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KR102196926B1 - 복수의 배터리 셀의 직렬, 병렬 전환이 가능한 전력관리장치 - Google Patents

복수의 배터리 셀의 직렬, 병렬 전환이 가능한 전력관리장치 Download PDF

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Publication number
KR102196926B1
KR102196926B1 KR1020190083353A KR20190083353A KR102196926B1 KR 102196926 B1 KR102196926 B1 KR 102196926B1 KR 1020190083353 A KR1020190083353 A KR 1020190083353A KR 20190083353 A KR20190083353 A KR 20190083353A KR 102196926 B1 KR102196926 B1 KR 102196926B1
Authority
KR
South Korea
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node
cell
power
cells
battery
Prior art date
Application number
KR1020190083353A
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English (en)
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KR20200117817A (ko
Inventor
송경훈
강라우 긴
Original Assignee
주식회사 실리콘마이터스
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 주식회사 실리콘마이터스 filed Critical 주식회사 실리콘마이터스
Publication of KR20200117817A publication Critical patent/KR20200117817A/ko
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    • 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
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0024—Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 복수의 셀을 포함하는 배터리를 관리하기 위해 복수의 셀을 직렬로 연결하거나 또는 병렬로 연결하여 복수의 셀의 충방전을 관리할 수 있는 전력관리장치에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 일 측면은, 복수의 셀을 포함하는 배터리를 사용하고, 제1전압을 제공하는 제1전원과 상기 제1전압보다 낮은 제2전압을 제공하는 제2전원을 포함하는 복수의 전원으로부터 전력을 공급받아 동작하는 시스템의 전력을 관리하기 위한 전력관리장치로서, 상기 제1전원으로부터 제1전압을 제공받아 동작하는 고전압모드에서, 상기 복수의 셀을 직렬로 연결하여 상기 복수의 셀을 충전하고, 상기 제2전원으로부터 제2전압을 제공받아 동작하는 저전압모드에서, 상기 복수의 셀을 병렬로 연결하여 상기 복수의 셀을 충전하는 전력관리장치이다.

Description

복수의 배터리 셀의 직렬, 병렬 전환이 가능한 전력관리장치{A POWER MANAGEMENT APPARATUS CAPABLE OF SWITCHING A PLURALITY OF BATTERY CELLS IN SERIES OR IN PARALLEL}
본 발명은 배터리의 충방전을 관리하는 전력관리장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 복수의 셀을 포함하는 배터리를 관리하기 위해 복수의 셀을 직렬로 연결하거나 또는 병렬로 연결하여 복수의 셀의 충방전을 관리할 수 있는 전력관리장치에 관한 것이다.
최근, 배터리를 사용하는 시스템(예, 스마트폰, 태블릿 등)의 전력 요구가 증가하면서 복수의 셀을 포함하는 배터리를 사용하려는 시도가 증가하고 있다. 복수의 셀을 사용하는 경우 복수의 셀을 직렬로 연결하거나 또는 병렬로 연결하여 사용할 수 있는데, 두 방법은 각각 극복해야 할 단점을 가지고 있다.
복수의 셀을 직렬로 연결하는 경우, 병렬 연결에 비해 동일한 충전전류를 사용하면서도 빠른 충전이 가능한 장점이 있으나, 복수의 셀의 직렬 연결로 인해 배터리 전압이 높아지므로 배터리로부터 시스템 부하로 전력을 공급할 때 전압을 낮춰주는 별도의 회로가 필요하다. 이로 인해, 구조가 복잡해지고 생산단가가 높아지며 효율 저하가 발생할 수 있다.
복수의 셀을 병렬로 연결하는 경우, 배터리 전압이 단일 셀 전압과 동일하므로 배터리 전압이 높아지는 문제가 발생하지 않는다는 장점이 있다. 그러나, 병렬 연결의 경우, 직렬 연결과 동일한 충전 속도를 달성하기 위해서는 직렬 연결에 비해 두 배의 충전전류가 필요하다. 도통 손실은 전류의 제곱에 비례하므로, 충전전류의 증가는 발열의 증가 및 효율 감소의 문제를 야기할 수 있다. 또한, 충전전류가 증가할 경우 외부충전기와의 연결을 위해 큰 전류를 흘릴 수 있는 고가의 충전케이블이 필요하다는 단점이 있다.
이와 같이, 복수의 셀을 포함하는 배터리를 사용하는 시스템에서 직렬 연결 방법과 병렬 연결 방법은 각각 전술한 단점을 가지고 있어 개선이 필요하다.
본 발명은 복수의 셀을 포함하는 배터리를 사용하는 시스템의 전력을 효율적으로 관리하는 전력관리장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 복수의 셀이 직렬 연결과 병렬 연결 사이에서 전환될 수 있도록 하여 충전전류를 증가시키지 않으면서도 고속충전이 가능하고 배터리 전력을 시스템 부하로 방전 시에 전압 강하를 위한 별도의 회로가 필요없는 전력관리장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면은, 복수의 셀을 포함하는 배터리를 사용하고, 제1전압을 제공하는 제1전원과 상기 제1전압보다 낮은 제2전압을 제공하는 제2전원을 포함하는 복수의 전원으로부터 전력을 공급받아 동작하는 시스템의 전력을 관리하기 위한 전력관리장치로서, 상기 제1전원으로부터 제1전압을 제공받아 동작하는 고전압모드에서, 상기 복수의 셀을 직렬로 연결하여 상기 복수의 셀을 충전하고, 상기 제2전원으로부터 제2전압을 제공받아 동작하는 저전압모드에서, 상기 복수의 셀을 병렬로 연결하여 상기 복수의 셀을 충전하는 전력관리장치이다.
상기 전력관리장치는, 상기 복수의 전원 중의 어느 것으로부터도 전력을 제공받지 않은 상태에서 동작하는 배터리모드에서, 상기 복수의 셀을 병렬로 연결하고 상기 복수의 셀을 방전시켜 상기 시스템의 부하로 전력을 공급할 수 있다.
상기 전력관리장치는, 상기 복수의 셀이 서로 직렬로 연결되거나 또는 서로 병렬로 연결되도록 연결 관계를 변경하는 제1스위치네트워크(SN1)를 포함할 수 있다.
상기 전력관리장치는, 상기 제1전원에 연결되는 제1전원노드(Ns1); 상기 제2전원에 연결되는 제2전원노드(Ns2); 상기 제1전원노드에 연결되는 고전위노드(Nh); 상기 시스템의 부하에 연결되는 시스템노드(Nsys); 상기 복수의 셀 중에서 제1셀의 양의 단자에 연결되는 제1배터리노드(Nb1); 상기 복수의 셀 중에서 제1셀의 음의 단자에 연결되는 제2배터리노드(Nb2); 상기 복수의 셀 중에서 제2셀의 양의 단자에 연결되는 제3배터리노드(Nb3); 상기 복수의 셀 중에서 제2셀의 음의 단자에 연결되는 제4배터리노드(Nb4); 상기 제2배터리노드(Nb2)를 상기 제3배터리노드(Nb3) 또는 상기 제4배터리노드(Nb4)에 선택적으로 연결하고, 상기 제3배터리노드(Nb3)를 상기 제2배터리노드(Nb2) 또는 상기 시스템노드(Nsys)에 선택적으로 연결하는 제1스위치네트워크(SN1); 및 상기 제1배터리노드(Nb1)를 상기 고전위노드(Nh) 또는 상기 시스템노드(Nsys)에 선택적으로 연결하는 제2스위치네트워크(SN2)를 포함할 수 있다.
상기 전력관리장치는, 상기 제1전원노드(Ns1)와 상기 고전위노드(Nh) 사이를 선택적으로 연결하거나 및/또는 상기 제2전원노드(Ns2)와 상기 제1배터리노드(Nb1) 사이를 선택적으로 연결하는 제3스위치네트워크(SN3)를 더 포함할 수 있다.
상기 전력관리장치는, 상기 고전위노드(Nh)와 상기 시스템노드(Nsys) 사이에 배치되어 상기 고전위노드(Nh)의 전압을 낮추어 상기 시스템노드(Nsys)로 제공하는 레귤레이터를 더 포함할 수 있다.
상기 전력관리장치는, 상기 복수의 셀의 전압과 전류 정보를 획득하고 상기 제1스위치네트워크(SN1) 및 상기 제2스위치네트워크(SN2)를 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다.
상기 전력관리장치에 있어서, 상기 제1스위치네트워크(SN1)는, 상기 제2배터리노드(Nb2)와 상기 제4배터리노드(Nb4) 사이에 배치된 제1스위치(Q11); 상기 제2배터리노드(Nb2)와 상기 제3배터리노드(Nb3) 사이에 배치된 제2스위치(Q12); 및 상기 제3배터리노드(Nb3)와 상기 시스템노드(Nsys) 사이에 배치된 제3스위치(Q13);를 포함할 수 있다.
상기 전력관리장치에 있어서, 상기 제2스위치네트워크(SN1)는, 상기 제1배터리노드(Nb1)와 상기 고전위노드(Nh) 사이에 배치된 제4스위치(Q21); 및 상기 제1배터리노드(Nb1)와 상기 시스템노드(Nsys) 사이에 배치된 제5스위치(Q22);를 포함할 수 있다.
상기 전력관리장치에 있어서, 상기 제3스위치네트워크(SN1)는, 상기 제1전원노드(Ns1)와 상기 고전위노드(Nh) 사이에 배치된 제6스위치(Q31) 및 상기 제2전원노드(Ns2)와 상기 제1배터리노드(Nb1) 사이에 배치된 제7스위치(Q32) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전력관리장치에 있어서, 상기 복수의 셀이 직렬로 연결되어 충전되는 중에 상기 복수의 셀 중에서 적어도 하나가 정전류충전이 완료되는 경우, 상기 제2스위치(Q12)는 그 양단의 전압을 조절하여 상기 정전류충전이 완료된 셀이 정전압충전되도록 동작할 수 있다.
상기 전력관리장치에 있어서, 상기 복수의 셀이 병렬로 연결되어 충전되는 중에 상기 제1셀의 정전류충전이 완료되는 경우, 상기 제1스위치(Q11)는 그 양단의 전압을 조절하여 상기 제1셀이 정전압충전되도록 동작할 수 있다.
상기 전력관리장치에 있어서, 상기 복수의 셀이 병렬로 연결되어 충전되는 중에 상기 제2셀의 정전류충전이 완료되는 경우, 상기 제3스위치(Q13)는 그 양단의 전압을 조절하여 상기 제2셀이 정전압충전되도록 동작할 수 있다.
본 발명에 의하면 복수의 셀을 포함하는 배터리를 사용하는 시스템의 전력을 효율적으로 관리할 수 있다.
본 발명에 의하면 복수의 셀이 직렬 연결과 병렬 연결 사이에서 전환될 수 있도록 하여 충전전류를 증가시키지 않으면서도 고속충전이 가능하고 배터리 전력을 시스템 부하로 방전 시에 전압 강하를 위한 별도의 회로가 필요없는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력관리장치가 사용되는 환경을 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력관리장치를 예시하는 도면이다.
도 3 내지 도 6은 도 2의 실시예에 따른 전력관리장치의 고전압모드 동작을 설명하는 도면이다.
도 7 내지 도 10은 도 2의 실시예에 따른 전력관리장치의 저전압모드 동작을 설명하는 도면이다.
도 11은 도 2의 실시예에 따른 전력관리장치의 배터리모드 동작을 설명하는 도면이다.
도 12 내지 도 14는 각각 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력관리장치를 예시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 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.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력관리장치(100)가 사용되는 환경을 예시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 전력관리장치(100)는, 복수의 셀을 포함하는 배터리(200)를 사용하고 복수의 외부의 전원(Source 1, Source 2)으로부터 전력을 공급받아 동작하는 시스템의 전력을 관리할 수 있다. 예시적으로, 전력관리장치(100)는 외부의 전원(Source 1, Source 2)으로부터 전력을 공급받고 배터리(200)를 충전하거나 시스템 부하(System Load)로 전력을 공급할 수 있다. 외부의 전원(Source 1, Source 2)으로부터 전력을 공급받지 않는 경우 배터리(200)의 전력을 시스템 부하(System Load)로 공급할 수 있다.
여기서, 시스템 부하(System Load)는 스마트폰, 태블릿 등과 같은 시스템의 내부에서 전력을 소비하는 소자들을 총칭하는 개념으로 이해될 수 있다. 통상 PMIC(Power Management IC)와 같은 집적회로가 시스템노드(Nsys)에 연결되어 시스템 내부에서 필요로하는 다양한 전압을 생성한 후 시스템 내부의 소자들에게 제공하는 형태로 구성되는 것이 일반적이다.
외부의 전원은, 예시적으로, 제1전압(high voltage)을 제공하는 제1전원(Source 1)과 제1전압보다 낮은 제2전압(low voltage)을 제공하는 제2전원(Source 2)을 포함할 수 있다.
배터리(200)는, 예시적으로, 두 개의 셀을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1전원(Source 1)의 제1전압은 두 개의 셀이 직렬로 연결된 배터리를 충전하기에 적합한 전압일 수 있고, 제2전원(Source 2)의 제2전압은 두 개의 셀이 병렬 연결된 배터리를 충전하기에 적합한 전압(즉, 하나의 셀을 충전하기에 적합한 전압)일 수 있다. 예시적으로, 하나의 셀의 전압이 충전 상태에 따라 3.7V ~ 4.5V의 범위에서 변동되는 경우, 제1전압은 9V 정도이고, 제2전압은 4.5V 정도일 수 있다. 예시적으로, 배터리(200)가 세 개 이상의 셀을 포함하고 그 중 일부의 셀들이 직렬로 연결되어 충전될 경우, 제1전압은 직렬로 연결된 셀의 개수에 대응되는 크기의 전압일 수 있다.
전력관리장치(100)는, 제1전원(Source 1)으로부터 제1전압을 제공받아 동작하는 고전압모드에서, 복수의 셀을 직렬로 연결하여 복수의 셀을 충전할 수 있다.
전력관리장치(100)는, 제2전원(Source 2)으로부터 제2전압을 제공받아 동작하는 저전압모드에서, 복수의 셀을 병렬로 연결하여 복수의 셀을 충전할 수 있다.
전력관리장치(100)는, 복수의 전원 중의 어느 것으로부터도 전력을 제공받지 않은 상태에서 동작하는 배터리모드에서, 복수의 셀을 병렬로 연결하고 복수의 셀 중의 적어도 하나 이상의 셀을 방전시켜 시스템 부하로 전력을 공급할 수 있다.
이를 위해, 전력관리장치(100)는 복수의 셀이 서로 직렬로 연결되거나 또는 서로 병렬로 연결되도록 연결 관계를 변경하는 스위치네트워크를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력관리장치(100)를 예시하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 전력관리장치(100)는 제1스위치네트워크(SN1), 제2스위치네트워크(SN2), 제3스위치네트워크(SN3), 레귤레이터(110) 및 제어기(120)를 선택적으로 포함할 수 있다.
또한, 전력관리장치(100)는 제1전원(Source 1)에 연결되는 제1전원노드(Ns1), 제2전원(Source 2)에 연결되는 제2전원노드(Ns2), 제1전원노드(Ns1)에 연결되는 고전위노드(Nh), 시스템 부하에 연결되는 시스템노드(Nsys), 복수의 셀 중에서 제1셀(Cell 1)의 양의 단자에 연결되는 제1배터리노드(Nb1), 복수의 셀 중에서 제1셀(Cell 1)의 음의 단자에 연결되는 제2배터리노드(Nb2), 복수의 셀 중에서 제2셀(Cell 2)의 양의 단자에 연결되는 제3배터리노드(Nb3), 복수의 셀 중에서 제2셀(Cell 2)의 음의 단자에 연결되는 제4배터리노드(Nb4)를 포함할 수 있다.
제1스위치네트워크(SN1)는 제2배터리노드(Nb2)를 제3배터리노드(Nb3) 또는 제4배터리노드(Nb4)에 선택적으로 연결하고, 제3배터리노드(Nb3)를 제2배터리노드(Nb2) 또는 시스템노드(Nsys)에 선택적으로 연결할 수 있다.
이를 위해, 예시적으로, 제1스위치네트워크(SN1)는 제2배터리노드(Nb2)와 제4배터리노드(Nb4) 사이에 배치된 제1스위치(Q11), 제2배터리노드(Nb2)와 제3배터리노드(Nb3) 사이에 배치된 제2스위치(Q12) 및 제3배터리노드(Nb3)와 시스템노드(Nsys) 사이에 배치된 제3스위치(Q13)를 포함할 수 있다. 제4배터리노드(Nb4)는 기준전위(GND)에 연결될 수 있다.
제2스위치네트워크(SN2)는 제1배터리노드(Nb1)를 고전위노드(Nh) 또는 시스템노드(Nsys)에 선택적으로 연결할 수 있다.
이를 위해, 예시적으로, 제2스위치네트워크(SN2)는 제1배터리노드(Nb1)와 고전위노드(Nh) 사이에 배치된 제4스위치(Q21) 및 제1배터리노드(Nb1)와 시스템노드(Nsys) 사이에 배치된 제5스위치(Q22)를 포함할 수 있다.
제3스위치네트워크(SN3)는 제1전원노드(Ns1)와 고전위노드(Nh) 사이를 선택적으로 연결하거나 및/또는 제2전원노드(Ns2)와 제1배터리노드(Nb1) 사이를 선택적으로 연결할 수 있다.
이를 위해, 예시적으로, 제3스위치네트워크(SN3)는 제1전원노드(Ns1)와 고전위노드(Nh) 사이에 배치된 제6스위치(Q31) 및 제2전원노드(Ns2)와 제1배터리노드(Nb1) 사이에 배치된 제7스위치(Q32) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제3스위치네트워크(SN1)의 제6스위치(Q31) 및 제7스위치(Q32)는 각각 필요에 따라 사용여부가 결정될 수 있다. 즉, 전력관리장치(100)가 외부 전원과 연결되는 방법 및 동작 상황에 따라 제6스위치(Q31) 및 제7스위치(Q32)가 모두 사용될 수도 있지만, 경우에 따라 제6스위치(Q31) 및 제7스위치(Q32) 중의 어느 하나가 사용되거나 또는 제6스위치(Q31)와 제7스위치(Q32)가 모두 사용되지 않을 수도 있다. 제6스위치(Q31)가 사용되지 않는 경우 제1전원노드(Ns1)와 고전위노드(Nh)는 직접 연결될 수 있다. 제7스위치(Q32)가 사용되지 않는 경우 제2전원노드(Ns2)과 제1배터리노드(Nb1)는 직접 연결될 수 있다.
제1스위치네트워크(SN1), 제2스위치네트워크(SN2) 및 제3스위치네트워크(SN3)에 포함된 스위치들(Q11 ~ Q32)은 각각 MOSFET, IGBT, MCT, BJT 등의 반도체 스위칭 소자들로 구현될 수 있다.
레귤레이터(110)는 고전위노드(Nh)와 시스템노드(Nsys) 사이에 배치되어 고전위노드(Nh)의 전압을 낮추어 시스템노드(Nsys)로 제공할 수 있다. 레귤레이터(110)에는 벅(Buck) 컨버터 또는 차지 펌프(Charge Pump) 등의 강압(step-down) 컨버터가 사용될 수 있다. 시스템 부하는 통상 하나의 셀을 사용하여 동작하도록 설계되어 있으므로, N개의 셀을 직렬 또는 병렬로 전환하면서 동작시키는 경우 레귤레이터는 N:1의 강압비로 동작할 수 있다.
제어기(120)는 제1셀의 전압(Vc1), 제1셀의 전류(Ic1), 제2셀의 전압(Vc2) 및 제2셀의 전류(Ic2) 중의 적어도 하나 이상의 정보를 획득하고 제1스위치네트워크(SN1), 제2스위치네트워크(SN2) 및 제3스위치네트워크(SN3) 중의 적어도 하나 이상을 제어할 수 있다.
이와 같이, 전력관리장치(100)는 복수의 셀(Cell 1, Cell 2)을 직렬 또는 병렬로 전환하면서 외부 전원 또는 시스템 부하와 연결되어 충방전할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 구성으로 인해, 전력관리장치(100)는 고전압의 외부 전원(Source 1)을 사용하는 경우 복수의 셀(Cell 1, Cell 2)을 직렬로 연결하여 충전하고, 저전압의 외부 전원(Source 2)을 사용하는 경우 및 배터리의 전력을 시스템 부하로 제공하는 경우 복수의 셀(Cell 1, Cell 2)을 병렬로 전환할 수 있다. 이로 인해, 외부 전원으로부터 공급되는 충전전류를 증가시키지 않으면서도 고속으로 충전이 가능하고 배터리와 시스템 부하 사이에 별도의 전압 강압 회로를 사용하지 않아도 되는 장점이 있다. 즉, 전력관리장치(100)는 전술한 복수 셀의 직렬 연결 구조의 장점과 병렬 연결 구조의 장점을 함께 가지는 것으로 이해될 수 있다.
이하 도 3 내지 도 11을 참조하여 전력관리장치(100)의 동작에 대하여 설명한다.
도 3 내지 도 6은 전력관리장치(100)의 고전압모드(HV) 동작을 설명하는 도면이다.
여기서, 고전압모드(HV)는 직렬로 연결된 복수의 셀을 충전할 수 있는 정도의 고전압(제1전압)을 제1전원(Source 1)으로부터 제공받아 동작하는 모드로 이해될 수 있다.
도 3은 제1고전압모드(HV-1)를 예시하는 도면이다.
제1고전압모드(HV-1)에서 전력관리장치(100)는 제1전원(Source 1)으로부터 전력을 공급받고 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)을 충전하며, 레귤레이터(110)를 통해 시스템 부하로 전력을 공급할 수 있다. 여기서, 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)은 직렬로 연결되어 동시에 충전될 수 있다.
예시적으로, 제1전원노드(Ns1)는 제1전원(Source 1)에 연결되고, 제6스위치(Q31)가 턴온되어 제1전원노드(Ns1)와 고전위노드(Nh)를 연결하며, 제4스위치(Q21)가 턴온되어 고전위노드(Nh)와 제1배터리노드(Nb1)를 연결하고, 제2스위치(Q12)가 턴온되어 제2배터리노드(Nb2)와 제3배터리노드(Nb3)를 연결할 수 있다. 이러한 스위치 동작에 의해, 전력관리장치(100)는 제1전원(Source 1)의 고전압을 이용하여 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)이 직렬로 연결된 상태에서 동시에 충전되도록 하면서, 레귤레이터(110)를 통해 제1전원(Source 1)의 고전압을 낮추어 시스템 부하로 제공할 수 있다.
제1고전압모드(HV-1)에서 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)이 직렬로 연결되어 정전류(Constant Current) 충전 중에 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2) 중의 어느 하나의 셀의 정전류충전이 완료되는 경우, 제2스위치(Q12)는 그 양단의 전압(즉, 제2배터리노드(Nb2)와 제3배터리노드(Nb3) 사이의 전압)을 조절하여 정전류충전이 완료된 셀이 정전압(constant voltage) 충전되도록 동작할 수 있다.
도 4는 제2고전압모드(HV-2)를 예시하는 도면이다.
제2고전압모드(HV-2)에서 전력관리장치(100)는 제1전원(Source 1)으로부터 전력을 공급받고 제2셀(Cell 2)을 충전하며, 레귤레이터(110)를 통해 시스템 부하로 전력을 공급할 수 있다. 여기서, 제1셀(Cell 1)은 도 3의 제1고전압모드(HV-1)을 통해 충전이 완료(EOC; End Of Charge)된 상태로 이해될 수 있다.
예시적으로, 제1전원노드(Ns1)는 제1전원(Source 1)에 연결되고, 제6스위치(Q31)가 턴온되어 제1전원노드(Ns1)와 고전위노드(Nh)를 연결하며, 제3스위치(Q13)가 턴온되어 시스템노드(Nsys)와 제3배터리노드(Nb3)를 연결할 수 있다. 이러한 스위치 동작에 의해, 전력관리장치(100)는 제1전원(Source 1)의 고전압을 레귤레이터(110)를 통해 낮추어 시스템 부하로 제공하면서 시스템노드(Nsys)의 저전압을 이용하여 제2셀(Cell 2)을 충전할 수 있다.
제2고전압모드(HV-2)에서 제2셀(Cell 2)의 충전 중에 정전류충전이 완료되는 경우, 제3스위치(Q13)는 그 양단의 전압(즉, 시스템노드(Nsys)와 제3배터리노드(Nb3) 사이의 전압)을 조절하여 제2셀(Cell 2)이 정전압(constant voltage) 충전되도록 동작할 수 있다.
도 5는 제3고전압모드(HV-3)를 예시하는 도면이다.
제3고전압모드(HV-3)에서 전력관리장치(100)는 제1전원(Source 1)으로부터 전력을 공급받고 제1셀(Cell 1)을 충전하며, 레귤레이터(110)를 통해 시스템 부하로 전력을 공급할 수 있다. 여기서, 제2셀(Cell 2)은 도 3의 제1고전압모드(HV-1)을 통해 충전이 완료(EOC)된 상태로 이해될 수 있다.
예시적으로, 제1전원노드(Ns1)는 제1전원(Source 1)에 연결되고, 제6스위치(Q31)가 턴온되어 제1전원노드(Ns1)와 고전위노드(Nh)를 연결하며, 제5스위치(Q22)가 턴온되어 시스템노드(Nsys)와 제1배터리노드(Nb1)를 연결하고, 제1스위치(Q11)가 턴온되어 제2배터리노드(Nb2)와 제4배터리노드(Nb4)를 연결할 수 있다. 이러한 스위치 동작에 의해, 전력관리장치(100)는 제1전원(Source 1)의 고전압을 레귤레이터(110)를 통해 낮추어 시스템 부하로 제공하면서 시스템노드(Nsys)의 저전압을 이용하여 제1셀(Cell 1)을 충전할 수 있다.
제3고전압모드(HV-3)에서 제1셀(Cell 1)의 정전류(Constant Current) 충전이 완료되는 경우, 제1스위치(Q11)는 그 양단의 전압(즉, 제2배터리노드(Nb2)와 제4배터리노드(Nb4) 사이의 전압)을 조절하여 제1셀(Cell 1)이 정전압(constant voltage) 충전되도록 동작할 수 있다.
도 6은 제4고전압모드(HV-4)를 예시하는 도면이다.
제4고전압모드(HV-4)에서 전력관리장치(100)는 제1전원(Source 1)으로부터 전력을 공급받고 레귤레이터(110)를 통해 전압을 낮추어 시스템 부하로 전력을 공급할 수 있다. 여기서, 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)은 각각 충전이 완료(EOC)된 상태로 이해될 수 있다.
예시적으로, 제1전원노드(Ns1)는 제1전원(Source 1)에 연결되고, 제6스위치(Q31)가 턴온되어 제1전원노드(Ns1)와 고전위노드(Nh)를 연결할 수 있다. 이러한 스위치 동작에 의해, 전력관리장치(100)는 레귤레이터(110)를 통해 제1전원(Source 1)의 고전압을 낮추어 시스템 부하로 제공할 수 있다.
이와 같이, 전력관리장치(100)는 고전압모드에서 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)을 직렬로 연결하여 충전할 수 있다. 또한, 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2) 중의 어느 하나의 셀의 충전이 완료된 경우 시스템노드(Nsys)의 저전압을 이용하여 충전이 완료되지 않은 하나의 셀만 선택적으로 충전할 수 있다.
도 7 내지 도 10은 전력관리장치(100)의 저전압모드 동작을 설명하는 도면이다.
여기서, 저전압모드(LV)는 하나의 셀을 충전할 수 있는 정도의 저전압(제2전압)을 제2전원(Source 2)으로부터 제공받아 동작하는 모드로 이해될 수 있다.
도 7은 제1저전압모드(LV-1)를 예시하는 도면이다.
제1저전압모드(LV-1)에서 전력관리장치(100)는 제2전원(Source 2)으로부터 전력을 공급받고 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)을 충전하면서 시스템 부하로 전력을 공급할 수 있다. 여기서, 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)은 병렬로 연결되어 동시에 충전될 수 있다.
예시적으로, 제2전원노드(Ns2)는 제2전원(Source 2)에 연결되고, 제7스위치(Q32)가 턴온되어 제2전원노드(Ns2)와 제1배터리노드(Nb1)를 연결하며, 제5스위치(Q22)가 턴온되어 제1배터리노드(Nb1)와 시스템노드(Nsys)를 연결하고, 제3스위치(Q13)가 턴온되어 시스템노드(Nsys)와 제3배터리노드(Nb3)를 연결하며, 제1스위치(Q11)가 턴온되어 제2배터리노드(Nb2)와 제4배터리노드(Nb4)를 연결할 수 있다. 이러한 스위치 동작에 의해, 전력관리장치(100)는 제2전원(Source 2)의 저전압을 이용하여 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)이 병렬로 연결된 상태에서 동시에 충전되도록 하면서, 제2전원(Source 2)의 저전압을 별도의 전압변환 없이 바로 시스템 부하로 제공할 수 있다.
제1저전압모드(LV-1)에서 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)이 병렬로 연결되어 정전류로 충전 중에 제1셀(Cell 1)의 정전류충전이 완료되는 경우, 제1스위치(Q11)는 그 양단의 전압(즉, 제2배터리노드(Nb2)와 제4배터리노드(Nb4) 사이의 전압)을 조절하여 정전류충전이 완료된 제1셀(Cell 1)이 정전압(constant voltage) 충전되도록 동작할 수 있고, 제2셀(Cell 2)의 정전류충전이 완료되는 경우, 제3스위치(Q13)는 그 양단의 전압(즉, 시스템노드(Nsys)와 제3배터리노드(Nb3) 사이의 전압)을 조절하여 정전류충전이 완료된 제2셀(Cell 2)이 정전압(constant voltage) 충전되도록 동작할 수 있다.
도 8은 제2저전압모드(LV-2)를 예시하는 도면이다.
제2저전압모드(LV-2)에서 전력관리장치(100)는 제2전원(Source 2)으로부터 전력을 공급받고 제2셀(Cell 2)을 충전하면서 시스템 부하로 전력을 공급할 수 있다. 여기서, 제1셀(Cell 1)은 충전이 완료된 상태(EOC)로 이해될 수 있다.
예시적으로, 제2전원노드(Ns2)는 제2전원(Source 2)에 연결되고, 제7스위치(Q32)가 턴온되어 제2전원노드(Ns2)와 제1배터리노드(Nb1)를 연결하며, 제5스위치(Q22)가 턴온되어 제1배터리노드(Nb1)와 시스템노드(Nsys)를 연결하고, 제3스위치(Q13)가 턴온되어 시스템노드(Nsys)와 제3배터리노드(Nb3)를 연결할 수 있다. 이러한 스위치 동작에 의해, 전력관리장치(100)는 제2전원(Source 2)의 저전압을 이용하여 별도의 전압변환 없이 제2셀(Cell 2)을 충전하면서 동시에 시스템 부하로 전력을 제공할 수 있다.
제2저전압모드(LV-2)에서 제2셀(Cell 2)이 일정한 전류로 정전류충전되는 중에 제2셀(Cell 2)의 정전류충전이 완료되는 경우, 제3스위치(Q13)는 그 양단의 전압(즉, 시스템노드(Nsys)와 제3배터리노드(Nb3) 사이의 전압)을 조절하여 정전류충전이 완료된 제2셀(Cell 2)이 정전압(constant voltage) 충전되도록 동작할 수 있다.
도 9는 제3저전압모드(LV-3)를 예시하는 도면이다.
제3저전압모드(LV-3)에서 전력관리장치(100)는 제2전원(Source 2)으로부터 전력을 공급받고 제1셀(Cell 1)을 충전하면서 시스템 부하로 전력을 공급할 수 있다. 여기서, 제2셀(Cell 2)은 충전이 완료된 상태(EOC)로 이해될 수 있다.
예시적으로, 제2전원노드(Ns2)는 제2전원(Source 2)에 연결되고, 제7스위치(Q32)가 턴온되어 제2전원노드(Ns2)와 제1배터리노드(Nb1)를 연결하며, 제5스위치(Q22)가 턴온되어 제1배터리노드(Nb1)와 시스템노드(Nsys)를 연결하고, 제1스위치(Q11)가 턴온되어 제2배터리노드(Nb2)와 제4배터리노드(Nb4)를 연결할 수 있다. 이러한 스위치 동작에 의해, 전력관리장치(100)는 제2전원(Source 2)의 저전압을 이용하여 별도의 전압변환 없이 제1셀(Cell 1)을 충전하면서 동시에 시스템 부하로 전력을 제공할 수 있다.
제3저전압모드(LV-1)에서 제1셀(Cell 1)이 일정한 전류로 정전류충전되는 중에 제1셀(Cell 1)의 정전류충전이 완료되는 경우, 제1스위치(Q11)는 그 양단의 전압(즉, 제2배터리노드(Nb2)와 제4배터리노드(Nb4) 사이의 전압)을 조절하여 정전류충전이 완료된 제1셀(Cell 1)이 정전압(constant voltage) 충전되도록 동작할 수 있다.
도 10은 제4저전압모드(LV-4)를 예시하는 도면이다.
제4저전압모드(LV-4)에서 전력관리장치(100)는 제2전원(Source 2)으로부터 전력을 공급받고 시스템 부하로 전력을 공급할 수 있다. 여기서, 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)은 충전이 완료된 상태(EOC)로 이해될 수 있다.
예시적으로, 제2전원노드(Ns2)는 제2전원(Source 2)에 연결되고, 제7스위치(Q32)가 턴온되어 제2전원노드(Ns2)와 제1배터리노드(Nb1)를 연결하며, 제5스위치(Q22)가 턴온되어 제1배터리노드(Nb1)와 시스템노드(Nsys)를 연결할 수 있다. 이러한 스위치 동작에 의해, 전력관리장치(100)는 제2전원(Source 2)의 저전압을 이용하여 별도의 전압변환 없이 시스템 부하로 전력을 제공할 수 있다.
이와 같이, 전력관리장치(100)는 저전압모드에서 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)을 병렬로 연결하여 동시에 충전할 수 있다. 또한, 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2) 중의 어느 하나의 셀의 충전이 완료된 경우 전력관리장치(100)는 충전이 완료되지 않은 하나의 셀만 선택적으로 충전할 수 있다.
도 11은 도 2의 실시예에 따른 전력관리장치(100)의 배터리모드 동작을 설명하는 도면이다.
여기서, 배터리모드는 복수의 전원 중의 어느 것으로부터도 전력을 제공받지 않은 상태에서 배터리에 충전된 전력을 방전시켜 시스템 부하로 전력을 제공하는 모드로 이해될 수 있다.
배터리모드에서 전력관리장치(100)는 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)이 병렬로 연결된 상태에서 방전하여 시스템 부하로 전력을 제공하도록 할 수 있다.
예시적으로, 제1스위치(Q11)가 턴온되어 제2배터리노드(Nb2)와 제4배터리노드(Nb4)를 연결하고, 제5스위치(Q22)가 턴온되어 제1배터리노드(Nb1)와 시스템노드(Nsys)를 연결하고, 제3스위치(Q13)가 턴온되어 제3배터리노드(Nb3)와 시스템노드(Nsys)를 연결할 수 있다. 이러한 스위치 동작에 의해, 전력관리장치(100)는 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)이 병렬로 연결된 상태에서 시스템 부하로 전력을 제공하도록 할 수 있다.
이와 같이, 전력관리장치(100)는 배터리모드에서 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2)을 병렬로 연결하여 시스템 부하로 전력을 제공하도록 함으로써, 배터리와 시스템 부하 사이에 전압을 낮추기 위한 별도의 회로가 필요하지 않다는 장점이 있다. 또한, 제1셀(Cell 1)과 제2셀(Cell 2) 중의 어느 하나의 셀의 SOC(State Of Charge)가 충분하지 않은 경우, SOC가 충분한 셀만을 선택적으로 사용하여 시스템 부하로 전력을 제공할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력관리장치(1200)를 예시하는 도면이다.
도 12의 실시예의 경우, 배터리는 세 개의 셀(Cell 1, Cell 2, Cell 3)을 포함하고 전력관리장치(1200)의 제1스위치네트워크(SN1)가 세 개의 셀(Cell 1, Cell 2, Cell 3)에 대응되도록 구성된 점에서 도 2의 실시예와 차이가 있다.
예시적으로, 전력관리장치(1200)의 제1스위치네트워크(SN1)는, 제1셀(Cell 1)의 음의 단자를 제2셀(Cell 2)의 양의 단자 또는 기준전위(GND)에 선택적으로 연결하는 제1스위치(Q11) 및 제2스위치(Q12), 제2셀(Cell 2)의 양의 단자를 시스템노드(Nsys)에 선택적으로 연결하는 제3스위치(Q13), 제2셀(Cell 2)의 음의 단자를 제3셀(Cell 3)의 양의 단자 또는 기준전위(GND)에 선택적으로 연결하는 제8스위치(Q14) 및 제9스위치(Q15), 제3셀(Cell 3)의 양의 단자를 시스템노드(Nsys)에 선택적으로 연결하는 제10스위치(Q16)를 포함할 수 있다.
제1스위치네트워크(SN1)의 이러한 구성으로 인해 전력관리장치(1200)는 고전압모드에서 세 개의 셀(Cell 1, Cell 2, Cell 3)을 직렬로 연결하여 충전하거나 또는 배터리모드에서 세 개의 셀(Cell 1, Cell 2, Cell 3)을 병렬로 연결하여 방전시킬 수 있다. 이 경우, 제1전원(Source 1)을 통해 세 개의 셀(Cell 1, Cell 2, Cell 3)을 충전하기에 적합한 고전압이 인가될 수 있고, 레귤레이터(110)는 3:1의 변환비를 가지도록 동작할 수 있다.
도 13은 N개의 셀을 가지는 경우에 사용될 수 있는 전력관리장치(1300)를 예시하고 있다.
도 13을 참조하면 제1스위치네트워크(SN1)는, N개의 셀을 위에서부터 순서대로 제1셀(Cell 1), ... ,제N셀(Cell N)로 명명할 때, 중간의 임의의 셀(제k셀)의 음의 단자를 다음 셀(제k+1셀)의 양의 단자 또는 기준전위(GND)에 선택적으로 연결하는 두 개의 스위치들(예, Qn1, Qn2)을 배치하고, 임의의 셀(제k셀)의 양의 단자를 시스템노드(Nsys)에 선택적으로 연결하는 스위치(예, Qn3)를 배치하는 방식으로 구현될 수 있다. 다만, 가장 상위의 제1셀(Cell 1)의 양의 단자는 도 2 또는 도 12와 마찬가지로 제2스위치네트워크(SN2) 및 제3스위치네트워크(SN3)에 연결되고, 가장 하위의 제N셀(Cell N)의 음의 단자는 기준전위(GND)에 연결될 수 있다.
이와 같이, 전력관리장치(1300)는 임의의 개수의 셀이 사용되는 경우에도 셀들을 직렬로 연결하여 충전하거나 또는 병렬로 연결하여 방전함으로써, 고전압모드에서 충전전류를 증가시키지 않으면서도 고속충전이 가능하고 배터리모드에서 배터리 전력을 시스템 부하로 방전시에 전압 강하를 위한 별도의 회로가 필요없는 장점이 있다.
전술한 실시예들에서 하나의 셀은 복수의 셀이 병렬로 연결된 구조일 수 있다. 예를 들어, 도 14에 예시된 바와 같이, 6개의 셀이 2개씩 고정적으로 병렬로 연결된 3개의 셀그룹(Cell group 1, Cell group 2, Cell group 3)으로 구성될 경우, 3개의 셀그룹(Cell group 1, Cell group 2, Cell group 3)은 3개의 셀로 간주되어 도 12의 실시예가 적용됨으로써 3개의 셀그룹이 서로 직렬 또는 병렬로 변경되며 동작할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예의 전력관리장치는 임의의 개수의 셀에 대해서도 직렬 또는 병렬 연결 관계를 변경하면서 동작할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 전력관리장치는 고전압모드에서 셀들을 직렬로 연결하여 충전함으로써 충전전류를 증가시키지 않고도 고속충전이 가능하고, 배터리모드에서 셀들을 병렬로 연결하여 방전함으로써 배터리와 시스템 부하 사이에 전압을 낮추기 위한 별도의 회로가 필요하지 않다는 장점이 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 복수의 셀을 포함하는 배터리를 사용하고, 제1전압을 제공하는 제1전원과 상기 제1전압보다 낮은 제2전압을 제공하는 제2전원을 포함하는 복수의 전원으로부터 전력을 공급받아 동작하는 시스템의 전력을 관리하기 위한 전력관리장치로서,
    상기 전력관리장치는,
    상기 제1전원으로부터 제1전압을 제공받아 동작하는 고전압모드에서, 상기 복수의 셀을 직렬로 연결하여 상기 복수의 셀을 충전하고,
    상기 제2전원으로부터 제2전압을 제공받아 동작하는 저전압모드에서, 상기 복수의 셀을 병렬로 연결하여 상기 복수의 셀을 충전하며,
    상기 전력관리장치는,
    상기 제1전원에 연결되는 제1전원노드(Ns1);
    상기 제2전원에 연결되는 제2전원노드(Ns2);
    상기 제1전원노드에 연결되는 고전위노드(Nh);
    상기 시스템의 부하에 연결되는 시스템노드(Nsys);
    상기 복수의 셀 중에서 제1셀의 양의 단자에 연결되는 제1배터리노드(Nb1);
    상기 복수의 셀 중에서 제1셀의 음의 단자에 연결되는 제2배터리노드(Nb2);
    상기 복수의 셀 중에서 제2셀의 양의 단자에 연결되는 제3배터리노드(Nb3);
    상기 복수의 셀 중에서 제2셀의 음의 단자에 연결되는 제4배터리노드(Nb4);
    상기 제2배터리노드(Nb2)를 상기 제3배터리노드(Nb3) 또는 상기 제4배터리노드(Nb4)에 선택적으로 연결하고, 상기 제3배터리노드(Nb3)를 상기 제2배터리노드(Nb2) 또는 상기 시스템노드(Nsys)에 선택적으로 연결하는 제1스위치네트워크(SN1); 및
    상기 제1배터리노드(Nb1)를 상기 고전위노드(Nh) 또는 상기 시스템노드(Nsys)에 선택적으로 연결하는 제2스위치네트워크(SN2)를 포함하는 전력관리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 전원 중의 어느 것으로부터도 전력을 제공받지 않은 상태에서 동작하는 배터리모드에서, 상기 복수의 셀을 병렬로 연결하고 상기 복수의 셀을 방전시켜 상기 시스템의 부하로 전력을 공급하는 전력관리장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1전원노드(Ns1)와 상기 고전위노드(Nh) 사이를 선택적으로 연결하거나 상기 제2전원노드(Ns2)와 상기 제1배터리노드(Nb1) 사이를 선택적으로 연결하는 제3스위치네트워크(SN3)를 더 포함하는 전력관리장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 고전위노드(Nh)와 상기 시스템노드(Nsys) 사이에 배치되어 상기 고전위노드(Nh)의 전압을 낮추어 상기 시스템노드(Nsys)로 제공하는 레귤레이터를 더 포함하는 전력관리장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 셀의 전압과 전류 정보를 획득하고 상기 제1 스위치네트워크(SN1) 및 상기 제2스위치네트워크(SN2)를 제어하는 제어기를 더 포함하는 전력관리장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1스위치네트워크(SN1)는,
    상기 제2배터리노드(Nb2)와 상기 제4배터리노드(Nb4) 사이에 배치된 제1스위치(Q11);
    상기 제2배터리노드(Nb2)와 상기 제3배터리노드(Nb3) 사이에 배치된 제2스위치(Q12); 및
    상기 제3배터리노드(Nb3)와 상기 시스템노드(Nsys) 사이에 배치된 제3스위치(Q13);를 포함하는 전력관리장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2스위치네트워크(SN2)는,
    상기 제1배터리노드(Nb1)와 상기 고전위노드(Nh) 사이에 배치된 제4스위치(Q21); 및
    상기 제1배터리노드(Nb1)와 상기 시스템노드(Nsys) 사이에 배치된 제5스위치(Q22);를 포함하는 전력관리장치.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 제3스위치네트워크(SN3)는,
    상기 제1전원노드(Ns1)와 상기 고전위노드(Nh) 사이에 배치된 제6스위치(Q31) 및
    상기 제2전원노드(Ns2)와 상기 제1배터리노드(Nb1) 사이에 배치된 제7스위치(Q32) 중의 적어도 하나를 포함하는 전력관리장치.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수의 셀이 직렬로 연결되어 충전되는 중에 상기 복수의 셀 중에서 적어도 하나가 정전류충전이 완료되는 경우, 상기 제2스위치(Q12)는 그 양단의 전압을 조절하여 상기 정전류충전이 완료된 셀이 정전압충전되도록 동작하는 전력관리장치.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수의 셀이 병렬로 연결되어 충전되는 중에 상기 제1셀의 정전류충전이 완료되는 경우, 상기 제1스위치(Q11)는 그 양단의 전압을 조절하여 상기 제1셀이 정전압충전되도록 동작하는 전력관리장치.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수의 셀이 병렬로 연결되어 충전되는 중에 상기 제2셀의 정전류충전이 완료되는 경우, 상기 제3스위치(Q13)는 그 양단의 전압을 조절하여 상기 제2셀이 정전압충전되도록 동작하는 전력관리장치.
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