KR20170060406A

KR20170060406A - 배터리 팩 및 이를 포함하는 배터리 시스템

Info

Publication number: KR20170060406A
Application number: KR1020150164829A
Authority: KR
Inventors: 강동연
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2015-11-24
Filing date: 2015-11-24
Publication date: 2017-06-01

Abstract

다양한 실시예들에 따른 배터리 시스템이 제공된다. 서로 전기적으로 연결되는 복수의 배터리 팩들을 포함하는 배터리 시스템에 있어서, 상기 복수의 배터리 팩들은 각각은 적어도 하나 이상을 배터리 셀을 포함하는 배터리, 상기 배터리의 전압 및 전류를 모니터링하고 상기 배터리의 전압에 기초하여 상기 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 관리부, 전원 신호를 출력하는 푸쉬 스위치 및 상기 배터리 관리부의 전원 공급을 제어하는 기동 제어부를 포함하고, 상기 기동 제어부는 상기 전원 신호의 입력이나 인접하는 배터리 팩들의 기동 제어부가 출력하는 서브 전원 신호의 입력을 기초로 상기 배터리 관리부의 전원 공급을 제어할 수 있다.

Description

배터리 팩 및 이를 포함하는 배터리 시스템 {The battery pack and The battery system including the same}

발명의 실시예들은 배터리 팩 및 이를 적어도 하나를 포함하는 배터리 시스템에 관한 것으로, 배터리 팩들 중 어느 하나의 배터리 팩의 배터리 관리부의 전원을 제어하면 나머지 배터리 팩의 배터리 관리부의 전원을 제어할 수 있는 기술에 관한 것이다.

차 전지(secondary cell)는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하여 방출하고, 이와 반대로 전기 에너지를 공급받으면 이를 화학 에너지의 형태로 다시 저장할 수 있는 전지, 즉, 충전과 방전을 교대로 반복할 수 있는 전지를 의미한다. 휴대용 전자기기, 예를 들어 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북 등이 널리 사용됨에 따라서 이들 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 배터리에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있다.

배터리 관리부는 2차 전지의 상태를 기초로 2차 전지의 충방전을 제어하여 2차 전지가 안정적으로 충전과 방전을 수행할 수 있도록 해주는 2차 전지 관리 장치이다. 배터리 관리부는 2차 전지가 사용을 할 때에 턴 온시켜 불필요한 전력 소모를 최소화할 수 있다. 다만, 복수의 배터리 관리부가 존재하는 경우, 복수의 배터리 관리부의 전원을 개별적으로 제어해야 하는 불편함이 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 배터리 시스템에 포함된 복수의 배터리 관리부 중 어느 한 배터리 관리부의 전원 제어만으로 복수의 배터리 관리부의 전원을 함께 제어할 수 있는 배터리 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 배터리 시스템은, 서로 전기적으로 연결되는 복수의 배터리 팩들을 포함하는 배터리 시스템에 있어서, 상기 복수의 배터리 팩들은 각각 적어도 하나 이상을 배터리 셀을 포함하는 배터리, 상기 배터리의 전압 및 전류를 모니터링하고, 상기 배터리의 전압에 기초하여 상기 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 관리부, 전원 신호를 출력하는 푸쉬 스위치 및 상기 배터리 관리부의 전원 공급을 제어하는 기동 제어부;를 포함하고, 상기 기동 제어부는 상기 전원 신호의 입력이나 인접하는 배터리 팩들의 기동 제어부가 출력하는 서브 전원 신호의 입력을 기초로 상기 배터리 관리부의 전원 공급을 제어할 수 있다.

상기 배터리 시스템의 일 예에 따르면, 상기 기동 제어부는, 상기 전원 신호가 입력되면, 인접하는 배터리 팩들의 기동 제어부에 서브 전원 신호를 출력할 수 있다.

상기 배터리 시스템의 다른 예에 따르면, 상기 서브 전원 신호는 상기 전원 신호와 상응하는 특성을 갖는다.

상기 배터리 시스템의 다른 예에 따르면, 상기 기동 제어부는, 상기 서브 전원 신호가 입력되면, 전달 신호를 인접하는 배터리 팩들의 기동 제어부에 출력하고. 상기 전달 신호는 상기 인접하는 배터리 팩의 기동 제어부에서 상기 서브 전원 신호가 된다.

상기 배터리 시스템의 다른 예에 따르면, 상기 기동 제어부가 상기 전원 신호의 입력으로 턴 온 상태인 상기 배터리 관리부의 전원을 턴 오프하면, 상기 인접하는 배터리 팩들의 기동 제어부는 상기 서브 전원 신호의 입력으로 턴 온 상태인 상기 배터리 관리부의 전원을 턴 오프한다.

상기 배터리 시스템의 다른 예에 따르면, 상기 기동 제어부가 상기 전원 신호의 입력으로 턴 오프 상태인 상기 배터리 관리부의 전원을 턴 온하면, 상기 인접하는 배터리 팩들의 기동 제어부는 상기 서브 전원 신호의 입력으로 턴 오프 상태인 상기 배터리 관리부의 전원을 턴 온한다.

상기 배터리 시스템의 다른 예에 따르면, 상기 복수의 배터리 팩들의 기동 제어부는 상기 전원 신호 또는 상기 서브 전원 신호가 미리 설정된 시간 동안 입력되는 횟수에 따라 상기 배터리 관리부의 전원을 제어할 수 있다.

상기 배터리 시스템의 다른 예에 따르면, 상기 복수의 배터리 팩들의 기동 제어부는 상기 전원 신호 또는 상기 서브 전원 신호가 입력되는 시간의 길이에 따라 상기 배터리 관리부의 전원을 제어할 수 있다.

상기 배터리 시스템의 다른 예에 따르면, 상기 기동 제어부는 상기 전원 신호 또는 상기 서브 전원 신호가 입력되는 시간의 길이가 제1 시간 이상이고 제2 시간 미만이면 배터리 관리부의 전원을 턴 온한다.

상기 배터리 시스템의 다른 예에 따르면, 상기 기동 제어부는 상기 배터리 관리부가 턴-온 되어 있고, 상기 전원 신호 또는 상기 서브 전원 신호가 입력되는 시간의 길이가 제2 시간 이상이면 상기 배터리 관리부의 전원을 턴 오프한다.

본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 복수의 배터리 팩들의 배터리 관리부는 순차적으로 전기적으로 연결되어 있다. 어느 한 배터리 관리부의 전원을 제어하는 신호가 인가되면 순차적으로 다른 배터리 관리부의 전원도 제어할 수 있어, 복수의 배터리 관리부의 전원을 간편하게 제어할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 배터리 팩의 외면을 개략적으로 도시한다.
도 2 내지 도4는 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부를 개략적으로 도시한다.
도 5 내지 도 6은 일 실시예에 따른 기동 제어부의 구성을 블록도로 개략적으로 도시한다.
도 7는 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 복수 배터리 팩들간 제어 신호들의 흐름을 개략적으로 도시한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시 예로부터 다른 실시 예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다. 즉 설명된 특정 세부사항들은 단순한 예시이다. 특정 구현들은 이러한 예시적인 세부사항들로부터 변할 수 있고, 본 발명의 정신 및 범위 내에서 계속 고려될 수 있다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 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. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 배터리 팩의 외면을 개략적으로 도시한다.

도 1은 배터리 팩(100)과 인접하는 다른 배터리 팩(200, 300)을 도시하며, 배터리 팩(100)과 인접하는 다른 배터리 팩(200, 300)은 각각, 제1 단자(111, 211, 311), 제2 단자(113, 213, 313) 및 푸쉬 스위치(120, 220, 320)를 포함한다. 그리고, 배터리 팩(100)과 인접하는 다른 배터리 팩(200,300)은 각각 내부에 배터리 관리부(130, 230, 330)와 기동 제어부(140, 240, 340)를 포함한다.

푸쉬 스위치(120, 220, 320)는 외부의 압력을 받으면 턴 온되는 스위치를 포함할 수 있다. 푸쉬 스위치(120, 220, 320)는 외부의 압력을 받은 시간만큼 턴-온이되며, 외부의 압력이 사라지면 다시 턴 오프 상태가 된다. 푸쉬 스위치(120, 220, 320)는 배터리 팩(100, 200, 300) 내의 배터리 관리부(130, 230, 330)와 전기적으로 연결된다. 푸쉬 스위치(120, 220, 320)가 외부의 압력을 받아 턴 온되면 기동 제어부(140, 240, 340)는 전원 신호를 인가받을 수 있다.

제1 단자(111) 및 제2 단자(113)는 인접하는 다른 배터리 팩(200, 300)과 전기적 연결을 제공한다. 배터리 팩(100)의 제1 단자(111)는 인접하는 배터리 팩(300)의 제2 단자(313)와 전기적으로 연결되고, 제2 단자(113)는 인접하는 또 다른 배터리 팩(200)의 제1 단자(211)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 복수의 배터리 팩들은 제1 단자(111, 211, 311) 및 제2 단자(113, 213, 313)등을 통해 순차적으로 연결될 수 있다. 상기 배터리 팩(100)의 기동 제어부(140)로부터 출력되는 신호는 제1 및 제2 단자(111, 113)를 통해 다른 배터리 팩(200, 300)의 제1 단자(211,311)나 제2 단자(213, 313)로 전달되거나, 다른 배터리 팩(200, 300)으로부터 인가되는 신호가 제1 또는 제2 단자(111, 113)를 통해 배터리 팩(100)의 기동 제어부(140)에 전달될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 푸쉬 스위치(120)는 전원 신호를 출력하여 기동 제어부(140)에 인가할 수 있다. 상기 기동 제어부(140)는 상기 전원 신호를 기초로 배터리 관리부(130)의 전원을 제어할 수 있다. 푸쉬 스위치(120)는 사용자가 누르는 시간의 길이나, 일정 시간 동안 누르는 횟수에 상응하여 상기 전원 신호를 출력할 수 있다.

한편, 기동 제어부(140)는 상기 전원 신호가 인가되면, 서브 전원 신호를 출력할 수 있고, 서브 전원 신호는 제1 단자(111)와 제2 단자(113)를 통해 다른 배터리 팩(200, 300)들에 인가될 수 있다.

도 2 내지 도4는 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부를 개략적으로 도시한다.

도 2 내지 도4를 참조하면, 배터리 팩(100)은 배터리(10), 배터리 관리부(130), 스위치 부(160), 기동 제어부(140)를 포함한다. 한편, 도 2에 도시되는 배터리 팩(100)은 도 1을 참조로 하여 설명한 배터리 팩(100)에 상응하는 구성을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.

배터리(10)는 전력을 저장하는 부분으로서, 충전 및 방전 가능한 적어도 하나의 배터리 셀(11)을 포함한다. 적어도 하나 이상의 배터리 셀(11)들은 직렬로 연결되거나, 병렬로 연결되거나, 또는 직렬과 병렬의 조합으로 연결될 수 있다. 배터리(10)에 포함되는 배터리 셀(11)들의 개수 및 연결 방식은 요구되는 출력 전압 및 전력 저장 용량에 따라서 결정될 수 있다.

배터리 셀(11)은 충전 및 방전이 가능한 이차 전지를 포함할 수 있다. 예컨대, 배터리 셀(11)은 니켈-카드뮴 전지(nickel-cadmium battery), 납 축전치, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

배터리 관리부(130)는 배터리(10)를 보호하기 위해 스위치 부(160)를 제어한다. 배터리 관리부(130)는 스위치 부(160)를 이용하여 배터리(10)로 유입되거나 배터리(10)로부터 유출되는 전류의 흐름을 제어할 수 있다. 예컨대, 배터리 관리부(130)는 과충전 보호 기능, 과방전 보호 기능, 과전류 보호 기능, 과전압 보호 기능, 과열 보호 기능, 셀 밸런싱(cell balancing) 기능 등을 수행할 수 있다.

배터리 관리부(130)는 배터리(10)의 전류, 전압, 온도, 잔여 전력량, 수명, 충전 상태(State of Charge, SOC)등에 관한 정보를 얻을 수 있다. 예컨대, 배터리 관리부(130)는 센서들을 이용하여 배터리 셀(11)의 셀 전압 및 온도를 측정할 수 있다.

배터리(10)에 과충전, 과방전, 과전류, 및 고온 등과 같은 이상 상황이 발생하는 경우, 배터리 관리부(130)는 충전 스위치 및/또는 방전 스위치를 개방하여 배터리(10)를 보호할 수 있다. 그리고 배터리 관리부(130)는 충전 스위치 및/또는 방전 스위치를 제어하기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다.

스위치 부(160)는 충전 스위치(SW1) 및 방전 스위치(SW2)를 포함할 수 있으며, 충전 스위치(SW1) 및 방전 스위치(SW2)는 배터리(10)와 팩 단자(P+) 사이에 연결되며, 충전 전류 및 방전 전류가 흐르는 대전류 경로 상에 배치된다. 충전 스위치(SW1) 및 방전 스위치(SW2)는 배터리 관리부(130)에서 출력되는 제어신호에 따라 스위칭 동작함으로써 배터리(10)의 충전 전류 및 방전 전류를 차단할 수 있다.

도 2를 참조하면, 기동 제어부(140)는 전원 신호(171)를 수신할 수 있다. 전원 신호(171)는 도 1를 참조하여 설명한 푸쉬 스위치(120)에 의해 출력된다. 전원 신호(171)는 기동 제어부(140)가 배터리 관리부(130)를 턴 온할지 턴 오프할지 결정하기 위한 정보를 제공하는 신호일 수 있다. 기동 제어부(140)는 전원 신호(171)의 특성을 기초로 배터리 관리부(130)의 전원을 제어할 수 있다.

기동 제어부(140)는 서브 전원 신호(173)를 출력할 수 있다. 서브 전원 신호(173)는 도 1을 참조하여 설명한 제1 단자(111)와 제2 단자(113)로 인가되어 다른 배터리 팩들로 전달된다. 서브 전원 신호(173)는 인접한 다른 배터리 팩에 포함되는 기동 제어부가 해당 배터리 팩에 포함되는 배터리 관리부를 턴온할지 턴 오프할지 결정하기 위한 정보를 제공할 수 있다. 서브 전원 신호(173)는 전원 신호(171)에 상응하는 특성을 가질 수 있다.

기동 제어부(140)는 배터리 관리부(130)의 전원을 제어한다. 도 2에 기동 제어부(140)는 배터리 관리부(130)에 포함되지 않고 별도 구성으로 도시되었으나, 기동 제어부(140)는 배터리 관리부(130)에 포함될 수도 있다. 기동 제어부(140)는 전원 신호(171)의 특성을 기초로 배터리 관리부(130)의 전원을 제어할 수 있다. 기동 제어부(140)는 전원 신호(171)가 입력되는 시간의 길이를 고려하여 배터리 관리부(130)의 전원을 제어할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 전원 신호(171)의 파형이나 전원 신호(171)가 일정 시간 동안 입력된 횟수 등을 기초로 배터리 관리부(130)의 전원을 제어할 수 있다. 한편, 기동 제어부(140)는 전원 신호(171)가 입력되면 인접한 다른 배터리 팩의 배터리 관리부의 전원도 제어할 수 있도록 상기 다른 배터리 팩에 포함되는 기동 제어부에 서브 전원 신호(173)를 출력한다.

일 실시예에 따르면, 기동 제어부(140)는 전원 신호(171)의 입력 지속시간을 기초로 배터리 관리부(130)의 전원을 제어할 수 있다. 기동 제어부(140)는 전원 신호(171)의 입력 시간이 제1 시간 이상이고 제2 시간 미만이면 배터리 관리부(130)를 턴 온할 수 있다. 한편, 기동 제어부(140)는 전원 신호(171)의 입력 시간이 제2 시간 이상이면 배터리 관리부(130)의 전원을 턴 오프할 수 있다. 예를 들면, 제1 시간이 1초이고 제2 시간이 5초이고 전원 신호(171)의 입력이 3초간 지속된 경우, 기동 제어부(140)는 턴 오프 상태인 배터리 관리부(130)를 턴 온시킬 수 있다. 또한 기동 제어부(140)는 인접한 다른 배터리 팩의 기동 제어부로부터 전달되는 서브 전원 신호를 통해서도 배터리 관리부(130)의 전원을 제어할 수 있다.

한편, 도 3을 참조하면, 기동 제어부(140)는 도 2를 참조하여 설명한 다른 배터리 팩의 기동 제어부가 출력한 서브 전원 신호(173)를 인가 받을 수 있다. 기동 제어부(140)는 서브 전원 신호(173)의 정보를 기초로 배터리 관리부(130)의 전원을 제어할 수 있다. 기동 제어부(140)는 서브 전원 신호(173)를 인가 받으면 전달 신호(175)를 인접하는 다른 배터리 팩의 기동 제어부에 출력할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 기동 제어부(140)는 인가 받은 서브 전원 신호(173)의 입력 지속 시간을 기초로 배터리 관리부(130)의 전원을 제어할 수 있다. 기동 제어부(140)는 서브 전원 신호(173)의 입력 시간이 제1 시간 이상이고 제2 시간 미만이면 배터리 관리부(130)를 턴 온할 수 있다. 기동 제어부(140)는 서브 전원 신호(173)의 입력 시간이 제2 시간 이상이면 배터리 관리부(130)의 전원을 턴 오프할 수 있다. 기동 제어부(140)는 인가 받은 서브 전원 신호(173)의 특성과 상응한 특성을 갖는 전달 신호(175)를 출력하여 인접하는 다른 배터리 팩의 기동 제어부에 인가할 수 있다. 예를 들면, 기동 제어부(140)에 인가된 서브 전원 신호(173)가 6초의 지속 시간을 가지는 경우, 기동 제어부(140)는 6초의 지속 시간을 갖는 전달 신호(175)를 출력한다.

한편, 도 4를 참조하면, 기동 제어부(140)는 도 3을 참조하여 설명한 다른 배터리 팩의 기동 제어부가 출력한 전달 신호(175-1)를 인가 받을 수 있다. 기동 제어부(140)는 전달 신호(175-1)를 기초로 배터리 관리부(130)의 전원을 제어할 수 있고, 전달 신호(175-1)와 상응한 특성을 갖는 다른 전달 신호(175-2)를 인접하는 또 다른 배터리 팩의 기동 제어부에 출력할 수 있다. 다시 말하자면, 다른 배터리 팩으로부터 인가된 전달 신호(175-1)는 도 3을 참조하여 설명한 서브 전달 신호와 상응하는 제어 신호로 취급될 수 있다.

도 5 내지 도 6은 일 실시예에 따른 기동 제어부의 구성을 블록도로 개략적으로 도시한다.

도 5 내지 도 6을 참조하면, 기동 제어부(140)는 마이크로 컨트롤러 유닛(141), 카운터(145)를 포함한다.

도 5를 참조하면, 마이크로 컨트롤러 유닛(141)은 마이크로 프로세서(미도시)와 상기 마이크로 프로세서와 전기적으로 연결되는 수동소자(미도시), 능동소자(미도시) 및 메모리(미도시)를 포함할 수 있다. 마이크로 컨트롤러 유닛(141)은 카운터(145)를 통해 전원 신호(171)를 입력 받고, 카운터(145)에서 판단한 일정 시간 동안 전원 신호(171)가 입력된 횟수, 전원 신호(171)가 입력된 시간의 길이에 관한 정보를 제공 받을 수 있으며, 전원 신호(171)의 크기를 판단할 수도 있다. 마이크로 컨트롤러 유닛(141)은 전원 신호(171)를 기초로 배터리 관리부(130)를 턴 온 또는 턴 오프시키기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다. 한편, 마이크로 컨트롤러 유닛(141)은 전원 신호(171)에 대응하는 서브 전원 신호(173)를 출력할 수 있다.

한편, 도 5의 마이크로 컨트롤러 유닛(141)은 기동 제어부(140)에 포함되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 반드시 이러한 구성으로 제한되는 것은 아니며, 배터리 관리부(130)에 마이크로 컨트롤러 유닛(141)이 포함될 수도 있다.

일 실시예에 따르면, 카운터(145)는 전원 신호(171)의 입력여부와 전원 신호(171)의 특성을 감지할 수 있다. 예를 들면, 카운터(145)가 전원 신호(171)의 입력 지속 시간을 카운트할 수 있다. 카운터(145)에 전원 신호(171)가 인가되면, 카운터(145)는 전원 신호(171)의 입력 사실을 마이크로 컨트롤러 유닛(141)에 알리고, 전원 신호(171)가 지속되는 시간을 카운트한다. 마이크로 컨트롤러 유닛(141)은 카운터(145)가 전원 신호(171)의 입력 사실을 알리면 서브 전원 신호(173)를 출력하여 인접하는 다른 배터리 팩의 기동 제어부에 인가할 수 있다. 마이크로 컨트롤러 유닛(141)은 카운터(145)로부터 전원 신호(171)가 지속되는 시간에 관한 정보를 전달 받고, 상기 정보를 통해 배터리 관리부(130)의 전원을 턴 온할지 턴 오프할지 결정할 수 있다. 마이크로 컨트롤러 유닛(141)은 상기 전달 받은 정보를 기초로 서브 전원 신호(173)의 특성을 결정할 수 있다.

예컨대, 마이크로 컨트롤러 유닛(141)이 전원 신호(171)의 입력 지속시간이 1초 이상이고 3초 미만이면 턴 오프 상태인 배터리 관리부(130)를 턴 온시키고, 전원 신호(171)의 입력 지속시간이 3초 이상이면 턴 온 상태인 배터리 관리부(130)를 턴 오프시킬 수 있다. 상기 전원 신호(171)가 4초 동안 인가된 경우, 마이크로 컨트롤러 유닛(141)은 턴 온 상태인 배터리 관리부(130)를 턴 오프시키고 서브 전원 신호(173)를 출력할 수 있다. 이미 배터리 관리부(130)가 턴 오프된 경우, 마이크로 컨트롤러 유닛(141)은 서브 전원 신호(173)를 출력만을 출력한다. 이 경우, 서브 전원 신호(173)는 4초의 입력 지속시간을 가질 수 있다.

도 6을 참조하면, 카운터(145)는 인접하는 배터리 팩의 서브 전원 신호(173)를 인가 받으며, 서브 전원 신호(173)의 입력여부와 서브 전원 신호(173)의 특성을 감지할 수 있다. 마이크로 컨트롤러 유닛(141)은 서브 전원 신호(173)의 정보를 기초로 배터리 관리부(130)의 전원을 제어할 수 있다. 카운터(145)가 서브 전원 신호(173)의 입력 사실을 알리면, 마이크로 컨트롤러 유닛(141)은 전달 신호를 인접하는 배터리 팩의 기동 제어부에 인가할 수 있고, 서브 전원 신호(173)의 특성과 상응하는 특성을 갖는 전달 신호(175)를 출력할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 카운터(145)는 서브 전원 신호(173)의 입력 지속 시간을 카운트할 수 있다. 서브 전원 신호(173)가 인가되면, 카운터(145)는 서브 전원 신호의 입력 사실을 마이크로 컨트롤러 유닛(141)에 알리고, 서브 전원 신호(173)가 지속되는 시간을 카운트한다. 마이크로 컨트롤러 유닛(141)은 카운터(145)가 서브 전원 신호(173)의 입력 사실을 알리면 전달 신호(175)를 출력하여 인접하는 다른 배터리 팩의 기동 제어부에 인가할 수 있다. 마이크로 컨트롤러 유닛(141)은 카운터(145)로부터 서브 전원 신호(173)가 지속되는 시간에 관한 정보를 전달 받고, 상기 정보를 통해 배터리 관리부(130)의 전원을 턴 온할지 턴 오프할지 결정할 수 있다. 마이크로 컨트롤 유닛(141)은 상기 전달 받은 정보를 기초로 전달 신호(175)의 특성을 결정할 수 있다.

도 7은 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 복수 배터리 팩들간 제어 신호들의 흐름을 개략적으로 도시한다.

도 7을 참조하면, 배터리 시스템(400)은 n개의 배터리 팩(100-1 내지100-n)들을 포함하고, n개의 배터리 팩(100-1 내지 100-n)들은 도 1을 참조하여 설명한 제1 단자(111-1 내지 111-n) 및 제2 단자(113-1 내지 113-n)를 통해 전기적으로 연결되어 있다. n개의 배터리 팩(100-1 내지 100-n) 각각은 배터리 관리부(130) 제어부(140)를 포함한다. 배터리 팩(100-1 내지 100-n)의 배터리 관리부(130-1 내지 130-n), 기동 제어부(140-1 내지 140-n)는 도 2에 도시한 배터리(10), 배터리 관리부(130), 스위치 부(160)와 각각 대응하므로 반복하여 설명하지는 않는다.

한편, 이하에서는 n번째 배터리 팩을 제n 배터리 팩으로 지칭하며, 배터리 팩(100-3)에 전원 신호(171-3)가 인가되는 경우를 상정하여 설명하도록 한다.

도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 배터리 팩들(100-1 내지 100-n)은 인접하는 배터리 팩들(100-1 내지 100-n)과 전기적으로 연결되어 있다. 기동 제어부(140-1 내지 140-n)가 출력하는 서브 전원 신호(173-1 내지 173-n)나 전달 신호(175-1 내지 175-n)는 배터리 팩들(100-1 내지 100-n)간 전기적 연결에 의해 인접하는 다른 배터리 팩들(100-1 내지 100-n)로 인가될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제3 배터리 팩(100-3)의 기동 제어부(140-3)는 전원 신호(171-3)가 입력되면 서브 전원 신호(173-3)를 인접하는 제2 및 제4 배터리 팩들(100-2, 100-4)의 기동 제어부들(140-2, 140-4)로 출력할 수 있다. 제3 배터리 팩(100-3)의 기동 제어부(140-3)는 전원 신호(171-3)가 인가되면 서브 전원 신호(173-3)를 출력하고, 서브 전원 신호(173-3)는 인접하는 제2 및 제4 배터리 팩들(100-2, 100-4)로 인가된다. 그리고, 서브 전원 신호(173-3)는 전원 신호(171-3)에 상응하는 특성을 가질 수 있다. 제3 배터리 팩(100-3)에 인접하는 제2 및 제4 배터리 팩들(100-2, 100-4)의 기동 제어부들(140-2, 140-4)은 서브 전원 신호(173-3)의 특성을 기초로 배터리 관리부들(130-2, 130-4)의 전원을 제어할 수 있다. 제2 및 제4 배터리 팩들(100-2, 100-4)의 기동 제어부들(140-2, 140-4)은 서브 전원 신호(173-3)가 인가되면, 제2 배터리 팩(100-3)의 기동 제어부(140-2)는 전달 신호(175-2)를 제1 및 제3 배터리 팩들(100-1, 100-3)에 전달 신호(175-2)를 출력한다. 제4 배터리 팩(100-4)의 기동 제어부(140-4)는 전달 신호(175-4)를 제3 및 제5 배터리 팩들(100-3, 100-5)로 전달할 수 있다. 제2 및 제4 배터리 팩들(100-2, 100-4)에서 출력되는 전달 신호(175-2, 175-4)는 서브 전원 신호(173-3)에 상응하는 특성을 갖는다. 제1 및 제5 배터리 팩들(100-1, 100-5)의 기동 제어부들(140-1, 140-5)은 인가 받은 전달 신호(175-2, 175-4)를 서브 전원 신호(173-3)와 동일한 신호로 취급할 수 있으며, 전달 신호(175-2, 175-4)에 특성을 기초로 제1 및 제5 배터리 팩의 배터리 관리부(130-1, 130-5)의 전원을 제어하고 전달 신호(175-1, 175-5)를 출력할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전원 신호(171-1 내지 171-n), 서브 전원 신호(173-1 내지 173-n), 전달 신호(175-1 내지 175-n)는 동일한 특성을 가질 수 있다. 제3 배터리 팩(100-3)의 기동 제어부(140-3)는 전원 신호(171-3)의 입력 지속 시간에 상응한 지속 시간을 갖는 서브 전원 신호(173-3)를 출력할 수 있다. 제3 배터리 팩(100-3)의 기동 제어부(140-3)는, 전원 신호(171-3)의 입력 시간이 제1 시간 이상이고 제2 시간 미만이면, 제1 시간 이상이고 제2 시간 미만 동안 서브 전원 신호(173-3)를 출력할 수 있다. 이 경우, 제2 및 제4 배터리 팩들(100-2, 100-4)의 기동 제어부(140-2, 140-4)는 서브 전원 신호(173-3)의 입력 시간과 상응하는 전달 신호(175-2, 175-4)를 출력할 수 있다. 이처럼 제3 배터리 팩(100-3)의 전원 신호(171-3)는 다른 배터리 팩들(100-1 내지 100-n)에 서브 전원 신호(173-1 내지 173-n)나 전달 신호(175-1 내지 175-n)로 전환되어 전달되고, 서브 전원 신호나 전달 신호는 전원 신호(173-3)와 상응한 특성을 갖게 된다. 예를 들면, 제3 배터리 팩(100-3)의 전원 신호(171-3)가 3초 동안 지속되면, 배터리 팩들(100-1 내지 100-n)간 전달되는 전원 신호(171-1 내지 171-n), 서브 전원 신호(173-1 내지 173-n), 전달 신호(175-1 내지 175-n)는 3초의 지속 시간을 갖는다.

예컨대, 전원 신호(171-3)의 입력 지속 시간이 3초이고 제2 및 제3 배터리 팩(100-2, 100-3)의 배터리 관리부들(130-2, 130-3)이 턴 오프상태이고 제4 배터리 팩(100-4)의 배터리 관리부(130-4)가 턴 온 상태인 경우, 제3 배터리 팩(100-3)에 전원 신호(171-3)가 인가되면 배터리 관리부(130-3)의 전원을 턴 온시키고, 서브 전원 신호(173-3)를 제2 및 제4 배터리 팩(100-2, 100-4)의 배터리 관리부들(130-2, 130-4)에 출력한다. 제2 배터리 팩(100-2)의 기동 제어부(140-2)는 턴 오프 상태인 배터리 관리부(100-2)를 턴 온 시키고 3초의 입력 지속 시간을 갖는 전달 신호(175-2)를 인접하는 배터리 팩들(100-1, 100-3)의 기동 제어부들(140-1, 140-3)에 출력한다. 제4 배터리 팩(100-4)의 기동 제어(140-4)부는 턴 온 상태인 배터리 관리부(130-4)의 상태를 유지시키고 3초의 입력 지속 시간을 갖는 전달 신호를 인접하는 배터리 팩(100-3. 100-5)의 기동 제어부들(140-3, 140-5)에 출력한다.

이처럼, 전원 신호(171-3)와 서브 전원 신호(173-3) 그리고 전달 신호(175-2, 175-4)는 서로 상응하는 지속 시간을 갖는바, 어느 한 배터리 팩의 푸쉬 스위치가 전원 신호를 3초 동안 출력하면 턴 오프 상태인 나머지 배터리 팩(100-1 내지 100-n)들의 배터리 관리부(130-1 내지 130-n)들을 턴 온시킬 수 있다. 즉, 배터리 시스템(400)의 사용자는 어느 한 배터리 팩의 푸쉬 스위치를 작동시켜 다른 복수의 배터리 팩들의 복수의 배터리 관리부의 전원을 제어할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 상기 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.

10: 배터리 11: 배터리 셀
100, 200, 300: 배터리 팩 111, 211, 311: 제1 단자
113, 213, 313: 제2 단자 120, 220, 320: 푸쉬 스위치
130, 230, 330: 배터리 관리부 140, 240, 340: 기동 제어부
141: 마이크로 컨트롤러 유닛 143: 유닛전원 공급부
145: 카운터 160: 스위치 부
171: 전원 신호 173: 서브 전원 신호
175: 전달 신호 400: 배터리 시스템

Claims

서로 전기적으로 연결되는 복수의 배터리 팩들을 포함하는 배터리 시스템에 있어서,
상기 복수의 배터리 팩들은 각각,
적어도 하나 이상을 배터리 셀을 포함하는 배터리;
상기 배터리의 전압 및 전류를 모니터링하고, 상기 배터리의 전압에 기초하여 상기 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 관리부;
전원 신호를 출력하는 푸쉬 스위치; 및
상기 배터리 관리부의 전원 공급을 제어하는 기동 제어부;를 포함하고,
상기 기동 제어부는 상기 전원 신호의 입력이나 인접하는 배터리 팩들의 기동 제어부가 출력하는 서브 전원 신호의 입력을 기초로 상기 배터리 관리부의 전원 공급을 제어하는 배터리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 기동 제어부는, 상기 전원 신호가 입력되면, 인접하는 배터리 팩들의 기동 제어부에 서브 전원 신호를 출력하는 배터리 시스템.
제2항에 있어서,
상기 서브 전원 신호는 상기 전원 신호와 상응하는 특성을 갖는 배터리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 기동 제어부는, 상기 서브 전원 신호가 입력되면, 전달 신호를 인접하는 배터리 팩들의 기동 제어부에 출력하고.
상기 전달 신호는 상기 인접하는 배터리 팩의 기동 제어부에서 상기 서브 전원 신호가 되는 배터리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 기동 제어부가 상기 전원 신호의 입력으로 턴 온 상태인 상기 배터리 관리부의 전원을 턴 오프하면,
상기 인접하는 배터리 팩들의 기동 제어부는 상기 서브 전원 신호의 입력으로 턴 온 상태인 상기 배터리 관리부의 전원을 턴 오프하는 배터리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 기동 제어부가 상기 전원 신호의 입력으로 턴 오프 상태인 상기 배터리 관리부의 전원을 턴 온하면,
상기 인접하는 배터리 팩들의 기동 제어부는 상기 서브 전원 신호의 입력으로 턴 오프 상태인 상기 배터리 관리부의 전원을 턴 온하는 배터리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수의 배터리 팩들의 기동 제어부는 상기 전원 신호 또는 상기 서브 전원 신호가 미리 설정된 시간 동안 입력되는 횟수에 따라 상기 배터리 관리부의 전원을 제어하는 배터리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수의 배터리 팩들의 기동 제어부는 상기 전원 신호 또는 상기 서브 전원 신호가 입력되는 시간의 길이에 따라 상기 배터리 관리부의 전원을 제어하는 배터리 시스템.
제8항에 있어서,
상기 기동 제어부는 상기 전원 신호 또는 상기 서브 전원 신호가 입력되는 시간의 길이가 제1 시간 이상이고 제2 시간 미만이면 배터리 관리부의 전원을 턴 온하는 배터리 시스템.
제8항에 있어서,
상기 기동 제어부는 상기 배터리 관리부가 턴-온 되어 있고,
상기 전원 신호 또는 상기 서브 전원 신호가 입력되는 시간의 길이가 제2 시간 이상이면 상기 배터리 관리부의 전원을 턴 오프하는 배터리 시스템.