JP2021521772A

JP2021521772A - バッテリー保護回路及びこれを用いた過電流の遮断方法

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Publication number: JP2021521772A
Application number: JP2020563717A
Authority: JP
Inventors: ウォン・ジョン・ジョン; ジ・ウク・ジャン
Original assignee: LG Chem Ltd
Current assignee: LG Chem Ltd
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2021-08-26
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Abstract

本発明は、バッテリー保護回路及びこれを用いた過電流の遮断方法に係り、より具体的には、バッテリー内に別途のシャント抵抗（Ｓｈｕｎｔｒｅｓｉｓｔｏｒ）を実装することなく、バッテリーと接続された外部システムに備えられている電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）側のセンシング抵抗を共用して精度よく過充電及び過放電による過電流を検出して遮断することのできるバッテリー保護回路及びこれを用いた過電流の遮断方法に関する。

Description

本発明は、バッテリー保護回路及びこれを用いた過電流の遮断方法に係り、より具体的には、バッテリー内に別途のシャント抵抗（Ｓｈｕｎｔｒｅｓｉｓｔｏｒ）を実装することなく、バッテリーと接続された外部システムに備えられている電力管理集積回路（ＰＭＩＣ，ｐｏｗｅｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ）側のセンシング抵抗を共用して精度よく過充電及び過放電による過電流を検出して遮断することのできるバッテリー保護回路及びこれを用いた過電流の遮断方法に関する。

一般に、スマートフォン、ノート型パソコン、携帯情報端末（ＰＤＡ）などをはじめとする種々の携帯型電子機器には、そのエネルギー供給源としてバッテリーが用いられている。バッテリーは、過充電や過電流の流れ込みにより発熱し、発熱が持続することにより温度が昇温すれば、その性能が劣化するだけではなく、爆発する危険性を抱えている。

このような不都合を防ぐために、通常のスマートフォンのバッテリーには、過充電、過放電及び過電流の流れ込みを感知し、かつ、遮断する保護回路モジュールが実装されているか、あるいは、バッテリーの外部から過充電、過放電、発熱を感知してバッテリーの動作を遮断する保護回路を設けて用いている。

一般に、前記保護回路は、バッテリーの高精度の電流の要否に応じて、通常の過電流保護回路と高精度の過電流保護回路とに大別できる。

図１に示すように、高精度の電流が求められない通常の過電流保護回路は、一般に、高精度の過電流センシング未対応保護集積回路１１が適用され、その目安の端子Ｖｓｓと監視端子Ｖ−との間に配置される充電電界効果トランジスター（ＦＥＴ）及び放電電界効果トランジスター（ＦＥＴ）の両端にかかる電圧の差分値を用いて過電流を検出することになる。しかしながら、前記充電電界効果トランジスター（ＦＥＴ）及び放電電界効果トランジスター（ＦＥＴ）の抵抗は、バッテリー電圧のレベルに応じて変化量が多く、しかも、発熱などによる温度に伴う変化量が多いため、過電流の検出範囲が広くなって過電流が流れ込む際に精度よい遮断を行い難いという不都合がある。

前述したように、通常の過電流保護回路が抱えている不都合を解決すべく精度よい過電流の検出範囲を有するためには、電界効果トランジスター（ＦＥＴ）の抵抗ではなく、温度の変化などの外部の環境にも抵抗値が一定に保たれるシャント抵抗を用いて過電流を検出する方式を用いなければならない。これは、通常、図２に示すように、前記シャント抵抗を用いて過電流を感知する過電流感知端子Ｒｓｅｎｓが備えられた高精度の過電流センシング対応保護集積回路２１を適用して、前記保護集積回路の目安の端子Ｖｓｓと過電流感知端子Ｒｓｅｎｓとの間に配置されるシャント抵抗の両端にかかる電圧に基づいて過電流を検出してもよいことを意味する。

しかしながら、このためには、バッテリー内に別途のシャント抵抗を実装することを余儀なくされるため、その実装空間などによりバッテリーの小型化を実現するのに限界があり、コストアップ、バッテリーの内部抵抗の増加などの不都合を抱えている。

韓国公開特許第１０−２００７−０１０１８９５号公報

本発明は、上述した不都合を解決するためのものであり、バッテリー内にシャント抵抗を実装することなく、精度よい過電流の遮断を行うことのできるバッテリー保護回路を提供することを目的としている。

本発明に係る、流れ込むバッテリー電流を感知するセンシング抵抗を有する電力管理部を備えてバッテリーと接続される外部システムに接続されるバッテリーの保護回路は、前記外部システムと接続されるバッテリー充放電入出力部と、過充電及び過放電による過電流をセンシングし、充電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）及び放電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）を制御する制御部と、前記制御部の制御を受けてバッテリーの充電電流の流れを制御する充電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）と、前記制御部の制御を受けてバッテリーの放電電流の流れを制御する放電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）と、を備えてなり、前記制御部は、前記外部システムの電力管理部のセンシング抵抗の両端に接続されて前記センシング抵抗の両端電圧からバッテリーの過充電及び過放電による過電流を感知することを特徴とする。

具体的に、前記制御部は、前記外部システムの電力管理部のセンシング抵抗の両端に接続されて、該両端に発生する電圧をセンシングする過電流センシング部と、前記過電流センシング部においてセンシングされるセンシング抵抗の両端の電圧と所定の目安の過電流遮断電圧値とを比較して、その比較結果に基づいて、バッテリーの過充電又は過放電による過電流を検出する過電流検出部と、前記過電流検出部から過充電又は過放電による過電流が検出されることにより、前記充電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）又は放電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）をオフ制御する電界効果トランジスター（ＦＥＴ）制御部と、を備えてなることを特徴とする。

前記過電流検出部は、充電時に、前記過電流センシング部においてセンシングされた電圧が所定の目安の充電過電流電圧値以上であれば、バッテリーが過充電による過電流の状態であると判断し、充電過電流信号を出力する充電過電流検出部と、放電時に、前記過電流センシング部においてセンシングされた電圧が所定の目安の放電過電流電圧値以上であれば、バッテリーが過放電による過電流の状態であると判断し、放電過電流信号を出力する放電過電流検出部と、を備えてなることを特徴とする。

このため、前記電界効果トランジスター（ＦＥＴ）制御部は、前記充電過電流検出部から充電過電流信号が出力されれば、前記充電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）をオフにして過充電による過電流を遮断することを特徴とし、前記放電過電流検出部から放電過電流信号が出力されれば、前記放電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）をオフにして過放電による過電流を遮断することを特徴とする。

このような本発明に係るバッテリー保護回路において過電流を遮断する方法は、前記過電流センシング部において、バッテリーと接続された外部システムに備えられた電力管理部のセンシング抵抗の両端の電圧をセンシングする過電流センシングステップと、前記過電流検出部において、前記過電流センシングステップを通じてセンシングされる前記外部システムの電力管理部のセンシング抵抗の両端の電圧に基づいて、バッテリーの過充電又は過放電による過電流を検出する過電流検出ステップと、前記電界効果トランジスター（ＦＥＴ）制御部において、前記過電流検出ステップを通じてバッテリーが過充電又は過放電による過電流の状態であると検出されることにより、それに対応する充電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）又は放電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）をオフ制御して過電流を遮断する過電流遮断ステップと、を含んでなる。

具体的に、前記過電流検出ステップは、充電時に、前記過電流センシングステップを通じてセンシングされた前記外部システムの電力管理部のセンシング抵抗の両端の電圧と所定の目安の充電過電流遮断電圧値とを比較して、その比較結果に基づいて、過充電による過電流を検出する充電過電流検出ステップと、放電時に、前記前記過電流センシングステップを通じてセンシングされた前記外部システムの電力管理部のセンシング抵抗の両端の電圧と所定の目安の放電過電流遮断電圧値とを比較して、その比較結果に基づいて、過放電による過電流を検出する放電過電流検出ステップと、を含んでなることを特徴とする。

前記充電過電流検出ステップは、前記過電流センシングステップを通じてセンシングされた前記外部システムの電力管理部のセンシング抵抗の両端の電圧が所定の目安の充電過電流電圧値以上であれば、バッテリーが過充電による過電流の状態であると検出することを特徴とし、前記放電過電流検出ステップは、前記過電流センシングステップを通じてセンシングされた前記外部システムの電力管理部のセンシング抵抗の両端の電圧が所定の目安の放電過電流電圧値以上であれば、バッテリーが過放電による過電流の状態であると検出することを特徴とする。

このため、前記過電流遮断ステップにおいては、前記充電過電流検出ステップを通じてバッテリーが過充電による過電流の状態であると検出されれば、前記充電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）をオフにして過充電による過電流を遮断することを特徴とし、前記放電過電流検出ステップを通じてバッテリーが過放電による過電流の状態であると検出されれば、前記放電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）をオフにして過放電による過電流を遮断することを特徴とする。

一方、上述したようなバッテリー保護回路は、バッテリーパックに備えられてもよい。

また、前記バッテリー保護回路を備えるバッテリーパックは、デバイスに備えられてもよい。

本発明によれば、バッテリー内にシャント抵抗を実装しないことから、別途の実装空間を占めないので、バッテリーの小型化を実現する上で効率的であり、コストアップが生じないことから、コストの側面からみて、向上した効率性を与えることができる。

また、シャント抵抗によるバッテリーの内部抵抗の増加を防ぐことができて、バッテリーの安定性を向上させることができる。

従来の通常の過電流保護回路を示す図である。従来の高精度の過電流保護回路を示す図である。本発明に係るバッテリー保護回路を概略的に示す図である。

以下では、添付図面に基づいて、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように本発明の実施の形態について詳しく説明する。しかしながら、本発明は、種々の異なる形態に具体化可能であり、ここで説明する実施の形態に何ら限定されるものではない。なお、図中、本発明を明確に説明するために、説明とは無関係な部分は省略し、明細書の全般に亘って、類似の部分には類似の図面符号を付している。

「第１の」、「第２の」などのように序数を含む言い回しは、様々な構成要素を説明するうえで使用可能であるが、前記構成要素は、前記言い回しによって何等限定されない。前記言い回しは、ある構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使用されている。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しない範囲内において第１の構成要素は第２の構成要素と命名されてもよく、同様に、第２の構成要素もまた第１の構成要素と命名されてもよい。本出願において用いた用語は、単に特定の実施の形態を説明するために用いられたものであり、本発明を限定しようとする意図はない。単数形の表現は、文脈からみて明らかに他の意味を有さない限り、複数形の言い回しを含む。

明細書の全般に亘って、ある部分が他の部分と「連結」されているとか、「接続」されているとか、と言及された場合、これは、前記ある部分が前記他の部分に「直接的に連結されたり接続」されたりする場合だけではなく、これらの間に他の素子を間に挟んで「電気的に連結されたり接続」されたりする場合をも含む。なお、ある部分がある構成要素を「備える」としたとき、これは、特に断りのない限り、他の構成要素を除外するわけではなく、他の構成要素をさらに備えていてもよいことを意味する。本願の明細書の全般に亘って用いられる度合いの言い回しである「〜（する）ステップ」又は「〜のステップ」は、「〜のためのステップ」を意味するものではない。

本発明において用いられる用語としては、本発明における機能を考慮しつつ、できる限り現在汎広く用いられている一般的な用語を選択したが、これは、当分野に携わっている技術者の意図又は判例、新たな技術の出現などによって異なる。なお、特定の場合は、出願人が任意に選定した用語もあり、この場合に、当該する発明の説明の部分の欄において詳しくその意味を記載する。よって、本発明において用いられる用語は、単なる用語の名称ではなく、その用語が有する意味と本発明の全般に亘っての内容を踏まえて定義されるべきである。

以下、図３に基づいて、本発明について詳しく説明する。

１．本発明に係るバッテリー保護回路１００
本発明に係るバッテリー保護回路は、バッテリー充放電入出力部１１０と、制御部１２０と、充電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）１３０及び放電電界効果トランジスター（ＦＥＴ）１４０を備えていてもよい。

１．１．バッテリー充放電入出力部１１０
バッテリー充放電入出力部は、流れ込むバッテリー電流を感知するセンシング抵抗を有する電力管理部を備える外部システム及び／又は外部のバッテリー充電装置と接続される構成要素である。ここで、前記外部システムは、携帯電話、ノート型パソコン、ウェアラブル電子機器などをはじめとする携帯端末であってもよい。

１．２．制御部１２０
制御部は、過充電による充電過電流及び過放電による放電過電流をセンシングしてそのセンシング結果に基づいて、充電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）１３０及び放電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）１４０を制御することにより、過充電及び過放電による充電過電流及び放電過電流からバッテリーを保護する構成要素であって、下記のような細部的な構成要素を備えていてもよい。

イ．過電流センシング部１２２
過電流センシング部は、バッテリーの過充電又は過放電による過電流状態の検出のためにバッテリーに流れる電流をセンシングする構成要素であってもよい。本発明に係る過電流センシング部は、前記バッテリー充放電入出力部１１０を介してバッテリーと接続された外部システムに備えられている電力管理部２００のセンシング抵抗２１０に接続されて、これを通じて、電流をセンシングすることができる。すなわち、精度よい過電流のセンシングのためにバッテリーに別途のシャント抵抗を備えるわけではなく、バッテリーと接続される外部システムに備えられる電力管理部２００に実装されたセンシング抵抗２１０を共用して、これを通じてバッテリーの過充電及び過放電による過電流をセンシングするのである。

具体的に説明すれば、一般に、バッテリーを電源供給源として用いる携帯電話、ノート型パソコン、ウェアラブル電子機器などの携帯端末から構成される外部システムには、限られたバッテリー電源を活用して様々な負荷の変動に能動的に対応してバッテリー電源を効率よく管理する電力管理部２００が備えられる。このような電力管理部２００には、上述したように、バッテリー電源を効率よく管理するために、流れ込むバッテリーの電流をセンシングするセンシング抵抗２１０が備えられる。このため、本発明の過電流センシング部は、バッテリーに別途のシャント抵抗を実装することなく、前記外部システムの電力管理部２００に備えられているセンシング抵抗２１０の両端に接続されてバッテリーの過電流をセンシングするように構成されるものであってもよい。

ここで、前記電力管理部２００に備えられているセンシング抵抗２１０とは、より具体的には、電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）２２０の周辺回路に実装されたセンシング抵抗２１０のことをいい、本明細書における電力管理部２００は、前記センシング抵抗２１０及び電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）２２０を備える構成要素を指し示すものであってもよい。

前記センシング抵抗２１０は、シャント抵抗から構成されてもよい。

前記過電流センシング部において電力管理部２００のセンシング抵抗２１０の両端に接続されてバッテリーの過電流をセンシングすることは、前記センシング抵抗２１０に流れる電流により発生するその両端電圧をセンシングすることから構成されてもよい。前記センシング抵抗２１０に電流が流れると、センシング抵抗値に基づいてその両端に電圧が発生する。このため、過電流センシング部は、前記センシング抵抗２１０の両端の電圧をセンシングして、これを通じて、センシング抵抗に流れる電流が過電流であるか否かを検出することができる。

このように、本発明の前記過電流センシング部は、前記外部システムに備えられる電力管理部２００のセンシング抵抗２１０の両端に接続されるように構成される回路パターンを通じて電力管理部２００のセンシング抵抗２１０をバッテリーの過電流のセンシングのために共用することにより、バッテリー内に別途のシャント抵抗を実装しないので、省スペースを図ることができてバッテリーの小型化を実現する上で効率的であり、シャント抵抗のコストアップが生じないことから、コストの側面からみても効率的である。なお、バッテリーの内部抵抗を低減することができて、より安定的にバッテリーを運用することができる。

このような過電流センシング部は、前記図２の精度よい過電流の検出のために適用される保護集積回路に備えられた過電流感知端子Ｒｓｅｎｓに構成されるものであってもよい。すなわち、本発明において保護集積回路の過電流感知端子Ｒｓｅｎｓを意味する過電流センシング部は、図２に示すように、バッテリー内に実装されたシャント抵抗を用いて過電流を検出するものではなく、図３に示すように、バッテリーと接続された外部システムに備えられる電力管理部２００のセンシング抵抗２１０の両端に接続されてその電圧をセンシングしてバッテリーの過電流を検出できるように構成されるものである。

ロ．過電流検出部１２４
過電流検出部は、前記過電流センシング部１２２においてセンシングされるセンシング抵抗２１０の両端の電圧を用いてバッテリーの過充電又は過放電による過電流の発生有無を検出する構成要素であってもよい。

１）充電過電流検出部１２４２
バッテリーの充電時に、前記過電流センシング部１２２においてセンシングされるセンシング抵抗２１０の両端の電圧を用いて、過充電による過電流の状態であるか否かを検出する構成要素であってもよい。前記過電流センシング部１２２においてセンシングされたセンシング抵抗２１０の両端の電圧値と所定の目安の充電過電流遮断電圧値とを比較して、前記センシングされたセンシング抵抗２１０の両端の電圧値が所定の目安の充電過電流電圧値以上であれば、過充電による過電流の状態であると判断することができる。このように、過充電による過電流の状態であると判断されれば、充電過電流信号を出力してもよい。

ここで、前記外部システムに備えられる電力管理部２００のセンシング抵抗２１０の両端の電圧値を用いてバッテリーの過電流を検出する原理について説明すれば、前記センシング抵抗２１０の値は固定値であり、前記センシング抵抗２１０にバッテリーの電流が流れると、その抵抗の両端にはセンシング抵抗値と流れる電流とに比例する電圧が生じる。すなわち、抵抗に流れる電流は、抵抗に反比例するという性質（Ｉ＝Ｖ／Ｒ）を用いて、抵抗の両端にかかる電圧を用いて電流を測定するのである。したがって、前記センシング抵抗２１０の両端の電圧値を用いて、当該抵抗に流れる電流が過電流であるか否かを検出することができる。

したがって、前記目安の充電過電流電圧値は、センシング抵抗２１０に過充電による過電流の遮断を判断する目安の遮断充電過電流値に相当する電流が流れるときに発生する電圧値に設定されてもよい。

このような前記充電過電流検出部とは、充電過電流検出回路を意味することがある。

２）放電過電流検出部１２４４
バッテリーの放電時に、前記過電流センシング部１２２においてセンシングされるセンシング抵抗２１０の両端の電圧を用いて、過放電による過電流の状態であるか否かを検出する構成要素であってもよい。前記過電流センシング部１２２においてセンシングされたセンシング抵抗２１０の両端の電圧値と所定の目安の放電過電流遮断電圧値とを比較して、前記センシングされたセンシング抵抗２１０の両端の電圧値が所定の目安の放電過電流電圧値以上であれば、過放電による過電流の状態であると判断することができる。このように、過放電による過電流の状態であると判断されれば、放電過電流信号を出力してもよい。

ここで、前記電力管理部２００のセンシング抵抗２１０の両端の電圧値を用いてバッテリーの過電流を検出する原理は、前記充電過電流検出部１２４２において説明した通りであるため、具体的な説明は省略する。

したがって、前記目安の放電過電流電圧値は、センシング抵抗２１０に過放電による過電流の遮断を判断する目安の遮断放電過電流値に相当する電流が流れるときに発生する電圧値に設定されてもよい。

このような前記放電過電流検出部とは、放電過電流検出回路を意味することがある。

参考までに、バッテリーの充電時及び放電時の電流の方向が互いに異なるため、前記充電過電流検出部１２４２と放電過電流検出部１２４４は、電流の方向に応じてバッテリーの充電及び放電をそれぞれ区別して当該過電流の状態を検出することができる。

このような制御部１２０は、図２に示すシャント抵抗を用いて過電流をセンシングする端子が備えられた高精度の過電流センシング対応保護集積回路から構成されてもよい。

ハ．電界効果トランジスター（ＦＥＴ）制御部１２６
電界効果トランジスター（ＦＥＴ）制御部は、前記充電過電流検出部１２４２及び放電過電流検出部１２４４から出力される信号に基づいて、充電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）１３０又は放電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）１４０を制御して、バッテリーに生じた過充電による過電流又は過放電による過電流を遮断する構成要素であってもよい。

具体的に、前記充電過電流検出部１２４２から充電過電流信号が出力されれば、充電中のバッテリーが過充電による過電流の状態であると認識し、充電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）１３０にオフ（Ｏｆｆ）信号を出力してオフにして過充電による過電流を遮断することができる。

また、前記放電過電流検出部１２４４から放電過電流信号が出力されれば、放電中のバッテリーが過放電による過電流の状態であると認識し、放電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）１４０にオフ（Ｏｆｆ）信号を出力してオフにして過放電による過電流を遮断することができる。

１．３．充電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）１３０
充電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）は、前記制御部１２０の制御を受けてバッテリーと接続された外部のバッテリー充電装置から出力される充電電流の流れを制御する構成要素であって、上述したように、電界効果トランジスター（ＦＥＴ）制御部１２６からオフ（Ｏｆｆ）信号を入力された場合にオフになって充電電流の流れ込みを遮断することにより、過充電による過電流からバッテリーを保護することができる。

１．４．放電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）１４０
放電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）は、前記制御部１２０の制御を受けてバッテリーと接続された外部システムに供給されるバッテリーの放電電流の流れを制御する構成要素であって、上述したように、電界効果トランジスター（ＦＥＴ）制御部１２６からオフ（Ｏｆｆ）信号を入力された場合にオフになって放電を遮断することにより、過放電による過電流からバッテリーを保護することができる。

このような本発明に係るバッテリー保護回路は、バッテリーパックに備えられてパック内に別途のシャント抵抗を実装することなく、バッテリーパックに接続された外部システムに備えられている電力管理部２００のセンシング抵抗２１０を共用して精度よく過充電又は過放電による過電流を遮断することにより、過電流からバッテリーを保護することができる。

２．本発明に係るバッテリー保護回路の過電流の遮断方法
２．１．過電流センシングステップ（Ｓ１００）
過電流センシング部１２２において、バッテリーの過電流を検出するために電力管理部２００のセンシング抵抗２１０の両端の電圧をセンシングするステップである。上述したように、従来には、精度よい過電流の感知のために、バッテリーパックに別途のシャント抵抗を備えて、これを用いてバッテリーの過電流を感知していた。しかしながら、本発明は、前記制御部１２０の過電流センシング部１２２と電力管理部２００のセンシング抵抗２１０の両端と接続される回路パターンを構成してその両端に発生する電圧をセンシングすることにより、バッテリーの過電流を検出することができる。すなわち、別途のシャント抵抗を備えることなく、電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）２００側のセンシング抵抗２１０を共用してバッテリーの過電流を検出するように構成されるのである。

したがって、前記過電流センシング部１２２により前記外部システムの電力管理部２００のセンシング抵抗２１０の両端の電圧をセンシングする過電流センシングステップが行われることが可能になる。

このように、本発明は、バッテリーと接続された外部システムに備えられている前記電力管理部２００のセンシング抵抗２１０の両端に接続されるように構成される過電流センシング部１２２を介して、電力管理部２００のセンシング抵抗２１０をバッテリーの過電流のセンシングのために共用してバッテリーの過電流をセンシングすることができる。

２．２．過電流検出ステップ（Ｓ２００）
過電流検出ステップは、前記過電流センシングステップ（Ｓ１００）を通じてセンシングされる前記外部システムの電力管理部２００のセンシング抵抗２１０の両端の電圧値と所定の目安の過電流遮断電圧値とを比較して、その比較結果に基づいて、バッテリーの過電流を検出するステップであって、上述した過電流検出部１２４により行われてもよい。

１）充電過電流検出ステップ（Ｓ２１０）
充電過電流検出ステップは、バッテリーの充電の際に上述した充電過電流検出部１２４２により行われるステップであり、バッテリーの充電の際に前記過電流センシングステップ（Ｓ１００）を通じてセンシングされる前記外部システムの電力管理部２００のセンシング抵抗２１０の両端の電圧値と所定の目安の充電過電流遮断電圧値とを比較して、その比較結果に基づいて、過充電による過電流を検出することができる。具体的に、前記センシングされた電力管理部２００のセンシング抵抗２１０の両端の電圧値が所定の目安の充電過電流遮断電圧値以上であれば、過充電による過電流が生じたと検出することができる。過充電による過電流が生じたと検出されれば、前記充電過電流検出部１２４２は、これを遮断するために充電過電流信号を出力してもよい。

ここで、前記外部システムの電力管理部２００のセンシング抵抗２１０の両端の電圧値を用いてバッテリーの過電流を検出する原理について説明すれば、前記センシング抵抗の値は固定値であり、前記センシング抵抗にバッテリーの電流が流れると、その抵抗の両端にはセンシング抵抗値と流れる電流とに比例する電圧が発生する。すなわち、抵抗に流れる電流は、抵抗に反比例するという性質（Ｉ＝Ｖ／Ｒ）を用いて、抵抗の両端にかかる電圧を用いて電流を測定するのである。したがって、前記センシング抵抗２１０の両端の電圧値を用いて、当該抵抗に流れる電流が過電流であるか否かを検出することができる。

したがって、前記目安の充電過電流電圧値は、センシング抵抗２１０に過充電による過電流の遮断を判断する目安の遮断充電過電流値に相当する電流が流れるときに発生する電圧値に設定されることが可能になる。

ここで、前記充電過電流検出ステップを行う前記充電過電流検出部１２４２とは、上述したように、充電過電流検出回路を意味することがある。

２）放電過電流検出ステップ（Ｓ２２０）
放電過電流検出ステップは、バッテリーの放電の際に上述した放電過電流検出部１２４４により行われるステップであり、バッテリーの放電の際に前記過電流センシングステップ（Ｓ１００）を通じてセンシングされる前記外部システムの電力管理部２００のセンシング抵抗２１０の両端の電圧値と所定の目安の放電過電流遮断電圧値とを比較して、その比較結果に基づいて、過放電による過電流を検出することができる。具体的に、前記センシングされた電力管理部２００のセンシング抵抗２１０の両端の電圧値が所定の目安の放電過電流検出電圧値以上であれば、過放電による過電流が発生したと検出することができる。過放電による過電流が発生したと検出されれば、前記放電過電流検出部１２４４は、これを遮断するために、放電過電流信号を出力してもよい。

ここで、前記外部システムの電力管理部２００のセンシング抵抗２１０の両端の電圧値を用いて、バッテリーの過電流を検出する原理は、前記充電過電流検出ステップ（Ｓ２１０）において説明した通りであるため、具体的な説明は省略する。

したがって、前記目安の放電過電流電圧値は、前記センシング抵抗２１０に過放電による過電流の遮断を判断する目安の遮断放電過電流値に相当する電流が流れるときに発生する電圧値に設定されることが可能になる。

ここで、前記放電過電流検出ステップを行う放電過電流検出部１２４４とは、上述したように、放電過電流検出回路を意味することがある。

２．３．過電流遮断ステップ（Ｓ３００）
電界効果トランジスター（ＦＥＴ）制御部１２６において、前記過電流検出ステップ（Ｓ２００）を通じて過充電又は過放電による過電流が検出されることにより、充電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）１３０又は放電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）１４０を制御して当該過電流を遮断するステップである。

具体的に、バッテリーの充電の際に前記充電過電流検出部１２４２により行われた充電過電流検出ステップ（Ｓ２１０）を通じて過充電による過電流が検出されれば、前記充電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）１３０をオフ（Ｏｆｆ）にして過充電による過電流を遮断してもよい。これは、前記電界効果トランジスター（ＦＥＴ）制御部１２６において、前記充電過電流検出部１２４２から充電過電流信号が出力されれば、過充電による過電流が発生したと認識し、充電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）１３０にオフ（Ｏｆｆ）信号を出力することにより、過充電による過電流を遮断してもよいことを意味する。

また、バッテリーの放電の際に前記放電過電流検出部１２４４により行われた放電過電流検出ステップ（Ｓ２２０）を通じて過放電による過電流が検出されれば、前記放電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）１４０をオフ（Ｏｆｆ）にして過放電による過電流を遮断してもよい。これは、前記電界効果トランジスター（ＦＥＴ）制御部１２６において、前記放電過電流検出部１２４４から放電過電流信号が出力されれば、過放電による過電流が発生したと認識し、放電制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）１４０にオフ（Ｏｆｆ）信号を出力することにより、過放電による過電流を遮断してもよいことを意味する。

したがって、このような過電流遮断ステップ（Ｓ３００）を通じて過充電又は過放電による過電流を遮断することにより、当該過電流からバッテリーを保護することができる。

このように、本発明は、上述したＳ１００からＳ３００を通じて、バッテリー内に別途のシャント抵抗を実装することなく、バッテリーと接続される外部システムに備えられた電力管理部２００のセンシング抵抗２１０を共用することにより、精度よい過電流の遮断を実現することができる。これにより、バッテリー内におけるシャント抵抗の実装空間の省スペース化を図ることができるので、バッテリーの小型化を実現する上で効率的であり、シャント抵抗によるコストアップが生じないことから、コストの側面からみても効率的である。なお、バッテリーの内部抵抗の増加が生じないことから、長期的に且つ安定的にバッテリーを運用することが可能になる。

一方、本発明の技術的思想は、前記実施形態に基づいて具体的に記述されたが、前記実施形態はその説明のためのものであり、その制限のためのものではないということに留意すべきである。なお、本発明の技術分野における当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内において種々の実施形態が実施可能であるということが理解できる筈である。

Claims

流れ込むバッテリー電流を感知するセンシング抵抗を有する電力管理部を備えてバッテリーと接続される外部システムに接続されるバッテリー保護回路であって、
前記外部システムと接続されるバッテリー充放電入出力部と、
過充電及び過放電による過電流をセンシングし、充電制御電界効果トランジスター及び放電制御電界効果トランジスターを制御する制御部と、
前記制御部の制御を受けてバッテリーの充電電流の流れを制御する充電制御電界効果トランジスターと、
前記制御部の制御を受けてバッテリーの放電電流の流れを制御する放電制御電界効果トランジスターと、
を備え、
前記制御部は、前記外部システムの電力管理部のセンシング抵抗の両端に接続されて前記センシング抵抗の両端電圧からバッテリーの過充電及び過放電による過電流を感知することを特徴とするバッテリー保護回路。
前記制御部は、
前記外部システムの電力管理部のセンシング抵抗の両端に接続されて、該両端に発生する電圧をセンシングする過電流センシング部と、
前記過電流センシング部においてセンシングされるセンシング抵抗の両端の電圧と所定の目安の過電流遮断電圧値とを比較して、比較結果に基づいて、バッテリーの過充電又は過放電による過電流を検出する過電流検出部と、
前記過電流検出部から過充電又は過放電による過電流が検出されることにより、前記充電制御電界効果トランジスター又は前記放電制御電界効果トランジスターをオフ制御する電界効果トランジスター制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー保護回路。
前記過電流検出部は、
充電時に、前記過電流センシング部においてセンシングされた電圧が所定の目安の充電過電流電圧値以上であれば、バッテリーが過充電による過電流の状態であると判断し、充電過電流信号を出力する充電過電流検出部と、
放電時に、前記過電流センシング部においてセンシングされた電圧が所定の目安の放電過電流電圧値以上であれば、バッテリーが過放電による過電流の状態であると判断し、放電過電流信号を出力する放電過電流検出部と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載のバッテリー保護回路。
前記電界効果トランジスター制御部は、
前記充電過電流検出部から充電過電流信号が出力されれば、前記充電制御電界効果トランジスターをオフにして過充電による過電流を遮断し、
前記放電過電流検出部から放電過電流信号が出力されれば、前記放電制御電界効果トランジスターをオフにして過放電による過電流を遮断することを特徴とする請求項３に記載のバッテリー保護回路。
請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載のバッテリー保護回路において過電流を遮断する方法において、
前記過電流センシング部において、バッテリーと接続された外部システムに備えられた電力管理部のセンシング抵抗の両端の電圧をセンシングする過電流センシングステップと、
前記過電流検出部において、前記過電流センシングステップを通じてセンシングされる前記外部システムの電力管理部のセンシング抵抗の両端の電圧に基づいて、バッテリーの過充電又は過放電による過電流を検出する過電流検出ステップと、
前記電界効果トランジスター制御部において、前記過電流検出ステップを通じてバッテリーが過充電又は過放電による過電流の状態であると検出されることにより、対応する前記充電制御電界効果トランジスター又は前記放電制御電界効果トランジスターをオフ制御して過電流を遮断する過電流遮断ステップと、
を含む過電流の遮断方法。
前記過電流検出ステップは、
充電時に、前記過電流センシングステップを通じてセンシングされた前記外部システムの電力管理部のセンシング抵抗の両端の電圧と所定の目安の充電過電流遮断電圧値とを比較して、比較結果に基づいて、過充電による過電流を検出する充電過電流検出ステップと、
放電時に、前記前記過電流センシングステップを通じてセンシングされた前記外部システムの電力管理部のセンシング抵抗の両端の電圧と所定の目安の放電過電流遮断電圧値とを比較して、比較結果に基づいて、過放電による過電流を検出する放電過電流検出ステップと、
を含んでなることを特徴とする請求項５に記載の過電流の遮断方法。
前記充電過電流検出ステップは、
前記過電流センシングステップを通じてセンシングされた前記外部システムの電力管理部のセンシング抵抗の両端の電圧が所定の目安の充電過電流電圧値以上であれば、バッテリーが過充電による過電流の状態であると検出し、
前記放電過電流検出ステップは、
前記過電流センシングステップを通じてセンシングされた前記外部システムの電力管理部のセンシング抵抗の両端の電圧が所定の目安の放電過電流電圧値以上であれば、バッテリーが過放電による過電流の状態であると検出することを特徴とする請求項６に記載の過電流の遮断方法。
前記過電流遮断ステップにおいては、
前記充電過電流検出ステップを通じてバッテリーが過充電による過電流の状態であると検出されれば、前記充電制御電界効果トランジスターをオフにして過充電による過電流を遮断し、
前記放電過電流検出ステップを通じてバッテリーが過放電による過電流の状態であると検出されれば、前記放電制御電界効果トランジスターをオフにして過放電による過電流を遮断することを特徴とする請求項７に記載の過電流の遮断方法。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のバッテリー保護回路を備えるバッテリーパック。
請求項９に記載のバッテリーパックを備えるデバイス。