KR20150122416A - 안전 플러그의 상태를 검출하는 방법 및 장치 - Google Patents

안전 플러그의 상태를 검출하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

안전 플러그의 상태를 검출하는 방법 및 장치가 제공된다. 일 실시예에 따른 안전 플러그 상태 검출 장치는 복수 개의 배터리 모듈 사이의 연결을 스위칭하는 안전 플러그 및 안전 플러그의 상태를 검출하기 위한 전압을 출력하는 전압 출력부를 포함할 수 있다. 전압 출력부는 안전 플러그와 연결된 복수 개의 분배 소자에 테스트 전압을 인가하여, 안전 플러그의 상태에 따라 서로 다른 전압값을 갖는 전압을 출력할 수 있다.

Description

안전 플러그의 상태를 검출하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING CONDITION OF SAFETY PLUG}
아래의 실시 예들은 안전 플러그의 상태를 검출하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
환경문제와 에너지 자원 문제가 중요시되는 가운데 전기 자동차 (Electric Vehicle)가 미래의 운송 수단으로 각광받고 있다. 전기 자동차는 충방전이 가능한 다수의 2차 전지(cell)가 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주동력원으로 이용하기 때문에 배기가스가 전혀 없으며 소음이 아주 작은 장점이 있다.
전기 자동차에서 배터리는 가솔린 자동차의 엔진 및 연료 탱크와 같은 역할을 하므로, 전기 자동차 사용자의 안전을 위하여, 배터리의 상태를 확인하는 것이 중요할 수 있다.
최근에는, 보다 정확하게 배터리의 상태를 검출하여 사용자의 안전을 도모하기 위한 연구가 계속되고 있다.
일 실시예에 따른 안전 플러그 상태 검출 장치는, 복수 개의 배터리 모듈 사이의 연결을 스위칭하는 안전 플러그; 및 상기 안전 플러그와 연결된 복수 개의 분배 소자에 테스트 전압을 인가하여, 상기 안전 플러그의 상태에 따라 서로 다른 전압값을 갖는 전압을 출력하는 전압 출력부를 포함할 수 있다.
상기 전압 출력부는, 상기 복수 개의 분배 소자에 상기 테스트 전압을 공급하는 테스트 전압 공급부를 포함할 수 있다.
상기 테스트 전압 공급부는, 전압 레귤레이터(voltage regulator)를 이용하여 상기 테스트 전압을 복수 개의 배터리 모듈을 제어하는 배터리 제어 장치에 입력될 수 있는 전압 범위로 조절할 수 있다.
상기 복수 개의 분배 소자는, 제1 저항, 제2 저항 및 제3 저항을 포함할 수 있다.
상기 제1 저항, 상기 제2 저항 및 상기 제3 저항은 순서대로 직렬로 연결되고, 상기 안전 플러그는 상기 제2 저항 및 상기 제3 저항 사이에 연결될 수 있다.
상기 안전 플러그가 상기 복수 개의 배터리 모듈 사이에 연결된 온(on) 상태인 경우, 상기 제2 저항 및 상기 제3 저항은 직렬로 연결되고, 상기 전압 출력부는, 상기 테스트 전압 중 상기 제2 저항 및 상기 제3 저항에 인가되는 전압을 출력할 수 있다.
상기 안전 플러그가 상기 복수 개의 배터리 모듈 사이에 연결되지 않은 오프(off) 상태인 경우, 상기 제2 저항 및 상기 제3 저항 사이의 연결이 오프(off)되고, 상기 전압 출력부는, 상기 테스트 전압을 출력할 수 있다.
상기 안전 플러그가 외부 전원과 단락된 상태인 경우, 상기 제2 저항은 상기 외부 전원에 연결되고, 상기 전압 출력부는, 상기 테스트 전압 중 상기 제2 저항의 양단에 인가되는 전압 및 상기 외부 전원으로부터 공급되는 전압을 출력할 수 있다.
상기 안전 플러그가 접지부와 단락된 상태인 경우, 상기 제2 저항은 상기 접지부와 연결되고, 상기 전압 출력부는, 상기 테스트 전압 중 상기 제2 저항에 인가되는 전압을 출력할 수 있다.
상기 전압 출력부는, 상기 제1 저항 및 상기 제2 전압 사이에서 검출되는 전압을 출력할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 제어 장치는, 복수 개의 배터리 모듈 사이의 연결을 스위칭하는 안전 플러그의 상태에 따라 서로 다른 전압값을 갖는 전압을 수신하는 전압 수신부; 및 상기 수신한 전압을 이용하여 상기 안전 플러그의 상태를 검출하는 상태 검출부를 포함할 수 있다.
상기 상태 검출부는, 미리 정해진 참조 정보와 상기 수신한 전압의 전압값을 비교하여 상기 안전 플러그의 상태를 검출하고, 상기 미리 정해진 참조 정보는, 상기 수신한 전압의 전압값과 매핑되는 상기 안전 플러그의 상태에 대한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 제어 장치는, 상기 검출된 안전 플러그의 상태에 따라 상기 복수 개의 배터리 모듈을 제어하는 배터리 모듈 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 시스템은, 복수 개의 배터리 모듈; 상기 복수 개의 배터리 모듈 사이의 연결을 스위칭하는 안전 플러그; 상기 안전 플러그와 연결된 복수 개의 분배 소자에 테스트 전압을 인가하여, 상기 안전 플러그의 상태에 따라 서로 다른 전압값을 갖는 전압을 출력하는 전압 출력부; 및 상기 전압 출력부에서 출력된 전압을 이용하여 상기 안전 플러그의 상태를 검출하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 분배 소자는 제1 저항, 제2 저항 및 제3 저항을 포함하고, 상기 제1 저항, 상기 제2 저항 및 상기 제3 저항은 순서대로 직렬로 연결되고, 상기 안전 플러그는 상기 제2 저항 및 상기 제3 저항 사이에 연결될 수 있다.
상기 전압 출력부는, 상기 제1 저항 및 상기 제2 전압 사이에서 검출되는 전압을 상기 제어부에 제공할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 검출된 안전 플러그의 상태에 따라 상기 복수 개의 배터리 모듈을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 제어 장치의 제어 방법은, 복수 개의 배터리 모듈 사이의 연결을 스위칭하는 안전 플러그의 상태에 따라 서로 다른 전압값을 갖는 전압을 수신하는 단계; 상기 수신한 전압을 이용하여 상기 안전 플러그의 상태를 검출하는 단계; 및 상기 검출된 안전 플러그의 상태에 따라 상기 복수 개의 배터리 모듈을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 안전 플러그 상태 검출 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 안전 플러그의 상태에 따른 전압 출력을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 안전 플러그의 제1 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 안전 플러그의 제2 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 안전 플러그의 제3 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 안전 플러그의 제4 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 배터리 제어 장치의 제어 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수 개의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 배터리 시스템(110)은 배터리 팩(120), 배터리 제어부(140) 및 전압 추출부(150)를 포함할 수 있다.
배터리 팩(120)은 배터리 시스템(110)이 장착된 구동 수단(예를 들어, 전기 자동차, 전기 자전거)에 전력을 공급할 수 있고, 복수 개의 배터리 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 복수 개의 배터리 모듈은 리튬 이온 배터리와 같은 2차 전지일 수 있다. 복수 개의 배터리 모듈의 용량 또는 전압은 서로 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. 배터리 시스템(110)은 에너지 저장 시스템(Energy Storage System: ESS)를 의미할 수 있다.
배터리 제어부(140)는 배터리 팩(120)의 상태를 모니터링하고, 배터리 팩(120)을 제어할 수 있다. 배터리 제어부(140)는 배터리 관리 시스템(Battery Management System: BMS)을 나타낼 수 있다. 일 실시예에서, 배터리 제어부(140)는 배터리 팩(120)에 포함된 복수 개의 배터리 모듈의 열제어를 수행할 수 있다. 또한, 배터리 제어부(140)는 복수 개의 배터리 모듈의 과충전 및 과방전을 방지하고, 복수 개의 배터리 모듈간의 충전 상태가 균등하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 복수 개의 배터리 모듈의 에너지 효율이 높아지고, 복수 개의 배터리 모듈의 수명이 연장될 수 있다.
또한, 배터리 제어부(140)는 복수 개의 배터리 모듈의 수명 정보(State of Health: SoH), 충전 정보(State of Charge: SoC), 기능 정보(State of Function: SoF) 등을 추정할 수 있다. 여기서, 수명 정보는 배터리 팩(120)의 제조시에 비하여 배터리 팩(120)의 성능이 열화된 정도를 나타내고, 충전 정보는 배터리 팩(120)에 수용된 전하량에 대한 정보를 나타내고, 기능 정보는 배터리 팩(120)의 성능이 미리 정해진 조건에 얼마나 부합되는지에 대한 정보를 나타낼 수 있다.
배터리 제어부(140)는 수명 정보, 충전 정보, 기능 정보를 전자 제어 장치(Electronic Control Unit: ECU)에 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 배터리 제어부(140)는 CAN(Controller Area Network) 통신을 이용하여 전자 제어 장치(Electronic Control Unit: ECU)와 통신을 수행할 수 있다.
배터리 팩(120)에서, 복수 개의 배터리 모듈은 서로 직렬로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리 모듈(121)과 제2 배터리 모듈(122)는 직렬로 연결되고, 제1 배터리(121)의 상단은 양극(anode)을 나타낼 수 있고, 제2 배터리(122)의 하단은 음극(cathode)을 나타낼 수 있다.
안전 플러그(130)는 복수 개의 배터리 모듈 사이에 위치하여 복수 개의 배터리 모듈 사이의 연결을 스위칭할 수 있다. 일 실시예에서, 안전 플러그(130)는 복수 개의 배터리 모듈에 이상이 발생하는 경우, 복수 개의 배터리 모듈 사이의 연결을 차단할 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리 모듈(121) 및 제2 배터리 모듈(122)에 과전류가 흐르는 경우, 안전 플러그(130)는 제1 배터리 모듈(121) 및 제2 배터리 모듈(122)의 연결을 오프(off)할 수 있다.
안전 플러그(130)의 상태는 정상 상태 또는 이상 상태를 포함할 수 있다. 정상 상태는 안전 플러그(130)가 복수 개의 배터리 모듈 사이의 연결을 스위칭할 수 있는 상태를 의미할 수 있다. 예를 들어, 정상 상태는 안전 플러그(130)가 복수 개의 배터리 모듈 사이에 연결된 온(on) 상태 또는 안전 플러그(130)가 복수 개의 배터리 모듈 사이에 연결되지 않은 오프(off) 상태를 포함할 수 있다. 이상 상태는 안전 플러그(130)의 내부적인 결함 또는 외부의 영향으로 안전 플러그(130)가 복수 개의 배터리 모듈 사이의 연결을 온(on)/오프(off)할 수 없는 상태를 의미할 수 있다. 예를 들어, 이상 상태는 안전 플러그(130)에 접지부(미도시)가 단락된 상태 또는 안전 플러그(130)에 외부 전원이 단락된 상태를 포함할 수 있다.
전압 추출부(150)는 안전 플러그(130)의 상태를 검출하기 위한 전압을 출력할 수 있다. 전압 추출부(150)는 복수 개의 분배 소자를 포함할 수 있고, 복수 개의 분배 소자는 안전 플러그(130)에 연결될 수 있다. 여기서, 분배 소자는 저항을 포함할 수 있다. 전압 추출부(150)는 복수 개의 분배 소자에 테스트 전압을 인가하여 안전 플러그의 상태에 따라 서로 다른 전압값을 갖는 전압을 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 전압 추출부(150)는 배터리 팩(120) 내에 위치할 수 있고, 배터리 제어부(140) 내에 위치할 수도 있고, 배터리 팩(120) 및 배터리 제어부(140)의 외부에 위치할 수도 있다. 전압 추출부(150)는 안전 플러그의 상태를 검출하기 위한 전압을 배터리 제어부(140)에 전송할 수 있다.
배터리 제어부(140)는 전압 수신부, 상태 검출부 및 배터리 모듈 제어부를 포함할 수 있다. 전압 수신부는 전압 추출부(150)로부터 안전 플러그(130)의 상태를 검출하기 위한 전압을 수신할 수 있다. 상태 검출부는 전압 추출부(150)로부터 수신한 전압을 이용하여 안전 플러그(130)의 상태를 검출할 수 있다. 배터리 모듈 제어부는 검출된 안전 플러그(130)의 상태에 따라 복수 개의 배터리 모듈을 제어할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 안전 플러그 상태 검출 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 안전 플러그 상태 검출 장치(210)는 전압 추출부(220) 및 안전 플러그(230)를 포함할 수 있다. 전압 추출부(220)는 테스트 전압 공급부(221) 및 전압 분배부(222)를 포함할 수 있다. 전압 추출부(220)와 안전 플러그(230)는 연결될 수 있다. 안전 플러그(230)는 배터리 팩(미도시) 내에 존재하는 복수 개의 배터리 모듈들 사이에 위치하여 복수 개의 배터리 모듈 사이의 연결을 스위칭할 수 있다. 복수 개의 배터리 모듈에 과전류 또는 과전압이 발생되는 경우, 안전 플러그(230)는 복수 개의 배터리 모듈 사이의 연결을 차단할 수 있다. 이에 따라, 안전 플러그(230)는 복수 개의 배터리 모듈이 배터리 팩(미도시)이 장착된 구동 수단에 이상 전력을 공급하는 것을 차단할 수 있다.
테스트 전압 공급부(221)는 전압 분배부(222)에 테스트 전압을 공급할 수 있다. 여기서, 테스트 전압은 안전 플러그(230)의 상태를 검출하기 위한 전압을 의미할 수 있다. 일 실시예에서, 테스트 전압 공급부(221)는 전압 레귤레이터(voltage regulator)를 포함할 수 있고, 테스트 전압 공급부(221)는 테스트 전압을 미리 정해진 전압값으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 테스트 전압 공급부(221)는 외부 전원(예를 들어, 납축전지)으로부터 테스트 전압을 출력할 수 있다. 이 때, 외부 전원이 12 V(Volt)의 직류 전원이고, 전압 분배부(222)에 5 V의 테스트 전압을 공급해야 하는 경우, 테스트 전압 공급부(221)는 전압 레귤레이터를 이용하여 외부 전원이 출력하는 12 V의 전압을 5 V로 강압할 수 있다.
전압 분배부(222)는 복수 개의 분배 소자로 구성될 수 있다. 여기서, 분배 소자는 저항을 포함할 수 있다. 전압 분배부(222)는 안전 플러그(230)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 안전 플러그(230)는 복수 개의 분배 소자 사이에 연결될 수 있다. 전압 추출부(220)는 배터리 팩(미도시) 내부에 존재하여 전압 분배부(222)를 안전 플러그(230)와 연결할 수도 있고, 배터리 팩(미도시) 외부에 존재하여 전압 분배부(222)를 안전 플러그(230)와 연결할 수도 있다. 복수 개의 분배 소자에는 테스트 전압이 공급될 수 있고, 안전 플러그(230)의 상태에 따라, 복수 개의 분배 소자 각각에는 서로 다른 전압값의 전압이 인가될 수 있다.
일 실시예에서, 전압 분배부(222)는 제1 저항, 제2 저항 및 제3 저항을 포함할 수 있다. 제1 저항, 제2 저항 및 제3 저항은 순서대로 직렬로 연결되고, 안전 플러그(230)는 제2 저항 및 제3 저항 사이에 연결될 수 있다. 테스트 전압 공급부(221)가 제1 저항, 제2 저항 및 제3 저항에 테스트 전압을 인가하는 경우, 테스트 전압은 제1 저항, 제2 저항 및 제3 저항에 분배될 수 있다. 전압 출력부(220)는 제1 저항 및 제2 저항 사이에서 검출되는 전압을 출력할 수 있다. 이 때, 출력되는 전압은 안전 플러그(230)의 상태에 따라 서로 다른 전압값을 가질 수 있다. 예를 들어, 안전 플러그(230)가 복수 개의 배터리 모듈 사이에 연결된 온(on) 상태, 안전 플러그(230)가 복수 개의 배터리 모듈 사이에 연결되지 않은 오프(off) 상태, 안전 플러그(230)에 접지부가 단락된 상태, 안전 플러그(230)에 외부 전원이 단락된 상태에 따라 전압 출력부(220)가 출력하는 전압의 전압값은 서로 다를 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 안전 플러그의 상태에 따른 전압 출력을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 전압 출력부(310)는 전압원(311), 제1 저항(321), 제2 저항(322), 안전 플러그(323), 제3 저항(324) 및 그라운드(330)를 포함할 수 있다. 제1 저항(321), 제2 저항(322) 및 제3 저항(324)은 서로 직렬로 연결될 수 있고, 안전 플러그(323)는 제2 저항(322) 및 제3 저항(324) 사이에 연결될 수 있다. 전압원(311)과 제3 저항(324)은 그라운드(330)에 연결될 수 있다. 도 3의 예에서 도시되지는 않았지만, 안전 플러그(323)는 복수 개의 배터리 모듈 사이에 위치하여 복수 개의 배터리 모듈 사이의 연결을 스위칭할 수 있다.
배터리 제어부(340)는 프로세서(341) 및 전압원(342)을 포함할 수 있다. 프로세서(341)는 전압 출력부(310) 및 복수 개의 배터리 모듈을 제어할 수 있다.
전압원(311)은 제1 저항(321), 제2 저항(322) 및 제3 저항(324)에 테스트 전압을 공급할 수 있다. 일 실시예에서, 전압원(311)은 전압 레귤레이션을 이용하여 외부 전원에서 출력되는 전압을 조절하여 테스트 전압을 공급할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(341)는 0 내지 5 V의 전압이 입력될 수 있고, 전압원(342)은 프로세서(341)에 5 V의 전압을 공급할 수 있다. 전압원(311)은 외부 전원에서 출력되는 전압을 전압 레귤레이션을 이용하여 전압원(342)이 프로세서(341)에 공급하는 전압인 5 V로 조절할 수 있고, 5 V의 전압을 제1 저항(321), 제2 저항(322) 및 제3 저항(324)에 공급할 수 있다. 이에 따라, 전압 출력부(310)는 5 V 이하의 전압을 프로세서(341)에 전송할 수 있어, 프로세서(341)에 과전압이 입력되는 것을 방지할 수 있다.
전압원(311)이 제1 저항(321), 제2 저항(322) 및 제3 저항(324)에 테스트 전압을 인가하는 경우, 테스트 전압은 제1 저항(321), 제2 저항(322) 및 제3 저항(324)에 분배될 수 있다. 전압 출력부(310)는 제1 저항(321) 및 제2 저항(322) 사이의 분기점(325)을 통하여 제1 저항(321) 및 제2 저항(322) 사이에서 검출되는 전압을 프로세서(341)에 전송할 수 있다. 이 때, 프로세서(341)에 전송되는 전압은 안전 플러그(323)의 상태에 따라 서로 다른 전압값을 가질 수 있다.
프로세서(341)는 전압 출력부(310)로부터 전압을 수신할 수 있고, 수신한 전압을 이용하여 안전 플러그(323)의 상태를 검출할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(341)는 미리 정해진 참조 정보와 수신한 전압의 전압값을 비교하여 안전 플러그의 상태를 검출할 수 있다. 여기서, 미리 정해진 참조 정보는 수신한 전압의 전압값과 매핑되는 안전 플러그의 상태에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(341)는 수신한 전압값과 매핑되는 안전 플러그의 상태에 대한 정보가 저장된 룩업 테이블(lookup table)을 포함할 수 있다. 프로세서(341)는 수신한 전압값으로 룩업 테이블을 검색하여 안전 플러그의 상태에 대한 정보를 검출할 수 있다.
프로세서(341)는 검출된 안전 플러그의 상태에 따라 복수 개의 배터리 모듈을 제어할 수 있다. 예를 들어, 안전 플러그가 이상 상태인 것이 감지된 경우, 프로세서(341)는 복수 개의 배터리 모듈이 장착된 구동 수단에 복수 개의 배터리 모듈이 전력을 공급하는 것을 차단할 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(341)는 동작 모드에 따라 전압 출력부(310)를 제어할 수 있다. 여기서, 동작 모드는 안전 플러그 상태 검출 모드 및 일반 모드를 포함할 수 있다. 동작 모드가 안전 플러그 상태 검출 모드인 경우, 프로세서(341)는 테스트 전압을 제1 저항(321), 제2 저항(322) 및 제3 저항(324) 인가시키기 위한 제어 신호를 전압 출력부(310)에 전송할 수 있다. 전압 출력부(310)는 제어 신호에 따라 전압원(311)을 제어하여 제1 저항(321), 제2 저항(322) 및 제3 저항(324)에 테스트 전압을 인가할 수 있다. 테스트 전압이 인가됨에 따라 전압 출력부(310)는 프로세서(341)에 전압을 전송할 수 있고, 프로세서(341)는 전압 출력부(310)로부터 수신한 전압을 이용하여 안전 플러그의 상태를 검출할 수 있다. 동작 모드가 일반 모드인 경우, 프로세서(341)는 테스트 전압의 공급을 중단시키기 위한 제어 신호를 전압 출력부(310)에 전송할 수 있다. 전압 출력부(310)는 제어 신호에 따라 전압원(311)을 제어하여 테스트 전압의 제1 저항(321), 제2 저항(322) 및 제3 저항(324)로의 공급을 차단할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 안전 플러그의 제1 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 전압 출력부(410)는 전압원(411), 제1 저항(421), 제2 저항(422), 안전 플러그(423), 제3 저항(424) 및 그라운드(430)를 포함할 수 있다. 제1 저항(421), 제2 저항(422) 및 제3 저항(424)은 서로 직렬로 연결될 수 있고, 안전 플러그(423)는 제2 저항(422) 및 제3 저항(424) 사이에 연결될 수 있다. 전압원(411)과 제3 저항(424)은 그라운드(430)에 연결될 수 있다. 안전 플러그(423)는 복수 개의 배터리 모듈 사이에 위치하여 복수 개의 배터리 모듈 사이의 연결을 스위칭할 수 있다.
배터리 제어부(440)에 포함된 프로세서(441)는 전압 출력부(410)를 제어할 수 있다.
전압원(411)는 제1 저항(421), 제2 저항(422) 및 제3 저항(424)에 테스트 전압을 인가할 수 있다. 안전 플러그(423)가 복수 개의 배터리 모듈 사이에 연결된 온(on) 상태인 경우, 제2 저항(422) 및 제3 저항(423)는 직렬로 연결될 수 있다. 이에 따라, 테스트 전압은 제1 저항(421), 제2 저항(422) 및 제3 저항(424)에 분배될 수 있다. 전압 출력부(410)는 제1 저항(421) 및 제2 저항(422) 사이의 분기점(425)을 통하여 제1 저항(421) 및 제2 저항(422) 사이에서 검출되는 전압을 프로세서(441)에 전송할 수 있다.
전압 출력부(410)가 프로세서(441)에 전송하는 전압은 아래의 수학식 1과 같아 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001

여기서, Vout은 전압 출력부(410)가 프로세서(441)에 전송하는 전압을 나타내고, Vcc는 테스트 전압을 나타내고, R1은 제1 저항(421)의 용량을 나타내고, R2는 제2 저항(422)의 용량을 나타내고, R3은 제3 저항(424)의 용량을 나타낼 수 있다. 전압 출력부(410)가 프로세서(441)에 전송하는 전압은 테스트 전압 중 저항들(422, 423)에 인가되는 전압일 수 있다.
프로세서(441)는 전압 출력부(410)로부터 수신한 전압을 이용하여, 복수 개의 배터리 모듈 사이에 안전 플러그(423)가 연결된 온(on) 상태인 것을 검출할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 안전 플러그의 제2 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 전압 출력부(510)는 전압원(511), 제1 저항(521), 제2 저항(522), 안전 플러그(523), 제3 저항(524) 및 그라운드(530)를 포함할 수 있다. 제1 저항(521), 제2 저항(522), 안전 플러그(523) 제3 저항(524)은 순서대로 직렬로 연결될 수 있다. 전압원(511)과 제3 저항(524)은 그라운드(430)에 연결되어, 전압원(511), 제1 저항(521), 제2 저항(522), 안전 플러그(523) 및 제3 저항(524)는 폐루프(closed loop)를 구성할 수 있다.
배터리 제어부(540)에 포함된 프로세서(541)는 전압 출력부(510)를 제어할 수 있다.
전압원(511)는 제1 저항(521), 제2 저항(522) 및 제3 저항(524)에 테스트 전압을 공급할 수 있다. 안전 플러그(523)가 복수 개의 배터리 모듈 사이에 연결되지 않은 오프(off) 상태인 경우, 제2 저항(522)과 제3 저항(524) 사이의 연결이 오프(off)될 수 있다. 이에 따라, 전압원(511), 제1 저항(521), 제2 저항(522), 안전 플러그(523) 및 제3 저항(524)은 폐루프를 구성할 수 없고, 제1 저항(521), 제2 저항(522) 및 제3 저항(524)에는 테스트 전압이 인가될 수 없다. 이 경우, 저항들(521, 522, 524)에 테스트 전압이 인가되지 않음에 따라, 제1 저항(521) 및 제2 저항(522) 사이의 분기점(525)에는 테스트 전압이 검출될 수 있다. 전압 출력부(510)는 분기점(525)을 통하여 프로세서(541)에 테스트 전압을 전송할 수 있다. 프로세서(541)는 전압 출력부(510)로부터 수신한 전압을 이용하여, 복수 개의 배터리 모듈 사이에 안전 플러그(523)가 연결되어 있지 않은 오프(off) 상태인 것을 검출할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 안전 플러그의 제3 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 전압 출력부(610)는 전압원(611), 제1 저항(621), 제2 저항(622), 안전 플러그(623), 제3 저항(624) 및 그라운드(630)를 포함할 수 있다. 제1 저항(621), 제2 저항(622), 안전 플러그(623) 제3 저항(624)은 순서대로 직렬로 연결될 수 있다. 전압원(611)과 제3 저항(624)은 그라운드(630)에 연결될 수 있다.
배터리 제어부(640)에 포함된 프로세서(641)는 전압 출력부(610)를 제어할 수 있다.
전압원(611)는 제1 저항(621), 제2 저항(622) 및 제3 저항(624)에 테스트 전압을 공급할 수 있다. 안전 플러그(623)가 외부 전원(650)과 단락된 상태인 경우, 제2 저항(622)은 외부 전원(650)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 전압원(611), 제1 저항(621), 제2 저항(622), 안전 플러그(623) 및 외부 전원(650)을 포함하는 폐루프 및 제3 저항(624) 및 외부 전원(650)을 포함하는 폐루프가 구성될 수 있다. 이에, 제3 저항(624)에는 테스트 전압이 인가되지 않고, 외부 전원(625)이 공급하는 전압이 인가될 수 있다.
전압 출력부(610)는 제1 저항(621) 및 제2 저항(622) 사이의 분기점(625)를 통하여, 제1 저항(621) 및 제2 저항(622) 사이에서 검출되는 전압을 프로세서(641)에 전송할 수 있다. 제1 저항(621) 및 제2 저항(622) 사이에서 검출되는 전압은 테스트 전압 중 제2 저항의 양단에 인가되는 전압(626) 및 외부 전원(650)으로부터 공급되는 전압을 나타낼 수 있다.
전압 출력부(610)가 프로세서(641)에 전송하는 전압은 아래의 수학식 2와 같아 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002

여기서, Vout은 전압 출력부(610)가 프로세서(641)에 전송하는 전압을 나타내고, Vcc는 테스트 전압을 나타내고, Vaux는 테스트 전압을 나타내고, R1은 제1 저항(421)의 용량을 나타내고, R2는 제2 저항(422)의 용량을 나타내고, R3은 제3 저항(424)의 용량을 나타낼 수 있다.
프로세서(641)는 전압 출력부(610)로부터 수신한 전압을 이용하여 안전 플러그(623)가 외부 전원(650)과 단락된 상태인 것을 검출할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 안전 플러그의 제4 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 전압 출력부(710)는 전압원(711), 제1 저항(721), 제2 저항(722), 안전 플러그(723), 제3 저항(724) 및 그라운드(730)를 포함할 수 있다. 제1 저항(721), 제2 저항(722), 안전 플러그(723) 제3 저항(724)은 순서대로 직렬로 연결될 수 있다. 전압원(711)과 제3 저항(724)은 그라운드(730)에 연결되어, 전압원(711), 제1 저항(721), 제2 저항(722), 안전 플러그(723) 및 제3 저항(724)은 폐루프를 구성할 수 있다.
전압원(711)는 제1 저항(721), 제2 저항(722) 및 제3 저항(724)에 테스트 전압을 공급할 수 있다. 안전 플러그(723)가 그라운드(750)와 단락된 상태인 경우, 제2 저항(722)은 그라운드(750)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 전압원(711), 제1 저항(721), 제2 저항(722), 안전 플러그(723)를 포함하는 폐루프가 구성될 수 있고, 저항(724)에는 테스트 전압이 인가되지 않을 수 있다. 따라서, 테스트 전압은 제1 저항(721) 및 제2 저항(722)에 인가될 수 있다.
전압 출력부(710)는 제1 저항(721) 및 제2 저항(722) 사이의 분기점(725)를 통하여, 제1 저항(721) 및 제2 저항(722) 사이에서 검출되는 전압을 프로세서(741)에 전송할 수 있다. 제1 저항(721) 및 제2 저항(722) 사이에서 검출되는 전압은 테스트 전압 중 제2 저항(722)에 인가되는 전압을 나타낼 수 있다.
전압 출력부(710)가 프로세서(741)에 전송하는 전압은 아래의 수학식 3과 같아 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00003

여기서, Vout은 전압 출력부(710)가 프로세서(741)에 전송하는 전압을 나타내고, Vcc는 테스트 전압을 나타내고, R1은 제1 저항(721)의 용량을 나타내고, R2는 제2 저항(722)의 용량을 나타낼 수 있다.
프로세서(741)는 전압 출력부(710)로부터 수신한 전압을 이용하여 안전 플러그(723)가 그라운드(750)과 단락된 상태인 것을 검출할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 배터리 제어 장치의 제어 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 배터리 제어 장치는 복수 개의 배터리 모듈 사이의 연결을 스위칭하는 안전 플러그의 상태에 따라 서로 다른 전압값을 갖는 전압을 수신할 수 있다(810).
또한, 배터리 제어 장치는 수신한 전압을 이용하여 안전 플러그의 상태를 검출할 수 있다(820).
또한, 배터리 제어 장치는 검출된 안전 플러그의 상태에 따라 복수 개의 배터리 모듈을 제어할 수 있다(830).
도 8에 도시된 일 실시예에 따른 배터리 제어 장치의 제어 방법에는 도 1 내지 도 7을 통해 설명된 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (19)

  1. 복수 개의 배터리 모듈 사이의 연결을 스위칭하는 안전 플러그; 및
    상기 안전 플러그와 연결된 복수 개의 분배 소자에 테스트 전압을 인가하여, 상기 안전 플러그의 상태에 따라 서로 다른 전압값을 갖는 전압을 출력하는 전압 출력부
    를 포함하는 안전 플러그 상태 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전압 출력부는,
    상기 복수 개의 분배 소자에 상기 테스트 전압을 공급하는 테스트 전압 공급부
    를 포함하는 안전 플러그 상태 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 테스트 전압 공급부는,
    전압 레귤레이터(voltage regulator)를 이용하여 상기 테스트 전압을 복수 개의 배터리 모듈을 제어하는 배터리 제어 장치에 입력될 수 있는 전압 범위로 조절하는,
    안전 플러그 상태 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 분배 소자는,
    제1 저항, 제2 저항 및 제3 저항을 포함하는,
    안전 플러그 상태 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 저항, 상기 제2 저항 및 상기 제3 저항은 순서대로 직렬로 연결되고,
    상기 안전 플러그는 상기 제2 저항 및 상기 제3 저항 사이에 연결되는,
    안전 플러그 상태 검출 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 안전 플러그가 상기 복수 개의 배터리 모듈 사이에 연결된 온(on)상태인 경우,
    상기 제2 저항 및 상기 제3 저항은 직렬로 연결되고,
    상기 전압 출력부는,
    상기 테스트 전압 중 상기 제2 저항 및 상기 제3 저항에 인가되는 전압을 출력하는,
    안전 플러그 상태 검출 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 안전 플러그가 상기 복수 개의 배터리 모듈 사이에 연결되지 않은 오프(off) 상태인 경우,
    상기 제2 저항 및 상기 제3 저항 사이의 연결이 오프(off)되고,
    상기 전압 출력부는,
    상기 테스트 전압을 출력하는,
    안전 플러그 상태 검출 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 안전 플러그가 외부 전원과 단락된 상태인 경우,
    상기 제2 저항은 상기 외부 전원에 연결되고,
    상기 전압 출력부는,
    상기 테스트 전압 중 상기 제2 저항의 양단에 인가되는 전압 및 상기 외부 전원으로부터 공급되는 전압을 출력하는,
    안전 플러그 상태 검출 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 안전 플러그가 접지부와 단락된 상태인 경우,
    상기 제2 저항은 상기 접지부와 연결되고,
    상기 전압 출력부는,
    상기 테스트 전압 중 상기 제2 저항에 인가되는 전압을 출력하는,
    안전 플러그 상태 검출 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 전압 출력부는,
    상기 제1 저항 및 상기 제2 전압 사이에서 검출되는 전압을 출력하는,
    안전 플러그 상태 검출 장치.
  11. 복수 개의 배터리 모듈 사이의 연결을 스위칭하는 안전 플러그의 상태에 따라 서로 다른 전압값을 갖는 전압을 수신하는 전압 수신부; 및
    상기 수신한 전압을 이용하여 상기 안전 플러그의 상태를 검출하는 상태 검출부
    를 포함하는 배터리 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 상태 검출부는,
    미리 정해진 참조 정보와 상기 수신한 전압의 전압값을 비교하여 상기 안전 플러그의 상태를 검출하고,
    상기 미리 정해진 참조 정보는,
    상기 수신한 전압의 전압값과 매핑되는 상기 안전 플러그의 상태에 대한 정보를 포함하는,
    배터리 제어 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 검출된 안전 플러그의 상태에 따라 상기 복수 개의 배터리 모듈을 제어하는 배터리 모듈 제어부
    를 더 포함하는 배터리 제어 장치.
  14. 복수 개의 배터리 모듈;
    상기 복수 개의 배터리 모듈 사이의 연결을 스위칭하는 안전 플러그;
    상기 안전 플러그와 연결된 복수 개의 분배 소자에 테스트 전압을 인가하여, 상기 안전 플러그의 상태에 따라 서로 다른 전압값을 갖는 전압을 출력하는 전압 출력부; 및
    상기 전압 출력부에서 출력된 전압을 이용하여 상기 안전 플러그의 상태를 검출하는 제어부
    를 포함하는 배터리 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수 개의 분배 소자는 제1 저항, 제2 저항 및 제3 저항을 포함하고,
    상기 제1 저항, 상기 제2 저항 및 상기 제3 저항은 순서대로 직렬로 연결되고,
    상기 안전 플러그는 상기 제2 저항 및 상기 제3 저항 사이에 연결되는,
    배터리 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전압 출력부는,
    상기 제1 저항 및 상기 제2 전압 사이에서 검출되는 전압을 상기 제어부에 제공하는,
    배터리 시스템.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 검출된 안전 플러그의 상태에 따라 상기 복수 개의 배터리 모듈을 제어하는,
    배터리 시스템.
  18. 복수 개의 배터리 모듈 사이의 연결을 스위칭하는 안전 플러그의 상태에 따라 서로 다른 전압값을 갖는 전압을 수신하는 단계;
    상기 수신한 전압을 이용하여 상기 안전 플러그의 상태를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 안전 플러그의 상태에 따라 상기 복수 개의 배터리 모듈을 제어하는 단계
    를 포함하는 배터리 제어 장치의 제어 방법.
  19. 제18항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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