KR20130049880A - 배터리 팩 및 이의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 팩 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예는 과방전 후 복귀시에 배터리 팩의 전압 또는 충전 전압이 일정 전압 이상인 경우에 DC/DC 컨버터의 입력 전원 스위치가 온 됨으로써 배터리 팩의 제어부에 안정적으로 전원을 공급할 수 있고, 방전 시 배터리 팩의 전압이 일정 전압 이하인 경우에는 입력 전원 스위치가 오프 상태를 유지함으로써 배터리 셀에서 DC/DC 컨버터로의 누설 전류를 차단하고 배터리 소모를 방지할 수 있다.

Description

배터리 팩 및 이의 제어 방법{A battery pack and method for controlling the battery pack}
본 발명은 배터리 팩 및 이의 제어 방법에 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.
종래의 배터리 팩은 크게 배터리 셀과, 충 방전 회로를 포함하는 주변 회로 또는 보호 회로를 포함하여 이루어지며, 이 주변회로는 인쇄 회로 기판으로 제작된 후, 상기 배터리 셀과 결합 된다. 배터리 팩의 외부 단자를 통해 외부 전원이 연결되면, 외부 단자와 충 방전 회로를 통해 공급되는 외부 전원에 의해 배터리 셀이 충전되며, 외부 단자를 통해 부하가 연결되면, 배터리 셀의 전원이 충 방전 회로와 외부 단자를 통해 부하에 공급된다. 이때, 충 방전 회로 또는 보호 회로의 전원을 배터리 셀의 내부 전원을 이용하거나 또는 외부 전원을 이용한다.
본 발명의 일 실시 예는 과방전 후 복귀시에 배터리 팩의 전압 또는 충전 전압이 일정 전압 이상인 경우에 DC/DC 컨버터의 입력 전원 스위치가 온 됨으로써 배터리 팩의 제어부에 안정적으로 전원을 공급할 수 있고, 방전 시 배터리 팩의 전압이 일정 전압 이하인 경우에는 입력 전원 스위치가 오프 상태를 유지함으로써 배터리 셀에서 DC/DC 컨버터로의 누설 전류를 차단하고 배터리 소모를 방지할 수 있는 배터리 팩 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩은 상기 배터리 셀과 상기 배터리 팩의 단자 사이에 접속된 과방전 스위치; 상기 과방전 스위치를 제어하는 제어부; 상기 배터리 셀의 전원을 상기 제어부에 공급하는 DC/DC 컨버터; 상기 배터리 팩의 단자 전압을 감지하는 전압 감지부; 및 상기 감지한 전압에 따라 상기 DC/DC 컨버터의 입력 전원을 스위칭하는 입력 전원 스위치를 포함한다.
상기 배터리 팩은 상기 감지한 전압이 상기 제1 임계값보다 작은 경우, 상기 입력 전원 스위치가 오프되는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 팩은 상기 입력 전원 스위치가 오프되는 경우 상기 과방전 스위치도 오프되는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 팩은 상기 과방전 스위치와 병렬로 접속된 프리차지 스위치 및 상기 프리차지 스위치와 직렬로 접속된 프리차지 저항을 더 포함하고,
상기 전압 감지부는, 상기 과방전 스위치가 오프되고, 상기 프리차지 스위치가 온된 경우, 상기 배터리 셀의 전압을 감지하는 제1 감지부와, 상기 배터리 팩의 단자 전압을 감지하는 제2 감지부 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 입력 전원 스위치는, 상기 배터리 셀의 전압 또는 상기 배터리 팩의 단자 전압에 따라 상기 DC/DC 컨버터의 입력 전원을 스위칭하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 팩은 상기 배터리 셀의 전압 또는 상기 배터리 팩의 단자 전압이 제1 임계값보다 큰 경우, 상기 입력 전원 스위치가 온되며, 상기 배터리 셀의 전압 또는 상기 배터리 팩의 단자 전압이 제1 임계값보다 작은 경우, 상기 입력 전원 스위치가 오프되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 프리차지 스위치를 오프시키고, 상기 과방전 스위치를 온시키는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부는, 다이오드를 포함하는 OR 게이트로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 팩은 적어도 하나 이상의 배터리 셀; 상기 배터리 셀의 과방전을 차단하는 과방전 스위치; 상기 과방전 스위치를 제어하는 제어부; 상기 배터리 셀의 전원을 상기 제어부에 공급하는 DC/DC 컨버터; 상기 배터리 셀의 충전 전압을 감지하는 제1 전압 감지부; 및 상기 충전 전압에 따라 상기 DC/DC 컨버터의 입력 전원을 스위칭하는 입력 전원 스위치를 포함한다.
상기 배터리 팩은 상기 과방전 스위치와 병렬로 접속된 프리차지 스위치 및 프리차지 저항; 및 상기 과방전 스위치가 오프되고, 상기 프리차지 스위치가 온된 경우, 상기 배터리 셀의 전압을 감지하는 제2 전압 감지부를 더 포함하고,
상기 입력 전원 스위치는, 상기 배터리 셀의 전압 또는 상기 충전 전압이 제1 임계값보다 큰 경우 온되는 것을 특징으로 한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩의 제어 방법은 과방전 스위치를 오프시키는 단계; 상기 배터리 팩의 단자 전압을 감지하는 단계; 상기 단자 전압이 제1 임계값보다 큰 경우, DC/DC 컨버터의 입력 전원 스위치를 온시키는 단계; 및 상기 DC/DC 컨버터를 통해 제어부에 전원을 공급하는 단계를 포함한다.
상기 배터리 팩의 제어 방법은 상기 단자 전압이 상기 제1 임계값보다 작은 경우, 상기 입력 전원 스위치를 오프시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 팩의 제어 방법은 상기 과방전 스위치를 오프시키고 나서, 프리차지 스위치를 온시키는 단계; 및 상기 배터리 셀의 전압을 감지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 팩의 제어 방법은 상기 배터리 셀의 전압 또는 상기 단자 전압이 상기 제1 임계값보다 큰 경우, 상기 DC/DC 컨버터의 입력 전원 스위치를 온시키며, 상기 배터리 셀의 전압 및 상기 단자 전압이 상기 제1 임계값보다 작은 경우, 상기 DC/DC 컨버터의 입력 전원 스위치를 오프시키는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 팩의 제어 방법은 상기 과방전 스위치를 온시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩은 과방전 후 복귀시에 배터리 팩의 전압 또는 충전 전압이 일정 전압 이상인 경우에만 DC/DC 컨버터의 입력 전원 스위치가 온됨으로써 배터리 팩의 제어부에 안정적으로 전원을 공급할 수 있고, 방전 시 배터리 팩의 전압이 일정 전압 이하인 경우에는 배터리 셀에서 DC/DC 컨버터로의 누설 전류를 차단함으로써 배터리 소모를 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 배터리 팩(100)의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩(200)의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 팩(300)의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리 팩의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리 팩의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 수 있다.
또한, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 종래의 배터리 팩(100)의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 배터리 팩(100)은 충전 가능한 배터리 셀(130), 배터리 셀(130)의 전원을 변환하여 제어부(130)에 공급하는 DC/DC 컨버터(120)를 포함하여 이루어지며, 배터리 팩(100)의 충 방전 단자들(101 및 102)을 통해 충전기(미도시)로부터 배터리 셀(110)로의 충전 및 배터리 셀(110)에 의한 방전을 수행한다.
배터리 팩(100)은 배터리 셀(110), 배터리 셀(110)과 병렬로 연결되는 충 방전 단자(101 및 102), 및 배터리 셀(110)과 충 방전 단자(101 및 102) 사이 대전류 경로(High Current Path)에 직렬로 연결된 과방전 스위치(140), 과방전 스위치(140)를 제어하는 제어부(130)를 포함한다.
DC/DC 컨버터(120)는 배터리 셀(110)의 전원을 DC 전력으로 변환하여 제어부(130)에 공급한다. 예를 들면 제어부(130)가 DC 5V의 전원으로 동작하는 경우, DC/DC 컨버터(120)는 배터리 셀(110)의 전압, 예를 들면 50V인 경우, 이를 5V로 변환하여 제어부(130)에 공급한다. 여기서, 다운 컨버터의 경우에 대해 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 배터리 셀(110)의 용량 및 제어부(130)의 사용 전원을 고려하여 업 컨버터도 가능하며, DC/DC 컨버터(120)의 종류에 한정되지 않음은 물론이다. 배터리 셀(도면에 도시되지는 않았지만, 과충전 스위치, 아날로그 프런트 엔드(Analog Front End, 이하 AFE라 한다)회로를 더 포함할 수도 있다. 또한, 대전류 경로 상에 접속되어, AFE IC의 제어 신호에 따라 충 방전 경로를 차단하는 퓨즈(미도시)와 퓨즈를 용단시키기 위한 자가 보호 제어 장치(미 도시)를 더 포함할 수 있다.
제어부(130)는 배터리 셀(110)을 과방전 상태로 판단했을 때, 과방전 스위치(140)를 오프시키거나 퓨즈(미도시)를 용단시켜 배터리 셀(110)의 과방전을 차단한다.
상기와 같이 구성된 배터리 팩(100)은 단자들(101 및 102)을 통해 외부 시스템과 연결되어 충전 또는 방전이 이루어진다. 상기 단자들(101 및 102)과 배터리 셀(110) 사이의 경로인 대전류 경로(HCP)는 충 방전 경로로 사용되며, 이 대전류 경로(HCP)를 통해 큰 전류가 흐른다. 이러한 배터리 팩(100)은 외부 시스템과의 통신을 위해 SMBUS(System Management BUS)를 더 포함할 수 있다.
배터리 셀(110)은 충전 및 방전 가능한 2차 배터리 셀이다. 이러한 배터리 셀(110)은 그 내부의 각종 정보, 즉, 셀의 온도, 셀의 충전 전압 및 셀에 흐르는 전류량 등의 셀 관련 정보를 제어부(130)에 출력시킨다.
방전 스위치(140)는 단자(101)와 배터리 셀(110) 사이의 대전류 경로(HCP) 상에 직렬로 연결되어 배터리 팩의 과방전을 차단한다. 방전 스위치(140)는 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, 이하 FET라 한다)로 구성할 수 있다.
제어부(130)는 배터리 팩(100)의 전체 동작을 제어하며, 배터리 셀(110) 또는 배터리 팩(100)의 정보들을 수집한다. 제어부(130)는 집적회로(Integrated Circuit)로서, 마이크로 컴퓨터일 수 있다. 여기서, 제어부(130)는 방전 스위치(140)를 제어함으로써 배터리 셀(110)의 과방전을 차단하는 역할을 한다. 즉, 배터리 셀(110)로부터 수신한 배터리 셀(110)의 전압을 내부에 설정된 전압 레벨 값과 비교하여, 비교 결과에 따른 스위칭 제어 신호를 출력하여 과방전 스위치(140)를 제어한다. 여기서, 제어부(130)가 직접 방전 스위치(140)를 제어하는 것으로 설명하였지만, 전술한 AFE IC(미도시)를 통해 과방전 스위치(140)를 제어할 수 있음은 물론이다.
예를 들면, 제어부(130)로 수신된 배터리 셀(110)의 전압이 내부에 설정된 과방전 레벨 전압 값, 예를 들어 2.30V 이하이면, 제어부(130)는 과방전 상태로 판단하고 그에 대응하는 스위칭 제어신호를 출력하여 과방전 스위치(140)의 전계 효과 트랜지스터를 오프 시킨다. 그럼, 배터리 셀(110)로부터 부하(미도시)로의 방전이 차단된다.
도 1에 도시된 배터리 팩(100)은 배터리 셀(110)이 과방전 상태인 경우에, 제어부(130)가 과방전 스위치(140)를 오프시키고 난 후에도, 배터리 셀(110)의 전류가 DC/DC 컨버터(120)로 흐르는 배터리 자가 방전 현상이 발생한다. 이 경우 배터리 셀(110)의 전류 소모로 인한 배터리 수명이 단축되는 문제가 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩(200)의 회로도이다.
도 2를 참조하면, 배터리 팩(200)은 배터리 셀(210), DC/DC 컨버터(220), 제어부(230), 과방전 스위치(240), 전압 감지부(250), 입력 전원 스위치(260)를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩(200)은 과방전 상태인 경우에, 배터리 팩 전압(Vp)을 감지하여 일정 전압 이상인 경우에만 입력 전원 스위치(260)가 온 되어 DC/DC 컨버터(220)를 통해 제어부(230)에 전원을 공급한다.
전압 감지부(250)는 2개의 저항들(R1 및 R2)로 이루어지고, 배터리 팩 전압(Vp)에서 R2에 인가된 전압이 일정 전압 이상인 경우 입력 전원 스위치(260)가 온되도록 구성된다. 예를 들면 입력 전원 스위치(260)가 FET로 구성되는 경우, FET의 게이트 전극에 인가되는 전압으로 FET를 턴 온시켜 DC/DC 컨버터(220)에 전원이 입력되도록 한다. 한편, 배터리 팩 전압(Vp)이 일정 전압 이하인 경우에는 입력 전원 스위치(260)는 오프 상태를 유지한다. 따라서, 배터리 셀의 과방전 후에, 배터리 셀을 충전하는 충전 전압 또는 배터리 팩 전압이 인가되어도 배터리 셀(210)로부터 DC/DC 컨버터(220)를 통한 누설 전류로 인한 배터리 소모를 방지할 수 있으며, 배터리 팩(200)의 충전 전압 또는 배터리 팩 전압이 일정 전압 이상인 경우에는 DC/DC 컨버터(220)에 전원을 공급하도록 함으로써 배터리 팩(200)의 제어부(230)에 안정적으로 전원을 공급할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 팩(300)의 회로도이다.
도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 배터리 팩(200)과 비교하여, 과방전 스위치(340)와 병렬로 접속된 프리차지 스위치(350) 및 프리차지 저항(Rp)을 포함하는 프리차지 회로를 더 포함하고, 배터리 셀(310)의 전압(VB)을 감지하는 제1 감지부(351)와 배터리 팩(300)의 전압(Vp)을 감지하는 제2 감지부(352)를 더 포함한다. 제1 감지부(351)에서 감지된 배터리 셀 전압(VB)과 제2 감지부(352)에서 감지된 배터리 팩 전압(Vp)은 입력 전원 스위치(360)에 인가된다. 또한, 제1 감지부(351) 및 제2 감지부(352)는 다이오드 OR 게이트로 구성되어, OR 게이트의 출력 전압이 입력 전원 스위치(360)에 인가되어, 입력 전원 스위치(360)의 온 또는 오프 동작이 제어된다.
방전 스위치(340)는 배터리 셀(310)의 과방전 시에 제어부(330)의 스위칭 제어에 따라 오프되어, 대전류 경로가 차단된다. 그리고 방전 스위치(340)와 병렬로 접속된 프리차지 회로부는 과방전시에 과방전 스위치(340)가 오프되고 나서, 다시 온 되는 경우에 발생할 수 있는 배터리 셀(310)로의 돌입 전류(inrush)를 막기 위해서 구비되며, 프리차지 스위치(350)와 프리차지 저항(Rp)으로 구성할 수 있다. 제어부(330)는 과방전 차단 후, 바로 과방전 스위치(340)를 온시키지 않고, 프리차지 스위치(350)를 먼저 온 시켜, 일정 시간 동안 프리차지 저항(Rp)을 통해 전류를 흐르게 한 후, 일정 시간이 경과 한 후, 프리차지 스위치(350)를 오프시키고, 방전 스위치(340)를 온 시켜 정상적인 상태로 복귀하도록 제어한다.
제어부(330)는 배터리 셀(310)의 과방전 시에 과방전 스위치(340)를 오프시키고, 이후 충전 시에 프리차지 스위치(350)를 온 시켜, 배터리 셀 전압(VB)과 배터리 팩 전압(VP)을 감지한 후, 배터리 셀 전압(VB) 또는 배터리 팩 전압(VP)이 일정 전압 이상인 경우에 과방전 스위치(340)를 온 시킨다.
과방전 후 충전 시 DC/DC 컨버터(320)로의 누설 전류로 인한 배터리 소모를 방지하기 위해, 프리차지 스위치(350)가 온된 상태에서, 제1 감지부(351)는 2개의 저항(R1 및 R2)과 다이오드(D1)로 구성되어, 배터리 셀 전압(VB)을 감지한다. 또한, 제2 감지부(352)는 2개의 저항(R3 및 R4)과 다이오드(D2)로 구성되어, 배터리 팩 전압(Vp)을 감지한다.
제1 감지부(351) 및 제2 감지부(352)에서 각각 감지한 전압들은 다이오드 OR 게이트(D1 및 D2)를 통해 입력 전원 스위치((360)에 인가된다. 따라서, 배터리 셀 전압(VB) 또는 배터리 팩 전압(Vp) 중 하나가 일정 전압보다 큰 경우에는 입력 전원 스위치(360)가 온 상태로 되고, 배터리 셀 전압(VB) 및 배터리 팩 전압(Vp)이 모두 일정 전압보다 작은 경우에는 입력 전원 스위치(360)가 오프 상태로 된다. 따라서, 과방전 차단시, 프리차지 기능을 수행하면서 배터리 셀 전압과 배터리 팩 전압을 감지하여, 둘 중 하나의 전압이 일정 전압보다 큰 경우에 DC/DC 컨버터(320)의 입력 전원 스위치(360)가 온 됨으로써 배터리 팩(300)의 제어부(330)에 안정적으로 전원을 공급할 수 있고, 충전 시 배터리 셀 전압 및 배터리 팩 전압이 일정 전압보다 작은 경우에는 입력 전원 스위치(360)가 오프 상태를 유지함으로써 배터리 셀(310)에서 DC/DC 컨버터(320)로의 누설 전류를 차단하고 배터리 소모를 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리 팩의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 단계 400 및 402에서, 배터리 셀이 과방전 상태인 경우, 과방전 스위치가 오프되어 배터리 셀의 방전을 중단시킨다.
단계 404에서, 배터리 팩 전압을 감지한다. 여기서, 과방전 후에 충전 동작이 수행되는 경우 배터리 팩의 충 방전 단자의 전압, 즉 배터리 팩 전압 또는 충전 전압은 서서히 증가하게 되며, 본 발명의 일 실시 예에서, 이러한 배터리 팩 전압 또는 충전 전압을 감지하는 것이다. 단계 406에서, 배터리 팩 전압이 제1 임계 전압보다 큰지 판단한다. 여기서, 제1 임계 전압은 임의로 결정할 수 있는 값으로, 배터리 셀의 용량 및 충전 전압에 따라 달리 결정될 수 있다. 단계 406의 판단 결과, 배터리 팩 전압이 제1 임계 전압보다 큰 경우에는 단계 408 및 410에서, DC/DC 컨버터의 입력 전원 스위치가 온되어, 배터리 셀의 전원이 DC/DC 컨버터를 통해 제어부에 전원이 공급된다.
단계 406의 판단 결과, 배터리 팩 전압이 제1 임계 전압보다 작은 경우에는 단계 412에서, DC/DC 컨버터의 입력 스위치가 오프 상태로 유지되고, 단계 404로 되돌아간다. 따라서, 배터리 팩 전압이 제1 임계 전압보다 작은 경우는 배터리 셀의 전원을 DC/DC 컨버터에 공급하기 어려운 상태이므로, DC/DC 컨버터의 입력 전원 스위치가 오프 상태를 유지하여 배터리 셀에서 DC/DC 컨버터로의 입력 전원 경로를 차단한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 제어 방법은 과방전 후 복귀시에 배터리 팩의 전압 또는 충전 전압이 일정 전압 이상인 경우에만 DC/DC 컨버터의 입력 전원 스위치가 온 됨으로써 배터리 팩의 제어부에 안정적으로 전원을 공급할 수 있고, 방전 시 배터리 팩의 전압이 일정 전압 이하인 경우에는 입력 전원 스위치가 오프 상태를 유지함으로써 배터리 셀에서 DC/DC 컨버터로의 누설 전류를 차단하고 배터리 소모를 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리 팩의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 단계 500 및 502에서, 배터리 셀의 과방전 시에 과방전 스위치가 오프되어 배터리 셀의 방전을 차단한다.
단계 504에서, 과방전 후 복귀시 프리차지 스위치를 온 시킨다.
단계 506에서, 배터리 셀 전압과 배터리 팩 전압을 감지한다. 단계 508에서, 배터리 셀 전압 또는 배터리 팩 전압이 제1 임계 전압보다 큰지 판단한다. 단계 508의 판단 결과, 둘 중 하나의 전압이 제1 임계 전압보다 큰 경우에는 단계 510으로 진행하여 DC/DC 컨버터의 입력 전원 스위치가 온되고, 단계 512에서, 배터리 셀의 전원이 DC/DC 컨버터를 통해 제어부에 전원이 공급된다. 그리고 단계 514에서, 과방전 스위치가 온된다.
단계 508의 판단 결과, 배터리 셀 전압과 배터리 팩 전압이 모두 제1 임계 전압보다 작은 경우에는 단계 506으로 되돌아간다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리 팩의 제어 방법은 과방전 차단시, 프리차지 기능을 수행하면서 배터리 셀 전압과 배터리 팩 전압을 감지하여, 둘 중 하나의 전압이 일정 전압보다 큰 경우에 DC/DC 컨버터의 입력 전원 스위치가 온됨으로써 배터리 팩의 제어부에 안정적으로 전원을 공급할 수 있고, 방전 시 배터리 셀 전압 및 배터리 팩 전압이 일정 전압보다 작은 경우에는 DC/DC 컨버터의 입력 전원 스위치가 오프 상태를 유지함으로써, 배터리 셀에서 DC/DC 컨버터로의 누설 전류를 차단하고, 배터리 소모를 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 프로세서, 프로그램 데이터를 저장하고 실행하는 메모리, 디스크 드라이브와 같은 영구 저장부(permanent storage), 외부 장치와 통신하는 통신 포트, 터치 패널, 키(key), 버튼 등과 같은 사용자 인터페이스 장치 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 모듈 또는 알고리즘으로 구현되는 방법들은 상기 프로세서상에서 실행 가능한 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드들 또는 프로그램 명령들로서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체 상에 저장될 수 있다. 여기서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로 마그네틱 저장 매체(예컨대, ROM(read-only memory), RAM(random-access memory), 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예컨대, 시디롬(CD-ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc)) 등이 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 매체는 컴퓨터에 의해 판독가능하며, 메모리에 저장되고, 프로세서에서 실행될 수 있다.
본 발명에서 인용하는 공개 문헌, 특허 출원, 특허 등을 포함하는 모든 문헌들은 각 인용 문헌이 개별적으로 및 구체적으로 병합하여 나타내는 것 또는 본 발명에서 전체적으로 병합하여 나타낸 것과 동일하게 본 발명에 병합될 수 있다.
본 발명의 이해를 위하여, 도면에 도시된 바람직한 실시 예들에서 참조 부호를 기재하였으며, 본 발명의 실시 예들을 설명하기 위하여 특정 용어들을 사용하였으나, 특정 용어에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 당업자에 있어서 통상적으로 생각할 수 있는 모든 구성 요소들을 포함할 수 있다.
본 발명은 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 본 발명에의 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 본 발명은 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명은 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. “매커니즘”, “요소”, “수단”, “구성”과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.
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.
200: 배터리 팩
210: 배터리 셀
220: DC/DC 컨버터
230: 제어부
240: 과방전 스위치
250: 전원 감지부
260: 입력 전원 스위치

Claims (14)

  1. 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩에 있어서,
    상기 배터리 셀과 상기 배터리 팩의 단자 사이에 접속된 과방전 스위치;
    상기 과방전 스위치를 제어하는 제어부;
    상기 배터리 셀의 전원을 상기 제어부에 공급하는 DC/DC 컨버터;
    상기 배터리 팩의 단자 전압을 감지하는 전압 감지부; 및
    상기 감지한 전압에 따라 상기 DC/DC 컨버터의 입력 전원을 스위칭하는 입력 전원 스위치를 포함하는 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지한 전압이 상기 제1 임계값보다 작은 경우, 상기 입력 전원 스위치가 오프되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 입력 전원 스위치가 오프되는 경우 상기 과방전 스위치도 오프되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 과방전 스위치와 병렬로 접속된 프리차지 스위치 및 상기 프리차지 스위치와 직렬로 접속된 프리차지 저항을 더 포함하고,
    상기 전압 감지부는,
    상기 과방전 스위치가 오프되고, 상기 프리차지 스위치가 온된 경우,
    상기 배터리 셀의 전압을 감지하는 제1 감지부와,
    상기 배터리 팩의 단자 전압을 감지하는 제2 감지부 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 입력 전원 스위치는,
    상기 배터리 셀의 전압 또는 상기 배터리 팩의 단자 전압에 따라 상기 DC/DC 컨버터의 입력 전원을 스위칭하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 배터리 셀의 전압 또는 상기 배터리 팩의 단자 전압이 제1 임계값보다 큰 경우, 상기 입력 전원 스위치가 온되며, 상기 배터리 셀의 전압 또는 상기 배터리 팩의 단자 전압이 제1 임계값보다 작은 경우, 상기 입력 전원 스위치가 오프되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 프리차지 스위치를 오프시키고, 상기 과방전 스위치를 온시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부는,
    다이오드를 포함하는 OR 게이트로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 적어도 하나 이상의 배터리 셀;
    상기 배터리 셀의 과방전을 차단하는 과방전 스위치;
    상기 과방전 스위치를 제어하는 제어부;
    상기 배터리 셀의 전원을 상기 제어부에 공급하는 DC/DC 컨버터;
    상기 배터리 셀의 충전 전압을 감지하는 제1 전압 감지부; 및
    상기 충전 전압에 따라 상기 DC/DC 컨버터의 입력 전원을 스위칭하는 입력 전원 스위치를 포함하는 배터리 팩.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 과방전 스위치와 병렬로 접속된 프리차지 스위치 및 프리차지 저항; 및
    상기 과방전 스위치가 오프되고, 상기 프리차지 스위치가 온된 경우, 상기 배터리 셀의 전압을 감지하는 제2 전압 감지부를 더 포함하고,
    상기 입력 전원 스위치는,
    상기 배터리 셀의 전압 또는 상기 충전 전압이 제1 임계값보다 큰 경우 온되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩의 제어 방법에 있어서,
    과방전 스위치를 오프시키는 단계;
    상기 배터리 팩의 단자 전압을 감지하는 단계;
    상기 단자 전압이 제1 임계값보다 큰 경우, DC/DC 컨버터의 입력 전원 스위치를 온시키는 단계; 및
    상기 DC/DC 컨버터를 통해 제어부에 전원을 공급하는 단계를 포함하는 배터리 팩의 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 단자 전압이 상기 제1 임계값보다 작은 경우, 상기 입력 전원 스위치를 오프시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제어 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 과방전 스위치를 오프시키고 나서, 프리차지 스위치를 온시키는 단계; 및
    상기 배터리 셀의 전압을 감지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 배터리 셀의 전압 또는 상기 단자 전압이 상기 제1 임계값보다 큰 경우, 상기 DC/DC 컨버터의 입력 전원 스위치를 온시키며,
    상기 배터리 셀의 전압 및 상기 단자 전압이 상기 제1 임계값보다 작은 경우, 상기 DC/DC 컨버터의 입력 전원 스위치를 오프시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제어 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 과방전 스위치를 온시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제어 방법.
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