[go: up one dir, main page]

KR20240157429A - 스위치 제어 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

스위치 제어 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩 Download PDF

Info

Publication number
KR20240157429A
KR20240157429A KR1020230054247A KR20230054247A KR20240157429A KR 20240157429 A KR20240157429 A KR 20240157429A KR 1020230054247 A KR1020230054247 A KR 1020230054247A KR 20230054247 A KR20230054247 A KR 20230054247A KR 20240157429 A KR20240157429 A KR 20240157429A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
level
retention
switch control
reset
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020230054247A
Other languages
English (en)
Inventor
김기선
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020230054247A priority Critical patent/KR20240157429A/ko
Priority to EP23193457.1A priority patent/EP4456361A1/en
Priority to CN202311103409.1A priority patent/CN118842458A/zh
Priority to US18/378,729 priority patent/US20240364326A1/en
Publication of KR20240157429A publication Critical patent/KR20240157429A/ko
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/02—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay
    • H01H47/18—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay for introducing delay in the operation of the relay
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/22—Modifications for ensuring a predetermined initial state when the supply voltage has been applied
    • H03K17/223—Modifications for ensuring a predetermined initial state when the supply voltage has been applied in field-effect transistor switches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/66—Arrangements of batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/22—Modifications for ensuring a predetermined initial state when the supply voltage has been applied
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/353—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/356—Bistable circuits
    • H03K3/356008—Bistable circuits ensuring a predetermined initial state when the supply voltage has been applied; storing the actual state when the supply voltage fails
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)

Abstract

스위치 제어 장치는 전원 신호의 이상 발생 여부를 나타내는 이상 발생 신호에 기초하여 트리거 신호를 생성하고, 상기 트리거 신호에 기초하여 리셋 신호를 생성하며, 상기 트리거 신호의 활성 에지에서 구동 신호를 피킹하고, 상기 리셋 신호에 의해 설정되는 시간 구간 동안 상기 피킹된 구동 신호를 리텐션 신호로서 출력하는 리텐션 회로, 그리고 상기 리텐션 신호와 상기 구동 신호에 기초하여 스위치 제어 신호를 생성하고, 상기 스위치 제어 신호를 스위치로 출력하는 구동 회로를 포함한다.

Description

스위치 제어 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩{SWITCH CONTROL DEVICE AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}
본 기재는 스위치 제어 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.
배터리 팩은 배터리 팩에 의해 구동되는 전자 장치와 릴레이(relay), 컨택터(contactor) 등의 스위치를 통하여 연결되는데, 전자 장치에 이상이 발생할 경우 스위치를 제어하는 제어 신호가 유지되지 못하여 큰 사고를 초래할 수 있다.
가령 배터리로 구동되는 전기 자동차에서 제어 장치의 이상 발생으로 인해 스위치를 제어하는 제어 장치가 리셋되는 경우, 배터리 팩과 차량 본체 간의 전기적 연결이 의도치 않게 해제될 수 있다. 만약 차량이 고속으로 주행하는 경우를 가정해 본다면, 이러한 전기적 연결의 해제는 치명적인 사고로 이어질 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 배터리 팩은 제어 장치가 오작동할 경우 스위치의 작동 상태를 소정 시간 동안 이전 상태로 유지시키는 유지(retention) 회로를 포함하도록 설계된다.
실시예들 중 적어도 하나의 실시예는 제어 장치의 오작동 시 스위치의 작동 상태를 소정 시간 동안 이전 상태로 유지시킬 수 있는 스위치 제어 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩을 제공하는 것이다.
한 측면에 따르면, 스위치 제어 장치가 제공된다. 스위치 제어 장치는 전원 신호의 이상 발생 여부를 나타내는 이상 발생 신호에 기초하여 트리거 신호를 생성하고, 상기 트리거 신호에 기초하여 리셋 신호를 생성하며, 상기 트리거 신호의 활성 에지에서 구동 신호를 피킹하고, 상기 리셋 신호에 의해 설정되는 시간 구간 동안 상기 피킹된 구동 신호를 리텐션 신호로서 출력하는 리텐션 회로, 그리고 상기 리텐션 신호와 상기 구동 신호에 기초하여 스위치 제어 신호를 생성하고, 상기 스위치 제어 신호를 스위치로 출력하는 구동 회로를 포함한다.
상기 리텐션 회로는, 상기 이상 발생 여부에 대응하여 제1 레벨 또는 상기 제1 레벨과 상이한 제2 레벨을 갖는 이상 발생 신호를 이용하여 상기 트리거 신호를 생성하는 트리거 신호 생성부, 상기 트리거 신호가 기준 전압을 초과하는지 여부에 따라 제3 레벨 또는 상기 제3 레벨과 상이한 제4 레벨의 리셋 신호를 생성하는 리셋 신호 생성부, 그리고 상기 제1 레벨의 이상 발생 신호에 따른 상기 트리거 신호의 활성 에지에서 상기 구동 신호를 피킹하고, 상기 리셋 신호가 상기 제3 레벨을 가지는 시간 구간 동안 피킹한 구동 신호의 레벨을 상기 리텐션 신호로서 출력하는 리텐션 신호 생성부를 포함할 수 있다.
상기 리텐션 신호 생성부는, 상기 리셋 신호가 상기 제4 레벨일 때, 상기 리텐션 신호로서 0의 논리 레벨에 대응하는 전압을 출력할 수 있다.
상기 리텐션 신호 생성부는, 전원 전압을 공급하는 전원단에 일단이 연결되는 제1 저항, 상기 제1 저항의 타단과 접지 사이에 연결되는 커패시터, 그리고 상기 제1 저항과 상기 커태시터의 접점에 해당하는 제1 노드에 애노드가 연결되고, 캐소드로 상기 이상 발생 신호가 인가되는 다이오드를 포함할 수 있고, 상기 트리거 신호는 상기 제1 노드의 전압에 대응할 수 있다.
상기 리셋 신호 생성부는, 상기 트리거 신호에 대응하여 턴 온 또는 턴 오프되며, 제1 단자가 상기 전원단에 연결되고, 제2 단자가 접지에 연결되는 트랜지스터를 포함할 수 있고, 상기 리셋 신호는 상기 제1 단자의 전압에 대응할 수 있다.
상기 리텐션 신호 생성부는, 상기 구동 신호가 입력되는 제1 입력 단자, 상기 트리거 신호가 입력되는 제2 입력 단자, 상기 리셋 신호가 입력되는 리셋 단자 및 상기 리텐션 신호로서 논리 레벨을 출력하는 출력 단자를 가지는 D 플립플롭을 포함할 수 있다.
상기 활성 에지는 하강 에지일 수 있다.
상기 구동 회로는, 상기 리텐션 신호와 상기 구동 신호의 논리곱을 이용하여 상기 스위치 제어 신호를 생성할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 배터리 팩이 제공된다. 배터리 팩은 적어도 하나의 셀을 포함하는 배터리 모듈, 상기 배터리 모듈과 부하 사이에 연결되는 스위치, 그리고 스위치 제어 신호를 이용하여 상기 스위치를 턴 온 또는 턴 오프시키는 스위치 제어 장치를 포함하고, 상기 스위치 제어 장치는, 전원 신호의 이상 발생 여부를 나타내는 이상 발생 신호에 기초하여 트리거 신호를 생성하고, 상기 트리거 신호에 기초하여 리셋 신호를 생성하며, 상기 트리거 신호의 활성 에지에서 구동 신호를 피킹하고, 상기 리셋 신호에 의해 설정되는 시간 구간 동안 상기 피킹된 구동 신호를 리텐션 신호로서 출력하는 리텐션 회로, 그리고 상기 리텐션 신호와 상기 구동 신호에 기초하여 상기 스위치 제어 신호를 생성하는 구동 회로를 포함한다.
상기 리텐션 회로는, 상기 이상 발생 여부에 대응하여 제1 레벨 또는 상기 제1 레벨과 상이한 제2 레벨을 갖는 이상 발생 신호를 이용하여 상기 트리거 신호를 생성하는 트리거 신호 생성부, 상기 트리거 신호가 기준 전압을 초과하는지 여부에 따라 제3 레벨 또는 상기 제3 레벨과 상이한 제4 레벨의 리셋 신호를 생성하는 리셋 신호 생성부, 그리고 상기 제1 레벨의 이상 발생 신호에 따른 상기 트리거 신호의 활성 에지에서 상기 구동 신호를 피킹하고, 상기 리셋 신호가 상기 제3 레벨을 가지는 시간 구간 동안 피킹한 구동 신호의 레벨을 리텐션 신호로서 출력하며, 상기 리셋 신호가 상기 제4 레벨일 때 상기 리텐션 신호로서 0의 논리 레벨에 대응하는 전압을 출력하는 리텐션 신호 생성부를 포함할 수 있다.
상기 리텐션 신호 생성부는, 전원 전압을 공급하는 전원단에 일단이 연결되는 제1 저항, 상기 제1 저항의 타단과 접지 사이에 연결되는 커패시터, 그리고 상기 제1 저항과 상기 커태시터의 접점에 해당하는 제1 노드에 애노드가 연결되고, 캐소드로 상기 이상 발생 신호가 인가되는 다이오드를 포함할 수 있고, 상기 트리거 신호는 상기 제1 노드의 전압에 대응할 수 있다.
상기 리셋 신호 생성부는, 상기 트리거 신호에 대응하여 턴 온 또는 턴 오프되며, 제1 단자가 상기 전원단에 연결되고, 제2 단자가 접지에 연결되는 트랜지스터를 포함할 수 있고, 상기 리셋 신호는 상기 제1 단자의 전압에 대응할 수 있다.
상기 리텐션 신호 생성부는, 상기 구동 신호가 입력되는 제1 입력 단자, 상기 트리거 신호가 입력되는 제2 입력 단자, 상기 리셋 신호가 입력되는 리셋 단자 및 상기 리텐션 신호로서 논리 레벨을 출력하는 출력 단자를 가지는 D 플립플롭을 포함할 수 있고, 상기 활성 에지는 하강 에지일 수 있다.
실시예들 중 적어도 하나의 실시예에 따르면, 기존 리텐션 회로의 IC(integrated circuit) 부품이나 타이머 없이, 이상 발생 신호를 이용하여 리텐션 기능을 제공할 수 있다. 또한 IC 부품이나 타이머 등을 사용하지 않아도 되므로, 가격을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 리텐션 회로를 세부적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 리텐션 회로의 동작 파형의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 스위치 제어 장치를 포함하는 배터리 팩을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 도면을 참고하여 설명한 흐름도에서, 동작 순서는 변경될 수 있고, 여러 동작들이 병합되거나, 어느 동작이 분할될 수 있고, 특정 동작은 수행되지 않을 수 있다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한 단수로 기재된 표현은 "하나" 또는 "단일" 등의 명시적인 표현을 사용하지 않은 이상, 단수 또는 복수로 해석될 수 있다.
또한 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 또는 물리적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 "간접적으로 또는 비접촉 연결"되어 있는 경우, 또는 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 스위치 제어 장치(100)는 스위치(200)의 턴 온 또는 턴 오프를 제어한다. 스위치 제어 장치(100)는 스위치(200)의 턴 온 또는 턴 오프를 제어하기 위한 스위치 제어 신호(SCS)를 생성하고, 스위치 제어 신호(SCS)를 스위치(200)로 출력할 수 있다.
스위치 제어 장치(100)는 제어부(110), 리텐션 회로(120) 및 구동 회로(130)를 포함할 수 있다.
제어부(110)는 스위치(200)의 턴 온 또는 턴 오프를 결정할 수 있고, 스위치(200)를 동작시키기 위한 구동 신호(DS)를 구동 회로(130)로 출력할 수 있다. 제어부(110)는 구동 신호(DS)를 리텐션 회로(120)로도 출력할 수 있다. 하나의 예로서, 제어부(110)는 스위치(200)를 턴 온 시키기 위해 하이(high) 레벨의 구동 신호(DS)를 출력하고, 스위치(200)를 턴 오프 시키기 위해 로우(low) 레벨의 구동 신호(DS)를 출력할 수 있다.
제어부(110)는 전원 신호(PS)로부터 이상 발생(fault)을 감지할 수 있다. 전원 신호(PS)는 전원 공급 장치(도면에 도시하지 않음)로부터 제어부(110) 및 스위치 제어 장치(100)에 공급되는 전원 전압을 포함할 수 있다. 제어부(110)는 이상 발생 여부에 대응하는 이상 발생 신호(FS)를 리텐션 회로(120)로 출력할 수 있다. 하나의 예로서, 제어부(110)는 전원 신호가 정상일 때 하이 레벨의 이상 발생 신호(FS)를 출력할 수 있고, 전원 신호로부터 이상 발생이 감지될 때 로우 레벨의 이상 발생 신호(FS)를 출력할 수 있다. 한편, 제어부(110)는 전원 공급 장치(도면에 도시하지 않음)로부터 이상 발생 여부에 대응하는 이상 발생 신호(FS)를 수신할 수도 있다.
또한 제어부(110)는 이상 발생 신호(FS)에 대응하여 구동 신호(DS)를 제어할 수도 있다. 예를 들면, 전원 신호가 정상일 때 하이 레벨의 이상 발생 신호(FS)에 대응하여 하이 레벨의 구동 신호(DS)를 출력할 수 있다. 또한 전원 신호로부터 이상 발생이 감지될 때 로우 레벨의 이상 발생 신호(FS)에 대응하여 로우 레벨의 구동 신호(DS)를 출력할 수 있다. 이와 달리, 제어부(110)는 이상 발생 신호(FS)와 별개로 구동 신호(DS)를 출력할 수도 있다.
실시 예에서, 각 신호의 하이 레벨은 제어부(110)의 전원 전압(예를 들어, 3.3V 또는 5V)이거나 전원 전압에 근접한 전압 레벨을 나타내고, 각 신호의 로우 레벨은 접지 전압(0V)이거나, 접지 전압(0V)에 근접한 전압 레벨을 나타낼 수 있다.
리텐션 회로(120)는 이상 발생 신호(FS)에 기초하여 리텐션 신호(RTS)를 생성하고, 리텐션 신호(RTS)를 구동 회로(130)로 출력할 수 있다. 리텐션 회로(120)는 이상 발생 신호(FS)에 기초하여 스위치(200)가 직전 상태를 설정된 시간 동안 유지할 수 있도록 리텐션 신호(RTS)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 전원 신호로부터 이상 발생이 감지될 때 리텐션 회로(120)는 로우 레벨의 이상 발생 신호(FS)를 수신하면, 설정된 시간 동안 하이 레벨의 리텐션 신호(RTS)를 구동 회로(130)로 출력할 수 있다.
구동 회로(130)는 구동 신호(DS) 및 리텐션 신호(RTS)를 각각 수신할 수 있다. 구동 회로(130)는 구동 신호(DS) 및 리텐션 신호(RTS)에 기초해 스위치 제어 신호(SCS)를 생성하고, 스위치 제어 신호(SCS)를 스위치(200)로 출력할 수 있다.
구동 회로(130)는 구동 신호(DS) 및 리텐션 신호(RTS)를 입력으로 하는 논리 곱 연산자를 포함할 수 있다. 예를 들면, 구동 회로(130)는 구동 신호(DS) 및 리텐션 신호(RTS)가 모두 로우 레벨일 때 로우 레벨의 스위치 제어 신호(SCS)를 출력할 수 있고, 구동 신호(DS) 및 리텐션 신호(RTS) 중 적어도 하나가 하이 레벨이면 하이 레벨의 스위치 제어 신호(SCS)를 출력할 수 있다.
스위치(200)는 스위치 제어 신호(SCS)에 따라서 온 상태 또는 오프 상태로 동작할 수 있다. 하나의 예로서, 스위치(200)는 하이 레벨의 스위치 제어 신호(SCS)에 대응하여 온 상태가 될 수 있고, 로우 레벨의 스위치 제어 신호(SCS)에 대응하여 오프 상태가 될 수 있다.
스위치(200)는 예를 들면, 컨택터(contactor), 릴레이(relay) 등을 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 전원 신호에서 이상 발생 시, 리텐션 회로(120)가 동작하여, 설정된 시간 동안 리텐션 신호(RTS)가 하이 레벨이 될 수 있다. 구동 회로(130)는 전원 신호에서 이상 발생 시, 설정된 시간 동안 하이 레벨을 갖는 리텐션 신호(RTS)에 의해 하이 레벨의 스위치 제어 신호(SCS)를 출력할 수 있다. 이에 따라, 스위치(200)는 설정된 시간 동안 온 상태를 유지할 수 있다. 이렇게 함으로써, 전원 신호에서 이상 발생 시, 스위치(200)가 갑작스럽게 개방되는 현상을 방지할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 리텐션 회로를 세부적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참고하면, 리텐션 회로(120)는 트리거 신호 생성부(122), 리셋 신호 생성부(124) 및 리텐션 신호 생성부(126)를 포함할 수 있다.
트리거 신호 생성부(122)는 이상 발생 신호(FS)를 이용하여 커패시터(C1)의 충전 및 방전에 의한 트리거 신호(TS)를 생성할 수 있고, 트리거 신호(TS)를 리텐션 신호 생성부(126)로 출력할 수 있다.
트리거 신호 생성부(122)는 다이오드(D1), 저항(R1) 및 커패시터(C1)를 포함할 수 있다. 이상 발생 신호(FS)는 다이오드(D1)의 캐소드에 인가될 수 있고, 다이오드(D1)의 애노드는 노드(N1)에 연결될 수 있다.
저항(R1)과 커패시터(C1)는 전원 전압(VCC)을 공급하는 전원단과 접지 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 전원 전압(VCC)은 예를 들면, 3.3V일 수 있다. 구체적으로, 저항(R1)의 일단이 전원단에 연결될 수 있고, 저항(R1)의 타단이 커패시터(C1)의 일단에 연결될 수 있다. 커패시터(C1)의 타단은 접지에 연결될 수 있다. 이상 발생 신호(FS)는 다이오드(D1)의 캐소드에 입력되고, 다이오드(D1)의 애노드는 저항(R1)과 커패시터(C1) 사이의 접점에 해당하는 노드(N1)에 연결될 수 있다. 하이 레벨의 이상 발생 신호(FS)가 입력되면, 노드(N1)의 전압과 로우 레벨의 이상 발생 신호(FS)의 전압 차이에 의해, 전원단, 저항(R1), 커패시터(C1) 및 접지로 전류가 흐르면서 커패시터(C1)에 전압이 충전될 수 있다. 한편, 로우 레벨의 이상 발생 신호(FS)가 입력되면, 접지, 커패시터(C1) 및 다이오드(D1)로 전류가 흐르면서 커패시터(C1)의 전압이 방전될 수 있다. 즉, 이상 발생 신호(FS)에 따라서 노드(N1)의 전압이 달라질 수 있고, 노드(N1)의 전압에 대응하는 트리거 신호(TS)가 생성될 수 있다. 트리거 신호(TS)는 노드(N1)의 전압에 대응될 수 있다.
리셋 신호 생성부(124)는 트리거 신호(TS)가 기준 전압을 초과하는지 여부에 따라 상이한 레벨의 리셋 신호(RS1)를 생성하고, 리셋 신호(RS1)를 리텐션 신호 생성부(126)로 출력할 수 있다.
리셋 신호 생성부(124)는 트랜지스터(M1) 및 저항들(R2, R3)을 포함할 수 있다. 트랜지스터(M1)는 스위칭 기능을 하는 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET), 바이폴라 트랜지스터 등 다양한 트랜지스터로 구현될 수 있다. 도 2에서는 트랜지스터(M1)를 N 타입의 트랜지스터로 도시하였지만, P 타입의 트랜지스터가 트랜지스터(M1)로서 사용될 수 있다. 트랜지스터(M1)의 게이트는 제어 단자의 역할을 수행하므로, '제어 단자' 용어로 사용될 수 있다. 트랜지스터(M1)의 드레인은 트랜지스터(M1)의 한 단자이므로 '제1 단자 또는 제2 단자' 용어로 사용될 수 있고, 트랜지스터(M1)의 소스도 트랜지스터(M1)의 한 단자이므로 '제1 단자 또는 제2 단자' 용어로 사용될 수 있다.
트랜지스터(M1)의 게이트는 노드(N1)에 연결될 수 있다. 노드(N1)와 트랜지스터(M1)의 게이트 사이에 저항(R2)이 연결될 수 있다. 트랜지스터(M1)의 드레인은 저항(R3)을 통해 전원 전압(VCC)을 공급하는 전원단에 연결될 수 있고, 트랜지스터(M1)의 소스는 접지에 연결될 수 있다. 트랜지스터(M1)의 드레인 전압이 리셋 신호(RS1)에 대응될 수 있다.
리셋 신호 생성부(124)에서, 트랜지스터(M1)는 노드(N1)의 전압 즉, 트리거 신호(TS)에 대응하여 턴 온 또는 턴 오프될 수 있다. 트랜지스터(M1)가 N 타입이므로, 노드(N1)의 전압이 트랜지스터(M1)의 임계 전압보다 낮으면 트랜지스터(M1)가 턴 오프될 수 있고, 노드(N1)의 전압이 트랜지스터(M1)의 임계 전압보다 높으면 트랜지스터(M1)가 턴 온 될 수 있다. 트랜지스터(M1)가 턴 오프되면, 트랜지스터(M1)의 드레인 전압은 전원 전압(VCC)이 되므로, 하이 레벨의 리셋 신호(RS1)가 출력될 수 있다. 한편, 트랜지스터(M1)가 턴 온되면, 트랜지스터(M1)의 드레인 전압은 0V가 되므로, 로우 레벨의 리셋 신호(RS1)가 출력될 수 있다. 즉, 리셋 신호 생성부(124)는 노드(N1)의 전압에 대응하는 트리거 신호(TS)에 따라서 하이 레벨 또는 로우 레벨을 리셋 신호(RS1)를 리텐션 신호 생성부(126)로 출력할 수 있다.
리텐션 신호 생성부(126)는 구동 신호(DS)와 트리거 신호(TS)를 이용하여 리텐션 신호(RTS)를 생성하고, 리텐션 신호(RTS)를 구동 회로(130)로 출력할 수 있다. 리텐션 신호 생성부(126)는 트리거 신호(TS)의 활성 에지에서 구동 신호(DS)를 픽킹(peaking)하고, 피킹된 구동 신호(DS)를 소정의 시간 동안 리텐션 신호(RTS)로서 출력할 수 있다. 이때 소정의 시간은 리셋 신호(RS1)에 기초하여 결정될 수 있다.
리텐션 신호 생성부(126)는 전압 제어부(1261) 및 D 플립플롭(1263)을 포함할 수 있다.
전압 제어부(1261)는 리셋 신호(RS1)를 D 플립플롭(1263)의 입력에 맞게 변환하고, 변환된 리셋 신호(RS2)를 D 플립플롭(1263)의 리셋 단자(R)로 출력할 수 있다.
D 플립플롭(1263)은 두 입력 단자(D, CK) 및 출력 단자(Q)를 가질 수 있다. 또한 D 플립플롭(1263)은 리셋 단자(R)와 셋 단자(S)를 가질 수 있다. 입력 단자(D)로는 구동 신호(DS)가 입력될 수 있고, 입력 단자(CK)로는 트리거 신호(TS)가 입력될 수 있다. D 플립플롭(1263)은 입력 단자(CK)로 입력되는 트리거 신호(TS)의 활성 에지에 따라서 출력 단자(Q)로 출력되는 값을 결정할 수 있다. 하나의 예로서, D 플립플롭(1263)은 트리거 신호(TS)의 하강 에지에서 구동 신호(DS)의 값을 피킹하여 출력 단자(Q)로 출력할 수 있다. 이와 같이, D 플립플롭(1263)은 하강 에지 트리거를 사용하므로, D 플립플롭(1263)의 상태 변화를 트리거하는 활성 에지는 하강 에지가 될 수 있다.
D 플립플롭(1263)은 리셋 단자(R)로 입력되는 리셋 신호(RS2)에 따라서 리셋 기능을 수행할 수 있다. 리셋 기능은 두 입력 단자(D, CK)로 입력되는 신호에 상관없이 출력 단자(Q)로 논리 레벨 '0'(예를 들어, 로우 레벨 전압)을 출력하는 것을 의미할 수 있다. 하나의 예로서, D 플립플롭(1263)은 리셋 단자(R)를 통해 하이 레벨의 리셋 신호(RS2)가 입력되면 정상적으로 동작하며, 리셋 단자(R)를 통해 로우 레벨의 리셋 신호(RS2)가 입력되면 두 입력 단자(D, CK)로 입력되는 신호에 상관없이 출력 단자(Q)로 논리 레벨 '0'을 출력할 수 있다. 즉, D 플립플롭(1263)은 트리거 신호(TS)의 하강 에지에서 피킹된 값을 리셋 신호(RS2)가 하이 레벨을 유지하는 구간 동안 출력 단자(Q)로 출력할 수 있고, 로우 레벨의 리셋 신호(RS2)에 대응하여 리셋 기능을 수행할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 리텐션 회로의 동작 파형의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참고하면, 제어부(110)는 전원 신호가 정상일 때 하이 레벨의 이상 발생 신호(FS)를 출력할 수 있고, 전원 신호로부터 이상 발생이 감지될 때 로우 레벨의 이상 발생 신호(FS)를 출력할 수 있다. 또한 전원 신호가 정상일 때 하이 레벨의 구동 신호(DS)를 출력할 수 있고, 전원 신호로부터 이상 발생이 감지될 때 로우 레벨의 구동 신호(DS)를 출력할 수 있다.
전원 신호가 정상인 구간(T1)에서, 리텐션 회로(120)에 하이 레벨의 이상 발생 신호(FS)가 다이오드(D1)의 캐소드에 인가되고, 하이 레벨의 구동 신호(DS)가 D 플립플롭(1263)의 입력 단자(D)에 입력될 수 있다. 그러면, 전원단, 저항(R1), 커패시터(C1) 및 접지로 전류가 흐르면서, 커패시터(C1)가 충전된다. 커패시터(C1)가 충전되면서 노드(N1)의 전압에 대응하는 트리거 신호(TS)의 전압이 지수 함수적으로 증가한다. 트리거 신호(TS)의 전압은 트랜지스터(M1)의 턴 온 전압으로 사용되므로, 트리거 신호(TS)의 전압이 증가하다가 (a) 시점에서 트랜지스터(M1)의 턴 온 전압이 되면, 트랜지스터(M1)가 턴 온 될 수 있다. (a) 시점 이전에는 트랜지스터(M1)가 턴 오프 되어 있으므로, 하이 레벨의 리셋 신호(RS1)가 D 플립플롭(1263)의 리셋 단자(R)에 입력될 수 있다. 여기서, 하이 레벨의 리셋 신호(RS1)가 D 플립플롭(1263)의 리셋 단자(RS1)에 입력되는 것으로 설명하였지만, 하이 레벨의 리셋 신호(RS1)는 전압 제어부(1261)를 거쳐 D 플립플롭(1263)의 리셋 단자(R)에 입력될 수 있다. 한편, (a) 시점 이후에는 트랜지스터(M1)가 턴 온되므로, 로우 레벨의 리셋 신호(RS1)가 D 플립플롭(1263)의 리셋 단자(R)에 입력될 수 있다.
따라서, 전원 신호가 정상인 구간(T1)에서, (a) 시점 이전에는 D 플립플롭(1263)의 두 입력 단자(D, CK)로는 각각 하이 레벨의 구동 신호(DS) 및 하이 레벨의 이상 발생 신호(FS)가 입력되고 하이 레벨의 리셋 신호(RS1)가 입력되므로, 이전의 값을 출력 신호(QS)로서 출력할 수 있다. 여기서는 이전의 값은 하이 레벨인 것으로 가정하였다. 한편, (a) 시점 이후에는 로우 레벨의 리셋 신호(RS1)가 입력되므로, D 플립플롭(1263)은 논리 레벨 '0'을 출력 신호(QS)로서 출력할 수 있다. 즉, 전원 신호가 정상인 구간(T1)에서, (a) 시점 이전에는 하이 레벨의 리텐션 신호(RTS)가 구동 회로(130)로 출력될 수 있고, (a) 시점 이후에서는 로우 레벨의 리텐션 신호(RTS)가 구동 회로(130)로 출력될 수 있다.
구동 회로(130)는 전원 신호가 정상인 구간(T1)에서 (a) 시점 이전과 이후에서 리텐션 신호(RTS)의 레벨이 변경되지만, 하이 레벨의 구동 신호(DS)에 의해 하이 레벨의 스위치 제어 신호(SCS)를 출력할 수 있다. 이에 따라 전원 신호가 정상인 구간(T1)에서 스위치(200)는 턴 온 상태를 유지할 수 있다.
한편, 전원 신호로부터 이상 발생이 감지되면, (b) 시점에서 로우 레벨의 이상 발생 신호(FS)가 리텐션 회로(120)로 입력될 수 있고, 로우 레벨의 이상 발생 신호(FS)에 대응하여 로우 레벨의 구동 신호(DS)가 리텐션 회로(120) 및 구동 회로(130)에 입력될 수 있다. (b) 시점에서 로우 레벨의 이상 발생 신호(FS)가 다이오드(D1)의 캐소드에 인가되고, 로우 레벨의 구동 신호(DS)가 D 플립플롭(1263)의 입력 단자(D)에 입력될 수 있다. 그러면, 접지, 커패시터(C1), 다이오드(D1)를 통해 전류가 흐르면서 커패시터(C1)가 방전된다. 커패시터(C1)의 방전 경로 상에는 저항(R1)의 성분이 없기 때문에, 커패시터(C1)가 충전되는 속도에 비해 커패시터(C1)가 현저히 빠르게 방전되면서 노드(N1)의 전압에 대응하는 트리거 신호(TS)의 전압이 빠르게 감소될 수 있다. 도 3에서는 트리거 신호(TS)의 전압이 바로 0V로 감소하는 것으로 도시되어 있지만, 이는 커패시터(C1)의 충전에 따른 트리거 신호(TS)의 전압이 증가하는 속도보다 현저히 빠르게 감소한다는 것을 나타낼 수 있다.
그리고 트리거 신호(TS)의 전압이 트랜지스터(M1)의 턴 온 전압 이하가 될 때 트랜지스터(M1)가 턴 오프되고, 하이 레벨의 리셋 신호(RS1)가 D 플립플롭(1263)의 리셋 단자(R)에 입력될 수 있다. D 플립플롭(1263)은 트리거 신호(TS)의 하강 에지에서 하이 레벨의 구동 신호(DS)를 피킹하여 출력하므로, (b) 시점에서 하이 레벨의 출력 신호(QS)를 출력할 수 있다. D 플립플롭(1263)으로부터 출력되는 하이 레벨의 출력 신호(QS)는 트랜지스터(M1)가 다시 턴 온되어, 로우 레벨의 리셋 신호(RS1)가 D 플립플롭(1263)의 리셋 단자(R)로 입력되는 구간(T2) 동안 유지될 수 있다. 전원 신호로부터 이상 발생 감지 시 이상 발생 신호(FS)는 짧은 시간 동안 로우 레벨을 가졌다가 다시 정상적인 하이 레벨이 된다. 따라서, 구간(T1)에서 설명한 바와 같이 하이 레벨의 이상 발생 신호(FS)에 따라 트리거 신호(TS)의 전압은 서서히 증가하고, 트리거 신호(TS)의 전압이 트랜지스터(M1)의 턴 온 전압이 되면, 트랜지스터(M1)가 턴 온 될 수 있다. (b) 시점부터 트랜지스터(M1)가 다시 턴 온 되는 구간(T2) 동안 리텐션 회로(120)는 하이 레벨의 리텐션 신호(RTS)를 구동 회로(130)로 출력할 수 있다.
구동 회로(130)는 (b) 시점에서 전원 신호의 이상 발생에 따라 로우 레벨의 구동 신호(DS)가 입력되었지만, 구간(T2) 동안 하이 레벨의 리텐션 신호(RTS)에 의해 하이 레벨의 스위치 제어 신호(SCS)를 출력할 수 있다. 이에 따라 구간(T2) 동안 스위치(200)는 턴 온 상태를 유지할 수 있다.
이러한 리텐션 회로(120)가 없으면, 구동 회로(130)는 전원 신호의 이상 발생에 따라 로우 레벨의 구동 신호(DS)에 의해 로우 레벨의 스위치 제어 신호(SCS)를 출력하고, 이에 따라 스위치(200)는 턴 오프 되어, 의도치 않은 사고가 발생될 수 있다. 그러나 실시 예에 따르면 리텐션 회로(120)는 전원 신호의 이상 발생 시 소정의 시간(예를 들면, T2 구간) 동안 하이 레벨의 리텐션 신호(RTS)를 출력함으로써, 소정의 시간 동안 스위치(200)의 턴 온 상태를 유지할 수 있도록 한다.
이러한 리텐션 회로(120)는 기존의 리텐션 회로가 가지는 타이머나 IC 부품들을 사용하지 않고도 리텐션 기능을 제공할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 스위치 제어 장치를 포함하는 배터리 팩을 나타낸 도면이다.
도 4를 참고하면, 배터리 팩(10)은 배터리 모듈(300), 스위치(200) 및 스위치 제어 장치(100)를 포함할 수 있다.
배터리 모듈(300)은 서로 직렬 또는 병렬 연결되는 적어도 하나의 셀을 포함할 수 있다.
스위치(200)는 배터리 모듈(300)과 부하(20) 사이의 전기적인 연결을 제어할 수 있다. 스위치(200)는 스위치 제어 장치(100)로부터 출력되는 스위치 제어 신호(SCS)에 응답하여 턴 온 또는 턴 오프될 수 있다. 하나의 예로서, 스위치(200)는 하이 레벨의 스위치 제어 신호(SCS)에 응답하여 턴 온될 수 있고, 로우 레벨의 스위치 제어 신호(SCS)에 응답하여 턴 오프될 수 있다.
이러한 스위치(200)는 컨택터, 릴레이 등을 포함할 수 있다.
스위치 제어 장치(100)는 스위치(200)의 온 상태 또는 오프 상태를 제어하기 위한 스위치 제어 신호(SCS)를 스위치(200)로 출력할 수 있다. 스위치 제어 장치(100)는 도 1 내지 도 3을 토대로 설명한 바와 같이, 제어부(110), 리텐션 회로(120) 및 구동 회로(130)를 포함할 수 있다. 리텐션 회로(120)는 구동 신호(DS)와 이상 발생 신호(FS)를 이용하여 리텐션 신호(RTS)를 생성하며, 구동 회로(130)는 리텐션 신호(RTS)와 구동 신호(DS)를 조합하여 스위치 제어 신호(SCS)를 생성할 수 있다. 특히, 리텐션 회로(120)는 전원 신호의 이상 발생 시 소정 시간 동안 하이 레벨의 리텐션 신호(RTS)를 생성함으로써, 구동 회로(130)에서 소정 시간 동안 하이 레벨의 스위치 제어 신호(SCS)를 출력할 수 있도록 한다.
스위치 제어 장치(100)의 제어부(110)는 배터리 팩(10)의 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)일 수 있다. 이 경우, 제어부(110)는 배터리 모듈(300)의 상태 정보, 배터리 팩(10)에서 사용되는 전원 정보, 배터리 팩(10)이 장착된 시스템(예를 들어, 차량)의 설정 정보 등에 기초하여 이상 발생 신호(FS)를 출력할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 배터리 팩
20: 부하
100: 스위치 제어 장치
110: 제어부
120: 리텐션 회로
130: 구동 회로
200: 스위치

Claims (13)

  1. 전원 신호의 이상 발생 여부를 나타내는 이상 발생 신호에 기초하여 트리거 신호를 생성하고, 상기 트리거 신호에 기초하여 리셋 신호를 생성하며, 상기 트리거 신호의 활성 에지에서 구동 신호를 피킹하고, 상기 리셋 신호에 의해 설정되는 시간 구간 동안 상기 피킹된 구동 신호를 리텐션 신호로서 출력하는 리텐션 회로, 그리고
    상기 리텐션 신호와 상기 구동 신호에 기초하여 스위치 제어 신호를 생성하고, 상기 스위치 제어 신호를 스위치로 출력하는 구동 회로
    를 포함하는 스위치 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리텐션 회로는,
    상기 이상 발생 여부에 대응하여 제1 레벨 또는 상기 제1 레벨과 상이한 제2 레벨을 갖는 이상 발생 신호를 이용하여 상기 트리거 신호를 생성하는 트리거 신호 생성부,
    상기 트리거 신호가 기준 전압을 초과하는지 여부에 따라 제3 레벨 또는 상기 제3 레벨과 상이한 제4 레벨의 리셋 신호를 생성하는 리셋 신호 생성부, 그리고
    상기 제1 레벨의 이상 발생 신호에 따른 상기 트리거 신호의 활성 에지에서 상기 구동 신호를 피킹하고, 상기 리셋 신호가 상기 제3 레벨을 가지는 시간 구간 동안 피킹한 구동 신호의 레벨을 상기 리텐션 신호로서 출력하는 리텐션 신호 생성부를 포함하는, 스위치 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 리텐션 신호 생성부는, 상기 리셋 신호가 상기 제4 레벨일 때, 상기 리텐션 신호로서 0의 논리 레벨에 대응하는 전압을 출력하는, 스위치 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 리텐션 신호 생성부는,
    전원 전압을 공급하는 전원단에 일단이 연결되는 제1 저항,
    상기 제1 저항의 타단과 접지 사이에 연결되는 커패시터, 그리고
    상기 제1 저항과 상기 커태시터의 접점에 해당하는 제1 노드에 애노드가 연결되고, 캐소드로 상기 이상 발생 신호가 인가되는 다이오드를 포함하고,
    상기 트리거 신호는 상기 제1 노드의 전압에 대응하는, 스위치 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 리셋 신호 생성부는,
    상기 트리거 신호에 대응하여 턴 온 또는 턴 오프되며, 제1 단자가 상기 전원단에 연결되고, 제2 단자가 접지에 연결되는 트랜지스터를 포함하고,
    상기 리셋 신호는 상기 제1 단자의 전압에 대응하는, 스위치 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 리텐션 신호 생성부는,
    상기 구동 신호가 입력되는 제1 입력 단자, 상기 트리거 신호가 입력되는 제2 입력 단자, 상기 리셋 신호가 입력되는 리셋 단자 및 상기 리텐션 신호로서 논리 레벨을 출력하는 출력 단자를 가지는 D 플립플롭을 포함하는, 스위치 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 활성 에지는 하강 에지인, 스위치 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구동 회로는,
    상기 리텐션 신호와 상기 구동 신호의 논리곱을 이용하여 상기 스위치 제어 신호를 생성하는, 스위치 제어 장치.
  9. 적어도 하나의 셀을 포함하는 배터리 모듈,
    상기 배터리 모듈과 부하 사이에 연결되는 스위치, 그리고
    스위치 제어 신호를 이용하여 상기 스위치를 턴 온 또는 턴 오프시키는 스위치 제어 장치
    를 포함하고,
    상기 스위치 제어 장치는,
    전원 신호의 이상 발생 여부를 나타내는 이상 발생 신호에 기초하여 트리거 신호를 생성하고, 상기 트리거 신호에 기초하여 리셋 신호를 생성하며, 상기 트리거 신호의 활성 에지에서 구동 신호를 피킹하고, 상기 리셋 신호에 의해 설정되는 시간 구간 동안 상기 피킹된 구동 신호를 리텐션 신호로서 출력하는 리텐션 회로, 그리고
    상기 리텐션 신호와 상기 구동 신호에 기초하여 상기 스위치 제어 신호를 생성하는 구동 회로를 포함하는, 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 리텐션 회로는,
    상기 이상 발생 여부에 대응하여 제1 레벨 또는 상기 제1 레벨과 상이한 제2 레벨을 갖는 이상 발생 신호를 이용하여 상기 트리거 신호를 생성하는 트리거 신호 생성부,
    상기 트리거 신호가 기준 전압을 초과하는지 여부에 따라 제3 레벨 또는 상기 제3 레벨과 상이한 제4 레벨의 리셋 신호를 생성하는 리셋 신호 생성부, 그리고
    상기 제1 레벨의 이상 발생 신호에 따른 상기 트리거 신호의 활성 에지에서 상기 구동 신호를 피킹하고, 상기 리셋 신호가 상기 제3 레벨을 가지는 시간 구간 동안 피킹한 구동 신호의 레벨을 리텐션 신호로서 출력하며, 상기 리셋 신호가 상기 제4 레벨일 때 상기 리텐션 신호로서 0의 논리 레벨에 대응하는 전압을 출력하는 리텐션 신호 생성부를 포함하는, 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 리텐션 신호 생성부는,
    전원 전압을 공급하는 전원단에 일단이 연결되는 제1 저항,
    상기 제1 저항의 타단과 접지 사이에 연결되는 커패시터, 그리고
    상기 제1 저항과 상기 커태시터의 접점에 해당하는 제1 노드에 애노드가 연결되고, 캐소드로 상기 이상 발생 신호가 인가되는 다이오드를 포함하고,
    상기 트리거 신호는 상기 제1 노드의 전압에 대응하는, 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 리셋 신호 생성부는,
    상기 트리거 신호에 대응하여 턴 온 또는 턴 오프되며, 제1 단자가 상기 전원단에 연결되고, 제2 단자가 접지에 연결되는 트랜지스터를 포함하고,
    상기 리셋 신호는 상기 제1 단자의 전압에 대응하는, 배터리 팩.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 리텐션 신호 생성부는,
    상기 구동 신호가 입력되는 제1 입력 단자, 상기 트리거 신호가 입력되는 제2 입력 단자, 상기 리셋 신호가 입력되는 리셋 단자 및 상기 리텐션 신호로서 논리 레벨을 출력하는 출력 단자를 가지는 D 플립플롭을 포함하며,
    상기 활성 에지는 하강 에지인, 배터리 팩.
KR1020230054247A 2023-04-25 2023-04-25 스위치 제어 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩 Pending KR20240157429A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230054247A KR20240157429A (ko) 2023-04-25 2023-04-25 스위치 제어 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩
EP23193457.1A EP4456361A1 (en) 2023-04-25 2023-08-25 Switch control device and battery pack including the same
CN202311103409.1A CN118842458A (zh) 2023-04-25 2023-08-30 开关控制装置和包括开关控制装置的电池组
US18/378,729 US20240364326A1 (en) 2023-04-25 2023-10-11 Switch control device and battery pack including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230054247A KR20240157429A (ko) 2023-04-25 2023-04-25 스위치 제어 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240157429A true KR20240157429A (ko) 2024-11-01

Family

ID=87845676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230054247A Pending KR20240157429A (ko) 2023-04-25 2023-04-25 스위치 제어 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240364326A1 (ko)
EP (1) EP4456361A1 (ko)
KR (1) KR20240157429A (ko)
CN (1) CN118842458A (ko)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2871927B1 (fr) * 2004-06-17 2006-08-25 Sc2N Sa Systeme d'indexage mecanique, notamment pour commutateur electrique
FR2980633B1 (fr) * 2011-09-27 2013-09-06 Schneider Electric Ind Sas Appareillage de distribution electrique moyenne tension
US10981468B2 (en) * 2017-09-11 2021-04-20 Nio Usa, Inc. Split battery for autonomous driving
DE102019209811A1 (de) * 2019-07-04 2021-01-07 Robert Bosch Gmbh Schaltelement, Schaltvorrichtung und Verfahren zum Betrieb der Schaltvorrichtung
EP3790139A1 (en) * 2019-09-03 2021-03-10 ABB Schweiz AG Battery management and protection system
EP3975218B1 (en) * 2020-09-23 2023-06-21 ABB Schweiz AG A load break switch
FR3122283A1 (fr) * 2021-04-26 2022-10-28 Schneider Electric Industries Sas Système de coupure d’un appareil électrique

Also Published As

Publication number Publication date
EP4456361A1 (en) 2024-10-30
US20240364326A1 (en) 2024-10-31
CN118842458A (zh) 2024-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11050235B2 (en) Switch control circuit and battery pack including the same
KR101974024B1 (ko) 저전압 차단 회로, 이를 포함하는 스위치 제어 회로 및 전력 공급 장치
US7332833B2 (en) Switching circuit for master-slave feeding mode of low voltage power supply
JP5064905B2 (ja) 半導体装置
CN110473742B (zh) 高压继电器控制电路、电池管理系统及电子装置
JP5957479B2 (ja) バッテリーシステムのバッテリーブランチの制御回路及び制御方法
CN112713642B (zh) 一种电源检测切换控制电路
JP2003046380A (ja) 負荷駆動回路
US11059439B2 (en) In-vehicle power supply device
EP4043264B1 (en) Drive circuit
CN112448363B (zh) 提供车辆中的电路的过电流保护的电气安全系统
KR20240157429A (ko) 스위치 제어 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩
CN114184924A (zh) 集成电路和半导体装置
JP7697348B2 (ja) 制御装置
JP5171979B2 (ja) 電子制御装置
CN113785255B (zh) 电压调节器以及车载用的备用电源
JP3899109B2 (ja) 充放電保護回路
JP5965663B2 (ja) 半導体装置
US5936390A (en) Control circuit
US20240283269A1 (en) Switch control device and battery pack including the same
JP3766677B2 (ja) 充放電保護回路
CN111541217A (zh) 短路保护电路、电器设备和电气系统
JP7605029B2 (ja) 給電制御装置及び給電制御方法
US11982729B2 (en) Motor inverter
US20240204771A1 (en) Switch control device and battery pack including the same

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20230425

PG1501 Laying open of application