JP2008535457A - バッテリーパック保護装置及び保護方法 - Google Patents

Abstract

本発明の一実施例によるバッテリーパック保護装置は、外部の物理的な衝撃を感知して電圧信号を出力するセンサーと、前記センサーから出力された電圧信号を受信する第１保護回路と、前記第１保護回路で受信された電圧が所定の値より大きいか否かを判断し、前記第１保護回路及び第２保護回路のうちのいずれか１つに電圧信号を出力するゲージングＩＣと、前記ゲージングＩＣから電圧信号を受信する前記第２保護回路と、前記第１保護回路と前記第２保護回路とに接続され、これらの回路から電圧信号を受信して警報信号を発生させる警報回路と、を含む。

Description

本発明は、バッテリーパック保護装置に関する。特に、本発明は、衝撃感度を感知することができるセンサーを主電源端に備え、外部の物理的な衝撃によって振動が感知されると、警報信号を発生するバッテリーパック保護装置及び保護方法に関する。

従来のバッテリーパック保護回路は、電圧、電流、温度を感知して過充電、過放電、過電流、短絡を防止する機能や、サーミスタを通じて温度を感知して過熱を防止する機能はあったが、バッテリーパックに物理的な衝撃が加えられた場合にバッテリーパックの安全性の可否を判断できる機能はなく、バッテリーパック内部のセルが発火したり爆破するという問題点があった。

従来のバッテリーパック保護回路について、図１を参照して説明する。

図１を参照するに、従来のバッテリーパック保護回路において、主電源（＋端子、−端子）は、バッテリーパックのセルに充電電流を供給する。スイッチング部２、３は、該主電源を通じて入力される電流を、バッテリー充電電流に適合するように電圧及び電流を変換して出力する。電流検出部は、バッテリーパックの充電電流を検出し、電圧検出部は、バッテリーパックの電圧を検出し、サーミスタは、温度を検出し、ゲージングＩＣ４には、それらの情報が提供される。第１保護回路５は、このように提供された情報に基づいて、過充電、過放電、過電流、及び短絡を防止する。第２保護回路６は、二次的な保護動作を行う。

このように、従来のバッテリーパック保護回路１００には、物理的な衝撃に対する警報機能や安全性の制御機能が欠けている。

したがって、従来のバッテリーパック保護回路では、電圧、電流、温度を測定して安全性を提供する機能の他、物理的な衝撃に対する警報機能及び安全性を提供する機能の必要性が台頭した。

上記の問題点を解決するために、本発明は進歩したバッテリーパック保護回路を提供して物理的な衝撃からバッテリーパックを保護し、さらには安全性を確保することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明の一実施例によるバッテリーパック保護装置は、外部の物理的な衝撃を感知して電圧信号を出力するセンサーと、前記センサーから所定の電圧値（predetermined value of voltage）より大きな電圧信号が出力されると導通するツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオードを通過した電流（electricity）によってオン／オフ動作するスイッチング素子と、前記センサーから出力される電圧信号によって警報信号を発生させる警報回路とを含む。ここで、前記スイッチング素子は、前記バッテリーパックの主電源から供給される電流（electricity）を遮断する。

本発明によれば、前記警報回路は、前記センサーから出力された電圧に応じて赤色、黄色、緑色で発光可能な多色ＬＥＤであることが望ましい。

前記センサーは、圧電センサー、圧力センサー、または衝撃センサーのうちのいずれか１つ以上を含むことが望ましい。

本発明の他の実施例によるバッテリーパック保護装置は、外部の物理的な衝撃を感知して電圧信号を出力するセンサーと、前記センサーから出力された電圧信号を受信する第１保護回路と、前記第１保護回路で受信された電圧が所定の値より大きいか否かを判断し、前記第１保護回路及び第２保護回路のうちのいずれか１つに電圧信号を出力するゲージングＩＣと、前記ゲージングＩＣから電圧信号を受信する前記第２保護回路と、前記第１保護回路と前記第２保護回路とに接続され、これらの回路から電圧信号を受信して警報信号を発生させる警報回路とを含む。

本発明の一の側面によるバッテリーパック保護方法は、センサーによって物理的な衝撃を感知して電圧信号を出力するステップと、前記センサーから出力された電圧信号の値が所定の範囲内にあるか否かを、ゲージングＩＣで判断するステップと、前記電圧信号の値が所定の範囲内にある場合に、ＬＥＤで緑色を発光させるステップと、前記電圧信号の値が所定の範囲内にない場合に、前記電圧信号の値が所定の値より大きいか否かを判断するステップと、前記電圧信号の値が所定の値より大きい場合に、前記ゲージングＩＣから電圧信号を第２保護回路に出力するステップと、前記第２保護回路で受信された電圧信号を出力してＬＥＤで赤色を発光させるステップと、前記電圧信号の値が所定の値より小さい場合に、前記ゲージングＩＣから電圧信号を第１保護回路に出力するステップと、前記第１保護回路で受信された電圧信号を出力してＬＥＤで黄色を発光させるステップとを含む。

本発明によるバッテリーパック保護方法において、前記センサーは、圧電センサー、圧力センサー、または衝撃センサーのうちのいずれか１つ以上を含むことが望ましい。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例について詳しく説明する。添付された図面の同じ構成要素には同じ参照番号を付する。

図２は、本発明の一実施例に係る、外部の物理的な衝撃によって一定感度以上の振動が感知されると警報信号を発生させるように構成されたバッテリーパック保護装置２００を示す。

本発明の一実施例によるバッテリーパック保護装置２００は、セルアレイ状に構成されたバッテリーパックと、該バッテリーパック内部のセルに充電電流を供給する主電源２０１と、所定の外部衝撃を感知して電圧信号を出力するセンサー２０２と、該センサー２０２から出力される電圧信号によって警報信号を発生させる警報回路２０５と、該センサーから発生した電圧信号によって導通するツェナーダイオード２０３と、該ツェナーダイオードが導通しているときに主電源をオフさせるスイッチング部２０４と、を含む。

センサー２０２は、所定の外部衝撃を感知して電圧信号を出力する圧電センサーを含む。

警報回路２０５は、赤色、黄色、緑色などの多色を発光するＬＥＤを含む。本明細書では、ＬＥＤを有する警報回路を説明しているが、当業者であれば、視覚的に識別可能な種々の表示装置が使用可能であることを理解するだろう。また、聴覚的な方法でユーザーにバッテリーパックの状態を警報することも可能であることは言うまでもない。

主電源２０１は、バッテリーパックに充電電流（electricity）を印加する。印加された電流は、スイッチング部２、３によって充電電流に適合する電圧及び電流に変換される。このように変換された電圧及び電流は、バッテリーパックのセルに充電される。

抵抗２０６は、バッテリーパックに充電された電流を検出し、該情報をゲージングＩＣ４に提供する。

また、ゲージングＩＣ４は、電圧検出部を通じてバッテリーパックの電圧を検出し、サーミスタを通じて温度を感知する。このような電圧、電流、及び温度情報に基づき、ゲージングＩＣ４は、第１及び第２保護回路５、６を通じて過充電、過放電、及び過電流を防止するための制御を行い、さらに温度情報に基づいて過熱を防止してバッテリーパックの安全性を確保する。

また、センサー２０２は、外部の物理的な衝撃を感知し、該物理的な衝撃を電圧信号として出力してＬＥＤを発光させることで、ユーザーにバッテリーパックに外部的な衝撃があったことを通知すると同時に、ツェナーダイオード２０３を導通させてスイッチ２０４をオフさせる動作によって、主電源からの電流（electricity）の供給を遮断する。このような動作によって、バッテリーパックの内部セルが発火したり爆破することが防止される。

図３は、本発明の他の実施例に係る、外部の物理的な衝撃を感知して種々の警報信号を発生させるように構成されたバッテリーパック保護装置の回路図である。

図３を参照するに、本発明によるバッテリーパック保護装置３００は、セルアレイ状に構成されたバッテリーパックと、該バッテリーパック内部のセルに充電電流（electricity）を供給する主電源２０１と、所定の物理的な衝撃を感知して電圧信号を出力するセンサー２０２と、該センサー２０２から出力された電圧信号を受信する第１保護回路５と、該第１保護回路５で受信された電圧を計算して制御するゲージングＩＣ４と、該計算された電圧が所定の電圧より大きければゲージングＩＣ４から電圧信号を受信する第２保護回路６と、第１保護回路５と第２保護回路６とに接続されて警報信号を発生させる警報回路２０５と、を含む。

センサー２０２は、所定の外部衝撃を感知して電圧信号を出力する。センサー２０２としては、例えば、結晶板に一定方向に圧力が加えられると板の両面に外力に比例した電荷が発生する圧電効果を利用した圧電センサー、圧力が加えられると物体が変形されたり反応したりする特性を利用した圧力センサー、一定振動が伝えられるスイッチに電流を流し続け、振動が一定の大きさ以上になると互いに接している電極が離れることで振動を感知することができる衝撃センサーが使用可能である。当業者であれば、本発明の範囲内で種々の種類のセンサーが使用可能であることを理解するであろう。

警報回路２０５は、赤色、黄色、緑色などの多色を発光するＬＥＤを含む。

主電源２０１は、バッテリーパックに充電電流（electricity）を印加する。印加された電流は、スイッチング部２、３によって充電電流に適合する電圧及び電流に変換される。このように変換された電圧及び電流は、バッテリーパックのセルに充電される。

抵抗２０６は、バッテリーパックに充電された電流を検出し、該情報をゲージングＩＣ４に提供する。

また、ゲージングＩＣ４は、電圧検出部を通じてバッテリーパックの電圧を検出し、サーミスタを通じて温度を感知する。このような電圧、電流、及び温度情報に基づき、ゲージングＩＣ３０４は、第１及び第２保護回路５、６を通じて過充電、過放電、及び過電流を防止するための制御を行い、さらに温度情報に基づいて過熱を防止してバッテリーパックの安全性を確保する。

前述したように、センサー２０２は、外部の物理的な衝撃を感知し、該物理的な衝撃を電圧信号として第１保護回路５に出力する。

ゲージングＩＣ４は、第１保護回路５から電圧信号を受信して予め設定された電圧値と比べる。ここで、予め設定された電圧値とは「外部の衝撃によってバッテリーパックが影響を受けない値」である。

したがって、ゲージングＩＣ４は、第１保護回路５から電圧信号を受信して予め設定された電圧値と比べる。このような比較に基づき、受信された電圧信号が予め設定された電圧値より大きければ、ゲージングＩＣ４は、電圧信号を第２保護回路６に出力する。

該信号が受信されると、第２保護回路６は、ヒューズ２０７を切って主電源２０１からの電流（electricity）がバッテリーパックに印加されないようにし、また、警報回路（すなわち、ＬＣＤ）に赤色を発光させる。

また、第１保護回路５から受信された電圧信号が予め設定された電圧値の一定範囲内にあれば、ゲージングＩＣ４は、第１保護回路５に電圧信号を出力する。この信号によってＬＣＤ２０５は黄色に発光する。

従って、本発明によるバッテリーパック保護回路は、バッテリーパックに外部の衝撃が加えられると、その衝撃を感知して警報回路、すなわち多色ＬＣＤを通じてその衝撃程度を視覚的に表示することができる。

このような構成に基づいてバッテリーパックを保護する方法を、図４を参照して説明する。

図４を参照するに、ステップＳ４０１では、センサー２０２によって機械的な振動を含む物理的な衝撃を感知して電圧信号を出力する。

ステップＳ４０２では、センサー２０２から出力された電圧信号の値が所定の閾値の範囲内にあるか否かを、ゲージングＩＣ４で判断する。

ステップＳ４０３では、センサー２０２から出力された電圧信号の値が所定の閾値の範囲内にある場合に、ＬＥＤで緑色を発光させる。

ステップＳ４０４では、センサー２０２から出力された電圧信号の値が所定の閾値の範囲内にない場合に、該閾値の超過程度が基準値より大きいか否かを判断する。閾値の超過程度の大小の判定基準は、バッテリーの利用分野及び設計仕様を考慮して選択する。

ステップＳ４０５では、閾値を超過した程度が大きければ、ゲージングＩＣは、第２保護回路に電圧信号を出力し、第２保護回路を通じてヒューズ２０７を切ってＬＥＤを赤色で発光させる。

ステップＳ４０６では、閾値を超過した程度が小さければ、ゲージングＩＣは、第１保護回路に電圧信号を出力し、第１保護回路を通じてＬＥＤを黄色で発光させて終了する。

前述したように、本発明によるバッテリーパック保護装置は、主電源端に配置され、衝撃感度を感知することができるセンサーと、前記センサーから出力される電圧信号によって発光するＬＣＤを備え、物理的な衝撃に対してバッテリーを保護することができる。

以上、本発明の技術思想を上記の望ましい実施例によって具体的に記述したが、上記の実施例はその説明のためのものに過ぎず、本発明が前述した内容に限定されることはない。また、当業者であれば、本発明の技術思想の範囲で種々の実施例が可能であることを理解できるであろう。

図１は、従来のバッテリーパック保護装置の概略図である。 図２は、本発明の一実施例に係る、外部の物理的な衝撃によって一定感度以上の振動が感知されると警報信号を発生させるように構成されたバッテリーパック保護装置の回路図である。 図３は、本発明の他の実施例に係る、外部の物理的な衝撃を感知して種々の警報信号を発生させるように構成されたバッテリーパック保護装置の回路図である。 図４は、本発明の一実施例に係る、外部の物理的な衝撃に対してバッテリーパックを保護する方法を示すフロー図である。

Claims (13)

1. バッテリーパック保護装置であって、
   外部の物理的な衝撃を感知して電圧信号を出力するセンサーと、
   前記センサーから所定の電圧値より大きな電圧信号が出力されると導通するツェナーダイオードと、
   前記ツェナーダイオードを通過した電流によってオン／オフ動作するスイッチング素子と、
   前記センサーから出力される電圧信号によって警報信号を発生させる警報回路と、を含むことを特徴とするバッテリーパック保護装置。
2. 前記警報回路は、前記センサーから出力された電圧に応じて赤色、黄色、緑色で発光可能な多色ＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック保護装置。
3. 前記センサーは、圧電センサー、圧力センサー、または衝撃センサーのうちのいずれか１つ以上を含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック保護装置。
4. 前記スイッチング素子は、前記バッテリーパックの主電源から供給される電流を遮断することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック保護装置。
5. バッテリーパック保護装置であって、
   外部の物理的な衝撃を感知して電圧信号を出力するセンサーと、
   前記センサーから出力された電圧信号を受信する第１保護回路と、
   前記第１保護回路で受信された電圧が所定の値より大きいか否かを判断し、前記第１保護回路及び第２保護回路のうちのいずれか１つに電圧信号を出力するゲージングＩＣと、
   前記ゲージングＩＣから電圧信号を受信する前記第２保護回路と、
   前記第１保護回路と前記第２保護回路とに接続され、これらの回路から電圧信号を受信して警報信号を発生させる警報回路と、を含むことを特徴とするバッテリーパック保護装置。
6. 前記警報回路は、赤色、黄色、緑色で発光可能な多色ＬＥＤであることを特徴とする請求項５に記載のバッテリーパック保護装置。
7. 前記ゲージングＩＣは、前記センサーから出力された電圧信号が所定の値より小さい場合に、前記第１保護回路を通じて電圧信号を前記警報回路に出力することを特徴とする請求項５に記載のバッテリーパック保護装置。
8. 前記ゲージングＩＣは、前記センサーから出力された電圧信号が所定の値より大きい場合に、前記第２保護回路を通じて電圧信号を前記警報回路に出力することを特徴とする請求項５に記載のバッテリーパック保護装置。
9. バッテリーパック保護方法であって、
   センサーによって物理的な衝撃を感知して電圧信号を出力するステップと、
   前記センサーから出力された電圧信号の値が所定の範囲内にあるか否かを、ゲージングＩＣで判断するステップと、
   前記電圧信号の値が所定の範囲を超過する場合に、警報回路を動作させるステップと、を含むことを特徴とするバッテリーパック保護方法。
10. 前記判断ステップは、前記電圧信号の値が所定の範囲内にない場合に、その電圧信号の値が所定の値より大きいか否かを判断するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のバッテリーパック保護方法。
11. 前記電圧信号の値が所定の値より大きい場合に、
    前記判断ステップは、前記ゲージングＩＣが電圧信号を第２保護回路に出力するステップをさらに含み、前記動作ステップは、前記第２保護回路で受信された電圧信号を前記警報回路に出力して赤色を発光させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパック保護方法。
12. 前記電圧信号の値が所定の値より小さい場合に、
    前記判断ステップは、前記ゲージングＩＣが電圧信号を第１保護回路に出力するステップをさらに含み、前記動作ステップは、前記第１保護回路で受信された電圧信号を前記警報回路に出力して黄色を発光させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパック保護方法。
13. 前記センサーは、圧電センサー、圧力センサー、または衝撃センサーのうちのいずれか１つ以上を含むことを特徴とする請求項９に記載のバッテリーパック保護方法。

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