WO2019078589A1 - 배터리팩 및 그것을 포함하는 전력 시스템 - Google Patents

배터리팩 및 그것을 포함하는 전력 시스템 Download PDF

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김동현
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Definitions

  • the present invention relates to a battery pack and a power system including the battery pack, and more particularly, to a battery pack and a power system including the same, which control electrical connection with an external device using a voltage distribution principle.
  • the secondary rechargeable batteries are nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-zinc batteries, and lithium secondary batteries.
  • lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel- It is very popular because of its low self-discharge rate and high energy density.
  • a battery pack may be detachably coupled to a main body of a wireless device such as a wireless cleaner.
  • a battery pack capable of providing a high output voltage should be used.
  • charge / discharge switch To charge / discharge the battery pack, charge / discharge switch must be installed on the high side or low side of the battery pack.
  • the charging / discharging switch When the charging / discharging switch is installed on the high side of the battery pack, since a charge pump and a gate driver are required, the manufacturing cost is higher than when the charging / discharging switch is installed on the low side of the battery pack.
  • the present invention has been conceived to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide a battery control device capable of controlling a charging / discharging switch installed in a low side by determining whether electrical coupling with an external device is normally performed using a voltage distribution principle Pack and a power system including the same.
  • a battery pack includes a battery module having a positive terminal and a negative terminal; A first connector having a first power terminal connected to the positive terminal, a second power terminal connected to the negative terminal, and a first auxiliary terminal; A first resistor element having a first end electrically connected to ground and a second end electrically connected to the first auxiliary terminal; A switching unit provided between the negative terminal and the second power terminal; And a control unit electrically connected to the battery module, the switching unit, and the second end of the first resistive element.
  • the controller is configured to operate in either a wakeup state or a sleep state according to the voltage of the first resistance element.
  • a second resistive element electrically connected between the second end of the first resistive element and the first auxiliary terminal may be further included.
  • control unit includes: a sub-control module electrically connected to the second end of the first resistive element and configured to measure a voltage of the battery module; And a main control module configured to receive a voltage signal indicating the voltage of the battery module from the sub control module and transmit a control signal to the sub control module based on the voltage signal.
  • the sub control module can supply the operating power to the main control module.
  • the main control module may switch from the sleep state to the wakeup state when the operating power is supplied from the sub control module.
  • the main control module may transmit a shutdown command to the sub control module when the voltage of the first resistive element is out of the critical range during operation in the wakeup state.
  • the sub control module may suspend the supply of the operating power to the main control module in response to the shutdown command from the main control module.
  • the sub control module may stop supply of the operating power to the main control module when the voltage of the first resistive element is out of the threshold range while the main control module is operating in the wakeup state can do.
  • the switching unit includes a charge switch; And a discharge switch connected in series to the charge switch.
  • the control section may stop outputting the switching signal to the charging switch and the discharging switch.
  • a power system including: the battery pack; And an external device detachably attached to the battery pack.
  • the external device may include a third power source terminal connected to the first power source terminal, a fourth power source terminal connected to the second power source terminal, and a second auxiliary terminal connected to the first auxiliary terminal,
  • the branch includes a second connector.
  • the third power terminal and the second auxiliary terminal may be electrically connected to each other.
  • the external device may further include a third resistive element electrically connected between the third power source terminal and the second auxiliary terminal.
  • the external device may further include a protective capacitor electrically connected between the third power terminal and the fourth power terminal.
  • the second connector has an electrical connection between the first power terminal and the third power terminal, and an electrical connection between the first auxiliary terminal and the second auxiliary terminal, And the connection is made prior to the electrical connection between the second power terminal and the fourth power terminal.
  • the charging / discharging switch installed in the low side by determining whether or not the electrical coupling with the external device is normally performed using the voltage distribution principle.
  • the charge / discharge switch provided on the low side can be turned on only when it is combined with a predetermined external device. Accordingly, even if the two power supply terminals of the battery pack are inadvertently connected by an arbitrary conductor, the charge / discharge switch is kept in the turned off state, thereby preventing a danger of electric shock or sparking of the user.
  • FIGS. 1 to 3 are diagrams illustrating functional configurations of different power systems according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 4 and FIG. 5 are views showing a detailed configuration of the control unit shown in FIG. 1 to FIG.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a coupling structure of the first connector and the second connector shown in FIGS. 1 to 3.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a coupling structure of the first connector and the second connector shown in FIGS. 1 to 3.
  • " control unit " as described in the specification means a unit for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.
  • FIGS 1 to 3 are diagrams showing functional configurations of different power systems 1 according to embodiments of the present invention.
  • a power system 1 includes a battery pack 10 and an external device 100.
  • the battery pack 10 includes a battery module 20, a first connector 30, a resistance element R1, a switching unit 40 and a control unit 50.
  • the battery module 20 may include at least one battery cell.
  • the battery module 20 includes a plurality of battery cells electrically connected to each other, the plurality of battery cells may be connected to one another in series, in parallel, or in series and in parallel.
  • the battery module 20 has a positive terminal and a negative terminal.
  • the positive terminal of the battery module 20 is electrically connected to the first connector 30 through the first power line L1.
  • the negative terminal of the battery module 20 is electrically connected to the first connector 30 through the second power line L2.
  • the high side of the battery pack 10 may refer to a portion between the positive terminal of the battery module 20 connected through the first power supply line L1 and the first connector 30.
  • the low side of the battery pack 10 may refer to a portion between the negative terminal of the battery module 20 connected through the second power supply line L2 and the first connector 30.
  • the first connector 30 includes a first power supply terminal P1, a second power supply terminal P2, and a first auxiliary terminal Pa.
  • the first power terminal P1 is connected to the positive terminal of the battery module 20 through the first power line L1.
  • the second power source terminal P2 is connected to the negative terminal of the battery module 20 through the second power source line L2.
  • the first auxiliary terminal Pa is connected to a resistor element R1 to be described later.
  • the first connector 30 may have a structure in which at least a part of the first power terminal P1, the second power terminal P2 and the first auxiliary terminal Pa is exposed visually from the outside, Or may be physically coupled to or disconnected from the second connector 110 included in the external device 100. [
  • the resistor element R1 has a first end and a second end.
  • the resistance element R1 is connected between the first power supply terminal P1 and the second power supply terminal P2 so as to divide the voltage of the battery pack 10 (hereinafter referred to as a "pack voltage") applied between the first power supply terminal P1 and the second power supply terminal P2.
  • a pack voltage the voltage of the battery pack 10
  • the first end of the resistive element R1 is electrically connected to ground.
  • the second end of the resistor element R1 is electrically connected to the first auxiliary terminal Pa.
  • the switching unit 40 is provided between the negative terminal of the battery module 20 and the second power terminal P2. That is, the switching unit 40 is provided on the second power supply line corresponding to the low side of the battery pack 10.
  • the switching unit 40 includes a charging switch 41 and a discharging switch 42 connected in series with each other.
  • Each of the charging switch 41 and the discharging switch 42 may include a field effect transistor (FET) and a parasitic diode connected in parallel with each other.
  • Each FET includes a drain, a source, and a gate. The gates of the FETs may be connected to the control unit 50 so as to receive a switching signal from the control unit 50, which will be described later.
  • the drain and source of the FET of the charge switch 41 may be connected to provide a charge current path.
  • the drain and source of the FET of the discharge switch 42 may be connected to provide a discharge current path.
  • the parasitic diode of the charge switch 41 is connected in the discharging current direction, and the parasitic diode of the discharging switch 42 is connected in the charging current direction. Accordingly, when the FET of the charge switch 41 is in the turned off state, only the discharge current path through the parasitic diode of the charge switch 41 is provided. When the FET of the discharge switch 42 is in the turned off state, Only the charging current path through the parasitic diode of the switch 42 can be provided.
  • the control unit 50 is electrically connected to the battery module 20, the first connector 30, the resistor element R1 and the switching unit 40.
  • the control unit 50 detects the voltage of the resistance element R1, that is, the voltage applied between the first and second ends of the resistance element R1 (hereinafter also referred to as a "distribution voltage"), And is configured to operate in either a wake up state or a sleep state depending on the voltage. That is, when the battery pack 10 is disconnected from the external device 100, the control unit 50 always operates in the sleep state. When the battery pack 10 is coupled to the external device 100, Up state to the wake-up state.
  • the control unit 50 keeps the charge switch 41 and the discharge switch 42 in a turned off state. That is, the control unit 50 can stop outputting the switching signals to the charging switch 41 and the discharging switch 42, respectively, while the control unit 50 is operating in the sleep state.
  • control unit 50 can control at least one of the charging switch 41 and the discharging switch 42 to turn on in accordance with the communication with the external device 100. [ A more detailed configuration of the control unit 50 will be described later with reference to Figs. 4 and 5. Fig.
  • the external device 100 may be a charger or an electric load (e.g., a motor drive device of a vacuum cleaner).
  • the electric load will be referred to as a " power transmission apparatus main body ".
  • the battery pack 10 may be detachably coupled to the external device 100. Alternatively, the battery pack 10 may be built in the electric apparatus main body.
  • the external device 100 may include a second connector 110 and a resistance element R2 and may further include a protective capacitor 120 optionally.
  • a protective capacitor 120 optionally.
  • the external device 100 is a vacuum cleaner, it may include a driving circuit 130 and the like.
  • the second connector 110 includes a third power supply terminal P3, a fourth power supply terminal P4 and a second auxiliary terminal Pb and is physically coupled to or detachable from the first connector 30 .
  • the third power terminal P3 is electrically connected to the first power terminal P1
  • the fourth power terminal P4 is electrically connected to the first power terminal P1 2 power terminal P2
  • the second auxiliary terminal Pb may be electrically connected to the first auxiliary terminal Pa.
  • the resistor element R3 has a first end and a second end.
  • the resistor element R3 is electrically connected between the third power source terminal P3 and the second auxiliary terminal Pb.
  • the first end of the resistor element R3 is electrically connected to the second auxiliary terminal Pb
  • the second end of the resistor element R3 is electrically connected to the third power terminal P3. Accordingly, when the first connector 30 and the second connector 110 are physically coupled to each other, the resistor element R1 and the resistor element R3 are electrically connected in series to operate as a voltage divider. That is, the voltage between the third power source terminal P3 and the ground can be divided by the resistance element R1 and the resistance element R3.
  • the protective capacitor 120 has a first end and a second end.
  • the protective capacitor 120 may be electrically connected between the third power supply terminal P3 and the fourth power supply terminal P4.
  • the first end of the protective capacitor 120 is electrically connected to the fourth power terminal P4 and the second end of the protective capacitor 120 is electrically connected to the third power terminal P3 .
  • the protective capacitor 120 is connected between the third power supply terminal P3 and the fourth power supply terminal P4 in accordance with the physical coupling between the first connector 30 and the second connector 110, As well.
  • the battery pack 10 further includes the resistance element R2, and the resistance element R3 of the external device 100 is omitted, as compared with FIG.
  • the third power supply terminal P3 and the second auxiliary terminal Pb of the second connector 110 may be electrically connected to each other directly or via a conductor.
  • the resistor element R1 and the resistor element R2 are electrically connected to each other in series to operate as a voltage divider.
  • the battery pack 10 includes a resistance element R2, and the external device 100 includes a resistance element R3.
  • the resistance element R1, the resistance element R2 and the resistance element R3 operate as a voltage divider by being electrically connected in series with each other .
  • Figs. 4 and 5 are views showing the detailed configuration of the control unit 50 shown in Figs. 1 to 3.
  • Fig. 4 and 5 are views showing the detailed configuration of the control unit 50 shown in Figs. 1 to 3.
  • Fig. 4 and 5 are views showing the detailed configuration of the control unit 50 shown in Figs. 1 to 3.
  • control unit 50 includes a main control module 51 and a sub control module 52.
  • Each of the main control module 51 and the sub control module 52 is electrically connected in common to the second end of the resistor element R1 so that the voltages of the resistor element R1 can be detected independently of each other.
  • the sub control module 52 is configured to measure the voltage of the battery module 20 and transmit a voltage signal indicating the measured module voltage to the main control module 51.
  • the module voltage may be a voltage between the positive terminal and the negative terminal of the battery module 20 or a voltage of each battery cell.
  • the sub control module 52 may be referred to as an " analog front end "
  • the main control module 51 is operatively coupled to the sub-control module 52.
  • the main control module 51 may optionally include a processor, an application-specific integrated circuit (ASIC), other chipset, logic circuit, register, communication modem, data processing device, etc., .
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • At least one or more of the various control logic executable by the main control module 51 may be combined, and the combined control logic may be written in a computer-readable code system and recorded in a computer-readable recording medium.
  • the recording medium is not particularly limited as long as it can be accessed by a processor included in the computer.
  • the recording medium includes at least one selected from the group including ROM, RAM, register, CD-ROM, magnetic tape, hard disk, floppy disk and optical data recording device.
  • the main control module 51 controls the main control module 51 based on the voltage signal from the sub control module 52 or the command from the external device 100 to turn on the at least one of the charging switch 41 and the discharging switch 42 To generate a switching signal for switching to the < / RTI >
  • the controller 50 when the first connector 30 is electrically disconnected from the second connector 110, since the voltage of the resistance element R1 is 0 V, the controller 50 operates in the sleep state. If at any point the first power terminal P1 of the first connector 30 and the first auxiliary terminal Pa are electrically connected by the second connector 110 or any conductor, R1 will be greater than 0V.
  • the sub control module 52 can determine whether or not the voltage of the resistance element R1 falls within a predetermined threshold range by repeatedly detecting the voltage of the resistance element R1 periodically or non-cyclically. It should be apparent to those skilled in the art that the critical ranges for each of the embodiments shown in FIGS. 1-3 may be the same or different from one another, but the lower limit of all critical ranges may be greater than 0V. Since each resistance element included in the voltage divider described above with reference to FIGS. 1 to 3 has a predetermined resistance value, only when the first connector 30 is coupled to the second connector 110, The voltage of the resistive element R1 will be out of the critical range when the voltage of the first connector 30 belongs to the critical range and the first connector 30 is coupled to any conductor.
  • the sub control module 52 can supply the operating voltage (for example, 3.3 V) to the main control module 51 by using the power supply circuit incorporated therein have.
  • the main control module 51 can operate in the sleep state and switch to the wakeup state when the operation voltage is supplied from the sub control module 52. [ In the wakeup state, the main control module 51 can charge or discharge the battery module 20 by controlling the switching unit 40. [
  • the first power terminal P1 is disconnected from the third power terminal P3 while the main control module 51 is operating in the wakeup state by the operation voltage or the first auxiliary terminal Pa is disconnected from the second auxiliary terminal
  • the charge / discharge of the battery pack 10 by the external device 100 is stopped, so that the voltage of the resistor element R1 is reduced to 0 V and deviates from the critical range.
  • the main control module 51 can send a shutdown command to the sub control module 52.
  • the sub control module 52 In response to the shutdown command from the main control module 51, the sub control module 52 stops supplying the operation power to the main control module 51. [ Thereby, the main control module 51 switches again from the wakeup state to the sleep state.
  • the second end of the resistive element R1 may be electrically connected only to the sub control module 52 among the sub control module 52 and the main control module 51, unlike FIG. That is, the electrical connection between the second end of the resistor element R1 and the main control module 51 may be omitted.
  • the method of switching from the sleep state to the wake up state and operating is the same as described above with reference to Fig. 4, but the method of switching back from the wake up state to the sleep state is different from that of Fig.
  • the sub control module 52 monitors the voltage of the resistive element R1 while the main control module 51 is operating in the wakeup state, and when the voltage of the resistive element R1 is out of the critical range, The supply of the operating voltage to the main control module 51 is stopped even if there is no shutdown instruction from the control module 51. [ Accordingly, the main control module 51 operates in the sleep state or in the wakeup state depending on whether the operation voltage is supplied from the sub control module 52 without directly monitoring the voltage of the resistance element R1 do.
  • the controller 50 can determine whether the external device 100 is the charger or the main unit of the power unit according to the voltage of the resistor R1. Specifically, when the resistance value of the resistance element R3 included in the charger is set to be different from the resistance value of the resistance element R3 included in the electric apparatus main body, the resistance when the charger is coupled to the battery pack 10 The voltage of the element R1 is different from the voltage of the resistance element R1 when the electric apparatus main body is coupled to the battery pack 10. [ The control unit 50 determines that the battery pack 10 is coupled to the charger so that the FET of the charge switch 41 is turned on The FET of the discharge switch 42 can be controlled to be turned off in the turn-on state.
  • the controller 50 determines that the battery pack 10 is coupled to the power tool main body,
  • the FET of the discharging switch 42 can be controlled to be turned on with the FET turned off.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a coupling structure of the first connector 30 and the second connector 110 shown in FIGS. 1 to 3.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a coupling structure of the first connector 30 and the second connector 110 shown in FIGS. 1 to 3.
  • an electrical connection between the first power terminal P1 and the third power terminal P3 and a connection between the first and second auxiliary terminals Pa, (Pb) may be configured to be electrically connected before the electrical connection between the second power supply terminal (P2) and the fourth power supply terminal (P4).
  • the terminals included in any one of the first connector 30 and the second connector 110 have a pin shape, and each pin-shaped terminal may have a length different from that of at least one of the remaining terminals have.
  • the pin lengths of the first power supply terminal P1 and the first auxiliary terminal Pa may be longer than the pin length of the second power supply terminal P2. Accordingly, when the first connector 30 is physically coupled to the second connector 110, the first power terminal P1 and the first auxiliary terminal Pa are connected to the third power terminal P3 and the second auxiliary terminal Pa, And the second power terminal P2 is electrically connected to the fourth power terminal P4.

Abstract

배터리팩 및 이를 포함하는 전력 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩은, 양극 단자 및 음극 단자를 가지는 배터리 모듈; 상기 양극 단자에 연결되는 제1 전원 단자, 상기 음극 단자에 연결되는 제2 전원 단자 및 제1 보조 단자를 가지는 제1 커넥터; 제1 엔드가 접지에 전기적으로 연결되고 제2 엔드가 상기 제1 보조 단자에 전기적으로 연결된 제1 저항 소자; 상기 음극 단자와 상기 제2 전원 단자 사이에 설치되는 스위칭부; 및 상기 배터리 모듈, 상기 스위칭부 및 상기 제1 저항 소자의 제2 엔드에 전기적으로 연결된 제어부를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 제1 저항 소자의 전압에 따라, 웨이크업 상태 및 슬립 상태 중 어느 하나로 동작하도록 구성된다.

Description

배터리팩 및 그것을 포함하는 전력 시스템
본 발명은 배터리팩 및 그것을 포함하는 전력 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전압 분배 원리를 이용하여 외부 장치와의 전기적 접속을 제어하는 배터리팩 및 그것을 포함하는 전력 시스템에 관한 것이다.
본 출원은 2017년 10월 18일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2017-0135473호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
무선 청소기 등과 같은 무선 기기의 본체에는 배터리팩이 탈착 가능하게 결합될 수 있는데, 전동 기기의 출력 전력을 높이기 위해서는 높은 출력 전압을 제공할 수 있는 배터리팩을 이용해야한다. 배터리팩의 충방전을 위해서는 배터리팩의 하이 사이드 또는 로우 사이드에 충방전 스위치를 설치해야 한다. 충방전 스위치가 배터리팩의 하이 사이드에 설치되는 경우 충전 펌프(charge pump)와 게이트 드라이버(gate driver)가 요구되므로, 충방전 스위치가 배터리팩의 로우 사이드에 설치되는 경우에 비하여 제조 비용이 높아진다.
한편, 배터리팩의 로우 사이드에 설치된 충방전 스위치가 턴 오프된 상태에서 배터리팩이 전동 기기의 본체에 결합되는 경우, 배터리팩과 전동 기기의 본체 간의 접지 전압이 불일치하는 문제가 존재한다. 따라서, 배터리팩과 전동 기기의 본체 간의 통신이 정상적으로 이루어질 수 없으므로, 충방전 스위치를 적절히 턴 온시키는 것이 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해 충방전 스위치를 항상 턴 온 상태로 유지하는 경우, 배터리팩의 두 전원 단자가 의도치 않게 전기적으로 쇼트됨으로 인해 스파크가 발생할 위험이 있다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전압 분배 원리를 이용하여 외부 장치와의 전기적 결합이 정상적으로 이루어졌는지 여부를 결정함으로써, 로우 사이드에 설치된 충방전 스위치를 제어할 수 있는 배터리팩과 이를 포함하는 전력 시스템을 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 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다양한 실시예는 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩은, 양극 단자 및 음극 단자를 가지는 배터리 모듈; 상기 양극 단자에 연결되는 제1 전원 단자, 상기 음극 단자에 연결되는 제2 전원 단자 및 제1 보조 단자를 가지는 제1 커넥터; 제1 엔드가 접지에 전기적으로 연결되고 제2 엔드가 상기 제1 보조 단자에 전기적으로 연결된 제1 저항 소자; 상기 음극 단자와 상기 제2 전원 단자 사이에 설치되는 스위칭부; 및 상기 배터리 모듈, 상기 스위칭부 및 상기 제1 저항 소자의 제2 엔드에 전기적으로 연결된 제어부를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 제1 저항 소자의 전압에 따라, 웨이크업 상태 및 슬립 상태 중 어느 하나로 동작하도록 구성된다.
일 측면에 따르면, 상기 제1 저항 소자의 제2 엔드와 상기 제1 보조 단자 사이에 전기적으로 연결된 제2 저항 소자를 더 포함할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 제어부는, 상기 제1 저항 소자의 제2 엔드에 전기적으로 연결되고, 상기 배터리 모듈의 전압을 측정하도록 구성된 서브 제어 모듈; 및 상기 서브 제어 모듈로부터 상기 배터리 모듈의 전압을 나타내는 전압 신호를 수신하고, 상기 전압 신호를 기초로 상기 서브 제어 모듈에게 제어 신호를 전송하도록 구성된 메인 제어 모듈을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 서브 제어 모듈은, 상기 제1 저항 소자의 전압이 임계 범위에 속하는 경우, 상기 메인 제어 모듈에게 동작 전원을 공급할 수 있다. 상기 메인 제어 모듈은, 상기 서브 제어 모듈로부터 상기 동작 전원이 공급되는 경우, 상기 슬립 상태로부터 상기 웨이크업 상태로 전환할 수 있다. 상기 메인 제어 모듈은, 상기 웨이크업 상태에서 동작 중에 상기 제1 저항 소자의 전압이 상기 임계 범위를 벗어나는 경우, 상기 서브 제어 모듈에게 셧다운 명령을 전송할 수 있다. 상기 서브 제어 모듈은, 상기 메인 제어 모듈로부터의 상기 셧다운 명령에 응답하여, 상기 메인 제어 모듈에 대한 상기 동작 전원의 공급을 중단할 수 있다.
또는, 상기 서브 제어 모듈은, 상기 메인 제어 모듈이 상기 웨이크업 상태에서 동작 중에 상기 제1 저항 소자의 전압이 레벨이 상기 임계 범위를 벗어나는 경우, 상기 메인 제어 모듈에 대한 상기 동작 전원의 공급을 중단할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 스위칭부는, 충전 스위치; 및 상기 충전 스위치에 직렬로 연결된 방전 스위치를 포함할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 슬립 상태에서, 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치에 대한 스위칭 신호의 출력을 중단할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 시스템은, 상기 배터리팩; 및 상기 배터리팩에 탈착 가능하게 구성된 외부 장치를 포함한다. 상기 외부 장치는, 상기 제1 전원 단자에 연결 가능하게 구성된 제3 전원 단자, 상기 제2 전원 단자에 연결 가능하게 구성된 제4 전원 단자 및 상기 제1 보조 단자에 연결 가능하게 구성된 제2 보조 단자를 가지는 제2 커넥터를 포함한다. 상기 제3 전원 단자와 상기 제2 보조 단자는 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 외부 장치는, 상기 제3 전원 단자와 상기 제2 보조 단자 사이에 전기적으로 연결되는 제3 저항 소자를 더 포함할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 외부 장치는, 상기 제3 전원 단자와 상기 제4 전원 단자 사이에 전기적으로 연결되는 보호 커패시터를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 제2 커넥터는, 상기 제1 커넥터에 결합 시, 상기 제1 전원 단자와 상기 제3 전원 단자 간의 전기적인 연결 및 상기 제1 보조 단자와 상기 제2 보조 단자 간의 전기적인 연결이 상기 제2 전원 단자와 상기 제4 전원 단자 간의 전기적인 연결보다 먼저 이루어지도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 전압 분배 원리를 이용하여 외부 장치와의 전기적 결합이 정상적으로 이루어졌는지 여부를 결정함으로써, 로우 사이드에 설치된 충방전 스위치를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 미리 정해진 외부 장치와 결합된 경우에 한하여 로우 사이드에 설치된 충방전 스위치를 턴 온시킬 수 있다. 이에 따라, 배터리팩의 두 전원 단자가 임의의 도전체에 의해 의도치 않게 접속되더라도 충방전 스위치는 턴 오프 상태로 유지되므로, 사용자가 감전되거나 스파크가 발생하는 등의 위험을 방지할 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 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 서로 다른 전력 시스템의 기능적 구성을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 1 내지 도 3에 도시된 제어부의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1 내지 도 3에 도시된 제1 커넥터 및 제2 커넥터의 결합 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
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 <제어 유닛>과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 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.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 서로 다른 전력 시스템(1)의 기능적 구성을 나타낸 도면이다.
먼저 도 1을 참조하면, 전력 시스템(1)은, 배터리팩(10) 및 외부 장치(100)를 포함한다.
배터리팩(10)은, 배터리 모듈(20), 제1 커넥터(30), 저항 소자(R1), 스위칭부(40) 및 제어부(50)를 포함한다.
배터리 모듈(20)은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 배터리 모듈(20)이 서로 전기적으로 연결된 복수의 배터리 셀을 포함하는 경우, 복수의 배터리 셀은 상호 간에 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다. 배터리 모듈(20)은 양극 단자 및 음극 단자를 가진다. 배터리 모듈(20)의 양극 단자는 제1 전원 라인(L1)을 통해 제1 커넥터(30)에 전기적으로 연결된다. 배터리 모듈(20)의 음극 단자는 제2 전원 라인(L2)을 통해 제1 커넥터(30)에 전기적으로 연결된다.
배터리팩(10)의 하이 사이드란, 제1 전원 라인(L1)을 통해 연결된 배터리 모듈(20)의 양극 단자와 제1 커넥터(30) 사이의 부분을 칭하는 것일 수 있다. 배터리팩(10)의 로우 사이드란, 제2 전원 라인(L2)을 통해 연결된 배터리 모듈(20)의 음극 단자와 제1 커넥터(30) 사이의 부분을 칭하는 것일 수 있다.
제1 커넥터(30)는, 제1 전원 단자(P1), 제2 전원 단자(P2) 및 제1 보조 단자(Pa)를 포함한다. 제1 전원 단자(P1)는, 제1 전원 라인(L1)을 통해 배터리 모듈(20)의 양극 단자에 연결된다. 제2 전원 단자(P2)는, 제2 전원 라인(L2)을 통해 배터리 모듈(20)의 음극 단자에 연결된다. 제1 보조 단자(Pa)는, 후술할 저항 소자(R1)에 연결된다. 제1 커넥터(30)는, 제1 전원 단자(P1), 제2 전원 단자(P2) 및 제1 보조 단자(Pa)의 적어도 일부분이 외부에서 육안으로 확인 가능하게 노출되는 구조를 가질 수 있으며, 외부 장치(100)에 포함된 제2 커넥터(110)에 물리적으로 결합 또는 분리될 수 있다.
저항 소자(R1)는, 제1 엔드 및 제2 엔드를 가진다. 저항 소자(R1)는, 제1 전원 단자(P1)와 제2 전원 단자(P2) 사이에 인가되는 배터리팩(10)의 전압(이하, '팩 전압'이라고 함)을 분압하기 위해 사용되는 둘 이상의 저항 소자 중 하나이다. 저항 소자(R1)의 제1 엔드는, 접지에 전기적으로 연결된다. 저항 소자(R1)의 제2 엔드는, 제1 보조 단자(Pa)에 전기적으로 연결된다.
스위칭부(40)는, 배터리 모듈(20)의 음극 단자와 제2 전원 단자(P2) 사이에 설치된다. 즉, 스위칭부(40)는, 배터리팩(10)의 로우 사이드에 대응하는 제2 전원 라인 상에 설치된다. 스위칭부(40)는, 서로 직렬로 연결된 충전 스위치(41) 및 방전 스위치(42)를 포함한다. 충전 스위치(41) 및 방전 스위치(42) 각각은 서로 병렬 연결된 FET(Field Effect Transistor) 및 기생 다이오드를 포함할 수 있다. 각 FET은 드레인, 소스 및 게이트를 포함한다. 각 FET의 게이트는, 후술할 제어부(50)로부터의 스위칭 신호를 수신할 수 있도록 제어부(50)에 연결될 수 있다.
충전 스위치(41)의 FET의 드레인 및 소스는 충전 전류 경로를 제공하도록 연결될 수 있다. 반대로, 방전 스위치(42)의 FET의 드레인 및 소스는 방전 전류 경로를 제공하도록 연결될 수 있다.
충전 스위치(41)의 기생 다이오드는 방전 전류 방향으로 연결되고, 방전 스위치(42)의 기생 다이오드는 충전 전류 방향으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 충전 스위치(41)의 FET이 턴 오프 상태인 경우에는 충전 스위치(41)의 기생 다이오드를 통한 방전 전류 경로만이 제공되고, 방전 스위치(42)의 FET이 턴 오프 상태인 경우에는 방전 스위치(42)의 기생 다이오드를 통한 충전 전류 경로만이 제공될 수 있다.
제어부(50)는, 배터리 모듈(20), 제1 커넥터(30), 저항 소자(R1) 및 스위칭부(40)에 전기적으로 연결된다. 제어부(50)는, 저항 소자(R1)의 전압 즉, 저항 소자(R1)의 제1 엔드와 제2 엔드 사이에 인가되는 전압(이하, '분배 전압'이라고도 칭함)을 검출하고, 검출된 분배 전압에 따라 웨이크업 상태 및 슬립 상태 중 어느 하나로 동작하도록 구성된다. 즉, 제어부(50)는, 배터리팩(10)이 외부 장치(100)로부터 분리된 상태에서는 항상 슬립 상태에서 동작하고, 배터리팩(10)이 외부 장치(100)에 결합된 상태에서는 슬립 상태로부터 웨이크업 상태로 전환 가능하게 구성된다.
슬립 상태에서, 제어부(50)는 충전 스위치(41) 및 방전 스위치(42)를 턴 오프 상태로 유지한다. 즉, 제어부(50)는 슬립 상태로 동작 중에는 충전 스위치(41) 및 방전 스위치(42) 각각에 대한 스위칭 신호의 출력을 중단할 수 있다.
웨이크업 상태에서, 제어부(50)는 외부 장치(100)와의 통신에 따라, 충전 스위치(41) 및 방전 스위치(42) 중 적어도 하나를 턴 온 상태로 제어할 수 있다. 제어부(50)의 보다 상세한 구성에 대하여는 도 4 및 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
외부 장치(100)는, 충전기 또는 전기 부하(예, 청소기의 모터 구동 장치)일 수 있다. 이하에서는, 이해를 돕기 위해, 전기 부하를 '전동 기기 본체'라고 칭하기로 한다. 배터리팩(10)은 외부 장치(100)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 또는, 배터리팩(10)은, 전동 기기 본체에 내장된 것일 수도 있다.
외부 장치(100)는, 제2 커넥터(110) 및 저항 소자(R2)를 포함하고, 선택적으로 보호 커패시터(120)를 더 포함할 수 있다. 외부 장치(100)가 청소기인 경우, 구동 회로(130) 등을 더 포함할 수 있음은 물론이다.
제2 커넥터(110)는, 제3 전원 단자(P3), 제4 전원 단자(P4) 및 제2 보조 단자(Pb)를 포함하고, 제1 커넥터(30)에 물리적으로 결합 또는 분리 가능하게 구성될 수 있다. 제1 커넥터(30)와 제2 커넥터(110)가 상호 물리적으로 결합 시, 제3 전원 단자(P3)는 제1 전원 단자(P1)에 전기적으로 연결되고, 제4 전원 단자(P4)는 제2 전원 단자(P2)에 전기적으로 연결되며, 제2 보조 단자(Pb)는 제1 보조 단자(Pa)에 전기적으로 연결될 수 있다.
저항 소자(R3)는, 제1 엔드 및 제2 엔드를 가진다. 저항 소자(R3)는, 제3 전원 단자(P3)와 제2 보조 단자(Pb) 사이에 전기적으로 연결된다. 상세하게는, 저항 소자(R3)의 제1 엔드는 제2 보조 단자(Pb)에 전기적으로 연결되고, 저항 소자(R3)의 제2 엔드는 제3 전원 단자(P3)에 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 제1 커넥터(30)와 제2 커넥터(110)가 상호 물리적으로 결합 시, 저항 소자(R1)와 저항 소자(R3)는 서로 전기적으로 직렬 연결됨으로써 전압 분배기로서 동작하게 된다. 즉, 제3 전원 단자(P3)와 접지 사이의 전압은 저항 소자(R1)와 저항 소자(R3)에 의해 분압될 수 있다.
보호 커패시터(120)는, 제1 엔드 및 제2 엔드를 가진다. 보호 커패시터(120)는, 제3 전원 단자(P3)와 제4 전원 단자(P4) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 상세하게는, 보호 커패시터(120)의 제1 엔드는 제4 전원 단자(P4)에 전기적으로 연결되고, 보호 커패시터(120)의 제2 엔드는 제3 전원 단자(P3)에 전기적으로 연결될 수 있다. 보호 커패시터(120)는, 제1 커넥터(30)와 제2 커넥터(110)의 물리적인 결합에 따라 제3 전원 단자(P3)와 제4 전원 단자(P4) 사이에 인가되는 전압의 급격한 변동을 억제하는 역할을 담당한다.
다음으로 도 2를 참조하면, 도 1과 비교할 때, 배터리팩(10)이 저항 소자(R2)를 더 포함하고, 외부 장치(100)의 저항 소자(R3)가 생략된 점에서 차이가 있다. 이 경우, 제2 커넥터(110)의 제3 전원 단자(P3)와 제2 보조 단자(Pb)는 직접 또는 도전체를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 커넥터(30)와 제2 커넥터(110)가 상호 물리적으로 결합 시, 저항 소자(R1)와 저항 소자(R2)는 서로 전기적으로 직렬 연결됨으로써 전압 분배기로서 동작하게 된다.
다음으로 도 3을 참조하면, 배터리팩(10)이 저항 소자(R2)를 포함하고, 외부 장치(100)가 저항 소자(R3)를 포함한다는 점에서 도 1 및 도 2와 상이하다. 제1 커넥터(30)와 제2 커넥터(110)가 상호 물리적으로 결합 시, 저항 소자(R1), 저항 소자(R2) 및 저항 소자(R3)는 서로 전기적으로 직렬 연결됨으로써 전압 분배기로서 동작하게 된다.
도 4 및 도 5는 도 1 내지 도 3에 도시된 제어부(50)의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
먼저 도 4를 참조하면, 제어부(50)는, 메인 제어 모듈(51) 및 서브 제어 모듈(52)을 포함한다. 메인 제어 모듈(51) 및 서브 제어 모듈(52) 각각은, 저항 소자(R1)의 제2 엔드에 전기적으로 공통 연결됨으로써, 저항 소자(R1)의 전압을 서로 독립적으로 검출할 수 있다.
서브 제어 모듈(52)은, 배터리 모듈(20)의 전압을 측정하고, 측정된 모듈 전압을 나타내는 전압 신호를 메인 제어 모듈(51)에게 전송하도록 구성된다. 여기서, 모듈 전압은, 배터리 모듈(20)의 양극 단자와 음극 단자 사이의 전압 또는 각 배터리 셀의 전압을 의미하는 것일 수 있다. 서브 제어 모듈(52)은, 편의상 '아날로그 프론트 엔드'라고 칭할 수도 있다.
메인 제어 모듈(51)은, 서브 제어 모듈(52)에 동작 가능하게 결합된다. 메인 제어 모듈(51)은, 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 메인 제어 모듈(51)에 의해 실행될 수 있는 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 수록될 수 있다. 기록매체는 컴퓨터에 포함된 프로세서에 의해 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 기록매체는 ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다.
메인 제어 모듈(51)은, 서브 제어 모듈(52)로부터의 전압 신호 또는 외부 장치(100)로부터의 명령에 기초하여, 충전 스위치(41) 및 방전 스위치(42) 중 적어도 하나를 위한 턴 온 상태로 하기 위한 스위칭 신호를 생성하도록 구성된다.
구체적으로, 제1 커넥터(30)가 제2 커넥터(110)로부터 전기적으로 분리된 상태에 있는 경우, 저항 소자(R1)의 전압은 0V일 것이므로, 제어부(50)는 슬립 상태에서 동작한다. 만약, 어느 시점에서 제1 커넥터(30)의 제1 전원 단자(P1)와 제1 보조 단자(Pa)가 제2 커넥터(110) 또는 임의의 도전체에 의해 전기적으로 연결되는 경우, 저항 소자(R1)의 전압은 0V보다 커지게 될 것이다.
서브 제어 모듈(52)은, 저항 소자(R1)의 전압을 주기적 또는 비주기적으로 반복 검출함으로써, 저항 소자(R1)의 전압이 미리 정해진 임계 범위에 속하는지 여부를 판정할 수 있다. 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예들 각각을 위한 임계 범위는 서로 동일하거나 상이할 수 있으나, 모든 임계 범위의 하한은 0V보다 클 것임은 당업자에게 자명하다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 전술한 전압 분배기에 포함된 각 저항 소자는 미리 정해진 저항값을 가지므로, 제1 커넥터(30)가 제2 커넥터(110)에 결합되는 경우에만 저항 소자(R1)의 전압이 임계 범위에 속하고, 제1 커넥터(30)가 임의의 도전체에 결합되는 경우에는 저항 소자(R1)의 전압이 임계 범위를 벗어나게 될 것이다.
만약, 저항 소자(R1)의 전압이 임계 범위에 속하는 경우, 서브 제어 모듈(52)은 그것에 내장된 전원 공급 회로를 이용하여 메인 제어 모듈(51)에게 동작 전압(예, 3.3V)를 공급할 수 있다. 메인 제어 모듈(51)은 슬립 상태에서 동작하다가 서브 제어 모듈(52)로부터 상기 동작 전압이 공급되는 경우 웨이크업 상태로 전환할 수 있다. 웨이크업 상태에서, 메인 제어 모듈(51)은 스위칭부(40)를 제어함으로써 배터리 모듈(20)을 충전 또는 방전시킬 수 있다.
메인 제어 모듈(51)이 상기 동작 전압에 의해 웨이크업 상태에서 동작하는 중에 제1 전원 단자(P1)가 제3 전원 단자(P3)로부터 분리되거나 제1 보조 단자(Pa)가 제2 보조 단자(Pb)로부터 분리되는 경우, 외부 장치(100)에 의한 배터리팩(10)의 충방전은 중단되므로 저항 소자(R1)의 전압은 0V로 감소하여 임계 범위를 벗어나게 된다. 이 경우, 메인 제어 모듈(51)은, 서브 제어 모듈(52)에게 셧다운 명령을 전송할 수 있다.
서브 제어 모듈(52)은, 메인 제어 모듈(51)로부터의 셧다운 명령에 응답하여, 메인 제어 모듈(51)에 대한 동작 전원의 공급을 중단한다. 이에 따라, 메인 제어 모듈(51)은 다시 웨이크업 상태로부터 슬립 상태로 전환하게 된다.
다음으로 도 5를 참조하면, 도 4와는 달리, 저항 소자(R1)의 제2 엔드는 서브 제어 모듈(52) 및 메인 제어 모듈(51) 중에서 서브 제어 모듈(52)에만 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 저항 소자(R1)의 제2 엔드와 메인 제어 모듈(51) 간의 전기적 연결은 생략될 수 있다. 이 경우, 슬립 상태로부터 웨이크업 상태로 전환하여 동작하는 방식은 도 4를 참조하여 전술한 바와 동일하지만, 웨이크업 상태로부터 슬립 상태로 재전환하는 방식은 도 4와 상이하다. 구체적으로, 서브 제어 모듈(52)은 메인 제어 모듈(51)이 웨이크업 상태에서 동작하는 중에 저항 소자(R1)의 전압을 모니터링하고, 저항 소자(R1)의 전압이 임계 범위를 벗어나는 경우에는 메인 제어 모듈(51)로부터의 셧다운 명령이 없어도 메인 제어 모듈(51)에 대한 동작 전압의 공급을 중단한다. 이에 따라, 메인 제어 모듈(51)은, 자신이 직접 저항 소자(R1)의 전압을 모니터링하지 않으면서, 서브 제어 모듈(52)로부터 동작 전압이 공급되는지에 따라 슬립 상태 또는 웨이크업 상태로 동작하게 된다.
한편, 도 1 또는 도 3에 따른 전력 시스템(1)에서는, 제어부(50)는 저항 소자(R1)의 전압에 따라 외부 장치(100)가 충전기인지 아니면 전동 기기 본체인지 판정할 수 있다. 구체적으로, 충전기에 포함되는 저항 소자(R3)의 저항값을 전동 기기 본체에 포함되는 저항 소자(R3)의 저항값과는 상이하게 설정하면, 충전기가 배터리팩(10)에 결합된 경우의 저항 소자(R1)의 전압은 전동 기기 본체가 배터리팩(10)에 결합된 경우의 저항 소자(R1)의 전압과는 달라지게 된다. 따라서, 저항 소자(R1)의 전압이 임계 범위 내의 제1 값과 제2 값 사이인 경우, 제어부(50)는 배터리팩(10)이 충전기에 결합된 것으로 판정하여 충전 스위치(41)의 FET을 턴 온 상태로 방전 스위치(42)의 FET은 턴 오프 상태로 제어할 수 있다. 반면, 저항 소자(R1)의 전압이 임계 범위 내의 제3 값과 제4 값 사이인 경우, 제어부(50)는 배터리팩(10)이 전동 기기 본체에 결합된 것으로 판정하여 충전 스위치(41)의 FET을 턴 오프 상태로 방전 스위치(42)의 FET은 턴 온 상태로 제어할 수 있다.
도 6은 도 1 내지 도 3에 도시된 제1 커넥터(30) 및 제2 커넥터(110)의 결합 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
제1 커넥터(30)와 제2 커넥터(110)는 상호 결합 시, 제1 전원 단자(P1)와 제3 전원 단자(P3) 간의 전기적인 연결 및 제1 보조 단자(Pa)와 제2 보조 단자(Pb) 간의 전기적인 연결이 제2 전원 단자(P2)와 제4 전원 단자(P4) 간의 전기적인 연결보다 먼저 이루어지도록 구성될 수 있다.
이를 위해, 제1 커넥터(30) 및 제2 커넥터(110) 중 어느 하나에 포함된 단자들은 핀(pin) 형태를 가지고, 핀 형태의 각 단자는 나머지 단자 중 적어도 하나와는 길이가 상이할 수 있다.
도 6은 제1 커넥터(30)의 단자들이 핀 형태로 제2 커넥터(110)의 단자들에 접속되는 구조를 예시한다. 도 6을 참조하면, 제1 전원 단자(P1)와 제1 보조 단자(Pa)의 핀 길이는 제2 전원 단자(P2)의 핀 길이보다 길 수 있다. 이에 따라, 제1 커넥터(30)를 제2 커넥터(110)에 물리적으로 결합 시, 제1 전원 단자(P1)와 제1 보조 단자(Pa)가 제3 전원 단자(P3)와 제2 보조 단자(Pb)에 전기적으로 연결된 다음에 제2 전원 단자(P2)가 제4 전원 단자(P4)에 전기적으로 연결된다.
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.
<부호의 설명>
1: 전력 시스템
10: 배터리팩
20: 배터리 모듈
30: 제1 커넥터
40: 스위칭부
41: 충전 스위치
42: 방전 스위치
50: 제어부
51: 메인 제어 모듈
52: 서브 제어 모듈
100: 외부 장치
110: 제2 커넥터
120: 보호 커패시터

Claims (11)

  1. 양극 단자 및 음극 단자를 가지는 배터리 모듈;
    상기 양극 단자에 연결되는 제1 전원 단자, 상기 음극 단자에 연결되는 제2 전원 단자 및 제1 보조 단자를 가지는 제1 커넥터;
    제1 엔드가 접지에 전기적으로 연결되고 제2 엔드가 상기 제1 보조 단자에 전기적으로 연결된 제1 저항 소자;
    상기 음극 단자와 상기 제2 전원 단자 사이에 설치되는 스위칭부; 및
    상기 배터리 모듈, 상기 스위칭부 및 상기 제1 저항 소자의 제2 엔드에 전기적으로 연결된 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 제1 저항 소자의 전압에 따라, 웨이크업 상태 및 슬립 상태 중 어느 하나로 동작하도록 구성된, 배터리팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 저항 소자의 제2 엔드와 상기 제1 보조 단자 사이에 전기적으로 연결된 제2 저항 소자를 더 포함하는, 배터리팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 저항 소자의 제2 엔드에 전기적으로 연결되고, 상기 배터리 모듈의 전압을 측정하도록 구성된 서브 제어 모듈; 및
    상기 서브 제어 모듈로부터 상기 배터리 모듈의 전압을 나타내는 전압 신호를 수신하고, 상기 전압 신호를 기초로 상기 서브 제어 모듈에게 제어 신호를 전송하도록 구성된 메인 제어 모듈을 포함하는, 배터리팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 서브 제어 모듈은,
    상기 제1 저항 소자의 전압이 임계 범위에 속하는 경우, 상기 메인 제어 모듈에게 동작 전원을 공급하도록 구성되고,
    상기 메인 제어 모듈은,
    상기 서브 제어 모듈로부터 상기 동작 전원이 공급되는 경우, 상기 슬립 상태로부터 상기 웨이크업 상태로 전환하도록 구성되는, 배터리팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 메인 제어 모듈은,
    상기 웨이크업 상태에서 동작 중에 상기 제1 저항 소자의 전압이 상기 임계 범위를 벗어나는 경우, 상기 서브 제어 모듈에게 셧다운 명령을 전송하도록 구성되고,
    상기 서브 제어 모듈은,
    상기 메인 제어 모듈로부터의 상기 셧다운 명령에 응답하여, 상기 메인 제어 모듈에 대한 상기 동작 전원의 공급을 중단하도록 구성되는, 배터리팩.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 서브 제어 모듈은,
    상기 메인 제어 모듈이 상기 웨이크업 상태에서 동작 중에 상기 제1 저항 소자의 전압이 상기 임계 범위를 벗어나는 경우, 상기 메인 제어 모듈에 대한 상기 동작 전원의 공급을 중단하도록 구성되는, 배터리팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    충전 스위치; 및
    상기 충전 스위치에 직렬로 연결된 방전 스위치를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 슬립 상태에서, 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치에 대한 스위칭 신호의 출력을 중단하는, 배터리팩.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 상기 배터리팩; 및
    상기 배터리팩에 탈착 가능하게 구성된 외부 장치를 포함하되,
    상기 외부 장치는,
    상기 제1 전원 단자에 연결 가능하게 구성된 제3 전원 단자, 상기 제2 전원 단자에 연결 가능하게 구성된 제4 전원 단자 및 상기 제1 보조 단자에 연결 가능하게 구성된 제2 보조 단자를 가지는 제2 커넥터를 포함하고,
    상기 제3 전원 단자와 상기 제2 보조 단자는 서로 전기적으로 연결된, 전력 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 외부 장치는,
    상기 제3 전원 단자와 상기 제2 보조 단자 사이에 전기적으로 연결되는 제3 저항 소자를 더 포함하는, 전력 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 외부 장치는,
    상기 제3 전원 단자와 상기 제4 전원 단자 사이에 전기적으로 연결되는 보호 커패시터를 더 포함하는, 전력 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2 커넥터는,
    상기 제1 커넥터에 결합 시, 상기 제1 전원 단자와 상기 제3 전원 단자 간의 전기적인 연결 및 상기 제1 보조 단자와 상기 제2 보조 단자 간의 전기적인 연결이 상기 제2 전원 단자와 상기 제4 전원 단자 간의 전기적인 연결보다 먼저 이루어지도록 구성된, 전력 시스템.
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