KR20130025164A - 배터리 팩, 및 이의 제어방법 - Google Patents

배터리 팩, 및 이의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 팩, 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 배터리와, 배터리의 전압을 모니터링하는 모니터링부와, 배터리의 현재 만충전 용량을 저장하는 기록부와, 전압이 하강하는 구간에서 모니터링 결과가 미리 설정된 조건을 만족하는 경우 배터리의 만충전 용량을 갱신하는 제어부를 포함하는, 배터리 팩을 제공하여 배터리의 만충전 용량을 정확하게 갱신할 수 있도록 한다.

Description

배터리 팩, 및 이의 제어방법{Battery pack, and controlling method thereof}
본 발명은 배터리 팩, 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
휴대용 전자기기, 예를 들어 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북 등이 널리 사용됨에 따라서 이들 휴대용 전자기기를 동작시키기 위한 전원을 공급하는 배터리에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있다.
배터리는 충전 및 방전을 제어하는 보호회로가 결합되어 배터리 팩 형태로 제공된다. 배터리 팩은 충전 또는 방전 과정에서 배터리나 보호회로에 이상이 발생할 수 있으며, 따라서 보호회로는 배터리의 충전 및 방전을 안정적으로 제어하기 위하여 다양한 장치를 마련하고 있다.
이때, 배터리는 반복 사용에 의하여 충방전 횟수가 증가함에 따라 극판에서 피막이 형성되거나, 활물질의 내부 저항이 증가함으로써 열화되고, 이에 따라 만충전 용량이 점차 감소한다. 따라서 배터리의 수명을 측정하여 배터리의 교체 여부를 판단하게 된다. 배터리의 수명을 판단하는 방법의 일 예로 만충전 용량(Full Charge Capacity, FCC)을 사용하는 방법이 있으며, 이러한 경우 만충전 용량을 정확하게 측정하는 것이 중요하다.
본 발명의 실시 예들이 해결하고자 하는 기술적 과제는 배터리의 만충전 용량을 정확하게 갱신할 수 있는 배터리 팩, 및 이의 제어방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 실시 예들의 일 측면에 의하면, 배터리와, 배터리의 전압을 모니터링하는 모니터링부와, 배터리의 현재 만충전 용량을 (FCC)저장하는 기록부와, 전압이 하강하는 구간에서 모니터링 결과가 미리 설정된 조건을 만족하는 경우 배터리의 만충전 용량을 갱신하는 제어부를 포함하는, 배터리 팩을 제공한다.
이러한 본 실시 예의 다른 특징에 의하면, 모니터링부는 배터리의 온도 및 배터리에 흐르는 전류를 모니터링할 수 있다.
본 실시 예의 또 다른 특징에 의하면, 제어부는 방전 전류가 감소할 때 혹은 방전을 종료할 때 미리 설정된 조건을 만족하는 경우, 갱신을 수행하지 않을 수 있다.
본 실시 예의 또 다른 특징에 의하면, 제어부는 배터리의 충전 종료시 미리 설정된 조건을 만족하는 경우, 배터리의 만충전 용량을 갱신할 수 있다.
본 실시 예의 또 다른 특징에 의하면, 미리 설정된 조건은 전압, 전류, 및 온도에 의하여 결정될 수 있다.
본 실시 예의 또 다른 특징에 의하면, 미리 설정된 조건의 만족 여부를 판단하기 위하여 전압, 온도, 및 온도에 관한 테이블을 저장할 수 있다.
본 실시 예의 또 다른 특징에 의하면, 제어부는 전압이 증가하는 구간에서 모니터링 결과가 미리 설정된 조건을 만족하는 경우 갱신을 수행하지 않을 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 실시 예들의 다른 측면에 의하면, 배터리의 현재 만충전 용량을 저장하는 단계와, 배터리의 전압을 모니터링하는 단계와, 모니터링 결과가 미리 설정된 조건을 만족하는지 판단하는 단계와, 전압이 하강하는 구간에서 모니터링 결과가 미리 설정된 조건을 만족하는 경우 배터리의 만충전 용량을 갱신하는 단계를 포함하는, 배터리 팩의 제어방법을 제공한다.
이러한 본 실시 예의 다른 특징에 의하면, 배터리의 온도를 모니터링하는 단계와, 배터리에 흐르는 전류를 모니터링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 실시 예의 또 다른 특징에 의하면, 배터리의 만충전 용량의 갱신은, 방전 전류가 감소할 때 또는 방전 종료시에 미리 설정된 조건을 만족하는 경우에는 수행하지 않을 수 있다.
본 실시 예의 또 다른 특징에 의하면, 배터리의 만충전 용량의 갱신은, 배터리의 충전 종료시 미리 설정된 조건을 만족하는 경우에 수행할 수 있다.
본 실시 예의 또 다른 특징에 의하면, 미리 설정된 조건은 전압, 전류, 및 온도에 의하여 결정될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 실시 예들에 따른 배터리 팩은 배터리의 만충전 용량을 정확하게 갱신할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩을 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리부를 나타내는 도면이다.
도 3은 충전 횟수와 배터리의 만충전 용량 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 배터리의 만충전 용량을 갱신하는 조건을 나타내는 테이블이다.
도 5는 충전 전류 감소시의 배터리의 전류 및 전압의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩(1)을 나타내는 회로도이다.
도 1을 참조하면, 배터리 팩(1)은 전력을 저장하는 배터리(100)와 배터리(100)의 동작을 제어하는 배터리 보호회로(200)를 포함할 수 있다.
배터리(100)는 배터리 팩(1)이 장착되는 전자기기에 저장된 전력을 공급한다. 또한 충전기가 배터리 팩(1)에 연결되는 경우 배터리(100)는 외부 전력에 의하여 충전될 수 있다. 배터리(100)는 적어도 하나의 배터리 셀(110)을 포함할 수 있다. 배터리 셀(110)은 니켈-카드뮴 전지(nikel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등의 충전가능한 이차 전지일 수 있다.
배터리(100)는 배터리 보호회로(200)와 다양한 단자들을 통하여 연결된다. 배터리(100)는 배터리 양극단자(120) 및 배터리 음극단자(121)가 각각 배터리 보호회로(200)의 보호회로 양극단자(220) 및 보호회로 음극단자(221)와 연결되며, 충방전 전류가 흐르는 경로로 사용된다. 또한 배터리(100)는 출력단자들(131~13n)이 배터리 보호회로(200)의 입력단자들과 연결되며 배터리 셀(110)들 사이의 중간 전압을 전달하는 복수의 출력단자들(131~13n)을 포함할 수 있다.
배터리 보호회로(200)는 배터리(100)의 충전 및 방전 동작을 제어한다. 배터리 보호회로(200)는 배터리 관리부(Battery Management System, 이하 'BMS'라 한다)(210), 온도 측정부(240), 충전제어 스위치(250), 방전제어 스위치(251), 퓨즈(252) 등을 포함한다. 또한 배터리 보호회로(200)는 배터리(100)와 연결되는 단자들과 외부 장치 또는 충전기와 연결되는 단자들을 포함한다.
BMS(210)는 배터리(100)의 충전 및 방전 제어, 배터리(100)에 포함된 배터리 셀(110)의 밸런싱 제어 등의 기능을 수행한다. 또한 BMS(210)는 배터리 셀(110)들 사이의 전압, 배터리(100)의 온도, 충전 전류 또는 방전 전류 등을 모니터링하고, 모니터링 결과로부터 배터리(100)의 만충전 용량(Full Charge Capacity)을 판단한다. 배터리 만충전 용량에 대하여는 도 2에서 상세히 설명하도록 한다.
BMS(210)는 전원 전압이 인가되는 전원 단자(VDD), 그라운드 전압이 인가되는 그라운드 단자(VSS), 온도 측정값이 인가되는 온도 측정 단자(TD), 배터리(100)의 중간 전압들이 인가되는 전압 측정 단자들(V1~Vn), 충전제어 단자(CHG), 방전제어 단자(DCG), 퓨즈 제어 단자(FC), 전류 측정 단자(ID) 등을 포함할 수 있다.
BMS(210)는 배터리 팩(1)에 이상이 있는 경우, 충전제어 스위치(250)의 동작을 제어하는 충전 제어신호 또는 방전제어 스위치(251)의 동작을 제어하는 방전 제어신호를 생성한다. 생성한 충전 제어신호 또는 방전 제어신호는 각각 충전제어 단자(CHG)와 방전제어 단자(DCG)를 통하여 외부로 출력된다.
BMS(210)는 퓨즈(252)를 차단하기 위하여, 퓨즈 차단 스위치(FET3)에 인가되는 퓨즈 차단 신호를 생성한다. 생성한 퓨즈 차단 신호는 퓨즈 제어 단자(FC)를 통하여 외부로 출력된다.
BMS(210)는 대전류 경로를 흐르는 충전 전류 또는 방전 전류의 크기를 전류 측정 단자(ID)를 통하여 측정한다.
도 1에서는 BMS(210)가 배터리 팩(1) 내의 각 구성을 모두 제어하는 것으로 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 배터리(100)의 상태, 예를 들어 배터리(100)의 중간 전압이나 온도 등을 모니터링 하고, 충전제어 스위치(250) 및 방전제어 스위치(251)의 동작을 제어하는 아날로그 프론트 엔드(미도시)를 더 포함하고, BMS(210)가 아날로그 프론트 엔드를 제어하도록 구성할 수도 있다.
온도 측정부(240)는 배터리(100)의 온도를 측정하고, 그 결과를 BMS(210)에 전달한다. 온도 측정부(240)는 배터리(100)의 온도를 측정하여 디지털 값으로 변환한 후, 이를 데이터 통신을 통하여 BMS(210)의 온도 측정 단자(TD)로 전송할 수도 있을 것이다. 또는 온도 측정부(240)는 배터리(100)의 온도를 감지하여 감지한 온도에 대응한 전압이나 저항값을 온도 측정 단자(TD)로 인가할 수도 있을 것이다.
도 1에서는 온도 측정부(240)가 배터리 보호회로(200)에 형성되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 온도 측정부(240)는 배터리(100)의 온도를 정확하게 측정하기 위하여, 예를 들어 배터리(100) 내부에 형성될 수도 있을 것이다.
충전제어 스위치(250)는 배터리 팩(1)에 이상이 발생할 때, BMS(210)의 제어에 의하여 충전 전류를 차단한다. 방전제어 스위치(251)는 배터리 팩(1)에 이상이 발생할 때, BMS(210)의 제어에 의하여 방전 전류를 차단한다.
충전제어 스위치(250)는 전계 효과 트랜지스터 FET1과 기생 다이오드 D1을 포함한다. FET1은 제1 충방전 단자(260)로부터 보호회로 양극단자(220) 또는 보호회로 음극단자(221)로부터 제2 충방전 단자(261)로의 전류 흐름을 제한하도록 접속된다. 즉, FET1을 사용하여 충전 전류가 흐르는 것을 차단한다. 이때, 기생 다이오드 D1을 통하여 방전 전류가 흐를 수 있도록 FET1을 형성한다.
방전제어 스위치(251)는 전계 효과 트랜지스터 FET2와 기생 다이오드 D2를 포함한다. FET2는 제2 충방전 단자(261)로부터 보호회로 음극단자(221) 또는 보호회로 양극단자(220)로부터 제1 충방전 단자(260)로의 전류 흐름을 제한하도록 접속된다. 즉, FET2를 사용하여 방전 전류가 흐르는 것을 차단한다. 이때, 기생 다이오드 D2를 통하여 충전 전류가 흐를 수 있도록 FET2를 형성한다. FET2의 소스 전극과 드레인 전극의 접속 방향은 FET1의 소스 전극과 드레인 전극의 접속 방향과 반대이다.
충전제어 스위치(250) 및 방전제어 스위치(251)는 스위칭 소자로서, 전계 효과 트랜지스터에 한정되는 것은 아니며, 스위칭 기능을 수행하는 다양한 소자가 사용될 수 있다.
퓨즈(252)는 상대적으로 큰 전류가 흐르는 대전류 경로 상에 형성되며, 배터리 팩(1)에 이상이 있는 경우 차단되어 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르지 못하도록 한다. 퓨즈(252)에 포함되어 있는 저항 Rf는 대전류 경로와 그라운드 사이에 연결된다. 저항 Rf를 통하여 일정 크기 이상의 전류가 흐르면 저항 Rf에서 발생하는 열에 의하여 퓨즈(252)가 녹아 전류의 흐름을 차단하게 된다.
도 1에서는 퓨즈(252)가 보호회로 양극단자(220)와 제1 충방전 단자(260) 사이에 연결되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 퓨즈(252)가 보호회로 음극단자(221)와 제2 충방전 단자(261) 사이에 연결될 수도 있을 것이다.
배터리 팩(1)에 이상이 발생한 경우, 먼저 충전제어 스위치(250) 및/또는 방전제어 스위치(251)를 사용하여 충전 전류 또는 방전 전류의 흐름을 차단한다. 그러나 충전제어 스위치(250) 및/또는 방전제어 스위치(251)를 제어하였음에도 불구하고 배터리 팩(1)에서 발생한 이상이 해소되지 않는 경우, 퓨즈(252)를 차단하여 전류의 흐름을 영구히 차단한다. 즉, 배터리 팩(1)을 영구적으로 사용하지 못하도록 한다.
퓨즈 제어 스위치(FET3)는 퓨즈(252)에 포함된 저항 Rf에 전류가 흐르게 하여 퓨즈(252)가 차단되도록 한다. 퓨즈 차단 스위치(FET3)는 퓨즈(252)와 그라운드 사이에 형성되며, BMS(210)로부터 퓨즈 차단 신호를 인가받아 온 상태가 되며, 이로 인하여 저항 Rf에 전류가 흐르게 한다. 퓨즈 차단 스위치(FET3)로는 전계 효과 트랜지스터나 기타 다양한 스위칭 소자가 사용될 수 있을 것이다.
배터리 보호회로(200)는 각종 단자들로서, 보호회로 양극단자(220), 보호회로 음극단자(221), 복수의 입력단자들(231~23n), 제1 충방전 단자(260), 제2 충방전 단자(261)를 포함할 수 있다.
보호회로 양극단자(220) 및 보호회로 음극단자(221)는 각각 배터리 양극단자(120) 및 배터리 음극단자(221)와 연결되며, 충전 전류 및 방전 전류가 통과한다.
복수의 입력단자들(231~23n)은 배터리(100)의 출력단자들(131~13n)과 연결되며, 인가되는 배터리(100)의 중간 전압들을 BMS(210)의 전압 측정 단자들(V1~Vn)로 전달한다.
제1 충방전 단자(260) 및 제2 충방전 단자(261)는 외부 장치를 연결되는 부분이다. 여기서 외부 장치는 전자기기 혹은 충전기일 수 있다. 제1 충방전 단자(260)로는 충전 전류가 유입되고 방전 전류가 나간다. 제2 충방전 단자(261)로는 충전 전류가 나가고 방전 전류가 유입된다.
이하, 배터리 만충전 용량을 갱신하는 방법에 대하여 살펴보도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 BMS(210)를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, BMS(210)는 모니터링부(211), 제어부(212), 기록부(213)를 포함할 수 있다.
모니터링부(211)는 배터리(100)의 상태를 모니터링한다. 모니터링부(211)는 복수의 전압 측정 단자(V1~Vn)와 연결되어 배터리(100)의 중간 전압을 측정한다. 또한 모니터링부(211)는 온도 측정 단자(TD)와 연결되어 배터리(100)의 온도를 측정한다. 또한 모니터링부(211)는 전류 측정 단자(ID)와 연결되어 배터리(100)에 흐르는 전류의 크기를 측정한다.
모니터링부(211)는 모니터링에 의하여 측정된 결과를 제어부(212)로 전송한다. 모니터링부(211)는 제어부(212)로부터의 지시에 의하여 전압, 전류, 온도 등을 측정할 수도 있다. 또는 모니터링부(211)는 미리 설정된 조건, 예를 들어 미리 설정된 주기에 맞추어 반복하여 전압, 전류, 온도 등을 측정할 수도 있다.
제어부(212)는 모니터링부(211)로부터 측정한 전압, 전류, 온도 값등을 포함하는 모니터링 결과를 수신한다. 또한 제어부(212)는 기록부(213)에 저장되어 있는 전압, 전류, 및 온도의 관계를 나타내는 테이블과 수신한 모니터링 결과를 비교하여, 배터리 만충전 용량의 갱신 여부를 판단한다. 여기서, 배터리 만충전 용량을 갱신하는 조건에 대해서 자세히 살펴본다.
도 3은 충전 횟수와 배터리(100)의 만충전 용량 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 배터리(100)의 사용 횟수가 증가하여 충전 횟수가 증가함에 따라서 배터리(100)의 만충전 용량도 점차적으로 감소한다. 따라서 앞서 설명한 바와 같이, 배터리(100)의 수명을 측정하여 배터리(100)의 교체 여부를 판단하기 위해서는 현재의 배터리(100)의 만충전 용량을 정확하게 파악하여야 한다.
도 4는 배터리(100)의 만충전 용량을 갱신하는 조건을 나타내는 테이블이다. 도 4의 가로축은 충전 횟수를 나타내며, 세로축은 만충전 용량을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 제어부(212)는 모니터링한 배터리(100)의 전압, 전류 및 온도가 도 4의 테이블과 일치할 때 배터리(100)의 만충전 용량을 갱신한다. 예를 들어, 배터리(100)의 온도가 T1 이고, 전류가 A1 이며, 배터리(100)의 전압이 V11이면, 제어부(212)는 현재 저장하고 있는 만충전 용량 데이터를 새로운 만충전 용량 데이터로 갱신한다. 그리고 갱신된 새로운 만충전 용량 데이터를 기록부(213)에 저장한다.
이때, 전류값은 특정 시점, 예를 들어 배터리(100)의 온도와 전압을 측정한 시점에서 측정한 값일 수 있다. 그러나 배터리(100)가 충전 또는 방전 동작을 수행하는 동안 흐르는 전류에는 노이즈 성분이 포함되어 있어 어느 한 시점에서의 전류값을 배터리(100)의 만충전 용량을 갱신하는데 사용하는 것은 부정확한 결과를 낼 수 있다. 따라서 상기 전류값으로서 특정 기간, 예를 들어 20ms 동안에 흐른 전류의 평균값을 사용할 수도 있을 것이다.
한편, 배터리(100)는 방전 동작이 수행되는 동안에는 전압이 지속적으로 감소하게 되나, 방전 동작을 중지하면 방전 전류의 크기가 감소하며, 배터리 셀(110)의 특성에 의하여 배터리(100)의 전압이 일정 정도 다시 상승하게 된다. 이와 같이 방전 동작이 중지되면서 배터리(100)의 전압이 상승하는 과정에서 배터리(100)의 전압, 전류, 온도가 도 4에서 도시한 테이블의 어느 한 조건과 일치하게 되면 배터리(100)의 만충전 용량을 갱신하게 된다.
도 5는 충전 전류 감소시의 배터리(100)의 전류 및 전압의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 5의 가로축은 시간을 나타내며, 세로축은 전압 및 전류의 크기를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 그래프 (1)은 시간에 따른 전류의 변화를 나타내는 그래프이다. 배터리(100)가 방전 동작을 수행하다 방전 동작을 중지하여 방전 전류가 서서히 감소하는 것을 나타낸다.
그래프 (2)는 시간에 따른 전압의 변화를 나타내는 그래프이다. 배터리(100)의 방전 동작이 수행되는 동안 배터리(100)의 전압은 감소하나, 방전 동작을 중지하여 방전 전류가 감소함에 따라서 배터리(100)의 전압은 다시 상승한다.
이와 같이, 배터리(100)의 방전 동작이 중지되어 전압이 상승하는 동안 t1 타이밍에 배터리(100)의 전압, 전류, 온도가 도 4의 테이블의 어느 한 조건을 만족할 수 있다.
그러나, 배터리(100)의 일시적인 전압 변동에 대하여 배터리(100)의 만충전 용량을 갱신하는 것은 바람직하지 않다. 왜냐하면, 이로 인하여 배터리(100)의 충방전 한계 전압 등을 잘못 설정하게 될 수도 있으며, 수명의 측정도 부정확해지기 때문이다. 즉, 도 5와 같은 조건에서까지 배터리(100)의 만충전 용량을 갱신하는 것은 비정상적인 만충전 용량의 갱신으로 취급할 수 있다.
따라서 본 실시 예에 따른 제어부(212)는 전압이 하강하는 구간에서 배터리(100)의 모니터링 결과가 미리 설정된 조건을 만족하는 경우에 배터리(100)의 만충전 용량을 갱신하도록 할 수 있다. 혹은 제어부(212)는 배터리(100)의 충전시에 배터리(100)의 모니터링 결과가 미리 설정된 조건을 만족하는 경우에 배터리(100)의 만충전 용량을 갱신하도록 할 수 있다. 반면에, 제어부(212)는 전압이 상승하는 구간에서 배터리(100)의 모니터링 결과가 미리 설정된 조건을 만족하는 경우에는 배터리(100)의 만충전 용량의 갱신을 수행하지 않도록 한다. 혹은 제어부(212)는 배터리(100)의 방전 전류가 감소하거나 배터리(100)가 방전을 종료할 때 배터리(100)의 모니터링 결과가 미리 설정된 조건을 만족하는 경우에는 배터리(100)의 만충전 용량의 갱신을 수행하지 않도록 한다. 여기서 미리 설정된 조건이란, 예를 들어, 도 4와 같이 배터리(100)의 전압, 전류, 온도로 이루어진 테이블일 수 있다.
제어부(212)는 배터리(100)의 모니터링 결과가 배터리(100)의 만충전 용량을 갱신하는 조건을 모두 만족하는 경우에는 기록부(213)에 저장된 현재의 만충전 용량 데이터를 새로운 만충전 용량 데이터로 갱신한다.
기록부(213)는 배터리(100)의 만충전 용량의 갱신을 위한 조건을 저장한다. 예를 들어, 상기 조건은 도 4에서 도시한 것과 같이 배터리(100)의 전압, 전류, 및 온도로 이루어진 테이블일 수 있다. 이때, 상기 테이블의 파라미터들은 배터리(100)에 포함된 배터리 셀(110)의 특성에 따라서 결정되는 값일 수 있다.
또한 기록부(213)는 배터리(100)의 현재의 만충전 용량 데이터를 저장하며, 제어부(212)로부터의 지시에 의하여 기존의 만충전 용량 데이터를 새로운 만충전 용량 데이터로 갱신한다.
종래의 FCC 갱신 조건 본 발명에 의한 FCC 갱신 조건 비고
1. 평균 전류값
2. 온도
3. 전압
4. 지연시간		 1. 평균 전류값
2. 온도
3. 전압
4. 지연시간
5. 전압 회복 여부		 방전 전류의 감소로 인한 배터리 전압 회복(상승) 구간에서는 FCC 갱신을 금지
표 1은 종래의 FCC 갱신 조건과 본 발명에 의한 FCC 갱신 조건을 비교한 표이다. 표 1에서와 같이, 본 발명의 실시 예들에 의한 배터리 팩(1)에서는 종래에 비하여 배터리(100) 전압의 회복 여부를 더 판단한다. 여기서 '지연시간'은 상기 전압, 전류, 온도 값을 일정 시간동안 유지할 것을 요구하는 조건이다.
상기와 같이, 본 발명의 실시 예들에 의한 배터리 팩(1)은 전압이 상승하는 구간에서 배터리(100)의 만충전 용량의 갱신 조건을 만족하여도 갱신을 수행하지 않다 정확한 배터리(100)의 만충전 용량 갱신을 수행할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩(1)의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 배터리(100)는 배터리 보호회로(200)의 제어에 의하여 충전 및 방전 동작을 수행한다(S1). 배터리 팩(1)에 충전기가 연결된 경우에는 충전 동작을 수행할 것이며, 전자기기가 연결된 경우에는 방전 동작을 수행할 것이다.
모니터링부(211)에서는 배터리(100)가 충전 및 방전 동작을 수행하는 동안 배터리(100)를 모니터링하여 전압, 전류, 및 온도를 측정한다(S2).
제어부(212)는 모니터링부(211)로부터 모니터링 결과를 수신하며, 그 모니터링 결과가 배터리(100)의 만충전 용량 갱신 요건을 만족하는지 판단한다(S3). 예를 들어, 측정한 배터리(100)의 전압, 전류, 및 온도 값이 저장되어 있는 도 4와 같은 테이블과 일치하는 경우가 있는지 판단한다.
S3 단계에서 갱신 조건을 만족하지 못하였다고 판단한 경우에는 다시 S1 단계로 돌아가며, 배터리(100)는 충전 및 방전 동작을 계속해서 반복하며, 모니터링부(211)는 계속해서 모니터링 동작을 수행한다.
반면에, S3 단계에서 갱신 조건을 만족하였다고 판단한 경우에는, 상기 조건을 만족한 시점이 배터리(100)의 전압이 상승하는 구간이었는지를 판단한다(S4). 예를 들어, 배터리(100)의 방전 동작이 중지되는지 여부 등을 판단한다.
S4 단계에서 배터리(100)의 전압이 상승하는 구간이라고 판단한 경우에는 다시 S1 단계로 돌아간다. 반면에 S4 단계에서 배터리(100)의 전압이 상승하는 구간이 아니라고 판단한 경우에는 배터리(100)의 만충전 용량을 새로운 만충전 용량으로 갱신하여 기록부(213)에 저장한다(S5).
상기와 같이, 본 발명의 실시 예들에 의한 배터리 팩(1)은 전압이 상승하는 구간에서 배터리(100)의 만충전 용량의 갱신 조건을 만족하여도 갱신을 수행하지 않다 정확한 배터리(100)의 만충전 용량 갱신을 수행할 수 있도록 한다.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
1 배터리 팩
100 배터리 110 배터리 셀
200 배터리 보호회로 210 배터리 관리부
211 모니터링부 212 제어부
213 기록부 240 온도 측정부
250 충전제어 스위치 251 방전제어 스위치
252 퓨즈

Claims (12)

  1. 배터리;
    상기 배터리의 전압을 모니터링하는 모니터링부;
    상기 배터리의 현재 만충전 용량(FCC)을 저장하는 기록부; 및
    상기 전압이 하강하는 구간에서 상기 모니터링 결과가 미리 설정된 조건을 만족하는 경우 상기 배터리의 만충전 용량을 갱신하는 제어부;를 포함하는,
    배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링부는 상기 배터리의 온도 및 상기 배터리에 흐르는 전류를 모니터링하는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 방전 전류가 감소할 때 혹은 방전을 종료할 때 상기 미리 설정된 조건을 만족하는 경우, 상기 갱신을 수행하지 않는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배터리의 충전시 상기 미리 설정된 조건을 만족하는 경우, 상기 배터리의 만충전 용량을 갱신하는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 미리 설정된 조건은 상기 전압, 전류, 및 온도에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 미리 설정된 조건의 만족 여부를 판단하기 위하여 상기 전압, 온도, 및 온도에 관한 테이블을 저장하는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전압이 증가하는 구간에서 상기 모니터링 결과가 미리 설정된 조건을 만족하는 경우 상기 갱신을 수행하지 않는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
  8. 배터리의 현재 만충전 용량을 저장하는 단계;
    상기 배터리의 전압을 모니터링하는 단계;
    상기 모니터링 결과가 미리 설정된 조건을 만족하는지 판단하는 단계; 및
    상기 전압이 하강하는 구간에서 상기 모니터링 결과가 미리 설정된 조건을 만족하는 경우 상기 배터리의 만충전 용량을 갱신하는 단계;를 포함하는,
    배터리 팩의 제어방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배터리의 온도를 모니터링하는 단계; 및
    상기 배터리에 흐르는 전류를 모니터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩의 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배터리의 만충전 용량의 갱신은, 방전 전류가 감소할 때 또는 방전 종료시에 상기 미리 설정된 조건을 만족하는 경우에는 수행하지 않는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩의 제어방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 배터리의 만충전 용량의 갱신은, 상기 배터리의 충전 종료시 상기 미리 설정된 조건을 만족하는 경우에 수행하는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩의 제어방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 미리 설정된 조건은 상기 전압, 전류, 및 온도에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩의 제어방법.
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