KR100719676B1

KR100719676B1 - 전원 장치

Info

Publication number: KR100719676B1
Application number: KR1020040071412A
Authority: KR
Inventors: 김종삼
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2007-05-17
Also published as: KR20060022553A

Abstract

본 발명은 전원 장치에 관한 것으로서, 갑작스런 전력 공급의 중단을 방지하기 위한 것이다.

이를 위해 본 발명은 소정 전압으로 충방전 가능한 제1베어 셀이 구비되고, 상기 제1베어 셀에는 직렬로 제1스위치가 연결되며, 상기 제1스위치를 제어하는 제1제어부가 구비된 주팩과, 소정 전압으로 충방전 가능한 제2베어 셀이 구비되고, 상기 제2베어 셀에 직렬로 제2스위치가 연결되며, 상기 제2스위치를 제어하는 제2제어부가 구비된 보조팩을 포함하고, 주팩에 보조팩이 병렬로 연결되어, 주팩의 과방전이나 고장시 보조팩의 전압 및 전류가 출력되는 구성이 개시된다.

주팩, 보조팩, 베어 셀, 제어부, 스위치

Description

전원 장치{Power supply}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전원 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.

도 3은 도 2의 한 구체예를 도시한 회로도이다.

도 4는 도 2의 다른 구체예를 도시한 회로도이다.

도 5는 도 2의 다른 구체예를 도시한 회로도이다.

도 6은 도 2의 다른 구체예를 도시한 회로도이다.

도 7은 본 발명에 따른 전원 장치의 한 제어 상태를 도시한 회로도이다.

도 8은 본 발명에 따른 전원 장치의 다른 제어 상태를 도시한 회로도이다.

도 9는 본 발명에 따른 전원 장치의 다른 제어 상태를 도시한 회로도이다.

도 10은 본 발명에 따른 전원 장치의 다른 제어 상태를 도시한 회로도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10; 주팩 11; 제1베어셀

12; 제1스위치 13; 방전 스위치

14; 충전 스위치 15; 제1제어부

20; 보조팩 21; 제2베어셀

22; 제2스위치 23; 방전 스위치

24; 충전 스위치 25; 제2제어부

30; 제1센서 저항 40; 제2센서 저항

50; 온도 퓨즈 60; 외부 단자

본 발명은 전원 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 갑작스런 전력 공급 의 중단을 방지할 수 있는 이차 전지를 이용한 전원 장치에 관한 것이다.

일반적으로 이차 전지(예를 들면, 리튬 이온 전지, 연료 전지 등등)를 이용한 전원 장치는 전기 자동차나 전지전력저장시스템등의 대용량 전력저장장치와, 휴대전화, 캠코더, 노트북 등의 휴대전자기기에서 소형의 고성능 에너지원으로 이용되고 있다. 이러한 이차 전지를 이용한 전원 장치는 통상 충방전 상태를 제어하고, 또한 위험 상황을 회피하기 위하여 베어 셀에 보호 회로가 부착된 형태로 제조되고 있다. 이와 같이 베어 셀에 보호 회로가 부착된 형태를 팩이라 부른다. 더불어, 최근의 전력저장장치나 휴대전자기기에서는 대용량을 필요로 하기 때문에, 통상 다수의 베어 셀이 직렬과 병렬로 연결된 형태를 한다. 즉, 낱개의 베어 셀을 전원 장치로 이용하는 것이 아니라, 필요한 전압 또는 용량에 맞게 다수의 베어 셀을 직렬 및 병렬로 연결하여 사용한다.

그러나, 이러한 대부분의 전원 장치는 한번 충전후 사용할 수 있는 시간이 정해져 있어, 허용 방전 전압 이하에서는 갑작스럽게 전력의 공급이 중단되는 문제가 있다. 즉, 전원 장치의 과방전을 막기 위해 보호회로가 자동적으로 대전류 경로를 오픈시켜 방전 동작을 정지시킨다. 물론, 사용하는 전력저장장치 또는 휴대전자기기마다 전원 장치의 잔량을 표시하고 있지만, 이것이 전원 장치의 사용 가능 시간까지 정확히 안내해주지는 못한다. 따라서, 이러한 갑작스런 전력 공급의 중단으로 경우에 따라서는 매우 위험한 상황을 초래할 수 있다. 예를 들어, 전기 자동차의 경우 고속 주행중 전원 장치의 전압이 허용 방전 전압 이하로 떨어지면 전력 공급이 자동적으로 차단됨으로써, 매우 위험한 상황이 될 수 있다. 물론, 휴대 전자기기에서도 허용 방전 전압 이하가 되면 전력 공급이 중단됨으로써, 사용자의 데이터 등이 적절한 저장 장치에 저장되지 못하는 등 여러가지 문제가 발생할 수 있다.

또한, 종래의 전원 장치는 대부분 정해진 전압으로만 출력을 수행하는 문제가 있다. 즉, 다수의 베어 셀이 직렬 및 병렬로 연결된 상태이므로, 전압 조절을 위한 특별한 회로를 추가하거나 또는 전원 장치가 부착된 외부 장치에 전압 조절 부재가 없다면 단순히 전원 장치에 제공하는 단일 전압만 이용해야 하는 불편한 문제가 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 주팩 및 보조팩을 구비하여 주팩의 과방전시 보조팩의 전원을 출력하여 갑작스런 전원 공급의 중단을 방지할 수 있는 전원 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 주팩, 주팩과 보조팩 또는 보조팩만의 전원이 출력되 도록 함으로써, 다양한 전압 및 전류값을 출력할 수 있는 전원 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 외부 충전기뿐만 아니라 주팩에 의해서도 보조팩을 충전할 수 있는 전원 장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 전원 장치는 소정 전압으로 충방전 가능한 제1베어 셀이 구비되고, 상기 제1베어 셀에는 직렬로 제1스위치가 연결되며, 상기 제1스위치를 제어하는 제1제어부가 구비된 주팩, 소정 전압으로 충방전 가능한 제2베어 셀이 구비되고, 상기 제2베어 셀에 직렬로 제2스위치가 연결되며, 상기 제2스위치를 제어하는 제2제어부가 구비된 보조팩을 포함하고, 상기 주팩에 상기 보조팩이 병렬로 연결되어 이루어질 수 있다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 의해 본 발명에 의한 전원 장치는 소정 전압으로 충방전 가능한 다수의 유닛 셀이 직렬 및 병렬로 연결된 제1베어 셀과, 상기 제1베어 셀에 직렬로 연결된 제1스위치와, 상기 제1베어 셀의 충방전을 제어할 수 있도록 상기 제1스위치를 온,오프시키는 제1제어부와, 소정 전압으로 충방전 가능한 다수의 유닛 셀이 직렬 및 병렬로 연결되고, 상기 제1베어 셀에 병렬로 연결된 제2베어 셀과, 상기 제2베어 셀과 상기 제1스위치 사이에 연결된 제2스위치와, 상기 제2베어 셀의 충방전을 제어할 수 있도록 상기 제2스위치를 온,오프시키는 제2제어부와, 상기 병렬로 연결된 제1베어 셀 및 제2베어 셀에 충전기 또는 부하가 연결될 수 있도록 병렬로 연결된 외부 단자를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기와 같이 하여 본 발명에 의한 전원 장치는 주팩의 고장시 보조팩의 전원이 출력됨으로써, 갑작스런 전원 중단 상태가 야기되지 않게 된다.

또한, 본 발명은 주팩과 보조팩의 전원을 동시에 출력하여 이용하거나, 또는 주팩이나 보조팩의 전원을 각각 출력하여 이용할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 보조팩이 외부 충전기에 의해 충전되거나 또는 주팩에 의해 충전됨으로써, 보조팩이 항상 사용 가능한 상태로 유지된다.

또한, 본 발명은 주팩과 보조팩 각각에 제어부를 두어 충방전 전압을 제어하도록 함으로써, 주팩과 보조팩의 과충전 및 과방전을 각각 제어하여 안전성을 확보할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 제1센서 저항과 제2센서 저항을 두어, 주팩의 충방전 전압 또는 전류, 보조팩의 충방전 전압 또는 전류를 각각 센싱할 수 있게 되어, 주팩 및 보조팩의 정확한 충방전 제어가 가능하게 된다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 전원 장치의 구성이 블럭도로서 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 전원 장치는 주팩(10), 보조팩(20), 제1센서 저항(30), 제2센서 저항(40), 온도 퓨즈(50) 및 외부 단자(60)를 포함할 수 있 다.

상기 주팩(10)은 다시 제1베어 셀(11), 제1스위치(12) 및 제1제어부(15)를 포함할 수 있다. 더욱이, 상기 제1베어 셀(11)은 다수의 유닛 셀(도시되지 않음)이 직렬 및 병렬로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제1스위치(12)는 상기 제1베어 셀(11)과 외부 단자(60) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제1제어부(15)는 상기 제1스위치(12)의 온,오프를 제어하여 제1베어 셀(11)의 충방전 상태를 직접 제어할 수 있다.

상기 보조팩(20)은 제2베어 셀(21), 제2스위치(22) 및 제2제어부(25)를 포함할 수 있다. 더욱이, 상기 제2베어 셀(21)은 다수의 유닛 셀(도시되지 않음)이 직렬 및 병렬로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2스위치(22)는 상기 제2베어 셀(21)과 외부 단자(60) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2제어부(25)는 상기 제2스위치(22)의 온,오프를 제어하여 제2베어 셀(21)의 충방전 상태를 직접 제어할 수 있다. 여기서, 상기 보조팩(20)은 상기 주팩(10)의 보조용으로 사용되는 것이기 때문에, 전압 및 전류가 상기 주팩(10)과 동일할 필요는 없다. 즉, 상기 주팩(10)의 전압 및 전류보다 약간 작은 값을 가지되, 외부의 부하를 구동시킬 정도의 용량만 있으면 된다. 그러나, 이러한 사항으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

상기 제1센서 저항(30)은 상기 주팩(10)과 외부 단자(60) 사이에 연결되어 있다. 즉, 제1베어 셀(11)과 외부 단자(60) 사이에 연결되어 있다. 이러한 제1센서 저항(30)은 주팩(10) 및 보조팩(20)의 충방전 전류, 다른 말로 하면 제1베어 셀(11) 및 제2베어 셀(21)의 충방전 전류를 센싱하는 역할을 하며, 이 정보를 제1제 어부(15)에 출력한다. 여기서, 상기 제1제어부(15)는 상기 제1센서 저항(30)에 의해 센싱된 충방전 전류로부터 상기 제2센서 저항(40)에 의해 센싱된 충방전 전류를 감산하여, 주팩(10) 즉, 제1베어 셀(11)만의 충방전 전류를 계산하게 된다. 물론, 도시되어 있지는 않지만, 상기 제1제어부(15)는 상기 제1베어셀(11)에 병렬로 연결된 형태를 하여 그 전압을 센싱한다.

상기 제2센서 저항(40)은 상기 주팩(10)과 보조팩(20) 다른 말로 하면 제1베어 셀(11)과 제2베어 셀(21) 사이에 연결되어 상기 보조팩(20) 즉, 제2베어 셀(21)의 충방전 전류를 감지하는 역할을 하며, 이 정보를 제2제어부(25)에 출력한다. 물론, 도시되어 있지는 않지만, 상기 제2제어부(25)는 제2베어셀(21)에 병렬로 연결되어 그 전압을 센싱한다.

상기 온도 퓨즈(50)는 상기 주팩(10)중 제1스위치(12)와 외부 단자(60) 사이에 연결되어 있으며, 이는 상기 제1스위치(12)의 온도가 기준 온도보다 높아지면 용단됨으로써, 외부 단자(60)와 주팩(10) 또는 보조팩(20) 사이의 회로를 개방시키는 역할을 한다. 즉, 상기 제1스위치(12)의 온도가 기준 온도보다 높아지면, 정상적인 작동을 하지 않기 때문에, 상기 온도 퓨즈(50) 자체가 용단되어 회로를 보호하게 된다.

상기 외부 단자(60)는 상기 제1센서 저항(30)에 일단이, 상기 온도 퓨즈(50)에 타단이 연결되어 있다. 물론, 이러한 외부 단자(60)에는 충전기가 연결되어 상기 주팩(10) 및 보조팩(20)에 충전을 수행하거나 또는 부하가 연결되어 상기 주팩(10) 또는/및 보조팩(20)으로부터 전원을 인가받는다.

이러한 구성에 의해 본 발명은 외부 단자(60)에 부하가 연결된 상태에서 제1제어부(15)가 제1스위치(12)를 온시키고, 제2제어부(25)가 제2스위치(22)를 오프시키면, 외부 단자(60)에는 주팩(10)만의 전압 및 전류가 출력된다. 이러한 상태는 통상 상기 제1센서 저항(30) 및 제2센서 저항(40)으로부터 얻은 정보로부터 제1베어셀(11)의 방전 전류가 기준 전류(또는 전압) 이상일 경우에 해당한다.

또한, 상기 제1제어부(15)가 제1스위치(12)를 온시키고, 제2제어부(25)가 제2스위치(22)를 온시키면, 외부 단자(60)에는 주팩(10) 및 보조팩(20)의 전압 및 전류가 모두 출력된다. 이러한 상태는 통상 상기 제1센서 저항(30) 및 제2센서 저항(40)으로부터 얻은 정보로부터 제1베어셀(11) 및 제2베어셀(21)의 합한 방전 전류(또는 전압)이 기준 전류(또는 전압) 이상일 경우에 해당한다.

한편, 상기 주팩(10)이 과방전 상태가 되면, 상기 제1제어부(15)는 상기 제1스위치(12)를 오프시키고, 이어서 상기 제2제어부(25)가 제2스위치(22)를 온시킴으로써, 외부 단자(60)에는 보조팩(20)만의 전압 및 전류가 출력된다. 이러한 상태는 통상 상기 제1센서 저항(30) 및 제2센서 저항(40)으로부터 얻은 정보로부터 제1베어셀(11)의 방전 전류(또는 전압)가 기준 전류(또는 전압) 이하일 경우에 해당한다.

더불어, 외부 단자(60)에 충전기가 연결되었을 경우에는 상기 제1제어부(15)에 의해 제1스위치(12)가 온되고, 제2제어부(25)에 의해 제2스위치(22)가 온됨으로써, 주팩(10) 및 보조팩(20)이 동시에 충전될 수 있다. 이러한 상태는 통상 상기 제1센서 저항(30) 및 제2센서 저항(40)으로부터 얻은 정보로부터 제1베어셀(11) 및 제2베어셀(21)의 충전 전류(또는 전압)이 기준 전류(또는 전압) 이하일 경우에 해당한다.

물론, 제1스위치(12)를 오프시키면 보조팩(20)만 충전되고, 제2스위치(22)를 오프시키면 주팩(10)만 충전된다. 이러한 상태 역시 통상 상기 제1센서 저항(30) 및 제2센서 저항(40)으로부터 얻은 정보로부터 제2베어셀(21)이 만충전되거나, 또는 제1베어셀(11)이 만충전된 경우에 해당한다.

더욱이, 외부 단자(60)에 충전기가 연결되지 않은 상태에서 제1스위치(12) 및 제2스위치(22)가 모두 온되면 상기 주팩(10)으로부터 상기 보조팩(20)이 충전될 수도 있다. 이러한 상태는 상기 제1센서 저항(30) 및 제2센서 저항(40)으로부터 얻은 정보로부터 제1베어셀(11)이 만충전되고, 제2베어셀(21)이 과방전되었을 경우에 해당한다.

더불어, 상기 제1스위치(12)의 고장 등에 의해 온도가 규정 온도 이상이 되면, 온도 퓨즈(50)가 융단됨으로써, 주팩(10) 및 보조팩(20)의 손상 내지 위험을 방지하게 된다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예 의한 전원 장치의 블럭도가 도시되어 있다. 여기서, 상술한 실시예와 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호를 이용하기로 한다.

도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 의한 전원 장치도 주팩(10), 보조팩(20), 제1센서 저항(30), 제2센서 저항(40), 온도 퓨즈(50) 및 외부 단자(60) 를 포함할 수 있다.

상기 주팩(10)의 구성 요소중 제1스위치(12)는 방전 스위치(13)와 충전 스위치(14)로 이루어질 수 있다. 물론, 상기 방전 스위치(13) 및 충전 스위치(14)는 제1제어부(15)의 제어에 의해 온,오프된다. 예를 들어, 상기 제1제어부(15)는 제1베어 셀(11)의 과방전시에는 방전 스위치(13)를 오프시키고, 과충전시에는 충전 스위치(14)를 오프시킨다.

또한, 상기 보조팩(20)의 구성 요소중 제2스위치(22) 역시 방전 스위치(23)와 충전 스위치(24)로 이루어질 수 있다. 물론, 상기 방전 스위치(23) 및 충전 스위치(24)는 상기 제2제어부(25)의 제어에 의해 온,오프된다. 예를 들어, 상기 제2제어부(25)는 제2베어 셀(21)의 과방전시에는 방전 스위치(23)를 오프시키고, 과충전시에는 충전 스위치(24)를 오프시킨다. 더욱이, 상기 제2스위치(22)의 충전 스위치(24)는 상기 제1스위치(12)의 방전 스위치(13)와 충전 스위치(14) 사이에 연결되어 있다.

한편, 도 3을 참조하면, 도 2의 일 구체예가 회로도로서 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 제1베어 셀(11)은 다수의 직렬 유닛 셀(11a)이 병렬로 다수 연결되어 이루어질 수 있다. 또한, 제2베어 셀(21)도 다수의 직렬 유닛 셀(21a)이 병렬로 다수 연결되어 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1베어 셀(11)과 제2베어 셀(21)은 상호 병렬로 연결될 수 있고, 그 사이에는 제2센서 저항(40)이 연결될 수 있다.

또한, 도시된 바와 같이 주팩(10)중 제1스위치(12)의 방전 스위치(13) 및 충 전 스위치(14)는 전계효과트랜지스터일 수 있으며, 각각의 전계효과트랜지스터에는 기생 다이오드가 형성될 수 있다.

더불어, 상기 방전 스위치(13)는 1개가 구비되어 있으며, 이는 모든 직렬 유닛 셀(11a)에 공통으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 제1베어 셀(11)의 모든 직렬 유닛 셀(11a)은 상기 하나의 방전 스위치(13)에 의해 제어된다.

더불어, 보조팩(20)중 제2스위치(22)의 방전 스위치(23) 및 충전 스위치(24)도 전계효과트랜지스터일 수 있으며, 각각의 전계효과트랜지스터에는 기생 다이오드가 형성될 수 있다.

또한, 상기 방전 스위치(23)는 1개가 구비되어 모든 유닛 셀(21a)에 공통 연결될 수 있다. 따라서, 상기 제2베어 셀(21)의 모든 직렬 유닛 셀(21a)은 상기 하나의 방전 스위치(23)에 의해 제어된다.

이와 같이 하여 본 발명은 주팩(10)의 구성 요소인 제1베어 셀(11)이 과충전 상태가 되면, 제1제어부(15)가 제1스위치(12)중 충전 스위치(14)를 오프시킴으로써, 제1베어 셀(11)의 과충전 상태가 정지되도록 한다. 또한, 제1베어 셀(11)이 과방전 상태가 되면, 제1제어부(15)가 제1스위치(12)중 방전 스위치(23)를 오프시킴으로서, 제1베어 셀(11)의 과방전 상태가 정지되도록 한다. 물론, 이러한 제1제어부(15)의 과충전 및 과방전 상태 제어는 제1센서 저항(30) 및 제2센서 저항(40)으로부터 입력된 값을 기준으로 하여 수행된다. 즉, 제1제어부(15)는 제1센서 저항(30)으로부터 얻은 값에서 제2센서 저항(40)으로부터 얻은 값을 감산하면, 제1베어 셀(11)의 충방전 전류(또는 전압) 값을 얻을 수 있음으로, 이것을 기준치와 비교하 여 제1스위치(12)중 방전 스위치(13) 또는 충전 스위치(14)를 온,오프하게 된다.

여기서, 상기 제1스위치(12)의 방전 스위치(13)는 제1베어 셀(11)의 모든 직렬 유닛 셀(11a)에 공통으로 연결되어 있음으로써, 상기 제1베어 셀(11)의 모든 유닛 셀(11a)에 대한 방전 상태를 총체적으로 제어하게 된다.

한편, 본 발명은 보조팩(20)의 구성 요소인 제2베어 셀(21)이 과충전 상태가 되면, 제2제어부(25)가 제2스위치(22)중 충전 스위치(24)를 오프시킴으로써, 제2베어 셀(21)의 과충전 상태가 정지되도록 한다. 또한, 제2베어 셀(21)이 과방전 상태가 되면, 제2제어부(25)가 제2스위치(22)중 방전 스위치(23)를 오프시킴으로써, 제2베어 셀(21)의 과방전 상태가 정지되도록 한다. 물론, 이러한 제2제어부(25)의 과충전 및 과방전 상태 제어는 제2센서 저항(40)으로부터 전송된 값을 기준으로 하여 수행된다. 즉, 제2제어부(25)는 제2센서 저항(40)으로부터 입력된 값을 기준치와 비교하여 제2스위치(22)의 방전 스위치(23) 또는 충전 스위치(24)를 온,오프하게 된다.

한편, 도 4를 참조하면, 도 2의 다른 구체예가 회로도로서 도시되어 있다.

이러한 구체예는 상술한 도 3의 구체예와 유사하므로 그 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이 주팩(10)중 제1스위치(12)의 방전 스위치(13)는 제1베어 셀(11)중 직렬 유닛 셀(11a)의 갯수만큼 구비되어 있고, 이것은 각각의 직렬 유닛 셀(11a)에 연결되어 있다. 따라서, 제1베어 셀(11)은 각각의 직렬 유닛 셀(11a)이 각각 제어된다.

즉, 모든 직렬 유닛 셀(11a)이 과방전 상태가 아니고, 어느 특정한 직렬 유닛 셀(11a)만 과방전 상태라고 하면, 그것에 연결된 방전 스위치(13)만 오프되어, 그 과방전된 특정 직렬 유닛 셀(11a)의 과방전이 정지되도록 한다. 물론, 도시되어 있지는 않지만, 상술한 다수의 방전 스위치(13)마다 충전 스위치(14)를 직렬 연결한다면, 각각의 직렬 유닛 셀(11a)에 대한 과충전 상태도 각각 제어할 수 있을 것이며, 이를 본 발명에서 한정하는 것은 아니다.

또한, 도5를 참조하면, 도 2의 또다른 구체예가 회로도로서 도시되어 있다.

이러한 구체예 역시 상술한 도 3의 구체예와 유사하므로 그 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이 보조팩(20)중 제2스위치(22)의 방전 스위치(23)는 제2베어 셀(21)중 직렬 유닛 셀(21a)의 갯수만큼 구비되어 있고, 이것은 각각의 직렬 유닛 셀(21a)에 연결되어 있다. 따라서, 제2베어 셀(21)은 각각의 직렬 유닛 셀(21a)이 각각 제어된다.

즉, 모든 직렬 유닛 셀(21a)이 과방전 상태가 아니고, 어느 특정한 직렬 유닛 셀(21a)만 과방전 상태라고 하면, 그것에 연결된 방전 스위치(23)만 오프시켜며, 그 과방전된 특정 직렬 유닛 셀(21a)의 과방전이 정지되도록 한다. 물론, 도시되어 있지는 않지만, 상술한 다수의 방전 스위치(23)마다 충전 스위치(24)를 직렬 연결한다면, 각각의 직렬 유닛 셀(21a)에 대한 과충전 상태도 각각 제어할 수 있게 된다.

또한, 도 6을 참조하면, 도 2의 또다른 구체예가 회로도로서 도시되어 있다.

이러한 구체예 역시 상술한 구체예들과 유사하므로 그 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.

즉, 모든 직렬 유닛 셀(11a)이 과방전 상태가 아니고, 어느 특정한 직렬 유닛 셀(11a)만 과방전 상태라고 하면, 그것에 연결된 방전 스위치(13)만 오프시키며, 그 과방전된 특정 직렬 유닛 셀(11a)의 과방전이 정지되도록 한다. 물론, 도시되어 있지는 않지만, 상술한 다수의 방전 스위치(13)마다 충전 스위치(14)를 직렬 연결한다면, 각각의 직렬 유닛 셀(11a)에 대한 과충전 상태도 각각 제어할 수 있게 된다.

또한, 보조팩(20)중 제2스위치(22)의 방전 스위치(23)는 제2베어 셀(21)중 직렬 유닛 셀(21a)의 갯수만큼 구비되어 있고, 이것은 각각의 직렬 유닛 셀(21a)에 연결되어 있다. 따라서, 제2베어 셀(21)은 각각의 직렬 유닛 셀(21a)이 각각 제어된다.

즉, 모든 직렬 유닛 셀(21a)이 과방전 상태가 아니고, 어느 특정한 직렬 유 닛 셀(21a)만 과방전 상태라고 하면, 그것에 연결된 방전 스위치(23)만 오프시키며, 그 과방전된 특정 직렬 유닛 셀(21a)의 과방전이 정지되도록 한다. 물론, 도시되어 있지는 않지만, 상술한 다수의 방전 스위치(23)마다 충전 스위치(24)를 직렬 연결한다면, 각각의 직렬 유닛 셀(21a)에 대한 과충전 상태도 각각 제어할 수 있게 된다.

이러한 구성을 하는 본 발명에 의한 전원 장치에 의한 여러 작동 상태를 설명하면 다음과 같다. 여기서, 주팩(10) 및 보조팩(20)의 충방전 상태를 제어하는 동작은 상술했으므로 설명하지 않는다. 다만, 외부 단자(60)에 부하가 연결된 상태에서 주팩(10)만의 작동 상태, 주팩(10) 및 보조팩(20)의 동시 작동 상태, 보조팩(20)만의 작동 상태를 설명하고, 또한 외부 단자(60)에 충전기가 연결되지 않은 상태에서 주팩(10)에 의한 보조팩(20) 충전 상태를 구별하여 설명하기로 한다.

[주팩만의 작동 상태]

도 7을 참조하면, 주팩(10)만의 작동 상태가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 제1제어부(15)는 제1스위치(12) 즉, 방전 스위치(13) 및 충전 스위치(14)가 모두 온된 상태이다. 물론, 주팩(10)의 과충전으로 인해 충전 스위치(14)가 오프되어 있을 수 있으나, 상기 충전 스위치(14)에는 순방향의 기생 다이오드가 형성되어 있기 때문에, 상기 제1베어 셀(11)에서 제1스위치(12)(즉, 방전 스위치(13), 충전 스위치(14)), 온도 퓨즈(50)를 통하여 외부 단자(60)로의 전류 흐름은 가능하다.

한편, 상술한 바와 같이 주팩(10)만 작동되는 상태이기 때문에, 제2제어부 (25)는 제2스위치(22)중 방전 스위치(23)를 오프시킨다. 물론, 상기 방전 스위치(23)에 기생다이오드가 형성되어 있기는 하지만, 역방향으로 되어 있기 때문에, 제2베어 셀(21)의 전류가 제2스위치(22)를 통과하지는 않는다.

위와 같이 하여 본 발명은 주팩(10)이 외부 단자(60)를 통하여 소정 전압 및 전류를 출력할 수 있게 되며, 보조팩(20)은 대기 상태로 있는 것이 가능해진다.

[주팩 및 보조팩의 동시 작동 상태]

한편, 도 8을 참조하면 주팩(10) 및 보조팩(20)의 동시 작동 상태가 도시되어 있다. 주팩(10)의 용량이 거의 소모되거나 기타 더 큰 용량을 필요로 하는 경우가 있다. 이때는 상술한 바와 같은 방법으로 주팩(10)의 제1베어 셀(11)로부터 소정 전압 및 전류가 외부 단자(60)를 통하여 출력된다. 동시에, 제2제어부(25)는 제2스위치(22)중 방전 스위치(23)를 온시킴으로써, 제2베어 셀(21)의 전압 및 전류가 외부 단자(60)를 통하여 부하로 출력된다. 물론, 제2스위치(22)의 충전 스위치(24)는 오프되어도 상관없다. 즉, 충전 스위치(24)에는 순방향의 기생 다이오드가 형성되어 있기 때문에, 상기 제2베어 셀(21)에서 제2스위치(22)(즉, 방전 스위치(23), 충전 스위치(24)), 온도 퓨즈(50)를 통하여 외부 단자(60)로의 전류 흐름은 가능하다.

[보조팩만의 작동 상태]

이어서, 도 9를 참조하면, 보조팩(20)만의 작동 상태가 도시되어 있다. 주팩(10)이 과방전 상태가 되어 제1제어부(15)가 제1스위치(12)중 방전 스위치(23)를 오프시키는 경우가 있다. 물론, 이때 상기 방전 스위치(23)에는 역방향으로 다이오 드가 형성되어 있기 때문에 더 이상의 출력 전압 및 전류는 없는 상태이다.

이 상태에서 보조팩(20)이 작동한다. 즉, 제2제어부(25)는 제2스위치(22)중 방전 스위치(23)를 온시킴으로서, 제2베어 셀(21)의 전압 및 전류가 제2스위치(22)중 충전 스위치(24), 제1스위치(12)중 충전 스위치(24) 및 온도 퓨즈(50)를 통하여 외부 단자(60)에 출력된다.

따라서, 본 발명은 주팩(10)이 과방전되거나 또는 고장이 발생하여도 보조팩(20)이 즉각적으로 전력 공급을 대체함으로써, 갑작스런 전원 공급의 차단을 예방하게 된다.

[주팩에 의한 보조팩 충전 상태]

도 10을 참조하면, 주팩(10)에 의한 보조팩(20)의 충전 상태가 도시되어 있다. 주팩(10)이 정상 충전(또는 과충전) 상태에서 외부 단자(60)에 충전기나 부하가 연결되지 않은 상태일 때가 있고, 또한 필요에 따라 보조팩(20)을 상기 주팩(10)에 의해 충전시킬 필요가 있는 경우가 있다. 이때에는 상기 제1제어부(15)가 제1스위치(12)중 방전 스위치(23)를 온시키고, 또한 제2제어부(25)는 제2스위치(22)중 충전 스위치(24)를 온시킨다. 물론, 이때 제2스위치(22)중 방전 스위치(23)가 반드시 온될 필요는 없다. 즉, 상기 방전 스위치(23)에는 순방향으로 기생 다이오드가 형성되어 있기 때문이다. 따라서, 상기 주팩(10) 즉 제1베어 셀(11)의 전류는 제1스위치(12)의 방전 스위치(13), 제2스위치(22)의 충전 스위치(24), 제2스위치(22)의 방전 스위치(23)를 통하여 보조팩(20) 즉, 제2베어 셀(21)로 흐를 수 있게 된다. 즉, 주팩(10)의 제1베어 셀(11)에 의해 제2베어 셀(21)이 충전되는 것이 다. 물론, 상기와 같은 스위치 조건에서 외부 단자(60)에 충전기가 연결되어 있을 경우에는 주팩(10) 및 보조팩(20)이 동시에 충전된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전원 장치는 주팩의 고장시 보조팩의 전원이 즉각 출력됨으로써, 갑작스런 전원 중단 상태가 야기되지 않는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 주팩과 보조팩의 전원을 동시에 출력하여 이용하거나, 또는 주팩이나 보조팩의 전원을 각각 출력하여 이용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 보조팩이 외부 충전기에 의해 충전되거나 또는 주팩에 의해 직접 충전됨으로써, 보조팩이 항상 사용 가능한 상태로 유지되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 주팩과 보조팩 각각에 제어부를 두어 충방전 전압 및 전류를 제어하도록 함으로써, 주팩과 보조팩의 과충전 및 과방전을 각각 제어하여 안전성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 제1센서 저항과 제2센서 저항을 두어, 주팩의 충방전 전압 또는 전류, 보조팩의 충방전 전압 또는 전류를 각각 센싱할 수 있게 되어, 주팩 및 보조팩의 정확한 충방전 제어가 가능한 효과가 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 전원 장치를 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

소정 전압으로 충방전 가능한 제1베어 셀이 구비되고, 상기 제1베어 셀에는 직렬로 제1스위치가 연결되며, 상기 제1스위치를 제어하는 제1제어부가 구비된 주팩과, 소정 전압으로 충방전 가능한 제2베어 셀이 구비되고, 상기 제2베어 셀에 직렬로 제2스위치가 연결되며, 상기 제2스위치를 제어하는 제2제어부가 구비된 보조팩을 포함하고,

상기 주팩에 상기 보조팩이 병렬로 연결되고, 상기 주팩의 제1스위치에는 상기 제1스위치의 온도가 기준 온도보다 높아지면 용단됨으로써, 상기 주팩 및 보조팩의 충방전을 정지시키는 온도 퓨즈가 연결되고,

상기 주팩과 보조팩에는 병렬로 연결됨으로써, 상기 주팩 및 보조팩의 충방전 전류를 감지하고, 상기 감지된 충방전 전류 정보를 상기 제1제어부에 출력하는 제1센서 저항이 구비된 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 주팩의 충방전 전압은 상기 보조팩의 충방전 전압보다 높은 것을 특징으로 하는 전원 장치.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 주팩과 보조팩 사이에는 직렬로 제2센서 저항이 더 연결된 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 제1센서 저항 및 제2센서 저항은 상기 제1베어셀로 흐르는 전류량을 계산할 수 있도록 상기 제1제어부에 전류 정보를 제공함을 특징으로 하는 전원 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 제1제어부는 상기 제1센서 저항에 인가되는 전류량에서 제2센서 저항에 인가되는 전류량을 감산하여 제1베어 셀의 전류량을 계산함을 특징으로 하는 전원 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 제2센서 저항은 상기 제2베어 셀에 인가되는 전류량을 계산할 수 있도록 상기 제2제어부에 전류 정보를 제공함을 특징으로 하는 전원 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 보조팩의 제2스위치는 상기 주팩의 제1스위치에 연결된 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 제1제어부는 제1스위치를 온시키고, 제2제어부는 제2스위치를 온시켜 제1베어 셀 및 제2베어 셀이 충방전되도록 함을 특징으로 하는 전원 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 제1제어부는 제1스위치를 온시키고, 제2제어부는 제2스위치를 오프시켜 제1베어 셀이 충방전되도록 함을 특징으로 하는 전원 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 제1제어부는 제1스위치를 오프시키고, 제2제어부는 제2스위치를 온시켜 제2베어 셀이 충방전되도록 함을 특징으로 하는 전원 장치.
소정 전압으로 충방전 가능한 다수의 유닛 셀이 직렬 및 병렬로 연결된 제1베어 셀과,

상기 제1베어 셀에 직렬로 연결된 제1스위치와,

상기 제1베어 셀의 충방전을 제어할 수 있도록 상기 제1스위치를 온,오프시키는 제1제어부와,

소정 전압으로 충방전 가능한 다수의 유닛 셀이 직렬 및 병렬로 연결되고, 상기 제1베어 셀에 병렬로 연결된 제2베어 셀과,

상기 제2베어 셀과 상기 제1스위치 사이에 연결된 제2스위치와,

상기 제2베어 셀의 충방전을 제어할 수 있도록 상기 제2스위치를 온,오프시키는 제2제어부와,

상기 병렬로 연결된 제1베어 셀 및 제2베어 셀에 충전기 또는 부하가 연결될 수 있도록 병렬로 연결된 외부 단자를 포함하고,

상기 제1스위치에는 상기 제1스위치의 온도가 기준 온도보다 높아지면 용단됨으로써, 상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 충방전을 정지시키는 온도 퓨즈가 연결되고,

상기 제1베어셀과 제2베어셀에는 병렬로 연결됨으로써, 상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 충방전 전류를 감지하고, 상기 감지된 충방전 전류 정보를 상기 제1제어부에 출력하는 제1센서 저항이 구비된 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 제1베어셀의 충방전 전압은 상기 제2베어셀의 충방전 전압보다 높은 것을 특징으로 하는 전원 장치.
삭제
삭제
제 13 항에 있어서, 상기 제1베어셀과 제2베어셀 사이에는 제2센서 저항이 더 연결된 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 17 항에 있어서, 상기 제1센서 저항 및 제2센서 저항은 상기 제1베어셀의 전류량을 계산할 수 있도록 상기 제1제어부에 전류 정보를 제공함을 특징으로 하는 전원 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 제1제어부는 상기 제1센서 저항에 인가되는 전류량에서 제2센서 저항에 인가되는 전류량을 감산하여 제1베어 셀의 전류량을 계산함을 특징으로 하는 전원 장치.
제 17 항에 있어서, 상기 제2센서 저항은 상기 제2베어 셀의 전류량을 계산할 수 있도록 상기 제2제어부에 전류 정보를 제공함을 특징으로 하는 전원 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 제1스위치는 상기 제1베어 셀과 외부 단자 사이에 방전 스위치와 충전 스위치가 각각 직렬로 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 21 항에 있어서, 상기 방전 스위치 및 충전 스위치는 전계효과트랜지스터인 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 21 항에 있어서, 상기 방전 스위치는 직렬로 연결된 각각의 유닛 셀에 공통 연결된 것을 특징으로 전원 장치.
제 21 항에 있어서, 상기 방전 스위치는 병렬 유닛 셀의 갯수만큼 구비되고, 각 방전 스위치는 각 직렬 유닛 셀에 연결된 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 21 항에 있어서, 상기 제1제어부는 제1베어 셀의 과충전시 충전 스위치를 오프하고, 과방전시 방전 스위치를 오프함을 특징으로 하는 전원 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 제2스위치는 상기 제2베어 셀과 외부 단자 사이에 방전 스위치와 충전 스위치가 각각 직렬로 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 26 항에 있어서, 상기 방전 스위치 및 충전 스위치는 전계효과트랜지스터인 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 26 항에 있어서, 상기 방전 스위치는 직렬로 연결된 각각의 유닛 셀에 공통 연결된 것을 특징으로 전원 장치.
제 26 항에 있어서, 상기 방전 스위치는 병렬 유닛 셀의 갯수만큼 구비되고, 각 방전 스위치는 각 직렬 유닛 셀에 연결된 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 26 항에 있어서, 상기 제2제어부는 제2베어 셀의 과충전시 충전 스위치를 오프하고, 과방전시 방전 스위치를 오프함을 특징으로 하는 전원 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 제1스위치는 방전 스위치와 충전 스위치가 직렬로 연결되어 이루어지고, 상기 제2스위치도 방전 스위치와 충전 스위치가 직렬로 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 31 항에 있어서, 상기 제2스위치의 충전 스위치는 상기 제1스위치의 방전 스위치와 충전 스위치 사이에 연결된 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 31 항에 있어서, 상기 제1제어부는 제1스위치의 방전 스위치를 온시키고, 제2제어부는 제2스위치의 방전 스위치를 오프시켜 제1베어 셀만이 외부 단자를 통하여 방전되도록 함을 특징으로 하는 전원 장치.
제 31 항에 있어서, 상기 제1제어부는 제1스위치의 방전 스위치를 오프시키고, 제2제어부는 제2스위치의 방전 스위치를 온시켜 제2베어 셀이 외부 단자를 통하여 방전되도록 함을 특징으로 하는 전원 장치.
제 31 항에 있어서, 상기 제1제어부는 제1스위치의 방전 스위치를 온시키고, 제2제어부는 제2스위치의 방전 스위치를 온시켜 제1베어 셀 및 제2베어 셀이 외부 단자를 통하여 방전되도록 함을 특징으로 하는 전원 장치.
제 31 항에 있어서, 상기 제1제어부는 제1스위치의 충전 스위치를 온시키고, 제2제어부는 제2스위치의 충전 스위치를 오프시켜 외부 단자를 통하여 제1베어 셀 이 충전되도록 함을 특징으로 하는 전원 장치.
제 31 항에 있어서, 상기 제1제어부는 제1스위치의 충전 스위치를 온시키고, 제2제어부는 제2스위치의 충전 스위치를 온시켜 상기 제2베어 셀이 상기 제1베어 셀과 함께 외부 단자를 통하여 충전되도록 함을 특징으로 하는 전원 장치.
제 31 항에 있어서, 상기 제1제어부는 제1스위치의 충전 스위치를 오프시키고, 제2제어부는 제2스위치의 충전 스위치를 온시켜 상기 제1베어 셀에 의해 제2베어 셀이 충전되도록 함을 특징으로 하는 전원 장치.