KR100959612B1 - 하이브리드 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적과제는 용량이 서로 다른 전지를 안정적으로 충방전하고, 전지의 전원만으로 충방전하는 데 있다.
이를 위해 본 발명은 복수 개의 재충전 가능한 전지와, 상기 복수 개의 전지와 전기적으로 연결되어 상기 전지들 각각의 대전류 경로 가운데 어느 하나의 대전류 경로를 전기적으로 연결시키는 스위칭 소자들 및, 상기 복수 개의 전지와 전기적으로 연결되어 상기 복수 개의 전지 가운데 어느 하나에서 전력을 공급받아 구동되며, 상기 스위칭부에 온(on) 또는 오프(off) 신호를 보내 상기 복수 개의 전지들을 순차적으로 충방전시키는 하이브리드 전지 보호회로부로 이루어진 하이브리드 전지를 개시한다.
따라서, 본 발명은 전지용량이 서로 다른 전지들을 선택적으로 충방전하여 하이브리드 전지의 충방전 효율을 높인다. 또한, 별도의 전원공급 없이 전지의 전원만으로 하이브리드 전지 보호회로부가 구동되어 전지들을 자동적으로 충방전시킬 수 있게 한다.
하이브리드 전지, 충방전 스위칭 소자부

Description

하이브리드 전지{HYBRID BATTERY}
본 발명은 하이브리드 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용량이 서로 다른 전지와 이들을 자동적으로 충방전하는 하이브리드 전지에 관한 것이다.
최근 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 콤팩트하고 경량화된 휴대용 전기/전자장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있다. 따라서, 휴대용 전기/전자 장치들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 전지 팩을 내장하고 있다. 상기 전지 팩은 경제적인 측면을 고려하여 최근에는 충방전이 가능한 전지를 채용하고 있다. 대표적인 전지에는 니켈-카드뮴(Ni-Cd)전지와 니켈-수소(Ni-MH)전지 및 리튬(Li) 전지와 리튬 이온(Li-ion) 이차 전지 등이 있다. 특히, 리튬 이온 이차 전지는 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 작동 전압이 약 3배나 높다. 또한, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 널리 사용되고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로 는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해질의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 또한, 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다.
이러한 형상들을 가지는 전지는 보호회로가 부착되어 전지의 충전과 방전을 선택하거나, 전지가 과충전되거나 과전류가 흘렀을 때, 전력을 차단하여 전지를 보호하여 전지를 보호하게 된다. 이러한 보호회로와 함께 전지는 휴대용 전자제품에 하나 또는 복수 개가 직/병렬로 연결되어 사용된다. 일 예로, 노트북과 같이 전력소모가 많은 휴대용 전자제품에 사용되는 전지는 주로 복 수개의 원통형 전지를 직/병렬로 연결하여 사용시간 및 전지출력을 증가시킨다.
한편, 노트북과 같이 얇은 두께를 가지는 휴대용 전자제품에 실장되는 복 수개의 원통형 전지는 전지용량 및 크기가 균일하다. 이러한 크기가 균일한 원통형 전지를 사용하여 노트북과 같은 휴대용 전자제품에 실장하고 나면, 노트북 내에는 빈 공간이 형성될 수 있는데 이때, 이러한 빈공간에 파우치형 전지를 실장하면 전지용량을 더 늘릴 수 있게 된다.
하지만, 이러한 원통형 전지와 연결되는 파우치형 전지는 전지용량이 서로 간에 다를 수 있다. 만약, 전지용량이 서로 다른 전지들을 하나의 보호회로가 충방전에 관한 사항을 제어하게 되면, 전지용량이 서로 다른 전지들 가운데 보호회로의 충전 방식과 맞지 않은 전지들은 충전의 불균형이 초래되고, 방전시에는 필요 이상 의 방전을 할 수 있는 방전의 불균형이 초래되는 문제가 있다.
더불어, 충방전의 불균형이 초래되는 문제와 함께 용량이 서로 다른 전지를 자동적으로 충방전하고, 전지의 쇼트 및 이상동작에 관한 사항을 별도의 전원없이 전지의 전원만으로 제어해야 하는 문제가 있다.
상기한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 전지용량이 서로 다른 전지들을 안정적으로 충방전시키는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는 전지의 전원만으로 전지들을 충방전하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 기술적 과제는 서로 다른 형태의 전지들을 혼합적으로 사용하여 휴대용 전자제품에 실장시 공간 활용도를 높이는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 기술적 과제는 전류차단 및 전지보호를 위한 수단을 두어 전지를 효율적으로 충방전 하는 데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드 전지는 복수 개의 재충전 가능한 전지; 상기 전지의 대전류 경로와의 전기적으로 연결에 의해 상기 전지들 각각의 대전류 경로 가운데 어느 하나의 대전류 경로를 선택하여 전기적으로 연결시키는 스위칭 소자부; 및 상기 복수 개의 전지와 전기적으로 연결되어 상기 복수 개의 전지 가운데 어느 하나에서 전력을 공급받아 구동되며, 상기 스위칭 소자부와 전기적으로 연결되어 상기 스위칭부에 온(on) 또는 오프(off) 신호를 보내 상기 복수 개의 전지들을 순차적으로 충방전시키는 하이브리드 전지 보호회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 하이브리드 전지는 복수 개의 재충전 가능한 전지; 상기 전지들과 대응한 갯수로 상기 전지들 각각의 대전류 경로에 전기적으로 연결되는 전지선택용 스위칭 소자부; 상기 전지들의 대전류 경로들이 하나로 접속되는 지점에 전기적으로 연결된 충전 스위칭 소자들과, 상기 충전 스위칭 소자에 전기적으로 연결된 방전 스위칭 소자들을 포함하는 충방전용 스위칭 소자부; 및 상기 복수 개의 전지들 각각에 전기적으로 연결되어 상기 복수 개의 전지 전압을 기준전압과 비교한 후 상기 기준전압과 비교되어 검출된 전압값에 대응하는 디지털신호를 출력시키는 전압 검출부 및, 상기 충방전 스위칭 소자부의 스위칭 소자들과 전기적으로 연결되며 상기 전압 검출부에서 출력된 디지털신호를 입력받아 상기 전지 선택용 스위칭 소자들 가운데 어느 하나의 소자에 온(on) 또는 오프(off) 신호를 출력시켜 상기 복수 개의 전지 가운데 어느 하나를 선택하고, 상기 선택된 전지의 대전류 경로와 전기적으로 연결된 상기 충방전 스위칭 소자에 온(on) 또는 오프(off) 신호를 출력시키는 제어부를 구비하는 하이브리드 전지 보호회로부를 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 또 다른 하이브리드 전지는 복수 개의 재충전 가능한 전지; 상기 복수 개의 전지들과 대응하는 갯수로 상기 복수 개의 전지들 각각에 전기적으로 연결된 충전 스위칭 소자 및, 상기 충전 스위칭 소자와 대응하는 갯수로 상기 충전 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 방전 스위칭 소자를 포함하여 형성된 충방전 스위칭 소자부; 및 상기 복수 개의 전지와 전기적으로 연결되어 상기 전지들의 전압을 기준전압과 비교한 후 상기 전지들의 전압 상태에 따라 디지털신호를 출력시키는 전압 검출부 및, 상기 충방전 스위칭부의 스위칭 소자들과 전기적으로 연결되며 상기 전압 검출부에서 출력된 디지털신호를 입력받아 상기 충방전 스위칭 소자들을 선택적으로 온(on) 또는 오프(off) 신호를 출력시키는 제어부를 구비하는 하이브리드 전지 보호회로부를 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 또 다른 하이브리드 전지는 복수 개의 재충전 가능한 전지; 상기 복수 개 전지와 대응한 갯수로 상기 복수 개의 전지 대전류 경로 각각에 전기적으로 연결된 방전 스위칭 소자들과, 상기 방전 스위칭 소자들이 공통으로 연결된 하나의 대전류 경로에 전기적으로 연결된 충전 스위칭 소자를 포함하여 형성된 충방전 스위칭 소자부; 및 상기 복수 개의 전지 각각에 전기적으로 연결되며 상기 복수 개의 전지 전압을 기준전압과 비교하고 상기 기준전압과 비교되어 검출된 전압값에 대응하는 디지털신호를 출력시키는 전압 검출부 및, 상기 충방전 스위칭부의 스위칭 소자들과 전기적으로 연결되며 상기 전압 검출부에서 출력된 디지털신호를 입력받아 상기 방전 스위칭 소자들과 상기 충전 스위칭 소자에 온(on) 또는 오프(off) 신호를 출력시키는 제어부를 구비하는 하이브리드 전지용 보호회로부를 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 하이브리드 전지들 각각에 형성된 복수 개의 전지는 서로 간에용량이 다른 캔형 또는 파우치형 전지의 조합으로 형성될 수 있으며, 상기한 하이브리드 전지들 각각에 형성된 하이브리드 전지용 보호회로부는 과전류 감지부를 더 구비할 수 있다. 상기 과전류 감지부는 상기 복수 개의 전지가 완전방전 시에 충전기가 연결된 것을 감지하여 상기 복수 개의 전지와 연결된 충전 스위칭 소자 가운데 어느 하나를 온(on) 시킬 수 있다.
또한, 상기한 하이브리드 전지들 각각에 형성된 하이브리드 전지용 보호회로부는 스위칭 지연시간 조작부를 더 포함하여 형성되고, 상기 스위칭 지연시간 조작부에는 수동소자가 더 연결되어 상기 충전 스위칭 소자들과 상기 방전 스위칭 소자의 스위칭 시간차를 조절할 수 있다.
또한, 상기한 하이브리드 전지들 각각에 형성된 하이브리드 전지용 보호회로부는 반도체소자 집적회로로 형성되어 하나의 반도체 칩으로 패기징될 수 있으며, 상기한 하이브리드 전지들 각각에 형성된 하이브리드 전지용 보호회로부의 충전 스위칭 소자와 방전 스위칭 소자는 N채널형 전계효과 트랜지스터 또는 P채널형 전계효과 트랜지스터로 형성될 수 있다. 더불어, 상기 충전 스위칭 소자와 상기 방전 스위칭 소자들 가운데 어느 하나에는 전류 역류 방지용 기생 다이오드가 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 하이브리드 전지 충전 방법은 재충전 가능하고 서로 간에 용량이 다른 복수 개의 전지들이 충전 상태일 때, 상기 전지들 가운데 어느 하나의 전지에 대한 충전 상태를 확인하여 상기 충전 상태가 확인된 전지가 만충전 상태가 아니면 상기 전지의 전지용량에 따른 충전방식으로 충전을 시작하고, 만충전 상태이면 충전을 금지하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계에서 상기 전지가 만충전 상태일 때 상기 전지의 충전을 금지시킨 후, 상기 제 1 단계를 또 다른 용량을 가지는 전지에 맞는 충전방식으로 시행하는 제 2 단계; 및 상기 전지들이 모두 만충전 상태이면 상기 전지들의 충전을 모두 금지하는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 단계 내지 제 3 단계를 진행하는 동안에, 상기 복수 개의 전지가 과충전 상태이면 상기 복수 개의 전지들의 방전을 시작하는 과충전 확인단계를 진행하여 과충전을 확인할 수 있다.
또한, 상기 제 1 단계 내지 제 3 단계를 진행하는 동안에 설정된 임계 전류 이상으로 과전류가 흐를 경우, 충방전 스위치를 오프(off)시키는 충방전 금지 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 한편, 본 발명의 하이브리드 전지 방전 방법은 재충전 가능하고 서로간에 용량이 다른 복수 개의 전지들이 방전 상태일 때, 상기 전지들 가운데 어느 하나의 전지에 대한 방전 상태를 확인하여 상기 방전 상태가 확인된 전지가 만방전 상태가 아니면 상기 전지의 전지용량에 따른 방전방식으로 방전을 시작하고, 만방전 상태이면 방전을 금지하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계에서 상기 전지가 만방전 상태일 때, 상기 전지의 방전을 금지시킨 후, 상기 제 1 단계를 또 다른 용량을 가지는 전지에 맞는 방전방식으로 시행하는 제 2 단계; 및 상기 전지들이 모두 만방전 상태이면 상기 전지들의 방전을 모두 금지하는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 단계 내지 제 3 단계를 진행하는 동안에 설정된 임계 전류 이상으로 과전류가 흐를 경우에는 충방전 스위치를 오프(off)시키는 충방전 금지 단계를 진행하여 충방전을 금지할 수 있다.
본 발명의 하이브리드 전지 및 이를 충방전 방법은 전지용량이 서로 다른 전 지들을 선택적으로 충방전하여 하이브리드 전지의 충방전 효율을 높인다.
또한, 본 발명의 하이브리드 전지는 별도의 전원공급 없이 전지의 전원만으로 하이브리드 전지 보호회로부가 구동되어 전지들이 자동적으로 충방전된다.
또한, 본 발명의 하이브리드 전지는 서로 다른 형태의 전지들이 혼합적으로 사용될 수 있으므로, 휴대용 전자제품에 실장시에 공간 활용도를 높인다.
또한, 본 발명의 하이브리드 전지는 전류차단 및 전지보호를 위한 수단을 두어 전지를 효율적으로 충방전 한다.
이하, 예시 도면을 참조하여 본 발명의 하이브리드 전지에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예들에서는 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용하기로 하며, 동일한 구성요소의 중복되는 설명은 가능한 하지 않기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전지의 블록도이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전지(100)는 복수 개의 재충전 가능한 전지(110)와, 스위칭부(120) 및, 하이브리드 전지 보호회로부(130)를 포함하여 형성된다. 도 1a의 예시도면에는 설명의 편의를 위하여 복수 개의 재충전 가능한 전지가 제 1 전지(111) 및 제 2 전지(112)로 도시되었고, 스위칭부(120)는 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 대전류 경로상에 전기적으로 연결되었으며, 하이브리드 전지 보호회로부(130)는 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112) 및 스위칭부(120)와 전기적으로 연결되어 도시되었다.
먼저, 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)는 재충전 가능하고, 서로 다른 용량을 가지며 서로 간에 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)는 복수 개의 전지로 형성된 배터리 팩(Battery pack)으로 형성될 수도 있다.
또한, 제 1 전지(111)는 캔형 또는 파우치형 전지로 이루어지고, 제 2 전지(20)도 캔형 또는 파우치형 전지로 이루어질 수 있다. 또한, 제 1 전지(111)의 용량과 제 2 전지(112)의 용량은 서로 간에 다를 수 있다. 이렇듯, 서로 간에 다른 형태 및 전지용량을 가지는 전지를 혼용하여 사용하면 휴대용 전제제품(미도시)에 실장시 공간 활용도를 높일 수 있게 된다.
스위칭부(120)는 제 1 전지(111) 및 제 2 전지(112)의 대전류 경로와 전기적으로 연결되어 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112) 가운데 어느 하나를 선택하여 충전 또는 방전되게 한다. 이러한 스위칭부(120)는 스위치 기능을 하는 전기소자들로 이루어져 형성될 수 있으며, 제 1 전지(111) 및 제 2 전지(112)의 대전류 경로 각각에 전기적으로 연결되어 대전류 경로를 연결시키거나 차단시킬 수 있다. 또한, 스위칭부(120)는 하이브리드 전지 보호회로부(130)에서 입력된 신호에 의해 제어되어 온(on) 또는 오프(off) 될 수 있다.
하이브리드 전지 보호회로부(130)는 스위칭부(120)에 온(on) 또는 오프(off) 신호를 보내 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112) 가운데 어느 하나를 선택하여 순차적으로 충전 또는 방전시킨다. 이러한 하이브리드 전지 보호회로부(130)는 복수 개 의 논리소자(logic element)와 수동소자(passive element) 및 능동소자(active element)가 집적되어 형성될 수 있으며, 하이브리드 전지 보호회로부(130)는 제 1 전지(111) 또는 제 2 전지(112) 가운데 어느 하나에서 전력을 공급받아 구동될 수 있다. 이때, 제 1 전지(111) 또는 제 2 전지(112) 가운데 어느 하나에서 전력을 공급받아 구동되려면, 도 1a에 도시된 바와 같이, 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 양극과 음극에 전기적으로 연결되어야 한다.
상기한 구성을 구비하는 본 발명의 하이브리드 전지(100)는 전지용량이 서로 다르며 형태가 다른 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112) 각각을 하이브리드 전지 보호회로부(130)가 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 전지용량에 맞는 충방전 방식으로 충전 또는 방전시킴으로서, 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 용량차이로 인한 충방전의 불균형을 해소할 수 있다. 이와 동시에 캔형 또는 파우치형과 같이 종류 및 구조가 다른 재충전 가능한 전지를 혼합하여 사용하므로, 휴대용 전자제품에 실장시 공간의 활용도가 높아진다. 또한, 하이브리드 전지 보호회로부(130)가 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)에서 전력을 공급받아 구동되므로 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 충전 또는 방전을 자동적으로 제어할 수 있게 된다.
도 1b는 도 1a의 하이브리드 전지에 충방전 경로 설정부가 추가된 상태의 블럭도이다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 제 1 전지(111) 및 제 2 전지(112)와 스위칭 소자부(120)의 사이에는 충방전 경로 설정부(140)가 더 형성된다. 충방전 경로 설정 부(140)는 선택된 전지들에 흐르는 전류의 방향이 순방향으로 흐르게 하는 충전 경로(140b)와, 충전 경로의 전류 방향과 반대 방향으로 전류를 흐르게 하는 방전경로(140a)를 설정한다. 이러한 충방전 경로 설정부(140)는 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 충전시에 방전경로(140a)의 방향으로 전류가 흐르는 것을 차단하여 오작동을 막고, 방전시에도 충전시와 마찬가지로 충전경로(140b)의 방향으로 전류가 흐르는 것을 차단하여 오작동을 막는다. 즉, 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)는 서로 간에 흐르는 방향이 다른 충전 전류와 방전 전류 가운데 어느 하나의 전류만을 공급받을 수 있다. 따라서, 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 열화를 방지할 수 있다. 이러한 충방전 경로 설정부(140)는 다이오드 및 스위칭 소자로 형성될 수 있으며, 논리소자와 전기소자가 집적된 집적회로로 형성될 수 있다.
또한, 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)는 충방전 단자(+P, -P)와 전기적으로 연결되고, 양극 충방전 단자(+P)와 음극 충방전 단자(-P)에 사이에는 충방전 단자(+P, -P)들 간의 직류 전압을 차단시키는 제 1 콘덴서(151)가 더 형성될 수 있으며, 양극 충방전 단자(+P)와 음극 충방전 단자(-P) 가운데 어느 하나의 단자에 전기적으로 연결된 제 2 콘덴서(152)가 형성될 수 있다. 이때, 제 1 콘덴서(151)와 제 2 콘덴서(152)를 전기적으로 연결시키는 저항(153)이 형성되어 저항(153)이 보조 단자(T/H)와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 보조 단자(T/H)와 충방전 단자(+P, P)가 충전기 또는 휴대용 전자제품의 배터리 단자에 접속될 때, 저항(153)의 저항값을 충전기 또는 휴대용 전자제품에 제공하여 전지의 종류 및 특성을 알릴 수 있다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 전지의 블록도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 전지(200)는 복수 개의 재충전 가능한 전지(110), 전지들을 선택하는 전지선택용 스위칭 소자부(210), 전지 선택용 스위칭 소자부(210)에 의해 선택된 전지들의 충방전 경로를 설정하는 충방전 스위칭 소자부(230) 및, 전지선택용 스위칭 소자부(210)와 충방전 스위칭 소자부(230)를 제어하는 하이브리드 전지 보호회로부(240)를 포함하여 형성된다. 도 2a의 예시 도면에는 설명의 편의를 위하여 복수 개의 재충전 가능한 전지(110)는 제 1 전지(111) 및 제 2 전지(112)로 도시되었다. 또한, 전지선택용 스위칭 소자부(210)는 제 1 전지(111)의 대전류 경로와 전기적으로 연결되는 제 1 스위칭 소자(211)와 제 2 전지(112)의 대전류 경로와 전기적으로 연결되는 제 2 스위칭 소자(212)로 나뉘어 도시하였다. 또한, 충방전 스위칭 소자부(230)는 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 대전류 경로가 만나는 지점에 연결되었으며, 하이브리드 전지 보호회로부(240)는 제 1 전지(111), 제 2 전지(112) , 전지선택용 스위칭 소자부(210) 및, 충방전용 스위칭 소자부(230)와 전기적으로 연결되어 도시되었다.
먼저, 전지선택용 스위칭 소자부(210)는 제 1 전지(111)에 연결된 제 1 스위칭소자(211)와 제 2 전지(112)에 연결된 제 2 스위칭소자(212)를 포함하여 형성될 수 있다. 이렇듯 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 각각에 스위칭소자를 부착하여 각각의 전지를 개별적으로 대전류 경로와 연결시킬 수 있다.
충방전용 스위칭 소자부(230)는 제 1 전지(111) 및 제 2 전지(112)의 대전류 경로가 만나는 지점에 전기적으로 연결된 충전 스위칭 소자(231)와, 충전 스위칭 소자(231)와 전기적으로 연결된 방전 스위칭 소자(232)를 포함하여 형성될 수 있다. 이러한 충방전 스위칭 소자(231, 232)가 하나의 대전류 경로 선로상에 형성되어 회로 패턴의 길이를 줄일 수 있으며, 충전 스위칭 소자(231)는 충전 시에 하이브리드 전지 보호회로부(240)에 의해 온(on) 되어 제 1 전지(111) 또는 제 2 전지(112)의 대전류 경로 가운데 충전 경로를 연결시키게 된다. 이 부분에서 충전경로는 제 1 전지(111) 또는 제 2 전지(112)가 충전기(미도시)에 의해 연결되어 충전되어야 하는 방향임으로 반시계 방향으로 전류가 흐르게 된다. 이에 반해 방전 스위칭 소자(232)는 제 1 전지(111) 또는 제 2 전지(112)의 대전류 경로 가운데 충전 경로의 반대 방향인 시계방향의 방전 경로로 전류를 흘리게 된다.
하이브리드 전지용 보호회로부(240)는 전압 검출부(241, 242)와 제어부(233)를 더 포함하여 형성되며, 복수 개의 논리소자와 수동소자 및 능동소자가 집적되어 형성될 수 있다. 도 2a를 보면, 전압 검출부는 설명의 편의상 제 1 전지(111)와 전기적으로 연결된 제 1 전압 검출부(241)와, 제 2 전지(112)와 전기적으로 연결된 제 2 전압 검출부(242)로 나뉘어 도시하였다.
제 1 전압 검출부(241)는 제 1 전지(111)의 전압을 복수의 기준전압과 비교할 수 있다. 또한, 제 1 전압 검출부(241)는 제 1 전지(111)에서 측정된 전압에 따라 제 1 전지(111)의 상태를 분류할 수 있는데, 분류하는 방법에 대해 도 2b를 더 참조하여 설명하면, 제 1 전압 검출부(241)는 복수 개의 연산증폭기에 기준전압을 인가하고, 제 1 전지(111)에서 측정된 전압과 연산증폭기에 인가된 기준전압을 비교하여 제 1 전지(111)의 상태를 분류할 수 있다. 이때 분류된 상태로는 만충전상태와, 만방전상태로 분류할 수 있다. 또한, 과충전상태와 과방전상태를 더 포함하여 분류할 수도 있다. 이렇게 제 1 전압 검출부(241)에서 분류된 상태에 따라 출력된 디지털 신호가 제어부(233)로 인가되고, 신호를 인가받은 제어부(233)는 그에 따라 제 1 전지(111)의 상태 정보를 알게 되어 전지 선택용 스위칭 소자부(210) 및 충방전 스위칭 소자부(230)를 온(on) 또는 오프(off) 시키게 된다.
제 2 전압 검출부(242)는 제 2 전지(112)의 전압을 복수의 기준전압과 비교한다. 또한, 측정된 전압을 기준전압과 비교하여, 제 2 전지(112)의 상태를 만방전상태와 만충전상태로 분류할 수 있다. 또한, 과충전상태와 과방전상태를 더 포함하여 분류할 수 있다. 제 2 전압 검출부(242)는 앞서 설명한 제 1 전압 검출부(241)와 같은 구성으로 형성될 수 있다.
제어부(233)는 전지선택용 스위칭 소자부(210)에 온 또는 오프 신호를 출력시켜 제 1 전지(111) 또는 제 2 전지(112) 가운데 어느 하나를 선택한다. 또한, 제어부(233)는 충방전 스위칭 소자부(210)에 온 또는 오프 신호를 출력하여 전지선택용 스위칭 소자부(210)에 의해 선택된 제 1 전지(111) 또는 제 2 전지(112)의 충방전 경로를 선택한다. 이때, 제 1 전지(111) 또는 제 2 전지(112)의 충방전 상태에 따른 전압을 제 1 전압 검출부(241)와 제 2 전압 검출부(242)가 검출하고, 충방전 상태에 따른 디지털 신호를 제어부(233)에 출력시키게 된다. 이러한 디지털 신호를 입력받은 제어부(233)는 충방전 스위칭 소자부(230)의 충전 스위칭 소자(231)를 온 시켜 충전 경로를 형성하거나, 방전 스위칭 소자(232)를 온 시켜 방전 경로를 형성하게 된다. 충전 경로 또는 방전 경로를 선택한 후에 제 1 스위칭 소자(211) 또는 제 2 스위칭 소자(212)를 선택적으로 온 시켜가며, 제 1 전지(111) 또는 제 2 전지(112) 가운데 어느 하나를 충전 또는 방전하게 된다. 이때, 제어부(233)는 충방전 단자(P+, P-)의 단자 전압을 감지하여 충전 또는 방전 상태를 판별하게 된다.
또한, 하이브리드 전지용 보호회로부(240)는 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)에 흐르는 전류를 감지하여 충방전 스위칭 소자부(230)를 오프(off)시키는 과전류 감지부(234)를 더 포함한다. 이러한 과전류 감지부(234)는 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)가 충방전될 때, 급격한 전류가 유/출입되어 하이브리드 전지용 보호회로부(240)의 손상, 휴대용 전자제품(미도시)이나 충전기(미도시)의 회로 손상 또는, 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)가 손상되는 것을 예방한다.
또한, 과전류 감지부(234)는 제 1 전지(111)와 제 2 전지(111)가 완전히 방전되어 전원이 차단된 제어부(233)가 제어기능을 상실할 때, 양극 및 음극 충방전 단자(P+)(P-)에 충전기(미도시)가 연결된 것을 감지하여 충전 스위칭 소자(231)를 온(on) 시킴과 동시에 제 1 스위칭소자(211)와 제 2 스위칭소자(212) 가운데 어느 하나를 온(on) 시킬 수 있다. 이로 인해 제 1 전지(111) 또는 제 2 전지(112) 가운데 어느 하나가 선택되어 충전될 수 있다.
또한, 하이브리드 전지 보호회로부(240)는 충전 스위칭 소자(231)와 방전 스위칭 소자(232)의 스위칭 시간차를 조절하는 스위칭 지연시간 조작부(235)를 더 포함하여 형성된다. 이러한 스위칭 지연시간 조작부(235)를 구비하는 하이브리드 전지 보호회로부(240)에는 콘덴서 및 저항과 같은 수동소자가 스위칭 지연시간 조작부(235)의 일 단자와 연결되어 충전 스위칭 소자(231)와 방전 스위칭 소자(232)가 스위칭 되는 시간을 조절할 수 있다.
또한, 상기한 하이브리드 전지용 보호회로부(240)는 반도체소자 집적회로로 형성될 수 있다. 하이브리드 전지용 보호회로부(240)는 반도체 칩 패기지 형태와 같이 하나의 칩으로 형성될 수 있으며, 대략 8개 내지 10개의 핀을 가진 반도체 칩 패기지로 형성될 수 있다. 이때. 하이브리드 전지용 보호회로부(240)의 전원으로서, 제 1 전지(111) 및 제 2 전지(112)와 전기적으로 연결되어 하이브리드 전지용 보호회로부(240)에 안정된 정류 전원을 공급하는 전원 공급부(미도시)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 이러한 하이브리드 전지용 보호회로부(240)를 반도체 칩 패기지의 형태로 제작하면, 일체화되어 기능이 함축되고 하이브리드 전지용 보호회로부(240)를 절연기판(미도시) 등에 쉽게 실장될 수 있게 한다.
본 실시예의 경우, 전지선택용 스위칭 소자(211, 212)는 P채널형 전계효과 트랜지스터로 형성될 수 있다. 또한, 충방전 스위칭 소자(231, 232)는 N채널형 전계효과 트랜지스터로 형성되어 하이브리드 전지 보호회로부(240)의 온(on) 신호에 의해 제 1 전지(111) 또는 제 2 전지(112)의 대전류 경로 가운데, 충전 또는 방전 경로를 온(on) 시킬 수 있다.
또한, 이러한 충방전 스위칭 소자(231, 232)의 각각에는 전류 역류 방지용 기생다이오드(231a, 232b)가 형성될 수 있다. 충전 스위칭 소자(231)에 연결된 전류 역류 방지용 기생다이오드(231a)는 충전 스위칭 소자(231)가 온(on) 되어 제 1 전지 및 제 2 전지(111, 112)의 전류의 흐름이 반시계방향으로 흐르는 충전 경로를 연결시에 시계방향으로의 방전경로를 차단하게 된다. 이와 마찬가지로 방전 스위칭 소자(232)에도 전류 역류 방지용 기생다이오드(232a)가 형성되어 제 1 전지 및 제 2 전지(111, 112)의 방전시에 충전경로를 차단하게 된다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 전지의 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 전지(300)는 복수 개의 재충전 가능한 전지(111, 112), 충방전용 스위칭 소자부(310, 320) 및, 하이브리드 전지용 보호회로부(330)를 포함하여 형성된다. 도 3의 예시도면에는 설명의 편의를 위하여 복수 개의 재충전 가능한 전지(110)를 제 1 전지(111) 및 제 2 전지(112)로 도시하였고, 충방전 스위칭 소자부는 제 1 전지(111) 및 제 2 전지(112) 각각에 전기적으로 연결된 제 1 충방전 스위칭 소자부(310)와 제 2 충방전 스위칭 소자부(320)로 나뉘어 도시하였다. 또한, 하이브리드 전지 보호회로부(330)를 제 1 전지(111), 제 2 전지(112)와, 제 1 충방전 스위칭 소자부(310) 및, 제 2 충방전 스위칭 소자부(320)과 전기적으로 연결시켜 도시하였다.
먼저, 제 1 충방전 스위칭 소자부(310)는 제 1 전지(111)의 일 단부와 전기적으로 연결된 제 1 방전 스위칭 소자(312)와, 제 1 방전 스위칭 소자(312)와 전기적으로 연결된 제 1 충전 스위칭 소자(311)를 포함하여 형성될 수 있다. 제 1 충전 스위칭 소자(311)는 제어부(333)에서 출력된 온(on) 신호에 의해 제 1 전지(111)와 음극 충방전 단자(P-) 사이의 경로를 연결하여 제 1 전지(111)를 충전시킬 수 있다. 또한, 제 1 방전 스위칭 소자(312)는 제어부(333)에서 출력된 온(on) 신호에 의해 제 1 전지(111)와 음극 충방전 단자(P-) 사이의 경로를 연결하여 제 1 전지(111)를 방전시킬 수 있다.
또한, 제 1 충방전 스위칭 소자부(310)와 마찬가지로, 제 2 충방전 스위칭 소자부(320)도 제 2 전지(112)의 일 단부와 전기적으로 연결된 제 2 방전 스위칭 소자(322)와, 제 2 방전 스위칭 소자(322)와 전기적으로 연결된 제 2 충전 스위칭 소자(321)를 포함하여 형성될 수 있다. 제 2 충전 스위칭 소자(321)는 제어부(333)에서 출력된 온(on) 신호에 의해 제 2 전지(112)와 음극 충방전 단자(P-) 사이의 경로를 연결하여 제 2 전지(112)를 충전시킬 수 있다. 또한, 제 2 방전 스위칭 소자(322)는 제어부(333)에서 출력된 온(on) 신호에 의해 제 2 전지(112)와 음극 충방전 단자(P-) 사이의 경로를 연결하여 제 2 전지(112)를 방전시킬 수 있다.
하이브리드 전지 보호회로부(330)는 전압 검출부(331, 332) 및 제어부(333)를 포함하여 형성될 수 있다. 이러한 하이브리드 전지 보호회로부(330)는 복수 개의 논리소자와 수동소자 및 능동소자가 집적되어 형성될 수 있다. 여기서, 도 3에서는 설명의 편의상, 전압 검출부를 제 1 전지(111)의 전압을 검출하는 제 1 전압 검출부(331)와, 제 2 전지(112)의 전압을 검출하는 제 2 전압 검출부(332)로 나뉘어 도시하였다.
제 1 전압 검출부(331)는 제 1 전지(111)의 전압을 복수의 기준전압과 비교할 수 있다. 이러한 제 1 전압 검출부(331)는 제 1 전지(111)에서 측정된 전압에 따라 제 1 전지(111)의 상태를 분류할 수 있는데, 분류하는 방법에 대해 도 2b를 더 참조하여 설명하면, 제 1 전압 검출부(331)는 복수 개의 연산증폭기에 기준전압을 인가하고, 제 1 전지(112)에서 측정된 전압의 세기를 저항에 의해 조절하여 제 1 전지(111)의 상태를 분류할 수 있다. 이때 분류된 상태로는 대략 4.1 V 정도의 만충전상태와 3.0V 정도의 만방전상태로 분류할 수 있다. 이러한 상태에 관한 전압은 복수 개의 연산증폭기에 인가되는 기준전압에 의해 결정되므로 다양한 전압을 설정할 수 있다. 이렇듯 제 1 전압 검출부(331)에서 분류된 상태에 따라 출력된 온(on) 신호가 제어부(333)로 인가되고, 신호를 인가받은 제어부(333)는 그에 따라 제 1 전지(111)의 상태 정보를 알게 된다.
제 2 전압 검출부(332)는 제 2 전지(112)의 전압을 복수의 기준전압과 비교할 수 있다. 또한, 측정된 전압을 기준전압과 비교하여, 제 2 전지(112)의 상태를 만방전상태와 만충전상태로 분류할 수 있다. 이러한 제 2 전압 검출부(332)는 앞서 설명한 제 1 전압 검출부(331)와 같은 구성으로 형성될 수 있다.
제어부(333)는 제 1 전압 검출부(331) 및 제 2 전압 검출부(332)에서 검출된 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 상태에 따라 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)를 충방전할 수 있는데 먼저, 휴대용 전자제품 등의 부하(미도시)가 양극 충방전 단자(P+)와 음극 충방전 단자(P-)에 연결되어 방전을 진행할 때, 제 1 방전 스위칭 소자(312)를 온(on) 시켜 제 1 전지(111)를 방전시키게 된다. 그런 다음, 제 1 전지(111)가 제 1 전압 검출부(331)에 설정된 임계전압까지 방전되면 제 1 방전 스위칭 소자(312)를 오프(off) 시켜 제 1 전지(111)의 방전을 멈춤과 동시에, 제 2 방전 스위칭 소자(322)를 온(on) 시켜 제 2 전지(112)를 방전시키게 된다. 그 후, 제 2 전압 검출부(332)에 설정된 임계전압 혹은 만방전 전압까지 방전되면, 제 2 방전 스위칭 소자(332)를 오프(off) 시켜, 제 2 전지(112)의 방전을 멈추게 된다. 또한, 양극 충방전 단자(P+)와 음극 충방전 단자(P-)에 충전기(미도시)가 연결되어 충전을 진행할 때, 제 1 충전 스위칭 소자(312)를 온(on) 시켜 제 1 전지(111)를 충전시키게 된다. 그런 다음, 제 1 전지(111)가 제 1 전압 검출부(331)에 설정된 임계전압까지 충전되면, 제 1 충전 스위칭 소자(311)를 오프(off) 시켜 제 1 전지(111)의 충전을 멈춤과 동시에 제 2 충전 스위칭 소자(321)를 온(on) 시켜 제 2 전지(112)를 충전시키게 된다. 그 후, 제 2 전압 검출부(332)에 설정된 임계전압 혹은 만충전 전압까지 충전되면, 제 2 충전 스위칭 소자(322)를 오프(off) 시켜 제 2 전지(112)의 충전을 멈추게 된다. 이때, 제어부(333)는 충방전 단자(P+, P-)의 단자 전압을 감지하여 충전 또는 방전 상태를 판별할 수 있다.
또한, 하이브리드 전지용 보호회로부(330)는 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)에 흐르는 전류를 감지하여 제 1 충방전 스위칭 소자(311, 312)와 제 2 충방전 스위칭 소자(321, 322)를 오프(off) 시키는 과전류 감지부(348)를 더 포함할 수 있다. 이러한 과전류 감지부(348)는 제 1 전압 검출부(331)과 제 2 전압 검출부(332)와 같이 연산 증폭기에 기준전압을 인가하여 형성할 수 있으며, 순간적인 과전류 유입에 대한 급격한 전압강하를 검출할 수 있다. 이러한 과전류 감지부(348)는 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)가 충방전을 진행할 때, 급격한 전류가 유/출입되어 하이브리드 전지용 보호회로부(330)의 손상, 휴대용 전자제품(미도시)이나 충전기(미도시)의 회로 손상 또는, 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)가 손상되는 것을 예방한다.
또한, 과전류 감지부(348)는 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)가 완전히 방전되어 전원이 차단된 제어부(333)가 제어기능을 상실할 때, 양극 및 음극 충방전 단자(P+)(P-)에 충전기(미도시)가 연결된 것을 감지하여 제 1 충전 스위칭 소자(311) 또는 제 2 충전 스위칭 소자(321) 가운데 어느 하나를 선택하여 온(on) 시킬 수 있다. 이로 인해 제 1 전지(111) 또는 제 2 전지(112) 가운데 어느 하나가 선택되어 충전될 수 있다. 이때, 하이브리드 전지용 보호회로부(330)는 충전기에서 인가된 전원에 의해 구동될 수 있다.
또한, 제어부(333)는 전류 역류 방지 다이오드(345)와 함께 제 1 전지(111)의 제 1 접지(341)와 제 2 전지(112)의 제 2 접지(346)에 공통으로 연결되어 공통의 접지부(344)를 형성할 수 있는데, 공통의 접지부(344)에 의해 제 1 전지(111) 또는 제 2 전지(112) 가운데 어느 하나가 완전방전 되어도 다른 하나에 의해 제어부(333)를 구동시킬 수 있게 전력을 공급받을 수 있다. 이때, 전류 역류 방지 다이오드(345)는 제 1 접지부(341)와 제 2 접지부(346)에서 흐를 수 있는 전류를 차단하게 된다.
또한, 하이브리드 전지 보호회로부(330)는 제 1 충전 스위칭 소자(311), 제 2 충전 스위칭 소자(321)와, 제 1 방전 스위칭 소자(312), 제 2 방전 스위칭 소자(322)의 스위칭 시간차를 조절하는 스위칭 지연시간 조작부(349)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 이러한, 스위칭 지연시간 조작부(349)를 구비하는 하이브리드 전지 보호회로부(330)에는 콘덴서 및 저항과 같은 수동소자가 스위칭 지연시간 조작부(349)의 일 단자와 연결되어 제 1 충전 스위칭 소자(311) 및 제 2 충전 스위칭 소자(321)들과 제 1 방전 스위칭 소자(312) 및 제 2 방전 스위칭 소자(322)가 스위칭 되는 시간을 조절할 수 있다.
또한, 상기한 하이브리드 전지용 보호회로부(330)는 반도체소자 집적회로가 반도체 칩 패기지 될 수 있다. 상기한 바와 같은 기능을 구비한 하이브리드 전지용 보호회로부(330)는 반도체 칩 패기지되어 대략 8핀 내지 10핀 정도의 핀을 구비할 수 있는데, 반도체 칩 패기지 되면 절연기판에 실장이 용이하며, 대량생산을 하여 제조단가를 낮출 수 있다.
이때, 제 1 충전 스위칭 소자(311) 및 제 2 충전 스위칭 소자(321)와 제 1 방전 스위칭 소자(312) 및 제 2 방전 스위칭 소자(322)는 전계효과 전계효과 트랜지스터등으로 형성될 수 있는데, 그 가운데에서도 N채널형 전계효과 트랜지스터로 형성되어 부가적인 승압회로 필요없이 스위칭역할을 할 수 있다.
또한, 제 1 충전 스위칭 소자(311) 및 제 2 충전 스위칭 소자(321)와 제 1 방전 스위칭 소자(312) 및 제 2 방전 스위칭 소자(322)의 각각에는 기생 다이오드(311a, 312a, 321a, 322a)가 형성되어 충전 또는 방전시에 전류가 역류 되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 기생 다이오드(311a, 312a, 321a, 322a)는 앞서 설명한 실시예에서 설명하였기에 이 부분에서 중복되는 설명은 피하기로 한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 전지의 블럭도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 전지(400)는 복수 개의 재충전 가능한 전지(110), 충방전용 스위칭 소자부(410) 및, 하이브리드 전지용 보호회로부(420)를 포함하여 형성될 수 있다. 도 4의 예시도면에는 설명의 편의를 위하여 복수 개의 전지들(110)을 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)에 한하여 도시하였다. 또한, 충방전 스위칭 소자부(410)는 제 1 전지(111)의 대전류 경로와 전기적으로 연결된 제 1 방전 스위칭 소자(411)와, 제 2 전지(112)의 대전류 경로와 전기적으로 연결된 제 2 방전 스위칭 소자(412) 및, 제 1 방전 스위칭 소자(411)와 제 2 방전 스위칭 소자(412)의 대전류 경로가 만나는 부분에 전기적으로 연결된 충전 스위칭 소자(413)로 나뉘어 도시하였다. 또한, 하이브리드 전지 보호회로부(420)는 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112) 및 충방전 스위칭 소자부(410)와 전기적으로 연결되어 도시되었다.
충방전 스위칭 소자부(410)는 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 각각에 방전 스위칭 소자(411, 412)들이 연결되어 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 충전경로 각각을 선택할 수 있게 한 후, 선택될 전지들을 하나의 충전 스위칭 소자(413)에 의해 선택적으로 제어할 수 있다.
하이브리드 전지용 보호회로부(420)는 전압 검출부(421, 422)와 제어부(423)를 포함하여 형성될 수 있다. 이때, 전압 검출부는 제 1 전지(111)의 전압을 검출하는 제 1 전압 검출부(421)와, 제 2 전지(422)의 전압을 검출하는 제 2 전압 검출부(422)로 나뉘어 도시하였다.
제 1 전압 검출부(421)는 제 1 전지(111)의 전압을 복수의 기준전압과 비교할 수 있다. 이러한 제 1 전압 검출부(421)는 제 1 전지(111)에서 측정된 전압에 따라 제 1 전지(111)의 상태를 분류할 수 있는데, 앞서 설명한 또 다른 실시예들 가운데 도 2b에 도시된 전압 검출부와 기능이 같으므로, 이부분에서는 제 1 전압 검출부(421)와 제 2 전압 검출부(422)의 중복되는 설명은 피하기로 한다.
제어부(423)는 제 1 전압 검출부(421) 및 제 2 전압 검출부(422)에서 검출된 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 상태에 따라 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)를 충방전할 수 있는데 먼저, 휴대용 전자기기등의 부하가 양극 충방전 단자(P+)와 음극 충방전 단자(P-)에 연결되어 방전을 진행할 때, 제 1 방전 스위칭 소자(411)를 온(on) 시켜 제 1 전지(111)를 방전시키게 된다. 그런 다음, 제 1 전지(111)가 제 1 전압 검출부(421)에 설정된 임계전압 혹은 만충전 전압까지 방전되면 제 1 방전 스위칭 소자(411)를 오프(off) 시켜 제 1 전지(111)의 방전을 멈춤과 동시에, 제 2 방전 스위칭 소자(412)를 온(on) 시켜 제 2 전지(112)를 방전시키게 된다. 그 후, 제 2 전압 검출부(422)에 설정된 임계전압 혹은 만방전 전압까지 방전되면, 제 2 방전 스위칭 소자(412)를 오프(off) 시켜, 제 2 전지(112)의 방전을 멈추게 된다. 또한, 양극 충방전 단자(P+)와 음극 충방전 단자(P-)에 충전기 등이 연결되어 충전을 진행할 때, 제 1 방전 스위칭 소자(411)와 충전 스위칭 소자(413)를 온(on) 시켜 제 1 전지(111)를 충전시키게 된다. 그런 다음, 제 1 전지(111)가 제 1 전압 검출부(421)에 설정된 임계전압까지 충전되면, 제 1 방전 스위칭 소자(411)를 오프(off) 시켜 제 1 전지(111)의 충전을 멈춤과 동시에 제 2 방전 스위칭 소자(412)를 온(on) 시켜 제 2 전지(112)를 충전시키게 된다. 그 후, 제 2 전압 검출부(422)에 설정된 임계전압 혹은 만충전 전압까지 충전되면, 제 2 방전 스위칭 소자(412)를 오프(off) 시켜 제 2 전지(112)의 충전을 멈추게 된다. 이때, 제 1 전지(111) 또는 제 2 전지(112) 가운데 어느 하나가 과충전되면, 충전 스위칭 소자(413)는 오프 되어 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 충전을 멈추게 된다. 또한, 제어부(423)는 충방전 단자(P+, P-)의 단자 전압을 감지하여 충전 또는 방전 상태를 판별할 수 있다.
또한, 하이브리드 전지용 보호회로부(420)는 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)에 흐르는 전류를 감지하여 충전 스위치(413)와 제 1 방전 스위칭 소자(411) 및 제 2 방전 스위칭 소자(412)를 오프(off) 시키는 과전류 감지부(428)를 더 포함할 수 있다. 이러한 과전류 감지부(428)는 앞서 설명한 실시예의 과전류 감지부와 같은 작용을 하므로, 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
또한, 제 1 과전류 감지부(428)는 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)가 완전히 방전되어 전원이 차단된 제어부(423)가 제어기능을 상실할 때, 양음극 충방전 단자(P+)(P-)에 충전기(미도시)가 연결된 것을 감지하여 충전 스위칭 소자(413)를 온(on) 시킴과 동시에 제 1 방전 스위칭 소자(411)와 제 2 방전 스위칭 소자(412) 가운데 어느 하나를 온(on) 시킬 수 있다. 이로 인해 제 1 전지(111) 또는 제 2 전지(112) 가운데 어느 하나가 선택되어 충전될 수 있다.
또한, 하이브리드 전지 보호회로부(420)는 충전 스위칭 소자(411)와 제 1 방전 스위칭 소자(411) 및 제 2 방전 스위칭 소자들(412)과의 스위칭 시간차를 조절하는 스위칭 지연시간 조작부(429)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 이러한 스위칭 지연시간 조작부(429)를 구비하는 하이브리드 전지 보호회로부(423)에는 콘덴서 및 저항과 같은 수동소자가 스위칭 지연시간 조작부(429)의 일 단자와 연결되어 충전 스위칭 소자(413)와 제 1 방전 스위칭 소자(411) 및 제 2 방전 스위칭 소자(412)가 스위칭 되는 시간을 조절할 수 있다.
또한, 상기한 하이브리드 전지용 보호회로부(420)는 반도체소자 집적회로로 형성될 수 있다. 하이브리드 전지용 보호회로부(420)는 반도체 칩 패기지 되어 하나의 칩으로 형성될 수 있으며, 대략 8개 내지 10개의 핀을 가진 반도체 칩 패기지로 형성될 수 있다. 이때, 하이브리드 전지용 보호회로부(420)의 전원으로서, 제 1 전지(111) 및 제 2 전지(112)와 전기적으로 연결되어 하이브리드 전지용 보호회로부(420)에 안정된 정류 전원을 공급하는 전원 공급부(미도시)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 이러한 하이브리드 전지용 보호회로부(420)를 반도체 칩 패기지의 형태로 제작하면, 일체화되어 기능이 함축되고 하이브리드 전지용 보호회로부(420)를 절연기판(미도시) 등에 쉽게 실장될 수 있게 한다.
이때, 충전 스위칭 소자(413), 제 1 방전 스위칭 소자(411) 및 제 2 방전 스위칭 소자(412)는 N채널형 전계효과 트랜지스터 또는 P채널형 전계효과 트랜지스터로 형성되어 하이브리드 전지 보호회로부(420)의 온(on) 또는 오프(off) 신호에 의해 제 1 전지(111) 또는 제 2 전지(112)의 대전류 경로 가운데, 충전 또는 방전 경로를 온(on) 또는 오프(off) 시킬 수 있다.
또한, 이러한 충전 스위칭 소자(413), 제 1 방전 스위칭 소자(411) 및 제 2 방전 스위칭 소자(412) 가운데 적어도 어느 하나에는 전류 역류 방지용 기생다이오드(413a, 412a)가 형성될 수 있다. 충전 스위칭 소자(413)에 연결된 전류 역류 방지용 기생다이오드(413a)는 충전 스위칭 소자(413)가 온(on) 되어 제 1 전지(111) 및 제 2 전지(112) 의 대전류 경로 가운데 충전 경로를 연결시에 방전경로를 차단하게 된다.
도 5은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 전지 충전 방법 및 방전 방법에 관한 순서도이다.
먼저, 본 발명에 따른 하이브리드 전지 충전 방법을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 하이브리드 전지 충전 방법을 보다 상세히 설명하기 위해 충전 방법에 따른 흐름도를 나타내는 도 5을 참고하여 설명하겠다. 또한, 도 5의 하이브리드 전지 충전 방법에 대해 도 2a의 회로도를 더 참조하여 설명하겠다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 하이브리드 전지 충전 방법은 제 1 단계(S11), 제 2 단계(S12) 및, 제 3 단계(S13)를 포함하여 구성된다.
먼저, 제 1 단계(S11)에서는 제 1 전지(111) 및 제 2 전지(112)의 대전류 경로에 충전기(미도시)등이 접속되었을 때, 제 1 전지(111) 혹은 제 2 전지(112) 가운데 어느 하나의 전지를 선택하여 충전 상태를 확인한다. 예를 들어 제 1 전지(111)를 선택하여 제 1 전지(111)의 충전 상태를 확인하였을 때, 제 1 전지(111)의 충전 상태는 제 1 전압 검출부(241)에서 검출될 수 있는데, 제 1 전압 검출부(241)는 만충전 상태인지 혹은 만충전 상태가 아닌지를 판별하게 된다. 만충전 상태는 제 1 전지(111)의 전압이 과충전 상태의 전압보다 약간 낮은 전위를 갖는 상태를 말하며 대략 4.1V로 형성될 수 있다. 이러한 만충전 상태를 정의하는 이유는 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)를 선택적으로 충전시키기 위함이다. 따라서, 만충전 상태의 전위는 임의로 정의될 수 있다. 또한, 제 1 전압 검출부(241)는 만충전 상태의 전위보다 더 높은 전위를 가지는 제 1 전지(111)의 과충전 상태를 판별할 수도 있다. 그런 다음, 확인된 제 1 전지(111)의 상태가 만충전 상태가 아니면, 제 1 전지(111)의 전지용량에 맞는 충전방식으로 충전을 시작하고, 제 1 전지(111)의 상태가 만충전 상태이면, 제 1 전지(111)의 충전을 금지하게 된다. 제 1 전지(111)의 상태가 만충전 상태가 아닐시에 제 1 전지(111)를 충전하는 방법은 제 1 전압 검출부(241)에서 제 1 전지(111)의 상태 정보를 제어부(233)에 전달하고, 제어부(233)는 제 1 전지(111)의 상태가 만충전되지 않은 것을 판단하여 신호를 출력시키게 되는데, 이때 제어부(233)에서는 온(on) 신호를 제 1 스위칭소자(211)와 충전 스위칭 소자(231)에 출력하여 제 1 스위칭소자(211)와 충전 스위칭 소자(231)를 온(on) 시켜 제 1 전지(111)가 만충전 될 때까지 충전을 하게 된다. 이와 반대로 제 1 전지(111)가 만충전 시에 제 1 전지(111)의 충전을 금지하는 방법은 제어부(233)에서 출력된 오프(off) 신호에 의해 제 1 스위칭 소자(211)를 오프(off) 시켜 제 1 전지(111)의 대전류 경로를 차단하게 된다.
제 2 단계(S12)에서는 제 1 단계(S11)에서 제 1 전지(111)가 만충전 상태일 때 제 1 전지(111)의 충전을 금지시키고 난 후, 제 2 전지(112)의 충전상태를 확인하여 제 2 전지(112)가 만충전 상태인지 혹은 만충전 상태가 아닌지를 판단하게 된다. 그런 다음 제 2 전지(112)가 만충전 상태가 아니면, 제 2 전지(112)를 제 2 전지(112)의 전지용량에 맞는 충전방식으로 충전을 시작하고, 제 2 전지(112)가 만충전 상태이면, 제 2 전지(112)의 충전을 금지하게 된다.
제 3 단계(S13)에서는 제 1 전지(111) 및 제 2 전지(112)가 모두 만충전 상태이면, 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 충전을 모두 금지하게 된다. 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 충전을 금지하는 방법은 충전 스위칭 소자(231)를 오프(off) 시키거나 제 1 스위칭소자(211)와 제 2 스위칭소자(212)를 모두 오프(off) 시켜 제 1 전지(111) 및 제 2 전지(112)가 양극 및 음극 충방전 단자(P+, P-)와의 대전류 경로를 모두 차단하게 된다.
또한, 하이브리드 충전 방법은 제 1 단계 내지 제 3 단계(S11, S12, S13)를 진행하는 동안에, 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)가 과충전 상태이면 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 방전을 시작하는 과충전 확인단계(S20)를 더 포함하여 진행될 수 있다. 이러한 전지 과충전 확인단계(S20)는 충전 모드에서 진행할 수 있는데, 충전 모드는 양극 및 음극 충방전 단자(P+)(P-)에 충전기(미도시)가 접속되어 충전될 때를 말한다. 충전 모드가 시작된 후, 제어부(233)는 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 충전상태를 판별하여 제 1 제어부(233)에서 출력된 온(on) 또는 오프(off) 신호에 의해 충방전 스위칭 소자(231, 232)를 온(on) 또는 오프(off) 시켜 진행될 수 있다. 보다 상세히 설명하면, 제 1 제어부(233)는 제 1 전지(111) 및 제 2 전지(112)와 연결된 제 1 전압 검출부(241)와 제 2 전압 검출부(242)에 의해 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 상태를 인식하게 되는데, 이때 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 상태 가운데 과충전 상태는 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)가 충전이 과도하게 된 상태를 말하며, 이러한 과충전 상태에서 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 전압은 최고 전위를 갖게 된다. 이러한 최고 전위의 기준은 제 1 전압 검출부(241)와 제 2 전압 검출부(242)의 기준 전압에 의해 설정될 수 있다. 제 1 전압 검출부(241)와 제 2 전압 검출부(242)에서 설정된 최고 전위의 기준에 따라서, 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)를 과충전 상태로 인식하게 되고, 그에 따라 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)에 연결된 충전 스위칭 소자(231)를 오프(off) 시켜 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 충전을 금지하게 되고, 방전 스위칭 소자(232)와 제 1 스위칭소자(211) 또는 제 2 스위칭 소자(212)를 온(on) 시켜 제 1 전지(111) 또는 제 2 전지(112)가 방전되게 한다. 이러한 과충전 확인 단계(S20)는 제 1 단계 내지 제 3 단계(S11, S12, S13)보다 그 우선순위가 높을 수 있다.
또한, 제 1 단계 내지 제 3 단계(S11, S12, S13)를 진행하는 동안에 설정된 임계 전류 이상으로 과전류가 흐를 경우, 충방전 스위칭 소자(231, 232)를 모두 오프(off) 시키는 충방전 금지 단계(S30)가 진행될 수 있다. 이러한 충방전금지 단계(S30)에서 과전류가 유입되는 경우로는 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)가 충전을 진행하는 동안에 외부에서 전류가 유입되거나 혹은, 충전기등의 접속 단자부에서 접촉불량 등으로 인한 순간적인 전류가 유입되는 경우가 있는데, 이러한 경우들을 포함하여 과전류 유입시, 즉각적으로 충방전 스위칭 소자(231, 232)을 오프(off) 시켜 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112) 및 하이브리드 전지용 보호회로부(240) 등을 보호할 수 있다. 이러한 충방전 금지 단계(S30)는 그 우선 순위가 제 1 단계 내지 제 3 단계보다 높다.
이하, 본 발명에 따른 하이브리드 전지의 방전 방법을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 하이브리드 전지 방전 방법을 보다 상세히 설명하기 위해 방전 방법에 따른 흐름도를 나타내는 도 5을 참고하여 설명하겠다. 또한, 도 5의 하이브리드 전지 방전 방법에 대해 도 2a의 회로도를 더 참조하여 설명하겠다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하이브리드 방전 방법은 제 1 단계(S21), 제 2 단계(S22) 및, 제 3 단계(S33)를 포함하여 진행된다.
먼저, 제 1 단계(S21)는 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)가 전기적으로 연결된 양음극 충방전 단자(P+, P-)에 부하가 전기적으로 접속되어 방전 상태일 때, 제 1 전지(111) 혹은 제 2 전지(112) 가운데 어느 하나의 전지의 방전상태를 확인하게 된다. 예를 들어 제 1 전지(111)를 선택하여 제 1 전지(111)의 방전 상태를 확인하였을 때, 제 1 전지(111)의 방전 상태는 제 1 전압 검출부(241)에서 이루어질 수 있는데, 제 1 전압 검출부(241)는 만방전 상태인지 혹은 만방전 상태가 아닌지를 판별하게 된다. 만방전 상태는 제 1 전지(111)의 전압이 과방전 상태의 전압보다 약간 높은 전위를 갖는 상태를 말하며, 이러한 만방전 상태를 정의하는 이유는 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)를 선택적으로 방전시키기 위함이다. 그런 다음, 확인된 제 1 전지(111)의 상태가 만방전 상태가 아니면, 제 1 전지(111)가 만방전 될 때까지 방전을 하고, 제 1 전지(111)의 상태가 만방전 상태이면, 제 1 전지(111)의 방전을 금지하게 된다. 제 1 전지(111)를 만방전 될 때까지 방전을 하는 방법은 제 1 전압 검출부(241)에서 제 1 전지(111)의 상태 정보를 제어부(233)에 전달하고, 제어부(233)는 제 1 전지(111)의 상태가 만방전되지 않은 것을 판단하여 신호를 출력시키게 된다. 이때 제어부(233)에서는 온(on) 신호를 제 1 스위칭소자(211)와 방전 스위칭 소자(212)에 출력하여 제 1 전지(111)가 만방전될 때까지 방전을 하게 된다. 이와 반대로 제 1 전지(111)가 만방전 시에 제 1 전지(111)의 방전을 금지하는 방법은 제 1 전압 검출부(241)에서 검출된 제 1 전지(111)의 만방전 상태 정보를 제어부(233)에 전달하게 되고, 제어부(233)는 오프(off) 신호를 제 1 스위칭 소자(211)에 출력시켜 제 1 스위칭 소자(211)를 오프(off) 시키게 된다.
제 2 단계(S22)에서는 제 1 단계(S21)에서 제 1 전지(111)가 만방전 상태일 때 제 1 전지(111)의 방전을 금지시키고 난 후, 제 2 전지(112)의 방전상태를 확인하여 제 2 전지(112)가 만방전 상태인지 혹은 만방전 상태가 아닌지를 판단하게 된다. 그런 다음, 제 2 전지(112)가 만방전 상태가 아니면, 제 2 전지(112)를 방전시키고, 제 2 전지(112)가 만방전 상태이면, 제 2 전지(112)의 방전을 금지시키게 된다.
제 3 단계(S23)에서는 제 1 전지(111) 및 제 2 전지(112)가 모두 만방전 상태이면, 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 방전을 모두 금지하게 된다. 제 1 전지(111)와 제 2 전지(112)의 방전을 금지하는 방법은 방전 스위칭 소자(232)를 오프(off) 시키거나 제 1 스위칭소자(211)와 제 2 스위칭 소자(212)를 모두 오프(off) 시켜 제 1 전지(111) 및 제 2 전지(112)와 양극 및 음극 충방전 단자(P+, P-)와의 대전류 경로를 모두 차단하게 된다.
또한, 제 1 단계 내지 제 3 단계(S21, S22, S23)들을 진행하는 동안에 설정된 임계 전류 이상으로 과전류가 흐를 경우, 충방전 스위칭 소자(231, 232)를 모두 오프(off) 시키는 충방전금지 단계(S30)가 더 진행될 수 있다. 충방전 금지 단계(S30)는 하이브리드 전지 충전 방법에서 설명하였기에 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
상기한 하이브리드 전지 충전 방법과 방전 방법은 앞서 설명한 실시예들의 하이브리드 전지에 모두 적용될 수 있다.
도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전지의 회로도이다.
도 1b는 도 1a에서 충방전 경로 설정부가 추가된 상태의 회로도이다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 전지의 회로도이다.
도 2b은 도 2a와, 도 3, 및, 도 4의 전압 검출부 및 그 주변의 회로도이다.
도 3는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 전지의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 전지의 회로도이다.
도 5은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 전지 충전 방법 및 방전 방법의 전반에 관한 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
111; 제 1 전지 112; 제 2 전지
120; 스위칭부 130, 240, 330, 420; 하이브리드 전지 보호회로부
210; 전지선택용 스위칭 소자부 230; 충방전 스위칭 소자부
233, 333, 423; 제어부 234, 348, 428; 과전류 감지부
241, 331, 421; 제 1 전압 검출부 242, 332, 422; 제 2 전압 검출부
235, 349, 429; 스위칭 지연시간 조작부
310; 제 1 충방전 스위칭 소자부 320; 제 2 충방전 스위칭 소자부

Claims (36)

  1. 복수 개의 재충전 가능한 전지(rechargeable battery);
    상기 전지의 대전류 경로(high current path)와의 전기적 연결에 의해 상기 전지들 각각의 대전류 경로 가운데 어느 하나의 대전류 경로를 선택하여 전기적으로 연결시키는 스위칭부(switching part); 및
    상기 복수 개의 전지와 전기적으로 연결되어 상기 복수 개의 전지 가운데 어느 하나에서 전력을 공급받아 구동되며, 상기 스위칭부와 전기적으로 연결되어 상기 스위칭부에 온(on) 또는 오프(off) 신호를 보내 상기 복수 개의 전지들을 순차적으로 충방전(charging/discharging)시키는 하이브리드 전지 보호회로부(hybrid battery protection circuit part)를 포함하고,
    상기 복수 개의 재충전 가능한 전지는 서로 간에 용량(capacity)이 다르게 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 전지는 캔형(can type battery) 또는 파우치형 전지(pouch type battery)의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 전지와 상기 스위칭부 사이에는 상기 선택된 전지들에 흐르는 전류의 방향이 순방향으로 흐르게 하는 충전 경로(charging path)와, 상기 충전 경로의 전류 방향과 반대 방향으로 전류를 흐르게 하는 방전경로(discharging path)를 설정하는 충방전 경로 설정부(charging/discharging path selector)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지들은 충방전 단자와 전기적으로 연결되고, 상기 충방전 단자의 양극 단자과 음극 단자에 전기적으로 연결된 제 1 콘덴서와, 상기 양극 단자와 음극 단자 가운데 어느 하나의 단자에 전기적으로 연결된 제 2 콘덴서 및, 상기 제 1 콘덴서와 제 2 콘덴서를 전기적으로 연결시키는 저항이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  6. 복수 개의 재충전 가능한 전지;
    상기 전지들과 대응한 갯수로 상기 전지들 각각의 대전류 경로에 전기적으로 연결되는 전지선택용 스위칭 소자부;
    상기 전지들의 대전류 경로들이 하나로 접속되는 지점에 전기적으로 연결된 충전 스위칭 소자들과, 상기 충전 스위칭 소자에 전기적으로 연결된 방전 스위칭 소자들을 포함하는 충방전 스위칭 소자부; 및
    상기 복수 개의 전지들 각각에 전기적으로 연결되어 상기 복수 개의 전지 전압을 기준전압과 비교한 후 상기 기준전압과 비교되어 검출된 전압값에 대응하는 디지털신호를 출력시키는 전압 검출부(voltage detection part) 및, 상기 충방전 스위칭 소자부의 스위칭 소자들과 전기적으로 연결되며 상기 전압 검출부에서 출력된 디지털신호를 입력받아 상기 전지 선택용 스위칭 소자들 가운데 어느 하나의 소자에 온(on) 또는 오프(off) 신호를 출력시켜 상기 복수 개의 전지 가운데 어느 하나를 선택하고, 상기 선택된 전지의 대전류 경로와 전기적으로 연결된 상기 충방전 스위칭 소자에 온(on) 또는 오프(off) 신호를 출력시키는 제어부(controll part)를 구비하는 하이브리드 전지 보호회로부를 포함하고,
    상기 복수 개의 재충전 가능한 전지는 서로 간에 용량(capacity)이 다르게 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 하이브리드 전지 보호회로부는 상기 복수 개의 전지에 흐르는 전류를 감지하여 상기 충방전 스위치부를 오프(off) 시키는 과전류 감지부(over current detection part)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 과전류 감지부는 상기 복수 개의 전지가 완전방전 시에 충전기가 연결된 것을 감지하여 상기 복수 개의 전지와 연결된 충전 스위칭 소자 가운데 어느 하나를 온(on) 시키고, 전지 선택용 스위칭 소자 가운데 어느 하나를 온(on) 시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 하이브리드 전지 보호회로부는 상기 충전 스위칭 소자들과 상기 방전 스위칭 소자들의 스위칭 시간차를 조절하는 스위칭 지연시간 조작부(switching delay time controll part)를 더 포함하여 형성되고, 상기 스위칭 지연시간 조작부에는 수동소자가 더 연결되어 상기 충전 스위칭 소자들과 상기 방전 스위칭 소자의 스위칭 시간차를 조절하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 가운데 어느 한 항에 있어서,
    상기 하이브리드 전지 보호회로부는 반도체소자 집적회로(semiconductor device intergated circuit)로 형성되어 하나의 반도체 칩으로 패기징(one chip pakaging) 된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 전지 선택용 스위칭 소자부는 P채널형 전계효과 트랜지스터(P-channel field effect transistor)인 스위칭 소자들로 형성되며, 상기 충방전 스위칭 소자부의 충전 스위칭 소자 및 방전 스위칭 소자는 N채널형 전계효과 트랜지스터(N-channel field effect transistor)로 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 충전 스위칭 소자 및 방전 스위칭 소자에는 전류 역류 방지용 기생 다이오드(parasitism diode for preventing a back flowing current)가 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수 개의 전지는 캔형 또는 파우치형 전지의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  14. 복수 개의 재충전 가능한 전지;
    상기 복수 개의 전지들과 대응하는 갯수로 상기 복수 개의 전지들 각각에 전기적으로 연결된 충전 스위칭 소자 및, 상기 충전 스위칭 소자와 대응하는 갯수로 상기 충전 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 방전 스위칭 소자를 포함하여 형성된 충방전 스위칭 소자부; 및
    상기 복수 개의 전지와 전기적으로 연결되어 상기 전지들의 전압을 기준전압과 비교한 후 상기 전지들의 전압 상태에 따라 디지털신호를 출력시키는 전압 검출부 및, 상기 충방전 스위칭부의 스위칭 소자들과 전기적으로 연결되며 상기 전압 검출부에서 출력된 디지털신호를 입력받아 상기 충방전 스위칭 소자들을 선택적으로 온(on) 또는 오프(off) 신호를 출력시키는 제어부를 구비하는 하이브리드 전지 보호회로부를 포함하고,
    상기 제어부와 상기 전압 검출부들의 사이에는 전류 역류 방지용 다이오드가 형성되고, 상기 제어부와 상기 전압 검출부들에 상기 전류 역류 방지용 다이오드가 전기적으로 연결되어 공통(common)의 접지부(ground part)를 형성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 하이브리드 전지 보호회로부는 상기 복수 개의 전지들에 흐르는 전류를 감지하여 상기 충방전 스위칭 소자를 오프(off) 시키는 과전류 감지부를 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 과전류 감지부는 상기 복수 개의 전지가 완전방전 시에 충전기(charger)가 연결된 것을 감지하여 상기 복수 개의 전지와 연결된 충전 스위칭 소자 가운데 어느 하나를 온(on) 시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  17. 삭제
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 하이브리드 전지 보호회로부는 상기 충전 스위칭 소자들과 상기 방전 스위칭 소자들의 스위칭 시간차를 조절하는 스위칭 지연시간 조작부를 더 포함하여 형성되고, 상기 스위칭 지연시간 조작부에는 수동소자가 더 연결되어 상기 충전 스위칭 소자들과 상기 방전 스위칭 소자의 스위칭 시간차를 조절하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  19. 제 14 항 내지 제16항, 제 18 항 가운데 어느 한 항에 있어서,
    상기 하이브리드 전지용 보호회로부는 반도체소자 집적회로로 형성되어 하나의 반도체 칩으로 패기징된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 충전 스위칭 소자 및 방전 스위칭 소자는 N채널형 전계효과 트랜지스터 또는 P채널형 전계효과 트랜지스터로 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 충전 스위칭 소자 및 방전 스위칭 소자는 각각에 전류 역류 방지용 기생 다이오드가 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  22. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수 개의 전지는 캔형 또는 파우치형 전지의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  23. 복수 개의 재충전 가능한 전지;
    상기 복수 개 전지와 대응한 갯수로 상기 복수 개의 전지 대전류 경로 각각에 전기적으로 연결된 방전 스위칭 소자들과, 상기 방전 스위칭 소자들이 공통으로 연결된 하나의 대전류 경로에 전기적으로 연결된 충전 스위칭 소자를 포함하여 형성되는 충방전 스위칭 소자부;
    상기 복수 개의 전지 각각에 전기적으로 연결되며 상기 복수 개의 전지 전압을 기준전압과 비교하고 상기 기준전압과 비교되어 검출된 전압값에 대응하는 디지털신호를 출력시키는 전압 검출부 및, 상기 충방전 스위칭부의 스위칭 소자들과 전기적으로 연결되며 상기 전압 검출부에서 출력된 디지털신호를 입력받아 상기 방전 스위칭 소자들과 상기 충전 스위칭 소자에 온(on) 또는 오프(off) 신호를 출력시키는 제어부를 구비하는 하이브리드 전지용 보호회로부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 하이브리드 전지용 보호회로부는 상기 복수 개의 전지들에 흐르는 전류를 감지하여 상기 충전 스위칭 소자를 오프(off) 시키는 과전류 감지부를 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 과전류 감지부는 상기 복수 개의 전지가 완전방전 시에 충전기가 연결된 것을 감지하여 상기 복수 개의 전지와 연결된 충전 스위칭 소자를 온(on) 시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 제어부와 상기 전압 검출부들의 사이에는 전류 역류 방지용 다이오드가 형성되고, 상기 제어부와 상기 전압 검출부들을 상기 전류 역류 방지용 다이오드가 전기적으로 연결되어 공통의 접지부를 형성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 하이브리드 전지 보호회로부는 상기 충전 스위칭 소자들과 상기 방전 스위칭 소자들의 스위칭 시간차를 조절하는 스위칭 지연시간 조작부를 더 포함하여 형성되고, 상기 스위칭 지연시간 조작부에는 수동소자가 더 연결되어 상기 충전 스위칭 소자들과 상기 방전 스위칭 소자의 스위칭 시간차를 조절하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  28. 제 23 항 내지 제 27 항 가운데 어느 한 항에 있어서,
    상기 하이브리드 전지용 보호회로부는 반도체소자 집적회로로 형성되어 하나의 반도체 칩으로 패기징된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  29. 제 23 항에 있어서,
    상기 충전 스위칭 소자와 방전 스위칭 소자는 N채널형 전계효과 트랜지스터 또는 P채널형 전계효과 트랜지스터로 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 충전 스위칭 소자 및 상기 방전 스위칭 소자 가운데 어느 하나에는 전류 역류 방지용 기생 다이오드가 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  31. 제 23 항에 있어서,
    상기 복수 개의 전지는 캔형 또는 파우치형 전지의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전지.
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 삭제
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  36. 삭제
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