KR20220167123A - 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 개시물의 다양한 실시예들은 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다. 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 팩은, 직렬 연결된 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리, 상기 배터리로부터 전원을 공급받고, 상기 배터리에 대한 정보를 획득하는 배터리 관리 시스템의 아날로그 프론트 엔드, 및 상기 배터리와 상기 배터리 관리 시스템 사이의 상기 전원 공급을 위한 파워 라인과 상기 배터리에 대한 정보 획득을 위한 신호 라인을 연결하는 적어도 하나의 다이오드를 포함하는 전원 보호 회로를 포함할 수 있다.

Description

배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리 팩{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}
본 개시물은 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.
기술의 발전에 따라, 배터리를 이용하여 동작하는 전자 기기들이 증가하고 있다. 예를 들어, 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차는 배터리의 전원을 이용하여 구동되는 모터로부터 동력을 얻고 있다. 배터리의 전원을 이용하는 전자 기기들에서 안정적인 에너지 공급을 위해, 배터리 상태를 확인 및 관리하는 것은 매우 중요하다.
이에 따라, 배터리의 상태를 확인 및 관리하는 배터리 관리 시스템(battery management system)이 적용된 배터리 팩들이 개발되고 있다. 배터리 관리 시스템은 배터리의 각 셀에 연결되어, 배터리의 각 셀에 대한 전압을 측정하고, 측정된 전압을 기반으로 과충전 보호, 과방전 보호, 과전류 차단, 및 단락 보호와 같은 기본적인 배터리 보호 기능을 수행할 뿐만 아니라, 통신 기능, 모니터 기능, 계산 기능, 셀 밸런싱 기능 등과 같은 추가적인 배터리 관리 기능을 수행한다.
종래의 배터리 관리 시스템의 아날로그 프론트 엔드(analog front end)는 배터리로부터 전원을 공급받을 수 있다. 배터리에서 아날로그 프론트 엔드로의 전원 공급 회로에 단선이 발생되는 경우, 아날로그 프론트 엔드의 정상 동작이 불가능하게 되고, 이는 전기자동차의 운행의 위험 요소로 작용하게 된다.
따라서, 본 개시의 목적은 아날로그 프론트 엔드에 안정적으로 전원을 공급하기 위하는 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리 팩에 대해 개시한다.
본 문서에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시물이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시물의 다양한 실시예들에 따르면, 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 팩은 직렬 연결된 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리, 상기 배터리로부터 전원을 공급받고, 상기 배터리에 대한 정보를 획득하는 아날로그 프론트 엔드, 및 상기 배터리와 상기 배터리 관리 시스템 사이의 상기 전원 공급을 위한 파워 라인과 상기 배터리에 대한 정보 획득을 위한 신호 라인을 연결하는 적어도 하나의 다이오드를 포함하는 전원 보호 회로를 포함할 수 있다.
본 개시물의 일실시예에 따르면, 상기 전원 보호 회로는, 상기 배터리의 양극 탭과 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 제1 파워 라인과 상기 배터리의 양극 탭과 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 제1 신호 라인 사이를 연결하는 제1 다이오드를 포함할 수 있다.
본 개시물의 일실시예에 따르면, 상기 아날로그 프론트 엔드는, 상기 제1 파워 라인의 단선 시, 상기 제1 신호 라인과 상기 제1 다이오드를 통해 전원을 공급받을 수 있다.
본 개시물의 일실시예에 따르면, 상기 전원 보호 회로는, 상기 배터리의 음극 탭과 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 제2 파워 라인과 상기 배터리의 음극 탭과 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 제2 신호 라인 사이를 연결하는 제2 다이오드를 포함할 수 있다.
본 개시물의 일실시예에 따르면, 상기 아날로그 프론트 엔드는, 상기 제2 파워 라인의 단선 시, 상기 제2 신호 라인과 상기 제2 다이오드를 통해 전원을 공급받을 수 있다.
본 개시물의 다양한 실시예들에 따르면, 배터리 관리 시스템은 배터리로부터 전원을 공급받고, 상기 배터리에 대한 정보를 획득하는 아날로그 프론트 엔드, 및 상기 배터리와 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 상기 전원 공급을 위한 파워 라인과 상기 배터리에 대한 정보 획득을 위한 신호 라인을 연결하는 적어도 하나의 다이오드를 포함하는 전원 보호 회로를 포함할 수 있다.
본 개시물의 일실시예에 따르면, 상기 배터리 관리 시스템에서 상기 전원 보호 회로는, 상기 배터리의 양극 탭과 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 제1 파워 라인과 상기 배터리의 양극 탭과 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 제1 신호 라인 사이를 연결하는 제1 다이오드를 포함할 수 있다.
본 개시물의 일실시예에 따르면, 상기 배터리 관리 시스템에서 상기 아날로그 프론트 엔드는, 상기 제1 파워 라인의 단선 시, 상기 제1 신호 라인과 상기 제1 다이오드를 통해 전원을 공급받을 수 있다.
본 개시물의 일실시예에 따르면, 상기 배터리 관리 시스템에서 상기 전원 보호 회로는, 상기 배터리의 음극 탭과 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 제2 파워 라인과 상기 배터리의 음극 탭과 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 제2 신호 라인 사이를 연결하는 제2 다이오드를 포함할 수 있다.
본 개시물의 일실시예에 따르면, 상기 배터리 관리 시스템에서 상기 아날로그 프론트 엔드는, 상기 제2 파워 라인의 단선 시, 상기 제2 신호 라인과 상기 제2 다이오드를 통해 전원을 공급받을 수 있다.
본 개시물의 다양한 실시예들에 따르면, 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 팩은 직렬 연결된 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리, 상기 배터리로부터 전원을 공급받고, 상기 배터리에 대한 정보를 획득하는 아날로그 프론트 엔드, 상기 배터리와 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 파워 라인들, 상기 배터리와 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 신호 라인들, 및 상기 파워 라인들 중 하나의 파워 라인과 상기 신호 라인들 중 하나의 신호 라인을 연결하는 적어도 하나의 다이오드를 포함할 수 있다.
본 개시물의 일실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 다이오드는, 상기 파워 라인들 중 상기 배터리의 양극 탭과 상기 아날로그 프론트 엔드 사이를 연결하는 제1 파워 라인, 및 상기 신호 라인들 중 하나의 신호 라인을 연결하는 제1 다이오드를 포함할 수 있다.
본 개시물의 일실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 다이오드는, 상기 파워 라인들 중 상기 배터리의 음극 탭과 상기 아날로그 프론트 엔드 사이를 연결하는 제2 파워 라인, 및 상기 신호 라인들 중 상기 제1 다이오드와 연결되지 않은 하나의 신호 라인을 연결하는 제2 다이오드를 포함할 수 있다.
본 개시물의 다양한 실시예들에 따르면, 배터리 관리 시스템의 아날로그 프론트 엔드에 페일 세이프(fail safe)가 적용된 전원 보호 회로를 구비하여, 전원을 공급하는 파워 라인이 단선되더라도 신호 라인을 통해 아날로그 프론트 엔드에 전원을 안정적으로 공급하여, 아날로그 프론트 엔드가 동작 불능 상태가 되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 개시물의 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 개시물의 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩에서 아날로그 프론트 엔드의 전원 공급을 위한 회로도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 개시물의 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩에서 아날로그 프론트 엔드의 전류 흐름을 도시하는 도면이다.
본 개시물의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 장치 및 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시물은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 개시물의 개시가 완전하도록 하며, 본 개시물이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시물의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시물은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시물을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제 1, 제 2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다.
따라서, 이하에서 언급되는 제 1 구성 요소는 본 개시물의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소 일 수도 있음은 물론이다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시물이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 실시 예에서 사용되는 '부' 또는 '모듈'이라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '부' 또는 '모듈'은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부' 또는 '모듈'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부' 또는 '모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '부' 또는 '모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부' 또는 '모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들로 더 분리될 수 있다.
본 개시물의 몇몇 실시 예들과 관련하여 설명되는 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 기록 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 기록 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 기록 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 기록 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 기록 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다.
도 1은 본 개시물의 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩(100)의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다. 도 1에 도시된 배터리 팩(100)의 구성은 일 실시예로, 도 1에 도시되지 않은 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 도 1에 도시된 구성 요소들 중 일부는 복수 개의 구성 요소로 분리되어 서로 다른 칩, 또는 서로 다른 부품, 또는 서로 다른 전자 회로로 구성될 수 있으며, 일부 구성 요소들은 결합되어 하나의 칩, 하나의 부품, 또는 하나의 전자 회로로 구성될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 배터리 팩(100)은 배터리(110), 전원 보호 회로(120), 및 배터리 관리 시스템(130)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 배터리(110)는 외부 전력에 의해 충전될 수 있고, 배터리 팩(100)이 장착된 전자기기(예: 전기 자동차), 및 배터리 관리 시스템(130)에 저장된 전력을 공급할 수 있다. 전기 자동차는, 예를 들어, 건설 장비가 구비된 산업용 차량을 포함할 수 있다. 배터리(110)는 직렬로 연결된 복수의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 배터리 셀들(110-1 내지 110-N) 각각은 충전 및 방전 가능한 2차 배터리 셀일 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀들(110-1 내지 110-N) 각각은, 니켈-카드뮴 전지(nickel-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 충전이 가능한 이차 전지일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 배터리 관리 시스템(130)은 배터리(110)의 전압, 전류, 및/또는 온도를 모니터링하여 배터리(100)를 최적의 상태로 유지하기 위한 관리 기능을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리 관리 시스템(130)은 배터리(100)에 대한 모니터링된 정보를 기반으로 배터리(110)의 과충전 보호, 과방전 보호, 과전류 차단, 및/또는 단락 보호와 같은 기본적인 배터리 보호 기능, 및 통신 기능, 모니터 기능, 계산 기능, 및/또는 셀 밸런싱 기능 등과 같은 추가적인 배터리 관리 기능을 수행할 수 있다.
일실시예에 따르면, 배터리 관리 시스템(130)은 아날로그 프론트 엔드(Analog Front End, AFE)(132)를 통해, 배터리(110) 내부의 각종 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 아날로그 프론트 엔드(132)는 배터리 셀들 각각의 온도, 배터리 셀들 각각의 충전 전압, 및/또는 배터리 셀들 각각에 흐르는 전류량 등의 셀 관련 정보를 모니터링하여 획득할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리 관리 시스템(130)은 전원 보호 회로(120)를 통해 배터리(110)로부터 전원을 공급받고, 공급되는 전원을 이용하여 배터리(110) 내부의 각종 정보를 획득하기 위한 동작을 수행할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전원 보호 회로(120)는 배터리(110)의 전원을 배터리 관리 시스템(130)의 아날로그 프론트 엔드(132)에 안정적으로 공급하기 위한 페일 세이프(fail safe) 회로일 수 있다. 예를 들어, 전원 보호 회로(120)는 배터리(110)와 아날로그 프론트 엔드(132) 사이의 파워 라인 단선 시, 배터리(110)와 아날로그 프론트 엔드(132) 사이의 신호 라인을 이용하여 아날로그 프론트 엔드(132)로 전원을 공급하는 회로일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전원 보호 회로(120)는, 배터리(110)와 아날로그 프론트 엔드(132) 사이의 파워 라인과 신호 라인을 연결하는 적어도 하나의 다이오드를 포함할 수 있다. 전원 보호 회로(120)는 배터리(110)와 아날로그 프론트 엔드(132) 사이의 파워 라인과 신호 라인을 연결하는 적어도 하나의 다이오드를 포함함으로써, 파워 라인의 단선 시에도 아날로그 프론트 엔드(132)로 전원을 공급할 수 있다. 적어도 하나의 다이오드는, 직렬로 연결된 복수의 배터리 셀들(110-1 내지 110-N) 중 양 끝의 배터리 셀들(110-1, 110-N)과 아날로그 프론트 엔드(132) 사이의 파워 라인들(201, 202)과 신호 라인들(210-1, 210-M) 사이를 연결하도록 구비될 수 있다.
상술한 도 1에서는, 전원 보호 회로(120)를 배터리 관리 시스템(130)과 구분되는 별도의 구성 요소로 도시 및 설명하였으나, 다양한 실시예에 따라 전원 보호 회로(120)는 배터리 관리 시스템(130)에 논리 및/또는 물리적으로 포함되는 구성 요소일 수 있다.
도 2는 본 개시물의 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩에서 아날로그 프론트 엔드의 전원 공급을 위한 회로도이다.
도 2를 참조하면, 배터리(110)에 포함된 복수의 배터리 셀들(110-1 내지 110-N)과 아날로그 프론트 엔드(132) 사이에는 두 개의 파워 라인들(C-, C14: Power)(201, 202)과 복수의 신호 라인들(C-, C1, C2, C3, ... C12, C13, C14: signal)(210-1 내지 210-M)이 연결될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 복수의 배터리 셀들(110-1 내지 110-N) 중 제N 배터리 셀(110-N)의 양극 탭과 AFE(132)의 지정된 제1 IC 핀 사이에는 전원 공급을 위한 제1 파워 라인(201)이 연결되고, 제N 배터리 셀(110-N)의 양극 탭과 AFE(132)의 지정된 제2 IC 핀 사이에는 전압 모니터링을 위한 제1 신호 라인(210-M)이 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 파워 라인(201)과 제1 신호 라인(210-M) 각각은 동일한 제N 배터리 셀(110-N)의 양극 탭에 연결될 수 있다. 복수의 배터리 셀들(110-1 내지 110-N) 중 제1 배터리 셀(110-1)의 음극 탭과 AFE(132)의 지정된 제3 IC 핀 사이에는 전원 공급을 위한 제2 파워 라인(200)이 연결되고, 제1 배터리 셀(110-1)의 음극 탭과 AFE(132)의 지정된 제4 IC 핀 사이에는 전압 모니터링을 위한 제2 신호 라인(210-1)이 연결될 수 있다. 예컨대, 제2 파워 라인(200)과 제2 신호 라인(210-1) 각각은 동일한 제1 배터리 셀(110-1)의 음극 탭에 연결될 수 있다. 이에 따라, AFE(132)는 제1 파워 라인(201) 및 제2 파워 라인(200)을 통해 전원을 공급받을 수 있다. AFE(132)는 제1 신호 라인(210-M)을 통해 제N 배터리 셀(110-N)의 전압 및/또는 전류를 측정하고, 제2 신호 라인(210-1)을 통해 제1 배터리 셀(110-1)의 전압 및/또는 전류를 측정할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제1 파워 라인(201)과 복수의 신호 라인들(210-1 내지 210-M) 중 어느 하나의 신호 라인 사이에는 제1 다이오드(221)가 연결될 수 있다. 일실시예에 따르면, 제1 파워 라인(210)과 제1 신호 라인(210-M) 사이에는 제1 다이오드(221)가 연결될 수 있다. 제1 신호 라인(210-M)에는 제1 다이오드(221)의 애노드 단이 연결되고, 제1 파워 라인(201)에는 제1 다이오드(221)의 캐소드 단이 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 파워 라인(201)의 단선 시, 제1 신호 라인(210-M)과 제1 다이오드(221)를 통해 AFE(132)에 전원이 공급될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제2 파워 라인(200)과 복수의 신호 라인들(210-1 내지 210-M) 중 다른 하나의 신호 라인 사이에는 제2 다이오드(222)가 연결될 수 있다. 일실시예에 따르면, 제2 파워 라인(200)과 제2 신호 라인(210-1) 사이에는 제2 다이오드(222)가 연결될 수 있다. 제2 파워 라인(200)에는 제2 다이오드(222)의 애노드 단이 연결되고, 제2 신호 라인(210-1)에는 제2 다이오드(222)의 캐소드 단이 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2 파워 라인(200)의 단선 시, 제2 신호 라인(210-1)과 제2 다이오드(222)를 통해 AFE(132)에 전원이 공급될 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 본 개시물의 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩에서 아날로그 프론트 엔드의 전류 흐름을 도시하는 도면이다.
도 3a는 제1 파워 라인(201), 및 제2 파워 라인(200)이 정상 상태인 경우에 AFE(132)의 소비 전류의 흐름을 도시한다. 제1 파워 라인(201), 및 제2 파워 라인(200)이 정상 상태인 경우는, 제1 파워 라인(201), 및 제2 파워 라인(200)이 단선되지 않고 정상적으로 연결된 경우를 의미할 수 있다. 제1 파워 라인(201), 및 제2 파워 라인(200)이 정상 상태인 경우, 도 3a에 도시된 바와 같이, 복수의 배터리 셀들(110-1 내지 110-N)에 저장된 충전 전력은 제1 파워 라인(201), 및 제 2 파워 라인(200)을 통해 AFE(132)로 공급될 수 있다. 따라서, AFE(132)의 소비 전류는, 제1 파워 라인(201), 및 제2 파워 라인(200)을 통해 흐를 수 있다.
도 3b는 제1 파워 라인(201)이 단선되고, 제2 파워 라인(200)이 정상 상태인 경우에 AFE(132)의 소비 전류의 흐름을 도시한다. 제1 파워 라인(201)이 단선된 상태는, 제1 파워 라인(201)에 대응되는 전체 라인 중 제N 배터리 셀(110-N)의 양극 탭과 제1 다이오드(221)의 캐소드 단 사이의 라인이 단선된 상태를 의미할 수 있다. 제1 파워 라인(201)이 단선되고, 제2 파워 라인(200)이 정상 상태인 경우, 도 3b에 도시된 바와 같이, 복수의 배터리 셀들(110-1 내지 110-N)에 저장된 충전 전력은 제1 신호 라인(210-M)과 제1 다이오드(221), 및 제 2 파워 라인(200)을 통해 AFE(132)로 공급될 수 있다. 따라서, AFE(132)의 소비 전류는, 제1 신호 라인(210-M), 제1 다이오드(221), 및 제2 파워 라인(200)을 통해 흐를 수 있다.
도 3c는 제1 파워 라인(201)이 정상 상태이고, 제2 파워 라인(200)이 단선된 상태인 경우에 AFE(132)의 소비 전류의 흐름을 도시한다. 제2 파워 라인(200)이 단선된 상태는, 제2 파워 라인(200)에 대응되는 전체 라인 중 제1 배터리 셀(110-1)의 음극 탭과 제2 다이오드(222)의 애노드 단 사이의 라인이 단선된 상태를 의미할 수 있다. 제1 파워 라인(201)이 정상 상태이고, 제2 파워 라인(200)이 단선된 상태인 경우, 도 3c에 도시된 바와 같이, 복수의 배터리 셀들(110-1 내지 110-N)에 저장된 충전 전력은 제1 파워 라인(201), 및 제2 신호 라인(210-1)과 제2 다이오드(222)를 통해 AFE(132)로 공급될 수 있다. 따라서, AFE(132)의 소비 전류는, 제1 파워 라인(201), 및 제2 신호 라인(210-1)과 제2 다이오드(222)를 통해 흐를 수 있다.
도 3d는 제1 파워 라인(201) 및 제2 파워 라인(200)이 단선된 상태인 경우에 AFE(132)의 소비 전류의 흐름을 도시한다. 제1 파워 라인(201)이 단선된 상태는, 제1 파워 라인(201)에 대응되는 전체 라인 중 제N 배터리 셀(110-N)의 양극 탭과 제1 다이오드(221)의 캐소드 단 사이의 라인이 단선된 상태를 의미하고, 제2 파워 라인(200)이 단선된 상태는, 제2 파워 라인(200)에 대응되는 전체 라인 중 제1 배터리 셀(110-1)의 음극 탭과 제2 다이오드(222)의 애노드 단 사이의 라인이 단선된 상태를 의미할 수 있다. 제1 파워 라인(201), 및 제2 파워 라인(200)이 모두 단선된 상태인 경우, 도 3d에 도시된 바와 같이, 복수의 배터리 셀들(110-1 내지 110-N)에 저장된 충전 전력은 제1 신호 라인(210-M)과 제1 다이오드(221), 및 제2 신호 라인(210-1)과 제2 다이오드(222)를 통해 AFE(132)로 공급될 수 있다. 따라서, AFE(132)의 소비 전류는, 제1 신호 라인(210-M)과 제1 다이오드(221), 및 제2 신호 라인(210-1)과 제2 다이오드(222)를 통해 흐를 수 있다.
상술한 설명에서는, 제1 다이오드(221)가 제1 파워 라인(201)과 제1 신호 라인(210-M)에 연결되고, 제2 다이오드(222)가 제2 파워 라인(200)과 제2 신호 라인(210-1)에 연결되는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 개시물의 다양한 실시예들은 이에 한정되지 않을 것이다. 예를 들어, 본 개시물의 다양한 실시예들은 제1 다이오드(221)가 제1 파워 라인(210)과 제1 신호 라인(210-M)이 아닌 다른 하나의 신호 라인에 연결되고, 제2 다이오드(222)가 제2 파워 라인(200)과 제2 신호 라인(210-1)이 아닌 또 다른 하나의 신호 라인에 연결되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 예컨대, 제1 다이오드(221)의 애노드 단은 C1 내지 C13(210-2 내지 210-M-1) 중 어느 하나의 신호 라인에 연결되고, 제2 다이오드(222)의 캐소드 단은 C1 내지 C13(210-2 내지 210-M-1) 중 제1 다이오드(221)의 애노드 단이 연결되지 않은 다른 하나의 신호 라인에 연결될 수 있다. 다만, 제2 다이오드(222)의 캐소드 단은 제1 다이오드(221)의 애노드 단에 연결된 신호 라인보다 제1 파워 라인(201)에 더 가까이 배치된 신호 라인에는 연결될 수 없다. 예를 들어, 제1 다이오드(221)의 애노드 단이 C2(210-3)에 연결된 경우, 제2 다이오드(222)의 캐소드 단은 제2 신호 라인인 C-(210-1), 또는 C1(210-2) 중 어느 하나에 연결될 수 있고, C3 내지 C14(210-3 내지 210-M)에는 연결될 수 없다. 반대로, 제1 다이오드(221)의 애노드 단은 제2 다이오드(222)의 캐소드 단에 연결된 신호 라인보다 제2 파워 라인(200)에 더 가까이 배치된 신호 라인에는 연결될 수 없다. 예를 들어, 제2 다이오드(222)의 캐소드 단이 C13(210-M-1)에 연결된 경우, 제1 다이오드(221)의 애노드 단은 제1 신호 라인인 C14(210-M), 또는 C13(210-M-1) 중 어느 하나에 연결될 수 있고, C- 내지 C12(210-1 내지 210-M-2)에는 연결될 수 없다.
상술한 바와 같이, 본 개시물의 다양한 실시예들에 따르면, 배터리와 AFE에 연결되는 파워 라인과 신호 라인 사이에 적어도 하나의 다이오드를 구비함으로써, 파워 라인에 단선이 발생되더라도 신호 라인을 통해 AFE에 전원을 공급하여 AFE를 정상적으로 작동시킬 수 있다.
100: 배터리 팩 110: 배터리
110-1 내지 110-N: 배터리 셀들 120: 전원 보호 회로
130: 배터리 관리 시스템 132: 아날로그 프론트 엔드
200: 제2 파워 라인 201: 제1 파워 라인
210-1 내지 210-M: 신호 라인들 221: 제1 다이오드
222: 제2 다이오드

Claims (13)

  1. 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 팩에 있어서,
    직렬 연결된 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리;
    상기 배터리로부터 전원을 공급받고, 상기 배터리에 대한 정보를 획득하는 아날로그 프론트 엔드; 및
    상기 배터리와 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 상기 전원 공급을 위한 파워 라인과 상기 배터리에 대한 정보 획득을 위한 신호 라인을 연결하는 적어도 하나의 다이오드를 포함하는 전원 보호 회로를 포함하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전원 보호 회로는, 상기 배터리의 양극 탭과 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 제1 파워 라인과 상기 배터리의 양극 탭과 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 제1 신호 라인 사이를 연결하는 제1 다이오드를 포함하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 아날로그 프론트 엔드는, 상기 제1 파워 라인의 단선 시, 상기 제1 신호 라인과 상기 제1 다이오드를 통해 전원을 공급받는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전원 보호 회로는, 상기 배터리의 음극 탭과 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 제2 파워 라인과 상기 배터리의 음극 탭과 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 제2 신호 라인 사이를 연결하는 제2 다이오드를 포함하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 아날로그 프론트 엔드는, 상기 제2 파워 라인의 단선 시, 상기 제2 신호 라인과 상기 제2 다이오드를 통해 전원을 공급받는 배터리 팩.
  6. 배터리 관리 시스템에 있어서,
    배터리로부터 전원을 공급받고, 상기 배터리에 대한 정보를 획득하는 아날로그 프론트 엔드; 및
    상기 배터리와 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 상기 전원 공급을 위한 파워 라인과 상기 배터리에 대한 정보 획득을 위한 신호 라인을 연결하는 적어도 하나의 다이오드를 포함하는 전원 보호 회로를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전원 보호 회로는, 상기 배터리의 양극 탭과 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 제1 파워 라인과 상기 배터리의 양극 탭과 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 제1 신호 라인 사이를 연결하는 제1 다이오드를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 아날로그 프론트 엔드는, 상기 제1 파워 라인의 단선 시, 상기 제1 신호 라인과 상기 제1 다이오드를 통해 전원을 공급받는 배터리 관리 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 전원 보호 회로는, 상기 배터리의 음극 탭과 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 제2 파워 라인과 상기 배터리의 음극 탭과 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 제2 신호 라인 사이를 연결하는 제2 다이오드를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 아날로그 프론트 엔드는, 상기 제2 파워 라인의 단선 시, 상기 제2 신호 라인과 상기 제2 다이오드를 통해 전원을 공급받는 배터리 관리 시스템.
  11. 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 팩에 있어서,
    직렬 연결된 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리;
    상기 배터리로부터 전원을 공급받고, 상기 배터리에 대한 정보를 획득하는 아날로그 프론트 엔드;
    상기 배터리와 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 파워 라인들;
    상기 배터리와 상기 아날로그 프론트 엔드 사이의 신호 라인들; 및
    상기 파워 라인들 중 하나의 파워 라인과 상기 신호 라인들 중 하나의 신호 라인을 연결하는 적어도 하나의 다이오드를 포함하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 다이오드는, 상기 파워 라인들 중 상기 배터리의 양극 탭과 상기 아날로그 프론트 엔드 사이를 연결하는 제1 파워 라인, 및 상기 신호 라인들 중 하나의 신호 라인을 연결하는 제1 다이오드를 포함하는 배터리 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 다이오드는, 상기 파워 라인들 중 상기 배터리의 음극 탭과 상기 아날로그 프론트 엔드 사이를 연결하는 제2 파워 라인, 및 상기 신호 라인들 중 상기 제1 다이오드와 연결되지 않은 하나의 신호 라인을 연결하는 제2 다이오드를 포함하는 배터리 팩.



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