KR20240077283A

KR20240077283A - 배터리 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20240077283A
Application number: KR1020220159632A
Authority: KR
Inventors: 황진우; 허진석; 김재환; 이정수; 조성현
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2022-11-24
Filing date: 2022-11-24
Publication date: 2024-05-31
Also published as: WO2024112027A1

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 배터리 제어 배터리의 충방전 경로에 연결된 전원 공급부, 상기 충방전 경로로부터 미리 설정된 기동 시간 동안 상기 전원 공급부에 기동 전원을 인가하여 상기 전원 공급부를 동작시키도록 구성된 구동부, 상기 배터리의 충방전 경로와 상기 전원 공급부 사이에 연결된 스위칭부 및 상기 전원 공급부로부터 출력된 제1 동작 전원이 인가된 것에 응답하여, 상기 스위칭부를 턴 온시키고, 상기 기동 시간 이후에 상기 전원 공급부가 생성한 제2 동작 전원을 통해 구동되도록 구성된 제어부를 포함할 수 있다.

Description

배터리 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING BATTERY}

본 발명은 배터리 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 블랙 스타트 및 전원 제어가 가능한 배터리 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

최근 화석 연료의 환경 오염 문제로 인해 태양광, 풍력, 지열 등 신재생 에너지의 사용이 점차 증대되고 있다. 신재생 에너지는 ESS라고 불리는 전력 저장 장치에 저장된다. ESS는 신재생 에너지를 전기 에너지로 변환하여 배터리에 저장하고, 배터리에 저장된 전기 에너지를 전력 계통에 제공하는 장치이다.

ESS는 신재생 에너지의 저장 용도 이외에도 가정이나 공장 등에서 전기 요금이 저렴한 시간대에 전력 그리드의 전기 에너지를 배터리에 저장했다가 낮 시간 대에 배터리에 저장된 전기 에너지를 각종 전기 장치에 공급하는데 사용된다.

ESS를 포함하는 전력 시스템은 외부 제어 장치를 포함할 수 있다. 외부 제어 장치는 PCS, 인버터와 같은 전력 변환 장치를 의미할 수 있다. 외부 제어 장치는 전력 그리드와 ESS 사이에서, 전력 그리드로부터 공급된 전력 또는 ESS에 저장된 전력의 주파수, 전압, 직류/교류 등의 전기적 특성을 변환할 수 있다.

ESS는 전력 수신 및 송신을 위한 다양한 동작을 수행하는 배터리 컨트롤러를 포함할 수 있고, 외부 제어 장치는 배터리 컨트롤러와의 통신을 통해 ESS와 긴밀하게 연결될 수 있다.

ESS 자체에서 소비되는 전력량으로 인해 저장되는 전력보다 소비되는 전력이 더 큰 경우, 예를 들어, 겨울철이나 고위도 지방에서 배터리가 장시간 충전하지 못하는 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 외부 제어 장치는, 전력 소비량을 최소화하기 위하여 ESS, 즉 배터리 컨트롤러를 정상 동작 상태에서 슬립 모드로 제어할 수 있다. 이와 같은 ESS의 전원을 제어하는 동작은 외부 제어 장치가 동작 가능한 상태(온 상태)에서만 가능하다.

다양한 이유로, ESS 및 외부 제어 장치를 포함하는 전력 시스템에 그리드 정전이나 광역 정전이 발생할 수 있다. 이 경우, 배터리와 외부 제어 장치를 연결하는 차단기가 내려갈 수 있다. 이 때, ESS를 먼저 복구한 후 ESS에 저장된 전력을 통해 외부 제어 장치를 복구하는 전력 복구 절차인 블랙 스타트가 수행될 수 있다.

결론적으로, 블랙 스타트는 ESS, 즉 배터리 컨트롤러가 먼저 동작 가능한 상태가 된 후 외부 제어 장치가 복구되는 절차이며, 앞서 설명한 동작 가능한 상태에 있는 외부 제어 장치가 ESS의 전원을 제어하는 기능과는 서로 상충하는 관계에 있으므로 두 기능을 함께 구현하는 것은 용이하지 않다. 이에, 본 발명이 속한 기술 분야에서는, 전술한 두 기능을 모두 구현할 수 있는 기술이 절실히 요구된다.

본 발명은, 상기와 같은 배경 하에 안출된 것으로서, 블랙 스타트 기능과 외부 제어 장치에 의한 배터리 제어 장치의 전원 제어 기능을 효율적으로 수행할 수 있는 배터리 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 구동부는, 상기 기동 시간이 도과한 후에 상기 기동 전원의 출력을 중단하도록 구성될 수 있다.

상기 배터리의 충방전 경로에 차단기가 구비되고, 상기 구동부는, 상기 차단기의 양단 중 상기 배터리의 반대 측 단부에 연결될 수 있다.

상기 기동 전원은, 상기 충방전 경로 상에서, 상기 차단기가 온 상태로 천이됨에 따라 상기 배터리와 전기적으로 도통되는 부분에 위치하는 제1 노드로부터 공급될 수 있다.

상기 전원 공급부는, 상기 제1 노드로부터 상기 제1 동작 전원을 생성하도록 구성될 수 있다.

상기 스위칭부는, 상기 배터리와 상기 차단기 사이에 위치하는 제2 노드에 연결되도록 구성될 수 있다.

상기 전원 공급부는, 상기 스위칭부를 통해 상기 제2 노드로부터 상기 제2 동작 전원을 생성하도록 구성될 수 있다.

상기 제어부는, 외부 제어 장치로부터 슬립 신호를 수신하는 것에 기반하여, 차단기와 상기 외부 제어 장치 사이에 위치하는 릴레이 또는 상기 스위칭부 중 적어도 하나를 턴 오프하도록 구성될 수 있다.

상기 구동부는, 외부 제어 장치로부터 웨이크업 신호를 인가받는 포토 커플러를 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 구동부는, 상기 외부 제어 장치로부터 웨이크업 신호를 수신하는 것에 기반하여, 상기 기동 시간 동안 상기 전원 공급부로 상기 기동 전원을 출력하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 제어 장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 제어 방법은, 미리 설정된 기동 시간 동안 배터리의 충방전 경로에 연결된 전원 공급부에 기동 전원을 인가하는 기동 전원 출력 단계, 상기 전원 공급부로부터 출력된 제1 동작 전원이 인가된 것에 응답하여, 상기 배터리의 충방전 경로와 상기 전원 공급부 사이에 연결된 스위칭부를 턴온 시키는 제1 동작 전원 수신 단계 및 상기 기동 시간 이후에 상기 전원 공급부가 생성한 제2 동작 전원을 통해 구동되는 제2 동작 전원 수신 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 블랙 스타트 기능과 배터리 제어 장치에 대한 전원 제어 기능이 모두 효율적으로 수행될 수 있는 배터리 제어 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 차단기의 상태 전환 없이도 배터리 제어 장치에 대한 전원 제어 동작이 가능하며, 특히 저전압의 신호를 통해 배터리 제어 장치를 웨이크업 할 수 있으므로 향상된 효율을 가질 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제어 장치를 포함하는 전력 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 구동부를 구현하는 예시적인 회로도이다.
도 3은 도 2를 참조하여 설명한 제1 스위칭 소자 및 제3 스위칭 소자에 인가되는 전압을 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 4는 제어부가 셧다운 상태에서 정상 동작 모드로 전환되는 동안 구성 요소들 간에 송수신되는 다양한 신호들의 상태를 도시한 타이밍도이다.
도 5는 제어부가 셧다운 상태에서 정상 동작 모드로 전환되는 동안 구성 요소들 간에 송수신되는 다양한 신호들의 상태를 도시한 타이밍도이다.
도 6은 외부 제어 장치에 의한 전원 제어 동작 시에 구성 요소들 간에 송수신되는 다양한 신호들의 상태를 도시한 타이밍도이다.
도 7은 일 실시 구성에 따른 배터리 제어 장치를 포함하는 에너지 저장 장치에 대한 상태 머신이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제어 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 유닛, 모듈 또는 제어부와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제어 장치(100)를 포함하는 전력 시스템(1)을 개략적으로 나타낸 도면이다.

전력 시스템(1)은 에너지 저장 장치(10) 및 외부 제어 장치(20)를 포함할 수 있다. 여기서, 에너지 저장 장치(10)는 배터리(B)를 포함하는 ESS 또는 배터리 팩을 포함할 수 있다. 외부 제어 장치(20)는 PCS, 인버터와 같은 전력 변환 장치를 포함할 수 있다.

외부 제어 장치(20)는 DC 링크 단자(DC_LINK+, DC_LINK-)를 통해 에너지 저장 장치(10)와 전기적으로 연결될 수 있고, 전력의 전기적 특성(예를 들어, 주파수, 전압, 직류/교류)을 변환할 수 있다. 예를 들어, 전력 그리드로부터 공급된 전력은 외부 제어 장치(20)를 통해 전기적 특성이 변환되어 에너지 저장 장치(10)에 저장될 수 있다. 또한, 에너지 저장 장치(10)에 저장된 전력은 외부 제어 장치(20)를 통해 전기적 특성이 변환되어 전력 그리드로 공급될 수 있다.

외부 제어 장치(20)는 에너지 저장 장치(10)의 전원을 제어할 수 있다. 구체적으로, 외부 제어 장치(20)는 에너지 저장 장치(10)의 동작을 제어하는 배터리 제어 장치(100)('배터리 컨트롤러'로 칭할 수 있음)로의 전원 공급을 최소화하는 슬립 모드로 에너지 저장 장치(10)의 전원을 제어할 수 있다. 슬립 모드에서는 배터리 제어 장치(100)의 전력 소모량이 최소화될 수 있다. 구체적으로 배터리 제어 장치(100)가 슬립 모드에 있는 경우, 외부 제어 장치(20)를 통해 에너지 저장 장치(10)에 저장된 전력이 외부(예를 들어, 전력 그리드, 부하)로 공급될 수 없고, 외부 제어 장치(20)를 통해 외부로부터 에너지 저장 장치(10)로 전력이 공급될 수도 없다.

또한, 외부 제어 장치(20)는 배터리 제어 장치(100)로의 전원 공급을 정상 상태로 설정하는 정상 동작 모드로 에너지 저장 장치(10)의 전원을 제어할 수 있다. 정상 동작 모드에서는 배터리 제어 장치(100)의 전력 소모량이 슬립 모드에서보다 크며, 통상적인 에너지 저장 장치(10)의 동작이 수행될 수 있다. 구체적으로, 배터리 제어 장치(100)가 정상 동작 모드에 있는 경우, 외부 제어 장치(20)를 통해 에너지 저장 장치(10)에 저장된 전력이 외부로 공급될 수 있고, 외부 제어 장치(20)를 통해 외부로부터 전력이 공급될 수 있다.

에너지 저장 장치(10)는, 배터리 및 배터리 제어 장치(100)를 포함할 수 있다.

배터리(B)는, 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 셀은 서로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 복수의 배터리 셀은 서로 동일한 전기화학적 사양을 가지도록 제조된 것일 수 있다. 예컨대, 리튬 이온 셀과 같이 반복적인 충방전이 가능한 것이라면, 배터리 셀의 종류는 특별히 한정되지 않는다.

배터리(B)는 배터리 제어 장치(100)의 제어에 의해, 외부 제어 장치(20)를 통해 외부로부터 공급된 전력(전기 에너지)를 저장할 수 있다. 배터리(B)는 배터리 제어 장치(100)의 제어에 의해, 저장하고 있는 전력을 외부로 출력할 수 있다.

배터리 제어 장치(100)는 에너지 저장 장치(10)의 전반적인 동작을 관리 및 제어할 수 있다. 구체적으로, 배터리 제어 장치(100)는 외부 제어 장치(20)로부터 수신한 동작 모드에 관한 제어 신호에 기반하여 동작 상태가 설정될 수 있다. 예를 들어, 배터리 제어 장치(100)는, 정상 동작 모드로 동작하는 중에 외부 제어 장치(20)로부터 수신한 슬립 신호에 기반하여 슬립 모드로 전환될 수 있다. 또한, 배터리 제어 장치(100)는, 슬립 모드로 동작하는 중에 외부 제어 장치(20)로부터 수신한 웨이크업 신호에 기반하여 슬립 모드로 전환될 수 있다.

한편, 에너지 저장 장치(10)는 차단기(CB), 릴레이(R) 및 센싱부(SC)를 더 포함할 수 있다.

차단기(CB)는 에너지 저장 장치(10)와 외부 제어 장치(20)간의 충방전 경로(L1)에 구비될 수 있다. 차단기(CB)는 동작 시(트립(trip)), 전력 그리드로 공급되는 전력을 차단하도록 구성될 수 있다. 반면에, 차단기(CB)가 동작하지 않는 경우 충방전 경로(L1)를 통한 전력 입력 및 출력이 가능하다.

릴레이(R)는 에너지 저장 장치(10)와 외부 제어 장치(20)간의 충방전 경로(L1)에 구비될 수 있다. 릴레이(R)가 온 상태인 경우 외부로 전력이 출력되거나, 외부로부터 전력이 입력될 수 있다. 반면에, 릴레이(R)가 오프 상태인 경우 외부로의 전력 출력이 중단되고, 외부로부터의 전력 입력이 중단될 수 있다.

센싱부(SC)는 배터리(B)의 물리량을 감지할 수 있다. 배터리(B)의 물리량은 배터리(B)의 전압, 전류 또는 온도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(SC)는 전류 센싱 회로를 포함할 수 있고, 배터리와 DC 링크 단자(DC_LINK+, DC_LINK-) 간의 충방전 경로(L1)를 통해 흐르는 전류를 검출할 수 있다. 센싱부(SC)는, 검출한 전류의 크기를 나타내는 전류 신호를 생성할 수 있고, 생성한 전류 신호를 배터리 제어 장치(100)에 전달할 수 있다. 일 예시로, 센싱부(SC)는 션트 저항, 홀 효과 소자 등과 같은 공지의 전류 검출 소자들 중 적어도 하나를 포함하도록 구성될 수 있다.

설명의 편의를 위해 차단기(CB), 릴레이(R) 및 센싱부(SC)는 배터리 제어 장치(100)의 외부에 위치하는 것으로 도시하였으나, 다양한 실시예에서 상기 구성 요소의 적어도 일부가 배터리 제어 장치(100)에 포함되거나, 배터리 제어 장치(100)에 포함된 구성 요소의 적어도 일부가 에너지 저장 장치(10)의 내부 또는 외부에 포함될 수도 있다. 다양한 실시예에서, 구성 요소 상호 간에 전기적 연결이 형성되어 있음은 당연하다. 또한, 도시된 구성 요소 외에도 에너지 저장 장치(10)에 관련된 다양한 구성 요소가 더 채용될 수 있다.

배터리 제어 장치(100)는, 전원 공급부(110), 구동부(120), 스위칭부(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.

전원 공급부(110)는 배터리(B)의 충방전 경로(L1)에 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부(110)는 배터리(B)의 충방전 경로(L1)를 통해 배터리에 저장된 전력을 공급받고, 배터리 제어 장치(100)의 동작을 위한 전원을 생성할 수 있다. 배터리 제어 장치(100)의 동작을 위한 전원은 동작 전원으로 지칭될 수 있다.

전원 공급부(110)는 소정의 크기를 갖는 동작 전원을 생성할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부(110)는 12V의 동작 전원을 생성할 수 있다. 전원 공급부(110)는 전압 레귤레이터를 포함할 수 있다. 이 경우, 전원 공급부(110)는 제어부(140) 또는 다른 구성 요소가 필요로 하는 전압의 크기에 대응하도록 배터리에 저장된 전압을 변환할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부(110)는 전압 레귤레이터를 통해 12V에서 3.3V로 변환된 동작 전원을 생성할 수 있다.

전원 공급부(110)는 생성한 동작 전원을 제어부(140)에 제공할 수 있다.

구동부(120)는, 전원 공급부(110)에 기동 전원을 인가하여 전원 공급부(110)를 동작시키도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 구동부(120)는, 충방전 경로(L1)에 연결될 수 있다. 그리고, 구동부(120)는 이와 같이 연결된 충방전 경로(L1)로부터 기동 전원을 전원 공급부(110)에 공급할 수 있다. 특히, 구동부(120)는, 미리 설정된 기동 시간 동안 기동 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 구동부(120)는 기동 전원을 전원 공급부(110)에 인가하여, 전원 공급부(110)가 전술한 동작 전원을 생성하도록 할 수 있다.

스위칭부(130)는 배터리(B)의 충방전 경로(L1)와 전원 공급부(110) 사이에 연결되도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 스위칭부(130)가 제어부(140)로부터의 제어 신호에 기반하여 턴 온되면, 충방전 경로(L1)와 전원 공급부(110) 사이의 메인 전원 경로(M)가 형성되고, 메인 전원 경로(M)를 통해 배터리로부터 공급된 전력이 스위칭부(130)를 통해 전원 공급부(110)에 제공될 수 있다.

제어부(140)는, 전원 공급부(110)로부터 출력된 제1 동작 전원이 인가되도록 구성될 수 있다. 제1 동작 전원은 미리 설정된 기동 시간 동안 구동부(120)로부터 출력되는 기동 전원을 통해 전원 공급부(110)가 생성하는 전원을 의미할 수 있다. 전원 공급부(110)는 생성한 제1 동작 전원을 제어부(140)로 출력할 수 있다.

제어부(140)는, 제1 동작 전원에 응답하여, 스위칭부(130)를 턴 온시킬 수 있다.

즉, 제어부(140)는 전원 공급부(110)로부터 제1 동작 전원을 수신하면, 수신된 제1 동작 전원을 이용하여 스위칭부(130)를 턴 온시킬 수 있다. 스위칭부(130)가 턴 온되면, 충방전 경로(L1)와 전원 공급부(110) 사이의 메인 전원 경로(M)를 통해 배터리로부터의 전원이 스위칭부(130)를 거쳐 전원 공급부(110)에 제공될 수 있다.

제어부(140)는, 배터리 제어 장치(100)의 전원 공급부(110), 구동부(120), 및 스위칭부(130)를 포함하는 다른 구성들과 작동적으로 연결되고, 배터리 제어 장치(100)의 다양한 동작들을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(140)는, 전원 공급부(110), 구동부(120), 및 스위칭부(130)에 동작 가능하게 결합될 수 있다. 두 구성이 동작 가능하게 결합된다는 것은, 단방향 또는 양방향으로 신호를 송수신 가능하도록 두 구성이 직간접적으로 연결되어 있음을 의미한다.

제어부(140)는, 하드웨어적으로 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 제어부(140)에는 메모리 디바이스가 내장될 수 있으며, 메모리 디바이스로는 예컨대 RAM, ROM, 레지스터, 하드디스크, 광기록 매체 또는 자기기록 매체가 이용될 수 있다. 또는, 메모리 디바이스는 제어부(140)에 내장되지 않고 배터리 제어 장치(100)에 포함될 수도 있다. 메모리 디바이스는, 제어부(140)에 의해 실행되는 각종 제어 로직을 포함하는 프로그램, 및/또는 상기 제어 로직이 실행될 때 발생되는 데이터를 저장, 갱신 및/또는 소거할 수 있다.

제어부(140)는, 기동 시간 이후에, 전원 공급부(110)가 생성한 제2 동작 전원을 통해 구동될 수 있다.

구체적으로, 구동부(120)는, 상기 기동 시간 이후에는 기동 전원이 전원 공급부(110)에 인가되지 않도록 구성될 수 있다. 즉, 기동 시간이 지나면 기동 전원을 전원 공급부(110)로 출력하는 구동부(120)의 동작이 종료될 수 있다. 따라서, 전원 공급부(110)는, 구동부(120)의 동작이 종료됨으로 인해 제1 동작 전원을 생성하지 않고, 대신에 메인 전원 경로(M)로부터 스위칭부(130)를 통해 제공된 전원을 통해 제2 동작 전원을 생성할 수 있다. 전원 공급부(110)는 제2 동작 전원을 제어부(140)에 제공할 수 있다. 제어부(140)는 제2 동작 전원을 이용하여 배터리 제어 장치(100)의 다양한 동작들을 수행할 수 있다. 생성된 제2 동작 전원이 제어부(140)에 지속적으로 제공되면, 제어부(140)는, 정상적인 동작을 하지 않는 상태(예를 들어, 셧다운 상태 또는 슬립 모드)로부터 벗어날 수 있다. 즉, 제어부(140)는 제2 동작 전원에 의해, 전력을 소비하지 않거나 최소한으로 전력을 소비하는 상태(예를 들어, 슬립 모드)에서 깨어나 대기 모드로 전환될 수 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 미리 정해진 기동 시간 동안에 구동하는 구동부(120)를 통해, 외부 제어 장치(20)에 의한 배터리 제어 장치(100)(또는, 제어부(140))의 전원 제어 및 블랙 스타트 기능이 모두 가능하다.

구체적으로, 구동부(120)는, 블랙 스타트 기능을 위해 차단기(CB)가 트립 상태에서 온 상태로 천이함으로써 차단기(CB) 후단의 노드와 전원 공급부(110)를 전기적으로 연결시키고, 전술한 일련의 과정들을 통해 제어부(140)를 셧다운 상태로부터 벗어나도록 할 수 있다. 또한, 구동부(120)는, 외부 제어 장치(20)에 의한 웨이크업 신호를 수신하면 차단기(CB) 후단의 노드와 전원 공급부(110)를 전기적으로 연결시키고 전술한 일련의 과정들을 통해 제어부(140)를 슬립 모드에서 벗어나도록 할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시 구성에 따른 배터리 제어 장치(100)는 소정의 기동 시간 동안 차단기(CB) 후단의 노드와 전원 공급부(110)를 전기적으로 연결하고, 기동 시간이 도과된 후에는 차단기(CB) 후단의 노드와 전원 공급부(110)의 연결을 차단하도록 구성되는 구동부(120)를 이용하여 외부 제어 장치(20)에 의한 온/오프 제어 동작(전원 제어 동작) 및 블랙 스타트 기능을 구현할 수 있다. 즉, 제1 동작 전원 및 제2 동작 전원은, 충방전 경로 중에서 서로 상이한 노드로부터 공급된 전원을 통해 전원 공급부(110)가 생성하는 전원이며, 제1 동작 전원 및 제2 동작 전원의 전달 경로 또한 서로 상이하다.

만약, 차단기(CB) 후단의 노드로부터 전원 공급부로의 전원 경로 없이, 차단기(CB) 전단의 노드로부터 제어부(140)로 스위칭부(130)를 통하여 배터리(B) 전원이 계속적으로 공급되는 경우를 가정하면, 배터리(B) 전원이 스위칭부(130)를 통해 계속하여 제어부(140)로 전달된다. 따라서, 외부 제어 장치(20)에 의한 제어부(140)의 전원 제어가 불가능하며, 제어부(140)의 전원 제어를 위해서는 차단기(CB)를 이용하여 제어부(140)로 전력을 공급하거나 공급되는 전력을 중단해야만 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(140)의 초기 기동 시(블랙 스타트 기능의 실행 시 또는 제어부(140)가 슬립 모드에서 해제되는 시점)의 제1 동작 전원의 전달 경로와 미리 정해진 소정의 기동 시간 이후의 제2 동작 전원의 전달 경로가 서로 달라지도록 함으로써, 외부 제어 장치(20)에 의한 제어부(140)의 전원 제어와 블랙 스타트 기능을 모두 구현할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 제어부(140)의 초기 기동 시에는 구동부(120)를 통하여 배터리(B) 전원이 제어부(140)로 공급되도록 하고, 이후에는 구동부(120)를 통하지 않는 다른 경로(메인 전원 경로(M))를 통해 제어부(140)로 배터리(B) 전원이 공급되도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 구성에 따르면, 차단기(CB)의 동작 없이도 외부 제어 장치(20)의 제어부(140)에 대한 전원 제어 및 제어부(140)가 먼저 깨어난 후 외부 제어 장치(20)를 기동시키는 블랙 스타트 기능이 모두 구현될 수 있다.

다시 말해, 본 발명의 실시예에 따르면, 서로 상충되는 개념인, 배터리 제어 장치(100)를 먼저 기동한 후 외부 제어 장치(20)를 기동하여 전력 시스템(1)을 웨이크업하는 블랙 스타트 기능과 외부 제어 장치(20)에 의해서 배터리 제어 장치(100)의 전원 제어 동작이 모두 가능해 지는 효과가 달성될 수 있다. 이하의 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다. 또한, 이하에서 제어부(140)에 의해 수행되는 것으로 설명되는 다양한 동작들은 제어부(140)를 포함하는 배터리 제어 장치(100) 또는 에너지 저장 장치(10)에 의해서 수행되는 것으로도 이해될 수 있고, 다른 구성요소가 함께 관여할 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 구동부(120)를 구현하는 예시적인 회로도이다.

도 2를 참조하여 블랙 스타트 기능이 실행될 때 구동부(120)의 동작을 설명한다.

구동부(120)는, 제1 노드(N1)를 통해 충방전 경로(L1)와 연결될 수 있다. 제1 노드(N1)는 도 1에 도시된 바와 같이 차단기(CB) 후단의 노드로서, 차단기(CB)와 외부 제어 장치(20) 사이의 충방전 경로(L1)에 위치하는 노드일 수 있다.

구동부(120)는 복수의 스위칭 소자들을 포함할 수 있다. 복수의 스위칭 소자들은 BJP, MOSFET과 같은 공지의 소자들로 구현될 수 있다. 제1 스위칭 소자(M1) 및 제2 스위칭 소자(M2)와 제3 스위칭 소자(M3)의 동작 상태는 서로 반대가 되도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 구동부(120)는, 제1 스위칭 소자(M1) 및 제2 스위칭 소자(M2)가 턴 온 되는 경우 제3 스위칭 소자(M3)는 턴 온 상태가 되도록 구성될 수 있고, 반대로 제1 스위칭 소자(M1) 및 제2 스위칭 소자(M2)가 턴 오프 되는 경우 제3 스위칭 소자(M3)는 턴 온 상태가 되도록 구성될 수 있다. 일 예시로, 제1 스위칭 소자(M1)는 p타입 MOSFET 일 수 있고, 제2 스위칭 소자(M2) 및 제3 스위칭 소자(M3)는 n타입 MOSFET 일 수 있다. 이해의 편의를 위해, 제1 스위칭 소자(M1) 및 제2 스위칭 소자(M2)는 턴 오프 상태에 있고, 제3 스위칭 소자(M3)는 턴 온 상태에 있는 것을 초기 상태로 하여 설명한다.

먼저, 차단기(CB)가 트립 상태에서 온 상태로 천이될 수 있다. 예를 들어, 블랙 스타트 기능이 실행되는 경우, 외부(예를 들어, 사용자)로부터의 입력에 의해서 차단기(CB)가 트립 상태에서 온 상태로 수동으로 천이될 수 있다.

차단기(CB)가 온 상태로 천이됨에 따라서, 배터리로부터 전원이 제1 노드(N1)에 인가된다. 제1 노드(N1)에 전원이 인가된 것에 응답하여 제3 스위칭 소자(M3)는 턴 온 상태에서 턴 오프 상태로 천이되도록 구성될 수 있다.

제3 스위칭 소자(M3)가 턴 오프 되면 제1 스위칭 소자(M1) 및 제2 스위칭 소자(M2)가 턴 오프 상태에서 턴 온 상태로 천이되도록 구성될 수 있다. 따라서, 제1 스위칭 소자(M1)를 통해 전원 공급부(110)로 전류(I)가 흐르게 되며, 배터리로부터의 기동 전원이 전원 공급부(110)로 공급될 수 있다. 제1 스위칭 소자(M1)를 통해 전원 공급부(110)로 전류가 흐르는 시간, 즉 전원 공급부(110)로 기동 전원이 공급되는 시간을 기동 시간으로 지칭할 수 있다.

구동부(120)는 기동 시간이 도과한 후에 전원 공급부(110)로 공급되는 기동 전원의 출력을 중단하도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 제1 노드(N1)에 인가되는 전원이 지속되면서, 제3 스위칭 소자(M3)는 캐패시터(C)의 충전으로 인해 다시 턴 온 되도록 구성될 수 있다. 제3 스위칭 소자(M3)가 턴 온됨에 따라서 제1 스위칭 소자(M1) 및 제2 스위칭 소자(M2)는 턴 오프되고, 이에 따라 제1 스위칭 소자(M1)를 통해 전원 공급부(110)로 흐르던 전류가 차단된다. 즉, 제1 스위칭 소자(M1)가 턴 오프 되면서 전원 공급부(110)로 공급되던 기동 전원이 중단되며, 기동 시간이 종료된다.

도 3은 도 2를 참조하여 설명한 제1 스위칭 소자(M1) 및 제3 스위칭 소자(M3)에 인가되는 전압을 개략적으로 도시한 그래프이다. 구체적으로, 제1 스위칭 소자(M1)의 전압(A1)은 제1 스위칭 소자(M1)가 p타입 MOSFET인 경우 제1 스위칭 소자(M1)의 드레인 전압을 나타낸다. 제3 스위칭 소자의 전압(A2)은 제3 스위칭 소자(M3)가 n타입 MOSFET인 경우, 제3 스위칭 소자(M3)의 게이트 전압을 나타낸다. 웨이크업 신호(Input_wakeup)의 전압(B1)은, 제어부가 슬립 모드에서 외부 제어 장치(20)로부터 수신하는 신호를 의미한다. 도 3에 도시된 그래프의 시간 간격들 및 전압의 크기는 설명의 편의를 위하여 단순 표기한 것이므로, 도 3의 도시에 제한되어 해석되지 않는다.

t0에 차단기(CB)가 트립 상태에서 온 상태로 천이하는 것에 응답하여, 제1 노드(N1)에 인가되는 전압에 의하여 제3 스위칭 소자(M3)는 턴오프되고, 제1 스위칭 소자(M1)는 턴 온된다. 턴 온된 제1 스위칭 소자(M1)는 제1 전압(V1)을 가질 수 있다. 이후 t0 내지 ta 시간 동안 제1 스위칭 소자(M1)를 통해 기동 전원이 전원 공급부(110)로 제공될 수 있다.

구동부(120)는, 기동 시간 동안 충전되는 캐패시터(C)에 의해, 제3 스위칭 소자(M3)의 구동 전압이 임계 전압(Vth)에 도달하면, 예를 들어, ta 시점에 제3 스위칭 소자(M3)는 턴 온되도록 구성되고, 제1 스위칭 소자(M1)는 턴 오프되도록 구성된다. 따라서 제1 스위칭 소자(M1)를 통해 공급되던 기동 전원은 중단될 수 있다. 즉, 도 3을 참조하면, t0 내지 ta의 시간 동안은 구동부(120)가 전원 공급부(110)로 기동 전원을 제공하는 기동 시간에 대응할 수 있다. 기동 시간이 도과하면, 전원 공급부(110)로 기동 전원을 제공하는 기동부의 동작은 종료된다. 도 1 및 도 4를 참조하여, 전술한 구동부(120)의 동작을 기반으로 일 실시예에 따른 배터리 제어 장치(100)가 수행하는 블랙 스타트 기능을 설명한다. 한편, 도 3의 tc 내지 tg 동안의 그래프는 웨이크업 신호(Input_wakeup)가 인가됨에 따른 구동부(120)의 동작을 설명하기 위한 것으로, 이후에 관련 내용과 함께 설명한다.

도 4는 제어부(140)가 셧다운 상태에서 정상 동작 모드로 전환되는 동안 구성 요소들 간에 송수신되는 다양한 신호들의 상태를 도시한 타이밍도이다. 도 4에 도시된 제1 내지 제6 시점의 시간 간격은 일 예시일 뿐이므로 제한되어 해석되지 않는다.

도 4를 참조하면, 블랙 스타트 기능을 실행하는 입력(INPUT_BS)은 로우(LOW) 레벨 또는 하이(HIGH) 레벨을 가질 수 있다. 또한, 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)는 로우(LOW) 레벨 또는 하이(HIGH) 레벨을 가질 수 있다. 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)는 스위칭부(130)를 턴 오프 상태에서 턴 온 상태로 천이하는 신호로, 제어부(140)가 스위칭부(130)로 출력하는 신호이다. 또한, 제2 제어 신호(CTRL_MC)는 로우(LOW) 레벨 또는 하이(HIGH) 레벨을 가질 수 있다. 제2 제어 신호(CTRL_MC)는 릴레이(R)를 턴 오프 상태에서 턴 온 상태로 천이하는 신호로, 제어부(140)가 릴레이(R)로 출력하는 신호이다. 각각의 신호에 있어서, 로우 레벨은 해당 신호가 출력되지 않는 것을 의미하거나 또는 소정의 값 미만의 신호 크기를 갖는 신호가 출력되는 것을 의미할 수 있다. 각각의 신호에 있어서, 하이 레벨은 해당 신호가 출력되는 것을 의미하거나 또는 소정의 값 이상의 신호 크기를 갖는 신호가 출력되는 것을 의미할 수 있다.

이하에서, 차단기의 상태가 OFF인 것은 트립 상태를 의미할 수 있다. 트립 상태는 CP1 단자와 CP2 단자가 전기적으로 분리되고, CN1 단자와 CN2 단자가 전기적으로 분리된 것을 의미할 수 있다. 차단기의 상태가 ON인 것은 차단기가 동작하여 CP1 단자 및 CP2 단자가 전기적으로 연결되고, CN1 단자와 CN2 단자가 전기적으로 연결된 것을 의미할 수 있다.

이하에서, 구동부의 상태가 OFF인 것은 구동부가 기동 전원을 출력하지 않는 상태를 의미할 수 있고, 구동부의 상태가 ON인 것은 구동부가 기동 전원을 출력하는 상태를 의미할 수 있다.

먼저, 도 1을 참조하면, 차단기(CB)는 충방전 경로(L1) 상에 설치되며, 차단기(CB)의 일 단은 배터리(B)의 양극 단자(BAT+)와 연결되는 CP1 단자 및 배터리(B)의 음극 단자(BAT-)와 연결되는 CN1 단자를 포함할 수 있다. 차단기(CB)의 타 단은, 상기 차단기(CB)의 일 단과 대향하며, 외부 제어 장치(20)와 전기적으로 연결되는 CP2 단자 및 CN2 단자를 포함할 수 있다.

구동부(120)는, 차단기(CB)의 양 단 중에서 배터리와 마주보는 일 단과 반대측 단부인 타 단에 연결될 수 있다.

도 1을 참조하면, 충방전 경로(L1) 상에 릴레이(R)가 위치할 수 있다. 릴레이(R)는 차단기(CB)의 타 단에 위치하며, 제어부(140)의 제어에 의해서 턴 온되거나 턴 오프 될 수 있다.

전력 시스템(1)에 정전이 발생하면, 차단기(CB)가 온 상태에서 트립 상태(Off)로 천이되며, CP1 단자 및 CP2 단자 간의 전기적 연결 및 CN1 단자 및 CN2 단자 간의 전기적 연결이 끊어진다. 정전 발생 시, 에너지 저장 장치(10), 즉 배터리 제어 장치(100) 및 외부 제어 장치(20)의 동작이 중단된다. 즉, 이 경우, 배터리 제어 장치(100) 및 외부 제어 장치(20)는 어떠한 전기적 동작도 수행되지 못하는 셧다운 상태가 되며, 구체적으로, 제어부(140) 및 구동부(120)를 포함하는 모든 구성요소의 동작이 중단(OFF)된다. 또한, 릴레이(R)를 턴 온 시키기 위한 제2 제어 신호(CTRL_MC)의 출력도 중단되므로, 릴레이(R)는 턴 오프 상태에 있다. 도 4를 참조하면, 설명의 편의를 위해 제1 시점 이전의 상태는, 차단기(CB)가 트립 상태(Off)에 있고, 구동부(120) 또한 오프 상태에 있고, 제어부(140) 또한 셧다운 상태에 있는 정전 상태인 경우를 예시로 한다.

기동 전원은 충방전 경로(L1) 상에서, 차단기(CB)가 온 상태로 천이됨에 따라 배터리와 전기적으로 도통되는 부분에 위치하는 제1 노드(N1)로부터 공급될 수 있다.

구체적으로, 셧다운 상태에서, 차단기(CB)는 온 상태로 천이되도록 하는 입력(예를 들어, 사용자로부터의 입력)을 수신할 수 있다. 예를 들어, 제1 시점에서 차단기(CB)를 온 상태로 천이되도록 하는 입력이 수신된 것에 기반하여 차단기(CB)가 온 상태로 천이되면, CP1 단자 및 CP2 단자가 전기적으로 연결되고, CN1 단자 및 CN2 단자가 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 차단기(CB) 후단(예를 들어, 차단기(CB)의 타 단)의 충방전 경로(L1) 상에 위치하는 제1 노드(N1)에 배터리로부터 공급되는 전압이 인가될 수 있다. 즉, 제1 노드(N1)는, 충방전 경로(L1) 상에서 차단기(CB)가 온 상태로 천이됨에 따라서 배터리와 전기적으로 도통되는 부분에 위치할 수 있다.

제1 노드(N1)에 배터리로부터의 전압이 인가되면, 구동부(120)가 동작할 수 있다. 즉, 제1 시점에, 차단기(CB)가 트립 상태에서 온 상태로 천이함에 따라 구동부(120)의 상태도 오프 상태에서 온 상태로 전환된다.

전원 공급부(110)는 제1 노드(N1)로부터 제1 동작 전원을 생성하도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 제1 시점에, 구동부(120)는 제1 노드(N1)로부터 전원 공급부(110)로 기동 전원이 공급된다. 기동 전원이 공급되면 전원 공급부(110)는 제1 노드(N1)로부터 제1 동작 전원을 생성하고, 생성된 제1 동작 전원을 제어부(140)에 인가할 수 있다. 제어부(140)는 제1 동작 전원에 기반하여 초기 기동할 수 있다.

초기 기동된 제어부(140)는, 제2 시점 이후로, 스위칭부(130)로 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)를 출력할 수 있다. 제어부(140)가 초기 기동되어 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)를 출력하는 제2 시점부터, 제어부(140)는 셧다운 상태에서 대기 모드로 동작할 수 있다. 여기서, 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)는 스위칭부(130)를 턴 오프 상태에서 턴 온 상태로 천이하는 신호이다. 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)에 응답하여 스위칭부(130)는 턴 온될 수 있다.

스위칭부(130)는 배터리와 차단기(CB) 사이에 위치하는 제2 노드(N2)에 연결되도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 턴 온된 스위칭부(130)는 차단기(CB)의 전단(예를 들어, 차단기(CB)의 일 단)의 충방전 경로(L1) 상에 위치하는 제2 노드(N2)와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 제2 시점 이후로 제2 노드(N2)와 스위칭부(130) 사이의 메인 전원 경로(M)가 형성될 수 있고, 제2 노드(N2)로부터 메인 전원 경로(M)를 통해 전원 공급부(110)로 전원이 공급될 수 있다.

전원 공급부(110)는 스위칭부(130)를 통해 제2 노드(N2)로부터 제2 동작 전원을 생성하도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 전원 공급부(110)는 제2 시점에 턴 온된 스위칭부(130)를 통해 제2 노드(N2)로부터 제2 동작 전원을 생성하고, 생성된 제2 동작 전원을 제어부(140)에 인가할 수 있다. 제어부(140)는 제2 동작 전원에 기반하여 기동된 상태를 유지할 수 있다. 즉, 제어부(140)는, 제2 시점부터 제2 동작 전원에 기반하여 기동된 상태를 유지하며 대기 모드로 동작할 수 있다. 본 명세서 상의 대기 모드는, 외부 제어 장치와 연결되기 위한 릴레이(R)가 턴 온되지 않은 상태로, 배터리(B)로의 충방전이 수행되지는 않는 상태를 의미할 수 있다. 즉, 대기 모드는, 충방전이 수행되는 정상 동작 모드의 진입 전의 상태로 이미 제어부가 셧다운 상태로부터 벗어나 깨어있는 상태라고 할 수 있다.

제3 시점에 구동부(120)는 전원 공급부(110)로 기동 전원을 출력하는 동작을 중단한다. 기동 전원이 중단되는 내용은 도 2 및 도 3을 참조하여 이미 설명하였으므로 생략한다. 여기서, 구동부(120)가 온 상태에 있는 제1 시점 내지 제3 시점 동안의 시간은 전술한 기동 시간에 대응할 수 있다.

기동 전원이 전원 공급부(110)로 입력되지 않는 제3 시점 이후에도, 이미 제어부(140)는 초기 기동되어 대기 모드로 동작하는 상태이므로 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)를 지속적으로 스위칭부(130)에 전송할 수 있고, 따라서, 메인 전원 경로(M)는 도통된 상태가 유지된다.

다음으로, 제어부(140)는, 외부로부터 블랙 스타트 기능을 실행하는 입력(INPUT_BS)을 수신할 수 있다. 구체적으로, 제4 시점 내지 제5 시점 동안에 전력 시스템(1)의 운영자 또는 상위 시스템으로부터 블랙 스타트 기능을 실행하는 입력(INPUT_BS)이 수신되며, 제어부(140)는, 상기 입력에 기반하여 제6 시점에 제2 제어 신호(CTRL_MC)를 릴레이(R)로 출력할 수 있다. 여기서, 제2 제어 신호(CTRL_MC)는 릴레이(R)를 턴 오프 상태에서 턴 온 상태로 천이하는 신호이다. 제2 제어 신호(CTRL_MC)에 응답하여 릴레이(R)가 턴 온될 수 있다. 릴레이(R)가 턴 온되는 제6 시점부터 제어부(140)는 정상 동작 모드로 동작할 수 있다. 구체적으로, 제어부(140)는, 외부 제어 장치(20)로 배터리에 저장된 전력을 출력하거나 또는 외부 제어 장치(20)로부터 전력을 공급받아 배터리에 저장하는 정상 동작 모드에 있을 수 있다.

한편, 정전 상태에서 에너지 저장 장치(10)와 외부 제어 장치(20)를 기동하는 블랙 스타트 외에도, 정전 상태가 아닌 상황에서도 전력 시스템(1)의 온/오프 제어가 필요할 수 있다. 도 5를 참조하여, 전력 시스템(1)의 점검 과정이나 최초 설치 과정에서 전력 시스템(1)을 노멀 스타트하는 실시예가 설명된다.

도 5는 제어부(140)가 셧다운 상태에서 정상 동작 모드로 전환되는 동안 구성 요소들 간에 송수신되는 다양한 신호들의 상태를 도시한 타이밍도이다. 도 5에 도시된 제1 내지 제6 시점의 시간 간격은 일 예시일 뿐이므로 제한되어 해석되지 않는다.

노멀 스타트에서는, 전력 시스템(1)에 정전과 같은 비정상적인 이벤트가 발생한 상황이 아니므로, 도 4와 비교할 때 외부에서 블랙 스타트 기능을 실행하는 입력(INPUT_BS)이 수신되지 않는다. 따라서, 본 실시예에서는 블랙 스타트 기능을 실행하는 입력(INPUT_BS)을 제외하고는 도 4를 참조하여 설명한 내용과 유사하며, 차이점을 설명한다.

도 5를 참조하면, 설명되는 전력 시스템(1)의 상태가 정전과 같은 블랙스타트 기능이 필요하지 않은 상태이므로, 블랙 스타트 기능을 실행하는 입력(INPUT_BS)은 로우(LOW) 레벨을 가질 수 있다. 또한, 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)는 로우(LOW) 레벨 또는 하이(HIGH) 레벨을 가질 수 있다. 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)는 스위칭부(130)를 턴 오프 상태에서 턴 온 상태로 천이하는 신호로, 제어부(140)가 스위칭부(130)로 출력하는 신호이다. 또한, 제2 제어 신호(CTRL_MC)는 로우(LOW) 레벨 또는 하이(HIGH) 레벨을 가질 수 있다. 제2 제어 신호(CTRL_MC)는 릴레이(R)를 턴 오프 상태에서 턴 온 상태로 천이하는 신호로, 제어부(140)가 릴레이(R)로 출력하는 신호이다. 각각의 신호에 있어서, 로우 레벨은 해당 신호가 출력되지 않는 것을 의미하거나 또는 소정의 값 미만의 신호 크기를 갖는 신호가 출력되는 것을 의미할 수 있다. 각각의 신호에 있어서, 하이 레벨은 해당 신호가 출력되는 것을 의미하거나 또는 소정의 값 이상의 신호 크기를 갖는 신호가 출력되는 것을 의미할 수 있다.

배터리 제어 장치(100)는 외부 제어 장치(20)와의 통신을 위한 통신 인터페이스(미도시)를 더 포함할 수 있다.

제어부(140)가 대기 모드에 있는 동안, 제어부(140)는 외부 제어 장치(20)와의 통신을 통해 외부 제어 장치(20)의 상태를 확인할 수 있다. 구체적으로, 전원 공급부(110)로 기동 전원을 출력하는 구동부(120)의 동작이 종료된 제3 시점 이후로 제어부(140)가 대기 모드에 있는 제3 시점 내지 제6 시점 동안에 제어부(140)는 배터리 제어 장치(100)(또는 에너지 저장 장치(10))의 내부 진단을 수행할 수 있다. 배터리 제어 장치(100)의 각 동작의 이상 여부를 진단하여 정상으로 판단되면, 제어부(140)는 외부 제어 장치(20)와 통신을 통해 외부 제어 장치(20)의 이상 여부를 진단할 수 있다. 외부 제어 장치(20)가 정상으로 판단되면, 제6 시점에 제어부(140)는 제2 제어 신호(CTRL_MC)를 릴레이(R)로 출력할 수 있다. 제2 제어 신호(CTRL_MC)에 응답하여 릴레이(R)가 턴 온될 수 있다. 릴레이(R)가 턴 온되는 제6 시점부터 제어부(140)는 정상 동작 모드로 동작할 수 있다. 구체적으로, 제어부(140)는, 외부 제어 장치(20)로 배터리에 저장된 전력을 출력하거나 또는 외부 제어 장치(20)로부터 전력을 공급받아 배터리에 저장하는 정상 동작 모드에 있을 수 있다. 다음으로, 도 2 및 도 6을 참조하여 외부 제어 장치(20)에 의한 전원 제어 동작을 설명한다.

도 6은 외부 제어 장치(20)에 의한 전원 제어 동작 시에 구성 요소들 간에 송수신되는 다양한 신호들의 상태를 도시한 타이밍도이다. 먼저, 외부 제어 장치(20)가 에너지 저장 장치(10)를 슬립 모드로 변경하는 슬립 동작을 설명한다. 도 6에 도시된 제1 내지 제7 시점의 시간 간격은 일 예시일 뿐이므로 제한되어 해석되지 않는다.

전력 시스템(1)은 초기(제1 시점 이전)에 정상적으로 동작하는 정상 동작 모드에 있을 수 있다. 구체적으로, 설명의 편의를 위해 제1 시점 이전의 상태는, 차단기(CB)가 온 상태에 있고, 제어부(140) 또한 정상 동작 모드에 있는 경우를 예시로 한다. 여기서, 구동부(120)는 기동 시간 동안에만 동작하는 구성이므로, 기동 시간을 거친 정상 동작 모드에서는 오프 상태에 있음은 당연하다.

도 6을 참조하면, 설명되는 전력 시스템(1)의 상태가 정전과 같은 블랙스타트 기능이 필요하지 않은 상태이므로, 블랙 스타트 기능을 실행하는 입력(INPUT_BS)은 로우(LOW) 레벨을 가질 수 있다. 또한, 웨이크업 신호(Input_wakeup)는 로우 레벨 또는 하이(HIGH) 레벨을 가질 수 있다. 웨이크업 신호(Input_wakeup)는 외부 제어 장치(20)가 구동부(120)로 전송하는 신호이다. 또한, 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)는 로우 레벨 또는 하이 레벨을 가질 수 있다. 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)는 스위칭부(130)를 턴 오프 상태에서 턴 온 상태로 천이하는 신호로, 제어부(140)가 스위칭부(130)로 출력하는 신호이다. 또한, 제2 제어 신호(CTRL_MC)는 로우(LOW) 레벨 또는 하이(HIGH) 레벨을 가질 수 있다. 제2 제어 신호(CTRL_MC)는 릴레이(R)를 턴 오프 상태에서 턴 온 상태로 천이하는 신호로, 제어부(140)가 릴레이(R)로 출력하는 신호이다. 각각의 신호에 있어서, 로우 레벨은 해당 신호가 출력되지 않는 것을 의미하거나 또는 소정의 값 미만의 신호 크기를 갖는 신호가 출력되는 것을 의미할 수 있다. 각각의 신호에 있어서, 하이 레벨은 해당 신호가 출력되는 것을 의미하거나 또는 소정의 값 이상의 신호 크기를 갖는 신호가 출력되는 것을 의미할 수 있다.

외부 제어 장치(20)는, 소정의 환경에서 전력 소모를 최소화 하기 위하여 슬립 신호를 에너지 저장 장치(10), 즉 제어부(140)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 전력 시스템(1)이 태양광 시스템의 일부인 경우, 겨울철에 생산 및 충전 전력량이 감소되므로 에너지 저장 장치(10)의 동작을 최소화하여 전력 소비량을 감소시킬 필요가 있다. 이 외에도, 다양한 이유로 에너지 저장 장치(10)의 전력 소비량을 감소시켜야 하는 이벤트가 발생되면, 외부 제어 장치(20)는 슬립 신호를 제어부(140)로 전송할 수 있다. 도 6에 도시되지는 않았으나, 외부 제어 장치(20)가 제1 시점에 제어부(140)로 슬립 신호를 전송할 수 있다. 특히, 차단기(CB)를 온 상태에서 오프 상태(트립(trip)) 상태로 변경하지 않고도, 외부 제어 장치(20)가 제어부(140)로 전송한 슬립 신호에 기반하여 제어부(140)의 상태가 정상 동작 모드에서 슬립 모드로 변경될 수 있다.

제어부(140)는, 외부 제어 장치(20)로부터 슬립 신호를 수신하는 것에 기반하여, 차단기(CB) 릴레이(R) 또는 스위칭부(130) 중 적어도 하나를 턴 오프하도록 구성될 수 있다. 여기서, 릴레이(R)는 차단기(CB)와 외부 제어 장치(20) 사이에 위치한다.

구체적으로, 제어부(140)는, 제1 시점에 슬립 신호에 응답하여 릴레이(R)로 출력하는 제2 제어 신호(CTRL_MC)의 출력을 중단할 수 있다. 제2 제어 신호(CTRL_MC)의 출력이 중단됨에 따라, 릴레이(R)가 턴 온 상태에서 턴 오프 상태로 천이될 수 있다. 릴레이(R)가 턴 오프 상태가 되면, 전력 송신 및 수신이 중단되므로 정상 동작 모드에서보다 에너지 저장 장치(10)가 소비하는 전력이 감소될 수 있다. 특히, 이러한 제어부(140)의 슬립 모드로의 진입은 차단기(CB)가 온 상태인 동안에 이루어질 수 있다.

다음으로, 제2 시점에 제어부(140)는, 스위칭부(130)로 출력하는 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)의 출력을 중단할 수 있다. 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)의 출력이 중단됨에 따라서 스위칭부(130)가 턴 온 상태에서 턴 오프 상태로 천이될 수 있다. 스위칭부(130)가 턴 오프 상태가 되면 배터리로부터 제어부(140)로 전원 공급이 중단되므로 에너지 저장 장치(10)가 소비하는 전력이 더욱 감소될 수 있다. 즉, 제1 시점을 도과하면서 전력 소비량이 일차적으로 감소되고, 다음으로 제2 시점을 도과하면서 전력 소비량이 최소화될 수 있다. 다음으로, 외부 제어 장치(20)가 에너지 저장 장치(10)를 슬립 모드에서 정상 동작 모드로 변경하는 웨이크업 동작을 설명한다.

제3 시점에, 외부 제어 장치(20)는 구동부(120)로 웨이크업 신호(Input_wakeup)를 전송할 수 있다. 예를 들어, 외부 제어 장치(20)는 구동부(120)로 제3 시점 내지 제4 시점 동안 웨이크업 신호(Input_wakeup)를 인가할 수 있다. 웨이크업 신호(Input_wakeup)는 3.3V 내지 12V의 저전압 신호일 수 있다. 웨이크업 신호(Input_wakeup)를 수신한 구동부(120)는 제4 시점에 오프 상태에서 온 상태로 변경되며, 전원 공급부(110)로 기동 전원을 출력하도록 구성된다. 이에 대하여 다시 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2를 참조하면, 구동부(120)는 웨이크업 신호(Input_wakeup)를 인가받는 포토 커플러(PC)를 포함하도록 구성될 수 있다.

포토 커플러(PC)는, 다이오드와 같은 발광부 및 수광부를 포함할 수 있다. 외부 제어 장치(20)로부터 수신한 웨이크업 신호(Input_wakeup)에 의해서 발광부가 광 신호를 생성하고, 생성된 광 신호가 수광부로 출력될 수 있다. 수광부가 광 신호를 수신한 것에 응답하여, 제3 스위칭 소자(M3)는 턴 온 상태에서 턴 오프 상태로 천이될 수 있다. 특히 웨이크업 신호(Input_wakeup)는 상대적으로 저전압의 신호로서 약 12V 또는 3.3V의 신호일 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면 저전압의 신호로도 제어부(140)(배터리 제어 장치(100))를 웨이크업할 수 있는 효과가 있다.

구동부(120)는, 외부 제어 장치(20)로부터 웨이크업 신호(Input_wakeup)를 수신한 것에 기반하여, 기동 시간 동안 전원 공급부(110)로 기동 전원을 출력하도록 구성될 수 있다. 도 3을 다시 참조하여 웨이크업 신호(Input_wakeup)의 수신에 응답한 구동부(120)의 동작을 설명한다.

도 3을 참조하면, 구동부(120)는 tc 내지 td의 시간 동안에 웨이크업 신호(Input_wakeup)를 수신할 수 있다. 도 3의 tc의 시간은 도 6의 제3 시간에 대응하며, tc 시간 이전에 구동부(120)는 전원 공급부(110)로 기동 전원을 공급하지 않는 상태이다.

구동부(120)는, 웨이크업 신호(Input_wakeup)에 의해서 구동부(120)의 포토 커플러(PC)가 동작하면, 제3 스위칭 소자(M3)가 턴 오프되고, 제3 스위칭 소자(M3)가 제1 스위칭 소자(M1) 및 제2 스위칭 소자(M2)가 턴 오프 상태에서 턴 온 상태로 천이되도록 구성될 수 있다.

구체적으로, tc 내지 td의 시간 동안에 수신된 웨이크업 신호(Input_wakeup)에 기반하여 tc 시간에 제3 스위칭 소자(M3)가 턴 오프 된다. tc 시점에, 턴 오프된 제3 스위칭 소자(M3)에 응답하여, 제1 스위칭 소자(M1) 및 제2 스위칭 소자(M2)가 턴 온되며, 턴 온된 제1 스위칭 소자(M1)를 통해서 tc 시간 내지 tf 시간 동안에 전원 공급부(110)로 전류(I)가 흐르게 된다. 따라서, 배터리로부터의 기동 전원이 구동부(120)를 통해 전원 공급부(110)로 공급될 수 있다.

전술한 바와 유사하게, 기동 전원이 구동부(120)를 통해 전원 공급부(110)로 공급되는 기동 시간 동안에 충전되는 캐패시터(C)에 의해서 제3 스위칭 소자(M3)의 구동 전압이 임계 전압(Vth)에 도달한다. 예를 들어, tf 시점에 제3 스위칭 소자(M3)의 구동 전압이 임계 전압(Vth)에 도달하면, 제3 스위칭 소자(M3)는 다시 턴 온 되도록 구성되고, 제1 스위칭 소자(M1)는 턴 오프 되도록 구성된다. 따라서 제1 스위칭 소자(M1)를 통해 공급되던 기동 전원은 중단될 수 있다. 즉, 도 3을 참조하면, tc 내지 tf의 시간 동안은 구동부(120)가 전원 공급부(110)로 기동 전원을 제공하는, 웨이크업 신호(Input_wakeup)에 응답한 기동 시간에 대응할 수 있다. 기동 시간이 도과하면, 웨이크업 신호(Input_wakeup)에 응답하여 전원 공급부(110)로 기동 전원을 제공하는 기동부의 동작은 종료된다.

기동 전원이 공급되면 전원 공급부(110)가 제1 노드(N1)로부터 제1 동작 전원을 생성하고, 생성된 제1 동작 전원을 제어부(140)에 인가할 수 있다. 제어부(140)는 제1 동작 전원에 기반하여 초기 기동할 수 있다.

초기 기동된 제어부(140)는, 제5 시점 이후로, 스위칭부(130)로 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)를 출력할 수 있다. 제어부(140)가 초기 기동되어 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)를 출력하는 제5 시점부터, 제어부(140)는 슬립 모드에서 대기 모드로 동작할 수 있다. 여기서, 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)는 스위칭부(130)를 턴 오프 상태에서 턴 온 상태로 천이하는 신호이다. 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)에 응답하여 스위칭부(130)는 턴 온될 수 있다.

턴 온된 스위칭부(130)는 차단기(CB)의 전단(예를 들어, 차단기(CB)의 일 단)의 충방전 경로(L1) 상에 위치하는 제2 노드(N2)와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 제5 시점 이후로 제2 노드(N2)와 스위칭부(130) 사이의 메인 전원 경로(M)가 형성될 수 있고, 제2 노드(N2)로부터 메인 전원 경로(M)를 통해 전원 공급부(110)로 전원이 공급될 수 있다.

전원 공급부(110)는 제5 시점에 턴 온된 스위칭부(130)를 통해 제2 노드(N2)로부터 제2 동작 전원을 생성하고, 생성된 제2 동작 전원을 제어부(140)에 인가할 수 있다. 제어부(140)는 제2 동작 전원에 기반하여 기동된 상태를 유지할 수 있다. 즉, 제어부(140)는, 제5 시점부터 제2 동작 전원에 기반하여 기동된 상태를 유지하며 대기 모드로 동작할 수 있다. 한편, 구동부(120)는 소정의 기동 시간이 지나면, 전원 공급부(110)로 기동 전원을 출력하는 것을 중단한다. 전원 공급부(110)로 출력되는 기동 전원이 중단되지만, 이미 제어부(140)는 대기 모드로 동작하는 상태이므로 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)를 지속적으로 스위칭부(130)에 전송할 수 있고, 따라서, 메인 전원 경로(M)는 도통된 상태가 유지된다.

다음으로, 제어부(140)는, 제7 시점에 제2 제어 신호(CTRL_MC)를 릴레이(R)로 출력할 수 있다. 여기서, 제2 제어 신호(CTRL_MC)는 릴레이(R)를 턴 오프 상태에서 턴 온 상태로 천이하는 신호이다. 제2 제어 신호(CTRL_MC)에 응답하여 릴레이(R)가 턴 온될 수 있다. 릴레이(R)가 턴 온되는 제7 시점부터 제어부(140)는 정상 동작 모드로 동작할 수 있다. 구체적으로, 제어부(140)는, 외부 제어 장치(20)로 배터리에 저장된 전력을 출력하거나 또는 외부 제어 장치(20)로부터 전력을 공급받아 배터리에 저장하는 정상 동작 모드에 있을 수 있다. 즉, 상술한 실시예에 따르면, 차단기(CB)가 온 상태를 유지하면서 제어부(140)의 전원 제어 동작(정상 동작 모드에서 슬립 모드로 전환되는 동작 또는 슬립 모드에서 대기 모드를 거쳐 정상 동작 모드로 전환되는 동작)이 가능하다.

이러한 방식으로, 차단기(CB)가 트립 상태에서 온 상태로 천이되는 이벤트 및 외부 제어 장치(20)로부터 수신된 웨이크업 신호(Input_wakeup)에 기반하여, 소정의 기동 시간 동안에 동작하는 구동부(120)를 통해서 본 발명의 실시예에 따른 배터리 제어 장치(100)는 블랙 스타트 기능 및 전원 제어 동작을 구현할 수 있다. 즉, 상술한 배터리 제어 장치(100)는 서로 상충되는 두 기능을 모두 구현할 수 있는 장점이 있다.

도 7은 일 실시 구성에 따른 배터리 제어 장치(100)를 포함하는 에너지 저장 장치(10)에 대한 상태 머신이다. 도 7은 전술한 실시예들에 따른 에너지 저장 장치(10)의 상태들이 도시된다.

일 실시구성에 따른 에너지 저장 장치(10)는 정상 동작 모드(S1), 셧다운 상태(S2), 대기 모드(S3) 또는 슬립 모드(S4) 중 어느 하나의 모드로 동작하는 상태에 있을 수 있다.

정상 동작 모드(S1)에서, 에너지 저장 장치(10)의 차단기(CB), 릴레이(R), 및 제어부(140)는 온 상태에 있을 수 있다. 정상 동작 모드(S1)로 동작하는 에너지 저장 장치(10)는 외부 제어 장치(20)로 배터리에 저장된 전력을 출력하거나, 외부 제어 장치(20)로부터 전력을 공급받아 배터리에 저장할 수 있다.

에너지 저장 장치(10)는 전력 시스템(1)에 정전이 발생하거나 외부 제어 장치(20)로부터 셧다운 신호를 수신한 것에 기반하여, 정상 동작 모드(S1)에서 셧다운 상태(S2)로 변경될 수 있다.

셧다운 상태(S2)에서, 차단기(CB)가 트립 상태(Off)에 있고, 릴레이(R) 및 제어부(140) 또한 오프 상태에 있을 수 있다. 차단기(CB)를 온 상태로 천이되도록 하는 외부 입력이 수신된 것에 기반하여, 에너지 저장 장치(10)의 상태는 셧다운 상태(S2)에서 대기 모드(S3)로 변경될 수 있다. 구동부(120)의 동작을 포함하여 셧다운 상태(S2)에서 대기 모드(S3)로 변경되는 일련의 과정들은 이미 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략한다.

대기 모드(S3)에서, 차단기(CB) 및 제어부(140)는 온 상태에 있고, 릴레이(R)는 오프 상태에 있을 수 있다. 외부로부터 블랙 스타트 기능을 실행하는 입력(INPUT_BS)이 수신되거나, 전술한 노멀 스타트에 의해 에너지 저장 장치(10)의 상태는 대기 모드(S3)에서 정상 동작 모드(S1)로 변경될 수 있다. 반대로, 외부 제어 장치(20)로부터 대기 모드(S3)로 변경하도록 하는 신호를 수신하면 에너지 저장 장치(10)의 상태는 정상 동작 모드(S1)에서 대기 모드(S3)로 변경될 수 있다.

정상 동작 모드(S1)에서 외부 제어 장치(20)로부터 슬립 신호가 수신된 것에 기반하여, 에너지 저장 장치(10)의 상태는 정상 동작 모드(S1)에서 슬립 모드(S4)로 변경될 수 있다.

슬립 모드(S4)에서, 차단기(CB)는 온 상태에 있고, 릴레이(R) 및 제어부(140)는 오프 상태에 있을 수 있다. 슬립 모드(S4)에서 릴레이(R) 및 제어부(140)가 오프 상태에 있으므로, 전력 소모량은 최소화될 수 있다. 외부 제어 장치(20)로부터 웨이크업 신호(Input_wakeup)가 수신되면 에너지 저장 장치(10)의 상태는 슬립 모드(S4)에서 대기 모드(S3)로 변경될 수 있다. 반대로, 대기 모드(S3)에서 외부 제어 장치(20)와의 통신 불능임이 감지되면 에너지 저장 장치(10)의 상태가 대기 모드(S3)에서 슬립 모드(S4)로 변경될 수 있다.

즉, 도 7을 참조하면, 셧다운 상태로부터 대기 모드를 거쳐 정상 동작 모드로 동작(S2~S3~S1)하게 되는 에너지 저장 장치(10)의 실시예에 관하여 도 1 내지 도 5를 통해 설명하였다. 또한, 정상 동작 모드로부터 슬립 모드 및 대기 모드를 거쳐 정상 동작 모드로 동작(S1~S4~S3~S1)하게 되는 에너지 저장 장치(10)의 실시예에 관하여 도 1 내지 도 3 및 도 6을 통해 상세히 설명하였다.

본 발명에 따른 배터리 제어 장치(100)는, BMS에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 BMS는, 상술한 배터리 제어 장치(100)를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 배터리 제어 장치(100)의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 BMS에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 배터리 제어 장치(100)의 구성요소의 적어도 일부는 BMS의 구성요소로서 구현될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 배터리 제어 장치(100)는, 배터리 팩에 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 배터리 제어 장치(100) 및 하나 이상의 배터리(또는, 배터리 셀)을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 제어 장치(100) 이외에, 배터리 팩에 통상적으로 포함되는 구성요소, 이를테면 하나 이상의 이차 전지, BMS, 전류 센서, 릴레이, 퓨즈, 팩 케이스 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 제어 장치(100)의 적어도 일부 구성요소는, 배터리 팩에 포함되어 있는 종래 구성요소로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 배터리 제어 장치(100)의 제어부(140)의 적어도 일부 기능 내지 동작은, 배터리 팩에 포함된 BMS에 의해 구현될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제어 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 도 8에서 각 단계의 주체는 전술한 본 발명에 따른 배터리 제어 장치(100)의 각 구성요소가 될 수 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 제어 방법은 기동 전원 출력 단계(S810), 제1 동작 전원 수신 단계(S820) 및 제2 동작 전원 수신 단계(S830)를 포함할 수 있다.

기동 전원 출력 단계(S810)는, 전원 공급부(110)에 기동 전원을 인가하는 단계로서, 구동부(120)에 의해 수행될 수 있다.

구체적으로, 전원 공급부(110)는 배터리(B)의 충방전 경로(L1)에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 구동부(120)는 차단기(CB)가 트립 상태에서 온 상태로 천이되거나 또는 외부 제어 장치(20)로부터 수신되는 웨이크업 신호(Input_wakeup)에 기반하여, 제1 노드(N1)와 전원 공급부(110)를 전기적으로 연결할 수 있다. 제1 노드(N1)는 충방전 경로(L1) 상에서 차단기(CB)가 온 상태로 천이됨에 따라서 배터리와 전기적으로 도통되는 부분에 위치하는 노드일 수 있다. 또한, 제1 노드(N1)는 외부 제어 장치(20)로 연결되는 차단기(CB)의 후단의 충방전 경로(L1)에 위치하는 노드로 설명될 수도 있다.

제1 노드(N1)로부터 기동 전원이 전원 공급부(110)에 인가되면, 전원 공급부(110)는 제1 동작 전원을 생성할 수 있다. 기동 전원은 구동부(120)가 동작하는 미리 설정된 기동 시간 동안 전원 공급부(110)로 출력되고, 기동 시간이 도과하면 기동 전원의 출력이 중단될 수 있다.

제1 동작 전원 수신 단계(S820)는, 전원 공급부(110)로부터 출력된 제1 동작 전원을 수신하는 단계로서, 제어부(140)에 의해 수행될 수 있다.

구체적으로, 전원 공급부(110)는, 제1 노드(N1)로부터 인가된 전원(배터리로부터의 전원)에 기반하여 제1 동작 전원을 생성할 수 있다. 전원 공급부(110)는 생성한 제1 동작 전원을 제어부(140)로 출력하여 제어부(140)를 초기 기동시킬 수 있다.

제1 동작 전원을 수신한 제어부(140)는, 스위칭부(130)를 턴 온시키는 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)를 스위칭부(130)로 출력할 수 있다. 스위칭부(130)는 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)에 기반하여 턴 오프 상태에서 턴 온 상태로 천이할 수 있다.

제2 동작 전원 수신 단계(S830)는, 기동 시간 이후에 전원 공급부(110)가 생성한 제2 동작 전원을 수신하는 단계로서, 제어부(140)에 의해 수행될 수 있다.

턴 온 상태에 있는 스위칭부(130)는 제2 노드(N2)와 전원 공급부(110)를 전기적으로 연결할 수 있다. 제2 노드(N2)는, 충방전 경로(L1) 상에서 배터리와 차단기(CB) 사이에 위치하는 노드일 수 있다. 제2 노드(N2)는 배터리로 연결되는 차단기(CB)의 전단의 충방전 경로(L1)에 위치하는 노드로 설명될 수도 있다.

전원 공급부(110)는, 제2 노드(N2)로부터 인가된 전원(배터리로부터의 전원)에 기반하여, 제2 동작 전원을 생성할 수 있다. 전원 공급부(110)는 생성한 제2 동작 전원을 제어부(140)로 출력할 수 있다. 제어부(140)는 전원 공급부(110)로부터 공급된 제2 동작 전원을 이용하여 제1 제어 신호(CTRL_POWER_HOLD)를 스위칭부(130)로 출력하는 것을 유지할 수 있다. 따라서, 스위칭부(130)는 턴 온 상태가 유지되며, 제어부(140)는 대기 모드로 동작할 수 있다.

여기서, 구동부(120)는 미리 설정된 기동 시간 동안 기동 전원을 전원 공급부(110)에 인가하고, 기동 시간 이후에는 기동 전원의 출력을 중단하도록 구성되나, 기동 전원을 통해 초기 구동된 제어부(140)는 스위칭부(130)를 턴 온시킴으로써 기동 전원의 출력이 중단된 이후에도 배터리로부터 전원을 지속적으로 제공 받을 수 있다. 즉, 제어부(140)는, 제2 노드(N2)로부터 전원 공급부(110)가 생성한 제2 동작 전원으로 구동될 수 있고, 릴레이(R)를 턴 온 시키는 제2 제어 신호(CTRL_MC)를 릴레이(R)로 출력하여 정상 동작 모드로 동작할 수 있다. 다시 말해, 제어부(140)는, 기동 시간 이후로는 제1 동작 전원 대신에 제2 동작 전원을 이용하여 구동할 수 있다.

상기 S810 단계 내지 S830 단계와 관련하여, 앞서 설명한 본 발명에 따른 배터리 제어 장치(100)의 내용이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리 제어 방법의 각 단계에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.

1: 전력 시스템
10: 에너지 저장 장치
20: 외부 제어 장치
100: 배터리 제어 장치
110: 전원 공급부
120: 구동부
130: 스위칭부
140: 제어부
B: 배터리
CP: 차단기
R: 릴레이
SC: 센싱부

Claims

배터리의 충방전 경로에 연결된 전원 공급부;
상기 충방전 경로로부터 미리 설정된 기동 시간 동안 상기 전원 공급부에 기동 전원을 인가하여 상기 전원 공급부를 동작시키도록 구성된 구동부;
상기 배터리의 충방전 경로와 상기 전원 공급부 사이에 연결된 스위칭부; 및
상기 전원 공급부로부터 출력된 제1 동작 전원이 인가된 것에 응답하여, 상기 스위칭부를 턴 온시키고, 상기 기동 시간 이후에 상기 전원 공급부가 생성한 제2 동작 전원을 통해 구동되도록 구성된 제어부를 포함하는 배터리 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 기동 시간이 도과한 후에 상기 기동 전원의 출력을 중단하도록 구성된 배터리 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 배터리의 충방전 경로에 차단기가 구비되고,
상기 구동부는, 상기 차단기의 양단 중 상기 배터리의 반대 측 단부에 연결된 배터리 제어 장치.
제3항에 있어서,
상기 기동 전원은,
상기 충방전 경로 상에서, 상기 차단기가 온 상태로 천이됨에 따라 상기 배터리와 전기적으로 도통되는 부분에 위치하는 제1 노드로부터 공급되는 배터리 제어 장치.
제4항에 있어서,
상기 전원 공급부는,
상기 제1 노드로부터 상기 제1 동작 전원을 생성하도록 구성된 배터리 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 스위칭부는, 상기 배터리와 상기 차단기 사이에 위치하는 제2 노드에 연결되도록 구성된 배터리 제어 장치.
제6항에 있어서,
상기 전원 공급부는,
상기 스위칭부를 통해 상기 제2 노드로부터 상기 제2 동작 전원을 생성하도록 구성된 배터리 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
외부 제어 장치로부터 슬립 신호를 수신하는 것에 기반하여, 차단기와 상기 외부 제어 장치 사이에 위치하는 릴레이 또는 상기 스위칭부 중 적어도 하나를 턴 오프하도록 구성된 배터리 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 구동부는,
외부 제어 장치로부터 웨이크업 신호를 인가받는 포토 커플러를 포함하도록 구성된 배터리 제어 장치.
제9항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 외부 제어 장치로부터 웨이크업 신호를 수신하는 것에 기반하여, 상기 기동 시간 동안 상기 전원 공급부로 상기 기동 전원을 출력하도록 구성된 배터리 제어 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 배터리 제어 장치를 포함하는 배터리 팩.
미리 설정된 기동 시간 동안 배터리의 충방전 경로에 연결된 전원 공급부에 기동 전원을 인가하는 기동 전원 출력 단계;
상기 전원 공급부로부터 출력된 제1 동작 전원이 인가된 것에 응답하여, 상기 배터리의 충방전 경로와 상기 전원 공급부 사이에 연결된 스위칭부를 턴온 시키는 제1 동작 전원 수신 단계; 및
상기 기동 시간 이후에 상기 전원 공급부가 생성한 제2 동작 전원을 통해 구동되는 제2 동작 전원 수신 단계를 포함하는 배터리 제어 방법.