KR20210039189A - 과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템 및 그것의 과전류 및 저전류 보호 방법 - Google Patents

과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템 및 그것의 과전류 및 저전류 보호 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템은, 배터리 셀의 전압을 센싱하는 전압 센싱부, 상기 전압 센싱부의 센싱 결과를 기초로 상기 배터리 셀의 밸런싱을 수행하는 밸런싱 스위치, 상기 밸런싱 스위치의 출력단에 과전류가 흐르는 경우, 상기 과전류의 흐름을 차단하는 과전류 보호회로, 및 상기 밸런싱 스위치의 출력단에 저전류가 흐르는 경우, 상기 밸런싱 스위치의 출력단에 추가 전류를 공급하는 저전류 보호회로를 포함한다.

Description

과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템 및 그것의 과전류 및 저전류 보호 방법{BATTERY MONITORING SYSTEM WITH OVERCURRENT AND UNDERCURRENT PROTECTION CIRCUIT AND PROTECTION METHOD FOR OVERCURRENT AND UNDERCURRENT THEREOF}
본 발명은 배터리 모니터링 시스템에 관한 것으로, 일례로 과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템 및 그것의 과전류 및 저전류 보호 방법 에 관한 것이다.
최근 화석 에너지의 고갈과 환경오염으로 인해 화석 에너지를 사용하지 않고 전기 에너지를 이용하는 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 대한 관심이 높아지고 있다.
이러한 전기 자동차나 하이브리드 자동차가 주행하기 위해서는 고출력을 요구하는 구동 모터를 구동시켜야한다. 이를 위해 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 사용되는 배터리는 다수의 배터리 셀이 직렬로 연결된 배터리 팩으로부터 출력되는 전기를 전원으로 이용하고 있다.
이러한 배터리 팩에 포함되어 있는 다수의 배터리 셀은 안정성과 수명향상, 그리고 고출력을 얻기 위해 각 배터리 셀의 전압을 균일하게 유지할 필요가 있다.
배터리 팩에 포함된 각 배터리 셀의 충전 전압을 균일하게 밸런싱하는 방법에는, 전압이 상대적으로 낮은 배터리 셀에 충전 전류를 공급하여 전압을 상승시키는 방법, 전압이 상대적으로 높은 배터리 셀을 방전시켜 전압을 하강시키는 방법, 각 배터리 셀의 전압으로부터 밸런싱 목표 전압을 정하고 목표 전압보다 전압이 높은 배터리 셀은 방전시키고 목표 전압보다 낮은 배터리 셀은 충전시키는 방법 등이 사용되었다.
위와 같은 셀 밸런싱 방법은 각 배터리 셀과 연결된 셀 밸런싱부에 의해 구현된다. 셀 밸런싱부는 셀 밸런싱 동작의 시작과 종료를 제어하는 스위칭 소자와 배터리 셀 전압을 방전시키는 방전저항을 포함한다.
그런데, 셀 밸런싱부를 이용하여 배터리 셀의 밸런싱을 이루는 과정에서 순간적으로 과도한 전류가 셀 밸런싱부에 유입되거나 스위칭 소자에 동작 전압 이상의 과전압이 인가되거나 방전저항을 통해 과도한 열이 발생하는 등의 이상 상황이 발생되면 셀 밸런싱부에 포함된 부품이 단락(short) 또는 개방(open)되어 회로가 정상적으로 동작하지 않는 문제가 발생한다.
종래에는 이러한 문제 해결을 위해 인접하는 셀 밸런싱부의 전압차에 대한 변화 패턴으로 고장 여부를 판별하고 있다.
도 1을 참고하면, 종래 기술에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치는, 배터리 팩(10)에 포함된 복수의 배터리 셀(VB1, VB2, VB3)의 전압 레벨을 밸런싱할 수 있도록 각 배터리 셀과 병렬 연결된 복수의 셀 밸런싱부(20), 상기 셀 밸런싱부(20)와 각 배터리 셀(VB1, VB2, VB3)의 양극 및 음극 단자 사이에 각각 설치된 진단저항(Rm), 각 배터리 셀(VB1, VB2, VB3)에 대응하는 셀 밸런싱부(20)의 전압차를 측정하는 전압 측정부(30) 및 상기 전압 측정부(30)를 통해 측정된 인접하는 셀 밸런싱부(20)의 전압차에 대한 변화 패턴으로부터 셀 밸런싱부(20)의 고장 여부를 판별하는 제어부(40)를 포함한다.
그러나, 종래 기술은 셀 밸런싱부의 전압차에 대한 변화 패턴으로부터 셀 밸런싱부의 고장 여부를 판별할 수 있으나, 과전류 또는 저전류 발생시 이로부터 배터리 셀을 직접적으로 보호할 수 있는 방안이 없는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1256952호
이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 셀 밸런싱 스위치에 과전류 또는 저전류가 흐르는 경우, 이를 감지하여 배터리 셀을 보호할 수 있는 과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템 및 그것의 과전류 및 저전류 보호 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템은, 배터리 셀의 전압을 센싱하는 전압 센싱부; 상기 전압 센싱부의 센싱 결과를 기초로 상기 배터리 셀의 밸런싱을 수행하는 밸런싱 스위치; 상기 밸런싱 스위치의 출력단에 과전류가 발생하는 경우, 상기 과전류의 흐름을 차단하는 과전류 보호회로; 및 상기 밸런싱 스위치의 출력단에 저전류가 발생하는 경우, 상기 밸런싱 스위치의 출력단에 추가 전류를 공급하는 저전류 보호회로;를 포함한다.
상기 과전류 보호회로는, 상기 밸런싱 스위치와 상기 배터리 셀의 사이에 연결되는 과전류 차단 스위치와, 상기 과전류에 의해 턴 온(Turn On) 동작하여 상기 과전류 차단 스위치의 턴 오프 동작을 제어하는 차단 제어 스위치를 포함할 수 있다.
상기 밸런싱 스위치와 상기 과전류 차단 스위치의 사이에 저항이 연결될 수 있다.
상기 과전류 보호회로는, 상기 과전류에 의해 상기 저항에 과전압이 인가되는 경우, 상기 차단 제어 스위치가 턴 온 동작함으로써 상기 과전류 차단 스위치의 턴 오프 동작을 제어할 수 있다.
상기 밸런싱 스위치는 N채널 모스펫일 수 있다.
상기 과전류 차단 스위치는 P채널 모스펫일 수 있다.
상기 차단 제어 스위치는 P채널 모스펫일 수 있다.
상기 저전류 보호회로는, 상기 밸런싱 스위치의 출력단과 상기 배터리 셀의 사이에 입력단이 연결되는 비교기와, 상기 비교기의 출력단의 전압에 따라 턴 온 또는 오프 제어되는 전류 공급 스위치를 포함할 수 있다.
상기 비교기는, 기준 전압과 상기 입력단에 인가되는 입력 전압을 비교하여 상기 입력 전압이 상기 기준 전압 이상이면 하이 레벨의 전압을 출력하고, 상기 입력 전압이 상기 기준 전압 미만이면 로우 레벨의 전압을 출력할 수 있다.
상기 전류 공급 스위치는, 상기 하이 레벨의 전압이 인가되면, 상기 밸런싱 스위치의 출력단에 추가 전류를 공급할 수 있다.
상기 전류 공급 스위치는 N채널 모스펫일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모니터링 시스템의 과전류 및 저전류 보호 방법은, 배터리 모니터링 시스템의 과전류 및 저전류 보호 방법에 있어서, 배터리 셀의 전압을 센싱하는 센싱 단계; 상기 센싱 결과를 기초로 배터리 셀의 밸런싱을 수행하는 밸런싱 단계; 상기 밸런싱 단계에서 셀 밸런싱을 위한 밸런싱 스위치의 출력단에 과전류가 발생하는 경우, 과전류의 흐름을 차단하는 과전류 차단 단계; 및 상기 밸런싱 단계에서 상기 밸런싱 스위치의 출력단에 저전류가 발생하는 경우, 밸런싱 스위치의 출력단에 추가 전류를 공급하는 전류 공급 단계;를 포함한다.
상기 과전류 차단 단계는, 상기 배터리 셀과 상기 밸런싱 스위치 사이의 과전류 차단 스위치의 턴 오프 동작을 제어하여 과전류가 배터리 셀로 흐르는 것을 차단할 수 있다.
상기 전류 공급 단계는 기준 전압 이상의 전압이 상기 밸런싱 스위치와 상기 배터리 셀 사이의 노드에 인가되면 상기 밸런싱 스위치와 병렬 연결된 전류 공급 스위치의 턴 온 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템 및 그것의 과전류 및 저전류 보호 방법에 의하면, 과전류 및 저전류를 감지하여 고장 진단이 가능할 뿐만 아니라, 과전류가 발생하는 경우, 과전류 보호회로를 통해 과전류 흐름을 차단하여 배터리 셀의 전압이 높아져 배터리를 사용할 수 없는 문제로부터 배터리 셀을 사전에 보호할 수 있는 효과가 있다.
또한, 저전류가 발생할 경우, 시스템 시퀀스 내에 배터리 셀의 전압이 특정 전압 아래로 드랍(drop)되지 못하는 부분을 비교기를 이용하여 감지하고, 전류 공급 스위치를 이용하여 추가 전류를 공급함으로써 저전류 케이스(case)를 회피할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치의 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템의 부분 회로도이다.
도 3은 과전류 발생에 따른 전류 흐름을 보여주는 회로도이다.
도 4는 저전류 발생에 따른 전류 흐름을 보여주는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모니터링 시스템의 과전류 및 저전류 보호 방법의 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템의 부분 회로도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템(100)은, 전압 센싱부(110), 밸런싱 스위치(MN1), 과전류 보호회로(120), 및 저전류 보호회로(130)를 포함한다.
전압 센싱부(110)는 배터리 셀(VB)의 전압을 센싱한다. 여기서, 배터리 셀(VB)은, 하나가 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것이 아니고 다른 복수의 배터리 셀이 적층 및 직렬 연결되어 배터리 팩을 구성할 수 있다. 즉, 전압 센싱부(110)는 배터리 팩의 배터리 셀 각각의 전압을 센싱할 수 있다.
전압 센싱부(110)는 배터리 셀(VB)의 양단에 연결될 수 있다. 이때 전압 센싱부(110)와 배터리 셀(VB)의 양전압단 사이에는 제1 저항(R1)이 연결될 수 있다. 또한, 이때 전압 센싱부(110)와 배터리 셀(VB)의 음전압단 사이에는 제2 저항(R2)이 연결될 수 있다. 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)은 배터리 셀(VB)의 밸런싱시, 적절한 전압 강하를 위해 구비될 수 있다.
전압 센싱부(110)는 센싱한 전압을 기초로 배터리 셀(VB)의 밸런싱 여부를 판단할 수 있다. 전압 센싱부(110)는 배터리 셀(VB)의 전압이 다른 배터리 셀보다 상대적으로 높을 경우 방전이 필요하다고 판단할 수 있다. 또한, 전압 센싱부(110)는 배터리 셀(VB)의 전압이 다른 배터리 셀보다 상대적으로 낮을 경우 충전이 필요하다고 판단할 수 있다. 또한, 전압 센싱부(110)는 기설정된 목표 전압을 기준으로 적절한 배터리 셀(VB)의 밸런싱이 필요하다고 판단할 수 있다.
전압 센싱부(110)는 배터리 셀(VB)의 전압 밸런싱(배터리 방전)이 필요하다고 판단되면, 밸런싱 신호(BAL_EN)를 생성할 수 있다. 전압 센싱부(110)는 밸런싱 신호(BAL_EN)를 밸런싱 스위치(MN1)에 인가하여 턴 온(Turn On) 제어할 수 있다.
밸런싱 스위치(MN1)는 밸런싱 신호(BAL_EN)가 인가되면, 턴 온(Turn On) 동작함으로써 배터리 셀(VB)의 밸런싱을 수행할 수 있다. 여기서, 밸런싱 스위치(MN1)는 N채널 모스펫(MOSFET)일 수 있다. 밸런싱 스위치(MN1)는 배터리 셀(VB)의 양단에 병렬 연결될 수 있다. 배터리 셀(VB)의 양전압단과 밸런싱 스위치(MN1)의 드레인단 사이에는 밸런싱 저항(RB)이 연결될 수 있다. 배터리 셀(VB)의 전압은, 밸런싱 스위치(MN1)가 턴 온(Turn On)되면, 밸런싱 저항(RB)을 통해 방전될 수 있다.
과전류 보호회로(120)는, 밸런싱 스위치(MN1)의 출력단(소스단)에 과전류가 흐르는 경우, 과전류의 흐름을 차단한다. 여기서, 과전류는 밸런싱 스위치(MN1)의 셀 밸런싱을 위한 턴 온 동작시 별도의 회로 고장으로 인해 발생할 수 있는데, 과전류 보호회로(120)는 과전류가 배터리 셀(VB)에 흐르는 것을 사전에 차단할 수 있다.
이를 위해 과전류 보호회로(120)는 과전류 차단 스위치(MP1)와 차단 제어 스위치(MP0)를 포함할 수 있다.
과전류 차단 스위치(MP1)는 밸런싱 스위치(MN1)와 배터리 셀(VB)의 사이에 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 과전류 차단 스위치(MP1)는 배터리 셀(VB)의 음전압단과 제2 저항(R2) 사이에 연결될 수 있다. 과전류 차단 스위치(MP1)는 P채널 모스펫(MOSFET)일 수 있다. 과전류 차단 스위치(MP1)는 소스단이 제2 저항(R2)에 연결되고 드레인단이 배터리 셀(VB)의 음전압단에 연결될 수 있다.
과전류 차단 스위치(MP1)는 밸런싱 스위치(MN1)의 밸런싱 수행시, 전류 흐름이 가능하도록 초기(Initial)값이 로우(Low) 레벨인 전압이 게이트단에 인가되어 턴 온(Turn On) 동작할 수 있다.
과전류 차단 스위치(MP1)는 밸런싱 스위치(MN1)의 출력단에 과전류가 발생하는 경우, 턴 오프(Turn Off) 동작하여 과전류가 배터리 셀(VB)로 흐르는 것을 차단할 수 있다.
차단 제어 스위치(MP0)는 밸런싱 스위치(MN1)의 출력단에 과전류가 발생하는 경우, 과전류 차단 스위치(MP1)의 턴 오프(Turn Off) 동작을 제어할 수 있다. 차단 제어 스위치(MP0)는 과전류에 의해 턴 온(Turn On) 동작하여 과전류 차단 스위치(MP1)의 턴 오프(Turn Off) 동작을 제어할 수 있다.
차단 제어 스위치(MP0)는 P채널 모스펫(MOSFET)일 수 있다. 차단 제어 스위치(MP0)는 소스단이 밸런싱 스위치(MN1)의 출력단과 제2 저항(R2) 사이에 연결되고, 드레인단이 과전류 차단 스위치(MP1)의 게이트단에 연결될 수 있다. 차단 제어 스위치(MP0)는 게이트단이 제2 저항(R2)과 과전류 차단 스위치(MP1) 사이에 연결될 수 있다.
차단 제어 스위치(MP0)는, 과전류로 인해 제2 저항(R2)에 큰 전압이 걸리게 되면 소스단보다 낮은 전압이 게이트단에 인가되어 턴 온(Turn On) 동작할 수 있다. 차단 제어 스위치(MP0)는 턴 온(Turn On) 동작을 통해 과전류 차단 스위치(MP1)에 하이 레벨의 전압을 인가할 수 있다. 이때 과전류 차단 스위치(MP1)는 게이트단에 하이 레벨의 전압이 인가되어 턴 오프(Turn Off) 동작함으로써 과전류의 흐름을 차단할 수 있다.
한편, 저전류 보호회로(130)는, 배터리 셀(VB)의 밸런싱 수행시 밸런싱 스위치(MN1)의 출력단에 저전류가 발생하는 경우, 밸런싱 스위치(MN1)의 출력단에 추가 전류를 공급하여 저전류로부터 배터리 셀(VB)을 보호할 수 있다. 즉, 저전류 보호회로(130)는 저전류 발생으로 인해 배터리 셀(VB)의 전압이 목표 전압 아래로 강하되지 못하는 것을 사전에 방지할 수 있다.
이를 위해 저전류 보호회로(130)는, 비교기(CP)와 전류 공급 스위치(MN0)를 포함할 수 있다.
비교기(CP)는, 밸런싱 스위치(MN1)의 출력단과 배터리 셀(VB)의 사이에 입력단이 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 비교기(CP)는 제2 저항(R2)과 과전류 차단 스위치(MP1) 사이에 입력단이 연결될 수 있다.
비교기(CP)는 기준 전압(VREF)과 입력단에 인가되는 입력 전압을 비교할 수 있다. 비교기(CP)는 입력 전압이 기준 전압(VREF) 이상이면 하이 레벨의 전압을 출력하고, 입력 전압이 기준 전압(VREF) 미만이면 로우 레벨의 전압을 출력할 수 있다. 기준 전압은 배터리 셀(VB)의 목표 전압에 따라 적절히 가변될 수 있다. 비교기(CP)는 출력단과 연결된 전류 공급 스위치(MNO)에 출력 전압을 인가할 수 있다.
전류 공급 스위치(MN0)는, 비교기(CP)의 출력단의 전압에 따라 턴 온 또는 오프 제어된다. 전류 공급 스위치(MNO)는, N채널 모스펫(MOSFET)일 수 있다. 전류 공급 스위치(MNO)는 드레인단이 밸런싱 저항(RB)에 연결되고, 소스단이 밸런싱 스위치(MN1)의 출력단과 제2 저항(R2) 사이에 연결될 수 있다. 전류 공급 스위치(MN0)는, 하이 레벨의 전압이 게이트단에 인가되면, 밸런싱 스위치(MN1)의 출력단에 추가 전류를 공급할 수 있다. 이를 통해 배터리 셀(VB)은 셀 밸런싱 수행에 따른 목표 전압에 도달할 수 있다.
이하에서는, 밸런싱 스위치(MN1)의 출력단에 과전류 발생에 따른 전류 흐름을 설명한다.
도 3은 과전류 발생에 따른 전류 흐름을 보여주는 회로도이다.
도 3을 참고하면, 밸런싱 스위치(MN1)의 출력단에 과전류가 발생하는 경우, 과전류 보호회로(120)의 차단 제어 스위치(MP0)를 이용하여 과전류로 인한 문제가 사전에 차단될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 밸런싱 스위치(MN1)의 출력단에 과전류가 발생하는 경우, 밸런싱 스위치(MN1)로부터 흐르는 전류(I)는 제2 저항(R2)를 거치게 되는데, 제2 저항(R2)으로 인해 차단 제어 스위치(MP0)가 턴 온(Turn On)될 만큼의 전압 강하가 발생하게 되면, 차단 제어 스위치(MP0)의 소스단(source)-게이트단(gate)에 하이 레벨의 전압이 걸리게 된다. 이때, 과전류 차단 스위치(MP1)의 게이트단에 하이 레벨의 전압이 인가되어 과전류 차단 스위치(MP1)가 턴 오프(Turn Off) 동작하여 과전류의 흐름을 차단한다.
이하에서는, 밸런싱 스위치(MN1)의 출력단에 저전류 발생에 따른 전류 흐름을 설명한다.
도 4는 저전류 발생에 따른 전류 흐름을 보여주는 회로도이다.
도 4를 참고하면, 밸런싱 스위치(MN1)의 출력단에 저전류가 발생하는 경우, 저전류 보호회로(130)의 비교기(CP)와 전류 공급 스위치(MNO)를 이용하여 저전류로 인한 문제가 사전에 차단될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 밸런싱 스위치(MN1)의 출력단에 저전류가 발생하는 경우, 비교기(CP)는 기준 전압(VREF)과 제2 저항(R2)을 지난 노드의 입력 전압(Vin)을 비교한다. 비교기(CP)는 입력 전압(Vin)이 기준 전압(VREF) 이상이면, 저전류로 판단하여 전류 공급 스위치(MNO)를 턴 온(Turn On) 제어할 수 있다. 전류 공급 스위치(MNO)는 턴 온(Turn On) 동작하여 밸런싱 스위치(MN1)의 전류 이외에 추가 전류를 공급함으로써 저전류가 발생하지 않도록 한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모니터링 시스템의 과전류 및 저전류 보호 방법의 순서도이다.
도 2 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모니터링 시스템의 과전류 및 저전류 보호 방법은, 센싱 단계(S510), 밸런싱 단계(S520), 과전류 차단 단계(S530), 및 전류 공급 단계(S540)를 포함한다.
먼저 센싱 단계(S510)에서, 전압 센싱부(110)는 배터리 셀(VB)의 전압을 센싱한다.
그런 다음 밸런싱 단계(S520)에서, 밸런싱 스위치(MN1)는 센싱 결과를 기초로 배터리 셀(VB)의 밸런싱을 수행한다.
그런 다음 과전류 차단 단계(S530)에서, 과전류 보호회로(120)는, 밸런싱 단계(S520)에서 밸런싱 스위치(MN1)의 출력단에 과전류가 발생하는 경우, 과전류의 흐름을 차단한다. 과전류 보호회로(120)는 배터리 셀(VB)과 밸런싱 스위치(MN1)의 사이의 과전류 차단 스위치(MP1)의 턴 오프(Turn Off) 동작을 제어하여 과전류가 배터리 셀(VB)로 흐르는 것을 차단할 수 있다. 과전류 차단 스위치(MP1)의 턴 오프(Turn Off) 동작은 차단 제어 스위치(MP0)의 턴 온(Turn On) 동작에 의해 가능하다.
반면에 전류 공급 단계(S540)에서, 저전류 보호회로(130)는, 밸런싱 단계(S520)에서 밸런싱 스위치(MN1)의 출력단에 저전류가 발생하는 경우, 밸런싱 스위치(MN1)의 출력단에 추가 전류를 공급한다. 저전류 보호회로(130)는, 기준 전압(VREFT) 이상의 전압이 밸런싱 스위치(MN1)와 배터리 셀(VB) 사이의 노드에 인가되면 밸런싱 스위치(MN1)와 병렬 연결된 전류 공급 스위치(MN0)의 턴 온 동작을 제어할 수 있다. 전류 공급 스위치(MN0)를 통해 흐르는 전류가 밸런싱 스위치(MN1)의 출력단에 추가됨으로써 저전류가 방지될 수 있다.
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 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 단계들 및/또는 동작들은 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 다른 순서로, 또는 병렬적으로, 또는 다른 에포크(epoch) 등을 위해 다른 실시 예들에서 동시에 일어날 수 있다.
실시 예에 따라서는, 단계들 및/또는 동작들의 일부 또는 전부는 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 명령, 프로그램, 상호작용 데이터 구조(interactive data structure), 클라이언트 및/또는 서버를 구동하는 하나 이상의 프로세서들을 사용하여 적어도 일부가 구현되거나 또는 수행될 수 있다. 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는 예시적으로 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 논의된 "모듈"의 기능은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합으로 구현될 수 있다.
100: 배터리 모니터링 시스템
110: 전압 센싱부
MN1: 밸런싱 스위치
120: 과전류 보호회로
MP0: 차단 제어 스위치
MP1: 과전류 차단 스위치
130: 저전류 보호회로
CP: 비교기
MN0: 전류 공급 스위치
RB: 밸런싱 저항
R1, R2: 제1, 제2 저항

Claims (14)

  1. 배터리 셀의 전압을 센싱하는 전압 센싱부;
    상기 전압 센싱부의 센싱 결과를 기초로 상기 배터리 셀의 밸런싱을 수행하는 밸런싱 스위치;
    상기 밸런싱 스위치의 출력단에 과전류가 발생하는 경우, 상기 과전류의 흐름을 차단하는 과전류 보호회로; 및
    상기 밸런싱 스위치의 출력단에 저전류가 발생하는 경우, 상기 밸런싱 스위치의 출력단에 추가 전류를 공급하는 저전류 보호회로;
    를 포함하는 과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 과전류 보호회로는,
    상기 밸런싱 스위치와 상기 배터리 셀의 사이에 연결되는 과전류 차단 스위치와,
    상기 과전류에 의해 턴 온(Turn On) 동작하여 상기 과전류 차단 스위치의 턴 오프 동작을 제어하는 차단 제어 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 밸런싱 스위치와 상기 과전류 차단 스위치의 사이에 저항이 연결되는 것을 특징으로 하는 과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 과전류 보호회로는,
    상기 과전류에 의해 상기 저항에 과전압이 인가되는 경우, 상기 차단 제어 스위치가 턴 온 동작함으로써 상기 과전류 차단 스위치의 턴 오프 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸런싱 스위치는 N채널 모스펫인 것을 특징으로 하는 과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 과전류 차단 스위치는 P채널 모스펫인 것을 특징으로 하는 과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 차단 제어 스위치는 P채널 모스펫인 것을 특징으로 하는 과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 저전류 보호회로는,
    상기 밸런싱 스위치의 출력단과 상기 배터리 셀의 사이에 입력단이 연결되는 비교기와,
    상기 비교기의 출력단의 전압에 따라 턴 온 또는 오프 제어되는 전류 공급 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 비교기는,
    기준 전압과 상기 입력단에 인가되는 입력 전압을 비교하여 상기 입력 전압이 상기 기준 전압 이상이면 하이 레벨의 전압을 출력하고, 상기 입력 전압이 상기 기준 전압 미만이면 로우 레벨의 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전류 공급 스위치는,
    상기 하이 레벨의 전압이 인가되면, 상기 밸런싱 스위치의 출력단에 추가 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전류 공급 스위치는 N채널 모스펫인 것을 특징으로 하는 과전류 및 저전류 보호회로를 구비한 배터리 모니터링 시스템.
  12. 배터리 모니터링 시스템의 과전류 및 저전류 보호 방법에 있어서,
    배터리 셀의 전압을 센싱하는 센싱 단계;
    상기 센싱 결과를 기초로 배터리 셀의 밸런싱을 수행하는 밸런싱 단계;
    상기 밸런싱 단계에서 셀 밸런싱을 위한 밸런싱 스위치의 출력단에 과전류가 흐르는 경우, 과전류의 흐름을 차단하는 과전류 차단 단계; 및
    상기 밸런싱 단계에서 상기 밸런싱 스위치의 출력단에 저전류가 흐르는 경우, 밸런싱 스위치의 출력단에 추가 전류를 공급하는 전류 공급 단계;
    를 포함하는 배터리 모니터링 시스템의 과전류 및 저전류 보호 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 과전류 차단 단계는,
    상기 배터리 셀과 상기 밸런싱 스위치 사이의 과전류 차단 스위치의 턴 오프 동작을 제어하여 과전류가 배터리 셀로 흐르는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 모니터링 시스템의 과전류 및 저전류 보호 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 전류 공급 단계는
    기준 전압 이상의 전압이 상기 밸런싱 스위치와 상기 배터리 셀 사이의 노드에 인가되면 상기 밸런싱 스위치와 병렬 연결된 전류 공급 스위치의 턴 온 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 모니터링 시스템의 과전류 및 저전류 보호 방법.
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