KR100601556B1 - 이차 전지팩용 보호회로 - Google Patents

이차 전지팩용 보호회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이차 전지팩용 보호회로에 관한 것으로서, 해결하고자 하는 기술적 과제는 각 뱅크의 충방전 전압을 감지하여 제어 처리하는 각 제어부의 출력 전압이 모두 같은 레벨이 되도록 함으로써, 회로 구성을 간단히 하면서도 각 뱅크의 안전성은 저하시키지 않도록 하는데 있다.
이를 위해 본 발명에 의한 해결 방법의 요지는 충방전 가능한 제1,2뱅크와, 제1,2뱅크의 충방전 상태를 감지하여 소정 전압을 출력하는 제1,2제어부와, 제2제어부의 출력 전압을 쉬프트시켜 출력하는 레벨 쉬프터와, 제1제어부 및 레벨 쉬프터의 출력 전압에 의해 소정 전압을 출력하는 논리합 소자와, 논리합 소자에 의해 제어되는 제1스위치 및 제1스위치에 의해 제어됨으로써, 상기 제1,2뱅크의 충방전 상태를 온,오프시킬 수 있는 제2스위치를 포함하는 보호회로를 특징으로 한다.
셀, 뱅크, 이차 전지, 팩, 보호회로, 레벨 쉬프터

Description

이차 전지팩용 보호회로{Protect circuit for secondary battery pack}
도 1은 본 발명의 한실시예에 따른 이차 전지팩용 보호회로를 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 이차 전지팩용 보호회로에서 레벨 쉬프터를 구체화하여 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지팩용 보호회로를 도시한 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지팩용 보호회로를 도시한 블럭도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100; 본 발명에 의한 이차 전지팩용 보호회로
110; 제1뱅크 120; 제2뱅크
130; 제1제어부 140; 제2제어부
150; 레벨 쉬프터 151; 포토 커플러
152; 다이오드 153; 포토 트랜지스터
154; 로드 저항 160; 논리합 소자
170; 제1스위치 180; 제2스위치
본 발명은 이차 전지팩용 보호회로에 관한 것으로서, 보다 상세히는 각 뱅크의 충방전 전압을 감지하여 제어 처리하는 각 제어부의 출력 전압이 모두 같은 레벨이 되도록 함으로써, 회로 구성을 간단히 하면서도 각 뱅크의 안전성은 저하시키지 않는 이차 전지팩용 보호회로에 관한 것이다.
일반적으로 이차 전지 예를 들면, 리튬 이온 전지나 리튬 폴리머 전지에서 하나의 셀은 양극판, 세퍼레이터 및 음극판이 젤리롤 형태로 권취되어 대략 4V 정도의 전압을 출력한다. 한편, 노트북 피씨나 기타 전력을 많이 소비하는 전자기기는 이러한 셀을 다수개 준비하여 상호 직,병렬로 연결하여 적게는 대략 16V 에서 많게는 대략 32V까지의 출력 전압을 갖도록 하고 있다. 물론, 병렬 연결에 의해 용량은 수천mAh를 갖도록 제조된다. 일례로 최근의 노트북 피씨는 4S1P(4직렬1병렬) 방식을 채택하며, 상기 4S1P는 하나의 캔(이하의 설명에서는 이를 하나의 뱅크로 칭한다.)에 조립된다. 더욱이, 이러한 4S1P 방식으로 연결된 뱅크는 다수개가 다시 직병렬로 연결될 수 있다. 따라서, 하나의 뱅크에서 출력되는 전압은 대략 16V 정도가 되고, 직렬로 연결된 2개의 뱅크에서 출력되는 전압은 대략 32V 정도가 될 수 있다.
더불어, 상기한 각각의 뱅크에는 제어부를 포함하는 보호회로가 연결되어 충방전 전압 등으로부터 보호될 수 있도록 되어 있다. 예를 들면, 대전류 라인에 전 계효과 트랜지스터 또는/및 퓨즈를 설치하고, 이를 각각의 뱅크가 과충전되거나 또는 과방전되었을 때, 오프시키거나 끊게 한다.
그러나, 종래에는 이러한 다수의 뱅크가 직렬로 연결되었을 때, 각각의 뱅크로부터 출력되는 전압이 서로 다르기 때문에, 이것의 충방전 전압을 감지하여 처리하는 제어부의 출력 전압도 상이하고, 따라서 각각의 제어부에 의해 제어되는 전계효과 트랜지스터나 퓨즈의 갯수를 제어부의 갯수에 대응되도록 형성해야 하는 문제가 있다.
더욱이, 상기 각 제어부로부터 출력되는 전압이 상이하기 때문에, 각 제어부와 이것에 연결된 전계효과 트랜지스터 또는 퓨즈 사이의 소자도 모두 다른 규격으로 설계해야 하는 불편한 문제가 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 각 뱅크의 충방전 전압을 감지하여 제어 처리하는 각 제어부의 출력 전압이 모두 같은 레벨이 되도록 함으로써, 회로 구성을 간단히 하면서도 각 뱅크의 안전성은 저하시키지 않는 이차 전지팩용 보호회로를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 이차 전지팩용 보호회로는 다수의 셀이 직,병렬로 연결되어 충방전되는 제1뱅크와, 다수의 셀이 직,병렬로 연결되는 동시에, 상기 제1뱅크와 직렬로 연결되어 충방전되는 제2뱅크와, 상기 제1뱅크의 충방전 전압 및 전류를 감지하고, 충방전 이상시 소정 전압을 출력하는 제1제어부와, 상기 제2뱅크의 충방전 전압 및 전류를 감지하고, 충방전 이상시 소정 전압을 출력하는 제2제어부와, 상기 제2제어부의 출력 전압을 상기 제1제어부의 출력 전압과 같아지도록 쉬프트시키는 레벨 쉬프터와, 상기 제1제어부 및 레벨 쉬프터의 출력 전압에 의해 온,오프되는 제1스위치와, 상기 제1뱅크 및 제2뱅크를 충방전시키는 대전류 라인에 설치되고, 상기 제1스위치에 의해 온,오프됨으로써, 상기 제1뱅크 및 제2뱅크의 충방전 상태를 정지시킬 수 있는 제2스위치를 포함(include)한다.
상기 제1뱅크 및 제2뱅크는 각각 4개의 셀이 직렬로 연결된 동시에, 상호 병렬 연결된 것일 수 있다.
상기 직렬 연결된 제1,2뱅크의 전체 충방전 전압은 상기 제1뱅크의 충방전 전압의 대략 2배일 수 있다.
상기 제1제어부의 출력 전압은 상기 제2제어부의 출력 전압의 대략 2배일 수 있다.
상기 레벨 쉬프터는 포토 커플러일 수 있다.
상기 레벨 쉬프터는 상기 제2제어부의 출력 전압에 의해 소정 파장의 빛을 발광하는 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드로부터 발광되는 빛에 의해 온되는 포토 트랜지스터와, 상기 포토 트랜지스터의 에미터에 연결된 저항으로 이루어질 수 있다.
상기 포토 트랜지스터의 컬렉터에는 제1제어부에서 출력하는 전압과 같은 전압이 인가되고, 상기 저항의 후단에는 상기 제2제어부에서 출력하는 전압과 같은 전압이 인가되며, 상기 포토 트랜지스터의 에미터와 저항 사이에 출력단을 형성함으로써, 상기 출력단을 통하여 상기 제1제어부에서 출력하는 전압과 같은 전압으로 레벨 쉬프트된 전압이 출력될 수 있다.
상기 제1제어부의 출력단과, 상기 레벨 쉬프터의 출력단은 2개의 입력단을 갖는 논리합 소자(OR gate)에 연결되고, 상기 논리합 소자의 출력단은 상기 제1스위치에 연결됨으로써, 상기 논리합 소자의 적어도 한 입력단에 입력이 가해졌을 경우 출력단을 통하여 제1스위치가 온될 수 있다.
상기 제1스위치는 전계효과 트랜지스터일 수 있다.
상기 제2스위치는 상기 제1스위치에 의해 온,오프되는 전계효과 트랜지스터일 수 있다.
상기 제2스위치는 상기 제1스위치에 의해 끊어지는 퓨즈일 수 있다.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 이차 전지팩용 보호회로는 각각의 뱅크로부터 충방전 상태를 감지하여 처리하는 각각의 제어부가 비록 서로 다른 전압을 출력한다고 해도, 어느 한쪽의 제어부로부터 출력되는 전압을 다른쪽의 제어부에서 출력하는 전압과 동일해지도록 레벨 쉬프트시킴으로써, 회로 구성 요소의 갯수 증가를 최대한 억제하면서도, 각각의 뱅크를 충방전 이상 상태로부터 충분히 보호할 수 있게 된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조 하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한실시예에 따른 이차 전지팩용 보호회로의 블럭도가 도시되어 있고, 도 2를 참조하면, 본 발명의 이차 전지팩용 보호회로에서 레벨 쉬프터의 회로도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 이차 전지팩용 보호회로(100)는 충방전 가능한 제1뱅크(110), 충방전 가능한 제2뱅크(120), 상기 제1뱅크(110)의 충방전 상태를 감지하여 소정 전압을 출력하는 제1제어부(130), 상기 제2뱅크(120)의 충방전 상태를 감지하여 소정 전압을 출력하는 제2제어부(140), 상기 제2제어부(140)의 출력 전압을 쉬프트시켜 출력하는 레벨 쉬프터(150), 상기 제1제어부(130) 및 레벨 쉬프터(150)의 출력 전압에 의해 소정 전압을 출력하는 논리합 소자(160), 상기 논리합 소자(160)에 의해 제어되는 제1스위치(170) 및 상기 제1스위치(170)에 의해 제어됨으로써, 상기 제1,2뱅크(110,120)의 충방전 상태를 온,오프시킬 수 있는 제2스위치(180)를 포함한다.
먼저 상기 제1뱅크(110)는 충방전 가능한 이차 전지이며, 이것은 다수의 셀(111)이 직,병렬로 연결되어 이루어져 있다. 예를 들어, 상기 제1뱅크(110)는 4개의 셀(111)이 직렬로 연결되고, 또한 각각 병렬 연결된 4S1P(4직렬1병렬) 형태일 수 있다. 이러한 4S1P의 경우, 1개의 셀(111)이 대략 4V 내외의 충방전 전압을 가지므로, 전체 충방전 전압은 대략 16V 내외가 될 수 있다.
상기 제2뱅크(120)는 상기 제1뱅크(110)와 같은 충방전 가능한 이차 전지이다. 즉, 상기 제2뱅크(120)는 다수의 셀(121)이 직,병렬로 연결되어 있다. 예를 들 어, 상기 제2뱅크(120)는 4개의 셀(121)이 직렬로 연결되고, 또한 각각 병렬 연결된 4S1P 형태일 수 있다. 이러한 4S1P의 경우 충방전 전압은 대략 16V 내외가 될 수 있다. 또한, 상기 제2뱅크(120)는 상기 제1뱅크(110)와 직렬로 연결되어 있다. 따라서, 상기 제1뱅크(110)와 제2뱅크(120)의 총 충방전 전압은 대략 32V 내외가 될 수 있다.
상기 제1제어부(130)는 상기 제1뱅크(110)의 충방전 전압 및 전류를 감지하고, 충방전 이상시(즉, 과충전되거나 과방전될 때) 소정 전압을 출력한다. 물론, 도시되어 있지는 않지만, 상기 제1뱅크(110)의 충방전 전압 및 전류를 감지하기 위해 별도의 센서(센서 레지스터)가 회로에 추가됨은 당연하다. 여기서, 상기 센서는 종래 일반적으로 알려진 기술이므로 여기서 그 구성 및 작용의 설명은 생략하기로 한다. 또한, 상기 제1뱅크(110)는 제2뱅크(120)와 직렬로 연결되어 있기 때문에, 그 총 전압이 감지되며, 더불어 상기 제1제어부(130)의 출력 전압 역시 제1,2뱅크(110,120)의 총 전압이 된다. 예를 들면, 대략 32V 내외의 전압이 출력된다. 이러한 제1제어부(130)는 통상의 집적회로인 마이크로 컴퓨터 칩 또는 논리회로 칩 형태로 구현될 수 있으나, 여기서 그 종류 및 구현 형태를 한정하는 것은 아니다.
상기 제2제어부(140)는 상기 제2뱅크(120)의 충방전 전압 및 전류를 감지하고, 충방전 이상시(즉, 과충전되거나 과방전될 때) 소정 전압을 출력한다. 물론, 도시되어 있지는 않지만, 상기 제2뱅크(120)의 충방전 전압 및 전류를 감지하기 위해 별도의 센서(예를 들면, 센서 레지스터)가 회로에 추가됨은 당연하다. 여기서, 상기 제2제어부(140)는 상기 제1뱅크(110)만의 전압을 감지하며, 상기 제2제어부 (140)의 출력 전압 역시 제1뱅크(110)의 전압이 된다. 예를 들어, 상기 제2제어부(140)를 통해서는 대략 16V 내외의 전압이 출력된다. 이러한 제2제어부(140)는 통상의 집적회로인 마이크로 컴퓨터 칩 또는 논리회로 칩 형태로 구현될 수 있으나, 여기서 그 종류 및 구현 형태를 한정하는 것은 아니다.
상기 레벨 쉬프터(150)는 상기 제2제어부(140)의 출력 전압을 상기 제1제어부(130)의 출력 전압만큼 쉬프트(즉, 전압 상승)시켜 출력하는 역할을 한다. 이러한 레벨 쉬프터(150)는 통상의 포토 커플러(151)가 이용될 수 있으나, 이러한 구성으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 포토 커플러(151) 외에 다수의 트랜지스터 등을 이용한 다양한 레벨 쉬프트 회로가 가능하다. 상기 레벨 쉬프터(150)는 발광 다이오드(152), 포토 트랜지스터(153) 및 로드 저항(154)으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제2제어부(140)의 출력단에 발광 다이오드(152)가 연결되고, 상기 발광 다이오드(152)로부터 발광되는 빛에 의해 온되도록 포토 트랜지스터(153)가 상기 발광 다이오드(152)에 인접하여 위치된다. 또한, 상기 포토 트랜지스터(153)의 컬렉터에는 Vcc 전압(예를 들면, 32V)이 인가되고, 상기 로드 저항(154)의 후단에는 Vee 전압(예를 들면, 16V)가 인가될 수 있다. 또한, 상기 포토 트랜지스터(153)와 로드 저항(154) 사이에는 출력단이 결합되고, 이 출력단은 논리합 소자(160)의 한 입력단으로 이용될 수 있다. 이러한 레벨 쉬프터(150)는 예를 들어 상기 제2제어부(140)로부터 16V의 전압이 인가되면, 이를 32V로 쉬프트하여 논리합 소자(160)에 출력한다. 따라서, 상기 논리합 소자(160)는 제1,2제어부(130,140)가 각각 다른 레벨의 전압을 출력하여도 모두 처리할 수 있게 된다.
상기 논리합 소자(160)는 상기 제1제어부(130)의 출력단과, 레벨 쉬프터(150)의 출력단에 각각 입력단이 연결되어 있다. 따라서, 상기 논리합 소자(160)는 제1제어부(130)의 출력 신호 또는 레벨 쉬프터(150)의 출력 신호중 어느 하나라도 입력되면 소정 신호를 출력하게 된다. 여기서, 상기 논리합 소자(160)는 통상 제1제어부(130)의 출력 전압을 하이(high) 상태로 인식하도록 설계할 수 있다. 즉, 32V의 전압을 하이 상태로 인식할 수 있다. 그러나, 제2제어부(140)의 출력 전압은 16V이므로 이 신호를 직접 상기 논리합 소자(160)에 입력하게 되면, 이를 하이 신호로 인식하지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명은 상기 레벨 쉬프터(150)를 이용함으로써, 제2제어부(140)의 출력 전압이 16V라고 해도 이를 32V로 상승시켜 논리합 소자(160)에 입력시킴으로써, 비록 제1,2제어부(110,120)의 출력 전압이 다르다고 해도 하나의 논리합 소자(160)에서 이를 모두 입력 전압으로 이용할 수 있게 된다. 물론, 본 발명은 상기 제1제어부(130)의 출력 전압을 하이 상태가 되도록 논리합 소자(160)를 구성하였지만 그 반대도 가능하다. 즉, 제2제어부(140)의 출력 전압(16V)이 하이 상태가 되도록 하고, 상기 제1제어부(130)의 출력 전압(32V)은 레벨 쉬프트(전압 하강)시켜 제2제어부(140)의 출력 전압(16V)과 같아지도록 하여 논리합 소자(160)의 입력 신호로 이용할 수도 있을 것이다.
상기 제1스위치(170)는 상기 논리합 소자(160)의 출력단에 연결되어 온,오프 가능하게 되어 있다. 즉, 상기 논리합 소자(160)가 소정 전압을 출력하게 되면 상기 제1스위치(170)는 온된다. 물론, 상기 논리합 소자(160)가 소정 전압을 출력하지 않으면 제1스위치(170)는 오프 상태를 유지한다. 예를 들어 상기 제1스위치 (170)는 도3 및 도4에 도시된 바와 같이 N채널형 전계효과형 트랜지스(FET1)일 수 있다. 즉, 상기 전계효과 트랜지스터(FET1)의 게이트를 논리합 소자(160)의 출력단에 연결한 것이다. 따라서, 상기 논리합 소자(160)의 출력이 하이가 되면 상기 제1스위치(170)는 온되고, 논리합 소자(160)의 출력이 로우가 되면 상기 제1스위치(170)는 오프된다.
상기 제2스위치(180)는 제1뱅크(110) 및 제2뱅크(120)를 충방전시키는 대전류 라인(CL)에 직접 설치되어 있다. 또한, 상기 제2스위치(180)는 상기 제1스위치(170)와 반대로 작용한다. 즉, 상기 제1스위치(170)가 온되면 상기 제2스위치(180)는 오프되고, 상기 제1스위치(170)가 오프되면 상기 제2스위치(180)는 온된다.
이러한 제2스위치(180)는 도 3에 도시된 바와 같이 N채널형 전계효과 트랜지스터(FET2)일 수 있다. 물론, 이러한 제2스위치(180)의 오프에 의해 제1,2뱅크(110,120)의 충방전 동작은 정지된다. 또한, 상기 제2스위치(180)로 이용된 전계효과 트랜지스터(FET2)는 대전류에서 충분히 견딜 수 있는 정도의 것을 선택함이 바람직하다.
또한, 상기 제2스위치(180)는 도 4에 도시된 바와 같이 열에 의해 융용되는 퓨즈(181)일 수 있다. 즉, 상기 제1스위치(170)와 대전류 라인(CL) 사이에는 발열용 저항(182)이 형성되고, 그 발열용 저항(182)과 함께 퓨즈(181)가 설치된다. 따라서, 상기 제1스위치(170)가 온되면 상기 발열용 저항(182)을 통해서 전류가 흐르게 되고, 따라서 상기 발열용 저항(182)이 고온을 제공하여 결국 퓨즈(181)가 끊어지게 된다. 물론, 이러한 퓨즈(181)의 융단에 의해 제1,2뱅크(110,120)의 충방전 동작은 정지된다.
상기와 같은 구성을 하는 본 발명에 따른 이차 전지팩용 보호회로(100)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저 제1제어부(130)는 도시되지 않은 센서 레지스터 등을 이용하여 제1뱅크(110)의 충방전 전압을 감지한다. 이러한 감지 결과 상기 충전 전압 또는 전류가 기준치보다 크거나 또는 방전 전압 또는 전류가 기준치보다 작아질 경우 상기 제1제어부(130)는 논리합 소자(160)에 소정 전압을 출력하게 된다. 예를 들어, 상기 제1뱅크(110)는 제2뱅크(120)와 직렬 연결되어 있음으로, 이것을 감지하여 제어 처리하는 제1제어부(130)는 대략 32V의 전압을 논리합 소자(160)에 출력한다.
그러면, 상기 논리합 소자(160)는 두 입력단중 어느 하나에만 입력이 있어도 소정 신호를 출력하는 소자이므로, 제1스위치(170)에 소정 신호를 출력하게 된다. 물론, 상기 논리합 소자(160)는 대략 32V의 출력 전압을 하이(high)로 인식하도록 설계되어 있다.
상기와 같은 논리합 소자(160)의 출력 신호에 의해 제1스위치(170)는 온된다. 즉, 제1스위치(170)가 N채널형 전계효과형 트랜지스터(FET1)일 경우 게이트에 소정 전압이 인가됨으로써, 드레인으로부터 소스쪽으로 소정 전류가 흐르게 된다.
이와 같이 상기 제1스위치(170)가 온되면, 대전류 라인(CL)에 설치된 제2스위치(180)가 오프된다. 즉, 제1,2뱅크(110,120)의 충방전 동작이 정지된다. 예를 들어, 상기 제2스위치(180)가 N채널형 전계효과형 트랜지스터(FET2)일 경우 게이트 가 로우 상태가 됨으로써, 드레인으로부터 소스 또는 그 반대 방향으로 흐르던 전류가 차단된다.
또한, 상기 제2스위치(180)가 퓨즈(181) 및 발열용 저항(182)일 경우에도 상기 제1스위치(170)의 작동에 의해 충방전이 정지된다. 즉, 상기 제1스위치(170)가 온되면 상기 발열용 저항(182)을 통해서 전류가 흐르게 되고, 따라서 상기 발열용 저항(182)이 고온을 제공하여 결국 퓨즈(181)가 끊어지게 된다.
한편, 제2제어부(140)는 역시 도시되지 않은 센서 렌지스터 등을 이용하여 제2뱅크(120)의 충방전 전압을 감지한다. 이러한 감지 결과 상기 충전 전압 또는 방전 전압이 기준치보다 크거나 또는 방전 전압 또는 전류가 기준치보다 작아질 경우 상기 제2제어부(140)는 레벨 쉬프터(150)에 소정 전압을 출력하게 된다. 예를 들어, 상기 제2뱅크(120)는 대략 16V의 내외의 충방전 전압을 가지므로, 이를 감지하여 처리하는 제2제어부(140)도 대략 16V 내외의 전압을 레벨 쉬프터(150)에 출력한다.
그러면, 상기 레벨 쉬프터(150)는 상기 16V의 출력 전압을 대략 32V로 쉬프트시켜 논리합 소자(160)에 출력한다. 예를 들면, 포토 트랜지스터(153)의 컬렉터쪽에 32V가 인가되고, 에미터쪽에는 로드 저항(154)을 경유하여 16V가 인가된 상태라면, 상기 포토 트랜지스터(153)의 작동시 포토 트랜지스터(153)의 에미터와 로드 저항(154) 사이에는 대략 32V가 인가된다. 따라서, 이러한 포토 트랜지스터(153)의 에미터와 로드 저항(154) 사이에 인가된 대략 32V의 전압이 논리합 소자(160)에 입력된다.
따라서, 상기 논리합 소자(160)에는 제1제어부(130)에서와 마찬가지로 어느 한 입력단에 32V의 출력 전압이 인가되고, 이를 하이 신호로 인식하여 소정 신호를 출력하게 된다.
상기와 같은 논리합 소자(160)의 출력 신호에 의해 제1스위치(170)는 온된다. 즉, 제1스위치(170)가 전계효과형 트랜지스터(FET1)일 경우 게이트에 소정 전압이 인가됨으로써, 드레인으로부터 소스쪽으로 소정 전류가 흐르게 된다.
이와 같이 상기 제1스위치(170)가 온되면, 대전류 라인에 설치된 제2스위치(180)가 오프된다. 즉, 제1,2뱅크(110,120)의 충방전 동작이 정지된다. 예를 들어, 상기 제2스위치(180)가 N 채널형 전계효과형 트랜지스터일 경우 게이트가 로우 상태가 됨으로써, 드레인으로부터 소스 또는 그 반대 방향으로 흐르던 전류가 차단된다.
또한, 상기 제2스위치(180)가 퓨즈(181) 및 발열용 저항(182)일 경우에도 상기 제1스위치(170)의 작동에 의해 충방전이 정지된다. 즉, 상기 제1스위치(170)가 온되면 상기 발열용 저항(182)을 통해서 전류가 흐르게 되고, 따라서 상기 발열용 저항(182)이 고온을 제공하여 결국 퓨즈(181)가 끊어지게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차 전지팩용 보호회로는 각각의 뱅크로부터 충방전 상태를 감지하여 처리하는 각각의 제어부가 비록 서로 다른 전압을 출력한다고 해도, 어느 한쪽의 제어부로부터 출력되는 전압을 다른쪽의 제어부에서 출력하는 전압과 동일해지도록 레벨 쉬프트시킴으로써, 회로 구성 요소의 갯수 증 가를 최대한 억제하면서도, 각각의 뱅크를 충방전 이상 상태로부터 충분히 보호할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이차 전지팩용 보호회로를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (11)

  1. 다수의 셀이 직,병렬로 연결되어 충방전되는 제1뱅크;
    다수의 셀이 직,병렬로 연결되는 동시에, 상기 제1뱅크와 직렬로 연결되어 충방전되는 제2뱅크;
    상기 제1뱅크의 충방전 전압 및 전류를 감지하고, 충방전 이상시 소정 전압을 출력하는 제1제어부;
    상기 제2뱅크의 충방전 전압 및 전류를 감지하고, 충방전 이상시 소정 전압을 출력하는 제2제어부;
    상기 제2제어부의 출력 전압을 상기 제1제어부의 출력 전압과 같아지도록 쉬프트시키는 레벨 쉬프터;
    상기 제1제어부 및 레벨 쉬프터의 출력 전압에 의해 온,오프되는 제1스위치; 및,
    상기 제1뱅크 및 제2뱅크를 충방전시키는 대전류 라인에 설치되고, 상기 제1스위치에 의해 온,오프됨으로써, 상기 제1뱅크 및 제2뱅크의 충방전 상태를 정지시킬 수 있는 제2스위치를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지팩용 보호회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1뱅크 및 제2뱅크는 각각 4개의 셀이 직렬로 연결된 동시에, 상호 병렬 연결된 것을 특징으로 하는 이차 전지팩용 보호회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 직렬 연결된 제1,2뱅크의 전체 충방전 전압은 상기 제1뱅크의 충방전 전압의 2배인 것을 특징으로 하는 이차 전지팩용 보호회로.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1제어부의 출력 전압은 상기 제2제어부의 출력 전압의 2배인 것을 특징으로 하는 이차 전지팩용 보호회로.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 레벨 쉬프터는 포토 커플러인 것을 특징으로 하는 이차 전지팩용 보호회로.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 레벨 쉬프터는
    상기 제2제어부의 출력 전압에 의해 소정 파장의 빛을 발광하는 발광 다이오드;
    상기 발광 다이오드로부터 발광되는 빛에 의해 온되는 포토 트랜지스터; 및,
    상기 포토 트랜지스터의 에미터에 연결된 저항으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지팩용 보호회로.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 포토 트랜지스터의 컬렉터에는 제1제어부에서 출력하는 전압과 같은 전압이 인가되고, 상기 저항의 후단에는 상기 제2제어부에서 출력하는 전압과 같은 전압이 인가되며, 상기 포토 트랜지스터의 에미터와 저항 사이 에 출력단을 형성함으로써, 상기 출력단을 통하여 상기 제1제어부에서 출력하는 전압과 같은 전압으로 레벨 쉬프트된 전압이 출력됨을 특징으로 하는 이차 전지팩용 보호회로.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제1제어부의 출력단과, 상기 레벨 쉬프터의 출력단에는 2개의 입력단을 갖는 논리합 소자(OR gate)가 더 연결되고, 상기 논리합 소자의 출력단은 상기 제1스위치에 연결됨으로써, 상기 논리합 소자의 적어도 한 입력단에 입력이 가해졌을 경우 출력단을 통하여 제1스위치가 온됨을 특징으로 하는 이차 전지팩용 보호회로.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제1스위치는 전계효과 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 이차 전지팩용 보호회로.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제2스위치는 상기 제1스위치에 의해 온,오프되는 전계효과 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 이차 전지팩용 보호회로.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제2스위치는 상기 제1스위치에 의해 끊어지는 퓨즈인 것을 특징으로 하는 이차 전지팩용 보호회로.
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