KR20220127722A - Battery system and operating method of electronic device including the smae - Google Patents
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- H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
- H02J7/0019—Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
Abstract
Description
본 개시의 기술적 사상은 배터리 시스템에 관한 것으로서, 자세하게는 셀 밸런싱 동작을 수행하는 배터리 시스템 및 이를 포함하는 전자 장치의 동작 방법에 관한 것이다.The technical idea of the present disclosure relates to a battery system, and more particularly, to a battery system for performing a cell balancing operation and an operating method of an electronic device including the same.
모바일 폰(mobile phone)과 같은 휴대용 전자 장치는 배터리를 포함한다. 차세대 통신 기술이 지속적으로 진화함에 따라 모바일 폰에서 데이터 처리를 위해 필요로 하는 전력(power)이 점점 커지고 있다. 따라서, 하나의 배터리 팩에는 복수의 배터리 셀들이 포함된다.A portable electronic device, such as a mobile phone, includes a battery. As next-generation communication technology continues to evolve, the power required for data processing in a mobile phone is increasing. Accordingly, one battery pack includes a plurality of battery cells.
그러나, 복수의 배터리 셀들을 완벽하게 동일한 특성을 가질 수 없으므로, 배터리 팩의 충전 및 방전이 반복될수록 배터리 셀들 간의 충전 상태에 불균형이 발생할 수 있다. 이러한 불균형을 억제하기 않고 계속적으로 배터리팩의 충전 및 방전을 반복할 경우, 배터리팩의 가용 용량이 감소할 뿐만 아니라, 이에 포함된 배터리 셀들의 퇴화가 가속화된다.However, since the plurality of battery cells cannot have perfectly the same characteristics, as charging and discharging of the battery pack are repeated, an imbalance may occur in the state of charge between the battery cells. If charging and discharging of the battery pack are continuously repeated without suppressing such imbalance, the usable capacity of the battery pack is reduced and deterioration of battery cells included therein is accelerated.
본 개시의 기술적 사상은 스위칭 회로를 포함함으로써 배터리 셀들 간의 셀 밸런싱 동작을 수행함과 동시에 시스템 부하에 전원을 공급할 수 있는 배터리 시스템 및 이를 포함하는 전자 장치의 동작 방법을 제공한다.SUMMARY The present disclosure provides a battery system capable of supplying power to a system load while simultaneously performing a cell balancing operation between battery cells by including a switching circuit, and an operating method of an electronic device including the same.
본 개시의 기술적 사상은 부하 전류에 따라 상이한 모드로 셀 밸런싱 동작을 수행함으로써 복수의 배터리 셀들의 수명을 연장시키는 배터리 시스템 및 이를 포함하는 전자 장치의 동작 방법을 제공한다.SUMMARY The present disclosure provides a battery system that extends the lifespan of a plurality of battery cells by performing a cell balancing operation in different modes according to a load current, and a method of operating an electronic device including the same.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 일 측면에 따른 배터리 시스템은, 제1 출력 단자 및 제2 출력 단자와 선택적으로 연결되고, 제1 충전 상태를 갖는 제1 배터리 셀, 제1 출력 단자 및 제2 출력 단자와 선택적으로 연결되고, 제1 충전 상태보다 낮은 충전 레벨을 나타내는 제2 충전 상태를 갖는 제2 배터리 셀, 제1 및 제2 출력 단자와 연결되는 입력 커패시터를 포함하는 DC-DC 컨버터 및 부하 전류의 크기를 기초로, 입력 커패시터를 제1 배터리 셀 또는 제2 배터리 셀과 교번하여 연결하는 제1 셀 밸런싱 동작 또는 입력 커패시터를 상기 제1 배터리에 연결하는 제2 셀 밸런싱 동작을 수행하는 스위칭 회로를 포함한다.In order to achieve the above object, the battery system according to an aspect of the present disclosure is selectively connected to a first output terminal and a second output terminal, a first battery cell having a first charge state, a first output terminal and a second battery cell selectively connected to the second output terminal, the second battery cell having a second state of charge indicating a lower charge level than the first state of charge, and an input capacitor connected to the first and second output terminals. A first cell balancing operation of alternately connecting an input capacitor to a first battery cell or a second battery cell or a second cell balancing operation of connecting an input capacitor to the first battery is performed based on the magnitudes of the converter and the load current a switching circuit that
본 개시의 다른 측면에 따른 배터리 시스템은, 각각 제1 출력 단자 및 제2 출력 단자와 선택적으로 연결되는 제1 내지 3 배터리 셀, 외부 전원을 기초로 제1 내지 3 배터리 셀의 충전에 사용되는 충전 전류를 생성하는 충전 집적 회로, 충전 전류의 유무에 따라 제1 내지 3 배터리 셀들을 상호 직렬 연결하고, 제1 내지 3 배터리 셀 중 적어도 하나를 제1 및 2 출력 단자에 연결함으로써 1 내지 3 배터리 셀에 대한 셀 밸런싱 동작을 수행하는 스위칭 회로 및 제1 및 2 출력 단자와 연결되고 부하의 전원으로 사용되는 부하 전류를 제공하는 입력 커패시터를 포함하는 DC-DC 컨버터를 포함하고, 충전 집적 회로는, 부하 전류 또는 제1 내지 3 배터리 셀의 충전 상태들 간의 차이를 기초로 결정되는 크기를 갖는 충전 전류를 생성한다.The battery system according to another aspect of the present disclosure includes first to third battery cells selectively connected to a first output terminal and a second output terminal, respectively, and charging used for charging the first to third battery cells based on an
본 개시의 다른 측면에 따른 전자 장치의 동작 방법은, 복수의 배터리 셀들에 제공되는 충전 전류의 유무를 기초로 복수의 배터리 셀들을 직렬 연결함으로써 복수의 배터리 셀들을 동시에 충전하는 단계 및 복수의 배터리 셀들로부터 시스템 부하로 전달되는 부하 전류의 크기를 기초로, 제1 셀 밸런싱 동작 또는 제2 셀 밸런싱 동작을 수행하는 단계를 포함하고, 제1 셀 밸런싱 동작 시, 복수의 배터리 셀들 중 상대적으로 높은 충전 상태를 갖는 제1 배터리 셀의 전압을 상대적으로 낮은 충전 상태를 갖는 제2 배터리 셀로 전달함으로써 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀 간의 셀 밸런싱이 수행되고, 제2 셀 밸런싱 동작 시, 제1 배터리 셀을 사용하여 상기 시스템 부하에 전원을 제공함으로써 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀 간의 셀 밸런싱이 수행된다.According to another aspect of the present disclosure, a method of operating an electronic device includes: simultaneously charging a plurality of battery cells by connecting a plurality of battery cells in series based on the presence or absence of a charging current provided to the plurality of battery cells; performing a first cell balancing operation or a second cell balancing operation based on a magnitude of a load current transferred from the Cell balancing between the first battery cell and the second battery cell is performed by transferring the voltage of the first battery cell having Cell balancing is performed between the first battery cell and the second battery cell by providing power to the system load.
본 개시의 예시적 실시 예에 따라, 배터리 셀들 간의 셀 밸런싱 동작을 수행함과 동시에 시스템 부하에 전원을 공급할 수 있는 배터리 시스템 및 이를 포함하는 전자 장치의 동작 방법이 제공될 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, a battery system capable of supplying power to a system load while performing a cell balancing operation between battery cells and a method of operating an electronic device including the same may be provided.
본 개시의 예시적 실시 예에 따라, 부하 전류에 따라 상이한 모드로 셀 밸런싱 동작을 수행함으로써 복수의 배터리 셀들의 수명을 연장시키는 배터리 시스템 및 이를 포함하는 전자 장치의 동작 방법이 제공될 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, a battery system that extends the lifespan of a plurality of battery cells by performing a cell balancing operation in different modes according to a load current, and a method of operating an electronic device including the same may be provided.
도 1은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 전자 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 배터리 장치를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 제1 셀 밸런싱 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 도 2의 제1 스위치(SW_1)를 예시적으로 나타내는 회로도이다.
도 4b는 도 2의 제2 스위치(SW_2)를 예시적으로 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 배터리 장치를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 셀 밸런싱 동작의 동작 모드를 설명하는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 제1 모드의 제1 셀 밸런싱 동작을 설명하는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 제2 모드의 제1 셀 밸런싱 동작을 설명하는 도면이다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 제1 모드의 제1 셀 밸런싱 동작과 제3 모드의 제2 셀 밸런싱 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 제4 모드 또는 제5 모드의 제2 셀 밸런싱 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 제2 모드의 제1 셀 밸런싱 동작과 제4 모드의 제2 셀 밸런싱 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 13은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 14는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치(1000)를 나타내는 블록도이다.1 is a diagram for describing an electronic device according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
2 is a view for explaining a battery device according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
3 is a diagram for describing a first cell balancing operation according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
FIG. 4A is a circuit diagram exemplarily illustrating the first switch SW_1 of FIG. 2 .
4B is a circuit diagram exemplarily illustrating the second switch SW_2 of FIG. 2 .
5 is a diagram illustrating a battery device according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
6 is a diagram illustrating an operation mode of a cell balancing operation according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
7A and 7B are diagrams for explaining a first cell balancing operation in a first mode.
8A and 8B are diagrams for explaining a first cell balancing operation in a second mode.
9 is a diagram for describing a first cell balancing operation in a first mode and a second cell balancing operation in a third mode according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
10 is a diagram for describing a second cell balancing operation in a fourth mode or a fifth mode according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
11 is a diagram for describing a first cell balancing operation in a second mode and a second cell balancing operation in a fourth mode according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
12 is a flowchart illustrating a method of operating an electronic device according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
13 is a flowchart illustrating a method of operating an electronic device according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
14 is a block diagram illustrating an
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 전자 장치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for describing an electronic device according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 1을 참조하면, 전자 장치(1)는 배터리 시스템(10) 및 시스템 부하(20)를 포함할 수 있다. 배터리 시스템(10)은 충전 입력(charge input)(CHGIN)을 수신하고, 시스템 부하(20)에 전원을 제공할 수 있다. 전자 장치(1)는 스마트 폰, 태블릿(tablet) PC(Personal Computer), 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 랩톱(labtop), 웨어러블(wearable) 장치, GPS(Global Positional system) 장치, 전자책 단말기, 디지털방송용 단말기, MP3 플레이어, 디지털 카메라 등과 같은 모바일 장치일 수 있다. 더 나아가, 전자 장치(1)는 사물 인터넷을 수행하는 장치 또는 전기 자동차에 포함되는 장치일 수 있다.Referring to FIG. 1 , an
배터리 시스템(10)은 충전 집적 회로(charger Integrated Circuit, charger IC)(100), 배터리 장치(200) 및 DC(direct-current)-DC(direct-current) 컨버터(300)를 포함할 수 있다.The
충전 집적 회로(100)는 배터리 충전기로 지칭될 수 있다. 충전 집적 회로(100)는 집적 회로 칩으로 구현될 수 있고, 인쇄회로기판 상에 장착될 수 있다. 충전 집적 회로(100)는 충전 입력(CHGIN)을 수신하고, 배터리 장치(200)를 충전하기 위한 충전 전류(I_CH)를 출력할 수 있다. 일 예로, 충전 입력(CHGIN)은, 배터리 장치(200)를 충전하는 CC(Constant Current) 구간에서, 일정한 값을 갖는 충전 전류일 수 있고, CV(Constant Voltage) 구간에서, 일정한 값을 갖는 충전 전압일 수 있다.The charging integrated
일부 실시예들에서, 충전 집적 회로(100)는 TA(Travel Adapter, 미도시)와 연결되어 TA(미도시)로부터 충전 입력(CHGIN)을 수신할 수 있다. TA(미도시)는 가정용 전원인 AC 110 ~ 220V 또는 다른 전원 공급 수단(예를 들어, 컴퓨터)으로부터 공급되는 전원을 배터리 충전에 필요한 DC 전원으로 변환하여 전자 장치(1)에 제공할 수 있다. 예시적 실시예에서, 충전 집적 회로(100)는 보조 배터리(미도시)와 연결되고, 보조 배터리(미도시)로부터 수신한 DC 전원을 이용하여 배터리 장치(200)를 충전할 수 있다. 또한, 충전 집적 회로(100)는 무선 충전 회로(미도시)와 연결되거나, 무선 충전 회로(미도시)를 포함하도록 구성되어 무선 충전 회로(미도시)로부터 충전 입력(CHGIN)을 수신할 수 있다.In some embodiments, the charging integrated
일부 실시예들에서, 충전 집적 회로(100)는 스위칭 충전기 또는 리니어(linear) 충전기일 수 있다. 일부 실시예에서, 충전 집적 회로(100)는 전력 절감 조건 하에서도 적절하게 동작하도록 저전압 차단(under-voltage lockout, UVLO) 기능, 과전류 방지(over-current protection, OCP) 기능, 과전압 방지(over-voltage protection, OVP) 기능, 돌입 전류를 경감시키는 소프트-스타트(soft-start) 기능, 폴드백 전류 제한(foldback current limit) 기능, 단락 회로 보호를 위한 히컵 모드(Hiccup Mode) 기능, 과열 차단(over-temperature protection, OTP) 기능 등의 다양한 기능들 중 적어도 하나의 기능을 지원하는 회로 또는 블록을 더 포함할 수 있다.In some embodiments, the charging integrated
배터리 장치(200)는 전자 장치(1)에 내장되거나, 전자 장치(1)에 착탈 가능할 수 있다. 일부 실시예들에서, 배터리 장치(200)는 복수의 배터리 셀들을 포함하는 멀티 셀 배터리일 수 있다. 일부 실시예들에서, 배터리 장치(200)는 하나의 배터리 셀을 포함하는 싱글 셀 배터리일 수 있다. 배터리 장치(200)는 배터리 팩으로 지칭될 수 있다.The
배터리 장치(200)는 제1 및 제2 배터리 셀(210, 220)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 배터리 셀(210, 220)은 상이한 충전 상태(State Of Charge, SOC)를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리 셀(210)은 제1 충전 상태를 가지고, 제2 배터리 셀(220)은 제1 충전 상태보다 낮은 제2 충전 상태를 가질 수 있다. 배터리 장치(200)는 충전 전류(I_CH)를 수신할 수 있고, 충전 전류(I_CH)를 기초로 제1 및 2 배터리 셀(210, 220)이 충전될 수 있다.The
배터리 장치(200)는 스위칭 회로(230) 및 제어 회로(240)를 포함할 수 있다. 스위칭 회로(230)는 제어 신호(CS)를 기초로 제1 및 제2 배터리 셀(210, 220)이 상호 병렬 연결되도록 구성되거나, 제1 및 제2 배터리 셀(210, 220)이 상호 직렬 연결되도록 구성될 수 있다. 제어 회로(240)는 충전 전류(I_CH)의 유무 및 부하 전류(I_L)의 크기를 기초로 제어 신호(CS)를 생성할 수 있다.The
일부 실시예들에서, 제어 회로(240)는 충전 전류(I_CH)의 유무를 기초로 제1 및 2 배터리 셀(210, 220)이 상호 직렬 연결되도록 스위칭 회로(230)를 제어할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어 회로(240)는 부하 전류(I_L)의 크기를 기초로 제1 및 2 배터리 셀(210, 220)에 대한 제1 셀 밸런싱 동작 또는 제2 셀 밸런싱 동작이 수행되도록 스위칭 회로(230)를 제어할 수 있다. 셀 밸런싱 동작은, 상이한 충전 상태를 갖는 배터리 셀들의 충전 상태를 균일하게 조절하는 동작을 의미할 수 있다.In some embodiments, the
스위칭 회로(230)는 제1 배터리 셀(210)과 제2 배터리 셀(220)에 대한 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 스위칭 회로(230)는 부하 전류(I_L)의 크기가 제1 임계 레벨(I_th1)과 동일하거나 작은 경우, 제1 셀 밸런싱 동작을 수행하고, 부하 전류(I_L)의 크기가 제1 임계 레벨(I_th1)보다 큰 경우, 제2 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다.The
스위칭 회로(230)는, 제1 셀 밸런싱 동작 시, 스위칭 주파수(fsw)에 따라 입력 커패시터(C_in)를 제1 배터리 셀(210) 및 제2 배터리 셀(220)에 교번하여 연결함으로써 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다. 스위칭 주기(Tsw)의 제1 구간 동안, 입력 커패시터(C_in)가 제1 배터리 셀(210)과 연결되면, 제1 배터리 셀(210)에 의해 입력 커패시터(C_in)는 충전될 수 있다. 스위칭 주기(Tsw)의 제2 구간 동안, 입력 커패시터(C_in)가 제2 배터리 셀(220)과 연결되면, 제2 배터리 셀(220)은 입력 커패시터(C_in)에 의해 충전될 수 있다. 즉, 스위칭 주기(Tsw) 동안 제1 배터리 셀(210)의 전압은 제2 배터리 셀(220)로 전달될 수 있다.During the first cell balancing operation, the
스위칭 회로(230)는, 제2 셀 밸런싱 동작 시, 제1 배터리 셀(210)의 충전 상태가 제2 배터리 셀(220)의 충전 상태와 동일해질 때까지 제1 배터리 셀(210)을 입력 커패시터(C_in)에 연결할 수 있다. 입력 커패시터(C_in)의 전압은 변환 회로(310)를 거쳐 출력 커패시터(C_out)에 전달될 수 있고, 시스템 부하(20)는 출력 커패시터(Cout)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 따라서, 입력 커패시터(C_in)와 연결되는 배터리 셀의 충전 상태는 낮아질 수 있다.During the second cell balancing operation, the
스위칭 회로(230)는 제1 셀 밸런싱 동작 시 입력 커패시터(C_in)를 통해 제1 배터리 셀(210)의 전압을 제1 배터리 셀(210)로 전달함으로써 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있고, 제2 셀 밸런싱 동작 시 제1 배터리 셀(210)을 입력 커패시터(C_in)에 연결함으로써 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다.The
DC-DC 컨버터(300)는 입력 커패시터(C_in), 출력 커패시터(C_out) 및 변환 회로(310)를 포함할 수 있다. 변환 회로(310)는 입력 커패시터(C_in)의 전압을 승압 또는 강압시킴으로써 출력 커패시터(C_out)의 전압을 생성할 수 있다. 시스템 부하(20)는 출력 커패시터(C_out)로부터 공급받은 전원을 사용하여 동작할 수 있다.The DC-
시스템 부하(20)는 전자 장치(1)에 포함되는 칩들 또는 모듈들, 예를 들어, 모뎀, 어플리케이션 프로세서, 메모리, 디스플레이 등일 수 있다. 예를 들어, 시스템 부하(20)는 전자 장치(1)에 포함되는 동작 블록, 기능 블록 또는 IP 블록, 예를 들어, 어플리케이션 프로세서 내의 멀티미디어 블록, 메모리 컨트롤러 등일 수 있다. 시스템 부하(20)는 소비 블록 또는 부하라고 지칭될 수도 있다.The
본 개시의 예시적 실시 예에 따른 전자 장치(1)는 DC-DC 컨버터(300)의 입력 커패시터(C_in)를 사용하여 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있으므로, 셀 밸런싱 동작을 위한 별도의 커패시터를 구비하지 않을 수 있고, 전자 장치(1)의 집적도가 향상될 수 있다.Since the
본 개시의 예시적 실시 예에 따른 스위칭 회로(230)는 충전 전류(I_CH)의 유무에 따라 제1 및 제2 배터리 셀(210, 220)이 상호 직렬 연결되도록 구성됨으로써 제1 및 2 배터리 셀(210, 220)을 동시에 충전시킬 수 있다.The
본 개시의 예시적 실시 예에 따른 스위칭 회로(230)는 부하 전류(I_L)의 크기에 따라 제1 셀 밸런싱 동작 또는 제2 셀 밸런싱 동작을 수행함으로써 시스템 부하(20)에 전원을 제공함과 동시에 제1 및 2 배터리 셀(210, 220)에 대한 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다.The
도 2는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 배터리 장치를 설명하는 도면이다. 도 3은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 제1 셀 밸런싱 동작을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a battery device according to an exemplary embodiment of the present disclosure. 3 is a diagram for describing a first cell balancing operation according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 2를 참조하면, 배터리 장치(200)는 제1 및 2 입력 단자(P1, P2)를 통해 충전 집적 회로(100)와 연결될 수 있고, 제1 및 2 출력 단자(P3, P4)를 통해 DC-DC 컨버터(300)에 포함되는 입력 커패시터(C_in)와 연결될 수 있다. 배터리 장치(200)는 제1 입력 단자(P1)를 통해 충전 전류(I_CH)를 수신할 수 있고, 제1 출력 단자(P3)를 통해 부하 전류(I_L)를 출력할 수 있다. 도 2는 도 1과 함께 참조하여 설명될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
스위칭 회로(230)는 제1 내지 5 스위치(SW_1 내지 SW_5)를 포함할 수 있다. 제1 스위치(SW_1)는 제1 배터리 셀(210)과 제2 배터리 셀(220)을 직렬로 연결할 수 있다. 제2 스위치(SW_2)는 제1 배터리 셀(210)의 일 단을 제1 입력 단자(P1) 및 제1 출력 단자(P3)와 연결할 수 있다. 제3 스위치(SW_3)는 제2 배터리 셀(220)의 일 단을 제1 입력 단자(P1) 및 제1 출력 단자(P3)와 연결할 수 있다. 제4 스위치(SW_4)는 제1 배터리 셀(210)의 타 단을 제2 출력 단자(P4)와 연결할 수 있다. 제5 스위치(SW_5)는 제2 배터리 셀(220)의 타 단을 제2 출력 단자(P4)와 연결할 수 있다.The
충전 전류(I_CH)가 존재하면, 즉, 배터리 장치(200)가 충전되면, 제1 스위치(SW_1)는 턴-온됨으로써 제1 및 2 배터리 셀(210, 220)이 동시에 충전될 수 있다.When the charging current I_CH exists, that is, when the
스위칭 회로(230)는 부하 전류(I_L)의 크기에 따라 제1 셀 밸런싱 동작 또는 제2 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 스위칭 회로(230)는 부하 전류(I_L)의 크기가 제1 임계 레벨(I_th1)과 동일하거나 작은 경우, 제1 셀 밸런싱 동작을 수행하고, 부하 전류(I_L)의 크기가 제1 임계 레벨(I_th1)보다 큰 경우, 제2 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다.The
도 2 및 3을 참조하면, 제1 밸런싱 동작 시, 제1 배터리 셀(210)과 제2 배터리 셀(220)은 스위칭 주파수(fsw)에 따라 교번적으로 제1 및 2 출력 단자(P3, P4)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 스위칭 주기(Tsw) 내에, 제1 배터리 셀(210)이 제1 및 2 출력 단자(P3, P4)에 연결되는 제1 구간(period 1) 및 제2 배터리 셀(220)이 제1 및 2 출력 단자(P3, P4)에 연결되는 제2 구간(period 2)이 포함될 수 있다. 제1 구간과 제2 구간의 길이는 각각 스위칭 주기(Tsw)의 절반에 해당할 수 있다.2 and 3 , during the first balancing operation, the
제1 구간 동안, 제2 스위치(SW_2) 및 제4 스위치(SW4)는 턴-온되고, 제3 스위치(SW_3) 및 제5 스위치(SW_5)는 턴-오프됨으로써 제1 배터리 셀(210)은 제1 및 2 출력 단자(P3, P4)에 연결될 수 있다. 제2 구간 동안, 제3 스위치(SW_3) 및 제5 스위치(SW5)는 턴-온되고, 제2 스위치(SW_2) 및 제4 스위치(SW_4)는 턴-오프됨으로써 제2 배터리 셀(220)은 제1 및 2 출력 단자(P3, P4)에 연결될 수 있다.During the first period, the second switch SW_2 and the fourth switch SW4 are turned on, and the third switch SW_3 and the fifth switch SW_5 are turned off, so that the
제1 밸런싱 동작을 통해 제1 배터리 셀(210)의 충전 상태와 제2 배터리 셀(220)의 충전 상태는 동일해질 수 있다.Through the first balancing operation, the charging state of the
제2 밸런싱 동작 시, 제1 배터리 셀(210)이 제1 및 2 출력 단자(P3, P4)에 연결되고, 제2 배터리 셀(220)은 제1 및 2 출력 단자(P3, P4)에 연결되지 않을 수 있다. 구체적으로, 제2 셀 밸런싱 동작 시, 제2 스위치(SW_2) 및 제4 스위치(SW_4)는 턴-온되고, 제3 스위치(SW_3) 및 제5 스위치(SW_5)는 턴-오프될 수 있다. 설명의 편의를 위해, 제2 밸런싱 동작 시, 제1 배터리 셀(210)이 제1 및 2 출력 단자(P3, P4)에 연결되는 것으로 설명하였으나, 제2 밸런싱 동작 시, 제1 및 2 배터리 셀(210, 220) 중 충전 상태가 더 높은 배터리 셀이 제1 및 2 출력 단자(P3, P4)에 연결될 수 있다.During the second balancing operation, the
도 4a는 도 2의 제1 스위치(SW_1)를 예시적으로 나타내는 회로도이고, 도 4b는 도 2의 제2 스위치(SW_2)를 예시적으로 나타내는 회로도이다.FIG. 4A is a circuit diagram exemplarily illustrating the first switch SW_1 of FIG. 2 , and FIG. 4B is a circuit diagram exemplarily illustrating the second switch SW_2 of FIG. 2 .
도 2 및 도 4a을 참조하면, 제1 스위치(SW_1)는 트랜지스터(TR)와 다이오드(D)를 포함할 수 있다. 트랜지스터(TR)는 제어 신호(CS)에 의해 구동되는 NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터일 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터(TR)는 제1 배터리 셀(210)의 일 단과 연결되는 소스, 제어 신호(CS)가 인가되는 게이트, 및 제2 배터리 셀(220)의 타 단과 연결되는 드레인을 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시는 이에 한정되지 않으며, 트랜지스터(TR)는 PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터로 구현될 수도 있다. 다이오드(D)는 트랜지스터(TR)의 기생 다이오드일 수 있고, 제1 스위치(SW_1)는 소스에서 드레인 방향으로만 전류를 전달하는 단방향 스위치일 수 있다.2 and 4A , the first switch SW_1 may include a transistor TR and a diode D. As shown in FIG. The transistor TR may be an N-channel metal oxide semiconductor (NMOS) transistor driven by the control signal CS. For example, the transistor TR may include a source connected to one end of the
도 4b를 참조하면, 제2 스위치(SW_2)는 제1 및 제2 트랜지스터들(TR_1, TR_2), 제1 및 제2 다이오드들(D_1, D_2)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 트랜지스터들(TR_1, TR_2)은 각각 제1 및 제2 제어 신호(CS_1, CS_2)에 의해 구동되는 NMOS 트랜지스터일 수 있다. 예를 들어, 제1 트랜지스터(TR_1)는 제1 입력 단자(P1)와 연결되는 드레인, 제1 제어 신호(CS_1)가 인가되는 게이트 및 제2 트랜지스터(TR_2)의 소스와 연결되는 소스를 포함할 수 있다. 제2 트랜지스터(TR_2)는 제1 트랜지스터(TR_1)의 소스와 연결되는 소스, 제2 제어 신호(CS_2)가 인가되는 게이트, 및 제1 출력 단자(P3)와 연결되는 드레인을 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시는 이에 한정되지 않으며, 제1 및 제2 트랜지스터들(TR_1, TR_2)은 PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터로 구현될 수도 있다. 제2 스위치(SW_2)는 양방향으로 전류를 전달하는 양방향 스위치일 수 있다. 제3 내지 5 스위치(SW_3 내지 SW_5)는 제2 스위치(SW_2)와 동일하게 구현될 수 있다.Referring to FIG. 4B , the second switch SW_2 may include first and second transistors TR_1 and TR_2 , and first and second diodes D_1 and D_2 . The first and second transistors TR_1 and TR_2 may be NMOS transistors driven by the first and second control signals CS_1 and CS_2, respectively. For example, the first transistor TR_1 may include a drain connected to the first input terminal P1 , a gate to which the first control signal CS_1 is applied, and a source connected to the source of the second transistor TR_2 . can The second transistor TR_2 may include a source connected to the source of the first transistor TR_1 , a gate to which the second control signal CS_2 is applied, and a drain connected to the first output terminal P3 . However, the present disclosure is not limited thereto, and the first and second transistors TR_1 and TR_2 may be implemented as P-channel metal oxide semiconductor (PMOS) transistors. The second switch SW_2 may be a bidirectional switch that transfers current in both directions. The third to fifth switches SW_3 to SW_5 may be implemented in the same way as the second switch SW_2 .
도 5는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 배터리 장치를 설명하는 도면이다.5 is a diagram illustrating a battery device according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 5를 참조하면, 배터리 장치(500)는 제1 내지 제3 배터리 셀(510 내지 530)을 포함할 수 있다. 다만, 배터리 장치(500)에 포함되는 배터리 셀의 개수는 이에 제한되지 않는다.Referring to FIG. 5 , the
제1 배터리 셀(510)의 충전 상태는 제1 충전 상태(SOC1)로 지칭될 수 있고, 제2 배터리 셀(520)의 충전 상태는 제2 충전 상태(SOC2)로 지칭될 수 있고, 제3 배터리 셀(530)의 충전 상태는 제3 충전 상태(SOC3)로 지칭될 수 있다. 셀 밸런싱 동작이 시작될 때, 제1 충전 상태(SOC1)는 가장 많이 충전된 상태를 나타낼 수 있고, 제2 충전 상태(SOC2)는 가장 적게 충전된 상태를 나타낼 수 있다.The state of charge of the
스위칭 회로(540)는 제1 내지 8 스위치(SW_1 내지 SW_8)를 포함할 수 있다. 제1 스위치(SW_1)는 제1 배터리 셀(510)의 타 단과 제3 배터리 셀(530)의 일 단을 선택적으로 연결할 수 있고, 제2 스위치(SW_2)는 제3 배터리 셀(530)의 타 단과 제2 배터리 셀(520)의 일 단을 선택적으로 연결할 수 있다. 스위칭 회로(540)는 충전 전류(I_CH)의 유무에 따라 제1 및 제2 스위치(SW_1, SW_2)를 턴-온시킴으로써 제1 내지 3 배터리 셀(510 내지 530)이 직렬로 연결되도록 구성될 수 있다. 따라서, 충전 전류(I_CH)가 존재하면 제1 및 2 스위치(SW_1, SW_2)가 턴-온됨으로써 제1 내지 3 배터리 셀(510 내지 530)이 동시에 충전될 수 있다.The
제3 스위치(SW_3)는 제1 배터리 셀(510)의 일 단을 제1 입력 단자(P1) 및 제1 출력 단자(P3)에 선택적으로 연결할 수 있다. 제4 스위치(SW_4)는 제3 배터리 셀(530)의 일 단을 제1 출력 단자(P3)에 선택적으로 연결할 수 있다. 제5 스위치(SW_5)는 제2 배터리 셀(520)의 일 단을 제1 출력 단자(P3)에 선택적으로 연결할 수 있다. 제6 스위치(SW_6)는 제1 배터리 셀(510)의 타 단을 제2 출력 단자(P4)에 선택적으로 연결할 수 있다. 제7 스위치(SW_7)는 제3 배터리 셀(530)의 타 단을 제2 출력 단자(P4)에 선택적으로 연결할 수 있다. 제8 스위치(SW_8)는 제2 배터리 셀(520)의 타 단을 제2 출력 단자(P4)에 선택적으로 연결할 수 있다.The third switch SW_3 may selectively connect one end of the
스위칭 회로(540)는 가장 높은 초기 충전 상태를 갖는 제1 배터리 셀(510)과 가장 낮은 초기 충전 상태를 갖는 제2 배터리 셀(520)에 대한 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다. 제1 배터리 셀(510)과 제2 배터리 셀(520)에 대한 셀 밸런싱 동작은 도 2 및 3을 통해 전술된 방법과 동일할 수 있다.The
일부 실시예들에서, 스위칭 회로(540)는 직렬로 연결된 둘 이상의 배터리 셀들을 사용하여 셀 밸런싱 동작을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 제1 스위치(SW_1)를 턴-온시킴으로써 제1 배터리 셀(510)과 제3 배터리 셀(530)을 직렬로 연결시키고, 직렬로 연결된 제1 및 3 배터리 셀(510, 530)의 충전 상태들의 합산 값과, 제2 배터리 셀(520)의 충전 상태가 동일해지도록 제1 셀 밸런싱 동작 또는 제2 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 제1 셀 밸런싱 동작 시, 도 3의 제1 구간 동안, 제2, 제3 및 제7 스위치(SW_2, SW_3, SW_7)가 턴-온되고, 제2 구간 동안, 제2, 제5 및 제8 스위치(SW_2, SW_5, SW_8)가 턴-온됨으로써 제1 및 3 배터리 셀(510, 530)의 충전 상태들의 합산 값과, 제2 배터리 셀(520)의 충전 상태가 동일해질 수 있다. 또는, 제2 셀 밸런싱 동작 시, 제1 및 3 배터리 셀(510, 530)의 충전 상태들의 합산 값과, 제2 배터리 셀(520)의 충전 상태가 동일해질때까지 제2, 제3 및 제7 스위치(SW_2, SW_3, SW_7)가 턴-온된 상태로 유지될 수 있다.In some embodiments, the
도 6은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 셀 밸런싱 동작의 동작 모드를 설명하는 도면이다. 도 6은 도 5와 함께 참조하여 설명될 수 있다. 6 is a diagram illustrating an operation mode of a cell balancing operation according to an exemplary embodiment of the present disclosure. FIG. 6 may be described with reference to FIG. 5 .
도 6을 참조하면, 스위칭 회로(540)는 제1 셀 밸런싱 동작(cell balancing operation 1) 또는 제2 셀 밸런싱 동작(cell balancing operation 2)을 수행할 수 있다. 제1 셀 밸런싱 동작은 부하 전류(I_L)가 제1 임계 레벨(I_th1)과 동일하거나 낮은 경우 수행될 수 있고, 제2 셀 밸런싱 동작은 부하 전류(I_L)가 제1 임계 레벨(I_th1)보다 큰 경우 수행될 수 있다. 제1 배터리 셀(510)과 제2 배터리 셀(520) 간의 셀 밸런싱 동작이 수행되는 것으로 가정될 수 있다. 셀 밸런싱 동작이 시작될 때 제1 배터리 셀(510)의 충전 상태가 제2 배터리 셀(520)의 충전 상태보다 큰 것으로 가정될 수 있다.Referring to FIG. 6 , the
제1 셀 밸런싱 동작은 제1 모드 및 제2 모드로 수행될 수 있다. 제1 모드는 배터리 장치(500)가 충전되지 않는 상태, 즉, 충전 전류(I_CH)가 없는 상태에서 수행되는 제1 셀 밸런싱 동작을 의미할 수 있고, 제2 모드는 배터리 장치(500)가 충전되는 상태, 즉, 충전 전류(I_CH)가 있는 상태에서 수행되는 제1 셀 밸런싱 동작을 의미할 수 있다.The first cell balancing operation may be performed in a first mode and a second mode. The first mode may mean a first cell balancing operation performed in a state in which the
제2 모드에서, 충전 집적 회로(100)는 제1 전류 레벨(I_CH1)을 갖는 충전 전류(I_CH)를 출력할 수 있다. 제1 전류 레벨(I_CH1)은 [수학식 1]과 같이 표현될 수 있다.In the second mode, the charging
여기서, I_bal은 스위칭 주기(Tsw) 동안 제1 배터리 셀(510)에서 제2 배터리 셀(520)로 전달되는 밸런싱 전류를 의미할 수 있고, I_CHMAX는 최대 충전 전류를 의미할 수 있고, SOC_H는 가장 높은 충전 상태, 즉, 제1 배터리 셀(510)의 충전 상태를 의미할 수 있다. 충전 상태는 0과 1 사이의 값을 가질 수 있다. 밸런싱 전류 I_bal은 제1 배터리 셀(510)의 충전 상태와 제2 배터리 셀(520)의 충전 상태의 차이와 비례할 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리 셀(510)의 충전 상태와 제2 배터리 셀(520)의 충전 상태의 차이가 상대적으로 큰 경우, 밸런싱 전류 I_bal의 크기는 상대적으로 클 수 있다. 셀 밸런싱 동작이 수행됨에 따라 제1 배터리 셀(510)과 제2 배터리 셀(520)의 충전 상태의 차이가 감소할 수 있으므로, 밸런싱 전류 I_bal의 크기는 점차 작아질 수 있다.Here, I_bal may mean a balancing current transferred from the
[수학식 1]에 따라 제1 배터리 셀(510)의 충전 상태가 0이면, 제1 전류 레벨(I_CH1)은 최대 충전 전류(I_CHMAX)일 수 있고, 제1 배터리 셀(510)의 충전 상태가 완충 상태, 즉 1이면, 제1 전류 레벨(I_CH1)은 에 대응될 수 있다.According to [Equation 1], when the charge state of the
제2 셀 밸런싱 동작은 제3 모드 내지 제5 모드로 수행될 수 있다. 제3 모드는 배터리 장치(500)가 충전되지 않는 상태, 즉, 충전 전류(I_CH)가 없는 상태에서 수행되는 제2 셀 밸런싱 동작을 의미할 수 있고, 제4 모드 및 5 모드는 배터리 장치(500)가 충전되는 상태, 즉, 충전 전류(I_CH)가 있는 상태에서 수행되는 제2 셀 밸런싱 동작을 의미할 수 있다. 부하 전류(I_L)가 제1 임계 레벨보다 크고, 제2 임계 레벨과 동일하거나 작은 경우, 제2 셀 밸런싱 동작은 제4 모드로 수행될 수 있고, 부하 전류(I_L)가 제2 임계 레벨보다 큰 경우, 제2 셀 밸런싱 동작은 제5 모드로 수행될 수 있다.The second cell balancing operation may be performed in a third mode to a fifth mode. The third mode may mean a second cell balancing operation performed in a state in which the
제4 모드에서, 충전 집적 회로(100)는 제2 전류 레벨(I_CH2)을 갖는 충전 전류(I_CH)를 출력할 수 있다. 제2 전류 레벨(I_CH2)은 [수학식 2]와 같이 표현될 수 있다.In the fourth mode, the charging
여기서, SOC_H.init은 가장 높은 초기 충전 상태, 즉, 제2 배터리 셀(520)의 초기 충전 상태를 의미할 수 있고, SOC_M.init은 중간 초기 충전 상태, 즉, 제3 배터리 셀(530)의 초기 충전 상태를 의미할 수 있고, SOC_L.init은 가장 낮은 초기 충전 상태, 즉, 제2 배터리 셀(520)의 초기 충전 상태를 의미할 수 있다. 충전 상태는 0과 1 사이의 값을 가질 수 있다.Here, SOC_H.init may mean the highest initial state of charge, that is, the initial state of charge of the
제5 모드에서, 충전 집적 회로(100)는 제3 전류 레벨(I_CH3)을 갖는 충전 전류(I_CH)를 출력할 수 있다. 제3 전류 레벨(I_CH3)은 최대 충전 전류(I_CHMAX)의 전류 레벨과 동일할 수 있다.In the fifth mode, the charging
도 7a 및 도 7b는 제1 모드의 제1 셀 밸런싱 동작을 설명하는 도면이다. 구체적으로, 도 7a는 도 3의 제1 구간에 대응되는 스위칭 회로를 나타내고, 도 7b는 도 3의 제2 구간에 대응되는 스위칭 회로를 나타낸다. 7A and 7B are diagrams for explaining a first cell balancing operation in a first mode. Specifically, FIG. 7A shows a switching circuit corresponding to the first section of FIG. 3 , and FIG. 7B shows a switching circuit corresponding to the second section of FIG. 3 .
도 3 및 도 7a를 참조하면, 제1 구간 동안 제1 배터리 셀(510)은 입력 커패시터(C_in)에 충전 전하(Qs)를 전달할 수 있다. 충전 전하(Qs)는 [수학식 3]과 같이 표현될 수 있다.3 and 7A , during the first period, the
여기서, I_bal은 스위칭 주기(Tsw) 동안 제1 배터리 셀(510)에서 제2 배터리 셀(520)로 전달되는 밸런싱 전류를 의미할 수 있고, I_L은 부하 전류를 의미할 수 있다.Here, I_bal may mean a balancing current transferred from the
도 3 및 도 7b를 참조하면, 제2 구간 동안 입력 커패시터(C_in)는 제2 배터리 셀(520)에 방전 전하(Qt)를 전달할 수 있다. 방전 전하(Qt)는 [수학식 4]와 같이 표현될 수 있다.3 and 7B , during the second period, the input capacitor C_in may transfer the discharge charge Qt to the
[수학식 3] 및 [수학식 4]를 참조하면, 스위칭 주기(Tsw) 동안 만큼의 전하가 제1 배터리 셀(510)에서 제2 배터리 셀(520)로 전달될 수 있다.Referring to [Equation 3] and [Equation 4], during the switching period (Tsw) The amount of charge may be transferred from the
한편, 방전 전하(Qt)가 음의 값을 갖는 경우, 입력 커패시터(C_in)에서 제2 배터리 셀(520)로 전하가 전달되는 것이 아니라, 제2 배터리 셀(520)에서 입력 커패시터(C_in)로 전하가 전달될 수 있다. 따라서, 제1 셀 밸런싱 동작을 수행하기 위하여, 방전 전하(Qt)는 0 이상이어야 한다. 즉, I_L ≤ 2*I_bal일 때 제1 셀 밸런싱 동작이 수행될 수 있으므로, 도 6의 제1 임계 레벨(I_th1)은 2*I_bal에 대응될 수 있다.On the other hand, when the discharge charge Qt has a negative value, the charge is not transferred from the input capacitor C_in to the
도 8a 및 도 8b는 제2 모드의 제1 셀 밸런싱 동작을 설명하는 도면이다. 구체적으로, 도 8a는 도 3의 제1 구간에 대응되는 스위칭 회로를 나타내고, 도 8b는 도 3의 제2 구간에 대응되는 스위칭 회로를 나타낸다.8A and 8B are diagrams for explaining a first cell balancing operation in a second mode. Specifically, FIG. 8A shows a switching circuit corresponding to the first section of FIG. 3 , and FIG. 8B shows a switching circuit corresponding to the second section of FIG. 3 .
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 스위칭 회로(540)가 제2 모드의 제1 셀 밸런싱 동작을 수행하는 경우 제1 및 2 스위치(SW_1 및 SW2)는 턴-온될 수 있다. 따라서, 제1 전류 레벨(I_CH1)을 갖는 충전 전류(I_CH)에 의해, 제1 내지 3 배터리 셀(510 내지 530)이 동시에 충전될 수 있다.8A and 8B , when the
[수학식 1]을 참조하여 전술된 바와 같이, 제1 배터리 셀(510)이 충전됨에 따라 제1 전류 레벨(I_CH1)은 점차 감소할 수 있다. 제1 배터리 셀(510)이 완충되면, 제1 전류 레벨(I_CH1)은 에 대응될 수 있다.As described above with reference to
도 3의 제1 구간 동안 제1 배터리 셀(510)로부터 방전되는 전하(Qs)는 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있으므로, 제1 배터리 셀(510)이 완충됨으로써 제1 전류 레벨(I_CH1)이 이 되는 경우, 제1 배터리 셀(510)의 충전은 중단될 수 있다.Since the charge Qs discharged from the
반면, 도 3의 제2 구간 동안 제2 배터리 셀(520)에 충전되는 전하 (Qt)는 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있으므로, 제1 배터리 셀(510)이 완충됨으로써 제1 전류 레벨(I_CH1)이 이 되는 경우, 제2 배터리 셀(520)은 충전될 수 있다.On the other hand, since the charge Qt charged in the
제1 배터리 셀(510)과 제2 배터리 셀(520) 간의 전압 차이가 줄어들수록, 밸런싱 전류 I_bal는 감소할 수 있다. 도 7a 및 도 7b에 대한 설명에서 전술된 바와 같이, 밸런싱 전류 I_bal가 감소하면 제1 임계 레벨 I_th1이 감소하므로, 부하 전류 I_L이 제1 임계 레벨 I_th1보다 커질 수 있다. 따라서, 스위칭 회로(540)는 제2 셀 밸런싱 동작을 수행될 수 있다.As the voltage difference between the
도 9는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 제1 모드의 제1 셀 밸런싱 동작과 제3 모드의 제2 셀 밸런싱 동작을 설명하기 위한 도면이다. 즉, 도 9는 충전 전류 I_CH가 없는 경우의 제1 및 2 셀 밸런싱 동작을 설명하는 도면이다. 도 9는 도 5와 함께 참조하여 설명될 수 있다. 제1 배터리 셀(510)은 제1 충전 상태(SOC_1)를 가질 수 있고, 제2 배터리 셀(520)은 제2 충전 상태(SOC_2)를 가질 수 있고, 제3 배터리 셀(530)은 제3 충전 상태(SOC_3)를 가질 수 있다. 9 is a diagram for describing a first cell balancing operation in a first mode and a second cell balancing operation in a third mode according to an exemplary embodiment of the present disclosure. That is, FIG. 9 is a view for explaining the first and second cell balancing operations when there is no charging current I_CH. FIG. 9 may be described with reference to FIG. 5 . The
초기 시점(t0)에 제1 충전 상태(SOC_1)는 제1 초기 레벨(SOC_1.init)이고, 제2 충전 상태(SOC_2)는 제2 초기 레벨(SOC_2.init)이고, 제3 충전 상태(SOC_3)는 제3 초기 레벨(SOC_3.init)일 수 있다. 초기 시점(t0)에 부하 전류(I_L)는 제1 임계 레벨(I_th1)보다 작으므로, 제1 모드의 제1 셀 밸런싱 동작이 수행될 수 있다. 제1 모드의 제1 셀 밸런싱 동작에 대한 설명은 도 7a 및 도 7b를 통해 전술되었으므로 생략한다. 제1 셀 밸런싱 동작에 의해, 제1 배터리 셀(510)과 제2 배터리 셀(520) 간의 셀 밸런싱이 수행될 수 있다. 제1 충전 상태(SOC_1)와 제2 충전 상태(SOC_2)의 차이가 감소함에 따라, 제1 임계 레벨(I_th1)의 크기가 점차 감소할 수 있다.At an initial time point t0, the first charging state SOC_1 is the first initial level SOC_1.init, the second charging state SOC_2 is the second initial level SOC_2.init, and the third charging state SOC_3 ) may be the third initial level (SOC_3.init). Since the load current I_L is less than the first threshold level I_th1 at the initial time point t0, the first cell balancing operation in the first mode may be performed. Since the description of the first cell balancing operation of the first mode has been described above with reference to FIGS. 7A and 7B , it will be omitted. By the first cell balancing operation, cell balancing between the
제1 시점(t1)에 부하 전류(I_L)는 제1 임계 레벨(I_th1)보다 커질 수 있고, 제3 모드의 제2 셀 밸런싱 동작이 수행될 수 있다. 제3 모드의 제2 셀 밸런싱 동작 시, 가장 높은 충전 상태를 갖는 배터리 셀이 입력 커패시터(C_in)와 연결될 수 있다. 따라서, 제1 시점(t1)에, 가장 높은 충전 상태를 갖는 제1 배터리 셀(510)이 입력 커패시터(C_in)와 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 배터리 셀(510)의 양 단은 제1 및 2 출력 단자(P3, P4)와 연결될 수 있고, 제2 및 3 배터리 셀(520, 530)의 양 단은 제1 및 제2 출력 단자(P3, P4)와 연결되지 않을 수 있다. 즉, 제3 및 6 스위치(SW_3, SW_6)는 턴-온될 수 있고, 제1, 2, 4, 5, 7, 8 스위치(SW_1, SW_2, SW_4, SW_5, SW_7, SW_8)는 턴-오프될 수 있다.At the first time point t1 , the load current I_L may be greater than the first threshold level I_th1 , and the second cell balancing operation in the third mode may be performed. During the second cell balancing operation of the third mode, a battery cell having the highest state of charge may be connected to the input capacitor C_in. Accordingly, at a first time point t1 , the
제2 시점(t2)에 제1 충전 상태(SOC_1)와 제2 충전 상태(SOC_2)는 모두 밸런스 레벨(SOC_bal)을 가질 수 있다. 제2 시점(t2)에, 스위칭 회로(540)는 가장 높은 충전 상태를 갖는 제3 배터리 셀(530)을 사용하여 제2 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 제2 시점(t2)에 제3 배터리 셀(530)이 입력 커패시터(C_in)와 연결될 수 있다. 제3 배터리 셀(530)의 양 단은 제1 및 2 출력 단자(P3, P4)와 연결될 수 있고, 제1 및 2 배터리 셀(510, 520)의 양 단은 제1 및 제2 출력 단자(P3, P4)와 연결되지 않을 수 있다. 즉, 제4 및 7 스위치(SW_4, SW_7)는 턴-온될 수 있고, 제1, 2, 3, 5, 6, 8 스위치(SW_1, SW_2, SW_3, SW_5, SW_6, SW_8)는 턴-오프될 수 있다.At a second time point t2 , both the first state of charge SOC_1 and the second state of charge SOC_2 may have a balance level SOC_bal. At a second time point t2 , the
제3 시점(t3)에 제1 내지 3 배터리 셀(510 내지 530)의 충전 상태들(SOC_1 내지 SOC_3)은 모두 밸런스 레벨(SOC_bal)을 가질 수 있다.At a third time point t3 , all of the charging states SOC_1 to SOC_3 of the first to
도 10은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 제4 모드 또는 제5 모드의 제2 셀 밸런싱 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 10은 도 5와 함께 참조하여 설명될 수 있다. 10 is a diagram for describing a second cell balancing operation in a fourth mode or a fifth mode according to an exemplary embodiment of the present disclosure. FIG. 10 may be described with reference to FIG. 5 .
도 10을 참조하면, 제4 및 5 모드의 제2 셀 밸런싱 동작 시, 충전 전류(I_CH)가 존재하므로, 제1 내지 3 충전 상태(SOC_1 내지 SOC_3)는 모두 증가할 수 있다. 다만, 제2 셀 밸런싱 동작 시, 가장 충전 상태가 높은 제1 배터리 셀(510)은 입력 커패시터(C_in)에 연결되므로, 제1 충전 상태(SOC_1)는 제2 및 3 충전 상태(SOC_2, SOC_3)보다 느리게 증가할 수 있다.Referring to FIG. 10 , during the second cell balancing operation in the fourth and fifth modes, since the charging current I_CH exists, all of the first to third charging states SOC_1 to SOC_3 may increase. However, during the second cell balancing operation, since the
한편, 제1 충전 상태(SOC_1)와 제2 충전 상태(SOC_2)의 레벨이 동일해지기 전에 제3 배터리 셀(530)이 완충되면, 제1 배터리 셀(510) 및 제2 배터리 셀(520)에 대한 충전 과정에서, 제3 배터리 셀(530)은 과충전될 수 있다. 따라서, 제3 충전 상태(SOC_3)가 완충을 나타내기 전에, 제1 충전 상태(SOC_1)와 제2 충전 상태(SOC_2)의 레벨이 동일해져야할 수 있다. 즉, 도 10을 참조하면, 제1 시점(t1) 이후에 제2 시점(t2)에 도래해야할 수 있다.Meanwhile, if the
초기 시점(t0)부터 제1 시점(t1)까지의 시간 t11은, [수학식 5]과 같이 나타낼 수 있고, 초기 시점(t0)부터 제2 시점(t2)까지의 시간 t22은, [수학식 6]과 같이 나타낼 수 있다.The time t11 from the initial time point t0 to the first time point t1 may be expressed as [Equation 5], and the time t22 from the initial time point t0 to the second time point t2 is [Equation 5] 6] can be expressed as
[수학식 5]를 참조하면, 시간 t11은, 제1 충전 상태(SOC_1)의 초기 레벨인 SOC_1.int과, 제2 배터리 셀(520)의 의 초기 레벨인 SOC_2.int 간의 차이에 대응하는 전하가, 부하 전류(I_L)에 의해 소모되는 시간에 대응될 수 있다. Referring to [Equation 5], a time t11 is a charge corresponding to the difference between SOC_1.int, which is the initial level of the first state of charge (SOC_1), and SOC_2.int, which is the initial level of SOC_2.int of the
[수학식 6]을 참조하면, 시간 t22는, 제3 배터리 셀(530)이 완충될때까지 필요한 전하가, 최대 충전 전류(I_CHMAX)에 의해 충전되는 시간에 대응될 수 있다. Referring to [Equation 6], a time t22 may correspond to a time in which the charge required until the
즉, 최대 충전 전류(I_CHMAX)로 배터리 장치(500)를 충전한다고 가정하였을 때, 제3 배터리 셀(530)의 과충전을 방지하기 위하여, 시간 t11은 시간 t22 보다 짧아야할 수 있으므로, 부하 전류(I_L)에 대한 조건은 [수학식 7]와 같을 수 있다.That is, assuming that the
즉, 도 6의 제2 임계 레벨(I_th2)은 일 수 있고, 최대 충전 전류(I_CHMAX)로 배터리 장치(500)를 충전하기 위해서는 부하 전류(I_L)가 제2 임계 레벨(I_th2)보다 커야할 수 있다.That is, the second threshold level I_th2 of FIG. 6 is , and in order to charge the
도 11은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 제2 모드의 제1 셀 밸런싱 동작과 제4 모드의 제2 셀 밸런싱 동작을 설명하기 위한 도면이다. 즉, 도 11은 충전 전류 I_CH가 있는 경우의 제1 및 2 셀 밸런싱 동작을 설명하는 도면이다. 도 11은 도 5와 함께 참조하여 설명될 수 있다. 11 is a diagram for describing a first cell balancing operation in a second mode and a second cell balancing operation in a fourth mode according to an exemplary embodiment of the present disclosure. That is, FIG. 11 is a view for explaining the first and second cell balancing operations when there is a charging current I_CH. 11 may be described with reference to FIG. 5 .
초기 시점(t0)에 부하 전류(I_L)는 제1 임계 레벨(I_th1)보다 작으므로, 제2 모드의 제1 셀 밸런싱 동작이 수행될 수 있다. 제2 모드의 제1 셀 밸런싱 동작에 대한 설명은 도 8a 및 도 8b를 통해 전술되었으므로 생략한다. 제1 셀 밸런싱 동작에 의해, 제1 배터리 셀(510)과 제2 배터리 셀(520) 간의 셀 밸런싱이 수행될 수 있다. 제1 충전 상태(SOC_1)와 제2 충전 상태(SOC_2)의 차이가 감소함에 따라, 제1 임계 레벨(I_th1)의 크기가 점차 감소할 수 있다. 한편, 제2 모드의 제1 셀 밸런싱 동작이 수행되는 동안, 충전 전류(I_CH)는 [수학식 1]을 통해 전술된 제1 전류 레벨(I_CH1)을 가질 수 있다.Since the load current I_L is less than the first threshold level I_th1 at the initial time point t0, the first cell balancing operation of the second mode may be performed. Since the description of the first cell balancing operation of the second mode has been described above with reference to FIGS. 8A and 8B , it will be omitted. By the first cell balancing operation, cell balancing between the
제1 시점(t1)에 부하 전류(I_L)는 제1 임계 레벨(I_th1)보다 커질 수 있고, 제4 모드의 제2 셀 밸런싱 동작이 수행될 수 있다. 제4 모드의 제2 셀 밸런싱 동작 시, 가장 높은 충전 상태를 갖는 제1 배터리 셀(510)이 입력 커패시터(C_in)와 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 배터리 셀(510)의 양 단은 제1 및 2 출력 단자(P3, P4)와 연결될 수 있고, 제2 및 3 배터리 셀(520, 530)의 양 단은 제1 및 제2 출력 단자(P3, P4)와 연결되지 않을 수 있다. 즉, 제3 및 6 스위치(SW_3, SW_6)는 턴-온될 수 있고, 제1, 2, 4, 5, 7, 8 스위치(SW_1, SW_2, SW_4, SW_5, SW_7, SW_8)는 턴-오프될 수 있다. 제1 시점(t1)에 충전 전류(I_CH)는, 제1 시점(t1)의 제1 내지 3 충전 상태(SOC_1 내지 SOC_3)를 기초로 [수학식 2]를 통해 산출되는 제2 전류 레벨(I_CH2)로 결정될 수 있다.At the first time point t1 , the load current I_L may be greater than the first threshold level I_th1 , and the second cell balancing operation in the fourth mode may be performed. During the second cell balancing operation in the fourth mode, the
제2 시점(t2)에 제1 충전 상태(SOC_1)와 제2 충전 상태(SOC_2)는 모두 밸런스 레벨(SOC_bal)이 될 수 있다. 스위칭 회로(540)는 제2 시점(t2)에 가장 높은 충전 상태를 갖는 제3 배터리 셀(530)을 사용하여 제2 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다. 즉, 제2 시점(t2)에 제3 배터리 셀(530)은 입력 커패시터(C_in)와 연결될 수 있다. 구체적으로, 제3 배터리 셀(530)의 양 단은 제1 및 2 출력 단자(P3, P4)와 연결될 수 있고, 제1 및 2 배터리 셀(510, 520)의 양 단은 제1 및 제2 출력 단자(P3, P4)와 연결되지 않을 수 있다. 즉, 제4 및 7 스위치(SW_4, SW_7)는 턴-온될 수 있고, 제1, 2, 3, 5, 6, 8 스위치(SW_1, SW_2, SW_3, SW_5, SW_6, SW_8)는 턴-오프될 수 있다. 충전 전류(I_CH)는 제2 시점(t2)의 제1 내지 3 충전 상태(SOC_1 내지 SOC_3)를 기초로 [수학식 2]를 통해 산출되는 제2 전류 레벨(I_CH2)로 결정될 수 있다. [수학식 2]를 참조하면, 제2 시점(t2)에 제3 충전 상태(SOC_3)는 만충되었으므로, SOC_H.int은 1이고, 제2 시점(t2)에 제1 및 2 충전 상태는 모두 밸런스 레벨(SOC_bal)이므로, 제2 전류 레벨(I_CH2)은 부하 전류(I_L)와 동일할 수 있다.At the second time point t2 , both the first state of charge SOC_1 and the second state of charge SOC_2 may be at the balance level SOC_bal. The
제3 시점(t3)에 제1 내지 3 배터리 셀(510 내지 530)의 충전 상태들(SOC_1 내지 SOC_3)는 모두 완충을 나타낼 수 있다.At the third time point t3 , all of the charging states SOC_1 to SOC_3 of the first to
도 12는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.12 is a flowchart illustrating a method of operating an electronic device according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 12를 참조하면, 전자 장치의 동작 방법은 복수의 단계들(S1210 및 S1220)을 포함할 수 있다. 도 12는 도 5를 참조하여 설명될 수 있다.Referring to FIG. 12 , the method of operating an electronic device may include a plurality of steps S1210 and S1220. 12 may be described with reference to FIG. 5 .
S1210 단계에서, 스위칭 회로(540)는 충전 전류(I_CH)의 유무를 기초로 제1 내지 3 배터리 셀들(510 내지 530)을 상호 직렬 연결할 수 있다. 구체적으로, 충전 전류(I_CH)가 있는 경우, 스위칭 회로(540)는 제1 및 2 스위치(SW_1 및 SW_2)를 턴-온할 수 있고, 충전 전류(I_CH)가 없는 경우, 스위칭 회로(540)는 제1 및 2 스위치(SW_1 및 SW_2)를 턴-오프할 수 있다.In operation S1210 , the
S1220 단계에서, 스위칭 회로(540)는 부하 전류(I_L)의 크기를 기초로 제1 배터리 셀(510)의 전압을 제2 배터리 셀(520)로 전달함으로써 제1 배터리 셀(510)과 제2 배터리 셀(520) 간의 셀 밸런싱을 수행하는 제1 셀 밸런싱 동작, 또는 제1 배터리 셀(510)을 사용하여 부하 전류를 생성함으로써 제1 배터리 셀(510)과 제2 배터리 셀(520) 간의 셀 밸런싱을 수행하는 제2 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 스위칭 회로(540)는 부하 전류(I_L)가 제1 임계 레벨(I_th1)과 같거나 작은 경우 제1 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있고, 부하 전류(I_L)가 제1 임계 레벨(I_th1)보다 큰 경우 제2 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다.In step S1220 , the
도 13은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 13을 참조하면, 전자 장치의 동작 방법은 복수의 단계들(S1310 내지 S1380)을 포함할 수 있다. 도 13은 도 1 또는 도 5를 함께 참조하여 설명될 수 있다. 13 is a flowchart illustrating a method of operating an electronic device according to an exemplary embodiment of the present disclosure. Referring to FIG. 13 , the method of operating an electronic device may include a plurality of steps S1310 to S1380 . FIG. 13 may be described with reference to FIG. 1 or FIG. 5 .
S1310 단계에서, 충전 집적 회로(100)는 부하 전류(I_L)의 크기를 모니터링할 수 있다. 충전 집적 회로(100)는 부하 전류(I_L)의 크기를 기초로 충전 전류(I_CH)의 크기를 결정할 수 있다. 충전 집적 회로(100)는 부하 전류(I_L)의 크기는 제1 임계 레벨(I_th1) 및 제2 임계 레벨(I_th2)과 비교할 수 있다. 제2 임계 레벨(I_th2)은 제1 임계 레벨(I_th1)보다 클 수 있다.In operation S1310 , the charging
S1320 단계에서, 부하 전류(I_L)의 크기가 제1 임계 레벨(I_th1)보다 크면 S1340 단계가 수행될 수 있고, 부하 전류(I_L)의 크기가 제1 임계 레벨(I_th1)보다 크지 않으면 S1330 단계가 수행될 수 있다. S1330 단계에서, 부하 전류(I_L)의 크기가 제2 임계 레벨(I_th2)보다 크면 S1350 단계가 수행될 수 있고, 부하 전류(I_L)의 크기가 제2 임계 레벨(I_th2)보다 크지 않으면 S1360 단계가 수행될 수 있다.In step S1320, if the magnitude of the load current I_L is greater than the first threshold level (I_th1), step S1340 may be performed, and if the magnitude of the load current (I_L) is not greater than the first threshold level (I_th1), step S1330 is performed can be performed. In step S1330, if the magnitude of the load current I_L is greater than the second threshold level I_th2, step S1350 may be performed, and if the magnitude of the load current I_L is not greater than the second threshold level I_th2, step S1360 is performed. can be performed.
S1340 단계에서, 충전 집적 회로(100)는 밸런싱 전류(I_bal)에 비례하는 충전 전류(I_CH)를 출력할 수 있다. 구체적으로, 충전 집적 회로(100)는 [수학식 1]에 따른 제1 전류 레벨(I_CH1)을 갖는 충전 전류(I_CH)를 출력할 수 있다.In operation S1340 , the charging
S1370 단계에서, 스위칭 회로(540)는 입력 커패시터(C_in)를 사용하여 제1 배터리 셀(510)의 전압을 제2 배터리 셀(520)로 전달하는 제1 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다.In operation S1370 , the
S1350 단계에서, 충전 집적 회로(100)는 부하 전류(I_L)에 비례하는 충전 전류(I_CH)를 출력할 수 있다. 구체적으로, 충전 집적 회로(100)는 [수학식 2]에 따른 제2 전류 레벨(I_CH2)을 갖는 충전 전류(I_CH)를 출력할 수 있다.In operation S1350 , the charging
S1360 단계에서, 충전 집적 회로(100)는 최대 충전 전류(I_CHMAX)를 출력할 수 있다.In operation S1360 , the charging
S1380 단계에서, 스위칭 회로(540)는 가장 높은 충전 상태를 갖는 배터리 셀을 입력 커패시터(C_in)에 연결함으로써 배터리 셀들 간의 제2 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다.In operation S1380 , the
도 14는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치(1000)를 나타내는 블록도이다.14 is a block diagram illustrating an
도 14를 참조하면, 전자 장치(1000)는 충전 집적 회로(1100), 배터리 장치(1200), PMIC(1300) 및 어플리케이션 프로세서(1400)를 포함할 수 있다. 전자 장치(1000)는 외부로부터 전력을 공급받고, 배터리 장치(1200)를 충전하기 위한 충전 집적 회로(1100)를 포함할 수 있다. 충전 집적 회로(1100) 및 배터리 장치(1200)는 도 1 내지 도 13에 예시된 다양한 실시예들에 따라 구현될 수 있다.Referring to FIG. 14 , the
PMIC(1300)는 배터리 전압을 수신하고, 어플리케이션 프로세서(1400)의 구동에 필요한 전력을 관리할 수 있다. 또한, PMIC(1300)는 전자 장치(1000)의 내부 컴포넌트들에 필요한 전압들을 발생하거나 관리하도록 구현될 수 있다. 실시예들에 따라, 전자 장치(1000)는 PMIC(1300)를 포함하는 복수의 PMIC들을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, PMIC(1300)는 배터리 장치(1200)로부터 배터리 전압을 수신할 수 있다. 일 실시예에서, PMIC(1300)는 충전 집적 회로(1100)를 통해 시스템 전압을 수신할 수 있다. 일 실시예에서, PMIC(1300)는 충전 입력(CHGIN)을 직접 수신할 수도 있다. The
어플리케이션 프로세서(1400)는 전자 장치(1000)를 전반적으로 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 어플리케이션 프로세서(1400)는 충전 집적 회로(1100) 및 배터리 장치(1200)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 모드 및 제2 모드를 갖는 제1 셀 밸런싱 동작, 제3 내지 5 모드를 갖는 제2 셀 밸런싱 동작이 수행되도록 충전 집적 회로(1100) 및 배터리 장치(1200)를 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 전자 장치(1000)가 TA와 연결된 경우, 어플리케이션 프로세서(1400)는 TA와 통신하여 TA로부터 출력되는 충전 입력(CHGIN)을 조정할 수도 있다. 일 실시예에서, 어플리케이션 프로세서(1400)는 하나 이상의 IP(Intellectual Property)를 포함하는 시스템 온 칩(System-on-chip)으로 구현될 수 있다.The
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시 예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시 예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Exemplary embodiments have been disclosed in the drawings and specification as described above. Although the embodiments have been described using specific terms in the present specification, these are used only for the purpose of explaining the technical idea of the present disclosure and not used to limit the meaning or the scope of the present disclosure described in the claims. . Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present disclosure should be defined by the technical spirit of the appended claims.
Claims (20)
제1 출력 단자 및 제2 출력 단자와 선택적으로 연결되고, 제1 충전 상태를 갖는 제1 배터리 셀;
상기 제1 출력 단자 및 제2 출력 단자와 선택적으로 연결되고, 상기 제1 충전 상태보다 낮은 충전 레벨을 나타내는 제2 충전 상태를 갖는 제2 배터리 셀;
상기 제1 및 제2 출력 단자와 연결되는 입력 커패시터를 포함하는 DC-DC 컨버터; 및
상기 부하 전류의 크기를 기초로, 상기 입력 커패시터를 상기 제1 배터리 셀 또는 제2 배터리 셀과 교번하여 연결하는 제1 셀 밸런싱 동작 또는 상기 입력 커패시터를 상기 제1 배터리에 연결하는 제2 셀 밸런싱 동작을 수행하는 스위칭 회로를 포함하는 배터리 시스템.A battery system for providing power to a load based on a load current, the battery system comprising:
a first battery cell selectively connected to the first output terminal and the second output terminal and having a first state of charge;
a second battery cell selectively connected to the first output terminal and the second output terminal, the second battery cell having a second state of charge indicating a lower charge level than the first state of charge;
a DC-DC converter including an input capacitor connected to the first and second output terminals; and
A first cell balancing operation of alternately connecting the input capacitor to the first battery cell or a second battery cell or a second cell balancing operation of connecting the input capacitor to the first battery based on the magnitude of the load current A battery system comprising a switching circuit that performs
상기 스위칭 회로는,
상기 부하 전류의 크기가 제1 임계 레벨과 같거나 작으면, 상기 제1 셀 밸런싱 동작을 수행하고,
상기 부하 전류의 크기가 상기 제1 임계 레벨보다 크면, 상기 제2 셀 밸런싱 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.According to claim 1,
The switching circuit is
When the magnitude of the load current is equal to or smaller than the first threshold level, the first cell balancing operation is performed,
When the magnitude of the load current is greater than the first threshold level, the second cell balancing operation is performed.
상기 제1 임계 레벨은,
상기 제1 배터리 셀의 충전 상태와 상기 제2 배터리 셀의 충전 상태의 차이에 비례하는 밸런싱 전류를 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.3. The method of claim 2,
The first threshold level is,
The battery system, characterized in that determined based on a balancing current proportional to a difference between the state of charge of the first battery cell and the state of charge of the second battery cell.
충전 전류를 출력함으로써 상기 제1 배터리 셀 또는 상기 제2 배터리 셀을 충전하는 충전 집적 회로를 더 포함하고,
상기 충전 집적 회로는,
상기 제1 셀 밸런싱 동작 시 상기 밸런싱 전류에 비례하는 상기 충전 전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.4. The method of claim 3,
Further comprising a charging integrated circuit for charging the first battery cell or the second battery cell by outputting a charging current,
The charging integrated circuit comprises:
The battery system according to claim 1, wherein the charging current proportional to the balancing current is output during the first cell balancing operation.
상기 스위칭 회로는,
상기 충전 전류의 유무에 따라 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀을 직렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.5. The method of claim 4,
The switching circuit is
The battery system according to claim 1, wherein the first battery cell and the second battery cell are connected in series according to the presence or absence of the charging current.
상기 충전 집적 회로는,
상기 부하 전류의 크기와 상기 제1 임계 레벨보다 큰 제2 임계 레벨 간의 비교 결과에 따라, 상기 부하 전류를 기초로 결정되는 크기를 갖는 상기 충전 전류를 출력하거나, 미리 결정된 최대 크기를 갖는 상기 충전 전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.5. The method of claim 4,
The charging integrated circuit comprises:
According to a result of comparison between the magnitude of the load current and a second threshold level greater than the first threshold level, the charging current having a magnitude determined based on the load current is output, or the charging current having a predetermined maximum magnitude Battery system, characterized in that output.
상기 스위칭 회로는,
상기 제1 배터리 셀의 충전 상태와 상기 제2 배터리 셀의 충전 상태가 동일해질 때까지 상기 제2 셀 밸런싱 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.According to claim 1,
The switching circuit is
The battery system according to claim 1, wherein the second cell balancing operation is performed until the state of charge of the first battery cell and the state of charge of the second battery cell are the same.
외부 전원을 기초로 제1 내지 3 배터리 셀의 충전에 사용되는 충전 전류를 생성하는 충전 집적 회로;
상기 충전 전류의 유무에 따라 상기 제1 내지 3 배터리 셀을 상호 직렬 연결하고, 상기 제1 내지 3 배터리 셀 중 적어도 하나를 상기 제1 및 2 출력 단자에 연결함으로써 상기 1 내지 3 배터리 셀에 대한 셀 밸런싱 동작을 수행하는 스위칭 회로; 및
상기 제1 및 2 출력 단자와 연결되고 부하의 전원으로 사용되는 부하 전류를 제공하는 입력 커패시터를 포함하는 DC-DC 컨버터를 포함하고,
상기 충전 집적 회로는,
상기 부하 전류 또는 상기 제1 내지 3 배터리 셀의 충전 상태들 간의 차이를 기초로 결정되는 크기를 갖는 상기 충전 전류를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.first to third battery cells selectively connected to the first output terminal and the second output terminal, respectively;
a charging integrated circuit generating a charging current used for charging the first to third battery cells based on an external power source;
Cells for the first to third battery cells by connecting the first to third battery cells in series with each other according to the presence or absence of the charging current, and connecting at least one of the first to third battery cells to the first and second output terminals a switching circuit that performs a balancing operation; and
and a DC-DC converter connected to the first and second output terminals and including an input capacitor for providing a load current used as a power source of a load,
The charging integrated circuit comprises:
and generating the charging current having a magnitude determined based on the load current or a difference between the charging states of the first to third battery cells.
상기 충전 집적 회로는,
상기 부하 전류의 크기가 제1 임계 레벨보다 크고, 상기 제1 임계 레벨보다 큰 제2 임계 레벨과 같거나 작으면, 상기 부하 전류에 비례하는 크기를 갖는 상기 충전 전류를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.9. The method of claim 8,
The charging integrated circuit comprises:
When the magnitude of the load current is greater than a first threshold level and equal to or less than a second threshold level greater than the first threshold level, the charging current having a magnitude proportional to the load current is generated. system.
상기 충전 집적 회로는,
상기 부하 전류의 크기가 상기 제2 임계 레벨보다 크면 미리 결정된 최대 크기를 갖는 상기 충전 전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.10. The method of claim 9,
The charging integrated circuit comprises:
When the magnitude of the load current is greater than the second threshold level, the battery system according to claim 1 , wherein the charging current having a predetermined maximum magnitude is output.
상기 스위칭 회로는,
상기 부하 전류의 크기가 상기 제1 임계 레벨과 같거나 작으면, 스위칭 주기의 제1 구간 동안 상기 제1 내지 3 배터리 셀 중 상대적으로 높은 충전 상태를 갖는 제1 배터리 셀을 상기 입력 커패시터에 연결하고, 상기 스위칭 주기의 제2 구간 동안 상기 제1 내지 3 배터리 셀 중 상대적으로 낮은 충전 상태를 갖는 제2 배터리 셀을 상기 입력 커패시터에 연결함으로써 상기 셀 밸런싱 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.10. The method of claim 9,
The switching circuit is
When the magnitude of the load current is equal to or less than the first threshold level, a first battery cell having a relatively high state of charge among the first to third battery cells is connected to the input capacitor during a first period of a switching period, and , The cell balancing operation is performed by connecting a second battery cell having a relatively low state of charge among the first to third battery cells to the input capacitor during a second period of the switching period.
상기 스위칭 회로는,
상기 부하 전류의 크기가 상기 제1 임계 레벨보다 크면, 제1 배터리 셀의 충전 상태와 제2 배터리 셀의 충전 상태가 동일해질 때까지 상기 제1 배터리 셀을 상기 입력 커패시터에 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.12. The method of claim 11,
The switching circuit is
When the magnitude of the load current is greater than the first threshold level, the first battery cell is connected to the input capacitor until the state of charge of the first battery cell is equal to that of the second battery cell. battery system.
상기 제1 임계 레벨은,
상기 스위칭 주기 동안 상기 제1 배터리 셀에서 상기 제2 배터리 셀로 전달되는 밸런싱 전류를 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.12. The method of claim 11,
The first threshold level is,
The battery system, characterized in that determined based on the balancing current transferred from the first battery cell to the second battery cell during the switching period.
상기 제1 임계 레벨은,
상기 밸런싱 전류의 전류 레벨의 2배에 대응되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.14. The method of claim 13,
The first threshold level is
A battery system, characterized in that it corresponds to twice the current level of the balancing current.
상기 충전 집적 회로는,
상기 부하 전류의 크기가 상기 제1 임계 레벨과 같거나 작으면, 상기 밸런싱 전류에 비례하는 상기 충전 전류를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.14. The method of claim 13,
The charging integrated circuit comprises:
When the magnitude of the load current is less than or equal to the first threshold level, the battery system, characterized in that generating the charging current proportional to the balancing current.
상기 복수의 배터리 셀들로부터 시스템 부하로 전달되는 부하 전류의 크기를 기초로, 제1 셀 밸런싱 동작 또는 제2 셀 밸런싱 동작을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 제1 셀 밸런싱 동작 시, 상기 복수의 배터리 셀들 중 상대적으로 높은 충전 상태를 갖는 제1 배터리 셀의 전압을 상대적으로 낮은 충전 상태를 갖는 제2 배터리 셀로 전달함으로써 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀 간의 셀 밸런싱이 수행되고,
상기 제2 셀 밸런싱 동작 시, 상기 제1 배터리 셀을 사용하여 상기 시스템 부하에 전원을 제공함으로써 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀 간의 셀 밸런싱이 수행되는 것을 특징으로 하는 전자 장치의 동작 방법.simultaneously charging the plurality of battery cells by connecting the plurality of battery cells in series based on the presence or absence of a charging current provided to the plurality of battery cells; and
performing a first cell balancing operation or a second cell balancing operation based on the magnitude of a load current transferred from the plurality of battery cells to a system load,
During the first cell balancing operation, by transferring the voltage of a first battery cell having a relatively high state of charge among the plurality of battery cells to a second battery cell having a relatively low state of charge, the first battery cell and the second battery cell Cell balancing between battery cells is performed,
In the second cell balancing operation, by providing power to the system load using the first battery cell, cell balancing between the first battery cell and the second battery cell is performed. .
상기 제1 셀 밸런싱 동작 또는 상기 제2 셀 밸런싱 동작을 수행하는 단계는,
상기 부하 전류의 크기가 제1 임계 레벨과 같거나 작다는 것에 응답하여, 상기 제1 배터리 셀의 충전 상태와 상기 제2 배터리 셀의 충전 상태 간의 차이를 기초로 생성되는 밸런싱 전류에 비례하는 충전 전류를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치의 동작 방법.17. The method of claim 16,
The performing the first cell balancing operation or the second cell balancing operation comprises:
In response to the magnitude of the load current being less than or equal to a first threshold level, a charging current proportional to a balancing current generated based on a difference between a state of charge of the first battery cell and a state of charge of the second battery cell A method of operating an electronic device comprising the step of generating
상기 제1 임계 레벨은,
상기 밸런싱 전류의 크기의 2배인 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.18. The method of claim 17,
The first threshold level is,
Battery system, characterized in that twice the magnitude of the balancing current.
상기 제1 셀 밸런싱 동작 또는 상기 제2 셀 밸런싱 동작을 수행하는 단계는,
상기 부하 전류의 크기가 상기 제1 임계 레벨보다 크고, 제2 임계 레벨보다 작다는 것에 응답하여, 상기 부하 전류에 비례하는 충전 전류를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치의 동작 방법.18. The method of claim 17,
The performing the first cell balancing operation or the second cell balancing operation comprises:
and generating a charging current proportional to the load current in response to the magnitude of the load current being greater than the first threshold level and less than the second threshold level.
상기 제1 셀 밸런싱 동작 또는 상기 제2 셀 밸런싱 동작을 수행하는 단계는,
상기 부하 전류의 크기가 상기 제2 임계 레벨보다 크다는 것에 응답하여, 미리 결정된 최대 크기를 갖는 충전 전류를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치의 동작 방법.20. The method of claim 19,
The performing the first cell balancing operation or the second cell balancing operation comprises:
and generating a charging current having a predetermined maximum magnitude in response to the magnitude of the load current being greater than the second threshold level.
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