KR102610269B1 - Power supply circuit, and battery pack including the same - Google Patents

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Abstract

전력 공급 회로 및 이를 포함하는 배터리 팩과 전기 자동차가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 회로는, 상호 직렬 연결이 가능하도록 구성된 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩을 위한 것이다. 상기 전력 공급 회로는, 상기 제1 배터리 모듈의 양극 단자와 부하의 양극 단자를 연결하는 제1 메인 전력 라인을 통한 전류 경로를 개폐하는 제1 메인 스위치; 상기 제2 배터리 모듈의 양극 단자와 상기 부하의 양극 단자를 연결하는 제1 서브 전력 라인을 통한 전류 경로를 개폐하는 제1 비상 스위치; 및 상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈 각각이 정상 상태인지 판정하고, 상기 제1 메인 스위치 및 상기 제1 비상 스위치를 개별적으로 제어하는 제어부;를 포함한다. A power supply circuit, a battery pack including the same, and an electric vehicle are disclosed. The power supply circuit according to an embodiment of the present invention is for a battery pack including a first battery module and a second battery module configured to be connected in series with each other. The power supply circuit includes: a first main switch that opens and closes a current path through a first main power line connecting the positive terminal of the first battery module and the positive terminal of the load; a first emergency switch that opens and closes a current path through a first sub-power line connecting the positive terminal of the second battery module and the positive terminal of the load; and a control unit that determines whether each of the first battery module and the second battery module is in a normal state and individually controls the first main switch and the first emergency switch.

Description

전력 공급 회로 및 이를 포함하는 배터리 팩{POWER SUPPLY CIRCUIT, AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}Power supply circuit and battery pack including same {POWER SUPPLY CIRCUIT, AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}

본 발명은 전력 공급 회로 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀들 중 일부가 비정상 상태가 되는 경우, 정상 상태에 있는 배터리 셀만을 선택적으로 이용하여, 부하에 대한 전력 공급을 유지하는 전력 공급 회로 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다. The present invention relates to a power supply circuit and a battery pack including the same. More specifically, when some of the plurality of battery cells included in the battery pack are in an abnormal state, only battery cells in a normal state are selectively used. , relates to a power supply circuit that maintains power supply to a load and a battery pack including the same.

최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Recently, as the demand for portable electronic products such as laptops, video cameras, and portable phones has rapidly increased, and as the development of electric vehicles, energy storage batteries, robots, and satellites has begun, the need for high-performance batteries capable of repeated charging and discharging has increased. Research is actively underway.

현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.Currently commercialized batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among these, lithium batteries have little memory effect compared to nickel-based batteries, so they can be freely charged and discharged, and have a low self-discharge rate. It is attracting attention due to its extremely low and high energy density.

배터리의 최소 단위를 배터리 셀이라고 칭할 수 있으며, 다수개가 직렬 연결된 배터리 셀은 배터리 모듈을 구성할 수 있다. 또한, 다수의 배터리 모듈이 직렬 또는 병렬로 연결됨으로써 배터리 팩을 구성할 수 있다.The smallest unit of a battery can be called a battery cell, and a plurality of battery cells connected in series can form a battery module. Additionally, a battery pack can be formed by connecting multiple battery modules in series or parallel.

전기 자동차 등에 탑재되는 배터리 팩은 서로 직렬 또는 병렬로 연결되는 복수의 배터리 모듈을 포함하는 것이 일반적이다. 이러한 배터리 팩에 포함된 각각의 배터리 모듈과 그에 포함된 배터리 셀들의 상태는 BMS(Battery Management System)가 탑재된 컨트롤러에 의해 모니터링된다. 상기 컨트롤러는 상기 모니터링된 상태를 기초로, 밸런싱 동작, 냉각 동작, 충전 동작, 방전 동작 등을 제어하기 위한 신호를 출력할 수 있다.Battery packs mounted on electric vehicles, etc. generally include a plurality of battery modules connected to each other in series or parallel. The status of each battery module included in this battery pack and the battery cells included therein are monitored by a controller equipped with a BMS (Battery Management System). The controller may output signals for controlling balancing operations, cooling operations, charging operations, discharging operations, etc., based on the monitored state.

한편, 배터리 팩에 포함되는 개개의 배터리 모듈 및/또는 배터리 셀은 사용 환경이나 외부 충격 등과 같은 다양한 원인으로 인해, 정상 상태를 벗어날 수 있다. '정상 상태'란, 안전 상의 문제없이 충전 동작 및 방전 동작이 가능한 상태를 의미한다. 이때, 정상 상태를 벗어난 배터리 셀은 '비정상 상태'에 있다고 할 수 있다. 예컨대, 배터리 셀이 과열, 과충전 또는 과방전된 경우, 비정상 상태에 있다고 할 수 있다. 다른 예로, 배터리 셀에 연결된 전력 라인이 단선된 경우, 배터리 셀 자체의 이상 여부과 무관하게, 그 배터리 셀은 비정상 상태에 있다고 할 수 있다.Meanwhile, individual battery modules and/or battery cells included in the battery pack may deviate from their normal state due to various causes such as the usage environment or external shock. 'Normal state' means a state in which charging and discharging operations are possible without safety problems. At this time, a battery cell that is out of a normal state can be said to be in an ‘abnormal state’. For example, if a battery cell is overheated, overcharged, or overdischarged, it may be said to be in an abnormal state. As another example, when the power line connected to a battery cell is disconnected, the battery cell may be said to be in an abnormal state, regardless of whether the battery cell itself is abnormal.

이와 관련된 종래 기술로서 한국 공개특허공보 제10-2012-0051464호(이하, '특허문헌 1'이라고 함) 및 한국 공개특허공보 제10-2013-0040575호(이하, '특허문헌 2'라고 함)가 개시된 바 있다. 특허문헌 1은 배터리에 고장이 발생된 경우 비상 주행 모드에 진입하여, 차량의 최고 속도와 주행 거리를 제한하는 전기 자동차용 비상 주행 제어 방법을 개시한다. 특허문헌 2는 복수의 배터리 각각의 고장 여부를 판단하는 방법을 개시한다.As related prior art, Korean Patent Publication No. 10-2012-0051464 (hereinafter referred to as ‘Patent Document 1’) and Korean Patent Publication No. 10-2013-0040575 (hereinafter referred to as ‘Patent Document 2’) has been initiated. Patent Document 1 discloses an emergency driving control method for an electric vehicle that enters an emergency driving mode when a battery failure occurs and limits the maximum speed and driving distance of the vehicle. Patent Document 2 discloses a method of determining whether each of a plurality of batteries has failed.

특허문헌 1 및 2에 따르면, 배터리 셀의 고장으로 인한 안전 상의 문제를 어느 정도 해소할 수 있다. 하지만, 특허문헌 1에 따른 비상 주행을 위해서는 고장난 배터리를 계속 사용해야만 한다는 제약이 존재한다. 또한, 특허문헌 2는 각 배터리 셀의 내부 압력을 기초로 고장을 검출하는 방법만을 제공하는 데에 그치고 있다.According to Patent Documents 1 and 2, safety problems caused by battery cell failure can be resolved to some extent. However, for emergency driving according to Patent Document 1, there is a limitation in that a failed battery must be continued to be used. Additionally, Patent Document 2 only provides a method for detecting a failure based on the internal pressure of each battery cell.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀들이 정상 상태에 있는지 개별적으로 판정하고, 비정상 상태에 있는 일부 배터리 셀들을 배터리 팩으로부터 선택적으로 제거 가능하도록 구성된 전력 공급 회로 및 이를 포함하는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was devised to solve the above problems, and it is possible to individually determine whether a plurality of battery cells included in a battery pack are in a normal state and to selectively remove some battery cells in an abnormal state from the battery pack. The purpose is to provide a power supply circuit configured to do so and a battery pack including the same.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood from the following description and will be more clearly understood by practicing the present invention. In addition, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention can be realized by means and combinations thereof indicated in the claims.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다양한 실시예는 다음과 같다.Various embodiments of the present invention for achieving the above object are as follows.

본 발명의 일 측면에 따른 전력 공급 회로는, 상호 직렬 연결이 가능하도록 구성된 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩을 위한 것으로서, 상기 제1 배터리 모듈의 양극 단자와 부하의 양극 단자를 연결하는 제1 메인 전력 라인을 통한 전류 경로를 개폐하는 제1 메인 스위치; 상기 제2 배터리 모듈의 양극 단자와 상기 부하의 양극 단자를 연결하는 제1 서브 전력 라인을 통한 전류 경로를 개폐하는 제1 비상 스위치; 및 상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈 각각이 정상 상태인지 판정하고, 상기 제1 메인 스위치 및 상기 제1 비상 스위치를 개별적으로 제어하는 제어부;를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 제1 배터리 모듈에 포함된 모든 배터리 셀들이 정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제1 메인 스위치의 턴온을 허용하면서 상기 제1 비상 스위치를 턴오프한다. 만약, 상기 제1 배터리 모듈에 포함된 모든 배터리 셀들이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제1 메인 스위치를 턴오프하고 상기 제1 비상 스위치의 턴온을 허용한다. 이 경우, 상기 제1 배터리 모듈은, 서로 직렬 연결 가능하도록 구성된 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 포함한다. 또한, 상기 제2 배터리 모듈은, 서로 직렬 연결 가능하도록 구성된 제3 배터리 셀 및 제4 배터리 셀을 포함한다.A power supply circuit according to an aspect of the present invention is for a battery pack including a first battery module and a second battery module configured to be connected in series, wherein the positive terminal of the first battery module and the positive terminal of the load are connected to each other in series. A first main switch that opens and closes a current path through a first main power line connecting; a first emergency switch that opens and closes a current path through a first sub-power line connecting the positive terminal of the second battery module and the positive terminal of the load; and a control unit that determines whether each of the first battery module and the second battery module is in a normal state and individually controls the first main switch and the first emergency switch. When it is determined that all battery cells included in the first battery module are in a normal state, the control unit turns off the first emergency switch while allowing the first main switch to turn on. If it is determined that all battery cells included in the first battery module are in an abnormal state, the first main switch is turned off and the first emergency switch is allowed to be turned on. In this case, the first battery module includes a first battery cell and a second battery cell configured to be connected in series to each other. Additionally, the second battery module includes a third battery cell and a fourth battery cell configured to be connected in series with each other.

또한, 상기 제2 배터리 모듈의 음극 단자와 상기 부하의 음극 단자를 연결하는 제2 메인 전력 라인을 통한 전류 경로를 개폐하는 제2 메인 스위치; 및Additionally, a second main switch that opens and closes a current path through a second main power line connecting the negative terminal of the second battery module and the negative terminal of the load; and

상기 제1 배터리 모듈의 음극 단자와 상기 부하의 음극 단자를 연결하는 제2 서브 전력 라인을 통한 전류 경로를 개폐하는 제2 비상 스위치;를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는, 상기 제2 배터리 모듈에 포함된 모든 배터리 셀들이 정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제2 메인 스위치의 턴온을 허용하면서 상기 제2 비상 스위치를 턴오프할 수 있다. 만약, 상기 제2 배터리 모듈에 포함된 모든 배터리 셀들이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제2 메인 스위치를 턴오프하고 상기 제2 비상 스위치의 턴온을 허용할 수 있다.It may further include a second emergency switch that opens and closes a current path through a second sub-power line connecting the negative terminal of the first battery module and the negative terminal of the load. In this case, when it is determined that all battery cells included in the second battery module are in a normal state, the control unit may turn off the second emergency switch while allowing the second main switch to turn on. If it is determined that all battery cells included in the second battery module are in an abnormal state, the second main switch may be turned off and the second emergency switch may be turned on.

또한, 복수의 스위치를 포함하고, 상기 제1 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀 중 적어도 하나를 상기 제1 배터리 모듈로부터 선택적으로 분리 가능하도록 구성된 제1 셀 제거 회로; 및 복수의 스위치를 포함하고, 상기 제2 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀 중 적어도 하나를 상기 제2 배터리 모듈로부터 선택적으로 분리 가능하도록 구성된 제2 셀 제거 회로;를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는, 상기 제1 셀 제거 회로에 포함된 복수의 스위치와 상기 제2 셀 제거 회로에 포함된 복수의 스위치를 개별적으로 제어할 수 있다.Additionally, a first cell removal circuit including a plurality of switches and configured to selectively separate at least one of a plurality of battery cells included in the first battery module from the first battery module; and a second cell removal circuit including a plurality of switches and configured to selectively separate at least one of the plurality of battery cells included in the second battery module from the second battery module. In this case, the control unit may individually control a plurality of switches included in the first cell removal circuit and a plurality of switches included in the second cell removal circuit.

일 구현예에 따르면, 상기 제1 셀 제거 회로는, 상기 제1 배터리 모듈의 양극 단자와 상기 제1 배터리 셀의 양극 단자 사이에 연결되는 제1 직렬 스위치; 상기 제1 배터리 셀의 음극 단자와 상기 제2 배터리 셀의 양극 단자 사이에 연결되는 제2 직렬 스위치; 상기 제1 배터리 모듈의 양극 단자와 상기 제1 배터리 셀의 음극 단자에 연결되는 제1 병렬 스위치; 및 상기 제1 배터리 셀의 음극 단자와 상기 제2 배터리 셀의 음극 단자에 연결되는 제2 병렬 스위치;를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는, 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀 중 상기 제1 배터리 셀만이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제1 직렬 스위치 및 상기 제2 병렬 스위치를 턴오프하고, 상기 제2 직렬 스위치 및 상기 제1 병렬 스위치를 턴온할 수 있다. 만약, 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀 중 상기 제2 배터리 셀만이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제2 직렬 스위치 및 상기 제1 병렬 스위치를 턴오프하고, 상기 제1 직렬 스위치 및 상기 제2 병렬 스위치를 턴온할 수 있다.According to one implementation, the first cell removal circuit includes: a first series switch connected between a positive terminal of the first battery module and a positive terminal of the first battery cell; a second series switch connected between the negative terminal of the first battery cell and the positive terminal of the second battery cell; a first parallel switch connected to the positive terminal of the first battery module and the negative terminal of the first battery cell; and a second parallel switch connected to the negative terminal of the first battery cell and the negative terminal of the second battery cell. In this case, when it is determined that only the first battery cell among the first battery cells and the second battery cells is in an abnormal state, the control unit turns off the first series switch and the second parallel switch, and turns off the second battery cell. 2 series switches and the first parallel switch can be turned on. If it is determined that only the second battery cell among the first battery cell and the second battery cell is in an abnormal state, the second series switch and the first parallel switch are turned off, and the first series switch and the The second parallel switch can be turned on.

다른 구현예에 따르면, 상기 제1 셀 제거 회로는, 상기 제1 배터리 셀의 음극 단자와 상기 제2 배터리 셀의 양극 단자의 사이에 연결되는 제5 직렬 스위치; 상기 제2 배터리 셀의 음극 단자와 상기 제1 배터리 모듈의 음극 단자의 사이에 연결되는 제6 직렬 스위치; 상기 제1 배터리 모듈의 양극 단자와 상기 제2 배터리 셀의 양극 단자에 연결되는 제5 병렬 스위치; 및 상기 제2 배터리 셀의 양극 단자와 상기 제1 배터리 모듈의 음극 단자에 연결되는 제6 병렬 스위치;를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는, 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀 중 상기 제1 배터리 셀만이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제5 직렬 스위치 및 상기 제6 병렬 스위치를 턴오프하고, 상기 제6 직렬 스위치 및 상기 제5 병렬 스위치를 턴온할 수 있다. 만약, 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀 중 상기 제2 배터리 셀만이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제6 직렬 스위치 및 상기 제5 병렬 스위치를 턴오프하고, 상기 제5 직렬 스위치 및 상기 제6 병렬 스위치를 턴온할 수 있다.According to another implementation, the first cell removal circuit includes: a fifth series switch connected between the negative terminal of the first battery cell and the positive terminal of the second battery cell; a sixth series switch connected between the negative terminal of the second battery cell and the negative terminal of the first battery module; a fifth parallel switch connected to the positive terminal of the first battery module and the positive terminal of the second battery cell; and a sixth parallel switch connected to the positive terminal of the second battery cell and the negative terminal of the first battery module. In this case, when it is determined that only the first battery cell among the first battery cells and the second battery cells is in an abnormal state, the control unit turns off the fifth series switch and the sixth parallel switch, and turns off the fifth series switch and the sixth parallel switch. 6 series switches and the fifth parallel switch can be turned on. If it is determined that only the second battery cell among the first battery cell and the second battery cell is in an abnormal state, the sixth series switch and the fifth parallel switch are turned off, and the fifth series switch and the The sixth parallel switch can be turned on.

일 구현예에 따르면, 상기 제2 셀 제거 회로는, 상기 제2 배터리 모듈의 양극 단자와 상기 제3 배터리 셀의 양극 단자 사이에 연결되는 제3 직렬 스위치; 상기 제3 배터리 셀의 음극 단자와 상기 제4 배터리 셀의 양극 단자 사이에 연결되는 제4 직렬 스위치; 상기 제2 배터리 모듈의 양극 단자와 상기 제3 배터리 셀의 음극 단자에 연결되는 제3 병렬 스위치; 및 상기 제3 배터리 셀의 음극 단자와 상기 제4 배터리 셀의 음극 단자에 연결되는 제4 병렬 스위치;를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는, 상기 제3 배터리 셀 및 상기 제4 배터리 셀 중 상기 제3 배터리 셀만이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제3 직렬 스위치 및 상기 제4 병렬 스위치를 턴오프하고, 상기 제4 직렬 스위치 및 상기 제3 병렬 스위치를 턴온할 수 있다. 만약, 상기 제3 배터리 셀 및 상기 제4 배터리 셀 중 상기 제4 배터리 셀만이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제4 직렬 스위치 및 상기 제3 병렬 스위치를 턴오프하고, 상기 제3 직렬 스위치 및 상기 제4 병렬 스위치를 턴온할 수 있다.According to one implementation, the second cell removal circuit includes: a third series switch connected between the positive terminal of the second battery module and the positive terminal of the third battery cell; a fourth series switch connected between the negative terminal of the third battery cell and the positive terminal of the fourth battery cell; a third parallel switch connected to the positive terminal of the second battery module and the negative terminal of the third battery cell; and a fourth parallel switch connected to the negative terminal of the third battery cell and the negative terminal of the fourth battery cell. In this case, when it is determined that only the third battery cell among the third battery cells and the fourth battery cells is in an abnormal state, the control unit turns off the third series switch and the fourth parallel switch, and turns off the third battery cell and the fourth battery cell. 4 series switches and the third parallel switch can be turned on. If it is determined that only the fourth battery cell among the third battery cell and the fourth battery cell is in an abnormal state, the fourth series switch and the third parallel switch are turned off, and the third series switch and the The fourth parallel switch can be turned on.

다른 구현예에 따르면, 상기 제2 셀 제거 회로는, 상기 제3 배터리 셀의 음극 단자와 상기 제4 배터리 셀의 양극 단자의 사이에 연결되는 제7 직렬 스위치; 상기 제4 배터리 셀의 음극 단자와 상기 제2 배터리 모듈의 음극 단자의 사이에 연결되는 제8 직렬 스위치; 상기 제2 배터리 모듈의 양극 단자와 상기 제4 배터리 셀의 양극 단자에 연결되는 제7 병렬 스위치; 및 상기 제4 배터리 셀의 양극 단자와 상기 제2 배터리 모듈의 음극 단자에 연결되는 제8 병렬 스위치;를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는, 상기 제3 배터리 셀 및 상기 제4 배터리 셀 중 상기 제3 배터리 셀만이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제7 직렬 스위치 및 상기 제8 병렬 스위치를 턴오프하고, 상기 제8 직렬 스위치 및 상기 제7 병렬 스위치를 턴온할 수 있다. 만약, 상기 제3 배터리 셀 및 상기 제4 배터리 셀 중 상기 제4 배터리 셀만이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제8 직렬 스위치 및 상기 제7 병렬 스위치를 턴오프하고, 상기 제7 직렬 스위치 및 상기 제8 병렬 스위치를 턴온할 수 있다.According to another implementation, the second cell removal circuit includes: a seventh series switch connected between the negative terminal of the third battery cell and the positive terminal of the fourth battery cell; an eighth series switch connected between the negative terminal of the fourth battery cell and the negative terminal of the second battery module; a seventh parallel switch connected to the positive terminal of the second battery module and the positive terminal of the fourth battery cell; and an eighth parallel switch connected to the positive terminal of the fourth battery cell and the negative terminal of the second battery module. In this case, when it is determined that only the third battery cell among the third battery cell and the fourth battery cell is in an abnormal state, the control unit turns off the seventh series switch and the eighth parallel switch, and turns off the seventh battery cell and the fourth battery cell. 8 series switches and the 7th parallel switch can be turned on. If it is determined that only the fourth battery cell among the third battery cell and the fourth battery cell is in an abnormal state, the eighth series switch and the seventh parallel switch are turned off, and the seventh series switch and the The eighth parallel switch can be turned on.

본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 상기 전력 공급 회로;를 포함한다.A battery pack according to another aspect of the present invention includes the power supply circuit.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 전기 자동차는 사기 배터리 팩을 포함한다. An electric vehicle according to another aspect of the present invention includes a battery pack.

본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀들이 정상 상태에 있는지 개별적으로 판정하고, 비정상 상태에 있는 일부 배터리 셀들을 배터리 팩으로부터 선택적으로 제거할 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, it is possible to individually determine whether a plurality of battery cells included in a battery pack are in a normal state, and some battery cells in an abnormal state can be selectively removed from the battery pack.

또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀들 중 비정상 상태에 있는 배터리 셀을 제외한 나머지 배터리 셀을 이용하여, 부하에 대한 전력 공급을 유지할 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩에 포함된 일부의 배터리 셀들이 비정상 상태에 있더라도, 부하에 대한 연속적인 전력 공급이 가능하므로, 전기 자동차 등에서 갑작스런 전원 차단에 따른 위험을 방지할 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, power supply to the load can be maintained using the remaining battery cells excluding the battery cell in an abnormal state among the plurality of battery cells included in the battery pack. Accordingly, even if some of the battery cells included in the battery pack are in an abnormal state, continuous power supply to the load is possible, thereby preventing the risk of sudden power cutoff in electric vehicles, etc.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 및 전력 공급 회로를 포함하는 전기 자동차의 기능적 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1에 도시된 전력 공급 회로가 수행하는 동작을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 공급 회로의 기능적 구성을 보여주는 블록도이다.
도 6 내지 도 8은 도 5에 도시된 제1 셀 제거 회로 및 제2 셀 제거 회로의 동작을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 공급 회로의 기능적 구성을 보여주는 블록도이다.
도 10 및 도 11은 도 9에 도시된 제3 셀 제거 회로 및 제4 셀 제거 회로의 동작을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention described later, so the present invention includes the matters described in such drawings. It should not be interpreted as limited to only .
1 is a block diagram showing the functional configuration of an electric vehicle including a battery pack and a power supply circuit according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2 to 4 are diagrams referenced for explaining operations performed by the power supply circuit shown in FIG. 1.
Figure 5 is a block diagram showing the functional configuration of a power supply circuit according to another embodiment of the present invention.
6 to 8 are diagrams referenced for explaining the operation of the first cell removal circuit and the second cell removal circuit shown in FIG. 5.
Figure 9 is a block diagram showing the functional configuration of a power supply circuit according to another embodiment of the present invention.
FIGS. 10 and 11 are diagrams referenced for explaining the operation of the third cell removal circuit and the fourth cell removal circuit shown in FIG. 9 .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, so at the time of filing this application, various alternatives are available to replace them. It should be understood that equivalents and variations may exist.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Additionally, when describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 <제어 유닛>과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to “include” a certain element, this means that it does not exclude other elements, but may further include other elements, unless specifically stated to the contrary. Additionally, terms such as <control unit> used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented as hardware, software, or a combination of hardware and software.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Additionally, throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this refers not only to the case where it is "directly connected" but also to the case where it is "indirectly connected" with another element in between. Includes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 전력 공급 회로 및 이를 포함하는 배터리 팩에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, a power supply circuit and a battery pack including the same according to embodiments of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10) 및 전력 공급 회로(30)를 포함하는 전기 자동차(1)의 기능적 구성을 보여주는 블록도이다.FIG. 1 is a block diagram showing the functional configuration of an electric vehicle 1 including a battery pack 10 and a power supply circuit 30 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 전기 자동차(1)는 배터리 팩(10), 부하(20), 제1 메인 전력 라인(110), 제2 메인 전력 라인(120), 제1 서브 전력 라인(130), 제2 서브 전력 라인(140) 및 전력 공급 회로(30)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the electric vehicle 1 includes a battery pack 10, a load 20, a first main power line 110, a second main power line 120, a first sub-power line 130, It may include a second sub-power line 140 and a power supply circuit 30.

배터리 팩(10)은 서로 직렬 연결 가능하도록 구성된 복수의 배터리 모듈(11, 12)을 포함할 수 있다. 각 배터리 모듈은 서로 직렬 연결 가능하도록 구성된 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 각 배터리 셀은 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등과 같이 반복적인 충방전이 가능한 배터리의 최소 단위일 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 배터리 팩(10)이 상호 직렬 연결되도록 구성된 제1 배터리 모듈(11) 및 제2 배터리 모듈(12)만을 포함하는 것으로 가정한다.The battery pack 10 may include a plurality of battery modules 11 and 12 configured to be connected in series to each other. Each battery module may include a plurality of battery cells configured to be connected in series to each other. Each battery cell may be the smallest unit of a battery capable of repeated charging and discharging, such as a lithium ion battery, lithium polymer battery, nickel cadmium battery, nickel hydrogen battery, or nickel zinc battery. Hereinafter, for convenience of explanation, it is assumed that the battery pack 10 includes only the first battery module 11 and the second battery module 12 configured to be connected to each other in series.

부하(20)는 배터리 팩(10)으로부터 전력을 공급받아 구동되도록 구성된 장치이다. 부하(20)에는 배터리 팩(10)의 양극 단자(10a)에 접속되는 양극 단자(20a) 및 배터리 팩(10)의 음극 단자(10b)에 접속되는 음극 단자(20b)가 구비된다. 구현예에 따라, 부하(20)는 링크 커패시터(21), 인버터(22) 및 전기 모터(23)를 포함할 수 있다. 링크 커패시터(21)의 양 단은 양극 단자(20a) 및 음극 단자(20b)에 개별적으로 접속된다. 인버터(22)는 전기 라인을 통해 전기 모터(23)에 전력을 공급할 수 있다. 예컨대, 인버터(22)는 배터리 팩(10)으로부터 공급되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환한 후 전기 모터(23)에 공급할 수 있다.The load 20 is a device configured to be driven by receiving power from the battery pack 10. The load 20 is provided with a positive terminal 20a connected to the positive terminal 10a of the battery pack 10 and a negative terminal 20b connected to the negative terminal 10b of the battery pack 10. Depending on the implementation, load 20 may include link capacitor 21, inverter 22, and electric motor 23. Both ends of the link capacitor 21 are individually connected to the positive terminal 20a and the negative terminal 20b. The inverter 22 can supply power to the electric motor 23 through electrical lines. For example, the inverter 22 may convert the direct current voltage supplied from the battery pack 10 into alternating current voltage and then supply it to the electric motor 23.

제1 메인 전력 라인(110)은 제1 배터리 모듈(11)의 양극 단자(11a)와 부하(20)의 양극 단자(20a)를 연결하도록 구성된다. 제1 배터리 모듈(11)은 배터리 팩(10)에 포함된 배터리 모듈들 중 가장 높은 전위를 가지는 것일 수 있다. 이 경우, 제1 배터리 모듈(11)의 양극 단자(11a)와 배터리 팩(10)의 양극 단자(10a)의 전위는 실질적으로 동일할 수 있다.The first main power line 110 is configured to connect the positive terminal 11a of the first battery module 11 and the positive terminal 20a of the load 20. The first battery module 11 may have the highest potential among the battery modules included in the battery pack 10. In this case, the potential of the positive terminal 11a of the first battery module 11 and the positive terminal 10a of the battery pack 10 may be substantially the same.

제2 메인 전력 라인(120)은 제2 배터리 모듈(12)의 음극 단자(12b)와 부하(20)의 음극 단자(20b)를 연결하도록 구성된다. 제2 배터리 모듈(12)은 배터리 팩(10)에 포함된 배터리 모듈들 중 가장 낮은 전위를 가지는 것일 수 있다. 이 경우, 제2 배터리 모듈(12)의 음극 단자(12b)와 배터리 팩(10)의 음극 단자(10b)의 전위는 실질적으로 동일할 수 있다.The second main power line 120 is configured to connect the negative terminal 12b of the second battery module 12 and the negative terminal 20b of the load 20. The second battery module 12 may have the lowest potential among the battery modules included in the battery pack 10. In this case, the potential of the negative terminal 12b of the second battery module 12 and the negative terminal 10b of the battery pack 10 may be substantially the same.

제1 서브 전력 라인(130)은 제2 배터리 모듈(12)의 양극 단자(12a)와 부하(20)의 양극 단자(20a)를 연결하도록 구성된다.The first sub-power line 130 is configured to connect the positive terminal 12a of the second battery module 12 and the positive terminal 20a of the load 20.

제2 서브 전력 라인(140)은 제1 배터리 모듈(11)의 음극 단자(11b)와 부하(20)의 음극 단자(20b)를 연결하도록 구성된다.The second sub power line 140 is configured to connect the negative terminal 11b of the first battery module 11 and the negative terminal 20b of the load 20.

전력 공급 회로(30)는 센싱부(200), 제1 메인 스위치(111), 제2 메인 스위치(121), 제1 비상 스위치(131), 제2 비상 스위치(141), 프리차지 회로(150) 및 제어부(300)를 포함할 수 있다. The power supply circuit 30 includes a sensing unit 200, a first main switch 111, a second main switch 121, a first emergency switch 131, a second emergency switch 141, and a precharge circuit 150. ) and a control unit 300.

센싱부(200)는 배터리 팩(10)과 물리적 및/또는 전기적으로 연결되어, 배터리 팩(10)과 관련된 파라미터를 측정할 수 있다. 구체적으로, 센싱부(200)는 배터리 팩(10), 배터리 모듈들(11, 12) 및 배터리 셀의 상태에 따라 변화하는 적어도 한 종류 이상의 파라미터를 미리 정해진 주기마다 측정할 수 있다. 예컨대, 센싱부(200)에 의해 측정 가능한 파라미터로는 전압, 전류, 온도 또는 압력 등을 들 수 있다. 센싱부(200)는 측정된 결과를 나타내는 측정 데이터(D)를 후술할 제어부(300)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(200)는 링크 커패시터(21)의 양단(20a, 20b) 사이에 인가된 전압의 측정이 가능하도록 구성될 수 있다. 도 1에는 센싱부(200)가 배터리 팩(10)으로부터 물리적으로 분리되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 즉, 센싱부(200)에 포함된 적어도 하나의 센서는 배터리 팩(10)에 직접적으로 장착되도록 구현될 수 있다.The sensing unit 200 is physically and/or electrically connected to the battery pack 10 and can measure parameters related to the battery pack 10. Specifically, the sensing unit 200 may measure at least one type of parameter that changes depending on the state of the battery pack 10, the battery modules 11 and 12, and the battery cell at a predetermined period. For example, parameters that can be measured by the sensing unit 200 include voltage, current, temperature, or pressure. The sensing unit 200 may provide measurement data D representing the measured result to the control unit 300, which will be described later. Additionally, the sensing unit 200 may be configured to measure the voltage applied between both ends 20a and 20b of the link capacitor 21. In Figure 1, the sensing unit 200 is shown as being physically separated from the battery pack 10, but this does not limit the scope of the present invention. That is, at least one sensor included in the sensing unit 200 may be implemented to be directly mounted on the battery pack 10.

제1 메인 스위치(111)는 제1 메인 전력 라인(110)을 통한 전류 경로를 개폐하도록 구성된다. 구체적으로, 제1 메인 스위치(111)는 제1 메인 전력 라인(110)에 구비될 수 있는바, 이 경우 제1 메인 스위치(111)의 양단은 각각 배터리 팩(10)의 양극 단자(10a)와 부하(20)의 양극 단자(20a)에 연결될 수 있다. 제1 메인 스위치(111)에 의해 배터리 팩(10)과 부하(20)가 서로 전기적으로 연결되거나 분리될 수 있다.The first main switch 111 is configured to open and close the current path through the first main power line 110. Specifically, the first main switch 111 may be provided on the first main power line 110. In this case, both ends of the first main switch 111 are respectively the positive terminal 10a of the battery pack 10. and can be connected to the positive terminal (20a) of the load (20). The battery pack 10 and the load 20 may be electrically connected to or separated from each other by the first main switch 111.

제2 메인 스위치(121)는 제2 메인 전력 라인(120)을 통한 전류 경로를 개폐하도록 구성된다. 구체적으로, 제2 메인 스위치(121)는 제2 메인 전력 라인(120)에 구비될 수 있는바, 이 경우 제2 메인 스위치(121)의 양단은 각각 배터리 팩(10)의 음극 단자(10b)와 부하(20)의 음극 단자(20b)에 연결될 수 있다. 제2 메인 스위치(121)에 의해 배터리 팩(10)과 부하(20)가 서로 전기적으로 연결되거나 분리될 수 있다.The second main switch 121 is configured to open and close the current path through the second main power line 120. Specifically, the second main switch 121 may be provided on the second main power line 120. In this case, both ends of the second main switch 121 are respectively the negative terminal 10b of the battery pack 10. and can be connected to the negative terminal (20b) of the load (20). The battery pack 10 and the load 20 may be electrically connected to or separated from each other by the second main switch 121.

제1 비상 스위치(131)는 제1 서브 전력 라인(130)을 통한 전류 경로를 개폐하도록 구성된다. 구체적으로, 제1 비상 스위치(131)는 제1 서브 전력 라인(130)에 구비될 수 있는바, 이 경우 제1 비상 스위치(131)의 양단은 각각 제2 배터리 모듈(12)의 양극 단자(12a)와 부하(20)의 양극 단자(20a)에 연결될 수 있다.The first emergency switch 131 is configured to open and close the current path through the first sub-power line 130. Specifically, the first emergency switch 131 may be provided on the first sub-power line 130. In this case, both ends of the first emergency switch 131 are each positive terminal of the second battery module 12 ( 12a) and can be connected to the positive terminal 20a of the load 20.

제2 비상 스위치(141)는 제2 서브 전력 라인(140)을 통한 전류 경로를 개폐하도록 구성된다. 구체적으로, 제2 비상 스위치(141)는 제2 서브 전력 라인(140)에 구비될 수 있는바, 이 경우 제2 비상 스위치(141)의 양단은 각각 제1 배터리 모듈(11)의 음극 단자(11b)와 부하(20)의 음극 단자(20b)에 연결될 수 있다.The second emergency switch 141 is configured to open and close the current path through the second sub-power line 140. Specifically, the second emergency switch 141 may be provided on the second sub-power line 140. In this case, both ends of the second emergency switch 141 are respectively connected to the negative terminal of the first battery module 11 ( 11b) and can be connected to the negative terminal 20b of the load 20.

프리차지 회로(150)는 서로 직렬 연결되는 프리차지 스위치(151) 및 프리차지 저항(152)을 포함할 수 있다. 이러한 프리차지 회로(150)는 제1 메인 스위치(111)에 병렬 연결될 수 있다. The precharge circuit 150 may include a precharge switch 151 and a precharge resistor 152 connected in series with each other. This precharge circuit 150 may be connected in parallel to the first main switch 111.

프리차지 회로(150)는 배터리 팩(10)의 양단 전압과 부하(20)의 양단 전압 간의 차이로 인한 돌입 전류를 억제하기 위해, 링크 커패시터(21)를 프리 차지할 수 있다. 구체적으로, 제1 메인 스위치(111)가 턴오프된 상태에서 프리차지 스위치(151)를 턴온하면, 프리차지 저항(152)를 통과하면서 제한된 전류에 의해 링크 커패시터(21)에 대한 프리 차지가 이루어질 수 있다. The precharge circuit 150 may precharge the link capacitor 21 to suppress inrush current due to the difference between the voltage at both ends of the battery pack 10 and the voltage at both ends of the load 20. Specifically, when the precharge switch 151 is turned on while the first main switch 111 is turned off, the link capacitor 21 is precharged by a limited current passing through the precharge resistor 152. You can.

전술한, 제1 메인 스위치(111), 제2 메인 스위치(121), 제1 비상 스위치(131), 제2 비상 스위치(141) 및 프리차지 스위치(151)는, 전자식 컨택터, 릴레이, MOSFET, 사이리스터 등 공지의 스위칭 소자들 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조합하여 구현되는 것일 수 있다.The above-described first main switch 111, second main switch 121, first emergency switch 131, second emergency switch 141, and precharge switch 151 are electronic contactors, relays, and MOSFETs. , may be implemented by combining any one or two or more of known switching elements such as thyristors.

제어부(300)는 제1 메인 스위치(111), 프리차지 스위치(151), 제2 메인 스위치(121), 제1 비상 스위치(131) 및 제2 비상 스위치(141)의 동작 위치를 개별적으로 제어 가능하도록 구성된다. 제1 메인 스위치(111), 프리차지 스위치(151), 제2 메인 스위치(121), 제1 비상 스위치(131) 및 제2 비상 스위치(141) 각각은 제어부(300)로부터 출력되는 신호에 응답하여, 열린 위치 및 닫힌 위치 중 어느 하나로부터 다른 하나로 전환 가능하도록 구성될 수 있다. 제어부(300)를 '컨트롤러'라고 칭할 수 있다.The control unit 300 individually controls the operating positions of the first main switch 111, the precharge switch 151, the second main switch 121, the first emergency switch 131, and the second emergency switch 141. It is configured to make it possible. The first main switch 111, the precharge switch 151, the second main switch 121, the first emergency switch 131, and the second emergency switch 141 each respond to a signal output from the control unit 300. Thus, it can be configured to be switchable from one of the open position and the closed position to the other. The control unit 300 may be referred to as a ‘controller.’

이러한 제어부(300)는 제1 제어 모듈(310), 제2 제어모듈(320) 및 메모리(330)를 포함할 수 있다. 제1 제어 모듈(310)과 제2 제어모듈(320)은 각각 적어도 하나의 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 마이크로프로세서는, 하드웨어적으로 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.This control unit 300 may include a first control module 310, a second control module 320, and a memory 330. The first control module 310 and the second control module 320 may each include at least one microprocessor. Microprocessors include, in hardware, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays), processors, It may be implemented using at least one of micro-controllers and electrical units for performing other functions.

제1 제어 모듈(310)은 센싱부(200)로부터 제공되는 측정 데이터(D)를 기초로, 배터리 팩(10)의 상태를 모니터링한다. 구체적으로, 제1 제어 모듈(310)은 적어도 하나의 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management Sytem)을 포함할 수 있고, 각 BMS는 배터리 팩(10)에 포함된 각 배터리 모듈(11, 12)의 상태를 모니터링할 수 있다. 또한, 제1 제어 모듈(310)은 각 배터리 모듈(11, 12)에 포함된 각 배터리 셀의 상태를 모니터링할 수 있다. The first control module 310 monitors the state of the battery pack 10 based on the measurement data D provided from the sensing unit 200. Specifically, the first control module 310 may include at least one battery management system (BMS), and each BMS controls the control of each battery module 11 and 12 included in the battery pack 10. You can monitor the status. Additionally, the first control module 310 may monitor the status of each battery cell included in each battery module 11 and 12.

또한, 제1 제어 모듈(310)은 센싱부(200)로부터 제공되는 데이터를 기초로, 배터리 팩(10), 배터리 모듈 및 배터리 셀 각각의 상태를 판정할 수 있다. 예컨대, 제1 제어 모듈(310)은 배터리 팩(10), 배터리 모듈 및 배터리 셀 각각의 상태를 정상 상태 및 비정상 상태 중 어느 하나로 판정할 수 있다. Additionally, the first control module 310 may determine the status of each of the battery pack 10, the battery module, and the battery cell based on data provided from the sensing unit 200. For example, the first control module 310 may determine the state of each of the battery pack 10, the battery module, and the battery cell as one of a normal state and an abnormal state.

또한, 제1 제어 모듈(310)은 비정상 상태로 판정된 배터리 셀의 비정상 정도를 나타내는 비정상 레벨(abnormal level)을 연산할 수 있다. 이때, 배터리 셀이 정상 상태로부터 많이 벗어날수록, 해당 배터리 셀에 대해 연산되는 비정상 레벨은 증가한다. 또한, 제1 제어 모듈(310)는 각 배터리 셀의 비정상 레벨을 종합한 결과를 기초로, 각 배터리 모듈(11, 12)의 비정상 레벨을 연산할 수도 있다. Additionally, the first control module 310 may calculate an abnormal level indicating the degree of abnormality of a battery cell determined to be in an abnormal state. At this time, the more the battery cell deviates from the normal state, the more the abnormal level calculated for the battery cell increases. Additionally, the first control module 310 may calculate the abnormal level of each battery module 11 and 12 based on the results of summarizing the abnormal levels of each battery cell.

일 예로, 배터리 셀의 정상적인 구동을 보장할 수 있는 적정 온도 범위가 10도 이상 40도 이하로 설정되었다고 가정해보자. 만약, 배터리 팩(10)에 포함되는 제1 배터리 셀의 온도가 40도와 45도 사이 또는 5도와 10도 사이로 측정되었다면, 제1 제어 모듈(310)은 상기 제1 배터리 셀의 비정상 레벨로 '1'을 연산될 수 있다. 반면, 상기 제1 배터리 셀의 온도가 45도와 50도 사이 또는 0도와 5도 사이인 경우, 제1 배터리 셀의 비정상 레벨로 '2'가 연산될 수 있다.As an example, let's assume that the appropriate temperature range that can ensure normal operation of the battery cell is set to 10 degrees or more and 40 degrees or less. If the temperature of the first battery cell included in the battery pack 10 is measured to be between 40 degrees and 45 degrees or between 5 degrees and 10 degrees, the first control module 310 sets '1' as the abnormal level of the first battery cell. ' can be calculated. On the other hand, when the temperature of the first battery cell is between 45 degrees and 50 degrees or between 0 degrees and 5 degrees, '2' may be calculated as the abnormal level of the first battery cell.

제1 제어 모듈(310)은 배터리 팩(10), 배터리 모듈들(11, 12) 또는 배터리 셀 각각에 대한 모니터링의 결과를 나타내는 진단 데이터를 제2 제어모듈(320)에 제공할 수 있다. The first control module 310 may provide diagnostic data indicating the results of monitoring for each of the battery pack 10, battery modules 11 and 12, or battery cells to the second control module 320.

제2 제어모듈(320)은 제1 제어 모듈(310)로부터 제공되는 상기 진단 데이터를 기초로, 제1 메인 스위치(111), 프리차지 스위치(151), 제2 메인 스위치(121), 제1 비상 스위치(131) 및 제2 비상 스위치(141)를 개별적으로 제어하기 위한 신호를 출력하도록 구성된다. 구체적으로, 제1 메인 스위치(111)는 제1 신호(S1)에 응답하여, 턴온 또는 턴오프될 수 있다. 제2 메인 스위치(121)는 제2 신호(S2)에 응답하여, 턴온 또는 턴오프될 수 있다. 제1 비상 스위치(131)는 제3 신호(S3)에 응답하여, 턴온 또는 턴오프될 수 있다. 제2 비상 스위치(141)는 제4 신호(S4)에 응답하여, 턴온 또는 턴오프될 수 있다. 프리차지 스위치(151)는 제5 신호(S5)에 응답하여, 턴온 또는 턴오프될 수 있다.Based on the diagnostic data provided from the first control module 310, the second control module 320 operates the first main switch 111, the precharge switch 151, the second main switch 121, and the first main switch 111. It is configured to output signals for individually controlling the emergency switch 131 and the second emergency switch 141. Specifically, the first main switch 111 may be turned on or off in response to the first signal S1. The second main switch 121 may be turned on or off in response to the second signal S2. The first emergency switch 131 may be turned on or off in response to the third signal S3. The second emergency switch 141 may be turned on or off in response to the fourth signal S4. The precharge switch 151 may be turned on or off in response to the fifth signal S5.

메모리(330)는 전력 공급 회로(30)의 전반적인 동작에 요구되는 각종 데이터들 및 명령어를 저장할 수 있다. 제1 제어 모듈(310)은 메모리(330)에 저장된 데이터들 및 명령어를 참조하여, 배터리 팩(10)에 포함된 각 배터리 모듈 및/또는 배터리 셀이 정상 상태에 있는지 판정하기 위한 프로세스를 실행할 수 있다. 또한, 제2 제어모듈(320)은 메모리(330)에 저장된 데이터들 및 명령어를 참조하여, 제1 메인 스위치(111), 제2 메인 스위치(121), 제1 비상 스위치(131), 제2 비상 스위치(141) 및 프리차지 스위치(151)의 동작 위치를 개별적으로 제어하기 위한 신호를 출력할 수 있다.The memory 330 can store various data and commands required for the overall operation of the power supply circuit 30. The first control module 310 may refer to the data and commands stored in the memory 330 and execute a process to determine whether each battery module and/or battery cell included in the battery pack 10 is in a normal state. there is. In addition, the second control module 320 refers to the data and commands stored in the memory 330 and operates the first main switch 111, the second main switch 121, the first emergency switch 131, and the second Signals for individually controlling the operating positions of the emergency switch 141 and the precharge switch 151 can be output.

이러한 메모리(330)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory) 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.These memories 330 include flash memory type, hard disk type, solid state disk type, SDD type (Silicon Disk Drive type), and multimedia card micro type. type), random access memory (RAM), static random access memory (SRAM), read-only memory (ROM), electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), and programmable read-only memory (PROM). It may include at least one type of storage medium.

도 2 내지 도 4는 도 1에 도시된 전력 공급 회로(30)가 수행하는 동작을 설명하는 데에 참조되는 도면이다. 설명의 편의를 위해, 도 1에 도시된 부하(20)를 단순화시켜 도시하였다.FIGS. 2 to 4 are diagrams used to explain operations performed by the power supply circuit 30 shown in FIG. 1 . For convenience of explanation, the load 20 shown in FIG. 1 is shown in a simplified manner.

도 2는 제1 배터리 모듈(11) 및 제2 배터리 모듈(12)이 모두 정상 상태인 것으로 판정된 경우, 전력 공급 회로(30)에 의해 수행되는 동작을 보여준다. 이때, 어느 한 배터리 모듈이 정상 상태라는 것은, 그 배터리 모듈에 포함된 모든 배터리 셀이 정상 상태라는 것을 의미할 수 있다. 또한, 어느 한 배터리 모듈이 비정상 상태라는 것은, 그 배터리 모듈에 포함된 모든 배터리 셀들 중 소정 개수(예, 1개) 이상이 비정상 상태라는 것을 의미할 수 있다.Figure 2 shows the operation performed by the power supply circuit 30 when both the first battery module 11 and the second battery module 12 are determined to be in a normal state. At this time, the fact that one battery module is in a normal state may mean that all battery cells included in the battery module are in a normal state. Additionally, when a battery module is in an abnormal state, it may mean that a predetermined number (eg, one) or more of all battery cells included in the battery module are in an abnormal state.

먼저 도 2를 참조하면, 제어부(300)는 제1 배터리 모듈(11) 및 제2 배터리 모듈(12)이 모두 정상 상태인 것으로 판정되면, 제1 서브 전력 라인(130) 및 제2 서브 전력 라인(140)을 통한 전류 경로를 차단하기 위해, 제1 비상 스위치(131) 및 제2 비상 스위치(141)를 턴오프한다. 즉, 제1 비상 스위치(131) 및 제2 비상 스위치(141) 각각은 제어부(300)로부터 제공되는 제3 신호(S3) 및 제4 신호(S4)에 응답하여, 턴오프된다. First, referring to FIG. 2, when the control unit 300 determines that both the first battery module 11 and the second battery module 12 are in a normal state, the first sub-power line 130 and the second sub-power line In order to block the current path through 140, the first emergency switch 131 and the second emergency switch 141 are turned off. That is, each of the first emergency switch 131 and the second emergency switch 141 is turned off in response to the third signal S3 and the fourth signal S4 provided from the control unit 300.

또한, 제어부(300)는 제1 메인 전력 라인(110) 및 제2 메인 전력 라인(120)을 통gks 전류 경로의 형성이 가능하도록, 제1 메인 스위치(111) 및 제2 메인 스위치(121)의 턴온을 허용한다. 제1 메인 스위치(111) 및 제2 메인 스위치(121)의 턴온이 허용되고 있는 동안, 외부(예, 차량의 ECU)로부터 전력 공급 요청이 수신되는 경우, 제어부(300)는 제1 메인 스위치(111) 및 제2 메인 스위치(121) 각각의 턴온을 지시하는 제1 신호(S1) 및 제2 신호(S2)를 출력한다. 제1 메인 스위치(111) 및 제2 메인 스위치(121) 각각은 제어부(300)로부터 제공되는 제1 신호(S1) 및 제2 신호(S2)에 응답하여, 턴온된다.In addition, the control unit 300 operates the first main switch 111 and the second main switch 121 to form a current path through the first main power line 110 and the second main power line 120. Allows turn on. While the turn-on of the first main switch 111 and the second main switch 121 is allowed, when a power supply request is received from an external source (e.g., ECU of a vehicle), the control unit 300 turns on the first main switch ( 111) and the second main switch 121 output a first signal (S1) and a second signal (S2) indicating turn-on of each. Each of the first main switch 111 and the second main switch 121 is turned on in response to the first signal S1 and the second signal S2 provided from the control unit 300.

이에 따라, 배터리 팩(10)의 양극 단자(10a) → 제1 메인 스위치(111) → 부하(20) → 부하(20) → 제2 메인 스위치(121) → 배터리 팩(10)의 음극 단자(10b)로 이루어진 전류 경로(CF1)를 통해 배터리 팩(10)으로부터 부하(20)로의 전력 공급이 가능해진다. Accordingly, the positive terminal 10a of the battery pack 10 → first main switch 111 → load 20 → load 20 → second main switch 121 → negative terminal of the battery pack 10 ( Power can be supplied from the battery pack 10 to the load 20 through the current path CF1 formed by 10b).

도 3은 제1 배터리 모듈(11) 및 제2 배터리 모듈(12) 중 제2 배터리 모듈(12)만이 정상 상태인 것으로 판정된 경우, 전력 공급 회로(30)에 의해 수행되는 동작을 보여준다. 즉, 도 3은 제1 배터리 모듈(11)이 비정상 상태이고, 제2 배터리 모듈(12)은 정상 상태인 경우를 예시한다. FIG. 3 shows an operation performed by the power supply circuit 30 when only the second battery module 12 of the first battery module 11 and the second battery module 12 is determined to be in a normal state. That is, FIG. 3 illustrates a case where the first battery module 11 is in an abnormal state and the second battery module 12 is in a normal state.

도 3을 참조하면, 제어부(300)는 제1 배터리 모듈(11)이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 제1 메인 전력 라인(110) 및 제2 서브 전력 라인(140)을 통한 전류 경로를 차단하기 위해, 제1 메인 스위치(111) 및 제2 비상 스위치(141)를 턴오프한다. 즉, 제1 메인 스위치(111) 및 제2 비상 스위치(141) 각각은 제어부(300)로부터 제공되는 제1 신호(S1) 및 제4 신호(S4)에 응답하여, 턴오프된다. Referring to FIG. 3, when it is determined that the first battery module 11 is in an abnormal state, the control unit 300 blocks the current path through the first main power line 110 and the second sub power line 140. To this end, the first main switch 111 and the second emergency switch 141 are turned off. That is, each of the first main switch 111 and the second emergency switch 141 is turned off in response to the first signal S1 and the fourth signal S4 provided from the control unit 300.

또한, 제어부(300)는 제1 서브 전력 라인(130) 및 제2 메인 전력 라인(120)을 통한 전류 경로의 형성이 가능하도록, 제1 비상 스위치(131) 및 제2 메인 스위치(121)의 턴온을 허용한다. 제1 비상 스위치(131) 및 제2 메인 스위치(121)의 턴온이 허용되고 있는 동안, 외부(예, 차량의 ECU)로부터 전력 공급 요청이 수신되는 경우, 제어부(300)는 제1 비상 스위치(131) 및 제2 메인 스위치(121) 각각의 턴온을 지시하는 제3 신호(S3) 및 제2 신호(S2)를 출력한다. 제1 비상 스위치(131) 및 제2 메인 스위치(121) 각각은 제어부(300)로부터 제공되는 제3 신호(S3) 및 제2 신호(S2)에 응답하여, 턴온된다.In addition, the control unit 300 operates the first emergency switch 131 and the second main switch 121 to enable the formation of a current path through the first sub power line 130 and the second main power line 120. Allow turn-on. While the turn-on of the first emergency switch 131 and the second main switch 121 is allowed, when a power supply request is received from an external source (e.g., ECU of a vehicle), the control unit 300 turns on the first emergency switch ( 131) and the second main switch 121 output a third signal (S3) and a second signal (S2) indicating turn-on, respectively. Each of the first emergency switch 131 and the second main switch 121 is turned on in response to the third signal S3 and the second signal S2 provided from the control unit 300.

이에 따라, 제2 배터리 모듈(12)의 양극 단자(12a) → 제1 비상 스위치(131) → 부하(20) → 제2 메인 스위치(121) → 제2 배터리 모듈(12)의 음극 단자(12b)로 이루어진 전류 경로(CF2)를 통해 제2 배터리 모듈(12)로부터 부하(20)로의 전력 공급이 가능해진다. Accordingly, the positive terminal 12a of the second battery module 12 → first emergency switch 131 → load 20 → second main switch 121 → negative terminal 12b of the second battery module 12. ) It is possible to supply power from the second battery module 12 to the load 20 through the current path CF2 consisting of ).

도 4는 제1 배터리 모듈(11) 및 제2 배터리 모듈(12) 중 제1 배터리 모듈(11)만이 정상 상태인 것으로 판정된 경우, 전력 공급 회로(30)에 의해 수행되는 동작을 보여준다. 즉, 도 4은 제1 배터리 모듈(11)이 정상 상태이고, 제2 배터리 모듈(12)은 비정상 상태인 경우를 예시한다. Figure 4 shows the operation performed by the power supply circuit 30 when only the first battery module 11 among the first battery module 11 and the second battery module 12 is determined to be in a normal state. That is, FIG. 4 illustrates a case where the first battery module 11 is in a normal state and the second battery module 12 is in an abnormal state.

도 4를 참조하면, 제어부(300)는 제2 배터리 모듈(12)이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 제2 메인 전력 라인(120) 및 제1 서브 전력 라인(130)을 통한 전류 경로를 차단하기 위해, 제2 메인 스위치(121) 및 제1 비상 스위치(131)를 턴오프한다. 즉, 제2 메인 스위치(121) 및 제1 비상 스위치(131) 각각은 제어부(300)로부터 제공되는 제2 신호(S2) 및 제3 신호(S3)에 응답하여, 턴오프된다. Referring to FIG. 4, when it is determined that the second battery module 12 is in an abnormal state, the control unit 300 blocks the current path through the second main power line 120 and the first sub power line 130. To this end, the second main switch 121 and the first emergency switch 131 are turned off. That is, each of the second main switch 121 and the first emergency switch 131 is turned off in response to the second signal S2 and the third signal S3 provided from the control unit 300.

또한, 제어부(300)는 제1 메인 전력 라인(110) 및 제2 서브 전력 라인(140)을 통한 전류 경로의 형성이 가능하도록, 제1 메인 스위치(111) 및 제2 비상 스위치(141)의 턴온을 허용한다. 제1 메인 스위치(111) 및 제2 비상 스위치(141)의 턴온이 허용되고 있는 동안, 외부(예, 차량의 ECU)로부터 전력 공급 요청이 수신되는 경우, 제어부(300)는 제1 메인 스위치(111) 및 제2 비상 스위치(141) 각각의 턴온을 지시하는 제1 신호(S1) 및 제4 신호(S4)를 출력한다. 제1 메인 스위치(111) 및 제2 비상 스위치(141) 각각은 제어부(300)로부터 제공되는 제1 신호(S1) 및 제4 신호(S4)에 응답하여, 턴온된다.In addition, the control unit 300 operates the first main switch 111 and the second emergency switch 141 to enable the formation of a current path through the first main power line 110 and the second sub power line 140. Allow turn-on. While the turn-on of the first main switch 111 and the second emergency switch 141 is allowed, when a power supply request is received from the outside (e.g., the ECU of the vehicle), the control unit 300 turns on the first main switch ( 111) and the second emergency switch 141 output a first signal (S1) and a fourth signal (S4) indicating turn-on, respectively. Each of the first main switch 111 and the second emergency switch 141 is turned on in response to the first signal S1 and the fourth signal S4 provided from the control unit 300.

이에 따라, 제1 배터리 모듈(11)의 양극 단자(11a) → 제1 메인 스위치(111) → 부하(20) → 제2 비상 스위치(141) → 제1 배터리 모듈(11)의 음극 단자(11b)로 이루어진 전류 경로(CF3)를 통해 제1 배터리 모듈(11)로부터 부하(20)로 전기 에너지의 공급이 가능해진다.Accordingly, the positive terminal 11a of the first battery module 11 → first main switch 111 → load 20 → second emergency switch 141 → negative terminal 11b of the first battery module 11. ) It is possible to supply electrical energy from the first battery module 11 to the load 20 through the current path CF3.

한편, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와는 달리, 제2 메인 스위치(121), 제2 서브 전력 라인(140) 및 제2 비상 스위치(141)는 전력 공급 회로(30)로부터 생략될 수 있다. 만약, 전력 공급 회로(30)가 제2 메인 스위치(121), 제2 서브 전력 라인(140) 및 제2 비상 스위치(141)를 포함하지 않는 형태로 구현되는 경우, 제어부(300)는 제1 메인 스위치(111), 제1 비상 스위치(131) 및 프리차지 스위치(151) 각각의 동작 위치만을 개별적으로 제어하도록 구성될 수 있다. Meanwhile, unlike shown in FIGS. 1 to 4, the second main switch 121, the second sub power line 140, and the second emergency switch 141 may be omitted from the power supply circuit 30. . If the power supply circuit 30 is implemented in a form that does not include the second main switch 121, the second sub power line 140, and the second emergency switch 141, the control unit 300 It may be configured to individually control only the operating positions of the main switch 111, the first emergency switch 131, and the precharge switch 151.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 공급 회로(30)의 기능적 구성을 보여주는 블록도이다. 도 1과 비교할 때, 전력 공급 회로(30)에 제1 셀 제거 회로 및 제2 셀 제거 회로가 더 포함된다는 점에서만 상이하므로, 동일한 구성에 대하여는 동일한 참조 부호를 부여하고, 제1 셀 제거 회로 및 제2 셀 제거 회로를 중심으로 설명하기로 한다.Figure 5 is a block diagram showing the functional configuration of the power supply circuit 30 according to another embodiment of the present invention. Compared to FIG. 1, the only difference is that the power supply circuit 30 further includes a first cell removal circuit and a second cell removal circuit, so the same reference numerals are assigned to the same components, and the first cell removal circuit and the The explanation will focus on the second cell removal circuit.

도 5를 참조하면, 제1 배터리 모듈(11)은 제1 배터리 셀(B1) 및 제2 배터리 셀(B2)을 포함한다. 제1 셀 제거 회로는 복수의 스위치(SS1, SS2, SP1, SP2)를 포함하고, 제1 배터리 모듈(11)에 포함된 복수의 배터리 셀들(B1, B2) 중 적어도 하나를 제1 배터리 모듈(11)로부터 선택적으로 분리 가능하도록 구성될 수 있다. 이때, 제1 셀 제거 회로는 제어부(300)로부터 제공되는 신호가 지시하는 배터리 셀만을 제1 배터리 모듈(11)로부터 전기적으로 분리할 수 있다. 예컨대, 제1 셀 제거 회로는 제1 배터리 모듈(11)에 포함된 비정상 상태의 배터리 셀만을 분리할 수 있다.Referring to FIG. 5, the first battery module 11 includes a first battery cell (B1) and a second battery cell (B2). The first cell removal circuit includes a plurality of switches (SS1, SS2, SP1, SP2), and selects at least one of the plurality of battery cells (B1, B2) included in the first battery module 11 to the first battery module ( 11) and can be configured to be selectively separable. At this time, the first cell removal circuit may electrically separate only the battery cells indicated by the signal provided from the control unit 300 from the first battery module 11. For example, the first cell removal circuit may separate only battery cells in an abnormal state included in the first battery module 11.

또한, 제2 배터리 모듈(12)은 제3 배터리 셀(B3) 및 제4 배터리 셀(B4)을 포함한다. 제2 셀 제거 회로는 복수의 스위치(SS3, SS4, SP3, SP4)를 포함하고, 제2 배터리 모듈(12)에 포함된 복수의 배터리 셀들(B3, B4) 중 적어도 하나를 제2 배터리 모듈(12)로부터 선택적으로 분리 가능하도록 구성될 수 있다. 이때, 제2 셀 제거 회로는 제어부(300)로부터 제공되는 신호가 지시하는 배터리 셀만을 제2 배터리 모듈(12)로부터 전기적으로 분리할 수 있다. 예컨대, 제2 셀 제거 회로는 제2 배터리 모듈(12)에 포함된 비정상 상태의 배터리 셀만을 분리할 수 있다.Additionally, the second battery module 12 includes a third battery cell (B3) and a fourth battery cell (B4). The second cell removal circuit includes a plurality of switches (SS3, SS4, SP3, SP4), and selects at least one of the plurality of battery cells (B3, B4) included in the second battery module 12 to the second battery module ( 12) It can be configured to be selectively separable. At this time, the second cell removal circuit may electrically separate only the battery cells indicated by the signal provided from the control unit 300 from the second battery module 12. For example, the second cell removal circuit may separate only battery cells in an abnormal state included in the second battery module 12.

제어부(300)는 제1 셀 제거 회로에 포함되는 복수의 스위치(SS1, SS2, SP1, SP2)를 개별적으로 제어할 수 있고, 제2 셀 제거 회로에 포함되는 복수의 스위치(SS3, SS4, SP3, SP4)를 개별적으로 제어할 수 있다.The control unit 300 can individually control a plurality of switches (SS1, SS2, SP1, SP2) included in the first cell removal circuit, and a plurality of switches (SS3, SS4, SP3) included in the second cell removal circuit. , SP4) can be controlled individually.

제1 셀 제거 회로는 제1 직렬 스위치(SS1), 제2 직렬 스위치(SS2), 제1 병렬 스위치(SP1) 및 제2 병렬 스위치(SP2)를 포함할 수 있다.The first cell removal circuit may include a first series switch (SS1), a second series switch (SS2), a first parallel switch (SP1), and a second parallel switch (SP2).

제1 직렬 스위치(SS1)는 상기 제1 배터리 모듈(11)의 양극 단자(11a)와 상기 제1 배터리 셀(B1)의 양극 단자 사이에 연결된다. 제2 직렬 스위치(SS2)는 상기 제1 배터리 셀(B1)의 음극 단자와 상기 제2 배터리 셀(B2)의 양극 단자 사이에 연결된다. 제1 병렬 스위치(SP1)는 상기 제1 배터리 모듈(11)의 양극 단자(11a)와 상기 제1 배터리 셀(B1)의 음극 단자에 연결된다. 제2 병렬 스위치(SP2)는 상기 제1 배터리 셀(B1)의 음극 단자와 상기 제2 배터리 셀(B2)의 음극 단자에 연결된다.The first series switch SS1 is connected between the positive terminal 11a of the first battery module 11 and the positive terminal of the first battery cell B1. The second series switch SS2 is connected between the negative terminal of the first battery cell B1 and the positive terminal of the second battery cell B2. The first parallel switch SP1 is connected to the positive terminal 11a of the first battery module 11 and the negative terminal of the first battery cell B1. The second parallel switch SP2 is connected to the negative terminal of the first battery cell B1 and the negative terminal of the second battery cell B2.

제어부(300)는 제1 배터리 셀(B1) 및 제2 배터리 셀(B2) 각각이 정상 상태인지 판정할 수 있다. 또한, 제어부(300)는 제1 배터리 셀(B1) 및 제2 배터리 셀(B2)에 대한 판정의 결과를 기초로, 제1 직렬 스위치(SS1), 제2 직렬 스위치(SS2), 제1 병렬 스위치(SP1) 및 제2 병렬 스위치(SP2)의 동작 위치를 개별적으로 제어할 수 있다.The control unit 300 may determine whether each of the first battery cell (B1) and the second battery cell (B2) is in a normal state. In addition, the control unit 300 operates the first series switch (SS1), the second series switch (SS2), and the first parallel switch based on the results of the determination for the first battery cell (B1) and the second battery cell (B2). The operating positions of the switch SP1 and the second parallel switch SP2 can be individually controlled.

제1 직렬 스위치(SS1)가 턴오프되고 제1 병렬 스위치(SP1)가 턴온된 경우, 제1 배터리 셀(B1)은 제1 배터리 모듈(11)로부터 전기적으로 분리된다. 반면, 제2 직렬 스위치(SS2)가 턴오프되고 제2 병렬 스위치(SP2)가 턴온된 경우, 제2 배터리 셀(B2)은 제1 배터리 모듈(11)로부터 전기적으로 분리된다.When the first series switch SS1 is turned off and the first parallel switch SP1 is turned on, the first battery cell B1 is electrically separated from the first battery module 11. On the other hand, when the second series switch SS2 is turned off and the second parallel switch SP2 is turned on, the second battery cell B2 is electrically separated from the first battery module 11.

제2 셀 제거 회로는 제3 직렬 스위치(SS3), 제4 직렬 스위치(SS4), 제3 병렬 스위치(SP3) 및 제4 병렬 스위치(SP4)를 포함할 수 있다.The second cell removal circuit may include a third series switch (SS3), a fourth series switch (SS4), a third parallel switch (SP3), and a fourth parallel switch (SP4).

제3 직렬 스위치(SS3)는 상기 제2 배터리 모듈(12)의 양극 단자(12a)와 상기 제3 배터리 셀(B3)의 양극 단자 사이에 연결된다. 제4 직렬 스위치(SS4)는 상기 제3 배터리 셀(B3)의 음극 단자와 상기 제4 배터리 셀(B4)의 양극 단자 사이에 연결된다. 제3 병렬 스위치(SP3)는 상기 제2 배터리 모듈(12)의 양극 단자(12a)와 상기 제3 배터리 셀(B3)의 음극 단자에 연결된다. 제4 병렬 스위치(SP4)는 상기 제3 배터리 셀(B3)의 음극 단자와 상기 제4 배터리 셀(B4)의 음극 단자에 연결된다.The third series switch SS3 is connected between the positive terminal 12a of the second battery module 12 and the positive terminal of the third battery cell B3. The fourth series switch SS4 is connected between the negative terminal of the third battery cell B3 and the positive terminal of the fourth battery cell B4. The third parallel switch SP3 is connected to the positive terminal 12a of the second battery module 12 and the negative terminal of the third battery cell B3. The fourth parallel switch SP4 is connected to the negative terminal of the third battery cell B3 and the negative terminal of the fourth battery cell B4.

제어부(300)는 제3 배터리 셀(B3) 및 제4 배터리 셀(B4) 각각이 정상 상태인지 판정할 수 있다. 또한, 제어부(300)는 제3 배터리 셀(B3) 및 제4 배터리 셀(B4)에 대한 판정의 결과를 기초로, 제3 직렬 스위치(SS3), 제4 직렬 스위치(SS4), 제3 병렬 스위치(SP3) 및 제4 병렬 스위치(SP4)의 동작 위치를 개별적으로 제어할 수 있다.The control unit 300 may determine whether each of the third battery cell B3 and fourth battery cell B4 is in a normal state. In addition, the control unit 300 operates the third series switch (SS3), the fourth series switch (SS4), and the third parallel switch based on the results of the determination for the third battery cell (B3) and the fourth battery cell (B4). The operating positions of the switch SP3 and the fourth parallel switch SP4 can be individually controlled.

제3 직렬 스위치(SS3)가 턴오프되고 제3 병렬 스위치(SP3)가 턴온된 경우, 제3 배터리 셀(B3)은 제2 배터리 모듈(12)로부터 전기적으로 분리된다. 반면, 제4 직렬 스위치(SS4)가 턴오프되고 제4 병렬 스위치(SP4)가 턴온된 경우, 제4 배터리 셀(B4)은 제2 배터리 모듈(12)로부터 전기적으로 분리된다.When the third series switch SS3 is turned off and the third parallel switch SP3 is turned on, the third battery cell B3 is electrically separated from the second battery module 12. On the other hand, when the fourth series switch SS4 is turned off and the fourth parallel switch SP4 is turned on, the fourth battery cell B4 is electrically separated from the second battery module 12.

도 6 내지 도 8은 도 5에 도시된 제1 셀 제거 회로 및 제2 셀 제거 회로의 동작을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.6 to 8 are diagrams referenced for explaining the operation of the first cell removal circuit and the second cell removal circuit shown in FIG. 5.

도 6은 제1 내지 제4 배터리 셀(B1~B4)이 모두 정상 상태로 판정된 경우, 제1 셀 제거 회로 및 제2 셀 제거 회로에 의해 수행되는 동작을 보여준다.FIG. 6 shows operations performed by the first cell removal circuit and the second cell removal circuit when all of the first to fourth battery cells B1 to B4 are determined to be in a normal state.

도 6을 참조하면, 제어부(300)는 제1 내지 제4 직렬 스위치(SS1~SS4)를 모두 턴온할 수 있다. 또한, 제어부(300)는 제1 내지 제4 병렬 스위치(SP1~SP4)를 모두 턴오프할 수 있다. 이에 따라, 제1 내지 제4 배터리 셀(B1~B4)들 간의 직렬 연결이 이루어질 수 있다. 결과적으로, 도 2를 참조하여 전술한 바와 같이, 제어부(300)에 의해 제1 비상 스위치(131) 및 제2 비상 스위치(141)가 턴오프되고, 제1 메인 스위치(111) 및 제2 메인 스위치(121)의 턴온이 허용된다.Referring to FIG. 6, the control unit 300 can turn on all of the first to fourth serial switches SS1 to SS4. Additionally, the control unit 300 may turn off all of the first to fourth parallel switches SP1 to SP4. Accordingly, serial connection between the first to fourth battery cells B1 to B4 may be achieved. As a result, as described above with reference to FIG. 2, the first emergency switch 131 and the second emergency switch 141 are turned off by the control unit 300, and the first main switch 111 and the second main switch are turned on. Turning on switch 121 is permitted.

도 7은 제1 배터리 셀(B1)만이 비정상 상태로 판정된 경우, 제1 셀 제거 회로 및 제2 셀 제거 회로에 의해 수행되는 동작을 보여준다. 즉, 도 7은 제2 내지 제4 배터리 셀(B2~B4)이 정상 상태이고, 제1 배터리 셀(B1)은 비정상 상태인 경우를 예시한다.FIG. 7 shows operations performed by the first cell removal circuit and the second cell removal circuit when only the first battery cell B1 is determined to be in an abnormal state. That is, FIG. 7 illustrates a case where the second to fourth battery cells B2 to B4 are in a normal state, and the first battery cell B1 is in an abnormal state.

도 7을 참조하면, 제어부(300)는 상기 제1 직렬 스위치(SS1) 및 상기 제2 병렬 스위치(SP2)를 턴오프하고, 상기 제2 직렬 스위치(SS2) 및 상기 제1 병렬 스위치(SP1)를 턴온할 수 있다. 또한, 제어부(300)는 상기 제3 직렬 스위치(SS3) 및 상기 제4 직렬 스위치(SS4)를 턴온하고, 상기 제3 병렬 스위치(SP3) 및 상기 제4 병렬 스위치(SP4)를 턴오프할 수 있다.Referring to FIG. 7, the control unit 300 turns off the first serial switch (SS1) and the second parallel switch (SP2), and turns off the second serial switch (SS2) and the first parallel switch (SP1). can be turned on. Additionally, the control unit 300 may turn on the third serial switch (SS3) and the fourth serial switch (SS4) and turn off the third parallel switch (SP3) and the fourth parallel switch (SP4). there is.

이에 따라, 배터리 팩(10)으로부터 제1 배터리 셀(B1)이 전기적으로 분리되어, 제2 내지 제4 배터리 셀(B2~B4)들 간의 직렬 연결이 이루어질 수 있다.Accordingly, the first battery cell B1 is electrically separated from the battery pack 10, and the second to fourth battery cells B2 to B4 can be connected in series.

도 8은 제2 및 제3 배터리 셀(B2, B3)만이 비정상 상태로 판정된 경우, 제1 셀 제거 회로 및 제2 셀 제거 회로에 의해 수행되는 동작을 보여준다. 즉, 도 8은 제1 및 제4 배터리 셀(B4)이 정상 상태이고, 제2 배터리 셀(B2) 및 제3 배터리 셀(B3)은 비정상 상태인 경우를 예시한다.FIG. 8 shows operations performed by the first cell removal circuit and the second cell removal circuit when only the second and third battery cells B2 and B3 are determined to be in an abnormal state. That is, FIG. 8 illustrates a case where the first and fourth battery cells B4 are in a normal state, and the second battery cell B2 and the third battery cell B3 are in an abnormal state.

도 8을 참조하면, 제어부(300)는 상기 제1 직렬 스위치(SS1) 및 상기 제2 병렬 스위치(SP2)를 턴온하고, 상기 제2 직렬 스위치(SS2) 및 상기 제1 병렬 스위치(SP1)를 턴오프할 수 있다. 또한, 제어부(300)는 상기 제3 직렬 스위치(SS3) 및 상기 제4 병렬 스위치(SP4)를 턴오프하고, 상기 제3 병렬 스위치(SP3) 및 상기 제4 직렬 스위치(SS4)를 턴온할 수 있다.Referring to FIG. 8, the control unit 300 turns on the first serial switch (SS1) and the second parallel switch (SP2), and turns on the second serial switch (SS2) and the first parallel switch (SP1). You can turn it off. Additionally, the control unit 300 may turn off the third serial switch (SS3) and the fourth parallel switch (SP4) and turn on the third parallel switch (SP3) and the fourth serial switch (SS4). there is.

이에 따라, 배터리 팩(10)으로부터 제2 및 제3 배터리 셀(B2, B3)이 전기적으로 분리되어, 제1 및 제4 배터리 셀(B1, B4) 간의 직렬 연결이 이루어질 수 있다.Accordingly, the second and third battery cells B2 and B3 are electrically separated from the battery pack 10, and serial connection between the first and fourth battery cells B1 and B4 can be achieved.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 공급 회로(30)의 기능적 구성을 보여주는 블록도이다. 도 5와 비교할 때, 전력 공급 회로(30)는 제1 셀 제거 회로 및 제2 셀 제거 회로가 각각 제3 셀 제거 회로 및 제4 셀 제거 회로로 대체된다는 점에서만 상이하므로, 동일한 구성에 대하여는 동일한 참조 부호를 부여하고, 제3 셀 제거 회로 및 제4 셀 제거 회로를 중심으로 설명하기로 한다.Figure 9 is a block diagram showing the functional configuration of the power supply circuit 30 according to another embodiment of the present invention. Compared to Figure 5, the power supply circuit 30 is different only in that the first cell removal circuit and the second cell removal circuit are replaced with the third cell removal circuit and the fourth cell removal circuit, respectively, so that for the same configuration, the same Reference numerals will be assigned and the description will focus on the third cell removal circuit and the fourth cell removal circuit.

도 9를 참조하면, 제3 셀 제거 회로는 복수의 스위치(SS5, SS6, SP5, SP6)를 포함하고, 제1 배터리 모듈(11)에 포함된 복수의 배터리 셀들(B1, B2) 중 적어도 하나를 제1 배터리 모듈(11)로부터 선택적으로 분리 가능하도록 구성될 수 있다. 이때, 제3 셀 제거 회로는 제어부(300)로부터 제공되는 신호를 기초로, 제1 배터리 모듈(11)에 포함된 비정상 상태의 배터리 셀만을 분리할 수 있다.Referring to FIG. 9, the third cell removal circuit includes a plurality of switches (SS5, SS6, SP5, SP6), and at least one of the plurality of battery cells (B1, B2) included in the first battery module 11 may be configured to be selectively separable from the first battery module 11. At this time, the third cell removal circuit may separate only battery cells in an abnormal state included in the first battery module 11 based on a signal provided from the control unit 300.

또한, 제4 셀 제거 회로는 복수의 스위치(SS7, SS8, SP7, SP8)를 포함하고, 제2 배터리 모듈(12)에 포함된 복수의 배터리 셀들(B3, B4) 중 적어도 하나를 제2 배터리 모듈(12)로부터 선택적으로 분리 가능하도록 구성될 수 있다. 이때, 제4 셀 제거 회로는 제어부(300)로부터 제공되는 신호를 기초로, 제2 배터리 모듈(12)에 포함된 비정상 상태의 배터리 셀만을 분리할 수 있다.In addition, the fourth cell removal circuit includes a plurality of switches (SS7, SS8, SP7, SP8), and connects at least one of the plurality of battery cells (B3, B4) included in the second battery module 12 to the second battery. It may be configured to be selectively detachable from the module 12. At this time, the fourth cell removal circuit may separate only the battery cells in an abnormal state included in the second battery module 12 based on the signal provided from the control unit 300.

제어부(300)는 제3 셀 제거 회로에 포함되는 복수의 스위치(SS5, SS6, SP5, SP6)를 개별적으로 제어할 수 있고, 제4 셀 제거 회로에 포함되는 복수의 스위치(SS7, SS8, SP7, SP8)를 개별적으로 제어할 수 있다.The control unit 300 can individually control a plurality of switches (SS5, SS6, SP5, SP6) included in the third cell removal circuit, and a plurality of switches (SS7, SS8, SP7) included in the fourth cell removal circuit. , SP8) can be controlled individually.

제3 셀 제거 회로는 제5 직렬 스위치(SS5), 제6 직렬 스위치(SS6), 제5 병렬 스위치(SP5) 및 제6 병렬 스위치(SP6)를 포함할 수 있다.The third cell removal circuit may include a fifth series switch (SS5), a sixth series switch (SS6), a fifth parallel switch (SP5), and a sixth parallel switch (SP6).

제5 직렬 스위치(SS5)는 제1 배터리 셀(B1)의 음극 단자와 상기 제2 배터리 셀(B2)의 양극 단자의 사이에 연결된다. 제6 직렬 스위치(SS6)는 제2 배터리 셀(B2)의 음극 단자와 상기 제1 배터리 모듈(11)의 음극 단자(11b)의 사이에 연결된다. 제5 병렬 스위치(SP5)는 제1 배터리 모듈(11)의 양극 단자(11a)와 상기 제2 배터리 셀(B2)의 양극 단자에 연결된다. 제6 병렬 스위치(SP6)는 제2 배터리 셀(B2)의 양극 단자와 상기 제1 배터리 모듈(11)의 음극 단자(11b)에 연결된다.The fifth series switch (SS5) is connected between the negative terminal of the first battery cell (B1) and the positive terminal of the second battery cell (B2). The sixth series switch SS6 is connected between the negative terminal of the second battery cell B2 and the negative terminal 11b of the first battery module 11. The fifth parallel switch SP5 is connected to the positive terminal 11a of the first battery module 11 and the positive terminal of the second battery cell B2. The sixth parallel switch SP6 is connected to the positive terminal of the second battery cell B2 and the negative terminal 11b of the first battery module 11.

제어부(300)는 제1 배터리 셀(B1) 및 제2 배터리 셀(B2) 각각이 정상 상태에 있는지에 대한 판정의 결과를 기초로, 제5 직렬 스위치(SS5), 제6 직렬 스위치(SS6), 제5 병렬 스위치(SP5) 및 제6 병렬 스위치(SP6)의 동작 위치를 개별적으로 제어할 수 있다.Based on the result of determining whether each of the first battery cell (B1) and the second battery cell (B2) is in a normal state, the control unit 300 operates the fifth serial switch (SS5) and the sixth serial switch (SS6) , the operating positions of the fifth parallel switch (SP5) and the sixth parallel switch (SP6) can be individually controlled.

제5 직렬 스위치(SS5)가 턴오프되고 제5 병렬 스위치(SP5)가 턴온되는 경우, 제1 배터리 셀(B1)은 제1 배터리 모듈(11)로부터 전기적으로 분리된다. 반면, 제6 직렬 스위치(SS6)가 턴오프되고 제6 병렬 스위치(SP6)가 턴온된 경우, 제2 배터리 셀(B2)은 제1 배터리 모듈(11)로부터 전기적으로 분리된다.When the fifth series switch (SS5) is turned off and the fifth parallel switch (SP5) is turned on, the first battery cell (B1) is electrically separated from the first battery module (11). On the other hand, when the sixth series switch SS6 is turned off and the sixth parallel switch SP6 is turned on, the second battery cell B2 is electrically separated from the first battery module 11.

제4 셀 제거 회로는 제7 직렬 스위치(SS7), 제8 직렬 스위치(SS8), 제7 병렬 스위치(SP7) 및 제8 병렬 스위치(SP8)를 포함할 수 있다.The fourth cell removal circuit may include a seventh series switch (SS7), an eighth series switch (SS8), a seventh parallel switch (SP7), and an eighth parallel switch (SP8).

제7 직렬 스위치(SS7)는 제3 배터리 셀(B3)의 음극 단자와 상기 제4 배터리 셀(B4)의 양극 단자의 사이에 연결된다. 제8 직렬 스위치(SS8)는 제4 배터리 셀(B4)의 음극 단자와 상기 제2 배터리 모듈(12)의 음극 단자(12b)의 사이에 연결된다. 제7 병렬 스위치(SP7)는 제2 배터리 모듈(12)의 양극 단자와 상기 제4 배터리 셀(B4)의 양극 단자에 연결된다. 제8 병렬 스위치(SP8)는 제4 배터리 셀(B4)의 양극 단자와 상기 제2 배터리 모듈(12)의 음극 단자(12b)에 연결된다.The seventh series switch SS7 is connected between the negative terminal of the third battery cell B3 and the positive terminal of the fourth battery cell B4. The eighth series switch SS8 is connected between the negative terminal of the fourth battery cell B4 and the negative terminal 12b of the second battery module 12. The seventh parallel switch SP7 is connected to the positive terminal of the second battery module 12 and the positive terminal of the fourth battery cell B4. The eighth parallel switch SP8 is connected to the positive terminal of the fourth battery cell B4 and the negative terminal 12b of the second battery module 12.

제어부(300)는 제3 배터리 셀(B3) 및 제4 배터리 셀(B4) 각각이 정상 상태에 있는지에 대한 판정의 결과를 기초로, 제7 직렬 스위치(SS7), 제8 직렬 스위치(SS8), 제7 병렬 스위치(SP7) 및 제8 병렬 스위치(SP8)의 동작 위치를 개별적으로 제어할 수 있다.Based on the result of determining whether each of the third battery cell (B3) and the fourth battery cell (B4) is in a normal state, the control unit 300 operates the seventh serial switch (SS7) and the eighth serial switch (SS8) , the operating positions of the seventh parallel switch (SP7) and the eighth parallel switch (SP8) can be individually controlled.

제7 직렬 스위치(SS7)가 턴오프되고 제7 병렬 스위치(SP7)가 턴온되는 경우, 제3 배터리 셀(B3)은 제2 배터리 모듈(12)로부터 전기적으로 분리된다. 반면, 제8 직렬 스위치(SS8)가 턴오프되고 제8 병렬 스위치(SP8)가 턴온되는 경우, 제4 배터리 셀(B4)은 제2 배터리 모듈(12)로부터 전기적으로 분리된다.When the seventh series switch SS7 is turned off and the seventh parallel switch SP7 is turned on, the third battery cell B3 is electrically separated from the second battery module 12. On the other hand, when the eighth series switch SS8 is turned off and the eighth parallel switch SP8 is turned on, the fourth battery cell B4 is electrically separated from the second battery module 12.

도 10 및 도 11은 도 9에 도시된 제3 셀 제거 회로 및 제4 셀 제거 회로의 동작을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.FIGS. 10 and 11 are diagrams referenced for explaining the operation of the third cell removal circuit and the fourth cell removal circuit shown in FIG. 9 .

도 10은 제2 배터리 셀(B2)만이 비정상 상태로 판정된 경우, 제3 셀 제거 회로 및 제4 셀 제거 회로에 의해 수행되는 동작을 보여준다. 즉, 도 11은 제1, 제3 및 제4 배터리 셀(B1, B3, B4)이 정상 상태이고, 제2 배터리 셀(B2)은 비정상 상태인 경우를 예시한다.FIG. 10 shows operations performed by the third cell removal circuit and the fourth cell removal circuit when only the second battery cell B2 is determined to be in an abnormal state. That is, FIG. 11 illustrates a case where the first, third, and fourth battery cells B1, B3, and B4 are in a normal state, and the second battery cell B2 is in an abnormal state.

도 10을 참조하면, 제어부(300)는 상기 제5 직렬 스위치(SS5) 및 상기 제6 병렬 스위치(SP6)를 턴온하고, 상기 제6 직렬 스위치(SS6) 및 상기 제5 병렬 스위치(SP5)를 턴오프할 수 있다. 또한, 제어부(300)는 상기 제7 직렬 스위치(SS7) 및 상기 제8 직렬 스위치(SS8)를 턴온하고, 상기 제7 병렬 스위치(SP7) 및 상기 제8 병렬 스위치(SP8)를 턴오프할 수 있다.Referring to FIG. 10, the control unit 300 turns on the fifth serial switch (SS5) and the sixth parallel switch (SP6), and turns on the sixth serial switch (SS6) and the fifth parallel switch (SP5). You can turn it off. Additionally, the control unit 300 may turn on the seventh serial switch (SS7) and the eighth serial switch (SS8) and turn off the seventh parallel switch (SP7) and the eighth parallel switch (SP8). there is.

이에 따라, 배터리 팩(10)으로부터 제2 배터리 셀(B2)이 전기적으로 분리되어, 제1, 제3 및 제4 배터리 셀(B1, B3, B4)들 간의 직렬 연결이 이루어질 수 있다.Accordingly, the second battery cell B2 is electrically separated from the battery pack 10, and the first, third, and fourth battery cells B1, B3, and B4 can be connected in series.

도 11은 제1 및 제4 배터리 셀(B1, B4)만이 비정상 상태로 판정된 경우, 제3 셀 제거 회로 및 제4 셀 제거 회로에 의해 수행되는 동작을 보여준다. 즉, 도 11은 제1 및 제4 배터리 셀(B1, B4)이 비정상 상태이고, 제2 배터리 셀(B2) 및 제3 배터리 셀(B3)은 정상 상태인 경우를 예시한다.FIG. 11 shows operations performed by the third cell removal circuit and the fourth cell removal circuit when only the first and fourth battery cells B1 and B4 are determined to be in an abnormal state. That is, FIG. 11 illustrates a case where the first and fourth battery cells B1 and B4 are in an abnormal state, and the second battery cell B2 and the third battery cell B3 are in a normal state.

도 11을 참조하면, 제어부(300)는 상기 제5 직렬 스위치(SS5) 및 상기 제6 병렬 스위치(SP6)를 턴오프하고, 상기 제6 직렬 스위치(SS6) 및 상기 제5 병렬 스위치(SP5)를 턴온할 수 있다. 또한, 제어부(300)는 상기 제7 직렬 스위치(SS7) 및 상기 제8 병렬 스위치(SP8)를 턴온하고, 상기 제7 병렬 스위치(SP7) 및 상기 제8 직렬 스위치(SS8)를 턴오프할 수 있다.Referring to FIG. 11, the control unit 300 turns off the fifth serial switch (SS5) and the sixth parallel switch (SP6), and turns off the sixth serial switch (SS6) and the fifth parallel switch (SP5). can be turned on. Additionally, the control unit 300 may turn on the seventh serial switch (SS7) and the eighth parallel switch (SP8) and turn off the seventh parallel switch (SP7) and the eighth serial switch (SS8). there is.

이에 따라, 배터리 팩(10)으로부터 제1 및 제4 배터리 셀(B1, B4)이 전기적으로 분리되어, 제2 및 제3 배터리 셀(B2, B3) 간의 직렬 연결이 이루어질 수 있다.Accordingly, the first and fourth battery cells B1 and B4 are electrically separated from the battery pack 10, and the second and third battery cells B2 and B3 can be connected in series.

도 7, 도 8, 도 10 및 도 11을 참조하여 전술한 실시예들에 따른 전력 공급 회로(30)는, 배터리 팩(10)에 포함된 복수의 배터리 셀들(B1~B4) 중 일부의 배터리 셀이 비정상 상태로 판정되고, 나머지 배터리 셀은 정상 상태로 판정된 경우, 정상 상태로 판정된 배터리 셀만을 이용하여 부하(20)에 대한 전력 공급이 가능하다는 장점이 있다.The power supply circuit 30 according to the embodiments described above with reference to FIGS. 7, 8, 10, and 11 is a battery of some of the plurality of battery cells B1 to B4 included in the battery pack 10. When a cell is determined to be in an abnormal state and the remaining battery cells are determined to be in a normal state, there is an advantage that power can be supplied to the load 20 using only the battery cells determined to be in a normal state.

일 구현예에 따르면, 배터리 팩(10)에 포함된 배터리 셀들(B1~B4)이 모두 비정상 상태인 경우, 제어부(300)는 배터리 셀들(B1~B4) 중 비정상 레벨이 상대적으로 낮은 소정 개수의 배터리 셀들만을 이용하여, 부하(20)에 대한 전력 공급을 유지할 수도 있다. According to one implementation, when all of the battery cells B1 to B4 included in the battery pack 10 are in an abnormal state, the control unit 300 selects a predetermined number of battery cells B1 to B4 with relatively low abnormal levels. Power supply to the load 20 may be maintained using only battery cells.

한편, 도 1 내지 도 11에는 배터리 팩(10)와 전력 공급 회로(30)가 서로 별개인 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 전력 공급 회로(30)은 배터리 팩(10)에 포함될 수도 있다.Meanwhile, in FIGS. 1 to 11, the battery pack 10 and the power supply circuit 30 are shown as separate entities, but the scope of the present invention is not limited thereto. For example, the power supply circuit 30 may be included in the battery pack 10.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention described above are not only implemented through devices and methods, but may also be implemented through a program that realizes the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded. The implementation can be easily implemented by an expert in the technical field to which the present invention belongs based on the description of the embodiments described above.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the description below will be understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalence of the patent claims.

또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다. In addition, the present invention described above is capable of various substitutions, modifications and changes without departing from the technical spirit of the present invention to those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings, and all or part of each embodiment can be selectively combined so that various modifications can be made.

1: 전기 자동차
10: 배터리 팩
20: 부하
30: 전력 공급 회로
110: 제1 메인 전력 라인
120: 제2 메인 전력 라인
130: 제1 서브 전력 라인
140: 제2 서브 전력 라인
111: 제1 메인 스위치
121: 제2 메인 스위치
131: 제1 비상 스위치
141: 제2 비상 스위치
150: 프리차지 회로
151: 프리차지 스위치
152: 프리차지 저항
SS1~SS8: 제1 내지 제8 직렬 스위치
SP1~SP8: 제1 내지 제8 병렬 스위치
200: 센싱부
300: 제어부
310: 제1 제어모듈
320: 제2 제어모듈
330: 메모리1: Electric vehicle
10: Battery pack
20: load
30: power supply circuit
110: first main power line
120: second main power line
130: first sub power line
140: second sub power line
111: first main switch
121: second main switch
131: first emergency switch
141: Second emergency switch
150: Precharge circuit
151: Precharge switch
152: Precharge resistance
SS1 to SS8: first to eighth serial switches
SP1~SP8: 1st to 8th parallel switches
200: Sensing unit
300: Control unit
310: first control module
320: Second control module
330: memory

Claims (13)

상호 직렬 연결이 가능하도록 구성된 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩을 위한 전력 공급 회로에 있어서,
상기 제1 배터리 모듈의 양극 단자와 부하의 양극 단자를 연결하는 제1 메인 전력 라인을 통한 전류 경로를 개폐하는 제1 메인 스위치;
상기 제2 배터리 모듈의 양극 단자와 상기 부하의 양극 단자를 연결하는 제1 서브 전력 라인을 통한 전류 경로를 개폐하는 제1 비상 스위치;
상기 제1 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀 중 적어도 하나를 상기 제1 배터리 모듈로부터 선택적으로 분리 가능하도록 구성된 제1 셀 제거 회로;
상기 제2 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀 중 적어도 하나를 상기 제2 배터리 모듈로부터 선택적으로 분리 가능하도록 구성된 제2 셀 제거 회로; 및
상기 제1 메인 스위치 및 상기 제1 비상 스위치를 개별적으로 제어하는 제어부;를 포함하되,
상기 제어부는,
상기 배터리 팩에 포함된 모든 배터리 셀들 각각이 비정상 상태인지 여부를 판정하고, 비정상 상태로 판정된 각 배터리 셀의 비정상 레벨을 연산하고,
상기 제1 배터리 모듈에 포함된 모든 배터리 셀들 중 소정 개수 이상이 비정상 상태로 판정 시, 상기 제1 배터리 모듈이 비정상 상태인 것으로 판정하고,
상기 제2 배터리 모듈에 포함된 모든 배터리 셀들 중 상기 소정 개수 이상이 비정상 상태로 판정 시, 상기 제2 배터리 모듈이 비정상 상태인 것으로 판정하고,
상기 제1 배터리 모듈이 정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제1 메인 스위치의 턴온을 허용하면서 상기 제1 비상 스위치를 턴오프하고,
상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 중에서 상기 제2 배터리 모듈은 정상 상태인 것으로 판정된 반면 상기 제1 배터리 모듈만이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제1 메인 스위치를 턴오프하고 상기 제1 비상 스위치의 턴온을 허용하고,
상기 배터리 팩의 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈에 포함된 모든 배터리 셀들이 비정상 상태로 판정되면, 상기 배터리 팩의 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈에 포함된 모든 배터리 셀들 중 상기 비정상 레벨이 낮은 순으로 소정 개수의 배터리 셀들만을 이용하여 상기 부하에 대한 전력 공급이 유지되도록, 상기 제1 셀 제거 회로 및 상기 제2 셀 제거 회로를 제어하고, 상기 제1 메인 스위치의 턴온을 허용하면서 상기 제1 비상 스위치를 턴오프하는, 전력 공급 회로.
In the power supply circuit for a battery pack including a first battery module and a second battery module configured to be connected in series with each other,
a first main switch that opens and closes a current path through a first main power line connecting the positive terminal of the first battery module and the positive terminal of the load;
a first emergency switch that opens and closes a current path through a first sub-power line connecting the positive terminal of the second battery module and the positive terminal of the load;
a first cell removal circuit configured to selectively separate at least one of a plurality of battery cells included in the first battery module from the first battery module;
a second cell removal circuit configured to selectively separate at least one of a plurality of battery cells included in the second battery module from the second battery module; and
A control unit that individually controls the first main switch and the first emergency switch,
The control unit,
Determining whether each of all battery cells included in the battery pack is in an abnormal state, calculating an abnormality level of each battery cell determined to be in an abnormal state,
When a predetermined number or more of all battery cells included in the first battery module are determined to be in an abnormal state, it is determined that the first battery module is in an abnormal state,
When it is determined that more than the predetermined number of all battery cells included in the second battery module are in an abnormal state, it is determined that the second battery module is in an abnormal state,
When it is determined that the first battery module is in a normal state, turning off the first emergency switch while allowing the first main switch to turn on,
Among the first battery module and the second battery module, if the second battery module is determined to be in a normal state while only the first battery module is determined to be in an abnormal state, the first main switch is turned off and the second battery module is determined to be in an abnormal state. 1 Allow the emergency switch to turn on,
If all battery cells included in the first battery module and the second battery module of the battery pack are determined to be in an abnormal state, among all battery cells included in the first battery module and the second battery module of the battery pack Controlling the first cell removal circuit and the second cell removal circuit to maintain power supply to the load using only a predetermined number of battery cells in descending order of the abnormal level, and turning on the first main switch A power supply circuit that turns off the first emergency switch while allowing.
 제1항에 있어서,
상기 제2 배터리 모듈의 음극 단자와 상기 부하의 음극 단자를 연결하는 제2 메인 전력 라인을 통한 전류 경로를 개폐하는 제2 메인 스위치; 및
상기 제1 배터리 모듈의 음극 단자와 상기 부하의 음극 단자를 연결하는 제2 서브 전력 라인을 통한 전류 경로를 개폐하는 제2 비상 스위치;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제2 배터리 모듈이 정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제2 메인 스위치의 턴온을 허용하면서 상기 제2 비상 스위치를 턴오프하고,
상기 제2 배터리 모듈이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제2 메인 스위치를 턴오프하고 상기 제2 비상 스위치의 턴온을 허용하는, 전력 공급 회로.
According to paragraph 1,
a second main switch that opens and closes a current path through a second main power line connecting the negative terminal of the second battery module and the negative terminal of the load; and
It further includes a second emergency switch that opens and closes a current path through a second sub-power line connecting the negative terminal of the first battery module and the negative terminal of the load,
The control unit,
When it is determined that the second battery module is in a normal state, turning off the second emergency switch while allowing the second main switch to turn on,
A power supply circuit that, when it is determined that the second battery module is in an abnormal state, turns off the second main switch and allows turning on the second emergency switch.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 셀 제거 회로는,
상기 제1 배터리 모듈의 양극 단자와 상기 제1 배터리 모듈에 포함된 제1 배터리 셀의 양극 단자 사이에 연결되는 제1 직렬 스위치;
상기 제1 배터리 셀의 음극 단자와 상기 제1 배터리 모듈에 포함된 제2 배터리 셀의 양극 단자 사이에 연결되는 제2 직렬 스위치;
상기 제1 배터리 모듈의 양극 단자와 상기 제1 배터리 셀의 음극 단자에 연결되는 제1 병렬 스위치; 및
상기 제1 배터리 셀의 음극 단자와 상기 제2 배터리 셀의 음극 단자에 연결되는 제2 병렬 스위치;를 포함하는, 전력 공급 회로.
According to paragraph 1,
The first cell removal circuit,
a first series switch connected between a positive terminal of the first battery module and a positive terminal of a first battery cell included in the first battery module;
a second series switch connected between the negative terminal of the first battery cell and the positive terminal of the second battery cell included in the first battery module;
a first parallel switch connected to the positive terminal of the first battery module and the negative terminal of the first battery cell; and
A second parallel switch connected to the negative terminal of the first battery cell and the negative terminal of the second battery cell.
 제4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀 중 상기 제1 배터리 셀만이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제1 직렬 스위치 및 상기 제2 병렬 스위치를 턴오프하고, 상기 제2 직렬 스위치 및 상기 제1 병렬 스위치를 턴온하며,
상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀 중 상기 제2 배터리 셀만이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제2 직렬 스위치 및 상기 제1 병렬 스위치를 턴오프하고, 상기 제1 직렬 스위치 및 상기 제2 병렬 스위치를 턴온하는, 전력 공급 회로.According to paragraph 4,
The control unit,
When it is determined that only the first battery cell among the first battery cell and the second battery cell is in an abnormal state, the first series switch and the second parallel switch are turned off, and the second series switch and the first Turn on the parallel switch,
When it is determined that only the second battery cell among the first battery cell and the second battery cell is in an abnormal state, the second series switch and the first parallel switch are turned off, and the first series switch and the second A power supply circuit that turns on a parallel switch. 제1항에 있어서,
상기 제2 셀 제거 회로는,
상기 제2 배터리 모듈의 양극 단자와 상기 제2 배터리 모듈에 포함된 제3 배터리 셀의 양극 단자 사이에 연결되는 제3 직렬 스위치;
상기 제3 배터리 셀의 음극 단자와 상기 제2 배터리 모듈에 포함된 제4 배터리 셀의 양극 단자 사이에 연결되는 제4 직렬 스위치;
상기 제2 배터리 모듈의 양극 단자와 상기 제3 배터리 셀의 음극 단자에 연결되는 제3 병렬 스위치; 및
상기 제3 배터리 셀의 음극 단자와 상기 제4 배터리 셀의 음극 단자에 연결되는 제4 병렬 스위치;를 포함하는, 전력 공급 회로.
According to paragraph 1,
The second cell removal circuit,
a third series switch connected between the positive terminal of the second battery module and the positive terminal of a third battery cell included in the second battery module;
a fourth series switch connected between the negative terminal of the third battery cell and the positive terminal of the fourth battery cell included in the second battery module;
a third parallel switch connected to the positive terminal of the second battery module and the negative terminal of the third battery cell; and
A fourth parallel switch connected to the negative terminal of the third battery cell and the negative terminal of the fourth battery cell.
 제6항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제3 배터리 셀 및 상기 제4 배터리 셀 중 상기 제3 배터리 셀만이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제3 직렬 스위치 및 상기 제4 병렬 스위치를 턴오프하고, 상기 제4 직렬 스위치 및 상기 제3 병렬 스위치를 턴온하며,
상기 제3 배터리 셀 및 상기 제4 배터리 셀 중 상기 제4 배터리 셀만이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제4 직렬 스위치 및 상기 제3 병렬 스위치를 턴오프하고, 상기 제3 직렬 스위치 및 상기 제4 병렬 스위치를 턴온하는, 전력 공급 회로.According to clause 6,
The control unit,
When it is determined that only the third battery cell among the third battery cell and the fourth battery cell is in an abnormal state, the third series switch and the fourth parallel switch are turned off, and the fourth series switch and the third Turn on the parallel switch,
When it is determined that only the fourth battery cell among the third battery cell and the fourth battery cell is in an abnormal state, the fourth series switch and the third parallel switch are turned off, and the third series switch and the fourth battery cell are turned off. A power supply circuit that turns on a parallel switch. 제1항에 있어서,
상기 제1 셀 제거 회로는,
상기 제1 배터리 모듈에 포함된 제1 배터리 셀의 음극 단자와 상기 제1 배터리 모듈에 포함된 제2 배터리 셀의 양극 단자의 사이에 연결되는 제5 직렬 스위치;
상기 제2 배터리 셀의 음극 단자와 상기 제1 배터리 모듈의 음극 단자의 사이에 연결되는 제6 직렬 스위치;
상기 제1 배터리 모듈의 양극 단자와 상기 제2 배터리 셀의 양극 단자에 연결되는 제5 병렬 스위치; 및
상기 제2 배터리 셀의 양극 단자와 상기 제1 배터리 모듈의 음극 단자에 연결되는 제6 병렬 스위치;를 포함하는, 전력 공급 회로.
According to paragraph 1,
The first cell removal circuit,
a fifth series switch connected between a negative terminal of a first battery cell included in the first battery module and a positive terminal of a second battery cell included in the first battery module;
a sixth series switch connected between the negative terminal of the second battery cell and the negative terminal of the first battery module;
a fifth parallel switch connected to the positive terminal of the first battery module and the positive terminal of the second battery cell; and
A sixth parallel switch connected to the positive terminal of the second battery cell and the negative terminal of the first battery module. A power supply circuit comprising a.
 제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀 중 상기 제1 배터리 셀만이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제5 직렬 스위치 및 상기 제6 병렬 스위치를 턴오프하고, 상기 제6 직렬 스위치 및 상기 제5 병렬 스위치를 턴온하며,
상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀 중 상기 제2 배터리 셀만이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제6 직렬 스위치 및 상기 제5 병렬 스위치를 턴오프하고, 상기 제5 직렬 스위치 및 상기 제6 병렬 스위치를 턴온하는, 전력 공급 회로.According to clause 8,
The control unit,
When it is determined that only the first battery cell among the first battery cell and the second battery cell is in an abnormal state, the fifth series switch and the sixth parallel switch are turned off, and the sixth series switch and the fifth parallel switch are turned off. Turn on the parallel switch,
When it is determined that only the second battery cell among the first battery cell and the second battery cell is in an abnormal state, the sixth series switch and the fifth parallel switch are turned off, and the fifth series switch and the sixth parallel switch are turned off. A power supply circuit that turns on a parallel switch. 제1항에 있어서,
상기 제2 셀 제거 회로는,
상기 제2 배터리 모듈에 포함된 제3 배터리 셀의 음극 단자와 상기 제2 배터리 모듈에 포함된 제4 배터리 셀의 양극 단자의 사이에 연결되는 제7 직렬 스위치;
상기 제4 배터리 셀의 음극 단자와 상기 제2 배터리 모듈의 음극 단자의 사이에 연결되는 제8 직렬 스위치;
상기 제2 배터리 모듈의 양극 단자와 상기 제4 배터리 셀의 양극 단자에 연결되는 제7 병렬 스위치; 및
상기 제4 배터리 셀의 양극 단자와 상기 제2 배터리 모듈의 음극 단자에 연결되는 제8 병렬 스위치;를 포함하는, 전력 공급 회로.
According to paragraph 1,
The second cell removal circuit,
a seventh series switch connected between a negative terminal of a third battery cell included in the second battery module and a positive terminal of a fourth battery cell included in the second battery module;
an eighth series switch connected between the negative terminal of the fourth battery cell and the negative terminal of the second battery module;
a seventh parallel switch connected to the positive terminal of the second battery module and the positive terminal of the fourth battery cell; and
An eighth parallel switch connected to the positive terminal of the fourth battery cell and the negative terminal of the second battery module. A power supply circuit comprising a.
 제10항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제3 배터리 셀 및 상기 제4 배터리 셀 중 상기 제3 배터리 셀만이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제7 직렬 스위치 및 상기 제8 병렬 스위치를 턴오프하고, 상기 제8 직렬 스위치 및 상기 제7 병렬 스위치를 턴온하며,
상기 제3 배터리 셀 및 상기 제4 배터리 셀 중 상기 제4 배터리 셀만이 비정상 상태인 것으로 판정되면, 상기 제8 직렬 스위치 및 상기 제7 병렬 스위치를 턴오프하고, 상기 제7 직렬 스위치 및 상기 제8 병렬 스위치를 턴온하는, 전력 공급 회로.According to clause 10,
The control unit,
When it is determined that only the third battery cell among the third battery cell and the fourth battery cell is in an abnormal state, the seventh series switch and the eighth parallel switch are turned off, and the eighth series switch and the seventh parallel switch are turned off. Turn on the parallel switch,
When it is determined that only the fourth battery cell among the third battery cell and the fourth battery cell is in an abnormal state, the eighth series switch and the seventh parallel switch are turned off, and the seventh series switch and the eighth parallel switch are turned off. A power supply circuit that turns on a parallel switch. 제1항, 제2항 및 제4항 내지 제11항 중 어느 하나에 따른 전력 공급 회로;
를 포함하는, 배터리 팩.
A power supply circuit according to any one of claims 1, 2 and 4 to 11;
Containing a battery pack.
 제12항에 따른 배터리 팩;
을 포함하는, 전기 자동차.A battery pack according to claim 12;
Including electric vehicles.
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