KR102630753B1 - 전류 제한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 전류 제한 장치는 제1 충방전 경로와 전기적으로 연결된 제1 전극 단자 및 제2 충방전 경로와 전기적으로 연결된 제2 전극 단자를 구비하는 배터리의 셀 전압을 측정하는 센싱부; 상기 제1 충방전 경로와 상기 제2 충방전 경로에 일단과 타단이 각각 전기적으로 연결된 단락 경로 상에 위치하고, 상기 단락 경로를 통전 또는 차단시키는 제1 스위칭부; 상기 제1 충방전 경로 상에 위치하고, 상기 제1 충방전 경로에 흐르는 충방전 전류에 대응하여 단선되는 복수의 전류 제한 소자를 구비하는 전류 제한부; 및 상기 셀 전압이 복수의 충방전 차단 조건 중 하나 이상의 충방전 차단 조건을 만족하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 대응하여 상기 제1 스위칭부의 동작 상태를 제어하는 프로세서를 포함한다.

Description

전류 제한 장치{Apparatus for limiting current}
본 발명은 전류 제한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리의 충방전 차단 조건이 만족되면, 배터리의 제1 전극과 연결된 제1 충방전 경로를 차단하는 전류 제한 장치에 관한 것이다.
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 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
한편, 이러한 이차 전지는 단일의 이차 전지로 사용되는 경우도 있지만, 고전압 및/또는 대용량의 전력 저장 장치를 제공하기 위해 복수의 이차 전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 상태로 사용되는 경우가 많으며, 내부의 이차 전지의 충방전 동작을 전반적으로 제어하는 배터리 관리 장치가 포함된 배터리 팩의 형태로 사용되고 있다.
이러한 배터리 팩에 사용되는 배터리 관리 장치는, 온도 센서, 전류 센서, 전압 센서 등을 이용하여 배터리의 상태를 모니터링하고, 이러한 모니터링 결과를 이용하여 SOC, SOH를 추정하거나 배터리간의 전압을 밸런싱하거나 과충전, 과전류, 고전압, 과방전, 저전류, 저온, 고온 등으로부터 배터리를 보호하는 기능을 수행한다.
특히, 배터리 관리 장치는, 상술된 배터리 보호 기능을 수행하기 위하여 보호 회로를 구비할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치는, 배터리의 충방전 경로 상에 퓨즈를 구비하고, 배터리 보호 기능이 수행되어야 하는 상황이 발생하면 퓨즈로 고전류의 단락 전류가 흐르도록 회로를 형성시켜 퓨즈를 단선시킴으로써, 배터리를 보호 기능을 수행한다.
이러한, 종래의 배터리 관리 장치의 배터리 보호 기능은 퓨즈에 단락 전류가 흐른 시점부터 퓨즈가 단락되는 시점까지의 차단 지체 시간이 고정되어 있으므로, 배터리 보호 기능이 수행되는 원인에 따라 차단 지체 시간을 제어할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 배터리의 충방전 차단 조건이 만족되면, 만족된 충방전 차단 조건에 대응하는 차단 지연 시간 이후 제1 충방전 경로를 차단시킬 수 있는 전류 제한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전류 제한 장치는 제1 충방전 경로와 전기적으로 연결된 제1 전극 단자 및 제2 충방전 경로와 전기적으로 연결된 제2 전극 단자를 구비하는 배터리의 셀 전압을 측정하는 센싱부; 상기 제1 충방전 경로와 상기 제2 충방전 경로에 일단과 타단이 각각 전기적으로 연결된 단락 경로 상에 위치하고, 상기 단락 경로를 통전 또는 차단시키는 제1 스위칭부; 상기 제1 충방전 경로 상에 위치하고, 상기 제1 충방전 경로에 흐르는 충방전 전류에 대응하여 단선되는 복수의 전류 제한 소자를 구비하는 전류 제한부; 및 상기 셀 전압이 복수의 충방전 차단 조건 중 하나 이상의 충방전 차단 조건을 만족하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 대응하여 상기 제1 스위칭부의 동작 상태를 제어하는 프로세서를 포함한다.
바람직하게, 상기 프로세서는 상기 복수의 충방전 차단 조건 중 하나 이상의 충방전 차단 조건이 만족되는 것으로 판단되면, 상기 배터리, 상기 제1 충방전 경로, 상기 단락 경로 및 상기 제2 충방전 경로를 포함하는 단락 회로가 형성되도록 상기 제1 스위칭부의 동작 상태를 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 복수의 전류 제한 소자는 미리 설정된 기준 전류값 이상의 상기 충방전 전류가 미리 설정된 단선 지연 시간 이상 흐르면 단선될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 충방전 경로 상에 위치하고, 상기 복수의 전류 제한 소자 중 어느 하나와 상기 제1 충방전 경로를 전기적으로 연결시키는 제2 스위칭부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 프로세서는 상기 복수의 충방전 차단 조건 중 하나 이상의 충방전 차단 조건이 만족되는 것으로 판단되면, 만족된 충방전 차단 조건에 대응하는 차단 지연 시간을 확인할 수 있다.
바람직하게, 상기 프로세서는 상기 확인된 차단 지연 시간 중에서 가장 짧은 차단 지연 시간 동안 상기 미리 설정된 단선 지연 시간 마다 현재 상기 제1 충방전 경로와 전기적으로 연결된 전류 제한 소자와는 다른 전류 제한 소자가 상기 제1 충방전 경로와 전기적으로 연결되도록 상기 제2 스위칭부의 동작 상태를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 관리 장치는 상기 전류 제한 장치를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 상기 전류 제한 장치를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전자 장치는 상기 전류 제한 장치를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전력 저장 장치는 상기 전류 제한 장치를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 배터리의 충방전 차단 조건이 만족되면, 만족된 충방전 차단 조건에 대응하는 차단 지연 시간 이후 제1 충방전 경로를 차단시킴으로써, 충방전 차단 조건을 만족하는 상황이 발생하더라도 일정 시간을 지연시켜 배터리의 충방전을 차단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치 및 배터리 간의 연결 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치의 프로세서가 제1 스위칭부 및 제2 스위칭부의 동작 상태를 제어하는 일 예를 도시한 도면이다.
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 아니된다.
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.
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.
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.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.
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 <프로세서>와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치 및 배터리 간의 연결 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
우선, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치(100)는 배터리 팩을 구비하는 전자 장치 또는 전력 저장 장치에 포함되고, 배터리 팩에 구비된 배터리(B)와 연결되어 배터리(B)의 충방전을 차단할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치(100)는 배터리 팩에 구비된 배터리 관리 장치(BMS)에 포함될 수도 있다.
상기 전류 제한 장치(100)는 제1 스위칭부(SW1), 전류 제한부(ID), 제2 스위칭부(SW2), 센싱부(110), 메모리부(120), 프로세서(130) 및 알림부(140)를 포함할 수 있다.
상기 배터리(B)는 전극 반응 저항도의 변화가 진단되는 최소 단위의 전지로서, 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 복수의 배터리 셀들을 포함한다. 물론, 상기 배터리(B)는 하나의 단위 셀만을 포함하는 경우도 본 발명의 범주에 포함된다.
상기 배터리(B)는 반복적인 충방전이 가능하다면 그 종류에 특별한 제한이 없는데, 일 예시로서 파우치 타입으로 이루어진 리튬 폴리머 배터리일 수 있다.
상기 배터리(B)는 제1 전극 단자(+)와 제2 전극 단자(-)를 구비하고, 제1 전극 단자(+)와 제2 전극 단자(-)는 각각 제1 충방전 경로(L1)와 제2 충방전 경로(L2)에 전기적으로 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 충방전 경로(L1)는 일단이 제1 전극 단자(+)와 전기적으로 연결되고, 타단이 배터리 팩의 제1 입출력 단자(P1)와 연결될 수 있다.
또한, 제2 충방전 경로(L2)는 일단이 제2 전극 단자(+)와 전기적으로 연결되고, 타단이 배터리 팩의 제2 입출력 단자(P2)와 연결될 수 있다.
이에 따라, 상기 배터리(B)는 충전 시, 제1 입출력 단자(P1)와 제2 입출력 단자(P2)로부터 입력된 전력을 제1 충방전 경로(L1)와 제2 충방전 경로(L2)를 통해 입력받을 수 있다.
반대로, 상기 배터리(B)는 방전 시, 제1 충방전 경로(L1)와 제2 충방전 경로(L2)를 통해 충전된 전력을 제1 입출력 단자(P1)와 제2 입출력 단자(P2)로 출력할 수 있다.
한편, 제2 충방전 경로(L2) 상에는 상기 배터리(B)의 충방전을 제어하는 릴레이(R)가 위치할 수 있다. 릴레이(R)는 상기 배터리(B)의 충방전 차단 조건을 만족하는 상황 이외, 정상 상황에서 동작 상태가 턴 온 또는 턴 오프됨으로써 상기 배터리의 충방전을 제어할 수 있다.
상기 제1 스위칭부(SW1)는 일단과 타단이 각각 제1 충방전 경로(L1)와 제2 충방전 경로(L2)에 전기적으로 연결된 방전 경로(L3) 상에 위치하고, 단락 경로(L3)를 통전 또는 차단시킬 수 있다.
여기서, 방전 경로(L3)는 일단이 상기 제2 스위칭부(SW2)와 제1 입출력 단자(P1) 사이의 제1 충방전 경로(L1)와 전기적으로 연결되고, 타단이 제2 전극 단자(-)와 릴레이(R) 사이의 제2 충방전 경로(L2)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 스위칭부(SW1)가 상기 프로세서(130)의 제어에 따라 동작 상태가 턴 온 상태로 제어되면, 배터리(B), 제1 충방전 경로(L1), 단락 경로(L3) 및 제2 충방전 경로(L2) 순으로 단락 회로가 형성될 수 있다.
이를 위하여, 방전 경로(L3)는 저항 성분이 연결되지 않은 무부하 상태일 수 있다.
상기 전류 제한부(ID)는 제1 충방전 경로(L1) 상에 위치하고, 제1 충방전 경로의 충방전 전류에 대응하여 단선되는 복수의 전류 제한 소자(F1, F2, F3)를 구비할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 전류 제한부(ID)는 일단이 제1 전극 단자(+)와 전기적으로 연결되고, 타단이 상기 제2 스위칭부(SW2)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 전류 제한부(ID)에 구비된 복수의 전류 제한 소자(F1, F2, F3)는 병렬 연결될 수 있다. 이에 따라, 복수의 전류 제한 소자(F1, F2, F3)는 일단이 모두 제1 전극 단자(+)와 전기적으로 연결될 수 있다. 하지만, 복수의 전류 제한 소자(F1, F2, F3)는 타단이 상기 제2 스위칭부(SW2)의 동작 상태에 따라 제2 스위칭부(SW2)와 연결되거나 연결되지 않으므로, 제1 충방전 경로(L1)와 전기적으로 연결되거나 연결되지 않을 수 있다. 즉, 제2 스위칭부(SW2)의 동작 상태에 따라 복수의 전류 제한 소자(F1, F2, F3) 중에서 어느 하나의 전류 제한 소자만이 일단과 타단 모두 제1 충방전 경로(L1)와 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 복수의 전류 제한 소자(F1, F2, F3)는 미리 설정된 기준 전류값 이상의 충방전 전류가 미리 설정된 단선 지연 시간 이상 흐르면 단선될 수 있다.
바람직하게, 복수의 전류 제한 소자(F1, F2, F3)는 퓨즈일 수 있다.
상기 제2 스위칭부(SW2)는 제1 충방전 경로(L1) 상에 위치하고, 복수의 전류 제한 소자(F1, F2, F3) 중 어느 하나의 전류 제한 소자와 제1 충방전 경로(L1)를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제2 스위칭부(SW2)는 일단이 상기 전류 제한부(ID)의 타단과 전기적으로 연결되고, 타단이 제1 입출력 단자(P1) 및 단락 경로(L3)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 스위칭부(SW2)는 상기 프로세서(130)의 제어에 따라 동작 상태가 제어되어 복수의 전류 제한 소자(F1, F2, F3) 중 어느 하나의 전류 제한 소자와 제1 충방전 경로(L1)를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
상기 센싱부(110)는 미리 설정된 주기마다 배터리(B)의 셀 전압을 나타내는 측정 신호를 프로세서(130)로 제공할 수 있다. 여기서, 셀 전압은 배터리(B)에 구비된 복수의 배터리 셀 각각의 전압일 수 있다.
이를 위하여, 상기 센싱부(110)는 셀 전압을 측정하도록 구성된 전압 센서를 포함할 수 있다.
상기 프로세서(130)는 상기 센싱부(110)로부터 측정 신호가 수신되면, 신호 처리를 통해 셀 전압 각각의 디지털 값을 결정하고 상기 메모리부(120)에 저장할 수 있다.
상기 메모리부(120)는 반도체 메모리 소자로서, 상기 프로세서(130)에 의해 생성되는 데이터를 기록, 소거, 갱신하며, 배터리(B)의 충방전을 차단하기 위해 마련된 복수의 프로그램 코드를 저장한다. 또한, 상기 메모리부(120)는 본 발명을 실시할 때 사용되는 미리 결정된 각종 파라미터들의 사전 설정 값들을 저장할 수 있다.
상기 메모리부(120)는 데이터를 기록, 소거, 갱신할 수 있다고 알려진 반도체 메모리 소자라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 상기 메모리부(120)는 DRAM, SDRAM, 플래쉬 메모리, ROM, EEPROM, 레지스터 등일 수 있다. 상기 메모리부(120)는 상기 프로세서(130)의 제어 로직을 정의한 프로그램 코드들을 저장하고 있는 저장매체를 더 포함할 수 있다. 상기 저장매체는 플래쉬 메모리나 하드디스크와 같은 불활성 기억 소자를 포함한다. 상기 메모리부(120)는 프로세서(130)와 물리적으로 분리되어 있을 수도 있고, 상기 프로세서(130)와 일체로 통합되어 있을 수도 있다.
이하, 상기 프로세서(130)가 제1 스위칭부(SW1)와 제2 스위칭부(SW2)를 제어하는 과정을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치의 프로세서가 제1 스위칭부 및 제2 스위칭부의 동작 상태를 제어하는 일 예를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 더 참조하면, 상기 프로세서(130)는 셀 전압이 복수의 충방전 차단 조건 중 하나 이상의 충방전 차단 조건을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다. 이후, 상기 프로세서(130)는 상기 판단 결과에 대응하여 상기 제1 스위칭부(SW1)의 동작 상태를 제어할 수 있다.
여기서, 복수의 충방전 차단 조건은 배터리(B)의 충방전을 지속하는 경우, 배터리(B)가 열화 및 파손되는 상황인지 여부를 구별하기 위한 조건일 수 있다.
예를 들어, 복수의 충방전 차단 조건은 배터리(B)에 구비된 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압 중에서 최대 셀 전압이 미리 설정된 제1 기준 전압 이상인지 여부, 상기 셀 전압 중에서 최소 셀 전압이 미리 설정된 제2 기준 전압 이하인지 여부, 배터리(B)의 충전 시 상기 최대 셀 전압과 상기 최소 셀 전압 간의 셀 전압차가 미리 설정된 제3 기준 전압 이상인지 여부, 배터리(B)의 방전 시 상기 최대 셀 전압과 상기 최소 셀 전압 간의 셀 전압차가 미리 설정된 제4 기준 전압 이상인지 여부일 수 있다.
상기 프로세서(130)는 배터리(B)에 구비된 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압이 복수의 충방전 차단 조건 중에서 어느 하나 이상의 충방전 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 배터리(B), 제1 충방전 경로(L1), 단락 경로(L3) 및 제2 충방전 경로(L2)를 포함하는 단락 회로(SC)가 형성되도록 상기 제1 스위칭부(SW1)의 동작 상태를 제어할 수 있다.
이에 따라, 상기 제2 스위칭부(SW2)와 전기적으로 연결된 전류 제한 소자(F1)에는 미리 설정된 기준 전류값 이상의 충방전 전류가 흐를 수 있다. 이후, 전류 제한 소자(F1)는 미리 설정된 기준 전류값 이상의 충방전 전류가 흐르기 시작한 시점부터 미리 설정된 단선 지연 시간이 경과하면 단선될 수 있다.
이때, 상기 프로세서(130)는 배터리(B)에 구비된 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압이 복수의 충방전 차단 조건 중에서 어느 하나 이상의 충방전 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 만족된 충방전 차단 조건에 대응하는 차단 지연 시간을 확인할 수 있다.
여기서, 차단 지연 시간은 복수의 충방전 차단 조건 별로 조건이 만족되는 시점으로부터 배터리(B)의 충방전이 차단되는 시점까지의 시간일 수 있다.
이를 위하여, 복수의 충방전 차단 조건 각각에는 차단 지연 시간이 맵핑되어 상기 메모리부(120)에 저장될 수 있다.
예를 들어, 배터리(B)에 구비된 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압 중에서 최대 셀 전압이 미리 설정된 제1 기준 전압 이상인지 여부의 충방전 차단 조건은 차단 지연 시간 9msec가 맵핑될 수 있다.
따라서, 상기 프로세서(130)는 배터리(B)에 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압 중에서 최대 셀 전압이 미리 설정된 제1 기준 전압 이상이면 차단 지연 시간 9msec를 확인할 수 있다.
이후, 상기 프로세서(130)는 확인된 차단 지연 시간 동안 미리 설정된 단선 지연 시간 마다 도 4에 도시된 바와 같이, 현재 제1 충방전 경로(L1)와 전기적으로 연결된 전류 제한 소자(F1)와는 다른 전류 제한 소자(F2)가 제1 충방전 경로(L1)와 전기적으로 연결되도록 상기 제2 스위칭부(SW2)의 동작 상태를 제어할 수 있다.
즉, 상기 프로세서(130)는 충방전 차단 조건이 만족되면, 제1 스위칭부(SW1)의 동작 상태를 턴 온 상태로 제어함과 동시에 만족된 충방전 차단 조건에 대응하는 차단 지연 시간을 확인할 수 있다. 이후, 상기 프로세서(130)는 확인된 차단 지연 시간 동안 미리 설정된 단선 지연 시간 마다 제2 스위칭부(SW2)의 동작 상태를 제어할 수 있다.
예를 들어, 미리 설정된 단선 지연 시간이 3msec이고 확인된 차단 지연 시간이 9msec인 경우, 상기 프로세서(130)는 제1 스위칭부(SW1)의 동작 상태를 턴 온 상태로 제어한 시점으로부터 9msec 동안 3msec 마다 상기 제2 스위칭부(SW2)를 동작 상태를 제어하여 전류 제한 소자 "F1", "F2", "F3" 순으로 제1 충방전 경로(L1)와 전기적으로 연결되도록 회로를 형성할 수 있다.
이에 따라, 제1 스위칭부(SW1)의 동작 상태를 턴 온 상태로 제어된 시점에는 전류 제한 소자 "F1"이 제1 충방전 경로(L1)와 전기적으로 연결되도록 제2 스위칭부(SW2)의 동작 상태가 제어되고, 3msec 경과 후 전류 제한 소자 "F1"이 단선될 수 있다. 제1 스위칭부(SW1)의 동작 상태를 턴 온 상태로 제어된 시점으로부터 3msec 경과된 시점에는 전류 제한 소자 "F2"가 제1 충방전 경로(L1)와 전기적으로 연결되도록 제2 스위칭부(SW2)의 동작 상태가 제어되고, 3msec 경과 후 전류 제한 소자 "F2"가 단선될 수 있다. 제1 스위칭부(SW1)의 동작 상태를 턴 온 상태로 제어된 시점으로부터 6msec 경과된 시점에는 전류 제한 소자 "F3"가 제1 충방전 경로(L1)와 전기적으로 연결되도록 제2 스위칭부(SW2)의 동작 상태가 제어되고, 3msec 경과 후 전류 제한 소자 "F3"가 단선될 수 있다.
이러한 본 발명에 따르면, 배터리(B)의 충방전을 차단해야하는 상황이 발생하여 단락 회로를 형성하는 경우, 단락 회로가 형성된 시점에 즉시 충방전이 차단되는 것이 아니라, 충방전 차단 조건에 별 차단 지연 시간이 경과된 후에 충방전이 차단될 수 있다.
상기 프로세서(130)는, 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 프로세서(130)에 의해 실행될 수 있는 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 수록될 수 있다. 기록매체는 컴퓨터에 포함된 프로세서(130)에 의해 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 기록매체는 ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 코드 체계는 캐리어 신호로 변조되어 특정한 시점에 통신 캐리어에 포함될 수 있고, 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
상기 알림부(140)는 상기 프로세서(130)로부터 충방전 차단 조건이 만족되는지 여부를 판단한 결과를 입력받아 외부로 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 알림부(140)는 충방전 차단 조건이 만족되는지 여부를 판단한 결과를 기호, 숫자 및 코드 중 하나 이상을 이용하여 표시하는 디스플레이부 및 소리로 출력하는 스피커 장치 중 하나 이상을 구비할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 관리 장치는 상술된 전류 제한 장치를 포함할 수 있다. 이를 통해, 배터리 관리 장치가 관리하는 배터리(B)의 충방전을 차단할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전자 장치는 배터리(B)로부터 전력을 공급받고, 상술된 전류 제한 장치를 포함할 수 있다.
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.
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.
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.
B: 배터리
100: 전류 제한 장치
110: 센싱부
120: 메모리부
130: 프로세서
140: 알림부
SW1: 제1 스위칭부
SW2: 제2 스위칭부
ID: 전류 제한부
F1, F2, F3: 전류 제한 소자
R: 릴레이

Claims (9)

  1. 제1 충방전 경로와 전기적으로 연결된 제1 전극 단자 및 제2 충방전 경로와 전기적으로 연결된 제2 전극 단자를 구비하는 배터리의 전압을 측정하는 센싱부;
    상기 제1 충방전 경로와 상기 제2 충방전 경로에 일단과 타단이 각각 전기적으로 연결된 단락 경로에 위치하고, 동작 상태에 따라 상기 단락 경로를 통전 또는 차단시키는 제1 스위칭부;
    상기 제1 충방전 경로에 위치하고, 상기 제1 충방전 경로에 흐르는 충방전 전류에 대응하여 단선되는 복수의 전류 제한 소자를 구비하는 전류 제한부;
    상기 제1 충방전 경로에 위치하고, 동작 상태에 따라 상기 복수의 전류 제한 소자 중 어느 하나와 상기 제1 충방전 경로를 전기적으로 연결시키는 제2 스위칭부; 및
    상기 전압에 기반하여 충방전 차단 조건의 만족 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 대응하여 상기 제1 스위칭부의 동작 상태를 제어하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 충방전 차단 조건이 만족되면 상기 충방전 차단 조건에 대응하는 차단 지연 시간을 확인하고, 확인된 차단 지연 시간 동안 상기 복수의 전류 제한 소자에 대해 미리 설정된 단선 지연 시간마다 상기 제2 스위칭부의 동작 상태를 변경시킴으로써 상기 제1 충방전 경로에 연결되는 전류 제한 소자를 변경시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 전류 제한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 복수의 충방전 차단 조건 중 하나 이상의 충방전 차단 조건이 만족되는 것으로 판단되면, 상기 배터리, 상기 제1 충방전 경로, 상기 단락 경로 및 상기 제2 충방전 경로를 포함하는 단락 회로가 형성되도록 상기 제1 스위칭부의 동작 상태를 제어하는 전류 제한 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전류 제한 소자는
    미리 설정된 기준 전류값 이상의 상기 충방전 전류가 상기 미리 설정된 단선 지연 시간 이상 흐르면 단선되는 전류 제한 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    복수의 충방전 차단 조건 중 하나 이상의 충방전 차단 조건이 만족되는 것으로 판단되면, 만족된 충방전 차단 조건에 대응하는 차단 지연 시간을 확인하는 전류 제한 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 확인된 차단 지연 시간 중에서 가장 짧은 차단 지연 시간 동안 상기 미리 설정된 단선 지연 시간 마다 현재 상기 제1 충방전 경로와 전기적으로 연결된 전류 제한 소자와는 다른 전류 제한 소자가 상기 제1 충방전 경로와 전기적으로 연결되도록 상기 제2 스위칭부의 동작 상태를 제어하는 전류 제한 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 전류 제한 장치를 포함하는 배터리 팩.
  8. 제1항 내지 제3항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 전류 제한 장치를 포함하는 전력 저장 장치.
  9. 제1항 내지 제3항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 전류 제한 장치를 포함하는 전자 장치.
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