KR20220168908A - 전원 관리 장치 - Google Patents

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KR20220168908A
KR20220168908A KR1020210078980A KR20210078980A KR20220168908A KR 20220168908 A KR20220168908 A KR 20220168908A KR 1020210078980 A KR1020210078980 A KR 1020210078980A KR 20210078980 A KR20210078980 A KR 20210078980A KR 20220168908 A KR20220168908 A KR 20220168908A
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황진우
허진석
조성현
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 전원 관리 장치는, 배터리와 제1 노드에서 연결되고, 상기 배터리의 전압을 분배하여 분배 전압을 생성하는 전압 분배부, 상기 전압 분배부와 제2 노드에서 연결되는 제1 스위치, 상기 제1 스위치 및 상기 전압 분배부와 상기 제2 노드에서 연결되는 제2 스위치, 상기 전압 분배부와 상기 제1 노드에서 연결되고 상기 분배 전압에 기초하여 동작하는 제3 스위치, 상기 제1 스위치와 제3 노드에서 연결되고, 상기 제2 스위치의 동작을 제어하는 제어신호를 생성하는 스위칭 동작 감지부 및 상기 제3 스위치가 단락되는 경우 동작하는 전압 레귤레이터(Voltage Regulator)를 포함할 수 있다.

Description

전원 관리 장치{CONTROLLING APPARATUS FOR POWER SUPPLY}
본 문서에 개시된 실시예들은 전원 관리 장치에 관한 것이다.
최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 배터리, Ni/MH 배터리 등과 최근의 리튬 이온 배터리를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 배터리는 종래의 Ni/Cd 배터리, Ni/MH 배터리 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 배터리는 소형, 경량으로 제작할 수 있어 이동 기기의 전원으로 사용되며, 최근에는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.
독립형(Standalone) 배터리 팩은 내부 배터리 관리 장치에 보호기능을 가지고 있으며, 단독으로 운영이 가능한 배터리 팩을 의미한다. 따라서 독립형 배터리 팩은 외부의 신호가 없이도 내부 배터리 관리 장치를 켜고 끌 수 있는 기능을 포함하여야 한다.
본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은 외부의 웨이크 업 신호 없이도 배터리 팩 내부 배터리 관리 장치를 턴온 시키거나 턴오프 시킬 수 있는 스위치를 포함한 전원 관리 장치를 제공하는데 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 전원 관리 장치는, 배터리와 제1 노드에서 연결되고, 상기 배터리의 전압을 분배하여 분배 전압을 생성하는 전압 분배부, 상기 전압 분배부와 제2 노드에서 연결되는 제1 스위치, 상기 제1 스위치 및 상기 전압 분배부와 상기 제2 노드에서 연결되는 제2 스위치, 상기 전압 분배부와 상기 제1 노드에서 연결되고 상기 분배 전압에 기초하여 동작하는 제3 스위치, 상기 제1 스위치와 제3 노드에서 연결되고, 상기 제2 스위치의 동작을 제어하는 제어신호를 생성하는 스위칭 동작 감지부 및 상기 제3 스위치가 단락되는 경우 동작하는 전압 레귤레이터(Voltage Regulator)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 스위치는 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제3 스위치는, 상기 제1 스위치가 단락되거나 상기 제2 스위치가 단락되는 경우에 단락될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제3 스위치는 제1 스위치가 개방되고, 제2 스위치가 개방되는 경우에 개방될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스위칭 동작 감지부는, 상기 제1 스위치가 단락되는 경우, 상기 제2 스위치가 단락되도록 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스위칭 동작 감지부는, 상기 제2 스위치가 단락된 상태인 경우에, 상기 제1 스위치가 소정 시간만큼 단락된 후 개방되는 경우, 상기 제2 스위치가 개방되도록 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스위칭 동작 감지부는, 상기 제1 스위치와 상기 제3 노드에서 연결되는 제1 저항, 상기 제3 노드의 전압값에 기초하여 동작하는 제4 스위치, 상기 제4 스위치와 연결되는 제2 저항 및 상기 제4 스위치의 동작을 감지하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스위칭 동작 감지부는, 상기 컨트롤러에서 상기 제2 스위치의 동작을 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 전원 관리 장치는, 제5 스위치, 상기 제5 스위치와 제4 노드에서 연결되고, 상기 제5 스위치의 동작을 감지하는 스위칭 동작 감지부, 상기 제5 스위치와 제5 노드에서 연결되는 제6 스위치, 상기 제5 스위치 및 상기 제6 스위치와 상기 제5 노드에서 연결되는 제3 저항, 상기 제3 저항과 제6 노드에서 연결되는 제4 저항, 배터리 및 상기 제4 저항과 제7 노드에서 연결되는 제7 스위치 및 상기 제7 스위치와 제8 노드에서 연결되는 전압 레귤레이터(Voltage Regulator)를 포함하고, 상기 전압 레귤레이터는 상기 제6 스위치가 단락되는 경우 배터리 관리 장치에 전원을 공급하고, 상기 스위칭 동작 감지부는 상기 제6 스위치의 동작을 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제5 스위치는 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제7 스위치는, 상기 제5 스위치 또는 상기 제6 스위치가 단락되는 경우에 단락되고, 상기 제5 스위치 및 상기 제6 스위치가 개방되어 있는 경우에 개방될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스위칭 동작 감지부는, 상기 제5 스위치가 단락되는 경우, 상기 제6 스위치가 단락되도록 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스위칭 동작 감지부는, 상기 제6 스위치가 단락된 상태에서, 상기 제5 스위치가 소정 시간만큼 단락된 후 개방되는 경우, 상기 제6 스위치가 개방되도록 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 7 스위치는 BJT(Bipolar Junction Transistor) 또는 모스펫(MOSFET)을 포함하고, 상기 제6 노드의 전압이 인가될 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 전원 관리 장치는 외부 웨이크 업 신호 없이 스위치를 통해 배터리 팩 내부의 배터리 관리 장치에 전원을 공급하는 회로를 구동함으로서 배터리 관리 장치의 동작을 개시하거나 종료할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리, 전원 관리 장치 및 배터리 관리 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 전원 관리 장치를 보여주는 회로 도면이다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 전원 관리 장치의 스위칭 동작 감지부를 구체적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 전원 관리 장치를 보여주는 도면이다.
이하, 본 문서에 개시된 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 문서에 개시된 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 문서에 개시된 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 문서에 개시된 실시예의 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. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리, 전원 관리 장치 및 배터리 관리 장치를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리(10), 전원 관리 장치(100) 및 배터리 관리 장치(20)는 서로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 전원 관리 장치(100)는 배터리 관리 장치(20)에 포함될 수 있다.
배터리(10)의 전압은 전원 관리 장치(100)를 통해 배터리 관리 장치(20)로 인가될 수 있다. 예를 들어, 전원 관리 장치(100)는 배터리(10)의 전압을 배터리 관리 장치(20)로 공급할지 여부를 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 전원 관리 장치(100)는 스위치를 통해 배터리 관리 장치(20)에 배터리(10)의 전압을 공급할지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 전원 관리 장치(100)는 사용자가 스위치에 접촉하는(ex. 스위치를 누르는) 경우에 배터리(10)의 전압을 배터리 관리 장치(20)로 공급할 수 있다. 다른 예를 들어, 배터리(10)의 전압이 배터리 관리 장치(20)로 공급되는 상태에서, 사용자가 스위치에 소정 시간 동안 접촉하는(ex. 누르는) 경우에 전원 관리 장치(100)는 배터리(10)의 전압을 배터리 관리 장치(20)로 공급하는 것을 중단할 수 있다. 즉, 배터리 관리 장치(20)의 동작 여부는 전원 관리 장치(100)에서 제어할 수 있다.
도 2는 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 전원 관리 장치를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 전원 관리 장치(100)는, 전압 분배부(110), 스위칭 동작 감지부(120), 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2), 제3 스위치(S3) 및 전압 레귤레이터(130)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전원 관리 장치(100)는 도 1의 전원 관리 장치(100)와 실질적으로 동일할 수 있다.
전원 관리 장치(100)는 배터리(10)와 연결될 수 있다. 여기서, 배터리(10)는 배터리 관리 장치를 구동하기 위한 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(10)는 제3 스위치(S3)가 단락되는 경우에 전압 레귤레이터(130)에 전압을 공급할 수 있다. 다른 예를 들어, 배터리(10)는 배터리 팩에 포함될 수 있다. 배터리(10)는 전원 관리 장치(100) 외부에 존재할 수 있다. 일 실시예에서, 배터리(10)는 도 1의 배터리(10)와 실질적으로 동일할 수 있다.
전압 분배부(110)는 배터리(10)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 전압 분배부(110)는 배터리(10)와 제1 노드(N1)에서 연결될 수 있다.
전압 분배부(110)는 배터리(10)의 전압을 분배하여 분배 전압을 생성할 수 있다. 예를 들어, 전압 분배부(110)는 복수개의 저항을 포함할 수 있고, 배터리(10)의 전압을 복수개의 저항을 통해 분배하여 분배 전압을 생성할 수 있다. 전압 분배부(110)에서 생성된 분배 전압은 제3 스위치(S3)에 인가될 수 있다.
제1 스위치(S1)는 전압 분배부(110)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(S1)는 전압 분배부(110)와 제2 노드(N2)에서 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 스위치(S1)는 SPDT(single pole double throw) 스위치를 포함할 수 있다. 예를 들어 제1 스위치(S1)는 사용자가 물리적으로 접촉할 수 있는 공간에 설치될 수 있다.
스위칭 동작 감지부(120)는 제1 스위치(S1)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 스위칭 동작 감지부(120)는 제1 스위치(S1)와 제3 노드(N3)에서 연결될 수 있다.
스위칭 동작 감지부(120)는 제1 스위치(S1)의 동작을 감지할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 동작 감지부(120)는 제1 스위치(S1)의 단락 및 개방을 감지할 수 있고, 제1 스위치(S1)가 단락된 상태로 유지되는 시간을 감지할 수 있다. 일 실시예에서, 스위칭 동작 감지부(120)는 후술하는 도 2에 도시된 구성들을 포함할 수 있다.
스위칭 동작 감지부(120)는 제1 스위치(S1)의 동작을 기초로, 제2 스위치(S2)의 동작을 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 동작 감지부(120)는 제1 스위치(S1)가 단락되는 경우, 제2 스위치(S2)가 단락되도록 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다. 다른 예를 들어, 제2 스위치(S2)가 단락되어 있는 상태에서 제1 스위치(S1)가 소정 시간만큼 단락된 후 개방되는 것이 감지되는 경우, 스위칭 동작 감지부(120)는 제2 스위치(S2)가 개방되도록 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 스위칭 동작 감지부(120)는 마이크로 컨트롤러 유닛(micro controller unit, MCU)을 포함할 수 있다.
제2 스위치(S2)는 제1 스위치(S1) 및 전압 분배부(110)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 스위치(S2)는 제1 스위치(S1) 및 전압 분배부(110)와 제2 노드(N2)에서 연결될 수 있다.
제2 스위치(S2)는 스위칭 동작 감지부(120)에서 전달되는 제어신호(Scmd1)를 기초로 제어될 수 있다. 예를 들어, 제2 스위치(S2)는 스위칭 동작 감지부(120)로부터 제2 스위치(S2)를 단락하도록 제어하는 제어신호(Scmd1)가 전달되는 경우 단락될 수 있다. 다른 예를 들어, 제2 스위치(S2)는 스위칭 동작 감지부(120)로부터 제2 스위치(S2)를 개방하도록 제어하는 제어신호(Scmd1)가 전달되는 경우 개방될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 스위치(S2)가 단락되는 경우, 배터리(10)의 전압으로 인해 생성되는 전류가 전압 분배부(110) 및 제2 스위치(S2)를 통해 흐를 수 있고, 따라서 배터리(10) 전압이 전압 분배부(110)에서 분배되어 분배 전압이 생성될 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 스위치(S2)가 개방되는 경우, 전류가 흐를 수 없게 되어 전압 분배부(110)에서 배터리(10)의 전압에 대한 분배 전압이 생성되지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 제2 스위치(S2)는 BJT(Bipolar Junction Transistor) 또는 모스펫(MOSFET)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 스위치(S2)는 모스펫일 수 있고, 제2 스위치(S2)의 게이트로 스위칭 동작 감지부(120)로부터 전달되는 제어신호(Scmd1)가 인가될 수 있다. 즉, 제2 스위치(S2)는 스위칭 동작 감지부(120)에서 제어신호(Scmd1)가 인가되는 경우에 단락될 수 있고, 입력 전압이 인가되지 않는 경우에 개방될 수 있다.
제3 스위치(S3)는 배터리(10) 및 전압 분배부(110)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제3 스위치(S3)는 배터리(10) 및 전압 분배부(110)와 제1 노드(N1)에서 연결될 수 있다.
제3 스위치(S3)는 전압 분배부(110)에서 생성된 분배 전압에 기초하여 동작할 수 있다.
제3 스위치(S3)는 제1 스위치(S1)가 단락되거나 제2 스위치(S2)가 단락되는 경우에 단락될 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(S1)가 단락되는 경우에 전압 분배부(110)에서 분배 전압을 생성할 수 있고, 제3 스위치(S3)는 단락될 수 있다. 또한, 제1 스위치(S1)가 단락되면 스위칭 동작 감지부(120)에서 제2 스위치(S2)가 단락되도록 제어하는 제어신호(Scmd1)를 생성하기 때문에, 제2 스위치(S2)가 단락되어 전압 분배부(110)에서 분배 전압을 생성할 수 있고 제3 스위치(S3)는 단락된 상태를 유지할 수 있다. 즉, 제1 스위치(S1)가 단락되었다가 다시 개방되어도 제2 스위치(S2)가 단락되기 때문에 제3 스위치(S3)는 단락된 상태를 유지할 수 있다.
제3 스위치(S3)는 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)가 개방되는 경우에 개방될 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)가 개방되면 전압 분배부(110)에서 분배 전압을 생성하지 못하기 때문에 제3 스위치(S3)는 개방될 수 있다.
일 실시예에서, 제3 스위치(S3)는 BJT 또는 모스펫을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 스위치(S3)는 모스펫일 수 있고, 제3 스위치(S3)의 게이트로 전압 분배부(110)에서 생성된 분배 전압을 인가받을 수 있다. 다른 예를 들어, 전압 분배부(110)는 2개의 저항을 포함할 수 있고, 2개의 저항으로 인하여 분배되어 생성된 배터리(10)의 전압을 제3 스위치(S3)는 인가받을 수 있다. 이때, 배터리(10)의 전압이 전압 분배부(110)에서 분배되어 분배 전압이 생성되는 경우는, 제1 스위치(S1)가 단락된 경우이거나, 제2 스위치(S2)가 단락된 경우일 수 있다. 즉, 제1 스위치(S1)가 단락되거나 제2 스위치(S2)가 단락된 경우에, 배터리(10)의 전압이 전압 분배부(110)를 통해 분배되어 분배 전압이 생성될 수 있고, 생성된 분배 전압이 제3 스위치(S3)로 인가되어 제3 스위치(S3)는 단락될 수 있다.
전압 레귤레이터(130)는 제3 스위치(S3)에 연결될 수 있다. 전압 레귤레이터(130)는 제3 스위치(S3)가 단락되는 경우에, 배터리(10)의 전압을 입력받을 수 있다. 예를 들어, 전압 레귤레이터(130)는 제3 스위치(S3)가 단락되는 경우에 배터리(10)의 전압을 입력받아 동작할 수 있고, 출력 전압(Vr1)을 생성할 수 있고, 출력 전압(Vr1)을 기초로 배터리 관리 장치(Battery Management System, BMS)를 턴온시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 전압 레귤레이터(130)는 제3 스위치(S3)가 개방되는 경우에 배터리(10)의 전압을 인가받지 못할 수 있고, 출력 전압(Vr1)을 생성할 수 없고, 배터리 관리 장치를 턴오프 시킬 수 있다. 즉, 제3 스위치(S3)가 단락되는 경우에 배터리 관리 장치는 턴온되고, 제3 스위치(S3)가 개방되는 경우에 배터리 관리 장치는 턴오프될 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 전원 관리 장치(100)는 제1 스위치(S1)가 단락되는 경우에 스위칭 동작 감지부(120)에서 제2 스위치(S2)가 단락되도록 제어하는 제어신호(Scmd1)를 생성하고, 제2 스위치(S2)가 단락됨으로서 배터리(10)의 전압이 전압 분배부(110)를 통하여 분배되어 분배 전압을 생성하고, 생성된 분배 전압을 입력받아 제3 스위치(S3)가 단락되고, 배터리(10)의 전압이 인가된 전압 레귤레이터(130)에서 출력 전압(Vr1)을 생성하여 배터리 관리 장치에 전원을 공급할 수 있다. 즉, 제1 스위치(S1)가 단락되었다가 개방되어도 제2 스위치(S2)가 단락되어 전압 분배부(110)에서 생성되는 분배 전압이 유지되기 때문에 배터리 관리 장치는 전원을 지속적으로 공급받을 수 있다.
일 실시예에서, 제2 스위치(S2)가 단락된 상태에서 제1 스위치(S1)가 소정 시간 동안 단락되었다가 개방되는 것이 감지된 경우 스위칭 동작 감지부(120)에서 제2 스위치(S2)를 개방하도록 제어하는 제어신호(Scmd1)를 생성할 수 있고, 제3 스위치(S3)는 개방될 수 있고, 따라서 전압 레귤레이터(130)의 동작이 정지되어 출력 전압(Vr1)이 생성되지 않음으로서 배터리 관리 장치는 턴오프될 수 있다. 즉, 사용자는 제1 스위치(S1)를 조작함으로서 배터리 팩 내부 배터리 관리 장치를 턴온 또는 턴오프 시킬 수 있다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 전원 관리 장치의 스위칭 동작 감지부를 구체적으로 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 스위칭 동작 감지부(120)는 제1 저항(R1), 제2 저항(R2), 제4 스위치(S4), 및 컨트롤러(121)를 포함할 수 있다.
제1 저항(R1)은 도 2의 제3 노드(N3)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 저항(R1)은 도 2의 제1 스위치(S1)와 제3 노드(N3)에서 연결될 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 스위치(S1)가 단락되는 경우, 배터리(10)의 전압에 의해 생성되는 전류는 제1 저항(R1)을 통해 흐를 수 있다.
제4 스위치(S4)는 제3 노드(N3)의 전압을 인가받을 수 있다. 예를 들어, 제4 스위치(S4)는 제3 노드(N3)에 전압이 인가되는 경우에 단락될 수 있고, 제3 노드(N3)에 전압이 인가되지 않는 경우에는 개방될 수 있다. 다른 예를 들어, 도 2의 제1 스위치(S1)가 단락되는 경우에 제3 노드(N3)에 전압이 걸리기 때문에 제4 스위치(S4)는 단락될 수 있고, 제1 스위치(S1)가 개방되는 경우에 제3 노드(N3)에 전압이 걸리지 않기 때문에 제4 스위치(S4)는 개방될 수 있다.
일 실시예에서, 제4 스위치(S4)는 BJT 또는 모스펫을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제4 스위치(S4)는 모스펫일 수 있고, 제4 스위치(S4)의 게이트로 제3 노드(N3)의 전압을 인가받을 수 있다. 다른 예를 들어, 제4 스위치(S4)는 저항(미도시)을 통하여 제3 노드(N3)로 전압을 인가받을 수 있고, 교류 성분을 없애기 위하여 캐패시터(미도시)가 제4 스위치(S4)와 제3 노드(N3) 사이에 존재할 수 있다. 즉, 제4 스위치(S4)와 제3 노드(N3) 사이에는 저항 및 캐패시터가 존재할 수 있다.
컨트롤러(121)는 제4 스위치(S4)의 동작을 감지함으로서 도 2의 제1 스위치(S1)의 동작을 감지할 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(S1)가 단락되는 경우에, 제3 노드(N3)에 전압이 인가되기 때문에 제4 스위치(S4)가 단락될 수 있고, 제2 저항(R2)에 의하여 전압 강하가 발생하기 때문에, 컨트롤러(121)는 제2 저항(R2)에 의하여 전압 강하가 발생한 전압값(Vc)를 입력받아 제4 스위치(S4)가 단락된 것으로 감지할 수 있다. 즉, 컨트롤러(121)는 제1 스위치(S1)가 단락된 것을 제4 스위치(S4)가 단락된 것을 통해 감지할 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 스위치(S1)가 개방되는 경우에, 제3 노드(N3)에 전압이 인가되지 않기 때문에, 제4 스위치(S4)가 개방될 수 있고, 제2 저항(R2)에 의하여 전압 강하가 발생하지 않기 때문에, 컨트롤러(121)는 제2 저항(R2)에 의하여 전압 강하가 발생하지 않은 전압값(Vc)을 입력받아 제4 스위치(S4)가 개방된 것으로 감지할 수 있다.
컨트롤러(121)는 제1 스위치(S1)의 동작을 제4 스위치(S4)의 동작을 감지함으로서 감지할 수 있고, 감지된 제1 스위치(S1)의 동작에 기초하여 제2 위치(S2)의 동작을 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(121)는 제1 스위치(S1)가 단락되는 것을 감지한 경우에, 제2 스위치(S2)가 단락되도록 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다. 다른 예를 들어, 제2 스위치(S2)가 단락되어 있는 상태에서, 제1 스위치(S1)가 소정 시간동안 단락되었다가 개방되는 것을 감지한 경우에, 컨트롤러(121)는 제2 스위치(S2)가 개방되도록 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러(121)는 마이크로 컨트롤러 유닛(micro controller unit, MCU)을 포함할 수 있다.
도 4는 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 전원 관리 장치를 보여주는 회로 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 전원 관리 장치(200)는 복수의 스위치(S5, S6, S7), 복수의 저항(R3, R4), 스위칭 동작 감지부(220) 및 전압 레귤레이터(230)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전원 관리 장치(200)는 도 1의 전원 관리 장치(100)와 실질적으로 동일할 수 있다.
제5 스위치(S5)는 물리적인 스위치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제5 스위치(S5)는 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치를 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 제5 스위치(S5)는 전원 관리 장치(200)의 외부에 존재할 수 있고, 사용자는 제5 스위치(S5)와 물리적으로 접촉할 수 있다.
스위칭 동작 감지부(220)는 제5 스위치(S5)와 제4 노드(N4)에서 연결될 수 있다. 예를 들어, 스위칭 동작 감지부(220)는 제5 스위치(S5)의 동작을 감지할 수 있다. 다른 예를 들어, 스위칭 동작 감지부(220)는 제5 스위치(S5)가 단락된 상태인지 또는 개방된 상태인지 여부를 감지할 수 있다. 일 실시예에서, 스위칭 동작 감지부(220)는 제5 스위치(S5)가 단락된 시간을 측정할 수 있다. 일 실시예에서, 스위칭 동작 감지부(220)는 마이크로 컨트롤러 유닛(micro controller unit, MCU)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 스위칭 동작 감지부(220)는 도 2의 스위칭 동작 감지부(120)와 실질적으로 동일할 수 있다.
제6 스위치(S6)는 제5 스위치(S5)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제6 스위치(S6)는 제5 스위치(S5)와 스위칭 동작 감지부(220)가 연결된 제4 노드(N4)가 아닌 제5 스위치(S5)의 타단인 제5 노드(N5)에서 제5 스위치(S5)와 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 제6 스위치(S6)는 스위칭 동작 감지부(220)로부터 제어신호(Scmd2)를 전달받을 수 있다. 즉, 스위칭 동작 감지부(220)는 제6 스위치(S6)를 제어하는 제어신호(Scmd2)를 생성할 수 있고, 생성된 제어신호(Scmd2)에 의하여 제6 스위치(S6)는 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 제6 스위치(S6)와 제5 노드(N5) 사이에는 저항(미도시)이 더 존재할 수 있다.
일 실시예에서, 제6 스위치(S6)는 모스펫(MOSFET) 또는 BJT(Bipolar Junction Transistor) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제6 스위치(S6)는 모스펫을 사용하여 구현될 수 있고, 스위칭 동작 감지부(220)는 제6 스위치(S6)의 게이트에 제어신호(Scmd2)를 입력함으로서 제6 스위치(S6)를 단락시킬 수 있고, 제어신호(Scmd2)를 입력하지 않음으로서 제6 스위치(S6)를 개방시킬 수 있다.
제3 저항(R3)은 제5 스위치(S5)와 제5 노드(N5)에서 연결될 수 있다. 예를 들어, 제3 저항(R3)은 제5 스위치(S5) 및 제6 스위치(S6)와 제5 노드(N5)에서 연결될 수 있다. 다른 예를 들어, 제3 저항(R3)은 제5 노드(N5)에서 제5 스위치(S5) 또는 제6 스위치(S6)에 연결된 다른 저항(미도시)을 통해 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 제3 저항(R3)은 복수개의 저항을 포함할 수 있다.
제4 저항(R4)은 제3 저항(R3)과 제6 노드(N6)에서 연결될 수 있다. 예를 들어, 제4 저항(R4)은 복수개의 저항을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제3 저항(R3) 및 제4 저항(R4)을 포함하는 단위(210)는 도 2의 전압 분배부(110)에 포함될 수 있다.
일 실시예에서, 전원 관리 장치(200)는 배터리(30)와 연결될 수 있다. 배터리(30)는 배터리 관리 장치를 구동하기 위한 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(30)는 배터리 팩에 포함될 수 있다. 배터리(30)는 제4 저항(R4)과 제7 노드(N7)에서 연결될 수 있다. 배터리(30)는 전원 관리 장치(200)의 구성요소가 아닐 수 있다. 일 실시예에서, 배터리(30)는 도 1 및 도 2의 배터리(10)와 실질적으로 동일할 수 있다.
제7 스위치(S7)는 제4 저항(R4)과 제7 노드(N7)에서 연결될 수 있다. 예를 들어, 제7 스위치(S7)가 단락되는 경우에 전압 레귤레이터(Voltage Regulator, 230)는 배터리(30)로부터 전압을 공급받아 동작할 수 있고, 제7 스위치(S7)가 개방되는 경우에 전압 레귤레이터(230)는 배터리(30)로부터 전압을 공급받지 못해 동작하지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 제7 스위치(S7)는 모스펫 또는 BJT 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제7 스위치(S7)는 모스펫일 수 있고, 제6 노드(N6)의 전압이 제7 스위치(S7)의 게이트로 인가되어 제7 스위치(S7)의 동작을 제어할 수 있다.
전압 레귤레이터(230)는 제7 스위치(S7)와 제8 노드(N8)에서 연결될 수 있다. 전압 레귤레이터(230)는 제7 스위치(S7)가 단락되는 경우에 출력 전압(Vr2)를 생성하여 배터리 관리 장치에 전원을 공급할 수 있고, 제7 스위치(S7)가 개방되는 경우에 출력 전압(Vr2)를 생성하지 않아 배터리 관리 장치에 전원을 공급하지 않을 수 있다. 예를 들어, 배터리(30)의 전압이 공급되어 전압 레귤레이터(230)가 동작함으로서 배터리 관리 장치는 턴온(turn on)될 수 있고, 배터리(30)의 전압이 공급되지 않아 전압 레귤레이터(230)가 동작하지 않음으로서 배터리 관리 장치는 턴오프(turn off)될 수 있다. 일 실시예에서, 전압 레귤레이터(230)는 도 2의 전압 레귤레이터(130)와 실질적으로 동일할 수 있다.
일 실시예에서, 스위칭 동작 감지부(220)는 제5 스위치(S5)가 단락되는 경우, 제6 스위치(S6)를 단락시키는 제어신호(Scmd2)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 동작 감지부(220)는 제5 스위치(S5)이 단락되는 동작을 감지할 수 있고, 제6 스위치(S6)가 단락되도록 제어하는 제어신호(Scmd2)를 생성할 수 있다. 실시예에 따라서, 스위칭 동작 감지부(220)는 입력 전압을 생성하여 제6 스위치(S6)에 인가함으로서 제6 스위치(S6)가 단락되도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 스위칭 동작 감지부(220)는 제6 스위치(S6)가 단락되어있는 상태에서, 제5 스위치(S5)가 소정 시간만큼 단락된 후 개방되는 경우, 제6 스위치(S6)를 개방시키는 제어신호(Scmd2)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 동작 감지부(220)는 제6 스위치(S6)가 단락되어있는 상태에서, 제5 스위치(S5)가 단락되는 동작을 감지할 수 있고, 제5 스위치(S5)가 단락되었다가 개방되기까지의 시간을 산출할 수 있고, 산출된 시간이 소정 시간 이상인 경우에는 제6 스위치(S6)를 개방시키는 제어신호(Scmd2)를 생성할 수 있다. 실시예에 따라서, 스위칭 동작 감지부(220)는 제6 스위치(S6)에 인가되는 제어신호(Scmd2)를 생성하지 않음으로서 단락되어 있던 제6 스위치(S6)가 개방되도록 할 수 있다.
일 실시예에서, 제7 스위치(S7)는 제5 스위치(S5) 또는 제6 스위치(S6)가 단락되는 경우에 단락될 수 있다. 예를 들어, 제7 스위치(S7)는 제5 스위치(S5)가 단락되거나, 제6 스위치(S6)가 단락되거나, 또는 제5 스위치(S5) 및 제6 스위치(S6)가 모두 단락되는 경우에 단락될 수 있다. 또한, 제7 스위치(S7)는 제5 스위치(S5) 및 제6 스위치(S6)가 모두 개방되는 경우에 개방될 수 있다.
일 실시예에서, 제7 스위치(S7)는 제6 노드(N6)의 전압을 기초로 동작될 수 있다. 예를 들어, 제5 스위치(S5)가 단락된 경우에, 배터리(30)의 전압은 제3 저항(R3) 및 제4 저항(R4)에 의하여 분배될 수 있고, 분배된 전압에 대응되는 제6 노드(N6)의 전압을 제7 스위치(S7)가 인가받을 수 있고, 따라서 제7 스위치(S7)는 단락될 수 있다. 다른 예를 들어, 제6 스위치(S6)가 단락된 경우에, 배터리(30)의 전압은 제3 저항(R3) 및 제4 저항(R4)에 의하여 분배될 수 있고, 분배된 전압에 대응되는 제6 노드(N6)의 전압을 제7 스위치(S7)가 인가받을 수 있고, 따라서 제7 스위치(S7)는 단락될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 제5 스위치(S5) 및 제6 스위치(S6)가 모두 개방된 경우에는, 제3 저항(R3) 및 제4 저항(R4)에 전류가 흐르지 않기 때문에, 배터리(30)의 전압에 대한 분배가 이루어지지 않고, 제6 노드(N6)에 배터리(30)의 전압이 인가되기 때문에 제7 스위치(S7)는 개방될 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 전원 관리 장치(200)는 제5 스위치(S5)가 단락되는 것을 스위칭 동작 감지부(220)에서 감지한 경우에, 제6 스위치(S6)가 단락되도록 스위칭 동작 감지부(220)에서 제어신호를 생성할 수 있다. 이때, 제7 스위치(S7)는 단락되게 되고 전압 레귤레이터(230)를 통하여 배터리 관리 장치에 전원을 공급할 수 있다. 이 경우, 제5 스위치(S5)가 다시 개방되어도 제6 스위치(S6)가 단락되어있기 때문에 제3 저항(R3) 및 제4 저항(R4)에 배터리(30)의 전압이 분배될 수 있고, 제7 스위치(S7)는 단락된 상태를 유지할 수 있고, 따라서 배터리 관리 장치는 지속적으로 전원을 공급받을 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 전원 관리 장치(200)는 제6 스위치(S6)가 단락되어있는 상태에서, 제5 스위치(S5)가 소정 시간만큼 단락되었다가 개방되는 것을 스위칭 동작 감지부(220)에서 감지할 수 있고, 제6 스위치(S6)가 개방되도록 스위칭 동작 감지부(220)에서 제어신호를 생성할 수 있다. 이때, 제7 스위치(S7)는 제5 스위치(S5) 및 제6 스위치(S6)가 모두 개방되기 때문에 개방될 수 있다. 따라서, 배터리 관리 장치는 전원을 공급받지 못하는 상태가 될 수 있다. 즉, 제5 스위치(S5)의 동작을 감지하여 전원 관리 장치(200)는 배터리 관리 장치를 턴온시키거나 턴오프 시킬 수 있다.
또한, 상술한 도 2 및 도 4의 전원 관리 장치(100, 200)는 스위치만으로 내부 배터리 관리 장치의 동작을 제어할 수 있는 독립형(standalone) 배터리 팩을 사용자에게 제공할 수 있다.
이상의 설명은 본 문서에 개시된 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 문서에 개시된 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 문서에 개시된 실시예들은 본 문서에 개시된 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 문서에 개시된 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 문서에 개시된 기술 사상의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 문서의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10, 30: 배터리
20: 배터리 관리 장치
100, 200: 전원 관리 장치
110, 210: 전압 분배부
120, 220: 스위칭 동작 감지부
121: 컨트롤러
130, 230: 전압 레귤레이터

Claims (14)

  1. 배터리와 제1 노드에서 연결되고, 상기 배터리의 전압을 분배하여 분배 전압을 생성하는 전압 분배부;
    상기 전압 분배부와 제2 노드에서 연결되는 제1 스위치;
    상기 제1 스위치 및 상기 전압 분배부와 상기 제2 노드에서 연결되는 제2 스위치;
    상기 전압 분배부와 상기 제1 노드에서 연결되고 상기 분배 전압에 기초하여 동작하는 제3 스위치;
    상기 제1 스위치와 제3 노드에서 연결되고, 상기 제2 스위치의 동작을 제어하는 제어신호를 생성하는 스위칭 동작 감지부; 및
    상기 제3 스위치가 단락되는 경우 동작하는 전압 레귤레이터(Voltage Regulator)를 포함하는 전원 관리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 스위치는 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 관리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 스위치는,
    상기 제1 스위치가 단락되거나 상기 제2 스위치가 단락되는 경우에 단락되는 것을 특징으로 하는 전원 관리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 스위치는 제1 스위치가 개방되고, 제2 스위치가 개방되는 경우에 개방되는 것을 특징으로 하는 전원 관리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 동작 감지부는,
    상기 제1 스위치가 단락되는 경우, 상기 제2 스위치가 단락되도록 제어하는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전원 관리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스위칭 동작 감지부는,
    상기 제2 스위치가 단락된 상태인 경우에, 상기 제1 스위치가 소정 시간만큼 단락된 후 개방되는 경우, 상기 제2 스위치가 개방되도록 제어하는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전원 관리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 동작 감지부는,
    상기 제1 스위치와 상기 제3 노드에서 연결되는 제1 저항;
    상기 제3 노드의 전압값에 기초하여 동작하는 제4 스위치;
    상기 제4 스위치와 연결되는 제2 저항; 및
    상기 제4 스위치의 동작을 감지하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 관리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스위칭 동작 감지부는,
    상기 컨트롤러에서 상기 제2 스위치의 동작을 제어하는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전원 관리 장치.
  9. 제5 스위치;
    상기 제5 스위치와 제4 노드에서 연결되고, 상기 제5 스위치의 동작을 감지하는 스위칭 동작 감지부;
    상기 제5 스위치와 제5 노드에서 연결되는 제6 스위치;
    상기 제5 스위치 및 상기 제6 스위치와 상기 제5 노드에서 연결되는 제3 저항;
    상기 제3 저항과 제6 노드에서 연결되는 제4 저항;
    배터리 및 상기 제4 저항과 제7 노드에서 연결되는 제7 스위치; 및
    상기 제7 스위치와 제8 노드에서 연결되는 전압 레귤레이터(Voltage Regulator)를 포함하고,
    상기 전압 레귤레이터는 상기 제6 스위치가 단락되는 경우 배터리 관리 장치에 전원을 공급하고,
    상기 스위칭 동작 감지부는 상기 제6 스위치의 동작을 제어하는 제어신호를 생성하는 전원 관리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제5 스위치는 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 관리 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제7 스위치는,
    상기 제5 스위치 또는 상기 제6 스위치가 단락되는 경우에 단락되고,
    상기 제5 스위치 및 상기 제6 스위치가 개방되어 있는 경우에 개방되는 것을 특징으로 하는 전원 관리 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 스위칭 동작 감지부는,
    상기 제5 스위치가 단락되는 경우, 상기 제6 스위치가 단락되도록 제어하는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전원 관리 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 스위칭 동작 감지부는,
    상기 제6 스위치가 단락된 상태에서, 상기 제5 스위치가 소정 시간만큼 단락된 후 개방되는 경우, 상기 제6 스위치가 개방되도록 제어하는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전원 관리 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 7 스위치는 BJT(Bipolar Junction Transistor) 또는 모스펫(MOSFET)을 포함하고, 상기 제6 노드의 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 전원 관리 장치.
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