KR20140048737A - 배터리 팩 및 배터리 팩의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리 팩 및 배터리 팩의 제어 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제1 배터리 모듈; 제1 배터리 모듈에 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제2 배터리 모듈; 상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈의 충방전 경로를 차단 또는 연결할 수 있는 충방전 제어부; 및 상기 제2 배터리 모듈의 상태를 참조하여 상기 충방전 제어부에 포함된 스위치들을 제어할 수 있는 신호를 생성하는 제2 배터리 관리부를 포함하는 배터리 팩이 제공된다.

Description

배터리 팩 및 배터리 팩의 제어 방법{BATTERY PACK AND METHOD OF CONTROLLING THE BATTERY PACK}

본 발명은 배터리 팩 및 배터리 팩의 제어 방법에 관한 것이다.

휴대용 전자기기, 예를 들어 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북 등이 널리 사용됨에 따라서 이들 휴대용 전자기기를 동작시키기 위한 전원을 공급하는 배터리에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있다.

배터리는 배터리 셀과, 배터리 셀의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 관리부를 포함하는 보호회로와 함께 배터리 팩 형태로 제공된다. 배터리 팩은 충전 또는 방전 과정에서 배터리 셀이나 보호회로에 이상이 발생할 수 있으며, 따라서 보호회로는 배터리 셀의 충전 및 방전을 안정적으로 제어하기 위하여 다양한 장치를 마련하고 있다.

본 발명의 실시 예들이 해결하고자 하는 기술적 과제는 추가적으로 구비되는 배터리 셀의 충방전을 제어할 수 있는 보호회로를 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩의 제어 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제1 배터리 모듈; 제1 배터리 모듈에 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제2 배터리 모듈; 상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈의 충방전 경로를 차단 또는 연결할 수 있는 충방전 제어부; 상기 제1 배터리 모듈을 제어하는 제1 배터리 관리부 및 상기 제2 배터리 모듈의 상태를 참조하여 상기 충방전 제어부에 포함된 스위치들을 제어할 수 있는 신호를 생성하는 제2 배터리 관리부를 포함하고, 상기 제1 배터리 관리부 및 상기 제2 배터리 관리부는 상기 충방전 제어부와 병렬로 연결되는 배터리 팩이 제공된다.

본 발명에 있어서, 상기 충방전 제어부는 충전 제어 스위치 및 방전 제어 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 배터리 관리부는 상기 제1 배터리 모듈의 상태를 감지하여 상기 충방전 제어부에 포함된 충전 제어 스위치 및 방전 제어 스위치를 제어하는 신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 배터리 관리부는 상기 제1 배터리 모듈의 상태를 참조하여 상기 충전 제어 스위치 혹은 상기 방전 제어 스위치를 직접 제어하는 신호를 생성하고, 상기 제2 배터리 관리부는 상기 제2 배터리 모듈의 상태를 참조하여 연결된 스위치 소자들을 통해 상기 충전 제어 스위치 혹은 상기 방전 제어 스위치를 제어할 수 있는 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 배터리 관리부는, 상기 제2 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀 각각의 상태를 감지하여 과충전 또는 과방전의 위험이 있는지 판단하는 셀 제어부; 및 상기 셀 제어부로부터 신호를 받아 동작하는 제1 스위치 및 제2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 배터리 관리부는 제2 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀이 과방전의 위험이 있을 때 상기 제1 스위치를 on시키기 위한 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 스위치가 on되는 경우, 상기 제1 스위치와 연결되고 상기 충방전 제어부에 포함된 제3 스위치가 on되며, 상기 제3 스위치와 연결되는 상기 방전 제어 스위치가 off되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 배터리 관리부는 제2 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀이 과충전의 위험이 있을 때 상기 제2 스위치를 on시키기 위한 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 스위치가 on되는 경우, 상기 제2 스위치와 연결되고 상기 충방전 제어부에 포함된 제4 스위치가 on되며, 상기 제4 스위치와 연결되는 상기 충전 제어 스위치가 off되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 배터리 관리부는 제2 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀이 과충전 또는 과방전의 위험이 없는 정상 상태일 때 상기 제1 스위치 또는 제2 스위치를 off시키기 위한 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 스위치가 off되는 경우, 상기 제1 스위치와 연결되고 상기 충방전 제어부에 포함된 제3 스위치가 off되며, 상기 제3 스위치와 연결되는 상기 방전 제어 스위치가 on되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 스위치가 off되는 경우, 상기 제2 스위치와 연결되고 상기 충방전 제어부에 포함된 제4 스위치가 off되며, 상기 제3 스위치와 연결되는 상기 충전 제어 스위치가 on되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 셀 제어부는 상기 제2 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀 각각의 SOC(state of charge)와 기준 SOC 값을 비교하여 상기 배터리 셀이 과충전 혹은 과방전의 위험이 있는지를 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 배터리 모듈은, 상기 제1 배터리 관리부가 관리할 수 있는 배터리 셀의 개수보다 많은 수의 배터리 셀이 필요할 때, 제1 배터리 모듈에 추가하여 구비되는 배터리 셀들의 집합인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 배터리 관리부는 상기 제1 배터리 모듈의 상태에 관한 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 아날로그 프론트 엔드; 상기 충방전 제어부에 신호를 전송하는 마이크로 프로세서; 상기 마이크로 프로세서의 설정값을 저장하는 메모리; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 충방전 제어부에 포함된 스위치들이 MOSFET일 때, 상기 충방전 제어부는 상기 스위치들의 게이트단에 인가되는 전압값을 조절하기 위한 분배 저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 충방전 제어부는 상기 제1 배터리 모듈의 충방전 경로를 차단 또는 연결하기 위한 스위치와 상기 제2 배터리 모듈의 충방전 경로를 차단 또는 연결하기 위한 스위치를 별도로 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 배터리 모듈에 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제2 배터리 모듈의 상태를 판단하는 단계; 상기 제2 배터리 모듈에 과충전 또는 과방전의 위험이 있다고 판단되는 경우, 충전 제어 스위치 혹은 방전 제어 스위치에 연결된 스위치 소자들을 제어하기 위한 신호를 생성하는 단계; 를 포함하는 배터리 팩의 제어 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제1 배터리 모듈; 제1 배터리 모듈에 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제2 배터리 모듈; 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈의 충방전을 제어하는 보호회로; 및 상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈을 외부와 연결시키는 단자부; 를 포함하는 배터리 팩에 있어서, 상기 보호회로는 상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈의 충방전 경로를 차단 또는 연결할 수 있는 충방전 제어부; 및 상기 제2 배터리 모듈의 상태를 참조하여 상기 충방전 제어부에 포함된 스위치들을 제어할 수 있는 신호를 생성하는 제2 배터리 관리부를 포함하는 배터리 팩이 제공된다.

상기와 같은 구성에 의하여, 추가적으로 구비되는 배터리 셀의 충방전을 제어할 수 있는 보호회로를 포함하여 비용을 절감할 수 있는 배터리 팩 및 배터리 팩의 제어 방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩(10)을 포함하는 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩(10)의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 동작 방법을 순서도로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제2 배터리 관리부(120)의 상세 동작을 도시한 순서도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩(10)을 포함하는 시스템의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 배터리 팩(10)은 배터리 보호회로(100), 배터리 모듈(200), 단자부(300)를 포함한다. 본 발명의 배터리 팩(10)은 충전기(400)와 연결되어 충전 전력을 공급받을 수 있다.

먼저, 본 발명의 배터리 보호회로(100)는 배터리 모듈(200)의 충전 및 방전 동작을 제어한다. 본 발명의 일 실시예에서, 배터리 보호회로(100)는 배터리 모듈(200)과 분리 가능할 수도 있다.

배터리 보호회로(100)는 배터리 모듈(200)을 보호하기 위하여, 과충전 보호 기능, 과방전 보호 기능, 과전류 보호 기능, 과전압 보호 기능, 과열 보호 기능 등을 수행할 수 있다. 이를 위해, 배터리 보호회로(100)는 배터리 모듈(200) 내 일부 배터리 셀의 전압, 전류, 온도, 잔여 전력량, 수명, 충전 상태 등을 모니터링할 수 있다.

본 발명의 배터리 보호회로(100)는 제1 배터리 관리부(110), 제2 배터리 관리부(120), 충방전 제어부(130)를 포함할 수 있다. 제1 배터리 관리부(110)는 디지털 방식으로 배터리 셀을 제어하는 배터리 관리 장치 또는 회로이고, 제2 배터리 관리부(120)는 아날로그 방식으로 배터리 셀을 제어하는 배터리 관리 장치 또는 회로이다. 제1 배터리 관리부(110) 및 제2 배터리 관리부(120)는 충방전 제어부(130)를 사용하여 배터리 모듈(200)의 과충전 또는 과방전을 방지한다. 배터리 보호회로(100)의 상세한 구성에 대해서는 후술하기로 한다.

배터리 모듈(200)은 충전 가능한 이차 전지이며, 다른 기기로 저장한 전력을 공급한다. 본 발명의 일 실시예에서, 배터리 모듈(200)은 배터리 보호회로(100)와 분리 가능하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 배터리 모듈(200)은 충전 가능한 이차 전지의 집합일 수 있다.

배터리 모듈(200)은 제1 배터리 모듈(210) 및 제2 배터리 모듈(220)을 구비한다. 제1 배터리 모듈(210)에 포함되는 배터리 셀의 개수는 제1 배터리 관리부(110)가 제어 가능한 배터리 셀의 개수 이하이다.. 제2 배터리 모듈(220)은 제1 배터리 관리부(110)가 제어 가능한 배터리 셀의 개수보다 많은 배터리가 필요한 경우, 제1 배터리 모듈(210)에 추가적으로 구비되는 배터리 셀들의 집합일 수 있다.

또한, 단자부(300)는 배터리 모듈(200)을 외부의 기기와 접속시킬 수 있으며, 충전기(400)는 배터리 모듈(200)에 충전 전력을 공급할 수 있다.

이하, 배터리 팩(10)의 다양한 실시 예들에 대해서 살펴본다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩(10)의 회로도이다.

배터리 팩(10)은 배터리 보호회로(100), 배터리 모듈(200), 단자부(300)를 포함하여 구성될 수 있으며, 배터리 보호회로(100)는 제1 배터리 관리부(110), 제2 배터리 관리부(120) 및 충방전 제어부(130)로 구성된다.

먼저, 제1 배터리 모듈(210)은 제1 배터리 관리부(110)와 통신할 수 있는 복수의 배터리 셀들의 집합이다. 제1 배터리 모듈(210)은 저장된 전력을 외부 기기에 공급하는 역할을 한다. 충전기(400)가 배터리 팩에 연결되는 경우 제1 배터리 모듈(210)은 외부 전력에 의하여 충전될 수 있다.

제1 배터리 모듈(210)은 적어도 하나의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 배터리 셀은 니켈-카드뮴 전지(nikel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등의 충전가능한 이차 전지일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1 배터리 모듈(210)에 포함되는 배터리 셀의 개수는 4개 이하일 수 있다.

제1 배터리 모듈(210)은 제1 배터리 관리부(110)에 의해 충방전이 제어된다. 제1 배터리 모듈(210)의 충전량 및 온도, SOC 등은 제1 배터리 관리부(110)에 의해 측정된다. 제1 배터리 모듈(210)의 과충전 또는 과방전이 감지되는 경우, 제1 배터리 관리부(110)는 충방전 제어부(130)에 제1 배터리 모듈(210)의 충방전을 중지하는 신호를 생성한다.

다음으로, 제2 배터리 모듈(220)은 원래의 제1 배터리 모듈(210)에 추가하여 구비된 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈이다. 제2 배터리 모듈(220) 역시 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 배터리 셀은 니켈-카드뮴 전지(nikel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등의 충전가능한 이차 전지일 수 있다. 도 2에 따른 본 발명의 일 실시예에서, 제2 배터리 모듈(220)은 3개의 배터리 셀(221, 222, 223)을 구비하고 있는 것을 알 수 있다.

제2 배터리 모듈(220)에 포함되는 배터리 셀(221, 222, 223)은 각각 제2 배터리 관리부(120)의 셀 제어부(121, 122, 123)에 연결된다. 즉, 제2 배터리 모듈(220) 내의 배터리 셀(221, 222, 223)의 양단은 각각 셀 제어부(121, 122, 123)에 연결되어 있다. 제2 배터리 모듈(220)에 과충전 또는 과방전이 일어날 위험이 존재하는 경우, 제2 배터리 관리부(120)는 충방전 제어부(130)에 포함된 스위치들을 제어할 수 있는 신호를 생성하여 충방전을 제어할 수 있다. 제2 배터리 관리부(120)는 제2 배터리 모듈(220)의 충방전을 제어하는 구성은 아래에서 배터리 보호회로(100)의 구성을 설명하면서 상세히 알아보기로 한다.

다음으로, 도 2를 참조하면 배터리 보호회로(100)는 제1 배터리 관리부(110), 제2 배터리 관리부(120) 및 충방전 제어부(130)를 포함하는 것을 알 수 있다.

제1 배터리 관리부(110)는 아날로그 프론트 엔드(Analog Front End, AFE로 표현될 수 있음,111), 마이크로 프로세서(112), 메모리(123)를 포함한다. 상술한 바와 같이, 제1 배터리 관리부(110)는 제1 배터리 모듈(210)의 충방전 제어, 온도 제어, 통신의 역할을 수행할 수 있다.

제1 배터리 관리부(110)는 제1 배터리 모듈(210) 내의 각 배터리 셀의 전압, 전류 및 온도에 대해 아날로그 프론트 엔드(111)를 통해 마이크로 프로세서에 해당 정보를 전송한다. 제1 배터리 관리부(110)내의 아날로그 프론트 엔드(111)는 제1 배터리 모듈(210) 내의 각 배터리 셀의 상태를 수신하고, 마이크로 프로세서는 수신된 정보를 분석하여 제1 배터리 셀이 과충전 또는 과방전의 위험이 있다고 판단되는 경우 충방전 제어부(130)의 충전 제어 스위치(FET6) 혹은 방전 제어 스위치(FET5)를 제어하여 충방전 패스를 차단하는 역할을 한다.

아날로그 프론트 엔드(111)는 제1 배터리 모듈(210)의 상태에 관련된 값을 수신하여 마이크로 프로세서(112)에서 처리할 수 있도록 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 역할을 한다. 아날로그 프론트 엔드는 아날로그 디지털 변환기(analog-digital converter, 이하 ADC)를 포함할 수 있다. ADC에서 변환된 제1 배터리 모듈(210)의 상태 값은 마이크로 프로세서로 전송된다.

마이크로 프로세서(112)는 아날로그 프론트 엔드(111)로부터 제1 배터리 모듈(210)의 상태 값을 전송받아 제1 배터리 모듈(210)의 상태를 판단한다. 제1 배터리 모듈(210)의 전압이 충전 한계치 이상이거나 방전 한계치 이하인 경우, 프로세서는 제1 배터리 모듈(210)이 정상 상태가 아니라고 판단한다. 또한, 마이크로 프로세서는 제1 배터리 모듈(210)에 과충전, 과방전, 과전류, 이상 온도 등 이상 현상 발생시, 기설정된 값에 따라 충방전 제어부(130)를 제어하기 위한 신호를 생성한다.

예를 들어, 마이크로 프로세서는 제1 배터리 모듈(210)이 과충전 상태에 있다고 판단한 경우, 충전 제어 스위치(FET6)를 off시키기 위한 신호를 생성하여 출력한다. 반대로, 제1 배터리 모듈(210)이 과방전 상태에 있다고 판단한 경우, 방전 제어 스위치(FET5)를 off하기 위한 신호를 생성하여 출력한다.

보다 구체적으로, 충전 제어 스위치(FET6) 혹은 방전 제어 스위치(FET5)가 NMOS인 경우, 마이크로 프로세서(112)는 충전 스위치 혹은 방전 스위치를 off시키기 위한 로 레벨(low level)의 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 로 레벨(low level)의 신호는 접지 전압일 수 있다.

또한, 마이크로 프로세서(112)는 제1 배터리 모듈(210)의 제어값을 메모리(113)에 저장할 수 있다. 메모리(113)는 EEPROM, 플레시 메모리 등일 수 있다.

배터리 모듈을 관리하는 배터리 관리부가 관리할 수 있는 배터리 셀의 개수는 배터리 관리부의 스펙에 따라 달라질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 제1 배터리 관리부(110)가 관리할 수 있는 배터리 셀의 개수는 제1 배터리 셀이 포함하는 배터리 셀의 개수일 수 있다. 즉, 도 2의 예를 들어 설명하면, 제1 배터리 관리부(110)가 관리할 수 있는 배터리 셀의 개수는 4개일 수 있다. 만약 4개를 초과하는 배터리 셀을 가진 배터리 모듈을 제어하기 위해서는 그에 적합한 배터리 관리부가 필요하다. 그러나 제어할 수 있는 배터리 셀의 개수가 많은 배터리 관리부는 비용 면에서 적합하지 않은 경우가 있기 때문에, 본 발명에서는 기존의 배터리 관리부를 그대로 사용하면서도 추가적인 배터리 셀을 더 구비할 수 있는 배터리 팩을 제안하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기존의 제1 배터리 모듈(210)에 제2 배터리 모듈(220)이 추가로 구비된 배터리 팩에서, 기존의 제1 배터리 관리부(110)의 사양을 높이지 않으면서도 제2 배터리 모듈(220)을 연결할 수 있도록 제2 배터리 관리부(120)를 추가로 구비하는 배터리 팩이 제공된다. 본 발명의 제1 배터리 관리부(110)가 아날로그 프론트 엔드(111)를 구비하고 디지털 방식으로 제1 배터리 모듈(210)의 충방전을 제어하는 반면, 제2 배터리 관리부(120)는 아날로그 방식의 개별 셀 제어부(121, 122, 123)를 구비하고 스위치 소자들을 사용하여 제2 배터리 모듈(220)의 충방전을 제어한다.

상술한 바와 같이, 제2 배터리 모듈(220)은 제1 배터리 셀에 포함된 배터리 셀에서 추가로 배터리 셀이 더 필요할 때 구비될 수 있다. 즉, 제2 배터리 모듈(220)은 표준적으로 사용되는 제1 배터리 모듈(210)에 추가적으로 구비되는 배터리 셀의 집합일 수 있으며, 충전 가능한 2차 전지들의 집합일 수 있다.

계속해서 도 2를 참고하면, 제2 배터리 관리부(120)는 셀 제어부(121, 122, 123)들, 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3)들 및 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)를 포함할 수 있다.

먼저, 셀 제어부(121, 122, 123)는 제2 배터리 셀의 각 셀의 상태를 모니터링한다. 셀 제어부(121, 122, 123) 각각은 연결된 제2 배터리 모듈(220)의 각 배터리 셀의 상태가 과충전 혹은 과방전 상태에 있는지를 모니터링한다. 셀 제어부(121, 122, 123)는 VDD 단자 및 VSS 단자를 사용하여 각 셀의 전압값을 입력받으며, 정확한 전압값을 입력받기 위해 셀 제어부(121, 122, 123)와 제2 배터리 모듈(220)의 각 배터리 셀(221, 222, 223) 사이에는 필터 역할을 하는 저항 R과 커패시터 C가 연결될 수 있다.

셀 제어부(121, 122, 123)는 연결된 배터리 셀이 과충전 또는 과방전 상태에 있다고 판단하는 경우, 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3) 혹은 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)를 on시키는 신호를 발생시킨다. 도 2에 나타난 바와 같이, 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3) 및 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)는 MOSFET으로 PMOS일 수 있다. 셀 제어부(121, 122, 123)는 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3) 및 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)를 on 시키기 위하여 배터리 셀이 과충전 혹은 과방전 상태에 있는 경우 로 레벨 신호를 생성한다.

보다 구체적으로, 셀 제어부(121, 122, 123)는 연결된 배터리 셀에서 과방전을 감지하는 경우, 로 레벨의 신호를 생성하여 V1 단자에 출력함으로써 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3)의 게이트단에 로 레벨의 신호를 인가하여 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3)를 on 시킨다. 또한, 셀 제어부(121, 122, 123)는 연결된 배터리 셀에서 과충전을 감지하는 경우, 로 레벨의 신호를 생성하여 V2 단자에 출력함으로써 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)의 게이트단에 로 레벨의 신호를 인가하여 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)를 on 시킨다. 이와 반대로, 셀 제어부(121, 122, 123)는 연결된 배터리 셀이 정상 상태인 경우, 하이 레벨(high level)의 신호를 생성하여 V1 단자 및 V2 단자에 출력함으로써, 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3) 및 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)의 게이트단에 하이 레벨의 신호를 인가하여 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3) 및 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)를 off 시킨다.

예를 들어, 제1 셀 제어부(121)는 제2 배터리 모듈(220) 내의 제1 배터리(221)의 과방전을 감지한 경우, V1 단자를 통해 로 레벨의 신호를 출력하고, 이에 따라 제1 배터리(221)에 연결된 제1 스위치(FET1)는 on으로 동작한다.

셀 제어부(121, 122, 123) 각각은 일반적으로 사용되는 1-cell control IC 일 수 있다. 셀 제어부(121, 122, 123)에는 각 셀 제어부(121, 122, 123)에 연결된 셀의 전압을 감지하기 위한 전압 감지부를 포함할 수 있다. 또한, 전압 감지부는 비교기를 포함할 수 있다. 비교기는 기설정된 기준 전압값(reference voltage)보다 실제 배터리 셀의 전압이 높은지 낮은지를 결정할 수 있다. 비교기가 기준 전압값과 실제 배터리 셀의 전압값을 비교한 값을 참조하여, 셀 제어부(121, 122, 123)는 최종적으로 하이 레벨 혹은 로 레벨의 신호를 발생한다.

여기서 기설정된 기준 전압값은 제2 배터리 모듈(220)이 안전한 범위 내에서 동작하기 위한 충전 한계치 혹은 방전 한계치일 수 있다. 셀 제어부(121, 122, 123)는 배터리 셀의 전압이 충전 한계치 이상이 되는 경우 과충전의 위험이 있다고 판단하고, 배터리 셀의 전압이 방전 한계치 이하가 되는 경우 과방전의 위험이 있다고 판단한다.

제2 배터리 관리부(120)는 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3) 및 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)를 통해 충방전 제어부(130)와 연결된다. 보다 구체적으로, 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3)는 충방전 제어부(130) 내의 제3 스위치(FET3)와 연결되고, 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)는 충방전 제어부(130) 내의 제4 스위치(FET4)와 연결된다. 보다 구체적으로, 제 1 스위치의 드레인은 제3 스위치(FET3)의 게이트와 연결되고, 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)의 드레인은 제4 스위치(FET4)의 게이트와 연결된다. 충방전 제어부(130) 내의 제3 스위치(FET3) 및 제4 스위치(FET4)는 도 2에서 보는 바와 같이 NMOS일 수 있다.

도 2에 도시된 대로, 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3)와 제3 스위치(FET3)를 연결하는 선 및 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)와 제4 스위치(FET4)를 연결하는 선에는 적어도 하나 이상의 분배 저항(R1, R2 및 R7, R8)이 연결될 수 있다. 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3) 혹은 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)의 드레인 값이 제3 스위치(FET3) 혹은 제4 스위치(FET4)의 게이트에 바로 인가되었을 때, 제3 스위치(FET3) 혹은 제4 스위치(FET4)의 과부하 위험이 있는 경우, 게이트에 입력되는 값을 분배하기 위해 저항(R1, R2 및 R5, R6)이 적절히 배치될 수 있다. 또한, 도 2에는 도시되지 않았지만 각 MOSFET이 정상적인 상태에서 동작하도록 추가적인 저항들이 더 연결될 수 있다.

제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3)가 off로 동작하는 경우, 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3)와 연결된 제3 스위치(FET3)는 off로 동작한다. 즉, 제1 배터리 모듈(210)의 각 배터리가 정상 상태인 경우 제3 스위치(FET3)는 off로 동작한다. 반대로, 제1 배터리 모듈(210)의 각 배터리가 과충전 혹은 과방전 상태인 경우 제3 스위치(FET3)는 on 으로 동작한다.

또한, 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)가 off로 동작하는 경우, 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)와 연결된 제4 스위치(FET4)는 off로 동작한다. 즉, 제1 배터리 모듈(210)의 각 배터리가 정상 상태인 경우 제4 스위치(FET4)는 off로 동작한다. 반대로, 제1 배터리 모듈(210)의 각 배터리가 과충전 혹은 과방전 상태인 경우 제4 스위치(FET4)는 on으로 동작한다.

도 2를 참조하면, 충방전 제어부(130)의 제3 스위치(FET3)의 드레인 단은 방전 제어 스위치(FET5)의 게이트 단에 연결되고, 제4 스위치(FET4)의 드레인 단은 충전 제어 스위치(FET6)의 게이트 단에 연결된다. 충전 제어 스위치(FET6) 및 방전 제어 스위치(FET5)는 상술한 바와 같이 NMOS일 수 있다. 즉, 충전 제어 스위치(FET6) 및 방전 제어 스위치(FET5)는 하이 레벨의 신호가 인가될 때 on으로 동작하고, 로 레벨의 신호가 인가될 때 off로 동작한다. 또한, 도 2를 참조하면 충전 제어 스위치(FET6) 및 방전 제어 스위치(FET5)의 게이트 단에 정격 전압 이하의 전압이 걸리도록 분배 저항(R3, R4 및 R5, R6)가 연결될 수 있다.

보다 상세하게는, 제3 스위치(FET3)가 off로 동작하는 경우, 방전 제어 스위치(FET5)는 on으로 동작한다. 제3 스위치(FET3)가 off로 동작함에 따라 R3와 R4 사이의 분배 전압이 방전 제어 스위치(FET5)의 게이트 전압이 되기 때문에, 방전 제어 스위치(FET5)의 게이트단에 하이 레벨의 신호가 인가되기 때문이다. 또한, 제3 스위치(FET3)가 on으로 동작하는 경우, 방전 제어 스위치(FET 5)의 게이트 전압이 GND와 도통하기 때문에 로 레벨 신호가 인가된 방전 제어 스위치(FET5)는 off로 동작한다.

마찬가지로, 제4 스위치(FET4)가 off로 동작하는 경우, 충전 제어 스위치(FET6)는 on으로 동작한다. 제4 스위치(FET4)가 off로 동작함에 따라 R5와 R6 사이의 분배 전압이 충전 제어 스위치(FET6)의 게이트 전압이 되기 때문에, 충전 제어 스위치(FET6)의 게이트단에 하이 레벨의 신호가 인가되기 때문이다. 또한, 제4 스위치(FET4)가 on으로 동작하는 경우, 충전 제어 스위치(FET 6)의 게이트 전압이 GND와 도통하기 때문에 로 레벨 신호가 인가된 충전 제어 스위치(FET6)는 off로 동작한다.

정리하면, 제2 배터리 모듈(220)의 각 배터리 상태가 정상 상태인 경우 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3) 및 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)에는 하이 레벨의 신호가 인가된다. 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3) 및 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)는 PMOS이므로, 하이 레벨의 신호가 인가되는 경우 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3) 및 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)는 off로 동작한다. 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3) 및 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)가 off으로 동작하면, NMOS인 제3 스위치(FET3) 및 제4 스위치(FET4)의 게이트 단에 로우 레벨의 신호가 인가되고, 제3 스위치(FET3) 및 제4 스위치(FET4)는 off로 동작한다. 이로써 충전 제어 스위치(FET6) 및 방전 제어 스위치(FET5)의 게이트단에는 하이 레벨 신호가 인가되고, 충전 제어 스위치(FET6) 및 방전 제어 스위치(FET5)는 on으로 동작한다. 즉, 제2 배터리 모듈(220)의 각 배터리 상태가 정상 상태인 경우 충전 제어 스위치(FET6) 및 방전 제어 스위치(FET5)는 on으로 동작한다.

물론, 제2 배터리 모듈(220)이 정상 상태인 경우에도 제1 배터리 모듈(110)이 과방전 상태일 때, 마이크로 프로세서(112)는 GND 전압을 방전 제어 스위치(FET 5)의 게이트 단에 인가하므로 방전 제어 스위치는 OFF로 동작한다. 마찬가지로, 제2 배터리 모듈(220)이 정상 상태인 경우에도 제1 배터리 모듈(110)이 과충전 상태일 때, 마이크로 프로세서(112)는 GND 전압을 충전 제어 스위치(FET 6)의 게이트 단에 인가하므로 충전 제어 스위치(FET 6)는 OFF로 동작한다.

이와 반대로, 제2 배터리 모듈(220)의 각 배터리 상태가 과방전 상태인 경우 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3)에는 로 레벨의 신호가 인가된다. 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3)는 PMOS이므로, 로 레벨의 신호가 인가되는 경우 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3)는 on으로 동작한다. 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3)가 on으로 동작하면, NMOS인 제3 스위치(FET3)의 게이트 단에 하이 레벨의 신호가 인가되고, 제3 스위치(FET3)는 on으로 동작한다. 이로써 방전 제어 스위치(FET5)의 게이트 단에는 로 레벨 신호가 인가되고, 방전 제어 스위치(FET5)는 off으로 동작한다. 즉, 제2 배터리 모듈(220)의 각 배터리 상태가 과방전 상태인 경우 방전 제어 스위치(FET5)는 off로 동작한다.

또한, 제2 배터리 모듈(220)의 각 배터리 상태가 과충전 상태인 경우 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)에는 로 레벨의 신호가 인가된다. 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)는 PMOS이므로, 로 레벨의 신호가 인가되는 경우 제4 스위치(FET4)는 on으로 동작한다. 제2 스위치(FET2-1, FET2-2, FET2-3)가 on으로 동작하면, NMOS인 제4 스위치(FET4)의 게이트 단에 하이 레벨의 신호가 인가되고, 제4 스위치(FET4)는 on으로 동작한다. 이로써 충전 제어 스위치(FET6)의 게이트 단에는 로 레벨 신호가 인가되고, 충전 제어 스위치(FET6)는 off으로 동작한다. 즉, 제2 배터리 모듈(220)의 각 배터리 상태가 과충전 상태인 경우 충전 제어 스위치(FET6)는 off로 동작한다.

이와 같은 방법으로, 제2 배터리 모듈(220)에 대하여 ADC를 별도로 갖춘 배터리 관리부를 추가로 구비하지 않아도 제2 배터리 모듈(220)의 각 배터리 셀의 과충전 혹은 과방전 상태를 감지하여 충전 제어 스위치(FET6) 혹은 방전 제어 스위치(FET5)를 제어할 수 있다.

상술한 바와 같이, 디지털 방식으로 배터리 셀의 과충전 혹은 과방전 상태를 감지하는 제1 배터리 관리부(110)는 관리할 수 있는 배터리 셀의 개수에 제한이 있을 수 있다. 도 2에 따른 본 발명의 일 실시예에서 제1 배터리 관리부(110)가 디지털 방식으로 관리할 수 있는 배터리 셀은 4개일 수 있다. 제1 배터리 관리부가 사용하는 디지털 방식의 배터리 셀 충방전 제어는 각 배터리 셀의 상태를 입력받아 아날로그-디지털 변환한 후 대응하는 충방전 제어 신호를 출력하는 것이다. 이와 같은 디지털 방식의 배터리 셀 제어는 배터리 셀의 개수가 일정 이상이 되는 경우 고용량 배터리 관리부를 추가로 필요로 한다.

그러나 본 발명의 일 실시예에서는 추가적인 배터리 셀, 제2 배터리 모듈(220)의 충방전을 제어하기 위하여 고용량 배터리 관리부를 구비하는 대신, 기존의 제1 배터리 관리부(110)를 그대로 사용하고 추가되는 배터리 셀에 대해서는 아날로그 방식의 셀 제어를 사용하는 제2 배터리 관리부(120)를 통해 충방전 스위치를 제어함으로써 배터리 셀의 과충전 혹은 과방전을 방지할 수 있다.

단자부(300)는 전자기기 또는 유선 충전기(400) 등의 외부 장치와 연결되는 부분이다. 단자부(300)는 양극 단자(310)와 음극 단자(320)를 구비한다. 단자부(30)는 배터리 모듈(200)과 병렬로 연결되며, 외부와 연결되어 배터리 모듈(200)로의 충전 또는 배터리 모듈(200)에 의한 방전을 수행한다. 단자부(300)와 배터리 모듈(200) 사이의 경로는 충전/방전 경로로 사용되는 대전류 경로이며, 이 대전류 경로를 통해 비교적 큰 전류가 흐른다.

도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 회로도이다.

도 3은 도 2의 도면의 변형으로서, 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

도 3을 참조하면, 도 2의 실시예와 달리 제1 배터리 관리부(110)의 마이크로 프로세서(112)에서 충전 제어 스위치(FET6) 및 방전 제어 스위치(FET5)를 직접적으로 제어하기 위한 연결선이 삭제된 것을 알 수 있다. 대신, 마이크로 프로세서(112)는 추가 충전 제어 스위치(FET7) 및 추가 방전 제어 스위치(FET8)과 통신하고 있음을 알 수 있다.

도 3의 실시예는 제1 배터리 모듈의 충방전을 제어하기 위한 스위치와 제2 배터리 모듈의 충방전을 제어하기 위한 스위치를 별도로 구비한 경우이다.

따라서, 제2 배터리 모듈(220)은 도 2의 실시예와 마찬가지로 충전 제어 스위치(FET6) 및 방전 제어 스위치(FET5)를 사용하여 충방전이 제어되고, 제1 배터리 모듈(210)은 추가 충전 제어 스위치(FET7) 및 추가 방전 제어 스위치(FET8)를 사용하여 충방전이 제어된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 동작 방법을 순서도로 나타낸 도면이다.

먼저, 디지털 방식의 제1 배터리 관리부(110)는 제1 배터리 모듈(210)의 상태를 모니터링한다(S11).

제1 배터리 관리부(110)가 제1 배터리 모듈(210)이 과충전 혹은 과방전의 위험이 있다고 판단하는 경우(S12), 충전 제어 스위치(FET6) 혹은 방전 제어 스위치(FET5)를 제어하기 위한 신호를 생성한다(S13). 제1 배터리 관리부(110)가 제1 배터리 모듈(210)이 과충전 혹은 과방전의 위험이 없다고 판단한 경우에는 계속하여 제1 배터리 모듈(210)의 상태를 모니터링한다.

또한, 아날로그 방식의 제2 배터리 관리부(120)는 셀 제어부(121, 122, 123)를 통해 제2 배터리 모듈(220)의 배터리 셀 각각의 상태를 모니터링한다(S14).

제2 배터리 관리부(120)가 제2 배터리 모듈(220)이 과충전 혹은 과방전의 위험이 있다고 판단하는 경우(S15), 제2 배터리 관리부(120)는 제1 스위치(FET1-1, FET1-2, FET1-3) 혹은 제2 스위치(FET2-1, FET2-2. FET2-3)에 인기할 신호를 생성한다(S16). 다음으로, 충전 제어 스위치(FET6) 혹은 방전 제어 스위치(FET5)의 게이트단에 인가되는 신호에 의해 충전 제어 스위치(FET6) 혹은 방전 제어 스위치(FET5)가 제어된다(S17).

제2 배터리 관리부(120)가 제2 배터리 모듈(220)이 과충전 혹은 과방전의 위험이 없다고 판단한 경우에는 계속하여 제2 배터리 모듈(220)의 상태를 모니터링한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제2 배터리 관리부(120)의 상세 동작을 도시한 순서도이다.

먼저, 제2 배터리 관리부(120)는 제2 배터리 모듈(220)의 배터리 셀 각가의 상태를 모니터링한다(S21).

다음으로, 제2 배터리 관리부(120)는 제2 배터리 모듈(220)에 과충전 또는 과방전의 위험이 있는지를 판단한다(S22).

제2 배터리 모듈(220)에 과방전의 위험이 있는 경우, 제2 배터리 관리부(120)는 제1 스위치에 로 레벨의 신호를 인가한다(S23). 제1 스위치가 on으로 동작하면(S24), 제3 스위치가 on으로 동작하고(S25), 방전 제어 스위치가 off로 동작한다(S26). 방전 제어 스위치가 OFF로 동작하므로, 방전이 중지된다(S27).

제2 배터리 모듈(220)에 과충전의 위험이 있는 경우, 제2 배터리 관리부(120)는 제2 스위치에 로 레벨의 신호를 인가한다(S28). 제2 스위치가 on으로 동작하면(S29), 제4 스위치가 on으로 동작하고(S30), 충전 제어 스위치가 off로 동작한다(S31). 충전 제어 스위치가 OFF로 동작하므로, 충전이 중지된다(S32).

또한, 제2 배터리 모듈(220)이 과충전 또는 과방전의 위험이 없는 정상 상태인 경우, 제2 배터리 관리부(120)는 제 제1 스위치 또는 제2 스위치에 하이 레벨의 신호를 인가한다(S33). 제1 스위치 또는 제2 스위치가 off로 동작하면(S34), 제3 스위치 또는 제4 스위치가 off로 동작하고(S35), 충전 제어 스위치 또는 방전 제어 스위치가 on로 동작한다(S36). 충전 제어 스위치 또는 방전 제어 스위치가 on로 동작하므로, 충전 또는 방전이 계속된다(S37).

본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.

본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정과 변경을 꾀할 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10: 배터리 팩 100: 배터리 보호회로
110: 제1 배터리 관리부 111: AFE
112: 마이크로 프로세서 113: 메모리
120: 제2 배터리 관리부 130: 충방전 제어부
200: 배터리
210: 제1 배터리 모듈 220: 제2 배터리 모듈
221, 222, 223: 셀 제어부 300: 단자부
400: 충전기
FET1-1, FET1-2, FET1-3: 제1 스위치
FET2-1, FET2-2. FET2-3: 제2 스위치
FET3: 제3 스위치 FET4: 제4 스위치
FET5: 방전 제어 스위치 FET6: 충전 제어 스위치
FET7: 추가 충전 제어 스위치
FET8: 추가 방전 제어 스위치
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8: 분배 저항

Claims (19)

1. 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제1 배터리 모듈;
   제1 배터리 모듈에 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제2 배터리 모듈;
   상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈의 충방전 경로를 차단 또는 연결할 수 있는 충방전 제어부;
   상기 제1 배터리 모듈을 제어하는 제1 배터리 관리부 및
   상기 제2 배터리 모듈의 상태를 참조하여 상기 충방전 제어부에 포함된 스위치들을 제어할 수 있는 신호를 생성하는 제2 배터리 관리부를 포함하고,
   상기 제1 배터리 관리부 및 상기 제2 배터리 관리부는 상기 충방전 제어부와 병렬로 연결되는 배터리 팩.
2. 제1항에 있어서,
   상기 충방전 제어부는 충전 제어 스위치 및 방전 제어 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 배터리 관리부는 상기 제1 배터리 모듈의 상태를 감지하여 상기 충방전 제어부에 포함된 충전 제어 스위치 및 방전 제어 스위치를 제어하는 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 배터리 관리부는 상기 제1 배터리 모듈의 상태를 참조하여 상기 충전 제어 스위치 혹은 상기 방전 제어 스위치를 직접 제어하는 신호를 생성하고,
   상기 제2 배터리 관리부는 상기 제2 배터리 모듈의 상태를 참조하여 연결된 스위치 소자들을 통해 상기 충전 제어 스위치 혹은 상기 방전 제어 스위치를 제어할 수 있는 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
5. 제2항에 있어서,
   상기 제2 배터리 관리부는,
   상기 제2 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀 각각의 상태를 감지하여 과충전 또는 과방전의 위험이 있는지 판단하는 셀 제어부; 및
   상기 셀 제어부로부터 신호를 받아 동작하는 제1 스위치 및 제2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제2 배터리 관리부는 제2 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀이 과방전의 위험이 있을 때 상기 제1 스위치를 on시키기 위한 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 스위치가 on되는 경우, 상기 제1 스위치와 연결되고 상기 충방전 제어부에 포함된 제3 스위치가 on되며, 상기 제3 스위치와 연결되는 상기 방전 제어 스위치가 off되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
8. 제5항에 있어서,
   상기 제2 배터리 관리부는 제2 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀이 과충전의 위험이 있을 때 상기 제2 스위치를 on시키기 위한 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제2 스위치가 on되는 경우, 상기 제2 스위치와 연결되고 상기 충방전 제어부에 포함된 제4 스위치가 on되며, 상기 제4 스위치와 연결되는 상기 충전 제어 스위치가 off되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
10. 제5항에 있어서,
    상기 제2 배터리 관리부는 제2 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀이 과충전 또는 과방전의 위험이 없는 정상 상태일 때 상기 제1 스위치 또는 제2 스위치를 off시키기 위한 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 스위치가 off되는 경우, 상기 제1 스위치와 연결되고 상기 충방전 제어부에 포함된 제3 스위치가 off되며, 상기 제3 스위치와 연결되는 상기 방전 제어 스위치가 on되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 스위치가 off되는 경우, 상기 제2 스위치와 연결되고 상기 충방전 제어부에 포함된 제4 스위치가 off되며, 상기 제3 스위치와 연결되는 상기 충전 제어 스위치가 on되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
13. 제5항에 있어서,
    상기 셀 제어부는 상기 제2 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀 각각의 SOC(state of charge)와 기준 SOC 값을 비교하여 상기 배터리 셀이 과충전 혹은 과방전의 위험이 있는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
14. 제3항에 있어서,
    상기 제2 배터리 모듈은,
    상기 제1 배터리 관리부가 관리할 수 있는 배터리 셀의 개수를 초과하는 수의 배터리 셀이 필요할 때, 제1 배터리 모듈에 추가하여 구비되는 배터리 셀들의 집합인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배터리 관리부는 상기 제1 배터리 모듈의 상태에 관한 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 아날로그 프론트 엔드;
    상기 충방전 제어부에 신호를 전송하는 마이크로 프로세서;
    상기 마이크로 프로세서의 설정값을 저장하는 메모리;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
16. 제1항에 있어서,
    상기 충방전 제어부에 포함된 스위치들이 MOSFET일 때,
    상기 충방전 제어부는 상기 스위치들의 게이트단에 인가되는 전압값을 조절하기 위한 분배 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
17. 제1항에 있어서,
    상기 충방전 제어부는 상기 제1 배터리 모듈의 충방전 경로를 차단 또는 연결하기 위한 스위치와 상기 제2 배터리 모듈의 충방전 경로를 차단 또는 연결하기 위한 스위치를 별도로 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
18. 제1 배터리 모듈에 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제2 배터리 모듈의 상태를 판단하는 단계;
    상기 제2 배터리 모듈에 과충전 또는 과방전의 위험이 있다고 판단되는 경우, 충전 제어 스위치 혹은 방전 제어 스위치에 연결된 스위치 소자들을 제어하기 위한 신호를 생성하는 단계;
    를 포함하는 배터리 팩의 제어 방법.
19. 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제1 배터리 모듈;
    제1 배터리 모듈에 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제2 배터리 모듈;
    상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈의 충방전을 제어하는 보호회로; 및
    상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈을 외부와 연결시키는 단자부;
    를 포함하는 배터리 팩에 있어서, 상기 보호회로는
    상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈의 충방전 경로를 차단 또는 연결할 수 있는 충방전 제어부; 및
    상기 제2 배터리 모듈의 상태를 참조하여 상기 충방전 제어부에 포함된 스위치들을 제어할 수 있는 신호를 생성하는 제2 배터리 관리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.

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