KR20080067081A - 안정성이 향상된 멀티 전지 팩 시스템 및 그 제어방법, 및이를 이용한 전지 팩 - Google Patents

안정성이 향상된 멀티 전지 팩 시스템 및 그 제어방법, 및이를 이용한 전지 팩 Download PDF

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Abstract

본 발명은 안정성이 향상된 멀티 전지 팩 시스템, 그 제어방법, 및 이를 이용한 전지 팩을 개시한다. 본 발명에 따른 멀티 전지 팩 시스템은, 소정 시간 마다 전체 전지 팩에 대한 전체 전압을 제공받아 목표 전압을 산출하고, 산출된 목표 전압을 각각의 슬레이브 전지 팩으로 전송하고, 상기 목표 전압과 자신의 전체 전압을 비교하고, 그 결과에 따라 스위칭 소자를 제어하여 출력단자와 자신의 셀 그룹을 연결 또는 해제하는 마스터 전지 팩; 및 상기 마스터 전지 팩의 요청에 따라 자신의 전체 전압을 마스터 전지 팩으로 전송하고, 상기 마스터 전지 팩으로부터 목표 전압을 제공받아, 상기 목표 전압과 자신의 전체 전압을 비교하고, 그 결과에 따라 스위칭 소자를 제어하여 출력단자와 자신의 셀 그룹을 연결 또는 해제하는 하나 이상의 슬레이브 전지 팩을 포함하고, 상기 각 전지 팩은 자신의 충전전류 또는 방전전류를 센싱하여 센싱된 전류값이 한계치를 초과하면 상기 스위칭 소자의 온 저항(On-resistance)을 상승시키는 동작을 부 궤환 제어에 의해 수행함으로써 충전전류 또는 방전전류를 정전류로 제한하는 전류 완충 회로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전지 팩, 방전, 충전, 마스터, 슬레이브, 전류 완충, SST, PRECHG

Description

안정성이 향상된 멀티 전지 팩 시스템 및 그 제어방법, 및 이를 이용한 전지 팩{SAFETY IMPROVED MULTI BATTERY PACK SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF, AND BATTERY PACK USING THE SAME}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티 전지 팩 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 팩의 상세 구성도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스터 전지 팩의 제어 흐름도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬레이브 전지 팩의 제어 흐름도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터 포맷을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방전방법을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충전방법을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 목표 전체 전압의 파형을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전류 완충 회로의 구성도.
도 10a 및 도 10b는 각각 충전 완충 회로부의 증폭기 및 비교기의 출력 전압레벨을 나타낸 그래프.
도 11a 및 도 11b는 각각 방전 완충 회로부의 증폭기 및 비교기의 출력 전압 레벨을 나타낸 그래프.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전류 완충 회로의 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
M : 마스터 전지 팩
S1 ~SN : 제1 내지 제N슬레이브 전지 팩
200 : 제어부
202 : 셀 전압 및 전류 검출회로
204 : 셀 그룹
206 : 스위칭부
208 : 스위칭소자 제어부
CFET, DFET : 충전제어 및 방전제어 스위치
R : 센스 저항
901, 1101: 충전 완충 회로부
1001, 1201: 방전 완충 회로부
902, 1002, 1102, 1202: 증폭기
903, 1003, 1103, 1203: 비교기
904, 1004, 1300: 하프 온 스위치
본 발명은 전지 팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 전지 팩으로 구성되는 멀티 전지 팩 시스템 및 그 제어방법, 및 이를 이용한 전지 팩에 관한 것이다.
일반적으로 휴대 전화나 노트북, 디지털 카메라 등의 휴대형 전자기기는 전원으로서 충전식의 복수의 셀을 내장한 2차 전지 팩을 사용한다.
근래에는 복수의 전지 팩을 병렬 연결하여 휴대형 전자기기의 안정된 동작을 보증하기 위한 충분한 용량을 제공함과 아울러, 다양한 종류의 휴대형 전자기기에 대응할 수 있게 하는 멀티 전지 팩 시스템이 제안되고 있다.
상기 멀티 전지 팩 시스템은 내장되는 전지 팩의 수를 가변 가능하도록 구현됨에 따라 상기 멀티 전지 팩 시스템의 제어가 복잡한 문제가 있었다.
이러한 문제를 해소하기 위한 다양한 방안이 제시되었으며, 예를 들면 일본 특허청에 특허된 특허번호 3405526호에 개시된 복수 전지 팩 전원장치가 있다. 상기 복수 전지 팩 전원 장치는 복수의 전지 팩 각각이 복수의 셀과 충방전 상태의 검출이나 충방전의 제어를 행하기 위한 회로를 내장하며, 1개를 마스터 전지 팩, 그 밖을 슬레이브 전지 팩으로 구성하여, 상기 마스터 전지 팩은 상기 슬레이브 전지 팩에 대해 통신에 의하여 상기 충방전 상태를 나타내는 데이터를 송신 요구하고 전체의 데이터를 관리하고 상기 충방전 상태를 판정하고 커맨드를 송신하고 충방전 제어를 행하고, 상기 슬레이브 전지 팩은 데이터 요구에 따라 충방전 상태를 나타내는 데이터를 송신하고 커맨드를 수신하고 충방전을 행하는 것을 특징으로 한다.
상기한 종래 기술에 따르면, 마스터 전지 팩이 복수의 슬레이브 전지 팩에 대한 충방전을 제어하므로, 슬레이브 전지 팩의 수가 많아질수록 마스터로 결정된 전지 팩의 부하가 가중되는 문제가 있었다.
이에 따라, 멀티 전지 팩 시스템의 마스터 전지 팩의 부하를 가중하지 않으면서도, 많은 수의 슬레이브 전지 팩의 제어를 이행할 수 있는 기술 개발이 절실하게 요망되고 있다.
한편 멀티 전지 팩 시스템의 마스터 전지 팩은 방전 동작 시 가장 큰 충전용량을 가진 전지 팩부터 턴 온 시켜 전류를 방전시키다가 방전 중에 있는 전지 팩의 충전용량이 일정한 레벨 이하로 저하되면 방전 대상 전지 팩의 수를 늘려나간다. 그리고 충전 동작 시에는 가장 작은 충전용량을 가진 전지 팩부터 턴 온시켜 충전을 진행하다가 충전 중에 있는 전지 팩의 충전용량이 일정한 레벨 이상으로 증가하면 충전 대상 전지 팩의 수를 늘려나간다.
그런데 전지 팩이 신규로 턴 온되는 과정에서, 기존에 턴 온되어 있는 전지 팩의 팩 전압(단자전압+내부저항*전류)과 신규로 턴 온되는 전지 팩의 단자 전압 사이에 이격(내부저항*전류)이 발생된다. 이에 따라 기존에 턴 온되어 있는 전지 팩과 신규로 턴 온되는 전지 팩 사이에서 전류(전지 팩 간 전류)가 흐르게 되는데, 이 때 흐르는 전류의 크기가 전지 팩의 과전류 보호 기능을 동작시키는 한계 전류보다 크면 전류가 유입되는 전지 팩에 포함된 보호회로에서 과전류 보호 기능이 작동되어 전지 팩이 턴 오프되는 문제가 발생된다. 이러한 문제는 대개 부하의 동작이 일시적으로 정지되어 부하전류가 0이 되는 상황(예컨대, 멀티 전지 팩 시스템이 하이브리드 자동차에 탑재된 경우 자동차의 정지로 인해 모터의 동작이 일시 정지 되는 경우)에서 자주 발생된다.
예를 들어, 내부 저항이 0.05 오옴, 단자 전압은 V1, 보호회로의 방전 과전류 보호 전류 및 충전 과전류 보호 전류를 각각 30A 및 8A인 전지 팩 E1 및 E2가 전원 출력 단자를 통해 부하에 병렬 접속되어 있고 E1에서만 20A의 전류가 부하로 방전되고 있다고 가정하자. 이러한 경우 E1의 팩 전압은 V1+20*0.05=(V1+1)V이다. 이 때 부하로의 전류 공급이 일시 중단된 상태에서 마스터 전지 팩의 제어에 의해 E2가 신규로 턴 온되면, E2의 단자전압은 V1이므로 E1의 팩 전압과 E2의 단자전압은 1V의 전압차를 보이게 된다. 이에 따라 E1에서 E2 측으로 10A(1V/0.1Ω)의 전지 팩간 전류가 흐르게 된다. 그런데 E2에 포함된 보호회로는 8A 이상의 충전전류가 흐를 때 충전 과전류 보호 기능이 작동되도록 설정되어 있으므로 10A의 전류가 유입되는 E2에서는 충전 과전류 보호 기능이 작동되어 의도하지 않은 전지 팩의 턴 오프가 이루어지는 문제가 발생하게 된다.
따라서 멀티 전지 팩 시스템을 설계할 때에는 전지 팩이 턴 온되는 과정에서 전지 팩에 포함된 보호회로의 과전류 보호 동작을 일으키는 전지 팩 간 전류가 발생되더라도 의도하지 않은 전지 팩의 턴 오프를 방지하면서도 전지 팩 간 전류에 의해 전지 팩에 포함된 전지 셀이 손상되는 것을 방지하는 수단이 반드시 강구되어야만 한다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 멀티 전지 팩 시스템의 마스터 전지 팩의 부하를 가중하지 않으면서도 많은 수의 슬레이브 전지 팩의 제어를 이행할 수 있게 하는 멀티 전지 팩 시스템 및 그 제어방법, 및 이를 이용한 전지 팩을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 멀티 전지 팩 시스템에서 충방전 동작을 위해 전지 팩이 신규로 턴 온하다 과정에서 기존에 턴 온되어 있는 전지 팩의 팩 전압과 신규로 턴 온되는 전지 팩의 단자 전압 간에 발생되는 전압차로 인해 유발되는 전지 팩 간 전류에 의해 의도하지 않은 과전류 보호 기능이 유발되는 것을 방지할 수 있는 멀티 전지 팩 시스템 및 그 제어방법, 및 이를 이용한 전지 팩을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따르는 멀티 전지 팩 시스템은, 소정 시간 마다 전체 전지 팩에 대한 전체 전압을 제공받아 목표 전압을 산출하고, 산출된 목표 전압을 각각의 슬레이브 전지 팩으로 전송하고, 상기 목표 전압과 자신의 전체 전압을 비교하고, 그 결과에 따라 스위칭 소자를 제어하여 출력단자와 자신의 셀 그룹을 연결 또는 해제하는 마스터 전지 팩; 및 상기 마스터 전지 팩의 요청에 따라 자신의 전체 전압을 마스터 전지 팩으로 전송하고, 상기 마스터 전지 팩으로부터 목표 전압을 제공받아, 상기 목표 전압과 자신의 전체 전압을 비교하고, 그 결과에 따라 스위칭 소자를 제어하여 출력단자와 자신의 셀 그룹을 연결 또는 해제하는 하나 이상의 슬레이브 전지 팩을 포함하고, 상기 각 전지 팩은 자신의 충전전류 또는 방전전류를 센싱하여 센싱된 전류값이 한계치를 초과하면 상기 스위칭 소자의 온 저항(On-resistance)을 상승시키는 동작을 부 궤환 제어에 의해 수행함으로써 충전전류 또는 방전전류를 정전류로 제한하는 전류 완충 회로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 멀티 전지 팩 시스템의 마스터 전지 팩이 소정 시간마다 다수의 슬레이브 전지 팩의 전체 전압(TTLV)을 제공받아 충전 또는 방전 모드에 따른 목표 전압(TGTTLV)을 산출하여 다수의 슬레이브 전지 팩으로 전송하고, 상기 목표 전압(TGTTLV)을 수신한 다수의 슬레이브 전지 팩이 스스로 전체 전압(TTLV)과 상기 목표 전압(TGTTLV)을 토대로 충전 또는 방전을 위해 출력단자와 다수의 셀을 연결 또는 해제하도록 한다.
이와 같이 본 발명은 마스터 전지 팩이 다수의 슬레이브 전지 팩에 목표 전압(TGTTLV)만을 제공하는 것만으로도 멀티 전지 팩 시스템에 구비된 다수의 전지 팩의 제어가 이루어지도록 함으로써, 슬레이브 전지 팩의 수가 많아지더라도 마스터 전지 팩의 부하가 가중되지 않게 된다.
또한 마스터 전지 팩의 목표전압 설정에 따라 각 전지 팩이 충전 또는 방전을 위해 병렬 접속되는 과정에서 한계치를 초과하는 팩 간 전류에 의하여 의도하지 않은 과전류 보호 기능이 작동되는 것을 방지할 수 있고 전지 팩에 포함된 전지 셀이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조로 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 해석되어야만 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.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티 전지 팩 시스템의 기본적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 상기 멀티 전지 팩 시스템은 마스터 전지 팩(M)과 제1 내지 제N슬레이브 전지 팩(S1 ~ SN)으로 구성된다.
상기 마스터 전지 팩(M)과 제1 내지 제N슬레이브 전지 팩(S1 ~ SN)은 전원 출력 단자(V+,V-)에 병렬 연결되어, 상기 전원 출력 단자(V+,V-)를 통해 충전전류를 입력받거나 방전전류를 출력한다.
상기 마스터 전지 팩(M)은 소정 시간이 경과할 때마다 제1 내지 제N슬레이브 전지 팩(S1~SN)에 전체 전압(TTLV)을 요청하고, 상기 요청에 따라 제1 내지 제N슬레이브 전지 팩(S1~SN)이 각각의 전체 전압(TTLV)을 제공하면, 자신의 전체 전압(TTLV)과 상기 제1 내지 제N슬레이브 전지 팩(S1~SN)의 전체 전압(TTLV)을 토대로 목표 전압(TGTTLV)을 산출하고, 상기 목표 전압(TGTTLV)을 제1 내지 제N슬레이브 전지 팩(S1~SN)로 전송한다.
이후 상기 마스터 전지 팩(M)은 상기 목표 전압(TGTTLV)과 자신의 전체 전압(TTLV)을 비교하여 그 결과에 따라 셀 그룹과 출력 단자 간을 연결 또는 해제한다. 이와는 별도로, 마스터 전지 팩(M)은 충전 또는 방전 모드에 따라 스위칭부의 스위칭 소자를 선택적으로 제어하여 충전 또는 방전전류를 제어한다.
그리고 제1 내지 제N슬레이브 전지 팩(S1~SN)은 마스터 전지 팩(M)으로부터 목표 전압(TGTTLV)이 제공되면, 상기 목표 전압(TGTTLV)과 자신의 전체 전압(TTLV)을 비교하여 그 결과에 따라 셀 그룹과 출력 단자 간을 연결 또는 해제한다. 이와는 별도로 제1 내지 제N슬레이브 전지 팩(S1~SN)은 충전 또는 방전 모드에 따라 스위칭부의 스위칭 소자를 선택적으로 제어하여 충전 또는 방전전류를 제어한다.
여기서, 마스터 전지 팩(M) 및 제1 내지 제N슬레이브 전지 팩(S1~SN) 자신의 스위칭부가 셀 그룹과 출력단자(V+,V-)간을 연결할 때에, 각 전지 팩은 출력단자(V+,V-)를 기준으로 병렬 접속된다.
상기 마스터 전지 팩(M) 및 제1 내지 제N슬레이브 전지 팩(S1~SN)의 하드웨어 구성은 동일한 상태에서 마스터 또는 슬레이브 설정에 따른 동작만이 상이하므로, 이하 어느 한 전지 팩에 대한 구성만을 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 전지 팩의 제어부(200)는 마스터로 설정될 경우에, 제1 내지 제N슬레이브 전지 팩(S1~SN)으로부터 각각의 전체 전압(TTLV)을 제공받고, 마스터 자신의 전체 전압(TTLV)을 전류 검출회로(202)로부터 제공받아, 전체 전지 팩에 대한 목표 전압(TGTTLV)을 산출하고, 상기 산출된 목표 전압(TGTTLV)을 제1 내지 제N슬레이브 전지 팩(S1~SN)으로 전송한다. 그리고 제어부(200)는 상기 목표 전압(TGTTLV)에 따라 스위칭부(206)를 제어하여 셀 그룹(204)을 충전하거나 셀 그룹(204)으로부터 방전을 실시한다.
특히 마스터로 설정된 제어부(200)는 충전 모드일 때에는 전체 전지 팩에 대한 최소 전압을 기준으로 전체 전지 팩에 대한 목표 전압(TGTTLV)을 산출하고, 방전 모드일 때에는 전체 전지 팩에 대한 최대 전압을 기준으로 전체 전지 팩에 대한 목표 전압(TGTTLV)을 산출한다. 여기서, 상기 충전 모드 또는 방전 모드시의 목표 전압은 부하 최대 전류치와 각 팩의 스위치 전류용량, 팩의 온도, 현재 흐르고 있는 전류, 각 팩의 전체 전압(TTLV), 전지의 내부저항 및 특성을 고려하여 정해진다.
또한 제어부(200)는 슬레이브로 설정될 경우에, 마스터 전지 팩(M)의 요청에 따라 자신의 전체 전압(TTLV)을 전송하고, 마스터 전지 팩(M)으로부터 제공되는 목표 전압(TGTTLV)에 따라 스위칭부(206)를 제어한다.
또한 제어부(200)는 기동신호를 제공받아 기동하며, 통신 경로를 통해 다른 전지 팩과 연결되어 RS 232에 준하는 시리얼 통신을 이행한다.
본 발명에 따른 통신 포맷은 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이 시작 1비트, 데이터 8비트, 종료 1비트로 구성되며, 통신 속도는 9600[bps]이다. 여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 RS 232에 준하는 시리얼 통신만을 예시하였으나, IIC 등 다양한 통신 방식이 채용될 수 있음은 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
상기한 통신 포맷의 데이터 부분에 제어부(200)는 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이 슬레이브 전지 팩의 어드레스와 커맨드로 구성되는 전체 전압(TTLV) 요구 메시지를 실어 어느 한 슬레이브 전지 팩으로 송출하거나, 상기 전체 전압(TTLV) 요구 메시지에 따라 자신의 최대 및 최소 전압 값으로 구성되는 전체 전압(TTVL) 응답 메시지를 마스터 전지 팩(M)으로 송출할 수 있다.
또한 제어부(200)는 도 5의 (c)에 나타낸 바와 같이 제1 내지 제N슬레이브 전지 팩(S1~SN) 전체를 나타내는 어드레스와 커맨드와 목표 전압(TGTTLV)의 최대 및 최소 전압값으로 구성되는 목표 전압(TGTTLV) 통지 메시지를 송출할 수도 있다.
한편, 제어부(200)는 셀 전압 및 전류 검출 회로(202)로부터 셀 그룹(204)에 속하는 다수의 셀(Cell1~Cell8) 각각에 대한 전압 검출값을 제공받아 합산하여 자신의 전체 전압(TTLV)을 산출한다.
또한 제어부(200)는 자신의 전체 전압(TTLV)과 목표 전압(TGTTLV)이 차이가 있으면, 다수의 셀(Cell1~Cell8)이 직렬 연결된 셀 그룹(204)의 양단과 출력단(V+,V-)이 연결되도록 스위칭부(206)를 제어한다.
스위칭부(206)는 셀 그룹(204)과 출력단자(V+)간에 직렬 연결된 충전제어 스위치(CFET) 및 방전제어 스위치(DFET)와, 스위칭 소자 제어부(208)로 구성된다. 여기서 충전제어 스위치(CFET)와 방전제어 스위치(DFET)는 금속산화물 전계효과 트랜 지스터(MOSFET)로 구성하는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 스위칭 소자 제어부(208)는 제어부(200)의 제어에 따라 충전제어 스위치(CFET)와 방전제어 스위치(DFET)를 제어한다. 스위칭부(206)의 구성 및 동작은 전지 팩에서는 이미 보편화된 기술로서, 일본 특개평 제10-321535호에 이미 개시된 바 그 상세한 설명은 생략한다.
셀 전압 및 전류 검출회로(202)는 셀 그룹(204)에 속하는 다수의 셀(Cell1~Cell8) 각각에 대한 전압 및 전류를 검출하여 제어부(200)의 AD 단자들로 각각 입력한다. 특히, 센스 저항(R)은 셀 그룹(204)과 출력단자(V-)간에 직렬 연결되며, 셀 전압 및 전류 검출회로(202)는 센스 저항(R)의 양단 전압을 통해 전류를 센싱한다.
셀 그룹(204)은 직렬 연결된 다수의 충전 가능한 셀(Cell1~Cell8)로 구성된다.
그러면 상술한 바를 기초로 본 발명의 실시예에 따른 멀티 전지 팩 시스템의 동작을 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 목표 전압 산출을 위한 마스터 전지 팩에서의 처리 절차를 도시한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 마스터 전지 팩(M)의 제어부는 내부 타이머(미도시됨)에 의해 소정 시간이 경과되는지를 체크한다(300 단계). 여기서 상기 소정 시간은 수 10[msec]에서 수[sec]로 정해질 수 있다. 상기 소정 시간 경과 시마다 마스터 전지 팩(M)의 제어부는 통신 경로를 통해 연결된 제1 내지 제N슬레이브 전지 팩(S1~SN) 각각에 대해 전체 전압(TTLV) 요구 메시지를 송출한다(302 단계).
상기 전체 전압(TTLV) 요구 메시지에 따라 제1 내지 제N슬레이브 전지 팩(S1~SN)이 전체 전압(TTLV) 응답 메시지를 전송하면(304 단계의 예), 마스터 전지 팩(M)의 제어부는 자신의 셀 전압 및 전류 검출회로를 통해 자신의 전체 전압(TTLV)을 검출한다(306 단계). 이로써 제어부는 전체 전지 팩(M, S1~SN)에 대한 전체 전압(TTLV)을 획득하며, 상기 전체 전지 팩(M, S1~SN)에 대한 전체 전압을 이용하여 목표 전압(TGTTLV)을 산출한다(308 단계). 특히, 상기 제어부는 충전 모드일 때에는 전체 전지 팩에 대한 최소 전압을 기준으로 전체 전지 팩에 대한 목표 전압(TGTTLV)을 산출하고, 방전 모드일 때에는 전체 전지 팩에 대한 최대 전압을 기준으로 전체 전지 팩에 대한 목표 전압(TGTTLV)을 산출하고 미도시된 메모리부에 저장한다.
상기한 목표 전압(TGTTLV)이 산출되면, 마스터 전지 팩(M)의 제어부는 상기 목표 전압(TGTTLV)을 목표 전압 통지 메시지로 구성하여 제1 내지 제N슬레이브 전지 팩(S1~SN)으로 전송한다(310 단계).
도 4는 슬레이브 전지 팩이 마스터 전지 팩과 통신하여 자신의 전체 전압(TTLV)을 송신하고 목표 전압(TGTTLV)을 수신하여 저장하는 처리 절차를 도시한 흐름도이다. 여기서 제1 내지 제N슬레이브 전지 팩(S1~SN)의 처리 절차는 동일하므 로, 이하 어느 한 슬레이브 전지 팩에서의 동작만을 예로 들어 설명한다.
도 4를 참조하면, 슬레이브 전지 팩의 제어부는 마스터 전지 팩(M)으로부터 전체 전압(TTLV) 요구 메시지가 수신되면(400 단계의 예), 셀 전압 및 전류 검출회로를 통해 자신의 전체 전압(TTLV)을 검출하고(402 단계), 상기 검출된 전체 전압(TTLV)을 전체 전압 응답 메시지로 구성하여 마스터 전지 팩(M)으로 송출한다(404 단계).
이후 슬레이브 전지 팩의 제어부는 마스터 전지 팩(M)으로부터 목표 전압(TGTTLV) 메시지가 수신되면(406 단계의 예), 상기 수신된 목표 전압을 미도시된 메모리부에 저장한다(408 단계).
상기한 도 3 및 도 4에 따르면, 마스터 전지 팩(M)은 소정 시간이 경과될 때마다 주기적으로 전체 전지 팩(M, S1~SN)에 대한 전체 전압(TTLV)을 토대로 목표 전압을 결정하므로, 방전 또는 충전 이행에 따라 전체 전지 팩(M, S1~SN)에 대한 전체 전압이 가변되면 목표 전압도 가변된다. 이에 따라 목표 전압에 대응되지 않은 전체 전압을 가지는 슬레이브 전지 팩도 시간 경과에 따라 상기 목표 전압에 전체 전압이 대응되게 된다.
이제 상기한 목표 전압에 따른 전지 팩의 동작을 도면을 참조하여 설명한다.
먼저 방전 모드에서의 동작을 도 6의 흐름도를 참조하여 설명한다.
마스터 또는 슬레이브 전지 팩의 제어부는 방전 모드일 경우(600 단계의 예)에, 셀 전압 및 전류 검출회로를 통해 자신의 전체 전압(TTLV)을 검출하고(306 단 계), 상기 검출된 전체 전압(TTLV)과 미리 저장해둔 목표 전압(TGTTLV)을 비교하여, 두 전압이 서로 대응되는지를 체크한다(602 단계). 여기서, 서로 대응된다는 것은 전체 전압(TTLV)이 목표 전압(TGTTLV)보다 크거나 같은 경우를 의미한다.
상기 검출된 전체 전압(TTLV)이 미리 저장해둔 목표 전압(TGTTLV)에 대응되면(602 단계의 예), 마스터 또는 슬레이브 전지 팩의 제어부는 출력단자(V+,V-)와 셀 그룹을 연결하도록 스위칭부를 제어한다(604 단계). 이로서 셀 그룹 내의 셀의 충전 전압이 출력단자(V+,V-)를 통해 방전된다.
그리고 충전 모드에서의 동작을 도 7의 흐름도를 참조하여 설명한다.
마스터 또는 슬레이브 전지 팩의 제어부는 충전 모드일 경우(700 단계의 예)에, 셀 전압 및 전류 검출회로를 통해 자신의 전체 전압(TTLV)을 검출하고(306 단계), 상기 검출된 전체 전압(TTLV)과 미리 저장해둔 목표 전압(TGTTLV)을 비교하여, 두 전압이 서로 대응되는지를 체크한다(702 단계). 여기서, 서로 대응된다는 것은 전체 전압(TTLV)이 목표 전압(TGTTLV)보다 작거나 같은 경우를 의미한다.
상기 검출된 전체 전압(TTLV)이 미리 저장해둔 목표 전압(TGTTLV)에 대응되면(702 단계의 예), 마스터 또는 슬레이브 전지 팩의 제어부는 출력단자(V+,V-)와 셀 그룹을 연결하도록 스위칭부를 제어한다(704 단계). 이로서 셀 그룹 내의 다수의 셀이 출력단자(V+,V-)를 통해 입력되는 전원에 따라 충전된다.
이제 상기한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동작을 도 8을 참조하여 다시 한 번 설명한다.
마스터 전지 팩(M)은 소정 시간이 경과될 때마다 전체 전지 팩(M, S1~SN)에 대한 전체 전압(TTLV)을 토대로 목표 전압을 결정하므로, 방전 또는 충전이 이행됨에 따라 목표 전압도 가변된다. 이와 같이 방전 또는 충전에 따라 목표 전압이 가변됨에 따라 방전 또는 충전을 위해 병렬 연결되는 슬레이브 전지 팩도 가변된다.
도 8의 (a)를 참조하여 방전 모드를 구체적으로 설명하면, 초기 목표 전압(TGTTLV1)에 대응되는 소정 전지 팩(A)만이 출력단자에 연결된 상태에서 방전이 이행됨에 따라, 상기 전지 팩(A)에 대한 전체 전압(TTLV)이 강하된다.
상기 소정 전지 팩(A)의 전압 강하에 연동되어 전체 전지 팩(M, S1~SN)에 대한 전체 전압(TTLV)의 평균도 강하되며, 이에 따라 전체 전지 팩(M, S1~SN)의 전체 전압(TTLV)을 토대로 산출되는 목표 전압(TGTTLV1->TGTTLV2)도 강하된다. 예를 들어, 특정 시점에서 획득한 전체 전지 팩(M, S1~SN)의 전체 전압(TTLV) 평균값이 직전 시점에서 계산한 전체 전압(TTLV) 평균값보다 정해진 기준값을 초과하여 감소하면 현재 시점에서 계산된 전체 전압(TTLV)의 평균값과 최대 전체 전압(TTLV) 값 사이의 레벨로 목표 전압을 하강시킨다. 하지만 본 발명이 이에 한하는 것은 아니다. 따라서 미리 목표 전압의 하강 레벨을 정해 놓은 상태에서 주기적으로 목표 전압 레벨을 감소시키는 등의 여러 가지 변형 예가 가능할 것임은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
이와 같이 목표 전압이 강하됨에 따라 초기에 상기 소정 전지 팩(A)보다 낮은 전체 전압을 가졌던 전지 팩(B)도 출력 단자에 병렬 연결된다. 이에 따라 전지 팩 A와 B가 동시에 방전을 하게 된다. 또한 시간이 경과되어 목표 전압이 다시 TGTTLV2에서 TGTTLV3로 낮아지면, 전지 팩 A, B 및 C가 동시에 출력단자에 능동적으로 연결되어 방전을 하게 된다.
이와 같이 본 발명은 방전에 따른 전압 변동에 따라 목표 전압(TGTTLV)이 가변되고, 상기 목표 전압(TGTTLV)의 가변에 따라 다수의 전지 팩 각각이 스스로 연결 가능 여부를 체크하고, 그 결과에 따라 출력단자와의 연결을 이행한다.
도 8의 (B)를 참조하여 충전 모드를 구체적으로 설명하면, 초기 목표 전압(TGTTLV6)에 대응되는 소정 전지 팩(D)만이 출력단자에 연결된 상태에서 충전이 이행됨에 따라, 상기 소정 전지 팩(D)에 대한 전체 전압(TTLV)이 상승한다.
상기 소정 전지 팩(D)의 전체 전압 상승에 연동되어 전체 전지 팩(M, S1~SN)에 대한 전체 전압(TTLV)의 평균값도 상승하며, 이에 따라 전체 전지 팩(M, S1~SN)에 대한 전체 전압(TTLV)을 토대로 산출되는 목표 전압(TGTTLV4->TGTTLV5)도 상승된다. 예를 들어, 특정 시점에서 획득한 전체 전지 팩(M, S1~SN)의 전체 전압(TTLV) 평균값이 직전 시점에서 계산한 전체 전압(TTLV) 평균값보다 정해진 기준값을 초과하여 증가하면 최저 전체 전압(TTLV) 값과 현재 시점에서 계산된 전체 전압(TTLV)의 평균값 사이의 레벨로 목표 전압을 증가시킨다. 하지만 본 발명이 이에 한하는 것은 아니다. 따라서 미리 목표 전압의 증가 레벨을 정해 놓은 상태에서 주기적으로 목표 전압 레벨을 증가시키는 등의 여러 가지 변형 예가 가능할 것임은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
이와 같이 목표 전압이 상승됨에 따라 초기에 상기 소정 전지 팩(D)보다 높은 전체 전압을 가졌던 전지 팩(E)도 출력 단자에 병렬 연결된다. 이에 따라 전지 팩 D와 E가 동시에 충전을 하게 된다. 또한 시간이 경과되어 목표 전압이 다시 TGTTLV5에서 TGTTLV4로 상승하면, 전지 팩 D, E 및 F가 동시에 출력 단자에 능동적으로 연결되어 충전을 하게 된다.
이와 같이 본 발명은 충전에 따른 전압 변동에 따라 목표 전압(TGTTLV)이 가변되고, 상기 목표 전압(TGTTLV)의 가변에 따라 다수의 전지 팩 각각이 스스로 연결 가능 여부를 체크하고, 그 결과에 따라 출력단자와의 연결을 이행한다.
다음으로, 멀티 전지 팩 시스템의 충전 또는 방전 동작이 진행되는 과정에서 전원 출력 단자에 전지 팩이 신규로 병렬 접속되는 과정에서 팩 간 전류에 의해 소정의 전지 팩에 포함된 제어회로에서 의도하지 않은 과전류 보호 동작이 일어나는 것을 방지할 수 있는 구성을 설명한다.
먼저 도 2를 참조하여 전지 팩 제어회로에 의해 이루어지는 과전류 보호 동작을 설명하면 다음과 같다. 각 전지 팩은 마스터 팩이 설정한 목표전압(TGTTLV)에 따라 전원 출력 단자와의 병렬 접속을 능동적으로 수행한다. 여기서, 전원 출력 단자와의 연결은 충전제어 스위치(CFET)와 방전제어 스위치(DFET)의 게이트 단자에 동작 전압을 인가하여 각 스위치를 동시에 턴 온하는 것에 의해 이루어진다.
한편 제어부(200)는 미리 설정된 한계 이상의 충전전류 또는 방전전류가 센스 저항(R)을 통하여 흐르는지를 지속적으로 모니터링한다. 이러한 전류의 모니터링 중에 한계 이상의 충전전류 또는 방전전류가 센스 저항(R)을 통해 흐르게 되면, 제어부(200)는 스위칭부(206)를 제어하여 충전전류 또는 방전전류를 선택적으로 차단한다. 구체적으로, 충전전류가 한계 이상을 초과하면 충전제어 스위치(CFET)를 오프시키고. 방전전류가 한계 이상을 초과하면 방전제어 스위치(DFET)를 오프시키게 된다.
그런데, 멀티 전지 팩 시스템의 경우, 한계 이상의 충전전류는 외부의 충전장치를 통해 공급될 수도 있지만 전지 팩이 전원 출력 단자에 병렬 접속되는 과정에서 다른 전지 팩으로부터 유입될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 한계 이상의 방전전류는 외부의 부하로 공급되는 전류일 수도 있지만 타 전지 팩이 전원 출력 단자에 병렬 접속되는 과정에서 타 전지 팩으로 공급되는 전류일 수도 있다.
위와 같은 점을 감안하여, 본 발명에 따른 멀티 전지 팩 시스템에 구비된 각 전지 팩(마스터 전지 팩과 슬레이브 전지 팩)은 병렬 접속된 타 전지 팩으로부터 과도한 충전전류가 유입되거나, 병렬 접속된 타 전지 팩 측으로 과도한 방전전류가 방출되는 현상을 완충할 수 있는 전류 완충 회로를 포함한다.
도 9는 멀티 전지 팩 시스템에 포함된 각 전지 팩의 제어회로 내에 부가된 전류 완충 회로의 구성을 개략적으로 도시한 회로 구성도이다. 도 9에 도시된 회로도는 도 2에 도시된 회로 구성도에서 제어부(200), 스위칭 소자 제어부(208), 셀 전압 및 전류 검출회로(202) 및 셀 그룹(204)의 도시는 생략하고, 전류 완충 회로를 위주로 도시한 것임을 미리 밝혀둔다.
도 9에서, 충전제어 스위치(CFET)와 방전제어 스위치(DFET)의 게이트 단자는 도 2의 스위칭 소자 제어부(208)에 각각 접속된다. 그리고 전지 팩의 충방전 동작 시 상기 스위칭 소자 제어부(208)는 게이트 구동 전압 '-VGDR'을 충전제어 스위치(CFET)와 방전제어 스위치(DFET)의 게이트 단자에 인가한다.
도 9를 참조하면, 상기 전류 완충 회로는 타 전지 팩으로부터 유입되는 충전전류를 완충하는 충전 완충 회로부(901)와, 타 전지 팩으로 유입되는 방전전류를 완충하는 방전 완충 회로부(1001)를 포함한다.
상기 충전 완충 회로부(901)는 센스 저항(R)을 통하여 흐르는 전류(충전전류)를 센싱하여 센스 저항(R)의 양단 전압을 증폭하여 출력하는 증폭기(902)와, 기준 전압(PCHGV)과 증폭기(902)에서 출력된 증폭 전압을 비교하여 증폭 전압이 기준 전압(PCHGV)보다 작은 조건에서는 일정한 레벨의 전압(CFETVS: CFET의 소오스 전압)을 출력시키다가 증폭 전압이 기준 전압(PCHGV)보다 크면 전압차에 비례하여 CFETVS 전압 레벨을 감소시켜 출력하는 비교기(903)와, 비교기(903)에서 출력되는 전압 레벨이 감소되면 충전제어 스위치(CFET)의 게이트 전압을 제어하여 스위치의 온 저항(On-resistance)을 상승시킴으로써 충전제어 스위치(CFET)를 통해 흐르는 충전전류를 제한하는 하프 온 스위치(903)를 포함한다.
본 발명에서, 상기 전압 레벨 PCHGV는 별도의 정전압 출력 회로를 설계하여 인가할 수도 있고, 제어부(도 2의 200 참조) 내에 상기 정전압 출력 회로를 내장시켜 제어부를 통해 인가할 수도 있다. 상기 비교기(903)를 통해 CFETVS 전압 레벨보다 낮은 전압 신호가 출력될 경우, 설명의 편의를 위해 해당 전압 신호를 '하프 온 동작 전압'이라고 칭하기로 한다.
도 10a는 증폭기(902)에서 출력되는 전압 레벨을, 도 10b는 비교기(903)를 통해서 출력되는 전압 레벨을 도시한 그래프이다. 도 10a 및 10b를 참조하여 상기 충전 완충 회로부(901)의 동작을 보다 구체적으로 설명하면, 증폭기(902)는 센스 저항(R)을 통하여 흐르는 전류를 센싱하여 센스 저항(R)의 양단 전압을 증폭하여 출력한다. 이 때 증폭전압은 도 10a에 도시된 바와 같이 센스 저항(R)을 통하여 흐르는 전류의 크기에 비례한다. 증폭기(902)를 통하여 출력되는 증폭 전압은 비교기(903)의 일 단자(+)로 인가되고 기준 전압 레벨 PCHGV가 비교기(903)의 타 단자(-)에 인가된다. 그러면 비교기(903)는 증폭기(902)를 통하여 입력된 증폭 전압과 기준 전압 레벨 PCHGV를 대비하여 PCHGV보다 증폭 전압이 작은 조건에서는 정 전압 레벨 CFETVS를 출력하고 PCHGV보다 증폭 전압이 큰 조건에서는 도 10b에 도시된 바와 같이 정 전압 레벨 CFETVS를 기준으로 '증폭 전압 - PCHGV'에 비례하는 만큼 레벨이 감소된 하프 온 동작 전압을 출력한다. 비교기(903)를 통하여 하프 온 동작 전압이 출력되면, 하프 온 스위치(904)를 구성하는 트랜지스터에 전류가 흐르게 되어 충전제어 스위치(CFET)의 게이트 전압이 상승하게 된다. 그러면 충전제어 스위치(CFET)의 게이트-소오스 간 전압이 감소되어 공핍층의 소수 캐리어 농도가 감소됨으로써 스위치의 온 저항이 상승하며 그 결과 전지 팩으로 유입되는 충전전류가 제한된다. 이렇게 충전전류가 제한되면 센스 저항(R)의 양단 전압이 감소되어 증폭기(902)를 통하여 출력되는 증폭 전압이 감소하며, 증폭 전압이 PCHGV 보다 작아지지 않는 이상 비교기(903)에서는 CFETVS 보다 낮은 레벨의 전압이 출력되므로 하프 온 스위치(904)의 작동에 의해 충전제어 스위치(CFET)의 온 저항 상승 상태가 지속됨으로써 부 궤환(Negative feedback) 제어에 의해 충전전류의 정전류 제어가 구현된다. 이러한 정전류 제어 과정은 증폭기(902)를 통하여 출력되는 증폭 전압 레벨이 PCHGV 보다 작아질 때까지 반복된다.
한편 상술한 충전 완충 회로부(901)는 멀티 전지 팩 시스템에서 방전 동작을 수행하기 위해 전원 출력 단자와 병렬 접속되는 경우 동작되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 충전 완충 회로부(901)는 증폭기(902)의 전류 입력 단을 선택적으로 계폐하는 스위치(S1)를 더 포함한다. 상기 스위치(S1)는 전지 팩이 방전 동작을 위해 전원 출력 단자에 병렬 접속될 때 제어부에 의해 턴 온된다.
다음으로 방전 완충 회로부(1001)에 대한 구성 및 동작을 설명한다. 도 9를 참조하면, 방전 완충 회로부(1001)는 센스 저항(R)을 통해 흐르는 전류(방전전류)를 센싱하여 센스 저항(R)의 양단 전압을 증폭하여 출력하는 증폭기(1002)와, 기준 전압(SSTV)과 증폭기(1002)에서 출력된 증폭 전압을 비교하여 증폭 전압이 기준 전압(SSTV)보다 작은 조건에서는 일정한 레벨의 전압(DFETVS: DFET의 소오스 전압)을 출력시키다가 증폭 전압이 기준 전압(SSTV)보다 크면 전압차에 비례하여 전압 레벨을 감소시켜 출력하는 비교기(1003)와, 비교기(1003)에서 출력되는 전압 레벨이 감소되면 충전제어 스위치(DFET)의 게이트 전압을 제어하여 스위치의 내부 저항을 상승시킴으로써 충전제어 스위치(DFET)를 통해 흐르는 방전전류를 제한하는 하프 온 스위치(1004)를 포함한다.
본 발명에서, 상기 전압 레벨 SSTV는 정전압 출력 회로를 설계하여 인가할 수도 있고, 제어부(도 2의 200 참조) 내에 상기 정전압 출력 회로를 내장시켜 제어부를 통해 인가할 수도 있다. 상기 비교기(1003)를 통해 DFETVS 전압 레벨보다 낮 은 전압 신호가 출력될 경우, 설명의 편의를 위해 해당 전압 신호를 '하프 온 동작 전압'이라고 칭하기로 한다.
도 11a는 증폭기(1002)에서 출력되는 전압 레벨을, 도 11b는 비교기(1003)를 통해서 출력되는 전압 레벨을 도시한 그래프이다. 도 11a 및 11b를 참조하여 상기 방전 완충 회로부(1001)의 동작을 보다 구체적으로 설명하면, 증폭기(1002)는 센스 저항(R)을 통하여 흐르는 전류를 센싱하여 센스 저항(R)의 양단 전압을 증폭한다. 이 때 증폭전압은 도 11a에 도시된 바와 같이 센스 저항(R)을 통하여 흐르는 전류의 크기에 비례한다. 증폭기(1002)를 통하여 출력되는 증폭 전압은 비교기(1003)의 일 단자(+)로 인가되고 기준 전압 레벨 SSTV는 비교기(903)의 타 단자(-)에 인가된다. 그러면 비교기(1003)는 증폭기(1002)를 통하여 입력된 증폭 전압과 기준 전압 레벨 SSTV를 대비하여 SSTV보다 증폭 전압이 작은 조건에서는 정 전압 레벨 DFETVS를 출력하고 SSTV보다 증폭 전압이 큰 조건에서는 도 11b에 도시된 바와 같이 정 전압 레벨 DFETVS를 기준으로 '증폭 전압 -SSTV'에 비례하는 만큼 레벨이 감소된 하프 온 동작 전압을 출력한다. 비교기(903)를 통하여 출력되는 전압 레벨이 강하하면, 하프 온 스위치(1004)를 구성하는 트랜지스터에 전류가 흐르게 되어 방전제어 스위치(DFET)의 게이트 전압이 상승하게 된다. 그러면 방전제어 스위치(DFET)의 게이트-소오스 간 전압이 감소되어 공핍층의 소수 캐리어 농도가 감소됨으로써 스위치의 온 저항이 상승하며, 그 결과 방전제어 스위치(DFET)의 온 저항이 상승하여 전지 팩으로부터 방출되는 방전전류가 제한된다. 이렇게 방전전류가 제한되면 센스 저항(R)의 양단 전압이 감소되어 증폭기(1002)를 통하여 출력되는 증폭 전압이 감 소된다. 하지만, 증폭 전압이 SSTV 보다 작아지지 않는 이상 비교기(1003)에서는 하프 온 동작 전압이 출력되므로 하프 온 스위치(1004)의 작동에 의해 방전제어 스위치(DFET)의 온 저항 상승 상태가 지속됨으로써 방전전류에 대한 정전류 제어 상태가 지속된다. 이러한 정전류 제어 과정은 증폭기(1002)를 통하여 출력되는 증폭 전압 레벨이 SSTV 보다 작아질 때까지 반복되므로, 결국 방전 완충 회로부(1001)는 부 궤환 제어에 의해 방전전류의 크기를 일정하게 유지시키게 된다.
한편 상술한 방전 완충 회로부(1001)는 전지 팩이 충전 동작을 수행하기 위해 전원 출력 단자와 병렬 접속되는 경우 동작되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 방전 완충 회로부(1001)는 증폭기(1002)의 전류 입력 단을 선택적으로 계폐하는 스위치(S2)를 더 포함한다. 상기 스위치(S2)는 전지 팩이 충전 동작을 위해 전원 출력 단자에 병렬 접속될 때 제어부에 의해 턴 온된다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 완충 회로부(1101)와 방전 완충 회로부(1201)의 구성을 도시하는 회로 구성도이다. 도면을 참조하면, 충전 완충 회로부(1101)와 방전 완충 회로부(1201)의 기본적인 구성은 도 9에 도시된 바와 동일하되, 충전 완충 회로부(1101)에 구비된 비교기(1103)의 출력 단자와 방전 완충 회로부(1201)에 구비된 비교기(1203)의 출력 단자가 하프 온 스위치(1400)의 구동 단자(트랜지스터의 베이스 단자)에 공통으로 접속된다. 그리고 충전제어 스위치(CFET)의 소오스 단자와 방전 제어 스위치(DFET)의 소오스 단자가 공통으로 접속되어 있고, 각 스위치의 게이트 구동 전압(-VGDR)을 공통으로 인가한다.
위와 같은 회로 구성에 의하면, 전지 팩이 방전 동작을 위해 전원 출력 단자 와 병렬 접속되면, 제어부에 의해 스위치(S1)가 턴 온되어 충전 완충 회로부(1101)가 동작을 개시하고, 전지 팩이 충전 동작을 위해 전원 출력 단자와 병렬 접속되면, 제어부에 의해 스위치(S2)가 턴 온되어 방전 완충 회로부(1201)가 동작을 개시한다.
한편 센스 저항(R)을 통해 흐르는 충전전류 또는 방전전류가 한계 이상을 초과하게 되면, 하프 온 스위치(1300)에 의해 충전제어 스위치(CFET)와 방전 제어 스위치(DFET)의 게이트 전압이 동시에 상승하게 되며, 그 결과 각 스위치의 게이트-소오스 간 전압이 강하되어 각 스위치의 온 저항이 상승하게 되며, 도 9를 참조하여 설명한 바와 실질적으로 동일하게 부 궤환 제어에 의해 충전전류 또는 방전전류가 정전류로 제어된다.
이상에서 설명한 전류 완충 회로를 멀티 전지 팩 시스템에 포함된 각 전지 팩에 포함시키게 되면, 전지 팩이 충전 또는 방전 동작을 수행하기 위해 전원 출력 단자와 병렬 접속되는 과정에서 팩 간 전류에 의해 과도한 충전전류 또는 방전전류가 유발되더라도 의도하지 않은 과전류 보호 기능이 작동되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 과도한 전류에 의해 전지 팩 내에 포함된 전지 셀이 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
한편 상술한 실시예에서, 충전제어 스위치(CFET) 및 방전제어 스위치(DFET)는 P 채널 MOSFET 또는 N 채널 MOSFET을 사용하여 구성할 있다. 그런데 N 채널 MOSFET을 사용하여 충전제어 스위치(CFET)와 방전제어 스위치(DFET)를 구성할 경우는 게이트 전압을 소오스 전압보다 높게 유지하여야 하므로 차지 펌프(Charge Pump)와 같은 승압회로가 필요하다. 이러한 승압회로는 본 발명이 속한 기술 분야에서 널리 알려져 있으므로 여기에서의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
그러면 이하에서는 보다 구체적인 예를 들어 전류 완충 회로의 기능을 설명하기로 한다.
멀티 전지 팩 시스템에서 25V의 슬레이브 전지 팩으로부터 방전이 이루어지고 있는 상태에서, 마스터 전지 팩의 목표전압 설정에 따라 28V의 슬레이브 전지 팩이 신규로 병렬 접속되고, 25V의 슬레이브 전지 팩의 병렬 접속은 해제해야 하는 상황을 가정해 보자.
이러한 경우, 방전 대상 전지 팩의 전환을 위해 부하로의 방전전류 공급을 차단하면 바람직하지 않으므로, 25V의 슬레이브 전지 팩이 병렬 접속되어 있는 상태에서 28V의 슬레이브 전지 팩을 전원 출력 단자에 병렬 접속한다. 그러면 28V의 슬레이브 전지 팩으로부터 25V의 슬레이브 전지 팩으로 과전류가 흐를 수 있다. 하지만 방전 모드에서는 25V의 슬레이브 전지 팩에 포함된 충전 완충 회로부가 턴 온되어 있으므로, 25V의 슬레이브 전지 팩으로 과전류(일종의 충전전류)가 유입되더라도 충전 완충 회로부에 의해 과전류가 제한된다. 따라서 25V의 슬레이브 전지 팩에서 의도하지 않은 과전류 보호 기능이 동작되는 것을 방지할 수 있다. 이처럼 25V의 슬레이브 전지 팩의 충전 완충 회로부에 의해 과전류가 제한되고 있는 상태에서 25V의 슬레이브 전지 팩을 턴 오프시키면, 부하전류의 차단 없이 방전 대상 전지 팩을 25V의 슬레이브 전지 팩으로부터 28V의 슬레이브 전지 팩으로 전환할 수 있다.
다음으로, 멀티 전지 팩 시스템에서 24V의 슬레이브 전지 팩이 충전되고 있는 상태에서, 마스터 전지 팩의 목표전압 설정에 따라 22V의 슬레이브 전지 팩이 신규로 병렬 접속되어 충전이 진행되고, 24V의 슬레이브 전지 팩에 대한 충전은 일시 중단해야 하는 상황을 가정해 보자.
이러한 경우, 충전 대상 전지 팩의 전환을 위해 충전 전류 공급을 차단하면 바람직하지 않으므로, 24V의 슬레이브 전지 팩이 병렬 접속되어 있는 상태에서 22V의 슬레이브 전지 팩을 전원 출력 단자에 병렬 접속한다. 그러면 24V의 슬레이브 전지 팩으로부터 22V의 슬레이브 전지 팩으로 과전류가 흐를 수 있다. 하지만 충전 모드에서는 24V의 슬레이브 전지 팩에 구비된 방전 완충 회로부가 턴 온되어 있으므로, 24V의 슬레이브 전지 팩으로부터 22V의 슬레이브 전지 팩으로 과전류(일종의 방전전류)가 흐르더라도 방전 완충 회로부에 의해 과전류가 제한된다. 따라서 24V 의 슬레이브 전지 팩에서 의도하지 않은 과전류 보호 기능이 동작되는 것을 방지할 수 있다. 이처럼 24V의 슬레이브 전지 팩의 방전 완충 회로부에 의해 과전류가 제한되고 있는 상태에서 24V의 슬레이브 전지 팩을 턴 오프시키면, 충전전류의 차단 없이 충전 대상 전지 팩을 24V의 슬레이브 전지 팩으로부터 22V의 슬레이브 전지 팩으로 전환할 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체의 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되 고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 멀티 전지 팩 시스템의 마스터 전지 팩의 부하를 가중하지 않으면서도 많은 수의 슬레이브 전지 팩의 제어를 이행할 수 있게 하는 효과가 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 마스터 전지 팩이 슬레이브 전지 팩의 제어를 직접 수행하지 않음에 따라 슬레이브 전지 팩의 장착 또는 탈착의 유연성을 제공할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 마스터 전지 팩의 목표전압 설정에 따라 각 전지 팩이 충전 또는 방전을 위해 병렬 접속되는 과정에서 한계치를 초과하는 팩 간 전류에 의하여 의도하지 않은 과전류 보호 기능이 작동되는 것을 방지할 수 있고 전지 팩에 포함된 전지 셀이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (31)

  1. 다수의 셀을 구비하는 전지 팩에 있어서,
    직렬 연결된 다수의 셀로 구성되는 셀 그룹;
    상기 다수의 셀 각각의 전압을 센싱하여 전체 전압으로 출력하는 전압검출회로;
    상기 셀 그룹과 출력 단자 간의 연결을 턴 온 또는 턴 오프 시키는 스위칭 소자;
    하나 이상의 슬레이브 전지 팩의 전체 전압 및 상기 전압검출회로로부터의 전체 전압을 제공받아 목표 전압을 산출하고, 산출된 목표 전압을 각각의 슬레이브 전지 팩으로 전송하며, 상기 산출된 목표 전압과 자신의 전체 전압을 비교하여 그 비교 결과에 따라 상기 스위칭 소자를 제어하는 제어부; 및
    전지 팩의 충전전류 또는 방전전류를 센싱하여 센싱된 전류값이 한계치를 초과하면 상기 스위칭 소자의 온 저항(On-resistance)을 상승시키는 동작을 부 궤환 제어에 의해 수행함으로써 충전전류 또는 방전전류를 정전류로 제한하는 전류 완충 회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 목표 전압은 충전 모드일 때에는 전체 전지 팩에 대한 최소 전압을 기준으로 모든 전지 팩에 대한 목표 전압을 산출하고,
    방전 모드일 때에는 모든 전지 팩에 대한 최대 전압을 기준으로 모든 전지 팩에 대한 목표 전압을 산출하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    충전 모드에서는, 상기 목표 전압이 시간이 경과됨에 따라 단계적으로 상승하고,
    방전 모드에서는, 상기 목표 전압이 시간이 경과됨에 따라 단계적으로 하강하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는,
    상기 셀 그룹의 충전을 위해 상기 셀 그룹과 상기 출력 단자를 연결하는 충전제어 스위치 및 상기 셀 그룹의 방전을 위해 상기 셀 그룹과 상기 출력 단자를 연결하는 방전제어 스위치를 포함하고,
    상기 제어부는 충전 모드 및 방전 모드에 따라 상기 충전제어 스위치 및 상기 방전제어 스위치를 선택적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    주기적으로 상기 하나 이상의 슬레이브 전지 팩의 전체 전압 및 상기 전압검 출회로로부터의 전체 전압을 제공받아 상기 목표 전압을 산출함을 특징으로 하는 전지 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전류 완충 회로는,
    상기 전지 팩 전류에 비례하여 증폭 전압을 출력하는 증폭기;
    상기 증폭 전압과 기준 전압을 비교하여 증폭 전압이 기준 전압보다 큰 경우, 하프 온 동작 전압을 출력하는 비교기; 및
    상기 하프 온 동작 전압을 입력받아 상기 스위칭 소자의 온 저항을 상승시키는 하프 온 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비교기는 소정의 정 전압 레벨로부터 상기 증폭 전압과 기준 전압의 차에 비례하는 만큼 강하된 전압 신호를 하프 온 동작 전압으로서 출력하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 전계효과 트랜지스터이고,
    상기 하프 온 스위치는 상기 하프 온 동작 전압을 입력받아 상기 전계효과 트랜지스터의 드레인-소오스간 전압을 강하시켜 공핍층의 소수캐리어 농도를 감소 시킴으로써 전계효과 트랜지스터의 온 저항을 증가시키는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 전류 완충 회로는 충전 완충 회로부와 방전 완충 회로부를 포함하고,
    상기 충전 완충 회로부는,
    상기 전지 팩의 충전 전류에 비례하여 증폭 전압을 출력하는 증폭기;
    상기 증폭 전압과 기준 전압을 비교하여 증폭 전압이 기준 전압보다 큰 경우, 하프 온 동작 전압을 출력하는 비교기; 및
    상기 하프 온 동작 전압을 입력받아 충전제어 스위치의 온 저항을 상승시키는 하프 온 스위치;를 포함하고,
    상기 방전 완충 회로부는,
    상기 전지 팩의 방전 전류에 비례하여 증폭 전압을 출력하는 증폭기;
    상기 증폭 전압과 기준 전압을 비교하여 증폭 전압이 기준 전압보다 큰 경우, 하프 온 동작 전압을 출력하는 비교기; 및
    상기 하프 온 동작 전압을 입력받아 방전제어 스위치의 온 저항을 상승시키는 하프 온 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  10. 다수의 셀을 구비하는 전지 팩에 있어서,
    직렬 연결된 다수의 셀로 구성되는 셀 그룹;
    상기 다수의 셀 각각의 전압을 센싱하여 전체 전압으로 출력하는 전압검출회로;
    상기 셀 그룹과 출력단자 간을 연결 또는 해제하는 스위칭 소자;
    마스터 전지 팩의 요청에 따라 상기 전압검출회로로부터의 전체 전압을 제공받아 상기 마스터 전지 팩으로 전송하고, 상기 마스터 전지 팩으로부터 목표 전압을 제공받아 자신의 전체 전압을 비교하여, 그 비교 결과에 따라 상기 스위칭 소자를 제어하는 제어부; 및
    전지 팩의 충전전류 또는 방전전류를 센싱하여 센싱된 전류값이 한계치를 초과하면 상기 스위칭 소자의 온 저항을 상승시키는 동작을 부 궤환 제어에 의해 수행함으로써 충전전류 또는 방전전류를 정전류로 제한하는 전류 완충 회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 셀 그룹의 충전을 위해 상기 셀 그룹과 상기 출력 단자를 연결하는 충전제어 스위치 및 상기 셀 그룹의 방전을 위해 상기 셀 그룹과 상기 출력 단자를 연결하는 방전제어 스위치를 포함하고,
    상기 제어부는 충전 모드 및 방전 모드에 따라 상기 충전제어 스위치 및 상기 방전제어 스위치를 선택적으로 제어함을 특징으로 하는 전지 팩.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 전류 완충 회로는,
    상기 전지 팩 전류에 비례하여 증폭 전압을 출력하는 증폭기;
    상기 증폭 전압과 기준 전압을 비교하여 증폭 전압이 기준 전압보다 큰 경우, 하프 온 동작 전압을 출력하는 비교기; 및
    상기 하프 온 동작 전압을 입력받아 상기 스위칭 소자의 온 저항을 상승시키는 하프 온 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 비교기는 소정의 정 전압 레벨로부터 상기 증폭 전압과 기준 전압의 차에 비례하는 만큼 강하된 전압 신호를 하프 온 동작 전압으로서 출력하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 전계효과 트랜지스터이고,
    상기 하프 온 스위치는 상기 하프 온 동작 전압을 입력받아 상기 전계효과 트랜지스터의 드레인-소오스간 전압을 강하시켜 공핍층의 소수캐리어 농도를 감소시킴으로써 전계효과 트랜지스터의 온 저항을 증가시키는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 전류 완충 회로는 충전 완충 회로부와 방전 완충 회로부를 포함하고,
    상기 충전 완충 회로부는,
    상기 전지 팩의 충전 전류에 비례하여 증폭 전압을 출력하는 증폭기;
    상기 증폭 전압과 기준 전압을 비교하여 증폭 전압이 기준 전압보다 큰 경우, 하프 온 동작 전압을 출력하는 비교기; 및
    상기 하프 온 동작 전압을 입력받아 충전제어 스위치의 온 저항을 상승시키는 하프 온 스위치;를 포함하고,
    상기 방전 완충 회로부는,
    상기 전지 팩의 방전 전류에 비례하여 증폭 전압을 출력하는 증폭기;
    상기 증폭 전압과 기준 전압을 비교하여 증폭 전압이 기준 전압보다 큰 경우, 하프 온 동작 전압을 출력하는 비교기; 및
    상기 하프 온 동작 전압을 입력받아 방전제어 스위치의 온 저항을 상승시키는 하프 온 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  16. 마스터 전지 팩과 다수의 슬레이브 전지 팩을 포함하는 멀티 전지 팩 시스템에 있어서,
    상기 마스터 전지 팩은 소정 시간마다 각각의 슬레이브 전지 팩으로부터 전체 전압을 제공받아 자신의 전체 전압과 모든 슬레이브 전지 팩의 전체 전압을 이용하여 목표 전압을 산출하고, 산출된 목표 전압을 각각의 슬레이브 전지 팩에 전 송하고, 상기 목표 전압과 자신의 전체 전압을 비교하고, 그 결과에 따라 스위칭 소자를 제어하여 출력단자와 자신의 셀 그룹을 연결 또는 해제하고,
    상기 슬레이브 전지 팩은 상기 마스터 전지 팩의 요청에 따라 자신의 전체 전압을 마스터 전지 팩으로 전송하고, 상기 마스터 전지 팩으로부터 목표 전압을 제공받아, 상기 목표 전압과 자신의 전체 전압을 비교하고, 그 결과에 따라 스위칭 소자를 제어하여 출력단자와 자신의 셀 그룹을 연결 또는 해제하고,
    상기 각 전지 팩은 자신의 충전전류 또는 방전전류를 센싱하여 센싱된 전류값이 한계치를 초과하면 상기 스위칭 소자의 온 저항을 상승시키는 동작을 부 궤환 제어에 의해 수행함으로써 충전전류 또는 방전전류를 정전류로 제한하는 전류 완충 회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 전지 팩 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 목표 전압은 충전 모드일 때에는 전체 전지 팩에 대한 최소 전압을 기준으로 모든 전지 팩에 대한 목표 전압을 산출하고,
    방전 모드일 때에는 모든 전지 팩에 대한 최대 전압을 기준으로 모든 전지 팩에 대한 목표 전압을 산출하는 것을 특징으로 하는 멀티 전지 팩 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    충전 모드에서는, 상기 목표 전압이 시간이 경과됨에 따라 단계적으로 상승하고,
    방전 모드에서는, 상기 목표 전압이 시간이 경과됨에 따라 단계적으로 하강하는 것을 특징으로 하는 멀티 전지 팩 시스템.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 전류 완충 회로는,
    상기 전지 팩 전류에 비례하여 증폭 전압을 출력하는 증폭기;
    상기 증폭 전압과 기준 전압을 비교하여 증폭 전압이 기준 전압보다 큰 경우, 하프 온 동작 전압을 출력하는 비교기; 및
    상기 하프 온 동작 전압을 입력받아 상기 스위칭 소자의 온 저항을 상승시키는 하프 온 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 전지 팩 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 비교기는 소정의 정 전압 레벨로부터 상기 증폭 전압과 기준 전압의 차에 비례하는 만큼 강하된 전압 신호를 하프 온 동작 전압으로서 출력하는 것을 특징으로 하는 멀티 전지 팩 시스템.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 전계효과 트랜지스터이고,
    상기 하프 온 스위치는 상기 하프 온 동작 전압을 입력받아 상기 전계효과 트랜지스터의 드레인-소오스간 전압을 강하시켜 공핍층의 소수캐리어 농도를 감소 시킴으로써 전계효과 트랜지스터의 온 저항을 증가시키는 것을 특징으로 하는 멀티 전지 팩 시스템.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 충전전류를 개폐하는 충전제어 스위치와 방전전류를 개폐하는 방전제어 스위치를 포함하고,
    상기 전류 완충 회로는 충전 완충 회로부와 방전 완충 회로부를 포함하고,
    상기 충전 완충 회로부는,
    상기 전지 팩의 충전 전류에 비례하여 증폭 전압을 출력하는 증폭기;
    상기 증폭 전압과 기준 전압을 비교하여 증폭 전압이 기준 전압보다 큰 경우, 하프 온 동작 전압을 출력하는 비교기; 및
    상기 하프 온 동작 전압을 입력받아 충전제어 스위치의 온 저항을 상승시키는 하프 온 스위치;를 포함하고,
    상기 방전 완충 회로부는,
    상기 전지 팩의 방전 전류에 비례하여 증폭 전압을 출력하는 증폭기;
    상기 증폭 전압과 기준 전압을 비교하여 증폭 전압이 기준 전압보다 큰 경우, 하프 온 동작 전압을 출력하는 비교기; 및
    상기 하프 온 동작 전압을 입력받아 방전제어 스위칭의 온 저항을 상승시키는 하프 온 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 전지 팩 시스템.
  23. 마스터 전지 팩과 이와 통신하는 하나 이상의 슬레이브 전지 팩을 포함하는 멀티 전지 팩 시스템의 제어방법에 있어서,
    상기 마스터 전지 팩이 소정 시간마다 각 슬레이브 전지 팩으로부터 전지 팩의 전체 전압을 제공받아 자신의 전체 전압과 제공받은 전체 전압에 의하여 목표 전압을 산출한 후 각각의 슬레이브 전지 팩으로 전송하는 단계; 및
    상기 마스터 및 슬레이브 전지 팩이 상기 목표 전압과 자신의 전체 전압을 비교하고, 그 결과에 따라 스위칭 소자를 제어하여 출력단자와 자신의 셀 그룹을 연결 또는 해제하는 단계;를 포함하고,
    상기 각 전지 팩은 충전전류 또는 방전전류를 센싱하여 센싱된 전류값이 한계치를 초과하면 상기 스위칭 소자의 온 저항을 상승시키는 동작을 부 궤환 제어에 의해 수행하여 충전전류 또는 방전전류를 정전류로 제어하는 단계;를 진행하는 것을 특징으로 하는 멀티 전지 팩 시스템의 제어방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 목표 전압은 충전 모드일 때에는 전체 전지 팩에 대한 최소 전압을 기준으로 모든 전지 팩에 대한 목표 전압을 산출하고,
    방전 모드일 때에는 모든 전지 팩에 대한 최대 전압을 기준으로 모든 전지 팩에 대한 목표 전압을 산출하는 것을 특징으로 하는 멀티 전지 팩 시스템의 제어방법.
  25. 제24항에 있어서,
    충전 모드에서는, 상기 목표 전압이 시간이 경과됨에 따라 단계적으로 상승하고,
    방전 모드에서는, 상기 목표 전압이 시간이 경과됨에 따라 단계적으로 하강하는 것을 특징으로 하는 멀티 전지 팩 시스템의 제어방법.
  26. 하나 이상의 슬레이브 전지 팩과 통신이 가능한 마스터 전지 팩의 제어 방법에 있어서,
    소정 시간마다 각 슬레이브 전지 팩으로부터 전지 팩의 전체 전압을 전송받고, 마스터 전지 팩의 전체 전압을 검지하는 단계;
    상기 전송받은 각 슬레이브 전지 팩의 전체 전압과 상기 검지된 마스터 전지 팩의 전체 전압을 이용하여 목표 전압을 산출하는 단계; 및
    산출된 목표 전압을 각각의 슬레이브 전지 팩으로 전송하고, 상기 목표 전압과 자신의 전체 전압을 비교하여 그 결과에 따라 스위칭 소자를 제어하여 출력단자와 자신의 셀 그룹을 연결 또는 해제하는 단계;를 포함하고,
    상기 마스터 전지 팩은 충전전류 또는 방전전류를 센싱하여 센싱된 전류값이 한계치를 초과하면 상기 스위칭 소자의 온 저항을 상승시키는 동작을 부 궤환 제어에 의해 수행하여 충전전류 또는 방전전류를 정전류로 제어하는 단계;를 진행하는 것을 특징으로 하는 마스터 전지 팩 제어방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 목표 전압은 충전 모드일 때에는 전체 전지 팩에 대한 최소 전압을 기준으로 모든 전지 팩에 대한 목표 전압을 산출하고,
    방전 모드일 때에는 모든 전지 팩에 대한 최대 전압을 기준으로 모든 전지 팩에 대한 목표 전압을 산출하는 것을 특징으로 하는 마스터 전지 팩 제어방법.
  28. 제27항에 있어서,
    충전 모드에서는, 상기 목표 전압이 시간이 경과됨에 따라 단계적으로 상승하고,
    방전 모드에서는, 상기 목표 전압이 시간이 경과됨에 따라 단계적으로 하강하는 것을 특징으로 하는 마스터 전지 팩 제어방법.
  29. 전체 전지 팩의 전체 전압에 의해 목표 전압을 산출하는 마스터 전지 팩과 통신이 가능하도록 연결된 다수의 슬레이브 전지 팩을 포함하는 멀티 전지 팩 시스템에서 슬레이브 전지 팩을 제어하는 방법에 있어서,
    소정 시간마다 마스터 전지 팩의 요청에 따라 전체 전압을 검지하여 마스터 전지 팩으로 전체 전압을 전송하는 단계;
    상기 마스터 전지 팩으로부터 상기 목표 전압을 전송받는 단계; 및
    상기 목표 전압과 자신의 전체 전압을 비교하여 그 결과에 따라 스위칭 소자를 제어하여 출력단자와 자신의 셀 그룹을 연결 또는 해제하는 단계;를 포함하고,
    상기 슬레이브 전지 팩은 충전전류 또는 방전전류를 센싱하여 센싱된 전류값이 한계치를 초과하면 상기 스위칭 소자의 온 저항을 상승시키는 동작을 부 궤환 제어에 의해 수행하여 충전전류 또는 방전전류를 정전류로 제어하는 단계;를 진행하는 것을 특징으로 하는 슬레이브 전지 팩 제어방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 목표 전압은 충전 모드일 때에는 전체 전지 팩에 대한 최소 전압을 기준으로 모든 전지 팩에 대한 목표 전압을 산출하고,
    방전 모드일 때에는 모든 전지 팩에 대한 최대 전압을 기준으로 모든 전지 팩에 대한 목표 전압을 산출하는 것을 특징으로 하는 슬레이브 전지 팩 제어방법.
  31. 제30항에 있어서,
    충전 모드에서는, 상기 목표 전압이 시간이 경과됨에 따라 단계적으로 상승하고,
    방전 모드에서는, 상기 목표 전압이 시간이 경과됨에 따라 단계적으로 하강하는 것을 특징으로 하는 슬레이브 전지 팩 제어방법.
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