KR20190120653A - 전류 제한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전류 제한 장치는 배터리의 출력 단자에 일단이 연결된 제1 방전 경로와 제2 방전 경로 각각에 흐르는 제1 방전 전류 및 제2 방전 전류를 측정하는 센싱부; 상기 제1 방전 경로 및 상기 제2 방전 경로 중 어느 하나와 부하의 입력 단자를 전기적으로 연결시키는 스위칭부; 상기 제2 방전 경로 상에 위치하고, 병렬로 연결된 복수의 전류 제한 저항과 상기 복수의 전류 제한 저항 각각에 흐르는 전류를 통전 또는 차단시키는 복수의 스위치 소자를 구비하는 전류 제한부; 및 상기 제1 방전 전류와 기준 전류를 비교하고, 비교 결과에 대응하여 상기 제2 방전 경로와 상기 부하의 입력 단자가 전기적으로 연결되도록 상기 스위칭부를 제어하고, 상기 제2 방전 전류가 인가된 전류 제한 저항의 인가 개수에 따른 전류 차단 시간에 기초하여 상기 복수의 스위치 소자의 동작 상태를 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

전류 제한 장치{Apparatus for limiting current}

본 발명은 전류 제한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리의 방전 전류가 기준 전류를 초과하는 경우, 방전 전류를 차단하는 전류 제한 장치에 관한 것이다.

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.

한편, 이러한 이차 전지는 단일의 이차 전지로 사용되는 경우도 있지만, 고전압 및/또는 대용량의 전력 저장 장치를 제공하기 위해 복수의 이차 전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 상태로 사용되는 경우가 많으며, 내부의 이차 전지의 충방전 동작을 전반적으로 제어하는 배터리 관리 장치가 포함된 배터리 팩의 형태로 사용되고 있다.

이러한 배터리 팩에 사용되는 배터리 관리 장치는, 온도 센서, 전류 센서, 전압 센서 등을 이용하여 배터리의 상태를 모니터링하고, 이러한 모니터링 결과를 이용하여 SOC, SOH를 추정하거나 배터리간의 전압을 밸런싱하거나 과충전, 과전류, 고전압, 과전류, 저온, 고온 등으로부터 배터리를 보호하는 기능을 수행한다.

특히, 배터리 관리 장치는, 배터리의 방전 경로에 흐르는 전류의 전류값이 일정 전류값 이상으로 흐르는 것을 방지하기 위하여 보호 회로를 구비할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치는, 배터리의 방전 경로 상에 스위치를 구비하고, 배터리의 전압이 미리 설정된 최소 동작 전압 이하로 강하되는 경우, 상기 스위치를 턴 오프시켜 배터리의 방전을 차단함으로써, 배터리의 과전류를 방지한다.

이러한, 종래의 배터리 관리 장치의 과전류 방지 기술은 배터리의 전압이 최소 동작 전압 이하로 강하되는 순간 배터리의 출력을 차단하므로 배터리로부터 전력을 공급받는 부하의 전원이 갑작스럽게 꺼지는 문제점이 있다.

본 발명은 배터리의 제1 방전 경로에 흐르는 제1 방전 전류가 기준 전류를 초과하면 전류 제한부가 위치하는 제2 방전 경로와 상기 부하의 입력 단자가 전기적으로 연결되도록 상기 스위칭부를 제어하고, 상기 부하의 고전류 인가 한계 시간과의 시간차가 최소인 전류 차단 시간에 대응되는 인가 개수만큼의 스위치 소자를 턴 온 상태로 제어함으로써, 고전류 인가 한계 시간 이내로 배터리로부터 출력되는 고전류의 방전 전류를 차단할 수 있는 전류 제한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전류 제한 장치는 배터리의 출력 단자에 일단이 연결된 제1 방전 경로와 제2 방전 경로 각각에 흐르는 제1 방전 전류 및 제2 방전 전류를 측정하는 센싱부; 상기 제1 방전 경로 및 상기 제2 방전 경로 중 어느 하나와 부하의 입력 단자를 전기적으로 연결시키는 스위칭부; 상기 제2 방전 경로 상에 위치하고, 병렬로 연결된 복수의 전류 제한 저항과 상기 복수의 전류 제한 저항 각각에 흐르는 전류를 통전 또는 차단시키는 복수의 스위치 소자를 구비하는 전류 제한부; 및 상기 제1 방전 전류와 기준 전류를 비교하고, 비교 결과에 대응하여 상기 제2 방전 경로와 상기 부하의 입력 단자가 전기적으로 연결되도록 상기 스위칭부를 제어하고, 상기 제2 방전 전류가 인가된 전류 제한 저항의 인가 개수에 따른 전류 차단 시간에 기초하여 상기 복수의 스위치 소자의 동작 상태를 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 프로세서는 상기 제1 방전 전류가 상기 기준 전류를 초과하면, 상기 제2 방전 경로와 상기 부하의 입력 단자가 전기적으로 연결되도록 상기 스위칭부를 제어할 수 있다.

바람직하게, 상기 프로세서는 상기 제1 방전 전류가 상기 기준 전류 미만하면, 상기 제1 방전 경로와 상기 부하의 입력 단자가 전기적으로 연결되도록 상기 스위칭부를 제어할 수 있다.

바람직하게, 상기 프로세서는 상기 제1 방전 전류가 상기 기준 전류를 초과하면, 상기 부하의 고전류 인가 한계 시간을 확인하고, 상기 고전류 인가 한계 시간과의 시간차가 최소인 전류 차단 시간에 대응되는 상기 인가 개수를 확인할 수 있다.

바람직하게, 상기 프로세서는 상기 복수의 전류 제한 저항 각각에 연결된 상기 복수의 스위치 소자 중에서 상기 확인된 인가 개수만큼의 스위치 소자의 동작 상태를 턴 온 상태로 제어할 수 있다.

바람직하게, 상기 전류 제한 장치는 상기 복수의 전류 제한 저항의 주변 온도 별로 상기 제2 방전 전류가 인가된 전류 제한 저항의 인가 개수와 전류 차단 시간이 맵핑된 맵핑 데이터를 저장하는 메모리부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 배터리 관리 장치는 상기 전류 제한 장치를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 배터리 팩은 상기 전류 제한 장치를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 전자 장치는 상기 전류 제한 장치를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 전력 저장 장치 상기 전류 제한 장치를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 부하의 고전류 인가 한계 시간 이내로 배터리로부터 출력되는 고전류의 방전 전류를 차단함으로써, 배터리의 과전류를 방지하고, 배터리의 출력을 서서히 감소시켜 부하로 공급되는 전력이 한번에 차단되는 현상을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치, 배터리 및 부하 간의 연결 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치의 프로세서가 스위칭부 및 복수의 스위치의 동작 상태를 제어하는 일 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치가 전류를 제한하는 과정에서 이용하는 맵핑 테이블을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치의 프로세서가 스위칭부 및 복수의 스위치의 동작 상태를 제어하는 다른 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전류 제한 장치의 프로세서가 스위칭부 및 복수의 스위치의 동작 상태를 제어하는 일 예를 도시한 도면이다.
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 아니된다.

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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치, 배터리 및 부하 간의 연결 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치의 프로세서가 스위칭부 및 복수의 스위치의 동작 상태를 제어하는 일 예를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치가 전류를 제한하는 과정에서 이용하는 맵핑 테이블을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치의 프로세서가 스위칭부 및 복수의 스위치의 동작 상태를 제어하는 다른 예를 도시한 도면이다.

우선, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치(100)는 배터리 팩을 구비하는 전자 장치 또는 전력 저장 장치에 포함되고, 배터리 팩에 구비된 배터리(B)와 연결되어 배터리(B)의 과전류를 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 장치(100)는 배터리 팩에 구비된 배터리 관리 장치(BMS)에 포함될 수도 있다.

상기 전류 제한 장치(100)는 스위칭부(SW), 전류 제한부(ID), 센싱부(110), 메모리부(120), 프로세서(130) 및 알림부(140)를 포함할 수 있다.

상기 배터리 팩 전극 반응 저항도의 변화가 진단되는 최소 단위의 전지로서, 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 복수의 배터리(B)들을 포함한다. 물론, 상기 배터리 팩이 하나의 단위 셀만을 포함하는 경우도 본 발명의 범주에 포함된다.

상기 배터리(B)는 반복적인 충방전이 가능하다면 그 종류에 특별한 제한이 없는데, 일 예시로서 파우치 타입으로 이루어진 리튬 폴리머 배터리일 수 있다.

상기 배터리(B)는 출력 단자(+, -)를 통해 다양한 부하(L)에 전기적으로 결합될 수 있다. 상기 부하(L)는, 전력을 이용하여 주행되는 주행 장치(예를 들어, 전기 자동차, 하이브리드 자동차), 드론과 같은 무인 비행체, 전력 그리드에 포함된 대용량의 전력 저장 장치(ESS), 또는 모바일 디바이스일 수 있다.

이를 통해, 상기 배터리(B)는 부하(L)로 전력을 공급하기 위하여 출력 단자(+, -)로 방전 전류를 출력할 수 있다.

한편, 상기 배터리(B)의 양극 출력 단자(+)는 제1 방전 경로(DL1) 및 제2 방전 경로(DL2) 각각의 일단과 전기적으로 연결될 수 있다.

이때, 제1 방전 경로(DL1) 상에는 저항 성분이 연결되지 않은 무부하 상태일 수 있다.

이에 반해, 제2 방전 경로(DL1) 상에는 전류 제한부(ID)가 위치할 수 있다.

한편, 상기 스위칭부(SW)는 배터리(B)의 출력 단자(+)에 일단이 연결된 제1 방전 경로(DL1) 및 제2 방전 경로(DL2) 중 어느 하나와 부하(L)의 입력 단자를 전기적으로 연결시킬 수 있다.

즉, 상기 스위칭부(SW)는 상기 프로세서(130)로부터 입력되는 제어신호에 따라 동작상태가 제어되어 제1 방전 경로(DL1)의 타단과 부하(L)의 입력 단자를 전기적으로 연결시키거나 제2 방전 경로(DL2)의 타단과 부하(L)의 입력 단자를 전기적으로 연결시킬 수 있다.

이때, 제2 방전 경로(DL2)의 타단과 부하(L)의 입력 단자가 전기적으로 연결되면, 배터리(B)로부터 출력되는 방전 전류가 제2 방전 경로(DL2) 상에 위치하는 전류 제한부(ID)에 인가될 수 있다.

한편, 상기 전류 제한부(ID)는 제2 방전 경로(DL2) 상에 위치하고, 병렬로 연결된 복수의 전류 제한 저항(R1, ..., Rn)과 복수의 전류 제한 저항(R1, ..., Rn) 각각에 흐르는 전류를 통전 또는 차단시키는 복수의 스위치 소자(SW1, ..., SWn)를 구비할 수 있다.

즉, 상기 전류 제한부(ID)는 1개의 전류 제한 저항과 직렬 연결된 1개의 스위치 소자가 복수로 병렬 연결되어 구성될 수 있다.

여기서, 복수의 스위치 소자(SW1, ..., SWn)는 상기 프로세서(130)로부터 제어 신호를 입력받아 동작 상태가 제어될 수 있다.

예를 들어, 복수의 스위치 소자(SW1, ..., SWn)는 상기 프로세서(130)로부터 턴 온 제어 신호를 입력받는 경우, 동작 상태가 턴 온 상태로 제어될 수 있고, 턴 오프 제어 신호를 입력받는 경우, 동작 상태가 턴 오프 상태로 제어될 수 있다.

복수의 스위치 소자(SW1, ..., SWn)의 동작 상태가 턴 온 상태로 제어되는 경우, 복수의 스위치 소자(SW1, ..., SWn)에 각각 연결된 복수의 전류 제한 저항(R1, ..., Rn)에 전류가 흐를 수 있다. 반대로, 복수의 스위치 소자(SW1, ..., SWn)의 동작 상태가 턴 오프 상태로 제어되는 경우, 복수의 스위치 소자(SW1, ..., SWn)에 각각 연결된 복수의 전류 제한 저항(R1, ..., Rn)에 흐르는 전류가 차단될 수 있다.

한편, 상기 복수의 전류 제한 저항(R1, ..., Rn)은 임계 온도에 도달하면 가변 저항값이 급격히 증가하는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자일 수 있다. 이에 따라, 임계 온도에 도달할 때까지 상기 복수의 전류 제한 저항(R1, ..., Rn)의 온도가 임계 온도에 도달하는 경우, 상기 복수의 전류 제한 저항(R1, ..., Rn)과 연결된 전류 경로에 흐르는 전류는 차단될 수 있다. 즉, 상기 복수의 전류 제한 저항(R1, ..., Rn)에 일정 시간 전류가 흐르는 경우, 배터리(B)에서 제2 방전 경로(DL2)를 통해 출력되는 제2 방전 전류는 차단될 수 있다.

상기 센싱부(110)는 미리 설정된 주기마다 제1 방전 경로(DL1) 및 제2 방전 경(DL2) 각각에 흐르는 제1 방전 전류 및 제2 방전 전류, 복수의 전류 제한 저항(R1, ..., Rn)의 주변 온도를 나타내는 측정 신호를 프로세서(130)로 제공할 수 있다.

이를 위하여, 상기 센싱부(110)는 제1 방전 전류 및 제2 방전 전류를 측정하도록 구성된 전류 센서를 포함할 수 있다. 또한, 상기 센싱부(110)는 복수의 전류 제한 저항(R1, ..., Rn)의 주변 온도를 측정하도록 구성된 온도 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 프로세서(130)는 상기 센싱부(110)로부터 측정 신호가 수신되면, 신호 처리를 통해 제1 방전 전류, 제2 방전 전류 및 복수의 전류 제한 저항(R1, ..., Rn)의 주변 온도 각각의 디지털 값을 결정하고 상기 메모리부(120)에 저장할 수 있다.

상기 메모리부(120)는 반도체 메모리 소자로서, 상기 프로세서(130)에 의해 생성되는 데이터를 기록, 소거, 갱신하며, 배터리(B)의 방전 전류를 제한하기 위해 마련된 복수의 프로그램 코드를 저장한다. 또한, 상기 메모리부(120)는 본 발명을 실시할 때 사용되는 미리 결정된 각종 파라미터들의 사전 설정 값들을 저장할 수 있다.

상기 메모리부(120)는 데이터를 기록, 소거, 갱신할 수 있다고 알려진 반도체 메모리 소자라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 상기 메모리부(120)는 DRAM, SDRAM, 플래쉬 메모리, ROM, EEPROM, 레지스터 등일 수 있다. 상기 메모리부(120)는 상기 프로세서(130)의 제어 로직을 정의한 프로그램 코드들을 저장하고 있는 저장매체를 더 포함할 수 있다. 상기 저장매체는 플래쉬 메모리나 하드디스크와 같은 불활성 기억 소자를 포함한다. 상기 메모리부(120)는 프로세서(130)와 물리적으로 분리되어 있을 수도 있고, 상기 프로세서(130)와 일체로 통합되어 있을 수도 있다.

한편, 상기 프로세서(130)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 방전 경로(DL1)와 부하(L)의 입력 단자가 전기적으로 연결되도록 스위칭부(SW)의 동작 상태를 제어할 수 있다. 또한, 상기 프로세서(130)는 전류 제한부(ID)에 구비된 복수의 스위치 소자(SW1, ..., SWn)의 동작 상태를 모두 턴 오프 상태로 제어할 수 있다.

이에 따라, 제1 방전 경로(DL1)을 통해 배터리(B)에서 부하(L)로 제1 방전 전류가 흐를 수 있다.

이때, 상기 프로세서(130)는 제1 방전 전류와 기준 전류를 비교하고, 비교 결과에 대응하여 제2 방전 경로(DL2)와 부하(L)의 입력 단자가 전기적으로 연결되도록 스위칭부(SW)를 제어할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 프로세서(130)는 제1 방전 전류가 기준 전류를 초과하면, 제2 방전 경로(DL2)와 부하(L)의 입력 단자가 전기적으로 연결되도록 스위칭부(SW)를 제어할 수 있다.

반대로, 상기 프로세서(130)는 제1 방전 전류가 기준 전류 이하이면, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 방전 경로(DL1)와 부하(L)의 입력 단자가 전기적으로 연결되도록 스위칭부(SW)를 제어할 수 있다.

이후, 상기 프로세서(130)는 제2 방전 전류가 인가된 전류 제한 저항의 인가 개수에 따른 전류 차단 시간에 기초하여 복수의 스위치 소자(SW1, ..., SWn)의 동작 상태를 제어할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 프로세서(130)는 제1 방전 전류가 기준 전류를 초과하면, 부하(L)의 고전류 인가 한계 시간을 확인하고, 고전류 인가 한계 시간과의 시간차가 최소인 전류 차단 시간에 대응되는 인가 개수를 확인할 수 있다.

여기서, 부하(L)의 고전류 인가 한계 시간은 기준 전류를 초과하는 전류가 부하(L)에 입력되는 경우, 고전류 입력에 의해 부하(L)가 손상되지 않는 최소 시간일 수 있다. 예를 들어, 부하(L)에 기준 전류를 초과하는 전류가 인가된 시간이 고전류 인가 한계 시간을 초과하는 경우, 부하(L)에 손상이 발생할 수 있다.

이때, 부하(L)의 고전류 인가 한계 시간은 상기 메모리부(120)에 미리 저장될 수 있다.

한편, 상기 메모리부(120)는 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 방전 전류가 인가된 전류 제한 저항의 인가 개수에 따라 제2 방전 전류가 차단되는 전류 차단 시간이 맵핑된 맵핑 테이블을 복수의 전류 제한 저항(R1, ..., Rn)의 주변 온도 별로 저장할 수 있다.

여기서, 제2 방전 전류가 인가된 전류 제한 저항의 인가 개수는 복수의 스위치 소자(SW1, ..., SWn)의 동작 상태 제어에 따라 제2 방전 전류가 인가되는 전류 제한 저항의 개수일 수 있다.

이를 이용하여, 상기 프로세서(130)는 현재 측정된 복수의 전류 제한 저항(R1, ..., Rn)의 주변 온도에서 부하(L)의 고전류 인가 한계 시간과의 시간차가 최소인 전류 차단 시간에 대응되는 인가 개수를 확인할 수 있다.

예를 들어, 상기 프로세서(130)는 복수의 전류 제한 저항(R1, ..., Rn)의 주변 온도가 "섭씨 25도"이고, 고전류 인가 한계 시간이 "3.2sec"인 경우, 고전류 인가 한계 시간 "3.2sec"과의 시간차가 최소인 전류 차단 시간 "3sec"에 대응되는 인가 개수 "2개"를 맵핑 테이블로부터 확인할 수 있다.

이후, 상기 프로세서(130)는 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 전류 제한 저항(R1, ..., Rn) 각각에 연결된 복수의 스위치 소자(SW1, ..., SWn) 중에서 상기 확인된 인가 개수만큼의 스위치 소자(SW1, SW2)의 동작 상태를 턴 온 상태로 제어할 수 있다.

상술된 예를 이어서 설명하면, 상기 프로세서(130)는 고전류 인가 한계 시간 "3.2sec"과의 시간차가 최소인 전류 차단 시간 "3sec"에 대응되는 인가 개수 "2개"를 확인한 경우, 복수의 스위치 소자(SW1, ..., SWn) 중에서 확인된 인가 개수 "2개" 만큼의 스위치 소자(SW1, SW2)의 동작 상태를 턴 온 상태로 제어할 수 있다.

이에 따라, 턴 온 상태로 제어된 스위치 소자(SW1, SW2)와 연결된 전류 제한 저항(R1, R2)에 전류가 흐르게 되고, 고전류 인가 한계 시간과의 시간차가 최소인 전류 차단 시간에 도달하면 전류 제한 저항(R1, R2)의 온도가 임계 온도에 도달하여 제2 방전 전류가 차단될 수 있다.

상기 프로세서(130)는 배터리(B)의 방전 저류가 기준 전류를 초과하면, 즉시 방전 전류를 차단하지 않고 상술된 고전류 차단 과정을 통해 고전류 인가 한계 시간 내에 방전 전류를 차단함으로써, 갑작스럽게 부하(L)로 공급되는 전력이 차단되는 현상을 방지할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전류 제한 장치의 프로세서가 스위칭부 및 복수의 스위치의 동작 상태를 제어하는 일 예를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 다른 실시예에 따른 프로세서(130)는 상술된 고전류 차단 과정 이후, 고전류 차단 과정에서 턴 온 상태로 제어된 스위치 소자(SW1, SW2)를 턴 오프 상태로 제어하고, 고전류 차단 과정에서 턴 온 상태로 제어되지 않은 스위치 소자 중 하나 이상의 스위치 소자(SWn)를 턴 온 상태로 제어할 수 있다.

이후, 다른 실시예에 따른 프로세서(130)는 제2 방전 전류와 기준 전류를 비교하고, 비교 결과에 대응하여 스위칭부(SW)의 동작 상태를 제어할 수 있다.

보다 구체적으로, 다른 실시예에 따른 프로세서(130)는 상술된 고전류 차단 과정에서 턴 온 상태로 제어되지 않은 스위치 소자 중 하나 이상의 스위치 소자(SWn)를 턴 온 상태로 제어한 이후, 측정된 제2 방전 전류가 기준 전류 이하인 경우 제1 방전 경로(DL1)와 부하(L)의 입력 단자가 전기적으로 연결되도록 스위칭부(SW)의 동작 상태를 제어할 수 있다.

이를 통해, 배터리(B)의 방전 전류가 기준 전류 미만의 저전류인 경우, 제1 방전 경로(DL1)을 통해 부하(L)로 전력을 출력할 수 있다.

상기 프로세서(130)는, 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 프로세서(130)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 프로세서(130)에 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. 또한, 코드 체계는 캐리어 신호로 변조되어 특정한 시점에 통신 캐리어에 포함될 수 있고, 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

상기 알림부(140)는 상기 프로세서(130)로부터 제1 방전 전류 및 제2 방전 전류 중 어느 하나와 기준 전류 간의 비교 결과를 입력받아 외부로 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 알림부(140)는 제1 방전 전류 및 제2 방전 전류 중 어느 하나와 기준 전류 간의 비교 결과를 기호, 숫자 및 코드 중 하나 이상을 이용하여 표시하는 디스플레이부 및 소리로 출력하는 스피커 장치 중 하나 이상을 구비할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 배터리 관리 장치는 상술된 전류 제한 장치를 포함할 수 있다. 이를 통해, 배터리 관리 장치가 관리하는 배터리(B)의 과전류를 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 전자 장치는 배터리(B)로부터 전력을 공급받고, 상술된 전류 제한 장치를 포함할 수 있다.

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.

B: 배터리 셀
L: 부하
100: 전류 제한 장치
110: 센싱부
120: 메모리부
130: 프로세서
140: 알림부
SW: 스위칭부
ID: 전류 제한부
SW1, ..., SWn: 복수의 스위칭 소자
R1, ..., Rn: 복수의 전류 제한 저항

Claims (9)

1. 배터리의 출력 단자에 일단이 연결된 제1 방전 경로와 제2 방전 경로 각각에 흐르는 제1 방전 전류 및 제2 방전 전류를 측정하는 센싱부;
   상기 제1 방전 경로 및 상기 제2 방전 경로 중 어느 하나와 부하의 입력 단자를 전기적으로 연결시키는 스위칭부;
   상기 제2 방전 경로 상에 위치하고, 병렬로 연결된 복수의 전류 제한 저항과 상기 복수의 전류 제한 저항 각각에 흐르는 전류를 통전 또는 차단시키는 복수의 스위치 소자를 구비하는 전류 제한부; 및
   상기 제1 방전 전류와 기준 전류를 비교하고, 비교 결과에 대응하여 상기 제2 방전 경로와 상기 부하의 입력 단자가 전기적으로 연결되도록 상기 스위칭부를 제어하고, 상기 제2 방전 전류가 인가된 전류 제한 저항의 인가 개수에 따른 전류 차단 시간에 기초하여 상기 복수의 스위치 소자의 동작 상태를 제어하는 프로세서를
   포함하는 전류 제한 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 프로세서는
   상기 제1 방전 전류가 상기 기준 전류를 초과하면, 상기 제2 방전 경로와 상기 부하의 입력 단자가 전기적으로 연결되도록 상기 스위칭부를 제어하는
   전류 제한 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 프로세서는
   상기 제1 방전 전류가 상기 기준 전류 미만하면, 상기 제1 방전 경로와 상기 부하의 입력 단자가 전기적으로 연결되도록 상기 스위칭부를 제어하는
   전류 제한 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 프로세서는
   상기 제1 방전 전류가 상기 기준 전류를 초과하면, 상기 부하의 고전류 인가 한계 시간을 확인하고, 상기 고전류 인가 한계 시간과의 시간차가 최소인 전류 차단 시간에 대응되는 상기 인가 개수를 확인하는
   전류 제한 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 프로세서는
   상기 복수의 전류 제한 저항 각각에 연결된 상기 복수의 스위치 소자 중에서 상기 확인된 인가 개수만큼의 스위치 소자의 동작 상태를 턴 온 상태로 제어하는
   전류 제한 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 전류 제한 저항의 주변 온도 별로 상기 제2 방전 전류가 인가된 전류 제한 저항의 인가 개수와 전류 차단 시간이 맵핑된 맵핑 데이터를 저장하는 메모리부를
   더 포함하는 전류 제한 장치.
   
7. 상기 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 전류 제한 장치를 포함하는 배터리 팩.
   
8. 상기 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 전류 제한 장치를 포함하는 전력 저장 장치.
   
9. 상기 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 전류 제한 장치를 포함하는 전자 장치.
   

Images