 말미암은 화재 사고를 예방하기 위함에 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에 있어서, 배터리 셀의 양극과 전기적으로 직접 연결되는 제1 단자, 및 배터리 셀의 음극과 전기적으로 직접 연결되는 제2 단자를 포함하며, 바이패스 신호에 기반하여 배터리 셀의 전류를 바이패스 시킴으로써 입력받는 제1 바이패스 트랜지스터 및 상기 제1 바이패스 트랜지스터에서 발생되는 열을 냉각시키기 위하여, 상기 제1 바이패스 트랜지스터에 인접하여 형성되는 히트싱크를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 바이패스 트랜지스터는, 상기 배터리 셀의 양극 및 상기 제1 단자를 저항 없이 직접 연결하기 위하여 제1 도전체가 형성되며, 상기 배터리 셀의 음극 및 상기 제2 단자를 저항 없이 직접 연결하기 위하여 제2 도전체가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 바이패스 트랜지스터는, BJT 트랜지스터(Bi-polar Junction Transistor)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 히트싱크는, 배터리 블록에 포함된 복수의 제1 바이패스 트랜지스터들의 상부에 위치할 수 있다.
또한, 상기 히트싱크는, 상기 제1 바이패스 트랜지스터로 입력되는 로직 하이 또는 로직 로우를 갖는 시분할된 제어 신호에 의하여 발생되는 열을 냉각시킬 수 있다.
한편, 상기 히트 싱크의 발열량을 감지하고, 상기 발열량이 기준 값을 초과하는 경우, 상기 배터리 관리 시스템에 직렬로 연결된 모든 충전 전류를 차단시키도록 제어하는 제어 로직을 더 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 배터리 관리 장치에 있어서, 복수의 배터리 셀들 중 적어도 일부에 대응되도록 형성되는 히트싱크 및 상기 복수의 배터리 셀들 중 적어도 일부를 충전하는 도중에, 상기 배터리 셀을 우회하는 바이패스 전류를 도통시키며, 로직 하이 상태의 바이패스 신호에 응답하여 상기 바이패스 전류의 크기를 증폭시키는 바이패스 모듈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 바이패스 모듈은, 상기 로직 하이 상태의 상기 바이패스 신호에 응답하여 턴 온 되는 스위치 모듈 및 상기 제어 스위치가 턴 온 됨에 응답하여 바이패스 전류 경로를 형성하는 제1 바이패스 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 바이패스 트랜지스터가 턴 온 됨에 응답하여, 상기 바이패스 모듈로 인입되는 전류를 수신하여 크기를 증폭시키는 제2 바이패스 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 바이패스 트랜지스터는 PNP 트랜지스터이고, 상기 스위치 모듈 및상기 제1 바이패스 트랜지스터는 NPN 트랜지스터일 수 있다.
한편, 상기 스위치 모듈은, 상기 바이패스 신호가 수신되는 전류 경로와 상기 바이패스 전류 경로를 물리적으로 이격시키는 포토 커플러인 일 수 있다.
한편, 제1 배터리 셀에 대응되는 제1 바이패스 모듈로 제1 바이패스 신호를 출력하며, 상기 제1 배터리 셀과 인접한 제2 배터리 셀에 대응되는 제2 바이패스 모듈로 상기 제1 바이패스 신호와 반전된 상태의 제2 바이패스 신호를 출력하는 제어 로직을 더 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 배터리 관리 장치에 있어서, 복수의 배터리 셀들 중 적어도 일부에 대응되도록 형성되는 히트싱크, 상기 복수의 배터리 셀들 중 적어도 일부를 충전하는 도중에, 바이패스 신호에 기반하여 상기 배터리 셀을 우회하는 바이패스 전류를 도통시키는 바이패스 모듈 및 제1 배터리 셀에 대응되는 제1 바이패스 모듈로 제1 바이패스 신호를 출력하며, 상기 제1 배터리 셀과 인접한 제2 배터리 셀에 대응되는 제2 바이패스 모듈로 상기 제1 바이패스 신호와 반전된 상태의 제2 바이패스 신호를 출력하는 제어 로직을 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 배터리 관리 장치에 있어서, 제1 배터리 블록 내 제1 배터리 셀의 충전 전압이, 상기 제1 배터리 블록과 직렬로 연결된 제2 배터리 블록 내 제2 배터리 셀의 충전 전압보다 높아지면, 만충전 진입 이전에 충전 전류를 바이패스 시킴으로써, 상기 제1 배터리 블록에 포함된 복수의 배터리 셀들이 동시에 만충전 전압에 도달 시, 동시 발열로 인하여 발생하는 상기 제1 배터리 블록에 포함되어 상기 복수의 배터리 셀들이 공유하는 히트싱크의 열 폭주를 방지하는 제어 로직을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 배터리 셀, 제2 배터리 셀 및 복수의 배터리 셀들이 리튬이온 배터리 셀인 경우, 상기 만충전 전압은 4.0V 내지 4.4V이며, 상기 제1 배터리 셀, 제2 배터리 셀 및 복수의 배터리 셀들이 리튬 인산철 배터리 셀인 경우, 상기 만충전 전압은 3.4V 내지 3.8V이고, 상기 제어 로직은, 상기 열 폭주를 방지함으로써 상기 동시 발열에 의해 상기 복수의 배터리 셀들을 정상 운영시킬 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 배터리 관리 장치에 의하면, 바이패스 트랜지스터 및 이를 제어하는 시분할된 바이패스 신호를 제공함으로써 배터리 셀 또는 배터리 셀에 대응되는 트랜지스터의 과열을 막아 배터리의 수명을 연장시킬 수 있으며, 바이패스 전류를 제어하여 배터리 셀에 인가되는 전압이 제한치를 넘는 범위로 상승하는 것을 억제하여 언밸런싱 문제를 해소할 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 배터리 관리 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 배터리 블록을 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 바이패스 모듈을 설명하기 위한 회로도이다.
도 4a는 본 개시의 다른 실시예에 따른 바이패스 모듈을 설명하기 위한 회로도이며, 도 4b는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 바이패스 모듈을 설명하기 위한 회로도이다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 배터리 블록 및 바이패스 모듈을 설명하기 위한 회로도이다.
도 6은 비교 예에 따른 셀 저항을 설명하기 위한 회로도이다.
도 7 내지 도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 바이패스 신호를 설명하기 위함이다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 바이패스 신호들을 설명하기 위함이다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 DoD 싸이클(Depth of Discharge cycle)을 설명하기 위한 그래프이다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 라이프 사이클의 변동을 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 배터리 관리 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 배터리 관리 시스템은 배터리 관리 장치(1) 및 충전 전원(2)을 포함할 수 있으며, 배터리 관리 장치(1)는 개별 배터리 블록(10)을 포함하는 복수의 배터리 블록들(10_1~10_N) 및 모드 선택 회로(20)를 포함할 수 있다. 충전 전원(2)은 배터리 블록(10)에 포함된 배터리 셀을 충전하기 위하여 전력을 공급할 수 있다.
배터리 블록(10)은 히트싱크(110) 및 배터리 셀을 포함할 수 있다. 각각의 배터리 블록(10)은 복수의 배터리 셀들을 포함할 수 있으며, 복수의 배터리 셀들에 대응되는 히트싱크(110)를 포함할 수 있다. 일 예로, 8개의 배터리 셀들에 대응되는 히트싱크(110)를 포함할 수 있으며, 다른 예로, 8개의 배터리 셀들의 바이패스 스위치들에 대응되는 히트싱크(110)를 포함할 수 있다. 관련하여 도 2에서 후술하기로 한다.
모드 선택 회로(20)는 충전 신호(SIG_CH) 및 방전 신호(SIG_DS)를 수신할 수 있다. 모드 선택 회로(20)는 충전 신호(SIG_CH)를 수신하는 경우, 충전 전류가 흐르는 방향으로 전류 경로를 형성할 수 있다. 반대로, 모드 선택 회로(20)는 방전 신호(SIG_DS)를 수신하는 경우, 복수의 배터리 블록들(10_1~10_N) 중 적어도 일부가 로드(load, 미도시)에 전력을 공급하기 위하여, 충전 전류가 흐르는 반대 방향으로 전류 경로를 형성할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 복수의 배터리 블록들(10_1~10_N)은 서로 직렬로 연결되어 충전 및 방전을 수행할 수 있다. 예컨대, 충전 전원(2)은 양극으로부터 충전 전류를 출력할 수 있다. 충전 전류는 제N 배터리 블록(10_N)으로부터 제1 배터리 블록(10_1)까지 도통될 수 있다.
이 경우, 복수의 배터리 블록들(10_1~10_N) 각각에 포함되어 있는 복수의 배터리 셀들의 전압 균형이 맞지 않거나, 복수의 배터리 블록들(10_1~10_N) 간의 전압 균형이 맞지 않는 언밸런싱(unbalancing) 현상이 발생할 수 있다.
이로 인해, 배터리 셀의 과열, 파괴 또는 열화가 발생할 수 있는데, 도 2에서 후술할 바이패스 모듈은 배터리 셀들 간의 전압을 균일하게 유지할 수 있다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 배터리 블록을 설명하기 위한 회로도이다. 이하에서는 도 1의 참조부호와 함께 설명한다.
도 2를 참조하면, 배터리 블록(10)은 바이패스 모듈(120), 배터리 셀(130), 제어로직(140) 및 써모미터(Thermometer)(TH)를 더 포함할 수 있다. 또한, 복수의 배터리 블록들(10_1~10_N)은 각각 복수의 바이패스 모듈(120)들, 배터리 셀(130)들, 제어로직들(140_1~140_N) 및 써모미터들(TH_1~TH_N)을 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 각각의 배터리 블록(10)은 8개의 배터리 셀(130)들을 포함할 수 있으며, 복수의 배터리 블록들(10_1~10_N)의 개수는 13개(즉, N=13)일 수 있다. 이 경우, 배터리 관리 장치(1)에 포함된 배터리 셀(130)들의 전체 개수는 8 * 13 = 104개일 수 있다. 예컨대, 배터리 셀(130)의 정격 전압은 3.7V 일 수 있는데, 이 경우 104개의 직렬 배터리 셀(130)들의 전체 정격 전압은 384.8V 일 수 있다. 또한, 배터리 셀(130)의 만충전(즉, 가득 충전된 상태) 전압은 4.2V 일 수 있으며, 이 경우 104개의 직렬 배터리 셀(130)들의 전체 만충전 전압은 438.8V일 수 있다.
충전 전원(2)의 양극(positive pole, anode)은 제N 번째 배터리 셀(130)의 양극과 연결될 수 있으며, 충전 전원(2)의 음극(negative pole, cathode)는 제1 번째 배터리 셀(130)의 음극과 연결될 수 있다. 이 경우, 충전 전류는 제N 배터리 블록(10_N) 부터 제1 배터리 블록(10_1)까지 통전되며 배터리 셀(130)들을 충전시킬 수 있다. 이 후, 로직 하이의 충전 신호(SIG_CH)를 수신하여 턴온된 제2 모드 선택 트랜지스터(22)를 거쳐 충전 전원(2)의 음극으로 충전 전류가 출력될 수 있다. 이 때, 방전 신호(SIG_DS)는 충전 신호(SIG_CH)와 반대되는 상태를 가지므로 로직 로우 상태일 수 있으며, 제1 모드 선택 트랜지스터(21)는 턴 오프 될 수 있으며, 제2 모드 선택 트랜지스터(22)는 턴 온 될 수 있다.
한편, 제어로직(140)은 충전 신호(SIG_CH) 및 방전 신호(SIG_DS)를 생성하여 출력할 수 있다. 일 예로, 제1 제어로직(140_1)은 마스터 제어로직으로서 동작할 수 있으며, 제1 제어로직(140_1)이 충전 신호(SIG_CH) 및 방전 신호(SIG_DS) 출력할 수 있다. 다른 예로, 별도의 마스터 제어로직이 충전 신호(SIG_CH) 및 방전 신호(SIG_DS) 출력할 수 있다.
제어로직(140)은 히트 싱크(110)의 발열량을 감지하고 발열량이 기준 값을 초과하는 경우, 배터리 관리 시스템에 직렬로 연결된 모든 충전 전류를 차단시키도록 제어할 수 있다. 예컨대, 제어로직(140)은 충전 전류를 차단하기 위하여 로직 하이의 방전 신호(SIG_DS)를 출력할 수 있다.
복수의 제어로직들(140_1~140_N)은 서로 통신할 수 있다. 예컨대, 제1 제어로직(140_1)은 마스터 제어로직으로서 역할을 수행할 수 있다. 이 경우, 제1 제어 로직(140_1)은 충전 또는 방전 시 전체 전류 크기에 관한 값을 입력받을 수 있다. 입력된 전류 크기에 따라 복수의 제어로직들(140_1~140_N) 각각을 제어함으로써 바이패스 신호(BYP)를 생성 및 출력할 수 있다. 예컨대, 제1 제어로직(140_1)의 485 통신을 기반으로 한 명령(예컨대, 전류 크기, 온도 정보 등의 데이터를 포함)에 따라, 제N 제어로직(140_N)은 제N 배터리 블록(10_N)에서 사용되는 바이패스 신호(BYP)들을 생성할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 104개의 직렬 연결 배터리 셀(130) 들은 8개씩 블록으로 구성하여 13개의 블록으로 구성 될 수 있는 바, 각 배터리 블록(10)의 만충전 전압은 8개 직렬 * 4.2V = 33.6V 일 수 있다. 배터리 관리 장치(1)의 외부 제어부 및/또는 제어로직(140)의 IC 동작최대 전압이 제한되므로 8개 직렬을 블록으로 구성할 수 있으며, 동일한 배터리 블록(10)에서 8개 배터리 셀(130)의 전압 분해능을 위하여 13 Bit ADC의 경우, 33.6V/8,112(13비트)=4.142mV의 분해능 편차를 가지게 된다. 만약 16개 직렬로 하면 67.2V/8,112=8.284mV의 오차를 가지게 된다.
이 때, 8.28mV 오차의 경우, 4.20V 가 오차에 의해 다음 단계 수치인 4.21V 가 될 수 있으므로 4.20V 가 될 수 있는 4.142mV 오차가 될 수 있어야 한다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 바이패스 모듈(120)은 바이패스 신호(BYP)에 의해 충전 전류가 배터리 셀(130)로 입력되지 않도록 제어할 수 있다. 바이패스 모듈(120)은 복수의 베터리 셀(130)들 중 적어도 일부를 충전하는 도중에, 배터리 셀(130)을 우회하는 바이패스 전류를 도통시키며, 로직 하이 상태의 바이패스 신호(BYP)에 응답하여 바이패스 전류의 크기를 증폭시킬 수 있다.
구체적으로, 바이패스 모듈(120)은 로직 하이의 바이패스 신호(BYP)를 수신하면, 배터리 셀(130)을 우회하는 바이패스 경로를 생성할 수 있다. 바이패스 경로는 바이패스 모듈(120)의 제1 바이패스 트랜지스터(121)를 통과하며, 배터리 셀(130)은 통과하지 않을 수 있다. 이 때, 제1 바이패스 트랜지스터(121)를 경유하여 흐르는 전류를 바이패스 전류라고 칭하며, 바이패스 전류는 바이패스 경로를 통해 통전된다고 칭할 수 있다. 관련하여 도 3 내지 도 5에서 자세히 설명하기로 한다.
바이패스 모듈(120)은 스위치 모듈(SW)을 포함할 수 있다. 스위치 모듈(SW)은 로직 하이의 바이패스 신호(BYP)에 의해 턴 온되어 바이패스 경로를 직접적으로 생성하는 소자일 수 있으며 예컨대 포토 커플러를 포함할 수 있다. 또한, 바이패스 신호(BYP)는 각각의 배터리 셀(130)들에 대응되는 바이패스 모듈(120)들로 입력되는 신호일 수 있다. 예컨대, 배터리 관리 장치(1)는 104개의 배터리 셀(130)들 각각에 대응되도록, 104개의 바이패스 모듈(120)들을 포함할 수 있다. 104개의 바이패스 모듈(120)들 각각을 제어하도록 104개의 바이패스 신호(BYP)들을 입력받을 수 있다.
써모미터(TH)는 바이패스 트랜지스터(121)의 온도를 센싱할 수 있다. 써모미터(TH)는 센싱된 온도 값을 제어로직(140)으로 전송할 수 있다. 제어로직(140)은 수신한 온도 값에 기반하여 바이패스 신호(BYP)를 생성할 수 있다.
한편, 배터리 관리 장치(1)의 제1 배터리 블록(10_1) 내의 제1 배터리 셀의 충전 전압이, 제1 배터리 블록(10_1)과 직렬로 연결된 제2 배터리 블록 내 제2 배터리 셀의 충전 전압보다 높아질 수 있다. 이 경우, 제어 로직(140)은 만충전 진입 이전에 충전 전류를 바이패스 시킴으로써, 제1 배터리 블록(10_1)에 포함된 복수의 배터리 셀들이 동시에 만충전 전압에 도달 시, 동시 발열로 인하여 발생하는 제1 배터리 블록(10_1)에 포함되어 상기 복수의 배터리 셀들이 공유하는 히트싱크(110)의 열 폭주를 방지할 수 있다.
이 때, 전술한 배터리 셀들이 리튬이온 배터리 셀인 경우, 만충전 전압은 4.0V 내지 4.4V이며, 바람직하게는 4.2V일 수 있으며, 전술한 배터리 셀들이 리튬 인산철 배터리 셀인 경우, 만충전 전압은 3.4V 내지 3.8V이고, 바람직하게는 3.6V일 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 바이패스 모듈을 설명하기 위한 회로도이며, 도 4a는 본 개시의 다른 실시예에 따른 바이패스 모듈을 설명하기 위한 회로도이며, 도 4b는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 바이패스 모듈을 설명하기 위한 회로도이다. 이하에서는 도 1 및 도 2의 참조부호와 함께 설명한다.
도 3, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 바이패스 모듈(120)은 제1 바이패스 모듈(120a) 및 제2 바이패스 모듈(120b)을 포함할 수 있다. 다시 말해, 복수의 배터리 블록들(10_1~10_N) 중 적어도 일부는 제1 바이패스 모듈(120a)을 포함할 수 있으며, 복수의 배터리 블록들(10_1~10_N) 중 적어도 일부는 제2 바이패스 모듈(120b)을 포함할 수도 있다.
도 3을 참조하면, 제1 바이패스 모듈(120a)은 입력 저항(RA), 제1 바이패스 저항(RB), 제1 바이패스 트랜지스터(121) 및 스위치 모듈(SW)를 포함할 수 있다.
제1 바이패스 트랜지스터(121)는 배터리 셀(130)의 양극과 전기적으로 직접 연결되는 제1 단자(예컨대, 콜렉터 단자) 및 베터리 셀(130)의 음극과 전기적으로 직접 연결되는 제2 단자(예컨대, 이미터 단자)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 바이패스 트랜지스터(121)는 바이패스 신호(BYP)에 기반하여 배터리 셀(130)에 흐르는 전류를 바이패스 시킴으로써 입력받을 수 있다.
이 경우, 히트싱크(110)는 제1 바이패스 트랜지스터(121)에서 발생되는 열을 냉각시키기 위하여, 제1 바이패스 트랜지스터(121)에 인접하여 형성될 수 있다.
한편, 제1 바이패스 트랜지스터(121)는 배터리 셀(130)의 양극 및 제1 단자를 저항 없이 직접 연결하기 위한 제1 도전체가 형성되어 연결될 수 있으며, 배터리 셀(130)의 음극 및 제2 단자를 저항 없이 직접 연결하기 위한 제2 도전체가 형성되어 연결될 수 있다. 도전체는 예컨대, 도선을 포함할 수 있다. 즉, 배터리 셀(130)과 제1 바이패스 트랜지스터(121)가 연결되는 도선에는 별도의 저항이 배치되지 않는다.
제1 바이패스 트랜지스터(121)는 BJT(Bi-polar Junction Transistor)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 바이패스 트랜지스터(121)가 BJT로 구현되는 경우, 제1 바이패스 트랜지스터(121)의 베이스 저항 값을 조절하여 5A 전류를 제어할 수 있다. 즉, 0.05A의 전류가 입력되었을 때 베이스 저항 값을 조절하여 콜렉터-이미터 전류를 5A로 제어할 수 있다. 위와 같이, 제1 바이패스 트랜지스터(121)가 BJT로 구현되어, 전류 증폭률을 베이스 저항을 이용하여 조절할 수 있다.
스위치 모듈(SW)은 입력단으로부터 입력 저항(RA)을 통해 바이패스 신호(BYP)를 수신할 수 있다. 로직 하이의 바이패스 신호(BYP)에 기반하여, 스위치 모듈(SW)은 출력단 전류를 도통시킬 수 있다. 즉, 스위치 모듈(SW)은 턴 온 될 수 있다.
스위치 모듈(SW)은 포토 커플러로 구현될 수 있다. 이는, 바이패스 신호(BYP)가 입력되는 회로의 전류 경로와 바이패스되는 충전 전류의 전류 경로를 물리적으로 이격(단절)하여 충전 전류를 안정화시키기 위함이다.
스위치 모듈(SW)이 턴 온 됨에 따라, 바이패스 트랜지스터(121)는 턴 온 될 수 있다. 구체적으로, 스위치 모듈(SW)이 턴 온되어 출력단이 도통되는 경우, 입력 전류(CIN)는 스위치 모듈(SW)의 출력단의 제1 단자로부터 제2 단자로 흐를 수 있다. 스위치 모듈(SW)로부터 출력된 전류 및 제1 바이패스 저항(RB)에 기반하여 바이패스 트랜지스터(121)의 제어 단자(예컨대, 베이스 단자)에 턴 온 신호를 제공할 수 있다. 이로 인해, 바이패스 트랜지스터(121)는 턴 온 될 수 있다.
바이패스 트랜지스터(121)가 턴 온 됨에 따라, 입력 전류(CIN)는 바이패스 트랜지스터(121)의 입력 단자(예컨대, 콜렉터 단자)를 거쳐 출력 단자(예컨대, 이미터 단자)로 출력될 수 있다. 따라서, 입력 전류(CIN)는 바이패스 경로를 거친 후 출력 전류(COUT)로써 출력될 수 있다.
도 3을 참조하면, 바이패스 신호(BYP)에 따라, 만충전된 배터리 셀(130)에는 더이상 입력 전류(CIN)(예컨대, 충전 전원(2)에서 출력되거나 인접 배터리 셀(130)에서 출력된 전류)를 더이상 입력받지 않음으로써 배터리 셀의 전압을 타겟 레벨로 유지할 수 있다. 그러나, 도 3에 따르면, 스위치 모듈(SW)의 출력측 전류, 즉, 바이패스 트랜지스터(121)의 제어 단자로 입력되는 전류가 수 십 mA에 불과하여 정상적인 바이패스 동작이 어려울 수 있다.
도 4a를 참조하면, 제2 바이패스 모듈(120b)은 입력 저항(RA), 제1 바이패스 저항(RB), 제1 바이패스 트랜지스터(121) 및 스위치 모듈(SW)을 포함할 수 있으며, 제2 바이패스 저항(RC) 및 제2 바이패스 트랜지스터(122)를 더 포함할 수 있다. 이하에서는, 도 3에서 전술한 내용과 중복되는 사항은 생략하기로 한다.
도 4a를 참조하면, 스위칭 모듈(SW)은 로직 하이의 바이패스 신호(BYP)를 수신할 수 있다. 이 경우, 스위칭 모듈(SW)은 턴 온 되어 출력단은 도통될 수 있다. 즉, 스위칭 모듈(SW)에 포함된 트랜지스터(예컨대, NPN 트랜지스터)의 입력 단자(예컨대, 콜렉터 단자)로부터 출력 단자(예컨대, 이미터 단자)로 전류 경로가 형성될 수 있다. 예컨대, 스위칭 모듈(SW)에 포함된 트랜지스터 및 제1 바이패스 트랜지스터(121)는 NPN 트랜지스터를 포함할 수 있다.
로직 하이의 바이패스 신호(BYP)를 수신함에 응답하여, 스위치 모듈(SW)은 제2 바이패스 트랜지스터(122)의 제어 단자(예컨대, 베이스 단자)로부터 전류를 당겨올 수 있다. 제2 바이패스 트랜지스터(122)(예컨대, PNP 트랜지스터)는 당겨진 전류에 응답하여 턴 온 될 수 있다. 이 경우, 제2 바이패스 트랜지스터(122)는 PNP 트랜지스터 포화 영역에서 작동할 수 있다. 여기서, 제2 바이패스 트랜지스터(122)는 전류 버퍼로서 동작하게 되어 입력 전류(CIN)는 제1 바이패스 트랜지스터(121)를 경유하는 바이패스 경로를 통해 흐를 수 있다. 바이패스 경로를 통해 흐르는 전류는 바이패스 전류라고 칭할 수 있다. 이 때, 바이패스 전류는 제1 바이패스 트랜지스터(121)의 입력 단자(예컨대, 콜렉터 단자)로부터 출력 단자(예컨대, 이미터 단자)로 흐를 수 있다. 이 때, 바이패스 전류의 크기는 입력 전류(CIN)의 크기보다 클 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 도 3의 스위칭 모듈(SW)에서 출력되어 제1 바이패스 트랜지스터(121)의 제어 단자로 입력되는 전류의 크기는 수 십 mA에 불과할 수 있다. 그러나, 도 4a의 제2 바이패스 트랜지스터(122)로부터 제1 바이패스 트랜지스터(121)의 제어 단자로 입력되는 전류의 크기는 수 A로 증폭되어 입력될 수 있다. 이에 따라, 바이패스 전류의 크기는 수 십 A까지 증폭시킬 수 있다.
도 4b를 참조하면, 제2 바이패스 모듈(120b)은 커패시터(CP)를 포함할 수 있다. 커패시터(CP)의 제1 단은 제2 바이패스 트랜지스터(122)의 출력단 및 제1 바이패스 트랜지스터(121)의 제어단, 그리고 제1 바이패스 저항(RB)과 연결될 수 있다.
커패시터(CP)는 제1 바이패스 트랜지스터(121)가 턴 온 됨에 따라, 배터리 셀(130)의 전압이 순간적으로 급격히 저하될 수 있다. 커패시터(CP)는 배터리 셀(130)의 전압의 급락을 막기 위한 수단일 수 있다. 커패시터(CP)는 제2 바이패스 트랜지스터(122)가 턴 온 됨에 따라 충전 상태가 된다. 이 때, 제1 바이패스 트랜지스터(121)가 턴 온 되어 순간적으로 제1 바이패스 트랜지스터(121)의 전압이 내려가도, 커패시터(CP)의 전압이 일정 값을 유지함으로써, 제1 바이패스 저항(RB)을 통한 제1 바이패스 트랜지스터(121)의 제어 단자의 전류(예컨대, 베이스 전류)를 유지할 수 있다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 배터리 블록 및 바이패스 모듈을 설명하기 위한 회로도이다. 이하에서는, 도 1 내지 도 4b의 참조부호와 함께 설명된다.
도 5를 참조하면, 설명의 편의상 제N 배터리 블록(10_N)을 예시하여 도시하고 이를 기반으로 설명하였으나, 제1 배터리 블록(10_1) 내지는 제N-1 배터리 블록(10_N-1)에도 마찬가지의 기술적 사상이 적용된다는 점은 자명하다.
제N 배터리 블록(10_N)은 충전 전원(2)으로부터 충전 전력에 기인한 입력 전압(VIN)을 입력받을 수 있으며, 복수의 배터리 블록들(10_1~10_N-1)은 이전(previous) 배터리 블록(10)에서 출력한 입력 전압(VIN)을 입력받을 수 있다.
도 5를 참조하면, 복수의 배터리 블록들(10_1~10_N) 중 적어도 일부는 제1 바이패스 모듈(120a) 또는 제2 바이패스 모듈(120b)을 포함할 수 있다. 제N 배터리 블록(10_N)은 제1 바이패스 모듈(120a)을 포함할 수 있고, 제N 배터리 블록(10_N)은 제2 바이패스 모듈(120b)을 포함할 수도 있다. 즉, 도시된 예에서는 제1 바이패스 모듈(120a)이 적용되어 있으나, 제2 바이패스 모듈(120b)을 적용할 수도 있음은 물론이다.
히트싱크(110)는, 단일 배터리 블록(10)에 포함된 복수의 바이패스 모듈(120)들의 제1 바이패스 트랜지스터(121)들 상에 위치할 수 있다. 또한, 히트싱크(110)는 복수의 배터리 셀(130)들에 대응되는 복수의 제1 바이패스 트랜지스터(121)들에 대응되도록 형성되거나, 히트싱크(110)는 복수의 배터리 셀(130)들 중 적어도 일부에 대응되도록 형성될 수 있다. 즉, 히트싱크(110)는 바이패스 전류에 의해 과열될 수 있는 제1 바이패스 트랜지스터(121) 상부, 하부 또는 측면에 위치하거나 물리적으로 접촉됨으로써 제1 바이패스 트랜지스터(121)에서 발생되는 열을 냉각시킬 수 있다. 바람직하게는, 히트싱크(110)는 공정 과정에서 적층이 유리하도록 제1 바이패스 트랜지스터(121)의 상부에 제1 바이패스 트랜지스터(121)와 인접하게 형성(접촉을 포함)되어 복수의 제1 바이패스 트랜지스터들의 열을 해소할 수 있다.
또한, 복수의 바이패스 신호들(BYP_97~BYP_104)의 로직 상태에 따라 제1 바이패스 트랜지스터(121)는 턴 온 될 수 있다. 예컨대, 일부 바이패스 신호(예컨대, BYP_97)가 로직 하이 상태이고, 나머지 바이패스 신호들(예컨대, BYP_98~BYP_104)은 로직 로우 상태인 경우, 상기 일부 바이패스 신호에 대응되는 제1 바이패스 트랜지스터(121)가 턴 온 되며, 상기 나머지 바이패스 신호들에 대응되는 제1 바이패스 트랜지스터(121)는 턴 오프 될 수 있다. 제1 바이패스 트랜지스터(121)가 턴 온 상태를 오래 유지하게 될 경우, 바이패스 전류가 지속적으로 도통되면서 히트싱크(110)의 특정 부분에 열이 축적될 수 있는데, 이를 방지하기 위하여, 바이패스 신호(BYP)들을 시분할하여 입력시킬 수 있다. 관련하여 도 7 내지 도 10에서 후술하기로 한다.
바이패스 신호(BYP)는 배터리 블록(10)별로 신호가 생성될 수 있다. 일 예로, 제1 배터리 블록(10_1)의 제1 제어로직(140_1) 제1 그룹의 바이패스 신호(BYP)들(예컨대, BYP_1~BYP_8)을 생성할 수 있으며, 제N 배터리 블록(10_N)의 제N 제어로직(140_N)은 제N 그룹의 바이패스 신호(BYP)들(예컨대, BYP_97~BYP_104)을 생성할 수 있다. 다른 예로, 제1 제어로직(140_1)이 마스터 제어로직으로서 역할을 수행하여, 모든 바이패스 신호(BYP)들을 생성 및 출력할 수도 있다.
도 6은 종래의 비교 예에 따른 셀 저항을 설명하기 위한 회로도이다.
도 5 및 도 6을 함께 참조하면, 종래에는 배터리 셀의 일 단에 셀 저항(RL)을 구비하였다. 셀 저항(RL) 값이 과도하게 큰 경우, 소모전력이 커짐에 따라 열이 발생하고, 셀 저항(RL) 값이 과도하게 작은 경우, 바이패스 전류 또는 전체 전류의 크기가 커짐에 따라 장치 내부의 소자에서 열이 크게 발생할 수 있다. 이에 따라, 종래에는 셀 저항(RL)의 크기를 47옴 또는 51옴 등으로 적절히 선택하여 사용하였다. 종래의 실시예에 따르면, 적절히 선택된 셀 저항(RL)에 의해 바이패스 전류를 수십 mA의 크기로 제어할 수 있다. 이때의 바이패스 전류 크기는 배터리 셀 사용 초기에는 셀 밸런스가 유지되는 것으로 보이지만, 충방전 싸이클이 300 싸이클 이상으로 넘어가게 되면, 배터리 셀들 간의 언밸런싱이 발생하게 되어, 바이패스 전류 크기가 급격하게 줄어들게 된다. 이로 인해, 4.2V의 만충전 전압이 점점 상승하게 되어 배터리 셀의 파괴나 열화를 초래할 수 있다.
그러나, 본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 배터리 셀과 바이패스 경로 사이의 셀 저항(RL)을 제거할 수 있다. 셀 저항(RL)이 제거됨에 따라 발생하는 열을 제어하기 위하여, 배터리 관리 장치(1)는 도 7 내지 도 10에서 제안하는 바이패스 신호(BYP)를 시분할하여 제어할 수 있다.
도 7 내지 도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 바이패스 신호를 설명하기 위함이다. 이하에서는, 도 1 내지 도 5의 참조부호와 함께 설명된다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 바이패스 전류의 크기가 클수록, 바이패스 신호(BYP)가 로직 하이 상태를 유지하는 주기는 길어질 수 있다. 즉, 바이패스 신호(BYP)의 로직 하이 상태를 오래 유지함으로써, 배터리 셀(130)로 인입되는 전류를 바이패스 경로로 우회하여, 배터리 셀(130)을 보호할 수 있다.
도 7을 참조하면, 바이패스 전류의 크기가 제1 값을 갖는 경우, 바이패스 신호(BYP)가 0.8T의 주기를 가질 수 있다. 도 8을 참조하면, 바이패스 전류의 크기가 제1 값보다 작은 제2 값을 갖는 경우, 바이패스 신호(BYP)는 0.5T의 주기를 가질 수 있다. 도 9를 참조하면, 바이패스 전류의 크기가 제2 값보다 작은 제3 값을 갖는 경우, 바이패스 신호(BYP)는 0.1T의 주기를 가질 수 있다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 바이패스 신호들을 설명하기 위함이다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 배터리 셀(130)이 연속해서 충전 전압이 인가되는 경우, 배터리 블록(10) 별 히트싱크(110) 공유로 인하여 열이 축적될 수 있다. 이 경우, 제어로직(140)은 제1 바이패스 신호(BYP_1) 및 제2 바이패스 신호(BYP_2)를 교대로 로직 하이 상태를 유지할 수 있다. 이로 인해, 공유되는 히트싱크(110)의 열 축적을 방지할 수 있다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 DoD 싸이클(Depth of Discharge cycle)을 설명하기 위한 그래프이다.
도 11을 참조하면, 종래의 배터리 관리 장치는 DoD를 100% 사용면서도 자기 수명을 다한다는 특징에 기인하여, 기존의 경우 100% 충전하면 화재나 폭발의 위험이 있으므로 80~90% 한계선 아래에서 작동한다.
그러나 본 개시에 따른 배터리 관리 장치(1)는 0%에서 100% 구간을 반복하여 충전 및 방전하여도 과전압 및 과열을 완벽하게 차단하고 있으므로 DoD 100% 운영이 가능하다는 기술적 효과를 발휘할 수 있다. 따라서, 기존 배터리 관리 장치 대비 10~20% 이상의 충전 및 방전 특성을 발휘할 수 있다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 라이프 사이클의 변동을 설명하기 위한 그래프이다.
구체적으로, 도 12는 배터리 셀(130)에 35도 내지 40도의 열을 가하는 상황에서, DoD 90% 충전 및 방전을 진행한 SoH(State of Health) 특성 그래프이다.
상단 그래프를 참조하면, 종래 기술의 경우 300 싸이클 이후부터 용량 감소가 급격히 일어난다.
그러나 하단 그래프를 참조하면, 본 개시의 예시적 실시예의 경우 900 싸이클 이후에 조금씩 용량 저하가 나타나는 대조적인 특성을 보인다. 즉, 본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 용량 감소의 효과를 3배 이상 지연시킴으로써 배터리의 수명을 상승시킬 수 있다.
이상에서와같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (2)

  1. 히트싱크의 열 폭주를 방지하는 배터리 관리 시스템에 있어서,
    제1 배터리 블록에 대응하는 제어로직; 을 포함하고,
    상기 제1 배터리 블록은,
    상기 제1 배터리 블록 내 복수의 제1 배터리셀 각각에 대응하는 복수의 바이패스 트랜지스터; 및
    상기 복수의 바이패스 트랜지스터의 온도를 센싱하는 써모미터;를 더 포함하고,
    상기 제어 로직은,
    상기 써모미터가 센싱한 상기 복수의 바이패스 트랜지스터의 온도에 기반하여 바이패스 신호를 생성하고, 상기 복수의 바이패스 트랜지스터는 상기 바이패스 신호에 기반하여 상기 제1 배터리 셀의 전류를 바이패스 시키고,
    제1 배터리 블록 내 제1 배터리 셀의 충전 전압이, 상기 제1 배터리 블록과 직렬로 연결된 제2 배터리 블록 내 제2 배터리 셀의 충전 전압보다 높아지면, 만충전 진입 이전에 충전 전류를 바이패스 시킴으로써, 상기 제1 배터리 블록에 포함된 복수의 배터리 셀들이 동시에 만충전 전압에 도달 시, 동시 발열로 인하여 발생하는 상기 제1 배터리 블록에 포함되어 상기 복수의 배터리 셀들이 공유하는 히트싱크의 열 폭주를 방지하는 제어 로직을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀, 제2 배터리 셀 및 복수의 배터리 셀들이 리튬이온 배터리 셀인 경우, 상기 만충전 전압은 4.0V 내지 4.4V이며,
    상기 제1 배터리 셀, 제2 배터리 셀 및 복수의 배터리 셀들이 리튬 인산철 배터리 셀인 경우, 상기 만충전 전압은 3.4V 내지 3.8V이고,
    상기 제어 로직은, 상기 열 폭주를 방지함으로써 상기 동시 발열에 의해 상기 복수의 배터리 셀들을 정상 운영시키는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
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KR1020220024153A KR102475468B1 (ko) 2021-07-16 2022-02-24 바이패스 전류의 크기를 증폭시키는 배터리 관리 시스템 및 그 동작방법
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KR1020220024156A KR102475465B1 (ko) 2021-07-16 2022-02-24 복수의 바이패스 모듈을 포함하는 배터리 관리 시스템 및 그 동작방법

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150093415A (ko) * 2014-02-07 2015-08-18 삼성에스디아이 주식회사 배터리 셀 밸런싱 장치 및 방법
KR20180116707A (ko) * 2017-04-17 2018-10-25 주식회사 엘지화학 과충전 방지 장치 및 방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4931354B2 (ja) * 2004-02-03 2012-05-16 日本ケミコン株式会社 キャパシタの充電回路、充電方法、充電制御装置、制御プログラム、キャパシタ装置、定着装置及び画像形成装置
KR20060078967A (ko) * 2004-12-31 2006-07-05 주식회사 엠피에스 직렬 연결된 2차 조합전지의 밸런스 충전 제어 방법
KR101391501B1 (ko) * 2011-12-22 2014-05-07 서울과학기술대학교 산학협력단 방전 프로파일에 따라 배터리의 방전을 유도하는 방전 시스템에서 사용되는 에너지 하비스팅 장치 및 그 장치의 제조 방법
US10833512B2 (en) * 2017-11-14 2020-11-10 Neapco Intellectual Property Holdings, Llc Cell balancing with local sensing and switching
CN109950966B (zh) * 2017-12-20 2023-03-14 台达电子工业股份有限公司 具均流功能的电源旁路装置及其控制方法
KR20200098880A (ko) * 2019-02-13 2020-08-21 에스케이이노베이션 주식회사 열전소자를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템
KR102335019B1 (ko) * 2019-11-04 2021-12-02 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 배터리 팩의 제어방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150093415A (ko) * 2014-02-07 2015-08-18 삼성에스디아이 주식회사 배터리 셀 밸런싱 장치 및 방법
KR20180116707A (ko) * 2017-04-17 2018-10-25 주식회사 엘지화학 과충전 방지 장치 및 방법

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