KR101725499B1 - Apparatus and method for preventing over-charging - Google Patents

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박재성
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for preventing excessive charging, which prevents a plurality of battery cells including at least two first and second battery cells connected in series from being excessively charged. The apparatus for preventing excessive charging according to an embodiment of the present invention comprises: a switch which connects or separates the battery cells to or from a load; a switch control circuit which controls turning on and off of the switch; and an excessive charging prevention unit which is connected to the first battery cell, and shuts down power supplied to the switch control circuit so as to turn off the switch when a voltage of the first battery cell is equal to or higher than a first reference voltage indicative of an excessive charging value. In this case, the excessive charging prevention unit maintains the shut-down state of the power supplied to the switch control circuit so as to maintain the turned-off state of the switch when the switch is turned off and the voltage of the first battery cell is lower than the first reference voltage and is equal to or higher than a second reference voltage indicative of an excessive charging state release value.

Description

과충전 방지 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PREVENTING OVER-CHARGING}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR PREVENTING OVER-CHARGING [0002]

본 발명은 전기 에너지를 이용하는 장치에 사용될 수 있는 배터리의 전압을 밸런싱하는 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명는 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 및 전기 자동차에서 사용되는 고전압 배터리의 과충전을 방지하기 위한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for balancing the voltage of a battery that can be used in an apparatus using electrical energy. Specifically, the present invention relates to a technique for preventing overcharging of a high voltage battery used in a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, and an electric vehicle.

최근 고전압의 배터리를 사용하는 산업기기, 가정기기 및 자동차 등 다양한 장치가 등장하고 있으며 특히 자동차 기술분야에서는 고전압 배터리 사용이 더욱 활발해지고 있다. In recent years, various devices such as industrial devices, home appliances and automobiles using high-voltage batteries have appeared, and especially in the field of automobile technology, the use of high-voltage batteries is becoming more active.

가솔린이나 중유 등의 화석연료를 주연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서 최근에는 공해발생을 줄이기 위하여, 전기자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.Automobiles that use internal combustion engines that use fossil fuels such as gasoline or heavy oil as the main fuel have a serious impact on pollution such as air pollution. Therefore, in recent years, efforts have been made to develop an electric vehicle or a hybrid vehicle in order to reduce pollution.

전기자동차(EV; Electric Vehicle)는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차를 말한다. 즉, 배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시켜서 자동차를 구동시키는 전기자동차는 가솔린 자동차보다 먼저 개발되었으나, 배터리의 무거운 중량 및 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 실용화되지 못하다가 최근 에너지 및 환경 문제가 심각해지면서 1990년대부터 실용화를 위한 연구가 시작되었다.Electric vehicles (EVs) are cars that do not use petroleum fuels and engines but that use electric batteries and electric motors. In other words, although an electric vehicle that drives a car by rotating an electric motor that is stored in a battery has been developed before a gasoline car, it has not been put into practical use due to problems such as a heavy weight of a battery and a time required for charging. Recently, And research for commercialization began in the 1990s.

한편, 최근 배터리 기술이 비약적으로 발전하면서 전기자동차 및 화석연료와 전기에너지를 적응적으로 사용하는 하이브리드 자동차(HEV)가 상용화되고 있다.On the other hand, hybrid technology (HEV) that uses electric vehicles, fossil fuels and electric energy adaptively is being commercialized as battery technology has been developed remarkably.

HEV는 가솔린과 전기를 함께 동력원으로 사용하기 때문에 연비 개선 및 배기가스 저감 측면에서 긍정적인 평가를 받고 있다. 이러한 HEV도 가솔린 자동차와의 가격 차이를 어떻게 극복하느냐가 관건으로서, 2차 전지 탑재량을 전기자동차의 1/3수준까지 낮출 수 있어 완전한 전기 자동차로 진화하는 중간 역할을 할 것으로 기대되고 있다.Since HEV uses both gasoline and electricity as power sources, it is receiving positive reviews in terms of fuel efficiency improvement and emission reduction. It is expected that HEV will play an intermediate role in evolving into a full electric vehicle because it is important to overcome the price difference with gasoline automobile by reducing the amount of secondary battery to one third of that of electric cars.

이러한 전기 에너지를 이용하는 HEV 및 EV 자동차는 충방전이 가능한 다수의 2차 전지(cell)가 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주동력원으로 이용하기 때문에 배기가스가 전혀 없으며 소음이 아주 작은 장점이 있다.Since HEV and EV vehicles using such electric energy use a battery in which a plurality of rechargeable secondary cells are packed as a main power source, there is no exhaust gas and noise is small. have.

한편, 배터리 관리 시스템에는 배터리 셀의 충전 상태를 점검하고, 배터리 셀이 과충전된 경우 충전을 중단시키는 과충전 방지 장치가 필수적으로 요구된다. 과충전 방지 장치는 일반적으로 배터리 셀의 전압이 과충전 기준값 이상의 값을 갖게 되는 경우 배터리 셀과 부하간 연결된 스위치를 오프시킴으로써 배터리 셀의 과충전을 방지한다. 이때, 스위치의 오프에 따라 배터리 셀의 전압이 순간적으로 낮아져 과충전 기준값 이하의 값을 갖게 되면 다시 스위치가 온되게 된다. 그러나, 배터리 셀의 전압이 과충전 상태에서 충분히 벗어나지 못하고 과충전 기준값 근방의 값을 갖는 정도인 경우, 짧은 시간 안에 다시 배터리 셀의 전압이 과충전 기준값을 초과하여 스위치가 다시 오프되게 되고, 이와 같은 스위치의 온/오프가 반복적으로 이루어지는 문제가 발생할 수 있다. 이에 따라, 배터리의 폭발, 화재 등의 안전사고 위험에 놓이게 되는 문제점이 있다.On the other hand, the battery management system is essentially required to check the state of charge of the battery cell and to stop the charging when the battery cell is overcharged. The overcharge protection device generally prevents the overcharge of the battery cell by turning off the switch connected between the battery cell and the load when the voltage of the battery cell becomes higher than the overcharge reference value. At this time, when the voltage of the battery cell is instantaneously lowered due to the switch being turned off and the voltage of the battery cell becomes lower than the overcharge reference value, the switch is turned on again. However, if the voltage of the battery cell is not sufficiently deviated from the overcharged state and the battery cell has a value close to the overcharge reference value, the voltage of the battery cell again exceeds the overcharge reference value within a short period of time and the switch is turned off again. / Off may be repeatedly generated. As a result, there is a risk of safety accidents such as battery explosion and fire.

미국 특허공개공보 제2014-0070772호U.S. Patent Application Publication No. 2014-0070772

본 발명은 배터리 셀의 전압이 과충전된 경우 배터리와 부하를 연결 또는 분리하는 스위치를 오프시켜 배터리의 과충전을 방지하는 데 목적이 있다.An object of the present invention is to prevent overcharging of a battery by turning off a switch for connecting or disconnecting a battery and a load when a voltage of the battery cell is overcharged.

또한, 본 발명은 스위치를 오프시켜 배터리 셀의 전압이 과충전 상태를 벗어 나더라도, 배터리 셀의 전압을 다시 확인하여 소정의 값 미만인 경우에만 스위치를 온 시켜 배터리 과충전 방지 장치의 신뢰도를 높이는 데 목적이 있다.It is another object of the present invention to increase the reliability of the battery overcharge preventing device by turning on the switch only when the voltage of the battery cell is less than a predetermined value by checking the voltage of the battery cell even if the voltage of the battery cell is overcharged by turning off the switch have.

본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지 장치는 적어도 둘 이상의 직렬 연결된 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 포함하는 복수의 배터리 셀의 과충전을 방지하는 과충전 방지 장치에 있어서, 상기 복수의 배터리 셀과 부하를 연결 또는 분리시키는 스위치; 상기 스위치의 온/오프를 제어하는 스위치 제어회로; 상기 제1 배터리 셀에 연결되고, 상기 제1 배터리 셀의 전압이 과충전 값을 나타내는 제1 기준 전압 이상인 경우, 상기 스위치 제어회로로 공급되는 전력을 차단하여 상기 스위치를 오프시키는 과충전 방지부를 포함하고, 상기 과충전 방지부는 상기 스위치가 오프된 상태에서 상기 제1 배터리 셀의 전압이 상기 제1 기준 전압 미만이고 과충전 상태 해제 값을 나타내는 제2 기준 전압 이상인 경우, 상기 스위치 제어회로로 공급되는 전력의 차단을 유지시켜 상기 스위치의 오프 상태를 유지시키는 것을 특징으로 한다.The overcharge prevention device according to an embodiment of the present invention is an overcharge prevention device for preventing overcharging of a plurality of battery cells including at least two first battery cells and a second battery cell connected in series, A switch for connecting or disconnecting the load; A switch control circuit for controlling on / off of the switch; And an overcharge prevention unit connected to the first battery cell and turning off the switch when the voltage of the first battery cell is equal to or higher than a first reference voltage indicating an overcharge value, When the voltage of the first battery cell is equal to or higher than the first reference voltage and equal to or higher than a second reference voltage indicating an overcharge state release value in a state where the switch is off, the overcharge prevention unit cuts off the power supplied to the switch control circuit And maintains the off state of the switch.

상기 과충전 방지부는 상기 제1 배터리 셀의 전압이 상기 제1 기준 전압 이상인 경우 과충전 신호를 출력하고, 상기 제1 배터리 셀의 전압이 상기 제1 기준 전압 미만이고 상기 제2 기준 전압 이상인 경우 상기 과충전 신호 출력을 유지하는 과충전 검출부; 상기 과충전 검출부로부터 상기 과충전 신호를 입력받은 경우 상기 스위치 제어회로로 공급되는 전력을 차단하는 차단부를 포함할 수 있다.The overcharge protection unit outputs an overcharge signal when the voltage of the first battery cell is equal to or higher than the first reference voltage. When the voltage of the first battery cell is less than the first reference voltage and is equal to or higher than the second reference voltage, An overcharge detection unit for maintaining the output; And a blocking unit for blocking power supplied to the switch control circuit when receiving the overcharge signal from the overcharge detection unit.

상기 과충전 방지부는 상기 과충전 검출부에서 출력된 상기 과충전 신호를 절연시켜 저전압 신호로 변경하는 절연부를 더 포함할 수 있다.The overcharge protection unit may further include an insulation unit that insulates the overcharge signal output from the overcharge detection unit and converts the overcharge signal into a low voltage signal.

상기 과충전 검출부는 상기 제1 기준 전압을 출력하는 전압 출력기; 상기 전압 출력기에서 출력된 상기 제1 기준 전압을 분배하여 제2 기준 전압을 출력하는 전압 분배기; 상기 제1 기준 전압과 상기 제2 기준 전압을 입력받고, 상기 제1 배터리 셀의 전압과 비교하여 상기 제1 배터리 셀의 전압이 상기 제1 기준 전압 이상인 경우 이를 나타내는 과충전 신호를 출력하고, 상기 제1 배터리 셀의 전압이 상기 제1 기준 전압 미만이고 상기 제2 기준 전압 이상인 경우 상기 과충전 신호 출력을 유지하는 비교기를 포함할 수 있다.Wherein the overcharge detection unit comprises: a voltage output unit for outputting the first reference voltage; A voltage divider dividing the first reference voltage output from the voltage output unit and outputting a second reference voltage; And outputs an overcharge signal indicating that the voltage of the first battery cell is higher than the first reference voltage by comparing the first reference voltage and the second reference voltage with the voltage of the first battery cell, And a comparator that maintains the overcharge signal output when the voltage of one battery cell is less than the first reference voltage and is equal to or greater than the second reference voltage.

상기 차단부는 상기 과충전 검출부가 과충전 신호를 출력하는 경우 오프(OFF)되는 제1 트랜지스터; 및 상기 제1 트랜지스터가 오프(OFF)되는 경우 오프(OFF)되어 상기 스위치 제어회로로 공급되는 전력을 차단하는 제2 트랜지스터를 포함할 수 있다.Wherein the blocking unit includes: a first transistor that is turned off when the overcharge detecting unit outputs an overcharge signal; And a second transistor for turning off the power supplied to the switch control circuit when the first transistor is turned off.

상기 제1 트랜지스터는 PNP형 트랜지스터일 수 있다.The first transistor may be a PNP transistor.

상기 제2 트랜지스터는 PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor)일 수 있다.The second transistor may be a PMOS (P-channel Metal Oxide Semiconductor).

상기 제1 기준 전압은 상기 제2 기준 전압보다 큰 것을 특징으로 한다.And the first reference voltage is greater than the second reference voltage.

본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지 방법은 적어도 둘 이상의 직렬 연결된 제1 배터리 셀, 제2 배터리 셀을 포함하는 복수의 배터리 셀의 과충전을 방지하는 과충전 방지 방법에 있어서, 상기 제1 배터리 셀의 전압을 측정하는 전압 측정 단계; 상기 제1 배터리 셀의 전압이 과충전 값을 나타내는 제1 기준 전압 이상인지 판단하는 제1 판단 단계; 상기 제1 배터리 셀의 전압이 상기 제1 기준 전압 이상인 경우, 과충전 신호를 출력하는 신호 출력 단계; 상기 과충전 신호를 입력 받아 상기 복수의 배터리 셀과 부하를 연결 또는 분리시키는 스위치를 오프시키는 오프 단계; 상기 스위치가 오프된 상태에서 상기 제1 배터리 셀의 전압이 과충전 상태 해제 값인 제2 기준 전압 이상인지 판단하는 제2 판단 단계; 상기 제1 배터리 셀의 전압이 상기 제2 기준 전압 이상인 경우, 상기 과충전 신호 출력을 유지하여 상기 스위치의 오프 상태를 유지하는 유지 단계를 포함한다.The overcharge prevention method according to an embodiment of the present invention is a method for preventing overcharging of a plurality of battery cells including at least two first battery cells and a second battery cell connected in series, A voltage measuring step of measuring a voltage; A first determination step of determining whether a voltage of the first battery cell is equal to or greater than a first reference voltage indicating an overcharge value; A signal output step of outputting an overcharge signal when the voltage of the first battery cell is equal to or higher than the first reference voltage; An off step of turning off a switch for connecting or disconnecting the plurality of battery cells and the load by receiving the overcharge signal; A second determination step of determining whether the voltage of the first battery cell is equal to or higher than a second reference voltage, which is an overcharge state release value, in a state where the switch is off; And maintaining the overcharge signal output and maintaining the off state of the switch when the voltage of the first battery cell is equal to or higher than the second reference voltage.

상기 제2 판단 단계에서 판단 결과 상기 제1 배터리 셀의 전압이 상기 제2 기준 전압 미만인 경우, 상기 과충전 신호 출력을 중단하는 중단 단계를 더 포함할 수 있다.And stopping the output of the overcharge signal when the voltage of the first battery cell is lower than the second reference voltage as a result of the determination in the second determination step.

상기 제1 기준 전압은 상기 제2 기준 전압보다 큰 것을 특징으로 한다.And the first reference voltage is greater than the second reference voltage.

본 발명은 배터리 셀의 전압이 과충전된 경우 배터리와 부하를 연결 또는 분리하는 스위치를 오프시켜 배터리의 과충전을 방지하는 효과가 있다.The present invention has an effect of preventing overcharging of a battery by turning off the switch for connecting or disconnecting the battery and the load when the voltage of the battery cell is overcharged.

또한, 본 발명은 스위치를 오프시켜 배터리 셀의 전압이 과충전 상태를 벗어 나더라도, 배터리 셀의 전압을 다시 확인하여 소정의 값 미만인 경우에만 스위치를 온 시켜 배터리 과충전 방지 장치의 신뢰도를 향상시키는 효과가 있다.The present invention also has an effect of improving the reliability of the battery overcharge preventing device by turning on the switch only when the voltage of the battery cell is checked again and the voltage of the battery cell is less than a predetermined value even if the voltage of the battery cell is out of the overcharged state have.

또한, 본 발명은 스위치를 오프시켜 배터리 셀의 전압이 과충전 상태를 벗어 나더라도, 배터리 셀의 전압을 다시 확인하여 소정의 값 미만인 경우에만 스위치를 온 시켜 배터리의 폭발, 화재 등의 안전 사고 위험을 낮추는 효과가 있다.Also, even when the voltage of the battery cell is overcharged by turning off the switch, the voltage of the battery cell is checked again and the switch is turned on only when the voltage of the battery cell is less than a predetermined value. There is an effect of lowering.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지 장치의 과충전 검출부의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지 장치의 차단부의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지 장치의 과충전 방지 방법을 도시한 흐름도이다.1 is a configuration diagram of an overcharge protection device according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram of an overcharge detection unit of the overcharge protection apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a blocking unit of an overcharge protection device according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating an overcharge prevention method of an overcharge protection device according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.In the following description of the embodiments of the present invention, descriptions of techniques which are well known in the technical field of the present invention and are not directly related to the present invention will be omitted. This is for the sake of clarity of the present invention without omitting the unnecessary explanation.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.For the same reason, some of the components in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size. In the drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals.

이하, 도 1 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지 장치에 대해 설명한다.Hereinafter, an overcharge prevention device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 3. FIG.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an overcharge protection device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지 장치는 스위치(20), 스위치 제어회로(30), 과충전 방지부(50)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an overcharge prevention device according to an embodiment of the present invention includes a switch 20, a switch control circuit 30, and an overcharge prevention portion 50.

스위치(20)는 복수의 배터리 셀(11,12)과 부하(70)를 연결 또는 분리시킨다.The switch 20 connects or disconnects the plurality of battery cells 11 and 12 and the load 70. [

복수의 배터리 셀(11,12)은 적어도 둘 이상의 직렬 연결된 제1 배터리 셀(11) 및 제2 배터리 셀(12)를 포함한다. 따라서, 배터리 셀의 개수는 도 1에 도시된 개수보다 많을 수 있다. 부하(70)는 모터 등 배터리 셀로부터 전력을 공급받는 장비를 의미한다.The plurality of battery cells (11, 12) include at least two first battery cells (11) and a second battery cell (12) connected in series. Therefore, the number of battery cells may be larger than the number shown in Fig. The load 70 means a device such as a motor that receives power from a battery cell.

스위치 제어회로(30)는 스위치의 온/오프를 제어한다.The switch control circuit 30 controls ON / OFF of the switch.

과충전 방지부(50)는 제1 배터리 셀(11)에 연결되어 과충전을 방지할 수 있다. 또한, 과충전 방지부(50)는 제2 배터리 셀(12)에도 연결될 수 있다. 즉, 과충전 방지부(50)는 복수의 배터리 셀(11,12) 중 어느 하나의 배터리 셀에 연결되어 과충전을 방지한다. 배터리 관리 시스템은 일반적으로 셀 밸런싱 기능을 가지므로, 과충전 방지부(50)가 일부 배터리 셀에만 연결되어 배터리 전체의 과충전 여부를 판단하여도 오차는 미미하다.The overcharge preventing portion 50 may be connected to the first battery cell 11 to prevent overcharge. Also, the overcharge preventing portion 50 may be connected to the second battery cell 12 as well. That is, the overcharge prevention unit 50 is connected to any one of the plurality of battery cells 11 and 12 to prevent overcharging. Since the battery management system generally has a cell balancing function, even if the overcharge prevention unit 50 is connected to only some battery cells and determines whether the battery is overcharged, the error is insignificant.

과충전 방지부(50)는 제1 배터리 셀(11)의 전압이 과충전 값을 나타내는 제1 기준 전압 이상인 경우, 스위치 제어회로(30)로 공급되는 전력을 차단하여 스위치(20)를 오프시킨다. 상기 제1 기준 전압은 배터리 셀이 과충전으로 판단되는 전압을 의미한다. 상기 제1 기준 전압은 배터리 셀의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 기 설정된 전압은 4.6 V를 의미할 수 있다. 스위치 제어회로(30)는 전원(60)으로부터 전력을 공급받고, 과충전 방지부(50)는 전원(60)과 스위치 제어회로(30)를 분리시켜 스위치 제어회로(30)로 공급되는 전력을 차단한다. 이하, 과충전 방지부(50)에 대해 과충전 방지부(50)의 구성을 토대로 구체적으로 설명한다.When the voltage of the first battery cell 11 is equal to or higher than the first reference voltage indicating the overcharge value, the overcharge preventing unit 50 turns off the switch 20 by cutting off the power supplied to the switch control circuit 30. [ The first reference voltage means a voltage at which the battery cell is determined to be overcharged. The first reference voltage may vary depending on the type of the battery cell. For example, the preset voltage may mean 4.6V. The switch control circuit 30 receives electric power from the power source 60 and the overcharge prevention unit 50 separates the power source 60 and the switch control circuit 30 to cut off the electric power supplied to the switch control circuit 30 do. Hereinafter, the overcharge preventing portion 50 will be described in detail based on the configuration of the overcharge preventing portion 50. FIG.

과충전 방지부(50)는 과충전 검출부(51), 절연부(54) 및 차단부(55)를 포함한다.The overcharge preventing portion 50 includes an overcharge detecting portion 51, an insulating portion 54, and a blocking portion 55.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지 장치의 과충전 검출부의 구성도이다.2 is a configuration diagram of an overcharge detection unit of the overcharge protection apparatus according to an embodiment of the present invention.

과충전 검출부(51)는 제1 배터리 셀(11)의 전압이 상기 제1 기준 전압 이상인 경우 과충전 신호를 출력한다. 상기 제1 기준 전압은 배터리 셀이 과충전으로 판단되는 전압을 의미한다. 과충전 검출부(51)는 제1 배터리 셀(11)의 전압이 상기 제1 기준 전압 미만으로 떨어져도, 제1 배터리 셀(11)의 전압이 상기 제1 기준 전압 미만이고 상기 제2 기준 전압 이상인 경우 상기 과충전 신호 출력을 유지한다. 이때, 상기 제2 기준 전압은 과충전 상태 해제 값을 나타낸다. 예를 들어, 상기 제2 기준 전압은 4.3 V를 의미할 수 있다. 즉, 배터리 셀의 전압이 상기 제1 기준 전압 미만이 되어도 상기 제2 기준 전압값 이상인 경우, 배터리 셀의 과충전 상태가 충분히 해제되지 못한 것으로 보아 상기 과충전 신호 출력을 유지한다. The overcharge detecting unit 51 outputs an overcharge signal when the voltage of the first battery cell 11 is equal to or higher than the first reference voltage. The first reference voltage means a voltage at which the battery cell is determined to be overcharged. When the voltage of the first battery cell 11 is lower than the first reference voltage but the voltage of the first battery cell 11 is lower than the first reference voltage and is higher than the second reference voltage, And maintains the overcharge signal output. At this time, the second reference voltage indicates an overcharged state release value. For example, the second reference voltage may mean 4.3V. That is, when the voltage of the battery cell is less than the first reference voltage but is equal to or higher than the second reference voltage value, the overcharge state of the battery cell is not sufficiently released.

도 2를 참조하면, 과충전 검출부(51)는 전압 출력기(52), 전압 분배기(53) 및 비교기(56)를 포함한다. 전압 출력기(52)는 상기 제1 기준 전압을 출력한다. 전압 분배기(53)는 분배 저항(R1,R2)을 포함하여 상기 제1 기준 전압을 분배하여 상기 제2 기준 전압을 출력한다. 비교기(56)는 상기 제1 기준 전압과 상기 제2 기준 전압을 입력받는다. 비교기(56)는 제1 배터리 셀(11)의 전압이 상기 제1 기준 전압 이상인 경우, 이를 나타내는 과충전 신호를 출력한다. 비교기(56)는 제1 배터리 셀(11)의 전압이 상기 제1 기준 전압 미만이고 상기 제2 기준 전압 이상인 경우 상기 과충전 신호 출력을 유지한다.2, the overcharge detecting unit 51 includes a voltage output unit 52, a voltage divider 53, and a comparator 56. [ The voltage output unit 52 outputs the first reference voltage. The voltage divider 53 includes distribution resistors R1 and R2 to divide the first reference voltage and output the second reference voltage. The comparator 56 receives the first reference voltage and the second reference voltage. The comparator 56 outputs an overcharge signal indicating that the voltage of the first battery cell 11 is equal to or higher than the first reference voltage. The comparator 56 maintains the overcharge signal output when the voltage of the first battery cell 11 is less than the first reference voltage and is equal to or greater than the second reference voltage.

절연부(54)는 과충전 검출부(51)에서 출력된 상기 과충전 신호를 절연시켜 저전압 신호로 변경한다. The insulation portion 54 insulates the overcharge signal output from the overcharge detection portion 51 to change it to a low voltage signal.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지 장치의 차단부의 구성도이다.3 is a block diagram of a blocking unit of an overcharge protection device according to an embodiment of the present invention.

차단부(55)는 상기 과충전 신호를 입력 받은 경우, 스위치 제어회로(30)로 공급되는 전력을 차단한다. 도 3을 참조하면, 차단부(55)는 제1 트랜지스터(TR1) 및 제2 트랜지스터(TR2)를 포함한다. 제1 트랜지스터(TR1)는 스위칭 기능을 갖고, 과충전 검출부(51)가 과충전 신호를 출력하는 경우 오프(OFF)된다. 제1 트랜지스터(TR1)는 PNP형 트랜지스터를 의미할 수 있다. 제2 트랜지스터는 스위칭 기능을 갖고, 제1 트랜지스터(TR1)가 오프(OFF)되는 경우 오프(OFF)되어 스위치 제어회로(30)로 공급되는 전력을 차단한다. 제2 트랜지스터는 PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor)일 수 있다.When the overcharge signal is input, the cutoff unit 55 cuts off the power supplied to the switch control circuit 30. Referring to FIG. 3, the blocking portion 55 includes a first transistor TR1 and a second transistor TR2. The first transistor TR1 has a switching function and is turned off when the overcharge detecting portion 51 outputs an overcharge signal. The first transistor TR1 may be a PNP transistor. The second transistor has a switching function and is turned off when the first transistor TR1 is turned off to cut off power supplied to the switch control circuit 30. [ The second transistor may be a PMOS (P-channel Metal Oxide Semiconductor).

이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지 방법에 대해 설명한다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 상술한 부분과 중복되는 부분에 대해서는 생략한다.Hereinafter, an overcharge prevention method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The parts overlapping with the above-described parts with reference to Figs. 1 to 3 will be omitted.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지 장치의 과충전 방지 방법을 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating an overcharge prevention method of an overcharge protection device according to an embodiment of the present invention.

먼저, 과충전 방지부(50)는 제1 배터리 셀(11)의 전압을 측정한다(S101).First, the overcharge prevention unit 50 measures the voltage of the first battery cell 11 (S101).

이후, 과충전 방지부(50)는 S101 단계에서 측정된 전압이 과충전 값을 나타내는 제1 기준 전압 이상인지 판단한다(S103).Thereafter, the overcharge preventing unit 50 determines whether the voltage measured in step S101 is equal to or greater than a first reference voltage indicating an overcharge value (S103).

이후, 과충전 방지부(50)는 제1 배터리 셀(11)의 전압이 상기 제1 기준 전압 이상인 경우, 과충전 신호를 출력한다(S105).Thereafter, the overcharge prevention unit 50 outputs an overcharge signal when the voltage of the first battery cell 11 is equal to or higher than the first reference voltage (S105).

이후, 스위치 제어 회로(30)는 상기 과충전 신호를 입력 받아 복수의 배터리 셀(11,12)과 부하(70)를 연결 또는 분리시키는 스위치(20)를 오프시킨다(S107).Thereafter, the switch control circuit 30 receives the overcharge signal and turns off the switch 20 connecting or disconnecting the plurality of battery cells 11, 12 and the load 70 (S107).

이후, 과충전 방지부(50)는 스위치(20)가 오프된 상태에서 제1 배터리 셀(11)의 전압이 과충전 상태 해제 값인 제2 기준 전압 이상인지 판단한다(S109).Thereafter, the overcharge prevention unit 50 determines whether the voltage of the first battery cell 11 is equal to or higher than the second reference voltage, which is the overcharge state release value, with the switch 20 off (S109).

이후, 과충전 방지부(50)는 제1 배터리 셀(11)의 전압이 상기 제2 기준 전압 이상인 경우, 상기 과충전 신호 출력을 유지하여 스위치(20) 오프 상태를 유지한다(S111,S113).Thereafter, when the voltage of the first battery cell 11 is equal to or higher than the second reference voltage, the overcharge protection unit 50 maintains the overcharge signal output and maintains the switch 20 off state (S111, S113).

한편, 과충전 방지부(50)는 S109 단계에서 판단 결과 제1 배터리 셀(11)의 전압이 상기 제2 기준 전압 미만인 경우, 상기 과충전 신호 출력을 중단한다(S115).If the voltage of the first battery cell 11 is lower than the second reference voltage as a result of the determination in step S109, the overcharge prevention unit 50 stops outputting the overcharge signal (S115).

이후, 스위치 제어 회로(30)는 스위치(20)를 온 시킨다(S117).Thereafter, the switch control circuit 30 turns on the switch 20 (S117).

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the foregoing detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and the equivalents thereof are included in the scope of the present invention Should be interpreted.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And is not intended to limit the scope of the invention. It is to be understood by those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

11, 12 : 배터리 셀 20 : 스위치
30 : 스위치 제어회로 50 : 과충전 방지부
51 : 과충전 검출부 52 : 전압 출력기
53 : 전압 분배기 R1, R2 : 분배저항
54 : 절연부 55 : 차단부
56 : 비교기 TR1,TR2 : 트랜지스터
60 : 전원 70 : 부하11, 12: battery cell 20: switch
30: Switch control circuit 50: Overcharge prevention part
51: overcharge detection unit 52:
53: Voltage divider R1, R2: Distribution resistor
54: insulation part 55:
56: comparator TR1, TR2: transistor
60: power supply 70: load

Claims (11)

적어도 둘 이상의 직렬 연결된 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 포함하는 복수의 배터리 셀의 과충전을 방지하는 과충전 방지 장치에 있어서,
상기 복수의 배터리 셀과 부하를 연결 또는 분리시키는 스위치;
상기 스위치의 온/오프를 제어하는 스위치 제어회로;
상기 제1 배터리 셀에 연결되고, 상기 제1 배터리 셀의 전압이 과충전 값을 나타내는 제1 기준 전압 이상인 경우, 상기 스위치 제어회로로 공급되는 전력을 차단하여 상기 스위치를 오프시키는 과충전 방지부를 포함하고,
상기 과충전 방지부는
상기 제1 배터리 셀의 전압이 상기 제1 기준 전압 이상인 경우 과충전 신호를 출력하고, 상기 제1 배터리 셀의 전압이 상기 제1 기준 전압 미만이고 제2 기준 전압 이상인 경우 상기 과충전 신호 출력을 유지하는 과충전 검출부; 및
상기 과충전 검출부로부터 상기 과충전 신호를 입력받은 경우 상기 스위치 제어회로로 공급되는 전력을 차단하는 차단부를 포함하며,
상기 차단부는 상기 과충전 검출부가 과충전 신호를 출력하는 경우 오프(OFF)되는 제1 트랜지스터; 및
상기 제1 트랜지스터가 오프(OFF)되는 경우 오프(OFF)되어 상기 스위치 제어회로로 공급되는 전력을 차단하는 제2 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 장치.An overcharge protection device for preventing overcharging of a plurality of battery cells including at least two first battery cells and a second battery cell connected in series,
A switch for connecting or disconnecting the plurality of battery cells and the load;
A switch control circuit for controlling on / off of the switch;
And an overcharge prevention unit connected to the first battery cell and turning off the switch when the voltage of the first battery cell is equal to or higher than a first reference voltage indicating an overcharge value,
The overcharge-
And an overcharge protection circuit which outputs an overcharge signal when the voltage of the first battery cell is equal to or higher than the first reference voltage and outputs an overcharge protection signal when the voltage of the first battery cell is less than the first reference voltage, A detection unit; And
And a blocking unit for blocking power supplied to the switch control circuit when the overcharge detection signal is received from the overcharge detection unit,
Wherein the blocking unit includes: a first transistor that is turned off when the overcharge detecting unit outputs an overcharge signal; And
And a second transistor for turning off the power supplied to the switch control circuit when the first transistor is turned off. 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 과충전 검출부는
상기 제1 기준 전압을 출력하는 전압 출력기;
상기 전압 출력기에서 출력된 상기 제1 기준 전압을 분배하여 제2 기준 전압을 출력하는 전압 분배기;
상기 제1 기준 전압과 상기 제2 기준 전압을 입력받고, 상기 제1 배터리 셀의 전압과 비교하여 상기 제1 배터리 셀의 전압이 상기 제1 기준 전압 이상인 경우 이를 나타내는 과충전 신호를 출력하고, 상기 제1 배터리 셀의 전압이 상기 제1 기준 전압 미만이고 상기 제2 기준 전압 이상인 경우 상기 과충전 신호 출력을 유지하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 장치.The method according to claim 1,
The overcharge detection unit
A voltage output unit for outputting the first reference voltage;
A voltage divider dividing the first reference voltage output from the voltage output unit and outputting a second reference voltage;
And outputs an overcharge signal indicating that the voltage of the first battery cell is higher than the first reference voltage by comparing the first reference voltage and the second reference voltage with the voltage of the first battery cell, And a comparator for maintaining the overcharge signal output when the voltage of one battery cell is less than the first reference voltage and is equal to or higher than the second reference voltage. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제1 트랜지스터는 PNP형 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 과충전 방지 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first transistor is a PNP transistor. 제 1항에 있어서,
상기 제2 트랜지스터는 PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor)인 것을 특징으로 하는 과충전 방지 장치.The method according to claim 1,
Wherein the second transistor is a PMOS (P-channel Metal Oxide Semiconductor). 제 1항에 있어서,
상기 제1 기준 전압은 상기 제2 기준 전압보다 큰 것을 특징으로 하는 과충전 방지 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first reference voltage is greater than the second reference voltage. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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