KR20180119320A - Apparatus and method for preventing overcharge - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 과충전 방지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리팩에 포함되는 복수의 셀 스택 각각을 과충전으로부터 보호하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an apparatus and a method for protecting each of a plurality of cell stacks included in a battery pack from overcharging.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.2. Description of the Related Art In recent years, demand for portable electronic products such as notebook computers, video cameras, and portable telephones has rapidly increased, and electric vehicles, storage batteries for energy storage, robots, and satellites have been developed in earnest. Researches are being actively conducted.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.Currently, commercialized batteries include nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-zinc batteries, and lithium batteries. Among them, lithium batteries have little memory effect compared to nickel-based batteries, And is attracting attention because of its high energy density.
전기 자동차 등에 탑재되는 배터리 팩은 서로 직렬 또는 병렬로 연결되는 복수의 셀 스택을 포함하는 것이 일반적이다. 이때, 각 셀 스택은, 하나 또는 서로 직렬 접속된 둘 이상의 전지 셀을 포함한다. BACKGROUND ART [0002] Battery packs mounted on electric vehicles or the like generally include a plurality of cell stacks connected in series or in parallel with each other. At this time, each cell stack includes one or two or more battery cells connected in series with each other.
이러한 배터리 팩에 포함된 각각의 셀 스택의 상태는 BMS(Battery Management System)가 탑재된 컨트롤러에 의해 모니터링된다. 컨트롤러는 각 셀 스택으로부터 모니터링된 상태를 기초로, 밸런싱 동작, 냉각 동작, 충전 동작, 방전 동작 등을 제어하기 위한 신호를 출력할 수 있다.The state of each cell stack included in such a battery pack is monitored by a controller equipped with a battery management system (BMS). The controller can output a signal for controlling the balancing operation, the cooling operation, the charging operation, the discharging operation, and the like based on the monitored state from each cell stack.
배터리 팩에 충전 전류가 공급됨에 따라, 각 셀 스택의 전압은 점차적으로 상승하여 과충전될 수 있다. 과충전으로 인해 셀 스택이 폭발하는 등의 위험 상황이 발생할 수 있는바, 이러한 과충전을 방지하기 위한 종래기술로서 특허문헌 1이 존재한다. 특허문헌 1에 따른 배터리 팩은 상기 셀 스택에 대응하는 배터리 및 전류 차단 장치를 포함하며, 배터리에 과전압이 발생하는 경우 전류 차단 장치가 배터리를 대전류 경로로부터 전기적으로 분리한다.As the charging current is supplied to the battery pack, the voltage of each cell stack gradually rises and can be overcharged. There is a possibility that a dangerous situation such as explosion of the cell stack may occur due to overcharging. As a prior art for preventing such overcharging,
그런데, 배터리의 과충전 시에 단순히 배터리를 대전류 경로로부터 전기적으로 분리해버릴 경우, 주요한 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 전기 자동차에 탑재되는 배터리 팩의 배터리가 대전류 경로로부터 전기적으로 분리될 경우, 전기 자동차가 갑자기 정지하게 되는 위험이 있다.However, when the battery is simply overheated and the battery is electrically disconnected from the large current path, a major problem may arise. For example, there is a risk that the electric vehicle suddenly stops when the battery of the battery pack mounted in the electric vehicle is electrically disconnected from the high current path.
특허문헌 1: 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0017043호(공개일자: 2014년 2월 11일)Patent Document 1: Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0017043 (public date: February 11, 2014)
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리팩에 포함된 일부 셀 스택이 과충전된 경우, 충전 전류가 과충전된 일부 셀 스택을 바이패스하면서 나머지 셀 스택에 공급될 수 있도록 하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a battery pack having a structure in which, when some cell stacks included in a battery pack are overcharged, And an object of the present invention is to provide an apparatus and a method.
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 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited thereto. It is also to be understood that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations thereof.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다양한 실시예는 다음과 같다.Various embodiments of the present invention for achieving the above object are as follows.
본 발명의 일 측면에 따른 과충전 방지 장치는, 대전류 경로 내에서 서로 직렬 접속된 복수의 셀 스택의 과충전을 방지하기 위한 것이다. 상기 과충전 방지 장치는, 상기 각 셀 스택의 전압을 측정하고, 측정된 전압을 나타내는 제1 모니터링 신호를 생성하는 전압 측정부; 상기 각 셀 스택에게 바이패스 경로를 선택적으로 제공하도록 구성된 복수의 바이패스 회로를 가지는 바이패스부; 상기 전압 측정부 및 상기 바이패스부와 통신 가능하게 접속되는 컨트롤러;를 포함한다. 상기 각 바이패스 회로는, 바이패스 스위치; 및 상기 바이패스 스위치를 통해 상기 각 셀 스택에 병렬 접속되는 복수의 전류 제한 회로;를 포함한다. 상기 컨트롤러는, 상기 전압 측정부로부터의 제1 모니터링 신호를 기초로, 상기 각 바이패스 스위치를 제어한다.An overcharge preventing device according to one aspect of the present invention is for preventing overcharging of a plurality of cell stacks connected in series in a large current path. The overcharge protection device may further include: a voltage measurement unit that measures a voltage of each of the cell stacks and generates a first monitoring signal indicating the measured voltage; A bypass unit having a plurality of bypass circuits configured to selectively provide a bypass path to each cell stack; And a controller communicably connected to the voltage measuring unit and the bypass unit. Each bypass circuit includes a bypass switch; And a plurality of current limiting circuits connected in parallel to the respective cell stacks via the bypass switch. The controller controls each of the bypass switches based on a first monitoring signal from the voltage measuring unit.
또한, 상기 각 전류 제한 회로는, 하나 또는 서로 직렬 접속된 둘 이상의 저항을 포함할 수 있다.In addition, each of the current limiting circuits may include one or two or more resistors connected in series with each other.
또한, 상기 복수의 전류 제한 회로 중 어느 하나는 나머지로부터 소정 거리 이격될 수 있다.In addition, any one of the plurality of current limit circuits may be spaced apart from the rest by a predetermined distance.
또한, 상기 전압 측정부는, 각각 상기 각 셀 스택에 병렬 접속된 복수의 전압 센서;를 포함할 수 있다.The voltage measuring unit may include a plurality of voltage sensors connected in parallel to the respective cell stacks.
또한, 상기 각 셀 스택을 상기 대전류 경로로부터 전기적으로 분리 가능하게 구성된 단로부;를 더 포함할 수 있다.The cell stack may further include a disconnecting unit electrically disconnectable from the large current path.
또한, 상기 단로부는, 각각 상기 각 셀 스택과 상기 복수의 전류 제한 회로가 병렬 접속된 두 노드 사이에서 상기 각 셀 스택에 직렬 접속되는 퓨즈; 및 일단이 상기 퓨즈에 접속된 발열 저항;를 가지는 복수의 보호 소자; 및 각각 일단이 상기 각 발열 저항의 타단에 접속되고, 타단이 상기 각 셀 스택의 전극에 접속된 복수의 단로 스위치;를 포함할 수 있다.Further, the disconnecting unit may include: a fuse in which each cell stack and each of the plurality of current limiting circuits are serially connected to each cell stack between two nodes connected in parallel; And a plurality of protection elements each having an end connected to the fuse; And a plurality of disconnect switches each having one end connected to the other end of each of the heat generating resistors and the other end connected to an electrode of each of the cell stacks.
또한, 상기 컨트롤러는, 상기 제1 모니터링 신호를 기초로, 상기 각 셀 스택의 과충전 여부를 판정할 수 있다.In addition, the controller can determine whether or not each cell stack is overcharged based on the first monitoring signal.
또한, 상기 컨트롤러는, 상기 과충전으로 판정된 각 셀 스택을 상기 대전류 경로로부터 전기적으로 분리하도록 상기 단로부를 제어할 수 있다.Further, the controller may control the disconnecting unit to electrically disconnect each cell stack determined to be overcharged from the high current path.
또한, 상기 컨트롤러는, 상기 각 셀 스택이 과충전으로 판정될 때마다, 상기 각 셀 스택의 과충전 횟수를 갱신할 수 있다.Further, the controller may update the overcharge count of each cell stack each time the cell stack is determined to be overcharged.
또한, 상기 컨트롤러는, 과충전 횟수가 미리 정해진 임계 횟수에 도달한 각 셀 스택에 직렬 접속된 각 단로 스위치를 온 상태로 제어할 수 있다.In addition, the controller may control each of the disconnecting switches connected in series to each cell stack in which the number of times of overcharge reaches a predetermined threshold number, to be in the ON state.
또한, 각각 상기 각 바이패스 회로에 병렬 접속되는 복수의 커패시터;를 더 포함할 수 있다.And a plurality of capacitors connected in parallel to the respective bypass circuits, respectively.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리팩은, 상기 과충전 방지 장치; 및 대전류 경로 내에서 서로 직렬 접속된 복수의 셀 스택;을 포함한다. 상기 과충전 방지 장치는, 상기 각 셀 스택에 대한 과충전 방지 동작을 수행한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a battery pack comprising: the overcharge protection device; And a plurality of cell stacks connected in series in the large current path. The overcharge protection device performs an overcharge prevention operation for each of the cell stacks.
본 발명의 실시예들에 따르면, 배터리팩에 포함된 일부 셀 스택이 과충전된 경우, 충전 전류의 적어도 일부가 과충전된 일부 셀 스택을 바이패스하여 나머지 셀 스택에 공급될 수 있다. 따라서, 일부 셀 스택이 과충전 상태에 이르더라도, 과충전되지 않은 나머지 셀 스택을 충전할 수 있다.According to embodiments of the present invention, when some of the cell stacks included in the battery pack are overcharged, at least a part of the charging current may be supplied to the remaining cell stack by bypassing the overcharged cell stack. Therefore, even if some of the cell stacks reach the overcharge state, the remaining cell stacks that are not overcharged can be charged.
또한, 배터리팩에 포함된 복수의 셀 스택 중, 일정 빈도 이상 빈번하게 과충전된 셀 스택을 대전류 경로로부터 전기적으로 분리할 수 있다. 이때, 대전류 경로로부터 전기적으로 분리된 각 셀 스택을 대신하여 대전류 경로를 구성하는 바이패스 경로가 배터리팩 내에 제공된다. 따라서, 일부 셀 스택이 대전류 경로로부터 전기적으로 분리되더라도, 과충전되지 않은 나머지 셀 스택을 충방전할 수 있다.Further, among the plurality of cell stacks included in the battery pack, the cell stack which is frequently overcharged more frequently than a certain frequency can be electrically separated from the high current path. At this time, instead of each cell stack electrically separated from the large current path, a bypass path constituting a large current path is provided in the battery pack. Therefore, even if some of the cell stacks are electrically disconnected from the large current path, the remaining cell stacks that are not overcharged can be charged and discharged.
또한, 대전류 경로로부터 전기적으로 분리된 각 셀 스택에게 방전 경로를 제공할 수 있다. 이에 따라, 대전류 경로로부터 전기적으로 분리된 각 셀 스택의 방전과 대전류 경로에 전기적으로 접속된 각 셀 스택의 충전이 함께 진행될 수 있다.Further, it is possible to provide a discharge path to each cell stack electrically isolated from the large current path. Thus, the discharge of each cell stack electrically isolated from the large current path and the charging of each cell stack electrically connected to the large current path can proceed together.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 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 배터리팩의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리팩에 대응하는 회로의 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 보호 소자의 구현예를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 전류 제한 블록에 대응하는 회로를 보여주는 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 전류 제한 블록의 두 구현예를 보여주는 도면이다.
도 7 내지 도 9는 도 2에 도시된 회로의 동작을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 과충전 방지 방법을 보여주는 순서도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention. And should not be construed as limiting.
1 is a schematic view illustrating a battery pack according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic configuration diagram of a circuit corresponding to the battery pack shown in Fig.
FIG. 3 is a view showing an embodiment of the protective device shown in FIG. 2. FIG.
4 is a circuit diagram showing a circuit corresponding to the current limiting block shown in FIG. 2. FIG.
FIGS. 5 and 6 are diagrams showing two implementations of the current limiting block shown in FIG.
7 to 9 are diagrams referred to in describing the operation of the circuit shown in Fig.
10 is a flowchart showing an overcharge prevention method according to another embodiment of the present invention.
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 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 해석되어야 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.
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. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., are used for the purpose of distinguishing one of the various components from the rest, and are not used to define components by such terms.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 <제어 유닛>과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise. In addition, the term " control unit " as described in the specification means a unit for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "접속"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 접속"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 접속"되어 있는 경우도 포함한다.In addition, throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is directly connected to the other part, .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩(1)의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of a
도 1을 참조하면, 배터리팩(1)은 배터리 모듈(10) 및 과충전 방지 장치(100)를 포함한다. 배터리 모듈(10)은, n개의 셀 스택(20)을 포함한다. 여기서, n은 1 이상의 자연수이다. 과충전 방지 장치(100)는, 기본적으로 전압 측정부(110), 바이패스부(120) 및 컨트롤러(170)를 포함하고, 선택적으로 단로부(140), 평활부(150) 및 전류 측정부(160) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a
복수의 셀 스택(20-1~20-n)은, 서로 직렬 접속되고, 배터리팩(1)의 대전류 경로 상에 설치된다. 상세히는, 각 셀 스택(20)은, 대전류 경로에 순차적으로 위치하는 복수의 노드들(N1~N4) 중 서로 인접한 두 노드 사이에 접속될 수 있다. 예컨대, 제2 셀 스택(20-2)의 양극과 음극은 두 노드(N2, N3) 사이에 접속될 수 있다.The plurality of cell stacks 20-1 to 20-n are connected in series to each other and are provided on the large current path of the
전압 측정부(110)는, 각 셀 스택(20)의 전압을 측정하고, 측정된 전압을 나타내는 제1 모니터링 신호를 생성한다. 전압 측정부(110)에 의해 생성된 제1 모니터링 신호는, 컨트롤러(170)에게 전송된다.The voltage measuring unit 110 measures the voltage of each
바이패스부(120)는, 각 셀 스택(20)과 함께 또는 각 셀 스택(20)을 대신하여 대전류 경로를 구성하는 적어도 하나의 바이패스 경로를 선택적으로 제공하도록 구성된다. 즉, 바이패스부(120)는 일부의 셀 스택(20)에게만 바이패스 경로를 제공하고 나머지 셀 스택(20)에게는 바이패스 경로를 제공하지 않을 수 있다. The
각 바이패스 경로를 통해 충전 전류의 일부 또는 전부가 흐르게 된다. 따라서, 배터리팩(1)에 충전 전류가 공급되는 동안에, 바이패스 경로가 제공된 셀 스택(20)의 충전은 중지되거나 느리게 진행된다.Some or all of the charge current flows through each bypass path. Therefore, while the charging current is supplied to the
단로부(140)는, 각 셀 스택(20)을 배터리팩(1)으로부터 전기적으로 분리 가능하게 구성된다. 즉, 단로부(140)는, 대전류 경로로부터 각 스택(20)을 일시적 또는 영구적으로 전기적으로 분리한다. 컨트롤러(170)에 의해, 바이패스부(120)와 단로부(140)는 연동하여 동작할 수 있다. 예컨데, 단로부(140)에 의해 대전류 경로로부터 어느 한 셀 스택(20)이 분리됨과 동시에 또는 분리된 후 소정 시간(예, 수 ms)이 경과한 시점에, 바이패스부(120)는 분리된 셀 스택(20)에게만 바이패스 경로를 제공할 수 있다. 분리된 셀 스택(20)에게 제공된 각 바이패스 경로는, 분리된 셀 스택(20)을 대신하여 대전류 경로를 구성하게 된다. 셀 스택(20)이 대전류 경로로부터 전기적으로 제거/분리된다는 것은, 그 셀 스택(20)이 대전류 경로를 통해 충전 전류를 공급받을 수 없는 상태가 되는 것을 의미할 수 있다.The disconnecting
평활부(150)는, 각 셀 스택(20)이 단로부(140)에 의해 대전류 경로로부터 제거되는 때에 대전류 경로의 일부분에 발생하는 급격한 전압 하강을 억제하도록 구성된다. The smoothing
전류 측정부(160)는, 각 셀 스택(20)에 공급되는 충전 전류를 측정하고, 측정된 충전 전류를 나타내는 제2 모니터링 신호를 생성한다. 전류 측정부(160)에 의해 생성된 제2 모니터링 신호는, 컨트롤러(170)에게 전송된다. 전류 측정부(160)는, 대전류 경로에 설치되는 션트 저항을 포함하고, 충전 전류에 의해 션트 저항에 발생한 전압으로부터 충전 전류를 측정할 수 있다.The
컨트롤러(170)는, 하드웨어적으로, ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 컨트롤러(170)는, 전압 측정부(110), 바이패스부(120), 단로부(140) 및/또는 전류 측정부(160)와 통신 가능하게 연결되어, 이들의 동작을 전반적으로 제어한다. 여기서, 서로 다른 두 구성요소가 통신 가능하게 연결된다는 것은, 어느 한 구성요소가 다른 구성요소에게 신호나 데이터를 전송할 수 있도록 유선 및/또는 무선을 통해 연결된다는 것일 의미할 수 있다. 전술한 전압 측정부(110)는, 컨트롤러(170)에 내장될 수 있다.
컨트롤러(170)는, 각 셀 스택(20)에 대한 과충전 방지 동작을 실행하도록 구성된다. 특히, 컨트롤러(170)는, 전압 측정부(110)로부터의 제1 모니터링 신호를 기초로, 바이패스부(120) 및/또는 단로부(140)를 제어한다. 컨트롤러(170)로부터의 제어 신호에 따라, 단로부(140)는 각 셀 스택(20)을 대전류 경로로부터 전기적으로 분리할 수 있다. 또한, 컨트롤러(170)로부터의 제어 신호에 따라, 바이패스부(120)는 각 셀 스택(20)에게 바이패스 경로를 제공하거나, 기 제공된 바이패스 경로를 차단할 수 있다.
이하에서는, 이해를 돕기 위해, 서로 직렬 접속되는 3개의 셀 스택(20-1~20-3)이 배터리팩(1)에 포함되는 것으로 가정한다.Hereinafter, for the sake of understanding, it is assumed that three cell stacks 20-1 to 20-3 connected in series to each other are included in the
도 2는 도 1에 도시된 배터리팩(1)에 대응하는 회로의 개략적인 구성도이다. 배터리팩(1)에 포함된 복수의 셀 스택(20)은 배터리팩(1)의 두 전원 단자(+,-) 사이의 대전류 경로에 설치된다. 2 is a schematic configuration diagram of a circuit corresponding to the
도 1 및 도 2를 참조하면, 각 셀 스택(20)은, 적어도 하나의 배터리 셀(21)을 포함한다. 각 셀 스택(20)에 복수의 배터리 셀(21)이 포함된 경우, 이 중 어느 하나는 나머지 중 적어도 하나와 직렬 또는 병렬 접속될 수 있다. 또한, 각 셀 스택(20)은, 이에 포함되는 각 배터리 셀(21)을 적어도 부분적으로 커버하는 구조를 가지는 케이스(22)를 포함할 수 있다. 케이스(22)는, 효율적인 열 방출을 위해 금속 재질로 이루어질 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, each
전압 측정부(110)는, 복수의 전압 센서(111)를 포함할 수 있다. 전압 센서(111)의 개수는 셀 스택(20)의 개수와 동일할 수 있다. 이 경우, 각 셀 스택(20)마다 전압 센서(111)가 제공될 수 있다. 즉, 전압 센서(111)는 셀 스택(20)에 일대일로 대응할 수 있다.The voltage measuring unit 110 may include a plurality of voltage sensors 111. The number of voltage sensors 111 may be the same as the number of cell stacks 20. In this case, the voltage sensor 111 may be provided for each
각 전압 센서(111)는, 각 셀 스택(20)에 병렬 접속된다. 즉, 제1 전압 센서(111-1), 제2 전압 센서(111-2) 및 제3 전압 센서(111-3) 각각은, 제1 셀 스택(20-1), 제2 셀 스택(20-2) 및 제3 셀 스택(20-3)에 병렬 접속된다. 각 전압 센서(111)는, 그것에 병렬 접속된 어느 한 셀 스택(20)의 전압을 측정한다. 복수의 전압 센서(111)에 의해 측정된 각 셀 스택(20)의 전압을 나타내는 제1 모니터링 신호(S1-1~S1-3)는 컨트롤러(170)에게 전송된다.Each voltage sensor 111 is connected to each
바이패스부(120)는, 적어도 하나의 바이패스 회로(130)를 포함한다. 바람직하게는, 바이패스부(120)에 포함되는 바이패스 회로(130)의 개수는 셀 스택(20)의 개수와 동일할 수 있다. 이 경우, 각 셀 스택(20)마다 바이패스 회로(130)가 하나씩 제공될 수 있다. 즉, 바이패스 회로(130)와 셀 스택(20)은 일대일로 대응할 수 있다. The
각 바이패스 회로(130)는, 바이패스 스위치(131) 및 전류 제한 블록(B)을 포함하고, 각 셀 스택(20)에게 바이패스 경로를 선택적으로 제공하도록 구성된다. 즉, 각 바이패스 회로(130)는 활성화 시 자신이 병렬 접속된 셀 스택(20)에게 바이패스 경로를 제공하고, 비활성화 시 자신이 병렬 접속된 각 셀 스택(20)에 대응하는 바이패스 경로를 차단한다. 여기서, 바이패스 회로(130)가 활성화된다는 것은, 그 바이패스 회로(130)에 포함된 바이패스 스위치(131)가 온 상태로 제어되는 것을 의미할 수 있다.Each
적어도 하나의 셀 스택(20)에게 바이패스 경로가 제공된 경우, 각 바이패스 경로를 통해 흐르는 충전 전류의 크기는, 각 바이패스 경로를 구성하는 전류 제한 블록(B)의 저항값에 의해 결정될 수 있다. 예컨대, 배터리팩(1)의 양극 단자(+)와 음극 단자(-) 사이의 전압이 일정한 경우, 각 바이패스 경로를 구성하는 전류 제한 블록(B)의 저항값이 클수록 충전 전류의 크기는 작아진다.When the bypass path is provided to at least one
각 바이패스 회로(130)는, 대전류 경로 상의 인접하는 두 노드를 통해 각 셀 스택(20)에 병렬 접속될 수 있다. 즉, 제1 바이패스 회로(130-1), 제2 바이패스 회로(130-2) 및 제3 바이패스 회로(130-3) 각각은, 제1 셀 스택(20-1), 제2 셀 스택(20-2) 및 제3 셀 스택(20-3)에 병렬 접속될 수 있다.Each
복수의 바이패스 회로(130-1~130-3) 중 적어도 하나가 컨트롤러(170)에 의해 활성화된 경우, 활성화된 바이패스 회로(130)는, 그것에 병렬 접속된 셀 스택(20)에게 바이패스 경로를 제공한다. When at least one of the plurality of bypass circuits 130-1 to 130-3 is activated by the
단로부(140)는, 복수의 단로 회로를 포함한다. 각 단로 회로는, 단로 스위치(141)와 보호 소자(142)를 포함한다. 단로부(140)에 포함된 단로 회로의 개수는 셀 스택(20)의 개수와 동일할 수 있다. 이 경우, 각 셀 스택(20)마다 단로 회로가 하나씩 제공될 수 있다. 즉, 단로 스위치(141) 및 보호 소자(142) 각각은 셀 스택(20)에 일대일로 대응할 수 있다.The disconnecting
각 단로 스위치(141)는, 릴레이나 MOSFET 등과 같이 외부로부터의 신호에 응답하여 온오프 제어 가능한 것이라면 무방하다. Each of the disconnecting switches 141 may be on-off controllable in response to an external signal such as a relay or a MOSFET.
평활부(150)는, 복수의 커패시터(151)를 포함한다. 커패시터(151)의 개수는 셀 스택(20)의 개수와 동일할 수 있다. 이 경우, 각 셀 스택(20)마다 커패시터(151)가 하나씩 제공될 수 있다. 즉, 커패스터(151)는 셀 스택(20)에 일대일로 대응할 수 있다. 각 커패시터(151)의 양단은, 각 셀 스택(20)에 병렬 접속된다. 예컨대, 도 2와 같이, 제1 커패시터(151-1)는 두 노드(N1, N2)을 통해 제1 셀 스택(20-1)에 병렬 접속되고, 제2 커패시터(151-2)는 두 노드(N2, N3)을 통해 제2 셀 스택(20-2)에 병렬 접속되며, 제3 커패시터(151-3)는 두 노드(N3, N4)을 통해 제3 셀 스택(20-3)에 병렬 접속된다. 각 커패시터(151)는, 자신이 접속된 두 노드 사이의 급작스런 전압 변동을 억제한다. 이에 따라, 각 커패시터(151)는 자신과 병렬 접속된 셀 스택(20)이 대전류 경로로부터 전기적으로 분리되는 때에 순간적으로 발생하는 아크(arc)를 방지한다.The smoothing
컨트롤러(170)는, 전압 측정부(110)로부터의 제1 모니터링 신호를 기초로, 복수의 셀 스택(20-1~20-3) 중 과충전된 것이 있는지 판정한다. 즉, 컨트롤러(170)는, 각 셀 스택(20)의 과충전 여부를 판정한다. 또한, 컨트롤러(170)는, 전압 측정부(110)로부터의 제1 모니터링 신호를 기초로, 과충전된 셀 스택의 개수를 산출할 수 있다. 이를 위해, 컨트롤러(170)는 각 셀 스택(20)으로부터 측정된 전압을 제1 기준 전압 및/또는 제2 기준 전압과 비교한다. 이때, 제2 기준 전압은 제1 기준 전압보다 높다. 바람직하게는, 컨트롤러(170)는, 각 셀 스택(20)의 전압을 제1 기준 전압과 비교한 후 제2 기준 전압과 비교할 수 있다.Based on the first monitoring signal from the voltage measuring unit 110, the
제1 기준 전압과 제2 기준 전압 각각은, 각 셀 스택(20)의 과충전 여부를 판정하기 위한 기준으로 활용된다. 즉, 컨트롤러(170)는, 제1 기준 전압과 같거나 더 높은 전압까지 충전된 셀 스택(20)은 과충전 상태에 있는 것으로 판정한다. 또한, 컨트롤러(170)는, 제1 기준 전압과 같거나 더 높으면서 제2 기준 전압보다는 낮은 전압까지 충전된 셀 스택(20)에게는 충전 전류의 일부만이 공급되도록 바이패스부(120)를 제어한다. 이하에서는, 제1 기준 전압과 같거나 더 높으면서 제2 기준 전압보다는 낮은 전압까지 충전된 상태를 '제1 과충전 상태'라고 하겠다.Each of the first reference voltage and the second reference voltage is utilized as a criterion for determining whether the
또한, 컨트롤러(170)는, 제2 기준 전압과 같거나 더 높은 전압까지 충전된 셀 스택(20)에게는 충전 전류가 공급되지 않도록 바이패스부(120) 및 단로부(140)를 제어한다. 상세히는, 컨트롤러(170)는, 단로부(140)를 제어하여, 제2 기준 전압과 같거나 더 높은 전압까지 충전된 셀 스택(20)을 대전류 경로로부터 전기적으로 제거한다. 그 다음, 컨트롤러(170)는, 바이패스부(120)를 제어하여, 대전류 경로로부터 전기적으로 제거된 각 셀 스택(20)를 대신하여 대전류 경로를 구성하는 바이패스 경로를 배터리팩(1) 내에 제공할 수 있다. 이하에서는, 제2 기준 전압과 같거나 더 높은 전압까지 충전된 상태를 '제2 과충전 상태'라고 하겠다.In addition, the
한편, 각 셀 스택(20)은 그에 포함된 배터리 셀(21)의 충방전이 반복됨에 따라 점차적으로 SOH(State Of Health)가 낮아진다. 즉, 각 배터리 셀(21)이 퇴화됨에 따라, 그것을 포함하는 셀 스택(20)에 저장 가능한 전하량의 최대치는 감소한다. 이에 따라, 일반적인 상황에서는, 만방전된 둘 이상의 셀 스택(20)에게 동일한 충전 전류를 공급한다면, 가장 낮은 SOH를 가지는 셀 스택(20)이 가장 빠르게 과충전 상태에 이르게 된다. On the other hand, the state of health (SOH) is gradually lowered as the
다만, 온도와 같은 환경 요인, 전압 측정부(110)의 측정 오류 또는 컨트롤러(170)의 연산 오류 등으로 인해, 상대적으로 높은 SOH를 가지는 셀 스택(20)이 상대적으로 낮은 SOH를 가지는 셀 스택(20)보다 먼저 과충전 상태에 도달한 것으로 판정되는 상황이 일시적으로 발생할 수도 있다. 따라서, 단 한번 과충전 상태로 판정된 셀 스택(20)을 대전류 경로로부터 전기적으로 분리하는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 분명한 점은, 장기적으로는 셀 스택(20)의 SOH가 낮아질수록, 과충전 상태에 도달하는 빈도가 높아진다는 것이다.However, due to environmental factors such as temperature, a measurement error of the voltage measuring unit 110, or an operation error of the
이 점에 착안하여, 컨트롤러(170)는, 각 셀 스택(20)이 과충전으로 판정될 때마다, 과충전으로 판정된 각 셀 스택(20)의 과충전 횟수를 갱신할 수 있다. 예컨대, 과충전 횟수가 k인 제1 셀 스택(20-1)의 전압이 제2 기준 전압에 도달한 경우, 컨트롤러(170)는 제1 셀 스택(20-1)의 과충전 횟수를 k에서 k+1로 증가시킬 수 있다. In view of this point, the
또한, 컨트롤러(170)는, 과충전 횟수가 미리 정해진 임계 횟수에 도달한 각 셀 스택(20)을 대전류 경로로부터 전기적으로 분리하도록 단로부(140)를 제어할 수 있다. 여기서, 임계 횟수는 사전 실험을 통해 컨트롤러(170)에 설정될 수 있다. 어느 셀 스택(20)의 과충전 횟수가 임계 횟수와 같거나 더 큰 경우, 그 셀 스택(20)의 교체가 필요할 정도로 SOH가 낮아졌음을 충분히 신뢰할 수 있다.The
한편, 배터리팩(1)에 충전 전원이 접속되지 않는 동안, 컨트롤러(170)는 제1 모니터링 신호(S1-1~S1-3)를 기초로 각 바이패스 회로(130)를 선택적으로 제어하여, 복수의 셀 스택(20) 간의 전압 편차를 완화할 수 있다. 즉, 바이패스부(120)는 복수의 셀 스택(20)을 위한 전압 밸런싱 동작을 수행할 수 있다.On the other hand, while the charging power source is not connected to the
도 3은 도 2에 도시된 보호 소자의 구현예를 보여주는 도면이다.FIG. 3 is a view showing an embodiment of the protective device shown in FIG. 2. FIG.
도 3을 참조하면, 각 보호 소자(142)는, 단로부(140)에 포함된 어느 한 단로 스위치(141)와 직렬 회로를 구성할 수 있다.Referring to FIG. 3, each of the
각 보호 소자(142)는, 적어도 하나의 퓨즈(143) 및 적어도 하나의 발열 저항(144)를 포함한다. 예컨대, 도 3과 같이, 각 보호 소자(142)는, 서로 직렬 접속된 두 퓨즈(143-1, 143-2)를 포함하고, 발열 저항(144)의 일단은 두 퓨즈(143-1, 143-2)가 공통 접속되어 있는 부분에 접속될 수 있다. 또한, 퓨즈(143-1)의 타단은 어느 한 셀 스택(20)의 전극(예, 양극)에 접속되고, 퓨즈(143-2)의 타단은 복수의 노드(N1~N4) 중 어느 하나에 접속될 수 있다.Each
동일한 보호 소자(142)에 포함되는 각 퓨즈(143)는, 각 셀 스택(20)이 바이패스 회로(130)에 병렬 접속된 두 노드 사이에서 각 셀 스택(20)에 직렬 접속된다. 즉, 제1 바이패스 회로(130-1)가 대전류 경로에 접속되는 두 노드(N1, N2) 사이에서, 제1 보호 소자(142-1)의 두 퓨즈(143-1, 143-2)는 제1 셀 스택(20-1)에 직렬 접속된다. 또한, 제2 바이패스 회로(130-2)가 대전류 경로에 접속되는 두 노드(N2, N3) 사이에서, 제2 보호 소자(142-2) 의 두 퓨즈(143-1, 143-2)는 제2 셀 스택(20-2)에 직렬 접속된다. 또한, 제3 바이패스 회로(130-3)가 대전류 경로에 접속되는 두 노드(N3, N4) 사이에서, 제3 보호 소자(142-3)의 두 퓨즈(143-1, 143-2)는 제3 셀 스택(20-3)에 직렬 접속된다.Each fuse 143 included in the
각 단로 회로 내에서, 적어도 하나의 퓨즈(143)의 일단은 셀 스택(20)의 전극(예, 양극)에 접속된다.Within each disconnect circuit, one end of at least one fuse 143 is connected to an electrode (e.g., an anode) of the
각 단로 회로 내에서, 발열 저항(144)는, 일단이 적어도 하나의 퓨즈(143)에 접속되고, 타단이 단로 스위치(141)에 접속된다. 각 단로 회로 내에서, 단로 스위치(141)는, 일단이 발열 저항(144)의 타단에 접속되고, 타단이 접지 또는 셀 스택(20)의 전극(예, 음극)에 접속될 수 있다. In each disconnecting circuit, the
각 단로 스위치(141)가 온 상태로 제어되는 경우, 이에 접속된 적어도 하나의 퓨즈(143)가 용단되고, 양극 단자와 음극 단자 중 어느 하나가 용단된 퓨즈(143)에 접속된 셀 스택(20)은 대전류 경로로부터 전기적으로 제거된다. When at least one fuse 143 connected thereto is fused and the
예컨대, 도 2에서, 제1 단로 스위치(141-1)가 온 상태로 제어되면, 충전 전류가 제1 보호 소자(142-1)의 퓨즈(143-2)와 발열 저항(144)에 흐르게 된다. 충전 전류가 제1 보호 소자(142-1)의 발열 저항(144)를 통해 흐를 때 발생하는 열에 의해 제1 보호 소자(142-1)의 두 퓨즈(143-1, 143-2) 중 적어도 퓨즈(143-2)는 용단된다. 결국, 제1 셀 스택(20-1)과 노드(N1)가 분리되어, 대전류 경로를 구성하는 두 노드(N1, N2) 사이의 부분에서 제1 셀 스택(20-1)이 전기적으로 완전히 분리된다.2, when the first disconnecting switch 141-1 is controlled to be in the ON state, the charging current flows to the fuse 143-2 and the
컨트롤러(170)는, 대전류 경로로부터 전기적으로 분리된 각 셀 스택(20-1)에 대응하는 단로 스위치(141)를 오프 상태로 제어할 수도 있다. 예컨대, 제1 단로 스위치(141-1)가 온 상태로 제어됨에 따라 제1 셀 스택(20-1)이 대전류 경로로부터 전기적으로 분리된 후, 컨트롤러(170)는 제1 단로 스위치(141-1)를 오프 상태로 복귀시킬 수 있다.The
각 보호 소자(142)는, 방전 유도 저항(145)을 더 포함할 수 있다. 방전 유도 저항(145)은 퓨즈(143-1)와 발열 저항(144)이 직렬 접속된 회로에 병렬 접속된다. 일 예로, 방전 유도 저항(145)의 일단은 퓨즈(143-1)와 셀 스택(20) 간의 접속 지점에 접속되고, 타단은 발열 저항(144)과 단로 스위치(141) 간의 접속 지점에 접속된다. 이에 따라, 퓨즈(143-1)의 용단과는 무관하게, 셀 스택(20)은 방전 유도 저항(145)을 통해 단로 스위치(141)에 접속될 수 있다. 각 셀 스택(20)에게 제공 가능한 방전 경로는, 방전 유도 저항(145)과 단로 스위치(141)의 직렬 접속 회로에 대응한다.Each of the
바람직하게는, 방전 유도 저항(145)의 저항값은, 퓨즈(143-1)의 저항값과 발열 저항(144)의 저항값을 합산한 값보다 크다. 예컨데, 방전 유도 저항(145)의 저항값 > {(퓨즈(143-1)의 저항값 + 발열 저항(144)의 저항값) × Q}. 여기서, Q는, 1과 같거나 더 큰 실수로서, 이를 테면 3일 수 있다. Preferably, the resistance value of the
이에 따라, 두 퓨즈(143-1, 143-2) 중 퓨즈(143-2)가 먼저 용단된 경우, 발열 저항(144)을 통해 흐르는 전류의 크기가 방전 유도 저항(145)을 통해 흐르는 전류의 크기보다 훨씬 커져, 나머지 퓨즈(143-1)까지도 용단된다. 두 퓨즈(143-1, 143-2)가 모두 용단된 경우, 방전 유도 저항(145)의 저항값이 상당히 크므로, 방전 유도 저항(145)을 통해 흐르는 전류의 크기가 충분히 억제될 수 있다.Accordingly, when the fuse 143-2 of the two fuses 143-1 and 143-2 is fused first, the magnitude of the current flowing through the
도 4는 도 2에 도시된 전류 제한 블록(B)에 대응하는 회로를 보여주는 도면이다.Fig. 4 is a circuit diagram showing a circuit corresponding to the current limiting block B shown in Fig. 2. Fig.
도 4를 참조하면, 도 2에 도시된 각 전류 제한 블록(B)은, 대전류 경로 상의 서로 인접한 두 노드 사이에서 바이패스 스위치(131)와 직렬 접속된다. 각 바이패스 스위치(131)는, 릴레이나 MOSFET 등과 같이 외부로부터의 신호에 응답하여 온오프 제어 가능한 것이라면 무방하다. Referring to FIG. 4, each current limiting block B shown in FIG. 2 is connected in series with the bypass switch 131 between two adjacent nodes on the large current path. Each bypass switch 131 may be on-off controlled in response to an external signal such as a relay or a MOSFET.
각 전류 제한 블록(B)은, m개의 전류 제한 회로(132-1~132-m)를 포함한다. 여기서, m은 1 이상의 자연수이다. 각 전류 제한 회로(132)는, 하나 또는 서로 직렬 연결된 둘 이상의 저항(R)을 포함한다. 각 전류 제한 회로(132)에 포함된 저항(R)의 개수는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. Each current limiting block B includes m current limiting circuits 132-1 to 132-m. Here, m is a natural number of 1 or more. Each
각 전류 제한 회로(132)의 저항값이 동일한 경우, 각 전류 제한 회로에는 동일한 크기의 충전 전류가 흐르게 된다. 예컨대, 50개의 전류 제한 회로(132)를 포함하는 전류 제한 블록(B)에 공급되는 충전 전류가 200A인 경우, 전류 제한 회로(132)마다 4A의 충전 전류가 흐르게 된다. 만약, 각 전류 제한 회로(132)가 직렬 연결된 2개의 저항(R)을 포함하고, 각 저항(R)의 저항값이 0.1옴인 경우, 각 저항(R)은 1.6W를 소모하게 될 것이다.When the resistance values of the
컨트롤러(170)는, 전압 측정부(110)로부터의 제1 모니터링 신호(S1-1~S1-3)를 기초로, 각 바이패스 스위치(131)를 온 상태와 오프 상태 중 어느 하나로 제어한다. 온 상태로 제어되는 바이패스 스위치(131)를 포함하는 바이패스 회로(130)에 대응하는 셀 스택(20)에게는 바이패스 경로가 제공된다.The
컨트롤러(170)는, 전압 측정부(110)로부터의 제1 모니터링 신호(S1-1~S1-3) 및 전류 측정부(160)로부터의 제2 모니터링 신호(S2)를 기초로, 각 바이패스 스위치(131)를 온 상태와 오프 상태 중 어느 하나로 제어할 수도 있다. 예컨대, 배터리팩(1) 내에 과충전으로 판정된 셀 스택이 존재하지 않더라도, 제2 모니터링 신호(S2)에 의해 통지되는 충전 전류의 크기가 소정의 전류 레벨보다 큰 과전류에 해당할 경우에는, 컨트롤러(170)는 적어도 하나의 셀 스택(20)에게 바이패스 경로가 제공되도록 바이패스부(120)를 제어할 수 있다.Based on the first monitoring signals S1-1 to S1-3 from the voltage measuring unit 110 and the second monitoring signal S2 from the
도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 전류 제한 블록의 두 구현예를 보여주는 도면이다.FIGS. 5 and 6 are diagrams showing two implementations of the current limiting block shown in FIG.
먼저, 도 5는 전류 제한 블록(B)에 포함된 복수의 전류 제한 회로가 서로 동일한 저항값을 가지는 일 구현예를 보여준다. 이해를 돕기 위해, 서로 동일한 저항값을 가지는 2개의 저항(R)의 직렬 연결로 구성된 5개의 전류 제한 회로(132-1~132-5)가 전류 제한 블록(B)에 포함되는 것으로 가정한다. 전류 제한 블록(B)은, 5개의 전류 제한 회로(132-1~132-5)가 실장되는 기판(133)과 기판(133)에 형성된 도전성 패턴(134)을 더 포함할 수 있다. 5개의 전류 제한 회로(132-1~132-5)는 도전성 패턴(134)을 통해 서로 전기적으로 병렬 접속된다. First, FIG. 5 shows an embodiment in which a plurality of current limiting circuits included in the current limiting block B have the same resistance value with each other. For the sake of understanding, it is assumed that five current limit circuits 132-1 through 132-5, each consisting of a series connection of two resistors R having the same resistance value, are included in the current limit block B. The current limiting block B may further include a
이때, 전류 제한 회로(132-1~132-5)는 소정 방향을 따라 서로 소정 거리만큼씩 이격된다. 즉, 제2 전류 제한 회로(132-2)는 제1 전류 제한 회로(132-1)로부터 W1만큼 이격되고, 제3 전류 제한 회로(132-3)는 제2 전류 제한 회로(132-2)로부터 W2만큼 이격되며, 제4 전류 제한 회로(132-4)는 제3 전류 제한 회로(132-3)로부터 W3만큼 이격되고, 제5 전류 제한 회로(132-5)와 제4 전류 제한 회로(132-4)로부터 W4만큼 이격된다. At this time, the current limiting circuits 132-1 to 132-5 are spaced apart from each other by a predetermined distance along a predetermined direction. Namely, the second current limiting circuit 132-2 is separated from the first current limiting circuit 132-1 by W1, the third current limiting circuit 132-3 is separated from the second current limiting circuit 132-2, The fourth current limiting circuit 132-4 is spaced apart from the third current limiting circuit 132-3 by W3 and the fifth current limiting circuit 132-5 and the fourth current limiting circuit 132-5 are spaced apart from each other by W2, 132-4.
전류 제한 회로(132-1~132-5)에 동일한 크기의 충전 전류가 흐르더라도, 기판(133)의 중앙부에 실장된 전류 제한 회로(예, 132-3)에게는 다른 전류 제한 회로(예, 132-1, 132-5)의 저항(R)로부터 발생한 열이 집중될 수 있다. 만약, W1=W2=W3=W3일 경우, 기판(133)의 중앙부로 갈수록 온도가 높아지는 온도 불균형이 발생할 수 있다. 이러한 문제를 완화하기 위해, 기판(133)의 중앙으로 갈수록 서로 인접한 두 전류 제한 회로(132-1~132-5) 간의 이격 거리는 커질 수 있다. 예컨대, W2, W3 > W1, W4 일 수 있다. Even if a charging current of the same size flows in the current limiting circuits 132-1 to 132-5, the current limiting circuit (for example, 132-3) mounted in the central portion of the
이에 따라, 전류 제한 회로(132-1~132-5) 중 서로 인접한 두 전류 제한 회로 간의 이격 거리가 동일하게 실장되는 구조에 비하여, 전류 제한 회로(132-1~132-5)의 저항(R)에서 발생하는 열이 기판(133)의 중앙부에 집중되지 않고 외부로 원활하게 방출될 수 있다.Thus, compared with the structure in which the distance between the two current limiting circuits adjacent to each other among the current limiting circuits 132-1 through 132-5 is equally mounted, the resistance R of the current limiting circuits 132-1 through 132-5 Can be smoothly discharged to the outside without concentrating on the central portion of the
다음으로, 도 6은 전류 제한 블록(B)에 포함된 포함된 복수의 전류 제한 회로가 서로 다른 저항값을 가지는 일 구현예를 보여준다. 이해를 돕기 위해, 서로 다른 개수의 저항(R)을 가지는 3개의 전류 제한 회로(132-1~132-3)가 전류 제한 블록(B)에 포함되는 것으로 도시하였다. Next, Fig. 6 shows an embodiment in which a plurality of current limiting circuits included in the current limiting block B have different resistance values. For ease of understanding, three current limiting circuits 132-1 through 132-3 having different numbers of resistors R are shown as being included in the current limiting block B.
가령, 도 6와 같이, 제1 전류 제한 회로(132-1)는 3개의 저항(R), 제2 전류 제한 회로(132-2)는 2개의 저항(R), 제3 전류 제한 회로(132-3)는 1개의 저항(R)을 포함한다고 해보자. 이 경우, 제1 전류 제한 회로(132-1)의 저항값은 제3 전류 제한 회로(132-3)의 3배이고, 제2 전류 제한 회로(132-2)의 저항값은 제3 전류 제한 회로(132-3)의 2배가 된다.6, the first current limiting circuit 132-1 includes three resistors R, the second current limiting circuit 132-2 includes two resistors R, a third current limiting circuit 132 -3) includes one resistor (R). In this case, the resistance value of the first current limiting circuit 132-1 is three times that of the third current limiting circuit 132-3, and the resistance value of the second current limiting circuit 132-2 is the third current limiting circuit 132-3. (132-3).
서로 병렬 접속된 3개의 전류 제한 회로(132-1~132-3) 각각에 인가되는 전압은 동일하므로, 가장 작은 저항값을 가지는 제3 전류 제한 회로(132-3)를 통해 흐르는 충전 전류가 가장 크고, 가장 큰 저항값을 가지는 제1 전류 제한 회로(132-1)를 통해 흐르는 충전 전류가 가장 작다. Since the voltages applied to the three current limiting circuits 132-1 to 132-3 connected in parallel to each other are the same, the charging current flowing through the third current limiting circuit 132-3 having the smallest resistance value is the most The charging current flowing through the first current limiting circuit 132-1 having the largest and largest resistance value is the smallest.
따라서, 셀 스택(20)에 가장 가까이 위치하는 제1 전류 제한 회로(132-1)의 발열량이 가장 적고, 셀 스택(20)에 가장 멀리 위치하는 제3 전류 제한 회로(132-3)의 발열량이 가장 크다. The amount of heat generated by the first current limiting circuit 132-1 located closest to the
3개의 전류 제한 회로(132-1~132-3)는, 그것이 병렬 접속되는 어느 한 셀 스택(20)으로부터 이격된 거리가 서로 상이할 수 있다. 바람직하게는, 적은 수의 저항(R)을 포함하는 전류 제한 회로일수록, 셀 스택(20)에 상대적으로 멀리 배치되는 것이 바람직하다.The three current limit circuits 132-1 through 132-3 may be different in distance from one
예컨대, 제1 전류 제한 회로(132-1)는 셀 스택(20)에 가장 가깝게 위치하도록 기판(133)에 실장되고, 제2 전류 제한 회로(132-2)는 제1 전류 제한 회로(132-1)보다 셀 스택(20)으로부터 W5만큼 더 이격되며, 제3 전류 제한 회로(132-3)는 제2 전류 제한 회로(132-2)보다 셀 스택(20)으로부터 W6만큼 더 이격되도록 기판(133)에 실장됨으로써, 그 반대의 경우보다, 과충전된 셀 스택(20)의 온도 상승을 최소화할 수 있다.For example, the first current limiting circuit 132-1 is mounted on the
도 7 내지 도 9는 도 2에 도시된 회로의 동작을 설명하는 데에 참조되는 도면이다. 설명의 편의를 위해, 각 보호 소자(142)는 도 3과 같이 구성된 것으로 가정한다. 7 to 9 are diagrams referred to in describing the operation of the circuit shown in Fig. For convenience of explanation, it is assumed that each
먼저 도 7은 제1 내지 제3 셀 스택(20-1~20-3)이 모두 과충전되지 않은 경우를 예시한다. 컨트롤러(170)는, 모든 단로 스위치(141-1~141-3)를 오프 상태로 제어한다. 이에 따라, 배터리팩(1)에 포함된 단 하나의 셀 스택(20)도 대전류 경로로부터 전기적으로 제거되지 않는다. 이와 함께, 컨트롤러(170)는, 모든 바이패스 스위치(131-1~131-3)를 오프 상태로 제어한다. 이에 따라, 배터리팩(1) 내에는 단 하나의 바이패스 경로도 존재하지 않게 않는다. 결과적으로, 모든 셀 스택(20-1~20-3)에게는 동일한 크기의 충전 전류(IC)가 공급된다.First, FIG. 7 illustrates a case where all of the first to third cell stacks 20-1 to 20-3 are not overcharged. The
다음으로, 도 8은 제1 내지 제3 셀 스택(20-1~20-3)의 과충전 횟수는 모두 임계 횟수미만이고, 제1 셀 스택(20-1)은 제1 과충전 상태이며, 제2 및 제3 셀 스택(20-2, 20-3)은 과충전되지 않은 경우를 예시한다.Next, FIG. 8 shows that the overcharge times of the first to third cell stacks 20-1 to 20-3 are all less than the threshold number, the first cell stack 20-1 is in the first overcharge state, And the third cell stacks 20-2 and 20-3 are not overcharged.
이 경우, 제1 내지 제3 셀 스택(20-1~20-3) 모두를 대전류 경로로부터 전기적으로 분리하지 않으면서, 충전 전류(IC)의 일부만이 제1 셀 스택(20-1)에게 공급되도록 할 필요가 있다. In this case, all of the first to third cell stacks 20-1 to 20-3 can be electrically isolated from the large current path, and only a part of the charge current I C can be supplied to the first cell stack 20-1 It needs to be supplied.
이를 위해, 컨트롤러(170)는 도 7과 유사하게 모든 단로 스위치(141-1~141-3)를 오프 상태로 제어한다. 이와 함께, 컨트롤러(170)는 제1 바이패스 스위치(131-1)를 온 상태로 제어하고, 제2 및 제3 바이패스 스위치(131-2, 131-3)는 오프 상태로 제어한다. 이에 따라, 도 7과는 대조적으로, 충전 전류(IC)의 일부(IC_1)가 제1 셀 스택(20-1)에게 제공된 바이패스 경로를 구성하는 제1 바이패스 스위치(131-1) 및 제1 전류 제한 블록(B-1)을 통해 흐르고, 충전 전류(IC)의 나머지(IC_2)가 제1 셀 스택(20-1)에게 공급된다. 여기서, IC = IC_1 + IC_ 2 이다.To this end, the
결과적으로, 제1 셀 스택(20-1)에게 공급되는 충전 전류의 크기는, 제2 및 제3 셀 스택(20-2, 20-3)에게 공급되는 충전 전류의 크기보다 작아져, 제1 셀 스택(20-1)은 제2 및 제3 셀 스택(20-2, 20-3)보다 더디게 충전된다.As a result, the magnitude of the charging current supplied to the first cell stack 20-1 becomes smaller than the magnitude of the charging current supplied to the second and third cell stacks 20-2 and 20-3, The cell stack 20-1 is charged more slowly than the second and third cell stacks 20-2 and 20-3.
이어서, 도 9는 제1 내지 제3 셀 스택(20-1~20-3) 중 제1 셀 스택(20-1)과 제2 셀 스택(20-2)은 과충전 상태이고, 제3 셀 스택(20-3)은 과충전되지 않은 상태이며, 제1 셀 스택(20-1)의 과충전 횟수가 임계 횟수에 도달하고, 나머지 두 셀 스택(20-2, 20-3)의 과충전 횟수는 임계 횟수 미만인 경우를 예시한다. 9, the first cell stack 20-1 and the second cell stack 20-2 of the first through third cell stacks 20-1 through 20-3 are in an overcharged state, The overcharge times of the first cell stack 20-1 reach the threshold number of times and the overcharge times of the remaining two cell stacks 20-2 and 20-3 reach the threshold number of times .
이 경우, 과충전 횟수가 임계 횟수에 도달한 제1 셀 스택(20-1)을 대전류 경로로부터 전기적으로 분리하고, 충전 전류(IC)의 일부만이 제2 셀 스택(20-2)에 공급되도록 할 필요가 있다. In this case, the first cell stack 20-1 in which the number of times of overcharge reaches the threshold number is electrically disconnected from the large current path, and only a part of the charge current I C is supplied to the second cell stack 20-2 Needs to be.
이를 위해, 컨트롤러(170)는 제1 단로 스위치(141-1)를 온 상태로 제어하고, 제2 및 제3 단로 스위치(141-2, 141-3)를 오프 상태로 제어한다. 이에 따라, 제1 단로 스위치(141-1)에 접속된 제1 보호 소자(142-1)에 포함된 발열 저항(144)의 발열에 의해 제1 보호 소자(142-1)에 포함된 두 퓨즈(143-1, 143-2) 중 적어도 퓨즈(143-2)가 용단됨으로써, 제1 셀 스택(20-1)이 대전류 경로로부터 전기적으로 제거된다. To this end, the
이와 함께, 컨트롤러(170)는 제1 및 제2 바이패스 스위치(131-1, 131-2)를 온 상태로 제어하고, 제3 바이패스 스위치(131-3)는 오프 상태로 제어한다. 이에 따라, 제1 및 제2 셀 스택(20-1, 20-2)에게 바이패스 경로가 제공된다. 제1 셀 스택(20-1)에게 제공된 바이패스 경로는, 제1 셀 스택(20-1)을 대신하여 대전류 경로를 구성한다. 즉, 제1 셀 스택(20-1)에게 제공된 바이패스 경로를 통해 충전 전류(IC)의 전부가 흐르게 된다. 또한, 제2 셀 스택(20-2)에게 제공된 바이패스 경로는, 제2 셀 스택(20-2)과 함께 대전류 경로를 구성한다. 즉, 충전 전류(IC)의 일부(IC_3)는 제2 셀 스택(20-2)에게 제공된 바이패스 경로를 통해 흐르고, 나머지(IC_4)는 제2 셀 스택(20-2)을 통해 흐르게 된다. 여기서, IC = IC_3 + IC_ 4 이다.At the same time, the
대전류 경로로부터 전기적으로 분리된 제1 셀 스택(20-1)에게는 충전 전류(IC)가 더 이상 공급될 수 없고, 제2 셀 스택(20-2)에게 공급되는 충전 전류(IC_4)의 크기는 제3 셀 스택(20-3)에게 공급되는 충전 전류(IC)보다 작아진다. 결과적으로, 제1 셀 스택(20-1)의 충전이 중단되고, 제2 셀 스택(20-2)은 제3 셀 스택(20-3)보다 더디게 충전된다.The charging current I C can not be supplied to the first cell stack 20-1 electrically isolated from the large current path and the charging current I C_4 supplied to the second cell stack 20-2 The size is smaller than the charge current I C supplied to the third cell stack 20-3. As a result, charging of the first cell stack 20-1 is stopped, and the second cell stack 20-2 is charged more slowly than the third cell stack 20-3.
한편, 단로부(140)는, 대전류 경로로부터 전기적을 분리된 각 셀 스택(20)에게 방전 경로를 제공할 수 있다. 예를 들어, 도 9와 같이, 제1 보호 소자(142-1)의 방전 유도 저항(145)과 제1 단로 스위치(141-1)를 통해, 대전류 경로로부터 전기적으로 분리된 제1 셀 스택(20-1)의 양극 단자와 음극 단자 중 어느 하나는 다른 하나에 접속된다. 따라서, 제1 보호 소자(142-1)의 퓨즈(143-2)가 용단된 후부터, 제1 셀 스택(20-1)로부터의 방전 전류(ID)가 방전 유도 저항(145)에 흐르게 된다. 즉, 대전류 경로로부터 전기적으로 분리된 제1 셀 스택(20-1)에 저장된 전기 에너지가 방전 유도 저항(145)을 통해 소모됨에 따라, 일정 시간 후에는 제1 셀 스택(20-1)의 전압이 제2 기준 전압 아래로 하강하고, 조금 더 시간이 흐르면 제1 기준 전압 아래로 하강하여, 과충전 상태로부터 탈출할 수 있다. On the other hand, the disconnecting
대전류 경로로부터 전기적으로 분리되어 있는 각 셀 스택(20)에게 제공되는 바이패스 경로와 방전 경로는 서로 전기적으로 독립된다. 즉, 대전류 경로로부터 전기적으로 분리된 각 셀 스택(예, 도 9의 20-1)의 방전 과정과 대전류 경로에 전기적으로 접속된 각 셀 스택(예, 도 9의 20-2, 20-3)의 충전 과정이 동시에 이루어질 수 있다. The bypass path and the discharge path provided to each
한편, 도 2 및 도 7 내지 도 9에는 각 셀 스택(20)을 기준으로 발열 저항(144), 방전 유도 저항(145) 및 전류 제한 블록(B)이 모두 같은쪽에 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하다. 예컨대, 각 셀 스택(20)을 기준으로 발열 저항(144), 방전 유도 저항(145) 및 전류 제한 블록(B) 중 어느 하나는 나머지와는 반대쪽에 배치됨으로써, 발열 저항(144), 방전 유도 저항(145) 및 전류 제한 블록(B)의 발열이 각 셀 스택(20)의 일부분에만 집중되지 않도록 할 수 있다.2 and 7 to 9 show that the
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 과충전 방지 방법을 보여주는 순서도이다. 도 10의 순서도에 따른 과충전 방지 방법은, 도 2와 같이 서로 직렬 접속된 복수의 셀 스택을 개별적으로 과충전 상태로부터 보호하기 위해 실행되는 것이다.10 is a flowchart showing an overcharge prevention method according to another embodiment of the present invention. The overcharge prevention method according to the flowchart of Fig. 10 is executed to protect a plurality of cell stacks connected in series with each other from the overcharge state individually as shown in Fig.
도 10을 참조하면, 단계 S101에서, 컨트롤러(170)는, 각 셀 스택(20)의 전압을 나타내는 제1 모니터링 신호를 수신한다. 컨트롤러(170)에 의해 수신되는 제1 모니터링 신호는, 전압 측정부(110)로부터 출력된 것이다.Referring to Fig. 10, in step S101, the
단계 S102에서, 컨트롤러(170)는, 제1 모니터링 신호를 기초로, 배터리팩(1) 내에 과충전된 셀 스택이 존재하는지 판정한다. 단계 S102의 결과가 "YES"인 경우, 단계 S103이 진행된다. 반면, 단계 S102의 결과가 "NO"인 경우, 단계 S101로 회귀하거나 방법을 종료할 수 있다.In step S102, the
단계 S103에서, 컨트롤러(170)는, 과충전된 것으로 판정된 각 셀 스택의 과충전 횟수를 갱신한다.In step S103, the
단계 S104에서, 컨트롤러(170)는, 과충전 횟수가 임계 횟수에 도달한 셀 스택이 존재하는지 판정한다. 단계 S104의 결과가 "YES"인 경우, 단계 S105가 진행된다. 반면, 단계 S104의 결과가 "NO"인 경우, 단계 S106으로 진행된다.In step S104, the
단계 S105에서, 컨트롤러(170)는, 과충전 횟수가 임계 횟수에 도달한 각 셀 스택(20)에 대응하는 단로 스위치(141)를 온 상태로 제어한다. 즉, 과충전 횟수가 임계 횟수에 도달한 각 셀 스택(20)에 접속된 보호 소자(142)의 발열 저항(144)에 접속된 단로 스위치(141)를 온 상태로 제어한다. 이때, 컨트롤러(170)는, 과충전 횟수가 임계 횟수에 도달하지 않은 나머지 셀 스택(20)에 대응하는 단로 스위치(141)는 오프 상태로 제어할 수 있다. 이에 따라, 과충전 횟수가 임계 횟수에 도달한 셀 스택(20)만이 대전류 경로로부터 전기적으로 분리된다. In step S105, the
예컨대, 제1 셀 스택(20-1)의 과충전 횟수가 임계 횟수에 도달한 경우, 컨트롤러(170)는 도 9와 같이 제1 단로 스위치(141-1)만을 온 상태로 제어하고, 제2 및 제3 단로 스위치(141-2, 141-3)은 오프 상태로 제어할 수 있다. 제1 단로 스위치(141-1)가 온 상태로 제어됨에 따라, 제1 보호 소자(142-1)의 퓨즈(143)가 용단되어, 제1 셀 스택(20-1)이 대전류 경로의 두 노드(N1, N2)로부터 전기적으로 제거된다.For example, when the number of times of overcharge of the first cell stack 20-1 reaches the threshold number of times, the
단계 S106에서, 컨트롤러(170)는, 과충전된 각 셀 스택(20)에 대응하는 바이패스 회로(130)의 바이패스 스위치(131)를 온 상태로 제어한다. 이때, 컨트롤러(170)는, 과충전되지 않은 나머지 셀 스택(20)에 대응하는 바이패스 회로(130)의 바이패스 스위치(131)는 오프 상태로 제어할 수 있다. 이에 따라, 과충전된 셀 스택(20)에게만 바이패스 경로가 제공된다. In step S106, the
예컨대, 도 9와 같이 제1 및 제2 셀 스택(20-1, 20-2)이 과충전 상태인 경우, 컨트롤러(170)는 제1 및 제2 셀 스택(20-1, 20-2)에 대응하는 제1 및 제2 바이패스 스위치(131-1, 131-2)를 온 상태로 제어하고, 제3 셀 스택(20-3)에 대응하는 제3 바이패스 스위치(131-3)는 오프 상태로 제어할 수 있다.For example, when the first and second cell stacks 20-1 and 20-2 are in an overcharged state as shown in FIG. 9, the
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention described above are not only implemented by the apparatus and method but may be implemented through a program for realizing the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded, The embodiments can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.
이상에서 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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to be illustrative, The present invention is not limited to the drawings, but all or some of the embodiments may be selectively combined so that various modifications may be made.
1: 배터리팩
10: 배터리 모듈
20: 셀 스택
21: 배터리 셀
100: 과충전 방지 장치
110: 전압 측정부
111: 전압 센서
120: 바이패스부
130: 바이패스 회로
131: 바이패스 스위치
140: 단로부
141: 단로 스위치
142: 보호 소자
150: 평활부
151: 커패시터
160: 전류 측정부
170: 컨트롤러1: Battery pack
10: Battery module
20: cell stack
21: Battery cell
100: overcharge prevention device
110: voltage measuring unit
111: Voltage sensor
120: Bypass section
130: bypass circuit
131: Bypass switch
140:
141: disconnect switch
142: Protection element
150: Smooth part
151: Capacitor
160: Current measuring unit
170: Controller
Claims (12)
상기 각 셀 스택의 전압을 측정하고, 측정된 전압을 나타내는 제1 모니터링 신호를 생성하는 전압 측정부;
상기 각 셀 스택에게 바이패스 경로를 선택적으로 제공하도록 구성된 복수의 바이패스 회로를 가지는 바이패스부;
상기 전압 측정부 및 상기 바이패스부와 통신 가능하게 접속되는 컨트롤러;를 포함하되,
상기 각 바이패스 회로는,
바이패스 스위치; 및
상기 바이패스 스위치를 통해 상기 각 셀 스택에 병렬 접속되는 복수의 전류 제한 회로;를 포함하고,
상기 컨트롤러는,
상기 전압 측정부로부터의 제1 모니터링 신호를 기초로, 상기 각 바이패스 스위치를 제어하는, 과충전 방지 장치.
An apparatus for preventing overcharging of a plurality of cell stacks connected in series in a large current path,
A voltage measuring unit measuring a voltage of each cell stack and generating a first monitoring signal indicating a measured voltage;
A bypass unit having a plurality of bypass circuits configured to selectively provide a bypass path to each cell stack;
And a controller communicably connected to the voltage measuring unit and the bypass unit,
Wherein each bypass circuit includes:
Bypass switch; And
And a plurality of current limiting circuits connected in parallel to each cell stack through the bypass switch,
The controller comprising:
And controls each of the bypass switches based on a first monitoring signal from the voltage measuring unit.
상기 각 전류 제한 회로는,
하나 또는 서로 직렬 접속된 둘 이상의 저항을 포함하는, 과충전 방지 장치.
The method according to claim 1,
Each of the current limiting circuits includes:
And at least two resistors connected in series or in series with each other.
상기 복수의 전류 제한 회로 중 어느 하나는 나머지로부터 소정 거리 이격된, 과충전 방지 장치.
The method according to claim 1,
Wherein one of said plurality of current limit circuits is spaced a predetermined distance from the rest.
상기 전압 측정부는,
각각 상기 각 셀 스택에 병렬 접속된 복수의 전압 센서;
를 포함하는, 과충전 방지 장치.
The method according to claim 1,
The voltage measuring unit includes:
A plurality of voltage sensors connected in parallel to each of the cell stacks;
And an overcharge prevention device.
상기 각 셀 스택을 상기 대전류 경로로부터 전기적으로 분리 가능하게 구성된 단로부;
를 더 포함하는, 과충전 방지 장치.
The method according to claim 1,
A disconnecting unit electrically disconnectable from each of the cell stacks;
Further comprising an overcharge prevention device.
상기 단로부는,
각각 상기 각 셀 스택과 상기 복수의 전류 제한 회로가 병렬 접속된 두 노드 사이에서 상기 각 셀 스택에 직렬 접속되는 퓨즈; 및 일단이 상기 퓨즈에 접속된 발열 저항;를 가지는 복수의 보호 소자; 및
각각 일단이 상기 각 발열 저항의 타단에 접속되고, 타단이 상기 각 셀 스택의 전극에 접속된 복수의 단로 스위치;
를 포함하는, 과충전 방지 장치.
6. The method of claim 5,
The disconnecting unit
A fuse that is connected in series to each cell stack between two cell stacks and two nodes in which the plurality of current limiting circuits are connected in parallel; And a plurality of protection elements each having an end connected to the fuse; And
A plurality of disconnecting switches each having one end connected to the other end of each of the heat generating resistors and the other end connected to an electrode of each cell stack;
And an overcharge prevention device.
상기 컨트롤러는,
상기 제1 모니터링 신호를 기초로, 상기 각 셀 스택의 과충전 여부를 판정하는, 과충전 방지 장치.
6. The method of claim 5,
The controller comprising:
And determines whether or not each cell stack is overcharged based on the first monitoring signal.
상기 컨트롤러는,
상기 과충전으로 판정된 각 셀 스택을 상기 대전류 경로로부터 전기적으로 분리하도록 상기 단로부를 제어하는, 과충전 방지 장치.
The method according to claim 6,
The controller comprising:
And controls the disconnecting unit to electrically disconnect each cell stack determined to be overcharged from the large current path.
상기 각 셀 스택이 과충전으로 판정될 때마다, 상기 각 셀 스택의 과충전 횟수를 갱신하는, 과충전 방지 장치.
The method according to claim 6,
And updates the overcharge count of each cell stack each time the cell stack is determined to be overcharged.
상기 컨트롤러는,
과충전 횟수가 미리 정해진 임계 횟수에 도달한 각 셀 스택에 직렬 접속된 각 단로 스위치를 온 상태로 제어하는, 과충전 방지 장치.
10. The method of claim 9,
The controller comprising:
And turns on each of the disconnecting switches connected in series to each cell stack in which the number of times of overcharge reaches a predetermined threshold number of times.
각각 상기 각 바이패스 회로에 병렬 접속되는 복수의 커패시터;
를 더 포함하는, 과충전 방지 장치.
The method according to claim 1,
A plurality of capacitors connected in parallel to the respective bypass circuits, respectively;
Further comprising an overcharge prevention device.
대전류 경로 내에서 서로 직렬 접속된 복수의 셀 스택;을 포함하고,
상기 과충전 방지 장치는, 상기 각 셀 스택에 대한 과충전 방지 동작을 수행하는, 배터리 팩.An overcharge protection device according to any one of claims 1 to 11; And
A plurality of cell stacks connected in series in a large current path,
Wherein the overcharge protection device performs an overcharge protection operation for each of the cell stacks.
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KR1020170052905A KR102258826B1 (en) | 2017-04-25 | 2017-04-25 | Apparatus and method for preventing overcharge |
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