KR101193167B1 - 배터리 팩, 충전기, 및 충전 시스템 - Google Patents

배터리 팩, 충전기, 및 충전 시스템

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Abstract

본 발명은 배터리 팩, 충전기, 및 충전 시스템에 관한 것으로, 충전 가능한 배터리와, 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 보호회로를 포함하며, 보호회로는, 동작상태를 나타내는 동작상태 신호를 출력하는 마이컴과 동작상태 신호에 따라서 보호회로의 오작동 여부를 충전기로 전달하는 오작동 전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공하여 배터리 팩의 보호회로에 이상이 발생한 경우 충전을 중지하여 안정적으로 배터리 팩을 충전할 수 있게 한다.

Description

배터리 팩, 충전기, 및 충전 시스템{Battery pack, charger and charging system}
본 발명은 배터리 팩, 충전기, 및 충전 시스템에 관한 것이다.
휴대용 전자기기, 예를 들어 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북 등이 널리 사용됨에 따라서 이들 휴대용 전자기기를 동작시키기 위한 전원을 공급하는 배터리에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있다.
또한 효율적이고 안정적으로 배터리 팩을 충전하기 위하여, 배터리에 대한 개발과 함께 배터리를 충전하기 위한 충전기에 대한 개발도 함께 이루어지고 있다.
본 발명의 실시 예들이 해결하고자 하는 과제는 배터리 팩의 보호회로에 이상이 발생한 경우 충전을 중지할 수 있는 배터리 팩, 충전기, 및 충전 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예들의 일 측면에 의하면, 충전 가능한 배터리와, 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 보호회로를 포함하며, 보호회로는, 동작상태를 나타내는 동작상태 신호를 출력하는 마이컴과 동작상태 신호에 따라서 보호회로의 오작동 여부를 충전기로 전달하는 오작동 전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
이러한 본 실시 예의 다른 특징에 의하면, 보호회로는 충전기와 연결되는 출력단자를 포함하며, 오작동 전달부는, 마이컴이 정상상태일 때 출력단자에 전류가 흐르게 하고, 마이컴이 비정상상태일 때 출력단자에 흐르는 전류를 차단할 수 있다.
본 실시 예의 또 다른 특징에 의하면, 오작동 전달부는, 제1 단자와 제2 단자 사이에 직렬 연결되는 저항 및 커패시터와, 제1 커패시터와 병렬로 연결되는 스위칭 소자와, 스위칭 소자의 동작을 제어하는 스위칭 제어부를 포함할 수 있다.
본 실시 예의 또 다른 특징에 의하면, 마이컴은 정상상태일 때 동작상태 신호로 펄스 신호를 출력하고, 스위칭 제어부는 펄스 신호를 수신할 때 스위칭 소자에 전류를 통과시킬 수 있다.
혹은 본 실시 예의 또 다른 특징에 의하면, 마이컴은 정상상태일 때 동작상태 신호로 하이 레벨 신호를 출력하고, 스위칭 제어부는 하이 레벨 신호를 수신할 때 스위칭 소자에 전류를 통과시킬 수 있다.
본 실시 예의 또 다른 특징에 의하면, 제1 단자는 충전기로 정보를 전달하는 출력단자이고, 제2 단자는 배터리 팩을 충전하는 음극단자일 수 있다.
본 실시 예의 또 다른 특징에 의하면, 저항은 써미스터일 수 있다.
본 실시 예의 또 다른 특징에 의하면, 써미스터는 NTC일 수 있다.
본 발명의 실시 예들의 다른 측면에 의하면, 배터리 팩을 충전하는 충전단자와, 배터리 팩으로부터 정보를 수신하는 입력단자를 포함하는 충전기로서, 입력단자에 흐르는 전류의 크기에 따라서 배터리 팩의 충전 여부를 결정하는 충전 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전기를 제공한다.
이러한 본 실시 예의 다른 특징에 의하면, 충전 판단부는, 입력단자에 전류가 흐르지 않는 경우 배터리 팩의 충전을 중단할 수 있다.
본 실시 예의 또 다른 특징에 의하면, 전류의 크기에 따라서 온도를 측정하는 온도 측정부를 더 포함할 수 있다.
본 실시 예의 또 다른 특징에 의하면, 충전 판단부는 측정한 온도에 따라서 배터리 팩의 충전 여부를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시 예들의 다른 측면에 의하면, 충전 가능한 배터리와 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 보호회로를 포함하고, 보호회로는 보호회로의 동작상태를 나타내는 동작상태 신호를 생성하는 배터리 팩과, 동작상태 신호에 따라서 배터리 팩의 충전을 결정하는 충전기를 포함하는 충전 시스템을 제공한다.
이러한 본 실시 예의 다른 특징에 의하면, 보호회로가 정상상태일 때, 배터리 팩과 충전기 사이에 정보를 전달하는 통신 단자에 전류가 흐르고, 보호회로가 비정상상태일 때, 통신 단자에 흐르는 전류가 차단될 수 있다.
본 실시 예의 또 다른 특징에 의하면, 충전기는, 통신 단자에 흐르는 전류가 차단될 경우, 배터리 팩의 충전을 중단할 수 있다.
본 실시 예의 또 다른 특징에 의하면, 충전기는, 통신 단자에 전류가 흐르는 경우, 전류의 크기에 따라서 배터리 팩의 충전 여부를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 배터리 팩, 충전기, 및 충전 시스템에 의하여 배터리 팩의 보호회로에 이상이 발생한 경우 충전을 중지하여 안정적으로 배터리 팩을 충전할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오작동 전달부를 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 오작동 전달부를 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 오작동 전달부를 나타내는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 오작동 전달부를 나타내는 회로도이다.
도 7은 마이컴이 정상상태일 때, 도 6의 오작동 전달부에서 측정한 전압이다.
도 8은 마이컴이 비정상상태일 때, 도 6의 오작동 전달부에서 측정한 전압이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전기를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 수 있다. 또한, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 시스템(1)을 나타내는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 충전 시스템(1)은 충전 가능한 배터리를 포함하는 배터리 팩(100)과 배터리를 충전하는 충전기(200)를 포함한다. 배터리 팩(100)의 단자들(121a~121c)과 충전기(200)가 직접 연결되어 배터리가 충전될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 배터리 팩(100)과 충전기(200)를 연결하기 위한 케이스(미도시)를 사용하여 배터리 팩(100)을 충전기(200)와 연결할 수도 있을 것이다. 또는, 충전기(200)의 연결단자가 배터리 팩(100)이나 케이스와 연결될 수 없는 구조인 경우, 이들을 연결하기 위한 연결 잭(미도시)을 사용할 수도 있을 것이다.
이하, 충전 시스템(1)의 각 구성에 대하여 구체적으로 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩(100)을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시 예에 따른 배터리 팩(100)은 배터리(110)와 보호회로(120)를 포함한다.
배터리(110)는 하나 또는 2 이상의 베어 셀(111)을 포함할 수 있다. 배터리(111)는 보호회로(120)와 연결되며, 보호회로(120)의 단자부(121)에 충전기 또는 외부 기기가 연결되면 충전 또는 방전을 수행한다. 여기서 외부 기기란, 배터리(110)에 저장된 전기 에너지를 소비하는 핸드폰, 노트북 등의 부하를 말한다. 배터리(110)는 충전하여 사용하는 것이 가능한 이차 전지이다.
보호회로(120)는 배터리(110)의 충전 및 방전을 제어한다. 보호회로(120)는 단자부(121), 마이컴(122), 충전 제어 스위치(123), 방전 제어 스위치(124), 오작동 전달부(125)를 포함한다.
단자부(121)는 배터리(110)를 충전하는 충전기 또는 외부 기기와 연결된다. 단자부(121)는 충전기 또는 외부 기기와 연결되는 적어도 3개의 단자를 포함할 수 있다. 이러한 단자부(121)는 양극 단자(121a), 음극 단자(121b), 출력 단자(121c)를 포함할 수 있다.
단자부(121)에 충전기가 연결되는 경우, 양극 단자(121a)를 통하여 전류가 유입되고, 음극 단자(121b)를 통하여 전류가 나가 충전이 이루어진다. 반대로 단자부(121)에 외부 기기가 연결되는 경우, 양극 단자(121a)를 통하여 전류가 나가고, 음극 단자(121b)를 통하여 전류가 유입되어 방전이 이루어진다.
출력 단자(121c)는 충전기(200)의 단자와 연결되어 배터리 팩(100)의 정보를 충전기(200)로 전송한다. 출력 단자(121c)는 배터리 팩(100)의 온도를 충전기(200)에 알려주기 위한 단자일 수 있다. 출력 단자(121c)를 통하여 흐르는 전류의 크기에 따라서 충전기(200)는 배터리 팩(100)의 온도를 판단할 수 있다. 그러나 출력 단자(121c)를 사용하여 충전기(200)로 전송하는 정보는 온도에 관한 정보에 한정되는 것은 아니며, 그 용도를 다양하게 변경하는 것이 가능할 것이다.
마이컴(122)은 배터리(110)의 셀 밸런싱 제어, 충전 및 방전 제어 등의 기능을 수행한다. 마이컴(122)은 전원 단자(VCC), 그라운드 단자(VSS), 충전 제어 단자(CHG), 방전 제어 단자(DCG), 전류 감지 단자(ID), 동작상태 신호 출력 단자(OS) 등을 포함할 수 있다.
전원 단자(VCC)와 그라운드 단자(VSS)에는 전원 전압과 그라운드 전압이 각각 인가된다. 충전 제어 단자(CHG)와 방전 제어 단자(DCG)는 배터리 팩(100)에 이상이 있는 경우, 충전 제어 스위치(123)의 동작을 제어하는 충전 제어 신호 또는 방전 제어 스위치(124)의 동작을 제어하는 방전 제어 신호를 출력한다.
전류 감지 단자(ID)에는 저항 Ri가 연결되며, 배터리 팩(100)에 흐르는 전류를 측정한다.
동작상태 신호 출력 단자(OS)에서는 마이컴(122)의 상태를 나타내는 동작상태 신호(Sos)가 출력된다. 출력된 동작상태 신호(Sos)는 오작동 전달부(125)로 인가된다. 마이컴(122)은 정상상태일 때에는 동작상태 신호(Sos)로서 하이 레벨 신호를 출력하고, 비정상상태일 때에는 로우 레벨 신호를 출력하거나 신호의 출력이 중단될 수 있다. 또는 마이컴(122)은 정상상태일 때에는 동작상태 신호(Sos)로서 펄스 신호를 출력하고, 비정상상태일 때에는 펄스 신호가 아닌 임의의 신호가 출력되거나 신호의 출력이 중단될 수 있다.
또한 도시하지는 않았으나 마이컴(122)은 배터리(110)에 포함된 복수의 베어 셀(111)들 사이의 중간 전압을 측정하기 위한 단자를 더 포함할 수도 있다.
마이컴(122)은 상기 단자들을 통하여 배터리(110)의 충전 상태 또는 방전 상태, 배터리 팩(100) 내부의 전류 흐름 상태 등을 감지한다. 또한 마이컴(122)은 배터리(110)의 베어 셀(111)들 사이의 중간 전압을 측정할 수 있다. 그리고 마이컴(122)은 감지 결과에 따라서 배터리(110)의 셀 밸런싱, 충전 및 방전을 제어한다.
본 실시 예에서는 하나의 마이컴(122)이 보호회로(120) 내의 각 구성을 모두 제어하는 것으로 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 배터리(110)의 전압을 측정하고, 충전 제어 스위치(123) 및 방전 제어 스위치(124)의 동작을 제어하는 아날로그 프론트 엔드(미도시)를 더 포함하고, 마이컴(122)이 아날로그 프론트 엔드를 제어하도록 구성할 수도 있다.
충전 제어 스위치(123)와 방전 제어 스위치(124) 각각은 FET와 기생 다이오드로 이루어진다. 즉, 충전 제어 스위치(123)는 FET1과 D1으로 이루어지며, 방전 제어 스위치(124)는 FET2와 D2로 이루어진다. 충전 제어 스위치(123)의 전계 효과 트랜지스터(FET1)의 소스와 드레인 사이의 접속방향은 방전 제어 스위치(124)의 전계 효과 트랜지스터(FET2)와는 반대방향으로 설정한다. 이러한 구성으로 충전 제어 스위치(123)의 전계 효과 트랜지스터(FET1)는 양극 단자(121a)로부터 배터리(110) 또는 배터리(110)로부터 음극 단자(121b)로의 전류 흐름을 제한하도록 접속된다. 반면에, 방전 제어 스위치(124)의 전계 효과 트랜지스터(FET2)는 배터리(110)로부터 양극 단자(121a)로 또는 음극 단자(121b)로부터 배터리(110)로의 전류 흐름을 제한하도록 접속된다. 여기서, 충전 제어 스위치(123) 및 방전 제어 스위치(124)의 전계 효과 트랜지스터(FET1, FET2)는 스위칭 소자이며, 본 발명의 기술적 범위는 여기에 한정되지 않고 다른 종류의 스위칭 기능을 수행하는 전기소자가 사용될 수 있다. 또한, 충전 제어 스위치(123) 및 방전 제어 스위치(124)에 포함된 기생 다이오드(D1, D2)는 전류가 제한되는 방향에 반대방향으로 전류가 흐르도록 구성한다.
오작동 전달부(125)는 마이컴(122)의 고장 또는 오작동 여부를 충전기(200)로 전달한다. 오작동 전달부(125)는 동작상태 신호(Sos)에 따라서 출력 단자(121c)로 출력되는 전류를 변화시켜 충전기(200)에서 마이컴(122)의 고장 여부를 판단할 수 있게 한다. 예를 들어, 오작동 전달부(125)는 마이컴(122)이 정상상태일 대에는 출력 단자(121c)에 전류가 흐르게 하고, 마이컴(122)이 비정상상태일 때에는 출력 단자(121c)에 흐르는 전류를 차단하게 한다.
이하, 오작동 전달부(125)의 다양한 실시 예들에 대하여 살펴본다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오작동 전달부(125)를 나타내는 회로도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시 예에 따른 오작동 전달부(125)는 감지 저항(Rt), 제1 커패시터(C1), 제1 스위칭 소자(SW1), 스위칭 제어부(126)를 포함할 수 있다.
감지 저항(Rt)과 제1 커패시터(C1)는 출력 단자(121c)와 음극 단자(121b) 사이에 직렬로 연결된다.
제1 스위칭 소자(SW1)는 제1 커패시터(C1)와 병렬로 연결된다. 제1 스위칭 소자(SW1)가 전계 효과 트랜지스터인 경우, 제1 스위칭 소자(SW1)의 소스 전극은 음극 단자(121b)와 연결되고 드레인 전극은 제1 커패시터(C1)와 감지 저항(Rt)이 연결된 노드에 연결된다. 제1 스위칭 소자(SW1)의 게이트 전극에는 동작상태 신호(Sos)가 인가된다. 본 실시 예에서는 제1 스위칭 소자(SW1)가 n 채널 FET일 수 있다.
스위칭 제어부(126)는 제1 스위칭 소자(SW1)의 스위칭 동작을 제어한다. 본 실시 예에서 스위칭 제어부(126)는 마이컴(122)의 동작상태 신호 출력 단자(OS)와 제1 스위칭 소자(SW1)의 게이트 전극을 직접 연결하는 라인일 수 있다.
제1 스위칭 소자(SW1)의 게이트 전극에 동작상태 신호(Sos)로서 하이 레벨 신호가 인가되면, 제1 스위칭 소자(SW1)는 온 상태가 되며, 제1 스위칭 소자(SW1)의 소스 전극과 드레인 전극 사이에 전류가 흐르게 된다. 따라서 감지 저항(Rt)에도 전류가 흐르게 된다. 출력 단자(121c)와 음극 단자(121b)에 연결되는 충전기(200)는 출력 단자(121c)를 통하여 전류가 흐르는 것을 감지하여 마이컴(122)이 정상상태임을 판단할 수 있다.
반면에 제1 스위칭 소자(SW1)의 게이트 전극에 동작상태 신호(Sos)로서 로우 레벨 신호가 인가되면, 제1 스위칭 소자(SW1)는 오프 상태가 되며, 제1 스위칭 소자(SW1)의 소스 전극과 드레인 전극 사이에 흐르는 전류가 차단된다. 따라서 감지 저항(Rt)에도 전류가 흐르지 않게 된다. 출력 단자(121c)와 음극 단자(121b)에 연결되는 충전기(200)는 출력 단자(121c)를 통하여 전류가 흐르지 않는 것을 감지하여 마이컴(122)이 비정상상태임을 판단할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 오작동 전달부(125)를 나타내는 회로도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시 예에 따른 오작동 전달부(125)는 감지 저항(Rt), 제1 커패시터(C1), 제1 스위칭 소자(SW1), 스위칭 제어부(126)를 포함할 수 있다.
감지 저항(Rt), 제1 커패시터(C1), 및 제1 스위칭 소자(SW1)의 구성은 도 3의 구성과 동일하므로 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
스위칭 제어부(126)는 제1 스위칭 소자(SW1)의 스위칭 동작을 제어한다. 본 실시 예에 따른 스위칭 제어부(126)는 제1 저항(R1), 제2 저항(R2), 제2 스위칭 소자(SW2)를 포함할 수 있다.
제2 스위칭 소자(SW2)의 소스 전극은 제2 저항(R2)의 일 단자와 연결되며, 드레인 전극은 제1 저항(R1)의 일 단자와 연결된다. 또한 제2 스위칭 소자(SW2)의 게이트 전극은 동작상태 신호 출력 단자(OS)와 연결되어 동작상태 신호(Sos)가 인가된다. 본 실시 예에서 제2 스위칭 소자(SW2)는 n 채널 FET일 수 있다.
제1 저항(R1)은 제1 전압(V1) 전원과 제2 스위칭 소자(SW2)의 드레인 전극 사이에 연결되며, 제2 저항(R2)은 그라운드와 제2 스위칭 소자(SW2)의 소스 전극 사이에 연결된다. 그리고 제2 저항(R2)과 제2 스위칭 소자(SW2)의 소스 전극이 연결되는 노드는 제1 스위칭 소자(SW1)의 게이트 전극과 연결된다.
제2 스위칭 소자(SW2)의 게이트 전극에 동작상태 신호(Sos)로서 하이 레벨 신호가 인가되면, 제2 스위칭 소자(SW2)는 온 상태가 되며, 제1 스위칭 소자(SW1)의 게이트 전극에는 하이 레벨 신호가 인가된다. 여기서 제1 스위칭 소자(SW1)의 게이트 전극에 인가되는 전압의 크기는 R2/(R1+R2) 이므로 R2/(R1+R2)가 제1 스위칭 소자(SW1)를 온 시킬 수 있도록 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 저항값을 결정하여야 한다. 예를 들어, R2 >> R1 의 조건을 만족하도록 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 저항값을 결정하여야 한다. 제1 스위칭 소자(SW1)의 게이트 전극에 하이 레벨 신호가 인가되면, 제1 스위칭 소자(SW1)의 소스 전극과 드레인 전극 사이에 전류가 흐르게 되며, 충전기(200)는 출력 단자(121c)를 통하여 전류가 흐르는 것을 감지하여 마이컴(122)이 정상상태임을 판단할 수 있다.
반면에 제2 스위칭 소자(SW2)의 게이트 전극에 동작상태 신호(Sos)로서 로우 레벨 신호가 인가되면, 제2 스위칭 소자(SW2)는 오프 상태가 되며, 제1 스위칭 소자(SW1)의 게이트 전극에는 로우 레벨 신호가 인가된다. 제1 스위칭 소자(SW1)의 게이트 전극에 로우 레벨 신호가 인가되면, 제1 스위칭 소자(SW1)의 소스 전극과 드레인 전극 사이에 흐르는 전류가 차단되며, 충전기(200)는 출력 단자(121c)를 통하여 전류가 흐르지 않는 것을 감지하여 마이컴(122)이 비정상상태임을 판단할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 오작동 전달부(125)를 나타내는 회로도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시 예에 따른 오작동 전달부(125)는 감지 저항(Rt), 제1 커패시터(C1), 제1 스위칭 소자(SW1), 스위칭 제어부(126)를 포함할 수 있다.
감지 저항(Rt), 제1 커패시터(C1), 및 제1 스위칭 소자(SW1)의 구성은 도 4의 구성과 동일하므로 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
스위칭 제어부(126)는 제1 스위칭 소자(SW1)의 스위칭 동작을 제어한다. 본 실시 예에 따른 스위칭 제어부(126)는 제1 저항(R1), 제2 저항(R2), 제2 스위칭 소자(SW2)를 포함할 수 있다. 본 실시 예에 따른 스위칭 제어부(126)의 구성은 도 4의 스위칭 제어부(125)와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하고 차이점만 설명한다.
본 실시 예의 경우, 제2 스위칭 소자(SW2)로서 p 채널 FET가 사용되며, 제1 저항(R1)과 제2 스위칭 소자(SW2)의 드레인 전극이 연결되는 노드가 제1 스위칭 소자(SW1)의 게이트 전극과 연결된다.
제2 스위칭 소자(SW2)의 게이트 전극에 동작상태 신호(Sos)로서 하이 레벨 신호가 인가되면, 제2 스위칭 소자(SW2)는 오프 상태가 되며, 제1 스위칭 소자(SW1)의 게이트 전극에는 하이 레벨 신호가 인가된다. 제1 스위칭 소자(SW1)의 게이트 전극에 하이 레벨 신호가 인가되면, 제1 스위칭 소자(SW1)의 소스 전극과 드레인 전극 사이에 전류가 흐르게 되며, 충전기(200)는 출력 단자(121c)를 통하여 전류가 흐르는 것을 감지하여 마이컴(122)이 정상상태임을 판단할 수 있다.
반면에 제2 스위칭 소자(SW2)의 게이트 전극에 동작상태 신호(Sos)로서 로우 레벨 신호가 인가되면, 제2 스위칭 소자(SW2)는 온 상태가 되며, 제1 스위칭 소자(SW1)의 게이트 전극에는 로우 레벨 신호가 인가된다. 여기서 제1 스위칭 소자(SW1)의 게이트 전극에 인가되는 전압의 크기는 R2/(R1+R2) 이므로 R2/(R1+R2)가 제1 스위칭 소자(SW1)를 오프 시킬 수 있도록 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 저항값을 결정하여야 한다. 예를 들어, R1 >> R2 의 조건을 만족하도록 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 저항값을 결정하여야 한다. 제1 스위칭 소자(SW1)의 게이트 전극에 로우 레벨 신호가 인가되면, 제1 스위칭 소자(SW1)의 소스 전극과 드레인 전극 사이에 흐르는 전류가 차단되며, 충전기(200)는 출력 단자(121c)를 통하여 전류가 흐르지 않는 것을 감지하여 마이컴(122)이 비정상상태임을 판단할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 오작동 전달부(126)를 나타내는 회로도이다. 도 7은 마이컴(122)이 정상상태일 때, 도 6의 오작동 전달부(125)에서 측정한 전압이며, 도 8은 마이컴(122)이 비정상상태일 때, 도 6의 오작동 전달부(126)에서 측정한 전압이다.
도 6을 참조하면, 본 실시 예에 따른 오작동 전달부(125)는 감지 저항(Rt), 제1 커패시터(C1), 제1 스위칭 소자(SW1), 및 스위칭 제어부(126)를 포함한다.
감지 저항(Rt), 제1 커패시터(C1), 및 제1 스위칭 소자(SW1)의 구성은 도 3의 구성과 동일하므로 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
스위칭 제어부(126)는 제1 스위칭 소자(SW1)의 스위칭 동작을 제어한다. 본 실시 예에 따른 스위칭 제어부(126)는 제3 저항(R3), 제4 저항(R4), 제2 커패시터(C2), 제3 커패시터(C3), 제3 다이오드(D3), 제4 다이오드(D4)를 포함할 수 있다.
제3 스위칭 소자(SW3)는 드레인 전극이 제1 전압(V1) 전원과 연결되고, 소스 전극이 제1 스위칭 소자(SW1)의 게이트 전극과 연결되는 제2 노드(N2)와 연결된다. 제3 스위칭 소자(SW3)의 게이트 전극은 제1 노드(N1)와 연결된다. 제3 스위칭 소자(SW3)는 p 채널 FET일 수 있다.
제3 저항(R3)과 제 3 커패시터(C3)는 제1 전압(V1) 전원과 제1 노드(N1) 사이에 병렬로 연결된다. 제4 저항(R4)은 그라운드와 제2 노드(N2) 사이에 연결된다. 제3 다이오드(D3)와 제4 다이오드(D4)가 제1 전압(V1) 전원과 제1 노드(N1) 사이에 직렬로 연결되며, 제3 다이오드(D3)의 캐소드 전극과 제4 다이오드(D4)의 애노드 전극이 연결되는 노드와 동작상태 신호 출력 단자(OS) 사이에 제2 커패시터(C2)가 연결된다.
본 실시 예의 경우, 마이컴(122)은 정상상태일 때, 동작상태 신호(Sos)로서 펄스 신호를 출력한다. 도 7을 살펴보면, 가로축은 시간을 나타내며 세로축은 전압의 크기를 나타낸다. 동작상태 신호(Sos)로서 펄스 신호가 출력되면 제1 노드(N1)의 전압은 다소 변하기는 하나 제3 스위칭 소자(SW3)를 온 시킬 정도의 로우 레벨로 유지된다. 제3 스위칭 소자(SW3)의 게이트 전극에 로우 레벨 전압이 인가되므로 제3 스위칭 소자(SW3)는 온 상태가 되며, 이에 따라서 제2 노드(N2)의 전압이 하이 레벨이 된다. 제2 노드(N2)의 전압이 하이 레벨이 됨으로써 제1 스위칭 소자(SW1)는 온 상태가 되며, 충전기(200)는 마이컴(122)이 정상상태임을 판단할 수 있게 된다.
반면에 마이컴(122)이 비정상상태일 때, 동작상태 신호(Sos)로서 출력하는 펄스 신호는 로우 레벨 신호로 변경된다. 도 8을 살펴보면, 가로축은 시간을 나타내며, 세로축은 전압의 크기를 나타낸다. 동작상태 신호(Sos)로서 로우 레벨 신호가 출력되면 제1 노드(N1)의 전압은 하이 레벨로 유지된다. 제3 스위칭 소자(SW3)의 게이트 전극에 하이 레벨 전압이 인가되므로 제3 스위칭 소자(SW3)는 오프 상태가 되며, 이에 따라서 제2 노드(N2)의 전압이 로우 레벨이 된다. 제2 노드(N2)의 전압이 로우 레벨이 됨으로써 제1 스위칭 소자(SW1)는 오프 상태가 되며, 충전기(200)는 마이컴(122)이 비정상상태임을 판단할 수 있게 된다.
한편, 도 3 내지 도 6에서 도시한 감지 저항(Rt)은 써미스터일 수 있다. 충전기(200)는 배터리 팩(100)으로부터 배터리 팩(100)의 온도에 대한 정보를 전송받을 수 있다. 일반적으로 온도에 따라서 저항값이 변하는 써미스터가 배터리 팩(100)에 구비되며, 충전기(200)는 써미스터의 저항값, 정확하게는 써미스터에 흐르는 전류의 크기를 측정하여 배터리 팩(100)의 온도를 측정할 수 있다.
본 실시 예에서는 감지 저항(Rt)을 상기와 같이 배터리 팩(100)의 온도를 측정하기 위한 구성으로 사용할 수 있으며, 따라서 감지 저항(Rt)으로 써미스터를 사용할 수 있다. 이때 써미스터는 NTC(negative temperature coefficient)일 수 있다.
상기와 같이, 본 실시 예들에 따른 배터리 팩(100)은 마이컴(122)이 고장난 경우 충전기(200)가 이를 감지할 수 있도록 함으로써 안정적으로 배터리 팩(100)을 충전할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전기(200)를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 실시 예에 따른 충전기(200)는 복수의 단자들(210a~210c), 충전 제어부(211), 콘센트(214)를 포함할 수 있다.
복수의 단자들(210a~210c)은 배터리 팩(100)의 단자부(121)와 연결된다. 충전기(200) 측의 양극 단자(210a)는 배터리 팩(100)의 양극 단자(121a)와 연결되며, 충전기(200) 측의 음극 단자(210b)는 배터리 팩(100)의 음극 단자(121b)와 연결된다. 이들 양극 단자들(121a, 210a)와 음극 단자들(121b, 210b)에 의하여 배터리(110)의 충전 및 방전이 이루어진다.
충전기(200) 측의 입력 단자(210c)는 배터리 팩(100)의 출력 단자(121c)와 연결된다. 충전기(200)는 입력 단자(210c)를 통하여 유입되는 또는 나가는 전류의 크기를 측정하여 배터리 팩(100)에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 입력 단자(210c)를 통하여 흐르는 전류의 크기를 측정하여 배터리 팩(100)의 온도를 판단할 수 있다.
충전 제어부(211)는 배터리 팩(100)과의 연결을 감지하고, 입력 단자(210c)에 흐르는 전류의 크기에 따라서 배터리 팩(100)의 충전을 제어한다. 충전 제어부(211)는 충전 판단부(212) 및 온도 측정부(213)를 포함한다.
충전 판단부(212)는 입력 단자(210c)에 전류가 흐르지 않는 경우 배터리 팩(100)의 마이컴(122)이 비정상상태라고 판단하고 배터리 팩(100)의 충전을 중단한다. 반면에 충전 판단부(212)는 입력 단자(210c)에 전류가 흐르는 경우에는 배터리 팩(100)의 마이컴(122)이 정상상태라고 판단하고 배터리 팩(100)을 충전한다.
배터리 팩(100)에 배터리 팩(100)의 온도를 측정하기 위한 써미스터가 구비된 경우, 온도 측정부(213)는 입력 단자(210c)에 흐르는 전류의 크기를 측정한다. 온도 측정부(213)는 측정한 전류의 크기에 따라서 배터리 팩(100)의 온도를 판단할 수 있다.
충전 제어부(211)는 온도 측정부(213)에서 판단한 배터리 팩(100)의 온도에 따라서 배터리 팩(100)의 충전 여부를 결정한다. 예를 들어, 배터리 팩(100)의 온도가 기준치 이상인 경우에는 배터리 팩(100)이 과열에 의하여 폭발하거나 보호회로(120)가 손상될 가능성이 있으므로 배터리 팩(100)의 충전을 중단한다.
콘센트(214)는 외부 전력을 수신하여 배터리 팩(100)으로 전달하는 것으로 콘센트(214)는 본체와 일체로 형성될 수도 있으며, 전선에 의하여 본체와 분리될 수도 있다.
상기와 같이, 본 실시 예에 따른 충전기(200)는 배터리 팩(100)의 마이컴(122)이 고장난 경우 이를 감지할 수 있어, 안정적으로 배터리 팩(100)을 충전할 수 있게 된다.
이상에서 언급된 본 실시 예들 및 그 변형 예들에 따른 제어방법을 배터리 팩(100) 또는 충전기(200)에서 실행시키기 위한 프로그램은 기록매체에 저장될 수 있다. 여기서 기록매체라 함은 예컨대 프로세서가 읽을 수 있는 매체로서 반도체 기록매체(예컨대, Flash memory)를 사용할 수 있다. 상기 매체는 프로세서에 의해 판독 가능하며, 상기 프로세서에서 실행될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1 충전 시스템
100 배터리 팩 110 배터리
111 베어 셀 120 보호회로
121 단자부 122 마이컴
123 충전 제어 스위치 124 방전 제어 스위치
125 오작동 전달부 126 스위칭 제어부
200 충전기 211 충전 제어부
212 충전 판단부 213 온도 측정부
214 콘센트

Claims (16)

  1. 충전 가능한 배터리; 및
    상기 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 보호회로;를 포함하며,
    상기 보호회로는,
    동작상태를 나타내는 동작상태 신호를 출력하는 마이컴;
    상기 동작상태 신호에 따라서 상기 보호회로의 오작동 여부를 충전기로 전달하는 오작동 전달부; 및
    상기 충전기와 연결되며, 충방전 단자와 별도로 형성되는 출력단자를 포함하며,
    상기 동작상태 신호는 마이컴 자체의 고장 여부를 나타내는 신호이며,
    상기 오작동 전달부는,
    상기 마이컴이 정상상태일 때 상기 출력단자에 전류가 흐르게 하고,
    상기 마이컴이 비정상상태일 때 상기 출력단자에 흐르는 전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 오작동 전달부는,
    제1 단자와 제2 단자 사이에 직렬 연결되는 저항 및 커패시터;
    상기 제1 커패시터와 병렬로 연결되는 스위칭 소자; 및
    상기 스위칭 소자의 동작을 제어하는 스위칭 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마이컴은 정상상태일 때 상기 동작상태 신호로 펄스 신호를 출력하고,
    상기 스위칭 제어부는 상기 펄스 신호를 수신할 때 상기 스위칭 소자에 전류를 통과시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 마이컴은 정상상태일 때 상기 동작상태 신호로 하이 레벨 신호를 출력하고,
    상기 스위칭 제어부는 상기 하이 레벨 신호를 수신할 때 상기 스위칭 소자에 전류를 통과시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 단자는 상기 충전기로 정보를 전달하는 출력단자이고,
    상기 제2 단자는 상기 배터리 팩을 충전하는 음극단자인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 저항은 써미스터인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 써미스터는 NTC인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 배터리 팩을 충전하는 충전단자와, 상기 배터리 팩으로부터 정보를 수신하는 입력단자를 포함하는 충전기로서,
    상기 입력단자에 흐르는 전류의 크기에 따라서 상기 배터리 팩의 충전 여부를 결정하는 충전 판단부; 및
    상기 전류의 크기에 따라서 온도를 측정하는 온도 측정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 충전 판단부는,
    상기 입력단자에 전류가 흐르지 않는 경우 상기 배터리 팩의 충전을 중단하는 것을 특징으로 하는 충전기.
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서,
    상기 충전 판단부는 상기 측정한 온도에 따라서 상기 배터리 팩의 충전 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 충전기.
  13. 충전 가능한 배터리와 상기 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 보호회로를 포함하고, 상기 보호회로는 상기 보호회로의 동작상태를 나타내는 동작상태 신호를 생성하는 배터리 팩; 및
    상기 동작상태 신호에 따라서 상기 배터리 팩의 충전을 결정하는 충전기;를 포함하며,
    상기 보호회로는,
    동작상태를 나타내는 동작상태 신호를 출력하는 마이컴;
    상기 동작상태 신호에 따라서 상기 보호회로의 오작동 여부를 충전기로 전달하는 오작동 전달부; 및
    상기 충전기와 연결되며, 충방전 단자와 별도로 형성되는 출력단자를 포함하며,
    상기 동작상태 신호는 마이컴 자체의 고장 여부를 나타내는 신호이며,
    상기 오작동 전달부는,
    상기 마이컴이 정상상태일 때 상기 출력단자에 전류가 흐르게 하고,
    상기 마이컴이 비정상상태일 때 상기 출력단자에 흐르는 전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 충전 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 보호회로가 정상상태일 때, 상기 배터리 팩과 상기 충전기 사이에 정보를 전달하는 통신 단자에 전류가 흐르고,
    상기 보호회로가 비정상상태일 때, 상기 통신 단자에 흐르는 전류가 차단되는 것을 특징으로 하는 충전 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 충전기는,
    상기 통신 단자에 흐르는 전류가 차단될 경우, 상기 배터리 팩의 충전을 중단하는 것을 특징으로 하는 충전 시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 충전기는,
    상기 통신 단자에 전류가 흐르는 경우, 상기 전류의 크기에 따라서 상기 배터리 팩의 충전 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 충전 시스템.
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