KR20130035490A - 레귤레이터 출력전류 제어 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

레귤레이터 출력전류 제어 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가변성 있는 전압 레귤레이터의 병렬 연결을 통해 전압 레귤레이터의 출력 전류 크기를 제어할 수 있는 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩을 개시한다. 본 발명에 따른 레귤레이터 출력전류 제어 장치는, 전원과 부하 사이에서 병렬로 연결된 다수의 전압 레귤레이터; 및 상기 부하의 요구 전류 크기에 따라 상기 다수의 전압 레귤레이터 중 적어도 하나 이상의 전압 레귤레이터에 대한 활성화 여부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

레귤레이터 출력전류 제어 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩{Apparatus for controlling output current of regulator and battery pack including the same}
본 발명은 레귤레이터의 출력 전류를 제어하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가변성 있는 전압 레귤레이터의 병렬 연결을 통해 전압 레귤레이터의 출력 전류 크기를 제어할 수 있는 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.
전압 레귤레이터(voltage regulator)는 전압을 안정화시키는 기기 또는 장치로서, 전압 조정기, 전압 조정 장치 등과 같이 다양한 용어로 사용된다. 이러한 전압 레귤레이터는 입력 전압이나 부하의 변동에 관계없이 안정된 출력 전압을 얻을 수 있기 때문에, 다양한 부하, 즉 다양한 회로, 부품 및 장치 등에 사용된다.
전압 레귤레이터는 통상적으로 출력 전류의 크기가 정해져 있다. 그런데, 이러한 전압 레귤레이터가 연결되는 부하의 종류는 무수히 많으며, 각 부하마다 필요로 하는 전류, 즉 요구 전류가 다를 수 있다. 이때, 부하가 필요로 하는 전류에 상응하는 크기의 출력 전류를 갖는 전압 레귤레이터가 있다면, 해당 전압 레귤레이터를 사용하면 될 것이나, 부하의 종류는 무수히 많기 때문에 모든 부하마다 그에 적합한 출력 전류를 갖는 전압 레귤레이터가 존재하는 것은 사실상 불가능하다. 특히, 부하의 기능 및 성능 등이 점차 증가하면서 부하가 필요로 하는 전류의 크기는 점차 증가하고 있기 때문에, 기존의 전압 레귤레이터가 이러한 부하의 요구 전류를 모두 만족시키기는 매우 어렵다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 적절한 DC-DC 컨버터 회로를 이용하는 방식이 고려될 수 있으나, 이러한 방식은 적합한 DC-DC 컨버터 회로를 설계하는데 따른 추가 설계 비용 및 디버깅 시간을 필요로 한다는 단점이 있다.
이에, 전압 레귤레이터를 병렬로 연결함으로써 출력 전류를 증가시키는 방식이 대안으로 고려되고 있다. 그러나, 이와 같이 전압 레귤레이터를 단순히 병렬로 연결하는 방식은 다수의 전압 레귤레이터가 연결됨에 따라 열이 많이 발생할 수 있고, 이로 인해 열을 낮추기 위한 냉방 시스템 구축 및 유지에 보다 많은 비용 및 노력이 요구된다. 또한, 불필요한 전력 소모가 일어날 수 있으며, 각각의 전압 레귤레이터에서 발생될 수 있는 노이즈가 증폭되어 시스템에 악영향을 끼칠 수 있다.
더욱이, 전압 레귤레이터가 연결된 부하에서 필요로 하는 전류는 상황에 따라 달라질 수 있다. 그런데, 상술한 바와 같은 종래의 병렬 연결 방식, 다시 말해 전압 레귤레이터를 단순히 여러 개 병렬로 연결하여 레귤레이터의 출력 전류를 증가시키는 방식에 의하면, 이와 같은 부하의 요구 전류 변화에 능동적으로 대처할 수 없다. 즉, 부하의 요구 전류가 많은 경우이건 적은 경우이건, 전압 레귤레이터의 병렬 연결 개수는 동일하기 때문에, 전압 레귤레이터의 병렬 연결 개수는 부하의 요구 전류가 최대일 때를 기준으로 할 수밖에 없으며, 따라서 부하가 필요로 하는 전류가 낮은 경우에도 전압 레귤레이터는 과도하게 연결되어 있을 수밖에 없다.
그러므로, 부하의 요구 전류가 낮은 경우에도 불필요한 전압 레귤레이터의 존재로 인해, 추가적인 전력 소모 및 발열, 노이즈 등이 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 다양한 부하의 요구 전류를 충족시키고 부하의 요구 전류 변화에도 적절하게 대처할 수 있는 레귤레이터 출력전류 제어 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
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 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레귤레이터 출력전류 제어 장치는, 전원과 부하 사이에서 병렬로 연결된 다수의 전압 레귤레이터; 및 상기 부하의 요구 전류 크기에 따라 상기 다수의 전압 레귤레이터 중 적어도 하나 이상의 전압 레귤레이터에 대한 활성화 여부를 제어하는 제어부를 포함한다.
바람직하게는, 레귤레이터 출력전류 제어 장치는 상기 부하에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 전류 측정부에 의해 측정된 전류의 크기에 따라 상기 부하의 요구 전류 크기를 판단한다.
또한 바람직하게는, 상기 제어부는 상기 전류 측정부에 의해 측정된 전류의 크기가 참조값 미만에서 상기 참조값 이상으로 증가하는 경우 비활성화 상태의 전압 레귤레이터 중 적어도 하나 이상을 추가로 활성화시킨다.
또한 바람직하게는, 상기 제어부는 상기 전류 측정부에 의해 측정된 전류의 크기가 참조값 초과에서 상기 참조값 이하로 감소하는 경우 활성화 상태의 전압 레귤레이터 중 적어도 하나 이상을 비활성화시킨다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은 상술한 레귤레이터 출력전류 제어 장치를 포함한다.
본 발명에 의하면, 가변성 있는 레귤레이터의 병렬 연결을 통해 다양한 부하의 요구 전류를 충족시킬 수 있다.
특히, 전압 레귤레이터가 연결된 부하에서 필요로 하는 요구 전류가 변화하는 경우에도 이에 능동적으로 대처할 수 있다. 즉, 부하의 요구 전류가 낮은 상태에서는 병렬 연결된 전압 레귤레이터의 개수를 줄이고, 부하의 요구 전류가 높아짐에 따라 병렬 연결된 전압 레귤레이터의 개수를 증가시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 부하의 요구 전류에 따른 전압 레귤레이터의 이용 개수를 최소화시킴으로써, 전압 레귤레이터에서 발생하는 열을 최소화시키고 이에 따른 냉방 유지 비용 및 노력을 줄일 수 있다. 또한, 전력의 불필요한 소모를 방지할 수 있음은 물론, 전압 레귤레이터에 의한 노이즈를 감소시킬 수도 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 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 레귤레이터 출력전류 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2 및 도 3은, 도 1의 실시예에서 전류 측정부에 의해 측정된 전류의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레귤레이터 출력전류 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
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 아니되며, 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 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터 출력전류 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 레귤레이터 출력전류 제어 장치는 다수의 전압 레귤레이터(100) 및 제어부(200)를 포함한다.
상기 다수의 전압 레귤레이터(100)는, 전원(10)과 부하(20) 사이에 위치하여, 즉 부하(20)의 전원 공급 경로(L)에 위치하여, 서로 병렬로 연결된다. 이와 같이 둘 이상의 전압 레귤레이터(100)가 병렬로 연결되면 전압 레귤레이터(100)에 의한 보다 큰 전류의 출력이 가능해진다. 따라서, 부하(20)에서 필요로 하는 전류, 즉 부하(20)의 요구 전류가 하나의 전압 레귤레이터(100)에 의한 출력 전류의 크기보다 큰 경우에도, 이러한 병렬 연결을 통해 부하(20)의 요구 전류에 부응할 수 있다.
다만, 도 1에서는, 3개의 전압 레귤레이터(100), 즉 제1 내지 제3 전압 레귤레이터(110, 120, 130)만 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명이 이러한 전압 레귤레이터(100)의 개수에 의해 제한되는 것이 아니라는 점은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
상기 병렬로 연결된 다수의 전압 레귤레이터(100)는 그 출력 전류의 크기가 서로 동일한 것이 좋다. 여기서, 출력 전류의 크기가 동일하다고 하는 것은, 출력 전류의 크기가 완전히 동일한 것만을 의미하는 것은 아니며, 소정 범위의 오차를 포함한다. 만일 병렬로 연결된 전압 레귤레이터(100) 사이의 출력 전류 크기가 서로 다르다면, 저항이 낮은 전압 레귤레이터(100)일수록 과도한 전류가 흘러 발열 및 손상 등의 문제가 발생할 수 있기 때문에, 상기 실시예와 같이 병렬 연결된 전압 레귤레이터(100) 사이의 출력 전류는 동일한 것이 좋다.
또한 상기 병렬로 연결된 다수의 전압 레귤레이터(100)에는 저전압 강하 레귤레이터(Low Drop Out; LDO)가 포함되는 것이 좋다. LDO는 용어 그대로 낮은 드롭 아웃 전압을 가지므로, 효율이나 방열면에서 유리하다는 등의 장점을 갖는다. 다만, 본 발명이 반드시 이러한 전압 레귤레이터(100)의 구체적인 종류에 의해 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 전압 레귤레이터(100)를 채용할 수 있다.
상기 제어부(200)는, 부하(20)의 요구 전류 크기, 즉 부하(20)가 필요로 하는 전류의 크기가 어느 정도인지를 판단한다. 그리고, 상기 제어부(200)는 이와 같이 판단된 부하(20)의 요구 전류 크기에 기초하여, 다수의 전압 레귤레이터(100) 중 적어도 하나 이상의 전압 레귤레이터(100)에 대한 활성화 여부를 제어한다. 즉, 제어부(200)는, 부하(20)가 필요로 하는 전류의 크기에 상응하여, 병렬 연결된 다수의 전압 레귤레이터(100) 중 어떠한 전압 레귤레이터(100)를 활성화(enable)시키고 어떠한 전압 레귤레이터(100)를 비활성화(disable)시킬지를 결정한다. 여기서, 전압 레귤레이터(100)를 활성화시킨다는 것은 해당 전압 레귤레이터(100)가 그 기능을 수행할 수 있게 한다는 것이고, 전압 레귤레이터(100)를 비활성화시킨다는 것은 해당 전압 레귤레이터(100)가 그 기능을 수행하지 못하게 한다는 것이다.
바람직하게는, 상기 제어부(200)는, 부하(20)에 흐르는 전류의 크기를 통해 부하(20)의 요구 전류 크기를 판단할 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 레귤레이터 출력전류 제어 장치는, 전원(10)으로부터 부하(20)로 흐르는 전류를 측정하기 위해 전류 측정부(300)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 전류 측정부(300)는 부하(20)에 흐르는 전류를 측정하여 그 측정값을 제어부(200)로 전송하고, 상기 제어부(200)는 전류 측정부(300)에 의해 전송된 전류 측정값의 크기에 따라 부하(20)의 요구 전류 크기를 판단할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 제어부(200)는 전류 측정부(300)에 의해 측정된 전류의 크기와 미리 정해진 참조값을 비교하여 전압 레귤레이터(100)의 활성화 여부를 결정할 수 있다. 이에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 2 및 도 3은, 도 1의 실시예에서 전류 측정부(300)에 의해 측정된 전류의 크기를 나타내는 그래프이다. 다만, 도 2 및 도 3의 실시예에서는, 설명의 편의를 위해, 도 1에 도시된 전압 레귤레이터(100) 각각의 출력 전류는 1A라 하고, 부하(20)에 흐르는 최대 전류는 3A 미만이라 가정한다.
상기 참조값은 전류 측정부(300)에 의해 측정된 전류, 즉 부하 전류의 크기와 비교되기 위해 미리 정해진 값으로, 병렬로 연결된 전압 레귤레이터(100)의 전체 출력 전류와 같거나 그보다 약간 작은 값이 되는 것이 좋다. 또한, 이러한 참조값은 병렬 연결된 전압 레귤레이터(100)의 개수에 따라 서로 다른 복수의 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 가정과 같이 전압 레귤레이터(100) 1개일 때의 출력 전류가 1A, 2개일 때의 출력 전류가 2A, ..., n개일 때의 출력 전류가 nA라 하면, 첫 번째 참조값은 1A와 같거나 1A보다 작은 값에서 정해질 수 있고, 두 번째 참조값은 2A와 같거나 2A보다 작은 값에서 정해질 수 있으며, (n-1)번째 참조값은 (n-1)A와 같거나 (n-1)A보다 작은 값에서 정해질 수 있다. 도 2의 실시예에서는, 3개의 전압 레귤레이터(100) 구성에 대한 것이므로, 참조값은 제1 참조값 및 제2 참조값, 2개의 참조값을 포함하며, 이때 제1 참조값은 1A보다 작은 0.9A, 제2 참조값은 2A보다 작은 1.9A로 가정하고 이러한 참조값이 도면에 표시되도록 하였다.
도 2에 도시된 바와 같이, 부하(20)에서 필요로 하는 요구 전류의 크기는 시간에 따라 변화될 수 있다. 이처럼, 부하(20)의 요구 전류 크기가 달라지는 상황에서, 상기 제어부(200)는 전류 측정부(300)에 의해 측정된 전류의 크기가 미리 정해진 참조값 미만에서 참조값 이상으로 증가하는지를 판단하여, 참조값 이상이 되는 경우 비활성화 상태의 전압 레귤레이터(100) 중 적어도 하나 이상을 추가로 활성화시킬 수 있다.
도 2의 그래프를 참조하면, 시간 t1 이전에는 전류 측정부(300)에 의해 측정된 전류, 즉 부하 전류의 크기가 1A 미만이다. 이 경우, 제어부(200)는 병렬로 연결된 전압 레귤레이터(100) 중, 1개의 전압 레귤레이터(100)만 활성화 상태에 있도록 하고 나머지 전압 레귤레이터(100)는 비활성화 상태에 있도록 한다. 도 1에 도시된 전압 레귤레이터(100) 각각의 출력 전류는 1A로서, 1개의 전압 레귤레이터(100)의 출력 전류만으로도 부하 전류를 감당할 수 있기 때문이다.
예를 들어, 시간 t1 이전에는, 제어부(200)는 도 1의 구성에서 제1 전압 레귤레이터(110)만 활성화되도록 하고, 제2 및 제3 전압 레귤레이터(130)는 비활성화 상태에 있도록 한다. 이때, 제1 전압 레귤레이터(110)는 제어부(200)의 제어에 의해 비활성화 상태에서 활성화 상태로 전환될 수도 있으나, 제어부(200)의 제어가 없더라도 활성화 상태에 있도록 할 수 있다. 즉, 도 1에서 제1 전압 레귤레이터(110)의 EN 단자가 제어부(200)가 아닌 전원(10)과 부하(20) 사이의 전류 경로에 연결되도록 도시된 바와 같이, 병렬로 연결된 다수의 전압 레귤레이터(100) 중 적어도 하나의 전압 레귤레이터(100)는 제어부(200)의 제어를 받지 않고 계속적으로 활성화 상태에 있도록 할 수도 있다. 이는, 부하(20)의 전원 공급 경로(L)에서, 병렬로 연결된 전압 레귤레이터(100) 중 최소한 하나의 전압 레귤레이터(100)는 반드시 사용될 것이기 때문이다.
다만, 본 발명이 반드시 이러한 구성에 한정되는 것은 아니며, 제어부(200)는 병렬로 연결된 전압 레귤레이터(100) 모두의 활성화 여부를 제어할 수 있다. 즉, 도 1의 실시예에서, 제어부(200)는 제1 내지 제3의 전압 레귤레이터(110, 120, 130) 각각에 대하여 활성화시키거나 비활성화시킬 수 있다.
이처럼, 제어부(200)는, 시간 t1 이전에는 제1 전압 레귤레이터(110)만 활성화 상태에 있도록 하여 1개의 전압 레귤레이터(100)만 사용되도록 하다가, 부하 전류가 제1 참조값인 0.9A 이상이 되는 시점, 즉 시간 t1에서, 비활성화 상태의 전압 레귤레이터(100) 1개를, 이를테면 제2 전압 레귤레이터(120)를 추가적으로 활성화시킨다. 따라서, 시간 t1 이후부터 시간 t2가 되기 전까지는, 제1 전압 레귤레이터(110) 및 제2 전압 레귤레이터(120), 2개의 전압 레귤레이터(100)가 활성화 상태, 즉 병렬 연결되어 사용 가능한 상태에 있게 된다. 그러므로, 이때에는 전압 레귤레이터(100) 측으로부터 최대 2A까지 전류 출력이 가능해진다.
그러다가, 부하 전류가 제2 참조값인 1.9A 이상이 되는 시점, 즉 시간 t2가 되는 시점에서, 제어부(200)는 비활성화 상태에 있는 전압 레귤레이터(100), 이를테면 제3 전압 레귤레이터(130)를 추가적으로 활성화시킨다. 따라서, t2와 t3 시간 사이에는, 제1 전압 레귤레이터(110), 제2 전압 레귤레이터(120) 및 제3 전압 레귤레이터(130), 총 3개의 전압 레귤레이터(100)가 활성화 상태에 있게 된다. 그러므로, 이때에는 전압 레귤레이터(100) 측으로부터 최대 3A까지 전류 출력이 가능해진다.
상기 도 2의 실시예에서, 제어부(200)는, 전류 측정부(300)에 의해 측정된 부하 전류의 크기가 증가함에 따라, 전압 레귤레이터(100)를 추가로 활성화시켜 전압 레귤레이터(100)의 병렬 연결 개수를 증가시킨다. 따라서, 이러한 실시예에 의하면, 부하 전류의 크기가 작을 때에는 최소한의 전압 레귤레이터(100)만 사용되도록 하면서도, 부하 전류의 크기가 증가하는 때에는 전압 레귤레이터(100) 또한 적절하게 추가 가동되어, 항상 최적의 개수의 전압 레귤레이터(100)가 병렬 연결 상태에 있게 될 수 있다.
또한, 상기 제어부(200)는, 전류 측정부(300)에 의해 측정된 전류의 크기가 미리 정해진 참조값 초과에서 참조값 이하로 감소하는지를 판단하여, 참조값 이하가 되는 경우 활성화 상태의 전압 레귤레이터(100) 중 적어도 하나 이상을 비활성화시킬 수 있다.
도 3의 그래프를 참조하면, 시간 t3 이전까지는 부하 전류가 1.9A 이상이기 때문에, 상기 도 2의 실시예에 의하면, 제1 내지 제3 전압 레귤레이터(110, 120, 130) 모두 활성화 상태, 즉 사용 가능 상태에 있다. 그런데, 시간 t3 이후에는 부하 전류가 제2 참조값인 1.9A 미만이 된다. 이 경우, 제어부(200)는 활성화 상태에 있는 전압 레귤레이터(100) 중 어느 하나, 이를테면 제3 전압 레귤레이터(130)를 비활성화시킨다. 따라서, 이 경우 시간 t3부터 t4 사이에는 제1 전압 레귤레이터(110) 및 제2 전압 레귤레이터(120)만 사용된다.
다음으로, 부하 전류가 제1 참조값인 0.9A 미만이 되는 시점, 즉 시간 t4에서, 제어부(200)는 활성화 상태에 있는 전압 레귤레이터(100) 1개, 이를테면 제2 전압 레귤레이터(120)를 비활성화시킨다. 따라서, 시간 t4 이후에는 제1 전압 레귤레이터(110)만이 활성화 상태, 즉 사용 가능 상태에 있게 된다.
상기 도 3의 실시예에서, 제어부(200)는, 전류 측정부(300)에 의해 측정된 부하 전류의 크기가 감소함에 따라, 활성화 상태의 전압 레귤레이터(100)를 비활성화시킴으로써 전압 레귤레이터(100)의 병렬 연결 개수를 감소시킨다. 따라서, 이러한 실시예에 의하면, 부하 전류의 크기에 따라 최소의 전압 레귤레이터(100)만 사용되도록 하여, 전압 레귤레이터(100)가 불필요하게 많이 사용되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 실시예에서는, 제어부(200)가 부하(20)에 흐르는 전류의 크기를 통해 부하(20)의 요구 전류 크기를 판단하는 것을 기준으로 설명되었으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 부하(20)의 요구 전류 크기를 판단하는 다양한 방식이 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(200)는 부하(20)에 연결되는 장치에 따라 부하(20)의 요구 전류 크기를 판단할 수 있다. 이를테면, 상기 제어부(200)는 부하(20)에 연결되는 장치 각각의 소비 전류가 얼마인지, 연결되는 개수가 몇 개인지 등을 파악하여 부하(20)의 요구 전류 크기를 예측할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제어부(200)는 부하(20)의 요구 전류 크기에 따라 적어도 하나의 전압 레귤레이터(100)에 대한 활성화 여부를 제어한다. 이때, 제어부(200)는 다양한 방식으로 전압 레귤레이터(100)를 활성화시키거나 비활성화시킬 수 있다.
이때 바람직하게는, 제어부(200)가 전압 레귤레이터(100)로 이네이블(enable) 신호를 전송하여 비활성화 상태의 전압 레귤레이터(100)를 활성화시키고, 전압 레귤레이터(100)로 디세이블(disable) 신호를 전송하여 활성화 상태의 전압 레귤레이터(100)를 활성화시킬 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제어부(200)는 각각의 전압 레귤레이터(100)의 EN 단자에 연결되어 있고, 활성화시키고자 하는 전압 레귤레이터(100)의 EN 단자에 이네이블 신호를 전송하여 해당 전압 레귤레이터(100)가 가동되도록 할 수 있다. 반대로, 제어부(200)는 비활성화시키고자 하는 전압 레귤레이터(100)의 EN 단자에 디세이블 신호를 전송하여 해당 전압 레귤레이터(100)가 가동되지 않도록 할 수 있다. 예를 들어, 제어부(200)는, 제1 전압 레귤레이터(110)만 사용되고 제2 전압 레귤레이터(120)는 사용되고 있지 않은 상태에서, 제2 전압 레귤레이터(120)를 추가로 사용하고자 하는 경우 제2 전압 레귤레이터(120)의 EN 단자에 이네이블 신호를 전송할 수 있다. 반대로, 제어부(200)는, 제2 전압 레귤레이터(120)가 사용되고 있는 상태에서, 더 이상 제2 전압 레귤레이터(120)를 사용하지 않고자 하는 경우 제2 전압 레귤레이터(120)의 EN 단자에 디세이블 신호를 전송할 수 있다.
또한 바람직하게는, 제어부(200)는 전압 레귤레이터(100) 각각에 대한 전류 경로 차단을 통해 각 전압 레귤레이터(100)에 대한 활성화 여부를 제어할 수 있다. 이를 위해, 본 발명에 따른 레귤레이터 출력전류 제어 장치는 전압 레귤레이터(100) 각각에 대한 전류 경로를 개폐하는 스위칭부(400)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 제어부(200)는 이러한 스위칭부(400)들의 개폐를 제어함으로써 전압 레귤레이터(100) 각각을 활성화시키거나 비활성화시킬 수 있다. 이러한 실시예에 대해서는 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레귤레이터 출력전류 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 다만, 도 4의 실시예는 도 1의 실시예와 전압 레귤레이터(100)를 활성화시키는 구성에 있어 차이가 있고 다른 구성은 유사하므로, 도 1의 실시예에 대한 설명이 동일하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 차이 나는 구성을 위주로 설명한다.
도 4를 참조하면, 레귤레이터 출력전류 제어 장치는 전압 레귤레이터(100) 각각에 대한 전류 경로에 스위칭부(400)를 더 포함한다. 즉, 제2 전압 레귤레이터(120)에 대한 전류 경로인 L2 상에 제1 스위칭부(410)가 구비되어 있고, 제3 전압 레귤레이터(130)에 대한 전류 경로인 L3 상에 제2 스위칭부(420)가 구비되어 있다. 그리고, 제어부(200)는 이러한 스위칭부(400)를 제어함으로써 각각의 전압 레귤레이터(100)를 활성화시키거나 비활성화시킬 수 있다.
예를 들어, 제어부(200)는 비활성화 상태에 있는 제2 전압 레귤레이터(120)를 활성화시킬 필요가 있다고 판단하는 경우, 제1 스위칭부(410)를 온(ON)시킬 수 있다. 이때에는, 제2 전압 레귤레이터(120)로 전류가 흐를 수 있게 되어, 제2 전압 레귤레이터(120)는 활성화 상태, 즉 사용 가능한 상태에 있게 된다. 반대로, 제어부(200)는 제2 전압 레귤레이터(120)를 비활성화시킬 필요가 있다고 판단하는 경우, 제1 스위칭부(410)를 오프(OFF)시킬 수 있다. 이때에는, 제2 전압 레귤레이터(120)로 전류가 흐를 수 없게 되어, 제2 전압 레귤레이터(120)는 비활성화 상태, 즉 사용 불가능한 상태에 있게 된다.
한편, 도 4의 실시예에서는 제1 전압 레귤레이터(110)에 대한 전류 경로인 L1 상에는 별도의 스위칭부(400)가 구비되지 않는 것으로 도시되었으나, 본 발명이 반드시 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. 즉, L1 상에도 다른 스위칭부가 구비되고, 제어부(200)는 이러한 스위칭부의 개폐를 통해 제1 전압 레귤레이터(110)의 활성화 여부를 제어할 수 있다.
상술한 레귤레이터 출력전류 제어 장치는 배터리 팩에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 레귤레이터 출력전류 제어 장치를 포함한다.
이때, 레귤레이터 출력전류 제어 장치는 배터리 팩의 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)에 전원을 공급하는 경로에 구비될 수 있다. 즉, 도 1의 실시예에서, 부하(20)는 배터리 팩의 BMS일 수 있다. 여기서, BMS란 배터리 팩의 충방전 동작을 전반적으로 제어하는 배터리 관리 장치를 의미하며, 이러한 BMS는 배터리 팩 보호 장치에 통상적으로 포함되는 구성요소이다.
또한, 하나의 배터리 팩 또는 다수의 배터리 팩에는 다수의 BMS가 포함될 수 있으며, 이때, BMS는 하나의 마스터 BMS와 다수의 슬레이브 BMS로 구분될 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 레귤레이터 출력전류 제어 장치는 마스터 BMS 또는 슬레이브 BMS의 전원 입력 경로에 구비될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 제어부(200)는 배터리 팩의 마이크로컨트롤러유닛(MCU)으로 구현될 수 있다. 배터리 팩의 MCU는, 배터리 팩에 구비된 보호 회로를 통해 배터리 셀의 과전압 및 과충전 여부 등을 모니터링하고, 이상 상태 감지시 배터리 팩의 충방전 경로를 폐쇄시키는 등의 동작을 수행하는 배터리 팩 보호 장치의 구성요소이다. 상기 제어부(200)는 이러한 배터리 팩의 MCU에 의해 구현될 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제어부(200)는 배터리 팩의 MCU와 별도로 구현될 수도 있다.
이상과 같이, 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.
한편, 본 명세서에서는, '제어부', '전류 측정부', '스위칭부' 등과 같이 '부'라는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어는 논리적인 구성 단위를 나타내는 것으로서, 반드시 물리적으로 분리될 수 구성요소를 나타내는 것이 아니라는 점은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 자명하다.
10: 전원
20: 부하
100: 전압 레귤레이터
110: 제1 전압 레귤레이터
120: 제2 전압 레귤레이터
130: 제3 전압 레귤레이터
200: 제어부
300: 전류 측정부

Claims (11)

  1. 전원과 부하 사이에서 병렬로 연결된 다수의 전압 레귤레이터; 및
    상기 부하의 요구 전류 크기에 따라 상기 다수의 전압 레귤레이터 중 적어도 하나 이상의 전압 레귤레이터에 대한 활성화 여부를 제어하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레귤레이터 출력전류 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부하에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 전류 측정부에 의해 측정된 전류의 크기에 따라 상기 부하의 요구 전류 크기를 판단하는 것을 특징으로 하는 레귤레이터 출력전류 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전류 측정부에 의해 측정된 전류의 크기가 참조값 미만에서 상기 참조값 이상으로 증가하는 경우 비활성화 상태의 전압 레귤레이터 중 적어도 하나 이상을 추가로 활성화시키는 것을 특징으로 하는 레귤레이터 출력전류 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전류 측정부에 의해 측정된 전류의 크기가 참조값 초과에서 상기 참조값 이하로 감소하는 경우 활성화 상태의 전압 레귤레이터 중 적어도 하나 이상을 비활성화시키는 것을 특징으로 하는 레귤레이터 출력전류 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전압 레귤레이터로 이네이블 신호를 전송하여 비활성화 상태의 전압 레귤레이터를 활성화시키고, 상기 전압 레귤레이터로 디세이블 신호를 전송하여 활성화 상태의 전압 레귤레이터를 비활성화시키는 것을 특징으로 하는 레귤레이터 출력전류 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전압 레귤레이터 각각의 전류 경로를 개폐하는 스위칭부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 스위칭부를 개폐함으로써 상기 전압 레귤레이터 각각의 활성화 여부를 제어하는 것을 특징으로 하는 레귤레이터 출력전류 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전압 레귤레이터 각각의 출력 전류의 크기가 동일한 것을 특징으로 하는 레귤레이터 출력전류 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전압 레귤레이터는 저전압 강하 레귤레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 레귤레이터 출력전류 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 배터리 팩의 MCU로 구현되는 것을 특징으로 하는 레귤레이터 출력전류 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 부하는 배터리 팩의 BMS를 포함하는 것을 특징으로 하는 레귤레이터 출력전류 제어 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 레귤레이터 출력전류 제어 장치를 포함하는 배터리 팩.
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