KR20030075382A - 업그레이드가 가능한 스마트 배터리 팩 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 팩의 스마트 기능을 갱신할 수 있는 업그레이드가 가능한 스마트 배터리 팩에 관한 것이다.

본 발명에 따른 업그레이드가 가능한 스마트 배터리 팩은 배터리어레이와, 호스트에 전원 공급 및 스마트 통신을 위한 호스트 인터페이스부와, 상기 배터리어레이를 구성하는 각각의 배터리 셀을 과전류 또는 과전압에서 보호하기 위한 보호회로부와, 상기 배터리어레이 현재 상태의 모니터 또는 배터리의 용량 계산 및 상기 호스트 인터페이스부를 통한 호스트와의 통신을 제어하는 마이크로프로세서와, 상기 마이크로프로세서 운용에 필요한 프로그램 또는 배터리의 고유정보를 저장하고 있는 비휘발성 메모리부와, 상기 호스트 인터페이스부를 통해 호스트에서 요구하는 신호레벨로 변환하여 처리하는 신호처리부를 포함하는 스마트 배터리 팩에 있어서, 상기 마이크로프로세서와 인터페이스되고 상기 비휘발성 메모리부에 저장된 제어프로그램 및 데이터를 상기 호스트로부터 다운로드 받는 입출력포트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

업그레이드가 가능한 스마트 배터리 팩{Smart battery pack with program upgrade function }

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 팩의 스마트 기능을 갱신할 수 있는 업그레이드가 가능한 스마트 배터리 팩에 관한 것이다.

일반적으로 노트북, 개인휴대 단말기, 캠코더 등과 같은 고성능 이동용 전자장비에 사용되는 배터리 팩은 팩 내부에 스스로 자기 진단을 수행하고 문제점이 예상되면 전자장비(이하"호스트(Host)"라 한다)에게 알려주는 스마트(SMART : Self- Monitoring Analysis and Reporting Technology)기능을 가지고 있으며, 이러한 기능을 갖는 배터리 팩을 스마트 배터리 팩이라고 부른다.

이러한 스마트 기능을 수행하는 배터리 팩은 도 1에 도시된 바와 같이 팩 내부에 배터리어레이(100)와 호스트에 적합한 전원단자(300)와 배터리 보호 및 스마트 기능을 담당하는 전자회로부(200)로 구성된다. 여기에 있어서 상기 전자회로부(200)는 배터리를 보호하기 위한 회로 및 스마트 기능을 담당할 회로로 구성된 것으로 일반적으로 배터리 콘트롤 유닛(BCU : Battery Control Unit, 이하 "BCU"라 한다)이라고 부르는 PCB에 담겨진 전자부품으로 구성되어 있다. 즉 상기 전자회로부(200)는 배터리를 보호하기 위한 보호회로부(220)와 전류, 전압, 온도 등을 배터리의 운용에 필요한 신호를 검출하고 이들을 운용하기 위한 마이크로프로세서(210) 및 상기 마이크로프로세서(210)에 필요한 프로그램 및 배터리 관련 고유정보를 저장하고 있는 비휘발성 메모리부(230)와 배터리 팩의 보호를 위한 신호를 처리하는 신호 처리부(240) 등으로 구성되어 있다. 이와 같은 구성으로 이루어진 스마트 배터리 팩은 상기 전원단자(300)를 통하여 호스트와 연결되어 전원의 공급 및 스마트 통신을 수행한다.

한편 상기와 같은 배터리 팩의 제조는 먼저 BCU회로를 구성하고, 여기에 필요한 배터리 고유 정보 및 마이크로프로세서 운용에 필요한 프로그램을 탑제하고 필요한 보정작업을 마친 다음 배터리 셀을 부착하여 플라스틱 케이스를 싸서 접착제 또는 Ultrasonic Welding 방법으로 마감 처리하는 패키징 과정을 거쳐 제조된다.

그러나 이와 같은 종래의 스마트 배터리 팩은 사용 중인 호스트 장비의 업그레이드, 또는 같은 배터리를 다른 종류의 호스트에 적용하려고 할 때는 배터리 팩을 해체하지 않고는 스마트 배터리 팩의 각종 기능들을 업그레이드를 할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 배터리 팩을 해체하지 않고 내부에 저장된 배터리 관련 정보 및 관련 소프트웨어를 갱신할 수 있는 업그레이드가 가능한 스마트 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 스마트 배터리 팩의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 스마트 배터리 팩의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 배터리어레이 200 : 전자회로부

210 : 마이크로프로세서 220 : 보호 회로부

230 : 비휘발성 메모리부 240 : 신호 처리부

300 : 호스트 인터페이스부 400 : 케이스

500 : 입출력포트

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 업그레이드가 가능한 스마트 배터리 팩은 배터리어레이와, 호스트에 전원 공급 및 스마트 통신을 위한 호스트 인터페이스부와, 상기 배터리어레이를 구성하는 각각의 배터리 셀을 과전류 또는 과전압에서 보호하기 위한 보호회로부와, 상기 배터리어레이 현재 상태의 모니터 또는 배터리의 용량 계산 및 상기 호스트 인터페이스부를 통한 호스트와의 통신을 제어하는 마이크로프로세서와, 상기 마이크로프로세서 운용에 필요한 프로그램 또는 배터리의 고유정보를 저장하고 있는 비휘발성 메모리부와, 상기 호스트 인터페이스부를 통해 호스트에서 요구하는 신호레벨로 변환하여 처리하는 신호처리부를 포함하는 스마트 배터리 팩에 있어서, 상기 마이크로프로세서와 인터페이스되고 상기 비휘발성 메모리부에 저장된 제어프로그램 및 데이터를 상기 호스트로부터 다운로드 받는 입출력포트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 양상에 따라 본 발명에 따른 업그레이드가 가능한 스마트 배터리 팩은 사용자가 배터리 팩의 각종 기능을 업그레이드 시키고자 하는 경우 배터리 팩을 해체하지 않고도 호스트, 예를 들면 휴대용 컴퓨터, 캠코더, 개인 휴대 단말기(PDA)로부터 배터리 팩에 관련된 제어프로그램 및 데이터를 다운받아 시용할 수 있는 장점이 있다. 또한 본 발명에 따른 업그레이드가 가능한 스마트 배터리 팩은 다른 종류의 호스트에 적용하려고 할 때에도 배터리 팩을 해체하지 않고도 변경된 호스트 사양에 적합한 제어프로그램 및 데이터를 다운받아 사용하는 것이 가능하다.

본 발명의 부가적인 양상에 따라 본 발명에 따른 업그레이드가 가능한 스마트 배터리 팩은 상기 입출력포트가 상기 비휘발성 메모리부에 저장된 제어프로그램 및 데이터를 상기 호스트로 업로드(Upload)하는 제2직렬출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 양상에 따라 본 발명에 따른 업그레이드가 가능한 스마트 배터리 팩은 현재 스마트 배터리 팩의 제어프로그램 또는 배터리 팩의 사양을 호스트에 제공하고 이를 바탕으로 호스트로부터 현재 사용 중인 배터리 팩에 대한 최적의 제어프로그램이나 데이터를 다운로드 받아 사용함으로써, 배터리 팩의 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 이와 같은, 또 추가적인 양상은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 스마트 배터리 팩의 구성을 개략적으로 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 업그레이드가 가능한 스마트 배터리 팩은 배터리어레이(100), 보호 회로부(220)와 마이크로프로세서(210)와 비휘발성 메모리부(230)와 신호 처리부(240)를 포함하는 전자회로부(200), 호스트 인터페이스부(300)를 포함한다.

상기 배터리어레이(100)는 적어도 1 이상의 배터리를 포함하는 적어도 2 이상의 그룹으로 이루어진다. 즉 상기 배터리어레이(100)는 적어도 하나 이상의, 바람직하게는 다량의 배터리 셀 사용시 셀간의 불균형 문제를 효과적으로 통제하도록 다수의 배터리 셀이 공지의 직, 병렬 연결방법에 따라 연결되어 적어도 2 이상 존재하여 그룹을 형성하고 있다.

상기 호스트 인터페이스부(300)는 호스트에 전원 공급 및 스마트 통신을 위한 단자부로 상기 배터리어레이(100)에 전류를 충, 방전하기 위한 (+)단자, (-)단자를 포함한다. 그리고 호스트와 스마트 통신을 하는 경우 1와이어(wire) 동기식 방법인 SM-BUS 방법에 의한 통신방법에서는 데이터(D) 단자와 클럭(C)단자를 통해 통신하게 된다. 그러나 1와이어(wire) 비동기식 또는 2와이어(wire) 동기, 비동기식에서는 1개 내지 3개의 단자가 제공된다. 또한 (S)단자는 배터리 팩의 안전을 위하여 제공되는 것으로 SM-BUS 방식에서는 SM-BUS에 규정된 안전 신호(Safety Signal)을 제공하며, 배터리 팩 인식단자 또는 서미스터 단자 등으로도 활용된다.

상기 전자회로부(200)는 상기 호스트 인터페이스부(300)를 통하여 호스트로 전력을 공급하는 배터리 팩의 충, 방전 제어 및 스마트 통신을 담당하는 것으로 상술한 바와 같이 보호 회로부(220)와 마이크로프로세서(210)와 비휘발성 메모리부(230)와 신호 처리부(240)를 포함한다. 상기 구성 중에서 상기 보호 회로부(220)와 비휘발성 메모리부(230)와 신호 처리부(240)는 이 건 출원 전에 이미 다양하게 공지되어 시행되고 있으므로 구체적인 회로구성 및 동작에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 마이크로프로세서(210)는 상기 배터리어레이(100) 현재 상태의 모니터 또는 배터리의 용량 계산 및 상기 호스트 인터페이스부(300)를 통한 호스트와의 통신을 제어한다. 본 발명의 일실시예에 있어서는 이와 같은 기능을 수행하는 것으로 SPI 직렬 인터페이스로 프로그램의 업로드(Upload)가 가능한 ATMEL사의 Atmel 163L 제품을 채택하였다.

상기 Atmel 163L 칩은 정보의 업그레이드가 요구되면 SPI 포트의 SCK를 통해서 배터리 팩과 호스트 클럭의 동기를 일치시킨 후 MISO(master input slave output)단자를 통하여 Atmega 163의 비휘발성 메모리부에 저장되어 있던 정보를 마스터, 즉 호스트에 업로드 시키게 된다. 이렇게 제공된 정보를 호스트가 분석을 하고 정보의 업그레이드가 요구되면 리셋 바에 "LOW"의 신호가 인가되어 Atmega 163의 비휘발성 메모리부에 저장되어 있던 현재의 정보를 소거한다. 그리고 호스트에있는 업그레이된 정보는 MOSI(master output slave input)단자를 통하여 메모리에 업그레이드된 프로그램이나 데이터가 저장된다.

상기 마이크로프로세서(210)는 상기 호스트 인터페이스부(300)에서 기술한 SM-BUS방식에 의해 호스트와의 통신을 통해 데이터를 호스트로 업로드하고, 호스트의 명령에 따라 이로부터 업그레이드된 정보를 다운로드하여 비휘발성 메모리부(230)에 저장하게 된다. 그리고 본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서 상기 마이크로프로세서(210)는 상기 비휘발성 메모리부(230)가 내장된 단일의 마이크로프로세서일 수 있다.

상기 입출력포트(500)는 상기와 같은 방법으로 프로그램을 입력하기 위한 수단으로써, 상기 마이크로프로세서(210)와 인터페이스되고 상기 비휘발성 메모리부(230)에 저장된 제어프로그램 및 데이터를 호스트로부터 다운로드 받도록 인터페이스해 준다.

상기 입출력포트(500)는 호스트의 신호에 따라 배터리 팩에 저장된 각종 데이터를 소거하는 리셋부와, 호스트로부터 입력된 제어프로그램 및 데이터를 상기 배터리 팩으로 출력하는 제1직렬출력부와, 호스트와 배터리 팩 간의 통신을 위해 클럭을 동기화해주는 SCK를 포함한다. 여기에 있어서 상기 제1직렬출력부는 MOSI단자를 의미한다. 그리고 본 발명의 부가적인 양상에 따라 상기 입출력포트(500)는 제2직렬출력부를 포함하는 데, 상기 제2직렬출력부는 상기 비휘발성 메모리부(230)에 저장된 제어프로그램 및 데이터를 상기 호스트로 업로드 하는 것으로 MISO단자를 의미한다.

이와 같은 구성에 따라 본 발명에 따른 스마트 배터리 팩은 배터리 팩을 해체하지 않고도 호스트와의 통신을 통해 배터리 팩 내부에 저장된 배터리 관련 정보 및 관련 소프트웨어를 갱신하는 것이 가능하다.

한편 상기 입출력포트(500)는 전자회로판에 6핀용 헤드 핀을 장착하고 있으며, 이 핀들과 외부에서 연결이 가능하도록 구멍난 케이스(400)를 사용하여 호스트와 연결된다. 그리고 본 발명의 보조적인 양상에 따라 상기 입출력포트(500)는 상기 호스트 인터페이스부(300)와 물리적으로 하나의 커넥터로 구현될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 업그레이드가 가능한 스마트 배터리 팩의 동작을 설명하면 다음과 같다. 입출력포트를 통해 노트북(호스트)과 연결된 배터리 팩은 비휘발성 메모리부(230)에 저장된 제어프로그램 및 데이터를 마이크로프로세서(210)의 MISO단자를 통해 호스트로 업로드(Upload)된다. 이 때 SCK단자를 통해 호스트와 동기화된 클럭을 이용하여 SM-BUS방식에 따라 통신하게 된다. 이렇게 제공된 데이터들을 호스트가 분석하여 데이터의 업그레이드가 요구되면 상기 입출력포트(500)를 통해 상기 마이크로프로세서(210)의 리셋 바(RESET bar)에 로우 신호를 인가한다. 인가된 신호에 따라 비휘발성 메모리부(230)에 저장된 제어프로그램 및 데이터는 소거된다. 그리고 호스트에서 지원하는 업그레이드된 데이터는 MOSI단자를 통해 비휘발성 메모리부(230)에 저장함으로써 업그레이드된 제어프로그램에 따라 스마트 기능을 수행하게 된다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 업그레이드가 가능한스마트 배터리 팩은 소프트웨어적인 업그레이드를 요구하는 경우 배터리 팩을 해체하지 않고도 내부에 저장된 배터리 관련 정보 및 관련 소프트웨어를 갱신할 수 있어 팩 해체에 따른 경제적인 손실을 보전할 수 있고 보다 빠르고 효과적으로 업그레이드를 할 수 있다.

또한 배터리 팩을 해체하지 않고 업그레이드를 할 수 있으므로 고품질의 업그레이드 제품을 보다 빠른 시간에 출시할 수 있어 경쟁력을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (4)

1. 배터리어레이와,

   호스트에 전원 공급 및 스마트 통신을 위한 호스트 인터페이스부와,

   상기 배터리어레이를 구성하는 각각의 배터리 셀을 과전류 또는 과전압에서 보호하기 위한 보호회로부와,

   상기 배터리어레이 현재 상태의 모니터 또는 배터리의 용량 계산 및 상기 호스트 인터페이스부를 통한 호스트와의 통신을 제어하는 마이크로프로세서와,

   상기 마이크로프로세서 운용에 필요한 프로그램 또는 배터리의 고유정보를 저장하고 있는 비휘발성 메모리부와,

   상기 호스트 인터페이스부를 통해 호스트에서 요구하는 신호레벨로 변환하여 처리하는 신호처리부를 포함하는 스마트 배터리 팩에 있어서,

   상기 마이크로프로세서와 인터페이스되고 상기 비휘발성 메모리부에 저장된 제어프로그램 및 데이터를 상기 호스트로부터 다운로드 받는 입출력포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 업그레이드가 가능한 스마트 배터리 팩.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 입출력포트는 :

   상기 호스트의 신호에 따라 배터리 팩에 저장된 각종 데이터를 소거하는 리셋부와,

   상기 호스트로부터 입력된 제어프로그램 및 데이터를 상기 배터리 팩으로 출력하는 제1직렬출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 업그레이드가 가능한 스마트 배터리 팩.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 입출력포트가 :

   상기 비휘발성 메모리부에 저장된 제어프로그램 및 데이터를 상기 호스트로 업로드(Upload)하는 제2직렬출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 업그레이드가 가능한 스마트 배터리 팩.
4. 제 1 내지 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 호스트 인터페이스부와 상기 입출력포트가 물리적으로 하나의 커넥터로 구현되는 것을 특징으로 하는 업그레이드가 가능한 스마트 배터리 팩.