KR20230078445A

KR20230078445A - 병렬 연결된 복수 개의 배터리 셀들의 전류비 제어 방법 및 그 제어 시스템

Info

Publication number: KR20230078445A
Application number: KR1020210186359A
Authority: KR
Inventors: 이상헌
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2021-11-26
Filing date: 2021-12-23
Publication date: 2023-06-02

Abstract

배터리 제어 시스템에 있어서, 제1 배터리 셀, 상기 제1 배터리 셀과 병렬 연결된 제2 배터리 셀, 상기 제1 배터리 셀과 직렬 연결된 제1 임피던스 제어기, 상기 제2 배터리 셀과 직렬 연결된 제2 임피던스 제어기 및 상기 제1 배터리 셀, 상기 제2 배터리 셀, 상기 제1 임피던스 제어기, 및 상기 제2 임피던스 제어기와 전기적으로 연결된 제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는: 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀 사이의 전위차를 측정하고, 상기 전위차의 크기가 제1 범위 내 포함되는지 판단하고, 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 상기 제1 임피던스 제어기 및 상기 제2 임피던스 제어기 중 하나를 제어함으로써, 상기 배터리 제어 시스템으로 인입되는 전체 전류가 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀로 분배되는 비율을 일정 범위 내로 제어하는, 배터리 제어 시스템이 개시된다. 이 외에도 본 문서를 통해 파악되는 다양한 실시 예들이 가능하다.

Description

병렬 연결된 복수 개의 배터리 셀들의 전류비 제어 방법 및 그 제어 시스템{A METHOD FOR CONTROLLING CURRENT RATIO OF PLURALITY OF BATTERY CELLS IN PARALLED AND CONTROL SYSTEM THEREFOR}

본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들은 병렬 연결된 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 장치에 있어서 복수 개의 배터리 셀들로 흐르는 전류비를 일정하게 제어하는 방법 및 그 제어 회로에 관한 것이다.

충전 및/또는 방전이 가능한 리튬 이온 배터리(lithium ion battery)는 높은 에너지 밀도와 높은 출력 전압 등의 이점으로 인하여 휴대용 전자 장치를 구동하기 위한 에너지 저장 장치로 널리 이용되고 있다. 휴대용 전자 장치를 구동하기 위한 리튬 이온 배터리는 휴대용 전자 장치 다양한 폼 팩터(form factor) 및/또는 충전 사양에 대응하기 위해 복수 개의 배터리 셀들을 직렬 혹은 병렬로 연결하여 제조될 수 있다.

복수 개의 배터리 셀을 병렬 연결하여 제조된 배터리(또는 배터리 팩, 배터리 장치)의 경우, 배터리로 인입되는 총 전류가 병렬 연결된 각 배터리 셀에 적절하게 분배되지 않을 수 있다. 예를 들어, 두 개의 배터리 셀이 병렬 연결된 배터리에서 한 쪽 셀에 대한 임피던스가 더 큰 경우 해당 셀로 인입되는 전류가 지나치게 낮아질 수 있다. 반대로 임피던스가 작은 셀로 인입되는 전류는 지나치게 크게 되어, 임피던스가 작은 셀은 과충전될 수 있고 높은 율속(C-rate)으로 충전될 수 있다. 과충전 및/또는 고율속 충전에 노출된 셀은 열화 가속이 발생하고 수명 한계에 빨리 도달하여, 배터리 전체의 수명이 단축될 수 있다. 또한 상대적으로 높은 전압의 배터리 셀에서 낮은 전압의 배터리 셀로 돌입 전류가 발생할 수 있고, 높은 돌입 전류로 인해 배터리의 보호 회로가 파손될 수도 있다.

이에 따라, 병렬 연결된 복수 개의 배터리 셀을 포함하는 배터리의 경우, 복수 개의 배터리 셀들로 흐르는 전류비를 제어하는 밸런싱(balancing) 방법에 대한 여러 가지 고안이 제안되고 있다.

종래의 복수 개의 배터리 셀들의 전류비를 제어하는 밸런싱 방법은, 충전량이 높은 배터리 셀에 병렬로 연결된 자체 방전 회로를 이용하여 자가 방전을 수행하거나, 또는 밸런싱 대상 배터리 셀에 연결된 직렬 저항 요소의 크기를 가변적으로 조정하는 방안이 제안되었다. 상술한 방안들은 이미 병렬로 연결된 복수 개의 배터리 셀들 사이에 충전량 편차가 발생한 이후에 할 수 있는 조치의 관점에서 고안되었다.

다만, 이미 병렬로 연결된 복수 개의 배터리 셀들 사이에 충전량 편차가 발생한 이후에 그 편차를 해소하는 경우, 방전으로 인한 충전량 손실이 발생할 수 있고, 또는 밸런싱 대상이 아닌 배터리 셀에 과도한 전류의 인입/인출이 발생할 수 있다. 또한, 밸런싱을 위하여 별도의 외부 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)가 요구되는 경우, 이는 소형의 휴대용 전자 장치에서는 적용되기 어려울 수 있다.

본 문서에 개시된 다양한 실시 예들은, 복수 개의 배터리 셀들의 충전 및/또는 방전 전류 비율을 균일하게 유지함으로써, 배터리 셀간 충전량 차이 발생을 사전에 차단하는 배터리 제어 방법 및/또는 제어 시스템을 제안한다.

일 실시 예에 따른 배터리 제어 시스템은, 제1 배터리 셀, 상기 제1 배터리 셀과 병렬 연결된 제2 배터리 셀, 상기 제1 배터리 셀과 직렬 연결된 제1 임피던스 제어기, 상기 제2 배터리 셀과 직렬 연결된 제2 임피던스 제어기, 및 상기 제1 배터리 셀, 상기 제2 배터리 셀, 상기 제1 임피던스 제어기, 및 상기 제2 임피던스 제어기와 전기적으로 연결된 제어 회로를 포함할 수 있고, 상기 제어 회로는: 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀 사이의 전위차를 측정하고, 상기 전위차의 크기가 제1 범위 내 포함되는지 판단하고, 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 상기 제1 임피던스 제어기 및 상기 제2 임피던스 제어기 중 하나를 제어함으로써, 상기 배터리 제어 시스템으로 인입되는 전체 전류가 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀로 분배되는 비율을 일정 범위 내로 제어할 수 있다.

일 실시 예에 따른 배터리 제어 방법은, 제1 배터리 셀 및 상기 제1 배터리 셀과 병렬 연결된 제2 배터리 셀 사이의 전위차를 측정하는 동작, 상기 전위차의 크기가 제1 범위 내 포함되는지 판단하는 동작, 및 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 상기 제1 배터리 셀과 직렬 연결된 제1 임피던스 제어기 및 상기 제2 배터리 셀과 직렬 연결된 제2 임피던스 제어기 중 하나를 제어함으로써, 상기 배터리 제어 시스템으로 인입되는 전체 전류가 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀로 분배되는 비율을 일정 범위 내로 제어하는 동작을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른 전자 장치는, 하우징, 상기 하우징의 내부에 배치되는 제1 배터리 셀, 상기 하우징의 내부에 배치되고 상기 제1 배터리 셀과 병렬 연결된 제2 배터리 셀, 및 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀과 전기적으로 연결된 제어 회로를 포함할 수 있고, 상기 제어 회로는: 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀 사이의 제1 전위차를 측정하고, 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀 사이의 전위차를 조정할 목표 전압 범위를 결정하고, 상기 측정된 제1 전위차의 크기가 상기 목표 전압 범위 내 포함되는지 판단하고, 상기 제1 전위차의 크기가 상기 목표 전압 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 상기 제1 전위차의 크기를 상기 목표 전압 범위 내로 조정함으로써, 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀로 인입되는 전체 전류가 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀로 분배되는 비율을 일정 범위 내로 제어할 수 있다.

본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 병렬 연결된 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 제어 시스템은, 배터리 셀들 간의 전위차 조정을 통하여 배터리 셀들의 전류 분배 비율을 실시간으로 조정함으로써 배터리 셀들 사이의 충전량 편차 발생을 실시간으로 최소화할 수 있다.

본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 병렬 연결된 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 제어 시스템은, 용량이 서로 다른 이종의 배터리 셀들로 구성된 배터리에서도 개별 배터리 셀에 항상 동일한 율속(C-rate)의 전류가 인입 및/또는 인출되도록 제어할 수 있고, 이에 따라 병렬로 연결된 배터리 셀들 각각에 대한 충전 동작을 배터리 전체 레벨에서 통제할 수 있다.

이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.

도 1은 다양한 실시 예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 비교 실시 예에 따른 동적 저항 방식에 의한 배터리 셀 균등 충전 회로를 도시하는 예시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 배터리 제어 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 병렬로 연결된 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 제어 시스템의 제어 회로를 도시하는 예시도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 배터리 제어 시스템의 전류비 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 병렬로 연결된 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 제어 시스템의 제어 회로를 도시하는 예시도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 배터리 제어 시스템의 전류비 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 배터리 제어 시스템에서 전류비를 일정 범위 내 제어하는 과정을 설명하는 그래프이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 폴더블 전자 장치 내 배치된 배터리 제어 시스템을 도시하는 예시도이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들이 설명된다. 설명의 편의를 위하여 도면에 도시된 구성요소들은 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있으며, 본 발명이 반드시 도시된 바에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.

프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.

보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.

메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.

프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.

입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.

음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.

디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.

오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.

센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.

인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.

연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.

햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.

카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.

전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.

배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.

통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.

무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.

안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.

상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.

일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.

본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.

본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.

본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.

본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.

일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어^TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.

다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

도 2는 비교 실시 예에 따른 동적 저항 방식에 의한 배터리 셀 균등 충전 회로를 도시하는 예시도이다.

도 2를 참조하면, 비교 실시 예에 따른 배터리 셀 균등 충전 회로의 배터리 셀들(201a, 202a, 203a)은 서로 병렬 연결될 수 있다. 병렬 연결된 배터리 셀들(201a, 202a, 203a)은 각자의 분기 회로에 직렬로 연결되어 있는 보조 저항들(201b, 202b, 203b) 및 보조 저항들(201b, 202b, 203b)에 병렬로 연결된 온-오프 스위치(201c, 202c, 203c)를 포함할 수 있다. 배터리 관리 시스템(210)은 충전 상태에서는 가장 높은 SOC(state of charge)를 갖는 배터리 셀을 식별하고 방전 상태에서는 가장 낮은 SOC를 갖는 배터리 셀을 식별할 수 있다. 충전 상태에서는 가장 높은 SOC에 해당하는 배터리 셀에 연결된 온-오프 스위치만을 오프 상태로 제어할 수 있고, 방전 상태에서는 가장 낮은 SOC에 해당하는 배터리 셀에 연결된 온-오프 스위치만을 오프 상태로 제어할 수 있다. 이에 따라 충전 상태에서는 SOC가 가장 높은 배터리 셀에 대한 경로 임피던스가 가장 높아지고, 방전 상태에서는 SOC가 가장 낮은 배터리 셀에 대한 경로 임피던스가 가장 높아진다. 또한, 충전 상태에서는 SOC가 가장 높은 배터리 셀로 인입되는 전류가 가장 작게 되고, 방전 상태에서는 SOC가 가장 낮은 배터리 셀에서 인출되는 전류가 가장 작게 된다.

그 결과, 비교 실시 예에 따른 동적 저항 방식에 의한 배터리 셀 균등 충전 회로는, 충전 상태에서는 SOC가 가장 높은 배터리 셀의 충전 속도를 가장 느리게 제어할 수 있고, 방전 상태에서는 SOC가 가장 낮은 배터리 셀의 방전 속도를 가장 느리게 제어할 수 있어, 병렬 연결된 배터리 셀들(201a, 202a, 203a)의 충전 상태를 점차 동일하게 제어할 수 있다.

다른 비교 실시 예에 따르면, 도 2의 비교 실시 예 외에도 병렬 연결된 배터리 셀들 중 충전량이 높은 배터리 셀에 병렬로 연결되어 있는 자체 방전 회로를 이용하여 자가 방전을 수행함으로써, 배터리 셀들의 충전 상태를 동일하게 제어할 수 있다.

비교 실시 예에 따른 동적 저항 방식에 의한 배터리 셀 균등 충전 회로 및/또는 자가 방전 회로에 의한 배터리 셀 균등 충전 회로의 경우, 더 많이 충전이 진행된 배터리 셀이 감지되면 해당 배터리 셀에 대한 밸런싱 작업을 수행하도록 제어하는 방안을 이용한다.

비교 실시 예에 따른 배터리 셀 균등 충전 회로는 아래와 같은 결점을 가질 수 있다. 예를 들면, 동적 저항 방식에 의한 배터리 셀 균등 충전 회로의 경우 밸런싱 대상 배터리 셀에 대한 경로 임피던스가 높게 유지되는 동안 밸런싱 대상이 아닌 배터리 셀에 과도한 전류의 인입 및/또는 인출이 발생할 수 있다. 밸런싱이 수행되는 동안 상대적으로 고전류에 노출되는 배터리 셀은 수명 열화가 발생할 수 있다. 다른 예를 들면, 자가 방전 회로에 의한 배터리 셀 균등 충전 회로의 경우 배터리 전체의 총 충전량 일부가 자가 방전 과정에 소모되기 때문에, 배터리 전체에 대한 충전량과 실제 배터리 셀들로부터 인출 가능한 충전량이 일치하지 않을 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른, 배터리 셀 균등 충전 회로(또는 배터리 제어 시스템)는 충전량 편차가 발생하였을 때 그 편차를 해소하는 관점에서의 배터리 셀 균등 제어가 아니라, 배터리의 전체 전류가 배터리 셀들로 분배되는 비율을 실시간으로 조정함으로써 밸런싱 효과를 얻을 수 있는 배터리 셀 균등 제어 시스템 및 이를 가능하게 하는 회로에 대하여 개시한다. 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 제어 시스템은, 배터리의 전체 인입/인출 전류가 배터리를 구성하는 병렬 연결된 배터리 셀들로 분배되는 비율을 목표 범위 이내에서 일정한 값에 수렴하도록 실시간으로 제어할 수 있고, 배터리 셀들 사이의 충전량 편차 발생을 실시간으로 최소화할 수 있다. 이하 도 3 내지 도 9를 이용하여 자세히 설명한다.

도 3은 일 실시 예에 따른 배터리 제어 시스템(예: 도 1의 배터리(189))을 도시하는 블록도이다.

도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 배터리 제어 시스템(300)은 배터리(310), 임피던스 제어기(320), 및/또는 제어 회로(330)로 구성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배터리 제어 시스템(300)은, 병렬로 연결된 제1 배터리 셀(311)과 제2 배터리 셀(312), 제1 배터리 셀(311)과 직렬로 연결된 제1 임피던스 제어기(321), 제2 배터리 셀(312)과 직렬로 연결된 제2 임피던스 제어기(322), 및 제1 임피던스 제어기(321)와 제2 임피던스 제어기(322)를 제어하는 제어 회로(330)를 포함할 수 있다. 다만, 배터리 제어 시스템(300)의 구성은 이에 제한되지 않으며, 추가 부품을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 배터리 제어 시스템(300)은 제1 배터리 셀(311) 및 제2 배터리 셀(312)과 병렬로 연결된 제3 배터리 셀, 및 제3 배터리 셀과 직렬로 연결된 제3 임피던스 제어기를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 배터리 제어 시스템(300)의 제1 배터리 셀(311) 및 제2 배터리 셀(312)은 흐르는 충전 전류 및/또는 방전 전류에 의하여 충전 및/또는 방전될 수 있다. 각각의 제1 배터리 셀(311) 및 제2 배터리 셀(312)의 충전량은 각각의 정격 용량에 기반하여 결정될 수 있다. 본 개시에서 충전 원리에 기반한 설명은 방전에도 적용될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 임피던스 제어기(320)는 배터리(310)에 직렬로 연결되어, 배터리(310)에서 저항 밸브(또는 가변 저항)의 역할을 할 수 있다. 예를 들면, 제1 임피던스 제어기(321)는 제1 배터리 셀(311)에 대한 도전 경로의 임피던스의 크기를 제어할 수 있고, 제1 배터리 셀(311)에 흐르는 충전 전류(또는 방전 전류)의 크기를 제어할 수 있다. 예를 들면, 제2 임피던스 제어기(322)는 제2 배터리 셀(312)에 대한 도전 경로의 임피던스의 크기를 제어할 수 있고, 제2 배터리 셀(312)에 흐르는 충전 전류(또는 방전 전류)의 크기를 제어할 수 있다. 임피던스 제어기(320)는 전류 제어기와 동일하게 쓰일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 임피던스 제어기(320)는 배터리(310)에 작용하는 저항의 크기를 제어할 수 있는 다양한 종류의 부품이 이용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 임피던스 제어기(320)는 트랜지스터(transistor)일 수 있고, 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor, FET)가 이용될 수 있다. 전계 효과 트랜지스터는 게이트 전압에 걸리는 전압의 크기에 기반하여 전기장(전계)를 생성할 수 있고, 전기장의 세기에 따라 흐르는 전류의 크기를 조절할 수 있다. 예를 들면, 전계 효과 트랜지스터는 모스펫(metal oxide semiconductor field effect transistor, MOSFET)을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 배터리 제어 시스템(300)의 제어 회로(330)는 제1 배터리 셀(311), 제2 배터리 셀(312), 제1 임피던스 제어기(321), 및 제2 임피던스 제어기(322)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제어 회로(330)는 제1 배터리 셀(311)과 제2 배터리 셀(312) 사이의 전위차에 기반하여 제1 임피던스 제어기(321) 또는 제2 임피던스 제어기(322)를 제어함으로써, 배터리 제어 시스템(300)에 흐르는 전체 전류가 제1 배터리 셀(311)과 제2 배터리 셀(312)로 분배되는 비율을 일정 범위 내로 제어할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제어 회로(330)는 담당하는 기능에 따라서 제1 제어 회로(331), 제2 제어 회로(332), 및 제3 제어 회로(333)로 구분할 수 있다. 예를 들면, 제1 제어 회로(331)는 제1 배터리 셀(311)과 제2 배터리 셀(312) 사이의 전위차를 측정할 수 있고, 측정된 전위차의 값과 목표로 하는 전압 범위의 값의 비교 기반하여 임피던스 제어기(320)를 제어할지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들면, 제2 제어 회로(332)는 제1 배터리 셀(311)과 제2 배터리 셀(312) 사이의 전위차를 조정할 목표 전압 범위를 결정할 수 있고, 임피던스 제어기(320)를 제어하는 정도(예: 임피던스 제어기(320)에 인가할 신호의 크기, 임피던스 제어기(320)에 인가할 게이트 전압의 크기)를 결정할 수 있다. 예를 들면, 제3 제어 회로(333)는 배터리 제어 시스템(300)에 흐르는 전체 전류의 크기를 측정할 수 있다. 제1 제어 회로(331), 제2 제어 회로(332), 및 제3 제어 회로(333)의 구분은 설명의 편의를 위한 것이며, 실제는 배터리 제어 시스템(300) 내 하나의 회로로 구현될 수 있다.

도 4는 일 실시 예에 따른 병렬로 연결된 복수 개의 배터리 셀(311, 312)들을 포함하는 배터리 제어 시스템(300)의 제어 회로(330)를 도시하는 예시도이다.

도 4는 본 개시의 서로 병렬 연결된 제1 배터리 셀(311)과 제2 배터리 셀(312)을 포함하는 배터리 제어 시스템(300)의 제어 회로(330)를 간략하게 도시한 도면이다.

도 4에서 제1 배터리 셀(311)의 정격 용량은 C₁이라하고, 제2 배터리 셀(312)의 정격 용량은 C₂이라 하고, 제1 배터리 셀(311)에 대한 도전 경로의 임피던스 크기는 R₁이라 하고, 제2 배터리 셀(312)에 대한 도전 경로의 임피던스 크기는 R₂라 한다. 또한, 도 4에서 외부 충전 회로로부터 배터리 제어 시스템(300)으로 인입(인출)되는 전류의 크기를 I라 하고, 제1 배터리 셀(311)로 분배되는 전류의 크기를 I₁라 하고, 제2 배터리 셀(312)로 분배되는 전류의 크기를 I₂ 라 한다.

일 실시 예에 따르면, 제1 제어 회로(331)는 제1 배터리 셀(311)로 연결되는 도전 경로 및 제2 배터리 셀(312)로 연결되는 도전 경로에서 분기되도록 배치될 수 있다. 제1 제어 회로(331)는 제1 배터리 셀(311)과 제2 배터리 셀(312) 사이의 전위차

즉, 제1 배터리 셀(311)과 제2 배터리 셀(312)에 대한 경로 임피던스와 분기 전류에 의해 발생하는 전압강하의 크기 차이를 측정할 수 있다. 제1 배터리 셀(311)과 제2 배터리 셀(312) 사이의 전위차

는 아래의 수학식 1로 정의할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제3 제어 회로(333)는 배터리 제어 시스템(300)의 전체 전류가 제1 배터리 셀(311) 및 제2 배터리 셀(312)로 분배되기 전의 도입부에 배치될 수 있다. 제3 제어 회로(333)는 배터리 제어 시스템(300)으로 인입/인출되는 전체 전류의 크기를 측정할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제2 제어 회로(332)는 제1 제어 회로(331), 제3 제어 회로(333), 제1 임피던스 제어기(321), 및 제2 임피던스 제어기(322)와 전기적으로 연결되도록 배치될 수 있다. 제2 제어 회로(332)는 제1 제어 회로(331) 및 제3 제어 회로(333)에서 받은 신호(또는 데이터)에 기반하여, 제1 임피던스 제어기(321) 및 제2 임피던스 제어기(322)를 제어하는 신호를 생성할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제2 제어 회로(332)는 제1 배터리 셀(311) 및 제2 배터리 셀(312)에 흐르는 전류비를 제어하기 위하여, 전위차

를 조정하기 위한 목표 값을 결정할 수 있다. 예를 들면, 제1 배터리 셀(311) 및 제2 배터리 셀(312)로 인입되는 전류 I₁, I₂의 크기 비율이 항상 일정한 범위 이내에서 특정 비율 K에 가깝게 수렴하도록 제어하려는 경우, I₁, I₂의 크기 비율은 아래의 수학식 2로 정의될 수 있다.

상술한 수학식 1에서 I₂R₂ ≥ I₁R₁ 인 경우로 가정하면, 상술한 수학식 2는 수학식 1을 이용하여 아래의 수학식 3과 같이 변형될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 배터리 제어 시스템(300)은 제2 제어 회로(332)에 의해 측정되는 전위차

를 수학식 3의 범위(이하 목표 전압 범위라 함) 이내로 유지하는 동작을 수행함으로써, 총 인입 및/또는 인출 전류 I가 배터리 제어 시스템(300)을 구성하는 단위 배터리 셀인 제1 배터리 셀(311)과 제2 배터리 셀(312)로 일정한 비율 K로 분배되도록 제어할 수 있다.

배터리 제어 시스템(300)에서 상술한 동작을 수행하기 위하여, 제1 제어 회로(331)는 전위차

가 수학식 3의 범위에 포함되는지 판단하기 위한 논리회로를 포함할 수 있다. 논리회로는 현재 전위차

가 수학식 3의 범위에 포함되는지 여부에 따라 제1 임피던스 제어기(321) 및 제2 임피던스 제어기(322) 중 하나를 제어하기 위한 신호를 생성할 수 있다. 상기 신호는 제2 제어 회로(332)로 전달될 수 있고, 제2 제어 회로(332)는 수신한 신호에 기반하여 제1 임피던스 제어기(321) 및 제2 임피던스 제어기(322) 중 하나에 인가되는 게이트 전압을 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따른 제2 제어 회로(332)는, 제1 임피던스 제어기(321) 및 제2 임피던스 제어기(322) 중 하나에 인가되는 게이트 전압의 제어를 통해 제1 배터리 셀(311)에 대한 임피던스 크기와 제2 배터리 셀(312)에 대한 임피던스 크기의 비율을 조절하는 기능을 수행함으로써, 제1 배터리 셀(311)과 제2 배터리 셀(312)에 흐르는 전류비를 조절할 수 있다. 제1 배터리 셀(311)과 제2 배터리 셀(312)에 흐르는 전류비가 변화하면 이는 다시 제1 제어 회로(331)가 측정(또는 감시)하는 전위차

의 크기를 증가 혹은 감소시킬 수 있고, 전위차

의 크기는 수학식 3의 범위에 포함되도록 조절될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제2 제어 회로(332)는 임피던스 제어기(320)에 인가되는 게이트 전압의 증감폭은 제1 제어 회로(331)의 전위차 감시 결과에 기초하여 조절할 수 있다. 예를 들면, 임피던스 제어기(320)에 인가되는 게이트 전압의 증감폭은 점차 감소할 수 있다. 게이트 전압의 증감폭을 감소하는 기준은 도 7에서 자세히 설명한다.

상술한 게이트 전압의 증감 및 증감폭 감쇠 제어에 의해, 전위차

는 점차 수학식 3의 범위 이내로 수렴될 수 있다. 수학식 3의 상한 값 및 하한 값을 정의하는 수식에서 전체 전류 I를 제외하면 모든 값들이 상수로 주어지기 때문에, 전체 전류 I를 측정하면 배터리(310) 전류비 균등 제어 동작이 가능하도록 하는 전위차

의 범위를 결정할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 배터리 제어 시스템(300)은 병렬로 연결된 제1 배터리 셀(311)과 제2 배터리 셀(312)에 대한 충전 및 방전 동작을 배터리 제어 시스템(300) 전체 레벨에서 제어할 수 있다. 예를 들어, 수학식 2에서 K = C₂/C₁으로 설정하면, 합산 용량 C₁+C₂의 1C 율속에 해당하는 전류를 배터리 제어 시스템(300)의 전체 전류로 인가함으로써, 제1 배터리 셀(311)과 제2 배터리 셀(312)이 모두 1C 율속으로 충전되는 것이 보장될 수 있다.

도 5는 일 실시 예에 따른 배터리 제어 시스템(300)의 전류비 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.

일 실시 예에 따른 배터리 제어 시스템(300)은, 제1 배터리 셀(311)과 제2 배터리 셀(312) 사이의 전위차

를 측정하는 동작(510), 전위차를 조정할 목표 전압 범위를 결정하는 동작(520), 측정된 전위차

의 크기가 목표 전압 범위 내 포함되는지 여부를 판단하는 동작(530), 측정된 전위차

의 크기가 목표 전압 범위 내 포함되지 않는 경우 임피던스 제어기를 제어하는 제어 신호를 출력하는 동작(540), 및 측정된 전위차

의 크기가 목표 전압 범위 내 포함되는 경우 임피던스 제어기(320)를 제어하는 제어 신호를 초기화하는 동작(550)을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 배터리 제어 시스템(300)의 제1 제어 회로(331)는 동작 510을 수행할 수 있다. 제1 제어 회로(331)는 제1 배터리 셀(311)과 제2 배터리 셀(312) 사이의 전위차의 크기를 측정할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 배터리 제어 시스템(300)의 제2 제어 회로(332)는 동작 520을 수행할 수 있다. 제2 제어 회로(332)는 수학식 3에 기반하여 목표 전압 범위의 상한 값과 하한 값을 결정할 수 있고, 결정된 값을 제1 제어 회로(331)로 전달할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 배터리 제어 시스템(300)의 제1 제어 회로(331)는 동작 530을 수행할 수 있다. 제1 제어 회로(331)는 상기 동작 510에서 측정된 전위차

의 크기가 상기 동작 520에서 결정된 목표 전압 범위 내 포함되는지 여부를 판단할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제1 제어 회로(331)가 동작 530에서 전위차

의 크기가 목표 전압 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 이를 나타내는 신호를 제2 제어 회로(332)로 전달할 수 있고, 제2 제어 회로(332)는 동작 540을 수행할 수 있다. 제2 제어 회로(332)는 상기 신호의 수신에 기반하여 제1 임피던스 제어기(321) 또는 제2 임피던스 제어기(322)를 제어하는 제어 신호를 출력할 수 있고, 상기 제어 신호에 기반하여 제1 임피던스 제어기(321)의 게이트 전압의 크기 또는 제2 임피던스 제어기(322)의 게이트 전압의 크기가 조절될 수 있다.

의 크기가 목표 전압 범위 내 포함된다고 판단한 경우, 이를 나타내는 신호는 제2 제어 회로(332)로 전달될 수 있고, 제2 제어 회로(332)는 동작 550을 수행할 수 있다. 제2 제어 회로(332)는 상기 신호의 수신에 기반하여 제1 임피던스 제어기(321) 또는 제2 임피던스 제어기(322)를 제어하는 제어 신호를 초기화할 수 있고, 상기 초기화된 제어 신호에 기반하여 제1 임피던스 제어기(321)의 게이트 전압의 크기 또는 제2 임피던스 제어기(322)의 게이트 전압의 크기는 그대로 유지될 수 있다.

도 6은 일 실시 예에 따른 병렬로 연결된 복수 개의 배터리 셀(311, 312)들을 포함하는 배터리 제어 시스템(300)의 제어 회로(330)를 도시하는 예시도이다.

도 6에서 도시된 제어 회로(330)의 구성은 도 4 및/또는 도 5의 동작을 구현하기 위한 회로의 한 가지 예시일 뿐이며, 본 개시의 배터리 제어 시스템(300)의 전류비를 제어하는 방법을 수행하기 위한 회로는 도 6의 도시에 제한되지 않는다.

도 6을 참조하면, 제1 제어 회로(331)는 도 6에서 간략히 도시된 보조 저항 R₃에 더하여 전위차

에 따른 신호 발생을 위한 추가적인 논리 회로를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 제어 회로(331)는 전압 차분 측정부(0011), 제1 전위차 비교 판정부(0012A), 제2 전위차 비교 판정부(0012B), 리셋 신호 생성부(0013), 제1 비교 신호 생성 트랜지스터(0014A), 제2 비교 신호 생성 트랜지스터(0014B), 및 클럭 발생기(0015)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 제어 회로(332)는 전체 전류 측정부(0021), 목표 전압 범위 생성부(0022), 논리 회로 기준 전압 생성부(0023), 가산 전압 생성부(0024), 감산 전압 생성부(0025), 제어 기준 전압 생성부(0026), 및 제어 전압 연산부(0027)를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 전압 차분 측정부(0011)는 제1 배터리 셀(311)의 도전 경로 및 제2 배터리 셀(312)의 도전 경로에서 분기되도록 배치된 보조 저항 R₃와 전기적으로 연결되도록 배치되어, 제1 배터리 셀(311)과 제2 배터리 셀(312) 사이의 전위차

의 값을 측정할 수 있다. 전위차

를 나타내는 신호는 제1 전위차 비교 판정부(0012A) 및 제2 전위차 비교 판정부(0012B)로 전달될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 목표 전압 범위 생성부(0022)는 제3 제어 회로(333)와 전기적으로 연결되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 목표 전압 범위 생성부(0022)는 제3 제어 회로(333)에서 측정한 배터리 제어 시스템(300)으로 인입 및/또는 인출되는 전체 전류 I의 값에 대한 정보를 수신하는 전체 전류 측정부(0021)와 전기적으로 연결되도록 배치될 수 있다. 목표 전압 범위 생성부(0022)는 수학식 3을 이용하여 목표 전압 범위를 결정할 수 있고, 결정된 값을 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 목표 전압 범위의 상한 값 및 하한 값은 전체 전류 I의 값에 기반하여 결정될 수 있다. 목표 전압 범위를 나타내는 신호는 제1 전위차 비교 판정부(0012A) 및 제2 전위차 비교 판정부(0012B)로 전달될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제1 전위차 비교 판정부(0012A) 및 제2 전위차 비교 판정부(0012B)는 전압 차분 측정부(0011)에서 측정된 전위차의 크기가 목표 전압 범위 생성부(0022)에서 결정된 목표 전압 범위 내 포함되는지 여부를 결정할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 전위차 비교 판정부(0012A)는 접지 및 논리회로 기준전압 생성부(0023)와 전기적으로 연결될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 논리 회로 기준 전압 생성부(0023)는 제1 전위차 비교 판정부(0012A) 및/또는 제2 전위차 비교 판정부(0012B)가 전위차

와 목표 전압 범위의 비교에 기초하여 반환해야 하는 논리 값이 true인 경우, 제1 전위차 비교 판정부(0012A)에서 제1 비교 신호 생성 트랜지스터(0014A)로 전달되는 기준 전압 및 제2 전위차 비교 판정부(0012B)에서 제2 비교 신호 생성 트랜지스터(0014B)로 전달되는 기준 전압을 결정하는 전압 발생기일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제1 전위차 비교 판정부(0012A)는 전위차

가 목표 전압 범위의 상한 값 보다 큰 경우, 논리 회로 기준 전압 생성부(0023)에서 전달된 기준 전압 크기(0 보다 큰 값)에 해당하는 신호를 반환할 수 있다. 예를 들어, 제1 전위차 비교 판정부(0012A)는 전위차

가 목표 전압 범위의 상한 값 보다 큰 경우, 기준 전압 크기에 해당하는 전압을 출력하여 제1 비교 신호 생성 트랜지스터(0014A)를 도통 상태로 진입시킬 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제2 전위차 비교 판정부(0012B)는 전위차

가 목표 전압 범위의 하한 값 보다 작은 경우, 논리 회로 기준 전압 생성부(0023)에서 전달된 기준 전압 크기(0 보다 큰 값)에 해당하는 신호를 반환할 수 있다. 예를 들어, 제2 전위차 비교 판정부(0012B)는 전위차

가 목표 전압 범위의 하한 값 보다 작은 경우, 기준 전압 크기에 해당하는 전압을 출력하여 제2 비교 신호 생성 트랜지스터(0014B)를 도통 상태로 진입시킬 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제1 전위차 비교 판정부(0012A) 및 제2 전위차 비교 판정부(0012B)는 전위차

가 목표 전압 범위의 상한 값 보다 작거나 같고 하한 값 보다 크거나 같은 경우(전위차

가 목표 전압 범위 내 포함된 경우), 0 볼트의 전압이 출력되어 리셋 신호 생성부(0013)로 전달될 수 있다. 이 경우, 제1 비교 신호 생성 트랜지스터(0014A) 및 제2 비교 신호 생성 트랜지스터(0014B)는 도통 상태로 진입하지 않을 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 클럭 발생기(0015)는 주기적으로 방형 펄스를 생성하여 제1 비교 신호 생성 트랜지스터(0014A) 및 제2 비교 신호 생성 트랜지스터(0014B)에 게이트 전압을 인가함으로써 제1 비교 신호 생성 트랜지스터(0014A) 및 제2 비교 신호 생성 트랜지스터(0014B)를 도통 상태로 진입시킬 수 있다.

전위차

가 목표 전압 범위의 상한 값 보다 큰 경우, 도통 상태로 진입한 제1 비교 신호 생성 트랜지스터(0014A)에 의하여, 가산 전압 생성부(0024)로 목표 전압 범위의 이탈을 나타내는 신호가 인가될 수 있다. 전위차

가 목표 전압 범위의 하한 값 보다 작은 경우, 도통 상태로 진입한 제2 비교 신호 생성 트랜지스터(0014B)에 의하여, 감산 전압 생성부(0025)로 목표 전압 범위의 이탈을 나타내는 신호가 인가될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 가산 전압 생성부(0024)는 목표 전압 범위의 이탈을 나타내는 신호의 수신에 응답하여, 제1 임피던스 제어기(321)(예: 전계 효과 트랜지스터)의 게이트 전압 또는 제2 임피던스 제어기(322)(예: 전계 효과 트랜지스터)의 게이트 전압을 제어하기 위한 제어 스텝 전압을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 가산 전압 생성부(0024)에서 생성된 제어 스텝 전압은 양(+)의 값을 가질 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 감산 전압 생성부(0025)는 목표 전압 범위의 이탈을 나타내는 신호의 수신에 응답하여, 제1 임피던스 제어기(321)(예: 전계 효과 트랜지스터)의 게이트 전압 또는 제2 임피던스 제어기(322)(예: 전계 효과 트랜지스터)의 게이트 전압을 제어하기 위한 제어 스텝 전압을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 감산 전압 생성부(0025)에서 생성된 제어 스텝 전압은 음(-)의 값을 가질 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 가산 전압 생성부(0024) 및 감산 전압 생성부(0025)에서 생성된 제어 스텝 전압은 제어 전압 연산부(0027)로 전달될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 리셋 신호 생성부(0013)는 제1 전위차 비교 판정부(0012A) 및/또는 제2 전위차 비교 판정부(0012B)로부터 0볼트의 전압에 해당하는 신호를 수신한 것에 응답하여, 제1 임피던스 제어기를 제어하는 신호 또는 제2 임피던스 제어기를 제어하는 신호를 초기화할 수 있다. 예를 들면, 리셋 신호 생성부(0013)는 가산 전압 생성부(0024) 및 감산 전압 생성부(0025)에서 생성되는 제어 스텝 전압의 크기를 초기화할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제어 기준 전압 생성부(0026)는 제1 임피던스 제어기(321)에 인가되고 있는 현재의 게이트 전압의 크기 및 제2 임피던스 제어기(322)에 인가되고 있는 현재의 게이트 전압의 크기를 저장할 수 있고, 그 값을 제어 전압 연산부(0027)로 전달할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제어 전압 연산부(0027)는 제어 기준 전압 생성부(0026)로부터 수신된 임피던스 제어기(320)의 현재의 게이트 전압 및 가산 전압 생성부(0024) 및 감산 전압 생성부(0025)로부터 수신된 제어 스텝 전압에 기반하여, 임피던스 제어기(320)로 인가할 새로운 게이트 전압을 결정할 수 있다. 예를 들면, 제어 전압 연산부(0027)는 현재의 게이트 전압에서 제어 스텝 전압의 크기만큼 가산 또는 감산한 값을 제1 임피던스 제어기(321) 또는 제2 임피던스 제어기(322)의 새로운 게이트 전압으로 인가할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제어 전압 연산부(0027)는 R₃에 흐르는 전류의 방향을 기준으로 제1 임피던스 제어기(321) 및 제2 임피던스 제어기(322) 중 제어할 하나(예: 새로운 게이트 전압을 인가할 하나)를 결정할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제어 전압 연산부(0027)는 제1 배터리 셀(311)에 작용하는 전압(제1 배터리 셀(311)에 흐르는 전류 I₁와 제1 배터리 셀(311)의 도전 경로의 임피던스 R₁의 곱)과 제2 배터리 셀(312)에 작용하는 전압(제2 배터리 셀(312)에 흐르는 전류 I₂와 제2 배터리 셀(312)의 도전 경로의 임피던스 R₂의 곱)의 대소 비교에 기반하여, 제1 임피던스 제어기(321) 및 제2 임피던스 제어기(322) 중 제어할 하나를 결정할 수 있다. 예를 들면, R₃에 흐르는 전류의 방향이 왼쪽인 경우(제2 배터리 셀(312)에 작용하는 전압이 제1 배터리 셀(311)에 작용하는 전압 보다 큰 경우), 제어 전압 연산부(0027)는 제1 임피던스 제어기(321) 및 제2 임피던스 제어기(322) 중 제1 임피던스 제어기(321)를 제어 대상으로 결정하고 제1 임피던스 제어기(321)에게 새로운 게이트 전압을 인가할 수 있다. 예를 들면, R₃에 흐르는 전류의 방향이 오른쪽인 경우(제1 배터리 셀(311)에 작용하는 전압이 제2 배터리 셀(312)에 작용하는 전압 보다 큰 경우), 제어 전압 연산부(0027)는 제1 임피던스 제어기(321) 및 제2 임피던스 제어기(322) 중 제2 임피던스 제어기(322)를 제어 대상으로 결정하고 제2 임피던스 제어기(322)에게 새로운 게이트 전압을 인가할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제어 대상이 되는 임피던스 제어기(320)는 활성 상태일 수 있고, 제어 전압 연산부(0027)가 생성한 새로운 값으로 게이트 전압이 갱신될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 갱신된 게이트 전압의 값은 제어 기준 전압 생성부(0026)에 다시 저장될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 가산 전압 생성부(0024) 및 감산 전압 생성부(0025)가 양(+)의 값의 목표 전압 범위 이탈 신호(즉, 전위차

가 목표 전압 범위의 상한 값 보다 큰 것을 나타내는 신호)와 음(-)의 값의 목표 전압 범위 이탈 신호(즉, 전위차

가 목표 전압 범위의 하한 값 보다 작은 것을 나타내는 신호)를 일정 시간 이내에 연속하여 교대로 수신하는 경우, 가산 전압 생성부(0024) 및 감산 전압 생성부(0025)는 생성하는 제어 스텝 전압의 크기를 줄일 수 있다. 예를 들면, 가산 전압 생성부(0024) 및 감산 전압 생성부(0025)는 보다 정밀한 제어를 위하여, 생성하는 제어 스텝 전압의 크기를 절반으로 낮출 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제3 제어 회로(333)는 배터리 제어 시스템(300)으로 인입 및/또는 인출되는 전체 전류 I의 크기를 측정할 수 있고, 측정된 값을 전체 전류 측정부(0021)를 통하여 목표 전압 범위 생성부(0022)에게 전달할 수 있다. 제2 제어 회로(332)의 목표 전압 범위 생성부(0022)는, 수학식 3에 의하여 제3 제어 회로(333)에서 측정한 I 값의 크기에 비례하여

값의 범위를 조절할 수 있다. 이에 따라, 배터리 제어 시스템(300)은 충전 전류 및/또는 방전 전류의 분배 비율을 일정하게 유지시키는 동작을 임의 크기의 전체 전류 값 I에 대하여 수행할 수 있다.

도 7은 일 실시 예에 따른 배터리 제어 시스템(300)의 전류비 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.

일 실시 예에 따르면, 도 7의 동작 701은 도 5의 동작 510에 대응될 수 있고, 도 7의 동작 702는 도 5의 동작 520에 대응될 수 있고, 도 7의 동작 703 및 동작 707은 도 5의 동작 530에 대응될 수 있고, 도 7의 동작 704 내지 706, 동작 708 내지 710, 동작 712, 및 동작 713은 도 5의 동작 540에 대응될 수 있고, 도 7의 동작 711은 도 5의 동작 550에 대응될 수 있다. 이하 동작에 대한 중복되는 설명은 생략한다.

일 실시 예에 따르면, 배터리 제어 시스템(300)의 전압 차분 측정부(0011)는 동작 701을 수행할 수 있다. 전압 차분 측정부(0011)는 제1 배터리 셀(311)과 제2 배터리 셀(312) 사이의 전위차

의 크기를 측정할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 배터리 제어 시스템(300)의 목표 전압 범위 생성부(0022)는 동작 702를 수행할 수 있다. 목표 전압 범위 생성부(0022)는 수학식 3에 기반하여 목표 전압 범위의 상한 값과 하한 값을 결정할 수 있고, 결정된 값을 제1 전위차 비교 판정부(0012A) 및 제2 전위차 비교 판정부(0012B)로 전달할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 배터리 제어 시스템(300)의 제1 전위차 비교 판정부(0012A)는 동작 703을 수행할 수 있다. 제1 전위차 비교 판정부(0012A)는 동작 701에서 측정된 전위차

의 크기가 동작 702에서 결정된 목표 전압 범위의 상한 값 보다 큰지 판단할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제1 전위차 비교 판정부(0012A)에서 전위차

의 크기가 목표 전압 범위의 상한 값 보다 크다고 판단한 경우, 클럭 발생기(0015)에 의하여 도통 상태로 전환된 제1 비교 신호 생성 트랜지스터(0014A)에 의하여 가산 전압 생성부(0024)에게 전위차

의 크기가 목표 전압 범위의 상한 값 보다 큰 것을 나타내는 신호가 전달될 수 있다.

의 크기가 목표 전압 범위의 상한 값 보다 크다고 판단한 경우, 배터리 제어 시스템(300)의 가산 전압 생성부(0024)는 동작 704를 수행할 수 있다. 가산 전압 생성부(0024)는 현재 임피던스 제어기(320)의 제어 방향이 직전 제어 방향과 동일한지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 가산 전압 생성부(0024)는 현재의 제어가 직전에 임피던스 제어기(320)의 게이트 전압을 감소시킨 후 일정 시간 이내에 임피던스 제어기(320)의 게이트 전압을 증가시키려는 경우에 해당하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 가산 전압 생성부(0024)는 일정 시간 이내에 전위차의 크기가 목표 전압 범위의 하한 값 보다 작은 경우와 목표 전압 범위의 상한 값 보다 큰 경우를 번갈아 감지한 것인지 여부를 판단할 수 있다.

현재 임피던스 제어기(320)의 제어 방향이 직전 제어 방향과 동일하다고 판단한 경우, 가산 전압 생성부(0024)는 동작 705를 수행할 수 있다. 가산 전압 생성부(0024)는 전위차

의 크기가 목표 전압 범위의 상한 값 보다 큰 것을 나타내는 신호에 응답하여, 양(+)의 값의 제어 스텝 전압을 생성할 수 있다. 이 경우 생성되는 제어 스텝 전압의 크기는 직전에 생성된 제어 스텝 전압의 크기와 동일할 수 있다.

현재 임피던스 제어기(320)의 제어 방향이 직전 제어 방향과 동일하지 않다고 판단한 경우(일정 시간 이내에 전위차의 크기가 목표 전압 범위의 하한 값 보다 작은 경우와 목표 전압 범위의 상한 값 보다 큰 경우를 번갈아 감지한 경우), 가산 전압 생성부(0024)는 동작 706을 수행할 수 있다. 이 경우, 가산 전압 생성부(0024)는 전위차

의 크기가 목표 전압 범위의 상한 값 보다 큰 것을 나타내는 신호에 응답하여, 이전 보다 축소된 크기의 양(+)의 값의 제어 스텝 전압을 생성할 수 있다. 예를 들어, 생성되는 제어 스텝 전압의 크기는 직전에 생성된 제어 스텝 전압의 크기의 절반일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 가산 전압 생성부(0024)는 음(-)의 값의 목표 전압 범위 이탈 신호를 수신한 후 일정 시간 이내에 양(+)의 값의 목표 전압 범위 이탈 신호를 연속하여 교대로 수신한 경우, 이전 보다 축소된 크기의 양(+)의 값의 제어 스텝 전압을 생성할 수 있다. 다만, 축소되는 비율의 값은 상술한 설명에 제한되지 않는다.

의 크기가 목표 전압 범위의 상한 값 보다 작다고 판단한 경우, 배터리 제어 시스템(300)의 제2 전위차 비교 판정부(0012B)는 동작 707을 수행할 수 있다. 제2 전위차 비교 판정부(0012B)는 동작 701에서 측정된 전위차

의 크기가 동작 702에서 결정된 목표 전압 범위의 하한 값 보다 작은지 판단할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제2 전위차 비교 판정부(0012B)에서 전위차

의 크기가 목표 전압 범위의 하한 값 보다 작다고 판단한 경우, 클럭 발생기(0015)에 의하여 도통 상태로 전환된 제2 비교 신호 생성 트랜지스터(0014B)에 의하여 감산 전압 생성부(0025)에게 전위차

의 크기가 목표 전압 범위의 하한 값 보다 작은 것을 나타내는 신호가 전달될 수 있다.

의 크기가 목표 전압 범위의 하한 값 보다 작다고 판단한 경우, 배터리 제어 시스템(300)의 감산 전압 생성부(0025)는 동작 708을 수행할 수 있다. 감산 전압 생성부(0028)는 현재 임피던스 제어기(320)의 제어 방향이 직전 제어 방향과 동일한지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 감산 전압 생성부(0025)는 현재의 제어가 직전에 임피던스 제어기(320)의 게이트 전압을 증가시킨 후 일정 시간 이내에 임피던스 제어기(320)의 게이트 전압을 축소시키려는 경우에 해당하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 감산 전압 생성부(0025)는 일정 시간 이내에 전위차의 크기가 목표 전압 범위의 상한 값 보다 큰 경우와 목표 전압 범위의 하한 값 보다 작은 경우를 번갈아 감지한 것인지 여부를 판단할 수 있다.

현재 임피던스 제어기(320)의 제어 방향이 직전 제어 방향과 동일하다고 판단한 경우, 감산 전압 생성부(0025)는 동작 709를 수행할 수 있다. 감산 전압 생성부(0025)는 전위차

의 크기가 목표 전압 범위의 하한 값 보다 작은 것을 나타내는 신호에 응답하여, 음(-)의 값의 제어 스텝 전압을 생성할 수 있다. 이 경우 생성되는 제어 스텝 전압의 크기는 직전에 생성된 제어 스텝 전압의 크기와 동일할 수 있다.

현재 임피던스 제어기(320)의 제어 방향이 직전 제어 방향과 동일하지 않다고 판단한 경우(일정 시간 이내에 전위차의 크기가 목표 전압 범위의 상한 값 보다 큰 경우와 목표 전압 범위의 하한 값 보다 작은 경우를 번갈아 감지한 경우), 감산 전압 생성부(0025)는 동작 710을 수행할 수 있다. 이 경우, 감산 전압 생성부(0025)는 전위차

의 크기가 목표 전압 범위의 하한 값 보다 작은 것을 나타내는 신호에 응답하여, 이전 보다 축소된 크기의 음(-)의 값의 제어 스텝 전압을 생성할 수 있다. 예를 들어, 생성되는 제어 스텝 전압의 크기는 직전에 생성된 제어 스텝 전압의 크기의 절반일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 감산 전압 생성부(0025)는 양(+)의 값의 목표 전압 범위 이탈 신호를 수신한 후 일정 시간 이내에 음(-)의 값의 목표 전압 범위 이탈 신호를 연속하여 교대로 수신한 경우, 이전 보다 축소된 크기의 음(-)의 값의 제어 스텝 전압을 생성할 수 있다. 다만, 축소되는 비율의 값은 상술한 설명에 제한되지 않는다.

의 크기가 목표 전압 범위의 상한 값 보다 작다고 판단하고 제2 전위차 비교 판정부(0012B)에서 전위차

의 크기가 목표 전압 범위의 하한 값 보다 크다고 판단하고 한 경우, 배터리 제어 시스템(300)의 리셋 신호 생성부(0013)는 동작 711을 수행할 수 있다. 리셋 신호 생성부(0013)는 전위차

의 크기가 목표 전압 범위 내 포함된다는 신호를 수신한 것에 응답하여, 임피던스 제어기(320)를 제어하는 신호를 초기화할 수 있다. 예를 들면, 리셋 신호 생성부(0013)는 전위차

의 크기가 목표 전압 범위 내 포함된다는 신호를 수신한 것에 응답하여, 가산 전압 생성부(0024) 및 감산 전압 생성부(0025)에서 생성하는 제어 스텝 전압을 초기화할 수 있다. 이에 따라 제1 임피던스 제어기(321)의 게이트 전압의 크기 및/또는 제2 임피던스 제어기(322)의 게이트 전압의 크기는 그대로 유지될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 배터리 제어 시스템(300)의 제어 전압 연산부(0027)는 동작 712 및 동작 713을 수행할 수 있다. 제어 전압 연산부(0027)는 제어 기준 전압 생성부(0026)로부터 수신된 임피던스 제어기(320)의 현재의 게이트 전압에서 가산 전압 생성부(0024)로부터 수신된 제어 스텝 전압만큼 가산한 값 또는 및 감산 전압 생성부(0025)로부터 수신된 제어 스텝 전압만큼 감산한 값을 임피던스 제어기(320)의 새로운 게이트 전압으로 인가할 수 있다. 이 경우, 제어 전압 연산부(0027)는 제1 임피던스 제어기(321) 및 제2 임피던스 제어기(322) 중 새로운 게이트 전압을 인가할 제어 대상을 결정할 수 있다. 예를 들면, R₃에 흐르는 전류의 방향이 왼쪽인 경우(제2 배터리 셀(312)에 작용하는 전압이 제1 배터리 셀(311)에 작용하는 전압 보다 큰 경우), 제어 전압 연산부(0027)는 제1 임피던스 제어기(321) 및 제2 임피던스 제어기(322) 중 제1 임피던스 제어기(321)를 제어 대상으로 결정하고 제1 임피던스 제어기(321)에게 새로운 게이트 전압을 인가할 수 있다. 예를 들면, R₃에 흐르는 전류의 방향이 오른쪽인 경우(제1 배터리 셀(311)에 작용하는 전압이 제2 배터리 셀(312)에 작용하는 전압 보다 큰 경우), 제어 전압 연산부(0027)는 제1 임피던스 제어기(321) 및 제2 임피던스 제어기(322) 중 제2 임피던스 제어기(322)를 제어 대상으로 결정하고 제2 임피던스 제어기(322)에게 새로운 게이트 전압을 인가할 수 있다.

도 8은 일 실시 예에 따른 배터리 제어 시스템(300)에서 전류비를 일정 범위 내 제어하는 과정을 설명하는 그래프이다.

도 8에서는 제1 배터리 셀(311)의 정격 용량 C₁이 제2 배터리 셀(312)의 정격 용량 C₂의 2배이고(C₁ = 2C₂), 전류비 제어 목표는 2이며(K = 2), 전류비 오차 한계는 2%로(k = 0.02) 가정하고, I₂R₂>I₁R₁인 경우에 대해 설명한다.

배터리 제어 시스템(300)의 전체 충전 전류 I가 일정 크기로 유지되는 동안, 제1 배터리 셀(311)의 충전 전류 I₁ 및 제2 배터리 셀(312)의 충전 전류 I₂의 비율은 설정된 제어 목표(I₂/I₁ = 2)로 유지될 수 있고 또는 다양한 원인에 의해 요동할 수 있다. 전류 비율(I₂/I₁)이 목표 제어 범위 이내에 있는지 여부(즉, K - k<I₂/I₁<K + k 인지의 여부)는 상술한 수학식 3을 참고하여 전압 차분 측정부(0011)로부터 측정될 수 있다.

도 8의 (a)는 전류 비율(I₂/I₁)을 일정 범위 내로 제어하는 과정에서 시간에 따른 클럭 발생기(0015)에서 생성(출력)하는 신호를 나타내는 그래프이다. 도 8의 (b)는 전류 비율(I₂/I₁)을 일정 범위 내로 제어하는 과정에서 시간에 따른 제1 비교 신호 생성 트랜지스터(0014A)에서 생성(출력)하는 신호를 나타내는 그래프이다. 도 8의 (c)는 전류 비율(I₂/I₁)을 일정 범위 내로 제어하는 과정에서 시간에 따른 제2 비교 신호 생성 트랜지스터(0014B)에서 생성(출력)하는 신호를 나타내는 그래프이다. 도 8의 (d)는 전류 비율(I₂/I₁)을 일정 범위 내로 제어하는 과정에서 시간에 따른 가산 전압 생성부(0024)에서 생성(출력)하는 제어 스텝 전압에 대한 신호를 나타내는 그래프이다. 도 8의 (e)는 전류 비율(I₂/I₁)을 일정 범위 내로 제어하는 과정에서 시간에 따른 감산 전압 생성부(0025)에서 생성(출력)하는 제어 스텝 전압에 대한 신호를 나타내는 그래프이다. 도 8의 (f)는 전류 비율(I₂/I₁)을 일정 범위 내로 제어하는 과정에서 시간에 따른 제어 기준 전압 생성부(0026)에서 저장되는 현재의 게이트 전압에 대한 신호를 나타내는 그래프이다. 도 8의 (g)는 전류 비율(I₂/I₁)을 일정 범위 내로 제어하는 과정에서 시간에 따른 전압 차분 측정부(0011)에서 측정하는 전위차

에 대한 신호를 나타내는 그래프이다. 도 8의 (h)는 전류 비율(I₂/I₁)을 일정 범위 내로 제어하는 과정에서 시간에 따른 전체 충전 전류 I, 제1 배터리 셀(311)의 충전 전류 I₁, 및 제2 배터리 셀(312)의 충전 전류I₂의 크기 변화를 나타내는 그래프이다.

도 8의 (h)에서 음영 처리된 영역은 상기 수학식 2를 만족하는 I₁ 및 I₂의 범위를 나타낸 것이다.

충전 전류 비율(I₂/I₁)은 시점 a까지는 목표 범위 이내로 유지되다가, 시점 a에서 목표 범위를 벗어난 것이 확인된다. 시점 a에서, 전압 차분 측정부(0011)에서 측정된 전위차

의 크기가 목표 전압 범위 생성부(0022)에서 생성된 목표 전압 범위의 상한 값 보다 크게 되고, 이 때 제1 비교 신호 생성 트랜지스터(0014A)는 도통 상태에 진입하여 클럭 발생기(0015)에서 발생한 펄스가 가산 전압 생성부(0024)에 전달될 수 있다. 가산 전압 생성부(0024)는 양(+)의 값의 제어 스텝 전압을 생성하여 이를 제어 전압 연산부(0027)로 전달할 수 있다. 제어 전압 연산부(0027)는 제1 임피던스 제어기(321)에 인가되고 있는 현재의 게이트 전압에서 제어 스텝 전압만큼 가산한 값을 제1 임피던스 제어기(321)에게 새로운 게이트 전압으로 인가할 수 있다.

시점 a에서 가산된 새로운 게이트 전압의 인가에도 불구하고, 시점 b까지도 충전 전류 비율은 목표 범위 내로 수렴되지 않으며 전압 차분 측정부(0011)에서 측정된 전위차

는 여전히 목표 전압 범위의 상한 값을 벗어난다. 이에 따라 상술한 과정을 한번 더 반복할 수 있다. 제1 비교 신호 생성 트랜지스터(0014A)에서 가산 전압 생성부(0024)로 한번 더 펄스를 전달할 수 있고, 가산 전압 생성부(0024)는 양(+)의 값의 제어 스텝 전압을 생성하여 이를 제어 전압 연산부(0027)로 전달할 수 있다. 제어 전압 연산부(0027)는 한번 더 가산된 새로운 게이트 전압을 제1 임피던스 제어기(321)에게 인가할 수 있다.

두 번의 게이트 전압 가산 동작으로 시점 b 이후 전위차

는 목표 전압 범위 수준으로 감소하고, 충전 전류 비율 또한 목표 수준으로 유지되는 것이 확인된다.

시점 c에서는 제2 배터리 셀(312)의 충전 전류가 감소하고 제1 배터리 셀(311)의 충전 전류가 증가하여, 전압 차분 측정부(0011)에서 측정된 전위차

의 크기가 목표 전압 범위 생성부(0022)에서 생성된 목표 전압 범위의 하한 값보다 작게 된다. 이 때 제2 비교 신호 생성 트랜지스터(0014B)는 도통 상태에 진입하고 클럭 발생기(0015)에서 발생한 펄스가 감산 전압 생성부(0025)에 전달될 수 있다. 감산 전압 생성부(0025)는 음(-)의 값의 제어 스텝 전압을 생성하여 이를 제어 전압 연산부(0027)로 전달할 수 있다. 제어 전압 연산부(0027)는 제1 임피던스 제어기(321)에 인가되고 있는 현재의 게이트 전압에서 제어 스텝 전압만큼 감산한 값을 제1 임피던스 제어기(321)에게 새로운 게이트 전압으로 인가할 수 있다.

이에 따라 제2 배터리 셀(312)의 충전 전류는 증가하고 제1 배터리 셀(311)의 충전 전류는 감소한다. 다만, 새로운 감산된 게이트 전압의 인가에도 불구하고 여전히 충전 전류 비율은 목표 범위 이내로 안정되지 않으며, 시점 d에서 전위차

는 오히려 목표 전압 범위의 상한 값보다 높아진 상태가 된다. 이는 현재의 제어 스텝 전압의 크기를 기준으로 제1 임피던스 제어기(321)의 게이트 전압을 정밀하게 조절하기 불가한 상태를 의미할 수 있다. 가산 전압 생성부(0024)는 보다 정밀한 제어를 위하여 생성하는 제어 스텝 전압의 크기를 줄일 수 있다. 예를 들면, 가산 전압 생성부(0024)는 시점 a(또는 시점 b)에서 보다 절반 크기의 양(+)의 제어 스텝 전압을 생성하여 이를 제어 전압 연산부(0027)로 전달할 수 있다. 제어 전압 연산부(0027)는 가산된 새로운 게이트 전압을 제1 임피던스 제어기(321)에게 인가할 수 있고, 이를 통해 충전 전류 비율(I₂/I₁)은 목표 범위 이내로 유지되도록 제어될 수 있다.

도 9는 일 실시 예에 따른 폴더블(foldable) 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101)) 내 배치된 배터리 제어 시스템을 도시하는 예시도이다.

도 9는 폴더블 전자 장치에 대하여 본 개시의 전류비 균등 제어 방법을 적용하는 경우에 대한 한 가지 구성 예이다.

폴더블 전자 장치는 일반적인 바(bar) 타입의 전자 장치와 비교 시, 증가한 전면 디스플레이 크기로 인하여 발생하는 높은 전력 소모에 대응할 수 있는 고용량의 배터리를 제한된 공간에서 구현할 필요가 있다. 예를 들면, 폴더블 전자 장치에는 서로 다른 정격 용량의 이종 배터리 셀이 서로 병렬 연결된 배터리가 적용될 수 있다.

도 9의 (a)는 폴더블 전자 장치(900')에서 이종의 배터리 팩들(311', 312')이 서로 병렬 연결된 배터리 제어 시스템이 적용된 예시이고, 도 9의 (b)는 폴더블 전자 장치(900)에서 이종의 배터리 셀들(311, 312)이 서로 병렬 연결된 배터리 제어 시스템이 적용된 예시이다.

도 9의 (a)를 참조하면, 제1 배터리 팩(311') 및 제2 배터리 팩(312')은, 개별 배터리 팩을 제어하는 배터리 보호 회로를 포함하는 인쇄회로기판(미도시) 및 인쇄회로기판으로부터 인출된 커넥터들(3111, 3121)이 배터리 연결 커넥터(340)에 접속되고, 배터리 연결 커넥터(340)가 PMIC(power management IC)(350)에 연결됨으로써, 병렬 연결된 배터리 구조를 구성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 제어 회로(331), 제2 제어 회로(332), 및 제3 제어 회로(333)는 폴더블 전자 장치(900')의 별도 실장 영역에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 4의 실시 예 또는 도 6의 실시 예와 등가의 회로가 커넥터(3111, 3121, 340) 상에 인쇄되는 방법으로 본 개시의 배터리 제어 시스템이 폴더블 전자 장치(900')에 구현될 수 있다.

도 9의 (b)를 참조하면, 제1 배터리 셀(311) 및 제2 배터리 셀(312)은 개별적인 보호 회로 실장을 위한 인쇄회로기판이 추가로 포함되지 않는 형태일 수 있다. 제1 배터리 셀(311) 및 제2 배터리 셀(312)은 개별 배터리 셀에서 인출된 커넥터들(3111, 3121)이 배터리 연결 커넥터(340)에 접속되고, 배터리 연결 커넥터(340)가 PMIC(power management IC)(350)에 연결됨으로써, 병렬 연결된 배터리 구조를 구성할 수 있다. 보호 회로를 배제하면서도 동일한 총 정격 용량을 유지할 수 있으므로, 폴더블 전자 장치(900)는 도 9의 (a) 대비 추가적인 빈 공간(A)(즉, 보호 회로에 요구되는 실장 공간)이 생길 수 있다. 이 경우, 본 개시의 제1 제어 회로(331), 제2 제어 회로(332), 및 제3 제어 회로(333)는 상기 빈 공간(A)의 전체 또는 일부를 이용하여 용이하게 실장될 수 있다.

상술한 바와 같이, 일 실시 예에 따른 배터리 제어 시스템(예: 도 1의 배터리(189), 도 3의 배터리 제어 시스템(300))은, 제1 배터리 셀(예: 도 3의 제1 배터리 셀(311)), 상기 제1 배터리 셀과 병렬 연결된 제2 배터리 셀(예: 도 3의 제2 배터리 셀(312)), 상기 제1 배터리 셀과 직렬 연결된 제1 임피던스 제어기(예: 도 3의 제1 임피던스 제어기(321)), 상기 제2 배터리 셀과 직렬 연결된 제2 임피던스 제어기(예: 도 3의 제2 임피던스 제어기(322)) 및 상기 제1 배터리 셀, 상기 제2 배터리 셀, 상기 제1 임피던스 제어기, 및 상기 제2 임피던스 제어기와 전기적으로 연결된 제어 회로(예: 도 3의 제어 회로(330))를 포함할 수 있고, 상기 제어 회로는: 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀 사이의 전위차를 측정하고, 상기 전위차의 크기가 제1 범위 내 포함되는지 판단하고, 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 상기 제1 임피던스 제어기 및 상기 제2 임피던스 제어기 중 하나를 제어함으로써, 상기 배터리 제어 시스템으로 인입되는 전체 전류가 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀로 분배되는 비율을 일정 범위 내로 제어할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제어 회로는, 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함된다고 판단한 경우, 상기 제1 임피던스 제어기를 제어하는 신호 또는 상기 제2 임피던스 제어기를 제어하는 신호를 초기화할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 임피던스 제어기는 제1 트랜지스터일 수 있고, 상기 제2 임피던스 제어기는 제2 트랜지스터일 수 있고, 상기 제어 회로는, 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 상기 제1 트랜지스터의 제1 게이트 전압의 크기 또는 상기 제2 트랜지스터의 제2 게이트 전압의 크기를 제어할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제어 회로는, 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 제1 게이트 전압 또는 제2 게이트 전압을 제어하기 위한 제어 스텝 전압을 결정하고, 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위의 상한 값 보다 큰 경우, 현재의 제1 게이트 전압에서 상기 제어 스텝 전압만큼 가산한 값을 새로운 제1 게이트 전압으로 인가하거나, 현재의 제2 게이트 전압에서 상기 제어 스텝 전압만큼 가산한 값을 새로운 제2 게이트 전압으로 인가할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제어 회로는, 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위의 하한 값 보다 작은 경우, 현재의 제1 게이트 전압에서 상기 제어 스텝 전압만큼 감산한 값을 새로운 제1 게이트 전압으로 인가하거나, 현재의 제2 게이트 전압에서 상기 제어 스텝 전압만큼 감산한 값을 새로운 제2 게이트 전압으로 인가할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제어 회로는, 일정 시간 이내에 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위의 상기 상한 값 보다 큰 경우와 상기 제1 범위의 상기 하한 값 보다 작은 경우를 번갈아 감지한 것에 응답하여, 상기 제어 스텝 전압의 크기를 축소할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제어 회로는, 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 상기 제1 배터리 셀에 작용하는 제1 전압과 상기 제2 배터리 셀에 작용하는 제1 전압의 대소 비교에 기반하여, 상기 제1 임피던스 제어기 및 상기 제2 임피던스 제어기 중 제어할 하나를 결정할 수 있고, 상기 제1 전압은 상기 제1 배터리 셀에 흐르는 전류와 상기 제1 배터리 셀의 도전 경로의 임피던스의 곱이고, 상기 제2 전압은 상기 제2 배터리 셀에 흐르는 전류와 상기 제2 배터리 셀의 도전 경로의 임피던스의 곱일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 범위의 상한 값 및 하한 값은 상기 배터리 제어 시스템으로 인입되는 상기 전체 전류의 크기에 비례할 수 있다.

상술한 바와 같이 일 실시 예에 따른 배터리 제어 방법은, 제1 배터리 셀 및 상기 제1 배터리 셀과 병렬 연결된 제2 배터리 셀 사이의 전위차를 측정하는 동작(예: 도 5의 동작 510), 상기 전위차의 크기가 제1 범위 내 포함되는지 판단하는 동작(예: 도 5의 동작 530) 및 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 상기 제1 배터리 셀과 직렬 연결된 제1 임피던스 제어기 및 상기 제2 배터리 셀과 직렬 연결된 제2 임피던스 제어기 중 하나를 제어함으로써, 상기 배터리 제어 시스템으로 인입되는 전체 전류가 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀로 분배되는 비율을 일정 범위 내로 제어하는 동작(예: 도 5의 동작 540)을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 배터리 제어 방법은, 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함된다고 판단한 경우, 상기 제1 임피던스 제어기를 제어하는 신호 또는 상기 제2 임피던스 제어기를 제어하는 신호를 초기화하는 동작을 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 임피던스 제어기는 제1 트랜지스터일 수 있고, 상기 제2 임피던스 제어기는 제2 트랜지스터일 수 있고, 상기 전체 전류가 분배되는 비율을 상기 일정 범위 내로 제어하는 동작은, 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 상기 제1 트랜지스터의 제1 게이트 전압의 크기 또는 상기 제2 트랜지스터의 제2 게이트 전압의 크기를 제어하는 동작을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 전체 전류가 분배되는 비율을 상기 일정 범위 내로 제어하는 동작은, 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 제1 게이트 전압 또는 제2 게이트 전압을 제어하기 위한 제어 스텝 전압을 결정하는 동작, 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위의 상한 값 보다 큰 경우, 현재의 제1 게이트 전압에서 상기 제어 스텝 전압만큼 가산한 값을 새로운 제1 게이트 전압으로 인가하거나, 현재의 제2 게이트 전압에서 상기 제어 스텝 전압만큼 가산한 값을 새로운 제2 게이트 전압으로 인가하는 동작 및 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위의 하한 값 보다 작은 경우, 현재의 제1 게이트 전압에서 상기 제어 스텝 전압만큼 감산한 값을 새로운 제1 게이트 전압으로 인가하거나, 현재의 제2 게이트 전압에서 상기 제어 스텝 전압만큼 감산한 값을 새로운 제2 게이트 전압으로 인가하는 동작을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제어 스텝 전압을 결정하는 동작은, 일정 시간 이내에 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위의 상기 상한 값 보다 큰 경우와 상기 제1 범위의 상기 하한 값 보다 작은 경우를 번갈아 감지한 것에 응답하여, 상기 제어 스텝 전압의 크기를 축소하는 동작을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 전체 전류가 분배되는 비율을 상기 일정 범위 내로 제어하는 동작은, 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 상기 제1 배터리 셀에 작용하는 제1 전압과 상기 제2 배터리 셀에 작용하는 제1 전압의 대소 비교에 기반하여, 상기 제1 임피던스 제어기 및 상기 제2 임피던스 제어기 중 제어할 하나를 결정하는 동작을 포함할 수 있고, 상기 제1 전압은 상기 제1 배터리 셀에 흐르는 전류와 상기 제1 배터리 셀의 도전 경로의 임피던스의 곱이고, 상기 제2 전압은 상기 제2 배터리 셀에 흐르는 전류와 상기 제2 배터리 셀의 도전 경로의 임피던스의 곱일 수 있다.

상술한 바와 같이 일 실시 예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101), 도 9의 폴더블 전자 장치(900, 900'))는, 하우징, 상기 하우징의 내부에 배치되는 제1 배터리 셀(예: 도 3의 제1 배터리 셀(311)), 상기 하우징의 내부에 배치되고 상기 제1 배터리 셀과 병렬 연결된 제2 배터리 셀(예: 도 3의 제2 배터리 셀(312)) 및 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀과 전기적으로 연결된 제어 회로(예: 도 3의 제어 회로(330))를 포함할 수 있고, 상기 제어 회로는: 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀 사이의 제1 전위차를 측정하고, 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀 사이의 전위차를 조정할 목표 전압 범위를 결정하고, 상기 측정된 제1 전위차의 크기가 상기 목표 전압 범위 내 포함되는지 판단하고, 상기 제1 전위차의 크기가 상기 목표 전압 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 상기 제1 전위차의 크기를 상기 목표 전압 범위 내로 조정함으로써, 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀로 인입되는 전체 전류가 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀로 분배되는 비율을 일정 범위 내로 제어할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 배터리 셀과 직렬 연결된 제1 트랜지스터 및 상기 제2 배터리 셀과 직렬 연결된 제2 트랜지스터를 더 포함할 수 있고, 상기 제어 회로는, 상기 제1 전위차의 크기가 상기 목표 전압 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 상기 제1 트랜지스터의 제1 게이트 전압을 제어하는 신호 또는 상기 제2 트랜지스터의 제2 게이트 전압을 제어하는 신호를 통해 상기 제1 게이트 전압 또는 상기 제2 게이트 전압을 제어함으로써, 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀로 인입되는 전체 전류가 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀로 분배되는 비율을 일정 범위 내로 제어할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제어 회로는, 상기 제1 전위차의 크기가 상기 목표 전압 범위 내 포함된다고 판단한 경우, 상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 게이트 전압을 제어하는 신호 또는 상기 제2 트랜지스터의 상기 제2 게이트 전압을 제어하는 신호를 초기화할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제어 회로는, 일정 시간 이내에 상기 제1 전위차의 크기가 상기 목표 전압 범위의 상기 상한 값 보다 큰 경우와 상기 목표 전압 범위의 상기 하한 값 보다 작은 경우를 번갈아 감지한 것에 응답하여, 상기 제1 게이트 전압의 제어 폭 또는 상기 제2 게이트 전압의 제어 폭을 축소할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 목표 전압 범위의 상한 값 및 하한 값은, 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀로 인입되는 상기 전체 전류의 크기에 비례할 수 있다.

Claims

배터리 제어 시스템에 있어서,
제1 배터리 셀;
상기 제1 배터리 셀과 병렬 연결된 제2 배터리 셀;
상기 제1 배터리 셀과 직렬 연결된 제1 임피던스 제어기;
상기 제2 배터리 셀과 직렬 연결된 제2 임피던스 제어기; 및
상기 제1 배터리 셀, 상기 제2 배터리 셀, 상기 제1 임피던스 제어기, 및 상기 제2 임피던스 제어기와 전기적으로 연결된 제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는:
상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀 사이의 전위차를 측정하고,
상기 전위차의 크기가 제1 범위 내 포함되는지 판단하고,
상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 상기 제1 임피던스 제어기 및 상기 제2 임피던스 제어기 중 하나를 제어함으로써, 상기 배터리 제어 시스템으로 인입되는 전체 전류가 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀로 분배되는 비율을 일정 범위 내로 제어하는, 배터리 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함된다고 판단한 경우, 상기 제1 임피던스 제어기를 제어하는 신호 또는 상기 제2 임피던스 제어기를 제어하는 신호를 초기화하는, 배터리 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 임피던스 제어기는 제1 트랜지스터이고,
상기 제2 임피던스 제어기는 제2 트랜지스터이고,
상기 제어 회로는,
상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 상기 제1 트랜지스터의 제1 게이트 전압의 크기 또는 상기 제2 트랜지스터의 제2 게이트 전압의 크기를 제어하는, 배터리 제어 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 제1 게이트 전압 또는 제2 게이트 전압을 제어하기 위한 제어 스텝 전압을 결정하고,
상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위의 상한 값 보다 큰 경우, 현재의 제1 게이트 전압에서 상기 제어 스텝 전압만큼 가산한 값을 새로운 제1 게이트 전압으로 인가하거나, 현재의 제2 게이트 전압에서 상기 제어 스텝 전압만큼 가산한 값을 새로운 제2 게이트 전압으로 인가하는, 배터리 제어 시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위의 하한 값 보다 작은 경우, 현재의 제1 게이트 전압에서 상기 제어 스텝 전압만큼 감산한 값을 새로운 제1 게이트 전압으로 인가하거나, 현재의 제2 게이트 전압에서 상기 제어 스텝 전압만큼 감산한 값을 새로운 제2 게이트 전압으로 인가하는, 배터리 제어 시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 제어 회로는,
일정 시간 이내에 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위의 상기 상한 값 보다 큰 경우와 상기 제1 범위의 상기 하한 값 보다 작은 경우를 번갈아 감지한 것에 응답하여, 상기 제어 스텝 전압의 크기를 축소하는, 배터리 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 상기 제1 배터리 셀에 작용하는 제1 전압과 상기 제2 배터리 셀에 작용하는 제1 전압의 대소 비교에 기반하여, 상기 제1 임피던스 제어기 및 상기 제2 임피던스 제어기 중 제어할 하나를 결정하고,
상기 제1 전압은 상기 제1 배터리 셀에 흐르는 전류와 상기 제1 배터리 셀의 도전 경로의 임피던스의 곱이고, 상기 제2 전압은 상기 제2 배터리 셀에 흐르는 전류와 상기 제2 배터리 셀의 도전 경로의 임피던스의 곱인, 배터리 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 범위의 상한 값 및 하한 값은 상기 배터리 제어 시스템으로 인입되는 상기 전체 전류의 크기에 비례하는, 배터리 제어 시스템.
배터리 제어 방법에 있어서,
제1 배터리 셀 및 상기 제1 배터리 셀과 병렬 연결된 제2 배터리 셀 사이의 전위차를 측정하는 동작;
상기 전위차의 크기가 제1 범위 내 포함되는지 판단하는 동작; 및
상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 상기 제1 배터리 셀과 직렬 연결된 제1 임피던스 제어기 및 상기 제2 배터리 셀과 직렬 연결된 제2 임피던스 제어기 중 하나를 제어함으로써, 상기 배터리 제어 시스템으로 인입되는 전체 전류가 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀로 분배되는 비율을 일정 범위 내로 제어하는 동작을 포함하는 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함된다고 판단한 경우, 상기 제1 임피던스 제어기를 제어하는 신호 또는 상기 제2 임피던스 제어기를 제어하는 신호를 초기화하는 동작을 더 포함하는 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 제1 임피던스 제어기는 제1 트랜지스터이고,
상기 제2 임피던스 제어기는 제2 트랜지스터이고,
상기 전체 전류가 분배되는 비율을 상기 일정 범위 내로 제어하는 동작은,
상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 상기 제1 트랜지스터의 제1 게이트 전압의 크기 또는 상기 제2 트랜지스터의 제2 게이트 전압의 크기를 제어하는 동작을 포함하는 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 전체 전류가 분배되는 비율을 상기 일정 범위 내로 제어하는 동작은,
상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 제1 게이트 전압 또는 제2 게이트 전압을 제어하기 위한 제어 스텝 전압을 결정하는 동작;
상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위의 상한 값 보다 큰 경우, 현재의 제1 게이트 전압에서 상기 제어 스텝 전압만큼 가산한 값을 새로운 제1 게이트 전압으로 인가하거나, 현재의 제2 게이트 전압에서 상기 제어 스텝 전압만큼 가산한 값을 새로운 제2 게이트 전압으로 인가하는 동작; 및
상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위의 하한 값 보다 작은 경우, 현재의 제1 게이트 전압에서 상기 제어 스텝 전압만큼 감산한 값을 새로운 제1 게이트 전압으로 인가하거나, 현재의 제2 게이트 전압에서 상기 제어 스텝 전압만큼 감산한 값을 새로운 제2 게이트 전압으로 인가하는 동작을 포함하는 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 제어 스텝 전압을 결정하는 동작은,
일정 시간 이내에 상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위의 상기 상한 값 보다 큰 경우와 상기 제1 범위의 상기 하한 값 보다 작은 경우를 번갈아 감지한 것에 응답하여, 상기 제어 스텝 전압의 크기를 축소하는 동작을 포함하는 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 전체 전류가 분배되는 비율을 상기 일정 범위 내로 제어하는 동작은,
상기 전위차의 크기가 상기 제1 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 상기 제1 배터리 셀에 작용하는 제1 전압과 상기 제2 배터리 셀에 작용하는 제1 전압의 대소 비교에 기반하여, 상기 제1 임피던스 제어기 및 상기 제2 임피던스 제어기 중 제어할 하나를 결정하는 동작을 포함하고,
상기 제1 전압은 상기 제1 배터리 셀에 흐르는 전류와 상기 제1 배터리 셀의 도전 경로의 임피던스의 곱이고, 상기 제2 전압은 상기 제2 배터리 셀에 흐르는 전류와 상기 제2 배터리 셀의 도전 경로의 임피던스의 곱인 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 제1 범위의 상한 값 및 하한 값은 상기 배터리 제어 시스템으로 인입되는 상기 전체 전류의 크기에 비례하는 방법.
전자 장치에 있어서,
하우징;
상기 하우징의 내부에 배치되는 제1 배터리 셀;
상기 하우징의 내부에 배치되고 상기 제1 배터리 셀과 병렬 연결된 제2 배터리 셀; 및
상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀과 전기적으로 연결된 제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는:
상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀 사이의 제1 전위차를 측정하고,
상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀 사이의 전위차를 조정할 목표 전압 범위를 결정하고,
상기 측정된 제1 전위차의 크기가 상기 목표 전압 범위 내 포함되는지 판단하고,
상기 제1 전위차의 크기가 상기 목표 전압 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 상기 제1 전위차의 크기를 상기 목표 전압 범위 내로 조정함으로써, 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀로 인입되는 전체 전류가 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀로 분배되는 비율을 일정 범위 내로 제어하는, 전자 장치.
청구항 16에 있어서,
상기 제1 배터리 셀과 직렬 연결된 제1 트랜지스터; 및
상기 제2 배터리 셀과 직렬 연결된 제2 트랜지스터를 더 포함하고,
상기 제어 회로는,
상기 제1 전위차의 크기가 상기 목표 전압 범위 내 포함되지 않는다고 판단한 경우, 상기 제1 트랜지스터의 제1 게이트 전압을 제어하는 신호 또는 상기 제2 트랜지스터의 제2 게이트 전압을 제어하는 신호를 통해 상기 제1 게이트 전압 또는 상기 제2 게이트 전압을 제어함으로써, 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀로 인입되는 전체 전류가 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀로 분배되는 비율을 일정 범위 내로 제어하는, 전자 장치.
청구항 17에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 제1 전위차의 크기가 상기 목표 전압 범위 내 포함된다고 판단한 경우, 상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 게이트 전압을 제어하는 신호 또는 상기 제2 트랜지스터의 상기 제2 게이트 전압을 제어하는 신호를 초기화하는, 전자 장치.
청구항 17에 있어서,
상기 제어 회로는,
일정 시간 이내에 상기 제1 전위차의 크기가 상기 목표 전압 범위의 상기 상한 값 보다 큰 경우와 상기 목표 전압 범위의 상기 하한 값 보다 작은 경우를 번갈아 감지한 것에 응답하여, 상기 제1 게이트 전압의 제어 폭 또는 상기 제2 게이트 전압의 제어 폭을 축소하는, 전자 장치.
청구항 16에 있어서,
상기 목표 전압 범위의 상한 값 및 하한 값은, 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀로 인입되는 상기 전체 전류의 크기에 비례하는, 전자 장치.