KR101222248B1 - 배터리 팩 - Google Patents

배터리 팩 Download PDF

Info

Publication number
KR101222248B1
KR101222248B1 KR1020110011870A KR20110011870A KR101222248B1 KR 101222248 B1 KR101222248 B1 KR 101222248B1 KR 1020110011870 A KR1020110011870 A KR 1020110011870A KR 20110011870 A KR20110011870 A KR 20110011870A KR 101222248 B1 KR101222248 B1 KR 101222248B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
terminal
diode
electrode
voltage
transistor
Prior art date
Application number
KR1020110011870A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110093691A (ko
Inventor
양종운
스스무 세가와
황의정
김범규
김진완
윤한석
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Publication of KR20110093691A publication Critical patent/KR20110093691A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101222248B1 publication Critical patent/KR101222248B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0025—Sequential battery discharge in systems with a plurality of batteries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/374—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] with means for correcting the measurement for temperature or ageing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

본 발명에서는 배터리 셀의 전압을 측정하여 아날로그 디지털 컨버터에 인가할 때, 온도에 따른 편차를 보정할 수 있는 배터리 팩이 개시된다.
일 예로, 본 발명에 따른 배터리 팩은 배터리 셀의 전압값을 플라잉 커패시터를 이용하여 A/D 컨버터로 인가하되, 플라잉 커패시터에 배터리 셀의 전압값을 저장하는 경로에 위치한 다이오드에 대응되도록, 플라잉 캐패시터로부터 A/D 컨버터로 인가하는 경로에 역방향으로 형성된 다이오드를 포함하는 배터리 팩이 개시된다.

Description

배터리 팩{Battery Pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로 휴대용 노트북 컴퓨터 및 휴대용 전동공구와 같은 휴대용 전자기기는 충전 가능한 배터리 팩을 갖는다. 이러한 배터리 팩은 다수의 배터리 셀과, 각 배터리 셀의 전압을 감지하고 밸런싱을 유지하는 전압 감지 및 밸런싱 회로, 배터리 셀의 충전 및 방전을 제어하는 제어부로 이루어진다.
휴대용 전동공구와 같은 특수한 장치에 장착되는 배터리 팩은 배터리 셀 중에서 일부는 전압 감지 및 밸런싱 회로로 인가되어 전압이 측정된다. 그런데 전압 감지 및 밸런싱 회로의 입력 포트의 수는 한정적이기 때문에, 배터리 셀의 일부는 전압 감지 및 밸런싱 회로로 인가될 수 없다. 그리고 통상 이러한 배터리 셀들은 직접 제어부의 내부에 구비된 A/D 컨버터에 인가되어 배터리 셀의 전압값을 전달하게 된다.
본 발명은 배터리 셀의 전압을 측정하여 아날로그 디지털 컨버터에 인가할 때, 온도에 따른 편차를 보정할 수 있는 배터리 팩을 제공한다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 배터리 셀의 전압값을 플라잉 커패시터를 이용하여 A/D 컨버터로 인가하되, 플라잉 커패시터에 배터리 셀의 전압값을 저장하는 경로에 위치한 다이오드에 대응되도록, 플라잉 캐패시터로부터 A/D 컨버터로 인가하는 경로에 다이오드를 역방향으로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은 다이오드를 1 패키지로 형성하여, 동일한 온도 특성을 갖도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은 플라잉 커패시터로부터 A/D 컨버터에 전압이 입력되는 경로에서 전압원으로부터 돌입 전류를 방지하는 다이오드에 대응되도록, 다이오드를 역방향으로 형성할 수 있다.
본 발명에 의한 배터리 팩은 플라잉 커패시터에 배터리 셀의 전압값을 저장하는 경로에 위치한 다이오드에 대응되도록, 상기 다이오드와 1 패키지로 이루어진 다이오드를 플라잉 캐패시터로부터 A/D 컨버터로 인가하는 경로에 역방향으로 형성함으로써, 상기 다이오드의 온도 특성에 따른 배터리 셀의 측정 전압 변화를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은 플라잉 커패시터로부터 A/D 컨버터에 전압이 입력되는 경로에서 전압원으로부터 돌입 전류를 방지하는 다이오드에 대응되도록, 상기 다이오드와 1 패키지로 이루어진 다이오드를 역방향으로 형성함으로써, 상기 다이오드의 온도 특성에 따른 배터리 셀의 측정 전압 변화를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 아날로그 스위치의 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 아날로그 스위치의 동작을 도시한 회로도이다.
본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 도시한 블록도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 아날로그 스위치의 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은 직렬로 연결된 다수의 충전 가능한 배터리 셀(110)과, 상기 배터리 셀(110)의 전압을 감지하는 동시에 밸런싱을 수행하는 전압 감지 및 밸런싱 회로(120)와, 제어부(130)를 포함한다.
여기서, 상기 각 배터리 셀(110)은 대략 4.2V까지 충전 가능한 리튬 이온 전지일 수 있으나, 이로서 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 그리고 상기 전압 감지 및 밸런싱 회로(120)는 리튬 이온 전지용으로 제조된 다양한 종류의 아날로그 프론트 엔드를 포함할 수 있으나, 이로서 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 제어부(130) 역시 리튬 이온 전지용으로 제조된 다양한 종류의 마이크로 컴퓨터일 수 있으나, 이로서 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 전압 감지 및 밸런싱 회로(120)는 상기 제어부(130)에 파워(power)를 공급하고, 네 배터리 셀(110)로부터 감지된 전압 정보를 상기 제어부(130)의 아날로그 디지털 컨버터에 제공한다. 상기 제어부(130)는 프로그램 또는 알고리즘에 의해 처리된 데이터(예를 들면, 배터리 셀(110)의 전압 정보)에 대응하는 충전/방전 제어 신호 및 밸런싱 제어 신호를 상기 전압 감지 및 밸런싱 회로(120)에 제공한다.
상기 배터리 팩(100)은 배터리 셀(110)의 방전을 위한 방전 단자(141)와, 배터리 셀(110)의 충전을 위한 충전 단자(142)와, 외부 장치와의 싱글 와이어 통신을 위한 통신 단자(143)와, 배터리 셀(110)의 충전 또는 방전을 위한 음극 단자(144)를 포함한다.
여기서, 상기 방전 단자(141) 및 충전 단자(142)는 배터리 셀(110)의 양극에, 상기 음극 단자(144)는 배터리 셀(110)의 음극에, 상기 통신 단자(143)는 상기 제어부(130)에 각각 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 배터리 팩(100)은 배터리 셀(110)과 충전 단자(142) 사이에 연결된 과충전 방지를 위한 퓨즈(151)를 포함한다. 도 1에서, 상기 퓨즈(151)에는 가열 저항(152) 및 스위치(153)가 더 연결되어 있으며, 상기 스위치(153)는 상기 제어부(130)의 제어 신호에 의해 턴온 또는 턴오프될 수 있다. 물론, 본 발명은 이러한 구성으로 과충전 방지 부재를 한정하는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 과충전 방지 부재가 다수의 전계 효과 트랜지스터로 이루어질 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 직렬로 연결된 다섯 개의 배터리 셀(110)을 포함한다. 그런데 지금까지 개발된 전압 감지 및 밸런싱 회로(120)는 네 개의 배터리 셀(110)에 대한 전압만을 감지할 수 있도록 설계되어 있다. 즉, 회로 변경이 없는 한, 다섯 번째 배터리 셀(110)의 전압은 감지할 수 없다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 다섯 번째 배터리 셀(110)의 전압 감지를 위해 아날로그 스위치(160)를 더 포함한다. 이러한 아날로그 스위치(160)는 다섯 번째 배터리 셀(110)의 양극과 음극 사이에 병렬로 연결되어 있다. 그리고 상기 아날로그 스위치(160)는 상기 다섯 번째 배터리 셀(110)의 전압을 저장하여, 상기 제어부(130)의 A/D 컨버터(미도시)에 전달한다.
도 2를 참조하면, 상기 아날로그 스위치(160)는 상기 제어부(130)에 연결되어 스위칭 동작을 수행하는 제 1 트랜지스터(T1), 상기 제 1 트랜지스터(T1)에 의해 구동되는 제 2 트랜지스터(T2), 제 3 트랜지스터(T3) 및 제 4 트랜지스터(T4)를 포함한다. 또한, 상기 아날로그 스위치(160)는 상기 제어부(130)에 연결되어 스위칭 동작을 수행하는 제 5 트랜지스터(T5), 상기 제 5 트랜지스터(T5)에 의해 구동되는 제 6 트랜지스터(T6)를 포함한다.
상기 제 1 트랜지스터(T1)는 상기 제어부(130)로부터 제 1 스위칭 신호(SW1)을 인가받는다. 이 때, 상기 제 1 트랜지스터(T1)의 제어 전극과 제어부(130)에는 제 1 저항(R1)이 형성되어 있고, 상기 제 1 트랜지스터(T1)의 제어 전극과 제 1 전극 사이에는 제 2 저항(R2)이 형성된다. 또한, 상기 제 2 전극은 접지와 연결된다. 따라서, 상기 제 1 스위칭 신호(SW1)는 상기 제 1 저항(R1)과 제 2 저항(R2)에 의해 분압되어, 상기 제 1 트랜지스터(T1)의 제어 전극으로 인가된다.
상기 제 2 트랜지스터(T2)의 제어 전극은 제 3 저항(R3)을 통해 제 1 트랜지스터(T1)의 제 2 전극에 연결된다. 따라서, 상기 제 2 트랜지스터(T2)는 상기 제 1 트랜지스터(T1)가 턴온되면, 상기 제어 전극의 신호를 통해 턴온된다. 상기 제 2 트랜지스터(T2)의 제 1 전극은 상기 다섯 번째 배터리 셀(110)의 양극 단자(V5)에 연결된다. 또한, 상기 제 2 트랜지스터(T2)의 제 2 전극은 플라잉 커패시터(Cf)에 연결되어, 상기 제 2 트랜지스터(T2)가 턴온되면 상기 양극 단자(V5)의 전압을 상기 플라잉 커패시터(Cf)에 인가한다.
상기 제 3 트랜지스터(T3)의 제어 전극은 상기 제 3 저항(R3)을 통해 상기 제 1 트랜지스터(T1)의 제 2 전극에 연결된다. 따라서, 상기 제 3 트랜지스터(T3) 역시 상기 제 1 트랜지스터(T1)가 턴온되면, 함께 턴온된다. 상기 제 3 트랜지스터(T3)의 제 1 전극은 상기 다섯 번째 배터리 셀(110)의 양극 단자(V5)에 연결된다. 이 때, 상기 양극 단자(V5)의 전압은 제 1 커패시터(C1)를 통해 저장되어, 상기 제 1 커패시터(C1)의 전압이 상기 제 3 트랜지스터(T3)로 인가될 수 있다. 또한, 상기 제 3 트랜지스터(T3)의 제 2 전극은 제 5 저항(R5), 제 1 다이오드(D1)를 통해 상기 제 4 트랜지스터(T4)와 연결된다. 여기서, 상기 제 1 다이오드(D1)는 상기 제 4 트랜지스터(T4)를 통해 상기 플라잉 커패시터(Cf)로부터 역전류가 흐르는 것을 차단한다.
상기 제 4 트랜지스터(T4)의 제어 전극은 제 2 다이오드(D2)를 통해 상기 제 1 트랜지스터(T1)의 제 2 전극에 연결된다. 또한, 상기 제 4 트랜지스터(T4)의 제 1 전극은 제 6 저항(R6)을 통해 상기 제어 전극과 연결된다. 따라서, 상기 제 6 저항(R6)에 전류가 흐르면, 상기 제 4 트랜지스터(T4)는 턴온된다. 그리고 상기 제 4 트랜지스터(T4)를 통해 상기 플라잉 커패시터(Cf)에 상기 제 1 다이오드(D1)와 제 6 저항(R6)의 사이에 형성된 노드의 전위가 인가된다. 한편, 상기 제 2 다이오드(D2)는 상기 접지를 통해 인가되는 돌입 전류를 차단하는 역할을 한다.
상기 플라잉 커패시터(Cf)의 제 1 전극은 상기 제 2 트랜지스터(T2)의 제 2 전극과 상기 제 6 트랜지스터(T6)의 제 1 전극의 사이에 연결된다. 또한, 상기 플라잉 커패시터(Cf)의 제 2 전극은 상기 제 4 트랜지스터(T4)의 제 2 전극에 연결된다. 따라서, 상기 플라잉 커패시터(Cf)의 양 단에는 상기 다섯 번째 배터리 셀(110)의 전압과 상기 제 1 다이오드(D1)의 구동 전압의 합이 인가된다.
또한, 상기 플라잉 커패시터(Cf)의 제 2 전극은 제 3 다이오드(D3)를 통해 제 3 커패시터(C3)와 연결된다. 상기 제 3 커패시터(C3)에는 전압원(Vd)의 전압이 저장되어 있다. 또한, 상기 제 3 다이오드(D3)의 애노드는 상기 제 3 커패시터(C3)에 연결되고, 캐소드는 상기 플라잉 커패시터(Cf)의 제 2 전극에 연결된다. 따라서, 상기 플라잉 커패시터의 제 2 전극에는 상기 제 3 커패시터(C3)에 저장된 전압(Vd)과 상기 제 3 다이오드(D3)의 역방향 구동 전압이 인가된다. 따라서, 상기 플라잉 커패시터(Cf)의 제 2 전극에 연결된 제 1 다이오드(D1)의 순방향 구동 전압은 상기 제 3 다이오드(D3)의 역방향 구동 전압에 의해 상쇄된다. 따라서, 상기 제 1 다이오드(D1)의 온도에 따른 구동 전압의 영향을 제거할 수 있다. 또한, 상기 제 3 다이오드(D3)가 상기 제 1 다이오드(D1)와 동일한 온도 특성을 갖도록 하기 위해, 상기 제 1 다이오드(D1)와 제 3 다이오드(D3)는 1 패키지로 구성될 수 있다.
상기 제 5 트랜지스터(T5)의 제어 전극은 제 7 저항(R7)을 통해 상기 제어부(130)에 연결된다. 또한, 상기 제어 전극과 제 1 전극의 사이에는 제 8 저항(R8)이 연결된다. 또한, 상기 제 5 트랜지스터(T5)의 제 1 전극은 접지에 연결된다. 따라서, 상기 제어부(130)의 제 2 스위칭 신호(SW2)는 상기 제 7 저항(R7)과 제 8 저항(R8)에 의해 분압되어 상기 제어 전극에 인가된다.
상기 제 6 트랜지스터(T6)의 제어 전극은 제 9 저항(R9)을 통해 상기 제 5 트랜지스터(T5)의 제 2 전극에 연결된다. 또한, 상기 제 6 트랜지스터(T6)의 제어 전극은 병렬로 연결된 제 10 저항(R10) 및 제 2 커패시터(C2)를 통해 제 1 전극과 연결된다. 상기 제 10 저항(R10) 및 제 2 커패시터(C2)는 상기 제 6 트랜지스터(T6)의 게이트-소스간 전압이 과도기(transient time)을 가지면서 상승하도록 하여, 상기 제 6 트랜지스터(T6)가 상기 제 2 트랜지스터(T2) 및 제 4 트랜지스터(T4)와 동시에 턴온되는 것을 방지한다. 상기 제 6 트랜지스터(T6)의 제 2 전극은 제 12 저항(R12)을 통해 제 13 저항(R13) 및 제 4 커패시터(C4)의 병렬 가지에 연결된다. 상기 제 4 커패시터(C4)는 상기 제 12 저항(R12)과 접지의 사이에 연결되어 상기 제 6 트랜지스터(T6)로부터 인가받은 전압을 저장하고, 이를 상기 제어부(130)의 A/D 컨버터(A/D)에 인가한다. 상기 제 13 저항(R13)과 제 4 커패시터(C4)는 상기 제 6 트랜지스터(T6)로부터 인가받은 전압이 과도기(transient time)을 갖고 상기 A/D 컨버터(A/D)에 인가되도록 한다.
한편, 애노드가 상기 제 13 저항(R13)에 연결되고, 캐소드가 전압원(Vd)에 연결된 제 4 다이오드(D4)가 구비되어 상기 전압원(Vd)로부터 들어오는 돌입 전류(Surge current)를 차단한다. 한편, 상기 제 13 저항(R13)의 양단에는 제 5 다이오드(D5)가 병렬로 연결된다. 상기 제 5 다이오드(D5)의 애노드는 접지에 연결되고, 캐소드는 상기 제 4 다이오드(D4)의 애노드에 연결되어, 상기 돌입 전류가 인가되었을 때, 상기 제 4 다이오드(D4)의 구동 전압을 보상한다. 따라서, 상기 제 4 다이오드(D4)의 구동 전압이 온도에 의해 변하는 효과가 제거된다. 또한, 상기 제 5 다이오드(D5)가 제 4 다이오드(D4)와 동일한 온도 특성을 갖도록 하기 위해, 상기 제 4 다이오드(D4)와 제 5 다이오드(D5)는 1 패키지로 이루어질 수 있다.
또한, 방전 단자(141)와 음극 단자(144) 사이에 분압 저항(161a, 161b)이 연결되어 있으며, 상기 분압 저항(161a, 161b)은 배터리 팩(100)의 전체 전압을 제어부(130)에 출력한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 아날로그 스위치의 동작을 설명하도록 한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 아날로그 스위치의 동작을 도시한 회로도이다.
도 3을 참조하면, 아날로그 스위치(160)의 플라잉 커패시터(Cf)에 상기 다섯 번째 배터리 셀(110)의 전압이 저장되는 과정이 ①번 선을 따라서 도시되어 있다. 먼저, 제 1 제어 신호(SW1)가 인가되면, 제 1 트랜지스터(T1)의 제어 전극에 제 2 저항(R2)의 전압이 인가되어, 상기 제 1 트랜지스터(T1)가 턴온된다. 그리고 상기 제 1 트랜지스터(T1)의 제 1 전극 및 제 2 전극을 흐르는 전류는 상기 제 2 트랜지스터(T2) 및 제 3 트랜지스터(T3)의 제어 전극에 전압을 인가하여 턴온시킨다.
그 결과, ①번 선을 따라, 상기 다섯 번째 배터리 셀(110)의 양극 단자 전위(V5)는 상기 제 2 트랜지스터(T2)를 통해 상기 플라잉 커패시터(Cf)의 제 1 전극에 전달된다. 또한, 상기 다섯 번째 배터리 셀(110)의 음극 단자 전위(V4)는 제 1 다이오드(D1), 제 4 트랜지스터(T4)를 따라 플라잉 커패시터(Cf)의 제 2 전극에 도달한다. 따라서, 상기 플라잉 커패시터(Cf)의 양단에는 ((V5-V4)+Vd1)에 해당하는 전압이 저장된다. 여기서, 상기 (V5-V4)는 상기 다섯 번째 배터리 셀(110)의 양단에서의 전압이고, 상기 Vd1은 상기 제 1 다이오드(D1)의 순방향 구동 전압이다.
한편, 도 4를 참조하면, 상기 아날로그 스위치(160)의 플라잉 커패시터(Cf)에 저장된 전압이 상기 A/D 컨버터(A/D)에 전달되는 과정이 ②번 선을 따라서 도시되어 있다. 먼저, 상기 제 2 제어 신호(SW2)가 인가되면, 상기 제 5 트랜지스터(T5)가 턴온된다. 그리고 상기 제 5 트랜지스터(T5)의 제 1 전극과 제 2 전극을 통해 흐르는 전류로 인해, 상기 제 6 트랜지스터(T6)에 전압이 인가되어 상기 제 6 트랜지스터(T6)가 턴온된다. 이 때, 상기 제 6 트랜지스터(T6)는 상기 제 10 저항(R10) 및 제 2 커패시터(C2)의 시상수에 따라 과도기를 갖고 턴온된다.
그리고 상기 제 6 트랜지스터(T6)가 턴온됨에 따라, 상기 플라잉 커패시터(Cf)의 제 1 전극의 전위가 상기 제 12 저항(R12)에 전달된다. 이 때, 상기 플라잉 커패시터(Cf)의 제 1 전극의 전위는 ((V5-V4)+Vd1)+(Vd-Vd3)이 된다. 여기서, Vd는 상기 제 3 커패시터(C3)에 저장된 전압원(Vd)의 전압이고, Vd3는 상기 제 3 다이오드(D3)의 역방향 전압의 크기이다. 그리고 만약, 상기 제 3 다이오드(D3)의 역방향 구동 전압(Vd3)의 크기가 상기 제 1 다이오드(D1)의 순방향 구동 전압(Vd1)과 같으면, 상기 플라잉 커패시터(Cf)의 제 1 전극의 전위는 ((V5-V4)+Vd)으로 정리된다. 따라서, 다이오드의 구동 전압에 관한 항이 제거된다. 또한, 상기 전위는 제 12 저항(R12)와 제 13 저항(R13)에 의해 분압되어, 상기 제 13 저항(R13)의 전압이 최종적으로 상기 A/D 컨버터(A/D)에 전달된다. 이 때, 상기 제 13 저항(R13) 및 제 4 커패시터(C4)는 시상수를 통해 과도기를 갖고 상기 A/D 컨버터(A/D)에 전압을 인가하게 된다.
한편, 돌입 전류가 상기 전압원(Vd)을 통해 인가되는 것을 상기 제 4 다이오드(D4)가 막고, 이 때 상기 제 5 다이오드(D5)는 상기 제 4 다이오드(D4)의 순방향 구동 전압값을 상쇄한다. 따라서, 상기 A/D 컨버터(A/D)에 인가되는 전압이 안정적으로 인가될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 배터리 팩을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 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.
100; 배터리 팩
110; 배터리 셀 120; 전압 감지 및 밸런싱 회로
130; 제어부 141; 방전 단자
142; 충전 단자 143; 통신 단자
144; 음극 단자 151; 퓨즈
152; 가열 저항 153; 스위치
160; 아날로그 스위치 161a, 161b; 분압 저항
164; 밸런싱 저항 165; 밸런싱 스위치
166;전류 센스 저항 167; 온도 센서

Claims (20)

  1. 복수개로 연결되어 스위치에 의해 충전 및 방전이 제어되는 배터리 셀 중 적어도 어느 하나에 연결되는 아날로그 스위치에 있어서,
    배터리의 제 1 단자에 연결된 제 1 입력;
    상기 배터리의 제 2 단자에 연결된 제 2 입력;
    A/D 컨버터에 연결된 출력;
    상기 제 1 입력에 연결된 제 1 단자와 상기 제 2 입력에 연결된 제 2 단자를 갖는 플라잉 커패시터;
    상기 제 2 입력에 연결된 애노드와 상기 플라잉 커패시터의 제 2 단자에 연결된 캐소드를 포함하는 제 1 다이오드; 및
    공급 전압을 저장하기 위해 제 1 커패시터에 연결된 애노드와 상기 플라잉 커패시터의 제 2 단자에 연결된 캐소드를 포함하는 제 2 다이오드를 포함하는 아날로그 스위치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 다이오드 및 제 2 다이오드는 같은 온도 특성을 갖는 아날로그 스위치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리의 전압 감지를 제어하기 위한 제 1 제어 신호를 수신하는 제 3 입력; 및
    상기 A/D 컨버터에 대한 전압 전달을 제어하기 위한 제 2 제어 신호를 수신하는 제 4 입력을 더 포함하는 아날로그 스위치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 플라잉 커패시터는 상기 배터리의 제 1 단자 및 제 2 단자의 사이의 전압의 합계에 대응하는 전압과 상기 제 1 제어 신호에 따라 상기 제 1 다이오드의 순방향 전압을 저장하는 아날로그 스위치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 플라잉 커패시터는 상기 배터리의 제 1 단자 및 제 2 단자의 사이 전압의 합계에 대응되는 전압, 상기 제 1 다이오드의 순방향 전압 및 상기 공급 전압에서 상기 제 2 제어 신호에 따라 상기 A/D 컨버터에 상기 제 2 다이오드의 역전압을 뺀 전압을 전달하는 아날로그 스위치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 다이오드의 순전압은 상기 제 2 다이오드의 역전압과 크기가 같은 아날로그 스위치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    접지에 연결된 제 1 전극, 제 2 전극 및 상기 제 3 입력에 연결된 제어 전극을 포함하는 제 1 트랜지스터;
    상기 제 1 입력에 연결된 제 1 전극, 상기 플라잉 커패시터의 제 1 단자에 연결된 제 2 전극. 상기 제1 트랜지스터의 제 2 전극에 연결된 제어 전극을 포함하는 제 2 트랜지스터; 및
    상기 제 1 다이오드의 캐소드에 연결된 제 1 전극, 상기 플라잉 커패시터의 제 2 단자에 연결된 제 2 전극 및 상기 제 1 트랜지스터의 제 2 전극에 연결된 제어 전극을 포함하는 제 3 트랜지스터를 더 포함하는 아날로그 스위치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 트랜지스터의 제어 전극과 상기 제 3 입력의 사이에 연결된 제 1 저항; 및
    상기 제 1 트랜지스터의 제어 전극과 상기 제 1 트랜지스터의 제 1 전극 사이에 연결된 제 2 저항을 포함하는 제 1 전압 분배기를 포함하는 아날로그 스위치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    접지에 연결된 제 1 전극, 제 2 전극, 상기 제 4 입력에 연결된 제어 전극을 포함하는 제 4 트랜지스터;
    상기 플라잉 커패시터의 제 1 단자에 연결된 제 1 전극, 상기 출력에 연결된 제 2 전극 및 상기 제 4 트랜지스터의 제 2 전극에 연결된 제어 전극을 포함하는 제 5 트랜지스터를 더 포함하는 아날로그 스위치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 4 트랜지스터의 제어 전극과 상기 제 4 입력의 사이에 연결된 제 3 저항; 및
    상기 제 4 트랜지스터의 제어 전극과 상기 제 4 트랜지스터의 제 1 전극의 사이에 연결된 제 4 저항을 포함하는 제 2 전압 분배기를 더 포함하는 아날로그 스위치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 입력에 연결된 제 2 커패시터를 더 포함하는 아날로그 스위치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 다이오드와 제 2 다이오드는 동일한 패키지 내에 있는 아날로그 스위치.
  13. 서로 연결된 다수의 제 1 배터리 셀;
    다수의 입력 단자를 포함하고, 다수의 상기 제 1 배터리 셀의 전압을 감지하고 전압 밸런스를 유지하는 전압 센싱 및 밸런싱 회로;
    다수의 상기 배터리 셀에 연결된 제 2 배터리 셀;
    A/D 컨버터를 포함하고, 상기 배터리 셀의 충전 및 방전에 관한 제어 신호를 출력하는 제어부;
    상기 제어부의 제어 신호에 의해 상기 제 1 배터리 셀 및 제 2 배터리 셀의 충전 및 방전을 제어하는 스위치; 및
    상기 배터리 셀의 전압을 감지 및 저장하고, 상기 제어부의 A/D 컨버터에 상기 전압을 전달하는 아날로그 스위치를 포함하고,
    상기 아날로그 스위치는
    상기 제 2 배터리 셀의 제 1 단자에 연결된 제 1 단자와 상기 제 2 배터리 셀의 제 2 단자에 연결된 제 2 단자를 갖는 플라잉 커패시터;
    상기 제 2 배터리 셀의 제 2 단자에 연결된 애노드와 상기 플라잉 커패시터의 제 2 단자에 연결된 캐소드를 포함하는 제 1 다이오드; 및
    공급 전압을 저장하기 위한 커패시터에 연결된 애노드와 상기 플라잉 커패시터의 제 2 단자에 연결된 캐소드를 포함하는 제 2 다이오드를 포함하는 배터리 팩.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 다이오드 및 제 2 다이오드는 동일한 온도 특성을 갖는 배터리 팩.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 배터리 셀의 방전을 수행하는 방전 단자;
    상기 배터리 셀의 충전을 수행하는 충전 단자;
    상기 배터리 셀의 음극 단자에 연결된 음극 전극 단자; 및
    외부 디바이스와 1-와이어(1-wire) 통신을 수행하는 통신 단자를 포함하는 배터리 팩.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 배터리 셀과 충전 단자의 사이에 과충전 방지 멤버를 더 포함하는 배터리 팩.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 과충전 방지 멤버는 퓨즈를 포함하는 배터리 팩.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 과충전 방지 멤버는 가열 저항 및 상기 제어부에 의해 제어되는 스위치를 포함하는 배터리 팩.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 다이오드 및 제 2 다이오드는 동일한 패키지 내에 있는 배터리 팩.
  20. 삭제
KR1020110011870A 2010-02-11 2011-02-10 배터리 팩 KR101222248B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US30360210P 2010-02-11 2010-02-11
US61/303,602 2010-02-11
US13/023,531 US9024583B2 (en) 2010-02-11 2011-02-08 Battery pack with analog switch
US13/023,531 2011-02-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110093691A KR20110093691A (ko) 2011-08-18
KR101222248B1 true KR101222248B1 (ko) 2013-01-15

Family

ID=44356230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110011870A KR101222248B1 (ko) 2010-02-11 2011-02-10 배터리 팩

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9024583B2 (ko)
EP (1) EP2355303B1 (ko)
JP (1) JP5286377B2 (ko)
KR (1) KR101222248B1 (ko)
CN (1) CN102195628B (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018105837A1 (ko) * 2016-12-09 2018-06-14 삼성에스디아이주식회사 배터리 팩의 통신 시스템 및 이를 포함하는 배터리 팩
WO2023132499A1 (ko) * 2022-01-05 2023-07-13 주식회사 엘지에너지솔루션 Can 통신에서 노이즈를 제거하는 배터리 관리 시스템, 에너지 저장 장치, 그리고 배터리 시스템

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130046234A (ko) * 2011-10-27 2013-05-07 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 이의 제어 방법
KR101877564B1 (ko) * 2011-11-30 2018-07-12 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
CN103855759B (zh) * 2012-11-28 2016-03-02 东莞赛微微电子有限公司 电池管理系统以及多路复用器
CN108400629B (zh) * 2014-05-18 2023-01-24 百得有限公司 电池组
KR102475482B1 (ko) * 2015-11-18 2022-12-09 삼성전자주식회사 배터리 제어 방법, 배터리 제어 장치, 및 배터리 팩
EP3190422B1 (en) * 2016-01-07 2018-10-17 Braun GmbH Electronic circuit for measuring currents during charging and discharging of a secondary battery
US11513157B2 (en) 2020-02-12 2022-11-29 Microchip Technology Incorporated Measuring circuit using switched capacitors for measuring voltage and related systems, methods, and devices

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005300195A (ja) * 2004-04-07 2005-10-27 Etou Denki Kk 測定装置
JP2007143284A (ja) * 2005-11-17 2007-06-07 Matsushita Electric Works Ltd 電動工具用の電池パック

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0291576A (ja) 1988-09-29 1990-03-30 Mitsubishi Electric Corp 交流電流検出装置
JPH02103474A (ja) 1988-10-12 1990-04-16 Mitsubishi Electric Corp 交流電流検出装置
JPH06314932A (ja) 1993-04-30 1994-11-08 Murata Mach Ltd リミッタ
JPH1094190A (ja) 1996-09-18 1998-04-10 Nec Shizuoka Ltd リチウム二次電池の充電回路
JP2000340267A (ja) 1999-05-28 2000-12-08 Sanyo Electric Co Ltd パック電池
JP3678163B2 (ja) 2001-04-13 2005-08-03 株式会社デンソー フライングキャパシタ式組電池電圧検出装置
JP4177216B2 (ja) 2003-09-17 2008-11-05 矢崎総業株式会社 スイッチング回路及び電圧計測回路
JP4092580B2 (ja) 2004-04-30 2008-05-28 新神戸電機株式会社 多直列電池制御システム
JP4571888B2 (ja) 2005-01-14 2010-10-27 矢崎総業株式会社 電圧測定装置およびその劣化判定方法
JP4509852B2 (ja) * 2005-05-17 2010-07-21 株式会社東芝 組電池装置とその電圧検出装置
JP2007040842A (ja) 2005-08-03 2007-02-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電圧計測装置及び電動工具
JP4508145B2 (ja) 2006-04-10 2010-07-21 株式会社デンソー 組電池の管理装置
EP2104858A4 (en) 2007-01-07 2014-01-08 Enerdel Inc SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING VOLTAGES IN SERIES-MOUNTED CELLS AND VERIFYING ACCURACY OF MEASUREMENTS
JP5112753B2 (ja) 2007-06-08 2013-01-09 セイコーインスツル株式会社 チャージポンプ回路
US7876071B2 (en) 2007-06-15 2011-01-25 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Integrated battery voltage sensor with high voltage isolation, a battery voltage sensing system and methods therefor
US8461806B2 (en) 2007-10-15 2013-06-11 O2Micro Inc Systems and methods for cell balancing
JP5193619B2 (ja) 2008-01-31 2013-05-08 株式会社東芝 二次電池システム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005300195A (ja) * 2004-04-07 2005-10-27 Etou Denki Kk 測定装置
JP2007143284A (ja) * 2005-11-17 2007-06-07 Matsushita Electric Works Ltd 電動工具用の電池パック

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018105837A1 (ko) * 2016-12-09 2018-06-14 삼성에스디아이주식회사 배터리 팩의 통신 시스템 및 이를 포함하는 배터리 팩
US11158886B2 (en) 2016-12-09 2021-10-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Communication system of battery pack and battery pack comprising same
WO2023132499A1 (ko) * 2022-01-05 2023-07-13 주식회사 엘지에너지솔루션 Can 통신에서 노이즈를 제거하는 배터리 관리 시스템, 에너지 저장 장치, 그리고 배터리 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110093691A (ko) 2011-08-18
JP5286377B2 (ja) 2013-09-11
JP2011164107A (ja) 2011-08-25
US9024583B2 (en) 2015-05-05
CN102195628A (zh) 2011-09-21
US20110193526A1 (en) 2011-08-11
EP2355303B1 (en) 2015-05-20
CN102195628B (zh) 2013-12-25
EP2355303A2 (en) 2011-08-10
EP2355303A3 (en) 2013-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101222248B1 (ko) 배터리 팩
US8970163B2 (en) Charge control system of battery pack
US7863863B2 (en) Multi-cell battery pack charge balance circuit
EP1681741B1 (en) Multi-series connection type battery cell pack
US9263902B2 (en) Battery management system and battery pack having the same
US8803478B2 (en) Analog switch, battery pack including the same and battery voltage measuring method
US9077196B2 (en) Battery pack and power generation circuit in battery pack
US8723479B2 (en) Battery pack, charger, and charging system that protects rechargeable batteries against a malfunctioning protection circuit
JP6779317B2 (ja) 電気機器
KR101193170B1 (ko) 배터리 팩 및 이의 제어방법
US8829854B2 (en) Secondary battery
JP5895161B2 (ja) 電池並列処理回路及び電池システム
KR101877564B1 (ko) 배터리 팩
JP2009052975A (ja) 電池残量算出回路、及びこれを用いる電池パック
KR101569216B1 (ko) 배터리 팩
JP2023074109A (ja) 二次電池システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151218

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161223

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171219

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181220

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200103

Year of fee payment: 8