KR101084799B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 출하 기간 동안 불필요하게 소비되는 소비 전류를 방지하여, 배터리 팩의 보존 기간을 연장하는 데 있다.
이를 위해 본 발명은 배터리 셀, 충전 스위치, 방전 스위치 및 배터리 셀의 전압에 따라서 충전 스위치 및 방전 스위치를 제어하는 마이컴을 포함하는 배터리 팩에 있어서, 배터리 팩의 출하기간에 배터리 팩을 셧 다운 시키는 쉽 모드를 갖는 배터리 팩을 개시한다.
배터리 팩, LED, 스위치, 코드, 마이컴, 소비 전류

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.
최근 들어 셀룰러폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 컴팩트하고 경량화된 휴대용 전자/전기 기기들이 활발하게 개발 및 생산되고 있으며, 상기 휴대용 전자/전기 기기들이 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 배터리 팩을 내장시키고 있다. 상기 배터리 팩은 경제적인 측면을 고려하여 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지 및 리튬(Li) 전지로 대표되는, 충방전이 가능한 이차 전지를 이용한 배터리 팩이 일반적으로 사용된다.
이 중, 상기 리튬 이차 전지를 이용한 배터리 팩은 상기 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지를 이용한 배터리 팩에 비하여 작동 전압이 3배 정도 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높아 상기 휴대용 전자/전기 기기에 널리 사용되고 있다. 상기 리튬 이차 전지는 사용하는 전해질의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온전지와 고분자 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지로 구분하거나, 제조되는 형상에 따라 원통형, 각형 및 파우치형으로 구분한다.
일반적인 리튬 이차 전지를 이용한 배터리 팩은 베어 셀 및 상기 베어 셀과 전기적으로 연결되어, 상기 베어 셀의 과충전 및 과방전을 방지하기 위한 보호회로기판을 포함하며, 상기 베어 셀과 보호회로기판을 고정시키기 위해서 통상적으로 수지 또는 핫 멜트 등의 몰딩재를 이용하여 상기 베어 셀과 보호회로기판 사이의 공간을 채우는 몰딩공정을 수행한다. 여기서, 상기 베어 셀은 각각의 전극 활물질이 도포된 집전체에 전극탭이 연결된 양극판, 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 위치하는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체를 상단부가 개구된 캔에 수납하고, 상기 상단 개구부를 캡 조립체로 밀봉하여 형성한다.
이러한 배터리 팩은 일정용량을 충전하여 출하된다. 그러므로 상기 배터리 팩은 출하기간이후에 최종 사용자가 최초 사용할 때, 별도의 충전 없이 사용할 수 있다. 여기서, 출하 기간은 배터리 팩의 제조 공정이 완료된 이후인 출하 시점에서부터, 최종 사용자가 상기 배터리 팩을 외부 장치에 장착하는 시점까지이다. 즉, 상기 배터리 팩의 출하기간은, 배터리 팩이 출하된 시점에서부터, 배터리 팩이 장착될 외부 장치를 최종 사용자가 구매하기 이전까지로 볼 수 있다. 그러므로 각각의 배터리 팩의 출하기간은 일정하지 않을 수 있다. 이러한 배터리 팩은 출하기간이 길어지게 되면, 내부 소비 전류로 인해서, 충전 량이 모두 방전되어 최종 사용자가 최초 사용 이전에 별도의 충전을 해야 하는 문제점이 발생되었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 외부에 장착된 스위치를 통해 배터리 팩의 동작을 셧다운 시킬 수 있으므로 출하기간에 소비 전류를 줄일 수 있고, 보존 기간을 연장할 수 있는 배터리 팩을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 마이컴이 오프상태로 보관 되어, 출하시 오동작을 방지하여 안정성을 확보할 수 있는 배터리 팩을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 배터리 팩은 배터리 셀, 충전 스위치, 방전 스위치 및 상기 배터리 셀의 전압에 따라서 상기 충전 스위치 및 방전 스위치를 제어하는 마이컴을 포함하는 배터리 팩에 있어서, 상기 배터리 팩은 출하기간에 상기 배터리 팩을 셧 다운 시키는 쉽 모드를 갖을 수 있다.
상기 배터리 팩은 상기 마이컴과 전기적으로 연결된 모드 스위치를 통해서 상기 쉽 모드로 진입될 수 있다.
상기 모드 스위치는 상기 배터리의 잔량을 확인할 때 사용되는 스위치로 사용될 수 있다.
상기 배터리 팩이 상기 쉽 모드일 때, 상기 충전 스위치 및 방전 스위치가 모두 오프 될 수 있다.
상기 배터리 팩이 상기 쉽 모드일 때, 상기 배터리 팩의 소비 전류가 2 내지 3 uA/hr일 수 있다.
상기 배터리 팩의 소비 전류는 상기 배터리 팩의 제1전원전압단자에 연결된 전류 프로브를 통해 측정 또는, 상기 배터리 셀과 그라운드 사이에 연결된 전류계를 통해 측정될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 배터리 팩은 배터리 셀, 충전 스위치, 방전 스위치 및 상기 배터리 셀의 전압에 따라서 상기 충전 스위치 및 방전 스위치를 제어하는 마이컴을 포함하는 배터리 팩에 있어서, 상기 배터리 팩은 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치를 동시에 오프 시키는 모드 스위치를 포함할 수 있다.
상기 마이컴은 상기 배터리 팩이 충전장치에 결합될 때 상기 충전장치로부터 공급되는 전원에 의해 동작하며, 상기 배터리 팩이 노말 모드가 되도록 상기 충전스위치 및 상기 방전 스위치를 온 시킬 수 있다.
상기 배터리 팩은 셧 다운 상태인 쉽 모드일 수 있다.
상기 쉽 모드에서 소비 전류는 상기 배터리 셀에 흐르는 자가 방전 전류일 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 배터리 팩은 배터리 셀과, 모드 스위치와, 상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되어, 상기 배터리의 방전을 제어하는 방전 스위치와, 상기 방전 스위치와 전기적으로 연결되어, 상기 배터리의 충전을 제어하는 충전 스위치와, 상기 모드 스위치의 온 및 오프 동작에 따른 코드를 분석하여, 상기 방전 스위치와 상기 충전 스위치의 온 및 오프를 제어하는 마이컴 을 포함할 수 있다.
상기 모드 스위치의 스위칭 동작에 따라서, 점등 되어 상기 배터리 셀의 잔량을 표시하는 LED부를 더 포함할 수 있다.
상기 마이컴은 상기 모드 스위치의 스위칭 신호를 감지하는 스위칭 감지부와, 상기 스위칭 감지부에서 감지된 신호에 따라, 상기 LED부를 점등 시키는 LED 구동부와, 상기 모드 스위치의 스위칭 신호를 분석하는 코드 분석부와, 상기 코드 분석부의 분석 결과에 따라 상기 배터리 팩의 모드를 설정하는 모드 설정부와, 상기 모드 설정부의 설정된 모드에 따라 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치의 동작을 구동하는 스위칭 구동부 및 상기 스위칭 감지부에서 감지된 신호에 따라 상기 LED부의 점등 신호를 생성하여 상기 LED 구동부를 제어하고, 상기 코드 분석부의 분석 결과에 따라 상기 모드 설정부를 제어하며, 상기 모드 설정부의 설정된 모드에 따라 상기 스위칭 구동부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 마이컴은 상기 배터리 셀의 전압, 전류 및 온도를 센싱 하는 센싱부와, 상기 센싱부에서 센싱된 전압 전류 및 온도에 따라 상기 배터리 셀의 잔량을 계산하는 잔량 계산부 및 상기 센싱부에서 센싱된 전압, 전류 및 온도를 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 코드 분석부에서 분석된 코드가 상기 제어부에 저장되어 있는 저장코드일 경우에, 상기 모드 설정부를 통해서 상기 배터리 팩의 모드를 쉽 모드로 설정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 배터리 팩이 쉽 모드일 때, 상기 스위치 구동부를 통해 서 상기 방전 스위치 및 상기 충전 스위치를 모두 오프 시킬 수 있다.
상기 충전 스위치와 상기 방전 스위치가 온되면, 상기 배터리 팩은 슬립 모드가 될 수 있다.
상기 슬립 모드에서는 상기 배터리 셀, 상기 방전 스위치 및 상기 충전 스위치를 통해 상기 마이컴에 전원이 공급될 수 있다.
본 발명에 의한 배터리 팩은 외부에 장착된 스위치를 통해 배터리 팩의 동작을 셧다운 시킬 수 있으므로 출하기간에 소비 전류를 줄이고, 배터리 팩의 보존기간을 연장할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의한 배터리 팩은 마이컴이 오프상태로 보관 되어, 출하시 오동작을 방지하여 안정성을 확보할 수 있게 된다.
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. 여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 블록도가 도시되어 있다.
도 1에서 도시된 바와 같이 배터리 팩(100)은 배터리 셀(110), 모드 스위치(120), LED부(130), 마이컴(140) 및 충방전 스위치(150)를 포함 할 수 있다. 여기서, 상기 충방전 스위치(150)는 충전 스위치(CFET)와 방전 스위치(DFET)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 배터리 팩(100)은 상기 배터리 셀(110)에 흐르는 전류를 감지하기 위한 전류 센스 저항(R)과, 온도를 측정하기 위한 온도 센서(t)를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 배터리 팩(100)은 배터리 셀(110)의 충전 또는 방전을 위한 양극 단자(161), 배터리 셀(110)의 충전 또는 방전을 위한 음극 단자(162) 및 외부 장치와의 통신을 위한 통신 단자(163)를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 양극 단자(161)는 상기 배터리 셀(110)의 양극에 상기 음극 단자(162)는 상기 배터리 셀(110)의 음극에, 상기 통신 단자(163)는 상기 마이컴(140)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 배터리 셀(110)은 직렬로 다수개가 연결될 수 있다. 상기 각 배터리 셀(110)은 대략 4.2V까지 충전 가능한 리튬 이온 전지일 수 있으나, 이로서 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 상기 배터리 셀(110)은 상기 충방전 스위치(150)와 전기적으로 연결되고, 상기 마이컴(140)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 모드 스위치(120)는 온 또는 오프 동작이 가능한 스위치이다. 상기 모드 스위치(120)는 상기 배터리 팩(100)의 외부에 장착되어, 온 또는 오프 동작될 수 있는 푸시 버튼스위치(push button switch)일 수 있으나, 이로서 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 상기 모드 스위치(120)는 상기 마이컴(140)과 전기적으로 연결된다. 상기 모드 스위치(120)는 온 또는 오프 동작시 온 또는 오프 동작 신호를 상기 마이컴(140)으로 전송한다. 상기 모드 스위치(120)는 상기 배터리 팩(100)의 외부에 장착된 스위치로 온 또는 오프 동작을 통해서 상기 배터리 팩(100)의 동작 모드를 설정할 수 있다. 상기 모드 스위치(120)는 상기 LED부(130)의 동작을 제어하는 스위치로 사용될 수 있다. 이때, 상기 모드 스위치(120)가 온 되면, 상기 LED부(130)를 통해서 배터리의 잔량을 확인할 수 있다. 즉, 상기 모드 스위치(120)는 배터리의 잔량을 확인할 때 사용하는 스위치로 사용될 수 있다.
상기 LED부(130)는 다수의 LED(Light Emitted Diode)가 배열되어 이루어질 수 있다. 즉 상기 LED부(130)는 다수의 LED가 일렬 또는 복수 열로 배열되어 이루어질 수 있다. 상기 LED부(130)는 상기 마이컴(140)과 전기적으로 연결된다. 상기 LED부(130)는 상기 모드 스위치(120)가 온 되면, 상기 마이컴(140)을 통해서 인가되는 신호에 의해서, 상기 다수의 LED를 점등할 수 있다. 이때, 상기 마이컴(140)에서 인가되는 신호는 상기 모드 스위치(120)의 온 및 오프 동작에 따라 생성될 수 있다. 상기 LED부(130)는 상기 배터리 팩(100)의 외부에 장착되어, 상기 모드 스위치(120)가 온 되면, 상기 배터리 셀(110)의 잔량과 대응되는 비율의 LED 개수만큼 발광한다. 즉, 상기 LED부(130)는 발광하는 LED 개수를 통해서 상기 배터리 셀(110)의 잔량을 표시할 수 있다.
상기 마이컴(140)은 리튬 이온 전지용으로 제조된 다양한 종류의 마이크로컴퓨터일 수 있으나, 이로서 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 상기 마이컴(140)은 상기 배터리 셀(110), 상기 모드 스위치(120), 상기 LED부(130), 상기 충방전 스위치(150)와 전기적으로 연결된다. 상기 마이컴(140)은 상기 모드 스위치(120)의 온 및 오프 동작에 따른 코드를 분석하여, 상기 충방전 스위치(150)의 온 및 오프를 제어하여 상기 배터리 팩(100)의 동작 모드를 설정할 수 있다. 상기 마이컴(140)은 센싱부(141), 잔량 계산부(142), 스위칭 감지부(143), LED 구동부(144), 코드 분석부(145), 모드 설정부(146), 제어부(147), 스위치 구동부(148) 및 메모리(149)를 포함할 수 있다.
상기 센싱부(141)는 잔량 계산부(142)와 상기 제어부(147)에 전기적으로 연결된다. 상기 센싱부(141)는 다수의 상기 배터리 셀(110)의 전압, 전류 및 온도를 센싱한다. 즉, 상기 센싱부(141)는 다수의 상기 배터리 셀(110)의 양단에 전압을 센싱하고, 상기 온도 센서(t)를 통해서 온도를 센싱하며, 상기 전류 센스 저항(R)을 통해서 전류를 센싱한다. 그리고 상기 센싱부(141)는 센싱된 전압, 전류 및 온도를 상기 잔량 계산부(142)와 상기 제어부(147)로 전달한다.
상기 잔량 계산부(142)는 상기 센싱부(141)와 상기 제어부(147)에 전기적으로 연결된다. 상기 잔량 계산부(142)는 상기 센싱부(141)를 통해서 센싱된 상기 배터리 셀(110)의 전압, 전류 및 온도에 따른 배터리 셀(110)의 잔량을 계산한다. 상기 잔량 계산부(142)는 계산된 상기 배터리 셀(110)의 잔량을 상기 제어부(147)로 전달한다.
상기 스위칭 감지부(143)는 상기 모드 스위치(120)와 상기 제어부(147)에 전기적으로 연결된다. 상기 스위칭 감지부(143)는 상기 모드 스위치(120)의 온 및 오프 동작을 감지한다. 상기 스위칭 감지부(143)는 상기 모드 스위치(120)의 온 및 오프 동작을 상기 제어부(147)로 전송한다.
상기 LED 구동부(144)는 상기 LED부(130)와 상기 제어부(147)에 전기적으로 연결된다. 상기 LED 구동부(144)는 상기 모드 스위치(120)가 온 될 때, 신호를 상기 제어부(147)를 통해서 인가받아서 상기 LED부(130)를 발광시킨다. 이때, 상기 LED 구동부(144)는 상기 제어부(147)에서 인가되는 상기 배터리 셀(110)의 잔량과 대응되도록 상기 LED부(130)를 발광 시킨다. 즉, 상기 LED 구동부(144)는 상기 LED부(130)의 다수의 LED 중에서 상기 배터리 셀(110)의 잔량과 대응되는 개수만큼을 발광한다.
상기 코드 분석부(145)는 상기 제어부(147)와 전기적으로 연결된다. 상기 코드 분석부(145)는 상기 스위칭 감지부(143)에서 감지된 상기 모드 스위치(120)의 온 및 오프 신호를 상기 제어부(147)를 통해서 인가받아 코드화하고 분석한다. 그리고 상기 코드 분석부(145)는 분석된 코드를 상기 제어부(147)로 인가한다. 이때, 상기 제어부(147)는 분석된 코드를 상기 메모리(149)에 미리 저장된 특정 코드와 비교한다. 이러한 상기 코드 분석부(145)의 동작은 상기 모드 스위치(120)를 통해서 제어되므로, 모드 스위치(120)의 동작 타이밍도인 도 2에서 자세히 설명하고자 한다.
상기 모드 설정부(146)는 상기 제어부(147)와 전기적으로 연결된다. 상기 모드 설정부(146)는 상기 코드 분석부(145)에서 인가된 코드와 상기 제어부(147)에 미리 설정된 특정 코드를 비교한 결과를 인가받아, 모드를 설정한다. 상기 모드 설정부(146)의 모드는 노말 모드(normal mode), 슬립 모드(Sleep mode) 및 쉽 모드(Ship mode)일 수 있다. 상기 노말 모드는 상기 배터리 팩(100)이 충방전을 할 수 있는 통상적인 동작 모드이다. 상기 슬립 모드는 상기 배터리 팩(100)이 대기상태인 모드이다. 상기 쉽 모드는 상기 배터리 팩(100)이 동작이 중단되는 셧-다운(Shut down) 상태의 모드이다. 상기 모드 설정부(146)는 상기 메모리(149)에 저장되어 있는 코드와 상기 코드 분석부(145)에서 인가되는 코드가 동일할 경우에, 배터리 팩(100)이 셧-다운 상태가 되도록 쉽 모드로 설정할 수 있다. 즉, 상기 배터리 팩(100)은 외부에 장착된 상기 모드 스위치(120)를 통해서 배터리 팩(100)의 동작 모드를 설정할 수 있다.
상기 제어부(147)는 상기 센싱부(141), 상기 잔량 계산부(142), 상기 스위칭 감지부(143), 상기 LED 구동부(144), 상기 코드 분석부(145), 상기 모드 설정부(146), 상기 스위치 구동부(148) 및 상기 메모리(149)와 전기적으로 연결된다. 상기 제어부(147)는 상기 센싱부(141)에서 센싱된 상기 배터리 셀(110)의 전압, 온도 및 전류를 인가받아 상기 메모리(149)에 저장할 수 있다. 그리고 상기 제어부(147)는 상기 잔량 계산부(142)에서 인가되는 상기 배터리 셀(110)의 잔량을 상기 LED 구동부(144)로 인가하여, 상기 LED부(130)를 통해서 표시시킨다. 상기 제어부(147)는 상기 스위칭 감지부(143)에서 상기 모드 스위치(120)가 온 될 때, 상기 LED 구동부(144)를 통해 상기 LED부(130)를 발광시킨다. 그리고 상기 제어부(147)는 상기 스위칭 감지부(143)에서 감지된 상기 모드 스위치(120)의 온 및 오프 신호를 시간에 따른 신호로 변환하여 상기 코드 분석부(145)로 인가하고, 상기 코드 분석부(145)에서 코드화하고 분석된 상기 모드 스위치(120)의 온 및 오프 코드를 인가받는다. 그리고 상기 제어부(147)는 상기 코드 분석부(145)에서 인가된 상기 모 드 스위치(120)의 온 및 오프 코드와 상기 메모리(149)에 미리 저장되어 있는 코드를 비교한다. 그리고 상기 제어부(147)는 상기 코드에 따라서 모드를 설정하도록, 상기 모드 설정부(146)로 모드 신호를 인가한다. 상기 제어부(147)는 상기 모드 설정부(146)에서 설정된 모드로 상기 배터리 팩(100)이 동작하도록, 스위치 구동부(148)를 통해서 상기 충방전 스위치(150)를 온 및 오프 시킨다. 즉, 상기 제어부(147)는 상기 센싱부(141), 상기 잔량 계산부(142), 상기 스위칭 감지부(143), 상기 코드 분석부(145) 및 상기 모드 설정부(146)에서 인가된 신호에 따라서 상기 LED 구동부(144), 상기 코드 분석부(145), 상기 모드 설정부(146) 및 상기 스위치 구동부(148)를 제어한다.
상기 스위치 구동부(148)는 상기 제어부(147) 및 충방전 스위치(150)와 전기적으로 연결된다. 상기 스위치 구동부(148)는 상기 모드 설정부(146)에서 설정된 모드에 따른 신호를 상기 제어부(147)를 통해서 인가받아, 상기 충방전 스위치(150)를 구동시킨다. 상기 스위치 구동부(148)는 상기 모드 설정부(146)에서 설정된 모드가 노말 모드 또는 슬립 모드이면, 상기 충전 스위치(CFET)와 방전 스위치(DFET)를 모두 온 시킨다. 이때, 상기 충전 스위치(CFET) 및 방전 스위치(DFET)가 모두 온이 되면, 상기 배터리 팩(100)은 슬립 모드가 된다. 슬립 모드에서는 상기 배터리 셀(110), 방전 스위치(DFET) 및 충전 스위치(CFET)를 통해 마이컴(140)에 전원이 공급될 수 있다. 그리고 상기 배터리 팩(100)은 일정 시간 간격으로 슬립 모드에서 노말 모드로 모드가 변경 된다. 즉, 상기 배터리 팩(100)은 대기 상태인 슬립 모드에서, 마이컴(140)이 동작하는 노말 모드로 일정 주기로 모드가 변경 된다. 그러므로 상기 배터리 팩(100)은 노말 모드일 때와 슬립 모드일 때 전류 소비량이 동일하거나, 상기 노말 모드일 때 전류 소비량이 더 클 수 있다. 그리고 상기 스위치 구동부(148)는 상기 모드 설정부(146)에서 설정된 모드가 쉽 모드이면, 상기 충전 스위치(CFET)와 상기 방전 스위치(DFET)를 모두 오프 시킨다. 즉, 상기 스위치 구동부(148)는 상기 모드 설정부(146)에서 설정된 모드에 따라서 상기 배터리 팩(100)이 동작하도록, 상기 충방전 스위치(150)를 온 또는 오프 시킨다.
상기 메모리(149)는 상기 제어부(147)와 전기적으로 연결된다. 상기 메모리(149)는 상기 제어부(147)를 통해서 인가되는 상기 센싱부(141)에서 센싱된 상기 배터리 셀(110)의 전압, 전류 및 온도를 저장할 수 있다. 그리고 상기 메모리(149)는 상기 배터리 셀(110)의 전압, 전류 및 온도에 따른 배터리 셀(110)의 잔량을 저장할 수 있다. 그리고 상기 메모리(149)는 상기 배터리 팩(100)의 모드를 설정하기 위한 특정 코드가 저장되어 있다. 그리고 상기 메모리(149)는 상기 배터리 팩(100)이 외부장치(미도시)에 장착되면, 저장된 상기 배터리 셀(110)의 잔량을 외부 장치로 전송하여, 상기 외부 장치에서 표시한다.
상기 충방전 스위치(150)는 각각의 제어전극이 상기 스위치 구동부(148)에 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 충방전 스위치(150)는 상기 스위치 구동부(148)에서 인가되는 신호에 의해서 온 또는 오프 될 수 있다. 상기 충전 스위치(CFET)는 제1전극(소스)이 충방전 단자(161)에 전기적으로 연결되고, 제2전극(드레인)이 상기 방전 스위치(DFET)에 전기적으로 연결된다. 그리고 상기 방전 스위치(DFET)는 제1전극이 상기 배터리 셀(110)에 전기적으로 연결되고, 제2전극이 상기 충전 스위 치(CFET)의 제2전극에 전기적으로 연결된다. 그리고 상기 충전 스위치(CFET) 및 방전 스위치(DFET)는 전계효과트랜지스터로, 제2전극에서 제1전극방향으로 내부 기생 다이오드가 형성될 수 있다. 상기 충전 스위치(CFET) 및 방전 스위치(DFET)는 온 및 오프 되어 과충전 및 과방전을 방지할 수 있다. 또한 상기 충전 스위치(CFET) 및 방전 스위치(DFET)는 배터리 팩(100)의 외부에 장착된 상기 모드 스위치(120)의 동작에 따라 분석된 코드를 통해서, 상기 배터리 팩(100)의 모드를 설정할 수 있다. 즉, 상기 배터리 팩(100)은 외부에 장착된 모드 스위치(120)를 통해서 모드 설정을 손쉽게 변경 할 수 있다.
상기 슬립모드 또는 상기 노말 모드의 상기 배터리 팩(100)은, 상기 충전 스위치(CFET)와 상기 방전 스위치(DFET)가 모두 온 된다. 그러므로 상기 배터리 팩(100)은 상기 충전 스위치(CFET)와 상기 방전 스위치(DFET)를 통해서 배터리 팩(100) 내부에 전체적으로 흐르게 된다. 그러나 상기 쉽 모드의 상기 배터리 팩(100)은 상기 충전 스위치(CFET) 및 방전 스위치(DFET)가 모두 오프 된다. 그러므로 상기 배터리 팩(100)은 상기 마이컴(140)과 상기 배터리 셀(110) 사이에 자가 방전 전류만 흐를 수 있다.
그러므로 상기 배터리 팩(100)은 마이컴(140)이 오프상태로 보관 되어, 출하시 배터리 팩(100)의 오동작을 방지하여 안정성을 확보할 수 있다. 일반적으로 배터리 팩(100)은 소비 전류가 노말 모드 또는 슬립 모드일 때 200 내지 300 uA/hr이며, 셧-다운 상태인 쉽 모드일 때 2 내지 3uA/hr이다. 즉, 상기 배터리 팩(100)은 쉽모드일 때, 소비 전류량이 노말 모드 또는 슬립 모드일 때에 비하여 더 적을 수 있다.
상기 배터리 팩(100)은 출하시 외부에 장착된 모드 스위치(120)를 통해서 동작 모드를 쉽 모드로 변환하여 출하할 수 있다. 그러므로 상기 배터리 팩(100)은 노말 모드 또는 슬립 모드일 때 소비되는 불필요한 소비 전류를 방지할 수 있어서, 출하 기간 동안 배터리 팩(100)의 보존기간을 연장 할 수 있다. 이때, 출하 기간은 상기 배터리 팩(100)의 제조 공정이 완료된 이후에서부터, 최종 사용자가 상기 배터리 팩(100)을 외부 장치에 장착하는 시점까지로 볼 수 있다. 그리고 상기 배터리 팩(100)은 외부 장치에 장착되면, 상기 충전 스위치(CFET)와 방전 스위치(DFET)가 온 되어, 동작 모드가 변환될 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리 팩(100)이 충전장치에 결합될 때 상기 배터리 팩(100)에 내장된 마이컴(140)이 상기 충전장치로부터 전원을 공급받아 동작하고, 상기 마이컴(140)이 상기 충전 스위치(CFET)와 방전 스위치(DFET)를 온 시켜 배터리 팩(100)이 노말 모드가 되도록 한다.
도 2를 참조하면, 도 1의 모드 스위치의 동작 타이밍도의 일예가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 모드 스위치(120)의 동작 타이밍도는 제1기간(T1), 제2기간(T2), 제3기간(T3) 및 제4기간(T4)을 포함한다. 그리고 상기 제1기간(T1) 내지 제4기간(T4)은 각각 구동기간(T1a, T2a, T3a, T4a) 및 지연기간(T1b, T2b, T3b, T4b)을 포함한다.
상기 모드 스위치(120)는 타이밍도가 로우 레벨인 구동기간(T1a, T2a, T3a, T4a)에 온 되고, 하이레벨인 지연기간(T1b, T2b, T3b, T4b)에 오프 된다. 그리고 상기 모드 스위치(120)는 온 되면, 상기 모드 스위치(120)의 온 되는 시간을 측정하기 위해, 상기 마이컴(140)의 타이머(미도시)가 동작할 수 있다.
상기 각 지연기간(T1b, T2b, T3b, T4b)은 구동기간(T1a, T2a, T3a, T4a)에서 인식 오류를 방지하기 위한 기간이며, 마이컴(140)의 동작 지연에 따른 오류를 방지하기 위한 기간이다. 또한 상기 각 지연기간(T1b, T2b, T3b, T4b)동안에는 상기 각 구동기간(T1a, T2a, T3a, T4a)에 상기 모드 스위치(120)가 온 되므로, 상기 LED부(130)가 계속 발광할 수 있다. 상기 각 지연기간(T1b, T2b, T3b, T4b)은 마이컴(140)의 동작 지연에 따른 오류를 방지하기 위해서 대략 5초로 설정할 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 그리고 도 2에서, 상기 각 지연기간(T1b, T2b, T3b, T4b)은 축소 도시하였다.
상기 구동기간(T1a, T2a, T3a, T4a)은 상기 모드 스위치(120)가 온 되는 시간이 1초(1sec) 이상이면 "1"로 코딩(Cording)되고, 온 되는 시간이 1초(1sec) 미만이면 "0"으로 코딩한다. 이때, 상기 모드 스위치(120)의 온 및 오프에 대한 코딩은 상기 코드 분석부(145)에서 이루어진다.
상기 모드 스위치(120)의 타이밍도는 1초(1sec) 이상인 제1기간(T1)의 제1구동기간(T1a), 제2기간(T2)의 제2구동기간(T2a) 및 제4기간(T4)의 제4구동기간(T4a)에 "1"로 코딩될 수 있다. 그리고 모드 스위치(120)의 타이밍도는 1초(1sec) 미만인 제3기간(T3)의 제3구동기간(T3a)에 "0"으로 코딩될 수 있다.
그러므로 도 2에 도시된 타이밍도는 "1101"로 코드화된다. 이때, 상기 배터 리 팩(100)은 상기 마이컴(140)의 메모리(149)에 저장된 특정 코드가 "1101"이면, 쉽 모드가 되어 셧-다운 상태가 될 수 있다. 그리고 상기 배터리 팩(100)은 상기 마이컴(140)의 메모리(149)에 저장된 특정 코드가 "1101"이외의 다른 코드이면, 이전 모드를 지속하여 유지할 수 있다.
상기 모드 스위치(120)의 타이밍도는 4bit의 디지털 신호와 같이 해석되었지만, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 배터리 팩(100)을 쉽 모드로 변경하기 위한 신호는, 상기 모드 스위치(120)가 단순히 상기 LED부(130)를 발광시키기 위한 신호와 구별되도록, 상기 모드 스위치(120)의 복수번 스위칭 동작으로 다양하게 설정할 수 있다.
도 3을 참조하면, 도 1의 배터리 팩의 동작 모드 변경 방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 팩의 동작 모드 변경 방법은 스위치 동작 감지 단계(S1), LED부 온 단계(S2), 코드분석 단계(S3), 쉽 모드 진입 단계(S4) 및 LED부 오프 단계(S5)를 포함한다.
상기 스위치 동작 감지 단계(S1)는 상기 모드 스위치(120)의 동작을 상기 스위칭 감지부(143)를 통해서 감지하는 단계이다. 그리고 상기 스위치 동작 감지 단계(S1)에서는 상기 모드 스위치(120)가 온 되면, LED부 온 단계(S2)로 단계 변경되고, 상기 모드 스위치(120)가 오프 되면, 동작 모드 변경 없이 종료된다.
상기 LED부 온 단계(S2)는 상기 배터리 셀(110)의 잔량과 대응되도록 상기 LED부(130)를 발광 시키는 단계이다. 즉, 상기 LED부 온 단계(S2)에서는 상기 스위치 동작 감지 단계(S1)에서 상기 모드 스위치(120)가 온 되므로, LED 구동부(144)를 통해서 상기 LED부(130)를 발광시킨다.
상기 코드분석 단계(S3)는 상기 모드 스위치(120)의 온 및 오프 동작을 코드화하는 단계이다. 상기 코드분석 단계(S3)에서는 상기 모드 스위치(120)의 온 및 오프 동작을 상기 제어부(147)를 통해서 코드 분석부(145)에서 인가받아서, 코딩하여 분석한다. 이때 상기 모드 스위치(120)가 온 되면, 상기 제어부(147)의 타이머를 통해서 상기 모드 스위치(120)가 온 되는 시간을 측정할 수 있다. 그리고 상기 코드 분석부(145)는 상기 모드 스위치(120)가 온 되는 시간이 일정 시간보다 길 때와 짧을 때를 다른 코드로 분석할 수 있다. 그리고 상기 제어부(147)는 미리 저장되어 있는 특정 코드(A)를 상기 코드 분석부(145)에서 분석된 코드와 비교한다. 상기 코드분석 단계(S3)는 코드 분석부(145)에서 분석된 코드가 특정 코드(A)와 동일하면 쉽 모드 진입 단계(S4)로 단계가 변경되고, 코드 분석부(145)에서 분석된 코드가 특정 코드(A)와 상이하면 모드 변경 없이 종료된다.
상기 쉽 모드 진입 단계(S4)는 코드 분석부(145)에서 분석된 코드가 제어부(147)에 저장되어 있는 특정 코드(A)와 동일할 경우에, 상기 배터리 팩(100)의 모드를 쉽 모드로 변경하는 단계이다. 이때, 상기 제어부(147)는 상기 스위치 구동부(148)를 통해서 상기 충전 스위치(CFET) 및 방전 스위치(DFET)를 모두 오프 시킨다. 그러므로 상기 배터리 팩(100)은 출하시 오동작을 방지하여 안정성을 확보할 수 있다. 상기 쉽 모드는 상기 배터리 팩(100)의 동작이 중단되는 셧-다운((Shut down) 상태의 모드이다. 즉, 상기 배터리 팩(100)은 외부에 장착된 상기 모드 스위치(120)를 통해서 배터리 팩(100)의 동작 모드를 설정할 수 있다.
상기 LED부 오프 단계(S5)는 상기 배터리 팩(100)이 쉽 모드가 되어 상기 마이컴(140)도 오프 되어, 상기 LED부 온 단계(S2)에서 온 되면서 발광하던 상기 LED부(130)를 오프 시키는 단계이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 블록도가 도시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 팩(200)은 배터리 셀(110), 모드 스위치(120), LED부(130), 마이컴(140), 충방전 스위치(150), 모드 확인부(270) 및 전류계(280)를 포함 할 수 있다. 이때, 상기 충방전 스위치(150)는 충전 스위치(CFET)와 방전 스위치(DFET)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 배터리 팩(200)은 상기 배터리 셀(110)에 흐르는 전류를 감지하기 위한 전류 센스 저항(R)과, 온도를 측정하기 위한 온도 센서(t)를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 배터리 팩(200)은 배터리 셀(110)의 충전 및 방전을 위한 양극 단자(161), 배터리 셀(110)의 충전 또는 방전을 위한 음극 단자(162) 및 외부 장치와의 통신을 위한 통신 단자(163)를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 팩(200)의 배터리 셀(110), 모드 스위치(120), LED부(130), 마이컴(140) 및 충방전 스위치(150)는 상기 도 1에 도시된 배터리 팩(100)과 동일하다. 그러므로 배터리 팩(200)에서 배터리 팩(100)과 상이한 모드 확인부(270) 및 전류계(280)를 위주로 설명하고자 한다.
상기 모드 확인부(270)는 상기 온도 센서(t)의 일단과 타단 사이에 전기적으로 연결된다. 상기 모드 확인부(270)는 상기 온도 센서(t)의 일단과 타단 사의의 파형을 측정하여 상기 배터리 팩(200)의 모드를 판단할 수 있다. 이때, 상기 마이컴(140)의 센싱부(141)는 인가된 상기 배터리 셀(110)의 전압, 전류 및 온도에 관한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 컨버터를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 센싱부(141)는 주기적으로 전압, 전류 및 온도에 관한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 제어부(147)로 전달한다. 그리고 상기 마이컴(140)은 상기 센싱부(141)가 아날로그 신호를 디지털 신호 변환할 때, 주기적으로 전류가 발생된다. 그러므로 상기 배터리 팩(200)이 노말 모드 또는 슬립 모드이면, 상기 온도 센서(t)에 전기적으로 연결된 상기 모드 확인부(270)를 통해서 일정파형이 주기적으로 검출된다. 그러나 상기 배터리 팩(200)이 쉽 모드이면, 상기 마이컴(140)이 오프상태가 되므로, 상기 온도 센서(t)에 전기적으로 연결된 상기 모드 확인부(270)를 통해서 파형이 검출되지 않는다. 그러므로 상기 배터리 팩(200)은 상기 모드 확인부(270)를 통해서 파형이 검출되지 않으면, 쉽 모드이므로 제조 공정 이후에 별도의 쉽 모드로 변경 없이 출하될 수 있다.
상기 전류계(280)는 그라운드(GND)에 가장 근접한 배터리 셀(110)의 음의 전극과 상기 그라운드(GND) 사이에 전기적으로 연결된다. 상기 전류계(280)는 상기 배터리 팩(200)이 각각의 모드일 때, 상기 배터리 팩(200)에 흐르는 소비 전류를 감지할 수 있다. 이러한 소비 전류 검출 방법은 제1전원전압단자(VCC)에 가장 근접 한 배터리 셀(110)의 양의 전극과 상기 제1전원전압단자(VCC)사이의 전선에 흐르는 전류를 전류 프로브를 통해 측정 할 수도 있다. 상기 소비 전류는 노말 모드 또는 대기상태인 슬립 모드일 때 200 내지 300 uA/hr일 수 있으며, 셧-다운 상태인 쉽 모드일 때 2 내지 3uA/hr일 수 있다. 그러므로 배터리 팩(200)은 상기 전류계(280) 또는 전류 프로브를 통해서 상기 배터리 팩(200)의 전류를 측정하여 소비 전류가 2 내지 3uA/hr이면, 쉽 모드이므로 제조 공정 이후에 별도의 쉽 모드로 변경하는 스위칭 동작 없이 출하될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 배터리 팩을 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.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 모드 스위치의 동작 타이밍도이다.
도 3은 도 1의 배터리 팩의 동작 모드의 변경 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명에 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 블록도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100; 배터리 팩 110; 배터리 셀
120; 모드 스위치 130; LED부
140; 마이컴 150; 충전 스위치
141; 센싱부 142; 잔량 계산부
143; 스위칭 감지부 144; LED 구동부
145; 코드 분석부 146; 모드 설정부
147; 제어부 148; 스위치 구동부

Claims (18)

  1. 배터리 셀, 충전 스위치, 방전 스위치 및 상기 배터리 셀의 전압에 따라서 상기 충전 스위치 및 방전 스위치를 제어하는 마이컴을 포함하는 배터리 팩에 있어서,
    상기 배터리 팩은 출하기간에 상기 배터리 팩을 셧 다운 시키는 쉽 모드를 가지며,
    상기 배터리 팩은 상기 마이컴과 전기적으로 연결된 모드 스위치를 통해서 상기 쉽 모드로 진입되고,
    상기 모드 스위치는 상기 배터리의 잔량을 확인할 때 사용되는 스위치로 사용되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 팩이 상기 쉽 모드일 때, 상기 충전 스위치 및 방전 스위치가 모두 오프 되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 팩이 상기 쉽 모드일 때, 상기 배터리 팩의 소비 전류가 2 내지 3 uA/hr인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 배터리 팩의 소비 전류는 상기 배터리 팩의 제1전원전압단자에 연결된 전류 프로브를 통해 측정 또는, 상기 배터리 셀과 그라운드 사이에 연결된 전류계를 통해 측정되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 배터리 셀, 충전 스위치, 방전 스위치 및 상기 배터리 셀의 전압에 따라서 상기 충전 스위치 및 방전 스위치를 제어하는 마이컴을 포함하는 배터리 팩에 있어서,
    상기 배터리 팩은 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치를 동시에 오프 시키는 모드 스위치를 포함하며,
    상기 모드 스위치는 상기 배터리의 잔량을 확인할 때 사용되는 스위치로 사용되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 마이컴은 상기 배터리 팩이 충전장치에 결합될 때 상기 충전장치로부터 공급되는 전원에 의해 동작하며, 상기 배터리 팩이 노말 모드가 되도록 상기 충전스위치 및 상기 방전 스위치를 온 시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 배터리 팩은 셧 다운 상태인 쉽 모드인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 쉽 모드에서 소비 전류는 상기 배터리 셀에 흐르는 자가 방전 전류인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 배터리 셀;
    모드 스위치;
    상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되어, 상기 배터리의 방전을 제어하는 방전 스위치;
    상기 방전 스위치와 전기적으로 연결되어, 상기 배터리의 충전을 제어하는 충전 스위치;
    상기 모드 스위치의 온 및 오프 동작에 따른 코드를 분석하여, 상기 방전 스위치와 상기 충전 스위치의 온 및 오프를 제어하는 마이컴을 포함하며,
    상기 모드 스위치는 상기 배터리의 잔량을 확인할 때 사용되는 스위치로 사용되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 모드 스위치의 스위칭 동작에 따라서, 점등 되어 상기 배터리 셀의 잔량을 표시하는 LED부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 마이컴은
    상기 모드 스위치의 스위칭 신호를 감지하는 스위칭 감지부;
    상기 스위칭 감지부에서 감지된 신호에 따라, 상기 LED부를 점등 시키는 LED 구동부;
    상기 모드 스위치의 스위칭 신호를 분석하는 코드 분석부;
    상기 코드 분석부의 분석 결과에 따라 상기 배터리 팩의 모드를 설정하는 모드 설정부;
    상기 모드 설정부의 설정된 모드에 따라 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치의 동작을 구동하는 스위칭 구동부; 및
    상기 스위칭 감지부에서 감지된 신호에 따라 상기 LED부의 점등 신호를 생성하여 상기 LED 구동부를 제어하고, 상기 코드 분석부의 분석 결과에 따라 상기 모드 설정부를 제어하며, 상기 모드 설정부의 설정된 모드에 따라 상기 스위칭 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 마이컴은
    상기 배터리 셀의 전압, 전류 및 온도를 센싱 하는 센싱부;
    상기 센싱부에서 센싱된 전압 전류 및 온도에 따라 상기 배터리 셀의 잔량을 계산하는 잔량 계산부; 및
    상기 센싱부에서 센싱된 전압, 전류 및 온도를 저장하는 메모리를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 코드 분석부에서 분석된 코드가 상기 제어부에 저장되어 있는 저장코드일 경우에, 상기 모드 설정부를 통해서 상기 배터리 팩의 모드를 쉽 모드로 설정하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배터리 팩이 쉽 모드일 때, 상기 스위치 구동부를 통해서 상기 방전 스위치 및 상기 충전 스위치를 모두 오프 시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 충전 스위치와 상기 방전 스위치가 온되면, 상기 배터리 팩은 슬립 모드가 되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 슬립 모드에서는 상기 배터리 셀, 상기 방전 스위치 및 상기 충전 스위 치를 통해 상기 마이컴에 전원이 공급되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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