KR20200117817A - A power management apparatus capable of switching a plurality of battery cells in series or in parallel - Google Patents

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KR20200117817A
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송경훈
강라우 긴
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주식회사 실리콘마이터스
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0024—Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit

Abstract

The present invention relates to a power management device capable of managing charging and discharging of multiple cells by connecting the multiple cells in series or in parallel to manage a battery including the multiple cells. According to one aspect of the present invention, as the power management device using the battery including the multiple cells and managing power of a system operating by receiving the power from multiple power sources including a first power source providing a first voltage and a second power source providing a second voltage lower than the first voltage, the power management device connects the multiple cells in series to charge the multiple cells in a high voltage mode operating by receiving the first voltage from the first power source, and connects the multiple cells in parallel to charge the multiple cells in a low voltage mode operating by receiving the second voltage from the second power source.

Description

복수의 배터리 셀의 직렬, 병렬 전환이 가능한 전력관리장치{A POWER MANAGEMENT APPARATUS CAPABLE OF SWITCHING A PLURALITY OF BATTERY CELLS IN SERIES OR IN PARALLEL}A power management device capable of switching multiple battery cells in series and in parallel {A POWER MANAGEMENT APPARATUS CAPABLE OF SWITCHING A PLURALITY OF BATTERY CELLS IN SERIES OR IN PARALLEL}

본 발명은 배터리의 충방전을 관리하는 전력관리장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 복수의 셀을 포함하는 배터리를 관리하기 위해 복수의 셀을 직렬로 연결하거나 또는 병렬로 연결하여 복수의 셀의 충방전을 관리할 수 있는 전력관리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power management device for managing the charging and discharging of a battery. Specifically, the present invention relates to a power management apparatus capable of managing charging and discharging of a plurality of cells by connecting a plurality of cells in series or in parallel to manage a battery including a plurality of cells.

최근, 배터리를 사용하는 시스템(예, 스마트폰, 태블릿 등)의 전력 요구가 증가하면서 복수의 셀을 포함하는 배터리를 사용하려는 시도가 증가하고 있다. 복수의 셀을 사용하는 경우 복수의 셀을 직렬로 연결하거나 또는 병렬로 연결하여 사용할 수 있는데, 두 방법은 각각 극복해야 할 단점을 가지고 있다.In recent years, as the power requirements of systems (eg, smartphones, tablets, etc.) using batteries increase, attempts to use batteries including a plurality of cells are increasing. In the case of using a plurality of cells, a plurality of cells can be connected in series or in parallel, but each of the two methods has disadvantages to be overcome.

복수의 셀을 직렬로 연결하는 경우, 병렬 연결에 비해 동일한 충전전류를 사용하면서도 빠른 충전이 가능한 장점이 있으나, 복수의 셀의 직렬 연결로 인해 배터리 전압이 높아지므로 배터리로부터 시스템 부하로 전력을 공급할 때 전압을 낮춰주는 별도의 회로가 필요하다. 이로 인해, 구조가 복잡해지고 생산단가가 높아지며 효율 저하가 발생할 수 있다.In the case of connecting multiple cells in series, compared to parallel connection, there is an advantage that fast charging is possible while using the same charging current. However, since the battery voltage increases due to the series connection of the plurality of cells, when power is supplied from the battery to the system load A separate circuit is needed to lower the voltage. Due to this, the structure becomes complicated, the production cost increases, and efficiency decreases may occur.

복수의 셀을 병렬로 연결하는 경우, 배터리 전압이 단일 셀 전압과 동일하므로 배터리 전압이 높아지는 문제가 발생하지 않는다는 장점이 있다. 그러나, 병렬 연결의 경우, 직렬 연결과 동일한 충전 속도를 달성하기 위해서는 직렬 연결에 비해 두 배의 충전전류가 필요하다. 도통 손실은 전류의 제곱에 비례하므로, 충전전류의 증가는 발열의 증가 및 효율 감소의 문제를 야기할 수 있다. 또한, 충전전류가 증가할 경우 외부충전기와의 연결을 위해 큰 전류를 흘릴 수 있는 고가의 충전케이블이 필요하다는 단점이 있다.In the case of connecting a plurality of cells in parallel, there is an advantage in that the battery voltage does not increase because the battery voltage is the same as the single cell voltage. However, in the case of parallel connection, in order to achieve the same charging speed as the series connection, twice the charging current is required compared to the series connection. Since the conduction loss is proportional to the square of the current, an increase in the charging current may cause problems of an increase in heat generation and a decrease in efficiency. In addition, when the charging current increases, there is a disadvantage in that an expensive charging cable capable of passing a large current is required for connection with an external charger.

이와 같이, 복수의 셀을 포함하는 배터리를 사용하는 시스템에서 직렬 연결 방법과 병렬 연결 방법은 각각 전술한 단점을 가지고 있어 개선이 필요하다. As described above, in a system using a battery including a plurality of cells, the serial connection method and the parallel connection method each have the aforementioned disadvantages and need to be improved.

본 발명은 복수의 셀을 포함하는 배터리를 사용하는 시스템의 전력을 효율적으로 관리하는 전력관리장치를 제공할 수 있다.The present invention can provide a power management device that efficiently manages power of a system using a battery including a plurality of cells.

본 발명은 복수의 셀이 직렬 연결과 병렬 연결 사이에서 전환될 수 있도록 하여 충전전류를 증가시키지 않으면서도 고속충전이 가능하고 배터리 전력을 시스템 부하로 방전 시에 전압 강하를 위한 별도의 회로가 필요없는 전력관리장치를 제공할 수 있다.The present invention allows a plurality of cells to be switched between a series connection and a parallel connection, enabling high-speed charging without increasing the charging current, and eliminating the need for a separate circuit for voltage drop when discharging battery power to the system load. Power management device can be provided.

본 발명의 일 측면은, 복수의 셀을 포함하는 배터리를 사용하고, 제1전압을 제공하는 제1전원과 상기 제1전압보다 낮은 제2전압을 제공하는 제2전원을 포함하는 복수의 전원으로부터 전력을 공급받아 동작하는 시스템의 전력을 관리하기 위한 전력관리장치로서, 상기 제1전원으로부터 제1전압을 제공받아 동작하는 고전압모드에서, 상기 복수의 셀을 직렬로 연결하여 상기 복수의 셀을 충전하고, 상기 제2전원으로부터 제2전압을 제공받아 동작하는 저전압모드에서, 상기 복수의 셀을 병렬로 연결하여 상기 복수의 셀을 충전하는 전력관리장치이다.An aspect of the present invention is from a plurality of power sources including a first power source providing a first voltage and a second power supply providing a second voltage lower than the first voltage using a battery including a plurality of cells. A power management device for managing power of a system operating by receiving power, and charging the plurality of cells by connecting the plurality of cells in series in a high voltage mode operating by receiving a first voltage from the first power source And, in a low voltage mode operating by receiving a second voltage from the second power source, the power management device charges the plurality of cells by connecting the plurality of cells in parallel.

상기 전력관리장치는, 상기 복수의 전원 중의 어느 것으로부터도 전력을 제공받지 않은 상태에서 동작하는 배터리모드에서, 상기 복수의 셀을 병렬로 연결하고 상기 복수의 셀을 방전시켜 상기 시스템의 부하로 전력을 공급할 수 있다. The power management device, in a battery mode operating in a state in which power is not supplied from any of the plurality of power sources, connects the plurality of cells in parallel and discharges the plurality of cells to power the load of the system. Can supply.

상기 전력관리장치는, 상기 복수의 셀이 서로 직렬로 연결되거나 또는 서로 병렬로 연결되도록 연결 관계를 변경하는 제1스위치네트워크(SN1)를 포함할 수 있다. The power management apparatus may include a first switch network SN1 for changing a connection relationship such that the plurality of cells are connected in series or connected in parallel with each other.

상기 전력관리장치는, 상기 제1전원에 연결되는 제1전원노드(Ns1); 상기 제2전원에 연결되는 제2전원노드(Ns2); 상기 제1전원노드에 연결되는 고전위노드(Nh); 상기 시스템의 부하에 연결되는 시스템노드(Nsys); 상기 복수의 셀 중에서 제1셀의 양의 단자에 연결되는 제1배터리노드(Nb1); 상기 복수의 셀 중에서 제1셀의 음의 단자에 연결되는 제2배터리노드(Nb2); 상기 복수의 셀 중에서 제2셀의 양의 단자에 연결되는 제3배터리노드(Nb3); 상기 복수의 셀 중에서 제2셀의 음의 단자에 연결되는 제4배터리노드(Nb4); 상기 제2배터리노드(Nb2)를 상기 제3배터리노드(Nb3) 또는 상기 제4배터리노드(Nb4)에 선택적으로 연결하고, 상기 제3배터리노드(Nb3)를 상기 제2배터리노드(Nb2) 또는 상기 시스템노드(Nsys)에 선택적으로 연결하는 제1스위치네트워크(SN1); 및 상기 제1배터리노드(Nb1)를 상기 고전위노드(Nh) 또는 상기 시스템노드(Nsys)에 선택적으로 연결하는 제2스위치네트워크(SN2)를 포함할 수 있다. The power management device includes: a first power node Ns1 connected to the first power source; A second power node Ns2 connected to the second power source; A high potential node (Nh) connected to the first power node; A system node (Nsys) connected to the load of the system; A first battery node Nb1 connected to a positive terminal of a first cell among the plurality of cells; A second battery node Nb2 connected to a negative terminal of a first cell among the plurality of cells; A third battery node Nb3 connected to a positive terminal of a second cell among the plurality of cells; A fourth battery node Nb4 connected to a negative terminal of a second cell among the plurality of cells; The second battery node (Nb2) is selectively connected to the third battery node (Nb3) or the fourth battery node (Nb4), and the third battery node (Nb3) is connected to the second battery node (Nb2) or A first switch network (SN1) selectively connected to the system node (Nsys); And a second switch network SN2 selectively connecting the first battery node Nb1 to the high potential node Nh or the system node Nsys.

상기 전력관리장치는, 상기 제1전원노드(Ns1)와 상기 고전위노드(Nh) 사이를 선택적으로 연결하거나 및/또는 상기 제2전원노드(Ns2)와 상기 제1배터리노드(Nb1) 사이를 선택적으로 연결하는 제3스위치네트워크(SN3)를 더 포함할 수 있다. The power management device may selectively connect between the first power node Ns1 and the high potential node Nh and/or between the second power node Ns2 and the first battery node Nb1. It may further include a third switch network (SN3) selectively connected.

상기 전력관리장치는, 상기 고전위노드(Nh)와 상기 시스템노드(Nsys) 사이에 배치되어 상기 고전위노드(Nh)의 전압을 낮추어 상기 시스템노드(Nsys)로 제공하는 레귤레이터를 더 포함할 수 있다. The power management device may further include a regulator disposed between the high potential node Nh and the system node Nsys to lower the voltage of the high potential node Nh and provide it to the system node Nsys. have.

상기 전력관리장치는, 상기 복수의 셀의 전압과 전류 정보를 획득하고 상기 제1스위치네트워크(SN1) 및 상기 제2스위치네트워크(SN2)를 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다. The power management apparatus may further include a controller that obtains voltage and current information of the plurality of cells and controls the first switch network SN1 and the second switch network SN2.

상기 전력관리장치에 있어서, 상기 제1스위치네트워크(SN1)는, 상기 제2배터리노드(Nb2)와 상기 제4배터리노드(Nb4) 사이에 배치된 제1스위치(Q11); 상기 제2배터리노드(Nb2)와 상기 제3배터리노드(Nb3) 사이에 배치된 제2스위치(Q12); 및 상기 제3배터리노드(Nb3)와 상기 시스템노드(Nsys) 사이에 배치된 제3스위치(Q13);를 포함할 수 있다. In the power management apparatus, the first switch network (SN1) includes: a first switch (Q11) disposed between the second battery node (Nb2) and the fourth battery node (Nb4); A second switch (Q12) disposed between the second battery node (Nb2) and the third battery node (Nb3); And a third switch Q13 disposed between the third battery node Nb3 and the system node Nsys.

상기 전력관리장치에 있어서, 상기 제2스위치네트워크(SN1)는, 상기 제1배터리노드(Nb1)와 상기 고전위노드(Nh) 사이에 배치된 제4스위치(Q21); 및 상기 제1배터리노드(Nb1)와 상기 시스템노드(Nsys) 사이에 배치된 제5스위치(Q22);를 포함할 수 있다. In the power management apparatus, the second switch network SN1 includes: a fourth switch Q21 disposed between the first battery node Nb1 and the high potential node Nh; And a fifth switch Q22 disposed between the first battery node Nb1 and the system node Nsys.

상기 전력관리장치에 있어서, 상기 제3스위치네트워크(SN1)는, 상기 제1전원노드(Ns1)와 상기 고전위노드(Nh) 사이에 배치된 제6스위치(Q31) 및 상기 제2전원노드(Ns2)와 상기 제1배터리노드(Nb1) 사이에 배치된 제7스위치(Q32) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. In the power management apparatus, the third switch network SN1 includes a sixth switch Q31 and the second power node disposed between the first power node Ns1 and the high potential node Nh. It may include at least one of the seventh switch Q32 disposed between the Ns2) and the first battery node Nb1.

상기 전력관리장치에 있어서, 상기 복수의 셀이 직렬로 연결되어 충전되는 중에 상기 복수의 셀 중에서 적어도 하나가 정전류충전이 완료되는 경우, 상기 제2스위치(Q12)는 그 양단의 전압을 조절하여 상기 정전류충전이 완료된 셀이 정전압충전되도록 동작할 수 있다.In the power management apparatus, when at least one of the plurality of cells is charged with constant current while the plurality of cells are connected in series and charged, the second switch Q12 adjusts the voltage at both ends of the The cell on which the constant current charging is completed may be operated to be charged with a constant voltage.

상기 전력관리장치에 있어서, 상기 복수의 셀이 병렬로 연결되어 충전되는 중에 상기 제1셀의 정전류충전이 완료되는 경우, 상기 제1스위치(Q11)는 그 양단의 전압을 조절하여 상기 제1셀이 정전압충전되도록 동작할 수 있다. In the power management apparatus, when the constant current charging of the first cell is completed while the plurality of cells are connected in parallel to be charged, the first switch Q11 adjusts the voltage at both ends of the first cell. It can be operated to be charged with a constant voltage.

상기 전력관리장치에 있어서, 상기 복수의 셀이 병렬로 연결되어 충전되는 중에 상기 제2셀의 정전류충전이 완료되는 경우, 상기 제3스위치(Q13)는 그 양단의 전압을 조절하여 상기 제2셀이 정전압충전되도록 동작할 수 있다. In the power management apparatus, when the constant current charging of the second cell is completed while the plurality of cells are connected in parallel to be charged, the third switch Q13 controls the voltage at both ends of the second cell. It can be operated to be charged with a constant voltage.

본 발명에 의하면 복수의 셀을 포함하는 배터리를 사용하는 시스템의 전력을 효율적으로 관리할 수 있다. According to the present invention, power of a system using a battery including a plurality of cells can be efficiently managed.

본 발명에 의하면 복수의 셀이 직렬 연결과 병렬 연결 사이에서 전환될 수 있도록 하여 충전전류를 증가시키지 않으면서도 고속충전이 가능하고 배터리 전력을 시스템 부하로 방전 시에 전압 강하를 위한 별도의 회로가 필요없는 장점이 있다. According to the present invention, a plurality of cells can be switched between series connection and parallel connection, enabling high-speed charging without increasing the charging current, and a separate circuit for voltage drop when discharging battery power to the system load is required. There is no advantage.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력관리장치가 사용되는 환경을 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력관리장치를 예시하는 도면이다.
도 3 내지 도 6은 도 2의 실시예에 따른 전력관리장치의 고전압모드 동작을 설명하는 도면이다.
도 7 내지 도 10은 도 2의 실시예에 따른 전력관리장치의 저전압모드 동작을 설명하는 도면이다.
도 11은 도 2의 실시예에 따른 전력관리장치의 배터리모드 동작을 설명하는 도면이다.
도 12 내지 도 14는 각각 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력관리장치를 예시하는 도면이다.1 is a diagram illustrating an environment in which a power management device according to an embodiment of the present invention is used.
2 is a diagram illustrating a power management apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 to 6 are diagrams illustrating a high voltage mode operation of the power management apparatus according to the embodiment of FIG. 2.
7 to 10 are diagrams illustrating an operation of a low voltage mode of the power management apparatus according to the embodiment of FIG. 2.
FIG. 11 is a diagram illustrating a battery mode operation of the power management apparatus according to the embodiment of FIG. 2.
12 to 14 are diagrams each illustrating a power management apparatus according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 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.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that the same elements are assigned the same numerals as possible even if they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, 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 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In addition, in describing the constituent elements of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to that other component, but another component between each component It should be understood that elements may be “connected”, “coupled” or “connected”.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력관리장치(100)가 사용되는 환경을 예시하는 도면이다. 1 is a diagram illustrating an environment in which the power management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is used.

도 1을 참조하면, 전력관리장치(100)는, 복수의 셀을 포함하는 배터리(200)를 사용하고 복수의 외부의 전원(Source 1, Source 2)으로부터 전력을 공급받아 동작하는 시스템의 전력을 관리할 수 있다. 예시적으로, 전력관리장치(100)는 외부의 전원(Source 1, Source 2)으로부터 전력을 공급받고 배터리(200)를 충전하거나 시스템 부하(System Load)로 전력을 공급할 수 있다. 외부의 전원(Source 1, Source 2)으로부터 전력을 공급받지 않는 경우 배터리(200)의 전력을 시스템 부하(System Load)로 공급할 수 있다. Referring to FIG. 1, the power management apparatus 100 uses a battery 200 including a plurality of cells and receives power from a plurality of external power sources (Source 1, Source 2) to receive power of a system operating. Can be managed. For example, the power management apparatus 100 may receive power from external power sources (Source 1 and Source 2) and charge the battery 200 or supply power to a system load. When power is not supplied from external power sources (Source 1, Source 2), power of the battery 200 may be supplied as a system load.

여기서, 시스템 부하(System Load)는 스마트폰, 태블릿 등과 같은 시스템의 내부에서 전력을 소비하는 소자들을 총칭하는 개념으로 이해될 수 있다. 통상 PMIC(Power Management IC)와 같은 집적회로가 시스템노드(Nsys)에 연결되어 시스템 내부에서 필요로하는 다양한 전압을 생성한 후 시스템 내부의 소자들에게 제공하는 형태로 구성되는 것이 일반적이다.Here, the system load may be understood as a concept generically referring to devices that consume power inside a system such as a smartphone or a tablet. In general, an integrated circuit such as a PMIC (Power Management IC) is connected to a system node (Nsys) to generate various voltages required inside the system and then provide it to the devices inside the system.

외부의 전원은, 예시적으로, 제1전압(high voltage)을 제공하는 제1전원(Source 1)과 제1전압보다 낮은 제2전압(low voltage)을 제공하는 제2전원(Source 2)을 포함할 수 있다.The external power supply includes, for example, a first power source 1 providing a first voltage and a second power source 2 providing a second voltage lower than the first voltage. Can include.

배터리(200)는, 예시적으로, 두 개의 셀을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1전원(Source 1)의 제1전압은 두 개의 셀이 직렬로 연결된 배터리를 충전하기에 적합한 전압일 수 있고, 제2전원(Source 2)의 제2전압은 두 개의 셀이 병렬 연결된 배터리를 충전하기에 적합한 전압(즉, 하나의 셀을 충전하기에 적합한 전압)일 수 있다. 예시적으로, 하나의 셀의 전압이 충전 상태에 따라 3.7V ~ 4.5V의 범위에서 변동되는 경우, 제1전압은 9V 정도이고, 제2전압은 4.5V 정도일 수 있다. 예시적으로, 배터리(200)가 세 개 이상의 셀을 포함하고 그 중 일부의 셀들이 직렬로 연결되어 충전될 경우, 제1전압은 직렬로 연결된 셀의 개수에 대응되는 크기의 전압일 수 있다. The battery 200 may, by way of example, include two cells. In this case, the first voltage of the first power source 1 may be a voltage suitable for charging a battery in which two cells are connected in series, and the second voltage of the second power source 2 is parallel to the two cells. It may be a voltage suitable for charging the connected battery (ie, a voltage suitable for charging one cell). For example, when the voltage of one cell varies in the range of 3.7V to 4.5V depending on the state of charge, the first voltage may be about 9V and the second voltage may be about 4.5V. For example, when the battery 200 includes three or more cells and some of the cells are connected in series to be charged, the first voltage may be a voltage corresponding to the number of cells connected in series.

전력관리장치(100)는, 제1전원(Source 1)으로부터 제1전압을 제공받아 동작하는 고전압모드에서, 복수의 셀을 직렬로 연결하여 복수의 셀을 충전할 수 있다. The power management apparatus 100 may charge a plurality of cells by connecting a plurality of cells in series in a high voltage mode operating by receiving a first voltage from the first power source 1.

전력관리장치(100)는, 제2전원(Source 2)으로부터 제2전압을 제공받아 동작하는 저전압모드에서, 복수의 셀을 병렬로 연결하여 복수의 셀을 충전할 수 있다.The power management apparatus 100 may charge a plurality of cells by connecting a plurality of cells in parallel in a low voltage mode operating by receiving a second voltage from the second power source 2.

전력관리장치(100)는, 복수의 전원 중의 어느 것으로부터도 전력을 제공받지 않은 상태에서 동작하는 배터리모드에서, 복수의 셀을 병렬로 연결하고 복수의 셀 중의 적어도 하나 이상의 셀을 방전시켜 시스템 부하로 전력을 공급할 수 있다.The power management apparatus 100, in a battery mode operating in a state in which power is not supplied from any of a plurality of power sources, connects a plurality of cells in parallel and discharges at least one of the plurality of cells to discharge the system load. Power can be supplied.

이를 위해, 전력관리장치(100)는 복수의 셀이 서로 직렬로 연결되거나 또는 서로 병렬로 연결되도록 연결 관계를 변경하는 스위치네트워크를 포함할 수 있다.To this end, the power management apparatus 100 may include a switch network for changing a connection relationship so that a plurality of cells are connected in series or connected in parallel with each other.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력관리장치(100)를 예시하는 도면이다.2 is a diagram illustrating a power management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 전력관리장치(100)는 제1스위치네트워크(SN1), 제2스위치네트워크(SN2), 제3스위치네트워크(SN3), 레귤레이터(110) 및 제어기(120)를 선택적으로 포함할 수 있다. 2, the power management apparatus 100 selectively includes a first switch network (SN1), a second switch network (SN2), a third switch network (SN3), a regulator 110, and a controller 120 can do.

또한, 전력관리장치(100)는 제1전원(Source 1)에 연결되는 제1전원노드(Ns1), 제2전원(Source 2)에 연결되는 제2전원노드(Ns2), 제1전원노드(Ns1)에 연결되는 고전위노드(Nh), 시스템 부하에 연결되는 시스템노드(Nsys), 복수의 셀 중에서 제1셀(Cell 1)의 양의 단자에 연결되는 제1배터리노드(Nb1), 복수의 셀 중에서 제1셀(Cell 1)의 음의 단자에 연결되는 제2배터리노드(Nb2), 복수의 셀 중에서 제2셀(Cell 2)의 양의 단자에 연결되는 제3배터리노드(Nb3), 복수의 셀 중에서 제2셀(Cell 2)의 음의 단자에 연결되는 제4배터리노드(Nb4)를 포함할 수 있다.In addition, the power management apparatus 100 includes a first power node Ns1 connected to the first power source 1, a second power node Ns2 connected to the second power source 2, and a first power node. A high potential node (Nh) connected to Ns1), a system node (Nsys) connected to the system load, a first battery node (Nb1) connected to the positive terminal of the first cell (Cell 1) among a plurality of cells, a plurality of A second battery node Nb2 connected to the negative terminal of the first cell Cell 1 of the cells, and a third battery node Nb3 connected to the positive terminal of the second cell Cell 2 among a plurality of cells. , Among the plurality of cells, a fourth battery node Nb4 connected to the negative terminal of the second cell Cell 2 may be included.

제1스위치네트워크(SN1)는 제2배터리노드(Nb2)를 제3배터리노드(Nb3) 또는 제4배터리노드(Nb4)에 선택적으로 연결하고, 제3배터리노드(Nb3)를 제2배터리노드(Nb2) 또는 시스템노드(Nsys)에 선택적으로 연결할 수 있다.The first switch network SN1 selectively connects the second battery node Nb2 to the third battery node Nb3 or the fourth battery node Nb4, and connects the third battery node Nb3 to the second battery node. Nb2) or system node (Nsys) can be selectively connected.

이를 위해, 예시적으로, 제1스위치네트워크(SN1)는 제2배터리노드(Nb2)와 제4배터리노드(Nb4) 사이에 배치된 제1스위치(Q11), 제2배터리노드(Nb2)와 제3배터리노드(Nb3) 사이에 배치된 제2스위치(Q12) 및 제3배터리노드(Nb3)와 시스템노드(Nsys) 사이에 배치된 제3스위치(Q13)를 포함할 수 있다. 제4배터리노드(Nb4)는 기준전위(GND)에 연결될 수 있다.To this end, by way of example, the first switch network SN1 includes a first switch Q11, a second battery node Nb2, and a second battery node Nb2 disposed between the second battery node Nb2 and the fourth battery node Nb4. A second switch Q12 disposed between the three battery nodes Nb3 and a third switch Q13 disposed between the third battery node Nb3 and the system node Nsys may be included. The fourth battery node Nb4 may be connected to the reference potential GND.

제2스위치네트워크(SN2)는 제1배터리노드(Nb1)를 고전위노드(Nh) 또는 시스템노드(Nsys)에 선택적으로 연결할 수 있다.The second switch network SN2 may selectively connect the first battery node Nb1 to the high potential node Nh or the system node Nsys.

이를 위해, 예시적으로, 제2스위치네트워크(SN2)는 제1배터리노드(Nb1)와 고전위노드(Nh) 사이에 배치된 제4스위치(Q21) 및 제1배터리노드(Nb1)와 시스템노드(Nsys) 사이에 배치된 제5스위치(Q22)를 포함할 수 있다.To this end, by way of example, the second switch network SN2 includes a fourth switch Q21 and a first battery node Nb1 and a system node disposed between the first battery node Nb1 and the high potential node Nh. A fifth switch Q22 disposed between (Nsys) may be included.

제3스위치네트워크(SN3)는 제1전원노드(Ns1)와 고전위노드(Nh) 사이를 선택적으로 연결하거나 및/또는 제2전원노드(Ns2)와 제1배터리노드(Nb1) 사이를 선택적으로 연결할 수 있다. The third switch network SN3 selectively connects between the first power node Ns1 and the high potential node Nh and/or selectively connects between the second power node Ns2 and the first battery node Nb1. I can connect.

이를 위해, 예시적으로, 제3스위치네트워크(SN3)는 제1전원노드(Ns1)와 고전위노드(Nh) 사이에 배치된 제6스위치(Q31) 및 제2전원노드(Ns2)와 제1배터리노드(Nb1) 사이에 배치된 제7스위치(Q32) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제3스위치네트워크(SN1)의 제6스위치(Q31) 및 제7스위치(Q32)는 각각 필요에 따라 사용여부가 결정될 수 있다. 즉, 전력관리장치(100)가 외부 전원과 연결되는 방법 및 동작 상황에 따라 제6스위치(Q31) 및 제7스위치(Q32)가 모두 사용될 수도 있지만, 경우에 따라 제6스위치(Q31) 및 제7스위치(Q32) 중의 어느 하나가 사용되거나 또는 제6스위치(Q31)와 제7스위치(Q32)가 모두 사용되지 않을 수도 있다. 제6스위치(Q31)가 사용되지 않는 경우 제1전원노드(Ns1)와 고전위노드(Nh)는 직접 연결될 수 있다. 제7스위치(Q32)가 사용되지 않는 경우 제2전원노드(Ns2)과 제1배터리노드(Nb1)는 직접 연결될 수 있다.To this end, by way of example, the third switch network SN3 includes a sixth switch Q31 and a second power node Ns2 disposed between the first power node Ns1 and the high potential node Nh. It may include at least one of the seventh switches Q32 disposed between the battery nodes Nb1. Whether or not to use the sixth switch Q31 and the seventh switch Q32 of the third switch network SN1, respectively, may be determined as needed. That is, the sixth switch Q31 and the seventh switch Q32 may all be used depending on how the power management device 100 is connected to an external power source and operating conditions. However, in some cases, the sixth switch Q31 and the sixth switch Q31 One of the seven switches Q32 may be used, or both the sixth switch Q31 and the seventh switch Q32 may not be used. When the sixth switch Q31 is not used, the first power node Ns1 and the high potential node Nh may be directly connected. When the seventh switch Q32 is not used, the second power node Ns2 and the first battery node Nb1 may be directly connected.

제1스위치네트워크(SN1), 제2스위치네트워크(SN2) 및 제3스위치네트워크(SN3)에 포함된 스위치들(Q11 ~ Q32)은 각각 MOSFET, IGBT, MCT, BJT 등의 반도체 스위칭 소자들로 구현될 수 있다.The switches (Q11 to Q32) included in the first switch network (SN1), the second switch network (SN2), and the third switch network (SN3) are implemented with semiconductor switching elements such as MOSFET, IGBT, MCT, and BJT, respectively. Can be.

레귤레이터(110)는 고전위노드(Nh)와 시스템노드(Nsys) 사이에 배치되어 고전위노드(Nh)의 전압을 낮추어 시스템노드(Nsys)로 제공할 수 있다. 레귤레이터(110)에는 벅(Buck) 컨버터 또는 차지 펌프(Charge Pump) 등의 강압(step-down) 컨버터가 사용될 수 있다. 시스템 부하는 통상 하나의 셀을 사용하여 동작하도록 설계되어 있으므로, N개의 셀을 직렬 또는 병렬로 전환하면서 동작시키는 경우 레귤레이터는 N:1의 강압비로 동작할 수 있다. The regulator 110 is disposed between the high potential node Nh and the system node Nsys to lower the voltage of the high potential node Nh and provide it to the system node Nsys. The regulator 110 may be a step-down converter such as a buck converter or a charge pump. Since the system load is usually designed to operate using one cell, the regulator can operate with a step-down ratio of N:1 when operating while switching N cells in series or in parallel.

제어기(120)는 제1셀의 전압(Vc1), 제1셀의 전류(Ic1), 제2셀의 전압(Vc2) 및 제2셀의 전류(Ic2) 중의 적어도 하나 이상의 정보를 획득하고 제1스위치네트워크(SN1), 제2스위치네트워크(SN2) 및 제3스위치네트워크(SN3) 중의 적어도 하나 이상을 제어할 수 있다.The controller 120 acquires at least one of a first cell voltage (Vc1), a first cell current (Ic1), a second cell voltage (Vc2), and a second cell current (Ic2), and At least one or more of the switch network SN1, the second switch network SN2, and the third switch network SN3 may be controlled.

이와 같이, 전력관리장치(100)는 복수의 셀(Cell 1, Cell 2)을 직렬 또는 병렬로 전환하면서 외부 전원 또는 시스템 부하와 연결되어 충방전할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 구성으로 인해, 전력관리장치(100)는 고전압의 외부 전원(Source 1)을 사용하는 경우 복수의 셀(Cell 1, Cell 2)을 직렬로 연결하여 충전하고, 저전압의 외부 전원(Source 2)을 사용하는 경우 및 배터리의 전력을 시스템 부하로 제공하는 경우 복수의 셀(Cell 1, Cell 2)을 병렬로 전환할 수 있다. 이로 인해, 외부 전원으로부터 공급되는 충전전류를 증가시키지 않으면서도 고속으로 충전이 가능하고 배터리와 시스템 부하 사이에 별도의 전압 강압 회로를 사용하지 않아도 되는 장점이 있다. 즉, 전력관리장치(100)는 전술한 복수 셀의 직렬 연결 구조의 장점과 병렬 연결 구조의 장점을 함께 가지는 것으로 이해될 수 있다.In this way, the power management apparatus 100 may be configured to be connected to an external power source or a system load while switching a plurality of cells (Cell 1, Cell 2) in series or parallel to charge and discharge. Due to this configuration, the power management device 100 charges by connecting a plurality of cells (Cell 1, Cell 2) in series when using a high voltage external power source (Source 1), and a low voltage external power source (Source 2) When using and when the power of the battery is supplied to the system load, a plurality of cells (Cell 1, Cell 2) can be switched in parallel. Accordingly, it is possible to charge at high speed without increasing the charging current supplied from an external power source, and there is an advantage in that a separate voltage step-down circuit is not required between the battery and the system load. That is, the power management apparatus 100 may be understood to have the advantages of the above-described serial connection structure and the parallel connection structure.

이하 도 3 내지 도 11을 참조하여 전력관리장치(100)의 동작에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the power management apparatus 100 will be described with reference to FIGS. 3 to 11.

도 3 내지 도 6은 전력관리장치(100)의 고전압모드(HV) 동작을 설명하는 도면이다. 3 to 6 are views for explaining the high voltage mode (HV) operation of the power management apparatus 100.

여기서, 고전압모드(HV)는 직렬로 연결된 복수의 셀을 충전할 수 있는 정도의 고전압(제1전압)을 제1전원(Source 1)으로부터 제공받아 동작하는 모드로 이해될 수 있다. Here, the high voltage mode HV may be understood as a mode in which a high voltage (first voltage) sufficient to charge a plurality of cells connected in series is supplied from the first power source 1 and operates.

도 3은 제1고전압모드(HV-1)를 예시하는 도면이다. 3 is a diagram illustrating a first high voltage mode HV-1.

제1고전압모드(HV-1)에서 전력관리장치(100)는 제1전원(Source 1)으로부터 전력을 공급받고 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)을 충전하며, 레귤레이터(110)를 통해 시스템 부하로 전력을 공급할 수 있다. 여기서, 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)은 직렬로 연결되어 동시에 충전될 수 있다.In the first high voltage mode (HV-1), the power management device 100 receives power from the first power source 1, charges the first cell 1 and the second cell 2, and charges the regulator ( 110) can supply power to the system load. Here, the first cell (Cell 1) and the second cell (Cell 2) may be connected in series and charged at the same time.

예시적으로, 제1전원노드(Ns1)는 제1전원(Source 1)에 연결되고, 제6스위치(Q31)가 턴온되어 제1전원노드(Ns1)와 고전위노드(Nh)를 연결하며, 제4스위치(Q21)가 턴온되어 고전위노드(Nh)와 제1배터리노드(Nb1)를 연결하고, 제2스위치(Q12)가 턴온되어 제2배터리노드(Nb2)와 제3배터리노드(Nb3)를 연결할 수 있다. 이러한 스위치 동작에 의해, 전력관리장치(100)는 제1전원(Source 1)의 고전압을 이용하여 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)이 직렬로 연결된 상태에서 동시에 충전되도록 하면서, 레귤레이터(110)를 통해 제1전원(Source 1)의 고전압을 낮추어 시스템 부하로 제공할 수 있다. Exemplarily, the first power node Ns1 is connected to the first power source 1, the sixth switch Q31 is turned on to connect the first power node Ns1 and the high potential node Nh, The fourth switch Q21 is turned on to connect the high potential node Nh and the first battery node Nb1, and the second switch Q12 is turned on to turn on the second battery node Nb2 and the third battery node Nb3. ) Can be connected. By this switch operation, the power management device 100 uses the high voltage of the first power source 1 to simultaneously charge the first cell (Cell 1) and the second cell (Cell 2) while being connected in series. , The high voltage of the first power source 1 may be lowered through the regulator 110 and provided as a system load.

제1고전압모드(HV-1)에서 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)이 직렬로 연결되어 정전류(Constant Current) 충전 중에 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2) 중의 어느 하나의 셀의 정전류충전이 완료되는 경우, 제2스위치(Q12)는 그 양단의 전압(즉, 제2배터리노드(Nb2)와 제3배터리노드(Nb3) 사이의 전압)을 조절하여 정전류충전이 완료된 셀이 정전압(constant voltage) 충전되도록 동작할 수 있다.In the first high voltage mode (HV-1), the first cell (Cell 1) and the second cell (Cell 2) are connected in series, so that the first cell (Cell 1) and the second cell (Cell 2) are charged during constant current charging. 2) When the constant current charging of any one of the cells is completed, the second switch Q12 adjusts the voltage at both ends (that is, the voltage between the second battery node Nb2 and the third battery node Nb3). Thus, it is possible to operate the cell for which constant current charging is completed to be charged at a constant voltage.

도 4는 제2고전압모드(HV-2)를 예시하는 도면이다. 4 is a diagram illustrating a second high voltage mode HV-2.

제2고전압모드(HV-2)에서 전력관리장치(100)는 제1전원(Source 1)으로부터 전력을 공급받고 제2셀(Cell 2)을 충전하며, 레귤레이터(110)를 통해 시스템 부하로 전력을 공급할 수 있다. 여기서, 제1셀(Cell 1)은 도 3의 제1고전압모드(HV-1)을 통해 충전이 완료(EOC; End Of Charge)된 상태로 이해될 수 있다.In the second high voltage mode (HV-2), the power management device 100 receives power from the first power source (Source 1), charges the second cell (Cell 2), and supplies power to the system load through the regulator 110. Can supply. Here, the first cell (Cell 1) can be understood as a state in which the charging is completed (EOC; End Of Charge) through the first high voltage mode (HV-1) of FIG. 3.

예시적으로, 제1전원노드(Ns1)는 제1전원(Source 1)에 연결되고, 제6스위치(Q31)가 턴온되어 제1전원노드(Ns1)와 고전위노드(Nh)를 연결하며, 제3스위치(Q13)가 턴온되어 시스템노드(Nsys)와 제3배터리노드(Nb3)를 연결할 수 있다. 이러한 스위치 동작에 의해, 전력관리장치(100)는 제1전원(Source 1)의 고전압을 레귤레이터(110)를 통해 낮추어 시스템 부하로 제공하면서 시스템노드(Nsys)의 저전압을 이용하여 제2셀(Cell 2)을 충전할 수 있다. Exemplarily, the first power node Ns1 is connected to the first power source 1, the sixth switch Q31 is turned on to connect the first power node Ns1 and the high potential node Nh, The third switch Q13 is turned on to connect the system node Nsys and the third battery node Nb3. By this switch operation, the power management device 100 lowers the high voltage of the first power source 1 through the regulator 110 and provides it to the system load, while using the low voltage of the system node Nsys to provide the second cell. 2) Can be charged.

제2고전압모드(HV-2)에서 제2셀(Cell 2)의 충전 중에 정전류충전이 완료되는 경우, 제3스위치(Q13)는 그 양단의 전압(즉, 시스템노드(Nsys)와 제3배터리노드(Nb3) 사이의 전압)을 조절하여 제2셀(Cell 2)이 정전압(constant voltage) 충전되도록 동작할 수 있다.When the constant current charging is completed while charging the second cell 2 in the second high voltage mode (HV-2), the third switch Q13 switches the voltage across the voltage (i.e., the system node Nsys and the third battery). The voltage between the nodes Nb3) may be adjusted so that the second cell Cell 2 may be charged with a constant voltage.

도 5는 제3고전압모드(HV-3)를 예시하는 도면이다. 5 is a diagram illustrating a third high voltage mode HV-3.

제3고전압모드(HV-3)에서 전력관리장치(100)는 제1전원(Source 1)으로부터 전력을 공급받고 제1셀(Cell 1)을 충전하며, 레귤레이터(110)를 통해 시스템 부하로 전력을 공급할 수 있다. 여기서, 제2셀(Cell 2)은 도 3의 제1고전압모드(HV-1)을 통해 충전이 완료(EOC)된 상태로 이해될 수 있다.In the third high voltage mode (HV-3), the power management device 100 receives power from the first power source 1, charges the first cell, and powers the system load through the regulator 110. Can supply. Here, the second cell (Cell 2) may be understood as a state in which charging is completed (EOC) through the first high voltage mode (HV-1) of FIG. 3.

예시적으로, 제1전원노드(Ns1)는 제1전원(Source 1)에 연결되고, 제6스위치(Q31)가 턴온되어 제1전원노드(Ns1)와 고전위노드(Nh)를 연결하며, 제5스위치(Q22)가 턴온되어 시스템노드(Nsys)와 제1배터리노드(Nb1)를 연결하고, 제1스위치(Q11)가 턴온되어 제2배터리노드(Nb2)와 제4배터리노드(Nb4)를 연결할 수 있다. 이러한 스위치 동작에 의해, 전력관리장치(100)는 제1전원(Source 1)의 고전압을 레귤레이터(110)를 통해 낮추어 시스템 부하로 제공하면서 시스템노드(Nsys)의 저전압을 이용하여 제1셀(Cell 1)을 충전할 수 있다. Exemplarily, the first power node Ns1 is connected to the first power source 1, the sixth switch Q31 is turned on to connect the first power node Ns1 and the high potential node Nh, The fifth switch (Q22) is turned on to connect the system node (Nsys) and the first battery node (Nb1), and the first switch (Q11) is turned on to turn on the second battery node (Nb2) and the fourth battery node (Nb4). Can be connected. By this switch operation, the power management device 100 lowers the high voltage of the first power source 1 through the regulator 110 and provides it to the system load, while using the low voltage of the system node Nsys to provide the first cell. 1) can be charged.

제3고전압모드(HV-3)에서 제1셀(Cell 1)의 정전류(Constant Current) 충전이 완료되는 경우, 제1스위치(Q11)는 그 양단의 전압(즉, 제2배터리노드(Nb2)와 제4배터리노드(Nb4) 사이의 전압)을 조절하여 제1셀(Cell 1)이 정전압(constant voltage) 충전되도록 동작할 수 있다.When the constant current charging of the first cell (Cell 1) is completed in the third high voltage mode (HV-3), the first switch (Q11) is the voltage at both ends (that is, the second battery node (Nb2)) The first cell Cell 1 may be charged with a constant voltage by adjusting the voltage between the and the fourth battery node Nb4.

도 6은 제4고전압모드(HV-4)를 예시하는 도면이다. 6 is a diagram illustrating a fourth high voltage mode HV-4.

제4고전압모드(HV-4)에서 전력관리장치(100)는 제1전원(Source 1)으로부터 전력을 공급받고 레귤레이터(110)를 통해 전압을 낮추어 시스템 부하로 전력을 공급할 수 있다. 여기서, 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)은 각각 충전이 완료(EOC)된 상태로 이해될 수 있다.In the fourth high voltage mode HV-4, the power management apparatus 100 may receive power from the first power source 1 and lower the voltage through the regulator 110 to supply power to the system load. Here, each of the first cell (Cell 1) and the second cell (Cell 2) may be understood as a state in which charging is completed (EOC).

예시적으로, 제1전원노드(Ns1)는 제1전원(Source 1)에 연결되고, 제6스위치(Q31)가 턴온되어 제1전원노드(Ns1)와 고전위노드(Nh)를 연결할 수 있다. 이러한 스위치 동작에 의해, 전력관리장치(100)는 레귤레이터(110)를 통해 제1전원(Source 1)의 고전압을 낮추어 시스템 부하로 제공할 수 있다. For example, the first power node Ns1 is connected to the first power source 1, and the sixth switch Q31 is turned on to connect the first power node Ns1 and the high potential node Nh. . By such a switch operation, the power management apparatus 100 may lower the high voltage of the first power source 1 through the regulator 110 and provide it as a system load.

이와 같이, 전력관리장치(100)는 고전압모드에서 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)을 직렬로 연결하여 충전할 수 있다. 또한, 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2) 중의 어느 하나의 셀의 충전이 완료된 경우 시스템노드(Nsys)의 저전압을 이용하여 충전이 완료되지 않은 하나의 셀만 선택적으로 충전할 수 있다. In this way, the power management apparatus 100 may charge by connecting the first cell 1 and the second cell 2 in series in the high voltage mode. In addition, when the charging of any one of the first cell (Cell 1) and the second cell (Cell 2) is completed, only one cell that has not been charged can be selectively charged using the low voltage of the system node (Nsys). have.

도 7 내지 도 10은 전력관리장치(100)의 저전압모드 동작을 설명하는 도면이다. 7 to 10 are views for explaining the operation of the power management apparatus 100 in a low voltage mode.

여기서, 저전압모드(LV)는 하나의 셀을 충전할 수 있는 정도의 저전압(제2전압)을 제2전원(Source 2)으로부터 제공받아 동작하는 모드로 이해될 수 있다. Here, the low voltage mode LV may be understood as a mode in which a low voltage (second voltage) capable of charging one cell is supplied from the second power source 2 and operates.

도 7은 제1저전압모드(LV-1)를 예시하는 도면이다. 7 is a diagram illustrating a first low voltage mode LV-1.

제1저전압모드(LV-1)에서 전력관리장치(100)는 제2전원(Source 2)으로부터 전력을 공급받고 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)을 충전하면서 시스템 부하로 전력을 공급할 수 있다. 여기서, 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)은 병렬로 연결되어 동시에 충전될 수 있다.In the first low voltage mode LV-1, the power management device 100 receives power from the second power source 2 and charges the first cell 1 and the second cell 2 to the system load. Power can be supplied. Here, the first cell (Cell 1) and the second cell (Cell 2) may be connected in parallel and charged simultaneously.

예시적으로, 제2전원노드(Ns2)는 제2전원(Source 2)에 연결되고, 제7스위치(Q32)가 턴온되어 제2전원노드(Ns2)와 제1배터리노드(Nb1)를 연결하며, 제5스위치(Q22)가 턴온되어 제1배터리노드(Nb1)와 시스템노드(Nsys)를 연결하고, 제3스위치(Q13)가 턴온되어 시스템노드(Nsys)와 제3배터리노드(Nb3)를 연결하며, 제1스위치(Q11)가 턴온되어 제2배터리노드(Nb2)와 제4배터리노드(Nb4)를 연결할 수 있다. 이러한 스위치 동작에 의해, 전력관리장치(100)는 제2전원(Source 2)의 저전압을 이용하여 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)이 병렬로 연결된 상태에서 동시에 충전되도록 하면서, 제2전원(Source 2)의 저전압을 별도의 전압변환 없이 바로 시스템 부하로 제공할 수 있다. Exemplarily, the second power node Ns2 is connected to the second power source 2, and the seventh switch Q32 is turned on to connect the second power node Ns2 and the first battery node Nb1. , The fifth switch (Q22) is turned on to connect the first battery node (Nb1) and the system node (Nsys), and the third switch (Q13) is turned on to connect the system node (Nsys) and the third battery node (Nb3). The first switch Q11 is turned on to connect the second battery node Nb2 and the fourth battery node Nb4. By this switch operation, the power management device 100 uses a low voltage of the second power source 2 to simultaneously charge the first cell (Cell 1) and the second cell (Cell 2) while being connected in parallel. , The low voltage of the second power source (Source 2) can be directly provided to the system load without a separate voltage conversion.

제1저전압모드(LV-1)에서 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)이 병렬로 연결되어 정전류로 충전 중에 제1셀(Cell 1)의 정전류충전이 완료되는 경우, 제1스위치(Q11)는 그 양단의 전압(즉, 제2배터리노드(Nb2)와 제4배터리노드(Nb4) 사이의 전압)을 조절하여 정전류충전이 완료된 제1셀(Cell 1)이 정전압(constant voltage) 충전되도록 동작할 수 있고, 제2셀(Cell 2)의 정전류충전이 완료되는 경우, 제3스위치(Q13)는 그 양단의 전압(즉, 시스템노드(Nsys)와 제3배터리노드(Nb3) 사이의 전압)을 조절하여 정전류충전이 완료된 제2셀(Cell 2)이 정전압(constant voltage) 충전되도록 동작할 수 있다. When the first cell (Cell 1) and the second cell (Cell 2) are connected in parallel in the first low voltage mode (LV-1) and the constant current charging of the first cell (Cell 1) is completed while charging with a constant current, the first The first switch Q11 adjusts the voltage across its both ends (that is, the voltage between the second battery node Nb2 and the fourth battery node Nb4) so that the first cell (Cell 1) on which constant current charging is completed becomes a constant voltage. voltage) can be operated to be charged, and when the constant current charging of the second cell (Cell 2) is completed, the third switch (Q13) is applied to the voltage across its ends (that is, the system node (Nsys) and the third battery node (Nb3)). ), the second cell (Cell 2) on which constant current charging has been completed may be operated to be charged at a constant voltage by controlling the voltage between ).

도 8은 제2저전압모드(LV-2)를 예시하는 도면이다. 8 is a diagram illustrating a second low voltage mode LV-2.

제2저전압모드(LV-2)에서 전력관리장치(100)는 제2전원(Source 2)으로부터 전력을 공급받고 제2셀(Cell 2)을 충전하면서 시스템 부하로 전력을 공급할 수 있다. 여기서, 제1셀(Cell 1)은 충전이 완료된 상태(EOC)로 이해될 수 있다.In the second low voltage mode LV-2, the power management apparatus 100 may supply power to the system load while receiving power from the second power source 2 and charging the second cell Cell 2. Here, the first cell (Cell 1) may be understood as a state in which charging is completed (EOC).

예시적으로, 제2전원노드(Ns2)는 제2전원(Source 2)에 연결되고, 제7스위치(Q32)가 턴온되어 제2전원노드(Ns2)와 제1배터리노드(Nb1)를 연결하며, 제5스위치(Q22)가 턴온되어 제1배터리노드(Nb1)와 시스템노드(Nsys)를 연결하고, 제3스위치(Q13)가 턴온되어 시스템노드(Nsys)와 제3배터리노드(Nb3)를 연결할 수 있다. 이러한 스위치 동작에 의해, 전력관리장치(100)는 제2전원(Source 2)의 저전압을 이용하여 별도의 전압변환 없이 제2셀(Cell 2)을 충전하면서 동시에 시스템 부하로 전력을 제공할 수 있다. Exemplarily, the second power node Ns2 is connected to the second power source 2, and the seventh switch Q32 is turned on to connect the second power node Ns2 and the first battery node Nb1. , The fifth switch (Q22) is turned on to connect the first battery node (Nb1) and the system node (Nsys), and the third switch (Q13) is turned on to connect the system node (Nsys) and the third battery node (Nb3). I can connect. By such a switch operation, the power management apparatus 100 may charge the second cell Cell 2 without a separate voltage conversion using the low voltage of the second power source 2 and provide power to the system load at the same time. .

제2저전압모드(LV-2)에서 제2셀(Cell 2)이 일정한 전류로 정전류충전되는 중에 제2셀(Cell 2)의 정전류충전이 완료되는 경우, 제3스위치(Q13)는 그 양단의 전압(즉, 시스템노드(Nsys)와 제3배터리노드(Nb3) 사이의 전압)을 조절하여 정전류충전이 완료된 제2셀(Cell 2)이 정전압(constant voltage) 충전되도록 동작할 수 있다. When the constant current charging of the second cell 2 is completed while the second cell 2 is charged with a constant current in the second low voltage mode LV-2, the third switch Q13 is By controlling the voltage (that is, the voltage between the system node Nsys and the third battery node Nb3), it is possible to operate the second cell Cell 2, which has been charged with constant current, to be charged at a constant voltage.

도 9는 제3저전압모드(LV-3)를 예시하는 도면이다. 9 is a diagram illustrating a third low voltage mode LV-3.

제3저전압모드(LV-3)에서 전력관리장치(100)는 제2전원(Source 2)으로부터 전력을 공급받고 제1셀(Cell 1)을 충전하면서 시스템 부하로 전력을 공급할 수 있다. 여기서, 제2셀(Cell 2)은 충전이 완료된 상태(EOC)로 이해될 수 있다.In the third low voltage mode LV-3, the power management apparatus 100 may supply power to the system load while receiving power from the second power source 2 and charging the first cell Cell 1. Here, the second cell (Cell 2) may be understood as a state in which charging is completed (EOC).

예시적으로, 제2전원노드(Ns2)는 제2전원(Source 2)에 연결되고, 제7스위치(Q32)가 턴온되어 제2전원노드(Ns2)와 제1배터리노드(Nb1)를 연결하며, 제5스위치(Q22)가 턴온되어 제1배터리노드(Nb1)와 시스템노드(Nsys)를 연결하고, 제1스위치(Q11)가 턴온되어 제2배터리노드(Nb2)와 제4배터리노드(Nb4)를 연결할 수 있다. 이러한 스위치 동작에 의해, 전력관리장치(100)는 제2전원(Source 2)의 저전압을 이용하여 별도의 전압변환 없이 제1셀(Cell 1)을 충전하면서 동시에 시스템 부하로 전력을 제공할 수 있다.Exemplarily, the second power node Ns2 is connected to the second power source 2, and the seventh switch Q32 is turned on to connect the second power node Ns2 and the first battery node Nb1. , The fifth switch (Q22) is turned on to connect the first battery node (Nb1) and the system node (Nsys), and the first switch (Q11) is turned on to turn on the second battery node (Nb2) and the fourth battery node (Nb4). ) Can be connected. By such a switch operation, the power management device 100 may charge the first cell Cell 1 without a separate voltage conversion using the low voltage of the second power source 2 and provide power to the system load at the same time. .

제3저전압모드(LV-1)에서 제1셀(Cell 1)이 일정한 전류로 정전류충전되는 중에 제1셀(Cell 1)의 정전류충전이 완료되는 경우, 제1스위치(Q11)는 그 양단의 전압(즉, 제2배터리노드(Nb2)와 제4배터리노드(Nb4) 사이의 전압)을 조절하여 정전류충전이 완료된 제1셀(Cell 1)이 정전압(constant voltage) 충전되도록 동작할 수 있다.In the third low voltage mode (LV-1), when the constant current charging of the first cell (Cell 1) is completed while the first cell (Cell 1) is charged at a constant current with a constant current, the first switch (Q11) is By controlling the voltage (that is, the voltage between the second battery node Nb2 and the fourth battery node Nb4), the first cell Cell 1, which has been charged with a constant current, may be operated to be charged at a constant voltage.

도 10은 제4저전압모드(LV-4)를 예시하는 도면이다. 10 is a diagram illustrating a fourth low voltage mode LV-4.

제4저전압모드(LV-4)에서 전력관리장치(100)는 제2전원(Source 2)으로부터 전력을 공급받고 시스템 부하로 전력을 공급할 수 있다. 여기서, 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)은 충전이 완료된 상태(EOC)로 이해될 수 있다.In the fourth low voltage mode LV-4, the power management apparatus 100 may receive power from the second power source 2 and supply power to the system load. Here, the first cell (Cell 1) and the second cell (Cell 2) may be understood as a state in which charging is completed (EOC).

예시적으로, 제2전원노드(Ns2)는 제2전원(Source 2)에 연결되고, 제7스위치(Q32)가 턴온되어 제2전원노드(Ns2)와 제1배터리노드(Nb1)를 연결하며, 제5스위치(Q22)가 턴온되어 제1배터리노드(Nb1)와 시스템노드(Nsys)를 연결할 수 있다. 이러한 스위치 동작에 의해, 전력관리장치(100)는 제2전원(Source 2)의 저전압을 이용하여 별도의 전압변환 없이 시스템 부하로 전력을 제공할 수 있다.Exemplarily, the second power node Ns2 is connected to the second power source 2, and the seventh switch Q32 is turned on to connect the second power node Ns2 and the first battery node Nb1. , The fifth switch Q22 is turned on to connect the first battery node Nb1 and the system node Nsys. By such a switch operation, the power management device 100 may provide power to the system load without additional voltage conversion by using the low voltage of the second power source 2.

이와 같이, 전력관리장치(100)는 저전압모드에서 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)을 병렬로 연결하여 동시에 충전할 수 있다. 또한, 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2) 중의 어느 하나의 셀의 충전이 완료된 경우 전력관리장치(100)는 충전이 완료되지 않은 하나의 셀만 선택적으로 충전할 수 있다. In this way, the power management apparatus 100 may simultaneously charge the first cell (Cell 1) and the second cell (Cell 2) by connecting them in parallel in the low voltage mode. In addition, when charging of any one of the first cell (Cell 1) and the second cell (Cell 2) is completed, the power management device 100 may selectively charge only one cell that has not been charged.

도 11은 도 2의 실시예에 따른 전력관리장치(100)의 배터리모드 동작을 설명하는 도면이다.FIG. 11 is a diagram illustrating a battery mode operation of the power management apparatus 100 according to the embodiment of FIG. 2.

여기서, 배터리모드는 복수의 전원 중의 어느 것으로부터도 전력을 제공받지 않은 상태에서 배터리에 충전된 전력을 방전시켜 시스템 부하로 전력을 제공하는 모드로 이해될 수 있다. Here, the battery mode may be understood as a mode in which power is provided to a system load by discharging power charged in a battery without being provided with power from any of the plurality of power sources.

배터리모드에서 전력관리장치(100)는 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)이 병렬로 연결된 상태에서 방전하여 시스템 부하로 전력을 제공하도록 할 수 있다. In the battery mode, the power management apparatus 100 may discharge power while the first cell Cell 1 and the second cell 2 are connected in parallel to provide power to the system load.

예시적으로, 제1스위치(Q11)가 턴온되어 제2배터리노드(Nb2)와 제4배터리노드(Nb4)를 연결하고, 제5스위치(Q22)가 턴온되어 제1배터리노드(Nb1)와 시스템노드(Nsys)를 연결하고, 제3스위치(Q13)가 턴온되어 제3배터리노드(Nb3)와 시스템노드(Nsys)를 연결할 수 있다. 이러한 스위치 동작에 의해, 전력관리장치(100)는 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)이 병렬로 연결된 상태에서 시스템 부하로 전력을 제공하도록 할 수 있다. Exemplarily, the first switch Q11 is turned on to connect the second battery node Nb2 and the fourth battery node Nb4, and the fifth switch Q22 is turned on so that the first battery node Nb1 and the system The node Nsys is connected, and the third switch Q13 is turned on to connect the third battery node Nb3 and the system node Nsys. By such a switch operation, the power management apparatus 100 may provide power to a system load while the first cell Cell 1 and the second cell Cell 2 are connected in parallel.

이와 같이, 전력관리장치(100)는 배터리모드에서 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)을 병렬로 연결하여 시스템 부하로 전력을 제공하도록 함으로써, 배터리와 시스템 부하 사이에 전압을 낮추기 위한 별도의 회로가 필요하지 않다는 장점이 있다. 또한, 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2) 중의 어느 하나의 셀의 SOC(State Of Charge)가 충분하지 않은 경우, SOC가 충분한 셀만을 선택적으로 사용하여 시스템 부하로 전력을 제공할 수 있다.In this way, the power management device 100 provides power to the system load by connecting the first cell (Cell 1) and the second cell (Cell 2) in parallel in the battery mode, thereby increasing the voltage between the battery and the system load. There is an advantage that a separate circuit for lowering is not required. In addition, when the SOC (State Of Charge) of any one of the first cell (Cell 1) and the second cell (Cell 2) is not sufficient, only cells with sufficient SOC are selectively used to provide power to the system load. can do.

도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력관리장치(1200)를 예시하는 도면이다.12 is a diagram illustrating a power management device 1200 according to another embodiment of the present invention.

도 12의 실시예의 경우, 배터리는 세 개의 셀(Cell 1, Cell 2, Cell 3)을 포함하고 전력관리장치(1200)의 제1스위치네트워크(SN1)가 세 개의 셀(Cell 1, Cell 2, Cell 3)에 대응되도록 구성된 점에서 도 2의 실시예와 차이가 있다.In the case of the embodiment of FIG. 12, the battery includes three cells (Cell 1, Cell 2, and Cell 3), and the first switch network SN1 of the power management device 1200 has three cells (Cell 1, Cell 2, and It is different from the embodiment of FIG. 2 in that it is configured to correspond to Cell 3).

예시적으로, 전력관리장치(1200)의 제1스위치네트워크(SN1)는, 제1셀(Cell 1)의 음의 단자를 제2셀(Cell 2)의 양의 단자 또는 기준전위(GND)에 선택적으로 연결하는 제1스위치(Q11) 및 제2스위치(Q12), 제2셀(Cell 2)의 양의 단자를 시스템노드(Nsys)에 선택적으로 연결하는 제3스위치(Q13), 제2셀(Cell 2)의 음의 단자를 제3셀(Cell 3)의 양의 단자 또는 기준전위(GND)에 선택적으로 연결하는 제8스위치(Q14) 및 제9스위치(Q15), 제3셀(Cell 3)의 양의 단자를 시스템노드(Nsys)에 선택적으로 연결하는 제10스위치(Q16)를 포함할 수 있다. Exemplarily, the first switch network SN1 of the power management apparatus 1200 connects the negative terminal of the first cell Cell 1 to the positive terminal or the reference potential GND of the second cell 2. A third switch (Q13), a second cell that selectively connects the positive terminals of the first switch (Q11) and the second switch (Q12) and the second cell (Cell 2) to the system node (Nsys) selectively connecting The eighth switch (Q14) and the ninth switch (Q15), and the third cell (Cell) selectively connect the negative terminal of (Cell 2) to the positive terminal of the third cell (Cell 3) or to the reference potential (GND). A tenth switch Q16 selectively connecting the positive terminal of 3) to the system node Nsys may be included.

제1스위치네트워크(SN1)의 이러한 구성으로 인해 전력관리장치(1200)는 고전압모드에서 세 개의 셀(Cell 1, Cell 2, Cell 3)을 직렬로 연결하여 충전하거나 또는 배터리모드에서 세 개의 셀(Cell 1, Cell 2, Cell 3)을 병렬로 연결하여 방전시킬 수 있다. 이 경우, 제1전원(Source 1)을 통해 세 개의 셀(Cell 1, Cell 2, Cell 3)을 충전하기에 적합한 고전압이 인가될 수 있고, 레귤레이터(110)는 3:1의 변환비를 가지도록 동작할 수 있다.Due to this configuration of the first switch network SN1, the power management device 1200 charges by connecting three cells (Cell 1, Cell 2, Cell 3) in series in a high voltage mode or three cells ( You can discharge by connecting Cell 1, Cell 2, Cell 3) in parallel. In this case, a high voltage suitable for charging three cells (Cell 1, Cell 2, Cell 3) may be applied through the first power source (Source 1), and the regulator 110 has a conversion ratio of 3:1. Can be operated.

도 13은 N개의 셀을 가지는 경우에 사용될 수 있는 전력관리장치(1300)를 예시하고 있다. 13 illustrates a power management apparatus 1300 that can be used in the case of having N cells.

도 13을 참조하면 제1스위치네트워크(SN1)는, N개의 셀을 위에서부터 순서대로 제1셀(Cell 1), ... ,제N셀(Cell N)로 명명할 때, 중간의 임의의 셀(제k셀)의 음의 단자를 다음 셀(제k+1셀)의 양의 단자 또는 기준전위(GND)에 선택적으로 연결하는 두 개의 스위치들(예, Qn1, Qn2)을 배치하고, 임의의 셀(제k셀)의 양의 단자를 시스템노드(Nsys)에 선택적으로 연결하는 스위치(예, Qn3)를 배치하는 방식으로 구현될 수 있다. 다만, 가장 상위의 제1셀(Cell 1)의 양의 단자는 도 2 또는 도 12와 마찬가지로 제2스위치네트워크(SN2) 및 제3스위치네트워크(SN3)에 연결되고, 가장 하위의 제N셀(Cell N)의 음의 단자는 기준전위(GND)에 연결될 수 있다. Referring to FIG. 13, when the first switch network SN1 names N cells as a first cell (Cell 1), ..., Nth cell (Cell N) in order from above, Arrange two switches (e.g., Qn1, Qn2) that selectively connect the negative terminal of the cell (kth cell) to the positive terminal of the next cell (k+1th cell) or the reference potential (GND), It can be implemented by disposing a switch (eg, Qn3) that selectively connects the positive terminal of an arbitrary cell (k-th cell) to the system node Nsys. However, the positive terminal of the uppermost first cell (Cell 1) is connected to the second switch network (SN2) and the third switch network (SN3), as in FIG. 2 or 12, and the lowest Nth cell ( The negative terminal of Cell N) can be connected to the reference potential (GND).

이와 같이, 전력관리장치(1300)는 임의의 개수의 셀이 사용되는 경우에도 셀들을 직렬로 연결하여 충전하거나 또는 병렬로 연결하여 방전함으로써, 고전압모드에서 충전전류를 증가시키지 않으면서도 고속충전이 가능하고 배터리모드에서 배터리 전력을 시스템 부하로 방전시에 전압 강하를 위한 별도의 회로가 필요없는 장점이 있다.As described above, the power management device 1300 enables high-speed charging without increasing the charging current in the high voltage mode by connecting the cells in series and charging or discharging them by connecting them in parallel even when an arbitrary number of cells are used. In the battery mode, when discharging battery power to the system load, there is an advantage that a separate circuit for voltage drop is not required.

전술한 실시예들에서 하나의 셀은 복수의 셀이 병렬로 연결된 구조일 수 있다. 예를 들어, 도 14에 예시된 바와 같이, 6개의 셀이 2개씩 고정적으로 병렬로 연결된 3개의 셀그룹(Cell group 1, Cell group 2, Cell group 3)으로 구성될 경우, 3개의 셀그룹(Cell group 1, Cell group 2, Cell group 3)은 3개의 셀로 간주되어 도 12의 실시예가 적용됨으로써 3개의 셀그룹이 서로 직렬 또는 병렬로 변경되며 동작할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예의 전력관리장치는 임의의 개수의 셀에 대해서도 직렬 또는 병렬 연결 관계를 변경하면서 동작할 수 있다. In the above-described embodiments, one cell may have a structure in which a plurality of cells are connected in parallel. For example, as illustrated in FIG. 14, when 6 cells are composed of 3 cell groups (Cell group 1, Cell group 2, Cell group 3) fixedly connected in parallel by 2, 3 cell groups ( Cell group 1, cell group 2, and cell group 3) are regarded as three cells, and the embodiment of FIG. 12 is applied, so that the three cell groups can be changed in series or parallel to each other and operate. As described above, the power management apparatus of the present embodiment can operate while changing the serial or parallel connection relationship even for any number of cells.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 전력관리장치는 고전압모드에서 셀들을 직렬로 연결하여 충전함으로써 충전전류를 증가시키지 않고도 고속충전이 가능하고, 배터리모드에서 셀들을 병렬로 연결하여 방전함으로써 배터리와 시스템 부하 사이에 전압을 낮추기 위한 별도의 회로가 필요하지 않다는 장점이 있다. As described above, the power management device of this embodiment enables high-speed charging without increasing the charging current by connecting and charging cells in series in the high voltage mode, and the battery and system load by discharging by connecting the cells in parallel in the battery mode. There is an advantage in that a separate circuit for lowering the voltage is not required.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as "include", "consist of", or "have" described above, unless otherwise stated, mean that the corresponding component may be included, and thus other components are not excluded. It should be interpreted as being able to further include other components. All terms, including technical or scientific terms, unless otherwise defined, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms generally used, such as terms defined in the dictionary, should be interpreted as being consistent with the meaning in the context of the related technology, and are not interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present invention.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (13)

복수의 셀을 포함하는 배터리를 사용하고, 제1전압을 제공하는 제1전원과 상기 제1전압보다 낮은 제2전압을 제공하는 제2전원을 포함하는 복수의 전원으로부터 전력을 공급받아 동작하는 시스템의 전력을 관리하기 위한 전력관리장치로서,
상기 제1전원으로부터 제1전압을 제공받아 동작하는 고전압모드에서, 상기 복수의 셀을 직렬로 연결하여 상기 복수의 셀을 충전하고,
상기 제2전원으로부터 제2전압을 제공받아 동작하는 저전압모드에서, 상기 복수의 셀을 병렬로 연결하여 상기 복수의 셀을 충전하는 전력관리장치.A system that uses a battery including a plurality of cells and operates by receiving power from a plurality of power sources including a first power supply providing a first voltage and a second power supply providing a second voltage lower than the first voltage As a power management device to manage the power of
In a high voltage mode operating by receiving a first voltage from the first power source, the plurality of cells are connected in series to charge the plurality of cells,
Power management apparatus for charging the plurality of cells by connecting the plurality of cells in parallel in a low voltage mode operating by receiving a second voltage from the second power source. 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 전원 중의 어느 것으로부터도 전력을 제공받지 않은 상태에서 동작하는 배터리모드에서, 상기 복수의 셀을 병렬로 연결하고 상기 복수의 셀을 방전시켜 상기 시스템의 부하로 전력을 공급하는 전력관리장치. The method according to claim 1,
In a battery mode operating in a state where power is not supplied from any of the plurality of power sources, a power management device that connects the plurality of cells in parallel and discharges the plurality of cells to supply power to the load of the system . 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 셀이 서로 직렬로 연결되거나 또는 서로 병렬로 연결되도록 연결 관계를 변경하는 제1스위치네트워크(SN1)를 포함하는 전력관리장치. The method according to claim 1,
Power management apparatus comprising a first switch network (SN1) for changing a connection relationship so that the plurality of cells are connected in series or parallel to each other. 청구항 1에 있어서,
상기 전력관리장치는,
상기 제1전원에 연결되는 제1전원노드(Ns1);
상기 제2전원에 연결되는 제2전원노드(Ns2);
상기 제1전원노드에 연결되는 고전위노드(Nh);
상기 시스템의 부하에 연결되는 시스템노드(Nsys);
상기 복수의 셀 중에서 제1셀의 양의 단자에 연결되는 제1배터리노드(Nb1);
상기 복수의 셀 중에서 제1셀의 음의 단자에 연결되는 제2배터리노드(Nb2);
상기 복수의 셀 중에서 제2셀의 양의 단자에 연결되는 제3배터리노드(Nb3);
상기 복수의 셀 중에서 제2셀의 음의 단자에 연결되는 제4배터리노드(Nb4);
상기 제2배터리노드(Nb2)를 상기 제3배터리노드(Nb3) 또는 상기 제4배터리노드(Nb4)에 선택적으로 연결하고, 상기 제3배터리노드(Nb3)를 상기 제2배터리노드(Nb2) 또는 상기 시스템노드(Nsys)에 선택적으로 연결하는 제1스위치네트워크(SN1); 및
상기 제1배터리노드(Nb1)를 상기 고전위노드(Nh) 또는 상기 시스템노드(Nsys)에 선택적으로 연결하는 제2스위치네트워크(SN2)를 포함하는 전력관리장치.The method according to claim 1,
The power management device,
A first power node Ns1 connected to the first power source;
A second power node Ns2 connected to the second power source;
A high potential node (Nh) connected to the first power node;
A system node (Nsys) connected to the load of the system;
A first battery node Nb1 connected to a positive terminal of a first cell among the plurality of cells;
A second battery node Nb2 connected to a negative terminal of a first cell among the plurality of cells;
A third battery node Nb3 connected to a positive terminal of a second cell among the plurality of cells;
A fourth battery node Nb4 connected to a negative terminal of a second cell among the plurality of cells;
The second battery node (Nb2) is selectively connected to the third battery node (Nb3) or the fourth battery node (Nb4), and the third battery node (Nb3) is connected to the second battery node (Nb2) or A first switch network (SN1) selectively connected to the system node (Nsys); And
Power management device comprising a second switch network (SN2) selectively connecting the first battery node (Nb1) to the high potential node (Nh) or the system node (Nsys). 청구항 4에 있어서,
상기 제1전원노드(Ns1)와 상기 고전위노드(Nh) 사이를 선택적으로 연결하거나 및/또는 상기 제2전원노드(Ns2)와 상기 제1배터리노드(Nb1) 사이를 선택적으로 연결하는 제3스위치네트워크(SN3)를 더 포함하는 전력관리장치.The method of claim 4,
A third selectively connecting between the first power node Ns1 and the high potential node Nh and/or between the second power node Ns2 and the first battery node Nb1 Power management device further comprising a switch network (SN3). 청구항 4에 있어서,
상기 고전위노드(Nh)와 상기 시스템노드(Nsys) 사이에 배치되어 상기 고전위노드(Nh)의 전압을 낮추어 상기 시스템노드(Nsys)로 제공하는 레귤레이터를 더 포함하는 전력관리장치.The method of claim 4,
A power management apparatus further comprising a regulator disposed between the high potential node Nh and the system node Nsys to lower the voltage of the high potential node Nh and provide it to the system node Nsys. 청구항 4에 있어서,
상기 복수의 셀의 전압과 전류 정보를 획득하고 상기 제1스위치네트워크(SN1) 및 상기 제2스위치네트워크(SN2)를 제어하는 제어기를 더 포함하는 전력관리장치.The method of claim 4,
The power management apparatus further comprises a controller for acquiring voltage and current information of the plurality of cells and controlling the first switch network SN1 and the second switch network SN2. 청구항 4에 있어서,
상기 제1스위치네트워크(SN1)는,
상기 제2배터리노드(Nb2)와 상기 제4배터리노드(Nb4) 사이에 배치된 제1스위치(Q11);
상기 제2배터리노드(Nb2)와 상기 제3배터리노드(Nb3) 사이에 배치된 제2스위치(Q12); 및
상기 제3배터리노드(Nb3)와 상기 시스템노드(Nsys) 사이에 배치된 제3스위치(Q13);를 포함하는 전력관리장치.The method of claim 4,
The first switch network SN1,
A first switch (Q11) disposed between the second battery node (Nb2) and the fourth battery node (Nb4);
A second switch (Q12) disposed between the second battery node (Nb2) and the third battery node (Nb3); And
And a third switch (Q13) disposed between the third battery node (Nb3) and the system node (Nsys). 청구항 4에 있어서,
상기 제2스위치네트워크(SN1)는,
상기 제1배터리노드(Nb1)와 상기 고전위노드(Nh) 사이에 배치된 제4스위치(Q21); 및
상기 제1배터리노드(Nb1)와 상기 시스템노드(Nsys) 사이에 배치된 제5스위치(Q22);를 포함하는 전력관리장치.The method of claim 4,
The second switch network SN1,
A fourth switch (Q21) disposed between the first battery node (Nb1) and the high potential node (Nh); And
And a fifth switch (Q22) disposed between the first battery node (Nb1) and the system node (Nsys). 청구항 5에 있어서,
상기 제3스위치네트워크(SN1)는,
상기 제1전원노드(Ns1)와 상기 고전위노드(Nh) 사이에 배치된 제6스위치(Q31) 및
상기 제2전원노드(Ns2)와 상기 제1배터리노드(Nb1) 사이에 배치된 제7스위치(Q32) 중의 적어도 하나를 포함하는 전력관리장치.The method of claim 5,
The third switch network SN1,
A sixth switch Q31 disposed between the first power node Ns1 and the high potential node Nh, and
Power management apparatus comprising at least one of a seventh switch (Q32) disposed between the second power node (Ns2) and the first battery node (Nb1). 청구항 8에 있어서,
상기 복수의 셀이 직렬로 연결되어 충전되는 중에 상기 복수의 셀 중에서 적어도 하나가 정전류충전이 완료되는 경우, 상기 제2스위치(Q12)는 그 양단의 전압을 조절하여 상기 정전류충전이 완료된 셀이 정전압충전되도록 동작하는 전력관리장치.The method of claim 8,
When at least one of the plurality of cells is charged with a constant current while the plurality of cells are connected in series and charged, the second switch Q12 adjusts the voltage at both ends of the cells, so that the cell on which the constant current charging is completed has a constant voltage. Power management device that operates to be charged. 청구항 8에 있어서,
상기 복수의 셀이 병렬로 연결되어 충전되는 중에 상기 제1셀의 정전류충전이 완료되는 경우, 상기 제1스위치(Q11)는 그 양단의 전압을 조절하여 상기 제1셀이 정전압충전되도록 동작하는 전력관리장치.The method of claim 8,
When the constant current charging of the first cell is completed while the plurality of cells are connected in parallel and being charged, the first switch Q11 controls the voltage at both ends of the first cell to operate the first cell to be charged at a constant voltage. Management device. 청구항 8에 있어서,
상기 복수의 셀이 병렬로 연결되어 충전되는 중에 상기 제2셀의 정전류충전이 완료되는 경우, 상기 제3스위치(Q13)는 그 양단의 전압을 조절하여 상기 제2셀이 정전압충전되도록 동작하는 전력관리장치.The method of claim 8,
When the constant current charging of the second cell is completed while the plurality of cells are connected in parallel and being charged, the third switch Q13 controls the voltage at both ends of the second cell to operate the second cell to be charged at a constant voltage. Management device.
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