KR102607999B1

KR102607999B1 - 배터리 보호 회로, 배터리 관리 시스템, 배터리 장치 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR102607999B1
Application number: KR1020217009583A
Authority: KR
Inventors: 유챵 친; 레이밍 죠
Original assignee: 동관 파워앰프 테크놀로지 리미티드
Priority date: 2020-06-17
Filing date: 2021-02-09
Publication date: 2023-12-01
Also published as: JP7377860B2; KR20210044293A; JP2022542721A

Abstract

본 발명은 배터리 보호 회로를 제공하며, 상기 배터리 보호 회로는 배터리 셀 유닛과 외부 포트 사이에 전기적으로 연결되어 전원 공급 회로를 형성하고, 상기 배터리 보호 회로는 제1 보호 유닛, 제2 보호 유닛, 및 감지 스위치 유닛을 포함하고, 상기 제1 보호 유닛은 상기 배터리 셀 유닛과 상기 제2 보호 유닛 사이에 전기적으로 연결되고, 상기 감지 스위치 유닛은 상기 배터리 셀 유닛의 미리 설정된 위치에 설치되고, 상기 감지 스위치 유닛은 상기 배터리 셀 유닛과 전기적으로 연결되며, 상기 감지 스위치 유닛이 온(turn on)이 되도록 트리거되고, 또한 상기 제1 보호 유닛이 상기 전원 공급 회로를 온이 되도록 한 경우, 상기 제2 보호 유닛을 제어하여 상기 배터리 장치를 보호한다. 본 발명은 또한 배터리 관리 시스템, 배터리 장치 및 그 제어 방법을 제공한다. 본 발명에서 제공되는 배터리 보호 회로는 높은 안전성, 넓은 적용 범위 및 저렴한 비용의 장점을 갖는다.

Description

배터리 보호 회로, 배터리 관리 시스템, 배터리 장치 및 그 제어 방법

본 출원은 2020 년 6 월 17 일에 출원 된 중국 특허 출원의 우선권을 주장하며 출원 번호는 202010555943.6이며 발명 명칭은 "배터리 보호 회로, 배터리 관리 시스템, 배터리 장치 및 그 제어 방법"으로 전체 내용은 본 출원에서 참조로 포함된다.

본 발명은 배터리 기술 분야에 관한 것으로, 특히 배터리 보호 회로, 배터리 보호 회로를 구비한 배터리 관리 시스템, 배터리 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

현재 리튬 이온 배터리는 사람들의 중요한 에너지 원으로 광범위하게 사용되고 있으며, 전자 통신 분야에서든 운송 분야에서든 매우 중요한 역할을 수행하고 있으며 광범위한 응용 전망을 가지고 있다. 리튬 이온 배터리의 안전도 무시할 수 없는 문제이다.

리튬 이온 배터리는 일반적으로 규범에 따라 사용할 때 안전하지만 내부 또는 기계적 오류가 발생할 경우 잠재적인 위험이 될수 있다. 예를 들어 배터리가 과충전, 압착, 고온 또는 단락과 같은 악의적인 조건에 있을 때, 과열이나, 연기발생, 심지어 발화폭발로 이어질 수 있다. 종래 기술에서 리튬 이온 배터리 보호 칩은 충전 및 방전 프로세스를 모니터링 할 수 있으며 프로세스에서 배터리의 안전 작동 범위의 위험을 초과 할 가능성이 있을 경우 개입 할 수 있다. 그러나 리튬 이온 배터리 보호 칩이 고장 나면 배터리에 대하여 위험을 경고할 수 없다.

이를 감안하여, 따라서, 배터리 셀 유닛을 보호할 수 있는 배터리 보호 회로, 배터리 보호 회로를 구비한 배터리 관리 시스템, 배터리 장치 및 그 제어 방법을 제공할 필요가 있다.

본 발명의 일 실시예는 배터리 보호 회로를 제공하며, 상기 배터리 보호 회로는 배터리 셀 유닛과 외부 포트 사이에 전기적으로 연결되어 전원 공급 회로를 형성하고, 상기 배터리 보호 회로는 제1 보호 유닛, 제2 보호 유닛, 및 감지 스위치 유닛을 포함하며, 상기 제1 보호 유닛은 상기 배터리 셀 유닛과 상기 제2 보호 유닛 사이에 전기적으로 연결되고, 상기 감지 스위치 유닛은 상기 배터리 셀 유닛의 미리 설정된 위치에 설치되고, 상기 감지 스위치 유닛은 상기 제2 보호 유닛과 전기적으로 연결되며, 상기 감지 스위치 유닛이 온(turn on)이 되도록 트리거되고, 또한 상기 제1 보호 유닛이 상기 전원 공급 회로를 온이 되도록 한 경우, 상기 제2 보호 유닛을 제어하여 상기 배터리 유닛을 보호한다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 상기 제2 보호 유닛은 퓨즈, 제1 저항 및 제1 스위치를 포함하고, 상기 퓨즈의 제1 단자는 상기 배터리 셀 유닛의 양극에 전기적으로 연결되고, 상기 퓨즈의 제2 단자는 상기 제1 저항을 통해 상기 제1 스위치의 제2 단자에 전기적으로 연결되며, 상기 퓨즈의 제3 단자는 외부 포트의 양극에 전기적으로 연결되며, 상기 제1 스위치의 제1 단자는 상기 감지 스위치 유닛에 전기적으로 연결되며, 상기 제1 스위치의 제2 단자는 접지되고, 상기 제1 스위치의 제3 단자는 상기 퓨즈의 제2 단자에 전기적으로 연결된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 감지 스위치 유닛은 온도 스위치이고, 상기 온도 스위치가 배터리 셀 유닛의 온도가 미리 설정된 온도를 초과하는 것을 감지하면 상기 온도 스위치가 온이 되도록 트리거됨으로써, 상기 제1 스위치가 온이 되도록 트리거되어 상기 제1 저항을 가열하고, 상기 퓨즈를 끊어 상기 배터리 셀 유닛을 보호한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 감지 스위치 유닛은 마이크로 스위치이고, 상기 배터리 셀 유닛가 열팽창에 의해 압착되면 상기 마이크로 스위치가 온이 되도록 트리거됨으로써, 상기 제1 스위치가 온이 되도록 트리거되어 상기 제1 저항을 가열하고, 상기 퓨즈를 끊어 상기 배터리 셀 유닛을 보호한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배터리 보호 회로는 제3 보호 유닛을 더 포함하고, 상기 제3 보호 유닛은 상기 배터리 셀 유닛과 상기 제2 보호 유닛 사이에 전기적으로 연결된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 감지 스위치 유닛이 온이 되도록 트리거되고, 상기 제1 보호 유닛은 전원 공급 회로를 온이 되도록 하고, 상기 제3 보호 유닛이 상기 제2 보호 유닛을 트리거하지 않은 경우, 상기 제2 보호 유닛을 제어하여 상기 배터리 셀 유닛을 보호한다.

본 발명의 일 실시예는, 상기 배터리 보호 회로를 포함하는 배터리 관리 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배터리 관리 시스템이 상기 배터리 셀 유닛을 제어하여, 미리 설정된 전류로 방전될 경우, 상기 감지 스위치 유닛이 온이 되면 상기 제2 보호 유닛이 트리거되어 상기 배터리 셀 유닛을 보호한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 보호 유닛은 퓨즈를 포함하고, 상기 퓨즈의 정격 전류와 상기 미리 설정된 전류의 차이는 전류 임계값 이하이다.

본 발명의 일 실시예는, 배터리 장치를 제공하고, 상기 배터리 장치는 배터리 셀 유닛을 포함하고, 상기 배터리 장치는 전술 한 바와 같은 배터리 보호 회로를 더 포함하며, 상기 배터리 보호 회로는 상기 배터리 셀 유닛을 보호하기 위해 사용된다.

본 발명의 일 실시예는, 배터리 장치의 제어 방법을 제공하며, 상기 배터리 장치는 배터리 셀 유닛과 상기 배터리 셀 유닛에 전기적으로 연결된 배터리 보호 회로를 포함하고, 상기 배터리 보호 회로는 상기 배터리 셀 유닛과 외부 포트 사이에 전기적으로 연결되어 전원 공급 회로를 형성하고, 상기 배터리 보호 회로는 제1 보호 유닛, 제2 보호 유닛 및 감지 스위치 유닛을 포함하며, 상기 방법은,

상기 감지 스위치 유닛이 온이 되도록 트리거되고 상기 제1 보호 유닛이 전원 공급 회로를 온이 되도록 한 경우, 상기 제2 보호 유닛을 제어하여 상기 배터리 셀 유닛을 보호하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배터리 보호 회로는 상기 배터리 셀 유닛과 상기 제2 보호 유닛 사이에 전기적으로 연결된 제3 보호 유닛을 더 포함하고, 상기 방법은,

상기 감지 스위치 유닛이 온이 되도록 트리거되고, 제1 보호 유닛은 전원 공급 회로를 온이 되도록 하고, 상기 제3 보호 유닛이 상기 제2 보호 유닛을 트리거하지 않은 경우, 상기 제2 보호 유닛을 제어하여 상기 배터리 셀 유닛을 보호하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배터리 장치는 배터리 관리 시스템을 포함하고, 상기 방법은,

상기 배터리 관리 시스템이 상기 배터리 셀 유닛을 제어하여, 미리 설정된 전류로 방전될 경우, 상기 감지 스위치 유닛이 온이 되도록 트리거되면, 상기 제2 보호 유닛을 제어하여 상기 배터리 셀 유닛을 보호하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 실시예에서 제공하는 배터리 보호 회로, 및 배터리 보호 회로를 구비한 배터리 관리 시스템에 따르면, 상기 배터리 셀 유닛의 미리 설정된 위치에 감지 스위치 유닛을 설치하고, 상기 감지 스위치 유닛은 상기 제2 보호 유닛과 전기적으로 연결되고, 제1 보호 유닛이 상기 제2 보호 유닛을 트리거하지 않고 상기 감지 스위치 유닛이 온이 되도록 트리거되면, 상기 제2 보호 유닛을 제어하여 상기 배터리 셀 유닛을 보호한다.

본 발명은 배터리 관리 시스템의 단일 지점 고장시 과충전, 과방전 또는 퓨즈의 정격 전류에 가까운 큰 배율 방전으로 인한 배터리 셀 유닛의 화재 및 폭발 사고를 효과적으로 방지 할 수 있다. 본 발명에서 제공되는 배터리 보호 회로는 높은 안전성, 넓은 적용 범위 및 저렴한 비용의 장점을 갖는다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 배터리 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 배터리 장치의 블록도이다.
도 3은 도 1의 배터리 관리 시스템에서 배터리 보호 회로의 제1 실시예의 회로도이다.
도 4는 도 1의 배터리 관리 시스템에서 배터리 보호 회로의 제2 실시예의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 배터리 장치의 제어 방법의 흐름도이다.
이하, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서, 본 발명에 대하여 상기 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

당업자가 본 발명의 솔루션을 더 잘 이해할 수 있도록, 본 발명의 실시예의 기술적 솔루션은 본 발명의 실시예의 도면을 참조하여 아래에서 명확하고 완전하게 설명될 것이다. 자명하게, 설명된 실시예는 전부가 아니라 본 발명의 실시예의 일부일 뿐이다.

본 발명의 실시예들의 설명에서, 달리 명확하게 정의되고 제한되지 않는 한 "연결"이라는 용어는 넓은 의미로 이해되어야 함을 유의해야 한다. 예를 들어 고정 연결, 분리 가능한 연결, 또는 일체형 연결일 수 있다. 기계적 연결 일 수 있고, 전기적 연결이거나 서로 통신할 수 있다. 직접적 연결일 수 있으며, 센터링 구성 요소를 통해 간접적으로 연결될 수도 있으며, 두 요소 간의 내부 연결 또는 두 요소 간의 상호 작용일 수도 있다. 본 발명에서 상술한 용어의 구체적인 의미는 당업자에게 있어서 구체적인 상황에 따라 이해할 수 있다.

본 발명의 명세서 및 청구 범위 및 전술 한 도면에서 "제1", "제2"및 "제3"이라는 용어는 특정 순서를 설명하기보다는 다른 대상을 구별하기 위해 사용된다. 또한 "포함하는"이라는 용어 및 그 변형은 비 배타적 포함을 포함한다.

도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 배터리 장치의 바람직한 실시예에 따른 블록도이다. 상기 배터리 장치(100)는 배터리 셀 유닛(200) 및 상기 배터리 셀 유닛(200)과 전기적으로 연결된 배터리 보호 회로(300)를 포함한다. 상기 배터리 보호 회로(300)는 배터리 관리 시스템(400)에 위치하며, 상기 배터리 관리 시스템(400)이 배터리 셀 유닛(200)의 충전 및 방전을 제어 할 때 상기 배터리 셀 유닛(200)을 보호하기 위해 사용된다. 상기 배터리 보호 회로(300)는 상기 배터리 셀 유닛(200)과 외부 포트(500) 사이에 전기적으로 연결되어 전원 공급 회로를 형성하고, 상기 배터리 보호 회로(300)는 상기 전원 공급 회로의 온 또는 오프(turn off)를 제어하고, 이로 인해 상기 배터리 관리 시스템(400)이 배터리 셀 유닛(200)의 충전 및 방전을 제어시, 상기 배터리 셀 유닛(200)을 보호한다.

상기 배터리 보호 회로(300)는 제1 보호 유닛(30), 제2 보호 유닛(31) 및 감지 스위치 유닛(32)을 포함한다.

구체적으로, 본 발명의 실시예에서, 상기 제1 보호 유닛(30)은 배터리 셀 유닛(200)과 제2 보호 유닛(31) 사이에 전기적으로 연결된다. 상기 감지 스위치 유닛(32)은 상기 배터리 셀 유닛(200)의 미리 설정된 위치에 설치되고, 상기 감지 스위치 유닛(32)은 상기 제2 보호 유닛(31)과 전기적으로 연결된다. 정상 사용 상태에서, 상기 감지 스위치 유닛(32)은 오프 상태에 있다. 상기 제1 보호 유닛(30)이 상기 전원 공급 회로를 차단하지 않고 상기 감지 스위치 유닛(32)이 온이 되면, 상기 제2 보호 유닛(31)이 트리거되어 상기 배터리 셀 유닛(200)을 보호할 수 있다. 상기 감지 스위치 유닛(32)의 차이에 따라 미리 설정된 위치가 설정될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 상기 감지 스위치 유닛(32)이 온도 스위치인 경우, 미리 설정된 위치는 배터리 셀 유닛(200) 표면의 최고 온도 지점이 위치한 위치이다. 상기 감지 스위치 유닛(32)이 마이크로 스위치인 경우, 미리 설정된 위치는 배터리 셀 유닛(200) 표면에서 가장 쉽게 팽창되는 위치이다. 상기 배터리 셀 유닛(200)의 최고 온도 지점 또는 가장 쉽게 팽창되는 지점의 위치는 배터리 셀 유닛(200)이 공장에서 출고 될 때 결정된다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 상기 배터리 셀 유닛(200)의 배터리 시스템, 화학적 조성 및 구조에 따라 열 시뮬레이션 및 테스트를 수행하여, 배터리 시스템에서 배터리 셀 유닛(200)의 최고 온도 또는 가장 쉽게 팽창되는 지점의 위치를 얻을 수 있다. 상이한 배터리 시스템의 배터리 장치(200)의 표면 최고 온도의 위치 또는 가장 쉽게 팽창되는 지점은 동일하지 않음을 이해할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 보호 유닛(30)은 배터리 셀 유닛(200)의 각 셀을 보호하기 위한 복수의 제1 보호 칩을 포함한다.

일 실시예에서, 도 3을 참조하면, 상기 제2 보호 유닛(31)은 퓨즈(310), 제1 저항(R1) 및 제1 스위치(Q1)를 포함한다. 상기 퓨즈(310)는 3 단자 퓨즈이다. 상기 퓨즈(310)의 제1 단자는 배터리 셀 유닛(200)의 양극에 연결되고, 상기 퓨즈(310)의 제2 단자는 상기 제1 저항(R1)을 통해 상기 제1 스위치(Q1)의 제2 단자에 연결되고, 상기 퓨즈(310)의 제3 단자는 외부 포트(500)의 양극에 연결되며, 상기 제1 스위치(Q1)의 제1 단자는 상기 감지 스위치 유닛(32)과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 스위치(Q1)의 제3 단자는 상기 퓨즈(310)의 제2 단자에 전기적으로 연결되며, 상기 제1 스위치(Q1)의 제2 단자는 접지된다. 상기 제1 스위치(Q1)는 N형 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 상기 제1 스위치(Q1)의 제1 단자, 제2 단자 및 제3 단자는 각각 N형 전계 효과 트랜지스터의 게이트, 소스 및 드레인에 대응한다.

일 실시예에서, 상기 감지 스위치 유닛(32)은 상기 배터리 셀 유닛(200)의 온도 또는 팽창 범위 또는 압착 될 때 압력을 감지하기 위해 사용된다. 예를 들어, 상기 감지 스위치 유닛(32)은 배터리 셀 유닛(200)의 미리 설정된 위치의 온도를 감지하고 감지된 온도와 미리 설정된 온도를 비교할 수 있는 온도 스위치이다. 상기 감지된 온도가 미리 설정된 온도보다 높으면 상기 온도 스위치가 온이 되고, 이에 따라 상기 제1 스위치(Q1)가 온이 되도록 트리거되어, 상기 제1 저항(R1)을 가열하고 상기 퓨즈(310)를 끊어서 상기 배터리 셀 유닛(200)을 보호한다.

다른 실시예에서, 상기 감지 스위치 유닛(32)은 마이크로 스위치이다. 상기 배터리 셀 유닛(200)이 가열되면 팽창하고, 상기 배터리 셀 유닛(200)이 팽창하여 압착되면(예를 들어, 상기 배터리 셀 유닛(200)이 하우징에 의해 압착되는 경우), 상기 마이크로 스위치가 온이 되고, 이로 인해, 상기 제1 스위치(Q1)가 온이 되도록 트리거되고, 상기 제1 저항(R1)을 가열 하여, 상기 퓨즈(310)를 끊어서 상기 배터리 셀 유닛(200)을 보호한다.

상기 감지 스위치 유닛(32)은 또한 유사한 온도 스위치 특성을 갖는 다른 구성 요소 또는 기계적 구성 요소로 대체 될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 상기 감지 스위치 유닛(32)은 배터리 셀 유닛(200)의 열팽창 범위를 감지하기 위한 변위 감지 스위치일 수도 있다. 감지된 범위가 미리 설정된 범위를 초과하면 변위 감지 스위치가 온이 되도록 트리거되고, 이로 인해 상기 제1 스위치(Q1)가 온이 되어 상기 제1 저항(R1)이 가열되고 상기 퓨즈(310)를 끊어서 상기 배터리 셀 유닛(200)을 보호한다.

일 실시예에서, 상기 외부 포트(500)의 양극은 충전기(미도시)의 양극에 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 외부 포트(500)의 음극은 상기 충전기의 음극에 전기적으로 연결될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 배터리 보호 회로(300)는 도 2에 도시 된 바와 같이, 제3 보호 유닛(33)을 더 포함한다. 상기 제3 보호 유닛(33)은 상기 배터리 셀 유닛(200)과 상기 제2 보호 유닛(31) 사이에 전기적으로 연결된다. 상기 제1 보호 유닛(30)이 전원 공급 회로를 차단하지 않고 상기 제3 보호 유닛(33)이 상기 제2 보호 유닛(31)을 트리거하지 않고 상기 감지 스위치 유닛(32)이 온이 되면, 상기 제2 보호 유닛(31)이 트리거하여 상기 배터리 셀 유닛(200)을 보호한다. 상기 제3 보호 유닛(33)은 상기 제1 보호 유닛(30)과 결합하여 배터리 셀 유닛(200)의 각 셀의 이중 보호를 위한 복수의 제2 보호 칩을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 제1 보호 유닛(30)이 효력이 없고 상기 제3 보호 유닛(33)이 트리거되면, 구동 신호를 상기 제2 보호 유닛(31)에 출력하여 상기 제2 보호 유닛(31)을 트리거하여 상기 배터리 셀 유닛(200)을 보호 할 수 있다. 상기 제1 보호 유닛(30)이 효력이 없고 제3 보호 유닛(33)도 효력이 없을 경우, 상기 감지 스위치 유닛(32)을 통해 상기 제2 보호 유닛(31)을 트리거하여 상기 배터리 셀 유닛(200)을 보호할 수 있다.

상기 제1 보호 유닛(30)이 효력이 없다는 것은 상기 배터리 셀 유닛(200)의 파라미터가 미리 설정된 제1 파라미터 이상일 때, 상기 제1 보호 유닛(30)이 상기 전원 공급 회로를 차단하지 않는다는 것을 설명한다(예를 들어 제2 스위치(Q2) 또는 제3 스위치(Q3)를 차단하는 것). 상기 배터리 셀 유닛(200)의 파라미터는 전류, 전압 또는 온도일 수 있다. 상기 파라미터가 온도인 경우, 상기 제1 보호 유닛(30)에 대응하는 미리 설정된 제1 온도는 상기 감지 스위치 유닛(32)이 트리거 될 때의 온도보다 낮을 것임을 이해할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 보호 유닛(30)에 대응하는 상기 미리 설정된 제1 온도는 섭씨 50℃이고, 상기 감지 스위치 유닛(32)이 트리거 될 때의 온도는 상기 배터리 셀 유닛(200)이 견딜 수 있는 최고 온도(예를 들어, 섭씨 70℃)이다.

상기 제3 보호 유닛(33)이 효력이 없다는 것은 상기 배터리 셀 유닛(200)의 파라미터가 미리 설정된 제2 파라미터 이상일 때 상기 제1 보호 유닛(30)이 상기 제2 보호 유닛(31)을 트리거하지 않는다는 것을 의미함을 이해할 수 있다. 상기 미리 설정된 제2 파라미터는 상기 미리 설정된 제1 파라미터보다 크고, 상기 감지 스위치 유닛(32)이 트리거 될 때의 임계값보다 작다.

예를 들어, 상기 배터리 셀 유닛(200)의 전압이 미리 설정된 전압을 초과하고 상기 제1 보호 유닛(30)을 트리거하기 위한 전압 임계값에 도달하면, 상기 제1 보호 유닛(30)이 트리거하여 상기 배터리 셀 유닛(200)을 보호할 수 있다.

상기 배터리 셀 유닛(200)의 전압이 미리 설정된 전압을 초과하여 제1 보호 유닛(30)을 트리거하기 위한 전압 임계값에 도달했지만 상기 제1 보호 유닛(30)이 효력을 없는 경우, 상기 배터리 셀 유닛(200)의 전압이 상기 제3 보호 유닛(33)을 트리거하는 전압 임계값에 도달했는지 확인하고, 상기 배터리 셀 유닛(200)의 전압이 상기 제3 보호 유닛(33)을 트리거하는 전압 임계값에 도달하였을 경우, 상기 제3 보호 유닛(33)이 상기 제2 보호 유닛(31)에 구동 신호를 출력하도록 트리거하여, 상기 제2 보호 유닛(31)을 제어하여 상기 배터리 셀 유닛(200)을 보호할 수 있다.

상기 배터리 셀 유닛(200)의 전압이 미리 설정된 전압을 초과하여 제1 보호 유닛(30)을 트리거하기 위한 전압 임계값에 도달했지만 상기 제1 보호 유닛(30)이 효력을 없는 경우, 상기 배터리 셀 유닛(200)의 전압이 상기 제3 보호 유닛(33)을 트리거하는 전압 임계값에 도달했는지 확인하고, 상기 배터리 셀 유닛(200)의 전압이 상기 제3 보호 유닛(33)을 트리거하는 전압 임계값에 도달하였지만, 상기 제3 보호 유닛(33)이 효력이 없을 경우, 상기 감지 스위치 유닛(32)이 온이 된 후, 상기 제2 보호 유닛(31)에 구동 신호를 출력하여, 상기 제2 보호 유닛(31)을 제어하여 상기 배터리 셀 유닛(200)을 보호할 수 있다.

도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 배터리 보호 회로(300)의 제1 실시예에 따른 회로도이다.

일 실시예에서, 상기 제1 보호 유닛(30)은 3 개의 제1 보호 칩을 포함하고, 각각의 제1 보호 칩은 4 개의 배터리 셀에 연결되는 것으로 설명된다. 예를 들어, 상기 제1 보호 유닛(30)은 제1 보호 칩(IC1), 제1 보호 칩(IC2), 제1 보호 칩(IC3), 제2 저항(R2), 제3 저항(R3) ... 제7 저항(R7)을 포함한다. 상기 배터리 셀 유닛(200)은 제1 배터리 셀(B1), 제2 배터리 셀(B2) ... 제12 배터리 셀(B12)을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 제1 보호 칩(IC1)은 상기 제1 배터리 셀(B1) 내지 제4 배터리 셀(B4)에 연결되어 상기 제1 배터리 셀(B1) 내지 제4 배터리 셀(B4)을 보호한다. 예를 들어, 상기 제2 저항(R2)의 일단은 상기 제1 배터리 셀(B1)의 양극에 연결되고, 상기 제2 저항(R2)의 타단은 상기 제1 배터리 셀(B1)의 음극에 연결된다. 상기 제2 저항(R2)의 일단은 상기 제1 보호 칩(IC1)의 제1 핀(CV0)에도 연결되고, 상기 제2 저항(R2)의 타단은 상기 제1 보호 칩(IC1)의 제2 핀(CV1)에도 연결된다. 제5 저항(R5)의 일단은 제4 배터리 셀(B4)의 양극에 연결되고, 상기 제5 저항(R5)의 타단은 상기 제4 배터리 셀(B4)의 음극에 연결된다. 상기 제5 저항(R5)의 일단은 상기 제1 보호 칩(IC1)의 제3 핀(CV3)에도 연결되고, 상기 제5 저항(R5)의 타단 역시 상기 제1 보호 칩(IC1)의 제4 핀(CV4)에 연결된다.

유사하게, 상기 제1 보호 칩(IC2)은 상기 제5 배터리 셀(B5) 내지 제8 배터리 셀(B8)에 연결되어 상기 제5 배터리 셀(B5) 내지 제8 배터리 셀(B8)을 보호한다는 점에 유의해야 한다. 상기 제1 보호 칩(IC3)은 상기 제9 배터리 셀(B9) 내지 제12 배터리 셀(B12)에 연결되어 상기 제9 배터리 셀(B9) 내지 제12 배터리 셀(B12)을 보호한다. 구체적인 연결 방식은 상기 제1 보호 칩(IC1)과 상기 제1 배터리 셀(B1) 내지 제4 배터리 셀(B4)의 연결 방식과 유사하므로 여기서는 자세히 설명하지 않는다. 상기 제1 보호 유닛(30)은 N 개의 상기 제1 보호 칩을 포함 할 수 있으며, 제1 보호 칩의 수는 본 발명에서 제한되지 않는다.

상기 제1 보호 유닛(30)은 제2 스위치(Q2), 제3 스위치(Q3) 및 저항(R0)을 더 포함한다. 상기 저항(R0)은 전원 공급 회로의 전류, 즉 상기 배터리 셀 유닛(200)을 통해 흐르는 전류를 수집하기 위해 사용된다. 본 실시예에서, 상기 저항(R0)의 일단은 상기 제1 배터리 셀(B1)의 음극에 연결되고 상기 저항(R0)의 타단은 제2 스위치(Q2)에 연결된다. 상기 저항 R0의 일단은 상기 제1 보호 칩(IC1)의 SRP 핀에도 연결되고 상기 저항 R0의 타단은 제1 보호 칩(IC1)의 SRN 핀에도 연결 된다. 상기 제1 보호 칩(IC1)은 상기 저항(R0)의 전압을 감지하고, 상기 전압 및 저항(R0)의 저항값에 따라 상기 배터리 셀 유닛(200)에 흐르는 전류를 계산할 수 있다.

상기 제2 스위치(Q2)의 제1 단자는 상기 제1 보호 칩(IC1)의 방전 핀(DSG)에 연결되고, 상기 제2 스위치(Q2)의 제2 단자는 상기 저항(R0)에 연결되고, 상기 제2 스위치(Q2)의 제3 단자는 상기 제3 스위치(Q3)의 제2 단자에 연결되고, 상기 제3 스위치(Q3)의 제1 단자는 상기 제1 보호 칩(IC1)의 충전 핀(CHG)에 연결되고, 상기 제3 스위치(Q3)의 제3 단자는 상기 제2 스위치(Q2)의 제3 단자에 연결되며, 상기 제3 스위치(Q3)의 제2 단자는 상기 외부 포트(500)의 음극에 연결된다.

상기 제2 스위치(Q2) 및 상기 제3 스위치(Q3)는 N형 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 상기 제2 스위치(Q2) 및 상기 제3 스위치(Q3)의 제1 단자, 제2 단자 및 제3 단자는 각각 상기 N형 전계 효과 트랜지스터의 게이트, 소스 및 드레인에 대응한다.

본 실시예에서, 상기 제1 보호 칩(IC1), 제1 보호 칩(IC2) 및 제1 보호 칩(IC3)은 캐스케이드(cascade)되어 제2 스위치(Q2) 및 제3 스위치(Q3)를 제어함으로써 전원 공급 회로의 온 및 오프를 제어 할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 보호 칩(IC3)의 충전 핀(CHG)은 제1 보호 칩(IC2)의 충전 인 에이블 핀(CTRC)에 연결되고, 상기 제1 보호 칩(IC3)의 방전 핀(DSG)은 제1 보호 칩(IC2)의 방전 인 에이블 핀(CTRD)에 연결된다. 상기 제1 보호 칩(IC2)의 충전 핀(CHG)은 제1 보호 칩(IC1)의 충전 인 에이블 핀(CTRC)에 연결되고, 상기 제1 보호 칩(IC2)의 방전 핀(DSG)은 제1 보호 칩(IC1)의 방전 인 에이블 핀(CTRD)에 연결되고, 상기 제1 보호 칩(IC1)의 충전 핀(CHG)은 상기 제3 스위치(Q3)에 연결되며, 상기 제1 보호 칩(IC1)의 방전 핀(DSG)이 제2 스위치(Q2)에 연결된다. 상기 제1 보호 칩(IC1) 내지 제1 보호 칩(IC3) 중 어느 하나가 배터리 셀 유닛(200)의 과충전 또는 과방전을 감지하면 충전 인 에이블 핀(CTRC) 또는 방전 인 에이블 핀(CTRD)을 통해 상기 충전 핀(CHG) 또는 방전 핀(DSG)을 활성화하여(Enable) 구동 신호를 출력하고 상기 제2 스위치(Q2) 또는 제3 스위치(Q3)가 오프가 되도록 제어함으로써 배터리 셀 유닛(200)을 보호할 목적을 달성 할 수 있다.

정상 사용 상태에서 상기 감지 스위치 유닛(32)은 오프 상태이고, 제2 보호 유닛(31)의 퓨즈(310)의 제2 단자는 상기 제1 스위치(Q1)의 제2 단자에 연결되어 전원 공급 회로가 정상적으로 작동한다. 상기 전원 공급 회로의 제1 보호 유닛(30)이 효력이 없을 경우, 상기 제1 보호 유닛(30)은 상기 제2 스위치(Q2) 또는 제3 스위치(Q3)가 오프되어 전원 공급 회로가 차단되도록 제어하지 않는다. 과전압 또는 저전압으로 인해 상기 배터리 셀 유닛(200)이 비정상적인 경우(예를 들어, 배터리 셀의 온도가 임계값까지 상승하거나, 배터리 셀이 열팽창하거나, 배터리 셀이 열에 의해 압착되는 경우), 상기 감지 스위치 유닛(32)이 온이 되도록 트리거된다. 그 결과, 상기 제1 스위치(Q1)가 온이 되도록 트리거되어 상기 제1 저항을 가열하고, 상기 퓨즈를 끊고, 전원 공급 회로를 차단하여 지속적인 충전 또는 방전을 피하고, 배터리 셀 유닛(200)의 화재 또는 폭발을 방지한다.

일 실시예에서, 배터리 관리 시스템(400)이 미리 설정된 전류로 방전되도록 상기 배터리 셀 유닛(200)을 제어하는 경우(예를 들어, 3C-6C 전류가 계속 방전 됨), 퓨즈(310)는 끊어질 수 없다. 즉, 배터리 관리 시스템(400)은 퓨즈(310)에 가까운 정격 전류로 계속 방전되도록 상기 배터리 셀 유닛(200)을 제어한다. 연속적인 큰 배율 방전으로 인해 배터리 셀 유닛(200)에 이상이 발생(예를 들어, 배터리 셀의 온도가 감지 스위치 유닛이 견딜 수 있는 온도 임계값까지 상승하거나, 배터리 셀의 열팽창 범위가 임계값을 초과하거나 또는 배터리 셀이 열에 의해 압착되는 압력이 압력 임계값보다 큼)하여, 상기 감지 스위치 유닛(32)이 온이 되도록 트리거된다. 그 결과, 상기 제1 스위치(Q1)가 온이 되도록 트리거되어 상기 제1 저항(R1)을 가열하고 상기 퓨즈(310)가 끊어져 배터리 셀(200)이 계속 방전되어 화재, 폭발 및 기타 위험한 사고를 유발하는 것을 방지한다. 일 실시예에서, 상기 퓨즈(310)의 정격 전류와 상기 미리 설정된 전류 사이의 차이는 전류 임계값 이하이다.

도 4을 참조하면, 도 4는 본 발명의 배터리 보호 회로(300)의 제2 실시예에 따른 회로도이다.

본 실시예의 배터리 보호 회로(300)와 제1 실시예의 배터리 보호 회로(300)의 차이점은 다음과 같다.

일 실시예에서, 상기 배터리 보호 회로(300)는 제3 보호 유닛(33)을 더 포함한다. 상기 제3 보호 유닛(33)은 상기 배터리 셀 유닛(200)과 상기 제2 보호 유닛(31) 사이에 전기적으로 연결된다. 상기 제3 보호 유닛(33)은 상기 제1 보호 유닛(30)과 결합하여 배터리 셀 유닛(200)의 각 셀의 이중 보호를 위한 복수의 제2 보호 칩을 포함한다.

예를 들어, 상기 제1 보호 유닛(33)은 3 개의 제2 보호 칩을 포함하고, 각각의 제2 보호 칩은 4 개의 배터리 셀에 연결되는 것으로 설명된다. 상기 제3 보호 유닛(33)은 제2 보호 칩(IC1'), 제2 보호 칩(IC2'), 제2 보호 칩(IC3'), 제2 저항(R1'), 제3 저항(R2'） ... 제7 저항(R7')을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 제2 보호 칩(IC1')은 상기 제1 배터리 셀(B1) 내지 제4 배터리 셀(B4)에 연결되어 상기 제1 배터리 셀(B1) 내지 제4 배터리 셀(B4)을 보호한다. 예를 들어, 상기 제2 보호 칩(IC1')의 제1 핀(VSS)은 상기 제1 배터리 셀(B1)의 음극에 연결되고, 상기 제2 보호 칩(IC1')의 제2 핀(V1)은 저항(R1')을 통해 상기 제1 배터리 셀(B1)의 양극에 연결되고, 상기 제2 보호 칩(IC1')의 제3 핀(V4) 및 제4 핀(V5)은 저항(R2')을 통해 상기 제4 배터리 셀(B4)의 양극에 연결된다.

유사하게, 상기 제2 보호 칩(IC2')은 상기 제5 배터리 셀(B5) 내지 제 8 배터리 셀(B8)에 연결되어 상기 제5 배터리 셀(B5) 내지 제 8 배터리 셀(B8)을 보호한다는 점에 유의해야 한다. 상기 제2 보호 칩(IC3')은 상기 제9 배터리 셀(B9) 내지 제12 배터리 셀(B12)에 연결되어 상기 제9 배터리 셀(B9) 내지 제12 배터리 셀(B12)을 보호한다. 구체적인 연결 방식은 상기 제2 보호 칩(IC1')과 상기 제1 배터리 셀(B1) 내지 제4 배터리 셀(B4)의 연결 방식과 유사하므로 여기서는 자세히 설명하지 않는다. 상기 제3 보호 유닛(33)은 N 개의 상기 제1 보호 칩을 포함 할 수 있으며, 제1 보호 칩의 수는 본 발명에서 제한되지 않는다.

이 실시예에서, 상기 제2 보호 칩(IC1')의 출력 핀(OUT), 제2 보호 칩(IC2')의 출력 핀(OUT), 및 제2 보호 칩(IC3')의 출력 핀(OUT)을 연결한 후 상기 제1 스위치(Q1)의 제1 단자(예: F1-C)가 연결된다. 상기 제1 보호 유닛(30) (즉, 제1 보호 칩(IC1~IC3))이 효력이 없으면 상기 배터리 셀 유닛(200)은 과충전 또는 과방전될 수 있으며, 제3 보호 유닛 (33)을 통해 상기 제1 스위치(Q1)에 구동 신호를 출력하여, 상기 제1 스위치(Q1)를 온으로 하고, 제1 저항(R1)을 가열하여 상기 퓨즈(310)를 끊어서, 상기 배터리 셀 유닛(200)이 계속 충전 또는 방전되어 화재 및 폭발 사고를 유발하는 것을 방지한다.

정상 사용 상태에서, 상기 감지 스위치 유닛(32)은 오프 상태에 있으며, 전원 공급 회로는 정상 작동한다. 제1 보호 유닛(30) 및 제3 보호 유닛(33)이 모두 효력이 없는 경우, 즉, 상기 제1 보호 유닛(30)은 상기 제2 스위치(Q2) 또는 제3 스위치(Q3)가 오프되어 상기 전원 공급 회로가 차단되도록 제어하지 않고, 또한 상기 제3 보호 유닛(33)이 상기 제2 보호 유닛(31)을 트리거하지 않았을 경우, 상기 배터리 셀 유닛(200)이 과전압 또는 저전압으로 인해 배터리 셀 유닛(200)에 이상이 발생(예를 들어, 배터리 셀의 온도가 감지 스위치 유닛이 견딜 수 있는 온도 임계값까지 상승하거나, 배터리 셀의 열팽창 범위가 임계값을 초과하거나 또는 배터리 셀이 열에 의해 압착되는 압력이 압력 임계값보다 큼)하여, 상기 감지 스위치 유닛(32)이 온이 되도록 트리거되고, 이로 인해, 상기 제1 스위치(Q1)가 온이 되도록 트리거되어, 상기 제1 저항(R1)이 가열되고 상기 퓨즈(310)를 끊어 상기 배터리 셀 유닛(200)을보호하고, 화재, 폭발 등의 사고를 방지한다.

마찬가지로, 배터리 관리 시스템(400)이 미리 설정된 전류로 방전되도록 상기 배터리 셀 유닛(200)을 제어하는 경우, 예를 들어, 3C-6C 전류가 계속 방전 되면, 퓨즈는 끊어질 수 없다. 즉, 배터리 관리 시스템(400)은 상기 퓨즈(310)의 정격 전류에 가까운 전류에서 계속 방전을 수행하고, 상기 퓨즈(310)의 정격 전류와 상기 미리 설정된 전류 사이의 차이는 전류 임계값 이하이다. 연속적인 큰 비율 방전으로 인해 배터리 셀 유닛(200)에 이상이 발생(예를 들어, 배터리 셀의 온도가 감지 스위치 유닛이 견딜 수 있는 온도 임계값까지 상승하거나, 배터리 셀의 열팽창 범위가 임계값을 초과 하거나 또는 배터리 셀이 열에 의해 압착되는 압력이 압력 임계값보다 큼)하여, 상기 감지 스위치 유닛(32)이 온이 되도록 트리거된다. 그 결과, 상기 제1 스위치(Q1)가 온이 되도록 트리거되어 상기 제1 저항(R1)을 가열하고 상기 퓨즈(310)가 끊어져 배터리 셀 유닛(200)이 계속 방전되어 화재, 폭발 및 기타 위험한 사고를 유발하는 것을 방지한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 장치의 제어 방법의 흐름도이다. 상기 배터리 장치의 제어 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.

단계 S1: 상기 감지 스위치 유닛이 온이 되도록 트리거되고 상기 제1 보호 유닛이 전원 공급 회로를 온이 되도록 한 경우, 상기 제2 보호 유닛을 제어하여 상기 배터리 셀 유닛(200)을 보호한다.

본 실시예에서, 상기 배터리 장치(100)는 배터리 셀 유닛(200)과 상기 배터리 셀 유닛(200)에 전기적으로 연결된 배터리 보호 회로(300)를 포함하고, 상기 배터리 보호 회로(300)는 상기 배터리 셀 유닛(200)과 외부 포트(500) 사이에 전기적으로 연결되어 전원 공급 회로를 형성하고, 상기 배터리 보호 회로(300)는 제1 보호 유닛(30), 제2 보호 유닛(31) 및 감지 스위치 유닛(32)을 포함한다.

정상 사용 상태에서 상기 감지 스위치 유닛(32)은 오프 상태이고, 제2 보호 유닛(31)의 퓨즈(310)의 제2 단자는 상기 제1 스위치(Q1)의 제2 단자에 연결되어 전원 공급 회로가 정상적으로 작동한다. 상기 전원 공급 회로의 제1 보호 유닛(30)이 효력이 없을 경우, 상기 제1 보호 유닛(30)은 상기 제2 스위치(Q2) 또는 제3 스위치(Q3)가 오프되어 전원 공급 회로가 차단되도록 제어하지 않는다. 과전압 또는 저전압으로 인해 상기 배터리 셀 유닛(200)이 비정상적인 경우(예를 들어, 배터리 셀의 온도가 임계값까지 상승하거나, 배터리 셀이 열팽창하거나, 배터리 셀이 열에 의해 압착되는 경우), 상기 감지 스위치 유닛(32)이 온이 되도록 트리거되어, 상기 제2 보호 유닛을 제어하여 상기 배터리 셀 유닛(200)을 보호한다. 즉, 상기 제2 보호 유닛 중의 상기 제1 스위치(Q1)가 온이 되도록 트리거되어 상기 제1 저항을 가열하고, 상기 퓨즈를 끊고, 전원 공급 회로를 차단하여 지속적인 충전 또는 방전을 피하고, 배터리 셀(200)의 화재 또는 폭발을 방지한다.

단계 S2: 상기 감지 스위치 유닛(32)이 온이 되도록 트리거되고, 상기 제1 보호 유닛(30)은 전원 공급 회로를 차단하지 않고, 상기 제3 보호 유닛(33)이 상기 제2 보호 유닛(31)을 트리거하지 않은 경우, 상기 제2 보호 유닛(31)을 제어하여 상기 배터리 셀 유닛(200)을 보호하는 단계를 더 포함한다.

정상 사용 상태에서, 상기 감지 스위치 유닛(32)은 오프 상태에 있으며, 전원 공급 회로는 정상적으로 작동한다. 제1 보호 유닛(30) 및 제3 보호 유닛(33)이 모두 효력이 없는 경우, 즉, 상기 제1 보호 유닛(30)은 상기 제2 스위치(Q2) 또는 제3 스위치(Q3)가 오프되어 상기 전원 공급 회로가 차단되도록 제어하지 않고, 또한 상기 제3 보호 유닛(33)이 상기 제2 보호 유닛(31)을 트리거하지 않았을 경우, 상기 배터리 셀 유닛(200)이 과전압 또는 저전압으로 인해 배터리 셀 유닛(200)에 이상이 발생(예를 들어, 배터리 셀의 온도가 감지 스위치 유닛이 견딜 수 있는 온도 임계값까지 상승하거나, 배터리 셀의 열팽창 범위가 임계값을 초과하거나 또는 배터리 셀이 열에 의해 압착되는 압력이 압력 임계값보다 큼)하여, 상기 감지 스위치 유닛(32)이 온이 되도록 트리거되고, 이로 인해, 상기 제1 스위치(Q1)가 온이 되도록 트리거되어, 상기 제1 저항(R1)이 가열되고 상기 퓨즈(310)를 끊어 상기 배터리 셀 유닛(200)을 보호하고, 화재, 폭발 등의 사고를 방지한다.

일 실시예에서, 상기 방법은 다음과 같은 단계를 더 포함한다. 상기 배터리 관리 시스템(400)이 상기 배터리 셀 유닛(200)을 제어하여, 미리 설정된 전류로 방전될 경우, 상기 감지 스위치 유닛(32)이 온이 되도록 트리거되면, 상기 제2 보호 유닛(31)을 제어하여 상기 배터리 셀 유닛(200)을 보호한다.

일 실시예에서, 배터리 관리 시스템(400)이 미리 설정된 전류로 방전되도록 상기 배터리 셀 유닛(200)을 제어하는 경우(예를 들어, 3C-6C 전류가 계속 방전 됨), 퓨즈(310)는 끊어질 수 없다. 즉, 배터리 관리 시스템(400)은 퓨즈(310)에 가까운 정격 전류로 계속 방전되도록 상기 배터리 셀 유닛(200)을 제어한다. 연속적인 큰 비율 방전으로 인해 배터리 셀 유닛(200)에 이상이 발생(예를 들어, 배터리 셀의 온도가 감지 스위치 유닛이 견딜 수 있는 온도 임계값까지 상승하거나, 배터리 셀의 열팽창 범위가 임계값을 초과하거나 또는 배터리 셀이 열에 의해 압착되는 압력이 압력 임계값보다 큼)하여, 상기 감지 스위치 유닛(32)이 온이 되도록 트리거된다. 그 결과, 상기 제1 스위치(Q1)가 온이 되도록 트리거되어 상기 제1 저항(R1)을 가열하고 상기 퓨즈(310)가 끊어져 배터리 셀 유닛(200)이 계속 방전되어 화재, 폭발 및 기타 위험한 사고를 유발하는 것을 방지한다. 일 실시예에서, 상기 퓨즈(310)의 정격 전류와 상기 미리 설정된 전류 사이의 차이는 전류 임계값 이하이다.

상술한 실시예에서 제공하는 배터리 보호 회로(300), 및 배터리 보호 회로(300)를 구비한 배터리 관리 시스템(400)에 따르면, 상기 배터리 셀 유닛(200)의 미리 설정된 위치에 감지 스위치 유닛(32)을 설치하고, 상기 감지 스위치 유닛(32)은 상기 제2 보호 유닛(31)과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 보호 유닛(30)이 상기 제2 보호 유닛(31)을 트리거하지 않고 상기 감지 스위치 유닛(32)이 온이 되도록 트리거되면, 상기 제2 보호 유닛(31)을 제어하여 상기 배터리 셀 유닛(200)을 보호한다. 본 발명은 배터리 관리 시스템(400)의 단일 지점 고장시 과충전, 과방전 또는 퓨즈(310)의 정격 전류에 가까운 큰 배율 방전으로 인한 배터리 셀 유닛(200)의 화재 및 폭발 사고를 효과적으로 방지할 수 있다. 본 발명에서 제공되는 배터리 보호 회로(300)는 높은 안전성, 넓은 적용 범위 및 저렴한 비용의 장점을 갖는다.

당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 실시 방식은 본 발명을 설명하기 위해서만 사용되며, 본 발명을 제한하는 것이 아니라, 본 발명의 본질적인 사상의 범위 내에 있는 한, 상기 실시예에 대한 적절한 변경 사항 및 변화 사항은 본 발명의 청구 범위 내에 포함된다.

배터리 장치 100
배터리 셀 유닛 200
배터리 보호 회로 300
배터리 관리 시스템 400
외부 포트 500
제1 보호 유닛 30
제2 보호 유닛 31
감지 스위치 유닛 32
제3 보호 유닛 33
제1 저항 R1
저항 R0、R1'~R7'
퓨즈 310
제1 스위치 Q1
제2 스위치 Q2
제3 스위치 Q3
제1 보호 칩 IC1、IC2、IC3
제2 보호 칩 IC1'、IC2'、IC3'
제2 저항 ~제7 저항 R2~R7
제1 배터리 셀~제12 배터리 셀 B1~B12
제1 핀 CV0、VSS
제2 핀 CV1、V1
제3 핀 CV2、V4
제4 핀 CV3、V5
충전 핀 CHG
방전 핀 DSG
충전 인 에이블 핀 CTRC
방전 인 에이블 핀 CTRD
출력 핀 OUT

Claims

배터리 보호 회로로서,
상기 배터리 보호 회로는 배터리 셀 유닛과 외부 포트 사이에 전기적으로 연결되어 전원 공급 회로를 형성하고, 상기 배터리 보호 회로는 제1 보호 유닛, 제2 보호 유닛 및 감지 스위치 유닛을 포함하며,
상기 제1 보호 유닛은 상기 배터리 셀 유닛과 상기 제2 보호 유닛 사이에 전기적으로 연결되고,
상기 감지 스위치 유닛은 상기 배터리 셀 유닛의 미리 설정된 위치에 설치되고, 상기 감지 스위치 유닛은 상기 제2 보호 유닛과 전기적으로 연결되며,
상기 배터리 셀 유닛에 이상이 발생할 때, 상기 감지 스위치 유닛이 온이 되도록 트리거되고 상기 제1 보호 유닛이 전원 공급 회로를 온이 되도록 한 경우, 상기 제2 보호 유닛을 제어하여 상기 배터리 셀 유닛을 보호하고,
상기 제2 보호 유닛은 퓨즈, 제1 저항 및 제1 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 회로.
제1항에 있어서,
상기 퓨즈의 제1 단자는 상기 배터리 셀 유닛의 양극에 전기적으로 연결되고, 상기 퓨즈의 제2 단자는 상기 제1 저항을 통해 상기 제1 스위치의 제2 단자에 전기적으로 연결되며, 상기 퓨즈의 제3 단자는 외부 포트의 양극에 전기적으로 연결되며, 상기 제1 스위치의 제1 단자는 상기 감지 스위치 유닛에 전기적으로 연결되며, 상기 제1 스위치의 제2 단자는 접지되고, 상기 제1 스위치의 제3 단자는 상기 퓨즈의 제2 단자에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 회로.
제2항에 있어서,
상기 감지 스위치 유닛은 온도 스위치이고, 상기 온도 스위치가 상기 배터리 셀 유닛의 온도가 미리 설정된 온도를 초과하는 것을 감지하면, 상기 온도 스위치가 온이 되도록 트리거됨으로써, 상기 제1 스위치가 온이 되도록 트리거되어 상기 제1 저항을 가열하고, 상기 퓨즈를 끊어, 상기 배터리 셀 유닛을 보호하는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 회로.
제2항에 있어서,
상기 감지 스위치 유닛은 마이크로 스위치이고, 상기 배터리 셀 유닛가 열팽창에 의해 압착되면, 상기 마이크로 스위치가 온이 되도록 트리거됨으로써, 상기 제1 스위치가 온이 되도록 트리거되어 상기 제1 저항을 가열하고, 상기 퓨즈를 끊어, 상기 배터리 셀 유닛을 보호하는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 회로.
제1항에 있어서,
상기 배터리 보호 회로는 제3 보호 유닛을 더 포함하고, 상기 제3 보호 유닛은 상기 배터리 셀 유닛과 상기 제2 보호 유닛 사이에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 회로.
제5항에 있어서,
상기 감지 스위치 유닛이 온이 되도록 트리거되고, 상기 제1 보호 유닛은 전원 공급 회로를 온이 되도록 하고, 또한 상기 제3 보호 유닛이 상기 제2 보호 유닛을 트리거하지 않은 경우, 상기 제2 보호 유닛을 제어하여 상기 배터리 셀 유닛을 보호하는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 회로.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 배터리 보호 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
제7항에 있어서,
상기 배터리 관리 시스템이 상기 배터리 셀 유닛을 제어하여, 미리 설정된 전류로 방전될 경우, 상기 감지 스위치 유닛이 온이 되면, 상기 제2 보호 유닛이 트리거되어 상기 배터리 셀 유닛을 보호하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
제8항에 있어서,
상기 제2 보호 유닛은 퓨즈를 포함하고, 상기 퓨즈의 정격 전류와 상기 미리 설정된 전류의 차이는 전류 임계값 이하인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
배터리 셀 유닛을 포함하는 배터리 장치로서,
상기 배터리 장치는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 배터리 보호 회로를 더 포함하며, 상기 배터리 보호 회로는 상기 배터리 셀 유닛을 보호하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
배터리 장치의 제어 방법으로서, 상기 배터리 장치는 배터리 셀 유닛과 상기 배터리 셀 유닛에 전기적으로 연결된 배터리 보호 회로를 포함하고, 상기 배터리 보호 회로는 상기 배터리 셀 유닛과 외부 포트 사이에 전기적으로 연결되어 전원 공급 회로를 형성하고, 상기 배터리 보호 회로는 제1 보호 유닛, 제2 보호 유닛 및 감지 스위치 유닛을 포함하며, 상기 방법은,
상기 배터리 셀 유닛에 이상이 발생할 때, 상기 감지 스위치 유닛이 온이 되도록 트리거되고 상기 제1 보호 유닛이 상기 전원 공급 회로를 온이 되도록 한 경우, 상기 제2 보호 유닛을 제어하여 상기 배터리 셀 유닛을 보호하는 단계를 포함하고,
상기 제2 보호 유닛은 퓨즈, 제1 저항 및 제1 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 장치의 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 배터리 보호 회로는 상기 배터리 셀 유닛과 상기 제2 보호 유닛 사이에 전기적으로 연결된 제3 보호 유닛을 더 포함하고, 상기 방법은,
상기 감지 스위치 유닛이 온이 되도록 트리거되고, 상기 제1 보호 유닛은 상기 전원 공급 회로를 온이 되도록 하고, 또한 상기 제3 보호 유닛이 상기 제2 보호 유닛을 트리거하지 않은 경우, 상기 제2 보호 유닛을 제어하여 상기 배터리 셀 유닛을 보호하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 장치의 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 배터리 장치는 배터리 관리 시스템을 포함하고, 상기 배터리 장치의 제어 방법은,
상기 배터리 관리 시스템이 상기 배터리 셀 유닛을 제어하여, 미리 설정된 전류로 방전될 경우, 상기 감지 스위치 유닛이 온이 되도록 트리거되면, 상기 제2 보호 유닛을 제어하여 상기 배터리 셀 유닛을 보호하는 것을 특징으로 하는 배터리 장치의 제어 방법.
제13항에 있어서,
상기 퓨즈의 정격 전류와 상기 미리 설정된 전류의 차이는 전류 임계값 이하인 것을 특징으로 하는 배터리 장치의 제어 방법.