KR20140068339A - 배터리 관리 회로 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 관리 회로 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템에 관한 것이다. 상기 배터리 관리 회로는 복수의 배터리 셀에 연결되어 있고, 제1 핀의 입력을 제2 핀의 입력과 동일하게 제어하고 상기 제1 핀을 통해 입력되는 수신 전류에 따라 수신 신호의 레벨을 결정한다. 상기 배터리 관리 회로는 상기 수신 신호에 따라 생성된 게이트 신호가 게이트에 입력되는 온트랜지스터 및 오프트랜지스터를 포함하는 게이트 구동 회로를 포함한다. 상기 복수의 배터리 셀로부터 공급되는 전원 전압은 상기 제2 핀에 연결되어 있다.

Description

배터리 관리 회로 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템{BATTERY MANAGEMENT CIRCUIT AND BATTERY MANAGEMENT SYSTEM}
본 발명의 실시 예는 복수의 배터리 셀이 적층되어 형성된 배터리 스택에서 대응하는 복수의 배터리 셀을 관리하기 위한 회로 및 적어도 두 개의 배터리 관리 회로를 포함하는 배터리 관리 시스템에 관한 것이다.
복수의 배터리 셀을 직렬 연결하여 배터리 스텍을 구성하고, 배터리 스택으로부터 부하에 전력이 공급된다. 부하에 따라 복수의 배터리 셀 개수가 결정된다. 예를 들어 부하의 용량이 증가할수록 복수의 배터리 셀 개수가 증가한다.
하나의 배터리 관리 회로가 제어할 수 있는 배터리 셀 개수는 한정되어 있기 때문에, 배터리 스택에 포함된 배터리 셀 개수가 증가할수록 배터리 관리 회로의 개수가 증가한다. 복수의 배터리 관리 회로 각각은 배터리 스택 중 대응하는 복수의 배터리 셀에 연결되어 대응하는 배터리 셀들을 관리한다. 이 때 복수의 배터리 관리 회로도 서로 연결되어 스택 구조를 형성한다.
복수의 배터리 관리 회로 간에는 배터리 셀들의 상태를 나타내는 상태 정보를 송수신한다. 배터리 관리 회로에는 상태 정보를 송수신하기 위한 핀을 포함한다.
예를 들어, 스택 구조로 형성된 복수의 배터리 관리 회로에서 윗방향으로 상태 정보를 전달하기 위한 제1 핀과 아랫 방향으로 상태 정보를 전달하기 위한 제2 핀이 있다. 이 때, 제2 핀은 배터리 관리 회로의 방전 스위치의 게이트에 연결되기 위한 핀일 수 있다.
즉, 방전 스위치가 배터리 스텍의 최하단 셀의 음극과 부하 사이에 연결된 경우, 복수의 배터리 관리 회로 중 최하단의 배터리 관리 회로의 제2 핀은 방전 스위치의 게이트에 연결되어 있다. 이 제2 핀을 통해 전달되는 게이트 신호가 방전 스위치의 스위칭 동작을 제어한다.
원래 배터리 관리 회로의 제2 핀은 방전 스위치의 게이트에 연결되기 위해 설계되었으나, 스텍 구조로 연결된 복수의 배터리 관리 회로에서는 아랫 방향으로 상태 정보가 출력되는 핀으로 사용될 수 있다.
그런데, 스택 구조에서 각 배터리 관리 회로의 제2 핀과 각 배터리 관리 회로의그라운드가 전기적으로 도통되고, 다음 배터리 관리 회로로 흐르는 전류 경로가 형성된다. 그러면, 다음 배터리 관리 회로로의 상태 정보 전달에 오류가 발생한다.
본 발명의 실시 예에 따라 배터리 스텍을 구성하는 복수의 배터리 셀 중 대응하는 배터리 셀들을 관리하는 배터리 관리 회로, 및 적어도 두 개의 배터리 관리 회로를 포함하는 배터리 관리 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 한 특징에 따른 배터리 관리 회로는, 복수의 배터리 셀에 연결되어 있다. 상기 배터리 관리 회로는, 제1 핀의 입력을 제2 핀의 입력과 동일하게 제어하고 상기 제1 핀을 통해 입력되는 수신 전류에 따라 수신 신호의 레벨을 결정하는 수신부, 및 상기 수신 신호에 따라 생성된 게이트 신호가 게이트에 입력되는 온트랜지스터 및 오프트랜지스터를 포함하는 게이트 구동 회로를 포함한다. 상기 복수의 배터리 셀로부터 공급되는 전원 전압은 상기 제2 핀에 연결되어 있다.
상기 게이트 구동 회로는, 상기 온트랜지스터의 일단에 연결된 제1 전류 미러 회로를 더 포함하고, 상기 제1 전류 미러 회로는, 구동 전류를 공급하는 제1 전류원, 상기 제1 전류원에 연결되어 있는 일단, 제1 바이어스 전압에 연결되어 있는 타단, 및 상기 타단에 연결되어 있는 제어단을 포함하는 제1 트랜지스터, 및 상기 온트랜지스터의 일단에 연결되어 있는 일단, 상기 제1 트랜지스터의 제어단에 연결되어 있는 제어단, 상기 제1 바이어스 전압에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제2 트랜지스터를 포함한다.
상기 오프트랜지스터는 그라운드에 연결되어 있는 일단, 및 상기 온트랜지스터의 타단에 연결되어 있는 타단을 포함한다.
상기 게이트 구동 회로는, 상기 배터리 관리 회로의 제3 핀에 연결되어 캐소드 및 제1 그라운드에 연결되어 있는 애노드를 포함하는 제1 다이오드, 및 상기 제3 핀에 연결되어 있는 애노드 및 상기 전원 전압에 연결되어 있는 캐소드를 포함하는 제2 다이오드를 더 포함한다.
상기 온트랜지스터의 타단과 상기 오프트랜지스터의 타단은 제3 핀에 연결되어 있고, 상기 제3 핀은 상기 배터리 관리 회로에 인접한 다른 배터리 관리 회로에 저항을 통해 연결되거나 또는 상기 복수의 배터리 셀의 방전을 제어하는 방전 스위치에 연결되어 있다.
상기 수신부는, 상기 제1 핀 및 상기 제2 핀에 연결되어 있는 제1 입력단 및 제2 입력단을 포함하고, 상기 제1 입력단의 입력을 상기 제2 입력단의 입력과 동일하게 제어하는 선형 레귤레이터, 및 상기 선형 레귤레이터를 통해 전달되는 상기 수신 전류와 소정의 기준 전류를 비교한 결과에 따라 감지 전압을 생성하는 제2 전류 미러 회로를 포함한다.
상기 선형 레귤레이터는, 상기 제1 입력단 및 상기 제2 입력단을 포함하고, 상기 제2 입력단의 입력과 상기 제1 입력단의 입력 간의 차를 증폭하여 출력하는 오차 증폭기, 및 상기 오차증폭기의 출력이 연결되어 있는 제어단, 상기 제1 핀에 연결되어 있는 일단, 및 상기 제2 전류 미러 회로에 연결되어 있는 제3 트랜지스터를 포함한다. 상기 수신 전류는 상기 제3 트랜지스터를 통해 흐른다.
상기 제2 전류 미러 회로는, 제2 바이어스 전압을 이용하여 상기 기준 전류를 공급하는 제2 전류원, 상기 제2 전류원에 연결되어 있는 일단 및 그라운드에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제4 트랜지스터, 및 상기 수신 전류가 공급되는 일단, 상기 제4 트랜지스터의 제어단에 연결되어 있는 제어단, 및 상기 그라운드에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제5 트랜지스터를 포함한다. 상기 제5 트랜지스터의 일단과 제어단은 연결되어 있다.
상기 수신부는, 상기 제4 트랜지스터의 일단의 감지 전압과 소정의 기준 전압을 비교한 결과에 따라 상기 수신 신호를 생성하는 비교기를 더 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 배터리 관리 시스템은, 복수의 제1 배터리 셀에 연결되어 있는 제1 배터리 관리 회로, 및 상기 복수의 제1 배터리 셀에 인접한 복수의 제2 배터리 셀에 연결되어 있는 제2 배터리 관리 회로를 포함한다.
상기 제1 배터리 관리 회로는, 제1 핀의 입력을 제2 핀의 입력과 동일하게 제어하고 상기 제1 핀을 통해 입력되는 수신 전류가 흐르는 선형 레귤레이터, 및 제1 게이트 신호가 게이트에 입력되는 제1 온트랜지스터 및 제1 오프트랜지스터를 포함하는 제1 게이트 구동 회로를 포함하고, 상기 제1 배터리 관리 회로는 상기 수신 전류에 따라 상기 제1 게이트 신호를 결정하고, 상기 복수의 제1 배터리 셀로부터 공급되는 제1 전원 전압은 상기 제2 핀에 연결되어 있다.
상기 제2 배터리 관리 회로는, 제2 게이트 신호가 게이트에 입력되는 제2 온트랜지스터 및 제2 오프트랜지스터를 포함하는 제2 게이트 구동 회로를 포함하고, 상기 제2 온트랜지스터가 턴 온 될 때 제2 구동 전류가 상기 제1 배터리 관리 회로로 공급되고, 상기 제2 오프트랜지스가 턴 온 될 때, 상기 제2 배터리 관리 회로의 제2 그라운드가 상기 제1 배터리 관리 회로에 연결된다.
상기 제2 그라운드는 상기 복수의 제1 배터리 셀과 상기 복수의 제2 배터리 셀이 만나는 접점에 연결되어 있다.
상기 제2 게이트 구동 회로는, 상기 제2 온트랜지스터의 일단에 연결된 제3 전류 미러 회로를 더 포함하고, 상기 제3 전류 미러 회로는, 상기 제2 구동 전류를 공급하는 제3 전류원, 상기 제3 전류원에 연결되어 있는 일단, 제3 바이어스 전압에 연결되어 있는 타단, 및 상기 타단에 연결되어 있는 제어단을 포함하는 제6 트랜지스터, 및 상기 제2 온트랜지스터의 일단에 연결되어 있는 일단, 상기 제6 트랜지스터의 제어단에 연결되어 있는 제어단, 상기 제3 바이어스 전압에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제7 트랜지스터를 포함한다.
상기 제2 게이트 구동 회로는, 상기 제1 핀에 저항을 통해 연결되어 있는 제4 핀, 상기 제4 핀에 연결되어 있는 캐소드 및 제2 그라운드에 연결되어 있는 애노드를 포함하는 제3 다이오드, 및 상기 제4 핀에 연결되어 있는 애노드 및 제2 전원 전압에 연결되어 있는 캐소드를 포함하는 제4 다이오드를 더 포함한다. 상기 제2 전원 전압은 상기 복수의 제2 배터리 셀로부터 공급되는 전압이다.
상기 제1 게이트 구동 회로는, 상기 제1 온트랜지스터의 일단에 연결된 제1 전류 미러 회로를 더 포함하고, 상기 제1 전류 미러 회로는, 제1 구동 전류를 공급하는 제1 전류원, 상기 제1 전류원에 연결되어 있는 일단, 제1 바이어스 전압에 연결되어 있는 타단, 및 상기 타단에 연결되어 있는 제어단을 포함하는 제1 트랜지스터, 및 상기 제1 온트랜지스터의 일단에 연결되어 있는 일단, 상기 제1 트랜지스터의 제어단에 연결되어 있는 제어단, 상기 제1 바이어스 전압에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제2 트랜지스터를 포함한다.
상기 제1 게이트 구동 회로는, 상기 제1 배터리 관리 회로의 제3 핀에 연결되어 캐소드 및 제1 그라운드에 연결되어 있는 애노드를 포함하는 제1 다이오드, 및 상기 제3 핀에 연결되어 있는 애노드 및 상기 제1 전원 전압에 연결되어 있는 캐소드를 포함하는 제2 다이오드를 더 포함한다.
상기 제1 온트랜지스터의 타단과 상기 제1 오프트랜지스터의 타단은 제3 핀에 연결되어 있고, 상기 제3 핀은 상기 배터리 관리 시스템에 포함된 다른 배터리 관리 회로에 저항을 통해 연결되거나, 상기 복수의 제1 및 제2 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩의 방전을 제어하는 방전 스위치에 연결된다.
상기 제1 배터리 관리 회로는, 상기 선형 레귤레이터를 통해 전달되는 상기 수신 전류와 소정의 기준 전류를 비교한 결과에 따라 감지 전압을 생성하는 제2 전류 미러 회로를 포함하고, 상기 수신 전류는 상기 제2 배터리 관리 회로로부터 공급되는 제2 구동 전류에 따른다.
상기 선형 레귤레이터는, 상기 제1 입력단 및 상기 제2 입력단을 포함하고, 상기 제2 입력단의 입력과 상기 제1 입력단의 입력 간의 차를 증폭하여 출력하는 오차 증폭기, 및 상기 오차증폭기의 출력이 연결되어 있는 제어단, 상기 제1 핀에 연결되어 있는 일단, 및 상기 제2 전류 미러 회로에 연결되어 있는 제3 트랜지스터를 포함하고, 상기 수신 전류는 상기 제3 트랜지스터를 통해 흐른다.
상기 제2 전류 미러 회로는, 제2 바이어스 전압을 이용하여 상기 기준 전류를 공급하는 제2 전류원, 상기 제2 전류원에 연결되어 있는 일단 및 제1 그라운드에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제4 트랜지스터, 및 상기 수신 전류가 공급되는 일단, 상기 제4 트랜지스터의 제어단에 연결되어 있는 제어단, 및 상기 제1 그라운드에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제5 트랜지스터를 포함한다. 상기 제5 트랜지스터의 일단과 제어단은 연결되어 있다.
본 발명의 실시 예에 따라 배터리 스텍을 구성하는 복수의 배터리 셀 중 대응하는 배터리 셀들을 관리하는 배터리 관리 회로, 및 적어도 두 개의 배터리 관리 회로를 포함하는 배터리 관리 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 게이트 구동과 정보 전달을 위해 하나의 핀만을 사용하므로, 배터리 관리 회로의 핀 수를 감소시킬 수 있다.
게이트 구동용(또는 정보 전달용) 핀에 정전기 방전용 다이오드를 구비할 수 있어 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 회로로 구성된 배터리 관리 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 회로 중 인전합 두 배터리 관리 회로의 게이트 구동회로 및 수신부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 관리 회로의 수신부 및 게이트 구동 회로를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 회로 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템에 관해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 회로로 구성된 배터리 관리 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 관리 회로는 집적 회로(intergrated circuit)로 구현되고, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 회로는 복수의 배터리 셀에 연결되어 있다.
도 1에서는 20개의 배터리 셀들이 직렬 연결되어 있는 배터리 팩(500)이 4 개의 배터리 관리 회로(100_1~100_4)에 의해 관리되는 것으로 설명한다. 배터리 팩(500)을 구성하는 복수의 배터리 셀의 개수(예를 들어 20개) 및 하나의 배터리 관리 회로에 연결되는 복수의 배터리 셀의 개수(예를 들어 5개)는 일 예에 지나지 않는다. 본 발명의 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
배터리 팩(500)의 양단에는 배터리 팩 충전기(300) 및 배터리 팩 부하(400)가 연결되어 있다. 배터리 팩 충전기(300)는 배터리 팩(500)을 충전하기 위한 충전 전류를 공급한다. 배터리 팩 부하(400)는 배터리 팩(500)으로부터 공급되는 전력에 의해 동작한다.
배터리 팩 충전기(300)의 일단 및 배터리 팩 부하(400)의 일단은 배터리 팩(500)의 양극(+)에 연결되어 있다. 배터리 팩 충전기(300)의 타단 및 배터리 팩 부하(400)의 타단은 서로 연결되어 있다.
방전 스위치(200)는 배터리 팩(500)의 음극(-)과 배터리 팩 충전기(300)의 타단 사이에 연결되어 있다. 방전 스위치(200)가 턴 온 되어 있을 때, 배터리 팩(500)으로부터 공급되는 전류가 배터리 부하(400)로 흐른다.
방전 스위치(200)의 게이트는 배터리 관리 회로(100_4)의 하단핀(LP4)에 연결되어 있고, 하단핀(LP4)을 통해 전달되는 방전 게이트 신호(DSG)가 공급되며, 방전 스위치(200)의 소스 전극은 배터리 팩(500)의 음극(-)에 연결되어 있고, 방전 스위치(200)의 드레인 전극은 배터리 팩 부하(400)의 타단에 연결되어 있다.
도 1에서 배터리 관리 회로(100_1~100_4) 각각은 인접한 배터리 관리 회로에 상태 정보를 송수신 한다. 상태 정보는 정상 상태 또는 비정상 상태를 나타내는 정보이다. 도 1에 도시된 수신부(120_1~120_4)는 인접한 상위 배터리 관리 회로로부터 전달되는 상태 정보를 받는 수단이고, 게이트 구동회로(130_1~130_4)는 인접한 하위 배터리 관리 회로로 상태 정보를 보내는 수단이다.
그러나 본 발명의 실시 예는 도 1에 도시된 내용에 한정되지 않고, 인접한 상위 배터리 관리 회로로 상태 정보를 보내는 수단 및 인접한 하위 배터리 관리 회로로부터 전달되는 상태 정보를 받는 수단을 더 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 실시 예에 따른 선형 레귤레이터(linear regulator)의 설명을 위해서 수신부(120_1~120_4) 및 게이트 구동회로(130_1~130_4)만이 도 1에 도시되어 있을 뿐이다. 아울러, 상위 및 하위는 도 1에 도시된 위치만을 고려하여 구분된다.
배터리 관리 회로(100_1)는 복수의 배터리 셀(CELL1-CELL5) 각각의 전압을 측정하고, 측정된 복수의 배터리 셀(CELL1-CELL5)들의 전압들이 소정 범위에 속하는 것을 정상 상태라고 판단한다.
배터리 관리 회로(100_2)는 복수의 배터리 셀(CELL6-CELL10) 각각의 전압을 측정하고, 측정된 복수의 배터리 셀(CELL6-CELL10)들의 전압들이 소정 범위에 속하는 것을 정상 상태라고 판단한다.
배터리 관리 회로(100_3)는 복수의 배터리 셀(CELL11-CELL15) 각각의 전압을 측정하고, 측정된 복수의 배터리 셀(CELL11-CELL15)들의 전압들이 소정 범위에 속하는 것을 정상 상태라고 판단한다.
배터리 관리 회로(100_4)는 복수의 배터리 셀(CELL16-CELL20) 각각의 전압을 측정하고, 측정된 복수의 배터리 셀(CELL16-CELL20)들의 전압들이 소정 범위에 속하는 것을 정상 상태라고 판단한다.
배터리 관리 회로(100_1)는 인접한 배터리 관리 회로(100_2)에 상태 정보를 송신한다. 배터리 관리 회로(100_1)는 최상위에 위치하므로, 인접한 상위의 배터리 관리 회로로부터 수신되는 상태 정보는 없다. 배터리 관리 회로(100_4)는 인접한 배터리 관리 회로(100_3)로부터 상태 정보를 수신한다. 배터리 관리 회로(100_4)는 최하단에 위치하므로, 하위의 배터리 관리 회로로 송신하는 상태 정보는 없다. 단, 앞서 언급한 바와 같이, 배터리 관리 회로(100_4)는 방전 스위치(200)의 스위칭 동작을 제어하는 방전 게이트 신호()를 출력한다.
배터리 관리 회로(100_2)는 인접한 배터리 관리 회로(100_1) 및 배터리 관리 회로(100_3)와 상태 정보를 송수신한다. 배터리 관리 회로(100_3)는 인접한 배터리 관리 회로(100_2) 및 배터리 관리 회로(100_4)와 상태 정보를 송수신한다.
배터리 관리 회로(100_1~100_4) 각각은 전원핀, 그라운드핀, 상단핀 및 하단핀을 포함한다. 배터리 관리 회로(100_1~100_4) 각각의 동일 기능 핀들을 구분하기 위해 핀을 나타내는 도면 부호와 숫자를 함께 기재한다.
전원핀(P1-P4)에는 배터리 관리 회로(100_1~100_4)의 동작에 필요한 전원 전압들(VCC1-VCC4)이 공급된다. 예를 들어, 커패시터(C1)는 배터리 셀(CELL1)의 양극에 다이오드(D1)을 통해 연결되어 있고, 배터리 셀로부터 공급되는 전압에 의해 커패시터(C1)이 충전되어 전원 전압(VCC1)이 생성된다. 동일한 방식으로 커패시터(C2), 커패시터(C3), 및 커패시터(C4)에는 전원 전압(VCC2), 전원 전압(VCC3), 및 전원 전압(VCC3)이 충전되어 있다.
전원핀(P1-P4)은 배터리 관리 회로(100_1~100_4) 각각에 연결된 복수의 배터리 셀 중 가장 높은 전위의 배터리 셀의 양극과 대응하는 커패시터(C1-C4 중 어느 하나)에 연결된다. 배터리 관리 회로(100_1~100_4) 각각의 전원핀을 P1, P2, P3, 및 P4로 표시한다.
그라운드핀(G1-G4)을 통해 배터리 관리 회로(100_1~100_4)에 기준 전압이 공급된다. 배터리 관리 회로(100_1~100_4) 각각의 그라운드핀을 G1, G2, G3, 및 G4로 표시한다. 예를 들어, 그라운드핀(G1-G4)은 배터리 관리 회로(100_1~100_4) 각각에 연결된 복수의 배터리 셀 중 가장 낮은 전위의 배터리 셀의 음극에 연결된다. 그라운드핀(G1)은 배터리 셀(CELL5)의 음극에 연결되어 있고, 배터리 셀(CELL5)의 음극의 전압이 배터리 관리 회로(100_1)의 그라운드(GND1)의 전압이 된다.
마찬가지로, 그라운드핀(G2)은 배터리 셀(CELL10)의 음극에 연결되어 있고, 그라운드핀(G3)는 배터리 셀(CELL15)의 음극에 연결되어 있으며, 그라운드핀(G4)는 배터리 셀(CELL20)의 음극에 연결되어 있다. 배터리 관리 회로(100_2~100_4) 각각의 그라운드(GND2, GND3, GND4)의 전압은 배터리 셀(CELL10, CELL15, CELL15)의 음극 전압이다.
배터리 관리 회로(100_1~100_3)는 해당 배터리 관리 회로의 상태 정보를 하단핀(LP1-LP3)을 통해 아랫 방향으로 인접한 배터리 관리 회로(100_2~100_4)의 상단핀(UP2-UP4)으로 전송한다.
배터리 관리 회로(100_1)에 윗방향으로 인접한 배터리 관리 회로가 없으므로, 배터리 관리 회로(100_1)의 상단핀(UP1)은 플로팅 상태이다. 배터리 관리 회로(100_4)의 아랫 방향으로 인접한 배터리 관리 회로가 없으나, 배터리 관리 회로(100_4)의 하단핀(LP4)은 방전 스위치(200)의 게이트 전극에 연결되어 있다. 하단핀(LP4)을 통해 방전 게이트 신호(DSG)가 방전 스위치(200)의 게이트 전극에 공급된다.
인접한 두 배터리 관리 회로 각각의 상단핀 및 하단핀 사이에는 저항이 존재한다. 예를 들어, 배터리 관리 회로(100_1)의 하단핀(LP1)과 배터리 관리 회로(100_2)의 상단핀(UP2) 사이에는 저항(R1)이 존재하고, 배터리 관리 회로(100_2)의 하단핀(LP2)과 배터리 관리 회로(100_3)의 상단핀(UP3) 사이에는 저항(R2)이 존재하며, 배터리 관리 회로(100_3)의 하단핀(LP3)과 배터리 관리 회로(100_4)의 상단핀(UP4) 사이에는 저항(R3)이 존재한다.
배터리 관리 회로(100_1~100_4) 각각은 제어부, 수신부, 및 게이트 구동회로를 포함한다.
제어부(110_1~110_4)는 해당하는 배터리 셀들의 전압을 측정한 결과에 따라 상태를 결정한다. 즉, 제어부(110_1~110_4)에 의해 해당하는 배터리 관리 회로(100_1~100_4)의 상태 정보가 결정된다.
제어부(110_1~110_4)는 수신부(120_1~120_4)를 통해 수신한 인전합 배터리 관리 회로의 상태 정보 및 해당하는 배터리 관리 회로의 상태 정보에 따라 게이트 신호를 생성한다. 수신부(120_1~120_4) 각각은 대응하는 상단핀(UP1-UP4)으로부터 입력되는 입력 전압(VIN1-VIN4)에 따라 상태 정보에 대응하는 수신 신호(RS1-RS4)를 생성한다.
제어부(110_1~110_4) 각각은 대응하는 배터리 셀들의 전압을 측정한 결과 및 대응하는 수신 신호에 따라 해당 배터리 관리 회로의 상태 정보를 결정하고, 그에 따르는 게이트 신호를 생성한다.
배터리 관리 회로(100_1-100_4) 각각의 동일 기능 구성들을 구분하기 위해 해당 구성을 나타내는 도면 부호와 함께 숫자를 기재한다.
즉, 배터리 관리 회로(100_1)는 제어부(110_1), 수신부(120_1), 및 게이트 구동회로(130_1)를 포함한다. 배터리 관리 회로(100_1)의 윗 방향으로 인접한 배터리 관리 회로가 존재하지 않으나, 배터리 관리 회로(100_1)는 수신부(120_1)를 포함할 수 있다. 그러나 본 발명의 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니며 수신부(120_1))를 포함하지 않을 수도 있다.
배터리 관리 회로(100_2)는 제어부(110_2), 수신부(120_2), 및 게이트 구동회로(130_2)를 포함한다. 배터리 관리 회로(100_3)는 제어부(110_3), 수신부(120_3), 및 게이트 구동회로(130_3)를 포함한다.
배터리 관리 회로(100_4)는 제어부(110_4), 수신부(120_4), 및 게이트 구동회로(130_4)를 포함한다. 배터리 관리 회로(100_4)의 아랫 방향으로 인접한 배터리 관리 회로가 존재하지 않으나, 배터리 관리 회로(100_4)는 게이트 구동회로(130_4)를 포함할 수 있다. 게이트 구동회로(130_4)의 출력이 방전 게이트 신호(DSG)의 역할을 수행한다.
배터리 관리 회로(100_1)에서, 제어부(110_1)는 수신부(120_1)로부터 수신 신호(RS1)를 입력받고, 게이트 구동회로(130_1)에 게이트 신호(GS1)를 공급한다. 배터리 관리 회로(100_1)의 윗 방향으로 인접한 배터리 관리 회로가 존재하지 않으므로, 수신 신호(RS1)는 항상 정상 상태를 나타내는 신호일 수 있다. 예를 들어, 정상 상태를 나타내는 신호는 하이 레벨일 수 있다.
배터리 관리 회로(100_2)에서, 제어부(110_2)는 수신부(120_2)로부터 수신 신호(RS2)를 입력받고, 게이트 구동회로(130_2)에 게이트 신호(GS2)를 공급한다. 배터리 관리 회로(100_3)에서, 수신부(120_3)로부터 수신 신호(RS3)를 입력받고, 게이트 구동회로(130_3)에 게이트 신호(GS3)를 공급한다.
배터리 관리 회로(100_4)에서, 수신부(120_4)로부터 수신 신호(RS4)를 입력받고, 게이트 구동회로(130_4)에 게이트 신호(GS4)를 공급한다. 게이트 구동회로(130_4)는 게이트 신호(GS4)에 따라 방전 게이트 신호(DSG)를 생성한다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 게이트 구동회로 및 수신부를 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 회로 중 인전합 두 배터리 관리 회로의 게이트 구동회로 및 수신부를 나타낸 도면이다.
도 2에서는 배터리 관리 회로(100_3)의 게이트 구동회로(130_3), 배터리 관리 회로(100_4)의 수신부(120_4), 및 게이트 구동회로(130_4)가 도시되어 있다. 배터리 관리 회로들(100_1, 100_2, 100_3) 각각의 수신부(120_1, 120_2, 120_3)는 도 2에 도시된 수신부(120_4)와 동일한 구조로 형성될 수 있고, 게이트 구동회로(130_1, 130_2) 역시 도 2에 도시된 게이트 구동회로(130_3, 130_4)와 동일한 구조로 형성될 수 있다.
게이트 구동회로(130_3)는 전류 미러 회로(332), 온트랜지스터(M31), 및 오프트랜지스터(M32), 두 개의 다이오드(D31, D32)를 포함한다.
전류 미러 회로(332)는 BJT(Q31), BJT(Q32), 및 전류원(331)을 포함한다. BJT(Q31)의 컬렉터는 바이어스전압(VGB3)에 연결되어 있고, BJT(Q31)의 베이스 및 에미터는 서로 연결되어 있다. 전류원(331)은 배터리 관리 회로(100_3)의 그라운드(GND3)와 BJT(Q31)의 에미터 사이에 연결되어 있다. BJT(Q32)의 컬렉터는 바이어스전압(VGB3)에 연결되어 있고, BJT(Q32)의 베이스는 BJT(Q31)의 베이스에 연결되어 있으며, BJT(Q32)의 에미터는 온트랜지스터(M31)의 드레인에 연결되어 있다.
온트랜지스터(M31)의 게이트는 게이트 신호(GS3)에 연결되어 있고, 온트랜지스터(M31)의 소스는 하단핀(LP3)에 연결되어 있다. 오프트랜지스터(M32)의 게이트는 게이트 신호(GS3)에 연결되어 있고, 오프트랜지스터(M32)의 소스는 하단핀(LP3)에 연결되어 있으며, 오프트랜지스터(M32)의 드레인은 그라운드(GND3)에 연결되어 있다. 오프트랜지스터(M32)의 드레인-소스 사이에 형성된 바디다이오드(BD3)는 그라운드(GND3)와 하단핀(LP3) 사이에 연결되어 있다.
온트랜지스터(M31)는 N 채널 트랜지스터이고, 오프트랜지스터(M32)는 P 채널 트랜지스터이다. 게이트 신호(GS3)가 하이 레벨일 때 온트랜지스터(M31)이 턴 온 되고, 오프트랜지스터(M32)는 턴 오프 된다. 게이트 신호(GS3)가 로우 레벨일 때 온트랜지스터(M31)가 턴 오프 되고, 오프트랜지스터(M32)가 턴 온 된다.
다이오드(D31)의 캐소드는 하단핀(LP3)에 연결되어 있고, 다이오드(D31)의 애노드는 그라운드(GND3)에 연결되어 있다. 다이오드(D32)의 캐소드는 배터리 관리 회로(100_3)의 전원전압(VCC3)에 연결되어 있고, 다이오드(D32)의 애노드는 하단핀(LP3)에 연결되어 있다. 다이오드(D31) 및 다이오드(D32)는 배터리 관리 회로(100_3)의 정전기 방전 다이오드이다. 예를 들어, 하단핀(LP3)에서 발생하는 정전기에 의한 써지(surge) 전류가 다이오드(D31) 또는 다이오드(D32)를 통해 방전된다.
온트랜지스터(M31)가 온상태(오프트랜지스터(M32)는 오프상태)일 때, 전류 미러 회로(332)는 구동 전류(IDR3)를 복사한 전류를 출력하고, 하단핀(LP3)를 통해 배터리 관리 회로(100_4)로 흐른다. 그러면, 상단핀(UP4)과 하단핀(LP3) 사이의 저항(R3)에서 전압 강하가 발생한다. 구동 전류(IDR3)와 저항(R3)를 곱한 전압만큼 전압 강하가 발생한다.
오프트랜지스터(M32)가 온상태(온트랜지스터(M31)는 오프상태)일 때, 전류 미러 회로(332)는 동작하지 않는다. 하단핀(LP3)은 오프트랜지스터(M32)를 통해 그라운드(GND3)에 연결된다.
수신부(120_4)는 상단핀(UP4)을 통해 입력되는 입력 전압(VIN4)을 전원 전압(VCC4)과 동일하게 제어하고 상단핀(UP4)을 통해 입력되는 수신 전류(Ire)에 따라 수신 신호(RS4)의 레벨을 결정한다. 수신부(120_4)는 선형 레귤레이터(240), 전류 미러 회로(242), 및 비교기(244)를 포함한다.
선형 레귤레이터(240)는 상단핀(UP4) 및 전원핀(P4)에 연결되어 있고, 배터리 관리 회로(100_4)의 상단핀(UP4)을 통해 입력되는 입력 전압(VIN4)을 전원 전압(VCC4)으로 제어한다. 전원 전압(VCC4)은 그라운드(GND3) 전압과 동일하므로, 하단핀(UP3)이 그라운드(GND3)에 연결되면 저항(R3)의 양단 전압이 동일하여 전류가 흐르지 않는다.
선형 레귤레이터(240)는 오차증폭기(241) 및 BJT(Q43)를 포함한다. 오차증폭기(241)는 반전 단자(-)의 입력과 비반전 단자(+)의 입력 간의 차에 따른 출력을 생성하고, 오차증폭기(241)의 출력은 BJT(Q43)의 베이스에 연결된다. 그러면, 반전 단자(-)의 입력과 비반전 단자(+)의 입력이 동일하게 제어된다.
예를 들어, 비반전 단자(+)의 입력에 비해 반전 단자(-)의 입력이 증가하면 오차증폭기(241)의 출력이 감소하고, BJT(Q43)는 pnp 타입이므로 BJT(Q43)의 저항이 감소한다. 그러면 BJT(Q43)의 컬렉터 전류가 증가하고, 반전 단자(-)의 전압이 감소되어 비반전 단자(+)의 전압과 같도록 제어된다.
반대로 비반전 단자(+)의 입력에 비해 반전 단자(-)의 입력이 감소하면 오차증폭기(241)의 출력이 증가하고, BJT(Q43)의 저항이 증가한다. 그러면 BJT(Q43)의 컬렉터 전류가 감소하고, 반전 단자(-)의 전압이 증가되어 비반전 단자(+)의 전압과 같도록 제어된다.
이와 같은 방식에 따라 반전 단자(-)의 입력은 비반전 단자(+)의 입력과 동일하게 제어된다.
BJT(Q43)의 컬렉터는 상단핀(UP4)과 오차증폭기(241)의 반전 단자(-)에 연결되어 있고, BJT(Q43)의 에미터는 전류 미러 회로(242)에 연결되어 있다. BJT(Q43)에 흐르는 전류는 전류 미러 회로(242)에 전달된다.
전류 미러 회로(242)는 선형 레귤레이터(240)를 통해 전달되는 수신 전류(Ire)와 기준 전류(IR)를 비교하여 상단으로부터 수신한 상태 정보를 감지한다. 전류 미러 회로(242)는 전류원(243), BJT(Q44), 및 BJT(Q45)를 포함한다.
BJT(Q45)의 컬렉터는 BJT(Q43)의 에미터에 연결되어 있고, BJT(Q45)의 에미터는 배터리 관리 회로(100_4)의 그라운드(GND4)에 연결되어 있으며, BJT(Q45)의 베이스는 컬렉터와 서로 연결되어 있다. BJT(Q44)의 베이스는 BJT(Q45)의 베이스에 연결되어 있고, BJT(Q45)의 컬렉터는 전류원(243)에 연결되어 있으며, BJT(Q45)의 에미터는 그라운드(GND4)에 연결되어 있다.
전류원(243)은 바이어스 전압(VB)을 통해 기준 전류(IR)를 생성한다. BJT(Q44)와 전류원(243)이 연결되어 있는 컬렉터는 비교기(244)의 반전 단자(-)에 연결되어 있고, 비교기(244)의 비반전 단자(+)는 기준 전압(VR)에 연결되어 있다. 비교기(244)는 비반전 단자(+)의 입력이 반전 단자(-)의 입력 이상일 때 하이 레벨의 수신 신호(RS4)를 생성한다. 비교기(244) 비반전 단자(+)의 입력이 반전 단자(-)보다 작을 때 로우 레벨의 수신 신호(RS4)를 생성한다.
게이트 구동회로(130_3)의 트랜지스터(M31)가 턴 온 되어 구동 전류(IDR3)가 흐를 때, 수신 전류(Ire)는 구동 전류(IDR3)이다. 구동 전류(IDR3)는 기준 전류(IR)에 비해 매우 높은 전류이므로, BJT(Q44)의 컬렉터 전압은 그라운드(GND4) 전압이 된다.
그라운드(GND4) 전압은 기준 전압(VR) 보다 작으므로, 트랜지스터(M31)이 온 일 때(즉, 정상 상태에 따라 게이트 신호 GS3가 하이 레벨일 때), 수신 신호(RS4)는 하이 레벨이 된다.
게이트 구동회로(130_3)의 트랜지스터(M32)가 턴 온 되어 구동 전류(IDR3)가 흐르지 않을 때, 수신 전류(Ire)는 발생하지 않는다. 그러면, BJT(Q44)의 컬렉터 전압은 전류원(243)의 바이어스 전압(VB)이 된다.
바이어스 전압(VB)은 기준 전압(VR)보다 크므로, 트랜지스터(M32)가 온 일 때(즉, 비정상 상태에 따라 게이트 신호 GS3가 로우 레벨일 때), 수신 신호(RS4)는 로우 레벨이 된다.
BJT(Q44)의 컬렉터 전압은 상단으로부터 수신한 상태 정보를 나타내는 감지 전압이다. 전류 미러 회로(242)는 수신 전류(Ire)와 기준 전류(Ire)를 비교한 결과에 따라 감지 전압을 생성하고, 이 감지 전압은 상단으로부터 수신한 상태 정보에 따른다.
제어부(110_4)는 하이 레벨의 수신 신호(RS4)에 따라 하이 레벨의 게이트 신호(GS4)를 생성하여 게이트 구동회로(130_4)로 전달하고, 로우 레벨의 수신 신호(RS4)에 따라 로우 레벨의 게이트 신호(SG4)를 생성하여 게이트 구동회로(130_4로 전달한다.
게이트 구동회로(130_4)는 전류 미러 회로(342), 온트랜지스터(M41), 및 오프트랜지스터(M42), 두 개의 다이오드(D41, D42)를 포함한다.
전류 미러 회로(342)는 BJT(Q41), BJT(Q42), 및 전류원(341)을 포함한다. BJT(Q41)의 컬렉터는 바이어스전압(VGB4)에 연결되어 있고, BJT(Q41)의 베이스 및 에미터는 서로 연결되어 있다. 전류원(341)은 배터리 관리 회로(100_4)의 그라운드(GND4)와 BJT(Q41)의 에미터 사이에 연결되어 있다. BJT(Q42)의 컬렉터는 바이어스전압(VGB4)에 연결되어 있고, BJT(Q42)의 베이스는 BJT(Q41)의 베이스에 연결되어 있으며, BJT(Q42)의 에미터는 온트랜지스터(M41)의 드레인에 연결되어 있다.
온트랜지스터(M41)의 게이트는 게이트 신호(GS4)에 연결되어 있고, 온트랜지스터(M41)의 소스는 하단핀(LP4)에 연결되어 있다. 오프트랜지스터(M42)의 게이트는 게이트 신호(GS4)에 연결되어 있고, 오프트랜지스터(M42)의 소스는 하단핀(LP4)에 연결되어 있으며, 오프트랜지스터(M42)의 드레인은 그라운드(GND4)에 연결되어 있다. 오프트랜지스터(M42)의 드레인-소스 사이에 형성된 바디다이오드(BD4)는 그라운드(GND4)와 하단핀(LP4) 사이에 연결되어 있다.
온트랜지스터(M41)는 N 채널 트랜지스터이고, 오프트랜지스터(M42)는 P 채널 트랜지스터이다. 게이트 신호(GS4)가 하이 레벨일 때 온트랜지스터(M41)이 턴 온 되고, 오프트랜지스터(M42)는 턴 오프 된다. 게이트 신호(GS4)가 로우 레벨일 때 온트랜지스터(M41)가 턴 오프 되고, 오프트랜지스터(M42)가 턴 온 된다.
다이오드(D41)의 캐소드는 하단핀(LP4)에 연결되어 있고, 다이오드(D41)의 애노드는 그라운드(GND4)에 연결되어 있다. 다이오드(D42)의 캐소드는 배터리 관리 회로(100_4)의 전원전압(VCC4)에 연결되어 있고, 다이오드(D32)의 애노드는 하단핀(LP3)에 연결되어 있다. 다이오드(D41) 및 다이오드(D42)는 배터리 관리 회로(100_4)의 정전기 방전 다이오드이다. 예를 들어, 하단핀(LP4)에서 발생하는 정전기에 의한 써지(surge) 전류가 다이오드(D41) 또는 다이오드(D42)를 통해 방전된다.
온트랜지스터(M41)가 온상태(오프트랜지스터(M42)는 오프상태)일 때, 전류 미러 회로(342)는 구동 전류(IDR3)를 복사한 전류를 출력하고, 하단핀(LP4)을 통해 방전 스위치(200)의 게이트로 흐른다. 그러면, 방전 스위치(200)의 게이트 전압이 상승하여 턴 온 된다.
오프트랜지스터(M42)가 온상태(온트랜지스터(M31)는 오프상태)일 때, 전류 미러 회로(342)는 동작하지 않는다. 하단핀(LP4)은 오프트랜지스터(M42)를 통해 그라운드(GND4)에 연결된다. 그러면 방전 스위치(200)의 게이트 전압은 그라운드(GND4) 전압이 되어 턴 오프 된다.
본 발명의 실시 예는 선형 레귤레이터를 포함하여 상단핀을 통해 입력되는 입력 전압을 전원 전압으로 제어한다. 그러면 비정상 상태에서 방전 스위치를 지연 없이 턴 오프 시킬 수 있다.
종래 선형 레귤레이터를 포함하지 않는 배터리 관리 회로를 스택 구조로 형성한 경우, 비정상 상태가 발생한 조건에서 인접한 두 배터리 관리 회로 간의 그라운드가 연결되어 전류 경로를 형성되는 문제점이 발생한다.
예를 들어, 도 2에서 그라운드(GND3), 온 상태인 오프 트랜지스터(M32), 저항(R3), BJT(Q4), 및 그라운드(GND4)를 포함하는 전류 경로가 형성될 수 있다. 그러면 비교기(244)의 비반전 단자(-)의 전압이 기준 전압(VR)보다 낮아 수신 신호(RS4)가 하이 레벨일 수 있다. 즉, 비정상 상태를 나타내는 상태 정보가 전달되지 않고, 수신 신호(RS4)가 하이 레벨로 유지되는 심각한 오동작이 발생할 수 있다.
그러나 본 발명의 실시 예에서는 선형 레귤레이터(120_4)가 저항(R3)과 BJT(Q4) 사이에 형성되어 저항(R3)의 양단 전압이 동일하므로, 비정상 상태가 발생한 경우 저항(R3)에 전류가 흐르지 않아 선형 레귤레이터(120_4)를 흐르는 전류가 발생하지 않는다.
그러면 수신 전류(Ire) 역시 발생하지 않아 BJT(Q44)의 컬렉터는 바이어스 전압(VB)이 되고, 비교기(244)의 비반전 단자(-)의 전압을 기준 전압(VR)보다 높은 전압이 된다. 따라서 수신 신호(RS4)는 로우 레벨이 되고, 게이트 신호(GS4)가 로우 레벨이 되어 방전 게이트 신호(DSG) 역시 로우 레벨(그라운드 GND4)이 된다.
이와 같이, 비정상 상태에 따른 상태 정보가 정확하게 최하단의 배터리 관리 회로에 전달되어 방전 스위치(200)가 턴 오프 된다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 관리 회로를 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 관리 회로의 수신부 및 게이트 구동 회로를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 배터리 관리 회로는 도 2에 도시된 실시 예에 비해 게이트 구동회로의 구성 및 그 연결 관계가 상이하다. 아울러, 도 3에서는 변경된 게이트 구동회로의 설명을 위해 배터리 관리 회로(100_3') 및 배터리 관리 회로(100_4')만을 도시하였다. 본 발명의 다른 실시 예의 수신부의 구성은 앞선 실시 예와 동일하므로 앞선 실시 예와 중복되는 설명은 생략한다.
게이트 구동회로(130_3')는 게이트 신호(GS3)에 따라 구동 전류를 하단핀(LP3)으로 공급하거나, 그라운드(GND3)를 하단핀(LP3)에 연결시킨다. 게이트 구동회로(130_3')는 저항(R31), 온트랜지스터(T31), 및 오프트랜지스터(T32)를 포함한다.
저항(R31)은 바이어스 전압(VGB3)과 온트랜지스터(T31) 사이에 연결되어 있다. 온트랜지스터(T31)의 드레인은 저항(R31)에 연결되어 있고, 온트랜지스터(T31)의 게이트는 게이트 신호(GS3)에 연결되어 있다. 오프트랜지스터(T32)의 드레인은 그라운드(GND3)에 연결되어 있고, 오프트랜지스터(T32)의 게이트는 게이트 신호(GS3)에 연결되어 있다. 온트랜지스터(T31)의 소스 및 오프트랜지스터(T32)의 소스는 서로 연결되어 있고, 그 접점은 하단핀(LP3)에 연결되어 있다.
게이트 구동회로(130_4')는 게이트 신호(GS4)에 따라 구동 전류를 하단핀(LP4)으로 공급하거나, 그라운드(GND3)를 하단핀(LP4)에 연결시킨다. 게이트 구동회로(130_4')는 저항(R41), 온트랜지스터(T41), 및 오프트랜지스터(T42)를 포함한다.
저항(R41)은 바이어스 전압(VGB4)과 온트랜지스터(T41) 사이에 연결되어 있다. 온트랜지스터(T41)의 드레인은 저항(R41)에 연결되어 있고, 온트랜지스터(T41)의 게이트는 게이트 신호(GS4)에 연결되어 있다. 오프트랜지스터(T42)의 드레인은 그라운드(GND4)에 연결되어 있고, 오프트랜지스터(T42)의 게이트는 게이트 신호(GS4)에 연결되어 있다. 온트랜지스터(T41)의 소스 및 오프트랜지스터(T42)의 소스는 서로 연결되어 있고, 그 접점은 하단핀(LP4)에 연결되어 있다.
하단핀(LP4)은 방전 스위치(200)의 게이트에 연결되어 있고, 방전 스위치(200)의 스위칭 동작을 제어하는 방전 게이트 신호(DSG)는 하단핀(LP4)를 통해 출력된다.
온트랜지스터(T31)가 온상태(오프트랜지스터(T32)는 오프상태)일 때, 바이어스 전압(VGB3)에 의해 온트랜지스터(T31)에 흐르는 구동 전류가 저항(R3)을 통해 배터리 관리 회로(100_4)로 공급된다.
구동 전류는 BJT(Q43) 및 BJT(Q45)를 통해 흐르고, 구동 전류는 기준 전류(IR) 보다 큰 전류이므로, BJT(Q44)의 컬렉터 전압은 그라운드(GND4) 전압이 된다. 따라서 비교기(244)는 하이 레벨의 수신 신호(RS4)를 생성한다. 하이 레벨의 수신 신호(RS4)에 의해 게이트 신호(GS4)는 하이 레벨이 되고, 온트랜지스터(T41)가 턴 온 된다.
온트랜지스터(T41)가 온상태(오프트랜지스터(T42)는 오프상태)일 때, 바이어스 전압(VGB4)에 의해 온트랜지스터(T41)에 흐르는 구동 전류가 하단핀(LP4)을 통해 방전 스위치(200)의 게이트에 공급되어, 게이트 전압이 상승하고, 방전 스위치(200)는 턴 온 된다.
오프트랜지스터(T32)가 온상태(온트랜지스터(T31)는 오프상태)일 때, 오프트랜지스터(M32)를 통해 하단핀(LP3)은 그라운드(GND3)에 연결된다.
선형 레귤레이터(120_4)에 의해 상단핀(UP4)의 전압은 전원 전압(VCC4)으로 제어되고, 그라운드(GND3)의 전압과 전원 전압(VCC4)의 전압은 동일하므로, 저항(R3) 양단 전압이 동일하여 저항(R3)에 전류가 흐르지 않는다.
선형 레귤레이터(120_4)에 전류가 흐르지 않으므로, 수신 전류(Ire)가 흐르지 않는다. 즉, 기준 전류(IR) 보다 수신 전류(Ire)가 작으므로, BJT(Q44)의 컬렉터 전압은 바이어스 전압(VB)이 된다. 그러면 비교기(244)는 로우 레벨의 수신 신호(RS4)를 생성한다.
로우 레벨의 수신 신호(RS4)에 의해 게이트 신호(GS4)는 로우 레벨이 되고, 오프트랜지스터(M42)가 턴 온 된다.
오프트랜지스터(M42)가 온상태(온트랜지스터(M31)는 오프상태)일 때, 하단핀(LP4)은 오프트랜지스터(M42)를 통해 그라운드(GND4)에 연결된다. 그러면 방전 스위치(200)의 게이트 전압은 그라운드(GND4) 전압이 되어 턴 오프 된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
배터리 관리 회로(100_1~100_4), 배터리 팩(500)
저항(R31-R41), 제어부(110_1~110_4)
수신부(120_1~120_4), 게이트 구동 회로(130_1~130_4)
배터리 셀(CELL1-CELL20), 방전 제어 스위치(200)
배터리 팩 충전기(300), 배터리 팩 부하(400)
전류 미러 회로(332, 242), 온트랜지스터(M31, T31)
오프트랜지스터(M32, T32), 다이오드(D31, D32)
BJT(Q31, Q32, Q41-Q45), 전류원(331, 243, 341)
선형 레귤레이터(240), 비교기(244), 오차증폭기(241)
배터리 관리 회로(100_3', 100_4')
게이트 구동회로(130_3', 130_4')

Claims (20)

  1. 복수의 배터리 셀에 연결되어 있는 배터리 관리 회로에 있어서,
    제1 핀의 입력을 제2 핀의 입력과 동일하게 제어하고 상기 제1 핀을 통해 입력되는 수신 전류에 따라 수신 신호의 레벨을 결정하는 수신부, 및
    상기 수신 신호에 따라 생성된 게이트 신호가 게이트에 입력되는 온트랜지스터 및 오프트랜지스터를 포함하는 게이트 구동 회로를 포함하고,
    상기 복수의 배터리 셀로부터 공급되는 전원 전압은 상기 제2 핀에 연결되어 있는 배터리 관리 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 구동 회로는,
    상기 온트랜지스터의 일단에 연결된 제1 전류 미러 회로를 더 포함하고,
    상기 제1 전류 미러 회로는,
    구동 전류를 공급하는 제1 전류원,
    상기 제1 전류원에 연결되어 있는 일단, 제1 바이어스 전압에 연결되어 있는 타단, 및 상기 타단에 연결되어 있는 제어단을 포함하는 제1 트랜지스터, 및
    상기 온트랜지스터의 일단에 연결되어 있는 일단, 상기 제1 트랜지스터의 제어단에 연결되어 있는 제어단, 상기 제1 바이어스 전압에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제2 트랜지스터를 포함하는 배터리 관리 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 오프트랜지스터는 그라운드에 연결되어 있는 일단, 및 상기 온트랜지스터의 타단에 연결되어 있는 타단을 포함하는 배터리 관리 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 구동 회로는,
    상기 배터리 관리 회로의 제3 핀에 연결되어 캐소드 및 제1 그라운드에 연결되어 있는 애노드를 포함하는 제1 다이오드, 및
    상기 제3 핀에 연결되어 있는 애노드 및 상기 전원 전압에 연결되어 있는 캐소드를 포함하는 제2 다이오드를 더 포함하는 배터리 관리 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 온트랜지스터의 타단과 상기 오프트랜지스터의 타단은 제3 핀에 연결되어 있고, 상기 제3 핀은 상기 배터리 관리 회로에 인접한 다른 배터리 관리 회로에 저항을 통해 연결되거나 또는 상기 복수의 배터리 셀의 방전을 제어하는 방전 스위치에 연결되어 있는 배터리 관리 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수신부는,
    상기 제1 핀 및 상기 제2 핀에 연결되어 있는 제1 입력단 및 제2 입력단을 포함하고, 상기 제1 입력단의 입력을 상기 제2 입력단의 입력과 동일하게 제어하는 선형 레귤레이터, 및
    상기 선형 레귤레이터를 통해 전달되는 상기 수신 전류와 소정의 기준 전류를 비교한 결과에 따라 감지 전압을 생성하는 제2 전류 미러 회로를 포함하는 배터리 관리 회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 선형 레귤레이터는,
    상기 제1 입력단 및 상기 제2 입력단을 포함하고, 상기 제2 입력단의 입력과 상기 제1 입력단의 입력 간의 차를 증폭하여 출력하는 오차 증폭기, 및
    상기 오차증폭기의 출력이 연결되어 있는 제어단, 상기 제1 핀에 연결되어 있는 일단, 및 상기 제2 전류 미러 회로에 연결되어 있는 제3 트랜지스터를 포함하고,
    상기 수신 전류는 상기 제3 트랜지스터를 통해 흐르는 배터리 관리 회로.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 전류 미러 회로는,
    제2 바이어스 전압을 이용하여 상기 기준 전류를 공급하는 제2 전류원,
    상기 제2 전류원에 연결되어 있는 일단 및 그라운드에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제4 트랜지스터, 및
    상기 수신 전류가 공급되는 일단, 상기 제4 트랜지스터의 제어단에 연결되어 있는 제어단, 및 상기 그라운드에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제5 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제5 트랜지스터의 일단과 제어단은 연결되어 있는 배터리 관리 회로.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수신부는,
    상기 제4 트랜지스터의 일단의 감지 전압과 소정의 기준 전압을 비교한 결과에 따라 상기 수신 신호를 생성하는 비교기를 더 포함하는 배터리 관리 회로.
  10. 복수의 제1 배터리 셀에 연결되어 있는 제1 배터리 관리 회로, 및
    상기 복수의 제1 배터리 셀에 인접한 복수의 제2 배터리 셀에 연결되어 있는 제2 배터리 관리 회로를 포함하고,
    상기 제1 배터리 관리 회로는,
    제1 핀의 입력을 제2 핀의 입력과 동일하게 제어하고 상기 제1 핀을 통해 입력되는 수신 전류가 흐르는 선형 레귤레이터, 및
    제1 게이트 신호가 게이트에 입력되는 제1 온트랜지스터 및 제1 오프트랜지스터를 포함하는 제1 게이트 구동 회로를 포함하고,
    상기 제1 배터리 관리 회로는 상기 수신 전류에 따라 상기 제1 게이트 신호를 결정하고, 상기 복수의 제1 배터리 셀로부터 공급되는 제1 전원 전압은 상기 제2 핀에 연결되어 있는 배터리 관리 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 배터리 관리 회로는,
    제2 게이트 신호가 게이트에 입력되는 제2 온트랜지스터 및 제2 오프트랜지스터를 포함하는 제2 게이트 구동 회로를 포함하고,
    상기 제2 온트랜지스터가 턴 온 될 때 제2 구동 전류가 상기 제1 배터리 관리 회로로 공급되고, 상기 제2 오프트랜지스가 턴 온 될 때, 상기 제2 배터리 관리 회로의 제2 그라운드가 상기 제1 배터리 관리 회로에 연결되는 배터리 관리 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 그라운드는 상기 복수의 제1 배터리 셀과 상기 복수의 제2 배터리 셀이 만나는 접점에 연결되어 있는 배터리 관리 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제2 게이트 구동 회로는,
    상기 제2 온트랜지스터의 일단에 연결된 제3 전류 미러 회로를 더 포함하고,
    상기 제3 전류 미러 회로는,
    상기 제2 구동 전류를 공급하는 제3 전류원,
    상기 제3 전류원에 연결되어 있는 일단, 제3 바이어스 전압에 연결되어 있는 타단, 및 상기 타단에 연결되어 있는 제어단을 포함하는 제6 트랜지스터, 및
    상기 제2 온트랜지스터의 일단에 연결되어 있는 일단, 상기 제6 트랜지스터의 제어단에 연결되어 있는 제어단, 상기 제3 바이어스 전압에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제7 트랜지스터를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 게이트 구동 회로는,
    상기 제1 핀에 저항을 통해 연결되어 있는 제4 핀,
    상기 제4 핀에 연결되어 있는 캐소드 및 제2 그라운드에 연결되어 있는 애노드를 포함하는 제3 다이오드, 및
    상기 제4 핀에 연결되어 있는 애노드 및 제2 전원 전압에 연결되어 있는 캐소드를 포함하는 제4 다이오드를 더 포함하고,
    상기 제2 전원 전압은 상기 복수의 제2 배터리 셀로부터 공급되는 전압인 배터리 관리 시스템.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1 게이트 구동 회로는,
    상기 제1 온트랜지스터의 일단에 연결된 제1 전류 미러 회로를 더 포함하고,
    상기 제1 전류 미러 회로는,
    제1 구동 전류를 공급하는 제1 전류원,
    상기 제1 전류원에 연결되어 있는 일단, 제1 바이어스 전압에 연결되어 있는 타단, 및 상기 타단에 연결되어 있는 제어단을 포함하는 제1 트랜지스터, 및
    상기 제1 온트랜지스터의 일단에 연결되어 있는 일단, 상기 제1 트랜지스터의 제어단에 연결되어 있는 제어단, 상기 제1 바이어스 전압에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제2 트랜지스터를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 제1 게이트 구동 회로는,
    상기 제1 배터리 관리 회로의 제3 핀에 연결되어 캐소드 및 제1 그라운드에 연결되어 있는 애노드를 포함하는 제1 다이오드, 및
    상기 제3 핀에 연결되어 있는 애노드 및 상기 제1 전원 전압에 연결되어 있는 캐소드를 포함하는 제2 다이오드를 더 포함하는 배터리 관리 시스템.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 제1 온트랜지스터의 타단과 상기 제1 오프트랜지스터의 타단은 제3 핀에 연결되어 있고,
    상기 제3 핀은 상기 배터리 관리 시스템에 포함된 다른 배터리 관리 회로에 저항을 통해 연결되거나, 상기 복수의 제1 및 제2 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩의 방전을 제어하는 방전 스위치에 연결되는 배터리 관리 시스템.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 제1 배터리 관리 회로는,
    상기 선형 레귤레이터를 통해 전달되는 상기 수신 전류와 소정의 기준 전류를 비교한 결과에 따라 감지 전압을 생성하는 제2 전류 미러 회로를 포함하고,
    상기 수신 전류는 상기 제2 배터리 관리 회로로부터 공급되는 제2 구동 전류에 따르는 배터리 관리 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 선형 레귤레이터는,
    상기 제1 입력단 및 상기 제2 입력단을 포함하고, 상기 제2 입력단의 입력과 상기 제1 입력단의 입력 간의 차를 증폭하여 출력하는 오차 증폭기, 및
    상기 오차증폭기의 출력이 연결되어 있는 제어단, 상기 제1 핀에 연결되어 있는 일단, 및 상기 제2 전류 미러 회로에 연결되어 있는 제3 트랜지스터를 포함하고,
    상기 수신 전류는 상기 제3 트랜지스터를 통해 흐르는 배터리 관리 시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제2 전류 미러 회로는,
    제2 바이어스 전압을 이용하여 상기 기준 전류를 공급하는 제2 전류원,
    상기 제2 전류원에 연결되어 있는 일단 및 제1 그라운드에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제4 트랜지스터, 및
    상기 수신 전류가 공급되는 일단, 상기 제4 트랜지스터의 제어단에 연결되어 있는 제어단, 및 상기 제1 그라운드에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제5 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제5 트랜지스터의 일단과 제어단은 연결되어 있는 배터리 관리 시스템.



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