KR101113415B1 - 배터리 팩의 보호 회로 - Google Patents

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Abstract

배터리 팩에서 충전장치의 오류를 검출하는 배터리 팩의 보호 회로가 제공된다. 배터리 팩의 보호 회로는 배터리 셀과 상기 배터리 셀을 충전하는 충전장치 사이의 대전류 경로에 연결되는 충전스위치 및 상기 배터리 셀의 충전 중 상기 충전이 중단되는 충전 중단 구간에서 상기 충전장치의 전압 또는 전류를 감지하고, 상기 충전장치의 전압 또는 전류에 기초하여 상기 충전장치의 오류를 판별하되, 상기 충전장치의 전압을 상기 배터리 셀에 대하여 기설정된 상기 배터리 셀의 충전 전압 특성에 상응하는 기준전압과 비교하고, 비교 결과에 기초하여 상기 오류를 판별하는 제어부를 포함한다.
배터리 팩, 충전장치, 보호 회로, 충전스위치, 충전 중단, 오류, 판별

Description

배터리 팩의 보호 회로{Protection Circuit for Battery Pack}
본 발명은 배터리 팩에서 충전장치의 오류를 검출하는 배터리 팩의 보호 회로에 관한 것이다.
최근, 휴대폰, 휴대용 음향기기, 디지털 카메라 등과 같은 휴대기기의 보급이 확산됨에 따라 이차전지의 수요가 급증하고 있다. 이차전지는 안정성이 높고 크기가 작으며 두께가 얇아 휴대하기 편리한 장점이 있다.
이차전지의 충전방법으로는 정전류(constant current mode)-정전압(constant voltage mode) 충전 방법(이하, CC-CV 충전방법이라 함)이 있다. CC-CV 충전방법은 이차전지를 충전함에 있어 먼저 일정한 정전류로 충전을 수행한 후, 소정 전압 또는 만충전 전위에 가까운 전압에 이르렀을 때 정전압으로 충전하는 방법이다.
또한, 이차전지의 충전방법으로는 미국특허공개 제4,736,150호에 개시된 펄스 충전방법이 있다. 펄스 충전방법은 0.1 ~ 10㎐ 범위의 펄스를 1㎳ ~ 9㎳ 간격으로 인가하여 이차전지를 충전하는 방법이다. 펄스 충전방법을 이용하면, CC-CV 충전방법에 비해 만충전의 정확도가 높은 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 배터리 팩측에서 배터리 팩을 충전하는 충전장치의 오류를 검출할 수 있는 배터리 팩의 보호 회로를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 충전장치의 오류에 대한 정보를 외부에 표시하거나 충전장치 또는 사용자에게 알릴 수 있는 배터리 팩의 보호 회로를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 셀과 상기 배터리 셀을 충전하는 충전장치 사이의 대전류 경로에 연결되는 충전스위치 및 상기 배터리 셀의 충전 중 상기 충전이 중단되는 충전 중단 구간에서 상기 충전장치의 전압 또는 전류를 감지하고, 상기 충전장치의 전압 또는 전류에 기초하여 상기 충전장치의 오류를 판별하되, 상기 충전장치의 전압을 상기 배터리 셀에 대하여 기설정된 상기 배터리 셀의 충전 전압 특성에 상응하는 기준전압과 비교하고, 비교 결과에 기초하여 상기 오류를 판별하는 제어부를 포함하는 배터리 팩의 보호 회로가 제공된다.
일 실시예에서, 충전 중단 구간은 배터리 셀이 펄스 충전될 때 인접한 펄스들 사이의 구간들 중 적어도 어느 하나에서 충전스위치가 동작-오프되는 구간을 포함한다.
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일 실시예에서, 충전 중단 구간은 배터리 셀이 정전류-정전압 방식으로 충전될 때 충전스위치가 동작-오프되는 구간을 포함한다.
일 실시예에서, 제어부는 배터리 셀의 충전 중 충전스위치를 소정 시간 동작-오프시킨다.
일 실시예에서, 제어부는 충전장치의 전압 또는 전류를 배터리 셀에 대하여 기설정된 정전류-정전압 특성에 상응하는 기준전압 또는 기준전류와 비교하고, 비교 결과에 기초하여 오류를 판별한다.
일 실시예에서, 제어부는 충전장치의 오류에 대한 정보를 외부로 출력한다.
일 실시예에서, 배터리 팩의 보호 회로는 충전장치의 오류에 대한 정보를 빛, 소리, 색상 또는 이들의 조합 방식으로 표시하는 출력부를 포함한다.
일 실시예에서, 제어부는 충전장치의 오류에 대한 정보를 충전장치로 전달한다.
일 실시예에서, 배터리 팩의 보호 회로는 충전장치의 오류 판별시 충전장치와 배터리 셀의 연결을 차단하는 차단부를 포함한다.
일 실시예에서, 차단부는 대전류 경로에 직렬 연결되는 퓨즈, 퓨즈의 일단에 제1 단자가 연결되는 히터, 및 히터의 제2 단자와 그라운드 사이에 연결되는 제어스위치를 구비하고, 제어스위치의 게이트 단자는 제어부에 연결된다.
일 실시예에서, 배터리 팩의 보호 회로는 배터리 셀과 충전장치 사이에 직렬 연결되는 방전스위치를 더 포함한다.
일 실시예에서, 제어부는 아날로그 프런트 엔드부 및 마이크로컨트롤러를 포 함한다.
일 실시예에서, 배터리 팩의 보호 회로는 외부 단자를 더 포함한다. 여기서, 외부 단자는 대전류 경로에 연결되는 제1 전원단자 및 제2 전원단자와, 충전장치의 오류에 대한 정보를 충전장치로 전달하는 적어도 하나의 신호단자를 포함한다.
본 실시예들에 의하면, CC-CV 충전, 펄스 충전, 이들의 조합 등의 충전방식으로 배터리 팩이 충전될 때, 자연적인 또는 강제적인 충전 중단 구간에서 충전장치의 전압 또는 전류를 감지함으로써 충전장치의 오류를 용이하게 검출할 수 있다. 또한, 충전장치의 오류를 배터리 팩의 외부에 표시하거나 배터리 팩의 충전을 중단시킴으로써 배터리 팩의 손상을 방지할 수 있다. 아울러, 충전장치의 오류를 충전장치에 전달하거나 충전장치를 통해 최종사용자에게 알림으로써 배터리 팩의 비정상적인 충전에 의해 배터리 팩의 발화나 폭발과 같은 불의의 사고를 예방할 수 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 아울러, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장될 수 있으며 실제의 층 두께나 크기와 다를 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로에 대한 개략적인 블록도이다. 도 2 및 도 3은 일 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로의 작동과정을 설명하기 위한 그래프들이다. 도 4는 일 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로의 또 다른 양태의 작동과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 배터리 팩의 보호 회로(110)는 배터리 셀(100)과 외부 시스템(200)을 연결하며, 외부 시스템(200)의 오작동 또는 오류로부터 배터리 셀(100)을 보호하도록 구비된다. 배터리 팩은 배터리 셀(100)과 보호 회로(110)를 포함한다.
보호 회로(110)는 외부 단자(112), 충전소자(113), 방전소자(114), 제어부(118), 및 검출부(119)를 구비한다. 또한, 보호 회로(110)는 외부 시스템(200)의 오작동 또는 오류를 외부 시스템(200)의 제어부(223)에 전달하는 신호선(124)을 구비한다. 신호선(124)은 외부 단자(112)에 구비된 신호 단자에 연결될 수 있다.
외부 단자(112)는 외부 시스템(200)의 전원 단자와 배터리 팩 내부의 배터리 셀(100)을 전원 단자를 연결한다. 충전소자(113)와 방전소자(114) 각각은 외부 단 자(112)와 배터리 셀(100) 사이의 대전류 경로(111)에 직렬로 연결된다. 충전소자(113)와 방전소자(114)는 전력 스위치로 각각 구현될 수 있다.
검출부(119)는 대전류 경로(111)에 연결되어 대전류 경로(111) 상의 전압 또는 전류를 검출한다. 검출부(119)는 충전소자(113) 및 방전소자(114)의 턴오프 상태에서 외부 단자(112)에 접속되어 있는 외부 시스템(200)의 충전장치의 전압 또는 전류를 검출할 수 있다.
제어부(118)는 충전소자(113) 및 방전소자(114)를 제어하여 배터리 셀(100)의 충전 또는 방전을 제어한다. 또한, 배터리 셀(100)의 충전 모드시, 제어부(118)는 충전 중단 구간에서 검출부(119)를 통해 외부 시스템(200)의 충전장치의 전압 또는 전류를 감지할 수 있다. 그리고, 제어부(118)는 감지된 전압 또는 전류에 기초하여 충전장치의 오류를 판별할 수 있다.
예를 들면, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 배터리 셀(100)이 펄스 충전 구간을 포함한 충전 방법으로 충전될 때, 제어부(118)는 펄스 충전 구간 내의 간헐적인 충전 중단 구간들(S1~S5) 중 적어도 어느 하나에서 외부시스템(200)의 충전장치에서 배터리 셀(100)에 인가되고 있던 충전전압을 감지함으로써 충전장치의 비정상적인 충전 상태를 판별할 수 있다.
또 다른 예로써, 도 4에 도시한 바와 같이 배터리 셀(100)이 정전압-정전류 충전 방법으로 충전될 때, 제어부(118)는 충전소자(113)를 임의로 잠시 동작 오프시킴으로써 충전 중단 구간을 발생시키고, 이 충전 중단 구간에서 외부시스템(200)의 충전장치에서 배터리 셀(100)에 인가되고 있던 충전 전압 또는 충전 전류를 감 지함으로써 충전장치의 비정상적인 충전 상태를 판별할 수 있다.
충전 중단 구간은 배터리 셀(100)의 충전 용량에 영향을 미치지 않도록 짧은 시간 간격으로 설정된다. 예를 들면, 충전 중단 구간은 최대 200㎲의 시간 간격으로 설정될 수 있다.
도 5는 일 실시예의 보호 회로를 구비하는 배터리 팩을 설명하기 위한 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 배터리 팩(102)은 배터리 셀이 수납된 몸체(103)와, 몸체(103)의 상부에 결합된 보호 회로, 및 보호 회로를 덮는 커버(105)를 구비할 수 있다. 커버(105)에는 외부 단자를 노출시키는 홀(106)과, 침수지(water sensitive paper, 108)가 구비될 수 있다.
배터리 팩의 보호 회로는 배터리 팩(102) 외부에 배터리 팩(102)을 충전시키는 외부시스템 내의 충전장치의 충전 오동작 또는 오류에 대한 정보를 출력하는 출력부(107)를 구비할 수 있다.
출력부(107)는 배터리 팩(102)의 커버(105) 상에 적어도 그 일부가 노출될 수 있다. 출력부(107)는 빛, 소리, 색상 등의 방식으로 충전장치의 충전 오동작 또는 오류를 출력 또는 표시할 수 있다. 예를 들면, 출력부(107)는 스피커 등과 같은 오디오출력장치, 발광다이오드 등과 같은 비디오출력장치, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다.
도 6 및 도 7은 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 배터리 팩의 보호 회로가 배터리 셀과 외부 시스템 사이에 연결된 구성을 나타내는 블럭도이고, 도 7은 도 6에서 배터리 셀과 외부 시스템 사이에 연결된 배터리 팩의 보호 회로에 대한 개략적인 회로도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 배터리 팩(102)은 재충전 가능한 배터리 셀(100)과 보호 회로를 구비하며, 외부 시스템(200)에 연결되어 외부 시스템(200)에 전력을 공급하거나 외부 시스템(200)에 의해 충전될 수 있다.
외부 시스템(200)은 어댑터(221)를 통해 상용 전원에 연결될 수 있다. 배터리 셀(100)은 외부 시스템(200)을 통해 공급되는 상용 전원으로 충전될 수 있다. 외부 시스템(200)은 펄스 충전방법이나 CC-CV 충전방법을 이용하여 배터리 셀(100)을 충전하는 충전장치를 포함한다. 외부 시스템(200)은 배터리 팩(102)을 충전하는 장치이거나 배터리 팩(102)을 충전할 수 있는 장치를 포함하는 응용기기를 포함한다. 예를 들면, 외부 시스템(200)은 휴대용 노트북 컴퓨터 등의 전자기기, 배터리 충전기 등으로 구현될 수 있다.
배터리 셀(100)은 복수의 이차전지가 직렬 및 병렬 연결되며, 방전 모드시 외부 시스템(200)에 소정의 전력을 공급할 수 있도록 구성될 수 있다. 배터리 셀(100)과 외부 단자(112) 사이의 대전류 경로(HCP)는 충방전 경로로 사용되며, 비교적 큰 전류의 흐름을 허용한다.
보호 회로는 외부 단자(112), 충전소자(113), 방전소자(114), 차단부(115), 아날로그 프런트 엔드(Analog Front End; 이하, AFE라함) IC(116), 및 마이크로컴퓨터(117)를 구비한다. 외부 단자(112)는 배터리 셀(100)을 외부 시스템(200)에 착탈가능하게 연결하도록 구비될 수 있다. 충전소자(113) 및 방전소자(114)는 배터리 셀(100)과 외부 단자(112) 사이의 대전류 경로(HCP)에 직렬로 연결된다. 차단부(115)는 방전소자(114)와 외부 단자(112) 사이의 대전류 경로(HCP)에 직렬 및 병렬로 연결된다. AFE IC(116)는 배터리 셀(100), 충전소자(113) 및 방전소자(114)에 연결된다. 마이크로컴퓨터(117)는 차단부(115) 및 AFE IC(116)에 연결된다.
또한, 보호 회로는 대전류 경로(HCP) 상의 전압 및/또는 전류를 검출하고 검출된 정보를 마이크로컴퓨터(117)에 전달하는 검출부(119)를 구비한다. 본 실시예에 따른 보호 회로의 마이크로컴퓨터(117)는 외부시스템(200)의 비정상적인 충전 전압 및/또는 전류를 감지하고, 이에 대한 오류 정보를 자체적으로 출력할 수 있다(도 5의 107 참조).
또한, 보호 회로는 외부 시스템(200)과의 통신을 위해 마이크로컴퓨터(117)와 외부 단자(112) 사이에 설치되는 SMBUS(124)를 구비한다. 마이크로컴퓨터(117)는 외부시스템(200) 내의 충전장치 오류를 SMBUS(124)를 통해 외부시스템(200)의 제어부(223)에 전달할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 보호 회로는 배터리 팩(102)을 충전하는 외부시스템(200)의 오류를 배터리 팩(102) 측에서 감지하고, 외부시스템(200)의 충전 모드에 대한 오동작 또는 오류에 대한 정보를 외부시스템(200)에 전달할 수 있다.
또한, 보호 회로는 충전장치의 오류에도 불구하고 외부시스템(200)으로부터 배터리 셀(100)로 비정상적인 충전 전압 및/또는 전류가 계속적으로 공급될 때, 외부시스템(200)과 배터리 셀(100)의 연결을 차단할 수 있다. 보호 회로의 차단 부(115)는 마이크로컴퓨터(117)의 제어 신호에 응답하여 대전류 경로(HCP)를 차단하는 자가 제어 보호 장치(Self Control Protector)로 구성될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 배터리 팩(102)의 각 구성요소와 배터리 팩(102)의 보호 회로의 동작을 도 7을 참조하여 좀더 상세히 설명한다.
도 7을 참조하면, 먼저, 배터리 셀(100)은 충전 및 방전이 가능한 적어도 하나의 이차전지 셀을 구비한다. 도 7에서 B+, B-는 대전류단을 표시하고, 직렬로 연결된 복수의 이차전지들의 양 끝단의 전원단자부를 나타낸다. 이러한 배터리 셀(100)은 그 내부의 각종 정보, 즉, 셀의 온도, 셀의 충전 전압 및 셀에 흐르는 전류량 등의 셀 관련 정보를 AFE IC(116)로 출력한다.
외부 단자(112)는 배터리 셀(100)과 병렬로 연결되며, 외부 시스템(200)의 어댑터(221) 또는 부하와 연결되어 배터리 셀(100)로의 충전 또는 배터리 셀(100)에 의한 방전시 단자로써 작동한다. 도 7에서 P+는 배터리 셀(100)의 양극 전원단자부(B+)와 연결되는 양극 단자를, P-는 배터리 셀(100)의 음극 전원단자부(B-)와 연결되는 음극 단자를 나타낸다.
외부 단자(112)에 외부 시스템(200)이 연결되면 어댑터(221)로부터 배터리 셀(100)로의 충전이 이루어지며, 외부 시스템(200)에서 어댑터(221)가 전기적으로 분리되면, 배터리 셀(100)에서 외부 시스템(200)의 부하(222)로 방전이 이루어진다.
충전소자(113) 및 방전소자(114)는 외부 단자(112)와 배터리 셀(100) 사이의 대전류 경로(HCP) 상에 직렬로 연결되어 배터리 팩(102)의 충전 또는 방전을 수행 한다. 충전소자(113) 및 방전소자(114) 각각은 전계효과 트랜지스터(field effect transistor; 이하, FET라 함)와 다이오드(diode; 이하, D라 함)의 병렬 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 충전소자(113)는 FET1과 D1으로 이루어지며, 방전소자(114)는 FET2와 D2로 이루어진다. 충전소자(113)의 FET1의 소스와 드레인 사이의 전류 통로의 방향은 방전소자(114)의 FET2와는 반대 방향으로 설정된다.
즉, 충전소자(113)의 FET1은 외부 단자(112)로부터 배터리 셀(100)로의 전류 흐름을 제한하도록 연결되고, 방전소자(114)의 FET2는 배터리 셀(100)로부터 외부 단자(112)로의 전류 흐름을 제한하도록 연결된다. 충전 및 방전 소자들(113, 114)에 포함되는 다이오드(D1, D2)는 FET1과 FET2에 의해 전류가 제한되는 방향의 반대 방향으로 전류가 흐르도록 설정된다.
충전 및 방전 소자들(113,114)은 기본적으로 전계 효과 트랜지스터(FET1, FET2)와 같은 스위칭 소자로 이루어진다. 하지만, 본 발명의 기술적 범위는 여기에 한정되지 않고 다른 종류의 스위칭 기능을 수행하는 전기소자가 사용될 수 있다.
차단부(115)는 배터리 셀(100)의 과충전, 과방전이나 외부 시스템(200)의 충전장치의 오류시 대전류 경로를 차단한다. 예를 들면, 차단부(115)는 퓨즈(115a), 히터(115c) 및 제어 스위치(115b)를 구비한다. 이 경우, 퓨즈(115a)는 방전소자(114)의 FET2의 드레인 단자와 외부 단자(112)의 양극단자 P+ 사이에 연결된다. 제어 스위치(115b)는 게이트 단자가 마이크로컴퓨터(117)에 연결되고, 제어 스위치(115b)의 소스 단자는 접지된다. 히터(115c)는 퓨즈(115a)의 일단과 제어 스위치(115b)의 드레인 단자 사이에 연결된다.
AFE IC(116)는 배터리 셀(100)과 충전소자(113) 및 방전소자(114) 사이에서 병렬로 연결되고, 배터리 셀(100)과 마이크로컴퓨터(117) 사이에서 직렬로 연결된다. AFE IC(116)는 배터리 셀(100)의 전압을 마이크로컴퓨터(117)에 전달하고, 마이크로컴퓨터(117)의 제어에 의해 충전소자(113) 및 방전소자(114)의 동작을 제어한다. 예를 들면, 배터리 셀(100)의 충전 모드에서, AFE IC(116)는 충전소자(113)의 FET1을 온(on) 상태로, 방전소자(114)의 FET2를 오프(off) 상태로 설정하여 배터리 셀(100)이 충전되도록 작동한다. 마찬가지로, 배터리 셀(100)의 방전 모드에서, AFE IC(116)는 충전소자(113)의 FET1을 오프(off) 상태로, 방전소자(114)의 FET2를 온(on) 상태로 설정하여 배터리 셀(100)이 방전되도록 작동한다.
마이크로컴퓨터(117)는 보호 회로 전체의 동작을 제어하며, 차단부(115), AFE IC(116) 및 검출부(119)에 연결된다. 마이크로컴퓨터(117)는 AFE IC(116)와 유사하게 집적회로(integrated circuit, IC)로 구성될 수 있다.
마이크로컴퓨터(117)는 AFE IC(116)를 통해 충전소자(113) 및 방전소자(114)를 제어함으로써 배터리 셀(100)의 과충전, 과방전 및 과전류를 차단하는 역할을 한다. 즉, 배터리 셀(100)로부터 AFE IC(116)를 통해 수신한 배터리 셀(100)의 전압을 내부에 설정된 기준전압값과 비교하고, 비교 결과에 따른 제어신호를 AFE IC(116)로 출력하여 충전소자(113) 및/또는 방전소자(114)를 온/오프(on/off) 시킴으로써, 배터리 셀(100)의 과충전, 과방전 및 과전류를 차단한다.
더욱이, 본 실시예의 마이크로컴퓨터(117)는 배터리 셀(100)의 충전 모드에서, 외부 시스템(200)의 충전장치의 충전 방식이 펄스 충전 방식일 때, 펄스와 펄 스 사이의 충전 중단 구간들 중 적어도 어느 하나에서 충전장치의 전압을 측정하고 측정된 충전장치의 전압을 기준전압과 비교함으로써 충전장치의 오동작을 판별할 수 있다.
여기서, 기준전압은 배터리 셀(100)의 펄스 충전시 기설정된 전압 특성 그래프(도 2 참조) 상의 전압이 될 수 있다. 예를 들면, 기준전압은 배터리 셀(100)의 펄스 충전시 마이크로컴퓨터(117)가 배터리 셀(100)의 전압을 모니터링하면서 충전 중단 구간의 발생 직전에 획득한 배터리 셀(100)의 충전 전압이 될 수 있다.
또한, 본 실시예의 마이크로컴퓨터(117)는 배터리 셀(100)의 충전 모드에서, 외부 시스템(200)의 충전장치의 충전 방식이 CC-CV 충전 방식일 때, CC 구간이나 CV 구간에서 임의로 충전소자(113)를 잠시 온 상태에서 오프 상태로 전환한 후 이 충전 중간 구간 동안 P+와 P- 간의 외부 시스템(200)의 단자간 전압 또는 대전류 경로상의 전류를 검출하고, 검출된 전압 또는 전류를 기준전압 또는 기준전류와 비교함으로써 외부시스템(200)의 충전장치의 오동작 또는 오류를 판별할 수 있다.
여기서, 기준전압 또는 기준전류는 배터리 셀(100)의 CC-CV 충전시 기설정된 정전압-정전류 특성 그래프(도 4 참조) 상의 전압이 될 수 있다. 예를 들면, 기준전압은 배터리 셀(100)의 정전압 충전 구간의 전압이 되고, 기준전류는 배터리 셀(100)의 정전류 충전 구간의 전류가 될 수 있다. 마이크로컴퓨터(117)는 배터리 셀(100)의 충전 전압 또는 전류를 모니터링하면서 정전압 충전 구간 및/또는 정전류 충전 구간에서 충전소자(113)를 잠시 동작 오프시켜 임의로 충전 중단 구간을 형성할 수 있다.
또한, 마이크로컴퓨터(117)는 SMBUS(124)를 통해 외부 시스템(200)과 통신을 하는 기능을 구비할 수 있다. 마이크로 컴퓨터(117)는 배터리 셀(100)의 전압, 외부 시스템(200)의 충전장치의 오류 등과 같은 정보를 외부 시스템(200)의 제어부(223)에 전달한다. 배터리 셀(100)에 대한 정보 및/또는 충전장치의 오류에 대한 정보는 SMBUS(124)의 클럭라인(124a)의 클럭신호에 동기되어 데이터 라인(124b)을 통해 외부 시스템(200)으로 전달될 수 있다.
또한, 외부 시스템(200)의 오동작 또는 오류를 감지하면, 마이크로컴퓨터(117)는 충전소자(113) 및 방전소자(114)를 모두 턴-오프시키거나, 차단부(115)에 제어신호를 전달하여 배터리 셀(100)의 충전을 차단한다. 예를 들면, 마이크로컴퓨터(117)는 차단부(115)의 제어 스위치(115b)를 활성화시켜 대전류 경로(HCP)의 대전류가 퓨즈(115a)를 통해 히터(115c)로 유도되게 한다. 이렇게 유도된 대전류로 인해 가열된 히터(115c)는 퓨즈(115a)를 용단되게 한다. 따라서, 대전류 경로(HCP)의 전류 흐름이 끊겨, 배터리 셀(100)에 비정상적인 충전 전압 및/또는 전류가 공급되는 것을 차단할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형 과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로에 대한 개략적인 회로도.
도 2 및 도 3은 일 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로의 작동과정을 설명하기 위한 그래프들.
도 4는 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로의 작동과정을 설명하기 위한 그래프.
도 5는 일 실시예의 보호 회로를 구비하는 배터리 팩을 설명하기 위한 사시도.
도 6 및 도 7은 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 설명하기 위한 도면들.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 배터리 셀 102 : 배터리 팩
110 : 보호 회로 112 : 외부 단자
113 : 충전소자 114 : 방전소자
115 : 차단부 118 : 제어부
200 : 충전장치

Claims (16)

  1. 배터리 셀과 상기 배터리 셀을 충전하는 충전장치 사이의 대전류 경로에 연결되는 충전스위치; 및
    상기 배터리 셀의 충전 중 상기 충전이 중단되는 충전 중단 구간에서 상기 충전장치의 전압 또는 전류를 감지하고, 상기 충전장치의 전압 또는 전류에 기초하여 상기 충전장치의 오류를 판별하되, 상기 충전장치의 전압을 상기 배터리 셀에 대하여 기설정된 상기 배터리 셀의 충전 전압 특성에 상응하는 기준전압과 비교하고, 비교 결과에 기초하여 상기 오류를 판별하는 제어부를 포함하는 배터리 팩의 보호 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전 중단 구간은 상기 배터리 셀이 펄스 충전될 때 인접한 펄스들 사이의 구간들 중 적어도 어느 하나에서 상기 충전스위치가 동작-오프되는 구간을 포함하는 배터리 팩의 보호 회로.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 충전 중단 구간은 상기 배터리 셀이 정전류-정전압 방식으로 충전될 때 상기 충전스위치가 동작-오프되는 구간을 포함하는 배터리 팩의 보호 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 충전스위치를 동작-오프시키는 배터리 팩의 보호 회로.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 충전장치의 전압 또는 전류를 상기 배터리 셀에 대하여 기설정된 상기 정전류-정전압 특성에 상응하는 기준전압 또는 기준전류와 비교하고, 비교 결과에 기초하여 상기 오류를 판별하는 배터리 팩의 보호 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 오류에 대한 정보를 출력하는 배터리 팩의 보호 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 오류에 대한 정보를 빛, 소리, 또는 이들의 조합 방식으로 표시하는 출력부를 포함하는 배터리 팩의 보호 회로.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 오류에 대한 정보는 상기 충전장치로 전달되는 배터리 팩의 보호 회로.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 오류 발생시 상기 충전장치와 상기 배터리 셀의 연결을 차단하는 차단부를 포함하는 배터리 팩의 보호회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 차단부는 상기 대전류 경로에 직렬 연결되는 퓨즈, 상기 퓨즈의 일단에 제1 단자가 연결되는 히터, 및 히터의 제2 단자와 그라운드 사이에 연결되는 제어스위치를 구비하고, 상기 제어스위치의 게이트 단자는 상기 제어부에 연결되는 배터리 팩의 보호 회로.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀과 상기 충전장치 사이에 직렬 연결되는 방전스위치를 더 포함하는 배터리 팩의 보호 회로.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 아날로그 프런트 엔드부 및 마이크로컨트롤러를 포함하는 배터리 팩의 보호 회로.
  14. 제1항에 있어서,
    외부 단자를 더 포함하고, 상기 외부 단자는 상기 대전류 경로에 연결되는 제1 전원단자 및 제2 전원단자와, 상기 오류에 대한 정보를 상기 충전장치로 전달하는 적어도 하나의 신호단자를 포함하는 배터리 팩의 보호 회로.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 충전 및 방전이 가능한 적어도 하나의 이차전지를 포함하는 배터리 팩의 보호 회로.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 충전장치는 배터리 충전기 또는 어댑터를 구비한 전자기기를 포함하는 배터리 팩의 보호 회로.
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