KR20150043599A - 보호회로 및 충전회로를 내장한 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지부, 강압충전부, 및 충전단자와 방전단자의 기능을 함께 수행하도록 되어 있는 충방전 단자를 포함하는 배터리 팩으로서, 방전 시 방전전류는 상기 이차전지부와 상기 충방전 단자 사이에 형성된 방전경로를 통해 상기 충방전 단자에 제공되고, 상기 강압충전부가 충전상태라고 판단하는 경우에는 상기 강압충전부가 상기 방전경로를 차단하도록 되어 있다.

Description

보호회로 및 충전회로를 내장한 배터리 팩{Battery pack equipped with protection circuit and battery charging circuit}
본 발명은 보호회로 및 충전회로를 내장한 배터리 팩에 관한 것이다.
스마트폰은 휴대 및 보관이 용이하고, 시간과 장소에 제약을 받지 않으면서 사용할 수 잇다는 편리함으로 인해 사용자 수가 증가하고 있으며, 단순한 전화기능 이외에도 다양한 콘텐츠 및 앱(게임) 등이 제공됨에 따라 스마트폰의 충전에 관한 관심이 커져가고 있다. 이때, 현재 스마트폰 등에 적용되는 리튬이차전지는 별도의 충전기를 구비하여 충전하도록 구성되어 있으나 전용 충전기가 고가인 관계로 많은 사용자들이 일반 어댑터를 사용하여 충전하는 경우가 빈번히 발생되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 기술로서, 국내특허등록번호 10-0456448 "휴대폰 배터리 팩에 내장되는 충전회로"가 공개된 바 있다. 위의 기술은, 휴대폰 배터리를 충전함에 있어 별도의 보조 충전수단을 구비하지 않고도 배터리에 직접 DC 전원을 공급하는 일반 어댑터를 사용하여 충전할 수 있도록 배터리팩에 충전회로를 내장한 것이다. 이때, 위의 휴대폰 배터리 팩은 배터리, 배터리의 과충전 또는 과방전 등을 방지하기 위한 보호회로 IC부, 및 배터리에 정전류 및 정전압 전원을 공급하는 충전회로부를 포함한다. 이때, 상기 충전회로부는 충전제어 IC부, 전류량 감지부, 충전제어 IC부로부터 입력되는 충전 제어신호에 따라 스위칭되는 제1 스위치부, 전압 분압부, 방전 시 충전회로부에 영향을 미치지 않으면서 방전 전류를 흐르게 하는 다이오드를 포함하여 구성된다. 그러나 위의 기술에 따르면, 충전을 위한 충전단자와 방전을 위한 방전단자가 분리되어 각각 독립적으로 제공되고 있으므로, 충전단자와 방전단자가 일체형으로 형성된 동일한 기능을 하는 다른 장치와의 호환성에 문제가 생길 수 있다.
또한 충전회로를 내장하는 배터리 팩에 대한 기술이 존재하고 있지만 추상적이거나 충전을 위한 단자를 별도로 두고 있어 실제 사용하기에는 어려움이 있다.
본 발명에서는 일반 어댑터를 사용하여 충전을 진행할 수 있도록 배터리 팩 내부에 충전회로를 내장하면서도 충전을 위한 별도의 단자를 할당하지 않도록 되어 있는 배터리 팩을 제공하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 보호회로 및 충전회로를 내장한 배터리 팩으로서, 충전과 방전을 위한 공통단자가 구비되어 있는 배터리 팩을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 관점에 따라 제공되는 배터리 팩은, 이차전지부, 강압충전부, 및 충전단자와 방전단자의 기능을 함께 수행하도록 되어 있는 충방전 단자를 포함한다. 이때, 방전 시 방전전류는 상기 이차전지부와 상기 충방전 단자 사이에 형성된 방전경로를 통해 상기 충방전 단자에 제공되고, 상기 강압충전부가 충전상태라고 판단하는 경우에는 상기 강압충전부가 상기 방전경로를 차단하도록 되어 있다.
이때, 상기 방전경로에는 스위치(FET)가 더 포함되며, 상기 방전경로의 차단은 상기 스위치에 의해 수행될 수 있다. 이때, 상기 방전경로에는 스위치가 더 포함되고, 상기 강압충전부는 제어단자(CHR)를 포함하며, 상기 제어단자를 통해 출력되는 신호에 의해 상기 스위치의 온/오프-상태가 제어되도록 되어 있다.
이때, 상기 강압충전부가 충전상태라고 판단하는 경우, 상기 제어단자를 통해 출력되는 신호는 하이-상태의 신호이며, 상기 강압충전부가 충전상태라고 판단하지 않은 경우, 상기 제어단자를 통해 출력되는 신호는 로우-상태의 신호일 수 있다.
이때, 상기 강압충전부는, 상기 충방전 단자로부터 상기 충전전류를 제공받도록 되어 있는 전압입력단자(IN); 및 상기 충전전류를 강압하여 상기 이차전지부에 제공하도록 되어 있는 전압출력단자(BATT)를 더 포함하며, 상기 전압입력단자의 전위는 상기 전압출력단자의 전위보다 소정 수준만큼 높은 전위를 갖도록 되어 있을 수 있다.
이때, 상기 이차전지부는, 배터리 및 상기 배터리를 보호하기 위한 보호회로를 포함할 수 있다. 이때, 상기 강압충전부는 벅 컨버터를 이용하여 구현될 수 있다. 이때, 상기 스위치는 트랜지스터를 이용하여 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 관점에 따른 배터리 팩은, 이차전지부 및 강압충전부를 포함하는 배터리 팩으로서, 충전단자와 방전단자의 기능을 함께 수행하도록 되어 있는 충방전 단자를 포함한다. 이때, 충전 시 상기 강압충전부가 상기 이차전지부 및 상기 충방전 단자 사이에 형성된 방전경로를 차단하도록 되어 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 관점에 따른 배터리 충전용 거치대는, 배터리 장착부 및 어댑터가 결합되도록 되어 있는 홀을 포함하는 배터리 충전용 거치대로서, 상기 배터리 장착부에는 이차전지부, 강압충전부, 및 충전단자와 방전단자의 기능을 함께 수행하도록 되어 있는 충방전 단자를 포함하는 배터리 팩이 장착되도록 되어 있다. 이때, 상기 배터리 장착부는 함몰되어 있는 형태일 수 있다. 이때, 상기 배터리 장착부에 상기 배터리 팩이 장착되면 상기 충방전 단자가 상기 배터리 장착부와 전기적으로 서로 연결되도록 되어 있다.
본 발명에 따르면, 스마트폰 등에 적용되는 배터리 팩에서, 별도의 충전기를 거치지 않고 DC 전원을 직접 공급하는 어댑터를 사용하여 충전할 수 있다. 또한, 충전단과 방전단을 공통 단자로 제공함으로써 기존 시스템과의 호환성을 높일 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 배터리 팩의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 배터리 팩의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에서 사용할 수 있는 제어단자의 동작전압범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에서 사용할 수 있는 제어단자의 내부회로구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 충전 시 동작상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5b은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 방전 시 동작상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 종래 기술에 따른 배터리 충전용 거치대를 설명하기 위한 도면이다.
도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전용 거치대를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 본 발명은 본 명세서에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참고하여 종래 기술에 따른 배터리 팩에 대해 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 배터리 팩의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 일반적인 배터리 팩(100)은 이차전지부(110)를 포함한다. 이때, 이차전지부(110)는 배터리(10); 및 배터리(10)의 과충전, 과방전, 및 과전류를 방지하기 위한 보호회로(PCM, Protection Circuit Module)(20)를 포함할 수 있다. 이때, 배터리(10)는 배터리 팩(100)에 반영구적으로 결합되어 있거나 또는 착탈형일 수도 있다.
이때, 보호회로(20)의 일측은 배터리(10)와 서로 연결되어 있으며, 보호회로(20)의 타측은 충방전 단자(Charging/Discharging)(40) 및 기준전위단자(GND)와 서로 연결되어 있다. 이때, 충방전 단자(40)는 충전을 위한 충전단자와 방전을 위한 방전단자의 기능을 함께 수행하도록 되어 있는 단자로서, 외부의 어댑터(AC Adaptor)나 부하가 연결될 수 있다. 이때, 어댑터는 계통의 전원(AC전압)을 DC전압 형태로 변환하도록 되어 있다. 예컨대, 110V 또는 220V를 5V로 변환하도록 되어 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 배터리 팩의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 도 1과 비교하여 설명하면, 도 2에 따른 배터리 팩(200)은 도 1에 따른 배터리 팩(100)에서 충전부(30)를 더 포함하는 구조를 가지며, 충전 및 방전 시 전류가 유입 및 유출되도록 되어 있는 충전단자(41)와 방전단자(42)가 분리되어 형성되어 있는 구조를 가진다. 이때, 충전단자(41)는 외부의 어댑터가 연결될 수 있는 단자로서, 상기 어댑터로부터 배터리(10)를 충전하기 위한 충전전류를 입력받도록 되어 있다.
이때, 배터리 팩(200)은 전류가 일 방향으로 흐르도록 하기 위한 다이오드(D)를 더 포함하고 있다. 다이오드(D)는 방전 시에 충전부(30)에 영향을 미치지 않도록 하여 배터리 내에서 자체 방전되는 것을 방지하며, 충전 시에 원활하게 충전이 이루어지도록 되어 있다.
이와 같은 구성에 따라, 상기 어댑터로부터 5~12V의 DC전원이 충전단자(41)를 통해 유입되면, 충전부(30)가 구동되어 정전류 및 정전압의 전원을 배터리(10)에 충전할 수 있도록 하며, 보호회로(20)가 구동되어 과충전 및 과방전을 방지하면서 원활한 충전 및 방전이 이루어질 수 있도록 되어 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(300)에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(300)을 설명하기 위한 배터리 팩(300)의 블록도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(300)은 이차전지부(110), 강압충전부(30)를 포함한다.
이때, 도 3을 도 2와 비교하여 설명하면, 도 3에 따른 강압충전부(30)는 도 2에 도시한 충전부와 대응되는 기능을 한다. 이때, 실시예에 따라 강압충전부(30)는 강압컨버터 또는 소위 벅 컨버터(buck converter)를 이용하여 구현될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에서는, 강압충전부(30)가 충전부, 강압컨버터부, 또는 벅 컨버터라는 용어로 지칭될 수도 있다. 또한, 도 2에 따른 배터리 팩(200)에서는 충전단자(41)와 방전단자(42)가 분리되어 제공되지만, 도 3에 따른 배터리 팩(300)에서는 충전단자(41)와 방전단자(42)의 기능을 함께 수행하도록 되어 있는 한 개의 충방전 단자(40)만이 제공된다. 또한, 도 2의 배터리 팩(200)에 포함되어 있는 다이오드(D)가 도 3의 배터리 팩(300)에는 포함되지 않을 수 있다.
이때, 다시 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(300)은, 이차전지부(110)와 충방전 단자(40) 사이에는 방전전류가 흐르도록 되어 있는 방전경로(43)가 형성되도록 되어 있다. 이때, 방전경로(43)에는 방전경로(43)의 차단 여부를 제어하도록 되어 있는 스위치(50)가 더 포함되어 있으며, 예컨대, 스위치(50)는 트랜지스터 또는 FET를 이용하여 구현될 수 있다.
강압충전부(30)는 전압입력단자(IN), 전압출력단자(BATT), 및 제어단자(CHR)를 구비하고 있다.
이때, 전압입력단자(IN)는 충방전 단자(40)와 서로 연결되어 있으며, 충방전 단자(40)를 통해 충전전류를 입력받도록 되어 있다. 이때, 전압입력단자(IN)를 통해 인가되는 작동가능 전압은, 예컨대, 4.4V 내지 7V 사이의 전압일 수 있다. 이러한 전압범위는 강압충전부(30)의 구체적인 구현 예에 따라 달라질 수 있다.
그리고 전압출력단자(BATT)는 이차전지부(110)와 전기적으로 서로 연결되어 있으며, 상기 충전전류를 강압하여 배터리(10)에 공급하도록 되어 있다.
그리고 제어단자(CHR)는 스위치(ex: FET)(50)의 게이트(Gate) 단자에 연결되어 있다. 제어단자(CHR)를 통해 출력되는 신호에 의해 스위치(50)가 제어되도록 되어 있다. 예컨대, 제어단자(CHR)를 통해 출력되는 신호가 하이(High)-신호일 경우에는 스위치(50)를 턴-오프(Turn-Off) 상태로 제어하도록 되어 있으며, 로우(Low)-신호일 경우에는 스위치(50)를 턴-온(Turn-On) 상태로 제어하도록 되어 있을 수 있다.
강압충전부(30)는 일반적으로 정전류-정전압(CC-CV) 충전 방식이 채용된다. 즉, 강압충전부(30)는 어댑터가 제공하는 전압인 DC전압(ex: 5V)을 입력받은 후, 리튬이차전지의 충전전압인 4.2V(일반 리튬이차전지)나 4.35V(고전압 리튬이차전지) 등의 전압으로 변경하여 출력할 수 있다.
강압충전부(30)로서 예컨대, 맥심 사의 MAX8845라는 이름을 갖는 칩을 사용할 수 있다. 이와 같은 상용 칩의 사용 방법은 해당 칩의 사양서에 잘 기술되어 있으며, 도 3의 회로는 이러한 사양서를 기초로 하여 만들어진 예이다. 이때, MAX8845의 경우, 칩의 손상 없이 전압입력단자(IN)에 최대 28V의 전압을 인가할 수 있다. 예컨대, 전압입력단자(IN)를 통해 7.5V 이상의 전압을 인가한 경우, 내부 과전압 보호회로는 입력 전압이 7.5V 이하로 떨어질 때까지 충전을 비활성화하도록 되어 있다. 또한, 예컨대, MAX8845에서는 제어단자(CHR)가 액티브-로우(Active-Low) 특성을 갖기 때문에, 제어단자(CHR)는 칩이 비활성화되거나 배터리 전류가 최솟값 이하로 떨어지는 경우 하이 임피던스 상태를 갖도록 되어 있다.
다른 실시예에서는 제어단자(CHR)가 액티브-하이(Active-High) 특성을 갖는 다른 종류의 칩을 강압충전부(30)로서 사용할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 강압충전부(30)로서 사용하는 칩의 입력전압범위가 높은 경우, 상기 입력전압범위에 해당하는 전압을 출력하는 모든 어댑터는 사용이 가능하다. 예컨대, 어댑터로서 노트북 어댑터를 연결하는 경우, 노트북 어댑터의 출력전압은 19V 정도이며, 이때 강압충전부(30)의 입력전압범위가 30V라고 가정한다면, 상기 노트북 어댑터의 출력단의 단자를 변환할 수 있는 젠더 등을 구비하여 충전이 가능한 형태로 구현할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에서 사용할 수 있는 제어단자(CHR)의 동작전압범위 및 내부회로구성에 대해 설명한다.
도 4a는 제어단자(CHR)가 액티브-하이로 동작하는 경우 입출력 조건을 나타낸 것이고, 도 4b는 도 4a와 같은 입출력 조건을 구현하기 위하여 제어단자(CHR)에 연결된 내부회로구성의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a에서 세로축은 충전부(30)의 전압입력단자(IN)에 인가되는 전압의 크기를 나타낸다. 이때, 전압입력단자(IN)에 인가되는 전압의 크기는 충전동작전압범위(51) 및 방전동작전압범위(52)로 구분될 수 있다. 전압입력단자(IN)에 인가되는 전압이 충전동작전압범위(51)에 있는 경우 제어단자(CHR)는 로지컬-하이(logical-high) 값을 출력하고, 방전동작전압범위(52)에 있는 경우 제어단자(CHR)는 로지컬-로우(logical-low) 값을 출력하도록 되어 있다. 도 4a와 도 4b에서는 제어단자(CHR)가 액티브-하이로 동작하는 경우의 예를 나타내었지만, 이와 반대로 액티브-로우로 동작하는 경우에는 도 4a의 51번과 52번의 기능이 서로 뒤바뀔 수 있다는 점을 이해할 수 있다.
배터리(10)의 충전 시 충전부(30)의 전압입력단자(IN)에 인가되는 전압의 제1 범위는, 배터리(10)의 방전 시 전압입력단자(IN)에 인가되는 전압의 제2 범위와 서로 다르다. 상술한 충전동작전압범위(51)는 상술한 제1 범위를 포함할 수 있고, 상술한 방전동작전압범위(52)는 상술한 제2 범위를 포함할 수 있다.
외부의 어댑터로부터 전압입력단자(IN)에 DC 전압이 인가되는 경우 그 전압 값은 상술한 충전동작전압범위(51)에 속할 수 있다. 이때, 충전부(30)는 충전상태라고 판단하여 제어단자(CHR)를 통해 하이-신호를 출력하도록 되어 있다.
만일 외부 어댑터의 출력전압(DC 전압)의 정밀도가 -5% 내지 +5%이고, 목표 출력전압이 5V인 경우라면, 상기 어댑터의 출력전압은 4.75~5.25V이 된다. 따라서 이러한 어댑터를 사용하는 경우 충전동작전압범위(51)는 4.75~5.25V 구간을 포함하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 일 실시예에서 충전동작전압범위(51) 중 최소 전압은 상기 어댑터의 최소출력전압일 수 있다.
또한, 충방전 단자(40)에 부하가 연결되는 경우 전압입력단자(IN)에는 보호회로(20)의 출력전압이 입력될 수 있다(도 3 참조). 이때, 충전부(30)는 방전상태라고 판단하여 제어단자(CHR)를 통해 로우-신호를 출력하도록 되어 있다. 예컨대, 배터리(10)로서 사용되는 일반 리튬이차전지의 동작범위는 2.5 ~ 4.2V이며 고전압 리튬이차전지의 동작범위는 2.75 ~ 4.35V이다. 이와 같은 전지가 사용되는 예에서는, 충전부(30)는 전압입력단자(IN)에 2.5 ~ 4.35V의 전압이 입력되면 방전만을 허용하고 충전을 차단해야 한다. 따라서 이 경우 상술한 방전동작전압범위(52)가 2.5 ~ 4.35V 구간을 포함하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 일 실시예에서 방전동작전압범위(52) 중 최대 전압은 상기 보호회로(20)의 최대출력전압일 수 있다.
한편, 도 4b에 도시한 바와 같이, 제어단자(CHR)에 연결된 내부회로는 비교기(Comparator)(60)를 포함할 수 있다. 이때, 비교기(60)는 전압입력단자(IN)를 통해 인가되는 인가전압(V_IN)을 기준전위(V_REF)와 서로 비교한 값을 출력한다. 이때, 인가전압(V_IN)이 기준전위(V_REF)보다 높은 전위를 갖는 경우 하이-신호를 출력하여 제어단자(CHR)에게 제공하며, 낮은 전위를 갖는 경우 로우-신호를 출력하여 제어단자(CHR)에게 제공한다. 이때, 비교기(60)의 내부는 오픈-드레인(Open-Drain) 구조를 가질 수 있으며, 전압입력단자(V_IN)와 출력단(즉, 제어단자(CHR)) 사이에 풀-업(Pull-up) 저항(R)이 연결될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(300)에서, 충전 및 방전 시 동작상태를 설명한다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(300)의 충전 시 동작상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 5b은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(300)의 방전 시 동작상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a를 참조하여 설명하면, 배터리 팩(300)의 충전 시에는 충방전 단자(40)에 어댑터(70)가 연결되도록 되어 있으며, 충전부(30)의 전압입력단자(IN)에 어댑터(70)로부터 배터리(10)를 충전하기 위한 충전전류가 인가되도록 되어 있다. 이때, 충전부(30)가 충전상태라고 판단하여 제어단자(CHR)를 통해 하이-신호가 출력되며 이에 따라 스위치(50)가 오프-상태로 제어되어 방전경로(43)가 차단되도록 되어 있다. 이때, 상기 전압입력단자(IN)를 통해 입력된 충전전류는 충전부(30)에 의해 강압되어 전압출력단자(BATT)를 통해 이차전지부(110)에 제공될 수 있다. 즉, 도 5a에 도시한 바와 같이, 충전경로(44)가 형성되어, 충전경로(44)를 통해 상기 충전전류가 흐르도록 되어 있다.
한편, 도 5b를 참조하여 설명하면, 배터리 팩(300)의 방전 시에는 충방전 단자(40)에 부하(80)가 연결되도록 되어 있다. 이때, 스위치(50)의 온/오프 여부와 관계없이, 적어도 스위치(50)에 형성된 기생다이오드를 통해 전류가 흐를 수 있다. 따라서 충전부(30)의 전압입력단자(IN)에는 배터리(10)의 출력전압 또는 이 출력전압에서 스위치(50)의 기생다이오드의 강하전압을 차감한 전압이 제공될 수 있다. 이 경우, 충전부(30)가 방전상태라고 판단하여 제어단자(CHR)를 통해 로우-신호를 출력하며, 이에 따라 스위치(50)가 온-상태로 제어될 수 있다. 스위치(50)가 온-상태로 설정되고 충방전 단자(40)에 어댑터가 아닌 부하가 연결된 경우에는, 이차전지부(110)로부터 출력된 전류가 스위치(50)를 통해 부하(80)에게 제공될 수 있다. 이때, 스위치(50)가 턴-온 상태가 되기 때문에, 스위치(50)의 양단의 전압 강하는 거의 발생하지 않는다.
이하, 종래 기술에 따른 배터리 충전용 거치대와 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전용 거치대에 대해 설명한다.
도 6a는 종래 기술에 따른 배터리 충전용 거치대(400)를 설명하기 위한 도면이며, 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전용 거치대(500)를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 따른 배터리 충전용 거치대(400)는 배터리 장착부(91), 및 충전회로(30)를 포함한다. 이때, 배터리 장착부(91)와 충전회로(30)는 전기적으로 서로 연결되어 있으며, 충전회로(30)는 도 2 내지 도 5b에서 설명한 충전부(30) 또는 강압충전부(30)에 대응되는 기능을 수행하도록 되어 있다. 이때, 배터리 장착부(91)는 함몰되어 있는 형태일 수 있으며, 배터리 장착부(91)에 장착되는 배터리 팩은 도 1에서 설명한 종래 기술에 따른 배터리 팩(100)과 같이 이차전지부(110)를 포함하는 형태일 수 있다. 이때, 이차전지부(110)는 배터리(10) 및 보호회로(20)를 포함한다. 이때, 배터리 팩(100)이 배터리 장착부(91)에 장착됨으로써, 배터리 팩(100)에 구비되어 있는 충방전 단자(40) 및 기준전위단자(GND)가 배터리 장착부(91)에 전기적으로 연결되도록 되어 있다. 이때, 배터리 충전용 거치대(400)는 어댑터(70)의 일측과 결합하도록 되어 있는 인렛단자(93)를 더 포함하며, 인렛단자(93)에 어댑터(70)를 결합시킴으로써, 어댑터(70)로부터 배터리 팩(100)을 충전하기 위한 충전전류가 인가되도록 되어 있다.
한편, 도 6b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전용 거치대(500)는 배터리 장착부(91')를 포함한다. 이때, 배터리 장착부(91')에 장착되는 배터리 팩은 도 3 내지 도 5b에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(300)과 같이 이차전지부(110) 및 충전회로(30')를 포함하는 형태일 수 있다. 이때, 도 6b를 도 6a와 비교하여 설명하면, 도 6a에 따른 배터리 충전용 거치대(400)는 배터리 팩(100)을 충전하기 위한 충전회로(30)가 배터리 충전용 거치대(400)에 포함되어 있는 반면, 도 6b에 따른 배터리 충전용 거치대(500)는 배터리 팩(300)을 충전하기 위한 충전회로(30')가 배터리 팩(300)에 포함되어 있다. 이때, 배터리 팩(300)이 배터리 장착부(91')에 장착됨으로써, 배터리 팩(300)에 구비되어 있는 충방전 단자(40) 및 기준전위단자(GND)가 배터리 장착부(91')에 전기적으로 연결되도록 되어 있다. 이때, 배터리 장착부(91')에 배터리 팩(300)이 장착되고 인렛단자(93)에 어댑터(70)가 결합되는 경우, 어댑터(70)로부터 제공되는 충전전류를 통해 배터리 팩(300)이 충전되도록 되어 있다.
상술한 본 발명의 실시예들을 이용하여, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의 내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.

Claims (11)

  1. 이차전지부, 강압충전부, 및 충전단자와 방전단자의 기능을 함께 수행하도록 되어 있는 충방전 단자를 포함하는 배터리 팩으로서,
    방전 시 방전전류는 상기 이차전지부와 상기 충방전 단자 사이에 형성된 방전경로를 통해 상기 충방전 단자에 제공되고,
    상기 강압충전부가 충전상태라고 판단하는 경우에는 상기 강압충전부가 상기 방전경로를 차단하도록 되어 있는,
    배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방전경로에는 스위치가 포함되며, 상기 방전경로의 차단은 상기 스위치에 의해 수행되는, 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 강압충전부는 제어단자를 포함하며,
    상기 제어단자를 통해 출력되는 신호에 의해 상기 스위치의 온/오프-상태가 제어되도록 되어 있는,
    배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 강압충전부가 충전상태라고 판단하는 경우, 상기 제어단자를 통해 출력되는 신호는 상기 스위치가 제1 상태가 되도록 제어하여 상기 방전경로를 차단하도록 되어 있으며,
    상기 강압충전부가 방전상태라고 판단하는 경우, 상기 제어단자를 통해 출력되는 신호는 상기 스위치가 제2 상태가 되도록 제어하여 상기 방전경로를 열어주도록 되어 있는,
    배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 강압충전부는, 상기 충방전 단자로부터 상기 충전전류를 제공받도록 되어 있는 전압입력단자; 및 상기 충전전류를 강압하여 상기 이차전지부에 제공하도록 되어 있는 전압출력단자를 포함하며,
    상기 전압입력단자의 전위는 상기 전압출력단자의 전위보다 소정 수준만큼 높은 전위를 갖도록 되어 있는,
    배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서, 상기 이차전지부는 배터리 및 상기 배터리를 보호하기 위한 보호회로를 포함하는, 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서, 상기 강압충전부는 벅 컨버터(buck converter)를 이용하여 구현되는, 배터리 팩.
  8. 제2항에 있어서, 상기 스위치는 트랜지스터를 이용하여 구현되는, 배터리 팩.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 강압충전부는, 상기 충방전 단자의 전위가 미리 결정된 제1 전위보다 큰지 작은지 여부를 확인하여, 그 결과에 따라 로지컬-하이 또는 로지컬-로우 신호를 생성하여 상기 제어단자에 제공하도록 되어 있는 비교부를 포함하는,
    배터리 팩.
  10. 이차전지부;
    강압충전부; 및
    충전단자와 방전단자의 기능을 함께 수행하도록 되어 있는 충방전 단자;
    를 포함하며,
    상기 이차전지부와 상기 충방전 단자 사이에 형성된 충전경로는 상기 강압충전부를 통과하며,
    상기 이차전지부와 상기 충방전 단자 사이에 형성된 방전경로는 상기 강압충전부를 바이패스(bypass)하여 상기 충전경로와 병렬로 배치되어 있으며,
    상기 강압충전부가 충전상태라고 판단한 경우에는, 상기 강압충전부가 상기 방전경로를 차단하도록 되어 있는,
    배터리 팩.
  11. 배터리 장착부 및 어댑터가 결합되도록 되어 있는 인렛단자를 포함하는 배터리 충전용 거치대로서,
    상기 배터리 장착부에는 이차전지부, 강압충전부, 및 충전단자와 방전단자의 기능을 함께 수행하도록 되어 있는 충방전 단자를 포함하는 배터리 팩이 장착되도록 되어 있으며,
    상기 배터리 팩은, 방전 시 방전전류는 상기 이차전지부와 상기 충방전 단자 사이에 형성된 방전경로를 통해 상기 충방전 단자에 제공되고, 상기 강압충전부가 충전상태라고 판단하는 경우에는 상기 강압충전부가 상기 방전경로를 차단하도록 되어 있는,
    배터리 충전용 거치대.
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KR101030885B1 (ko) * 2009-08-19 2011-04-22 삼성에스디아이 주식회사 이차전지

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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