KR100751844B1 - 배터리 동작 장치를 위한 장치 보호를 제공하는 방법 및 장치 - Google Patents

배터리 동작 장치를 위한 장치 보호를 제공하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

과온도 검출기(110), 콘트롤러(130), 및 전압 분배기 회로(102, 106)를 포함하는 배터리 동작 장치(50)에 사용하기 위한 보호 회로(100). 상기 전압 분배기 회로는 배터리 셀(104), 배터리 충전기, 또는 배터리 동작 장치의 온도를 모니터링하기 위한 다용도 서미스터(102)를 포함한다. 더욱이, 상기 서미스터는 상기 과온도 검출기에 동작가능하게 접속될 수 있다. 상기 과온도 검출기의 입력(114)에서 입력 전압은 모니터링된 온도의 변화에 관련하여 변할 수 있다. 상기 온도가 미리 규정된 값을 초과한다면, 상기 온도 검출기는 상기 배터리 셀의 충전을 종료하도록 상기 콘트롤러에게 시그널링할 수 있다. 배터리 동작 장치가 수분 침투, 회로 고장, 또는 소프트웨어 문제와 같은 특정한 상태라고 결정하면, 상기 장치 방전 검출기는 상기 배터리 셀의 방전을 종료하도록 콘트롤러에게 시그널링할 수 있다.
배터리 동작 장치, 서미스터, 배터리 셀 열 보호, 배터리 팩 과충전/부족충전 보호, 배터리 보호 회로

Description

배터리 동작 장치를 위한 장치 보호를 제공하는 방법 및 장치{A method and apparatus of providing device protection for a battery operated device}
본 발명은 일반적으로 배터리 재충전, 및 특히 재충전가능 배터리 셀들(rechargeable battery cells)을 위한 시스템들에 관한 것이다.
휴대용 전자 기기들에 있어서, 리튬 이온 배터리들이 그들의 가벼운 중량 및 그들의 높은 에너지 밀도 때문에 니켈-카드뮴 배터리들 및 니켈-금속수소 배터리들(nickel metal-hydride batteries)과 같은 다른 타입들의 재충전 배터리들에 비해 선호된다. 그러나 리튬-이온 배터리들은 과충전에 매우 민감하고, 안전도가 그들의 사용시 중요하다. 예를 들면, 금속 리튬은 과충전되면 배터리 셀 내의 전극에 도금될 수 있다. 상기 도금된 리튬은 금속 리튬의 가연성 때문에 화재 위험이 있을 수 있다. 다른 안전도 문제는 배터리 셀의 온도가 너무 높아질 때, 유독 가스의 배출에 관한 것이다. 더욱이, 과방전 상태는 배터리 셀에 전해질 화학 조성 변화를 초래할 수 있고, 이는 배터리 셀의 수명을 현저히 단축시킬 수 있다.
배터리 셀은 또한 수분 침투에 의해 수리할 수 없게 손상될 수 있다. 특히, 물은 배터리 셀에 접속된 회로의 회로 구성 요소들을 단락시킬 수 있다. 상기 단락 회로 상태는 배터리 셀로부터 급격한 전류 변화를 초래할 수 있고, 이는 회로 구성요소들을 손상시킬 수 있고, 배터리 셀 자체에 심각한 고장을 초래할 수 있다. 그러므로, 배터리 셀들을 정확하게 모니터링하고, 그들이 안전한 파라미터들 내에서 동작하도록 보장하는 배터리 보호 시스템을 가지는 것이 중요하다.
(발명의 요약)
본 발명은 배터리 동작 장치에 사용하기 위한 보호 회로에 관한 것이다. 상기 보호 회로는 배터리 또는 배터리 팩, 배터리 충전 장치 또는 배터리 동작 장치 내부에 통합될 수 있다. 배터리 동작 장치는 예를 들면, 라디오, 휴대폰, 무선 전화기, 무선 공구, 비디오 녹화 장치, 오디오 녹음 장치, 카메라, 무선 면도기, 무선 칫솔 또는 장난감일 수 있다.
상기 보호 회로는 과온도 검출기(over temperature detector), 콘트롤러, 전압 분배기 회로를 포함할 수 있다. 상기 전압 분배기 회로는 배터리 셀(또는 셀들), 배터리 충전기, 또는 배터리 동작 장치의 온도를 모니터링하기 위해 적어도 하나의 다용도 서미스터(thermistor)를 포함할 수 있다. 모니터링된 온도가 규정된 값을 초과할 때, 과온도 검출기는 배터리 셀 또는 셀들의 충전 및/또는 방전을 종료하도록 콘트롤러에게 시그널링할 수 있다. 전압 또는 온도에 대한 "미리 규정된 값"은 미리 규정된 전압들 또는 온도들의 값 범위로서 이해될 수 있다는 것이 본 발명의 의도 내에서 이해되어야 한다. 또한, 본 발명은 단일 셀 및 복수 셀 배터리들 또는 배터리 팩들 모두에 적용가능하고, "배터리", "배터리 셀", 또는 "배터리 팩"의 후속 사용이 이러한 상황에서 해석되어야 하는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 온도 모니터는 서미스터 양단에 인가된 전압으로부터 얻어진 온도 값을 출력하기 위해 상기 서미스터에 동작가능하게 접속될 수 있다. 상기 전압 분배기 회로는 또한 배터리 동작 장치에 배치될 수 있는 저항을 포함할 수 있다.
상기 보호 회로는 또한 과충전 검출기 및 제 1 논리 게이트를 포함할 수 있다. OR 게이트일 수도 있는, 제 1 논리 게이트는 콘트롤러에 동작가능하게 접속된 출력, 과온도 검출기의 출력에 동작가능하게 접속된 제 1 입력, 및 과충전 검출기의 출력에 동작가능하게 접속된 제 2 입력을 포함할 수 있다. 제 1 논리 게이트는 제 1 논리 게이트가 과온도 검출기 또는 과충전 검출기로부터 신호를 수신할 때 배터리 셀의 충전을 종료하도록 콘트롤러에게 시그널링할 수 있다.
상기 보호 회로는 장치 방전 검출기를 더 포함할 수 있고, 배터리 셀로부터 배터리 동작 장치에 인가되는 전압이 미리 규정된 값보다 작으면, 상기 장치 방전 검출기는 상기 배터리 셀의 방전을 종료하도록 콘트롤러에게 시그널링한다. 상기 장치 방전 검출기는 또한 배터리 동작 장치 또는 배터리 셀 팩으로의 수분 침투, 배터리 동작 장치 내의 내부 회로 고장, 배터리 동작 장치 내 소프트웨어 고장, 또는 배터리 동작 장치 외부의 소프트웨어 고장과 같은 특정 상황이 발생할 때 배터리 셀의 방전을 종료시킬 수 있다.
AND 게이트일 수 있는, 과방전 검출기 및 제 2 논리 게이트가 포함될 수 있다. 제 2 논리 게이트는 콘트롤러에 동작가능하게 접속된 출력, 장치 방전 검출기의 출력에 동작가능하게 접속된 제 1 입력, 및 과방전 검출기의 출력에 동작가능하게 접속된 제 2 입력을 포함할 수 있다. 상기 제 2 논리 게이트가 장치 방전 검출기 또는 과방전 검출기로부터 신호를 수신할 때 제 2 논리 게이트는 배터리 셀의 충전을 종료하도록 콘트롤러에게 시그널링할 수 있다.
본 발명은 또한 배터리 동작 장치를 위한 보호 회로의 제공방법을 포함한다. 상기 방법은 적어도 하나의 배터리 셀의 전압을 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다. 더욱이, 배터리 셀, 배터리 충전기, 또는 배터리 동작 장치의 온도는 서미스터를 이용하여 모니터링될 수 있다. 서미스터는 배터리 보호 회로에 인가되는, 또는 그로부터 공급되는 전압을 모니터링하는데 사용될 수 있다. 배터리 셀의 충전 및/또는 방전은 모니터링된 온도가 미리 규정된 값을 초과할 때 종료될 수 있다. 상기 방법은 또한 배터리 보호 회로에 인가되는, 또는 그러한 회로로부터 공급되는 전압이 너무 높거나 또는 너무 낮으면 배터리 셀의 충전 및/또는 방전을 종료하라는 단계들을 포함할 수 있다. 상기 충전 및/또는 방전은 또한 배터리 셀에서 측정된 전압이 너무 높거나 너무 낮은 경우에도 종료될 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 배터리 동작 장치에 사용하기 위한 보호 회로의 개략도.
도 2 는 본 발명에 따른 배터리 보호를 제공하는 방법을 설명하는 순서도.
(도면의 상세한 설명)
본 발명은 예를 들면, 배터리 셀 팩과 같은 배터리 동작 장치에 사용하기 위한 보호 회로에 관한 것이다. 상기 보호 회로는 과온도, 과전압, 및 부족전압 검출을 위해 다용도 서미스터(thermistor)를 포함하는 전압 분배기 회로를 가진다. 특히, 서미스터는 장치, 상기 장치에 에너지를 공급하는 하나 이상의 배터리 셀들, 및/또는 배터리 셀 팩에 에너지를 공급하는 배터리 충전 장치에서 과온도 상태를 검출하는데 사용될 수 있다. 상기 서미스터는 또한 배터리 충전 장치에 인가되는 또는 그로부터 공급받는 전압에 상관하는 전압 값을 제공할 수도 있다. 따라서, 과전압, 부족전압, 또는 과온도 상태가 발생하면, 상기 서미스터는 보호 회로가 배터리의 충전 및/또는 방전을 종료하도록 할 수 있다. 특히, 많은 바람직하지 못한 상태들에 대해 보호 회로를 제공하기 위한 서미스터의 사용은 회로설계자에게 고성능이지만 비용이 저렴한 보호 회로를 설계하는데 큰 융통성을 부여한다. 상기 서미스터는 또한 장치(라디오와 같은)에 의해 예를 들면, A/D 입력(도 1 의 아날로그-디지털 컨버터(170)를 보라)을 통하여 배터리 온도를 모니터링하기 위해 사용된다.
도 1 을 참조하면, 배터리(51) 및 배터리 동작 장치 또는 배터리 충전기(50)에 사용하기 위한 보호 회로(100)의 개략도가 도시된다. 상기 보호 회로(100)는 다용도 서미스터(thermistor ; 102)를 포함할 수 있다. 상기 서미스터(102)는 온도 변화에 따라 변하는 저항값을 가지는 임의의 열적으로 민감한 저항기일 수 있다. 상기 서미스터(102)는 양의 온도 계수 또는 음의 온도 계수를 가질 수 있다. 바람직한 장치에서, 상기 서미스터(102)는 온도 변화에 대응하는 전기 저항의 예측가능한 변화를 보여준다.
상기 서미스터(102)는 하나 이상의 배터리 셀들(104)에 근접하여, 배터리 동작 장치 및/또는 배터리 충전기(50)에 근접하여 배치된다. 상기 서미스터(102)는 배터리의 양전압 단자(양극 ; 176)와 섀시 접지(chassis ground; 108) 사이에서의 풀업 저항기(pullup resistor ; 106)에 직렬로 접속될 수 있다. 따라서, 서미스터(102) 및 풀업 저항기(106)는 전압 분배기 회로를 형성할 수 있다. 도시된 장치에서, 풀업 저항기(106)는 장치(50) 내에 포함될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 그렇게 제한되지 않는다. 예를 들면, 풀업 저항기(106)는 서미스터(102)에 근접하여, 또는 보호 회로(100)의 다른 구성요소들에 근접하여, 배터리 충전기 또는 배터리에 포함될 수 있다.
도시된 바와 같이, 풀업 저항기(106)는 양극(176)에 낮은 임피던스로 접속되고, 상기 서미스터(102)는 섀시 접지(108)에 낮은 임피던스로 접속된다. 그럼에도 불구하고, 상기 서미스터(102) 및 풀업 저항기(106)의 상대적인 위치들은 달라질 수 있다. 예를 들면, 상기 서미스터(102)는 양극(176)에 낮은 임피던스로 접속될 수 있고, 풀업 저항기(106)는 섀시 접지(108)에 대해 낮은 임피던스를 갖을 수 있다(그 경우 풀업 저항기(106)는 풀다운 저항이라 할 수 있다). 부가적인 저항들 역시 전압 분배기 회로에 추가될 수 있고, 상기 서미스터(102)가 배터리 셀, 배터리 충전기, 또는 모니터링될 장치의 온도를 검출하기 위하여 모니터링될 수 있는 한, 다른 어떤 적절한 회로 장치들도 구현될 수 있다.
상기 서미스터(102)가 양의 온도 계수를 갖는다면, 상기 서미스터(102) 양단의 전압 강하는 서미스터(102)의 본체 온도가 증가할수록 증가할 것이다. 만약 상기 서미스터(102)가 음의 온도 계수를 갖는다면, 상기 서미스터(102) 양단의 전압 강하는 서미스터(102)의 본체 온도가 증가할수록 하강할 것이다. 양자의 경우에, 만약 서미스터(102) 본체의 온도가 수용가능한 것보다 높아진다면, 서미스터(102)의 본체의 양단의 전압 강하는 모니터링될 수 있고, 과온도 신호가 발생될 수 있다.
상기 보호 회로는 또한 과온도 검출기(110) 및 장치 방전 검출기(112)를 포함할 수 있다. 상기 과온도 검출기(110) 및 상기 장치 방전 검출기(112)는 각각 서미스터(102) 양단의 전압 강하를 모니터링하고, 전압 강하가 미리 규정된 값보다 작거나 및/또는 큰 경우 출력 신호를 발생시키도록 구성된 어떤 적절한 회로일 수 있다. 예를 들면, 상기 검출기들(110, 112)은 연산 증폭기 회로를 포함하는 비교기(comparator) 회로들일 수 있다. 그러한 회로들은 당업자에게 알려져 있다. 도시된 예시적인 장치에서, 각각의 검출기(110, 112)는 노드(180)에서 각기 서미스터(102)와 풀업 저항기(106)의 접합점에 동작가능하게 접속된 개개의 제 1 입력(114, 116)을 가질 수 있고, 각각의 검출기(110, 112)는 개개의 기준 전압들(122, 124)에 동작가능하게 접속된 개개의 제 2 입력(118, 120)을 가질 수 있다. 더욱이, 상기 검출기(110)는 상기 서미스터(102) 양단에 걸리는 전압 강하가 기준 전압(122)보다 크거나 또는 작은지의 여부를 나타내는 제 1 검출기 출력 신호(190)를 출력하기 위한 출력 포트(126)를 포함할 수 있고, 상기 검출기(112)는 상기 서미스터(102) 양단의 전압 강하가 기준 전압(124)보다 크거나 또는 작은지의 여부를 표시하는 제 2 검출기 출력 신호(192)를 출력하기 위한 출력 포트(128)를 포함할 수 있다.
상기 출력 포트들(126, 128)은 콘트롤러(130)에 동작가능하게 접속될 수 있다. 상기 콘트롤러(130)는 다른 회로 구성 요소들의 동작을 제어하는데 적합한 임의의 회로 장치일 수 있다. 예를 들면, 콘트롤러(130)는 전계 효과 트랜지스터(FET)(132) 및 FET(134)와 같은 트랜지스터들의 동작을 제어하기 위해 제어 신호들을 발생하는 프로세서(processor)일 수 있다. 상기 콘트롤러(130)는 예를 들면, 장치에 전력을 공급할 수 있도록, 배터리 셀(104)을 방전시켜 FET(132) 활성화할 수 있다. 상기 콘트롤러(130)는 배터리 셀(104)을 충전시키기 위해 FET(132)를 활성화시킬 수도 있다. 더욱이, 상기 콘트롤러(130)는 요구된대로 각각 배터리 셀(104)의 방전 및/또는 충전을 종료하기 위하여 FET(132) 및/또는 FET(134)를 비활성화시킬 수 있다. 적합한 회로가 당업자에게 알려진대로, 콘트롤러(130) 및 FET들(132,134) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들면, 디바이더 로직 콘트롤(divider logic control ; 136) 및 FET(138)가 제공될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 그렇게 제한되지 않는다.
콘트롤러(130)는 또한 다른 회로 구성요소들에 의해 발생된 입력 신호들을 수신할 수 있다. 상기 콘트롤러(130)는 FET들(132, 134)과 같은 회로 구성 요소들을 제어하기 위하여 제어 신호들을 발생시킬 때, 그러한 입력 신호들을 평가할 수 있다. 예를 들면, 상기 콘트롤러(130)는 과전류 검출기들(140, 142), 단락 회로 검출기(144), 과충전 검출기(146), 및 과방전 검출기(148)에 의해 발생되는 신호들을 수신한다. 또한, 상기 콘트롤러(130)는 만약 바람직하지 않은 상태가 그러한 검출기들 중 어느 것에 의해 검출되면, 배터리 셀(104)의 방전 및/또는 충전을 종료시키기 위해 FET(132) 및/또는 FET(134)를 불활성화시킬 수 있다.
상기 보호 회로(100)는 또한 논리 게이트들(150, 152)을 포함할 수 있고,그것은 콘트롤러 입력 선들(160, 162)이 각각 하나 이상의 검출기를 모니터링하게 할 수 있다. 상기 논리 게이트들(150, 152)은 AND, OR, NAND, NOR, XAND, XOR 또는 다른 어떤 적합한 논리 게이트들로 될 수 있다. 예를 들면, 논리 게이트(150)는 과온도 검출기(110)로부터 제 1 검출기 출력 신호(190)를 수신하기 위한 제 1 입력 및 과충전 검출기(146)로부터 제 3 검출기 출력 신호(194)를 수신하기 위한 제 2 입력을 가지는 OR 게이트일 수 있다. 정상 동작 상태들 하에서, 제 1 및 제 3 검출기 출력 신호들(190, 194)은 낮을 수 있고, 따라서 상기 논리 게이트(150)의 출력은 낮을 수 있다. 예를 들면 배터리 셀의 전압이 최대 기준 전압보다 높음을 검출하는 것에 의해 만약 과충전 검출기(146)가 배터리(104)에 대한 과충전 상태를 검출한다면, 상기 과충전 검출기(146)는 하이로(high) 트리거될 수 있고, 그것에 의해 논리 게이트(150)의 출력을 하이로 트리거하고, 그리하여 FET(134)를 오프시키고 배터리 셀(104)의 충전을 종료하도록 콘트롤러(130)에게 시그널링한다. 상기 최대 기준 전압은 배터리 셀(104)의 최대 안전 충전 전압이 될 수 있다. 예를 들면, 최대 기준 전압은 4.35 볼트가 될 수 있다. 더욱이, 만약 상기 과온도 검출기(110)가 기준 전압(122)과 같은 최대 기준 전압보다 높은 서미스터(102) 양단의 전압을 검출하면, 과온도 검출기(110)에 의해 발생된 제 1 검출 출력 신호가 하이로 트리거될 수 있고, 그리하여 논리 게이트(150)의 출력을 하이로 트리거하고, 콘트롤러에게 FET(134)를 턴 오프하도록 다시 시그널링한다.
이 관점에서 서미스터(102) 양단에 걸리는 과도한 전압은 미리 규정된 최대 전압을 초과하는 충전 전압을 보호 회로(100)에 출력하는 배터리 충전기를 나타낼 수 있음을 알아야 한다. 상기 서미스터(102) 양단에 걸리는 과도한 전압은 또한 배터리 셀(들), 배터리 충전기, 또는 상기 장치에서의 과온도 상태를 나타낼 수 있다. 따라서, 온도 모니터는 상기 서미스터(102)에 동작가능하게 접속될 수 있다. 상기 온도 모니터는 서미스터(102) 양단에 걸리는 전압을 측정할 수 있고, 상기 측정된 전압으로부터 얻은 온도 값을 출력할 수 있다.
한 장치에서, 논리 게이트(152)는 장치 방전 검출기(112)로부터 제 2 검출기 출력 신호(192)를 수신하기 위한 제 1 입력 및 과방전 검출기(148)로부터 제 4 검출기 출력 신호(196)를 수신하기 위한 제 2 입력을 갖는 AND 게이트일 수 있다. 정상 동작 상태들하에서, 제 2 및 제 4 검출기 출력 신호들(192, 196)은 하이일 수 있고, 그러므로 상기 논리 게이트(152)의 출력은 하이일 수 있다. 상기 과방전 검출기(148)가 배터리 셀(104)의 전압이 기준 전압 최소치보다 낮은 것을 검출하면, 상기 과방전 검출기(148)의 출력은 로우(low)로 트리거될 수 있고, 그것에 의해 상기 논리 게이트(152)는 낮아지도록 트리거되고 배터리 셀(104)의 방전을 종료하기 위해 콘트롤러(130)에게 FET(132)를 턴 오프하도록 시그널링한다. 상기 기준 전압 최소치는 배터리 셀(104)에 손상을 일으키지 않고 배터리 셀(104)을 방전하는 것이 안전한 최소 전압 레벨일 수 있다. 예를 들면, 상기 기준 전압 최소치는 2.4 볼트일 수 있다. 마찬가지로, 만약 상기 장치 방전 검출기(112)가 최소 기준 전압보다 낮은 서미스터(102) 양단의 전압을 검출하면, 상기 장치 방전 검출기(112)의 출력은 로우로 트리거될 수 있고, FET(132)를 턴 오프시키도록 다시 콘트롤러(130)에게 시그널링할 수 있다.
다양한 상태들은 서미스터(102) 양단에 걸리는 전압을 최소 기준 아래로 떨어뜨리게 할 수 있다. 예를 들면, 만약 상기 장치에 공급되는 상기 전압이 미리 규정된 값보다 낮다면, 상기 전압은 최소 기준 아래로 떨어질 수 있고, 이것은 고장난 회로나 과방전된 배터리에 기인할 수 있다. 더욱이, 아날로그-디지털 컨버터(A/D ; 170) 또는 입력/출력 모듈(I/O ; 172)은 외부 고장 검출 센서들에 동작가능하게 접속될 수 있다. 예를 들면, I/O(172)는 수분 침투 검출기(water intrusion detector)에 접속될 수 있다. 만약 장치 내부에서 수분 침투가 검출되며, 상기 I/O(172)는 노드(180)에서의 전압이 로우로 되도록 트리거할 수 있고, 그것에 의해 장치 방전 검출기(112)의 출력은 로우로 되도록 트리거할 수 있고, 그리하여 서미스터(102) 양단에 걸리는 전압은 감소시킬 수 있다. 더욱이, 상기 I/O(172)는 특정 환경들하에서 노드(180)에서의 전압이 로우 또는 하이로 되게 하는 외부 센서들 및/또는 회로에 동작가능하게 접속될 수 있다. 예를 들면, 장치에서 회로 고장과 같은 오류가 발생하거나, 만약 소프트웨어 문제가 발생한다면, 외부 회로는 상기 I/O(172)가 노드(180)에서의 전압이 로우가 되도록 트리거할 수 있다. 소프트웨어 문제는 상기 장치 내재적인 것, 또는 상기 장치 외적인 것일 수 있다. 따라서, 상기 단일 노드(180)(및 서미스터)는 상기 회로(100)에 의한 과온도 제어, 상기 장치(50)에 의한 온도 모니터링, 과온도 이벤트가 배터리(51)의 충전을 정지시킴으로써 상기 회로(100)의 상기 장치(50)에 의한 온도 이벤트 트리거링, 또는 상기 장치(50)가 수분 침투, 회로 고장, 또는 소프트웨어 문제를 검출한 때와 같은 상기 장치(50)로부터 배터리(51)를 분리시키기 위한 회로(100)의 상기 장치(50)에 의한 과방전 이벤트 트리거링과 같이 다목적들로 사용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 보호를 제공하는 방법을 설명한 흐름도(200)가 도시된다. 단계(205)에서 시작되어, 하나 이상의 배터리 셀들의 전압은 모니터링될 수 있다. 만약 상기 배터리 셀 또는 셀들의 전압이 미리 규정된 최대값보다 높거나 또는 규정된 최소값보다 낮다면, 결정 상자(210) 및 단계(240)에 도시된 것과 같이, 상기 배터리 셀의 충전 및/또는 방전은 종료될 수 있다. 상기 배터리 셀의 온도는 또한 단계(215)에 도시된 것과 같이, 서미스터를 사용하여 모니터링될 수 있다. 더욱이, 다른 구성요소들의 상기 온도 또한 모니터링될 수 있다. 예를 들면, 배터리 동작 장치 또는 배터리 충전기의 온도가 모니터링될 수 있다. 배터리 셀, 배터리 충전기 또는 배터리 동작 장치가 모니터링 되는지의 여부와 관계없이, 결정 상자(220) 및 단계(240)에 도시된 것과 같이 상기 온도가 미리 규정된 값을 초과한다면, 배터리 셀의 충전 및/또는 방전이 종료될 수 있다. 계속하여 단계(225)에서, 상기 서미스터는 또한 배터리 보호 회로에 인가되는 또는 배터리 보호 회로로부터 공급되는 전압을 모니터링하기 위하여 사용될 수 있다. 계속하여 단계(230)에서, 만약 상기 전압이 너무 높거나 너무 낮다면, 배터리의 충전 및/또는 방전은 종료될 수 있다. 상기 프로세스는 상기 배터리 셀, 배터리 동작 장치, 또는 배터리 충전기가 과온도, 과전압, 또는 부족 전압의 상태를 경험할 때까지 계속할 수 있다. 만약 상기 보호 회로가 턴 오프된다면, 상기 프로세스는 또한 종료될 수 있다. 예를 들면, 상기 장치가 턴 오프될 때, 상기 보호 회로는 자동으로 턴 오프될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 그렇게 제한되지 않는다는 것은 명백할 것이다. 많은 수정들, 변경들, 변화들, 대체들, 및 등가물들이 청구항들에서 기재된 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 당업자에게 상기될 수 있다.

Claims (10)

  1. 배터리 동작 장치에 사용하기 위한 보호 회로로서,
    과온도 검출기(a over temperature detector);
    콘트롤러; 및
    배터리 셀, 배터리 충전기, 및 상기 배터리 동작 장치 중 적어도 하나의 온도를 모니터링하기 위한 다용도 서미스터(thermistor)를 적어도 포함하는 전압 분배기 회로로서, 상기 다용도 서미스터는 배터리 셀, 배터리 충전기, 및 상기 배터리 동작 장치 중 상기 적어도 하나에 근접하여 배치되고, 상기 다용도 서미스터는 상기 과온도 검출기의 입력에 동작가능하게 접속되는, 상기 배터리 동작 장치에 사용하기 위한 보호 회로에 있어서:
    상기 과온도 검출기의 상기 입력에서의 입력 전압은 배터리 셀, 배터리 충전기, 및 상기 배터리 동작 장치 중 상기 적어도 하나의 상기 온도 변화에 관련하여 변하고, 상기 과온도 검출기는 배터리 셀, 배터리 충전기, 및 상기 배터리 동작 장치 중 상기 적어도 하나의 상기 온도가 미리 규정된 값을 초과할 때 상기 배터리 셀의 충전과 상기 배터리 셀의 방전으로 구성되는 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 이벤트를 종료하도록 상기 콘트롤러에게 시그널링하는, 배터리 동작 장치에 사용하기 위한 보호 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 과온도 검출기는, 미리 규정된 값보다 크거나 작은 배터리 충전 전압이 상기 보호 회로에 의해 수신될 때 상기 배터리 셀의 충전을 종료하도록 상기 콘트롤러에게 시그널링하는, 배터리 동작 장치에 사용하기 위한 보호 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 서미스터에 동작가능하게 접속된 온도 모니터(temperature monitor)를 더 포함하고, 상기 온도 모니터는 배터리 셀, 배터리 충전기, 및 상기 배터리 동작 장치 중 상기 적어도 하나의 상기 온도에 상관하는 온도 값을 출력하고, 상기 온도 값은 상기 서미스터에 양단에 인가되는 전압으로부터 유도되는, 배터리 동작 장치에 사용하기 위한 보호 회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    과충전 검출기 및 제 1 논리 게이트를 더 포함하고, 상기 제 1 논리 게이트는 상기 콘트롤러에 동작가능하게 접속되는 출력, 상기 과온도 검출기의 출력에 동작가능하게 접속되는 제 1 입력, 및 상기 과충전 검출기의 출력에 동작가능하게 접속되는 제 2 입력을 가지며, 상기 제 1 논리 게이트가 상기 과온도 검출기 및 상기 과충전 검출기 중 적어도 하나로부터 신호를 수신할 때 상기 제 1 논리 게이트는 상기 배터리 셀의 충전을 종료하도록 상기 콘트롤러에게 시그널링하는, 배터리 동작 장치에 사용하기 위한 보호 회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    장치 방전 검출기를 더 포함하고, 상기 배터리 셀로부터 상기 배터리 동작 장치에 인가되는 전압이 미리 규정된 값보다 작으면 상기 장치 방전 검출기는 상기 배터리 셀의 방전을 종료하도록 상기 콘트롤러에게 시그널링하는, 배터리 동작 장치에 사용하기 위한 보호 회로.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 장치 방전 검출기는 적어도 하나의 특정 상태의 발생시, 상기 배터리 셀의 방전을 종료하도록 상기 콘트롤러에게 시그널링하고, 상기 특정 상태는 상기 배터리 동작 장치 및 배터리 셀 팩 중 적어도 하나로의 수분 침투, 상기 배터리 동작 장치 내의 내부 회로 고장, 상기 배터리 동작 장치 내의 소프트웨어 고장, 및 상기 배터리 동작 장치 외부의 소프트웨어 고장으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 배터리 동작 장치에 사용하기 위한 보호 회로.
  7. 제 5 항에 있어서,
    과방전 검출기 및 제 2 논리 게이트를 더 포함하고, 상기 제 2 논리 게이트는 상기 콘트롤러에 동작가능하게 접속되는 출력, 상기 장치 방전 검출기의 출력에 동작가능하게 접속되는 제 1 입력, 및 상기 과방전 검출기의 출력에 동작가능하게 접속되는 제 2 입력을 가지며, 상기 제 2 논리 게이트가 상기 장치 방전 검출기 및 상기 과방전 검출기 중 적어도 하나로부터 신호를 수신할 때 상기 제 2 논리 게이트는 상기 배터리 셀의 충전을 종료하도록 상기 콘트롤러에게 시그널링하는, 배터리 동작 장치에 사용하기 위한 보호 회로.
  8. 배터리 동작 장치를 위한 장치 보호를 제공하는 방법에 있어서,
    적어도 하나의 배터리 셀의 전압을 모니터링하는 단계;
    서미스터를 사용하여, 상기 배터리 셀, 배터리 충전기, 및 상기 배터리 동작 장치 중 적어도 하나의 온도를 모니터링하는 단계;
    상기 서미스터를 사용하여, 배터리 보호 회로에 인가되는 전압 및 상기 배터리 보호 회로로부터 공급되는 전압 중 적어도 하나를 모니터링하는 단계; 및
    상기 온도가 미리 규정된 값으로부터 벗어날 때, 상기 배터리 셀의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 종료하는 단계를 포함하는, 배터리 동작 장치를 위한 장치 보호를 제공하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    배터리 보호 회로에 인가되는 전압 및 상기 배터리 보호 회로로부터 공급되는 전압 중 상기 적어도 하나가 미리 규정된 값으로부터 벗어난 전압 값일 때 상기 배터리 셀의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 종료하는 단계를 더 포함하는, 배터리 동작 장치를 위한 장치 보호를 제공하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 배터리 셀의 측정된 전압이 미리 규정된 값으로부터 벗어난 전압 값일 때 상기 배터리 셀의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 종료하는 단계를 더 포함하는, 배터리 동작 장치를 위한 장치 보호를 제공하는 방법.
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