KR20200070605A - 배터리 장치 및 전원 관리 방법 - Google Patents
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Abstract
일 실시 예에 따라 전원 차단 신호가 급작스럽게 인가되는 경우에도 회로를 보호할 수 있는 배터리 장치 및 전원 관리 방법이 제공될 수 있다. 스위치 회로 및 DC-DC 컨버터로부터 전원 차단 요청을 수신한 경우에 전원을 차단함으로써, 갑작스러운 전원 차단에도 회로를 보호할 수 있다.
Description
본 개시에서는 배터리 장치 및 전원 관리 방법이 제공된다. 구체적으로 전원 차단 신호가 급작스럽게 인가되는 경우에도 회로를 보호할 수 있는 배터리 장치 및 전원 관리 방법이 제공될 수 있다.
최근 환경 보호에 대한 의식이 높아짐에 따라, 이산화탄소 등 오염물질 배출 없이 전기를 발생시키는 방법에 대한 관심이 대두되고 있다. 특히, 태양광을 이용한 발전시스템의 경우 기술 발전에 힘입어 기술의 개발 및 설치비용이 저렴해 지면서 점점 보급이 확대되고 있다.
이러한 태양광 발전 시스템은 복수개의 태양광 전지셀이 모여 복수의 태양광 전지모듈(photovoltaic module)을 구성하는데, 복수의 태양광 전지모듈에서 생성되는 DC전력은 인버터를 거처 AC전력으로 변환되어 가정 및 산업 시설에서 바로 이용될 수 있다.
태양광 발전 시스템에서는 전력 공급 및 보관 과정에서 전력을 차단하는 차단기가 이용되는데, 차단기가 동작하는 경우, 갑작스러운 전원 공급 차단으로 회로의 손상이 발생할 수 있다는 문제점이 있었다. 따라서, 전원 공급 차단이 수행되는 경우, 회로를 안전하게 보호할 수 있는 방법이 요구된다.
본 개시는 배터리 장치 및 전원 관리 방법을 제공할 수 있다. 구체적으로, 전원 차단 신호가 급작스럽게 인가되는 경우에도 회로를 보호할 수 있는 배터리 장치 및 전원 관리 방법이 제공될 수 있다. 해결하려는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제들이 더 포함될 수 있다.
제 1 측면에 따른 배터리 장치는 배터리; 상기 배터리와 연결된 DC-DC 컨버터; 상기 DC-DC 컨버터의 동작 전원을 상기 배터리로부터 수신하여 공급하는 전원 공급 회로; 및 전원 차단 신호를 수신하는 스위치 회로;를 포함하고, 상기 전원 공급 회로는 상기 스위치 회로로부터 수신되는 제 1 전원 차단 요청과 상기 DC-DC 컨버터로부터 수신되는 제 2 전원 차단 요청을 모두 수신한 경우, 상기 DC-DC 컨버터로 인가되는 전원을 차단할 수 있다.
또한, 상기 스위치 회로는 상기 전원 차단 신호가 수신된 경우, 상기 제 1 전원 차단 요청을 상기 전원 공급 회로 및 상기 DC-DC 컨버터로 송신할 수 있다.
또한, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 제 1 전원 차단 요청을 수신한 경우, 전원 차단에 대비하는 차단 대기 모드로 전환하고, 상기 차단 대기 모드로 전환이 완료되면 상기 제 2 전원 차단 요청을 상기 전원 공급 회로로 송신할 수 있다.
또한, 상기 DC-DC 컨버터가 외부와 연결되는 전원을 차단하는 차단기를 더 포함하고, 상기 전원 차단 신호는 상기 차단기에서 상기 스위치 회로로 송신될 수 있다.
또한, 상기 전원 공급 회로는 상기 제 1 전원 차단 요청과 상기 제 2 전원 차단 요청에 따라 상기 DC-DC 컨버터로 인가되는 전원을 차단하는 스탠바이 IC(standby integrated circuit)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스탠바이 IC는 상기 스위치 회로로부터 수신되는 전원 인가 요청에 따라 상기 전원 공급 회로에 전원을 인가할 수 있다.
또한, 상기 스위치 회로로부터 수신되는 전원 인가 요청에 따라 상기 전원 공급 회로와 상기 DC-DC 컨버터를 전기적으로 연결하여 상기 전원 공급 회로에 전원을 인가하는 FET(field effect transistor)를 더 포함할 수 있다.
제 2 측면에 따른 전원 관리 방법은 차단기로부터 전원 차단 신호를 스위치 회로가 수신하는 단계; DC-DC 컨버터의 동작 전원을 공급하는 전원 공급 회로가 상기 스위치 회로로부터 제 1 전원 차단 요청을 수신하는 단계; 상기 전원 공급 회로가 상기 DC-DC 컨버터로부터 제 2 전원 차단 요청을 수신하는 단계; 및 상기 전원 공급 회로가 상기 DC-DC 컨버터로 인가되는 전원을 차단하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 전원 차단 요청을 수신한 경우, 상기 DC-DC 컨버터가 전원 차단에 대비하는 차단 대기 모드로 전환하는 단계; 및 상기 차단 대기 모드로 전환이 완료되면 상기 DC-DC 컨버터가 상기 제 2 전원 차단 요청을 상기 전원 공급 회로로 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제 3 측면은 제 2 측면에 따른 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.
이 외에도, 본 개시를 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따라 전원 차단 신호가 급작스럽게 인가되는 경우에도 회로를 보호할 수 있는 배터리 장치 및 전원 관리 방법이 제공될 수 있다. 스위치 회로 및 DC-DC 컨버터로부터 전원 차단 요청을 수신한 경우에 전원을 차단함으로써, 갑작스러운 전원 차단에도 회로를 보호할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템을 설명하는 도면이다. 태양광 연계 에너지 저장 시스템은 태양광 발전 시스템의 일 예일 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 배터리 장치(100)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 배터리 장치(100)의 구성을 데이터의 흐름과 함께 나타낸는 블록도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 전원 공급 회로(110)의 일 예를 다른 구성들과의 관계에서 보다 구체적으로 나타내는 블록도이다.
도 5는 일 실시 예에 따라 제 1 전원 차단 요청(510)과 제 2 전원 차단 요청(520)에 따른 전원 공급 회로(110)의 동작(530)을 나타내는 진리 표(truth table)이다.
도 6은 일 실시 예에 따라 FET(field effect transistor)(620)를 포함하는 배터리 장치(100)의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 7은 일 실시 예에 따라 차단기(140), 스위치 회로(120), DC-DC 컨버터(130) 및 전원 공급 회로(110)가 동작하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8은 일 실시 예에 따라 DC-DC 컨버터(130)의 전원을 차단하는 전원 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 배터리 장치(100)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 배터리 장치(100)의 구성을 데이터의 흐름과 함께 나타낸는 블록도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 전원 공급 회로(110)의 일 예를 다른 구성들과의 관계에서 보다 구체적으로 나타내는 블록도이다.
도 5는 일 실시 예에 따라 제 1 전원 차단 요청(510)과 제 2 전원 차단 요청(520)에 따른 전원 공급 회로(110)의 동작(530)을 나타내는 진리 표(truth table)이다.
도 6은 일 실시 예에 따라 FET(field effect transistor)(620)를 포함하는 배터리 장치(100)의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 7은 일 실시 예에 따라 차단기(140), 스위치 회로(120), DC-DC 컨버터(130) 및 전원 공급 회로(110)가 동작하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8은 일 실시 예에 따라 DC-DC 컨버터(130)의 전원을 차단하는 전원 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 ‘연결’, ‘결합’, 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 ‘연결’, ‘결합’, 또는 ‘접속’되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’, 또는 ‘접속’되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 “상(위)” 또는 “하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, “상(위)” 또는 “하(아래)”는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위)” 또는 “하(아래)”로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.
또한, 이하에서 기재되는 수치는 오차에 따른 합리적인 범위 내의 수치로 해석될 수 있다. 예를 들면, “1”이라고 기재된 수치가 “1.01”로 해석될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템을 설명하는 도면이다. 태양광 연계 에너지 저장 시스템은 태양광 발전 시스템의 일 예일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 태양광 발전 시스템은 태양광 전원(10), 인버터(20), 배터리 팩(30) 및 부하(LOAD, 50)을 포함할 수 있다.
그러나, 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 태양광 발전 시스템에 더 포함될 수 있음을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 예를 들면, 태양광 발전 시스템은 전력망(GRID, 40)을 더 포함할 수 있다. 또는 다른 실시 예에 따를 경우, 도 1에 도시된 구성요소들 중 일부 구성요소는 생략될 수 있음을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
일 실시 예에 따른 태양광 전원(10)은 태양광 전지셀이 모인 복수의 태양광 전지모듈(photovoltaic module)로 구성될 수 있으며, P형 반도체와 N형 반도체를 접합시킨 태양광 전지가 빛으로 전기를 일으킨다. 구체적으로 태양광 전지에 빛을 비추면 내부에서 전자와 정공이 발생한다. 발생된 전하들이 각각 P극과 N극으로 이동하는데 이 작용에 의해 P극과 N극 사이에 전위차가 발생하게 되며, 이때 태양광 전지에 부하(LOAD)가 연결되면 전류가 흐르게 된다. 여기서, 태양광 전지셀은 전기를 일으키는 최소단위를 의미하며, 태양광 전지셀이 모여 전지 모듈을 이루게 되며, 전지 모듈은 또 다시 직/병렬로 연결된 어레이를 형성하여 태양광 전원(10)을 구성할 수 있다.
일 실시 예에 따른 인버터(20)는 광전효과에 의해 태양광 전원(10)에서 생성되는 DC(직류)전력을 전력망(40) 또는 부하(50)로 전력을 공급하기 위해서, AC(교류)전력으로 변환 할 수 있다. 여기서 전력망(40)은 태양광 발전 시스템에서 생산된 전력을 송, 배전하기 위한 계통(Grid)을 의미할 수 있다. 한편, 태양광 전원(10)에서 발생시키는 전력의 양은 일출 및 일몰 등의 시간적인 요인이나 기상 등의 외부적인 요인에 의해서 계속 변화하게 된다. 따라서 인버터(20)는 태양광 전원(10)에서 발생한 전압을 제어하여 최대전력을 찾아 전력망(40)에 공급을 한다. 이때, 인버터를 가동시키기 위한 전력이 인버터의 출력전력보다 낮은 경우가 발생하게 된다면, 인버터(20)는 전력망(40)의 전력을 역으로 소비할 수도 있다. 물론, 이 경우 인버터는 전력망(40)으로 유입되는 전력을 차단하여 전력이 역전되는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 상술한 인버터(20)의 동작이 보다 효율적으로 이루어 지도록 태양광 전원(10)로부터 최대전력을 추출할 수 있도록 하는 여러 가지 최적화(optimizer) 제어방법이 태양광 발전 시스템에 적용된다.
대표적인 태양광 전원(10)의 최대 전력점 추종(MPP:Maximum Power Point)방식으로는, PO(Perturbation and Observation)방법, IC(Incremental Conductance) 제어 방법 및 CV(Constant Voltage) 제어 방법 등이 있다. 여기서, PO 방법은 주기적으로 태양광 전원(10)의 전압과 전류를 측정하여 전력을 계산한 후 전력 값을 이용하여 MPP를 추적하는 방법이다. IC 제어 방법은 태양광 전원(10)에서 발생하는 전압과 전류를 측정하여 어레이의 단자전압 동작점의 변화에 대한 전력의 변화율이 '0'이 되도록 제어하는 방법이다. CV 제어방법은 태양광 전원(10)을 이루는 어레이의 동작전압이나 전력에 상관 없이 일정한 기준전압(ref V)으로 제어하는 방법이다. 각 최적화(optimizer) 제어방법에 따라 태양광 전원(10)에서 인버터로 입력되는 전원소스가 전압 소스 또는 전류 소스로 동작할 수 있다.
일 실시 예에 따른 부하(50)는 실 생활에서 사용하는 전기형태를 이용하는 제품을 의미할 수 있다. 예컨대, 인버터(20)는 적절한 변환 방법이나 스위칭 소자, 제어 회로를 통해 원하는 전압과 주파수의 AC전력을 얻어, 일반 가정의 가전제품 또는 산업 시설의 기계제품들에 전기를 공급할 수 있다.
또한, 태양광 발전의 경우 태양광이 존재하지 않은 밤 시간이나 기상의 변화로 인해 충분한 발전이 이루어 지지 않는, 전력 생산의 공백기가 발생할 수 밖에 없다. 따라서, 이러한 단점을 보완하고자 태양광 발전 시스템에는 필수적으로 배터리를 달아 안정적인 전력 공급이 가능하도록 한다.
일 실시 예에 따른 배터리 팩(30)은 팩은 DC-DC 컨버터, 배터리, 배터리 매니지먼트 시스템(BMS) 및 배터리 제어 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
배터리는 리튬이온전지 또는 니켈수소전지로 구성될 수 있으나, 반드시 이러한 구성에 한정되는 것은 아니며, 충전을 통해 반영구적으로 사용 가능한 전지를 의미 할 수 있다.
DC-DC 컨버터는 태양광 전원(10)을 통해 생산된 DC 전력이 배터리에 적절한 DC 전력으로 변환되도록 할 수 있는 장치로, 일반적으로 DC 전력을 AC 전력으로 변환한 뒤 다시 AC전력을 DC 전력으로 역변환 하는 방식으로 전력을 변환한다.
배터리 매니지먼트 시스템(BMS)은 배터리를 구성하고 있는 셀(cell)의 오사용 방지(protection)기능과 단위전지 간의 균등화(balancing), 충전 잔량 측정(SOC : State of Chare), 온도유지관리 또는 시스템모니터링 기능을 제공할 수 있다. 따라서, 셀의 상태를 측정하는 센서와 센서의 측정값을 수신하여 응용제품의 제어시스템에 전달하는 기능을 바탕으로, 시스템의 온도 및 충전상태 등이 설정된 값을 초과하면 이상신호를 발생시키고 셀 간의 전력회로를 차단, 개방하는 회로를 구축하고 제어할 수 있다.
한편, 인버터(20) 및 배터리 팩(30)은 디스플레이 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 사용자는 디스플레이 장치를 통해서 태양광 패널의 전력 수급 상태, 역결선 여부, 슬립모드 동작 여부 또는 배터리의 충전상태(State Of Charge) 등을 확인 할 수 있다. 한편, 디스플레이 장치는 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전기영동 디스플레이(electrophoretic display) 등일 수 있다. 또한, 디스플레이 장치는 구현 형태에 따라 2개 이상의 디스플레이를 포함할 수 있다. 또한, 디스플레이의 터치패드가 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다.
또한, 인버터(20) 및 배터리 팩(30)은 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 상호 통신을 수행할 수 있다. 예컨대 인버터(20) 및 배터리 팩(30)은 와이파이 칩, 블루투스 칩, 무선 통신 칩, NFC 칩 등을 포함할 수 있다. 물론, 인버터(20) 및 배터리 팩(30)은 와이파이 칩, 블루투스 칩, 무선 통신 칩, NFC 칩 등을 이용하여 각종 외부기기와 통신을 수행할 수 있다. 와이파이 칩, 블루투스 칩은 각각 Wi-Fi 방식, 블루투스 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 와이파이 칩이나 블루투스 칩을 이용하는 경우에는 SSID 및 세션 키 등과 같은 각종 연결 정보를 먼저 송수신하여, 이를 이용하여 통신 연결한 후 각종 정보들을 송수신할 수 있다. 무선 통신 칩은 IEEE, 지그비, 3G(3rd Generation), 3GPP(3rd Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution) 등과 같은 다양한 통신 규격에 따라 통신을 수행할 수 있다. NFC 칩은 135kHz, 13.56MHz, 433MHz, 860~960MHz, 2.45GHz 등과 같은 다양한 RF-ID 주파수 대역들 중에서 13.56MHz 대역을 사용하는 NFC(Near Field Communication) 방식으로 동작할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 배터리 장치(100)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2에 도시된 배터리 장치(100)는 도 1에서 상술된 배터리 팩(30)에 대응되는 구성일 수 있다. 일 실시 예에 따를 때, 배터리 장치(100)는 배터리 팩(30)으로 동작할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 장치(100)는 전원 공급 회로(110), 스위치 회로(120), DC-DC 컨버터(130), 차단기(140) 및 배터리(150)를 포함할 수 있다.
그러나 도 2에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 배터리 장치(100)에 더 포함될 수 있음을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 예를 들면, 배터리 장치(100)는 BMS(Battery Management System)(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또한, DC-DC 컨버터(130)는 MCU(micro controller unit)(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또는 다른 실시 예에 따를 경우, 도 2에 도시된 구성요소들 중 일부 구성요소는 생략될 수 있음을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 예를 들면, 차단기(140)는 배터리 장치(100)의 구성에서 생략될 수 있다.
일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(130)는 차단기(140)로부터 전달되는 전력을 배터리(150)에 공급할 수 있다. 차단기(140)는 외부로부터 수신되는 전력을 DC-DC 컨버터(130)에 공급할 수 있으며, 사용자 입력 등에 의한 차단 요청에 따라서 외부와 DC-DC 컨버터(130) 사이를 전기적으로 차단할 수 있다.
일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(130)는 배터리(150)로부터 수신되는 전력을 차단기(140)를 통해 외부로 출력할 수 있다. 외부의 상황(예: 전력이 발생하는 경우 또는 전력이 소모되는 경우)에 따라 배터리(150)의 충전 또는 방전이 수행될 수 있다. 도 2를 참조하면, DC-DC 컨버터(130)는 차단기(140) 및 배터리(150)와 연결될 수 있다.
또한, DC-DC 컨버터(130)는 전원 공급 회로(110)로부터 전력을 공급받아 동작할 수 있다. DC-DC 컨버터(130)가 전원 공급 회로(110)로부터 공급받는 전력은 DC-DC 컨버터(130)가 차단기(140)와 배터리(150) 사이에서 전달하는 전력과는 상이할 수 있다. 예를 들면, DC-DC 컨버터(130)가 전원 공급 회로(110)로부터 공급받는 전력과 DC-DC 컨버터(130)가 차단기(140)와 배터리(150) 사이에서 전달하는 전력의 전압은 상이할 수 있다.
DC-DC 컨버터(130)가 전원 공급 회로(110)로부터 공급받는 전력은 DC-DC 컨버터(130)가 동작하기 위한 전력으로서, DC-DC 컨버터(130)에 포함된 소자(예: MCU) 등에 의해 소모될 수 있다. 전원 공급 회로(110)는 DC-DC 컨버터(130)의 동작에 이용되는 전력을 배터리(150)로부터 수신 및 변환하여 DC-DC 컨버터(130)에 공급할 수 있다.
일 실시 예에 따른 스위치 회로(120)는 차단기(140)로부터 전원 차단 신호를 수신할 수 있다. 차단기(140)는 사용자 입력 등에 의한 차단 요청이 있는 경우, 전원 차단 신호를 스위치 회로(120)로 송신할 수 있다.
스위치 회로(120)는 차단기(140)로부터 전원 차단 신호를 수신하는 경우, 전원 공급 회로(110)로 제 1 전원 차단 요청을 송신할 수 있다. 전원 공급 회로(110)는 스위치 회로(120)로부터 수신되는 제 1 전원 차단 요청과 DC-DC 컨버터(130)로부터 수신되는 제 2 전원 차단 요청을 모두 수신한 경우, DC-DC 컨버터(130)로 인가되는 전원을 차단할 수 있다. 전원 공급 회로(110)는 스위치 회로(120)로부터 수신되는 제 1 전원 차단 요청과 DC-DC 컨버터(130)로부터 수신되는 제 2 전원 차단 요청 중 어느 하나라도 수신하지 못한 경우, DC-DC 컨버터(130)로 인가하는 전원의 공급을 유지할 수 있다.
또한, 스위치 회로(120)는 차단기(140)로부터 전원 차단 신호를 수신하는 경우, DC-DC 컨버터(130)로 제 1 전원 차단 요청을 송신할 수 있다. DC-DC 컨버터(130)는 스위치 회로(120)로부터 제 1 전원 차단 요청을 수신한 경우, 전원 차단에 대비하는 차단 대기 모드로 전환하고, 차단 대기 모드로 전환이 완료되면 제 2 전원 차단 요청을 전원 공급 회로(110)로 송신할 수 있다.
상술한 바와 같이, 전원 공급 회로(110)는 스위치 회로(120)로부터 수신되는 제 1 전원 차단 요청과 DC-DC 컨버터(130)로부터 수신되는 제 2 전원 차단 요청을 모두 수신한 경우, DC-DC 컨버터(130)로 인가되는 전원을 차단하기 때문에, 차단 대기 모드로 전환이 완료된 상태에서 전원 공급 회로(110)로부터 DC-DC 컨버터(130)로 인가되는 전원이 차단될 수 있다. 따라서, 차단기(140)에 대한 전원 차단이 급작스럽게 수행되는 경우에도, 배터리 장치(100)의 내부 회로(예: DC-DC 컨버터(130)의 내부 회로, DC-DC 컨버터(130)에 포함된 MCU 등)가 보호될 수 있다.
차단기(140)가 동작하여 외부와 배터리 장치(100)가 차단기(140)에 의해 급작스럽게 전기적으로 분리되는 경우, DC-DC 컨버터(130)는 1차적으로 차단기(140)와 직접적으로 연결된 소자들에 인가된 잔여 전류를 소모시키기 위한 기설정된 딜레이 타임 동안 1차 보호 모드로 동작할 수 있다. 또는 DC-DC 컨버터(130)는 스위치 회로(120)로부터 제 1 전원 차단 요청을 수신한 경우, 1차적으로 차단기(140)와 직접적으로 연결된 소자들에 인가된 잔여 전류를 소모시키기 위한 기설정된 딜레이 타임 동안 1차 보호 모드로 동작할 수 있다.
또한, 기설정된 딜레이 타임이 경과된 이후, 전원 공급 회로(110)와 전기적으로 분리되는 경우에도 DC-DC 컨버터(130)의 내부 소자에 손상이 발생하지 않도록, DC-DC 컨버터(130)는 최소 대기 전력만으로 동작하는 2차 보호 모드로 동작할 수 있다. DC-DC 컨버터(130)는 2차 보호 모드에서 배터리(150)와의 전기적 연결도 차단할 수 있다.
2차 보호 모드로의 진입이 완료된 이후, DC-DC 컨버터(130)는 전원 공급 회로(110)로 제 2 전원 차단 요청을 송신할 수 있다. DC-DC 컨버터(130)는 이미 2차 보호 모드로 동작 중이기 때문에, 전원 공급 회로(110)와 전기적으로 분리되는 경우에도 DC-DC 컨버터(130)의 내부 소자에 손상이 발생하지 않을 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 배터리 장치(100)의 구성을 데이터의 흐름과 함께 나타낸는 블록도이다.
도 3을 참조하면, DC-DC 컨버터(130)는 MCU(131)를 포함할 수 있다. 또한, 차단기(140)는 외부와 연결되는 외부 단자(310)를 포함할 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 배터리 장치(100)는 BMS(320)를 포함할 수 있다. BMS(320)는 배터리(150)의 관리를 위한 복수의 기능들을 수행할 수 있다. 예를 들면, BMS(320)는 배터리(150)의 온도, 전압, 전류 등을 제어할 수 있으며, 배터리(150)의 안정화를 위한 동작을 수행할 수 있다.
배터리(150)는 에너지를 저장할 수 있으며, 일 실시 예로 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 저장할 수 있으나, 본 실시 예로 제한되지 않는다.
전원 공급 회로(110)는 배터리(140)에 저장되어 있는 에너지를 BMS(320), DC-DC 컨버터의 컨트롤 IC, MCU(131) 등에 전원으로 사용할 수 있도록 변환하여 공급할 수 있다.
차단기(140)는 외부 전원이나 외부 부하와 DC-DC 컨버터(130) 사이의 이상 전류가 흐를 때 사고를 예방하기 위해 끊어질 수 있으나, 본 실시 예로 제한되지 않는다.
스위치 회로(120)는 전기 회로를 끊거나 있는 동작을 수행할 수 있으며, DC-DC 컨버터(130) 및 전원 공급 회로(110)에 각종 신호(예: 제 1 전원 차단 요청)를 송신할 수 있다.
일 실시 예에 따를 때, 전원 공급 회로(110)는 제 1 전원 차단 요청과 제 2 전원 차단 요청에 따라 DC-DC 컨버터로 인가되는 전원을 차단하는 스탠바이 IC(standby integrated circuit)를 포함할 수 있다.
스탠바이 IC는 인에이블(Enable) 또는 Brown in/out으로 표현되며 일정 전압 인가 시 IC(integrated circuit)를 온(on) 또는 오프(off)하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 스탠바이 IC는 스위치 회로(120)로부터 수신되는 전원 인가 요청에 따라 전원 공급 회로(110)에 전원을 인가할 수 있다. 이 경우, 전원 공급 회로(110)의 전원이 오프되어있는 상황임에도 불구하고, 전원 공급 회로(110)의 외부로부터 수신되는 신호에 따라서 전원 공급 회로(110)의 전원이 온(on)될 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 전원 공급 회로(110)의 일 예를 다른 구성들과의 관계에서 보다 구체적으로 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 전원 공급 회로(110)는 스위치 회로(120)로부터 수신되는 제 1 전원 차단 요청과 MCU(131)로부터 수신되는 제 2 전원 차단 요청을 모두 수신한 경우, DC-DC 컨버터(130)로 인가되는 전원을 차단할 수 있다. 또한, 전원 공급 회로(110)는 스위치 회로(120)로부터 수신되는 제 1 전원 차단 요청과 MCU(131)로부터 수신되는 제 2 전원 차단 요청을 모두 수신한 경우, BMS(320)로 인가되는 전원을 차단할 수 있다.
전원 공급 회로(110)는 스위치 회로(120)로부터 수신되는 제 1 전원 차단 요청과 MCU(131)로부터 수신되는 제 2 전원 차단 요청에 대해서 사실상 오어(or) 게이트 연산 결과에 따라 컨트롤 IC(410)에 하이 또는 로우 신호를 인가함으로써, DC-DC 컨버터(130) 및/또는 BMS(320)로 인가되는 전원을 제어할 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따라 제 1 전원 차단 요청(510)과 제 2 전원 차단 요청(520)에 따른 전원 공급 회로(110)의 동작(530)을 나타내는 진리 표(truth table)이다.
도 5를 참조하면, 제 1 전원 차단 요청(510)과 제 2 전원 차단 요청(520)이 모두 오프인 경우에는 전원 공급 회로(110)가 오프로 동작하지만, 제 1 전원 차단 요청(510)과 제 2 전원 차단 요청(520) 중 어느 하나라도 온인 경우에는 전원 공급 회로(110)도 온으로 동작하는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 전원 공급 회로(110)는 스위치 회로(120)로부터 수신되는 제 1 전원 차단 요청(510)과 MCU(131)로부터 수신되는 제 2 전원 차단 요청(520)에 대해서 사실상 오어(or) 게이트 연산 결과에 따라 DC-DC 컨버터(130) 및/또는 BMS(320)로 인가되는 전원을 제어할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따라 FET(field effect transistor)(620)를 포함하는 배터리 장치(100)의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 6을 참조하면, 배터리 장치(100)는 스위치 회로(120)로부터 수신되는 전원 인가 요청에 따라 전원 공급 회로(110)와 DC-DC 컨버터(130)를 전기적으로 연결하여 전원 공급 회로(110)에 전원을 인가하는 FET(field effect transistor)(620)를 포함할 수 있다.
또한, 배터리 장치(100)는 스위치(610)를 포함할 수 있다. 스위치(610)는 스위치 회로(120)로부터 수신되는 제 1 전원 차단 요청과 MCU(131)로부터 수신되는 제 2 전원 차단 요청에 대해서 오어(or) 게이트 연산 결과에 따라 열릴 수 있다.
또한, 스위치(610)가 오프된 상태에서 차단기(140)가 연결되는 경우, 스위치(610)는 닫힐 수 있다. 스위치(610)가 닫히면, FET(620)에 의해 전원 공급 회로(110)로 전원이 인가될 수 있다. 따라서, 전원이 오프된 상태의 전원 공급 회로(110)가 스위치(610)가 닫힘으로써 전원이 온되어 동작할 수 있다. 도 6의 실시 예에서는 도 3에서 개시된 실시 예와는 달리, 스탠바이 IC가 없음에도, 배터리 장치(100)가 정상적으로 동작할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따라 차단기(140), 스위치 회로(120), DC-DC 컨버터(130) 및 전원 공급 회로(110)가 동작하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
단계 S710에서 일 실시 예에 따른 차단기(140)는 스위치 회로(120)로 전원 차단 신호를 송신한다. 차단기(140)는 사용자 입력 등에 의한 차단 요청이 있는 경우, 전원 차단 신호를 스위치 회로(120)로 송신할 수 있다.
단계 S720에서 일 실시 예에 따른 스위치 회로(120)는 DC-DC 컨버터(130)로 제 1 전원 차단 요청을 송신하고, 단계 S730에서 일 실시 예에 따른 스위치 회로(120)는 전원 공급 회로(110)로 제 1 전원 차단 요청을 송신한다.
단계 S720과 단계 S730의 순서는 달라질 수 있다. 단계 S720이 수행된 이후 단계 S730이 수행될 수도 있고, 단계 S730이 수행된 이후 단계 S720이 수행될 수도 있고, 단계 S720과 단계 S730이 동시에 수행될 수도 있다.
단계 S740에서 일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(130)는 전원 공급 회로(110)로 제 2 전원 차단 요청을 송신할 수 있다. 그에 따라, 단계 S750에서 일 실시 예에 따른 전원 공급 회로(110)는 제 1 전원 차단 요청과 제 2 전원 차단 요청을 모두 수신한 경우, DC-DC 컨버터(130)로 인가되는 전원을 차단할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따라 DC-DC 컨버터(130)의 전원을 차단하는 전원 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계 S810에서 일 실시 예에 따른 스위치 회로(120)는 차단기(140)로부터 전원 차단 신호를 수신한다. 차단기(140)는 사용자 입력 등에 의한 차단 요청이 있는 경우, 전원 차단 신호를 스위치 회로(120)로 송신할 수 있다. 스위치 회로(120)는 차단기(140)로부터 전원 차단 신호를 수신하는 경우, 전원 공급 회로(110)로 제 1 전원 차단 요청을 송신할 수 있다. 그에 따라, 단계 S820에서 전원 공급 회로(110)는 스위치 회로(120)로부터 제 1 전원 차단 요청을 수신한다. 전원 공급 회로(110)는 DC-DC 컨버터(130)의 동작 전원을 공급할 수 있다.
또한, 스위치 회로(120)는 차단기(140)로부터 전원 차단 신호를 수신하는 경우, DC-DC 컨버터(130)로 제 1 전원 차단 요청을 송신할 수 있다.
단계 S830에서 일 실시 예에 따른 전원 공급 회로(110)는 DC-DC 컨버터(130)로부터 제 2 전원 차단 요청을 수신한다. DC-DC 컨버터(130)는 스위치 회로(120)로부터 제 1 전원 차단 요청을 수신한 경우, 전원 차단에 대비하는 차단 대기 모드로 전환하고, 차단 대기 모드로 전환이 완료되면 제 2 전원 차단 요청을 전원 공급 회로(110)로 송신할 수 있다.
단계 S840에서 일 실시 예에 따른 전원 공급 회로(110)는 DC-DC 컨버터(130)로 인가되는 전원을 차단한다.
전원 공급 회로(110)는 스위치 회로(120)로부터 수신되는 제 1 전원 차단 요청과 DC-DC 컨버터(130)로부터 수신되는 제 2 전원 차단 요청을 모두 수신한 경우, DC-DC 컨버터(130)로 인가되는 전원을 차단하기 때문에, 차단 대기 모드로 전환이 완료된 상태에서 전원 공급 회로(110)로부터 DC-DC 컨버터(130)로 인가되는 전원이 차단될 수 있다. 따라서, 차단기(140)에 대한 전원 차단이 급작스럽게 수행되는 경우에도, 배터리 장치(100)의 내부 회로(예: DC-DC 컨버터(130)의 내부 회로, DC-DC 컨버터(130)에 포함된 MCU 등)가 보호될 수 있다.
한편, 상술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 램, USB, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 태양광 패널
20: 인버터
30: 배터리 팩 40: 전력망(Grid)
50: 부하(Load) 100: 배터리 장치
110: 전원 공급 회로 120: 스위치 회로
130: DC-DC 컨버터 140: 차단기
150: 배터리
310: 외부 단자 320: BMS
131: MCU
610: 스위치 620: FET
30: 배터리 팩 40: 전력망(Grid)
50: 부하(Load) 100: 배터리 장치
110: 전원 공급 회로 120: 스위치 회로
130: DC-DC 컨버터 140: 차단기
150: 배터리
310: 외부 단자 320: BMS
131: MCU
610: 스위치 620: FET
Claims (10)
- 배터리;
상기 배터리와 연결된 DC-DC 컨버터;
상기 DC-DC 컨버터의 동작 전원을 상기 배터리로부터 수신하여 공급하는 전원 공급 회로; 및
전원 차단 신호를 수신하는 스위치 회로;를 포함하고,
상기 전원 공급 회로는 상기 스위치 회로로부터 수신되는 제 1 전원 차단 요청과 상기 DC-DC 컨버터로부터 수신되는 제 2 전원 차단 요청을 모두 수신한 경우, 상기 DC-DC 컨버터로 인가되는 전원을 차단하는, 배터리 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 스위치 회로는 상기 전원 차단 신호가 수신된 경우, 상기 제 1 전원 차단 요청을 상기 전원 공급 회로 및 상기 DC-DC 컨버터로 송신하는, 배터리 장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 DC-DC 컨버터는 상기 제 1 전원 차단 요청을 수신한 경우, 전원 차단에 대비하는 차단 대기 모드로 전환하고, 상기 차단 대기 모드로 전환이 완료되면 상기 제 2 전원 차단 요청을 상기 전원 공급 회로로 송신하는, 배터리 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 DC-DC 컨버터가 외부와 연결되는 전원을 차단하는 차단기를 더 포함하고,
상기 전원 차단 신호는 상기 차단기에서 상기 스위치 회로로 송신되는, 배터리 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전원 공급 회로는 상기 제 1 전원 차단 요청과 상기 제 2 전원 차단 요청에 따라 상기 DC-DC 컨버터로 인가되는 전원을 차단하는 스탠바이 IC(standby integrated circuit)를 포함하는, 배터리 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 스탠바이 IC는 상기 스위치 회로로부터 수신되는 전원 인가 요청에 따라 상기 전원 공급 회로에 전원을 인가하는, 배터리 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 스위치 회로로부터 수신되는 전원 인가 요청에 따라 상기 전원 공급 회로와 상기 DC-DC 컨버터를 전기적으로 연결하여 상기 전원 공급 회로에 전원을 인가하는 FET(field effect transistor)를 더 포함하는, 배터리 장치.
- 차단기로부터 전원 차단 신호를 스위치 회로가 수신하는 단계;
DC-DC 컨버터의 동작 전원을 공급하는 전원 공급 회로가 상기 스위치 회로로부터 제 1 전원 차단 요청을 수신하는 단계;
상기 전원 공급 회로가 상기 DC-DC 컨버터로부터 제 2 전원 차단 요청을 수신하는 단계; 및
상기 전원 공급 회로가 상기 DC-DC 컨버터로 인가되는 전원을 차단하는 단계;를 포함하는, 전원 관리 방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 전원 차단 요청을 수신한 경우, 상기 DC-DC 컨버터가 전원 차단에 대비하는 차단 대기 모드로 전환하는 단계; 및
상기 차단 대기 모드로 전환이 완료되면 상기 DC-DC 컨버터가 상기 제 2 전원 차단 요청을 상기 전원 공급 회로로 송신하는 단계를 더 포함하는, 전원 관리 방법.
- 제 8 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180157909A KR102664413B1 (ko) | 2018-12-10 | 2018-12-10 | 배터리 장치 및 전원 관리 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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2018
- 2018-12-10 KR KR1020180157909A patent/KR102664413B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130011559A (ko) * | 2011-07-22 | 2013-01-30 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Ｄｃ－ｄｃ 컨버터 제어 회로 |
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| KR102664413B1 (ko) | 2024-05-09 |
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