KR20230037871A

KR20230037871A - 전력 제어 장치 및 이를 포함하는 배터리 시스템

Info

Publication number: KR20230037871A
Application number: KR1020210120957A
Authority: KR
Inventors: 최호빈; 김영민
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2021-09-10
Filing date: 2021-09-10
Publication date: 2023-03-17
Also published as: WO2023038317A1; JP2024502969A; EP4270722A1; CN116848749A

Abstract

발명의 한 특징에 따른 배터리 시스템은, 직렬 연결된 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 측정하고 상기 배터리 팩의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 관리 시스템, 상기 배터리 팩의 양극 단자 전압을 이용하여 직류 전압을 생성하는 전력 변환부, 상기 양극 단자 전압을 이용하여 전원 전압을 생성하는 전원부, 상기 직류 전압을 이용하여 상기 배터리 관리 시스템에 구동 전압을 공급하는 레귤레이터, 및 상기 전력 변환부의 저전압 잠금 상태에서, 상기 전원부와 연결되면 상기 전원 전압을 이용하여 상기 전력 변환부를 인에이블 시키는 전력 제어 장치를 포함할 수 있다.

Description

전력 제어 장치 및 이를 포함하는 배터리 시스템{POWER CONTROL DEVICE AND BATTERY SYSTEM INCLUDING THE SAME}

본 개시는 전력 제어 장치 및 이를 포함하는 배터리 시스템에 관한 것이다.

배터리 시스템으로부터 전력을 공급받는 동력 장치 시스템에서 배터리 시스템을 웨이크업(wakeup) 상태로 유지하기 위한 12V 전원을 제공하지 않는 경우, 배터리 시스템은 100V 이하의 배터리를 이용하여 내부적으로 12V 전력을 생성한다. 또한, 이렇게 생성된 12V 전력은 동력 장치 시스템 외의 외부 시스템으로 제공될 수 있다.

12V 전력은 배터리 시스템을 웨이크업 상태로 유지하기 위해 지속적으로 공급되어야 하고, 이로 인한 누설 전류(leakage current)가 발생한다. 이는 배터리 방전이 원인이 되며, 이를 막기위해 12V 전력을 공급하는 컨버터(converter)는 배터리로부터 공급되는 전압이 소정의 임계 전압 이하일 때, 저전압 잠금(Under voltage lock)을 활성화하여 소비 전류를 막을 수 있다.

저전압 잠금이 활성화된 후, 배터리를 충전하기 위하여 충전기를 배터리에 연결한다. 그러나, 12V 전력이 배터리 관리 시스템에 공급되지 않으므로, 배터리 관리 시스템은 웨이크업할 수 없다. 그러면, 충전기와 배터리를 연결하기 위한 릴레이가 닫히지 않아, 배터리 충전은 불가능하게 된다. 이를 방지하기 위해서, 저전압 잠금 조건에서, 12V 전압을 배터리 관리 시스템에 공급하기 위해 별도의 웨이크업 회로가 필요하다.

또한 배터리 시스템에 따라 충전기 신호가 지속적으로 들어오지 않고 짧은 시간(예를 들어, 100ms) 동안만 들어오는 경우도 있다. 이런 경우, 짧은 시간 동안의 충전기 신호만으로 배터리 관리 시스템을 웨이크업 시킬 수 있어야 한다.

배터리가 완전 방전되어 직류 전원을 제공할 수 없을 때, 배터리를 충전하기 위한 충전기와 배터리를 연결하기 위한 릴레이를 닫을 수 있는 전력 제어 장치 및 이를 포함하는 배터리 시스템을 제공하고자 한다.

상기 배터리 시스템은, 상기 전원부와 상기 전력 제어 장치 사이에 위치하여, 상기 배터리 시스템에 충전기가 연결될 때 턴 온 되는 스위치를 더 포함할 수 있다.

상기 전력 제어 장치는, 상기 전원 전압에 의해 생성되는 제어 전압에 동기되어 상기 전원 전압을 출력하는 제1 래치를 포함하고, 상기 제1 래치의 출력은 상기 전력 변환부에 공급되고, 상기 전력 변환부는 상기 전원 전압에 의해 상기 저전압 잠금 상태에서 인에이블될 수 있다.

상기 배터리 관리 시스템은, 상기 배터리 팩이 충전에 의해 상기 양극 단자 전압이 소정의 기준 전압 이상이 되면 상기 제1 래치를 리셋시키고, 상기 리셋된 제1 래치는 상기 전원 전압을 출력하지 않을 수 있다.

상기 전력 제어 장치는, 상기 제어 전압과 소정의 제1 기준 전압을 비교하는 비교기 및 상기 비교기의 출력에 따라 상기 전력 변환부의 직류 전압을 이용하여 상기 레귤레이터를 동작시키는 제어 신호를 공급하는 제2 래치를 포함할 수 있다.

상기 전력 변환부는, 상기 배터리 팩의 양극 단자에 연결된 제1 접점의 전압이 소정의 임계 전압 이하일 때 저전압 잠금되고, 상기 저전압 잠금 상태에서 상기 전력 제어 장치로부터 공급되는 상기 전원 전압에 의해 인에이블 될 수 있다.

상기 전력 제어 장치는, 상기 전원 전압에 의해 생성되는 제어 전압에 동기되어 상기 전원 전압을 상기 제1 접점에 출력하는 제1 래치를 포함할 수 있다.

상기 전력 제어 장치는, 상기 전원부와 연결되어 있는 일단을 포함하는 제1 저항, 상기 제1 저항의 타단과 그라운드 사이에 연결되어 있는 제2 저항, 상기 제1 저항의 타단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제3 저항, 및 상기 제3 저항의 타단과 상기 그라운드 사이에 연결되어 있는 커패시터를 더 포함할 수 있다. 상기 제3 저항의 타단과 상기 커패시터가 연결된 제2 접점의 전압이 상기 제어 전압일 수 있다.

상기 전력 제어 장치는, 상기 제어 전압과 소정의 제1 기준 전압을 비교하는 비교기 및 상기 비교기의 출력에 따라 상기 전력 변환부의 직류 전압을 이용하여 상기 레귤레이터를 동작시키는 제어 신호를 공급하는 제2 래치를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따른 저전압 잠금 상태의 전력 변환부를 인에이블 시키는 전력 제어 장치는, 전원 전압에 의해 생성되는 제어 전압에 동기되어 상기 전원 전압을 출력하는 제1 래치, 상기 제어 전압과 소정의 제1 기준 전압을 비교하는 비교기, 및 상기 비교기의 출력에 따라 상기 전력 변환부의 직류 전압을 출력하는 제2 래치를 포함하고, 상기 전원 전압은, 상기 전력 변환부의 입력단이 연결된 배터리 팩의 양극 단자의 전압에 의해 생성되고, 상기 제1 래치의 출력에 상기 전력 변환부가 인에이블 될 수 있다.

상기 전력 제어 장치는, 상기 전원 전압이 공급되는 일단을 포함하는 제1 저항, 상기 제1 저항의 타단과 그라운드 사이에 연결되어 있는 제2 저항, 상기 제1 저항의 타단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제3 저항, 및 상기 제3 저항의 타단과 상기 그라운드 사이에 연결되어 있는 커패시터를 더 포함할 수 있다. 상기 제3 저항의 타단과 상기 커패시터가 연결된 접점의 전압이 상기 제어 전압일 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 배터리 방전으로 인한 저전압 잠금(Under Voltage Lock) 조건에서도 외부의 물리적 스위치를 이용하지 않고, 충전 신호에 의해 배터리가 직류 전원을 제공할 수 있도록 배터리 관리 시스템을 활성화시킬 수 있는 전력 제어 장치 및 이를 포함하는 배터리 시스템을 제공할 수 있다.

충전 신호가 짧은 시간 동안 공급되더라도, 본 발명에 따라 배터리 시스템은 직류 전원을 제공할 수 있도록 배터리 관리 시스템을 활성화시킬 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 전력 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및/또는 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 도식적으로 나타낸 도면이다.

도 1에서, 배터리 시스템(1)의 양 출력단(P+, P-) 사이에는 외부 장치(2)가 연결되어 있고, 릴레이(21, 22)가 닫힐 경우 배터리 팩(10)과 외부 장치(2)가 전기적으로 연결될 수 있다.

외부 장치(2)가 전장 부하인 경우, 배터리 시스템(1)은 전장 부하(2)로 에너지를 공급하는 전원으로 동작하여 방전될 수 있다. 전자 부하는 이동 수단 또는 에너지 저장 시스템(energy storage system, ESS)일 수 있으며, 이동 수단은 예를 들면 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 스마트 모빌리티(smart mobility)일 수 있다. 외부 장치(2)가 충전기인 경우, 배터리 시스템(1)은 충전기(2)를 통해 전력 계통으로부터 에너지를 공급받아 충전될 수 있다.

배터리 시스템(1)은 배터리 팩(10), 두 개의 릴레이(21, 22), 전류 센서(23), 및 배터리 관리 시스템(Battery Management System)(20)을 포함한다.

배터리 팩(10)은 직렬 연결된 복수의 배터리 셀(10_1-10_n, n은 2 이상의 자연수)를 포함한다. 도 1에서는 배터리 팩(10)이 직렬 연결된 것으로 도시되어 있으나, 이는 일 예로 발명이 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 병렬 연결된 둘 이상의 배터리 셀 복수 개가 직렬 연결되어 있을 수 있다.

릴레이(21)는 배터리 팩(10)의 양극과 출력단(P+) 사이에 연결되어 있고, 릴레이(22)는 배터리 팩(10)의 음극과 출력단(P-) 사이에 연결되어 있으며, 배터리 관리 시스템(20)의 제어에 따라 릴레이(21, 22)의 개방 및 닫힘이 제어될 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템(20)은 인에이블 레벨의 릴레이 제어 신호(SR1, SR2)를 생성하여 릴레이(21, 22)에 전송하고, 릴레이(21, 22)는 인에이블 레벨의 릴레이 제어 신호(SR1, SR2)에 의해 닫힐 수 있다. 또는, 배터리 관리 시스템(20)은 디스에이블 레벨의 릴레이 제어 신호(SR1, SR2)를 생성하여 릴레이(21, 22)에 전송하고, 릴레이(21, 22)는 디스에이블 레벨의 릴레이 제어 신호(SR1, SR2)에 의해 개방될 수 있다. 배터리 팩(10)의 충전 또는 방전 중에는 릴레이(21, 22)가 닫혀, 충전 전류 경로 또는 방전 전류 경로를 구성할 수 있다.

전류 센서(23)는 배터리 팩(10)에 흐르는 전류를 감지하고, 감지한 전류를 지시하는 전류 감지 신호(IS)를 배터리 관리 시스템(20)에 전송할 수 있다.

배터리 관리 시스템(20)은 복수의 배터리 셀(10_1-10_n)에 연결되어 있고, 복수의 배터리 셀(10_1-10_n) 각각의 셀 전압, 배터리 팩(10)의 배터리 전류 등의 정보에 기초하여 배터리(10)의 충방전 전류를 제어하고, 복수의 배터리 셀(10_1-10_n)에 대한 셀 밸런싱 동작을 제어할 수 있다.

배터리 시스템(1)은 전원부(30), 전력 변환부(40), 레귤레이터(regulator)(50), 및 전력 제어 장치(60)를 더 포함할 수 있다. 스위치(3)는 전원부(30)와 전력 제어 장치(60) 사이에 연결되어 있다.

스위치(3)는 외부 장치(2)와 배터리 시스템(1)의 연결 상태 및 외부 장치(2)의 동작 상태 중 적어도 하나에 따라 스위칭한다.

스위치(3)는 외부 장치(2)와 배터리 시스템(1) 간의 연결여부에 따라 스위칭할 수 있다. 예를 들어, 외부 장치(2)가 배터리 시스템(1)의 양 출력단(P+, P-) 사이에 연결되면 스위치(3)는 온 될 수 있다.

스위치(3)는 외부 장치(2)의 동작을 제어하는 신호에 따라 스위칭할 수 있다. 예를 들어, 외부 장치(2)의 동작을 제어하는 신호가 온 레벨이 되면, 스위치(3)도 턴 온 될 수 있다. 반대로, 외부 장치(2)의 동작을 제어하는 신호가 오프 레벨이 되면, 스위치(3)도 턴 오프 될 수 있다.

본 개시에서 외부 장치(2)가 충전기인 경우, 충전기(2)가 양 출력단(P+, P-) 사이에 연결될 때, 스위치(3)가 턴 온 될 수 있다. 또는, 충전기(2)의 동작을 제어하는 충전 신호(ON_S)가 충전을 지시하는 레벨인 온 레벨일 때, 스위치(3)가 턴 온 되고, 충전 신호(ON_S)가 충전을 종료하는 레벨인 오프 레벨일 때, 스위치(3)가 턴 오프 될 수 있다. 도 1에서는 스위치(3)가 외부 장치(2)와 구분되어 도시되어 있으나, 외부 장치(2)의 내부에 위치할 수 있다.

전원부(30)는 배터리 팩(10)의 양극 단자(P1)에 연결되어, 배터리 팩(10)의 양극 단자(P1) 전압에 따르는 전원 전압(VW1)을 생성할 수 있다. 전원 전압(VW1)은 전력 제어 장치(60)의 구동 전압으로 이용될 수 있다. 전력 제어 장치(60)가 동작하는데 필요한 전압을 구동 전압이라 한다. 외부 장치(2)가 턴 온 되면, 온 상태인 스위치(3)을 통해 전원 전압(VW1)이 전력 제어 장치(60)에 스타트 신호(SS)로 전달될 수 있다.

전력 변환부(40)는 양극 단자(P1)의 전압을 이용하여 직류 전압(VDC)을 생성한다. 전력 변환부(40)는 벅 컨버터로 구현될 수 있다. 전력 변환부(40)는 두 저항(R1, R2)이 연결된 접점(N_EN)의 전압에 기초하여 저전압 잠금을 제어할 수 있다. 예를 들어, 접점(N_EN)의 전압이 소정의 제1 임계 전압 이하일 때, 전력 변환부(40)는 저전압 잠금 제어 동작에 따라 동작하지 않는다. 전력 변환부(40)는 접점(N_EN)의 전압이 소정의 제2 임계 전압 보다 클 때 인에이블되어, 저전압 잠금을 해제할 수 있다. 전력 변환부(40)가 인에이블되면, 양극 단자(P1)의 전압을 이용하여 직류 전압(VDC)을 생성할 수 있다. 전력 변환부(40)에 의해 생성된 직류 전압(VDC)은 배터리 시스템(1)의 동작에 필요한 구동 전압으로 이용될 수 있다.

레귤레이터(50)는 전력 제어 장치(60)의 제어 신호(SC)에 의해 동작을 시작하여 배터리 관리 시스템(20)의 동작에 필요한 구동 전압(VS)을 공급한다.

전력 제어 장치(60)는 외부 장치(2)가 동작을 시작할 때 전원부(30)로부터 공급되는 제어 신호(SS)에 기초하여 전력 변환부(40) 및 레귤레이터(50)를 기동시킬 수 있다.

이하, 도 2를 참조하여 일 실시예에 따른 충전 동작을 상세히 설명한다.

도 2는 일 실시예에 따른 전력 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2에서 전원부(30)는 두 개의 저항(R3, R4), 전압 팔로워(voltage follower)(31), 및 다이오드(32)를 포함한다. 도 2에 도시된 전원부(30)의 구성은 일 예로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 전원부(30)는 배터리 팩(10)의 양극 단자(P1)의 전압을 이용하여 상시 전원을 생성할 수 있으면 된다. 예를 들어, 일반적인 레귤레이터로 전원부(30)가 구현될 수 있다. 레귤레이터는 배터리 팩(10)의 양극 단자(P1)의 전압을 입력 받아 일정한 전압의 전원을 생성할 수 있다.

두 개의 저항(R3, R4)는 양극 단자(P1)의 전압을 저항 분배한다. 전압 팔로워(31)는 저항 분배된 전압을 입력받아 출력할 수 있다. 다이오드(32)의 애노드는 전압 팔로워(31)의 출력단에 연결되고, 다이오드(32)의 캐소도는 스위치(3)의 일단에 연결되어 있다 다이오드(32)는 스위치(3)의 단락에 의한 배터리 시스템(1)의 구성이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

도 2에서 외부 장치(2)는 충전기로 충전이 시작되면, 온 레벨의 충전 신호(ON_S)에 따라 스위치(3)가 온 될 수 있다. 온 상태의 스위치(3)를 통해 전원부(30)로부터 스타트 신호(SS)가 전력 제어 장치(60)로 공급된다. 스타트 신호(SS)는 전원 전압(VW1)과 동일한 레벨일 수 있다.

스위치(3)의 타단은 저항(R5)의 일단에 연결되고, 저항(R5)의 타단은 저항(R6)의 일단 및 저항(RD)의 일단에 연결되어 잇다. 저항(R6)의 타단은 그라운드에 연결되어 있고, 저항(RD)의 타단은 비교기(61)의 입력에 연결되어 있다. 커패시터(CD)의 일단은 비교기(61)의 입력에 연결되어 있고, 커패시터(CD)의 타단은 그라운드에 연결되어 있다.

스위치(3)의 온 기간 동안 공급되는 스타트 신호(SS)는 두 개의 저항(R5, R6)에 의해 저항 분배된다. 스타트 신호(SS)는 전원 전압(VW1)에 따르는 전압 레벨로, 전원 전압(VW1)과 동일한 레벨일 수 있다. 두 개의 저항(R5, R6)에 의해 저항 분배된 스타트 신호(SS)의 전압에 의해 커패시터(CD)가 충전되어 제어 전압(VW2)이 증가할 수 있다. 제어 전압(VW2)이 소정의 전압까지 증가할 수 있도록 충전 신호(ON_S)의 최소 온 레벨 기간이 결정될 수 있다. 이때, 저항(RD)의 저항 값 및 커패시터(CD)의 커패시턴스를 고려하여 충전 신호(ON_S)의 최소 온 레벨 기간이 결정될 수 있다. 저항(RD) 및 커패시터(CD)는 노이즈 필터로서, 스타트 신호(SS)의 노이즈에 의한 오동작을 방지할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전력 제어 장치(60)는 비교기(61) 및 두 개의 래치(62, 63)를 포함한다.

비교기(61)는 제어 전압(VW2)과 소정의 기준 전압을 비교하여 제어 전압(VW2)이 기준 전압 이상일 때 온 레벨(예를 들어, 하이 레벨)의 출력 신호를 생성할 수 있다.

래치(63)는 제어 전압(VW2)의 발생에 동기되어 전력 변환부(40)를 인에이블시킬 수 있다. 래치(63)는 전원 전압(VW1)을 공급받고, 스위치(3)의 온 이후 발생하는 제어 전압(VW2)에 따라 전원 전압(VW1)을 접점(N_EN)에 공급한다. 그러면, 전력 변환부(40)가 인에이블 될 수 있다.

전력 변환부(40)가 인에이블 되어 직류 전압(VDC)를 생성하고, 직류 전압(VDC)가 래치(62)에 공급된다.

래치(62)는 비교기(61)의 출력 신호가 온 레벨일 때, 레귤레이터(50)를 기동시키는 제어 신호(SC)를 생성할 수 있다. 이때, 전력 변환부(40)로부터 공급되는 직류 전압(VDC)에 따라 제어 신호(SC)의 레벨이 결정될 수 있다.

레귤레이터(50)는 제어 신호(SC)가 온 레벨일 때 동작을 시작한다. 레귤레이터(50)는 직류 전압(VDC)을 일정한 전압으로 변환하여 구동 전압(VS)을 생성하여 배터리 관리 시스템(20)에 공급한다.

배터리 관리 시스템(20)은 구동 전압(VS)에 의해 동작을 시작하고, 릴레이(21, 22)를 닫는다. 그러면, 배터리 팩(10)이 충전되어 양극 단자(P1)의 전압이 상승한다. 배터리 관리 시스템(20)은 배터리 팩(10)의 충전에 의해 양극 단자(P1)의 전압이 정상 범위까지 상승하면, 슬립 신호(SE)를 생성하여 래치(63)에 공급할 수 있다. 래치(63)는 슬립 신호(SE)에 의해 리셋되어 전원 전압(VW1)을 접점(N_EN)에 공급하지 않을 수 있다.

종래에는 저전압 잠금 기능이 활성화되었을 때, 외부 장치가 동작을 시작하더라도 배터리 시스템이 동작하기 위해 필요한 직류 전압이 공급되지 않는 상황이 유지된다. 예를 들어, 배터리 시스템을 충전하기 위해 충전기가 배터리 시스템에 연결되어도, 배터리 시스템과 충전지 사이의 릴레이를 닫지 못하여 충전이 되지 않는다. 이와 같은 상황을 개선하기 위해, 배터리 시스템을 인에이블 시키기 위한 외부에 물리적 스위치가 배터리 시스템에 연결되는 방식이 제안되기도 하였다. 그러나, 이런 경우 작업자가 해당 스위치를 동작시키여 하는 불편함이 있다.

이와 달리 일 실시예에 따른 배터리 시스템은 충전 신호와 같이 외부 장치(2)를 동작시키는 신호가 발생하면, 작업자의 조치 없이 자동적으로 저전압 잠금 상태의 전력 변환부(40)를 인에이블 시킬 수 있다. 또한 일 실시예에 따른 배터리 시스템은 전력 변환부(40)를 인에이블 시키기 위해 래치(63)를 사용하므로, 지속적인 온 레벨이 아닌 온 레벨 펄스 형태의 충전 신호라도 전력 변환부(40)가 인에이블 될 수 있다. 즉, 온 레벨 펄스의 충전 신호에 의해 제어 전압(VW2)이 발생하면, 래치(63)의 출력이 전원 전압(VW1)으로 유지되므로, 접점(N_EN)에 전원 전압(VW1)을 공급할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1: 배터리 시스템
10: 배터리 팩
20: 배터리 관리 시스템
30: 전원부
40: 전력 변환부
50: 레귤레이터
60: 전력 제어 장치

Claims

직렬 연결된 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩;
상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 측정하고 상기 배터리 팩의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 관리 시스템;
상기 배터리 팩의 양극 단자 전압을 이용하여 직류 전압을 생성하는 전력 변환부;
상기 양극 단자 전압을 이용하여 전원 전압을 생성하는 전원부;
상기 직류 전압을 이용하여 상기 배터리 관리 시스템에 구동 전압을 공급하는 레귤레이터; 및
상기 전력 변환부의 저전압 잠금 상태에서, 상기 전원부와 연결되면 상기 전원 전압을 이용하여 상기 전력 변환부를 인에이블 시키는 전력 제어 장치를 포함하는, 배터리 시스템.
제1항에서,
상기 전원부와 상기 전력 제어 장치 사이에 위치하여, 상기 배터리 시스템에 충전기가 연결될 때 턴 온 되는 스위치를 더 포함하는, 배터리 시스템.
제1항에서,
상기 전력 제어 장치는,
상기 전원 전압에 의해 생성되는 제어 전압에 동기되어 상기 전원 전압을 출력하는 제1 래치를 포함하고,
상기 제1 래치의 출력은 상기 전력 변환부에 공급되고, 상기 전력 변환부는 상기 전원 전압에 의해 상기 저전압 잠금 상태에서 인에이블되는, 배터리 시스템.
제3항에 있어서,
상기 배터리 관리 시스템은,
상기 배터리 팩이 충전에 의해 상기 양극 단자 전압이 소정의 기준 전압 이상이 되면 상기 제1 래치를 리셋시키고,
상기 리셋된 제1 래치는 상기 전원 전압을 출력하지 않는, 배터리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 전력 제어 장치는,
상기 제어 전압과 소정의 제1 기준 전압을 비교하는 비교기; 및
상기 비교기의 출력에 따라 상기 전력 변환부의 직류 전압을 이용하여 상기 레귤레이터를 동작시키는 제어 신호를 공급하는 제2 래치를 포함하는, 배터리 시스템.
제1항에서,
상기 전력 변환부는, 상기 배터리 팩의 양극 단자에 연결된 제1 접점의 전압이 소정의 임계 전압 이하일 때 저전압 잠금되고, 상기 저전압 잠금 상태에서 상기 전력 제어 장치로부터 공급되는 상기 전원 전압에 의해 인에이블 되는, 배터리 시스템.
제6항에 있어서,
상기 전력 제어 장치는,
상기 전원 전압에 의해 생성되는 제어 전압에 동기되어 상기 전원 전압을 상기 제1 접점에 출력하는 제1 래치를 포함하는, 배터리 시스템.
제7항에 있어서,
상기 전력 제어 장치는,
상기 전원부와 연결되어 있는 일단을 포함하는 제1 저항;
상기 제1 저항의 타단과 그라운드 사이에 연결되어 있는 제2 저항;
상기 제1 저항의 타단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제3 저항; 및
상기 제3 저항의 타단과 상기 그라운드 사이에 연결되어 있는 커패시터를 더 포함하고,
상기 제3 저항의 타단과 상기 커패시터가 연결된 제2 접점의 전압이 상기 제어 전압인 배터리 시스템.
제7항에 있어서,
상기 전력 제어 장치는,
상기 제어 전압과 소정의 제1 기준 전압을 비교하는 비교기; 및
상기 비교기의 출력에 따라 상기 전력 변환부의 직류 전압을 이용하여 상기 레귤레이터를 동작시키는 제어 신호를 공급하는 제2 래치를 더 포함하는, 배터리 시스템.
저전압 잠금 상태의 전력 변환부를 인에이블 시키는 전력 제어 장치에 있어서,
전원 전압에 의해 생성되는 제어 전압에 동기되어 상기 전원 전압을 출력하는 제1 래치;
상기 제어 전압과 소정의 제1 기준 전압을 비교하는 비교기; 및
상기 비교기의 출력에 따라 상기 전력 변환부의 직류 전압을 출력하는 제2 래치를 포함하고,
상기 전원 전압은, 상기 전력 변환부의 입력단이 연결된 배터리 팩의 양극 단자의 전압에 의해 생성되고, 상기 제1 래치의 출력에 상기 전력 변환부가 인에이블되는, 전력 제어 장치.
제10항에서,
상기 전력 제어 장치는,
상기 전원 전압이 공급되는 일단을 포함하는 제1 저항;
상기 제1 저항의 타단과 그라운드 사이에 연결되어 있는 제2 저항;
상기 제1 저항의 타단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제3 저항; 및
상기 제3 저항의 타단과 상기 그라운드 사이에 연결되어 있는 커패시터를 더 포함하고,
상기 제3 저항의 타단과 상기 커패시터가 연결된 접점의 전압이 상기 제어 전압인, 전력 제어 장치.