KR20070109084A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20070109084A
KR20070109084A KR1020060041586A KR20060041586A KR20070109084A KR 20070109084 A KR20070109084 A KR 20070109084A KR 1020060041586 A KR1020060041586 A KR 1020060041586A KR 20060041586 A KR20060041586 A KR 20060041586A KR 20070109084 A KR20070109084 A KR 20070109084A
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Abstract

본 발명은 배터리 셀의 충전 및 방전을 전류 센서없이 인식할 수 있도록 한 배터리 팩에 관한 것이다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 충전 가능한 배터리 셀과, 상기 배터리 셀과 대전류 경로를 통해 병렬로 연결된 외부 단자를 포함하며, 상기 배터리 셀과 상기 외부 단자와 병렬로 연결되어 상기 배터리 셀의 전압을 감지하고, 이를 일정한 전기적 신호로 출력하는 전압 센서; 상기 전압 센서와 상기 외부 단자 사이에 직렬로 연결되어, 상기 전압 센서에 입력된 신호를 디지털 신호로 변환하여 일정한 제어 명령에 따라 처리하는 제어부; 상기 제어부와 상기 외부 단자 사이에 직렬로 연결되어 상기 제어부로부터 상기 배터리 셀의 전압을 수신하여 모니터링하여 상기 제어부에 제어 신호를 출력하고, 상기 배터리 셀의 전압 변화에 따라 상기 배터리 셀의 충·방전 상태를 인식하는 마이크로 컴퓨터; 및 상기 마이크로 컴퓨터에 연결되어 상기 제어부를 통해 수신한 상기 배터리 셀의 전압을 저장하는 메모리부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩 {Battery pack}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩을 나타내는 회로도이다.
도 3은 도 1의 배터리 팩의 마이크로 컴퓨터가 충전 및 방전상태를 인식하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100: 배터리 팩 111: 배터리 셀
112: 외부 단자 113: 충전 소자
114: 방전 소자 115: 전압 센서
116: 제어부 117: 마이크로 컴퓨터
118: 메모리 119: SMBUS
200: 외부 시스템
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 셀의 충전 및 방전을 전류 센서없이 인식할 수 있도록 하는 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로, 충방전이 가능한 이차 전지(rechargeable battery)는 셀룰러 폰(cellular phone), 노트북 컴퓨터, 캠코더, PDA(personal digital assistants) 등 휴대용 전자기기의 개발로 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 이러한 이차 전지는 니켈-카드뮴 전지(nikel-cadimium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지((NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery), 금속 리튬 전지, 공기 아연 축전지 등 다양한 종류가 개발되고 있다. 이러한 이차 전지는 회로와 합쳐져서 배터리 팩을 구성하며, 배터리 팩의 외부 단자를 통해 충전과 방전이 이루어진다.
상기 배터리 팩의 외부 단자를 통해 외부 전원이 연결되면, 외부 단자와 충방전 회로를 통해 공급되는 외부 전원에 의해 배터리 셀이 충전되며, 외부 단자를 통해 부하(load)가 연결되면, 배터리 셀의 전원이 충방전 회로와 외부 단자를 통해 부하에 공급되는 동작이 일어난다. 이때, 충방전 회로는 외부 단자와 배터리 셀 사이에서 배터리 셀의 충방전을 제어한다. 상기 외부 단자와 배터리 셀사이의 경로는 충방전 경로로 사용되는 대전류 경로이며, 이 대전류 경로를 통해 비교적 큰 전류가 흐른다.
종래의 배터리 팩은 크게 배터리 셀과, 충방전 회로를 포함하는 주변회로를 포함하여 이루어지며, 이 주변회로는 인쇄 회로 기판으로 제작된 후, 상기 배터리 셀과 결합된다.
리튬 이온 배터리 셀 또는 연속적으로 연결된 복수의 배터리 셀(2차 배터리 셀)을 포함하는 배터리 팩은 다양한 종류의 시스템, 예를 들어 휴대용 노트북 컴퓨터에 사용된다. 이러한 배터리 셀은 작은 구조를 갖지만 높은 출력을 가지기 때문에, 충방전 이상이 쉽게 발생할 수 있다. 배터리 셀의 과충전으로 인한 전압 증가, 과방전으로 인한 전압 감소, 외부 경로로부터 배터리 셀들로 흐르는 과충전 전류, 배터리 셀들로부터 외부로 흐르는 과방전 전류 등 다양한 유형의 충방전 이상이 존재한다. 이러한 비정상상태(abnormality)가 발생하는 경우로부터 배터리 셀들을 보호할 것이 요구된다.
이에 따라, 종래의 배터리 팩은 배터리 셀의 충방전 이상시 배터리 셀의 과충전 및 과방전을 차단하도록 온/오프(on/off)되는 충전 및 방전 소자들(FET)을 구비한다. 이러한 충전 및 방전 소자들(FET)은 스위칭 소자로, 아날로그 프런트 엔드(Analog Front End; AFE) IC와 같은 제어 회로 소자에 의해 제어된다.
최근에는, 잔류전하 표시기능 등의 다양한 기능 등을 포함함으로써 배터리 팩의 성능이 향상되었다. 그 결과, 복수의 집적회로(IC: Integrated Circuit), 예를 들어 아날로그 프런트 엔드 IC 등을 제어하기 위해 마이크로 컴퓨터(μC)를 갖는 배터리 팩이 많은 다양한 방식으로 구현되고 있다.
이러한 마이크로컴퓨터(μC)는, 배터리 셀로부터 검출된 전압이 보호 레벨, 예를 들어 과충전 레벨전압 4.35V 이상 또는 과방전 레벨전압 2.30V이하일 경우, 과충전 상태 또는 과방전 상태로 판단하여 아날로그 프런트 엔드 IC와 같은 제어회 로를 통해서 충방전 소자(FET)를 온/오프(on/off)시켜 배터리 셀의 과충전 또는 과방전을 차단한다. 또한, 마이크로 컴퓨터(μC)는 클럭신호라인(CLK) 및 데이터 신호 라인(data)을 갖는 SMBUS를 통해 외부 시스템의 다른 컨트롤러들과 통신하는 기능을 한다.
상기와 같은 종래의 배터리 팩은 배터리 셀과 외부단자 사이에 전류센서를 더 포함할 수 있다. 이러한 전류센서는 센서저항으로 구현되며, 이를 통과하는 전류를 감지함으로써 충전전압 또는 방전전압을 검출하여 논리소자, 예를 들어 마이크로 컴퓨터가 배터리 팩의 충전상태 및 방전상태인지를 인식할 수 있게 한다.
이는, 우선 마이크로 컴퓨터가 배터리 팩의 충전상태인지 방전상태인지를 인식해야 배터리 셀로부터 과충전 전압을 검출했을 때 충전소자(FET)를 차단(off) 시킬수 있기 때문이다. 또한, 마찬가지로 마이크로 컴퓨터가 배터리 팩의 충전상태인지 방전상태인지를 인식해야 배터리 셀로부터 과방전 전압을 검출했을 때 방전소자(FET)를 차단(off) 시킬 수 있기 때문이다.
그런데, 상기와 같이 배터리 팩의 대전류경로상에 설치된 전류센서는 고가이며, 배터리 팩의 보호 회로 일부가 과열동작으로 타면 전류센서도 그로 인해 탈 수 있어 회로의 흐름을 끊어지게 할 수 있다. 이렇게, 전류센서는 배터리 팩에서 제조단가를 높이므로, 배터리 팩의 전체 제조비용을 높이는 문제점이 있으며, 더불어 배터리 팩의 대전류 경로상에 설치됨으로써 보호 회로 기판의 부품 설계 여유도가 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배터리 셀의 충전 및 방전을 전류 센서없이 인식할 수 있도록 한 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은 충전 가능한 배터리 셀과, 상기 배터리 셀과 대전류 경로를 통해 병렬로 연결된 외부 단자를 포함하며, 상기 배터리 셀과 상기 외부 단자와 병렬로 연결되어 상기 배터리 셀의 전압을 감지하고, 이를 일정한 전기적 신호로 출력하는 전압 센서; 상기 전압 센서와 상기 외부 단자 사이에 직렬로 연결되어, 상기 전압 센서에 입력된 신호를 디지털 신호로 변환하여 일정한 제어 명령에 따라 처리하는 제어부; 상기 제어부와 상기 외부 단자 사이에 직렬로 연결되어 상기 제어부로부터 상기 배터리 셀의 전압을 수신하여 모니터링하여 상기 제어부에 제어 신호를 출력하고, 상기 배터리 셀의 전압 변화에 따라 상기 배터리 셀의 충·방전 상태를 인식하는 마이크로 컴퓨터; 및 상기 마이크로 컴퓨터에 연결되어 상기 제어부를 통해 수신한 상기 배터리 셀의 전압을 저장하는 메모리부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 외부 단자와 상기 배터리 셀 사이 대전류 경로에 직렬로 연결되고, 상기 제어부에 연결되어 상기 충전 및 방전을 수행하는 충전 소자 및 방전 소자를 더 포함할 수 있다.
상기 메모리부에는 일정시간별로 상기 배터리 셀의 전압이 저장될 수 있다.
상기 저장되는 배터리 셀의 전압이 증가하면, 상기 마이크로 컴퓨터는 상기 배터리 셀을 충전상태로 인식할 수 있다.
상기 저장되는 배터리 셀의 전압이 감소하면, 상기 마이크로 컴퓨터는 상기 배터리 셀을 방전상태로 인식할 수 있다.
상기 마이크로 컴퓨터는 수신한 배터리 셀의 전압이 과충전 레벨 전압 이상이면, 상기 제어부를 통해 상기 충전소자를 차단(off)시킬 수 있다.
상기 마이크로 컴퓨터는 수신한 배터리 셀의 전압이 과방전 레벨 전압 이하이면, 상기 제어부를 통해 상기 방전소자를 차단(off) 시킬 수 있다.
상기 충전소자 및 상기 방전소자는 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor)일 수 있다.
상기 메모리부는 롬(ROM) 및 플래시 메모리(Flash memory)일 수 있다.
상기 제어부와 마이크로 컴퓨터는 집적회로(Integrated Circuit)일 수 있다.
상기 마이크로 컴퓨터는 외부 시스템과 통신하기 위해, 상기 외부 단자의 SMBUS 단자와의 사이에 클럭라인과 데이터 라인을 연결할 수 있다.
상기 외부 시스템은 휴대용 전자기기일 수 있다.
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 나타내는 블럭도이고, 도 2는 도 1의 배터리 팩을 나타내는 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 배터리 셀(111), 배터리 셀(111)과 병렬 연결된 외부 단자(112), 배터리 셀(111)과 외부 단자(112) 사이에 직렬로 연결된 충전 및 방전 소자(113,114), 배터리 셀(111)과 외부 단자(112) 사이에 병렬로 연결되는 전압 센서(115), 전압센서(115)와 외부 단자(112) 사이에 직렬로 연결되는 제어부(116), 제어부(116)와 외부 단자 사이에 직렬로 연결되는 마이크로 컴퓨터(117), 및 마이크로 컴퓨터와 연결되는 메모리부(118)를 포함한다.
상기와 같이 구성된 배터리 팩(100)은 외부 단자(112)를 통해 외부의 전원 장치 또는 부하가 연결되어 충전 또는 방전이 이루어지거나, 어댑터와 같은 전원장치를 포함하는 외부 시스템(200)과 연결되어 충전 또는 방전이 이루어질 수 있다. 상기 외부 단자(112)와 배터리 셀(111) 사이의 경로는 충방전 경로로 사용되는 대전류 경로(HCP)이며, 이 대전류 경로(HCP)를 통해 비교적 큰 전류가 흐른다.
상기 외부 단자(112)에 외부 시스템(200)의 어댑터가 연결되면, 충전 동작이 일어나며, 이때의 충전 경로는 외부 전원으로부터 외부 단자(112), 방전 소자(114), 충전 소자(113)를 거쳐 배터리 셀(111)로 이어진다. 상기 외부 단자(112)에 외부 시스템의 부하(load)가 연결되면, 방전 동작이 일어나며, 이때의 방전 경로는 배터리 셀(111)로부터 충전 소자(113), 방전 소자(114), 외부 단자(112)를 거쳐 부하로 이어진다.
배터리 셀(111)은 적어도 하나 이상이 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 있으며, 이는 일정 전압으로 충전되거나 또는 방전 가능하게 되어 있다. 도면에서 B+, B-는 대전류단을 표시하고, 직렬로 연결된 배터리 셀들(111)의 양 끝단의 전원부를 나타낸다. 여기서, 배터리 셀(111)은 3개가 직렬연결되어 이루어졌지만, 배터리 셀 의 수는 외부 시스템이 필요로 하는 용량에 따라 달라질 수 있어, 이에 그 수를 한정하는 것은 아니다.
외부 단자(112)는 배터리 셀(111)과 병렬로 연결되며, 외부 시스템(200)의 어댑터 또는 외부 부하와 연결되어 배터리 셀(111)로의 충전 또는 배터리 셀(110)에 의한 방전시 단자로서 작동한다. 도면에서 P+는 배터리 셀(111)의 양극 전원부(B+)와 연결되는 양극 단자를, P-는 배터리 셀(111)의 음극 전원부(B-)와 연결되는 음극 단자를 나타낸다. 상기 외부 단자(112)를 통해 어댑터 또는 부하에 배터리 팩(100)이 연결된다. 즉, 상기 외부 단자(112)에 어댑터가 연결된 외부 시스템(200)이 연결되면 어댑터로부터 배터리 셀(111)로의 충전이 이루어지며, 외부 단자(112)에 어댑터가 외부 시스템(200)으로부터 분리되어 부하가 연결되면 배터리 셀(111)로부터 부하로의 방전이 이루어진다
충전소자(113) 및 방전소자(114)는 외부 단자(112)와 배터리 셀(111) 사이의 대전류 경로(HCP) 상에 직렬로 연결되어 배터리 팩의 충전 또는 방전을 수행한다. 충전소자(113) 및 방전소자(114) 각각은 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor; 이하 FET라함)와 기생 다이오드(parasitic diode; 이하 D라함)로 이루어진다, 즉 충전소자(113)는 FET1과 D1으로 이루어지며, 방전소자(114)는 FET2와 D2로 이루어진다. 충전소자(113)의 전계 효과 트랜지스터(FET1)의 소스와 드레인 사이의 접속방향은 방전소자(114)의 전계 효과 트랜지스터(FET2)와는 반대방향으로 설정한다. 이러한 구성으로 충전소자(113)의 전계 효과 트랜지스터(FET1)는 외부 단자(112)로부터 배터리 셀(111)로의 전류 흐름을 제한하도록 접속되는 한편, 방전 소자(114)의 전계 효과 트랜지스터(FET2)는 배터리 셀(111)로부터 외부 단자(112)의 전류 흐름을 제한하도록 접속된다. 여기서, 충전 및 방전 소자(113,114)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 및 방전 소자(113,114)에 포함된 기생 다이오드(D1,D2)는 전류가 제한되는 방향에 반대방향으로 전류가 흐르도록 구성한다.
전압센서(115)는 배터리 셀(111)과 외부 단자(112)와 병렬로 연결되어, 배터리 셀(111)의 충전시 충전 전압을, 배터리 셀(111)의 방전시 방전 전압을 감지하고, 이를 일정한 전기적 신호로 변환하여 제어부(116)에 출력하도록 되어 있다.
제어부(116)는 전압센서(115)와 외부 단자(112) 사이에 직렬로 연결되어, 전압센서(115)로부터 입력된 신호, 예를 들어 배터리 셀 전압을 디지털 신호로 변화하고, 변환된 데이터 신호를 하기될 마이크로 컴퓨터(117)에 전달한다. 그리고, 마이크로 컴퓨터(117))의 제어하에 충전소자(113) 및 방전소자(114)의 온/오프(on/off)를 제어한다. 여기서, 제어부(116)는 보호 회로 IC(integrated circuit) 또는 아날로그 프런트 엔드(Analog Front End; AFE)IC로 구현될 수 있다.
예를 들어, 배터리 셀(111)에 어댑터가 연결된 외부 시스템(200)이 연결될 경우, 제어부(116)는 마이크로 컴퓨터(117)의 제어하에 충전 소자(113)의 전계 효과 트랜지스터(FET1)를 온(on)상태로, 방전 소자(114)의 전계 효과 트랜지스터(FET2)를 온(on)상태로 설정하여 배터리 셀(111)이 충전될 수 있도록 한다. 마찬가지로, 배터리 셀(111)에 외부 시스템(200)의 부하가 연결되면, 제어부(116)는 마 이크로 컴퓨터(117)의 제어하에 충전소자(113)의 전계 효과 트랜지스터(FET1)를 온(on)상태로, 방전소자(114)의 전계 효과 트랜지스터(FET2)를 온(on)상태로 설정하여 배터리 셀(111)이 방전될 수 있도록 한다.
마이크로 컴퓨터(117)는 제어부(116)와 외부 시스템(200) 사이에 직렬로 연결되는 집적회로(Integrated Circuit; IC)로서, 배터리 셀(111)로부터 제어부(116)를 통해 수신한 배터리 셀(111)의 전압을 내부에 설정된 전압레벨값과 비교하여, 비교 결과에 따라 제어신호를 제어부(116)로 출력하여 충전소자(113) 및 방전소자(114)를 온/오프(on/off) 시킨다.
예를 들어, 마이크로 컴퓨터(117)로 수신된 배터리 셀(111)의 전압이 내부에 설정된 과충전 레벨 전압값, 예를들어 4.35V 이상이면, 마이크로 컴퓨터(117)는 과충전 상태로 판단하고 그에 대응하는 제어신호를 제어부(116)에 출력하여 충전소자(113)의 전계 효과 트랜지스터(FET1)를 오프(off) 시킨다. 그럼, 외부 시스템(200)의 어댑터로부터 배터리 셀(111)의 충전이 차단된다. 이때, 충전 소자(113)의 기생 다이오드(D1)는 충전 소자(113)의 전계 효과 트랜지스터(FET1)가 오프(off)되더라도 배터리 팩의 방전기능이 수행될 수 있도록 하는 역할을 한다. 반대로, 마이크로 컴퓨터(117)로 수신된 배터리 셀(111)의 전압이 내부에 설정된 과방전 레벨 전압값, 예를들어 2.30V 이하이면, 마이크로 컴퓨터(117)는 과방전 상태로 판단하고 그에 대응하는 제어신호를 제어부(116)에 출력하여 방전소자(114)의 전계 효과 트랜지스터(FET2)를 오프(off) 시킨다. 그럼, 배터리 셀(111)로부터 외부 시스템(200)의 부하로의 방전이 차단된다. 이때, 방전소자(114)의 기생 다이오 드(D2)는 방전소자(114)의 전계 효과 트랜지스터(FET2)가 오프(off)되더라도 배터리 팩의 충전기능이 수행될 수 있도록 하는 역할을 한다. 여기서, 마이크로 컴퓨터(117)는 배터리 셀(111)의 과충전 및 과방전시 충전소자(113) 및 방전소자(114)의 동작을 제어하기에 앞서, 배터리 셀(111)이 충전상태 및 방전상태를 인식하고 있어야한다. 이는, 마이크로 컴퓨터(117)가 배터리 셀(111)이 어떤 상태인지를 알아야 과충전 전압검출 및 과방전 전압검출시 해당되는 충전소자(113) 및 방전소자(114)를 제어할 수 있기 때문이다.
또한, 마이크로 컴퓨터(117)는 SMBUS(119)를 통해 외부 시스템(200)과 통신을 하는 기능을 갖는다. 즉, 마이크로 컴퓨터(119)는 배터리 셀(111)의 전압과 같은 정보를 제어부(116)을 통해 수신하여 외부 시스템(200)에 전달한다. 이때, 배터리 셀(111)의 정보(Data)는 SMBUS(119)의 데이터 라인를 통해 클럭라인의 클럭신호(CLK)에 동기되어 외부 시스템(200)으로 전달될 수 있다.
메모리부(118)는 마이크로 컴퓨터(117)에 연결되어 제어부(116)를 통해 마이크로 컴퓨터(117)에 수신된 배터리 셀(111)의 전압을 저장한다. 여기서, 메모리부(118)에는 일정시간별로 배터리 셀(111)의 전압이 저장되어, 마이크로 컴퓨터(117)가 그 저장되는 배터리 셀(111)의 전압 변화에 따라 배터리 셀(111)이 충전상태인지 방전상태인지를 인식하도록 한다. 이러한 메모리부(118)로는 통상 롬(ROM), 예를 들어 이이피롬(EEPROM), 플래시 메모리 등 이의 등가물을 포함할 수 있으며, 여기서 그 종류를 한정하는 것은 아니다.
다음은 마이크로 컴퓨터(117)가 메모리부(117)를 통해서 배터리 셀(111)의 충전상태 및 방전상태를 인식하는 동작을 도 3을 통해서 자세히 살펴볼 것이다.
도 3은 도 1의 배터리 팩의 마이크로 컴퓨터가 충전 및 방전상태를 인식하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 우선, 배터리 셀전압 감지 단계(S1)에서, 마이크로 컴퓨터(117)는 배터리 셀(111)로부터 전압센서(115)와 제어부(116)를 통해 배터리 셀(111)의 전압을 수신한다. 그리고, 메모리부에 배터리 셀의 전압 저장 단계(S2)에서는, 마이크로 컴퓨터(117)에 수신된 배터리 셀(111)의 전압이 일정시간마다 메모리부(118)에 저장된다. 다음으로, 메모리부(118)에 저장된 배터리 셀 전압의 변화 감시단계(S3)에서, 마이크로 컴퓨터(117)는 메모리부(118)에 저장된 배터리 셀(111)의 전압이 변화하는지 감시한다. 즉, 마이크로 컴퓨터(117)는 시간에 따라 메모리부(118)에 저장되는 배터리 셀(111)의 전압 변화를 감시한다.
이때, 메모리부(118)에 저장되는 배터리 셀(111)의 전압이 증가하면(S4), 마이크로 컴퓨터(117)는 배터리 셀(111)이 충전상태에 있다고 인식할 수 있다(S5). 이러한 상태에서, 마이크로 컴퓨터(117)는 배터리 셀(111)의 과충전 전압을 검출하면(S6), 마이크로 컴퓨터(117)는 충전소자(113)의 전계효과트랜지스터(FET1)을 차단(off)시켜 배터리 셀(111)로의 과충전을 차단할 수 있다. 상기와 같이, 마이크로 컴퓨터(117)는 배터리 셀(111)이 충전상태에 있다는 것을 인식하는 조건하에서 배터리 셀(111)의 과충전을 검출했을때 충전소자(113)의 전계효과트랜지스터(FET1)를 차단(off)시킬 수 있다(S7). 다른 말로, 마이크로 컴퓨터(117)가 배터리 셀(111)이 충전상태에 있다는 것을 인식하지 못하는 상태에서는, 비록 배터리 셀(111)의 과충 전을 검출하더라도 충전소자(113)의 전계효과트랜지스터(FET1)를 차단(off)시킬 수 없다.
반대로, 메모리부(118)에 저장된 배터리 셀(111)의 전압이 증가하지 않고 감소하면(S8), 마이크로 컴퓨터(117)는 배터리 셀(111)이 방전상태에 있다고 인식할 수 있다(S9). 이러한 상태에서, 마이크로 컴퓨터(117)는 배터리 셀(111)의 과방전 전압을 검출하면(S10), 마이크로 컴퓨터(117)는 방전소자(114)의 전계효과트랜지스터(FET2)을 차단(off)시켜 배터리 셀(111)로의 과방전을 차단할 수 있다(S11). 상기와 같이, 마이크로 컴퓨터(117)는 배터리 셀(111)이 방전상태에 있다는 것을 인식하는 조건하에서 배터리 셀(111)의 과방전을 검출했을때 방전소자(114)의 전계효과트랜지스터(FET2)를 차단(off)시킬 수 있다(S11). 다른 말로, 마이크로 컴퓨터(117)가 배터리 셀(111)이 방전상태에 있다는 것을 인식하지 못하는 상태에서는, 비록 베터리 셀(111)의 과방전을 검출하더라도 방전소자(114)의 전계효과트랜지스터(FET2)를 차단(off)시킬 수 없다.
한편, 메모리부(118)에 저장되는 배터리 셀(111)의 전압이 감소하지도 증가하지도 않으면, 즉 배터리 셀(111)의 변화가 없으면 (S8), 마이크로 컴퓨터(117)는 동작을 멈출 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 마이크로 컴퓨터(117)는 메모리부(118)에 저장되는 배터리 셀(111)의 전압의 변화를 감시하여 배터리 셀의 충전상태 및 방전상태를 인식함으로써, 종래의 배터리 팩에서 마이크로 컴퓨터가 배터리 셀의 충전상태 및 방전상태를 인식하도록 대전류 경로상에 설치되 어 대전류 경로에 흐르는 전류를 감지하는 전류센서를 별도로 필요로 하지 않는다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩은 메모리부에 저장되는 배터리 셀의 전압변화를 감시하여 충전상태 및 방전상태를 인식할 수 있는 마이크로 컴퓨터를 설치하여 종래의 배터리 팩에서 마이크로 컴퓨터가 배터리 셀의 충전상태 및 방전상태를 인식하도록 대전류 경로상에 설치되어 대전류 경로에 흐르는 전류를 감지하는 전류센서를 별도로 필요로 하지 않는다.
이에 따라, 별도의 전류센서에 대한 비용을 줄여, 전체 배터리 팩의 제조비용을 줄일 수 있다. 또한, 배터리 팩의 보호 회로 기판에서 전류센서 부품이 생략되어 보호 회로 기판의 부품설계 여유도를 높일 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (12)

  1. 충전 가능한 배터리 셀과, 상기 배터리 셀과 대전류 경로를 통해 병렬로 연결된 외부 단자를 포함하는 배터리 팩에 있어서,
    상기 배터리 셀과 상기 외부 단자와 병렬로 연결되어 상기 배터리 셀의 전압을 감지하고, 이를 일정한 전기적 신호로 출력하는 전압 센서;
    상기 전압 센서와 상기 외부 단자 사이에 직렬로 연결되어, 상기 전압 센서에 입력된 신호를 디지털 신호로 변환하여 일정한 제어 명령에 따라 처리하는 제어부;
    상기 제어부와 상기 외부 단자 사이에 직렬로 연결되어 상기 제어부로부터 상기 배터리 셀의 전압을 수신하여 모니터링하여 상기 제어부에 제어 신호를 출력하고, 상기 배터리 셀의 전압 변화에 따라 상기 배터리 셀의 충·방전 상태를 인식하는 마이크로 컴퓨터; 및
    상기 마이크로 컴퓨터에 연결되어 상기 제어부를 통해 수신한 상기 배터리 셀의 전압을 저장하는 메모리부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 외부 단자와 상기 배터리 셀 사이 대전류 경로에 직렬로 연결되고, 상기 제어부에 연결되어 상기 충전 및 방전을 수행하는 충전 소자 및 방전 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 메모리부에는 일정시간별로 상기 배터리 셀의 전압이 저장되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 저장되는 배터리 셀의 전압이 증가하면, 상기 마이크로 컴퓨터는 상기 배터리 셀을 충전상태로 인식하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 저장되는 배터리 셀의 전압이 감소하면, 상기 마이크로 컴퓨터는 상기 배터리 셀을 방전상태로 인식하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 마이크로 컴퓨터는 수신한 배터리 셀의 전압이 과충전 레벨 전압 이상이면, 상기 제어부를 통해 상기 충전소자를 차단(off)시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 마이크로 컴퓨터는 수신한 배터리 셀의 전압이 과방전 레벨 전압 이하이면, 상기 제어부를 통해 상기 방전소자를 차단(off) 시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 충전소자 및 상기 방전소자는 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor)인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 메모리부는 롬(ROM) 및 플래시 메모리(Flash memory)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부와 마이크로 컴퓨터는 집적회로(Integrated Circuit)인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 마이크로 컴퓨터는 외부 시스템과 통신하기 위해, 상기 외부 단자의 SMBUS 단자와의 사이에 클럭라인과 데이터 라인을 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 외부 시스템은 휴대용 전자기기인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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